DE3600837C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkristall-Lichtverschluß,
der zwischen einer Lichtquelle und einem photoempfindlichen
Körper angeordnet wird, um auf letzterem entsprechend der
dem Lichtverschluß zugeführten Steuerinformation eine Auf
zeichnung vorzunehmen.
Bei Hochgeschwindigkeits-Druckern setzt sich das
elektrophotographische Druckverfahren gegenüber
Aufschlag-Druckern mechanischer Bauart immer mehr
durch. Als Licht-Schreibvorrichtung für eine photo
empfindliche Unterlage wurden bereits Laserstrahl-
Einrichtungen, Leuchtdioden-Felder und Flüssig
kristall-Lichtverschlüsse vorgeschlagen. Bei einem
Drucker mit Flüssigkristall-Lichtverschluß wird beim
Licht-Schreibvorgang ohne mechanische Hilfsmittel
gearbeitet, so daß der Drucker als Festkörper-Bauteil
ausgestaltet werden kann und eine Lichtquelle ver
wendbar ist, die Licht mit einer Wellenlänge abgibt,
bei der das photoempfindliche Material besonders
empfindlich ist.
Da der Flüssigkristall-Lichtverschluß beim Öffnen und
Schließen eine hohe Ansprechgeschwindigkeit aufweisen
muß, wird beim Ansteuern der Flüssigkristall-Anordnung
vom Zwei-Frequenz-Ansteuerverfahren oder -Treiberver
fahren Gebrauch gemacht.
Erfolgt das Ansteuern des Flüssigkristall-Lichtver
schlusses mit Hilfe des Zwei-Frequenz-Treiberver
fahrens, so wird zur Herbeiführung einer dielektrischen
Dispersion ein elektrisches Feld angelegt, welches
eine Frequenzkomponente (im folgenden als f H bezeich
net), die höher ist als eine Überschneidungsfrequenz
(bei der die dielektrische Anisotropie des Flüssig
kristall-Materials umgekehrt wird, und die im folgenden
als f C bezeichnet werden soll), und dieses Feld liefert
eine genaue homogene Ausrichtung, so daß dadurch der
Flüssigkristall-Lichtverschluß ausgeschaltet wird.
Zum Einschalten des Flüssigkristall-Lichtverschlusses
wird ein elektrisches Feld angelegt, welches eine
Frequenzkomponente (im folgenden als f L bezeichnet)
enthält, die unterhalb von f C liegt, damit die Richtung
des elektrischen Feldes in eine homeotrope Ausrichtung
gezwungen wird.
Als Erläuterung des Standes der Technik sollen nun
anhand der Fig. 1A, 1B und 3A, 3B die
optischen Eigenschaften eines Flüssigkristall-Licht
verschlusses des Gast-Wirt-Typs beschrieben werden,
in welchem ein zweifarbiger Farbstoff enthalten ist
(Merkmale a)-e) des Anspruches 1 und des Anspruchs 3).
Fig. 1A und 1B zeigen eine Flüssigkristallzelle des
Gast-Wirt-Typs (im folgenden abgekürzt G-H-Typ). Die
G-H-Flüssigkristallzelle wird dadurch gebildet, daß
der zweifarbige Farbstoff als Gastmaterial in dem
als Wirtmaterial dienenden Flüssigkristall gelöst
wird. Von einer Lichtquelle abgegebenes Licht 1, dessen
Wellenlänge der Absorptionswellenlänge des zwei
farbigen Farbstoffs entspricht, wird von einer Polari
satorplatte 2 mit einer Polarisationsrichtung 2 a
linear polarisiert, und das dadurch entstehende Licht 3
tritt in eine Flüssigkristallzelle 4 ein. Letztere
enthält Flüssigkristall-Moleküle 5 und zweifarbige
Farbstoff-Moleküle 6, deren Orientierungsrichtungen
durch Anlegen von Frequenzen f L oder f H änderbar sind.
Da die zweifarbigen Farbstoff-Moleküle 6 in Richtung
ihrer Längsachsen mehr Licht absorbieren als in
Richtung ihrer kurzen Achsen, wird das in die Flüssig
kristallzelle 4 eingetretene, linear polarisierte
Licht 3 absorbiert, so daß nach außen kein Licht 7
abgegeben wird, falls die Flüssigkristall-Moleküle 5
und die zweifarbigen Farbstoff-Moleküle 6 die in
Fig. 1A dargestellte Ausrichtung besitzen. Als
Flüssigkristall-Lichtverschluß ist die Anordnung
folglich in einem geschlossenen Zustand.
