DE2256258A1

DE2256258A1 - Abbildungssystem

Info

Publication number: DE2256258A1
Application number: DE2256258A
Authority: DE
Inventors: James H Becker; Gary A Dir; Joseph J Wysocki
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-11-29
Filing date: 1972-11-16
Publication date: 1973-06-07
Also published as: GB1417719A; US3790251A; CA976264A; JPS4864898A; NL7216213A

Description

Vr.Vv.fie.'; >2, i-'laxsnhi-Ki-tr. i3

2256258 ie. K'jv. 1972t

P 4967

XEROX CORPORAEL ON

Xerox Square

Rochester, New York 1460J

USA.

Abbildungssystem

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abbildungssystem, insbesondere mit einem Bildträger, der ein Flüssigkristallmaterial aufweist.

Seit einiger Zeit ist ein großes Interesse an neuen Anwendungen der" Flüssigkristallstoffe zu beobachten. Die Bezeichnung "Flüssigkristalle" ist zum Gattungsbegriff für Stoffe geworden, welche duale physikalische Eigenschaften haben, die znim einen Teil typisch für Flüssigkeiten und zum anderen Teil typisch für Feststoffe sind. Flüssigkristalle haben mechanische Eigenschaften, z.B. Viskositäten, die im allgemeinen nur Flüssigkeiten aufweisen, wogegen das optische

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Durchlaß- und Streuverhalten Eigenschaften entspricht, wie sie normalerweise nur bei Festkörpern auftreten. In Flüssigkeiten oder Strömungssystemen sind die Moleküle innerhalb der gesamten Stoffmenge im allgemeinen statistisch verteilt und ausgerichtet. Im Gegensatz dazu sind die Elementarbestandteile in kristallinen oder Festkörpern stets starr ausgerichtet und in einer speziellen Kristallstruktur angeordnet. Flüssigkristalle ähneln nun den Festkörpern bzw. Kristallen darin, daß die Moleküle der Flüssigkristallstoffe regelmäßig ausgerichtet sind, und zwar in analoger Weise, jedoch in geringerem Ausmaß als das bei der molekularen Ausrichtung und Strukturanordnung eines kristallinen oder Festkörpers da? Fall ist. Bei vielen Stoffen hat man Flüssigkristalleigenschaften in einem verhältnismäßig engen Temperaturbereich gefunden,

unterhalb dessen diese Stoffe nur als Festkörper

auftreten, wogegen sie oberhalb dieses Temperaturbereichs im allgemeinen nur den Charakter einer Flüssigkeit haben. Es ist bekannt, daß Flüssigkristalle in drei verschiedenen mesomorphen Formen auftreten, nämlich in der smektisehen, der nematischen und der cholesterischen Form, In jeder dieser Formen bzw. Strukturen haben die Moleküle jeweils eine ganz bestimmte Anordnung.

Es wurde festgestellt, daß Flüssigkristalle Abhängigkeiten von Temperatur, Druck, anderen chemischen Verbindungen, elektrischen und magnetischen Feldern zeigen. Beispiele dafür finden sich in der FR-PS 1 484 584, in den US-PS 3 409 404, 3 410 999, 3 411 513, 3 114 838 sowie 3 439 525 und den US-Patentanmeldungen 646 532 vom 16.6.1967 sowie 4 644 vom 21.1.1970.

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In jüngerer Zeitwurden auch Abbildungssysteme entwickelt, deren Bildträger ein Flussigkristallmaterial aufweislr, das beispielsweise in den TTS-Patentaimel düngen 821 565 5-5.1969, 851 708 vom 20.8.1969 imd 867 593 vom 20.10.1969 beschrieben ist. '-'■

Bei neuen itrid wachsenden Gebieten wie dem der "Plussigkristalle kommen fortlaufend neue Stoffzusammensetzungen, Vorrichtungen, Verfahren und Produkte zur Entwicklung, um diese neue Technik in neuer Weise anzuwenden. Entsprechend ist es ein wichtiges · Ziel der Erfindung, ein neues, vorteilhaftes Abbildungssystem mit einem Bildträger aus Flünsigkristallmaterial zu schaffen und zugleich die Steuerung derartiger IB¹IUssigkrista.il-Bildträger und -Abbildungssysteme zu vereinfachen und "zu verbessern..

Ein erfindungsgemäßes Abbildungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Bild trägermaterial mit einer Schicht verwendet wird, die cholesterisches Flüssigkristalimaterial bei einer Temperatur enthält, die im Bereich der cholesterischnematisehen Biasenübergangsteirrperatur der Schicht liegt., mit Bildteilen, welche Flüssigkristallmaterial im phasenumgewandelten nematisehen Zustand aufweisen, sowie mit komplementären Hintergrundteilen., die Flüssigkristallmaterial im cholesterisehen Zustand aufweisen, und.daß an die gesamte oberfläche -der Schicht bei einer Feldstärke, welche unterhalb der Schwellenwertfeldstärke für den Phasenübergang des Bildmaterials liegt, ein Haltefeld angelegt wird, insbesondere ein'elektrisches Feld.

Ein anderes Abbildungsverfahren nach der Erfindung ist so gestaltet, daß ein Bildträgermaterial mit einer Schicht ver-

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wendet wird, die cholesterisches Flüssigkristallmaterial "bei einer Temperatur enthält, welche im Bereich der Grandjean-fokal-konischen Textuinimwandlungs-Temperatur der Schicht liegt mit Bildteilen, welche Plussigkristallmaterial im texturumgewandelten fokal-konisch en Texturzustand aufweisen, sowie mit komplementären Hintergrundteilen, die Flüssigkristallmaterial im Grandjean-Zustand aufweisen, und daß an die gesamte Oberfläche der Schicht bei einer Feldstärke, welche unterhalb der Schwellenwertfeldstärke für die Texturumwandlung des Bildmaterials liegt, ein Haltefeld angelegt wird, insbesondere ein elektrisches PeId.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Abbildungssystem mit einer Bildträgerschicht, die cholesterisches Fliissigkristallmaterial vorzugsweise in einem elektrischen Feld enthält, dessen Feldstärke im Bereich derjenigen des cholesterischnematischen Phasenübergangs oder der Grandjean-fokalkonischen Texturumwandlung im Flüssigkristall-Bildträgermaterial liegt. Zur Bildeinprägung wird an einer Schicht des letzteren ein Feld angelegt, das einen bildmäßigen Phasenübergang bzw. eine bildmäßige Texturumwandlung herbeiführt. Die Steuerung erfolgt dadurch, daß an der gesamten Oberfläche des Bildträgermaterials ein im wesentlichen gleichförmiges Haltefeld angelegt und im allgemeinen auch nach der Bildeinprägung noch aufrechterhalten wird» Das Haltefeld kann in verschiedener Gestalt aufgebracht werden; es ist bevorzugt ein elektrisches Feld mit einer Feldstärke, die unterhalb der Schwellenwert-Feldstärke für den cholesterisch-nematischen Phasenübergang bzw. für die Grandjean-fokal-konische Texturumwandlung des Flüssigkristall-Bildträgermaterials liegt. Zur Steuerung des Abbildungssystems und insbesondere der BiId-

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speicher- sowie der Bildrelaxations-Eigenschaften oder -Kennlinien dient erfindungsgemäß eine · Veränderung der Feldstärke des Haltefeldes und die Zuführung von bildmäßig angeordneten Feldstärkeimpulsen für die Bildeinprägung im Flüssigkristall-Bildträgermaterial oder das gleichmäßige Feld-Pulsieren an der gesamten Oberfläche des Bildträgermaterials bis zu Feldstärken oberhalb der Schwellenwert-Feldstärke für den cholesterisch-nematisehen Phasenübergang bzw. die Grandjean-fokal-konische Texturumwandlung, wodurch das bereits im Bildträgermaterial erzeugte Bild verstärkt bzw. besser äusge-' prägt wird.

Nach der Erfindung ist es in besonders vorteilhafter V/eise möglich, die Rückkehr eines mit Bildeinprägung versehenen Flüssigkristall-Bildträgers in seinen Gleichgewichtszustand zu steuern. Namentlich läßt sictk die Ansprechgeschwindigkeit für eine neue oder wiederholte Bildeinprägung in einem solchen Flüssigkristall-Abbildungssystem sowie die Textur des Flüssigkristall-Bildträgermaterials gut steuern. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei dem hier vorgeschlagenen Flüssigkristall-Abbildungssystem wesentlich mehr Licht durch die mit Bildeinprägung versehenen Flächenteile hindurchtreten kann, als daß bei herkömmlichen Flüssigkristall-Bildträgern möglich war.

V/eitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

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Fig. 1 einen schematisierten Querschnitt durch einen Flüssigkristall-Bildträger nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematisierte Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Bildträgers, wobei das gewünschte Bild durch die Form wenigstens einer ■ " Elektrode festgelegt ist, und

Fig. 5 ein Diagramm der Zeitabhängigkeit elektrischer Eigenschaften eines speziellen Flüssigkristall-Abbildungssystems nach der Erfindung.

Aus Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Flüssigkristall-Bildträger 10 ersichtlich, der auch als Abbildungs-Elektrodensandwich bezeichnet werden kann. Er weist zwei im wesentlichen transparente Platten 11 auf, die an ihren Kontaktflächen im wesentlichen transparente leitfähige Beschichtungen 12 tragen, so daß ein Paar im wesentlichen paralleler transparenter Elektroden vorhanden ist. Erfindungngemäß werden Bildträger bevorzugt, deren beide Elektroden transparent sind, so daß der Bildträger im Durchlicht zu betrachten ist. Es ist aber auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, einen Flüssigkristall-Bildträger im Auflicht zu betrachten, also mit reflektiertem Licht, so daß nur eine Elektrode transparent zu sein braucht, während die andere opak bzw. lichtundurchlässig sein kann. Für einen Abstand zwischen den Elektroden sorgt ein Zwischenstück bzw. eine Abstandsdichtung 13* irelche einem Hohlraum oder mehrere Hohlräume aufweist, worin eine; FlUrEUgkristall-Fotoschioht bzw. -BildbrägerschLent: 14 enthalten Ast, die das aktive Element der, Bildträgers darstellt. Zwischen den

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Elektroden wird ein Feld erzeugt, beispielsweise mittels einer Speiseschaltung 15? <3-ie eine Spaiinungsquelle 16 enthält und mittels zweier Zuleitungen 17 an jede der Elektroden angeschlossen ist. Die Spannungsquelle 16 kann eine Gleichspannung, eine Wechselspannung oder eine Kombination beider liefern»

Es hat sich bei einem solchen Abbildungssystem gezeigt j daß bei der Verwendung von cholesterischen Flüssigkristallen oder eines Gemisches, das cholesterischesFlüssigkristallmaterial enthält, in einem derartigen Elektrodensandwich das auf die Flüssigkristallschicht einwirkende elektrische Feld deren optische Eigenschaften so verändert, daß in den feldbeeinflußten Flächenteilen eine sichtbare Veränderung der Flüssigkristallschicht stattfindet. Liegt ein hohes elektrisches Feld am Flüssigkristall-Bildträger an, so tritt ein durch das elektrische Feld herbeigeführter Phasenübergang ein, bei welchem das optisch negative cholesterische Flüssigkristallmaterial in den optisch positiven Flüssigkristallzustand übergeht. Es wird angenommen, daß dieser Übergang auf die Um- ■ Wandlung des cholesterischen Flüssigkristallmaterials in eine ausgerichtete nematische Flüssigkristall-Mesophasenstrukttir zurückzuführen ist. Ein solches chölesterisch-nematisches Phasenübergaiigs-Abbildungssystem· ist Gegenstand einer früheren Patentanmeldung, Vielehe auf die USA-Patentanmeldung 821 %5 vom 5*5*1969 zurückgeht und welche mit ihrer gesamten Offenbarung hiermit ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.

