EP1629309A1 - Polymer film with a helical molecular structure - Google Patents

Polymer film with a helical molecular structure

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Publication number
EP1629309A1
EP1629309A1 EP04723197A EP04723197A EP1629309A1 EP 1629309 A1 EP1629309 A1 EP 1629309A1 EP 04723197 A EP04723197 A EP 04723197A EP 04723197 A EP04723197 A EP 04723197A EP 1629309 A1 EP1629309 A1 EP 1629309A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polymer film
film
layer
helical
pitch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04723197A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eckhard Hanelt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Chemie AG
Original Assignee
Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH filed Critical Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
Publication of EP1629309A1 publication Critical patent/EP1629309A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3016Polarising elements involving passive liquid crystal elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • C09K2323/03Viewing layer characterised by chemical composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • C09K2323/03Viewing layer characterised by chemical composition
    • C09K2323/031Polarizer or dye

Definitions

  • the invention relates to a polymer film with an adjustable gradient of the pitch of a helical molecular structure, a process for its production and its use.
  • No. 5,235,443 describes one possibility for realizing a reflective polarizer in the form of films made of cholesteric liquid crystals.
  • Cholesteric liquid crystals are substances with a helical orientation of the molecules. A thin layer of it can be prepared between two suitable substrates so that the helix axis is perpendicular to the substrate surfaces. The pitch of the helix depends on the material and is constant over the layer thickness. Such a layer reflects a circular light component almost completely if the direction of rotation and wavelength ⁇ of the light in the material match the direction of rotation and the pitch p of the cholesteric helix and the layer thickness is a multiple of the pitch (cholesteric reflection). The second circular light component with the opposite direction of rotation and light components with other wavelengths are ideally however, completely let through. If required by the application, the circularly polarized light component can be converted into linearly polarized light by an additional quarter-wave retardation layer.
  • Birefringence of most cholesteric materials in the visible spectral range limited to values less than 0.3. This results in a maximum possible bandwidth of about 100 nm, but usually only 30 nm to 50 nm are reached.
  • the intensity of the light reflected in the cholesteric band increases with the number of pitches ⁇ 0 / n in the layer and reaches the maximum value for unpolarized incident light at 50% of the incident intensity. A reflection can only be observed from a layer thickness of about three pitches. The minimum required layer thickness is therefore a few ⁇ for most cholesteric materials in the visible spectral range.
  • a sufficient thermal and mechanical stability of the helical molecular structure is a prerequisite for the use of liquid crystalline materials in applications such as a reflective polarizer or LC pigments. This stability can be achieved by fixing the orientation state by polymerization or by rapid cooling to temperatures below the glass point.
  • Such stable cholesteric layers are described, for example, by R. Maurer et al. in "Polarizing Color Filters made from
  • the band of a reflective polarizer should cover at least the range from 450 nm to 600 nm for all relevant viewing angles.
  • the band should therefore, for example, for a desired viewing angle range up to 45 ° at least from 450 nm to 850 nm when viewed vertically.
  • the films should also be as thin as possible in order to minimize the viewing angle dependence of the polarization.
  • broadband LC pigments which can produce special color effects in the visible range, for example, there are smaller bandwidths around 100 nm - but these should be achieved in layers less than 6 ⁇ m thick.
  • Polymer films with a bandwidth ⁇ which is greater than the value ⁇ 0 - (n e -n 0 ) / n corresponding to the liquid-crystalline material can, as, inter alia, in the above-cited article by R. Maurer et al. Be described that the optical element is made up of several cholesteric layers with different center wavelengths. However, this method is very expensive and has the disadvantage that the optical quality with every additional layer decreases due to scatter at imperfections and inhomogeneities. This method cannot be used for LC pigments either, because total thicknesses below 6 ⁇ are difficult to achieve with several even thinner individual layers.
  • a more suitable method for producing a broadband cholesteric polarizer is the sequence of individual layers with a constant pitch of the helical
  • European patent application EP 0 606 940 A2 describes a process in which a mixture of chiral and nematic monomers with different reactivity with regard to their polymerization properties is polymerized with a low UV dose over a longer period of time, so that the monomers diffuse during the polymerization occurs, which then generates a pitch gradient due to the mixed material composition.
  • the driving force for diffusion is a gradient in the crosslinking density, which is caused by a gradient of the UV intensity in the material.
  • the decrease in UV intensity in the film is controlled by adding a dye, but this has disadvantages for the stability and the optical
  • the film has properties of the film. Because of the requirement that the film must be completely polymerized in order to achieve good mechanical stability, high UV absorption is not possible and therefore the UV gradient in the film is not particularly strong. This makes the entire process relatively slow, so that it is poorly suited for the industrial manufacture of a broadband cholesteric polarizer on a continuously running substrate such as a plastic film.
  • the weak UV gradient also has an effect on the pitch gradient, so that the minimum thickness of the layer is not sufficient for a required width of the reflection band for applications in which thin layers below 10 ⁇ m are important. In the examples of EP 0 606 940 A2, the layer thicknesses of the films are 20 ⁇ m.
  • US Pat. No. 6,099,758 A claims a method in which the crosslinking density gradient is increased in that, in addition to the UV gradient, a further gradient occurs due to the inhibiting influence of the substrates used. Although this process is faster than that described in EP 0 606 940 A2, broadband films are not achieved under an exposure time of 30 s in the examples given. The thermal and mechanical stability of the films are low due to the low total UV doses obtained from the exposure times and UV intensities indicated. The production process becomes technically complex in that the cholesteric film must either be produced between two different substrates, or in that an additional oxygen barrier layer on the substrate is necessary when using a single substrate and polymerizing in an air atmosphere.
  • EP 0 606 940 A2 Also described in EP 0 606 940 A2 is a method in which two layers with different chemical compositions, one of which is cholesterically oriented, are brought into contact. The cholesteric layer is swollen by diffusion, so that a pitch gradient is created. Finally the film is polymerized.
  • EP 0 881 509 A2 two cholesteric Laminated films with different pitch and fused by controlled diffusion at elevated temperature so that a continuous . There is a transition between the two pitches. Disadvantages of these methods are the complex production of at least two different layers and the technically difficult control of the diffusion process between the two layers.
  • a polymer film with a helical molecular structure which contains a sequence of a short, long and medium pitch of the helical structure in a direction perpendicular to the film surface.
  • a film which is made from a single layer of a mixture of polymerizable liquid crystalline material.
  • the transition between short and long pitch preferably takes place in less than ten turns of the helical structure, a fast transition in less than five turns is very preferred.
  • the invention also relates to other ways of using this film.
  • Another object of the present invention is a polymer film with an adjustable gradient of the pitch of a helical molecular structure produced by a process comprising the steps:
  • a method for producing a polymer film with an adjustable gradient of the pitch of a helical molecular structure comprises the steps:
  • Crosslink density of the cholesteric layer is generated, which, however, is not due to an intensity gradient of actinic radiation, but to a gradient of the inhibiting influence of the environment.
  • the inhibitory influence of the environment is based on the diffusion of molecules from the environment into the cholesteric layer, which act as radical scavengers there. Due to the brief exposure to actinic radiation, a defined amount of radicals is formed in the layer, which are only partially neutralized by the radical scavengers already contained in the cholesteric layer. At this point in time, the distribution of the radicals and radical scavengers is approximately constant over the entire layer thickness. The remaining radicals start a polymerization, which is stopped again by the molecules diffusing into the layer from the environment.
  • the layer thicknesses of the polymer films according to the invention are preferably thicker than 2 / ⁇ n times and thinner than 20 / ⁇ n times the desired width of the reflection band.
  • the polymer films according to the invention are particularly preferably thicker than 3 / ⁇ n times and thinner than 6 / ⁇ n times the desired width of the reflection band.
  • Polymer films according to the invention that meet this criterion show a greatly reduced viewing angle dependence of the polarization of the light transmitted in the reflection band.
  • the partial polymerization is started by a defined irradiation with actinic light at a temperature in a phase range with a helical orientation of the mesogens. It is not necessary that, as described in EP 0 606 940 A2, an intensity of the actinic radiation which varies over the layer thickness acts on the polymerizable liquid-crystalline material. On the contrary, it is advantageous for the stability and the optical properties of the film that no additional UV-absorbing dyes have to be added to the material. In the method described here, the intensity profile of the actinic light in the layer can be regarded as almost constant, because the absorption of the actinic light is small over the layer thickness of a few ⁇ m.
  • Such films do not show broadening of a cholesteric band without exposure to an inhibitory environment (Examples Id and Le).
  • polymer films for example according to the teaching of DE 198 42 701 AI, show a broadening of the cholesteric band. If the polymerizable liquid-crystalline material used according to the invention nevertheless has a significant absorption for the actinic radiation, this is not a hindrance for the method described here, but can optionally be used to optimize the bandwidth.
  • the final fixing of the layer takes place by means of a polymerization reaction
  • this reaction is preferably initiated by exposure to high-intensity actinic light, electron radiation or radical-forming thermal initiators such as peroxides.
  • the inhibitory effect of the environment is preferably reduced at the same time.
  • the final polymerization is particularly preferably carried out in an inert gas atmosphere, for example a nitrogen atmosphere.
  • an impermeable polymer film onto the partially polymerized film after the pre-exposure and a short waiting time in order to reduce the inhibiting effect of the environment during the final fixing.
  • the polymerizable liquid crystal mixture preferably contains a radical scavenger which is activated by oxygen, for example 2,6-ditet. -butyl-4-methylphenol (BHT).
  • a radical scavenger which is activated by oxygen, for example 2,6-ditet. -butyl-4-methylphenol (BHT).
  • BHT 2,6-ditet. -butyl-4-methylphenol
  • an inhibiting liquid or solid can also be brought into temporary contact with the polymerizable material, preferably in the form of a thin film. It is also possible for this purpose to use a film with high permeability to apply inhibitory substances to the polymerizable liquid-crystalline material.
  • the oxygen barrier layer on the inner surface of the substrate which is absolutely necessary in DE 198 42 701 A1, is not necessary.
  • a substrate without an additional barrier layer is preferably used.
  • the waiting time is preferably chosen until large domains are in the
  • examples 1c) and 2c) of the process according to the invention pitch distributions are present which have a longer pitch on the side of the PET substrate than in the vicinity of the surface of the film which faced the air during the production.
  • the ambient temperature of the film can be changed in order to additionally use the thermochromism of the cholesteric material, as in EP 0 885 945 A1.
  • the process is preferably carried out at a constant temperature in the region of the liquid-crystalline phase.
  • the course of the crosslinking density in the film can be adjusted such that a distribution is achieved through the subsequent diffusion process the pitch of the helical structure arises, which has a sequence of short, long and medium pitch.
  • the short pitch is approximately the pitch of the mixture of the polymerizable liquid-crystalline material in the oriented Condition which is only slightly or not polymerized on the open surface after the first exposure step due to the active inhibition.
  • the long pitch is caused by the swelling of the partially polymerized material near the open surface and the mean pitch is that
  • the pitch heights required for a polymer film according to the invention are calculated from the required
  • the average pitch according to this formula corresponds to a wavelength in the middle of the reflection band and the short and long pitches to a shorter or longer wavelength, which is preferably more than 10% of the mean Distinguish wavelength and are particularly preferably on the edge of the required cholesteric bandwidth.
  • the polymerizable liquid-crystalline material preferably contains mixtures of monomers or oligomers which have mesogenic groups and polymerizable functional groups and contain at least one chiral component, these monomers or oligomers differing in their reactivity with respect to the polymerization.
  • Polymerizable cholesteric liquid crystals are particularly preferred
  • Monomer or oligomer (A) each of the monomers or oligomers (A) having at least two polymerizable functional groups which are selected from the group comprising (meth) acrylate ester, epoxy and vinyl ether groups, liquid-crystalline monomer or oligomer (B), wherein each of the monomers or oligomers (B) has exactly one polymerizable functional group which are selected from the group containing (meth) acrylate ester, epoxy and vinyl ether groups, 1 to less than 50% by weight, based on the polymerizable mixture (A + B + C + D), of a monomer (C) which does not contain a group which corresponds to the polymerizable functional groups of the monomers or oligomers (A) and ( B) can react
  • mesogenic groups are those chemical groups which can produce liquid-crystalline properties in a molecule. Chemical compounds that contain mesogenic groups usually have a Kalamitic or discotic configuration. They do not have to have a liquid-crystalline phase themselves, but it is also sufficient if they contribute to a liquid-crystalline phase in a mixture with other mesogenic compounds. In principle, all mesogenic groups known in the literature are suitable for components (A), (B) and (C). For example, a regularly updated collection of known esogenic groups by V. Vill et al. published as a database under the name LiqCryst (available from LCI Publisher GmbH, Eichenstr. 3, D-20259 Hamburg).
  • Those mesogenic groups are preferably used which are easily accessible synthetically on an industrial scale and which give compounds which ensure sufficient stability over a long period of time for use as a polymer film.
  • Examples of this are chemical structural elements such as carboxylic acid esters and alcohols based on phenyl, biphenyl, cyanobiphenyl, naphthyl and cyanonaphthyl derivatives and combinations of these groups.
  • a preferred embodiment is a polymer film according to the invention, which is characterized in that it has a reflection band widened by at least 50% compared to the unpolymerized state.
  • Another preferred embodiment relates to a structured polymer film with a helical molecular structure, which is characterized in that the partial Polymerization and / or during the final fixing, the action of the actinic radiation takes place through a mask and that the mask is subsequently changed or replaced by a second mask and this process step is repeated, if necessary with the change of further process parameters, such that a part of the material that has not yet been finally fixed is irradiated with actinic radiation.
  • Such a structured polymer film with a helical molecular structure is particularly suitable, for example, as a color filter for an LCD display, since the bandwidth of the color pixels can be specifically adjusted in order to optimize the color tone and the brightness of the display.
  • Another preferred embodiment of the invention relates to LC pigments with a helical molecular structure, which are produced by comminuting a polymer film according to the invention in a subsequent process step.
  • the invention also relates to a method for producing a polymer film with a helical molecular structure.
  • Various continuous or discontinuous processes for producing optically anisotropic polymer films from polymerizable mixtures are known from the literature.
  • the polymerizable mixture is applied to a substrate, oriented and then fixed in the glass state by a chemical reaction or by cooling.
  • the polymerizable mixtures can be applied to the substrate surface in solution or as a solvent-free melt above the glass point of the mixture, for example by spin coating, with a doctor blade or a roller. If a solvent is used for application, it must be removed in a subsequent drying step.
  • the thickness of the dry LC layer on the substrate determines the number of pitches of the helical structure and thus the shape of the reflection band.
  • the preparation of unilaterally open polymer films in melt application and from a solution are, for example, in European ones Publications EP 0 358 208 AI and EP 0 617 111 AI described.
  • the polymerizable mixtures can contain small amounts of surface-active substances as additives, as are known, for example, for improving the flow from paint manufacture.
  • Particularly suitable surface-active substances are organosiloxanes, which are used, for example, as paint auxiliaries.
  • the organosiloxanes themselves can also have mesogenic properties as oligomers. If the polymer film is to remain on the substrate after crosslinking, the adhesion to the substrate can be improved, depending on the nature of the substrate surface, by means of suitable adhesion promoters in the polymerizable mixture, which are also state of the art.
  • An improvement in the adhesion of the polymer film to the substrate can also be achieved by a suitable pretreatment of the substrate, for example a corona treatment. If the additives themselves have no mesogenic properties, they are only added in such a small amount that they do not impair the formation of the liquid-crystalline phase.
  • the polymerizable liquid-crystalline material is oriented in such a way that the mesogenic groups are arranged in a helical structure, the axis of which is transverse to the layer.
  • Crosswise to the layer means that the axis is preferably inclined at an angle of less than 20 ° to the surface normal to the surface.
  • the axis of the helical structure is particularly preferably perpendicular to the film surface.
  • the orientation of the mesogens in the polymerizable mixture takes place, for example, by shearing the material during application or, after application, by the interaction of the mesogens with the appropriately selected substrate surface or by an electrical or magnetic field.
  • the composition of the polymerizable mixtures is preferably adjusted so that the optimal orientation temperature is between 20 ° C and 120 ° C. Because the pitch of cholesteric liquid crystals is generally temperature-dependent, this orientation temperature also influences the center wavelength of the reflection band. If the orientation of the mesogens is to take place through an interaction with the substrate surface, then a suitable orientation layer can be applied to the substrate by known coating, printing or dipping methods described in the literature in order to improve the orientation effect. The orientation layer or the substrate can be given a surface structure which favors orientation by additional treatment, for example rubbing.
  • a location-dependent change in the orientation direction is possible, for example, using known methods for structuring an orientation layer in the ⁇ m to mm range by means of exposure to polarized UV light through a mask. Suitable methods for achieving an inclination between the mesogens of a liquid-crystalline phase and their interfaces are also described in the literature, for example exposure to polarized UV light or the vapor deposition of inorganic materials at an oblique angle.
  • the orientation layer can also contain an optically uniaxial birefringent medium, for example an oriented and polymerized layer made of a liquid crystal mixture. Such a layer is particularly preferred which has an optical delay of 0.25 times the wavelength in the wavelength range used.
  • the substrates can be flat or curved. Substrates which are thermally and mechanically stable in the production, processing and use of the polymer film are particularly preferably used. Very particularly preferred substrates are glass or quartz plates, polymer films, such as, for example, polycarbonates, polysulfones, polyalkylene terephthalates, polyalkylene naphthalates, cellulose triacetate and polyimides. at If required, the substrate can be provided with an additional orientation aid, for example a layer of polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, a silicon oxide or a layer of a polymerized liquid crystal.
  • an additional orientation aid for example a layer of polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, a silicon oxide or a layer of a polymerized liquid crystal.
  • the polymer film with a helical molecular structure is to remain on the substrate after its production, then those materials are preferably suitable as substrates which are also used for the production of other optical elements known according to the prior art.
  • Particularly preferred are substrates that are transparent or semi-transparent in the wavelength range relevant to the respective application, like many organic or inorganic substrates.
  • a particularly preferred substrate is an optically uniaxial birefringent substrate which has an optical delay of 0.25 times the wavelength in the wavelength range used.
  • Such a quarter-wave retardation layer, or ⁇ / 4 retardation layer for short is produced, for example, by defined stretching of a polycarbonate, a polyethylene terephthalate or a polypropylene film or from a nematic LC polymer.
  • a laminate of two different birefringent foils can be used as the substrate, the stretching directions of which are oriented at an angle to one another. Because of the different dispersion of the two
  • Foils also change the overall retardation of the laminate with the wavelength.
  • the film material and the degree of stretching are to be selected such that a total delay of 0.25 times the wavelength occurs over the entire wavelength range used by the filter or reflector.
  • a ⁇ / 4 delay layer can also be subsequently combined with the cholesteric layer according to the invention.
  • Substrates are particularly preferred which enable the polymerizable mixture to be oriented well and which impart only slight adhesion to the surface.
  • Daylight should be avoided when applying the polymerizable mixtures to the substrate surface and during the subsequent orientation of the mesogens, since the low UV radiation contained in daylight can already result in a small amount of polymerization of the liquid-crystalline mixtures, which leads to an increase in viscosity and thus slows the orientation of the mesogen.
  • the application of the mixture and the subsequent orientation of the mesogens are therefore preferably carried out with the exclusion of UV radiation. Particles cause a disturbance in the pitch structure in the film, which are visible as clear inhomogeneities in polarized light.
  • the polymerizable mixtures should not contain any particles larger than the thickness of the dry film.
  • the polymerizable mixtures particularly preferably contain no particles whose longest diameter is greater than 20% of the film thickness. This is ensured by filtering the polymerizable mixture or its constituents or the solutions containing these constituents before application and cleaning the substrate surfaces under clean room conditions. Filtration, application, orientation and polymerization of the polymerizable liquid-crystalline materials are also preferably carried out under clean room conditions.
  • Actinic radiation is photochemically active radiation, for example UV radiation, X-rays, gamma radiation or the irradiation with high-energy particles such as electrons or ions.
  • UV-A radiation is preferred.
  • the irradiation is carried out in such a way that only a part of all possible polymerizable molecules is polymerized after the irradiation.
  • the proportion of the polymerized molecules after the irradiation should preferably be between 0.1% and 70%, are particularly preferably between 1% and 50% of the polymerizable molecules.
  • the proportion of the polymerized molecules is too small, the crosslinking density gradient is insufficient and only a shift in the center wavelength and no broadening of the reflection band is observed after the final fixing of the layer. If, on the other hand, too many groups are polymerized during the first exposure, the pitch of the helical structure is fixed so much from the start that the formation of a pitch gradient is prevented. This case applies in particular to the conventional single exposure method, in which more than 70% of the polymerizable molecules are integrated into the network.
  • the proportion of polymerized molecules can be determined, for example, by trial exposures and subsequent extraction in a suitable solvent. It is controlled by the irradiated exposure energy per unit area and unit of time.
  • the irradiated exposure energy and also its temporal distribution are thus important parameters for setting the width of the reflection band of the polymer film according to the invention.
  • short, intensive exposures to UV-A radiation in air show good results for the polymerizable mixtures used in Examples 1 to 3.
  • the necessary exposure energy depends on the type of radiation used, the material used, the photoinitiator and the layer thickness.
  • the preferred exposure energies per unit area for UV-A radiation are in the range from 1 to 500 mJ / cm 2 , particularly preferably in the range from 10 to 50 mJ / cm 2 .
  • the duration of the exposure is preferably shorter than 30 s, particularly preferably shorter than 10 s.
  • exposure energies of more than 500 mJ / cm 2 are used in conventional exposure, which leads to a polymerization of over 70% of the polymerizable molecules.
  • the film is exposed to actinic radiation for a defined waiting time during which the material is in the partially polymerized structure reoriented.
  • This waiting time is adapted to the requirements of the process depending on the composition of the polymerizable liquid-crystalline material, the inhibitory effect of the environment, the film thickness and the temperature. It is preferably in the range of
  • the waiting time can expire at the same temperature as the exposure in the first step or at a different temperature than the exposure in the first step. For example, it is possible to change the temperature during the waiting time by up to 100 ° C compared to the temperature in the first orientation phase in order to influence the speed of the reflection band broadening.
  • the maximum possible temperature in the waiting time is limited by the clearing point of the polymerized layer. A temperature in the range from the temperature of the first orientation phase to 10 ° C. below this clearing point is preferably selected.
  • the waiting time can, however, also be extended and / or the temperature can be reduced during the waiting time.
  • the duration and the temperature of the waiting time are the most important parameters for setting the desired width of the reflection band of the polymer film according to the invention.
  • the width of the reflection band increases with increasing exposure energy in the first process step up to a maximum value and then decreases again until the reflection band takes on the original shape of a conventionally polymerized film.
  • a longer duration of the waiting time with the same exposure energy in the first process step leads to an increasing broadening of the reflection band.
  • bandwidths over 300 nm can be realized with the method according to the invention.
  • the 'waiting time a further step follows, in which the orientation condition of the film achieved is finally fixed. For this purpose, the film can be polymerized completely or the film is cooled to the glass state. If the fixation by a
  • Polymerization reaction takes place, this reaction is preferably initiated by exposure to actinic light of high intensity, electron radiation or radical-forming thermal initiators such as peroxides.
  • the crosslinking can also be carried out using crosslinkers containing hydrogen atoms bonded directly to silicon, with catalysis
  • Platinum metal catalysts can be effected or it can also be 'cationic or anionic.
  • Crosslinking by UV light with an energy dose of more than 500 mJ / cm 2 is particularly preferred.
  • the inhibiting effect of the pre-exposure environment is preferably reduced, for example by carrying out the polymerization in an inert gas atmosphere such as nitrogen.
  • the oxygen content of the inert gas atmosphere is particularly preferably less than 1%.
  • the partially polymerized film can also be covered with a film that serves as a barrier layer against the inhibiting influence of the environment.
  • the resulting polymer film can be used together with the substrate in the form of a laminate or after removal of the substrate as a free film.
  • Another preferred application of the polymer film with a helical molecular structure is LC pigments, which are produced in further process steps by comminuting the polymer films, grinding and sieving.
  • EP 0 601 483 A1 describes how pigments with a liquid-crystalline structure with a chiral phase, which reflect colored light, are produced by detaching a polymerized cholesteric film from the substrate and then comminuting the raw clods obtained in this way.
