DE10247004A1

DE10247004A1 - Polarisator für Licht sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen

Info

Publication number: DE10247004A1
Application number: DE2002147004
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof.Dr. Dultz; Wolfgang Prof.Dr. Haase; Elena Dr. Konshina; Arkady Dr. Onokhov; Thomas Dr. Weyrauch
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-22

Abstract

Ein erfindungsgemäßer Polarisator umfaßt zwei transparente Körper mit je einer Begrenzungsfläche, welche mit einer Polymerschicht beschichtet ist, an welcher Licht, dessen Einfallswinkel auf die Begrenzungsflächen innerhalb eines bestimmten Winkelintervalls liegt, an diesen nicht totalreflektiert wird. Die beiden Körper sind zueinander so angeordnet, daß die Polymerschichten einander gegenüberliegen und voneinander beabstandet sind. Der zwischen ihnen befindliche Zwischenraum ist mit einem transparenten Flüssigkristall gefüllt, der mit beiden Polymerschichten in Berührungskontakt steht, wodurch die Moleküle des Flüssigkristalls in eine Vorzugsrichtung ausgerichtet werden und der Flüssigkristall in solcher Weise doppelbrechend wird, daß unpolarisiertes Licht, dessen Einfallswinkel auf einer der Begrenzungsflächen innerhalb des bestimmten Winkelintervalls liegt, an der Grenzfläche zwischen Polymerschicht und dem Flüssigkristall in zwei orthogonal zueinander polarisierte Komponenten aufgespalten wird, wobei mindestens eine der Komponenten als polarisiertes Licht aus dem ersten oder zweiten Körper austritt. Die Polymerschichten werden bevorzugt mittels Gasentladung aus einem Kohlenwasserstoff-Monomer hergestellt.

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft einen Polarisator für Licht, mit einem ersten transparenten Körper, welcher mindestens eine erste Begrenzungsfläche aufweist, und einem zweiten transparenten Körper, welcher mindestens eine zweite Begrenzungsfläche aufweist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Polarisators.

Die Polarisation ist eine grundlegende Eigenschaft des Lichts. Nur polarisiertes Licht kann sich in einem physikalisch eindeutig charakterisierten Zustand befinden; unpolarisiertes Licht ist stets eine Überlagerung von polarisiertem Licht. Viele optische Bauteile können für bestimmte Anwendungen, z.B. in der optischen Telekommunikation, nur dann optimiert werden, wenn der Polarisationszustand des Lichts im Eingang des optischen Bauteils definiert ist. In der optischen Nachrichtenübertragung ist daher die Verwendung von polarisiertem Licht wünschenswert. Auch für viele Anwendungen außerhalb der optischen Nachrichtenübertragung ist die Verwendung von polarisiertem Licht vorteilhaft, beispielsweise im Bereich der Materialbearbeitung mittels Laserstrahlung, der Laserschweißung oder der Laserchirurgie.

Um polarisiertes Licht aus natürlichem bzw. unpolarisiertem Licht zu erzeugen, sind Polarisatoren für Licht notwendig. Solche können auf verschiedenen Prinzipien basieren, beispielsweise auf Spiegelung, auf Brechung oder auf dem Dichroismus. Für viele Anwendungen besonders vorteilhaft und in der Praxis wichtig sind Polarisationsprismen, in welchen doppelbrechende Kristalle zum Einsatz kommen. Polarisationsprismen bestehen in der Regel aus zwei doppelbrechenden Prismen, zwischen denen sich eine nicht doppelbrechende Schicht befindet. Die beiden Prismen liegen einander gegenüberliegend an den Hauptflächen der Schicht an. Das doppelbrechende Material, aus welchem die Prismen bestehen, weist für solches unpolarisiertes Licht, welches innerhalb eines bestimmen Einfallswinkel-Intervalls auf die Grenzfläche Prisma-Schicht einfällt, für den ordentlichen Strahl einen anderen Brechungsindex auf als für den außerordentlichen Strahl.

Das Material der Schicht weist einen solchen Brechungsindex auf, daß an der Grenzfläche Prisma-Schicht entweder nur für den ordentlichen Strahl die Bedingung für Totalreflexion erfüllt ist, während der außerordentliche Strahl gebrochen und transmittiert wird, oder umgekehrt. Um eine Totalreflexion des gebrochenen Strahls an der gegenüberliegenden Grenzfläche Schicht-Prisma zu vermeiden, wird der Brechungsindex der Schicht möglichst gleich demjenigen Brechungsindex gewählt, welcher für den gebrochenen Strahl innerhalb der Primen gegeben ist.

Eine bekannte Ausführungsform eines Polarisationsprismas ist das Nicol-Prisma; eine Übersicht über verschiedene Arten von Polarisationsprismen ist z.B. im "Handbook of Optics" von W.G. Driscoll und W. Vaughan, New York, 1978, Kapitel 10, Abschnitt 7, gegeben.

