Жидкокристаллическое оптическое устройство и способ его изготовления

Жидкокристаллическое оптическое устройство и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к жидкокристаллическому оптическому устройству и способу его изготовления.

Уровень техники

Жидкокристаллические оптические устройства обладают достоинствами, такими как низкое потребление энергии, небольшая толщина или небольшой вес, и они широко используются во многих электронных устройствах, таких как сотовые телефоны, цифровые камеры, портативные информационные устройства или телевизоры. В последние годы среди них предложены жидкокристаллические оптические устройства, в которых для регулирования ориентации жидкокристаллических молекул регулируется электрическое поле, чтобы посредством этого изменять светорассеивающее состояние.

Кроме того, известны (см. патентный документ 1) жидкокристаллические оптические устройства (в дальнейшем именуемые как устройства на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала), такие как LCPC (на основе композита жидкого кристалла с полимером), PDLC (на основе диспергированного в полимере жидкого кристалла) или NCAP (с нематической криволинейно ориентированной фазой), каждое из которых включает композит жидкого кристалла и отвержденного материала. В общем, в устройстве на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала нематическая жидкокристаллическая фаза равномерно диспергирована в фазе смолы, устройство выполнено с возможностью регулировки прозрачности/рассеивания света переключением согласования/рассогласования показателей преломления фазы смолы и жидкокристаллической фазы путем приложения электрического напряжения. Данное устройство на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала в принципе не требует поляризатора, и соответственно оно обладает высоким светопропусканием. По этой причине, например, такое устройство подходит для применения в качестве световых затворов для использования, например, в прозрачных панелях в крышах автомобилей, витринах или досках объявлений разных типов, способных демонстрировать буквы и цифры или рисунки, или в панелях управления или окнах автомобилей. В качестве примера такого устройства на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала также описано (см. патентный документ 2) устройство, показывающее прозрачное состояние, когда не прилагается электрическое напряжение.

Однако к большинству из упомянутых выше устройств на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала обычно предъявляется требование содержания отвержденного материала в количестве обычно по меньше мере 20 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 30 мас.% (см. патентные документы 3 и 4). В данном случае, поскольку жидкокристаллическая фаза демонстрирует множество показателей преломления, тогда как фаза отвержденного материала обычно демонстрирует только один показатель преломления, существует проблема, заключающаяся в том, что когда устройство используется, например, для большого оконного стекла, величина матовости устройства в прозрачном состоянии высока, за исключением направления, в котором показатели преломления равны друг другу. А именно, существует проблема, заключающаяся в том, что в прозрачном состоянии, когда панель наблюдают в направлении, перпендикулярном панели, панель выглядит прозрачной, но, когда панель наблюдают в наклонном направлении, панель выглядит не достаточно прозрачной. Далее, в случае устройства на основе композита жидкого кристалла/отвержденного материала, произведенного с использованием способа полимеризации с разделением фаз (способ создания разделения фаз жидкого кристалла и отвержденного материала полимеризацией жидкокристаллической смеси, содержащей большее количество мономера, чем жидкого кристалла, который описан в примерах патентных документов 3 и 4), когда необходима жидкокристаллическая фаза, имеющая высокую температуру термостойкости, то есть высокую температуру фазового перехода T_c, чтобы предотвратить сегрегацию жидкокристаллической фазы в однородной жидкокристаллической смеси перед полимеризацией, необходимо отверждать жидкокристаллическую смесь полимеризацией, проводя ее нагревание. Для решения двух вышеупомянутых проблем раскрыта (см. патентный документ 5) PSCT (стабилизированная полимером холестерическая текстура), которую получают добавлением небольшого количества отверждаемого соединения к хиральному нематическому жидкому кристаллу, имеющему шаг спирали, избирательно отражающему видимый свет, чтобы стабилизировать фокально-коническую ориентацию хирального нематического кристалла, так что жидкий кристалл показывает рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение.

