DE2017148A1

DE2017148A1 - Eingekapselte flüssige Kristalle enthaltende optische Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2017148A1
Application number: DE19702017148
Authority: DE
Inventors: Theodore Leroy Bellbrook; Churchill Donald Kettering;Cartmell James Vernon; Jones Joe Willis;Dayton; Ohio Hodson (V.St.A.). P GOIl
Original assignee: National Cash Register Co
Current assignee: Adare Pharmaceuticals Inc
Priority date: 1969-04-14
Filing date: 1970-04-10
Publication date: 1970-10-29
Also published as: SE369871B; JPS4944666B1; BE748841A; DK130261B; CH508871A; FR2039153A1; DE2017148B2; BR7017983D0; US3585381A; ES378408A1; NO129020B; GB1249432A; AT299338B; DK130261C; NL7005352A

Description

THE NATIONAL CASH REGISTER COMPANY Dayton, Ohio (V.St.A.)

Patentanmeldung

Unser Az: 1189/Germany

EINGEKAPSELTE FLÜSSIGE KRISTALLE ENTHALTENDE OPTISCHE ANZEIGEVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine optische Anzeigevorrichtung bestehend aus einem undurchsichtigen Träger und einer auf diesem aufgebrachten Schicht aus eingekapseltem, flüssige Kristalle bildenden Stoff.

Unter dem Ausdruck "flüssiger Kristall" soll der auch häufig als Mesophase bezeichnete Zustand verstanden werden, bei dem ein Stoff sowohl Eigenschaften einer Flüssigkeit als auch Eigenschaften eines Kristalls, d.h. geordnete Moleküle, aufweist. Es ist bekannt, daß flüssige Kristalle insbesondere in ihrer cholesterischen Struktur bei der Einwirkung ^v von Wärme oder einem elektrischen Feld eine Farbänderung zeigen, so daß eich diese Stoffe zur Anzeige von Oberflächenteraperaturen und zur Herstellung von Anzeigevorrichtungen anbieten.

Trotz dieser theoretischen,Möglichkeit treten bei der m praktischen Verwendung flüssiger Kristalle als Beschichtungskomponente erhebliche Schwierigkeiten auf. Der flüssige Kristall Ist eine viskose Flüssigkeit, so daß daraus bestehende Schichten bei einer Berührung leicht beschädigt oder vom Träger entfernt werden. Außerdem können sich an dieser Schicht Staub und andere in der Luft befindliche Teilchen festsetzen, wodurch eine Verschlechterung der Farbblldungßeigenschaften in der flüssigen KristaXlsehicht eintritt. Schließlich besteht auch ein kritischer Zuswmiienhang zwischen der Reinheit des den flUselgera Kristall bildenden Stoffes und der Fähigkeit zur

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wiederholten Farbbildung innerhalb eines definierten Temperaturbereiches. Durch Adsorption bestimmter organischer Dämpfe in sehr geringen Konzentrationen wird der parbbildungstera ·- peraturbereich wesentlich geändert. In einigen Zusammensetzungen flüssiger Kristalle neigen bestimmte Bestandteile zur Kristallisation, wodurch das Mischungsverhältnis durch örtliche. Anreicherung der genannten Bestandteile gestört wird. Dies ■■ führt zu einer ungleichmäßigen Farbbildung innerhalb der Schicht. Durch die oben aufgezählten Einflüsse wird die Lebensdauer der flüssigen Kristallschicht erheblich beschränkt.

Eine die praktische Verwendbarkeit flüssiger Kristalle ermöglichende wesentliche Verbesserung wurde dadurch erzielt, daß man die flüssigen Kristalle durch Einkapselung vor den obigen Einflüssen schützte. Hierbei bleiben die für die Bildung einer Beschichtung und auch die anderen oben beschriebenen Eigenschaften der flüssigen Kristalle erhalten, ohne irgendeine Einschränkung der Anwendungsmöglichkeiten der flüssigen Kristalle wird auch deren Lebensdauer wesentlich erhöht. Eine Vorrichtung zur optischen Anzeigung unter Ver- ? wendung eingekapselter flüssiger Kristalle ist in der ■:

deutschen Patentanmeldung P 16 48 266.9 beschrieben. >:

Während die praktische Verwendbarkeit der flüssigen Kristalle durch deren Einkapselung wesentlich verbessert wird, < ergibt sich Jedoch bei solchen Kapselbeschichtungen mit oder ~; ohne einem zusätzlichen Bindemittel der Nachteil, daß der ■; Farbeffekt etwas abgeschwächt wird und daß bei einer Anregung . der eingekapselten flüssigen Kristalle durch Wärme oder ein ; elektrisches Feld ein geringerer visueller Kontrast vohanden ^: Ist als bei frisch hergestellten nicht eingekapselten Sohich» ί ten flüssiger Kristalle identischer Zusammensetzung. Die eingekapselten flüssigen Kristalle besitzen also eine geringere Farbreinheit und die erzeugte Farbe unterscheidet sich nicht In einer für dl© ästhetischen Anforderungen einer Anzeigevorrichtung erforderlichen Welse von der Farbe des nicht angeregten Hintergrundes der Schicht. Es wurde auch beobachtet, 1

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daß die Winkelabhängigkeit der Farbe bei eingekapselten flüssigen Kristallen geringer ist, als bei nicht eingekapselten flüssigen Kristallen der gleichen Zusammensetzung. :. Diese Schwierigkeiten der verminderten Farbreinheit/des geringeren Kontrastes werden durch den Aufbau der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Anzeigevorrichtung weitgehend behoben.

Die Erfindung betrifft somit eine optische Anzeigevorrichtung bestehend aus einem undurchsichtigen Träger und einer auf diesem abgelagerten Schicht eines eingekapselten, flüssige Kristalle bildenden Stoffes.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß über der den flüssigen-kristallinen Stoff enthaltenden Kapsel- ™ schicht eine transparente Schicht abgelagert ist, von der zumindest die äußere Fläche glatt ist.

Der in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendete Ausdruck "glatt" bedeutet, daß der horizontale Abstand(L) zwischen den Spitzen von Unebenheiten auf der Außenfläche der Schicht zu dem vertikalen Abstand (D) zwischen den genannten Spitzen und den Tiefpunkten der Unebenheiten mindestens 4,0 ist, d.h. L = 4,0.

D
Es ist überraschend, daß durch Verwendung einer solchen

transparenten glatten Überzugsschicht die Farbreinheit und der Farbkontrast der eingekapselten flüssigen Kristalle wesentlich verbessert werden konnte, obwohl neben der durch· die Kapsel- f wände und das Bindemittel gebildeten transparenten Schicht noch eine weitere transparente Schicht zwischen den flüssigen Kristallen und dem Beobachter vorgesehen wurde. Obwohl diese Schicht auch einen zusätzlichen Schutz für die flüssigen Kristalle darstellt, wäre deren Verwendung ausschließlich als Schutzschicht keinesfalls gerechtfertigt, da diese Schutzfunktion bereits durch die Kapselwände gewährleistet ist,noch wäre diese Schicht dadurch gerechtfertigt, wenn sie nur zum Festhalten der Kapselschicht dienen würde, da diese Aufgabe, d.h. das Festhalten und gleichmäßige Verteilthalten der einzeinen eingek*pselten flüssigen Kristalle auf dem träger _;

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bereits in ausreichender Weise durch das Bindemittel erreicht wird. Es wurde auch festgestellt, daß die Winkelabhängigkeit der Farbe von eingekapselte flüssige Kristalle enthaltenden Vorrichtungen mit einer die Helligkeit verbessernden über- . zugsschicht größer ist als bei Vorrichtungen ohne diese Überzugsschicht. Die Erfindung vermindert somit die wesentlichen Nachteile, die bisher bei Anzeigevorrichtungen mit eingekapselten flüssigen Kristallen auftraten.

Drei Ausführungsbeispiele, an denen die Erfindung im folgenden näher erläutert wird, sind in den Zeichnungen dar- .