Der cholesterisch-nematische Phasenübergang wird ' erfindnngßgemäß in erster Linie für den Flüssigkristall^Abbildimgs-

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mechanismus benutzt. Im cholesterischen Zustand sind cholesterische Flüssigkristallmaterialien im allgemeinen durchscheinend, beispielweise älinlich einer milchweißen, opalisierenden Schicht. Dieses Aussehen haben derartige Stoffe oft beim ersten Einführen in den spannungslosen Elektrodensandwich. Wird dann an die Flüssigkristallschicht ein elektrisches Feld beträchtlicher Größe angelegt, so wird ein durch das Feld bewirkter Phasenübergang beobachtbar, da die Flüssigkristallschicht an Flächenteilen transparent wird, wo das hohe elektrische Feld auftritt. Wird der Bildträger im Durchlicht zwischen Polarisatoren betrachtet, so erscheinen die Flächenteile, in welchen die durch das Feld bewirkte Phasenänderung stattgefunden hat, dunkel; im Gegensatz dazu behalten die unveränderten, durchscheinenden, lichtstreuenden, optisch aktiven und doppelbrechenden, cholesterischen Flächenteile ihr weißes Aussehen.

Zur Verstärkung des Kontrastes der Bildflächen lassen sich außer den eben erwähnten Polarisatoren bzw. an deren Stelle auch andere Verstärkungseinrichtungen und -verfahren benutzen. Daher ist festzuhalten, daß sich für das gewünschte Bild bei einem Flüssigkristall-Bildträger sowohl feldbeaufschlagte als feldfreie Flächenteile verwenden lassen, und zwar mit oder ohne weitere Bildverstärkungsmittel.

Dieselben Vorrichtungen und Werkstoffe, die für ein Abbildungssystem mit Ausnutzung des cholesterisch-nematischen Phasenübergangsmechanismus geeignet sind, lassen sich auch dazu verwenden, eine durch ein elektrisches Feld ausgelöste Texturumwandlung zu bewirken, wobei ein zunächst im gestörten oder_. .Grandjean-Texturziistand be-

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-erfindliches cholesterisch.es Flüssigkristallmaterial in seinen fokal-konischen oder ungestörten Texturzustand übergeht. Die für die Bildeinprägung am Flüssigkristall-Bildträger geeigneten Spannungen bzw. Feldstärken können unter Verwendung des Texturumwandlungsmechanismus geringere Beträge haben als bei dem Phasenübergang, wie er oben beschrieben wurde. Ein Texturumwandlungssystem unter Einwirkung elektrischer Felder ist Gegenstand einer früheren Patentanmeldung, welche -auf die USA-Patentanmeldung 867 593 vom 20.10.1969 zurückgeht und mit ihrer gesamten Offenbarung hiermit ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung einbezogen ist.

Für die Grandjean-Textur ist eine selektive Dispersion des · einfallenden Lichtes um eine Wellenlänge ?i herum "und eine optische Aktivität für V7ellenlängen des einfallenden Lichtes, die von λ. abliegen, kennzeichnet· Es gut die Beziehung % - 2np, wobei η die Brechzahl der Flüssigkristallschicht ist und ρ der optischen Weglänge bzw. wirksamen Schichtdicke der Flüssigkristallschicht entspricht. Liegt /L im sichtbaren Spektrum, so hat die Flüssigkristallschicht die λ entsprechende Farbe; liegt 7l_o dagegen außerhalb des sichtbaren Spektrums, so erscheint die Schicht farblos und nicht streuend. Die Grandjean-Textur von cholesterischem Flüssigkristal!material wird manchmal als gesborte Textur bezeichnet.

Auch die fokal-konische Textur hat eine charakteristische selektive Dispersion, zusätzlich aber auch eine diffuse Streuung im sichtbaren Spektrum, ob nun 51 im sichtbaren WeLlenlängenbereich liegt oder nicht. Dem fokal-konischen Texburzu-

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stand entspricht ein milchweißes Aussehen, wenn ^ außerhall) des sichtbaren Spektrums liegt. Die fokal-konische Textur von cholesterischen Flüssigkristallen wird gelegentlich als ungestörte Textur bezeichnet.

Wird der spannungslose Elektrodensandwich, dessen Bildträgermaterial vorwiegend im Grandjean-Texturzustand befindliche cholesterische Flüssigkristalle aufweist, zwischen Polarisatoren beobachtet, so erscheint der Abbildungssandwich farbig oder schwarz. Wenn an die Flüssigkristallschicht ein elektrisches Feld mit Feldstärken angelegt wird, die im Bereich von eine' Texturveränderunp; bewirkenden Feldstärken liegen, so läßt sich der Texturumschlag in den vorwiegend fokal-konischen Texturzustand beobachten, weil die Flüssigkristallschicht in den feldbeeinflußten Flächenteilen weiß wird, wenn der Abbildungssandwich im Durch- oder Auflicht beobachtet wird. Dan Texturänderungs-Abbildungssystem erzeugt dadurch weiße, feldbeeinflußte oder Bild-Flächen auf einem dunklerfarbigen Hintorgrund. Entsprechend dem Phasenübergangssystem kann, auch das Texturänderungs-Abbildungssystem wahlweise mit oder ohne Polarisotoren oder andere Bildverstärkungseinrichturigen benutzt viere] en.

Bei den Flüssigkristall-Bildträgern nach der Erfindung können die Elektroden aus beliebigem leitfähigein Transpnrontmatori a I. bestehen, doch können zumindest teilweise bei manchen Ausführungen auch opake oder lichtundurchläfjsige Elektroden verwendet werden. Zu den geeigneten IeItfähigen Transparentelektroden gehören Glas- oder Kunststoffsubstrate mi. t einoni in' wesentlichen transparenten, kontinuierlichen loitfiihlgf-m !^.'log aus Werkstoffen wie Zinn, Indiumoxid, /ILuminium, Chrom, Zinn-

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oxid oder jedem anderen geeigneten Leiter. Zweckmäßig werden diese im wesentlichen transparenten leitfähigen Beschichtungen auf ein eher isolierendes transparentes Substrat aufgedampft. Als typisches Beispiel eines transparenten leitfähigen Elektrodenmaterials sei hier.KESA-Glas genannt, ein mit Zinnoxid beschichtetes Glas der Pittsburgh Plate Glass Company.

Das Zwischenstück bzw. die Abstandsdichtung 13 (Fig· I)₁ welche die transparenten Elektroden voneinander trennt und zwischen ihnen die Flüssigkristallschicht 14 enthält, ist im allgemeinen chemisch inert sowie transparent und hat entsprechende dielektrische und Isolier-Eigenschaften. Zu den für solche Abstandsstücke geeigneten Materialien gehören Celluloseacetat, -Cellulosetriacetat-, Celluloseacetatbutyrat, polyurethanelastomere, Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polystyrol, Polycarbonate, Polyvinylfluorid, Polytetfafluoräthylen, Polyäthylenterephtlalat und Gemische davon.

Für das erfindungsgemäße Abbildungssystem eignen sich alle cholesterischen Flüssigkristalle, Gemische oder Zusammensetzungen mit Flüssigkristallen oder Stoffe, welche cholesterischen Flüssigkristalleigenschaften haben. Als elektrooptische Bildträgermater'ialien mit cholesterischen Flüssigkristallen sind nach der Erfindung u.a. geeignet: Eeäktionsderivate von Cholesterol und anorganischen Säuren, z.B. Cholesterylohlorid,' -bromid, -jodid, -fluorid, -nitrat; Reaktionsderivate in Form von Estern des Cholesterols und von Carboxylsäuren, wie z.B. Cholesterylcrotonat, -nonanoat, -hexanoat, -formiat, -docosonsat» -chloroformiat, -proprionat, -acetat, -valeriat, -vacconat, -linolat, -linolenat, -oleat, -erucat, -butyrat, -caprat, -laurat, -myristat', -clupanodonat usw.; Cholesteroläther wie Cholesteryldecyläther, -lauryläther

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-oleyläther, -dodecyläther usw.; Cholesterolcarbamate und -carbonate wie Cholesteryldecylcarbonat, -oleylcarbonat, -roethylcarbonat, -äthylcarbonat, -butylcarbonat, -docosonylcarbonat, -cetylcarbonat usw.; Cholesteryl-p-nonylphenylcaxbonat, Cholesteryl-2-(2-äthoxyäthoxy)äthylcarbonat, Chole s teryl-2-(2-buto:xyätho:xy) äthylcarbonat, Cholesteryl-2-(2-methoxyäthoxy)äthylcarbonat, Cholesterylheptylcarbainat usw.: ferner Alkylamide und aliphatische Sekundäramine als Derivate von 3-ß-aroirLO-^J -5-cholestol und Gemischen davon, Peptide wie Polybenzylglutamat, ß-Sitosterolderivate wie Sitosterylcblorid sowie aktive Amylester von Cyanbenzylidenarainocinnamat. In solchen Verbindungen sind die Alkylgruppen beispielsvieise gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren oder Alkohole mit weniger als etwa 25 Kohlenstoffatomen und ungesättigte Ketten von Olefingruppen mit weniger als etwa 5 Doppelbindungen. Zu den Arylgruppen in den oben erwähnten Verbindungen gehören beispielsweise einfach substituierte Benzolringverbindungen. Alle solchen Verbindungen und Gemische davon könnep. für das erfindungsgercäße, sehr vorteilhafte Abbildungssystem geeignete cholesterische Flüssigkristallmaterialien sein.

Als Bestandteile des Bildträgermaterials nach der Erfindung eignen sich auch smektische Flüssigkristallmaterialien wie z.B. n-propyl-4'-äthoxybiphenyl-4-carboxylat, 5-chloro-6-n-heptyloxy-2-naphtoinsäurej Mesophasen niedrigerer Temperatur von Cholesteryloctanoat, Cholesterylnonanoat und andere aliphatische Ester von Cholesterol mit offenen Kettenlängen von 7 oder mehr Kohlenstoffatomen, Cholesteryloleat, Sitosteryloleat, Cholesteryldecanoat, Cholesteryllaurat, Cholersterylmyristat, Cholersterylpalmitat, Cholersterylotearat, 4^l-n-alkoxy-3'-nitrobiphaeyl-4-carboxylsäuren, Äthylp-azoxycinnamat, Ithyl-p-4-itthoxybenzyllideneaminocinnamat,

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Äthyl-p-azoxybenzoat, Kaliumoleat, Ammoniumoleat, p-noctyloxybenzoesaure, die Mesophase niedrigerer Temperatur von 2-p-n-alkoxybenzylidenaminofluorenonen mit Kettenlängen von 7 oder mehr Kohlenstoffatomen·, die Mesophase niedrigerer Temperatur von p-(n-heptyl)oxybenzoesäure, Natriumstearatanhydrit, Thallium(I)stearat, Gemische davon-lind weitere.

Zu den nematischen Flüssigkristallmaterialien, die als Bestandteile des Bildträgermaterials nach der Erfindung verwendbar sind, gehören: p-azoxyanisol, p-azoxyphenetol, p-butoxybenzoesäure, p-methoxycinnariiinsäure, Butyl-panlsyliden-p-aminocinnamat, Anisyliden-p-amihophenylacetat, p-äthoxybenzalamino-CX-methylzi'mtsäure, 1,4~bis(p-ätho:xy~ benzyli'den)cyclohexanon, 4,4'-dihexyloxybenzol, 4,4'-diheptyloxybenzol, Änisal-p-aminoazobenzol, Anisaldazin, a-benzolazoCanisal-öC'-naphtylamin), η,η'-nonoxybenzoltoluidin, GemiscJe davon und weitere.

