SE517919C2 - Vätskekristallanordning och metod för dess framställning samt användning - Google Patents

Description

lO l5 20 25 30 35 S17 919 2 elektriska fältet kommer normalt att växelverka inte bara med kristallmolekylerna inuti volymen, utan även med de molekyler hos bulkskiktet som finns vid bulkskiktets yta.

Typiskt kan sådan växelverkan mellan det elektriska fältet och bulkskiktets ytmolekyler vara mindre stark på grund av ytvillkor.

Det finns ett antal olika typer av vätskekristall- displayer som använder vätskekristallanordningar, sär- skilt (1) displayer med dynamiska spridning; (2) displayer som använder deformation av homeotropiskt (3) Schadt-Helfrich- (4) Supertwist-displayer; inriktade nematiska molekyler; displayer; (5) Displayer med ”in-plane”-omslag som styrs av parallellt med substratet och (6) biliserade ferroelektriska vätskekristaller (SSFLC orienterade elektriska fält; displayer med ytsta- displayer) och displayer med antiferroelektriska vätske- kristaller.

I moderna applikationer bör en vätskekristalldisplay ha flera viktiga egenskaper, såsom låg strömförbrukning, låg tröskelspänning, brant elektrooptisk karaktäristik eller bistabilitet, beroende av synvinkeln, korta omslagstider, hög kontrast, en kontrast som har ett svagt ljusstyrka, mm.

Idag är några vätskekristalldisplayer fördelaktiga avseende några av de ovannämnda önskade egenskaperna, men det finns ingen ideal display som är optimerad avseende alla de viktiga egenskaperna.

Traditionella nematiska displayer med en dielektrisk koppling till det elektriska fältet är vanligtvis lång- samma, och nästan alla lider av otillfredsställande kontrast-vinkelberoende på grund av ”out-of-plane”-omslag hos vätskekristallmolekylerna. Termen out-of-plane”- omslag avser det faktum att de nematiska vätskekristall- molekylerna, när de utsätts för ett yttre elektriskt fält, typiskt kommer att snedställas i förhållande till det plan i vilket molekylerna normalt är placerade. 10 15 20 25 30 35 -n n. v .o n o. nu o-_ nu n . ..... g . . . . .. . .. .. u - u - a n n u u o ~ o u v I I n. n. | - n. var I 0 v' ° - n v > u u v ~ . v 0 o a . 1 1 u» n 4. n. 3 Displayerna med dynamisk spridning är beroende av kraftiga rörelser hos molekylerna och behöver pà grund av sin natur ett relativt kraftigt elektriskt fält för omslag, varför denna displaytyp sällan används längre.

Displayer med deformation av homeotropiskt inriktade nematiska molekyler, liksom Schadt-Helfrich-displayer, har en kraftigt synvinkelberoende optisk kontrast, varvid den senare även har en låg branthet i den elektrooptiska karaktäristiken. Supertwist-displayer (vridningsvinklar pà t ex 270°) har en förbättrad branthet i den elektro- optiska karaktäristiken, men de uppvisar längre omslags- tider och fortfarande inte ett tillfredsställande syn- vinkelberoende hos den optiska kontrasten.

Till skillnad från användningen av fält som är vinkelrätt orienterade i förhållande till de begränsande substraten, styrs displayer med ”in-plane”-omslag av elektriska fält som är parallellt - inte vinkelrätt - orienterade i förhållande till substraten. Dessa displayer har en mycket synvinkeloberoende optisk kontrast, men ljusstyrkan och växlingstiderna är otillfredsställande. displaytyp är att den kräver ett i planet pálagt En särskild nackdel med denna elektriskt fält, vilket ger tillverkningsproblem.

Nedan kommer anordningarna med ytstabiliserade ferroelektriska vätskekristaller (SSFLC-anodningar) att beaktas, men först kommer en kort beskrivning av smektiska vätskekristallers natur att beskrivas för bättre förståelse av nämnda SSFLC-anordningar.

I en smektisk vätskekristall är molekylerna anord- nade i angränsande smektiska skikt. Smektisk A-fas och smektisk C-fas är de två viktigaste representanterna hos I C- fasen lutar molekylerna med en vinkel ß (typiskt i stor- dessa "skiktade" eller smektiska vätskekristaller. leksordningen 22,5°) relativt det smektiska skiktets nor- mal, medan molekylerna i A-fasen är vinkelräta (ß = O°) riktade utmed det smek~ mot de smektiska skikten, dvs. tiska skiktets normal. Vidare kan en smektisk vätske- lO 15 20 25 30 35 o v v u nu 517 919 u 1-.- 4 (t ex A eller C) eller kiral (t ex A* och C*), där termen "kiral" betyder avsaknad av kristall vara icke-kiral spegelsymmetri. Det bör noteras att termen "kiral" inte avser förekomsten av ett vridet eller spiralformat mole- kylärt arrangemang som kan eller inte kan uppkomma som en sekundär effekt som ett resultat av mediumets kiralitet.

En kiral smektisk vätskekristall, sàsom C*, har en direktor som roterar i en kon vid övergång fràn ett smek- tiskt skikt till ett annat. Konens toppvinkel 9 = 2ß kan typiskt vara i storleksordningen 45°. Därigenom bildas ett spiralmönster över skikten med spiralaxeln vinkelrät mot de smektiska skikten och parallell med konens axel.

Den lokala polarisation som är kopplad till direktorn kommer emellertid då också att vara spiralvriden, med samma period eller stigning. En sàdan spiralformad struktur hos den lokala polarisationen innebär att den lokala polarisationen är självupphävande, dvs. bulk- vätskekristallen kommer inte att uppvisa någon makro- skopisk polarisation.

Om ett elektriskt fält nu pàläggs parallellt med de smektiska skikten i det spiralformade smektiska C* bulk- tillståndet, till de permanenta dipolerna och inrikta dem i fältrikt- kommer det elektriska fältet att kopplas ningen. Med andra ord kommer det pàlagda fältet att vrida upp spiralen och skapa en inducerad makroskopisk polari- sation hos bulkvätskekristallen.

I en så kallad SSFLC-anordning används en kiral smektisk vätskekristall (t ex C*), men ovannämnda spiral undertrycks av de begränsande substratytorna och är därmed inte närvarande. Detta uppnàs (i) genom att de smektiska skikten anordnas icke-parallellt med anord- ningens begränsningsplan eller -substrat (bokhylle- eller kvasibokhyllestruktur), och (ii) genom att det smektiska vätskekristallskiktets tjocklek vinkelrätt mot sub- stratets görs så liten (i storleksordningen mikrometrar) att växelverkan mellan vätskekristallmolekylerna och substratytan skapar ett vätskekristallmönster i vilket lO 15 20 25 30 35 o » ~ n oo u n 517 919 5 det inte längre finns nàgot spiralformat arrangemang av direktorn inuti cellen. Vätskekristallmolekylerna in- rättar sig istället i en förutbestämd riktning, t ex parallellt, i förhållande till substratet trots det faktum att ett kiralt material används. Specifikt bildar den med substratet parallella direktor en vinkel (t ex 22,5°) enhetliga yttillständen vid gränserna är i konflikt med med det smektiska skiktets normal. Eftersom de det spiralformiga bulktillstàndet och därför kommer att undertrycka spiralen, kommer spiralen att elastiskt vridas upp av gränserna när celltjockleken väljs under ett visst värde. Resultatet är vad som kallas det yt- stabiliserade smektiska C*-tillståndet, som uppvisar en fràn noll skild makroskopisk polarisation.

