Жидкокристаллический элемент

Жидкокристаллический элемент

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (6I) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 0206.76 (2!) 2365256/25 (23) Приоритет — (32) 05.06. 75 (31) 584083 (33) США

Опубликовано 150480,Бюллетень № 14

Дата опубликования опнсання 20. 04. 80

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 728731 (5!) М. Кл.

С 02 Р 1/13

Государственный комитет.ССС Р по делам изобретений н открытий (53) УДК 532.783 (088. 8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Джерард Джон Спрокел (СИА) Иностранная фирма Интернэшнл Бизнес Машинз Корпорейшн (CIIIA) (71) Заявитель (54) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИИ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к жидкокристаллическим элементам, в частности к устройствам с термической адресацией, имеющим слой дл я поглощения э нергии в инфракрасном диапазоне, и может о быть использовано в устройствах отображения информации.

Устройства с термической записью на слоях жидкого кристалла весьма выгодны, поскольку количество тепла, требующееся для фазового перехода, мало по сравнению со скрытой теплотой плавления типичных органических компаундов. Для локального нагре- (5 ва участков слоя жидкого кристалла

; асто используются. инфракрасные световые пучки. Однако. известные жидкие кристаллы практически прозрачны ь области инфракрасного спектра. В результате энергия инфракрасного светового пучка поглощается не в слое жидкого кристалла, а в располагающейся по обе стороны от него гораздо более толстой стеклянной подложке. Обычно стеклянная подложка и жи-,кий кристалл совместно поглощают не более 10 †1 энергии светового пучка, причем большая часть этой энергии поглощается стеклом (1). зо

Ближайшим к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является жидкокристаллический элемент, содержащий слой жидкого кристалла, помещенного между двумя стеклянными подложками, на внутренних сторонах которых имеются прозрачные электроды, при этом в состав жидкого кристалла введены добавки, повышающие поглощение световой энергии в инфракрасной части спектра (2).

Присутствие взвешенных поглотителей в ячейках жидких кристаллов отрицательно влияет на некоторые их свойства °

Однако эти красители обычно поглощают больше энергии в видимой области спектра, чем в инфракрасной области. В результате жидкокристаллический элемент приобретает однотонную окраску, что снижает выигрыа в поглощении инфракрасного излучения. Введение добавок может приводить к изменению электрических свойств жидкого кристалла, поскольку добавки, в основном, являются солями.

Возможно использование чекоторых соединений, типа комплексов бис (дитиобензил) никель, которые, как было обнаружено. поглощают, энергию в ин728731.$

М1 Q

20

25 (СНЪ) 2N

14(СНз) г

Фталоциан ин никеля

Слой жидкого кристалла 2, электроды 3, 4 и.поглощающий слой 5 заключены между стеклянными подложками 6 и 7.

Изображенный на фиг, 2 жидкокристаллический элемент 8 содержит поглощающие слои 9 и 10, расположенные по обеим сторонам от слоя жидкого кристалла 11. Прозрачные электроды и 12 и 13 находятся в контакте с поглощающими слоями 9 и 10. Проводящие электроды 12 и 13 нанесены на стек60 лянные подложки 14 и 15.

В поглощающих слоях содержится краситель, например продукт реакции между никелевым комплексом и полиамидом, обеспечивающий поглощение от

65 60 до 70% в каждом слое. Полное пофракрасной части спектра и не поглощают в видимой области. Однако обычно полоса поглощения этих соединений узкая и раствор этого соединения в

N-метилпирролидиноне сильно поглощает на длинах волн 940 нм, но очень .слабо поглоцает на длинах волн 850 нм т. е. на длине волн лазера на арсениде галлия ° В результате такой раствор не может поглотить достаточное для термической записи количество энергии излучения на арсениде галлия.

Целью изобретения является повышение чувствительности к тепловому воздействию инфракрасного излучения.

Цель достигается тем, что предлагаемый жидкокристаллический элемент снабжен, по крайней мере, одним поглощающим слоем из вещества с эффективным поглощением инфракрасного изЛучения и меньшим поглощением энергии видимого излучения, причем поглощающий слой находится в тепловом контакте со слоем жидкого кристалла.

Примером поглощающего слоя служит продукт реакции между комплексным никелевым соединением, например бис (дитиобензил) никелем, и полиамидом.

Такой слой поглощает не менее 90% на длине волны лазера на арсениде галлия, тогда как величина пропускания в видимой области спектра составляет не менее 80%.