Wenn die Flüssigkristall-Moleküle 5 und zweifarbigen
Farbstoff-Moleküle 6 so ausgerichtet sind, wie es
in Fig. 1B dargestellt ist, so daß sie das eintreten
de Licht 3 nicht absorbieren, wird nach außen Licht 7
abgegeben. Hierbei ist der Flüssigkristall-Lichtver
schluß geöffnet.
Um eine hohe Ansprechgeschwindigkeit zu erreichen,
wird die oben beschriebene Flüssigkristall-Anordnung
bei Verwendung als Flüssigkristall-Lichtverschluß im
aufgeheizten Zustand gehalten, in welchem die
Viskosität vermindert ist. Zusätzlich wird der Ver
schluß von einer Treiber-Wellenform angesteuert,
in welcher viele hochfrequente Komponenten einer
Hochspannung enthalten sind, die bei 31 in Fig. 7A
dargestellt ist, wenn die Anordnung in den ausge
schalteten Zustand gesteuert wird. Die Flüssigkristall-
Moleküle 5 sind unter diesen Umständen nicht voll
ständig parallel mit der Ausrichtungs-Orientierung
der Flüssigkristallzelle 4 ausgerichtet. Daher er
zeugen die zweifarbigen Farbstoff-Moleküle 6 gemäß
Fig. 3B auch eine Verschiebung 11 bezüglich der re
gulären Ausrichtungs-Orientierung 8, welche parallel
zu der in Fig. 3A gezeigten Ausrichtungs-Orientierung
ist. Aufgrund dieser Verschiebung 11 wird das linear
polarisierte Licht nicht vollständig von den Farb
stoff-Molekülen 6 absorbiert, mit der Folge, daß
eine geringe Menge Streulicht nach außen gelangt. Das
Bezugszeichen 10 in Fig. 3A und 3B bedeutet die
Polarisationsrichtung des Lichts 3, welches von der
Polarisatorplatte 2 linear polarisiert wurde.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, unterscheidet sich die
polarisierte Richtung des Lichts, welches in der
Flüssigkristallzelle 4 doppelt gebrochen wurde, von
der ursprünglichen Polarisationsrichtung, und zwar
aufgrund der Anisotropie des Brechwertes der unregel
mäßig orientierten Flüssigkristall-Moleküle 5. Daher
tritt eine Verschiebung zwischen den Farbstoff-
Molekülen und der Polarisationsrichtung des doppelt
gebrochenen Lichts deutlicher in Erscheinung, so
daß als abgegebenes Licht 14 ein Gemisch aus Streu
lichtkomponenten 12 und doppelt gebrochenen, jedoch
nicht-absorbierten Komponenten 13 existiert, wodurch
der ausgeschaltete Zustand des Verschlusses unvoll
kommen wird.
Wenn der Flüssigkristall-Lichtverschluß den Ein-Aus-
Schaltvorgang wiederholt, ist das genannte Phänomen
bei einem einzelnen Ausschaltvorgang anders als bei
kontinuierlichen Ausschaltvorgängen. Kurz gesagt: die
austretende Lichtmenge ist bei kontinuierlichem Aus
schalten größer als bei einem einzelnen Ausschalt
vorgang, und der Pegel ändert sich in Abhängigkeit
der Temperatur.
In der DE-OS 30 04 764 ist ein Flüssigkristall-Lichtver
schluß vom Gast-Wirt-Typ beschrieben, bei dem zwischen
Lichtquelle und Flüssigkristallquelle eine Polarisationsplat
te angeordnet sein kann. Erwähnt ist in der DE-OS, daß im
Idealfall, d. h. bei perfekter homöothroper Orientierung
(senkrecht zur Plattenebene) der Moleküle des dichroiti
schen Farbstoffs kein Eintrittspolarisator nötig ist.
