DE19644726A1 - See-through body - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Durchsichtkörper mit zwei äußeren transparenten Abschlußkörpern, welche ein zwischen ihnen angeordnetes Volumen mit Flüssigkristallen und eingelagerten Farbstoffen umschließen, und jeweils einer Orientierungsschicht aus organischen Molekülen bzw. Polymeren auf der inneren Oberflächen der Abschlußkörper.The invention relates to see-through body with two outer transparent end bodies, which one between them arranged volume with liquid crystals and embedded Enclose dyes, and one orientation layer each from organic molecules or polymers on the inner Finishing surfaces.
Durchsichtkörper mit dazwischenliegenden Flüssigkristallen sind bestens bekannt und werden insbesondere bei LCD-Bildschirmen eingesetzt. Es ist aber auch bekannt, derartige Durchsichtkörper in Scheiben von Gebäuden, Autos, Zügen Flugzeugen sowie in Sonnenbrillen einzusetzen. Die Durchsichtkörper werden bei Sonnenbrillen dazu eingesetzt, bei sich verändernden Lichtverhältnissen ihre Transmission zu verändern, um so daß Auge vor zu starker Bestrahlung zu schützen.Transparent body with liquid crystals in between well known and are particularly popular with LCD screens used. But it is also known, such Transparent body in windows of buildings, cars, trains Airplanes as well as in sunglasses. The See-through bodies are used in sunglasses for their transmission to changing light conditions change so that the eye is too exposed to radiation protect.
Es sind Sonnenbrillen bekannt, welche den elektrochromen Effekt ausnutzen und eine Batterie als Spannungsquelle benötigen.Sunglasses are known which have the electrochromic effect exploit and need a battery as a voltage source.
Auch sind Sonnenbrillen bekannt, welche den elektrooptischen Effekt von Flüssigkristallen (LC oder FK) ausnutzen. Da dabei kleinere Spannungen und Leistungen ausreichen als beim elektrochromen Effekt reicht die Energieversorgung durch eine oder mehrere Photozellen aus. Um den sichtbaren Teil des Spektrums des Sonnenlichtes zu schwächen, müssen mehrere Farbstoffe in eine LC-Matrix (Guest-Most-Prinzip/Zelle) eingelagert werden. Die Anlegung einer Spannung führt zu einer Umorientierung der LC-Moleküle von homogen planar nach homöotrop (oder umgekehrt, je nach Zelltyp), wobei durch die Wechselwirkung mit den LC-Molekülen die Farbstoffe ebenfalls in ihrer räumlichen Lage verändert werden. Dadurch verändert sich die Absorption der Zelle. Dies ist das bekannte elektrooptische Prinzip der Guest-Host-Zelle. Die Orientierungsschichten sind entweder aus Polymeren (z. B. Polymid) aufgebaut, wobei durch Bürsten eine Vorzugsrichtung erzeugt wird, oder aus organischen Molekülen, welche (sich von selbst) senkrecht bzw. mit einem Neigungswinkel zur Oberfläche ausgerichtet sind.Sunglasses are also known which are electro-optical Use the effect of liquid crystals (LC or FK). Since there smaller voltages and powers are sufficient than with Electrochromic effect extends the energy supply through one or several photocells. To the visible part of the To weaken the spectrum of sunlight, several need Dyes in an LC matrix (guest-most principle / cell) be stored. The application of a voltage leads to a Reorientation of the LC molecules from homogeneous planar to homeotropic (or vice versa, depending on the cell type), whereby by the Interaction with the LC molecules also the dyes in their spatial location can be changed. This changes the absorption of the cell. This is the well-known electro-optical Principle of the guest host cell. The orientation layers are either built up from polymers (e.g. polymide), whereby by Brushing a preferred direction is created, or from organic Molecules which (by themselves) are vertical or with a Are inclined to the surface.
Ganz ohne Spannungs- und Energieversorgung kommen phototrope Gläser aus. Die Sonneneinstrahlung bewirkt dabei durch den photochromen Effekt eine photochemische Änderung im Volumen der Gläser, die sich in der Veränderung der Absorption äußert.Phototropic come without any voltage and energy supply Glasses out. The sun's radiation is caused by the photochromic effect a photochemical change in the volume of the Glasses, which manifests itself in the change in absorption.
