-
Die
vorliegende Erfindung betrifft beschichtbare Folien aus lichtmodulierendem
Material.
-
Derzeit
werden Informationen auf Bögen oder
Folien mithilfe von permanenten Tinten oder auf elektronisch modulierten
Oberflächen
angezeigt, wie beispielsweise Kathodenstrahlanzeigen oder Flüssigkristallanzeigen.
Andere Bogen- oder Folienmaterialien können magnetisch beschreibbare
Bereiche aufweisen, auf denen sich Auszeichnungs- oder Finanzinformationen
befinden, wobei magnetisch geschriebene Daten allerdings nicht sichtbar
sind.
-
PCT/WO
97/04398 mit dem Titel "Electronic Book
With Multiple Display Pages" beschreibt
ausführlich
den Stand der Technik in Bezug auf dünne, elektronisch geschriebene
Folienanzeigetechnologien. Dargelegt wird die Zusammenstellung mehrerer Anzeigebögen oder
-folien, die zu einem „Buch" gebunden sind, in
dem jeder Bogen oder jede Folie mit Mitteln zur einzelnen Adressierung
jeder Seite versehen ist. Das Patent beschreibt Techniken zur Erzeugung
dünner,
elektronisch geschriebener Seiten, einschließlich flexibler Bögen oder
Folien sowie Bildmodulationsmaterial aus einem bistabilen Flüssigkristallsystem
und dünnen,
metallischen Leiterlinien auf jeder Seite.
-
Diesbezüglich beschreibt
US-A-3,697,297 für
eine derartige Vorrichtung geeignetes Material. Ein cholesterisches
Flüssigkristallmaterial
ist in lichtdurchlässiger
Gelatine und Gummiarabikum eingeschlossen und auf einem Raster aufgetragen.
Das Raster wechselt bei Beaufschlagung mit ausreichender Wärmeenergie
seine Farbe, so dass das cholesterische Material klar wird.
-
Die
Herstellung flexibler, elektronisch geschriebener Anzeigebögen oder
-folien wird in US-A-4,435,047
beschrieben. Eine erste Folie weist transparente, leitende ITO-Bereiche
auf, eine zweite Folie weist elektrisch leitende Tinten auf, die
auf Anzeigebereiche gedruckt sind. Die Bögen können aus dünnem Glas bestehen, wobei sie
zur praktischen Verwendung aus Mylar-Polyester hergestellt werden. Eine Dispersion
aus einem Flüssigkristallmaterial
in einem Bindemittel wird auf einem ersten Bogen aufgetragen und
der zweite Bogen wird mit dem Flüssigkristallmaterial
verbunden. Ein elektrisches Potenzial wird an die sich gegenüberliegenden
leitenden Bereiche angelegt, um auf das Flüssigkristallmaterial zu wirken
und Anzeigebereiche zu belichten. Die Anzeige benutzt ein nematisches
Flüssigkristallmaterialien und
zeigt kein Bild an, wenn das elektrische Potenzial weggenommen wird.
-
Derzeit
werden „vertrauliche" Fenster (Privacy-Fenster)
unter Verwendung der Streueigenschaften herkömmlicher, nematischer Flüssigkristalle hergestellt.
Derartige Materialien bedürfen
einer fortlaufenden elektrischen Ansteuerung, um transparent zu
bleiben.
-
US-A-5,437,811
beschreibt eine Lichtmodulationszelle mit einem in Polymer dispergierten,
chiralnematischen Flüssigkristall.
Das chiralnematische Flüssigkristall
hat die Eigenschaft, zwischen einem planen Zustand, in dem es eine
bestimmte sichtbare Wellenlänge
des Lichts reflektiert, und einem fokalkonischen Zustand, in dem
es Licht streut, zu wechseln. Diese Struktur hat die Fähigkeit,
einen der gegebenen Zustände
in Abwesenheit eines elektrischen Feldes zu wahren.
-
In
der Technik werden Verfahren zur Herstellung von Polymerkörnern aus
polymeren Vorläufern in
wässriger
Suspension beschrieben, beispielsweise in US-A-2,932,629. US-A-2,932,629 beschreibt ein
Verfahren mit begrenzter Koaleszenz zur Herstellung sphäroider Partikel
von sehr gleichmäßiger Größe durch
Verwendung kolloidaler Partikel zur Begrenzung der Koaleszenz kleinerer
Tröpfchen
in größere, einheitliche
Domänen.