Патентный документ 1: патент США № 4688900

Патентный документ 2: JP-A-2000-119656

Патентный документ 3: патент США № 4834509

Патентный документ 4: патент США № 5200845

Патентный документ 5: патент США № 5437811

Раскрытие изобретения

Задачи, решаемые изобретением

Однако в случае PSCT, раскрытой в патентном документе 5, когда создают жидкокристаллическое оптическое устройство, показывающее светорассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение, и показывающее прозрачное состояние при приложении электрического напряжения, необходимо отверждать отверждаемое соединение, пока к жидкокристаллической композиции прилагается электрическое напряжение. По этим причинам существует проблема, заключающаяся в том, что особенно в случае крупногабаритного жидкокристаллического оптического устройства при изготовлении трудно добиться однородной целостности такого устройства, и таким образом его продуктивность низка. Далее, хиральный нематический жидкий кристалл может показывать несколько ориентаций, то есть так называемых мультистабильных ориентаций, и, следовательно, ориентация легко изменяется при приложении к нему внешнего давления. Соответственно, существует проблема недостаточной стабильности в характеристиках прозрачности-рассеивания.

Настоящее изобретение создано с учетом вышеуказанного, и задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить жидкокристаллическое оптическое устройство, показывающее низкую величину матовости в состоянии пропускания, и превосходные стабильность в характеристиках прозрачности-рассеивания, и продуктивность, а также способ его изготовления.

Способ решения задачи

Настоящее изобретение создано, чтобы решить вышеназванные проблемы, и включает в себя следующее.

(1) Жидкокристаллическое оптическое устройство, включающее в себя:

пару изолирующих подложек, из которых по меньшей мере одна является прозрачной,

электроды, сформированные на соответствующих внутренних сторонах изолирующих подложек, и

композит нематического жидкого кристалла и отвержденного материала, помещенный между внутренними сторонами изолирующих подложек, в котором:

композит получен отверждением следующего отверждаемого соединения в следующей хиральной нематической жидкокристаллической композиции в состоянии, в котором жидкокристаллическая композиция расположена между внутренними сторонами изолирующих подложек, и жидкий кристалл ориентирован:

хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция представляет собой жидкокристаллическую композицию, включающую нематический жидкий кристалл и отверждаемое соединение и показывающую (демонстрирующую) хиральную нематическую фазу, в которой по меньшей мере часть отверждаемого соединения представляет собой оптически активный материал, обладающий оптическим вращением, и оптически активный материал, обладающий оптическим вращением, состоит, по существу, исключительно из отверждаемого соединения. Таким образом, может быть получено жидкокристаллическое оптическое устройство, показывающее низкую величину матовости в прозрачном состоянии, и превосходные стабильность в характеристиках прозрачности-рассеивания, и продуктивность.

(2) Жидкокристаллическое оптическое устройство согласно (1), которое получают отверждением отверждаемого соединения в состоянии, в котором к электродам не приложено электрическое напряжение.

(3) Жидкокристаллическое оптическое устройство согласно (1) или (2), в котором отверждаемое соединение отверждено в состоянии, в котором хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция находится в фокально-конической ориентации. Таким образом, возможно изготовление жидкокристаллического оптического устройства, которое обнаруживает рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение.

(4) Жидкокристаллическое оптическое устройство согласно любому из (1)-(3), в котором хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция далее содержит отверждаемое соединение, которое не является оптически активным материалом. Таким образом, возможна регулировка содержания отвержденного материала в композите жидкого кристалла/отвержденного материала, и возможна стабилизация прозрачно-рассеивающего режима работы за счет приложения электрического напряжения.

(5) Жидкокристаллическое оптическое устройство согласно любому из (1)-(4), в котором суммарное количество отверждаемого соединения составляет от 0,1 до 20 мас.% в расчете на всю хиральную нематическую жидкокристаллическую композицию. Таким образом, возможно создание жидкокристаллического оптического устройства, несомненно показывающего низкую величину матовости в прозрачном состоянии.