Aus der US 5.211.876 ist eine Flüssigkristallanordnung für eine Windschutzscheibe oder ein Sonnendach eines Autos bekannt, welche eine zusätzliche Spannungsquelle zur Änderung der Transmission benötigen.From US 5,211,876 is a liquid crystal arrangement for a Windshield or sunroof of a car known which is an additional voltage source for changing the Need transmission.
Aus der US 5.298.732 ist eine Windschutzscheibe für einen Personenkraftwagen bekannt, bei welcher mit einer LCD-Anordnung ein transmissionsverringernder Bereich nur zwischen Autofahrer und Sonne erzeugt wird. Auch hier wird eine zusätzliche Spannungsquelle zur Änderung der Transmission benötigt.From US 5,298,732 is a windshield for one Passenger cars are known, in which with an LCD arrangement a transmission-reducing area only between drivers and sun is generated. Again, an additional one Voltage source needed to change the transmission.
Aus der US 4.765.977 und der US 5.041.244 sind Flüssigkristall linsen für Sonnenbrillen bekannt, welche eine zusätzliche Spannungsquelle zur Änderung der Transmission benötigen.From US 4,765,977 and US 5,041,244 are liquid crystals Lenses known for sunglasses that have an additional Need voltage source to change the transmission.
Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Durchsichtkörper zu schaffen, welcher mittels Flüssigkristallen bei (insbesondere natürlicher Lichteinstrahlung, bzw. Sonnenlichteinstrahlung) eine Transmissionsänderung auch ohne das Anlegen einer Spannung oder eines Stromes sowie ohne die zwingende Notwendigkeit von elektronischen Bauteilen bewirkt.It is the object of the invention to provide a see-through body create which by means of liquid crystals (in particular natural light or sunlight) a change in transmission even without applying voltage or a stream, as well as without the imperative of electronic components.
Diese Aufgabe wird erfüllt durch den kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruchs.This task is accomplished by the characteristic part of the first claim.
Die Erfindung basiert im wesentlichen auf eine Kombination von Guest-Host-Zellen mit Orientierungsschichten, die den Command- Surface-Effekt zeigen. Durch Lichteinstrahlung wird dabei die Ausrichtung der Orientierungsschicht verändert. Dadurch ändert sich die Orientierung der Flüssigkristalle und der Farbstoffe. Dies bewirkt eine Veränderung der Transmission. Dieser Vorgang ist reversibel.The invention is essentially based on a combination of Guest host cells with orientation layers that the command Show surface effect. By exposure to light, the Orientation layer orientation changed. This changes the orientation of the liquid crystals and the dyes. This causes a change in the transmission. This process is reversible.
Der prinzipielle Effekt der "command surface" wurde bereits 1989 von T.Seki und K.Ichimura publiziert. Zahlreiche weitere Publikationen wurden danach zu diesem Effekt veröffentlicht (z. B. T.Seki, K.Ichimura, Thin Solid Films 179 (1989) 77; K.Aoki, A.Hosoki, K.Ichimura, Langmuir 8 (1992) 1007; Dissertation von M.Büchel an der Universität Mainz von 1995; usw.). In der Publikation von T.Seki et al., Langmuir 1993, Vol. 9, 211-218 ist erwähnt, daß die Orientierung der command-surface-Schicht durch Beimischung von einem Farbstoff nachgewiesen wurde.The principle effect of the "command surface" was published in 1989 by T.Seki and K.Ichimura. Numerous other publications were subsequently published on this effect (e.g. BTSeki, K.Ichimura, Thin Solid Films 179 ( 1989 ) 77; K.Aoki, A.Hosoki, K.Ichimura, Langmuir 8 ( 1992 ) 1007; dissertation by M. Büchel at the University of Mainz from 1995; etc.). In the publication by T.Seki et al., Langmuir 1993 , Vol. 9, 211-218 it is mentioned that the orientation of the command surface layer was verified by the addition of a dye.
Der erfindungsgemäße Durchsichtkörper besitzt zwei äußere transparente Schalen als Abschlußkörper, wobei auf mindestens einer der beiden Schalen vorzugsweise auf deren äußeren Seite die Schalenkrümmung eine optische Wirkung erzeiigen kann (aber nicht muß, siehe Sonnenbrillen).The see-through body according to the invention has two outer ones transparent shells as a final body, with at least one of the two shells preferably on the outer side the shell curvature can produce an optical effect (but not necessary, see sunglasses).