Materialet, såsom C*, vilket används i denna anord- ning är i den ferroelektriska fasen, vilket betyder att det i avsaknad av ett elektriskt fält uppvisar en perma- nent polarisation utmed de smektiska skikten, dvs. vinkelrätt mot den långa molekylaxeln. Därigenom kan direktorn slä om "digitalt" mellan tvâ tillstànd genom omkastning av det mot substratet vinkelrätt pàlagda elektriska fältet. En sådan cell kallas för en ytstabili- (ssFLc- anordning). Ett viktigt särdrag är att "flipp-flopp"- serad ferroelektrisk vätskekristallanordning mekanismen ("the Goldstone effect"), vilken även kan vara bistabil, är mycket snabbare än den relativt långsamma dielektriska mekanismen som växlar traditionella LC- material, vilka inte har någon permanent polarisation, sàsom en traditionell vriden nematisk display.

I detta sammanhang kan det noteras att de ovannämnda smektiska skikten generellt är något lutade relativt be- gränsningsytorna. Därutöver kan de bilda en chevronstruk- tur snarare än en bokhyllestruktur.

Som ett alternativ till användning av ferroelekt- riska material kan vätskekristallmaterialet vara i en så kallad antiferroelektrisk fas (AFLC), vilket betyder att direktorerna i angränsande skikt lutar i motsatt riktning 'P 10 15 20 25 30 35 S” 919 6 vid avsaknad av ett elektriskt fält. I en AFLC-display är polarisatorerna ställda parallellt med och vinkelrätt mot de smektiska skikten. Vid E = 0 uppnås ett mörkt till- stånd, medan +E och -E båda ger samma ljusa tillstånd.

Sålunda uppvisar AFLC ett "tretillstànds-omslag", medan nämnda SSFLC uppvisar ett "tvåtillstånds-omslag", vilken även kan vara bistabilt.

Nackdelar med de ytstabiliserade ferroelektriska våtskekristalldisplayerna (SSFLCD) och de antiferro- elektriska vätskekristalldisplayerna omfattar svårigheter med orientering av den smektiska fasen och upprätt- hållande av dessa fasers orientering. Strömförbrukningen är också relativt hög. En annan nackdel är att vätske- kristallskiktens tjocklek måste vara begränsad, vanligt- vis till omkring 2 pm, för erhållande av den önskade kopplingen mellan ett pålagt elektriskt fält och den spontana polarisationen. Detta krav på liten tjocklek hos FLC-anordningar gör tillverkningen av dem komplicerad, känslig och dyr.

I de traditionella vätskekristallanordningar som beskrivits ovan uppnås den önskade inriktningen av vätskekristallen i bulken genom lämplig behandling av de fasta begrånsningsytorna, såsom beläggning med oorganiska eller organiska skikt och även polering. I avsaknad av yttre fält definieras den initiala inriktningen i vätske- kristallen av växelverkan mellan yta och vätskekristall.

Via sterisk växelverkan kommer ytmolekylernas riktning att inducera en orientering hos molekylerna inuti bulken.

Exempelvis begränsas nämnda direktör nära substratytan till att peka i en särskild riktning, såsom vinkelrätt mot ytan (homeotropisk inriktning) eller parallellt med ytan (plan inriktning). Eftersom vätskekristallmaterialen är starkt dubbelbrytande kommer vilken förändring som helst i deras inriktning att orsaka en särskild för- ändring hos deras synliga optiska egenskaper som framgår mellan lämpliga polarisatorer. 10 15 20 25 30 35 o.o .oo o a -> no ~ o o o oo oo so.. o o o. o; o o o; n o u u o o III I n o o u o o n u u o o o n o 0 I I I 0 .,, u, , u I -o con o I ln I 4 I a o o a o o o. o n o u o o o v u o o n o o» ao o. oo ~ I 7 I den kända tekniken finns i princip följande tvà olika sätt (1) och (2) att ästadkomma en ny molekyl- orientering, som skiljer sig fràn den initiala molekyl- inriktningen, för förändring av de optiska egenskaperna. (1) Den första kända tekniken för förändring av molekylorienteringen är att lägga pä ett externt fält, såsom ett elektriskt fält över hela vätskekristallbulk- skiktet. På grund av ovannämnda direkta koppling mellan det elektriska fältet och nägra av parametrarna hos vätskekristallmaterialet inuti bulken, kommer fältet att växelverka direkt med vätskekristallen och ändra molekyl- inriktningen om den av växelverkan orsakade riktningen skiljer sig från den föredragna initiala inriktningen. I vissa applikationer är molekylerna nära ytorna inte särskilt fria för orientering med det elektriska fältet, medan "bulkmolekylerna" längre bort fràn ytorna är relativt fria att förändra sin orientering. (2) Den andra kända tekniken för förändring av orienteringen hos vätskekristallskiktsmolekylerna är att utforma ett av de begränsande inriktningsskikten som en fotostyrd "styryta". När denna styryta utsätts för UV- ljus, förändrar den sina inriktningsegenskaper och därmed riktningen hos den initiala inriktningen av vätske- kristallen, som växelverkar med inriktningsskiktet. Denna teknik har beskrivits av K Ichimura et al i tvà artiklar 1966, volym 20, nr 2, sid. 423-435 och och även i en artikel med titeln "Photocontrol i Liquid Crystals, 161-169, of liquid crystal alignment by "Command surfaces"" i dokumentet "Photoreactive Materials for Ultrahigh Density Optical Memory" publicerad av Institute of Advanced Material Study, Kyushu University, Japan.

Mer specifikt deponeras ett azobensen-monoskikt pà innersubstratytor hos en LC-cell innefattande ett nema- tisk LC-bulkskikt. Tillstàndsförändringar hos molekylerna i inriktningsskiktet orsakar i sin tur en förändring av inriktningen hos de nematiska vätskekristallmolekylerna.

Särskilt azobensen-molekylerna förändrar sitt tillstànd lO 15 20 25 30 35 5 7 9 n. n. o . n n - - . . .e n ...v- 1 v u. a» .1 u. o a u n v n -v n n »v un .n u. n . . - 1 s -a-I u. u. vf o. u.. v nn- lv u u u .. f - .- u » .- . n .Q | n n - 8 till Fotokänsliga molekyler, från "trans" "cis" när de bestràlas med UV-ljus. t ex azoföreningar, förankras med hjälp av trietoxysilyl-grupper vid substratytorna och utsätts för trans/cis-fotoisomering. Trans-isomeren framtvingar en homeotropisk orientering av de nematiska molekylerna (nematiska molekyler vinkelräta mot substra- tet), matiska molekyler parallella med substratet). medan cis-isomeren ger en mer plan orientering (ne- Fotoisome- ringsprocessen sker när provet bestràlas med UV-ljus. Ãtergången till initialinriktningen uppnås genom bestràl- ning av provet med vitt ljus eller helt enkelt genom upphettning.