Die Fig. 1 bis 3 zeigen in einer Querschnittdarstellung den Aufbau. In Fig. 1 ist mit l^r eine als Hintergrund dienende opake, beispieisweise söhwarze Schicht bezeichnet, die beispielsweiseein, vorgefertigter opakerFilm mit einer schwarzen Beschichtung auf seiner oberen oder unteren Fläche »ein kann. Der opake FHw i trägt auf seiner oberen Fläche ■:■: eine aus einer Vielzahl von Mikrokapseln 2 oder Trauben solcher Kapseln und eine« polymeren Bindemittel 3 bestehende Schicht. Das Bindemittel dient dazu, die Kapseln in gleichmäßiger Verteilung auf dem opaken Träger festzuhalten. Die Kapseln 2 enthalten den flüssigen.kristallinen Stoff. Die im wesentlichen transparente Überzugsschicht Überdeckt die gesamte Kapselbeschichtung und steht in direktem Kontakt mit derselben. Die Überzugsschicht 4 besitzt eine äußere* d.h. dem Beobachter zugewandte glatte Fläche 4a\ Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung kann auf bekannte Weise beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß ein Papier- oder Kunststoff substrat mit einer die eingekapselten flüssigen Kristalle und ein Bindemittel enthaltenden* Emulsion beschichtet wird. Als Substrat kann beispielsweise ein Blatt aus PelyÄtnylenglycolterephthalat verwendet werden* das vor der Beschichtung schwarz gefärbt wurde. Nach vollsfeKndigem Trocknen der flüssigen Kristallschicht wird eine transparente Polymerüberzugsschicht mit einer/wesiintliehen glatten äußeren Fläche auf-die genannte

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Schicht aufgebracht. Obwohl In den PIg. 1 bis 3 die äußere Fläche 4a der» Überzugsschicht 4 als vollkommen eben dargesteilt Ist, besteht auch die Möglichkeit, daß diese Fläche leichte Unebenheiten aufweist, da die Überzugsschicht bestrebt ist, sich zumindest teilweise an die Konturen der darunterliegenden Kapseln anzupassen. Nach der oben gegebenen Definition ist diese Fläche trotzdem als "glatt" zu bezeichnen. Wenn die Überzugsschicht durch einen zusätzlichen Verfahrensschritt auf die Kapselbeschichtung aufgebracht wird, kann das darunterliegende Substrat Papier Holz oder irgendein nicht transparentes Material sein, wie beispielsweise eine Metallfolie (z.B. eine Aluminiumfolie) oder Kunststoff (z.B. Polytetrafluoräthylen).

Bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung wird die Schicht aus den eingekapselten flüssigen Kristallen und dem Bindemittel in Form eines Breies oder einer Emulsion auf ein Blatt oder eine Folie 4 aus einem transparenten Material aufgebracht. Als solche eignen sich beispielsweise organische Kunststoffe wie Polyacrylat oder Siliconpolymer, oder anorganische Stoffe wie beispielsweise Glas. In diesem Falle ist die Überzugsschicht 4 beidseitig, d.h. sowohl auf der oberen Seite 4a als auch auf der unteren Seite 4b glatt und besitzt durchgehend etwa die gleich«» Dicke. Dieser Aufbau kann auf einfache Weise durch Verwenden vorgefertigter Träger, beispielsweise polierte Glasplatten oder Kunststoffplatten mit im wesentlichen glatten Oberflächen erreicht werden. Bei der in Fig. gezeigten Vorrichtung wird die untere Seite 4b mit der die eingekapselten flüssigen Kristalle und das Bindemittel enthaltenden Massel, \5 beschichtet und anschließend wird diese Beschichtung sorgfältig getrocknet. Die Fläche 4b wird somit zur Grenzfläche zwischen der Glas- oder Kunststoffplatte und den eingekapselten flüssigen Kristallen. Anschließend wird die eingekapselte flüssige Kriställschicht mit eineni schwarzen oder anderen opaken überzug 1 versehen um den bei Anregung durch Wärme und/oder ein elektrische Feld erzielten Farbwechsel

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durch auffallendes Licht beobachten zu können. Die auf diese Weise gebildete Vorrichtung wird dann umgekehrt, so daß dem Beobachter die transparente Überzugsschicht 4 zugewandt ist. Die äußere Fläche der Hintergrundschicht 1 kann glatt oder uneben sein, da sie für den visuellen Kontrast und die optische Reinheit des durch die glatte transparente Überzugsschicht 4 zu betrachenden Bildes ohne Bedeutung ist.

Die in Fig. j5 dargestellte Vorrichtung gleicht der in Fig. 1 gezeigten insofern, als auch hier die Überzugsschicht 4 auf die Kapselbeschichtung aufgebracht wurde. Diese Vorrichtung besitzt ein oder mehrere elektrische Heizelemente 5> die auf

α dem Substrat 1 abgelagert sind, oder zumindest so angeordnet sind, daß sie die eingekapselten flüssigen Kristalle thermisch, beispielsweise durch Wärmeleitung, Konvektion oder Strahlung, beeinflussen können. Die elektrischen Anschlußleiter können an eine nicht gezeigte Stromquelle angeschlossen werden. Falls erwünscht kann auch eine isolierende Trägerschicht 7 vorgesehen werden.