Zwischen diesen beiden Schalen, welche in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet sind, befindet sich ein Volumen. In diesem Volumen sind Flüssigkristalle und eingelagerte Farbstoffe enthalten, welche durch die beiden Schalen vor dem Auslaufen gehindert werden.Between these two shells, which in a certain Are spaced from each other, there is a volume. In this volume there are liquid crystals and embedded ones Contain dyes, which through the two shells before Leakage are prevented.
Auf der inneren Oberfläche der beiden Schalen ist jeweils eine Orientierungsschicht aus organischen Molekülen bzw. Polymeren angebracht, welche in direktem Kontakt zu den Flüssigkristallen steht.There is one on the inner surface of each of the two shells Orientation layer made of organic molecules or polymers attached, which is in direct contact with the liquid crystals stands.
Die Orientierungsschichten sind dabei erfindungsgemäß aus photochromen Molekülen bzw. Polymeren, welche nach dem Command- Surface-Effekt das Volumen der Flüssigkristalle schalten. Dies sind insbesondere Moleküle und Polymere mit Cis-Trans- Isomerisierung. Weiterhin erfindungsgemäß sind in den Flüssigkristalle Farbstoffmoleküle gelöst, welche auf das Sonnenlichtspektrum und der visuellen Spektralempfindlichkeit des menschlichen Auges oder auf die Spektralempfindlichkeit eines Gerätes hinter dem Durchsichtkörper abgestimmt sind.The orientation layers are according to the invention photochromic molecules or polymers, which according to the command Surface effect switch the volume of liquid crystals. This are especially molecules and polymers with cis-trans Isomerization. Furthermore according to the invention are in the Liquid crystals dissolved dye molecules, which on the Sunlight spectrum and visual spectral sensitivity of the human eye or on spectral sensitivity of a device behind the see-through body.
Durch diese erfindungsgemäße Kombination lassen sich
sonnenempfindliche Durchsichtkörper (Sonnenbrillenlinsen,
Scheiben für verschiedene Fahrzeuge oder Gebäude, usw.)
schaffen, welche gegenüber den bisher bekannten Lösungen sehr
viel weniger aufwendig sind
Es ist vorteilhaft zwischen der transparenten leitenden
Elektrode und der Orientierungsschicht eine Isolationsschicht
angeordnet. Diese Isolationsschicht ist vorzugsweise aus SiO2
aufgebaut.This combination according to the invention makes it possible to create sun-sensitive see-through bodies (sunglasses lenses, panes for various vehicles or buildings, etc.), which are much less expensive than the previously known solutions
An insulation layer is advantageously arranged between the transparent conductive electrode and the orientation layer. This insulation layer is preferably made of SiO 2 .
Die Orientierungsschicht ist vorzugsweise aus Azobenzolen oder stilbenhaltigen Molekülen (oder Polymeren) aufgebaut.The orientation layer is preferably made of azobenzenes or molecules containing stilbene (or polymers).
Die Flüssigkristalle sind vorzugsweise nematischen Flüssigkristalle.The liquid crystals are preferably nematic Liquid crystals.
Die Abschlußkörper bestehen vorzugsweise aus Kunststoff oder aus Glas.The final body is preferably made of plastic or of glass.
Es ist vorteilhaft, wenn unterhalb der Orientierungsschicht eine Kopplungsschicht mit Ankergruppen angebracht ist. Dadurch wird die Orientierungsschicht sicherer an den Schalen des Durchsichtkörpers verankert.It is advantageous if below the orientation layer a coupling layer with anchor groups is attached. Thereby the orientation layer becomes more secure on the shells of the See-through body anchored.
Das bevorzugte Einsatzgebiet der Durchsichtkörper ist dessen Verwendung als eine Linse für eine Sonnenbrille.The preferred area of use for the see-through body is this Use as a lens for sunglasses.
