DE4041682A1

DE4041682A1 - Elektrooptische vorrichtung

Info

Publication number: DE4041682A1
Application number: DE19904041682
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Eidenschink; Wim H De Prof Dr Jeu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-23
Filing date: 1990-12-23
Publication date: 1992-06-25

Description

Die vorliegende Erfindung hat eine elektrooptische Vorrichtung zur Darstellung von Bildern zum Gegenstand.

Es gibt eine Reihe verschiedener elektrooptische Vor richtungen, um mit Hilfe von thermotropen flüssig kristallinen Phasen Licht zur Darstellung von Zeichen und Bildern zu modulieren. Die am meisten verwendeten Vor richtungen beruhen auf der Drehung der Polarisationsebene des Lichtes durch eine nematische Schicht, die durch Einwirkung eines elektrischen Feldes aufgehoben werden kann (Übersicht bei H. Schadt, Liquid Crystals 5, 57 (1989)). Besondere technische Bedeutung hat hierbei die sog. ver drillte Zelle (TN-Zelle) gefunden. Eine unabhängige elektrische Ansteuerung verschiedener Bildpunkte wird durch das sog. Zwei-Frequenz-Verfahren erleichtert, das die unterschiedlichen Relaxationszeiten der Anteile der dielektrischen Anisotropie Δ ε, nämlich ε_| _| und ε_⟂, ausnutzt und in einer zwischen zwei transparenten Elektroden befind lichen nematischen Schicht bei niedrigen Frequenzen der an liegenden elektrischen Wechselspannung Δ ε < 0 und bei hohen Frequenzen ε < 0 werden läßt (M. Schadt, Freiburger Arbeits tagung Flüssigkristalle 1982, Vortrag 20; Dissertation U. Müller, TU Berlin 1990). Ohne Polarisationsfolien kommt man aus, wenn durch einen Temperatur- oder Druckunterschied ein Übergang von der nematischen Phase in eine smektische Phase, die wahlweise transparent oder lichtstreuend gestaltet werden kann, herbeigeführt wird (D. Coates in Thermotropic Liquid Crystals, John Wiley & Sons 1987, S. 99; FR 24 82 345). In letzter Zeit werden elektrooptische Vorrichtungen, die auf der Streuung des Lichtes an den Phasengrenzen feiner Tröpfchen eines niedermolekularen nematischen Mediums zu dem sie umschließenden Polymeren beruhen, entwickelt (PDLC-Anzeigen). Die im feldlosen Zustand zufällige Vorzugsrichtung der Ausrichtung in den einzelnen Tröpfchen verläuft nach Anlegen eines elektrischen Feldes einheitlich. Bei Anpassung des Brechungsindex des ordentlichen Strahles des Flüssigkristalles an den Brechungsindex des Polymeren wird die Anordnung im elektrischen Feld transparent (vgl. J.L. West, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 157, 427 (1988)).

Diese Techniken sind für viele Anwendungsbereiche noch verbesserungsbedürftig. So leiden alle mit Polarisations folien arbeitenden Anzeigen an der prinzipiell geringen Lichtausbeute. Die auf einem Übergang zu einer smektischen Phase beruhenden Anzeigen können nur in engen Temperatur bereichen verwendet werden und sind nur sehr aufwendig herzustellen. Die PDLC-Anzeigen sind wegen des zusätzlichen Schrittes der Herstellung von Folien mit Tröpfchen ge eigneter Abmessungen schwierig herzustellen. Außerdem müssen zur Erreichung einer großen Transparenz die Brechungsindices der beteiligten Materialien aufeinander abgestimmt werden, was bisher nur in engen Temperaturbereichen möglich ist. Vorrichtungen, die auf der Änderung der optischen Eigen schaften von flüssigkristallinen Schichten beruhen, die feste Teilchen dispergiert haben, sind bereits bekannt. In US 47 01 024 wird eine Dispersion stäbchenförmiger Körper in einer flüssigkristallinen Phase durch ein Magnetfeld ausgerichtet. In FR 25 44 731 bewirken in einer discoid nematischen Phase verteilte ferroelektrische Teilchen in einem elektrischen Feld eine Änderung der Transparenz. Die Änderung der optischen Eigenschaften einer Dispersion von Polymerteilchen in einem flüssigkristallinen Polymeren durch Einwirkung von elektrischen Feldern oder durch Lichtenergie ist ebenfalls beschrieben (JP 01/1 61 222). Anstelle von Dispersionen können zur Erzeugung von Lichtstreuung auch polymere Netzwerke großer Ausdehnung in einer flüssig kristallinen Masse dienen (JP 02/70 788). Ferner ist bekannt, daß bei manchen Herstellungsverfahren von PDLC-Anzeigen neben von Polymeren umschlossenen Tröpfchen auch im geringen Maße polymere Partikel von der nematischen Phase umschlossen werden können (N. A. Vaz, Proc, Spie-Conference, Santa Clara, 1990; vgl. auch JP 02/70 788).

