DE3752026T2

DE3752026T2 - Optische Flüssigkristall-Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Info

Publication number: DE3752026T2
Application number: DE3752026T
Authority: DE
Inventors: Tomoki Gunjima; Hiroshi Kumai; Kaoriko Masuda; Shoichi Tsuchiya
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2007-12-16
Also published as: US4834509A; EP0272585B1; EP0272585A2; DE3752026D1; EP0272585A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Flüssigkristall-Vorrichtung der Art zur Lichtübertragung und -streuung, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ein Verfahren für ihren Betrieb.
Bisher waren zwei Arten von optischen Flüssigkristall-Vorrichtungen, die die Lichtstreuung als das Betriebsprinzip benutzten, bekannt, d.h., eine Art des dynamischen Streuens (DS) und eine Art der Phasenänderung (PC). Bei der DS-Art wird ein Flüssigkristall-Material, das eine leitende Substanz enthält und eine negative, dielektrische Anisotropie zeigt, in einem Paar von Substraten abgedichtet, die für homogene oder homöotrope Ausrichtung behandelt sind und mit transparenten Elektroden versehen, und es ist ausgebildet, zwei Zustande zu kontrollieren bzw. zu regeln, d.h., einen Durchlässigkeitszustand, bei dem keine Spannung angelegt ist, und einen Zustand, bei dem eine höhere Spannung als die Schwellenspannung angelegt ist, um ein dynamisches Streuen zu verursachen und dadurch die Durchlässigkeit zu verringern. Während bei der PC-Art ein chlolesterisches Flüssigkristall-Material in einem Paar von Substraten abgedichtet ist, das mit transparenten Elektroden versehen ist, die gegebenenfalls zur Ausrichtung behandelt sind, ist diese zum Kontrollieren von zwei Zuständen, d.h., einem Zustand einer nematischen Phase in homöotroper Ausrichtung (durchlassen) und einem Zustand einer cholesterischen Phase in fokalkonischer oder planarer Ausrichtung (streuen) durch Anlegen oder Nichtanlegen einer Spannung ausgebildet. Sowohl die DS- als auch die PC-Art haben den Vorteil, daß ein weiter Betrachtungswinkel erhältlich ist, da bei keiner Art ein polarisierender Film benutzt wird. Die DS-Art hat jedoch den Nachteil, daß sie, da sie eine Art mit einer Stromwirkung ist, bei der eine leitende Substanz zum Flüssigkristall-Material hinzugegeben ist, viel Energie verbraucht, und die Zuverlässigkeit des Flüssigkristall-Materials gering ist. Die PC-Art hat auch ein schwieriges Problem, weil wegen der Abhängigkeit der Betriebsspannung vom Verhältnis des Zellspaltes zur Ganghöhe der Flüssigkristalle ein sehr genau gleichmäßiger Spalt erforderlich ist, um die Anzeigeoberfläche zu vergrößern.
H.G. Craighead et al. haben in "Appln. Phys. Lett.", 40(1) 22(1982) ein Verfahren offenbart, das das Merkmal benutzt, daß der Flüssigkristall Doppelbrechung zeigt. Spezifisch ist ein poröses Material mit dem Flüssigkristall imprägniert, und durch Anlegen oder Nichtanlegen eines elektrischen Feldes wird der Brechungsindex des Flüssigkristalles geändert, wodurch die Durchlässigkeit und das Streuen durch Einstellen des Unterschiedes im Brechungsindex von dem des porösen Materials kontrolliert werden. Dieses Verfahren ist brauchbar, da der Nachteil der DS- und der PC-Art prinzipiell ohne Anwendung polarisierender Filme überwunden werden kann. Ähnliche Vorrichtungen wurden durch J.L. Fergason et al. hergestellt, der nematischen Flüssigkristall benutzte, der mittels Polyvinylalkohol eingekapselt war (US-PS 4,435,047), durch K.N. Pearlman et al., der Flüssigkristalle mit verschiedenen Latices darin benutzte (EP-A-156 615) und durch J.W. Doane et al., der ein Verfahren des Dispergierens von Flüssigkristall in einem Epoxyharz, gefolgt vom Härten, benutzte (WO 85/4262).
Das Verfahren von H.G. Craighead et al. hatte Nachteile dahingehend, daß keine angemessene Variation in der Durchlässigkeit erhältlich war, und die Herstellung einer Vorrichtung schwierig war, weil dabei ein Verfahren des Imprägnierens eines porösen Materials mit Flüssigkristall benutzt wurde, wobei die Impragnierung mit den Flüssigkristallen schwierig war, wenn es Unregelmäßigkeiten in der Porengröße im eingesetzten, porösen Material gab, und das Anteilsverhältnis zwischen dem porösen Material und dem Flüssigkristall nicht frei ausgewählt werden kann. In gleicher Weise hatten die Vorrichtungen von J.L. Fergason et al. und K.N. Pearlman Nachteile dahingehend, daß sie zu einer weißen Trübung oder einem Quellen neigen, was zu einer Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften führte, da die Wasserbeständigkeit gering war, weil sie ein wasserlösliches Polymer oder ein in Wasser emulgiertes und dispergiertes Polymer benutzten. J.W. Doane et al. offenbarten ein Verfahren, bei dem ein Epoxyharz durch UV-Strahlen gehärtet wird. Das Epoxyharz unterliegt einer Ionen-Polymerisation, nicht aber einer Radikal-Polymerisation. Die Polymerisation wird daher mittels einer Säure, die durch Zersetzung eines Salzes, einer Lewissäure oder einer Protonensäure gebildet wird, mit den UV-Strahlen ausgeführt. Dieses Verfahren hat dahingehend Nachteile, daß die Qualität des äußeren Aussehens oder die Zuverlässigkeit der Vorrichtung aufgrund von Nebenprodukten oder freien Säuren dürftig sind, die durch die Zersetzung des Salzes gebildet werden.
Die EP-A-205 261 offenbart eine optische Flüssigkristall-Vorrichtung der im ersten Teil der Ansprüche 1 und 2 definierten Art. Im Falle dieser Vorrichtung nach dem Stande der Technik umfassen die Polymer-Vorprodukte der photogehärteten Matrix Triallylisocyanurat, ein Polythiol und einen Photoinitiator. Eine andere Vorrichtung nach dem Stande der Technik ist in N.A. Vaz et al. "A Light Control Film Composed of Liquid Crystal Dropleds Dispersed in a UV- Curable Polymer", Liq. Cryst. 146, Seiten 1-15 (1987) offenbart.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile zu überwinden, die den konventionellen Verfahren eigen sind.
Die vorliegende Erfindung schafft eine optische Flüssigkristall-Vorrichtung, wie sie in Anspruch 1 oder 2 definiert ist.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Betreiben einer solchen optischen Flüssigkristall-Vorrichtung, bei dem, wenn eine Spannung anzulegen ist, eine Wechselspannung angelegt wird, und wenn keine Spannung angelegt wird, die beiden Elektroden mit einer Impedanz kurzgeschlossen werden, die geringer ist als die Impedanz der Schicht, die das nematische Flüssigkristall-Material und das gehärtete Produkt umfaßt.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
Bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind das nematische Flüssigkristall- Material und das gehärtete Produkt in einem feinen, heterogenen Zustand fixiert, der aus einem homogen gelösten Zustand des Flüssigkristall-Materials und der photohärtbaren Vinylverbindung durch die Photohärtungs-Stufe resultierte, wodurch die Verteilung des Flüssigkristall- Materials und des gehärteten Produktes gleichmäßig ist, was eine Vorrichtung ergibt, die ein hohe Qualität des äußeren Aussehens bei ausgezeichneter Produktivität aufweist.