Die Erfindung im folgenden in beispielhafterweise anhand von Zeichnungen erläutert, wobei weitere wesentliche Merkmale sowie dem besseren Verständnis dienende Erläuterung und Ausgestaltungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens beschrieben sind. The invention in the following by way of example with reference to Drawings explained, with other essential features as well explanation for better understanding and Design options of the inventive concept described are.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 einen ersten erfindungsgemäßen Durchsichtkörper; und Fig. 1 shows a first view of the body according to the invention; and
Fig. 2 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Durchsichtkörpers. Fig. 2 shows a further variant of a see-through body according to the invention.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Durchsichtkörper sind rein theoretisch gezeichnet, so daß die dargestellten Größenverhältnisse mit den realen Größenverhältnissen in keiner Beziehung stehen. Die Durchsichtkörper können im Anwendungsfall insbesondere Linsen für Sonnenbrillen, Fenster für Gebäude, Autos, Züge, Flugzeuge usw. sein, wobei die Linsen insbesondere eine oder auch keine dioptrische Wirkung besitzen können.The see-through bodies shown in FIGS. 1 and 2 are drawn purely theoretically, so that the size relationships shown are unrelated to the real size relationships. The see-through bodies can in particular be lenses for sunglasses, windows for buildings, cars, trains, airplanes, etc., the lenses in particular being able to have one or no dioptric effect.
Der Aufbau der Durchsichtkörper ist schnell erläutert. Der in der Fig. 1 dargestellt erste erfindungsgemäße Durchsichtkörper (1) zeigt eine realisierbare Minimallösung. Er besitzt zwei, einen Hohlraum schaffende Deckschichtkörper (1a, 1b), welche aus einem transparenten harten oder weichen Material bestehen. Dieses Material kann z. B. Glas sein, auf welches man mittels Chemisorption oder der Langmuir-Blodgett-Technik die command surface-Schichten aufbringen kann. Auf Kunstoff ist die Aufbringung ebenfalls mittels der Langmuir-Blodgett-Technik möglich. Man kann aber auch insbesondere auf Kunststoffen erst eine dünne SiO2-Schicht aufbringen, auf welchen die command surface-Schichten aufgebracht werden können.The structure of the see-through body is quickly explained. The first see-through body ( 1 ) according to the invention shown in FIG. 1 shows a feasible minimal solution. It has two cover layers ( 1 a, 1 b) which create a cavity and which consist of a transparent hard or soft material. This material can e.g. B. glass, on which one can apply the command surface layers by means of chemisorption or the Langmuir-Blodgett technique. It can also be applied to plastic using the Langmuir-Blodgett technique. However, it is also possible, in particular, to first apply a thin SiO 2 layer to plastics, to which the command surface layers can be applied.
Auf der inneren Oberfläche dieser Deckschichtkörper (1a, 1b) ist jeweils eine Orientierungsschicht (2a, 2b) angebracht. Der Hohlraum zwischen den beiden Deckschichtkörpern (1a, 1b) mit der Orientierungsschicht (2a, 2b) auf seiner inneren Oberfläche ist mit stäbchenförmigen Flüssigkristallen (3) aufgefüllt, welche eine Farbstoff-Beimischung nach dem Stand der Technik aufweisen, so daß das Guest-Host-Prinzip verwendet wird.An orientation layer ( 2 a, 2 b) is in each case applied to the inner surface of these cover layer bodies ( 1 a, 1 b). The cavity between the two cover layer bodies ( 1 a, 1 b) with the orientation layer ( 2 a, 2 b) on its inner surface is filled with rod-shaped liquid crystals ( 3 ) which have a dye admixture according to the prior art, so that the guest-host principle is used.
Die Orientierungsschicht (2a, 2b) ist der wesentliche Bestandteil der Erfindung. Sie besteht aus Molekülen, welche sich unter dem Einfluß von UV-Strahlung einer Cis-Trans Isomerisierung unterliegen und sich somit geometrisch verändern. Die geometrische Veränderung führt dabei zu einer Lageveränderung der an der Orientierungsschicht (2a, 2b) anliegenden Flüssigkristalle (3), was letzendlich zu einer Lageanpassung aller Flüssigkristalle (3) zwischen den beiden Orientierungsschichten (2a, 2b) führt. Die Umschaltgeschwindigkeit einer derartigen Orientierungsschicht (2a, 2b) liegt bei den bisher bekannten Molekülen derzeit im Sekunden/Minuten-Bereich und ist abhängig von der Länge der Moleküle (je länger die Moleküle sind, umso schneller gehen sie von dem einen Zustand in den anderen Zustand über). Als Moleküle für die Orientierungsschicht (2a, 2b) kommen photochrome Moleküle mit der oben beschriebenen Isomerisierung in Frage. Beispielhaft seien hier Azobenzole und Stilbene genannt.The orientation layer ( 2 a, 2 b) is the essential part of the invention. It consists of molecules that undergo cis-trans isomerization under the influence of UV radiation and thus change geometrically. The geometric change leads to a change in the position of the liquid crystals ( 3 ) lying on the orientation layer ( 2 a, 2 b), which ultimately leads to an adjustment of the position of all liquid crystals ( 3 ) between the two orientation layers ( 2 a, 2 b). The switching speed of such an alignment layer (2 a, 2 b) is in the previously known molecules currently in seconds / minutes range and the longer the molecules depends on the length of the molecules (the faster they go from one state to the different condition over). (B 2 a, 2) as molecules of the orientation layer come photochromic molecules having the above-described isomerization in question. Examples include azobenzenes and stilbenes.
