DE69611483T2

DE69611483T2 - Optisches Flüssigkristallelement, Flüssigkristallanzeigeelement und Flüssigkristall-Projektionanzeigegerät, dass dieses Element verwendet

Info

Publication number: DE69611483T2
Application number: DE69611483T
Authority: DE
Inventors: Yohsuke Fujino; Yoshinori Hirai; Satoshi Niiyama
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: US6017466A; DE69611483D1; EP0751202B1; EP0751202A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Flüssigkristallelement, in dem ein Verbundstoff, der einen Flüssigkristall und ein Polymer einschließt, zwischen ein Substratpaar mit Elektroden eingeschoben ist, ein Flüssigkristallanzeigeelement und ein Flüssigkristall- Projektionsanzeigegerät, das ein solches Flüssigkristallanzeigeelement verwendet.
In den vergangenen Jahren wurden Flüssigkristallanzeigen weit verbreitet verwendet für Personal Computer, Handcomputer, tragbare Fernseher usw., unter Ausnutzung der Vorteile niedrigen Energieverbrauchs, niedriger Steuerspannung usw. Von diesen Flüssigkristallanzeigen wurden insbesondere Flüssigkristallanzeigeelemente bekannt und entwickelt, die aktive Elemente aufweisen, welche hervorragend sind im Sichtwinkel, hohe Antwortgeschwindigkeiten aufweisen und geeignet sind für Anzeigen hoher Dichte.
Anfangs wurden Flüssigkristallanzeigeelemente (LCDs) vom dynamischen Streuungstyp (dynamic scattering type, DSM) vorgeschlagen. Solche DSM-LCDs besaßen jedoch einen Nachteil in einem großen Stromverbrauch, weil eine große Menge des elektrischen Stroms durch den Flüssigkristall floss. Nun wurden LCDs vom verdrehten nematischen Typ (twisted nematic type, TN), die eine Polarisationsplatte verwendeten, weit verbreitet in Märkten als Anzeigenelemente für tragbare Fernseher oder Informationsvorrichtung vom tragbaren Typ verwendet. Da TN-LCDs einen sehr kleinen Kriechstrom und einen geringen Leistungsverbrauch besitzen, sind sie geeignet für eine Anwendung, in der Batterien als Leistungsquellen verwendet werden.
Um ein solches Problem zu lösen, wurde ein Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff, umfassend einen nematischen Flüssigkristall vorgeschlagen, der in einer Matrix eines Polymers oder eines Verbundkörpers, der eine kontinuierliche Flüssigkristallphase und ein Netzwerk artiges Polymer umfasst, dispergiert und gehalten wird. Durch die Verwendung der Streuungs-Übertragungseigenschaften des Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoffs wurde ein Flüssigkristallanzeigeelement erhalten, das in der Lage war, das an und aus von Licht direkt zu steuern ohne die Verwendung einer Polarisationsplatte, was Flüssigkristallanzeigeelement vom Dispersionstyp oder Flüssigkristallanzeigeelement vom Polymerverteilungstyp genannt wird. Die Grundstruktur und ein Verfahren zur Herstellung des Flüssigkristallanzeigeelements wird erklärt.
Für das optische Flüssigkristallelement wird ein nematischer Flüssigkristall verwendet, der eine positive dielektrische Anisotropie aufweist, wobei der Brechungsindex einer Polymerphase im Wesentlichen mit dem normalen Brechungsindex (n&sub0;) des Flüssigkristalls übereinstimmt. Der Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff ist zwischen einem Substratpaar mit Elektroden eingeschoben.
Die Substrate mit Elektroden sind aus Glas, Plastik, Keramik oder dergleichen, auf denen transparente Elektroden aus einem Material, wie z. B. ITO (In&sub2;O&sub3;-SnO&sub2;), SnO&sub2; oder dergleichen gebildet sind. Eine metallische Elektrode aus einem Material, wie z. B. Cr, Al oder dergleichen, kann in Kombination mit den oben genannten Elektroden verwendet werden, sofern es notwendig ist. Wenn die Elektroden für eine Betriebsart vom Reflexionstyp verwendet werden, können sie als Reflexionselektroden verwendet werden.
Der Flüssigkristall/Polymer-Verbundwerkstoff ist derart, dass der Brechungsindex des Flüssigkristalls in dem Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff geändert wird in Abhängigkeit davon, ob eine Spannung angelegt ist oder nicht. Wenn der Brechungsindex der Polymerphase im Wesentlichen mit dem Brechungsindex des Flüssigkristalls übereinstimmt, wird Licht durchgelassen, und wenn der erste nicht mit dem letzteren übereinstimmt, wird das Licht gestreut. Da keine Polarisationsplatte in dem optischen Flüssigkristallelement verwendet wird, kann generell eine klare Anzeige erhalten werden.
Wenn eine Spannung angelegt wird, werden Flüssigkristallmoleküle parallel zu der Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet. Demzufolge ist es einfach, die Brechungsindices zu steuern und eine hohe Durchlässigkeit ist erhältlich, wenn sich das optische Flüssigkristallelement in einem Zustand der Durchlässigkeit befindet. Ein herkömmliches Beispiel eines optischen Flüssigkristallelements unter Verwendung des Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoffs wird beschrieben.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nummer 271233/1988 (US- Patent 4,834,509) (als herkömmliche Technik 1 bezeichnet) offenbart, dass eine Mischung eines Flüssigkristalls und eines Polymerstoffs hergestellt wird unter Verwendung einer Vinylverbindung als Polymerstoff, speziell einer Acryloylverbindung, die eine Acrylurethanverbindung hohen Molekulargewichts enthält, und die Mischung wird einem Photopolymerisations-Phasentrennungsverfahren unterworfen, um eine Flüssigkristallphase und eine Polymerphase zu bilden, wobei ein Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff hoher Leistung gebildet werden kann. Die Veröffentlichung offenbart ebenso, dass ein Lichtmodulator guter optischer Eigenschaften und hoher Leistung erhalten werden kann durch die Steuerung des Lichts, das durch die Schicht des Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoffs hindurchgeht durch Ein- oder Ausschalten eines äußeren elektrischen Signals.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung mit der Nr. 196229/1986 (als eine herkömmliche Technik 2 bezeichnet) offenbart als allgemeine Beschreibung ein Flüssigkristallanzeigeelement, das gebildet wird durch die Kombination einer Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoffschicht, die Polymer und Flüssigkristall mit einem aktiven Matrix-Substrat umfasst.
