DE4241544A1

DE4241544A1 - Elektrisch schaltbares Verzögerungselement

Info

Publication number: DE4241544A1
Application number: DE19924241544
Authority: DE
Inventors: Horst Prof Dr Stegemeyer; Eugen Dr Demikhov
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2012-12-11
Also published as: DE4241544C2

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch schaltbares Verzöge rungselement und seine Verwendung in der Optoelektronik.

Die Verwendung von Flüssigkristallen zur Erzeugung elektrisch schaltbarer optischer Verzögerungen ist bekannt. So wird z. B. in EP 0 459 306 eine schaltbare Phasenplatte für die aktive und adaptive Optik beschrieben, welche aus 2 Flüssigkristall zellen besteht, in denen der Flüssigkristall jeweils unver drillt und planar (homogen) orientiert ist, wobei die Orien tierungsrichtungen der beiden Zellen im wesentlichen senk recht zueinander angeordnet sind. Ein entscheidender Nachteil derartiger Anordnungen besteht darin, daß große Energieverlu ste durch Lichtstreuung entstehen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein elektrooptisches Verzögerungselement anzugeben, welches die Beeinflussung von Licht im wesentlichen ohne Energiever lust erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst. Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung entnimmt der Fachmann der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung.

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisch schaltbares Verzögerungselement, welches einen dielektrischen Flüssig kristall zwischen 2 Substraten mit ebenen, optisch reflektie renden und parallel zueinander angeordneten Oberflächen enthält, wobei die Substrate zusammen mit einer Umrandung, welche Anschlüsse zur Ein- bzw. Auskopplung von Licht enthält, eine Zelle bilden.

Gegenstand der Erfindung sind weiterhin optoelektronische Bauelemente, welche mindestens ein erfindungsgemäßes Verzögerungselement enthalten.

Das erfindungsgemäße Verzögerungselement basiert auf einem neuen physikalischen Prinzip, der Raumdispersion des Lichts, welches erstmals in E. Demikhov et al., Physical Review A, 45 (1992), 2380-2382 an flüssigkristallinen Blauen Phasen nach gewiesen wurde.

Das Phänomen der Raumdispersion des Lichtes zeigt sich in einer Anomalie des Brechungsindex in der Nähe der Wellenlänge der Bragg′schen Reflexion der entsprechenden Blauen Phase, wie dies in der Fig. 2 und 3 der Demikhov-Publikation gezeigt ist. Die benutzte Meßanordnung ist in Fig. 1 dieser Publika tion wiedergegeben, wobei der relative Brechungsindex der jeweiligen Blauen Phase, welcher auf den Brechungsindex eines Referenzmaterials (Zellkleber Nordland UV Sealant, n = 1.50) bezogen ist, gemessen wird.

In Fig. 1 ist nun für eine cholesterische Flüssigkristall mischung, welche aus 50,5 Gew.-% der Flüssigkristallmischung E 9 (erhältlich durch Merck Ltd., Poole, GB) und 49,5 Gew.-% des optisch aktiven Dossierstoffes CB 15 (erhältlich durch E. Merck, Darmstadt) besteht, der gemäß dem in der Demikhov-Pub likation beschriebenen Meßverfahren ermittelte relative Brechungsindex (bezogen auf den Zellkleber Nordland UV Sea lant) gegen die relative Wellenlänge λ/λ_s (bezogen auf die Selektivreflektionswellenlänge der cholesterischen Phase λ_s = 530 nm) aufgetragen; die offenen Kreise o geben den relativen Brechungsindex der cholesterischen Phase und die Sterne * den der isotropen Phase an.

Fig. 1 zeigt, daß auch cholesterische Phasen eine Anomalie des Brechungsindex bei der Selektivreflektionswellenlänge λ = λ_s zeigen, was bedeutet, daß das Phänomen der Raumdispersion des Lichtes auch in cholesterischen Phasen beobachtet wird. Dieses Phänomen basiert auf der Bragg′schen Streuung von Licht an Gitterstrukturen in der cholesterischen Phase, deren Abmessungen der Wellenlänge des Lichtes entsprechen und unterscheidet sich damit grundsätzlich von der bekannten Selektivreflektion von zirkular polasiertem Licht an chole sterischen Flüssigkristallphasen, die z. B. in D.G. McDonnell, Thermotropic Liquid Crystals, ed. by G.W. Gray, Chichester, 1987, S. 121-125 beschrieben ist.