Auch die Qualität der vorgenannten elektrooptischen Vor richtungen, die Dispersionen von Feststoffen in Flüssig keiten ausnutzen, hängt von der Abstimmung der optischen Eigenschaften beider Komponenten ab. Dies ist noch nicht in zufriedenstellender Weise gelungen. Die Stabilität der verwendeten Dispersionen von Festkörpern in nieder molekularen Flüssigkristallen gegenüber Sedimentations prozessen ist gering, weshalb vorzugsweise hochviskose polymere Flüssigkristalle empfohlen werden (JP 01/1 61 222). Ein weiterer Nachteil, besonders im Hinblick auf elektro optische Anzeigen mit hohen Informationsdichten, ist die nur schwierig zu realisierende Bistabilität von transparentem und streuendem Zustand, die im Falle niedermolekularer nematischer Flüssigkristalle noch nicht gelungen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach herstellbare elektrooptische Vorrichtung zur Erzeugung von bistabilen Bildern bereitzustellen.

Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße elektrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Es wurde überraschend gefunden, daß sich in einem zwischen zwei auf ihren Innenseiten transparente Elektroden tragenden Platten befindlichen flüssigkristallinen Medium, enthaltend eine nematischen Phase und in ihr dicht gepackte feste Teilchen, wobei der Quotient aus dem von den festen Teilchen verdrängten Volumen und dem relativen Feststoffvolumen der festen Teilchen zwischen 0,005 und 0,15 beträgt, welches durch Anlegen einer Wechselspannung niedriger Frequenz in einen bleibenden transparenten Zustand gebracht wurde, durch Anlegen einer Wechselspannung mit höherer Frequenz ein weniger transparenter Zustand erzeugen läßt, der ebenfalls nach Abschalten der Spannung beibehalten wird. Die mindere Lichtdurchlässigkeit beruht vermutlich auf der Lichtstreuung an den Oberflächen von Teilvolumina, deren Vorzugsrichtungen der molekularen Ausrichtung in der Ebene parallel zu den Elektrodenflächen statistisch verteilt sind. Es kann aber auch ein anderer Effekt dafür verantwortlich sein. Eine derartige Erzeugung lichtstreuender Bereiche ist neu. Durch Anlegen einer Wechselspannung von niedriger Frequenz läßt sich der transparente Zustand wieder herstellen.

Die zur Herstellung des flüssigkristallinen Mediums ein setzbaren nematischen Flüssigkristalle können nieder molekular oder polymer sein. Vorzugsweise sind sie nieder molekular. Sie können aus einzelnen Verbindungen oder Mischungen nematogener Verbindungen bestehen. Solche Ver bindungen sind allgemein bekannt (vgl. D. Demus, H. Zaschke, Flüssige Kristalle in Tabelle Bd. I (1974) und Bd. II (1984), Leipzig). Bevorzugt sind Verbindungen der allgemeinen Formel I

