DE4215868A1

DE4215868A1 - Verfahren zur Herstellung und Anordnung zum Betrieb mikrogekapselter Flüssigkristall-Systeme mit elektrisch schaltbarer optischer Transmission

Info

Publication number: DE4215868A1
Application number: DE19924215868
Authority: DE
Inventors: Helen Rose Dr Wilson
Original assignee: Interpane Entwicklungs und Beratungs GmbH and Co KG
Current assignee: Interpane Entwicklungs und Beratungs GmbH and Co KG
Priority date: 1992-05-14
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1993-11-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und eine Anordnung zum Betrieb von transparenten Mehrschichtanordnungen, die im folgenden als Flüssigkristall-Systeme bezeichnet werden, wobei zumindest eine der Schichten aus einer mikrogekapselten Flüssigkristallschicht besteht. Bei einer mikrogekapselten Flüssigkristallschicht sind kleine Tröpfchen eines doppelbre chenden Flüssigkristallmaterials in einem transparenten Kunst stoffmaterial homogen verteilt eingebettet.

Ein mikrogekapseltes Flüssigkristall-System entsprechend der vorliegenden Erfindung findet seine Anwendung z. B. in Wärme- und Lichtschutz-Systemen. Bei Wärme- und Lichtschutz-Systemen wird angestrebt, die optische Transmission z. B. im Spektralbe reich der Sonnenstrahlung elektrisch schalten zu können.

Der Einsatz von Flüssigkristallen in Verbindung mit optischen Anzeigen ist seit längerem bekannt. Bei solchen Anordnungen wird eine Flüssigkristallschicht homogener Dicke zwischen zwei Polarisatoren angeordnet. Durch Ausnutzen der polarisations drehenden Eigenschaften von Flüssigkristallfilmen kann die optische Transmission dieser Anordnungen in Abhängigkeit von einem elektrischen Feld geschaltet werden. Für den Einsatz in großflächigen Wärme- und Lichtschutz-Systemen sind solche Anordnungen jedoch nicht geeignet, da großflächige Anordnungen, die eine Flüssigkristallschicht homogener Dicke aufweisen, mit vertretbarem Aufwand nicht herstellbar sind.

Zur elektrischen Schaltung der optischen Transmission in großflächigen Wärme- und Lichtschutz-Systemen eignen sich jedoch mikrogekapselte Flüssigkristall-Systeme, deren Herstellung und Betrieb der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.

Wie anhand von Fig. 2A und 2B erläutert wird, kann die optische Transmission einer mikrogekapselten Flüssigkristallschicht 1 durch Anlegen eines elektrischen Feldes E in weiteren Grenzen variert werden. Fig. 2A zeigt einen Ausschnitt aus einer mikro gekapselten Flüssigkristallschicht 1, in der die Flüssigkri stalltröpfchen 2 homogen verteilt in dem transparenten Kunst stoffmaterial 3 eingebettet sind. Befindet sich die mikrogekap selte Flüssigkristallschicht nicht in einem elektrischen Feld E, so ordnen sich die Flüssigkristallmoleküle in ihrer Längs richtung im wesentlichen parallel zueinander und parallel zur Grenzfläche zwischen den Flüssigkristalltröpfchen 2 und dem transparenten Kunststoffmaterial 3, was in Fig. 2A durch die Linien 5 angedeutet ist. Innerhalb der Flüssigkristalltröpfchen liegt daher eine polförmige Anordnung der einzelnen Flüssigkristallmoleküle vor. Die Vorzugsrichtung der polförmigen Anord nung ist nicht festgelegt, sondern ist in den verschiedenen Tröpfchen unterschiedlich orientiert, wie in Abb. 2A angedeu tet. Flüssigkristalle weisen im allgemeinen optisch anisotrope Eigenschaften auf, d. h. sie verfügen über einen außerordent lichen Brechungsindex n_ao, in der Vorzugsrichtung der Molekül achsen und über einen ordentlichen Brechungsindex n_o in den Richtungen senkrecht zur Vorzugsrichtung der Molekülachsen. Weist das transparente Kunststoffmaterial 3, in welches die Flüssigkristalltröpfchen 2 eingebettet sind, einen Brechungs index n_p auf, der genauso groß ist, wie der ordentliche Brechungsindex n_o des Flüssigkristallmaterials, so liegt aufgrund der beschriebenen Ausrichtung der Flüssigkristalle eine Diskontinuität des Brechungsindexes an der Grenzfläche zwischen den Flüssigkristalltröpfchen 2 und dem Kunststoff material 3 vor, wenn die mikrogekapselten Flüssigkristall schicht 1 keinem elektrischen Feld E ausgesetzt ist. Die Licht strahlen 4 werden somit an den Flüssigkristalltröpfchen 2 ge streut und die Flüssigkristallschicht 1 erscheint daher in Durchsicht milchig trüb. Dieser Zustand der Flüssigkristall schicht 1 wird im folgenden als nicht transparenter Schalt zustand bezeichnet.