Wesentliche Vorteile von Polarisationsprismen gegenüber anderen Arten von Polarisatoren besteht in dem erreichbaren hohen Polarisationsgrad sowie in der Belastbarkeit mit großer Lichtleistung. Nachteilig ist das Erfordernis, relativ großvolumige doppelbrechende Kristalle zum Aufbau der Polarisationsprismen zu verwenden; diese Kristalle sind sehr teuer und in manchen gewünschten Ausführungen am Markt nicht ohne weiteres verfügbar.

Daher wurden Polarisationsprismen entwickelt, welche mit einem verringerten Volumen an doppelbrechendem Material auskommen. Ein Beispiel dafür ist das Feussner-Prisma, welches aus zwei andereinandergefügten Prismen aus Glas besteht, zwischen welchen sich eine dünne Platte aus doppelbrechendem Kristall befindet. Eine nähere Erläuterung des Feussner-Prismas ist z.B. im "Handbook of Optics" von W.G. Driscoll und W. Vaughan, New York, 1978, Kapitel 10, Abschnitt 8, Seite 10-29 und 14, gegeben.

Trotz der mit dieser Art von Polarisationsprisma verbundenen Ersparnis von doppelbrechendem Material sind die genannten Nachteile auch hier nicht vollständig beseitigt. Die Herstellung der dünnen doppelbrechenden Platten ist sehr aufwendig; der Aufwand hierfür wird weiter vergrößert durch den Umstand, daß die doppelbrechende Platte in Bezug auf die optische Kristallachse in einer bestimmten Richtung geschnitten sein muß. Ferner sind zur Herstellung dieser Platten große Kristalle von hoher optischer Reinheit erforderlich. Daher ist auch die Herstellung derartiger Polarisationsprismen relativ teuer.

Mit dem Aufkommen von nematischen Flüssigkristallen hoher Doppelbrechung ist es möglich geworden, die dünne Kristallplatte von Feussner-Prismen durch eine dünne Schicht eines nematischen Flüssigkristalls zu ersetzen; ein Beispiel hierfür ist in der Veröffentlichung "Polarization Prism employing an oriented Layer of a nematic liquid Crystal" von A.A. Karetnikov, erschienen in Sov. J. Opt. Technol., V.56, Seiten 445-447, 1989, gegeben.

Vorteilhaft hierbei ist, daß das doppelbrechende Material in praktisch unbegrenzten Mengen preiswert zur Verfügung steht, so daß derartige Polarisationsprismen bei geringen Kosten in selbst sehr großen Abmessungen hergestellt werden können. Dabei bleibt der Vorteil des sehr hohen erzielbaren Polarisationsgrades erhalten, da ebenso wie in konventionellen Polarisationsprismen der Effekt der Totalreflexion des ordentlichen oder außerordentlichen Strahls ausgenutzt wird.

Problematisch bei derartigen Polarisationsprismen ihre geringe Lebensdauer, welche dadurch bedingt ist, daß die Ausrichtung der Moleküle des Flüssigkristalls nicht langzeitstabil ist, d.h. der Grad der Orientierung der Moleküle des Flüssigkristalls nimmt mit der Zeit deutlich ab.

Es ist ferner bekannt, eine Fläche, auf welche ein Flüssigkristall aufgebracht werden soll, zunächst mit einer oberflächenaktiven Substanz zu behandeln, welche eine Ausrichtung der Moleküle des Flüssigkristalls in eine Vorzugsrichtung bewirkt. Ein Beispiel dafür ist in der US 3991241 angegeben.

Des weiteren ist es bekannt einem auf eine Fläche aufzubringenden Flüssigkristall eine Substanz beizumischen, welche eine Ausrichtung der Moleküle der Flüssigkristalls in eine Vorzugsrichtung bewirkt oder fördert. Ein Beispiel dafür ist in der US 3871904 angegeben.

