DE4004206A1 - Liq. crystal element, useful as rotating polariser etc. - has LC layer on substrate, with electrodes arranged to produce rotating electric field in plane of LC layer - Google Patents

Liq. crystal element, useful as rotating polariser etc. - has LC layer on substrate, with electrodes arranged to produce rotating electric field in plane of LC layer

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Abstract

Liq. crystal (LC) element (I) comprises a LC layer on a substrate, and an arrangement of electrodes (E) to produce an electric field in the LC layer; the novelty is that (E) produces a rotating electric field which is basically parallel to the plane of the LC layer. The LC layer consists of a ferroelectric LC (II) in the smectic phase with individual parallel smectic layers one above the other, pref. a chiral smectic phase with layer thickness smaller than the pitch of the chiral helix; the chiral helix is at least partly twisted by the electric field; LC mol. USE/ADVANTAGE - (I) is useful as an optical element which rotates with the frequency, esp. a rotating polariser; specific applications are as amplitude and/or phase modulators, rotating phase elements with adjsutable phase angle, and for determn. of the phase transition of liq. crystals. The invention provides a device in which the spatial orientation of the LC mols can be adjusted.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristall-Element, umfassend eine Flüssigkristall-Schicht auf einem Träger und eine Elektrodenanordnung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in der Flüssigkristall-Schicht sowie verschiedene Verwendungen dieses Elements.The invention relates to a liquid crystal element, comprising a liquid crystal layer on a support and an electrode arrangement for generating a electric field in the liquid crystal layer as well various uses of this element.

Derartige Flüssigkristall-Elemente sind bekannt und werden derzeit in erster Linie als Anzeigeelemente (Liquid Crystal Display-LCD) eingesetzt. Hierzu besitzt das Flüssigkristall-Element zwei diskrete Zustände, zwischen denen durch entsprechende Ansteuerung der Elektrodenanordnung umgeschaltet werden kann. Die Feldrichtung des elektrischen Feldes ist senkrecht zur Schichtebene - der Träger ist hierzu mit der einen Elektrode und eine die Flüssigkristall-Schicht abdeckende Deckplatte mit der Gegenelektrode versehen. Da sich die Moleküle des Flüssigkristalls aufgrund ihrer dielektrischen Anisotropie jeweils parallel (bei positiver dielektrischer Anisotropie) bzw. senkrecht (bei negativer dielektrischer Anisotropie) zur Feldrichtung auszurichten versuchen, ergeben sich unterschiedliche Molekülorientierungen in den beiden Schaltzuständen. Dementsprechend ändert sich die Raumorientierung der mit der Molekülrichtung verknüpften, als Tensoren beschreibbaren physikalischen Größen. So können sowohl Flüssigkristalle in der nematischen Phase als auch in der smektischen Phase häufig als optisch einachsige Kristalle behandelt werden mit zur Molekülrichtung paralleler optischer Achse. Je nach relativer Orientierung zwischen optischer Achse des Flüssigkristalls und Einstrahlrichtung sowie Polarisationsrichtung eines durch die Flüssigkristall-Schicht hindurchgehenden Lichtstrahls läßt sich eine unterschiedliche Einflußnahme des Flüssigkristall-Elements auf diesen Lichtstrahl in den beiden Schaltzuständen erreichen, insbesondere aufgrund unterschiedlicher Doppelbrechung. Auf diesem Prinzip beruhen beispielsweise die ECB-LCDs (electrically controlled birefringence-LCDs) (Zeitschrift "Kontakte", Darmstadt, 1989 (1), Seiten 34-48, Herausgeber: Merck, insbesondere Seite 42, Fig. 22). Im Falle eines Flüssigkristalls mit optisch aktiver Phase (cholesterische Phase oder chirale smektische Phase) kommt als weitere optische Eigenschaft die der Phasendrehung von eingestrahltem linear polarisierten Licht hinzu. Art und Größe der Phasendrehung hängt wiederum vom Verlauf der Molekülorientierung längs des Lichtstrahlweges ab und kann durch Änderung der Molekülorientierung mittels elektrischer Felder (z. B. beim Umschalten von einem Schaltzustand auf den anderen) beeinflußt werden. Ein auf diesem Prinzip beruhendes LCD-Element ist auf Seite 35 (Fig. 3) der angegebenen Zeitschrift "Kontakte" erläutert. Die Schraubendrehung der optischen Achse wird hier dadurch erzielt, daß Träger und Deckplatte derart beschichtet sind, daß sich der angrenzende Flüssigkristallbereich in einer vorgegebenen Richtung orientiert. Es muß dann lediglich die Deckplatte gegenüber dem Träger verdreht angeordnet werden.Such liquid crystal elements are known and are currently used primarily as display elements (liquid crystal display LCD). For this purpose, the liquid crystal element has two discrete states, between which it is possible to switch over by appropriately controlling the electrode arrangement. The field direction of the electric field is perpendicular to the layer plane - for this purpose the carrier is provided with one electrode and a cover plate covering the liquid crystal layer with the counter electrode. Since the molecules of the liquid crystal try to align themselves parallel (with positive dielectric anisotropy) or perpendicular (with negative dielectric anisotropy) to the field direction due to their dielectric anisotropy, different molecule orientations result in the two switching states. The spatial orientation of the physical quantities linked to the molecular direction and describable as tensors changes accordingly. Thus, both liquid crystals in the nematic phase and in the smectic phase can often be treated as optically uniaxial crystals with an optical axis parallel to the molecular direction. Depending on the relative orientation between the optical axis of the liquid crystal and the direction of radiation and the direction of polarization of a light beam passing through the liquid crystal layer, the liquid crystal element can have a different influence on this light beam in the two switching states, in particular due to different birefringence. The ECB-LCDs (electrically controlled birefringence-LCDs) (magazine "Contacts", Darmstadt, 1989 (1), pages 34-48, publisher: Merck, in particular page 42, FIG. 22) are based on this principle, for example. In the case of a liquid crystal with an optically active phase (cholesteric phase or chiral smectic phase), the phase shift of irradiated linearly polarized light is added as a further optical property. The type and size of the phase rotation in turn depends on the course of the molecular orientation along the light beam path and can be influenced by changing the molecular orientation by means of electrical fields (e.g. when switching from one switching state to the other). An LCD element based on this principle is explained on page 35 ( FIG. 3) of the specified magazine "Contacts". The screw rotation of the optical axis is achieved here in that the carrier and cover plate are coated in such a way that the adjacent liquid crystal region is oriented in a predetermined direction. It is then only necessary to arrange the cover plate rotated relative to the carrier.

Bei Flüssigkristallen in der chiralen smektischen C-Phase beschreiben die Molekülrichtungen aufeinanderfolgender smektischer Schichten eine Art Schraubenbewegung (Helix) auf einem Konus mit für das Flüssigkristallmaterial typischem Konuswinkel. Mit der Molekülrichtung ändert der Polarisations-Vektor P der in dieser Phase auftretenden spontanen Polarisation seine Richtung, so daß sich bei makroskopischen Flüssigkristallen dieser Art mit einer Vielzahl von Helixwindungen verschwindende Polarisation ergibt. Um dennoch eine makroskopische Polarisation zu erhalten, die für das schnelle Umschalten des LCD von besonderem Vorteil ist, versucht man in einer speziellen Anordnung die Helix zu unterdrücken. In der US-PS 43 67 924 ist in Fig. 1 die normalerweise auftretende Helix-Struktur dargestellt. Um diese zu vermeiden, werden die smektischen Schichten, gemäß Fig. 2 so zwischen Träger und Deckplatte angeordnet, daß die smektischen Einzelschichten senkrecht zur Trägeroberfläche bzw. Deckplattenoberfläche stehen. Der Abstand zwischen Träger und Deckplatte wird nun so klein gemacht, daß die Molekülrichtungen n in sämtlichen Einzelschichten parallel zur Oberseite des Trägers bzw. der Unterseite der Deckplatte sind. Es verbleiben somit lediglich zwei mögliche Orientierungen von n auf dem Konus. Zwischen beiden kann mit Hilfe eines geeigneten elektrischen Impulses umgeschaltet werden. Die Polarisationsrichtung des eingestrahlten Lichts kann nun parallel zu einer der beiden Orientierungen gewählt werden, so daß sich für diesen Fall ein Strahldurchgang ohne Doppelbrechung ergibt und für den anderen Schaltzustand ein Strahldurchgang mit Doppelbrechung. Ein nachgeschalteter gekreuzter Polarisator kann dann zwischen beiden Zuständen unterscheiden (angegebene Zeitschrift "Kontakte", Seite 46, Fig. 35; Zeitschrift "Appl. Phys. Lett." 36 (11), Seiten 899-901; US-PS 43 67 924).In the case of liquid crystals in the chiral smectic C phase, the molecular directions of successive smectic layers describe a kind of helical movement on a cone with a cone angle typical of the liquid crystal material. With the direction of the molecules, the polarization vector P of the spontaneous polarization occurring in this phase changes its direction, so that with macroscopic liquid crystals of this type, polarization disappears with a large number of helical turns. In order to nevertheless obtain a macroscopic polarization, which is of particular advantage for the rapid switching of the LCD, an attempt is made to suppress the helix in a special arrangement. In US-PS 43 67 924 the normally occurring helix structure is shown in Fig. 1. In order to avoid this, the smectic layers, according to FIG. 2, are arranged between the carrier and the cover plate such that the smectic individual layers are perpendicular to the carrier surface or cover plate surface. The distance between the carrier and the cover plate is now made so small that the molecular directions n in all individual layers are parallel to the top of the carrier or the underside of the cover plate. This leaves only two possible orientations of n on the cone. A suitable electrical pulse can be used to switch between the two. The direction of polarization of the incident light can now be selected parallel to one of the two orientations, so that in this case there is a beam passage without birefringence and for the other switching state a beam passage with birefringence. A downstream crossed polarizer can then differentiate between the two states (specified magazine "Contacts", page 46, Fig. 35; magazine "Appl. Phys. Lett." 36 (11), pages 899-901; US Pat. No. 4,367,924) .

