DE60018033T2

DE60018033T2 - Bistabile Anzeigefolie mit einer Schicht aus einheitlich großen Domänen eines Lichtmodulierenden Materials

Info

Publication number: DE60018033T2
Application number: DE60018033T
Authority: DE
Inventors: Stanley W Rochester Stephenson; John W Rochester Boettcher; David J Rochester Giacherio
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2000-01-06
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: DE60018033D1; EP1115026A3; EP1115026A2; US6556262B1; JP2001228466A; JP5032719B2; EP1500967A1; EP1115026B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft beschichtbare Folien aus lichtmodulierendem Material.
Derzeit werden Informationen auf Bögen oder Folien mithilfe von permanenten Tinten oder auf elektronisch modulierten Oberflächen angezeigt, wie beispielsweise Kathodenstrahlanzeigen oder Flüssigkristallanzeigen. Andere Bogen- oder Folienmaterialien können magnetisch beschreibbare Bereiche aufweisen, auf denen sich Auszeichnungs- oder Finanzinformationen befinden, wobei magnetisch geschriebene Daten allerdings nicht sichtbar sind.
PCT/WO 97/04398 mit dem Titel "Electronic Book With Multiple Display Pages" beschreibt ausführlich den Stand der Technik in Bezug auf dünne, elektronisch geschriebene Folienanzeigetechnologien. Dargelegt wird die Zusammenstellung mehrerer Anzeigebögen oder -folien, die zu einem „Buch" gebunden sind, in dem jeder Bogen oder jede Folie mit Mitteln zur einzelnen Adressierung jeder Seite versehen ist. Das Patent beschreibt Techniken zur Erzeugung dünner, elektronisch geschriebener Seiten, einschließlich flexibler Bögen oder Folien sowie Bildmodulationsmaterial aus einem bistabilen Flüssigkristallsystem und dünnen, metallischen Leiterlinien auf jeder Seite.
Diesbezüglich beschreibt US-A-3,697,297 für eine derartige Vorrichtung geeignetes Material. Ein cholesterisches Flüssigkristallmaterial ist in lichtdurchlässiger Gelatine und Gummiarabikum eingeschlossen und auf einem Raster aufgetragen. Das Raster wechselt bei Beaufschlagung mit ausreichender Wärmeenergie seine Farbe, so dass das cholesterische Material klar wird.
Die Herstellung flexibler, elektronisch geschriebener Anzeigebögen oder -folien wird in US-A-4,435,047 beschrieben. Eine erste Folie weist transparente, leitende ITO-Bereiche auf, eine zweite Folie weist elektrisch leitende Tinten auf, die auf Anzeigebereiche gedruckt sind. Die Bögen können aus dünnem Glas bestehen, wobei sie zur praktischen Verwendung aus Mylar-Polyester hergestellt werden. Eine Dispersion aus einem Flüssigkristallmaterial in einem Bindemittel wird auf einem ersten Bogen aufgetragen und der zweite Bogen wird mit dem Flüssigkristallmaterial verbunden. Ein elektrisches Potenzial wird an die sich gegenüberliegenden leitenden Bereiche angelegt, um auf das Flüssigkristallmaterial zu wirken und Anzeigebereiche zu belichten. Die Anzeige benutzt ein nematisches Flüssigkristallmaterialien und zeigt kein Bild an, wenn das elektrische Potenzial weggenommen wird.
Derzeit werden „vertrauliche" Fenster (Privacy-Fenster) unter Verwendung der Streueigenschaften herkömmlicher, nematischer Flüssigkristalle hergestellt. Derartige Materialien bedürfen einer fortlaufenden elektrischen Ansteuerung, um transparent zu bleiben.
