DE602005003376T2

DE602005003376T2 - Biaxialer film ii

Info

Publication number: DE602005003376T2
Application number: DE602005003376T
Authority: DE
Inventors: Mark Verrall; Kim Slaney; Owain Llyr Ringwood PARRI; Richard Eastleigh HARDING; Shirley Ann Marden
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: ATE378389T1; TWI396020B; EP1789514A1; WO2006002766A1; JP2008505370A; US8287756B2; CN1993448A; DE602005003376D1; KR20070041528A; JP4833205B2; US20080113111A1; TW200624957A; CN1993448B; EP1789514B1; KR101230811B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine optisch biaxiale Folie, Verfahren und Materialien zu ihrer Herstellung, ihre Verwendung in optischen Vorrichtungen wie Kompensatoren und Flüssigkristallanzeigen sowie Kompensatoren und Flüssigkristallanzeigen enthaltend eine solche biaxiale Folie.
Hintergrund und Stand der Technik
Optische Kompensatoren werden im Stand der Technik dazu verwendet, die optischen Eigenschaften von Flüssigkristallanzeigen (liquid crystal displays – LCDs), wie das Kontrastverhältnis und die Grauskaladarstellung bei großen Blickwinkeln zu verbessern. So sind beispielsweise in unkompensierten Anzeigen des TN- oder STN-Typs bei großen Blickwinkeln häufig eine Veränderung der Graustufen und sogar Grauskalaumkehrung sowie Kontrastverlust und unerwünschte Änderungen der Farbskala zu beobachten.
Eine Übersicht über die LCD-Technologie und die Prinzipien und Verfahren der optischen Kompensation von LCDs findet sich in der US 5 619 352 , deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen ist. Wie in der US 5 619 352 beschrieben, kann man zur Verbesserung des Kontrastes einer Anzeige bei weiten Blickwinkeln einen negativ doppelbrechenden C-Plattenkompensator verwenden, wobei ein solcher Kompensator die Grauskaladarstellung der Anzeige jedoch nicht verbessert. Andererseits schlägt die US 5 619 352 die Verwendung eines doppelbrechenden O-Plattenkompensators vor, um die Grauskalaumkehr zu unterdrücken oder sogar aufzuheben und die Grauskalastabilität zu verbessern. Ein O-Plattenkompensator wie in der US 5 619 352 beschrieben enthält eine O-Platte und kann zusätzlich eine oder mehrere A-Platten und/oder negative C-Platten enthalten.
Die Ausdrücke „O-Platte", „A-Platte" und „C-Platte", wie sie in der US 5 619 352 und durchgehend in dieser Erfindung verwendet werden, haben die folgenden Bedeutungen. Eine „O-Platte" ist ein optischer Verzögerer, der eine Schicht eines positiv doppelbrechenden (z. B. Flüssigkristall-)Materials nutzt, bei dem die optische Hauptachse schräg (engl. oblique) zur Schichtebene ausgerichtet ist. Eine „A-Platte" ist ein optischer Verzögerer, der eine Schicht eines uniaxial doppelbrechenden Materials nutzt, bei dem die außerordentliche Achse parallel zur Schichtebene und die ordentliche Achse (auch „a-Achse" genannt) senkrecht zur Schichtebene ausgerichtet ist, d. h. parallel zur Richtung des normalen Lichteinfalls. Eine „C-Platte" ist ein optischer Verzögerer, der eine Schicht eines uniaxial doppelbrechenden Materials mit seiner außerordentlichen Achse (auch „c-Achse" genannt) senkrecht zur Schichtebene, d. h. parallel zur Richtung des normalen Lichteinfalls, nutzt.
Negative doppelbrechende C-Plattenverzögerer wurden im Stand der Technik beispielsweise aus uniaxial verdichteten Folien aus isotropen Polymeren, durch Aufdampfen von anorganischen Dünnfilmen, wie z. B. in der US 5 196 953 beschrieben, oder aus negativ doppelbrechenden Flüssigkristallmaterialien hergestellt. Verstreckte oder verdichtete Polymerfolien zeigen jedoch häufig nur mäßige Doppelbrechung und erfordern hohe Foliendicken, Aufdampfen erfordert komplizierte Herstellungsverfahren und negativ doppelbrechende Flüssigkristallmaterialien sind häufig weniger einfach erhältlich und teurer als positiv doppelbrechende Materialien.
Um diese Nachteile zu überwinden, wurde kürzlich vorgeschlagen, z. B. in den WO 01/20393 und WO 01/20394 , eine cholesterische Flüssigkristallfolie mit kurzer Ganghöhe, typischerweise mit ihrer Braggschen Reflexionsbande im UV-Bereich des elektromagnetischem Spektrums, zu verwenden. Eine solche Folie weist negative doppelbrechende Verzögerung des C-Typs auf für Wellenlängen, die größer sind als ihr Reflexionsmaximum. Das Brechungsindexellipsoid einer Folie dieser Art nähert sich dem eines senkrecht ausgerichteten Flüssigkristalls mit negativer Doppelbrechung an. Eine solche Verzögerungsfolie kann beispielsweise verwendet werden, um Off-Axis-Verzögerung im homöotropisch gesteuerten Dunkel zustand einer TN-LCD auszugleichen, und somit den Blickwinkel der LC-Anzeige erheblich zu verbessern.
Die WO 01/20393 offenbart einen Kompensator, der eine Kombination aus einer planaren A-Platte, einer O-Platte und einer negativen C-Platte darstellt, worin die negative C-Platte eine cholesterische LC-Folie mit kurzer Ganghöhe enthält. Bei Verwendung in beispielsweise einer TN-LCD bietet diese Kombination ausgezeichneten Kontrast bei horizontalen Blickwinkeln und reduziert unerwünschte Änderungen der Farbskala. Ihre Leistung bei vertikalen Blickwinkeln ist jedoch begrenzt. Zudem ist die Verwendung mehrerer Verzögerungsfolien kostspielig und wirft Herstellungs- und Strapazierfähigkeitsprobleme auf.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines optischen Kompensators, der verbesserte Leistung bei der Kompensation von LCDs besitzt, einfach herzustellen ist, insbesondere in Massenproduktion, und die oben beschriebenen Nachteile der Kompensatoren des Standes der Technik nicht aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zu seiner Herstellung. Andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind dem Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung sofort deutlich.
Es wurde gefunden, dass die oben beschriebenen Probleme gelöst werden können und ein optischer Kompensator mit hervorragender Leistung erhalten werden kann, indem man mehrere Folien in einer einzigen Schicht kombiniert und indem man einen biaxialen C-Plattenverzögerer verwendet. Es wurde gefunden, dass ein biaxialer negativer C-Plattenverzögerer sich in seinen optischen Eigenschaften einer Kombination einer planaren A-Platte und einer negativen C-Platte annähert, jedoch bessere optische Leistung zeigt als eine solche Kombination. Die Anisotropie in der Ebene des biaxialen negativen C-Plattenverzögerers (Δn_xy) nähert sich der A-Platte an und die Anisotropie außerhalb der Ebene (Δn_xz und Δn_yz) der negativen C-Platte. Simulationen haben gezeigt, dass die optische Leistung des biaxialen negativen C-Plattenverzögerers überraschenderweise der der nacheinander gestapelten A-Platte und negativen C-Platte überlegen ist und ausgezeichnete Blickwinkelleistungen für Flüssigkristallanzeigen zeigt. Zudem reduziert die Verwendung einer einzigen biaxialen Folie anstelle von zwei gestapelten Folien Kosten und Herstellungsprobleme.
Weiterhin wurde ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung einer solchen Folie gefunden, bei dem man ein polymerisierbares chirales Flüssigkristallmaterial enthaltend eine lichtempfindliche Verbindung verwendet und das Material mit polarisiertem UV-Licht bestrahlt, was zu einer Änderung der Form oder Struktur und somit einer Änderung der Doppelbrechung der lichtempfindlichen Verbindungen in einigen Teilen der Folie führt, welche dann durch Polymerisation eingefroren wird.
Die WO 03/01544 offenbart eine cholesterische biaxiale Folie mit einer deformierten Helixstruktur mit elliptischem Brechungsindex und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Folie aus einem polymerisierbaren cholesterischen, einen dichroitischen Photoinitiator enthaltenden Material. Sie offenbart jedoch keine biaxiale Folie mit uniformer Helixstruktur und sich ändernder Doppelbrechung, die nach den Verfahren und aus Materialien enthaltend eine lichtempfindliche Verbindung wie in der vorliegenden Erfindung beansprucht erhalten wird.
Die US 6 685 998 offenbart einen Kompensator enthaltend ein transparentes Substrat und eine aus stabartigen Flüssigkristallmolekülen gebildete Folie, worin die Folie drei verschiedene Haupt-Brechungsindices aufweist und die Flüssigkristallmoleküle in cholesterischer Orientierung ausgerichtet sind. Sie offenbart jedoch keine biaxiale cholesterische Folie, die im UV-Bereich reflektiert und eine sich periodisch ändernde Doppelbrechung besitzt, die nach den Verfahren und aus den Materialien wie in der vorliegenden Erfindung beansprucht erhalten wird.
Definition der Ausdrücke
Die Ausdrücke „photoreaktiv", „lichtempfindlich" und „Photoreaktion" beziehen sich auf Verbindungen, die ihre Struktur oder Form unter Photobestrahlung durch Reaktionen wie u. a. Photoisomerisierung, photoaktivierte 2 + 2-Cycloaddition, Photo-Fries-Umlagerung oder ein vergleichbares photochemisches Abbauverfahren, ohne auf diese Reaktionen beschränkt zu sein, ändern. Photopolymerisationsreaktionen werden von diesen Bedeutungen nicht umfasst. Die beschriebenen photoreaktiven oder lichtempfindlichen Verbindungen, wie sie in dieser Erfindung beschrieben sind, können jedoch zusätzlich auch polymerisierbar oder photopolymerisierbar sein.
Der Ausdruck „Folie" umfasst starre oder flexible, selbsttragende oder für sich stehende Folien mit mechanischer Stabilität sowie Beschichtungen oder Schichten auf einem tragenden Substrat oder zwischen zwei Substraten.
Der Ausdruck „Flüssigkristall- oder mesogenes Material" oder „Flüssigkristall- oder mesogene Verbindung" bezeichnet Materialien oder Verbindungen mit einer oder mehreren stab-, platten- oder scheibenförmigen mesogenen Gruppen, d. h. Gruppen, welche die Fähigkeit haben, Flüssigkristallphasenverhalten (LC-(liquid crystal)-Phasenverhalten) zu induzieren. LC-Verbindungen mit stab- oder plattenförmigen Gruppen sind in der Technik auch als „kalamitische" Flüssigkristalle bekannt. LC-Verbindungen mit einer scheibenförmigen Gruppe sind in der Technik auch als „diskotische" Flüssigkristalle bekannt. Die Verbindungen oder Materialien, die mesogene Gruppen enthalten, brauchen nicht notwendig selber eine LC-Phase aufzuweisen. Es ist auch möglich, dass sie nur in Mischungen mit anderen Verbindungen oder wenn die mesogenen Verbindungen oder Materialien oder deren Mischungen polymerisiert werden, LC-Phasenverhalten zeigen.
Der Einfachheit halber wird im Folgenden der Ausdruck „Flüssigkristallmaterial" sowohl für mesogene als auch für LC-Materialien verwendet.
Polymerisierbare Verbindungen mit einer polymerisierbaren Gruppe werden auch als „monoreaktive" Verbindungen, Verbindungen mit zwei polymerisierbaren Gruppen als „direaktive" Verbindungen und Verbindungen mit mehr als zwei polymerisierbaren Gruppen als „multireaktive" Verbindungen bezeichnet. Verbindungen ohne polymerisierbare Gruppe werden auch als „nicht reaktive" Verbindungen bezeichnet.
Der Ausdruck „reaktives Mesogen" (RM) bezeichnet eine polymerisierbare mesogene oder Flüssigkristallverbindung.
Der Ausdruck „Direktor" ist aus dem Stand der Technik bekannt und bezeichnet die bevorzugte Ausrichtungsrichtung der langen Molekülachsen (bei kalamitischen Verbindungen) oder kurzen Molekülachse (bei diskotischen Verbindungen) der mesogenen Gruppen in einem LC-Material.
In Folien, die uniaxial positiv doppelbrechendes LC-Material enthalten, wird die optische Achse durch den Direktor angegeben.
Der Ausdruck „cholesterische Struktur" oder „helikal verdrillte Struktur" bezeichnet eine LC-Moleküle enthaltende Folie, worin der Direktor parallel zur Folienebene liegt und helikal um eine Achse senkrecht zur Folienebene verdrillt ist.
Der Ausdruck „homöotrope Struktur" oder „homöotrope Ausrichtung" bezeichnet eine Folie, bei der die optische Achse im Wesentlichen senkrecht zur Folienebene liegt.
Der Ausdruck „planare Struktur" oder „planare Ausrichtung" bezeichnet eine Folie, bei der die optische Achse im Wesentlichen parallel zur Folienebene liegt.
Der Ausdruck „Tilt-Struktur" oder „Tilt-Ausrichtung" bezeichnet eine Folie, bei der die optische Achse in einem Winkel θ zwischen 0 und 90° gegen die Folienebene geneigt ist.
Der Ausdruck „Splay-Struktur" oder „Splay-Ausrichtung" bezeichnet eine Tilt-Ausrichtung wie oben definiert, bei der der Tilt-Winkel sich in der Richtung senkrecht zur Folienebene ändert, vorzugsweise von einem Minimum- zu einem Maximumwert.
Der durchschnittliche Tilt-Winkel θ_ave ist wie folgt definiert
worin θ'(d') der lokale Tilt-Winkel bei der Dicke d' innerhalb der Folie und d die Gesamtdicke der Folie ist.
Der Tilt-Winkel einer Splay-Folie wird nachfolgend, wenn nicht anders angegeben, als der durchschnittliche Tilt-Winkel θ_ave gegeben.
Der Einfachheit halber wird im Folgenden eine optische Folie mit verdrillter, planarer, homöotroper, Tilt- oder Splay-Ausrichtung oder -Struktur auch als „verdrillte Folie", „planare Folie", „homöotrope Folie", „Tilt-Folie" bzw. „Splay-Folie" bezeichnet.
