DE69125758T2 - Ausgleicher für Flüssigkristallanzeige - Google Patents

Ausgleicher für Flüssigkristallanzeige

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DE69125758T2
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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompensator für eine Flüssigkristallanzeige und insbesondere einen Kompensator für eine Flüssigkristallanzeige vom aktiven Matrixtyp (nachstehend einfach als "TFT-LCD" bezeichnet), welcher einen Dünnschichttransistor verwendet.
  • Aufgrund ihrer Eigenschaften, wie des Betriebs bei geringer Spannung, geringen Gewichts und geringen Kosten, besitzen Flüssigkristallanzeigen eine wichtige Stellung auf dem Gebiet der Anzeigen. Darüber hinaus weist ein TFT-LCD eine hohe Antwortgeschwindigkeit und eine relativ kleine Sichtwinkelabhängig keit auf und liefert ein klares Farbbild. Aufgrund dieser Eigenschaften geht man davon aus, daß TFT-LCD die nächste LCD- Generation darstellen. Forschungen und Untersuchungen werden intensiv durchgeführt. Im Fall einer TFT-LCD ist es jedoch sehr schwierig, eine LCD mit einer Scheibengröße von 10 Inch oder so im Diagonalwinkel herzustellen. Zusätzlich zu diesem ernsten Problem ist deren Verhalten noch nicht vollständig befriedigend. Wird der Gangabstand verkleinert, um das Verhalten zu verbessern, beispielsweise um die Antwortgeschwindig keit oder die Sichtwinkeleigenschaften zu verbessern, oder um die Betriebsspannung zu senken, wird das Produkt Δm d der Doppelbrechung des Flüssigkristalls, Δn, und des Gangabstandes, d, kleiner und die Art des Lichtdurchgangs durch den Flüssigkristall ist nicht länger eine lineare Polarisation, sondern wird eine elliptische Polarisation. Als Ergebnis entsteht bei Kombination mit einem Polarisator eine Farbinterferenz. Dieses Phänomen wird offensichtlicher, wenn der Wert Δn d, Morgan-Grenze genannt, kleiner als die Morgan-Grenze (etwa 2 um) wird, was zu einer Verschlechterung der Anzeigequalität, wie Kontrast und Farbqualität, führt.
  • Die Interferenzfarbe, die durch eine derartige Abnahme des Gangabstandes bewirkt wird, kann dadurch abgeschafft werden, in dem ein Kompensator, der ein elliptisch-polarisiertes, durchgeschicktes Licht nach Durchgang durch die Anzeigenzelle erneut in ein linear-polarisiertes Licht umwandeln kann, auf einer Anzeigenzelle angeordnet wird. Dieses kompensierende Verfahren wurde bereits in einfachen Matrix-LCDS vom superverdrehten, nematischen Typ (STN) praktisch eingesetzt. Genauer gesagt ist ein Doppelzellen kompensierendes Verfahren bekannt, was zur Kompensation eine andere Flüssigkristallzelle verwendet, und ein die Retardierungsschicht kompensierendes Verfahren. Das erstgenannte Verfahren erschwert jedoch aufgrund des schweren Gewichts und der großen Dicke das ursprünglich schwierige Verfahren der Herstellung von TFT-LCD weiter, und ist daher nicht bevorzugt. Auf der anderen Seite ist das letztgenannte Verfahren hinsichtlich seiner Fähigkeit, die Farbinterferenz auszuschalten, nicht ausreichend, und daher als Kompensationsverfahren für TFT-LCD, das durch eine starke Anzeigengualität gekennzeichnet ist, nicht befriedigend.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Probleme des Standes der Technik zu lösen.
  • Die WO 90/16005 offenbart eine Kompensationsvorrichtung, die auf einem flüssigkristallinen Polymer vom Seitenkettentyp basiert.
  • Die EP-A-0 246 842 beschreibt eine Flüssigkristallanzeigen-Vorrichtung, die eine Flüssigkristallzelle enthält, welche besteht aus: einem nematischen Flüssigkristall, der zwischen zwei Elektrodensubstraten angeordnet ist, mindestens einer Schicht einer optisch anisotropen Substanz, und einem Paar von Polarisatoren, die auf jeder Seite der Flüssigkristall zelle angeordnet sind.
  • Die EP-A-0 007 574 beschreibt eine Vielzahl von flüssigkristallinen Polymeren des Seitenkettentyps.
  • Die EP-A-0 380 338 beschreibt einen Kompensator für eine Flüssigkristallanzeige, die aus einer lichtdurchlässigen Basis, einer auf der Basis gebildeten Ausrichtungsschicht und einer auf der Ausrichtungsschicht gebildeten Schicht eines flüssigkristallinen Polymers zusammengesetzt ist.
  • Die WO 90/16005, die auch als EP-A-0 428 688 veröffentlicht wurde, und die EP-A-0 380 338 sind beides europäische Patentanmeldungen gemäß Art. 54(3) EPÜ.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Um die bei den vorstehenden, herkömmlichen Kompensationsverfahren auftretenden Probleme zu lösen, erachteten es die hier genannten Erfinder als notwendig, einen Kompensator zur Verfügung zu stellen, der eine perfekte kompensierende Fähigkeit aufweist und der gleichzeitig die Kompensation des Phasenunterschieds und der optischen Rotationsdispersion erlaubt, und der die Verwendung von im wesentlichen nur einer Lage der Schicht ermöglicht, ohne eine andere Flüssigkristallzelle, wie bei dem Doppelzellenverfahren, zu verwenden. Als Ergebnis intensiver Untersuchungen wurde gefunden, daß die erfindungs gemäße Aufgabe durch Herstellung eines Kompensators gelöst werden kann, wobei ein flüssigkristallines Polymer verwendet wird, welches die Verfestigung einer verdrehten, nematischen Orientierungsstruktur erlaubt. Auf diese Art und Weise wurde die vorliegende Erfindung durchgeführt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt einen Kompensator für eine Flüssigkristallanzeige des aktiven Matrixtyps, der aus einer Schicht eines flüssigkristallinen Polymers vom Hauptkettentyp besteht, das in dem flüssigkristallinen Zustand eine verdrehte nematische Orientierung aufweist und bei Temperaturen unterhalb des Flüssigkristallübergangspunkts davon einen Glaszustand annimmt, wobei die Moleküle der flüssigkristallinen Polymerschicht eine Helixstruktur mit einer Helixachse bilden, bei der der Drehwinkel im Bereich von 70º bis 150º liegt, und wobei das Produkt Δn d der Doppelbrechung Δn der flüssigkristallinen Polymerschicht und der Filmdicke, d, im Bereich von 0,2 um bis 3,0 um liegt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiter einen Kompensator für eine Flüssigkristallanzeige vom aktiven Matrixtyp gemäß dem vorstehenden, ersten Gesichtspunkt, welche eine lichtdurchlässige Basis, eine auf der Basis gebildete Ausrichtungsschicht und die auf der Ausrichtungsschicht gebildete Schicht des flüssigkristallinen Polymers vom Hauptkettentyp enthält.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich erläutert.