US-A-5,437,811 beschreibt eine Lichtmodulationszelle mit einem in Polymer dispergierten, chiralnematischen Flüssigkristall. Das chiralnematische Flüssigkristall hat die Eigenschaft, zwischen einem planen Zustand, in dem es eine bestimmte sichtbare Wellenlänge des Lichts reflektiert, und einem fokalkonischen Zustand, in dem es Licht streut, zu wechseln. Diese Struktur hat die Fähigkeit, einen der gegebenen Zustände in Abwesenheit eines elektrischen Feldes zu wahren.
In der Technik werden Verfahren zur Herstellung von Polymerkörnern aus polymeren Vorläufern in wässriger Suspension beschrieben, beispielsweise in US-A-2,932,629. US-A-2,932,629 beschreibt ein Verfahren mit begrenzter Koaleszenz zur Herstellung sphäroider Partikel von sehr gleichmäßiger Größe durch Verwendung kolloidaler Partikel zur Begrenzung der Koaleszenz kleinerer Tröpfchen in größere, einheitliche Domänen. Die polymerisierbare Flüssigkeit wird auf eine gegebene Größe gebracht, und ein Katalytormittel führt die Polymerisierungsreaktion aus, um feste, polymere Körper mit im Wesentlichen einheitlicher Größe zu bilden. Die Technik der begrenzten Koaleszenz zur Herstellung einheitlicher Körnergrößen während der Polymerisation wird weiter in US-A-3,933,771, US-A-4,324,932 und US-A-4,833,060 beschrieben. Eine Lichtmodulationsfolie mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus EP 0 769 544 A bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Folie mit einem maschinell beschichtbaren, polymerisch dispergierten, lichtmodulierenden Material von einheitlicher Domänengröße bereitzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, Flüssigkristallmaterial mit begrenzter Koaleszenz zu dispergieren und die Beschichtung aufzutragen, um eine dispergierte, lichtmodulierende Schicht mit verbesserten optischen Eigenschaften auszubilden.
Erfindungsgemäß hergestellte Folien sind verwendbar, um eine wiederbeschreibbare Bildfolie herzustellen. Die vorliegende Erfindung verwendet Emulgatoren aus kolloidalen Festpartikeln zur Begrenzung des Domänenwachstums aus einem hoch dispergierten Zustand. Gleichmäßig geformte Flüssigkristalldomänen werden erzeugt und maschinell aufgetragen, um lichtmodulierende, elektronisch ansprechende Folien mit verbessertem optischen Wirkungsgrad herzustellen. Die Folie kann anhand kostengünstiger, effizienter fotografischer Beschichtungsverfahren ausgebildet werden. Ein einzelnes, großes Volumen aus Folienmaterial lässt sich beschichten und zu unterschiedlichen Arten von Folien und Karten ausbilden. Anzeigen in Form erfindungsgemäßer Folien sind preiswert, einfach und mit kostengünstigen Prozessen herstellbar.
Die Aufgaben der Erfindung werden mit einer lichtmodulierenden, elektronisch ansprechenden Folie gelöst, die folgendes umfasst:

a) ein Substrat;
b) eine über dem Substrat ausgebildete, elektrisch leitende Schicht; und
c) eine über der elektrisch leitenden Schicht angeordnete Lichtmodulationsschicht, die mindestens ein dispergierbares, lichtmodulierendes Material und ein koaleszenzbegrenzendes Material enthält, in dem das dispergierbare, lichtmodulierende Material bereitgestellt ist, derart, dass das dispergierbare, lichtmodulierende Material koalesziert und ein begrenzt koaleszierendes Material bildet, das einen Satz von Domänen umfasst, die unterschiedliche, elektrisch ansprechende optische Zustände aufweisen. Das lichtmodulierende Material ist ein cholesterisches Flüssigkristallmaterial.