Im Gegensatz zu den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Beispielen kann die Schicht der eingekapselten flüssigen Kristalle auch in einem beliebigen Muster angeordnet sein. Das Aufbringen der Kapseln kann dann beispielsweise mittels einer Schablone, durch Siebdruck oder mittels eines Tiefdruckverfahrens erfolgen. In diesem Falle kann die glatte obere Beschichtung nicht über

W der ganzen oberen Fläche der Anzeigevorrichtung angeordnet sein, sondern es genügt, daß die mit der Kapselschicht versehenen Bereich· diese glatte Itberzugsschicht aufweisen.

Der Brechungsindex des Materials der glatten transparenten Übörzugssehicht soll möglichst nahe bei den Brechungsindices des kapselwandbildenden Materials und des als Bindemittel für die Kapselschicht verwendeten Polymeren oder anderen Stoffes liegen. Der Brechungsindex der Überzugsschicht, des Bindemittels und der Kapselwände/zwffchen 1,40 und 1,70, vorzugsweise zwischen 1,50 und 1,54.

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. Ist die Überzugsschicht ein Kunststoff, so kann dieser aus einer Vielzahl verschiedener transparenter natürlicher oder künstlicher organischer Stoffe hergestellt werden. Als ; solche kommen in Frage: Polyolefine, wie beispielsweise PoIyäthylen, Polypropylen, Polybutylene; Polyester, wie beispielsweise Polyäthylenglycolterephthalat; Acrylharze, wie beispielsweise Polyalkylacrylate und- methacrylate, z.B. Polymethylacrylat, Polyäthylacrylat, Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polystyrol; Polyvinylidenchloridhomo- und-Copolymere, beispielsweise ^wSaran-Stoffe", Nylon und andere Polyamide; Polyvinylaldehyde, beispielsweise Polyvinylformaldehyd, Polyvinylbutyraldehyd; Copolymere von monoolefinisch ungesättigten Monomeren mit Vinylestern, wie beispielsweise ™ Xthylenvinylacetat-Copolymere; Cellulose Kunststoffe _t wie beispielsweise Celluloseacetat, Äthylcellulose-Polycarbonate; Polyurethane; Siliconharze, Polyalkylsiloxane, wie beispiels- «reise Polymethylsiloxan; Alkydharze und Lacke sowie andere Polymere und Harze.

Unter bestimmten Umständen ist es zweckmäßig, ein Polymer zu verwenden, das aus einem organischenj, mit Wässer nicht mischbaren Lösungsmittel abgelagert wirdida durch das Vorhandensein von Wasser der kapselwandbildene Stoff zumindest teilweise gelöst werden könnte. In jedem Falle ist bei der Ablagerung der transparenten glatten Überzugsschicht 4 bei Verwendung von Wasser oder einem mit Wasser mischbaren Λ

Lösungsmittel darauf zu achten, daß die Kapseln nicht zulange einem Lösungsmittel ausgesetzt sind, das auch ein Lösungsmittel für das kapselwandbildende Material darstellt. Während oben für die Herstellung der transparenten glatten überzugsschicht H organische polymere Stoffe genannt wurden, ist auch die Verwendung anorganischer Stoffe möglich^ wie belßpielsweise Qläs (z.B. herkömmliches Natrium-Kalfc-Quarz-Glas), Alkali-Metall-Silicate wie beispielsweise Natriumsilicate und Kallumsilieäte.