In der vorliegenden Erfindung wird der Brechungsindex des gehärteten Produktes, der durch das Bestrahlen mit Licht gebildet wird, so eingestellt, daß er entweder dem gewöhnlichen Brechungsindex (no) oder dem außerordentlichen Brechungsidex (ne) des benutzten, nematischen Flüssigkristall-Materials oder dem Brechungsindex (nx) des nematischen Flüssigkristall- Materials entspricht, wenn es regellos orientiert ist, entweder in dem Zustand, bei dem keine Spannung angelegt ist, oder in dem Zustand, bei dem eine Spannung angelegt ist. Es ist daher so ausgebildet, daß Licht durchgelassen wird, wenn der Brechungsindex des gehärteten Produktes mit dem Brechungsindex des Flüssigkristall-Materials übereinstimmt, und Licht wird gestreut (weiße Trübung), wenn der Brechungindex des gehärteten Produktes mit dem Brechungsindex des Flüssigkristall-Materials nicht übereinstimmt. Mit diesem Charakteristikum ist die optische Flüssigkristall-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sehr wirksam zum Einsatz als eine lichtkontrollierende bzw. lichtregelnde Vorrichtung. Durch Einstellen des Brechungsindex des gehärteten Produktes auf no oder ne kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung so ausgebildet werden, daß sie sich ohne Anlegen eines elektrischen Feldes, aufgrund des Unterschiedes im Brechungsindex zwischen dem nicht orientierten Flüssigkristall-Material und dem gehärteten Produkt, in einem streuenden Zustand (d.h. einem trüben Zustand) befindet und daß sie sich in einem durchlässigen Zustand befindet, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, da das Flüssigkristall-Material so ausgerichtet ist, daß der Brechungsindex (no oder ne) des Flüssigkristall-Materials mit dem Brechungsindex des durch Photohärten erhaltenen, gehärteten Produktes übereinstimmt, was zu einer Vorrichtung führt, die eine ausgezeichnete reversible, lichtregelnde bzw. -kontrollierende Funktion aufweist.
Es ist besonders bevorzugt, eine Kombination eines nematischen Flüssigkristall-Materials mit einer positiven, dielektrischen Anisotropie und einer photohärtbaren Vinylverbindung zu verwenden, die so ausgewählt ist, daß der Brechungindex des resultierenden, gehärteten Produktes mit no des benutzten, nematischen Flüssigkristall-Materials übereinstimmt, weil die Ausrichtung des Flüssigkristalls während des Anlegens eines elektischen Feldes vorzugsweise senkrecht zum Substrat stattfinden sollte, um eine hohe Durchlässigkeit zu erzielen.
Weiter kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet sein, daß der Brechungsindex des durch das Photohärten gebildeten, gehärteten Produktes mit dem Brechungsindex (nx) des regellos orientierten, nematischen Flüssigkristall-Materials übereinstimmt. Das "regellos orientiert" bedeutet hier einen Zustand, bei dem die Moleküle des Flüssigkristalls unter dem Einfluß des Netzwerkes des gehärteten Produktes ohne Ausrichtung parallel oder senkrecht zur Ebene des Substrates in verschiedene Richtungen weisen. In diesem Falle stimmt der Brechungsindex des nicht orientierten (regellos orientierten) Flüssigkristall-Mateials mit dem Brechungsindex des gehärteten Produktes überein, und die Vorrichtung befindet sich in einem durchlässigen Zustand. Umgekehrt wird, wenn ein elektrisches Feld angelegt ist, das Flüssigkristall-Material ausgerichtet, wodurch der Brechungsindex (no oder ne) des Flüssigkristall-Materials mit dem Brechungsindex des durch Photohärten gebildeten Produktes nicht übereinstimmt, und die Vorrichtung befindet sich in einem streuenden Zustand (d.h. einem trüben Zustand). Ohne Anlegen von Spannung wird die Vorrichtung daher durchlässig sein. Das durch Photohärten gebildete, gehärtete Produkt ist jedoch in einer Netzwerkform vorhanden und der Flüssigkristall ist unter dem Einfluß dieses gehärteten Produktes regellos orientiert, wodurch es schwierig ist, einen gleichmäßigen Zustand zu erhalten. Es ist aber leicht möglich, eine gleichmäßige Ausrichtung im Falle der homogenen oder homöotropen Ausrichtung zu erhalten. Es ist schwierig, eine gleichmäßige, regellose Orientierung zu erhalten, weil der Zustand der Orientierung mikroskopisch oder lokal bedenklich variiert, was zu einem Unterschied im Brechungsindex führt, was als trübe Unregelmäßigkeiten zu beobachten ist, obwohl die regellose Orientierung makroskopisch regellos ist.
In der vorliegenden Erfindung sollten der Brechungsindex des gehärteten Produktes und der Brechungsindex (entweder no, ne oder nx) des Flüssigkristall-Materials vorzugsweise in genauer Übereinstimmung sein. Sie brauchen jedoch nicht in genauer Übereinstimmung zu sein oder sie können im wesentlichen in Übereinstimmung sein, so daß der durchlässige Zustand nicht nachteilig beeinflußt ist. Spezifisch sollte der Unterchied in den Brechungsindices vorzugsweise nicht größer als 0,15 sein. Das gehärtete Produkt wird durch die Einwirkung des Flüssigkristall-Materials quellen, wodurch der Brechungsindex des gehärteten Produktes näher am Brechungsindex des Flüssigkristall-Materials liegt als der ursprüngliche Brechungsindex des gehärteten Produktes, und das Licht wird durchgelassen, selbst wenn es einen Unterschied dieses Grades ziwschen den Brechungsindices gibt.
Ein Initiator für die Photohärtung kann zu der in der vorliegenden Erfindung eingesetzten, photohärtbaren Vinylverbindung hinzugegeben werden, um das Härten zu erleichtern. Eine Vorrichtung mit ausgezeichneter Qualität des äußeren Aussehens und ausgezeichneter Zuverlässigkeit kann mit einer radikalisch photohärtbaren Verbindung hergestellt werden. Die photohärtbare Vinylverbindung kann derart sein, daß die Verbindung selbst photo-reaktionsfähig ist, oder derart, daß das Härten durch eine Substanz induziert wird, die durch die Bestrahlung mit Licht gebildet wird. Solche Verbindungen können eingeteilt werden in solche, die durch die Bestrahlung mit Licht zum Härten zersetzt werden, und solche, die durch die Bestrahlung mit Licht zum Härten polymerisiert werden. Die durch Polymerisation härtbaren Verbindungen können weiter unterteilt werden in solche, die durch Licht dimerisieren, und solche, die unter Bildung von Polymeren polymerisieren. Die zu den ersteren gehören, haben in vielen Fällen eine Cinnamoylgruppe oder eine Cinnamylidengruppe als Divinylgruppe. So können, z.B., Polyvinylcinnamat, Polycinnamylidenvinylacetat oder ein Phenylendiacrylat erwähnt werden. Die letzteren schließen Monomere oder Oligomere ein, die durch Licht aktiviert werden und mit sich selbst oder anderen Polymeren, Oligomeren oder Monomeren zum Härten polymerisieren. Als die Vinylgruppe kann ein Acryloyl-, ein Allyl-, ein Spiran- oder ein Vinylbenzol-Monomer, -Oligomer oder -Polymer erwähnt werden. Spezifisch können Verbindungen mit mono-funktionellen oder poly-funktionellen Vinylgruppen erwähnt werden, die, z.B., repräsentiert werden durch ein Monoacrylat, ein Diacrylat, ein N-substituiertes Acrylamid, ein N-Vinylpyrrolidon, Styrol und seine Derivate, ein Polyolacrylat, ein Polyesteracrylat, ein Urethanacrylat, ein Epoxyacrylat, ein Siliconacrylat, ein Fluoralkylacrylat, ein Polyacrylat mit einer Polybutadien- Struktur, ein Polyacrylat mit einer Isocyanursäure-Struktur, ein Acrylat mit eine Hydantoin- Struktur und ein ungesättigtes Cycloacetal.
In der vorliegenden Erfindung können solche verschiedenen, photohärtbaren Verbindungen eingesetzt werden. Es ist jedoch bevorzugt, Acryloyl-Verbindungen zu benutzen, da deren Phasentrennung in das Flüssigkristall-Material und das gehärtete Produkt bei Bestrahlung mit Licht ausgezeichnet sind und ihre Gleichmäßigkeit und Härtungsrate bei Bestrahlung mit Licht hoch sind, und das gehärtete Produkt stabil ist. An der Acryloylgruppe der Acryloyl- Verbindungen kann das Wasserstoffatom in der α- oder β-Position durch eine Phenylgruppe, eine Alkylgruppe, ein Halogenatom oder eine Cyangruppe substituiert sein.
In der vorliegenden Erfindung sind von diesen photohärtbaren Vinylverbindungen solche bevorzugt, die bei Bestrahlung mit Licht durch Polymerisation härtbar sind, insbesondere solche, die polymerisierbare Oligomeren enthalten.
Spezifisch enthält eine solche photohärtbare Vinylverbindung vorzugsweise von 15 bis 70 Gew.-% eines Acryloligomers mit mindestens zwei Vinylgruppen, wodurch das Schrumpfen aufgrund des Härtens minimal ist und sich selten feine Risse in der optischen Flüssigkristall-Vorrichtung bilden, so daß die Formbarkeit verbessert ist. Mit zunehmenden, feinen Rissen nimmt die Lichtdurchlässigkeit in einem lichtdurchlässigen Zustand ab, und die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung ist dürftig. Die Viskosität dieses Acryloligomers beträgt vorzugsweise von 150 bis 50.000 mPa s (cps) bei 50ºC. Ist die Viskosität zu hoch oder zu gering, dann ist die Formbarkeit ungenügend.
