Hintergrund der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese
Probleme des Standes der Technik zu lösen.
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Die WO 90/16005 offenbart eine Kompensationsvorrichtung, die
auf einem flüssigkristallinen Polymer vom Seitenkettentyp
basiert.
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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.
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Die EP-A-0 007 574 beschreibt eine Vielzahl von
flüssigkristallinen Polymeren des Seitenkettentyps.
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich
erläutert.
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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.
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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:
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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.
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Die folgenden sind besonders bevorzugt:
Me: Methyl
Et: Ethyl
Bu: Butyl
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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.
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Als Beispiele der Diolkomponente werden die folgenden
aromatischen und aliphatischen Diole erwähnt:
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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,
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(n ist eine ganze Zahl von 2 bis 12)
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Insbesondere sind die folgenden bevorzugt:
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Als Beispiele der Dicarbonsäurekomponente kann die folgende
aufgeführt werden:
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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,
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Insbesondere die folgenden sind bevorzugt:
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Als Beispiele der Hydroxycarbonsäurekomponente können die
folgenden Einheiten erwähnt werden:
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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-%.
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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:
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Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden
Struktureinheiten bestehen:
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Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden
Struktureinheiten bestehen:
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Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden
Struktureinheiten bestehen:
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Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden
Struktureinheiten bestehen:
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Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden
Struktureinheiten bestehen:
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Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden
Struktureinheiten bestehen:
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Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden
Struktureinheiten bestehen:
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Polymere, die im wesentlichen aus den folgenden
Struktureinheiten bestehen:
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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:
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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.
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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.
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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.
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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
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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:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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Polymere mit den folgenden Struktureinheiten:
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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-%.
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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.
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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.
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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):
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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.
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Diese Polymere können durch das vorstehend aufgeführte
Schmelzpolykondensationsverfahren oder das
Säurechloridverfahren hergestellt werden.
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Die folgenden sind typische Beispiele des vorstehend
beschriebenen, in der vorliegenden Erfindung verwendeten
flüssigkristallinen Polymers.
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Polymere, dargestellt durch:
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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;
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Polymere, dargestellt durch:
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m/n = 0,5/99,5 bis 10/90, bevorzugt 1/99 bis 5/95;
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Polymere, dargestellt durch:
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k= l + m = n
-
k/n = 99,5/0,5 bis 90/10, bevorzugt 99/1 bis 95/5,
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l/m = 5/95 bis 95/5;
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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;
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Polymergemische, dargestellt durch:
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(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
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k= l + m
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l/m = 75/25 bis 25/75,
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p = q + r
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p/q = 80/20 bis 20/80;
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Polymergemische, dargestellt durch:
(B) Cholesterinbenzoat
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(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
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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
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k = l + m
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l/m = 25/75 bis 75/25
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p = q + r
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p/r = 20/80 bis 80/20
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Das Symbol * bezeichnet einen optisch aktiven Kohlenstoff.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines in den folgenden
Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendeten TFT-LCD.
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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
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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
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Bestimmt in einem Phenol/Tetrachlorethan-Lösungsmittelgemisch
(60/40 Gewichtsverhältnis) bei 30 ºC unter Verwendung eines
Ubelohde's Viskometers.
(3) Bestimmung von Flüssigkristallphasenserien
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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
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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.
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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
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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.
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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:
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die in Fig. 1 erscheinenden Bezugszeichen stellen dar:
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1 = Polarisierungsschicht
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2 = Kompensator
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3 = obere Elektrodenbasis
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4 = Flüssigkristallschicht
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5 = FFT-Basis
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6 = Polarisierungsschicht