Die oben angeführten Stoffe mit verschiedenen Flüssigkrista.11-phasen sind weder erschöpfend noch in irgendeiner V/eise einschränkend aufgezählt. Vielmehr enthalten diese Zusammenstellungen nur eine Vielzahl besonders geeigneter Werkstoffe, die als Bildträgermaterial oder als "Gemische mit cholesterischen Flüssigkristallmaterialien in Betracht kommen, welche in dem erfindungsgemäßen Abbildungssystem das aktive Abbildungselement darstellen.

Zur Herstellung von 'Flüssigkristallmaterialien kann man die Flüssigkristalle oder Gemische davon in beliebigen geeigneten Lösungsmitteln auflösen, beispielsweise: in organischen Lösungsmitteln wie GhloKform, Trichloräthylen, Tebrachlor-

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ätlrylen, Petroläther, Methylethylketon usw. Die das Flüssigkristallmaterial enthaltende Lösung wird dann allgemein auf die Bildträger gegossen, aufgesprüht oder in anderer Weise aufgebracht. Nach dem Wegdampfen des Lösungsmittels verbleibt eine dünne Schicht von Flüssigkristall. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die einzelnen Flüssigkristalle des Flüssigkristallgemisches miteinander zu vereinigen und unmittelbar aufzubringen, indem die Mischungsbestandteile über die isotrope ÜbergangstemperatTir hinaus erhitzt werden.

Vorzugsweise haben die Flüssigkristall-Bildträgerschichten nach der Erfindung eine Dicke im Bereich von etwa 0,25 mm oder darunter, obwohl sich im erfindungsgemäßen System auch dickere Schichten zufriedenstellend verwenden lassen. Im allgemeinen werden optimale Ergebnisse erzielt, wenn man Schichten mit einer Dicke im Bereich zwischen etwa 6 \xm und etwa 130 um verwendet.

Vorstehend ist sowohl der Mechanismus des cholesterischnematir.chen Phasenübcrgongs als auch derjenige der Gramme an fokal-konisehen Textururawandlung anhand eines bevorzugten Ausführungsbe.ispiels erläutert worden, worin diese übergänge bzw. Umwandlungen durch Anlegen eines elektrischen Felder; nn eine Schicht aus cholesterischem Flüssigkristallinaterial !κ-;-· wirkt werden. Es gibt jedoch auch andere Vorgänge, mit dennn sich diese Übergänge bzw. Umwandlungen bewirken lassen. Z.B. ist es möglich, den cholesterisch-nema tischen Phar>rmiibe'i?_;":;iü_k. und die Grandee an-fokal-konische Texturunwandlunr; mit nU-A ■-trischen, magnetischen oder thermischen Feldern hervorzubringen, ferner durch fotochemische Effekte, statischen Druck,

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Schall- und Ultraschallfelder, Oberflächenkräfte bzw. -Spannungen usw., sowie durch Kombinationen solcher Einwirkungen. Zur Verwendung elektrischer Felder für das Zustandebringen dieser "Übergänge sind die oben erwähnten USA-Patentanmeldungen zu nennen. Auch die Verwendung magnetischer Felder allein zum Bewirken des cholesterischnematischen Phasenüberganges ist bereits beschrieben worden, vergl. Sackman et al., J. Am. Ghem. Soc. 89 (1967), 5981.

Thermische Felder können bei Gemischen von rechtshändigem und linkshändigem cholesterischem Material oder bei Stoffen mit einem insgesamt rechtshändigen oder linkshändigen Charakter in chiraler Umgebung benutzt werden, um die Übergänge zu bewirken. Wählt man die für "das Geraisch verxirendeten Stoffe in geeigneter Weise, so läßt sich die Zusammenset zung in den nematisehen oder kompensierten Zustand durch Zu- oder Abfuhr von thermischer Energie umwandeln, d.h. durch einen Temperaturwechsel. Bei der Kompensation ist die Nettö-Chiralität gleich Null. Daher kann ein thermisches Feld sowohl einen cholesterisch-nematischen als auch einen nematisch-cholesterischen Übergang hervorbringen. Kit thermischen Schwingungs- oder Ausglei'chsaufzeichnungen bzw. -darsteilungen kann man allgemein eine höhere Auflösung erzielen als mit statischen thermischen Aufzeichnungen. Zusätzliche Speicherkapazität und verbesserte Auflösung lassen sich aber durch geeignete Vorbeeinflussungen erzielen, beispielsweise durch thermische, elektrische oder magnetische Felder. Durch Verwendung von Werkstoffen mit langer Relaxationszeit kann man ebenfalls Speichereffekte erreichen, im allgemeinen von mittlerer Dauer,

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Es ist bereits bekannt, daß Ultraviolettstrahlung geeignetes cholesterisches Flüssigkristallmaterial fotozersetzen kann, wodurch in dem erhaltenen Material eine Veränderung der optischen Weglänge und daher der Reflexionsfarbe auftritt. Es ist nun festgestellt worden, daß diese Erscheinung dazu ausgenutzt werden kann, einen cholesterisch-nematisehen Phasenübergang zu bewirken. Mt diesem Vorgang kann man außerdem eine dauerhafte oder vorübergehende Aufzeichnung bzw. Darstellung erzielen, je nach der Beschaffenheit des Materials und abhängig davon, ob eine Rekombination der Zersetzungsprodukte vorgesehen ist. Bei einer Abbildungsvorrichtung kann ein Gemisch von rechtshändigen und linkshändigen cholesterischen Flüssigkristallbestandteilen benutzt werden, die zumindest einen fotozersetzbaren Konstituenten wie Cholesteryljodid aufweisen. Durch die Einwirkung der Ultraviolett-· strahlung wird das fotozersetzbare Material im allgemeinen in ein anderes Material umgewandelt, so daß das ursprüngliche Verhältnis der rechtshändigen und linkshändigen Stoffe verändert wird. Bei geeigneter Einstellung der Mischungsbestandteile und der Belichtungszeit wird das resultierende Gemisch an den strahlungsbeeinflußten Flächenteilen bei einer gewählten Temperatur allgemein in den nematischen Zustand umgewandelt, wogegen die bildfreien oder Hintergrundflächenteile keiiB solche Umwandlung erfahren. Eine interessante Erscheinung bei einem solchen Abbildungssystem besteht darin, daß - bei Ausschluß von Diffusion - durch Veränderung der Probentemperatur die Bildeigenschaften vorübergehend abgewandelt werden können. Auch daß im Materialgemisch eine Gegenhändigkeit auftritt, läßt sich nicht nur durch die ursprüngliche Zusammensetzung des Materials bewirken, sondern auch durch den Abbildungsvorgang selbst, also durch Um-

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Wandlung eines Materialteils gegebener Chiralität durch . fotochemische Einwirkung in einen Materialteil entgegengesetzter .Chiralität.

Es ist bekannt, daß die optische Weglänge im Material allgemein verringert wird, wenn statischer Druck auf die einzelnen cholesterischen Flüssigkristallverbindungen und auch auf deren Gemische einwirkt. In Fällen, wo eine ausgeglichene Zusammensetzung verwendet wird, kann man diesen Effekt dazu ausnutzen, einen nematisch-cholesterischen Phasenübergang zu erzielen. Dabei ist zu erwarten, daß Systeme gebildet werden können, die Gemische von rechtshändigem und linkshändigem cholesterischem Flüssigkristallmaterial enthalten und bei denen statt einer Verringerung der optischen Weglänge im Gemisch deren Vergrößerung mit genügendem Einfluß auftritt, um bei einer bestimmten Betriebstemperatur einen nematischen Übergang hervorzurufen. Infolgedessen bewirkt der statische Druck in solchem-Falle allgemein eine Veränderung, des wirksamen Drehvermögens der Zusammensetzung.

Ein weiterer Effekt, um mit statischem Druck den Phasenübergang zu erzielen, beruht auf der Tatsache, daß ein elektrisches Schwellenwert-Feld für jedes System besonders vorteilhaft ist* Beispielsweise bewirkt bei einer· anliegenden-Spannung von gegebenem Betrag eine Dickenveränderung der Flüssigkristall-Abbildungsschicht eine Feldstärkenänderung des anliegenden Feldes. Wird nun die Schicht durch statischen Druck so verformt, daß die Schichtdicke abnimmt, so bewirkt die anfänglich anliegende Spannung, die zunächst nicht für das Hervorbringen eines Phasenüberganges ausreichte, nunmehr ein

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größeres PeId, so daß der erwünschte cholesterisch-nematische Phasenübergang stattfinden kann. Diese Betriebsweise ist besonders vorteilhaft für ein gesteuertes Speicher-Aufzeichnungs- oder -Darstellungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, da ein und dieselbe elektrische Spannung sowohl den Umwandlungs- als auch den Haltevorgang bewirkt. Daher ist es mit dieser Betriebsweise allgemein möglich, Druckmuster auf der Flüssigkristall-Abbildungsschicht noch lange nach Beendigung der Druckeinwirkung aufrechtzuerhalten.

Die kombinierte Einwirkung von Druck und elektrischer Spannung kann auf diese Weise mit Vorteil dazu verwendet werden, den Schwellenwert für den cholesterisch-nematisehen Übergang scharf auszubilden und die Umwandlungs- sowie Relaxationszeiten für diesen Übergang abzuwandeln. Diese Überlegungen bezüglich statischer Druckfelder gelten in gleicher Weise für dynamische Druckfelder. Durch Druckeinwirkung können auch infolge piezoelektrischer Effekte innere Spannungen entstehen, welche die Übergänge verändern. ·

Es ißt Stand der Technik, daß Oberflächen mit cholesterischem Flüssigkristallmaterial hauptsächlich so in Wechselwirkung treten können, daß die Textur des Materials entwickelt wird. Hierbei ist es bekannt, solche Oberflächen-Wechselwirkungen durch Oberflächenbehandlungen zu modifizieren, beispielsweise durch Aneinanderreihen der Flächen oder durch Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung aus Werkstoffen wie Lecithin u. dgl. Allgemein gesagt lassen sich bildmäßige Veränderungen mit Oberflächen-Wechselwirkungen durchführen, so daß der Phasenübergang in bildmäßiger Weise vor sich geht.

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Die erwähnten verschiedenartigen Einwirkungen wurden vorstehend anhand ihrer Wirksamkeit für das Zustandekommen d.es chole st erisch-nemati sehen Phasenüberganges erläutert» Einzeln oder kombiniert beeinflussen solche Einwirkungen auch den Grandjean-fokal-konischen Texturwechsel, so daß sich diese Einwirkungen bei allen Abbildungssystemen: verwenden lassen, die auf einer Texturumwandlung oder auf einem Phasenübergang beruhen.

'Ein Flüssigkristal-Bildträger nach der Erfindung ist in Jig. 2 in schematisierter Schrägansicht dargestellt. Ähnlich der Ausführungsform gemäß Jig. 1 hat dieser Bildträger im wesentlichen transparente Platten 11, deren Kontakt oder Berührungsflächen im wesentlichen transparente leitfähige Beschichtungen tragen, welche hier, einzeln mit 12,20 und 21 bezeichnet sind. Ein Zwischenstück bzw. eine Abstandsdichtung 13 und eine Fotooder Bildträgerschicht 14- können genauso ausgebildet und angeordnet sein wie im Ausführungsbeispiel der Jig. 1. Bei der in Jig, 2 dargestellten Ausführungsform ist die hinter dem Jlüssigkristall-Bildträger 14- befindliche, im wesentlichen transparente, leitfähige Beschichtung 12 eine einzelne, im wesentlichen kontinuierliche, elektrisch leitfähige, transparente Schicht. Auf der vor dem Jlüssigkristall-Bildträger 14-angeordneten, im wesentlichen transparenten Platte 11 sini . jedoch transparente kontinuierliche leitfähige Schichten 20 und 21 angebracht, welche Elektroden darstellen und bildmäßige Komplementargestaltung aufweisen. An den Begrenzungen der Bildelektrode 21 ist ein isolierender Abstand oder ein Isoliermaterial vorgesehen, so daß die beiden Elektroden voneinander getrennt sind. Da nun die Bildelektrode 21 mit ihrer komple-

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mentären und koplanaren Hintergrund elektrode 20 nicht elektrisch verbunden ist, wird zur Verbindung der Bildelektrode 21 mit der äußeren Speiseschaltung 15 ein in ge- , eigneter Weise elektrisch isolierter Anschluß 22 vorgesehen. '

In Fig. 2 ist die Bildelektrode 21 mit einem, dichteren Punktmuster gezeichnet, das ihre im wesentlichen transparente und leitfähige Beschaffenheit andeuten soll. Die komplementäre Hintergrundelektrode 20 besteht im allgemeinen aus dem gleichen im wesentlichen transparenten und elektrisch leitfähigen Material wie die Bildelektrode 21. Die unterschiedliche Darstellungsweise für diese beiden Flächen in Fig. 2 ist nur der Deutlichkeit halber gewählt, um die Bild- und die Hintergrundflächen der koplanaren, komplementären Elektroden 20 bzw. 21 unterscheiden zu können.