R₁-A₁-Z₁(A₂-Z₂)_n-A₃-R₂ (I)

worin
R₁ und R₂ unabhängig voneinander eine unsubstituierte oder min destens einfach durch Halogen substituierte Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig von einander durch -O-, -CO-, -COO-, -OOC- oder -OCOO- so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, H, Halogen, -CN, -CF₃, -OCHF₂, -OCF₃ oder -NCS,
A₁, A₂, A₃ jeweils unabhängig voneinander einen unsubstituierten oder mit -CN oder mindestens einem F-Atom substi tuierten trans-1,4-Cyclohexylen-Rest, worin auch ein oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können, einen unsubsti tuierten oder mit mindestens einem Halogen-Atom oder mindestens einem -CN substituierten 1,4-Phenylen-Rest, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, einen 1,4-Bicyclo[2.2.2]octylen-Rest oder einen 1,3-Bicyclo[1.1.1]pentylen-Rest,
Z₁, Z₂ jeweils unabhängig voneinander -COO-, -OOC-, -CH₂O-, -OCH₂-, -C≡C-, -CH=CH-, -CH₂CH₂- oder die Einfachbindung
n 0, 1 oder 2
bedeuten.

Eng verwandt mit der nematischen Phase ist die cholesterische Phase, die von optisch aktiven Verbindungen gebildet wird (vgl. H. Kelker, R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim 1980). Sie ist im Rahmen der Erfindung als nematische Phase zu verstehen.

Eingeschlossen in die Erfindung ist ebenfalls die diskoid nematische Phase, die von tellerförmigen Molekülen gebildet wird.

Es hat sich gezeigt, daß der nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren in elektrooptischen Vorrichtungen erreichbare Unter schied der Lichtdurchlässigkeit, wie er zur Darstellung von Bildern erforderlich ist, nur unwesentlich von der Anpassung des Wertes des Brechungsindex für den ordentlichen Strahl der nematischen Phase an den Brechungsindex des Feststoffes abhängt. Dagegen ist, wie bei allen Anzeigen, die auf der Bildung von flüssigkristallinen Teilvolumina mit unterschied licher molekularer Ausrichtung beruhen, wie etwa Anzeigen nach dem bekannten Prinzip der dynamischen Streuung, ein hoher Wert für die optische Anisotropie Δn der nematischen Phase vorteil haft.

Die dielektrische Anisotropie Δ ε der eingesetzten nematischen Phasen hat ein positives Vorzeichen, wenn sie bei Gleich spannung oder Frequenzen bis 100 Hz in der dem Fachmann be kannten Weise durch Kapazitätsmessungen bestimmt wird. Der Wert für die Frequenz ν der Wechselspannung, bei der Δ ε das Vorzeichen wechselt (sog. Cross-Over-Frequenz), kann je nach Phasen hat ein positives Vorzeichen, wenn sie bei Gleich spannung oder Frequenzen bis 100 Hz in der dem Fachmann be kannten Weise durch Kapazitätsmessungen bestimmt wird. Der Wert für die Frequenz ν der Wechselspannung, bei der Δ ε das Vorzeichen wechselt (sog. Cross-Over-Frequenz), kann je nach Zusammensetzung der nematischen Phase recht unterschiedlich sein, liegt aber in der Regel oberhalb von 500 Hz. Sie ist außerdem abhängig von der Temperatur (G. Heppke et al., Freiburger Arbeitstagung Flüssigkristalle 1982, Vortrag 19).

Die Form der Spannungs-Zeit-Kurve der Wechselspannung kann beliebig geformt sein. Üblicherweise ist sie sinusförmig. Ausdrücklich einbezogen in die Wechselspannungen unterhalb der Cross-Over-Frequenz ist als Grenzfall innerhalb der Erfindung die Gleichspannung.

Die zur Herstellung des erfindungsmäßigen Mediums eingesetzte nematische Phase kann außerdem weitere Verbindungen enthalten. So kann es zur Erzeugung besonderer Farbeffekte dichroitische Farbstoffe (vgl. R. Eidenschink, Kontakte 1984 (2) 25) gelöst enthalten. Im Vergleich zu den PDLC-Anzeigen kann der Dichroismus von Farbstofflösungen viel besser genutzt werden, weil hier die kontrastmindernde Diffusion des Farbstoffs in das Polymere entfällt. Weiter können zur Erzeugung elektrohydrodynamischer Effekte Leitsalze, zur Erniedrigung der Viskosität nichtmesogene Verbindungen und zur Erhöhung der Langzeitstabilität der organischen Verbindungen Antioxidantien gelöst sein.