Жидкокристаллический элемент может также содержать два поглощающих слоя, которые могут находиться по обе стороны от слоя жидкого кристалла и, в частности, между прозрачными электродами и стеклянными подложками, Оба поглощающих слоя содержат продукт реакции между бис (дитиобензил) никелем и полиамидом.

На фиг. 1 показан жидкокристаллический элемент, работающий на просвет, поперечное сечение; на фиг. 2 и

3 — то же, другие варианты; на фиг. 4 — график, иллюстрирующий поглоцаюцую способность продукта реакции между бис (битиобензил) никелем и полиамидом.

Жидкокристаллический элемент 1 (фиг. 1) содержит слой жидкого кристалла 2. Может быть использовано любое подходящее жидкокристаллическое вещество. Примерами таких веществ могу1 служить и-октилцианобифенил и

era гомологи. По обе стороны от жидкого, кристаллического слоя 2 располо жены прозрачные электроды 3 и 4, выполненные, наприМер, из смеси окиси

° олова и окиси индия. Поглощающий сло

5 расположен между прозрачным элект родом 4 и слоем жидкого кристалл.а„

Поглощающий слой 5 может быть расположен либо непосредственно в контакте со слоем жидкого кристалла, либо отделен от него проводяцим электродом. Слой 5 интенсивно поглощает энергию в определенной узкой области инфракрасного спектра и относительно небольшую энергию в видимом спектре о (3500-7000 А ). В предпочтительном варианте осуществления изобретения поглощающий слой 5 — это продукт реакции бис (дитиобензил) никеля, имеющего структуру и полиамида. Продукт этой реакции особенно хорошо подходит для поглощения излучения лазера на арсениде галлия с длинами волн от 850 до

875 нм и в то же время пропускает видимый свет. бис (диметиламинодитиобензил) никель бис (дитиооктадион 4, 5 ) никель

728731 глощение, достигаемое при использовании двух проводящих слоев, составляет около 90%.

Преимущество использования двух поглощающих слоев заключается в том, что нагрев может происходить с обеих

2S гладкими, что улучшает обций вид по сравнению с толстыми слоями, которые могут иметь матовую поверхность.

На фиг. 3 изображен жидкокристаллический элемент 16 с прозрачными электродами 17 и 18, расположенными по обеим сторонам слоя жидкого крис.талла 19. Поглоцаюцие слои 20 и 21 помещены между прозрачными электродами 17 и 18 и стеклянными подложками 22 и 23. Различие между элементаЗО

35 ми, показанными на фиг. 2 и 3, заключается в расположении поглоцающих слоев по отношению к прозрачным электродам и к слою жидкого кристалла. а

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является устройство, показанное на фиг..3, потому что в нем отсутствуют диэлектрические потерн в поглощаюцем слое, имеющиеся в устройстве, изображенном на фиг 2.

Это дает воэможность производить стирание с помощью более низкого напряжения. Обычно напряжения стирания таких элементов примерно на 40% ниже. gp

Например, для стирания изображения на элементе по фиг..2 требуется напряжение около 90 В, а для элемента по фиг. 3 — около 40 B.

На фиг. 4 приведена спектральная характеристика прореагировавшей и непрореагировавшей смеси бис (дитиобензил) никеля и полиамида. Непрореагировавшая смесь в N-метилпирролидиноне, как показано на кривой 24, характеризуется значительным поглощением на длине волны 940 нм. После термообработки при 160 С в течение получаса прореагировавшая смесь интенсивно поглощает на 880 нм длине волны лазера сторон слоя жидкого кристалла. В результате тепло проникает в слой жидкого кристалла с большей скоростью и поэтому уменьшается время адресации. Например, типичное время адресации двухслойного устройства,изображенного на фиг. 2, составляет около

25 мкс, для однослойного устройства, приведенного на фиг. 1-40 мкс.

Использование двух поглощаюцих слоев обеспечивает воэможность уменьшения концентрации красителя в каждом слое и/или воэможность уменьшения толщины слоя. Эти красители обладают относительно малой растворимостью, так что использование малых ° 2О концентраций помогает избежать трудностей, связанных с кристаллизацией частиц в растворе. Кроме того, желательно использование более тонких поглощающих слоев, поскольку такие слои оказываются более плоскими и на арсеннде галлия. Это свойство иллюстрируется кривой 25.

Пример 1. 37 мг бис (дитиобензил) никеля растворяют в 500 мл горячего N-метилпирролидинона. Этот раствор разбавляют так, чтобы на тысячу частей растворителя содержалась одна часть бис (дитиобензил) никеля.

