ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
LIQUID-CRYSTAL OPTICAL DEVICE AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Область техники
Настоящее изобретение относится к жидкокристаллическому оптическому устройству и способу его изготовления.
Уровень техники
Жидкокристаллические оптические устройства обладают достоинствами, такими как низкое потребление энергии, небольшая толщина или небольшой вес, и они широко используются во многих электронных устройствах, таких как сотовые телефоны, цифровые камеры, портативные информационные устройства или телевизоры. В последние годы среди них предложены жидкокристаллические оптические устройства, в которых для регулирования ориентации жидкокристаллических молекул регулируется электрическое поле, чтобы посредством этого изменять светорассеивающее состояние.
Кроме того, известны (см. патентный документ 1) жидкокристаллические оптические устройства (в дальнейшем именуемые как устройства на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала), такие как LCPC (на основе композита жидкого кристалла с полимером), PDLC (на основе диспергированного в полимере жидкого кристалла) или NCAP (с нематической криволинейно ориентированной фазой), каждое из которых включает композит жидкого кристалла и отвержденного материала. В общем, в устройстве на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала нематическая жидкокристаллическая фаза равномерно диспергирована в фазе смолы, устройство выполнено с возможностью регулировки прозрачности/рассеивания света переключением согласования/рассогласования показателей преломления фазы смолы и жидкокристаллической фазы путем приложения электрического напряжения. Данное устройство на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала в принципе не требует поляризатора, и соответственно оно обладает высоким светопропусканием. По этой причине, например, такое устройство подходит для применения в качестве световых затворов для использования, например, в прозрачных панелях в крышах автомобилей, витринах или досках объявлений разных типов, способных демонстрировать буквы и цифры или рисунки, или в панелях управления или окнах автомобилей. В качестве примера такого устройства на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала также описано (см. патентный документ 2) устройство, показывающее прозрачное состояние, когда не прилагается электрическое напряжение.
c
Однако к большинству из упомянутых выше устройств на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала обычно предъявляется требование содержания отвержденного материала в количестве обычно по меньше мере 20 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 30 мас.% (см. патентные документы 3 и 4). В данном случае, поскольку жидкокристаллическая фаза демонстрирует множество показателей преломления, тогда как фаза отвержденного материала обычно демонстрирует только один показатель преломления, существует проблема, заключающаяся в том, что когда устройство используется, например, для большого оконного стекла, величина матовости устройства в прозрачном состоянии высока, за исключением направления, в котором показатели преломления равны друг другу. А именно, существует проблема, заключающаяся в том, что в прозрачном состоянии, когда панель наблюдают в направлении, перпендикулярном панели, панель выглядит прозрачной, но, когда панель наблюдают в наклонном направлении, панель выглядит не достаточно прозрачной. Далее, в случае устройства на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала, произведенного с использованием способа полимеризации с разделением фаз (способ создания разделения фаз жидкого кристалла и отвержденного материала полимеризацией жидкокристаллической смеси, содержащей большее количество мономера, чем жидкого кристалла, который описан в примерах патентных документов 3 и 4), когда необходима жидкокристаллическая фаза, имеющая высокую температуру термостойкости, то есть высокую температуру фазового перехода T, чтобы предотвратить сегрегацию жидкокристаллической фазы в однородной жидкокристаллической смеси перед полимеризацией, необходимо отверждать жидкокристаллическую смесь полимеризацией, проводя ее нагревание. Для решения двух вышеупомянутых проблем раскрыта (см. патентный документ 5) PSCT (стабилизированная полимером холестерическая текстура), которую получают добавлением небольшого количества отверждаемого соединения к хиральному нематическому жидкому кристаллу, имеющему шаг спирали, избирательно отражающему видимый свет, чтобы стабилизировать фокально-коническую ориентацию хирального нематического кристалла, так что жидкий кристалл показывает рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение.
Патентный документ 1: патент США № 4688900
Патентный документ 2: JP-A-2000-119656
Патентный документ 3: патент США № 4834509
Патентный документ 4: патент США № 5200845
Патентный документ 5: патент США № 5437811
Раскрытие изобретения
Задачи, решаемые изобретением
Однако в случае PSCT, раскрытой в патентном документе 5, когда создают жидкокристаллическое оптическое устройство, показывающее светорассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение, и показывающее прозрачное состояние при приложении электрического напряжения, необходимо отверждать отверждаемое соединение, пока к жидкокристаллической композиции прилагается электрическое напряжение. По этим причинам существует проблема, заключающаяся в том, что особенно в случае крупногабаритного жидкокристаллического оптического устройства при изготовлении трудно добиться однородной целостности такого устройства, и таким образом его продуктивность низка. Далее, хиральный нематический жидкий кристалл может показывать несколько ориентаций, то есть так называемых мультистабильных ориентаций, и, следовательно, ориентация легко изменяется при приложении к нему внешнего давления. Соответственно, существует проблема недостаточной стабильности в характеристиках прозрачности-рассеивания.
Настоящее изобретение создано с учетом вышеуказанного, и задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить жидкокристаллическое оптическое устройство, показывающее низкую величину матовости в состоянии пропускания, и превосходные стабильность в характеристиках прозрачности-рассеивания, и продуктивность, а также способ его изготовления.
Способ решения задачи
Настоящее изобретение создано, чтобы решить вышеназванные проблемы, и включает в себя следующее.
(1) Жидкокристаллическое оптическое устройство, включающее в себя:
пару изолирующих подложек, из которых по меньшей мере одна является прозрачной,
электроды, сформированные на соответствующих внутренних сторонах изолирующих подложек, и
композит нематического жидкого кристалла и отвержденного материала, помещенный между внутренними сторонами изолирующих подложек, в котором:
композит получен отверждением следующего отверждаемого соединения в следующей хиральной нематической жидкокристаллической композиции в состоянии, в котором жидкокристаллическая композиция расположена между внутренними сторонами изолирующих подложек, и жидкий кристалл ориентирован:
хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция представляет собой жидкокристаллическую композицию, включающую нематический жидкий кристалл и отверждаемое соединение и показывающую (демонстрирующую) хиральную нематическую фазу, в которой по меньшей мере часть отверждаемого соединения представляет собой оптически активный материал, обладающий оптическим вращением, и оптически активный материал, обладающий оптическим вращением, состоит, по существу, исключительно из отверждаемого соединения. Таким образом, может быть получено жидкокристаллическое оптическое устройство, показывающее низкую величину матовости в прозрачном состоянии, и превосходные стабильность в характеристиках прозрачности-рассеивания, и продуктивность.
(2) Жидкокристаллическое оптическое устройство согласно (1), которое получают отверждением отверждаемого соединения в состоянии, в котором к электродам не приложено электрическое напряжение.
(3) Жидкокристаллическое оптическое устройство согласно (1) или (2), в котором отверждаемое соединение отверждено в состоянии, в котором хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция находится в фокально-конической ориентации. Таким образом, возможно изготовление жидкокристаллического оптического устройства, которое обнаруживает рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение.
(4) Жидкокристаллическое оптическое устройство согласно любому из (1)-(3), в котором хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция далее содержит отверждаемое соединение, которое не является оптически активным материалом. Таким образом, возможна регулировка содержания отвержденного материала в композите жидкого кристалла/отвержденного материала, и возможна стабилизация прозрачно-рассеивающего режима работы за счет приложения электрического напряжения.
(5) Жидкокристаллическое оптическое устройство согласно любому из (1)-(4), в котором суммарное количество отверждаемого соединения составляет от 0,1 до 20 мас.% в расчете на всю хиральную нематическую жидкокристаллическую композицию. Таким образом, возможно создание жидкокристаллического оптического устройства, несомненно показывающего низкую величину матовости в прозрачном состоянии.
(6) Жидкокристаллическое оптическое устройство согласно любому из (1)-(5), в котором диэлектрическая анизотропия хиральной нематической жидкокристаллической композиции положительна. Таким образом, возможно создание жидкокристаллического оптического устройства, имеющего высокое пропускание при приложении электрического напряжения и хороший контраст.
(7) Способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства, включающего в себя композит нематического жидкого кристалла и отвержденного материала, который включает в себя:
этап формирования электродов на внутренних сторонах пары изолирующих подложек, из которых по меньшей мере одна подложка является прозрачной,
этап соединения изолирующих подложек, так что внутренние стороны изолирующих подложек обращены друг к другу через следующую хиральную нематическую жидкокристаллическую композицию, и
этап формирования композита отверждением отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции в состоянии, в котором жидкокристаллическая композиция расположена между внутренними сторонами изолирующих подложек, и жидкий кристалл ориентирован:
хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция представляет собой жидкокристаллическую композицию, включающую нематический жидкий кристалл и отверждаемое соединение и показывающую хиральную нематическую фазу, при этом по меньшей мере часть отверждаемого соединения представляет собой оптически активный материал, обладающий оптическим вращением, и оптически активный материал, обладающий оптическим вращением, состоит, по существу, исключительно из отверждаемого соединения.
(8) Способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства согласно (7), в котором отверждение отверждаемого соединения проводят в состоянии, в котором к электродам не приложено электрическое напряжение.
(9) Способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства согласно (7) или (8), в котором отверждаемое соединение отверждают в состоянии, в котором хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция находится в фокально-конической ориентации. Таким образом, возможно получение жидкокристаллического оптического устройства, которое обнаруживает рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение.
(10) Способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства согласно (9), в котором электрическое напряжение прилагают к хиральной нематической жидкокристаллической композиции для формирования фокально-конической ориентации. Таким образом, жидкокристаллическая композиция может легко находиться в фокально-конической ориентации.