Bei dem Command-Surface-Effekt befindet sich jeweils eine Lage eines Moleküls oder Polymers (z. B. Azobenzol) auf dem Trägersubstrat (1a, 1b). Die Orientierungsschicht (2a, 2b) und mit ihm der Flüssigkristall (3) ändert seine Orientierung von der homöotropen Phase im trans-Zustand in die homogen planare Phase im cis-Zustand, die entlang der Übertragungsrichtung orientiert ist, bei der Verwendung von Azobenzol-Molekülen in der Orientierungsschicht (2a, 2b) bei einer Bestrahlung mit der Wellenlänge von ungefähr 360 nm. Die entgegengerichtete Orientierungsänderung erfolgt bei einer Bestrahlung mit der Wellenlänge von ungefähr 440 nm. Durch Modifikation der Azobenzolderivate (insbesondere durch push-pull Gruppen) können aber diese Absorptionsbereiche (zu größeren Wellenlängen) verschoben werden.In the case of the command surface effect, one layer of a molecule or polymer (e.g. azobenzene) is located on the carrier substrate ( 1 a, 1 b). The orientation layer (2 a, 2 b) and with it the liquid crystal (3) changes its orientation from the homeotropic phase in the trans state to the homogeneous planar phase in the cis state, which is oriented along the direction of transmission, with the use of azobenzene molecules (a, 2 b 2) nm at an irradiation having the wavelength of about 360 in the orientation layer. the opposing orientation change occurs at an irradiation having the wavelength of about 440 nm. by modifying the azobenzene derivatives (in particular push-pull groups) However, these absorption ranges can be shifted (to longer wavelengths).
In der Fig. 2 ist eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Durchsichtskörpers (1') dargestellt, welcher aber zwischen den beiden Deckschichtkörpern (1a', 1b') einen sehr viel komplizierteren Schichtaufbau besitzt. A further variant of the see-through body ( 1 ') according to the invention is shown in FIG. 2, but which has a much more complicated layer structure between the two cover layer bodies ( 1 a', 1 b ').
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Durchsichtkörper (1') sind auf den inneren Oberflächen der Deckschichtkörper (1a', 1b') zuerst eine transparente Elektrode (5a, 5b) (z. B. ein Indium- Zinn-Oxid, auch ITO genannt) aufgebracht. Darauf ist eine Isolierschicht (4a, 4b) (z. B. aus SiO2) abgeschieden, welche aber nicht zwingend ist. Es folgt die Orientierungsschicht (2a', 2b'), welche aus den bereits beschriebenen Molekülen aufgebaut ist. Zwischen Orientierungsschicht (2a', 2b') und Isolierschicht (4a, 4b) bzw. Elektrode (5a, 5b) kann aber auch noch eine Kopplungsschicht (in der Figur nicht dargestellt) aufgebracht sein. Zwischen den beiden Orientierungsschichten (2a', 2b') befinden sich die Flüssigkristalle (3') mit der Farbstoff-Beimischung (Guest-Host-Prinzip).In the example shown in Fig. 2 phantom body (1 ') on the inner surfaces of the outer layer body (1 a', 1 b ') first, a transparent electrode (5 a, 5 b) (for. Example, an indium tin Oxide, also called ITO). An insulating layer ( 4 a, 4 b) (eg made of SiO 2 ) is deposited thereon, but this is not mandatory. This is followed by the orientation layer ( 2 a ', 2 b'), which is composed of the molecules already described. However, a coupling layer (not shown in the figure) can also be applied between the orientation layer ( 2 a ', 2 b') and the insulating layer ( 4 a, 4 b) or electrode ( 5 a, 5 b). Between the two alignment layers (2 a ', 2 b') are the liquid crystals (3 ') with the dye admixture (guest-host principle).
