DE69123207T2 - Flüssigkristallvorrichtung und ihr Herstellungsverfahren - Google Patents

Flüssigkristallvorrichtung und ihr Herstellungsverfahren

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft ein flüssigkristallhaltiges dünnes Display-Panel, das keinen Polarisator erfordert, und genauer ausgedrückt eine Flüssigkristallanzeige, die in der Lage ist, eine Farbanzeige zu machen, bei der die Opakheit (cut-off) und Transparenz des Blickfeldes elektrisch gesteuert werden können. Die Flüssigkristallanzeige dieser Erfindung ist als Fenster von Gebäuden oder Anzeigefenstern zum Screenen des sichtbaren Feldes oder als Anzeigen für Buchstaben- oder Schriftzeichenanzeigen durch elektrisches Schalten mit einer hohen Antwortrate nützlich, z.B. als Informationsanzeigeplatten für die Werbung und Computer- Terminalanzeigen, die Helligkeit erfordern, und insbesondere Projektionsanzeigen.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Flüssigkristallanzeigen für die praktische Verwendung umfassen Anzeigen des TN (twisted nematic) oder STN (supertwisted nematic)-Mode unter Verwendung von nematischen Flüssigkristallen. Solche mit ferroelektrischen Flüssigkristallen wurden ebenfalls vorgeschlagen.
  • Diese konventionellen Geräte erfordern einen Polarisator und sind daher bezüglich der Helligkeit der Anzeige begrenzt.
  • Es ist bekannt, daß die Verwendung eines Polymerfilmes, der darin mikroeingekapselte Flüssigkristalle dispergiert aufweist, es ermöglicht, große und noch kostengünstige Flüssigkristallanzeigen mit hohem Kontrast zu erzeugen, die weder einen Polarisator noch eine Ausrichtungsschicht erfordern. Einkapselmaterialien, die bisher vorgeschlagen wurden, umfassen Gelatine, Gummi arabicum, Polyvinylalkohol, etc., wie in JP-W-58-501631 (der Ausdruck "JP-W", wie er hierin verwendet wird, bedeutet eine ungeprüfte veröffentlichte internationale Patentanmeldung) und US-Patent 4 435 047 offenbart. Derartige Polymer-dispergierte Flüssigkristallsysteme umfassen ebenfalls eine Dispersion aus Flüssigkristallen in einer Epoxyharz-Matrix (EP-A-180 592), einen Film, bei dem eine Phasentrennung zwischen Flüssigkristallen und einem Polymer bei der Belichtung mit Licht fixiert ist (EP-A-272 585; der Ausdruck "JP-A", wie er hierin verwendet wird, bedeutet eine "ungeprüfte veröffentliche japanische Patentanmeldung"), eine Dispersion von Flüssigkristallen in einem speziellen ultravioletthärtenden Polymer (JP-A-62-2231) und ein Verfahren zum Filmen einer Mischung aus Polyester, Flüssigkristallen und einem Lösungsmittel (JP-A-63-144321).
  • Jedoch erfordern die Flüssigkristallgeräte, die durch die Techniken erhalten werden, die in JP-W-58-501631, EP-A- 180 592 und JP-A-61-2231 offenbart sind, eine hohe Anfahrspannung von wenigstens 25 V und in den meisten Fällen von 50 bis 200 V für den Erhalt einer ausreichenden Transparenz. Weiterhin ist das Kontrastverhältnis, das mit den Flüssigkristallgeräten erhalten wird, die in EP-A-272 585 und JP-A-1-62615 offenbart sind, maximal 10 und in den meisten Fällen 8 oder weniger, was unterhalb dem erforderlichen Niveau für die praktische Verwendung liegt.
  • Um die oben beschriebenen Charakteristiken von Flüssigkristallgeräten zu erfüllen, die für die praktische Verwendung wichtig sind, d.h. Antriebeigenschaften mit niedriger Stärke, hoher Kontrast und Multiplex- Antreibeigenschaften, offenbart JP-A-1-198725 ein Flüssigkristallgerät mit einer solchen Struktur, daß ein Flüssigkristallmaterial eine kontinuierliche Phase bildet, worin ein Polymer ein dreidimensionales Netzwerk bildet.
  • Auf der anderen Seite wurde vorgeschlagen, die Transmission und Absorption von Licht in Flüssigkristallfarbanzeigen unter Verwendung eines guest-host-Flüssigkristallmaterials zu steuern, umfassend einen dichroitischen Farbstoff mit einem dichroitischen Verhältnis von 1 oder mehr und ein Flüssigkristallmaterial mit einer positiven dielektrischen Anisotropie, wie in G. H. Heilmeir, Appl. Phys. Lett., Bd. 13, S. 91 (1968) beschrieben. Diese Technik wurde praktisch für nematische Flüssigkristallanzeigen vom TN- oder STN-mode angewandt.
  • Die dichroitischen Farbstoffe, die in diesen Farbdisplays verwendet werden, sind, obwohl sie bezüglich der Licht- und chemischen Stabilität ausgezeichnet sind, auf solche mit einem dichroitischen Verhältnis von 1 oder mehr begrenzt, die Anzeigen die diese verwenden, sind negative Anzeigen, die sich aus einem farblosen Muster auf einem gefärbten Hintergrund zusammensetzen, und haben daher eine schlechte visuelle Akzeptanz. Bisher wurden viele Versuche für das Erzielen von positiven Anzeigen durchgeführt. Derartige Versuche umfassen ein Verfahren unter Verwendung eines Flüssigkristalls mit einer negativen dielektrischen Anisotropie und eine Ausrichtungsschicht für eine vertikale (homeotrope) Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle, wie in IEEE Trans. Elect. Dev., ED-26, S. 1373 (1979) offenbart; ein Verfahren unter Verwendung eines dichroitischen Farbstoffes vom Tetrazin-Typ mit einem negativen dichroitischen Verhältnis (der dichroitische Farbstoff wurde aufgrund seiner chemischen Instabilität nicht praktisch verwendet), wie in Mol. Cryst. Liq. Cryst. Lett., Bd. 56, S. 115 (1979) offenbart; und ein Verfahren unter Verwendung einer speziellen Technik für den Erhalt einer parallelen (homogenen) Ausrichtung in dem Anzeigebereich und einer homeotropen Ausrichtung in dem Nicht-Anzeigebereich, d.h. dem Hintergrund, wie in Mol. Cryst. Liq. Cryst., Bd. 74, S. 227 (1981) offenbart.
  • Da jedoch alle diese Vorrichtungen, die durch diese Verfahren erhalten werden, noch einen Polarisator erforderlich machen, war die Fähigkeit für den Erhalt einer hellen Bildfläche begrenzt, wie oben diskutiert. Insbesondere, wenn die Vorrichtung für hochdichte Projektionsanzeigen verwendet wird, ist ein von hinten einfallendes Licht erforderlich, das stark genug ist, um eine Verminderung des Öffnungsverhältnisses zu kompensieren, erforderlich, was zu erhöhten Kosten führt. Zusätzlich ist eine spezielle Technik für die Flüssigkristallausrichtung erforderlich, was zu einer Verminderung der Ausbeute der Herstellung von Anzeigen führt.
  • Im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Flüssigkristallfarbanzeigen vom Lichtstreu-Typ, wie in JP-W- 58-501631, US-Patent 4 435 047, JP-W-61-502128, JP-A-61- 305528, JP-A-62-2231 und JP-A-63-144321 offenbart, wurden ein Display-System, bei dem ein nicht-dichroitischer Farbstoff zu einer Polymer-Schicht und ein dichroitischer Farbstoff mit einem dichroitischen Verhältnis von 1 oder mehr zu einem eingekapselten Flüssigkristall gegeben wird, oder bei dem dichroitische Farbstoffe, die sich bezüglich des Farbtones unterscheiden, zu den jeweiligen lichtsteuernden Flüssigkristallschichten gegeben werden, zur Bildung einer Doppelschichtstruktur, wie in SID' 86 Digest, S. 126 (1986) offenbart; ein Anzeigesystem, bei dem eine Lichtsteuerungsschicht, umfassend eine Flüssigkristallschicht, die ein dichroitisches Verhältnis von 1 oder mehr enthält, und ein gefärbter lichttransmittierender Film laminiert werden, wie in in SID' 90 Digest, S. 210 (1990) offenbart ist; und ein Anzeigesystem vorgeschlagen, worin ein dichroitischer Farbstoff mit einem dichroitischen Verhältnis von 1 oder mehr zu einem Flüssigkristallmaterial gegeben wird, dessen dielektrische Anisotropie sich vom Positiven zum Negativen in Abhängigkeit von der Antriebsfrequenz ändert, wie in SID' 90 Digest, S. 128 (1990) offenbart ist. Alle durch diese Techniken erhaltenen Geräte erfordern jedoch eine hohe Antriebsspannung von wenigstens 40 V und haben eine geringe Steilheit bei der Antwort, wie es für den Multiplex-Antrieb erforderlich ist. Darüber hinaus ist eine derartige Komplexität beinhaltet, daß die Abstimmung des Refraktionsindexes zwischen einem Flüssigkristallmaterial und einer transparenten festen Substanz optimiert werden muß oder daß ein spezielles Flüssigkristallmaterial für den Zwei- Frequenzantrieb verwendet werden muß.
  • Zusätzlich zu den oben erwähnten Leistungserfordernissen wie Antriebseigenschaften mit niedriger Stärke, hoher Kontrast, Multiplexierbarkeit und ein helles Bild, haben die koventionellen Flüssigkristallgeräte die folgenden Probleme.
