DE2051505B2

DE2051505B2 - Verfahren zur Umwandlung der Textur eines flüssigkristallinen Materials

Info

Publication number: DE2051505B2
Application number: DE2051505A
Authority: DE
Inventors: John Ewing Adams; Robert William Macedon Madrid; Joseph John Wysocki
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1969-10-20
Filing date: 1970-10-20
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE2051505A1; JPS4929592B1; FR2071815A5; CA954210A; US3642348A; GB1332800A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung eines cholesterischen flüssigkristallinen Materials aus seiner Grandjean-Textur in seine fokal-konische Textur.

Flüssigkristalline Substanzen zeigen physikalische Eigenschaften, von denen einige typisch für Flüssigkeiten, andere typisch für feste Kristalle sind. Flüssige Kristalle treten bekanntlich in drei verschiedenen Formen auf, in der smektischen, nematischen und cholesterischen Form. Diese Strukturformen werden manchmal auch als Mesophasen bezeichnet, wodurch gesagt ist, daß sie Zustände zwischen der flüssigen und der kristallinen Phase aufweisen. Die drei vorstehend genannten Mesophasenformen der flüssigen Kristalle sind durch verschiedene Strukturen gekennzeichnet, in denen die Moleküle der Verbindung in einer molekularen Struktur angeordnet sind, die für jede der drei mesomorphen Strukturen speziell ausgebildet ist. Jede dieser Strukturen ist im Zusammenhang mit; den flüssigen Kristallen bekannt.

Flüssige Kristalle sind empfindlich gegenüber Einflüssen der Temperatur, des. Drucks, chemischer Fremdstof-

fe sowie elektrischer und magnetischer Felder, wie es in den französischen Patentschriften 14 84 584, 15 72 784 und 15 73 335 sowie in den US-Patentschriften 31 14 838 und 34 09 404 beschrieben ist

Cholesterische flüssige Kristalle zeigen bekanntlich auch verschiedene erkennbare Texturen. Beispielsweise können cholesterische flüssige Kristalle eine homöotropische, eine fokal-konische oder eine Grandjean-Flachtextur sowie auch Modifikationen der cholesterischen Mesophase selbst annehmen, wie es von G. W. Gray in »Molecular Structure and the Properties of liquid Crystals«, Academic Press, London, 1962, Seiten 39 bis 54, beschrieben ist

Aus der obenerwähnten FR-PS 14 84 584 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Schicht eines flüssigen Kristalls zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. Wenigstens eine dieser Elektroden ist lichtdurchlässig, um die Erscheinung der Veränderung der optischen Eigenschaften von flüssigen Kristallen der cholesterischen Phase bei der Einwirkung eines elektrischen Feldes visuell beobachten zu können. Als Beispiel für flüssige Kristalle der cholesterischen Phase, die auf eine elektrische Einwirkung mit der Änderung ihrer optischen Eigenschaften reagieren, wird unter anderem Cholesterylchlorid genannt. Doch beschreibt diese Entgegenhaltung die Phasenumwandlung der cholesterischen Flüssigkeiten aus der cholesterischen in die nematische Phase mittels eines elektrischen Feldes, keine Umwandlung der Textur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf neuartige Weise eine Bilderzeugung mit einem flüssigen Kristall zu ermöglichen, die einfach durchzuführen ist und eine gute Bildqualität liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß das Material einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, dessen Feldstärkewert einen Übergang in die fokal-konische Textur bewirkt.

Dieses Verfahren kann vorteilhaft zur Bilderzeugung angewendet werden, wobei der durch das elektrische Feld erzeugte Übergang der Textur in bildmäßiger Verteilung vorgenommen wird. Dadurch ergeben sich intensiv gezeichnete und scharfe Bilder, die vorübergehend oder auch für längere Zeit erhalten bleiben können, abhängig davon, ob das kristalline Material in seinem durch das elektrische Feld erzeugten Texturzustand bleibt oder in seinen anfänglichen Zustand zurückkehrt Somit können Anzeige- oder Sichtvorrichtungen verwirklicht werden, die sich auch für farbige Darstellungen eignen und durch thermische oder elektrische Signale ansteuerbar sind.

Gegenüber dem aus der FR-PS 14 84 584 bekannten

Verfahren besitzt das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, mit einer niedrigeren Schwellenspannung und damit einer niedrigeren Feldstärke auszukommen. Dies ließ sich dem Stand der Technik nicht entnehmen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer einen flüssigen Kristall enthaltenden Aufzeichnungsanordnung,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung einer Form eines Aufzeichnungsträgers, bei dem das vorgebene Bild durch die Form des flüssigkristallinen Materials bestimmt ist, die wiederum durch die Form des Abstandselements zwischen zwei Elektroden begrenzt ist,

Fig.3 eine perspektivische Darstellung einer Form

eines Aufzeichnungsträgers, bei dem das vorgegebene Bild durch die Form zumindest einer der Elektroden bestimmt ist, und

Fig.4 eine Form, bei der ein flüssigkristalliner Aufzeichnungsträger zwischen Polarisato.ren betrachtet wird.