Nachteilig ist in den beiden letztgenannten Fällen, daß eine konstante Konzentration der genannten Substanzen nicht bzw. nicht ohne weiteres erzielbar ist. Die Folge davon ist eine räumliche Inhomogenität der Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle. Des weiteren können Wechselwirkungen zwischen genannten Substanzen und den Flüssigkristall-Molekülen zu einer mit der Zeit nachlassenden orientierenden Wirkung dieser Substanzen führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Polarisator für Licht zu schaffen, welcher selbst in großen Bauformen kostengünstig und mit geringem Aufwand herstellbar ist, einen hohen Polarisationsgrad erreicht, eine lange Lebensdauer aufweist und weitgehend homogene Polarisierungseigenschaften selbst über großen Flächen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Polarisators für Licht, unter Verwendung eines ersten transparenten Körpers, welcher mindestens eine erste Begrenzungsfläche aufweist und eines zweiten transparenten Körpers, welcher mindestens eine zweite Begrenzungsfläche aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) die erste Begrenzungsfläche des ersten Körpers wird mit einer ersten transparenten Polymerschicht und die zweite Begrenzungsfläche des zweiten Körpers mit einer zweiten transparenten Polymerschicht beschichtet, welche so beschaffen sind, daß Licht, dessen Einfallswinkel auf die erste oder zweite Begrenzungsfläche innerhalb eines bestimmten Winkelintervalls liegt, weder an der ersten noch an der zweiten Begrenzungsfläche totalreflektiert wird,
b) die beiden Körper werden zueinander so angeordnet, daß die erste und die zweite Polymerschicht einander im wesentlichen gegenüberliegend zugewandt und unter Bildung eines Zwischenraumes voneinander beabstandet sind,
c) der Zwischenraum wird mit einem transparenten Flüssigkristall gefüllt, so daß dieser mit der ersten und mit der zweiten Polymerschicht in Berührungskontakt steht, wobei der Flüssigkristall so ausgebildet ist, daß die Moleküle des Flüssigkristalls aufgrund des Berührungskontaktes desselben mit den Polymerschichten im Mittel in eine bestimmte Vorzugsrichtung ausgerichtet werden und der Flüssigkristall hierdurch in solcher Weise doppelbrechend wird, daß unpolarisiertes Licht, dessen Einfallswinkel auf die erste oder zweite Begrenzungsfläche innerhalb des bestimmten Winkelintervalls liegt, an der Grenzfläche zwischen der ersten oder zweiten Polymerschicht und dem Flüssigkristall in eine erste und eine zweite polarisiere Komponente aufgespalten wird, wobei – entweder die erste und die zweite Komponente orthogonal zueinander linear polarisiert sind, – oder die erste Komponente elliptisch bzw. zirkular polarisiert und die zweite Komponente zur ersten Komponente orthogonal elliptisch bzw. orthogonal zirkular polarisiert ist, – und die erste Komponente an der Grenzfläche zwischen der ersten oder zweiten Polymerschicht und dem Flüssigkristall im wesentlichen totalreflektiert wird und die zweite Komponente im wesentlichen vom ersten Körper durch den Flüssigkristall hindurch in den zweiten Körper übergeht, wobei mindestens eine der Komponenten als polarisiertes Licht aus dem ersten oder zweiten Körper austritt.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Polarisator für Licht, mit einem ersten transparenten Körper, welcher mindestens eine erste Begrenzungsfläche aufweist, und einem zweiten transparenten Körper, welcher mindestens eine zweite Begrenzungsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die erste Begrenzungsfläche des ersten Körpers mit einer ersten transparenten Polymerschicht und die zweite Begrenzungsfläche des zweiten Körpers mit einer zweiten transparenten Polymerschicht beschichtet sind, welche Polymerschichten so beschaffen sind, daß Licht, dessen Einfallswinkel auf die erste oder zweite Begrenzungsfläche innerhalb eines bestimmten Winkelintervalls liegt, weder an der ersten noch an der zweiten Begrenzungsfläche totalreflektiert wird,
b) die beiden Körper zueinander so angeordnet sind, daß die erste und die zweite Polymerschicht einander im wesentlichen gegenüberliegend zugewandt und unter Bildung eines Zwischenraumes voneinander beabstandet sind, welcher mit einem transparenten Flüssigkristall gefüllt ist, der somit mit der ersten und mit der zweiten Polymerschicht in Berührungskontakt steht,
c) die erste und die zweite Polymerschicht sowie der Flüssigkristall so beschaffen sind, daß die Moleküle des Flüssigkristalls aufgrund des Berührungskontaktes desselben mit den Polymerschichten im Mittel in eine bestimmte Vorzugsrichtung ausgerichtet sind, und
d) der Flüssigkristall hierdurch in solcher Weise doppelbrechend ist, daß unpolarisiertes Licht, dessen Einfallswinkel auf die erste oder zweite Begrenzungsfläche innerhalb des bestimmten Winkelintervalls liegt, an der Grenzfläche zwischen der ersten oder zweiten Polymerschicht und dem Flüssigkristall in eine erste und eine zweite polarisierte Komponente aufgespalten wird, wobei – entweder die erste und die zweite Komponente orthogonal zueinander linear polarisiert sind, – oder die erste Komponente elliptisch bzw. zirkular polarisiert und die zweite Komponente zur ersten Komponente orthogonal elliptisch bzw. orthogonal zirkular polarisiert ist, – und die erste Komponente an der Grenzfläche zwischen der ersten oder zweiten Polymerschicht und dem Flüssigkristall im wesentlichen totalreflektiert wird und die zweite Komponente im wesentlichen vom ersten Körper durch den Flüssigkristall hindurch in den zweiten Körper übergeht, wobei mindestens eine der Komponenten als polarisiertes Licht aus dem ersten oder zweiten Körper austritt.

Gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt hierbei der Verfahrensschritt a) folgende Teilschritte:

a1) der erste bzw. zweite Körper wird in eine Beschichtungskammer verbracht, welche ein Kohlenwasserstoff-Monomer in gasförmigem Zustand enthält,
a2) in der Beschichtungskammer wird ein elektrisches Feld erzeugt, indem zwischen einer ersten Elektrode und einer von dieser beabstandeten zweiten Elektrode eine elektrische Spannung angelegt wird,
a3) der erste bzw. zweite Körper wird innerhalb der Beschichtungskammer so angeordnet, daß sich mindestens ein Teil der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche (2,12) in dem elektrischen Feld befindet,
a4) die elektrische Spannung wird so gewählt, daß durch dieselbe zwischen den Elektroden eine Gasentladung ausgelöst wird, welche zu einem Strom von Ionen des Kohlenwasserstoff-Monomers in Richtung der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche und dort zu einer Anlagerung und Polymerisation der Ionen führt, so daß auf der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche eine Schicht eines Kohlenwasserstoff-Polymers, nämlich die erste bzw. zweite Polymerschicht, gebildet wird.

Ein erfindungsgemäßer Polarisator ist daher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß die erste bzw. zweite Polymerschicht hergestellt werden wie folgt:

a1) der erste bzw. zweite Körper wird in eine Beschichtungskammer verbracht, welche ein Kohlenwasserstoff-Monomer in gasförmigem Zustand enthält,
a2) in der Beschichtungskammer wird ein elektrisches Feld erzeugt, indem zwischen einer ersten Elektrode und einer von dieser beabstandeten zweiten Elektrode eine elektrische Spannung angelegt wird,
a3) der erste bzw. zweite Körper wird innerhalb der Beschichtungskammer so angeordnet, daß sich mindestens ein Teil der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche in dem elektrischen Feld befindet,
a4) die elektrische Spannung wird so gewählt, daß durch dieselbe zwischen den Elektroden eine Gasentladung ausgelöst wird, welche zu einem Strom von Ionen des Kohlenwasserstoff-Monomers in Richtung der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche und dort zu einer Anlagerung und Polymerisation der Ionen führt, so daß auf der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche eine Schicht eines Kohlenwasserstoff-Polymers, nämlich die erste bzw. zweite Polymerschicht, gebildet wird.

Als Kohlenwasserstoff-Monomer kann ein Monomer eines gesättigten Kohlenwasserstoffes oder ein Monomer eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs verwendet werden. Insbesondere kann als Kohlenwasserstoff-Monomer ein Monomer des Oktans C₈H₁₈ verwendet werden.

Vorzugsweise wird der Partialdruck des Kohlenwasserstoff-Monomers in der Beschichtungskammer zwischen 0,1 und 0,3 Pa gewählt.

Vor Ausführung des Teilschrittes a4) wird vorzugsweise die Beschichtungskammer evakuiert und dann das Kohlenwasserstoff-Monomer in die Beschichtungskammer eingebracht, so daß die Beschichtungskammer während der Ausführung des Teilschrittes a4) im wesentlichen kein anderes Gas als das Kohlenwasserstoff-Monomer enthält.

Der Betrag der elektrischen Spannung wird vorzugsweise zwischen 1300 und 2000 Volt gewählt. Die Spannung kann eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung, insbesondere eine Hochfrequenz-Wechselspannung sein.

Bevorzugt werden der Druck im Inneren der Beschichtungskammer sowie die elektrische Spannung so gewählt, daß die Gasentladung als Glimmentladung erfolgt.

Gemäß einer bevorzugten, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die erste bzw. zweite Begrenzungsfläche während der Ausführung des Teilschrittes a4) so orientiert, daß bei der Beschichtung der ersten Begrenzungsfläche ein erster Randbereich der ersten Begrenzungsfläche der ersten Elektrode und ein zweiter Randbereich der ersten Begrenzungsfläche der zweiten Elektrode zugewandt ist, und bei der Beschichtung der zweiten Begrenzungsfläche ein erster Randbereich der zweiten Begrenzungsfläche der ersten Elektrode und ein zweiter Randbereich der zweiten Begrenzungsfläche der zweiten Elektrode zugewandt ist, wobei der Betrag des Winkels β zwischen der Normalen der ersten Begrenzungsfläche und der mittleren Richtung der den Feldlinien des elektrischen Feldes zwischen 80° und 100°, vorzugsweise zwischen 85° und 95° beträgt.

Gemäß einer Verfeinerung dieser Ausgestaltung wird die erste bzw. zweite Begrenzungsfläche während der Ausführung des Teilschrittes a4) so orientiert, daß der Betrag des Winkels β zwischen der Normalen der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche und der mittleren Richtung der Feldlinien des elektrischen Feldes zwischen 87° und 89° oder zwischen 91° und 93° beträgt. Vorzugsweise für bei der Beschichtung der ersten und bei der Beschichtung der zweiten Begrenzungsfläche der Winkel β identisch gewählt.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird im Verfahrensschritt b) der erste Randbereich der ersten Begrenzungsfläche dem zweiten Randbereich der zweiten Begrenzungsfläche gegenüberliegend und der zweite Randbereich der ersten Begrenzungsfläche dem ersten Randbereich der zweiten Begrenzungsfläche gegenüberliegend angeordnet.