  • Die Geräte ergeben eine Hysterese bezüglich ihrer elektrooptischen Eigenschaften, d.h. eine Differenz zwischen einer Transmittanz bei einer erhöhten Spannung und der bei einer verminderten Spannung. Als ein Ergebnis wird der Spielraum der Multiplexierbarkeit vermindert, was zu einem Problem führt, eine Anzeige mit Grauskalaniveau herzustellen. Weiterhin ist die Wiederstandsfähigkeit von Flüssigkristallgeräten durch den Einfluß von Licht, Wärme, etc. während der Herstellung der Geräte vermindert, was zu einer Erhöhung des Energieverbrauches, einer Verminderung der Lebensdauer und zu einem Flackern des angezeigten Bildes aufgrund eines unzureichenden Spannungshalteverhältnisses führt. Für die Erzeugung von Flüssigkristallgeräten, die für Bedingungen der Verwendung wie eine Antriebsspannung und einen Temperaturbereich geeignet sind, ist es erforderlich, die optimalen Bedingungen der Herstellung ausreichend zu untersuchen, um so die Kompatibilität zwischen einem Flüssigkristallmaterial und einem Polymer, das Dispersionsvermögen oder die Phasentrennung eines Flüssigkristallmaterials in einem Polymer etc. zu steuern. Mit anderen Worten sollten ein Flüssigkristallmaterial und Polymer, die kombiniert werden sollen, angemessen ausgewählt werden, um so die elektrooptischen Eigenschaften zu optimieren.
  • Weiterhin schaffen die oben erwähnten Geräte unter Verwendung von dichroitischen Farbstoffen mit einem dichroitischen Verhältnis von 1 oder mehr eine negative Anzeige bei der Auferlegung einer Spannung, die ein farbloses transparentes Muster auf einem Hintergrund, der durch Lichtstreuung gefärbt ist, umfaßt. D.h., solche Geräte können nicht für Projektionsfarbdisplays verwendet werden. Wenn die Geräte für Displays für die direkte Sicht verwendet werden, unterscheidet die Bildfläche nicht von der Hintergrundfarbe, was es schwierig macht, einen klaren Farbton zu erhalten, und ein zusätzliches Mittel, wie ein Hintergrundlicht muß daher zugegeben werden.
  • Weiterhin erfordert das Erreichen einer nützlichen positiven Anzeige eine Auswahl aus einem speziellen Flüssigkristallmaterial und einer speziellen Ausrichtungstechnik.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Demgemäß liegt ein Ziel dieser Erfindung darin, eine Flüssigkristallanzeige anzugeben, die eine verbesserte Hysterese ergibt, ein hohes Spannungshalteverhältnis aufweist, die bei niederiger Stärke angetrieben werden kann, und die ohne jegliche Beschränkung bezüglich der Bedingungen in Abhängigkeit von einer Kombination eines Flüssigkristallmaterials und eines Monomers und eines Oligomers hergestellt werden kann.
  • Ein anderes Ziel dieser Erfindung liegt darin, ein Flüssigkristallgerät anzugeben, das eine klare positive Anzeige ergibt, während ein dichroitischer Farbstoff verwendet wird.
  • Die Erfinder haben intensive Untersuchungen bezüglich der Struktur von Flüssigkristallgeräten unter Verwendung eines opaken Zustandes (Lichtstreuungszustand) und eines transparenten Zustandes und bezüglich Kombinationen von guest-host-Flüssigkristallmaterialen für den Erhalt von Farbanzeigen durchgeführt. Als ein Ergebnis haben sie die obigen Ziele dieser Erfindung erfüllt, unter Erhalt eines Flüssigkristallgerätes, mit dem eine Farbanzeige mit klarem Farbton erhalten werden kann, das zur Verwendung in Computer- Terminalanzeigen oder Projektionsanzeigen geeignet ist, die einen Schirm erfordern.
  • Diese Erfindung schafft ein Flüssigkristallgerät, umfassend ein Paar von Substraten, die jeweils eine Elektrodenschicht haben, wobei zumindest eine davon transparent ist, wobei eine oder beide der Substrate darauf eine Netzwerkschicht mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur gebildet aufweisen, die eine transparente feste Substanz umfaßt, wobei das Paar von Substraten derart angeordnet ist, daß die Netzwerkschicht von einem Substrat der anderen Netzwerkschicht oder dem anderen Substrat gegenüberliebt, wobei dazwischen ein kleiner Zwischenraum vorhanden ist, und ein Flüssigkristallmaterial, das zwischen das Paar von Substraten eingefüllt ist.
  • Diese Erfindung schafft ebenfalls ein Flüssigkristallgerät, umfassend ein Paar von Substraten mit einer Elektrodenschicht, von denen zumindest eine transparent ist, wobei eines der Substrate darauf eine Netzwerkschicht mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur aufweist, die eine transparente feste Substanz enthält, wobei das andere Substrat darauf eine Ausrichtungsschicht gebildet aufweist, wobei das Paar von Substraten derart angeordnet ist, daß die Netzwerkschicht der Ausrichtungsschicht gegenüberliegt, wobei ein kleiner Zwischenraum dazwischen vorhanden ist, und ein Flüssigkristallmaterial, das zwischen das Paar von Substraten eingefüllt ist.
  • Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräte sind durch ihre Struktur gekennzeichnet, worin die Funktion für den Erhalt einer zufälligen Orientierung eines Flüssigkristallmaterials, das zwischen einem Paar von Substraten getragen ist, um dadurch eine optische Streuung zu verursachen, und die Funktion für den Erhalt einer Opakheit und Transparenz durch elektrisches Schalten getrennt durch eine dreidimensionale Netzwerkschicht durchgeführt werden, umfassend eine transparente feste Substanz bzw. ein Flüssigkristallmaterial. Eine solche Struktur erlaubt eine größere Auswahl der Art von Materialien, die das Flüssigkristallgerät ausmachen und verursacht eine drastische Verbesserung der Eigenschaften, die für Flüssigkristallgeräte erforderlich sind.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Figuren 1 bis 9 erläutern jeweils einen Querschnitt des Flüssigkristallgerätes entsprechend dieser Erfindung.
  • Figur 10 zeigt Diagramme von Antriebsspannungen gegenüber der Nicht-Netzwerschichtdicke.
  • Figur 11 zeigt Diagramme der Transmittanz gegenüber der Nicht-Netzwerkschichtdicke.
    • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Substrate, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen harte Materialien wie Glas und Metalle und flexible Materialien wie synthetische Harzfilme. Ein Paar von Substraten wird so angeordnet, daß sie einander gegenüberliegen, wobei ein angemessener Zwischenraum dazwischen ist. Zumindest eines der Substrate sollte transparent sein. Das transparente Substrat (oder die Substrate) weist darauf eine gleichmäßige Netzwerkschicht mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur auf, umfassend eine transparente feste Substanz (nachfolgend der Einfachheit halber mit einer Netzwerkschicht bezeichnet), so daß eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Paar von Substraten getragen wird, und die transparente Netzwerkschicht von zumindest einer Seite davon durch das transparente Substrat gesehen werden sollten. Der Ausdruck "transparent" wie er für das Substrat und die Netzwerkschicht verwendet wird, bedeutet nicht immer eine perfekte Transparenz, so lange die oben erwähnte Sichtbarkeit sichergestellt ist. Wenn das Flüssigkristallgerät Licht, das von einer Seite des Gerätes zu der anderen Seite transportiert wird, antworten muß, müssen beide Substrate eine angemessene Transparenz haben. Eine Elektrodenschicht, entweder transparent oder opak, je nach Verwendung, wird auf jedem Substrat über der gesamten Oberfläche davon oder lokal vorgesehen.
  • Ein Flüssigkristallmaterial wird zwischen ein Substrat mit einer Elektrodenschicht und einer Netzwerkschicht und dem anderen Substrat, das darauf eine Elektrodenschicht oder eine Elektrodenschicht und eine Netzwerkschicht oder eine Ausrichtungsschicht aufweist, gefüllt. Ein Abstandshalter für die Beibehaltung des Zwischenraumes kann zwischen den beiden Substraten eingefügt sein, wie es bei konventionellen Flüssigkristallgeräten durchgeführt wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung enthält das Flüssigkristallmaterial einen dichroitischen Farbstoff mit einem dichroitischen Verhältnis von weniger als 1. Bei dieser Ausführungsform verursacht der dichroitische Farbstoff eine gefärbte Opakheit aufgrund der Lichtstreuung bei der zufälligen Orientierung des Flüssigkristallmaterials, um dadurch Transmissionseigenschaften von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge durch elektrisches Schalten zu steuern.
  • Typische Strukturen, die sich aus einem Flüssigkristallmaterial und einer transparenten festen Substanz (Netzwerkschicht) entsprechend dieser Erfindung zusammensetzen, sind in den Figuren 1 bis 8 für erläuternde Zwecke, aber nicht für die Begrenzung angegeben. In diesen Figuren bedeuten Bezugsziffer 1 ein Substrat, 2 eine transparente Elektrode, 3 eine transparente feste Substanz, 4 ein Flüssigkristallmaterial, das einen dichroitischen Farbstoff mit einem dichroitischen Verhältnis von weniger als 1 oder nicht weniger als 1 haben kann, 5 eine Ausrichtungsschicht und 6 ein Abdichtmittel.
  • Figur 1 erläutert ein Flüssigkristallgerät, bei dem eine Netzwerkschicht auf einem Substrat mit einer Elektrodenschicht des anderen Substrates in Kontakt ist.
  • Figur 2 erläutert ein Flüssigkristallgerät, worin eine Netzwerkschicht auf einem Substrat und einer Elektrodenschicht des anderen Substrates einander mit einer gegebenen Distanz dazwischen gegenüberliegen.
  • Figur 3 erläutert ein Flüssigkristallgerät, worin eine Netzwerkschicht auf einem Substrat mit einer Netzwerkschicht auf dem anderen Substrat in Kontakt ist.
  • Figur 4 erläutert ein Flüssigkristallgerät, worin die beiden Netzwerkschichten, wie in Figur 3 gezeigt, einander mit einer gegebenen Entfernung gegenüberliegen.
  • In den in Figuren 1 bis 4 gezeigten Geräten, bei denen die Netzwerkschicht von einem Substrat und die Elektrodenschicht oder Netzwerkschicht des anderen Substrates einander kontaktieren oder einander mit einem gegebenen Abstand gegenüberliegen, ist es essentiell, daß sie nicht strukturell aneinander gebunden sein sollen, mit Ausnahme von abgedichteten Teilen.
