DE69834447T2

DE69834447T2 - Holographische hergestellte reflektive Anzeigevorrichtung, Verfahren zu deren Herstellung, Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und Projektions-System

Info

Publication number: DE69834447T2
Application number: DE69834447T
Authority: DE
Inventors: Louis D. Scottsdale Silverstein; Thomas G. Campbell Fiske; Greg P. Providence Crawford
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2018-01-28
Also published as: EP0856766A2; DE69834447D1; US6133971A; EP0856766B1; JPH10222104A; EP0856766A3

Description

Die Erfindung betrifft eine holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung Anzeige sowie Verfahren zur Herstellung derselben. Die Erfindung betrifft insbesondere eine holographisch ausgebildete reflektierende Flüssigkristallanzeige und ein Farbprojektionssystem mit derartigen holographisch ausgebildeten reflektierenden Flüssigkristallanzeigen sowie Verfahren zur Herstellung derselben.
In jüngster Zeit wurden verschiedene Arten reflektierender Flüssigkrstallanzeigen entwickelt. Viele dieser reflektierenden Flüssigkristallanzeigen beruhen auf Flüssigkristallpolymerdispersionstechniken. Derartige Anzeigen sind herkömmlichen polarisatorgestützten Anzeigen beim Betrieb im Reflexionsmodus überlegen.
Ein Beispiel für eine Art einer derartigen reflektierenden Flüssigkristallanzeige ist die PDLC-Anzeige (polymer-dispersed liquid crystal PDLC, Polymerdispersionsflüssigkristall), die auf dem Prinzip der elektrisch gesteuerten Lichtstreuung beruht. Bei dieser Technologie sind Flüssigkristalltröpfchen in einer Polymermatrix eingebettet. Im AUS-Zustand ist die Ausrichtung der Flüssigkristalltröpfchen (Symmetrieachse) willkürlich, was aufgrund der Fehlanpassung zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Brechungsindex des Flüssigkristalls und demjenigen des Polymers zu einer trüben beziehungsweise intransparenten Streuschicht führt. Bei Anlegen eines elektrischen Feldes richtet sich der Flüssigkristall in den Flüssigkristalltröpfchen parallel zu dem elektrischen Feld aus, und das Verbundmaterial wird transparent. Die Kontrastverhältnisse im Reflexionsmodus liegen jedoch in einem Bereich von 5 bis 10 zu 1, was stark von der Dicke der Zelle abhängt. Darüber hinaus liegt die Reflektivität beziehungsweise das Reflexionsvermögen der reflektierenden Polymerdispersionsflüssigkristallanzeige bei nur etwa 12 bis 15%.
Eine weitere Art der reflektierenden Flüssigkristallanzeige ist die PDCLC-Anzeige (polymer dispersed cholesteric liquid crystal PDCLC, cholesterischer Polymerdispersionsflüssigkristall), die auf dem Prinzip der Bragg-Reflexion beruht. Derartige cholesterische Flüssigkristallanzeigen weisen ein Kontrastverhältnis von annähernd ungefähr 10 zu 1 mit einer fotopischen Reflektivität von 10 bis 13% bei Umgebungslichtbedingungen und annähernd 40% bei 10 bis 13% der Bragg-Wellenlänge auf.
Eine weitere Art der reflektierenden Flüssigkristallanzeige ist die reflektierende PSCT-Anzeige (polymer stabilized cholesteric textur PSCT, polymerstabilisierte cholesterische Textur). Die reflektierende PSCT-Anzeige bedient sich einer kleinen zugesetzten Polymermenge in dem cholesterischen Flüssigkristallmedium, sodass sich ein stabilisierendes Netzwerk bildet. Die Kontrastverhältnisse liegen, so hat man herausgefunden, bei 20 bis 30 zu 1 bei 10 bis 15%-iger fotopischer Reflexion unter Umgebungslichtbedingungen und nahezu 40% bei der Bragg-Wellenlänge.