Die Erfindung besteht nun in der Angabe einer elektrisch schaltbaren Verzögerungselementes, welches das Phänomen der Raumdispersion des Lichtes in einer cholesterischen Flüssig kristallphase ausnutzt.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung gemäß der vorlie genden Erfindung. Das cholesterische Flüssigkristallmedium FK befindet sich zwischen 2 parallel zueinander angeordneten Spiegeln S. Bei den Spiegeln kann es sich vorzugsweise um metallbedampfte Substrate aus z. B. Glas, Kunststoff oder auch anderen Materialien handeln, wobei als Metalle z. B. Gold, Silber oder insbesondere auch Aluminium verwendet werden können. Die Metallschichten befinden sich vorzugsweise auf den dem Flüssigkristallmedium zugewandten Innenseiten der Substrate, können aber auch auf den Außenseiten angeordnet sein. Es können auch andere Spiegel, z. B. kompakte und ent sprechend polierte Metallsubstrate, verwendet werden.

Die als Spiegel dienenden Metallfilme können vorzugsweise gleichzeitig als Elektrodenschichten zur Schaltung des Flüssigkristallmediums dienen; es können aber auch zusätz liche transparente Elektrodenschichten z. B. aus Indium-Zinn- Oxid (ITO), welche ggf. durch transparente Isolationsschich ten von dem spiegelnden Metallschichten getrennt sind, auf den Spiegelschichten angeordnet sein. Die Verwendung zusätz licher Elektrodenschichten wird insbesondere immer dann erforderlich sein, wenn strukturierte Elektroden zur stati schen, passiven oder aktiven Ansteuerung der cholesterischen Flüssigkristallschicht verwendet werden. Auf diese Weise kann eine räumliche und/oder zeitliche Modulation der Selektivre flektionswellenlänge λ_s und damit eine Modulation der Verzögerung erreicht werden.

Oberhalb der Spiegel- und ggf. Elektrodenschicht befinden sich vorzugsweise Orientierungsschichten, welche direkt mit dem Flüssigkristallmedium in Kontakt stehen und eine im wesentlichen gleichförmige Randorientierung der Flüssig kristallmoleküle bewirken. Man unterscheidet üblicherweise zwischen planarer, getilteter und homöotroper Orientierung.

Bei der getilteten Orientierung kann man weiter unterscheiden zwischen einer low-tilt (planare Orientierung mit kleinem Anstellwinkel typischerweise zwischen 0.1-10°) und einer high-tilt. (Anstellwinkel < 10°) Ausrichtung, und bei einer getilteten homöotropen Orientierung ist der Direktor der Flüssigkristallmoleküle an der Oberfläche um einen Anstell winkel gegen die Senkrechte geneigt.

Ein Überblick über die unterschiedlichen Orientierungsarten und Verfahren zu ihrer Herstellung gibt I. Sage in Thermotro pic Liquid Crystals, ed. by G.W. Gray, S. 75-77, Chichester 1987.

Bevorzugt sind erfindungsgemäße schaltbare Verzögerungs elemente mit planarer oder low-tilt Orientierung, wobei letztere üblicherweise erhalten wird durch Verwendung von Polyimid- oder Polyvinylalkoholschichten, denen durch Reiben, gegebenenfalls bei gleichzeitiger Druckanwendung, eine ein heitliche Orientierung gegeben wird.

Zwischen Spiegel- und Orientierungsschicht können weitere Schichten wie Ausgleichs- und Isolierschichten angeordnet sein.

Die beiden Spiegel S sind im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wobei die Abweichung von der Parallelität vor zugsweise klein ist und insbesondere nicht mehr als 1° beträgt.

