DE2538212A1

DE2538212A1 - Bilderzeugungsverfahren unter verwendung von fluessigkristallen

Info

Publication number: DE2538212A1
Application number: DE19752538212
Authority: DE
Inventors: James H Becker; Joseph J Wysocki
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1974-09-16
Filing date: 1975-08-27
Publication date: 1976-03-25
Also published as: US3960439A; CA1049124A; JPS5159651A; NL7510892A; GB1526434A

Description

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XEROX GORPORATION,■Rochester, W.Y./ USA

Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung von Flüssigkristallen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Flüssigkristall-Strukturen oder "-Texturen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Bilderzeugungsverfahren (Abbildungsverfahren), bei dem ein Bildelement eine optisch negative Flüssigkristallmasse enthält.

Flüssigkristalle weisen zweierlei physikalische Eigenschaften auf, die einerseits für Flüssigkeiten und andererseits für feste Kristalle typisch sind. Der Ausdruck "Flüssigkristalle" ist ein Gattungsbegriff für Substanzen mit diesen Doppeleigenschaften geworden. Flüssigkristalle sind in drei verschiedenen Formen bekannt, nämlich in der smektischen, nematischen und cholesterischen Form. Diese drei Strukturformen werden gelegentlich als Mesophasen. bezeichnet, wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, daß es sich um Aggregatszustände zwischen dem flüssigen und kristallinen

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Zustand handelt. Die drei vorgenannten Mesophaseformen von Flüssigkristallen sind durch verschiedene physikalische Strukturen gekennzeichnet, in denen die Molekllle der Verbindung in einer für jeweils eine der mesomorphen Strukturen charakteristischen Weise angeordnet sind.

Cholesterische Flüssigkristalle zeigen bekanntlich verschiedene beobachtbare Texturen oder Strukturen. Beispielsweise können cholesterische Flüssigkristalle eine homeotrope, brennpunktkonische oder Grandjean-Flachstruktur als Abwandlungen der cholesterischen Mesophase annehmen, wie in Gray, G.W.,Molecular Structure and the Properties of Liquid Crystals, Academic Press, London, 1962, S.39 bis 54 beschrieben ist. Es ist bekannt, daß cholesteris-che flüssigkristalline Materialien in der Grandjean-Struktur durch Anlegen von Gleichstromfeldern oder relativ niederfrequenten Wechselstromfeldern in die brennpunktkonische Struktur umgewandelt werden können. Dieses Verfahren ist ausführlich in der US-PS 3 642 348 beschrieben. Ferner wurde gefunden, daß cholesterische, flüssigkristalline Materialien in der brennpunktkonischen Struktur durch Anlegen von relativ hochfrequenten Wechselstromfeldern in die Grandjean-Struktur umgewandelt werden können; vgl. US-PS 3 680 950.

Ferner ist es bekannt, daß optisch negative, flüssigkristalline Materialien durch Anlegen von elektrischen Feldern in den optisch positiven Zustand umgewandelt werden können; vgl. US-PS 3 652 148. Es wurden auch weitere Verfahren beschrieben, die zu dem gleichen Ergebnis führen, wobei im optisch negativen, flüssigkristallinen Material zusätzlich ein elektrophoretisch-ähnliches oder dipolares Material dispergiert ist; vgl. US-PS 3 697 150.

Aufgabe der Erfindung ist es ein neues Verfahren zur Strukturumwandlung von Flüssigkristallen zu schaffen. Ferner soll ein Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung von Flüssigkristallen zur Verfügung gestellt werden, bei dem ein optisch negatives, flüssigkristallines Material von der brennpunktkonischen Struktur

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in die Grandjean-Struktur umgewandelt werden soll. Weiterhin soll ein Verfahren zur Erzeugung von flüchtigen Bildern sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Farbbildern geschaffen werden. Schließlich soll ein Bilderzeugungsverfahren zur Verfügung gestellt werden, bei dem ein Bildelement ein optisch- negatives, flüssigkristallines Material enthält, das unter den angewendeten Bedingungen eine negative dielektrische Anisotropie aufweist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man eine optisch negative Flüssigkristallmasse in der brennpunktkonischen Struktur zur Verfügung stellt und diese Masse durch Anlegen eines Gleichstrom- oder eines relativ niederfrequenten Wechselstromfelds in die Grandjean-Struktur umwandelt. Die optisch negative Flüssigkristallmasse enthält ein optisch negatives, flüssigkristallines Material mit negativer dielektrischer Anisotropie unter den Arbeitsbedingungen und als Zusatz ein elektrophoretisch-ähnliches oder ein dipolares Material. Dieses neue Verfahren zur Umwandlung von der brennpunktkonischen zur Grandjean-Struktur kann zur Abbildung eines flüssigkristallinen Abbildungselements verwendet werden.

Es sei festgestellt, daß unter einem "relativ niederfrequenten" Wechselstromfeld Frequenzen zu verstehen sind, die keine merkliche Unterdrückung des Ionenflusses in der Masse bewirken. Die Frequenz hängt in jedem einzelnen Fall von der Art der Ionen in der Masse, ihrer Ladung und Masse, und der Viskosität der Flüssigkristallmasse ab. Bevorzugt werden Wechselstromfelder mit einer Frequenz unter etwa 1 KHertz verwendet.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen Fig. 1 einen halbschematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen, flüssigkristallinen Abbildungselements; Fig. 2 eine halbschematische Darstellung eines länglichen, polaren Moleküls, wobei die Hauptmolekülachse und das permanente Dipolmoment angegeben sind; ·

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Fig. 3 einen halbschematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines flüssigkristallinen Bilderzeugungselementes ;

Pig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines flüssigkristallinen Bilderzeugungselements; Pig. 5 eine auseinandergezogene isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bilderzeugungssystems, wobei ein flüssigkristallines -Bilder-zeugungselement durch ein X-Y-Adress-System abgebildet wird; und

Pig. 6 einen halbschematischen Querschnitt eines Bilderzeugungssystems, bei dem ein flüssigkristallines Bilderzeugungselement eine photoleitende Isolierschicht aufweist.

In Fig. 1 ist ein flüssigkristallines, elektrooptisches Bilderzeugungselement 10 abgebildet, in dem zwei Trageplatten 12 mit einem leitenden Überzug auf ihren Kontaktflächen zwei parallele Elektroden aufweisen. Die Trageplatten 12 und die leitenden Überzüge 14 können im wesentlichen transparent sein. Ein Abbildungselement, in dem beide Elektroden zumindest im wesentlichen .transparent sind, wird bevorzugt, wenn die Zelle mit Durchsichtbeleuchtung betrachtet wird. Jedoch kann das Element auch in reflektiertem Licht betrachtet werden, wobei in diesem Fall nur eine Elektrode im wesentlichen transparent sein muß, während die andere opak oder durchscheinend sein kann. Die Elektroden werden durch ein Abstands- oder Dichtungsstück T6 voneinander getrennt. Dieses Abstandsstück 16 enthält Hohlräume, die eine oder mehrere flache schalenartige Vertiefungen bilden, die den Film oder die Schicht 18 der'Flüssigkristallmasse enthalten. Der Film 18 stellt das aktive Element in der Zelle 10 dar. Durch einen externen Stromkreis 20 wird zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld geschaffen. Der Stromkreis weist eine Potentialquelle 22 auf, die über die Leitungen 24 mit den beiden Elektroden verbunden ist. Die Potentialquelle 22 ist eine Gleichstrom- oder Wechselstromquelle oder eine geeignete Kombination beider. Der Stromkreis 20 kann gegebenenfalls geeignete Schaltmittel (nicht abgebildet) aufweisen.

