DE2240781A1

DE2240781A1 - Elektrooptische einrichtung

Info

Publication number: DE2240781A1
Application number: DE2240781A
Authority: DE
Inventors: Shigetaro Furuta; Masachika Yaguchi
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK
Current assignee: Dai Nippon Toryo KK
Priority date: 1971-08-18
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1973-02-22
Also published as: US3932024A; DE2240781B2; DE2264702A1; DE2264702C3; DE2264702B2; US3947090A

Description

(Prioritäten: 18. August 1971, Japan, Nr. 62343/1971

7. Oktober 1971., Jat>an, Nr. 78324/1371 24. Januar 1972, Japan, Nr. 9524/1972 26. Februar 9172, Japan, Nr. 23068/1972)

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte nematische Flüssigkristall-Elemente, die aus zwei einander zugewandten ebenen Platten, an den Innenflächen dieser Platten vorgesehenen Elektroden s'owie einer zwischen den Platten eingebrachten dünnen nematischen Flüssigkristall-Schicht bestehen.

Kürzlich ist ein neinatisches Flüssigkri'stall-Anzeigeeleihent (das im Folgenden einfach als "Element" bezeichnet v/erden soll) als Anzeige- und Lichtmodulations-Element eingesetzt worden, indem bewirkt wurde, daß der nematische flüssige Kristall (der im Folgenden einfach als "flüssiger Kristall" bezeichnet v/erden soll) bei Anlegen eines elektrischen Feldes Licht streut und dadurch verschiedene Muster bildet. Derartige Elemente und Anzeigegeräte sov/ie die darin verwendeten Flüssig-

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kristall-Verbindungen sind beispielsweise in den USA-Patenten 3 322 485 und 3 499 702 offenbart. In diesen Patenten sind ein grundsätzlicher Aufbau des Elementes, eine grundsätzliche Verdrahtung zum Anlegen des Feldes an das Element sowie Arten von Elektrodenmaterialien für das Element beschrieben. Beim Einbau des Elementes in eine in der Praxis verwendete Einrichtung oder Ausrüstung unterliegt es verschiedenen Bedingungen. Wie einfach das Element in die Einrichtung eingebaut werden kann, hängt beispielsweise von dem Platz ab, den das Element beansprucht, von der Stellung, in der das Element montiert werden soll, sowie von der Anordnung der zu verbindenden Drähte und dem Verfahren ihrer Verbindung. Um bestimmte Muster bei Anliegen eines elektrischen Feldes an der Flüssigkristall-Schicht sichtbar zu machen, werden Lichtstrahlen auf das Element gerichtet; das Element wird jedoch von der Stärke der Lichtreflexion und der Lichtdurchlässigkeit der Elektrodenfilme beeinflußt. Bisher wurde ein' solches Element durch Anwendung eines V/echself eldes ausgesteuert, um seine Lebensdauer zu verlängern. Dennoch ist die Anwendung eines Gleichfeldes vom Gesichtspunkt der Schaltung der Einrichtung und der Verwendung einer Batterie vorteilhaft, wobei jedoch die Geräte nach dem Stand der Technik die Probleme der Lebensdauer des Elementes nicht genügend gelöst haben.

Beim Einbau eines Elementes in eine Einrichtung läßt sich die Verdrahtung zwischen dem Element und der Einrichtung in wirksamer Weise dadurch bewerkstelligen, daß sämtliche Elektrodenanschlüsse an der Innenseite einer Platte befestigt werden. Bei den Einrichtungen nach den erwähnten USA-Patentschriften sind die Elektroden gekreuzt, die Platten gegeneinander verschoben und. die Elektrodenanschlüsse auf verschiedenen Höhen montiert (d.h. sie sind nicht auf der gleichen Höhe und parallel zueinander angeordnet), und die Anschlüsse verlaufen in verschiedenen Richtungen zum Anschluß an eine Steuerschaltung; dabei treten in der Praxis folgende Nachteile auf:

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1. Da die Anschlüsse an den beiden Platten auf unterschiedlichen Höhen und in verschiedenen Richtungen angeordnet sind, wird die Gesamtgröße des zusammengebauten Elementes durch die gegeneinander verschobenen Plattenteile groß; im Vergleich mit dem Fall, bei dem die Anschlüsse auf der gleichen Platte angeordnet sind, sind nämlich Anschlußbereiche erforderlich, die zusätzlichen Platz beanspruchen.

2. Beim Einbau des Elementes in eine Einrichtung wird die Verdrahtung zwischen der Steuereinrichtung oder -schaltung und den Anschlüssen wegen des Anschlusses in zwei Richtungen kompliziert. Bei Verwendung von Steckern sind zwei Elemente erforderlich, was teurer ist, selbst wenn das Anschlußelement das gleiche ist.

3. Ferner ist es erforderlich, die Kontaktstelle der Stecker und Buchsen zweimal festzulegen, wodurch der Befestigungs-VGi"gang und die festzulegenden Stellen zunehmen. Selbst

." wenn die Elektrodenanschlüsse auf der gleichen Seite der Innenfläche der beiden Platten montiert sind, wird die Verbindung von Zuführungsdrähten, Anschlußeinheiten oder Steckern mit jeder der gegenüberliegenden Elektroden außerordentlich schwierig, weil der Abstand zwischen den

. beiden Platten des Elementes in der Praxis in der Größenordnung von nur 5 bis 5Qu liegt.

Sämtliche Elektrodenanschlüsse sollten deshalb an einer Platte montiert sein* Zu diesem Zweck wird der Elektrodenanschluß, der gegenüber der anderen Elektrode auf einer Platte isoliert ist, an der Kante dieser Platte montiert, und die Elektrode, die dem'besagten isolierten Elektrodenanschluß teilweise ge** genüber liegt, v/ird auf der anderen Platte montiert» Zwischen dem besagten Elektrodenanschluß auf der einen Platte und der Elektrode auf der anderen Platte wird eine Metallfolie, etwa eine Aluminiumfolie, eingebracht, deren Dicke gleich oder um einige μ .dicker ist als ein Abstandselement, oder es wird eine

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elektrisch leitende Paste aufgetragen, um eine Lageüberführung des ElektrcdenanschluGses (die im Folgenden einfach als "überführung" bezeiciinct werden soll) zu erreichen.