(6) Жидкокристаллическое оптическое устройство согласно любому из (1)-(5), в котором диэлектрическая анизотропия хиральной нематической жидкокристаллической композиции положительна. Таким образом, возможно создание жидкокристаллического оптического устройства, имеющего высокое пропускание при приложении электрического напряжения и хороший контраст.

(7) Способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства, включающего в себя композит нематического жидкого кристалла и отвержденного материала, который включает в себя:

этап формирования электродов на внутренних сторонах пары изолирующих подложек, из которых по меньшей мере одна подложка является прозрачной,

этап соединения изолирующих подложек, так что внутренние стороны изолирующих подложек обращены друг к другу через следующую хиральную нематическую жидкокристаллическую композицию, и

этап формирования композита отверждением отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции в состоянии, в котором жидкокристаллическая композиция расположена между внутренними сторонами изолирующих подложек, и жидкий кристалл ориентирован:

хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция представляет собой жидкокристаллическую композицию, включающую нематический жидкий кристалл и отверждаемое соединение и показывающую хиральную нематическую фазу, при этом по меньшей мере часть отверждаемого соединения представляет собой оптически активный материал, обладающий оптическим вращением, и оптически активный материал, обладающий оптическим вращением, состоит, по существу, исключительно из отверждаемого соединения.

(8) Способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства согласно (7), в котором отверждение отверждаемого соединения проводят в состоянии, в котором к электродам не приложено электрическое напряжение.

(9) Способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства согласно (7) или (8), в котором отверждаемое соединение отверждают в состоянии, в котором хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция находится в фокально-конической ориентации. Таким образом, возможно получение жидкокристаллического оптического устройства, которое обнаруживает рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение.

(10) Способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства согласно (9), в котором электрическое напряжение прилагают к хиральной нематической жидкокристаллической композиции для формирования фокально-конической ориентации. Таким образом, жидкокристаллическая композиция может легко находиться в фокально-конической ориентации.

(11) Способ изготовления жидкокристаллического оптического устройства согласно (9), в котором хиральную нематическую жидкокристаллическую композицию нагревают или охлаждают для формирования фокально-конической ориентации. Также в ходе осуществления способа изготовления жидкокристаллическая композиция может легко находиться в фокально-конической ориентации.

Эффекты изобретения

Согласно настоящему изобретению возможно создание жидкокристаллического оптического устройства, имеющего низкую величину матовости в прозрачном состоянии, и далее превосходные стабильность в характеристиках прозрачности-рассеивания, и продуктивность, а также способа его изготовления.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид, схематично показывающий конструкцию жидкокристаллического оптического устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - схема, иллюстрирующая последовательность этапов изготовления жидкокристаллического оптического устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Значения ссылочных позиций

1 - Жидкокристаллическое оптическое устройство

11 - Первая прозрачная подложка

12 - Первый прозрачный электрод

13 - Первая изолирующая пленка

14 - Первая ориентирующая пленка

21 - Вторая прозрачная подложка

22 - Второй прозрачный электрод

23 - Вторая изолирующая пленка

24 - Вторая ориентирующая пленка

30 - Герметизирующий элемент

40 - Распорка

50 - Композитный слой

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Теперь будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Здесь настоящее изобретение никоим образом не ограничено данными вариантами осуществления. Далее, чтобы упростить объяснение, нижеследующее описание и чертежи соответствующим образом упрощены. В описании настоящей заявки композит жидкого кристалла и отвержденного материала будет называться “композит жидкого кристалла/отвержденного материала” или просто “композит”. Далее хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция будет называться просто “жидкокристаллическая композиция”.