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·;Γ"-;ί ---t, die genannte Überzugsschicht durch Überziehen <->■ *.:-".- ;;?.·.":.Igen Kristalle enthaltenden Kapselschicht

^: ■■ ι asu Pig. 1 und 3 gezeigt) herzustellen, können auch ^-·■ - · ■*: tlgte Fi in?©,, Schicht en oder BlMtter aus oi'ganlschem -■■';- --- i-rganj.son em Stoff mit der Kapselschioht versehen

■·---ν--:. ■»;!».- dann die Überzugsschicht 4 zu bilden wie in der Fj A - ' uar^eetöllt. Die Dicke der Überzugs.sohicht 4 kann j;»,-::·-:■■ :■-.Ir. ?vj.'it;S weiten Bereiches beispielsweise zwischen «■*",.: ' ■ ./tun bis etwa 3 mm und darüber variieren. Insbesondere ί;_£--ί ..ν-. ^!i-ft.it^F<«ndung von Glasplatten_fbeispie3sweise von po-■i · Τ?«j hi/;;las, hat sich eine Dicke von etwa 3 rnm als

3^ι'-ΐτ eingekapselte cholesterische flüssig-kristalline Γ^; ■>■■" '· , i-i /-ms einer Vielzahl von Kapseln bestehen, die den p/i'-i-.rii od&.r unterschiedliche cholesterlsche flüssig-If-v-^;:-fi t^;it.-i Verbindungen enthalten und kann in einer oder _ί?;^;., -Λ,_Γ,.ί: '}(;hioh*-en auf bestimmte Bereiche des Substrats α·;'.ί';·'^?'":.^ s-i\ht werden,, Geeignete cholesterische flUsslg-kristallina ,^α1.ο·'fiij. die ]>ei Temperaturänderungen eine Farbänderung zeigen, AS;.? beispielsweise Cholesterylchlorid, Cholesterylbromid, Ci! ».---si «rylIodid, Chol-esterylcinnamat, Cholesterylnonanoat, Cf;ο*^{5 r};·* er;.·lä'enTioat_f Oleylcholesterylcarbonat, Cholesterylp- -ι-;=! --.ObeRzoat und Mischungen dieser Stoffe,

Diese flussig-kristallinen Stoffe köxinen durch ein be-'.üfibift^s geeignetes Einkapselungsverfaliren, das Kapseln mit der erforderlichen Größe ergibt, eingekapselt werden. Der K&pseldurchmesser kann zwischen 2 und 1 000 /um liegen. Norma]erv:elRe liegt er zwischen 5 und f?00 /um und vorzugsweise 20 bis 25 yum. Nach einem bekannten Verfahren hergestellte Kapseln können zwischen etwa 50 bis 99 fK-rm«!erweise zwischen 70 bis 95 Gew.%, des flUssig-kristallinen f>toffee enthalten.

Als kapselwandbildende Stoffe für die Einkapselung der enalesterischen flüssigen Kristalle ist ebenfalls eine V1el?nhl verschiedener Stoffe geeignet. Es kann beispiels-

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weise einer oder eine Kombination folgender Stoffe verwendet werdenι ein "Gelatine-Gummi-arabicum System» ein Polyvinylalkohol ystem, ein Zeinsystem, Phenolplast- oder Aminoplastkondensate, wie beispielsweise Resorciriolformaldehyd« oder Harnsto ff ormaldehydsys tarne >.. ^x

Es ist auch möglich, die Kapselwände mit einem Farbstoff zu färben. Die gefärbten Kapselwände dienen dann nicht nur als Behälter für die flüssigen Kristalle, sondern auch als Farbfilter für das auf die flüssigen Kristalle , fallende und von ihnen reflektierte Licht, Die Kapselwände können durch ein beliebiges für die Färbung yon Gelatine-Gummi -ar ab ic um oder andere kapselwandbildende Stoffe geeignetes Färbungsmittel gefärbt werden. Ein solches System kann für eine Anzeigevorrichtung verwendet werden, bei der nicht das ganze Spektrum des Farbwechseleffektes des von den flüssigen Kristallen reflektierten Lichtes erwünscht ist.

Als Bindemittelmatrix für die die eingekapselten flüssigen Kristalle enthaltende Schicht eignet sich ebenfalls eine Vielzahl verschiedener natürlicher oder synthetischer polymerer Stoffe. Es können beliebige transparente oder annähernd transparente Stoffe verwendet werden, deren Brechungsindex innerhalb des oben genannten Bereiche liegt. Folgende polymere Stoffe sind für diesen Zweck geeignet: Acrylate, Polyalkylacrylate und- methacrylate, wie beispielsweise Polymethylacrylat, Polyäthylacrylat, Polymethylmethacrylat uswj Polyvinylalkohol, Gelatine, Latex (natürlicher und synthetischer Kautschuklatex), Zein, Polyäthylenhomo- und CopolymereJPolypropylenhonio- und Copolymers; sowie beliebige der für die Überzugsschicht genannten Stoffe. Die eingekapselten flüssigen Kristalle können mit der Polymermatrix auf verschiedene Welse Innig verbunden werden. So können beispielsweise die Kapseln auf einem Polymerfilm z.B. durch Aufsprühen einer Dispersion oder einer Emulsion der eingekapselten flüssigen Kristalle in einem Bindemittel abgelagert werden.