(11) Способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства согласно (9), в котором хиральную нематическую жидкокристаллическую композицию нагревают или охлаждают для формирования фокально-конической ориентации. Также в ходе осуществления способа изготовления жидкокристаллическая композиция может легко находиться в фокально-конической ориентации.
Эффекты изобретения
Согласно настоящему изобретению возможно создание жидкокристаллического оптического устройства, имеющего низкую величину матовости в прозрачном состоянии, и далее превосходные стабильность в характеристиках прозрачности-рассеивания, и продуктивность, а также способа его изготовления.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид, схематично показывающий конструкцию жидкокристаллического оптического устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - схема, иллюстрирующая последовательность этапов изготовления жидкокристаллического оптического устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Значения ссылочных позиций
1 - Жидкокристаллическое оптическое устройство
11 - Первая прозрачная подложка
12 - Первый прозрачный электрод
13 - Первая изолирующая пленка
14 - Первая ориентирующая пленка
21 - Вторая прозрачная подложка
22 - Второй прозрачный электрод
23 - Вторая изолирующая пленка
24 - Вторая ориентирующая пленка
30 - Герметизирующий элемент
40 - Распорка
50 - Композитный слой
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Теперь будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Здесь настоящее изобретение никоим образом не ограничено данными вариантами осуществления. Далее, чтобы упростить объяснение, нижеследующее описание и чертежи соответствующим образом упрощены. В описании настоящей заявки композит жидкого кристалла и отвержденного материала будет называться “композит жидкого кристалла/отвержденного материала” или просто “композит”. Далее хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция будет называться просто “жидкокристаллическая композиция”.
На фиг.1 изображено поперечное сечение, схематично показывающее пример конструкции жидкокристаллического оптического устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, жидкокристаллическое оптическое устройство 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя первую прозрачную подложку 11, первый прозрачный электрод 12, первую изолирующую пленку 13, первую ориентирующую пленку 14, вторую прозрачную подложку 21, второй прозрачный электрод 22, вторую изолирующую пленку 23, вторую ориентирующую пленку 24, герметизирующий элемент 30, распорку 40 и композитный слой 50.
В частности, жидкокристаллическое оптическое устройство 1 имеет конструкцию, в которой первая прозрачная подложка 11 и вторая прозрачная подложка 21 обращены друг к другу, и первая и вторая прозрачные подложки 11 и 21 образуют сэндвичевую структуру с композитным слоем 50 жидкого кристалла/отвержденного материала между ними.
Каждая из первой и второй прозрачных подложек 11 и 21 представляет собой изолирующую подложку, и, например, каждая представляет собой стеклянную подложку, подложку из смолы или подложку из смоляной пленки, изготовленную, например, из поликарбоната или акриловой смолы. Здесь, в данном варианте осуществления, использованы первая и вторая прозрачные подложки 11 и 21, но обе данные подложки не обязательно должны быть прозрачными, и достаточно, чтобы только одна подложка являлась прозрачной.
Далее форма данных изолирующих подложек может представлять собой плоскую пластину, или же она может быть полностью или частично изогнутой. Толщина изолирующих подложек может быть должным образом выбрана, и обычно она предпочтительно составляет от 0,4 до 10 мм.
На внутренней стороне первой прозрачной подложки 11 сформированы первые множественные прозрачные электроды 12 в форме полос. Между тем на внутренней стороне второй прозрачной подложки 21 сформированы вторые множественные прозрачные электроды 22 в форме полос. Здесь вторые множественные прозрачные электроды 22 сформированы так, чтобы пересекаться, по существу, перпендикулярно с первыми множественными прозрачными электродами 12. Первые и вторые прозрачные электроды 12 и 22, каждый, изготовлены, например, из ITO (индий-оловянного оксида). Любой из первого и второго прозрачных электродов 12 и 22 может представлять собой отражающий электрод, например, из Al или диэлектрическую многослойную пленку. Конечно, форма электрода не ограничена формой, образованной перпендикулярными пересекающимися полосками, но электрод может покрывать всю поверхность подложки, или он может иметь форму, способную отображать определенный знак (метку), букву или цифру.
2
2
2
3
Первая и вторая изолирующие пленки 13 и 23 сформированы так, чтобы покрывать первый и второй прозрачные электроды 12 и 22 соответственно. Первая и вторая изолирующие пленки 13 и 23 созданы для улучшения электрической изоляции, и они изготовлены из оксида металла, такого как SiO, TiO или AlO или других изолирующих материалов. Здесь первая и вторая изолирующие пленки 13 и 23 не являются необходимыми.
На первой и второй изолирующих пленках 13 и 23 сформированы соответственно первая и вторая ориентирующие пленки 14 и 24. Ориентирующие пленки 14 и 24 сформированы так, чтобы контактировать с жидким кристаллом в композитном слое 50, чтобы ориентировать жидкий кристалл в заданном направлении. В варианте осуществления настоящего изобретения на присутствие или отсутствие ориентирующей пленки начальный угол наклона пленки и наличие или отсутствие обработки трением ориентирующей пленки могут не накладываться ограничения, но, чтобы усилить оптический контраст между прозрачным состоянием и светорассеивающим состоянием, предпочтительно, чтобы ориентирующая пленка, имеющая начальный угол наклона не более 10°, использовалась без проведения обработки трением.
Герметизирующий элемент 30 сформирован между первой и второй прозрачными подложками 11 и 21 и вдоль контура первой и второй прозрачных подложек 11 и 21. Первая и вторая прозрачные подложки 11 и 21 соединены посредством герметизирующего элемента 30. В качестве материала для герметизирующего элемента 30 применяется, например, УФ-отверждаемая смола. Расстояние между внутренними сторонами первой и второй прозрачных подложек 11 и 21, то есть толщина композитного слоя 50 (зазор ячейки), постоянно, и высота герметизирующего элемента 30 равна расстоянию между внутренними сторонами первой и второй прозрачных подложек 11 и 21.
Жидкокристаллическое оптическое устройство 1 на фиг.1 имеет плоскую форму, но жидкокристаллическое оптическое устройство настоящего изобретения не обязательно имеет плоскую форму, и оно может быть частично или полностью изогнуто в зависимости от его применения. А именно, оно может иметь трехмерную форму. Однако и в данном случае также расстояние между внутренними сторонами первой и второй прозрачных подложек 11 и 21, то есть толщина композитного слоя 50 (зазор ячейки), является постоянным.
Распорка 40 равномерно распределена в пространстве, ограниченном первой и второй прозрачными подложками 11 и 21 и герметизирующим элементом 30. Распорка 40 регулирует зазор ячейки. Зазор ячейки, то есть диаметр распорки 40, равен предпочтительно от 2 до 50 мкм, более предпочтительно от 4 до 30 мкм. Когда зазор ячейки слишком мал, контраст уменьшается, а если зазор ячейки слишком велик, электрическое напряжение возбуждения увеличивается. Распорка 40 представляет собой твердый материал, такой как частицы стекла, частицы диоксида кремния или частицы сшитого акрила. Здесь распорка 40 не обязательно представляет собой сферические частицы, и она может представлять собой распорку ребристой формы, сформированную на одной из подложек.
Композитный слой 50 герметизирован в пространстве (в дальнейшем также называемом пространством ячейки), ограниченном первой и второй прозрачными подложками 11 и 21 и герметизирующим элементом 30. Композитный слой 50 изготовлен из композита жидкого кристалла/отвержденного материала, полученного отверждением отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции настоящего изобретения полимеризацией в состоянии, когда жидкокристаллическая композиция заполняет собой пространство ячейки и жидкий кристалл ориентирован. Содержание отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции (оно по существу, равно содержанию отвержденного материала отверждаемого соединения, содержащегося в композите жидкого кристалла/отвержденного материала) равно предпочтительно от 0,1 до 20 мас.%. Если оно меньше 0,1 мас.%, то в рассеивающем состоянии композита жидкого кристалла/отвержденного материала жидкокристаллическая фаза не может быть разделена в доменные структуры, каждая из которых имеет более эффективную форму, и невозможно получить желаемые характеристики прозрачности-рассеивания. С другой стороны, если оно превышает 20 мас.%, то, подобно обычному композиту жидкого кристалла/отвержденного материала, величина матовости в прозрачном состоянии возрастает. Далее содержание отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции составляет более предпочтительно от 0,5 до 10 мас.%, поскольку появляется возможность увеличить интенсивность рассеивания в рассеивающем состоянии композита жидкого кристалла/отвержденного материала и уменьшить электрическое напряжение, при котором переключается прозрачно-рассеивающее состояние.
Как описано выше, содержание отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции равно предпочтительно от 0,1 до 20 мас.% в расчете на жидкокристаллическую композицию, и оно предпочтительно должным образом выбрано из диапазона от 0,1 до 20 мас.% в зависимости от HTP (способности скручивать спираль) отверждаемого соединения, которое представляет собой оптически активный материал. Когда отверждаемое соединение, являющееся оптически активным материалом, обладает большой HTP, только малое количество отверждаемого соединения как оптически активного материала требуется добавить к нематическому жидкому кристаллу, чтобы получить жидкокристаллическую композицию, которая как целое показывает хиральную нематическую фазу. Например, в случае применения отверждаемого соединения, представляющего собой оптически-активный материал, имеющий большую HTP (HTP примерно от 30 до 60), наиболее предпочтительное содержание отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции составляет от 0,5 до 5 мас.%. Когда HTP отверждаемого соединения, представляющего собой оптически-активный материал, меньше 30, данное содержание равно предпочтительно от 0,5 до 10 мас.%, как описано выше.