Die obige Art des Anschließens hat jedoch die folgenden Nachteile, ist daher elektrisch außerordentlich wenig zuverlässig und versagt oft:

1. Da der flüssige Kristall in winzige Öffnungen zwischen der Metallfolie und der Elektrode eindringt, tritt infolge der abnehmenden Berührungsfläche der Metallfolie mit der Elektrode eine Isolationswirkung bzw. eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes zwischen diesen Elementen auf. Daher lassen sich die gewünschten Effekte nicht erzielen.

2. Die Dicke einer Flüssigkristall-Schicht kann nicht be-Ijebig gewählt werden, da die Dicke der Metallfolie gleich oder etwas dicker als' das Abstandselement sein muß.

3. Ist die Überführungsflache, d.h. die Fläche des zu überführenden Elektrodenanschlusses, klein, so ist es ziemlich schwierig, die Folie dazwischen anzuordnen.

4. Da. die dazwischen angeordnete Folie nicht befestigt ist und sich in dem flüssigen Kristall verschiebt, kann es vorkommen, daß sie sich in eine Lage verschiebt, an der die Überführung des Elektrodenanschlusses stattfindet, und daß andere Elektroden berührt werden, wodurch Kurzschluß- oder Gegp naufladungseffekte bewirkt werden und die Überführung nicht wirksam durchgeführt wird.

5· Ferner bestehen gewisse Schwierigkeiten insofern, als die Folie zwischen den Elektroden vor dem Einfüllen des flüssigen Kristalls eingebracht werden muß.

6. Schließlich erfordert die Herstellung eines solchen Elements einen geschickten Arbeiter.

Bei Verwendung einer elektrisch leitenden Paßte als Metallfolie

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bestehen die folgenden Nachteile:

1. Die leitende Paste neigt dazu, sich in dem flüssigen Kristall aufzulösen, da sie in direkten Kontakt damit gerät und darin dispergiert, sodaß Kurzschlüsse verur-,sacht werden.

2. Die Auflösung der leitenden Paste beeinträchtigt die Eigenschaft des flüssigen. Kristalls.

3. Ferner bestehen Schwierigkeiten insofern, als die leitende Paste mit gleichmäßiger Dicke auf der gegebenen kleinen Fläche aufgetragen werden muß.

4. Bei der Herstellung des Elementes ist es erforderlich, die auf den Platten'einander gegenüber angebrachten Elektrodenmuster gleichzeitig mit dem Auftragen der Paste übereinander zu stapeln. Dies erfordert ein großes Maß an Geschicklichkeit.

Da andererseits, der flüssige Kristall selbst kein Licht bei Anlegen eines elektrischen Feldes oder Stromes aussendet, muß bei Einbau des Elementes in eine Einrichtung eine Lichtquelle, etwa Tageslicht, Zimmerbeleuchtungen oder punktförmige Lichtquellen, verwendet werden. Bei einem derartigen Element müssen die Platte und die Elektrode an der Vorderseite transparent sein, während die Platte und die Elektrode an der Rückseite transparent oder reflektierend sein können. Der Ausdruck "vorne" wie er hier in Verbindung mit einem Paar von Platten eines Elementes verwendet wird, bei dem eine Elektrode an der Innenfläche jeder Platte montiert ist, bezieht sich auf die einem Betrachter zugewandte Seite, während der Ausdruck "hinten" oder "rückwärtig" die von der Betrachterseite abgewandte Seite bezeichnet.

Transparente Elektroden v/erden beispielsweise durch Vakuumniederschlag von beispielsv/eise Zinnoxid, Indiumoxid oder Tantal auf einer transparenten Platte, etwa einer Glasplatte,, erzeugt, während man reflektierende Elektroden beispielsweise durch Va-

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kuumniederschlag, Überziehen oder Aufdrucken von Metall, wie etwa Chrom, Nickel, Kupfer, Blei, Silber, Gold, Aluminium, Titan oder einer Legierung, wie etwa der Nickellegierung "Inconel" (vergleiche dazu Römpp, Chemielexikon, 6. Auflage j Spalte 2903), auf einer Glas-, Keramik- oder Kunststoffplatte erhält. Wird das einfallende Licht durch die Flüssigkristall-Schicht bei Anlegen des Feldes gestreut, so passiert ein Teil des Lichtes die Lichtstreuungs-Zone; bei Verwendung einer reflektierenden Elektrode als rückwärtiger Elektrode wird dieser Lichtteil auf die Streuungszone reflektiert, so daß der Kontrast verstärkt wird.

Wird jedoch an der Hinterseite eine auf einer transparenten Platte montierte transparente Elektrode verwendet, so ist die Lichtstreuung durch den flüssigen Kristall hinsichtlich des Kontrastes schwächer als bei der reflektierenden Elektrode und daher schwierig zu beobachten.. Daher erzielt man einen verstärkten Kontrast dadurch, daß man eine Lichtquelle innerhalb einer das Element umfassenden Einrichtung an der Rückseite anordnet und das Licht unter einem passenden Winkel einfallen läßt.

Damit ein Beobachter Muster unterscheiden kann, muß bei Verwendung einer reflektierenden Elektrode an der Rückseite das Licht von der Beobachterseite auf das Element gerichtet werden, während es bei Verwendung einer transparenten Elektrode an der Rückseite von hinten (d.h. von der dem Betrachter abgewandten Seite) ausgesandt werden muß. Bei einem Element mit transparenter rückv/ärtiger Elektrode ist jedoch die Lichtquelle innerhalb der Einrichtung hinten angeordnet, wie dies oben erwähnt wurde; daher ist es stets erforderlich, das Licht beim Betrieb des Elementes einzuschalten. Es bestehen daher wirtschaftliche Nachteile insofern, als die Lichtquelle eine große Energiemenge benötigt und die transparente Elektrode im Vergleich zu der reflektierenden Elektrode verhältnismäßig teuer ist.