Flexible Folien lassen sich erfindungsgemäß effizient herstellen und umfassen eine Lichtmodulationsschicht, deren Domänen verbesserte optische Eigenschaften aufweisen. Durch Änderung des über der Schicht angelegten Feldes können Informationen in die Folie geschrieben werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen
1A eine Schnittansicht einer Folie mit einem in Polymer dispergierten, cholesterischen Flüssigkristall, hergestellt mithilfe konventioneller Dispersionsverfahren;
1B eine Schnittansicht der Folie aus 1A mit einem angelegten elektrischen Feld;
2A eine Schnittansicht einer Folie mit einem in Polymer dispergierten, begrenzt koaleszierenden, cholesterischen Flüssigkristallmaterial;
2B eine Schnittansicht der Folie aus 2A mit einem angelegten elektrischen Feld;
3A eine schematische Schnittansicht eines chiral nematischen Materials in einem ebenen, lichtreflektierenden Zustand;
3B eine schematische Schnittansicht eines chiral nematischen Materials in einem fokalkonischen, lichtdurchlassenden Zustand;
4 eine Schnittansicht einer Domäne, die chiral nematisches Flüssigkristallmaterial enthält;
5 eine Kurve des Reflexionsvermögens zur Domänengröße eines cholesterischen Materials unter Verwendung eines konventionellen Materials begrenzter Koaleszenz; und
6 die Spektralverteilung von polymerdispergierten, cholesterischen Flüssigkristallmaterialien unter Verwendung konventioneller Dispersionsverfahren und Dispersionsverfahren mit begrenzter Koaleszenz.
1A zeigt eine Schnittansicht eines Teils einer Folie 10 mit einem konventionellen, polymerdispergierten, lichtmodulierenden Material. Die Folie 10 umfasst ein flexibles Substrat 15, bei dem es sich um ein Polymermaterial handeln kann, beispielsweise einen Kodak Estar Filmträger aus Polyesterkunststoff mit einer Dicke zwischen 20 und 200 μm. Beispielsweise kann das Substrat 15 eine 80 μm dicke Folie aus transparentem Polyester sein. Andere Polymere, wie ein transparentes Polycarbonat, sind ebenfalls verwendbar. Alternativ hierzu kann das Substrat 15 aus dünnem, durchsichtigen Glas bestehen.
Ein erster Leiter 20 ist über dem Substrat 15 ausgebildet. Der erste Leiter 20 kann eine transparente, elektrisch leitende Schicht aus Zinnoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) sein, wobei ITO das bevorzugte Material ist. Typischerweise ist der erste Leiter 20 auf dem Substrat 15 aufgedampft und weist einen Widerstand von kleiner als 250 Ohm/m² auf. Alternativ hierzu kann der erste Leiter 20 ein lichtundurchlässiger elektrischer Leiter sein, der aus einem Metall, wie Kupfer, Aluminium oder Nickel besteht. Wenn der erste Leiter 20 ein lichtundurchlässiges Metall ist, kann das Metall ein Metalloxid sein, um einen lichtabsorbierenden ersten Leiter 20 zu erzeugen.
