DE19623147A1

DE19623147A1 - Folie, Verfahren zur Herstellung derselben und Flüssigkristalldisplay

Info

Publication number: DE19623147A1
Application number: DE19623147A
Authority: DE
Inventors: Ken Kawata
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: DE19623147B4; US5730900A

Description

FACHGEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Folie, die eine Flüssigkristallverbindung enthält und die insbesondere für eine Flüssigkristallschicht einer Flüssigkristallzelle verwendet werden kann, auf ein Verfahren zur Herstellung der Folie und auf das Flüssigkristalldisplay, das die Folie enthält.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Als Display für elektronische Bürosystemeinrichtungen wie z. B. Tischcomputer und Textverarbeitungsgeräte ist bisher die Kathodenstrahlröhre (CRT) verwendet worden. Seit kurzem wird ein Flüssigkristalldisplay (im folgenden als LCD bezeichnet) anstelle der CRT aufgrund seiner geringen Dicke, seines leichten Gewichtes und seines geringen Energieverbrauchs in großem Umfang eingesetzt. Das LCD hat im allgemeinen einen Aufbau, der eine Flüssigkristallzelle, in der eine Flüssigkristallschicht (z. B. nematischer Flüssigkristall in Twistanordnung oder ferroelektrischer Flüssigkristall) zwischen einem Plattenpaar, das die Elektrode (z. B. ITO) aufweist, eingeschlossen ist, und ein Paar Polarisationsfolien, die an beiden Seiten der Flüssigkristallzelle angeordnet sind, umfaßt.

Das LCD, das einen nematischen Flüssigkristall in Twistanordnung für die Flüssigkristallschicht (d. h. TN-LCD) verwendet, wird im großen Rahmen angewendet. Das TN-LCD wird normalerweise so entworfen, daß es einen hohen Kontrast hat, indem Gegenlicht, das hinter dem LCD basierend auf einer Binärdarstellung verstrahlt wird, gesteuert wird. Ein derartiges TN-LCD hat einen Aufbau, bei dem ein Flüssigkristall in einen Zwischenraum zwischen zwei Orientierungsfolien (an einer Glasplatte angeordnet) zur Orientierung des Flüssigkristalls eingefügt ist und die Orientierung des Flüssigkristalls ausgenützt wird, um ein Bild anzuzeigen. Die Flüssigkristallschicht, die in den Zwischenraum eingefügt ist, muß eine geringe Dicke haben, die hohe Genauigkeit aufweist, um verschiedenen optischen Charakteristika (z. B. Transparenz, Kontrast) zu genügen. Als Materialien, die den Zwischenraum bilden, werden ein Paar Glasplatten und Abstandhalter zur Einstellung der Dicke des Zwischenraums verwendet.

Somit erfordert die Herstellung der Flüssigkristallzelle des TN-LCD eine Anzahl von Verfahrensschritten, d. h. Verfahrensschritten wie z. B. Ausbildung der Orientierungsfolie und Anordnung der Abstandhalter, daher wird gefordert, die Anzahl dieser Verfahrensschritte zu reduzieren.

Die meisten LCDs wie z. B. TN-LCD verwenden eine Glasplatte als Platte für die Elektrodenplatte, da sie eine glatte Oberfläche besitzt; daher weisen sie aber keine hohe Beständigkeit gegenüber Schlag auf. Es wird eine LCD mit hoher Beständigkeit gegenüber Schlag (d. h. mit hoher Flexibilität) gewünscht, z. B. in dem keine Glasplatte eingesetzt wird. Kürzlich wurde vorgeschlagen, eine Kunststoffplatte anstelle der Glasplatten zu verwenden. Die Verwendung von Kunststoffplatten verlangt eine 10-fach höhere Anzahl von Abstandhaltern als im Fall einer Verwendung der Glasplatte, um eine gleichmäßige Dicke der Flüssigkristallschicht zu gewährleisten. Eine Verwendung der übermäßigen Abstandhalter vermindert die optischen Charakteristika.

Als LCD, das keine Glasplatte, Gegenlicht und Polarisationsplatte hat und das bei seiner Herstellung keine Reibebehandlung benötigt, ist das LCD des reflektierenden Typs bereits bekannt. Das LCD des reflektierenden Typs ermöglicht auch einen verminderten Energieverbrauch, da es keine Polarisationsplatte hat. Darüber basiert das LCD auf dem Prinzip der Streuung und Absorption, das bei Papier beobachtet wird und das ein günstiges Displaymedium für das menschliche Auge ist. Ein derartiges LCD wird beispielsweise hergestellt, indem als Flüssigkristallschicht eine Polymermatrixfolie verwendet wird, die durch Imprägnieren einer porösen Harzfolie mit einer Flüssigkristallverbindung (Flüssigkristall) oder durch Dispergieren von feinen Tröpfchen oder Mikrokapseln einer Flüssigkristallverbindung in eine Harzmatrix hergestellt wird. Das LCD zeigt ein Bild an, in dem Lichtdurchlässigkeit und Lichtstreuung einer Flüssigkristallverbindung ausgenützt wird, welche in Abhängigkeit davon, ob ein elektrisches Feld angelegt wird oder nicht, erzeugt wird. Mit anderen Worten, das LCD arbeitet im allgemeinen nach dem DS-Modus (Dynamic Scattering Mode).

Als Beispiele für das LCD des reflektierenden Typs sind die folgenden bekannt.

Die WO 83/01016 offenbart ein LCD, das eine Polymermatrixfolie umfaßt, die eine nematische Flüssigkristallverbindung mit Polyvinylalkohol eingekapselt enthält umfaßt; und die japanische Offenlegungsschrift Nr. 60(1985)-252687 offenbart ein LCD, das eine Polymermatrixfolie umfaßt, die eine nematische Flüssigkristallverbindung in verschiedenen Latexen dispergiert enthält.

Als Beispiele für das LCD des reflektierenden Typs, in dem die Polymermatrixfolie aus gehärtetem Polymer besteht, sind außerdem folgende bekannt. WO 85/04262 offenbart ein LCD, das eine Polymermatrixfolie enthält, die durch Dispergieren einer Flüssigkristallverbindung in einem Epoxyharz und Härten des Epoxyharzes erhalten wird; und die japanischen Offenlegungsschriften Nr. 3(1991)-58021 und Nr. 4(1992)-55815 offenbaren ein LCD, das eine Flüssigkristallzelle hat, die durch Einfügen eines Gemisches einer Flüssigkristallverbindung und fotopolymerisierbarem Monomer zwischen ein Paar Glasplatten, die eine transparente Elektrode haben, und Härten des Monomeren unter Herstellung einer Polymermatrixfolie erhalten wird.