In der DE-OS 32 34 110 ist eine Farb-Flüssigkristall-Dar
stellungsvorrichtung beschrieben, von der gewisse Ausfüh
rungsformen Gast-Wirt-Systeme, ein anderer Teil der Ausfüh
rungsformen verzwirnte oder gedrehte nematische Systeme
sind (also Systeme vom sogenannten GH-Typ einerseits und
vom sogenannten TN-Typ andererseits). Die Anzeigezellen
vom TN-Typ können auch als Lichtverschlüsse verwendet wer
den, wozu dann auf beiden Seiten der Zelle Polarisator
platten vorhanden sind.
Basierend auf der Kenntnis, daß bei Flüssigkristall-Licht
verschlüssen vom Gast-Wirt-Typ aufgrund nicht vollständig
absorbierten Lichts innerhalb der Zelle auch bei geschlos
senem Verschluß Licht durch die Zelle hindurchdringt,
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Flüssig
kristall-Lichtverschluß vom Gast-Wirt-Typ anzugeben, bei
dem ein unerwünschter Lichtdurchtritt weitestgehend aus
geschaltet wird, insbesondere ein Durchtritt von Licht,
der verursacht wird durch eine Orientierung-Verschiebung
bei Anlegen eines hochfrequenten Signals an die Elektroden
der Zelle, oder eines eine bestimmte Orientierung aufwei
senden elektrischen Feldes, wenn das Flüssigkristallma
terial ein ferroelektrisches Material ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. im Anspruch
3 angegebene Erfindung gelöst.
Durch die zweite Polarisatorplatte, die zusammen mit der er
sten Polarisatorplatte die Flüssigkristallzelle einschließt,
wird innerhalb der geschlossenen Zelle nicht absorbiertes
Licht gesperrt, so daß der Lichtverschluß im geschlossenen
Zustand praktisch kein Licht durchläßt. Die Erfindung ba
siert auf der Erkenntnis, daß es beim Anlegen eines bestimm
ten Steuersignals, zum Beispiel eines hochfrequenten Steuer
signals, an die Elektroden zu einer Verschiebung der Mole
kül-Orientierung gegenüber der idealen Orientierung kommt,
mit der Folge, daß ein Teil des Lichts mit geänderter Pola
risierung aus der Flüssigkristallzelle austritt. Das austre
tende Licht enthält eine Komponente, die senkrecht zur Po
larisierungsebene der ersten Polarisatorplatte verläuft.
Diese Komponente wird durch die zweite Polarisatorplatte,
die praktisch parallel zur ersten Polarisatorplatte orientiert
ist, gesperrt.
In der US-PS 38 64 022 ist eine farbumschalt
bare Flüssigkristallzelle beschrieben, die in einer speziel
len Ausführungsform zwei Polarisatorplatten auf beiden Seiten
der Zelle besitzt. Die beiden Polarisatorplatten sind hier
jedoch senkrecht zueinander orientiert, im Gegensatz zur
Erfindung, bei der die Polarisatorplatten parallel zueinan
der orientiert sind.
In der CH-6 46 564 A1 ist eine Flüssigkristallzelle beschrie
ben, deren Elektroden durch ein Signal mit einem Frequenzge
misch angesteuert werden, jedoch sind keine Polarisatorplat
ten auf beiden Seiten der Zelle vorgesehen.
Der EP 1 21 305 A2 läßt sich eine Mehrfarben-Flüssigkristall
anzeige entnehmen, die eine Zelle mit nematischem Flüssig
kristallmaterial enthält, welchem ein dichroitischer Farb
stoff beigemengt ist. Es ist möglich, zwei sich kreuzende
Polarisatorfilter zu verwenden, um aus polarisiertem weißen
Licht eine bestimmte Farbe zu erzielen. Die Anordnung kann
parallel orientierten Polarisatorplatten auf der Eingangs
seite und der Ausgangsseite der Zelle läßt sich dieser
Maßnahme also nicht entnehmen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an
hand von Figuren näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1A und 1B eine Skizze des Hauptteils eines herkömm
lichen Flüssigkristall-Lichtverschlusses,
Fig. 2 eine Skizze des Hauptteils eines erfindungs
gemäßen Flüssigkristall-Lichtverschlusses,
Fig. 3A und 3B schematisch das Verhalten von zwei
farbigen Farbstoff-Molekülen,
Fig. 4 eine Skizze des Hauptteils eines her
kömmlichen Flüssigkristall-Lichtver
schlusses,
Fig. 5 die Anordnung des Aufzeichnungsgeräts,
bei dem der erfindungsgemäße Flüssig
kristall-Lichtverschluß einsetzbar ist,
Fig. 6 eine Anordnung des erfindungsgemäßen
Lichtverschlusses,
Fig. 7A ein Impulsdiagramm für Zwei-Frequenz
treiberimpulse,
Fig. 7B bis 7D Kennlinien für Lichtdurchlaßmengen,
Fig. 8 eine Kennlinie des durch eine Flüssig
kristallzelle durchstreuenden Lichts,
und
Fig. 9A und 9B Skizzen, welche die Ausrichtung von
ferroelektrischen Flüssigkristall-
Molekülen veranschaulichen.