Eine Lichtmodulationsschicht 30 ist auf dem ersten Leiter 20 aufgebracht. Die Lichtmodulationsschicht 30 kann ein cholesterisches Flüssigkristall konventioneller Konstruktion enthalten. Das Flüssigkristall kann ein chiral dotiertes, nematisches Flüssigkristall sein, das auch als cholesterisches Flüssigkristall bekannt ist, wie in US-A-5,695,682 beschrieben. Die Anwendung von Feldern unterschiedlicher Intensität und Dauer verändert den Zustand chiral dotierter nematischer Materialien von einem reflektierenden zu einem durchlässigen Zustand. Diese Materialien haben den Vorteil, dass sie einen gegebenen Zustand unbestimmt wahren, nachdem das Feld entfernt worden ist. Cholesterische Flüssigkristallmaterialien können Merck BL112, BL118 oder BL126 sein, erhältlich von EM Industries aus Hawthorne, NY, USA. Die Lichtmodulationsschicht 30 ist in Bezug auf zwei Zustände wirksam, die nachfolgend detaillierter beschrieben werden. Darüber hinaus können weitere lichtreflektierend oder diffundierend modulierende, elektrisch betriebene Materialien aufgetragen werden, wie ein mikrogekapseltes, elektrophoretisches Material in Öl, oder rotierende, mehrfarbige Sphären, die durch ein elektrisches Feld beeinflusst werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist ein Flüssigkristallmaterial in Wasser dispergiert, das ein wasserlösliches Bindemittel enthält, wie deionisierte Gelatine, Polyvinylalkohol (PVA) oder Polyethylenoxid (PEO). Derartige Verbindungen werden dann auf Einrichtungen aufgetragen, die fotografischen Filmen zugeordnet sind. Wichtig ist, dass das Bindemittel einen niedrigen Ionengehalt aufweist. Das Vorhandensein von Ionen in einem derartigen Bindemittel behindert die Entwicklung eines elektrischen Feldes über dem dispergierten Flüssigkristallmaterial. Zudem können Ionen aus dem Bindemittel in Anwesenheit eines elektrischen Feldes migrieren und die Lichtmodulationsschicht 30 chemisch beschädigen. Das Flüssigkristall und die Gelatineemulsion werden mit einer Dicke von 5 bis 30 μm aufgetragen, um die optischen Eigenschaften der Lichtmodulationsschicht 30 zu optimieren. Die Beschichtungsdicke, die Größe der Flüssigkristalldomänen und die Konzentration der Domänen aus Flüssigkristallmaterialien sind auf optimale optische Eigenschaften ausgelegt. Diese Anordnung ermöglicht die Bildung eines begrenzt koaleszierten Materials mit einem Domänensatz, der unterschiedlich elektrisch ansprechende optische Zustände aufweist. Daher wurde die Dispersion aus Flüssigkristallen unter Verwendung von Schermühlen oder anderen mechanischen Auftrennvorrichtungen hergestellt, um Domänen 32 aus Flüssigkristall innerhalb der Lichtmodulationsschicht 30 zu bilden.
Ein zweiter Leiter 22 wird auf die Oberfläche der Lichtmodulationsschicht 30 aufgebracht. Der zweite Leiter 22 sollte genügend Leitfähigkeit aufweisen, um ein Feld über die Lichtmodulationsschicht 30 führen zu können. Der zweite Leiter 22 kann in einer Vakuumumgebung mithilfe derartiger Materialien gebildet werden, wie Aluminium, Zinn, Silber, Platin, Kohlenstoff, Wolfram, Molybdän oder Indium. Oxide dieser Metalle lassen sich verwenden, um die bemusterbare Leitschicht 14 einzuschwärzen. Das Metallmaterial kann mithilfe von Energie aus Widerstandserwärmung, Kathodenbogen, Elektronenstrahl, Kathodenzerstäubung oder Magnetroneffekt erregt werden. Zinnoxid oder Indiumzinnnoxidbeschichtungen ermöglichen einen transparenten zweiten Leiter 22. Alternativ dazu kann es sich bei dem zweiten Leiter 22 um Leitlack handeln, wie das im Siebdruck aufbringbare, elektrisch leitende Material Electrodag 423SS der Acheson Corporation. Derartige gedruckte Materialien bestehen aus fein verteilten Graphitpartikeln in einem thermoplastischen Harz.
3A und 3B zeigen zwei stabile Zustände von cholesterischen Flüssigkristallen. In 3A wurde ein Feld von hoher Spannung angelegt und schnell auf ein Potenzial von null umgeschaltet, wodurch das cholesterische Flüssigkristall in einen planen Zustand 72 wechselt. In 3B hat das Anlegen eines Feldes mit niedriger Spannung bewirkt, dass sich die Moleküle des cholesterischen Flüssigkristalls zu transparenten, geneigten Zellen formen, was als fokalkonischer Zustand 74 bezeichnet wird. Durch Erhöhung der Zeitdauer eines Niederspannungsimpulses werden die Moleküle progressiv aus einem ebenen Zustand 72 in einen transparenten, fokalkonischen Zustand 74 gebracht.