Zur Herstellung des Polarisators wird der Flüssigkristall bevorzugt in den Zwischenraum eingefüllt, wobei die Körper so orientiert sind, daß das Lot auf die erste und/oder die zweite Begrenzungsfläche mit der Horizontalen einen Winkel δ einschließt, welcher gegeben ist durch δ=90°–β. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung werden daher die Körper vor Ausführung des Verfahrensschritts c) so orientiert, daß das Lot L auf die erste und/oder die zweite Begrenzungsfläche mit der Horizontalen einen Winkel δ einschließt, welcher gegeben ist durch δ=90°–β und welcher während des Einfüllens des Flüssigkristalls in den Zwischenraum im wesentlichen konstant gehalten wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Begrenzungsfläche jeweils ebene Flächen; eine derartige Ausführung ist jedoch nicht zwingend; vielmehr können die Begrenzungsflächen oder eine derselben auch gekrümmt sein.

Ferner sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der erste und der zweite Körper jeweils Prismen, so daß der Polarisator ein Polarisationsprisma ist. Bevorzugt werden daher als erster und als zweiter Körper jeweils ein prismenförmiger Körper verwendet, so daß die erste und die zweite Begrenzungsfläche jeweils ebene Flächen sind.

Die erste und die zweite Begrenzungsfläche werden im Verfahrensschritt b) vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polarisators sind daher die erste und die zweite Begrenzungsfläche parallel zueinander ausgerichtet, d.h. die Ausdehnung des Zwischenraumes senkrecht zu den Begrenzungsflächen ist konstant.

Bevorzugt werden als erster und als zweiter Körper jeweils ein Glaskörper verwendet, so daß der erste und der zweite Körper jeweils aus Glas und somit aus preisgünstigem Material bestehen.

Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung Verfahren wird zwischen den Begrenzungsfläche mindestens ein Abstandshalter angeordnet, welcher die beiden Körper in ihrer gegenseitigen Lage fixiert bzw. zu fixieren imstande ist. Vorzugsweise werden drei baugleiche Abstandshalter verwendet, welche im Dreieck angeordnet sind. Der bzw. die Abstandshalter können jeweils mit beiden Begrenzungsflächen verklebt oder verschweißt sein und somit die beiden Körper aneinander fixieren. Die Abstandshalter können z.B. aus Teflon bestehen.

Um ein Entweichen des Flüssigkristalls aus dem Zwischenraum zu verhindern, kann zwischen die Begrenzungsflächen ein Versiegelungsmaterial so eingebracht werden, daß der Zwischenraum vollständig verschlossen wird, d.h. der Zwischenraum ist an seinen Hauptflächen durch die Polymerschichten, an seinem Schmalseiten durch das Versiegelungsmaterial verschlossen. Zum Einfüllen des Flüssigkristalls kann hierbei ein kleines Loch freigelassen oder in das Versiegelungsmaterial oder in einen der Abstandshalter gebohrt werden. Selbstverständlich kann das Versiegelungsmaterial zugleich als um den Zwischenraum peripher umlaufender ringförmiger Abstandshalter dienen.

Als Flüssigkristall wird bevorzugt ein solcher verwendet, dessen Moleküle aufgrund des Berührungskontaktes des Flüssigkristalls mit den Polymerschichten homöotrop ausgerichtet werden. Insbesondere kann als Flüssigkristall ein smektischer oder ein nematischer Flüssigkristall verwendet werden.

Als Flüssigkristall kann ferner ein nematischer Flüssigkristall verwendet werden, dessen Moleküle aufgrund des Berührungskontaktes des Flüssigkristalls mit den Polymerschichten im Mittel senkrecht zu den Begrenzungsflächen ausgerichtet werden.

Die gegenseitige Lage der Körper wird vorzugsweise, bei Verwendung von Abstandshaltern z.B. durch entsprechende Wahl der Abmessungen derselben, so gewählt, daß die Ausdehnung des Zwischenraums in der zu den Begrenzungsflächen senkrechten Richtung, d.h. in Richtung des Lotes auf die Begrenzungsflächen, zwischen 400 nm und 50 μm beträgt. Gemäß einer Verfeinerung dieser Variante wird die gegenseitige Lage der Körper so gewählt, daß die Ausdehnung des Zwischenraums in der zu den Begrenzungsflächen senkrechten Richtung 20 μm bis 50 μm beträgt. Die Dicke der Polymerschichten beträgt vorzugsweise jeweils zwischen 50 nm und 100 μm.