Wenn eine derartige Polymermatrixfolie, die eine Flüssigkristallverbindung enthält, als Flüssigkristallschicht eines TN-LCD, das Polarisationsplatten und Gegenlicht hat, verwendet wird, wird das TN-LCD verglichen mit einem herkömmlichen Verfahren sehr viel einfacher hergestellt, da die Verwendung einer Orientierungsfolie und die Verwendung von Abstandhaltern nicht erforderlich ist. Nach Untersuchungen des Erfinders zeigt ein auf dem TN-LCD angezeigtes Bild-für den Fall, daß eine Flüssigkristallzelle, die die oben beschriebene Polymermatrixfolie in ein TN-LCD eingebaut enthält, allerdings keinen ausreichenden Kontrast und ist jenem, das von einem TN-LCD erhalten wird, das eine Flüssigkristallschicht verwendet, die zwischen einem Glasplattenpaar und einer Anzahl von Abstandhaltern angeordnet ist, in Bezug auf die Sichtbarkeit unterlegen.

Die weiteren Untersuchungen des Erfinders zeigten, daß eine Verwendung einer orientierten Polymermatrix die obengenannten Probleme löst.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Folie, die insbesondere für eine Flüssigkristallschicht einer Flüssigkristallzelle verwendet werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Folie, die im Kontrast verbessert ist und die insbesondere für eine Flüssigkristallschicht eines TN-LCD verwendet werden kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ferner in der Bereitstellung eines Verfahrens für die Herstellung der Folie.

Darüber hinaus besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung des Flüssigkristalldisplays, das die Folie enthält.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Folie bereitgestellt, die eine orientierte Polymermatrix (d. h. eine Polymermatrix im Orientierungszustand) und mindestens eine darin enthaltene Flüssigkristallverbindung enthält.

Bevorzugte Ausführungsformen der Folie der Erfindung sind wie folgt:

1) Die Folie, wobei die orientierte Polymermatrix durch Polymerisation mindestens einer diskotischen Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, gebildet ist.
2) Die in 1) beschriebene Folie, in der die diskotische Verbindung Flüssigkristalleigenschaften hat.
3) Die Folie, in der die Flüssigkristallverbindung keine polymerisierbare Gruppe hat.
4) Die Folie, in der die Flüssigkristallverbindung mindestens eine Verbindung ist, die auf der aus einer smektischen Flüssigkristallverbindung, einer nematischen Flüssigkristallverbindung, einer cholesterischen Flüssigkristallverbindung, einer chiralen nematischen Flüssigkristallverbindung, einer ferroelektrischen Flüssigkristallverbindung und einer diaferroelektrischen Flüssigkristallverbindung bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
5) Die Folie, in der die orientierte Polymermatrix optisch anisotrope Eigenschaften hat.
6) Die in 1) beschriebene Folie, in der die diskotische Verbindung eine chemische Struktur im Molekül hat, die aus der aus den folgenden Strukturen (1) bis (6) bestehenden Gruppe ausgewählt ist: in denen Z -CH₂-, -O-, -S- oder -NR¹-, in der R¹ für ein Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen steht, darstellt,
7) Die Folie, in der die orientierte Polymermatrix eine dreidimensionale Struktur hat.

Die Folie kann vorteilhafterweise nach dem Verfahren herstellt werden, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Ausbilden einer Schicht, die ein Gemisch aus mindestens einer diskotischen Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, und mindestens einer Flüssigkristallverbindung enthält,
- Erhitzen der Schicht aus dem Gemisch, um die diskotische Verbindung zu orientieren, und
- Anwenden von Licht oder Wärmeenergie auf die orientierte diskotische Verbindung, um sie zu polymerisieren; oder

nach dem Verfahren, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Ausbilden einer Schicht, die ein Gemisch aus mindestens einer diskotischen Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, und mindestens einer Flüssigkristallverbindung enthält, auf einer Orientierungsfolie,
- Erhitzen der Schicht aus dem Gemisch, um die diskotische Verbindung zu orientieren, und
- Anwenden von Licht oder Wärmeenergie auf die orientierte diskotische Verbindung, um sie zu polymerisieren, wodurch eine Schicht einer polymerisierten diskotischen Verbindung, die eine Flüssigkristallverbindung enthält, ausgebildet wird, und
- Trennen der Schicht aus der polymerisierten diskotischen Verbindung von der Orientierungsfolie.

Durch die Erfindung wird auch ein Flüssigkristalldisplay bereitgestellt, das eine Flüssigkristallzelle umfaßt, welche ein Substratpaar, das mit einer transparente Elektrode versehen ist, und die oben beschriebene Folie dazwischen angeordnet enthält.

In dem Flüssigkristalldisplay ist vorzugsweise auf beiden Seiten der Zelle ein Paar Polarisationsfolien angeordnet.

Die erfindungsgemäße Folie besteht aus einer orientierten Polymermatrix (vorzugsweise durch Polymerisation einer diskotischen Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, gebildet) und einer darin enthaltenen Flüssigkristallverbindung. In der Folie ist die Polymermatrix parallel oder in einem gewissen Winkel zur Oberfläche der Matrix orientiert, und daher wird die in der Matrix enthaltene Flüssigkristallverbindung leicht entlang dem Polymer orientiert. Wenn die Folie als Flüssigkristall einer Flüssigkristallzelle eines LCD verwendet wird, braucht das resultierende LCD keine Orientierungsfolie einzusetzen. Ferner wird die Folie in gleichmäßiger Dicke hergestellt und benötigt keine Abstandhalter. Darüber hinaus ist das angezeigte Bild im Vergleich zur Verwendung der bekannten Polymermatrix, die einen Flüssigkristall enthält, im Kontrast verbessert.

Genauer ausgedrückt, die Flüssigkristallverbindung, die in der erfindungsgemäßen orientierten Polymermatrix enthalten ist, kann leicht orientiert werden, da die Matrix als dreidimensionale Orientierungsfolie fungiert (d. h. als Schicht, die nicht nur in ebenen Richtungen Orientierungsfunktion hat, sondern auch in Richtung der Dicke); und daher kann Licht, das auf die Folie fällt, wirksam durchgeleitet oder unterbrochen werden. Damit ist das LCD, das die Folie hat, im Kontrast des angezeigten Bildes stark verbessert.

Die Orientierungsfolie wird im allgemeinen gebildet, indem sie einer Wärmebehandlung unterzogen wird; daher ermöglicht eine Verwendung der erfindungsgemäßen Folie eine Verwendung von Kunststoffmaterial als Platte für die Elektrodenplatte anstelle von Glas, das hohe Wärmebeständigkeit hat.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Ansicht, die den typischen Aufbau des Flüssigkristalldisplays der Erfindung schematisch zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Folie enthält eine orientierte Polymermatrix und mindestens eine darin enthaltene Flüssigkristallverbindung. Die Polymermatrix wird im allgemeinen durch Polymerisation einer Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, gebildet. Die Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat (vorzugsweise eine diskotische Verbindung), hat im allgemeinen Flüssigkristalleigenschaften und die resultierende Polymermatrix befindet sich in einem Orientierungszustand (hat im allgemeinen optisch anisotrope Eigenschaften) und hat die Funktion, der Flüssigkristallverbindung Orientierungseigenschaften zu verleihen. Als Flüssigkristallverbindung, die in der Polymermatrix enthalten ist, kann irgendeine Verbindung verwendet werden, so lange die Verbindung Flüssigkristalleigenschaften hat.