  • Bei den oben beschriebenen Strukturen kann ein Flüssigkristallmaterial zwischen dem Paar von Substraten leicht und gleichmäßig gefüllt werden, ohne daß der Einschluß von Luftblasen in die Flüssigkristallschicht davon begleitet wird. Weiterhin kann ein Bereich der Auswahl der zu verwenden Materialien vergrößert werden, ohne daß eine Differenz des thermischen Expansionskoeffizienten zwischen dem Substrat und der festen Substanz, die das dreidimensionale Netzwerk bildet, berücksichtigt werden muß. Die vergrößerte Auswahl von Materialien hat eine wichtige Rolle bei der Verhinderung von Rissen gegenüber äußeren Änderungen aufgrund eines thermischen Durchlaufens, insbesondere bei größeren Flüssigkristallgeräten.
  • Figur 5 erläutert ein Flüssigkristallgerät, worin eine Netzwerkschicht auf einer Elektrodenschicht eines Substrates und eine homeotrope Ausrichtungsschicht auf einer Elektrodenschicht des anderen Substrates vorgesehen sind. Das dazwischen getragene Flüssigkristallmaterial ist zufällig auf der Seite der Netzwerkschicht und senkrecht zu der Seite der homeotropen Ausrichtungsschicht orientiert.
  • Figur 6 erläutert ein Flüssigkristallgerät, bei dem eine Netzwerkschicht auf einer Elektrodenschicht eines Substrates und eine homogene Ausrichtungsschicht auf einer Elektrodenschicht des anderen Substrates vorgesehen ist. Das Flüssigkristallmaterial, das dazwischen getragen wird, wird auf der Seite der Netzwerkschicht zufällig und parallel zu der Seite der homogenen Ausrichtungsschicht orientiert.
  • Die Richtung der Flüssigkristallorientierung ist nicht auf senkrecht oder parallel zu dem Substrat begrenzt und kann in der Mitte dazwischen liegen.
  • Figur 7 erläutert ein Flüssigkristallgerät, bei dem eine Lichtsteuerschicht zwischen einem Paar von Substraten, die jeweils eine Elektrodenschicht aufweisen, getragen ist, worin die Lichtsteuerschicht eine transparente feste Substanz enthält, die eine dreimensionale Netzwerkstruktur mit kontinuierlichen feinen Löchern bildet, worin ein Flüssigkristallmaterial gefüllt ist, zur Bildung einer kontinuierlichen Phase.
  • Figur 8 erläutert ein Flüssigkristallgerät, worin eine Lichtsteuerschicht zwischen einem Paar von Substraten getragen ist, die jeweils eine Elektrodenschicht aufweisen, wobei die Lichtsteuerschicht eine transparente feste Substanz enthält, die darin Mikrokapseln eines Flüssigkristallmaterials dispergiert aufweist.
  • Wenn das Flüssigkristallgerät entsprechend dieser Erfindung für Computer-Terminaldisplays oder Projektionsdisplays verwendet wird, werden vorzugsweise aktive Elemente (z.B. ein Dünnfilmtransistor, eine Diode) auf der transparenten Elektrodenschicht vorgesehen.
  • Das Flüssigkristallmaterial, das erfindungsgemäß verwendet werden kann, umfaßt nicht nur eine einzelne Flüssigkristallverbindung, sondern selbstverständlich eine Mischung, umfassend zwei oder mehrere Flüssigkristallverbindungen und falls gewünscht, andere Substanzen. Alle Materialien, die als Flüssigkristallmaterial im Stand der Technik bekannt sind, können verwendet werden. Unter diesen sind solche bevorzugt, die eine positive dielektrische Anisotropie haben. Flüssigkristalle, die vorzugsweise verwendet werden, umfassen nematische Flüssigkristalle, smektische Flüssigkristalle und cholesterische Flüssigkristalle. Für die Verbesserung von Leistungseigenschaften können die Flüssigkristall chirale Verbindungen, z.B. chirale Dotiermittel, cholesterische Flüssigkristalle, chirale nematische Flüssigkristalle und chirale smektische Flüssigkristalle und dichroitische Farbstoffe enthalten.
  • Mehr spezifisch umfassen Flüssigkristallmaterialien, die erfindungsgemäß verwendet werden können, Zusammensetzungen, umfassend Flüssigkristallverbindungen, die angemessen aus den folgenden Verbindungen ausgewählt werden, wobei die gewünschten Eigenschaften berücksichtigt werden, wie eine isotrope Flüssig-Flüssigkristall-Phasenübergangstemperatur, ein Schmelzpunkt, eine Viskosität, Doppelbrechung (Δn), dielektrische Anisotropie (Δε) und Mischbarkeit mit einer polymerisierbaren Zusammensetzung.
  • Beispiele von nützlichen Flüssigkristallverbindungen sind 4- substituierte Benzoesäure-4'-substituierte Phenylester, 4- substituierte Cyclohexancarbonsäure-4'-substituierte Phenylester, 4-substituierte Cyclohexancarbonsäure-4'- substituierte Biphenylester, 4-(4-substituierte Cyclohexancarbonyloxy)benzoesäure-4'-substituierte Phenylester, 4-(4-substituierte Cyclohexyl)benzoesäure-4'- substituierte Phenylester, 4-(4-substituierte Cyclohexyl)benzoesäure-4-substituierte Cyclohexylester, 4- substituierte-4'-substituierte Biphenyle, 4-substituierte Phenyl-4'-substituierte Cyclohexane, 4-substituierte-4"- substituierte Terphenyle, 4-substituierte Biphenyl-4'- substituiertes Cyclohexan und 2-(4-substituiertes Phenyl)-5- substituierte Pyridine. Von diesen sind solche mit einer Cyano-Gruppe an zumindest einem Ende davon bevorzugt.
  • Es ist bevorzugt, daß ein Flüssigkristallmaterial in die dreidimensionale Netzwerkstruktur der Netzwerkschicht zur Bildung einer kontinuierlichen Phase gefüllt ist. Die Netzwerkschicht bildet somit einen zufälligen Zustand des Flüssigkristallmaterials, zur Verursachung von Lichtstreuung, wodurch eine optische Schnittstelle gebildet wird.
  • Die transparente feste Substanz, die die Netzwerkschicht bildet, umfaßt vorzugsweise synthetische Harze, z.B. wärmehärtende Harze oder ultravioletthärtende Harze, erhalten durch Polymerisation von Polymerisations-bildenden Monomeren oder Oligomeren. Synthetische Harze, die in organischen Lösungsmitteln oder Wasser löslich sind, sind ebenfalls geeignet.
  • Spezifische Beispiele der Polymer-bildenden Monomere sind Styrol und Derivate davon, z.B. Chlorstyrol, α-Methylstyrol und Divinylbenzol, Acrylate, Methacrylate oder Fumarate mit einem Substituenten, z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Amyl, 2-Ethylhexyl, Octyl, Nonyl, Dodecyl, Hxadecyl, Octadecyl, Cyclohexyl, Benzyl, Methoxyethyl, Butoxyethyl, Phenoxyethyl, Allyl, Methallyl, Glycidyl, 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl, 3-Chlor-2-hydroxypropyl, Dimethylaminoethyl und Diethylaminoethyl; Poly(meth)acrylat von Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Polypropylenglykol, 1,3- Butylenglykol, Tetramethylenglykol, Hexamethylenglykol, Neopentylglykol, Trimethylolpropan, Glycerin oder Pentaerythritol; Vinylacetat, Vinylbenzoat, Acrylonitril, Cetylvinylether, Limonen, Cyclohexen, Diallylphthalat, Diallylisophthalat, 2-, 3- oder 4-Vinylpyridin, Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid, Methacrylamid, N- Hydroxymethylacrylamid oder N-Hydroxyethylmethacrylamid oder ein Alkylether davon; Di- oder Tri(meth)acrylate von Triolen, erhalten durch Addition von 3 oder mehr Molen Ethylenoxid oder Propylenoxid an 1 mol Trimethylolpropan; Di(meth)acrylate von Diolen, erhalten durch Zugabe von 2 oder mehr Molen Ethylenoxid oder Propylenoxid an 1 mol Neopentylglykol; Di(meth)acrylate von Diolen, erhalten durch Zugabe von 1 oder mehreren Molen Ethylenoxid oder Propylenoxid an 1 mol Bisphenol A; ein Reaktionsprodukt zwischen 1 mol 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat und 1 mol Phenylisocyanat oder n-Butylisocyanat; Dipentaerythritolpoly(meth)acrylat; Poly(meth)acrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanursäure; Poly(meth)acrylat von Tris(hydroxyethyl)phosphorsäure; Di(hydroxyethyl)dicyclopentadienmono- oder -di(meth)acrylat; Pivalinsäureesterneopentylglykoldiacrylat; Caprolacton- modifiziertes Hydroxypivalinsäureesterneopentoylglykoldiacrylat; geradkettige aliphatische Diacrylate und Polyolefin-modifiziertes Neopentylglykoldiacrylat. Von diesen sind bevorzugt Trimethylolpropantriacrylat, Tricyclodecandimethyloldiacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat, Polypropylenglykoldiacrylat, Hexandioldiacrylat, Neopentylglykoldiacrylat und Tris(acryloxyethyl)isocyanurat.
  • Spezifische Beispiele der Polymer-bildenden Oligomere sind Epoxy(meth)acrylat und modifizierte Produkte davon, additionspolymerisierbare Verbindungen, worin zwei oder mehr Acryloyloxy-Gruppen z.B. in einer Isocyanat-Endverbindung enthalten sind, geradkettige Polyester mit vielen Seitenstücken von Acryloyloxy-Gruppen und/oder Methacryloyloxy-Gruppen, erhalten durch Ringöffnungs- Polymerisation von zweibasischem Säureanhydrid und Glycidylacrylat und/oder Glycidylmethacrylat, Polyacryl- (oder Polymethacryl)-modifizierte Triazinharze, ungesättigte Polyesterharze, Polyester-Verbindungen mit Acryloyloxy- Gruppen oder Methacryloyloxy-Gruppen, Diacryl-modifizierte (oder Dimethacryl-modifizierte) Polyamid-Verbindungen.