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Die Vorteile der Farbreinheit (optische spektrale Reinheit) und des Kontrastes,die mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden können,gehen aus den folgenden Baispielen noch deutlicher hervor» Falls nichts anderes angegeben, sind in den folgenden Beispielen alle Prosentangaben auf das Gewicht bezogen*"

Beispiel 1 ,

Dia durch die Erfindung erzielbaren Vorteile werden durch Herstellen zweier vergleichbarer typischer Formen von Anzeigevorrichtungen veranschaulicht. Bei der einen Ausführungsform wird von dar transparenten glattflächigen Überzugsschicht gemäß der Erfindung Gebrauch gemacht, während bei der anderen AusfUhrungsform diese Überzugsschicht nicht vorhanden -1st. Bei beiden Aus führung« formen werden.die gleichen Widerstandselemente zur Erzeugung der erforderlichen Wärme verwendet und sie arbeiten in der gleichen Welse als thermische Anzeigevorrichtungen.

Eine Mischung flüssiger Kristalle bestehend aus 70 % Cholesterylnonanoat, 25 % Cholesterylchlorid und 5 % Cholesterylclnnamat wurden auf folgende Weise hergestellt und eingekapselt: In eine wässerige Lösung von einem Gewichtsteil säureextrahierter Schwelnehautgelatine mit einer Bloomstärke von 285 bis ;5O5 g und einem isoelektrischen Punkt bei pH 8 bis 9 in 12,1 Gewichtsteilen destilliertem Wasser von-55 °C wurden 13,7 Gewichtstelle der genannten flüssigen Kristallmischung gegeben. Die Schmelze der flüssigen Kristalle wurde solange gerührt, bis eine Teilchengröße von etwa 15 bis 30 ^um erreicht war. Während des Rührvorganges wurde in einem eigenen Gefäß eine wässerige Lösung von 1 Gewichtsteil Gummi arabicum in 95,6 Gewichtsteilen destilliertem. ■ Wasser hergestellt und auf einer Temperatur von 55 C. gehalten. Nach Erreichen der gewünschten Teilchengröße wurde dia aus der Gelatine und den flüssigen Kristallen

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iie-btehen<;e Emulsion langsam der Gummi-arabicum-Lösungen K-r-peset^t:.- Der pH-Viert wurde auf ^,85 eingestellt und sar"» ließ dii-6 Koazei^vat innerhalb eines Zeitraumes von -,:'.. l/k -Stunden auf 2'i °C abkühlen. Die erhaltenen Kapseln. ' vxirflen auf 15 °C abgekühlt und mit 0,5, Gewichts-teilen einer Ά gew .'ligt-jn wässerigen Lösung von Glut ar aide hy d innerhalb ■■-»iitöR Zei-i,raumes von" 12 bis 15 Stunden gehärtet. Der e-r-^: ^ hßltijne Brei würde durch Dekantieren des überschüssigen wassert konzentriert«■ ' . ^:

Nach Abschluß des I5inkapselungsverfahrens^; und dem anÄchli-efienden Konzentrieren des Kapselbreies■'■ würden diesem ein Voltimteil einer 1,0 %lgen -Lösung von Polyvinylalkohol in Wasser'sIs Bindemittel tür die Beschichtungsmischung 7.ur liersteilung der die eingekapselten cholesterlsehen fl.üssigen Kristalle enthaltenden Schicht zugesetzt. Dieauf diese Weise hergestellte Besehiehtungsmasse wurde dann auf zwei■■ Glasplatten aufgebracht, die zuvor mit Tantal*; DUnnschiclit-Widerstandselementen Versehen wurden, die Ihrerseits wiedertun mit einem schwarzen Lack überzogen wurden, ■ der vor dem Aufbringen der eingekapselten flüssigen Kristallsehicht getroclcnet wurde'■-. Nach dem Trocknen der eingekapselten flüssigen Kristallschicht wurde eine transparente Überzügssehieht aus einer 10 tilgen Lösung von "Acryloid-B-Ta" ; in Benzin Über die Kapseischioht einer der Glasplatten gegossen, um die glatte« annähernd transparente Überzugsschicht zu bilden. "Acryloid-B~72" ist ein Methacrylsäureester-Copolymer, das eine Viskosität von 48o bis ö40 eP in einer 40 gew^igen Lösung in Toluol bei j50 °C besitzt. Die genannte Überzugsschicht wurde mit einer Naß schichtdloke von etwa 250 ,um mittels eines herkömmlichen Beschichtungsverfahrens aufgebracht. Die polymere Uberzugsschicht trocknete zu einem klaren, im wesentlichen glatten transparenten PiIm.