Die an die einzelnen Elektroden 12 bzw. 20,21 des Bildträgers über elektrische Zuleitungen 17 angeschlossene äußere Speiseschaltung 15 (Fig. 2) weist eine Spannungsquelle 16 sov;ie Potentiometer 18i und 18b auf, mit denen an den Bild- bzw. an den Hintergrundflächenteilen des Bildträgers die Spannung und infolgedessen die Feldstärke einstellbar ist. Die in Fig. 2 dargestellte elektrische Schaltungsanordnung ist nur eine: der möglichen Einrichtungen, mit denen das benötigte Feld an dem Bildmaterial angelegt werden kann, und es ist hervorzuheben, daß auch andere elektrische Schaltungsanordnungen für die Felderzeugung bei dem Abbildungssystem nach der Erfindimg benutzt werden können.

Befindet sich das Bildträgermaterial in dem Abbildungssandwich bzw. im Bildträger und wird letzterer zwischen gekreuzten

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Polarisatoren als Kontrastverstärker beobachtet, so erscheint die Abbildungsschicht vielfach bunt oder schwarz, da sich das Bildträgermaterial zunächst vorwiegend in seinem Grandjean- oder gestörten Texturzustand befindet. Wird beispielsweise mittels des Stellpotentiometers 18i · (Pig. 2) an der Flüssigkristallschicht .ein elektrisches Feld angelegt, dessen Feldstärke in dem eine feldstärkenabhängige Texturänderung bewirkenden Bereich liegt, so kommt dieses elektrische Feld zwischen der im wesentlichen transparenten Bildelektrode 21 und der gegenüberliegenden Elektrode 12 zur Einwirkung und das cholesterisch^ Flüssigkristalle enthaltende Bildträgermaterial erhält in den feldbeeinflußten Flächenteilen seine fokal-konische oder ungestörte Textur. Dies.e Texturumwandlung ist beobachtbar, da die Flüssigkristallschicht in den genannten Flächenteilen weiß wird. In entsprechender Weise können die Hintergrund-Flächenteile oder überhaupt jede Fläche eines Flüssigkristall-Bildträgers nach der Erfindung in den überwiegend tmgestörten bzw. fokal-konischen Texturzustand übergeführt werden, indem man an das cholesterische Flüssigkristalle aufweisende Bildträgermaterial ein elektrisches Feld anlegt, dessen' Feldstärke innerhalb des feldstärkenabhängige Texturveränderungen bewirkenden Bereichs liegt. Auf diese Weise kann die Textur eines ganzen Flüssigkristall-Bildträgers gleichförmig in einem im wesentlichen gleichförmigen elektrischen Feld aufrechterhalten werden, das auf das Bildträgermaterial einwirkt .

Verwendet man Feldstärken, die oberhalb des Bereichs feldstärkenabhängiger Texturumwandlungen und oberhalb des

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Schwellenwerts für den cholesterisch-nematisehen Phasenübergang liegen, so tritt bei dem cholesterische Flüssigkristalle enthaltenden Bildträgermaterial der feldstärkenbewirkte Phasenübergang auf, welcher die feldbeeinflußten Flächenteile in die nematische Flüssigkristall-Mesophasenstruktur überführt. Dieser cholesterisch-nematische Phasenübergang wird nach der Erfindung bevorzugt ausgenutzt, wobei das Bildträgermaterial von seinem im allgemeinen durchscheinenden, milchweißen, opalisierenden Aussehen an den Stellen in eine im wesentlichen transparente Schicht übergeht, wo ein hohes elektrisches Feld am Bildträgermaterial anliegt. Mt dem erfindungsgenäßen Abbildungssystem lassen sich auf diese sehr einfache und betriebssichere Weise gewünschte Bilder erzeugen, beispielsweise solche, die transparente- Bildflächen auf weißen oder bunten Hintergrundflächen enthalten.

Bei dem erfindungsgsgemäßen Abbildungs- und Bildsteuerungssystem hat es sich als besonders günstig herausgestellt, ein im wesentlichen gleichförmiges Haltefeld aufrechtzuerhalten, dessen Feldstärke diejenige für den cholesterisch-nematischen Phasenübergang oder den Schwellenwert für die Texturumwandlunn: des cholesterische Flüssigkristalle'aufweisenden Bildträgermaterial s nicht überschreitet, und ein solches Haltefeld am Bildträgermaterial stets einwirken zu lassen, wenn der Bildträger benutzt wird, mithin sowohl während der Einschaltung als auch während der Abschaltung des Bildes. Das Haltefeld kann in Form irgendeiner der oben angegebenen Erscheinungen benutzt werden, die den cholesterisch-nematischen Phasenübergang und die Grandjean-fokal-konische Texturumwandlung be-

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wirken. Das Haltefeld bzw. die Einflußgröße kann ■beispielsweise ein magnetisches, elektrisches oder thermisches Feld sein, ferner ein statisches, dynamisches oder piezoelektrisches Druckfeld, eine fotochemische Einwirkung, ein Oberflächeneffekt usw. oder irgendeine Kombination solcher Einflüsse. ' - - - '

Für die Erläuterung der. Erfindung wird im folgenden die Verwendung eines elektrischen Feldes als Haltefeld herangezogen. Wird am Bildträgermaterial- ein im wesentlichen gleichförmiges Feld, aufrechterhalten, so bleibt - wie sich herausgestellt hat die Textur der gesamten Bildträgerschicht im wesentlichen in gleichförmigem Zustand, wie das bereits oben dargelegt wurde. Es wurde nun weiter gefunden, daß nach der. Bildeinprägung mit dem Mechanismus des cholesterisch-nematischen Phasenübergangs und nach Abschalten des Phasenübergangs-Abbildungsfeldes das erfindungsgemäß anliegende Haltefeldßvorteilhafter Weise das Bildträgerma.terial in einem teilweise umgewandelten bzw. teilausgerichteten Zustand hält, wodurch eine neue oder wieder- holte Bildeinprägung am Bildträgermaterial erleichtert wird. Es wird angenommen, daß die zuvor mit einem bildmäßigen Phasenübergang versehenen Flächenteile des Bildträgermaterials in einem teilweise umgewandelten Zustand verbleiben, so daß durch nachfolgendes Anlegen eines Phasenübergangs-Abbildungsfeldes das Bild in einer kürzeren Zeit wieder erscheint oder erneuert wird, als das bei herkömmlichen Abbildungssystemen möglich war, wobei das Bildträgermaterial ohne das erfindungsgemäße Haltefeld in seinen Gleichgewichtszustand zurückkehren konnte. Das Haltefeld macht sogar die Erneuerung dnes Bildes möglich, indem man die an d.er gesamten Oberfläche des Bild.»

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trägermaterials anliegende Feldstärke kurz bis über den Phasenübergangs-Schwellenwert erhöht oder auch indem man ein üblicheres Phasenübergangs-Abbildungsfeld anlegt. Man erkennt, daß durch das Haltefeld nach der Erfindung die Rück- \'J" kehr des mit Bildeinpragung versehenen Flüssigkristall- ' " materials in seinen Gleichgewichtszustand gesteuert wird. Erfolgt diese Rückkehr des Materials in Beinen Gleichgewichtszustand in Form eines Schwingungs- oder Ausgleichsvor- · ganges, so kann dieser und seine Steuerung erfindungsgemäß selbst wieder für ein Abbildungssystem benutzt werden, wie das weiter unten dargelegt wird.

Im folgenden wird beschrieben, Welcher theoretische Mechanismus für den Ablauf des erfindungsgemäßen "Verfahrens alG wirksam angesehen wird. Da sich die Erfindung im Experiment als äußerst wirksam erwiesen hat, ist jedoch Vorauszuschicken, daß etwaige Mängel in der theoretischen Erläuterung keinen Einfluß auf die Erfindung als solche haben.

Es sei angenommen, daß sich zwischen zwei parallelen Platten ein Bildträger befindet, der eine Schicht aus oholesterischem Flüssigkristallmaterial aufweist. Die im erfindungsgemäßen Verfahren allgemein benutzte Bildeinpragung, nämlich durch cholesteriBche Texturumwandlung bzw_% durch öholesterischnematisehen Phasenübergang, läßt sich am allgemeinsten als Wieder-Ausrichtung der Moleküle des Flüssigkristall-Abbildungsmaterials in bezug auf die Oberflächenebenen der Platten oder auf die Einfallsrichtung des Lichtes beschreiben. Die Bildeinpragung erfolgt durch Anlegen eines geeigneten Feldes, beispielsweise eines elektrischen Feldes, an der

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Flüssigkristall-Bildträgerschicht, so daß in deren feldbeeinflußten Flächenteilen ein cholesterisch-nematischer Phasenübergang oder eine cholesterische Texturumwandlung ausgelöst wird. J¹Ur die zur Bildeinprägung -verwendbaren verschiedenen Einflußgrößen gibt es, wie das oben dargelegt wurde, jeweils ein Schwellenwert-Feld, das für das Auftreten der Bildeinprägung zu überschreiten ist. Diese Schwellenwert-Felder hängen u.a. von der chemischen Zusammensetzung der Flüssigkristall-Bildträgerschicht .ab. Sie sind im allgemeinen für den cholesterisch-nematischen Phasenübergang sehr scharf definiert, jedoch bei der cholesterischeh Texturumwandlung weniger deutlich ausgeprägt.

Die feldbeeinflußten Flächenteile befinden sich nun in einem anderen Zustand als diejenigen Flächenteile der Flüssigkristallschicht, an denen kein Feld anlag. Der Zustand der feldbeeinflußten Flächenteile (welche die Bild- oder die Hintergrundteile der Flüssigkristallschicht sein können), ist verhältnismäßig instabil. Allgemein besteht in diesen .feldbeeinflußten Flächenteilen des Flüssigkristallmaterials die Tendenz, nach Beendigung der Bildeinprägungs-Einwirkung in den Ausgangszustand zurückzukehren. So findet die Rückkehr der feldbeeinflußten Flächenteile beim cholesterisch-' nematischen Phasenübergang meist binnen Sekunden statt, nachdem das Abbildungsfeld abgeschaltet'wurde. Bei der cholesterischen Texturumwandlung "kann das Ausmaß der Instabilität der feldbeeinflußten Flächenteile stark schwanken. Diese Instabilität der feldbeeinflußten Flächenteile tritt besonders· hervor, wenn die Texturumwandlung nicht vollständig ist, wenn also nicht alle Moleküle des Flüssigkristallmaterials den Umwandlungszustand erreicht haben. Grundsätzlich läßt-sich 'sagen, daß die Abklingzeit j.also die für die Rückkehr des Flüssig-

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kristallmaterials an den feldbeeinflußten Stellen in den Ausgangszustand benötigte Zeit, monoton mit dem Anteil der Moleküle veränderlich ist, die bei Einwirkung der Einflußgröße aus dem ursprünglichen Texturzustand in den anderen Texturzustand umgewandelt wurden. Die auftretenden Abklingzeiten sind in einem verhältnismäßig sehr großen Bereich veränderlich und u.a. abhängig von der Dicke der Bildzelle, der Flüssigkristall-Zusammensetzung, von Oberflächenbehandlungen USV7. Es wurden Abklingzeiten beobachtet, die zwischen wenigen Sekunden bis zu Tagen reichen.