Tilt- und Splay-Folien werden auch als „O-Platte" bezeichnet. Eine planare Folie wird auch als „A-Platte" oder „planare A-Platte" bezeichnet.
„E-Modus" bezeichnet eine verdrillte nematische Flüssigkristallanzeige (TN-LCD), bei der die Eingangspolarisationsrichtung beim Eindringen in die Anzeigezelle im Wesentlichen parallel zum Direktor der LC-Moleküle liegt, d. h. entlang des außerordentlichen (engl. extraordinary – E) Brechungsindex. „O-Modus" bezeichnet eine TN-LCD, bei der die Eingangspolarisation beim Eindringen in die An zeigezelle im Wesentlichen senkrecht zum Direktor liegt, d. h. entlang des ordentlichen (O) Brechungsindex.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine optisch biaxiale Folie, die ein anisotropes Material mit helikal verdrillter Struktur und uniformer Helix enthält und Licht mit einer Wellenlänge unterhalb 400 nm reflektiert.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine optisch biaxiale Folie wie vor- und nachstehend beschrieben, die eine lokale Doppelbrechung besitzt, die sich periodisch in der Richtung der Helixachse ändert.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer biaxialen Folie wie vor- und nachstehend beschrieben.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer biaxialen Folie wie vor- und nachstehend beschrieben als Verzögerungs- oder Kompensationsfolie in optischen Vorrichtungen wie beispielsweise Flüssigkristallanzeigen.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kompensator enthaltend eine biaxiale Folie wie vor- und nachstehend beschrieben.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Flüssigkristallanzeige enthaltend einen Kompensator oder eine biaxiale Folie wie vor- und nachstehend beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 beispielhaft die Formänderung einer lichtempfindlichen mesogenen Verbindung unter UV-Strahlung;
2 ein Verfahren zur Herstellung einer biaxialen Folie des Standes der Technik (A), ein Verfahren zur Herstellung einer uniaxialen Folie des Standes der Technik (B) und ein Verfahren zur Herstellung einer biaxialen Folie gemäß der vorliegenden Erfindung (C);
3 schematisch kompensierte TN-LCDs des Standes der Technik (A, B) und gemäß der vorliegenden Erfindung (C);
4 schematisch kompensierte MVA-LCDs des Standes der Technik (A) und gemäß der vorliegenden Erfindung (B);
5 schematisch kompensierte OCB-LCDs des Standes der Technik (A) und gemäß der vorliegenden Erfindung (B);
6A und 6B schematisch die In-cell-Verwendung einer biaxialen Folie gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Flüssigkristallanzeige.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Bei Verwendung eines Kompensators mit einer biaxialen Folie gemäß der vorliegenden Erfindung in einer LCD werden der Kontrast bei großen Blickwinkeln und die Graustufendarstellung der Anzeige erheblich verbessert sowie die Grauskalaumkehrung unterdrückt. Bei Farbanzeigen wird die Farbstabilität erheblich verbessert und Änderungen der Farbskala werden unterdrückt. Zudem ist ein Kompensator gemäß der vorliegenden Erfindung besonders geeignet für die Massenproduktion.
Besonders bevorzugt ist eine biaxiale Verzögerungsfolie, die optisch biaxiale negative C-Symmetrie mit n_x ≠ n_y ≠ n_z und n_x, n_y > n_z aufweist, worin n_x und n_y, die Hauptbrechungsindices in orthogonaler Richtung in der Folienebene sind und n_z der Hauptbrechungsindex senkrecht zur Folienebene ist.
Die biaxiale Folie gemäß der vorliegenden Erfindung reflektiert zirkular polarisiertes Licht einer Wellenlänge von weniger als 400 nm. Besonders bevorzugt ist eine biaxiale Folie, die Licht im UV-Bereich oder unterhalb des UV-Bereichs reflektiert, vorzugsweise Licht einer Wellenlänge unterhalb 380 nm. Weiterhin bevorzugt ist eine biaxiale Folie, die für Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm oder höher, vorzugsweise 380 nm oder höher, im Wesentlichen transparent ist. Sehr bevorzugt ist die biaxiale Folie für sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von 380 bis mindestens 780 nm im Wesentlichen transparent.
Die Dicke der biaxialen Folie beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5 μm, sehr bevorzugt 1 bis 3 μm.
Die Verzögerung einer biaxialen Folie gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Achse (d. h. bei 0° Blickwinkel) beträgt vorzugsweise 60 nm bis 400 nm, besonders bevorzugt 100 nm bis 350 nm. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt die biaxiale Folie eine Verzögerung von vorzugsweise 10 bis 200 nm, ganz bevorzugt 20 bis 150 nm.
Für einige LCD-Anwendungen ist es bevorzugt, dass die biaxiale Folie eine Verzögerung von ungefähr dem 0,25-Fachen der Wellenlänge des einfallenden Lichtes aufweist, im Stand der Technik auch als Viertelwellen-Verzögerungsfolie (quarter-wave retardation film – QWF) oder λ/4-Platte bekannt. Besonders bevorzugt für solche Anwendungen sind Verzögerungswerte von 90 bis 200 nm, vorzugsweise von 100 bis 175 nm.
Für andere LCD-Anwendungen ist es bevorzugt, dass die biaxiale Folie eine Verzögerung von ungefähr dem 0,5-Fachen der Wellenlänge des einfallenden Lichtes aufweist, im Stand der Technik auch als Halbwellen-Verzögerungsfolie (half-wave retardation film – HWF) oder λ/2-Platte bekannt. Besonders bevorzugt für solche Anwendungen sind Verzögerungswerte von 180 bis 400 nm, vorzugsweise von 200 bis 350 nm.
Die biaxiale Folie besitzt vorzugsweise eine cholesterische Struktur. Die helikale Ganghöhe der cholesterischen Helix einer solchen biaxialen Folie wird vorzugsweise unterhalb 225 nm gewählt und die Reflexionswellenlänge ist vorzugsweise kleiner als 380 nm, was unterhalb der sichtbaren Wellenlängen liegt.
Die Folie wird vorzugsweise aus einem chiralen polymerisierbaren mesogenen oder Flüssigkristallmaterial, besonders bevorzugt einem polymerisierbaren Flüssigkristallmaterial mit einer cholesterischen Phase hergestellt. Das Material ist vorzugsweise eine Mischung aus monomeren Verbindungen, die aus mono-, di- oder multifunktionellen polymerisierbaren Verbindungen und nicht polymerisierbaren Verbindungen ausgewählt sind. Bei einer oder mehreren dieser Verbindungen handelt es sich um chirale Verbindungen, welche die helikal verdrillte cholesterische Struktur induzieren. Weiterhin handelt es sich bei einer oder mehreren dieser Verbindungen um lichtempfindliche oder photoreaktive Verbindungen, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 100 Gew.-%, beispielsweise mesogene oder flüssigkristalline Zimtsäureester. Bei Bestrahlung mit z. B. UV-Licht zeigen diese lichtempfindlichen Verbindungen eine Änderung der Form und/oder des Brechungsindex, wie beispielhaft in 1 dargestellt. Dies führt zu einer lokalen Änderung der Doppelbrechung in ausgewählten Teilen der cholesterischen Helix. Weiterhin enthält das Material vorzugsweise einen oder mehrere Photoinitiatoren, vorzugsweise UV-Photoinitiatoren.
Das polymerisierbare Material wird vorzugsweise als dünner Film auf ein Substrat aufgetragen, auf dem es eine planare Ausrichtung annimmt, bei der die cholesterische Helix im Wesentlichen senkrecht zur Folienebene liegt. Gegebenenfalls wird die Orientierung des polymerisierbaren Materials in planare Ausrichtung durch zusätzliche Mittel oder Techniken, wie z. B. durch Zugabe von Orientierungsmitteln wie Tensiden, oder durch Behandlung des Substrates mit einer Orientierungsschicht und/oder Reiben des Substrates oder der Orientierungsschicht unterstützt. Geeignete Mittel und Techniken sind dem Fachmann bekannt. Die Menge und das helikale Verdrillungsvermögen (helical twisting power – HTP) der chiralen Verbindungen werden vorzugsweise so gewählt, dass das cholesterische Material eine kurze Ganghöhe und eine Reflexionswellenlänge < 380 nm aufweist.
Bei Photobestrahlung des orientierten cholesterischen Materials wird/werden die lichtempfindliche(n) Verbindung(en) in eine Form mit einer anderen Doppelbrechung als die oben erwähnte umgewandelt. Da das Material mit polarisiertem Licht bestrahlt wird, findet nur in denjenigen Domänen der Helix, in denen der LC-Direktor entlang der Richtung des polarisierten Lichtes fällt, eine Photoreaktion statt, wodurch die Doppelbrechung nur in diesen Bereichen herabgesetzt wird.
Gleichzeitig starten die (UV-)Photoinitiator(en) den Polymerisationsprozess, was die Helixstruktur „fixiert", während die lichtempfindlichen Materialien entsprechend ihrer Position in der Helix in ihrem hohen oder niedrigen Doppelbrechungszustand „gefangen" werden. Auf diese Weise bleibt die Helixstruktur uniform, während sich die Doppelbrechung lokal im Verlauf der Helix ändert, was zu einer biaxialen optischen Folie führt.
Durch Variieren der Photostrahlungsdosis, z. B. der Strahlungsintensität und/oder Belichtungszeit können der Isomerisierungsgrad und damit die endgültige Verzögerung der biaxialen Folie variiert werden. Beispielsweise führen eine höhere Intensität und längere Belichtungszeit zu einem höheren Isomerisierungsgrad und somit zu einer Abnahme der Verzögerung.
Durch Variieren der Polarisationsrichtung der linear polarisierten Photostrahlung ist es auch möglich, die Richtung der langsamen Achse der biaxialen Folie zu steuern. Die „langsame Achse" entspricht der Richtung des höchsten Brechungsindex, d. h. in einer Folie, in der n_x > n_y > n_z, ist die Richtung der langsamen Achse die von n_x (in der Folienebene). Bestrahlung mit linear polarisiertem UV- Licht ist beispielsweise dadurch möglich, dass UV-Licht durch einen Linearpolarisator (z. B. einen handelsüblichen farbstoffdotierten Absorptionspolarisator) geführt wird. Die Richtung der langsamen Achse in der erhaltenen biaxialen Folie entspricht dann der Richtung der Transmissionsachse des Polarisators. Durch Drehen des Polarisators kann somit die Richtung der langsamen Achse gesteuert werden.
2 zeigt schematisch die Helixstruktur in einer biaxialen cholesterischen Folie der vorliegenden Erfindung (C), verglichen mit der Helixstruktur in einer biaxialen cholesterischen Folie des Standes der Technik (A) wie in der WO 03/054111 beschrieben und die Helixstruktur in einer uniaxialen cholesterischen Folie des Standes der Technik (B).
Die biaxiale Folie der 2A erhält man aus einem einen dichroitischen Photoinitiator enthaltenden polymerisierbaren cholesterischen Material durch Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht wie in der WO 03/054111 beschrieben. Durch dieses Verfahrens weist die biaxiale Folie eine deformierte Helixstruktur auf, zeigt jedoch keine lokale Änderung der Doppelbrechung.
Bestrahlung eines polymerisierbaren cholesterischen Materials mit unpolarisiertem Licht führt zu einer Reduzierung der Doppelbrechung in der Folie insgesamt und somit zu einer optisch uniaxialen Folie wie in 2B gezeigt.
Im Gegensatz dazu besitzt die nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Folie der 2C eine uniforme Helix (d. h. nicht deformiert wie in der WO 03/054111 ), aber eine sich periodisch ändernde Doppelbrechung mit Regionen hoher Doppelbrechung (1) und Regionen mit niedriger Doppelbrechung (2).
Die biaxiale Folie gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine uniforme Helix und ein kreisförmiges, diskotisches Brechungsindexellipsoid.
In der biaxialen Folie gemäß der Erfindung ist die helikale Ganghöhe auf Werte erheblich unterhalb der sichtbaren Wellenlängen abgesenkt, so dass nur die durchschnittlichen direktionalen Brechungsindices zu beobachten sind. Infolgedessen treten die Braggschen Reflexionsbanden im UV auf, so dass die Folie für sichtbare Wellenlängen des Lichtes transparent ist und sich für diese sichtbaren Wellenlängen ausschließlich als Verzögerer verhält.
Auf diese Weise lässt sich eine cholesterische Folie mit optischer biaxialer negativer C-Typ-Symmetrie erzeugen, die als Verzögerer für linear polarisiertes Licht mit Wellenlängen im sichtbaren Spektrum dienen kann.
Alternativ kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung so durchgeführt werden, dass in einem ersten Schritt Polymerisation durch Bestrahlung mit nicht polarisiertem Licht, vorzugsweise nicht polarisiertem UV-Licht, erreicht wird, um die Polymerhelix zu fixieren, und in einem zweiten Schritt die Doppelbrechung in ausgewählten Teilen der Helixstruktur durch Bestrahlung mit polarisiertem Licht, vorzugsweise polarisiertem UV-Licht geändert wird.
Es ist auch möglich, Photoreaktion und Photopolymerisation gleichzeitig durchzuführen.
Alternativ zur Photopolymerisation wie vor- und nachstehend beschrieben kann das polymerisierbare chirale mesogene Material auch mit anderen Techniken wie beispielsweise thermische Polymerisation gemäß oder in Analogie zu bekannten Verfahren polymerisiert werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer biaxialen Verzögerungsfolie wie vor- und nachstehend beschrieben, vorzugsweise ein Verfahren umfassend die folgenden Schritte