Das aktive Matrix-Substrat setzt sich zusammen aus einem Substrat, auf dem Elektroden und aktive Elemente, wie z. B. Dünnschichttransistoren (TFTs), Dünnschichtdioden, nicht-lineare Widerstandsvorrichtungen aus Metall-Isoliermaterial-Metall (MIMs) oder dergleichen gebildet sind. Ein einzelnes einer Vielzahl aktiver Elemente ist mit jeder der Pixelelektroden verbunden. Ein Zählelektrodensubstrat setzt sich zusammen aus einem Substrat, auf dem eine übliche Elektrode oder Elektrode mit Muster gebildet ist, und das Zählelektrodensubstrat wird mit dem aktiven Matrix-Substrat kombiniert, um so eine Anzeige bereitzustellen.
Im Fall der Verwendung eines dreipoligen Elements, wie z. B. eines TFT als aktives Element, kann eine feste Elektrode, die üblicherweise bei allen Bildelementen verwendet wird, auf dem Gegenelektrodensubstrat vorgesehen sein. Im Fall der Verwendung eines zweipoligen Elements, wie z. B. eines MIM-Elements oder einer PIN-Diode oder dergleichen, wird das Gegenelektrodensubstrat mit einem streifenartigen Muster angewendet.
Ferner offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung mit der Nr. 33523/1989 (als eine herkömmliche Technik 3 bezeichnet), dass, wenn ein Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff durch Photopolymerisation gebildet wird, ein Flüssigkristall in dem Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff in einer bestimmten Richtung orientiert wird, durch Anlegen eines elektrischen Felds von außen, um dadurch zuvor einen normal transparenten Abschnitt oder einen halbtransparenten Abschnitt zu bilden. Wenn es erwünscht ist, ein festes Display zu erhalten, kann ein solch normaler transparenter Bereich gebildet werden.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung mit der Nr. 134238/1993 (US-Patent 5,235,445) (als herkömmliche Technik 4 bezeichnet) offenbart, dass hinsichtlich der Elastizität einer Polymerphase, die verwendet wird, ein Polymerstoff verwendet werden sollte, der eine Elastizität von 3 · 10&sup7; N/m² oder weniger bei 20ºC aufweist und 1 · 10³ N/m² oder mehr bei 40ºC. Sie beschreibt ebenso, dass die Kontrolle der Elastizität der Polymerphase einen großen Beitrag leistet für die Verringerung der Hysterese und dass eine schöne Anzeige erhalten werden kann ohne ein Restbild oder ein Hängenbleiben eines Bildes, selbst wenn ein sich bewegendes Bild angezeigt wird.
Der Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff kann hergestellt werden nach einem Emulsionsverfahren, einem Latex-Verfahren (Entfernen des Lösungsmittels) oder einem Polymerisations-Phasentrennverfahren (Photohärten, Thermohärten usw.). Bei dem Photopolymerisierungs-Phasentrennverfahren kann insbesondere ein Polymer aus einer Mischung getrennt werden durch Photopolymerisation einer photohärtbaren Verbindung und eines Flüssigkristalls, so dass eine Flüssigkristallphase von der Polymerphase eine kurze Zeit getrennt wird und eine komplizierte Grenzfläche in einem dreidimensionalen Raum in einer Flüssigkristallzelle gebildet werden kann.
Bei dem herkömmlichen optischen Flüssigkristallelement, das einen Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff umfasste, gab es jedoch ein Problem, der Art, dass eine große Speicherkapazität benötigt wurde, und eine Öffnungsrate nicht erhöht werden konnte, da es ein niedriges Spannungshaltungsverhältnis besaß, welches wichtig ist, um Pixel bei einer hohen Geschwindigkeit zu steuern. Insbesondere gab es ein großes Problem in einem Fall einer aktiven Matrix-Steuerung, um eine Bildanzeige hoher Helligkeitsgradation und hoher Dichte bei einer hohen Geschwindigkeit zu erhalten. Speziell gab es eine Beschränkung bei dem Auswählen einer photohärtbaren Verbindung, die für das Photopolymerisations- Phasentrennverfabren verwendet wird, und es war schwierig, gleichzeitig gewünschte optische Eigenschaften und hervorragende elektrische Eigenschaften (d. h. ein Spannungshaltungsverhältnis) zu erreichen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Flüssigkristallelement bereitzustellen; das mit einem Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff vorgesehen ist; der hervorragende optische Eigenschaften und elektrische Eigenschaften besitzt, ein Flüssigkristallanzeigeelement unter Verwendung eines solchen optischen Flüssigkristallelements und ein Flüssigkristall-Projektionsanzeigegerät, unter Verwendung eines solchen Flüssigkristallanzeigeelements.
Gemäß der ersten Erfindung wird ein optisches Flüssigkristallelement bereitgestellt, das ein Substratpaar mit Elektroden und einen Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff umfasst, der zwischen das Substratpaar eingeschoben ist, wobei das Polymer, welches, eine Polymerphase bildet, einen Maximalwert von 20ºC oder weniger in der Temperaturabhängigkeit der dielektrischen Verlustkonstante (bei einer Frequenz von 100 Hz bei der Messung) aufweist.
Gemäß der zweiten Erfindung wird ein optisches Flüssigkristallelement bereitgestellt gemäß der ersten Erfindung, wobei die Polymerphase ein gehärtetes Produkt einer durch Licht härtbaren vinylartigen Verbindung ist.
Gemäß der dritten Erfindung wird ein optisches Flüssigkristallelement bereitgestellt gemäß der zweiten Erfindung, wobei die durch Licht härtbare vinylartige Verbindung ein Hexamethylen oder ein Hexamethylen, das eine Seitenkette aufweist, einschließt.
Gemäß der vierten Erfindung wird ein optisches Flüssigkristallelement bereitgestellt gemäß einer der ersten bis zur dritten Erfindung, wobei das Polymer zu 5 bis 20 Gew.-% in Gegenwart eines Flüssigkristalls gequellt ist.
Gemäß der fünften Erfindung wird ein optisches Flüssigkristallelement nach einer der Erfindungen eins bis vier bereitgestellt, wobei das Polymer ein gehärtetes Produkt einer Mischung von mindestens zwei Arten einer durch Licht härtbaren vinylartigen Verbindung ist, die verschiedene Molekulargewichte aufweisen, und das Verhältnis des maximalen Molekulargewichts zu dem minimalen Molekulargewicht der durch Licht härtbaren vinylartigen Verbindungen mindestens 1,5 beträgt.