In F i g. 1 ist ein einen flüssigen Kristall enthaltender Aufzeichnungsträger 10 dargestellt, der auch als Elektroden-Schichtanordnung bezeichnet werden kann. Zwei transparente Platten 11 mit transparenten und leitfähigen Oberzügen 12 an der Kontaktfläche bilden zwei parallel zueinander angeordnete transparente Elektroden. Vorzugsweise wird eine Anordnung verwendet, bei der beide Elektroden transparent sind, so daß das Bild mit Durchsichtbeleuchtung betrachtet werden kann. Die Betrachtung einer Anordnung mit reflektiertem Licht ist jedoch auch möglich, wobei dann nur eine transparente Elektrode vorgesehen sein muß, während die andere undurchsichtig sein kann. Die transparenten Elektroden sind durch ein Abstandselement 13 voneinander getrennt, das mit Leerstellen versehen ist, welche einen oder mehrere flache Hohlräume zur Aufnahme eines flüssigkristallinen Films

14 oder einer Schicht dieses Materials bilden. Diese ist das aktive Element der Abbildungsanordnung. Zwisehen den Elektroden wird innerhalb eines Stromkreises

15 ein elektrisches Feld erzeugt, wozu eine Spannungsquelle 16 und Leitungen 17 vorgesehen sind. Der Stromkreis 15 kann ferner einen Schalter enthalten. Die Spannungsquelle kann eine Gleichspannungsquelle, eine Wechselspannungsquelle oder eine Kombination solcher Spannungsquellen sein.

Das Verfahren nach der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß cholesterische flüssige Kristalle oder eine Mischung cholesterischer flüssiger Kristalle in einer Elektroden-Schichtanordnung der in F i g. 1 gezeigten Art bei Einwirkung eines elektrischen Feldes eine Umwandlung ihrer Textur erfahren, so daß die anfängliche Gi andjean- oder »gestörte« Textur in eine fokal-konische oder »ungestörte« Textur umgewandelt wird. Die Grandjean-Textur ist gekennzeichnet durch die selektive Dispersion einfallenden Lichtes im Bereich einer Wellenlänge Ao (Ao=2 np, wobei η der Brechungsindex des flüssigkristallinen Films und ρ die Gitterteilung des flüssigkristallinen Films ist) und durch eine optische Aktivität für Wellenlängen einfallenden Lichtes mit Abstand gegenüber der Wellenlänge A₀. Wenn A₀ im sichtbaren Spektrum liegt, so hat der flüssigkristalline Film eine dem Wert Ao entsprechende Farbe, wenn Ao außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt, so ist der Film farblos und nicht streuend. Die Grandjean-Textur der cholesterischen flüssigen Kristalle wird manchmal auch als die »gestörte« Textur bezeichnet.

Die fokal-konische Textur ist gleichfalls durch eine selektive Dispersion gekennzeichnet, jedoch zeigt sie auch eine diffuse Streuung im sichtbaren Spektrum unabhängig davon, ob Ao im sichtbaren Spektrum liegt oder nicht Die Erscheinung der fokal-konischen Textur ist milchigweiß, wenn Ao außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt. Die fokal-konische Textur cholesterischer flüssiger Kristalle wird manchmal auch als »ungestörte« Textur bezeichnet.

Werden beispielsweise bei Durchführung der Erfindung cholesterische flüssige Kristalle in die nicht mit einer Spannung versehene Elektrodenanordnung eingegeben, so erscheinen sie zunächst gefärbt oder farblos und durchsichtig. Wird die Elektrodenanordnung gemäß F i e. 4 zwischen Polarisatoren betrachtet, so erscheint sie gefärbt oder schwarz. Wird das elektrische Feld an den flüssigkristallinen Film angeschaltet, so ist die dadurch erzeugte Texturänderung erkennbar, da der flüssigkristalline Film in dem Bildbereich weiß wird, wenn die Anordnung in durchfallendem oder reflektiertem Licht betrachtet wird Die Bilderzeugung ergibt somit ein weißes Bild auf dunklem oder farbigem Hintergrund. Zur Bilderzeugung können entweder die vom elektrischen Feld beeinflußten oder die nicht beeinflußten Bereiche verwendet werden, wobei Polarisatüren oder andere das Bild verbessernde Vorrichtungen wahlweise eingesetzt werden können.