  • Polymerisationsinitiatoren, die verwendet werden, umfassen 2- Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on ("Darocure 1173", hergestellt von Merck Co.), 1-Hydroxycyclohexylphenylketon ("Irgacure 184", hergestellt von Ciba Geigy), 1-(4- Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-on ("Darocure 1116", hergestellt von Merck Co.), Benzyldimethylketal ("Irgacure 651", hergestellt von Ciba Geigy), 2'-Methyl-1-[4- (methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 ("Irgacure 907", hergestellt von Ciba Geigy), eine Mischung aus 2,4- Diethylthioxanthon ("Kayacure DETX", hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.) und Ethyl-p-dimethylaminobenzoat ("Kayacure EPA", hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.), eine Mischung aus Isopropylthioxanthon ("Quantacure ITX", hergestellt von Ward Blenkinsop Co.) und Ethyl-p-dimethylaminobenzoat und Acrylphosphinoxid ("Lucirin TPO", hergestellt von BASF AG). Im Hinblick auf die Kompatibilität mit einem Flüssigkristallmaterial und einem Polymer-bildenden Monomer oder Oligomer ist flüssiges 2-Hydroxy-2-methyl-1- phenylpropan-1-on insbesondere bevorzugt.
  • Dichroitische Farbstoff die erfindungsgemäß für Farbanzeigen verwendet werden können, haben ein dichroitisches Verhältnis von weniger als 1 und umfassen bevorzugt Anthrachinon- Farbstoffe, die chemisch stabil sind und praktisch verwendet werden. Diese dichroitischen Farbstoffe wurden von A. V. Ivashchenko, et al. entwickelt und untersucht wie in Mol. Cryst. Liq. Cryst., Band 129, S. 259 - 283 (1985) berichtet. Typische chemische Strukturen für nützliche dichroitische Farbstoffe werden nachfolgend gezeigt.
  • Alle oben erläuterten Farbstoffe haben ein dichroitisches Verhältnis von weniger als 1. Unter diesen mehr bevorzugt sind solche mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,3 oder weniger für den Erhalt einer Bildfläche mit einem klaren Farbton. Beispiele von solchen dichroitischen Farbstoffen sind "KD-36", "KD-92" und "DD-266" (alle hergestellt von NIOPIK Co.) mit den folgenden Formeln.
  • Wenn ein Flüssigkristallmaterial, das die oben erwähnten dichroitischen Farbstoffe enthält, bei lichtstreuenden Flüssigkristallgeräten vom direkten Blicktyp verwendet werden, kann die Bildfläche von der Hintergrundfarbe, die durch zufällige Orientierung des Flüssigkristalls manifestiert ist, schwer unterschieden werden. Wenn jedoch ein solches Flüssigkristallgerät als eine Transmissionsanzeige oder eine Projektionsanzeige verwendet wird, wird der Hintergrund aufgrund der Lichtstreuung schwarz, wobei die Bildfläche einen gut unterscheidbaren Farbton aufweist, wodurch eine mehr ausgezeichnete Anzeige im Vergleich zu Gräten geschaffen wird, die dichroitische Farbstoffe mit einem dichroitischen Verhältnis von 1 oder mehr verwenden. Weiterhin, wenn ein Flüssigkristallmaterial, umfassend einen dichroitischen Farbstoff mit einem dichroitischen Verhältnis von weniger als 1, in Kombination mit einem dichroitischen Farbstoff mit einem dichroitischen Verhältnis 1 oder mehr in lichtstreuenden Flüssigkristallgeräten verwendet wird, hat der Hintergrund einen neuen Farbton, der den gemischten dichroitischen Farbstoffen zuzuschreiben ist, wobei die Bildfläche einen klaren Farbton hat, der dem dichroitischen Farbstoff mit einem dichroitischen Verhältnis von weniger als 1 zuzuschreiben ist, unter Erzeugung einer nützlichen Anzeige vom direkten Blicktyp, worin zumindest zwei unterschiedliche Farbtöne elektrisch steuerbar sind.
  • Die Netzwerkschicht, wie in den Figuren 1 bis 6 gezeigt ist, kann auf einem Substrat, z.B. durch Einfügen einer gleichmäßigen Lösung, umfassend (a) ein Flüssigkristallmaterial oder ein Lösungsmittel, (b) ein Polymer-bildendes Monomer oder Oligomer und, falls gewünscht, (c) einen Photopolymerisationsinitiator, in einem Zwischenraum zwischen einem Paar von Substraten, von denen zumindest eines eine transparente Elektrodenschicht hat, und durch Aufbringen von Ultraviolettlicht oder Wärme auf die eingefügte Lösung zur Verursachung der Polymerisationhärtung zur Bildung einer dreidimensionalen Netzwertstruktur gebildet werden. Die Lösung kann zwischen den Substraten durch Beschichten der Lösung auf ein Substrat mit einer transparenten Elektrodenschicht mit einem angemessenen Beschichter, z.B. einem Spinnbeschichter, und durch anschließendes Darüberlegen einer Hilfsplatte getragen werden. Dann wird eines der beiden Substrate oder die Hilfsplatte abgestreift, und die somit freiliegende Netzwerkschicht auf dem Substrat wird gewaschen, zur Entfernung von nicht-gehärtetem Monomer oder Oligomer und des Flüssigkristallmaterials oder Lösungsmittels davon. Das Substrat oder die Hilfsplatte, die abgestreift wird, kann zuvor mit einem Trennmittel zur Erleichterung des Abstreifens beschichtet werden.
  • Die Dicke der Netzwerkschicht kann durch Einfügen eines Abstandshalters in die Lösung, die eingefügt oder beschichtet wird, oder durch vorheriges Beschichten eines Abstandshalters auf dem Substrat gesteuert werden.
  • Die Netzwerkschicht muß nicht hart sein und kann eine Flexibilität, Weichheit oder Elastizität aufweisen, solange der Zweck erfüllt wird.
  • Das Waschen der Netzwerkschicht kann auf gleiche Weise wie das Waschen von Glassubstraten mit einer transparent Elektrodenschicht, die im allgemeinen in bekannten Flüssigkristallgeräten verwendet wird, durchgeführt werden. Das Waschen kann ebenfalls durch Ultraschallreinigung in einem organischen Lösungsmittel, reinem Wasser oder einer frischen Lösung aus einem Flüssigkristallmaterial durchgeführt werden.
  • Das Substrat, das darauf die somit gewaschene Netzwerkschicht aufweist, muß sorgfältig durch Vakuumtrocknung, Erhitzen im Vakuum oder ähnliche Mittel getrocknet werden.
  • Verfahren zur gleichmäßigen Bildung einer Netzwerkschicht auf einem Substrat sind nicht auf die oben erwähnten Techniken begranzt. Z.B. ist es möglich, die dreidimensionale Netzwerkstruktur durch Verwendung einer Polymer-Lösung anstelle des Polymer-bildenden Monomers oder Oligomers und Entfernung des Lösungsmittels oder Wasser durch Verdampfung zu bilden.
  • Die somit gebildete dreidimensionale Netzwerstruktur hat vorzugsweise eine durchschnittliche Mesh-Größe im Bereich von 0,2 bis 2 µm. Wenn die Zelldimension zu groß oder zu klein für eine Wellenlänge von Licht ist, können die Lichtstreueigenschaften vermindert werden. Für den Erhalt eines Kontrastes, der für die Endverwendung ausreichend ist, zwischen Opakheit aufgrund der Lichtstreuung und Transparenz, die durch elektrisches Schalten induziert ist, liegt die Dicke der Netzwerkschicht vorzugsweise im Bereich von 2 bis 15 µm.
  • Das resultierende Substrat, das darauf eine gleichmäßige Netzwerkschicht aufweist, wird dann mit einem anderen Substrat mit einer Elektrodenschicht, die darauf gebildet eine Netzwerkschicht oder eine bekannte einseitig gerichtete Ausrichtungsschicht aufweist, wird entsprechend den folgenden Verfahren (1) bis (4) zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräte gepaart.
  • (1) Ein Paar von Substraten, die jeweils eine transparente Elektrodenschicht haben, wobei zumindest eine davon eine Netzwerkschicht auf der Elektrodenschicht davon aufweist, werden einander gegenübergelegt, wobei ein Zwischenraum dazwischen angeordnet ist, und mit einem Abdichtmittel mit der Ausnahme für eine Öffnung zum Einfüllen eines Flüssigkristallmaterials zur Bildung eines Einheitspanels auf übliche Weise verbunden. Nach dem Evakuieren des Inneren des Panels wird die Öffnung des Panels in ein Flüssigkristallmaterial getaucht und der innere Druck wird in atmosphärischen Druck geändert, um dadurch das Flüssigkristallmaterial in den Zwischenraum zwischen den Substraten zu injizieren.
  • (2) Ein Flüssigkristallmaterial wird auf das Substrat geschichtet, das darauf eine transparente Elektrodenschicht und eine Netzwerkschicht aufweist. Ein anderes Substrat mit der gleichen Struktur oder mit einer transparenten Elektrodenschicht wird darauf mit einem Zwischenraum dazwischen gelagert, mit anschließendem sorgfältigem Entgasen im Vakuum. Dann wird die Periferie der beiden Substrate mit einem Abdichtmittel verbunden.
  • (3) Ein Substrat, das darauf eine transparente Elektrodenschicht und eine Netzwerkschicht aufweist, und ein Substrat, das eine transparente Elektrodenschicht und eine Ausrichtungsschicht aufweist, werden gepaart und mit einem Zwischenraum dazwischen mit Hilfe eines Abdichtmittels mit der Ausnahme einer Öffnung zum Einfüllen eines Flüssigkristallmaterials verbunden, unter Erhalt eines Einheitspanels auf bekannte Weise. Nach dem Evakuieren des Inneren des Panels wird die Öffnung des Panels in ein Flüssigkristallmaterial getaucht, und der Druck wird in atmosphärischen Druck geändert, um dadurch das Flüssigkristallmaterial in den Zwischenraum zwischen den Substraten zu injizieren.
  • (4) Ein Flüssigkristallmaterial wird auf ein Substrat, das darauf eine transparente Elektrodenschicht und eine Netzwerkschicht aufweist oder ein Substrat mit einer transparent Elektrodenschicht und einer einseitig gerichteten Ausrichtungsschicht geschichtet. Das andere Substrat davon (d.h. mit einer Ausrichtungsschicht oder einer transparenten Schicht) wird mit einem Zwischenraum dazwischen darüber gelagert, mit anschließendem sorgfältigem Entgasen im Vakuum. Dann wird die Peripherie der beiden Substrat mit einem Abdichtmittel verbunden.