Gemäß der sechsten Erfindung wird ein optisches Flüssigkristallelement gemäß einer der ersten bis fünften Erfindung bereitgestellt, wobei der Brechungsindex des Polymers zu dem Zeitpunkt bei dem eine Spannung angelegt wird, oder zu dem Zeitpunkt, bei dem keine Spannung angelegt wird, mit dem gewöhnlichen oder normalen Brechungsindex (n&sub0;) oder dem außerordentlichen Brechungsindex (ne) im Wesentlichen übereinstimmt.
Gemäß der siebten Erfindung wird ein optisches Flüssigkristallelement gemäß der ersten bis sechsten Erfindung bereitgestellt, wobei ein äußeres Signal quer durch die Substratelektroden zugeführt wird, um eine Änderung in einem elektrischen Feld, das durch den Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff verläuft, herbeizuführen, und um einen nicht gesättigten Spannungswert zu erzeugen, wobei ein Halbton-Anzeigegerät betrieben wird.
Gemäß der achten Erfindung wird ein Flüssigkristallanzeigeelement bereitgestellt, das ein aktives Matrix-Substrat, ein Gegenelektrodensubstrat und ein Flüssigkristall/Polymer- Verbundstoff für das optische Flüssigkrisallelement, das in einer der ersten bis zur siebten Erfindung definiert ist, umfasst, wobei der Flüssigkristall-Polymer-Verbundstoff zwischen das aktive Matrix-Substrat und das Gegenelektrodensubstrat eingeschoben ist.
Gemäß der neunten Erfindung wird ein Flüssigkristall/Projektionsanzeigegerät bereitgestellt, welches das Flüssigkristallanzeigeelement, das in der achten Erfindung definiert ist, eine Lichtquelle zur Projektion und ein optisches System zur Projektion umfasst.
Gemäß der zehnten Erfindung wird ein Flüssigkristall-Projektionsanzeigegerät gemäß der neunten Erfindung bereitgestellt, wobei Licht von der Lichtquelle zur Projektion in Licht der Farben R, G und B (Rot, Grün und Blau) aufgespalten wird; das Flüssigkristallanzeigeelement für jedes Licht der Farben angeordnet ist; das Licht der Farben, die durch die Flüssigkristallanzeigeelemente modifiziert werden, synthetisch hergestellt werden, und Licht einer vollständigen Farbe eines Bildsignals durch das optische System zur Projektion projiziert wird.
Gemäß der elften Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Flüssigkristallelements bereitgestellt, welches das Einschieben einer Mischung eines Flüssigkristalls und eines photohärtbaren Polymermaterials zwischen ein Substratpaar mit Elektroden umfasst und das Härten des Polymerstoffs durch eine Polymerisations- Phasentrennung, um dadurch einen Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff zu bilden, der eine Polymerphase und eine flüssige Phase umfasst, wobei der Maximalwert in der Temperaturabhängigkeit der dielektrischen Verlustkonstante (bei einer Frequenz von 100 Hz bei der Messung) eines gehärteten Produkts eines Polymers, das die Polymerphase bildet, 20ºC beträgt oder weniger.
Gemäß der zwölften Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Flüssigkristallelements bereitgestellt gemäß der elften Erfindung, wobei der Brechungsindex des Polymers zu dem Zeitpunkt, bei dem eine Spannung angelegt wird, oder zu dem Zeitpunkt, bei dem keine Spannung angelegt wird, mit dem gewöhnlichen Brechungsindex (n&sub0;) oder dem außerordentlichen Brechungsindex (ne) des Flüssigkristalls, der verwendet wird, im Wesentlichen übereinstimmt.
Gemäß der dreizehnten Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Flüssigkristallelements gemäß der elften Erfindung oder der zwölften Erfindung bereitgestellt, wobei Licht für die Polymerisations-Phasentrennung verwendet wird.
Durch die Anwendung der oben genannten charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung kann ein optisches Flüssigkristallelement, das ein hohes Spannungshaltungsverhältnis aufweist, ein Flüssigkristallanzeigeelement unter Verwendung des optischen Flüssigkristallelements und ein Flüssigkristall-Projektionsanzeigegerät hoher Leistung unter Verwendung des Flüssigkristallanzeigeelements erhalten werden.
Bei dem Flüssigkristallanzeigeelement der vorliegenden Erfindung ist ein Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff, der eine Betriebsart vom transparenten Streuungstyp aufweist, z. B. ein Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff, der einen Flüssigkristall und ein Polymer umfasst (z. B. ein gehärtetes Produkt einer photohärtbaren Vinylverbindung), zwischen einem Substratpaar mit Elektroden auf die gleiche Weise eingeschoben, wie es in Bezug auf die herkömmlichen Techniken beschrieben ist.
Speziell umfasst das optische Flüssigkristallelement der vorliegenden Erfindung einen ausgewählten polymeren und flüssigen Stoff, um so einen Flüssigkristall/Polymer- Verbundstoff zu bilden, der eine derartige Struktur aufweist, dass diese Stoffe in einem dreidimensionalen Raum phasengetrennt sind. Der Flüssigkristall/Polymer-Verbundstoff ist zwischen dem Substratpaar mit Elektroden eingeschoben. Wenn eine Spannung quer zu den Elektroden angelegt wird, wird der Brechungsindex des Flüssigkristalls geändert, und das Verhältnis zwischen dem Brechungsindex (np) der Polymerphase und dem Brechungsindex des Flüssigkristalls wird geändert.
Als Struktur, in der das Polymer und der Flüssigkristall in einem dreidimensionalen Raum phasengetrennt sind, gibt es eine Struktur derart, dass der Flüssigkristall in eine große Anzahl feiner Löcher, die in einer Polymermatrix gebildet sind, gefüllt ist, eine Struktur derart, dass eine kontinuierliche Flüssigkristallphase in einer Polymerphase, die eine Netzwerkform aufweist, imprägniert ist, eine Struktur derart, dass eine große Zahl von Mikrokapseln, die darin den Flüssigkristall enthalten, in einer Polymermatrix dispergiert sind oder eine Struktur derart, dass Flüssigkristallphasen, die in einer Partikelform phasengetrennt sind, miteinander in einem dreidimensionalen Raum verbunden sind.
