FI89311C - Befordrande av spridningen i en spaenningskaenslig inkapslad vaetskekristall - Google Patents

Description

! 8 9 31Ί

Sironnan edistäminen jänniteherkässä kapseloidussa nestekiteessä Tämä keksintö liittyy yleisesti nestekidetekniikkaan ja tarkemmin sanottuna erääseen nestekidelaitteeseen, nestekidera-kenteeseen ja niiden käyttöön sekä menetelmään kirkkaiden merkkien tai vastaavien esittämiseksi tummaa taustaa vasten käyttämällä nestekideainetta, joka sijaitsee suoja-aineessa olevissa tiloissa. Lisäksi keksintö liittyy sellaisen hajonnan käyttöön nestekidenäyttölaitteessa valkoisen tai kirkkaan merkin muodostamiseksi sekä optisissa suljinlaitteissa, esimerkiksi kirkkauden säätöön, nestekidelaitteen valotehon/kontrastin parantamiseksi, erityisesti tyypissä, jossa käytetään koteloitua nestekidettä tai suoja-aineessa, kuten emulsiossa, olevaa nestekidemateriaalia, sekä menetelmiin sellaisten nes-tekidelaitteiden valmistusta ja käyttöä varten.

Keksintö liittyy myös eräänä toisena suoritusmuotona pleokroi-sen väriaineen käyttöön nestekiteessä siihen tulevan valon absorboimiseksi sekä vastaaviin menetelmiin sellaisten neste-.kiteiden valmistusta ja käyttöä varten.

Nestekidemateriaalia käytetään nykyään monissa erilaisissa laitteissa, kuten esimerkiksi optisissa laitteissa näyttöpäätteinä. Nestekiteiden eräs ominaisuus, joka tekee mahdolliseksi niiden käytön näyttöpäätteissä, on kyky hajottaa ja/tai absor-boida (erityisesti jos nestekiteeseen on sekoitettu pleokrois-ta väriainetta) valoa, kun nestekiteet ovat satunnaisesti suuntautuneet, sekä kyky läpäistä valoa, kun nestekiteet ovat järjestyneesti suuntautuneet.

Näyttöpääte, jossa käytetään nestekiteitä, näyttää usein tummia merkkejä harmaalla tai suhteellisen valoisalla taustalla. Monissa olosuhteissa haluttaisiin kuitenkin näyttää nestekide-materiaalia käytettäessä helposti suhteellisen kirkkaita merkkejä tai muita tietoja jne. suhteellisen tummalla taustalla. Saattaa myös olla toivottavaa parantaa näytetyn merkin ja näytön itsensä taustan välistä tehokasta kontrastia.

2 89311

Esimerkki sähköisesti herkästä nestekidemateriaalista ja sen käytöstä löytyy US-patentissa 3 322 485. Määrätyt nesteki-demateriaalityypit ovat herkkiä lämpötilalle, muuttaen optisia ominaisuuksia, kuten nestekidemateriaalin satunnaista tai järjestettyä suuntautumista, reaktiona lämpötilaan.

Nykyään nestekidemateriaaleja on kolme luokkaa, nimittäin koles-teeriset, nemaattiset ja smektiset. Keksinnön eri periaatteita voidaan käyttää yhden tai useamman eri nestekidemateriaalityy-pin tai niiden yhdistelmien yhteydessä. Tässä keksinnössä käytetään mieluimmin nemaattista nestekidemateriaalia tai nemaattisen ja jonkun kolesteerisen tyypin yhdistelmää. Tarkemmin sanoen on nestekidemateriaali mieluimmin toiminnallisesti nemaattinen, toisin sanoen se käyttäytyy kuten nemaatti-nen materiaali, eikä kuten muut tyypit. Toiminnallisesti nemaattinen tarkoittaa, että ulkoisten kenttien puuttuessa hallitsee nestekiteen rakenteellista vääristymää ainesilmiöi-den, kuten erittäin voimakkaiden vääntymien, kuten kolesteeri-sissa materiaaleissa, tai kerrostuman, kuten smektisessä materiaalissa, sijasta nestekiteen suuntautuminen sen rajojen kohdalla. Sen vuoksi olisivat kierteiset, ainesosat, jotka aiheuttavat taipumuksen kieroutumiseen, mutta eivät voi ylittää rajakohdistuksen vaikutusta, voisivat silti olla toiminnallisesti nemaattisia. Sellaisilla materiaaleilla tulisi olla positiivinen dielekt.rinen anisotropia. Erityisesti nemaat-t.isten nestekidemateriaalien on todettu olevan palautuvia, kun taas kolesteerinen materiaali ei tavallisesti ole palautuvaa.

Pleokroisia väriaineita on sekoitettu nestekidemateriaaliin muodostamaan sen kanssa liuos. Tavallisesti kohdistuu pleokroi-nen väriaine nestekidemateriaalin kanssa. Sen vuoksi pyrkivät sellaiset pleokroiset väriaineet toimimaan optisesti samalla tavoin kuin nestekidemateriaali reaktiona johonkin muuttuvaan parametriin, kuten sähkökentän käyttöön tai käyttämättä jättämiseen. Esimerkkejä pleokroisten väriaineiden käytöstä nestekidemateriaalin yhteydessä selitetään US-pat.enteissa 3 499 702 ja 3 551 026. Eräs etu käytettäessä pleokroista väriainetta 3 £9311 nestekidemateriaalin kanssa on, että ei tarvita polaroijaa. Pleokroisen laitteen kontrasti on kuitenkin nemaattisessa muodossa verrattain alhainen. Aikaisemmin voitiin kolestee-rista materiaalia lisätä nemaattiseen materiaaliin yhdessä väriaineen kanssa kontrastisuhteen parantamiseksi. Katso esimerkiksi Whiten ja muiden artikkelia julkaisussa Journal of Applied Physics, vuosikerta 45, n:o 11, marraskuu 1974 ss. 4718-4723. Kuitenkin, vaikka nemaattinen materiaali on, riippuen siitä kulkeeko sen poikki sähköinen kenttä vai ei, palautuva, pyrkii kolesteerinen materiaali tavallisesti alkuperäiseen nollakenttämuotoonsa, kun sähköinen kenttä poistetaan. Toinen varjopuoli käytettäessä pleokronista väriainetta liuoksessa yhdessä nestekidemateriaalin kanssa on, että väriaineen absorptio ei ole nolla kentän ollessa kytketty, vaan absorptio seuraa kentän ollessa kytketty järjestysparametria, joka on suhteessa väriaineiden suhteelliseen kohdistukseen tai on sen funkt io.

Nestekidemateriaali on tavallisesti anisotrooppista sekä optisesti (kahtaistaitteisuus) että, esimerkiksi jos kysymyksessä on nemaattinen materiaali, sähköisesti. Optisen anisotropian ilmaisee valon hajonta, kun nestekidemateriaali on satunnaisesti kohdistunut ja valon kulku nestekidemateriaalin läpi, kun se on kohdistunut järjestyneesti. Sähköinen anisotropia voi olla dielektrisyysvakion tai dielektrisvyskertoimen suhde nestekidemateriaalin kohdistukseen nähden.

Aikaisemmin ovat laitteet, joissa käytettiin nestekiteitä, kuten näyttöpäätelaitteet, olleet verrattain pieniä. Eräs syy on nestekiteiden juoksevuus (nestekidemateriaali saattaa pyrkiä valumaan, niin että näyttöön tulee paksuudeltaan erilaisia alueita). Tästä voi olla seurauksena, että näytön optiset ominaisuudet eivät ole yhdenmukaisia, näytön eri osien kontrastiominaisuudet saattavat vaihdella jne., ja paksuuden vaihtelut aiheuttavat puolestaan muutoksia tai asteittai-suuksia nestekidelaitteen optisissa ominaisuuksissa. Lisäksi 4 69311 aiheuttaa vaihtelu nestekidekerroksen paksuudessa vaihteluita nestekidekerroksen sähköisissä ominaisuuksissa, kuten kapasitanssissa ja impedanssissa, mikä edelleen heikentää suurikokoisen nestekidelaitteen yhdenmukaisuutta. Nestekidekerroksen vaihte-levat ominaisuudet voivat sitten myös aiheuttaa vastaavan muutoksen nestekidemateriaalin poikki kulkevassa tehollisessa sähkökentässä ja/tai reaktiona vakiosähkökenttään reagoida eri tavalla nestekiteen niillä alueilla, joiden paksuus on erilainen.

Tällaisten ongelmien voittamiseksi tulee nestekiteen paksuuden olla mahdollisimman yhdenmukainen. (Tässä käytettynä merkitsee käsite "nestekidemateriaali" itse nestekiteitä ja, riippuen asiayhteydestä, sen kanssa liuoksena olevaa pleokroista väriainetta) . Myös niiden elektrodien väli, jolla sähköinen kenttä saadaan aikaan sähkökidemateriaaliin, tulee olla mahdollisimman edullinen. Jotta sellainen optimipaksuus ja -väli voidaan säilyttää, on toleranssien oltava melko pienet. Pienten toleranssien ylläpitäminen rajoittaa laitekokoa käytettäessä sellaisia nestekiteitä, koska on varsin vaikeata ylläpitää ahtaita toleransseja esimerkiksi laajoissa pinnoissa.

Tämän keksinnön mukaan esitetty koteloitujen nestekiteiden käyttö on tehnyt mahdolliseksi nestekiteiden käytön suhteellisen suurikokoisissa näytöissä, kuten ilmoitustauluissa jne., ja eräs muu suuri— (tai pieni-)-mittainen käyttö voi olla optisena sulkijana valon kulun valvomiseksi alueelta toiselle, esimerkiksi rakennuksen ikkuna- tai ikkunankaltaisessa pinnassa. Tämä keksintö liittyy parannuksiin sellaisissa koteloiduissa nestekiteissä sekä nestekidemateriaalin valonhajotusominaisuuksiin vastakohtana esimerkiksi sen ominaisuuksiin valon absorptiossa (tavallisesti yhdessä pleokroisen väriaineen kanssa). Keksintö liittyy myös sellaisen materiaalin ja sellaisten ominaisuuksien käyttöön esimerkiksi siihen, että saadaan aikaan suhteellisen kirkas merkki tai informaatio suhteellisen tummalla tai värillisellä taustalla sekä suurissa että pienissä näytöissä, optisena sulkimena jne. Sellaisten suurten näyttöjen tai sulkimien 2 5 89311 pinta voi olla noin 0,1 m tai enemmänkin. Tämän keksinnön mukaan on nestekide mieluiten koteloitua tyyppiä. Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä sanotaan patenttivaatimuksien 1, 44-46 ja 50 tunnusmerkkiosissa.

Tässä käytettynä, liittyen tähän keksintöön, tarkoittaa koteloitu nestekidemateriaali nestekidemateriaalia olennaisesti suljetussa suoja-aineessa, kuten erillisinä koteloina tai kennoina, ja on mieluimmin nestekidemateriaalin ja suoja-aineen muodossa. Sellaisen emulsion tulee olla vakaa. Erilaisia menetelmiä koteloidun nestekidemateriaalin valmistusta ja käyttöä varten sekä niihin liittyvää laitetta esitetään seuraavassa.

Eräs tyypillinen tekniikan tason näyttö saattaa käsittää kan-natusaineen ja sen kannattaman nestekidemateriaalin. Näyttö on suhteellisen litteä ja sitä katsotaan suunnasta, josta niin sanottua etupintaa katsotaan. Kannatusaineen takapinnassa voi olla kevyt heijastava pinnoite, joka pyrkii tekemään tämän suhteellisen kirkkaaksi verrattuna suhteellisen tummiin merkeihin, joita muodostuu alueille, joissa on nestekidemateriaalia. (Taka-, etu-, ylä-, ala- jne. ovat käsitteitä, joita käytetään vain mukavuussyistä, eikä mikään pakota siihen, että käytössä katsomissuunta on esimerkiksi, kuten esitetään, vain ylhäältä jne.) Kun nestekidemateriaali on järjestyneesti suuntautunut, kulkee katsomiasuunnasta tuleva valo nestekidemateriaalin kautta valoa heijastavaan pinnoitteeseen ja myös silloin kun nestekidemateriaalia ei ole, kulkee suoraan valoa heijastavaan pinnoitteeseen, eikä katsomissuunasta havaita mitään merkkiä. Kuitenkin kun nestekidemateriaali on satunnaisesti suuntautunut, se absorboi osan ja hajottaa osan tulevasta valosta, niin että muodostuu suhteellisen tumma merkki suhteellisen vaaleaväriselle taustalle, esimerkiksi harmaalle värille, riippuen valoa heijastavasta pinnasta. Tämäntyyppisessä näy-tössä ei haluta nestekidemateriaalin hajottavan valoa, koska osa tuosta hajaantuneesta valosta ohjautuu takaisin katsomis-suuntaan, vähentäen siten merkin tummuutta tai kontrastia näytön taustan suhteen. Nestekidemateriaaliin lisätään usein pleokroista väriainetta absorbenssin, ja jos nestekidemateriaa- li on satunnaisesti suuntautunut, kontrastin parantamiseksi.

6 S 9 31Ί

Lyhyesti sanottuna, keksinnön yhden näkökohdan mukaan neste-kidemateriaali koteloidaan, toisen näkökohdan mukaan käytetään koteloitua nestekidemateriaalia nestekidelaitteissa, kuten suhteellisen suurissa näyttöpäätelaitteissa ja optisissa sul-kimissa, ja muiden näkökohtien mukaan on käytettävissä menetelmiä nestekidemateriaalin koteloimiseksi ja sellaista koteloitua nestekidemateriaalia käyttävien nestekidelaitteiden valmistamiseksi.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa voidaan laveasti sanoa, että nestekide hajottaa tai absorboi valoa ilman ennaltamäärät-tyä syöttöä, kuten sähkökenttää, ja sellaisen syötön vaikuttaessa vähenee hajonta tai absorptio. Absorptio lisääntyy, jos sellainen syöttö ei vaikuta, jos nestekiteeseen sekoitetaan pleokroista väriainetta.

Eräässä toisessa suoritusmuodossa, joka voi käsittää, mutta mieluummin ei käsitä, pleokroista väriainetta, liittyy keksintö lyhyesti sanottuna valon isotrooppiseen hajottamiseen neste-kidemateriaalilla ja sellaisen isotrooppisen valon käyttöön valkoisen tai kirkkaan muodon, merkin, tietojen jne. tuottaminen, erityisesti taustaan nähden, kun nestekidemateriaali on kentättömässä tai vääristyneesti kohdistetussa tilassa, tai värillisen tai tumman muodon, esimerkiksi saman kuin tausta, kun nestekidemateriaali on kentän vaikutuksesta yhdensuuntaisen tai järjestyneen kohdistuksen tilassa. Nestekidemateriaali hajottaa mieluummin lähes täydellisesti isotrooppisesti kun se on vääntyneesii kohdistunut. Isotrooppinen hajonta tarkoittaa, että kun valonsäde saapuu nestekidemateriaaliin, ei ole käytännöllisesti katsoen mitään keinoa ennustaa hajonneen valon poistumiskulmaa. Tässä suoritusmuodossa ei mieluummin käytetä pleokroista väriainetta, koska väriaine absorboisi valoa ja vähentäisi kirkkautta kun hajonta ja kirkastuminen olisivat tarkoituksena.

7 09311 Tässä käytettynä, keksintöön liittyen, tarkoittavat käsitteet vääntynyt kohdistus, satunnainen kohdistus ja kentätön tila olennaisesti samaa asiaa, nimittäin että nestekidemolekyylien suuntaus on vääntynyt tehokkaasti kaareutuvaan muotoon. Sellaisen väänt.ymisen saa aikaan esimerkiksi koteloiden seinä. Jossain määrätyssä kotelossa olevan nestekidemateriaalin nimenomainen vääntynyt kohdistus on tavallisesti olennaisesti sama kun sähkökenttä ei vaikuta. Toisaalta merkitsee tässä keksintöön liittyen käsite yhdensuuntainen kohdistus, järjestynyt kohdistus ja kenttätila, että kotelossa oleva nestekidemater iaJL > on yleisesti kohdistunut ulkopuolelta vaikuttavaan sähkökenttään nähden. Toiminnallisesti nemaattinen määritellään yllä.

Kotelo viittaa suojarakennetta tai -ainetta, joka ympäröi neste-kidemateriaalimäärää, ja "kotelointiaine" tai "materiaali" on sitä ainetta tai materiaalia, joista sellaiset kotelot tehdään. "Koteloitu nestekide" tai "koteloitu nestekidemateriaa-li" tarkoittaa nestekidemateriaalimäärää, joka on erillisinä tilavuuksina suljettu tai sisällytetty koteloint.laineeseen, kuten esimerkiksi kiinteään aineeseen erillisinä koteloina tai kuivina stabiileina emulsioina.

Tämän keksinnön kotelot ovat yleensä suunnilleen pallon muotoisia (vaikkakaan tämä ei sinänsä ole keksinnön edellytys), joiden halkaisija on noin 0,3-100 mikronia, mieluummin 0,1-30 mikronia, erityisesti 3-15 mikronia, esimerkiksi 5-15 mikronia.

Tämän keksinnön tekstiyhteydessä eivät kotelointi ja vastaavat käsitteet tarkoita yksinomaan koteloiksi yleisesti kutsuttujen tuotteiden muodostelmista, vaan myös stabiileiden emulsioiden tai dispersioiden muodostamista nestekidemateriaalista aineessa (kotelointiaine), mistä on tuloksena stabiileita, mieluummin kooltaan yhdenmukaisia, osasia yhtenäisessä ympäröivässä aineessa. Kotelointimenetelmät, joita yleensä kutsutaan mikro-koteloinniksi, johtuen kotelon koosta, tunnetaan tekniikassa hyvin (ks. esim. Asaji Kondon "Microcapsule Processing and Technology", jonka on kustantanut Marcel Dekker, Inc.) ja 8 89311 ammattimiehelle on mahdollista, ottaen huomioon tämän esityksen, määritellä sopivat kotelointiaineet ja -menetelmät nestekidemateriaaleja varten.

Nestekidelaite on nestekidemateriaalista muodostettu laite.

Tässä keksinnössä muodostetaan sellaiset laitteet koteloiduista nestekiteistä, jotka pystyvät sentyyppisiin toimintoihin, joihin nestekidemateriaali tyypillisesti on tottunut, joka sellainen nestekidelaite voi olla esimerkiksi näyttöpääte tai optinen suljin, joka reaktiona sähkökentän kytkemiseen tai poistamiseen vaikuttaa optisen säteilyn valittuun vaimentumiseen, käsittäen mieluummin aallonpituudet pitkäaaltoisesta infrapunasta ultraviolettiin.

Eräs menetelmä koteloitujen nestekiteiden valmistamiseksi on sekoittaa toisiinsa nestekidemateriaalia ja kotelointiainetta, johon nestekidemateriaali ei liukene ja antamalla erillisten, nestekidemateriaalia sisältävien, koteloiden muodostua.

Eräs menetelmä tehdä nestekidelaite, jossa on sellaisia koteloituja nestekiteitä, käsittää esimerkiksi sellaisen koteloidun nestekidemateriaalin sijoittamisen substraattiin. Lisäksi voi sellainen menetelmä käsittää välineen sähkökentän vaikuttamiseksi nestekidemateriaaliin sen ominaisuuksien muuttamiseksi.

Keksinnön erään muun piirteen mukaan sijoitetaan toiminnallisesti nemaattista materiaalia, johon on liuennut pleokroista väriainetta, yleisesti pallonmuotoiseen koteloon. Kun sähkökenttä ei vaikuta, vääntää kotelon seinä nestekiteen rakennetta niin, että se ja väriaine pyrkivät absorboimaan valoa riippumatta sen polarointisuunnasta. Kun sellaisen kiteen poikki suunnataan sopiva sähkökenttä, esimerkiksi sen akselin poikki, pyrkii nestekidemateriaali kohdistumaan yhdensuuntaiseksi sellaiseen kenttään nähden, mistä johto jen sellaisen materiaalin absorptio-ominaisuudet vähenevät oletettuun arvoon ?; g τ i -j

9 t· 7 O ; J

kun nestekidemateriaali on tasomuodossa. Sen varmistamisen helpottamiseksi, että riittävä sähkökenttä suunnataan kotelossa olevan nestekidemateriaalin, eikä pelkästään kotelointiai-neen, poikki, ja itse asiassa että jännitehäviö koteloiden seinien poikki olisi mahdollisimman vähäinen, on kotelointiai-neen dielektrisyysvakio ainakin yhtä suuri kuin nestekidemateriaalin pienempi dielektrisyysvakio toisaalta, ja suhteellisen suuri impedanssi toisaalta. Ihannetapauksessa tulisi koteloin-tiaineen dielektrisyysvakion olla lähellä nestekiteen suurempaa dielektrisyysvakiota.

Koteloituja nestekiteitä käyttävän nestekidelaitteen kontrastia voidaan parantaa valitsemalla sellainen kotelointiaine, jonka valontaitekerroin sopii nestekidemateriaalin tavalliseen valon-taitekertoimeen (so. kiteen optisen akselin suuntainen valontaitekerroin) . Ks. esim. Borne & Wolfin "Optics" tai Hartshore & Stewart in "Crystals and the Polarizing Microscope". Koteloin-tiainetta voidaan käyttää nestekidemateriaalin koteloimisen lisäksi koteloiden kiinnittämiseen niitä kannattavalle substraatille. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää muuta sideainetta pitämään nestekidekoteloita substraattiin nähden. Viimemainitussa tapauksessa on lisäsideaineen valontaitekerroin kuitenkin mieluummin sopiva kotelointlaineen valontaitekertoimeen nähden, jotta edellä selitetty parantunut kontrastiominaisuus säilyisi. Koska jonkin aineen valontaitekerroin on yleensä riippuvainen jännityksestä ja jännitys voidaan kohdistaa esimerkiksi kote-lointiaineeseen, saattaa olla tarpeellista ottaa huomioon tämä vaikutus sovittamalla yhteen nestekiteen, koteloin!iaineen ja mahdollisen sideaineen valontaitekertoimet. Jos lisäksi halutaan välttää irisointia, saattaa olla toivottavaa sovittaa valontaitekertoimet vain yhden aallonpituuden sijasta mahdollisuuksien mukaan kokonaiselle aallonpituusalueelle.