A) Aufbringen einer Schicht eines chiralen polymerisierbaren mesogenen Materials enthaltend mindestens eine lichtempfindliche Verbindung, mindestens eine chirale Verbindung und mindestens eine polymerisierbare Verbindung, wobei diese Verbindungen gleich oder verschieden sein können, auf ein Substrat, wo es sich in planare Ausrichtung orientiert oder gegebenenfalls in planare Ausrichtung orientiert wird,
B) Bestrahlen des Materials mit linear polarisiertem Licht, vorzugsweise linear polarisiertem UV-Licht, um eine Photoreaktion der lichtempfindlichen Verbindung(en) in ausgewählten Regionen des Materials zu induzieren,
C) Polymerisieren des chiralen mesogenen Materials,
D) gegebenenfalls Entfernen des polymerisierten Materials von dem Substrat.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren wie oben beschrieben, worin Schritt C) vor oder gleichzeitig mit Schritt B) durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine biaxiale Folie mit cholesterischer Struktur, die nach einem Verfahren wie vor- und nachstehend beschrieben erhältlich ist oder erhalten wird.
Gemusterte biaxiale Folie
Die Erfindung betrifft weiterhin eine optisch biaxiale Folie mit uniformer Helixstruktur enthaltend mindestens zwei Regionen mit unterschiedlicher Doppelbrechung oder enthaltend ein Muster von zwei oder mehr Regionen mit unterschiedlicher Doppelbrechung. Die Änderung der Doppelbrechung führt zu einer Änderung der Verzögerung in den verschiedenen Bereichen der Folie.
Eine derartige Folie kann nach dem Verfahren wie oben beschrieben hergestellt werden, worin nur ausgewählte Teile der polymerisierbaren Mischung Photostrahlung ausgesetzt werden, z. B. durch Verwendung einer Photomaske, oder worin verschiedene Teile der polymerisierbaren Mischung unterschiedlichen Photostrahlungsintensitäten ausgesetzt werden, z. B. durch Verwendung einer schattierten Photomaske mit verschiedenen Bereichen mit unterschiedlicher Durchlässigkeit für Photostrahlung oder durch Verwendung einer Strahlungsquelle variabler Intensität.
Besonders bevorzugt ist eine biaxiale Folie gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein Muster aus einer oder mehreren, vorzugsweise einer, zwei oder drei verschiedenen Regionen mit verschiedenen Werten der Verzögerung enthält, wobei jeder der Werte so eingestellt ist, dass seine Effizienz bei der Umwandlung linear polarisierten Lichtes in zirkular polarisiertes Licht für Licht einer der Primärfarben rot, grün und blau (R, G, B) optimiert ist. Insbesondere entsprechen die Verzögerungswerte einem Viertel der Wellenlänge der jeweiligen Farben und sind vorzugsweise wie folgt:

Für rotes Licht einer Wellenlänge von 600 nm beträgt die Verzögerung 140 bis 190 nm, vorzugsweise 145 bis 180 nm, sehr bevorzugt 145 bis 160 nm, ganz bevorzugt 150 nm.
Für grünes Licht einer Wellenlänge von 550 nm beträgt die Verzögerung 122 bis 152 nm, vorzugsweise 127 bis 147 nm, sehr bevorzugt 132 bis 142 nm, ganz bevorzugt 137 nm.
Für blaues Licht einer Wellenlänge von 450 nm beträgt die Verzögerung 85 bis 120 nm, vorzugsweise 90 bis 115 nm, sehr bevorzugt 100 bis 115 nm, ganz bevorzugt 112 nm.