Wenn die mikrogekapselten Flüssigkristallschicht 1, wie in Fig. 2B gezeigt, einem elektrischen Feld E ausgesetzt ist, richten sich die Achsen der Flüssigkristallmoleküle in Richtung des elektrischen Feldes E aus. Für Licht, das sich in oder entgegen der Richtung des elektrischen Feldes E ausbreitet, ist somit der außerordentliche Brechungsindex n_ao der Flüssigkristall materials ohne Einfluß. Ist der Brechungsindex n_p des umgebenden Kunststoffmaterials 3 an den ordentlichen Brechungsindex n_o des Flüssigkristallmaterials angepaßt, so erfahren in oder entgegen der Richtung des elektrischen Feldes E parallel einfallende Lichtstrahlen 4 keine Streuung an den Flüssigkristalltröpfchen 2. Die Flüssigkristallschicht 1 erscheint daher durchsichtig und klar. Dieser Zustand der Flüssigkristalltröpfchen 1 wird im folgenden als transparenter Schaltzustand bezeichnet.

Für den Einsatz eines mikrogekapselten Flüssigkristall-Systems in einem Wärme- und Lichtschutz-System ist es von essentieller Bedeutung, daß ein möglichst großer Anteil der einfallenden Strahlungsenergie nicht durch die mikrogekapselte Schicht hindurchtritt, sondern in Rückwärtsrichtung, d. h. um Streu- Winkel <90°, gestreut wird. Der Anteil dieser Rückwärtsstreuung nimmt dann einen großen Wert an, wenn der Durchmesser der Flüssigkristalltröpfchen 2 der Größenordnung der Wellenlänge der einfallenden Strahlung entspricht.

Aus der Patentschrift US-4,435,047 ist ein mikrogekapseltes Flüssigkristall-System mit der oben beschriebenen Wirkungsweise für die Anwendung in optischen Anzeigen bekannt. Bei dem die Flüssigkristalltröpfchen einbettenden Kunststoffmaterial han delt es sich um Polyvinylalkohol (PVAL). Bei dem offenbarten Herstellungsverfahren des mikrogekapselten Flüssigkristall- Systems wird zunächst das Flüssigkristallmaterial mit dem Polyvinylalkohol gemischt. Sodann wird unter Zugabe eines "Träger-Mediums", wie z. B. Wasser, eine Emulsion gebildet, die kleine Tröpfchen des "Träger-Mediums" beinhaltet. Bei einem nachfolgenden Trocknen der Emulsion scheidet das "Träger- Medium" durch Verdampfen aus der Emulsion aus, der Polyvinyl alkohol wird ausgehärtet und das Flüssigkristallmaterial lagert sich bevorzugt in den durch das "Träger-Medium" ausgebildeten tropfenförmigen Aussparungen an.