Tämän keksinnön mukaan on pallon muotoisen tai muuten kaareva- pintaisen kotelon, jossa nestekidemateriaali on, eräs piirre se, että nestekidemateriaali pyrkii seuraamaan kaarevuutta tai 10 f 9 31 ί muutoin kohdistumaan kotelon kaarevien pintojen suuntaiseksi.

Sen mukaisesti pyrkii nestekidemateriaali painumaan tai vääntymään johonkin nimenomaiseen muotoon, laskostuen eräässä mielessä itsensä päälle kun se seuraa kotelon seinää, niin että nestekidemateriaalia sisältävän tietyn kotelon optiset ominaisuudet ovat sellaiset, että olennaisesti kaikki siihen syötetty valo altistuu jollekin vaikutukselle, esimerkiksi hajoaa (jos fleokroista väriainetta ei ole) tai absorboituu (jos fleo-kroista väriainetta on), jos sähkökenttää ei käytetä, riippumatta saapuvan valon polarisaatiosuunnasta. Tämä vaikutus saattaa aiheuttaa hajaantumista ja siten opasiteettia ilman väriainettakin.

Eräs toinen piirre on kyky säätää kotelossa olevan nestekide-materiaalin tehollista paksuutta säätämällä sellaisen kotelon sisähalkaisijaa. Sellainen halkaisijan säätäminen voidaan toteuttaa koonerotusprosessilla koteloitujen nestekideiden valmistuksen aikana käyttämällä jotain monista tavanomaisista tai uusista lajittelumenetelmistä sekä valvomalla sekoituspro-sessia, aineosien määrää ja/t.ai sekoituksen aikana lisättyjen aineosien luonnetta. Valvomalla sellaista toleranssiparametriä suhteellisen ahtain toleranssein eivät myöhemmät toleranssi-vaatimukset sitten, kun lopullinen nestekidelaite valmistetaan käyttämällä koteloituja nestekiteitä, ole niin kriittisiä kuin edellytettiin entisissä laitteissa, joissa oli koteloimattomat nestekiteet.

Tämän keksinnön eräs muu ja erittäin merkittävä piirre on kuitenkin, että tämän keksinnön mukaisia koteloituja nestekiteitä käyttämällä valmistetun korkealaatuisen nestekidelaitteen koolla ei näytä olevan rajaa. Tarkemmin sanottuna sulkemalla erillisiä nestekidemateriaalimääriä esimerkiksi selitettyihin koteloihin päästään eroon ongelmista, jotka estivät aikaisemmin nestekidemateriaalin käytön suurikokoisissa laitteissa, koska kukin kotelo voi itse asiassa vielä toimia itsenäisenä nesteki-delaitteena. Lisäksi sallivat kunkin kotelon fysikaaliset n 59311 ominaisuudet mieluummin sen vielä tulla asennetuksi käytännöllisesti katsoen mihin tahansa ympäristöön, mukaanluettuna sellaiseen, jossa useita muita sellaisia nestekidekoteloita on kiinnitetty substraattiin tai muuten kannatettu käytettäväksi reagoimaan jonkintyyppisen herätelähteen, kuten esimerkiksi sähkö- tai magneettikentän, käyttöön ja poistoon. Tämä piirre tekee myös mahdolliseksi sijoittaa nestekidemateriaali vain valituille alueille optisessa laitteessa, kuten suurissa näytöissä (esim. ilmoitustauluissa), optisissa sulkimissa jne.

Keksinnön ja keksijän löydön mukaisia tärkeitä huomioita ovat, että kotelointiaine, jonka sähköiset, ominaisuudet sopivat ennaltamäärät.yllä tavalla siihen koteloidun nestekidemateriaal in sähköisiin ominaisuuksiin, ja on lisäksi mieluummin optisesti sovitettu sellaisen nestekidemateriaalin optisiin ominaisuuksiin, tekee mahdolliseksi nestekidemateriaalin tehokkaan ja korkealuokkaisen toiminnan reaktiona ulkopuolisen lähteen aiheuttamaan herätteeseen tai herätteen puuttumiseen, ja että kotelointiaineen keskinäinen vaikutus nestekidemateriaalin kanssa vääristää viimemainittua ennaltamäärätyllä tavalla muuttaen nestekidemateriaalin toimintatapaa. Ottaen huomioon viimemainitun absorboivat tai sulkevat nestekiteet valon sen läpäisemisen sijasta, jos ne pakotetaan vääntymään yleisesti yhdensuuntaiseen tai mukailevaan kohdistukseen kotelon seinän kanssa, jos niihin ei suunnata sähkökenttää ja ne toimivat kaikenlaisen tulevan valon suhteen, riippumatta sellaisen tulevan valon mahdollisen polarisaation suunnasta.

Tämän keksinnön erään näkökohdan mukaan voi nestekidenäyttö saada aikaan suhteellisen kirkkaita tai valkoisia merkkejä, tietoja jne., suhteellisen tummalla taustalla, jolloin kirkkaan merkin saa aikaan nestekidemateriaali, joka on satunnaisesti suuntautunut (mieluummin ilman pleokroista väriainetta, joka absorboisi ja vähentäisi hajontaa), taustan saa aikaan esimerkiksi järjestetysti suuntautunut nestekidemateriaali ja sen vuoksi optisesti läpikuultava ja/tai näytön alueet, joissa nestekidemateriaalia ei ole. Kun nestekidemateriaali on 12 ''3 9 3 1 1 kohdistunut yhdensuuntaisesti tai järjestyneesti, näkyy vain suhteellisen tumma tausta, jonka muodostaa esimerkiksi absorboija. Edellä mainittu saadaan aikaan käyttämällä suhteellisen pieniä tehovaatimuksia, mahdollisimman vähän nestekidemateriaalia ja valaistusta, joka tulee joko katsomis-puolelta tai -suunnasta tai näytön takaa tai ei-katselupuolelta. Keksinnön periaatteita voidaan myös käyttää esimerkiksi optisessa sulkimessa tai valaistuksen säätölaitteessa kirkkauden säätämistä varten.

Lyhyesti sanottuna käsittää nestekidelaite nestekidemateriaalin valon selektiivisesti pääasialliseen hajottamiseen tai läpäisyyn reaktiona ennaltamäärättyyn syöttöön sekä kannatusaineen nestekidemateriaalin pitämiseksi siinä. Suositussa suoritusmuodossa on nestekidemateriaali tyypiltään koteloitua, joka saa siihen tulevan valon hajoamaan olennaisesti isotrooppisesti, mikä käsittää sen, että osa sellaisesta valosta hajoaa takaisin katsomissuuntaa kohti, esimerkiksi huomioitsijan silmään. Sellainen nestekide on mieluummin toiminnallisesti nemaattinen, sen dielektrinen anisotropia on positiivinen ja sen tavallinen valontaitekerroin sopii olennaisesti sen suoja- tai koteloin-tiaineeseen.

Eräässä suoritusmuodossa heijastaa kannatusaine sisäisesti suuren osan nestekidemateriaalin hajottamasta valosta täysin takaisin nestekidemateriaaliin valaisten sen ja aiheuttaen lisää isotrooppista hajontaa sekä nestekidemateriaalin ulkonäön kirkastumisen, esimerkiksi huomioitsijan silmälle. Kannatus-aineen sisäisen heijastusominaisuuden voi saada aikaan sellaisen taustapinnan rajapinta jonkin toisen aineen, kuten kiinteän aineen, nesteen tai kaasun, vieläpä ilman kanssa, sillä edellytyksellä, että kannatusaineen valontaitekerroin on suurempi kuin sellaisen toisen aineen valontaitekerroin. Kannatusaine voi olla muodostettu useista komponenteista, joihin voi kuulua esimerkiksi suoja-/koteloint.iaine (tai aine, jonka kanssa nestekidemateriaali muodostaa emulsion), lisämäärät sellaista ! 3 9931 1 kotelointi- tai muuta materiaalia, kiinnitysainetta, kuten muovikelmua tai lasia jne., joista kukin selitetään tuonnempana.

Kannatusaineen takasivu voi olla optisesti läpäisevä, niin että valo, joka kohtaa sellaisen pinnan olennaisesti kohtisuorassa, läpäisee sen. Valoa absorboiva musta tai värillinen materiaali sellaisen takapinnan tuolla puolen voi auttaa tummentamaan tai värittämään näkyvää taustaa, jolle nestekidemateriaa-lin muodostamat merkit ilmestyvät. Nestekidemateriaalin järjestynyt kohdistus eliminoi ainakin olennaisesti isotrooppisen hajonnan, niin että olennaisesti kaikki nestekidemateriaalin läpi kulkeva valo kulkee myös kannatusaineen takapinnan läpi.

Eräässä vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa voidaan kannatusaineen takapintaan pinnoittaa esimerkiksi höyrystysmenetelmällä viritetty dielektrinen pinnoite saamaan aikaan selektiivinen konstruktiivinen ja destruktiivinen optinen interferenssi. Sellaisen viritetyn dielektrisen pinnoitteen paksuus on funktio lambdasta (λ) jaettuna kahdella, jossa lambda on laitteessa käytetyn valon aallonpituus. Konstruktiivinen interferenssi parantaa sisäistä heijastumista, erityisesti pienentämällä sitä avaruuskulmaa, jossa valo ei täysin heijastu sisäisesti kannatusaineeseen, minkä vuoksi sellainen interferenssi kirkastaa edelleen nestekidemateriaalien merkkejä.

Keksinnön mukaisessa nestekidenäytössä voi valo tulla etu- tai katselupuolelta. Vaihtoehtoisesti voi valo tulla takapuolelta, mieluummin maskin tai suuntaajan läpi nestekidemateriaalin täysin läpäisemän valon ohjaamiseksi pois kentästä tai katsomis-kulmasta katsomispuolella. Nestekidemateriaalin hajottama valo, joka on katsomiskulmassa, kuitenkin näkyy.

Nemaattiseen nestekidemateriaaliin voidaan lisäksi lisätä koles-teeristä materiaalia ensin mainitun jouduttamiseksi palaamaan vääntyneeseen kohdistuskuvioon, joka yleisesti seuraa kotelon tai kennon seinää, kun sähkökenttä kytketään irti, erityisesti jos kotelot, ovat suhteellisen suuria. Haluttaessa voidaan 14 59311 nestekiteeseen sekoittaa myös viskositeettiä säätävää lisäainetta. Lisäksi voidaan nestekiteeseen käyttää lisäainetta, joka auttaa pakottamaan kotelossa olevan nestekiderakenteen suosittuun kohdistukseen.

Keksinnön nämä ja muut suoritusmuodot selviävät seuraavan selityksen edistyessä.

Seuraava selitys ja siihen liittyvät piirustukset esittävät yksityiskohtaisesti keksinnön määrättyjä valaisevia suoritusmuotoja, jotka kuitenkin viittaavat. vain muutaman niistä useista periaatteista, joiden mukaan keksinnön periaatteita voidaan käyttää.

Oheistetuissa piirustuksissa:

Kuvio 1 on kaavamainen esitys tämän keksinnön mukaisesta neste-kide laitteesta .

Kuviot 2 ja 3 ovat suurennettuja kaavamaisia kuvia tämän keksinnön nestekidekotelosta, vastaavasti kentättömässä tai kenttä-irti-tilassa ja sähkökenttä kytketty- tai kenttätilassa. Kuviot 4 ja 5 ovat kaavamaisia esityksiä tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta nestekidelaitteesta, vastaavasti kentättömässä ja kenttätilassa.

Kuvio 6 on kaavamainen esitys tämän keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesta nestekidelaitteesta, jossa käytetään ilmarakoa täydellisen sisäisen heijastumisen aikaansaamiseksi. Kuviot 7 ja 8 ovat kaavamaisia esityksiä erään tämän keksinnön mukaisen muun suoritusmuodon nestekidelaitteesta, jossa käytetään optisia interferenssiperiaatteita vastaavasti kentättömässä tilassa ja kenttätilassa.

Kuvio 9 on isometrinen kuva tämän keksinnön mukaisesta nesteki-denäyttölaitteesta, joka voidaan muodostaa mistä tahansa tässä esitetystä suoritusmuodosta.

Kuvio 10 on osittainen kaavamainen pystykuva nestekidelaitteen eräästä muusta suoritusmuodosta, jossa käytetään jatkuvia nestekidemateriaalikerroksia sekä katkaistuja elektrodeja.

P. 9 λ 1 I

15 ' 7 w ‘ 1

Kuvio 11 on kuvion 10 suoritusmuodon kaavamainen isometrinen kuva, josta osa on poistettu.

Kuvio 12 on keksinnön mukaisen, likimääräisesti suhteutetun, nestekidenäytön kaavamainen kuva, joka esittää tarkemmin kanna-tusainekerrosten ja koteloitujen nestekiteiden kerroksen edustavan kokosuhteen useita tässä selitettyjä suoritusmuotoja varten.

Kuvio 13 on kaavamainen kuva nemaattisesta nestekidekotelosta, jossa on kolesteerista lisäainetta ja jota voidaan käyttää useissa tässä esitetyistä suoritusmuodoista.

Kuviot 14 ja 15 ovat kaavamaisia kuvia vielä eräästä muusta nestekidelaitteen suoritusmuodosta, jossa on valonsäädön kalvo-ohjaaja, johon valaistus tulee ei-katsomispuolelta, vastaavasti kenttätilassa ja kentättömässä tilassa.

Kuvio 16 on kuvioiden 14 ja 15 kaltainen kuva, kuitenkin niin, että valonsäädön kalvo-ohjaaja on liimattu kannatusaineeseen. Kuvio 17 on kuvioiden 2 ja 3 kaltainen kaavamainen kuva, joka esittää koteloidun nestekiteen erästä vaihtoehtoista suoritusmuotoa.

Kuvio 18 on kaavamainen esitys keksinnön mukaisesta nestekide-laitteesta, jossa nestekiteessä käytetään pleokroist.a väriainetta.

Kuvio 19 on suurennettu osakuva kuvion 9 nestekidenäyttölait-teesta, josta osa on poistettu, mutta jossa on pleokroista väriainetta, kuten esim. kuviossa 18 esitetyssä suoritusmuodossa. Kuvio 20 esittää keksinnön mukaisen nestekidekotelon sähköistä piirikaaviota kentän ollessa kytkettynä.

Viitaten kuvioihin 1, 2 ja 3 esitetään niissä tämän keksinnön mukaan käytettyä nestekidemateriaalia. Kuviossa 1 esitetään tämän keksinnön mukainen nestekidelaite 10. Laite 10 käsittää koteloitua nestekidemateriaalia 11, jota kuvioissa 1-3 esittää yksi ainoa kotelo. Vaikka kotelot esitetään piirustuksissa kaksiulotteisina ja sen vuoksi tasomuodossa, on selvää, että kotelot ovat kolmiulotteisia, mieluimmin pallon muotoisia.

h 89311

Kotelo 11 esitetään kiinnitettynä mieluummin läpinäkyvään kannatusaineeseen 12, jossa on ylä- ja alaosat 12a, 12b, jotka voivat olla keskenään yhteistä rakennetta. Laite 10 käsittää myös parin elektrodeja 13, 14 sähkökentän suuntaamiseksi neste-kidemateriaalin poikki kun kytkin 15 suljetaan elektrodien magnetoimiseksi tavanomaisesta jännitelähteestä 16.

Tämän keksinnön pääasiallisin piirre on, että sellainen koteloitu nestekidemateriaali hajottaa isotrooppisesti siihen törmänneen valon, kun kide on kentättömässä, satunnaisesti suunnatussa tilassa, ja järjestyneessä kenttätilassa sellainen aine on olennaisesti optisesti läpäisevää.

Kotelo 11 voi olla yksi useista koteloista, jotka on muodostettu erillisinä, tai mieluummin, jotka on muodostettu sekoittamalla nestekidemateriaalia niinkutsuttuun kotelointimateriaaliin tai suoja-aineeseen, jotta muodostuisi emulsio, joka mieluummin on stabiili. Emulsio voidaan kiinnittää kannatusaineosiin 12a, 12b tai sijoittaa niiden ja elektrodien 13, 14 väliin, kuten on esitetty. Haluttaessa voivat kannatusaine 12 ja niinkutsuttu koteloint.iaine tai suoja-aine olla samaa materiaalia. Eräänä muuna vaihtoehtona voivat kannatusaineen ylä- ja alaosa tai toinen niistä olla muovinkaltaista, lasista tai vastaavaa, mieluummin läpinäkyvää, kiinnitysmateriaalia. Tässä viimemainitussa tapauksessa voidaan elektrodit kiinnittää sellaiseen kiinnitysaineeseen ja koteloitu nestekidemateriaali/emulsio, joka käsittää useita koteloita 11, voidaan esimerkiksi sijoittaa sellaisen kiinnitysaineen 12a, 12b väliin muodostamaan laite 10, kuten seuraavassa yksityiskohtaisemmin tullaan selittämään.

Heijast.usaine 18 muodostaa välipinnan 19 kannatusaineen osan 12b kanssa, jotta saataisiin aikaan haluttu sisäinen kokonais-heijastustoiminto. Johtuen kokonaisheijastusperiaatteen käytöstä, valaisee kotelossa 11 olevan nestekidemateriaalin tuleva valo, jota esimerkiksi edustaa valonsäde 17 ja jonka nestekide hajottaa isotrooppisesti laitteessa 10, niin että 17 $9311 katselualueelta 20, kannatusaineen yläosan 12a tuolla puolen, näkyy nestekidemateriaali 11 valkoisena tai suhteellisen kirkkaana kun se on kentättömässä tilassa, esimerkiksi kytkin 15 on auki. Tämän keksinnön sisäisen kokonaisheijastuksen periaate tehostaa hajontaa, ja kirkastaa sen vuoksi koteloiden neste-kidemateriaalin muodostamien merkkien visuaalista/optista ulkonäköä. Heijastuspinnan 18 pohjaan voidaan, etäälle välipin-nasta 19, kiinnittää mustasta tai värillisestä materiaalista tehty valoa absorboiva kerros 21 absorboimaan kerrokseen 21 tulevaa valoa.

Elektrodi 13 voi olla kannatusaineen alaosaan 12b tyhjöpinnoi-tettua tinaoksidia ja elektrodi 14 voi olla sähköä johtavaa painoväriä, joka on sivelty suoraan nestekidemateriaaliin, tai se voi olla elektrodin 13 kaltainen. Kumpaankin elektrodiin voidaan käyttää myös muuta elektrodimateriaalia ja sen kiinnitystapoja. Esimerkkeihin kuuluvat tinaoksidi ja antimonilla seostettu tinaoksidi. Elektrodit ovat mieluummin suhteellisen ohuita, esimerkiksi noin 200 Ängströmin paksuisia, ja läpinäkyviä, niin että ne eivät merkittävästi vaikuta neste-kidelaitteen 10 optiikkaan.

Koteloitu nestekidemateriaali 11 käsittää kotelon 32 sisätilassa 31 säilytettyä nestekidettä 30. Kukin kotelo 32 voi olla erillinen tai vaihtoehtoisesti voidaan nestekidettä säilyttää suoja-aineen tai niinsanotun kotelointimateriaalin stabiilissa emulsiossa 33, joka pyrkii muodostamaan useita kotelomaisia ympäristöjä nestekidemateriaalin säilyttämiseksi. Esityksen yksinkertaistamiseksi esitetään kotelot 32 erillisinä koteloina suoja-aineessa tai kotelointimateriaalissa 33, jonka kokonaismäärästä se mieluummin on muodostettu. Kotelo 32 on mieluummin yleisesti pallon muotoinen, ja nestekide 30 on nemaattista tai toiminnallisesti nemaattista nestekidemateriaalia, jonka dielektrinen anisotropia on positiivinen. Keksinnön periaatteet ovat kuitenkin voimassa, vaikka kotelo 32 on muunkin kuin pallon muotoinen, kunhan sellainen muoto tarjoaa halutut optiset 1. ϋ9311 ja sähköiset ominaisuudet, jotka vaikuttavat tyydyttävästi yhdessä nestekidemateriaalin 30 ominaisuuksien, kuten esimerkiksi valontaitekertoimen, kanssa, ja sallii riittävän osan sähkökenttää vaikuttaa poikki nestekiteen 30 itsensä, jotta nestekiteeseen saataisiin haluttu järjestynyt tai yhdensuuntainen kohdistus, kun se halutaan kenttätilaan. Muodon tulee myös pyrkiä vääristämään nestekidemateriaalia kun ollaan ken-tättömässä tai satunnaisesti kohdistetussa tilassa. Erityinen etu kotelon 32 suositulle pallon muodolle, on vääristymä, jonka se saa aikaan nestekiteessä 30, kun ollaan kentättömässä tilassa. Tämä vääristymä johtuu ainakin osittain koteloiden suhteellisista suuruuksista ja nestekiteen kaltevuudesta, joiden tulee mieluummin olla suunnilleen samoja tai ainakin samaa suuruusluokkaa. Lisäksi on nemaattisella nestekidemateriaa-lilla nestemäisen väliaineen kaltaisia ominaisuuksia, jotka helpottavat sen mukautumista tai vääristymistä kotelon seinän muotoon, kun sähkökenttää ei ole. Toisaalta, kun sähkökenttä vaikuttaa, muuttuu sellainen nemaattinen materiaali suhteellisen helposti järjestyneeseen kohdistukseen sellaisen kentän suhteen.

