186345. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektrooptikai célra használható társított rendszer előállítására
3 186345 4 A találmány alkalmazási területe A találmány nematikus, folyadékkristályos, kristályfolyadékos anyagok alkalmazására vonatkozik elektrooptikai berendezésekben, az átmérő vagy beeső fény modulációja céljából, különösen számok, jelek és képek visszaadására. Az ismert technikai megoldások jellegzetességei Ismeretes, hogy elektromos tér segítségével nematikus, folyadékkristályos anyagok előnyben részesített orientációja megváltoztatható. Az orientációnak ez a megváltozása felhasználható a fény modulálására különféle módon, különösen színes számok és jelek előállítására és képek visszaadására. Egy ismert eljárás azon alapul, hogy nematikus, folyadékkristályos anyagokat, melyek dielektromos állandóinak anizotrópiája negatív, homoetróp módon orientálnak két olyan üveglemez között, amelyek transzparens, elektromosan vezető réteggel vannak bevonva (N-réteg). Ha ezt a berendezést két keresztezett polarizátor közé helyezik, akkor elektromos feszültség létesítése után az átmérő vagy visszavert fény színesen jelenik meg („DAP-hatás”) [(M. F. Schiekel, K. Fahrenschon: Applied Physics Letters 19, 391 (1971)]. Egy másik ismert eljárás alapja az, hogy egy nematikus folyadékot, amelyben a dielektromos állandók anizotrópiája pozitív, úgy orientálnak, hogy a molekulák hossztengelye átlagosan a körülvevő elektródokkal párhuzamos irányban helyezkedik el (P-réteg). Ha ezt a P-réteget keresztezett polarizátorok között átlós állásba helyezik, és az elektródokra elektromos feszültséget adnak, akkor az átmenő vagy a visszavert fény színe a feszültség segítségével szabályozható („DP-hatás”) (H. Haschke, H. Schubert, F. Kuschel, F. Dingel, D. Demus : német demokratikus köztársaságbeli WP 95 892 lajstromszámú szabadalmi leírás). Mindkét eljárás megköveteli két polarizátor alkalmazását, és ennek következtében a beeső fény egy része elnyelődés következtében elvész. Különös technológiai nehézségek adódnak mindkét eljárás során annak következtében, hogy a rétegvastagságoknak nagyon szoros határok között (kb. ± 1 pm) állandóknak kell lenniük. A megfigyelt interferenciaszínek ezen felül legtöbbnyire nagyon érzékenyek az alkalmazott feszültségre és hőmérsékletre. Ezek a hátrányok egy jelenleg ismert eljárás segítségével részben elkerülhetők. Ennek során olyan elektrooptikai cellák, melyek gyengén csavart (torzult) nematikus, illetve koleszterines rétegeket tartalmaznak, szolgálnak a fény színmodulációjának céljára. E célból a lehető legmagasabb, pozitív dielektromos anizotrópiával bíró kristályos folyadékhoz alkalmas színezéket adnak nem-folyadékkristályos formában, vagy nematikus, szmektikus vagy koleszterines anyagot adnak hozzá. Keresztezett polarizátorok között ezek a cellák az átmenő vagy ráeső fényben színes fényt adnak, elektromos tér létesítésekor pedig az eredmény kioltás (P. Kuschel, D. Demus, G. Pelzl: német köztársaságbeli WP 116 116 lajstromszámú szabadalmi leírás). Jóllehet ezen eljárással erősen csökkenthető a kapott színnek a rétegvastagságtól és feszültségtől való függése, továbbra is fennáll az a hátrány, mely két polarizációs szűrő alkalmazásából következik. Ismeretes továbbá olyan eljárás is, amely lehetővé teszi a színes fénymodulációt folyadékkristályos cella és egyetlen polarizátor alkalmazásával. Ennek az eljárásnak a során, mely a „Gucst-host-hatáson” alapul [G. H. Heilmeier, L. A. Zanoni : Applied Physics Letters 13,91 (1968)], pozitív dikroizmussal bíró színezéket alkalmaznak , mely egy nematikus folyadékban oldva van. Ha ez a kristályfolyadékos elegy pozitív dielektromos anizotrópiát mutat, akkor ebből P-réteget állítanak elő. Ez a P- réteg polarizált fényben színesen jelenik meg, ha a beépült színezékmolekulák átmeneti momentumának iránya egybeesik a fény rezgési irányával. Elektromos feszültség létesítése után változás figyelhető meg színestől gyengén színezettig vagy színtelenig. Vizuális okokból előnyösebb, ha a folyadékkristályos elegy dielektromos anizotrópiája negatív, és N-rétegbőI indulnak ki. Ez esetben ez a réteg feszültségmentes állapotban színtelen vagy gyengén színezett ; színessé válik azonban akkor, ha elektromos tér hatására egységesen megváltozik az orientációja. Azt a célt, hogy olyan elektrooptikai berendezést hozzanak létre, amelynek segítségével az elektromosan szabályozott területek (számok, betűk stb.) erősen színezettek legyenek, és elektromos tértől mentes környezetükből kontrasztosan kiemelkedjenek, ezzel az eljárással sem, vagy csak tökéletlenül lehet elérni. Ez annak a következménye, hogy az eddig ismert, építőelemként alkalmas, negatív anizotrópiával bíró nematikus folyadékok túlságosan magas (10 V vagy ennél több) üzemfeszültségeket igényelnek. A fény színes modulációjának célját szolgáló, ismert eljárások további hátránya abban áll, hogy az alkalmazott színezékek a nematikus folyadékban gyakorta roszszul oldódnak. Ezekben az esetekben csak gyenge színkontraszt érhető el. Ezenkívül fennáll az a veszély, hogy a színezék alacsony üzemi hőmérsékleten kikristályosodik, továbbá az eddig alkalmazott színezékek szín tartása nem kielégítő, ezért az üzemelési idő előrehaladásával a színkontrasztok csökkennek. A találmány célja A találmány célja : elektrooptikai berendezések az átmenő vagy beeső fény modulálásának, továbbá számok, jelek és képek visszaadásának céljára, melyek kis üzemfeszültségekkel és alacsony üzemelési hőmérsékleteken is erős színkontrasztokat eredményeznek. A találmány lényegének a kifejtése A találmány feladata olyan új, nematikus, folyadékkristályos anyagok alkalmazása, melyek kémiai és hőstabilitása nagy, saját színük erős, a látható színképterületen kifejezett dikroizmussal bírnak, továbbá zavarosodási pontjuk kielégítően magas, elegendően alacsony olvadáshőmérsékletek mellett, és színtartásuk kedvező. Úgy találtuk, hogy az I és II általános képletű nematikus folyadékkristályos anyagok, ahol R, jelentése CnH2n | ,0 - vagy C„H2n+1—, ha n jelentése 1—10; R2 jelentése CnH2n+1—, ha n jelentése 2—10; R3 jelentése CnH2n+i“ vagy CnH2n+10—, ha n jelentése 1—10; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