Gegenüber früher vorgeschlagenen Abbildungsverfahren arbeitet die Erfindung nach einem anderen Prinzip. Die verwendeten Spannungen und Feldstärkewerte beispielsweise zur Bilderzeugung im flüssigen Kristall sind geringer, ferner wird im früher vorgeschlagenen Fall eine optisch negative flüssigkristalline Substanz in eine optisch positive mit Übergang von der cholesterischen in die nematische Phase umgewandelt.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung zur Bilderzeugung mit einem flüssigen Kristall können die Elektroden aus jedem geeigneten transparenten und leitfähigen Material bestehen. Typische derartige Stoffe sind Glasoder Kunststoffunterlagen mit transparenten und kontinuierlich leitfähigen Überzügen aus leitfähigen Stoffen wie Zinn, Indiumoxid, Aluminium, Chrom, Zinnoxid und anderen geeigneten Stoffen. Diese transparenten und leitfähigen Überzüge werden auf die schlechter leitfähige und transparente Unterlage aufgedampft. Ein handelsübliches, mit Zinnoxid überzogenes Glas ist ein Beispiel für ein transparentes und leitfähiges Elektrodenmaterial.

Das in Fig. 1 gezeigte Abstandselement 13, das die transparenten Elektroden voneinander trennt und den flüssigkristallinen Film zwischen den Elektroden hält, ist chemisch neutral, transparent, weitgehend isolierend und hat geeignete dielektrische Eigenschaften. Zu diesem Zweck geeignete Stoffe sind

Zelluloseacetat, Zellulosetriacetat,

Zelluloseacetatbutyrat,

Polyurethanelastomere, Polyäthylen,

Polypropylen, Polyester, Polystyrol,

Polycarbonate, Polyvinylfluorid,

Polytetrafluoräthylen,

Polyäthylenterephthalat

und Mischungen dieser Stoffe.
Solche Abstandselemente, die auch weitgehend die Stärke der Bilderzeugungsschicht oder des Films des flüssigen Kristalls bestimmen, haben vorzugsweise eine Stärke im Bereich von ca. 0,25 mm oder weniger. Optimale Ergebnisse erreicht man mit Abstandselementen mit einer Stärke zwischen ca. 0,006 und 0,13 mm.

Der zur Bilderzeugung-vorgesehene flüssigkristalline Film 14 kann jeden geeigneten cholesterischen flüssigen Kristall oder Mischungen cholesterischer flüssiger Kristalle enthalten. Typische cholesterische flüssige Kristalle sind Derivate aus Reaktionen von Cholesterin und anorganischen Säuren, beispielsweise

Cholesterylchlorid, Cholesterylbromid,

Cholesteryljodid,Cholesterylnitrat,

Ester aus Reaktionen von Cholesterol und

Carboxylsäuren, beispielsweise

Cholesterylcrotonat.Cholesterylnonanoat,

Cholesterylhexanoat.Cholesterylformat,

Cholesteryldocosonoat,

Cholesterylchloroformat,

CholesterylpropionaLCholesterylacetat,

Cholesterylvalerat, Cholesterylvacconat, Cholesteryllinoiat, Choiesteryllinolenat, Cholesteryloleat.Cholesterylerucat, Cholesterylbutyrat.Cholesterylcaprat, Cholesteryllaurat, Cholesterylmyristat, Cholesterylclupanodonat,

Äther von Cholesterol wie

Cholesteryldecyläther,

Cholesteryllauryläther,

Cholesteryloleyläther,

Cholesteryldodecyläther,

Carbamate und Carbonate von Cholesterol wie Cholesteryldecylcarbonat,

Cholesteryloleylcarbonat,

Cholesterylmethylcarbonat,

Cholesteryläthylcarbonat,

Cholesterylbutylcarbonat,

Cholesteryldocosonylcarbonat, Cholesterylcetylcarbonat,

Cholesterylheptylcarbamat, sowie Alkylamide und aliphatische Sekundäramine, abgeleitet von

3-/?-Amino-<d⁵-cholesten und

Mischungen dieser Stoffe,

Peptide wie Poly-y-Benzyl-1-glutamat, Derivate von Beta-sitosterin wie Sitosterylchlorid und aktiver Amylester von Cyanbenzylidenaminocinnamat sowie N-Phenyl-1 -naphthylamin.

Die Alkylgruppen in den Verbindungen sind typischerweise gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren oder Alkohole, die weniger als ca. 25 Kohlenstoffatome haben, und ungesättigte Ketten mit weniger als 5 Olefingruppen mit Doppelbindungen. Arylgruppen in den obengenannten Verbindungen enthalten typischerweise einfach substituierte Benzolringverbindungen. Jede der obengenannten Verbindungen und deren Mischungen sind zur Bildung cholesterischer flüssigkristalliner Filme für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet.