Die polymerisierbare Flüssigkeit
wird auf eine gegebene Größe gebracht, und
ein Katalytormittel führt
die Polymerisierungsreaktion aus, um feste, polymere Körper mit
im Wesentlichen einheitlicher Größe zu bilden.
Die Technik der begrenzten Koaleszenz zur Herstellung einheitlicher
Körnergrößen während der
Polymerisation wird weiter in US-A-3,933,771, US-A-4,324,932 und US-A-4,833,060
beschrieben. Eine Lichtmodulationsfolie mit den Merkmalen aus dem
Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus
EP 0 769 544 A bekannt.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Folie mit
einem maschinell beschichtbaren, polymerisch dispergierten, lichtmodulierenden Material
von einheitlicher Domänengröße bereitzustellen.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, Flüssigkristallmaterial
mit begrenzter Koaleszenz zu dispergieren und die Beschichtung aufzutragen,
um eine dispergierte, lichtmodulierende Schicht mit verbesserten
optischen Eigenschaften auszubilden.
-
Erfindungsgemäß hergestellte
Folien sind verwendbar, um eine wiederbeschreibbare Bildfolie herzustellen.
Die vorliegende Erfindung verwendet Emulgatoren aus kolloidalen
Festpartikeln zur Begrenzung des Domänenwachstums aus einem hoch dispergierten
Zustand. Gleichmäßig geformte
Flüssigkristalldomänen werden
erzeugt und maschinell aufgetragen, um lichtmodulierende, elektronisch
ansprechende Folien mit verbessertem optischen Wirkungsgrad herzustellen.
Die Folie kann anhand kostengünstiger,
effizienter fotografischer Beschichtungsverfahren ausgebildet werden.
Ein einzelnes, großes
Volumen aus Folienmaterial lässt
sich beschichten und zu unterschiedlichen Arten von Folien und Karten
ausbilden. Anzeigen in Form erfindungsgemäßer Folien sind preiswert,
einfach und mit kostengünstigen
Prozessen herstellbar.
-
Die
Aufgaben der Erfindung werden mit einer lichtmodulierenden, elektronisch
ansprechenden Folie gelöst,
die folgendes umfasst:
- a) ein Substrat;
- b) eine über
dem Substrat ausgebildete, elektrisch leitende Schicht; und
- c) eine über
der elektrisch leitenden Schicht angeordnete Lichtmodulationsschicht,
die mindestens ein dispergierbares, lichtmodulierendes Material und
ein koaleszenzbegrenzendes Material enthält, in dem das dispergierbare,
lichtmodulierende Material bereitgestellt ist, derart, dass das
dispergierbare, lichtmodulierende Material koalesziert und ein begrenzt
koaleszierendes Material bildet, das einen Satz von Domänen umfasst,
die unterschiedliche, elektrisch ansprechende optische Zustände aufweisen.
Das lichtmodulierende Material ist ein cholesterisches Flüssigkristallmaterial.
-
Flexible
Folien lassen sich erfindungsgemäß effizient
herstellen und umfassen eine Lichtmodulationsschicht, deren Domänen verbesserte
optische Eigenschaften aufweisen. Durch Änderung des über der
Schicht angelegten Feldes können
Informationen in die Folie geschrieben werden.
-
Die
Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
Es
zeigen
-
1A eine
Schnittansicht einer Folie mit einem in Polymer dispergierten, cholesterischen
Flüssigkristall,
hergestellt mithilfe konventioneller Dispersionsverfahren;
-
1B eine
Schnittansicht der Folie aus 1A mit
einem angelegten elektrischen Feld;
-
2A eine
Schnittansicht einer Folie mit einem in Polymer dispergierten, begrenzt
koaleszierenden, cholesterischen Flüssigkristallmaterial;
-
2B eine
Schnittansicht der Folie aus 2A mit
einem angelegten elektrischen Feld;
-
3A eine
schematische Schnittansicht eines chiral nematischen Materials in
einem ebenen, lichtreflektierenden Zustand;
-
3B eine
schematische Schnittansicht eines chiral nematischen Materials in
einem fokalkonischen, lichtdurchlassenden Zustand;
-
4 eine
Schnittansicht einer Domäne,
die chiral nematisches Flüssigkristallmaterial
enthält;
-
5 eine
Kurve des Reflexionsvermögens zur
Domänengröße eines
cholesterischen Materials unter Verwendung eines konventionellen
Materials begrenzter Koaleszenz; und
-
6 die
Spektralverteilung von polymerdispergierten, cholesterischen Flüssigkristallmaterialien unter
Verwendung konventioneller Dispersionsverfahren und Dispersionsverfahren
mit begrenzter Koaleszenz.
