DE4119969A1

DE4119969A1 - Fluessigkristallines medium zur erzeugung bistabiler bilder

Info

Publication number: DE4119969A1
Application number: DE19914119969
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Eidenschink
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-06-18
Filing date: 1991-06-18
Publication date: 1992-12-24

Description

Die vorliegende Erfindung hat ein flüssigkristallines Medium, ein charakteristische Eigenschaften dieses Mediums ausnutzendes Verfahren zur Darstellung von Bildern sowie danach hergestellte elektrooptische Anzeigen zum Gegenstand.

Es gibt eine Reihe verschiedener Verfahren, um mit Hilfe von thermotropen flüssigkristallinen Phasen Licht zur Dar stellung von Zeichen und Bildern zu modulieren. Die am meisten verwendeten Vorrichtungen beruhen auf der Drehung der Polarisationsebene des Lichtes durch eine nematische Schicht (Übersicht bei M. Schadt, Liquid Crystals 5, 55 (1989)). Besondere technische Bedeutung hat hierbei die sog. verdrillte Zelle (TN-Zelle) gefunden. Ohne Polarisations folien kommt man aus, wenn durch einen Temperatur- oder Druckunterschied ein Übergang von der nematischen Phase in eine smektische Phase, die wahlweise transparent oder licht streuend gestaltet werden kann, herbeigeführt wird (D. Coates in Thermotropic Liquid Crystals, John Wiley & Sons 1987, S. 99-119; 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 in einem angelegten elektrischen Feld einheitlich. Bei Anpassung des Brechungsindex des ordentlichen Strahles des Flüssigkristalles an den Brechungsindex des Polymeren wird eine Transparenz erzeugt (vgl. J. L. West, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 157, 427 (1988).

Diese Techniken sind für viele Anwendungsbereiche noch ver besserungsbedürftig. So leiden alle mit Polarisationsfolien arbeitenden Anzeigen an der prinzipiell geringen Lichtaus beute. Die PDLC-Anzeigen sind wegen des zusätzlichen Schrit tes der Herstellung von Folien mit Tröpfchen geeigneter Ab messungen schwierig herzustellen. Außerdem müssen zur Er reichung einer großen Transparenz die Brechungsindices der beteiligten Materialien aufeinander abgestimmt werden, was bisher nur in engen Temperaturbereichen möglich ist. Vor richtungen, die auf der Änderung der optischen Eigenschaften von flüssigkristallinen Schichten beruhen, die feste Teil chen dispergiert haben, sind ebenfalls bekannt. In US 47 01 024 wird eine Dispersion stäbchenförmiger Körper in einer flüssigkristallinen Phase durch ein Magnetfeld ausge richtet. 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 smektischen Flüssigkristall 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 be kannt, daß bei manchen Herstellungsverfahren von PDLC-An zeigen 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).

Eine bekannte Möglichkeit zur Realisierung einer elektro optischen Vorrichtung beruht auf der Wahlmöglichkeit zwischen einer transparenten homöotropen smektischen A-Phase und der einer lichtstreuenden fokalkonischen Textur (M. Hareng, S. Le Berre, Electron. Lett. 11, 73 (1975). Hierzu muß die flüssigkristalline Schicht bis über die Übergangs temperatur von der smektischen A-Phase zur nematischen Phase angehoben werden. Die Schicht wird lichtstreuend, wenn sie ohne elektrisches Feld abgekühlt wird, und transparent, wenn sie mit Feld abgekühlt wird. Da die Übergangstemperatur von der smektischen zur nematischen Phase recht hoch, nämlich oberhalb aller im praktischen Betrieb vorkommenden Tempe ratur liegen muß, sind hohe Heizleistungen zum Einschreiben einer Information erforderlich. Ein bistabiles Display, das auf der dynamischen Streuung von mit Leitsalzen datierten smektischen A-Phasen beruht, ist ebenfalls bekannt (W. A. Crossland, SID Digest, 125 (1985)). Diese Technik ist wegen der Anforderungen an die Konstanz des Stromflusses kompliziert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein flüssigkristallines Medium zu finden, mit dem in technisch vorteilhafter Weise stabile Bilder erzeugt werden können.

Die Aufgabe wird durch die Bereitstellung des erfindungs gemäßen flüssigkristallinen Mediums gemäß Anspruch 1 gelöst.