Die flüssigkristallinen Bilderzeugungsschichten oder Filme haben vorzugsweise eine Stärke im Bereich von ca. 0,25 mm oder weniger. Optimale Ergebnisse erhält man mit Schichten einer Stärke zwischen ca. 0,006 bis 0,13 mm.

Außer den vorstehend genannten cholesterischen flüssigkristallinen Stoffen kann der Bilderzeugungsfilm auch Mischungen cholesterischer und nematischer flüssigkristalliner Stoffe enthalten. Beispielsweise Mischungen wie

Cholesterylchlorid^holesterylnonanoat:

N-p-Methoxy-benzyliden-p-phenylazoanit; CholesterylchloridiCholesterylnonanoat:

p-Azoxyanizol; und

CholesterylchloridiCholesterylnonanoat:

Cholesteryloleylcarbonat: p-Azoxyanizol, können verwendet weiden.

Weitere nematische flüssigkristalline Stoffe, die sich für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnde Bildstoffmischungen eignen, sind:

p-Azoxyanisol, p-Azoxyphenetol, p-Butoxybenzoesäure, p-Methoxycinnaminsäure, Butyl-p-anisyliden-p'-aminocinnamat, Anisyliden-para-amino-phenylacetat,

p-Äthoxybenzalamino-ix-methylcinnamylsäure,

l,4-Bis-(p-Äthoxybenzyliden)-cyclohexanon, 'M'-Dihexyloxybcnzol.'M'-Diheptyloxybenzol, Anisal-p-amino-azobcnzol, Anisaldazin,

a-benzolazo-(anisal-a'-napthylamin),
η,η'-Nonoxybenzaltoluidin,
Mischungen der vorstehenden Stoffe und
viele andere.

Mischungen flüssiger Kristalle können in organischen Lösungsmitteln wie Chloroform, Petroleumäther, Methyläthylketon und anderen gebildet werden, die danach aus der Mischung verdampfen, so daß die flüssigkristalline Mischung zurückbleibt. Auch können die individuel-

H) len flüssigen Kristalle der flüssigkristallinen Mischung direkt miteinander durch Erhitzen der gemischten Komponenten über die isotrope Übergangstemperatur kombiniert werden.

In Fig.2 ist die anhand der Fig. 1 beschriebene Ausführungsform der Bilderzeugungsanordnung dargestellt, wobei jedoch das erwünschte Bild durch die Form der Leerstellen in dem dichten Abstandselement 13 bestimmt ist. Wie zuvor sind die transparenter Elektroden 18 durch das Abstandselement 13 voneinander getrennt, jedoch enthält der gesamte Bildbereich 15 den flüssigkristalünen Film. In dieser Ausführungsforrr enthalten die gesamten Innenflächen der transparenter Elektroden einen transparenten und leitfähigen Überzug 12, und die leitfähigen Überzüge sind elektrisch mii der Schaltung 15 verbunden. Beim Betrieb diesel Anordnung wird ein elektrisches Feld im gesamter Bereich des Abstandselements 13 erzeugt, jedoch wire das durch die mit dem elektrischen Feld erzeugt« Texturänderung hervorgerufene Bild nur im Bereich Ii zur Erscheinung gebracht, wo der flüssigkristalline Filrr vorhanden ist. Abhängig davon, ob das erwünschte Bile mit Durchleuchtung oder durch reflektiertes Lieh betrachtet werden soll, können eine oder beide Elektroden transparent sein.

In F i g. 3 ist eine andere vorzugsweise Ausführungs form der Bilderzeugungsanordnung dargestellt. Das erwünschte Bild ist durch die Form einer Elektrode unc damit durch die Verteilung des erzeugten elektrischer Feldes bestimmt. Die Bilderzeugungsanordnung besteh aus transparenten Platten 11, die durch ein dichtende! Abstandselement 13 mit einem Leerbereich 20 vonein ander getrennt sind, welcher mit flüssigen Kristallei gefüllt ist. Dieser Bereich entspricht praktisch den gesamten Bereich, der von dem Abstandselement 1:

eingeschlossen wird. Das erwünschte Bild ist durch di( Form des transparenten und leitfähigen Überzugs 2 bestimmt, der an der Innenfläche einer oder beide transparenter Platten 11 vorgesehen ist. Er hat die Forn des erwünschten Bildes. Die in Fig.3 dargestellt!