Zur Einstellung eines gleichmäßigen Abstandes zwischen den beiden Spiegeln können in die Flüssigkristallschicht FK Spacer aus Glas, Kunststoff oder anderen transparenten Mate rialien eingestreut werden. In der in Fig. 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform dienen an die Flüssigkristall schicht grenzende Lichtleiter L gleichzeitig als Spacer.

Die Ein- und Auskopplung des Lichtes in das Verzögerungs element erfolgt durch standardisierte optische Anschlüsse (OA), die an die Lichtleiter L angeflanscht sind.

Der im wesentlichen durch die Dicke der Flüssigkristall schicht gegebene Abstand der reflektierenden Oberflächen S beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 100 µm und insbesondere zwischen 10 und 50 µm.

Die beiden Substrate, die beide reflektierenden Oberflächen S tragen, sind mit einer Umrandung aus einem geeigneten Kleber o.a. versehen, in die die Lichtleiter L eingelassen sind. Die Längsabmessung der Zelle betragen typischerweise zwischen 1 und 100 mm und insbesondere zwischen 4 und 20 mm.

Das cholesterische Flüssigkristallmedium kann chirale Flüssigkristallverbindungen enthalten oder aber auf einer Mischung aus 1 oder mehreren, inbesondere mindestens 2 achiralen, nematischen Flüssigkristallverbindungen basieren, denen eine Dotierkomponente zugesetzt wird, welche eine oder mehrere, nicht notwendigerweise flüssigkristalline, chirale Verbindungen enthält. Die Verwendung einer achiralen nemati schen Basismischung, der eine Dotierkomponente zugesetzt wird, ist bevorzugt.

Das cholesterische Flüssigkristallmedium weist eine chirale Struktur auf, welche durch die Pitchlänge p, d. h. die Strecke, entlang der die Helixachse um 2 π gedreht wird, charakterisiert ist. Bei Verwendung einer Dotierkomponente aus i Verbindungen gilt

wobei HTP_i (Helical Twisting Power) das Drehvermögen und c_i die Konzentration des i-ten Dotierstoffes (d. h. der i-ten zugesetzten chiralen Verbindung) ist.

Da die Selektivreflektionswellenlänge λ_s und die Pitchlänge p durch die Beziehung

λ_s = p · (2)

verknüpft sind, wobei der mittlere Brechungsindex des cholesterischen Flüssigkristalls ist, kann λ_s über die Konzen tration der Dotierkomponente eingestellt werden.

Besonders bevorzugt sind die in DE 28 27 471 beschriebenen chiralen Dotierstoffe S 996, ZLI 811, S 1082, CB 15 und C 15.

Besonders bevorzugt sind weiterhin chirale Dotierstoffe der Formel I

R¹-CO-O-CHR⁰-CH₂-O-OC-R² (I)

wobei
R¹ und R² unabhängig voneinander jeweils eine Gruppe
-Z¹-(A¹)_m-Z²-(A²)_n-Y bedeuten, worin
A¹ und A² jeweils unabhängig voneinander eine 1,4-Phenylen-, Pyrimidin-2,5-diyl-, 1,4-Cyclohexylen-, 1,3-Dio xan-2,5-diyl-, 1,4-Dithian-2,5-diyl oder 1,4-Bi cyclo(2,2,2)-octylen-Gruppe, wobei diese auch ein- oder mehrfach substituiert sein kann durch F, Cl, Br, CN und/oder Alkylgruppen mit bis zu 12 C-Atomen, wobei in den Alkylengruppen 1 oder 2 CH₂-Gruppen durch O-Atome ersetzt sein können,
Z -CO-O-, -O-CO-, -CH₂CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CH=N-, -N=CH-, -N=CH-, -N=N-, -N(O)=N- oder eine Einfachbin dung,
m und n jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2 und
Y eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit bis zu 12 C-Atomen, wobei 1 oder 2 CH₂-Gruppen durch O-Atome ersetzt sein können, oder falls n 1 oder 2 ist, auch F, Cl, Br oder CN bedeuten, und
R⁰ eine Alkylgruppe mit 1-5 C-Atomen, unsubstituiertes oder substituiertes (C₃-C₁₈)-Aryl oder (C₂-C₁₂)-Cyclo alkyl ist.

Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I sowie Verfah ren zu ihrer Herstellung sind in DE 35 23 185 beschrieben.

Die chiralen Dotierstoffe können ein oder auch mehrere Chira litätszentren aufweisen. Bevorzugt sind solche Dotierkompo nenten, bei denen mindestens ein chiraler Dotierstoff 2 Chiralititätszentren aufweist. Ganz besonders bevorzugt sind solche chiralen Komponenten, die das Strukturelement II aufweisen,

worin
S jeweils unabhängig voneinander eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1-5 C-Atomen, CN oder Halogen,
T jeweils unabhängig voneinander -O-, -COO-, -OOC-, -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung, und

bedeuten.

ist bevorzugt

insbesondere jedoch

S ist bevorzugt CH₃-, CH₃-CH₂, Cl oder CN und ganz besonders bevorzugt CH₃-, Cl oder CN.

Da die HTP von Dotierstoffen i.a. temperaturabhängig ist, hängt auch die Selektivreflektionswellenlänge λ_s gemäß obigen Gleichungen (1) und (2) von der Temperatur ab. Um eine auf wendige Temperatur-Kompensation des erfindungsgemäßen Verzögerungselementes zu vermeiden, ist es oftmals vorteil haft, die Temperaturabhängigkeit der HTP der Dotierkomponente durch Kombination geeigneter Dotierstoffe zu verringern, oder idealerweise zu kompensieren, wie dies in DE 28 27 471 beschrieben ist.

Die in den erfindungsgemäßen Verzögerungselementen verwende ten Flüssigkristallmedien basieren vorzugsweise auf einer Mischung von 2-30 achiralen Flüssigkristallverbindungen, wobei der resultierenden achiralen Basismischung dann einem Dotierkomponente zusetzt wird. Dabei enthalten die erfin dungsgemäß verwendeten Flüssigkristallmedien vorzugsweise 10-60% achirale Flüssigkristallverbindungen, ausgewählt aus den Klassen der Azoxybenzole, Benzylidenaniline, Biphenyle, Terphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexan-car bonsäurephenyl- oder Cyclohexyl-ester, Phenyl- oder Cyclo hexyl-ester der Cyclohexylbenzoesäure, Phenyl- oder Cyclo hexylester der Cyclohexylbenzoesäure, Phenyl- oder Cyclo hexylphenylester der Benzoesäure, der Cyclohexancarbonsäure bzw. der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane, Cyclohexyl cyclohexane, Cyclohexylcyclohexene, Cyclohexylcyclohexylcy clohexene, 1,4-Bis-cyclohexylbenzole, 4,4,-Bis-cyclohexyl biphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexylpyridine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane, Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-Diphenylethane, 1,2-Dicy clohexylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylethane, 1-Cyclohexyl- 2-(4-phenylcyclohexyl)-ethane, 1-Cyclohexyl-2-biphenylyl ethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylphenylethane, 1-Cyclohexylcyclo hexyl-2-phenyl-ethane, halogenierte Stilbene, Benzylphenyl ether, Tolane und substituierte Zimtsäuren.

Bevorzugte Bestandteile erfindungsgemäßer Flüssigkristall inedien sind weiterhin Verbindungen, die sich durch die For meln 1, 2, 3, 4 und 5 charakterisieren lassen

R′-L-E-R′′ (1)

R′-L-COO-E-R′′ (2)

R′-L-OOC-E-R′′ (3)

R′-L-CH₂CH₂-E-R′′ (4)

R′-L-C≡C-E-R′′ (5)

In den Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 bedeuten L und E, die gleich oder verschieden sein können, jeweils unabhängig voneinander einen bivalenten Rest aus der aus -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -G-Phe- und -G-Cyc- sowie deren Spiegelbilder gebildeten Gruppe, wobei Phe unsubstitu iertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen, Cyc trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexenylen, Pyr Pyrimi din-2,5-diyl oder Pyridin-2,5-diyl, Dio 1,3-Dioxan-2,5-diyl und G 2-(trans-1,4-Cyclohexyl)-ethyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyridin-2,5-diyl oder 1,3-Dioxan-2,5-diyl bedeuten.