Die obengenannten Strukturen der dreidimensionalen Phasentrennung können in der Regel klassifiziert werden in eine kontinuierliche Flüssigkristallphasenstruktur, worin Flüssigkristallphasen von 60 bis 100% miteinander verbunden sind oder miteinander kommunizieren durch die Polymermatrix oder in eine Struktur einer Phasentrennung, worin der Anteil der verbundenen oder miteinander kommunizierenden Flüssigkristallphasen 30% beträgt oder weniger und die verbleibenden Flüssigkristallphasen unabhängig sind. Beim Vergleich dieser Strukturen ist die Verwendung der kontinuierlichen Flüssigkristallphasenstruktur bevorzugt, um ein optisches Flüssigkristallelement zu erhalten, das einen hohen Trübwert und ein hohes Kontrastverhältnis aufweist, weil ein Lichtstreuungseffekt, der zwischen phasengetrennten Flüssigkristalldomänen hervorgerufen wird, angewendet werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Polymerstoff ausgewählt, der einen Maximalwert von 20ºC oder weniger in der Temperaturabhängigkeit der dielektrischen Verlustkonstante (bei einer Frequenz von 100 Hz bei der Messung) aufweist. Insbesondere ist es bevorzugt, einen Polymerstoff zu verwenden, der einen Maximalwert aufweist, der niedriger liegt als die tiefste Temperatur bei der Verwendung, wobei ein hohes Spannungshaltungsverhältnis in einem optischen Flüssigkristallelement erzielt werden kann. Ferner ist es bevorzugt, einen Polymerstoff zu verwenden, der einen Maximalwert in der Temperaturabhängigkeit der dielektrischen Verlustkonstante aufweist, der -10ºC oder weniger beträgt, da es in einem noch tiefer liegenden Temperaturbereich verwendbar ist.
Ein gehärtetes Produkt einer durch Licht oder durch Wärme härtbaren Verbindung wird bevorzugt als Polymerstoff verwendet, da es eine Polymerphase in einem geschlossenen System bilden kann. Insbesondere ist die durch Licht härtbare Verbindung bevorzugt, da sie innerhalb eines kurzen Zeitraums gehärtet werden kann bei geringem Einfluß von Wärme.
Als ein spezielles Verfahren zum Herstellen des Flüssigkristall-Polymerverbundstoffs wird eine leere Zelle gebildet durch die Verwendung eines Dichtungswerkstoffs, und eine Mischung aus einem Flüssigkristall und einer härtbaren Verbindung wird durch eine Einspritzstelle auf die gleiche Weise wie bei der herkömmlichen Technik eingespritzt. Nach dem Abdichten der Einspritzstelle wird das härtbare Material durch Bestrahlung mit Licht oder Hitzen gehärtet. Ein Dichtungswerkstoff kann im peripheren Bereich des Aufbaus beschichtet werden, um den peripheren Bereich abzudichten. Nach diesem Verfahren kann der Einspritzschritt einfach sein und die Herstellbarkeit ist sehr hoch, da es nur notwendig ist, die nicht-gehärtete Mischung aus Flüssigkristall und härtbarer Verbindung durch Beschichten, wie zum Beispiel Walzenbeschichten, Schleuderbeschichten, Drucken oder durch Verwendung eines Spenders oder Verteilers oder dergleichen bereitzustellen.
Das Verhältnis zwischen dem Spannungshaltungsverhältnis und dem Flüssigkristall/Polymerverbundstoff in der vorliegenden Erfindung, insbesondere das Verhältnis zwischen dem Spannungshaltungsverhältnis und dem Flüssigkristall/Polymerverbundstoff unter Verwendung eines gehärteten Produkts einer härtbaren Verbindung wird beschrieben werden.
Bei dem herkömmlichen Flüssigkristall/Polymerverbundstoff war das Spannungshaltungsverhältnis bei der aktiven Matrixsteuerung gering, wobei eine große Speicherkapazitanz benötigt wurde und die Durchlässigkeit der Frontplatte verringert wurde.
Gründe für die Verringerung des Spannungshaltungsverhältnisses des Flüssigkristall/Polymerverbundstoffs sind die Verringerung des spezifischen Gleichstromwiderstands aufgrund ionisierter Restverunreinigungen und die dielektrische Relaxation des Polymers, das die Polymerphase bildet. Die Verringerung des Spannungshaltungsverhältnisses aufgrund der dielektrischen Relaxation des Polymers ist ein einzigartiges Phänomen des Flüssigkristall/Polymerverbundstoffes, von dem man glaubt, dass es stattfindet aufgrund einer Mikro-Brown'schen Bewegung/einer lokalen Bewegung der Hauptkette des Polymers und der Bewegung einer langen Seitenkette.
Demzufolge ist es bevorzugt, um ein hohes Spannungshaltungsverhältnis in einem praktischen Temperaturbereich zu erhalten, dass die Stellung des Maximalwertes der dielektrischen Verlustkonstante (bei einer Frequenz von 100 Hz bei der Messung) des Polymers, das eine Polymerphase bildet, eine ausreichend niedrigere Temperatur einnimmt als ein brauchbarer Temperaturbereich. In der Regel ist eine Temperatur von 20ºC oder weniger bevorzugt. In dieser Beschreibung bedeutet das Polymer ein Polymer an sich ohne einen eingeschlossenen Flüssigkristall.
Der Polymerbereich in der Polymerphase kann zusammengesetzt sein aus nur einem Polymerstoff, der das Polymer bildet, oder einem Polymerstoff, der mit dem Flüssigkristall gequellt ist. Wenn der Polymerstoff mit einem Flüssigkristall gequellt ist, verschiebt sich der Maximalwert der dielektrischen Verlustkonstante des Flüssigkristall/Polymerverbundstoffs zu einem niedrigeren Temperaturbereich als der des Polymerstoffs ohne Quellung. Demzufolge kann die Temperatur des Maximalwerts der dielektrischen Verlustkonstante hinsichtlich der Temperaturabhängigkeit zu einem niedrigeren Temperaturbereich geschoben werden, durch die Anwendung eines Quellungseffekts durch den Flüssigkristall. Eine Menge des Flüssigkristalls zum Quellen der Polymerphase hängt ab von dem Flüssigkristallmaterial das verwendet wird, und der Art des Polymermaterials, und eine Quellungsmenge von 0 bis mehreren 10 Gew.-% kann genommen werden, für die Gesamtmenge des Polymers.
Andererseits ist es möglich, die Glasübergangstemperatur des Polymers zu erniedrigen, nämlich die Temperatur, bei der die dielektrische Verlustkonstante des Polymers ein Maximum erreicht, durch die Einführung von -(CH&sub2;)&sub6; (eine Hexamethylenstruktur), CH&sub2;C(CH&sub3;)&sub2;CH&sub2;CH(CH&sub3;)CH&sub2;CH&sub2;- (ein Beispiel einer Hexamethylenstruktur, die eine Seitenkette aufweist) oder -(Si(CH&sub3;)&sub2;-O-)"- (eine Polysiloxanstruktur) in das Polymer. Eine solche Struktur kann in einen Teil des Polymers, das verwendet wird, eingeführt werden.
Ferner ist es bevorzugt, eine Mischung von wenigstens zwei härtbaren Verbindungen zu verwenden, die verschiedene Molekulargewichte aufweisen, um die Größe der Flüssigkristalldomänen oder Partikel in dem Flüssigkristall/Polymerverbundstoffmaterial, die Domänen- oder Partikelgrößenverteilung und die Domänen- oder Partikeldichte zu kontrollieren. Das Verhältnis des höchsten Molekulargewichts zu dem niedrigsten Molekulargewicht von diesen beträgt mindestens 1,5.