Das Medium enthält eine smektische Phase und in ihr disper gierte feste Teilchen, wobei der Quotient aus dem von den festen Teilchen verdrängten Volumen und dem relativen Fest stoffvolumen der festen Teilchen (im folgenden mit Q be zeichnet) zwischen 0,005 und 0,15, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,06 liegt.

Es wurde überraschend gefunden, daß das erfindungsgemäße smektische flüssigkristalline Medium in dünnen Schichten nach Anlegen einer ersten elektrischen Spannung transparent ist und diesen Zustand nach Abschalten des Feldes weitgehend beibehält. Überraschenderweise läßt sich hieraus durch Ein wirkung mechanischer Kräfte oder durch Anlegen einer zwei ten elektrischen Spannung oder auch durch Einwirkung elektromagnetischer Strahlung eine starke Lichtstreuung erzeugen. Diese kann durch Anlegen der ersten Spannung wieder zum Verschwinden gebracht werden, wobei die Tempera tur nicht bis zur Übergangstemperatur smektisch-nematisch bzw. smektisch-isotrop erhöht zu werden braucht.

Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen flüssigkristal linen Medium einsetzbaren smektischen Flüssigkristalle können niedermolekular oder polymer sein. Vorzugsweise sind sie niedermolekular. Sie können aus einzelnen Verbindungen oder Mischungen smektogener Verbindungen bestehen. Solche Verbindungen 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 mindestens einfach durch Halogen substituierte Alkyl oder Alkenyl- Gruppe mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander 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 substituierten trans 1,4-Cyclohexylen-Rest, worin auch ein oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können, einen unsubstituierten oder durch -CN oder mindes tens ein Halogen-Atom 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.

Smektische Phasen sind gekennzeichnet durch eine schicht förmige Anordnung der Moleküle. Es sind verschiedene smek tische Phasen bekannt (vgl. G. W. Gray, J. W. Goodby, Smectic Liquid Crystals, Glasgow 1984). Die Schwerpunkte der Mole küle innerhalb einer Schicht können statistisch (z. B. bei den smektischen A- und smektischen C-Phasen; Abkürzungen S_A, S_C) oder regelmäßig (z. B. S_B) angeordnet sein, die Molekül längsachsen können dabei parallel oder geneigt zur Senk rechten auf der Schichtebene liegen. Bevorzugt für die vorliegende Erfindung sind S_A- und S_C-Phasen. Die Phasen können optisch aktive Verbindungen enthalten. Die Erfindung umschließt somit auch ferroelektrische S_C*-Phasen (vgl. L. A. Beresnow et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 89, 327, 1982)). L. A. Beresnow et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 89, 327, 1982)). Die Verbindungen der Formel I und Mischungen aus zwei oder mehreren solcher Verbindungen können auch nematische Phasen bilden. Bekanntermaßen liegt der Existenzbereich der smektischen Phasen unterhalb des Bereiches der nematischen Phase. Manche Verbindungsklassen bilden auf Grund ihrer intermolekularen Wechselwirkungen bevorzugt smektische Phasen, manche bevorzugt die nematische Phase (K. J. Toyne in Thermotropic Liquid Crystals, John Wiley & Sons, 1987, S. 28-63). Die Herstellung smektischer Phasen durch geeignete Auswahl smektogener Verbindungen für Mischungen ist bekannt (vgl. Coates).

Es hat sich gezeigt, daß der in den erfindungsmäßigen elek trooptischen Vorrichtungen erreichbare Unterschied der Lichtdurchlässigkeit nicht der Anpassung der Brechungs indices der smektischen Phase an den Brechungsindex des Festkörpers, aus dem die Teilchen bestehen, bedarf.

Die zur Herstellung des erfindungsmäßigen Mediums einge setzte smektische Phase kann auch zur Erzeugung besonderer Farbeffekte dichoitische 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 Erniedrigung der Viskosität nichtmesogene Ver bindungen und zur Erhöhung der Langzeitstabilität Antioxi dantien gelöst sein.