Für den Rest der photohärtbaren Vinylverbindung kann ein Vinylmonomer eingesetzt werden. Ein Acrylmonomer ist besonders bevorzugt, weil es eine gute Verträglichkeit mit dem Acryloligomer hat.
Ein bevorzugtes Acryloligomer, das für die vorliegende Erfindung brauchbar ist, hat die folgende Formel I:
worin X ausgewählt sein kann aus Einheiten von, z.B., einem Polyol, einem Polyester, einem Epoxy, einem Urethan oder einem Hydantoin, die eine Acrylsäure-Struktur (CH&sub2;=CH-COO-) an beiden Enden aufweisen. Spezifisch kann X die folgenden Strukturen haben:
-(R-O-)n, wie -(CH&sub2;CH&sub2;O)n- oder -(C&sub3;H&sub6;O)n
In den obigen Formeln ist R eine Alkylengruppe und R' ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, die durch Phenylen oder Cyclohexylen substituiert sein kann. Sind mehrere R oder R' in der gleichen Struktur vorhanden, dann können diese gleiche oder verschiedene Gruppen sein.
Die obigen Einheiten repräsentieren nur Beispiele. X kann in geeigneter Weise ausgewählt werden unter Berücksichtigung der Gestalt oder Eigenschaften der Vorrichtung.
Die photohärtbaren Vinylverbindungen können allein oder in Kombination als eine Mischung mehrerer Verbindungen eingesetzt werden. Eine solche photohärtbare Vinylverbindung kann ein Modifiziermittel enthalten, das für die Herstellung einer Vorrichtung erforderlich ist oder ein Modifiziermittel für die hergestellte Vorrichtung. Spezifisch kann es ein Vernetzungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein Verdünnungsmittel, ein Verdickungsmittel, ein Entformungsmittel, ein Klebstoff, ein Stabilisator, ein Absorber, ein Färbemittel, ein Polymerisations-Beschleuniger, ein Kettenübertragungsmittel oder einen Polymerisations-Inhibitor enthalten.
Die für die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung einzusetzende, photohärtbare Vinylverbindung kann geeigneterweise ausgewählt sein aus verschiedenen Materialien, die die obigen Anforderungen erfüllen, wobei der Brechungsindex des Flüssigkristall-Materials und die Verträglichkeit mit dem Flüssigkristall-Material in Betracht gezogen werden.
Als Photohärtung-Initiator kann ein Benzoinether, ein Benzophenon, ein Acetophenon oder ein Thioxanthon erwähnt werden. Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte, nematische Flüssigkristall-Material kann allein oder in Form einer Zusammensetzung benutzt werden. Um jedoch die verschiedenen Anforderungen, wie den Bereich der Betriebstemperatur und die Betriebsspannung zu erfüllen, ist es vorteilhaft, es in Form einer Zusammensetzung zu benutzen.
Das nematische Flüssigkristall-Material muß gleichmäßig in der photohärtbaren Vinylverbindung gelöst sein und in dem durch die Bestrahlung mit Licht gebildeten, gehärteten Produkt unlöslich oder kaum löslich sein. Wird eine Zusammensetzung benutzt, dann ist es bevorzugt, daß die Löslichkeit der einzelnen Flüssigkristall-Materialien einander sehr ähnlich ist.
Für die Herstellung einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können die photohärtbare Vinylverbindung und das nematische Flüssigkristall-Material in einem Gewichtsverhältnis von 5:95 bis 45:55 vermischt, und die Mischung kann in Form einer Flüssigkeit oder einer viskosen Flüssigkeit eingesetzt werden. Für die Herstellung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Mischung aus der photohärtbaren Vinylverbindung und dem nematischen Flüssigkristall-Material in Form einer Flüssigkeit oder einer viskosen Flüssigkeit hergestellt werden, solange sie gleichmäßig gelöst ist. Der optimale Zustand kann ausgewählt werden in Abhängigkeit von dem speziellen Verfahren für die Herstellung der Vorrichtung. Für eine Zelle, die ein Paar von Glassubstraten umfaßt, die mit transparenten Elektroden versehen sind, die, z.B., aus In&sub2;O&sub3;-SnO&sub2; oder SnO&sub2; hergestellt sind, die einander gegenüber liegen und an ihrer Peripherie abgedichtet sind, ist es üblicherweise geeignet, daß die Mischung in flüssiger Form injiziert wird. Wird die Mischung auf eines der Substrate aufgebracht, das, z.B., aus einem Kunststoff oder Glas besteht, die mit transparenten Elektroden versehen sind und dann das andere Substrat daraufgelegt, dann ist es üblicherweise geeignet, die Mischung in einem viskosen Zustand einzusetzen.
Die Vorrichtung kann mit einem Zellabstand von 5 bis 100 µm betrieben werden. In Anbetracht der angelegten Spannung und des Kontrastes zwischen dem an- und abgeschalteten Zustand wird der Zellspalt jedoch vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 7 bis 40 µm eingestellt. Die zwischen den Substraten gehaltene Mischung wird dann mit Licht bestrahlt, um das nematische Flüssigkristall-Material und das gehärtete Produkt in ihrem phasengetrennten Zustand zu fixieren. Bestrahlung mit Licht bedeutet üblicherweise UV-Bestrahlung oder Bestrahlung mit Elektronenstrahlen. Ist der Brechungsindex des gehärteten Produktes so eingestellt, daß er no oder ne des Flüssigkristall-Materials entspricht, dann ist die zwischen den Substraten gehaltene Mischung vor dem Bestrahlen mit Licht gleichmäßig gelöst und farblos transparent, doch wird sie nach der Bestrahlung mit Licht trübe, weil Licht aufgrund des Unterschiedes im Brechungsindex zwischen dem nicht orientierten, nematischen Flüssigkristall- Material und dem gehärteten Produkt gestreut wird. Die so hergestellte Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann daher in einer solchen Weise betrieben werden, daß bei Anlegen einer Spannung das nematische Flüssigkristall-Material ausgerichtet wird und der Brechungsindex mit dem Brechungsindex des gehärteten Produktes übereinstimmt, wodurch sich die Vorrichtung in einem lichtdurchlässigen Zustand befindet.
Wird der Brechungsindex des gehärteten Produktes so eingestellt, daß er mit dem Brechungsindex (nx) des Flüssigkristall-Materials übereinstimmt, dann ist die zwischen den Substraten gehaltene Mischung vor dem Bestrahlen mit Licht farblos transparent, weil die Mischung gleichmäßig gelöst ist, und sie behält einen lichtdurchlässigen Zustand nach dem Bestrahlen mit Licht bei, weil der Brechungsindex des nicht orientierten, nematischen Flüssigkristall-Materials mit dem Brechungsindex des gehärteten Produktes übereinstimmt. Die so hergestellte Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in einer solchen Weise betrieben werden, daß bei Anlegen einer Spannung das nematische Flüssigkristall-Material ausgerichtet wird und dessen Brechungsindex nicht mehr mit dem Brechungsindex des gehärteten Produktes übereinstimmt, wodurch Licht unter Bildung eines trüben Zustandes gestreut wird.
In der vorliegenden Erfindung kann dem Flüssigkristall-Material eine gewisse Farbe verliehen werden, indem man, z.B., einen dichroitischen Farbstoff, ein einfaches Färbemittel oder ein Pigment in das Flüssigkristall-Material einbringt, indem man ein gefärbtes Material als härtbare Verbindung benutzt, indem man gefärbte Substrate einsetzt oder indem man einen gefärbten Filter laminatartig aufbringt.
In der vorliegenden Erfindung wird das nematische Flüssigkristall-Material als ein Lösungsmittel benutzt, und die lichthärtbare Vinylverbindung wird durch Bestrahlen mit Licht gehärtet, wodurch es nicht erforderlich ist, während des Härtens ein Lösungsmittel oder Wasser zu verdampfen. Das Härten kann somit in einem abgedichteten System mit hoher Zuverlässigkeit ausgeführt werden, und die lichthärtbare Vinylverbindung dient wirksam zum Verbinden des Paares von Substraten, wodurch ein Dichtungsmittel nicht erforderlich ist.
Es ist möglich, ein Herstellungsverfahren mit einer hohen Produktivität zu benutzen, das das Zuführen einer Lösung der photohärtbaren Vinylverbindung und des nematischen Flüssigkristall-Materials auf eines der mit Elektroden versehenen Substrate und dann das Auflegen des anderen Substrates darauf umfaßt, gefolgt vom Bestrahlen mit Licht zum Härten.