Dieses bekannte Verfahren zur Herstellung einer mikrogekap selten Flüssigkristallschicht weist jedoch einige wesentliche Nachteile auf, die es zumindest hinsichtlich einer Verwendung zur Herstellung von mikrogekapselten Flüssigkristall-Systemen für Wärme- und Lichtschutz-Systeme ungeeignet erscheinen lassen. So wird die Größe der Flüssigkristalltröpfchen von der Emulsion des "Träger-Mediums" in der Mischung, bestehend aus dem Flüssig kristallmaterial und dem Polyvinylalkohol vorgegeben. Die dabei entstehenden Flüssigkristalltröpfchen nehmen einen Durchmesser bis zu 25 µm an. Zudem läßt sich die Größe der Tröpfen des "Träger-Mediums" in der Emulsion nicht homogen und reproduzier bar einstellen und das vollständige Ausfüllen der durch das "Träger-Medium" ausgebildeten tropfenförmigen Aussparungen durch das Flüssigkristallmaterial beim Aushärten des Polyvinyl alkohols ist nicht sichergestellt. Wie bereits dargelegt, ist ein wesentliches Kriterium für die Eignung eines mikrogekap selten Flüssigkristall-Systems in einem Wärme- und Lichtschutz- System, daß der Durchmesser der Flüssigkristalltröpfchen in der Größenordnung der zu streuenden Strahlung, d. h. in der Größen ordnung der Lichtwellenlänge liegt. Dies bedeutet, daß die Flüssigkristalltröpfchen einen Durchmesser von höchstens 2 µm aufweisen dürfen, um eine effektive Rückstreuung zu gewährlei sten. Mit dem in der US-4,435,047 für die Herstellung von optischen Anzeigen offenbarten Verfahren können Flüssigkristall tröpfchen eines derart kleinen Durchmessers jedoch nicht zuver lässig erzeugt werden.

Darüber hinaus erfordert der Einsatz von mikrogekapselten Flüssigkristallschichten in Wärme- und Lichtschutz-Systemen ein Einbetten der Flüssigkristallschicht zwischen zwei Substrat schichten, wie z. B. Glasplatten, um einer mechanischen Zer störung, Verwitterung oder Zersetzung durch UV-Strahlung vorzu beugen. Dabei müssen die Substratschichten an der Flüssigkri stallschicht beidseitig bündig anliegen, da ein Luftspalt dazwischen zu Interferenzerscheinungen führen würde. Bei dem in der US-4,435,047 offenbarten Herstellungsverfahren kann die zweite Substratschicht jedoch erst nach dem Aushärten des PVALs aufgebracht werden, da während des Aushärtevorgangs das "Träger-Medium" aus der Flüssigkristallschicht aufdampft und deshalb eine Abdeckung bereits in diesem Verfahrensschritt durch eine zweite Substratschicht nicht möglich ist. Nach dem Aushärten des PVALs ist es jedoch nicht mehr möglich, mit vertretbarem Aufwand eine zweite Substratschicht überall bündig aufzulegen, insbesondere wenn die Substratschichten aus einem nicht flexiblen Material, wie Glas, bestehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von mikrogekapselten Flüssigkristall-Systemen mit elektrisch schaltbarer Transmission, die sich zum Einsatz in Wärme- und Lichtschutz-Systemen eignen, anzugeben. Dabei soll einerseits im nichttransparenten Schaltzustand des mikrogekap selten Flüssigkristall-Systems ein möglichst kleiner Anteil der eingestrahlten Lichtintensität durch das mikrogekapselte Flüs sigkristall-System hindurchtreten und andererseits im transpa renten Schaltzustand des mikrogekapselten Flüssigkristall- Systems ein möglichst großer Anteil der eingestrahlten Inten sität durch das mikrogekapselte Flüssigkristall-System hin durchtreten, wobei die Durchsicht durch das Flüssigkristall- System frei von störenden Beeinträchtigungen, wie Interferenz erscheinungen oder dergleichen sein soll. Dabei soll die mikro gekapselte Flüssigkristallschicht ausreichend gegen mechani sche Zerstörung und Zersetzung durch UV-Strahlung geschützt und der Betrieb des mikrogekapselten Flüssigkristall-Systems mittels einer einfachen Anordnung möglich sein.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden an in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines mikrogekapselten Flüssigkristall-Systems, das mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt wurde;

Fig. 2A und 2B zeigen die Wirkungsweise eines mikrogekapselten Flüssigkristall-Systems;

Fig. 3A bis 3G einige Schritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens von mikroge kapselten Flüssigkristall-Systemen;

Fig. 4 das Aufbringen einer Ausgangslösung auf ein Substrat entsprechend eines Verfahrensschrittes des erfin dungsgemäßen Herstellungsverfahrens;

Fig. 5 eine beispielhafte Anordnung zum Bestrahlen mit ultravioletter Strahlung bei einem Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;