Sämtlichen vorstehend erläuterten Flüssigkristall-Elementen ist gemeinsam, daß diese jeweils nur zwischen zwei Zuständen umschaltbar sind und die Richtung des die Umschaltung bewirkenden elektrischen Feldes senkrecht zur Oberfläche des Trägers und somit zur Schichtebene der Flüssigkristallschicht verläuft. Hierzu ist der Träger ebenso wie die notwendigerweise vorzusehende Deckplatte mit einer entsprechenden Elektrode versehen. Die Trägeroberseite und die Deckplattenunter­ seite ist speziell zu behandeln, um die gewünschte Orien­ tierung der Molekülrichtung zu erhalten. Im Falle des Flüssigkristall-Elements gemäß US-PS 43 67 924 muß ein sehr geringer Plattenabstand, beispielsweise im Bereich von 1-3µm, eingehalten werden.All of the above Common to liquid crystal elements is that they are each are only switchable between two states and the Direction of the electrical switching Field perpendicular to the surface of the carrier and thus to Layer level of the liquid crystal layer runs. For this the carrier is just as necessary as that cover plate to be provided with a corresponding electrode Mistake. The top of the carrier and the cover plates below Page is specially treated to the desired orien orientation of the molecular direction. In the case of Liquid crystal element according to US-PS 43 67 924 must be very small plate spacing, for example in the area of 1-3µm are observed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkristall-Element der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine analoge Einstellung der Raumorientierung der Molekülrichtung und damit von an die Molekülorientierung geknüpften Materialeigenschaften, insbesondere optischer Eigenschaften, zuläßt.The invention is based on the object Liquid crystal element of the type mentioned specify which is an analog setting of the Spatial orientation of the molecular direction and thus of the Molecular orientation linked material properties, especially optical properties.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Elektrodenanordnung ein zur Schichtebene im wesentlichen paralleles elektrisches Drehfeld in der Schicht erzeugt.This object is achieved in that the Electrode arrangement essentially to the layer plane parallel electrical rotating field generated in the layer.

Aufgrund der vom Drehfeld auf die Moleküle wirkenden Kräfte sind diese Moleküle bestrebt, mit ihren Molekülrichtungen n der Bewegung des Drehfeldes zu folgen. Die an die Molekülrichtung geknüpften tensoriellen Materialgrößen, wie Dielektrizitätskonstante und Brechungsindex (Doppelbrechung), werden dementsprechend zur Mitbewegung gezwungen. Die Flüssigkristall-Schicht kann auf diese Weise sich je nach Struktur der Einzelmoleküle und der Art ihrer Kopplung als optisch einachsiger oder zweiachsiger Kristall verhalten mit entsprechender Beeinflussung des den Flüssigkristall durchsetzenden Lichtstrahls entsprechend den analog einstellbaren Parametern (Frequenz und Feldstärke) des Drehfeldes.Because of the effects of the rotating field on the molecules These molecules strive with their forces Molecular directions to follow the motion of the rotating field. The tensorial linked to the molecular direction Material sizes, such as dielectric constant and Refractive index (birefringence) will be accordingly forced to move. The liquid crystal layer can vary depending on the structure of the Single molecules and how they are coupled as optical uniaxial or biaxial crystal behave with corresponding influencing of the liquid crystal penetrating light beam according to the analog adjustable parameters (frequency and field strength) of the Rotating field.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Flüssigkristall-Schicht von einem ferroelektrischen Flüssigkristall in der smektischen Phase gebildet ist mit zur Schichtebene im wesentlichen parallelen übereinanderliegenden smektischen Einzelschichten. Da im Gegensatz zu den bekannten Flüssigkristall-Elementen die Rotation der Molekülrichtung in den Einzelschichten nicht eingeschränkt sondern im Gegenteil zumindest an einem Helixende erwünscht ist, entfällt das Erfordernis der Einschränkung der möglichen Molekülorientierungen durch entsprechende Oberflächenbearbeitung sowohl des Trägers als auch der Deckplatte bzw. das Vorsehen eines sehr geringen Abstandes zwischen Träger und Deckplatte. Erfindungsgemäß kann die Deckplatte u. U. auch ganz entfallen zumal sie als Träger für eine der Elektroden nicht erforderlich ist.It is preferably provided that the liquid crystal layer from a ferroelectric liquid crystal in the smectic phase is formed with the layer plane in the essentially parallel superimposed smectic Single layers. Because in contrast to the known Liquid crystal elements the rotation of the molecular direction not restricted in the individual layers but in Contrary is desired at least at one helix end, there is no need to limit the possible Molecular orientations through appropriate Surface treatment of both the carrier and the  Cover plate or the provision of a very small distance between carrier and cover plate. According to the Cover plate u. U. also completely omitted, especially since they are carriers is not required for one of the electrodes.

Der bevorzugte Einsatz eines Flüssigkristalls mit ferroelektrischer smektischer Phase im Vergleich zu einer nichtferroelektrischen smektischen Phase bzw. einer nematischen Phase liegt in der wesentlich stärkeren Kopplung zwischen den spontan polarisierten smektischen Schichten. Aufgrund dieser starken Kopplung sind nur geringe Feldstärke erforderlich (häufig reicht bereits eine Feldstärke von 500 V/cm), wenn auch höhere Feldstärken von Vorteil sein können, insbesondere zur Beeinflussung der Helixform. Ein Gesamtfrequenzbereich von 10 V/cm bis 1 MV/cm ist vorteilhaft.The preferred use of a liquid crystal with ferroelectric smectic phase compared to one nonferroelectric smectic phase or one The nematic phase lies in the much stronger one Coupling between the spontaneously polarized smectic Layers. Because of this strong coupling are only low field strength required (often enough a field strength of 500 V / cm), albeit higher Field strengths can be advantageous, especially for Influencing the helix shape. A total frequency range of 10 V / cm to 1 MV / cm is advantageous.

Auch ist ein großer Drehfrequenzbereich, insbesondere zwischen 0,1 Hz und 10 MHz, besser zwischen 0,1 Hz und 10 kHz möglich, in welchem eine Mitnahme der Molekül­ orientierung der Flüssigkristall-Schicht erfolgt. Bei einer Flüssigkristall-Phase ohne Ferroelektrizität werden dagegen aufgrund der schwächeren Kopplung wesentlich höhere Feldstärken benötigt (elektrokliner Effekt).There is also a large range of rotational frequencies, in particular between 0.1 Hz and 10 MHz, better between 0.1 Hz and 10 kHz possible, in which the molecule can be taken along Orientation of the liquid crystal layer takes place. At a liquid crystal phase without ferroelectricity on the other hand, essential due to the weaker coupling higher field strengths required (electroclinic effect).

Besonders bevorzugt wird eine Flüssigkristall-Schicht aus einem ferroelektrischen Flüssigkristall in der chiralen smektischen Phase eingesetzt, da dies zu einem weiteren, von der jeweiligen Molekülorientierung abhängigen optischen Parameter führt, nämlich der Phasendreh-Eigenschaft entsprechend der tatsächlichen Länge der chiralen Helix im Flüssigkristall in Relation zur Helix-Ganghöhe.A liquid crystal layer is particularly preferred a ferroelectric liquid crystal in the chiral smectic phase as this leads to a further, depend on the respective molecular orientation leads optical parameters, namely the Phase shift property according to the actual Length of the chiral helix in the liquid crystal in relation to the helix pitch.

Um eine rasche Drehung der Helix unter dem Einfluß des Drehfeldes zu erhalten, ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Dicke der Flüssigkristall-Schicht kleiner ist als die Ganghöhe der chiralen Helix. Würde die Ganghöhe der chiralen Helix beispielsweise der Dicke der Flüssigkristall-Schicht entsprechen, so würden sich u. U. die die Drehung der Helix veranlassenden Kräfte aufheben. Um dennoch auch bei einem derartigen Flüssigkristall eine Drehung der Helix zu erhalten, kann man gemäß einer weiteren Ausführungsform ein entsprechend starkes elektrisches Drehfeld einsetzen, welches dann die chirale Helix zumindest teilweise aufwindet (und damit die Ganghöhe entsprechend erhöht).To turn the helix rapidly under the influence of the Maintaining the rotating field is particularly preferred Embodiment of the invention provided that the thickness  the liquid crystal layer is smaller than the pitch the chiral helix. Would the pitch of the chiral helix for example the thickness of the liquid crystal layer correspond, u. U. the rotation of the helix abolish initiating forces. To still be with one such a liquid crystal to rotate the helix can be obtained according to a further embodiment use a correspondingly strong electrical rotating field, which then at least partially the chiral helix winds up (and thus increases the pitch accordingly).

