DE2222974A1 - Fluessigkristallbildspeicherschirm - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, den' ^! ^ '"· -^{! ; ;1}

Berlin und München Y/ittelsbacherplatz 2

via 7C/7054

Flüssigkristallbildspeieherschirm

Die Erfindung betrifft einen Bildspeicherschinn bestehend aus einer zwischen zwei Tragplatten eingebetteten Mischung aus cholesterischen und nematischen Flüssigkristallen.

Derartige Bildspeicherschirme sind bekannt. Der bei Mischungen von cholesterischen und nematischen Flüssigkristallen auftretende Speichereffekt' 1st von Eeilmeier und Goldmacher untersucht und in dem Art. "A New Electric field Controlled Reflective Optical Storage Effect in Mixeä Liquid Crystal Systems " in der Zeitschrift Proc. of the IEEl₅ Vol. 57» Έτ« 1, 1969 beschrieben worden. Danach wird eine oliolesteriseh-nematische Flüssigkristallmischung zwischen einer transparenten und einer reflektierenden jeweils mit Elektroden versehenen Tragplatte verwendet. Die Flüssigkristallmischung ist anfangs im feldfreiea. Zustand transparent und wird "bei Anlegen eines elektrischen Gleich- oder Weehselfeldes lichtstreuende lach dem Abschalten des elektrischen Feldes bleibt der Iichtstreuende Zustand der Mischung über viele Stunden Mn erhalten. Dieser Zustand wird durch Anlegen einer Wechselspannung mit einer Frequenz von mehr als ca. 700 Hz wieder in den transparenten Zustand übergeführt. Die minimale Löschseit "beträgt bei einer Feldstärke, bei der die Gefahr von elektrischen Durchschlagen gerade noek nicht besteht, 0,5 Sekunden.

Diese relativ hohe Löschzeit ergibt sich offenbar aus der Tatsache, daß cholesterisch-nematische Flüssigkristallmischungen mit einer relativ schwach negativen Dielektrizitätskonstanten-Anisotropie verwendet wurden, d.h«, daß die Dielektrizitätskonstante parallel zur Längsachse des Flüssigkristallmoleküls kleiner ist als die dazu senkrecht gerichtete. Dieser Schluß

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läßt sich aus folgenden Überlegungen ziehen. Cholesterischnematische Flüssigkristallmischungen besitzen eine cholesterische Struktur. Eine dünne Flüssigkristallschicht zwischen zwei ebenen Tragplatten weist im feldfreien Zustand eine transparente planare Textur auf, die beim Anlegen einer Gleichspannung oder einer niederfrequenten Wechselspannung an die Schicht in eine lichtstreuende fokal-konische Textur übergeführt wird. Beim Anlegen von Wechselspannungen mit Frequenzen oberhalb 700 Hz kann die planare Textur durch dielektrische Orientierungskräfte nur beim Vorliegen von negativen Dielektrizitätskonstanten-Anisotropien wiederhergestellt werden. Die planare Textur wird durch das höher frequente Wechselfeld umso schneller ausgebildet, je größer die negative Dielektrizitätskonstante-Anisotropie der verwendeten Substanz ist. Es ist jedoch prinzipiell schwierig, wenn nicht unmöglich, Flüssigkristalle mit großer negativer Dielektrizitätskonstanten-Anisotropie herzustellen.

löschzeiten von mehr als 0,5 Sekunden sind jedoch für viele Anwendungen von Nachteil, insbesondere für matrixförmige BiIdspeicherschirme, bei denen rasches selektives Löschen ein entscheidendes Kriterium ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine cholesterisch-nematische Flüssigkristallmischung in einem Bildspeicherschirm anzugeben, mit der eine wesentlich kürzere Löschzeit erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine cholesterischnematische Flüssigkristallmischung mit einer positiven Dielektrizitätskonstaaten-Anisotropie. Vorteilhafterweise ist

Bei einer derartigen Dielektrizitätskonstanten-Anisotropie weist die Flüssigkristallschicht nach dem Anlegen eines elektri schen Feldes an die Schicht eine lichtstreuende fokal-konische

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Textur mit einer schichtweisen Verschraubung und einer Schraubenachse parallel zu den die Schicht begrenzenden Flächen der Tragplatten auf. Die lichtstreuende Flüssigkristallschicht wird wieder transparent, wenn durch einen kurzen Spannungsimpuls die fokal-konische Textur in eine transparente nematisch homöotrope Textur übergeführt wird, wobei alle Moleküllängsachsen normal zu den Flächen der Tragplatten ausgerichtet sind. Nach dem Abklingen des Löschspannungsimpulses stellt sich spontan die ebenfalls transparente planare Textur ein, bei der die Moleküllängsachsen parallel zu den Flächen der Tragplatten verlaufen und eine Schraubenstruktur vorliegt. Die Löschspannung muß nur so lange anliegen, bis die nematisch homöotrope Textur ausgebildet ist. Je größer die positive Dielektrizitätskonstante-Anisotropie ist und je größer die Löschspannung, umso rascher erfolgt der Texturübergang fokal-konisch—=?- nematisch homöotrop.