Die vorliegende Erfindung wirkt so, daß die feldbeeinflußten Flächenteile an der Rückkehr in ihren Ausgangszustand während längerer Zeit nach Beendigung der Bildeinprägungs-Einwirlumg in der Flüssigkristallschicht gehindert werden. Dies wird dadurch erreicht, daß an die Flüssigkristallschicht ein gleichförmiges Haltefeld angelegt wird, dessen Feldstärke vorzugsweise nahe dem Feldstärken-Schwellenwert liegt, der allgemein dazu benötigt wird, das Flüssigkristallmaterial aus seinem Ausgangszustand in den veränderten Zustand überzuführen, wobei die Bildeinprägung stattfinden kann. Allgemein hängt die Zeitdauer, während welcher das Bild beim erfindungsgemäßen System aufrechterhalten v/erden kann, von der Schärfe des Feldstärken-Schwellenwertes ab. Insbesondere besteht eine direkte Beziehung zur Nähe des Haltefeldes zu dem Feldstärken-Schwellenwert.

Werden für die Bildeinprägung fötochemische Effekte benutzt, 'so unterscheidet sich die Situation von der Einwirkung anderer Einflußgrößen dadurch, daß die im Flüssigkristall-Bildträcer-

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material durch die foto chemischen Effekte herbeigeführten Änderungen im wesentlichen irreversibel sind. Durch fotochemische Effekte geschieht die Bildeinprägung in der . Weise, daß sich die Zusammensetzung der Flüssigkristall-· schicht in den feldbeeinflußten Flächenteilen verändert. Da nun, wie oben dargelegt, die Feldstärken-Schwellenwerte für' die verschiedenen Bildeinprägungs-Eimri.rkungen von der chemischen Zusammensetzung der Bildträgerschich't abhängen, verändern sich auch die Feldstärken-Schwellenwerte für die. einzelnen Einflußgroßen, wenn die chemische Zusammensetzung der Flüssigkristallschicht Veränderungen erfährt.

In dem Beispiel , das in der USA-Patentanmeldung 821 565 angegeben ist, sind bei dem Abbildungssystem mit cholesterisch-nematischem !Phasenübergang nach der Erfindung allgemein-Phasenübergangsfelder erforderlich, deren Feldstärke beispielsweise in der Größenordnung von etwa 10 bis 1Cr T/cm liegt. Diese Größenordnung des Schwellenwerts eines Phasenübergangsfeldes ist für das erfindungsgemäße Abbildungssystem besonders geeignet. Es ist jedoch anzumerken,'daß der Feldstärken-Schwellenwert des Phasenübergangsfeläes ,je nach dem benutzten Bildträgermaterial und anderen physikalischen Umgebungsbedingungen schwanken kann, bei -denen das betreffende Bildträgermaterial mit der Bildeinprägung versehen wird. Der Schwellenwert für den Phasenübergang bei Bildträgermaterialien, die. im erfindungsgemäßen Steuerungssystem Verwendung finden, legt im allgemeinen die niedrigste Obergrenze der Feldstarken fest, i^elche als Haltefeld im Abbildungssystem nach der Erfindung verwendet werden können.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird · also ein im wesentlichen gleichförmiges elektrisches Haltefeld benutzt, dessen Feldstärke unter dem Phasenübergangs-Schwellenwert liegt und das an der gesamten Oberfläche des Flüssigkristall-Bildträgers aufrechterhalten wird. Die überraschenden und sehr vorteilhaften Wirkungen dieser Maßnahme ergeben sich besonders deutlich aus der Darstellung von Fig. 3i die für erfindungsgemäße Flüssigkristall-Abbildungssysteme repräsentativ ist. In Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm der Fotovervielfacherspannung bei einem bestimmten Flüssigkristall-Abbildungssystem dargestellt, wobei das cholesterisch^ Flüssigkristalle aufweisende Bildträgermaterial etwa 60 % Cholesterylchlorid und etwa 40 % Cholesterylchloridnonanoat enthält. Es ist jedoch festzuhalten, daß andere Flüssigkristallsysteme, bei denen andere Zusammensetzungen benutzt werden, ähnliche Eigenschaften oder Kennlinien aufweisen.

In Fig. 3 sind die Fotovervielfacherspannungen in ihrer Abhängigkeit von der Zeit angegeben, die von demjenigen Zeitpunkt an gemessen wird, zu dem ein übergangserzeugendes Feld von einem mit Phasenübergangs-Bildeinprägung versehenen Bildträger abgeschaltet wird. An letzterem liegt ein im wesentlichen gleichförmiges Haltefeld, das hier verändert wird, um verschiedene Einschwing- bzw. Ausgleichsvorgänge am Abbildungssystem beim übergang vom nematisehen Zustand zurück in den cholesterischen Zustand zu erhalten. Die in der Abbildung dargestellten Kennlinien entsprechen , Einschwing- ■ bzw. Ausgleichsspannungen des Abbildungssystems bei verschiedenen Feldstärken des Haltefeldes. Dabei liegen an dem speziellen Flüssigkristall-Abbildungssystem Haltefelder mit

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Feldstärken an, die unterhalb des Phasenübergangs-Schwellenwertes liegen, und während verschiedener Bildeinprägungsfolgen werden diese Felder an der gesamten Oberfläche des Bildträgers aufrechterhalten. In dem- Äusführungsbeispiel, dem die Kurven von Fig. 3 entsprechen, durchläuft die elektrische Spannung für das praktisch gleichförmige 'Haltefeld· den Parameterbereich von· etwa O bis etwa 4-7 V. Bei den höheren gleichförmigen Feldstärken sinkt der Durchlässigkeitsscheitel, bis die Ansprechempfindlichiceit der·Bildzelle, hier dargestellt durch die Zeitkurven der Fotovervielfacherspannung, asymptotisch in den Gleichgewichtszustand des Systems einläuft, der im vorliegenden Falle bei einer Fotovervielfacherspannung zwischen etwa 10 und etwa 20 mV liegt. Diese Fotovervielfacherspannung ist proportional der Lichtmenge, welche von der zuvor mit einer Biideinprägung versehenen bzw. phasenumgewandelten Fläche, des Bildträgers hindurchgelassen wird. Man erkennt aus dem Kennlinienfeld von Fig. 3? daß durch die Aufrechterhaltung des im wesentlichen gleichförmigen elektrischen Haltefeldes, dessen Feldstärke unterhalb des Schwellenwertes für den Phasenübergang liegt, an der gesamten Oberfläche des Flüssigkristall-Bildträgers das Einschwing- bzw. Ausgleichsverhalten des Bildträgermaterials bei d'er. Rückkehr in dessen Gleichgewichtszustand steuert, nachdem die einen Phasenübergang bewirkenden elektrischen'Felder abgeschaltet oder · heruntergeregelt worden sind. ' .

Ein weiteres wichtiges Ergebnis der Verwendung solcher praktisch gleichförmiger Haltefelder, die an der gesamten Oberfläche derartiger Flüssigkristall-Bildträger aufrechterhalten werden, ist die dadurch bedingte Verringerung des Ausmaßes einer zusätzlichen Feldstärke, welche für die Phasenübergangs-

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Bildeinprägung an bestimmten Bildflächenteilen des Bildträgermaterials notwendig ist. Beträgt beispielsweise die Spannung für ein im wesentlichen gleichförmiges Feld an der gesamten Oberfläche eines Bildträgers etwa 50 V und diejenige für den Schwellenwert der Phasenübergangsfeldstärke an den Bildträgern etwa 200 V, so ist an den gewünschten Bildflächen nur noch eine durch etwa 150 V überschreitende Spannung erzeugte zusätzliche Feldstärke erforderlich, um in dem cholesterische Flüssigkristalle enthaltenden Bildmaterial das gewünschte Phasenübergangsbild hervorzubringen.

Außerdem kann die oben erläuterte, herabgesetzte Bildeinprägungszeit zumindest dadurch erklärt werden, daß - wie man annimmt - das Vorhandensein des im wesentlichen gleichförmigen Haltefeldes überwiegend den ungestörten oder fokalkonischen Zustand des cholesterischen Flüssigkristallmaterials aufrechterhält, so daß die Verlängerung der Ansprechzeit entfällt, die sonst notwendig ist, für die Umwandlung des cholesterischen Flüssigkristallmaterials aus dem ursprünglichen, überwiegend gestörten oder Grandjean-Textiirzustand in den vorwiegend ungestörten Zustand, bevor die cholesterisch-nematische Phasenübergangs-Bildeinpräcjunfc erfolgt, die gemäß der vorliegenden Erfindung den bevorzugten Bilde inprägung sine chanismus darstellt.

Chemische Verbindungen, die eine oder mehrere der drei gut bekonnten Flüssigkristall-Mesophasen aufweisen, zeigen diese Flüssigkristallstrukturen im allgemeinen nur innerhalb eiries zugeordneten Temperaturbereichs. Das Verhalten einer solchen Flüssigkristallverbindung oder eines Gemisches aus solchen

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Verbindungen oder, eines Stoffes mit cliolesterisehen Flüssigkristalleigenschaften kann ferner innerhalb des Flüssigkxistall-Temperaturbereiches der "betreffenden Verbindung, bzw. des Stoffes noch bei verschiedenen Temperaturen unterschiedlich sein. Z.B. ist die Viskosität solcher Flüssigkristallstoff e oder- -verbindungen im allgemeinen -temperaturabhängig und die elektrischen Eigenschaften des Flüssigkristailmaterials, z.B. das Betriebsverhalten der Abbildungsvorrichtungen des erfindungsgemäßen Systems, ist wiederum abhängig von der Temperatur, bei welcher das Abbildungs- ' und Steuerungssystem in Betrieb ist. Daher ist beispielsweise zu erwarten, daß die Relaxation nach der Bildeinprägung in den Fällen langer dauert, wo das verwendete Flüssigkristall-Bildträgermaterial niedrigere Temperatur und daher im allgemeinen eine höhere Viskosität hat.

Vorstehend wurde das erfindungsgemäße.Abbildungs- und Steuerungssystem anhand einer einfachen Auf zeiclmungs- oder Darstellung seinrichtung- erläutert, wobei gemäß Fig." 2 ein alphanumerisches Schriftzeichen benutzt wird. In den Rahmen der Erfindung fallen jedoch auch andere geeignete Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines Haltefeldes mit Feldstärken unterhalb des cholesterisch-nematischen Phasenübergangsfeldes des betreffenden Bildträgermaterials. Desgleichen lassen sich andere Mittel zur Bereitstellung von Bildfeldern mit Feldstärken oberhalb des Schwellenwertes für den Phasenübergang benutzen, um an einem solchen Flüssigkristall-Bildträgermaterial die Bildeinprägung erfindungsgemäß durch den Phasenübergangsmechanismus zu bewirken und dieses Abbildungssystem erfindungsgemäß zu steuern. Beispielsweise kann jedes beliebige X-Y^Adressensystem oder ein anderes geeignetes'

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Adressensystem Verwendung finden, z.B. ein Elektronenstrahl-Adressensystem oder auch ein elektrografisches Verfahren unter Verwendung elektrischer Schreibstifte oder ein elektrografisches Adressensystem mit lichtleitenden oder lichtempfindlichen Elementen, um elektrografische Bilder zu erzeugen, die für das elektrische Adressieren des erfindungsgemäßen Systems verwendbar sind.