Fig. 5 zeigt anhand einer Skizze die Anordnung eines
Aufzeichnungsgeräts, bei dem ein erfindungsgemäßer
Flüssigkristall-Lichtverschluß einsetzbar ist. Die
Anordnung enthält eine Lichtquelle 15, einen erfin
dungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtverschluß 16,
ein Abbildungsobjektiv 17, eine photoempfindliche
Trommel 18 und eine Aufladevorrichtung 19. Der
Flüssigkristall-Lichtverschluß 16 besitzt mehrere
Mikroverschlüsse 20 der Art, wie sie in Fig. 6 darge
stellt sind.
Eine nicht dargestellte Heizvorrichtung heizt den
Flüssigkristall-Lichtverschluß 16 auf eine vorgegebene
Temperatur auf und ist dazu in dem Flüssigkristall-
Lichtverschluß 16 untergebracht. Das Aufzeichnen mit
dem Gerät erfolgt derart, daß das von der Lichtquelle
15 abgegebene Licht in die Mikroverschlüsse 20 des
Verschlusses 16 eintritt und die Mikroverschlüsse 20
von einer (nicht gezeigten) Steuerschaltung derart
angesteuert werden, daß sie selektiv nach Maßgabe der
obenerwähnten Zwei-Frequenz-Treibersignale geöffnet
und geschlossen werden, mit der Folge, daß das die
geöffneten Mikroverschlüsse 20 passierende Licht auf
eine photoempfindliche Fläche 18 a der photoempfind
lichen Trommel 18 fällt, nachdem es durch das Objektiv
17 gelangt ist. Durch dieses Licht wird ein Abbild
erzeugt, dessen Größe von der Größe der Mikrover
schlüsse 20 abhängt, durch die das Licht hindurchge
gangen ist.
Die photoempfindliche Fläche 18 a wird ansprechend auf
die aufzuzeichnenden Signale belichtet, und die vorab
gleichförmig auf die Trommel 18 mit Hilfe der Vor
richtung 19 aufgebrachte Ladung verschwindet nach
Maßgabe der Belichtungsmenge, wodurch ein statisches,
latentes Bild erzeugt wird. Dieses latente Bild wird
wie bei einem Kopiergerät herkömmlicher Art weiter
verarbeitet.
Die Anordnung eines Mikroverschlusses 20 in dem
Flüssigkristall-Lichtverschluß 16 zum Sperren und
Durchlassen von Licht während des Aufzeichnungs
vorgangs ist in Fig. 2 gezeigt, wo Polarisatorplatten
22 und 23 vor und hinter einer Flüssigkristallzelle 21
angeordnet sind, und wo die Polarisationsrichtungen
beider Polarisatorplatten parallel zur Ausrichtungs
orientierung der Flüssigkristallzelle 21 verlaufen.
Diese Anordnung soll verhindern, daß diejenigen
Komponenten, die im ausgeschalteten Zustand durch
Doppelbrechung in dem herkömmlichen Lichtverschluß
erzeugt werden, durchstreuen. Dazu befindet sich die
Polarisatorplatte 23 als zusätzliches Element auf
der Lichtaustrittsseite der Flüssigkristallzelle 21.
Um den Zustand einer Komponente 24, welche verursacht
wird durch Doppelbrechung in der Flüssigkristallzelle
21 nach Fig. 2, zu bestätigen, soll beschrieben wer
den, wie die Polarisatorplatte 23 auf der Lichtaus
trittsseite der Flüssigkristallzelle 21 derart ange
ordnet wird, daß die Polarisationsrichtung der
Platte 23 beispielsweise senkrecht zu der Polarisations
richtung 25 der Polarisatorplatte 22 steht.