Eine besonders wirksame Mitnahme der Vorzugsrichtung der smektischen Einzelschichten mit deutlicher Amplitudenmodulierung eines linear polarisierten Lichtstrahls im Takte der Drehfrequenz des Drehfeldes ergibt sich bei Einsatz eines ferroelektrischen Flüssigkristalls, dessen Moleküle zwei chirale Zentren umfassen. Besonders bevorzugt umfaßt dieses Flüssigkristall Moleküle der folgenden Formel (s. auch EP-A2-01 59 872):A particularly effective way to take the preferred direction of the smectic single layers with clearer Amplitude modulation of a linearly polarized Light beam in time with the rotational frequency of the rotating field results when using a ferroelectric Liquid crystal, the molecules of which have two chiral centers include. This particularly preferably comprises Liquid crystal molecules of the following formula (see also EP-A2-01 59 872):

Bei einem derartigen Flüssigkristall ergibt sich über den weiten Frequenzbereich von 0,1 Hz bis etwa 10 kHz eine Molulationstiefe (Verhältnis der modulierten Intensität zur unmodulierten Intensität) von etwa 25%.With such a liquid crystal, the result is wide frequency range from 0.1 Hz to about 10 kHz Molulation depth (ratio of the modulated intensity to the unmodulated intensity) of about 25%.

Zur Erzeugung des Drehfeldes mit baulich einfachen Mitteln wird vorgeschlagen, daß die Elektrodenanordnung wenigstens drei symmetrisch angeordnete phasen-starr ansteuerbare Elektroden aufweist. Besonders bevorzugt ist eine Elektrodenanordnung aus vier Elektroden, die mit 90° Phasendifferenz aufeinanderfolgender Elektroden ansteuerbar sind.To generate the rotating field with structurally simple means it is proposed that the electrode arrangement at least three symmetrically arranged phase-rigid controllable  Electrodes. One is particularly preferred Electrode arrangement consisting of four electrodes with 90 ° Phase difference of successive electrodes are controllable.

Aufgrund der relativ geringen Dicke der Flüssigkristall-Schicht wird für die Elektroden der Elektrodenanordnung nur eine geringe Höhe benötigt. Diese kann in einfacher Weise dadurch erhalten werden, daß die Elektroden der Elektrodenanordnung auf den Träger aufgedampft sind. Sie erhalten bevorzugt eine zur Dicke der Flüssigkristall-Schicht parallele Höhe im Bereich von 0,6-2µm. Besonders bewährt hat sich ein Abstand einander gegenüberliegender Elektroden zwischen 1µm und 500µm, besser zwischen 20µm und 140µm.Due to the relatively small thickness of the Liquid crystal layer is used for the electrodes of the Electrode arrangement only requires a small height. These can be obtained in a simple manner in that the Electrodes of the electrode arrangement on the carrier are evaporated. You preferably get one for thickness parallel height of the liquid crystal layer in the range of 0.6-2µm. A distance has proven particularly useful opposing electrodes between 1µm and 500µm, better between 20µm and 140µm.

Der Flüssigkristall kann unmittelbar in das Zentrum der Elektrodenanordnung auf dem insbesondere plattenförmigen Träger aufgetropft werden. Aufgrund der geringen erforderlichen Schichtdicke ist es nicht unbedingt erforderlich, den Flüssigkristall durch Seitenwände im Zentrum der Elektrodenanordnung zu halten. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfaßt der Träger ein Gehäuse mit im wesentlichen zylindrischer Ausnehmung zur Aufnahme des Flüssigkristalls mit Anordnung der Elektroden der Elektrodenanordnung an der Innenumfangsseite der Ausnehmung. Bei dieser Anordnung kommt man aufgrund der in der engen Ausnehmung wirksamen Kapillarkräfte unter Umständen sowohl ohne Deckplatte an einem Aufnahmeende als auch ohne Trägerplatte am anderen Aufnahmeende aus. Diese zylindrische Anordnung eignet sich vor allem zur Anwendung in einem Lichtleitersystem, da hierzu der jeweilige Lichtleiter nur an ein Ende der Ausnehmung anzukoppen ist.The liquid crystal can be directly in the center of the Electrode arrangement on the plate-shaped in particular Carrier are dropped on. Because of the low it is not absolutely necessary for the required layer thickness required to pass the liquid crystal through sidewalls in the Keep center of the electrode assembly. In a another embodiment of the invention comprises the carrier Housing with a substantially cylindrical recess for Recording of the liquid crystal with arrangement of the electrodes of the electrode arrangement on the inner circumferential side of the Recess. With this arrangement one comes because of the in effective capillary forces under the narrow recess Possibly both without a cover plate at one end of the receptacle also without a carrier plate at the other end of the holder. These cylindrical arrangement is particularly suitable for use in an optical fiber system, since the respective The light guide is only to be coupled to one end of the recess.

Die Elektroden können in einfacher Weise von zur Zylinderachse der Ausnehmung parallelen Drähten gebildet sein. The electrodes can be easily moved from to Cylindrical axis of the recess formed parallel wires be.  

Besonders bevorzugt umfaßt der Träger ein Rohrstück mit lichtem Innendurchmesser zwischen 50 und 1000µm, vorzugsweise von etwa 300µm, und vorzugsweise einer Länge von 1-5 mm, am besten etwa 3 mm.The carrier particularly preferably comprises a piece of pipe inner diameter between 50 and 1000µm, preferably about 300 microns, and preferably a length from 1-5 mm, ideally about 3 mm.

Der Träger kann eine die Ausnehmung an einem Ende abschließende Platte aufweisen.The carrier can have a recess at one end have final plate.

Wie vorstehend beschrieben, läßt sich erfindungsgemäß die von den Molekülrichtungen der aufeinanderfolgenden Einzelschichten des Flüssigkristalls gebildete Helix durch Anwendung des Drehfeldes zum einen entsprechend der gewählten Drehfrequenz als Ganzes mitrotieren und zum anderen in Abhängigkeit von der angelegten Feldstärke deformieren, insbesondere aufwinden, um die Ganghöhe dementsprechend zu erhöhen. Man kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung jedoch auch ein Ende der chiralen Helix in an sich bekannter Weise festlegen (durch entsprechende Behandlung der Oberseite des entsprechenden Trägers). Im Gegensatz zum Stand der Technik wird jedoch nicht auch das andere Helixende festgelegt, so daß es sich in seiner Drehorientierung frei einstellen kann. Wird nun erfindungsgemäß das Drehfeld zugeschaltet, so ergibt sich die Möglichkeit, die Helix aufzuwinden (Drehrichtung des Drehfeldes entgegengesetzt zur Windungsrichtung der Helix, ausgehend vom festgelegten Helixende). Verläuft die Drehrichtung des Drehfeldes dagegen in Windungsrichtung der Helix, so wird die Helix stärker gewunden (Reduzierung der Ganghöhe). Diese gewisse "Elastizität" der Helix ergibt sich aus der nicht allzu starken Richtungskopplung aufeinanderfolgender smektischer Einzelschichten. Die Ganghöhe der Helix läßt sich also stufenlos vergrößern bzw. verringern. Damit läßt sich auch der Winkel zwischen der Molekülrichtung der smektischen Einzelschicht am festgelegten Helixende und der Molekülrichtug der smektischen Schicht am anderen Ende stufenlos vergrößern bzw. verkleinern und damit der Phasendrehwinkel, um welchen die Polarisationsrichtung von Licht verdreht wird, wenn dieses am festgelegten Ende der Helix in den Flüssigkristall eintritt. Das Flüssigkristall-Element läßt sich also als Phasendreh-Element mit wahlweise einstellbarem Drehwinkel einsetzen. Dieses Element dreht den elektrischen Polarisationsvektor einer einlaufenden Lichtwelle.As described above, the from the molecular directions of the successive Individual layers of the liquid crystal formed by helix Application of the rotating field on the one hand according to the Rotate the selected rotational frequency as a whole and to others depending on the applied field strength deform, especially wind up to the pitch to increase accordingly. One can according to another Embodiment of the invention, however, also an end of determine the chiral helix in a manner known per se (by appropriate treatment of the top of the corresponding Carrier). In contrast to the prior art, however not also fixed the other helix end so that it is can freely adjust its rotational orientation. Now according to the invention, the rotating field is switched on, this results the possibility to wind the helix (direction of rotation of the Rotating field opposite to the winding direction of the helix, based on the fixed helix end). Runs the Direction of rotation of the rotating field, however, in the direction of the turns the helix, the helix is wound more strongly (reduction the pitch). This certain "elasticity" of the helix results from the not too strong directional coupling successive smectic individual layers. The The pitch of the helix can thus be increased continuously or reduce. This also allows the angle between the molecular direction of the smectic single layer on fixed helix ends and the molecular direction of the continuously increase the smectic layer at the other end or reduce and thus the phase rotation angle to  which the direction of polarization of light is twisted, if this at the specified end of the helix in the Liquid crystal occurs. The liquid crystal element leaves itself as a phase shift element with optional use adjustable angle of rotation. This element rotates the electrical polarization vector of an incoming Lightwave.

Das vorstehend beschriebene Flüssigkristall-Element läßt sich als mit der Drehfrequenz drehendes optisches Element, insbesondere Dreh-Polarisator, einsetzen. Hierzu ist lediglich ein Flüssigkristall-Material auszuwählen, welches sich wie ein optisch einachsiger oder zweiachsiger Kristall bzw. als Phasen-Dreher verhält.The liquid crystal element described above leaves as an optical element rotating at the rotational frequency, especially use a rotating polarizer. This is just select a liquid crystal material which looks like an optically uniaxial or biaxial Crystal or behaves as a phase rotator.