Ein Lichtabsorber 70 kann auf der Seite angeordnet werden, die dem einfallenden Licht 40 gegenüber liegt. In dem voll entwickelten fokalkonischen Zustand ist das cholesterische Flüssigkristall transparent, und lässt einfallendes Licht 40 durch, das vom Lichtabsorber 70 absorbiert wird, um ein schwarzes Bild zu erzeugen. Die progressive Entwicklung des fokalkonischen Zustands bewirkt, dass ein Betrachter ein reflektiertes Licht 46 wahrnimmt, das wieder schwarz wird, wenn das cholesterische Material aus dem ebenen Zustand 72 in den voll entwickelten fokalkonischen Zustand 74 wechselt. Der Übergang in den lichtdurchlässigen Zustand ist progressiv, wobei eine Veränderung der Niederspannungsdauer variable Reflexionswerte ermöglicht. Diese variablen Werte können auf entsprechende Graustufen abgebildet werden; wenn das Feld weggenommen wird, behält die Lichtmodulationsschicht 11 einen gegebenen optischen Zustand ohne Zeitbegrenzung. Dieser Prozess wird detaillierter in US-A-5,437,811 beschrieben.
4 zeigt einen Querschnitt durch eine Domäne 32, die ein cholesterisches Material enthält. Die Domäne 32 ist kugelförmig, und das cholesterische Material ist auf der Oberfläche der Domäne 32 verankert. Weil die Oberfläche der Domäne 32 kugelförmig ist, wird einfallendes Licht 40 aus jedem Betrachtungswinkel reflektiert. Das Ergebnis ist, dass diese polymerdispergierten (cholesterischen) Flüssigkristalle (PDChLC) ein gutes achsenversetztes Reflexionsvermögen aufweisen.
In einem Versuch wurde das chiral nematische Flüssigkristallmaterial BL-118 von E. M Industries in deionisierter fotografischer Gelatine dispergiert. Das cholesterische Flüssigkristallmaterial hatte eine Konzentration an chiraler Dotierung, die ausreichte, um grünes Licht (550 nm) zu reflektieren. Ein Flüssigkristallmaterial wurde mit einer Konzentration von 8% in einer 5%igen, deionisierten Gelatinelösung dispergiert. Die Mischung wurde mit einer Silverson Mühle dispergiert. Durch Veränderung der Mahldauer war die endgültige Tröpfchengröße variierbar. Mischungen wurden mit einer mittleren Domänengröße von 1, 4 und 0 μm angefertigt. Unter Verwendung eines konventionellen Dispersionsprozesses verändern diese Domänen ihre Größe in einem Verhältnis von 10:1. Die Materialien wurden auf eine Folie aus ITO-beschichtetem Polyester aufgebracht, die einen spezifischen elektrischen Schichtwiderstand von 160 Ohm/Fläche aufwies. Die Beschichtung wurde getrocknet und ergab eine 9 μm dicke, polymerisch dispergierte, cholesterische Beschichtung. Die beschichteten Materialien waren effektiv.