Fig. 6 eine Anordnung zum Betrieb eines mikrogekapselten Flüssigkristall-Systems.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mikrogekapselten Flüssigkristall-Systems, das mit dem erfindungsgemäßen Verfah ren hergestellt wurde. Zwischen zwei transparenten Substraten 10 und 11, die jeweils mit einer transparenten elektrisch leitfähigen Schicht 12 bzw. 13 beschichtet sind, befindet sich die mikrogekapselte Flüssigkristallschicht 1. Die transparen ten Substrate 10, 11 können z. B. durch zwei Glasplatten gebil det werden. Jedoch eignen sich auch andere transparente Mate rialien, wie z. B. transparente Kunststoffe. Insbesondere ist es auch möglich, eine oder beide der transparenten Substrate 10, 11 aus einem mechanisch flexiblen Material auszuführen) so daß das mikrogekapselte Flüssigkristall-System auch für nichtpla nare Anwendungen, wie z. B. Kraftfahrzeugfensterscheiben, geeignet ist.

Die Substrate 10 bzw. 11 sind jeweils mit einer transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 12 bzw. 13 auf der zur mikroge kapselten Flüssigkristallschicht weisenden Fläche beschichtet, um in der mikrogekapselten Flüssigkristallschicht 1 ein elek trisches Feld erzeugen zu können. Die elektrisch leitfähigen Schichten 12 und 13 schließen dabei bündig an die mikrogekap selte Flüssigkristallschicht 1 an, und sind z. B. aus Indium zinnoxid oder entspiegeltem Silber hergestellt. Die Dicke dieser leitfähigen Schichten ist so zu bemessen, daß eine aus reichende optische Transparenz gewährleistet ist und zum an deren der Flächenwiderstand einen derart geringen Wert annimmt, daß das elektrische Feld über die gesamte Ausdehnung der mikro gekapselten Flüssigkristallschicht 1 homogen ist. Vorzugsweise ist die Dicke der leitfähigen Schicht so zu dimensionieren, daß diese für den Übergang von dem Medium mit kleineren zum Medium mit höherem Brechungsindex als Antireflexschicht wirkt.

Die transparente, mikrogekapselten Flüssigkristallschicht be steht aus Flüssigkristalltröpfchen 2, die einen einheitlichen Durchmesser von vorzugsweise 2 µm oder weniger aufweisen und zusammen mit Abstandshaltern 14 in ein transparentes Kunststoff material 3 eingebettet sind. Als Abstandshalter 14 eignen sich Materialien aus einem festen Material, wie z. B. Glaskugeln oder Glasfasern, die geeignet sind, einen konstanten Abstand zwi schen den beiden beschichteten Seiten der transparenten Sub strate 10 und 11 zu definieren.

Der Abstand zwischen den beiden beschichteten Seiten der Substrate ist so zu wählen, daß dieser wesentlich größer als der Durchmesser der Flüssigkristalltröpfchen 2 ist und zum anderen die notwendige Feldstärke zum elektrischen Schalten der Flüssigkristallschicht keine zu hohen elektrischen Spannungen erfordert. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Flüssigkristall schicht 10 µm bis 500 µm.

Im folgenden wird anhand der Fig. 3A bis 3G ein Ausführungs beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines mikrogekapselten Flüssigkristall-Systems erläutert.

Zunächst wird, wie in Fig. 3A gezeigt, jeweils eine der Flächen der beiden transparenten Substrate 10 und 11 mit einer transpa renten, elektrisch leitfähigen Schicht 12 bzw. 13, wie z. B. Indiumzinnoxid, z. B. mittels eines Sputterverfahrens oder eines pyrolitischen Verfahrens beschichtet, sodann werden Leiterele mente (54, 55 in Fig. 6) zum elektrischen Kontaktieren der transparenten, elektrisch leitfähigen Schichten 12, 13 an den beiden Substraten angebracht.