  • Der erfindungsgemäße Kompensator wird dadurch hergestellt, indem auf einen, auf einer lichtdurchlässigen Basis gebildeten Ausrichtungsschicht eine Zusammensetzung aufgetragen wird, die ein flüssigkristallines Polymer enthält, das eine einheitliche, nematische Monodomänen-Orientierung zeigt, und das eine leichte Verfestigung seines orientierten Zustands ermöglicht, und eine bestimmte Menge einer optischen aktiven Verbindung, die in dem flüssigkristallinen Polymer enthalten ist, oder ein derartiges, flüssigkristallines Polymer allein, gefolgt von Trocknen und Wärmebehandeln unter Bildung einer einheitlichen, verdrehten, nematischen Monodomänen-Struktur, und nachfolgendem Kühlen. Auf diese Art und Weise kann die Orientierung in dem flüssigkristallinen Zustand verfestigt werden.
  • Zuerst wird der erstgenannte Kompensator erläutert, wobei eine Zusammensetzung verwendet wird, die ein nematisches, flüssigkristallines Polymer und eine optisch aktive Verbindung enthält. Das flüssigkristalline Polymer als Basismaterial, das eine einheitliche, nematische Monodomänen-Orientierung zeigt und das eine einfache Fixierung oder Immobilisierung eines orientierten Zustands ermöglicht, ist erforderlich, um die folgende Eigenschaft als zwingende Bedingung aufzuweisen. Für eine stabile Verfestigung der nematischen Orientierung, bei Betrachtung hinsichtlich der Phasenserien des Flüssigkristalls, ist es wichtig, daß es in einem Temperaturbereich unter der nematischen Phase keine Kristallphase gibt. Ist eine derartige Kristallphase vorhanden, führt der unausweichliche Durchgang durch sie beim Abkühlen zur Verfestigung zur Zerstörung der bereits erhaltenen nematischen Orientierung, was zu einer nicht befriedigenden Transparenz und einem nicht befriedigenden Kompensationseffekt führt. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kompensators ist es daher absolut erforderlich, ein flüssigkristallines Polymer mit einer Glasphase in einem Temperaturbereich unterhalb der nematischen Phase zu verwenden. Dieses Polymer zeigt, wenn eine optisch aktive Verbindung darin enthalten ist, im flüssigkristallinen Zustand eine verdrehte nematische Orientierung und nimmt bei Temperaturen unterhalb des Flüssigkristallübergangspunkts davon eine Glasphase an, so daß die verdrehte nematische Struktur einfach fixiert werden kann. Es kann jedes Polymer verwendet werden, das im Zustand des Flüssigkristalls eine nematische Orientierung aufweist und bei Temperaturen unterhalb des Flüssigkristallübergangspunkts davon einen Glaszustand annimmt. Beispiele für flüssigkristalline Polymere vom Hauptkettentyp beinhalten Polyester, Polyamide, Polycarbonate und Polyesterimide. Hinsichtlich der einfachen Herstellung, guten Orientierung und des hohen Glasübergangspunkts sind Polyester besonders bevorzugt. Polyester mit ortho-substituierten, aromatischen Einheiten sind am meisten bevorzugt. Polymere, die als wiederkehrende Einheit eine aromatische Einheit mit einer voluminösen Substituentengruppe anstelle einer ortho-substituierten aromatischen Einheit, oder eine aromatische Einheit mit Fluor oder einer Fluor enthaltenden Substituentengruppe aufweisen, können ebenfalls verwendet werden. Die hier genannte "ortho-substituierte aromatische Einheit" bezeichnet eine Struktureinheit mit Hauptketten bildenden, ortho zueinander stehenden Bindungen. Beispiele sind die folgenden Catechol-, Salicylsäure- und Phthalsäureeinheiten, sowie substituierte Derivate davon:
  • wobei X Wasserstoff, Halogen, beispielsweise Cl oder Br, eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder Phenyl darstellt, und k 0 bis 2 ist.
  • Die folgenden sind besonders bevorzugt: Me: Methyl Et: Ethyl Bu: Butyl
  • Als Beispiele der in der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendeten Polyester können jene aufgeführt werden, die als wiederkehrende Einheiten (a) eine Struktureinheit (nachstehend als "Diolkomponente" bezeichnet), die von einem Diol abgeleitet ist, und eine Struktureinheit (nachstehend als "Dicarbonsäurekomponente" bezeichnet), die von einer Dicarbonsäure abgeleitet ist, enthält, und/oder (b) eine Struktureinheit (nachstehend als "Hydroxycarbonsäurekomponente" bezeichnet), die von einer Hydroxycarbonsäure abgeleitet ist, die sowohl Carboxy- als auch Hydroxygruppen in einer Einheit aufweist. Diese Polyester enthalten vorzugsweise weiterhin die vorstehend aufgeführte, ortho-substituierte aromatische Einheit.
  • Als Beispiele der Diolkomponente werden die folgenden aromatischen und aliphatischen Diole erwähnt:
  • wobei Y Wasserstoff, Halogen, beispielsweise Cl oder Dr, eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl darstellt, und l 0 bis 2 ist,
  • (n ist eine ganze Zahl von 2 bis 12)
  • Insbesondere sind die folgenden bevorzugt:
  • Als Beispiele der Dicarbonsäurekomponente kann die folgende aufgeführt werden:
  • wobei Z Wasserstoff, Halogen, beispielsweise Cl oder Dr, eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl darstellt, und m 0 bis 2 ist,
  • Insbesondere die folgenden sind bevorzugt:
  • Als Beispiele der Hydroxycarbonsäurekomponente können die folgenden Einheiten erwähnt werden:
  • Das Molverhältnis Dicarbonsäure zu Diol beträgt etwa 1 : 1, wie das der herkömmlich verwendeten Polyester (Verhältnis von Carboxy zu Hydroxy im Fall der Verwendung einer Hydroxycarbonsäure). Der Anteil an ortho-substituierten, aromatischen Einheiten in dem Polyester liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 40 Mol-%, bevorzugter 10 bis 30 Mol-%.