En nackdel med användningen av fotostyrda styrskikt för förändring av vätskekristallinriktningen är den långsamma omslagshastigheten mellan de två tillstånden.

Särskilt övergången från plan (cis) till homeotropisk (trans) är en relativt långsam process. En annan nackdel är att anordningens livslängd minskas pà grund av ned- brytning som orsakas av UV-strålningen. Vidare kan den endast användas för styrning av nematiska vätske- kristaller.

Därför styrs inte dagens LC-elektrooptiska displayer av ljus utan genom användning av yttre elektriska fält för förändring av de optiska egenskaperna hos bulk- vätskekristallen som finns i cellen. Förändring av mole- kylernas riktning kan endast utföras snabbt medelst elektriska fält. Det elektriska fältet växelverkar direkt med bulkvätskekristallen och förändrar dess orientering eller inriktning, varigenom displayens egenskaper föränd- ras, såsom ljustransparens, ljusabsorption vid olika våglängder, ljusspridning, dubbelbrytning, optisk akti- vitet, cirkulär dikroism, mm.

I ljuset av ovannämnda önskade egenskaper hos en vätskekristallanordning och ovannämnda olika nackdelar hos kända displayer är det ett generellt ändamål hos föreliggande uppfinning att åstadkomma en förbättrad 10 15 20 25 30 35 on -oo o o oo oo o o o o oo øl nu! I o o. oo n o -o o o o o o o u nQn: o nu oo n o ro o o v u o o o o . nu no o - , oo non v o oo o n : ' n 0 I l n | Oc I 5 o | o o .o oo I ' ' 9 vätskekristalldisplay och en metod för tillverkning av en sådan display.

Sammanfattning av uppfinningen Enligt en första aspekt av uppfinningen (krav l) àstadkommes en vätskekristallanordning som uppvisar ett dynamiskt ytinriktningsskikt, vilket är direkt styrbart medelst ett elektriskt fält.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen (krav 36) anvisas en metod för tillverkning av en vätskekristall- anordning som uppvisar ett dynamiskt ytinriktningsskikt, vilket är direkt styrbart medelst ett elektriskt fält.

Enligt en tredje aspekt av uppfinningen (krav 44) anvisas en metod för àstadkommande av ett inducerat in- plane-omslag i ett vätskekristallbulkskikt.

Enligt en fjärde aspekt av uppfinningen (krav 45) anvisas en användning av ett vätskekristallmaterial för tillverkning av ett dynamiskt ytinriktningsskikt i en vätskekristallanordning.

Föredragna och alternativa utföringsformer av uppfinningen är angivna i de osjälvständiga patentkraven.

Enligt uppfinningen styrs orienteringen hos vätske- kristallbulkskiktets ytmolekyler genom àstadkommande av en orienteringsförändring i ett eller tvâ angränsande dynamiska inriktningsskikt. Denna orienteringsförändring i det dynamiska inriktningsskiktet àstadkommes genom pàläggning av ett elektriskt fält över det dynamiska inriktningsskiktet för styrning av detsamma. Normalt kommer det elektriska fältet även pàläggas över LC- bulkskiktet utöver nämnda dynamiska inriktningsskikt, men vad gäller uppfinningens grundläggande principer är någon närvaro av det elektriska fältet över LC-bulkskiktet inte av primär vikt, även om sádan närvaro kan vara användbar i vissa applikationer.

I föreliggande beskrivning av uppfinningsprincipen avses med uttrycket ”det primära ytomslaget” den för- ändring hos det dynamiska inriktningsskiktet som beror pà 10 15 20 25 30 35 g.. g g i | al OI I 0 I I VI OI I I I l Q I g. O I I I 0 I Û I I I I I I I .Ig ----- --:-:.:: u.::." :H :"ø .n .' z n: ß D I 0 I 0 f . .. . .... .... 10 det elektriska fältet. Det primära ytomslaget resulterar i sin tur, via elastiska krafter (sterisk koppling), i ett omslag hos den föredragna molekylriktningen inne i vätskekristallmaterialets bulkvolym som är innesluten mellan substraten. Detta sekundära omslag kan benämnas "inducerat bulkomslag". Detta inducerade bulkomslag är ett ”in-plane”-omslag. Förändringen hos det dynamiska inriktningsskiktet orsakar sålunda en förändring av de ytmolekyler som inriktas av inriktningsskiktet, och denna förändring hos ytmolekylerna åstadkommer i sin tur det inducerade bulkomslaget.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen används ett kiralt smektiskt vätskekristallmaterial för bildande av det elektriskt styrbara dynamiska inrikt- ningsskiktet. Enligt uppfinningen är det sålunda möjligt att styra eller inrikta ett första vätskekristallskikt (bulkskiktet) med hjälp av ett elektriskt styrt, intilliggande andra vätskekristallskikt (det dynamiska inriktningsskiktet). Särskilt kan detta utföras utan något behov av direkt koppling mellan det elektriska fältet och det vätskekristallmaterial som används för bulkskiktet.

Den ovan beskrivna uppfinningsenliga principen, såsom den definieras i de självständiga patentkraven, ger upphov till ett antal väldigt viktiga och användbara fördelar i förhållande till vätskekristalldisplayer i den kända tekniken. Särskilt kan följande fördelar l-7 nämnas: l. Som en generell fördel medger uppfinningen korta omslagstider tack vare användningen av elektriska fält för omslagsstyrning. 2. Uppfinningen kräver inte något utnyttjande av ljus, såsom UV-ljus, för att åstadkomma omslagsfunktionen. 3. En viktig fördel hos uppfinningen är att den gör det möjligt att utsträcka fördelarna hos ”in-plane”- molekylomslag, även omfattande bistabilitet, som är typisk hos t ex SSFLC, till att omfatta tradi- 10 15 20 25 30 35 51 7 91 9 ll tionella vätskekristallstrukturer_ Exempelvis kan ett dynamiskt inriktningsskikt enligt uppfinningen tillverkas som ett tunt skikt av smektisk C* som uppvisar ett bistabilt, direkt ferroelektriskt gensvar pà det pàlagda elektriska fältet. En omkastning av fältriktningen kommer att resultera i ett väldigt snabbt svar hos detta smektiska C*- skikt. Detta primära ytomslag som svar pá fält- omkastningen blir väsentligen lika snabbt som svaret hos en traditionell SSFLC. På grund av (i) en koppling mellan inriktningsskiktet och bulkskiktets ytmolekyler samt (ii) en koppling mellan bulkmoleky- lernas ytmolekyler och molekylerna längre in i bulk- volymen, kommer det inducerade ”in-plane”-omslaget att ske nästan lika snabbt som det primära yt- omslaget. Med andra ord gör uppfinningen det möjligt att elektriskt styra ett vätskekristallbulkskikt pà ett väldigt snabbt sätt utan nàgra specifika krav pà bulkskiktets vätskekristallmaterial, tjocklek, elektriska svar, mm.