Ausführungsform zeigt nur eine der beiden Elektrodei in bildmäßiger Verteilung, jedoch ist dem Fachmani eine leichte Ausführung zweier aneinander angepaßte Elektroden möglich, die dasselbe Bild erzeugen. Wem eine einzelne Bildelektrode verwendet wird, so kann dii andere Elektrode eine transparente Platte 11 sein, dii auf ihrer gesamten Innenfläche einen transparenten um leitfähigen Überzug 12 trägt. Es sei bemerkt, daß eil sehr dünner oder praktisch unsichtbarer Leiter 2. verwendet wird, der die bildmäßig geformte Elektrode mit der Schaltung 15 verbindet, die auch mit den leitfähigen Überzug der anderen Elektrode verbundei ist. Beim Betrieb dieser Anordnung wird ein elektrische Feld nur in den Bereichen erzeugt, in denen sich zwe Elektroden gegenüberstehen, d. h. zwischen der bildmä

b5 Big geformten Elektrode und der Gegenelektrode unabhängig davon, ob die zweite Elektrode auch ein bildmäßige Formgebung hat. Eine der Elektroden kam durchsichtig sein, wenn das Bild mit reflektiertem Lieh

und nicht mit Durchsichtbeleuchtung betrachtet werden soll.

Soll das erwünschte Bild durch die Form einer oder mehrerer Elektroden bestimmt sein, so kann eine Elektrode die Konfiguration des Bilduntergrundes haben, und eine bildmäßig geformte Elektrode und die Untergrundelektrode können isoliert voneinander entweder durch einen Abstand oder durch Isolierstoff in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Ein solches koplanares Elektrodenpaar kann gleichzeitig als eine ganzflächige Elektrode betrieben werden.

In Fig.4 ist eine Bilderzeugungsanordnung mit flüssigem Kristall dargestellt, die ein Paar transparenter Elektroden 18 enthält, zwischen denen ein Abstandselement 13 einen flüssigkristallinen Film hält. Die Anordnung befindet sich zwischen Polarisatoren 23a, 23b. Wie bereits beschrieben, haben cholesterische flüssige Kristalle selektiv dispergierende Eigenschaften, und wenn sie in ein elektrisches Feld gemäß der Erfindung eingegeben werden, tritt die Änderung von der Grandjean-Textur zur fokal-konischen Textur auf, wodurch der umgewandelte Teil des flüssigkristallinen Films das Licht diffuser streut, wenn er durchleuchtet oder bestrahlt wird. Gleichzeitig bleiben die in dem Zustand der Grandjean-Textur verbliebenen Teile selektiv dispersionsfähig. Wenn eine derartige Anordnung mit einem flüssigkristallinen Bilderzeugungsmaterial zwischen Polarisatoren betrachtet wird, wird das Licht der Lichtquelle durch den Polarisator 23a planpolarisiert und durch die flüssigen Kristalle in der Grandjean-Textur selektiv dispergiert, und zwar in den nicht zum Bild gehörenden Bereichen 25 (die den Bereichen 20 in F i g. 3 entsprechen). In den diffuser streuenden Bereichen mit fokal-konischer Textur 26 wird das Licht besser durchgelassen. Ein Betrachter 27 sieht dann das planpolarisierte Licht, das durch den Polarisator 23b gelangt und nach Erzeugung durch die Lichtquelle 24 gestreut und durch den Bildteil des Abstandselements 13 durchgelassen wurde. Obwohl das Licht mit dem Polarisator 23a in einer quer zur Ebene des Polarisators 236 liegenden Ebene polarisiert wurde, ist die Streuwirkung des cholesterischen flüssigen Kristalls zwischen den transparenten Elektroden derart, daß eine ausreichende Menge des zunächst planpolarisierten Lichts gestreut wird, so daß ein Teil davon durch den Polarisator 23b gelangt. In den nicht zum Bild gehörenden Flächen 25, in denen die flüssigen Kristalle in ihrer Grandjean-Textur verbleiben, besteht die Wirkung der Polisatoren 23a, 236 bei einander kreuzenden Polarisationsebenen darin, daß ein Teil oder das gesamte durch den Polarisator 23a durchtretende Licht abgeblendet wird, so daß die Bereiche 26 farbig oder dunkel erscheinen.

Die in F i g. 4 gezeigte Ausführungsform zur Bilderzeugung enthält einen flüssigkristallinen Bilderzeugungsfilm zwischen Polarisatoren. Jede andere geeignete Anordnung zur Verbesserung der Bildflächen oder der Untergrundflächen kann in ähnlicher Weise wie die Polarisatoren vorgesehen sein. Beispielsweise können neben den Polarisatoren Randaufheller, optische Filter oder verschiedene andere Vorrichtungen vorgesehen sein, die die Qualität des erwünschten Bildes verbessern. Jedes erwünschte Bild kann dunkel auf hell, hell auf dunkel, farbig auf hell, hell auf farbig, farbig auf dunkel oder dunkel auf farbig erzeugt werden.