Die eingesetzten festen Teilchen bestehen aus partikelförmigem Material. Vorzugsweise sind sie aus anorganischen Verbindungen zusammengesetzt. Hier wiederum sind Teilchen, die im wesent lichen aus Oxiden des Siliciums, Aluminiums, Titans, Zirkons, Zinks oder Zinns bestehen, bevorzugt. Ferner sind organische Polymere mit einem hohen Anteil an Porenvolumen (85 Volumen prozent) einsetzbar. Besonders bevorzugt sind die durch Hydrolyse von SiCl₄ in der Knallgasflamme hergestellten sog. pyrogenen Kieselsäuren mit einem Gehalt an SiO₂ von über 99 Masseprozent. Die Teilchen werden von der nematischen Phase nicht gelöst, noch diffundieren in den Feststoff nennenswerte Mengen der Komponenten der nematischen Phase.

Das eingesetzte Medium setzt sich also aus zwei Teilvolumina zusammen: dem Volumen V₁, das die festen Teilchen einnehmen, also dem von diesen Teilchen in einem Gas oder einer Flüssigkeit verdrängten Volumen, das nach Archimedes durch Bestimmung der Auftriebskraft ermittelt werden kann, und dem Volumen der nematischen Phase. Da die nematische Phase die freien Zwischenräume zwischen den dicht gepackten Teilchen einnimmt, wird das sich aus diesen beiden Teilvolumina zusammensetzende Volumen als relatives Feststoffvolumen V₂ bezeichnet. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieses relative Feststoffvolumen durch die festen Teilchen auch ohne Anwesenheit von nematischer Phase festgelegt ist und im wesentlichen von der Anwesenheit der nematischen Flüssig keit unbeeinflußt bleibt.

Das im vorliegenden elektrooptische Vorrichtung verwendete flüssigkristalline Medium enthält also eine nematische Phase und in ihr dicht gepackte feste Teilchen, wobei der Quotient Q aus dem von den festen Teilchen verdrängten Volumen V₁ und dem relativen Feststoffvolumen V₂ der festen Teilchen (Q = V₁/V₂) zwischen 0,005 und 0,15, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,06 liegt.

Der Volumenanteil der festen Teilchen am Gesamtvolumen des eingesetzten Mediums ist trotz ihrer dichten Packung und somit relativ geringen Beweglichkeit niedrig. Die Volumenanteile der nematischen Phase und der festen Teilchen lassen sich rechnerisch aus den eingesetzten Massen und den Dichten ermitteln. Die Dichten der eingesetzten, teilchenfreien nema tischen Phasen liegen zumeist im Bereich zwischen 0,95 und 1,15 g/cm³. Die Dichten der eingesetzten festen Teilchen können sehr unterschiedliche Werte haben. Für hochdisperse, nach dem Aerosil-Verfahren hergestellte Metalloxide liegen die Dichten bei 2,2 g/cm³ für pyrogene Kieselsäure, 2,9 g/cm³ für Aluminiumoxid, 3,8 g/cm³ für Titanoxid und 5,4 g/cm³ für Zirkonoxid (Angaben Degussa AG, vgl. Schriftenreihe Pigmente, Hr. 56).

Da bei Verwendung des erfindungsmäßigen Mediums pro Volumen einheit der Dispersion ein deutlich höherer Volumenanteil der nematischen Phase zur Verfügung steht, der zur Erzeugung der Lichtstreuung ausgenutzt werden kann, lassen sich zudem elektrooptische Vorrichtungen herstellen, die einen besonders niedrigen Abstand der transparenten Platten zulassen, was sich in Übereinstimmung mit den Gesetzen der Optik günstig auf die Bildqualität in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel auswirkt.