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Zu Beginn liegt die optisch negative Flüssigkristallmasse, die die Schicht 18 umfaßt, in der brennpunktkonischen Struktur vor, die gelegentlich als "ungestörte" Struktur bezeichnet wird. Die brennpunktkonische Struktur kann durch die selektive Reflexion des einfallenden Lichts um eine Wellenlänge 1_Q gekennzeichnet werden, wobei X » 2np ist. Dabei bedeutet η den Brechungsindex der Flussigkristallmasse und ρ den Gang oder Wiederholung sabstand der Helixstruktur. Die hervorstechende Eigenschaft der brennpunktkonischen Struktur ist ihr stark diffuses, lichtstreuendes Erscheinungsbild, das durch die Verteilung kleiner doppelbrechender Bereiche verursacht wird. Dieses diffuse, lichtstreuende Erscheinungsbild tritt bei optisch negativen, flüssigkristallinen Materialien in der.brennpunktkonischen Struktur auf, unabhängig davon, ob X, innerhalb oder außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt. Auch wenn 1 außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt, ist das Erscheinungsbild der brennpunktkonischen Struktur typisch milchig-weiß, das heißt es tritt eine Weißlichtstreuung auf. Wird im Fall von optisch negativen Flüssigkristallmassen eine Masse in das in Fig. 1 gezeigte, nicht vorgespannte Elektrodenelement gebracht, so kann sie die brennpunktkonische Struktur annehmen oder aber nach verschiedenen Verfahren in diese Form gebracht werden, beispielsweise durch Anlegen eines Gleichstromfeldes oder eines relativ niederfrequenten Wechselstromfeldes, wie. aus der US-PS 3 642 348 hervorgeht.

Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß eine in schichtartiger Struktur vorliegende, optisch negative Fliissigkristallmasse mit einem Gehalt an einem elektrophoretisch-ähnlichen oder dipolaren Zusatz, die im brennpunktkonischen Zustand vorliegt, durch Anlegen eines Gleichstromfeldes geeigneter Stärke oder eines relativ niederfrequenten Wechselstromfeldes geeigneter Stärke zur Umwandlung in die Grandjean-Struktur veranlaßt wird.

Die Grandjean-Struktur, die gelegentlich als "gestörte" Struktur bezeichnet wird, ist typischerweise gekennzeichnet durch eine selektive Reflexion des einfallenden Lichtes um eine Wellen-

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länge i herum (wie es auch bei der brennpunktkonischen Struktur der Pail ist). Zusätzlich ist diese Struktur durch eine optische Aktivität für Wellenlängen einfallenden Lichts fern von 1 gekennzeichnet. Wenn X im sichtbaren Spektrum liegt, so erscheint die Flüssigkristallschicht in einer Farbe entsprechend X für normales Betrachten. Liegt £ außerhalb des sichtbaren Spektrums, so erscheint die Flüssigkristallschicht klar oder transparent.

In den in Fig. 1 abgebildeten flüssigkristallinen Bilderzeugungselementen können die im wesentlichen transparenten Platten oder Substrate 12 und die im wesentlichen transparenten leitenden Schichten 14 der Elektroden aus jedem geeigneten MaterXal bestehen. Für die Substrate oder Platten können beispielsweise Glas oder Kunststoffe verwendet werden. Beispiele für transparente, leitende Schichten sind kontinuierlich leitende Überzüge, beispielsweise aus Zinn, Indiumoxid, Aluminium, Chrom, Zinnoxid oder einem anderen geeigneten Leiter. Diese im wesentlichen transparenten, elektrisch leitenden Überzüge werden in der Regel auf das mehr isolierende transparente Substrat aufgedampft oder aufgesprüht. Ein handelsübliches Beispiel für eine typische, im wesentlichen transparente, elektrisch leitende Schicht, die als Überzug auf ein transparentes Substrat aufgebracht ist, ist NESA-Glas, ein mit Zinnoxid beschichtetes Glas der Firma Pittsburgh Plate Glass Company.

Das Abstandsstück 16 in Fig. 1, das die im wesentlichen transparenten Elektroden voneinander trennt und den flüssigkristallinen Film zwischen den Elektroden enthält, ist in der Regel chemisch inert, transparent» nicht doppelbrechend, im wesentlichen isolierend und weist geeignete dielektrische Eigenschaften auf. Beispiele für geeignete Materialien für das Abstandsstück sind Celluloseacetat, Cellulosetriacetat, Celluloseacetatbutyrat, Polyurethanelastomere, Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polystyrol, Polycarbonate, Polyvinylfluorid, Polytetrafluoräthylen, Polyäthylenterephthalat und Gemische dieser Stoffe.

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Die flüssigkristalline Schicht 18 weist eine optisch negative Flüssigkristallmasse auf, die einen optisch negativen, flüssigkristallinen Bestandteil sowie einen zusätzlichen Bestandteil enthält, der rein elektrophoretisch-ähnliches Material, ein dipolares Material oder Gemische dieser Materialien enthält. Die optisch negative Flüssigkristallmasse weist in der Regel eine negative dielektrische Anisotropie auf, das heißt, sie hat ein permanentes und/oder induziertes Dipolmoment, das annähernd senkrecht zur Hauptachse der Moleküle steht. Dies wird im allge- ■ meinen als ein außerhalb der Achse ("off-axis") liegendes Dipolmoment bezeichnet. Fig. 2 zeigt schematisch ein Molekül 26 mit der Hauptmolekülachse 28 und einem permanenten Dipolmoment 30. Das NettodipolmCment umfaßt die Vektorsumme· aus dem permanenten Dipolmoment eines gegebenen Moleküls und allen durch ein elektrisches Feld induzierten Dipolmomenten. Selbstverständlich ändert sich je nach der Molekülstruktur der einzelnen verschiedenen Moleküle der spitze. Winkel 0 zwischen der Hauptachse des Moleküls und dem permanenten Dipolmoment von Verbindung zu Verbindung. Im erfindungsgemäßen System liegt der spitze Winkel θ vorzugsweise im Bereich von etwa 45 bis etwa 90°. Die flüssigkristallinen Schichten 18 weisen in der Regel eine Stärke von etwa 0,006 bis etwa 0,1 mm (0,25 bis 4 mil), vorzugsweise von etwa 0,012 bis etwa 0,025 mm (0,5 bis 1 mil) auf.

Allgemein läßt sich sagen, daß geeignete Materialien eine Dipolmomentkomponente haben, die entlang der Hauptachse des Moleküls kleiner ist als senkrecht zur Hauptachse. Zweckmäßigerweise kann der Wert der dielektrischen Anisotropie verwendet werden, um die entsprechende dielektrische Natur der Materialien anzugeben. In der Regel weisen die Materialien eine dielektrische Anisotropie von etwa-0,3 auf. Die im erfindungsgemäßen System auftretenden Übergänge wurden im erfindungsgemäßen Verfahren bei optisch negativen Flüssigkristallmassen mit einem Gehalt an einem cholesterischen, flüssigkristallinen Material und einem nematischen, flüssigkristallinen Zusatzmaterial, p-Methoxybenzyliden-p'-nbutylanilin,beobachtet, wenn die Leitfähigkeitsanisotropie 1,2 und der
betrug.

und der spezifische Widerstand etwa 1 χ 10 bis 1 χ 10 Ohm-cm

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Selbstverständlich dienen diese Angaben nur zur Erläuterung und stellen keine Beschränkung dar.