Eine neuere Art der reflektierenden Flüssigkristallanzeige ist die holographische Polymerdispersionsflüssigkristallanzeige. Diese Anzeige ist in dem Beitrag „Holographically formed liquid crystal/polymer device for reflective color displays" von Tanaka et al., veröffentlicht bei „Journal of the Society of Information Display", Band 2, Nr. 1, 1994, Seiten 37 bis 40, beschrieben. Weitere Entwicklungen von Tanaka et al. betreffen die Optimierung einer derartigen holographischen Flüssigkrstallanzeige und sind in dem Beitrag „Optimization of Holographie PDLC for Reflective Color Display Applications", veröffentlicht bei „SID '95 Digest", Seiten 267 bis 270, beschrieben. Der holographisch ausgebildete Polymerdispersionsflüssigkristall wird mittels optischer Interferenz- beziehungsweise Überlagerungstechniken gebildet, um Ebenen von Flüssigkristalltröpfchen an vorbestimmten Positionen in der Probe zu bilden, wodurch sich eine Modulation der Flüssigkristalltröpfchendichten ergibt. Die sich ergebende optische Interferenz reflektiert die Bragg-Wellenlänge im AUS-Zustand, wenn die Tröpfchen nicht ausgerichtet sind. Bei Einwirken einer angelegten Spannung verschwindet die periodische Brechungsindexmodulation, wenn der Brechungsindex des Flüssigkristalls annähernd an den Brechungsindex des Polymers angepasst ist, und das gesamte einfallende Licht wird durchgelassen beziehungsweise transmittiert. Die Spektralreflektanz der Anzeige wird während des Herstellungsvorganges festgelegt und kann derart gewählt werden, dass eine beliebige sichtbare Wellenlänge reflektiert wird. Die vorbeschriebene holographische reflektierende Flüssigkristallpolymeranzeige ist mit einem isotropen Polymer gebildet, was zur Ausbildung von Flüssigkristalltröpfchen während der Phasentrennung führt. Da das Polymer isotrop ist, sind die Moleküle des Polymers beliebig ausgerichtet, weshalb die Anzeigeeinrichtung eine sichtbare Trübung beziehungsweise Verschwimmung beziehungsweise einen Verschwimmschleier bei Betrachtung unter einem Winkel aufweist, was von der Fehlausrichtung der Polymer- und Flüssigkristallmoleküle herrührt. Darüber hinaus benötigt die Anzeigevorrichtung eine vergleichsweise große Betriebsspannung, was von den kugelförmigen Flüssigkristalltröpfchen herrührt. Insbesondere ist die Spannung, die zum Betreiben der Anzeigevorrichtung notwendig ist, zum Oberflächen-Volumen-Verhältnis der Flüssigkristalltröpfchen proportional. Derartige kugelförmige Tröpfchen weisen ein Oberflächen-Volumen-Vehältnis von 3/R auf, wobei R den Radius des Tröpfchens bezeichnet.
Die Druckschrift WO-A-98104650 (die Teil des Standes der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ ist) offenbart ein PDLC-Reflexionsgitter, bei dem ein PDLC-Material durch einen Laser mit einem aufgeweiteten Strahl bestrahlt wird, in dem konstruktive und destruktive Interferenzen derart auftreten, dass ein periodisches Intensitätsprofil über die Dicke der PDLC-Schicht entsteht.
Entsprechend besteht Bedarf an der Bereitstellung einer reflektierenden Anzeigevorrichtung, die bei geringeren Betriebsspannungen betrieben werden kann, die eine verbesserte Reflektivität aufweist, und die bei Betrachtung unter verschiedenen Betrachtungswinkeln ein trübungs- beziehungsweise verschwimmschleierfreies Äußeres aufweist.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung beziehungsweise Anzeige ein erstes und ein zweites Substrat; ein Flüssigkristallmaterial, das sich zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat befindet; und eine Vielzahl von Platten aus anisotropem Polymer, die das Flüssigkristallmaterial in eine Vielzahl von Flüssigkristallmaterialbereichen unterteilen. Die Anzeige zeichnet sich durch entsprechende Ausrichtschichten zwischen jedem Substrat und dem Flüssigkristallmaterial aus.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Ausbilden einer holographischen reflektierenden Anzeigeeinrichtung beziehungsweise Anzeige die nachfolgenden Schritte: Ausbilden eines ersten und eines zweiten Substrates; Ausbilden eines Flüssigkristallmaterials zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat; und Ausbilden einer Vielzahl von Platten aus anisotropem Polymer, die eine Phasentrennung des Flüssigkristallmaterials in eine Vielzahl von Flüssigkristallmaterialbereichen bewirken. Das Verfahren zeichnet sich durch das Ausbilden entsprechender Ausrichtschichten zwischen jedem Substrat und dem Flüssigkristallmaterial aus.