  • Ist dieser Anteil kleiner als 5 Mol-%, kann unter einer nematischen Phase eine Kristallphase entstehen, so daß ein derartiger Anteil nicht wünschenswert ist. Ein Anteil von mehr als 40 Mol-% ist ebenfalls nicht wünschenswert, da das Polymer keine Flüssigkristallinität mehr zeigt. Die folgenden Verbindungen sind typische Beispiele für die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyester:
  • Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden Struktureinheiten bestehen:
  • Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden Struktureinheiten bestehen:
  • Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden Struktureinheiten bestehen:
  • Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden Struktureinheiten bestehen:
  • Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden Struktureinheiten bestehen:
  • Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden Struktureinheiten bestehen:
  • Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden Struktureinheiten bestehen:
  • Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden Struktureinheiten bestehen:
  • Darüber hinaus sind Polymere bevorzugt, die anstelle der ortho-substituierten, aromatischen Einheiten als wiederkehrende Einheiten voluminöse, Substituenten enthaltende aromatische Einheiten, oder aromatische Einheiten mit Fluor oder Fluor enthaltenden Substituenten, wie nachstehend gezeigt, enthalten:
  • Die vorstehend beispielhaft erläuterten Polymere weisen ein Molekulargewicht von vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 3,0, bevorzugter von 0,07 bis 2,0, auf, ausgedrückt als innere Viskosität, bestimmt bei 30 ºC in einem Lösungsmittel, beispielsweise einem Phenol/Tetrachlorethan-Lösungsmittelgemisch (Gewichtsverhältnis 60/40). Eine innere Viskosität von weniger als 0,05 ist nicht wünschenswert, da die Festigkeit der so erhaltenen hochmolekularen Flüssigkristallschicht gering sein wird, wobei bei einer inneren Viskosität von mehr als 3,0 aufgrund einer zu hohen Viskosität während der Bildung des Flüssigkristalls Probleme auftreten, wie die Verschlechterung der Orientierbarkeit und ein Anstieg der für die Orientierung erforderlichen Zeit. Die Glasübergangspunkte dieser Polyester sind ebenfalls wichtig und beeinflussen die Stabilität der Orientierung nach der Immobilisierung. Die Glasübergangstemperatur liegt gewöhnlich nicht unter 0 ºC, vorzugsweise nicht unter 10 ºC. Unter der Annahme, daß die Betriebstemperatur bei Raum- oder Umgebungstemperatur liegt, obwohl diese auch von der Verwendung abhängt, ist es wünschenswert, daß die Glasübergangspunkte der Polyester nicht unter 30 ºC, bevorzugter nicht unter 50 ºC, liegen. Im Fall eines Glasübergangspunkts unter 30 ºC kann die Verwendung des Kompensators bei Raum- oder Umgebungstemperatur eine Veränderung der bereits immobilisierten Flüssigkristallstruktur bewirken, was zu einer Verschlechterung einer auf der Flüssigkristallstruktur basierenden Funktion führt. Ein derartig niedriger Glasübergangspunkt ist daher nicht wünschenswert.
  • Die Herstellung des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymers ist nicht besonders begrenzt. Es kann jedes der auf diesem Gebiet bekannten Polymerisationsverfahrens eingesetzt werden, beispielsweise ein Schmelzpolymerisationsverfahren oder ein Säurechloridverfahren, wobei ein Säurechlorid einer entsprechenden Dicarbonsäure eingesetzt wird.
  • Gemäß dem Schmelzpolykondensationsverfahren kann der Polyester durch Polymerisieren einer entsprechenden Dicarbonsäure oder einer acetylierten Verbindung eines entsprechenden Diols bei hoher Temperatur und stark vermindertem Druck hergestellt werden. Das Molekulargewicht davon kann einfach durch Steuerung der Polymerisationszeit oder der Beschickungszusammensetzung eingestellt werden. Zur Beschleunigung der Polymerisationsreaktion kann ein bekanntes Metallsalz, wie Natriumacetat, verwendet werden. Bei Einsatz des Lösungspolymerisationsverfahrens kann das Polyester einfach durch Lösen vorbestimmter Mengen eines Dicarbonsäuredichlorids und eines Diols in einem Lösungsmittel und Erhitzen der so erhaltenen Lösung in Anwesenheit eines Säureakzeptors, wie Pyridin, hergestellt werden.
  • Eine optische aktive Verbindung, die in den vorstehend beispielhaft aufgeführten nematischen, flüssigkristallinen Polymeren vorhanden ist, um diesen eine Drehung zu verleihen, wird nun erläutert. Typische Beispiele sind optisch aktive, niedermolekulare Verbindungen. Jede Verbindung mit optischer Aktivität kann in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Vom Gesichtspunkt der Verträglichkeit mit dem Basispolymer ist es jedoch wünschenswert, optische aktive, flüssigkristalline Verbindungen zu verwenden. Die folgenden sind konkrete Beispiele: Cholesterinderivate
  • Als Beispiele für in der vorliegenden Erfindung verwendete optisch aktive Verbindungen können zudem optisch aktive, hochmolekulare Verbindungen erwähnt werden. Jedes hochmolekulare Polymer kann verwendet werden, mit der Maßgabe, daß es eine optisch aktive Gruppe in dem Molekül enthält. Bei Berücksichtigung der Verträglichkeit mit dem Basispolymer ist es wunschenswert, ein hochmolekulares Polymer zu verwenden, das Flüssigkristallinität aufweist. Beispiele sind die folgenden flüssigkristallinen, hochmolekularen Polymere mit optischer Aktivität: Polyester vom Hauptkettentyp, Polyamide, Polyesteramide, Polycarbonate, Polypeptide und Cellulose. Speziell vom Gesichtspunkt der Verträglichkeit mit dem nematischen, flüssigkristallinen Polymer, der als Basis dient, sind hauptsächlich aromatische, optisch aktive Polyester am meisten bevorzugt. Beispiele sind die folgenden Polymere:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
  • In jedem dieser Polymere liegt der Anteil der Einheit mit einer optisch aktiven Gruppen gewöhnlich im Bereich von 0,5 bis 80 Mol-%, vorzugsweise von 5 bis 60 Mol-%.
  • Diese Polymere weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht im Bereich von 0,05 bis 5,0 auf, ausgedrückt als innere Viskosität, bestimmt bei 30 ºC in beispielsweise Phenol/Tetrachlorethan. Eine innere Viskosität von über 5,0 ist aufgrund der zu hohen Viskosität nicht wünschenswert, welche schließlich eine Verschlechterung der Orientierbarkeit bewirkt. Eine innere Viskosität von unter 0,05 ist ebenfalls nicht wünschenswert, da es manchmal schwierig wird, die Zusammensetzung zu steuern.