На фиг.1 изображено поперечное сечение, схематично показывающее пример конструкции жидкокристаллического оптического устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, жидкокристаллическое оптическое устройство 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя первую прозрачную подложку 11, первый прозрачный электрод 12, первую изолирующую пленку 13, первую ориентирующую пленку 14, вторую прозрачную подложку 21, второй прозрачный электрод 22, вторую изолирующую пленку 23, вторую ориентирующую пленку 24, герметизирующий элемент 30, распорку 40 и композитный слой 50.

В частности, жидкокристаллическое оптическое устройство 1 имеет конструкцию, в которой первая прозрачная подложка 11 и вторая прозрачная подложка 21 обращены друг к другу, и первая и вторая прозрачные подложки 11 и 21 образуют сэндвичевую структуру с композитным слоем 50 жидкого кристалла/отвержденного материала между ними.

Каждая из первой и второй прозрачных подложек 11 и 21 представляет собой изолирующую подложку, и, например, каждая представляет собой стеклянную подложку, подложку из смолы или подложку из смоляной пленки, изготовленную, например, из поликарбоната или акриловой смолы. Здесь, в данном варианте осуществления, использованы первая и вторая прозрачные подложки 11 и 21, но обе данные подложки не обязательно должны быть прозрачными, и достаточно, чтобы только одна подложка являлась прозрачной.

Далее форма данных изолирующих подложек может представлять собой плоскую пластину, или же она может быть полностью или частично изогнутой. Толщина изолирующих подложек может быть должным образом выбрана, и обычно она предпочтительно составляет от 0,4 до 10 мм.

На внутренней стороне первой прозрачной подложки 11 сформированы первые множественные прозрачные электроды 12 в форме полос. Между тем на внутренней стороне второй прозрачной подложки 21 сформированы вторые множественные прозрачные электроды 22 в форме полос. Здесь вторые множественные прозрачные электроды 22 сформированы так, чтобы пересекаться, по существу, перпендикулярно с первыми множественными прозрачными электродами 12. Первые и вторые прозрачные электроды 12 и 22, каждый, изготовлены, например, из ITO (индий-оловянного оксида). Любой из первого и второго прозрачных электродов 12 и 22 может представлять собой отражающий электрод, например, из Al или диэлектрическую многослойную пленку. Конечно, форма электрода не ограничена формой, образованной перпендикулярными пересекающимися полосками, но электрод может покрывать всю поверхность подложки, или он может иметь форму, способную отображать определенный знак (метку), букву или цифру.

Первая и вторая изолирующие пленки 13 и 23 сформированы так, чтобы покрывать первый и второй прозрачные электроды 12 и 22 соответственно. Первая и вторая изолирующие пленки 13 и 23 созданы для улучшения электрической изоляции, и они изготовлены из оксида металла, такого как SiO₂, TiO₂ или Al₂O₃ или других изолирующих материалов. Здесь первая и вторая изолирующие пленки 13 и 23 не являются необходимыми.

На первой и второй изолирующих пленках 13 и 23 сформированы соответственно первая и вторая ориентирующие пленки 14 и 24. Ориентирующие пленки 14 и 24 сформированы так, чтобы контактировать с жидким кристаллом в композитном слое 50, чтобы ориентировать жидкий кристалл в заданном направлении. В варианте осуществления настоящего изобретения на присутствие или отсутствие ориентирующей пленки начальный угол наклона пленки и наличие или отсутствие обработки трением ориентирующей пленки могут не накладываться ограничения, но, чтобы усилить оптический контраст между прозрачным состоянием и светорассеивающим состоянием, предпочтительно, чтобы ориентирующая пленка, имеющая начальный угол наклона не более 10°, использовалась без проведения обработки трением.

Герметизирующий элемент 30 сформирован между первой и второй прозрачными подложками 11 и 21 и вдоль контура первой и второй прозрачных подложек 11 и 21. Первая и вторая прозрачные подложки 11 и 21 соединены посредством герметизирующего элемента 30. В качестве материала для герметизирующего элемента 30 применяется, например, УФ-отверждаемая смола. Расстояние между внутренними сторонами первой и второй прозрачных подложек 11 и 21, то есть толщина композитного слоя 50 (зазор ячейки), постоянно, и высота герметизирующего элемента 30 равна расстоянию между внутренними сторонами первой и второй прозрачных подложек 11 и 21.