Die Materialien oder Massen, die sich zur Verwendung als optisch negative, flüssigkristalline Bestandteile der Bilderzeugungsmasse eignen, weisen die optischen Eigenschaften der choles- . terischen,flüssigkristallinen Mesophase auf und können in verschiedene Kategorien fallen, wie: Cholesterisches,flüssigkristallines Material, Gemische von cholesterischen und smektischen,flüssigkristallinen Materialien, Gemische von cholesterischen, flüssigkristallinen Materialien und optisch aktiven, nicht mesomorphen Materialien, Gemische von optisch aktiven, nicht mesomorphen Materialien und reinen, nematischen,flüssigkristallinen Materialien von hohem elektrischen Widerstand, und Gemische der vorgenannten Materialgruppen. Jedes der zahlreichen bekannten Materialien der einzelnen vorgenannten Arten kann, sofern es sich eignet, im optisch negativen Bestandteil der Bilderzeugungsmassen verwendet werden.

Die Zusätze, die sich zur Verwendung im erfindungsgemäßen "Verfahren eignen, fallen unter zwei allgemeine. Gruppen: (1) Materialien mit elektrophoretisch-ähnlictien (darunter fallen speziell sowohl elektrophoretische als auch dielektrophoretische Zusätze) Zentren, die sich innerhalb der elektrooptischen Flussigkristallmasse bewegen können, wenn elektrische Felder an die Stärke (das heißt senkrecht zur längsrichtung) der Massen angelegt werden; und (2) dipolare Teilchen, die als Reaktion auf die Anlegung des erfindungsgemäß angelegten elektrischen Feldes sich wieder ausrichten und sich innerhalb der elektrooptischen Flüssigkristallmasse bewegen können. Unter dem Ausdruck "elektrophoretisch-ähnlich" sind sowohl Zusätze zu verstehen, die in der optisch negativen, flüssigkristallinen Umgebung unlöslich sind und die bei der Einverleibung in diese Umgebung elektrisch ge- ' laden werden, als auch solche, die im optisch negativen, flüssigkristallinen Wirt löslich sind, einschließlich solcher,die darin dissozieren und Ionen bilden. In verschiedenen Ausführungsformen

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können die Zusätze vorteilhafterweise im wesentlichen unlöslich und/oder unmischbar oder im wesentlichen löslich und/oder mischbar sein oder eine Kombination dieser Eigenschaften aufweisen. Der, Ausdruck unlöslich und unmischbar bedeutet, daß die Zusätze in der elektrooptischen Flüssigkristallmasse im wesentlichen unlöslich oder mit dieser im wesentlichen unmischbar (nicht zu einer einzelnen· homogenen Phase zu vermischen) ist. Materialien, die als Zusätze vom elektrophoretischen Typ geeignet sind, sind in der Regel Teilchen oder dispergierte Kügelchen aus im wesentlichen elektrisch isolierenden Materialien, die im Gemisch aus der Flüssigkristallmasse und dem Zusatz triboelektrisch geladen werden. Unlösliche oder unmischbare Zusätze dieser Art sind dispergierter, feinverteilter Kohlenstoff, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Teflon (Tetrafluoräthylen-Harze der Firma DuPont), Siliciumcarbid, Titandioxid, Siliciumdioxid, Schwefel-Ammoniumchlorid, Bleichromat und verschiedene andere unlösliche Salze und Pigmente, -ferner polymere Zusätze, wie Copolymerisate aus Styrol und n-Butylmethacrylat, mit Ruß pigmentierte Copolymerisate von Styrol und n-Butylmethacrylat und verschiedene Gemische und- Kombinationen der vorgenannten Materialien. Diese Materialien werden in der Regel in Konzentrationen verwendet, -die eine gute Suspension oder Emulgierung erlauben, ohne daß eine signifikante Konglomeration des Zusatzmaterials eintritt. Diese Materialien werden vorzugsweise in Konzentrationen von höchstens etwa 15 Prozent verwendet.. Die Teilchen oder Kügelchen dieser Materialien haben im allgemeinen eine durchschnittliche Teilchengröße von höchstens etwa 5 μ. Mit Teilchengrößen von höchstens etwa 1 μ erhält man im erfindungsgemäßen Verfahren besonders gute Ergebnisse. .

Lösliche oder mischbare Zusätze sind im allgemeinen organisch lösliche anorganische Salze oder organisch lösliche organische Verbindungen. Beispiele für derartige lösliche oder mischbare Zusätze sind Alky!ammoniumhalogenide, wie Tetraheptylammoniumjodid und Hexade cy It rime thy lammoniumbromid, Alky !phosphoniumverbindungen,''einschließlich Alkylphosphoniumsulfate, Alkyl-

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phosphoniumbisulfide, Alkylphosphoniumselenide und Alkylphosphoniumphosphate, Alkylsulfoniumverbxndungen, einschließ-' lieh Alkylsulfoniumsulfate, Alkylsulfoniumbisulfide, Alkylsulf oniumselenide und Alkylsulfoniumphosphate, Anile, wie p-Methoxybenzyliden-p'-n-butylanilin, sowie Gemische dieser Verbindungen.

Als Materialien zur Verwendung als Zusätze vom dipolaren Typ eignen sich in der Regel verschiedene dispergierte Öle, wie Baumwollsamenöl, Rizinusöl, Siliconöle, Leinsamenöl, Mineralöl, Polysulfone und andere Öle. Weitere Beispiele für derartige Materialien -sind Acetonitril, Diäthylamin, Jod, Äthyldichlorid, Amylacetat, Butylacetat und andere Alkylacetate, Diäthyläther, Monochlorbenzol, Toluol, m-Xylol, Anisol, n-Propylehlorid, Chloroform, Stearinsäure, Xylol, Carnaubawachs, Fitrpbe'nzol, Polyvinylchlorid, Ammoniumchlorid sowie Gemische dieser Verbindungen.. In einigen Ausfiihrungsformen können sich die vorgenannten Materialien auch wie elektrophoretisch-ähnliche Materialien verhalten, wie vorstehend ausgeführt.

Im allgemeinen kann der Gehalt an Zusatz in der Bilderzeugungsmasse innerhalb eines weiten Bereichs variieren. Vorteilhafterweise erreicht man die erfindungsgemäße Strukturumwandlung mit optisch negativen Plüssigkristallmassen, deren Gehalt an Zusatzmaterial etwa 0,25 bis etwa 95 Gewichtsprozent beträgt.

Wie bereits erwähnt, kann die Potentialquelle 22 ein Gleichstrompotential, ein Wechselstrompotential oder eine Kombination dieser Potentiale umfassen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die erfindungsgemäß verwendete Schicht der Bilderzeugungsmasse ursprünglich im Grandjean-Zustand vorliegen, durch Anlegen eines Gleichstromfelds in die brennpunktkonische Struktur umgewandelt werden und anschließend durch eine Erhöhung des angelegten Gleichstromfelds zu einer Rückkehr zur Grand;}ean-Struktur veranlaßt werden.

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Diese bevorzugte Ausfiihrungsform wird verwendet, um ein flüssigkristallines Abbildungselement abzubilden und auszulöschen. Im folgenden wird ein Mechanismus zur Diskussion gestellt, nach dom diese Ausfuhrungsform der Erfindung möglicherweise abläuft. Es sei aber festgestellt, daß die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens experimentell beobachtet wurde und die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Systems nicht auf irgendeine vorgeschlagene Theorie beschränkt werden, soll. Immerhin stimmt der vorgeschlagene Mechanismus mit den beobachteten Ergebnissen überein. Diese Überlegungen mögen dazu dienen, dem Fachmann beim Verständnis und der Durchführung der Erfindung behilflich zu sein.

Es wird ein zumindest binäres Gemisch aus A und B betrachtet, das von optisch negativer Natur ist. Sowohl A als auch B haben anisotrope Leitfähigkeiten und permanente und induzierte Dipolmomente. Die" Dipolmomente können übereinstimmend oder entgegengesetzt zueinander mit dem elektrischen PeId in Wechselwirkung treten. Die Ausrichtung der Moleküle auf Grund der permanenten Dipol-Feld-Drehmomente ändert sich in Abhängigkeit vom Feld E, während die Ausrichtung auf Grund der induzierten Drehmomente

ρ
sich in Abhängigkeit von E ändert. Somi Feldern die induzierten Drehmomente vor.