  • In der vorliegenden Erfindung kann das flüssigkristalline Polymer, das im Zustand des Flüssigkristalls eine verdrehte nematische Orientierung aufweist und bei einer Temperatur unterhalb des Flüssigkristallübergangspunkts des Polymers einen Glaszustand annimmt, durch Mischen eines nematischen, flüssigkristallinen Polymers und einer optisch aktiven Verbindung in einem bestimmten Verhältnis gemäß der Festmisch-, Lösungsmisch- oder Schmelzmischverfahren hergestellt werden. Der Anteil der optisch aktiven Verbindung in der Zusammensetzung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugter von 0,3 bis 20 Gew.-%, obwohl er je nach dem Anteil der in der optisch aktiven Verbindung enthaltenen, optisch aktiven Gruppen oder der Drehkraft der optisch aktiven Verbindung, um den nematischen Flüssigkristall eine Drehung zu verleihen, variiert. Beträgt der Anteil der optisch aktiven Verbindung weniger als 0,1 Gew.-%, wird es unmöglich, den nematischen Flüssigkristall eine Drehung zu verleihen, und ein Anteil von mehr als 30 Gew.-% übt einen schlechten Einfluß auf die Orientierung aus.
  • Der erfindungsgemäße Kompensator kann zudem unter Verwendung eines hochmolekularen Flüssigkristalls hergestellt werden, welcher eine einheitliche, verdrehte, nematische Orientierung einer Monodomäne für sich selbst liefert, ohne eine andere optisch aktive Verbindung einzusetzen, und der eine einfache Immobilisierung eines derartigen Orientierungszustands erlaubt. Es ist wichtig, daß das in Frage kommende Polymer in dem Molekül eine optisch aktive Gruppe aufweist und optisch aktiv ist. Beispiele sind flüssigkristalline Polymere vom Hauptkettentyp, wie Polyester, Polyamide, Polycarbonate und Polyesterimide. Hinsichtlich der einfachen Herstellung, der überlegenen Orientierbarkeit und des hohen Glasübergangspunkts sind Polyester besonders bevorzugt. Die am meisten bevorzugten Polyester sind jene, die als Bestandteile ortho-substituierte, aromatische Einheiten enthalten. Polymere, die anstelle derartiger ortho-substituierter aromatischer Einheiten als Bestandteile voluminöse Substituenten enthaltende aromatische Einheiten oder aromatische Einheiten mit Fluor oder Fluor enthaltenden Substituentengruppen aufweisen, sind ebenfalls verwendbar. Diese optisch aktiven Polyester können durch Einführen in die bis jetzt erläuterten nematischen, flüssigkristallinen Polyester solcher optisch aktiver Gruppen, wie nachstehend gezeigt, unter Verwendung von Diolen, Dicarbonsäuren und Hydroxycarbonsäuren erhalten werden. (In den folgenden Formeln bezeichnet das Symbol * einen optisch aktiven Kohlenstoff):
  • Der Anteil dieser optisch aktiven Gruppen in den Polymeren liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 Mol-%, bevorzugter von 0,5 bis 10 Mol-%. Ist dieser Anteil weniger als 0,1 Mol-%, wird keine für den Kompensator erforderliche, verdrehte Struktur erhalten, und ein Anteil von mehr als 20 Mol-% ist nicht wünschenswert, da eine zu starke Drehkraft eine Verschlechterung des kompensierenden Effekts bewirken würde. Die Molekulargewichte dieser Polymere liegen vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 3,0, bevorzugter von 0,07 bis 2,0, ausgedrückt als innere Viskosität, bestimmt bei 30 ºC, in beispielsweise einem Phenol/Tetrachlorethan-Lösungsmittelgemisch (60/40). Eine innere Viskosität von weniger als 0,05 ist nicht wünschenswert, da die Festigkeit des so erhaltenen hochmolekularen Flüssigkristalls gering sein wird, während eine innere Viskosität von mehr als 3,0 Probleme mit sich bringt, wie die Verschlechterung der Orientierbarkeit, und aufgrund der zu hohen Viskosität während der Bildung des Flüssigkristalls einen Anstieg der für die Orientierung erforderlichen Zeit. Die Glasübergangspunkte dieser Polymere sind ebenfalls von Bedeutung, die die Stabilität der Orientierung nach Immobilisierung der Orientierung beeinflussen. Die Glasübergangstemperatur liegt gewöhnlich nicht unter 0 ºC, vorzugsweise nicht unter 10 ºC. Unter der Annahme, daß die Betriebstemperatur bei Raum- oder Umgebungstemperatur liegt, ist es wünschenswert, daß der Glasübergangspunkt nicht unter 30 ºC liegt, bevorzugter nicht unter 50 ºC, obwohl dies von der Verwendung abhängig variiert. Liegt der Glasübergangspunkt unter 0 ºC, dann kann die Verwendung des Kompensators bei Raum- oder Umgebungstemperatur eine Veränderung der bereits immobilisierten Flüssigkristallstruktur bewirken, was zur Verschlechterung einer auf der Flüssigkristallstruktur basierenden Funktion führt.
  • Diese Polymere können durch das vorstehend aufgeführte Schmelzpolykondensationsverfahren oder das Säurechloridverfahren hergestellt werden.
  • Die folgenden sind typische Beispiele des vorstehend beschriebenen, in der vorliegenden Erfindung verwendeten flüssigkristallinen Polymers.
  • Polymere, dargestellt durch:
  • m/n = gewöhnlich 99,9/0,1 bis 80/20, bevorzugt 99,5/0,5 bis 90/10, mehr bevorzugt 99/1 bis 95/5;
  • Polymere, dargestellt durch:
  • m/n = 0,5/99,5 bis 10/90, bevorzugt 1/99 bis 5/95;
  • Polymere, dargestellt durch:
  • k= l + m = n
  • k/n = 99,5/0,5 bis 90/10, bevorzugt 99/1 bis 95/5,
  • l/m = 5/95 bis 95/5;
  • Polymere, dargestellt durch:
  • k= l + m + n
  • k/n = 99,5/0,5 bis 90/10, bevorzugt 99/1 bis 95/5,
  • l/m = 5/95 bis 95/5;
  • Polymergemische, dargestellt durch:
  • (A)/(B) = gewöhnlich 99,9/0,1 bis 80/20 (Gewichtsverhältnis), bevorzugt 99,5/0,5 bis 85/5, mehr bevorzugter 99/1 bis 95/5
  • k= l + m
  • l/m = 75/25 bis 25/75,
  • p = q + r
  • p/q = 80/20 bis 20/80;
  • Polymergemische, dargestellt durch:
  • (B) Cholesterinbenzoat
  • (A)/(B) = gewöhnlich 99,9/0,1 bis 70/30 (Gewichtsverhältnis), bevorzugt 99,5/0,5 bis 80/20, mehr bevorzugter 99/1 bis 90/10
  • m= k + l
  • k/l = 80/20 bis 20/80
  • Polymergemische, dargestellt durch:
  • (A)/(B) = gewöhnlich 99,5/0,1 bis 70/30 (Gewichtsverhältnis), bevorzugt 99,5/0,5 bis 80/20, mehr bevorzugter 99/1 bis 90/10
  • k = l + m
  • l/m = 25/75 bis 75/25
  • p = q + r
  • p/r = 20/80 bis 80/20
  • Das Symbol * bezeichnet einen optisch aktiven Kohlenstoff.