Die Temperaturkennlinien der während eines Zyklus T W
auftretenden Lichtmenge bei Anlegen von Ein- und
Aus-Treibersignalen 30 und 31 im Rahmen der Zwei-
Frequenz-Ansteuerung gemäß Fig. 7A sind in Fig. 8
durch die Bezugszeichen 32 und 33 bezeichnet.
Wenn das Licht beim Durchgang durch die Flüssigkristall
zelle 21 nicht doppelt gebrochen wird, hängt die
austretende Lichtmenge dann, wenn die Polarisator
platte 23 senkrecht zur Polarisatorplatte 22 ange
ordnet wird, nicht vom Zustand der Flüssigkristall-
Moleküle 26 oder der Farbstoff-Moleküle 27 ab,
sondern gleicht dem orthogonalen Lichtdurchgangs
verhältnis der Polarisatorplatten 22 und 23. Dieser
Wert ändert sich abhängig von der Polarisatorplatte,
jedoch in der Größenordnung von einigen Prozenten.
Wie Fig. 8 zeigt, existiert jedoch ein Temperatur
bereich, in welchem die zur Ausschaltzeit aus
tretende Lichtmenge 33 ungewöhnlich höher ansteigt,
als die während der Einschaltzeit austretende Licht
menge 32. Dieser Temperaturbereich liegt zwischen
44°C und 53°C, wie aus Fig. 8 hervorgeht. Außerdem
beträgt der Spitzenwert mehr als 15% der während
der Einschaltzeit austretenden Lichtmenge gemäß
Fig. 1B, und man kann verstehen, wie groß die durch
Doppelbrechung gemäß Fig. 4 verursachte Komponente
13 ist. Außerdem entspricht dieser Temperaturbereich
im wesentlichen einem Bereich, auf den das Flüssig
kristall-Material durch die (nicht gezeigte) Heiz
vorrichtung zur Erzielung einer hohen Ansprechge
schwindigkeit aufgeheizt wird, und dieser Temperatur
bereich läßt sich bei der Verwendung des Flüssig
kristall-Materials als Verschluß nicht umgehen.
Diejenige Änderung der durchgelassenen Lichtmenge,
die verursacht wird durch die Verschiebung der Farb
stoff-Moleküle aus ihrer regulären Ausrichtungs
orientierung, wenn die Flüssigkristall-Moleküle aus
der regulären Orientierung in die homöotrope Aus
richtung verschoben werden (Fig. 3B), ist relativ
zur Temperatur stabil und schmal, wie in Fig. 8 durch
das Bezugszeichen 32 angedeutet ist. Es ist im
wesentlichen das gleiche, als ob keine Verschiebung
verursacht würde (Fig. 1A), und es entstehend dabei
keine Probleme.
Erfindungsgemäß befindet sich daher die Polarisations
platte 23, deren Polarisationsrichtung 29 parallel zu
derjenigen der Polarisatorplatte 22 an der Lichtein
trittsseite verläuft, auf der Lichtaustrittsseite,
um die Komponente 24 zu absorbieren, die durch die
oben erwähnte Doppelbrechung verursacht wird.
Die Komponente 24, verursacht durch die Doppel
brechung, wird von der Polarisatorplatte 23 absor
biert, wodurch das austretende Licht 28 auf eine
kleine Menge Streulicht reduziert wird.
Obschon ein anderes Arbeitsmodell beim Einschalten
des Flüssigkristall-Lichtverschlusses 16 nicht darge
stellt ist, wird das ausgetretene Licht lediglich
von dem Parallellicht-Durchlaßverhältnis einer
weiteren (nicht gezeigten) Polarisatorplatte gedämpft,
deren Polarisationsrichtung parallel zu der
Schwingungsrichtung dieser Polarisatorplatte ist.
Dieses Parallellicht-Durchlaßverhältnis beträgt etwa
85%, was einem in der Praxis brauchbaren Wert ent
spricht.
Fig. 7B bis 7D zeigen elektrooptische Ansprech-Kenn
linien für den erfindungsgemäßen Flüssigkristall-
Lichtverschluß 16 einerseits und einen herkömmlichen
Verschluß andererseits.