-
1A zeigt
eine Schnittansicht eines Teils einer Folie 10 mit einem
konventionellen, polymerdispergierten, lichtmodulierenden Material.
Die Folie 10 umfasst ein flexibles Substrat 15, bei
dem es sich um ein Polymermaterial handeln kann, beispielsweise
einen Kodak Estar Filmträger
aus Polyesterkunststoff mit einer Dicke zwischen 20 und 200 μm. Beispielsweise
kann das Substrat 15 eine 80 μm dicke Folie aus transparentem
Polyester sein. Andere Polymere, wie ein transparentes Polycarbonat,
sind ebenfalls verwendbar. Alternativ hierzu kann das Substrat 15 aus
dünnem,
durchsichtigen Glas bestehen.
-
Ein
erster Leiter 20 ist über
dem Substrat 15 ausgebildet. Der erste Leiter 20 kann
eine transparente, elektrisch leitende Schicht aus Zinnoxid oder Indiumzinnoxid
(ITO) sein, wobei ITO das bevorzugte Material ist. Typischerweise
ist der erste Leiter 20 auf dem Substrat 15 aufgedampft
und weist einen Widerstand von kleiner als 250 Ohm/m2 auf.
Alternativ hierzu kann der erste Leiter 20 ein lichtundurchlässiger elektrischer
Leiter sein, der aus einem Metall, wie Kupfer, Aluminium oder Nickel
besteht. Wenn der erste Leiter 20 ein lichtundurchlässiges Metall
ist, kann das Metall ein Metalloxid sein, um einen lichtabsorbierenden
ersten Leiter 20 zu erzeugen.
-
Eine
Lichtmodulationsschicht 30 ist auf dem ersten Leiter 20 aufgebracht.
Die Lichtmodulationsschicht 30 kann ein cholesterisches
Flüssigkristall konventioneller
Konstruktion enthalten. Das Flüssigkristall
kann ein chiral dotiertes, nematisches Flüssigkristall sein, das auch
als cholesterisches Flüssigkristall
bekannt ist, wie in US-A-5,695,682 beschrieben. Die Anwendung von
Feldern unterschiedlicher Intensität und Dauer verändert den
Zustand chiral dotierter nematischer Materialien von einem reflektierenden zu
einem durchlässigen
Zustand. Diese Materialien haben den Vorteil, dass sie einen gegebenen
Zustand unbestimmt wahren, nachdem das Feld entfernt worden ist.
Cholesterische Flüssigkristallmaterialien
können
Merck BL112, BL118 oder BL126 sein, erhältlich von EM Industries aus
Hawthorne, NY, USA. Die Lichtmodulationsschicht 30 ist
in Bezug auf zwei Zustände
wirksam, die nachfolgend detaillierter beschrieben werden. Darüber hinaus
können
weitere lichtreflektierend oder diffundierend modulierende, elektrisch
betriebene Materialien aufgetragen werden, wie ein mikrogekapseltes,
elektrophoretisches Material in Öl,
oder rotierende, mehrfarbige Sphären, die
durch ein elektrisches Feld beeinflusst werden.
-
In
einem Ausführungsbeispiel
ist ein Flüssigkristallmaterial
in Wasser dispergiert, das ein wasserlösliches Bindemittel enthält, wie
deionisierte Gelatine, Polyvinylalkohol (PVA) oder Polyethylenoxid (PEO).
Derartige Verbindungen werden dann auf Einrichtungen aufgetragen, die
fotografischen Filmen zugeordnet sind. Wichtig ist, dass das Bindemittel
einen niedrigen Ionengehalt aufweist. Das Vorhandensein von Ionen
in einem derartigen Bindemittel behindert die Entwicklung eines
elektrischen Feldes über
dem dispergierten Flüssigkristallmaterial.