Außer den vorstehend beschriebenen Elektrodenschichtanordnungen kann jedes andere. Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Feldes an einer flüssigkristallinen Bilderzeugungsschicht zur Durchführung der Erfindung angewendet werden. Beispielsweise können in verschiedenen anderen Ausführungsformen flüssigkristalline Bilderzeugungsschichten durch die die Texturänderung bewirkende Einwirkung mit einem Bild versehen werden, wobei z. B. das elektrische Feld durch einen gesteuerten Elektronenstrahl oder Röntgenstrahl erzeugt wird, der selektiv oder in bestimmter Folge getastet wird, wodurch jeder gewünschte Teil der flijssigkristallinen Bilderzeugungsschicht beeinflußbar ist. Ferner kann auch ein elektrostatisches latentes Bild auf einem Bildträger, beispielsweise auf einer elektrofotografischen Bildplatte, erzeugt werden, die nahe der flüssigkristallinen Schicht angeordnet ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Spannungsquellen für die Erzeugung des elektrischen Feldes beide Polaritäten und entweder Wechselspannungsquellen, Gleichstromquellen oder kombinierte Spannungsquellen sein können.
Die cholesterischen flüssigkristallinen Bilderzeugungsanordnungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, können auch durch thermische Einwirkung mit einem Bild versehen werden. Beispielsweise kann eine cholesterische Bilderzeugungsschicht in einem elektrischen Feld, das eine unter dem für die Texturänderung erforderlichen Wert liegende Feldstärke hat, mit einem thermischen Bild bestrahlt werden, so daß das Material im bestrahlten Biereich die Temperaturschwelle für die Texturänderung erreicht. In ähnlicher Weise können auch verschiedene andere Arten der selektiven Erwärmung oder Abkühlung der erwünschten Bildbereiche oder Untergrundbereiche durchgeführt werden, wobei gleichzeitig das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung gelangt.
Gemäß anderen Ausführungsformen der Bilderzeugung nach der Erfindung können mehrere individuelle Bilderzeugungszellen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein, wobei eine oder mehrere Zellen in bildmäßiger Verteilung aktiviert werden, so daß auch damit jede gewünschte Ziffer oder jedes gewünschte Schriftzeichen auf dem gesamten Flächenbereich oder in einem Teil der Zellenanordnung erzeugt werden kann. Es sei darauf hingewiesen, daß jede und alle Bilderzeugungszellen so ausgeführt sein können, daß jedes gewünschte Schriftzeichen in jeder Sprache oder in jedem Zahlensystem oder auch jedes andere bildmäßig ausgeführte Zeichen verwirklicht werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Änderung der Textur eignet sich auch für die Verwirklichung einer

so vorübergehend wirksamen Sichtanzeige, wenn die elektrischen Felder an den flüssigkristallinen Bilderzeugungsschichten auf einen Wert unter dem für die Texturänderung erforderlichen Wert geschwächt werden.

Wenn die Feldstärke unter diesen Schwellwert fällt, so nimmt das durch das Feld erzeugte Bild langsam seinen Anfangszustand der Textur an, der dazu erforderliche Zeitraum kann zwischen Bruchteilen einer Sekunde und Minuten oder Stunden liegen, was von der speziellen Ausführungsform, den verwendeten Stoffen, den Temperaturen, den Viskositäten der Stoffe und anderen Bedingungen abhängt. Erfolgt die Wiederaufnahme des Anfangszustandes innerhalb eines längeren Zeitraums, so können die damit verwirklichten Speicheren eigenschaften der flüssigkristallinen B'ilderzeugungsschichl für Zwecke genutzt werden, bei denen die Erhaltung eines Bildes für einen gewissen Zeitraum nach seiner Erzeugung erwünscht ist. Solche zeitweise

wirksamen Bildspeicher können die gesamte Relaxationsperiode oder nur einen Teil dieses Zeitraums ausnutzen, innerhalb dessen die flüssigkristalline Elilderzeugungsschicht aus ihrer fokal-konischen Textur wieder in ihre Grandjean-Textur gelangt. Solche die Rückbildung der Textur ausnutzende Anzeigevorrichtungen zeigen auch Farbänderungen, wenn das jeweilige Material wieder in seine Grandjean-Textur gelangt.

Wenn die Rückumwandlung der flüssigkristallinen Bilderzeugungsschicht in die Grandjean-Textur beschleunigt werden soll, können auch neben den natürlichen Vorgängen andere Einflüsse erzeugt werden. Beispielsweise kann die flüssigkristalline Probe mechanisch gestört werden, indem die Ober- und Unterplatte gegeneinander verlagert werden. Ein weiteres Verfahren zur Erreichung der fokal-konischen Textur besteht in einer Erhitzung der Probe bis zu ihrem isotropen Zustand und einer nachfolgenden Abkühlung. Dieses letztere Verfahren kann verbessert werden, wenn die Probe unter mechanischer Druckeinwirkung abgekühlt wird. Es gibt weitere Möglichkeiten zur Umwandlung des jeweiligen Materials von der fokalkonischen Textur zurück in die anfängliche Grandjean-Textur.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Anteile und Prozentwerte beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.