Die im eingesetzten flüssigkristallinen Medium verwendeten festen Teilchen haben einen mittleren Durchmesser von 2 bis 90 nm, bevorzugterweise einen solchen von 5 bis 40 nm. Typische mittlere Teilchendurchmesser und Verteilungskurven lassen sich den Produktbeschreibungen verschiedener Aerosil- Typen der Degussa AG, Frankfurt entnehmen, auf die aus Offen barungszwecken Bezug genommen wird. Es ist innerhalb der Erfindung möglich, verschiedene Teilchentypen mit jeweils verschiedenen Verteilungskurven und unterschiedlichen sonstigen Eigenschaften für ein Medium zu verwenden. Darüber hinaus ist es möglich, daß zur Herstellung des Mediums neben Teilchen mit einem mittleren Durchmesser im angegebenen Bereich auch solche Teilchen-Typen, deren mittlere Durchmesser oberhalb des angegebenen Bereiches liegen, eingesetzt werden. Als Teilchengröße wird bei kugeligen Teilchen der Durchmesser, bei Teilchen mit von der Kugelform abweichenden Form der Durchmesser einer dem Teilchen volumengleichen Kugel angesehen.

Vorteilhaft für die Erreichung der Bistabilität ist eine hohe spezifische Oberfläche der eingesetzten Teilchen, die nach der bekannten BET-Methode bestimmt werden kann. Die Werte der für die erfindungsmäßigen Dispersionen eingesetzten festen Teilchen liegen zwischen 30 (z. B. VP-Zirkonoxid, Degussa) und 700 m²/g (z. B. zerteiltes Chromosorb 105, ein Polyaromat der Fa. E. Merck, Darmstadt). Die Oberflächen der Teilchen können durch Hohlräume und Gerüste erheblich größer sein als die Kugeloberfläche, die sich rechnerisch aus dem mittleren Teilchendurchmesser ergibt.

Für die erfindungsgemäße elektrooptische Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes sind die Wechselwirkungen zwischen der Oberfläche der dispergierten Teilchen und den Molekülen der nematischen Phase von Bedeutung. Es wurde festgestellt, daß sich besonders Teilchen aus pyrogener Kieselsäure zur Her stellung der erfindungsgemäßen elektrooptischen Vorrichtung eignen. Besonders geeignet sind die pyrogenen Kieselsäuren, die eine silanisierte Oberfläche haben (z. B. die Aerosole R 202, R 812, R 972 und R 974 der Degussa AG). Sie sind besonders zur feldlosen Aufrechterhaltung der molekularen Ausrichtung, die durch das Vorzeichen der dielektrischen Anisotropie der nematischen Phase bei anliegendem elektrischen Feld bestimmt wird, geeignet. Wegen des geringen Anteils, den die sich an der Oberfläche der festen Teilchen befindlichen Methylgruppen an der Gesamtmasse der festen Teilchen aus machen, werden diese silanisierten pyrogenen Kieselsäuren als anorganische Materialien angesehen. Geeignet sind allgemein auch solche Teilchen an deren Oberflächen durch Umsetzung mit geeigneten reaktiven Verbindungen organische Reste angebracht worden sind. Falls diese Reste selbst eine oder mehrere reaktive Gruppen enthalten, können im flüssigkristallinen Medium durch chemische Reaktionen Vernetzungen zwischen den Teilchen herbeigeführt werden, ohne daß sich das relative Feststoffvolumen V₂ nennenswert änderte.

Die bekannten Dispersionen von Partikeln (vgl. JP 2/70 788) gestatten dagegen wegen zu großer Wechselwirkung zwischen der Oberfläche der organischen oder anorganischen Festkörper und der flüssigkristallinen Phase keine Bistabilität zwischen der Ausrichtung der langgestreckten nematogenen Moleküle senkrecht zu den Elektrodenflächen einerseits und der planarer Aus richtung andererseits.