Die Erfindung stellt somit eine holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige bereit, die eine verbesserte Reflektivität aufweist sowie bei Betrachtung unter verschiedenen Betrachtungswinkeln trübungs- beziehungsweise verschwimmschleierfrei ist, und die zudem im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen eine geringere Betriebsspannung aufweist. Die holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige der vorliegenden Erfindung enthält ein erstes und ein zweites Substrat, wobei sich ein Flüssigkristallmaterial zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat befindet, und wobei eine Vielzahl von Platten aus anisotropem Polymer das Flüssigkristallmaterial in eine Vielzahl von Flüssigkristailmaterialbereichen unterteilt. Das Flüssigkristallmaterial und die die Platten aus anisotropem Polymer bildenden Polymermoleküle können indexangepasst sein, um so das Verschwimmen beziehungsweise die Trübung der Anzeige bei Betrachtung unter verschiedenen Betrachtungswinkeln zu verringern. Darüber hinaus kann die Anzeige in einem Umkehrmodus arbeiten, in dem kein elektrisches Feld anliegt, die Flüssigkristallanzeige transparent ist, und wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, die Flüssigkristallanzeige für wenigstens eine ausgewählte Wellenlänge des Lichtes reflektierend ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Vollfarbenflüssigkristallanzeige aus einer ersten, einer zweiten und einer dritten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige gebildet, wobei die erste, die zweite und die dritte holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige in Funktion das Licht einer ersten, einer zweiten beziehungsweise einer dritten Wellenlänge selektiv reflektieren. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird zusätzlich ein Vollfarbenprojektionssystem bereitgestellt, das eine erste, eine zweite und eine dritte holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige umfasst, die in Funktion Licht einer ersten, einer zweiten und einer dritten Wellenlänge reflektieren.
Ein tieferes Verständnis der Erfindung ergibt sich aus einer Betrachtung der nachfolgenden Detailbeschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Bestandteile bezeichnen, und die sich wie folgt zusammensetzt.
1a ist eine schematische Ansicht, die eine holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige vor dem Einsatz sich überlagernder Laser während des Zusammensetzens der Anzeige darstellt.
1b ist eine schematische Ansicht, die die erfindungsgemäße holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige darstellt.
2a bis 2c stellen homogene und homeotrope Grenzflächenbedingungen der erfindungsgemäßen holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige im AUS-Zustand dar.
3a bis 3c stellen die homogenen und homeotropen Grenzflächenbedingungen der erfindungsgemäßen holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige im EIN-Zustand dar.
4 stellt eine erfindungsgemäße holographisch ausgebildete reflektierende Vollfarbenflüssigkristallanzeige dar.
5 stellt ein Projektionssystem dar, das drei holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigen umfasst.
1a zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige während der Herstellung. Zwischen Substraten 10 sind Indium-Zinnoxid-Schichten 12 und Ausrichtschichten 14 ausgebildet. Die Ausrichtschichten 14 können als geschliffene Polymerschicht ausgebildet sein, wenn homogene Grenzflächenbedingungen gewünscht werden, oder beispielsweise als oberflächenaktive Silanschicht, wenn homeotrope Grenzflächenbedingungen gewünscht werden, was nachstehend noch beschrieben wird. Befindlich zwischen den Ausrichtschichten 14 ist ein anisotropes Polymer 18, das in einem Flüssigkristalllösungsmittel gelöst ist. Das anisotrope Polymer 18 kann ein fotoaktives Monomer und einen geeigneten Fotoinitiator enthalten. Das Flüssigkristallpolymergemisch 16 wird mittels mechanischen Rührens und Wärme homogenisiert.
Die Vorrichtung wird anschließend beispielsweise mit sich überlagernden Laserstrahlen A und B bestrahlt, wodurch in der Vorrichtung Interferenzrandzonen entstehen. Die sich ergebende Struktur ist in 1b dargestellt. Bereiche in dem Flüssigkristallpolymergemisch 16, die die hohe Intensität des Interferenzmusters des Lasers aufweisen, werden polymerreich und bilden Polymerplatten 20, wohingegen Bereiche, in denen die Intensität niedrig ist, polymerfrei werden und Flüssigkristallbereiche 22 bilden. Wie in 1b zu sehen ist, bilden die Polymerplatten 20 und die Flüssigkristallbereiche 22 eine Mehrschichtenstruktur.