  • the pigments can then be incorporated into a suitable binder system and applied to a substrate.
  • Particle size is an important parameter for many applications. With the same form factor, thinner pigments result in smaller particles, which are characterized, for example, by a more homogeneous visual impression and, in coatings, also by a lower topcoat level.
  • the process according to the invention for the production of LC pigments has the advantage that, because of the adjustable steep gradient of the pitch, the smallest possible pigment platelets with broadened reflection bands can be produced.
  • LC pigments with a thickness of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, the thickness 1 ⁇ m to 6 ⁇ m is particularly preferred.
  • LC pigments with a broadened reflection band show a higher light reflection due to their wider reflection band and therefore achieve a better brilliance.
  • reflection bands compared to the classic LC pigments (Helicone "HC; Wacker-Chemie GmbH / Kunststoff) new shades and effects can be achieved.
  • concentration of the chiral agents is chosen so that the reflection band is at least partially visible Wavelength range, then these LC pigments are ideally suited for decorative applications.
  • highly interesting are highly reflective, color-neutral LC pigments, whose reflection bands cover the entire visible spectral range and thus produce metallic effects.
  • LC pigments For the production of security markings to protect against counterfeiting, for example Banknotes, security prints, documents or in brand protection can be used particularly advantageously for LC pigments, since they can usually be integrated into the printing or other coating processes that already exist in these applications with relatively little effort good protection against unauthorized copying is achieved due to the color effects and the polarization of the reflected light.
  • a particular advantage of the LC pigments according to the invention is that because of the wider reflection bands when viewed through right- and left-helical circular polarizers or in Polarization-sensitive detectors enable a higher brightness contrast and are therefore even easier to recognize.
  • IR-reflective LC pigments are suitable for producing markings that are invisible to the human eye and which can be registered by devices with IR detectors because of their good reflection in the IR range.
  • Such LC pigments, which are obtained with a low concentration of chiral agents, are preferably transparent and colorless in the visible light range.
  • the wavelength of the lower band edge of the reflection band is preferably above 750
  • the LC pigments according to the invention can also be used for the production of optically imaging, wavelength- and polarization-selective elements on curved substrates (EP 0 685 749 A1).
  • the LC pigments are incorporated into a suitable binder system as described, for example, in EP 0 601 483 A1 or EP 0 685 749 A1.
  • the required properties of the binder systems in particular the optical properties, depend on the intended use of the LC pigments. It is preferred to use binders which are optically transparent at least in the region of the reflection wavelength. Binder systems are preferably used for optical elements, the average refractive index of which after curing is the middle one
  • Curable binder systems are preferably suitable for producing permanent layers which contain LC pigments.
  • non-hardenable binders such as oils and pastes can also be used for special applications. Binder systems which do not change the physical properties of the LC pigments or only change them in a defined manner are particularly preferred. Suitable binder systems are, for example, polymerizable resins (PU resins, silicone resins, epoxy resins), dispersions, solvent-based lacquers or
  • Water-based paints or all transparent plastics for example polyvinyl chloride, polymethyl methacrylate, polycarbonate.
  • liquid crystalline ones can also be used.
  • Systems are used as binders, for example liquid-crystalline polymers or polymerizable liquid-crystalline resins.
  • the LC pigments are stirred into a liquid binder.
  • Orientation of the platelets parallel to the surface of the layer occurs when a thin layer of the pigment-binder mixture is applied to a substrate, when the mixture is extruded or when drying.
  • the film can be detached from the substrate after curing.
  • optical elements such as polarizers, color filters, pigments or reflectors, in particular also of structured filters and reflectors for left or right circularly polarized light, to be set in a simple manner.
  • the invention therefore also relates to optical elements such as filters, reflectors and polarizers which contain at least one layer of a polymer film according to the invention with a helical molecular structure.
  • the polymer film according to the invention is also suitable as a free film as an optical element or part of an optical element.
  • Further polymer films with a helical molecular structure or other layers for example homeotropically or planarly oriented retardation layers (for example a ⁇ / 4 retardation layer), absorbing polarization foils, colored foils or adhesive layers, can be applied to this polymer film or the substrate.
  • retardation layers for example a ⁇ / 4 retardation layer
  • absorbing polarization foils for example a ⁇ / 4 retardation layer
  • absorbing polarization foils colored foils or adhesive layers
  • the polymer films according to the invention are advantageously used as a reflective circular polarizer for colored or white light.
  • Further examples of applications in optics are filters (EP 0 302 619 A2) and optically imaging, wavelength- and polarization-selective elements for the entire wavelength range from infrared to near UV (EP 0 631 157 AI). Possible forms of application of these optical elements are, for example, beam splitters, mirrors and lenses.
  • the invention also relates to the use of a polymer film according to the invention as a reflective polarizer in liquid crystal displays, as described, for example, in EP 0 606 939 A1 and EP 0 606 940 A2.
  • Other devices which contain at least one layer of a polymer film according to the invention with a helical molecular structure and / or LC pigments according to the invention are also the subject of this invention.
  • Such devices are, for example, projectors, projection displays and lamps which enable low-glare lighting by means of polarized light.
  • the polymer films according to the invention are particularly preferably suitable for the production of filters which reflect circularly polarized light in the infrared (IR) range at a low concentration of the chiral agents.
  • IR infrared
  • the production of optically imaging, polarization-selective elements in the IR range is made possible in particular.
  • IRs of this type are particularly preferred for many applications.
  • the wavelength of the lower band edge is preferably above 750 nm.
  • Applications of such IR layers are, for example, machine-readable inscriptions or markings which are invisible to the human eye, for example security markings on security prints or in brand protection.
  • the circular polarization of the reflected IR radiation is particularly advantageous, since this is a security feature that can only be reproduced with difficulty.
  • Another application of the IR-reflecting polymer films and LC pigments are colorless and transparent protective layers against thermal radiation, for example for thermal insulation glazing of buildings or vehicles. Since it matters in this application to reflect the entire heat radiation as possible, are here preferably two layers with a broad reflection band as possible and with opposite directions of rotation of the cholesteric 'helix combined to reflect left- and neurosciencehelikale polarization.
  • Digital or analog optical storage media which are based on a local change in the helical structure, can be produced by locally changing the orientation of the mesogenic groups before the final polymerization.
  • Polymer films for example by a laser, or by local change in the HTP (helical twisting power) of the chiral contained, e.g. by UV-induced isomerization.
  • Cholesteric liquid crystals are thermochromic in the unpolymerized state, ie when the temperature in the cholesteric phase changes, the pitch of the helical molecular structure changes and thus the reflection wavelength.
  • US 4,637,896 and R. Maurer et al. "Cholesteric Reflectors with a Color Pattern", SID International Symposium Digest of Technical Papers, Vol. 25, San Jose, June 14-16, 1994, pp.
  • the method described above is modified in such a way that individual exposures of the material to actinic radiation take place through a mask. Subsequently, the mask is shifted or replaced by a second mask and the exposure of the material to actinic radiation is repeated, if necessary changing other parameters of the preceding steps, in such a way that an unexposed part of the film is irradiated and / or a part of the film that has not yet been finally fixed Material is irradiated again.
  • a change in a parameter of the preceding steps is to be understood to mean that when the method is repeated, for example by changing the temperature during the exposure in the first
  • a different reflection color is set for the now irradiated material area or by a corresponding selection of temperature and / or duration of the process step Waiting time in the following process step, the bandwidth of the reflection band for the now irradiated material area is set differently. If necessary, this process is repeated as often as necessary with areas of the material that have not yet been irradiated. In this way, for example, a multicolored photostructured filter or reflector can be produced, the individual colors of which can be freely adjusted via the respective choice of the center wavelength and width of the reflection band. Examples of the detailed procedure for setting the center wavelengths and widths of the
  • Example 1 a) Preparation of a liquid-crystal mixture (mixture 1): 25 g of the polymerizable mesogenic compound hydroquinone bis (4-acryloylbutoxy) benzoate (prepared by the process from EP 1 059 282 A1), 45 g of the polymerizable mesogenic compound 4 - (4 ⁇ -Acryloylbutoxy) -benzoic acid- (4 X - cyanobiphenyl) ester (... prepared according to M.
  • mixture 1 25 g of the polymerizable mesogenic compound hydroquinone bis (4-acryloylbutoxy) benzoate (prepared by the process from EP 1 059 282 A1), 45 g of the polymerizable mesogenic compound 4 - (4 ⁇ -Acryloylbutoxy) -benzoic acid- (4 X - cyanobiphenyl) ester (... prepared according to M.
  • Clean room conditions and exclusion of UV radiation in yellow ambient light are applied to a continuously moving polyethylene terephthalate (PET) film.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the wet film was dried in hot air at 110 ° C for about 1 minute.
  • the result was a sticky film which was cloudy at room temperature and had a homogeneous thickness of about 6 ⁇ m.
  • the film was annealed in the absence of UV radiation in air at 90 ° C for two minutes, whereby it became completely clear and then at 90 ° C in a low-oxygen nitrogen atmosphere (oxygen content ⁇ 0.5%) with a high UV dose of approx 650 mJ / cm 2 irradiated and thus cross-linked.
  • Mixture 1 was applied to a continuously moving polyethylene terephthalate (PET) film in a coating installation, with the exclusion of UV radiation, as in comparative example 1b).
  • the wet film was dried in hot air at 110 ° C for 1 minute.
  • the result was a sticky film which was cloudy at room temperature and had a homogeneous thickness of about 6 ⁇ m.
  • the film was annealed in air at 90 ° C. for a further minute, during which it became completely clear and then exposed to UV-A radiation (total dose 25 mJ / cm 2 ) for 0.3 s.
  • UV-A radiation total dose 25 mJ / cm 2
  • the film was irradiated at 90 ° C. in a low-oxygen nitrogen atmosphere (oxygen content ⁇ 0.5%) with a high UV dose of approx. 650 mJ / cm 2 and thus finally networked.
  • the resulting tack-free and scratch-resistant film had a silvery color when viewed vertically in daylight.
  • the Light reflected from the film was circular to the right and the light transmitted through the film was polarized to the left.
  • the measurement of the transmission of left-hand circularly polarized light in a UV / VIS spectrometer showed an almost box-shaped band from 450 nm to 710 nm (measured at 50% transmission for left-hand circularly polarized light).
  • the average pitch of the first three helices on the side facing the PET substrate was 320 nm. This corresponds to an average reflection wavelength of 530 nm with an average refractive index of 1.66, which was measured with a prism coupler (Metricon Model 2010)
  • the pitch increases almost linearly up to the 8th turn to 420 nm (corresponding to a wavelength of 700 nm) and then remains constant up to the 10th turn. Between the 10th and 12th turns, the pitch suddenly drops to 270 nm (corresponding to a wavelength of 450 nm) and retains this value until the 14th turn.
  • the LC polymer film, a retardation film with ⁇ / 4 property and a linear polarizer in 45 "alignment with the axis of the ⁇ / 4 film were placed on a commercial backlight for LCD displays and the The same measurement was carried out with an arrangement • of LCD backlight with linear polarizer without LC polymer film and without ⁇ / 4 film.
  • the brightness of the arrangement with LC polymer film when viewed perpendicularly was 42% brighter than without an LC polymer film and averaged over all viewing angles up to 60 °, the gain in brightness was 30%.
  • Mixture 1 was applied to a continuously moving polyethylene terephthalate (PET) film in a coating installation, with the exclusion of UV radiation, as in comparative example 1b).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the wet film was dried in hot air at 110 ° C for 1 minute. It resulted in a sticky, too
  • a second PET film was laminated onto this film as a top layer.
  • the laminated film was annealed in air at 90 ° C. for one minute as in comparative example 1c), it becoming completely clear and then exposed to UV-A radiation (total dose 25 mJ / cm 2 ) for 0.3 s.
  • UV-A radiation total dose 25 mJ / cm 2
  • the film was irradiated at 90 ° C. in a low-oxygen nitrogen atmosphere (oxygen content ⁇ 0.5%) with a high UV dose of approx. 650 mJ / cm 2 and thus finally networked.
  • a cellulose triacetate film (TAC) was laminated on instead of a polyethylene terephthalate film (PET) as a cover layer.
  • PET polyethylene terephthalate film
  • the non-tacky and scratch-resistant film after the final crosslinking also had a blue color when viewed vertically in daylight.
  • the measurement of the transmission in a UV / VIS spectrometer showed, as in comparative example ld), an almost box-shaped band at ' 430 nm with a half width of
  • Example 2 a) Preparation of a liquid crystal mixture (mixture 2): 79 g of the polymerizable mesogenic compound hydroquinone bis (4-acryloylbutoxy) benzoate (prepared by the process from EP 1 059 282 A1), 79 g of the polymerizable mesogenic
  • Stabilizer 2 6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) was dissolved in a mixed solvent of 120 g tetrahydrofuran (THF) and 240 g toluene. Before use, the solution was filtered to exclude particles larger than 1 ⁇ m, and 3.5 g of photoinitiator 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropanone-1 (Irgacure® 907; Ciba Specialty Chemicals GmbH / Lampertsheim) added.
  • THF tetrahydrofuran
  • Mixture 2 was applied to a continuously moving polyethylene terephthalate (PET) film in a coating system under clean room conditions and with the exclusion of UV radiation in yellow ambient light.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the wet film was dried in hot air at 110 ° C for 1 minute.
  • the result was a sticky film which was cloudy at room temperature and had a homogeneous thickness of about 6 ⁇ m.
  • the film was annealed in the absence of UV radiation in air at 95 ° C for two minutes, whereby it became completely clear and then at 95 ° C in a low-oxygen nitrogen atmosphere (oxygen content ⁇ 0.5%) with a high UV dose of approx 650 mJ / cm 2 irradiated and thus cross-linked.
  • Mixture 2 was applied as in comparative example 2b) in a coating installation with the exclusion of UV radiation continuously moving polyethylene terephthalate film applied.
  • the wet film was dried in hot air at 110 ° C for 1 minute.
  • the result was a sticky film which was cloudy at room temperature and had a homogeneous thickness of about 6 ⁇ m.
  • the film was annealed in air at 95 ° C for a further minute, whereby it became completely clear, and then exposed to UV-A radiation (total dose 25 mJ / c 2 ) for 0.3 s.
  • the film was irradiated at 95 ° C. in a low-oxygen nitrogen atmosphere (oxygen content ⁇ 0.5%) with a high UV dose of approx. 650 mJ / cm 2 and thus finally networked.
  • the resulting tack-free and scratch-resistant film had a golden color when viewed vertically in daylight.
  • the light reflected from the film was polarized to the right in a circular fashion.
  • the measurement of the transmission in the UV / VIS spectrometer showed a broadened reflection band from 500 nm to 680 nm (measured at 50% transmission for left circularly polarized light).
  • the pitch distribution was asymmetrical and had the longest pitch on the side of the PET substrate. d) Production of LC pigments:
  • the LC polymer film from Example 2c was scraped off the PET film with a blade, comminuted and then ground in an Alpine 200 LS laboratory universal mill. In this way, particles with an average grain diameter of approximately 50 ⁇ m were produced.
  • the powdery material obtained was then sieved using an analytical sieve with a mesh size of 50 ⁇ m and then incorporated into a conventional alkyd-melamine resin binder system (Sacolyd • F410 / Sacopal M110; Kolms Chemie / Krems, Austria).
  • a conventional alkyd-melamine resin binder system Sacolyd • F410 / Sacopal M110; Kolms Chemie / Krems, Austria.
  • the viscosity of the binder system was adjusted to a run-out time of approximately 80 seconds using a diluent (mixture of aromatic hydrocarbons and methyl isobutyl ketone) in a DIN-4 flow cup.
  • the mixture of LC pigments and binder thus obtained was applied onto a black-primed sheet using a film puller (from Erichsen) in a wet film thickness of 120 ⁇ m. Then the sheet became one Dried at 80 ° C for one hour. Under vertical supervision, the sheet showed a strong, shiny, silvery-gold color after drying, which changed to a silvery-green color at flatter viewing angles. By viewing with right and left circular polarizers, one became special.
  • a glass plate was provided with an orientation layer made of polyimide, which was rubbed with a velvet cloth unidirectionally.
  • Mixture 2 was applied to the polyimide layer by spin coating with the exclusion of UV radiation in yellow ambient light and then dried for a few minutes at room temperature until a cloudy, sticky film with a thickness of approximately 5 ⁇ m remained.
  • the film was then placed in a heated case with a quartz window filled with air. The temperature of the case was set at 55 ° C. After the film became clear, half of the film (Zone 2) was covered with an aluminum foil and then the uncovered half (Zone 1) through the quartz window in air for 0.8 s with UV-A radiation (total dose approx. 26 mJ / cm 2 ) exposed.
  • a mercury arc lamp (model 68810, LOT-Oriel GmbH) was used as the exposure source, the shutter of which is controlled by a timer.
  • the temperature in the housing was then raised to 95 ° C.
  • the aluminum foil was removed and after the film was clear again, it was exposed to UV-A radiation (total dose 26 mJ / cm 2 ) again in air for 0.8 s.
  • the housing was then filled with nitrogen. After one minute at unchanged temperature, the film was finally crosslinked in the nitrogen atmosphere at 95 ° C. with a UV dose of approx. 2 J / cm 2 .
  • the resulting tack-free and scratch-resistant film had a copper-red color when viewed vertically in daylight Zone 1 and green-yellow color in Zone 2.
  • the light reflected from the film was polarized to the right in a circular shape.
  • the measurement of the transmission in the UV / VIS spectrometer showed a broadened reflection band from 550 nm to 710 nm in zone 1 (measured at 50% transmission for left-hand circularly polarized light) and from 480 nm to 650 nm in zone 2.
  • the pitch distribution was asymmetrical with the longer pitch on the side of the glass plate.

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Abstract

The invention relates to a polymer film with adjustable gradients of the pitch of a helical molecular structure and to a method for the production and use thereof.

Description

Polymerfilm mit helikaler Molekularstruktur Polymer film with a helical molecular structure
Die Erfindung betrifft einen Polymerfilm mit einstellbarem Gradienten der Ganghöhe einer helikalen Molekularstruktur, ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung.The invention relates to a polymer film with an adjustable gradient of the pitch of a helical molecular structure, a process for its production and its use.
In vielen optischen Anwendungen werden Filme verwendet, die unpolarisiertes Licht in polarisiertes Licht umwandeln, indem eine Polarisationskomponente des Lichts absorbiert wird. Im idealen Fall werden daher maximal 50% des Lichts durch einen solchen Polarisationsfilm hindurchgelassen. Neben dem Verlust an Lichtausbeute hat dieses Verfahren den weiteren Nachteil, dass besonders bei hellen Lichtquellen durch die Absorption eine starke Erwärmung des Polarisators auftritt. Beide Nachteile werden vermieden bei reflektiven Polarisatoren, die den Anteil der ungewünschten Polarisation in die Lichtquelle zurückreflektieren. Abhängig von der jeweiligen Anordnung der optischen Komponenten der Lichtquelle kann dieser Anteil seine Polarisation durch Spiegelung oder Streuung in die gewünschte Polarisation ändern und so zumindest teilweise zur Erhöhung der Lichtausbeute beitragen.Many optical applications use films that convert unpolarized light into polarized light by absorbing a polarization component of the light. In the ideal case, a maximum of 50% of the light will be let through such a polarizing film. In addition to the loss of light output, this method has the further disadvantage that the polarizer is strongly heated by the absorption, particularly in the case of bright light sources. Both disadvantages are avoided with reflective polarizers, which reflect the portion of the undesired polarization back into the light source. Depending on the respective arrangement of the optical components of the light source, this portion can change its polarization by reflection or scattering into the desired polarization and thus at least partially contribute to increasing the luminous efficiency.
Eine Möglichkeit zur Realisierung eines reflektiven Polarisators beschreibt US 5,235,443 in Form von Filmen aus cholesterischen Flüssigkristallen. Cholesterische Flüssigkristalle sind Stoffe mit einem helikalen Orientierungszustand der Moleküle. Eine dünne Schicht davon kann zwischen zwei geeigneten Substraten so präpariert werden, dass die Helixachse senkrecht auf den Substratoberflächen steht. Die Ganghöhe (pitch) der Helix ist materialabhängig und über die Schichtdicke konstant. Eine solche Schicht reflektiert eine zirkuläre Lichtkomponente nahezu vollständig, wenn Drehsinn und Wellenlänge λ des Lichts im Material mit dem Drehsinn und der Ganghöhe p der cholesterischen Helix übereinstimmen und die Schichtdicke ein Vielfaches der Ganghöhe ist (cholesterische Reflexion) . Die zweite zirkuläre Lichtkomponente mit entgegen gesetztem Drehsinn und Lichtkomponenten mit anderen Wellenlängen werden im Idealfall dagegen vollständig durchgelassen. Wenn es die Anwendung erfordert, kann der zirkulär polarisierte Lichtanteil durch eine zusätzliche Viertelwellen-Verzögerungsschicht in linear polarisiertes Licht umgewandelt werden.No. 5,235,443 describes one possibility for realizing a reflective polarizer in the form of films made of cholesteric liquid crystals. Cholesteric liquid crystals are substances with a helical orientation of the molecules. A thin layer of it can be prepared between two suitable substrates so that the helix axis is perpendicular to the substrate surfaces. The pitch of the helix depends on the material and is constant over the layer thickness. Such a layer reflects a circular light component almost completely if the direction of rotation and wavelength λ of the light in the material match the direction of rotation and the pitch p of the cholesteric helix and the layer thickness is a multiple of the pitch (cholesteric reflection). The second circular light component with the opposite direction of rotation and light components with other wavelengths are ideally however, completely let through. If required by the application, the circularly polarized light component can be converted into linearly polarized light by an additional quarter-wave retardation layer.
Die cholesterische Reflexion tritt in einem spektralen Band zwischen zwei Wellenlängen λ]_ = P-n0 und 2 ~ P'ne auf, wobei ne und n0 den außerordentlichen und ordentlichen Brechungsindex des Materials bezeichnen. Man charakterisiert dieses Band durch die Mittenwellenlänge λ0 =p-n, die vom mittleren Brechungsindex n = (n0 + ne)/2 und von der Ganghöhe p des Materials abhängt, und die Breite Δλ = p-Δn, die bei gegebener Ganghöhe p durch die Doppelbrechung Δn = ne-n0 bestimmt ist. In der Praxis ist dieThe cholesteric reflection occurs in a spectral band between two wavelengths λ] _ = Pn 0 and 2 ~ P ' n e, where n e and n 0 denote the extraordinary and orderly refractive index of the material. This band is characterized by the center wavelength λ 0 = pn, which depends on the average refractive index n = (n 0 + n e ) / 2 and the pitch p of the material, and the width Δλ = p-Δn, which is given at a given pitch p is determined by the birefringence Δn = n e -n 0 . In practice that is
Doppelbrechung der meisten cholesterischen Materialien im sichtbaren Spektralbereich auf Werte kleiner als 0,3 beschränkt. Daraus folgt eine maximal mögliche Bandbreite von etwa 100 nm, meist werden jedoch nur 30 nm bis 50 nm erreicht. Die Intensität des in der cholesterischen Bande reflektierten Lichts nimmt mit der Anzahl der Ganghöhen λ0/n in der Schicht zu und erreicht für unpolarisiert eingestrahltes Licht bei 50% der eingestrahlten Intensität den Maximalwert. Erst ab einer Schichtdicke von etwa drei Ganghöhen kann eine Reflexion beobachtet werden. Die minimal erforderliche Schichtdicke beträgt für die meisten cholesterischen Materialien im sichtbaren Spektralbereich daher einige μ .Birefringence of most cholesteric materials in the visible spectral range limited to values less than 0.3. This results in a maximum possible bandwidth of about 100 nm, but usually only 30 nm to 50 nm are reached. The intensity of the light reflected in the cholesteric band increases with the number of pitches λ 0 / n in the layer and reaches the maximum value for unpolarized incident light at 50% of the incident intensity. A reflection can only be observed from a layer thickness of about three pitches. The minimum required layer thickness is therefore a few μ for most cholesteric materials in the visible spectral range.