ρ
sich in Abhängigkeit von E ändert. Somit herrschen bei hohen

Während bei geringeren elektrischen Feldern andere »die Ausrichtung der Moleküle verändernde Wechselwirkungen, wie solche , die auf ionische, elektrophoretisch^ oder Leitfähigkeitsanisotropie-Effekte zurückzuführen sind, sollte bei höheren Feldern die dipolare Wechselwirkung vorherrschen und eine Ausrichtung in Übereinstimmung mit der reinen dielektrischen Anisotropie bewirken, natürlich unter der Voraussetzung, daß die Probe bei diesen höheren Feldern nicht zerstört wird.

In der erfindungsgemäß verwendeten optisch negativen, flüssigkristallinen Bilderzeugungsmasse hat das Material, das den optisch negativen, flüssigkristallinen Bestandteil umfaßt»ein nicht mit der Achse übereinstimmendes ("off-axis") Dipolmoment.

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Durch Anlegung eines geeigneten elektrischen Felds wird im Material eine planare oder Grandjean-Ausrichtung gefördert und induziert. Der Zusatz von Streustellen, Ionen, elektrophoretischen und/oder dielektrophoretischen Materialien zu den optisch negativen, flüssigkristallinen Systemen kann, zu einer Zerstörung der planaren Anordnung führen, wenn elektrisohe Felder an die Systeme_i angelegt, werden, da die elektrischen Felder diese Zusätze automatisch zu einer Bewegung durch das optisch negative Material oder einer Umordnung veranlassen. Somit treten zwei konkurierende Effekte auf: Der disruptive Effekt, verursacht durch eine Wanderung oder Umordnung der Zusatzmaterialien, und der ausrichtende Effekt, verursacht durch die Dipolwechselwirkung. In einigen Systemen ist die Dipolwechselwirkung schwächer als die auf den Zusatz zurückzuführende Wirkung, sodaß erstere nur bei höheren Feldern evident wird, während die letztere bei relativ · geringen Feldern vorherrscht. Es wird angenommen, daß im erfindungsgemäßen System der Übergang von der Grandjean-Struktur zur brennpunktkonischen Struktur auf Grund ionischer, elektrophoretischer, dielektrophoretischer oder Leitfähigkeitsanisotropie-Effekte auftritt, das heißt»auf Grund solcher Effekte, die auf die 'Wechselwirkung des Zusatzmaterials mit dem angelegten elektrischen Feld zurückzuführen sind und die bei geringen Feldstärken vorherrschen .Vom Übergang von der brennpunkt konischen zur Grandjean-Struktur wird angenommen, daß er bei relativ höheren Feldern über· die Kopplung der dielektrischen Momente oder sowohl der Leitfähigkeits- und dielektrischen Anisotropien auftritt. Von der Wechselwirkung des Zusatzmaterials mit dem elektrischen Feld wird angenommen, daß sie mit dem Feld eine Sättigung erreicht und die Dipolwechselwirkung dann bei höheren Feldern groß genug wird,um die planare ode^ Grandjean-Ausrichtung zu erzwingen. Es &ei festgehalten, daß die Schicht der Bilderzeugungsmasse anfangs in der brennpunktkonischen Struktur vorliegen kann, dann durch Anlegen eines relativ großen Gleichstromfelds in die Grandjean-Struktur umgewandelt werden kann und anschließend durch Verminderung der Stärke des angelegten Gleichstromfelds zu einer Rückkehr in die brennpunktkonische Struktur veranlaßt werden kann.

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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine optisch negative Flüssigkristallmasse von der Grandjean-Struktur in die brennpunktkonische Struktur umgewandelt und anschließend durch ein pulsierendes Gleichstromfeld zur Rückkehr zur Grändjean-Struktur veranlaßt werden. Bei dieser Ausftihrungsform ist eine Elektrodenzelle erforderlich, die zwei nicht injizierende' Elektroden aufweist, das heißt Elektroden die mit den Ladungsträgern in der Flüssigkristallmasse keinem nennenswerten Ladungsaustausch unterliegen. In Pig. 3 ist eine für diese Aüsführungsform der Erfindung geeignete mit Elektroden versehene Zelle abgebildet. Diese in Mg. 3 gezeigte Zelle ist ähnlich der in Fig. 1 gezeigten, mit Ausnahme der gegebenenfalls vo.rhand.enen Schichten 32 aus Sperrmateriäl. .

Die optisch negative flüssigkristalline Schicht 18 liegt ursprünglich in der Grandjean-Struktur vor. Ein Gleichstromimpuls gegebener Größe, Breite und Polarität wird an die Schicht angelegt, wodurch eine Bewegung der. Ionen und ein Stromfluß in .' der Flüssigkristallmasse verursacht wird. Mit im wesentlichen nach Null gehenden Strom endet der elektrische Impuls und die Flüssigkristallmasse nimmt die brennpunktkonische Struktur an. Um die Masse zu einer Rückkehr in die Grandjean-Struktur zu veranlassen, wird ein weiterer Gleichstromimpuls der gleichen Polarität an die Schicht in der gleichen Richtung angelegt. Die Größe und Breite des zweiten elektrischen Impulses können je nach der Geschwindigkeit des Systems unterschiedlich vom ursprünglichen Impuls sein.

Es wird angenommen, daß diese-Ausführungsform der Erfindung abläuft, da die innerhalb der Flüssigkristallmasse auf Grund des ersten Gleichstromimpulses erzeugten Ladungsträger an den Elektrodenoberflächen immobilisiert werden und einen weiteren Stromfluß verhindern. Wenn diese Bedingung erreicht ist, nimmt' die Masse die brennpunktkonisehe Struktur an. Anschließend bewirkt das Anlegen eines elektrischen Felds, daß die elektrischen Feldeffekte Überwiegen und die Masse die Grandjean-Struktur annimmt.

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Unter dem Ausdruck "nicht injizierende Elektrode", sind solche Elektroden zu verstehen, bei denen eine Schicht beziehungsweise eine Oberfläche aus Sperrmaterial vorgesehen ist, und die eine Schicht aus leitfähigem Material mit einer wesentlich höheren Arbeitsfunktion als die der Flüssigkristallmasse aufweisen, beispielsweise eine Chromschicht. Unter dem Ausdruck "Sperrschicht" sind solche Schichten zu verstehen, die eine Injektion von Ladungsträgern in die Flüssigkristallmasse verhindern oder stark zurückdrängen. Diese gegebenenfalls vorhandenen Sperrschichten 32 an den Elektroden können aus allen geeigneten Materialien sein, die die Injektion der Ladungsträger in die Flüssigkristallmasse'verhindern oder stark zurückdrängen. Die Sperrschichten 32 haben in der Regel eine Stärke im Bereich von etwa 20 A bis etwa 1 u und verhalten sich in der Regel in Blickrichtung optisch isotrop (nicht doppelbrechend). Geeignete Sperrmaterialien haben in der Regel einen spezifischen Massenwiderstand von etwa 10 bis etwa 10 Ohm-cm oder mehr> Spezielle Beispiele für geeignete Sperrmateriallen sind Glas, geschmolzenes Siliciumdioxid, Filme aus Polyvinylchlorid," Polyvinylidenfluorid, Poly-n-vinylcarbazol, Teflon (ein Polytetrafluoräthylen), Mylar (ein Polyäthylenterephthalat), Tedlar (ein Polyvinylfluorid der Firma DuPont) sowie Gemische dieser Stoffe.