Die eingesetzten festen Teilchen bestehen aus partikel förmigem Material. Vorzugsweise sind sie aus anorganischen Verbindungen zusammengesetzt. Hier wiederum sind Teilchen, die im wesentlichen aus Oxiden des Siliciums, Aluminiums, Titans, Zirkons, Zinks oder Zinns bestehen, bevorzugt. Ferner sind organische Polymere mit einem hohen Anteil an Porenvolumen 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 festen Teilchen können durch organische Reste modifiziert oder untereinander verknüpft werden, wenn sie an ihren Oberflächen reaktive Reste aufweisen. So können ≡SiOH-Gruppen durch Umsetzung mit Dialkyldichlorsilanen silanisiert oder durch Veresterung mit Acrylatresten ver sehen werden. Letztere können dann, ausgelöst durch ultra violettes Licht oder einen Initiator, in an sich bekannter Weise eine Radikalreaktion mit zu Oligomerisationen oder Polymerisationen befähigten Verbindung, eingehen. Weder gehen die eingesetzten festen Teilchen mit den Verbindungen, aus denen die smektische Phase zusammengesetzt ist, chemische Reaktion ein, noch werden die Teilchen von der smektischen Phase gelöst, noch diffundieren in den Feststoff nennenswerte Mengen der Komponenten der smektischen Phase.

Das erfindungsmäßige Medium setzt sich also aus zwei Teil volumina zusammen: dem Volumen V₁, das die festen Teilchen einnehmen, also dem von diesen Teilchen in einem Gas oder einer Flüssigkeit verdrängten Volumen, und dem Volumen der smektischen Phase. Da die smektische Phase die freien Zwischenräume zwischen den dicht gepackten Teilchen ein nimmt, wird das sich aus diesen beiden Teilvolumina zusam mensetzende Volumen als relatives Feststoffvolumen V₂ bezeichnet. Es wird ausdrücklich daraufhingewiesen, daß dieses relative Feststoffvolumen durch die festen Teilchen auch ohne Zusatz von smektischer Phase im wesentlichen fest gelegt ist und auch im wesentlichen von der Zugabe der smektischen Phase unbeeinflußt bleibt. Das in der vorliegenden Erfindung verwendete flüssigkristalline Medium enthält also eine smektische Phase und in ihr dicht gepackte feste Teilchen, wobei der Quotient Q aus dem von den festen Teilchen verdrängten Volumen V₁ und dem relativen Feststoff volumen V₂ der festen Teilchen (Q=V₁/V₂) zwischen 0,005 und 0,15, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,06 liegt.

Der Anteil der festen Teilchen am Gesamtvolumen des erfin dungsgemäßen Mediums ist trotz ihrer dichten Packung und somit relativ geringen Beweglichkeit niedrig. Die Volumen anteile der smektische Phase und der festen Teilchen lassen sich rechnerisch aus den eingesetzten Massen und den Dichten ermitteln. Die Dichten der eingesetzten, teilchenfreien smektischen Phasen liegen zumeist im Bereich zwischen 0,95 und 1,15 g/cm³. Die Dichten (für den kompakten Stoff) 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, Nr. 56 und 60 sowie die Firmenschrift Aerosil). Die erfindungsgemäßen Medien lassen sich herstellen, indem die errechneten Anteile der festen Teilchen mittels eines Rührwerkes in die flüssigkristalline Phase gebracht werden. Auf diese Weise können alle Werte von Q zwischen 0,005 und 0,15 erhalten werden. Zur Erleichterung des Vorganges der Homogenisierung kann das Gemenge durch Erwärmen in die nematische Phase oder die isotrope Phase überführt werden.

Es wurde überraschend festgestellt, daß sich flüssigkristal line Medien, enthaltend eine smektische Phase und in ihr dispergierte feste Teilchen, wobei Q zwischen 0,005 und 0,15 beträgt, in vorzüglicher Weise zur Erzeugung von Bildern in elektrooptischen Vorrichtungen und zur Veränderung des Grades der Lichttransparenz von Jalousien eignen. Die be kannten Dispersionen organischer Partikel (vgl. JP 2/70 788) haben dagegen Anteile dieser Partikel von ca. 30 Volumen prozent. Da bei Verwendung des erfindungsmäßigen Mediums pro Volumeneinheit der Dispersion ein deutlich höherer Volumen anteil der smektischen Phase zur Verfügung steht, die zur Erzeugung der Lichtstreuung ausgenutzt werden kann, lassen sich mit ihm elektrooptische Vorrichtungen herstellen, die einen besonders niedrigen Abstand der transparenten Platten zulassen, was sich in Übereinstimmung mit den Gesetzen der Optik günstig auf die Unabhängigkeit der Bildqualität in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel auswirkt.