1A zeigt eine Schnittansicht durch die Versuchsfolie 10, die Domänen aus cholesterischem Material in deionisierter Gelatine aufweist, die als Lichtmodulationsschicht 30 dient. Die Lichtmodulationsschicht 30 wurde mit einem schwarzen, elektrisch leitenden Material gedruckt, um einen zweiten Leiter 22 zu erzeugen, der als Lichtabsorber 70 für das cholesterische Flüssigkristall dient. Ein elektrisches Hochspannungsfeld wurde angelegt, um das cholesterische Flüssigkristall in der Lichtmodulationsschicht 30 in den ebenen Zustand 72 auszurichten, wie in 3A gezeigt. Das ausgerichtete cholesterische Flüssigkristallmaterial in den Domänen 32 sowie alle Folien 10 reflektierten ein grün reflektierendes Licht 46 und etwas Streulicht 42. In 1B wurde ein Niederspannungsfeld an Folie 10 angelegt, um das Flüssigkristall in den in 3B gezeigten, transparenten, fokalkonischen Zustand 74 zu bringen. Die Folie 10 konnte wiederholt zwischen dem ebenen und dem fokalkonischen Zustand geändert werden und behielt einen gegebenen Zustand in Abwesenheit eines elektrischen Feldes bei. Die in der Folie 10 möglichen, wählbaren, bimodalen optischen Zustände lassen sich für Anzeigefolien mit Speicherfunktion verwenden, wie in der Technik beschrieben.
Die getrocknete Beschichtung wies Domänengrößen auf, deren Durchmesser in einem Verhältnis von 10:1 variabel war. Dies erzeugt große Domänen 32 und kleinere, parasitäre Domänen 34. Eine Reihe von Beschichtungen mit denselben Materialkonzentrationen und Dicken, aber unterschiedlichen, mittleren Domänengrößen wurde auf Reflexionsvermögen gemessen. 5 zeigt eine Kurve des gestreuten Lichts 42 und des reflektierten Lichts 46 gegenüber einer Domänengröße für konventionelle Dispersionen. Bei kleineren, mittleren Domänengrößen, wie z.B. 2 μm, neigt die Domäne 32 dazu, Licht 42 zu streuen und wenig reflektiertes Licht 46 aufzuweisen. Wenn die Domänengröße sich auf 10 μm erhöht, reflektieren die Domänen 32 mehr Licht 46 und streuen weniger Licht 42. Domänen unterhalb von 10 μm verhalten sich also mehr als Diffuser und weniger als Reflektoren. Sogar bei großen Domänengrößen dienen parasitäre Domänen 34 mehr als Diffuser und beeinträchtigen die Reinheit der Farbreflexion.
Die Folien 10 wurden mithilfe begrenzt koaleszierender Materialien hergestellt und zur Ausbildung einheitlich großer Emulsionen aus Flüssigkristallmaterial verarbeitet. Dies erfolgte durch Homogenisierung des Flüssigkristallmaterials in Anwesenheit fein verteilten Siliciumdioxids, eines koaleszenzbegrenzenden Materials (LUDOX^® von duPont Corporation). Dem wässrigen Bad wurde ein Promotermaterial zugegeben, um die kolloidalen Partikel zur Flüssigkeit-Flüssigkeit-Schnittstelle zu bringen. In dem Beispiel wurde ein Copolymer aus Adipinsäure und 2-(Methylamin)ethanol als Promoter in dem Wasserbad verwendet. Das Flüssigkristallmaterial wurde mithilfe von Ultraschall dispergiert, um Flüssigkristalldomänen zu erzeugen, die kleiner als 1 μm waren. Bei Entfernung der Ultraschallenergie koaleszierte das Flüssigkristallmaterial in Domänen von einheitlicher Größe. Das Verhältnis der kleinsten zur größten Domäne variierte um ca. 1:2. Durch Variieren der Menge an Siliciumdioxid und Copolymer im Verhältnis zum Flüssigkristallmaterial wurden Emulsionen mit einheitlicher Domänengröße eines mittleren Durchmessers (gemäß Mikroskopie) von ca. 1, 3 und 8 μm erzeugt. Diese Emulsionen wurden zur nachfolgenden Beschichtung in Gelatinelösung verdünnt.