Voraussetzung für die Verwendung flüssigkristalliner Materialien in Anwendungen wie einem reflektiven Polarisator oder LC-Pigmenten ist eine ausreichende thermische und mechanische Stabilität der helikalen Molekularstruktur. Diese Stabilität kann durch das Fixieren des Orientierungszustandes durch Polymerisation oder durch rasches Abkühlen auf Temperaturen unterhalb des Glaspunktes erreicht werden. Solche stabilen cholesterischen Schichten sind beispielsweise von R. Maurer et al. in "Polarizing Color Filters made fromA sufficient thermal and mechanical stability of the helical molecular structure is a prerequisite for the use of liquid crystalline materials in applications such as a reflective polarizer or LC pigments. This stability can be achieved by fixing the orientation state by polymerization or by rapid cooling to temperatures below the glass point. Such stable cholesteric layers are described, for example, by R. Maurer et al. in "Polarizing Color Filters made from
Cholesteric LC Silicones" im SID 90 Digest, 1990, S. 110 - 113 beschrieben. Neben der Anwendung als Polarisationsfilm sind in der Literatur noch weitere Anwendungen cholesterischer Filme in diversen optischen Elementen beschrieben, die hier nicht weiter ausgeführt werden sollen. Bei allen Anwendungen sollten die Mittenwellenlänge λ0 und die Breite Δλ der cholesterischen Bande gezielt eingestellt werden können. Für die spezielle Anwendung als reflektiver Polarisator, der beispielsweise zur Verbesserung der Helligkeit eines LCDs benutzt wird, ist es insbesondere notwendig, dass die Reflexionsbande den gesamten sichtbaren Spektralbereich abdeckt, d.h. dass die Bandbreite Δλ mehr als 300 nm aufweisen sollte. Die Reflexionseigenschaften solcher Filme und insbesondere die Polarisation des durchgelassenen Lichts hängen jedoch vom Blinkwinkel relativ zur Normalen auf den Film ab. Die Bande eines reflektiven Polarisators sollte für alle relevanten Blickwinkel mindestens den Bereich von 450 nm bis 600 nm abdecken. Um den von S. Ishihara et al . in „Preparation and properties of optical notch filters of cholesteric liquid crystals" in Polymer, Vol. 29, 1988, S. 2141-2145 beschriebenen Effekt der Farbverschiebung als Funktion des Blickwinkels zu kompensieren, sollte die Bande daher beispielsweise für einen gewünschten Blickwinkelbereich bis 45° unter senkrechter Betrachtung mindestens von 450 nm bis 850 nm reichen. Außerdem sollen die Filme zusätzlich möglichst dünn sein, um die Blickwinkelabhängigkeit der Polarisation zu minimieren. Für breitbandige LC-Pigmente, die beispielsweise im sichtbaren Bereich besondere Farbeffekte erzeugen können, sind auch geringere Bandbreiten um 100 nm gefordert - diese sollen jedoch in weniger als 6 μm dicken Schichten erreicht werden.Cholesteric LC Silicones "in SID 90 Digest, 1990, pp. 110-113. In addition to the use as a polarization film, other uses of cholesteric films in various optical elements are described in the literature, which are not to be discussed further here. In all applications, the center wavelength λ 0 and the width Δλ of the cholesteric band should be adjustable. For the special application as a reflective polarizer, which is used, for example, to improve the brightness of an LCD, it is particularly necessary that the reflection band covers the entire visible spectral range, ie that the bandwidth Δλ should have more than 300 nm. However, the reflective properties of such films and in particular the polarization of the transmitted light depend on the flashing angle relative to the normal to the film. The band of a reflective polarizer should cover at least the range from 450 nm to 600 nm for all relevant viewing angles. In order to use the method described by S. Ishihara et al. in "Preparation and properties of optical notch filters of cholesteric liquid crystals" in Polymer, Vol. 29, 1988, pp. 2141-2145 to compensate for the effect of color shift as a function of the viewing angle, the band should therefore, for example, for a desired viewing angle range up to 45 ° at least from 450 nm to 850 nm when viewed vertically. In addition, the films should also be as thin as possible in order to minimize the viewing angle dependence of the polarization. For broadband LC pigments, which can produce special color effects in the visible range, for example, there are smaller bandwidths around 100 nm - but these should be achieved in layers less than 6 μm thick.
Polymerfilme mit einer Bandbreite Δλ, die größer ist als der dem flüssigkristallinen Material entsprechende Wert λ0- (ne-n0) /n, können wie u.a. in dem oben zitierten Artikel von R. Maurer et al. 'beschrieben dadurch hergestellt werden, dass das optische Element aus mehreren cholesterischen Schichten mit unterschiedlichen Mittenwellenlängen aufgebaut wird. Diese Methode ist jedoch sehr kostenintensiv und hat den Nachteil, dass die optische Qualität mit jeder zusätzlichen Schicht aufgrund von Streuung an Fehlstellen und Inhomogenitäten abnimmt. Für LC-Pigmente ist dieses Verfahren zudem nicht anwendbar, weil Gesamtdicken unter 6 μ mit mehreren noch dünneren Einzelschichten schwierig zu realisieren sind. Eine geeignetere Methode zur Herstellung eines breitbandigen cholesterischen Polarisators ist, die Abfolge einzelner Schichten mit konstanter Ganghöhe der helikalenPolymer films with a bandwidth Δλ which is greater than the value λ 0 - (n e -n 0 ) / n corresponding to the liquid-crystalline material can, as, inter alia, in the above-cited article by R. Maurer et al. Be described that the optical element is made up of several cholesteric layers with different center wavelengths. However, this method is very expensive and has the disadvantage that the optical quality with every additional layer decreases due to scatter at imperfections and inhomogeneities. This method cannot be used for LC pigments either, because total thicknesses below 6 μ are difficult to achieve with several even thinner individual layers. A more suitable method for producing a broadband cholesteric polarizer is the sequence of individual layers with a constant pitch of the helical
Molekularstruktur durch eine einzige Schicht mit kontinuierlich zunehmender oder abnehmender Ganghöhe zu ersetzen. Die Verbreiterung der Reflexionsbande durch einen Gradienten in der Ganghöhe der Helix (Pitchgradient ) ist aus theoretischen Untersuchungen schon länger bekannt (z.B. S. Mazkedian, S. Melone, F. Rustichelli, J. Physique 37, 731 (1976) oder L.E. Hajdo, A.C. Eringen, J. Opt . Soc. Am. 36, 1017 (1979)). Nach dem derzeitigen Stand der Technik gibt es mehrere technische Verfahren, die es ermöglichen eine solche Schicht mit einem Pitchgradienten herzustellen. Sie lassen sich im wesentlichen in die folgenden drei Kategorien einteilen:Replace molecular structure with a single layer with a continuously increasing or decreasing pitch. The broadening of the reflection band by a gradient in the pitch of the helix (pitch gradient) has long been known from theoretical studies (e.g. S. Mazkedian, S. Melone, F. Rustichelli, J. Physique 37, 731 (1976) or LE Hajdo, AC Eringen, J. Opt. Soc. Am. 36, 1017 (1979)). According to the current state of the art, there are several technical processes that make it possible to produce such a layer with a pitch gradient. They can essentially be divided into the following three categories:
1. Erzeugung eines Vernetzungsdichtegradienten mit Diffusion der unvernetzten Komponenten, 2. La inieren von mindestens zwei Schichten mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und anschließende Diffusion und 3. tiefenabhängige Extraktion von nichtpolymerisierten Anteilen aus einem teilpolymerisierten Film.1. Generation of a crosslinking density gradient with diffusion of the uncrosslinked components, 2. Laying of at least two layers with different chemical compositions and subsequent diffusion and 3. Depth-dependent extraction of unpolymerized parts from a partially polymerized film.
Jedes dieser Verfahren benötigt spezielle Materialmischungen, die auf das jeweilige Verfahren abgestimmt sind.Each of these processes requires special material mixtures that are matched to the respective process.
In der europäischen Patentanmeldung EP 0 606 940 A2 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Mischung aus chiralen und nematischen Monomeren mit unterschiedlicher Reaktivität bezüglich ihrer Polymerisationseigenschaften mit geringer UV- Dosis über einen längeren Zeitraum polymerisiert wird, so dass während der Polymerisation eine Diffusion der Monomere eintritt, die dann aufgrund der gemischten Materialzusammensetzung einen Pitchgradienten erzeugt. Die treibende Kraft für die Diffusion ist ein Gradient in der - Vernetzungsdichte, der durch einen Gradienten der UV-Intensität im Material hervorgerufen wird. Die Abnahme der UV-Intensität im Film wird durch Zugabe eines Farbstoffs kontrolliert, der jedoch Nachteile für die Stabilität und die optischenEuropean patent application EP 0 606 940 A2 describes a process in which a mixture of chiral and nematic monomers with different reactivity with regard to their polymerization properties is polymerized with a low UV dose over a longer period of time, so that the monomers diffuse during the polymerization occurs, which then generates a pitch gradient due to the mixed material composition. The The driving force for diffusion is a gradient in the crosslinking density, which is caused by a gradient of the UV intensity in the material. The decrease in UV intensity in the film is controlled by adding a dye, but this has disadvantages for the stability and the optical
Eigenschaften des Films hat. Wegen der Anforderung, dass der Film abschließend vollständig polymerisiert sein uss, um gute mechanische Stabilität zu erreichen, ist eine hohe UV- Absorption nicht möglich und daher der UV-Gradient im Film nicht besonders stark. Dies macht den gesamten Prozess relativ langsam, so dass er für die industrielle Herstellung eines breitbandigen cholesterischen Polarisators auf einem kontinuierlich laufenden Substrat wie beispielsweise einem Plastikfilm nur schlecht geeignet ist. Der schwache UV-Gradient wirkt sich auch auf den Pitchgradienten aus, so dass die minimale Dicke der Schicht für eine geforderte Breite der Reflexionsbande nicht ausreichend ist für Anwendungen, bei denen es auf dünne Schichten unter 10 μm ankommt. In den Beispielen von EP 0 606 940 A2 betragen die Schichtdicken der Filme 20 μm.Has properties of the film. Because of the requirement that the film must be completely polymerized in order to achieve good mechanical stability, high UV absorption is not possible and therefore the UV gradient in the film is not particularly strong. This makes the entire process relatively slow, so that it is poorly suited for the industrial manufacture of a broadband cholesteric polarizer on a continuously running substrate such as a plastic film. The weak UV gradient also has an effect on the pitch gradient, so that the minimum thickness of the layer is not sufficient for a required width of the reflection band for applications in which thin layers below 10 μm are important. In the examples of EP 0 606 940 A2, the layer thicknesses of the films are 20 μm.
Auch das in der europäischen Patentanmeldung EP 0 982 605 AI beschriebene Verfahren benutz't die Absorption der UV-Strahlung in der cholesterischen Schicht, um einen Pitchgradienten zu erzeugen. Bei den verwendeten LC-Mischungen erfolgt während der Polymerisation ein Übergang von der cholesterischen in eine smektische Phase, die ein Aufdrehen der helikalen Struktur bewirkt. Dieser Prozess ist potentiell schneller als ein reiner Diffusionsprozess, in den angeführten Beispielen werden breitbandige Filme jedoch nicht unter einer Belichtungsdauer von 30 s erreicht. Ein weiterer Nachteil dieser Methode ist, dass die Umorientierung der Mesogene in die smektische Phase zur Bildung kleiner Domänen führt. Die durch die Domänengrenzen verursachte Lichtstreuung reduziert den Polarisationsgrad des durchgelassenen Lichts.Also, the method described in the European patent application EP 0982605 Al USER 't the absorption of UV radiation in the cholesteric layer to produce a pitch gradient. In the LC mixtures used, a transition from the cholesteric to a smectic phase takes place during the polymerization, which causes the helical structure to unscrew. This process is potentially faster than a pure diffusion process, but in the examples given broadband films are not achieved under an exposure time of 30 s. Another disadvantage of this method is that the reorientation of the mesogens into the smectic phase leads to the formation of small domains. The light scatter caused by the domain boundaries reduces the degree of polarization of the transmitted light.
Ein weiteres Verfahren, das in der europäischen Patentanmeldung EP 0 885 945 AI beschrieben ist, überwindet den Nachteil des langsamen Diffusionsprozesses, der durch den schwachen Vernetzungsdichtegradienten im Verfahren nach EP 0 606 940 A2 verursacht ist, dadurch, . dass der UV-Belichtungsvorgang in zwei Schritte unterteilt wird, zwischen denen eine Änderung der Temperatur des Films stattfindet. Auf diese Weise wird die thermochro e Eigenschaft der cholesterischen Phase ausgenutzt, die zu einer schnellen Umorientierung der Mesogene und damit einer schnelleren Einstellung der Ganghöhe in den unterschiedlich stark vernetzten Zonen des Films führt. Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass die notwendige Bandbreite von über 300 nm unter den für eine industrielle Herstellung notwendigen Bedingungen schlecht erreicht wird.Another method, which is described in European patent application EP 0 885 945 AI, overcomes the disadvantage of slow diffusion process, which is caused by the weak crosslink density gradient in the process according to EP 0 606 940 A2, thereby,. that the UV exposure process is divided into two steps, between which there is a change in the temperature of the film. In this way, the thermochromic property of the cholesteric phase is used, which leads to a quick reorientation of the mesogens and thus a faster adjustment of the pitch in the differently cross-linked zones of the film. However, this method has the disadvantage that the necessary bandwidth of over 300 nm is poorly achieved under the conditions necessary for industrial production.
Die Patentschrift US 6,099,758 A beansprucht ein Verfahren, bei dem der Vernetzungsdichtegradient dadurch verstärkt wird, dass zusätzlich zum UV-Gradienten ein weiterer Gradient durch den inhibierenden Einfluss der verwendeten Substrate auftritt. Dieser Prozess ist zwar schneller als der in EP 0 606 940 A2 beschriebene, in den angeführten Beispielen werden breitbandige Filme jedoch nicht unter einer Belichtungsdauer von 30 s erreicht. Wegen der geringen UV-Gesamtdosen, die man aus den angegebenen Belichtungszeiten und UV-Intensitäten erhält, sind die thermische und mechanische Stabilität der Filme gering. Technisch aufwendig wird der Produktionsprozess dadurch, dass der cholesterische Film entweder zwischen zwei verschiedenen Substraten hergestellt werden muss, oder, dass bei Verwendung eines einzigen Substrats und Polymerisation in einer Luftatmosphäre eine zusätzliche Sauerstoffbarriereschicht auf dem Substrat notwendig ist.US Pat. No. 6,099,758 A claims a method in which the crosslinking density gradient is increased in that, in addition to the UV gradient, a further gradient occurs due to the inhibiting influence of the substrates used. Although this process is faster than that described in EP 0 606 940 A2, broadband films are not achieved under an exposure time of 30 s in the examples given. The thermal and mechanical stability of the films are low due to the low total UV doses obtained from the exposure times and UV intensities indicated. The production process becomes technically complex in that the cholesteric film must either be produced between two different substrates, or in that an additional oxygen barrier layer on the substrate is necessary when using a single substrate and polymerizing in an air atmosphere.
Ebenfalls in EP 0 606 940 A2 beschrieben ist ein Verfahren, bei dem zwei Schichten mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung, von denen eine cholesterisch orientiert ist, in Kontakt gebracht werden. Durch Diffusion wird die cholesterische Schicht angequollen, so dass ein Pitchgradient entsteht. Abschließend wird der Film polymerisiert. Bei einer anderen Ausführung dieses Verfahrens in der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 881 509 A2 werden zwei cholesterische Filme mit unterschiedlicher Ganghöhe laminiert und durch kontrollierte Diffusion bei erhöhter Temperatur so verschmolzen, dass ein kontinuierlicher . Übergang zwischen beiden Ganghöhen entsteht. Nachteil dieser Verfahren ist die aufwendige Herstellung von mindestens zwei verschiedenen Schichten und die technisch schwierige Kontrolle des Diffusionsprozesses zwischen beiden Schichten.Also described in EP 0 606 940 A2 is a method in which two layers with different chemical compositions, one of which is cholesterically oriented, are brought into contact. The cholesteric layer is swollen by diffusion, so that a pitch gradient is created. Finally the film is polymerized. In another embodiment of this method in European patent application EP 0 881 509 A2 two cholesteric Laminated films with different pitch and fused by controlled diffusion at elevated temperature so that a continuous . There is a transition between the two pitches. Disadvantages of these methods are the complex production of at least two different layers and the technically difficult control of the diffusion process between the two layers.
In der europäischen Patentanmeldung EP 0 875 525 AI wird beschrieben, dass ein teilpolymerisierter cholesterischer Film auf einem Substrat in Bäder aus organischen Lösemitteln getaucht wird, die eine Extraktion von nichtpolymerisierten Anteilen im Film bewirken. Da dieser Effekt an der Oberfläche des Films am stärksten ist, wird nach dem Trocknen und Tempern des Films eine tiefenabhängige Schrumpfung und damit ein Pitchgradient erzeugt. Um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, müssen große Mengen an Lösemitteln ständig ausgetauscht werden, was aus Sicht des Umweltschutzes nicht erwünscht ist. Die erforderliche Aufreinigung dieser Lösemittel und die aufwendige Prozessführung erhöhen die Kosten zudem erheblich.In European patent application EP 0 875 525 A1 it is described that a partially polymerized cholesteric film is immersed on a substrate in baths of organic solvents which cause an extraction of unpolymerized parts in the film. Since this effect is strongest on the surface of the film, a depth-dependent shrinkage and thus a pitch gradient is generated after the film has been dried and tempered. In order to obtain reproducible results, large amounts of solvents have to be exchanged constantly, which is not desirable from an environmental point of view. The necessary purification of these solvents and the complex process control also increase the costs considerably.
In der bekannten Patentliteratur wird mit teils widersprüchlichem Ergebnis diskutiert, wie ein nach den oben beschriebenen Verfahren hergestellter cholesterischer Polarisators in einem LCD angeordnet sein muss, um eine möglichst hohe Lichtausbeute mit möglichst geringer Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel zu erreichen. Bei der Anordnung des cholesterischen Polarisators zwischen der Lichtquelle und der elektrisch schaltbaren Flüssigkristallzelle kann bei einem asymmetrischen Film mit kontinuierlichem Pitchgradienten, der in den bekannten Beispielen als konstanter oder im mathematischen Sinn monoton steigender bzw. fallender Gradient vorbeschrieben ist, entweder die Seite mit kürzerer Ganghöhe oder die Seite mit längerer Ganghöhe in Richtung zur Lichtquelle weisen. Im Falle des in US 6,099,758 A hypothetisch beschriebenen symmetrischen Films gibt es keine bevorzugte Richtung. Eigene Untersuchungen zeigen dagegen, dass für eine geringe Blickwinkelabhängigkeit der Lichtausbeute und der Farbigkeit eine Anordnung vorteilhaft ist, bei der ein Film verwendet wird, dessen Ganghöhenverteilung eine Sequenz von kurzen, langen und mittleren Ganghöhen besitzt, die annähernd den Reflexionsfarben Blau, Rot und Grün entsprechen, wobei vorzugsweise die kurze Ganghöhe der Lichtquelle am nächsten ist. Eine solche Verteilung der Ganghöhen konnte gemäß dem Stand der Technik nur mit einem mehrschichtigen Aufbau des Films hergestellt werden, der wie oben beschrieben jedoch ein aufwendiges Verfahren benötigen würde.In the known patent literature it is discussed with partly contradictory results how a cholesteric polarizer manufactured according to the above-described method has to be arranged in an LCD in order to achieve the highest possible luminous efficiency with the least possible dependence on the viewing angle. In the arrangement of the cholesteric polarizer between the light source and the electrically switchable liquid crystal cell, either the side with a shorter pitch or with an asymmetrical film with a continuous pitch gradient, which is described in the known examples as a constant or in the mathematical sense monotonically increasing or decreasing gradient face the side with the longer pitch towards the light source. In the case of the symmetrical film hypothetically described in US 6,099,758 A, there is no preferred direction. However, our own studies show that for a Low viewing angle dependence of the luminous efficacy and the color, an arrangement is advantageous in which a film is used, the pitch distribution of which has a sequence of short, long and medium pitches which approximately correspond to the reflection colors blue, red and green, preferably the short pitch of the light source is closest. According to the prior art, such a distribution of the pitch heights could only be produced with a multilayer structure of the film, which, however, as described above, would require a complex process.
Es war eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, einen Polymerfilm bereitzustellen, der beispielsweise bei Verwendung in einem LCD eine möglichst hohe Verstärkung der Helligkeit bei möglichst geringer Veränderung der relativenIt was one of the objects of the present invention to provide a polymer film which, for example when used in an LCD, increases the brightness as much as possible with the least possible change in the relative
Blickwinkelabhängigkeit von Helligkeit und Farbigkeit des LCDs erzeugt. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Polymerfilm mit einer helikalen Molekularstruktur, der in einer Richtung senkrecht zur Filmoberfläche eine Sequenz von einer kurzen, langen und mittleren Ganghöhe der helikalen Struktur enthält.Viewing angle dependence of brightness and color of the LCD. This object is achieved by a polymer film with a helical molecular structure, which contains a sequence of a short, long and medium pitch of the helical structure in a direction perpendicular to the film surface.
Um ein einfaches Produktionsverfahren zu ermöglichen, konnte ein Film entwickelt werden, der aus einer einzigen Schicht einer Mischung aus polymerisierbarem flüssigkristallinen Material hergestellt wird. In diesem Film findet der Übergang zwischen kurzer und langer Ganghöhe bevorzugt in weniger als zehn Windungen der helikalen Struktur statt, ganz bevorzugt ist ein schneller Übergang in weniger als fünf Windungen. Die Erfindung betrifft außerdem weitere Möglichkeiten zur Verwendung dieses Films.In order to enable a simple production process, a film could be developed which is made from a single layer of a mixture of polymerizable liquid crystalline material. In this film the transition between short and long pitch preferably takes place in less than ten turns of the helical structure, a fast transition in less than five turns is very preferred. The invention also relates to other ways of using this film.
Die bekannten Herstellverfahren für cholesterische Polymerfilme mit einem Gradienten der Ganghöhe haben die .vorangehend beschriebenen spezifischen Vor- und Nachteile. Bisher konnte mit keinem dieser Verfahren eine voll kontinuierliche industrielle Herstellung eines für ein LCD geeigneten breitbandigen reflektiven Polarisators oder breitbandiger LC- Pigmente realisiert werden, die mit einem einzigen Beschichtungsvorgang auf einem einzigen Substrat auskommt. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Polymerfilm mit einstellbarem Gradienten der Ganghöhe einer helikalen Molekularstruktur hergestellt nach einem Verfahren enthaltend die Schritte:The known production processes for cholesteric polymer films with a gradient of the pitch have the specific advantages and disadvantages described above. So far, none of these processes has been able to achieve a fully continuous industrial production of a broadband reflective polarizer or broadband LC pigments suitable for an LCD, and this with a single one Coating process on a single substrate. Another object of the present invention is a polymer film with an adjustable gradient of the pitch of a helical molecular structure produced by a process comprising the steps:
Auftragen einer Mischung aus polymerisierbarem flüssigkristallinen Material, die a) Monomere oder Oligomere, die jeweils mindestens eine mesogene Gruppe und mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweisen, und b) eine chirale Verbindung enthält, in einer Schicht auf ein Substrat,Applying a mixture of polymerizable liquid-crystalline material which a) contains monomers or oligomers, each having at least one mesogenic group and at least one polymerizable functional group, and b) a chiral compound, on a substrate,
Orientieren des Materials, so dass die mesogenen Gruppen sich in einer helikalen Struktur anordnen, deren Achse quer zur Schicht verläuft, teilweises Polymerisieren dieser Schicht in einer für dieOrientation of the material so that the mesogenic groups are arranged in a helical structure, the axis of which is transverse to the layer, partial polymerisation of this layer in one for the
Polymerisation inhibierend wirkenden Umgebung durchPolymerization inhibiting environment by
Einwirkung von aktinischer Strahlung, und - abschließendes Fixieren nachdem sich das Material in der teilpoly erisierten Struktur neu orientiert hat, durch vollständiges Polymerisieren des Films oder Abkühlung desExposure to actinic radiation, and - final fixing after the material in the partially polymerized structure has reoriented, by completely polymerizing the film or cooling the
Films in den Glaszustand.Films in the glass state.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines Polymerfilms mit einstellbarem Gradienten der Ganghöhe einer helikalen Molekularstruktur umfassend die Schritte:Furthermore, a method for producing a polymer film with an adjustable gradient of the pitch of a helical molecular structure comprises the steps:
Auftragen einer Mischung aus polymerisierbarem flüssigkristallinen Material, die a) Monomere oder Oligomere, die jeweils mindestens eine mesogene Gruppe und mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweisen, und b) eine chirale Verbindung enthält, in einer Schicht auf ein Substrat, - Orientieren des Materials, so dass die mesogenen Gruppen sich in einer helikalen Struktur anordnen, deren Achse quer zur Schicht verläuft, teilweises Polymerisieren dieser Schicht in einer für die Polymerisation inhibierend wirkenden Umgebung durch kurzzeitige Einwirkung von aktinischer Strahlung, und abschließendes Fixieren nach einer definierten Wartezeit, während der sich das Material in der teilpolymerisiertenApplying a mixture of polymerizable liquid-crystalline material which a) monomers or oligomers, each having at least one mesogenic group and at least one polymerizable functional group, and b) a chiral compound, in one layer on a substrate, - orienting the material, see above that the mesogenic groups are arranged in a helical structure, the axis of which is transverse to the layer, Partial polymerisation of this layer in an environment which inhibits the polymerisation by brief exposure to actinic radiation, and final fixing after a defined waiting period during which the material is partly polymerised
Struktur neu orientiert, durch vollständiges Polymerisieren des Films oder Abkühlung des Films in den Glaszustand, Gegenstand dieser Erfindung.Structure reoriented by fully polymerizing the film or cooling the film to the glass state, object of this invention.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren steht nun ein Verfahren zur kostengünstigen, industriellen Fertigung eines Polymerfilms mit einer breiten Reflexionsbande zur Verfügung, mit dem die oben aufgeführten Nachteile des Stands der Technik vermieden werden.With the method according to the invention, a method for the cost-effective, industrial production of a polymer film with a broad reflection band is now available, with which the disadvantages of the prior art listed above are avoided.