  • Bei den oben beschriebenen Verfahren ist der Zwischenraum zwischen den beiden Substraten vorzugsweise von 2 bis 30 µm und mehr bevorzugt von 5 bis 20 µm.
  • Die in den Figuren 7 und 8 gezeigten Flüssigkristallgeräte können entsprechend den Verfahren hergestellt werden, die z.B. in JP-A-1-198725 und JP-W-58-501631 offenbart sind, mit der Ausnahme, daß ein Flüssigkristallmaterial verwendet wird, das einen dichroitischen Farbstoff mit einem dichroitischen Verhältnis von weniger als 1 enthält. In diesen Flüssigkristallgeräten liegt der Zwischenraum zwischen den beiden Substraten ebenfalls vorzugsweise im Bereich von 5 bis 20 µm.
  • Die somit erzeugten Flüssigkristallgeräte können zur Erzeugung von Farbanzeige ohne jegliche speziellen Techniken verwendet werden, wie es bei den koventionellen Flüssigkristall-Lichtstreugeräten erforderlich ist. Wenn die Geräte für Anzeigen mit direkter Sicht oder vom Pejektions- Typ verwendet werden, schaffen sie ausgezeichnete Bildflächen mit einem unterschiedlichen Farbton.
  • Die Flüssigkristallgeräte dieser Erfindung, worin eine Lichtsteuerschicht, umfassend eine transparente feste Substanz, auf zumindest einer von Elektrodenschichten vorgesehen ist, haben folgende Eigenschaften: (1) niedrige Antriebseigenschaften, (2) ein hohes Spannungshalteverhältnis aufgrund der erhöhten Widerstandsfähigkeit des getragenen Flüssigkristallmaterials, (3) eine verbesserte Hysterese, was zu Anzeigeeigenschaften mit einer ausgezeichneten Gradation führt, und (4) keine Beschränkung bei der Auswahl der Flüssigkristallmaterialien und synthetischen Harze, die damit kombiniert werden, was es leicht macht, Verbesserungen bei den Anzeigeeigenschaften zu erhalten.
  • Diese Erfindung wird nachfolgend detaillierter unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert, aber sollte verstanden werden, daß diese Erfindung nicht darauf beschränkt werden soll. Alle Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist. Die Eigenschaften der in den Beispielen erhaltenen Flüssigkristallgeräte wurden im Hinblick auf die folgenden Punkte ausgewertet.
  • 1) Linienzahl beim Multiplexen:
  • Die Linienzahl beim Multiplexen (Nmax) wurde aus der folgenden Gleichung erhalten:
  • Nmax = [(α² + 1)/(α² - 1)]²
  • worin α = V&sub9;&sub0;/V&sub1;&sub0; (nachfolgend definiert).
  • 2) Antriebsspannung:
  • Die Transmittanz (T&sub0;) ohne auferlegte Spannung wurde als 0 % genommen. Die Transmittanz erhöhte sich mit einer Zunahme bei der auferlegten Spannung. Die höchste maximale Tramsmittanz (T&sub1;&sub0;&sub0;) wurde als 100 % genommen. Die auferlegte Spannung, bei der die Transmittanz 10 % oder 90 % (V&sub1;&sub0; bzw. V&sub9;&sub0;) erreicht, wurde bestimmt.
  • 3) Kontrastverhältnis:
  • In Abwesenheit des Gerätes in dem Photometriesystem wurde die Transmittanz mit einer Lichtquelle "an" und die mit "aus" als 100 % bzw. 0 % genommen. Ein Kontrastverhältnis wurde von T&sub1;&sub0;&sub0;/T&sub0; erhalten.
  • 4) Hysterese:
  • Die Spannung, bei der 50 % Transmittanz (T&sub5;&sub0;) bei der Erhöhung der auferlegten Spannung von 0 V und bei der Verminderung der auferlegten Spannung einer ausreichend hohen Spannung erhalten wurde, wurde als V50up und V50down genommen. Die Spannungsübertransmittanzhysterese wurde durch den Wert ΔV = V50up - V50down ausgewertet.
  • 5) Anschaltzeit:
  • Die Leistungsquelle wurde auf eine gewisse Spannung geschaltet, und die Erhöhungszeit (τr) wurde bestimmt, die für das Erreichen einer Transmittanz von 90 % erforderlich war. Dann wurde die Leistungsquelle auf 0 Volt abgeschaltet und die Abfallzeit (τd) bestimmt, die für das Sinken der Transmittanz auf 10 % erforderlich war. Die Spannung in dem "On-Zustane" wurde variiert, und die Schaltzeit, bei der τr gleich τd war, wurde erhalten.
  • 6) Spannungshalteverhältnis:
  • Eine Rechteckwelle von 4,5 V mit einer Flammfrequenz von 60 Hz und einer Dauer des "On-Zustandes" von 67 µs wurde auferlegt. Die Ladungsquantität, die während des On-Zustandes akkumulierte, wurde als Q&sub0; genommen. Der Strom, der während des Off-Zustandes herausfloß, wurde mit einem Hochimpedanzvolmeter gemessen, unter Erhalt einer restlichen Ladungsquantität (Q). Ein Spannungshalteverhältnis von (%) wurde von Q/Q&sub0;x100 berechnet.
    • Beispiel 1
  • Eine Lösung, bestehend aus 19,8 % eines Polymer-bildenden Oligomers "HX-620" (Caprolacton-modifiziertes Hydroxypivalinsäureesterneopentylglykoldiacrylat, erzeugt von Nippon Kayaku Co., Ltd.), 0,2 % 2-Hydroxy-2-methyl-1- phenylpropan-1-on als Polymerisationsinitiator und 80 % des Flüssigkristallmaterials (A) mit der folgenden Zusammensetzung, wurde zwischen eine 5 cm x 5 cm Glasplatte mit einer ITO-transparenten Elektrodenschicht, auf die eine kleine Menge eines Abstandshalters mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm gestreut war, und eine Polycarbonat-Platte ("Jupiron", hergestellt von Mitsubishi Gas Chemical Ind., Ltd.) der gleichen Größe wie die ITO-Glasplatte gefüllt. Das resultierende Einheitspanel wurde unter einer Metallhalogenidlampe (80 W/cm²), wobei die ITO-Glasplatte oben lag, mit einer Geschwindigkeit von 3,5 m/min geleitet, um Ultraviolettlicht bei einer Dosis, die 500 mJ/cm² entspricht, auf das Flüssigmaterial zu strahlen, um das Polymer-bildende Oligomer zu härten. Die Beobachtung des Bereiches des gehärteten Produktes (Netzwerkschicht) unter einem Elektronenabtastmikroskop ergab eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, umfassend eine transparente feste Substanz.
  • Die Polycarbonat-Platte wurde abgestreift, und die somit freigelegte Netzwerkschicht, die gleichmäßig auf dem ITO- Glassubstrat gebildet war, wurde einer Ultraschallreinigung in Ethanol unterworfen, mit anschließendem Wärmetrocknen im Vakuum.
  • Die ITO-Glasplatte, die darauf die Netzwerkschicht gleichmäßig gebildet aufwies, und eine ITO-Glasplatte der gleichen Größe wurden zusammengebaut, so daß sie sich einander gegenüberlagen, und mit einem Dichtmittel "DSA-001" (Epoxyharz, hergestellt von Rodic Co.) verbunden, zur Herstellung einer Zelle mit einer Öffnung. Die Zelle wurde in Vakuum angeordnet, die Öffnung der Zelle wurde in das unten gezeigte Flüssigkristallmaterial (B) getaucht, und der Druck wurde auf atmosphärischen Druck zurückgefahren, unter Erhalt eines Flüssigkristallgerätes.
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 5,1 V
  • V&sub9;&sub0;: 9,7 V
  • α: 1,9
  • Nmax: 3,1
  • Kontrastverhältnis: 1:19
  • τr = τd: 20,3 ms
  • Hysterese: 0,2 V
  • Spannungshalteverhältnis: 64,1 %
  • Zusammensetzung des Flüssigkristallmaterials (A):
  • Zusammensetzung des Flüssigkristallmaterials (B):
  • Phasenübergangstemperatur: 68,5ºC (NE> I)
  • < -25ºC (CE> N)
  • Refraktionsindex: ne = 1,787
  • no = 1,533
  • &Delta;n = 0,254
  • Dielektrizitätskonstante: &epsi; = 37,8
  • &epsi; = 10,9
  • &Delta;&epsi; = 26,9
    • Beispiel 2
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Polycarbonat-Platte durch einen transparenten Film "T-COAT PA-75" (hergestellt von Teijin Limited) ersetzt wurde. Das resultierende Gerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 5,4 V
  • V&sub9;&sub0;: 10,2 V
  • &alpha;: 1,89
  • Nmax: 3,2
  • Kontrastverhältnis: 1:19
  • &tau;r = &tau;d: 21,2 ms
  • Hysterese: 0,2 V
  • Spannungshalteverhältnis: 64,2 %
    • Beispiel 3
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Polycarbonat-Platte durch eine Glasplatte ersetzt wurde, auf die ein Wasserrückhaltemittel vom Silicon-Typ (hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co.) geschichtet war.
  • Das resultierende Gerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 5,3 V
  • V&sub9;&sub0;: 10,0 V
  • &alpha;: 1,89
  • Nmax: 3,2
  • Kontrastverhältnis: 1:19
  • &tau;r = &tau;d: 20,8 ms
  • Hysterese: 0,2 V
  • Spannungshalteverhältnis: 64,0 %
    • Beispiel 4
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Flüssigkristallmaterial (B) durch das Flüssigkristallmaterial (C) ersetzt wurde, das die folgende Zusammensetzung aufweist.