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Versucht man andererseits bei einem Element mit reflektierender rückwärtiger Elektrode ausgezeichneten Kontrast nur mit Tageslicht oder Zimmerbeleuchtung zu erhalten, so muß das Element nach Möglichkeit in der hellen Umgebung beobachtet werden Ist dagegen die Umgebung dunkel, so läßt sich der Kontrast nicht erhöhen; daher wird eine Beleuchtung eingerichtet^ um an der Vorderseite des Elementes guten Kontrast zu erzielen. Zur Aufnahme der Beleuchtung im vorderen Teil innerhalb der Einrichtung, und zwar an der Betrachterseite des Elementes, muß dabei jedoch ein Abstand vorgesehen v/erden, was insofern wirtschaftlich nachteilig ist, als die räumliche Ausdehnung der Einrichtung selbst zu groß wird. Außerdem wird wegen des die Beleuchtung enthaltenden Kastens der Betrachtungswinkel begrenzt und externe Lichtstrahlen werden von dem Kasten verdeckt.

Wird ein Flüssigkristall-Element, bei dem zwischen zwei Elektroden eine dünne Flüssigkristall-Schicht eingebracht ist, in einer Einrichtung für den, praktischen Gebrauch eingebaut, so werden die Probleme der Lebensdauer des Elementes in der Praxis äußerst wichtig. Der flüssige Kristall bewirkt, daß das Licht bei Anwendung von entweder Gleich- oder Wechse!"spannungen oberhalb eines Schwellenwertes gestreut wird, und kann daher als Element verwendet werden.

Andererseits ist vom Standpunkt der Steuerschaltung für das Element oder seiner Kosten die Verwendung eines glatten oder pulsierenden Gleichspannungsfeldes zweckmäßig. Die Vorteile, daß das Element mit niedrigen Spannungen und mit niedrigem Energieverbrauch betrieben werden kann, stehen in Einklang mit den'Forderungen für tragbare Instrumente, die mit Batterien arbeiten. Bei Aussteuerung des Elementes mittels eines glatten oder pulsierenden Gleichspannungsfeldes bildet sich jedoch insbesondere in der anfänglichen Stufe der Verwendung Schaum in dem Element, und der flüssige Kristall selbst wird gelb und damit unbrauchbar. Falls eine Elektrode aus den

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üblicherweise verwendeten Metallen, etwa Aluminium, Chrom, · Kujfer, Gold oder Silber, als positive Elektrode bei Verwendung eines Gleichspannungsfeldes eingesetzt wird, haben die sich ergebende anodische Oxidation und der auftretende Ausfluß der Metalle schlechten Einfluß auf den flüssigen Kristall, und oft schält sich sogar die Elektrode. Die aus den obigen Metallen bestehende Elektrode kann als negative Elektrode nur zur Verhinderung dieser Nachteile verwendet werden, während sie nicht dazu dient, die Schaumbildung und das Gelb-werden des flüssigen Kristalls zu verhindern. Selbst wenn die negative Elektrode aus Metalloxiden, etwa Zinnoxid oder Indiumoxid, besteht, tritt Schaumbildung und Vergilbung auf. Diese Nachteile, nämlich das Auftreten von Schaum und das Gelb-werden des flüssigen Kristalls, hat man Verunreinigungen in dem flüssigen Kristall oder Eigenschaften des flüssigen Kristalls selbst zugeschrieben, was jedoch noch nicht geklärt ist. Man hat ferner die Verwendung neuartiger Zusatzstoffe zu dem flüssigen Kristall sov/ie die Synthese und Verbesserung des flüssigen Kristalls studiert; auch insofern sind jedoch noch keine brauchbaren Ergebnisse bekannt geworden.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es, ein Flüssigkristall-Anzeigeelement mit einem Paar von Elektroden und einer dazwischen eingebrachten dünnen Flüssigkristall-Schicht zu schaffen, wobei das Element einfach in eine Steuerschaltung einzubauen und leicht herzustellen sein soll und eine hohe elektrische Zuverlässigkeit über eine lange Lebenszeit aufweisen soll, indem ein Anschluß der betreffenden anderen Elektrode in die gleiche Ebene wie derjenige der einen auf einer Platte montierten Elektrode überführt wird, ohne daß Berührung mit dem flüssigen Kristall stattfindet. Zur Aufgabe der Erfindung gehört es ferner, ein Flüssigkristall-Element zu schaffen, das die Anzeige verschiedener Muster mit stets hervorragendem Kontrast gemäß Änderungen in der Umgebung mit und ohne Beleuchtung einer in einer Einrichtung montierten Lichtquelle durch Verwendung eines

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Elektrodenfilms rait spezifischer Lichtdurchlässigkeit gestattet. Weiterhin gehört es zur Aufgabe der Erfindung, ein Flüssigkristall-Blernent mit merklich höherer Lebensdauer zu schaffen, wobei ein spezieller leitender Film für eine spezielle Elektrode bei Anwendung eines Gleichspannungsfeldes verwendet wird.

Bei einem Flüssigkristall-Element mit einem Paar von einander· gegenüber angeordneten auf Platten montierten Elektroden und einer dazwischen¹ eingebrachten Flüssigkristall-Schicht bezieht sich ein Aspekt dor Erfindung auf einen verbesserten Aufbau, bei dem ein Anschluß dor betreffenden anderen Elektrode sich in der gleichen Ebene wie der Anschluß der einen auf einer Platte montierten Elektrode befindet,"wobei an einer Kante einer Platte ein gegenüber der Elektrode auf dieser Platte isolierter Elektrodenanschluß angeordnet und ein elektrischleitendes Material zwischen dem Elektrodenanschlußιιηα einem Elektrodenende an einer der besagten Kante der Platte entgegengesetzten Schnittkante der anderen eine Elektrode haltenden Platte eingebracht wird. Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Flüssigkristall-Element, bei dem die vordere Elektrode transparent und die hintere Elektrode aus reflektierenden Materialien mit einer einen Teil der Lichtstrahlen durchlassenden spiegelartigen Fläche besteht. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kennzeichnet sich ein verbessertes Flüssigkristall-Element dadurch, daß eine in Berührung mit dem flüssigen Kristall stehende negative Elektrode im wesentlichen aus Titan·, Zirkon oder Palladium besteht.