Zudem können
Ionen aus dem Bindemittel in Anwesenheit eines elektrischen Feldes
migrieren und die Lichtmodulationsschicht 30 chemisch beschädigen. Das
Flüssigkristall
und die Gelatineemulsion werden mit einer Dicke von 5 bis 30 μm aufgetragen,
um die optischen Eigenschaften der Lichtmodulationsschicht 30 zu
optimieren. Die Beschichtungsdicke, die Größe der Flüssigkristalldomänen und
die Konzentration der Domänen
aus Flüssigkristallmaterialien
sind auf optimale optische Eigenschaften ausgelegt. Diese Anordnung
ermöglicht
die Bildung eines begrenzt koaleszierten Materials mit einem Domänensatz,
der unterschiedlich elektrisch ansprechende optische Zustände aufweist.
Daher wurde die Dispersion aus Flüssigkristallen unter Verwendung
von Schermühlen
oder anderen mechanischen Auftrennvorrichtungen hergestellt, um
Domänen 32 aus
Flüssigkristall
innerhalb der Lichtmodulationsschicht 30 zu bilden.
-
Ein
zweiter Leiter 22 wird auf die Oberfläche der Lichtmodulationsschicht 30 aufgebracht.
Der zweite Leiter 22 sollte genügend Leitfähigkeit aufweisen, um ein Feld über die
Lichtmodulationsschicht 30 führen zu können. Der zweite Leiter 22 kann
in einer Vakuumumgebung mithilfe derartiger Materialien gebildet
werden, wie Aluminium, Zinn, Silber, Platin, Kohlenstoff, Wolfram,
Molybdän
oder Indium. Oxide dieser Metalle lassen sich verwenden, um die
bemusterbare Leitschicht 14 einzuschwärzen. Das Metallmaterial kann
mithilfe von Energie aus Widerstandserwärmung, Kathodenbogen, Elektronenstrahl,
Kathodenzerstäubung
oder Magnetroneffekt erregt werden. Zinnoxid oder Indiumzinnnoxidbeschichtungen
ermöglichen
einen transparenten zweiten Leiter 22. Alternativ dazu
kann es sich bei dem zweiten Leiter 22 um Leitlack handeln,
wie das im Siebdruck aufbringbare, elektrisch leitende Material Electrodag
423SS der Acheson Corporation. Derartige gedruckte Materialien bestehen
aus fein verteilten Graphitpartikeln in einem thermoplastischen
Harz.
-
3A und 3B zeigen
zwei stabile Zustände
von cholesterischen Flüssigkristallen.
In 3A wurde ein Feld von hoher Spannung angelegt
und schnell auf ein Potenzial von null umgeschaltet, wodurch das
cholesterische Flüssigkristall
in einen planen Zustand 72 wechselt. In 3B hat
das Anlegen eines Feldes mit niedriger Spannung bewirkt, dass sich
die Moleküle
des cholesterischen Flüssigkristalls
zu transparenten, geneigten Zellen formen, was als fokalkonischer
Zustand 74 bezeichnet wird. Durch Erhöhung der Zeitdauer eines Niederspannungsimpulses
werden die Moleküle
progressiv aus einem ebenen Zustand 72 in einen transparenten,
fokalkonischen Zustand 74 gebracht.
-
Ein
Lichtabsorber 70 kann auf der Seite angeordnet werden,
die dem einfallenden Licht 40 gegenüber liegt. In dem voll entwickelten
fokalkonischen Zustand ist das cholesterische Flüssigkristall transparent, und
lässt einfallendes
Licht 40 durch, das vom Lichtabsorber 70 absorbiert
wird, um ein schwarzes Bild zu erzeugen. Die progressive Entwicklung
des fokalkonischen Zustands bewirkt, dass ein Betrachter ein reflektiertes
Licht 46 wahrnimmt, das wieder schwarz wird, wenn das cholesterische Material
aus dem ebenen Zustand 72 in den voll entwickelten fokalkonischen
Zustand 74 wechselt. Der Übergang in den lichtdurchlässigen Zustand
ist progressiv, wobei eine Veränderung
der Niederspannungsdauer variable Reflexionswerte ermöglicht. Diese
variablen Werte können
auf entsprechende Graustufen abgebildet werden; wenn das Feld weggenommen
wird, behält
die Lichtmodulationsschicht 11 einen gegebenen optischen
Zustand ohne Zeitbegrenzung. Dieser Prozess wird detaillierter in US-A-5,437,811 beschrieben.