Vorzugsweise ist einer der Reste L und E Cyc, Phe oder Pyr. E ist vorzugsweise Cyc, Phe oder Phe-Cyc. Vorzugsweise enthal ten die erfindungsgemäßen Medien eine oder mehrere Komponen ten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin L und E ausgewählt sind aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und gleichzeitig eine oder mehrere Komponenten aus gewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin einer der Reste L und E ausgewählt ist aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und der andere Rest ausgewählt ist aus der Gruppe -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-, und gegebenenfalls eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin die Reste L und E ausgewählt sind aus der Gruppe -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc.

R′ und R′′ bedeuten in einer bevorzugten Untergruppe der Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkenyloxy oder Alkanoy loxy mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen (Gruppe 1). Bei den meisten dieser Verbindungen sind R′ und R′′ voneinander ver schieden, wobei einer dieser Reste meist Alkyl oder Alkenyl ist. In einer weiteren bevorzugten Untergruppe der Verbindun gen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 bedeutet R′′ -CN, -CF₃, -OCF₃-, F, Ci oder -NCS; R hat dabei die bei den Verbindungen der Gruppe 1 angegebene Bedeutung und ist vorzugsweise Alkyl oder Alkenyl (Gruppe 2). Aber auch andere Varianten der vorgesehenen Substituenten in den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 sind gebräuchlich. Viele solcher Substanzen oder auch Gemische davon sind im Handel erhältlich. Alle diese Subtanzen sind nach literaturbekannten Methoden oder in Analogie dazu erhältlich.

Die erfindungsgemäßen Medien enthalten vorzugsweise neben Komponenten aus der Gruppe 1 auch Komponenten aus der Gruppe 2, deren Anteile vorzugsweise wie folgt sind:

Gruppe 1: 5 bis 60%, insbesondere 10 bis 55%,
Gruppe 2: 5 bis 65%, insbesondere 10 bis 50%.

Der Massenanteil der achiralen Basismischung an den erfin dungsgemäß verwendeten Flüssigkristallmedien beträgt vorzugs weise 30-99%, während der Massenanteil der Dotierkomponente insbesondere zwischen 0,5 und 60% liegt.

Über einen optischen Anschluß OA und einen Lichtleiter L wird Licht in das Verzögerungselement eingekoppelt. Der Strahlen gang ist in Fig. 3 gezeigt, worin bedeuten:

1, 2: Grenzfläche Lichtleiter/cholesterische Flüssigkristallphase
3, 4: reflektierende Oberfläche
5: Flüssigkristallmedium
R: Einfallswinkel des Lichtstrahles

Wenn die Pitchlänge p der cholesterischen Flüssigkristall phase mit der Wellenlänge des eingekoppelten Lichts über einstimmt, entsteht eine mehrfache Streuung in der Zelle, wobei die cholesterische Phase eine aktive Rolle spielt. Die Streuung des Lichtes geschieht an der reflektierenden Spiegeloberfläche und als Bragg′sche Lichtstreuung im Bulk der cholesterischen Flüssigkristallphase.

Bei Einstrahlung von Licht mit der Wellenlänge λ entsteht für λ = λ_s eine Verlängerung des optischen Weges im Vergleich zu λ » λ_s oder λ « λ_s.

Das erfindungsgemäße Verzögerungselement eröffnet somit die Möglichkeit, eine steuerbare Differenz des optischen Weges gegenüber einem Vergleichstrahl oder eine entsprechende zeitliche Verzögerung zu erzeugen. Eine derartige Anordnung ist schematisch in Fig. 4 gezeigt, worin bedeuten:

1: Lichtquelle
2: Optische Faser
3: Teilerzellen
4: erfindungsgemäßes Verzögerungselement.

Die Position von λ_s im Spektrum kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden des Verzögerungs elementes oder - weniger bevorzugt - durch eine Tempera turänderung oder eine Änderung der Konzentration der Dotier komponente variiert werden. Bei Verwendung komplizierter Elektrodenstrukturen und/oder Anlegen nicht konstanter Span nungen kann eine Modulation der Verzögerung erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Verzögerungselement kann auch als schneller Schalter in opto-elektronischen Systemen benutzt werden.