Жидкокристаллическая композиция настоящего изобретения представляет собой жидкокристаллическую композицию, включающую нематический жидкий кристалл и отверждаемое соединение и показывающую хиральную нематическую фазу, где по меньшей мере часть отверждаемого соединения является оптически активным материалом (а именно хиральным агентом), обладающим оптическим вращением, и оптически активный материал, обладающий оптическим вращением, состоит, по существу, исключительно из отверждаемого соединения. В качестве нематического жидкого кристалла можно использовать сочетание двух или более типов нематических жидких кристаллов. Когда оптически активный материал, проявляющий оптическое вращение, а именно хиральный агент, добавлен по меньшей мере в заданном количестве к нематическому жидкому кристаллу, нематический жидкий кристалл превращается в хиральный нематический жидкий кристалл (называемый также “холестерическим жидким кристаллом”) с фазовым переходом, имеющий спиральную структуру. Здесь период спиральной структуры, то есть шаг спирали p, представлен как p=1/(c·HTP) с использованием содержания c и HTP хирального агента.
Здесь хиральная нематическая фаза означает состояние, когда удовлетворяется условие θ>360°, при условии, что θ представляет собой угол закручивания между первой прозрачной подложкой 11 и второй прозрачной подложкой 21. Другими словами, когда зазор ячейки представлен как d, хиральная нематическая фаза означает, что шаг спирали удовлетворяет условию p<d. Угол закручивания нематического жидкого кристалла и хирального нематического жидкого кристалла может быть измерен, например, помещением жидкокристаллической композиции между парой прозрачных подложек, по меньшей мере одна из внутренних сторон которых имеет ориентирующую пленку, подвергнутую обработке трением и имеющую начальный угол наклона не более 10°, и наблюдением проходящего света с помощью поляризационной микроскопии при вращении поляризующей пластины. Далее угол закручивания может быть получен помещением жидкокристаллической композиции в клиновидную ячейку и наблюдением расстояния между линиями дисклинации.
Далее весь хиральный агент, по существу, представляет собой отверждаемое соединение. Применяя данное отверждаемое соединение, после того как жидкокристаллическая композиция помещена между подложками, имеющими электроды, отверждаемое соединение отверждают, создавая множество доменов в жидкокристаллической фазе. В то же время отверждаемое оптически активное соединение теряет частично или полностью функцию оптического вращения как хиральный агент, поскольку отверждение приводит к его полимеризации. Соответственно, большая часть хирального нематического жидкого кристалла превращается в нематический жидкий кристалл с фазовым переходом в ходе отверждения отверждаемого соединения. Здесь нематическая фаза означает состояние, когда θ≤360°, а именно p≥d.
Отверждаемый хиральный агент может соответственно представлять собой оптически вращающее соединение, являющееся правовращающим, такое как Paliocolor LC 756, производимое BASF Corporation. Конечно, в качестве отверждаемого хирального агента возможно использование оптически вращающего материала, являющегося левовращающим. Можно предоставить правовращающее соединение с относительно малой стоимостью путем получения оптически вращающего соединения из оптически вращающего материала, присутствующего в природе, в качестве исходного материала. Далее в качестве отверждаемого хирального агента можно использовать сочетание правовращающего хирального агента и левовращающего хирального агента с целью, например, регулирования шага спирали хиральной нематической жидкокристаллической композиции до оптимального значения.
Далее жидкокристаллическая композиция настоящего изобретения также может содержать малое количество неотверждаемого хирального агента, если нематическая фаза наблюдается после отверждения отверждаемого соединения. А именно, можно реализовать эффект настоящего изобретения, если именно жидкокристаллическая композиция претерпевает фазовый переход из хирального нематического жидкого кристалла в нематический жидкий кристалл, относимый за счет отверждения отверждаемого соединения.
Далее в жидкокристаллической композиции настоящего изобретения может содержаться отверждаемое соединение, которое не является оптически активным материалом. Такое отверждаемое соединение может представлять собой, например, алкилакрилат, алкилдиакрилат, простой полиэфирный акрилат, простой полиэфирный диакрилат или уретановый акрилат простого полиэфирного типа. Отверждаемое соединение, которое не является оптически активным соединением, далее может представлять собой отверждаемое соединение, имеющее мезогенную структуру. Такое отверждаемое соединение, имеющее мезогенную структуру, может представлять собой, например, следующее из соединений (отверждаемых соединений, представленных формулами (2) и (4), описанных в патентном документе 2).
Если содержание оптически неактивного отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции настоящего изобретения слишком велико, величина матовости в прозрачном состоянии может стать нежелательно высокой. Соответственно, предпочтительно, чтобы суммарное количество отверждаемого соединения (количество, включая отверждаемое соединение в качестве оптически активного соединения) в жидкокристаллической композиции настоящего изобретения составляло предпочтительно не более 20 мас.%, особенно предпочтительно не более 10 мас.%, в расчете на суммарное количество жидкокристаллической композиции. Далее, как описано выше, в случае применения в качестве отверждаемого соединения, имеющего большую HTP (в диапазоне от примерно 30 до 60), как оптически активного материала, суммарное количество отверждаемого соединения равно предпочтительно не более 5 мас.% в расчете на суммарное количество жидкокристаллической композиции. Далее содержание оптически неактивного отверждаемого соединения составляет предпочтительно от 0,1 до 10 мас.%, особенно предпочтительно от 0,5 до 5 мас.%, в расчете на суммарное количество жидкокристаллической композиции.
Жидкий кристалл, полученный отверждением отверждаемого соединения из жидкокристаллической композиции настоящего изобретения, рассматривается как представляющий собой нематический жидкий кристалл, имеющий жидкокристаллические физические свойства, по существу, такие же, что и смесь, полученная исключением отверждаемого соединения (также включая отверждаемое соединение, отличное от отверждаемого хирального агента) из жидкокристаллической композиции настоящего изобретения, кроме влияния отвержденного материала. Соответственно, смесь получают так, чтобы она отвечала жидкокристаллическим свойствам нематического жидкого кристалла, которыми должен обладать композит жидкого кристалла/отвержденного соединения.
В настоящем изобретении весь хиральный агент или большая его часть, содержащийся в жидкокристаллической композиции до отверждения, является отверждаемым. Далее, как упомянуто выше, шаг спирали всей жидкокристаллической композиции регулируется содержанием и HTP хирального агента. Такая жидкокристаллическая композиция до отверждения ориентирована с формированием фокально-конической ориентации, и затем хиральный агент, обладающий способностью к отверждению, отверждают с формированием композита жидкого кристалла/отвержденного материала. Здесь шаг спирали жидкокристаллической композиции оказывает сильное влияние на текстуру в светорассеивающем состоянии жидкокристаллической композиции при фокально-конической ориентации. А именно, когда композит жидкого кристалла/отвержденного материала сформирован отверждением отверждаемого соединения в состоянии, в котором жидкокристаллическая композиция показывает сильное светорассеивание, возможно получение электрооптического устройства, имеющего высокий оптический контраст между прозрачным состоянием и светорассеивающим состоянием при приложении электрического напряжения/ в отсутствие электрического напряжения, что представляется предпочтительным. Шаг спирали жидкокристаллической композиции составляет предпочтительно от 0,6 до 4 мкм. Далее жидкокристаллическая композиция обладает хорошими светорассеивающими характеристиками в случае фокально-конической ориентации, и, следовательно, шаг спирали составляет предпочтительно от 0,8 до 3 мкм.
С другой стороны, в настоящем изобретении возможно реализовать эффект настоящего изобретения также в случае, отличном от случая, когда жидкокристаллическая композиция ориентирована так, чтобы иметь фокально-коническую ориентацию. В случае, когда ориентирующая пленка сформирована на поверхности подложки, контактирующей с жидкокристаллической композицией, имеет начальный угол наклона не более 10°, и далее ориентирующая пленка подвергнута обработке трением в одном направлении, имеет место случай, когда жидкокристаллическая композиция показывает планарную ориентацию, имеющую спиральную ось, практически перпендикулярную поверхности подложки. Жидкокристаллическая композиция ориентирована так, чтобы иметь планарную ориентацию, и затем отверждаемое соединение, содержащееся в жидкокристаллической композиции, отверждают, посредством чего также возможно создание жидкокристаллического оптического устройства, показывающего светорассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение, и показывающего прозрачное состояние при приложении электрического напряжения. В случае, когда жидкокристаллическая композиция находится в планарной ориентации, ячейка показывает прозрачное состояние до отверждения, но она показывает рассеивающее состояние на этапе отверждения отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции. Однако контраст между светорассеивающим состоянием и прозрачным состоянием более предпочтителен, когда жидкокристаллическая композиция ориентирована так, чтобы иметь фокально-коническую ориентацию.
ε
Возможно реализовать эффект настоящего изобретения в любом случае, когда диэлектрическая анизотропия (Δ) жидкокристаллической композиции положительна или отрицательна. Далее также возможно реализовать данный эффект в любом случае, когда начальный угол наклона ориентирующей пленки, нанесенной на внутреннюю сторону подложки, равен не более 10° или по меньшей мере 60°. Обработка трением может быть применена для ориентирующей пленки.
Хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция, имеющая положительную диэлектрическую анизотропию, ориентирована так, чтобы иметь фокально-коническую ориентацию, и затем хиральный агент, обладающий способностью к отверждению, содержащийся в жидкокристаллической композиции, отверждают, посредством чего возможно эффективно разделить нематическую фазу, полученную в ходе реакции отверждения, на множество доменов отвержденным материалом, полученным реакцией отверждения. Соответственно, возможно чрезвычайно легко создать жидкокристаллическое оптическое устройство, показывающее рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение, и прозрачное состояние при приложении электрического напряжения с использованием жидкокристаллической композиции настоящего изобретения. Нематический жидкий кристалл разделен на домены, и каждый домен ориентирован случайным образом. Конкретнее, директоры, а именно директоры жидкокристаллических молекул, в одном домене одинаковы, однако директоры жидкокристаллических молекул в смежных доменах по-разному ориентированы относительно друг друга. Соответственно, считают, что такие смежные домены имеют разные средние показатели преломления и показывают рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение. С другой стороны, при приложении электрического напряжения жидкокристаллические молекулы, имеющие положительную диэлектрическую анизотропию, в каждом домене ориентируются перпендикулярно прозрачной подложке, в соответствии с чем считают, что смежные домены имеют практически одинаковые средние показатели преломления и показывают прозрачное состояние по отношению друг к другу.