-
4 zeigt
einen Querschnitt durch eine Domäne 32,
die ein cholesterisches Material enthält. Die Domäne 32 ist kugelförmig, und
das cholesterische Material ist auf der Oberfläche der Domäne 32 verankert. Weil
die Oberfläche
der Domäne 32 kugelförmig ist,
wird einfallendes Licht 40 aus jedem Betrachtungswinkel
reflektiert. Das Ergebnis ist, dass diese polymerdispergierten (cholesterischen)
Flüssigkristalle
(PDChLC) ein gutes achsenversetztes Reflexionsvermögen aufweisen.
-
In
einem Versuch wurde das chiral nematische Flüssigkristallmaterial BL-118
von E. M Industries in deionisierter fotografischer Gelatine dispergiert.
Das cholesterische Flüssigkristallmaterial
hatte eine Konzentration an chiraler Dotierung, die ausreichte,
um grünes
Licht (550 nm) zu reflektieren. Ein Flüssigkristallmaterial wurde
mit einer Konzentration von 8% in einer 5%igen, deionisierten Gelatinelösung dispergiert.
Die Mischung wurde mit einer Silverson Mühle dispergiert. Durch Veränderung
der Mahldauer war die endgültige
Tröpfchengröße variierbar.
Mischungen wurden mit einer mittleren Domänengröße von 1, 4 und 0 μm angefertigt.
Unter Verwendung eines konventionellen Dispersionsprozesses verändern diese
Domänen
ihre Größe in einem Verhältnis von
10:1. Die Materialien wurden auf eine Folie aus ITO-beschichtetem
Polyester aufgebracht, die einen spezifischen elektrischen Schichtwiderstand
von 160 Ohm/Fläche
aufwies. Die Beschichtung wurde getrocknet und ergab eine 9 μm dicke, polymerisch
dispergierte, cholesterische Beschichtung. Die beschichteten Materialien
waren effektiv.
-
1A zeigt
eine Schnittansicht durch die Versuchsfolie 10, die Domänen aus
cholesterischem Material in deionisierter Gelatine aufweist, die
als Lichtmodulationsschicht 30 dient. Die Lichtmodulationsschicht 30 wurde
mit einem schwarzen, elektrisch leitenden Material gedruckt, um
einen zweiten Leiter 22 zu erzeugen, der als Lichtabsorber 70 für das cholesterische
Flüssigkristall
dient. Ein elektrisches Hochspannungsfeld wurde angelegt, um das
cholesterische Flüssigkristall
in der Lichtmodulationsschicht 30 in den ebenen Zustand 72 auszurichten,
wie in 3A gezeigt. Das ausgerichtete
cholesterische Flüssigkristallmaterial
in den Domänen 32 sowie
alle Folien 10 reflektierten ein grün reflektierendes Licht 46 und
etwas Streulicht 42. In 1B wurde
ein Niederspannungsfeld an Folie 10 angelegt, um das Flüssigkristall
in den in 3B gezeigten, transparenten, fokalkonischen
Zustand 74 zu bringen. Die Folie 10 konnte wiederholt
zwischen dem ebenen und dem fokalkonischen Zustand geändert werden
und behielt einen gegebenen Zustand in Abwesenheit eines elektrischen
Feldes bei. Die in der Folie 10 möglichen, wählbaren, bimodalen optischen
Zustände
lassen sich für
Anzeigefolien mit Speicherfunktion verwenden, wie in der Technik
beschrieben.
-
Die
getrocknete Beschichtung wies Domänengrößen auf, deren Durchmesser
in einem Verhältnis
von 10:1 variabel war. Dies erzeugt große Domänen 32 und kleinere,
parasitäre
Domänen 34.
Eine Reihe von Beschichtungen mit denselben Materialkonzentrationen
und Dicken, aber unterschiedlichen, mittleren Domänengrößen wurde
auf Reflexionsvermögen
gemessen. 5 zeigt eine Kurve des gestreuten
Lichts 42 und des reflektierten Lichts 46 gegenüber einer
Domänengröße für konventionelle
Dispersionen. Bei kleineren, mittleren Domänengrößen, wie z.B. 2 μm, neigt
die Domäne 32 dazu,
Licht 42 zu streuen und wenig reflektiertes Licht 46 aufzuweisen. Wenn
die Domänengröße sich
auf 10 μm
erhöht,
reflektieren die Domänen 32 mehr
Licht 46 und streuen weniger Licht 42. Domänen unterhalb
von 10 μm
verhalten sich also mehr als Diffuser und weniger als Reflektoren.