  • Das resultierende Gerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 5,9 V
  • V&sub9;&sub0;: 11,3 V
  • &alpha;: 1,92
  • Nmax: 3,0
  • Kontrastverhältnis: 1:18
  • &tau;r = &tau;d: 22,5 ms
  • Hysterese: 0,15 V
  • Spannungshalteverhältnis: 67,3 %
  • Zusammensetzung des Flüssigkristallmaterials (C):
  • Phasenübergangstemperatur: 72,1ºC (NE> I)
  • < -25ºC (CE> N)
  • Refraktionsindex: ne = 1,759
  • no = 1,525
  • &Delta;n = 0,234
  • Dielektrizitätskonstante: &epsi; = 37,2
  • &epsi; = 9,4
  • &Delta;&epsi; = 27,8
    • Beispiel 5
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Flüssigkristallmaterial (B) durch das Flüssigkristallmaterial (D) mit der folgenden Zusammensetzung ersetzt wurde.
  • Das resultierende Gerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 6,3 V
  • V&sub9;&sub0;: 12,2 V
  • &alpha;: 1,94
  • Nmax: 3,0
  • Kontrastverhältnis: 1:18
  • &tau;r = &tau;d: 20,0 ms
  • Hysterese: 0,2 V
  • Spannungshalteverhältnis: 69,6 %
  • Zusammensetzung des Flüssigkristallmaterials (D):
  • Phasenübergangstemperatur: 69,9ºC (NE> I)
  • < -25ºC (CE> N)
  • Refraktionsindex: ne = 1,721
  • no = 1,512
  • &Delta;n = 0,209
  • Dielektrizitätskonstante: &epsi; = 24,0
  • &epsi; = 6,0
  • &Delta;&epsi; = 18,0
    • Beispiel 6
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Flüssigkristallmaterial (B) durch das Flüssigkristallmaterial (E) mit der folgenden Zusammensetzung ersetzt wurde.
  • Das resultierende Gerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 6,6 V
  • V&sub9;&sub0;: 13,0 V
  • &alpha;: 1,97
  • Nmax: 2,9
  • Kontrastverhältnis: 1:17
  • &tau;r = &tau;d: 19,8 ms
  • Hysterese: 0,2 V
  • Spannungshalteverhältnis: 71,0 %
  • Zusammensetzung des Flüssigkristallmaterials (E):
  • Phasenübergangstemperatur: 70,8ºC (NE> I)
  • -10ºC (CE> N)
  • Refraktionsindex: ne = 1,767
  • no = 1,525
  • &Delta;n = 0,242
  • Dielektrizitätskonstante: &epsi; = 21,7
  • &epsi; = 5,8
  • &Delta;&epsi; = 15,9
    • Beispiel 7
  • Eine Lösung, bestehend aus 24,8 % eines Polymer-bildenden Oligomers "HX-620", 0,2 % 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan- 1-on als Polymerisationsinitiator und 75 % Ethanol als organisches Lösungsmittel, wurde zwischen eine 5 cm x 5 cm ITO-Glasplatte, auf die eine kleine Menge eines Abstandshalters mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 4 µm gestreut war, und eine Polycarbonat-Platte "Jupiron" mit der gleichen Größe wie die ITO-Glasplatte gefüllt. Ultraviolettlicht wurde auf das resultierende Einheitspanel unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 von der Seite der ITO-Glasplatte gestrahlt, zum Härten des Polymer- bildenden Oligomers. Die Beobachtung des Bereiches des gehärteten Produktes (Netzwerkschicht) unter einen Elektronenabtastmikroskop ergab eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, umfassend eine transparente feste Substanz.
  • Die Polycarbonat-Platte wurde abgestreift, und die somit freigelegte Netzwerkschicht, die gleichmäßig auf dem ITO- Glassubstrat gebildet war, wurde einer Ultraschallreinigung in Ethanol unterworfen, mit anschließendem Wärmetrocknen im Vakuum.
  • Zwei der resultierenden ITO-Glasplatten, die gleichmäßig darauf die Netzwerkschicht gebildet aufwiesen, wurden zusammengebaut, so daß sie sich einander gegenüberlagen, und mit einem Abdichtmittel "DSA-001" fixiert, zur Herstellung einer Zelle mit einer Öffnung. Die Zelle wurde im Vakuum angeordnet, die Öffnung der Zelle wurde in das Flüssigkristallmaterial (C) getaucht und der Druck wurde wieder auf atmosphärischen Druck zurückgefahren, unter Erhalt eines Flüssigkristallgerätes.
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 3,8 V
  • V&sub9;&sub0;: 7,4 V
  • &alpha;: 1,94
  • Nmax: 3,0
  • Kontrastverhältnis: 1:15
  • &tau;r = &tau;d: 22,3 ms
  • Hysterese: 0,05 V
  • Spannungshalteverhältnis: 68,9 %
    • Beispiel 8
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Flüssigkristallmaterial (C) durch das Flüssigkristallmaterial (E) ersetzt wurde.
  • Das resultierende Gerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 3,9 V
  • V&sub9;&sub0;: 7,7 V
  • &alpha;: 1,97
  • Nmax: 2,9
  • Kontrastverhältnis: 1:15
  • &tau;r = &tau;d: 24,0 ms
  • Hysterese: 0,1 V
  • Spannungshalteverhältnis: 73,3 %
    • Beispiel 9
  • Eine Lösung, bestehend aus 19,8 % eines Polymer-bildenden Oligomers "HX-620", 0,2 % 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan- 1-on als Polymerisationsinitiator und 80 % eines Flüssigkristallmaterials (B), wurde zwischen eine 5 cm x 5 cm ITO-Glasplatte, auf die eine kleine Menge eines Abstandshalters mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 7 µm gestreut worden war, und eine 3,5 x 3,5 cm Polycarbonat-Platte "Jupiron" gefüllt. Ultraviolettlicht wurde auf das resultierende Einheitspanel unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 von der Seite der ITO- Glasplatte zum Härten des Polymer-bildenden Oligomers gestrahlt. Die Beobachtung des Bereiches des gehärteten Produktes (Netzwerkschicht) unter einem Elektronenabtastmikroskop ergab eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, umfassend eine transparente feste Substanz.
  • Die Polycarbonat-Platte wurde abgestreift, und die somit freigelegte Netzwerkschicht, die auf dem ITO-Glassubstrat gleichmäßig gebildet war, wurde einer Ultraschallreinigung in Ethanol unterworfen, mit anschließendem Wärmetrocknen im Vakuum.
  • Eine Mischung aus einer kleinen Menge eines Abstandshalters mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 20 µm und einem Abdichtmittel "DSA-001" wurde auf die resultierende ITO-Glasplatte, die darauf die Netzwerkschicht gleichmäßig gebildet aufwies, siebgedruckt, und eine andere ITO- Glasplatte, die darauf die Netzwerkschicht gleichmäßig gebildet aufwies, wurde mit einem Abstand von 20 µm darüber gelegt, zur Herstellung einer Zelle mit einer Öffnung. Die Zelle wurde im Vakuum angeordnet, die Öffnung der Zelle wurde in eine Mischung, umfassend 98 % des Flüssigkristallmaterials (B) und 2 % eines schwarzen dichroitischen Farbstoffes "S-416" (hergestellt von Mitsui Toatsu Chemicals Inc.), getaucht, und der Druck wurde in atmosphärischen Druck geändert, unter Erhalt eines Flüssigkristallgerätes.
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaft.
  • V&sub1;&sub0;: 5,2 V
  • V&sub9;&sub0;: 9,8 V
  • &alpha;: 1,89
  • Nmax: 3,2
  • Kontrastverhältnis: 1:82
  • &tau;r = &tau;d: 21,5 ms
  • Hysterese: 0,15 V
  • Spannungshalteverhältnis: 63,0 %
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Eine Mischung, bestehend aus 19,8 % eines Polymer-bildenden Oligomers HX-620", 0,2 % 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1- on als Polymerisationsinitiator und 80 % des Flüssigkristallmaterials (B), wurde mit einer kleinen Menge eines Abstandshalters mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm vermischt. Die resultierende Mischung wurde zwischen ein Paar von 5 cm x 5 cm ITO-Glasplatten gefüllt und mit Ultraviolettlicht unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 bestrahlt, zum Härten des Polymer-bildenden Oligomers, zur Bildung einer Lichtsteuerschicht, umfassend eine kontinuierliche Flüssigkristallphase, umfassend eine transparente feste Substanz. Die Beobachtung des Bereichs der Lichtsteuerschicht unter einem Elektronenabtastmikroskop ergab eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, umfassend eine transparente feste Substanz.
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 6,9 V
  • V&sub9;&sub0;: 12,8 V
  • &alpha;: 1,88
  • Nmax: 3,2
  • Kontrastverhältnis: 1:19
  • &tau;r = &tau;d: 19,8 ms
  • Hysterese: 0,9 V
  • Spannungshalteverhältnis: 21,0 %
    • Vergleichsbeispiel 2
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf gleiche Weise wie bei Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Flüssigkristallmaterial (B) durch das Flüssigkristallmaterial (E) ersetzt wurde.
  • Das resultierende Gerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 20,0 V
  • V&sub9;&sub0;: 40,2 V
  • &alpha;: 2,01
  • Nmax: 2,7
  • Kontrastverhältnis: 1:15
  • &tau;r = &tau;d: 20,1 ms
  • Hysterese: 2,3 V
  • Spannungshalteverhältnis: 25,5 %
    • Vergleichsbeispiel 3
  • Eine Mischung, bestehend aus 19 % eines Polymer-bildenden Oligomers "HX-620", 1 % 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1- on als Polymerisationsinitiator, 78,4 % des Flüssigkristallmaterials (B) und 1,6 % eines schwarzen dichroitischen Farbstoffes "S-416", wurde mit einer kleinen Menge eines Abstandshalter mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm vermischt. Die resultierende Mischung wurde zwischen ein Paar von 5 cm x 5 cm ITO-Glasplatten gefüllt und mit ultravioletten Licht unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 bestrahlt. Jedoch härtete das Polymer-bildende Oligomer nicht, wodurch kein Flüssigkristallgerät mit einer Lichtstreuschicht erhalten wurde.