Überraschend wurde gefunden, dass die Polymerfilme mit helikaler Molekularstruktur, die nach diesem Verfahren hergestellt wurden, eine deutlich breitere Reflexionsbande besitzen wie Filme aus demselben Material, die zwischen zwei Substraten oder unter einer Stickstoffatmosphäre polymerisiert wurden. Wie in EP 0 606 940 A2 wird ein Gradient in derSurprisingly, it was found that the polymer films with helical molecular structure, which were produced by this method, have a significantly broader reflection band than films made of the same material, which were polymerized between two substrates or under a nitrogen atmosphere. As in EP 0 606 940 A2, a gradient in the
Vernetzungsdichte der cholesterischen Schicht erzeugt, der hier jedoch nicht auf einen Intensitätsgradienten von aktinischer Strahlung, sondern auf einen Gradienten des inhibierenden Einfluss der Umgebung zurückgeht. Der inhibierende Einfluss der Umgebung beruht auf der Diffusion von Molekülen aus der Umgebung in die cholesterische Schicht, die dort als Radikalfänger wirken. Durch die kurzzeitige Einwirkung von aktinischer Strahlung wird in der Schicht eine definierte Menge von Radikalen gebildet, die nur teilweise durch die in der cholesterischen Schicht bereits enthaltenen Radikalfänger neutralisiert werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Verteilung der Radikale und Radikalfänger annähernd konstant über die gesamte Schichtdicke. Die verbleibenden Radikale starten eine Polymerisation, die in ihrem weiteren Verlauf durch die in die Schicht diffundierenden Moleküle aus der Umgebung wieder gestoppt wird. Diese Diffusion ist langsam genug, dass sie einen viel steileren Gradienten erzeugt als die Absorption des aktinischen Lichts. Der Gradient wird eingestellt, indem Dauer und Intensität der kurzzeitigen Bestrahlung auf die Diffusionskonstante und die Polymerisationsrate abgestimmt werden. Eine lang andauernde Belichtung wie bei US 6,099,758 A, EP 0 606 940 A2 und den anderen Verfahren des Stands der Technik ist daher nicht notwendig.Crosslink density of the cholesteric layer is generated, which, however, is not due to an intensity gradient of actinic radiation, but to a gradient of the inhibiting influence of the environment. The inhibitory influence of the environment is based on the diffusion of molecules from the environment into the cholesteric layer, which act as radical scavengers there. Due to the brief exposure to actinic radiation, a defined amount of radicals is formed in the layer, which are only partially neutralized by the radical scavengers already contained in the cholesteric layer. At this point in time, the distribution of the radicals and radical scavengers is approximately constant over the entire layer thickness. The remaining radicals start a polymerization, which is stopped again by the molecules diffusing into the layer from the environment. This diffusion is slow enough to produce a much steeper gradient than the absorption of the actinic light. The gradient is set by duration and intensity of the short-term irradiation are matched to the diffusion constant and the polymerization rate. Long exposure as in US 6,099,758 A, EP 0 606 940 A2 and the other methods of the prior art is therefore not necessary.
Der Gradient der Ganghöhe der helikalen Struktur dp/dx (x = Ortskoordinate senkrecht zur Oberfläche der Schicht) wird bevorzugt so eingestellt, dass die Intensität des reflektierten Lichts möglichst hoch und die Dicke des Polymerfilms möglichst gering ist. Nimmt man eine Schichtdicke von mindestens drei Ganghöhen für eine ausreichende Intensität in der Reflexionsbande an, dann folgt daraus ein maximaler Gradient von dp/dx < 0.33-Δn/n. Es sind jedoch auch noch steilere Gradienten möglich, wenn der damit verbundene Verlust an reflektierter Lichtintensität in der jeweiligen Anwendung toleriert werden kann. Es ist ein im Vergleich zum Stand der Technik besonderer Vorteil dieses Verfahrens, dass sich solche steilen Gradienten in der Ganghöhe der helikalen Struktur einer einzelnen Schicht realisieren lassen. Dies ermöglicht die Herstellung von Polymerfilmen mit verbreitertenThe gradient of the pitch of the helical structure dp / dx (x = position coordinate perpendicular to the surface of the layer) is preferably set so that the intensity of the reflected light is as high as possible and the thickness of the polymer film is as small as possible. Assuming a layer thickness of at least three pitches for a sufficient intensity in the reflection band, this results in a maximum gradient of dp / dx <0.33-Δn / n. However, even steeper gradients are possible if the associated loss of reflected light intensity can be tolerated in the respective application. It is a particular advantage of this method compared to the prior art that such steep gradients can be realized in the pitch of the helical structure of a single layer. This enables the production of polymer films with widened
Reflexionsbanden bei minimalen Schichtdicken. Vorzugsweise sind die Schichtdicken der erfindungsgemäßen Polymerfilme dicker als 2/Δn mal und dünner als 20/Δn mal der gewünschten Breite der Reflexionsbande. Für die Anwendung als reflektiver Polarisator sind die erfindungsgemäßen Polymerfilme besonders bevorzugt dicker als 3/Δn mal und dünner als 6/Δn mal der gewünschten Breite der Reflexionsbande. Erfindungsgemäße Polymerfilme, die diesem Kriterium genügen, zeigen eine stark verminderte Blickwinkelabhängigkeit der Polarisation des in der Reflexionsbande durchgelassenen Lichts. Für ein polymerisierbares flüssigkristallines Material mit Δn von etwa 0,2 und einer gewünschten Breite der Reflexionsbande von 300 nm reichen 5 μm bis 10 μm dicke Polymerfilme aus, um einen reflektiven Polarisator herzustellen. Auch die Forderung nach breitbandigen LC-Pigmenten mit Schichtdicken unter 6 μm kann mit diesem Verfahren befriedigt werden. Bei anderen nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren, die auf einer Erzeugung eines Vernetzungsdichtegradienten mit anschließender Diffusion der unvernetzten Komponenten beruhen (z.B. DE 198 42 701 AI, EP 0 606 940 A2) , werden meist jedoch nur Schichtdicken von 15 μm und mehr erhalten.Reflection bands with minimal layer thicknesses. The layer thicknesses of the polymer films according to the invention are preferably thicker than 2 / Δn times and thinner than 20 / Δn times the desired width of the reflection band. For use as a reflective polarizer, the polymer films according to the invention are particularly preferably thicker than 3 / Δn times and thinner than 6 / Δn times the desired width of the reflection band. Polymer films according to the invention that meet this criterion show a greatly reduced viewing angle dependence of the polarization of the light transmitted in the reflection band. For a polymerizable liquid-crystalline material with Δn of about 0.2 and a desired width of the reflection band of 300 nm, 5 μm to 10 μm thick polymer films are sufficient to produce a reflective polarizer. The requirement for broadband LC pigments with layer thicknesses below 6 μm can also be met with this process. In other methods known from the prior art, which are based on a generation a crosslink density gradient with subsequent diffusion of the uncrosslinked components (for example DE 198 42 701 AI, EP 0 606 940 A2), but mostly only layer thicknesses of 15 μm and more are obtained.
Die teilweise Polymerisation wird durch eine definierte Bestrahlung mit aktinischem Licht bei einer Temperatur in einem Phasenbereich mit helikaler Orientierung der Mesogene gestartet. Dabei ist es nicht erforderlich, dass wie in EP 0 606 940 A2 beschrieben eine über die Schichtdicke variierende Intensität der aktinischen Strahlung auf das polymerisierbaren flüssigkristalline Material einwirkt. Für die Stabilität und die optischen Eigenschaften des Films ist im Gegenteil vorteilhaft, dass dem Material keine zusätzlichen UV- absorbierenden Farbstoffe zugesetzt werden müssen. Bei dem hier beschriebenen Verfahren ist das Intensitätsprofil des aktinischen Lichts in der Schicht als nahezu konstant anzusehen, weil die Absorption des aktinischen Lichts über die Schichtdicke von einigen μm gering ist. Dementsprechend zeigen solche Filme ohne Einwirkung einer inhibierenden Umgebung keine Verbreiterung einer cholesterischen Bande (Beispiele ld und le) . Dahingegen zeigen Polymerfilme beispielsweise gemäß der Lehre aus DE 198 42 701 AI eine Verbreiterung der cholesterischen Bande. Falls das erfindungsgemäß verwendete polymerisierbare flüssigkristalline Material dennoch eine signifikante Absorption für die aktinische Strahlung aufweist, so ist dies für das hier beschriebene Verfahren jedoch nicht hinderlich, sondern kann gegebenenfalls zur Optimierung der Bandbreite herangezogen werden.The partial polymerization is started by a defined irradiation with actinic light at a temperature in a phase range with a helical orientation of the mesogens. It is not necessary that, as described in EP 0 606 940 A2, an intensity of the actinic radiation which varies over the layer thickness acts on the polymerizable liquid-crystalline material. On the contrary, it is advantageous for the stability and the optical properties of the film that no additional UV-absorbing dyes have to be added to the material. In the method described here, the intensity profile of the actinic light in the layer can be regarded as almost constant, because the absorption of the actinic light is small over the layer thickness of a few μm. Accordingly, such films do not show broadening of a cholesteric band without exposure to an inhibitory environment (Examples Id and Le). In contrast, polymer films, for example according to the teaching of DE 198 42 701 AI, show a broadening of the cholesteric band. If the polymerizable liquid-crystalline material used according to the invention nevertheless has a significant absorption for the actinic radiation, this is not a hindrance for the method described here, but can optionally be used to optimize the bandwidth.
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens gegenüber der kontinuierlichen Belichtung mit UV-Strahlung niedriger Intensität wie in DE 198 42 701 AI und EP 0 606 940 A2 besteht darin, dass die Fixierung des erreichten Orientierungszustands in einem getrennten, abschließenden Schritt erfolgt, so dass eine hohe thermische und mechanische Stabilität des Films gewährleistet werden kann. In der Anwendung kritisch ist beispielsweise die Langzeitstabilität eines reflektiven Polarisators auf der warmen Hintergrundbeleuchtung eines LCDs. Es konnte nun überraschend gezeigt werden, dass ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Polymerfilm in einem Stabilitätstest bei erhöhter Temperatur eine ausreichend hohe Stabilität zur Anwendung in LCDs aufweist (Beispiel 1c) . Wenn das abschließende Fixieren der Schicht durch eine Polymerisationsreaktion erfolgt, wird diese Reaktion bevorzugt durch Belichtung mit aktinischem Licht hoher Intensität, Elektronenbestrahlung oder Radikal bildenden thermischen Initiatoren wie Peroxiden initiiert. Bevorzugt wird dabei gleichzeitig .die inhibierende Wirkung der Umgebung reduziert. Besonders bevorzugt wird die abschließende Polymerisation in einer Inertgasatmosphäre, beispielsweise einer Stickstoffatmosphäre, durchgeführt. Es ist aber auch möglich, nach der Vorbelichtung und einer kurzen Wartezeit einen undurchlässigen Polymerfilm auf den teilweise polymerisierten Film zu laminieren, um die inhibierende Wirkung der Umgebung während des abschließenden Fixierens zu reduzieren.Another advantage of this method compared to continuous exposure to UV radiation of low intensity as in DE 198 42 701 AI and EP 0 606 940 A2 is that the orientation state achieved is fixed in a separate, final step, so that a high thermal and mechanical stability of the film can be guaranteed. The long-term stability of a reflective, for example, is critical in application Polarizers on the warm backlight of an LCD. It has now surprisingly been possible to show that a polymer film produced by the process according to the invention has a sufficiently high stability for use in LCDs in a stability test at elevated temperature (Example 1c). If the final fixing of the layer takes place by means of a polymerization reaction, this reaction is preferably initiated by exposure to high-intensity actinic light, electron radiation or radical-forming thermal initiators such as peroxides. The inhibitory effect of the environment is preferably reduced at the same time. The final polymerization is particularly preferably carried out in an inert gas atmosphere, for example a nitrogen atmosphere. However, it is also possible to laminate an impermeable polymer film onto the partially polymerized film after the pre-exposure and a short waiting time in order to reduce the inhibiting effect of the environment during the final fixing.
Da Sauerstoff ein Inhibitor für Polymerisationsreaktionen ist, wird als inhibierend wirkende Umgebung bevorzugt ein Gas verwendet, das Sauerstoff enthält. Besonders bevorzugt sind Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft. Ein anderes geeignetes Gas mit inhibierender Wirkung ist beispielsweise Stickstoffmonoxid, das wie Sauerstoff auch in einer Gasmischung eingesetzt werden kann. Um die LC-Mischung gegen vorzeitige Polymerisation zu stabilisieren und die inhibierende Wirkung des Sauerstoffs zu kontrollieren, enthält die polymerisierbare Flüssigkristallmischung bevorzugt einen Radikalfänger, der durch Sauerstoff aktiviert wird wie beispielsweise 2,6-Di- tert . -butyl-4-methylphenol (BHT) . Die Menge dieses Radikalfängers beträgt bevorzugt 1 - 5000 ppm, besonders bevorzugt 100 - 3000 ppm. Alternativ zu einer gasförmigen inhibierend wirkenden Umgebung kann auch eine inhibierend wirkende Flüssigkeit oder ein Feststoff vorzugsweise in Form eines dünnen Films mit dem polymerisierbaren Material vorübergehend in Kontakt gebracht werden. Es ist zu diesem Zweck auch möglich, einen Film mit hoher Permeabilität für die inhibierend wirkenden Stoffe auf das polymerisierbare flüssigkristalline Material aufzutragen.Since oxygen is an inhibitor for polymerization reactions, a gas containing oxygen is preferably used as the inhibiting environment. Air or oxygen-enriched air are particularly preferred. Another suitable gas with an inhibiting effect is, for example, nitrogen monoxide, which, like oxygen, can also be used in a gas mixture. In order to stabilize the LC mixture against premature polymerization and to control the inhibiting effect of the oxygen, the polymerizable liquid crystal mixture preferably contains a radical scavenger which is activated by oxygen, for example 2,6-ditet. -butyl-4-methylphenol (BHT). The amount of this radical scavenger is preferably 1-5000 ppm, particularly preferably 100-3000 ppm. As an alternative to a gaseous inhibiting environment, an inhibiting liquid or solid can also be brought into temporary contact with the polymerizable material, preferably in the form of a thin film. It is also possible for this purpose to use a film with high permeability to apply inhibitory substances to the polymerizable liquid-crystalline material.
Durch die kurzzeitige Belichtung mit aktinischem Licht mit anschließender Wartezeit, während der sich das Material neu orientiert, ist die in DE 198 42 701 AI zwingend erforderliche Sauerstoffbarriereschicht auf der inneren Oberfläche des Substrats nicht notwendig. Bevorzugt wird ein Substrat ohne zusätzliche Barriereschicht verwendet. Die Wartezeit wird bevorzugt so lang gewählt, bis sich große Domänen in derDue to the brief exposure to actinic light with a subsequent waiting period during which the material is reoriented, the oxygen barrier layer on the inner surface of the substrate, which is absolutely necessary in DE 198 42 701 A1, is not necessary. A substrate without an additional barrier layer is preferably used. The waiting time is preferably chosen until large domains are in the
Grandjean-Textur ausbilden, so dass der von den Domänengrenzen verursachte Anteil des Streulichts weniger als einige Prozent der Gesamtintensität beträgt. Dabei bildet sich ein asymmetrischer Pitchgradient aus, dessen längste Ganghöhe nicht notwendigerweise wie in DE 198 42 701 AI gefordert an derForm Grandjean texture so that the proportion of scattered light caused by the domain boundaries is less than a few percent of the total intensity. An asymmetrical pitch gradient is formed, the longest pitch of which is not necessarily as required in DE 198 42 701 AI
Oberfläche des Films liegt, die bei der Herstellung der Luft zugewandt war. Im Gegenteil sind bei den Beispielen lc) und 2c) des erfindungsgemäßen Verfahrens Ganghöhenverteilungen vorhanden, die auf der Seite des PET-Substrats eine längere Ganghöhe haben als in der Nähe der Oberfläche des Films, die bei der Herstellung der Luft zugewandt war. Während der Wartezeit kann die Umgebungstemperatur des Films geändert werden, um wie in EP 0 885 945 AI zusätzlich die Thermochromie des cholesterischen Materials auszunutzen. Bevorzugt wird der Prozess bei konstanter Temperatur im Bereich der flüssigkristallinen Phase durchgeführt.Surface of the film that faced the air during manufacture. On the contrary, in examples 1c) and 2c) of the process according to the invention, pitch distributions are present which have a longer pitch on the side of the PET substrate than in the vicinity of the surface of the film which faced the air during the production. During the waiting time, the ambient temperature of the film can be changed in order to additionally use the thermochromism of the cholesteric material, as in EP 0 885 945 A1. The process is preferably carried out at a constant temperature in the region of the liquid-crystalline phase.
Für eine geeignete Mischung des polymerisierbaren flüssigkristallinen Materials kann durch Abstimmen der Dosis der aktinischen Strahlung im ersten Belichtungsschritt und der bei der Bestrahlung wirkenden Konzentration der inhibierend wirkenden Moleküle in der Umgebung der Verlauf der Vernetzungsdichte im Film so eingestellt werden, dass durch den nachfolgenden Diffusionsprozess eine Verteilung der Ganghöhen der helikalen Struktur entsteht, die- eine Sequenz von kurzer, langer und mittlerer Ganghöhe besitzt. Dabei ist die kurze Ganghöhe näherungsweise die Ganghöhe der Mischung des polymerisierbaren flüssigkristallinen Materials im orientierten Zustand, das nach dem ersten Belichtungsschritt an der offenen Oberfläche wegen der wirkenden Inhibierung nur wenig oder gar nicht polymerisiert ist. Die lange Ganghöhe entsteht durch das Aufquellen des teilweise polymerisierten Materials in der Nähe der offenen Oberfläche und die mittlere Ganghöhe ist dieFor a suitable mixture of the polymerizable liquid-crystalline material, by adjusting the dose of the actinic radiation in the first exposure step and the concentration of the inhibiting molecules in the environment acting on the radiation, the course of the crosslinking density in the film can be adjusted such that a distribution is achieved through the subsequent diffusion process the pitch of the helical structure arises, which has a sequence of short, long and medium pitch. The short pitch is approximately the pitch of the mixture of the polymerizable liquid-crystalline material in the oriented Condition which is only slightly or not polymerized on the open surface after the first exposure step due to the active inhibition. The long pitch is caused by the swelling of the partially polymerized material near the open surface and the mean pitch is that
Ganghöhe des etwas stärker polymerisierten und daher weniger aufgequollenen Materials auf der Seite des Substrats.Pitch of the somewhat more polymerized and therefore less swollen material on the side of the substrate.
Die für einen erfindungsgemäßen Polymerfilm geforderten Ganghöhen berechnen sich aus den gefordertenThe pitch heights required for a polymer film according to the invention are calculated from the required
Reflexionswellenlängen / mittleren Brechungsindex des flüssigkristallinen Materials im polymerisierten Zustand, wobei die mittlere Ganghöhe nach dieser Formel einer Wellenlänge in der Mitte der Reflexionsbande entspricht und die kurze und die lange Ganghöhe einer kürzeren oder längeren Wellenlänge, die sich vorzugsweise um mehr als 10% von der mittleren Wellenlänge unterscheiden und besonders bevorzugt am Rande der geforderten cholesterischen Bandbreite liegen.Reflection wavelengths / average refractive index of the liquid-crystalline material in the polymerized state, the average pitch according to this formula corresponds to a wavelength in the middle of the reflection band and the short and long pitches to a shorter or longer wavelength, which is preferably more than 10% of the mean Distinguish wavelength and are particularly preferably on the edge of the required cholesteric bandwidth.
Das polymerisierbare flüssigkristalline Material enthält bevorzugt Mischungen aus Monomeren oder Oligomeren, die mesogene -Gruppen und polymerisierbare funktionelle Gruppen aufweisen und mindestens eine chirale Komponente enthalten, wobei sich diese Monomere oder Oligomere bezüglich der Polymerisation in ihrer Reaktivität unterscheiden. Besonders bevorzugt sind polymerisierbare cholesterische Flüssigkristalle enthaltendThe polymerizable liquid-crystalline material preferably contains mixtures of monomers or oligomers which have mesogenic groups and polymerizable functional groups and contain at least one chiral component, these monomers or oligomers differing in their reactivity with respect to the polymerization. Polymerizable cholesteric liquid crystals are particularly preferred
Monomer oder Oligomer (A) , wobei jedes der Monomere oder Oligomere (A) mindestens zwei polymerisierbare funktionelle Gruppen aufweist, die ausgewählt werden aus der Gruppe enthaltend (Meth-) Acrylatester-, Epoxy- und Vinylethergruppen, flüssigkristallines Monomer oder Oligomer (B) , wobei jedes der Monomere oder Oligomere (B) genau eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweist, die ausgewählt werden aus .der Gruppe enthaltend (Meth-) Acrylatester-, Epoxy- und Vinylethergruppen, 1 bis weniger als 50 Gew.%, bezogen auf die polymerisierbare Mischung (A + B + C + D) , eines Monomeren (C) , das keine Gruppe enthält, die mit den polymerisierbaren funktionellen Gruppen der Monomeren oder Oligomeren (A) und (B) reagieren kann,Monomer or oligomer (A), each of the monomers or oligomers (A) having at least two polymerizable functional groups which are selected from the group comprising (meth) acrylate ester, epoxy and vinyl ether groups, liquid-crystalline monomer or oligomer (B), wherein each of the monomers or oligomers (B) has exactly one polymerizable functional group which are selected from the group containing (meth) acrylate ester, epoxy and vinyl ether groups, 1 to less than 50% by weight, based on the polymerizable mixture (A + B + C + D), of a monomer (C) which does not contain a group which corresponds to the polymerizable functional groups of the monomers or oligomers (A) and ( B) can react
Monomer oder Oligomer (D) mit einer chiralen Gruppe.Monomer or oligomer (D) with a chiral group.