Eine große Packungsdichte der festen Teilchen in dem ein gesetzten flüssigkristallinen Medium ist für eine Anwendung in zweifacher Hinsicht von Bedeutung. Es stellte sich heraus, daß sowohl der erreichbare Kontrast zwischen dem lichtstreuenden Zustand und dem transparenten Zustand als auch die über eine große Fläche einer elektrooptischen Anzeige betrachtete Gleichmäßigkeit des Kontrastes mit steigender Packungsdichte zunimmt. Die in der erfindungsmäßigen elektrooptischen Vorrichtung eingesetzten festen Teilchen im flüssig kristallinen Medium sind ausreichend fest gepackt, wenn sich Q durch eine probeweise durchgeführte Zentrifugation bei einer Zentrifugalbeschleunigung zwischen 13 800 und 21 600 m/sec² (entsprechend 1407 und 2202 g) auf höchstens das 1,7fache, vorzugsweise höchstens das 1,1fache erhöhen läßt. Der Gleich gewichtszustand der Sedimentation bei diesen Versuchen ist im wesentlichen nach 5 min erreicht. Es hat sich gezeigt, daß Medien, die in einem solchen Versuch eine Zunahme von Q um mehr als das 1,7fache ergeben, in einer elektrooptischen Vorrichtung Bilder von unzureichender Qualität ergeben.

Die transparenten Platten nach dem erfindungsmäßigen elektro optische Vorrichtung herstellbaren elektrooptischen Anzeige elementes bestehen in der Regel aus Glas und sind auf ihren Innenseiten mit transparenten Elektroden samt Zuführungen aus Zinn/Indium-Oxiden (ITO) versehen, wie es für TN-Zellen Stand der Technik ist. Zur Herstellung einer Anzeige kann das flüssigkristalline Medium in ausreichender Menge auf die Elektrodenseite der einen Platte gebracht werden und dann die zweite Platte so aufgedrückt werden, daß eine luftblasenfreie Schicht entsteht. Der dem jeweiligen Anwendungszweck angepaßte Plattenabstand kann bei dieser dem Fachmann unter dem Namen Klapptechnik bekannten Herstellungsweise durch dem Medium beigefügte transparente Spacer oder durch zuvor auf den Platten aufgebrachte Randschichten eingestellt werden.

Die durch o.g. Techniken einstellbare Schichtdicke ist sehr variabel und liegt vorzugsweise zwischen 2 und 30 µm. Es wurde festgestellt, daß sich nach Abschalten der Wechselspannung mit niedriger Frequenz in einer nach dem erfindungsmäßigen Ver fahren betriebenen elektrooptischen Vorrichtung die Licht durchlässigkeit unwesentlich verringert. Als unwesentlich wird eine Zunahme der Extinktion um 0,1 bezeichnet. Als Extinktion wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung der dekadische Logarithmus des Quotienten der Intensität von einem auf die elektrooptische Vorrichtung fallenden Licht strahl mit einer Wellenlänge von 589 nm und einem Öffnungs winkel von 4° und der Intensität des die Vorrichtung ver lassenden Strahles definiert. Ferner wurde beobachtet, daß sich die Lichtdurchlässigkeit unwesentlich erhöhte, nachdem die Wechselspannung mit höherer Frequenz abgeschaltet worden war.

Die nach dem erfindungsmäßigen elektrooptische Vorrichtung hergestellten elektrooptischen Anzeigen zeichnen sich durch eine hohe Lichtausbeute bei hohem Kontrast aus. Ihre Extinktionswerte im transparenten Zustand können bei 18 µm Schichtdicke des flüssigkristallinen Mediums 0,1 erreichen. Dagegen werden für mit zwei Polarisationsfolien versehenen verdrillten Zellen im hellen Zustand Extinktionen von mehr als 0,4 gemessen.

Die erfindungsmäßige elektrooptische Vorrichtung eignet sich zur Darstellung von rasch wechselnden Bildern. Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, auf eine oder auch beide Zeitintervalle in einem Schaltzyklus, bei denen keine Spannung anliegt, zu verzichten und direkt von einer Wechselspannung auf die andere umzuschalten.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Vor- und nachstehend bedeuten:
Δn = optische Anisotropie bei 20°C,
Δε = dielektrische Anisotropie bei 20°C,
U/min = Umdrehung pro Minute,
Hz = Zyklen pro Sekunde.