  • Die Vergleiche von Hysterese-Werten und dem Spannungshalteverhältnis zwischen den Flüssigkristallgeräten, erhalten in den vorgenannten Beispielen und jenen, erhalten in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, zeigt offensichtlich, daß die erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräte eine deutliche verbesserte Hysterese und Spannungshaltung entfalten, ohne daß die elektrooptischen Eigenschaften verschlechtert werden.
  • Weiterhin zeigt der Vergleich zwischen Beispiel 9 und Vergleichsbeispiel 3, daß die erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräte leicht hergestellt werden können, um so den Endzweck zu erfüllen, ohne daß irgenwelche Beschränkungen bei der Auswahl der Flüssigkristallmaterialien existieren, die mit Polymer-bildenden Materialien kombiniert werden.
    • Beispiel 10
  • Eine ITO-Glasplatte, die darauf eine Netzwerkschicht gleichmäßig gebildet aufwies, wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die ITO-Glasplatte mit einer Netzwerkschicht wurde mit einer ITO-Glasplatte der gleichen Größe, auf die eine homeotrope Ausrichtungsschicht, umfassend Lecithin, auf bekannte Weise gebildet war, gepaart, und das Paar von Substraten wurde mit einem Abdichtmittel "DSA-001" zur Erzeugung einer Zelle mit einer Öffnung verbunden. Die Zelle wurde im Vakuum angeordnet, die Öffnung der Zelle wurde in das Flüssigkristallmaterial (B) getaucht, und der Druck wurde zu atmosphärischem Druck zurückgefahren, unter Erhalt eines Flüssigkristallgerätes.
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 2,4 V
  • V&sub9;&sub0;: 3,2 V
  • &alpha;: 1,3
  • Nmax: 12,7
  • Kontrastverhältnis: 1:10
  • &tau;r = &tau;d: 23 ms
  • Hysterese: 0,1 V
  • Spannungshalteverhältnis: 65,0 %
    • Beispiel 11
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 10 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die ITO- Glasplatte mit einer homeotropen Ausrichtungsschicht durch eine ITO-Glasplatte der gleichen Größe, die darauf eine homogene Ausrichtungsschicht aufwies, die durch Reiben eines Polyimidfilmes auf bekannte Weise hergestellt war, ersetzt wurde.
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 3,2 V
  • V&sub9;&sub0;: 4,5 V
  • &alpha;: 1,4
  • Nmax: 9,3
  • Kontrastverhältnis: 1:16
  • &tau;r = &tau;d: 26 ms
  • Hysterese: 0,1 V
  • Spannungshalteverhältnis: 65,0 %
    • Beispiel 12
  • Eine Mischung, bestehend aus 19,8 % eines Polymer-bildenden Oligomers "HX-620", 0,2 % 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan- 1-on als Polymerisationsinitiator und 80 % des Flüssigkristallmaterials (B), wurde zwischen eine 5 cm x 5 cm ITO-Glasplatte, auf die eine kleine Menge eines Abstandshalters mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 4 µm gestreut war, und eine 3,5 x 3,5 cm Polycarbonat- Platte "Jupiron" gefüllt. Ultraviolettlicht wurde auf das resultierende Einheitspanel von der Seite der ITO-Glasplatte unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 zum Härten des Hochpolymer-bildenden Oligomers gestrahlt. Die Beobachtung des Bereiches des gehärteten Produktes (Netzwerkschicht) unter einem Elektronenabtastmirkroskop ergab eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, umfassend eine transparente feste Substanz.
  • Die Polycarbonat-Platte wurde abgestreift, und die somit freigelegte Netzwerkschicht, die gleichmäßig auf dem ITO- Glassubstrat gebildet war, wurde einer Ultraschallreinigung in Ethanol unterworfen, mit anschließendem Wärmetrocknen im Vakuum.
  • Eine Mischung aus einer kleinen Menge eines Abstandshalters mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm und einem Abdichtmittel in "DSA-001" wurde auf der resultierenden ITO-Glasplatte, die darauf die Netzwerkschicht gleichmäßig gebildet aufwies, siebgedruckt, und eine ITO-Glasplatte derselben Größe, die darauf eine homogene Ausrichtungsschicht aufwies, die durch Reiben eines Polyimidfilmes auf bekannte Weise hergestellt war, wurde darüber mit einem Abstand von 10 µm gelagert, zur Herstellung einer Zelle mit einer Öffnung. Die Zelle wurde im Vakuum angeordnet, die Öffnung der Zelle wurde in eine Mischung aus 98 % des Flüssigkristallmaterials (B) und 2 % eines schwarzen dichroitischen Farbstoffes "S-416" mit einem dichroitischen Verhältnis von 12,6 getaucht, und der Druck wurde zu atmosphärischen Druck zurückgefahren, unter Erhalt eines Flüssigkristallgerätes.
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 3,6 V
  • V&sub9;&sub0;: 5,5 V
  • &alpha;: 1,52
  • Nmax: 6,3
  • Kontrastverhältnis: 1:420
  • &tau;r = &tau;d: 20,3 ms
  • Hysterese: 0,10 V
  • Spannungshalteverhältnis: 64,0 %
    • Vergleichsbeispiel 4
  • Die gleiche Vorgehensweise wie bei Vergleichsbeispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die durchschnittliche Teilchengröße des Abstandshalters von 10 µm auf 4 µm reduziert wurde. Jedoch härtete das Polymer-bildende Oligomer nicht bei der Ultraviolettbestrahlung, wodurch kein Flüssigkristallgerät mit einer Lichtstreuschicht erzeugt wurde.
  • Die Vergleiche zwischen den Flüssigkristallgeräten, erhalten in den vorgenannten Beispielen und dem gemäß Vergleichsbeispiel 1 in Bezug auf V&sub1;&sub0;, V&sub9;&sub0;, Hysterese und Spannungshaltung zeigen klar, daß die erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräte bei einer niedrigeren Spannung betrieben werden können und eine stark verbesserte Hysterese und Spannungshaltung haben.
  • Weiterhin zeigt der Vergleich zwischen dem Flüssigkristallgerät von Beispiel 12 und dem von Vergleichsbeispiel 4, daß die erfindungsgemäßen Geräte leicht hergestellt werden können, um so den Endzweck zu erzielen, ohne daß irgendwelche Beschränkungen bezüglich der Auswahl der Flüssigkristallmaterialien vorliegen, die mit Polymer- bildenden Materialien kombiniert sind.
    • Beispiel 13
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Flüssigkristallmaterial (B) durch eine Mischung ersetzt wurde, enthaltend 90 % des Flüssigkristallmaterials (B) und 10 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,22 "DD-208" (&lambda;max=467 nm; Farbton: orange, hergestellt von NIOPIK Co.).
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 5,0 V
  • V&sub9;&sub0;: 8,3 V
  • &alpha;: 1,7
  • Nmax: 4,5
  • Kontrastverhältnis: 1:45
  • &tau;r = &tau;d: 20,4 ms
  • Hysterese: 0,1 V
  • Spannungshalteverhältnis: 63,8 %
  • Wenn das erhaltene Flüssigkristallgerät auf einen Schirm unter Verwendung unter einer Halogenlampe projiziert wurde, war der Hintergrund schwarz (Transmission: 0,1 % oder weniger) und die Bildfläche war klar orange (Transmission: 48 %).
    • Beispiel 14
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Flüssigkristallmaterial (B) durch eine Mischung ersetzt wurde, umfassend 88,5 % des Flüssigkristallmaterials (B), 10% eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,09 "DD-266" (&lambda;max=645 nm; oranger Farbton, hergestellt von NIOPIK Co.) und 1,5 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 7,0 "CLD-506" (hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.).
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 5,2 V
  • V&sub9;&sub0;: 8,1 V
  • &alpha;: 1,56
  • Nmax: 5,8
  • Kontrastverhältnis: 1:47
  • &tau;r = &tau;d: 20,8 ms
  • Hysterese: 0,05 V
  • Spannungshalteverhältnis: 63,9 %
  • Wenn das erhaltene Flüssigkristallgerät direkt auf dem Hintergrund einer weiß streuenden Platte gesehen wurde, erschien der Hintergrund grün und die Bildfläche erschien orange, was eine ausgezeichnete Sichtbarkeit entfaltete.
    • Beispiel 15
  • Ein Flüssigkristallgerät wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Flüssigkristallmaterial (B) durch ein gemischtes Flüssigkristallmaterial ersetzt wurde, umfassend 94,5 % des Flüssigkristallmaterials (B), 1 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,14 "DD-335" (&lambda;max = 335 nm; blauer Farbton, hergestellt von NIOPIK Co.), 0,5 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,29 "KD-92" (&lambda;max = 578 nm; blauer Farbton, hergestellt von NIOPIK Co.), 0,5 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,35 "KD-54" (&lambda;max = 577 nm; blauer Farbton, hergestellt von NIOPIK Co.), 0,5 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,16 "DD-290" (&lambda;max = 540 nm; purpurner Farbton, hergestellt von NIOPIK Co.), 0,5 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,14 "KD-261" (&lambda;max = 540 nm; roter Farbton, hergestellt von NIOPIK Co.), 0,5 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,24 "DD-327" (&lambda;max = 508 nm, roter Farbton, hergestellt von NIOPIK Co.) und 2 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,09 "DD-266" (&lambda;max = 466 nm; orangener Farbton).
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 5,5 V
  • V&sub9;&sub0;: 8,0 V
  • &alpha;: 1,45
  • Nmax: 7,8
  • Kontrastverhältnis: 1:283
  • &tau;r = &tau;d: 21,0 ms
  • Hysterese: 0,03 V
  • Spannungshalteverhältnis: 60,5 %
  • Wenn das erhaltene Flüssigkristallgerät auf dem Hintergrund einer weiß streuenden Platte gesehen wurde, war der Hintergrund grau, und die Bildfläche war deutlich schwarz, was eine ausgezeichnete Sichtbarkeit ergab.