Das. Verfahren der Erfindung kann vorteilhafterweise auch zur Schaffung von^flüchtigen oder vorübergehenden Darstellungen verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine Darstellungszelle mit zwei nicht injizierenden Elektroden notwendig, wie in Fig. 3 abgebildet. In einer Ausführungsform wird eine ursprünglich in der Grandjean-Struktur vorliegende oprisch negative Flüssigkristallmasse in die brennpunktkonische Struktur und anschließend in die Grandjean-Struktur zurückverwandelt, indem man ein Gleichstromfeld anlegt, ohne die Stärke des Felds zu ändern. Will man diese Ausführungsform in einer zyklisch wiederholbaren Weise einsetzen, so muß die Polarität des elektrischen Felds nacii jedem vollständigen Zyklus umgekehrt werden.

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Eine ähnliche flüchtige Darstellung kann mittels eines pulsierenden Gleichstromfelds geschaffen werden. In diesem Pail wird nur ein einzelner Impuls an die Bilderzeugungsschicht angelegt, wobei die Breite des Impulses größer ist als im Pail der vorbeschriebeneri Ausführungsform, wo zwei G-leichstromimpulse angelegt werden, um eine Umwandlung von Grandjean— zu brennpunktkonischer zu Grandjean-Struktur zu erreichen.

Wie bereits ausgeführt, können die durch elektrische Felder induzierten Strukturumwandlungen vorteilhafterweise zur Abbildung von flüssigkristallinen Bilderzeugungselementen oder zur Schaffung von Darstellungen beziehungsweise Anzeigen verwendet werden. Pig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines flüssigkristallinen Abbildungselements, indem das gewünschte Bild durch die Porm einer Elektrode und daher durch die Porm des angelegten elektrischen Pe-lds bestimmt w.ird. Dabei weist das Bilderzeugungselement transparente, durch das Abstandsstück 16 voneinander getrenr-te Trageplatten auf, deren Hohlraumbereich 34 mit flüssigkristallinem " Material gefüllt ist und im wesentlichen die gesamte Fläche des Abstandsstücks 16 umfaßt.

Das gewünschte Bild wird durch die Porm des im wesentlichen transparenten, leitenden Überzugs 36 definiert, der an der inneren Oberfläche von einer oder beiden der transparenten Trageplatten und nur in den gewünschten Bildkonfigurationen angebracht ist. Bei dieser Ausfuhrungsform ist ein sehr dünner oder im wesentlichen durchsichtiger Leiter 38 notwendig, um die Elektrode in der gewünschten Bildkonfiguration an den externen Stromkreis anzuschließen. Bei dieser Ausführungsform wird ein elektrisches PeId nur in den Gebieten erzeugt, wo parallele Elektroden vorhanden sind, das heißt zwischen der Elektrode in der gewünschten Bildkonfiguration und der entgegengesetzten Elektrode, unabhängig davon, ob die zweite Elektrode ebenfalls in der gewünschten Bildkonfiguration vorliegt. Es sei wiederum festgestellt, daß eine der Elektroden opak sein kann, wenn es erwünscht- ist, das Bilderzeugungselement in reflektiertem und nicht in durchtretendem

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Licht zu betrachten. Ursprünglich liegt das optisch negative, flüssigkristalline Material in der Grandjean-Struktur vor und erscheint im nicht vorgespannten Bilderzeugungselement je nachdem

ob der X, -Wert des Materials außerhalb oder innerhalb des sichto

baren Spektrums liegt, klar oder farbig, wie vorstehend ausgeführt. Wenn das bildmäßige elektrische Feld, das ein Gleichstrom oder ein relativ niederfrequentes Wechselstromfeld im Bereich der elektrischen Feldstärke der Umwandlung der Bilderzeugungsmasse von der Grandjean-Struktur zur brennpunktkonischen Struktur sein kann, an den flüssigkristallinen PiIm angelegt wird, läßt sich die induzierte Strukturumwandiung beobachten, da die unter der Einwirkung des Felds stehenden Bereiche oder Bildbereiche milchig weiß und lichtstreuend (charakteristisch für die brennpunktkonische Struktur) erscheinen, während die Hintergrundbereiche weiterhin klar sind. Das abgebildete Element kann auch mit Hilfe einer Bildverstärkungsvorrichtung sichtbar gemacht werden, beispielsweise zwischen linearen Polarisatoren 7" wenn das Bild mit .Durchsichtbeleuchtung betrachtet wird oder mit einem . Zirkularpolarisator, wenn das Bild in reflektiertem Licht betrachtet wird.

Anschließend wird ein relativ niederfrequentes, größeres Wechselstromfeld oder ein größeres Gleichstromfeld, das im Bereich der elektrischen Feldstärke der Umwandlung der Bilderzeugungsmasse von der brennpunktkonischen zur Grandjean-Struktur liegt, angelegt, wodurch die unter der Einwirkung des Felds stehenden Be-' reiche veranlaßt werden, in die Grandjean-Struktur zurückzukehren. Es sei festgehalten, daß die Grandjean-Struktur bei relativ hohen elektrischen Feldern nicht genau die gleiche ist wie bei relativ niedrigen oder Null-Feldern, da der Gang der Bilderzeugungsmasse durch das Feld beeinflußt wird. Somit sind in dieser Ausführungsforja die durch die optisch negative Masse reflektierten Wellenlängen und deren optische Aktivität in gewissem Umfang -verschieden von den entsprechenden Werten bei Null-Feldbedingungen. Wenn demgemäß derX_Q-Wert der optisch negativen Bilderzeugungsmasse im sichtbaren Spektrum liegt, reflektieren die unter der

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Einwirkung des Felds stehenden Bereiche oder Bildbereiche des flüssigkristallinen Films eine von den Hintergrundflächen des Films unterschiedliche Farbe beziehungsweise Farbton mit dem Ergebnis, daß ein Bild einer bestimmten Farbe auf einem Hintergrund einer davon verschiedenen Farbe beziehungsweise Farbton zu beobachten ist. Hat die Bilderzeugungsmasse einen /L_Q-Wert außerhalb des sichtbaren Spektrums, so erscheint selbstverständlich der gesamte flüssigkristalline Film klar, wenn er ohne die Verwendung von Polarisatoren betrachtet wird. Trotzdem weisen die Bildbereiche des flüssigkristallinen Films eine von den Hintergrundbereichen unterschiedliche optische Aktivität auf. Diese Unterschiede können durch Verwendung von Polarisatoren oder anderen geeigneten Vorrichtungen^ die dem Fachmann geläufig sind, ausgenutzt werden. Der gesamte Film kann nach verschiedenen Verfahren in einen einheitlichen Zustand gebracht werden, beispielsweise durch Entfernung der Spannungsquelle, Anlegen von Scherkräften an den Film und. Anlegen von entsprechenden elektrischen Feldern. Es sei festgestellt, daß alle hier beschriebenen Ausführungsformen zur Bilderzeugung (Abbildung) eines Bilderzeugungselements verwendet werden können.