Als mesogene Gruppen im Sinne dieser Erfindung werden diejenigen chemischen Gruppen bezeichnet, die in einem Molekül flüssigkristalline Eigenschaften hervorrufen können. Chemische Verbindungen, die mesogene Gruppen enthalten, besitzen zumeist eine kalamitische oder diskotische Konfiguration. Sie müssen nicht selber eine flüssigkristalline Phase besitzen, sondern es genügt auch, wenn sie in einer Mischung mit anderen mesogenen Verbindungen zu einer flüssigkristallinen Phase beitragen. Prinzipiell sind alle in der Literatur bekannten mesogenen Gruppen für die Komponenten (A) , (B) und (C) geeignet. Beispielsweise wird eine regelmäßig aktualisierte Sammlung bekannter esogener Gruppen von V. Vill et al. als Datenbank unter der Bezeichnung LiqCryst herausgegeben (zu beziehen bei LCI Publisher GmbH, Eichenstr. 3, D-20259 Hamburg) . Bevorzugt werden solche mesogenen Gruppen verwendet, die in einem industriellen Maßstab synthetisch leicht zugänglich sind und die Verbindungen ergeben, die eine für die Anwendung als Polymerfilm ausreichende Stabilität über einen langen Zeitraum gewährleisten. Beispiele dafür sind chemische Strukturelemente wie Carbonsäureester und Alkohole basierend auf Phenyl-, Biphenyl-, Cyanobiphenyl-, Naphthyl- und Cyanonaphthylderivaten sowie Kombinationen aus diesen Gruppen.For the purposes of this invention, mesogenic groups are those chemical groups which can produce liquid-crystalline properties in a molecule. Chemical compounds that contain mesogenic groups usually have a Kalamitic or discotic configuration. They do not have to have a liquid-crystalline phase themselves, but it is also sufficient if they contribute to a liquid-crystalline phase in a mixture with other mesogenic compounds. In principle, all mesogenic groups known in the literature are suitable for components (A), (B) and (C). For example, a regularly updated collection of known esogenic groups by V. Vill et al. published as a database under the name LiqCryst (available from LCI Publisher GmbH, Eichenstr. 3, D-20259 Hamburg). Those mesogenic groups are preferably used which are easily accessible synthetically on an industrial scale and which give compounds which ensure sufficient stability over a long period of time for use as a polymer film. Examples of this are chemical structural elements such as carboxylic acid esters and alcohols based on phenyl, biphenyl, cyanobiphenyl, naphthyl and cyanonaphthyl derivatives and combinations of these groups.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist ein erfindungsgemäßer Polymerfilm, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine um mindestens 50% gegenüber dem unpolymerisierten Zustand verbreiterte Reflexionsbande besitzt.A preferred embodiment is a polymer film according to the invention, which is characterized in that it has a reflection band widened by at least 50% compared to the unpolymerized state.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform betrifft einen strukturierten Polymerfilm mit helikaler Molekularstruktur, der dadurch gekennzeichnet ist, dass bei der teilweisen Polymerisation und/oder beim abschließenden Fixieren die Einwirkung der aktinischen Strahlung durch eine Maske erfolgt und dass anschließend die Maske verändert oder durch eine zweite Maske ersetzt wird und dieser Verfahrensschritt gegebenenfalls unter Veränderung weiterer Verfahrensparameter so wiederholt wird, dass ein noch nicht abschließend fixierter Teil des Materials mit aktinischer Strahlung bestrahlt wird. Ein solcher strukturierter Polymerfilm mit helikaler Molekularstruktur ist beispielsweise als Farbfilter für ein LCD-Display besonders geeignet, da die Bandbreite der Farbpixel gezielt eingestellt werden kann, um den Farbton und die Helligkeit des Displays zu optimieren.Another preferred embodiment relates to a structured polymer film with a helical molecular structure, which is characterized in that the partial Polymerization and / or during the final fixing, the action of the actinic radiation takes place through a mask and that the mask is subsequently changed or replaced by a second mask and this process step is repeated, if necessary with the change of further process parameters, such that a part of the material that has not yet been finally fixed is irradiated with actinic radiation. Such a structured polymer film with a helical molecular structure is particularly suitable, for example, as a color filter for an LCD display, since the bandwidth of the color pixels can be specifically adjusted in order to optimize the color tone and the brightness of the display.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft LC-Pigmente mit helikaler Molekularstruktur, die hergestellt werden, indem ein erfindungsgemäßer Polymerfilm in einem anschließenden Verfahrensschritt zerkleinert wird.Another preferred embodiment of the invention relates to LC pigments with a helical molecular structure, which are produced by comminuting a polymer film according to the invention in a subsequent process step.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Polymerfilms mit helikaler Molekularstruktur. Aus der Literatur sind verschiedene kontinuierliche oder diskontinuierliche Verfahren zur Herstellung von optisch anisotropen Polymerfilmen aus polymerisierbaren Mischungen bekannt. Dabei wird die polymerisierbare Mischung auf ein Substrat aufgetragen, orientiert und anschließend durch eine chemische Reaktion oder durch Abkühlen in den Glaszustand fixiert.The invention also relates to a method for producing a polymer film with a helical molecular structure. Various continuous or discontinuous processes for producing optically anisotropic polymer films from polymerizable mixtures are known from the literature. The polymerizable mixture is applied to a substrate, oriented and then fixed in the glass state by a chemical reaction or by cooling.
Das Auftragen der polymerisierbaren Mischungen auf die Substratoberfläche kann in Lösung oder als lösungsmittelfreie Schmelze oberhalb des Glaspunkts der Mischung, beispielsweise durch Spincoating, mit einer Rakel oder einer Walze, durchgeführt werden. Falls zum Auftragen ein Lösungsmittel verwendet wird, muss dieses in einem nachfolgenden Trocknungsschritt entfernt werden. Die Dicke der trockenen LC- Schicht auf dem Substrat bestimmt die Anzahl der Ganghöhen der helikalen Struktur und damit die Form der Reflexionsbande. Die Präparation einseitig offener Polymerfilme im Schmelzauftrag und aus einer Lösung sind beispielsweise in den europäischen Offenlegungsschriften EP 0 358 208 AI und EP 0 617 111 AI beschrieben. Zur Verbesserung der Benetzung des Substrats oder der Orientierung der Mesogene an der offenen Oberfläche können die polymerisierbaren Mischungen wie in EP 0 617 111 AI gezeigt in geringen Gewichtsanteilen als Additive oberflächenaktive Substanzen enthalten, wie sie beispielsweise zur Verlaufsverbesserung aus der Lackherstellung bekannt sind. Besonders geeignete oberflächenaktive Substanzen sind Organosiloxane, die beispielsweise als Lackhilfsmittel verwendet werden. Die Organosiloxane können als Oligomere auch selbst mesogene Eigenschaften haben. Wenn der Polymerfilm nach dem Vernetzen auf dem Substrat verbleiben soll, kann die Haftung auf dem Substrat abhängig von der Beschaffenheit der Substratoberfläche durch geeignete Haftvermittler in der polymerisierbaren Mischung verbessert werden, die ebenfalls Stand der Technik sind. Eine Verbesserung der Haftung des Polymerfilms auf dem Substrat kann auch durch eine geeignete Vorbehandlung des Substrats, beispielsweise eine Coronabehandlung, erreicht werden. Wenn die Additive selbst keine mesogenen Eigenschaften besitzen, werden sie nur in so geringer Menge zugesetzt, dass sie die Ausbildung der flüssigkristallinen Phase nicht beeinträchtigen.The polymerizable mixtures can be applied to the substrate surface in solution or as a solvent-free melt above the glass point of the mixture, for example by spin coating, with a doctor blade or a roller. If a solvent is used for application, it must be removed in a subsequent drying step. The thickness of the dry LC layer on the substrate determines the number of pitches of the helical structure and thus the shape of the reflection band. The preparation of unilaterally open polymer films in melt application and from a solution are, for example, in European ones Publications EP 0 358 208 AI and EP 0 617 111 AI described. In order to improve the wetting of the substrate or the orientation of the mesogens on the open surface, the polymerizable mixtures, as shown in EP 0 617 111 A1, can contain small amounts of surface-active substances as additives, as are known, for example, for improving the flow from paint manufacture. Particularly suitable surface-active substances are organosiloxanes, which are used, for example, as paint auxiliaries. The organosiloxanes themselves can also have mesogenic properties as oligomers. If the polymer film is to remain on the substrate after crosslinking, the adhesion to the substrate can be improved, depending on the nature of the substrate surface, by means of suitable adhesion promoters in the polymerizable mixture, which are also state of the art. An improvement in the adhesion of the polymer film to the substrate can also be achieved by a suitable pretreatment of the substrate, for example a corona treatment. If the additives themselves have no mesogenic properties, they are only added in such a small amount that they do not impair the formation of the liquid-crystalline phase.
Das polymerisierbare flüssigkristalline Material wird so orientiert, dass sich die mesogenen Gruppen in einer helikalen Struktur anordnen, deren Achse quer zur Schicht verläuft. Dabei bedeutet quer zur Schicht, dass die Achse vorzugsweise in einem Winkel kleiner als 20° gegen die Flächennormale zur Oberfläche geneigt ist. Besonders bevorzugt steht die Achse der helikalen Struktur senkrecht zur Filmoberfläche. Die Orientierung der Mesogene in der polymerisierbaren Mischung erfolgt beispielsweise durch die Scherung des Materials beim Auftragen oder nach dem Auftragen durch die Wechselwirkung der Mesogene mit der entsprechend ausgewählten Substratoberfläche oder durch ein elektrisches oder magnetisches Feld. Dies geschieht vorzugsweise in einem Temperaturbereich von oberhalb des Glaspunkts oder Schmelzpunkts bis unterhalb des Klärbeginns des polymerisierbaren flüssigkristallinen Materials. Um einen einfachen technischen Prozess zu ermöglichen, wird die Zusammensetzung der polymerisierbaren Mischungen vorzugsweise so abgestimmt, dass die optimale Orientierungstemperatur zwischen 20°C bis 120°C liegt. Weil die Ganghöhe cholesterischer Flüssigkristalle im allgemeinen temperaturabhängig ist, wird durch diese Orientierungstemperatur auch die Mittenwellenlänge der Reflexionsbande beeinflusst. Wenn die Orientierung der Mesogene durch eine Wechselwirkung mit der Substratoberfläche erfolgen soll, dann kann zur Verbesserung der orientierenden Wirkung eine geeignete Orientierungsschicht durch bekannte, in der Literatur beschriebene Coating-, Druck- oder Tauchverfahren auf das Substrat aufgebracht werden. Die Orientierungsschicht oder das Substrate kann durch zusätzliche Behandlung, z.B. Reiben, eine die Orientierung begünstigende Oberflächenstruktur erhalten. Eine ortsabhängige Veränderung der Orientierungsrichtung ist beispielsweise durch bekannte Verfahren zur Strukturierung einer Orientierungsschicht im μm- bis mm-Bereich mittels Belichtung mit polarisiertem UV-Licht durch eine Maske möglich. Geeignete Verfahren zum Erreichen einer Neigung zwischen den Mesogenen einer flüssigkristallinen Phase und ihren Grenzflächen sind ebenfalls in der Literatur beschrieben, beispielsweise die Belichtung mit polarisiertem UV-Licht oder das Aufdampfen anorganischer Materialien unter einem schrägen Winkel. Die Orientierungsschicht kann auch ein optisch einachsiges doppelbrechendes Medium, beispielsweise eine orientierte und polymerisierte Schicht aus einer Flüssigkristallmischung enthalten. Besonders bevorzugt ist eine solche Schicht, die im benutzten Wellenlängenbereich eine optische Verzögerung von 0,25 mal der Wellenlänge aufweist.The polymerizable liquid-crystalline material is oriented in such a way that the mesogenic groups are arranged in a helical structure, the axis of which is transverse to the layer. Crosswise to the layer means that the axis is preferably inclined at an angle of less than 20 ° to the surface normal to the surface. The axis of the helical structure is particularly preferably perpendicular to the film surface. The orientation of the mesogens in the polymerizable mixture takes place, for example, by shearing the material during application or, after application, by the interaction of the mesogens with the appropriately selected substrate surface or by an electrical or magnetic field. This is preferably done in a temperature range from above the glass point or melting point to below the start of clarification of the polymerizable liquid-crystalline material. To one To enable a simple technical process, the composition of the polymerizable mixtures is preferably adjusted so that the optimal orientation temperature is between 20 ° C and 120 ° C. Because the pitch of cholesteric liquid crystals is generally temperature-dependent, this orientation temperature also influences the center wavelength of the reflection band. If the orientation of the mesogens is to take place through an interaction with the substrate surface, then a suitable orientation layer can be applied to the substrate by known coating, printing or dipping methods described in the literature in order to improve the orientation effect. The orientation layer or the substrate can be given a surface structure which favors orientation by additional treatment, for example rubbing. A location-dependent change in the orientation direction is possible, for example, using known methods for structuring an orientation layer in the μm to mm range by means of exposure to polarized UV light through a mask. Suitable methods for achieving an inclination between the mesogens of a liquid-crystalline phase and their interfaces are also described in the literature, for example exposure to polarized UV light or the vapor deposition of inorganic materials at an oblique angle. The orientation layer can also contain an optically uniaxial birefringent medium, for example an oriented and polymerized layer made of a liquid crystal mixture. Such a layer is particularly preferred which has an optical delay of 0.25 times the wavelength in the wavelength range used.
Die Substrate können eben oder gekrümmt sein. Besonders bevorzugt werden Substrate verwendet, die bei der Herstellung, Verarbeitung und Anwendung des Polymerfilms thermisch und mechanisch stabil sind. Ganz besonders bevorzugte Substrate sind Glas- oder Quarzplatten, Polymerfilme, wie beispielsweise Polycarbonate, Polysulfone, Polyalkylenterephthalate, Polyalkylennaphthalate, Cellulosetriacetat und Polyimide. Bei Bedarf kann das Substrat mit einer zusätzlichen Orientierungshilfe beispielsweise einer Schicht aus Polyimid, Polyamid, Polyvinylalkohol, einem Siliciumoxid oder mit einer Schicht aus einem polymerisierten Flüssigkristall versehen sein. Falls der Polymerfilm mit helikaler Molekularstruktur nach seiner Herstellung auf dem Substrat verbleiben soll, dann sind als Substrate bevorzugt solche Materialien geeignet, die auch zur Herstellung von anderen nach dem Stand der Technik bekannten optischen Elementen verwendet werden. Besonders bevorzugt sind Substrate, die im für die jeweilige Anwendung relevanten Wellenlängenbereich transparent oder semitransparent sind, wie viele organische oder anorganische Substrate. Wenn der Polymerfilm als reflektiver Polarisator für linear polarisiertes Licht verwendet wird, dann ist ein besonders bevorzugtes Substrat ein optisch einachsiges doppelbrechendes Substrat, das im benutzten Wellenlängenbereich eine optischen Verzögerung von 0,25-mal der Wellenlänge aufweist. Eine solche Viertelwellen-Verzögerungsschicht, kurz λ/4- Verzögerungsschicht, wird beispielsweise durch definiertes Recken einer Polycarbonat-, einer Polyethylenterephthalat- oder einer Polypropylenfolie oder aus einem nematischen LC-Polymer hergestellt. Alternativ kann als Substrat auch ein Laminat zweier verschiedener doppelbrechender Folien verwendet werden, deren Streckrichtungen in einem Winkel zueinander ausgerichtet sind. Aufgrund der unterschiedlichen Dispersion der beidenThe substrates can be flat or curved. Substrates which are thermally and mechanically stable in the production, processing and use of the polymer film are particularly preferably used. Very particularly preferred substrates are glass or quartz plates, polymer films, such as, for example, polycarbonates, polysulfones, polyalkylene terephthalates, polyalkylene naphthalates, cellulose triacetate and polyimides. at If required, the substrate can be provided with an additional orientation aid, for example a layer of polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, a silicon oxide or a layer of a polymerized liquid crystal. If the polymer film with a helical molecular structure is to remain on the substrate after its production, then those materials are preferably suitable as substrates which are also used for the production of other optical elements known according to the prior art. Particularly preferred are substrates that are transparent or semi-transparent in the wavelength range relevant to the respective application, like many organic or inorganic substrates. If the polymer film is used as a reflective polarizer for linearly polarized light, then a particularly preferred substrate is an optically uniaxial birefringent substrate which has an optical delay of 0.25 times the wavelength in the wavelength range used. Such a quarter-wave retardation layer, or λ / 4 retardation layer for short, is produced, for example, by defined stretching of a polycarbonate, a polyethylene terephthalate or a polypropylene film or from a nematic LC polymer. Alternatively, a laminate of two different birefringent foils can be used as the substrate, the stretching directions of which are oriented at an angle to one another. Because of the different dispersion of the two
Folien ändert sich auch die Gesamtverzögerung des Laminats mit der Wellenlänge. Das Folienmaterial und der Grad der Reckung sind so auszuwählen, dass möglichst über den gesamten, vom Filter bzw. Reflektor benutzten Wellenlängenbereich eine Gesamtverzögerung von 0,25 mal der Wellenlänge auftritt.Foils also change the overall retardation of the laminate with the wavelength. The film material and the degree of stretching are to be selected such that a total delay of 0.25 times the wavelength occurs over the entire wavelength range used by the filter or reflector.
Natürlich kann eine λ/4-Verzögerungsschicht auch nachträglich mit de erfindungsgemäßen cholesterischen Schicht kombiniert werden. Diese Anforderungen an die optischen Eigenschaften des Substrats entfallen, wenn der Polymerfilm nach der Herstellung vom Substrat abgelöst wird. In diesem Fall werden solcheOf course, a λ / 4 delay layer can also be subsequently combined with the cholesteric layer according to the invention. These requirements for the optical properties of the substrate do not apply if the polymer film is detached from the substrate after production. In this case, such
Substrate besonders bevorzugt, die eine gute Orientierung der polymerisierbaren Mischung ermöglichen und die nur eine geringe Haftung auf der Oberfläche vermitteln. Tageslicht ist beim Auftragen der polymerisierbaren Mischungen auf die Substratoberfläche und während der anschließenden Orientierung der Mesogene nach Möglichkeit zu vermeiden, da die im Tageslicht enthaltene geringe UV-Strahlung bereits eine geringe .Anpolymerisation der flüssigkristallinen Mischungen bewirken kann, die zu einer Erhöhung der Viskosität und damit einer Verlangsamung der Orientierung der Mesogen führt. Daher werden das Auftragen der Mischung und die anschließende Orientierung der Mesogene bevorzugt unter Ausschluss von UV- Strahlung durchgeführt. Partikel verursachen im Film eine Störung der Pitchstruktur, die im polarisierten Licht als deutliche Inhomogenitäten sichtbar werden. Um dies zu vermeiden, sollten die polymerisierbaren Mischungen keine Partikel enthalten, die größer sind als die Dicke des trockenen Films. Besonders bevorzugt sind in den polymerisierbaren Mischungen keine Partikel enthalten, deren längster Durchmesser größer ist als 20% der Filmdicke. Dies wird gewährleistet, indem die polymerisierbare Mischung oder ihre Bestandteile oder die diese Bestandteile enthaltenen Lösungen vor dem Auftragen filtriert werden und die Substratoberflächen unter Reinraumbedingungen gereinigt werden. Bevorzugt erfolgen auch das Filtrieren, das Auftragen, Orientieren und Polymerisieren der polymerisierbaren flüssigkristallinen Materialien unter Reinraumbedingungen.Substrates are particularly preferred which enable the polymerizable mixture to be oriented well and which impart only slight adhesion to the surface. Daylight should be avoided when applying the polymerizable mixtures to the substrate surface and during the subsequent orientation of the mesogens, since the low UV radiation contained in daylight can already result in a small amount of polymerization of the liquid-crystalline mixtures, which leads to an increase in viscosity and thus slows the orientation of the mesogen. The application of the mixture and the subsequent orientation of the mesogens are therefore preferably carried out with the exclusion of UV radiation. Particles cause a disturbance in the pitch structure in the film, which are visible as clear inhomogeneities in polarized light. To avoid this, the polymerizable mixtures should not contain any particles larger than the thickness of the dry film. The polymerizable mixtures particularly preferably contain no particles whose longest diameter is greater than 20% of the film thickness. This is ensured by filtering the polymerizable mixture or its constituents or the solutions containing these constituents before application and cleaning the substrate surfaces under clean room conditions. Filtration, application, orientation and polymerization of the polymerizable liquid-crystalline materials are also preferably carried out under clean room conditions.
Nach erfolgter Orientierung wird die polymerisierbare Mischung bei unveränderter Temperatur kurzzeitig der Einwirkung von aktinischer Strahlung ausgesetzt und dabei teilweise polymerisiert oder copolymerisiert. Aktinische Strahlung ist photochemisch aktive Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung oder die Bestrahlung mit hochenergetischen Teilchen wie beispielsweise Elektronen oder Ionen. Bevorzugt ist die Verwendung von UV-A-Strahlung. Die Bestrahlung wird so durchgeführt, dass nur ein Teil aller möglichen polymerisierbaren Moleküle nach der Einstrahlung polymerisiert ist. Der Anteil der polymerisierten Moleküle nach der Bestrahlung sollte vorzugsweise zwischen 0,1% und 70%, besonders bevorzugt zwischen 1% und 50% der polymerisierbaren Moleküle betragen. Ist der Anteil der polymerisierten Moleküle zu gering, so ist der Vernetzungsdichtegradient nicht ausreichend und es wird nach dem abschließenden Fixieren der Schicht nur eine Verschiebung der Mittenwellenlänge und keine Verbreiterung der Reflexionsbande beobachtet. Werden bei der ersten Belichtung dagegen zu viele Gruppen polymerisiert, dann ist die Ganghöhe der helikalen Struktur von vornherein so stark fixiert, dass die Entstehung eines Pitchgradienten unterbunden wird. Dieser Fall trifft insbesondere auf das konventionelle Verfahren mit einer einzigen Belichtung zu, bei der mehr als 70% der polymerisierbaren Moleküle ins Netzwerk eingebunden werden. Ermittelt werden kann der Anteil der polymerisierten Moleküle beispielsweise durch Probebelichtungen und anschließende Extraktion in einem geeigneten Lösemittel. Er wird gesteuert durch die eingestrahlte Belichtungsenergie pro Flächeneinheit und Zeiteinheit. Damit sind die eingestrahlte Belichtungsenergie und auch ihre zeitliche Verteilung wichtige Parameter für die Einstellung der Breite der Reflexionsbande des erfindungsgemäßen Polymerfilms. Beispielsweise zeigen kurze, intensive Belichtungen mit UV-A-Strahlung in Luft gute Ergebnisse für die in den Beispielen 1 bis 3 verwendeten polymerisierbaren Mischungen. Die notwendige Belichtungsenergie hängt von der Art der verwendeten Strahlung, vom verwendeten Material, vom Photoinitiator und von der Schichtdicke ab. Für die erste Belichtung liegen die bevorzugten Belichtungsenergien pro Flächeneinheit für UV-A-Strahlung im Bereich von 1 bis 500 mJ/cm2 , besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 50 mJ/cm2. Die Dauer der Belichtung ist vorzugsweise kürzer als 30 s, besonders bevorzugt kürzer als 10 s. Im Vergleich dazu werden bei der konventionellen Belichtung, die zu einer Polymerisation von über 70% der polymerisierbaren Moleküle führt, Belichtungsenergien von mehr als 500 mJ/cm2 angewendet.After orientation, the polymerizable mixture is briefly exposed to the action of actinic radiation at unchanged temperature and partially polymerized or copolymerized. Actinic radiation is photochemically active radiation, for example UV radiation, X-rays, gamma radiation or the irradiation with high-energy particles such as electrons or ions. The use of UV-A radiation is preferred. The irradiation is carried out in such a way that only a part of all possible polymerizable molecules is polymerized after the irradiation. The proportion of the polymerized molecules after the irradiation should preferably be between 0.1% and 70%, are particularly preferably between 1% and 50% of the polymerizable molecules. If the proportion of the polymerized molecules is too small, the crosslinking density gradient is insufficient and only a shift in the center wavelength and no broadening of the reflection band is observed after the final fixing of the layer. If, on the other hand, too many groups are polymerized during the first exposure, the pitch of the helical structure is fixed so much from the start that the formation of a pitch gradient is prevented. This case applies in particular to the conventional single exposure method, in which more than 70% of the polymerizable molecules are integrated into the network. The proportion of polymerized molecules can be determined, for example, by trial exposures and subsequent extraction in a suitable solvent. It is controlled by the irradiated exposure energy per unit area and unit of time. The irradiated exposure energy and also its temporal distribution are thus important parameters for setting the width of the reflection band of the polymer film according to the invention. For example, short, intensive exposures to UV-A radiation in air show good results for the polymerizable mixtures used in Examples 1 to 3. The necessary exposure energy depends on the type of radiation used, the material used, the photoinitiator and the layer thickness. For the first exposure, the preferred exposure energies per unit area for UV-A radiation are in the range from 1 to 500 mJ / cm 2 , particularly preferably in the range from 10 to 50 mJ / cm 2 . The duration of the exposure is preferably shorter than 30 s, particularly preferably shorter than 10 s. In comparison, exposure energies of more than 500 mJ / cm 2 are used in conventional exposure, which leads to a polymerization of over 70% of the polymerizable molecules.