Die im erfindungsmäßigen flüssigkristallinen Medium einge setzten Teilchen haben einen mittleren Primärdurchmesser von 2 bis 90 nm, bevorzugterweise einen solchen von 5 bis 40 nm. Typische mittlere Teilchendurchmesser und Verteilungskurven sowie Angaben zur Bildung von Agglomeraten und Assoziaten lassen sich den Produktbeschreibungen verschiedener Aerosil-Typen der Degussa AG, Frankfurt, sowie den Heften 56 und 60 der von derselben Firma herausgegebenen Schriften reihe Pigmente entnehmen. Es ist innerhalb der Erfindung möglich, verschiedene Teilchentypen mit jeweils verschiede nen Verteilungskurven und unterschiedlichen sonstigen Eigen schaften 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 abweichender 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 einge setzten 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 das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines Bildes sind die Wechselwirkungen zwischen der Oberfläche der dispergierten Teilchen und den Molekülen der smektischen Phase von Bedeutung. Es wurde festgestellt, daß sich feste Teilchen aus vorwiegend anorganischem Material gut zur Er zeugung bistabiler Bilder eignen, wobei feste Teilchen aus silanisierter pyrogener Kieselsäure (z. B. die Aerosile R 202, R 805, R 812, 972 und R 974) besonders bevorzugt sind. Eine Verbesserung der Orientierungswirkung auf die smektische Phase kann durch Belegung der einzusetzenden Teilchen mit polymeren oder niedermolekularen Verbindungen erzielt werden, indem die Teilchen in einer verdünnten Lö sung einer solchen Verbindung in einem geeigneten Lösungs mittel aufgeschlämmt werden und das Lösungsmittel an schließend verdampft wird. Derart behandelte Teilchen können solchen mit nur schwacher Orientierungswirkung beigemischt werden.

Eine große Packungsdichte der festen Teilchen in dem er findungsmäßigen flüssigkristallinen Medium ist für eine An wendung in zweifacher Hinsicht von Bedeutung. Es stellte sich heraus, daß sowohl der erreichbare Kontrast zwischen dem stark lichtstreuenden Zustand (ohne elektrisches Feld) und dem transparenten Zustand (sowohl bei anliegendem Feld als auch nach Abschalten desselben) als auch die über eine große Fläche einer elektrooptischen Anzeige betrachtete Gleichmäßigkeit des Kontrastes mit steigender Packungsdichte zunimmt. Die festen Teilchen im erfindungsmäßigen 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. Besonders bevorzugt sind solche Medien, deren Teilchendichte sich in einem derartigen Versuch wegen der sehr hohen Viskositäten smektischer Phasen nicht wesentlich erhöhen läßt. Vorteilhafterweise führt man eine Probezentrifugation im Temperaturbereich der nematischen oder isotropen Phase durch. Der Gleichgewichtszustand der Sedimentation bei die sen Versuchen ist in diesen im Verhältnis zu smektischen Phasen niedrigviskosen Phasen im wesentlichen nach 5 min er reicht. Es hat sich gezeigt, daß Medien, die in einem solchen Versuch eine Erhöhung von Q auf mehr als das 1,7fache ergeben, in einer elektrooptischen Vorrichtung Bilder von unzureichender Qualität ergeben.

Die transparenten Platten des erfindungsgemäßen elektro optischen Anzeigeelementes 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 aus reichender 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 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 ist bekannt, daß ITO-Schichten Licht verschiedener LASER- Quellen absorbieren (vgl. D. Coates). Dies wird auch hier zur örtlichen Aufheizung des flüssigkristallinen Mediums über den die Übergangstemperatur zur nematischen oder isotropen Phase hinaus ausgenutzt. Es können aber auch Farb stoffe, die das Licht von He-Ne- oder GaAs-Lasern absorbieren, dem Medium beigegeben werden.

Das erfindungsgemäße Medium bietet die Möglichkeit der Her stellung eines löschbaren Datenspeichers: bei Absorption von Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge durch einen im Medium gelösten Farbstoff kann durch lokale Erwärmung und anschließender Abkühlung unter Bildung eines lichtstreuenden Bereiches in eine dünne Schicht eine Information einge schrieben werden. Diese kann durch Anlegen eines elek trischen Feldes wieder gelöscht werden.

Durch Ultraschall lassen sich örtlich begrenzte Teilflächen oder die gesamte Fläche der elektrooptischen Vorrichtung in einen stark lichtstreuenden Zustand versetzen, der nach Ab schalten der Ultraschallanregung erhalten bleibt, und der durch ein elektrisches Feld wieder in einen transparenten Zustand überführt werden kann. Im Zusammenhang der Erfindung wird die Einwirkung von Ultraschall auf das flüssigkristal line Medium als mechanische Einwirkung verstanden. Es wurde festgestellt, daß zur Erzeugung lichtstreuender Teilflächen eine Schallfrequenz von 800 kHz besser geeignet ist als eine solche von 30 kHz. Bilder, die sich aus einer Vielzahl von unabhängigen Teilflächen zusammensetzen, können von unab hängig - vorteilhafterweise mit Hilfe eines Lasers durch den bekannten optoakustischen Effekt - anregbaren Ultraschall quellen erzeugt werden, die in eine transparente Platte integriert sind.