Возможно подтвердить изменение фазы из хиральной нематической фазы в нематическую фазу, произошедшее за счет отверждения отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции, измерением точки N-I-фазового перехода (точки фазового перехода нематическая фаза-изотропная фаза) в жидком кристалле, а не измерением угла закручивания жидкого кристалла, как упомянуто выше. Конкретнее, измеряют (a) точку N-I-фазового перехода (точку перехода a) до добавления отверждаемого соединения (также содержащего отверждаемое соединение, которое не является оптически активным материалом) к нематическому жидкому кристаллу, (b) точку N-I-фазового перехода (точку перехода b) нематического жидкого кристалла (а именно хиральной нематической жидкокристаллической композиции настоящего изобретения) после добавления отверждаемого соединения (содержащего отверждаемое соединение, которое не является оптически активным материалом) к нематическому жидкому кристаллу и (c) точку N-I-фазового перехода (точку перехода c) нематического жидкого кристалла в композите жидкого кристалла/отвержденного материала, получаемом отверждением отверждаемого соединения в хиральной нематической жидкокристаллической композиции, и находят, что (точка перехода a) и (точка перехода b) отличаются, и далее находят, что (точка перехода a) и (точка перехода c) имеют одно и то же значение, посредством чего возможно подтвердить изменение фазы. Хотя (точка перехода a) и (точка перехода b) отличаются в зависимости от присутствия или отсутствия отверждаемого соединения, нематический жидкий кристалл, полученный отверждением отверждаемого соединения, из жидкокристаллической композиции настоящего изобретения рассматривают как являющийся нематическим жидким кристаллом, имеющим жидкокристаллические физические свойства, по существу, такие же, что и смесь, содержащая отверждаемое соединение (также содержащие отверждаемое соединение, которое не является оптически активным материалом), исключенное из жидкокристаллической композиции настоящего изобретения, кроме влияния отвержденного материала. Соответственно, тем самым возможно подтвердить, что жидкий кристалл в композите жидкого кристалла/отвержденного материала представляет собой нематический жидкий кристалл, когда (точка перехода a) и (точка перехода b) имеют разные значения, и далее (точка перехода a) и (точка перехода c) имеют одно и то же значение.
Далее это также возможно подтвердить таким образом, что внешнее давление один раз прилагают к жидкокристаллическому оптическому устройству и затем внешнее давление удаляют, за чем следует наблюдение визуальных характеристик устройства. Хиральный нематический жидкий кристалл в существенной степени обладает эффектом запоминания ориентации. Соответственно, если ориентация жидкого кристалла разупорядочена однократным приложением внешнего давления, ориентация продолжает оставаться разупорядоченной даже после удаления внешнего давления, вследствие чего неоднородность существует в рассеивающем состоянии. С другой стороны, нематический жидкий кристалл не обладает эффектом запоминания ориентации, и, следовательно, не наблюдается изменение в визуальных характеристиках, даже когда внешнее давление удалено после приложения внешнего давления. Таким образом, данным способом также возможно подтвердить, что жидкий кристалл в композите жидкого кристалла/отвержденного материала представляет собой нематический жидкий кристалл.
Жидкий кристалл, составляющий жидкокристаллическое оптическое устройство настоящего изобретения, представляет собой нематический жидкий кристалл, который полностью отличен от PSCT, раскрытой в документе 5, в котором отверждаемое соединение отверждают в состоянии, в котором электрическое поле приложено к хиральному нематическому жидкому кристаллу, чтобы стабилизировать его ориентированное состояние. В ходе формирования композита жидкого кристалла/отвержденного материала нет необходимости отверждать отверждаемое соединение, прилагая электрическое напряжение к жидкокристаллической композиции, и заданное ориентированное состояние, такое как фокально-коническая ориентация, может быть сообщено жидкокристаллической композиции до отверждения. А именно, используя эффект запоминания ориентации, от природы присущий хиральному нематическому жидкому кристаллу, внешней стимуляцией, такой как приложение электрического поля, нагревание или охлаждение, воздействуют на жидкокристаллическую композицию до отверждения, посредством чего запоминается заданное ориентированное состояние, такое как фокально-коническая ориентация. Затем отверждаемое соединение отверждают с формированием композита жидкого кристалла/отвержденного материала. При этом заданное ориентированное состояние уже запомнено в жидкокристаллической композиции, и поэтому нет необходимости создавать единообразную ориентацию посредством, например, повторного приложения электрического напряжения, и, единственно, отверждаемое соединение может быть отверждено в состоянии, когда не прилагается электрическое напряжение.
Поскольку жидкому кристаллу сообщена ориентация, причем светорассеивающее состояние выступает как состояние фокально-конической ориентации, и затем отверждаемое соединение отверждено, возможно улучшить светорассеивающую способность в состоянии, когда не прилагается электрическое напряжение, что представляется предпочтительным.
c
Далее в отличие от случая, когда жидкий кристалл растворен в отверждаемом соединении, чтобы получить продукт, имеющий полностью изотропную фазу, и когда продукт подвергают полимеризации с разделением фаз, чтобы получить композит жидкого кристалла/отвержденного материала, то даже в случае, когда необходима жидкокристаллическая фаза, имеющая высокую температуру фазового перехода T, нет необходимости в обработке нагреванием для предотвращения сегрегации жидкокристаллической фазы из однородной жидкокристаллической смеси перед отверждением.
Далее вся или практически вся жидкокристаллическая фаза в композите жидкого кристалла/отвержденного материала, получаемом отверждением отверждаемого хирального агента, представляет собой нематическую фазу, и, следовательно, стабильность свойств прозрачности-рассеивания превосходна. В случае, когда хиральный нематический жидкий кристалл содержится в жидкокристаллическом оптическом устройстве, как в PSCT, ориентация жидкого кристалла в жидкокристаллическом оптическом устройстве будет изменяться при приложении, например, внешнего давления в одной части жидкокристаллического оптического устройства, и такое изменение ориентации будет запоминаться хиральным нематическим жидким кристаллом, вследствие чего может наблюдаться оптическая неоднородность в светорассеивающем состоянии. Однако в новом жидкокристаллическом оптическом устройстве, раскрытом в настоящем изобретении, жидкокристаллическая фаза, присутствующая в нем, представляет собой нематическую жидкокристаллическую фазу и не обладает эффектом запоминания жидкокристаллической ориентации, как это имеет место в хиральной нематической жидкокристаллической фазе, и, следовательно, даже если такая жидкокристаллическая ориентация изменена приложением внешнего давления в одной части настоящего устройства, ориентация возвращается к первоначальной ориентации, если внешнее давление удалено, вследствие чего оптическая неоднородность не наблюдается в светорассеивающем состоянии устройства, когда не прилагается электрическое напряжение, что представляется предпочтительным.
Далее композит жидкого кристалла/отвержденного материала в жидкокристаллическом оптическом устройстве настоящего изобретения имеет низкое содержание отвержденного материала по сравнению с обычным диспергированным жидким кристаллом. Соответственно, жидкокристаллическое оптическое устройство настоящего изобретения имеет низкую величину матовости в прозрачном состоянии, даже если устройство имеет большую площадь, и его прозрачность является хорошей независимо от угла наблюдения устройства.
Нематический жидкий кристалл, полученный разделением композита жидкого кристалла/отвержденного материала на множество доменов малым количеством отвержденного материала, является случайно ориентированным в каждом домене. Конструкция, в которой для получения рассеивающего состояния нематический жидкий кристалл в каждом домене является случайно ориентированным, рассматривается как идеальная конструкция с точки зрения, например, величины матовости или стабильности характеристик прозрачности-рассеивания в устройстве на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала, но такая конструкция прежде не была создана. Настоящим изобретением возможно осуществить вышеупомянутую конструкцию.
Далее в любом случае, когда диэлектрическая анизотропия жидкокристаллической композиции настоящего изобретения положительна или отрицательна, можно легко осуществить фазовое превращение жидкого кристалла до и после отверждения отверждаемого соединения, раскрытого в настоящем изобретении, но предпочтительно, чтобы жидкий кристалл, имеющий положительную диэлектрическую анизотропию, был использован для получения электрооптического устройства, имеющего высокий оптический контраст между временем, когда не прилагается электрическое напряжение, и временем приложения электрического напряжения. Далее, чтобы уменьшить электрическое напряжение возбуждения, диэлектрическая анизотропия предпочтительно является высокой. Далее, чтобы улучшить контраст прозрачности-рассеивания за счет увеличения интенсивности рассеивания, предпочтительно увеличивать анизотропию показателя преломления (Δn) жидкокристаллической композиции. С другой стороны, если диэлектрическая анизотропия слишком велика, электроизоляционная способность (величина удельного сопротивления) может понизиться. Далее, если анизотропия показателя преломления слишком велика, стойкость к УФ-свету, возможно, уменьшается.