Mit dieser Anordnung ist auch zusätzlich eine Transmissionsänderung des Durchsichtkörpers durch eine Energie- und Spannungsversorgung möglich, welche dann sinnvoll ist, wenn die benötigten Umschaltwellenlängen (z. B. durch Scheiben) nicht mehr zur Verfügung stehen. Dadurch können die Durchsichtkörper dann auch als Sonnenbrillenlinsen hinter Scheiben (z. B. in einem Gebäude oder in einem Auto) verwendet werden.With this arrangement there is also one Change in transmission of the see-through body by an energy and power supply possible, which makes sense if the required switching wavelengths (e.g. through discs) are not more are available. This allows the see-through body then also as sunglasses lenses behind lenses (e.g. in in a building or in a car).
Wie schon erwähnt, zeichnet sich die Erfindung durch eine Kombination des Guest-Host-Prinzips mit dem Command-Surface- Effekt aus. Dabei wird aber nicht das Volumen der Flüssigkristallzelle photochemisch verändert, wie dies bei phototropen Gläsern der Fall ist, sondern nur die Orientierungsschicht zwischen den Deckschichtkörpern und den Flüssigkristallen, wobei gegebenenfalls auch eine Elektrode zwischen der Orientierungsschicht und den Deckschichtkörpern angebracht sein kann. Die Orientierungsschicht gibt dabei den Flüssigkristallen eine einheitliche Ausrichtung. Von einigen speziellen, oben beschriebenen Orientierungsschichten ist bekannt, daß sie durch Belichtung im UV ihre chemische und physikalische Struktur ändern und eine Flüssigkristallzelle von homöotrop nach homogen planar schalten können und somit einen Command-Surface-Effekt auslösen können. As already mentioned, the invention is characterized by a Combination of the guest-host principle with the command surface Effect out. However, the volume of the Liquid crystal cell changed photochemically, like this at phototropic glasses, but only that Orientation layer between the top layer bodies and the Liquid crystals, optionally also an electrode between the orientation layer and the top layer bodies may be appropriate. The orientation layer gives the Liquid crystals have a uniform orientation. From a few special orientation layers described above known that their exposure to UV and their chemical and change physical structure and a liquid crystal cell of can switch homeotropically to homogeneously planar and thus one Can trigger command surface effect.
Der Vorteil der erfinderischen Lösung, insbesondere auch für Sonnenbrillen, ist das Fehlen bzw. das nicht zwingend Vorhandensein jeglicher Spannungsversorgung und Elektronik. Außerdem wird nur eine extrem dünne Schicht photochemisch verändert, während das Volumen der Flüssigkristallzelle nicht photochemisch belastet wird.The advantage of the inventive solution, especially for Sunglasses are missing or not mandatory Presence of any power supply and electronics. In addition, only an extremely thin layer becomes photochemical changed while the volume of the liquid crystal cell did not is photochemically exposed.
Bei der Auswahl geeigneter Moleküle für den Aufbau der Orientierungsschichten für die erfindungsgemäßen Durchsichtkörper ist insbesondere deren Langzeitstabilität, Schaltgeschwindigkeit und die Wellenlängenabhängigkeit der Cis- Trans-Isomerisierung zu berücksichtigen.When choosing suitable molecules for building the Orientation layers for the invention The transparent body is in particular its long-term stability, Switching speed and the wavelength dependence of the cis To consider trans isomerization.
Die Änderung der Transmission bei den erfindungsgemäßen Durchsichtkörpern liegt bei kleiner als 40% (25-30% sind aber sicher) mit einer maximalen Transmission von ungefähr 75% und weniger.The change in transmission in the invention Transparent bodies is less than 40% (but 25-30% are sure) with a maximum transmission of about 75% and fewer.
Als photochrome Moleküle für die Anwendung als "command surface layer" kommen Moleküle in Frage, die bei Bestrahlung eine Cis- Trans-Photoisomerisierung zeigen, die mit einer Änderung der Geometrie des Moleküls verbunden ist. Die bekanntesten Beispiele sind die Stilbenderivate und die Azobenzolderivate.As photochromic molecules for use as a "command surface layer ", molecules are considered which, when irradiated, have a cis- Trans photoisomerization show that with a change in Geometry of the molecule is connected. The most popular Examples are the stilbene derivatives and the azobenzene derivatives.