Aufgrund des sich über fünf Zehner-Potenzen erstreckenden Drehfrequenzbereichs kann das erfindungsgemäße Flüssigkristall-Element mit Vorteil auch als Amplituden- und/oder Phasen-Modulator eingesetzt werden. Zur Amplitudenmodulation können auch Lichtverluste aufgrund innerer Anregungen des Flüssigkristalls beitragen, deren Größe von der jeweiligen Orientierung des elektrischen Polarisationsvektors der einlaufenden Lichtwelle relativ zur momentanen Molekülrichtung der smektischen Einzelschichten abhängig ist. Zumeist wird bei paralleler Orientierung die Wechselwirkung maximal sein und bei senkrechter Anordnung minimal. Falls keine Lichtquelle für polarisiertes Licht zur Verfügung steht, kann ein herkömmlicher Polarisator dem Flüssigkristall-Element vorgeschaltet sein. Gegebenenfalls kann man auch ein Polarisatorpaar beidseits des Flüssigkristall-Elements anordnen, insbesondere zur Unterdrückung des nicht modulierten Lichtanteils.Due to the fact that it extends over five powers of ten Rotational frequency range can be the inventive Liquid crystal element with advantage also as amplitude and / or phase modulator can be used. To Amplitude modulation can also result in loss of light inner suggestions of the liquid crystal contribute to their Size of the respective orientation of the electrical Polarization vector of the incoming light wave relative to the current molecular direction of the smectic Individual layers is dependent. Mostly with parallel Orientation the interaction to be maximal and at vertical arrangement minimal. If no light source for Polarized light is available conventional polarizer the liquid crystal element be upstream. If necessary, one can also Pair of polarizers on both sides of the liquid crystal element order, especially to suppress the modulated light component.

Flüssigkristalle können häufig eine Vielzahl verschiedener Phasen durchlaufen, wobei die Kenntnis der genauen Lage der Phasenübergänge für die Weiterentwicklung von Flüssigkristallen, insbesondere für Anzeige-Flüssigkristall- Elemente, von großer Bedeutung ist. Mit Hilfe des erfindungs­ gemäßen Flüssigkristall-Elements mit Flüssigkristall in der ferroelektrischen smektischen Phase, lassen sich die beiden Phasengrenzen zu den beiden anschließenden Phasen mit hoher Genauigkeit feststellen, indem lediglich das Verschwinden der drehfeldbedingten Polarisationseffekte an der Phasengrenze verfolgt wird.Liquid crystals can often be a variety of different Go through phases, knowing the exact location the phase transitions for the further development of  Liquid crystals, especially for display liquid crystal Elements that is of great importance. With the help of the invention contemporary liquid crystal element with liquid crystal in the ferroelectric smectic phase, the two phase boundaries to the two subsequent phases determine with high accuracy by just that Disappearance of the polarization effects due to the rotating field the phase boundary is tracked.

Die Erfindung wird im folgenden an bevorzugten Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:The invention is preferred in the following Exemplary embodiments explained with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 eine grobe schematische Prinzipdarstellung einer Anordnung zur Lichtmodulation mit Hilfe eines mit einem elektrischen Drehfeld beaufschlagten Flüssigkristall-Elements; Figure 1 is a rough schematic principle illustration of an arrangement for light modulation by means of a charged with a rotary electric field liquid crystal element; FIG.

Fig. 2 eine Schemaansicht auf die Elektrodenanordnung des Flüssigkristall-Elements mit Darstellung der einzelnen Elektroden-Erregerspannungen; Figure 2 is a schematic view of the electrode arrangement of the liquid crystal element showing the individual electrode excitation voltages.

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch zwei einander gegenüberliegende Elektroden (Schnittlinie III-III in Fig. 2); Fig. 3 is a vertical section through two mutually opposite electrodes (section line III-III in Fig. 2);

Fig. 4A und Fig. 4B mit der Anordnung gemäß Fig. 1 erhaltene Meß­ kurven bei einer Drehfrequenz von 500 Hz (Fig. 4A) und 60 Hz (Fig. 4B); und ... 4A and 4B with the arrangement of Figure 1 received waveforms at a rotational frequency of 500 Hz (Fig. 4A) and 60 Hz (Fig. 4B); and

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht ähnlich Fig. 2 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Fig. 5 is a perspective view similar to Fig. 2 of another embodiment of the invention.

Das erfindungsgemäße Flüssigkristall-Element ist in den Fig. allgemein mit 10 bezeichnet. Es besteht aus einem Träger 12 in Form einer eb nen horizontalen Glasplatte, auf die eine Elektrodenanordnung 14 aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft, ist. Die Elektrodenanordnung wiederum besteht aus vier Elektroden 16, 18, 20, 22, die jeweils paarweise mit Abstand a (Fig. 3) einander gegenüberliegen, wobei beide Paare 16, 20 und 18, 22 einander rechtwinklig kreuzen (s.auch Fig. 5). Mit anderen Worten, die Elektroden 16, 18, 20 und 22 laufen kreuzartig von einem freien Meßvolumen V mit quadratischer Grundfläche (Seitenlänge a) ab. Die Höhe b des Meßvolumens V entspricht der Elektrodenhöhe. Um unmittelbaren Kontakt bzw. Überschlag zwischen benachbarten Elektroden zu vermeiden, ist die Breite c der Elektroden kleiner als der Elektrodenabstand a.The liquid crystal element according to the invention is generally designated 10 in the figures . It consists of a support 12 in the form of a flat horizontal glass plate onto which an electrode arrangement 14 is applied, preferably vapor-deposited. The electrode arrangement in turn consists of four electrodes 16 , 18 , 20 , 22 , which are opposite each other in pairs at a distance a ( FIG. 3), both pairs 16 , 20 and 18 , 22 crossing each other at right angles (see also FIG. 5). . In other words, the electrodes 16 , 18 , 20 and 22 run cross-wise from a free measuring volume V with a square base (side length a). The height b of the measurement volume V corresponds to the electrode height. In order to avoid direct contact or rollover between adjacent electrodes, the width c of the electrodes is smaller than the electrode spacing a.

Als Träger 12 wird beispielsweise Quarzglas mit einem Durchmesser von 20 mm, einer Dicke von 2 mm und einer Oberflächenqualität von λ/10 eingesetzt. Auf diesen Träger wird die Elektrodenanordnung mit Hilfe der Fotoresist-Technik aufgedampft. Die Elektrodenhöhe b liegt zwischen 0,6µm und 2µm. Elektrodenanordnungen mit folgenden Abmessungen haben sich bewährt: a = 20µm und b = 10µm; a = 70µm und b = 50µm; a = 140µm und b = 100µm. Zur Temperaturmessung in unmittelbarer Nachbarschaft zur Probe im Probenvolumen V ist ein in Fig. 2 angedeutetes, z. B. nach unten offenes Sackloch 24 in die Platte 12 eingearbeitet (insbesondere Ultraschall-Bohren). In dieses Sackloch 24 ist ein Thermoelement 26 (NiCrHi) eingesetzt, dessen Ableitungsdrähte 28 in Fig. 2 ebenfalls angedeutet sind.For example, quartz glass with a diameter of 20 mm, a thickness of 2 mm and a surface quality of λ / 10 is used as the carrier 12 . The electrode arrangement is vapor-deposited onto this carrier using the photoresist technique. The electrode height b is between 0.6 µm and 2 µm. Electrode arrangements with the following dimensions have proven themselves: a = 20 µm and b = 10 µm; a = 70µm and b = 50µm; a = 140µm and b = 100µm. For temperature measurement in the immediate vicinity of the sample in the sample volume V, an indicated in FIG . B. incorporated downwardly open blind hole 24 in the plate 12 (in particular ultrasonic drilling). A thermocouple 26 (NiCrHi) is inserted into this blind hole 24 , the lead wires 28 of which are also indicated in FIG. 2.

Zur Ansteuerung der vier Elektroden 16, 18, 20 und 22 sind diese mit einer entsprechenden, in Fig. 1 als Block 30 dargestellten Spannungsquelle verbunden (Leitungen 32). Angestrebt wird die Erzeugung eines Drehfeldes im Probenvolumen V mit durch das Zentrum des Probenvolumens V verlaufender, zur ebenen Oberseite 36 des Trägers 12 senkrechter Drehachse 38. Bei der dargestellten Vierelektroden-Anordnung werden hierzu die im gewünschten Drehsinn aufeinanderfolgenden Elektroden (16, 18, 20, 22) jeweils mit einer entsprechenden, z. B. sinusförmigen Steuerspannung versorgt mit konstanter Phasendifferenz von +90° zwischen der jeweiligen Elektrode und der nächstfolgenden Elektrode. In Fig. 2 sind die den einzelnen Elektroden 16, 18, 20 und 22 zugeordneten Steuerspannungen neben der jeweiligen Elektrode angedeutet.To control the four electrodes 16 , 18 , 20 and 22 , they are connected to a corresponding voltage source (lines 32 ) shown as block 30 in FIG. 1. The aim is to generate a rotating field in the sample volume V with an axis of rotation 38 running through the center of the sample volume V and perpendicular to the flat upper side 36 of the carrier 12 . In the four-electrode arrangement shown, the electrodes ( 16 , 18 , 20 , 22 ) which follow one another in the desired direction of rotation are each provided with a corresponding, for. B. sinusoidal control voltage supplied with a constant phase difference of + 90 ° between the respective electrode and the next electrode. In FIG. 2, which are the individual electrodes 16, 18, indicated 20 and 22 associated control voltages of the respective next electrode.