Die Erfindung wird in den nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert j in den Zeichnungen zeigen . ■

Fig. 1 A und 1 B perspektivische Darstellungen von auf Platten montierten Elektroden, die miteinander ein Element bilden;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie JI-II der Fig. 1

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durch ein Element, bei dem ein flüssiger Kristall zwischen den beiden in Fig. 1 A und 1 B gezeigten mit Elektroden versehenen Platten eingebracht ist;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Flüssigkristall-Elenient gemäß der Erfindung;

Fig. 4 und 5 Querschnitte durch Anzeigeeinrichtungen mit einem Element, bei denen die vordere Elektrode transparent und die rückwärtige Elektrode reflektierend ist;

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Anzeigeeinrichtung mit einem Element, bei dem die vordere und die rückwärtige Elektrode transparent sind; und

Fig. 7 bis 9 Querschnitte durch weitere Ausführungsformen von Anzeigegeräten Kit einem Element nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 2 wird ein Element dadurch hergestellt, daß zwei auf Platten montierte Elektroden gemäß Fig. 1 A und 1 B einander gegenüber angeordnet v/erden und ein flüssiger Kristall zwischen ihnen eingefüllt wird. Auf einer Platte 1 sind transparente Elektroden 2 und 3 montiert, wobei ein Elektrodenanschluß 2¹ sowie die davon isolierte Elektode 3 selbst als Anschluß verwendet werden. Auf einer Platte 5 ist eine transparente öder eine reflektierende Elektrode 4 montiert. Zwischen den beiden Platten 1 und 5 ist ein isolierendes Abstandselement 6 angeordnet und eine Flüssigkristall-Schicht 9 ist inrcrhalb des zwischen den Platten angeordneten Dichtungsmaterials 7 eingebracht. An die Anschlüsse 3 und 2' sind Zuleitungsdrähte, Zuleitungselemente oder Verbindungen 10 bzw, 10' angeschlossen. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet eine leitende Metallfolie, etwa eine Aluminiumfolie oder einen getrockneten Überzug aus einer leitenden Paste. Wie in Fig. 2 gezeigt, kommt die Überführung des Elektrodenanschlusses in der Paste dadurch zustande, daß die Metallfolie 8, deren Dicke dem Abstandselement 6 entspricht oder um einige/α dicker ist, dazwischen angeordnet wird oder daß die leitende Paste zwischen

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' den Elektroden 3 und 4 aufgetragen wird, wobei außer der Verbindung der Zuleitung 10' mit dem Elektrodenanschluß 2¹ die Zuleitung 10 mit dein anderen Elektrodenanschluß 3 an der glei- ,'* ■ chen Fläche verbunden werden kann. Wie oben .erwähnt, hat eine solche Überführung jedoch verschiedene Nachteile.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elementes ist in Fig. 3 gezeigt. Darin bedeutet die Bezugsziffer 11 ein elektrisch leitendes Material, beispielsweise einen leitenden Überzug oder einen leitenden Füllstoff, der eine leitende Paste oder weiches Lot enthält. Eine der Elektroden-Überftihrungszone an der Platte 1 oder dem Elektrodenanschluß 3 gegenüberliegende Kante der Platte 5 weist eine schräggeschnittene Fläche 12 auf. Eine -Fläche 13 bildet die ursprüngliche Schnittfläche oder Schnittkante der Platte 5. Die Elektrode-4 auf der Platte 5 ist bis zu der schrägen Fläche 12, und, falls erforderlich, bis zu der senkrechten Schnittfläche 13 zu einer elektrisch zusammennangenden Form verlängert (die im Folgenden als kontinuierliche Elektrode bezeichnet v/erden soll). Gemäß Fig. 3 ist das Dichtungsmaterial 7 zwischen der Platte 1 und der Platte 5. so eingebracht, daß es die Elektroden 3, 12 und 13 nicht verdeckt; sodann wird das leitende Material oder weiche Lot 11 aufgetcagen und dabei auf das Dichtungsmaterial aufgebracht, so daß ein leitender Überzug oder Füllstoff zwischen der Elektrode 3 und den Elektroden 12 bzw. 13 entsteht und dadurch die Überführung der Elektrode bewirkt, wird. Das Verfahren zur Montage einer Elektrode an der Platte 5 mit der schrägen Ebene gemäß Fig. 3 entspricht dem Fall, daß eine Elektrode auf einer ebenen Platte gemäß Fig. 2 montiert wird,und erfordert keine zu-. sätzliche Bearbeitung. Auch dann, wenn mehrere Muster gemäß Flg. 1 Λ und 1 B einander gegenüber montiert werden sollen, läßt sich eine Überführung ganz einfach durchführen. Sind bei- ' spielsweise mehrere Muster der in Fig. 1 B gezeigten Art elektrisch isoliert und voneinander getrennt auf der gleichen Ebene montiert, so läßt sich die Überführung mit jeweils entsprechen-

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den Elektrodenanschlüssen durchfuhren. Soll das Feld nur an einer Überführung")-one angelegt werden, indem eine Vielzahl von Elektrodenmustern elektrisch zusammenhängend gemacht werden, so kann die Überführung zu sämtlichen Elektroden gleichzeitig bewirkt werden, indem die Elektroden an der schrägen Fläche 12 oder an der senkrechten Fläche 13 elektrisch -zusammenhängend gemacht werden. (Es ist auch möglich, die Elektroden auf der ebenen Fläche der Platte 4 elektrisch kontinuierlich zu montieren, jedoch hat eine solche Bauweise in der Betrachtungszone kein gutes Aussehen.) Indem ferner ein Elektrodenfilm über die gesamte Oberfläche der Flächen 12 und 13 angebracht wird, kann die Elektrode auf einen oder mehrere Überführuiigsanschlüsse an der Platte 1 überführt werden. Soll der oben erwähnte kontinuierliche Elektrodenfilm separiert ausgebildet werden, so kann er ohne weiteres mit einem Messer oder einem Diamantschneider zur Ausbildung der isolierten Konfiguration zerschnitten werden.