Жидкокристаллическое оптическое устройство 1 на фиг.1 имеет плоскую форму, но жидкокристаллическое оптическое устройство настоящего изобретения не обязательно имеет плоскую форму, и оно может быть частично или полностью изогнуто в зависимости от его применения. А именно, оно может иметь трехмерную форму. Однако и в данном случае также расстояние между внутренними сторонами первой и второй прозрачных подложек 11 и 21, то есть толщина композитного слоя 50 (зазор ячейки), является постоянным.

Распорка 40 равномерно распределена в пространстве, ограниченном первой и второй прозрачными подложками 11 и 21 и герметизирующим элементом 30. Распорка 40 регулирует зазор ячейки. Зазор ячейки, то есть диаметр распорки 40, равен предпочтительно от 2 до 50 мкм, более предпочтительно от 4 до 30 мкм. Когда зазор ячейки слишком мал, контраст уменьшается, а если зазор ячейки слишком велик, электрическое напряжение возбуждения увеличивается. Распорка 40 представляет собой твердый материал, такой как частицы стекла, частицы диоксида кремния или частицы сшитого акрила. Здесь распорка 40 не обязательно представляет собой сферические частицы, и она может представлять собой распорку ребристой формы, сформированную на одной из подложек.

Композитный слой 50 герметизирован в пространстве (в дальнейшем также называемом пространством ячейки), ограниченном первой и второй прозрачными подложками 11 и 21 и герметизирующим элементом 30. Композитный слой 50 изготовлен из композита жидкого кристалла/отвержденного материала, полученного отверждением отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции настоящего изобретения полимеризацией в состоянии, когда жидкокристаллическая композиция заполняет собой пространство ячейки и жидкий кристалл ориентирован. Содержание отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции (оно по существу, равно содержанию отвержденного материала отверждаемого соединения, содержащегося в композите жидкого кристалла/отвержденного материала) равно предпочтительно от 0,1 до 20 мас.%. Если оно меньше 0,1 мас.%, то в рассеивающем состоянии композита жидкого кристалла/отвержденного материала жидкокристаллическая фаза не может быть разделена в доменные структуры, каждая из которых имеет более эффективную форму, и невозможно получить желаемые характеристики прозрачности-рассеивания. С другой стороны, если оно превышает 20 мас.%, то, подобно обычному композиту жидкого кристалла/отвержденного материала, величина матовости в прозрачном состоянии возрастает. Далее содержание отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции составляет более предпочтительно от 0,5 до 10 мас.%, поскольку появляется возможность увеличить интенсивность рассеивания в рассеивающем состоянии композита жидкого кристалла/отвержденного материала и уменьшить электрическое напряжение, при котором переключается прозрачно-рассеивающее состояние.

Как описано выше, содержание отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции равно предпочтительно от 0,1 до 20 мас.% в расчете на жидкокристаллическую композицию, и оно предпочтительно должным образом выбрано из диапазона от 0,1 до 20 мас.% в зависимости от HTP (способности скручивать спираль) отверждаемого соединения, которое представляет собой оптически активный материал. Когда отверждаемое соединение, являющееся оптически активным материалом, обладает большой HTP, только малое количество отверждаемого соединения как оптически активного материала требуется добавить к нематическому жидкому кристаллу, чтобы получить жидкокристаллическую композицию, которая как целое показывает хиральную нематическую фазу. Например, в случае применения отверждаемого соединения, представляющего собой оптически-активный материал, имеющий большую HTP (HTP примерно от 30 до 60), наиболее предпочтительное содержание отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции составляет от 0,5 до 5 мас.%. Когда HTP отверждаемого соединения, представляющего собой оптически-активный материал, меньше 30, данное содержание равно предпочтительно от 0,5 до 10 мас.%, как описано выше.