Die Verzögerung der Folie kann variiert werden, z. B. durch Variieren der Intensität und/oder der Dauer der Photostrahlung, welche die Isomerisierung auslöst.
Vorzugsweise wird die gemusterte biaxiale Verzögerungsfolie nach einem Verfahren hergestellt, das die folgenden Schritte umfasst

A) Aufbringen einer Schicht eines chiralen polymerisierbaren mesogenen Materials enthaltend mindestens eine lichtem pfindliche Verbindung, mindestens eine chirale Verbindung und mindestens eine polymerisierbare Verbindung, wobei diese Verbindungen gleich oder verschieden sein können, auf ein Substrat, wo es sich in planare Ausrichtung orientiert oder gegebenenfalls in planare Ausrichtung orientiert wird,
B) Bestrahlen des Materials mit linear polarisiertem Licht, vorzugsweise linear polarisiertem UV-Licht, so dass ausgewählte Regionen des Materials unterschiedliche Mengen UV-Leistung empfangen, z. B. durch eine Photomaske, um eine Photoreaktion der lichtempfindlichen Verbindung(en) zu induzieren, so dass die lichtempfindlichen Verbindungen in den ausgewählten Regionen ein anderes Maß an Photoreaktion zeigen als in den nicht ausgewählten Regionen,
C) Polymerisieren des chiralen mesogenen Materials,
D) gegebenenfalls Entfernen des polymerisierten Materials von dem Substrat.

Die biaxiale Folie gemäß der vorliegenden Erfindung kann allein oder in Kombination mit anderen Verzögerungsfolien als Kompensator oder Verzögerer, insbesondere zur Blickwinkelkompensierung in LCDs verwendet werden.
Vorzugsweise wird die biaxiale Folie in Kombination mit einem zusätzlichen Verzögerer aus der Gruppe der A-Platten-, C-Platten- und O-Plattenverzögerer oder anisotropen oder Flüssigkristallfolien mit planarer, homöotroper, Tilt- oder Splay-Struktur verwendet. Besonders bevorzugt wird die biaxiale Folie in Kombination mit mindestens einem O-Plattenverzögerer mit Tilt- oder Splay-Struktur, ganz besonders bevorzugt mit Splay-Struktur verwendet.
Somit betrifft die Erfindung weiterhin einen Kompensator enthaltend mindestens eine biaxiale Verzögerungsfolie wie vor- und nachstehend beschrieben und gegebenenfalls weiterhin enthaltend mindestens einen O-Plattenverzögerer mit Splay- oder Tilt-Struktur.
Geeignete Beispiele von O-Plattenverzögerern, die in einem Kompensator gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, und deren Herstellung sind beschrieben in WO 01/20393 , deren gesamte Offenbarung in diese Anmeldung durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Die einzelnen optischen Folien wie Polarisatoren und Verzögerer können miteinander laminiert oder durch Klebeschichten, wie z. B. TAC- oder DAC-Folien (Tri- oder Diacetylcellulosefolien) verbunden werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigkristallanzeige enthaltend mindestens eine biaxiale Folie oder einen Kompensator wie vor- und nachstehend beschrieben.
Besonders bevorzugt enthält die Flüssigkristallanzeigevorrichtung die folgenden Elemente

– eine Flüssigkristallzelle, die durch zwei transparente Substrate mit einander gegenüberliegenden Oberflächen, eine auf der Innenseite mindestens eines der beiden transparenten Substrate vorgesehene Elektrodenschicht, die gegebenenfalls mit einer Orientierungsschicht überlagert ist, und ein Flüssigkristallmedium, das sich zwischen den beiden transparenten Substraten befindet, gebildet wird,
– einen außerhalb der transparenten Substrate liegenden Polarisator oder ein Polarisatorenpaar, das die Substrate zwischen sich einschließt, und
– mindestens eine biaxiale Folie oder einen Kompensator gemäß der vorliegenden Erfindung, die/der zwischen der Flüssigkristallzelle und mindestens einem der Polarisatoren angeordnet ist,

Die biaxiale Folie und der Kompensator gemäß der vorliegenden Erfindung können zur Kompensation herkömmlicher Anzeigen verwendet werden, insbesondere von solchen mit TN-(twisted nematic), HTN-(highly twisted nematic) oder STN-Modus (super twisted nematic), in AMD-TN-Anzeigen (active matrix driven TN), in Anzeigen mit IPS-Modus (in plane switching), die auch als „Super-TFT"-Anzeigen bekannt sind, in Anzeigen mit DAP-(Deformation ausgerichteter Phasen) oder VA-Modus (vertically aligned), wie z. B. ECB-(electrically controlled birefringence), CSH-(colour super homeotropic), VAN- oder VAC-Anzeigen (vertically aligned nematic oder cholesteric), MVA-Anzeigen (multi-domain vertically aligned), in Anzeigen mit Bend-Modus oder des Hybridtyps, wie z. B. OCB-(opticallly compensated bend cell oder optically compensated birefringence), R-OCB-(reflective OCB), HAN-(hybrid aligned nematic) oder Pi-Zellen-Anzeigen (π-cell), weiterhin für transflektive Anzeigen.
Nachfolgend werden kompensierte Anzeigen nach bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die unten beschriebenen Computersimulationen werden mit der Berreman-4×4-Matrixmethode für geschichtete anisotrope Medien durchgeführt.
TN-Modus (Twisted Nematic)
3A und 3B zeigen eine kompensierte TN-Anzeige des Standes der Technik, enthaltend eine LC-Zelle mit einer nematischen Flüssigkristallmischung in verdrillter nematischer Ausrichtung im AUS-Zustand, einen Kompensator enthaltend eine planare A-Platte, eine (uniaxiale) negative C-Platte und eine Splay-O-Platte auf beiden Seiten der Zelle und zwei Polarisatoren mit rechtwinklig gekreuzten Polarisationsachsen, welche die Zelle und die Kompensatoren zwischen sich einschließen.
3C zeigt beispielhaft eine kompensierte TN-Anzeige gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung, worin, anders als in 3A und 3B, der Kompensator anstelle von separaten A-Platten- und negativen C-Plattenverzögerern eine einzige biaxiale negative C-Folie gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
Computersimulationen haben gezeigt, dass ein Kompensator wie in 3C gezeigt in bestimmten Konfigurationen die optische Leistung einer TN-Anzeige wesentlich verbessert. Die Kompensatorkonfigurationen sind abhängig vom Wellenleitmodus (O-Modus oder E-Modus) und der relativen Position der Splay- und biaxialen Folien. Durch Modelle konnte auch gezeigt werden, dass die optische Leistung, die man mit einem Kompensator nach 3C, der eine einzige biaxiale Folie sowie eine Splay-Folie enthält, erreicht, wesentlich besser sein kann als diejenige, die man mit einem Kompensator nach 3A oder 3B mit separaten A- und negativen C-Platten, die nacheinander mit einer Splay-Folie gestapelt sind, erreicht.
In einem wie beispielsweise in 3C gezeigten Kompensationsstapel ist das Verhältnis der direktionalen Brechungsindices der erfindungsgemäßen biaxialen Folie wichtiger als ihre Größe. Bei einer biaxialen Folie mit n_x = 1,65, n_y = 1,60 und n_z = 1,50 erzielt man beispielsweise einen hervorragenden Kontrast mit einer Foliendicke von 1200 nm.
Es ist aber beispielsweise auch möglich, die Anisotropie innerhalb und außerhalb der Ebene (Δn_yz und Δn_xy) um einen Faktor zu verringern und die Foliendicke mit demselben Faktor zu multiplizieren, um eine Folie mit weitgehend der gleichen optischen Leistung zu erhalten. Dieses Verfahren ist auf die biaxialen Folien gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar.
MVA-Modus (Multi-Domain Vertically Aligned)
Computersimulation hat gezeigt, dass eine Anzeige mit MVA-Modus so kompensiert werden kann, dass man ein Kontrastverhältnis von 10:1 bis zu einem Winkel von 80° in allen Blickrichtungen erzielt, indem man eine negative C-Platte und eine A-Platte verwendet. Diese Art der Kompensation verbessert außerdem die Farbleistung, was den Off-Axis-Farbverblassung reduziert.
4A zeigt eine kompensierte MVA-Anzeige, enthaltend eine LC-Zelle mit einer nematischen Flüssigkristallmischung in homöotroper Ausrichtung im AUS-Zustand, einen Kompensator enthaltend eine planare A-Platte sowie eine (uniaxiale) negative C-Platte auf einer Seite der LC-Zelle und zwei Polarisatoren mit rechtwinklig gekreuzten Polarisationsachsen, welche die Zelle und den Kompensator zwischen sich einschließen.
4B zeigt beispielhaft eine kompensierte MVA-Anzeige gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, enthaltend eine homöotrope LC-Zelle und eine erfindungsgemäße biaxiale negative C-Folie auf einer Seite der LC-Zelle, eingeschlossen zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren.
Wie bereits beschrieben, kann man die Kombination aus einer negativen C-Platte und einer A-Platte (planare Folie) näherungsweise als eine biaxiale negative C-Folie betrachten. Die Anwendung einer einzigen biaxialen negativen C-Folie in einer Anzeige mit MVA-Modus wie in 4B gezeigt führt überraschenderweise zu verbessertem Kontrast im Vergleich zu den einzeln angewendeten Folien wie in 4A gezeigt.
OCB- oder Pi-Zellen-Modus
5A zeigt eine kompensierte Anzeige mit OCB-Modus, enthaltend eine LC-Zelle mit einer nematischen Flüssigkristallmischung mit Standard-OCB-Konfiguration (homogene Randorientierung und Bent-Struktur) im AUS-Zustand, einen Kompensator enthaltend eine planare A-Platte sowie eine (uniaxiale) negative C-Platte auf beiden Seiten der LC-Zelle und zwei Polarisatoren mit rechtwinklig gekreuzten Polarisationsachsen, welche die Zelle und den Kompensator zwischen sich einschließen.
5B zeigt beispielhaft eine kompensierte OCB-Anzeige gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, enthaltend eine LC-Zelle mit Bent-Struktur, eine erfindungsgemäße biaxiale negative C-Folie auf beiden Seiten der LC-Zelle, eingeschlossen zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren.
Computersimulationen haben gezeigt, dass eine einzige biaxiale negative C-Folie wie in 5B gezeigt verwendet werden kann, um eine separate A-Platte und negative C-Platte wie in 5A gezeigt so zu ersetzen, dass sich eine vergleichbare optische Leistung ergibt, während die Anzahl der verschiedenen Folien im Stapel verringert wird.
In-cell-Verwendung
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die biaxiale Folie gemäß der vorliegenden Erfindung als optische Verzögerungsfolie in einer LCD nicht außerhalb der schaltbaren LC-Zelle der Anzeige, sondern zwischen den Substraten, üblicherweise Glassubstraten, welche die schaltbare LC-Zelle bilden und das schaltbare LC-Medium enthalten, verwendet (In-cell-Anwendung).
Im Vergleich zu herkömmlichen Anzeigen, bei denen optische Verzögerer normalerweise zwischen der LC-Zelle und den Polarisatoren angeordnet werden, hat die In-cell-Anwendung einer optischen Verzögerungsfolie mehrere Vorteile. Eine Anzeige, bei der die optische Folie außerhalb der Glassubstrate angebracht ist, welche die LC-Zelle bilden, krankt beispielsweise normalerweise an Parallaxenproblemen, was die Blickwinkeleigenschaften ernsthaft beeinträchtigen kann. Werden die Verzögerungsfolien innerhalb der LC-Anzeigezelle hergestellt, so lassen sich diese Parallaxenproblemen verringern oder sogar vermeiden.
Zudem ermöglicht die In-cell-Anwendung der optischen Verzögerungsfolie eine Reduzierung der Gesamtdicke der LCD-Vorrichtung, was für Flachbildschirme ein wichtiger Vorteil ist. Auch werden die Anzeigen robuster. Besonders vorteilhaft für eine In-cell-Anwendung ist eine polymerisiertes LC-Material gemäß der vorliegenden Erfindung enthaltende Folie, da sie aufgrund der höheren Doppelbrechung des LC-Materials im Vergleich zu beispielsweise verstreckten Kunststofffolien dünner hergestellt werden kann. Dementsprechend kann eine Folie mit einer Dicke von 2 Mikron oder weniger verwendet werden, was für In-cell-Anwendungen besonders geeignet ist.
Die Erfindung betrifft daher weiterhin eine LCD enthaltend