Många olika typer av vätskekristallmaterial kan användas för implementering av det dynamiska inrikt- ningsskiktet.

Många olika typer av vätskekristallmaterial kan användas för implementering av bulkvätskekristall- skiktet, såsom en konventionell icke-kiral eller kiral nematisk eller smektisk i en vriden eller icke-vriden konfigurering.

Principen ställer väldigt få krav pà den traditio- nella vätskekristallen och kräver endast en tradi- tionell och enkel elektrodstruktur.

Uppfinningen kan användas för implementering av grä- skaleegenskaper. Detta kan utföras genom àstadkom- mande av en "tvàstegseffekt", om bulkskiktets vätskekristallmaterial också uppvisar ett direkt svar pà det pàlagda elektriska fältet. Exempelvis kan bulkskiktet bildas av en nematisk vätskekristall 10 15 20 25 30 35 n.. n. n n nn nn n n n n nn nn 010! I I n nn nn n n on n n n n n n I nn I , n. n. n , nn n n n I o n v o I I .nn n.. n n n nn nnn n non n c n I n n n n n n n n n n nu n n n n n n n n n n nn nn nn nn nn n I fl 12 med en liten positiv dielektrisk anisotropi och med en tröskelspänning för dielektrisk växling som är högre än den hos det dynamiska inriktningsskiktet.

När nu den elektriska fältstyrkan ökas, inträffar det första omslaget (det primära ytomslaget) t ex när spänningen när en första tröskelspänning för det dynamiska inriktningsskiktet. Vid denna punkt finns det fortfarande ingen direkt elektrisk koppling mellan det elektriska fältet och bulkmolekylerna.

Emellertid kommer det att finnas ett inducerat in- plane-omslag av bulkmolekylerna. Detta är det första steget i ovannämnda tvàstegseffekt. När fältstyrkan ökas ytterligare, kommer spänningen att överskrida tröskelvärdet för dielektriskt omslag inuti bulk- skiktet, vilket leder till en homeotropisk ”out-of- plane”-orientering av de nematiska molekylerna.

Genom användning av lämpligt orienterade polarisa- torer kan det första steget (inducerat ”in-plane"- omslag) delvis släcka ut ljus genom anordningen, medan det andra steget (”out-of-plane”-omslag) kan resultera i en väsentligen fullständig ljusblocke- rande effekt.

Dessa och andra utföringsformer och fördelar hos uppfinningen framgår av patentkraven samt beskrivningen nedan av nägra utföringsformer av den uppfinningsenliga anordningen och tillverkningen därav.

Beskrivning av ritningarna Fig 1 visar schematiska figurer av vätskekristall- anordningar enligt uppfinningen, varvid fig la är en dubbelsidig utföringsform, medan fig lb är en enkelsidig utföringsform.

Fig 2 visar en experimentell uppställning för detek- tering av anordningarnas elektrooptiska svar. lO 15 20 25 30 35 n n o n ao 13 Fig 3 visar ett detekterat elektrooptiskt svar som erhållits medelst den experimentella uppställningen i fig 2 .

Fig 4 är en schematisk figur som illustrerar ett inducerat ”in-plane”-bulkomslag hos en vätskekristall- anordning enligt uppfinningen.

Fig 5 visar ett annat detekterat elektrooptiskt svar som erhållits medelst den experimentella uppställningen i fig 2.

Fig 6 är en schematisk figur som illustrerar ett inducerat ”in-plane”-bulkomslag hos en vätskekristall- anordning enligt uppfinningen i kombination med ett dielektriskt ”out-of-plane”-omslag, vilken kombination resulterar i en gràskaleeffekt.

Fig 7 visar intensiteten I hos transmitterat ljus som funktion av den pàlagda spänningen, för en anordning enligt fig 6.

Fig 8 är en schematisk figur som visar ytterligare ett exempel pà ett inducerat ”in-plane”-bulkomslag.

Fig 9 är en schematisk figur som visar ytterligare ett exempel pà ett inducerat ”in-plane”-bulkomslag.

Fig 10 är en schematisk figur som visar ytterligare ett exempel pà ett inducerat ”in-plane”-bulkomslag.

Beskrivning av utföringsformer av uppfinningen I fig la visas schematiskt en vätskekristallcell 2 innefattande dynamiska ytinriktningsskikt enligt upp- finningen. Med början från toppen innefattar cellen 2 följande komponenter: ett första glas- eller polymer- en första ITO-film 6 ett första passivt ytinriktningsskikt 8, ett första substrat 4, (indium-tennoxidfilm), dynamiskt ytinriktningsskikt 10, ett förseglat vätske- kristallbulkskikt 12, ett andra dynamiskt ytinriktnings- skikt 14, andra ITO-film 18 och ett andra glas- eller polymer- ett andra passivt ytinriktningsskikt 16, en substrat 20. Hänvisningsbeteckning 22 representerar distansorgan som häller glassubstraten 4 och 20 pà ett lO 15 20 25 51 7 91 9 gi: . j; " " anno 14 fast inbördes avstånd. Cellen som illustreras i fig la är en dubbelsidig utföringsform av uppfinningen och innefat- tar tvà dynamiska ytinriktningsskikt 10 och 16. Cellen som illustreras i fig lb är en enkelsidig utföringsform som endast innefattar ett dynamiskt ytinriktningsskikt 10.

Metod för re arerin Följande exempel beskriver en metod för preparering Exem el 1 av kirala smektiska ytor som t ex bildar det första dyna- miska inriktningsskiktet 10 i fig la.

Glassubstratets 4 inneryta täcks först med en trans- parent, konduktiv ITO-film 6 och därefter med ett passivt inriktningsskikt 8 av polerad SiOx, föràngat under vinkelrät infallsvinkel. Detta passiva inriktningsskikt 8 ger en enkelriktad plan inriktning hos de flesta vätske- kristallmaterial, vilket är välkänt. För framställning av det dynamiska ytinriktningsskiktet 10 beläggs det passiva SiOx-inriktningsskiktet 8 med ett tunt skikt av en blan- dning av fotoreaktiva vätskekristallmonomerer Alb/A2c (20/80 vikt%) och fotoinitiator (vanligtvis tillförd i en väldigt liten mängd) genom rotering av en i kloroform utspädd lösning av denna blandning (ungefär 10 vikt%).

Monomerernas strukturer är följande: O o No, Alb QL o :( CHz) 11 *Û 0 o Feliz) Sen, o A2C vt o N02 . O //H\o// Ä}-4Ggh-b // 10 15 20 25 30 51 7 919 15 Såsom framgår är Alb och A2c monofunktionella respektive bifunktionella monomerer och båda kirala.