Im besonderen ist es unter Einsatz von mit Elektroden versehenen Kunststoff-Substraten möglich, einfach eine langgestreckte, optische Flüssigkristall-Vorrichtung herzustellen, bei der ein kontinuierlicher Kunststoffilm benutzt wird.
Unter Einsatz eines Flüssigkristall-Materials, das gleichmäßig in einer Matrix des gehärteten Produktes verteilt ist, gibt es keine beträchtliche Gefahr, daß die obere und untere transparente Elektrode kurzgeschlossen werden, selbst wenn die Vorrichtung mit einer großen Oberfläche ausgebildet wird. Es ist nicht erforderlich, genau die Ausrichtung oder den Zellspalt zu kontrollieren, wie dies bei gewöhnlichen Anzeigevorrichtungen mit verdrehtem, nematischem Flüssigkristall erforderlich ist. Es kann somit eine lichtkontrollierende Flüssigkristall-Vorrichtung mit einer großen Oberfläche mit außerordentlich guter Produktivität hergestellt werden. Um Unregelmäßigkeiten in der Lichtdurchlässigkeit zu minimieren, wird der Zellspalt vorzugsweise konstant eingestellt. Für diesen Zweck ist es bevorzugt, einen Abstandshalter für einen Zellspalt, wie Glasteilchen, Kunststoffteilchen oder Keramikteilchen in dem Raum zwischen den Substraten anzuordnen. Spezifisch kann ein solcher Abstandshalter für einen Zellspalt in die Lösung des nematischen Flüssigkristall-Materials und der photohärtbaren Vinylverbindung, oder er kann vor oder nach der Zufuhr der Lösung auf eines der Substrate und vor dem Auflegen des anderen Substrates eingebracht werden. In diesem Falle wird vorzugsweise Druck nach dem Auflegen des zweiten Substrates ausgeübt, gefolgt vom Härten, um einen gleichmäßigen Zellspalt zu erhalten.
Eine solche optische Flüssigkristall-Vorrichtung kann als eine Anzeigevorrichtung benutzt werden. Da sie jedoch leicht mit einer großen Oberfläche hergestellt und in eine gewünschte Größe geschnitten werden kann, ist sie besonders wirksam zum Einsatz als ein lichtkontrollierende Vorrichtung. Wird sie als eine lichtkontrollierende Vorrichtung benutzt, dann befindet sie sich üblicherweise in einem durchlässigen Modus, wofür transparente Elektroden benutzt werden. Es kann natürlich eine Metallzuleitung dazu vorgesehen sein, um den Widerstand zu verringern. Wird die Vorrichtung als ein lichtkontrollierender Spiegel benutzt, dann kann eine der Elektroden als eine reflektierende Elektrode ausgebildet sein.
Es können verschiedene Modifikationen an einer solchen optischen Flüssigkristall- Vorrichtung vorgenommen werden. Sind die Substrate, z.B., aus Kunststoff oder dünnem Glas hergestellt, dann kann eine Schutzfolie bzw. -scheibe aus Kunststoff oder Glas durch Laminieren aufgebracht werden, oder die Substrate können aus einem getemperten Glas, einem laminierten Glas oder einem Draht enthaltenden Glas hergestellt werden.
Es ist besonders bevorzugt, daß eine optische Flüssigkristall-Vorrichtung hergestellt wird unter Einsatz von Kunststoff-Substraten, die mit Elektroden versehen sind, wobei Elektroden- Zuleitungen vorgesehen sind, die Baueinheit sandwichartig zwischen einem Paar von Glasscheiben angeordnet ist, die etwas größer sind als die optische Flüssigkristall-Vorrichtung, wobei ein Klebstoff-Material, wie Polyvinylbutyral, dazwischen angeordnet ist, dann wird die Klebstoffschicht durch Erhitzen oder Bestrahlen mit Licht gehärtet, um die optische Flüssigkristall-Vorrichtung und die Glasscheiben in Form eines laminierten Glases zusammenzufügen. Es ist besonders bevorzugt, Polyvinylbutyral als Klebstoffmaterial einzusetzen, weil es dadurch möglich ist, eine Struktur zu erhalten, die einem üblichen, laminierten Glas sehr ähnlich ist.
Um eine solche optische Flüssigkristall-Vorrichtung herzustellen, kann ein Paar von Substraten mit einer erwünschten Gestalt hergestellt werden, und die optische Flüssigkristall- Vorrichtung kann hergestellt werden durch Kombinieren des Paares von Substraten. Sie kann auch hergestellt werden unter Einsatz eines kontinuierlichen Kunststoffilm-Substrates oder es ist möglich ein Verfahren zu benutzen, bei dem die Vorrichtung unter Einsatz eines langgestreckten Glassubstrates hergestellt und dann in eine erwünschte Größe geschnitten wird.
Eine lichtkontrollierende Vorrichtung aus einer solchen optischen Flüssigkristall-Vorrichtung kann benutzt werden als ein Baumaterial, wie ein Fenster, ein Oberlicht, eine Trennwand oder eine Tür, als ein Material für Fahrzeuge, wie ein Fenster oder ein Sonnendach, oder als ein Material für ein Gehäuse für verschiedene elektrische Produkte, eine Tür oder einen Verschluß.
Die optische Flüssigkristall-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in einer solchen Weise betrieben werden, daß bei Anlegen einer Spannung eine Wechseispannung angelegt wird, um die Ausrichtung des Flüssigkristalls zu ändern. Mehr im besonderen kann eine Wechselspannung von 5 bis 100 V bei 10 bis 1.000 Hz angelegt werden.
Wird keine Spannung angelegt, dann können die Elektroden offen oder kurzgeschlossen sein. Es ist bevorzugt, daß die Impedanz zwischen den Elektroden, d.h. die Gesamtimpedanz einschließlich der Elektrodenimpedanz, der Verbindungsimpedanz an den Anschlüssen und der Schaltungsimpedanz geringer ist als die Impedanz der Schicht, die das nematische Flüssigkristall-Material und das gehärtete Produkt umfaßt, wodurch das Ansprechen des Flüssigkristall- Materials auf das Abschalten der Spannung schnell erfolgt.
Im besonderen ist es bevorzugt, daß die Impedanz zwischen den Elektroden nicht höher als 1/10 der Impedanz der Schicht ist, die das nematische Flüssigkristall-Material und das gehärtete Produkt umfaßt. Zu diesem Zweck ist es bei hoher Elektrodenimpedanz und hoher Verbindungsimpedanz an den Anschlüssen bevorzugt, die Schaltungsimpedanz zu verringern. Durch Einrichten einer solchen selbstentladenden Schaltung kann eine zwischen den Elektroden angesammelte, elektrische Ladung schnell entladen werden, und sie hindert nicht die Bewegung des Flüssigkristalls, um zur regellosen Orientierung zurückzukehren, und die Änderung zwischen Durchlässigkeit und Streuung wird rasch erfolgen, selbst wenn die Kapazität der Vorrichtung groß ist, verglichen mit üblichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist brauchbar als eine Anzeigevorrichtung, insbesondere als eine Anzeigevorrichtung mit großer Oberfläche oder eine Anzeigevorrichtung mit einer gekrümmten Oberfläche, die mit konventionellen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen schwierig war. Weiter ist sie brauchbar für viele Anwendungen, wie eine lichtkontrollierende Vorrichtung mit einer großen Oberfläche oder eine Lichtblende. Weiter ist sie brauchbar für eine Anwendung, bei der sie vor einer Lichtquelle, wie einer elektrischen Birne, angeordnet wird, um das Schalten zwischen einer Nebellampe und einer üblichen Lampe elektrisch auszuführen.
In der vorliegenden Erfindung kann eine der Elektroden als eine spiegelnd reflektierende Elektrode in Form eines Spiegels eingesetzt werden. In diesem Falle kann das rückwärtige Substrat aus einem nicht durchlässigen Glas, Kunststoff, einer solchen Keramik oder einem solchen Metall hergestellt sein.
Weiter kann eine Farbe geschaffen werden durch Einsatz eines gefärbten Filters oder durch Einbringn einer dichroitischen Farbe in das Flüssigkristall-Material.
Sie kann auch laminiert auf einer anderen Anzeige eingesetzt werden, wie einer TN- Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, einer elektrochromen Anzeigevorrichtung oder einer Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung.
Die Anzeige der vorliegenden Erfindung kann daher verschiedene Anwendungen haben.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, daß die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf solche spezifischen Beispiele beschränkt ist. In den Beispielen bedeuten "Teile" "Gewichtsteile".