– eine Flüssigkristallzelle, die durch zwei planparallele Substrate, von denen mindestens eines für einfallendes Licht transparent ist, eine auf der Innenseite mindestens eines der beiden transparenten Substrate aufgebrachte Elektrodenschicht, die gegebenenfalls mit einer Orientierungsschicht überlagert ist, und ein Flüssigkristallmedium, das sich zwischen den beiden transparenten Substraten befindet und durch Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Zuständen schaltbar ist, gebildet wird,
– einen ersten Linearpolarisator auf der ersten Seite der Flüssigkristallzelle,
– gegebenenfalls einen zweiten Linearpolarisator auf der zweiten Seite der Flüssigkristallzelle,

Eine bevorzugte LCD gemäß dieser Ausführungsform enthält

– eine Flüssigkristallzelle (LC-Zelle) enthaltend die folgenden Elemente
– ein erstes und ein zweites Substrat planparallel zueinander, von denen mindestens eines für einfallendes Licht transparent ist,
– eine Anordnung von nichtlinearen elektrischen Elementen auf einem der Substrate, die verwendet werden kann, um einzelne Bildpunkte der LC-Zelle individuell zu schalten, wobei es sich bei den Elementen vorzugsweise um aktive Elemente wie Transistoren, ganz bevorzugt TFTs handelt,
– eine auf einem der Substrate vorgesehene Farbfilteranordnung, vorzugsweise auf dem Substrat gegenüber demjenigen, das die Anordnung der nichtlinearen Elemente trägt, mit einem Muster aus verschiedenen Bildpunkten, welche einer der Primärfarben rot, grün und blau (R, G, B) aussenden, wobei der Farbfilter gegebenenfalls durch eine Planarisierungsschicht bedeckt ist,
– eine auf der Innenseite des ersten Substrats vorgesehene erste Elektrodenschicht,
– gegebenenfalls eine auf der Innenseite des zweiten Substrats vorgesehene zweite Elektrodenschicht,
– gegebenenfalls auf den ersten und zweiten Elektroden vorgesehene erste und zweite Orientierungsschichten,
– ein LC-Medium, das durch Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Ausrichtungen schaltbar ist,
– einen ersten (oder „vorderen") Linearpolarisator auf der ersten Seite der LC-Zelle,
– gegebenenfalls einen zweiten (oder „hinteren") Linearpolarisator auf der zweiten Seite der LC-Zelle und
– mindestens eine biaxiale Folie wie vor- und nachstehend beschrieben,

Eine LCD gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist beispielhaft in 6A dargestellt und enthält zwei Substrate (11a, 11b), eine TFT-Anordnung (12), eine Farbfilteranordnung (13a), gegebenenfalls eine Planarisierungsschicht (13b), Elektrodenschichten ((14) und gegebenenfalls (15)), gegebenenfalls zwei Orientierungsschichten (16a, 16b), ein LC-Medium (17) und eine biaxiale Folie (4) gemäß der vorliegenden Erfindung, die zwischen der Planarisierungsschicht und dem LC-Medium angeordnet und gegebenenfalls auf einer weiteren Orientierungsschicht (16c) vorgesehen ist. Je nach Anzeigemodus können die Planarisierungsschicht (13a), die Orientierungsschicht (16a) und/oder (16b) und eine der Elektrodenschichten (14) und (15) auch entfallen. Vorzugsweise ist zwischen der optischen Verzögerungsfolie (4) und der Planarisierungsschicht (13b) eine Orientierungsschicht (16c) vorhanden.
Die biaxiale Folie (4) kann auch direkt (d. h. ohne die Anwesenheit einer Zwischenschicht) auf der Farbfilteranordnung (13a) angeordnet werden, ohne die Anwesenheit einer Planarisierungsschicht (13b), so dass die optische Verzögerungsfolie als Planarisierungsschicht dient. Es ist auch möglich, die optische Verzögerungsfolie (4) zwischen der Farbfilteranordnung (13a) und der Planarisierungsschicht (13b) anzuordnen. Vorzugsweise ist zwischen der optischen Verzögerungsfolie (4) und dem Farbfilter (13a) eine Orientierungsschicht (16c) vorhanden.
Besonders bevorzugt wird die biaxiale Folie (4) direkt auf dem Farbfilter (13a) oder der Planarisierungsschicht (13b) innerhalb der Anzeigezelle hergestellt, d. h. der Farbfilter oder die Planarisierungsschicht, gegebenenfalls mit einer Orientierungsschicht bedeckt, dient als Substrat für die Herstellung der LC-Folie.
Die ersten und zweiten Polarisatoren können außerhalb der LC-Zelle angebracht werden, so dass sie die LC-Zelle zwischen sich einschließen. Alternativ können ein oder beide Polarisatoren innerhalb der LC-Zelle angebracht werden, so dass sie das LC-Medium zwischen sich einschließen. Beispielsweise werden in einer Anzeige wie in 6B gezeigt zwei Polarisatoren (18) und (19) auf den inneren Oberflächen der die LC-Zelle bildenden Substrate (11a, 11b) angebracht.
Im Idealfall werden die Polarisatoren vor Anbringen des Farbfilters oder TFT direkt auf der inneren Oberfläche der Substrate angebracht.
Für die In-cell-Verwendung besonders geeignet und bevorzugt sind Linearpolarisatoren enthaltend ein polymerisiertes oder vernetztes Flüssigkristallmaterial enthaltend einen dichroitischen Farbstoff, wie z. B. in EP 0 397 263 A oder EP 1 132 450 A beschrieben.
Als Farbfilter (13a) kann ein beliebiger im Stand der Technik für die Verwendung in Flachbildschirmen bekannter Standardfarbfilter verwendet werden. Ein derartiger Farbfilter weist typischerweise ein Muster aus verschiedenen Bildpunkten auf, die eine der Primärfarben rot, grün und blau (R, G, B) aussenden.
Besonders bevorzugt sind gemultiplexte oder Matrixanzeigen, sehr bevorzugt Aktivmatrixanzeigen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform betrifft eine biaxiale Folie mit einem Muster aus Regionen oder Bildpunkten mit drei verschiedenen Verzögerungen, wobei die Verzögerungswerte in diesen Regionen so eingestellt sind, dass die Effizienz bei der Umwandlung von linear polarisiertem Licht in zirkular polarisiertes Licht in jeder Region oder jedem Bildpunkt für eine der Farben R, G und B optimiert ist, und vorzugsweise so auf dem Farbfilter angeordnet ist, dass jeder R-, G- oder B-Bildpunkt des Farbfilters durch einen entsprechenden Bildpunkt auf der biaxialen Folie mit einer für diese Farbe optimierten Verzögerung bedeckt ist.
Es kann beispielsweise eine verpixelte biaxiale QWF mit drei Arten von Bildpunkten mit einer Verzögerung von ungefähr 112 nm, 137 nm und 150 nm, was ungefähr einem Viertel der Wellenlänge des blauen (B) Bildpunktes von 450 nm, grünen (G) Bildpunktes von 550 nm bzw. roten (R) Bildpunktes von 600 nm des Farbfilters entspricht, aufgebaut werden. Eine verpixelte HWF lässt sich analog herstellen. Im Gegensatz dazu bietet eine nicht verpixelte Folie nur eine durchschnittliche einheitliche Eigenschaft für alle Bereiche der Anzeige.
Alternativ oder zusätzlich zum RGB-Muster kann die biaxiale Folie auch ein Muster aus Bereichen mit QWF-(oder HWF-)Verzögerung und Bereichen mit einer anderen Verzögerung, z. B. null Verzögerung, aufweisen. Eine derartige gemusterte Folie eignet sich insbesondere als Kompensator in einer gemusterten transflektiven Anzeige, z. B. einer transflektiven Anzeige des Lochspiegel-Typs wie z. B. in WO 03/019276 A2 oder in van der Zande et al., SID Digest 14.2, 2003, Seite 194–197, S. Roosendaal et al., SID Digest 8.1, 2003, Seite 78–81 und M. Kubo et al., Proceedings of the IDW 1999, Seite 183–186 beschrieben.
Auch ist es möglich, eine ungemusterte biaxiale Folie gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in einer LCD, z. B. des VA- oder MVA-Typs, als In-cell-Folie zu verwenden, typischerweise mit einer Verzögerung von 25–60 nm.
In der Erfindung und den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die A-Platte vorzugsweise eine Folie aus polymerisiertem Flüssigkristallmaterial mit planarer Struktur. Die negative C-Platte ist vorzugsweise eine Folie aus polymerisiertem Flüssigkristallmaterial mit cholesterischer Struktur mit kurzer Ganghöhe und Reflexion im UV-Bereich. Die O-Platte ist vorzugsweise eine Folie aus polymerisiertem Flüssigkristallmaterial mit Splay-Struktur. Es ist jedoch auch möglich, andere aus dem Stand der Technik bekannte A-Platten-, C-Platten- und O-Plattenverzögerer zu verwenden. Geeignete Folien werden beispielsweise in US 5 619 352 oder WO 01/20393 offenbart.
Die biaxiale Folie gemäß der vorliegenden Erfindung kann aus polymerisierbaren chiralen Flüssigkristallmaterialien hergestellt werden, die entwickelt werden, um zu gestatten, dass die Reflexionswellenlänge der Mischung unterhalb derjenigen des normalerweise für die Polymerisation verwendeten Lichtes (typischerweise bei etwa 365 nm) liegt, und um lokale Änderung der Doppelbrechung zu ermöglichen. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass man eine oder mehrere chirale Komponenten mit hoher Verdrillung und/oder in großen Mengen zugibt, so dass die Braggsche Reflexionsbande in den UV verschoben wird, und dass man eine oder mehrere lichtempfindliche Verbindungen zugibt.
Außerdem erlauben es die Mischungen und Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung, das Folienherstellungsverfahren für die Herstellung auf einem Kunststoffsubstrat anwendbar zu machen, wobei die Härtungszeit weniger als 5 Minuten beträgt, was besonders für die Massenproduktion geeignet ist.
Bei dem polymerisierbaren Material handelt es sich bevorzugt um ein Flüssigkristallmaterial (LC-Material) mit einer chiralen smektischen oder chiralen nematischen (cholesterischen) LC-Phase oder mit einer blauen Phase. Zu den geeigneten smektischen Materialien zählt beispielsweise ein LC-Material mit einer chiralen smektischen C-Phase.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem polymerisierbaren Material um ein cholesterisches LC-Material (CLC-Material). Es enthält vorzugsweise eine oder mehrere achirale polymerisierbare mesogene Verbindungen und mindestens eine chirale Verbindung. Die chiralen Verbindungen können aus nicht polymerisierbaren chiralen Verbindungen, wie z. B. chiralen Dotierstoffen, wie sie in Flüssigkristallmischungen oder -vorrichtungen verwendet werden, polymerisierbaren chiralen nicht mesogenen oder polymerisierbaren chiralen mesogenen Verbindungen ausgewählt sein. Besonders bevorzugt sind chirale Dotierstoffe, die ein hohes helikales Verdrillungsvermögen besitzen, da sie selbst bei Verwendung in geringen Mengen CLC-Mischungen mit niedriger Ganghöhe ergeben.
Besonders bevorzugt ist ein chirales polymerisierbares mesogenes Material enthaltend