Die Polymermatrix der Erfindung befindet sich im Orientierungszustand. Eine derartige orientierte Polymermatrix wird beispielsweise gebildet, indem eine Schicht einer diskotischen Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, orientiert wird und die Schicht polymerisiert wird; oder indem eine Schicht einer Flüssigkristallverbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, orientiert wird und die Schicht polymerisiert (gehärtet) wird; oder indem eine Schicht eines Flüssigkristallpolymeren orientiert wird. In der orientierten Polymermatrix, die durch Polymerisation der diskotischen Verbindung hergestellt wird, ist beispielsweise die diskotische Ebene der Polymermatrix orientiert; die Flüssigkristallverbindung, die in der Matrix enthalten ist, ist entlang der diskotischen Ebene orientiert. Die Flüssigkristallverbindung kann in der Polymermatrix in Form eines Moleküls oder als feiner Tropfen (Partikel), der aus einer Anzahl von Molekülen besteht, vorliegen. Die Flüssigkristallverbindung steht unter dem Einfluß einer Orientierungskraft, die durch eine diskotische Ebene, welche durch die Matrix geht, definiert ist; daher kann die Flüssigkristallverbindung im Vergleich zu der herkömmlichen Flüssigkristallverbindung, die unter dem Einfluß einer Orientierungskraft von nur zwei (einem Paar) Orientierungsfolien steht, in einfacher und stabiler Weise entlang der diskotischen Ebene orientiert werden.

Der Orientierungszustand der Flüssigkristallverbindung entspricht im TN-LCD-Modus im allgemeinen der Anordnung bei Anwendung keiner Spannung. Da die Flüssigkristallverbindung - wie oben beschreiben - leicht orientiert werden kann, geht Licht, das auf die Folie fällt, wirksam durch die Folie. Daher ist ein LCD, das die Folie enthält, im Kontrast des angezeigten Bildes stark verbessert.

Die in der Erfindung verwendeten diskotischen Verbindungen umfassen solche, die Flüssigkristalleigenschaften haben, und solche, die keine Flüssigkristalleigenschaften haben. Allerdings ist es schwierig, diese diskotischen Verbindungen unter dem Gesichtspunkt der Struktur zu klassifizieren.

Beispiele für die diskotischen Verbindung, die Flüssigkristalleigenschaften haben, umfassen Benzol, Triphenylenderivate und Phthalocyaninderivate, die in C. Destrade et al., Mol. Cryst. Bd. 71, S. 111, 1981, beschrieben sind; Truxenderivate, die bei C. Destrade et al., Mol. Cryst. Bd. 122, S. 141, 1985, Physics lett. A, Bd. 78, S. 82, 1980, beschrieben sind; Cyclohexanderivate, die bei B. Kohn et al., Angew. Chem. Bd. 96, S. 70, 1984, beschrieben sind; und makrocyclische Verbindung des Azacrown-Typs oder Phenylacetylen-Typs, die in J. M. Lehn et al., J. Chem. Commun. S. 1794, 1985 und J. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc. Bd. 116, S. 2655, 1994 beschrieben sind. Die diskotische Flüssigkristallverbindung hat im allgemeinen eine Struktur, deren Grundgerüst der obigen Verbindung in der Mitte eines Moleküls als Elternkern lokalisiert ist und in der weitere geradkettige Gruppen wie z. B. Alkyl, Alkoxy und Benzoyl, das einen Substituenten hat, radial an das Gerüst gebunden sind. Diskotische Flüssigkristallverbindungen eines organometallischen Komplexes sind außerdem in Chemistry of Liquid Crystal, Elements of Chemistry, Bd. 22, S. 135, 1994, The Chemical Society of Japan, beschrieben. Diese diskotischen Flüssigkristallverbindungen haben eine Struktur, in der ein Metallatom in der Mitte eines Moleküls in derselben Ebene von seinen Liganden umgeben ist; daher wird angenommen, daß die Verbindungen diskotische Flüssigkristalleigenschaften haben.

Beispiele für die diskotischen Verbindungen, die keine Flüssigkristalleigenschaften haben, umfassen Verbindung mit einem konjugierten π-Elektronensystem, die in The Chemical Society of Japan, 69th Spring, Preliminary lecture drafts 11, 3A111, 3A112, 3A113 und 3A114 beschrieben sind; und Cyclophanmoleküle oder Calixarene, die in der oben erwähnten Preliminary lecture drafts 11, 1G241, 1G242 und 1G243 beschreiben sind.

Die diskotische Verbindung hat mindestens eine Gruppe, die durch Anwendung von Licht oder Wärmeenergie polymerisierbar ist. Die polymerisierbare Gruppe ist eine, die mit derselben Gruppenart unter Bildung einer neuen Bindung reagiert, oder eine, die mit einer anderen Gruppe unter Bildung einer neuen Bindung reagiert. Beispiele für die Gruppen sind "Organic Functional Group Preparations, S. R. Sandler, W. Karo, Bd. 1 und Bd. 2, Academic Press, New York, London, 1968" beschrieben. Bevorzugt sind polymerisierbare Gruppen wie z. B. eine Gruppe, die eine Doppel- oder Dreifach-Bindung hat (z. B. Doppel- oder Dreifach-Bindungen, die aus Kohlenstoffatomen bestehen) und Gruppen aus heterocyclischen Ringen wie z. B. Oxiranyl und Aziridinyl. Besonders bevorzugt sind Doppelbindungen wie z. B. eine Acryloylgruppe und eine Vinylethergruppe sowie eine Oxiranylgruppe (Epoxygruppe), die in "Macromolecules, R. A. M. Hikmet, Bd. 25, S. 4195, 1992", "Polymer, R. A. M. Hikmet, Bd. 34, 8, S. 1763, 1993" und "Macromulecules, D. J. Broer, Bd. 25, S. 1244, 1993" beschrieben sind.

Die diskotische Verbindung hat im allgemeinen eine Struktur im Molekül, die aus den folgenden Strukturen (1) bis (6) ausgewählt ist:

worin Z -CH₂-, -O-, -S- oder -NR¹-, in der R¹ für Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen steht, darstellt;

Beispiele für die diskotischen Verbindung werden unten beschrieben.

FORMEL (A):

Beispiele für R in der Formel (A) sind wie folgt:

FORMEL (B):

Beispiele für R und Z der Formel (B) sind wie folgt:

FORMEL (C):

Beispiele für R der Formel (C) sind wie folgt:

Weitere Beispiele für die Formel (C) sind wie folgt:

FORMEL (D):

Beispiele für R der Formel (D) sind wie folgt:

Ein weiteres Beispiel für die Formel (D) ist wie folgt:

FORMEL (E):

Beispiele für R in der Formel (E) sind wie folgt:

Ein weiteres Beispiel für Formel (E) ist wie folgt:

FORMEL (F):

Beispiele für R in der Formel (F) sind:

FORMEL (G):

Beispiele für R in der Formel (G) sind wie folgt:

Die diskotischen Verbindungen sind vorzugsweise fähig, eine diskotische Flüssigkristallphase zu bilden. Obgleich die diskotischen Flüssigkristallverbindungen im allgemeinen eine stengelige Phase, diskotische nematische Phase oder chirale diskotische nematische Phase zeigen, sind die diskotischen Flüssigkristallverbindungen, die eine diskotische nematische Phase zeigen, bevorzugt, da sie in einem relativ großen Bereich in einfacher Weise Monodomänen der Phase zeigen.