Efter förångning av lösningen sätts glassubstratet 4 in i ett värmesteg vid temperaturen 37°C, vid vilken yt- beläggningen är i nämnda SmA*-fas som medger en bättre inriktning av denna ytbeläggning. Sedan belyses provet med UV-ljus. Ett polymernätverk bildas på grund av en fotopolymerisationsprocess, där de bifunktionella mole- kylerna korslånkas i båda ändar, medan de monofunktio- nella molekylerna har en rörlig fri ände och sålunda är växlingsbara medelst ett pålagt elektriskt fält. Efter exponeringen höjs provets temperatur väsentligt (med ungefär 150°C) för åstadkommande av polymerisations- processen. Vidhäftningen av nämnda Alb/A2c-polymernätverk vid det tidigare belagda glassubstratet 4 är ganska god.

Slutligen, som ett försiktighetssteg, tvättas glassub- stratet 4 med en lösning såsom aceton eller kloroform, för undvikande av inneslutning av någon icke-poly- meriserad mängd av det ytdeponerade materialet i bulk- vätskekristallen 12 som är införd mellan cellsubstraten 4 och 20. Nämnda Alb/A2c-nätverk verkar sitta väl fast vid substratytan och vara olöslig i den flytande kristallen 12.

Exempel 2 (Metod för prenarerinq) Följande exempel beskriver också en metod för prepa- rering av en kiral smektisk yta som t ex bildar det första dynamiska inriktningsskiktet 10 i fig la. Den konduktiva ITO-filmen 6 hos glassubstratet 4 täcks med ett passivt inriktningsskikt 9 av fotokromiskt material.

Detta material år t ex av ”side-on”-typ för fastsättning av azobensenmieties vid orto- eller meta-positionen förankrad på en kiselyta genom silylation. Molekyl- strukturen för ett sådant material kan vara följande: 10 15 20 25 30 16 cH3o Sedan exponeras substratet med ett linjärpolariserat UV- ljus, vilket på känt sätt resulterar i en enhetlig plan inriktning av vätskekristallmolekylerna som är i kontakt med varandra. Därefter beläggs det passiva inriktnings- skiktet med en fotoreaktiv monomer Alb i enlighet med proceduren som beskrivits i exempel 1. Efter polymeri- sationen förefaller detta materials molekyler vara enhetligt orienterade, väl förankrade vid det passiva inriktningsskiktet och olösliga i vätskekristall- materialet, som har làg molmassa och som fyller cellen.

Metod för re arerin I detta exempel blandas den fotoreaktiva monomer- Exem el 3 blandningen Alb/A2c med ett dikroiskt azo-färgämne eller något annat fotokromatiskt material, vars molekyler kan inriktas medelst ett linjärpolariserat ljus. Váglängden som används för den ljusstyrda inriktningen av färgämnes- molekylerna, och sàlunda inriktningen av vätskekristall- molekylerna i det första dynamiska inriktningsskiktet 10, kan skilja sig fràn den ljusvàglängd som resulterar i fotopolymerisationen av den fotoreaktiva monomerbland- ningen. Sálunda kommer det dynamiska inriktningsskiktets 10 molekyler först att inriktas i en och samma riktning av det linjärpolariserade ljuset och sedan fotopoly- meriserade.

”In-plane”-omslag hos bulkvätskekristaller Några exempel som illustrerar det inducerade ”in- plane”-omslaget enligt den uppfinningsenliga principen kommer nu att beskrivas. 10 15 20 25 30 35 - | o v wo 517 919 17 Den kirala ytpàverkade anordningen (kiral surface CSMD) bestod av två parallella, elektrodförsedda glassubstrat 4 och 20, tanser 22) anordnats. ett kiralt smektiskt mediated device, som används i följande exempel mellan vilka ett mikrometerstort mellanrum (dis- Cellens 2 båda substrat belades med skikt 10 respektive 14 enligt ovan beskrivna procedurer. Konstruktionen hos de experimen- tella anordningarna var samma som visas i fig la och lb.

Det elektrooptiska svaret detekterades medelst upp- ställningen som schematiskt beskrivs i fig 2.

Provet 2 sätts in mellan tvà korsade polarisatorer (analysator 30 och polarisator 32). Provet 2 orienteras med sin optiska axel vid en vinkel pà 22,5° avseende genomsläppsriktningen hos den ena av polarisatorerna för maximal ljusmodulering av det transmitterade ljuset när ett elektriskt fält E läggs pà provet medelst en spän- ningskälla 34. Denna spänning kan vide behov förstärkas medelst en differentialspännings-multiplikator 36. Den transmitterade ljusets intensitet I detekteras av en detektor 38. Ett oscilloskop 40 är anslutet till spän- ningskällan 34 och till ljusdetektorn för visualisering av provets 2 elektrooptiska egenskaper och den pàlagda spänningen. i bulkskikt De två inre ytorna hos provet 2 var i förväg Exem el 4 ”In- lane”-omsla belagda med kirala smektiska skikt enligt exempel l eller exempel 2. För tillverkning av bulkskiktet 12 var anord- ningen fylld med ett icke-kiralt vätskekristallmaterial Hoechst 908, som har följande fassekvens: C lO°C smC 63°C smA 64°C I Cellen 2 infördes mellan korsade polarisatorer 30 och 32 med den optiska axeln riktad 22,5° mot den ena av polari- känd cell fylld med detta vätskekristallmaterial och som inte har satorn. Det bör noteras att en "traditionell" lO 15 20 25 30 51 7 91 9 l8 nägra dynamiska ytinriktningsskikt endast skulle uppvisa ett dielektriskt svar pà ett pälagt elektriskt fält. I den uppfinningsenliga cellen 2 med de inre ytorna överdragna med kirala smektiska skikt 10 och 14 fann uppfinnarna emellertid ett distinkt omslag i den smektiska C-fasen, när ett elektriskt fält pä ungefär E = 5 V/um lades pà över den 14 pm tjocka cellen. Svaret är avbildat i fig 3. Såsom framgår är det linjärt, och man har bevisat att provets optiska axel ändras i provets 2 plan genom att helt enkelt vrida provet 2 45°, vilket därvid resulterar i ett 180° fasskift hos svaret.

Nu hänvisas till fig 4. Enligt den uppfinningsenliga principen initieras omslagsprocessen i cellens 2 bulk- skikt 12 av de kirala smektiska skikten 10 och 14 som täcker de inre substratytorna. Inriktningen hos yt- skiktens 10 och 14 molekyler kan ändras genom päläggning av ett elektriskt fält E över cellen (primär ytväxling).

Denna riktningsändring illustreras schematiskt i fig 4 med en streckad linje D1 och en heldragen linje D2.