Die holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige 8 ist in 2a in einem AUS-Zustand dargestellt. Der AUS-Zustand tritt auf, wenn kein elektrisches Feld zwischen den Indium-Zinnoxid-Schichten 12 anliegt. Im AUS-Zustand ist die Anzeige transparent, und sämtliches Licht wird von der Anzeige durchgelassen, da die Moleküle der Flüssig kristallbereiche 22 effektiv indexangepasst und mit den die Polymerplatten 20 bildenden Molekülen in Ausrichtung befindlich sind.
Die Indexanpassung im AUS-Zustand für homogene und homeotrope Grenzflächenbedingungen ist in 2b und 2c dargestellt, die vergrößerte Ansichten der Flüssigkristallschicht 22 und der Polymerplatten 20 in Kreisen 15 beziehungsweise 17 von 2a und 3a darstellen. Insbesondere stellt 2b die homogenen Grenzflächenbedingungen dar, die vorliegen, wenn die Ausrichtschicht 14 als geschliffene Polymerschicht ausgebildet ist. Eine derartige geschliffene Polymerschicht ist Fachleuten auf dem einschlägigen Gebiet bekannt und wird mittels gängiger Techniken hergestellt. Die geschliffene Polymerschicht bewirkt eine Ausbildung der Moleküle in den Polymerplatten 20 und den Flüssigkristallbereichen 22 in einer Planaren Ausrichtrichtung des nematischen Flüssigkristallmediums in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Substrates 10 ist. Wie in 2b zu sehen ist, sind aufgrund der Tatsache, dass die die Polymerplatten 20 bildenden Polymermoleküle anisotrope Polymermoleküle sind, die Moleküle länglich ausgebildet und richten sich in einer einzigen Richtung aus. Auf gleiche Weise sind die die Flüssigkristallbereiche 22 bildenden Moleküle anisotrop und richten sich daher in derselben Richtung wie die die Polymerplatten bildenden Moleküle aus. Diese indexangepasste Ausrichtung mindert den Verschwimmschleier in der holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 8 bei einer Betrachtung unter verschiedenen Betrachtungswinkeln stark. Herkömmliche holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigen bedienen sich im Gegensatz hierzu isotroper Polymere, die willkürlich ausgerichtet sind und daher bei Betrachtung unter verschiedenen Betrachtungswinkeln einen Verschwimmschleier und eine Trübung bewirken.
Homeotrope Grenzflächenbedingungen für die reflektierende Anzeige 8 sind in 2c dargestellt, die eine vergrößere Ansicht des in 2a gezeigten Kreises 15 ist. Die homeotropen Grenzflächenbedingungen entstehen, wenn die Ausrichtschicht 14 eine senkrechte Ausrichtung beinhaltet. Ein Beispiel hierfür ist eine oberflächenaktive Silanschicht. Diese bewirkt, dass sich das anisotrope Polymer in den Polymerplatten 20 im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Substrates 10, siehe Darstellung in 2c, ausrichtet. Auf gleiche Weise richten sie sich aufgrund der Tatsache, dass die Moleküle in dem Flüssigkristallbereich 22 anisotrop sind, in derselben Richtung wie die die Polymerplatten 20 bildenden anisotropen Polymermoleküle aus. Der Einsatz eines anisotropen Polymers verringert wiederum den Verschwimmschleier und die Trübung in der ho lographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 8 bei Betrachtung aus verschiedenen Betrachtungswinkeln stark.
3a zeigt die holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige 8 in einem EIN-Zustand. Im EIN-Zustand liegt eine Spannung aus einer Spannungsquelle 24 zwischen den Indium-Zinnoxid-Schichten 12 an. Hierdurch wird ein elektrisches Feld in der durch den Pfeil E angedeuteten Richtung erzeugt, durch das bewirkt wird, dass die Anzeige für Licht einer gewünschten Wellenlänge reflektierend wird. Die gewünschte Wellenlänge des Reflexionslichtes kann während der Herstellung durch geeignete Steuerung der Wellenlängen der Interferenzrandzonen ausgewählt werden, die durch den Laser oder andere bei der Herstellung der Vorrichtung verwendete holographische Einrichtungen erzeugt werden.