Fig. 7B zeigt vier Aussteuerintervalle für den
Flüssigkristall-Lichtverschluß im Anschluß an ein
Einsteuerintervall. Fig. 7C und 7D zeigen das
elektrooptische Ansprechverhalten bei einem her
kömmlichen Flüssigkristall-Verschluß bzw. bei dem
Flüssigkristall-Verschluß 16 gemäß der Erfindung.
Das Lichtdurchlaßverhältnis im Ausschaltintervall ist
in seinem Pegel bezüglich der Temperatur in dem
herkömmlichen Lichtverschluß instabil, während das
Lichtdurchlaßverhältnis bei dem erfindungsgemäßen
Flüssigkristall-Lichtverschluß im Ausschaltintervall
einen sehr stabilen Pegel aufweist und das Ein/Aus-
Verhältnis um etwa 15% gegenüber dem herkömmlichen
Verschluß verbessert werden kann aufgrund der Reduzie
rung des während der Ausschaltzeit verringerten
Lichtaustritt.
Obschon bei der oben beschriebenen Ausführungsform
ein Flüssigkristall-Material als Wirt-Flüssigkeit
verwendet wird, dessen dielektrische Anisotropie sich
abhängig von der Frequenz der Treiberspannung ändert,
können auch Ferroelektrizität aufweisende Chiral-
Seifenerde-Flüssigkristalle verwendet werden, wie
beispielsweise DOBAMBC (p-decyloxybenzyliden-p′-
amino-2-methylbuthyl-cinnamat) und HOBAMBC (p-hexyl
oxybenzyliden-p′-amino-2-methylbuthyl-cinnamat). Wie
im Fall des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels
werden diese ferroelektrischen Flüssigkristalle zu
sammen mit dem zweifarbigen Farbstoff dicht ver
schlossen in homogener Anordnung zwischen dem Paar
von transparenten Substraten angeordnet, wobei die
Substrate durch Laminieren einer transparenten
Elektrode und eines Ausrichtfilms auf einander zuge
wandten Innenflächen gebildet werden. Das ferro
elektrische Flüssigkristall-Material, welches homogen
angeordnet ist, ändert seine homogene Ausrichtung in
Abhängigkeit der Richtung des über die transparente
Elektrode angelegten elektrischen Feldes. Die Längs
achsen der Flüssigkristall-Moleküle 5 werden entlang
der Ausrichtungs-Orientierungsrichtung O, in welcher
der Ausrichtfilm orientiert ist (siehe Fig. 9A) in
Abhängigkeit der Richtung eines elektrischen Feldes E
gerichtet, während sie um einige 10° aus der Aus
richtungs-Orientierung O (Fig. 9B) verschoben werden,
wenn ein elektrisches Feld E′ angelegt wird, dessen
Richtung derjenigen des elektrischen Feldes E ent
gegengesetzt ist. Daher können bei dem obigen Aus
führungsbeispiel Polarisatorplatten in vielerlei
Weisen angeordnet werden. Bei der einen Möglichkeit
wird die Polarisationsrichtung der zwei Polarisator
platten in Übereinstimmung gebracht mit einer Richtung
L, in der die Flüssigkristall-Moleküle ausgerichtet
sind, wenn das elektrische Feld E angelegt wird, d. h.
entsprechend der Ausrichtungs-Orientierung O, die
in Fig. 9A durch eine durchgehende Linie P gekennzeich
net ist. In diesem Fall repräsentiert der Zustand,
in welchem das elektrische Feld E angelegt wird, den
ausgeschalteten Zustand, während das angelegte
elektrische Feld E′ den eingeschalteten Zustand
repräsentiert. Eine zweite Möglichkeit besteht darin,
die Polarisationsrichtung der zwei Polarisatorplatten
senkrecht zu der Ausrichtungs-Orientierung O anzuord
nen, wie in Fig. 9A durch eine gestrichelte Linie P′
angedeutet ist. In diesem Fall repräsentiert das ange
legte elektrische Feld E den Ein-Zustand, und das
elektrische Feld E′ repräsentiert den Aus-Zustand. Eine
dritte Möglichkeit besteht darin, die Polarisations
richtung der zwei Polarisatorplatten mit der Richtung
L′ zusammenfallen zu lassen, in welcher die Flüssig
kristall-Moleküle ausgerichtet werden, wenn das
elektrische Feld E′ angelegt wird, was in Fig. 9B durch
die ausgezogen Linie P dargestellt ist. In diesem
Fall repräsentiert das elektrische Feld E den Ein-Zu
stand, während das elektrische Feld E′ den Aus-Zustand
repräsentiert. Ein vierter Weg schließlich besteht
darin, die Polarisationsrichtung der zwei Polarisator
platten senkrecht zur Richtung L′ anzuordnen, was in
Fig. 9B durch die gestrichelte Linie P′ dargestellt
ist. In diesem Fall entspricht das elektrische Feld E
dem Aus-Zustand, während das angelegte elektrische
Feld E′ dem Ein-Zustand entspricht.