Muuntyyppistä nestekidemateriaalia kuin nemaattista tai erityyppisiä nestekidemateriaalien ja/tai muiden lisäaineiden yhdistelmiä voidaan käyttää yhdessä suositun nestekidemateriaa-lin kanssa tai sen sijasta niin kauan kuin koteloitu nestekide on toiminnallisesti nemaattinen. Kolesteeriset ja smektiset nestekidemateriaalit ovat tavallisesti kokonaismagnetoitavia.

On vaikeampaa rikkoa niiden kokonaisrakennetta kotelon seinän muotoon ja kotelon energiatarkasteluihin mukautumista varten.

Viitaten kuvioihin 2 ja 3, esitetään kaavamainen kuvaus yksittäisestä, nestekiteen 30 sisältävästä, kotelosta vastaavasti kentättömässä tilassa ja kenttätilassa. Koteloissa 32 on yleisesti sileä kaareva sisäseinäpinta 50, joka muodostaa rajan tilalle 31. Seinäpinnan 50 ja koko kotelon 32 varsinaiset mittaparametrit liittyvät kotelossa olevaan nestekiteen 30 määrään ja mahdollisesti siinä olevan yksittäisen nestekide- 19 89311 materiaalin muihin ominaisuuksiin. Lisäksi kohdistaa kotelo 32 voiman nestekiteisiin 30 pyrkien paineistamaan tilan 31 tai ainakin pitämään paineen siinä olennaisesti vakiona. Seurauksena edellisestä, ja johtuen nestekiteen pintaa kostuttavasta luonteesta, vääristyvät nestekiteet, jotka tavallisesti vapaassa tilassa pyrkisivät olemaan yhdensuuntaisia, vaikka ehkä satunnaisesti jakautuneita, käyräksi suunnassa, joka on yleisesti sisäseinäpinnan 50 suhteellisen läheisen osan kanssa yhdensuuntainen. Johtuen sellaisesta vääristymästä varastoiva' nestekiteet kimmoenergiaa. Kuvauksen yksinkertaistamiseksi esitetään lähimpänä sisäseinän pintaa 50 nestekidemolekyylikerros 51, jonka suuntaa edustavat vastaavat katkoviivat 52. Neste-kidemolekyylien 52 suunta on vääntynyt kaareksi, joka on yhdensuuntainen seinäpinnan 50 läheisen alueen kanssa. Viitenumero 53 esittää kotelossa olevien, poispäin rajakerroksesta 52 olevien, suuntakuviota. Nestekidemolekyylien suunta esitetään kerroksittain, mutta on selvää, että itse molekyylit eivät rajoitu sellaisiin kerroksiin. Sen vuoksi määrää seinällä olevan rakenteen 52 organisaatio ennalta yksittäisessä kotelossa olevan organisaation, joka on pysyvä, jos siihen eivät vaikuta ulkopuoliset voimat, esimerkiksi sähkökenttä. Kun sähkökenttä poistetaan, palautuu suuntaus alkuperäiseen, joka esitetään kuviossa 2.

Nemaattistyyppinen materiaali asettuu tavallisesti yhdensuuntaiseen muotoon ja on tavallisesti herkkä optiselle polarointi-suunnalle. Koska kuitenkin koteloidussa nestekiteessä 11 oleva materiaali 52 on vääristynyt tai pakotettu kaarevaan muotoon kotelon 32 kaikissa kolmessa ulottuvuudessa, omaksuu sellainen, sellaisessa kotelossa oleva, nemaattinen nestekide-materiaali parantuneen ominaisuuden ollessaan tunnoton tulevan valon optisen polaroinnin suunnalle. Nyt on lisäksi todettu, että kun kotelossa 32 olevaan nestekidemateriaaliin 30 on liuotettu pleokroista väriainetta, jonka normaalisti voisi myös odottaa olevan herkkä optiselle polaroinnille, ei enää ole sitä, koska väriaine pyrkii seuraamaan erillisten nestekidemolekyylien 52 kaarevaa suuntautumista tai vääristymistä.

20 «9311

Johtuen nestekiteen kyvyttömyydestä kohdistua yhdenmukaisesti seinän 50 suunnassa ja kimmoenergian minimitarpeesta on kotelossa 32 olevassa nestekiteen 30 yleisesti pallon muotoisessa suuntauksessa epäjatkuvuuskohta 55. Sellainen epäjatkuvuus-kohta on kolmiulotteinen ja se on hyödyllinen vääristettäessä edelleen nestekidettä 30, jotta mahdollisuus, että nestekide olisi herkkä tulevan valon optisen polaroinnin suunnalle, vähenisi. Epäjatkuvuusulkonema 55 pyrkisi aiheuttamaan hajontaa ja absorptiota kotelossa, ja nestekidemolekyylien tangentiaalinen ja rinnakkainen kohdistus koteloiden sisäseinäpinnan 50 joidenkin osien suhteen aiheuttavat molemmat hajontaa ja absorptiota kotelossa 32. Kun esimerkiksi sähkökenttä kytketään, kuten kuviossa 3 esitetään, ei epäjatkuvuuskohtaa enää ole, niin että sellaisella epäjatkuvuuskohdalla on minimivaikutus optiseen läpäisevyyteen, kun koteloitu nestekide 11 on kenttä-tai kohdistetussa tilassa.

Vaikka edellä oleva tarkastelu on perustunut nestekidemateriaa-lin homogeeniseen suuntautumiseen (yhdensuuntainen kotelon seinään nähden), ei se ole keksinnön edellytyksenä. Ainoa vaatimus on,että seinän ja nestekiteen välinen vaikutus saa aikaan nestekiteessä lähellä seinää suuntautumisen, joka on yleisesti yhdenmukainen ja kappaleittain jatkuva, niin että nestekide-materiaalin keskimääräinen avaruussuuntautuminen poikki kotelon tilavuuden on voimakkaasti kaareva ja että nestekiderakenteen suuntauksessa ei ole rinnakkaissuuntaa, kun sähkökentän vaikutus on poissa. Juuri tämä voimakkaasti kaareva suuntaus aiheuttaa tunnottomuuden hajonnalle ja polaroinnille, mikä on tämän keksinnön piirre.

Kenttätilassa tai missä tahansa muussa tilassa, joka saa neste-kiteen olemaan järjestyneessä tai yhdensuuntaisessa kohdistuksessa, kuten kuviossa 3 esitetään, läpäisee koteloitu nestekide 11 olennaisesti kaiken siihen tulevan valon ja pyrkii olemaan näkymätön kannatusaineessa 12. Toisaalta absorboituu osa tulevasta valosta, mutta osa siitä pyrkii myös hajoamaan 21 69311 isotrooppisesti kannatusaineeseen 12 keritättömässä tilassa, kun nestekide on vääristyneest.i kohdistunut, mitä joskus kutsutaan satunnaiseksi kohdistumiseksi, kuten esimerkiksi kuviossa 2 esitetään. Käyttämällä sisäistä kokonaisheijastusta voidaan sellainen isotrooppisesti hajonnut valo suunnata uudelleen koteloituun nestekiteeseen kirkastaen sitä siten ja pyrkien saamaan sen näyttämään valkoiselta katselijalle tai katselulaitteelle.

Kotelointimateriaalin 32 valontaitekerroin ja nestekiteen tavallinen valontaitekerroin pitäisi sovittaa yhteen mahdollisimman hyvin kun ollaan kenttätilassa tai nestekide on järjestäytyneesti suuntautunut, jotta vältettäisiin optinen vääristyminen , joka johtuu tulevan valon taittumisesta sen kulkiessa läpi. Kuitenkin, kun nestekidemateriaali on kohdistunut vääristyneestä tai satunnaisesti, so. kenttää ei ole, on valontaittokertoi-missa eroa nestekiteen 30 rajan ja kotelon 32 seinän kohdalla, niin että nestekiteen erikoinen valontaittokerroin on suurempi kuin kotelointiaineen valontaittokerroin. Tämä aiheuttaa valon taittumista nestekidemateriaalin ja suoja- tai kotelointiaineen tuossa jakopinnassa tai rajassa, ja siten lisää hajontaa. Valo, joka siten edelleen hajaantuu, heijastuu sisäisesti nestekiteen ulkonäön kirkastamiseksi lisää. Sellaista erilaisten valontaitekertoimien ilmenemistä kutsutaan kahtaistaittei-suudeksi. Kahtaistaitteisuuden periaatteita selitetään Searsin julkaisussa "Optics" ja Hartshornen ja Stewartin julkaisussa "Crystals and the Polarizing Microscope", joiden asiaankuuluvat esitykset on liitetty tähän viitteenä. Koteloin-ti- tai suoja-aineen 32 ja kannatusaineen 12 valontaittokertoi-met. ovat mieluummin samat, jotta ne käyttäytyisivät optisesti kuin sama materiaali, niin että vältetään optinen lisäjakopinta.

Niin kauan kuin nestekidemateriaalin tavallinen valontaittokerroin on lähempänä niinsanotun kotelointiaineen valontaitto-kerrointa kuin erikoinen valontaittokerroin, tapahtuu hajonnassa muutos siirryttäessä kenttätilasta kentättömään tilaan ja 22 5931 1 kääntäen. Seurauksena on maksimikontrasti, kun tavallinen valontaittokerroin sopii väliaineen valontaittokertoimeen. Kertoimien yhteensopimisen läheisyys riippuu laitteen halutusta kontrasti- ja läpäisevyysasteesta, mutta kiteen tavallinen valontaittokerroin ja väliaineen kerroin eroavat mieluummin enintään 0,1, mieluummin 0,03, mieluimmin 0,01, erityisesti 0,001. Sallittu ero riippuu kotelon koosta.

Kuviossa 3 esitetty sähkökenttä kohdistetaan toivottavasti suurimpaan osaan kotelossa 32 olevaa nestekidettä, sen sijaan että se hajotetaan tai lasketaan olennaisesti kotelointima-teriaaliin. Jännitehäviön ei tulisi olla huomattava poikki tai läpi materiaalin, josta kotelon 32 seinä 54 on muodostettu, vaan jännitehäviön tulisi sen sijaan tapahtua kotelon 32 tilassa 31 olevan nestekiteen 30 poikki.

Kotelointiaineen sähköisen impedanssin tulisi mieluummin olla itse asiassa niin suuri suhteessa koteloidussa nestekiteessä 11 olevan nestekiteen sähköiseen impedanssiin, että oikosulku ei tapahdu yksinomaan seinän 54 läpi, esimerkiksi pisteestä A vain seinän kautta pisteeseen B, nestekiteen ohittaen. Sen vuoksi tulee esimerkiksi tehollisen impedanssin vain seinän 54 läpi tai kautta pisteestä A pisteeseen B kulkevaan indusoituun tai siirrosvirtaan olla suuremman kuin impedanssi, joka kohdattaisiin radalla pisteestä A sisäseinäpinnan 50 sisäpuolella olevaan pisteeseen A', nestekidemateriaalin 30 kautta, vielä tilassa 31 olevaan, pisteeseen B' ja lopuksi jälleen pisteeseen B. Tämä ehto varmistaa, että pisteen A ja pisteen B välillä on potentiaaliero. Sellaisen potentiaalieron tulisi olla riittävän suuren, jotta nestekidemateriaalin poikki syntyy sähkökenttä, joka pyrkii kohdistamaan tämän. On selvää, että johtuen geometrisista tarkasteluista, nimittäin esimerkiksi vain seinän kautta pisteestä A pisteeseen B, voidaan sellainen ehto täyttää, vaikka seinämateriaalin todellinen impedanssi on pienempi kuin seinän sisäpuolella olevan nestekidemateriaalin todellinen impedanssi.

23 0 93ΊΊ

Sen materiaalin dielektrisyysvakioiden (kertoimien) josta kote-lointiaine on tehty ja josta nestekidemateriaali on muodostettu, sekä kotelon seinän 54 tehollisen kapasitanssiarvon, erityisesti säteen suunnassa ja sen nestekiteen tehollisen kapasitanssiarvon, jonka poikki sähkökenttä E kulkee, tulisi kaikkien olla sellaisessa suhteessa, että kotelon 32 seinä 54 ei huomattavasti vähennä sähkökentän voimakkuutta. Ihannetapauksessa tulisi koteloidun nestekerrosmateriaalin koko kerroksen 61 (kuvio 4) olla olennaisesti sama kenttätilaa varten.

Nestekidemateriaalin 30 dielektrisyysvakion arvo on anisotroop-pinen. Seinän 54 dielektrisyysvakio (kerroin) on mieluummin vähintään yhtä suuri kuin anisotrooppisen nestekidemateriaalin dielektrisyysvakio (kerroin), jotta yllä mainitut ehdot optimi-toimintaa varten olisi helpompi täyttää. On toivottavaa, että positiivinen dielektrinen anisotropia olisi suhteellisen suuri, jotta jännitevaatimukset sähkökenttää E varten olisivat pienemmät. Eron nestekiteen dielektrisyysvakion (kertoimen), sähkökentän ollessa kytketty irti, jonka tulisi olla melko pienen, ja nestekiteen dielektrisyysvakion (kertoimen), sen ollessa sähkökentän vaikutuksesta kohdistettu, jonka tulisi olla suhteellisen suuren, välisen eron tulisi olla mahdollisimman suuren. On erityisesti pantava merkille, että dielektrisyysarvojen ja käytetyn sähkökentän kriittisen suhteen tulee olla sellaisen, että kotelossa tai koteloissa olevan nestekidemateriaalin poikki suunnattu kenttä riittää kohdistamaan nestekiderakenteen kentän suhteen. Yleisesti käytettyjen nestekiteiden pienemmät di-elektrisyysarvot vaihtelevat niinkin pienistä kuin noin 3,5 niinkin suuriin kuin noin 8.

Koteloiden 32 koot voivat vaihdella. Mitä pienempi koko kuitenkin on, sitä suuremmat ovat sähkökentälle asetetut vaatimukset kotelossa olevan nestekiteen kohdistamiseksi. Koteloiden koko-parametrien tulisi kuitenkin olla yhdenmukaiset, niin että optiset ja sähköiset ominaisuudet laitteessa, kuten näytössä, jossa käytetään koteloitua nestekidettä, ovat olennaisesti yhdenmukaiset. Lisäksi tulisi koteloiden 32 halkaisija olla 24 c 9 31 1 ainakin 1 mikroni, niin että näkyvät tulevan valonsäteen suhteen erillisinä koteloina, koska tuloksena pienemmästä halkaisijasta olisi, että valonsäde "näkisi" ne jatkuvana homogeenisena kerroksena, eikä sille tapahtuisi vaadittua isotrooppista hajaantumista.

Keksinnön parhaan käytännön mukainen suosittu nestekidemateriaa-li on nemaattinen materiaali NM-8250, esteri, jota myy American Liquid Xtal Chemical Corp., Kent, Ohio, USA. Muita esimerkkejä voivat olla esteriyhdistelmät, difenyyli ja/tai difenyyli-yhdistelmät ja vastaavat.

Useat muuntyyppiset nestekidemateriaalit, jotka ovat keksinnön mukaan käyttökelpoisia, käsittävät seuraavat neljä esimerkkiä, joista kukin on valmistusohje nestekidemateriaaleja varten. Niinkutsutussa 10 % materiaalissa on noin 10% 4-syanosubsti-tuoituja materiaaleja, 20 % materiaalissa on 20 % 4-syanosubsti-tuoituja materiaaleja jne.

10%-materiaali

Pentyylifenyylimetoksibentsoaatti 54 g

Pentyylifenyylipentyylioksibentsoaatti 36 g

Syanofenyylipentyylibentsoaatti 2,6 g

Syanofenyyliheptyylibentsoaatti 3,9 g

Syanofenyylipentyylioksibentsoaatti 1,2 g

Syanofenyyliheptyylioksibentsoaatti 1,1 g

Syanofenyylioktyylioksibentsoaatti 9,94 g

Syanofenyylimetoksibentsoaatti 0,35 g 20 % materiaali

Pentyylifenyylimetoksibentsoaatti 48 g

Pentyylifenyylipentyylioksibentsoaatti 32 g

Syanofenyylipentyylibentsoaatti 5,17 g

Syanofenyyliheptyylibentsoaatti 7,75 g

Syanofenyylipentyylioksibentsoaatti 2,35 g

Syanofenyyliheptyylioksibentsoaatti 2,12 g

Syanofenyylioktyylioksibentsoaatti 1,88 g

Syanofenyylimetoksibentsoaatti 0,705 g 25 8931 1 40 % materiaali

Pentyylifenyylimetoksibentsoaatti 36 g

Pentyylifenyylipentyylioksibentsoaatti 24 g

Syanofenyylipentyylibentsoaatti 10,35 g

Syanofenyyliheptyylibentsoaatti 15,52 g

Syanofenyylipentyylioksibentsoaatti 4,7 g

Syanofenyyliheptyylioksibentsoaatti 4,23 g

Syanofenyylioktyylioksibentsoaatti 3,76 g

Syanofenyylimetoksibentsoaatti 1,41 g

40 % MOD

Pentyylifenyylimetoksibentsoaatti 36 g

Pentyylifenyylipentyylioksibentsoaatti 24 g

Syanofenyylipentyylibentsoaatti 16 g

Syanofenyyliheptyylibentsoaatti 24 g

Kotelot 32 muodostavan kotelointiaineen tulisi olla sen tyyppis tä, että sillä ja nestekidemateriaalilla ei ole olennaista vaikutusta toisiinsa. Kotelointiaineena voidaan käyttää eri hartseja ja/tai polymeerejä. Eräs suosittu kotelointiaine on polyvinyylialkoholi (PVA), jolla on hyvä, suhteellisen suuri, dielektrisyysvakio sekä valontaitekerroin, joka sopii suhteellisen läheisesti yhteen suositun nestekidemateriaalin valontaite-kertoimen kanssa. Esimerkki suositusta PVA:sta on noin 84-prosenttisesti hydrolysoitua hartsia, jonka molekyylipaino on ainakin noin 1000. Monsanto Companyn nimellä Gelvatol 20/30 valmistaman PVA:n käyttö edustaa keksinnön parasta käytäntöä.

Menetelmä emulgoitujen tai koteloitujen nestekiteiden valmistamiseksi saattaa käsittää suoja- tai kotelointiaineen, nestekidemateriaalin ja ehkä jonkin kantoaineen, kuten veden, sekoittamisen toisiinsa. Sekoitus voi tapahtua useissa erilaisissa sekoituslaitteissa, kuten sekoitushanassa, kolloidimyllyssä, joka on suosituin, tai vastaavissa. Sellaisen sekoituksen aikana muodostuu aineosista emulsio, joka sen jälkeen voidaan kuivata poistamalla kantoaine, kuten vesi, ja kovettamalla tyydyttävästi koteloimisaine, kuten PVA. Vaikka siten valmis- as 69311 tettujen kaikkien koteloitujen nestekiteiden 11 kotelo ei ehkä olekaan täydellinen pallo, on kukin kotelo muodoltaan olennaisesti pallo, koska pallo on emulsion yksittäisten pikkupisa-roiden, pallosten ja koteloiden alhaisin vapaan energian tila, sekä alunperin muodostettaessa että kuivaamisen tai kovettamisen jälkeen.

Kotelon koon (halkaisijan) tulisi emulsiossa olla yhdenmukainen, jotta toiminta olisi yhdenmukaista, mitä tulee vaikutukseen tulevaan valoon ja reaktioon sähkökentän suhteen. Kotelon esimerkillinen koko voi olla noin 0,3-100 mikronia, mieluummin 0,3-30 mikronia, erityisesti 3-15 mikronia, esimerkiksi 5-15 mikronia.

Kannatusaineen 12, joka voi olla samaa tai samanlaista materiaalia kuin kotelointi- tai suoja-aine, valmistamiseen voidaan käyttää erilaisia menetelmiä. Alakannatusaine 12b voidaan esimerkiksi valmistaa valamalla. Elektrodi 13 ja nestekide-materiaali voidaan kiinnittää tuon aineen 12b kannatettavaksi. Elektrodi 14 voidaan kiinnittää esimerkiksi painamalla. Sen jälkeen voidaan kannatusaineen yläosa 12a valaa paikalleen koteloidun nestekidemateriaalin ja elektrodien koteloimisen saattamiseksi päätökseen. Vaihtoehtoisesti voivat kannatusaineosat 12a, 12b olla olennaisesti läpinäkyvää muovinkaltaista kalvoa tai lasilevyä, kuten esimerkiksi selitetään esimerkissä 1.

Jos heijastusaine 18 on kiinteätä, voidaan se kiinnittää kanna-tusaineosaan 12b myös valamalla ja alapinnoite 21, joka on tummaa tai värillistä valoa absorboivaa materiaalia, voidaan kiinnittää heijastusaineen 18 takapintaan, so. pintaan, joka on etäällä sen ja kannatusaineen alaosan 12b välisestä rajapinnasta. Vaihtoehtoisesti voi heijastusaine olla kannatusaine-osan 12b ja absorboijan 21 välinen ilma- tai muu virtaava väli-ainerako tai viritetty dielektrinen kerros voidaan kiinnittää normaalilla höyrystystekniikalla suoraan kannatusaineen alaosan 12b pohjapintaan heijastusaineen 18 sijaan, kuten tuonnempana tullaan selittämään.