  • Diese Polymere weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht im Bereich von 0,05 bis 3,0, bevorzugter von 0,07 bis 2,0, auf, ausgedrückt als innere Viskosität, bestimmt bei 30 ºC in einem Lösungsmittel, d. h. Tetrahydrofuran, Aceton, Cyclohexanon oder einem Phenol/Tetrachlorethan-Lösungsmittelgemisch (60/40). Ist die innere Viskosität kleiner als 0,05, dann wird die Festigkeit des so erhaltenen flüssigkristallinen Polymeren gering sein und ein Wert von über 3,0 würde zu einer zu hohen Viskosität während der Bildung des Flüssigkristalls führen, was eine verschlechterte Orientierbarkeit und einen Anstieg der für die Orientierung erforderlichen Zeit bewirkt.
  • Ein typisches Konstruktionsbeispiel des erfindungsgemäßen Kompensators besteht aus einer Dreilagenstruktur, die eine lichtdurchlässige Basis, eine auf der Basis gebildete Ausrichtungsschicht und eine auf der Ausrichtungsschicht gebildete flüssigkristalline Polymerschicht enthält. Beispiele der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten, lichtdurchlässigen Basis sind Glas, lichtdurchlässiger Kunststoffilm, Kunststoffschicht und polarisierender Film. Beispiele für Glas beinhalten Sodaglas, mit Siliziumdioxid beschichtetes Sodaglas und Borsilikatglas. Hinsichtlich der Kunststoffbasis ist es wünschenswert, daß diese optisch isotop ist. Beispiele dafür sind Polymethylmethacrylate, Polystyrole, Polycarbonate, Polyethersulfone, Polyphenylensulfide, amorphe Polyolefine, Triacetylcellulose und Epoxyharze. Polymethylmethacrylate, Polycarbonate, Polyethersulfone und amorphe Polyolefine sind besonders bevorzugt. Zweckmäßige Beispiele der Ausrichtungsschicht sind Polyimidschichten, die einer Reibbehandlung unterworfen wurden. Die auf diesem Gebiet bekannten Ausrichtungsschichten, wie eine schräg aufgedampfte Siliziumoxidschicht und eine reibbehandelte Polyvinylalkoholschicht, sind natürlich ebenfalls einsetzbar.
  • Durch Bilden einer flüssigkristallinen Polymerschicht mit einem kompensierenden Effekt auf der auf der lichtdurchlässigen Basis gebildeten Ausrichtungsschicht wird der erfindungsgemäße Kompensator erhalten. Wird eine Zusammensetzung mit einem nematischen, flüssigkristallinen Polymer und einer optisch aktiven Verbindung verwendet, so werden beide Komponenten im Fall von beispielsweise des Lösungsmischens in einem Lösungsmittel in einem bestimmten Verhältnis gelöst, um eine Lösung mit einer bestimmten Konzentration herzustellen. Wird ein optisch aktives Polymer verwendet, das anstelle der flüssigkristallinen Polymerzusammensetzung per se eine verdrehte nematische Orientierbarkeit aufweist, dann wird das optisch aktive Polymer in einem bestimmten Lösungsmittel in einer bestimmten Konzentration allein gelöst, um eine Lösung herzustellen. In diesem Fall unterscheidet sich das zu verwendende Lösungsmittel je nach Art des verwendeten Polymers, wobei gewöhnlich beispielsweise jedes Keton, wie Aceton, Methylethylketon und Cyclohexanon, Ether, wie Tetrahydrofuran und Dioxan, halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform, Dichlorethan, Tetrachlorethan, Trichlorethylen, Tetrachlorethylen und o-Dichlorbenzol, gemischte Lösungsmittel davon mit Phenol, sowie Dimethylformamid, Dimethylacetamid und Dimethylsulfoxid verwendet werden. Die Konzentration der Lösung unterscheidet sich stark in Abhängigkeit von der Viskosität des verwendeten Polymers, liegt jedoch gewöhnlich im Bereich von 5 bis 50 %, vorzugsweise 10 bis 30 %. Die Lösung wird dann auf eine lichtdurchlässige Glasschicht, Kunststoffschicht oder einen Kunststoffilm aufgetragen, der einer Orientierungsbehandlung unterworfen wurde. Die Art der Durchführung der Orientierungsbehandlung ist nicht besonders begrenzt, mit der Maßgabe, daß sie eine mit der Zwischenfläche parallele Orientierung der Flüssigkristallmoleküle bewirkt. Ein geeignetes Beispiel ist ein reibbehandeltes Polyimidglas oder eine Polyimidschicht, die durch Aufbringen eines Polyimids auf eine Basis mit nachfolgender Reibbehandlung erhalten wird. Als Beschichtungsverfahren kann beispielsweise ein Wirbelbeschichtungsverfahren, Walzenauftragungsverfahren, Druckverfahren, Gießlackverfahren oder ein Eintauch/Herauszieh-Verfahren eingesetzt werden. Nach dem Beschichten wird das Lösungsmittel durch Trocknen entfernt und anschließend wird für eine bestimmte Zeit bei einer bestimmten Temperatur erhitzt, um eine verdrehte nematische Orientierung einer Monodomäne zu vervollständigen. Um die auf dem Zwischenlageneffekt basierende Orientierung zu unterstützen, ist es umso besser, je geringer die Viskosität des Polymers ist, und daher umso mehr bevorzugt, je höher die Temperatur ist, mit der Maßgabe, daß eine zu hohe Temperatur nicht wünschenswert ist, da sie einen Anstieg der Kosten und eine Verschlechterung des Wirkungsgrades bewirkt. Bestimmte Polymere besitzen in einem über der nematischen Phase liegenden Temperaturbereich eine isotrope Phase. Wird daher auf diesen Temperaturbereich erhitzt, dann wird keine Orientierung erhalten. Es ist daher gemäß den Eigenschaften des verwendeten Polymers wünschenswert, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur über dem Glasübergangspunkt davon und unter dem Übergangspunkt in eine isotrope Phase durchgeführt wird. Gewöhnlich ist der Bereich von 50 ºC bis 300 ºC bevorzugt, und der Bereich von 100 ºC bis 250 ºC ist bevorzugter. Die Zeit, die zu einer ausreichenden Orientierung im flüssigkristallinen Zustand auf der Ausrichtungsschicht erforderlich ist, variiert je nach der Zusammensetzung und dem Molekulargewicht des verwendten Polymers, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 30 Sekunden bis 100 Minuten, mehr bevorzugt 60 Sekunden bis 60 Minuten. Beträgt diese Zeitspanne weniger als 30 Sekunden, dann wird die erhaltene Orientierung ungenügend sein, und wenn sie länger als 100 Minuten dauert, dann kann die Transparenz des so erhaltenen Kompensators verschlechtert sein. Der gleiche Orientierungszustand kann auch dadurch erhalten werden, daß das Polymer im geschmolzenen Zustand auf die Basis, die einer Orientierungsbehandlung unterworfen wurde, aufgebracht wird, und anschliessend wärmebehandelt wird. Durch Durchführung dieser Behandlungsschritte unter Verwendung des flüssigkristallinen Polymers in der vorliegenden Erfindung kann über die gesamte obere Fläche der Ausrichtungsschicht im flüssigkristallinen Zustand eine einheitliche, verdrehte nematische Orientierung erhalten werden.