Im nächsten Verfahrensschritt wird eine Lösung, bestehend aus einem transparenten, flüssigen, polymerisierbaren Kunststoff material und einem doppelbrechenden Flüssigkristallmaterial, hergestellt. Das polymerisierbare Kunststoffmaterial und das doppelbrechende Flüssigkristallmaterial sind so auszuwählen, daß zum einen das Flüssigkristallmaterial in dem Kunststoff material eine hohe Löslichkeit aufweist, wenn dieses im flüs sigen Zustand vorliegt, und zum anderen das Flüssigkristall material in dem Kunststoffmaterial eine niedrige Löslichkeit aufweist, wenn dieses im festen, auspolymerisiertem Zustand vorliegt. Der Lösung ist ein solches Gewichtsverhältnis der Ausgangskomponenten zugrunde zu legen, das die Löslichkeit des Flüssigkristallmaterials in dem flüssigen, polymerisierbaren Kunststoffmaterial nicht überschritten ist, jedoch die Lös lichkeit des Flüssigkristallmaterials in dem Kunststoffmaterial überschritten wird, wenn das Kunststoffmaterial in seinen festen auspolymerisierten Zustand übergeht. Vorzugsweise wird das Gewichtsverhältnis der Ausgangskomponenten so bemessen, daß die Löslichkeitsgrenze des Flüssigkristallmaterials in dem flüssigen, polymerisierbaren Kunststoffmaterial gerade erreicht oder geringfügig unterschritten wird. Ein Polymerisieren des Kunststoffmaterials führt folglich zu einer Phasentrennung zwi schen einer Phase aus der gesättigten Lösung und einer Flüssig kristallphase. Geschieht dieser Polymerisierungsvorgang schnell genug, so erfolgt die Phasentrennung in Form von homogen ver teilten kleinen Tröpfchen. Der Durchmesser der Flüssigkristall tröpfchen ist über die Geschwindigkeit des Polymerisierungsvor gangs und die Dichte der Tröpfchen pro Volumeneinheit ist über die Konzentration der Ausgangslösung einstellbar.

Um die eingangs erläuterte Wirkungsweise einer elektrisch schaltbaren, mikrogekapselten Flüssigkristallschicht, insbeson dere eine ungetrübte, klare Durchsicht im transparenten Zustand, zu erreichen, muß der ordentliche Brechungsindex n_o des doppel brechenden Flüssigkristallmaterials mit dem Brechungsindex n_p der festen Lösung, bestehend aus dem festen, aus polymerisier ten Kunststoffmaterial und dem darin entsprechend der Löslich keitsgrenze gelösten Flüssigkristallmaterial, im wesentlichen übereinstimmen. Soll jedoch nur ein Schalten zwischen zwei Zu ständen, die zwar eine unterschiedliche optische Transmission aufweisen, jedoch beide keine ungetrübte, klare Durchsicht durch die Flüssigkristallschicht ermöglichen, bewirkt werden, so ist es ausreichend, daß der ordentliche Brechungsindex n_o des doppelbrechenden Flüssigkristallmaterials dem Brechungs index n_p der festen Lösung, bestehend aus dem festen, auspoly merisierten Kunststoffmaterial und dem darin entsprechend der Löslichkeitsgrenze gelösten Flüssigkristallmaterial, näher kommt als der außerordentliche Brechungsindex n_ao des doppel brechenden Flüssigkristallmaterials.

Die oben genannte Anpassung des ordentlichen Brechungsindex n_o des Flüssigkristallmaterials an den Brechungsindex nder fe sten Lösung, die die Flüssigkristalltröpfchen einbettet, be zieht sich auf einen im wesentlichen senkrechten Einfall des Lichtes in die mikrogekapselten Flüssigkristallschicht. Bei einem schrägen Einfall des Lichtes in die Flüssigkristall schicht sind die Brechungsindizes so aufeinander abzustimmen, daß der Brechungsindex n_p der festen Lösung zwischen dem ordentlichen n_o und außerordentlichen Brechungsindex n_ao des doppelbrechenden Flüssigkristallmaterials liegt.

Als polymerisierendes Kunststoffmaterial eignet sich insbeson dere ein einkomponentiger, optisch transparenter Klebstoff, wie z. B. der Klebstoff mit der Handelsbezeichnung Norland 65 (NOA65) der Firma Norland Products Inc., New Brunswick, U.S.A. Als doppelbrechende Flüssigkristalle eignen sich insbesondere Flüssigkristalle der Produktgruppe "Licrilite", z. B. der Flüssigkristall mit der Handelsbezeichnung BLO36, der Firma Merck Ltd., Poole, Great Britain.