Durch die Verwendung des Polymers, das die obengenannte physikalische Eigenschaft aufweist, ist es möglich, die Hysterese zu verringern, wie in der herkömmlichen Technik 3.
Als konkretes Herstellungsverfahren gibt es eine Technik derart, dass eine härtbare Verbindung, die den obengenannten Bereich der physikalischen Eigenschaft nach dem Härten erreicht und ein Flüssigkristallmaterial einheitlich gelöst sind und das Material für das Polymer gehärtet ist, um eine phasengetrennte Struktur des Flüssigkristalls und der Polymerphase zu bilden. In diesem Fall kann das Gleichgewicht der Verträglichkeit des Systems vor und nach dem Härten und die Eigenschaften der Polymerphase kontrolliert werden durch ein geeignetes Hinzufügen einer anderen härtbaren Verbindung, eines Reaktionsinitiators usw. Insbesondere ist es bevorzugt, eine durch Licht härtbare Vinylverbindung zu verwenden und die phasengetrennte Struktur durch Bestrahlung mit Licht sowohl hinsichtlich der Kontrolle der Struktur der Flüssigkristallphase und der Polymerphase als auch hinsichtlich der Produktivität zu bilden. In diesem Fall sind für die durch Licht härtbare Vinylverbindung (Meth)Acrylverbindungen, insbesondere solche, die eine Acryloylgruppe als die härtende Stelle aufweisen, bevorzugt.
Um die Streuungseigenschaft zu verbessern, wenn kein elektrisches Feld angelegt wird, ist es wirksam, den Volumenanteil Φ des Flüssigkristalls zu vergrößern, der in dem Flüssigkristall/Polymerverbundstoff steuerbar ist. Speziell ist es bevorzugt, dass Φ> 40% beträgt. Auf der anderen Seite wird die Stabilität der Struktur des Flüssigkristall/Polymerverbundstoffs gering, wenn der Wert Φ übermäßig groß ist.
Demzufolge ist es bevorzugt, dass Φ≤90% beträgt. Es ist besonders bevorzugt, dass 55%≤Φ≤75% ist, um eine kontinuierliche Flüssigkristallphase und eine kontinuierliche Polymerphase wie oben beschrieben zu bilden.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, eine durch Licht härtbare Vinylverbindung zu verwenden, wenn eine durch Licht härtbare Verbindung als Stoff für das Polymer in dem Flüssigkristall/Polymerverbundstoff wie oben beschrieben verwendet wird. Speziell ist eine durch Licht härtbare Acrylverbindung bevorzugt. Zum Beispiel kann ein Alkylacrylat, Alkylenglykoldiacrylat, ein Polyacrylat eines Polyetherpolyols oder ein Acrylurethan erhältlich durch die Verwendung eines Polyetherpolyols verwendet werden.
Es ist bevorzugt, als die durch Licht härtbare Vinylverbindung eine Verbindung zu verwenden, die ein relativ hohes Molekulargewicht aufweist in Verbindung mit einer Verbindung, die ein relatives geringes Molekulargewicht aufweist. Als Verbindung, die ein relativ geringes Molekulargewicht aufweist, kann zum Beispiel ein Alkylacrylat, ein Hydroxyalkylacrylat oder ein Alkylenglykoldiacrylat genannt werden. Obwohl das Molekulargewicht nicht besonders beschränkt ist, ist es bevorzugt, dass es höchstens 500 beträgt, noch bevorzugterweise beträgt es höchstens 300.
Als die durch Licht härtbare Verbindung, die ein relativ hohes Molekulargewicht aufweist, ist ein Acrylurethan oder ein Acrylat, erhältlich durch die Verwendung eines Polyols, das ein relativ hohes Molekulargewicht aufweist, wie zum Beispiel ein Polyetherpolyol, ein Polyesterpolyol oder ein Polycarbonatpolyol, bevorzugt. Besonders bevorzugt ist ein Acrylurethan. Ein Acrylurethan, das eine Hexamethylenstruktur enthält, kann erhalten werden durch die Verwendung eines Isocyanats, das die obengenannte Hexamethylenstruktur aufweist, wie zum Beispiel Hexamethylendiisocyanat oder Trimethylhexamethylendiisocyanat als Ausgangsmaterial.
Obwohl das Molekulargewicht der durch Licht härtbaren Vinylverbindung, die ein relativ hohes Molekulargewicht aufweist, nicht besonders beschränkt ist, ist es bevorzugt, dass es wenigstens 600 beträgt, noch bevorzugterweise beträgt es wenigstens 1000. Wenn eine Verbindung, die ein relativ hohes Molekulargewicht und eine Verbindung, die ein relativ niedriges Molekulargewicht aufweist, in Kombination verwendet werden, ist es bevorzugt, dass das Verhältnis des höchsten Molekulargewichts zu dem niedrigsten Molekulargewicht von diesen mindestens 1,5 beträgt, noch bevorzugterweise mindestens 3.
Wenn eine durch Licht härtbare Verbindung in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist es bevorzugt, den Flüssigkristall in der durch Licht härtbaren Verbindung zu lösen. Ein gehärtetes Produkt ist nach der Bestrahlung mit Licht nicht oder kaum in dem Flüssigkristall gelöst. Wenn eine Zusammensetzung eines Flüssigkristalls verwendet wird, ist es erwünscht, Elemente des Flüssigkristalls zu verwenden, die jeweils einen nahe zusammen liegenden Wert in der Löslichkeit aufweisen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, Lösungsmittel zu verdampfen oder Wasser, welches zu dem Zeitpunkt des Härtens nutzlos ist, da der Flüssigkristall als Lösungsmittel verwendet wird, und die durch Licht härtbare Verbindung durch Bestrahlung mit Licht gehärtet wird, bei der Bildung des Flüssigkristall/Polymerverbundstoffs. Ferner kann ein herkömmliches Einspritzverfahren angewandt werden, um die Verbindung in eine Flüssigkristallzelle einzuspritzen, wobei die Verläßlichkeit erhöht werden kann, da die durch Licht härtbare Verbindung in einem geschlossenen System gehärtet wird. Ferner können zwei Substrate aneinander gebunden werden, was die Verläßlichkeit weiter erhöht, wenn die durch Licht härtbare Verbindung verwendet wird.
Das optische Flüssigkristallelement, das mit dem Flüssigkristall/Polymerverbundstoff vorgesehen ist, wird hauptsächlich als Anzeigeelement verwendet, das hauptsächlich von einem Menschen betrachtet wird. Es wird auch als ein Licht modulierendes Fenster oder als ein optischer Schalter verwendet, durch die Verwendung einer festen Elektrode oder eines Steuerverfahrens, wie einer einfachen Matrix. Ferner kann das optische Flüssigkristallelement entweder für ein Anzeigeelement vom Typ einer direkten Betrachtung oder als ein Anzeigeelement vom Projektionstyp verwendet werden. In einem Fall, bei dem es als Anzeigeelement vom Typ der direkten Betrachtung verwendet wird, ist ein Anzeigegerät aufgebaut aus einer Kombination aus einem Hintergrundlicht, einer Linse, einem Prisma, einem Spiegel, einer Diffusionsplatte, einem Licht absorbierenden Stoff, einem Farbfilter usw., abhängig von den gewünschten Anzeigeeigenschaften.