Bevorzugte Beispiele für die diskotischen Verbindungen werden unten beschrieben:

FORMEL (G):

Beispiele für R der Formel (G) sind wie folgt:

FORMEL (H):

Beispiele für R der Formel (H) sind wie folgt:

FORMEL (J):

Beispiele für R der Formel (J) sind wie folgt:

FORMEL (K):

Beispiele für R der Formel (K) sind wie folgt:

FORMEL (L):

Beispiele für R der Formel (L) sind wie folgt:

FORMEL (M):

Beispiele für R der Formel (M) sind wie folgt:

FORMEL (N):

Beispiele für R der Formel (N) sind wie folgt:

FORMEL (O):

Beispiele für R der Formel (O) sind wie folgt:

Die erfindungsgemäße Folie, die Flüssigkristalleigenschaften hat, wird vorzugsweise hergestellt, indem eine Schicht, die ein Gemisch der diskotischen Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, und der Flüssigkristallverbindung enthält, gebildet wird und die Schicht zur Orientierung der diskotischen Verbindung erwärmt wird, und dann Licht oder Wärmeenergie auf die Schicht des Gemisches angewendet wird, um die diskotische Verbindung zu polymerisieren. Die Flüssigkristallverbindung ist als niedermolekulare Verbindung in einer orientierten Polymermatrix enthalten, welche durch Polymerisation der obigen diskotischen Verbindung gebildet wird. Daher sollte die Flüssigkristallverbindung während der Polymerisation der obengenannten diskotischen Verbindung nicht polymerisiert werden.

Die Flüssigkristallverbindung hat im allgemeinen keine polymerisierbare Gruppe. Allerdings kann die Flüssigkristallverbindung eine polymerisierbare Gruppe haben, welche während einer Polymerisation der diskotischen Verbindung nicht polymerisiert, beispielsweise ist dies der Fall, wenn der Flüssigkristall eine Dreifachbindung (z. B. eine Ethinylgruppe) als polymerisierbare Gruppe hat, während die diskotische Verbindung eine Doppelbindung (z. B. eine Acryloylgruppe) hat.

Beispiele für die Flüssigkristallverbindung umfassen eine smektische Flüssigkristallverbindung, eine nematische Flüssigkristallverbindung, eine chloesterische Flüssigkristallverbindung, eine chirale nematische Flüssigkristallverbindung, eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung und eine diaferroelektrische Flüssigkristallverbindung, welche in Chemistry of Liquid Crystal, Elements of Chemistry, Bd. 22, S. 40, 1994, The Chemical Society of Japan beschrieben sind. Die Beispiele beinhalten auch die Produkte (Gemisch von Flüssigkristallverbindungen), die unter den Handelsnamen E-8, ZLI-4788, ZLI-1800-100 und EN-35 (hergestellt von Merck & Co., Inc.) im Handel erhältlich sind.

Beispiele für die Flüssigkristallverbindungen sind wie folgt:

FORMEL (P):

Beispiele für R der Formel (P) sind wie folgt:

Weitere Beispiele für die Flüssigkristallverbindungen werden nachfolgend aufgeführt:

Das Verhältnis der Flüssigkristallverbindung zu der orientierten Polymermatrix liegt im allgemeinen im Bereich von 5 : 95 bis 75 : 25 (Flüssigkristallverbindung : Polymermatrix), bezogen auf das Gewicht, vorzugsweise im Bereich 5 : 95 bis 50 : 50 und insbesondere 5 : 95 bis 30 : 70.

Das Gemisch (z. B. die diskotische Verbindung und die Flüssigkristallverbindung) zur Bildung der erfindungsgemäßen Folie kann verschiedene Verbindungen enthalten, z. B. ein Polymer (beispielsweise Flüssigkristallpolymer, Nicht- Flüssigkristallpolymer), ein Monomer, das eine polymerisierbare Gruppe hat, ein UV-härtbares Harz und ein oberflächenaktives Mittel.

Beispiele für die Polymere umfassen nicht-flüssigkristalline Polymere wie z. B. Polymethylmetacrylat, Acrylsäure/Methacrylsäure-Copolymer, Styrol/Maleinimid- Copolymer, Polyvinylalkohol, Poly(N-methylolacrylamid), Styrol /Vinyltoluol-Copolymer, chlorsulfoniertes Polyethylen, Nitrozellulose, Polyvinylchlorid, chloriertes Polyolefin, Polyester, Polyimid, Vinylacetat/Vinylchlorid-Copolymer, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat und Silikonharz; sowie verschiedene bekannte Flüssigkristallpolymere.

Beispiele für das Monomer, das eine polymerisierbare Gruppe enthält, werden nachfolgend beschrieben.

Beispiele für die oberflächenaktiven Mittel umfassen kationische, anionische und nicht-ionische oberflächenaktive Mittel.

Anschließend wird das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Folie erläutert. Das Verfahren wird beispielsweise folgendermaßen durchgeführt:
Die diskotische Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, und die Flüssigkristallverbindung werden unter Bildung eines Gemisches vermischt, und wenn gewünscht, werden die anderen oben erwähnten Verbindungen wie z. B. ein Polymer und Monomer dem Gemisch zugesetzt. Das resultierende Gemisch wird auf einen Träger oder eine darauf angeordnete Orientierungsfolie aufgetragen, und zwar mittels eines Beschichtungsverfahrens (z. B. Aufschleuderverfahren, Tauchbeschichtungsverfahren, Walzenbeschichtungsverfahren und Extrusionsverfahren); oder es wird durch Dampfabscheidung auf einem Träger oder einer darauf angeordneten Orientierungsfolie abgeschieden, wobei eine dünne Schicht gebildet wird (ihre Dicke liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1 und 10 µm). Anschließend wird die dünne Schicht zur Orientierung der diskotischen Verbindung erwärmt (vorzugsweise auf eine Temperatur zur Bildung einer Flüssigkristallphase wie z. B. einer diskotischen nematischen Phase); danach wird Wärmeenergie oder Licht auf die dünne Schicht angewendet, um die diskotische Verbindung in der dünnen Schicht zu polymerisieren, wodurch eine Folie (die die orientierte Polymermatrix und darin die Flüssigkristallverbindung enthält) erhalten werden kann. Für den Fall, daß die dünne Schicht des Gemisches durch ein Beschichtungsverfahren ausgebildet wird, kann das Gemisch ein geeignetes Lösungsmittel enthalten. In diesem Verfahren kann anstelle der diskotischen Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, eine Flüssigkristallverbindung, die eine polymerisierbare Gruppe, welche sich von der der diskotischen Verbindung unterscheidet, hat, verwendet werden.