In Fig. 5 ist ein X-Y-Adressensystem, das zur Abbildung eines flüssigkristallinen Bilderzeugungselements geeignet ist, in auseinandergezQgener, isometrischer Ansicht abgebildet. Der flüssigkristalline Bilderzeugungsfilm wird in den Hohlraumbereich innerhalb des transparenten und im wesentlichen isolierenden, in Art einer Dichtung wirkenden AbstandsStücks 16 gebracht. Der flüssigkristalline Film und das Abstandsstück werden sand-' wichartig zwischen zwei im wesentlichen transparente Trageplatten 12 gelegt, die mit Streifen von im wesentlichen transparenten, leitenden Material 40 überzogen sind. Die im wesentlichen transparenten Elektroden sind so angeordnet, daß die leitenden Streifen 40b und die leitenden Streifen 40a an den jeweiligen Elektroden zueinander in Form einer X-Y-Matrix oder eines Gitters gekreuzt sind. Jeder einzelne leitende Streifen in jedem Satz paralleler Streifen 40a und 40b wird elektrisch

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mit einem Stromkreissystem 42 verbunden, das sich, zur selektiven oder sequentiellen Arbeitsweise eignet. Durch die Selektionssysteme 42 und den externen Stromkreis 20, der eine Potentialquelle 22 einschließt, kann ein zur Abbildung des optisch negativen, flussigkristallinen Materials geeignetes elektrisches Feld an ausgewählten Punkten oder ausgewählten Punktfolgen gesohaffen werden. Selbstverständlich können die im wesentlichen transparenten leitenden Streifen 40 in der Breite von einer sehr feinen, drahtartigen Struktur bis zu jeder gewünschten Streifenbreite variieren. Ferner kann eine Trageplatte 12 opak sein, wenn das Bilderzeugungssystem in reflektiertem Licht betrachtet wird.

Fig. 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines flüssigkristallinen Bilderzeugungselements, wobei an einer der Elektroden eine photoleitende Isolierschicht angrenzt und die Bilderzeugung erreicht wird, indem man ein einheitliches Potential über die gesamte Elektrod«nflache anlegt und die photoleitende Isolierschicht 50 einem bildmäßigen Muster von aktivierender elektromagnetischer Strahlung entsprechend der gewünschten Bildkonfiguration aussetzt. Beim Betrieb dieser Vorrichtung wird ein bildmäßiges Muster von aktivierender Strahlung auf das Bilderzeugungselement von der rechten Seite her gerichtet, während mittels eines externen Stromkreises 20 zwischen den Elektroden, deren gegenüberliegende Seiten mit den leitenden Schichten 14 der jeweiligen Elektroden verbunden sind, ein elektrisches Feld errichtet wird. Demgemäß entsteht im flüssigkristallinen Film 18 ein bildmäßiges elektrisches Feld und bewirkt die gewünschte Strukturumwandlung. Die· photοleitende Schicht 50 kann selbstverständlich alle geeigneten photoleitenden Isoliermaterialien umfassen, wie Selen oder alle anderen zur Verwendung im xerographischen Ee produkt ionsverfahren verwendeten Materialien. Eine Lichtquelle zur Erzeugung von einfallendem, kollimiertem, monochromatischem Licht kann an jeder der beiden Seiten des BiItL-erzeugungselements angeordnet werden.

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Wird eine Betrachtung des Bilderzeugungselements unter Verwendung von durchtretendem Licht gewünscht, so ist es erforderlich, daß beide Elektroden im wesentlichen transparent sind. Selbstverständlich ist in diesem Pail eine photoleitende Isolierschicht notwendig, die im wesentlichen für die Beobachtungsstrahlung transparent ist. Typische Beispiele flir im wesentlichen transparente photoleitende Materialien sind relativ dünne (etwa'5 u) Selenschichten. Das Bilderzeugungselement kann auch unter Verwendung von reflektiertem Licht betrachtet werden, wobei in diesem Fall nur eine transparente Elektrode notwendig ist, während die andere opak sein kann. Auch hier ist festzuhalten, daß die'in den Stromkreisen verwendeten Potentialquellen, die die elektrischen Felder in den verschiedenen Adressensystemen erzeugen, entweder Wechselstromquellen, Gleichstromquellen oder Kombinationen derselben sein können.

Ferner ist festzuhalten, daß beliebige andere Verfahren zur Schaffung von bildmäßigen elektrischen Feldern an flüssigkristallinen Filmen verwendet werden können, um Bilder nach dem erfindungsgemäßen Strukturumwandlungssystem zu erzeugen. Beispiele für andere Verfahren sind Elektronenstrahl-Adressensysteme und uniplanare Mehrfachzellensysteme. Eine ausführliche Beschreibung der vorgenannten Adressensysteme findet sich in der US-PS 3 652 148. Da eine Schwelle bei der Bildung sowohl der brennpunktkonischen Struktur als auch bei der nachfolgenden Bildung der Grandjean-Struktur bei höheren elektrischen Feldern besteht, ist das Strukturumwandlungssystem besonders geeignet zur Verwendung in Matrixadressen-Darstellungssystemen. Da außerdem bei der Auswahl des Zusatzes oder der Zusätze zur Schaffung der b:&ennpunktkonischen Struktur bei niederen Spannungen ein beträchtlicher · Spielraum besteht, können Zusätze, die die relativ hohen Impedanzeigenschaften einiger optisch negativer ,flüssigkristalliner Materialien oder Massen aufrechterhalten, ausgewählt werden, wodurch sich eine beträchtliche Energieersparnis ergibt.

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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, stellen aber in bezug auf die angegebenen Materialien, Bedingungen oder Verfahrensweisen keine Beschränkung dar. Sofern nicht anders angegeben, werden jeweils mit Elektroden versehene Zellen verwendet, die zwei WESA-G-laselektroden umfassen, die durch ein etwa Q,.02.5 mm (1 mil) starkes Mylar-Abstandsstück voneinander getrennt sind. Dieses Abstandsstück weist einen Hohlraumbereich auf,in dem die flüssigkristalline Bilderzeugungsmasse enthalten'ist. Alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, sofern keine abweichenden Angaben gemacht werden. ·

Be i s ρ i e 1 1

Ein Film aus einer optisch negativen Flüssigkristallmasse, die etwa 80$ p-Methoxybenzyliden-p'-n-butylanilin (ABUTA) und etwa 20$ Cholesterylnonanoat enthält, wird in der Bilderzeugungszelle gebildet und auf einer Temperatur von etwa 25⁰C gehalten Der Film liegt anfangs in der Grandjean-Struktur vor. Durch Anlegen von Gleichstromspannungen bis etwa 200 YoIt wird das Bilderzeugungs-"material in die brennpunktkonische Struktur umgewandelt. Oberhalb etwa 200 Volt kehrt das Bilderzeugungsmaterial wieder zur Grandjean-Struktur zurück.

■. ^ Beispiel II

Ein Film aus einer Bilderzeugungsmasse mit einem Gehalt an etwa 79,5$ ABTJTA und etwa 20,5$ Allylcholesterylchlorid wird in die ■ Bilderzeugungszelle gebracht. Bei einer Temperatur von etwa 25⁰C liegt die Bilderzeugungsmasse in der Grandjean-Struktur vor. Durch Gleichstromspannungen bis etwa 100 Volt wird die Flüssigkristallmasse in die brennpunktkonische Struktur umgewandelt, und eine dynamische Streuung wird beobachtet. Bei Spannungen von etwa 200 bis 300 Volt wird die Grandjean-Struktur wieder hergestellt.

Die gleiche Probe wird in der Grandjean-Struktur auf einer Temperatur von etwa 35⁰C gehalten. Bei Gleichstromspannungen

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von etwa 40 Volt wird die Masse in die brennpunktkonische Struktur umgewandelt,und eine dynamische Streuung wird beobachtet. Bei.etwa 100 Volt tritt eirte heftige lichtstreuung auf. Bei etwa 200¹VoIt beginnt die Bildung der Grandjean-Struktur. Bei etwa 300 Volt wird eine fast vollständig planare Struktur beobachtet und bei· etwa · 400 Volt ist die Masse noch, in der planaren Struktur, wobei eine sehr geringe Dichte von Streuflecken auftritt.