Obschon zwischen den Flüssigkristall-Molekülen 5 und
den Farbstoff-Molekülen 6 eine Ausrichtungs-Verschie
bung verursacht wird, wenn bei diesem Flüssigkristall-
Lichtverschluß ein abwechselndes und kontinuierliches
Ein- und Ausschalten erfolgt, läßt sich jegliches
Anwachsen der durchgelassenen Lichtmenge, resultierend
aus der Ausrichtungs-Verschiebung, durch die
Polarisatorplatte auf der Seite des Lichtaustritts
steuern bzw. reduzieren.
Betrachtet man die Eigenschaften der gesamten Anord
nung, so wird die auf der Lichtaustrittsseite ange
ordnete Polarisatorplatte so gewählt, daß sie eine
etwa geringe Polarisationsfähigkeit, aber ein hohes
Licht-Durchlaßverhältnis besitzt. Die Reduzierung
der Lichtmenge beim Ein-Steuern des Flüssigkristall-
Lichtverschlusses läßt sich auf diese Weise kompensie
ren, und man kann dünnere Polarisatorplatten sowie
solche Platten verwenden, welche UV-Strahlen abhalten.
Die auf der Lichteintrittsseite befindliche Polari
satorplatte kann bei Bedarf mit einem angemessenen
Winkel abgeschrägt sein.
Durch die vorliegende Erfindung läßt sich jegliche
Zunahme der im ausgeschalteten Zustand durch den
Verschluß hindurch gelangenden Lichtmenge, verursacht
durch die Ausrichtungs-Verschiebung zwischen den
Flüssigkristall-Molekülen und den Farbstoff-Molekülen
bei Ansteuerung der Verschlusses beherrschen, und
die Menge des durchgelassenen Lichts läßt sich dadurch
vergleichmäßigen, daß man auf der Lichtaustrittsseite
der Flüssigkristallzellen die Polarisatorplatte anord
net. Hierdurch erhält man eine verbesserte, stabile
Qualität der aufgezeichneten Bilder. Speziell bei
Flüssigkristall-Lichtverschlüssen, bei denen als
Wirt-Flüssigkristall ein Material verwendet wird,
dessen dielektrische Anisotropie abhängig von der
Frequenz des angelegten elektrischen Feldes ändert,
läßt sich eine akkumulierte Zunahme der im Ausschalt
zustand der Mikroverschüsse durchgelassenen Lichtmenge
vermeiden, und man erhält einen stabilen wiederholten
Ausschaltbetrieb, bei dem die Menge des durchge
lassenen Lichts beim einmaligen Ausschaltzustand
genauso groß ist wie beim kontinuierlichen Ausschalten.
Außerdem läßt sich das Ein/Aus-Verhältnis der durch
gelassenen Lichtmenge um etwa 15% heraufsetzen. Dies
ermöglicht die Aufzeichnung von Bildern mit feinen
Umrißlinien, so daß man insgesamt Bilder verbesserter
Qualität erhält.