Ferner kann ein Infrarotstrahlen abschneidender Filter oder ein UV-Strahlen abschneidender Filter oder dergleichen laminiert werden oder ein Buchstabe oder ein Zeichen, eine Ziffer oder eine Figur oder dergleichen kann aufgedruckt werden. Ferner kann eine Vielzahl von optischen Flüssigkristallelementen in Kombination verwendet werden.
Wenn das optische Flüssigkristallelement als ein Lichtmodulator verwendet wird, wird eine Schutzplatte, wie zum Beispiel eine Glasplatte, eine Plastikplatte oder dergleichen auf eine Außenseite des optischen Flüssigkristallelements laminiert, wobei eine geringe Möglichkeit eines Bruchs besteht, selbst wenn die Oberfläche des optischen Flüssigkristallelements zusammengepresst wird. Dies verbessert die Sicherheit.
In den Zeichnungen ist
Fig. 1 eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des Flüssigkristallanzeigeelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 ein Diagramm, das eine Ausführungsform des Flüssigkristall- Projektionsanzeigegeräts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und
Fig. 3 ein Graph, der die Temperatureigenschaft von s" zeigt.
Eine Ausführungsform des Flüssigkristallanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung wird in Einzelheiten in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Flüssigkristallanzeigeelements der vorliegenden Erfindung, wobei ein aktives Matrixsubstrat verwendet wird. In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Flüssigkristallanzeigeelement, Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Substrat, wie zum Beispiel Glas, Plastik oder dergleichen, das als aktives Matrixsubstrat verwendet wird, Bezugszeichen 3 bezeichnet eine transparente Pixelelektrode, wie zum Beispiel ITO, SnO&sub2; oder dergleichen, Bezugszeichen 4 bezeichnet ein aktives Element wie zum Beispiel ein TFT, eine Diode, ein nicht-lineares Widerstandselement oder dergleichen, Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Substrat, wie zum Beispiel Glas, Plastik oder dergleichen, das als Gegenelektrodensubstrat verwendet wird, Bezugszeichen 6 bezeichnet eine transparente Gegenelektrode, wie zum Beispiel ITO, SnO&sub2; oder dergleichen und Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Flüssigkristall/Polymerverbundstoff, der zwischen die Substrate eingeschoben ist. Wenn eine Vollfarbenanzeige in einem Flüssigkristallanzeigeelement vom Typ einer einfachen Platte getrieben wird, werden Farbfilter für RGB und/oder eine schwarze Maske verwendet.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Flüssigkristall- Projektionsanzeigegeräts zeigt, welches das Flüssigkristallanzeigeelement in Fig. 1 verwendet. In Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 11 eine Lichtquelle für die Projektion, Bezugszeichen 12 bezeichnet das Flüssigkristallanzeigeelement gemäß Fig. 1, Bezugszeichen 13 bezeichnet ein optisches System zur Projektion, das eine Linse, eine Öffnung usw. einschließt und Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Projektionsbildschirm zum Projizieren von Licht. In diesem Fall schließt das optische Projektionssystem eine Öffnung oder einen Fleck 15 ein, der aufgebaut ist aus einer vertieften oder ausgehöhlten Platte, einer Kollektivlinse 16 und einer Projektionslinse 17.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Flüssigkristall-Projektionsanzeigegeräts vom Einzelplattentyp. Die vorliegende Erfindung ist jedoch anwendbar auf ein anderes System, umfassend drei Platten für R, G und B (Rot, Grün und Blau), wie es in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung mit der Nr. 134295/1995 (ein transparenter Typ) oder in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung mit der Nr. 5419/1995 (ein Reflexionstyp) offenbart ist. In diesem Fall wird Licht aus einer Lichtquelle weißer Farbe aufgespalten in die Farben R, G und B (Rot, Grün und Blau); ein Flüssigkristallanzeigeelement wird für jedes Licht der Farben verwendet, und das Licht der Farben wird synthetisch hergestellt, wobei der Wirkungsgrad der Verwendung von Licht verbessert wird. Wenn zum Beispiel ein Flüssigkristall-Projektionsanzeigegerät hergestellt wird unter Verwendung von drei Flüssigkristallanzeigeelementen, so dass jede der Farben R, G und B durch jedes der Flüssigkristallanzeigeelemente geführt wird, sollte die Partikelgröße oder die Domaingröße des Flüssigkristalls, der Substratzwischenraum, der Brechungsindex des Flüssigkristalls für jede der Farben eingestellt werden, so dass die Eigenschaften für jede der Farben erreicht werden.
Der Flüssigkristall, der für den Flüssigkristall/Polymerverbundstoff verwendet wird, kann ein nematischer Flüssigkristall oder ein smektischer Flüssigkristall sein. Insbesondere wird der nematische Flüssigkristall bevorzugt verwendet. Ferner kann ein cholesterischer Flüssigkristall zugegeben werden oder ein dichromatischer Farbstoff oder ein Einzelfarbstoff können zugegeben werden. Ferner können Viskositätsregler, Abstandshalter (Spacer) wie zum Beispiel Aluminiumoxidpartikel, keramische Partikel, Plastikpartikel, Glasfasern oder dergleichen, Pigmente, Farben oder andere Zusatzstoffe, die keinen nachteiligen Effekt auf die Leistung der vorliegenden Erfindung haben, zugegeben werden.
In der vorliegenden Erfindung wird eine Bestimmung so ausgeführt, dass np der Polymerphase nach dem Härten mit n&sub0; des Flüssigkristalls, der verwendet wird, bei einem Anlegen von Spannung übereinstimmt. Dann wird Licht durchgelassen, wenn der Brechungsindex der Polymerphase mit dem Brechungsindex des Flüssigkristalls übereinstimmt, während das Licht gestreut wird (opak), wenn diese nicht miteinander übereinstimmen. Die Durchlässigkeit von Licht ist in einem durchlassenden Zustand des optischen Flüssigkristallelements unter Verwendung des Flüssigkristall/Polymerverbundstoffs hoch. Ferner kann der Trübwert in einem streuenden Zustand 80% betragen oder mehr.