Das Mischungsverhältnis der cholesterischen und nematischen Flüssigkristalle wird vorteilhafterweise so gewählt, daß die Helixganghöhe der entstehenden cholesterischen Struktur 2-5 mal kleiner als die Flüssigkristallschichtdicke zwischen den Tragplatten ist. Die Flüssigkristallschichtdicke hat einen Wert zwischen 6 und 12 /um. In diesem Helixganghöhen- und Schichtdickenbereich lassen sich sowohl lange Speicherzeiten als auch kurze Löschzeiteh erreichen.

Die beiden Tragplatten des Bildspeicherschirms werden auf ihren Innenflächen vorteilhafterweise mit einem Orientierungsmittel versehen, welches die Längsachsen der in der Randschicht vorliegenden Flüssigkristallmoleküle normal zu den Flächen der Tragplatten ausrichtet. Dadurch bildet sich bei Anliegen des Löechspannungsimpulses die nematisch homöotrope Textur optimal einheitlich aus. Dies begünstigt wiederum die Ausbildung einer einheitlich planaren Textur. Außerdem erfolgt bei dieser Randorientierung der Texturübergang fokal-konisch—=!? nematisch homöotrop schon bei niedrigeren leidstärken.

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Hat die Plüssigkristallmischung einen spezifischen Widerstand > 10 Jf^ cm, was durch hohe Reinheit der Substanzen praktisch immer erreichbar ist, so kann man als Loschspannung sowohl Wechsel- als auch Gleichspannung verwenden.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles eines Bildspeicherschirmes weiter beschrieben.

Als Material der Plüssigkristallmischung werden 94 Gew.-# nematisches p-methoxy-p'-n-butylazoxybenzol und 6 Gew.-# Cholesterylchlorid verwendet, die in einer Schichtdicke von 10/um zwischen zwei transparenten mit Elektroden versehenen Trageplatten eingebettet ist. Die Helix-Ganghöhe dieser Mischung beträgt 2,6/um. Die Dielektrizitätskonstanten-Anisotropie beträgt 0,2. Die Innenflächen der Tragplatten sind zur Orientierung der Längsachsen der in der Randschicht vorliegenden Plüssigkristallmoleküle mit einer annähernd raonomolekularen Lecithinschicht beschichtet. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung von 10 Volt an die Elektroden wird der Bildspeicherschirm lichtstreuend, wobei dieser Zustand nach dem Abschalten der Spannung erhalten bleibt. Wird nunmehr an die Elektroden ein Löschspannungsimpuls mit einer Gleichspannung von 100 Volt und einer Länge von 30 ms angelegt, so wird der Schirm innerhalb dieser Zeit wieder transparent.

4 Patentansprüche

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Bildspeicherschirm bestehend aus einer zwischen zwei Tragplatten eingebetteten Mischung aus cholesterischen und nematischen Flüssigkristallen, gekennzeichnet durch eine cholesterische und nematische Flüssigkristallmischung mit einer positiven Dielektrizitätskonstanten-Anisotropie.

2. Bildspeicherschirm nach Anspruch 1, gekennzeich net durch eine cholesterische und nematische Flüssigkristallmischung mit .einer Dielektrizitätskonstanten-Anisotropie von 20* ^₁₁- \ >u_t1. .

3. Bildspeicherschirm nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e kennzeichnet , daß das Mischungsverhältnis der cholesterischen und nematischen Flüssigkristalle so gewählt ist, daß die Helix-Ganghöhe der entstehenden cholesterischen Struktur 2-5 mal kleiner als die Flüssigkristallschichtdicke ist, wobei die Flüssigkristallschichtdicke 6 - 12/um beträgt.

4. Bildspeicherschirm nach den Ansprüchen 1 und; 2, dadurch g e kennzeichnet , daß die zwei Tragplatten auf ihren Innenflächen ein Orientierungsmittel aufweisen, welches die Längsachsen der in der Randschicht vorliegenden Flüssigkristallmoleküle normal zu den Flächen der Tragplatten ausrichtet.

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