3b ist eine vergrößerte Ansicht des in dem Kreis 17 in 3 dargestellten Bereiches für homogene Grenzflächenbedingungen. Das Anlegen des elektrischen Feldes E zwischen den Indium-Zinnoxid-Schichten bewirkt, dass sich Moleküle mit positiver dielektrischer Anisotropie in den Flüssigkristallbereichen 22 parallel zur Richtung E ausrichten, was in 3b gezeigt ist. Dies wiederum bewirkt, dass Licht der gewünschten Wellenlänge reflektiert wird, während das gesamte andere Licht transmittiert beziehungsweise durchgelassen wird.
Homeotrope Grenzflächenbedingungen für die holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige 8 im EIN-Zustand sind in 3c gezeigt. Mit Blick auf die homeotrope Ausrichtung ist das verwendete Flüssigkristallmaterial eines mit negativer dielektrischer Anisotropie. Hierbei bewirkt das Anlegen des elektrischen Feldes E ebenfalls, dass sich die Moleküle mit negativer dielektrischer Anisotropie in dem Flüssigkristallbereich 22 senkrecht zur Richtung des Feldes E ausrichten, wodurch wiederum bewirkt wird, dass das Licht der gewünschten Wellenlänge reflektiert wird.
Eine Vollfarbenflüssigkristallanzeige mit drei holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeigen (gemäß Darstellung in 1 bis 3c) ist in 4 dargestellt. Mit Blick auf den Fall der homogenen Oberflächenausrichtung ist das verwendete Flüssigkristallmatenal eines mit positiver dielektrischer Anisotropie. Die Vollfarbenflüssigkristallanzeige 26 umfasst drei holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigen 25, 27 und 29 (ähnlich der holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 8), von denen jede für eine andere Wellenlänge des Lichtes reflektierend ist. Die Vollfarbenflüssigkristallanzeige 26 enthält einen schwarzen Absorber 28, der verwendet wird, um nicht reflektierende Wellenlängen zu absorbieren, und um Anzeigekontraste zu verstärken. Wie in 4 dargestellt ist, trifft Umgebungslicht auf die Oberfläche 31 der Vollfarbenflüssigkristallanzeige 26 in Richtung des Pfeils F auf. Zur Bildung eines Bildes werden die Spannungsquel-len 24 jeweils unabhängig voneinander derart gesteuert, dass sie selektiv Licht von jeder der holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeigen 8 reflektieren, die jeweils Licht einer anderen Wellenlänge reflektieren. So kann beispielsweise die obere reflektierende Anzeige 25 gemäß 4 Licht mit 465 nm, die mittlere holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige Licht mit 545 nm und die untere holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige 29 Licht mit 620 nm reflektieren, um Licht mit blauer, grüner beziehungsweise roter Wellenlänge zu reflektieren. Durch selektive Aktivierung der drei holographischen reflektierenden Anzeigeschichten kann ein Vollfarbenbild aus der einfallenden Breitbandbeleuchtung gebildet werden.
5 zeigt ein Vollfarbenprojektionssystem 31, das eine erste holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige 30, die rotes Licht mit einer ungefähren Wellenlänge von 620 nm reflektieren kann, eine zweite holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige 32, die grünes Licht von ungefähr 545 nm reflektieren kann, und eine dritte holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige 34, die blaues Licht mit ungefähr 465 nm reflektieren kann, umfasst.