Beispiel 1

Zu 2 g der kommerziell erhältlichen nematischen Phase ZLI 2461 (E. Merck, Darmstadt) mit einem Δn von 0,13, einem Δε bei 50 Hz von +3, einem Δε bei 20 kHz von -2 und einer Dichte von 1,02 g/cm³ werden unter intensivem Rühren 0,08 g Aerosil R 812 (mittlerer Teilchendurchmesser 7 nm, spezifische Oberfläche 260 m²/g) gegeben. Diese Dispersion wird 5 cm hoch in zylinderförmige Zentrifugengläser gefüllt und in einer Labor zentrifuge bei Raumtemperatur bei 3750 U/min, wobei sich die Innenwand des Bodens der Zentrifugengläser in einem Abstand von 14 cm vom Drehzentrum befindet, 3 min lang zentrifugiert. Hiernach ergibt sich die Höhe der stark lichtstreuenden Dispersion in den Gefäßen zu 4,7 cm, die der überstehenden schwach lichtstreuenden nematischen Phase zu 0,3 cm. Der Volumenanteil der Teilchen an der Dispersion errechnet sich zu 1,9 Volumenprozent, entsprechend einem Q von 0,019. Die über stehende, von Teilchen freie nematische Phase wird durch Abhebern entfernt. Zur Prüfung der Erhöhbarkeit von Q wird ein kleiner Teil der Dispersion in ein Schmelzpunktröhrchen in eine Höhe kleiner als 5 cm gefüllt und dieses in der oben beschriebenen Anordnung 5 min lang bei 3750 U/min zentri fugiert. Aus den ablesbaren Höhen von Dispersion und teilchen freier nematischen Phase ergibt sich eine Erhöhung von Q auf das 1,1fache. Die Dispersion mit einem Q von 0,019 wird in einer Dicke von 18 µm zwischen zwei Glasplatten gebracht, die auf ihren Innenseiten aufgedampfte Elektroden aus Indium/Zinn-Oxid mitsamt Zuleitungen haben, wie sie allgemein in der Anzeigetechnik gebräuchlich sind. Bei Anlegen einer Wechselspannung (150 V, 50 Hz) wird die zuvor trübe Anordnung transparent. In einem Photometer (Shimadzu UV-160 A) wird für einen Lichtstrahl von 589 nm Wellenlänge und etwa 4° Öffnungs winkel eine Extinktion von 0,12 gemessen. Nach Abschalten der Spannung ergibt sich eine Extinktion von 0,21. Legt man danach eine hochfrequente Wechselspannung (50 V, 20 kHz) an, wird eine Extinktion von 1,60 gemessen, die sich nach Abschalten der Spannung unwesentlich verringert.

Claims

1. Elektrooptische Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern, bestehend aus zwei Platten, von denen mindestens eine transparent ist und die auf ihren Innenseiten transparente Elektroden tragen, sowie einem zwischen den Platten befindlichen flüssigkristallinen Medium, enthaltend eine nematische Phase und in ihr dicht gepackte feste Teilchen, wobei der Quotient Q aus dem von den festen Teilchen verdrängten Volumen und dem relativen Feststoffvolumen der festen Teilchen zwischen 0,005 und 0,15 beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit einer ersten Span nungsquelle verbunden sind, die eine Wechselspannung mit einer Frequenz unterhalb der Cross-Over-Frequenz abgibt, mit der im flüssigkristallinen Medium ein transparenter Zustand erzeugbar ist, der nach Unterbrechung der Verbindung im wesentlichen erhalten bleibt, und mit einer zweiten Spannungsquelle verbunden sind, die eine Wechselspannung mit einer Frequenz oberhalb der Cross-Over-Frequenz abgibt, mit der ein weniger transparenter Zustand erzeugbar ist, der nach Unterbrechung dieser Verbindung ebenfalls erhalten bleibt.

2. Elektrooptische Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die eingesetzten festen Teilchen eine spezifische Oberfläche von 30 bis 700 m²/g haben.

3. Elektrooptische Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die eingesetzten festen Teilchen aus einem feindispersen, im wesentlichen anorganischen Material bestehen.

4. Elektrooptische Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die eingesetzten festen Teilchen aus silanisierter pyrogener Kieselsäure bestehen.

5. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Datensichtschirm, Lichtventil, Fernsehschirm, Datenspeicher oder Jalousie.