Im Unterschied zu herkömmlichen Vorrichtungen treten bei dem erfindungsgemäßen Verzögerungselement praktisch keine Ener gieverluste durch Lichtstreuung auf; ein geringer Energiever lust entsteht lediglich nur an den beiden optischen Anschlüssen.

Das erfindungsgemäße Verzögerungselement arbeitet mit unpola risiertem oder polarisiertem, vorzugsweise jedoch mit unpola risiertem Licht. Der Begriff Licht umfaßt elektromagnetische Strahlung aus einem weiteren Wellenlängenbereich, insbeson dere jedoch UV-, IR- und sichtbares Licht und ganz besonders sichtbares Licht.

Es kann sowohl weißes als auch monochromatischen Licht ver wendet werden. Bei einer Variation von λ_s insbesondere durch Anlegen einer Spannung ist die Verwendung von weißem Licht bevorzugt. Monochromatisches Licht kann insbesondere verwen det werden bei einer nicht elektrisch angesteuerten Verzöge rungszelle, welche temperaturkompensiert ist oder deren cholesterisches Flüssigkristallmedium eine temperaturkompon sierte Pitchlänge aufweist.

Das erfindungsgemäße Verzögerungselement arbeitet ohne die in herkömmlichen Systemen auftretenden großen Energieverluste und kann in optoelektronischen Bauelementen in der integrier ten Optik, in der Display-Technik und in TV-Verfahren sowie auch bei zeitaufgelösten Spektroskopie-Verfahren verwendet werden. Damit kommt dem erfindungsgemäßen Verzögerungselement eine große technische und wirtschaftliche Bedeutung zu.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen.

Beispiel 1

In einer speziellen Anordnung gemäß Fig. 4 wird als Licht quelle ein He-Ne-Laser verwendet (Wellenlänge 632,8 nm). Das Verzögerungselement hat die Abmessungen 30 µm (= Dicke der Flüssigkristallschicht) × 1 cm × 1 cm und ist mit einem cholesterischen Flüssigkristallmedium, bestehend aus

50,5 Gew.-% E 9 und
49,5 Gew.-% CB 15

gefüllt. E 9 ist eine kommerziell erhältliche (durch Merck Ltd., Poole, GB) nematische, achirale Flüssigkristall mischung; die Selektivreflektionswellenlänge bei 25°C beträgt λ_s = 530 nm. Die zeitliche Verzögerung Δt zwischen den beiden Strahlen setzt sich aus einer zeitlich konstanten Verzögerung und einer steuerbaren zeitlichen Verzögerung zusammen:

Δt = Δt_const + Δt_steuer

Δt_const wird durch die Geometrie der Anordnung bestimmt und kann bei der vorliegenden Anordnung (Einfallswinkel R zwi schen 45° und 90°, s. Fig. 3) zwischen

Δt_const = 5 · 10^-6 bis 3 · 10^-4 sec

variiert werden.

Die steuerbare Verzögerung liegt bei einer Temperatur von 25°C zwischen

Δt_steuer = 0 bis 10^-4 sec

wobei der Einfallswinkel R zwischen 45° und 90° variiert wird.

Claims

1. Elektrisch schaltbares Verzögerungselement, welches einen cholesterischen Flüssigkristall zwischen 2 Substraten mit ebenen, optisch reflektierenden und parallel zueinander angeordneten Oberflächen enthält, wobei die Substrate zusammen mit einer Umrandung, welche Anschlüsse zur Ein- bzw. Auskopplung von Licht enthält, eine Zelle bilden.

2. Verzögerungselement nach Anspruch 1, wobei der Abstand der reflektierenden Oberflächen zwischen 10 µm und 50 µm beträgt und die Längsabmessung der Zelle etwa 4 mm bis 20 mm beträgt.

3. Optoelektronisches Bauelement, enthaltend ein Verzöge rungselement nach Anspruch 1-2.

4. Verwendung eines Verzögerungselementes nach den Ansprüchen 1-2 in der Optoelektronik.