  • Durch nachfolgendes Abkühlen des flüssigkristallinen Polymers auf eine Temperatur unterhalb des Glasübergangspunkts kann der so erhaltene orientierte Zustand ohne Verschlechterung der Orientierung verfestigt werden. Im allgemeinen wird bei Verwendung eines Polymers mit einer Kristallphase in einem Temperaturbereich unter der flüssigkristallinen Phase die Orientierung im flüssigkristallinen Zustand durch das Abkühlen zerstört. In dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt ein solches Phänomen nicht auf, da ein Polymer mit einer Glasphase unter der flüssigkristallinen Phase verwendet wird, wobei es möglich ist, die verdrehte nematische Orientierung vollständig zu verfestigen.
  • Die Abkühlgeschwindigkeit ist nicht besonders begrenzt. Eine derartige Orientierung wird durch einfachen Übergang aus der Heizatmosphäre in eine bei einer unterhalb des Glasübergangspunkts des flüssigkristallinen Polymers liegenden Temperatur gehaltenen Atmosphäre verfestigt. Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, kann verstärkt gekühlt werden, wie Luftkühlung oder Wasserkühlung. Die Schichtdicke nach Verfestigung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,05 µm bis 50 µm, bevorzugter von 1 µm bis 40 µm. Der Wert Δn der kompensierenden Schicht hängt von der Art des verwendeten flüssigkristallinen Polymers ab.
  • Zur Steuerung des Werts Δn d in den Bereich von 0,2 um bis 3,0 um ist daher nicht nur die Wahl des zu verwendenden flüssigkristallinen Polymers wichtig, sondern auch die Wahl der Schichtdicke. Ist die Schichtdicke kleiner als 0,5 µm, dann wird der notwendige Drehwinkel und das Δn d nicht erhalten, und auch bei einer Überschreitung von 50 um wird der notwendige Drehwinkel und Δn d nicht erhalten. Darüber hinaus wird die Ausrichtungsschicht weniger wirksam, was den Erhalt einer einheitlichen Orientierung erschwert.
  • Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird zur Steuerung der Orientierung nur eine Schichtseite mit der Ausrichtungsschicht in Kontakt gebracht, während die andere Seite der Schicht freigelassen wird, beispielsweise mit der Luftphase in Kontakt gehalten wird. In diesem Zustand ist es möglich, die Orientierung in einem hohen Maße zu steuern und diese zu verfestigen. Die Orientierung eines Flüssigkristalls wird gewöhnlich durch Inkontaktbringen beider Zwischenschichten mit einer Ausrichtungsschicht gesteuert. Ist eine Seite die Luftphase, dann ist die molekulare Orientierung an der Zwischenschicht mit der Luft nicht einheitlich. Unter diesem Einfluß ist es unmöglich, über den ganzen Bereich in Richtung der Schichtdicke eine einheitliche Orientierung zu erlangen. In der vorliegenden Erfindung kann eine gedrehte nematische Orientierung einer Monodomäne erhalten werden, indem nur eine Seite gesteuert wird, und diese Orientierung kann verfestigt werden. Dies stellt ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar.
  • Damit der erfindungsgemäße Kompensator einen annehmbaren kompensierenden Effekt zeigt ist es wichtig, die optischen Parameter der Schicht (kompensierende Schicht), die aus der flüssigkristallinen Polymerschicht gebildet ist, genau zu steuern. Die molekularen Bestandteile der kompensierenden Schicht weisen eine mit einer Helixachse versehenen, helixförmige Struktur auf. Die Helixachse erstreckt sich gewöhnlich in Richtung der Schichtdicke, d. h. senkrecht zu der Basis, und der Drehwinkel liegt im Bereich von 70º bis 150º, vorzugsweise 80º bis 120º. Es ist darüber hinaus erforderlich, daß das Produkt Δn d der Doppelbrechung der durch das flüssigkristalline Polymer gebildeten Schicht und der Schichtdicke d im Bereich von 0,2 um bis 3,0 um, vorzugsweise 0,3 um bis 2,5 um liegt.
  • Liegen der Drehwinkel und der Wert von Δn d nicht in diesen Bereichen, dann wird die auf der Eliminierung der Interferenzfarbe basierende, erwartete kompensierende Wirkung ungenügend sein und es wird damit unmöglich, einen Anzeigegrad zu erhalten. Der Wert des Drehwinkels ist natürlich ein Absolutwert, der zweckmäßig eingestellt wird, um einen zu dem Drehwinkel der verwendeten, gegenüberliegenden Zelle entgegengesetzten Drehwinkel aufzuweisen.
  • Damit die molekularen Bestandteile der kompensierenden Schicht eine mit einer Helixachse versehene Helixstruktur aufweisen und einen erforderlichen Drehwinkel und Δn d besitzen, wird eine Zusammensetzung mit einem flüssigkristallinen Polymer als Basismaterial und einer darin enthaltenen, optisch aktiven Verbindung in der vorstehenden Menge, oder ein flüssigkristallines Polymer mit optisch aktiven Gruppen in den vorstehenden Anteilen in dem Molekül, orientiert und in einer vorbestimmten Schichtdicke durch ein vorstehend aufgeführtes Verfahren auf der Ausrichtungsschicht verfestigt, die die Moleküle parallel mit der Basis ausrichten können.
  • Der so erhaltene Kompensator kann als solcher verwendet werden oder eine Schutzschicht für die Oberfläche kann unter Verwendung eines transparenten Materials darauf ausgebildet werden. Er kann als eine integrale Form mit einem anderen optischen Element, wie einer Polarisierungsschicht, eingesetzt werden.
  • Durch Verwendung eines einzelnen Kompensators für eine Flüssigkristallanzeige vom aktiven Matrixtyp, der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurde, ist es möglich, die Interferenzfarbe, die durch eine Abnahme des Gangabstandes induziert wird, zu eliminieren und eine vollständige Kompensation zu erreichen. Der erfindungsgemäße Kompensator trägt daher nicht nur zu einer Verbesserung von TFT-LCD bei, sondern auch zu der Verringerung der Dicke und des Gewichts von Flüssigkristallanzeigen. Er ist daher von großem industriellen Wert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines in den folgenden Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendeten TFT-LCD.