Erfindungsgemäß kann die Schnittkante der Platte 5 rechtwinkelig, abgeschrägt, kreisbogenförmig sein, einen Teil eines Polygons darstellen oder eine sonstige Form aufweisen. Vorzugsweise hat die Schnittkante die Form einer Abschrägung oder eines Polygonteils, wie es in Figur 3 gezeigt ist, oder eines Kreisbogens, da es möglich ist, die Isolation oder die Zunahme des elektrischen Widerstands beim Montieren einer kontinuierlichen Elektrode zu beseitigen. Der erfindungsgemäi3 verwendete flüssige Kristall ist nicht beschränkt, solange es sich um nematische Flüssigkristall-Verbindungen mit elektrooptischen Eigenschaften handelt. Beispiele für derartige Verbindungen sind beispielsweise in den USA-Patentschriften 3 322 485 und 3 499 offenbart. Die mesomorphen Bereiche (d.h. die erforderlichen Temperaturbereiche, in denen die Verbindungen einen flüssigkristallinen Zustand aufweisen) hängon von der Art der Verbindungen ab. Vorzugsweise werden bei der Erfindung Verbindungen verwendet, die einen flüssigkristallinen Zustand bei normaler

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Temperatur aufweisen.' Es ist möglich, daß Verbindungen, die bei normaler Temperatur keinen mesomorphen Zustand haben, den flüssigkristallinen Zustand bei normaler Temperatur aufweisen, wenn zwei odor drei derartiger Verbindungen in einem bestimmten Verhältnis gemischt werden. Ein flüssiger Kristall kann also für sich oder in einer Mischung'verwendet werden.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Elektrodenanschlüsse ohne Verwendung einer Metallfolie und ohne Berührung mit dem flüssigen Kristall zu überführen, woraus sich die folgenden Vorteile ergeben:

1. Die Überführungswirkung wird mit Sicherheit erzielt, und die elektrische Zuverlässigkeit ist ausgezeichnet; d.h. es findet keine Bewegung eines mit der Überführungszone in Berührung kommenden Materials statt, und dJe ί^berführung ist zuverlässig. Infolgedessen werden Fehler bei der Herstellung und Benützung verringert.

2. Der leitende Überzug oder Füllstoff zur Verwendung bei der Überführung kann dadurch erzeugt werden, daß ein leitendes Material aufgetragen oder eingetropft wird, so daß die Bearbeitung einfach ist und sich Fehler in einem leitenden Film leicht korrigieren lassen. Außerdem brauchen die Arbeiter keine besondere Geschicklichkeit.

3. Wird beispielsweise, wie oben erwähnt, in Figur 3 ein Elektrodenfilm über sämtlichen Ebenen 12 und 13 der Schnittkante angebracht, so läßt sich die Überführung zu jedem beliebigen Überführungsanschluß 3 auf der Platte 1 durchführen, und die Betrachtungszone wird nicht kompliziert und behält ihr gutes Aussehen.

4. Es ist möglich, die Elektrodenüberführung vor. oder auch nach Einbringung des flüssigen Kristalls durchzuführen, so daß keinerlei Bedingungen hinsichtlich der Bearbei-

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tung bestehen.

5. Einschränkungen· hinsichtlich der Dicke des Films, v/ie sie durch die Aluminiumfolie gegeben waren, lassen sich eliminieren.

Das erfindungsgemäße Lageüberführungssystem für den Elektrodenanschluß beschränkt sich nicht auf das Flüssigkristall-Element sondern ist auch bei elektrolumincstierenden Zellen, Plasma-Anzeigetafeln, Kondensatoren oder sonstigen Einrichtungen anwendbar, bei denen zwei Elektroden in dichtem Abstand voneinander angeordnet sein müssen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht ein Flüssigkristall-Element aus einer transparenten vorderen Elektrode und einer hinteren Elektrode aus reflektiei'endem Material, wobei eine spiegelähnliche Fläche, beispielsweise ein sogenannter KalLopiögel, einen Teil der Lichtstrahlen hindurchläßt und die Lichtdurchlässigkeit der hinteren Elektrode vorzugsweise im Bereich von etwa 30 bis 70Jo liegt. Der hier verwendete Ausdruck "Lichtdurchlässigkeit" gibt die relative Lichtdurchlässigkeit bezogen auf eine Glasplatte ohne aufmontierte Elektrode an. Liegt die Lichtdurchlässigkeit der Elektrode über ca. 70^,·so wird das Muster wegen der abnehmenden Reflexion des von der Betrachterseite einfallenden Lichtes unsichtbar. Liegt andererseits die Lichtdurchlässigkeit unter 30?ό, so wird es für den Betrachter schwierig, das Muster zu unterscheiden, weil bei Anbringen einer Lichtquelle im hinteren Teil innerhalb der Einrichtung die an der Betrachterseite austretende Lichtmenge zu stark abnimmt.

Als Materialien für die hintere Elektrode werden erfindungsgemäß Aluminium, Chrom, Nickel, Kupfer, Gold, Silber, Titan und dergleichen verwendet. Die hintere Elektrode wird gewöhnlich durch Vakuumaufdampfen der betreffenden Metalle auf einer Glasplatte erzeugt. Durch Einstellen des vakuumaufgedampften

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Films läßt sich dabei ein Hälbspiegel mit einer Durchlässigkeit in dem oben erwähnten Bereich erzielen. Der aufgedampfte Film kann die Form einer Schichtung aus zwei oder mehreren Metallen haben. Die Dicke des aufgedampften Films hängt von den verwendeten Materialien ab; beispielsweise ist es bei einem Aluminiumfilm mit einer Dicke in der Größenordnung von 2000 ?i ,schwierig, die obigen Effekte zu erzielen, während sich mit einem Halbspiegel einer Dicke in der Größenordnung von 500 $ der Zweck zufriedenstellend erreichen läßt. Chrom, Nickel, Kupfer, Gold und Titan können in ähnlicher Weise verwendet "werden, indem-ein Film gebildet wird, dessen Dicke der jeweiligen- Durchlässigkeit entspricht.