В жидкокристаллической композиции настоящего изобретения также может содержаться отверждающий агент для инициирования отверждения вышеупомянутого отверждаемого соединения или ускоритель отверждения (такой как катализатор отверждения) для ускорения отверждения. В частности, предпочтительно использовать инициатор полимеризации. Например, в случае, когда реакция отверждения индуцируется фотополимеризацией, возможно использовать обычный инициатор фотополимеризации, такой как относящийся к типу бензоинового простого эфира, ацетофенонового типа или фосфиноксидного типа. В случае использования инициатора отверждения или ускорителя отверждения его количество равно предпочтительно не более 5 мас.% в расчете на суммарное количество отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции.
Далее разные типы соединений могут быть добавлены с целью улучшения контраста или стабильности. Например, чтобы улучшить контраст, могут быть использованы разные типы анизотропного красителя, такого как антрахинонового типа, стирильного типа, азометинового типа или азо-типа. В таком случае предпочтительно, чтобы анизотропный краситель являлся в основном растворимым в жидкокристаллическом соединении и нерастворимым в отверждаемом соединении. Кроме того, антиоксидант, УФ-поглотитель или разные пластификаторы также могут быть предпочтительно добавлены с точки зрения улучшения стабильности или износостойкости.
В случае добавления таких разнообразных соединений суммарное их количество составляет предпочтительно не более 20 мас.%, особенно предпочтительно не более 10 мас.%, в расчете на суммарное количество жидкокристаллической композиции.
Ниже буде дано объяснение работы жидкокристаллического оптического устройства 1, создаваемого ориентированием жидкокристаллической композиции, имеющей положительную диэлектрическую анизотропию между подложками с электродами посредством ориентирующих пленок, имеющих начальный угол наклона не более 10°, и отверждением отверждаемого соединения. Когда электрическое напряжение прилагают между первым и вторым прозрачными электродами 12 и 22, предполагается, что жидкокристаллические молекулы, обладающие положительной диэлектрической анизотропией, ориентируются вертикально к прозрачной подложке в каждом домене, вследствие чего средние показатели преломления среди смежных доменов становятся практически одинаковыми, и имеет место прозрачное состояние. С другой стороны, когда между первым и вторым прозрачными электродами 12 и 22 не прилагают электрическое напряжение, поскольку нематический жидкий кристалл, полученный в ходе реакции отверждения, случайно ориентирован между электродами, как упомянуто выше, предполагается, что рассеивающее состояние получается за счет различия средних показателей среди смежных доменов. Таким образом, поскольку рассеивающее состояние и прозрачное состояние могут быть изменены включением/выключением приложения электрического напряжения, возможна демонстрация, например, желаемого изображения.
Ниже описан способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства 1. На фиг.2 показана схема, иллюстрирующая пример последовательности производства жидкокристаллического оптического устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.2, данная последовательность производства состоит из 8 этапов, которые обозначены ST201-ST208.
Во-первых, на внутренних сторонах первой и второй прозрачных подложек 11 и 21 для формирования первого и второго прозрачных электродов 12 и 22 сформированы прозрачные электродные пленки, например, способом напыления или способом вакуумного осаждения из пара (ST201). ITO подходит для прозрачных электродных пленок, как упомянуто выше. Прозрачным электродным пленкам придан желаемый характер или узорчатая форма фотолитографическим способом, чтобы сформировать первый и второй прозрачные электроды 12 и 22.
Затем формируют первую и вторую изолирующие пленки 13 и 23, чтобы покрыть первый и второй прозрачные электроды 12 и 22 соответственно, например, золь-гелевым способом, способом напыления или способом вакуумного осаждения из пара (ST202).
Затем на первой и второй изолирующих пленках 13 и 23 соответственно формируют первую и вторую ориентирующие пленки 14 и 24 (ST203). Чтобы ориентировать жидкокристаллическую композицию, показывающую хиральную нематическую фазу, в заданном направлении между парой подложек с электродами, первая и вторая ориентирующие пленки 14 и 24 сформированы, чтобы контактировать с жидким кристаллом. Как упомянуто выше, по меньшей мере одна из ориентирующих пленок 14 и 24, соответственно сформированных на прозрачных подложках 11 и 21, сформирована так, чтобы ориентировать жидкий кристалл параллельно внутренним сторонам прозрачных подложек 11 и 21. В частности, предпочтительно формировать ориентирующую пленку, имеющую начальный угол наклона не более 10°. Далее может быть проведена обработка трением, чтобы равномерно ориентировать жидкокристаллическую композицию. Далее возможно осуществить настоящее изобретение, даже в случае конструкции, не использующей ориентирующих пленок.
Затем на внутренних сторонах первой или второй прозрачной подложки 11 или 21 диспергируют частицы для распорки (разделителя) 40, используя распылительную машину (ST204).
Затем на внутреннюю сторону первой или второй прозрачной подложки 11 или 21 наносят герметизирующий элемент 30 вдоль контура первой или второй прозрачной подложки 11 и 21 (ST205). Здесь для герметизирующего элемента 30 может быть использована УФ-отверждаемая смола или термореактивная смола. Здесь герметизирующий элемент 30 может содержать распорку (разделитель).
Затем первую и вторую прозрачные подложки 11 и 21 ламинируют с формированием ячейки и ячейку заполняют жидкокристаллической композицией (ST206). На данном этапе один из по меньшей мере двух участков с нарушенной герметизацией, имеющихся на герметизирующем элементе, погружают в жидкокристаллическую композицию и осуществляют всасывание через другой участок из имеющихся участков с нарушенной герметизацией (способ всасывания). Далее участок с нарушенной герметизацией ячейки, имеющей герметизирующий элемент, содержащий по меньшей один участок с нарушенной герметизацией, погружают в жидкокристаллическую композицию, помещенную в контейнер под вакуумом, с последующим возвратом к атмосферному давлению, посредством чего наполняют ячейку жидкокристаллической композицией за счет разницы давлений между внутренним давлением ячейки и атмосферным давлением (способом вакуумного впрыскивания). Далее, используя ODF-способ (покапельное наполнение), на внутреннюю сторону первой или второй прозрачной подложки 11 или 21 может быть нанесено каплями заданное количество жидкокристаллической композиции, и первая и вторая прозрачные подложки 11 и 21 могут быть ламинированы герметизирующим элементом 30, вставленным между ними. Такой ODF-способ требует вакуумного оборудования, однако имеется возможность произвести заполнение жидкокристаллической композицией за более короткое время по сравнению с вышеупомянутыми способом всасывания или способом вакуумного впрыскивания, и, следовательно, ODF-способ эффективен в производстве крупноразмерного жидкокристаллического оптического устройства. Конечно, способы, отличные от описанных выше, также могут быть использованы. Далее ODF-способ также может называться как капельный способ наполнения жидким кристаллом или вакуумный капельный способ.
Затем хиральный нематический жидкий кристалл в жидкокристаллической композиции ориентируют так, чтобы он имел фокально-коническую ориентацию (ST207), и затем отверждают отверждаемое соединение в жидкокристаллической композиции (ST208). В качестве способа фокально-конической ориентировки разработаны, например, такие способы, как приложение электрического напряжения, закаливание после нагревания или приложение магнитного поля. Хиральный нематический жидкий кристалл обладает эффектом запоминания ориентации, и, следовательно, если жидкокристаллическая композиция единожды ориентирована вышеназванным способом или тому подобным, ее ориентированное состояние сохраняется, даже если отверждаемое соединение отверждено. Соответственно, возможно отверждение отверждаемого соединения в состоянии, когда не прилагается электрическое напряжение. В случае, когда отверждаемое соединение представляет собой фотоотверждаемое соединение, соединение отверждают облучением, используя источник УФ-света. При облучении фотоотверждаемое соединение отверждается и образуется композитный слой 50 жидкого кристалла/отвержденного материала. Далее, в случае вышеупомянутого ODF-способа, когда фотоотверждаемый герметизирующий элемент использован в качестве герметизирующего элемента 30, герметизирующий элемент может быть одновременно отвержден. Здесь, в случае, если фотоотверждаемую смолу не используют для герметизирующего элемента 30, необходимо отверждать герметизирующий элемент отдельно.
Ниже даны примеры, иллюстрирующие настоящее изобретение. Величины матовости измеряли, используя компьютер прямого считывания матовости производства Suga Test Instruments Co., Ltd. Далее температура N-I-фазового перехода, как раскрыто ниже, представляет температуру фазового перехода между нематической фазой и изотропной фазой.
Пример 1
ε
К нематическому жидкому кристаллу (наименование продукта BL-002 производства Merck Co., Inc., Tc=72°C, Δn=0,246, Δ=16), показывающему положительную диэлектрическую анизотропию, добавляли правовращающий оптически активный материал (Paliocolor LC756 производства BASF Corporation, HTP в нематическом жидком кристалле составляет 56), чтобы сформировать хиральный нематический жидкий кристалл, имеющий шаг спирали 2 мкм. Вышеупомянутый правовращающий оптически активный материал представляет собой фотоотверждаемое соединение, и его содержание в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции составляет 1,0 мас.%. Далее инициатор фотополимеризации (бензоиновый изопропиловый простой эфир) добавляют в количестве примерно 1,0 мас.% к фотоотверждаемому соединению, содержащемуся в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции, чтобы получить жидкокристаллическую композицию (жидкокристаллическую композицию A) по настоящему изобретению. Температура N-I-фазового перехода жидкокристаллической композиции A составляла 68°C.
