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Zelle mlt Flüssigkristall Die Erfindung betrifft eine Zelle mit Flüssigkristall,
insbesondere für eine Vorrichtung zur Lichtmodulation, mit der die optische Doppelbrechung
des Flüssigkristalls ausgenützt wird.
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Nematische Flüssigkristalle können in zwei Klassen unterteilt werden:
Positiv dielektrisch anisotrope Flüssigkristalle, die elektrische Dipole besitzen,
die parallel zu den Hauptachsen der Flüssigkristallmoleküle liegend und negativ
dielektrisch anisotrope Flüssigkristalle, deren elektrische Dipole senkrecht zu
den Hauptachsen der Flüssigkristallmoleküle stehen. Diese nematischen Flüssigkristalle
verhalten sich wie ein einachsiges, optisch doppelbrechendes Medium und besitzen
eine-optische Achse, die parallel zu den
Hauptachsen der Flüssigkrista'llmoleküle
liegt.
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Eine Zelle mit Flüssigkristall erhält man, wenn man einen positiv
- dielektrisch anisotropen nematischen Flüssigkristall zwischen zwei durchsichtigen
Elektroden, die sich gegenüberliegen und parallel zueinander sind, so anordnet,
dass die Molekülhauptachsen des Flüssigkristalls parallel zu den Elektrodenflächen
und senkrecht zueinander stehen.
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Eine solche Zelle mit Flüssigkristall wird zwischen einem Polarisator
und einem Analysator angeordnet, die parallel oder senkrecht zueinander stehen,
und es wird ein paralleler Lichtstrahl senkrecht auf die Zelle gerichtet. Auf diese
Weise kann die Intensität und/oder die Wellenlänge des Lichtes, das die Zelle durchtritt,
in Abhängigkeit von dem angelegten elektrischen Feld geändert werden.
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Wird ein negativ dielektrisch anisotroper, nematischer Flüssigkristall
benützt, so kann die gleiche Lichtmodulation dadurch bewirkt werden, dass man die
Zelle mit Flüssigkristall zwischen einem Paar orthogonal angeordneter Polarisatoren
und Analysatoren anordnet. In diesem Fall hat die Zelle mit Flüssigkvistall Molekülhauptachsen,
die senkrecht zu den Elektrodenflächen orientiert sind. Die Benützung eines solchen
negativ dielektrisch anisotropen nematischen Flüssigkristalls bringt jedoch einige
Nachteile mit sich, beispielsweise das dynamische Streuungsphänomen und ein niedriges
Ansprechvermögen.
Aus diesem Grund ist die Entwicklung einer Vorrichtung zur Lichtmodulation voranzutreiben,
die einen positiv dielektrisch anisotropen, nematischen Flüssigkristall benützt,
der keua dynamusches Streuphänomen mit sich führt.
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Wird ein photoelektrischer Nodülator mit einem positiv dielektrisch
anisotropen nematischen Blüssigkristall in einem Anzeigegerät oder einer optischen
Blende oder einem optischen Verschluß eingesetzt, so ist es wesentlich, die Flüssigkristallmoleküle
über einen grösseren Bereich parallel mit den Elektrodenflächen einheitlich zu orientieren.
Bekannt ist es, diese Orientierung dadurch zu erzeugen, dass man die durchsichtigen
Elektrodenflächen in einer vorgegebenen Richtung mit Wolle oder einem ähnlichen
Material direkt reibt. Mit dieser Technik ist es jedoch äusserst schwierig, die
Nolekälhauptachsen des Flüssigkristalls über einen genügend grossen Bereich parallel
zu den Elektrodenflächen einheitlich zu orientieren. Dieses unmittelbare Reiben
der Elektrodenflächen.führt ausserdem die Gefahr mit sich, dass sich auf den Elektrodenflächen
Schlieren bzw. Streifen bilden, die einen fehlerhaften Betrieb des Gerätes mit sich
führen. Zur Uberwindung dieses Problems ist es bereits bekannt, zur Erzielung einer
gleichförmigen Orientierung die Grundplattenoberflächen mit Polyvinylalkohol zu
überziehen und diesen Uberzug in einer vorgegebenen Richtung zu reiben.
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In der deutschen Patentanmeldung P 24 06 350.1 wurde vorgeschlagen,
eine gleichgerichtet ausgebreitete dünne Schicht von Polyvinylalkohol auf die Oberflächen
der Grundplatten aufzubringen.
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Es besteht die Aufgabe, eine Zelle mit Flüssigkristall der eingangs
erwähnten Art so auszugestalten, dass sie den erforderlichen, grösseren Bereich
einheitlich gleichgerich teter Flüssigkristallmoleküle aufweist, und einfach herzustellen
ist.
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Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwei durchsichtige,
in Abstand zueinander angeordnete Platten auf ihren einander zugewandten Flächen
mit einer polarisierenden Schicht versehen sind und dass zwischen den polarisierenden
Schichten der Flüssigkristall angeordnet ist. Bei dieser erfindungsgemässen Zelle
können polarisierende Schichten aus Kunststoff benützt werden, die eine einheitliche
Nolekülrichtung aufweisen. Eine dieser polarisierenden Schichten bzw. Filme kann
als Polarisator und die andere Schicht kann als Analysator dienen.