Dank der Benutzung eines im wesentlichen gleichförmigen Haltefeldes einer Feldstärke, die unterhalb des Schwellenwertes für das Phasenübergangsfeld liegt, ist im erfindungsgemäßen Abbildung- und Steuersystem eine zusatz liehe Kontrolle über den Phasenübergangs-Bildeinprägungsmechanisrms vorhanden. Dadurch ist es auch möglich, ein phasenumgewandeltes Bild durch gleichförmiges Pulsieren des an der gesamten Oberfläche des Bildträgers anliegenden Feldes bis zu einer Feldstärke zu erneuern, welche kurzzeitig den Schwellenwert für den Phasenübergang überschreitet, so daß die zuvor mit einer Bildeinprägung versehenen Flächenteile genügend Zeit für die Reaktion auf die Feldstärke des Phasenubergangsfeldes haben, während andererseits der Impuls hoher Feldstärke an der gesamten Oberfläche des Bildträgers nicht lang genug aufrechterhalten bleibt, um den zuvor ohne Bildeinprägung gebliebenen oder Hintergrund-Flächenteilen ausreichend Zeit für den Phasenübergang zu geben. Es hat sich überraschend herausgestellt, daß auf diese Weise das vorherige Bild erneuert werden kann, ohne das ein Bildfeld an den Bildträger erneut angelegt würde.

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Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung iäßt sich mit dieser die Lichtmenge steuern, welche von .zuvor mit einer. Bildeinprägung versehenen, phasenumgewandelten Bildflächen eines Bildträgers mit cholesterischem ■ Flüssigkristallmaterial hindurchgelassen wird, indem man einen kurzen Lichtblitz durch solche Fläche'nteile hindurchschickt, während diese Flächenteile als für sich bestehendes Einschwing- oder Ausgleichsabbildungssystem ihre größte Durchlässigkeit haben. Oben wurde bereits erwähnt, daß diese Zeitdauer größter Durchlässigkeit der zuvor mit einer Bildeinprägung versehenen Flächenteile des Bildträgers jeweils . dem Scheitel der SOtovervielfacherspannungskurve .gemäß Pig. 5 entspricht. Durch Steuerung des gleichförmigen Haltefeldes, dessen Feldstärke gemäß vorliegender Erfindung unterhalb des ■ Schwellenwertes für den Phasenübergang liegt, lassen sich. Dauer und Zeitpunkte der größten Durchlässigkeitszeit des Bildträgers so steuern, daß eine verstärkte Kontrastwiedergabe entsteht, die sich zwischen dem umgewandelten bzw. nematischen Zustand und den vom Material durchlaufenen Einschwing- aus Ausgleichszustand einstellt4 insbesondere ist die Steuerung der maximalen Durchlässigkeitsdauer während der Rückkehr in den Gleichgewichtszustand möglich. Ein solches Abbildungssystem mit verstärktem Kontrast wird allgemein dann betrachtet, wenn sich das Material in dem Zustand befindet, welcher der größten Durchlässigkeit ent-, spricht, und die Zeitgabe der größten Durchlässigkeit kann mit einem hindurchgelassenen Lichtblitz .so synchronisiert werden, daß der an der Bildzelle auftretende Kontrast während der kurzen Einschwingdauer größter Durchlässigkeit sich noch weiter verstärkt. Die Erfindung sieht bei. einem solchen neuartigen Abbildungssystem weiter vor, daß der Bildträger den

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Zustand größter Durchlässigkeit wiederholt durchläuft, und zwar mit solcher Frequenz, daß im Bildträger ein Bild im wesentlichen konstanter Helligkeit erzeugt wird, die dem Zustand größter Durchlässigkeit des Bildträgers entspricht.

Außer dem hauptsächlichen Bildeinprägungsraechanismus, nämlich dem Phasenübergangs-Abbildungssystem, das oben im einzelnen erläutert wurde, lassen sich Bildträger mit cholesterischem Flüssigkristallmaterial aiich im Wege der gleichfalls oben beschriebenen Texturiunwandlung mit einer Bildeinprägung versehen, indem man an gewünschten Bildflächen des Bildträgers Bildfelder mit Feldstärken zur Einwirkung bringt, welche den Schwellenwert der Texturumwandlung bei diesem Material überschreiten. Analog zu den "Vorgang, mit dem durch das Haltefeld bzw. die Haltespannung im erfindungsgemäßen Abbildungssystem der Phasenübergang gesteuert wird, bewirken auch Haltefelder bzw. -spannungen mit einer Feldstärke, die unterhalb des Schwellenwertes für die Texturumwandlung im Bildträgermaterial liegt, die Einschwing- oder Ausgleichsrelaxation eines durch Textirrumwandlung eingeprägten Bildes aus dem vorwiegend ungestörten Texturzustand zurück in den vorwiegend gestörten o'der Grandjean-Texturzustand des Materials. Bei einem solchen System der Abbildungssteuerung wird angenommen, daß die Haltespannung bzw. das Haltefeld die zuvor mit einer Bildeinprägung durch Texturumwandlung versehenen Flächenteile des Materials in einem stärker texturumgewandelten Zustand hält als im ursprünglichen bzw. bidfreien, vorwiegend gestörten oder Granjean-Texturzustand, in welchem sich das Bildträgermaterial allgemein befindet, bevor es

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mit einer Bildeinprägung durch ein Bildfeld versehen ist, dessen Feldstärke oberhalb des Schwellenwertes für die Texturumwandlung des "betreffenden Materials liegt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten -und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Aus— führungsbeispielen, die sich- auf ein Abbildungs- und ein Steuersystem nach der Erfindung "beziehen, wobei.'ein cholesterisches Flüssigkristallmaterial aufweisendes Bildträgermaterial durch Einwirkimg von elektrischen Feldern mit einer Bildeinprägung versehen wird. Die angegebenen Anteile und Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht ausdrücklich anders genannt.

Beispiel I

Benutzt wird ein Bildträger mit zwei'parallelen, transparenten Plattenelektroden, die Jeweils einen im wesentlichen transparenten kontinuierlichen Belag aus Zinnoxid auf einem Glasträger aufweisen. Zwischen den transparenten Belägen befindet sich ein Zwischenstück bzw. eine Abstandsdichtung aus einer Mylarschicht, das ist ein von der Firma.'Dupont erhältliches. Polyester-Harz-Folienmaterial. Hiervon ist eingeschlossen eine etwa 38 ψ& äActoe Schicht von Bildträgermaterial, das ein Gemisch von 60 % Cholesterylchlorid und etwa 4-0 % Chole.sterylnonanoat aufweist. Der Bildträger wird zwischen Polaris at or en gesetzt, so daß sich beiderseits des Bildträgers jeweils eine Polarisator-Analysator-Gruppe befindet. Auf der Polarisatorseite des Bildträgers wird außerhalb des Polarisätors

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eine Glühlichtquelle angeordnet. Diese Lichtquelle, der Polarisator, der Bildträger und der Analysator v/erden mit einem Fotozellendetektor ausgefluchtet;, der sich außerhalb des Analysators auf der Analysatorseite des Bildträgers "befindet. Durch eine geeignete elektrische Schaltungsanordnung wird am Bildträger ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden erzeugt. Diese Schaltungsanordnung weist einen Schalter auf, um an dem Bildträger eine Spannung anoder abzuschalten und gleichzeitig die Zeitablenkung eines Oszillografen zu steuern, der den Fotozellenausgang anzeigt. Die aus Lichtquelle, Polarisator, Bildträger, Analysator und Fotozelle bestehende Vorrichtung kann zusammengesetzt sein aus einem Leitz-Ortholux-Polarisationsmikroskop mit beheizbarem Objekttisch und einen 10-Fach-Objektiv für die Polarisator-Analysator-Gruppe; dem oben erwähnten auf den beheizbaren Objekttisch gelegten Bildträger; der Fotozelle, die ein Fotovervielfacher Typ RGA 7102 mit Spektralverlauf S-1 sein kann und mit den anderen Elementen des Systems optisch ausgerichtet ist, sowie eine Glühbirne.

Für das benutzte Material beträgt .der Schwellenwert der Spannung für den cholesterisch-nematischen Phasenübergang bei etwa 25 ⁰C etwa 72 V. Die Bildeinprägung erfolgt an der Bildzelle etwa bei Raumtemperatur. An den Bildträger bzw. die Bildzelle wird eine Spannung von etwa 400 V angelegt, wodurch das Bildträgermaterial binnen etwa 0,15 ß in den nematischen Zustand übergeht. Bei der Beobachtung im Durchlicht zwischen Polarisatoren erscheint das umgewandelte Material des Bildträgers dunkel. Das Feld wird dadurch abgeschaltet, daß die Zuleitungen zu dem Bildträger kurzgeschlossen werden. Infolgedessen geht das Flüssigkristall-

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material in den cholesterischen Zustand zurück, und zwar mit einem Übergangs- oder Einschwingverlauf, zu dem eine Zeitdauer wesentlich erhöhter Lichtdurchlässigkeit gehört. Die maximale Durchlässigkeit tritt etwa 4- s nach dem Kurzschließen am Bildträger auf, und das'Material nimmt weiterhin allmählich den cholesterischen Zustand und zunächst die vorwiegend fokal-konische Textur an."Nach etwa 16 bis 20 s wird ein Gleichgewicht erreicht, und nach weiterer Relaxation geht das Material langsam in den.vorwiegenden Grandjean-Texturzustand zurück. Die letztere, endgültige Relaxation kann sehr lange dauern und binnen Minuten bis Stunden vor sich gehen.

Eine Feldstärke, die oberhalb des Schwellenwertes für den Phasenübergang liegt und beispielsweise mit einer Spannung von etwa 400 Y erzeugt wird, wird nochmals angelegt, wobei sich die Periode der. Bilcle.inprägung wiederholt. Das Material geht von dem vorwiegenden Grandjean-Texturzustand in den überwiegenden fokal-konischen Texturzustand über, bevor der Bildeinprägungsmechanismus durch den cholesterisch-nematischen Phasenübergang einsetzt. Fach der Bildeinprägung durch Phasenübergang wird der Bildträger wieder an eine Haltespannung gelegt, die unterhalb des Schwellenwertes für den cholesterisch-nematischen Übergang liegt und etwa - 30 V beträgt. Nun wird die größte Durchlässigkeit im Übergangs- oder Einschwingverlauf etwa 13 s nach Abschaltung des Bildeinprägungs-Phasenübergangsfeldes beobachtet, wobei das Ausmaß der größten Durchlässigkeit jetzt geringer ist als bei vollständigem Kurzschluß des durch Phasenübergang mit einer Bildeinprägung versehenen Bildträgers.

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Das Kennlinienfeld von Fig. J ist für den Übergangs- bzw. Einschwingverlauf den Abbildungssystems nach dienern Ausführungsbeispiel repräsentativ, wobei das den Schwellenwert überschreitende Bildeinprägungs-Phasenüberganrsfeld. abgeschaltet ist, während der Bildträger unter der Einwirkung eier Haltespannung im Bereich von etwa O bis etwa - 47 V steht.