Beispiel I

Eine flüssigkristalline Bilderzeugungszelle zur Beobachtung der durch ein elektrisches Feld zu erzeugenden Texturänderung wird folgendermaßen hergestellt: eine Mischung flüssigkristalliner Stoffe aus ca. 59% Cholesterylchlorid und ca. 41% Cholesterylnonanoat wird gebildet. Eine Schicht der flüssigkristallinen Mischung wird in Kontakt zwischen zwei transparente Elektroden aus mit Zinnoxid überzogenem Glas gebracht Die transparenten Elektroden haben einen Abstand von ca. 0,037 mm, wozu ein Abstandselement aus einem Polyesterharz dient.

Die Elektroden sind in einem Stromkreis mit einem elektrischen Generator geschaltet, ferner ist eine Lichtquelle für weißes Licht hinter der Bilderzeugungsanordnung vorgesehen.

Die flüssigkristalline Schicht hat zunächst ein klares Aussehen. Das elektrische Feld wird dann angeschaltet. Dadurch nimmt ein Teil der mit dem Bild bestrahlten flüssigkristallinen Bilderzeugungsschicht ein weißes, lichtstreuendes Aussehen an. Die Schwellenspannung für die Probe von ca. 0,037 mm Stärke beträgt ca. 15 Volt bei einer Temperatur von ca. 25⁰C, was einer Feldstärke von ca. 4x\(fi\/cm entspricht. Bei Spannungen etwas über diesem Schwellwert ist die Änderung von der Grandjean-Textur zur fokal-konischen Textur klar zu erkennen.

Wird mit dieser Anordnung eine Phasenändlerung durchgeführt, die nach einem anderen bereits vorgeschlagenen Verfahren abläuft, so ist dazu eine Spannung von ca. 100 Volt bei ca. 25° C erforderlich, was einer Feldstärke von ca. 3 χ 10⁴ V/cm entspricht.

Beispiel II

Die Bilderzeugungszelle aus Beispiel I wird mit: einer Mischung flüssigkristalliner Stoffe verwendet, die aus ca. 55% Cholesterylchlorid und ca. 45% Cholesterylnonanoat besteht. Die Schwellenspannung für die ca. 0,037 mm starke Probe beträgt ca. 30 Volt bei ca. 25⁰C, was einer Feldstärke von ca. 8 χ 10³ V/cm entspricht.

Die Änderung der Textur ist bei dieser Zelle klar zu erkennen.

Mit dieser Bilderzeugungsmischung wird eine Phasenänderung nach dem bereits vorgeschlagenen Verfahren durchgeführt, hierzu ist eine Spannung von 400 Volt bei ca. 25°C erforderlich, was einer Feldstärke von ca. 1 χ 10⁵ V/cm entspricht.

Beispiel III

Eine flüssigkristalline Bilderzeugungszelle ähnlich derjenigen aus Beispiel I wird hergestellt, indem eine Mischung flüssigkristalliner Stoffe aus ca. 30% Cholesterylchlorid, ca. 56% Cholesterylnonanoat und ca. 14% Oleylcholesterylcarbonat verwendet wird. Die transparenten Elektroden dieser Zelle haben einen Abstand von ca. 0,08 mm, wozu ein Abstandselement aus einem Tetrafluoräthylen-Fluorkohlenstoffharz dient. Die Texturänderung erfolgt bei einer Schwellenspannung von ca. 100 Volt bei ca. 25° C, was einer Feldstärke von ca. 1,3XlO⁴VZCm entspricht. Die Texturänderung ist klar zu erkennen. Die Schwellenspannung für die Änderung von cholesterischer zu nematischer Phase beträgt bei dieser Anordnung ca. 3,7XlO⁵ V/cm bei ca. 25°C.

Beispiele IV bis Vl

Bei der in Beispiel I beschriebenen Bilderzeugungszelle wird die Änderung von der Grandjean-Textur zur fokal-konischen Textur beobachtet, wobei jeweils die folgenden Mischungen cholesterischer flüssiger Kristalle für die Bilderzeugungsschicht verwendet werden:

IV Etwa 20,8% Cholesterylchlorid, ca. 38,7% Cholesterylnonanoat und ca. 40,5% Oleylcholesterylcarbonat.

V Etwa 23,2% Cholesterylchlorid, ca. 43% Cholesterylnonanoat und ca. 33,8% Oleylcholesterylcarbonat.

vi Etwa 48% Cholesterylchlorid und ca. 52% Cholesterylpropionat.