Neben den sogenannten Halbspiegeln, die man, v/ie oben erwähnt, durch Einstellung der Dicke des im Vakuum aufgedampften Films erzeugt, läßt sich eine rückwärtige Elektrode mit halbtransparenter spiegelartiger Fläche erfindungsgemäß auch dadurch erzielen, daß ein in Vakuum niedergeschlagener Film des Vollspiegeltyps mit einer großen Anzahl feiner Löcher von beispielsweise 0,1 mm Durchmesser ausgeäzt wird (sodaß beispielsweise eine Lichtdurchlässigkeit pro Flächeneinheit von etwa 40 % erzeugt wird). Die so erzeugte halbtransparente spiegelartige Fläche hat den Vorteil, daß sich die Lichtdurchlässigkeit genauer steuern läßt, als es bei einem Halbspiegel der Fall ist, und daß eine rückwärtige Elektrode mit zuverlässiger Leitfähigkeit erzeugt wird. Die oben erwähnten feinen Löcher beschränken sich nicht auf runde Form; vielmehr können sie auch rechteckig, elliptisch, rautenförmig, bogenförmig, gewellt oder in sonstiger Art geformt sein. Die feinen Löcher können.ferner zu einem geeigneten makroskopischen Muster in bestimmter Verteilung angeordnet sein.

In Fig. 4 und 5 ist eine Anzeigeeinrichtung 21 mit einem Element gezeigt, dessen vordere Elektrode transparent und dessen rückwärtige Elektrode reflektierend ist. In Fig. 6 ist eine Anzeigeeinrichtung 21 mi;t einem Element dargestellt, bei dom

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die vordere und die rückwärtige Elektrode transparent ist. 13s bestehen Nachteile insofern, als diese Elemente nur unter den oben beschriebenen bestimmten Bedingungen verwendet v/erden können.

In Fig. 7 bis 9 sind Anzeigeeinrichtungen gezeigt, die mit einem erfindungsgemäßen Element aufgebaut sind. Dabei besteht das Element 25 aus einer auf einer Platte 1 montierten transparenten Elektrode 2 und einer Platte 5, auf der eine halbtransparente Elektrode 24 montiert ist. Ferner mag ein Gehäuse 29 mit einer Lichtquelle 28 oder eine Lichtquelle 20' im hinteren Teil innerhalb der Einrichtung, ferner Reflektorplatten 26 und eine Abschirmplatte 27 vorgesehen sein. Werden von der Lichtquelle 28 bzw. 28' Lichtstrahlen auf die rückwärtige Fläche des Elements 25 gerichtet, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist, so sollte die Anordnung der Lichtquelle und der Auftreffwinkel des Lichtes so gewählt werden, daß ein gesammeltes Lichtbündel auf das Element 25 fällt.

Bei dem erfindungsgemäßen Element, bei dem als rückwärtige Elektrode eine halbtransparente spiegelartige Fläche verwendet wird, die sowohl lichtreflektierende als auch lichtdurchlässige Eigenschaften hat, braucht die Lichtquelle 28 nicht eingeschaltet zu v/erden, wenn das äußere Licht (beispielsweise Tageslicht, Raumlicht usw.) hell genug ist, während die Lichtstrahlen von der Quelle 28 gegen die Rückseite des Elements 25 gerichtet werden, wenn das äußere Licht nicht hell genug ist, um hervorragenden Kontrast zu ergeben. Daher wird stets und unabhängig von den Änderungen in den Umgebungsbedingungen hervorragender Kontrast erzielt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung läßt sich die Gasentwicklung bei Anlegen eines glatten oder pulsierenden Gleichspannungsfeldes weitgehend reduzieren und verzögern, indem als negative Elektrode des Elementes leitendes Material verwendet wird, das im wesentlichen aus Titan, Zirkon oder Palladium be-

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steht. Die Lebensdauer des Elementes wird dadurch merklich verlängert. Erfindungsgemäß verwendete negative Elektroden können dadurch hergestellt werden, daß auf einem Substrat Titan im Vakuum aufgedsimpft oder eine Folie oder Platte aus Zirkon oder Palladium in den gewünschten Mustern befestigt oder aufgeklebt wird oder indem diese Materialien und Isolierstoffe blockweise zu den gewünschten Mustern miteinander ver*- bunden werden. . ·

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiterhin erläutert, die nicht in einschränkendem Sinn zu verstehen sind. " .

Beispiel 1

Für die Trägerplatten 1 und. 5 nach Fig. 3 wurden Floatglas-Platten von 3 mm Dicke verwendet. Die Trägerplatte 5 war vorher so bearoeitet worden, daß die ,Länge der schrägen Fläche 1,4 mm bei einem Neigungswinkel von 4,5° betrug. Die Elektroden 2 und 3 bestanden aus Zinnoxid, und die kontinuierliche Elektrode 4 auf der Trägerplatte 5 bestand aus Aluminium. Der flüssige Kristall, nämlich N-(4-Methoxybenziliden)-(4^f-butyl) anilin (MBBA) wurde zwischen den beiden Elektroden als eine Schicht von etv/a. 20 yu Dicke sandwichartig eingebracht.

Als leitendes Material für die Überführung wurde Dotite (Warenname der japanischen Firma Fujikura Kasei Corp., eine ■ elektrisch leitende Paste auf der Basis eines Epoxyharzes mit Silberpulver) für den leitenden Film 11 zwischen der Elektrode 3 und den Elektroden 12 und 13 aufgetragen.

Bei Anlegen von 20 Volt Gleichspannung zwischen den Zuleitungen 10 und 10' wurde kein elektrisches Versagen festgestellt.

Beispiel 2

Es wurde ein Element mit dem gleichen Aufbau wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Elektroden 2 und 3 aus Indiumoxid

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und die kontinuierliche Elektrode 4 aus Titan hergestellt wurde.

Dabei wurde der gleiche Effekt wie im Beispiel 1 erzielt.