Жидкокристаллическая композиция настоящего изобретения представляет собой жидкокристаллическую композицию, включающую нематический жидкий кристалл и отверждаемое соединение и показывающую хиральную нематическую фазу, где по меньшей мере часть отверждаемого соединения является оптически активным материалом (а именно хиральным агентом), обладающим оптическим вращением, и оптически активный материал, обладающий оптическим вращением, состоит, по существу, исключительно из отверждаемого соединения. В качестве нематического жидкого кристалла можно использовать сочетание двух или более типов нематических жидких кристаллов. Когда оптически активный материал, проявляющий оптическое вращение, а именно хиральный агент, добавлен по меньшей мере в заданном количестве к нематическому жидкому кристаллу, нематический жидкий кристалл превращается в хиральный нематический жидкий кристалл (называемый также “холестерическим жидким кристаллом”) с фазовым переходом, имеющий спиральную структуру. Здесь период спиральной структуры, то есть шаг спирали p, представлен как p=1/(c·HTP) с использованием содержания c и HTP хирального агента.

Здесь хиральная нематическая фаза означает состояние, когда удовлетворяется условие θ>360°, при условии, что θ представляет собой угол закручивания между первой прозрачной подложкой 11 и второй прозрачной подложкой 21. Другими словами, когда зазор ячейки представлен как d, хиральная нематическая фаза означает, что шаг спирали удовлетворяет условию p<d. Угол закручивания нематического жидкого кристалла и хирального нематического жидкого кристалла может быть измерен, например, помещением жидкокристаллической композиции между парой прозрачных подложек, по меньшей мере одна из внутренних сторон которых имеет ориентирующую пленку, подвергнутую обработке трением и имеющую начальный угол наклона не более 10°, и наблюдением проходящего света с помощью поляризационной микроскопии при вращении поляризующей пластины. Далее угол закручивания может быть получен помещением жидкокристаллической композиции в клиновидную ячейку и наблюдением расстояния между линиями дисклинации.

Далее весь хиральный агент, по существу, представляет собой отверждаемое соединение. Применяя данное отверждаемое соединение, после того как жидкокристаллическая композиция помещена между подложками, имеющими электроды, отверждаемое соединение отверждают, создавая множество доменов в жидкокристаллической фазе. В то же время отверждаемое оптически активное соединение теряет частично или полностью функцию оптического вращения как хиральный агент, поскольку отверждение приводит к его полимеризации. Соответственно, большая часть хирального нематического жидкого кристалла превращается в нематический жидкий кристалл с фазовым переходом в ходе отверждения отверждаемого соединения. Здесь нематическая фаза означает состояние, когда θ≤360°, а именно p≥d.

Отверждаемый хиральный агент может соответственно представлять собой оптически вращающее соединение, являющееся правовращающим, такое как Paliocolor LC 756, производимое BASF Corporation. Конечно, в качестве отверждаемого хирального агента возможно использование оптически вращающего материала, являющегося левовращающим. Можно предоставить правовращающее соединение с относительно малой стоимостью путем получения оптически вращающего соединения из оптически вращающего материала, присутствующего в природе, в качестве исходного материала. Далее в качестве отверждаемого хирального агента можно использовать сочетание правовращающего хирального агента и левовращающего хирального агента с целью, например, регулирования шага спирали хиральной нематической жидкокристаллической композиции до оптимального значения.

Далее жидкокристаллическая композиция настоящего изобретения также может содержать малое количество неотверждаемого хирального агента, если нематическая фаза наблюдается после отверждения отверждаемого соединения. А именно, можно реализовать эффект настоящего изобретения, если именно жидкокристаллическая композиция претерпевает фазовый переход из хирального нематического жидкого кристалла в нематический жидкий кристалл, относимый за счет отверждения отверждаемого соединения.

