DE7416416U

DE7416416U - Zelle mit fluessigkristall

Info

Publication number: DE7416416U
Application number: DE19747416416
Authority: DE
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1973-05-17
Filing date: 1974-05-10
Publication date: 1976-05-06
Also published as: JPS5412068B2; DE2422784A1; JPS507552A

Description

PATENTANWÄLTE 14.838/9 40/Ja

Dr. rtr. rat. DIETER LOl/FS
Pipl.-Phyj. CLAUS POHLAU
Dipl.-lag. FRANZ LOHRENTZ Ö500 NÜRNBERQ

K f

Firma ASAHI KOGAEU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokio / Japan

Zelle mit Flüssigkristall

Die Erfindung betrifft eine Zelle mit Flüssigkristall, insbesondere für eine Vorrichtung aur Lichtmodulation, mit der die optische Doppelbrechung des Flüssigkristalle ausgenützt wird.

Nematische Flüssigkristalle können in zwei Klassen unterteilt werden: Positiv dielektrisch e^iisotrope Flüssigkristalle, die elektrische Dipole besitzen, die parallel zu den Hauptachsen der Flüssigkristallmoleküle liegen, und negativ dielektrisch anisotrope Flüssigkristalle, deren elektrische Dipole senkrecht zu den Hauptachsen der Flüssigkristallmo]eküle stehen. Diese nematischen Jlüesigkristalle verhalten sich wie ein einachsiges, optisch doppelbrechendes Medium und besitzen eine optische Achse, die parallel zu den

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Hauptachsen der Flüssigkristallmoleküle liegt.

Eine Zelle mit Flüssigkristall erhält man, wenn man einen positiv dielektrisch anisotropen nemo.tischen Flüssigkristall zwischen zwei durchsichtigen Elektroden, die sich gegenüberliegen und parallel zueinander sind, so anordnet, dass die Molekülhauptachsen des Flüssigkristalls parallel zu den Elektrodenflächen und senkrecht zueinander stehen. Eine solche Zelle mit Flüssigkristall wird zwischen einem Polarisator und einem Analysator angeordnet, die parallel odsr senkrecht zueinander stehen^und es wird eic t>aralloler

\ Lichtstrahl senkrecht auf die Zeile gerichtet. Auf diese

Weise kann die Intensität und/oder die Wollenlänge des Lichtes, das die Zelle durchtritt, in Abhängigkeit von dem angelegten elektrischen Feld geändert werden.

Wird ein negativ dielektrisch anisotroper, nematischer Flüssigkristall benützt, so kann die gleiche Lichtmodulation dadurch bewirkt werden, dass man die Zelle mit Flüssigkristall zwischen einem Paar orthogonal angeordneter Polarisatoren und Analysatoren anordnet. In diesem Fall hat die Zelle mit Flüssigkristall Ko lekii3Jiaupt achsen, die senkrecht zu den Elektrodenflächen orientiert sind. Die Benützung eines solchen negativ dielektrisch anisotropen nematischen Flüssigkristalls bringt jedoch einige Nachteile mit sich, beispielsweise das dynamische Streuungsphänomen und ein nied-

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viges Ansprechvermögen. Aus diesem Grund ist die Entwicklung einer Vorrichtung zur Lichtmodulation voranzutreiben, die einen positiv dielektrisch anisotropen, nematischen Flüssigkristall benützt, der kein dynamisches Streuphänomen mit sich führt.

Wird ein photoelektrischer Modulator mit einem positiv dielektrisch anisotropen nematischen Flüssigkristall in einem Anzeigegerät oder einer optischen Blende oder einem optischen Verschluß eingesetzt, so ist es wesentlich, die Flüssigkristallmoleküle über einen grösseren Bereich parallel mit den Elektrodenflächen einheitlich zu orientieren* Bekannt ist es, diese Orientierung dadurch zu erzeugen, dass man die durchsichtige». Elektrodenflächen in einer vorgegebenen Richtung mit Wolle oder einem ähnlichen Material direkt reibt. Mit dieser Technik ist es jedoch äusserst schwierig, die Molekülhauptachsen des Flüssigkristalls über einen genügend grossen Bereich parallel zu den Elektrodenflächen einheitlich zu orientieren. Dieses unmittelbare Reiben der Elektrodenflächen führt ausserdem die Gefahr mit sich, dass sich auf den Elektrodenflächen Schlieren bsw. Streifen bilden, die einen fehlerhaften Betrieb des Gerätes mit sich führen. Zur Überwindung dieses Problems ist es bereits bekannt, zur Erzielung einer gleichförmigen Orientierung die Grundplattenoberflächen mit Polyvinylalkohol zu überziehen lind diesen Überzug in einer vorgegebenen Richtung zu reiben.

In der deutschen Patentanmeldung P 24 06 350.1 wurde vorgeschlagen, eine gleichgerichtet ausgebreitete uüjjüö Schicht vcn Polyvinylalkohol auf die Qi? er flächen der Grundplatten aufzubringen.

Es besteht die Aufgabe, eine Zelle mit Flüssigkristall der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, dass sie den erforderlichen, grösseren Bereich einheitlich gleichgerichteter Flüssigkristallmoleküle aufweist, und einfach herzustellen ist.

Erfindungsgemass wird diece Aufgabe dadurch gelöst, dass zwei durchsichtige, in Abstand zueina^.r-er angeordnete Platten auf ihren einander zugewandten Flächen mit einer polarisierenden Schicht versehen sind und dass zwischen den polarisierenden Schichten der Flüssigkristall angeordnet ist. Bei dieser erfindungsgemässen Zelle können polarisierende Schichten aus Kunststoff benützt werden, die eine einheitliche Molekülrichtung aufweisen. Eine dieser polarisierenden Schichten bzw. Filme kann als Polarisator und die andere Schicht kann als Analysator dienen.