Die Bildung der Folie erfolgt vorzugsweise durch die folgenden Schritte:

- Auftragen des Gemisches auf die Orientierungsfolie mit Hilfe eines Beschichtungsverfahrens,
- Trocknen der aufgetragenen Schicht,
- Erhitzen der aufgetragenen Schicht auf eine Temperatur zur Bildung der diskotischen nematischen Phase oder der monoaxialen stengeligen Phase unter Bildung einer Schicht im Zustand einer dieser Phasen,
- Belichten der Schicht oder Anwenden von Wärme auf die Schicht, um die Schicht zu polymerisieren (zu härten), und
- Kühlen der polymerisierten Schicht.

Anschließend wird die resultierende polymerisierte Schicht von der Orientierungsfolie oder dem Träger abgezogen, wobei eine Folie erhalten wird. Die Folie zeigt bei Raumtemperatur optisch anisotrope Eigenschaften und hat die Eigenschaft, daß sich die optisch anisotropen Eigenschaften mit Anlegen (oder Verändern) eines elektrischen Feldes, magnetischen Feldes oder der Wärmeenergie ändern. Außerdem zeigt die Folie verbesserte Wärmebeständigkeit und daher zeigt auch eine Flüssigkristallzelle, in die die Folie anstelle einer Flüssigkristallschicht eingesetzt ist, hervorragende Wärmebeständigkeit.

Insbesondere in dem Fall, in dem ein Gemisch, das eine diskotische Verbindung enthält, die als Bevorzugtes Beispiel oben genannt wurde (G-13 bis G-24, H-1 bis H-12, J-1 bis J- 12, K-1 bis K-12, L-1 bis L-7, M-1 bis M-7, N-1 bis N-7, O-1 bis O-7) genannt ist, auf die Orientierungsfolie (z. B. geriebene Polyimidfolie) aufgetragen und zu einer Temperatur nicht unter der Temperatur zur Bildung der diskotischen nematischen Phase oder der monoaxialen stengeligen Phase erhitzt wird, wird die diskotische Verbindung leicht orientiert. Wenn die orientierte Schicht abgekühlt ist, ist die Schicht ferner fähig, den Orientierungszustand in glasartigem Zustand stabil beizubehalten. Aus Anisotropiemessungen der orientierten Schicht wird angenommen, daß die diskotische Ebene der diskotischen Verbindung in der orientierten Schicht im glasartigen Zustand schräg zur Reiberichtung der Orientierungsfolie orientiert ist. Genauer ausgedrückt, die diskotische Ebene der diskotischen Verbindung ist zur Oberfläche der Orientierungsfolie in Reiberichtung der Orientierungsfolie geneigt. Die Orientierungsbedingungen (z. B. Neigungswinkel) können außerdem durch Zusatz einer anderen geeigneten organischen Verbindung zu der diskotischen Flüssigkristallverbindung gesteuert werden. Eine derartige erfindungsgemäße Folie ist natürlich als optische Kompensationsfolie verwendbar.

Die Orientierungsfolie ist im allgemeinen auf dem Träger angeordnet, wie dies oben erwähnt ist. Die Orientierungsfolie hat die Funktion, die Orientierungsrichtung der darauf angebrachten diskotischen Flüssigkristallverbindung zu definieren; die Orientierung liefert eine optische Achse, die von der Oberfläche der Orientierungsfolie weg geneigt ist. Als Orientierungsfolie können irgendwelche Schichten verwendet werden, so lange sie fähig sind, eine Schicht der diskotischen Verbindung Orientierungseigenschaften zu verleihen. Bevorzugte Beispiele für die Orientierungsfolie umfassen eine Schicht einer organischen Verbindung (vorzugsweise ein Polymer), die einer Reibebehandlung unterzogen wurde, und eine schräg abgeschiedene Schicht einer anorganischen Verbindung.

Bevorzugte Beispiele der Polymeren für die Orientierungsfolie umfassen Polyimid, Polystyrol, Gelatine, Polyvinylalkohol und Polyvinylalkohol, der eine Alkylgruppe aufweist (mit vorzugsweise 6 oder mehr Kohlenstoffatomen). Orientierungsfolien, die erhalten werden, indem Schichten dieser Polymeren einer Orientierungsbehandlung (z. B. Reibebehandlung) unterzogen werden, sind geeignet, eine diskotische Flüssigkristallverbindung schräg zu neigen. Ferner kann eine mit einem Silylierungsagens behandelte Glasplatte oder eine direkt geriebene Glasplatte als Träger, der die Orientierungsfolie hat, verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Polyvinylalkoholschicht, die 4- bis 5-fach gereckt ist, anstelle der geriebenen Orientierungsfolie verwendet werden.

Die Reibebehandlung wird durchgeführt, indem die Oberfläche der Polymerschicht unter Verwendung von Papier, Gase, Fell, Gummi oder Polyamidfaser oder Polyesterfaser in einer bestimmten Richtung gerieben wird. Das Verfahren des Reibens wird im allgemeinen durch mehrmaliges Reiben einer Oberfläche der Orientierungsfolie mit Stoff durchgeführt.

Wie oben erwähnt wurde kann auch eine schräg abgeschiedene Schicht einer anorganischen Verbindung als Orientierungsfilm eingesetzt werden. Beispiele für die anorganischen Verbindungen umfassen Metalloxide oder Metallfluoride wie SiO, TiO₂, MgF₂ und ZnO₂ und Metall wie Au und Al (vorzugsweise SiO).

Andere Verfahren zur Orientierung einer Schicht einer diskotischen Verbindung, die Flüssigkristalleigenschaften hat, ohne Verwendung einer Orientierungsfolie umfassen solche, die ein magnetisches Feld oder ein elektrisches Feld an die auf einem Träger im gewünschten Winkel angeordnete Schicht unter Erwärmen auf eine Temperatur zur Bildung der diskotischen nematischen Phase anlegen.

Bei der Herstellung der Folie wird die Polymerisation der diskotischen Verbindung im allgemeinen durchgeführt, nachdem die Schicht der diskotischen Verbindung auf der Orientierungsfolie erhitzt wurde, um die Schicht in eine Schicht im Zustand einer Monodomäne mit monoaxialer Orientierung überzuführen. Genauer ausgedrückt, die Schicht wird im Zustand einer Monodomäne durch Bestrahlung mit Licht polymerisiert (vorzugsweise unter Verwendung eines Fotopolymerisationsinitiators), oder die Schicht wird weiter auf eine höhere Temperatur erhitzt, um polymerisiert zu werden. Eine Schicht einer diskotischen Verbindung, die eine Epoxygruppe hat, wird z. B. erhitzt, um so den Zustand einer Monodomäne zu bilden, und kann dann durch kationische Polymerisation durch Bestrahlung mit Licht polymerisiert werden; oder die Schicht im monodomänen Zustand kann weiter erhitzt werden, und zwar auf eine Temperatur, die um 10°C höher ist als die Temperatur zur Bildung der Monodomäne, um so polymerisiert zu werden.