a) mindestens eine polymerisierbare mesogene Verbindung mit mindestens einer polymerisierbaren Gruppe,
b) mindestens eine chirale Verbindung, die auch polymerisierbar und/oder mesogen sein kann und bei der es sich um eine der Verbindungen der Komponente a) und/oder c) oder eine zusätzliche Verbindung handeln kann,
c) mindestens eine lichtempfindliche Verbindung, die auch polymerisierbar und/oder mesogen sein kann und bei der es sich um eine der Verbindungen der Komponente a) und/oder b) oder eine zusätzliche Verbindung handeln kann, und gegebenenfalls enthaltend eine oder mehrere der folgenden Komponenten
d) eine oder mehrere nicht mesogene Verbindungen mit einer, zwei oder mehr polymerisierbaren Gruppen,
e) einen oder mehrere Photoinitiatoren,
f) im Falle der Photopolymerisierung des Materials einen oder mehrere Farbstoffe, die bei einer zur Initiierung der Photopolymerisation verwendeten Wellenlänge ein Absorptionsmaximum aufweisen,
g) einen oder mehrere Kettenregler,
h) eine oder mehrere oberflächenaktive Verbindungen.

Die vor- und nachstehend beschriebenen chiralen polymerisierbaren mesogenen und LC-Materialen sind ein weiterer Gegenstand der Erfindung.
Vorzugsweise ist die Anzahl der polymerisierbaren Gruppen bei den achiralen und chiralen Verbindungen unterschiedlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das polymerisierbare Material mindestens eine di- oder multifunktionelle chirale polymerisierbare mesogene Verbindung und min destens eine mono-, di- oder multifunktionelle achirale polymerisierbare mesogene Verbindung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das polymerisierbare Material mindestens eine monofunktionelle chirale polymerisierbare mesogene Verbindung und mindestens eine mono-, di- oder multifunktionelle achirale polymerisierbare mesogene Verbindung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das polymerisierbare Material mindestens eine nicht polymerisierbare chirale Verbindung und mindestens eine mono-, di- oder multifunktionelle polymerisierbare mesogene Verbindung.
Bei Vorliegen di- oder multifunktioneller polymerisierbarer Verbindungen im polymerisierbaren Material bildet sich ein Polymernetz. Eine aus einem solchen Netz hergestellte optische Verzögerungsfolie ist selbsttragend und besitzt eine hohe mechanische und thermische Stabilität sowie eine geringe Temperaturabhängigkeit ihrer physikalischen und optischen Eigenschaften.
Durch Variieren der Konzentration der di- und multifunktionellen Verbindungen lassen sich die Vernetzungsdichte der Polymerfolie und damit ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften wie die Glasübergangstemperatur, die auch für die Temperaturabhängigkeit der optischen Eigenschaften der optischen Verzögerungsfolie wichtig ist, die thermische und mechanische Stabilität sowie die Lösungsmittelbeständigkeit einfach einstellen.
Eine bevorzugte polymerisierbare LC-Mischung enthält

– 0–80%, vorzugsweise 5 bis 50% einer oder mehrerer achiraler mesogener Verbindungen mit zwei oder mehr polymerisierbaren Gruppen,
– 0–80%, vorzugsweise 5 bis 50% einer oder mehrerer achiraler mesogener Verbindungen mit einer polymerisierbaren Gruppe,
– 1–80%, vorzugsweise 5 bis 50% einer oder mehrerer polymerisierbarer chiraler mesogener Verbindungen und/oder 0,1–20% einer oder mehrerer nicht polymerisierbarer chiraler Verbindungen, die auch mesogen sein können,
– 5 bis 100% einer oder mehrerer lichtempfindlicher mesogener Verbindungen, die vorzugsweise eine oder zwei polymerisierbare Gruppen aufweisen,
– 0 bis 15%, vorzugsweise 0,01 bis 10%, sehr bevorzugt 0,05 bis 5% eines oder mehrerer Photoinitiatoren,
– 0 bis 10% eines oder mehrerer Kettenregler,
– 0 bis 5% eines oder mehrerer nicht polymerisierbarer oder monofunktioneller, di- oder multifunktioneller polymerisierbarer Tenside.

