DE3840797A1 - Elektrooptische anordnung - Google Patents

Elektrooptische anordnung

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektrooptische Anordnung zur Modulation zir­ kular polarisierten Lichtes. Solche elektrooptischen Anordnungen sind in optischen Anzeigen und als Modulationsvorrichtungen generell verwendbar.
Es sind Flüssigkristallvorrichtungen bekannt, bei denen der Effekt der verdrillten nematischen Phase genutzt wird (Appl. Phys. Lett. Bd. 18, No. 4, 127-128/1971). Es wird nach dem Effektivwertverfahren ange­ steuert und man erreicht einen gleichmäßigen achromatischen Kontrast (Alt P. M. and Pleshko P. IEEE Trans. Electron. Dev. ED 21, 146/1974). Die Spannungsabhängigkeit des optischen Effektes kann nur über die Material­ parameter, wie Viskosität und elastische Konstanten beeinflußt werden. Die Zeitkonstante ist für viele Anwendungen zu lang.
Eine entscheidende Verbesserung bezüglich der Zeitabhängigkeit kristallin­ flüssiger optischer Schaltelemente ist aus der US-PS 43 67 924 bekannt. Es werden dort die ferroelektrischen Eigenschaften smektischer C*-Phasen aus­ genutzt, um sowohl die Anklingzeit als auch die Relaxationszeit durch einen Spannungsimpuls entsprechender Polarität zu beeinflussen. Die Nutz­ barkeit dieser vorteilhaften Eigenschaften ist aber an extreme technolo­ gische Forderungen geknüpft (S.T. Lagerwall, I. Dahl Mol. Cryst. Li. Cryst. Vo. 114 pp, 151-187 / 1984). Die sehr aufwendige Technologie bildet in Verbindung mit dem erheblichen Kostenfaktor für eine Ausnützung dieses Effektes ein großes Hindernis.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrooptische Anordnung anzugeben, mit der die kostengünstige Technologie der verdrillten nematischen Phase ge­ nutzt und ein verbessertes Schaltregime unter Nutzung der polaren Eigen­ schaften nematischer Substanzen realisiert werden kann.
Neuere Untersuchungen zeigen, daß es eine feldindizierte Biaxialität in Nematen mit negativer DK-Anisotropie gibt (T.F. Waterworth in Mol. Cryst. lig. Cryst. 1987, vol. 149, pp 385-392). Es bedarf empfindlicher op­ tischer Anordnungen, um die polaren Eigenschaften nachzuweisen. Es wurde gefunden, daß die Transmission einer verdrillten nematischen Zelle mit einer Substanz mit positiver DK-Anisotropie beim Durchstrahlen mit zirku­ lar polarisiertem Licht in der 45°-Stellung - nach Passieren eines Ana­ lysators - durch elektrische Spannungen unterschiedlicher Polarität beein­ flußt werden kann. Durch Änderung der Polarität der Spannungen kann von einer rechtsdrehenden zu einer linksdrehenden optischen Struktur umge­ schaltet werden. Die Strukturen haben in der 45°-Stellung unterschiedliche Interferenzbedingungen.
Die gestellte Aufgabe wird nach der Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Anhand eines schematischen Ausführungsbeispieles für eine optische Modu­ lationsvorrichtung wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.
In der Figur ist eine Lichtquelle 1 dargestellt, die weißes Licht abgibt, das durch einen Polarisator 2 beim Durchtritt z. B. in Pfeilrichtung pola­ risiert wird. Durch eine nachgeschaltete doppelbrechende Folie 3 wird das richtungspolarisierte Licht in zirkularpolarisiertes Licht umgewandelt und gelangt durch eine nematische Drehzelle 4, die eine nematische Mischung mit sehr hoher positiver DK-Anisotropie (z. B. ZLI 1289) enthält und in der 45°-Stellung angeordnet ist. An die nematische Drehzelle 4 ist eine Spannungsquelle 5 angeschlossen, über deren positive und negative Impulse die Transmission des hindurchtretenden Lichtes schnell verändert werden kann. Das Licht gelangt schließlich über einen Analysator 6 auf eine Photo­ diode 7 und kann ausgewertet werden.
Nach Passieren des Analysators 6, der eine sekrecht zum Polarisator 1 ausgerichtete Polarisierung des Lichtes bewirkt, kommt es zur Interferenz. So wird beim Anlegen eines positiven Impulses von 5 V z. B. die rechts­ drehende zirkular polarisierte Welle des Lichtes gegenüber der linksdrehen­ den bevorzugt durchgelassen und beim Umschalten auf einen negativen Impuls von 5 V umgekehrt z. B. die linksdrehende Welle bevorzugt. Damit ergibt sich ein polaritätsabhängiger Transmissionsunterschied. Mit höherer Spannung kann eine farbneutrale Interferenzordnung realisiert werden, wobei die beiden Schaltzeiten unterhalb 1 ms liegen.
Durch das spannungsinduzierte Umschalten von einer Struktur in die ent­ gegengesetzte ist die Relaxationszeit durch die Spannung beeinflußbar und es können so verbesserte Eigenschaften realisiert werden.

Claims (4)

1. Elektrooptische Anordnung zur Modulation zirkular polarisierten Lichtes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung aus einem Polarisator (2), einer doppelbrechenden Schicht (3), einer nematischen Drehzelle (4) und einem polarisierenden Analysator (6) Verwendung findet, wobei die nematische Drehzelle (4) in der 45°-Stellung zu den Polarisatoren (2, 6) angeordnet ist und mittels anlegbarer positiver und negativer Spannungen die Transmissions­ bedingungen veränderbar sind.
2. Elektrooptische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine nematische Drehzelle (4) mit einem Verdrillungswinkel von 0 bis 270° Verwendung findet.
3. Elektrooptische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelbrechende Schicht (3) aus einer Folie besteht.
4. Elektrooptische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelbrechende Schicht (3) aus einer elektrisch schaltbaren Flüssigkristallzelle besteht.
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