Die begrenzt koaleszierenden Materialien wurden mit einer Maschine zum Aufbringen fotografischer Emulsionen auf Polyesterfolien aufgebracht, die eine ITO-Beschichtung mit einem spezifischen elektrischen Schichtwiderstand von 160 Ohm/Fläche aufwiesen. Die Beschichtung wurde getrocknet und ergab eine 9 μm dicke, polymerisch dispergierte, cholesterische Beschichtung. 2A zeigt, dass die Domänen 32 eines begrenzt koaleszierenden Materials ihre einheitliche Größe auch nach Zugabe des Surfactants und nach Maschinenbeschichtung beibehalten. Die vorliegende Erfindung stellt somit eine einheitliche Menge an Domänen bereit, die auf ein angelegtes elektrisches Feld mit einer Veränderung ihres optischen Zustands reagieren. Wenn überhaupt, so gab es wenige parasitäre Domänen 34 (mit unerwünschten elektrooptischen Eigenschaften) innerhalb der getrockneten Beschichtungen. Wie in 2B gezeigt, wurden die beschichteten Folien 10 auf eine zweite Folie aus ITO-beschichtetem Kunststoff aufgeklebt und ein elektrisches Feld 44 angelegt, um das Flüssigkristallmaterial in der Lichtmodulationsschicht 30 auszurichten. Die ausgerichteten Domänen und alle Folien 19 wurden transparent und wiesen ein Minimum an Streulicht 42 auf. Das Anlegen des elektrischen Feldes ermöglicht es also, Informationen in einheitlichen Domänen zu speichern.
Begrenzte Koaleszenz kann derart betrachtet werden, dass man ein lichtmodulierendes Material unter einer gegebenen Größe dispergiert und koaleszenzbegrenzendes Material verwendet, um die Größe der resultierenden Domänen zu begrenzen. Derartige Materialien sind dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Verhältnis von maximaler zu minimaler Domänengröße von kleiner als 2:1 aufweisen. Mit dem Begriff „einheitliche Domänen" ist gemeint, dass diese Domänen aus Domänen gebildet werden, deren Größenabweichung kleiner als 2:1 ist. Die begrenzten Domänenmaterialien weisen verbesserte optische Eigenschaften auf.
Eine Konzentration von 0,10% von Natriumtriisopropylnaphthalensulfonat wurde der Emulsion zugegeben, damit die Mischung eine ITO-Oberfläche einheitlich abdecken konnte. Die begrenzt koaleszierenden Materialien mit dem zugegebenen Surfactant wurden mit einer Maschine zum Aufbringen fotografischer Emulsionen auf Polyesterfolien aufgebracht, die eine ITO-Beschichtung mit einem spezifischen elektrischen Schichtwiderstand von 160 Ohm/Fläche aufwiesen. Die Beschichtung wurde getrocknet und ergab eine 9 μm dicke, polymerisch dispergierte, cholesterische Beschichtung. 2A zeigt eine Schnittansicht durch eine begrenzt koaleszierende Flüssigkristallfolie, auf der die Domänen 32 ihre einheitliche Größe auch nach Zugabe des Surfactants und nach Maschinenbeschichtung beibehielten. Wenn überhaupt, so gab es wenige parasitäre Domänen 34 innerhalb der getrockneten Beschichtungen.
Die begrenzt koaleszierenden Materialien wurden mit einem schwarzen, elektrisch leitenden Material beschichtet, um einen zweiten Leiter 22 zu erzeugen. Ein elektrisches Hochspannungsfeld wurde angelegt, um das Flüssigkristallmaterial in der Lichtmodulationsschicht 30 in den ebenen Zustand 72 auszurichten, wie in 3A gezeigt. Diese Domänen waren ausgerichtet, und wenn die Folien 10 durch einfallendes Licht 40 angeregt wurden, erzeugten die Folien 10 ein grün reflektierendes Licht 46 mit wenig Streulicht 42. In 2B wurde ein Niederspannungsfeld an Folie 10 angelegt, um das Flüssigkristall in den in 3A gezeigten, transparenten, fokalkonischen Zustand 74 zu bringen. Die Folien 10 konnten wiederholt zwischen dem ebenen und dem fokalkonischen Zustand geändert werden und behielten einen gegebenen Zustand in Abwesenheit eines elektrischen Feldes bei. Die in der Folie 10 möglichen, wählbaren, bimodalen optischen Zustände lassen sich für Anzeigefolien mit Speicherfunktion verwenden, wie in der Technik beschrieben.