Sogar bei großen
Domänengrößen dienen parasitäre Domänen 34 mehr
als Diffuser und beeinträchtigen
die Reinheit der Farbreflexion.
-
Die
Folien 10 wurden mithilfe begrenzt koaleszierender Materialien
hergestellt und zur Ausbildung einheitlich großer Emulsionen aus Flüssigkristallmaterial
verarbeitet. Dies erfolgte durch Homogenisierung des Flüssigkristallmaterials
in Anwesenheit fein verteilten Siliciumdioxids, eines koaleszenzbegrenzenden
Materials (LUDOX® von duPont Corporation).
Dem wässrigen
Bad wurde ein Promotermaterial zugegeben, um die kolloidalen Partikel
zur Flüssigkeit-Flüssigkeit-Schnittstelle
zu bringen. In dem Beispiel wurde ein Copolymer aus Adipinsäure und 2-(Methylamin)ethanol
als Promoter in dem Wasserbad verwendet. Das Flüssigkristallmaterial wurde mithilfe
von Ultraschall dispergiert, um Flüssigkristalldomänen zu erzeugen,
die kleiner als 1 μm
waren. Bei Entfernung der Ultraschallenergie koaleszierte das Flüssigkristallmaterial
in Domänen
von einheitlicher Größe. Das
Verhältnis
der kleinsten zur größten Domäne variierte
um ca. 1:2. Durch Variieren der Menge an Siliciumdioxid und Copolymer
im Verhältnis
zum Flüssigkristallmaterial
wurden Emulsionen mit einheitlicher Domänengröße eines mittleren Durchmessers
(gemäß Mikroskopie)
von ca. 1, 3 und 8 μm
erzeugt. Diese Emulsionen wurden zur nachfolgenden Beschichtung
in Gelatinelösung
verdünnt.
-
Die
begrenzt koaleszierenden Materialien wurden mit einer Maschine zum
Aufbringen fotografischer Emulsionen auf Polyesterfolien aufgebracht, die
eine ITO-Beschichtung mit einem spezifischen elektrischen Schichtwiderstand
von 160 Ohm/Fläche aufwiesen.
Die Beschichtung wurde getrocknet und ergab eine 9 μm dicke,
polymerisch dispergierte, cholesterische Beschichtung. 2A zeigt,
dass die Domänen 32 eines
begrenzt koaleszierenden Materials ihre einheitliche Größe auch
nach Zugabe des Surfactants und nach Maschinenbeschichtung beibehalten.
Die vorliegende Erfindung stellt somit eine einheitliche Menge an
Domänen
bereit, die auf ein angelegtes elektrisches Feld mit einer Veränderung
ihres optischen Zustands reagieren. Wenn überhaupt, so gab es wenige
parasitäre
Domänen 34 (mit
unerwünschten
elektrooptischen Eigenschaften) innerhalb der getrockneten Beschichtungen.
Wie in 2B gezeigt, wurden die beschichteten
Folien 10 auf eine zweite Folie aus ITO-beschichtetem Kunststoff aufgeklebt
und ein elektrisches Feld 44 angelegt, um das Flüssigkristallmaterial
in der Lichtmodulationsschicht 30 auszurichten. Die ausgerichteten Domänen und
alle Folien 19 wurden transparent und wiesen ein Minimum
an Streulicht 42 auf. Das Anlegen des elektrischen Feldes
ermöglicht
es also, Informationen in einheitlichen Domänen zu speichern.
-
Begrenzte
Koaleszenz kann derart betrachtet werden, dass man ein lichtmodulierendes
Material unter einer gegebenen Größe dispergiert und koaleszenzbegrenzendes
Material verwendet, um die Größe der resultierenden
Domänen
zu begrenzen. Derartige Materialien sind dadurch gekennzeichnet, dass
sie ein Verhältnis
von maximaler zu minimaler Domänengröße von kleiner
als 2:1 aufweisen. Mit dem Begriff „einheitliche Domänen" ist gemeint, dass diese
Domänen
aus Domänen
gebildet werden, deren Größenabweichung
kleiner als 2:1 ist. Die begrenzten Domänenmaterialien weisen verbesserte optische
Eigenschaften auf.