BEISPIEL 1

In einem Teil n-Butylacrylat und 5 Teilen 2-Hydroxyethylacrylat wurden 18 Teile eines Flüssigkristall-Materials (E-8, hergestellt durch BDH Co.) und 0,12 Teile Benzoinisopropylether als ein Photohärtungs-Initiator gleichmäßig gelöst, und die Lösung wurde in eine mit ITO versehene Glassubstrat-Zelle mit einem Zellabstand von 25 µm injiziert. Das Injektionsloch wurde abgedichtet und die Zelle dann mit einer Vorrichtung zur Bestrahlung mit UV-Strahlen (Toscure 400, Handelsname, hergestellt durch Toshiba) etwa 60 Sekunden lang bestrahlt, wodurch die gesamte, bestrahlte Oberfläche trübe wurde, und eine Vorrichtung mit einem in einer Harzmatrix mit Netzwerkstruktur dispergierten Flüssigkristall erhalten wurde. Die Durchlässigkeit vor dem Anlegen einer Spannung betrug 18,3%, wenn eine Wechselspannung von 60 V (50 Hz) angelegt wurde, zeigte die Vorrichtung eine Durchlässigkeit von 60,2%. (Meßgerät für die Durchlässigkeit: M-304, hergestellt durch Asahi Bunko K.K.).