Die Auswahl des Materials für die transparenten Körper und des Flüssigkristalls wird bevorzugt entsprechend dem Spektralbereich, in welchem diese Materialien transparent sind, und den Brechungsindices dieser Materialien vorgenommen. Beispielsweise wird für einen Flüssigkristall mit einer optischen Anisotropie der Brechungsindices zwischen 0,1 und 0,3 und für den Fall, daß der Brechungsindex des Materials der transparenten Körper näherungsweise gleich dem Brechungsindex für den ordentlichen bzw. außerordentlichen Strahl ist, daß das oben erwähnte bestimmte Winkelintervall des Einfallswinkels, welcher zur Totalreflexion einer der Komponenten führt, zwischen 60° und 70° liegt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Herstellung einer homogenen Flüssigkristallschicht ohne Versetzungen und andere Defekte sowie mit langzeitstabil in eine Vorzugsrichtung ausgerichteten Molekülen ermöglicht. Ein unter Verwendung einer solchermaßen erzeugten Flüssigkristallschicht hergestellter erfindungsgemäßer Polarisator besitzt die Vorteile geringer Materialkosten, eines hohen Polarisationsgrades, einer großen möglichen Apertur, einer langen Lebensdauer und einer einfachen, leicht automatisierbaren Herstellbarkeit. Zur erfindungsgemäßen Beschichtung der Begrenzungsflächen mit Polymerschichten können herkömmliche Vakuumanlagen benutzt werden. Erfindungsgemäße Polarisatoren können daher auf einfache Weise industriell hergestellt werden und lassen sich sehr vorteilhaft in der optischen Nachrichtenübertragung und Informationsverarbeitung einsetzen.