Während des Betriebes der Anzeigevorrichtungen wurden......

die Widersteindselemente mittels eines von einer .20 V-Spannungsquelle fre Lieferten .Stromes erwärmt. Die Über den Widerstands-

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Jit

elementen liegenden Bereiche der eingekapselten flüssigen Kristallschicht wurden dadurch auf Ihren isotropen transparenten Zustand erwärmt. Dadurch wurde der schwarze Hintergrund sichtbar _t wodurch sich ein schwarzes Bild auf einem grün-gefärbten Träger ergab. .

Bei den Anzeigevorrichtungen wurden nun ReflektionsmesEungen vorgenommen. Der Einfallwinkel war 45 _; während die Abtastung senkrecht zur' Ebene der eingelqpselten flüssigen Kristallschicht erfolgte. Kin weißer Magnesiumcarbonat.block wurde als Bezugsgröße verwendet. Die folgende Tabelle zeigt die gemessenen Werte. Der Test wurde für beide zu testenden Anzeigevorrichtungen unter den gleichen Bedingungen durchgeführt.

Meßgrößen	Unbeschichtet	Polymer beschichtet
A max-färbig (nm)	515 nm	521 nm·
Reflektionsvermögen bezogen auf Magnesium- carbonat	38 *	36 % '
Halbe Breite des reflek tierten Bandes	52 nm	39 nm
Kontrastverhältnis farbie/schwarz		22

+ Wellenlänge bei der maximale Reflexion gemessen wurde.

Während die transparente glatte PolymerUberzugsschicht nur einen geringen Einfluß auf das Maximum des Reflektionsvermögens im farbigen Zustand ausübt, wurde eine bedeutende und visuell gut beobachtbare Verbesserung des Kontrastverhältnisses erzielt. Diese Verbesserung dürfte darauf zurückzuführen sein, daß eine unerwünschte Lichtstreuung durch die Kapselwände der eingekapselten- cholesterisch«!! flüssigen Kristalle vermieden wird. Die Verminderung der Reflektionsbandbreite führt zu einer besseren spektralen

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Reinheit, einem besseren Farbkontrast und demzufolge zu

einem besseren visuellen Auflrisungsvermögen.

Beispiel 2

Eine flüssige Kristallmischung bestehend aus 80 % Cholesterylpelargonat, 15 % Cholesterylchlorid und 5 % Oleylcholesterylcarbonat wurde unter Verwendung·der gleichen Stoffe und in der gleichen Weise wie in Beispiel Γ beschrieben eingekapselt.

Der Brei aus eingekapselten flüssigen Kristallen wurde auf eine Fläche eines transparenten Polyäthylenglycolterephthalat-Blattes (das eine Dicke von etwa 10 ,um bis ^

500 /um besitzen kann) aufgebracht. Die eingekapselten flüssigen. Kristalle wurden gleichmäßig auf die obere Fläche des transparenten Blattes beschichtet. Der zur Herstellung der Schicht verwendete Brei war eine wässerige Dispersion von 32 % eingekapselten flüssigen Kristallen, 64,2 % Wasser und 3,8 # einer Mischung von Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat. Das Beschlchtungsgewicht betrug zwischen 20 und 24 g/m-'. Dies entspricht einer durchschnittlichen Dicke der eingekapselten flüssigen Kristallschicht· von 35 bis 60 Aim.