Beispiel 3

Es wurde ein Element mit dem gleichen Aufbau wie im Beispiel 2 hergestellt, wobei jedoch die kontinuierliche Elektrode 4 aus Aluminium auf einer Platte 5 montiert war, bei der die Schnittfläche für die irberführungszone rechtwinkelig geschnitten war.

Es wurde der gleiche Effekt wie im Beispiel 1 erzielt.

Beispiel 4

Es wurde ein Element nach dem gleichen Verfahren v/ie im Beispiel 1 erzeugt, wobei jedoch die Elektroden 2 und 3 aus Indiurnoxid und die kontinuierliche Elektrode 4 aus Titan hergestellt wurde.

Dabei wurde der gleiche Effekt wie im Beispiel 1 erzielt; in diesem Fall wurde ferner Epoxyharz auf den leitenden Film 11 aufgetragen, um die leitenden Teile nach außenhin zu schützen.

Beispiel 'p

Auf einer Platte 1 wurden acht Muster 2 und 3 einer Zinnoxid-Elektrode gemäß Fig. 1 A befestigt, die durch Fotoätzung elektrisch voneinander isoliert wurden, während acht Muster einer* kontinuierlichen Elektrode 4 aus Aluminium gemäß Fig. 1 B auf einer Platte 5 montiert wurden, die wiederum durch Fotoätzung elektrisch isoliert wurden. In diesem Fall war jeweils eines der Muster gemäß Fig. 1 A einem entsprechenden Muster gemäß Fig. 1 B. gegenüber angeordnet. Dadurch wurden acht Überführungen unter Verwendung von weichem Lot als leitendem Material er zeugt. Die übrigen Bedingungen waren die gleichen wie im Beispiel 1.

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Es wurde der gleiche Effekt wie im Beispiel 1 erzielt.

Beispiel 6

Es wurde ein Element mit dem gleichen Aufbau wie im Beispiel 3 hergestellt, v/obei jedoch vier Überführungsbereiche vorgesehen waren, die Elektroden 2 und 3 aus Zinnoxid und die kontinuier- ' liehe Elektrode 4 aus Titan bestanden.

Es wurde der gleiche Effekt wie im Beispiel 1 erzielt.

Beispiel 7

Es wurde ein Element aus zwei Floatglas-Platten hergestellt, wobei die vordere Elektrode an der Innenseite einer Platte aus Indiumoxid und die rückwärtige Elektrode auf der Innenseite der anderen Platte aus einem Aluminiumfilm von etwa 500 A Dicke mit einer Lichtdurchlässigkeit von etwa 50% bestanden. Als flüssiger Kristall wurde MBBA mit einer Schichtdicke von etwa 20 ja verwendet. Die Aluminiumelektrode hatte eine derartige elektrische Leitfähigkeit, daß die Aussteuerung des Elements in keiner Weise beeinflußt wurde.

Gemäß Fig. 7 wurde eine elektrische Glühlampe von 20 Watt als Lichtquelle innerhalb der Einrichtung auf der Rückseite vorgesehen. An dem Element wurde ein Gleichspannungsfeld von 20 Volt angelegt. Bei Betrachtung der Einrichtung in hellem externen Licht v/ar der sich ergebende Kontrast etwas geringer als in dem Fall, bei dem als rückwärtige Elektrode eine Spiegelfläche mit einer Lichtdurchlässigkeit von 0 verwendet wurde, jedoch besser als bei Verwendung einer transparenten Elektrode als rückwärtiger Elektrode. Bei Einschalten der rückwärtigen Lampe wurden selbst im Dunklen voll sichtbare Kontraste erzeugt.

Beispiel 8

Es wurde ein Element mit dem gleichen Aufbau wie im Beispiel 7 hergestellt, wobei jedoch eine Fluoreszenzlampe von 10 Watt als Lichtquelle verwendet wurde.

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Es wurde der gleiche Effekt wie im Beispiel 7 erzielt.

Beispiel 9

Das gleiche Element v/ie im Beispiel 7 wurde verwendet, wobei jedoch-das gleiche Elektroden-Überführungssystem wie im Beispiel 1 verwendet wurde.

Es wurde der gleiche Effekt v/ie im Beispiel 7 erzielt.

Beispiel 10

Es wurde das gleiche Element v/ie im Beispiel 7 verv/endet, wobei jedoch die rückwärtige Elektrode aus einem Titanfilm mit einer Dicke von etv/a 300 S und einer Lichtdurchlässigkeit von etwa 40% verv/endet wurde. Bei Betrachtung des Elementes waren die sich ergebenden Muster etwas weniger sichtbar als bei Verwendung einer Titanelektrode mit einer Lichtdurchlässigkeit von 0 als rückwärtiger Elektrode, während die übrigen Eifekte wie im Beispiel 7 waren.

Beispiel 11

Es wurde das gleiche Element wie im Beispiel 10 verwendet, wobei jedoch das gleiche Elektroden-Überführungssystem wie im Beispiel 1 angev/andt wurde.

Dabei wurde der gleiche Effekt wie im Beispiel 10 erzielt.

Beispiel 12

Es wurde ein Element nach der gleichen Art wie im Beispiel 10 hergestellt, wobei allerdings die vordere Elektrode aus Zinnoxid hergestellt und die Elektrodenüberführung v/ie im Beispiel 3 bewirkt wurde.

ICs wurde der gleiche Effekt v/ie im Beispiel 10 erzielt.

Beispiel 13

Das Verfahren nach Beispiel 7 wurde wiederholt, wobei jedoch

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das gleiche Elektroden-Überführungssystem wie im Beispiel 3 angewandt wurde.

Es wurde der gleiche Effekt wie im Beispiel 7 erzielt.

Beispiel 14

Das Verfahren nach Beispiel 7 wurde mit dem Eiektroden-Überführungssystem nach Beispiel 1 wiederholt. , ·

Es wurde der gleiche Effekt wie im Beispiel 7 erzielt.

Beispiel 15 . .