Разбавленный раствор имеет максимальное поглощение на 940 нм с оптической плотностью, равной 0,65 на толщине в 10 мм. Поглощение на 850 нм дает оптическую плотность равную 0,2, т. е. почти полную прозрачность. Горячий раствор смешивают с 500 мг полиамида (R C5057, выпущен Дюпоном). Раствор охлаждают и затем фильтруют.

Спектр поглощения полученного раство ра практически такой же, как и перед добавлением полиамида.

Для изготовления пленки толщиной в 1 мкм получающуюся смесь наносят на горячую подложку методом центрифугирования и подвергают термообработке при 180 С в течение получаса. Эта . пленка имеет оптическую плотность, равную 0,9 при 875 нм и 0,85 при

850 нм. Такая пленка поглощает 85% излучения лазера на арсениде галлия, работающего в непрерывном режиме при

77 К. Оптическая плотность ее в видимом спектре составляет от 0,1 до 0,2 °

Пленку исследуют под микроскопом и при этом не обнаруживают никаких признаков выпадения кристаллов. Затем пленку проверяют с помощью проекционной системы, и она дает чистый фон.

Пример 2. Пленку изготавливают из продукта реакции между бис (диметиламинодитиобензил) никелем и полиамидом по тем же этапам, что и в примере 1. Максимум поглощения для не прошедшегo e K HM e T cooTветствовал 1,12-1,15 нм. Диапазон поглощения сдвигается после термообработки, приводя к широкой полосе поглощения в области 1,0 нм. Этот поглощающий слой особенно полезен для инфракрасных лазеров на арсениде галлия, излучающих энергию на 1,06 нм.

Было изготовлено несколько. образцов пленки с поглощением 40 и 60% при

1,06 нм.

Пример 3. Поглощающую пленку изготавливают из раствора, содержащего 100 мг бис (дитиооктадион 4,5) никеля, 1 мл N-метилпирролидинона и

2 r полиамида по этапам, описанным в примере 1. Пленка из продукта реакции сильно поглощает между 0,7 и 0,9 нм.

Термоустойчивость э той пленки была низкая и она легко разрушалась пучком лазера.

Пример .4. Было изготовлено устройство со структурой, показанной на фиг. 3, Поглощающие слои выполнены с использованием продукта реакции между бис (дитиобрнзил) никеля и по728731

Формула изобретения

Фи@. T

12 дб

1В

21 п

Фиг, 9

Фж5 ИИПИ Заказ 1180/55 Тираж 569 Подписное Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лиамидом и имеют толщину порядка 1 мкм после выдержки при 180 С в течение о получаса. Прозрачные проводящие поверхности выполнены путем напыления окиси индия олова . Эти слои имеют толщину примерно в 1000 А . Толщина стеклянных подложек равна 1,5 мм.

Обращение к устройству производят с помощью пучка лазера на арсениде галлия. Оптическая плотность составляет от 1,2 до 1,4 на 840 нм. Запись страницы на это устройство с использованием лазера проведена приблизительно за 1 с. Затем эта запись стерта за время от 10 до 20 мс напряжением от

40 до 50 В.

Предлагаемый жидкокристаллический 15 элемент позволяет работать при более низких уровнях мощности источника записи, имеет повышенную скорость записи, поскольку энергия записывающего источника эффективно поглощается, Щ и одновременно не увеличиваются потери полезного светового потока.

1. Жидкокристаллический элемент, включающий слой жидкого кристалла, помещенного между двумя стеклянными подложками, на внутренних сторонах которых имеются прозрачные электроды, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности элемента на тепловое воздействие инфракрасного излучения, элемент снабжен, по крайней мере, одним поглоща° ющим слоем из вещества с эффективным поглощением инфракрасного излучения и меньшим поглощением энергии видимого излучения, причем поглощающий слой находится в тепловом контакте со слоем жидкого кристалла.

2. Элемент по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что поглощающий слой содержит продукт реакции комплексного никелевого соединения с полиамидом.

3. Элемент по и. 2, о т л и ч аю шийся тем, что поглощающий слой содержит продукт реакции между бис (дитиобензил) никелем и полиамидом.

4. Элемент по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что он содержит два поглощающих слоя, расположенных по обе стороны от слоя жидкого кристалла.

5. Элемент по и. 4, о т л и ч аю шийся тем, что поглощающие слои расположены между прозрачными электродами и стеклянными подложками.

6. Элемент по п. 4, о т л и ч аю шийся тем, что оба поглощающих слоя содержат продукт реакции между бис (дитиобензил) никелем и пол иамидом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3796999, кл. 340-173, опублик. 1975.

2, Патент США 9 3666947, кл. 250 †, опублик. 1972 (прототип).