27 8931 1

Seuraavassa on useita esimerkkejä materiaaleista ja menetelmistä tämän keksinnön mukaisten nestekidenäyttölaitteiden valmistamiseksi sekä niiden toiminnallisista ominaisuuksista.

Esimerkki 1

Esimerkki isotrooppisesti hajottavasta materiaalista valmistettiin sekoittamalla noin 2 g nemaattista nestekidettä 8250 (eräs American Liquid Xtal:in esteri) noin 4 grammaan 20-prosenttista Airco 405-polyvinyylialkoholiliuosta (liuoksen loppu 80 % oli vettä). Materiaali sekoitettiin pienessä homogenoi jassa emulsioksi. Käyttämällä kaavinta noin 0,127 mm:n asetuksella levitettiin emulsio Intrex-materiaalista tehdylle elektrodille, joka jo oli paikallaan noin 0,127 mm:n paksuisella polyesterikalvoalustalla. Sellainen kalvo tunnetaan nimellä Mylar. Toinen arkki sellaista kalvoa sellaisine elektrodeineen sijoitettiin koteloidulle nestekidekerrokselle, niin että tämä jäi molempien elektrodien ja kalvojen väliin. Yksittäisten koteloitujen, toiminnallisesti nemaattisten, nestekidekoteloiden tai osasten halkaisija oli noin 4-5 mikronia ja koteloidusta nestekidemateriaalista muodostuneen kerroksen kokonaispaksuus oli noin 20-30 mikronia.

Esimerkin 1 mukaan tehty laite koestettiin. Tulokseksi saatu materiaali hajotti valoa ollessaan tilassa, jossa sähkökenttä oli nolla (tämän jälkeen tilaa kutsutaan tavallisesti nolla-kenttä- tai kentättömäksi tilaksi). 10 voltin kentässä hajonta väheni ja 40 voltissa hajonta loppui kokonaan.

Vaikka tässä käytettiin homogenoijaa, voidaan muunkin tyyppisiä sekoitt.imia käyttää halutun sekoittamisen suorittamiseen.

Esimerkki 2

Esimerkki isotrooppisesti hajottavasta materiaalista valmistettiin sekoittamalla noin 2 g nemaattista nestekidettä noin 4 grammaan 22-prosenttista (78 % vettä) Gelvatol 20/30 (Monsanto) polyvinyylialkoholiliuosta. Materiaali sekoitettiin pienessä 28 6931 1 homogenoijassa pienellä leikkauksella emulsioksi. Emulsio levitettiin Intrex-kalvoelektrodille ja Mylar-kalvopolyesteri-alustalle, kuten esimerkissä 1, kaapimella, jonka asetus oli 0. 127 mm, ja kerrosrakenne tehtiin valmiiksi kuten esimerkissä 1. Nemaattisten koteloiden tai osasten halkaisija oli noin 3-4 mikronia ja koteloiduista nestekiteistä muodostuneen kerroksen paksuus oli noin 25 mikronia.

Esimerkin 2 mukaan tehty laite koestettiin. Tulokseksi saatu materiaali hajotti valoa kentättömässä tilassa. 10 voltin kentässä hajonta väheni ja 40 voltissa hajonta loppui kokonaan.

Esimerkki 3

Esimerkki isotrooppisesti hajottavasta materiaalista valmistettiin sekoittamalla noin 2 g nemaattista nestekidettä E-63 (eräs difenyyli, jota valmistaa British DrugHouse, Länsi-Saksalaisen E. Merckin tytäryhtiö) noin neljään grammaan 22-prosenttista Gelvatol 20/30 (Monsanto) polyvinyylialkoholi-liuosta. Materiaali sekoitettiin pienessä homogenoijassa pienellä leikkauksella emulsioksi. Emulsio levitettiin Intrex-kalvo-elektrodille ja Mylar-kalvo-polyesterialustalle kaapimella, jonka asetus oli 0,127 mm ja kerrosrakenne tehtiin valmiiksi kuten edellä. Koteloiduista nestekiteistä muodostuvan kerroksen paksuus oli noin 25 mikronia ja nemaattisten koteloiden tai osasten halkaisija oli noin 4-5 mikronia.

Esimerkin 3 mukaan tehty laite koestettiin. Tulokseksi saatu materiaali hajotti valoa kentättömässä tilassa. 7 voltin kentässä hajonta väheni ja 35 voltissa hajonta loppui kokonaan.

Esimerkki 4

Esimerkki isotrooppisesti hajottavasta materiaalista valmistettiin sekoittamalla noin 2 g nestekidettä 8250 noin neljään grammaan 22-prosenttista Gelvatol 20/30 polyvinyylialkoholi-liuosta. Materiaali sekoitettiin pienessä homogenoijassa pienellä leikkauksella emulsioksi. Emulsio levitettiin Intrex-kalvo-elektrodille ja Mylar-kalvo-polyesterialustalle kaapi- 29 o 9 31 1 mella, jonka asetus oli 0,127 mm, ja kerrosrakenne tehtiin valmiiksi kuten edellä. Koteloiduista nestekiteistä muodostuvan kerroksen paksuus oli noin 25 mikronia ja nemaattisten koteloiden tai osasten halkaisija oli noin 4-5 mm.

Emulsion stabiilisuuden ja pinnoitteen tasaisuuden parantamiseksi lisättiin ennen sekoitusvaihetta 0,001 % ionoitumatonta pesuainetta GAF LO 630. Todettiin, että emulsion suorituskyvyn epästabiilisuus ja emulsion pinnoitus elektrodille ja poly-esterikalvoalustalle olivat parantuneet. Toiminnalliset tulokset olivat muutoin olennaisesti samanlaiset kuin edellä selitettiin esimerkin 1 yhteydessä.

Sen vuoksi on selvää, että keksinnön mukaan voidaan pesuainetta, mieluummin ionoitumatonta pesuainetta, tai vastaavaa sekoittaa koteloituun nestekidemateriaaliin ennen sen kerrostamista elektrodilla pinnoitetulle kalvolle, kuten juuri edellä selitettiin .

Esimerkki 5

Noudatettiin esimerkin 1 vaiheita käyttäen samoja materiaaleja kuin esimerkissä 1 lukuunottamatta sitä, että Mylar-kalvo korvattiin 3,175 mm:n lasilevyllä. Toiminta oli olennaisesti sama kuin selitettiin esimerkin 1 yhteydessä.

Esimerkki 6

Tehtiin seos nemaatt.isesta nestekiteestä 8250 ja liuoksesta, jossa oli 15 % AN169 Gantrezria 85 prosentissa vettä. Sellainen Gantrez on poly(metyylivinyylieetterimaleiinianhydridi), polymaleiinihappotuote, jota tuottaa GAF Corporation. Seos käsitti 15 % nestekidettä ja 85 % Gantrezria suoja-aineena.

Seos homogenoitiin pienellä leikkauksella emulsioksi, joka levitettiin elektrodille ja tukikalvolle, kuten edellä, ja tuki-kalvon paksuus oli noin 0,03 mm. Sen jälkeen kun emulsio oli kuivattu, reagoi tulokseksi saatu nestekide-emulsio sähkökenttään yleisesti kuten edellä, hajottaen kentättömässä tilassa, alkaen vähentää hajotusta 7 voltin kynnyksen kohdalla ja kyl lästyen noin 45 voltissa, jolloin olennaista hajontaa ei enää esiintynyt.

Q 3 1 1 30 w " ° * 1

Eräs toinen esimerkki happotyvppisestä suoja-aineesta, joka on käyttökelpoinen keksinnössä, on carbopoli (B.F. Goodrich Chemical Companyn karboksipolymetyleenipolymeeri) tai poly-happo.

Muut tyypit kannatusainetta 12, joita voidaan käyttää, käsittävät polyesterit ja polykarbonaatin, kuten Kodel-kalvon. Tedlar-kalvoa, joka on erittäin inerttinen, voidaan myös käyttää, jos elektrodin riittävä tartunta voidaan saada aikaan. Sellaisen aineen 12 tulisi mieluummin olla optisesti olennaisesti läpinäkyvää.

Alla olevassa taulukossa I on luetteloitu useita erilaisia käyttökelpoisia polymeerisuoja-aineita. Taulukossa esitetään myös eri polymeerien useita ominaisuuksia.

Taulukko I

Suoja-aine ja Viskosi- Hydrolysointi- Molekyyli- Lämpötila & tuottaja_ teetti prosentti_ paino_ liuos-%_

20/30 4-6 CPS 88,7 - 85,5 10 000 4 % 20°C

Gelvatol

Monsanto Co.

40/20 2,4-3 CPS 77-72,9 3 000 4 % 20°C

Gelvatol

Monsanto Co.

523 21-25 87-89 - 4 % 20°C

Air Products & Chemicals,

Inc.

72/60 55-60 99-100 - 4 % 20°C

Elvanol,

DuPont Co.

405 2 - 4 CPS 80 - 82 - 4 % 20°C

Poval

Kurashiki 31 ti 9 3 Π

Muut Gelvatol-PVA-materiaalit, joita voidaan käyttää, käsittävät. ne, joita Monsanto merkitsee numeroilla 20-90, 9000, 20-60, 6000, 3000 ja 40-10.

Nestekidemat.eriaalin suosittu määräsuhde suoja-aineeseen nähden on noin yksi paino-osa nestekidemateriaalia noin kolmeen paino-osaan suoja-ainetta. Hyväksyttävä koteloidun nestekiteen emulsio, jota voidaan käyttää keksinnön mukaisesti, voidaan saada myös aikaan käyttämällä määräsuhdetta noin yksi paino-osa nestekidemateriaalia noin kahteen paino-osaan suoja-ainetta, esimerkiksi Gelvatol-PVA:ta. Lisäksi, vaikka myös suhde 1:1 toimii, se ei yleensä toimi aivan niin hyvin kuin materiaali, jonka suhde on noin 1:2-1:3.

Viitaten nyt kuvioihin 4 ja 5 esitetään niissä tämän keksinnön mukaisen nestekidenäyttölaitteen osa 60. Osa tai laite 60 on edellä kuvioon 1 viitaten selitetyn nestekidelaitteen 10 loppuun saattaminen, jossa laitteessa useita koteloituja nestekiteitä 11, itse asiassa useita niiden muodostamia kerroksia säilytetään kannatusaineessa 12. Kuvioissa 4 ja 5 esitettyjen monien osien koot, paksuudet, halkaisijat jne. eivät välttämättä ole mittakaavassa, vaan koot ovat sellaisia kuin on tarpeellista osien ja niiden toiminnan kuvaamista varten.

Elektrodeja 13 ja 14 käytetään saamaan aikaan haluttu sähkökenttä nestekidemateriaalin suuntaamiseksi selektiivisesti tavalla, joka esimerkiksi esitetään kuviossa 3. Muitakin välineitä kuin elektrodeja voidaan käyttää jonkintyyppisen syötön suuntaamiseksi näyttölaitteeseen 60 siinä tarkoituksessa, että nestekide saadaan suuntautumaan järjestyneesti tai sattumanvaraisesti .

Koteloidut nestekiteet 11 on sijoitettu useihin kerroksiin 61 näyttöosassa 60. Kerrokset 61 voi olla jaettu useisiin osiin, jotka edustavat, eri merkkejä tai merkinosia, joita näytön 60 on tarkoitus näyttää. Esimerkiksi kuviossa 4 esitettyjen

32 a 9 31 I

kerrosten 61 pitempi vasemmanpuoleinen osa 61L voi esittää leikkauskuvaa osasta hyvin tunnettua 7-segmentin näyttökuviota, ja kuviossa 4 esitettyjen kerrosten 61 suhteellisen lyhyt oikeanpuoleinen osa 61R voi esittää osaa eräästä toisesta 7-segmentin merkkinäytöstä. Tämän keksinnön mukaan voidaan käyttää nestekidemateriaalin eri kuvioita. Kannatusaineen 12 vyöhyke 62 täyttää nestekidekerrososien 61L ja 62R välisen alueen. Kun tämän jälkeen viitataan kerrokseen 61, tapahtuu se kollektiivisesti, so. siten, että kerros 61 tarkoittaa niitä useita kerroksia, jotka muodostavat sen. Esimerkkinä, sellaisen kerroksen 61 yhdistetty paksuus voi olla noin 8-254 mikronia, sen paksuus on mieluummin yhdenmukainen, jotta se reagoisi yhdenmukaisesti sähkökenttään, hajontaan jne.

Koteloitujen nestekidemateriaalikerrosten osien 6IL ja 62R sellainen järjestely tai malli, jossa kannatusaine 12 tai muu materiaali erottaa ne vyöhykkeen 62 kohdalla, helpottuu tai jopa tulee mahdolliseksi johtuen siitä, että nestekide koteloidaan tai suljetaan erilliseen suoja-aineeseen, jonka muodostaa suosittu stabiili emulsio. Sen vuoksi voidaan erityisesti suhteellisen suurikokoisissa laitteissa, kuten näytössä, ilmoitustaulussa, optisesti sulkimessa jne., sijoittaa koteloitu nestekideaine kanna-tusaineeseen 12 vain sinne, missä sitä tarvitaan saamaan aikaan valittavat optiset ominaisuudet. Sellainen kuviointi voi vähentää johonkin nimenomaiseen sovellutukseen tarvittavan sellaisen materiaalin määrää. Lisäksi on sellainen kuviointi tullut, mahdolliseksi johtuen halutusta toiminnallisesta käytöstä, jota selitetään yksityiskohtaisesti seuraavassa.

Näyttöä 60 voidaan esimerkiksi käyttää ympäröivässä ilmassa, jota esitetään viitenumerolla 63, ja ilma muodostaa jakopinnan 64 katselupuolelle tai katselusuunnasta 20 kannatusaineen 12 kanssa. Ulkopuolisen väliaineen 63 taitekerroin poikkeaa kannatusaineen 12 taitekertoimesta N', joka tavallisesti on suurempi. Tästä on seurauksena, että valonsäde 65, joka saapuu yleisesti katselusuunnasta 20, ja kulkee jakopinnan 64 läpi 33 8931 1 kannatusaineeseen 12 taittuu kohti normaalia, joka on kuviteltu viiva 66 kohtisuorassa tuohon jakopintaan 64 nähden. Tuo valonsäde 65a on kannatusaineen 12 sisällä lähempänä normaalia kuin tuleva säde 65 toteuttaen yhtälön N sin-θ— = N' sin O-' , jossa -Θ- on tulevan valonsäteen 65 kulma normaaliin nähden ja -©' on valonsäteen 6 5a kulma normaaliin nähden. Jakopinnassa 19 on voimassa seuraava matemaattinen yhtälö: N' sin -Θ-' = N" sin-ö-". Jotta saavutettaisiin keksinnön mukainen haluttu kokonaistaittokerroin, on heijast.usaineen 18 taittokerroin N" pienempi kuin kannatusaineen 12 taittokerroin N'. Sen mukaisesti, jos valonsäde 65a voisi kulkea ja kulkisi jakopinnan 19 läpi, se taittuisi jakopinnassa 19 poispäin normaalista kulmaan -Θ-" normaaliin nähden. Itse asiassa, koska valonsäde 65, 65a ei tietenkään hajaannu nestekidemateriaalin vaikutuksesta kerroksissa 61, so. koska se kulkee vyöhykkeen 62 kautta, se tosiaan todennäköisesti poistuu jakopinnan 19 läpi.

Nestekidenäytön 60 (kuvio 4) toimiessa on toiminnallisesti ne-maattinen nestekide 30 kentättömästä tilasta johtuen vääristyneestä tai satunnaisesti kohdistunut. Tuleva valonsäde 70 saapuu kannatusaineeseen 12 jakopinnan 64 kohdalla ja taittuu valonsäteeksi 70a, joka törmää saapuvana valona koteloitujen neste-kiteiden muodostamaan kerrokseen 61. Satunnaisesti tai vääristyneestä suuntautunut nestekidemateriaali hajottaa isotrooppisesti siihen saapuvan valon. Sen vuoksi on useita mahdollisuuksia, miten sellainen tuleva valonsäde 70a pyrkii hajaantumaan.

A. Yksi mahdollisuus on, että tuleva valonsäde ohjataan pitkin pilkkuviivaa 70b kohti jakopintaa 19. Kulma, jossa valonsäde 70b törmää jakopintaan 19 on niinsanotun valaistuskartion esitetyssä avaruuskulmassa a (kuviossa 4 sitä esittävät tasosuun-nassa katkoviivat 71). Valo, joka sattuu sellaiseen avaruus-kulmaan a tai valaistuskartioon on liian pienessä kulmassa normaaliin nähden jakopinnassa 19 heijastuakseen kokonaan tuossa jakopinnassa, minkä vuoksi valonsäde 70b kulkee jakopinnan 19 34 8 931 1 läpi, samalla kun se taittuu poispäin normaalista muodostaakseen valonsäteen 70c. Valonsäde 70c kulkee heijastusaineeseen 18 ja kerros 21 absorboi sen.

B. Eräs toinen mahdollisuus on, että valonsäde 70a hajaantuu isotrooppisesti valonsäteen 70d suuntaan kartiokulman a ulkopuolelle. Jakopinnassa 19 tapahtuu täydellinen sisäinen heijastuminen, mikä saa valonsäteen 70d heijastumaan valonsäteenä 70e takaisin koteloidun nestekidemateriaalin muodostamaan kerrokseen 61, jossa sitä käsitellään kuin mitä tahansa yksittäistä tulevaa valonsädettä, aivan kuin valonsädettä 70a, jonka johdannainen se on. Sen vuoksi hajaantuu valonsäde 70e uudelleen isotrooppisesti, kuten tässä selitettiin.

C. Eräs muu mahdollisuus on, että saapuva valonsäde 70a tai sen johdannainen, kuten valonsäde 70e hajaantuvat isotrooppisesti kohti jakopintaa 64 kulmassa, joka on niin lähellä normaalia tuon jakopinnan 64 kohdalla, että valonsäde kulkee jako-pinnan 64 läpi "väliaineeseen" 63, kuten ilmaan huomioitsijan tai huomiointikojeen katseltavaksi. Valaistuskartion avaruus-kulma a', joka on samanlainen kuin aikaisemmin mainittu kartio-kulma a ja jonka sisäpuolella sellaisen hajaantuneen valonsäteen 70e tulee olla läpäistäkseen jakopinnan 64 esitetään pistekat-koviivoilla 72. Valonsäde 70f esittää sellaista valonsädettä, joka tällä tavoin lähtee näytöstä 60. Juuri tuo valo, esimerkiksi siten lähtevien valonsäteiden 70f, joka lähtee jakopin-nasta 64 saa koteloiduista nestekiteistä 11 muodostuvan kerroksen 61 näyttämään valkoiselta tai kirkkaalta merkiltä kun sitä katsotaan katselusuunnasta 20.

D. Eräs muu mahdollisuus on vielä, että valonsäde 70a voi hajaantua isotrooppisesti valonsäteen 70g suuntaan. Valonsäde 70g on kartiokulman a' ulkopuolella ja heijastuu sen vuoksi täydellisesti sisäisesti jakopinnassa 64, minkä jälkeen heijastunut säde 70h törmää takaisin kerrokseen 61 todellisesti itsenäisenä tulevana valonsäteenä, samanlaisena kuin edellä mainittu säde 70e samanlaisin vaikutuksin.

35 Β931Ί

Elektrodien 13, 14 taitekerroin on tavallisesti suurempi kuin suoja-aineen ja kannatusaineen taitekerroin (-kertoimet) ja suoja- ja kannatusaineiden taitekertoimet ovat mieluummin ainakin suunnilleen samat. Sen vuoksi taittuu suoja-aineesta elektrodimateriaaliin kulkeva valo kohti normaalia ja elektrodista kannatusaineeseen kulkeva valo taittuu normaalista poispäin, niin että elektrodin vaikutus on nolla tai olennaisesti vähäinen. Sen mukaisesti tapahtuu suurin osa sisäisestä kokonaisheijastuksesta jakopinnoissa 19 ja 64.

Katsottuna katselusuunnasta 20 näyttää vyöhyke mustalta tai värilliseltä riippuen absorboivan kerroksen 21 koostumuksesta. Tämä johtuu siitä, että valonsäde 65, 65a, 65b, joka edustaa suurinta osaa vyöhykkeen 62 läpi kulkevaa valoa, pyrkii kulkemaan jakopinnan 64, kannatusaineen 12, jakopinnan 19 ja heijas-tusaineen 18 läpi, jolloin se taittuu kohti normaalia tai poispäin siitä kummassakin jakopinnassa, ja lopuksi kerros 21 sen olennaisesti absorboi.

Viitaten lyhyesti kuvioon 5 esitetään siinä koteloiduista neste-kiteistä muodostuvan kerroksen 61 kenttä- tai järjestyneen kohdistuksen tila ja toiminta näyttölaitteessa 60. Kuvion 5 kerroksessa 61 olevat koteloidut nestekiteet ovat samanlaisia kuin nähtiin kuviossa 3. Sen vuoksi, samalla tavoin kuin valonsäde 65, 65a, 65b, joka kulkee vyöhykkeen 62 läpi ja jonka kerros 21 absorboi, seuraa valonsäde 70, 70a, 70i samanlaista rataa ja läpäisee myös kohdistetun, ja sen vuoksi tehokkaasti läpinäkyvän tai ei-hajottavan kerroksen 61. Jakopinnassa 19 taittuu säde 70a poispäin normaalista ja sen jälkeen absorboi kerros 21 valonsäteen 70i. Sen mukaisesti, riippumatta siitä, minkä visuaalisen muodon valonsäde pyrkii saamaan aikaan kat-selukohdassa olevaan huomioitsijaan nähden, saa valonsäde 70 aikaan saman vaikutuksen kulkiessaan järjestetysti kohdistetun koteloidun nestekidemateriaalin läpi. Sen vuoksi, kun näyttö 60 ja erityisesti siinä oleva koteloitu nestekide-materiaali ovat järjestyneesti kohdistetussa tai kenttätilassa, 36 c· 9311 näyttää alue, johon nestekide on sijoitettu, olennaisesti samalta kuin vyöhyke 62.