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Im folgenden wird die erfindungsgemässe Zelle beispielhaft anhand
der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt die schematische Ansicht einer Zelle
mit Flüssigkristall entsprechend der Erfindung.
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In der Figur sind mit 1 und 2 durchsichtige Platten, mit 3 und 4 durchsichtige
Elektroden, mit 5 und 6 polarisierende Schichten aus Kunststoff, mit 7 ein Abstandshalter,
mit 8 ein positivdielektrisch anisotroper nematischer Flüssigkristall und mit 9
ein Steuerschaltkreis bezeichnet, der mit den durchsichtigen Elektroden 3 und 4
verbunden ist. Die polarisierenden Schichten 5 und 6 aus Kunststoff können aus gestrecktem
bzw. ausgebreitetem Polyvinylalkohol hergestellt sein, der einen zweifarbigen, organischen
Farbstoff absorbiert hat. Da die dünnen Schichten 5 und 6 in eine Richtung gestreckt
bzw. ausgebreitet wurden7 besitzen die polaren Gruppen des Polyvinylalkohols eine
konstante Orientierung, woraus resultiert, dass die Moleküle des Flüssigkristalls,
die diese polarisierenden Eunststoffschichten berühren, so einheitlich orientiert
sind, dass ihre Hauptachsen parallel zu der Richtung sind, in der die Schichten
gereiht bzw. ausgebreitet oder ausgezogen oder gedehnt sind (deutsche Patentanmeldung
P 24 06 350.1).
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Sind daher die polarisierenden Schichten 5 und 6 so angeordnet, dass
ihre Polarisationsebenen im rechten Winkel zueinander stehen, dann sind die floleküle
des positiv dielektrisch anisotropen, nematischen Flüssigkristalls, der zwischen
diesen polarisierenden Schichten 5 und 6 angeordnet ist, einheitlich so orientiert,
dass die Hauptachsen in rechtem Winkel zueinander stehen. Mit einem solchen nemati-schen
Flüssigkristall erhält man eine optische Drehung, die mit der eines
cholesterischen
Flüssigkristallsidentisch ist. Das Licht, das durch die polarisierende Schicht 5
Eindurchtritt, wird daher um 900 gedreht, wenn es den Flüssigkristall 8 durchdringt,
und kann daher auch durch die nachfolgende polarisierende Schicht 6 treten. Wird
ein elektrisches Feld vermittels des Steuerschaltkreises 9 an die durchsichtigen
Elektroden 3 und 4 gelegt und damit. die Richtung der Hauptachsen des Flüssigkeitskristalls
parallel zur Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet, so bewirkt der Flüssigkristall
die optische Drehung nicht mehr. Unter diesen Bedingungen kann das Licht, das die
polarisierende Schicht 5 durchtritt, die zweite polarisierende Schicht 6 nicht mehr
durchstrahlen. Diese Erscheinung kann für die Lichtmodulation oder für ein.anzeigegerät
ausgenutzt werden. Wird eine solche Flüssigkristallzelle benützt, die eine optische
Drehung besitzt, so kann in einem anderen Fall die optische Drehung zum Zwecke der
Lichtmodulation durch den Phasenübergang des Kristalls vom Flüssigkristalizustand
in einen isotropischen Zustand oder einen Nicht-Flüssigkristallzustand ausgeschaltet
werden, wobei die Orientierung der Flüssigkristallmolekäle nicht verändert wirdw
Befindet sich, spezieller ausgedruckt,die Flüssigkristallzelle, die in Figur 1 dargestellt
ist, im nematischen Flüssigkristallzustand, so kann Licht, das senkrecht auf die
Zelle auftritt, die Zelle durchstrahlen, während bei einem Eemperaturanstieg der
Zelle, über den ffbergangspunkt,-der Flüssigkristall in den isotropischen Zustand
übergeht und damit die optische Drehung ausgeschaltet ist und das
Licht
die Zelle nicht mehr durchdringen kann. Diese Erscheiaung kann sowohl zu Temperaturmessungen
als auch zur Lichtmodulation und zur Anzeige ausgenützt werden, die durch Warme
bewirkt wird. Zu diesem Zweck kann der nematische Flüssigkristall sowohl positiv,
als auch negativ dielektrisch anisotrop sein.
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Bei den bekannten Flüssigkristallzellen ist es nachteilig, dass die
einheitliche Orientierung der Blüssigkristallmoleküle nicht über einen grösseren
Bereich erhalten werden kann, und dass daher die Zellen bei der praktischen Anwendung
in der Grösse begrenzt sind. Ausserdem benötigen die bekannten Zellen Polarisationsfilter,
die ausserhalb der Zelle angeordnet sind. Mit der Erfindung wird in einfacher Weise
eine verwendbare Zelle mit Flüssigkristall erhalten, die einen grösseren Bereich
einheitlich orientierter Blüssigkristallmoleküle dadurch besitzt, dass die polarisierenden
Schichten innerhalb der Zelle angeordnet sind.