In dem folgenden Verfahrensschritt wird ein bestimmtes Volumen der Lösung 20 auf eine Teilfläche der beschichteten Fläche eines der Substrate 10, wie in Fig. 3B gezeigt, aufgebracht. Zusätzlich sind Abstandshalter 14 aufzubringen. Die Abstands halter 14 können z. B. vor dem Aufbringen der Lösung in diese eingerührt werden oder sie können, z. B. wie in Fig. 3C gezeigt, vor dem Aufbringen der Lösung auf die beschichtete Fläche des Substrates 10 aufgestreut werden. In dem nächsten Verfahrens schritt wird das zweite Substrat 11 so aufgelegt, daß dessen beschichtete Seite mit der Lösung 20, wie in Fig. 3D gezeigt, in Verbindung kommt. Sodann werden die beiden Substrate 10 und 11 so zusammengeführt, daß die Lösung 20 ausgehend von den Teilflächen, auf welche sie aufgebracht wurde, gleichmäßig und vollständig zwischen den Substraten verteilt wird und der Abstand der beiden elektrisch leitfähigen Schichten 13 und 14 durch die Abstandshalter 14 bestimmt ist.

Vorzugsweise wird die Form der Teilflächen, auf die die Lösung aufgebracht wird, so gewählt, daß beim Zusammenführen der Sub strate 10 und 11 die Ränder der beschichteten Flächen der Sub strate im wesentlichen gleichzeitig erreicht werden. In Fig. 4 ist gezeigt, daß für die Teilfläche 30 dabei eine kissenförmige Form zu wählen ist, wenn die beschichtete Fläche 31 des Sub strates rechteckförmig ist.

In Fig. 3E ist dargestellt, daß das Zusammenführen der Substrate 10 und 11 auch durch Aufwalzen mittels einer Walze 21 bewirkt werden kann, wenn zumindest eines der Substrate 10, 11 mechanisch flexibel ausgeführt ist.

Schließlich wird die polymerisierbare, flüssige Kunststoff material-Komponente der Lösung 20 durch Bestrahlen mit ultra violetter Strahlung auspolymerisiert. Bei diesem Vorgang werden durch Phasentrennung die Flüssigkristalltröpfchen 2 ausgebildet.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Bestrahlen der Lösung 20 mit ultravioletter (UV)-Strahlung dargestellt. Im Brennpunkt des Parbolspiegels 41 befindet sich eine UV-Strahlung emittierende Strahlungsquelle 40 (z. B. eine Xenonlampe). Ein UV-Spiegel 42 und ein Lichtspiegel 43 reflek tieren die von der Strahlungsquelle 40 ausgehende UV-Strahlung und Strahlung in sichtbaren Spektralbereich, jedoch keine infrarote Strahlungsanteile, die eine Erwärmung und gegebenen falls eine Schädigung der Lösung 20 bewirken könnte. Die ultra violette Strahlung tritt durch für UV-Strahlung durchlässige jedoch Infrarotstrahlung reflektierende Filter 44, 45 hindurch und trifft über das transparente Substrat 11 und über die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 13 auf die Lösung 20. Um die Bestrahlungszeit zu verkürzen, kann auch auf der anderen, dem Substrat 10 zugewandten Seite eine zweite Be strahlungsvorrichtung in gleicher Weise angeordnet sein.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung zum Betrieb des mikrogekapselten Flüssigkristall-Systems, das z. B. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein kann. Bei der dargestellten Aus führungsform des Flüssigkristall-Systems erstreckt sich die Flüssigkristallschicht 1 nicht bis zum Rand der Substrate 10, 11, um das Anbringen der Leiterelemente 54, 55 zu erleichtern. Wird zwischen den elektrisch leitfähigen Schichten 12 und 13 eine elektrische Spannung angelegt, die von dem Spannungs generator 53 erzeugt und über die Zuleitungen 51 und 52 und die an den Substraten 10 und 11 angebrachten Leiterelemente 54 und 55 zugeführt wird, so bewirkt das in der mikrogekapselten Flüssigkristallschicht 1 herrschende elektrische Feld die in Fig. 2B gezeigte Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle. Die Flüssigkristallschicht 1 geht beim Anlegen der elektrischen Spannung in ihren transparenten Zustand über.

Für den Betrieb des Flüssigkristallsystems ist eine Wechsel spannung besser geeignet als eine Gleichspannung, da beim Anlegen einer Gleichspannung eine elektro-chemische Zersetzung der mikrogekapselten Flüssigkristallschicht auftreten kann. Es ist vorteilhaft, eine rechteckförmige Wechselspannung zu ver wenden, da bei dieser der Betrag der Spannung im wesentlichen konstant ist. Das Flüssigkristallsystem kann jedoch auch mit einer sinusförmigen Wechselspannung betrieben werden. Die Fre quenz sollte vorzugsweise im Bereich zwischen 10Hz und 100Hz liegen, um sowohl ein elektrochemisches Zersetzen der mikro gekapselten Flüssigkristallschicht 1 bei zu kleinen Frequenzen, als auch eine zu hohe Verlustleistung bei zu hohen Frequenzen zu vermeiden.