Unter dem Gesichtspunkt der Produktivität wird die Polymerisation der diskotischen Verbindung vorzugsweise durch radikalische oder kationische Polymerisation durch Bestrahlung mit Licht (vorzugsweise ultraviolettes (UV-) Licht) durchgeführt.

Zum Polymerisieren der Schicht enthält das Gemisch, das die diskotische Verbindung enthält, vorzugsweise einen Fotopolymerisationsinitiator oder einen (Wärme-) Polymerisationsinitiator. Bevorzugte Gruppen in der Polymerisationsverbindung umfassen Vinyl, Acryloyl und Epoxy.

Beispiele für den Fotopolymerisationsinitiator umfassen α- Carbonylverbindungen, die in den US-Patenten Nr. 2 367 661 und 2 367 670 offenbart sind; Acyloinether, die im US-Patent Nr. 2 448 828 beschrieben sind; aromatische Acyloinether, die mit α-Kohlenwasserstoffgruppen substituiert sind und die in US-Patent Nr. 2 722 512 beschrieben sind; mehrkernige Chinonverbindungen, die in den US-Patenten Nr. 3 046 127 und 2 951 758 beschrieben sind; eine Kombination von Triarylimidazol und p-Aminophenylketon, die im US-Patent Nr. 3 549 367 beschrieben sind, Acridin- und Phenazin- Verbindungen, die im US-Patent Nr. 4 239 850 beschrieben sind; und Oxadiazolverbindungen, die im US-Patent Nr. 4 212 970 beschrieben sind.

Die Menge des Fotopolymerisationsinitiators liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 20 Gew.-Teilen, insbesondere im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf die gesamte Feststoffmenge. Ein Zusatz einer überschüssigen Menge des Initiators sperrt unnötigerweise Licht aus.

Wenn gewünscht, kann das Gemisch (die Lösung), das (die) die diskotische Verbindung (und die Flüssigkristallverbindung) enthält, verschiedene Aminverbindungen enthalten. Beispiele für die Aminverbindungen umfassen Triethanolamin, Diethanolanilin, Ethylester von p-Dimethylaminobenzoesäure und Michler′s Keton. Die Menge der Aminverbindung liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 50 und 200 Gew.-Teilen, bezogen auf die Menge des Fotopolymerisationsinitiators. Außerdem können dem Gemisch Wasserstoffdonorverbindungen wir z. B. N-Phenylglycin, 2-Mercaptobenzothiazol und Alkylester von N, N-Dialkylaminobenzoesäure zugesetzt werden. Darüber hinaus kann eine geringe Menge eines oberflächenaktiven Mittels dem Gemisch zugesetzt werden, um eine Hemmung der Polymerisation durch Sauerstoff zu verringern.

Beispiele für UV-aktivierende kationische Katalysatoren für eine diskotische Verbindung, die eine Epoxygruppe hat, umfassen Allyldiazoniumsalze (z. B. Hexafluorphosphat und Tetrafluorborat), Diallyljodoniumsalz, Allyloniumsalz der Gruppe VII (z. B. Allylsulfoniumsalz, das ein Anion wie z. B. PF₆, AsF₆ oder SbF₆) hat.

Beispiele für Lichtbestrahlung zur Polymerisation umfassen Elektronenstrahl, UV-Licht, sichtbare Strahlung und Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung). Bevorzugt ist UV-Licht. Beispiele einer Lichtquelle für das UV-Licht umfassen eine Niederdruck-Quecksilberlampe (z. B. keimtötende, fluoreszierende chemische Lampe oder UV-Lampe), Hochdruck- Entlandungslampe (z. B. Hochdruck-Quecksilberlampe oder Metallhalogenidlampe) und eine Kurzbogen-Entladungslampe (Superhochdruck-Quecksilberlampe, Xenonlampe oder Quecksilber-Xenon-Lampe).

Im Fall einer Verwendung der Hochdruck-Quecksilberlampe wird beispielsweise eine Bestrahlung im allgemeinen mit einer Bestrahlungsintensität von 20 bis 5000 mJ und vorzugsweise 100 bis 800 mJ durchgeführt.

Bei diskotischen Verbindungen (z. B. Benzoyloxytriphenylen- Verbindungen) haben ein λmax bei einer Wellenlänge von nicht mehr als 274 nm; daher wird geeigneterweise keine Lichtquelle, die UV-Licht bei kurzen Wellenlängen (z. B. 254 nm) emittiert, eingesetzt. Bevorzugt sind daher ein Fotopolymerisationsinitiator, der eine Lichtabsorption im Bereich des nahen ultravioletten Bereichs hat, und eine Lichtquelle, die Licht im Bereich des nahen ultravioletten Bereichs emittiert (Hochdruck-Quecksilberlampe oder Metallhalogenidlampe).

Bevorzugte Beispiele für den Fotopolymerisationsinitiator sind wie folgt:

Für den Fall, daß die Polymerisation durch Wärmeenergie durchgeführt wird, liegt die Temperatur des Erwärmens im allgemeinen im Bereich von 50 bis 250°C; der Zeitraum beträgt im allgemeinen 0,1 bis 60 Minuten.

Das Gemisch, das die diskotische Verbindung (und die Flüssigkristallverbindung) enthält, wird im allgemeinen unter Herstellung einer Lösung zur Bildung des Verbundmaterials in einem Lösungsmittel aufgelöst. Die Lösung wird im allgemeinen auf den Träger oder die Orientierungsfolie (den Orientierungsfilm darauf) aufgetragen.

Beispiele für Lösungsmittel, die zum Lösen der Verbindungen verwendbar sind, umfassen polare Lösungsmittel wie z. B. N,N- Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO) und Pyridin; nicht-polare Lösungsmittel wie Benzol und Hexan; Alkylhalogenid wie z. B. Chloroform und Dichlormethan; Ester wie z. B. Methylacetat und Butylacetat; Xetone wie z. B. Aceton und Methylethylketon sowie Ether wie z. B. Tetrahydrofuran und 1,2-Dimethoxyethan. Bevorzugt sind Alkylhalogenide und Ketone. Die Lösungsmittel können einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.

Als Material für den Träger, auf dem die Orientierungsfolie oder die Folie angeordnet ist, sind irgendwelche Materialien verwendbar. Der Träger hat vorzugsweise eine ebene Oberfläche.

Der Träger ist vorzugsweise eine Folie, die aus Triacetylzellulose, Polycarbonat, Polyarylat, Polysulfon oder Polyethersulfon hergestellt wird. Ferner ist eine Metallfolie verwendbar.