Далее в жидкокристаллической композиции настоящего изобретения может содержаться отверждаемое соединение, которое не является оптически активным материалом. Такое отверждаемое соединение может представлять собой, например, алкилакрилат, алкилдиакрилат, простой полиэфирный акрилат, простой полиэфирный диакрилат или уретановый акрилат простого полиэфирного типа. Отверждаемое соединение, которое не является оптически активным соединением, далее может представлять собой отверждаемое соединение, имеющее мезогенную структуру. Такое отверждаемое соединение, имеющее мезогенную структуру, может представлять собой, например, следующее из соединений (отверждаемых соединений, представленных формулами (2) и (4), описанных в патентном документе 2).

Если содержание оптически неактивного отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции настоящего изобретения слишком велико, величина матовости в прозрачном состоянии может стать нежелательно высокой. Соответственно, предпочтительно, чтобы суммарное количество отверждаемого соединения (количество, включая отверждаемое соединение в качестве оптически активного соединения) в жидкокристаллической композиции настоящего изобретения составляло предпочтительно не более 20 мас.%, особенно предпочтительно не более 10 мас.%, в расчете на суммарное количество жидкокристаллической композиции. Далее, как описано выше, в случае применения в качестве отверждаемого соединения, имеющего большую HTP (в диапазоне от примерно 30 до 60), как оптически активного материала, суммарное количество отверждаемого соединения равно предпочтительно не более 5 мас.% в расчете на суммарное количество жидкокристаллической композиции. Далее содержание оптически неактивного отверждаемого соединения составляет предпочтительно от 0,1 до 10 мас.%, особенно предпочтительно от 0,5 до 5 мас.%, в расчете на суммарное количество жидкокристаллической композиции.

Жидкий кристалл, полученный отверждением отверждаемого соединения из жидкокристаллической композиции настоящего изобретения, рассматривается как представляющий собой нематический жидкий кристалл, имеющий жидкокристаллические физические свойства, по существу, такие же, что и смесь, полученная исключением отверждаемого соединения (также включая отверждаемое соединение, отличное от отверждаемого хирального агента) из жидкокристаллической композиции настоящего изобретения, кроме влияния отвержденного материала. Соответственно, смесь получают так, чтобы она отвечала жидкокристаллическим свойствам нематического жидкого кристалла, которыми должен обладать композит жидкого кристалла/отвержденного соединения.

В настоящем изобретении весь хиральный агент или большая его часть, содержащийся в жидкокристаллической композиции до отверждения, является отверждаемым. Далее, как упомянуто выше, шаг спирали всей жидкокристаллической композиции регулируется содержанием и HTP хирального агента. Такая жидкокристаллическая композиция до отверждения ориентирована с формированием фокально-конической ориентации, и затем хиральный агент, обладающий способностью к отверждению, отверждают с формированием композита жидкого кристалла/отвержденного материала. Здесь шаг спирали жидкокристаллической композиции оказывает сильное влияние на текстуру в светорассеивающем состоянии жидкокристаллической композиции при фокально-конической ориентации. А именно, когда композит жидкого кристалла/отвержденного материала сформирован отверждением отверждаемого соединения в состоянии, в котором жидкокристаллическая композиция показывает сильное светорассеивание, возможно получение электрооптического устройства, имеющего высокий оптический контраст между прозрачным состоянием и светорассеивающим состоянием при приложении электрического напряжения/ в отсутствие электрического напряжения, что представляется предпочтительным. Шаг спирали жидкокристаллической композиции составляет предпочтительно от 0,6 до 4 мкм. Далее жидкокристаллическая композиция обладает хорошими светорассеивающими характеристиками в случае фокально-конической ориентации, и, следовательно, шаг спирали составляет предпочтительно от 0,8 до 3 мкм.