Zur Erzeugung dieser vier Steuerspannungen können beispielsweise zwei phasengekoppelte Frequenzgeneratoren eingesetzt werden unter Verwendung zweier Spannungsinvertierer. Man kann jedoch auch die vier Spannungsverläufe in ein Speicherelement (EPROM) eingeben und von einem Funktions-Generator getriggert auslesen. Mit beiden Anordnungen können drehfeldbedingte Modulationseffekte an einem Flüssigkristall in der chiralen smektischen Phase festgestellt werden, wie im folgenden an Hand der Fig. 4A und 4B erläutert werden wird.To generate these four control voltages, for example, two phase-coupled frequency generators can be used using two voltage inverters. However, the four voltage curves can also be entered in a memory element (EPROM) and read out triggered by a function generator. With both arrangements, modulation effects due to the rotating field can be determined on a liquid crystal in the chiral smectic phase, as will be explained below with reference to FIGS. 4A and 4B.

Der elektrische Kontakt zu den feinen Elektroden 16, 18, 20, 22 der Elektrodenanordnung 14 und den elektrischen Zuleitungen 32 wurde durch den in Fig. 2 angedeuteten Silberauftrag 40 hergestellt. Für die meßtechnische Erfassung der beidseitigen Phasengrenzen der verwendeten chiralen smektischen Phase ist es erforderlich, daß Probenvolumen V auf genau vorgebbarer Temperatur zu halten. Dies wird durch Anschluß bzw. Einbau der Trägerplatte 12 in einen Thermostaten erreicht.The electrical contact to the fine electrodes 16 , 18 , 20 , 22 of the electrode arrangement 14 and the electrical feed lines 32 was produced by the silver application 40 indicated in FIG. 2. For the metrological detection of the bilateral phase boundaries of the chiral smectic phase used, it is necessary to maintain the sample volume V at a precisely specifiable temperature. This is achieved by connecting or installing the support plate 12 in a thermostat.

Die Meßanordnung zeigt Fig. 1. Man erkennt eine Lichtquelle (Laser) 42, der einen Lichtstrahl 44 abgibt. Dieser durchläuft einen Linear-Polarisator 46. Ein Doppelpfeil 48 in Fig. 1 symbolisiert die sich ergebende Polarisationsrichtung des Lichts. Es folgt eine Sammellinsenanordnung 50 zur Fokusierung des Lichtstrahls 44 auf das Probenvolumen V im nachfolgenden Flüssigkristall-Element 10. Um den Lichtstrahl 44 möglichst ungehindert in das Probenvolumen V gelangen zu lassen, ist der Träger 12 dementsprechend transparent ausgebildet.The measuring arrangement shown in FIG. 1. It can be seen a light source (laser) 42 which emits a light beam 44. This passes through a linear polarizer 46 . A double arrow 48 in FIG. 1 symbolizes the resulting direction of polarization of the light. This is followed by a converging lens arrangement 50 for focusing the light beam 44 onto the sample volume V in the subsequent liquid crystal element 10 . In order to allow the light beam 44 to reach the sample volume V as freely as possible, the carrier 12 is accordingly designed to be transparent.

Es folgt eine weitere Sammellinsenanordnung 54, die das von der Probe im Probenvolumen V abgegebene Licht in einen nachfolgenden Detektor 56 konzentriert.A further converging lens arrangement 54 follows, which concentrates the light emitted by the sample in the sample volume V into a subsequent detector 56 .

Zur Auswertung der Messungen ist sowohl der Detektor 56 als auch der Funktionsgenerator 30 über entsprechende Leitungen 58, 60 mit einem Auswertegerät 62 verbunden. Ein Bildschirm 64 zur Darstellung der Meßkurven ist in Fig. 1 angedeutet.To evaluate the measurements, both the detector 56 and the function generator 30 are connected to an evaluation device 62 via corresponding lines 58 , 60 . A screen 64 for displaying the measurement curves is indicated in FIG. 1.

Das Probenmaterial, an welchem die Meßkurven gemäß Fig. 4A und 4B erhalten wurden, besteht aus einer reinen Flüssigkristall-Probe mit zwei chiralen Zentren mit dem Aufbau (4-(3 -(S)-methyl-2(S)-bromopentanoyloxy)- 4′-octyloxy-biphenyl). Die Synthetisierung erfolgte nach bekannten Verfahren (S.U. Vallerien, F. Kremer, H. Kapitza, R. Zentel, W. Frank Physics Letters A, 138, 219 (1989); S.U. Vallerien. R. Zentel, F. Kremer, H. Kapitza, E.W. Fischer Proceedings of the Second Ferroelectric Liquid Crystal Conference (2. FLCC) at Göteborg, Sweden (1989) Ferroelectrics, in press; S.U. Vallerien, F. Kremer, H. Kapitza, R. zentel, E.W. Fischer Proceedings of the Seventh International Meeting on Ferroelectricity (IMF-7) at Saarbrücken, FRG (1989) Ferroelectrics, in press; K. Yoskino, M. Ozaki, S. Kishio, T. Sakurai, N. Mikami, R. Higuchi, M. Honma Mol. Cryst. Liq. Cryst. 144, 87 (1987)). Der Formelausdruck lautet:The sample material on which the measurement curves according to FIGS . 4A and 4B were obtained consists of a pure liquid crystal sample with two chiral centers with the structure (4- (3 - (S) -methyl-2 (S) -bromopentanoyloxy) - 4'-octyloxy-biphenyl). The synthesis was carried out according to known methods (SU Vallerien, F. Kremer, H. Kapitza, R. Zentel, W. Frank Physics Letters A, 138, 219 (1989); SU Vallerien. R. Zentel, F. Kremer, H. Kapitza , EW Fischer Proceedings of the Second Ferroelectric Liquid Crystal Conference (2. FLCC) at Göteborg, Sweden (1989) Ferroelectrics, in press; SU Vallerien, F. Kremer, H. Kapitza, R. zentel, EW Fischer Proceedings of the Seventh International Meeting on Ferroelectricity (IMF-7) at Saarbrücken, FRG (1989) Ferroelectrics, in press; K. Yoskino, M. Ozaki, S. Kishio, T. Sakurai, N. Mikami, R. Higuchi, M. Honma Mol. Cryst Liq. Cryst. 144, 87 (1987)). The formula expression is:

Die untere Phasenübergangstemperatur der smektischen Phase SC* (zur Kristallphase hin) liegt bei 293K; die obere Phasenübergangstemperatur (zur ortogonalen Phase SA*) bei 315K.The lower phase transition temperature of the smectic phase S C * (towards the crystal phase) is 293K; the upper phase transition temperature (to the orthogonal phase S A *) at 315K.

Zur Durchführung der die Meßkurven gemäß Fig. 4A und 4B ergebenden Messungen wurde der Träger 12 auf etwa 80°C aufgewärmt und sodann eine geringe Menge Flüssigkristall-Material (weniger als 1 mg) in das Probenvolumen V eingefüllt. Hierbei schloß die Probenoberfläche etwa mit der Oberseite der Elektroden 16, 18, 20, 22 ab. Aufgrund der geringen Probenmaterialhöhe ist ein Abfließen des Probenmaterials aus dem zwischen den Elektroden offenen Probenvolumen V nicht zu befürchten.To carry out the measurement curves shown in FIG. 4A and 4B resulting measurements of the supports was warmed to about 80 ° C for 12, and then a small amount of liquid crystal material (less than 1 mg) is filled into the sample volume V. Here, the sample surface ended approximately with the top of the electrodes 16 , 18 , 20 , 22 . Due to the low sample material height, there is no fear of the sample material flowing out of the sample volume V open between the electrodes.

Anschließend wurde das elektrische Drehfeld durch die beschriebene Ansteuerung der Elektroden 16, 18, 20 und 22 erzeugt und die Probe auf den Temperaturbereich der SC*-Phase abgekühlt. Bei niedrigen Drehfrequenzen (unter 10 Hz) konnte mit Hilfe eines auf die Probe gerichteten Polarisationsmikroskops ein der Drehbewegung des Feldes folgender Polarisationseffekt direkt beobachtet werden. Hierzu reichten bereits elektrische Feldstärken im Bereich von 500 V/cm aus.The electrical rotating field was then generated by the described control of the electrodes 16 , 18 , 20 and 22 and the sample was cooled to the temperature range of the S C * phase. At low rotational frequencies (below 10 Hz), a polarization effect following the rotation of the field could be observed directly with the aid of a polarization microscope aimed at the sample. Electrical field strengths in the range of 500 V / cm were sufficient for this.