Beispiel II

Der Bildträger von Beispiel I wird nit einem Bildträgermaterial versehen, das etwa 60 % Anisyliden-p-n-butylanilin und etiva 40 °/~> Choleoteryl chlorid auf v/eist. Diesen Material hat eine kürze Eigenrel.axationszeit als die für den Bildträger von Beispiel I benutzte Zusammensetzung. Wie in diesem Beispiel erfolgt die Bildeinprägung am Bildträger, der dann ohne Haltespannung kurzgeschlossen wird,

tritt

und die maximale Durchlässigkeit)|bei einer Betriebstemperatur von etwa 26 ⁰C etwa 6 ms nach dem Kurzschließen auf. Die Bildeinprägung durch cholesterisch-nematisehen Phasenübergang w:ird durch Anlegen von etwa. JOO V an den Bildträger bewirkt. Anschließend wird die Spannung auf etwa 110 V für ein Haltefeld herabgesetzt. 18 ms nach dieser Herunterschaltimg des Bildfeldes auf die Feldstärke des Haltefeldes erreicht die Relaxation die größte Durchlässigkeit.

Beispiel III

Ein Bildträger entsprechend demjenigen von Beispiel I wird zusätzlich so ausgestattet, daß eine der transparenten

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Elektroden eine komplementäre, koplanare Gestaltung von ' Bild und Hintergrund aufweist, wobei an den Grenzlinien, des Bildes ein isolierender Zwischenraum zur Trennung vorgesehen ist, wie das oben anhand von !Fig. 2 "beschrieben wurde. Gemäß der im Beispiel I angegebenen Methode wird dieser Bilö.träger mit einer Bildeinprägung versehen, indem zwischen der Bildelektrode und der auf der anderen Seite der Bildträgerschicht liegenden Elektrode eine Spannung von etwa 400 V angelegt wird. Mach der Bildeinprägung durch Phasenübergang wird das Bildeinprägungs-Phasenübergaigsfeld abgeschaltet. An die gesamte Oberfläche der Bildträgerschicht, also sowohl an die Bild- als auch an die Hintergrundelektrode, wird dann eine Haltespannung von etwa - 30 "V angelegt« An den Bildflächenteilen tritt die größte Durchlässigkeit etwa 13 s nach Abschaltung des Bildeinprägungs-· Phasenübergangsfeldes ein. Sodann wird die Phasenübergangsspannung von etwa 400 Y nochmals an die Schicht angelegt, jedoch nur an die Bildelektrode, und man beobachtet, daß die Bildflächenteile das Bild in kürzerer Zeit wiedererhalten, als sie für die ursprüngliche Bildeinprägung an der Schicht erforderlich war.

Beispiel IV ■ .

Ein Bildträger mit einem Bildträgermaterial· und'Abstandsdichtungen ähnlich Beispiel 1 wird mit im wesentlichen transparenten Elektroden benutzt, die Glassubstrate mit voneinander getrennten Streifen aus im wesentlichen transparentem leitfähigem Zinnoxidbelag aufweisen. Die praktisch transparenten Elektroden sind so ausgerichtet , daß die leitenden Streifen der Elektroden einander jeweils in Form

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einer X-Y-Ma tr ix bzw. eines -Gittermusters kreuzen, wobei die Bildträgerschicht zwischen den beiden Gruppen leitfähiger Streifen liegt. Jeder der leitenden Streifen und die beiden Gruppen paralleler Streifen sind elektrisch so an eine Schaltungsanordnung angeschlossen, daß jeder einzelne Streifen wahlweise einschaltbar ist. Der zweite Streifen einer jeden Elektrodengruppe ist mit dem entgegengesetzten Pol einer Spannungsquelle verbunden, so daß an der Bildträgerschicht eine Spannung von etwa 400 V anliegt, deren elektrisches Feld die Bildeinprägung durch Phasenübergang an den Stellen der Flüssigkristallschicht bewirkt, welche an gegenüberliegenden Seiten der Schicht am Schnittpunkt zweier elektrisch angeschlossener Streifen liegen. Noch der Phasenübergangs-Bildeinprägung an'diesen Stellen werden die zweiten Streifen abgeschaltet und jeweils die dritten Streifen jeder Elektrode elektrisch an das Phasennbergangsfeld mit 400 V angeschlossen, worauf die Flächenteile an den Schnittpunkten der dritten Streifen eine Phasenübergangs-Bildeinprägung erhalten.. In entsprechender Weise werden dann die dritten Streifen ab- und die vierten Streifen angeschaltet, so daß die Flächenteile der Schicht an den Schnittpunkten der vierten Streifen mit einer Bildeinprägung versehen werden. In dieser Ueise wird eine Diagonallinie von rechteckigen Bildelementen im Bildträger erzeugt. Allerdings setzt die nematisch-cholesterische Übergangsrelaxation an dem ersten rechteckigen Bildelercent bei der Abschaltung des Phasemiberg8ngsfeld.es ein. An diesem Bildelement kann daher eine periodische Erneuerung erforderlich sein oder werden, während die anderen Bildeleiaente eines erwünschten Bildes durch den Phasenübergangsmechanismus mit der Bildeinprägung versehen vrerden. Die Bildeinprägung an

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den "bereits eingeschaltet gewesenen Bildelementen wird dadurch erneuert, daß sämtliche Streifen beiderseits der Bildträgerschicht elektrisch während einiger Millisekunden an die Phasenübergangsspannung von etwa 4OQ Y angeschlossen werden, wodurch die zuvor mit der Bildeinprägung versehenen Flächenelemente-dank des Phasenübergang sraechanismus neu eingeprägt werden, während, für die zuvor bildfreien Flächenelemente nicht genügend Zeit zur Verfügung steht, um unter dem Einfluß eines Phasenübergangsfeldes eine Zustandsänderung zu erfahren.

Beispiel V

Ein Bildträger gemäß Beispiel I wird in ein magnetisches Feld mit einer Feldstärke von etwa 5 kG· gebracht, wobei die Richtung des Hagnetfeldes parallel, zur Betrachtungsrichtung des Bildträgers verläuft. Dann wird ein bildmäßiges elektrisches Feld von etwa 2 * 10 V/cm an das Flüssigkristall-Bildträgermaterial angelegt, wobei ein Bild beobachtbar ist. Anschließend wird das elektrische Feld von dem Bildträger abgeschaltet, während das Magenetfeld als Haltefeld wirksam bleibt.

Beispiel VI .

Es wird ein Bildträger entsprechend demjenigen von Beispiel I benutzt, mit dem Unterschied, daß die Oberflächen der leitfähigen Platten eine Oberflächenbehandlung durch Einreiben mit Lecithin erfahren. Auf den Bildträger wirkt ein bildmäßiges thermisches Signal ein, das ausreicht, um die Temperatur des Flüssigkristall-Bildträgermaterials an den

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Bildflächenteilen auf etwa ^l\-2 ⁰C zu steigern. Bei dieser Temperatur wird das Bildträgermaterial nematisch. Eine Oberflächen-Wechselwirkung ruft eine Aiisrichtung der · Moleküle normal zur Oberfläche des Bildträgers und parallel zur Betrachtungsrichtung hervor.

Beispiel VII · ' ■

Zwischen zwei parallele Platten gemäß Beispiel I, die durch eine Ab st and ε dichtung aus Mylar von etwa 25 V^m Dicke· getrennt sind, wird eine Schicht aus einem Material eingebracht , das aus 59 % Cholestcrylchlorid und ^ινΛ % Cholesterylnonanoat besteht. .Für diese Zusammensetzung betrag b die Schwellenwertspannung für den cholesterischnematisehen Phasenübergang bei etwa 30 C rund 35 V. Das Material wird auf etwa 30 C vorgeheizt, und eine Haltespannung von etwa 15 V wird angelegt. Durch Zuführung eines thermischen Bildsignals wird die Temperatur des Bildträgermaterials an den Bildflächenteilen auf etwa ¹YO ⁰C erhöht. Bei dieser Temperatur beträgt die Schwellenwertspannung für den cholesterisch-nematischen Übergang des Flüssigkristallmaterials etwa. 2 V. Es tritt eine bildmäßige Umwandlung ein, worauf das.thermische Bildsignal nicht langer zugeführt wird und die Temperatur der Bildflächenteile auf etwa 30 G zurückkehrt. Die Hai bespannung bewirkt eine Relaxation des Bildes, so daß es während etwa 20 s aufrechterhalten bleibt, wogegen es ohno Haltespannung nur etwa 4 s lang vorhanden ist.

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Beispiel VIII

Die Bildzelle gemäß Beispiel VII wird mit dem dort angegebenen !Flüssigkristallmaterial "benutzt. Die Bildeinprägung an der Zelle erfolgt "bei etwa 26 ⁰C. An der Flüssigkristallschicht wird ein bildmäßiges elektrisches Feld mit einer Spannung von etwa 400 V angelegt. An den feldbeeinflußten Flächenteilen der Bildträgerschicht tritt ein cholesterisch-nematischer Phasenübergang ein. Dann wird die Temperatur des Materials auf etwa 40 ⁰C erhöht und das Feld, durch Kurzschließen der Zuleitungen zum Bildträger abgeschaltet. Das Bild bleibt während etwa 10 s erhalten, wogegen es ohne thermisches Haltefeld nur während etwa 4 s bestehen'bleibt.

Beispiel IX

Es wird wiederum die Bildzelle gemäß Beispiel VII mit den dort benutzten Flüssigkristallmaterial verwendet. Dieses wird auf eine Temperatur von etwa 3$ ⁰C vorgeheizt. Der Bilcizelle wird ein thermisches Bild zugeführt<, wodurch an den feldbeeinflußten Flächenteilen die Temperatur des Flüssigkristallmaterials auf. etwa 42 C ansteigt und das Bildmaterial in-den neniatisehen Zustand übergeht. Nach Beseitigung des thermischen Feldes sinkt die Materialtemperatur wieder auf etwa -^B ⁰C ab. Das Bild bleibt während etwa 10 s aufrechterhalten* wogegen es bei 25 ⁰G nur während etwa 4 s bestehen bleibt.

Beispiel X

Wiederum wird die Bildzelle gemäß Beispiel VlI mit dem dort

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angegebenen Flüssigkristallmaterial verwendet. Dieses wird auf eine Temperatur von etwa 59 °C vorgeheizt. Bei dieser Temperatur beträgt die Schwellenwertspannung für den cholesterisch-nematisehen Phasenübergang etwa 86 V. Nun wird ein bildmäßiges thermisches Feld angev/andt, das die Materialtemperatur in den feldbeeinflußten Flächen auf etwa 42 ⁰C absenkt, wobei das Bildträgennaterial in den nematisehen Zustand übergeht. Nach Beseitigung des thermischen Bildfeldes steigt die Materialtemperatur wieder auf etwa 59 °C an. Gleichzeitig wird an den Material mit einer Spannung von etwa 60 V ein elektrisches Feld angelegt, das als Haltefeld die Aufrechterhaltung des Bildes während etwa 4- s bewirkt, wogegen letzteres ohne Haltespannung nur rund 0,2 s lang bestehen bleibt.

Beispiel XI

In einer Bild zelle gemäß Beispiel VII wird eine Bildträgerschicht aus einem Material benutzt, das aus etwa 98 % p-azoxyanisol und etwa 2 % CholesterolChlorid besteht. Die Bildzelle wird auf eine Temperatur von etwa 129 C vorgeheizt, bei der die optische Weglänge bzw. effektive Schichtdicke des Bild trägermaterial s eti^a 15 |^Iin beträgt. Dann wird die Bildzelle einem bildmäßigen magnetischen Feld mit einer Feldstärke von etwa 10 kG ausgesetzt, wobei die Richtung des Magnetfeldes normal zur Oberflächenebene der Bildzelle und parallel zur Betrachtungsrichtung verläuft. Es tritt ein bildmäßiger Phasenübergang ein. Anschließend wird die Feldstärke auf etwa 5 kG herabgesetzt, was für ein Haltefeld ausreicht.