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in welcher schematisch zeigen:
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Polarisators mit zwei prismenförmigen Glaskörpern, zwischen welchen sich Abstandshalter, zwei Polymerschichten und zwischen diesen eine Flüssigkristallschicht befinden, wobei die Dicke der Polymerschichten und der Flüssigkristallschicht aus Gründen der Verständlichkeit stark überhöht dargestellt ist,
2 ein Anwendungsbeispiel des Polarisators von 1 in einem optischen Nachrichtenübertragungssystem, wobei der Polarisator gegenüber 1 verkleinert dargestellt ist und die Abstandshalter, die Polymerschichten und die Flüssigkristallschicht weggelassen sind,
3 eine Querschnittsdarstellung einer Beschichtungskammer, in welcher sich zwei Elektroden, einer der Glaskörper von 1 sowie ein gasförmiger Kohlenwasserstoff-Monomer befinden, wobei der Glaskörper gegenüber 1 verkleinert dargestellt ist und zwischen den Elektroden eine elektrische Gleichspannung angelegt ist,
4 den Polarisator von 1 während des Einfüllens des Flüssigkristalls in den Zwischenraum zwischen den Polymerschichten,
5 ein Zeitdiagramm α_S/α_P – Verhältnisses für verschiedene Bindungen innerhalb der Moleküle des Flüssigkristalls, welcher mit den Polymerschichten von 1 in Berührungskontakt steht, und
6 einen gerissen dargestellten Ausschnitt eines der Glaskörper von 1 mit einer darauf aufgebrachten Polymerschicht in perspektivischer Darstellung mit einigen extrem vergrößert und symbolhaft dargestellten Molekülen eines nematischen Flüssigkristalls, welcher mit beiden Polymerschichten von 1 in Berührungskontakt steht, wodurch die Moleküle parallel zueinander und senkrecht zur Polymerschicht ausgerichtet sind.
Die 1 bis 6 beziehen sich jeweils auf eine bevorzugte Variante der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Polarisators für Licht, welcher zwei Glasprismen 1,11 umfaßt. Das erste Glasprisma 1 weist eine erste ebene Begrenzungsfläche 2 auf, welche dem zweiten Glasprisma 11 zugewandt ist. Ebenso weist das zweite Glasprisma 11 eine zweite ebene Begrenzungsfläche 12 auf, welche dem ersten Glasprisma 1 zugewandt ist. Das Glas, aus welchem die beiden Glasprismen 1,11 bestehen, ist nicht doppelbrechend, d.h. es ist optisch isotrop, und weist einen Brechungsindex von typischerweise z.B. 1,68 auf. Der Prismenwinkel beträgt typischerweise z.B. 70°. Vorzugsweise sind beide Glasprismen 1,11 von identischer Bauart.
Die erste Begrenzungsfläche 2 des ersten Glasprismas 1 ist mit einer ersten transparenten Polymerschicht 3 beschichtet. Ebenso ist die zweite Begrenzungsfläche 12 des zweiten Glasprismas 11 mit einer zweiten transparenten Polymerschicht 13 beschichtet.
Mittels zweier Abstandshalter 4,5 sind die beiden Glasprismen 4,5 in ihrer gegenseitigen Lage so fixiert, daß die erste und die zweite Begrenzungsfläche 2,12 unter Bildung eines Zwischenraumes einander gegenüberliegend zugewandt und parallel voneinander beabstandet sind.
Die Polymerschichten 3,13 sind so beschaffen, daß Licht, dessen Einfallswinkel φ auf die erste Begrenzungsfläche 2 innerhalb eines bestimmten Winkelintervalls liegt, weder an der ersten noch an der zweiten Begrenzungsfläche 2,12 totalreflektiert wird. Die beiden Polymerschichten 3,13 weisen jeweils über ihre gesamte Fläche eine konstante Dicke auf, welche in 1 aus Gründen der Verständlichkeit und Anschaulichkeit stark übertrieben dargestellt ist und in der Praxis typischerweise zwischen 50 nm und 100 μm beträgt. Bevorzugt wird die Dicke der Polymerschichten 3,13 jeweils kleiner gewählt als eine Wellenlänge des zu polarisierenden Lichts, so daß der Brechungsindex der Polymerschichten 3,13 für die Transmissions- und Polarisierungseigenschaften des Polarisators unwesentlich ist.
Der Zwischenraum zwischen den Polymerschichten 3,13 ist mit einem transparenten nematischen Flüssigkristall F gefüllt, der somit mit der ersten und mit der zweiten Polymerschicht 3,13 in Berührungskontakt steht. Aufgrund dieses Berührungskontaktes stehen die Moleküle des nematischen Flüssigkristalls F mit den Polymerschichten 3,13 in Wechselwirkung. Die Ausdehnung des Zwischenraumes in Richtung des Lotes L beträgt vorzugsweise zwischen 400 nm und 50 μm, typischerweise z.B. 10 μm.
Die erste und die zweite Polymerschicht 3,13 sowie der nematische Flüssigkristall F sind so beschaffen, daß die Moleküle des nematischen Flüssigkristalls F durch diese Wechselwirkung im Mittel in eine bestimmte Vorzugsrichtung, nämlich senkrecht zu den Begrenzungsflächen 2,12 bzw. homoötrop ausgerichtet werden, und der Flüssigkristall F hierdurch in solcher Weise doppelbrechend wird, daß unpolarisiertes Licht E, welches durch das erste Glasprisma hindurch unter einem der innerhalb des bestimmten Winkelintervalls liegt, auf die erste Begrenzungsfläche 2 einfällt, an der Grenzfläche zwischen der ersten Polymerschicht 3 und dem nematischen Flüssigkristall F in eine erste und eine zweite polarisierte Komponente K1,K2 aufgespalten wird, welche orthogonal zueinander linear polarisiert sind. Als Einfallswinkel φ ist der Winkel zwischen der Richtung des einfallenden unpolarisierten Lichts E und dem Lot L auf die Begrenzungsflächen 2,12 definiert. Die genannte Vorzugsrichtung ist in 1 als Z-Richtung gekennzeichnet.
Die Polymerschichten 3,13 dienen also zur Ausrichtung, d.h. zur Orientierung der Moleküle in eine bestimmte Vorzugsrichtung, welche auch als "Direktor" bezeichnet wird und im vorliegenden Beispiel im näherungsweise parallel zum Lot L verläuft. Die Polymerschichten 3,13 können daher auch als "Orientierungsschichten" bezeichnet werden.