BEISPIEL 2

Ein Teil n-Butylacrylat, 3 Teile 2-Hydroxyethylacrylat, 4 Teile eines Acryloligomers (M- 1200, hergestellt durch Toa Gosei Kagaku K.K.), 0,16 Teile eines Photohärtungs-Initiators (Darocur 1116, Handelsname, hergestellt durch Merck Co.) und 4 Teile eines Flüssigkristall- Materials (E-8) wurden gleichmäßig gelöst. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1, ausgenommen, daß der Zellspalt zu 10 µm verändert wurde, wurde eine Vorrichtung hergestellt. Die Durchlässigkeit vor und nach dem Anlegen einer Spannung (Wechselspannung 60 V, 50 Hz) betrug 38,4% bzw. 77,1%.

BEISPIEL 3

3 Teile n-Butylacrylat, 2 Teile eines Acryloligomers (Viscoat #823, Handelsname, hergestellt durch Osaka Yuki Kagaku K.K., Viskosität: 19.000 mPa s (cps)/50ºC), 3 Teile eines Flüssigkristall-Materials (E-8) und 0,1 Teil eines Photohärtungs-Initiators (Darocur 1116) wurden gleichmäßig vermischt und die Mischung mit einem Abstreichmesser auf einem mit ITO versehenen Polyesterfilm aufgebracht. Ein Abstandshalter von 10 µm wurde aufgelegt und dann wurde ein mit ITO versehener Polyesterfilm daraufgelegt. Es wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 bestrahlt, um eine Vorrichtung zu erhalten. Die Durchlässigkeit vor und nach dem Anlegen einer Spannung (Wechselspannung 60 V, 50 Hz) betrug 42,8% bzw. 67,1%.

BEISPIEL 4

1 Teil n-Butylacrylat, 5 Teile 2-Hydroxyethylacrylat, 3 Teile eines Acryloligomers (M- 6200, hergestellt durch Toa Gosei Kagaku K.K., Viskosität: 240 mPa s (cps)/50ºC), 0,20 Teile eines Photohärtungs-Initiators (Darocur 1173, Handelsname, hergestellt durch Merck Co.) und 18 Teile eines Flüssigkristall-Materials (E-8) wurden gleichmäßig gelöst. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1, ausgenommen, daß die Dicke der Glasscheibe für die Zelle zu 3,0 mm und die Bestrahlung mit Licht zu 3 Minuten geändert wurde, wurde eine Vorrichtung hergestellt. Die Durchlässigkeit vor und nach dem Anlegen einer Spannung (Wechselspannung 60 V, 50 Hz) betrug 8,3% bzw. 52,0%.

BEISPIEL 5

Ein Teil N-(n-Butoxymethyl)acrylamid, 3 Teile n-Butylacrylat, 0,2 Teile eines Photohärtungs-Initiators (Darocur 1116) und 9,5 Teile eines Flüssigkristall-Materials (TN-623, hergestellt durch Roche Co.) wurden gleichmäßig gelöst. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß der Zellspalt zu 10 µm geändert wurde, stellte man eine Vorrichtung her. Die Durchlässigkeit vor und nach dem Anlegen einer Spannung (Wechselspannung 60 V, 50 Hz) betrug 79,1% bzw. 85,0%.

BEISPIEL 6

12 Teile n-Butylacrylat, 24 Teile eines Acryloligomers (M-1200, hergestellt durch Toa Gosei Kagaku K.K.), 1,4 Teile eines Photohärtungs-Initiators (Darocur 1116) und 64 Teile eines Flüssigkristall-Materials (E-8) wurden gleichmäßig gelöst. Es wurde ein Abstandshalter von 14 µm hinzugegeben und gründlich darin dispergiert. Die Mischung auf einen mit ITO versehenen Polyesterfilm aufgebracht, und dann wurde ein mit ITO versehener Polyesterfilm aufgelegt. Die Bestrahlung wurde mit einer Vorrichtung für UV-Strahlung (Neolumisuper (30 W), Handelsname, hergestellt durch Misubishi Denki K.K.) etwa 90 Sekunden ausgeführt, um eine Vorrichtung zu erhalten.
Die Durchlässigkeit ohne Anlegen einer Spannung betrug 10% und die Durchlässigkeit während des Anlegens einer Spannung betrug 67,0% (Wechselspannung 15 V, 50 Hz) und 81,0% (Wechselspannung 100 V, 50 Hz).
Diese Vorrichtung wurde sandwichartig zwischen einem Paar von Glasscheiben angeordnet, wobei ein Paar von Polyvinylbutyral-Schichten dazwischengelegt wurde, und die Baueinheit wurde in einem Autoklaven zum Zusammenfügen erhitzt und gepreßt.
Die zusammengefügte Vorrichtung war sicher gegen einen Druck von außen und sehr zuverlässig.

BEISPIEL 7

Es wurde eine Vorrichtung in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 6, ausgenommen, daß die Dicke des Abstandshalters zu 8 µm geändert wurde. Die Durchlässigkeit ohne Anlegen einer Spannung betrug 20%, und die Durchlässigkeit während des Anlegens einer Spannung betrug 67,0% (Wechselspannung 15 V, 50 Hz) und 79,0% (Wechselspannung 30 V, 50 Hz).

BEISPIEL 8

Mit der Vorrichtung von Beispiel 6 betrug die Ansprechzeit bei der Änderung der Durchlässigkeit bei Öffnen der Schaltung aus einem Zustand, bei dem eine Spannung von 50 V angelegt worden war, 1,2 Sekunden. Nach dem Abschalten der Spannung wurden die Elektroden der Vorrichtung mit einem Widerstand von 1 kΩ kurzgeschlossen, wobei die Ansprechzeit 0,02 Sekunden betrug.

BEISPIEL 9

Es wurde eine Vorrichtung in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, ausgenommen, daß 1,5 Teile eines gefärbten, härtbaren Materials (Bestcure 161, Handelsname, hergestellt durch Toka Shikiso Kagaku Kogyo K.K.) hinzugegeben und dispergiert wurden.
Es wurde eine gleichmäßig über die gesamte Oberfläche gefärbte Vorrichtung erhalten. Die Durchlässigkeit ohne Anlegen einer Spannung betrug 7,5%, und die Durchlässigkeit während des Anlegens einer Spannung betrug 65,8% (Wechselspannung 100 V, 50 Hz).