Im folgenden wird die erfindungsgemässe Zelle beispielhaft anhand der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt die schematische Ansicht einer Zelle mit Flüssigkristall entsprechend der

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In der Figur sind Ait 1 und 2 durchsichtige Platten, mit 3 und 4 durchsiehtige Elektroden, mit 5 und 6 polarisierende Scnichten. aus Kunotatoli, mxü y oiu Älmtcuidälialter-, mit 8 ein positiv dielektrisch anisotroper nematischer Flüssigkristall und mit 9 ein Steuerschaltkreis bezeichnet, der mit den durchsichtigen Elektroden 3 und 4- verbunden ist· Lie polarisierenden Schichten 5 und 6 aus Kunststoff können aus gestrecktem bzw. ausgebreitetem Polyvinylalkohol hergestellt sein, der einen, zweifarbigen, organischen Farbstoff absorbiert hat. Da die dünnen Schichten 5 und 6 in eine Sichtung gestreckt bzw. aus*zureitet wurden, besitzen die polaren Gxiippen. des Polyvinylalkohole eine konstante örieDitiei-uag, 'woraus resultiert, dass die Moleküle des Flüssigkristalls, die diese polarisierenden Kunststoffschichten berühren, so einheitlich orientiert sind, dass ihre Hauptachsen parallel zu der Richtung sind, in der die Schichten gereckt bzw. ausgebreitet oder ausgezogen oder gedehnt sind (deutsche Patentanmeldung P 24- 06 350.1). Sind daher die polarisierenden Schichten 5 und 6 so angeordnet, dass ihre Polaris at ions ebenen im rechten Winkel zueinander stehen, dann sind die Moleküle des positiv dielektrisch anisotropen, nematischen Flüssigkristalls, der zwischen diesen polarisierenden Schichten 5 und 6 angeordnet ist, einheitlich so orientiert, dass die Hauptachsen in rechtem Winkel zueinander stehen. Mit einem solchen nematischen Flüssigkristall erhält nan. eine optische Drehung, die mit der eines

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cholesterischen Flüssigkristalls identisch, ist. Das Licht, das durch, die polarisierende Schicht 5 hindurchtritt, wird daher um 90° gedreht, wenn es den Flüssigkristall 8 durchdringt, und kann daher auch durch die nachfolgende polarisierende Schicht tret€;n. Wird ein elektrisches Feld vermittels des Steuerschaltkreises 9 an die durchsichtigen Elektroden 3 und 4· gelegt und daait die Richtung der Hauptachsen dss Flüssigkeitskristalls parallel zur Sichtung des elektrischen Feldes ausgerichtet, so bewirkt der Flüssigkristall die optische Drehung nicht mehr. Unter diesen Bedingungen Jcann das Licht, das die polarisierende Schicht 5 durchtritt, die zweite polarisierende Schicht 6 nicht mehr durchstrahlen. Diese Erscheinung kann für die Lichtmodulation oder für ein Anzeigegerät ausgenutzt werden. Wird eine solche Flüssigkr-istallzelle "benutzt, die eine optische Drehung besitzt, so kann in einem anderen Fall die optische Drehung zum Zwecke der Lichtmodulation durch den Phasenübergang des Kristalls vom Flüssigkristallzustand ir. einen isotropischen Zustand oder einen Nicht-Flüssigkristallzustand ausgeschaltet werden, wobei die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle nicht verändert wird. Befindet sich, spezieller ausgedrückt, die Flüssigkristallzelle, die in Figur 1 dargestellt ist, im nematischen Flüssigkristallzustand, so kann Licht, das senkrecht auf die Zelle auftritt, die Zelle durchstrahlen, während bei einem Temperaturanstieg der Zelle, über den Übergangspunkt, der Flüssigkristall in den isotropischen Zustand übergeht und damit die optische Drehung ausgeschaltet ist und das

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Licht die Zelle niclit melir durchdringen kann. Diese Erscheinung kann sowohl zu Temperaturmessungen als auch zur Lichtmodulation und zur Anzeige ausgenützt werden, die durch Warme bewirkt wird. Zu diesem Zweck kann der nematische Flüssigkristall sowohl positiv, als auch negativ dielektrisch anisotrop sein.

Bei den bekannten Flüssigkristallzellen ist es nachteilig, dass die einheitliche Orientierung der Flüssigkristallmoleküle nicht über einen grösseren Bereich erhalten werden kann, und dass daher die Zellen bei der praktischen Anwendung in der Grosse begrenzt sind. Ausserdem benötigen die bekannten Zellen Polarisationsfilter, die ausserhalb der Zelle angeordnet sind. Mit der Erfindung wird in einfacher Weise eine verwendbare Zelle mit Flüssigkristall erhalten, die einen grösseren Bereich einheitlich orientierter Flüssigkristallmoleküle dadurch besitzt, dass die polarisierenden Schichten innerhalb der Zelle angeordnet sind.

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Claims

10. Dezember 1975

Hi-CO M Ü R ^; , I' ;- L ι

Aktenzeichen: G 74 16 416.2

Anmelderin: Firma ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokio / Japan

Schutzanspruch:

Zelle mit Flüssigkristall, insbesondere für eine Vorrichtung zur Lichtmodulation, welche zwei durchsichtige, in Abstand voneinander angeordnete Platten aufweist, zwischen denen der Flüssigkristall angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die durchsichtigen Platten (1, 2) auf ihren einander zugewandten Flächen jeweils mit einer orientierten, lichtpolarisierenden Schicht (5, 6) versehen sind,

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