Huomataan, että jos joko tuleva säde 65 tai 70 saapuisivat kannatusaineeseen 12 jakopinnassa 64 normaaliin nähden niin suuressa kulmassa, ja sen vuoksi lopuksi törmäisivät jakopin-taan 19 kulmassa, joka on suurempi kuin kulma, joka lankeaa niinsanotun valokartiokulman sisäpuolelle, heijastuisi sellainen säde sisäisesti täysin jakopinnassa 19. Sellainen heijastunut valo jäisi kuitenkin todennäköisesti kannatusaineeseen 12, johtuen myöhemmästä kulusta nestekidemateriaalikerroksen 61 läpi ja myöhemmästä täydellisestä sisäisestä heijastumisesta jakopinnassa 64 jne.

Kuviossa 6 esitetään suosittu heijastusväliaine 80, ilma. Kuviossa 6 tarkoittavat pilkulla varustetut viitenumerot osia, jotka vastaavat osia joita merkitään samoilla viitenumeroilla ilman pilkkua kuvioissa 4 ja 5. Näytössä 60' on jakopinta 19', joka on muodostettu ilman 80 avulla. Jotta jakopinnan 19' ja väliaineen 80 läpäissyt valo voitaisiin absorboida, voidaan jakopinnasta 19' erilleen sijoittaa musta tai värillinen absorboi ja. Suosittu absorboija on hiilimusta, jota voidaan kiinnittää tukipinnalle, joka on yleisesti sijoitettu kuvion 6 esittämällä tavalla. Suosittu nestekide on NM-8250, suosittu suoja-aine on PVA ja suosittu kannatusaine 12 on polyesteri. Lisäksi on suosittua, että kannatusaineen 12a, 12b ja nestekiteen suoja-aineen taitekertoimet ovat ainakin olennaisesti samat, mikä auttaa varmistamaan, että sisäinen täysi heijastuminen tapahtuu pääasiassa jakopinnoissa 19' , 64' eikä paljoakaan, jos lainkaan suoja-aineen ja kannatusaineen välisessä jakopinnassa, jolloin optinen vääristymä tulee mahdollisimman pieneksi ja kontrasti mahdollisimman suureksi. Näyttö 60' toimii olennaisesti samalla tavoin kuin edellä, kuvioihin 4 ja 5 viitaten, selitetty näyttö 60.

37 1' 9 311

Viitaten nyt kuvioihin 7 ja 8 käsittää muunnettu nestekidenäyttö 90 kannatusaineen 12, jossa on kerros 61 koteloitua nestekidemateriaalia, kuten edellä. Jakopinnassa 19 on kuitenkin viritetty dielektrinen interferenssikerros 91. Di-elektrisen kerroksen 91 paksuus, jota piirustuksissa on liioiteltu, on mieluummin pariton kokonaislukufunktio tai lambdan kerrannainen jaettuna kahdella, kuten 3A/2, 5X/2 jne., jossa A on valon aallonpituus kannatusnäyt.össä 60. Viritetty dielektrinen interferenssikerros 91 voidaan kiinnittää kannatusaineen 12 takapintaan tavanomaisella höyrystystekniikalla. Sellainen dielektrinen kerros voi olla muodostettu bariumok-sidista (BaO), litiumfluoridista (LiF) tai muusta materiaalista, joka saa aikaan halutun optisen interferenssitoiminnan. Sellaisen kerroksen taittokerroin on mieluummin pienempi kuin aineen 12, jotta saataisiin aikaan jakopinta 19, jossa kartiokulman sisäpuolella oleva valo täysin heijastuu sisäisesti. Laaja kuvaus optisesta interferenssistä on löydettävissä Born &

Wolfin julkaisusta "Optics", Resnickin ja Hallidayn julkaisusta "Fundamentals of Physics" 2. painos, ss. 731-735, ja Searsin ja Zemanskyn julkaisusta "University Physics", joiden asiaan liittyvät esitykset on liitetty tähän viitteinä.

Kuviossa 7 esitetyssä kentättömässä/satunnaisessa nestekiteen kohdistustilassa toimii näyttö 90 olennaisesti samalla tavoin kuin edellä selitetty näyttö 60 sen suhteen, että a) koteloiduista nestekiteistä muodostuva kerros 61 hajottaa valon isotrooppisesti, b) avaruuskulmakartion a ulkopuolella oleva valo heijastuu sisäisesti täysin, mikä johtuu kuviossa 7 näkyvästä jakopinnasta 19 (tai a', kun kysymys on jakopintaan 64 isotrooppisesti hajaantuneesta valosta) ja c) valo, kuten valonsäde 70f lähtee kohti katselusuuntaa 20 näyttääkseen valkoisen merkin suhteellisen tummalla taustalla.

Käyttämällä viritettyä dielektristä interferenssikerrosta 91 ja optista interferenssiä kentättömässä tilassa paranee koteloiduista nestekiteistä muodostuvan kerroksen 61 aikaansaama 38 b 9 3 1 f valaisu edelleen. Erityisesti pienenee tehollinen valokar-tiokulma a kuviossa 7 esitetyksi kulmaksi ¢). Yleisesti taittuu jakopintaan 64 törmäävä tuleva valonsäde valonsäteeksi 92a, joka sitten tulee kerrokseen 61. Jos valonsäde 92a hajaantuisi isotrooppisesti, kuten säde 92b alkuperäisen kulman a ulkopuolella olevassa kulmassa, tapahtuu edellä, viitaten näyttöön 60, selitetty täysi sisäinen heijastuminen. Jos kuitenkin valonsäde 92a hajaantuu isotrooppisesti, kuten valonsäde 92c, kulmassa, joka on valokartion sisäpuolella, mutta valokartion φ ulkopuolella, se todella heijastuu ja tapahtuu konstruktiivinen optinen interferenssi koteloiduista nestekiteistä muodostuvan kerroksen 61 valaisun parantamiseksi edelleen.

Tarkemmin sanottuna, kun valonsäde 92c saapuu viritettyyn di-elektriseen interferenssikerrokseen 91, ainakin osa 92d heijastuu itse asiassa takaisin kohti jakopintaa 19. Jakopinnassa 19 tapahtuu konstruktiivinen interferenssi toisen tulevan valonsäteen 93 kanssa, mikä lisää tehollista intensiteettiä sisäisesti heijastuneessa resultanttivalonsäteessä 94, joka suuntautuu takaisin kohti koteloiduista nestekiteistä muodostuvaa kerrosta 61 lisäten sen valaisua. Tuloksena sellaisesta konstruktiivisesta interferenssistä on, että näyttö 90 tuottaa enemmän ylös kerrokseen 61 hajaantuneita tai heijastuneita valonsäteitä kuin näyttö 60. Varjopuolena on kuitenkin se, että näytön 90 tehokas katselukulma on pienempi kuin näytön 60. Erityisesti pyrkii tuleva valo, joka saapuu kannatusaineeseen kulmassa, joka jakopintaan 64 nähden on yhtä suuri tai pienempi kuin kulma a heijastumaan kokonaan, koska viritetyn dielektrisen interferenssikerroksen 91 selkäpuoli pyrkii toimimaan peilinä, niin että osa kontrastista menetetään näytössä 90. Kulma a, jos sitä on lainkaan, pyrkii näytön 60 yhteydessä olemaan pienempi kuin näytön 90 kulma a.

Valonsäteet 95 ja 96 (kuvio 7), jotka kulkevat näytön 90 vyöhykkeen 62 kautta, ja valonsäteet 92' (kuvio 8), jotka kulkevat järjestyneesti kohdistetun (kenttä) nestekidekerroksen 61 läpi 39 O 9 311 ja lankeavat kartiokulman φ sisäpuolelle, joutuvat destruktiivisen optisen interferenssin alaisiksi. Sen vuoksi näyttävät vyöhyke 62 sekä alue, jossa nestekide on järjestetysti kohdistettu, katselualueelta käsin suhteellisen tummilta, so. tummalta taustalta verrattuna valkoiseen tai kirkkaasti valaistuun nestekidekerroksen 61 siihen osaan, joka on kentätön ja hajottaa. Haluttaessa voidaan kerroksen 91 takana käyttää absorboijaa (mustaa tai värillistä). Myös taustaväriä voidaan muuttaa kerroksen 91 paksuuden funktiona.

Viitaten nyt kuvioon 9 esitetään siinä keksinnön mukainen nes-tekidelaite 100 nestekidenäyttölaitteen muodossa, joka näkyy suorakulmaisena kahdeksikkona 101 substraatti- tai kannatus-aineessa 12, joka tässä tapauksessa on mieluummin muovia, kuten Mylaria, tai voi vaihtoehtoisesti olla muutakin materiaalia, kuten esimerkiksi lasia. Kuviossa 9 näkyvä varjostettu alue, joka muodostaa suorakulmaisen kahdeksikon, käsittää yhden tai useampia kerroksia 61 koteloituja nestekiteitä 11, jotka on sijoitettu yhtenä tai useampana kerroksena substraatille 12 ja tartutettu siihen. Kuviossa 4 esitetään osittainen leikkauskuva suorakulmaisesta kahdeksikosta 101 näyttönä 60, 60' tai 90, joita selitettiin edellä viitaten kuvioihin 4-8. Kahdeksikon 101 kukin seitsemästä segmentistä voidaan selektiivisesti magnetoida tai olla magnetoimatta, niin että voidaan kehittää erilaisia numeromerkkejä. Magnetointi tarkoittaa tässä eri segmenttien saattamista tilaan, jossa ne näyttävät kirkkailta taustaan verrattuina. Sen vuoksi merkitsee magnetointi esimerkiksi segmenttien 101a ja 101b kentätöntä tai satunnaisesti kohdistettua tilaa, jos halutaan näyttää "1" samalla kun muut segmentit on kohdistettu järjestetysti.

Kuviot 10 ja 11 kuvaavat, vastaavasti, osittaisena leikkauskuvana ja osittaisena isometrisenä kuvana keksinnön erästä suoritusmuotoa, joka esittää nestekidekerroksen 61" ja elektrodien 13", 14" suosittua sijoittamista kannatusaineeseen 12". Kuvioissa 10 ja 11 tarkoittavat kahdella pilkulla varustetut viitenumerot osia, joiden viitenumeroissa ei kuvioissa 4 ja 5 40 89311 ollut pilkkua lainkaan ja joiden viitenumeroissa kuviossa 6 oli yksi pilkku. Erityisesti on suosittua kuvioiden 10 ja 11 esimerkin mukaan, että näyttölaitteessa 60" on kerros 61" ja että elektrodi 13" on olennaisesti jatkuva poikki koko näyttölaitteen tai ainakin sen suhteellisen suuren osan. Elektrodi 13" voi esimerkiksi olla kytketty maan sähköpotentiaaliläh-teeseen. Elektrodi 14" voidaan jakaa useisiin sähköeristettyi-hin elektrodinosiin, kuten 14a ja 14b, joista kukin voi olla selektiivisesti kytketty sähköpotentiaalilähteeseen sähkökentän aikaansaamiseksi poikki sen nestekidemateriaalin, joka on sellaisen magnetoidun elektrodinosan 14a tai 14b ja toisen elektrodin 13" välissä. Sen vuoksi voidaan elektrodien 14a ja 13" poikki johtaa sähkökenttä, jolloin olennaisesti suoraan niiden välissä oleva koteloitu nestekidemateriaali tulee järjestäytyneesti kohdistetuksi ja sen vuoksi optisesti tehokkaasti läpinäkyväksi tavalla, joka selitettiin edellä. Samanaikaisesti saattaa olla, että elektrodia 14b ei ole kytketty sähköpotentiaalilähteeseen, niin että sellaisen elektrodin 14b ja elektrodin 13" välillä oleva nestekidemateriaali on vääristyneessä tai satunnaisessa kohdistuksessa ja näyttää sen vuoksi suhteellisen kirkkaalta katselusuunnasta 20". Elektrodien 14a ja 14b välinen kapea rako 120 muodostaa niiden välille sähköeristyk-sen, niin että ne voidaan magnetoida tai olla magnetoimatta erikseen, kuten juuri selitettiin.

Viitaten lyhyesti kuvioon 12 esitetään siinä tämän keksinnön suosittu suoritusmuoto ja paras käytäntö näyttönä 60"'. Kuviossa 12 vastaavat kolmepilkkuisilla viitenumeroilla merkityt osat osia, jotka on merkitty samoilla viitenumeroilla, kuten edellä selitettiin. Näyttölaite 60''1 on tehty yleisesti edellä esitettyjen numerointien mukaisesti. Nimenomaan alempi kannatus-aine 12" on tehty Mylar-kalvosta, jonka päällä on indiumilla seostettu tinaoksidi-Intrex-elektrodi, ja koteloidusta neste-kidemateriaalista muodostuva kerros ei'1' kiinnitettiin elektrodin peittämälle pinnalle, kuten esitetään. Useita osaelektro-deja 14a''', 14b'1', jne., joiden välissä oli rako 120''' 41 &9311 kiinnitettiin joko suoraan kerroksen 61''' pinnalle kannatus-aineen 12b''' vastakkaiselle puolelle tai kannatusaineeseen 12a'ja viimemainittu kiinnitettiin kuviossa 12 esitetyllä tavalla täydentämään näyttölaitteen 60'1' kerrosrakenne.

Lisäksi on heijastava väliaine 80''' ilmaa, ja kuviossa 12 esitetylle kannattimelle kiinnitetty hiilimusta-absorboija 21'* * sijoitettiin sellaisen ilmaraon δΟ1'' vastakkaiselle puolelle kannatusaineesta 12b1'1, kuten kuviossa voidaan nähdä. Näyttölaitteen 60" ' toiminta on edellä selitetyn toiminnan mukai nen esimerkiksi viitaten kuvioihin 4-6 ja 10.

Viitaten kuvioon 13 esitetään siinä kaavamaisesti sen tyyppinen koteloitu nestekide 130, jota seuraavassa selitetään esimerkissä 7. Sellainen kotelo 130 käsittää suojamateriaalista 132 tehdyn pallonmuotoisen kotelonseinän 131, toiminnallisesti nemaattista nestekidemateriaalia 133 kotelon sisällä ja koles-teerista kierteistä lisäainetta 134. Lisäaine 134 on yleensä liuoksena nemaattisen materiaalin 133 kanssa, vaikkakin lisäaine esitetään kuviossa 13 keskellä, koska sen toiminta liittyy etupäässä nestekidemateriaaliin, joka on etäällä kotelon seinästä, kuten tuonnempana selitetään. Kotelo 130 esitetään ken-tättömässä, vääristyneessä tilassa, jossa nestekidemateriaali on vääristynyt tavalla, joka esitettiin edellä, viitaten esimerkiksi kuvioon 2. Lähimpänä seinää 131 oleva nestekidemateriaali pyrkii painumaan seinän sisäpinnan mukaiselle kaarelle ja epäjatkuvuuskohta 135 on analoginen kuviossa 2 esitetyn epäjatkuvuuskohdan 55 kanssa.

Esimerkki 7

Esimerkin 1 vaiheita noudatettiin käyttämällä samoja materiaaleja ja vaiheita kuin esimerkissä 1, lukuunottamatta sitä, että ennen sekoitusvaihetta lisättiin 3 % kolesterolioleaattia (kierrelisäaine), kolesteerista materiaalia, ja sitten sekoitus suoritettiin erittäin pienellä leikkauksella. Tulokseksi saadut kotelot olivat jonkin verran suurempia kuin ne, jotka tehtiin esimerkissä 1. Koteloitu nestekidemateriaali oli edelleen toiminnallisesti nemaattista.

42 b 9 311

Esimerkissä 7 tehdyn materiaalin toimiessa havaittiin, että kierrelisäaine paransi (lyhensi) toiminnallisesti nemaattisen koteloidun nestekidemateriaalin reaktioaikaa, erityisesti sen palatessa vääristyneeseen kohdistukseen, joka yleisesti noudatti yksittäisten koteloiden seinän muotoa, heti sen jälkeen kun oltiin siirrytty kenttätilasta kentättömään tilaan.

Kun sellaisissa suhteellisen suurissa, sanokaamme kokonaishal-kaisijaltaan vähintään 8 mikronin suuruusluokkaa, siirrytään kentättömään tilaan, on tavallista, että lähellä kotelon seinää oleva nestekidemateriaali palaa kotelon muotoa ja kaarevuutta noudattavaan vääristyneeseen kohdistukseen nopeammin kuin lähempänä kotelon keskustaa oleva nestekidemateriaali, mikä ero pyrkii pidentämään materiaalin kokonaisreaktioaikaa. Kierre-lisäaine aiheuttaa kuitenkin rakenteeseen pyrkimyksen kierty-miseen. Tämä vaikutus nemaattiseen materiaaliin on huomattavin etäällä kotelon seinästä ja nopeuttaa siten sellaisen, suhteellisen etäällä olevan, materiaalin paluuta vääristyneeseen kohdistukseen, johon mieluummin vaikuttaa kotelon seinän muoto. Sellaisen kierrelisäaineen määrä voi olla noin 0,1-8 % nesteki-demateriaalista ja mieluummin noin 2-5 %. Määrä voi vaihdella riippuen lisäaineesta ja nestekiteestä ja se voi olla jopa mainitun alueen ulkopuolella, niin kauan kuin kotelo pysyy toiminnallisesti nemaattisena.

On selvää, että kuvion 13 koteloitua nestekidettä 130 voidaan käyttää tässä hakemuksessa selitetyn keksinnön eri suoritusmuodoissa muutoin tässä selitettyjen koteloitujen nestekide-materiaalien sijasta tai yhdessä niiden kanssa. Toiminta tulisi noudattamaan yleisesti esimerkissä 7 selitettyjä suuntaviivoja.

Myös erästä muuta lisäainetta voidaan käyttää alentamaan ja/tai muutoin valvomaan nestekiteen viskositeettia esimerkiksi laitteen 60 valmistuksen aikana. Alennetulla viskositeetilla saattaa olla positiivinen vaikutus emulsion muodostumiseen ja/tai prosessiin, jossa emulsio kiinnitetään elektrodilla peitettyyn kannatusaineeseen 12. Eräs esimerkki sellaisesta lisäaineesta 43 1--9311 saattaa olla kloroformi, joka on vesiliukoinen ja poistuu emulsiosta kuivatuksen aikana.

Esimerkki 8

Valmistettiin emulsio käyttämällä noin 15 grammaa 22 %:n (loppu oli vettä) viskositeetiltaan alhaista, keskihydrolvysi-PVA:ta, noin 5 grammaa (American Liquid Xtal:in) nestekidei'ä 8250, joka sisälsi noin 3 % (prosentit ovat suhteessa nestekiteen painoon) kolesterolioleaattia, noin 0,1 % 1 %:n (loppu oli vettä) pesuainetta L.O. 630 ja 15 % kloroformia.

Sellaista materiaalia sekoitettiin suurella leikkauksella noin 3 minuuttia. Valmistettujen koteloiden halkaisija oli noin 1-2 mikronia. Kerros sellaisia koteloituja nestekiteitä levitettiin elektrodin peittämälle kannatusaineelle käyttämällä kaavinta, jonka raon asetus oli 5. Materiaali kuivattiin ja sitä käytettiin yleisesti kuten edellä selitettyjä materiaaleja.

Kuvioissa 14 ja 15 esitetään kaavamaisesti tämän keksinnön mukainen muunnettu nestekidelaite 140. Laitteessa 140 johdetaan pääasiallinen valaistus valolähteestä 141, joka on näyttölaitteen niinsanotulla selkä tai ei-katselupuolella 142. Tarkemmin sanottuna käsittää näyttölaite 140 kerroksen 61 koteloitua nestekidettä, joka kerros 61 on ylä- ja alakannatusai-neiden 12a, 12b kannattamien elektrodien 13 ja 14 välissä, yleisesti samaan tapaan kuin edellä, esimerkiksi kuvioon 12 viitaten, esitettiin. Heijastava väliaine 80 on ilmarako, kuten selitettiin edellä suositun suoritusmuodon yhteydessä.

143 on 3M Companyn myymä valonsäätökalvo (VSK), jonka suositun tyypin tuotemerkintä on LCFS-ABR0-30°-0B-60o-CLEAR-GL0S-.030. Valonsäätökalvo on mieluummin mustasta, huomattavasti valoa absorboivasta, materiaalista tehty ohut muovikalvo, jossa on mustia mikrorakoja 144, jotka johtavat kalvon läpi sen takapinnalta 145 kohti sen etupintaa 146. Sellaista kalvoa tai vastaavaa materiaalia voidaan käyttää keksinnön eri suoritus- 44 f; 9 311 muotojen yhteydessä. Sellainen kalvo voi itse asiassa pyrkiä kollinoimaan valoa, joka kulkee sen läpi törmätäkseen neste-kidemateriaaliin.