Det primära ytomslaget (D1 -+ D2) resulterar i sin tur, via elastiska krafter, i ett omslag av den före- dragna inriktningen hos molekylerna i den volym av vätskekristallmaterialet 12 som är innesluten mellan sub- straten 4 och 20. Detta inducerade bulkomslag illustreras schematiskt i fig 4 med en molekyl M1 (streckad linje), som växlar till en ny riktning M2 (heldragen linje). Det inducerade bulkomslaget hos den optiska axeln är i själva verket ett ”in-plane”-omslag, dvs. ett omslag som sker i ett med substraten 4 och 20 parallellt plan. Beroende pà tecknet hos den dielektriska anisotropin i bulkmaterialet 12 kan den dielektriska kopplingen stabilisera (Ds < O) eller destabilisera (Ds > 0) nämnda ”in-plane”-omslag av molekylerna i vätskekristallvolymen 12. 10 15 20 25 30 35 517 919 19 (”In-plane"-omslag i bulkskiktl I ytterligare ett exempel användes anordningen enl- Exempel 5 igt exempel 1, innefattande den racemiska vätskekristall- blandningen WILC 48 (Hoechst) med en fassekvens: SmC 48°C SmA 57°C I Samma typ av elektrooptiskt svar i den smektiska C-fasen som i exempel 3 detekterades i en cell med 2 um tjocklek vid päläggning av ett elektriskt fält pà E = 2,3 V/um.

Exempel 6 (”In-plane”-omslag i bulkskiktl En cell preparerades enligt exempel 2. Vätske- kristallmaterialet 12 var den nematiska blandningen ZLI 2585 (Merck) med en negativ dielektrisk anisotropi (Ds < O). Ett vätskekristallmaterial med Ds < O valdes för stabilisering av vätskekristallmolekylernas inriktning i planet medelst den dielektriska kopplingen. Vätske- kristallen sögs medelst vakuum in i cellen i den isotro- piska fasen och tilläts att sakta avsvalna till rumstem- peratur. Fig 5 visar det detekterade elektrooptiska svaret som erhölls för en 2 um tjock cell vid pàläggning av ett elektriskt fält pà E z 3 V/um. Det är ett resultat av ”in-plane”-molekylomslag (enligt fig 4) av provets optiska axel, och det har också en linjär karaktär och en svarstid i mikrosekundsomràdet.

(Gràskalal I fig 6 illustreras hur uppfinningen kan användas Exempel 7 för implementering av en gràskalefunktion.

En cell 2 preparerades enligt exempel 2 som beskri- vits ovan. Cellspalten fylldes med följande nematiska blandning: 4-n-butyl-trans-cykloxan-karboxylsyra 65 mol% 4-n-hexyl-trans-cyklohexan-karboxylsyra 35 mol%. Denna blandning är nematisk från under -20°C upp till +90°C Ds = 0,07 ; Uthr = 10,5 V. När en spänning pà 5 V 10 15 20 25 30 35 517 919 20 pålades, uppvisade anordningen ett ”in-plane”-omslag (M1 -+ M2) liknande det i exempel 5. Emellertid uppnås ingen fullständig utsläckning av ljuset i läge M2. När spän- ningen därefter ökade ytterligare i ett andra steg, i detta exempel till 15 V, erhölls en annan omslagsprocess (M2 -+ M3) som ledde till fullständig utsläckning av ljuset, såsom illustreras av diagrammet i fig 7. I detta andra växlingssteg M2 -+ M3, pà grund av blandningens lilla positiva dielektriska anisotropi, tenderar den nematiska fasens molekyler att orientera sig vinkelrätt mot glassubstratens 4, 20 ytor (homeotropisk oriente- ring).

När cellmellanrummet är fyllt med en nematisk vätskekristall 12, som har en liten positiv dielektrisk anisotropi och som har en tröskelspänning för dielekt- riskt omslag ovanför det av det kirala smektiska yt- skiktet genererade omslaget av de nematiska molekylerna, uppvisar anordningen de två ovan beskrivna omslagsstegen.

Det första omslaget erhålls vid tröskelspänningen för ”in-plane”-omslaget som genereras av den kirala smektiska kristallen, och det andra omslagssteget erhålls när spänningen överskrider tröskeln för dielektriskt omslag, vilket leder till en homeotropisk orientering av de nematiska molekylerna. Om polarisatorerna ställs in på lämpligt sätt kan det första steget delvis utsläcka lju- set och kan det andra steget utsläcka ljuset fullstän- digt. Denna omslagsmetod i två steg är användbar för erhållande av en gràskala.

Exempel 8 (Enkelsidiq utföringsform) I det följande hänvisas till fig 8. En cell 2 enligt fig lb med endast ett (4) av substraten överdraget med ett kiralt smektiskt skikt, enligt prov 1, preparerades.

Ytbeläggningen uppvisade ett primäromslag på 90° (Dl -+ D2). Det andra substratet 20 var täckt med polyimid, polerat i en riktning, vilket resulterade i en yt- inriktning D3 hos bulkmolekylerna närmast substratet 20. 10 15 20 25 30 35 517 919 21 Cellmellanrummet var fyllt med en nematisk blandning 12.

I av-tillståndet orienteras de nematiska molekylerna homogent plant (M1). Genom inställning av polarisations- planet hos en (32) av de korsade polarisatorerna 30, 32 parallellt med den nematiska direktorn utsläckte cellen 2 ljuset vid E = 0. När en spänning pä 5 V pàlades, erhölls ett omslag på 90° (Dl -+ D2) av den föredragna inrikt- ningen vid ytan som var täckt med det kirala smektiska skiktet, vilket resulterade i en inducerad 90°-vridning M1 -+ M2 i bulken. I detta "pà"-tillstànd är anordningen 2 ljustransmitterande. Genom en annan lämplig inställning av de korsade polarisatorerna 30, 32 kan istället "av"- tillståndet göras ljustransmitterande.

Exempel 9 (Omslag av vridningsriktningen hos cirkulärt Duel I det följande hänvisas till fig 9. Cellparametrarna valdes pà ett sådant sätt att Ä/4-vilkoret var uppfyllt.

Materialet för kiral ytbeläggning valdes för att ge en primäromslagsvinkel (Dl -+ D2) pà 90°. Cellen var införd mellan korsade polarisatorer med omslagstillstànden symmetriskt anordnade relativt polarisatorns 30 trans- missionsriktning. Därvid beror vridningsriktningen hos det cirkulärpolariserade ljuset vid anordningens utgàngs- sida pà det pàlagda elektriska fältets polarisation. Pâ detta sätt kan ett snabbt omslag av vridningsriktningen hos det cirkulära ljuset implementeras.

Exempel 10 I det följande hänvisas till fig 10. I detta exempel innefattade cellens 2 första omslagsskikt 10 en ferro- elektrisk flytande kristall med en positiv spontan polarisation (Ps > 0), medan det andra dynamiska yt- inriktningsskiktet 14 uppvisade en negativ spontan pola- risation (Ps < 0). Anordningen var fylld med ett nema- tiskt material 12 som var inriktat utmed en gemensam 10 15 517 919 22 axel. Anordningen var placerad mellan parallella polari- satorer 30 och 32.