In einer anderen, nicht dargestellten Anordnung für höhere Drehfrequenzen wurde eine stroposkopische Anordnung gewählt mit direkter Beobachtung des Probenvolumens und zwischenzeitlicher Unterbrechung des Beobachtungsstrahls durch eine Unterbrecher-Scheibe (Chopper). Bei geeigneter Einstellung der Chopper-Frequenz ergab sich ein stehendes Beobachtungsbild. Aus der Chopper-Frequenz ließ sich ableiten, daß die Frequenz, mit der sich das Bild der Probe im Polarisationsmikroskop ändert, der Drehfrequenz des anregenden Feldes entsprach.In another arrangement, not shown, for higher ones Rotational frequencies became a stroposcopic arrangement selected with direct observation of the sample volume and intermittent interruption of the observation beam through a breaker disc (chopper). With more suitable Setting the chopper frequency resulted in a standing Observation image. From the chopper frequency derive that the frequency with which the image of the Sample in the polarizing microscope changes the rotational frequency corresponded to the stimulating field.

Die Meßkurven gemäß Fig. 4A und 4B wurden mit der Anordnung gemäß Fig. 1 erhalten. Fig. 4A zeigt die Messung bei 500 Hz und Fig. 4B die bei 60 Hz Drehfrequenz des Drehfeldes. Nach rechts ist jeweils die Zeit t aufgetragen und nach oben die Spannung U der sinusförmigen Anregungsspannung (an einer der Elektroden 16, 18, 20, 22) bzw. die Intensität I der vom Detektor 56 aufgenommenen Strahlung.The measurement curves according to FIGS . 4A and 4B were obtained with the arrangement according to FIG. 1. FIG. 4A shows the measurement at 500 Hz and FIG. 4B shows the frequency of the rotating field at 60 Hz. The time t is plotted on the right and the voltage U of the sinusoidal excitation voltage (at one of the electrodes 16 , 18 , 20 , 22 ) or the intensity I of the radiation picked up by the detector 56 is plotted upwards.

Bei der Messung bei 500 Hz ist die Intensität I mit der Frequenz des Drehfeldes entsprechender Frequenz moduliert. Zum angenähert sinusförmig modulierten Anteil kommt ein nicht modulierter Intensitätsanteil hinzu bei einer typischen Modulationsstärke (Verhältnis der modulierten Intensität zur unmudolierten Intensität) von 25%.When measuring at 500 Hz, the intensity is I with the Frequency of the rotating field modulated corresponding frequency. For the approximately sinusoidally modulated portion there is an non-modulated intensity component added to a typical modulation strength (ratio of the modulated Intensity to unmudolated intensity) of 25%.

Bei der Messung gemäß Fig. 4B bei 60 Hz ergab sich eine von der reinen Sinusform abweichende Intensitätsmodula­ tion, jedoch auch hier mit einer der Drehfrequenz des Feldes entsprechenden Modulationsfrequenz. Anstelle des üblichen Sinus-Minimums ergibt sich hier ein Nebenmaximum 66, welches auf innere Anregungsmechanismen (Goldstone Mode) zurückgeführt wird, da deren Anregungsfrequenz in der Nähe (ca. 100 Hz) liegt.In the measurement according to FIG. 4B at 60 Hz, there was an intensity modulation that deviated from the pure sinusoidal shape, but also here with a modulation frequency corresponding to the rotational frequency of the field. Instead of the usual sine minimum, there is a secondary maximum 66 , which is attributed to internal excitation mechanisms (Goldstone Mode), since their excitation frequency is close (approx. 100 Hz).

Es wird nämlich angenommen, daß die gemessene, dem elektrischen Drehfeld folgende Modulation der Polarisation bzw. der vom Detektor 56 aufgefangenen Intensität auf folgende Effekte zurückzuführen sind:It is assumed that the measured modulation of the polarization following the electrical rotating field or of the intensity picked up by the detector 56 can be attributed to the following effects:

Der im Probenvolumen V befindliche Flüssigkristall orientiert sich in seiner smektischen SC*-Phase derart, daß die Einzelschichten 70 parallel zur Trägeroberfläche 36 angeordnet und gemäß Fig. 3 übereinander gestapelt sind. Jede smektische Einzelschicht 70 weist eine Hauptrichtung n auf, zu der sich sämtliche langgestreckten Moleküle parallel anordnen. Die Richtungen n der Schichten 70 liegen jeweils auf der Konusfläche eines nach oben hin offenen Konus 72 mit für das verwendete Material typischem Konuswinkel. Von Schicht zu Schicht fortschreitend beschreiben die einzelnen Richtungen n eine Schraubenlinie (Helix) mit für das Material ebenfalls charakteristischer Ganghöhe. Diese beträgt bei dem verwendeten Material etwa 6-8µm und ist somit deutlich größer als die Höhe des Probenvolumens V (bestimmt durch die Elektrodendicke b im Bereich zwischen 0,6µm und 2µm). Demzufolge sind die Richtungen n der Einzelschichten 70 im Probenvolumen V in der Projektion auf die Oberfläche 36 auf einen relativ kleinen Winkelbereich beschränkt. Dementsprechend ergibt sich auch eine spontane Polarisation, die zu einer starken Kupplung mit dem anregenden Drehfeld führt. Bei gegebener Feldrichtung werden sich demnach die Molekülrichtungen n dementsprechend im Feld zu orientieren versuchen. Dreht sich das Feld, werden die Richtungen n mitgenommen.The liquid crystal in the sample volume V is oriented in its smectic S C * phase in such a way that the individual layers 70 are arranged parallel to the carrier surface 36 and are stacked one above the other according to FIG. 3. Each smectic individual layer 70 has a main direction n, to which all elongate molecules are arranged in parallel. The directions n of the layers 70 each lie on the cone surface of an upwardly open cone 72 with a cone angle typical of the material used. Progressing from layer to layer, the individual directions n describe a helix with a pitch that is also characteristic of the material. With the material used, this amounts to about 6-8 µm and is therefore significantly larger than the height of the sample volume V (determined by the electrode thickness b in the range between 0.6 µm and 2 µm). Accordingly, the directions n of the individual layers 70 in the sample volume V in the projection onto the surface 36 are limited to a relatively small angular range. Accordingly, there is also spontaneous polarization, which leads to a strong coupling with the exciting rotating field. For a given field direction, the molecular directions n will accordingly try to orient themselves in the field. If the field rotates, the directions n are taken along.

Von der jeweiligen Orientierung der Molekülrichtung n hängen nun wichtige physikalische Eigenschaften dieser Schicht ab, insbesondere die Dielektrizitätskonstante und Doppelbrechung. Da die verwendeten Moleküle optisch aktiv sind (jeweils zwei chirale Zentren), ergibt sich zudem eine von der momentanen Lage der Molekülrichtung n abhängige Phasendrehung eines die Probe durchsetzenden Lichtstrahls. In diesem Falle wirkt das Flüssigkristall-Element als mit der Anregungsfrequenz drehender Phasendreher. Der Winkel, um den jeweils die Phase verdreht wird, hängt von der Höhe des Probenvolumens (tatsächliche Höhe der Helix) im Vergleich zur Ganghöhe der Helix ab.From the respective orientation of the molecular direction n important physical properties now depend on this Layer from, especially the dielectric constant and Birefringence. Because the molecules used are optically active (two chiral centers each) also results one of the current position of the molecular direction n dependent phase shift of a sample passing through Light beam. In this case it works Liquid crystal element than with the excitation frequency rotating phase rotator. The angle at which the Phase is rotated depends on the height of the sample volume (actual height of the helix) compared to the pitch the helix.

Falls diese Ganghöhe im Bereich der Probenvolumenhöhe oder gar darunter ist, besteht unter Umständen die Möglichkeit, durch Anlegen eines Drehfeldes mit erhöhter Feldstärke die Helix mehr oder weniger aufzudrehen, d. h. die Ganghöhe dementsprechend zu vergrößern. Dann ist auch hier die Bedingung für die Mitnahme der Molekülrichtungen erfüllt. If this pitch is in the range of the sample volume height or is even lower, there may be the possibility by creating a rotating field with increased field strength Turning the helix more or less, d. H. the pitch enlarge accordingly. Then here is the one Condition for carrying the molecular directions fulfilled.  

Das Flüssigkeitselement kann aufgrund der doppelbrechenden Eigenschaften der Einzelschichten je nach Molekül- und Schichtstruktur auch als ein- oder zweiachsiger optischer Kristall angesehen werden, von welchem eine Hauptachse auf dem Konus 72 im Takte des Drehfeldes rotiert.Due to the birefringent properties of the individual layers, depending on the molecular and layer structure, the liquid element can also be viewed as a single- or biaxial optical crystal, of which a main axis rotates on the cone 72 in time with the rotating field.

Die Modulation der Intensität I des vom Detektor 56 empfangenen Lichtes nach Durchgang durch den Polarisator 46 und das Flüssigkristall-Element 10 wird in erster Linie darauf zurückgeführt, daß zwischen dem eingestrahlten linear polarisierten Licht und dem Flüssigkristall eine Wechselwirkung stattfindet, die innere Anregungen des Flüssigkristalls zur Folge hat mit entsprechendem Energieverlust des aus dem Flüssigkristall-Element austretenden Lichts. Diese Wechselwirkung ist jedoch von der relativen Orientierung der momentanen Polarisationsrichtung des Lichts und den Molekülrichtungen abhängig. So ist das vom elektrischen Feldvektor des Lichts induzierte Dipol-Moment nur für bestimmte Molekülanordnungen maximal und in hierzu um 90° gedrehter Position minimal.The modulation of the intensity I of the light received by the detector 56 after passing through the polarizer 46 and the liquid crystal element 10 is primarily attributed to the fact that an interaction takes place between the irradiated linearly polarized light and the liquid crystal, which stimulates the liquid crystal The consequence is a corresponding loss of energy in the light emerging from the liquid crystal element. However, this interaction depends on the relative orientation of the current polarization direction of the light and the molecular directions. For example, the dipole moment induced by the electric field vector of light is only maximum for certain molecular arrangements and is minimal in this regard in the position rotated by 90 °.