Wenn die Krafteinwirkung auf das flüssigkristalline Medium, in dessen Folge, vermutlich durch Scherwirkung, Bereiche unterschiedlicher molekularer Orientierung erzeugt werden, durch eine parallele Verschiebung der Platten erfolgen soll, kann dies vorteilhafterweise durch eine einfache, auf der Lorentz-Kraft beruhende Anordnung oder durch Zuhilfenahme eines elektrostriktiven Bauelementes erfolgen. Der Einsatz solcher Elemente zur Bewirkung einer Strömung innerhalb der das flüssigkristalline Element enthaltenden Schicht, ohne daß die Platten bewegt zu werden brauchten, ist ebenfalls möglich.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen.

Beispiel 1

10 g 4-Octyl-biphenyl-4-carbonitril mit den Übergangs temperaturen von kristallin zu S_A bei 21°C und von S_A zu nematisch bei 32,5°C und einer Dichte von 0,975 g/cm³ werden unter Rühren 0,29 g Aerosil R 812 (Degussa AG) mit einem mittleren Durchmesser der Primärteilchen von 7 nm und einer spezifischen Oberfläche nach BET von etwa 260 m²/g gegeben. Der Anteil der festen Teilchen am Gesamtvolumen des flüssigkristallinen Mediums errechnet sich zu 1,27 Vol.-%, entsprechend einem Q von 0,0127. Zur Prüfung der Erhöhbarkeit der Teilchendichte werden 2 cm³ des flüssigkristallinen Mediums in ein mit einer Mensur versehenes Zentrifugierglas (Höhe kleiner als 5 cm) gefüllt und bei 35°C 5 min bei 3750 Umdrehungen/min zentrifugiert, wobei die Innenwand des Bodens des Glases einen Abstand von 14 cm vom Drehzentrum hat. Das nach der Abkühlung auf 20°C abgelesene Volumen der von festen Teilchen freien S_A-Phase (im metastabilen Zustand befindlich) beträgt 0,3 cm³. Hieraus ergibt sich eine Erhöhbarkeit von Q auf ca. das 1,2fache.

Beispiel 2

Das flüssigkristalline Medium aus Beispiel 1 mit einem Q von 0,0127 wird bei 25°C in einer Dicke von 18 µm zwischen zwei Glasplatten gebracht, die auf ihren Innenseiten transparente Elektroden aus Indium/Zinn-Oxid mitsamt Zuleitungen haben, wie sie allgemein in der Anzeigetechnik gebräuchlich sind. Bei Anlegen einer sinusförmigen Wechselspannung von 180 V (effektiv, 400 Hz) wird die zuvor im durchfallenden natür lichen Licht undurchsichtige Anordnung transparent (Zustand 1). Dieser Zustand bleibt nach Abschalten der Spannung er halten. Bei Anlegen einer Spannung von 180 V (effektiv, 90 Hz) wird die Anordnung innerhalb von 10 s deutlich trübe (Zustand 2). Auch dieser Zustand bleibt nach Abschalten der Spannung erhalten. Die verschiedenen Grade der Lichtdurch lässigkeit werden in dieser Anzeige mit Hilfe eines Photo meters (Shimadzu UV-160A) mit Licht der Wellenlänge 589 nm und einem Öffnungswinkel des durchfallenden Strahles von etwas 4°C gemessen. Für Zustand 1 ergibt sich eine Extinktion von 0,17, für Zustand 2 0,53.

Beispiel 3

5,0 g der flüssigkristallinen Mischung S7 (Merck Ltd. Poole) mit der Phasenfolge S_A-nematisch 56,1°C und nematisch isotrop 56,8°C sowie einer Dichte von 0,945 g/cm³ bei 20°C werden bei 60°C mit 0,52 g der pyrogenen Kieselsäure Aerosil 200 (mittlerer Durchmesser der Primärteilchen 12 nm, BET-Oberfläche 200 m²/g, Dichte 2,2 g/cm³) und 0,10 g Aluminiumoxid C (Degussa AG, mittlerer Durchmesser der Primärteilchen 13 nm, BET-Oberfläche 100 m²/g, Dichte 2,9 g/cm³) verrührt. Rechnerisch ergibt sich ein Q von 0,049. In einem Zentrifugierversuch zwischen 80 und 60°C in Analogie zu Beispiel 1 konnte die Teilchendichte nicht meß bar erhöht werden.