  • Die folgenden Beispiele werden zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung gegeben, wobei jedoch klar sein sollte, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die in diesen Beispielen verwendeten Analysernethoden sind wie folgt.
  • (1) Bestimmung der Polymerzusammensetzung
  • Das Polymer wurde in deuteriertem Chloroform oder deuterierter Trifluoressigsäure gelöst und die Polymerzusammensetzung wurde unter Verwendung von ¹H-NMR bei 400 MHz (JNMGX400, ein Produkt der Japan Electron Optics Laboratory Co., Ltd.) bestimmt.
  • (2) Bestimmung der inneren Viskosität
  • Bestimmt in einem Phenol/Tetrachlorethan-Lösungsmittelgemisch (60/40 Gewichtsverhältnis) bei 30 ºC unter Verwendung eines Ubelohde's Viskometers.
  • (3) Bestimmung von Flüssigkristallphasenserien
  • Bestimmt durch Messung unter Verwendung von DSC (DuPont 990 Wärmeanalysator) und Beobachten unter Verwendung eines optischen Mikroskops (8H2 Polarisierungsmikroskop, ein Produkt der Olympus Optical Co., Ltd.).
  • (4) Bestimmung des Drehwinkels und Δn d
  • Der Drehwinkel wurde durch ein Polarisierungsanalyseverfahren bestimmt und der Wert Δn d wurde durch Analyse von Daten, die unter Verwendung eines Ellipsometers erhalten wurden, bestimmt.
  • In jedem der folgenden Beispiele zeigen die außerhalb der rechteckigen Klammern geschriebenen Zahlen in den Formeln, die das Polymer darstellen, die molaren Zusammensetzungen an.
  • Beispiel 1
  • Unter Verwendung von 60 mmol Terephthalsäure, 30 mmol Methylhydrochinondiacetat und 70 mg Natriumacetat wurde in einer Stickstoffatmosphäre die Polymerisation durchgeführt, während die Temperatur schrittweise erhöht wurde, wie 150 ºC, 1 Stunde, 200 ºC, 1 Stunde, und 250 ºC, 1 Stunde. Die Polymerisation wurde dann bei 250 ºC für 2 Stunden fortgesetzt, während Stickstoffgas darübergeleitet wurde. Die Polymerisation wurde noch bei der gleichen Temperatur und bei vermindertem Druck 1 Stunde weiterlaufen gelassen. Das so erhaltene Polymer wurde in Tetrahlorethan gelöst und filtriert. Eine nachfolgende Umfällung mit Methanol ergab 10,0 g gereinigtes Polymer. Dieses Polymer wies eine innere Viskosität von 0,13 und einen Glasübergangspunkt von 92 ºC auf.
  • Eine 15 Gew.-%ige Tetrachlorethanlösung, die das vorstehende Polyester und ein optisch aktives Polyester der folgenden Formel in einem Gewichtsverhältnis von 99:1 enthielt, wurde hergestellt:
  • Die Polymerlösung wurde mittels eines Scheibendruckverfahrens auf eine Glasbasis von 1,1 mm Dicke, 10 cm x 10 cm aufgetragen, und eine reibbehandelte Polyimidschicht darauf gebildet, dann getrocknet, bei 220 ºC für 30 Minuten wärmebehandelt und dann abgekühlt, wobei ein Kompensator mit einer kompensierenden Schichtdicke von 2,2 um und mit einer verdrehten, verfestigten nematischen Struktur erhalten wurde. Der Kompensator war vollständig transparent und als Ergebnis der Beobachtung unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops zeigte sich, daß eine einheitlich Monodomänen-Struktur verfestigt worden war. Der Drehwinkel des Kompensators betrug -90º und Δn d betrug 0,53 um.
  • Beispiel 2
  • Der in Beispiel 1 erhaltene Kompensator wurde in einer verdrehten nematischen (TN) Flüssigkristallzelle unter Verwendung von TFT mit einem Drehwinkel von 90º und einem Δn d von 0,53 um in solch einer Art und Weise aufgebracht, daß die kompensierende Schicht auf der Oberseite, wie in Fig. 1 gezeigt, angeordnet ist. In diesem Fall wurde jede optische Achse so eingestellt, daß der Winkel zwischen der Reibrichtung der oberen Basis der Flüssigkristallzelle und der molekularen Orientierungsrichtung der kompensierenden Oberflächenschicht, die mit der oberen Basis in Kontakt steht, 90º betrug und der Winkel zwischen zwei oberen und unteren polarisierenden Schichten 90º betrug.
  • Der kompensierende Effekt dieser Testzelle wurde untersucht. Als Ergebnis eines Vergleichs unter Weglassen des Kompensators wurde wenig Austreten von Licht im dunklen Zustand beobachtet und es wurde eine vollständig schwarze Farbe erhalten.
  • Beispiel 3
  • Eine 20 Gew.-%ige Lösung eines gemischten Polymers (innere Viskosität des Basispolymers: 0,15, Tg = 83 ºC, innere Viskosität des optisch aktiven Polymers: 0,18) der folgenden Formel (1) in Phenol/Tetrachlorethan wurde auf eine Glasbasis mit den Abmessungen 1,1 mm Dicke, 10 cm x 10 cm, aufgetragen und mittels des Scheibendruckverfahrens eine reibbehandelte Polyimidschicht darauf gebildet, dann getrocknet, bei 180 ºC für 30 Minuten wärmebehandelt und anschließend gekühlt, um einen Kompensator mit einer kompensierenden Schichtdicke von 4,0 um und mit einer verdrehten nematischen Struktur zu erhalten. Der so erhaltene Kompensator war vollständig transparent und als Ergebnis der Beobachtung unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops zeigte sich, daß eine einheitliche Monodomänen-Struktur verfestigt wurde. Der Kompensator wies einen Drehwinkel von -89º und einen Δn d von 1,07 um auf.
  • Anschließend wurde der Kompensator auf einer verdrehten nematischen (TN) Flüssigkristallzelle unter Verwendung von TFT mit einem Drehwinkel von 90º und einem Δn d von 1,07 um in solch einer Art und Weise aufgetragen, daß die kompensierende Schicht auf der oberen Seite, wie in Fig. 1 gezeigt, angeordnet war. In diesem Fall wurde jede optische Achse so eingestellt, daß der Winkel zwischen der Reibrichtung der oberen Basis der Flüssigkristallzelle und der molekularen Orientierungsrichtung der kompensierenden Oberflächenschicht, die mit der oberen Basis in Kontakt stand, 90º betrug und der Winkel zwischen zwei oberen und unteren Polarisierungsschichten 90º betrug.