Es fällt Licht aus einer Lichtquelle 36 ein. Bei Auftreffen auf die erste holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige 30 wird rotes Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 620 nm in Richtung eines Pfeils G auf den Spiegel 38 und sodann zu einem Ausgang in Richtung eines Pfeils H reflektiert. Licht, das nicht von roter Wellenlänge mit ungefähr 620 nm ist, wird von der ersten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 30 in Richtung eines Pfeils 1 zu der zweiten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 32 durchgelassen. Die zweite holographisch ausgebildete reflektierende Anzeige 32 reflektiert grünes Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 545 nm in Richtung eines Pfeils J auf eine Oberfläche eines ersten dichroitischen Spiegels 40. Der erste dichroitische Wellenlängenspiegel 40 lässt das von dem Spiegel 38 reflektierte rote Licht durch und reflektiert das grüne Licht in Richtung des Pfeils N. Licht aus der Lichtquelle 36, das nicht von der zweiten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 32 reflektiert wird, wird zu der dritten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 34 durchgelassen, die blaues Licht einer Wellenlänge mit ungefähr 465 nm in Richtung des Pfeils K auf eine Oberfläche eines zweiten dichroitischen Spiegels 42 reflektiert.
Licht, das nicht von der dritten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 34 reflektiert wird, wird zu einem Lichtfänger 35 durchgelassen. Der zweite dichroitische Spiegel 42 reflektiert die blaue Wellenlänge in Richtung des Pfeils H und lässt das rote und das grüne Licht von dem Spiegel 38 und dem ersten dichroitischen Spiegel 40 zum Ausgang durch. Auf diese Weise kann ein Bild gebildet und von dem Vollfarbenprojektionssystem 31 projiziert werden.
Die vorgenannten Reflexionswellenlängen der ersten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 30, der zweiten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 32 und der dritten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeige 34 des Projektionssystems 31 können auf einen gewünschten Wert eingestellt werden, indem die Wellenlänge desjenigen Lichtes, das von jeder Anzeige reflektiert wird, auf einen gewünschten Wert eingestellt wird, was vorstehend anhand des Ausführungsbeispieles von 2a bis 3c erläutert worden ist.
Die vorbeschriebenen holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeigen können zudem dadurch ein bistabiles Schalten ermöglichen, dass anstelle des herkömmlicherweise eingesetzten typischen nematischen Flüssigkristallmaterials ein chiralnematisches oder ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial eingesetzt wird.

Claims

Holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung, die umfasst: ein erstes und ein zweites Substrat (10); ein Flüssigkristallmaterial (16), das sich zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat befindet; und eine Vielzahl von Platten (20) aus anisotropem Polymer, die das Flüssigkristallmaterial in eine Vielzahl von Flüssigkristallmaterialbereichen (22) unterteilen und die des Weiteren entsprechende Ausrichtschichten (14) zwischen jedem Substrat (10) und dem Flüssigkristallmaterial (16) umfasst.
Holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Platten (20) aus anisotropem Polymer aus einem fotoaktiven Monomer und einem Fotoinitiator ausgebildet sind.
Holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Flüssigkristallmaterial (16) und Polymermoleküle, die die Platten (20) aus anisotropem Polymer bilden, index-angepasst sind, um Verschwimmen auf der Anzeigeeinrichtung bei Betrachtung aus verschiedenen Betrachtungswinkeln zu reduzieren.
Holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die des Weiteren eine Steuereinrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes über die Flüssigkristallmaterialbereiche umfasst, wobei die Anzeigeeinrichtung in einem Umkehrmodus arbeitet, in dem, wenn kein elektrisches Feld angelegt wird, die Flüssigkristallanzeige transparent ist, und wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, die Flüssigkristallanzeige wenigstens eine ausgewählte Wellenlänge von Licht reflektiert.
Holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Flüssigkristallmaterial (16) ein anisotropes Flüssigkristallmaterial, ein chiral-nematisches Flüssigkristallmaterial oder ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial ist.
Holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Ausrichtschichten eine geschliffene Polymerschicht (14) umfassen, die zwischen den Substraten (10) und dem Flüssigkristallmaterial ausgebildet ist, um homogene Grenzflächenbedingungen zwischen Polymermolekülen in den Polymerplatten und Flüssigkristallmolekülen in dem Flüssigkristallmaterial zu bewirken.
Holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Ausrichtschichten ein Material, wie beispielsweise ein oberflächenaktives Silanmaterial umfassen, das die Ausbildung von homeotroper Oberflächenverankerung zwischen den Substraten und dem Flüssigkristallmaterial induziert, um so homeotrope Grenzflächenbedingungen zwischen Polymermolekülen in den Polymerplatten und Flüssigkristallmolekülen in dem Flüssigkristallmaterial zu bewirken.