С другой стороны, в настоящем изобретении возможно реализовать эффект настоящего изобретения также в случае, отличном от случая, когда жидкокристаллическая композиция ориентирована так, чтобы иметь фокально-коническую ориентацию. В случае, когда ориентирующая пленка сформирована на поверхности подложки, контактирующей с жидкокристаллической композицией, имеет начальный угол наклона не более 10°, и далее ориентирующая пленка подвергнута обработке трением в одном направлении, имеет место случай, когда жидкокристаллическая композиция показывает планарную ориентацию, имеющую спиральную ось, практически перпендикулярную поверхности подложки. Жидкокристаллическая композиция ориентирована так, чтобы иметь планарную ориентацию, и затем отверждаемое соединение, содержащееся в жидкокристаллической композиции, отверждают, посредством чего также возможно создание жидкокристаллического оптического устройства, показывающего светорассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение, и показывающего прозрачное состояние при приложении электрического напряжения. В случае, когда жидкокристаллическая композиция находится в планарной ориентации, ячейка показывает прозрачное состояние до отверждения, но она показывает рассеивающее состояние на этапе отверждения отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции. Однако контраст между светорассеивающим состоянием и прозрачным состоянием более предпочтителен, когда жидкокристаллическая композиция ориентирована так, чтобы иметь фокально-коническую ориентацию.

Возможно реализовать эффект настоящего изобретения в любом случае, когда диэлектрическая анизотропия (Δε) жидкокристаллической композиции положительна или отрицательна. Далее также возможно реализовать данный эффект в любом случае, когда начальный угол наклона ориентирующей пленки, нанесенной на внутреннюю сторону подложки, равен не более 10° или по меньшей мере 60°. Обработка трением может быть применена для ориентирующей пленки.

Хиральная нематическая жидкокристаллическая композиция, имеющая положительную диэлектрическую анизотропию, ориентирована так, чтобы иметь фокально-коническую ориентацию, и затем хиральный агент, обладающий способностью к отверждению, содержащийся в жидкокристаллической композиции, отверждают, посредством чего возможно эффективно разделить нематическую фазу, полученную в ходе реакции отверждения, на множество доменов отвержденным материалом, полученным реакцией отверждения. Соответственно, возможно чрезвычайно легко создать жидкокристаллическое оптическое устройство, показывающее рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение, и прозрачное состояние при приложении электрического напряжения с использованием жидкокристаллической композиции настоящего изобретения. Нематический жидкий кристалл разделен на домены, и каждый домен ориентирован случайным образом. Конкретнее, директоры, а именно директоры жидкокристаллических молекул, в одном домене одинаковы, однако директоры жидкокристаллических молекул в смежных доменах по-разному ориентированы относительно друг друга. Соответственно, считают, что такие смежные домены имеют разные средние показатели преломления и показывают рассеивающее состояние, когда не прилагается электрическое напряжение. С другой стороны, при приложении электрического напряжения жидкокристаллические молекулы, имеющие положительную диэлектрическую анизотропию, в каждом домене ориентируются перпендикулярно прозрачной подложке, в соответствии с чем считают, что смежные домены имеют практически одинаковые средние показатели преломления и показывают прозрачное состояние по отношению друг к другу.

Возможно подтвердить изменение фазы из хиральной нематической фазы в нематическую фазу, произошедшее за счет отверждения отверждаемого соединения в жидкокристаллической композиции, измерением точки N-I-фазового перехода (точки фазового перехода нематическая фаза-изотропная фаза) в жидком кристалле, а не измерением угла закручивания жидкого кристалла, как упомянуто выше. Конкретнее, измеряют (a) точку N-I-фазового перехода (точку перехода a) до добавления отверждаемого соединения (также содержащего отверждаемое соединение, которое не является оптически активным материалом) к нематическому жидкому кристаллу, (b) точку N-I-фазового перехода (точку перехода b) нематического жидкого кристалла (а именно хиральной нематической жидкокристаллической композиции настоящего изобретения) после добавления отверждаемого соединения (содержащего отверждаемое соединение, которое не явля