-
Eine
Konzentration von 0,10% von Natriumtriisopropylnaphthalensulfonat
wurde der Emulsion zugegeben, damit die Mischung eine ITO-Oberfläche einheitlich
abdecken konnte. Die begrenzt koaleszierenden Materialien mit dem
zugegebenen Surfactant wurden mit einer Maschine zum Aufbringen
fotografischer Emulsionen auf Polyesterfolien aufgebracht, die eine
ITO-Beschichtung mit einem spezifischen elektrischen Schichtwiderstand
von 160 Ohm/Fläche aufwiesen.
Die Beschichtung wurde getrocknet und ergab eine 9 μm dicke,
polymerisch dispergierte, cholesterische Beschichtung. 2A zeigt
eine Schnittansicht durch eine begrenzt koaleszierende Flüssigkristallfolie,
auf der die Domänen 32 ihre
einheitliche Größe auch
nach Zugabe des Surfactants und nach Maschinenbeschichtung beibehielten.
Wenn überhaupt,
so gab es wenige parasitäre
Domänen 34 innerhalb
der getrockneten Beschichtungen.
-
Die
begrenzt koaleszierenden Materialien wurden mit einem schwarzen,
elektrisch leitenden Material beschichtet, um einen zweiten Leiter 22 zu erzeugen.
Ein elektrisches Hochspannungsfeld wurde angelegt, um das Flüssigkristallmaterial
in der Lichtmodulationsschicht 30 in den ebenen Zustand 72 auszurichten,
wie in 3A gezeigt. Diese Domänen waren
ausgerichtet, und wenn die Folien 10 durch einfallendes
Licht 40 angeregt wurden, erzeugten die Folien 10 ein
grün reflektierendes
Licht 46 mit wenig Streulicht 42. In 2B wurde
ein Niederspannungsfeld an Folie 10 angelegt, um das Flüssigkristall
in den in 3A gezeigten, transparenten,
fokalkonischen Zustand 74 zu bringen. Die Folien 10 konnten
wiederholt zwischen dem ebenen und dem fokalkonischen Zustand geändert werden
und behielten einen gegebenen Zustand in Abwesenheit eines elektrischen
Feldes bei. Die in der Folie 10 möglichen, wählbaren, bimodalen optischen
Zustände
lassen sich für
Anzeigefolien mit Speicherfunktion verwenden, wie in der Technik
beschrieben.
-
Die
durch das begrenzt koaleszierende Verfahren hergestellten Folien 10 wiesen
Kurven auf, die denen von konventionell dispergierten Materialien glichen,
wie in 5 gezeigt. Bei Domänen von 8 bis 10 μm Größe wies
das Material jedoch eine reduzierte Streuung 43 wegen des
Wegfalls von parasitären Domänen 34 auf. 6 zeigt
eine Kurve der Spektralverteilung eines cholesterischen Materials
unter Verwendung eines konventionellen Dispersionsmaterials 80 und
eines begrenzt koaleszierenden Dispersionsmaterials 82.
Die konventionellen Dispersionsmaterialien reflektieren Licht in
Wellenlängen
außerhalb
des Reflexionsvermögens
des cholesterischen Flüssigkristalls.
-
Konventionell
dispergierte, cholesterische Materialien weisen parasitäre Domänen 34 auf,
die Licht in Wellenlängen
außerhalb
derer reflektieren, die durch das cholesterische Material reflektiert
werden. Die begrenzt koaleszierenden Dispersionen 85 weisen
aufgrund des Wegfalls von parasitären Domänen 34 eine reduzierte
Reflexion in anderen Wellenlängen
auf. Die höhere
Reinheit der Farbe ist zur Entwicklung von Vollfarbendisplays wichtig,
bei denen es auf eine einwandfreie Trennung der Farbkanäle zur Erzeugung
eines Vollfarbenbildes ankommt. Cholesterische Materialien mit begrenzter
Koaleszenz erzeugen eine reinere Lichtreflexion als cholesterische
Flüssigkristallmaterialien,
die mithilfe konventioneller Verfahren dispergiert werden. Es konnte zudem
nachgewiesen werden, dass begrenzt koaleszierende Dispersionen mithilfe
von Maschinen aufgetragen werden können und eine einheitliche
Domänengröße beibehalten.