Die durch das begrenzt koaleszierende Verfahren hergestellten Folien 10 wiesen Kurven auf, die denen von konventionell dispergierten Materialien glichen, wie in 5 gezeigt. Bei Domänen von 8 bis 10 μm Größe wies das Material jedoch eine reduzierte Streuung 43 wegen des Wegfalls von parasitären Domänen 34 auf. 6 zeigt eine Kurve der Spektralverteilung eines cholesterischen Materials unter Verwendung eines konventionellen Dispersionsmaterials 80 und eines begrenzt koaleszierenden Dispersionsmaterials 82. Die konventionellen Dispersionsmaterialien reflektieren Licht in Wellenlängen außerhalb des Reflexionsvermögens des cholesterischen Flüssigkristalls.
Konventionell dispergierte, cholesterische Materialien weisen parasitäre Domänen 34 auf, die Licht in Wellenlängen außerhalb derer reflektieren, die durch das cholesterische Material reflektiert werden. Die begrenzt koaleszierenden Dispersionen 85 weisen aufgrund des Wegfalls von parasitären Domänen 34 eine reduzierte Reflexion in anderen Wellenlängen auf. Die höhere Reinheit der Farbe ist zur Entwicklung von Vollfarbendisplays wichtig, bei denen es auf eine einwandfreie Trennung der Farbkanäle zur Erzeugung eines Vollfarbenbildes ankommt. Cholesterische Materialien mit begrenzter Koaleszenz erzeugen eine reinere Lichtreflexion als cholesterische Flüssigkristallmaterialien, die mithilfe konventioneller Verfahren dispergiert werden. Es konnte zudem nachgewiesen werden, dass begrenzt koaleszierende Dispersionen mithilfe von Maschinen aufgetragen werden können und eine einheitliche Domänengröße beibehalten.

Claims

Lichtmodellierende, elektrisch ansprechende Folie (10) mit: a) einem Substrat (15); b) einer über dem Substrat (15) ausgebildeten, elektrisch leitenden Schicht (20); und c) einer über der elektrisch leitenden Schicht (20) angeordneten Lichtmodulationsschicht (30), die mindestens ein lichtmodulierendes Material enthält, das in einem koaleszenzbegrenzenden, wasserlöslichen Bindemittelmaterial dispergiert ist, welches ein begrenzt koaleszierendes Material bildet, das einen Satz von Domänen umfasst, die mit unterschiedlichen optischen Zuständen elektrisch ansprechen, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtmodulierende Material ein cholesterisches Flüssigkristallmaterial ist.
Lichtmodellierende, elektrisch ansprechende Folie (10) nach Anspruch 1, worin der Domänensatz einheitlich ist.
Lichtmodellierende, elektrisch ansprechende Folie (10) nach Anspruch 2 mit zudem: einer zweiten leitenden Schicht (22), die über der Lichtmodulationsschicht (30) angeordnet und derart angepasst ist, dass sie ein elektrisches Feld bildet, wenn ein elektrisches Potenzial an die leitende Schicht (20) und an die zweite leitende Schicht (22) angelegt wird, so dass die einheitlichen Domänen ihren optischen Zustand ändern und Informationen speichern.
Lichtmodellierende, elektrisch ansprechende Folie (10) nach Anspruch 1, worin das koaleszenzbegrenzende, wasserlösliche Bindemittelmaterial deionisierte Gelatine, Polyvinylalkohol oder Polyethylenoxid ist.
Lichtmodellierende, elektrisch ansprechende Folie (10) nach Anspruch 1, worin das koaleszenzbegrenzende, wasserlösliche Bindemittelmaterial deionisierte Gelatine ist.