    • Beispiel 16
  • Eine ITO-Glasplatte, die darauf einen Netzwerkschicht gleichmäßig gebildet aufwies, wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Das ITO-Glas mit einer Netzwerkschicht darauf wurde mit einer ITO-Glasplatte der gleichen Größe verbunden, die darauf eine homeotrope Ausrichtungsschicht gebildet aufwies, umfassend Lecithin, und wurde mit einem Abdichtmittel "DSA-001" zur Herstellung einer Zelle mit einer Öffnung verbunden. Die Zelle wurde im Vakuum angeordnet, die Öffnung der Zelle wurde in ein gemischtes Flüssigkristallmaterial getaucht, umfassend 88 % des Flüssigkristallmaterials (B), 10 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 0,22 "DD-208" (&lambda;max = 467 nm; orangener Farbton) und 2 % eines dichroitischen Farbstoffes mit einem dichroitischen Verhältnis von 12,6 "S-416" (schwarzer Farbton; hergestellt von Mitsui Toatsu Senryo K.K.), und der Druck wurde zu atmosphärischen Druck zurückgefahren unter Erhalt eines Flüssigkristallgerätes.
  • Das resultierende Flüssigkristallgerät hatte die folgenden Eigenschaften.
  • V&sub1;&sub0;: 2,6 V
  • V&sub9;&sub0;: 3,1 V
  • &alpha;: 1,19
  • Nmax: 33,0
  • Kontrastverhältnis: 1:138
  • &tau;r = &tau;d: 25 ms
  • Hysterese: 0,03 V
  • Spannungshalteverhältnis: 62,0 %
  • Wenn das erhaltene Flüssigkristallgerät auf einen Schirm unter Verwendung einer Halogenlampe projiziert wurde, hatte der Hintergrund einen schwarzen Farbton (Transmission 0,1 % oder weniger), und die Bildfläche hatte einen klaren orangenen Farbton (Transmission: 41 %). Wenn weiterhin das Flüssigkristallgerät direkt auf dem Hintergrund einer weiß streuenden Platte gesehen wurde, hatte der Hintergrund einen schwarzen Farbton, und die Fildfläche hatte einen klaren orangenen Farbton, unter Erhalt einer ausgezeichneten Sichtbarkeit.
    • Beispiel 17
  • Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um die Wirkungen zu demonstrieren, die durch den kleinen Abstand verursacht werden, der zwischen einer Netzwerkschicht auf einem Substrat und der Oberfläche des anderen Substrates oder einer Netzwerkschicht, die auf dem anderen Substrat gebildet ist, erzeugt wird.
  • Die Figur 9 erläutert einen Querschnitt eines Flüssigkristallgerätes worin das Substrat (1), das darauf die transparente Elektrodenschicht (2) und Netzwerkschicht (3) aufweist, und das Substrat (1), das darauf die transparente Elektrodenschicht (2) und die Ausrichtungsschicht aufweist, die eine homeotrope Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen verursacht, mit einem kleinen Zwischenraum (Nicht- Netzwerkschicht genannt) zwischen der Netzwerkschicht und der Ausrichtungsschicht zusammengebaut werden. Die obere Figur zeigt das Gerät in einem "off-Zustand" (opak), die untere Figur in einem "on-Zustand" (transparent). In dem Gerät ist der Abstand (d&sub0;) zwischen der Oberfläche der Elektrodenschicht auf einem Substrat und der Ausrichtungsschicht des anderen Substrates durch die Summe der Dicke (d) des Netzwerkschicht (3) und der Dicke (d') der Nicht-Netzwerkschicht (d&sub0;=d+d') ausgedrückt.
  • Flüssigkristallgeräte mit der Struktur von Figur 9 wurden hergestellt, während d&sub0; bei 10 µm fixiert und d' variiert wurde, und V&sub1;&sub0;, V&sub9;&sub0;, T&sub0; und T&sub1;&sub0;&sub0; wurden gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in den Figuren 10 und 11 gezeigt.
  • Figur 10 zeigt, daß V&sub1;&sub0; und V&sub9;&sub0; sich drastisch vermindern, wenn sich die Dicke der Nicht-Netzwerkschicht (d') erhöht. Figur 11 zeigt, daß T&sub1;&sub0;&sub0; im wesentlichen unveränderbar mit einer Zunahme von d' ist und daß T&sub0; im wesentlichen unveränderbar mit d' im Bereich von 0 bis 3 µm ist. Von diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß das Vorhandensein der Nicht-Netzwerkschicht ausgezeichnete Wirkungen erzeugt, wodurch es ermöglicht wird, das Flüssigkristallgerät bei einer vermindertem Spannung anzutreiben, während ein zufriedenstellendes Kontrastverhältnis beibehalten wird, das dem von konventionellen Flüssigkristallgeräten gleich ist.
  • Wie oben beschrieben und demonstriert, schaffen die erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräte ein klares Bild ohne Verwendung eines Polarisators, ergeben ein hohes Transparenz- Okpakheit-Kontrastverhältnis von etwa 1:10 bis etwa 1:420 und entfalten Schwelleneigenschaften und steile Schalteigenschaften, was die Multiplexierbarkeit möglich macht. Insbesondere ergeben die Flüssigkristallgeräte dieser Erfindung eine Verbesserung in Bezug auf das Hysterese- Phänomen, das bei konventionellen Flüssigkristallgeräten vom Lichtstreutyp hindernd war, und ergeben eine deutliche Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Gerätes während seiner Herstellung, was zu dem Erreichen eines hohen Spannungshalteverhältnisses führt.
  • Die dichroitischen Farbstoffe vom Anthrachinon-Typ mit einem dichroitischen Verhältnis von weniger als 1, die erfindungsgemäß für Farbanzeigen verwendet werden, sind chemisch stabil und haben eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Flüssigkristall-Wirtmaterialien. Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräte, die solche dichroitischen Farbstoffe verwenden, entfalten ebenfalls ausreichende Schwelleneigenschaften und steile Schalteigenschaften für den Erhalt einer Multiplexierbarkeit, und schaffen daher Bilder mit klarem Farbton.
  • Demgemäß sind die erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräte als Anzeigeelemente bei den Computer-Terminalanzeigen und Projektionsanzeigen nützlich.
  • Während die Erfindung detailliert und unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele davon beschrieben wurde, ist es dem Fachmann in dem Stand der Technik offenbar, daß verschiedene Änderungen und Modifizierungen darin gemacht werden können, ohne den Umfang davon, wie beansprucht, zu verlassen.

Claims (14)

1. Flüssigkristallvorrichtung, umfassend ein Paar von Substraten (1) mit jeweils einer Elektrodenschicht (2), von denen zumindest eine transparent ist, wobei eines oder beide der Substrate darauf eine Netzwerkschicht (3) mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur gebildet aufweist, umfassend eine transparente feste Substanz, wobei das Paar von Substraten derart zusammengebaut ist, daß die Netzwerkschicht von einem Substrat der anderen Netzwerkschicht oder dem anderen Substrat mit einem kleinen Zwischenraum dazwischen gegenüberliegt, und ein Flüssigkristallmaterial (4), das zwischen das Paar von Substraten gefüllt ist.
2. Flüssigkristallvorrichtung, umfassend ein Paar von Substraten (1) mit jeweils einer Elektrodenschicht (2), von denen zumindest eine transparent ist, wobei eines der Substrate darauf eine Netzwerkschicht (3) mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur gebildet aufweist, umfassend eine transparente feste Substanz, wobei das andere Substrat darauf eine Ausrichtungsschicht (5) gebildet aufweist, wobei das Paar von Substraten derart zusammengebaut ist, daß die Netzwerkschicht der Ausrichtungsschicht mit einem kleinen Zwischenraum dazwischen gegenüberliegt, und ein Flüssigkristallmaterial (4), das zwischen das Paar von Substraten gefüllt ist.
3. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 2, worin die Ausrichtungsschicht Polyimid umfaßt.
4. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 2, worin die Ausrichtungsschicht eine homeotrope Ausrichtungsschicht ist.
5. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 2, worin die Ausrichtungsschicht eine homogene Ausrichtungsschicht ist.
6. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, worin eines der Paare von Substraten ein aktives Element aufweist, ausgewählt aus einem Dünnfilmtransistor oder einer Diode.
7. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, worin die transparente feste Substanz ein synthetisches Harz ist.
8. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, worin die Netzwerkschicht eine Dicke von 2 bis 15 µm hat.
9. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, worin das Flüssigkristallmaterial einen dichroitischen Farbstoff mit einem dichroitischem Verhältnis von weniger als 1 enthält.
10. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, worin der dichroitische Farbstoff ein Anthrachinon-Farbstoff ist.
11. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, worin das Flüssigkristallmaterial einen dichroitischen Farbstoff mit einem dichroitischen Verhältnis von 1 oder mehr enthält.
12. Flüssigkristallanzeige mit einer Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 und 2 als Transmissionsanzeige oder eine Projektionsanzeige.
13. Verfahren zur Erzeugung einer Flüssigkristallvorrichtung umfassend:
(1) Tragen einer Netzwerkschicht-bildenden Lösung, umfassend (a) ein Flüssigkristallmaterial oder ein Lösungsmittel und (b) ein Polymer-bildendes Monomer oder Oligomer, zwischen einem Paar von Substraten, von denen zumindest eines eine Elektrodenschicht hat,
(2) Härten des Polymer-bildenden Monomers oder Oligomers, zur Bildung einer Netzwerkschicht mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, umfassend ein transparentes Polymer in einer kontinuierlichen Phase des Flüssigkristallmaterials oder Lösungsmittels,
(3) Entfernen von einem der beiden Substrate zur Herstellung eines Substrates mit der Netzwerkschicht auf seiner Elektrodenschicht,
(4) Waschen der Netzwerkschicht, zur Entfernung (a) des Flüssigkristallmaterials oder Lösungsmittels und (b) jeglichen ungehärteten Monomers oder Oligomers davon, und
(5) Tragen eines Flüssigkristallmaterials zwischen (a) dem Substrat mit einer Netzwerkstruktur auf seiner Elektrodenschicht und (b) (i) einem Substrat mit einer Elektrodenschicht, (ii) einem anderen Substrat mit einer Netzwerkschicht auf seiner Elektrodenschicht oder (iii) einem Substrat mit einer Ausrichtungsschicht auf seiner Elektrodenschicht mit einem kleinen Zwischenraum dazwischen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, worin die Netzwerkschicht- bildende Lösung weiterhin einen Polymerisationsinitiator enthält.
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