DE2406350A1

DE2406350A1 - Elektro-optische modulationszelle mit einem nematischen fluessigkristall

Info

Publication number: DE2406350A1
Application number: DE19742406350
Authority: DE
Inventors: Teruyuki Kakeda
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1973-02-17
Filing date: 1974-02-11
Publication date: 1974-08-29
Also published as: JPS5314230B2; FR2218575A1; JPS49107751A; FR2218575B1

Description

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Firma ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokio /Japan

Elektro-optische Modulationszelie mit einem nematischen Flüssigkristall

Die Erfindung betrifft eine nematische Flüssigkristall-Zelle mit zwei den Flüssigkristall einschliessenden Platten, welche zur Verwendung in elektro- optischen Modulationseinrichtungen od.* dgl. bestimmt ist und bei der die optisch dopperbrechenden Eigenschaften eines nematischen Flüssigkristalles ausgenutzt werden.

Nematische Flüssigkristalle werden in zwei grosse Gruppen unterteilt, nämlich dielektrisch positive, anisotrope,nematische Flüssigkristalle mit einem elektrischen Dipol, der parallel zu der Längsachsenrichtung der Flüssigkristall-Mole-

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küle verläuft, und dielektrisch, negative, anisotrope, nematische Flüssigkristalle mit einem elektrischen Dipol, der senkrecht zur Längsachsenrichtung der Flüssigkristall-MoIeküle angeordnet ist. Ein nematiseher Flüssigkeitskristall verhält sich selbst wie ein einachsiges, optisch doppelbrechendes Medium, dessen optische Achse sich in Längsachsenrichtung der Flüssigkristall—Moleküle erstreckt·

Flüssigkristall-Zellen werden so hergestellt, dass ein dielektrisch positiver, anisotroper, nematiseher Flüssigkristall zwischen ein Paar von transparenten Elektroden sandwichartig eingeschlossen wird, so dass die Längsachsen der Flüssigkristall-Moleküle parallel zu den Elektrodenoberflächen und unter einem rechten Winkel zu den Längsachsen der benachbarten Moleküle verlaufen.

Wenn ein paralleler Strahl natürlichen Lichtes senkrecht auf die Zelle gerichtet wird, welche zwischen einem Paar aus Polarisator und Analysator, die parallel zueinander angeordnet sind, eingefügt ist, " kann die Intensität oder die Farbe des Lichtes, weiches durch die Zelle durchgelassen wird, dadurch geändert werden, dass die Intensität des an die Zelle angelegten elektrischen Feldes geändert wird.

Eine ähnliche Lichtmodulation kann durch Verwendung eines dielektrisch negativen, anisotropen, nematischen Kristalls er-

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reicht werden. In einem derartigen !"alle wird der nematische Flüssigkristall zwischen einem Paar aus Polarisator und Analysator derart gehalten, dass die Längsachsenrichtung der Flüssigkristall-Moleküle senkrecht zu den Oberflächen der Elektroden verläuft, wobei das Paar aus Polarisator und Analysator so angeordnet ist, dass ihre Polarisationsebenen senkrecht zueinander verlaufen. Es ist jedoch bekannt, dass ein dielektrisch negativer, anisotroper, nematischer Flüssigkristall in der Praxis nachteilig ist, da er ein dynamisches Streuungs-Phänomen in einem intensiven elektrischen Feld mit sich bringt und im Vergleich zu einem dielektrisch positiven, anisotropen, nematischen Flüssigkristall langsam anspricht. Aus diesem Grunde geht man heutzutage davon aus, eine · Lichtmodulationseinrichtung zu entwickeln, bei der ein dielektrisch positiver, anisotroper, nematischer Flüssigkristall verwendet wird, bei dem das dynamische Streuungs-Phänomen nicht auftritt.

TJm einen elektro-optischen Modulator unter Benutzung eines dielektrisch positiven, anisotropen,, nematischen Flüssigkristalls als Anzeigeeinrichtung oder als optischen Verschluss verwenden zu können, ist es erforderlich, die Flüssigkristall-Moleküle so auszurichten, dass ihre Längsachsen einheitlich parallel mit den Elektrodenoberflächen über einen grossen Bereich des Flüssigkristalle bzw. flüssigen Kristalls verlaufen. Bei einer bekannten Technik zur Herstellung einer derartigen

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Flüssigkristall-Zelle wird die vorerwähnte Orientierung der Flüssigkristall-Moleküle dadurch erreicht, dass die transparenten Elektrodenoberflächen direkt in einer Sichtung mit Baumwolle od. dgl. gerieben werden. Bei diesem Verfahren ist es jedoch äusserst schwierig, den Flüssigkristall-Molekülen eine gewünschte Orientierung zu geben, so dass die Längsachsen der Moleküle einheitlich parallel zu den Elektrodenoberflächen über einen in der Praxis grossen Bereich verlaufen. Ausserdem kann das direkte Reiben an den Elektrodenoberflächen einer Anzeigeeinrichtung od. dgl. an diesen Oberflächen Streifen verursachen, die zu Unregelmässigkeiten bei der Anzeige führen können.