Im Anschluss an die kurzzeitige Bestrahlung in einer für die Polymerisation inhibierend wirkenden Umgebung wird der Film unter Ausschluss von aktinischer Strahlung einer definierten Wartezeit ausgesetzt, während der sich das Material in der teilpolymerisierten Struktur neu orientiert. Diese Wartezeit wird abhängig von der Zusammensetzung des polymerisierbaren flüssigkristallinen Materials, der inhibierenden Wirkung der Umgebung, der Filmdicke und der Temperatur an die Anforderungen des Verfahrens angepasst. Sie liegt bevorzugt im Bereich vonFollowing the short-term irradiation in an environment which has an inhibiting effect on the polymerization, the film is exposed to actinic radiation for a defined waiting time during which the material is in the partially polymerized structure reoriented. This waiting time is adapted to the requirements of the process depending on the composition of the polymerizable liquid-crystalline material, the inhibitory effect of the environment, the film thickness and the temperature. It is preferably in the range of
10 s bis 60 s, kann aber, wenn es das Verfahren erfordert, auch länger ausgedehnt werden. Die Wartezeit kann bei gleicher Temperatur wie die Belichtung im ersten Schritt oder bei einer anderen Temperatur als die Belichtung im ersten Schritt ablaufen. So ist es beispielsweise möglich, die Temperatur während der Wartezeit um bis zu 100 °C gegenüber der Temperatur in der ersten Orientierungsphase zu ändern, um die Geschwindigkeit der Reflexionsbandenverbreiterung zu beeinflussen. Die maximal mögliche Temperatur in der Wartezeit ist durch den Klärpunkt der anpolymerisierten Schicht beschränkt. Vorzugsweise wird eine Temperatur im 'Bereich von der Temperatur der ersten Orientierungsphase bis 10 °C unter diesem Klärpunkt gewählt. Um den Prozess der teilweisen Polymerisierung und der abschließenden Fixierung zu entkoppeln, kann die Wartezeit jedoch auch verlängert werden und/oder die Temperatur während der Wartezeit abgesenkt werden.10 s to 60 s, but can be extended if the procedure requires. The waiting time can expire at the same temperature as the exposure in the first step or at a different temperature than the exposure in the first step. For example, it is possible to change the temperature during the waiting time by up to 100 ° C compared to the temperature in the first orientation phase in order to influence the speed of the reflection band broadening. The maximum possible temperature in the waiting time is limited by the clearing point of the polymerized layer. A temperature in the range from the temperature of the first orientation phase to 10 ° C. below this clearing point is preferably selected. In order to decouple the process of partial polymerization and the final fixation, the waiting time can, however, also be extended and / or the temperature can be reduced during the waiting time.
Neben der eingestrahlten Energie der Belichtung im ersten Verfahrensschritt sind die Dauer und die Temperatur der Wartezeit die wichtigsten Parameter zur Einstellung der gewünschten Breite der Reflexionsbande des erfindungsgemäßen Polymerfilms. Bei gleicher Temperatur und Dauer der Wartezeit und gleicher Belichtungszeit nimmt die Breite der Reflexionsbande mit zunehmender Belichtungsenergie im ersten Verfahrensschritt bis zu einem Maximalwert zu und danach wieder ab, bis die Reflexionsbande die ursprüngliche Form eines konventionell polymerisierten Films annimmt. Andererseits führt eine längere Dauer der Wartezeit bei gleicher Belichtungsenergie im ersten Verfahrensschritt zu einer zunehmenden Verbreiterung der Reflexionsbande. Durch die Wahl einer geeigneten Vorbelichtungsenergie und einer entsprechend langen Wartezeit lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bandbreiten über 300 nm realisieren. An die' Wartezeit schließt sich ein weiterer Verfahrensschritt an, bei dem der erreichte Orientierungszustand des Films endgültig fixiert wird. Dazu kann der Film vollständig polymerisiert werden oder der Film wird in den Glaszustand abgekühlt. Wenn die Fixierung durch eineIn addition to the irradiated energy of the exposure in the first process step, the duration and the temperature of the waiting time are the most important parameters for setting the desired width of the reflection band of the polymer film according to the invention. With the same temperature and duration of the waiting time and the same exposure time, the width of the reflection band increases with increasing exposure energy in the first process step up to a maximum value and then decreases again until the reflection band takes on the original shape of a conventionally polymerized film. On the other hand, a longer duration of the waiting time with the same exposure energy in the first process step leads to an increasing broadening of the reflection band. By choosing a suitable pre-exposure energy and a correspondingly long waiting time, bandwidths over 300 nm can be realized with the method according to the invention. The 'waiting time, a further step follows, in which the orientation condition of the film achieved is finally fixed. For this purpose, the film can be polymerized completely or the film is cooled to the glass state. If the fixation by a
Polymerisationsreaktion erfolgt, wird diese Reaktion bevorzugt durch Belichtung mit aktinischem Licht hoher Intensität, Elektronenbestrahlung oder Radikal bildenden thermischen Initiatoren wie Peroxiden initiiert. Die Vernetzung kann aber auch mittels direkt an Silicium gebundene Wasserstoffatome enthaltende Vernetzer unter Katalyse durchPolymerization reaction takes place, this reaction is preferably initiated by exposure to actinic light of high intensity, electron radiation or radical-forming thermal initiators such as peroxides. However, the crosslinking can also be carried out using crosslinkers containing hydrogen atoms bonded directly to silicon, with catalysis
Platinmetallkatalysatoren bewirkt werden oder sie kann auch ' kationisch oder anionisch erfolgen. Besonders bevorzugt ist die Vernetzung durch UV-Licht mit einer Energiedosis von mehr als 500 mJ/cm2. Bevorzugt wird dabei gleichzeitig die inhibierende Wirkung der Vorbelichtungsumgebung reduziert, beispielsweise indem die Polymerisation in einer Inertgasatmosphäre wie z.B. Stickstoff durchgeführt wird. Besonders bevorzugt beträgt der Sauerstoffgehalt der Inertgasatmosphäre weniger als 1%. Der teilweise polymerisierte Film kann aber auch mit einer Folie abgedeckt werden, die als Barriereschicht gegen den inhibierenden Einfluss der Umgebung dient.Platinum metal catalysts can be effected or it can also be 'cationic or anionic. Crosslinking by UV light with an energy dose of more than 500 mJ / cm 2 is particularly preferred. At the same time, the inhibiting effect of the pre-exposure environment is preferably reduced, for example by carrying out the polymerization in an inert gas atmosphere such as nitrogen. The oxygen content of the inert gas atmosphere is particularly preferably less than 1%. The partially polymerized film can also be covered with a film that serves as a barrier layer against the inhibiting influence of the environment.
Der resultierende Polymerfilm kann zusammen mit dem Substrat in Form eines Laminats oder nach Entfernen des Substrats auch als freier Film verwendet werden. Eine andere bevorzugte Anwendungsform des Polymerfilms mit helikaler Molekularstruktur sind LC-Pigmente, die in weiteren Verfahrensschritten hergestellt werden durch Zerkleinern der Polymerfilme, Mahlen und Sieben. In EP 0 601 483 AI ist beschrieben, wie Pigmente mit flüssigkristalliner Struktur mit chiraler Phase, die farbiges Licht reflektieren, durch Ablösen eines polymerisierten cholesterischen Films vom Substrat und anschließendes Zerkleinern der so gewonnenen Rohschollen hergestellt werden. Danach können die Pigmente in ein geeignetes Bindemittelsystem eingearbeitet und auf ein Substrat aufgebracht werden. Bei LC-Pigmenten ist insbesondere die Teilchengröße für viele Anwendungen ein wichtiger Parameter. Dünnere Pigmente ergeben bei gleichem Formfaktor kleinere Teilchen, die sich beispielsweise durch einen homogeneren visuellen Eindruck und in Lackierungen auch durch einen niedrigeren Decklackstand auszeichnen. Bei verschiedenenThe resulting polymer film can be used together with the substrate in the form of a laminate or after removal of the substrate as a free film. Another preferred application of the polymer film with a helical molecular structure is LC pigments, which are produced in further process steps by comminuting the polymer films, grinding and sieving. EP 0 601 483 A1 describes how pigments with a liquid-crystalline structure with a chiral phase, which reflect colored light, are produced by detaching a polymerized cholesteric film from the substrate and then comminuting the raw clods obtained in this way. The pigments can then be incorporated into a suitable binder system and applied to a substrate. For LC pigments in particular Particle size is an important parameter for many applications. With the same form factor, thinner pigments result in smaller particles, which are characterized, for example, by a more homogeneous visual impression and, in coatings, also by a lower topcoat level. At different
Druckverfahren ist nur eine maximale Teilchengröße möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von LC-Pigmenten hat den Vorteil, das wegen des einstellbaren steilen Gradienten der Ganghöhe möglichst dünne Pigmentplättchen mit verbreiterten Reflexionsbanden hergestellt werden können. In vielenPrinting process, only a maximum particle size is possible. The process according to the invention for the production of LC pigments has the advantage that, because of the adjustable steep gradient of the pitch, the smallest possible pigment platelets with broadened reflection bands can be produced. In many
Anwendungen bevorzugt sind LC-Pigmente mit einer Dicke von 1 μm bis 10 μm, besonders bevorzugt ist die Dicke 1 μm bis 6 μm.Applications are preferred LC pigments with a thickness of 1 μm to 10 μm, the thickness 1 μm to 6 μm is particularly preferred.
LC-Pigmente mit verbreiterter Reflexionsbande zeigen aufgrund ihrer breiteren Reflexionsbande eine höhere Lichtreflexion und erreichen deshalb eine bessere Brillanz. Darüber hinaus können mit gezielt verbreiterten Reflexionsbanden im Vergleich zu den klassischen LC-Pigmenten (Helicone" HC; Wacker-Chemie GmbH/München) neue Farbtöne und Effekte erzielt werden. Wenn die Konzentration der Chiralika so gewählt ist, dass die Reflexionsbande zumindest teilweise im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt, dann sind diese LC-Pigmente hervorragend für dekorative Anwendungen geeignet. Interessant sind auch hochreflektierende, farbneutrale LC-Pigmente., deren Reflexionsbanden den gesamten sichtbaren Spektralbereich abdecken und so metallische Effekte hervorrufen. Für die Herstellung von Sicherheitsmarkierungen zum Schutz vor Fälschungen von beispielsweise Banknoten, Wertdrucken, Dokumenten oder im Markenschutz können LC-Pigmente besonders vorteilhaft eingesetzt werden, da sie meist mit relativ geringem Aufwand in die bei diesen Anwendungen bereits existierenden Druck- oder anderen Beschichtungsprozesse eingebunden werden können. Bei diesen Anwendungen wird wegen der Farbeffekte und der Polarisation des reflektierten Lichts ein guter Schutz gegen unerlaubtes Kopieren erreicht. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen LC-Pigmente ist dabei, dass diese wegen der breiteren Reflexionsbanden bei Betrachtung durch rechts- und linkshelikale Zirkularpolarisatoren oder in polarisationssensitiven Detektoren einen höheren Helligkeitskontrast ermöglichen und dadurch noch leichter zu erkennen sind. IR-reflektierende LC-Pigmente sind geeignet, um für das menschliche Auge unsichtbare Markierungen herzustellen, die wegen ihrer guten Reflexion im IR-Bereich von Geräten mit IR-Detektoren registriert werden können. Solche LC-Pigmente, die man bei geringer Konzentration an Chiralika erhält, sind im Bereich des sichtbaren Lichts bevorzugt transparent und farblos. Die Wellenlänge der unteren Bandkante der Reflexionsbande liegt dabei bevorzugt über 750 nm. In allenLC pigments with a broadened reflection band show a higher light reflection due to their wider reflection band and therefore achieve a better brilliance. In addition, with specifically broadened reflection bands compared to the classic LC pigments (Helicone "HC; Wacker-Chemie GmbH / Munich) new shades and effects can be achieved. If the concentration of the chiral agents is chosen so that the reflection band is at least partially visible Wavelength range, then these LC pigments are ideally suited for decorative applications. Also highly interesting are highly reflective, color-neutral LC pigments, whose reflection bands cover the entire visible spectral range and thus produce metallic effects. For the production of security markings to protect against counterfeiting, for example Banknotes, security prints, documents or in brand protection can be used particularly advantageously for LC pigments, since they can usually be integrated into the printing or other coating processes that already exist in these applications with relatively little effort good protection against unauthorized copying is achieved due to the color effects and the polarization of the reflected light. A particular advantage of the LC pigments according to the invention is that because of the wider reflection bands when viewed through right- and left-helical circular polarizers or in Polarization-sensitive detectors enable a higher brightness contrast and are therefore even easier to recognize. IR-reflective LC pigments are suitable for producing markings that are invisible to the human eye and which can be registered by devices with IR detectors because of their good reflection in the IR range. Such LC pigments, which are obtained with a low concentration of chiral agents, are preferably transparent and colorless in the visible light range. The wavelength of the lower band edge of the reflection band is preferably above 750 nm. In all
Wellenlängenbereichen können die erfindungsgemäßen LC-Pigmente auch für die Herstellung optisch abbildender, Wellenlängen- und polarisationsselektiver Elemente auf gekrümmten Substraten (EP 0 685 749 AI) verwendet werden.The LC pigments according to the invention can also be used for the production of optically imaging, wavelength- and polarization-selective elements on curved substrates (EP 0 685 749 A1).
Um die LC-Pigmente auf ein Substrat aufzubringen, werden sie wie beispielsweise in EP 0 601 483 AI oder EP 0 685 749 AI beschrieben, in ein geeignetes Bindemittelsystem eingearbeitet. Die geforderten Eigenschaften der Bindemittelsysteme, insbesondere die optischen Eigenschaften, hängen von der beabsichtigten Anwendung der LC-Pigmente ab. Bevorzugt werden Bindemittel eingesetzt, die mindestens im Bereich der Reflexionswellenlänge optisch transparent sind. Für optische Elemente werden bevorzugt Bindemittelsysteme verwendet, deren mittlerer Brechungsindex nach dem Aushärten dem mittlerenIn order to apply the LC pigments to a substrate, they are incorporated into a suitable binder system as described, for example, in EP 0 601 483 A1 or EP 0 685 749 A1. The required properties of the binder systems, in particular the optical properties, depend on the intended use of the LC pigments. It is preferred to use binders which are optically transparent at least in the region of the reflection wavelength. Binder systems are preferably used for optical elements, the average refractive index of which after curing is the middle one
Brechungsindex der LC-Pigmente ähnlich ist. Zur Herstellung von dauerhaften Schichten, die LC-Pigmente enthalten, sind bevorzugt härtbare Bindemittelsysteme geeignet. Für spezielle Anwendungen können aber auch nicht härtbare Bindemittel, wie beispielsweise Öle und Pasten verwendet werden. Besonders bevorzugt sind Bindemittelsysteme, die die physikalischen Eigenschaften der LC-Pigmente nicht oder nur in definierter Weise verändern. Geeignete Bindemittelsysteme sind beispielsweise polymerisierbare Harze (PU-Harze, Siliconharze, Epoxidharze) , Dispersionen, lösungsmittelhaltige Lacke oderRefractive index of the LC pigments is similar. Curable binder systems are preferably suitable for producing permanent layers which contain LC pigments. However, non-hardenable binders such as oils and pastes can also be used for special applications. Binder systems which do not change the physical properties of the LC pigments or only change them in a defined manner are particularly preferred. Suitable binder systems are, for example, polymerizable resins (PU resins, silicone resins, epoxy resins), dispersions, solvent-based lacquers or
Wasserlacke oder alle transparenten Kunststoffe, beispielsweise Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat , Polycarbonat . Neben diesen isotropen Bindemitteln können auch flüssigkristalline Systeme als Bindemittel verwendet werden, beispielsweise flüssigkristalline Polymere oder polymerisierbare flüssigkristalline Harze. Zur Herstellung von Filmen mit speziellen anisotropen optische Eigenschaften werden die LC- Pigmente in ein flüssiges Bindemittel eingerührt. DieWater-based paints or all transparent plastics, for example polyvinyl chloride, polymethyl methacrylate, polycarbonate. In addition to these isotropic binders, liquid crystalline ones can also be used Systems are used as binders, for example liquid-crystalline polymers or polymerizable liquid-crystalline resins. To produce films with special anisotropic optical properties, the LC pigments are stirred into a liquid binder. The
Orientierung der Plättchen parallel zur Oberfläche der Schicht geschieht beim Auftragen einer dünnen Schicht des Pigment- Bindemittelgemischs auf ein Substrat, bei der Extrusion des Gemischs oder beim Trocknen. Abhängig von den Anforderungen der jeweiligen Anwendung und den Eigenschaften des Bindemittels kann der Film nach dem Aushärten vom Substrat abgelöst werden.Orientation of the platelets parallel to the surface of the layer occurs when a thin layer of the pigment-binder mixture is applied to a substrate, when the mixture is extruded or when drying. Depending on the requirements of the respective application and the properties of the binder, the film can be detached from the substrate after curing.
Durch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mögliche Kontrolle der Mittenwellenlänge und der Breite der Reflexionsbande eines Polymerfilms mit helikalerThrough the control of the center wavelength and the width of the reflection band of a polymer film with helical, which is possible with the method according to the invention
Molekularstruktur lassen sich in einfacher Weise die gewünschten photometrischen Eigenschaften von optischen Elementen wie Polarisatoren, Farbfiltern, Pigmenten oder Reflektoren, insbesondere auch von strukturierten Filtern und Reflektoren für links- oder rechtszirkular polarisiertes Licht, einstellen. Die Erfindung betrifft daher auch optische Elemente wie z.B. Filter, Reflektoren und Polarisatoren, die mindestens eine Schicht eines erfindungsgemäßen Polymerfilms mit helikaler Molekularstruktur enthalten. Diese Schichten in den optischen Elementen haben Reflexionsbanden mit vorzugsweise mehr als dem 1,5-fachen der Bandbreite Δλ = λ-(nβ-n0)/n, die dem polymerisierbaren flüssigkristallinen Material allein aufgrund seiner Brechungsindexanisotropie entspräche. Als optisches Element oder Teil eines optischen Elements ist der erfindungsgemäße Polymerfilm zusammen mit dem Substrat oder nach Entfernen des Substrats auch als freier Film geeignet. Auf diesen Polymerfilm oder das Substrat können weitere Polymerfilme mit helikaler Molekularstruktur oder auch andere Schichten, beispielsweise homöotrop oder planar orientierte Verzögerungsschichten (z.B. eine λ/4-Verzögerungsschicht) , absorptiv arbeitende Polarisationsfolien, Farbfolien oder Klebeschichten, aufgebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, optische Elemente mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens herzustellen, bei denen als Trägersubstrat für das polymerisierbare flüssigkristalline Material eine Verzögerungsschicht eingesetzt wird, die zum Beispiel möglichst im gesamten benutzten Wellenlängenbereich einen Verzögerungswert von einem Viertel der jeweiligen Wellenlänge besitzt .Molecular structure allows the desired photometric properties of optical elements such as polarizers, color filters, pigments or reflectors, in particular also of structured filters and reflectors for left or right circularly polarized light, to be set in a simple manner. The invention therefore also relates to optical elements such as filters, reflectors and polarizers which contain at least one layer of a polymer film according to the invention with a helical molecular structure. These layers in the optical elements have reflection bands with preferably more than 1.5 times the bandwidth Δλ = λ- (n β -n 0 ) / n, which would correspond to the polymerizable liquid-crystalline material solely because of its refractive index anisotropy. The polymer film according to the invention, together with the substrate or after removal of the substrate, is also suitable as a free film as an optical element or part of an optical element. Further polymer films with a helical molecular structure or other layers, for example homeotropically or planarly oriented retardation layers (for example a λ / 4 retardation layer), absorbing polarization foils, colored foils or adhesive layers, can be applied to this polymer film or the substrate. However, it is also possible to use optical elements using a method according to the invention To produce, in which a retardation layer is used as a carrier substrate for the polymerizable liquid-crystalline material, which has, for example, a retardation value of a quarter of the respective wavelength in the entire wavelength range used.
In optischen Geräten, die mit polarisiertem Licht arbeiten, wie beispielsweise die Flüssigkristallanzeigen, werden die erfindungsgemäßen Polymerfilme vorteilhaft als reflektiver Zirkularpolarisator für farbiges oder auch weißes Licht benutzt. Weitere Beispiele für Anwendungen in der Optik sind Filter (EP 0 302 619 A2) und optisch abbildende, wellenlängen- und polarisationsselektive Elemente für den gesamten Wellenlängenbereich vom Infrarot bis zum nahen UV (EP 0 631 157 AI) . Mögliche Anwendungsformen dieser optischen Elemente sind beispielsweise Strahlteiler, Spiegel und Linsen. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Polymerfilms als reflektiver Polarisator in Flüssigkristallanzeigen, wie sie beispielsweise in EP 0 606 939 AI und EP 0 606 940 A2 beschrieben sind. Andere Vorrichtungen, die mindestens eine Schicht eines erfindungsgemäßen Polymerfilms mit helikaler Molekularstruktur und/oder erfindungsgemäße LC-Pigmente enthalten, sind ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung. Solche Vorrichtungen sind beispielsweise Projektoren, Projektionsdisplays und Lampen, die eine blendarme Beleuchtung mittels polarisiertem Licht ermöglichen.In optical devices that work with polarized light, such as, for example, the liquid crystal displays, the polymer films according to the invention are advantageously used as a reflective circular polarizer for colored or white light. Further examples of applications in optics are filters (EP 0 302 619 A2) and optically imaging, wavelength- and polarization-selective elements for the entire wavelength range from infrared to near UV (EP 0 631 157 AI). Possible forms of application of these optical elements are, for example, beam splitters, mirrors and lenses. The invention also relates to the use of a polymer film according to the invention as a reflective polarizer in liquid crystal displays, as described, for example, in EP 0 606 939 A1 and EP 0 606 940 A2. Other devices which contain at least one layer of a polymer film according to the invention with a helical molecular structure and / or LC pigments according to the invention are also the subject of this invention. Such devices are, for example, projectors, projection displays and lamps which enable low-glare lighting by means of polarized light.