2
2
2
Затем на ITO-электродах, соответственно сформированных на паре стеклянных подложек, каждая из которых имеет внутреннюю сторону, покрытую тонкой ITO-пленкой (индий-оловянный оксид), служащей прозрачным электродом, формировали металлооксидные тонкие пленки SiO-TiO-типа (MIC-55 производства Seimi Chemical Co., Ltd.), служащие изолирующим слоем. Далее ориентирующую пленку, изготовленную из полиимидной тонкой пленки, имеющей начальный угол наклона не более 10°, формировали на изолирующем слое. Пару стеклянных подложек располагали так, чтобы они были обращены друг к другу через распорки, изготовленные из смоляных гранул диаметром 6 мкм, и участок, отличный от отверстия для впрыскивания жидкокристаллической композиции, герметизировали эпоксидной смолой, получая ячейку. В ячейку впрыскивали вышеупомянутую жидкокристаллическую композицию A при комнатной температуре способом вакуумного впрыскивания и затем отверстие для впрыскивания герметизировали отверждаемым при комнатной температуре герметизирующим элементом. Затем такую ячейку помещали на нагретую плитку, имеющую температуру поверхности примерно 90°C, в результате чего обнаруживалось однородное прозрачное состояние. Такую ячейку в прозрачном состоянии закаливали погружением в воду, находящуюся при 25°C, в результате чего ячейка переходила в непрозрачное белое состояние и показывала однородное светорассеивающее состояние. Обе поверхности такой ячейки, показывающей светорассеивающее состояние, облучали УФ-светом, длины волн которого центрируются при 365 нм и интенсивность которого равна 30 Вт/м, при комнатной температуре в течение 10 минут, чтобы отвердить отверждаемое соединение и тем самым получить жидкокристаллическое оптическое устройство. Температура N-I-фазового перехода жидкого кристалла в жидкокристаллическом оптическом устройстве составляла 72°C.
После облучения УФ-светом жидкокристаллическое оптическое устройство также показывало непрозрачное белое состояние, и способность к светорассеиванию слегка улучшалась. Затем в результате приложения между вышеупомянутой парой ITO-электродов напряжения 60 В с частотой 200 Гц с прямоугольной формой волны жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным, и, когда прекращали приложение электрического напряжения, оно вновь показывало исходное светорассеивающее состояние. А именно, было получено жидкокристаллическое оптическое устройство, которое показывало прозрачное состояние при приложении электрического напряжения и рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение. В прозрачном состоянии величина матовости составляла не более 2% и прозрачность устройства была хорошей. Далее наблюдали незначительное возрастание матовости устройства в прозрачном состоянии, даже если угол наблюдения отклонялся от направления, перпендикулярного стеклянной подложке. Используя оптическую шлирен-систему светосбора при угле 5°, при комнатной температуре измеряли контраст между прозрачным состоянием и рассеивающим состоянием данного устройства и в результате определяли, что контраст составлял 7. На одну часть оказывали внешнее давление в направлении, перпендикулярном поверхности подложки, имеющей электрод устройства настоящего изобретения, в состоянии, когда не прилагается электрическое напряжение. Светорассеивающее состояние устройства наблюдали после удаления внешнего давления, но изменения не наблюдали.
При применении жидкокристаллической композиции A настоящего изобретения, отличающейся от PSCT, описанной в патентном документе 5, нет необходимости в приложении электрического напряжения к жидкокристаллической композиции в ходе создания жидкокристаллического оптического устройства, и достаточно лишь отвердить хиральный агент, обладающий способностью к отверждению. При применении фотоотверждаемого соединения, как в данном варианте осуществления, хиральный агент, обладающий способностью к отверждению, отверждают просто облучением светом, чтобы разделить жидкий кристалл на множество доменов, в результате чего жидкий кристалл переходит из хиральной нематической фазы в нематическую фазу. Соответственно, чрезвычайно легко может быть получено жидкокристаллическое оптическое устройство, которое показывает прозрачное состояние при приложении электрического напряжения и рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение. Далее в жидкокристаллическом оптическом устройстве по примеру 1, поскольку содержание отвержденного материала мало, величина матовости в прозрачном состоянии мала, и оно имеет хорошую прозрачность независимо от угла наблюдения устройства. Далее даже если внешнее давление в одной части оказано на ячейку в непрозрачном белом состоянии, неоднородность в ее светорассеивающем состоянии после удаления внешнего давления не наблюдается.
Пример 2
Жидкокристаллическую композицию A, полученную в примере 1, впрыскивали в ячейку таким же образом, что в примере 1, используя способ вакуумного впрыскивания, и отверстие для впрыскивания герметизировали. Затем к электродным концевым участкам ячейки прилагали биполярный импульс с прямоугольной формой волны, имеющей действительное значение 8 В, с шириной импульса 500 мс, и ячейка переходила в непрозрачное белое состояние и показывала однородное светорассеивающее состояние. В состоянии, когда не прилагается электрическое напряжение, ячейку, показывающую светорассеивающее состояние, облучали УФ-светом, чтобы отвердить отверждаемое соединение и тем самым получить жидкокристаллическое оптическое устройство.
После облучения УФ-светом жидкокристаллическое оптическое устройство показывало такое же непрозрачное белое состояние и способность к светорассеиванию слегка улучшалась. Затем между вышеупомянутой парой ITO-электродов прилагали напряжение 60 В с частотой 200 Гц с прямоугольной формой волны, и в результате жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным, и, когда прекращали приложение электрического напряжения, вновь наблюдалось исходное светорассеивающее состояние. А именно, было получено жидкокристаллическое оптическое устройство, которое показывало прозрачное состояние при приложении электрического напряжения и рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение. В вышеупомянутом прозрачном состоянии величина матовости составляла не более 2% и прозрачность была хорошей. Наблюдали незначительное возрастание матовости устройства в прозрачном состоянии, даже если угол наблюдения отклонялся от направления, перпендикулярного стеклянной подложке. Используя оптическую шлирен-систему, имеющую угол светосбора 5°, при комнатной температуре измеряли контраст между прозрачным состоянием и непрозрачным белым состоянием данного устройства и в результате определяли, что контраст составлял 8. Как и в примере 1, даже когда на поверхность подложки, имеющей электроды данного устройства, оказывали внешнее давление в состоянии, когда не прилагается электрическое напряжение, оптическая неоднородность в светорассеивающем состоянии устройства после удаления внешнего давления не наблюдалась.
Пример 3
К такому же нематическому жидкому кристаллу, показывающему положительную электрическую анизотропию, как в примере 1, добавляли такой же правовращающий оптически активный материал, как в примере 1, чтобы получить хиральный нематический жидкий кристалл, имеющий шаг спирали 1 мкм. Вышеупомянутый правовращающий оптически активный материал представляет собой фотоотверждаемое соединение, и его содержание в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции равно 1,8 мас.%. Далее так же, как в примере 1, примерно 1 мас.% инициатора фотополимеризации добавляли к фотоотверждаемому соединению, содержащемуся в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции, посредством чего в настоящем изобретении получали жидкокристаллическую композицию (жидкокристаллическую композицию B).
Затем жидкокристаллическую композицию B впрыскивали в такую же ячейку, как в примере 1, используя способ вакуумного впрыскивания, и отверстие для впрыскивания герметизировали. Затем биполярный импульс с прямоугольной формой волны, имеющей действительное значение 12 В, с шириной импульса 500 мс, прилагали к электродным концевым участкам ячейки, вследствие чего ячейка переходила в непрозрачное белое состояние и показывала однородное светорассеивающее состояние. Ячейку, показывающую светорассеивающее состояние, облучали УФ-светом, так же, как в примере 1, и отверждаемое соединение отверждали, чтобы тем самым получить жидкокристаллическое оптическое устройство.
После облучения УФ-светом жидкокристаллическое оптическое устройство показывало непрозрачное белое состояние. Затем между парой ITO-электродов прилагали напряжение 60 В с частотой 200 Гц с прямоугольной формой волны, и в результате жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным. Величина матовости в вышеупомянутом прозрачном состоянии была слегка больше, чем в примере 1. Используя оптическую шлирен-систему, имеющую угол светосбора 5°, при комнатной температуре измеряли контраст между прозрачным состоянием и непрозрачным белым состоянием устройства и в результате определяли, что контраст составлял 15.
Также в случае применения жидкокристаллической композиции B в настоящем изобретении жидкокристаллическое оптическое устройство, показывающее прозрачное состояние при приложении электрического напряжения и рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение, может быть чрезвычайно легко получено. Оптические характеристики жидкокристаллического оптического устройства в примере 3 являются хорошими в плане его контраста прозрачности-рассеивания, хотя матовость в прозрачном состоянии несколько велика, если сравнивать с оптическими характеристиками жидкокристаллического оптического устройства в вышеописанном примере 1.
Пример 4
К нематической жидкокристаллической композиции A, полученной в примере 1, добавляли отверждаемое соединение (отверждаемое соединение P), представленное следующей химической формулой (1), которое не является оптически активным материалом, так, что его содержание равно 1 мас.% в расчете на суммарную композицию, включающую (1)
Отверждаемое соединение P представляет собой отверждаемое соединение, не имеющее в своей молекуле мезогенной структуры. Далее инициатор фотополимеризации (бензоиновый изопропиловый простой эфир) в количестве примерно 1 мас.% в расчете на отверждаемое соединение P дополнительно добавляли к нему и получали жидкокристаллическую композицию (жидкокристаллическую композицию C). Поскольку отверждаемое соединение P не является оптически активным материалом, шаг спирали жидкокристаллической композиции C не отличается от шага спирали жидкокристаллической композиции A.
Затем так же, как в примере 1, жидкокристаллическую композицию C впрыскивали в такую же ячейку способом вакуумного впрыскивания и отверстие для впрыскивания герметизировали. Ячейку помещали на нагретую плитку, имеющую температуру поверхности примерно 90°C, в результате чего обнаруживалось однородное прозрачное состояние. Ячейку в прозрачном состоянии закаливали погружением в воду, находящуюся при 25°C, в результате чего ячейка переходила в непрозрачное белое состояние и показывала однородное светорассеивающее состояние. Ячейку, показывающую светорассеивающее состояние, облучали УФ-светом, падающим с обеих поверхностей подложек, так же, как в примере 1, вследствие чего отверждаемое соединение отверждается и тем самым создают жидкокристаллическое оптическое устройство.