Anordningens optiska axel var orienterad 45° avseende polarisatorernas 30, 32 transmissionsriktning.

Om ytornas primäromslagsvinkel är 45° kommer - pà grund av de motsatta tecknen hos de ferroelektriska ytskiktens 10 och 14 spontana polarisation - anordningen att slà om (ljust) icke-vridet tillstànd (mörkt) vridet tillstànd vid mellan ett transmitterande och ett icke-transmitterande omkastning av tecknet hos det pàlagda elektriska fältet.

Exempel 11 I ett annat exempel preparerades cellen enligt exempel 10, men vätskekristallen i bulken 12 var av typ icke-kiral smektisk C med en molekylär lutningsvinkel pà 45°. Det elektrooptiska omslaget hos denna cell var snar- lik det som beskrivs i Exempel 10.

Claims (46)

10 15 20 25 30 35 - ø o o nu 51 v 919 23 PATENTKRAV (2), innefattande ett vätskekristallbulkskikt och ett dynamiskt ytinriktnings- skikc (10) (12) erhållande av en föredragen orientering av ytdirektorn hos bulkskiktet (12), det dynamiska ytinriktningsskiktet (10) är direkt styr- bart medelst ett elektriskt fält pà ett sådant sätt att

1. l. Vätskekristallanordning som växelverkar med bulkskiktet för k ä n n e t e c k n a d a V att det elektriska fältet växelverkar med ytinriktnings- skiktet (12) för förändring av nämnda föredragna orien- tering.

2. Vätskekristallanordning (2) enligt krav 1, varvid nämnda dynamiska ytinriktningsskikt (10) innefattar ett vätskekristallmaterial.

3. Anordning (2) enligt krav 2, varvid nämnda vätskekristallmaterial hos det dynamiska ytinriktnings- skiktet (10) material. innefattar ett smektiskt vätskekristall-

4. Anordning (2) enligt krav 3, varvid nämnda smek- tiska vätskekristallmaterial hos det dynamiska ytinrikt- ningsskiktet (10) uppvisar smektiska skikt som är orien- terade icke-parallellt med inriktningsskiktet.

5. Anordning (2) enligt krav 4, varvid nämnda smek- tiska skikt i det dynamiska ytinriktningsskiktet (10) är orienterade i en kvasi-bokhyllestruktur (quasi-bookshelf structure, QBS).

6. Anordning (2) enligt något av kraven 3-5, varvid nämnda smektiska vätskekristallmaterial hos det dynamiska ytinriktningsskiktet (10) innefattar ett kiralt smektiskt lO 15 20 25 30 35 S11 919 24 vätskekristallmaterial.

7. Anordning (2) enligt krav 6, varvid nämnda kirala smektiska vätskekristallmaterial hos det dynamiska ytin- riktningsskiktet (10) innefattar ett C*-material.

8. Anordning (2) enligt krav 6, varvid nämnda kirala smektiska vätskekristallmaterial hos det dynamiska ytin- riktningsskiktet (10) innefattar ett A*-material.

9. Anordning (2) enligt något av kraven 2-8, vidare innefattande ett separat inriktningsskikt (8) som växelverkar med det dynamiska ytinriktningsskiktet (10) för erhållande av en föredragen orientering av en yt- direktor hos det dynamiska inriktningsskiktets (10) vätskekristallmaterial.

10. Anordning (2) enligt krav 9, varvid nämnda sepa- rata inriktningsskikt (8) är ett icke-dynamiskt inrikt- ningsskikt, såsom ett inriktningsskikt framställt genom ytbehandling av ett begränsningssubstrat (4) hos anord- ningen (2).

11. Anordning (2) enligt krav 9 eller 10, varvid det dynamiska ytinriktningsskiktets (10) vätskekristallmate- rial utgör ett vätskekristallskikt som, under framställ- ningen av anordningen (2), har deponerats på det separata inriktningsskiktet (8) före införandet av vätskekristall- bulkskiktet (12) i anordningen (2).

12. Anordning (2) enligt något av föregående krav, varvid nämnda dynamiska ytinriktningsskikt (10) är perma- nent förbundet med ett substrat hos nämnda anordning (2).

13. Anordning (2) enligt något av föregående krav, varvid nämnda dynamiska ytinriktningsskikt (10) är direkt styrbart medelst nämnda elektriska fält på ett bistabilt 10 15 20 25 30 35 51 7 91 9 šïï: - - 'F 25 sätt.

14. Anordning (2) enligt något av kraven 1-13, varvid nämnda dynamiska ytinriktningsskikt (10) är direkt styrbart medelst nämnda elektriska fält på ett multista- bilt sätt.

15. Anordning (2) enligt något av kraven 1-12, varvid nämnda dynamiska ytinriktningsskikt (10) är direkt styrbart medelst nämnda elektriska fält på ett analogt sätt.

16. Anordning (2) enligt något av föregående krav, varvid det dynamiska ytinriktningsskiktets (10) svar på nämnda elektriska fält är ferroelektriskt, antiferro- elektriskt eller paraelektriskt.

17. Anordning (2) enligt något av föregående krav, varvid det dynamiska ytinriktningsskiktet (10) är fram- ställt av ett material som är polymeriserbart genom applicering av UV-ljus under framställningen av anord- ningen (2).

18. Anordning (2) enligt något av föregående krav, varvid nämnda dynamiska ytinriktningsskikt (10) är olösligt i vätskekristallbulkskiktet (12).

19. Anordning (2) enligt något av föregående krav, varvid nämnda dynamiska ytinriktningsskikt (10) är fram- ställt av ett polymermaterial, ett oligomermaterial eller ett monomermaterial.

20. Anordning (2) enligt något av föregående krav, varvid nämnda vätskekristallbulkskikts (12) gensvar på det elektriska fältet år ferroelektriskt, antiferroelekt- riskt eller paraelektriskt. lO 15 20 25 30 35 u s v o nu 511 919 26

21. Anordning (2) enligt något av föregående krav, varvid bulkskiktet (12) innefattar ett vätskekristall- material som är valt ur en grupp innefattande nematiska vätskekristaller, smektiska vätskekristaller och disko- tiska vätskekristaller.

22. Anordning (2) enligt krav 21, varvid bulkskiktet (12) innefattar ett nematiskt vätskekristallmaterial med en vriden konfiguration hos en nematisk direktor inuti bulkskiktet (12).

23. Anordning (2) enligt krav 21, varvid bulkskiktet (12) innefattar ett nematiskt vätskekristallmaterial med en icke-vriden konfiguration hos en nematisk direktor inuti bulkskiktet (12).