Die erfindungsgemäße Folie, die die Flüssigkristallverbindung enthält und die nach dem obigen Verfahren erhalten wird, hat eine Struktur, die die orientierte Polymermatrix und darin enthalten die Flüssigkristallverbindung umfaßt. Die Folie besteht vorzugsweise aus einer orientierten Polymermatrix, die durch Polymerisation der diskotischen Verbindung erhalten wird, und der Flüssigkristallverbindung, wie es in dem Verfahren offenbar wird. Die orientierte Polymermatrix der Folie hat eine optisch anisotrope Schicht und die Eigenschaft (Kraft), die fähig ist, die Orientierung der Flüssigkristallverbindung zu definieren. Die Flüssigkristallverbindung der Folie ist in dem Zwischenraum zwischen Polymerketten, die die Polymermatrix bilden (z. B. dem Zwischenraum, der zwischen zwei oder mehr Pfählen der orientierten diskotischen Ebenen der Polymermatrix produziert wird) enthalten; daher nimmt die Flüssigkristallverbindung die die Orientierung definierende Kraft der Polymermatrix auf, um einen Orientierungszustand in der Monodomäne zu zeigen, wobei ihre eigenen Orientierungseigenschaften beibehalten werden. Somit ist die erfindungsgemäße Polymermatrix eine Orientierungsfolie, die dreidimensional ausgebildet ist, wohingegen die herkömmliche Orientierungsfolie eine planere Schicht ist. Daher ist die Polymermatrix fähig, die die Orientierung definierende Kraft für die Flüssigkristallverbindung dreidimensional zu zeigen.

Die Orientierung der Flüssigkristallverbindung (z. B. in der Flüssigkristallzelle) erfolgt im allgemeinen wie folgt:
Die herkömmliche Orientierungsfolie hat eine die Orientierung definierende Kraft für die Flüssigkristallverbindung, die in Richtung der Dicke reduziert ist. Unter der Bedingung, daß die Gesamtenergie der die Orientierung definierenden Kraft und der intermolekularen Kräfte der Flüssigkristallverbindungen annähernd gleich der Energie der thermischen Bewegung der Flüssigkristallverbindung ist, wird die Orientierung der Flüssigkristallverbindung gebildet.

In der Flüssigkristallzelle ist somit die Dicke der Flüssigkristallschicht (d. h. der Abstand zwischen den Glasplatten) in dem Bereich festgelegt, in dem sich die die Orientierung definierende Kraft der Orientierungsfolie erstreckt. Im Gegensatz dazu ist die Dicke der Folie, die die Flüssigkristalleigenschaften der Erfindung hat, kaum limitiert, da sich die die Orientierung definierende Kraft, die durch die Polymermatrix produziert wird, über das gesamte Verbundmaterial erstreckt.

In der bekannten Folie, die aus der Polymermatrix und der darin enthaltenen Flüssigkristallverbindung besteht, ist die Polymermatrix allerdings aus einem herkömmlichen Polymer aufgebaut, das keine Flüssigkristalleigenschaften hat; daher zeigt dieser die die Orientierung definierende Kraft gegenüber der Flüssigkristallverbindung nicht. Die Polymermatrix fungiert lediglich als Abstandhalter, der den Abstand zwischen den Glasplatten aufrechterhält.

Die typische Struktur des Flüssigkristalldisplays der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. In Fig. 1 sind eine Flüssigkristallzelle, die ein Substratpaar 13a und 13b, das jeweils mit einer transparenten Elektrode 14a und 14b versehen ist, und zwischen denen eine Folie 15 (enthält eine orientierte Polymermatrix und eine Flüssigkristallverbindung) angeordnet ist, umfaßt, und ein Paar Polarisationsfolien 11a und 11b, die an beiden Seiten der Zelle angeordnet sind, unter Bildung des Flüssigkristalldisplays zusammengebaut. Im allgemeinen ist ein Gegenlicht unter der Polarisationsfolie 11a angebracht.

Das Flüssigkristalldisplay, das in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein TN-LCD mit typischem Aufbau, das eine Twist- orientierte nematische Flüssigkristallverbindung als Flüssigkristall verwendet. Der Aufbau von Fig. 1 wird auch für verschiedene Displayvorrichtungen (z. B. STN-LCD) verwendet. Die Polarisationsfolien können auch nicht angebracht werden, dann wird eine derartige Flüssigkristallzelle für ein LCD nach dem DS-Modus (Dynamic Scattering Mode) verwendet.

Die erfindungsgemäße Folie kann bei verschiedenen Flüssigkristalldisplays angewendet werden, indem die Art der Flüssigkristallverbindung in geeigneter Weise verändert wird.

Als Material für das Substrat der Flüssigkristallzelle werden Materialien mit Transparenz bevorzugt. Das Material zeigt vorzugsweise optische Isotropie.

Der Träger ist vorzugsweise eine Glasplatte oder eine Folie, die aus Materialien mit einer kleinen Eigendoppelbrechung wie z. B. Triacetylzellulose hergestellt wird. Ein derartiges Material ist unter dem Handelsnamen Geonex (von Nippon Geon Co., Ltd.), Arton (von Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) und Fuji TAC (von Fuji Photo Film Co., Ltd.) auf dem Markt erhältlich.

Es können allerdings auch Materialien, die eine große Eigendoppelbrechung haben wie z. B. Polycarbonat, Polyarylat, Polysulfon und Polyethersulfon verwendet werden, indem die Materialien durch geeignete Steuerung der molekularen Orientierung in einem Verfahren der Filmbildung optisch isotrop gemacht werden.

Im folgenden werden Beispiele für die vorliegende Erfindung sowie Vergleichsbeispiele angegeben; allerdings sollen diese Beispiele die Erfindung nicht beschränken.

BEISPIEL 1 HERSTELLUNG EINER FOLIE, DIE EINE FLÜSSIGKRISTALLVERBINDUNG ENTHÄLT

Auf eine Zwischenschicht aus Gelatine (0,1 µm), die auf einer Triacetylzellulose (TAC)-Folie (Dicke: 127 µm; Größe 100 mm × 100 mm, Fuji Tack, erhältlich von Fuji Photo Film Co., Ltd.) bereitgestellt war, wurde eine Beschichtungslösung aus modifiziertem Polyvinylalkohol aufgetragen, wobei eine Polyvinylalkoholschicht gebildet wurde; durch Reiben einer Oberfläche der Schicht unter Verwendung einer Reibemaschine wurde eine Orientierungsfolie gebildet.

Die diskotische Verbindung G-14 (vorher erwähnte Verbindung) als eine polymerisierbare diskotische Verbindung mit Flüssigkristalleigenschaften und eine Flüssigkristallzusammensetzung (Handelsname: E-8, erhältlich von Merck Co., Ltd.) wurden im Verhältnis 9 : 1 (Verbindung : Zusammensetzung), bezogen auf das Gewicht, vermischt, wobei ein Gemisch der diskotischen Verbindung und der Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt wurde. Außerdem wurden als Fotopolymerisationsinitiator Michler′s Keton und Benzophenon (0,5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Mischung) dem obigen Gemisch zugesetzt; dann wurde das resultierende Gemisch in Methylethylketon unter Bildung einer Beschichtungslösung (10 Gew.%) aufgelöst.

Die Beschichtungslösung wurde unter Verwendung einer Aufschleuderapparatur mit 1000 Upm auf die Orientierungsfolie unter Bildung einer Schicht der diskotischen Verbindung aufgetragen.