Neben den optischen Anwendungen im sichtbarenIn addition to the optical applications in the visible
Wellenlängenbereich eignen sich die erfindungsgemäßen Polymerfilme bei geringer Konzentration der Chiralika besonders bevorzugt zur Herstellung von Filtern, die zirkularpolarisiertes Licht im infraroten Bereich (IR) reflektieren. Durch Verwendung gekrümmter Substrate wird so insbesondere die Herstellung optisch abbildender, polarisationsselektiver Elemente im IR-Bereich ermöglicht. Für viele Anwendungen besonders bevorzugt sind solche IR- reflektierenden Polymerfilme und LC-Pigmente, die für sichtbares Lichts vollkommen transparent sind. Dazu liegt die Wellenlänge der unteren Bandkante bevorzugt über 750 nm. Eine Anwendung solcher IR-Schichten sind beispielsweise maschinenlesbare, für das menschliche Auge unsichtbare Beschriftungen oder Markierungen, beispielsweise Sicherheitsmarkierungen auf Wertdrucken oder im Markenschutz. Bei diesen Anwendungen ist insbesondere die Zirkularpolarisation der reflektierten IR-Strahlung vorteilhaft, da diese ein Sicherheitsmerkmal ist, das nur schwierig nachgestellt werden kann. Eine andere Anwendung der IR-reflektierenden Polymerfilme und LC-Pigmente sind farblose und transparente Schutzschichten gegen Wärmestrahlung, beispielsweise für Wärmeschutzverglasungen von Gebäuden oder Fahrzeugen. Da es bei dieser Anwendung darauf ankommt, möglichst die gesamte Wärmestrahlung zu reflektieren, werden hier bevorzugt zwei Schichten mit möglichst breiter Reflexionsbande und mit entgegengesetztem Drehsinn der cholesterischen ' Helix kombiniert, um links- und rechtshelikale Polarisation zu reflektieren.In the wavelength range, the polymer films according to the invention are particularly preferably suitable for the production of filters which reflect circularly polarized light in the infrared (IR) range at a low concentration of the chiral agents. By using curved substrates, the production of optically imaging, polarization-selective elements in the IR range is made possible in particular. IRs of this type are particularly preferred for many applications. reflective polymer films and LC pigments that are completely transparent to visible light. For this purpose, the wavelength of the lower band edge is preferably above 750 nm. Applications of such IR layers are, for example, machine-readable inscriptions or markings which are invisible to the human eye, for example security markings on security prints or in brand protection. In these applications, the circular polarization of the reflected IR radiation is particularly advantageous, since this is a security feature that can only be reproduced with difficulty. Another application of the IR-reflecting polymer films and LC pigments are colorless and transparent protective layers against thermal radiation, for example for thermal insulation glazing of buildings or vehicles. Since it matters in this application to reflect the entire heat radiation as possible, are here preferably two layers with a broad reflection band as possible and with opposite directions of rotation of the cholesteric 'helix combined to reflect left- and rechtshelikale polarization.
Digitale oder auch analoge optische Speichermedien, die auf einer lokalen Änderung der helikalen Struktur beruhen, lassen sich herstellen, indem die Orientierung der mesogenen Gruppen vor dem abschließenden Polymerisieren lokal verändert wird.Digital or analog optical storage media, which are based on a local change in the helical structure, can be produced by locally changing the orientation of the mesogenic groups before the final polymerization.
Dies kann beispielsweise durch lokale UV-Bestrahlung durch eine für UV-Strahlung undurchlässige Maske erreicht werden, wenn zwischen den einzelnen Belichtungsschritten die von außen wirkenden Orientierungskräfte oder die Temperatur der Polymerfilme verändert wird, oder durch lokale Erwärmung derThis can be achieved, for example, by local UV radiation through a mask that is impermeable to UV radiation if the external forces or the temperature of the polymer films are changed between the individual exposure steps, or by local heating of the
Polymerfilme zum Beispiel durch einen Laser, oder durch lokale Veränderung der HTP (helical twisting power) des enthaltenen Chiralikums z.B. durch eine UV-induzierte Isomerisierung.Polymer films, for example by a laser, or by local change in the HTP (helical twisting power) of the chiral contained, e.g. by UV-induced isomerization.
Cholesterische Flüssigkristalle sind im nicht polymerisierten Zustand thermochrom, d.h. bei einer Temperaturänderung im Bereich der cholesterischen Phase ändert sich die Ganghöhe der helikalen Molekülstruktur und damit die Reflexionswellenlänge. In US 4,637,896 und R. Maurer et al . , „Cholesteric Reflectors with a Color Pattern", SID International Symposium Digest of Technical Papers, Vol. 25, San Jose, June 14-16, 1994, S. 399- 402, ist beschrieben, wie dieser Effekt ausgenutzt werden kann, eine flächige, farbliche Strukturierung eines LC-Polymerfilms zu erreichen, indem einzelne Bereiche des Films bei unterschiedlichen Temperaturen sukzessiv durch eine Maske mit aktinischem Licht bestrahlt werden. Wenn der Temperaturbereich der flüssigkristallinen Phase weit genug ist, können auf diese Weise Färb- und Polarisationsfilter mit roten, grünen und blauen Pixeln hergestellt werden, die z.B. als LCD-Farbfilter verwendet werden können. Für diese Anwendung besonders bevorzugt sind Polymerfilme mit einer Breite der Reflexionsbanden von ca. 80 - 110 nm, da diese Bandbreite maximale Helligkeit und Farbsättigung der einzelnen Farbpixel ermöglicht. In Kombination mit einem Zirkularpolarisator für weißes Licht umgekehrter Helizität kann ein solcher strukturierter Farbfilter außerdem zur weiteren Steigerung der Helligkeit eines LCDs oder anderer optischer Geräte, die mit polarisiertem Licht arbeiten, dienen.Cholesteric liquid crystals are thermochromic in the unpolymerized state, ie when the temperature in the cholesteric phase changes, the pitch of the helical molecular structure changes and thus the reflection wavelength. In US 4,637,896 and R. Maurer et al. "Cholesteric Reflectors with a Color Pattern", SID International Symposium Digest of Technical Papers, Vol. 25, San Jose, June 14-16, 1994, pp. 399-402, describes how this effect can be used, a flat To achieve color structuring of an LC polymer film by successively irradiating individual areas of the film at different temperatures through a mask with actinic light, if the temperature range of the liquid-crystalline phase is wide enough, color and polarization filters with red, green can be used and blue pixels that can be used, for example, as LCD color filters. Polymer films with a width of the reflection bands of approximately 80-110 nm are particularly preferred for this application, since this bandwidth enables maximum brightness and color saturation of the individual color pixels. In combination With a circular polarizer for white light reversed helicity, such a structured Color filters are also used to further increase the brightness of an LCD or other optical device that uses polarized light.
Zur Herstellung strukturierter Polymerfilme mit helikaler Molekularstruktur mit verbreiterten Reflexionsbanden wird das oben beschriebene Verfahren so modifiziert, dass einzelne Belichtungen des Materials mit aktinischer Strahlung durch eine Maske erfolgen. Anschließend wird die Maske verschoben oder durch eine zweite Maske ersetzt und die Belichtung des Materials mit aktinischer Strahlung gegebenenfalls unter Veränderung weiterer Parameter der vorangehenden Schritte so wiederholt, dass dabei ein noch nicht belichteter Teil des Films bestrahlt und/oder ein noch nicht endgültig fixierter Teil des Materials erneut bestrahlt wird. Unter einer Änderung eines Parameters der vorangehenden Schritte ist zu verstehen, dass bei der Wiederholung des Verfahrens beispielsweise durch Ändern der Temperatur bei der Belichtung im erstenTo produce structured polymer films with a helical molecular structure with broadened reflection bands, the method described above is modified in such a way that individual exposures of the material to actinic radiation take place through a mask. Subsequently, the mask is shifted or replaced by a second mask and the exposure of the material to actinic radiation is repeated, if necessary changing other parameters of the preceding steps, in such a way that an unexposed part of the film is irradiated and / or a part of the film that has not yet been finally fixed Material is irradiated again. A change in a parameter of the preceding steps is to be understood to mean that when the method is repeated, for example by changing the temperature during the exposure in the first
Verfahrensschritt eine andere Reflexionsfarb.e für den nun bestrahlten Materialbereich eingestellt wird oder dass durch eine entsprechende Auswahl von Temperatur und/oder Dauer der Wartezeit im folgenden Verfahrensschritt die Bandbreite der Reflexionsbande für den nun bestrahlten Materialbereich unterschiedlich eingestellt wird. Gegebenenfalls wird dieses Verfahren so oft wie erforderlich mit noch nicht bestrahlten Bereichen des Materials wiederholt. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise ein mehrfarbiger photostrukturierter Filter bzw. Reflektor erzeugen, dessen Einzelfarben über die jeweilige Wahl der Mittenwellenlänge und Breite der Reflexionsbande frei einstellbar sind. Beispiele für das detaillierte Vorgehen beim Einstellen der Mittenwellenlängen und Breiten derA different reflection color is set for the now irradiated material area or by a corresponding selection of temperature and / or duration of the process step Waiting time in the following process step, the bandwidth of the reflection band for the now irradiated material area is set differently. If necessary, this process is repeated as often as necessary with areas of the material that have not yet been irradiated. In this way, for example, a multicolored photostructured filter or reflector can be produced, the individual colors of which can be freely adjusted via the respective choice of the center wavelength and width of the reflection band. Examples of the detailed procedure for setting the center wavelengths and widths of the
Reflexionsbanden unterschiedlicher Pixel sind in EP 0 885 945 AI gegeben.Reflection bands of different pixels are given in EP 0 885 945 AI.
Beispiele: Die Erfindung soll durch die folgenden Beispiele erläutert werden, ohne auf diese beschränkt zu sein. In diesen Beispielen sind, falls jeweils nicht anders angegeben, alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen. Die in den Beispielen verwendeten Mischungskomponenten und ihre Synthesen sind nach dem Stand der Technik bekannt.Examples: The invention is to be illustrated by the following examples, without being restricted to these. In these examples, unless stated otherwise, all quantities and percentages are based on weight. The mixture components used in the examples and their syntheses are known in the prior art.
Beispiel 1 : a) Herstellung einer Flüssigkristallmischung (Mischung 1) : 25 g der polymerisierbaren mesogenen Verbindung Hydrochinon- bis- (4-acryloylbutoxy) -benzoat (hergestellt nach dem Verfahren aus EP 1 059 282 AI) , 45 g der polymerisierbaren mesogenen Verbindung 4- (4 Λ-Acryloylbutoxy) -benzoesäure- (4X- cyanobiphenyl) -ester (hergestellt nach M. Portugall et al., Macromol. Chem. 183 (1982) 2311), 30 g der mesogenen Verbindung 4-Allyloxybenzoesäure- (4 ' -cyanobiphenyl) ester (hergestellt nach EP 0 446 912 AI), 8,2 g des polymerisierbaren Chiralikums 2,5- bis- [4- [ (l-oxo-2-propenyl) oxy] benzoat] -1,4:3, 6-dianhydro-D- Glucitol (nach EP 1 046 692 AI), 90 mg Siliconöl AF98/300 (Wacker-Chemie GmbH/München) und 220 mg Stabilisator 2,6-Di- tert-butyl-4-methylphenol (BHT) wurden in einemExample 1: a) Preparation of a liquid-crystal mixture (mixture 1): 25 g of the polymerizable mesogenic compound hydroquinone bis (4-acryloylbutoxy) benzoate (prepared by the process from EP 1 059 282 A1), 45 g of the polymerizable mesogenic compound 4 - (4 Λ -Acryloylbutoxy) -benzoic acid- (4 X - cyanobiphenyl) ester (... prepared according to M. Portugall et al, Macromol Chem 183 (1982) 2311), 30 g of the mesogenic compound 4-allyloxybenzoate (4 '-cyanobiphenyl) ester (prepared according to EP 0 446 912 Al), 8.2 g of the polymerizable chiral 2.5- bis- [4- [(l-oxo-2-propenyl) oxy] benzoate] -1.4: 3, 6-dianhydro-D-glucitol (according to EP 1 046 692 AI), 90 mg silicone oil AF98 / 300 (Wacker-Chemie GmbH / Munich) and 220 mg stabilizer 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol ( BHT) were in one
Lösungsmittelgemisch aus 110 g Tetrahydrofuran (THF) und 220 g Toluol gelöst. Vor Verwendung wurde die Lösung filtriert um Partikel größer 1 μm zu auszuschließen und es wurden 2,2 g Photoinitiator 2-Methyl-l- [4- (methylthio) phenyl] -2- morpholinopropanon-1 (Irgacure® 907; Ciba Spezialitätenchemie G bH/Lampertsheim) zugesetzt. b) Vergleichsbeispiel : Die Mischung 1 wurde in einer Beschichtungsanlage unterSolvent mixture of 110 g tetrahydrofuran (THF) and 220 g toluene dissolved. Before use, the solution was filtered to exclude particles larger than 1 μm and it became 2.2 g Photoinitiator 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropanone-1 (Irgacure® 907; Ciba Specialty Chemicals G bH / Lampertsheim) added. b) Comparative example: Mixture 1 was placed in a coating installation
Reinraumbedingungen und Ausschluss von UV-Strahlung bei gelbem Umgebungslicht auf eine sich kontinuierlich fortbewegende Polyethylenterephthalatfolie (PET) aufgetragen. Der nasse Film wurde ca. 1 Minute in 110 °C heißer Luft getrocknet. Es resultierte ein klebriger, bei Raumtemperatur trüber Film mit einer homogenen Dicke von ca. 6 μm. Der Film wurde unter Ausschluss von UV-Strahlung zwei Minuten in Luft bei 90 °C getempert, wobei er vollständig klar wurde und dann bei 90 °C in einer sauerstoffarmen Stickstoffatmosphäre (Sauerstoffgehalt < 0,5%) mit einer hohen UV-Dosis von ca. 650 mJ/cm2 bestrahlt und somit vernetzt.Clean room conditions and exclusion of UV radiation in yellow ambient light are applied to a continuously moving polyethylene terephthalate (PET) film. The wet film was dried in hot air at 110 ° C for about 1 minute. The result was a sticky film which was cloudy at room temperature and had a homogeneous thickness of about 6 μm. The film was annealed in the absence of UV radiation in air at 90 ° C for two minutes, whereby it became completely clear and then at 90 ° C in a low-oxygen nitrogen atmosphere (oxygen content <0.5%) with a high UV dose of approx 650 mJ / cm 2 irradiated and thus cross-linked.
Der resultierende klebfreie und kratzfeste Film hatte bei senkrechter Betrachtung im Tageslicht eine blaue Farbe. Die Messung der Transmission in einem UV/VIS-Spektrometer ergab eine nahezu kastenförmige Bande bei 425 nm mit einer Halbwertsbreite von 70 nm. c) Herstellung eines erfindungsgemäßen Polymerfilms:The resulting tack-free and scratch-resistant film had a blue color when viewed vertically in daylight. The measurement of the transmission in a UV / VIS spectrometer showed an almost box-shaped band at 425 nm with a half width of 70 nm. C) Production of a polymer film according to the invention:
Die Mischung 1 wurde wie im Vergleichsbeispiel lb) in einer Beschichtungsanlage unter Ausschluss von UV-Strahlung auf eine sich kontinuierlich fortbewegende Polyethylenterephthalatfolie (PET) aufgetragen. Der nasse Film wurde 1 Minute in 110°C heißer Luft getrocknet. Es resultierte ein klebriger, bei Raumtemperatur trüber Film mit einer homogenen Dicke von ca. 6 μm. Der Film wurde eine weitere Minute in Luft bei 90 °C getempert, wobei er vollständig klar wurde und dann 0,3 s mit UV-A-Strahlung (Gesamtdosis 25 mJ/cm2 ) belichtet. Nach einer weiteren Minute bei unveränderter Temperatur unter Ausschluss von UV-Strahlung wurde der Film bei 90 °C in einer sauerstoffarmen Stickstoffatmosphäre (Sauerstoffgehalt < 0,5%) mit einer hohen UV-Dosis von ca. 650 mJ/cm2 bestrahlt und damit endgültig vernetzt.Mixture 1 was applied to a continuously moving polyethylene terephthalate (PET) film in a coating installation, with the exclusion of UV radiation, as in comparative example 1b). The wet film was dried in hot air at 110 ° C for 1 minute. The result was a sticky film which was cloudy at room temperature and had a homogeneous thickness of about 6 μm. The film was annealed in air at 90 ° C. for a further minute, during which it became completely clear and then exposed to UV-A radiation (total dose 25 mJ / cm 2 ) for 0.3 s. After a further minute at unchanged temperature with the exclusion of UV radiation, the film was irradiated at 90 ° C. in a low-oxygen nitrogen atmosphere (oxygen content <0.5%) with a high UV dose of approx. 650 mJ / cm 2 and thus finally networked.
Der resultierende klebfreie und kratzfeste Film hatte bei senkrechter Betrachtung im Tageslicht eine silbrige Farbe. Das vom Film reflektierte Licht war rechtszirkular und das durch den Film durchgelassene Licht war linkszirkular polarisiert. Die Messung der Transmission von linkszirkular polarisiertem Licht in einem UV/VIS-Spektrometer (Spectro 320 von Instrument Systems) ergab eine nahezu kastenförmige Bande von 450 nm bis 710 nm (gemessen bei jeweils 50% Transmission für linkszirkular polarisiertes Licht) .The resulting tack-free and scratch-resistant film had a silvery color when viewed vertically in daylight. The Light reflected from the film was circular to the right and the light transmitted through the film was polarized to the left. The measurement of the transmission of left-hand circularly polarized light in a UV / VIS spectrometer (Spectro 320 from Instrument Systems) showed an almost box-shaped band from 450 nm to 710 nm (measured at 50% transmission for left-hand circularly polarized light).
Ein Querschnitt des Films wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommen und die Ganghöhen wurden daran vermessen. Die mittlere Ganghöhe der ersten drei Helices auf der dem PET-Substrat zugewandten Seite betrug 320 nm. Dies entspricht bei einem mittleren Brechungsindex von 1,66 , der mit einem Prismenkoppler (Metricon Model 2010) gemessen wurde, einer mittleren Reflexionswellenlänge von 530 nm. Danach steigt die Ganghöhe bis zur 8. Windung annähernd linear auf 420 nm an (entsprechend einer Wellenlänge von 700 nm) und bleibt dann konstant bis zur 10. Windung. Zwischen der 10. und 12. Windung fällt die Ganghöhe sprunghaft auf 270 nm (entsprechend einer Wellenlänge von 450 nm) ab und behält diesen Wert bis zur 14. Windung. An der offenen Oberfläche des Films, die mit der 15. Windung beginnt, beobachtet man ein leichtes Aufdrehen der Helix zu einer gegen die Oberfläche geneigten Orientierung der Mesogene . Zur Beurteilung des Lichtverstärkungseffekts bei Verwendung als reflektivem Polarisator wurden auf ein handelsübliches Backlight für LCD-Displays der LC-Polymerfil , eine Verzögerungsfolie mit λ/4-Eigenschaft und ein Linearpolarisator in 45 "-Ausrichtung zur Achse der λ/4-Folie gelegt und die Lichtintensität gemessen. Die gleiche Messung wurde mit einer Anordnung aus LCD-Backlight mit Linearpolarisator ohne LC- Polymerfilm und ohne λ/4-Folie durchgeführt. Beim Vergleich beider Messungen wurde gefunden, dass bei senkrechter Blickrichtung die. Helligkeit der Anordnung mit LC-Polymerfilm um 42% heller war als ohne LC-Polymerfilm. Über alle Blickwinkel bis 60° gemittelt betrug die Verstärkung der Helligkeit 30%.A cross section of the film was taken with a scanning electron microscope and the pitch was measured thereon. The average pitch of the first three helices on the side facing the PET substrate was 320 nm. This corresponds to an average reflection wavelength of 530 nm with an average refractive index of 1.66, which was measured with a prism coupler (Metricon Model 2010) The pitch increases almost linearly up to the 8th turn to 420 nm (corresponding to a wavelength of 700 nm) and then remains constant up to the 10th turn. Between the 10th and 12th turns, the pitch suddenly drops to 270 nm (corresponding to a wavelength of 450 nm) and retains this value until the 14th turn. On the open surface of the film, which begins with the 15th turn, a slight unscrewing of the helix is observed to an orientation of the mesogens inclined towards the surface. To evaluate the light amplification effect when used as a reflective polarizer, the LC polymer film, a retardation film with λ / 4 property and a linear polarizer in 45 "alignment with the axis of the λ / 4 film were placed on a commercial backlight for LCD displays and the The same measurement was carried out with an arrangement of LCD backlight with linear polarizer without LC polymer film and without λ / 4 film. When comparing the two measurements, it was found that the brightness of the arrangement with LC polymer film when viewed perpendicularly was 42% brighter than without an LC polymer film and averaged over all viewing angles up to 60 °, the gain in brightness was 30%.
Zum Test der Stabilität des Films wurde er 8 Tage in einem Heizschrank bei 80 °C gelagert und anschließend nochmals die Transmission im UV/VIS-Spektrometer gemessen. Der nach visueller Begutachtung unveränderte Film zeigte in Transmission unverändert eine nahezu kastenförmige Bande von 450 nm bis 710 nm. d) Vergleichsbeispiel :To test the stability of the film, it was stored in a heating cabinet at 80 ° C. for 8 days and then again Transmission measured in the UV / VIS spectrometer. The film, which was unchanged after visual inspection, showed an almost box-shaped band of 450 nm to 710 nm in transmission. D) Comparative example:
Die Mischung 1 wurde wie im Vergleichsbeispiel lb) in einer Beschichtungsanlage unter Ausschluss von UV-Strahlung auf eine sich kontinuierlich fortbewegende Polyethylenterephthalatfolie (PET) aufgetragen. Der nasse Film wurde 1 Minute in 110 °C heißer Luft getrocknet. Es resultierte ein klebriger, beiMixture 1 was applied to a continuously moving polyethylene terephthalate (PET) film in a coating installation, with the exclusion of UV radiation, as in comparative example 1b). The wet film was dried in hot air at 110 ° C for 1 minute. It resulted in a sticky, too
Raumtemperatur trüber Film mit einer homogenen Dicke von ca.Room temperature cloudy film with a homogeneous thickness of approx.
6 μm. Auf diesen Film wurde als Deckschicht eine zweite PET- Folie auflaminiert . Der laminierte Film wurde wie im Vergleichsbeispiel lc) eine Minute in Luft bei 90 °C getempert, wobei er vollständig klar wurde und dann 0,3 s mit UV-AStrahlung (Gesamtdosis 25 mJ/cm2 ) belichtet. Nach einer weiteren Minute bei unveränderter Temperatur unter Ausschluss von UV-Strahlung wurde der Film bei 90 °C in einer sauerstoffarmen Stickstoffatmosphäre (Sauerstoffgehalt < 0,5%) mit einer hohen UV-Dosis von ca. 650 mJ/cm2 bestrahlt und damit endgültig vernetzt.6 μm. A second PET film was laminated onto this film as a top layer. The laminated film was annealed in air at 90 ° C. for one minute as in comparative example 1c), it becoming completely clear and then exposed to UV-A radiation (total dose 25 mJ / cm 2 ) for 0.3 s. After a further minute at unchanged temperature with the exclusion of UV radiation, the film was irradiated at 90 ° C. in a low-oxygen nitrogen atmosphere (oxygen content <0.5%) with a high UV dose of approx. 650 mJ / cm 2 and thus finally networked.