Mikrorako toimii kuin sälekaihdin ohjatakseen lähteestä 141 valoa, esimerkiksi valonsäteitä 150, 151 näyttölaitteeseen 140 ja sen läpi, ja erityisesti kannatusaineen 12 ja nestekide-kerroksen 61 läpi, kulmassa, joka yleisesti on poissa katselu-suunnasta 20 näyttölaitetta 140 katselevan huomioitsijan näön katselukulmasta, kun nestekide on kohdistettu tai optisesti olennaisesti läpinäkyvä. Sellainen kohdistettu kenttätila esitetään kuviossa 14, jossa valonsäteet 150, 151 kulkevat olennaisesti näyttölaitteen 140 läpi katselulinjän ulkopuolella. Lisäksi kulkee valo, kuten valonsäde 152, joka saapuu näyttölaitteeseen 140 katselusuunnalta 20, yleisesti kannatusaineen 12 ja kohdistetun nestekidekerroksen läpi, minkä jälkeen sen absorboi musta kalvo 143, joka toimii, kuten absorboija 21,,f esimerkiksi kuvion 12 yhteydessä.

Kuitenkin, kuten kuviossa 15 nähdään, kun nestekidekerros 61 on kent.ättömässä tilassa, so. nestekide on vääristyneesti tai satunnaisesti suuntautunut, hajottaa nestekidemateriaalikerros 61 isotrooppisesti lähteestä 141 tulevat valonsäteet 150, 151 aiheuttaen täydellisen sisäisen heijastumisen ja nestekidema-teriaalin kirkastumisen edellä selitetyllä tavalla. Siten esitetään esimerkiksi säteen 151 hajaantuvan isotrooppisesti säteeksi 151a, heijastuvan sisäisesti täysin säteeksi 151b ja hajaantuvan edelleen isotrooppisesti säteeksi 151c, joka johdetaan ulos jakopinnan 64 läpi katselusuuntaan 20. Kuvioiden 14 ja 15 näyttölaite 140 on erityisen käyttökelpoinen tilanteissa, joissa halutaan valon tulevan kääntö- tai ei-katselu-puolelta. Sellainen näyttölaite toimii kuitenkin myös edellä selitetyllä tavalla, esimerkiksi viitaten kuvion 12 näyttölaitteeseen 60''', vaikka ei valonlähde 141 olisikaan taustalla, niin kauan kuin riittävästi valoa tulee katselusuunnasta 20.

Sen vuoksi voidaan laitetta 140 käyttää päivänvalossa valonlähteen 141 kanssa tai ilman sitä, esimerkiksi niin, että sitä 4ς 39311 45 valaistaan yhdeltä tai molemmilta puolilta ympäröivällä valolla, ja yöllä tai muissa olosuhteissa, joissa ympäristön valo on riittämätöntä haluttua kirkkautta varten, esimerkiksi käyttämällä lähteestä 141 saatua valaisua.

Näyttölaite 160 kuviossa 16 on samanlainen kuin näyttölaite 140, lukuunottamatta sitä, että valonsäätökalvo 161 on kohdassa 162 liimattu suoraan kannatusainemateriaaliin 12b tai saatettu muuten sitä vasten. Täysin sisäinen heijastuminen tapahtuu edellä selitetyllä tavalla, kun näyttölaitetta 160 valaistaan katselusuunnasta 20 tulevalla valolla, mikä johtuu pääasiassa kannatusaineen 12a jakopinnasta 64 ilman kanssa.

Myös jakopinnassa 162 saattaa esiintyä jonkin verran täydellistä sisäistä heijastumista. Koska VSK-kalvo kuitenkin on kiinnitetty suoraan kannatusaineeseen 12b, absorboi musta kalvo suhteellisen suuren määrän jakopinnan 162 saavuttavasta valosta. Sen vuoksi on näyttölaitteessa 160 erityisen toivottavaa käyttää taustalla olevaa valonlähdettä 141, jotta voitaisiin varmistaa kerroksessa 61 olevan nestekidemateriaalin riittävä valaisu, niin että saavutettaisiin keksinnön mukainen haluttu kirkas merkinnäyttötoiminto.

Viitaten lyhyesti kuvioon 17 esitetään siinä koteloidun nestekidemateriaalin eräs vaihtoehtoinen suoritusmuoto 200, jolla voidaan korvata tässä esitetyn keksinnön erilaisia muita suoritusmuotoja. Koteloitu nest.ekidemateriaali 200 käsittää toiminnallisesti nemaattista nestekidemateriaalia 201, joka on kotelossa, jonka seinä 203 on mieluummin pallomainen. Kuviossa 17 on materiaali 200 kentättömässä tilassa ja siinä tilassa on nestekidemolekyylien rakenne 204 suuntautunut kohtisuoraan tai olennaisesti kohtisuoraan seinään 203 nähden jakopinnan 205 kohdalla. Sen vuoksi on rakenne 204 jakopinnan 205 kohdalla suuntautunut säteitt.äiseen suuntaan ottaen huomioon kotelon 202 geometrian. Lähempänä kotelon 202 keskusta pyrkii rakenteen 204 tai ainakin joidenkin nestekidemolekyylien suuntaus kaareutumaan käyttääkseen hyväkseen, so. täyttääkseen, 46 k 9 311 kotelon 202 tilan kotelossa olevan nestekiteen olennaisesti pienimmällä vapaan energian järjestelyllä, esimerkiksi, kuten piirustuksessa nähdään.

Sellaisen kohdistuksen uskotaan johtuvan siitä, että nesteki-demateriaaliin 201 lisätään lisäainetta, joka reagoi kannatus-aineen kanssa muodostaakseen normaalisti suuntautuneita steryyli-tai alkyyliryhmiä kotelon sisäseinän kohdalle. Tarkemmin sanoen voi sellainen lisäaine olla kromisteryylikompleksi tai Werner-kompleksi, joka reagoi kannatusaineen 12 PVA:n kanssa, joka muodostaa kotelon seinän 203 muodostaakseen suhteellisen jäykän kuoren tai seinän steryyliryhmän tai -osan kanssa, joka pyrkii tunkeutumaan säteittäisesti itse nestekidemateriaaliin. Sellainen tunkeutuminen pyrkii vaikuttamaan nestekiderakenteen todettuun säteittäiseen tai normaalin suuntaiseen kohdistumiseen. Lisäksi noudattaa nestekidemateriaalin sellainen kohdistus vielä edellä mainittua kentättömässä tilassa olevan nestekidemateriaalin voimakkaasti kaareutuvaa vääristymistä, koska molekyylien yleissuuntaan nähden suorissa kulmissa otetut derivaatat eivät ole nollia.

Esimerkki sellaisesta materiaalista 200 esitetään seuraavassa. Esimerkki 9 5 gramman näytteeseen nemaattista nestekidettä lisättiin 0,005 g 10-prosenttista Quilon Μ-liuosta, joka on DuPontin valmistamaa kromisteryylikompleksia, yhdessä 3 gramman kloroformia kanssa. Tulokseksi saatu materiaali homogenoitiin alhaisessa viskositeetissa 15 grammalla 22-prosenttista Gelvatol 20/30 PVA-vesiliuosta (loppu 78 % Gelvatol-liuosta oli vettä).

Tulos oli koteloitu nestekide, jossa kotelon seinä reagoi ς)ιιϊ1οη M:n kanssa muodostaakseen liukenemattoman kuoren.

Tarkastelussa polaroidulla valolla todettiin, että kotelon seinä kohdisti nestekiteen säteittäiseen suuntaan.

47 b 9311

Mylar-kannatusaineelle, jolla jo oli Intrex-elektrodi, levitettiin kalvo, kuten edellä, käyttäen kaavinta, jonka raon asetus oli 0,127 mm. Tuloksena saadun kalvon paksuus kuivana oli 0,025 mm. Kiinnitettiin apuelektrodi. Materiaali alkoi kotelossa suuntautua 10 voltissa ja oli täysin suuntautunut 40 voltissa. Suuntaus oli kuin kuviossa 3 edellä.

Keksintöä voidaan käyttää monella eri tavalla datan, merkkien, tietojen, kuvien jne. näyttämiseen sekä suuressa että pienessä mittakaavassa. Keksinnön suositun suoritusmuodon ja parhaan käytännön mukaan sijoitetaan nestekidemateriaali kannatusai-neeseen 12 vain niille alueille, minne merkit jne. on muodostettava. Vaihtoehtoisesti voi kerros 61 ulottua poikki koko kannatusaineen 12 ja vain niillä alueilla, joilla merkit on näytettävä, on elektrodit kenttä/kentät.tömän tilan ohjaamiseksi nestekidekerroksen 61 lähellä olevissa osissa. Optisena sulkijana voidaan keksintöä käyttää säätämään katselupuolelta nähdyn valon tehollista ja/tai näkyvää kirkkautta. Haluttaessa voidaan myös käyttää monia muita rakenteita, jotka käyttävät hyväksi tämän keksinnön mukaisen täydellisen sisäisen heijastumisen aikaansaamaa parannetun hajonnan ja/tai optisen interferenssin periaatteita.

Viitaten nyt kuvioon 18 esitetään siinä tämän keksinnön mukainen nestekidelaite 310. Laite 310 käsittää koteloidun nestekiteen 311, jota kannattaa kiinnityssubstraatti, jonka poikki voidaan elektrodien 313 ja 314 kautta ohjata sähkökenttä.

Elektrodi 313 voi esimerkiksi olla kvantiteetti substraattiin 312 tyhjöpinnoitettua indiumtinaoksidia ja elektrodi 314 voi esimerkiksi olla sähköä johtavaa mustetta. Elektrodin 314 päälle voidaan suojaamistarkoituksessa sijoittaa suojaava kerros tai pinnoite 315, mutta sellainen kerros 315 ei tavallisesti ole tarpeellinen koteloidun nestekiteen 311 tai elektrodin 314 kannattamista tai rajoittamista varten. Jännite voidaan syöttää elektrodeihin 313 ja 314 vaihto- tai tasavirta- 48 jännitelähteestä 316 selektiivisesti suljettavan kytkimen 317 ja sähköjohtojen 318 ja 319 kautta kehittämään sähkökenttä koteloidun nastekiteen 311 poikki kun kytkin 317 suljetaan.

Koteloitu nestekide 311 käsittää kotelon 322 sisätilan 321 rajoissa säilytettyä nestekidemateriaalia 320. Tämän keksinnön suositun suoritusmuodon ja parhaan käytännön mukaan on kotelo yleisesti pallomainen. Keksinnön periaatteet ovat kuitenkin voimassa, vaikka kotelo 322 on muunkin kuin pallon muotoinen. Sellaisen muodon tulee tarjota ne halutut optiset ja sähköiset ominaisuudet, kuten taitekerroin, jotka sopivat tyydyttävästi yhteen nestekiteen 320 optisten ominaisuuksien kanssa, ja sallia riittävän osan sähkökenttää kulkea itse nestekidemateriaalin 320 poikki nestekiteen halutun kohdistuksen aikaansaamiseksi, kun sen halutaan olevan kenttätilassa. Kotelon 322 suositun pallomaisen muodon erästä nimenomaista etua selitetään alempana ottaen huomioon sen vaikutus nestekiderakenteen vääristymiseen.

Kiinnityssubstraatti 312, elektrodit 313 ja 314 sekä suojapin-noite 315 voivat olla optisesti läpäiseviä, niin että neste-kidelaite 310 voi säätää valon kulkua sen läpi reaktiona siitä, onko sähkökenttä kytketty poikki elektrodien ja sen vuoksi poikki koteloidun nestekiteen 311 vai ei. Vaihtoehtoisesti voi kiinnityssubstraatti olla optisesti heijastava tai sen päällä voi olla optisesti heijastava pinnoite, niin että sellainen heijastava pinnoite heijastaa suojapinnoitteen 315 läpi tulevaa valoa riippuen siitä, kulkeeko koteloidun nestekiteen 311 kautta sähkökenttä vai ei.

Keksinnön suositun suoritusmuodon ja parhaan käytännön mukaan sijoitetaan kiinnityssubstraattiin 312 useita koteloituja nestekiteitä 311 siten, että koteloidut nestekiteet tarttuvat kiinnityssubstraattiin 312 tai jakopintamateriaaliin, kuten elektrodiin 313, niin että kiinnityssubstraatti 312 kannattaa niitä ja pitää niitä paikallaan muihin koteloituihin nestekiteisiin 311 nähden. Kotelointiaine, josta kotelo 322 on tehty 49 8 9 311 on myös sopivaa sitomaan tai muuten tartuttamaan kapseli 322 substraattiin 312. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää muuta sidonta-ainetta (ei esitetty) tartuttamaan koteloidut neste-kiteet 311 substraattiin 312. Koska kotelot 322 on tartutettu substraattiin 312 ja koska kukin kotelo tarjoaa tarpeellisen kiinnityksen nestekidemateriaalille 320, ei toinen kiinnitys-substraatti, joka tekniikan tason nestekidelaitteissa tyypillisesti tarvittiin, ole tavallisesti tarpeen. Jotta elektrodia kuitenkin voitaisiin suojata naarmuun t.umi sei ta, sähkökemialliselta kulumiselta, esimerkiksi hapettumiselta, tai vastaavalta, voidaan nestekidelaitteen 310 sille sivulle, joka on vastapäätä kiinnityssubstraattia 312, sijoittaa suojapinnoite 315, kiin-nityssubst.raatin 312 tarjotessa halutun fysikaalisen suojan omalle puolelleen laitetta 310.

Koska koteloidut nestekiteet 311 ovat suhteellisen varmasti tarttuneet substraattiin 312 ja koska, kuten edellä mainittiin, lisäsubstraattia ei tavallisesti tarvita, voidaan elektrodi 314 kiinnittää suoraan koteloituihin nestekiteisiin 321.

Kuviossa 19 esitetään suurennettu osittainen leikkauskuva osasta 322 nestekidenäytössä, esimerkiksi kuten kahdeksikko 101 ja substraatti 12 kuviossa 9. Kuten kuviossa 19 nähdään, on substraatin 12 (312 kuviossa 19), joka voi olla paksuudeltaan 0,025 mm, pinnalle pinnoitettu 200 Angströmin paksuinen elektro-dikerros 333, joka voi olla indiumtinaoksidia tai muuta sopivaa elektrodimateriaalia, kuten kultaa, alumiinia, tinaoksidia, antimonitinaoksidia jne. Elektrodipinnalle 333 on suoraan sijoitettu ja tartutettu yksi tai useampia kerroksia 334, joissa on useita koteloituja nestekiteitä 311. Suositun suoritusmuodon ja parhaan käytännön mukaan saadaan sellainen tartunta aikaan eri kotelot 322 muodostavalla kotelointiai-neella, vaikka, kuten edellä mainittiin, sellaisiin tartuttamis-tarkoituksiin voidaan käyttää lisäksi tulevaa tartunta- tai sidonta-ainetta. Kerroksen 334 paksuus voi olla esimerkiksi noin 8-254 mikronia, mieluummin 18-102 mikronia, mieluimmin 50 b 9 311 20-30 mikronia, erityisesti 25 mikronia. Myös muita paksuuksia voidaan käyttää, riippuen muunmuassa kyvystä tehdä ohutta kalvoa ja kalvon läpilyöntiominaisuuksista. Kerrokselle 334 pinnoitetaan toinen elektrodikerros 335 joko suoraan materiaaliin, josta kotelot 322 on tehty tai vaihtoehtoisesti lisäsidos-materiaaliin, jota käytettiin sitomaan yksittäiset koteloidut nestekiteet 311 toisiinsa ja kiinnityssubstraattiin 312. Elektrodikerroksen 335 paksuus voi olla esimerkiksi noin 13 mikronia ja se voi olla tehty esimerkiksi sähköä johtavasta painomusteesta tai materiaaleista, jotka edellä mainittiin kerrosta 333 varten. Kuten kuviossa 19 esitetään, voi näytössä olla suojakerros 336 tarkoituksiin, jotka selitettiin edellä liittyen pinnoitteeseen 15 kuviossa 18.

Eräs tämän, koteloituja nestekiteitä 311 käyttävän, keksinnön piirre on, että monikäyttöinen substraatti voidaan saada näyttämään käytännöllisesti katsoen mitä tahansa näyttöä funktiona vain nestekidemateriaalille painettujen sähköäjohtavasta paino-musteesta tehtyjen elektrodien selektiivisistä segmenteistä.

Tässä tapauksessa voidaan substraatin 312 koko pinta 331 pinnoittaa elektrodimateriaalilla 333, ja vieläpä tuon elektro-dimateriaalin koko pinta voidaan pinnoittaa olennaisesti siihen liittyvästi koteloiduista nestekiteistä 311 muodostuvalla kerroksella 334. Sen jälkeen voidaan elektrodisegmenttien kuvio painaa sähköä johtavalla painomusteella 335 haluttuihin kohtiin kerroksella 334. Yksi ainoa sähköjohto voi liittää pinnan 331 jännitelähteeseen ja vastaavat sähköjohdot voivat kytkeä vastaavat sähköäjohtavan painomusteen vastaavat segmentit vastaavien ohjattujen kytkimien kautta sellaiseen jännitelähteeseen. Vaihtoehtoisesti voidaan koteloidut nestekiteet 311 ja/tai elektrodimateriaali 333 sijoittaa pintaan 331 vain niille alueille joihin näyttösegmentit halutaan. Mahdollisuus sijoittaa koteloitu nestekide vain halutulle alueelle tai useille alueille kuten näytön segmenteille olennaisesti tavanomaisilla menetelmillä (kuten esimerkiksi silkkipainamalla tai muilla painomenetelmillä) on erityisen houkutteleva verrattuna tekniikan tasoon, jonka ongelmana on nestekiteiden säilyttäminen litteiden levyjen välissä.

51 8 9 31 1

Kerroksessa 334 olevien nestekiteiden tehtävänä on vaimentaa tai olla vaimentamatta niihin tulevaa valoa riippuen siitä, kulkeeko niiden poikki sähkökenttä tai ei. Nestekidemateriaa-lissa on mieluummin pieokroista väriainetta liuoksena saamaan aikaan absorptiolla olennaisen vaimennuksen "kentättömässä" t ilassa, mutta olemaan riittävän läpinäkyvä "kent.tä"-tilassa. Mainittu sähkökenttä voi esimerkiksi olla sellainen, joka syntyy kun nestekidelaitteen 10' yksittäisessä segmentissä, kuten segmentissä 101a elektrodikerrososat 333 ja 335 kytketään sähkö-jännitelähteeseen. Koteloitujen nestekiteiden 311 kytkemiseen kentättömästä (magnetoitumattomasta) tilasta kenttä- (magnetoi-tuun) tilaan tarvittavan sähkökentän suuruus voi olla funktio useista parametreista, joihin kuuluu esimerkiksi yksittäisten koteloiden halkaisija sekä kerroksen 334 paksuus, mikä vuorostaan voi riippua yksittäisten koteloiden 322 halkaisijasta, ja sellaisten koteloiden lukumäärästä kerroksen 334 paksuussuunnassa.

On selvää, että koska nestekidemateriaali on suljettu vastaaviin koteloihin 322 ja koska yksittäiset koteloidut nestekiteet 311 on kiinnitetty substraattiin 312, on nestekidelaitteen 10' tai minkä tahansa tämän keksinnön mukaisia koteloituja nestekiteitä käyttävän nestekidelaitteen koko käytännöllisesti rajoittamaton. Niillä alueilla, joilla tarkoituksena on saada aikaan muutos sellaisen laitteen koteloitujen nestekiteiden optisissa ominaisuuksissa reaktiona kentättömään tai kenttätilaan, on luonnollisesti oltava elektrodeja tai muita välineitä sopivan sähkökentän kohdistamiseksi sellaisiin neste-kiteisiin .

Elektrodikerros 333 voidaan kiinnittää substraattiin 312 höyrystämällä, tyhjöpinnoituksella, metalloimalla, painamalla tai jollain muulla tavanomaisella tekniikalla. Lisäksi voidaan koteloiduista nestekiteistä 311 muodostuva kerros 334 kiinnittää esimerkiksi raina- tai syväpainotela- tai kääntö-telapainomenetelmillä. Myös elektrodikerros 335 voidaan kiinnittää eri paino-, suihkupaino- tai muilla menetelmillä. Haluttaessa voidaan elektrodikerros 333 tehdä substraatin 312 52 1/9311 täytenä päällystyksenä, kuten Mylarina, kuten edellä selitettiin, osana prosessia, jossa Mylar-kalvomateriaali valmistetaan, ja myös kerros 334 voidaan kiinnittää osana sellaista valmistusprosessia.

Nyt on lisäksi havaittu, että kun kotelossa 32 (kuvio 2) olevaan nestekidemateriaaliin 30 on liuotettu pleokroista väriainetta, ei sellainen väriaine, jonka myös tavallisesti odotetaan olevan herkkä optiselle polaroinnille, ei enää olekaan polarointiherkkä, koska väriaine pyrkii noudattamaan samaa kaarevaa suuntausta tai vääristymää, joka nestekiderakenteella on. Tässä on todettu, että kotelossa 32 vääristää epäjatkuvuus-kohta 55 edelleen nestekiderakennetta, mikä vuorostaan edelleen vähentää sitä mahdollisuutta, että nestekidemateriaali 30 olisi herkkää tulevan valon optiselle polaroinnille. Nestekide-rakenteen ja pleokroisen väriaineen ollessa riittävän vääristyneitä laskostuakseen itsensä päälle yleisesti esimerkiksi kuviossa 2 esitetyllä tavalla, absorboi koteloitu nestekide tavallisesti valon tai estää sitä kulkemasta lävitseen, kun koteloidun nestekiteen ja erityisesti sen nestekidemateriaalin poikki ei vaikuta sähkökenttä.