Beispiel VII

Eine weitere Ausführungsform einer flüssigkristallinen Bilderzeugungszelle, die zur Beobachtung der mit einem elektrischen Feld erzeugten Texturänderung geeignet ist, wird folgendermaßen hergestellt: Die transparenten Elektrodenplatten werden mit einem Gittermuster transparenter und leitfähiger Streifen versehen, die durch isolierende Abstände voneinander getrennt sind. Die leitfähigen Streifen bestehen aus aufgedampften Linien aus Chrom. Die beiden transparenten Gitterelektrodenplatten werden auf den beiden Seiten einer flüssigkristallinen Bilderzeugungsschicht angeordnet, die innerhalb eines Abstandselements aus Polytetrafluoräthylenharz gehalten wird und eine Stärke von ca. 0,025 mm hat. Die beiden Platten werden so ausgerichtet, daß die Gitterlinien der einen Platte senkrecht zu denen der anderen Platte verlaufen. Eine Mischung flüssigkristalliner Bilderzeugungsstoffe aus ca. 55,6% Cholesterylchlorid, ca. 37% Cholesterylnonanoat und ca. 7,4% N-Phenyl-1-naphthylamin wird in den Leerraum im Abstandselement eingegeben. Das Bilderzeugungsmaterial hat zunächst den Zustand der Grandjean-Textur. Es ist eine elektrische Vorrichtung vorgesehen, mit der die Gitterlinien einer jeden transparenten Elektrode mit einer Spannung nacheinander abgetastet werden, die unter dem Schwellwert für die Texturänderung liegt. Unter Verwendung der beschriebenen Mischung flüssigkristalliner Stoffe bei

Raumtemperatur beträgt die Schwellenspannung ca. 10 Volt, so daß eine Spannung von ca. 5 Volt zur Abtastung der Gitterlinien jeder transparenten Elektrodenplatte anwendbar ist. Die Polarität der Spannung ist derart, daß in den Bereichen zwischen den Kreuzungen der Gitterlinien bei Abtastung beider Platten ein elektrisches Feld mit einer Stärke erzeugt wird, die über dem Schwellwert für die Texturänderung liegt. Auf diese Weise wird die Texturänderung in den Kreuzungsbereichen bewirkt. Durch Anschalten einer Spannung an jede gewünschte Kombination von Gitterlinien der beiden Elektroden können verschiedene Bereiche der Bilderzeugungsschicht mit einem Bild versehen werden, wodurch jede gewünschte Bildzusammensetzung im gesamten Bereich der Bilderzeugungszelle verwirklicht werden kann. Werden die die Texturänderung erzeugenden Felder abgeschaltet und sind die flüssigkristalli-

nen Stoffe mit einem Bild versehen, so beträgt die Speicherzeit beispielsweise ca. 25 Minuten bei ca. 25°C. Dieser Zeitraum von 25 Minuten repräsentiert die Periode, innerhalb der das Bilderzeugungsmaterial in natürlicher Weise aus seiner fokal-konischen Texuir zurück in seine Grandjean-Textur gelangt.

Beispiel VIII

Eine Bilderzeugungszelle der in Beispiel VII beschriebenen Art wird mit einer Mischung von ca. 60% Cholesterylchlorid und ca. 40% Cholesterylnonanoat versehen. Die die Texturänderung erzeugenden Felder werden nach Bilderzeugung abgeschaltet, die Anordnung arbeitet als Speichersichtanordnung, sie speichert das Bild bei einer Temperatur von ca. 25° C für mehrere Stunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Umwandlung eines cholesterischen flüssigkristallinen Materials aus seiner Grrandjean-Textur in seine fokal-konische Textur, dadurch gekennzeichnet, daß das Material einem elektrischen FeJd ausgesetzt wird, dessen Feldstärkewert einen Übergang in die fokal-konische Textur bewirkt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld mit einer Feldstärke unter dem für die Änderung vom cholesterischen in den nematischen Zustand des flüssigkristallinen Materials erforderlichen Wert erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere zur bildmäßig verteilten Texturumwandlung, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld nach der Texturumwandlung auf einen Wert unter dem für die Texturumwandlung erforderlichen. Wert verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung der erzeugten Texturumwandlung ein flüssigkristallines Material verwendet wird, welches auch nach Verringerung der Feldstärke seine umgewandelte Textur behält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl voneinander unabhängig zu betreibender Bilderzeugungszellen verwendet werden, die jeweils ein cholesterisches flüssigkristallines Material enthalten und in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, und daß die Zellen individuell und unabhängig voneinander in die fokal-konische Textur versetzt werden, so daß ein aus bestimmten Zellen zusammengesetztes Bild entsteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Bild mittels einer Vorrichtung betrachtet wird, die den Kontrast zwischen den Bildflächen und den Untergrundflächen verbessert.