Das Beschichtungsverfahren erfolgte durch Siebdruck auf folgende Weise: Das zu bedruckende Blatt wurde auf eine ebene Fläche gelegt. Ein mit einem Abdeckmuster aus einer _Λ

Vinylschicht versehenes Nylonsieb, das über einen weißen weichen Holzrahmen gespannt war, wurde auf das Trägerblatt gelegt. Mit einem Aufstreichgerät aus Neoprengummi wurde die Kapselmasse* über das Sieb gestrichen und durch deren offene Maschen'durchgepreßt. Anschließend wurde das Sieb von dem Trägerblatt entfernt. Die aufgestrichene Kapseimasse blieb an dem transparenten Trägerblatt haften.

Nach dem Trocknen der Kapselmasse wurde der Vorgang unter Verwendung einer 4,4 gew£lgen schwarzen Siebdruckfarbe wiederholtem den erforderlichen Hintergrund für die eingekapselte flüssige Kristallschicht herzustellen. Nach dem

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Trocknen der schwarzen undurchsichtigen Hintergrundschicht wurde die neu hergestellte Anzeigevorrichtung umgekehrt, so daß ein Beobachter die durch eine Temperaturänderung (oder eine andere einen Farbwechsel verursachende Energie) bewirkte Farbänderung bei auffallendem weißem Licht durch die transparente Überzugs- bzw. Trägerschicht beobachten konnte. Die transparente Überzugsschicht, die ursprünglich als Träger für die Ablagerung der eingekapselten flüssigen Kristalle diente, dient nunmehr als Überzugsschicht zur Verbesserung der Helligkeit und der spektralen Reinheit sowie zur Verbesserung der Farbintensität,

verwendeten

Bei der in diesem Beispiel/Mischung flüssiger Kristalle ergibt sich bei einer Erwärmung der flüssigen Kristallschlcht auf eine Temperatur von 30 bis >1 ⁰C eine rote Farbe, wenn die Vorrichtung innerhalb eines Winkels von O bis 90 ° mit weißem Licht bestrahlt wurde und der Beobachter in einem Blickwinkel von 90 ° auf die horizontal angeordnete flüssige Kristallschlcht schaute. -

Während in den obigen Beispielen bestimmte flüssige Kristallzusammensetzungen und Schichtanordnungen beschrieben wurden,kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung zur Lösung einer bestimmten Aufgabe durch Einstellen einer oder mehrerer der folgenden Variablen genau angepaßt werden:

a) Bereich der Temperaturempfindlichkeit des verwendeten eingekapselten flüssigen kristallinen Stoffes;

b) Größe der, den Kapselkerrijoildenden flüssigen Kristallteilchen j

c) Art und Dicke des die Kapselwände bildenden Stoffes;

d) Spezielle Zusammensetzung des flüssigen kristallinen Stoffes.

Durch entsprechende Wahl der oben genannten Variablen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung an einen bestimmten Zweck bzw. zur Lösung einer bestimmten Aufgabe angepaßt werden.

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Claims

Patentansprüche . '..■'■* " ' · : ' -..-. ..',

{■ 1/ Optische Anzeigevorrichtung j, bestehend aus einem, undurchsichtigen Träger und einer auf diesem abgelagerten ::. Schicht aus eingekapselten·flüssigen Kristallen, dadurch gekennzeichnet/ daß eine transparente Schicht In^unmittel-"Darem Kontakt über der Schicht aus 'dea eingekapselten , . flüssigen Kristallen angeordnet ist, von der zumindest die äußere Fläche glatt ist. ·.

2V Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl die flüssigen Kristalle cholesterisahe Struktur aufweisen.

3« \^orrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch -'■■gekennzeichnet,-, daß die die eingekapselten flüssigen Kristalle enthaltende Schicht eine Vielzahl von die flüssigen Kristalle enthaltenden Mikrokapseln in einem polymeren Bindemittel aufweist, und daß der ■--Brechungsindex des Bindesmittels der transparenten Schicht und des Kapselwandmäterials zwischen 1,40 und 1,70 liegt.

A. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dafl die transparente Schicht ein anorganischer Stoff ist. -

■"' : ■-' : ^: .-■ ν ■■■■■

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- ■ durch gekennzeichnet, daß die transparente Schicht ein organischer Kunststoff ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Schicht ein Polyester ist.

?. ;.- Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis ), dadurch gelennzeichnet, daß beide FlHchen der transparenten Schicht glatt sind. ■ .

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Schicht Glas ist.

9« Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Schicht ein Polyester oder ein Polystyrol ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein elektrisch leitfShiges Heizelement in der Nähe der eingekapselten flüssigen Kristallschicht angeordnet ist.
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