24. Anordning (2) enligt krav 21, varvid bulkskiktet (12) innefattar ett smektiskt vätskekristallmaterial med en vriden konfiguration hos en smektisk direktor inuti bulkskiktet (12). varvid bulkskiktet (12) innefattar ett smektiskt vätskekristallmaterial med

25. Anordning (2) enligt krav 21, en icke-vriden konfiguration hos en smektisk direktor inuti bulkskiktet (12).

26. Anordning (2) enligt nàgot av föregående krav, (12) mellan nämnda dynamiska ytinriktningsskikt (10), vilket varvid nämnda vätskekristallbulkskikt är anordnat är anordnat pà en första sida av bulkskiktet (12), och ett icke-dynamiskt ytinriktningsskikt (16), vilket är anordnat på en motstàende andra sida av bulkskiktet (12).

27. Anordning (2) enligt något av kraven 1-24, vidare innefattande ett ytterligare dynamiskt ytinrikt- ningsskikt (14), som är så anordnat att bulkskiktet (12) är beläget mellan två dynamiska ytinriktningsskikt (10, 10 15 20 25 30 35 n o 1 c vu 511 919 27 14), vilka är direkt styrbara medelst ett gemensamt elektriskt fält på ett sådant sätt att det elektriska fältet växelverkar med båda inriktningsskikten (10, 14) för förändring av den föredragna orienteringen hos en ytdirektor hos bulkskiktet (12) vid en första sida därav, liksom den föredragna orienteringen hos en ytdirektor hos bulkskiktet (12) vid nämnda andra sida därav.

28. Anordning (2) enligt krav 27, varvid det först- nämnda dynamiska ytinriktningsskiktet (10) uppvisar en positiv spontan polarisation (Ps > 0), medan det andra dynamiska ytinriktningsskiktet (14) uppvisar en negativ spontan polarisation (Ps < 0).

29. Anordning (2) enligt något av föregående krav, varvid nämnda föredragna orientering hos bulkskiktets (12) ytdirektor är parallell, eller väsentligen paral- lell, med det dynamiska ytinriktningsskiktet (10).

30. Anordning (2) enligt något av föregående krav, varvid även vätskekristallbulkskiktet (12) är direkt styrbart medelst nämnda elektriska fält, när det sistnämnda påläggs över det dynamiska ytinriktnings- skiktet (10) och även över det vätskekristallbulkskiktet (12).

31. Anordning (2) enligt krav 30, varvid bulkskiktet (12) är direkt styrbart medelst det elektriska fältet endast om dettas fåltstyrka överskrider ett tröskelvärde, varemot det dynamiska ytinriktningsskiktet (10) är direkt styrbart även för fältstyrkor som inte överskrider nämnda tröskelvärde.

32. Anordning (2) enligt något av föregående krav, vidare innefattande organ, såsom ytelektroder, för på- läggning av det elektriska fältet över nämnda dynamiska 10 15 20 25 30 35 28 ytinriktningsskikt (10).

33. Anordning (2) enligt krav 32, varvid nämnda or- gan för páläggning av det elektriska fältet är anordnade så att det elektriska fältet appliceras både över nämnda dynamiska ytinriktningsskikt (10) och över nämnda bulk- skikt (12).

34. Anordning (2) enligt krav 32 eller 33, varvid nämnda organ för páläggning av det elektriska fältet innefattar två korsställda elektrodgrupper för bildande av en matris-adresserad anordning (2).

35. Anordning (2) enligt något av föregående krav, vidare innefattande åtminstone en polarisator (30, 32) för omvandling av ett riktningsomslag (M1 -+ M2) hos en direktor inuti bulkvätskekristallen till en optiskt synlig effekt.

36. Metod för framställning av en vätskekristall- anordning (2), vätskekristallbulkskikt k ä n n e t e c k n a d innefattande steget att anordna ett (12) a v stegen att anordna ett mellan två substrat (4, 20), dynamiskt ytinriktningsskikt (10) på en inneryta hos åtminstone ett av substraten (4, 20), varvid det sålunda anordnade dynamiska ytinriktningsskiktet (10) är direkt styrbart medelst ett elektriskt fält på ett sådan sätt att det elektriska fältet växelverkar med inriktnings- skiktet (10) för förändring (M1 -+ M2) av en föredragen orientering hos en ytdirektor hos bulkskiktet (12).

37. Metod enligt krav 36, varvid steget att anordna det dynamiska ytinriktningsskiktet (10) innefattar steget att ytbelägga innerytan hos åtminstone ett av substraten (4, 20) med ett vätskekristallmaterial. V: 10 15 20 25 30 35 51 7 91 9 gi: _ 1:1; . ';1= 2 29

38. Metod enligt krav 37, varvid en kiral smektisk vätskekristall används för framställning av nämnda dyna- miska ytinriktningsskikt (10).

39. Metod enligt krav 37 eller 38, varvid den kirala smektiska vätskekristallen är anordnad enligt en kvasi- bokhyllegeometri (quasi-bookshelf geometry).

40. Metod enligt något av kraven 37-39, varvid den kirala smektiska vätskekristallen polymeriseras medelst ultraviolett ljus.

41. Metod enligt något av kraven 37-39, varvid den kirala smektiska vätskekristallen polymeriseras genom temperaturpàverkan.

42. Metod enligt krav 37, varvid den kirala smek- tiska vätskekristallen fästes permanent vid substratet.

43. Metod enligt något av kraven 36-42, varvid steget att anordna det dynamiska ytinriktningsskiktet (10) innefattar följande steg: att belägga innerytan med ett material som är fotoreaktivt i den mening att molekyler i materialet kan inriktas medelst ljus, och som även är polymeriserbart; att inrikta molekylerna i nämnda material i en före- dragen riktning genom att utsätta materialet för ljus; och att utsätta det pà så sätt inriktade materialet för en polymerisation, varigenom det polymeriserade mate- rialet bildar det dynamiska ytinriktningsskiktet (10).

44. Metod för àstadkommande av ett in-plane-omslag i ett vätskekristallbulkskikt (12) hos en vätskekristall- anordning (2), k ä n n e t e c k n a d a v stegen att anordna, i kontakt med nämnda bulkskikt (12), ett dynamiskt inriktningsskikt (10) som är styrbart medelst 10 15 20 | . u . ao u 517 919 30 ett elektriskt fält och som växelverkar med bulkskiktet (12), och att lägga pà ett elektriskt fält över det dyna- miska inriktningsskiktet (10) för att skapa en riktnings- förändring i det dynamiska inriktningsskiktet (10) och därigenom ett primärt ytomslag (D1 -+ D2) hos bulkskiktet (12), varvid det primära ytomslaget i sin tur àstadkommer ett inducerat ”in-plane”-bulkomslag (M1 -+ M2) i bulk- skiktet (12).

45. Användning av ett första vätskekristallskikt (10) för styrning av en ytdirektor hos ett intilliggande andra vätskekristallskikt (12) genom applicering av ett elektriskt fält över det första vätskekristallskiktet (10).

46. Användning enligt krav 45, varvid nämnda första och andra vätskekristallskikt (10, 12) vätskekristallmaterial eller liknande vätskekristall- innefattar olika material.