Die Schicht der diskotischen Verbindung wurde mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min erwärmt. Als die Temperatur 100°C erreichte, wurde mit einem Polarisationsmikroskop festgestellt, daß die Schicht fast in Monodomänen- Orientierung war.

Danach wurde der Träger, der die Schicht der diskotischen Verbindung (Verbund) trug, 2 Minuten bei 110°C stehengelassen, anschließend wurde das Verbundmaterial 20 Minuten mit UV-Licht unter Verwendung einer UV-Licht- Bestrahlungsapparatur (UVSL-58 (16 W), erhältlich von ULTRA VIOLETT PRODUCTS Corporation) belichtet wurde, während weiter erwärmt wurde; dann wurde unter Ausbildung einer gehärteten Schicht der diskotischen Verbindung (orientierte Polymermatrix) abgekühlt.

Der Träger, der die Schicht der gehärteten diskotischen Verbindung trug, wurde 1 Stunde lang in Wasser mit 40°C getaucht, getrocknet und danach wurde die gehärtete Schicht der diskotischen Verbindung von der Orientierungsfolie auf den Träger abgetrennt, indem ein an der Ecke der gehärteten Schicht der diskotischen Verbindung angeklebtes Zellophanband abgezogen wurde. Auf diese Weise wurde eine Folie, die eine Flüssigkristallverbindung enthielt, erhalten.

HERSTELLUNG EINES FLÜSSIGKRISTALLDISPLAYS

Die Folie, die die Flüssigkrsitallverbindung enthielt, wurde zwischen einem Paar Glasplatten, das mit transparenten Elektroden aus ITO (Indium-Zinn-Oxid), welche so angeordnet waren, daß die transparenten Elektroden einander gegenüber lagen, versehen waren, angeordnet, wobei eine Flüssigkristallzelle hergestellt wurde. Die Flüssigkristallzelle wurde zwischen einem Paar Polarisationsplatten, deren Polarisationsachsen im rechten Winkel zueinander standen (d. h. eine Beziehung der Polarisationsachsen, bei der Licht nicht durchgehen kann) angeordnet. Auf diese Weise wurde ein Flüssigkristalldisplay erhalten.

BEURTEILUNG EINES FLÜSSIGKRISTALLDISPLAYS

Es wurde auf eine der Polarisationsplatten des Flüssigkristalldisplays Licht gestrahlt. Als die Anzeige von der anderen Polarisationsplattenseite aus betrachtet wurde, wurde eine deutliche Anzeige auf dem Display erhalten, da Licht durch das Flüssigkristalldisplay gegangen war.

Als anschließend eine Wechselstromspannung von 15 V an die transparente Elektrode des Displays angelegt wurde, wurde unverzüglich eine dunkle Anzeige auf dem Display (d. h. das Licht konnte nicht gesehen werden) erhalten, da kein Licht durch das Flüssigkristalldisplay ging. Als das Anlegen der Spannung dann gestoppt wurde, wurde auf dem Display eine klare Anzeige erhalten. Eine Wiederholung des An-Aus der Spannung führte zu klaren und dunklen Anzeigen.

Damit war bewiesen, daß die Folie Funktionen eines Flüssigkristalls (Schicht), einer Orientierungsfolie und von Abstandhaltern in einer Flüssigkristallzelle eines herkömmlichen Flüssigkristalldisplays kombiniert.

BEISPIEL 2 HERSTELLUNG EINER FOLIE, DIE EINE FLÜSSIGKRISTALLVERBINDUNG ENTHÄLT

In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Folie, die eine Flüssigkristallverbindung enthält, hergestellt.

HERSTELLUNG EINES FLÜSSIGKRISTALLDISPLAYS

In der gleichen Weise wie in Beispiel 1, außer daß anstelle einer Glasplatte eine Triacetylzellulose (TAC)-Folie (Dicke: 127 µm; Fuji Tack, erhältlich von Fuji Photo Film Co., Ltd.) verwendet wurde.

BEURTEILUNG DES FLÜSSIGKRISTALLDISPLAYS

Die Beurteilung des resultierenden Displays wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Resultat der Beurteilung waren dieselben wie in Beispiel 1.

Claims

1. Folie, die eine orientierte Polymermatrix und mindestens eine darin enthaltene Flüssigkristallverbindung umfaßt.

2. Folie nach Anspruch 1, wobei die orientierte Polymermatrix durch Polymerisation mindestens einer diskotischen Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, gebildet ist.

3. Folie nach Anspruch 2, in der die diskotische Verbindung Flüssigkristalleigenschaften hat.

4. Folie nach Anspruch 1, in der die Flüssigkristallverbindung keine polymerisierbare Gruppe hat.

5. Folie nach Anspruch 1, in der die Flüssigkristallverbindung mindestens eine Verbindung ist, die aus der aus einer smektischen Flüssigkristallverbindung, einer nematischen Flüssigkristallverbindung, einer cholesterischen Flüssigkristallverbindung, einer chiralen nematischen Flüssigkristallverbindung, einer ferroelektrischen Flüssigkristallverbindung und einer diaferroelektrischen Flüssigkristallverbindung bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

6. Folie nach Anspruch 1, in der die orientierte Polymermatrix optisch anisotrope Eigenschaften hat.

7. Folie nach Anspruch 2, in der die diskotische Verbindung eine chemische Struktur im Molekül aufweist, die aus der aus den folgenden Strukturen (1) bis (6) bestehenden Gruppe ausgewählt ist: in denen Z -CH₂-, -O-, -S- oder NR¹-, worin R¹ für Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen steht, darstellt,

8. Verfahren zur Herstellung der Folie nach Anspruch 1, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Ausbilden einer Schicht, die ein Gemisch aus mindestens einer diskotischen Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, und mindestens einer Flüssigkristallverbindung enthält,
- Erhitzen der Schicht aus dem Gemisch, um die diskotische Verbindung zu orientieren, und
- Anwenden von Licht oder Wärmeenergie auf die orientierte diskotische Verbindung, um sie zu polymerisieren

9. Verfahren zur Herstellung der Folie nach Anspruch 1, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Ausbilden einer Schicht, die ein Gemisch aus mindestens einer diskotischen Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe hat, und mindestens einer Flüssigkristallverbindung enthält, auf einer Orientierungsfolie,
- Erhitzen der Schicht aus dem Gemisch, um die diskotische Verbindung zu orientieren,
- Anwenden von Licht oder Wärmeenergie auf die orientierte diskotische Verbindung, um sie zu polymerisieren, wodurch eine Schicht aus polymerisierter diskotischer Verbindung gebildet wird, die eine Flüssigkristallverbindung enthält, und
- Trennen der Schicht aus polymerisierter diskotischer Verbindung von der Orientierungsfolie.

10. Flüssigkristalldisplay, das eine Flüssigkristallzelle enthält, welche ein Substratpaar, das jeweils einer transparenten Elektrode versehen ist, und die Folie nach Anspruch 1 dazwischen angeordnet umfaßt.