BEISPIEL 1

Ein bifunktionelles Acrylurethan, das ein Reaktionsprodukt eines Polypropylenglykols, das ein Molekulargewicht von etwa 1000 aufwies, 2,2,4-Trimethyl-1,6- diisocyanatohexan und 2-Hydroxyethylacrylat (2-HEA), 2-Ethylhexalacrylat (2-EHA) und 4- Hydroxybutylacrylat (4-HBA) wurden in einem Gewichtsverhältnis von 7 : 1 : 2 gemischt, um eine Zusammensetzung der durch Licht härtbaren Verbindungen herzustellen.
Ferner wurde eine kleine Menge eines Polymerisationsinitiators zugegeben, und die Mischung wurde einheitlich gelöst in einem nematischen Flüssigkristall, der eine positive dielektrische Anisotropie aufwies, wobei er physikalische Eigenschaften aufwies von Δn = 0,22, Δs = 12, K&sub3;&sub3; = 1,3 · 10&supmin;¹¹N und η = 25cSt bei 25ºC und einen spezifischen Wechselstromwiderstand von 5·10¹¹Ω·cm bei 20ºC und 30 Hz, um einen Flüssigkristallgehalt von 65 Gew.-% zu erhalten.
Elektrodensubstrate, auf denen feste ITO Elektroden abgedichtet waren, wurden an ihren peripheren Bereichen unter Verwendung eines Dichtungswerkstoffs abgedichtet, um eine leere Zelle bereitzustellen, die einen Elektrodensubstratzwischenraum von 13 um aufwies. In der leeren Zelle wurden Abstandshalter (Spacer), die einen Durchmesser von 13 um aufwiesen, verteilt, um einen konstanten Zwischenraum zu bilden. Die obengenannte härtbare Mischung wurde in die Zelle eingespritzt, und sie wurde UV-Strahlen ausgesetzt, um die Mischung zu härten, um dadurch einen Flüssigkristall/Polymerverbundstoff zu bilden. Dann wurde die Einspritzstelle mit einem Klebstoff vom Epoxytyp abgedichtet. Das Spannungshaltungsverhältnis des Flüssigkristallanzeigeelements wurde gemessen. Speziell wurde eine Spannung von 5 V (Vin), die eine Pulsdauer von 60 usek aufwies, an die Zelle angelegt in einem Bad konstanter Temperatur von 30ºC, und eine Wellenform mit einer Spannungsverringerung durch die Zelle wurde mit einem Digitaloszilloskop gemessen. Das Spannungshaltungsverhältnis kann ausgedrückt werden durch ein Verhältnis einer Haltespannung (Vend) nach 16,67 ms zu einer angelegten Spannung in Prozent. Ein Ergebnis einer Messung ist in Tabelle 1 gezeigt.
Eine Mischung wurde hergestellt, die den Flüssigkristall aus der obengenannten Mischung nicht enthielt. Die Mischung wurde in eine Zelle eingespritzt, die auf die gleiche Weise wie oben hergestellt wurde. Die Mischung wurde gehärtet durch Bestrahlung mit UV- Strahlung. Die Zelle wurde in das Bad konstanter Temperatur gegeben, und die Temperaturabhängigkeit hinsichtlich der dielektrischen Verlustkonstante &epsi;" bei 100 Hz der Mischung wurde erhalten durch das Messen der Konduktanz G der Zelle unter der Verwendung eines Impedanzanalysators (Modell 4192A von Hewlett-Packard Co.). Die Beziehung der Konduktanz G zu der dielektrischen Verlustkonstante &epsi;" ist in Formel 1 gezeigt (relative dielektrische Verlustkonstante):
&epsi;" = G · d/(2 · π 7 · f · &epsi;&sub0; · S)
wobei folgendes gilt: d: Zellabstand, f: Frequenz, &epsi;s&sub0;: dielektrische Konstante im Vakuum und 5: Oberfläche der Elektrode. Als Ergebnis betrug die Temperatur am Maximalwert der dielektrischen Verlustkonstante bei einer Meßfrequenz von 100 Hz etwa -10ºC.

BEISPIEL 2

Ein bifunktionelles Acrylurethan "M1200", hergestellt von Toagosei Chemical Industry Co., Ltd. und 2-EHA wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 gemischt, um eine durch Licht härtbare Mischung herzustellen. Zu der Mischung wurde eine geringe Menge des gleichen Photopolymerisationsinitiators wie in Beispiel 1 gegeben. In der Mischung wurde der gleiche Flüssigkristall einheitlich in dem gleichen Verhältnis wie in Beispiel 1 gelöst. Dann wurde ein Flüssigkristall/Polymerverbundstoff auf die gleiche Weise gebildet wie in Beispiel 1, und das Spannungshaltungsverhältnis bei 30ºC wurde auf die gleiche Weise gemessen wie in Beispiel 1.
Dann wurde eine ungehärtete Polymerzusammensetzung hergestellt, in welcher der Flüssigkristall aus der ungehärteten Mischung entfernt war. Die ungehärtete Polymerzusammensetzung wurde in eine Zelle eingespritzt, die auf die gleiche Weise wie oben hergestellt war, und die Mischung wurde durch Bestrahlung mit UV-Strahlen gehärtet. Die Temperatur am Maximalwert der dielektrischen Verlustkonstante wurde auf die gleiche Weise gemessen wie in Beispiel 1. Als ein Ergebnis betrug die Temperatur 15ºC.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Ein bifunktionelles Acrylurethan "M1200", hergestellt von Toagosei Chemical Industry Co., Ltd., 2-EHA und 4-HBA wurden in einem Gewichtsverhältnis von 7 : 1 : 2 gemischt, um eine durch Licht härtbare Mischung herzustellen. Unter Verwendung der durch Licht härtbaren Mischung wurde ein Flüssigkristall/Polymerverbundstoff auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 1. Das Spannungshaltungsverhältnis bei 30ºC wurde auf die gleiche Weise gemessen wie in Beispiel 1.
Dann wurde eine ungehärtete Polymerzusammensetzung hergestellt, in welcher der Flüssigkristall aus der Mischung der durch Licht härtbaren Verbindung entfernt war. Die Zusammensetzung wurde in eine Zelle eingespritzt, die auf die gleiche Weise wie oben hergestellt war, und die Mischung wurde durch Bestrahlung mit UV-Strahlen gehärtet. Die Temperatur an dem Maximalwert der dielektrischen Verlustkonstante wurde auf die gleiche Weise gemessen wie in Beispiel 1. Die Temperatur betrug als Ergebnis 45ºC.
Die Ergebnisse der Messung, die Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 betreffen, sind in Tabelle 1 und Fig. 3 gezeigt. Es wurde gefunden, dass in dem Flüssigkristall/Polymerverbundstoff, der Maximalwert der dielektrischen Verlustkonstante jedes Polymers, das eine Polymerphase bildet, zu einem niedrigeren Temperaturbereich hinsichtlich eines verwendbaren Temperaturbereichs verschoben werden kann, wobei das Spannungshaltungsverhältnis verbessert werden kann. Tabelle 1
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein hohes Spannungshaltungsverhältnis, das in einem herkömmlichen Flüssigkristall/Polymerverbundstoff nicht erhalten werden kann, erhältlich, wobei ein praktisch geeignetes optisches Flüssigkristallelement, ein Flüssigkristallanzeigeelement oder ein Flüssigkristall-Projektionsanzeigegerät bereitgestellt werden können. Speziell kann ein Flüssigkristall-TV-Projektor, der für ein herkömmliches TV-Gerät verwendet werden kann unter Verwendung einer Kathodenstrahlenröhre oder eines Datenprojektors, bereitgestellt werden.
In anderen Worten kann erfindungsgemäß eine vorherbestimmte Leistung erreicht werden, selbst wenn ein Bild bei hoher Geschwindigkeit anzuzeigen ist, das eine hohe Dichte aufweist, eine klare Bildabbildung von hohem Kontrastverhältnis projiziert wird und kontinuierliche Anwendungen möglich sind.
Ferner kann ein optisches Schalterelement hoher Geschwindigkeit bereitgestellt werden. Ferner ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf ein Anzeigeelement eines elektronischen Geräts für den Gebrauch im Freien, das einen großen Temperaturbereich für die Verwendung benötigt. Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel anwendbar für ein Anzeigegerät für einen tragbaren Datenterminal für ein Automobil. Ferner stellt das Flüssigkristallanzeigeelement der vorliegenden Erfindung Flexibilität beim Entwurf von TFT bereit; die Öffnungsgeschwindigkeit in einem Anzeigebereich kann erhöht werden, und die Durchlässigkeit von Licht kann derart bestimmt werden, dass sie hoch ist im Vergleich zu der herkömmlichen Technik. Bei dem optischen Flüssigkristallelement, das mit einem Flüssigkristall/Polymerverbundstoff vorgesehen ist, das durch eine Photopolymerisationsphasentrennung gebildet wird, können sowohl die Anforderungen an hervorragende optische Eigenschaften als auch elektrische Eigenschaften erreicht werden.