Beispiel 4

Das flüssigkristalline Medium aus Beispiel 3 wird in 14 µm Dicke analog zu Beispiel 1 in eine elektrooptische Vor richtung integriert. Die Vorrichtung wird auf 40°C erwärmt und an die Elektroden eine Spannung von 120 V (effektiv, 500 Hz) gelegt. Nach dem Abkühlen der Vorrichtung bei anliegen der Spannung auf Raumtemperatur erscheint die Vorrichtung transparent. Dieser Zustand bleibt nach Abschalten der Spannung erhalten. Durch leichtes Bewegen der Glasplatten gegeneinander wird in dem flüssigkristallinen Medium eine bleibende starke Lichtstreuung erzeugt. Nach Anlegen der Spannung wird die Vorrichtung wieder transparent.

Beispiel 5

5 g der käuflichen flüssigkristallinen Mischung ZLI 3079 (E. Merck, Darmstadt) mit der Phasenfolge kristallin-S_C* 3°C, S_C*-cholesterisch 74°C und cholesterisch-isotrop 92°C sowie einer Dichte von 0,957 bei 20°C werden in der in Beispiel 1 gezeigten Weise mit Aerosil R 812 versetzt, so daß ein Q von 0,030 resultiert. Die Dichte der festen Teilchen in diesem flüssigkristallinen Medium läßt sich durch eine im selben Beispiel gezeigte Probezentrifugation, bei der die Tempe ratur des Mediums zwischen 120 und 95°C bleibt, nicht erhöhen.

Claims

1. Flüssigkristallines Medium, enthaltend eine smektische Phase und in ihr dispergierte feste Teilchen, dadurch ge kennzeichnet, daß der Quotient aus dem von den festen Teilchen verdrängten Volumen und dem relativen Feststoff volumen der festen Teilchen zwischen 0,005 und 0,15 beträgt.

2. Flüssigkristallines Medium nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die smektische Phase eine S_A Phase ist.

3. Flüssigkristallines Medium nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die smektische Phase eine S_C Phase ist.

4. Flüssigkristallines Medium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient zwischen 0,01 und 0,06 liegt.

5. Flüssigkristallines Medium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient durch Verdichten bei einer Zentrifugalbeschleunigung zwischen 13 800 und 21 600 m/sec² auf höchstens das 1,7-, vorzugsweise auf höchstens das 1,1fache erhöht werden kann.

6. Flüssigkristallines Medium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten festen Teilchen eine spezifische Oberfläche von 30 bis 700 m²/g haben.

7. Flüssigkristallines Medium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Teilchen aus einem feindispersen im wesentlichen anorganischen Material bestehen.

8. Flüssigkristallines Medium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Teilchen aus pyrogener Kieselsäure bestehen.

9. Flüssigkristallines Medium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Teilchen aus silanisierter pyrogener Kieselsäure bestehen.

10. Flüssigkristallines Medium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Teilchen untereinander über organische Reste vernetzt sind.

11. Elektrooptische Vorrichtung, bestehend aus zwei Platten, von denen mindestens eine transparent ist und die auf ihren Innenseiten transparente Elektroden tragen von denen mindes tens eine transparent ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Platten ein flüssigkristallines Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angeordnet ist.

12. Jalousie, bestehend aus zwei transparenten Platten, da durch gekennzeichnet, daß sich zwischen ihnen ein flüssig kristallines Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 10 befindet.

13. Verfahren zur Erzeugung eines Bildes in einer elektro optischen Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß man in dem sich zwischen den beiden Platten befindlichen flüssigkristallinen Medium

- nach Variante a) durch Einwirkung einer mechanischen Kraft
- oder nach Variante b) durch Anlegen eines elektrischen Feldes

einen transparenten Bereich in einen weniger transparenten Bereich umwandelt, der durch Anlegen eines elektrischen Feldes in einen transparenten Zustand überführbar ist.

14. Verwendung der elektrooptischen Vorrichtung nach An spruch 11 als Fernsehschirm, Datenspeicher oder Vorrichtung zur manuellen Wiedergabe von Bildern und Zeichen.