Besonders bevorzugt sind stab- oder plattenförmige mesogene oder Flüssigkristallverbindungen.
Für die vorliegende Erfindung verwendete polymerisierbare mesogene mono-, di- und multifunktionelle Verbindungen können nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden, wie sie beispielsweise in Standardwerken der organischen Chemie wie z. B. Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart beschrieben sind.
Beispiele geeigneter polymerisierbarer mesogener Verbindungen, die als Monomere oder Comonomere in einer polymerisierbaren LC-Mischung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, werden beispielsweise in den WO 93/22397 , EP 0 261 712 , DE 195 04 224 , WO 95/22586 , WO 97/00600 und GB 2 351 734 offenbart. Die in diesen Schriften offenbarten Verbindungen sind jedoch nur als Beispiele zu betrachten, die den Schutzumfang dieser Erfindung nicht einschränken.
Beispiele besonders nützlicher chiraler und achiraler polymerisierbarer mesogener Verbindungen sind in den folgenden Listen gezeigt, die jedoch nur als erläuternd anzusehen sind und die vorliegende Erfindung in keiner Weise einschränken, sondern vielmehr erklären sollen:
In den obigen Formeln bedeutet P eine polymerisierbare Gruppe, vorzugsweise eine Acryl-, Methacryl-, Vinyl-, Vinyloxy-, Propenylether-, Epoxy-, Oxetan- oder Styrylgruppe, x und y bedeuten gleiche oder verschiedene ganze Zahlen von 1 bis 12, A bedeutet 1,4-Phenylen, das gegebenenfalls ein-, zwei- oder dreifach durch 11 substituiert ist, oder 1,4-Cyclohexylen, u und v bedeuten unabhängig voneinander 0 oder 1, Z⁰ und X⁰ bedeuten unabhängig voneinander -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, NR'-CO-NR'-, -O-CO-NR'-, NR'-COO-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C- oder eine Einfachbindung, R' bedeutet H oder Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, R⁰ bedeutet eine polare Gruppe oder eine unpolare Gruppe, Ter bedeutet einen Terpenoidrest wie z. B. Menthyl, Chol bedeutet eine Cholesterylgruppe, L, L¹ und L² bedeuten unabhängig voneinander H, F, Cl, CN oder eine gegebenenfalls halogenierte Alkyl-, Alkoxy-, Alkylcarbonyl-, Alkylcarbonyloxy-, Alkoxycarbonyl- oder Alkoxycarbonyloxygruppe mit 1 bis 7 C-Atomen und r bedeutet 0, 1, 2, 3 oder 4. Die Phenylringe in den obigen Formeln sind gegebenenfalls mit 1, 2, 3 oder 4 Gruppen L substituiert.
Als „polare Gruppe" wird in diesem Zusammenhang eine Gruppe bezeichnet, die ausgewählt ist aus F, Cl, ON, NO₂, OH, OCH₃, OCN, SCN, einer gegebenenfalls fluorierten Alkylcarbonyl-, Alkoxycarbonyl-, Alkylcarbonyloxy- oder Alkoxycarbonyloxygruppe mit bis zu 4 C-Atomen oder einer mono-, oligo- oder polyfluorierten Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 4 C-Atomen. Unter „unpolare Gruppe" ist eine gegebenenfalls halogenierte Alkyl-, Alkoxy-, Alkylcarbonyl-, Alkoxycarbonyl-, Alkylcarbonyloxy- oder Alkoxycarbonyloxygruppe mit 1 oder mehr, bevorzugt 1 bis 12 O-Atomen zu verstehen, die nicht von der obigen Definition für „polare Gruppe" umfasst wird.
Geeignete chirale Dotierstoffe können z. B. aus den im Handel erhältlichen R- oder S-811, R- oder S-1011, R- oder S-2011, R- oder S-3011, R- oder S-4011, R- oder S-5011 oder CB 15 (Fa. Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) ausgewählt werden. Ganz bevorzugt sind chirale Verbindungen mit hohem helikalem Verdrillungsvermögen (helical twisting power – HTP), insbesondere Verbindungen mit einer Sorbitolgruppe wie in der WO 98/00428 beschrieben, Verbindungen mit einer Hydrobenzoingruppe wie in der GB 2 328 207 beschrieben, chirale Binaphthylderivate wie in der WO 02/94805 beschrieben, chirale Binaphtholacetalderivate wie in der WO 02/34739 beschrieben, chirale TADDOL-Derivate wie in der WO 02/06265 beschrieben und chirale Verbindungen mit mindestens einer fluorierten Verknüpfungsgruppe und einer terminalen oder zentralen chiralen Gruppe wie in den WO 02/06196 und WO 02/06195 beschrieben.
Geeignete photoreaktive oder lichtempfindliche Verbindungen sind im Stand der Technik bekannt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Verbindungen, die bei Photobestrahlung Photoisomerisierung, Photo-Fries-Umlagerung oder 2 + 2-Cycloaddition oder ein anderes photochemisches Abbauverfahren zeigen. Besonders bevorzugt sind photoisomerisierbare Verbindungen. Beispiele für diese Verbindungen sind unter anderem Azobenzole, Benzaldoxime, Azomethine, Stilbene, Spiropyrane, Spirooxadine, Fulgide, Diarylethene, Zimtsäureester. Weitere Beispiele sind 2-Methylenindan-1-one wie beispielsweise in der EP 1 247 796 beschrieben und (Bis-)benzyliden-cycloalkanone wie beispielsweise in der EP 1 247 797 beschrieben.
Besonders bevorzugt enthält das LC-Material ein oder mehrere Zimtsäureester, insbesondere polymerisierbare mesogene oder flüssigkristalline Zimtsäureester wie beispielsweise in den GB 2 314 839 , EP 03007236.7 , US 5 770 107 oder EP 02008230.1 und den ihnen entsprechenden Patenten offenbart. Sehr bevorzugt enthält das LC-Material ein oder mehrere Zimtsäureester ausgewählt aus den folgenden Formeln
worin P, A, L und v die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, Sp eine Spacergruppe, wie zum Beispiel Alkylen, Alkylen-oxy, Alkylen-carbonyl, Alkylenoxy-carbonyl, Alkylen-carbonyloxy oder Alkylenoxy-carbonyloxy mit 1 bis 12 C-Atomen, oder eine Einfachbindung bedeutet und R die Bedeutung von R⁰ wie oben definiert besitzt oder P-Sp bedeutet.
Besonders bevorzugt sind Zimtsäureester-RMs, die eine polare Endgruppe R⁰ wie oben definiert enthalten. Sehr bevorzugt sind Zimtsäureester-RMs der Formel I und II, worin R eine polare Gruppe R⁰ bedeutet.
Weiterhin bevorzugt sind chirale polymerisierbare Zimtsäureester, wie beispielsweise chirale Sorbitol-Zimtsäureester wie in der GB 2 314 839 oder der EP 03007236.7 beschrieben oder Zimtsäureester wie in der US 5 770 107 beschrieben, welche eine chirale Gruppe enthalten.
Die zum Auslösen der Photoreaktion in dem LC-Material verwendete Photostrahlung hängt von der Art der lichtempfindlichen Verbindungen ab und kann durch den Fachmann leicht ausgewählt werden. Allgemein sind Verbindungen, die eine durch UV-Strahlung induzierte Photoreaktion zeigen, bevorzugt. Beispielsweise wird für Zimtsäureesterverbindungen wie die der Formel III, IV und V typischerweise UV-Strahlung mit einer Wellenlänge im UV-A-Bereich (320–400 nm) oder mit einer Wellenlänge von 365 nm verwendet.
Für die Herstellung einer cholesterischen Folie wird das polymerisierbare LC-Material vorzugsweise auf Substrat aufgetragen, in eine einheitliche Ausrichtung orientiert und zur permanenten Fixierung der cholesterischen Struktur polymerisiert. Als Substrat lässt sich beispielsweise eine Glas- oder Quarzplatte sowie eine Kunststofffolie verwenden. Es ist auch möglich, vor und/oder während und/oder nach der Polymerisation ein zweites Substrat auf die aufgetragene Mischung zu legen. Die Substrate können nach der Polymerisation gegebenenfalls entfernt werden. Verwendet man beim Härten mit aktinischer Strahlung zwei Substrate, so muss mindestens ein Substrat für die zur Polymerisation verwendete aktinische Strahlung durchlässig sein. Man kann isotrope oder doppelbrechende Substrate verwenden. Wenn das Substrat nach der Polymerisation nicht von der polymerisierten Folie entfernt wird, verwendet man vorzugsweise isotrope Substrate.
Vorzugsweise ist mindestens ein Substrat ein Kunststoffsubstrat, wie beispielsweise eine Folie aus Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyethylennaphthalat (PEN), aus Polyvinylalkohol (PVA), Polycarbonat (PC) oder Triacetylcellulose (TAC), besonders bevorzugt eine PET- oder eine TAC-Folie. Als doppelbrechendes Substrat kann man beispielsweise eine uniaxial verstreckte Kunststofffolie verwenden. PET-Folien sind im Handel z. B. unter dem Handelsnamen Melinex^® von DuPont Teijin Films erhältlich.
Das polymerisierbare 10-Material kann auf das Substrat mittels üblicher Beschichtungstechniken wie Aufschleudern oder Rakelbeschichtung aufgebracht werden. Es kann auf das Substrat auch mittels üblicher, dem Fachmann bekannter Drucktechniken aufgebracht werden, wie beispielsweise Siebdruck, Offsetdruck, Rollendruck, Hochdruck, Tiefdruck, Rotationstiefdruck, Flexodruck, Rastertiefdruck, Tampondruck, Heißsiegeldruck, Tintenstrahldruck oder Drucken unter Verwendung eines Stempels oder einer Druckplatte.
Das polymerisierbare mesogene Material kann auch in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst werden. Diese Lösung wird dann auf das Substrat aufgetragen oder gedruckt, z. B. durch Aufschleudern oder Drucken oder andere bekannte Techniken, und das Lösungsmittel vor der Polymerisation abgedampft. In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, die Mischung zu erhitzen, um das Verdampfen des Lösungsmittels zu erleichtern. Als Lösungsmittel können beispielsweise organische Standardlösungsmittel verwendet werden. Die Lösungsmittel können zum Beispiel aus Ketonen wie z. B. Aceton, Methyl-ethyl-keton, Methyl-propyl-keton oder Cyclohexanon, Acetaten wie z. B. Methyl-, Ethyl- oder Butylacetat oder Methylacetoacetat, Alkoholen wie z. B. Methanol, Ethanol oder Isopropylalkohol, aromatischen Lösungsmitteln wie z. B. Toluol oder Xylol, halogenierten Kohlenwasserstoffen wie z. B. Di- oder Trichlormethan, Glykolen oder deren Estern wie z. B. PGMEA (Propylglykol-mono-methyletheracetate), γ-Butyrolacton und dergleichen ausgewählt werden. Es ist auch möglich, Zweistoff-, Dreistoff- oder höhere Mischungen der obigen Lösungsmittel zu verwenden.
Polymerisation des LC-Materials findet bevorzugt durch Einwirkung von Wärme oder aktinischer Strahlung statt. Unter aktinischer Strahlung wird Bestrahlung mit Licht, wie UV-Licht, IR-Licht oder sichtbarem Licht, Bestrahlung mit Röntgen- oder Gammastrahlen oder Bestrahlung mit hochenergetischen Teilchen, wie Ionen oder Elektronen, verstanden. Vorzugsweise wird die Polymerisation durch Photobestrahlung, insbesondere mit UV-Licht, sehr bevorzugt mit linear polarisiertem UV-Licht durchgeführt. Als Quelle für aktinische Strahlung lässt sich z. B. eine einzelne UV-Lampe oder ein Satz von UV-Lampen verwenden. Bei Verwendung einer hohen Lampenstärke kann die Härtungszeit verkürzt werden. Eine andere mögliche Quelle für Photostrahlung ist ein Laser, wie z. B. ein UV-Laser, ein IR-Laser oder ein sichtbarer Laser.
Die Polymerisation wird vorzugsweise in Gegenwart eines Initiators durchgeführt, der bei der Wellenlänge der aktinischen Strahlung absorbiert. Beim Polymerisieren mit UV-Licht kann man zum Beispiel einen Photoinitiator verwenden, der unter UV-Bestrahlung zerfällt und freie Radikale oder Ionen bildet, welche die Polymerisationsreaktion initiieren. UV-Photoinitiatoren, insbesondere radikalische UV-Photoinitiatoren sind bevorzugt.
Die polymerisierbare Mischung enthält vorzugsweise einen oder mehrere herkömmliche oder Flüssigkristall-Photoinitatoren. Als Standardphotoinitiator für die radikalische Polymerisation lässt sich z. B. das handelsübliche Irgacure^® 651, Irgacure^® 184, Darocure^® 1173 oder Darocure^® 4205 (alle Firma Ciba Geigy AG) verwenden, während man bei kationischer Photopolymerisation das handelsübliche UVI 6974 (Union Carbide) verwenden kann.
Die Härtungszeit hängt unter anderem von der Reaktionsbereitschaft des polymerisierbaren Materials, der Dicke der aufgetragenen Schicht, der Art des Polymerisationsinitiators und der Stärke der UV-Lampe ab. Die erfindungsgemäße Härtungszeit ist vorzugsweise nicht länger als 10 Minuten, besonders bevorzugt nicht länger als 5 Minuten und ganz besonders bevorzugt kürzer als 2 Minuten. Für die Massenproduktion werden kurze Härtungszeiten von 3 Minuten oder weniger, ganz bevorzugt von 1 Minute oder weniger, insbesondere von 30 Sekunden oder weniger bevorzugt.
Das polymerisierbare LC-Material kann zusätzlich eine oder mehrere weitere geeignete Komponenten enthalten, wie beispielsweise Katalysatoren, Sensibilisierer, Stabilisatoren, Kettenregler, Inhibitoren, Beschleuniger, co-reagierende Monomere, oberflächenaktive Verbindungen, Schmier-, Netz-, Dispergier-, Hydrophobier- und Haftmittel, Fließverbesserer, Entschäumer, Entgasungs- und Verdünnungsmittel, Reaktivverdünner, Hilfsstoffe, Farbmittel, Farbstoffe oder Pigmente.
Die Mischung kann auch einen oder mehrere Farbstoffe mit einem auf die Wellenlänge der für die Polymerisation verwendeten Strahlung eingestellten Absorptionsmaximum enthalten, insbesondere UV-Farbstoffe wie z. B. 4,4'-Azoxyanisol oder das im Handel erhältliche Tinuvin (Firma Ciba AG, Basel, Schweiz).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Mischung aus polymerisierbarem Material bis zu 70%, bevorzugt 1 bis 50%, einer oder mehrerer nicht mesogener Verbindungen mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe. Typische Beispiele sind Alkylacrylate oder -methacrylate.
Um die Vernetzung der Polymere zu erhöhen, ist es auch möglich, dem polymerisierbaren LC-Material alternativ oder zusätzlich zu den di- oder multifunktionellen polymerisierbaren mesogenen Verbindungen bis zu 20% einer oder mehrerer nicht mesogener Verbindungen mit zwei oder mehr polymerisierbaren funktionellen Gruppen zuzusetzen, um die Vernetzung des Polymers zu erhöhen. Typische Beispiele difunktioneller nicht mesogener Monomere sind Alkyldiacrylate oder -methacrylate mit Alkylgruppen mit 1 bis 20 C-Atomen. Typische Beispiele multifunktioneller nicht mesogener Monomere sind Trimethylpropantrimethacrylat oder Pentaerythrittetraacrylat.
Es ist auch möglich, dem polymerisierbaren Material einen oder mehrere Kettenregler zuzugeben, um die physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Polymerfolie zu verändern. Besonders bevorzugt sind Thiolverbindungen wie monofunktionelle Thiolverbindungen, wie z. B. Dodecanthiol, oder multifunktionelle Thiolverbindungen, wie z. B. Trimethylpropan-tri(3-mercaptopropionat), sehr bevorzugt mesogene oder flüssigkristalline Thiolverbindungen, wie sie z. B. in den WO 96/12209 , WO 96/25470 oder US 6 420 001 offenbart werden. Mit der Zugabe eines Kettenreglers kann die Länge der freien Polymerketten und/oder die Länge der Polymerketten zwischen zwei Vernetzungen in der erfindungsgemäßen Polymerfolie gesteuert werden. Erhöht man die Menge an Kettenregler, so nimmt die Polymerkettenlänge in der erhaltenen Polymerfolie ab.
Für die Herstellung der cholesterischen Folie ist es notwendig, eine planare Orientierung des chiralen polymerisierbaren Materials zu erreichen, d. h. mit weitgehend senkrechter Ausrichtung der Helixachse zur Folienebene. Planare Orientierung lässt sich beispielsweise durch Scheren des Materials, z. B. mit einer Rakel, erreichen. Es ist auch möglich, auf mindestens einem der Substrate eine Orientierungsschicht, z. B. eine Schicht aus geriebenem Polyimid oder gesputtertem SiO_x, anzubringen. Planare Orientierung ist auch durch Reiben des Substrats ohne Anbringen einer zusätzlichen Orientierungsschicht zu erreichen, z. B. mit einem Reibtuch oder einer Reibwalze. Planare Orientierung mit geringem Tilt-Winkel lässt sich auch erreichen, indem man das polymerisierbare mesogene Material mit einem oder mehreren Tensiden versetzt. Geeignete Tenside sind beispielsweise in J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1–77 (1981) beschrieben. Besonders bevorzugt sind nichtionische Tenside, z. B. nichtionische Fluorkohlenstofftenside, wie das im Handel erhältliche Fluorad^® (Firma 3M) oder Zonyl FSN^® (Firma DuPont), oder polymerisierbare Tenside, wie sie in der EP 1 256 617 A1 offenbart werden. Weiterhin bevorzugt sind Multiblock-Tenside wie in der GB 2 383 040 A offenbart.
In einigen Fällen ist das Anbringen eines zweiten Substrates vorteilhaft, um die Orientierung zu unterstützen und Sauerstoff auszuschließen, der die Polymerisation hemmen könnte. Alternativ kann die Härtung unter Inertgasatmosphäre durchgeführt werden. Bei Verwendung geeigneter Photoinitiatoren und hoher UV-Lampenstärke ist jedoch auch eine Härtung an der Luft möglich. Bei Verwendung eines kationischen Photoinitiators ist Sauerstoffausschluss meistens nicht erforderlich, Wasser sollte jedoch ausgeschlossen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Polymerisation des polymerisierbaren Materials unter Inertgasatmosphäre, vorzugsweise unter Stickstoffatmosphäre durchgeführt.