Sodann wird-die gleiche Probe in der Grandjean-Struktur bei einer Temperatur von etwa 45⁰C gehalten. Bei einer Spannung von etwa 20 Volt wird die Masse brennpunktkonisch und streuend. Bei einer Spannung von etwa 100 Volt wird eine heftige dynamische Streuung beobachtet. Bei etwa 300. Volt bilden sich klare Bereiche, die sich bei etwa 400 Volt stärker ausdehnen. Das Ausmaß der planaren Bereiche wird bei etwa 500 Volt noch größer, aber der flüssigkristalline PiIm weist noch eine hohe Dichte von dynamischen Streuflebken auf. -Die isotrope Temperatur der Bilderzeugungsmasse beträgt etwa 47,6⁰C.

Beispiel III

Ein Film aus einer Masse, die etwa 79,5$ ABUTA und etwa 20,5$ Allylcholesterylchlorid enthält, wird in eine mit Elektroden versehene Zelle gebracht. Die Masse befindet sich anfangs teilweise in der Grandjean-Struktur und weist eine optische Drehung von etwa 116° bei Licht von 549 mu auf. Bei einer Spannung von etwa 30 Volt nimmt die Masse die brennpunktkonische Struktur mittels dynamischer Streuung an. Bei etwa 100 Volt ist die dynamische Streuung heftig. Bei etwa 390 Volt kehren einige Bereiche des flüssigkristallinen Films in die Grandjean-Struktur zurück, während andere Bereiche weiterhin dynamische Streuung zeigen. Bei diesem Punkt beträgt die optische Drehung etwa 140°. Bei etwa 500 Volt befindet sich-das flüssigkristalline Material in.der Grandjean- . 'Struktur und die Drehung beträgt etwa 140°.- Die planare Struktur bleibt erhalten, wenn die Spannung entfernt wird, die Drehung be- · trägt dann etwa 125°. Wenn ein Feld von etwa 500 Volt direkt an den^flüssigkristallinen Film angelegt wird, nimmt dieser die

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planare Struktur an und die Drehung beträgt etwa 135°.

Beispiel IV

Ein Film einer flüssigkristallinen Masse mit einem Gehalt an etwa 80$ ABUTA und etwa 20$ Cholesterylnonanoat wird in eine mit Elektroden versehene Zelle gebracht, deren eine Elektrode auseiner^: Chromschicht auf einem Glassubstrat besteht. Bei etwa 25°C'ist die Masse teilweise planar und weist eine breite optische Drehungskurve auf, deren Zentrum bei 35° liegt. Beim Anlegen von Feldern bis etwa 300 Volt ist die Masse brennpunkt konisch und zeigt dynamische Streuung. Bei etwa 300 Volt beginnt sich die planare Struktur auszubilden, und es laßt sich eine weniger dynamische Streuung beobachten. Bei etwa 800' Volt ist die Masse vorherrschend planar, zeigt aber in gewissem Umfang weiterhin eine dynamische Streuung.

BeispielV

Ein Film einer flüssigkristallinen Masse mit einem Gehalt an etwa 30,8$Ä⁸^¹⁴'-Cholesterylhexylcarbonat und etwa 69,2$Cholesterylnonanoat wird in einer mit Elektroden versehenen Zelle, die chromplattierte Elektroden aufweist, gebildet und auf einer Temperatur von etwa 53°C gehalten. Anfangs ist die Masse planar. Bei Gleich— Stromfeldern von, etwa 100 bis etwa 200 Volt wird ein vorübergehender Übergang von planarer zur brennpunktkonischen zur planaren Struktur induziert. Das geladene Material wird an den Elektroden abgelagert. Um wiederum den vorübergehenden Übergang zu erzielen, ist es notwendig, die Polarität des Feldes umzukehren*

Die vorübergehende Strukturveränderung wird auch mit 0,2 Hz Wechselstromspannung beobachtet.

Beispiel VI

Man verfährt wie in Beispiel V mit der Abänderung, daß eine Spur pulverisiertes Salz (NaCL) zu der flüssigkristallinen Masse gegebe.n wird. Man erhält ähnliche Ergebnisse. Ein Vorteil dieser

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Art von vorübergehender Strukturveränderung besteht darin, daß der Widerstand der Masse nach der Ablagerung der. geladenen Teilchen ansteigt.

Be.ispiel VII

Ein Film einer flüssigkristallinen Masse mit einem Gehalt an etwa 99j175$ Cholesterylnonanoat und etwa 0,25$ Tetraheptylammoniumjodid (TI) wird in einer mit Elektroden versehenen Zelle" gebildet. Das Tetraheptylammoniumjodid (bezogen von der Firma·Eastman Kodak, Katalog Nr. 7630) wird durch Umkristallisieren gereinigt. Das Material wird auf etwa 85°C gehalten. Ursprünglich liegt die Masse in der planaren Struktur vor. Bei einem Gleiehstromfeld von etwa 100 YoIt zeigt die Masse eine dynamische Streuung und wird brennpunktkonisch. Bei etwa 200 YoIt werden einige Bereiche des Films planar und andere verbleiben im dynamisch streuenden Zustand. Bei etwa 300 Volt liegt die Masse vorherrschend in der planaren Struktur vor, wobei nur geringes Streuen zu beobachten ist. Betrachtet man zu diesem Zeitpunkt die Masse durch ein Polarisationsmikroskop mit konvergierendem Licht und gekreuzten Polarisatoren, so zeigt die konoskopische Farbfigur eine negative doppelbrechende Charakteristik.

Unterwirft man die gleiche Masse einem 900 Volt Wechselstromfeld von etwa 10 bis etwa 100 Hz, so nimmt sie den dynamisch streuenden Zustand an. Bei einer Frequenz von etwa 500 Hz endet die dynamische Streuung und eine planare Struktur wird gebildet.

·', Beispiel VIII

Ein Film einer flüssigkristallinen Masse mit einem Gehalt an etwa 99,66$ Cholesterylnonanoat und etwa 0,34$ Hexadecyltrimethylammoniumbromid. (der Firma Eastman Kodak) wird in einer mit Elektroden versehenen Zelle auf etwa 85⁰C gehalten. Bei Wechselstromfeldern von 360 Volt und Frequenzen von etwa 1 bis 100 Hz liegt die Masse im dynamis-ch streuenden Zustand vor. Bei Frequenzen oberhalb 100 Hz bis zu 200 Hz liegt die Masse in der planaren

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Struktur vor. Die Spannung wird sodann auf etwa 660 Volt angehoben, wobei die Masse zur brennpunktkonischen, streuenden Struktur zurückkehrt, die bei Entfernung der Spannung anhält.

Die Masse wird einem Gleichstromfeld von etwa 100 Volt ausgesetzt und geht dabei von der planaren zur brennpunktkonischen Struktur über. Bei etwa 200 Volt kehrt sie zur planaren Struktur zurück.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann klar, daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

J Verfahren zur Umwandlung einer optisch negativen Flüssigkristallmasse von der brennpunktkonischen Struktur in die Grandjean-Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) eine Schicht aus einer optisch negativen Flüssigkristalmasse vorsieht, die ein optisch negatives,flüssigkristallines

• Material und ein elektrophoretisch-ähnliches Material, ein· dipolares Material oder ein Gemisch dieser Materialien als Zusatz enthält, wobei d'ie Masse· in der brennpunkt konischen Struktur vorliegt, und