Kuitenkin, kun koteloidun nestekiteen poikki vaikuttaa sähkökenttä kuviossa 3 esitetyllä tavalla, kohdistuvat nestekide ja sen kanssa liuoksena oleva pleokroinen väriaine reaktiona sähkökenttään kuviossa esitetyllä tavalla. Sellainen kohdistuminen sallii valon kulkea koteloidun nestekiteen 11 läpi.

Nestekidelaitteen, kuten kuviossa 9 esitetynf joka käsittää koteloituja nestekiteitä 11, joissa on pleokroista väriainetta, kontrastiominaisuuksien optimoimiseksi, ja tarkemmin sanoen ko-telointiaineesta nestekidemateriaaliin, ja kääntäen, kulkevan tulevan valon taittumisesta aiheutuvan optisen vääristymisen välttämiseksi tulee kotelointiaineen taitekertoimen ja nestekidemateriaalin tavallisen taitekertoimen sopia yhteen, niin että ne ovat niin paljon kuin mahdollista samat. Kertoimien 53 £9311 yhteensopivuuden läheisyys riippuu laitteen halutusta kontras-tiasteesta ja läpäisevyydestä, mutta kiteen tavallinen taitekerroin ja aineen kerroin poikkeavat mieluummin enintään 0,1, mieluimmin 0,01, erityisesti 0,001. Sallittu ero riippuu kotelokoosta ja laitteen aiotusta käytöstä. Searsin julkaisu "Optics", jonka Addison-Wesley on kustantanut, sisältää perusteellisen tarkastelun edellä olevalle relevantista kahtais-taittoisuudesta, ja sen tekstin relevantit osat on oheistettu viittauksena.

Kuitenkin, kun kenttä ei vaikuta, on taitekertoimissa eroa nestekiteen ja kotelon seinän rajalla, mikä johtuu siitä, että nestekiteen erikoinen taitekerroin on suurempi kuin kotelointi-aineen. Tämä aiheuttaa taittumista tuossa jakopinnassa tai rajassa ja siten lisää hajaantumista ja on syy, miksi nemaat-tinen koteloitu nestekidemateriaali tämän keksinnön mukaan toimii erityisesti valon läpäisyn estämiseksi silloinkin, kun ei käytetä pleokroista väriainetta, vaikkakin käytettäessä sellaista väriainetta tapahtuu kotelossa hajonneen valon huomattavaa absorboitumista.

Tavallisesti sijoitetaan koteloidut nestekiteet 311 substraattiin 312 siten, että yksittäiset koteloidut nestekiteet 311 ovat suhteellisen satunnaisesti kohdistuneet ja mieluummin useita koteloita paksulti, jotta voidaan varmistaa riittävä määrä nestekidemateriaalia saamaan aikaan halutuntasoiset valon pysäyttämis- ja/tai läpäisyominaisuudet esimerkiksi nes-tekidelaitetta 100 tai vastaavaa varten.

Nestekidelaitteessa, kuten kuviossa 9 esitetyssä laitteessa 100, joka muodostuu pleokroista väriainetta sisältävästä neste-kidemateriaalista 320 keksinnön mukaisten koteloitujen neste-kiteiden 311 muodostamiseksi (kuvio 18), on havaittu, että optisen absorption aste on ainakin suunnilleen sama kuin suhteellisen vapaan (koteloimattoman), pleokroista väriainetta sisältävän, nestekidemateriaalin. Odottamatta on myös havaittu,

54 ««H

että kun sähkökenttä kytketään, esimerkiksi kuviossa 3 esitetyllä tavalla, on pleokroista väriainetta sisältävän koteloidun nestekidemateriaalin läpikuultavuus tai opasiteetin puute ainakin suunnilleen sama kuin tavallisessa tapauksessa tekniikan tason laitteessa, jossa väriaine on liuoksena suhteellisen vapaan nestekidemateriaalin kanssa.

Kuviossa 20 esitetään piirikaavio, joka esittää piiriä, jonka poikki kuvion 3 sähkökenttä E kehitetään. Sähkökenttä johdetaan jännitelähteestä 316 kun kytkin 317 on suljettu. Kondensaattori 370 esittää koteloidussa nestekiteessä 11, 311 olevan nestekidemateriaalin 30, 320 kapasitanssia kun sellainen sähkökenttä on kuviossa 3 esitetyllä tavalla kytketty. Kondensaattori 371 esittää kotelon seinän 54 kapasitanssia yläalueella (suunta viittaa sopivasti piirustukseen, mutta muuten sillä ei ole erityistä merkitystä). Kondensaattori 372 esittää samalla tavoin kotelon, sähkökentän E vaikutukselle alttiina olevan, alaosan kapasitanssia. Kunkin kondensaattorin 370-372 kapasitanssin suuruus on funktio sen materiaalin dielektrisyys-vakiosta (kertoimesta), josta kukin kondensaattori on tehty, sekä niiden tehollisten levyjen etäisyydestä. On toivottavaa, että jännitehäviö kondensaattoreissa 371 ja 372 on pienempi kuin jännitehäviö kondensaattorissa 370, mistä on seurauksena, että suurin osa sähkökentästä E vaikuttaa koteloidussa neste-kiteessä 11, 311 olevaan nestekidemateriaaliin 30 parhaan mahdollisen tuloksen, so. sen nestekiderakenteen kohdistamisen saavuttamiseksi jännitelähteen 316 minimienergiankulutuksella.

On kuitenkin mahdollista, että jännitehäviö toisessa tai molemmissa kondensaattoreissa 371, 372 ylittää jännitehäviön kondensaattorissa 370, mikä on toiminnallisesti hyväksyttävää niin kauan kuin häviö kondensaattorissa (nestekidemateriaali) on riittävän suuri saadakseen aikaan sähkökentän, joka pyrkii kohdistamaan nestekidemateriaalin esimerkiksi kuvion kenttätilaan ja/tai sitä kohti.

55 89311

Esimerkiksi kondensaattorin 371 suhteen on dielektrinen materiaali sitä, mistä seinä 54 on tehty suhteellisen lähellä kotelon 32, 322 yläosaa. Sellaisen kondensaattorin teholliset levyt ovat kotelon seinän uiko- ja sisäpinnat ja sama pitää paikkansa kondensaattoriin 372 kotelon alaosassa. Tekemällä seinä 54 mahdollisimman ohueksi, samalla kun vielä säilytetään riittävä lujuus nestekidemateriaalin suojaamiseksi, voidaan kondensaattoreiden 371 ja 372 suuruus maksimoida, erityisesti verrattuna melko paksuun tai pitkänlaiseen etäisyyteen kotelossa olevan nestekidemateriaalin ylä- ja alaosien välillä, jotka suunnilleen tai ekvivalentisti muodostavat saman määrän levyjä kondensaattorissa 370.

Nestekidemateriaalin 320 dielektrisyysvakion arvo on anisotroop-pinen, minkä vuoksi sellaista arvoa kutsutaan myös dielektrisyys-kertoimeksi. On suosittua, että seinän 54 dielektrisyysvakio ei ole pienempi kuin anisotrooppisen nestekidemateriaalin 20 pienempi dielektrisyyskerroin, jotta olisi helpompi täyttää edellä mainitut ehdot. Koska nestekidemateriaalin tyypillinen pienempi dielektrisyyskerroin on noin 6, osoittaa tämä, että kotelointimateriaalin dielektrisyysvakio on mieluummin vähintään noin 6. Sellainen arvo voi vaihdella laajalti riippuen käytetystä nestekidemateriaalista, ja voi esimerkiksi olla niinkin pieni kuin noin 3,5 ja niinkin suuri kuin noin 8 yleisesti käytetyillä nestekiteillä.

Koteloidulla nestekiteellä 311 on sellaisia piirteitä, että koska nestekiderakenne on vääristynyt ja koska pleokroinen väriaine on samalla tavoin vääristynyt, on koteloitujen neste-kiteiden läpi kulkevan valon absorptio tai estäminen erittäin tehokasta, kun sähkökenttää E ei ole kytketty niiden poikki. Toisaalta, johtuen sekä sähkökentän tehokkaasta käytöstä koteloiduissa nestekiteissä 311 olevan nestekidemateriaalin 320 poikki nestekidemolekyylien ja niiden mukana väriaineen kohdistamiseksi että edellä selitetystä suositusta koteloin!iaineen ja nestekidemateriaalin taittokertoimien yhteensopivuudesta, niin että saapuva valo ei taitu kotelon seinän ja nestekide- ss 89311 materiaalin 320 välisessä jakopinnassa, kun sähkökenttä kytketään, ovat koteloidun nestekiteen 311 optiset läpäisyominai-suudet. hyvät.

Koska tavallisesti tarvitaan useita koteloituja nestekiteitä 11, 311 lopullisen nestekidelaitteen, kuten kuvion 9 laitteen 100, konstruoimiseksi ja koska nuo koteloidut nestekiteet yleensä esiintyvät useina kerroksina, on toivottavaa, että nes-tekidemateriaalin dielektrinen anisotropia on suhteellisen suuri, jotta sähkökentän E jännitetarve olisi pienempi. Tarkemmin sanoen tulee kentättömässä tilassa olevan nestekidema-teriaalin dielektrisyyskertoimen, jonka pitää olla melko pieni, ja sähkökentän kohdistaman nestekidemateriaalin dielektrisyyskertoimen, jonka pitää olla suhteellisen suuri, eron olla mahdollisimman suuri vastaten kotelointiaineen dielektrisyysvakiota.

Kuten edellä todettiin, tarvitaan sitä pienempi sähkökenttä saamaan aikaan koteloissa olevien nestekidemolekyylien kohdistuminen, mitä suurempi koteloiden koko on. Kuitenkin on reaktioaika sitä pitempi, mitä suurempi pallo on. Ammattimiehellä ei ole vaikeuksia, ottaen huomioon tämän esityksen, määritellä kotelon sopiva optimikoko jotain määrättyä sovellutusta varten.

Kotelointiaineen,josta kotelot tehdään, tulee olla sen tyyppistä, että nestekidemateriaali tai pleokroinen väriaine eivät olennaisesti siihen vaikuta ja että se ei reagoi niiden kanssa tai muuten kemiallisesti vaikuta niihin. Väriaineen tulee liueta nestekidemateriaaliin, eikä kotelointiaine saa absorboida sitä. Jotta lisäksi saavutettaisiin kotelointiaineen haluttu, suhteellisen suuri impedanssi, tulee sellaisen aineen olla suhteellisen puhdasta. Erityisesti, kun kotelointiaine valmistetaan vesipitoisena dispersiona tai ionipolymerisaationa jne., on tärkeätä, että (sähköä johtavien) ioniepäpuhtauksien määrä on mahdollisimman pieni.

Esimerkkejä pleokroisista väriaineista, jotka sopivat käytettäviksi tämän keksinnön mukaisissa koteloiduissa nestekiteissä 57 8 931 1 11, ovat indofenolisininen, sudaninmusta B, sudan 3, sudan 2, D-37, D-43 ja D-85, joita valmistaa edellä identifioitu E. Merck.

Esimerkki 10 0, 45-prosenttist.a pleokroista väriainetta sudaninmusta B liuotettiin nestekiteeseen, joka muodostui aromaattisista estereistä. Sellaista materiaaliseosta myy American Liquid Xtal Chemical Corp., Kent, Ohio kaupallisesti nimellä NMB250.

Sellaista materiaalia sekoitettiin 7-prosenttiseen polyvinyyli-alkoholiin, joka oli puhdistettu kaikkien suolojen poistamiseksi. Liuos tehtiin myös käyttäen ASTM-lOO-vettä. Tulokseksi saatu seos pantiin kolloidimyllyyn, jonka kartioraon asetus oli 0,1 mm, ja materiaalia jauhettiin neljä minuuttia, jotta hiukkasten suspensiokoko olisi tullut melko yhdenmukaiseksi.

Tulos oli stabiili emulsio, jonka suspensiohiukkaskoko oli noin 3 mikronia. Emulsio valettiin Mylar-kalvolle, joka oli 2 esipinnoitettu 31 ohmi/cm :n kerroksella Sierraciniltä ostettua indiuratinaoksidielektrodia. Emulsiomateriaalin levittämiseen Mylar-kalvon elektrodipinnoitetulle puolelle käytettiin kaavinta.

Sellaiselle elektrodille asetettiin 178 mikronin kerros emulsio-materiaalia ja annettiin sen kuivua 20 mikronin kokonaispaksuuteen. Sen jälkeen asetettiin toinen kerros samaa emulsiota ensimmäiselle, mistä oli tuloksena 40 mikronin yhdistelmä-kerros, jossa oli pieniä nestekidepisaroita polyvinyylialkoholi-matriisissa. Koteloidut nestekiteet voidaan mieluummin laskea yhtenä ainoana kerroksena, jonka paksuus on yksi tai useampia koteloita.

Siten tehtyä nestekidelaitetta, joka käsitti Mylar-kerroksen, elektrodin ja koteloituja nestekiteitä, koestettiin sitten kytkemällä sähkökenttä, minkä jälkeen materiaali muuttui mustasta lähes täysin läpinäkyväksi. Materiaalin katselukulma, so. kulma, jossa valo läpäisi, oli erittäin suuri, ja kontrastisuhde 58 89311 50 voltin sähkökentällä oli 7:1. Kytkentänopeus oli noin 2 millisekuntia kiinni ja noin 4 millisekuntia auki.

Esimerkki 11

Esimerkissä käytettiin 900 g 7-prosenttista korkeaviskoosista, täysin hydrolysoitua polymeeriä (American Liquid Xtal Chemical Corporationin SA-72), 100 g saman valmistajan nemaattista nes-tekidemateriaalia 8250, 0,45 g C26510 sudaninmusta B:tä ja 0,15 g C26100 sudan kolmea (kaksi viimemainittua aineosaa olivat pleokroisia väriaineita). Polymeeri punnittiin dekantte-rilasissa. Nestekide punnittiin, asetettiin keittolevylle ja lämmitettiin hitaasti. Väriaine punnittiin vaa'alla ja lisättiin erittäin hitaasti nestekiteeseen, jota hämmennettiin, kunnes kaikki väriaine oli liuennut.

Nestekiteen ja väriaineen liuos suodatettiin sitten standardi-mallisen Millipore-suodatusjärjestelmän läpi käyttämällä 8 m suodatinpaperia. Suodatettu nestekide- ja väriaineliuos hämmennettiin polymeeriin käyttämällä Teflonpuikkoa. Sellainen seos koteloitiin sijoittamalla se kolloidimyllyyn, jota käytettiin viisi minuuttia. Emulsiokalvo vedettiin sitten sähköä johtavalle polyesteriarkille.

Käytössä alkoi sellaisen esimerkin nestekiderakenne kohdistua 10 voltin sähkökentässä ja 40 voltissa se saavutti kyllästymis-pisteen sekä optisen maksimiläpäisevyyden.

Esimerkki 12

Esimerkin 11 menettely suoritettiin käyttämällä samoja aineosia ja vaiheita, paitsi että esimerkin 11 7-prosenttinen polymeeri korvattiin 5-prosenttisella korkeaviskoosisella, täysin hydrolysoidulla polymeerillä, kuten SA-72:11a. Toiminnalliset tulokset olivat samat kuin esimerkissä 2.

Esimerkki 13

Esimerkin 11 prosessi suoritettiin emulsion tekemiseksi käyttämällä 4 g 20-prosenttista keskiviskoosista, osittain hydro- 59 89 31 1 lysoitua polymeeriä (kuten 405 taulukossa I edellä), 2 g nemaattista nestekidemateriaalia 8250, jossa oli 0,08 % sinipunaista pleokroista väriainetta D-37 (E. Merckin, Länsi-Saksa yksinoikeudella valmistama pleokroinen väriaine) liuoksena nestekiteen kanssa.

Teflonpuikkoa käyttämällä otettiin diapositiivi, ja tarkastuksessa osoittautui koteloiden keskihalkaisijaksi noin 3-4 mikronia. Materiaali suodatettiin Millipore-siiviläsuodatti-men läpi ja otettiin toinen diapositiivi, jolloin tarkastuksessa todettiin, että kotelokoossa oli tapahtunut erittäin vähän muutoksia ensin mainitun tarkastuksen jälkeen.

Emulsio vedettiin sähköä johtavalle polyesteritukikalvolle kuten esimerkissä 11 käyttäen kaavinta, jonka raon asetus oli 0,127 mm. Käytössä alkoi koteloitu nestekidemateriaali kohdistua 10 voltin sähkökentässä ja oli kyllästynyt 40-60 voltissa.

Esimerkki 14 Käyttämällä lasisauvaa, joka oli puhdistettu ja pesty deionisoi-dulla ASTM-100-vedellä, hämmennettiin erittäin huolellisesti noin 15 min ajan 2 grammaa 40-prosenttista nemaattista nestekidemateriaalia 8250, johon oli liuotettu 0,08 % pleokroista väriainetta D-37 4 grammaan suolatonta 20 paino-%:n puolittain hydrolysoitua keskiviskoosista polymeeriä. Materiaali ajettiin sitten noin 4 mikronin Millipore-suodatt.imen läpi. Sen jälkeen kun kuplat olivat hävinneet, otettiin diapositiivilevy.

Sen jälkeen vedettiin kalvo 0,127 mm:n rakoasetuksella sähköä johtavalle Intrex-elektrodikalvolle, joka oli asetettu Mylar-polyesterikannatusmateriaalille. Käytössä kävi ilmeiseksi, että nestekidemateriaali alkoi kohdistua 5 voltin sähkökentässä. Kontrasti oli hyvä ja nestekidemateriaali oli kyllästynyt 40 voltin sähkökentässä.

60 b 9 31 1

Esimerkki 15 Tässä esimerkissä käytettiin 8 grammaa pleokroista väriainetta D-85, joka oli liuotettu difenyylinestekiteeseen E-63. Länsi-Saksan E. Merckin tytäryhtiö British Drug House myy sellaista materiaalia valmiiksi sekoitettuna. Esimerkissä käytettiin myös 16 grammaa 20 %:n keskiviskoosista puolittain hydrolysoitua PVA-polymeeriä kotelointiaineena. Nestekiteen ja polymeerin liuos sekoitettiin huolellisesti käsin polymeeriin hitaasti. Yhdistetty materiaali siivilöitiin sitten alhaisessa viskositeetissä. Otettiin diapositiivi, joka tarkastelussa osoitti kotelokooksi noin 3 mikronia. Kalvo sellaista emulsiota vedettiin sähköä johtavalle polyesteriarkille, kuten edellä, käyttäen 0,127 mm:n asetusta. Kalvon nestekiderakenne alkoi kohdistua noin 6 voltin sähkökentässä ja oli kyllästynyt noin 24 voltissa.

Esimerkki 16

Tehtiin seos nemaattisesta nestekiteestä 8250, jossa oli liuenneena 0,08 % pleokroista väriainetta D-37 ja liuoksesta, jossa oli 15 % Gantrez ANl69:ää 85 %:ssa vettä. Seos oli 15 % nestekidettä ja 85 % Gantrez-suoja-ainetta. Seos homogenoitiin alhaisessa viskositeetissä emulsioksi, joka pinnoitettiin, kuten edellä, elektrodi/kannatuskalvolle, jonka paksuus oli 0,030 mm. Sen jälkeen kun emulsio oli kuivattu, reagoi tulokseksi saatu nestekide-emulsio sähkökenttään yleisesti kuten edellä, absorboiden olennaisesti tai ainakin olematta läpäisemättä huomattavasti valoa ollessaan kentättömässä tilassa, niin että läpäisykynnys oli noin 7 volttia ja maksimiläpäisyn kyllästysmiraja oli noin 45 volttia.

Tämän keksinnön mukaan voivat koteloitujen nestekiteiden 11 valmistukseen, esimerkiksi edellä selitetyllä tavalla, käytettyjen aineosien ominaisuudet olla seuraavat.

Nestekidemateriaali. Tätä materiaalia voi olla noin 5-20 % ja mieluummin noin 50 % (ja joissakin tapauksissa enemmänkin, ei 8931 1 riippuen kotelointiaineen luonteesta) mukaanluettuna pleokroi-nen väriaine, 25 tilavuus-% (kun käytetään Gelvatolia kote-lointlaineena) sekoituslaitteeseen, kuten kolloidimyllyyn syötetystä koko liuosmäärästä. Tavallisesti tulisi käytetyn nestekidemateriaalin todellisen määrän ylittää kotelointiaineen, esim. PVA:n, tilavuusmäärä kotelokoon optimoimiseksi.

PVA. Liuoksen PVA-määrän tulisi olla luokkaa noin 5-50 %, ja mahdollisesti enemmänkin, riippuen PVA:n hydrolyysistä ja molekyylipainosta, ja mieluummin, kuten edellä selitettiin, noin 22 %. Jos esimerkiksi PVA:n molekyylipaino on liian suuri, tulee tuloksena olevasta materiaalista lasin kaltaista, erityisesti jos liuoksessa käytetään liikaa PVA:ta. Toisaalta, jos PVA:n molekyylipaino on liian pieni, aiheuttaa liian vähäinen PVA:n käyttö materiaalin liian pienen viskositeetin, eikä tuloksena oleva emulsio pidätä hyvin eivätkä emulsion pienet pisarat jähmety riittävästi halutuiksi pallomaisiksi neste-kiteiksi .

Kantoaine. Liuoksen jäljellä olevan osan tulee olla vettä tai muuta, mieluummin haihtuvaa, kantoainetta, kuten edellä selitettiin, minkä kanssa emulsio voidaan tehdä ja laskea tarkoituksenmukaisesti substraatille, elektrodille tai vastaavalle .