  • Die kompensierende Wirkung dieser Testzelle wurde untersucht. Als Ergebnis beim Vergleich unter Weglassen des Kompensators wurde wenig Austreten von Licht im dunklen Zustand beobachtet, und es wurde eine vollständig schwarze Farbe erhalten.
  • Beispiel 4
  • Eine 15 Gew.-%ige Lösung eines gemischten Polymers (innere Viskosität des Basispolymers: 0,18, Tg = 72 ºC) der folgenden Formel (2) in Tetrachlorethan wurde hergestellt. Diese Lösung wurde durch das Wirbelschichtverfahren auf eine 120 um dicke, überschichtete Polyethersulfonschicht mit den Abmessungen 10 cm x 10 cm aufgetragen, wobei als Orientierungsbasis eine Schicht mit einer reibbehandelten Polyimidausrichtungsschicht verwendet wurde, dann getrocknet, bei 150 ºC für 40 Minuten wärmebehandelt und anschließend gekühlt, wobei ein Kompensator mit einer kompensierenden Schichtdicke von 5,1 um und einer verfestigten nematischen Struktur erhalten wurde. Der so erhaltene Kompensator war vollständig transparent. Als Ergebnis der Beobachtung unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops zeigte es sich, daß eine einheitliche Monodomänen- Struktur verfestigt wurde. Der Drehwinkel dieses Kompensators betrug -91º und der Wert von Δn d betrug 1,07 um.
  • Anschließend wurde der Kompensator auf einer verdrehten, nematischen (TN) Flüssigkritallzelle unter Verwendung des gleichen TFT mit einem Drehwinkel von 90º und einem Δn d von 1,07 µm, wie in Beispiel 3 gezeigt, verwendet und in solch einer Art und Weise aufgebracht, daß die kompensierende Schicht auf der oberen Seite, wie in Fig. 1 gezeigt, angeordnet war. In diesem Fall wurde jede optische Achse so eingestellt, daß der Winkel zwischen der Reibrichtung der oberen Basis auf der Flüssigkristallzelle und der molekularen Orientierungsrichtung der kompensierenden Schichtoberfläche, die mit der oberen Basis in Kontakt stand, 90º betrug und der Winkel zwischen zwei oberen und unteren Polarisierungsschichten 90º betrug.
  • Die kompensierende Wirkung dieser Testzelle wurde untersucht. Als Ergebnis im Vergleich bei Weglassen des Kornpensators wurde wenig Austreten von Licht in dunklem Zustand beobachtet und es wurde eine vollständig schwarze Farbe erhalten.
  • Beispiel 5
  • Eine 20 Gew-%ige Lösung eines optisch aktiven Polymers (innere Viskosität: 0,15, Tg = 81 ºC) der folgenden Formel (3) in Tetrachlorethan wurde hergestellt. Jede Polymerlösung wurde mittels eines Scheibendruckverfahrens auf eine Glasbasis mit Abmessungen von 1,1 mm Dicke, 10 cm x 10 cm, aufgetragen und eine reibbehandelte Polyimidschicht wurde darauf gebildet, anschließend getrocknet, bei 180 ºC für 60 Minuten wärmebehandelt und anschließend gekühlt, um einen Kompensator mit einer kompensierenden Schichtdicke von 2,7 um und einer verfestigten, verdrehten nematischen Struktur zu erhalten. Der so erhaltene Kompensator war vollständig transparent. Als Ergebnis der Beobachtung unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops zeigte sich, daß eine einheitliche Monodomänen-Struktur verfestigt worden war. Der Drehwinkel des Kompensators betrug -90º und der Wert von An d betrug 0,50 um.
  • Anschließend wurde der Kompensator auf einer verdrehten nematischen (TN) Flüssigkristallzelle unter Verwendung von TFT mit einem Drehwinkel von 90º und einem Δn d von 0,48 µm in solch einer Art und Weise aufgebracht, daß die kompensierende Schicht auf der oberen Seite, wie in Fig. 1 gezeigt, angeordnet war. In diesem Fall wurde jede optische Achse so eingestellt, daß der Winkel zwischen der Reibrichtung der oberen Basis der Flüssigkristallzelle und der molekularen Orientierungsrichtung der kompensierenden Schichtoberfläche, die mit der oberen Basis in Kontakt stand, 90º betrug und der Winkel zwischen zwei oberen und unteren Polarisierungsschichten 90º betrug.
  • Die kompensierende Wirkung dieser Testzelle wurde untersucht. Als Ergebnis im Vergleich unter Weglassen des Kompensators trat nur wenig Licht im dunklen Zustand aus und es wurde eine vollständig schwarze Farbe erhalten.
  • Da der erfindungsgemäße Kompensator aus einem flüssigkristallinen Polymer mit einer verfestigten, verdrehten nematischen Orientierungsstruktur besteht, erlaubt eine einzelne Schicht davon die gleichzeitige Kompensierung des Farbunterschieds und der optischen Rotationsdispersion und es ist möglich, die durch einen kleinen Gangabstand des TFT-LCD induzierte Interferenzfarbe vollständig zu eliminieren. Der erfindungsgemäße Kompensator ist daher bei der Verbesserung von TFT-LCD äußerst wirksam und ist von äußerst großem industriellen Wert.
  • Die in Fig. 1 erscheinenden Bezugszeichen stellen dar:
  • 1 = Polarisierungsschicht
  • 2 = Kompensator
  • 3 = obere Elektrodenbasis
  • 4 = Flüssigkristallschicht
  • 5 = FFT-Basis
  • 6 = Polarisierungsschicht

Claims (2)

1. Kompensator für eine Flüssigkristallanzeige vorn aktiven Matrixtyp, der aus einer Schicht (4) eines flüssigkristallinen Polymers vom Hauptkettentyp besteht, das im flüssigkristallinen Zustand eine verdrehte nematische Orientierung zeigt und bei Temperaturen unterhalb des Flüssigkristall Übergangspunkts davon einen Glaszustand annimmt, wobei die die flüssigkristalline Polymerschicht ausmachenden Moleküle eine Helixstruktur mit einer Helixachse bilden, bei der der Drehwinkel im Bereich von 70º bis 150º liegt, und wobei das Produkt Δn d der Doppelbrechung Δn der flüssigkristallinen Polymerschicht und der Schichtdicke d im Bereich von 0,2 µm bis 3 µm liegt.
2. Kompensator für eine Flüssigkristallanzeige vom aktiven Matrixtyp nach Anspruch 1, der eine lichtdurchlässige Basis (5), eine auf der Basis ausgebildete Ausrichtungsschicht und die auf der Ausrichtungsschicht ausgebildete Schicht (4) eines flüssigkristallinen Polymers vom Hauptkettentyp enthält, wobei die Helixachse in einer zu der Basis senkrecht stehenden Richtung vorliegt.
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