Ziel der Erfindung ist es daher, die bei den bekannten Einrichtungen bestehenden Probleme zu lösen und eine in der Praxis verwendbare Flüssigkristall-Zelle zu schaffen, die jede gewünschte Fläche aufweist und in einfacher Weise hergestellt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Flüssigkristall-Zelle der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, dass die
Platten jeweils mit einer dünnen Schicht einer hoch-molekularen Verbindung bedeckt sind, die ein polarisierbares Radikal enthält, wobei den dünnen Schichten eine Orientierung erteilt ist. Die Orientierung kann zi^eckmässig durch Reiben der dünnen Schichten in einer Richtung erzeugt sein. Die

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dünnen Schichten sind bevorzugt von Polyvinylalkohol gebildet.

Nachstehend soll ein Beispiel für eine Zelle nach der Erfindung gegeben werden.

Eine 5%-ige wässerige Lösung von Polyvinylalkohol, der eine wasserlösliche, hoch-molekulare Verbindmag mit einem polarisierbaren Radikal darstellt, wird gleichmassig über die Elektrodenoberflächen aufgebracht. Der Wasseranteil wird in einem (Trockner verdampft, um auf diese Weise eine PolyvinylaXkohol-Schicht über geder Elektrodenoberfläche zu erzeugen. Anschliessend wird die dünne Schicht leicht in einer Richtung mit Baumwolle od. dgl. gerieben. Wenn ein dielektrisch positiver, anisotroper, nematischer Flüssigkristall sandwichartig zwischen zwei so behandelte Elektrodenoberflächen eingeschlossen istj werden die Flüssigkristall-Moleküle derart orientiert, dass ihre Längsachsenrichtung parallel zu der Sichtung verläuft, in der die Elektrodenoberflächen gerieben wurden. Dieses Phänomen tritt vermutlich infolge der Orientierung des polarisierbaren Radikals auf, welches in der polarisierbaren, hochmolekularen dünnen Schicht enthalten ist, wobei die Orientierung dem polarisierbaren Radikal durch Reibung der Beschicktung in einer Richtung erteilt wurde. Ein ähnlicher Effekt .kann laifc anderen, eine dünne Schicht bildenden^ unterscübd.ed-

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lichen hoch-molekularen Verbindungen als Polyvinylalkohol erreicht werden. Eine bessere Orientierung kann wirksam dadurch erreicht werden, dass ein in _e±ner Richtung gestreckter dünner PiIm auf den Elektrodenoberflächen befestigt wird, anstelle dem polarisierbarenHadikal durch Beiben eine Orientierung zu erteilen.

In der anliegenden Zeichnung ist beispielhaft eine nematische Flüssigkristall-Zelle gemäss der Erfindung dargestellt.

Mit 1 und 2 sind transparente Platten bezeichnet. Es sind weiter transparente Elektroden 3 und 4, dünne Schichten 5 und aus Polyvinylalkohol und ein Abstandshalter 7 vorgesehen. Der nematische, dielektrisch positive, anisotrope Flüssigkristall ist mit 8 bezeichnet. Weiter ist ein Steuerkreis 9 vorgesehen, welcher an die transparenten Elektroden 3 und 4 angeschlossen ist.

Die dünne Polyvinylalkohol-Schicht 5 hat eine Beiberichtung, welche unter einem rechten Winkel zu der der dünnen Schiebb 6 verläuft. Infolgedessen verlaufen die Molekular-Längsachsen des Flüssigkristalls parallel zu den Elektrodenoberflächen und unter einem rechten Winkel zu den anschlieäsenden Molekülen.

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Wird die Flüssigkristall-Zelle zwischen ein Paar aus Polarisator und Analysator, die parallel zueinander angeordnet sind, eingesetzt, so kann dann, wenn ein elektrisches Feld über den Steuerkreis 9 an die Zelle angelegt wird, eine gleichmässige Veränderung der Intensität des durchgelassenen Lichtes leicht in einem Bereich von mehreren Zehnereinheiten von Quadrat Zentimetern erreicht werden. Es ist auch möglich, eine gleichmässige .änderung in der Farbe über den gesamten Bereich bzw.. die gesamte Fläche unter Verwendung einer Λ/4-Platte zu erzeugen.

Bei den Flüssigkristall-Zellen der bekannten Typen war es unmöglich, eine gleichmässige Orientierung der Flüssigkristall-Moleküle über eine grosse Fläche zu erreichen. Hierdurch war die Grosse der in der Praxis einsetzbaren Flüssigkristall-Zellen beschränkt und es war schwierig, eine gewisse Gleichmässigkeit in der Intensität und Farbe des durchgelassenen Lichtes zu erreichen. Gemäss der Erfindung wird die Orientierung dem polarisierbaren Radikal, welches in der polarisierbaren, hoch-molekularen, dünnen Schicht enthalten ist, welche auf die Elektrodenoberflächen aufgebracht ist, erteilt. Dies gibt die Möglichkeit, eine gleichmässige Orientierung der Flüssigkristall-Moleküle zu erreichen, wodurch in der Praxis die Herstellung einer Flüssigkristall-Zelle mit grosser Fläche in sehr einfacher Weise ermöglicht wird.

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Claims

Patent- (Schutz- )Ansprüehe:

MJ Nematische Flüssigkristall-Zelle mit zwei den Flüssigkristall einschliessenden Platten, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (3, ²O jeweils mit einer dünnen Schicht (5, 6) einer hoch-molekularen Verbindung "bedeckt sind, die ein polarisierbares Radikal enthält, wobei den dünnen Schichten eine Orientierung erteilt ist.
2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierung durch Reibung der dünnen Schichten (5₅ 6) in einer Richtung erzeugt ist.

J. Zellle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnen Schichten (5, 6) von Polyvinylalkohol gebildet, sind.

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