R1-Benzolring mit Kohlenstoffatom an (über Doppelbindung) Kohlenstoffatom an Benzolring-R2.R1 benzene ring with carbon atom on (via double bond) Carbon atom on benzene ring R2.
R1-Benzolring mit Stickstoffatom an (über Doppelbindung) Stickstoffatom an Benzolring-R2.R1 benzene ring with nitrogen atom on (via double bond) Nitrogen atom on benzene ring R2.
Die Kopplungsschicht zwischen der Oberfläche und der
photochromen Funktion ist typischerweise in das Gesamtmolekül
integriert (das R1 in der obigen Nomenklatur). Man spricht
daher auch nicht unbedingt von einzelnen Schichten, sondern von
"Funktionen", die in einem Molekül integriert sind. Im
allgemeinen haben die Moleküle den folgenden schematischen
Aufbau:
Kopfgruppe, photochrome Gruppe, Spacer, Ankergruppe.The coupling layer between the surface and the photochromic function is typically integrated into the whole molecule (the R 1 in the above nomenclature). One therefore does not necessarily speak of individual layers, but of "functions" that are integrated in a molecule. In general, the molecules have the following schematic structure:
Head group, photochromic group, spacer, anchor group.
Die Ankergruppe verbindet das Molekül mit der Substratoberfläche. Der Spacer trennt die photochrome Gruppe von der Oberfläche (da diese Gruppe Platz braucht, um die Isomerisierung durchführen zu können). Die Kopfgruppe ist das freie Ende des Moleküls. Dieses dient dazu, den photochromen Gruppen Platz zu schaffen und die Anbindung an die Flüssigkristalle in der Zelle zu gewährleisten.The anchor group connects the molecule with the Substrate surface. The spacer separates the photochromic group from the surface (since this group needs space to hold the To be able to carry out isomerization). The head group is that free end of the molecule. This serves the photochromic Create space and connect to the groups Ensure liquid crystals in the cell.
Die einfachste Art der Kopfgruppe sind Alkylketten unterschiedlicher Länge, n. Der Spacer ist im einfachsten Fall ebenfalls eine Alkylkette der Länge m. Die Chemie des Systems verlangt oft nach einer Alkoxy-Gruppe als Kopfgruppe. Die Ankergruppe kann chemisch an die Oberfläche (typischerweise Glas, Quarz, Silica) gebunden werden. Dies geschieht etwa durch Silanverbindungen: The simplest type of head group are alkyl chains different lengths, n. The spacer is in the simplest case also an alkyl chain of length m. The chemistry of the system often requires an alkoxy group as the head group. The Anchor group can chemically surface (typically Glass, quartz, silica). This happens about Silane compounds:
Tabelle von Azobenzene-Carboxylic-SäurenTable of azobenzene carboxylic acids
Dazu muß unter Umständen das Substrat mit einem entsprechenden
Reagenz vorbehandelt werden (z. B. Glas/Quarz-Fläche):
To do this, the substrate may need to be pretreated with an appropriate reagent (e.g. glass / quartz surface):
Es können auch physikalische Wechselwirkungen auftreten, die
das Molekül an die Oberfläche binden (Physisorption). Beispiele
dafür sind Moleküle, die mit der Langmuir-Blodgett-Methode als
monomolekulare Filme auf Oberflächen aufgebracht werden können.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ankergruppe als
Polymer auszubilden. Dann sind mehrere (Spacer-Photochrom-
Kopfgruppe) Systeme an eine Polymerhauptkette gebunden. Diese
Hauptkette wirkt dann als Ankergruppe. Wobei die Anbindung an
die Oberfläche über physikalische Effekte erfolgt (Beispiel:
ionische/elektrostatische oder Van der Waals-Wechselwirkung)
Einige Vertreter solcher Polymere können ebenfalls mit der
Langmuir-Blodgett-Methode aufgebracht werden. Als Beispiele
seien genannt:
Physical interactions can also occur that bind the molecule to the surface (physisorption). Examples include molecules that can be applied to surfaces as monomolecular films using the Langmuir-Blodgett method. Another possibility is to design the anchor group as a polymer. Then several (spacer photochromic head group) systems are bound to a polymer main chain. This main chain then acts as an anchor group. The connection to the surface takes place via physical effects (example: ionic / electrostatic or Van der Waals interaction). Some representatives of such polymers can also be applied using the Langmuir-Blodgett method. Examples include:
wobei die obigen mit Azobenzol funktionalisierten Polyglutamate
the above azobenzene functionalized polyglutamates
- a) Poly(5-(x-(4-(4-hexylphenylazo)phenoxy)ethyl)-L-Glutamat, unda) poly (5- (x- (4- (4-hexylphenylazo) phenoxy) ethyl) -L-glutamate, and
- b) Poly(5-(2-(4-(4-decyloxyphenylazo)phenoxy)ethyl)-L- Glutamat sind.b) Poly (5- (2- (4- (4-decyloxyphenylazo) phenoxy) ethyl) -L- Are glutamate.