Claims

1. Optisches Flüssigkristallelement, umfassend ein Substratpaar mit Elektroden und einen Flüssigkristall/Polymerverbundstoff, der zwischen das Substratpaar eingeschoben ist, wobei das Polymer, welches eine Polymerphase bildet, ein gehärtetes Produkt einer durch Licht härtbaren vinylartigen Verbindung ist, und wobei die Polymerphase einen Maximalwert von 20ºC oder weniger in der Temperaturabhängigkeit der dielektrischen Verlustkonstante (bei einer Frequenz von 100 Hz bei der Messung) aufweist.

2. Optisches Flüssigkristallelement gemäß Anspruch 1, wobei die durch Licht härtbare vinylartige Verbindung eine Verbindung, die ein relativ niedriges Molekulargewicht von höchstens 500 aufweist und eine Verbindung, die ein relativ hohes Molekulargewicht von mindestens 600 aufweist, einschließt, welche eine Hexametyhlenstruktur oder eine Hexamethylenstruktur, die eine Seitenkette aufweist, einschließt.

3. Optisches Flüssigkristallelement gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Polymer zu 5-20 Gew.-% in Gegenwart eines Flüssigkristalls gequellt ist.

4. Optisches Flüssigkristallelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Polymer ein gehärtetes Produkt einer Mischung von mindestens zwei Arten einer durch Licht härtbaren vinylartigen Verbindung ist, die verschiedene Molekulargewichte aufweist, und das Verhältnis des maximalen Molekulargewichts zu dem minimalen Molekulargewicht der durch Licht härtbaren vinylartigen Verbindungen mindestens 1, 5 beträgt.

5. Optisches Flüssigkristallelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Brechungsindex des Polymers zu dem Zeitpunkt, bei dem eine Spannung angelegt wird oder zu dem Zeitpunkt, bei dem keine Spannung angelegt wird, mit dem gewöhnlichen Brechungsindex (n&sub0;) oder dem außerordentlichen Brechungsindex (ne) im Wesentlichen übereinstimmt.

6. Optisches Flüssigkristallelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein äußeres Signal quer durch die Substratelektroden zugeführt wird, um eine Änderung in einem elektrischen Feld, das durch den Flüssigkristall/Polymerverbundstoff verläuft, herbeizuführen, und um einen nicht-gesättigten Spannungswert zu erzeugen, wobei ein Halbton-Anzeigegerät betrieben wird.

7. Das optische Flüssigkristallelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die durch Licht härtbaren vinylartigen Verbindungen zusätzlich ein durch Licht härtbares Oligomer umfassen, das ein Molekulargewicht besitzt, das mindestens 1,5-fach größer ist als das Molekulargewicht der durch Licht härtbaren Monomere.

8. Das optische Flüssigkristallelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mindestens eines der durch Licht härtbaren Monomere eine chemische Struktur aufweist, die eine Hexamethylen-Gruppe ohne Seitengruppen, eine Hexamethylen-Gruppe mit einer oder mehreren Seitengruppen oder eine Polysiloxan-Gruppe enthält.

9. Das optische Flüssigkristallelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die durch Licht härtbaren Monomere ein Element oder mehrere Elemente sind, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylacrylaten, Hydroxyalkylacrylaten und Alkylenglycoldiacrylaten.

10. Das optische Flüssigkristallelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das durch Licht härtbare Oligomer ein bifunktionelles Acrylurethan ist.

11. Flüssigkristallanzeigenelement, umfassend ein aktives Matrixsubstrat, ein Gegenelektrodensubstrat und einen Flüssigkristall/Polymerverbundstoff für das optische Flüssigkristallelement, das in einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert ist, wobei der Flüssigkristall/Polymerverbundstoff zwischen das aktive Matrixsubstrat und das Gegenelektrodensubstrat eingeschoben ist.

12. Flüssigkristall-Projektionsanzeigegerät, umfassend das Flüssigkristallanzeigenelement, das in Anspruch 11 definiert ist, eine Lichtquelle zur Projektion und ein optisches System zur Projektion.

13. Flüssigkristall-Projektionsanzeigegerät gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei Licht von der Lichtquelle zur Projektion in Licht der Farben R, G und B aufgespalten wird; das Flüssigkristallanzeigenelement für jedes Licht der Farben angeordnet ist; das Licht der Farben, die durch die Flüssigkristallanzeigenelemente modifiziert werden, synthetisch hergestellt werden, und Licht einer vollständigen Farbe eines Bildsignals durch das optische System zur Projektion projiziert wird.