In Fig. 5 ist ein weiteres mit 110 bezeichnetes Flüssigkristall-Element vereinfacht dargestellt, bei welchem ebenfalls der Dreheffekt eines elektrischen Drehfeldes auf die Molekülorientierungen der smektischen Einzelschichten 170 ausgenutzt wird, hier jedoch unter Fixierung des in Fig. 5 unteren Helixendes.In Fig. 5, a further 110 designated liquid crystal element is shown in simplified form, in which also the rotation effect of the rotating electric field to the molecular orientations of the smectic individual layers is utilized 170, but here while fixing the lower in Fig. 5 Helix end.

Das Flüssigkristall-Element 10 besteht aus einem Rohrstück 180 mit einer axialen Länge von etwa 3 mm und einem lichten Innendurchmesser von etwa 300µm. Die Elektrodenanordnung 114 besteht nunmehr aus vier drahtförmigen Elektroden 116, 118, 120 und 122, die jeweils im Radialschnitt um 90° gegeneinander versetzt zur Zylinderachse 182 des Rohrstücks 180 parallel an der Rohrstückinnenseite 184 angebracht sind. Mit jeweils einer Strich-Punkt-Linie sind wiederum elektrische Leitungen angedeutet zur Verbindung dieser Elektroden 116, 118, 120 und 122 mit der Spannungsquelle 30 (Bauelemente in Fig. 5, die ihrer Funktion nach Bauelementen der Fig. 1-4 entsprechen, tragen dieselben Bezugsziffern, jedoch jeweils vermehrt um die Zahl 100).The liquid crystal element 10 consists of a tube piece 180 with an axial length of approximately 3 mm and a clear inner diameter of approximately 300 μm. The electrode arrangement 114 now consists of four wire-shaped electrodes 116 , 118 , 120 and 122 , each of which is mounted in a radial section offset by 90 ° relative to the cylinder axis 182 of the pipe section 180 and parallel to the pipe section inside 184 . In each case, a dash-dot line indicates electrical lines for connecting these electrodes 116 , 118 , 120 and 122 to the voltage source 30 (components in FIG. 5 which correspond in function to components in FIGS. 1-4 carry the same Reference numbers, however, each increased by the number 100).

Die Elektroden 116, 118, 120 und 122 sind Golddrähte mit einem Durchmesser von 5µm.The electrodes 116 , 118 , 120 and 122 are gold wires with a diameter of 5 µm.

Der Lichtstrahl 144 tritt entlang der Achse 182 in das Probenvolumen V innerhalb des Rohrstücks 180 ein. Er ist in Richtung des Doppelpfeils 148 linear polarisiert. Wird daher Flüssigkristall-Material in das Probenvolumen V eingefüllt, welches aufgrund der Kapillarkräfte ohne weiteres im Probenvolumen V bleibt, so führt ein an die Elektroden 116-122 angelegtes Drehfeld entsprechend Fig. 1-4 zu den dort beschriebenen Polarisationseffekten und Amplitudenmodulationseffekten. Das Drehfeld nimmt wie beschrieben die Helix der Molekülrichtungen n mit.The light beam 144 enters the sample volume V within the pipe section 180 along the axis 182 . It is linearly polarized in the direction of the double arrow 148 . If liquid crystal material is therefore poured into the sample volume V, which remains in the sample volume V due to the capillary forces, a rotating field applied to the electrodes 116-122 corresponding to FIGS. 1-4 leads to the polarization effects and amplitude modulation effects described there. As described, the rotating field takes along the helix of the molecular directions n.

Man kann jedoch auch ein Ende der Helix fixieren, insbesondere dadurch, daß das Probenvolumen V in Fig. 5 nach unten hin durch eine Platte 188 abgeschlossen wird, deren dem Probenvolumen V zugewandte Oberseite 190 derart behandelt ist, daß die unmittelbar an der Oberseite 190 anliegende smektische Einzelschicht sich mit ihren Molekülrichtungen in vorgegebener Richtung ausrichtet. In Fig. 5 ist diese Richtung mit dem Pfeil 192 symbolisiert. Diese Richtung entspricht der Projektion der auf dem Konus liegenden Molekülrichtung n auf eine zur Achse 182 senkrechte Ebene. Die einzelnen smektischen Schichten 170 sind in Richtung der Achse 182 übereinander angeordnet mit Schichtebene senkrecht zur Achse 182.However, one end of the helix can also be fixed, in particular in that the sample volume V in FIG. 5 is closed at the bottom by a plate 188 , the upper side 190 of which faces the sample volume V is treated in such a way that the one lying directly on the upper side 190 smectic single layer aligns itself with its molecular directions in the given direction. This direction is symbolized by arrow 192 in FIG. 5. This direction corresponds to the projection of the molecular direction n lying on the cone onto a plane perpendicular to the axis 182 . The individual smectic layers 170 are arranged one above the other in the direction of the axis 182 with a layer plane perpendicular to the axis 182 .

Ohne elektrisches Feld ergibt sich für die Molekülrichtungen der aufeinanderfolgenden smektischen Einzelschichten 170 die bereits beschriebene Schraubenbewegung längs der Helix. Der der obersten Einzelschicht 170 in Fig. 5 zugeordnete Richtungspfeil 194 (wiederum als Projektion der Molekülrichtung n) ist, entsprechend der sich normalerweise einstellenden Helix-Ganghöhe um einen bestimmten Winkel α gegenüber der Ausgangsrichtung 192 verdreht.Without an electric field, the screw movement along the helix already described results for the molecular directions of the successive smectic individual layers 170 . The directional arrow 194 assigned to the uppermost individual layer 170 in FIG. 5 (again as a projection of the molecular direction n) is rotated by a certain angle α with respect to the starting direction 192 in accordance with the normally occurring helical pitch.

Die Chiralität der smektischen Phase hat zur Folge, daß die Polarisationsrichtung (Doppelpfeil 148) des durch das Probenvolumen V hindurchtretenden Lichtes um den gleichen Winkel α gedreht wird, sofern auch beim Eintritt des Lichtes seine Polarisationsrichtung mit der Anfangsrichtung 192 zusammenfällt.The chirality of the smectic phase has the result that the direction of polarization (double arrow 148 ) of the light passing through the sample volume V is rotated by the same angle α, provided that its direction of polarization coincides with the initial direction 192 when the light enters.

Aufgrund der mehr oder weniger starken Richtungskopplung aufeinanderfolgender smektischer Einzelschichten 170 kann nun die Helixform durch an die Helix angreifende Drehkräfte verändert werden, dies deshalb, weil ein Helixende festgelegt ist. Wird beispielsweise ein in Richtung des Winkels α in Fig. 5 drehendes Drehfeld an die Elektroden 116-122 angelegt, so wird die Helix stärker in sich verdreht - der Winkel α wird dementsprechend größer. Bei Anlegen eines Drehfeldes in umgekehrter Richtung ergibt sich dementsprechend eine Reduzierung des Winkels α. Im Ergebnis erhält man ein Phasendrehelement mit wahlweise einstellbarem Drehwinkel. Der Drehwinkel kann stufenlos eingestellt werden, so daß das Element als analoges optisches Element eingesetzt werden kann.Due to the more or less strong directional coupling of successive smectic individual layers 170 , the helix shape can now be changed by rotating forces acting on the helix, because a helix end is fixed. If, for example, a rotating field rotating in the direction of the angle α in FIG. 5 is applied to the electrodes 116-122 , the helix is rotated to a greater extent - the angle α is correspondingly larger. If a rotating field is applied in the opposite direction, the angle α is accordingly reduced. The result is a phase rotation element with an optionally adjustable rotation angle. The angle of rotation can be adjusted continuously so that the element can be used as an analog optical element.

Erfindungsgemäße Flüssigkristall-Elemente lassen sich also als optische Elemente einsetzen mit doppelbrechenden, phasendrehenden oder amplituden-modulierenden Eigenschaften, welches so wirkt, als würde es mit der Drehfrequenz des anregenden Feldes körperlich rotieren (mit um den Konus rotierender Hauptachse). Durch entsprechende Einschaltung des Flüssigkristall-Elements in den Strahlengang eines linear polarisierten Lichtstrahls (z.B. eines Glasfaser-Lichtleiters) läßt sich eine Phasenmodulation bzw. Amplitudenmodulation des abgegebenen Lichtstrahls erreichen. Durch Nachschaltung eines zur Polarisationsrichtung des eingestrahlten Lichts parallelen oder gekreuzten Polarisators läßt sich der nicht modulierte Intensitätsanteil des abgegebenen Lichts u.U. unterdrücken. Da der beobachtete Effekt an das Vorhandensein einer bestimmten smektischen Phase, insbesondere SC*, gebunden ist, läßt sich durch Beobachtung des Verschwindens des Effekts bei wachsender bzw. fallender Temperatur auch die Phasenübergangstemperatur zu nächsten bzw. vorhergehenden Phase mit hoher Genauigkeit bestimmen. Die erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Elemente lassen sich als Polarisationssteller einsetzen, insbesondere in der optischen Kommunikationstechnik. Durch Veränderung der Helixform (Helixsteigung) durch Anlegen entsprechend starker Felder bzw. durch Fixieren eines Helixendes und Anlegen des elektrischen Drehfeldes, läßt sich der Phasendrehwinkel des Flüssigkristall-Elements in gewünschter Weise analog variieren.Liquid crystal elements according to the invention can thus be used as optical elements with birefringent, phase-shifting or amplitude-modulating properties, which acts as if it were physically rotating with the rotational frequency of the exciting field (with the main axis rotating around the cone). By appropriately switching the liquid crystal element into the beam path of a linearly polarized light beam (for example a glass fiber light guide), phase modulation or amplitude modulation of the emitted light beam can be achieved. The non-modulated intensity component of the emitted light can possibly be suppressed by connecting a polarizer which is parallel or crossed to the direction of polarization of the incident light. Since the observed effect is linked to the presence of a certain smectic phase, in particular S C *, the phase transition temperature to the next or previous phase can be determined with high accuracy by observing the disappearance of the effect with increasing or falling temperature. The liquid crystal elements according to the invention can be used as polarization controllers, in particular in optical communication technology. By changing the helix shape (helix slope) by applying correspondingly strong fields or by fixing a helix end and applying the rotating electrical field, the phase rotation angle of the liquid crystal element can be varied analogously in the desired manner.