Bei den gut bekannten Azobenzolderivaten geht man von einer unidirektionalen, homöotropen Ausgangsorientierung der Orientierungsschicht der LC-Zelle aus. Man verwendet LC- Mischungen mit (positiver) dielektrischer Anisotropie und pleochroitische Farbstoffe bzw. Farbstoffmischungen, die in der LC-Mischung löslich sind. Beispiele für die LC-Mischung ist ZLI1840 von Merck und der Farbstoff G313 (2,5%) (Hersteller ist z. B. die Firma Merck), mit maximaler Absorption bei 666 nm. Im Aus-Zustand (ohne Belichtung) erscheint diese Zelle hell. Im Ein-Zustand (mit Belichtung) erscheint die Zelle grün.The well-known azobenzene derivatives are based on one unidirectional, homeotropic initial orientation of the Orientation layer of the LC cell. You use LC Mixtures with (positive) dielectric anisotropy and pleochroic dyes or dye mixtures, which in the LC mixture are soluble. Examples of the LC mixture is ZLI1840 from Merck and the dye G313 (2.5%) (manufacturer is z. B. the company Merck), with maximum absorption at 666 nm. In the off state (without exposure) this cell appears bright On state (with exposure) the cell appears green.
Andere Guest-Host-Flüssigkristallzellen sind auch möglich, die obige Kombination ist daher nur ein Beispiel. Vor allem durch eine andere Farbstoffmischung kann der Farbeindruck verändert werden. So ergeben 2,5% des Farbstoffes M137 (max. Absorption bei 637 nm) (Hersteller ist z. B. die Firma Merck) in ZLI1840 (Hersteller ist z. B. die Firma Merck) eine blaue Transmissionsfarbe. Eine weitere Kombination ist die Verwendung der Flüssigkristall DON-103 (Hersteller ist z. B. die Firma Rolic) in Kombination mit dem Farbstoff LCD-118 (Hersteller ist z. B. die Firma Merck).Other guest host liquid crystal cells are also possible The above combination is therefore only an example. Mainly by a different dye mixture can change the color impression will. This gives 2.5% of the dye M137 (max. Absorption at 637 nm) (manufacturer is e.g. Merck) in ZLI1840 (Manufacturer is e.g. Merck) a blue one Transmission color. Another combination is use the liquid crystal DON-103 (manufacturer is e.g. the company Rolic) in combination with the dye LCD-118 (manufacturer is e.g. B. the company Merck).
Für den höchstmöglichen Kontrast sollte man einen Polarisator verwenden, dessen Ausrichtung der unidirektionalen Orientierung der Orientierungsschicht angepaßt ist.For the highest possible contrast you should use a polarizer use whose orientation is the unidirectional orientation is adapted to the orientation layer.
Die Schaltzeiten des Effektes bewegen sich im Minutenbereich. Durch Veränderung der molekularen Parameter, etwa der Verlängerung des Spacers oder der Verstärkung der Wechselwirkung zwischen Flüssigkristall und der photochromen Einheit (polare Gruppe im Zentrum des Flüssigkristall- Moleküls), kann die Schaltzeit verkürzt werden.The switching times of the effect are in the minute range. By changing the molecular parameters, such as the Extension of the spacer or the reinforcement of the Interaction between liquid crystal and the photochromic Unit (polar group in the center of the liquid crystal Molecule), the switching time can be shortened.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000077559A1 (en) * | 1999-06-11 | 2000-12-21 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Electro-optical device and variable transparent article with such device |
EP1172496A2 (en) * | 2000-07-11 | 2002-01-16 | Harald Dr.-Ing. Schulz | Double facade |
EP1356347B1 (en) * | 2000-10-03 | 2010-01-06 | Alphamicron, Inc. | Anti-glare device exhibiting photo-induced dichroism |
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