BEISPIEL 10

7 Teile n-Octylacrylat, 15 Teile 2-Hydroxyethylacrylat, 14 Teile Acryloligomer (M-1200, hergestellt durch Toa Gosei Kagaku K.K., Viskosität: 30.000 mPa s (cps)/50ºC), 3 Teile Benzomisopropylether als ein Photohärtungs-Initiator und 64 Teile eines Flüssigkristall-Materials (E-8) wurden gleichmäßig gelöst. Diese Lösung wurde auf ein mit ITO versehenes Polyesterfilm-Substrat aufgebracht, das vorläufig an einer Glasplatte haftete, und dann wurde ein mit ITO versehenes Polyesterfilm-Substrat, das gleichermaßen vorläufig an einer Glasplatte haftete, mit einem Zellspalt von 14 µm daraufgelegt. Die Bestrahlung wurde mit einer Vorrichtung für UV- Strahlen (Toscure 400, Handelsname, hergestellt durch Toshiba) etwa 60 Sekunden bestrahlt, um eine Vorrichtung zu erhalten, bei der die bestrahlte Oberfläche trübe war. Die Durchlässigkeit vor dem Anlegen einer Spannung betrug 15,9% und sie wurde nach dem Anlegen einer Wechselspannung von 100 V (50 Hz) 77,0%.

BEISPIEL 11

Ein Teil N-(n-Butoxymethyl)acrylamid, 3 Teile n-Butylacrylat, 1 Teil Acryloligomer (Viscoat #823), 0,2 Teile eines Photohärtungs-Initiators (Darocur 1116) und 9,5 Teile eines Flüssigkristall-Materials (TN-623, hergestellt durch Roche Co.) wurden gleichmäßig gelöst. Es wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 eine Vorrichtung hergestellt. Die Durchlässigkeit vor und nach dem Anlegen einer Spannung (Wechselspannung 60 V, 50 Hz) betrug 76,2% bzw. 85,2%.
Bei dieser Vorrichtung wurde ein Acryloligomer als ein Ausgangsmaterial eingesetzt. Verglichen mit der in Beispiel 5 erhaltenen Vorrichtung waren die feinen Risse nach dem Härten weniger und die Änderung in der Durchlässigkeit bei Anlegen einer Spannung war groß.
Wie im Vorstehenden beschrieben, schafft die vorliegende Erfindung eine neue, optische Flüssigkristall-Vorrichtung, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen optischen Flüssigkristall-Vorrichtung. Die optische Flüssigkristall-Vorrichtung, die als eine lichtkontrollierende Vorrichtung brauchbar ist, wird hergestellt durch Bestrahlen einer gleichförmigen Lösung eines nematischen Flüssigkristall-Materials und einer photohärtbaren Vinylverbindung, die so ausgewählt ist, daß der Brechungsindex des resultierenden, gehärteten Produktes entweder mit dem gewöhnlichen Brechungsindex (no) oder dem außergewöhnlichen Brechungsindex (ne) des nematischen Flüssigkristall-Materials oder dem Brechungsindex (nx) des nematischen Flüssigkristall-Materials in regelloser Orientierung übereinstimmt, wobei die genannte Mischung zwischen einem Paar von mit Elektroden versehenen Substraten gehalten ist, um die photohärtbare Verbindung zu härten und die resultierende Phasentrennung des nematischen Flüssigkristall-Materials und des gehärteten Produktes zu fixieren. Die vorliegende Erfindung erfordert somit keinen polarisierenden Film und schafft eine Vorrichtung mit ausgezeichneter Qualität des äußeren Aussehens und mit hoher Produktivität. Sie ist brauchbar als eine Anzeige, insbesondere als eine Anzeige mit einer großen Oberfläche oder einer gekrümmten Oberfläche, und sie hat auch einen weiten Anwendungsbereich, z.B. als eine lichtkontrollierende Vorrichtung mit einer großen Oberfläche und als eine Lichtblende.
Da in der vorliegenden Erfindung eine lichthärtbare Vinylverbindung benutzt wird, ist die Vorrichtung sehr zuverlässig, und da sie eine Struktur eines laminierten Glases hat, ist sie sehr sicher, da sie kaum einem Bruch durch einen Druck von außen unterliegt.
Die Sicherheit wird verbessert durch Anlegen einer Schutzscheibe auf mindestens einer Seite der Substrate. Die Vorrichtung ist kaum zerbrechlich, wenn eine Schutzscheibe auf jeder Seite vorgesehen ist.
Durch Zuführen einer Lösung des nematischen Flüssigkristall-Materials, der photohärtbaren Vinylverbindung und gegebenenfalls eines Pbotohärtungs-Initiators auf eines der Substrate und Auflegen des anderen Substrates darauf kann eine Vorrichtung mit einer großen Oberfläche leicht mit hoher Produktivität hergestellt werden. Selbst im Falle von Glassubstraten können ziemlich langgestreckte Substrate benutzt werden, und im Falle von Kunststoffsubstraten ist es möglich, ein kontinuierliches Verfahren durch Einsetzen kontinuierlicher Kunststoffilme anzuwenden.
Besonders wenn Kunststoffsubstrate als Substrate eingesetzt werden, wird die Festigkeit dürftig sein, obwohl die Produktivität hoch ist, und wenn sie mit einer großen Oberfläche hergestellt wird, dann wird die Vorrichtung empfindlich für Bruch oder Verbiegen sein. Es ist daher wirksam, eine Schutzscheibe auf jeder Seite vorzusehen. Es ist besonders bevorzugt, eine Glasscheibe als die Schutzscheibe zu benutzen, und durch Verbinden einer Glasscheibe mittels eines Klebstoffmaterials ist es möglich, eine Struktur ähnlich einem laminierten Glas zu erhalten, die sehr sicher und zuverlässig ist.
In der optischen Flüssigkristall-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bilden das Flüssigkristall-Material und die gehärtete Vinylverbindung eine feine, dreidimensionale Netzwerkmatrix, und eine solche Vorrichtung kann zum Einsatz zu einer erwünschten Größe geschnitten werden.
Die vorliegende Erfindung kann für verschiedene andere Anwendungen innerhalb eines Bereiches eingesetzt werden, wo die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt sind.

Claims

1. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung, umfassend

ein Paar von mit Elektroden versehenen Substraten und

eine Schicht aus nematischem Flüssigkristall-Material und photogehärtetem Produkt, wobei das nematische Flüssigkristall-Material und das photogehärtete Produkt in dieser Schicht phasengetrennt und fixiert sind, die sandwichartig zwischen den Substraten angeordnet ist und wobei das photogehärtete Produkt derart ausgewählt ist, daß der Brechungsindex des photogehärteten Produktes im wesentlichen entweder dem gewöhnlichen Brechungsindex (no) oder dem außergewöhnlichen Brechungsindex (ne) des nematischen Flüssigkristall-Materials entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das photgehärtete Produkt aus einer photohärtbaren Vinylverbindung resultiert, die von 15 bis 70 Gew.-% eines Acryloligomers enthält.

2. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung, umfassend ein Paar von mit Elektroden versehenen Substraten und eine Schicht aus nematischem Flüssigkristall-Material und photogehärtetem Produkt, wobei das nematische Flüssigkristall-Material und das photogehärtete Produkt in dieser Schicht fixiert phasengetrennt und sind, die sandwichartig zwischen den Substraten angeordnet ist und wobei das photogehärtete Produkt derart ausgewählt ist, daß der Brechungsindex des photogehärteten Produktes im wesentlichen dem Brechungsindex (nx) des regellos orientierten, nematischen Flüssigkristall-Materials entspricht,

dadurch gekennzeichnet, daß das photogehärtete Produkt aus einer photohärtbaren Vinylverbindung resultiert, die von 15 bis 70 Gew.-% eines Acryloligomers enthält.

3. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die photohärtbare Vinylverbindung derart ausgewählt ist, daß der Brechungsindex des photogehärteten Produktes im wesentlichen dem gewöhnlichen Brechungsindex (no) des nematischen Flüssigkristall-Materials entspricht.

4. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, worin das nematische Flüssigkristall-Material eine positive dielektrische Anisotropie aufweist.

5. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, worin die Schicht aus nematischem Flüssigkristall-Material und photogehärtetem Produkt einen Abstandshalter enthält, um einen Zellspalt sicherzustellen.

6. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, worin die mit Elektroden versehenen Substrate mit transparenten Elekteroden versehene Substrate sind.

7. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, worin die mit Elektroden versehenen Substrate mit transparenten Elektroden versehene Kunststoff-Substrate sind.

8. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 7, worin eine Schutzscheibe auf die äußere Seite mindestens eines der Kunststoff-Substrate laminiert ist.

9. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 8, worin eine Schutzscheibe auf die Seite jedes der Kunststoff-Substrate laminiert ist.

10. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, worin die Schutzscheibe eine Glasscheibe ist.

11. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 10, worin die Glasscheibe mittels Polyvinylbutyral integral mit jedem Kunststoff-Substrat in Form eines laminierten Glases verbunden ist.

12. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, worin das nematische Flüssigkristall-Material in dem photogehärteten Produkt dispergiert ist.

13. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, worin das photogehärtete Produkt in einer dreidimensionalen Netzwerkmatrix ausgebildet ist.

14. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin das Acryloligomer die folgende Formel (I) aufweist:

worin X ausgewählt ist aus Einheiten eines Polyols, eines Polyesters, einer Epoxyverbindung, eines Urethans oder eines Hydantoins.

15. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, die derart angeordnet ist, daß bei Anlegen einer Spannung eine Wechselspannung angelegt wird, und daß ohne angelegte Spannung die beiden Elektroden mit einer Impedanz kurzgechlossen sind, die geringer ist als die Impedanz der Schicht, die das nematische Flüssigkristall-Material und das photogehärtete Produkt umfaßt.

16. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, worin eine der Elektroden eine reflektierende Elektrode ist.

17. Verwendung der optischen Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, um das Schalten zwischen einer Nebellampe und einer üblichen Lampe auszuführen, wobei die optische Flüssigkristall-Vorrichtung vor einer Lichtquelle, wie einer elektrischen Birne, angeordnet ist.

18. Optische Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, worin ein dichroitischer Farbstoff in das nematische Flüssigkristall-Material eingebracht ist.

19. Verfahren zum Herstellen einer optischen Flüssigkristall-Vorrichtung mit einem Paar von mit Elektroden versehenen Substraten und einer sandwichartig zwischen den Substraten angeordneten Schicht aus nematischem Flüssigkristall-Material und photogehärtetem Produkt, wobei das nematische Flüssigkristall-Material und das photogehärtete Produkt in dieser Schicht phasengetrennt und fixiert sind, umfassend:

eine erste Stufe des Zuführens einer Mischung aus Flüssigkristall-Material und photohärtbarem Produkt zwischen ein Paar von mit Elektroden versehenen Substraten, wobei die Mischung eine Lösung eines nematischen Flüssigkristall-Materials und einer photohärtbaren Vinylverbindung ist, die von 15 bis 70 Gew.-% eines Acryloligomers enthält, das derart ausgewählt ist, daß der Brechungsindex des gehärteten Produktes im wesentlichen entweder dem gewöhnlichen Brechungsindex (no) oder dem außergewöhnlichen Brechungsindex (ne) des nematischen Flüssigkristall-Materials entspricht und eine zweite Stufe des Härtens der Mischung durch Bestrahlen mit Licht und Fixieren der Phasentrennung des Flüssigkristall-Materials und des photogehärteten Produktes.

20. Verfahren zum Herstellen einer optischen Flüssigkristall-Vorrichtung mit einem Paar von mit Elektroden versehenen Substraten und einer sandwichartig zwischen den Substraten angeordneten Schicht aus nematischem Flüssigkristall-Material und photogehärtetem Produkt, wobei das nematische Flüssigkristall-Material und das photogehärtete Produkt in dieser Schicht phasengetrennt und fixiert sind, umfassend:

eine erste Stufe des Zuführens einer Mischung aus Flüssigkristall-Material und photohärtbarem Produkt zwischen ein Paar von mit Elektroden versehenen Substraten, wobei die Mischung eine Lösung eines nematischen Flüssigkristall-Materials und einer photohärtbaren Vinylverbindung ist, die von 15 bis 70 Gew.-% eines Acryloligomers enthält, das derart ausgewählt ist, daß der Brechungsindex des gehärteten Produktes im wesentlichen dem Brechungsindex (nx) des regellos orientierten nematischen Flüssigkristall-Materials entspricht und

eine zweite Stufe des Härtens der Mischung durch Bestrahlen mit Licht und Fixieren der Phasentrennung des Flüssigkristall-Materials und des photogehärteten Produktes.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, worin die photohärtbare Vinylverbindung derart ausgewählt ist, daß der Brechungsindex des photogehärteten Produktes dem gewöhnlichen Brechungsindex (no) oder dem außergewöhnlichen Brechungsindex (ne) des nematischen Flüssigkristall-Materials entspricht.

22. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, worin die photohärtbare Vinylverbindung derart ausgewählt ist, daß der Brechungsindex des photogehärteten Produktes dem Brechungsindex (nx) des regellos orientierten, nematischen Flüssigkristall-Materials entspricht.

23. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, worin die photohärtbare Vinylverbindung derart ausgewählt ist, daß der Brechungsindex des photogehärteten Produktes dem gewöhnlichen Brechungsindex (no) des nematischen Flüssigkristall-Materials entspricht, und das nematische Flüssigkristall-Material eine positive dielektrische Anisotropie aufweist.

24. Verfahren nach Anspruch 19 bis 23, worin die erste Stufe eine Unterstufe des Zuführens der Lösung des nematischen Flüssigkristall-Materials und der photohärtbaren Vinylverbindung auf eines der mit Elektroden versehenen Substrate und eine zweite Unterstufe des Auflegens des äußeren Substrates darauf umfaßt, gefolgt von der zweiten Stufe.

25. Verfahren nach Anspruch 19 bis 24, worin ein Abstandshalter zum Festlegen eines Zellspaltes zusammen mit der Lösung eingeführt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 19 bis 25, worin die photohärtbare Vinylverbindung mit dem nematischen Flüssigkristall-Material verträglich ist.

27. Verfahren nach Anspruch 19 bis 26, worin ein dichroitischer Farbstoff in das nematische Flüssigkristall-Material eingebracht wird.

28. Verfahren nach Anspruch 19 bis 27, worin die Mischung mit UV-Licht oder Elektronenstrahlen bestrahlt wird.