Die Amplitude der Wechselspannung ist vom Durchmesser der Flüssigkristalltröpfchen und von der Dicke der Flüssigkristall schicht abhängig. Je kleiner der Durchmesser der Flüssigkri stalltröpfchen ist, desto höher ist die Amplitude der anzule genden Wechselspannung. Für eine 60 µm dicke Flüssigkristall schicht, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde und Flüssigkristalltröpfchen mit einem Durchmesser von etwa 1 µm aufweist, wird beim Anlegen einer Wechselspannung mit einem Effektivwert von 200 Volt eine Transmission erreicht, die 95 % der maximal erreichbaren Transmission der Anordnung entspricht.

Flüssigkristall-Systeme, die mit dem erfindungsgemäßen Verfah ren hergestellt werden, eignen sich insbesondere für den Ein satz in Wärme- und Lichtschutz-Systemen. Solche Wärme- und Lichtschutz-Systeme können z. B. bei Gebäudeverglasungen, ins besondere Überkopf-Verglasungen, Autodachscheiben, Sonnenkol lektoren und dergleichen vorteilhaft verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit elektrisch schaltbarer, optischer Transmission, mit folgenden Verfahrensschritten:

- Beschichten zweier transparenter Substrate (10, 11) auf je einer Fläche mit einer transparenten elektrisch leitfähigen Schicht (12, 13),
- Anbringen von Leiterelementen zum elektrischen Kontaktieren der transparenten, elektrisch leitfähigen Schichten (12, 13) an den beiden Substraten (10, 11),
- Mischen eines flüssigen, polymerisierbaren, transparenten Kunststoffmaterials mit einem doppelbrechenden Flüssig kristallmaterial, das in dem Kunststoffmaterial eine hohe Löslichkeit aufweist, wenn dieses im flüssigen Zustand vorliegt, und das in dem Kunststoffmaterial eine geringe Löslichkeit aufweist, wenn dieses im festen, auspolymeri sierten Zustand vorliegt, in einem Gewichtsverhältnis, das so gewählt ist, daß die Löslichkeit des Flüssigkristall materials in dem flüssigen Kunststoffmaterial nicht über schritten ist, die Löslichkeit des Flüssigkristallmaterials in dem Kunststoffmaterial jedoch überschritten ist, wenn dieses im festen, auspolymerisierten Zustand vorliegt, zu einer Lösung (20),
- Aufbringen eines bestimmten Volumens der Lösung (20) auf der beschichteten Fläche (31) eines der Substrate (10) im Umfang zumindest einer Teilfläche (30) mit vorgegebener Form der Flächenerstreckung und Aufbringen von Abstandshaltern (14) auf der beschichteten Fläche (31) dieses Substrates (10),
- Auflegen des zweiten Substrates (11) in der Weise, daß sich die Lösung (20) zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten (12, 13) befindet,
- Zusammenführen der beiden Substrate (10, 11), so daß diese sich einander annähern, wobei sich die Lösung (20) aus gehend von der Teilfläche (30) mit vorgegebener Form gleichmäßig und vollständig zwischen den Substraten (10, 11) verteilt und wobei der Abstand der beiden elektrisch leit fähigen Schichten (12, 13) durch die Abstandshalter (14) bestimmt wird,
- Bestrahlen der Lösung (20) mit ultravioletter Strahlung zum Auspolymerisieren des Kunststoffmaterials in einer möglichst kurzen Zeit.