On selvää, että koska kovettumattomat kotelot tai pienet pisarat ovat nesteen kannattamia, voidaan käyttää erilaisia tavanomaisia tai muita menetelmiä koteloiden lajittelemiseksi koon mukaan, niin että kotelot voidaan vapauttaa ei-halutusta koosta syöttämällä ne esimerkiksi uudelleen sekoituslaitteen läpi ja niin että lopulta käytettävät kotelot ovat edellä ilmaistuista syistä halutun yhdenmukaisia.

Vaikka kotelointitekniikkaa on selitetty yksityiskohtaisesti viitaten emulgoitumiseen, koska se, että kotelointi- ja side aine ovat samoja, tekee nestekidelaitteiden valmistuksen 62 b 9 31 1 helpoksi, voi erillisten nestekiteiden valmistaminen nestekide-materiaalista olla joskus edullista, ja sellaisten erillisten koteloiden käyttö (sideaineineen) on tämän keksinnön tarkastellun piirin sisäpuolella.

Vaikka tässä suosittu keksintö toimii reaktiona sähkökentän kytkemiseen ja poistamiseen, voidaan toiminta saada aikaan myös kytkemällä ja poistamalla magneettikenttä.

Keksintöä voidaan muun muassa käyttää ohjatun optisen näytön aikaansaamiseksi.

Claims (52)

63 8 9 31 ί

1. Nestekidelaite (10), tunnettu siitä, että se käsittää nestekidevälineen (30) etupäässä valon selektiiviseksi sirottamiseksi tai valon läpäisemiseksi reaktiona määrättyyn ottoon, jolloin nestekideväline käsittää toiminnallisesti nemaattisen nestekideaineen, jolla on positiivinen dielekt-rinen anisotrooppi, kannatusaineen (11; 12; 32) nestekidevälineen kannattamiseksi, johon kannatusaineeseen kuuluu suoja-aine nestekidevälineen (30) säilyttämiseksi monen tila-vuusosan muodossa, jolloin suoja-aineessa on pinta nestekidevälineen (30) kohdistamiseksi siten, että syntyy oleellisesti isotrooppista valonsirontaa määrätyn oton puuttuessa, ja heijastusvälineet (18, 19) nestekidevälineen (30) sirottaman valon sisäisen heijastuksen tehostamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu nestekideväline ja suoja-aine käsittävät kerroksen koteloitua nestekidettä ja lisäksi mainitun kannatusaineen ja mainitun koteloitujen nestekiteiden muodostelman kerroksen väliin sijoitetun elektrodivälineen (13, 14) sähkökentän aikaansaamiseksi mainitun nestekiteen kohdistamista varten sähkökentän suhteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että nestekideväline käsittää toiminnallisesti ne-maattista nestekideainetta, jolloin nestekideaineella on sähkökentän läsnäollessa tavallinen valontaitekerroin, joka ’! olennaisesti sopii mainittuun kannatusaineeseen optisen lä päisyn maksimoimiseksi, ja sähkökentän ollessa poissa epätavallinen valontaitekerroin, joka eroaa suoja-aineen valon- : taitekertoimesta, oleellisesti isotrooppisen sironnan ai kaansaamiseksi.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitulla kannatusaineella on katselu-puoli ja vastakkainen puoli, vastaavat väliaineet mainituilla katselupuolella ja vastakkaisella puolella, ja mainitun kannatusaineen taitekerroin on suurempi kuin mainitulla kat- 64 a 9 311 selupuolella ja vastakkaisella puolella, vastaavasti, olevan aineen taitekerroin, mainitun heijastusvälineen käsittäessä jakopinnan sellaisella mainituista sivuista olevan aineen kanssa, että saadaan aikaan täydellinen sisäinen heijastuminen mainitussa kannatusaineessa valolle, joka tulee sellaiselle jakopinnalle kulmassa, joka ylittää sen ennalta määrätyn valokulman kartion, jossa valo läpäisisi sellaisen jako-pinnan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että nestekidevälineet toimivat sähköisen kentän ollessa poissa siten, että ne sirottavat oleellisen määrän valoa kulmassa, joka on suurempi kuin mainitun kannatusalueen koko sisäinen heijastuskulma sellaisessa jakopinnassa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kannatusvälineet edelleen käsittävät kannattimen mainittujen nestekidevälineiden tilojen kannattamiseksi suo-j aväliainevälineissä.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kannatusväliainevälineen heijastuskerroin on suurempi kuin väliaineiden heijastuskertoimet sekä katselu-että vastakkaisella sivulla, ja heijastuselimet käsittävät näiden sivujen jakopinnan tällaiseen väliaineeseen koko sisäisen heijastuksen tehostamiseksi.

8. Patenttivaatimusten 1-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi valon ohjausvälineen (143) saapuvan valon ohjaamiseksi mainittuun kannatusaineeseen sen mainitulla vastakkaisella puolella, mainitun ohjausvälineen käsittäessä välineen sellaisen saapuvan valon ohjaamiseksi mainittuun kannatusaineeseen suunnassa, joka on olennaisesti ulkopuolella tavallisen katseluviivan mainitulta katselupuo-lelta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että heijastusvälineet käsittävät aukon (80) kanna- 65 89311 tusaineen ja ohjausvälineiden välillä kokonaissisäisen jako-pinnan aikaansaamiseksi kannatusaineen ja aukon välille.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausvälineet käsittävät valonsäätökalvon, jossa on valon läpäisy- ja valon absorptio-osat, jolloin absorptio-osa sijaitsee jakopinnan suhteen siten, että se absorboi ainakin osan valosta, joka tulee jakopinnan läpi.

11. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että nestekide käsittää toiminnallisesti nemaattista nestekideainetta ja että suoja-aine säilyttää toiminnallisesti nemaattisen nestekideaineen erillisten määrien muodossa, vääntää ne sähkökentän ollessa poissa asentoon, jossa ne eivät ole yhdensuuntaisia ja sallii niiden vääntämisen yhdensuuntaiseen järjestykseen sähkökentän ollessa läsnä.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitussa toiminnallisesti nemaattisessa nes-tekideaineessa on lisäainetta (134), joka jouduttaa sellaista vääristymistä ja paluuta sattumanvaraiseen kohdistukseen sellaisen sähkökentän lakattua vaikuttamasta.

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu lisäaine käsittää kiraalista lisäainetta.

14. Patenttivaatimusten 1-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että kannatusaineessa on katselupuoli (20) ainakin osan mainitun nestekiteen isotrooppisesti sirottamasta valosta lähettämiseksi pois, ja että kannatusaineessa on katselupuolelle vastakkainen puoli, ja edelleen käsittää optiset absorbointielimet (81) valon absorboimiseksi, joka kulkee kannatusaineen vastakkaisen puolen läpi.

15. Patenttivaatimusten 1-14 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu pinta vaikuttaa nestekidevälineen luonnolliseen rakenteeseen aikaansaamalla siihen väännetyn 66 8931 1 kohdistuksen määrätyn oton puuttuessa, ja että se käsittää myös elimet, jotka pyrkivät pakottamaan ainakin osan ainakin joistakin nestekidevälineistä olennaisesti kohtisuoraan suuntaukseen mainittujen pintaa määrittelevien välineiden kanssa sellaisen määrätyn oton puuttuessa.

16. Patenttivaatimusten 1-15 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu heijastusväline käsittää välineen mainitun nestekidevälineen (30) sirottaman valon heijastamiseksi takaisin mainittuun nestekidevälineeseen suhteellisen kirkkaiden merkkien tai vastaavien esittämiseksi suhteellisen tummalla taustalla.

17. Nestekiderakenne, tunnettu siitä, että se käsittää toiminnallisesti nemaattisen nestekideaineen, jolla on taipumus suuntautua yhteen suuntaan ja päästää valoa läpi reaktiona määrättyyn ottoon, ja ei-tasomaisen pintaa määrittelevän elimen, joka vaikuttaa nestekideaineen luonnolliseen rakenteeseen aikaansaamalla siihen vääntyneen suuntauksen määrätyn oton puuttuessa, jolloin nestekideaineen optinen läpäisevyys oleellisesti vähenee joko sironnan tai absorption ansiosta.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen laite, tunnettu siitä, että pintaa määrittelevä elin käsittää kotelointiai-neen (32), joka vääntää nestekideaineen rakennetta silloin, kun sähkökenttä ei ole läsnä, kotelointiaineen käsittäessä kuivatun stabiilin emulsion.

19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen laite, tunnettu siitä, että pintaa määrittelevä väline käsittää suojavälineet nestekideaineen suojaamiseksi ja tällaisen väännetyn asennon aikaansaamiseksi, nestekideaineen ja suojavälineen muodostaessa näiden dispersion.

20. Patenttivaatimusten 17-19 mukainen laite, tunnettu siitä, että nestekideaine on optisesti anisotrooppista ja 67 b 9 311 että nestekideaineen tavallisemman valontaitekertoimen ja pintaelimen valontaitekertoimen ero on enintään noin 0,3.

21. Jonkin patenttivaatimuksista 17-20 mukainen laite, tunnettu siitä, että nestekideaine käsittää optisesti aniso-trooppisen nestekideaineen, joka pidetään ei-tasomaisilla pintaa määrittelevillä elimillä varustetuissa suojavälineissä ja jolla on sähkökentän ollessa läsnä tavallinen valon-taitekerroin, joka on olennaisesti sama kuin suojavälineiden valontaitekerroin, optisen läpäisyn maksimoimiseksi.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laite, tunnettu siitä, että nestekideaineella on tavallisuudesta poikkeava valontaitekerroin, joka poikkeaa pintaa määrittelevien elinten valontaitekertoimesta.

23. Patenttivaatimusten 19-22 mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää substraatin (12) nestekideaineen kerroksen kantamiseksi ja suojavälineet, jolloin kerros on 0,076-0,254 mm paksu.

24. Patenttivaatimusten 19-23 mukainen laite, tunnettu siitä, että suojavälineet muodostavat kotelomaisia tiloja, jotka sisältävät nestekideaineen, ja että kapselimaisten tilojen koko on noin 0,3-100 mikronia.

25. Patenttivaatimusten 17-24 mukainen laite, tunnettu siitä, että nestekideaine on positiivisesti dielektrisesti anisotrooppista ja että pintaa määrittelevät elimet vaikuttavat nestekideaineen normaaliin rakenteeseen tämän sovittamiseksi väännettyyn asentoon silloin, kun sähkökenttä ei ole läsnä optisen läpäisyn pienentämiseksi riippumatta polarisaatiosta, jolloin nestekideaine läsnäolevan sähkökentän vaikutuksesta lisää optista läpäisyä.

26. Patenttivaatimusten 17-25 mukainen laite, tunnettu siitä, että nestekideaine sisältää toiminnallisesti nemaat-tista nestekideainetta, joka on positiivisesti dielektrises- 68 «9 311 ti anisotrooppista, ja että pintaa määrittelevät elimet käsittävät lukuisia suojavälineitä, joiden pinta on kaareva nestekideaineen sovittamiseksi väännettyyn asentoon, jolloin tällaisen vääntymisen seurauksena ainakin yksi nestekideaine sirottaa valoa ja absorboi valoa mikäli pleokroinen väriaine on läsnä nestekideaineessa,ja jolloin nestekideaine sähkökentän ollessa läsnä mainittuna ottona pienentää sironnan ja absorption määrän ainakin sovitetun sähkökentän suunnassa.

27. Patenttivaatimusten 17-26 mukainen laite, tunnettu siitä, että pintaa määrittelevät elimet muodostavat kaarevia tiloja (31), jotka sisältävät nestekideainetta, ja että väännetty asento sisältää asennon, jossa ainakin osa tilojen käyristä on yhdensuuntaisia.

28. Patenttivaatimuksen 27 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaarevat tilat sisältävät diskreettejä kaarevia tiloja, jotka sisältävät nestekideaineen diskreettejä määriä.

29. Patenttivaatimusten 17-28 mukainen laite, tunnettu siitä, että pintaa määrittelevät elimet on valittu ryhmästä hartsi, polymeeri, gelatiini, Carbopole ja Gantrez, poly-vinyylialkoholi, karboksipolymetyleenipolymeeri ja polyme-tyyli-vinyylieetteri/maleiinianhydridi.

30. Patenttivaatimusten 17-29 mukainen laite, tunnettu siitä, että se edelleen käsittää substraattielimet (12) nestekideaineen ja pintaa määrittelevien elinten yhdistelmän kannatttamiseksi.

31. Patenttivaatimusten 1-30 mukainen laite, tunnettu siitä, että se edelleen käsittää elimet (13-16) sähkökentän sovittamiseksi nestekideaineeseen tämän asentoon vaikuttamiseksi ja täten ainakin valon absorbointiin ja hajontaan. 69 8 9 31 I

32. Patenttivaatimuksen 31 mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä on elektrodielimet (13, 14) sähkökentän sovittamiseksi nestekideaineen yli.

33. Patenttivaatimuksen 32 mukainen laite, tunnettu siitä, että elektrodielimet käsittävät sähköä johtavaa painomustetta.

34. Patenttivaatimuksen 33 mukainen laite, tunnettu siitä, että sähköä johtava muste on optisesti heijastavaa.

35. Patenttivaatimuksen 32 mukainen laite, tunnettu siitä, että elektrodielimet on sovitettu jollakin seuraavaan ryhmään kuuluvista menetelmistä: haihduttaminen, tyhjöpin-noitus, metallointi, painaminen, rainatelapainaminen, syvä-painaminen, kääntötelapainaminen, kaavioiminen, silkkipaino tai paino.

36. Patenttivaatimuksen 32 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu elektrodi käsittää ainakin yhden aineosan ryhmästä, jonka muodostavat indiumtinaoksidi, kulta, alumiini, tinaoksidi ja antimonitinaoksidi.

37. Patenttivaatimuksen 32 mukainen laite, tunnettu siitä, että useat suojavälineissä olevat nestekideaineen tilat peittävät suurimman osan kannatusaineesta.

38. Patenttivaatimuksen 37 mukainen laite, tunnettu siitä, että se edelleen käsittää useita elektrodielimiä sähkökentän sovittamiseksi nestekideaineen tiettyihin kohtiin, jolloin elektrodielimet käsittävät useita elektrodeja, jotka sijaitsevat suhteellisesti pienemmällä alueella kannatusalueella ja nestekideaineella kuin nestekideaineen peittämällä kannatusalueella.

39. Patenttivaatimuksen 38 mukainen laite, tunnettu siitä, että elektrodielimet käsittävät tasomaisen elektrodin, joka peittää suuren osan suojavälineen pinnasta. 70 b 9 311

40. Patenttivaatimusten 32-39 mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä edelleen on piirielimet (15, 16) sähköenergian sovittamiseksi elektrodielimille sähkökentän synnyttämiseksi .

41. Patenttivaatimusten 1-40 mukainen laite, tunnettu siitä, että nestekideaine on positiivisesti dielektrisesti anisotrooppista siten, että nestekideaineen alempi dielekt-risyysvakio on noin 3,5-8.

42. Nestekiderakenne, tunnettu siitä, että se käsittää toiminnallisesti nemaattisen nestekideaineen (30) suoja-aineessa (11, 12, 32), joka pyrkii vääristämään mainitun aineen kohdistuneeksi seinänsä (50) suhteen, kun aine sähkökentän puuttuessa on yleisesti sattumanvaraisesti kohdistunut, jolloin sen valonläpäisevyys vähenee, ja nestekideaine reagoi sähkökenttään pyrkien kohdistumaan kentän suhteen ja läpäisemään valoa, ja nestekideaineessa olevan lisäaineen (134) sellaisen vääristymisen ja sähkökentän poistamisesta johtuvan paluun sattumanvaraiseen kohdistukseen jouduttamiseksi .

43. Patenttivaatimuksen 42 mukainen laite, tunnettu siitä, että lisäaine käsittää kiraalista lisäainetta.

44. Nestekidelaite, tunnettu siitä, että se käsittää nestekidevälineen (30) valon selektiiviseksi, ensisijaisesti isotrooppiseksi sirottamiseksi, tai valon läpäisemiseksi reaktiona määrättyyn ottoon, mainitun nestekidevälineen käsittäessä toiminnallisesti nemaattisen nestekideaineen, jolla on positiivinen dielektrinen anisotrooppi, ensimmäisen väliainevälineen (11, 12, 32) nestekidevälineen säilyttämiseksi, ensimmäisen väliainevälineen muodostuessa pintaeli-mestä nestekiderakenteen ei-lineaarisen järjestyksen saattamiseksi sirottamaan valoa määrätyn oton poissaollessa, ja toisen väliainevälineen (18, 19), joka yhdessä ensimmäisen väliainevälineen kanssa vaikuttaa nestekidevälineen sirottaman valon sisäiseen kokonaisheijastukseen. 71 b 9 311

45. Nestekidelaite kirkkaiden merkkien tms. esittämiseksi tummalla pohjalla, tunnettu siitä, että siinä on nesteki-devälineet (30) siihen osuneen valon sirottamiseksi olennaisesti isotroopisesti, joissa nestekidevälineissä on useita toiminnallisesti nemaattisia nestekideainetiloja (31), joilla on positiivinen dielektrinen anisotrooppi suojavälineessä (11, 12, 32), jolloin mainittuja tiloja määrittävät suojavälineen seinämät (50), jotka sähkökentän ei ollessa läsnä yhdessä nestekideaineen kanssa sirottavat valoa, ja jolloin nestekideaine siihen sovitetun sähkökentän vaikutuksesta kohdistaa nestekiteet siihen nähden siten, että sironta vähenee, ja heijastuselimet isotrooppisesti nestekide-elimissä sironneen valon heijastamiseksi takaisin nestekideaineeseen lisäsirotusta varten.

46. Nestekidelaite kirkkaiden merkkien tms. esittämiseksi vasten tummaa taustaa, joka käsittää nestekidevälineet (30) siihen osuneen valon olennaisesti isotrooppisesti sirottamiseksi, ja heijastuselimet (18, 19) nestekideväli-neiden isotrooppisesti sirottaman valon heijastamiseksi takaisin nestekidevälineille lisäsirottamista varten, tunnettu siitä, että heijastuselimet käsittävät kannatusväli-ainevälineet (12) nestekideväliaineiden kannattamiseksi ja täydellisen sisäisen heijastuksen aikaansaamiseksi, jolloin kannatusväliainevälineillä on katselupinta (64), jonka lävitse nestekideaineen isotrooppisesti sirottama valo voidaan siirtää ennalta määrätyssä kulmassa tällaisen kirkkaan merkin aikaansaamiseksi, ja että kannatusväliainevälineillä on alue, josta valo ei heijastu mainitun katselupinnan läpi, jolla aikaansaadaan suhteellisen tumman taustan vaikutelma, joka alue käsittää alueen, joka on lähinnä nestekidevälinet-tä, joka on olennaisesti optisesti läpäisevä, jolloin nestekideaine käsittää kannatusväliainevälineessä ainakin yhden kerroksen (61) suljettua toiminnallisesti nemaattista neste-kideainetta, jolloin nestekideaineella on positiivinen dielektrinen anisotrooppi ja yleinen valotaitekerroin, joka on sovitettu siten, että se yhdessä kannatusväliainevälineen valontaitekertoimen kanssa maksimoi optisen läpäisyn sähkö- 72 8931 1 kentän ollessa läsnä ja että se aikaansaa olennaisesti isotrooppisen hajonnan sähkökentän ei ollessa läsnä.

47. Patenttivaatimuksen 46 mukainen laite, tunnettu siitä, että se edelleen käsittää optisesti absorboivat elimet (21) mainitun nestekideaineen ja aineen, joka sijaitsee poispäin laitteen katselukulmasta, läpi kulkeneen valon absorboimiseksi.

48. Patenttivaatimusten 1-47 mukaisen laitteen käyttö sähköoptisena näyttönä.

49. Patenttivaatimusten 1-47 mukaisen laitteen käyttö ilmoitustauluna.

50. Menetelmä kirkkaan merkin tai vastaavan esittämiseksi suhteellisen tummaa taustaa vasten käyttämällä nestekide-ainetta, joka sijaitsee suojavälineessä olevissa tiloissa, tunnettu siitä, että nestekideaine on toiminnallisesti nemaattista ja että sillä on positiivinen dielektrinen anisotrooppi sekä normaalista poikkeava valontaitekerroin, joka eroaa suojavälineen vastaavasta kertoimesta ja tavanomainen valontaitekerroin, joka on sovitettu suojavälineen vastaavaa kerrointa oleellisesti vastaavaksi, ja joka käsittää nestekideaineen normaalin rakenteen vääntämisen ainakin osan nestekideaineeseen osuvan valon olennaisesti isotrooppisesti sirottamiseksi, heijastaen ainakin osan sirotetusta valosta takaisin nestekideaineen sellaisiin tiloihin edelleen sirottamista varten, mainitun heijastuksen käsittäessä isotrooppisesti sirotetun valon täydellisen sisäisen heijastuksen takaisin sellaiseen nestekideaineeseen sen kirkastamiseksi, ja ainakin osan tällaisen nestekideaineen sirottaman valon siirtämiseksi katselualueelle tällaisen merkin tai tiedon muodostamiseksi.

51. Patenttivaatimuksen 50 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se edelleen käsittää sähkökentän sovittamisen 73 8 9 31 1 valikoidusti nestekideaineeseen tämän kohdistamiseksi läpäiseväksi suhteellisen tumman taustan muodostamiseksi.

52. Patenttivaatimuksen 51 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se edelleen käsittää nestekideaineen siirtämän valon ainakin osittaisen absorboinnin.