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Beispiel XII

In eine Bildzelle ähnlich Beispiel YII, wobei" jedoch eine AbStandsdichtung aus nuid 50 um dickem Mylar benutzt ist, wird eine Bildträgerschicht aus einem Material eingebracht, das aus etwa 99 % p-azoxyanisol und etwa 1 % Cholesterylacetat "besteht. Die Bildzelle wird auf eine Temperatur von etwa 119 ⁰C aufgeheizt, "bei.der das Bildträge rmaterial eine optische Weglänge bzw. eine effektive Schichtdicke von etwa 13 |im hat„ Sodann wird die Bildzelle in ein bildmäßiges Magnetfeld gebracht, dessen Feldstärke etwa 8,5 kG beträgt, wobei die Richtung des Magnetfeldes normal zur Oberflächenebene der Bildzelle und parallel zur Betrachtungsrichtung verläuft. Es tritt ein bildmäßiger Phasenübergang ein. Anschließend wird die Feldstärke des . Magnetfeldes auf etwa 5 kG· Vermindert, was für ein Haltefeld ausreicht.

Vorstehend wurden spezielle Bestandteile und Mengenanteile für bevorzugte Ausführungsformen eines Flüssigkristall-Abbil dungs syst ems und eines Bildeinprägungs-Steuerungssystems nach der Erfindung beschrieben. Mit ebenfalls zufriedenstellendem Ergebnis und unterschiedlicher Güte können jedoch auch andere Werkstoffe mit oder ohne Abwandlung der angegebenen Verfahrensschritte benutzt werden. Außerdem können weitere.Materialien und Verfahrensschritte hinzugefügt werden, und es können Modifikationen des Verfahrens durchgeführt werden, um die erfindüngsgemäß erzielten Eigenschaften P-och zu unterstützen bzw. zu verstärken öder in anderer Weise zu gestalten. Beispielsweise können noch andere Flüssigkristalle oder Gemische davon entwickelt

werden, welche eine Bildeinprägung durch Phasenübergang und/ ι
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oder Texturumwandlung ermöglichen, so daß sie im erfindungsgemäßen System benutzt werden können. Für solche Stoffe oder Gemische können etwas andere Dickenabmessunken, Feldstärken-Schwellenwerte, Haltefelder, Temperaturbereiche und xiieitere Bildeinpräpjungs-Bedingungen erforderlich sein, als das bei den derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung der Fall ist. In ähnlicher Weise können andere Nittel und Einrichtungen zum Erzeugen der insbesondere elektrischen Haltefelder oder zum Verändern der Schwellenwertgröße, insbesondere der Schwellenwertspannung, sowie weitere Mittel bzw. Einrichtungen zum Adressieren der Bildträger nach der Erfindung mit zufriedenstellendem Ergebnis eingesetzt werden.

Sämtliche aus den'Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichming hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten können sowohl für sich als auch in beliebiger. Kombination erf inclungswesentlieh sein.

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Claims

Pat entansprüche

»JAbbildungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein BildträgermaterJal mit einer Schicht verwendet wird, die cholesterisch.es Flüssigkristallmaterial hei einer Tempe-' rätur enthält, die im Bereich der cholesterisch-nematischen Phasenübergangstemperatur der Schicht liegt, mit Bildteilen, welche Flüssigkristallmaterial im phasenumgewandelten nematischen Zustand aufweisen, sowie mit komplementären Hintergrundteilen, die Flüssigkristallmaterial im cholesterischen Zustand aufweisen, und daß an die gesamte Oberfläche der Schicht bei einer Feldstärke, welche unterhalb der Schwellenwertfeldstärke für den Phasenübergang des Bild~ materials liegt, ein Haltefeld angelegt wird, insbesondere ein elektrisches Feld. ·

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g'ekennzeichn et, daß die Bildträgerschicht des Materials durch Herstellen einer Schicht aus Bildträgermaterial mit einem im cholesterisch-nematischen Phasenübergangs-Teiaperaturbereich befindlichen cholesterischen Flüssigkristallmaterials erzeugt und daran ein bildmäßiges elektrisches Feld angelegt wird, dessen Feldstärke im Bereich der cholesterischnematischnematischen Phasenübergangsfeldstärke liegt.

3' Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Eeloxationsverhaltens des Materials das Haltefeld während der Rückkehr bzw.

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Relaxation der Bildflächenteile aus dem nematisehen Bildzustand in den cholesterischen Zustand an der gesamten Oberfläche der Schicht anliegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb der Fhasenübergangs-Schwellenwert-Feldstärke des Materials liegende Feldstärke zum Aiifrechterhalten des überwiegend fokal-konischen Texturzustandes innerhalb des Feldstärkenbereichs für den Grandjean-fokal-konischen Übergang liegt.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 Ms 4-, dadurch gekennze i chnet, daß das Bildträgermaterial ein Gemisch aus cholesterischen und nematischen oder sraektischen Flüssigkristallstoffen ist.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennz e i chnet, daß die Dicke der Bildträgerschicht etwa 0,25 mm nicht überschreitet und vorzugsweise im Bereich von etwa 6 bis etwa 130 Jim liegt.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildträgerschicht mit einer den Kontrast zwischen den Bild- und den Hintergrundflächenteilen verstärkenden Einriditung betrachtet wird, insbesondere Zwischenpolarisatoren.

8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 Με 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildträgerschicht mit einem neuen Bild versehen wird, indem an dem

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Material ein bildmäßiges elektrisches Feld angelegt wird, dessen Feldstärke innerhalb des Bereichs für den cholesterischnematischen Phasenübergang des Materials liegt.

9. "Verfahren nach wenigstens einem der -Ansprüche. 1 bis 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß nach dem Haltefeld an der gesamten Oberfläche der Bildträgerschicht ein elektrisches Feld einer Feldstärke angelegt wird» die im Bereich der cholesterisch-nematischen Phasenübergangsfeldstärken für das Material liegt, und daß dieses Feld an der gesamten Schichtoberfläche während einer Zeitdauer aufrechterhalten wird, innerhalb deren an den zuvor bildmäßig einem cholesterischnematischen Phasenübergang unterworfenen Flächenteilen eine Erneuerung des Phasenübergangs stattfindet, die Hintergrundflächenteile jedoch im wesentlichen im cholesterischen Flüssigkristallzustand verbleiben.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k en.η ζ e ichne t^ daß das Haltefeld an der gesamten Schichtoberfläche aufrechterhalten -wird, bis zuvor mit einer Bildeinprägung versehene Schichtflächenteile in der nematisch-cholesterischen Relaxation etwa am Punkt größter Durchlässigkeit angekommen sind, und daß anschließend durch Anlegen desselben bildmäßigen elektrischen Feldes an der Bildträgerschicht in dieser das-Bild erneuert wird, wobei die Feldstärke des bildmäßigen Feldes im Bereich der cholesterischnematischen Phasenübergangsfeldstärken liegt.

11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltefeld an der gesamten Schichtoberfläche aufrechterhalten wird, bis zuvor

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"mit einer Bildeinprägung versehene Schichfflächenteile in der nematisch-cholesterischen Relaxation etwa am Punkt größter Durchlässigkeit angekommen sind, daß anschließend durch Anlegen eines elektrischen Feldes an der gesamten Oberfläche der Bildträgerschicht in letzterer ein neues Bild erzeugt wird wobei die Feldstärke des bildmäßigen Feldes im Bereich der cholesterisch-nematischen Phasenubergangs-Feldstärken liegt, und daß dieses Feld an der gesamten Schichtoberfläche während einer Zeitdauer aufrechterhalten wird, innerhalb deren an den zuvor bildmäßig einem cholesterisch-nematischen Phasenübergang unterworfenen Flächenteilen eine Erneuerung des Phasenübergangs stattfindet, die Hintergrundflächenteile jedoch im / wesentlichen im cholesterischen Flüssigkristallzustand verbleiben.

12. Verfahren wenigstens nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η - ' zeichnet, daß die Verfahrensschritte zur Aufrechterhaltung eines Bildes in der Bildträgerschicht eine Anzahl von Malen periodisch wiederholt werden. ,

15· Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildträger mit einer Schicht aus einem cholesterische Flüssigkristalle enthaltenden Bildträgermaterial hergestellt wird, das die Schicht zwischen zwei Elektroden angeordnet wird, wovon zumindest eine im wesentlichen transparent und zumindest eine in der Form eines gewünschten Bildes gestaltet ist, und daß an den Elektroden der Bildträgerschicht ein elektrisches Feld angelegt wird, insbesondere unter Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.

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14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden in der Form eines gewünschten Bildes gestaltet und/oder im-wesentlichen transparent sind.

15· Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t, daß die Elektroden aus zwei Gruppen paralleler Streifenelektroden in einer Anordnung bestehen, in welcher die beiden Elektrodengruppen sich gemäß einem ' X-T-Gittermuster kreuzen.

16. Äbbildungsverfahren, dadurch gekennz eichnet, daß ein Bildträgermaterial mjfc einer Schicht verwendet wird, die cholesterisches Flüssigkristallmaterial bei einer Temperatur enthält, .die im Bereich der Grandgean-fokalkonischen Texturumwandlungs-Temperatur der Schicht liegt, mit Bildteilen, welche Flüssigkristallmaterial im .texturumgewandelten fokal-konischen Texturzustand aufweisen, sowie mit komplementären Hintergrundteilen, die Flüssigkristallmaterial im Grandjean-Zustand ausreisen, und daß an die gesamte Oberfläche der Schicht bei einer Feldstärke, welche unterhalb der Schwellenwertfeldstärke für die Texturumwandlung des Bild-, materials liegt, ein Haltefeld angelegt wird, insbesondere ein elektrisches Feld;. .

1V» Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennze'ichn e t, daß die Bildträgerschicht des Materials durch Herstellen einer Schicht aus Bildträgermaterial mit einem im Grand_tjean-fokal~konischen Textiunxrawandlungs-Temperaturbereioh befindlichen cholesterisehen Flüssigkristallmaterial erzeugt

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und daran ein bildmäßiges elektrisches Feld angelegt wird, dessen Feldstärke im Bereich der Grandjean-fokal-konisehen Texturuinwandlungs-Feldstärken des Materials liegt.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Relaxationsverhaltens des Materials das Haltefeld während der Rückkehr bzw. Relaxation der Bildflächenteile aus dem fokal-konischen Textur-Bildzustand in den Grandjean-Texturzustand an der gesamten Oberfläche der Schicht anliegt.

19· Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Bildträgerschicht etwa 0,25 mm nicht überschreitet und vorzugsweise im Bereich von etwa 6 bis 150 um liegt.

20. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß das Bildträger— material ein Gemisch von cholesterischem Flüssigkristallmaterial und/oder wenigstens einem nematischen oder smektischen Material oder einem Gemisch, beider aufweist.

21. Abbildungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei transparenten Platten (11) wenigstens zwei durch ein Zwischenstück bzw. eine AbStandsdichtung (13) voneinander getrennte Elektroden (12 bzw. 20,21) vorhanden sinci, zwischen denen eine cholesterisch.es FlÜEsigkristallmaterial enthaltende Bildträgerschicht (14) engeordnet ist, deren Dicke vorzup;sxtfeise etwa 0,25 ™ nicht überschreitet und insbesondere im Bereich von etwa 6 bis etwa 1JO um liegt.

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22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Elektrode (12 bzw. 20,21) im wesentlichen transparent und zumindest eine Elektrode (12 "bzw. 20,21) in der Form eines gewünschten Bildes gestaltet ist. <

2J. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch g e k e η η zeichnet, daß beide Elektroden (12 bzw. 20,21) in der Form eines gewünschten Bildes gestaltet und/oder im wesentlichen transparent sind.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (12 bzxv. 20,21) aus zwei Gruppen paralleler Streifenelektroden in einer Anordnung bestehen, in welcher die beiden Elektrodengruppen sich gemäß X-Y-G-ittermustsr kreuzen.

25. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest für eine der Elektroden (12. bzw.. 20,21) ein gesonderter Anschluß (22) vorhanden ist.

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