2. Verfahren nach Anspruch 2 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das doppelbrechende Flüssigkristallmaterial so ausgewählt wird, daß dieses eine große Differenz zwischen seinem außeror dentlichen und seinem ordentlichen Brechungsindex aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymerisierbare Kunststoffmaterial und das doppel brechende Flüssigkristallmaterial so ausgewählt werden, daß der ordentliche Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials mit dem Brechungsindex einer festen Lösung, bestehend aus dem auspoly merisierten Kunststoffmaterial und dem darin entsprechend der Löslichkeitsgrenze gelösten Flüssigkristallmaterial, im wesentlichen übereinstimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das polymerisierbare Kunststoffmaterial und das doppelbre chende Flüssigkristallmaterial so ausgewählt werden, daß der Brechungsindex einer festen Lösung, bestehend aus dem auspoly merisierten Kunststoffmaterial und dem darin entsprechend der Löslichkeitsgrenze gelösten Flüssigkristallmaterial, zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Brechungsindex des doppelbrechenden Flüssigkristallmaterials liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das polymerisierbare Kunststoffmaterial und das doppel brechende Flüssigkristallmaterial so ausgewählt werden, daß die Differenz zwischen dem außerordentlichen Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials und dem Brechungsindex einer festen Lösung, bestehend aus dem auspolymerisierten Kunststoffmaterial und dem darin entsprechend der Löslichkreisgrenze gelösten Flüssigkristallmaterial, größer ist als die Differenz zwischen dem ordentlichen Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials und dem Brechungsindex der genannten festen Lösung.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem polymerisierbaren Kunststoffmaterial um einen einkomponentigen, optisch transparenten Klebstoff handelt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß Mercaptanester und Acrylatmonomere Bestandteile des polymerisierbaren Kunststoffmaterials sind.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem polymerisierbaren Kunststoffmaterial um den optisch transparenten Klebstoff mit der Handelsbezeichnung (NOA65) der Firma Norland Products Inc., New Brunswick, U.S.A., handelt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem doppelbrechenden Flüssigkristall um einen Flüssigkristall der Produktgruppe "Licrilite", insbesondere um den Flüssigkristall mit der Handelsbezeichnung BLO36, der Firma Merck Ltd., Poole, Great Britain, handelt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige, polymerisierbare Kunststoffmaterial und das Flüssigkristallmaterial im Verhältnis 3 : 2 gemischt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die transparenten, elektrisch leitfähigen Schichten (12, 13) aus Indiumzinnoxid oder entspiegeltem Silber bestehen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Schichten (12, 13) durch ein Sputterverfahren oder ein pyrolitisches Verfahren aufgebracht werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke zumindest einer der transparenten, elektrisch leitfähigen Schichten (12, 13) so bemessen ist, daß diese als Antireflexschicht wirkt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterelemente zum elektrischen Kontaktieren der transparenten, elektrisch leitfähigen Schichten (12, 13) jeweils von der beschichteten Seite des Substrates (10, 11) auf die nicht beschichtete Seite des Substrates (10, 11) führen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den transparenten Substraten (10, 11) um Glasplatten handelt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der transparenten Substrate (10, 11) mechanisch flexibel ausgeführt ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung (20) auf zumindest einer kissenförmigen Teilfläche (31) aufgebracht wird, wenn die Fläche (30) des Substrates (10) rechteckförmig ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Abstandshaltern (14) um Kugeln oder Fasern aus einem transparenten, festen Material handelt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (14) den Abstand zwischen den beiden transparenten, elektrisch leitfähigen Schichten (12, 13) auf einen Wert zwischen 10 µm und 500 µm festlegen.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (14) in der Lösung (20) homogen verteilt werden, bevor die Lösung auf die beschichtete Fläche (30) eines der Substrate (10) aufgebracht wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (14) auf der beschichteten Fläche (30) eines der Substrate (10) homogen verteilt werden, bevor die Lösung (20) auf die beschichtete Fläche (31) dieses Substrates aufgebracht wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenführen der beiden Substrate (10, 11) die Ränder der beschichteten Flächen der Substrate (10, 11) von der Lösung (20) im wesentlichen gleichzeitig erreicht werden.

23. Vorrichtung zum elektrischen Schalten einer insbesondere mit dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellten Anordnung mit elektrisch schaltbarer, optischer Transmission, die einen Spannungsgenerator (53) aufweist, zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den transparenten, elektrisch Leitfähigen Schichten (12, 13), dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der elektrischen Spannung um eine rechteckförmige Wechselspannung handelt.

24. Anordnungen, die insbesondere mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 hergestellte Anordnungen mit elektrisch schalt barer, optischer Transmission aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß diese für Gebäudeverglasungen und/oder Überkopfverglasungen und/oder Solarkollektoren und/oder Autodachscheiben oder dergleichen verwendbar sind.