После облучения УФ-светом жидкокристаллическое оптическое устройство показывало непрозрачное белое состояние. Затем между вышеупомянутой парой ITO-электродов прилагали напряжение 60 В с частотой 200 Гц с прямоугольной формой волны, и в результате жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным. Величина матовости в вышеупомянутом прозрачном состоянии составляла не более 2%. Когда устройство в прозрачном состоянии наблюдали в направлении, отклоненном от направления, перпендикулярного стеклянной подложке, матовость была низкой и устройство показывало хорошую прозрачность. Далее контраст между прозрачным состоянием и непрозрачным белым состоянием устройства измеряли, используя оптическую шлирен-систему, имеющую угол светосбора 5°, при комнатной температуре, и в результате определяли, что контраст составлял 6.
Пример 5
ε
К нематическому жидкому кристаллу (Tc=94°C, Δn=0,230, Δ=15), показывающему положительную диэлектрическую анизотропию, добавляли правовращающий оптически активный материал (Paliocolor LC756 производства BASF Corporation, его HTP в вышеупомянутом нематическом жидком кристалле составляет 55), чтобы получить хиральный нематический жидкий кристалл, имеющий шаг спирали 2 мкм. Вышеупомянутый правовращающий оптически активный материал представляет собой фотоотверждаемое соединение, и его содержание в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции составляет 1,0 мас.%. Далее инициатор фотополимеризации (бензоиновый изопропиловый простой эфир) добавляли к жидкокристаллической композиции так, чтобы его содержание составило примерно 1 мас.% в расчете на фотоотверждаемое соединение, содержащееся в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции, чтобы получить жидкокристаллическую композицию (жидкокристаллическую композицию F) настоящего изобретения. Температура N-I-фазового перехода жидкокристаллической композиции F составляла 90°C.
Затем жидкокристаллическую композицию F впрыскивали в такую же ячейку, как в примере 1, способом вакуумного впрыскивания, посредством которого отверстие для впрыскивания герметизировали. Затем к электродным концевым участкам ячейки прилагали биполярный импульс с прямоугольной формой волны, имеющей действительное значение 5 В, с шириной импульса 500 мс, вследствие чего ячейка становилась непрозрачно белой и показывала однородное светорассеивающее состояние. Ячейку, показывающую такое светорассеивающее состояние, облучали УФ-светом так же, как в примере 1, чтобы отвердить отверждаемое соединение, посредством чего получали жидкокристаллическое оптическое устройство. Температура N-I-фазового перехода жидкого кристалла в жидкокристаллическом оптическом устройстве составляла 93°C.
После облучения УФ-светом жидкокристаллическое оптическое устройство показывало непрозрачное белое состояние. Затем между парой ITO-электродов прилагали напряжение 60 В с частотой 200 Гц с прямоугольной формой волны, и в результате жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным. Величина матовости в вышеупомянутом прозрачном состоянии составляла не более 2%, и прозрачность была хорошей. Контраст между прозрачным состоянием и непрозрачным белым состоянием устройства измеряли, используя оптическую шлирен-систему, имеющую угол светосбора 5°, при комнатной температуре и в результате определяли, что контраст составлял 8.
Пример 6
К нематическому жидкому кристаллу (Tc=94°C, Δn=0,215, Δε=16,4), показывающему положительную диэлектрическую анизотропию, добавляли правовращающий оптически активный материал (Paliocolor LC756 производства BASF Corporation, его HTP в вышеупомянутом нематическом жидком кристалле составляет 52), чтобы создать хиральный нематический жидкий кристалл, имеющий шаг спирали 2 мкм. Вышеупомянутый правовращающий оптически активный материал представлял собой фотоотверждаемое соединение, и его содержание в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции составляет 1,0 мас.%. Далее инициатор фотополимеризации (бензоиновый изопропиловый простой эфир) добавляли к жидкокристаллической композиции так, чтобы его содержание составило примерно 1,0 мас.% в расчете на фотоотверждаемое соединение, содержащееся в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции, чтобы получить жидкокристаллическую композицию (жидкокристаллическую композицию G) настоящего изобретения. Температура N-I-фазового перехода жидкокристаллической композиции G составляла 92°C.
Жидкокристаллическую композицию G впрыскивали в такую же ячейку, как в примере 1, способом вакуумного впрыскивания и отверстие для впрыскивания герметизировали. Затем к электродным концевым участкам такой ячейки прилагали биполярный импульс прямоугольной волны, имеющей действительное значение 6 В, с шириной импульса 300 мс, вследствие чего такая ячейка становилась непрозрачно белой и показывала однородное светорассеивающее состояние. В состоянии, когда не прилагается электрическое напряжение, ячейку, показывающую такое светорассеивающее состояние, облучали, чтобы отвердить отверждаемое соединение, посредством чего получали жидкокристаллическое оптическое устройство. Температура N-I-фазового перехода жидкого кристалла в жидкокристаллическом оптическом устройстве составляла 94°C.
После облучения УФ-светом жидкокристаллическое оптическое устройство показывало непрозрачное белое состояние. Затем между вышеупомянутой парой ITO-электродов прилагали напряжение 60 В с частотой 200 Гц с прямоугольной формой волны, и в результате жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным. Величина матовости в вышеупомянутом прозрачном состоянии составляла не более 2%, и его прозрачность была хорошей. Используя оптическую шлирен-систему, имеющую угол светосбора 5°, при комнатной температуре измеряли контраст между прозрачным состоянием и рассеивающим состоянием устройства и в результате определяли, что контраст составлял 8.
Пример синтеза соединения 3
В продолговатой круглодонной колбе в дихлорметане (100 мл) растворяли изосорбид (0,5 г, 3,4 ммоль), 4-(6-акрилоилоксигексилокси)бензойную кислоту (2,0 г, 6,8 ммоль), гидрохлорид 1-этил-3-(3-диметиламинопропил)карбодиимида (1,3 г, 10,2 ммоль) и 4-диметиламинопиридин (0,03 г). Раствор перемешивали в атмосфере азота при комнатной температуре в течение двух часов и затем его кипятили с обратным холодильником в масляной бане, нагреваемой при 40°C, в течение 8 часов. Твердый продукт отфильтровывали и затем проводили экстракцию водой, прошедшей ионообменную обработку, с pH примерно 4, водным раствором бикарбоната натрия и водой, прошедшей ионообменную обработку, в указанном порядке проводя экстракцию. Органический слой высушивали безводным сульфатом магния, фильтровали и дихлорметан удаляли отгонкой, используя роторный испаритель. Полученный остаток подвергали очистке колоночной хроматографией (элюент - гексан: этилацетат = 2:1). Полученный белый твердый продукт далее перекристаллизовали из этанола и получили целевое соединение. Полученное количество составляло 0,62 г, и выход составлял 26%
Пример 7
К нематическому жидкому кристаллу (наименование продукта BL-002 производства Merck & Co., Tc=72°C, Δn=0,246, Δε=16), показывающему положительную диэлектрическую анизотропию, добавляли соединение (3) (правовращающий оптически активный материал, обладающий способностью к отверждению, HTP в вышеупомянутом нематическом жидком кристалле составляет 42), полученное в синтетическом примере, чтобы приготовить хиральный нематический жидкий кристалл, имеющий шаг спирали 2 мкм. Вышеупомянутый правовращающий оптически активный материал представляет собой фотоотверждаемое соединение, и его содержание в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции составляет 1,2 мас.%. Далее инициатор фотополимеризации (бензоиновый изопропиловый простой эфир) в количестве примерно 1,0 мас.% в расчете на фотоотверждаемое соединение, содержащееся в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции, добавляли к фотоотверждаемому соединению, чтобы получить жидкокристаллическую композицию (жидкокристаллическую композицию H) настоящего изобретения. Температура N-I-фазового перехода жидкокристаллической композиции H составляла 66°C.
Затем жидкокристаллическую композицию H впрыскивали в такую же ячейку, как в примере 1, способом вакуумного впрыскивания и герметизировали отверстие для впрыскивания. Затем к электродным концевым участкам ячейки прилагали биполярный импульс с прямоугольной формой волны, имеющей действительное значение 7 В, с шириной импульса 300 мс, вследствие чего ячейка переходила в непрозрачно белое состояние и показывала однородное светорассеивающее состояние. В состоянии отсутствия, когда не прилагается электрическое напряжение, ячейку, показывающую светорассеивающее состояние, облучали УФ-светом так же, как в примере 1, чтобы отвердить отверждаемое соединение, посредством чего получали жидкокристаллическое оптическое устройство. Температура N-I-фазового перехода жидкого кристалла в жидкокристаллическом оптическом устройстве составляла 71°C.
После облучения УФ-светом жидкокристаллическое оптическое устройство показывало непрозрачное белое состояние. Затем между вышеупомянутой парой ITO-электродов прилагали напряжение 60 В с частотой 200 Гц с прямоугольной формой волны, в результате чего жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным. Величина матовости в прозрачном состоянии составляла не более 2%, и прозрачность была хорошей. Используя оптическую шлирен-систему, имеющую угол светосбора 5°, при комнатной температуре измеряли контраст между прозрачным состоянием и рассеивающим состоянием устройства и в результате определяли, что контраст составлял 8.