Farb-Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die eine erste, eine zweite und eine dritte holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche enthält, wobei die erste, die zweite und die dritte holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung in Funktion Licht einer ersten, einer zweiten bzw. dritten Wellenlänge reflektieren.
Farb-Projektionssystem, das eine erste, eine zweite und eine dritte holographisch ausgebildete reflektierende Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält, wobei die erste, die zweite und die dritte holographisch ausgebildete Anzeigeeinrichtung in Funktion Licht einer ersten, einer zweiten bzw. einer dritten Wellenlänge reflektieren.
Farb-Flüssigkristall-Anzeige nach Anspruch 8 oder System nach Anspruch 9, wobei die erste, die zweite und die dritte Wellenlänge ungefähr 465 nm, 545 nm bzw. 620 nm betragen.
Verfahren zum Ausbilden einer holographischen reflektierenden Anzeigeeinrichtung, die umfasst: Ausbilden eines ersten und eines zweiten Substrats (10); Ausbilden entsprechender Ausrichtschichten (14) zwischen jedem Substrat (10) und dem Flüssigkristallmaterial (16); Ausbilden eines Flüssigkristallmaterials (16) zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat; und Ausbilden einer Vielzahl von Platten aus anisotropem Polymer (20), die Phasentrennung des Flüssigkristallmaterials in eine Vielzahl von Flüssigkristallmaterialbereichen (22) bewirken, durch Bestrahlen der Anzeigeeinrichtung mit überlagernden Laserstrahlen.
Verfahren zum Ausbilden einer holographischen reflektierenden Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 11, wobei das Flüssigkristallmaterial (16) ein anisotropes Flüssigkristallmaterial, ein chiral-nematisches Flüssigkristallmaterial oder ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial ist.
Verfahren zum Ausbilden einer holographischen reflektierenden Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, das des Weiteren Indexanpassung des Flüssigkristallmaterials (16) und der Platten (20) aus anisotropem Polymer umfasst, um Verschwimmen auf der Anzeigeeinrichtung bei Betrachtung aus verschiedenen Betrachtungswinkeln zu reduzieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11–13, wobei die Vielzahl von Platten (20) aus anisotropem Polymer aus einem fotoaktiven Monomer und einem Fotoinitiator ausgebildet werden.
Verfahren zum Ausbilden einer holographischen reflektierenden Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, das des Weiteren Phasentrennung der Vielzahl von Platten (20) aus anisotropem Polymer von dem Flüssigkristallmaterial (16) durch Anwendung eines Lasers umfasst.
Verfahren zum Ausbilden einer holographischen reflektierenden Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei eine oder mehrere der Ausrichtschichten eine geschliffene Polymerschicht (14) umfassen, die zwischen den Substraten und dem Flüssigkristallmaterial ausgebildet ist, um homogene Grenzflächenbedingungen zwischen Polymermolekülen in den Polymerplatten und Flüssigkristallmolekülen in dem Flüssigkristallmaterial zu bewirken.
Verfahren zum Ausbilden einer holographischen reflektierenden Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei eine oder mehrere der Ausrichtschichten eine oberflächenaktive Silan-Schicht umfasst, die zwischen den Substraten und dem Flüssigkristallmaterial ausgebildet ist, um homeotrope Grenzflächenbedingungen zwischen Polymermolekülen in den Polymerplatten und Flüssigkristallmolekülen in dem Flüssigkristallmaterial zu bewirken.
Verfahren zum Ausbilden einer Farb-Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, das umfasst: Ausbilden einer ersten, einer zweiten und einer dritten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeigeeinrichtung unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 17; Ausbilden der ersten, der zweiten und der dritten holographische ausgebildeten reflektierenden Anzeigeeinrichtung so, dass jede der reflektierenden Anzeigeeinrichtungen in Funktion Licht einer ersten, einer zweiten bzw. einer dritten Wellenlänge reflektiert.
Verfahren zum Ausbilden eines Projektionssystems, das umfasst: Ausbilden einer ersten, einer zweiten und einer dritten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeigeeinrichtung unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 17; und Ausbilden der ersten, der zweiten und der dritten holographisch ausgebildeten reflektierenden Anzeigeeinrichtung so, dass die reflektierenden Anzeigeeinrichtungen in Funktion Licht einer ersten, einer zweiten bzw. einer dritten Wellenlänge reflektieren.