Claims (24)

1. Flüssigkristall-Element (10; 110), umfassend eine Flüssigkristall-Schicht auf einem Träger (12) und eine Elektrodenanordnung (14; 114) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in der Flüssigkristallschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (14; 114) zur Schichtebene im wesentlichen paralleles elektrisches Drehfeld in der Schicht erzeugt.1. liquid crystal element ( 10 ; 110 ) comprising a liquid crystal layer on a carrier ( 12 ) and an electrode arrangement ( 14 ; 114 ) for generating an electric field in the liquid crystal layer, characterized in that the electrode arrangement ( 14 ; 114 ) generated in the layer essentially parallel rotating electrical field to the layer plane. 2. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristall-Schicht von einem ferroelektrischen Flüssigkristall in der smektischen Phase gebildet ist mit zur Schichtebene im wesentlichen parallelen übereinanderliegenden smektischen Einzelschichten (70; 170).2. Liquid crystal element according to claim 1, characterized in that the liquid crystal layer is formed by a ferroelectric liquid crystal in the smectic phase with the layer plane essentially parallel superimposed smectic individual layers ( 70 ; 170 ). 3. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine chirale smektische Phase.3. Liquid crystal element according to claim 2, characterized by a chiral smectic phase. 4. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Flüssigkristall-Schicht kleiner ist als die Ganghöhe der chiralen Helix.4. Liquid crystal element according to claim 3, characterized characterized in that the thickness of the Liquid crystal layer is smaller than the pitch the chiral helix. 5. Flüssigkristall-Element nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die chirale Helix vom elektrischen Drehfeld zumindest teilweise aufgewunden ist.5. Liquid crystal element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the chiral helix from the rotating electrical field at least partially wound up. 6. Flüssigkristall-Element nach einem der Ansprüche 3-5 dadurch gekennzeichnet, daß der ferroelektrische Flüssigkristall Moleküle mit zwei chiralen Zentren umfaßt. 6. Liquid crystal element according to one of the claims 3-5 characterized in that the ferroelectric liquid crystal molecules with two includes chiral centers.   7. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen ferroelektrischen Flüssigkristall mit Molekülen der folgenden Formel: 7. Liquid crystal element according to claim 6, characterized by a ferroelectric liquid crystal with molecules of the following formula: 8. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen ferroelektrischen Flüssigkristall mit Molekülen der folgenden Formel: 8. Liquid crystal element according to claim 7, characterized by a ferroelectric liquid crystal with molecules of the following formula: 9. Flüssigkristall-Element nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (14) wenigstens drei symmetrisch angeordnete, phasen-starr ansteuerbare Elektroden aufweist.9. Liquid crystal element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electrode arrangement ( 14 ) has at least three symmetrically arranged, phase-rigidly controllable electrodes. 10. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (14) vier Elektroden (16, 18, 20, 22) aufweist, die mit 90° Phasendifferenz aufeinanderfolgender Elektroden ansteuerbar sind.10. Liquid crystal element according to claim 9, characterized in that the electrode arrangement ( 14 ) has four electrodes ( 16 , 18 , 20 , 22 ) which can be controlled with a 90 ° phase difference of successive electrodes. 11. Flüssigkristall-Element nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (16, 18, 20, 22) der Elektrodenanordnung (14) auf den Träger (12) aufgedampft sind. 11. Liquid crystal element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electrodes ( 16 , 18 , 20 , 22 ) of the electrode arrangement ( 14 ) are evaporated onto the carrier ( 12 ). 12. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (16, 18, 20, 22) eine zur Dicke der Flüssigkristallschicht parallele Höhe (b) im Bereich zwischen 0,6 und 2µm aufweisen.12. A liquid crystal element according to claim 11, characterized in that the electrodes ( 16 , 18 , 20 , 22 ) have a height (b) parallel to the thickness of the liquid crystal layer in the range between 0.6 and 2 µm. 13. Flüssigkristall-Element nach wenigstens einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeicbnet, daß der Träger ein Gehäuse mit im wesentlichen zylindrischer Ausnehmung zur Aufnahme des Flüssigkristalls umfaßt, und daß die Elektroden (116, 118, 120, 122) an der Innenumfangsseite (184) der Ausnehmung angeordnet sind.13. Liquid crystal element according to at least one of claims 1-10, characterized in that the carrier comprises a housing with a substantially cylindrical recess for receiving the liquid crystal, and that the electrodes ( 116 , 118 , 120 , 122 ) on the inner peripheral side ( 184 ) the recess are arranged. 14. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (116, 118, 120, 122) von zur Zylinderachse (182) deren Ausnehmung parallelen Drähten gebildet sind.14. Liquid crystal element according to claim 13, characterized in that the electrodes ( 116 , 118 , 120 , 122 ) of the cylinder axis ( 182 ) whose recess parallel wires are formed. 15. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Rohrstück (180) mit lichtem Innendurchmesser zwischen 50 und 1000µm, vorzugsweise etwa 300µm, und vorzugsweise eine Länge von 1-5 mm, am besten etwa 3 mm, umfaßt.15. Liquid crystal element according to claim 14, characterized in that the carrier comprises a tube piece ( 180 ) with a light inner diameter between 50 and 1000 µm, preferably about 300 µm, and preferably a length of 1-5 mm, preferably about 3 mm. 16. Flüssigkristall-Element nach wenigstens einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine die Ausnehmung an einem Ende abschließende Platte (188) aufweist.16. A liquid crystal element according to at least one of claims 13-15, characterized in that the carrier has a plate ( 188 ) which closes off the recess at one end. 17. Flüssigkristall-Element nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Flüssigkristall unmittelbar anliegende, zur Schichtebene der smektischen Einzelschichten (170) parallele Anlagefläche (190) des Trägers derart behandelt ist, daß sich die an der Anlagefläche (190) unmittelbar anliegende smektische Einzelschicht (170) in einer vorgegebenen Richtung (192) orientiert. 17. Liquid-crystal element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the contact surface ( 190 ) of the support lying directly on the liquid crystal and parallel to the layer plane of the smectic individual layers ( 170 ) is treated in such a way that the contact surface ( 190 ) immediately adjacent smectic single layer ( 170 ) oriented in a predetermined direction ( 192 ). 18. Flüssigkristall-Element nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfrequenz des Drehfeldes zwischen 0,1 Hz und 10 MHz, besser zwischen 0,1 und 10 kHz, liegt.18. Liquid crystal element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotational frequency of the rotating field between 0.1 Hz and 10 MHz, better between 0.1 and 10 kHz. 19. Flüssigkristall-Element nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Drehfeldes einer Feldstärke zwischen 10 V/cm und 1 MV/cm liegt und am besten etwa 500 V/cm beträgt.19. Liquid crystal element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the amplitude of the rotating field of a field strength is between 10 V / cm and 1 MV / cm and ideally approximately Is 500 V / cm. 20. Flüssigkristall-Element nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) einander gegenüberliegender Elektroden zwischen 20µm und 140µm liegt.20. Liquid crystal element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the distance (a) from each other Electrodes is between 20 µm and 140 µm. 21. Verwendung des Flüssigkristall-Elements nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche als mit der Drehfrequenz drehendes optisches Element, insbesondere als Dreh-Polarisator.21. Use of the liquid crystal element after at least one of the preceding claims as with the rotational frequency rotating optical element, especially as a rotating polarizer. 22. Verwendung des Flüssigkristall-Elements nach einem der Ansprüche 1-20 als Amplituden- und/oder Phasenmodulator.22. Use of the liquid crystal element after a of claims 1-20 as amplitude and / or Phase modulator. 23. Verwendung des Flüssigkristall-Elements nach einem der Ansprüche 1-20 als Phasendreh-Element mit wahlweis einstellbarem Drehwinkel α.23. Use of the liquid crystal element after a of claims 1-20 as a phase shift element optionally adjustable angle of rotation α. 24. Verwendung des Flüssigkristall-Elements nach wenigstens einem der Ansprüche 1-20 zur Phasenübergangsbestimmung des Flüssigkristalls.24. Use of the liquid crystal element after at least one of claims 1-20 Phase transition determination of the liquid crystal.
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