Пример 8
ε
К нематическому жидкому кристаллу (Tc=84,5°C, Δn=0,221, Δ=-6,98), показывающему отрицательную диэлектрическую анизотропию, добавляли правовращающий оптически активный материал (Paliocolor LC756 производства BASF Corporation, HTP в вышеупомянутом нематическом жидком кристалле составляет 42), чтобы создать хиральный нематический жидкий кристалл, имеющий шаг спирали 2 мкм. Вышеупомянутый правовращающий оптически активный материал представляет собой фотоотверждаемое соединение, и его содержание в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции составляет 1,2 мас.%. Далее инициатор фотополимеризации (бензоиновый изопропиловый простой эфир) добавляли к жидкокристаллической композиции так, что его содержание составляло примерно 1,0 мас.% в расчете на фотоотверждаемое соединение, содержащееся в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции, и получали жидкокристаллическую композицию (жидкокристаллическую композицию I) настоящего изобретения. Температура N-I-фазового перехода жидкокристаллической композиции составляла 83°C.
Затем жидкокристаллическую композицию I впрыскивали в такую же ячейку, как в примере 1, способом вакуумного впрыскивания и герметизировали отверстие для впрыскивания. Затем к электродным концевым участкам ячейки прилагали биполярный импульс с прямоугольной формой волны, имеющей действительное значение 7 В, с шириной импульса 300 мс, вследствие чего ячейка становилась мутной и показывала однородное светорассеивающее состояние. В состоянии, когда не прилагается электрическое напряжение, ячейку, показывающую такое светорассеивающее состояние, облучали УФ-светом так же, как в примере 1, чтобы отвердить отверждаемое соединение, посредством чего получали жидкокристаллическое оптическое устройство. Температура N-I-фазового перехода жидкого кристалла в жидкокристаллическом оптическом устройстве составляла 84,5°C.
После облучения УФ-светом жидкокристаллическое оптическое устройство показывало непрозрачное белое состояние. Затем между вышеупомянутой парой ITO-электродов прилагали напряжение 60 В с частотой 200 Гц с прямоугольной формой волны, и в результате жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным. Величина матовости в вышеупомянутом прозрачном состоянии составляла не более 2% и прозрачность была хорошей. Используя оптическую шлирен-систему, имеющую угол светосбора 5°, при комнатной температуре измеряли контраст между прозрачным состоянием и рассеивающим состоянием устройства и в результате определяли, что контраст составлял 5.
Сравнительный пример 1
В качестве отверждаемого соединения уретан-акрилатный олигомер (Aronix M1200 производства Toagosei Co., Ltd.) и изооктилакрилат смешивали так, чтобы их массовое соотношение составляло 12/7, чтобы получить однородную отверждаемую композицию (отверждаемую композицию Q). Затем нематический жидкий кристалл (наименование продукта BL-002 производства Merck & Co., Tc=72°C, Δn=0,246, Δε=16), показывающий такую же положительную диэлектрическую анизотропию, как в примере 1, и отверждаемую композицию Q смешивали так, чтобы их массовое соотношение составляло 31/19, чтобы получить однородную композицию. Далее инициатор фотополимеризации (бензоиновый изопропиловый простой эфир) добавляли в количестве примерно 1 мас.% в расчете на полученную отверждаемую композицию и растворяли до однородности для получения композиции (композиции D). При комнатной температуре композиция D становилась изотропной фазой, не проявляющей жидкокристаллического состояния, и показывала однородное прозрачное состояние.
2
Затем ячейку, снабженную полиимидными ориентирующими пленками, показывающими начальный угол наклона не более 10°, сформированными на поверхностях подложек, которые контактируют с жидкой композицией D, создавали так же, как в примере 2, за исключением того, что сферические гранулы диаметром 8 мкм использовали в качестве распорки между прозрачными электродами, и жидкокристаллическую композицию D вводили в ячейку способом всасывающего впрыскивания, и отверстие для впрыскивания герметизировали. Чтобы применить способ всасывающего впрыскивания, по меньшей мере два отверстия создавали в герметизирующем участке. После впрыскивания жидкой композиции D ячейка показывала однородное прозрачное состояние. Затем при комнатной температуре ячейку облучали УФ-светом, длины волн которого центрируются при 365 нм и интенсивность которого равна 10 Вт/м, падающим со стеклянных подложек на обе стороны, в течение трех минут, чтобы отвердить жидкокристаллическую композицию D, посредством чего получали жидкокристаллическое оптическое устройство.
После облучения УФ-светом жидкокристаллическое оптическое устройство показывало непрозрачное белое состояние. Затем между вышеупомянутой парой ITO-электродов прилагали напряжение 40 В с частотой 200 Гц с прямоугольной формой волны, в результате чего жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным. Величина матовости в прозрачном состоянии составляла не более 2%, и, когда прозрачность устройства для падающего света в направлении, перпендикулярном стеклянным подложкам устройства, наблюдали, используя оптическую шлирен-систему, имеющую угол светосбора 5°, прозрачность составляла 84%, включая отражения на поверхностях стеклянных подложек и поглощение падающего света в слое прозрачных электродов. Затем в той же системе измерения измеряли пропускание при условии, что устройство было наклонено на 45° к падающему свету, и в результате пропускание составляло 72%. Когда устройство в прозрачном состоянии наблюдали так, что угол наблюдения был отклонен от направления, перпендикулярного стеклянным подложкам, матовость постепенно возрастала и качество прозрачности постепенно ухудшалось. Используя ту же оптическую систему измерения, при комнатной температуре измеряли контраст между прозрачным состоянием и рассеивающим состоянием устройства и в результате определяли, что контраст составлял 5.
Сравнительный пример 2
К нематическому жидкому кристаллу, показывающему такую же положительную диэлектрическую анизотропию, как в примере 3, добавляли не являющийся отверждаемым правовращающий оптически активный материал (R-1011 производства Merck & Co., Inc.), чтобы создать хиральный нематический жидкий кристалл, имеющий шаг спирали 1 мкм. Затем отверждаемое соединение (отверждаемое соединение R), имеющее показанную ниже химическую формулу (2), которое не является оптически активным материалом, добавляли к хиральному нематическому жидкому кристаллу так, чтобы содержание отверждаемого соединения было бы таким же, как в случае отверждаемого соединения, содержащегося в жидкокристаллической композиции B в примере 3, а именно 1,8 мас.%:
Далее инициатор фотополимеризации (бензоиновый изопропиловый простой эфир) добавляли в количестве примерно 1 мас.% в расчете на отверждаемое соединение R, содержащееся в вышеупомянутой жидкокристаллической композиции, для получения жидкокристаллической композиции (жидкокристаллической композиции E) настоящего изобретения.
Затем посредством способа вакуумного впрыскивания жидкокристаллическую композицию E впрыскивали в ячейку, полученную так же, как в примере 3, за исключением того, что распорку (разделитель) из смоляных гранул диаметром 4 мкм сформировали между подложками, имеющими электроды, обращенные друг к другу, после чего отверстия для впрыскивания герметизировали. Затем к электродным концевым участкам ячейки прилагали биполярный импульс с прямоугольной формой волны, имеющей действительное значение 12 В, с шириной импульса 500 мс, вследствие чего ячейка переходила в непрозрачное белое состояние и показывала однородное светорассеивающее состояние. Ячейку облучали УФ-светом так же, как в примере 3, и отверждаемое соединение отверждали, тем самым получая жидкокристаллическое оптическое устройство.
После облучения УФ-светом жидкокристаллическое оптическое устройство показывало непрозрачное белое состояние. Затем между вышеупомянутой парой ITO-электродов прилагали напряжение 60 В с частотой 200 Гц с прямоугольной формой волны, в результате чего жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным, и, когда быстро прекращали воздействие электрического напряжения, наблюдали прозрачное состояние со слабым светорассеиванием. Напряжение 60 В с прямоугольной формой волны вновь прилагали к ячейке, вследствие чего жидкокристаллическое оптическое устройство становилось прозрачным, и затем медленно прекращали воздействие напряжения, чтобы ячейка не находилась под напряжением, вследствие чего жидкокристаллическое оптическое устройство показывало светорассеивающее состояние.
В жидкокристаллическом оптическом устройстве жидкий кристалл в композите жидкого кристалла/отвержденного материала представляет собой хиральный нематический жидкий кристалл, содержащий не являющийся отверждаемым оптически активный материал. А именно, эффект запоминания ориентации, от природы присущий хиральной нематической жидкокристаллической фазе, сохраняется в жидком кристалле композита, продемонстрировано бистабильное состояние, проявляющее разную жидкокристаллическую ориентацию в зависимости от скорости удаления электрического напряжения, и светорассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение, нестабильно.
Промышленная применимость
Жидкокристаллическое устройство по настоящему изобретению подходит, в частности, для прозрачных панелей в крышах автомобилей, и устройство также может быть использовано в других областях применения. Например, оно пригодно для окон (для окон автомобилей (боковые окна, дверные стекла, задние боковые окна и так далее), для архитектурных окон, для окон самолетов, кораблей, железнодорожных транспортных средств и так далее), фонарей, перегородок, материалов для использования внутри или снаружи архитектурных элементов, таких как двери, вывески, средства коммерческой рекламы, крупноразмерного перегораживающего оборудования, проекционных экранов в сочетании с устройствами визуализации проекционного типа, видоискателей для камер или цифровых камер и так далее. Применяя устройство в двери холодильника, можно определить, какие продукты содержатся в холодильнике, не открывая дверь холодильника. Далее можно демонстрировать совместно графические данные и схемы или демонстрировать буквы и цифры, обеспечивая пользователей информацией. Более того, по необходимости на прозрачной пластине может быть создано оформление, такое как буквы и цифры.
Полное описание заявки на патент Японии № 2006-194172, поданной 14 июля 2006 г., включая описание, формулу изобретения, чертежи и реферат, включено в настоящую заявку посредством ссылки во всей полноте.