Claims (3)
1. Flüssigkristall-Lichtverschluß vom Gast-Wirt-Typ
zur Anordnung zwischen einer Lichtquelle und einem photo
empfindlichen Körper, umfassend die Merkmale:
- a) zwei im wesentlichen transparente Platten, von denen jede mit einer Elektrode ausgestattet ist,
- b) eine erste Polarisatorplatte (22), die sich zwischen einer der transparenten Platten und der Lichtquelle be findet,
- c) ein Gemisch aus einem Flüssigkristallmaterial (26), das sich eingeschlossen zwischen den beiden transparenten Platten, als Wirt-Material verhält, und eines dichroi tischen Farbstoffs (27), der sich, eingeschlossen zwi schen den Platten aus Gast-Material verhält,
- d) das Flüssigkristallmaterial (26) spricht auf das Anle gen eines hochfrequenten Signals (f H) an die Elektroden an, indem es eine erste Ausrichtung erfährt, die im we sentlichen parallel zur Polarisierungsrichtung der er sten Polarisatorplatte entsprechend einer Orientierungs richtungs-Behandlung der beiden transparenten Platten verläuft, so daß der Lichtdurchtritt durch den Verschluß verhindert wird, und welches auf das Anlegen eines nie derfrequenten Signals (F L ) an die Elektroden anspricht, indem es eine zweite Ausrichtung erfährt, die etwa senk recht zu der Polarisierungsrichtung verläuft, um so den Durchtritt von Licht durch den Lichtverschluß zu ermögli chen,
- e) die Elektroden empfangen ein Signal, welches sich aus dem hochfrequenten Signal und/oder dem niederfrequenten Signal zusammensetzt und einer Aufzeichnungsinformation entspricht, so daß der Lichtdurchlaß von der Lichtquelle zu dem photoempfindlichen Körper gesteuert wird von le diglich der Absorption von Licht seitens des dichroiti schen Farbstoffs, und
- f) zwischen der anderen transparenten Platte und dem photo empfindlichen Körper befindet sich eine zweite Polarisa torplatte (23), deren Polarisationsrichtung im wesentli chen parallel zu derjenigen der ersten Polarisatorplatte (22) ist, und die dazu dient, Licht abzufangen, welches durch das Gemisch zwischen den Platten gelangt und nicht von dem dichroitischen Farbstoff absorbiert wird, verur sacht durch eine größere Verschiebung der ersten Orien tierung während des Anlegens des hochfrequenten Signals.
2. Flüssigkristall-Lichtverschluß nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß das Flüssig
kristallmaterial (26) aufheizbar ist, um durch eine Tempera
turerhöhung des Flüssigkristallmaterials auf einen bestimm
ten Wert und durch Halten der Temperatur die Arbeitsgeschwin
digkeit des Lichtverschlusses zu erhöhen.
3. Flüssigkristall-Lichtverschluß vom Gast-Wirt-Typ
zur Anordnung zwischen einer Lichtquelle und einem photo
empfindlichen Körper, umfassend die Merkmale:
- a) zwei im wesentlichen transparente Platten, von denen je de mit einer Elektrode ausgestattet ist,
- b) eine erste Polarisatorplatte (22), die sich zwischen einer der transparenten Platten und der Lichtquelle befindet,
- c) ein Gemisch aus einem Flüssigkristallmaterial (26), das sich, eingeschlossen zwischen den beiden transparenten Platten, als Wirts-Material verhält, und eines dichroiti schen Farbstoffs (27), der sich, eingeschlossen zwischen den Platten, als Gast-Material verhält,
- d) das Flüssigkristallmaterial (26) ist ein ferroelektri sches Flüssigkristallmaterial, und bei Anlegen eines elektrischen Feldes verläuft die Polarisationsrichtung der ersten Polarisatorplatte entweder parallel zu der Richtung der Molekülausrichtung des Flüssigkristall- Materials, oder etwa senkrecht zu der Richtung der Mo lekülausrichtung des Flüssigkristall-Materials, ent sprechend einer Orientierungsrichtungs-Behandlung der beiden transparenten Platten,
- e) die Elektroden empfangen ein Signal, das einer Aufzeich nungsinformation entspricht, so daß der Lichtdurchlaß von der Lichtquelle zu dem photoempfindlichen Körper ge steuert wird von lediglich der Absorption von Licht seitens des dichroitischen Farbstoffs, und
- f) zwischen der anderen transparenten Seite und dem photo empfindlichen Körper befindet sich eine zweite Polarisa torplatte (23), deren Polarisationsrichtung im wesentli chen parallel zu derjenigen der ersten Polarisatorplatte (22) ist, und die dazu dient, Licht abzufangen, welches durch das Gemisch zwischen den Platten gelangt und nicht von dem dichroitischen Farbstoff absorbiert wird.
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