Der resultierende klebfreie und kratzfeste Film hatte bei senkrechter Betrachtung im Tageslicht eine blaue Farbe. Die Messung der Transmission in einem UV/VIS-Spektrometer ergab eine nahezu kastenförmige Bande bei 430 nm mit einer Halbwertsbreite von 75 nm. e) Vergleichsbeispiel :The resulting tack-free and scratch-resistant film had a blue color when viewed vertically in daylight. The measurement of the transmission in a UV / VIS spectrometer showed an almost box-shaped band at 430 nm with a half width of 75 nm. E) Comparative example:
Bei der Herstellung eines Polymerfilms entsprechend Vergleichsbeispiel ld) wurde nach dem Trocknen des LC-Films statt einer Polyethylenterephthalatfolie (PET) als Deckschicht eine Cellulosetriacetat-Folie (TAC) auflaminiert . Der nach der endgültigen Vernetzung klebfreie und kratzfeste Film hatte bei senkrechter Betrachtung im Tageslicht ebenfalls eine blaue Farbe. Die Messung der Transmission in einem UV/VIS- Spektrometer ergab wie in Vergleichsbeispiel ld) eine nahezu kastenförmige Bande bei ' 430 nm mit einer Halbwertsbreite vonIn the production of a polymer film according to Comparative Example ld), after drying the LC film, a cellulose triacetate film (TAC) was laminated on instead of a polyethylene terephthalate film (PET) as a cover layer. The non-tacky and scratch-resistant film after the final crosslinking also had a blue color when viewed vertically in daylight. The measurement of the transmission in a UV / VIS spectrometer showed, as in comparative example ld), an almost box-shaped band at ' 430 nm with a half width of
75 nm. Beispiel 2 : a) Herstellung einer Flüssigkristallmischung (Mischung 2) : 79 g der polymerisierbaren mesogenen Verbindung Hydrochinon- bis- (4-acryloylbutoxy) -benzoat (hergestellt nach dem Verfahren aus EP 1 059 282 AI), 79 g der polymerisierbaren mesogenen75 nm. Example 2: a) Preparation of a liquid crystal mixture (mixture 2): 79 g of the polymerizable mesogenic compound hydroquinone bis (4-acryloylbutoxy) benzoate (prepared by the process from EP 1 059 282 A1), 79 g of the polymerizable mesogenic
Verbindung 4- (4 -Acryloylbutoxy) -benzoesäure-4 -biphenylester (hergestellt nach US 4,293,435), 13 g des polymerisierbaren Chiralikums 2, 5-bis- [4- [ (l-Oxo-2-propenyl) oxy] benzoate] - l,4:3,6-dianhydro-D-Glucitol (nach EP 1 046 692 AI), 110 mg Siliconöl AF98/300 (Wacker-Chemie GmbH/München) und 350 mgCompound 4- (4-acryloylbutoxy) benzoic acid 4-biphenyl ester (manufactured according to US 4,293,435), 13 g of the polymerizable chiral 2,5-bis- [4- [(l-oxo-2-propenyl) oxy] benzoate] - 1,4: 3,6-dianhydro-D-glucitol (according to EP 1 046 692 AI), 110 mg silicone oil AF98 / 300 (Wacker-Chemie GmbH / Munich) and 350 mg
Stabilisator 2, 6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) wurden in einem Lösungsmittelgemisch aus 120 g Tetrahydrofuran (THF) und 240 g Toluol gelöst. Vor Verwendung wurde die Lösung filtriert um Partikel größer 1 μm zu auszuschließen und es wurden 3,5 g Photoinitiator 2-Methyl-l- [4- (methylthio) phenyl] -2- morpholinopropanon-1 (Irgacure® 907; Ciba Spezialitätenchemie GmbH/Lampertsheim) zugesetzt. b) Vergleichsbeispiel :Stabilizer 2, 6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) was dissolved in a mixed solvent of 120 g tetrahydrofuran (THF) and 240 g toluene. Before use, the solution was filtered to exclude particles larger than 1 μm, and 3.5 g of photoinitiator 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropanone-1 (Irgacure® 907; Ciba Specialty Chemicals GmbH / Lampertsheim) added. b) Comparative example:
Die Mischung 2 wurde in einer Beschichtungsanlage unter Reinraumbedingungen und Ausschluss von UV-Strahlung bei gelbem Umgebungslicht auf eine sich kontinuierlich fortbewegende Polyethylenterephthalatfolie (PET) aufgetragen. Der nasse Film wurde 1 Minute in 110 °C heißer Luft getrocknet. Es resultierte ein klebriger, bei Raumtemperatur trüber Film mit einer homogenen Dicke von ca. 6 μm. Der Film wurde unter Ausschluss von UV-Strahlung zwei Minuten in Luft bei 95 °C getempert, wobei er vollständig klar wurde und dann bei 95 °C in einer sauerstoffarmen Stickstoffatmosphäre (Sauerstoffgehalt < 0,5%) mit einer hohen UV-Dosis von ca. 650 mJ/cm2 bestrahlt und somit vernetzt.Mixture 2 was applied to a continuously moving polyethylene terephthalate (PET) film in a coating system under clean room conditions and with the exclusion of UV radiation in yellow ambient light. The wet film was dried in hot air at 110 ° C for 1 minute. The result was a sticky film which was cloudy at room temperature and had a homogeneous thickness of about 6 μm. The film was annealed in the absence of UV radiation in air at 95 ° C for two minutes, whereby it became completely clear and then at 95 ° C in a low-oxygen nitrogen atmosphere (oxygen content <0.5%) with a high UV dose of approx 650 mJ / cm 2 irradiated and thus cross-linked.
Der resultierende klebfreie und kratzfeste Film hatte bei senkrechter Betrachtung im Tageslicht eine blaue Farbe. Die Messung der Transmission in einem UV/VIS-Spektrometer ergab eine nahezu kastenförmige Bande bei 470 nm mit einer Halbwertsbreite von 55 nm. c) Herstellung eines erfindungsgemäßen Polymerfilms:The resulting tack-free and scratch-resistant film had a blue color when viewed vertically in daylight. The measurement of the transmission in a UV / VIS spectrometer showed an almost box-shaped band at 470 nm with a half width of 55 nm. C) Production of a polymer film according to the invention:
Die Mischung 2 wurde wie im Vergleichsbeispiel 2b) in einer Beschichtungsanlage unter Ausschluss von UV-Strahlung auf eine sich kontinuierlich fortbewegende Polyethylenterephthalatfolie aufgetragen. Der nasse Film wurde 1 Minute in 110 °C heißer Luft getrocknet. Es resultierte ein klebriger, bei Raumtemperatur trüber Film mit einer homogenen Dicke von ca. 6 μm. Der Film wurde eine weitere Minute in Luft bei 95 °C getempert, wobei er vollständig klar wurde, und dann 0,3 s mit UV-A-Strahlung (Gesamtdosis 25 mJ/c 2 ) belichtet. Nach einer weiteren Minute bei unveränderter Temperatur unter Ausschluss von UV-Strahlung wurde der Film bei 95 °C in einer sauerstoffarmen Stickstoffatmosphäre (Sauerstoffgehalt < 0,5%) mit einer hohen UV-Dosis von ca. 650 mJ/cm2 bestrahlt und damit endgültig vernetzt.Mixture 2 was applied as in comparative example 2b) in a coating installation with the exclusion of UV radiation continuously moving polyethylene terephthalate film applied. The wet film was dried in hot air at 110 ° C for 1 minute. The result was a sticky film which was cloudy at room temperature and had a homogeneous thickness of about 6 μm. The film was annealed in air at 95 ° C for a further minute, whereby it became completely clear, and then exposed to UV-A radiation (total dose 25 mJ / c 2 ) for 0.3 s. After a further minute at unchanged temperature with the exclusion of UV radiation, the film was irradiated at 95 ° C. in a low-oxygen nitrogen atmosphere (oxygen content <0.5%) with a high UV dose of approx. 650 mJ / cm 2 and thus finally networked.
Der resultierende klebfreie und kratzfeste Film hatte bei senkrechter Betrachtung im Tageslicht eine goldene Farbe. Das vom Film reflektierte Licht war rechtszirkular polarisiert. Die Messung der Transmission im UV/VIS-Spektrometer zeigte eine verbreiterte Reflexionsbande von 500 nm bis 680 nm (gemessen bei jeweils 50 % Transmission für linkszirkular polarisiertes Licht) . Die Pitchverteilung war asymmetrisch und hatte die längste Ganghöhe auf der Seite des PET-Substrats . d) Herstellung von LC-Pigmenten:The resulting tack-free and scratch-resistant film had a golden color when viewed vertically in daylight. The light reflected from the film was polarized to the right in a circular fashion. The measurement of the transmission in the UV / VIS spectrometer showed a broadened reflection band from 500 nm to 680 nm (measured at 50% transmission for left circularly polarized light). The pitch distribution was asymmetrical and had the longest pitch on the side of the PET substrate. d) Production of LC pigments:
Der LC-Polymerfilm aus Beispiel 2c) wurde von der PET-Folie mit einer Klinge abgeschabt, zerkleinert und anschließend in einer Laboruniversalmühle Alpine 200 LS gemahlen. Auf diese Weise wurden Partikel bis zu einem mittleren Korndurchmesser von etwa 50 μm hergestellt. Das gewonnene pulverförmige Material wurde anschließend mittels eines Analysensiebes mit einer Maschenweite von 50 μm gesiebt und dann in ein konventionelles Alkyd-Melamin-Harzbindemittel-System (Sacolyd F410/Sacopal M110; Kolms Chemie/Krems, Österreich) eingearbeitet. DieThe LC polymer film from Example 2c) was scraped off the PET film with a blade, comminuted and then ground in an Alpine 200 LS laboratory universal mill. In this way, particles with an average grain diameter of approximately 50 μm were produced. The powdery material obtained was then sieved using an analytical sieve with a mesh size of 50 μm and then incorporated into a conventional alkyd-melamine resin binder system (Sacolyd F410 / Sacopal M110; Kolms Chemie / Krems, Austria). The
Viskosität des Bindemittelsystems wurde mit einem Verdünner (Mischung aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und Methylisobutylketon) in einem DIN-4-Auslaufbecher auf eine Auslaufzeit von ca. 80 sec eingestellt. Die so erhaltene Mischung aus LC-Pigmenten und Bindemittel wurde auf ein schwarz grundiertes Blech mit Hilfe eines Filmziehgerätes (Fa. Erichsen) in einer Nassfilmschichtdicke von 120 μm aufgeräkelt. Anschließend wurde das Blech eine Stunde bei 80 °C getrocknet. Unter senkrechter Aufsicht zeigte das Blech nach dem Trocken eine stark glänzende, silbriggoldene Farbe, die unter flacheren Blickwinkeln in einen silbrig-grünen Farbton wechselte. Durch Betrachtung mit rechts- und linkszirkularen Polarisatoren wurde ein besonders. auffälliger Hell-Dunkel-Kontrast im Tageslicht und auch bei Kunstlicht festgestellt, der visuell deutlicher in Erscheinung tritt als bei Heliconen® (Wacker-Chemie GmbH/München) , die aus einem Polymerfilm mit helikaler Molekularstruktur ohne Verbreiterung der cholesterischen Bande hergestellt werden.The viscosity of the binder system was adjusted to a run-out time of approximately 80 seconds using a diluent (mixture of aromatic hydrocarbons and methyl isobutyl ketone) in a DIN-4 flow cup. The mixture of LC pigments and binder thus obtained was applied onto a black-primed sheet using a film puller (from Erichsen) in a wet film thickness of 120 μm. Then the sheet became one Dried at 80 ° C for one hour. Under vertical supervision, the sheet showed a strong, shiny, silvery-gold color after drying, which changed to a silvery-green color at flatter viewing angles. By viewing with right and left circular polarizers, one became special. striking light-dark contrast in daylight and also in artificial light, which is more visually apparent than with Heliconen ® (Wacker-Chemie GmbH / Munich), which are made from a polymer film with a helical molecular structure without widening the cholesteric band.
Beispiel 3 :Example 3:
Eine Glasplatte wurden mit einer Orientierungsschicht aus Polyimid versehen, die mit einem Samttuch unidirektioneli gerieben wurde. Die Mischung 2 wurde durch Spincoating unter Ausschluss von UV-Strahlung bei gelbem Umgebungslicht auf die Polyimidschicht aufgetragen und danach einige Minuten bei Raumtemperatur getrocknet, bis ein trüber, klebriger Film mit einer Dicke von ca. 5 μm verblieb. Der Film wurde danach in ein beheizbares Gehäuse mit Quarzfenster gelegt, das mit Luft gefüllt war. Die Temperatur des Gehäuses war auf 55 °C eingestellt. Nachdem der Film klar geworden war, wurde eine Hälfte des Films (Zone 2) durch eine Aluminiumfolie abgedeckt und dann die unbedeckte Hälfte (Zone 1) durch das Quarzfenster hindurch an Luft 0,8 s lang mit UV-A-Strahlung (Gesamtdosis ca. 26 mJ/cm2 ) belichtet. Als Belichtungsquelle wurde eine Quecksilberbogenlampe (Model 68810, L.O.T.-Oriel GmbH) verwendet, deren Shutter mit einer Zeitschaltuhr angesteuert wird. Anschließend wurde die Temperatur im Gehäuse auf 95 °C erhöht. Die Aluminiumfolie wurde entfernt und nachdem der Film wieder klar war, wurde er nochmals an Luft 0,8 s lang mit UV-AStrahlung (Gesamtdosis 26 mJ/cm2) belichtet. Anschließend wurde das Gehäuse mit Stickstoff befüllt. Nach einer Minute bei unveränderter Temperatur wurde der Film in der Stickstoffatmosphäre bei 95 °C mit einer UV-Dosis von ca. 2 J/cm2 endgültig vernetzt.A glass plate was provided with an orientation layer made of polyimide, which was rubbed with a velvet cloth unidirectionally. Mixture 2 was applied to the polyimide layer by spin coating with the exclusion of UV radiation in yellow ambient light and then dried for a few minutes at room temperature until a cloudy, sticky film with a thickness of approximately 5 μm remained. The film was then placed in a heated case with a quartz window filled with air. The temperature of the case was set at 55 ° C. After the film became clear, half of the film (Zone 2) was covered with an aluminum foil and then the uncovered half (Zone 1) through the quartz window in air for 0.8 s with UV-A radiation (total dose approx. 26 mJ / cm 2 ) exposed. A mercury arc lamp (model 68810, LOT-Oriel GmbH) was used as the exposure source, the shutter of which is controlled by a timer. The temperature in the housing was then raised to 95 ° C. The aluminum foil was removed and after the film was clear again, it was exposed to UV-A radiation (total dose 26 mJ / cm 2 ) again in air for 0.8 s. The housing was then filled with nitrogen. After one minute at unchanged temperature, the film was finally crosslinked in the nitrogen atmosphere at 95 ° C. with a UV dose of approx. 2 J / cm 2 .
Der resultierende klebfreie und kratzfeste Film hatte bei senkrechter Betrachtung im Tageslicht eine kupferrote Farbe in Zone 1 und grüngelbe Farbe in Zone 2. Das vom Film reflektierte Licht war rechtszirkular polarisiert. Die Messung der Transmission im UV/VIS-Spektrometer zeigte eine verbreiterte Reflexionsbande von 550 nm bis 710 nm in Zone 1 (gemessen bei jeweils 50% Transmission für linkszirkular polarisiertes Licht) und von 480 nm bis 650 nm in Zone 2. Die Pitchverteilung war asymmetrisch mit der jeweils längeren Ganghöhe auf der Seite der Glasplatte. The resulting tack-free and scratch-resistant film had a copper-red color when viewed vertically in daylight Zone 1 and green-yellow color in Zone 2. The light reflected from the film was polarized to the right in a circular shape. The measurement of the transmission in the UV / VIS spectrometer showed a broadened reflection band from 550 nm to 710 nm in zone 1 (measured at 50% transmission for left-hand circularly polarized light) and from 480 nm to 650 nm in zone 2. The pitch distribution was asymmetrical with the longer pitch on the side of the glass plate.

Claims

Patentansprüche claims
1. Polymerfilm mit einer helikalen Molekularstruktur, der in einer Richtung senkrecht zur Filmoberfläche eine Sequenz von einer kurzen, langen und mittleren Ganghöhe der helikalen Struktur enthält.1. Polymer film with a helical molecular structure which contains a sequence of a short, long and medium pitch of the helical structure in a direction perpendicular to the film surface.
2. Polymerfilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer einzigen Schicht einer Mischung aus polymerisierbarem flüssigkristallinen Material hergestellt ist und dass der Wechsel zwischen kurzer und langer2. Polymer film according to claim 1, characterized in that it is made from a single layer of a mixture of polymerizable liquid-crystalline material and that the change between short and long
Ganghöhe in weniger als fünf Windungen der helikalenPitch in less than five turns of the helical
Struktur stattfindet.Structure takes place.
3. Polymerfilm mit einstellbarem Gradienten der Ganghöhe einer helikalen Molekularstruktur hergestellt nach einem Verfahren enthaltend die Schritte:3. Polymer film with an adjustable gradient of the pitch of a helical molecular structure produced by a process comprising the steps:
Auftragen einer Mischung aus polymerisierbarem flüssigkristallinen Material, die a) Monomere oder Oligomere, die jeweils mindestens eine mesogene Gruppe und mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweisen, und b) eine chirale Verbindung enthält, in einer Schicht auf ein Substrat,Applying a mixture of polymerizable liquid-crystalline material which a) contains monomers or oligomers, each having at least one mesogenic group and at least one polymerizable functional group, and b) a chiral compound, on a substrate,
Orientieren des Materials, so dass die mesogenen Gruppen sich in einer helikalen Struktur anordnen, deren Achse quer zur Schicht verläuft, teilweises Polymerisieren dieser Schicht durch Einwirkung von aktinischer Strahlung in einer für dieOrientation of the material so that the mesogenic groups are arranged in a helical structure, the axis of which is transverse to the layer, partial polymerization of this layer by the action of actinic radiation in a for the
Polymerisation inhibierend wirkenden Umgebung, und abschließendes Fixieren nachdem sich das Material in der teilpolymerisierten Struktur neu orientiert hat, durch vollständiges Polymerisieren des Films oder Abkühlung des Films in den Glas zustand. Polymerization inhibiting environment, and final fixation after the material has reoriented in the partially polymerized structure, by completely polymerizing the film or cooling the film in the glass.
4. Polymerfilm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass er eine um mindestens 50% gegenüber dem unpolymerisierten Zustand verbreiterte Reflexionsbande besitzt.4. Polymer film according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that it has a reflection band widened by at least 50% compared to the unpolymerized state.
5. Polymerfilm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke 2 bis 20 mal die Breite der Reflexionsbande geteilt durch (ne-n0) ist, wobei ne und n0 die Brechungsindices für den außerordentlichen (ne) und den ordentlichen (n0) Strahl in einem doppelbrechenden Medium sind.5. Polymer film according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the thickness is 2 to 20 times the width of the reflection band divided by (n e -n 0 ), where n e and n 0 are the refractive indices for the extraordinary (n e ) and the ordinary (n 0 ) beam are in a birefringent medium.
6. Polymerfilm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein Polymerfilm ist, der keine zusätzliche Sauerstoffbarriereschicht enthält.6. Polymer film according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the substrate is a polymer film which contains no additional oxygen barrier layer.
7. Polymerfilm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise Polymerisation bei einer Temperatur in einem Phasenbereich mit helikaler Orientierung der Mesogene erfolgt.7. Polymer film according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the partial polymerization takes place at a temperature in a phase region with a helical orientation of the mesogens.
8. Polymerfilm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die inhibierend wirkende Umgebung während der ersten, teilweisen Polymerisation durch ein Gas gebildet wird, das Sauerstoff enthält.8. Polymer film according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the inhibitory environment is formed during the first, partial polymerization by a gas which contains oxygen.
9. Polymerfilm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus polymerisierbarem flüssigkristallinen Material Monomere oder Oligomere enthält, die sich bezüglich der Polymerisation in ihrer Reaktivität unterscheiden.9. Polymer film according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the mixture of polymerizable liquid-crystalline material contains monomers or oligomers which differ in their reactivity with respect to the polymerization.
10. Polymerfilm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der teilweisen Polymerisation, beim abschließenden Fixieren oder bei beiden die Einwirkung der aktinischen Strahlung durch eine Maske erfolgt und dass anschließend die Maske verändert oder durch eine zweite Maske ersetzt wird und dieser Verfahrensschritt gegebenenfalls unter Veränderung weiterer Verfahrensparameter so wiederholt wird, dass ein noch nicht abschließend fixierter Teil des Materials mit aktinischer Strahlung bestrahlt wird.10. Polymer film according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the partial Polymerization, during the final fixation or both, the action of the actinic radiation takes place through a mask and that the mask is subsequently changed or replaced by a second mask and this process step is repeated, if necessary with the modification of further process parameters, in such a way that a part of the process which has not yet been fixed Material is irradiated with actinic radiation.
11. LC-Pigmente mit helikaler Molekularstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polymerfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem anschließenden Verfahrensschritt zerkleinert wird.11. LC pigments with a helical molecular structure, characterized in that a polymer film according to one of claims 1 to 10 is comminuted in a subsequent process step.
12. Verfahren zur Herstellung eines Polymerfilms mit einstellbarem Gradienten der Ganghöhe einer helikalen Molekularstruktur umfassend die Schritte:12. A method for producing a polymer film with an adjustable gradient of the pitch of a helical molecular structure comprising the steps:
Auftragen einer Mischung aus polymerisierbarem flüssigkristallinen Material, die a) Monomere oder Oligomere, die jeweils mindestens eine mesogene Gruppe und mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweisen, und b) eine chirale Verbindung enthält, in einer Schicht auf ein Substrat, - Orientieren des Materials, so dass die mesogenenApplying a mixture of polymerizable liquid-crystalline material which a) monomers or oligomers, each having at least one mesogenic group and at least one polymerizable functional group, and b) a chiral compound, in one layer on a substrate, - orienting the material, see above that the mesogenic
Gruppen sich in einer helikalen Struktur anordnen, deren Achse quer zur Schicht verläuft, teilweises Polymerisieren dieser Schicht durch Einwirkung von aktinischer Strahlung in einer für die Polymerisation inhibierend wirkenden Umgebung, und abschließendes Fixieren nachdem sich das Material in der teilpolymerisierten Struktur neu orientiert hat, durch vollständiges Polymerisieren des Films oder Abkühlung des Films in den Glaszustand.Groups are arranged in a helical structure, the axis of which is transverse to the layer, partial polymerisation of this layer by exposure to actinic radiation in an environment which inhibits the polymerization, and final fixing after the material has reoriented in the partly polymerised structure, completely Polymerize the film or cool the film to glass.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen einer Mischung aus polymerisierbarem flüssigkristallinen Material und die daran anschließende Orientierung der Mesogene unter Reinraumbedingungen und Ausschluss von UV-Strahlung durchgeführt wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the application of a mixture of polymerizable liquid crystalline material and the subsequent orientation of the mesogens is carried out under clean room conditions and exclusion of UV radiation.
14. Wellenlängenselektive oder polarisationsselektive optische Elemente für elektromagnetische Strahlung vom nahen ultraviolett bis zum infraroten Bereich dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine Schicht eines Polymerfilms mit helikaler Molekularstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder LC-Pigmente nach Anspruch 11 enthalten.14. Wavelength-selective or polarization-selective optical elements for electromagnetic radiation from the near ultraviolet to the infrared range, characterized in that they contain at least one layer of a polymer film with a helical molecular structure according to one of claims 1 to 10 or LC pigments according to claim 11.
15. Reflektiver Linearpolarisator, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polymerfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem λ/4-Verzögerungsfilm kombiniert wird.15. Reflective linear polarizer, characterized in that a polymer film according to one of claims 1 to 10 is combined with a λ / 4 retardation film.
16. Verwendung eines Polymerfilms nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder von LC-Pigmente nach Anspruch 11 als Reflektor oder Polarisator in Flüssigkristallanzeigen, sichtbare' und unsichtbare Markierungen, Sicherheitselemente, Reflektor für Wärme- oder Infrarotstrahlung oder für dekorative Zwecke .16. Use of a polymer film according to one of claims 1 to 10 or of LC pigments according to claim 11 as a reflector or polarizer in liquid crystal displays, visible 'and invisible markings, security elements, reflector for heat or infrared radiation or for decorative purposes.
17. Projektor, Projektionsdisplay oder Beleuchtungskörper enthaltend mindestens eine Schicht eines Polymerfilms mit helikaler Molekularstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder LC-Pigmente nach Anspruch 11.17. A projector, projection display or lighting fixture containing at least one layer of a polymer film with a helical molecular structure according to one of claims 1 to 10 or LC pigments according to claim 11.
18. Flüssigkristallvorrichtung mit einem zwischen zwei Elektroden angeordneten flüssigkristallinen Material, gegebenenfalls weiteren optischen Komponenten ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Lichtquelle, Spiegel, Polarisatoren, Retarder, Farbfilter und mindestens einem Film zur Erzeugung oder Erhöhung der Ausbeute von polarisiertem Licht, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polarisationsfilm um einen Polymerfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 10 handelt. 18. Liquid crystal device with a liquid crystal material arranged between two electrodes, optionally further optical components selected from the group comprising light source, mirror, polarizer, retarder, color filter and at least one film for producing or increasing the yield of polarized light, characterized in that it is the polarizing film is a polymer film according to any one of claims 1 to 10.
9. Flüssigkristallvorrichtung mit einem zwischen zwei9. Liquid crystal device with one between two
Elektroden angeordneten flüssigkristallinen Material, gegebenenfalls weiteren optischen Komponenten ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Lichtquelle, Spiegel, Polarisatoren, Retarder, Farbfilter und mindestens einem Film zur Selektion von farbigem Licht, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Farbfilter um einen Polymerfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 10 handelt. Electrode-arranged liquid-crystalline material, optionally further optical components selected from the group comprising light source, mirror, polarizer, retarder, color filter and at least one film for the selection of colored light, characterized in that the color filter is a polymer film according to one of Claims 1 to 10 acts.
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