Claims

Optische biaxiale Folie, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein anisotropes Material mit helikal verdrillter Struktur und uniformer Helix enthält und Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 400 nm reflektiert.
Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine lokale Doppelbrechung besitzt, die sich periodisch in der Richtung der Helixachse ändert.
Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2 mit den Hauptbrechungsindices n_x und n_y in orthogonalen Richtungen in der Folienebene und n_z senkrecht zur Folienebene, dadurch gekennzeichnet, dass n_x ≠ n_y ≠ n_z und n_x, n_y > n_z.
Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie für Licht mit einer Wellenlänge von 380 bis 780 nm im Wesentlichen transparent ist.
Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein vernetztes cholesterisches Material enthält.
Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Muster aus verschiedenen Regionen mit verschiedenen Werten der optischen Verzögerung aufweist.
Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie erhältlich ist nach einem Verfahren mit den Schritten A) Aufbringen einer Schicht eines chiralen polymerisierbaren mesogenen Materials enthaltend mindestens eine lichtempfindliche Verbindung, mindestens eine chirale Verbindung und mindestens eine polymerisierbare Verbindung, wobei diese Verbindungen gleich oder verschieden sein können, auf ein Substrat, wo es sich in planare Ausrichtung orientiert oder gegebenenfalls in planare Ausrichtung orientiert wird, B) Bestrahlen des Materials mit linear polarisiertem Licht, um eine Photoreaktion der lichtempfindlichen Verbindung(en) in ausgewählten Regionen des Materials zu induzieren, C) Polymerisieren des chiralen mesogenen Materials, D) gegebenenfalls Entfernen des polymerisierten Materials von dem Substrat.
Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie erhältlich ist aus einem chiralen polymerisierbaren mesogenen Material enthaltend a) mindestens eine polymerisierbare mesogene Verbindung mit mindestens einer polymerisierbaren Gruppe, b) mindestens eine chirale Verbindung, die auch polymerisierbar und/oder mesogen sein kann und bei der es sich um eine der Verbindungen der Komponente a) und/oder c) oder eine zusätzliche Verbindung handeln kann, c) mindestens eine lichtempfindliche Verbindung, die auch polymerisierbar und/oder mesogen sein kann und bei der es sich um eine der Verbindungen der Komponente a) und/oder b) oder eine zusätzliche Verbindung handeln kann, und gegebenenfalls enthaltend eine oder mehrere der folgenden Komponenten d) eine oder mehrere nicht mesogene Verbindungen mit einer, zwei oder mehr polymerisierbaren Gruppen, e) einen oder mehrere Photoinitiatoren, f) im Falle der Photopolymerisierung des Materials einen oder mehrere Farbstoffe, die bei einer zur Initiierung der Photopolymerisation verwendeten Wellenlänge ein Absorptionsmaximum aufweisen, g) einen oder mehrere Kettenregler, h) eine oder mehrere oberflächenaktive Verbindungen.
Folie nach Anspruch 7 oder 8, worin das polymerisierbare Material mindestens eine monofunktionelle chirale polymerisierbare mesogene Verbindung und mindestens eine mono-, di- oder multifunktionelle achirale polymerisierbare mesogene Verbindung enthält.
Folie nach Anspruch 7 oder 8, worin das polymerisierbare Material mindestens eine di- oder multifunktionelle chirale polymerisierbare mesogene Verbindung und mindestens eine mono-, di- oder multifunktionelle achirale polymerisierbare mesogene Verbindung enthält.
Folie nach Anspruch 7 oder 8, worin das polymerisierbare Material mindestens eine nicht polymerisierbare chirale Verbindung und mindestens eine mono-, di- oder multifunktionelle achirale polymerisierbare mesogene Verbindung enthält.
Verfahren zur Herstellung einer Folie wie in mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11 beschrieben.
Chirales polymerisierbares mesogenes Material wie in mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11 definiert.
Verwendung einer Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 als Verzögerungs- oder Kompensationsfolie in optischen Vorrichtungen wie Flüssigkristallanzeigen.
Kompensator enthaltend mindestens eine Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11.
Kompensator nach Anspruch 15, weiterhin enthaltend mindestens eine Verzögerungsfolie mit Splay- oder Tilt-Struktur.
Flüssigkristallanzeige enthaltend mindestens eine Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einen Kompensator nach Anspruch 15 oder 16.
Flüssigkristallanzeige enthaltend die folgenden Elemente – eine Flüssigkristallzelle, die durch zwei transparente Substrate mit einander gegenüberliegenden Oberflächen, eine auf der Innenseite mindestens eines der beiden transparenten Substrate vorgesehene Elektrodenschicht, die gegebenenfalls mit einer Orientierungsschicht überlagert ist, und ein Flüssigkristallmedium, das sich zwischen den beiden transparenten Substraten befindet, gebildet wird, – einen außerhalb der transparenten Substrate liegenden Polarisator oder ein Polarisatorenpaar, das die Substrate zwischen sich einschließt, und – mindestens eine biaxiale Folie oder einen Kompensator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, die/der zwischen der Flüssigkristallzelle und mindestens einem der Polarisatoren angeordnet ist, wobei die obigen Elemente in jeder beliebigen Kombination dieser Montagetechniken getrennt, gestapelt, aufeinander montiert oder durch Klebeschichten verbunden sein können.
Flüssigkristallanzeige enthaltend – eine Flüssigkristallzelle (LC-Zelle) enthaltend die folgenden Elemente – ein erstes und ein zweites Substrat planparallel zueinander, von denen mindestens eines für einfallendes Licht transparent ist, – eine Anordnung von nichtlinearen elektrischen Elementen auf einem der Substrate, die verwendet werden kann, um einzelne Bildpunkte der LC-Zelle individuell zu schalten, wobei es sich bei den Elementen vorzugsweise um aktive Elemente wie Transistoren, ganz bevorzugt TFTs handelt, – eine auf einem der Substrate vorgesehene Farbfilteranordnung, vorzugsweise auf dem Substrat gegenüber demjenigen, das die Anordnung der nichtlinearen Elemente trägt, mit einem Muster aus verschiedenen Bildpunkten, welche einer der Primärfarben rot, grün und blau (R, G, B) aussenden, wobei der Farbfilter gegebenenfalls durch eine Planarisierungsschicht bedeckt ist, – eine auf der Innenseite des ersten Substrats vorgesehene erste Elektrodenschicht, – gegebenenfalls eine auf der Innenseite des zweiten Substrats vorgesehene zweite Elektrodenschicht, – gegebenenfalls auf den ersten und zweiten Elektroden vorgesehene erste und zweite Orientierungsschichten, – ein LC-Medium, das durch Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Ausrichtungen schaltbar ist, – einen ersten (oder „vorderen") Linearpolarisator auf der ersten Seite der LC-Zelle, – gegebenenfalls einen zweiten (oder „hinteren") Linearpolarisator auf der zweiten Seite der LC-Zelle und – mindestens eine biaxiale Folie oder einen Kompensator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die biaxiale Folie oder der Kompensator zwischen dem ersten und zweiten Substrat der LC-Zelle angeordnet ist.
Flüssigkristallanzeige nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Anzeige mit TN-(twisted nematic), OCB-(optically compensated bend), Pi-Zellen-, VA-(vertically aligned) oder MVA-(multidomain vertically aligned)Modus oder eine transflektive Anzeige handelt.