(b) ein Gleichstrom- oder eine den Ionenfluß in der Masse im wesnetlichen nicht unterdrückende Frequenz aufweisendes Wechselstromfeld, das im Bereich der elektrischen Feldstärke der Umwandlung der Masse von der brennpunktkonischen zur Grandjean-Struktur liegt, an die flüssigkristalline Schicht anlegt, wobei die Flüssigkristallmasse' in die Grandjean-Struktur umgewandelt wird.
2. "Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkristalline Schicht zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, von denen zumindest eine transparent ist, und daß das gemäß Stufe (b) an die Schicht angelegte elektrische Feld zwischen diesen Elektroden errichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkristalline Schicht eine Stärke von etwa 0,006 bis etwa 0,1 mm (etwa 0,25 bis etwa 4 mil) -aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkristalline Schicht eine Stärke von etwa 0,012 bis etwa 0,025 mm (etwa 0,5 bis etwa 1 mil) aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,· daß in Stufe (a) die Masse anfangs in der Grandjean-Struktur vorliegt und anschließend ein elektrisches Feld im Bereich der elektrischen Feldstärke der Umwandlung der Masse von der Grand ;]ean-

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Struktur zur brennpunktkonischen Struktur an die Schicht angelegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (a) und in Stufe (b) jeweils ein Gleichstromfeld angelegt wird, wobei das Feld in Stufe (a) eine geringere Stärke als das in Stufe (b) angelegte Feld aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die'Elektroden nicht injizierend sind, daß in Stufe (a) anfangs die Masse in der Grand j ea.n-Struktur vorliegt und anschließend ein Gleichstromfeld-Impuls an die Schicht angelegt wird und daß in Stufe (b) ein Gleichstromfeld-Impuls an die Schicht angelegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden nicht injizierend sind, daß in Stufe (a) die Masse anfangs' in der Grandjean-Struktur vorliegt und anschließend an die Schicht ein Gleichstromfeld, das im Bereich der elektrischen Feldstärke der Umwandlung der Masse von der Grandjean-Struktur zur brennpunktkonischen Struktur liegt, angelegt wird und daß in Stufe (b) ein Gleichstromfeld an die Schicht angelegt wird, wobei die Stärke der in den Stufen (a) und (b) angelegten elektrischen Felder gleich groß ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkristalline Material ein Material enthält, dessen Moleküle ein Nettodipolmoment aufweisen, das einen spitzen Winkel von etwa 45°bis etwa 90° zur Hauptmolekülachse bildet.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkristalline Material ein Material enthält, dessen Moleküle ein permanentes Dipolmoment aufweisen, das mit der Hauptmolekülachse einen spitzen Winkel von etwa 45° bis etwa 90° bildet.
11 . Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkristalline Material ein Material enthält, dessen Moleküle ein elektrisch induziertes Dipolmoment aufweisen, das mit der Hauptmolekülachse einen spitzen Winkel von etwa 45° bis etwa 90° „iiaet.
12. Verfahren zur Schaffung von flüchtigen "beziehungsweise vorübergehenden Darstellungen, dadurch gekennzeichnet, daß man . "'

(a) eine Schicht einer optisch' negativen Flussigkristallmasse zwischen zwei nicht injizierende Elektroden, von denen mindestens eine transparent ist, bringt, wobei diese Masse ein optisch negatives, flüssigkristallines Material und ein elektrophoretisch-ähnliches Material, ein dipolares Material oder ein Gemisch dieser Materialien als Zusatz enthält und diese Masse in der Grandjean-Struktur vorliegt.und

(b) einen Gleichstromfeld-Impuls an die Schicht anlegt, der ausreicht, die Masse in die brennpunktkonische Struktur umzuwandeln und anschließend in. die Grandjean-Struktur zurückkehren zu lassen.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennz eichnet, daß der Gleichstromfeld-Impuls in bildmäßiger Konfiguration angelegt wird..
14. Bilder zeugungsverfahren, dadurch g e k e nn ζ e i chne t,' daß man

(a) eine Schicht aus einer optisch negativen Flüssigkristallmasse vorsieht, die ein optisch negatives,flüssigkristallines Material und ein elektrophoretisch-ähnliches Material, ein dipolares MateriaL oder ein Gemisch dieser Materialien als Zusatz enthält, wobei die Masse, in der brennpunktkonischen Struktur vorliegt und,

(b) ein bildmäßiges Gleichstrom- oder ein bildmäßiges Wechselstromfeld mit einer Frequenz, die den Ionenfluß in der Masse im wesentlichen nicht unterdrückt, anlegt, wobei das Feld im Bereich der elektrischen Feldstärke der Umwandlung der Masse von der brennpunktkonischen zur Grandjean-Struktur liegt, wobei die Flüssigkristallmasse bildmäßig in die Grandjean-Struktur umgewandelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß. die flüssigkristalline Schicht zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, von denen mindestens eine transparent ist.

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16. Verfahren nach. Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkristalline Schicht eine Stärke von etwa 0,006 bis etwa 0,1 min (etwa 0,25 bis etwa 4 mil) aufweist.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkristalline Schicht eine Stärke von etwa 0,012 bis etwa 0,025 mm (etwa 0,5 bis etwa 0,1 mil) aufweist.
18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich in einer Stufe (c) das Bild gelöscht wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (c) ein Gleichstromfeld an die flüssigkristalline Schicht angelegt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß-zusätzlich die Stufen (b) und (c) mindestens einmal wiederholt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gek e η η ζ ei ohne t, daß in Stufe (a) die Masse anfangs in der Grandjean-Struktur- vorliegt und anschließend ein elektrisches Feld, das im Bereich der elektrischen Feldstärke der Umwandlung der Masse von der Grandjean-Struktur zur brennpunktkonischen Struktur liegt, an die Schicht angelegt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das in Stufe' (a) an die Schicht, angelegte elektrische Feld ein Gleichstromfeld ist, das in Stufe (b) an die Schicht angelegte bildmäßige elektrische Feld ein Gleichstromfeld ist und das in Stufe (a) angelegte Feld von geringerer Größe als das in Stufe (b) angelegte Feld ist.
23. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden nicht injizierend sind, daß in Stufe (a) die Masse anfangs in der Grandjean-Struktur vorliegt und anschließend

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an die Schicht -ein Gleichstromfeld-Impuls angelegt wird und daß in Stufe (b)"an die Schicht·, ein. bildmäßiger Gleichstromfeld-.Impuls angelegt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden nicht injizierend sind, daß in Stufe (a) die Masse anfangs' in der Grandjean-Struktur vorliegt und anschließend an die Schicht ein Gleichstromfeld, das im Bereich der Feldstärke der Umwandlung der Masse von der Grandjean-Struktur zur brennpunktkonischen Struktur liegt, angelegt wird und in Stufe (b) an die Schicht ein bildmäßiges Gleichstromfeld angelegt wird, wobei die in den Stufen (a) und (b) angelegten elektrischen Felder von der gleichen Größe sind.
25. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkristalline Material ein Material enthält, dessen Moleküle ein Uettodipolmoment aufweisen, das mit der Hauptmolekülachse einen spitzen Winkel von etwa 45 bis etwa 90 bildet.
26. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkristalline Material ein Material enthält, dessen Moleküle ein permanentes Dipolmoment aufweisen, das mit der Hauptmolekülachse einen spitzen Winkel im Bereich von etwa 45 bis etwa 90° bildet.
27. Verfahren nach. Anspruch. 15, dadurch, gekennzeichnet, daß das flüssigkristalline Material ein Material enthält, dessen Moleküle ein elektrisch induziertes Dipolmoment aufweisen, das mit- der Hauptmolekülachse einen spitzen Winkel von etwa 45° bis etwa 90° bildet.
28. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden ein elektrisches X-Y-Matrix-Adressensystem aufweisen.
29. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine photoleitende Isolierschicht zwischen der flüssigkristallinen

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einer der Elektroden angeordnet ist und daß das bildmäßige Feld an der flüssigkristallinen Schicht geschaffen wird, indem man das elektrische Feld zwischen den Elektroden errichtet und die photoleitende Isolierschicht einem bildmäßigen Muster von aktivierender elektromagnetischer Strahlung aussetzt.

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