Die rückwärtige Elektrode wurde dadurch hergestellt, daß ein Aluminiumfilm mit einer Dicke von etwa 1100 Ä mit spiegelartiger Fläche einer Lichtdurchlässigkeit von ö so fotogeäzt wurde, daß eine große Anzahl von Löchern mit einem Durchmesser von 0,1 mm «ntstand und dadurch eine Lichtdurchlässigkeit pro Flächeneinheit von etwa 50% erzeugt wurde.

Mit dieser Elektrode wurde ein Element in der gleichen Art und Weise wie im Beispiel 5 aufgebaut. Der Versuch erzielte den gleichen Effekt.

Beispiel- 16

Das . Verfahren nach Beispiel 15 wurde unter Verv/endung des gleichen Elektroden-Uberführungssystems wie -im Beispiel 1 wiederholt . "■_·.-

Es wurde der gleiche Effekt wie im Beispiel 15 erzielt.

Beispiel 17 ,

Ein Element wurde mit einem flüssigen Kristall, nämlich MBBA', in einer Schichtdicke von 12^u gefüllt, wobei als positive Elektrode ein leitender Überzug aus Zinnoxid und als negative Elektrode die folgenden Metallüberzüge verwendet wurden. Die Lebensdauer des Elementes wurde unter Anwendung einer Gleich-

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Spannung von 24 Volt gemessen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Tabelle

Negative Dlektrode	Λ1	Cu	Pb	Zn	Ni	Au	SnO₂	Ti	Zr.	Pd
Lebensdauer (in Stunden)	4	4	22	43	160	50	3	>1000	>1000	?1000

Als Lebensdauer wurde diejenige Zeit gemessen, die verging, bis der flüssige Kristall Schaumbildung und Anzeichen von Vergilbung zeigte. Die Tabelle zeigt, daß die Lebensdauer bei Verwendung von Titan, Zirkon oder Palladium als Komponente der negativen Elektrode außerordentlich stark verlängert wurde.

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Claims

Patentansprüche

'Κ/Flüssigkristall-Element, bestehend aus einem Paar von einander¹ zugewandten Platten, an deren Innenflächen Elektroden befestigt sind, und einem zwischen den beiden Platten eingebrachten nematischen flüssigen Kristall, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Fläche der die eine Elektrode {2) tragenden Platte (1) ein Anschluß (3) der anderen Elektrode- (4) angeordnet ist, wobei der Elektrodenanschluß (3) gegenüber der Elektrode (2.) isoliert an einer Kante der einen Platte (1) angeordnet ist, daß die Elektrode (4) auf der anderen Platte (5) sich kontinuierlich bis zu einer der

-■

besagten Kante der einen Platte (1) gegenüber liegenden Schnittkante (12, 13) erstreckt und daß zwischen dem Elektrodenanschluß (3) und der Elektrode (4) an der Schnittkante der anderen Platte (5) ein elektrisch leitendes Material (11) eingebracht ist.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die Schnittkante (12,13) der besagten anderen Platte (5) gegenüber der Kante der einen Platte (1) abgeschrägt oder kreisbogenförmig ist oder die Form eines Polygonteils hat.
3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch . g e k e η η zeichnet , daß das elektrisch leitende Material (11) ein eine leitende Paste enthaltender Überzug oder Füllstoff

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4. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das leitende Material (11) v/eiche s Lot ist.
5« Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet , daß an jeder der beiden Platten (1, 5) mehrere Elektroden (2,4) gegeneinander elektrisch isoliert befestigt sind, wobei die Elektroden (4) auf der besagten anderen Platte (5) kontinuierlich bis zur Schnittkante
(12, 13) und gegeneinander elektrisch isoliert verlaufen, um
die Jeweiligen Elektrodenenden zu bilden.
6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet , daß auf den Innenflächen der
beiden Platten (1, 5) jeweils mehrere Elektroden (2, 4) elektrisch isoliert voneinander befestigt sind, wobei sich die
Elektroden (4) auf der besagten anderen Platte (5) kontinuier~ lieh bis zu der Schnittkante (12, 13) erstrecken, an der eine gemeinsame Elektrode für diese Elektroden vorgesehen ist.
7. Optische Anzeigeeinrichtung mit einem Flüssigkristall-Element, das aus zwei einander zugewandten Platten, an deren Innenflächen jeweils Elektroden befestigt sind, sowie einem zwischen den beiden Platten eingebrachten nematischen flüssigen
Kristall aufgebaut ist, da d urch gekennzeichnet , daß die der Vorderseite des Elements, d.h. der Betrachterseite, zugev/andte Elektrode (2) transparent ist

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und die der Rückseite des Elements zugewandte Elektrode (24) aus reflektierendem Material mit einer einen Teil der Lichtstrahlen durchlassenden spiegelartigen Fläche besteht.
8. Einrichtung nach Anspruch 7? dadurch gekenn·^· ζ e i c h η et, daß die rückwärtige Elektrode (24) aus einer teilweise lichtdurchlässigen spiegelartigen Fläche mit einer Mchtdurchlässigkeit von etwa 30 bis 70%besteht.
9. Einrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß die rückwärtige Elektrode (24) die Form einer Halbspiegel-Fläche hat.
10. Einrichtung nach Anspruch 7,*d a d u r c h gekennzeichnet , daß die rückwärtige Elektrode (24) die Form einer teilweise lichtdurchlässigen Ebene mit einer großen Anzahl von feinen Löphern hat,
11. Flüssigkristall-Element, bestehend aus einem Paar von einander zugewandten Platten, an deren Innenflächen Elektroden angebracht sind und einem zwischen den beiden Platten eingebrachten nematischen flüssigen Kristall, dadurch gekennzeichnet , daß ein wesentlicher Bestandteil der negativen Elektrode Titan, Zirkon und/oder Palladium ist.
12. Element nach Anspruch 1, d a d»u r c.h gekennzeichnet, daß die Elektrode (4) auf der besagten an-

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deren Platte (5) aus einem reflektierenden Material mit einer einen Teil der Lichtstrahlen durchlassenden spiegelartigen Fläche besteht.
13. Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß ein wesentlicher Be'standteil der negativen Elektrode Titan ist.

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