Da das Glas, aus welchem die beiden Glasprismen 1,11 bestehen, nicht doppelbrechend ist, weist das Glas für beide Komponenten K1,K2 denselben Brechungsindex auf. Der nematische Flüssigkristall F ist so beschaffen, daß der Brechungsindex des nematischen Flüssigkristalls für die erste Komponente K1 kleiner ist als der Brechungsindex des Glases, aus welchem die beiden Glasprismen 1,11 bestehen, und die erste Komponente K1 an der Grenzfläche zwischen der ersten Polymerschicht 3 und dem nematischen Flüssigkristall F totalreflektiert wird, und der Brechungsindex des nematischen Flüssigkristalls für die zweite Komponente K2 gleich oder näherungsweise gleich dem Brechungsindex des Glases ist, so daß die zweite Komponente K2 nicht totalreflektiert wird, sondern unter materialbedingten Reflexions- und Absorptionsverlusten von dem ersten Glasprisma 1 durch den nematischen Flüssigkristall F hindurch in das zweite Glasprisma 11 übergeht.
Das bestimmte Winkelintervall, innerhalb dessen der Einfallswinkel φ liegen muß, um Totalreflexion der ersten Komponente K1 an der Grenzschicht zwischen der ersten Polymerschicht 3 und dem nematischen Flüssigkristall F zu ermöglichen, kann typischerweise z.B. zwischen 60° und 70° liegen. Je nach Wahl des als Flüssigkristall F verwendeten Materials kann der ordentliche Strahl als erste Komponente K1 an der genannten Grenzschicht totalreflektiert und der außerordentliche Strahl transmittiert werden oder umgekehrt. Der Unterschied der Brechungsdindices des nematischen Flüssigkristalls F für die beiden Komponenten K1,K2 beträgt typischerweise Δn = 0,1...0,3.
Die erste Komponente K1 tritt als linear polarisiertes Licht aus dem ersten Glasprisma 1, die zweite Komponente K2 als hierzu orthogonal polarisiertes Licht aus dem zweiten Glasprisma 11 aus. Selbstverständlich kann eine der Komponenten K1,K2 z.B. durch Schwärzung oder Abdeckung der Lichtaustrittsfläche des betreffenden Glasprismas 1 bzw. 11 ausgefiltert werden, so daß nur eine der linear polarisierten Komponenten K1 oder K2 den Polarisator verlassen kann.
Zwischen die Begrenzungsflächen 2,12 ist ein nicht dargestelltes Versiegelungsmaterial so eingebracht, daß der Zwischenraum vollständig verschlossen ist und der nematische Flüssigkristall F nicht aus dem Zwischenraum entweichen kann.
Die erste Begrenzungsfläche 2 weist einen ersten Randbereich 6 und einen zweiten Randbereich 7 auf, welcher dem ersten Randbereich 6 auf der ersten Begrenzungs fläche 2 im wesentlichen diametral gegenüberliegt und von dieser in einer zur Z-Richtung senkrechten Richtung, in 1 als X-Richtung gekennzeichnet, beabstandet ist. Ebenso weist die zweite Begrenzungsfläche 12 einen ersten Randbereich 16 und zweiten Randbereich 17 auf, welcher dem ersten Randbereich 16 auf der zweiten Begrenzungsfläche 12 im wesentlichen diametral gegenüberliegt und von diesem in X-Richtung beabstandet ist. Die beiden Begrenzungsflächen 2,12 von 1 liegen einander unter Bildung des Zwischenraumes so gegenüber, daß der erste Randbereich 6 der ersten Begrenzungsfläche 2 dem zweiten Randbereich 17 der zweiten Begrenzungsfläche 12 gegenüberliegend und der zweite Randbereich 7 der ersten Begrenzungsfläche 2 dem ersten Randbereich 16 der zweiten Begrenzungsfläche 12 gegenüberliegend angeordnet ist; hierauf wird unten unter Bezug auf 3 noch näher eingegangen.
Der nutzbare Spektralbereich eines erfindungsgemäßen Polarisators, welcher keinen wesentlichen Fresnel-Verlust aufweist, wird im wesentlichen bestimmt durch die Transmission der Glasprismen und der Flüssigkristallschicht.
6 zeigt schematisch einen gerissen dargestellten Ausschnitt des zweiten Glasprismas 11 von 1 mit der darauf aufgebrachten Polymerschicht 13 in perspektivischer Darstellung mit einigen extrem vergrößert und symbolhaft dargestellten Cyanobiphenyl-Molekülen M eines nematischen Flüssigkristalls, welcher mit beiden Polymerschichten 3,13 von 1 in Berührungskontakt steht, wodurch die Moleküle M parallel zueinander und nahezu senkrecht bzw. homöotrop zu den Polymerschichten 3,13 ausgerichtet sind; die Richtung des Lotes auf die Polymerschicht 13 ist in 6 als Z-Richtung gekennzeichnet und entspricht der Z-Richtung von 1. Das erste Glasprisma 1 sowie die erste Polymerschicht 3 von 1 sind in 6 nicht dargestellt. Der Flüssigkristall besteht in der Regel aus einem Gemisch verschiedener Moleküle.
Die Richtung der Orientierung der Flüssigkristall-Moleküle M homöotrop bzw. nahezu senkrecht zur Oberfläche der Polymerschichten 3,13 wird durch die Wechselwirkung der nematischen Flüssigkristall-Moleküle M mit den Oberflächenmolekülen der Polymerschichten 3,13 sowie durch Wasserstoffbrücken festgelegt.
2 zeigt schematisch ein Anwendungsbeispiel des Polarisators von 1 in einem optischen Nachrichtenübertragungssystem, wobei der Polarisator gegenüber 1 verkleinert dargestellt ist und die Abstandshalter 4,5, die Polymerschichten 3,13 und die Flüssigkristallschicht F von 1 aus Gründen der besseren Verständlichkeit weggelassen sind. Über eine Lichtleitfaser F0 gelangt ein unpolarisiertes optisches Signal durch eine Einkopplungs-Sammellinse 30 in das erste Glasprisma 1, wobei der Einfallswinkel innerhalb des oben erläuterten bestimmten Winkelintervalls liegt. Da so aus der Lichtleitfaser F0 in das erste Glasprisma 1 einfallende Licht E wird durch den Polarisator in zwei senkrecht zueinander linear polarisierte Komponenten K1,K2 aufgespalten wie oben unter Bezug auf 1 erläutert.
Die erste Komponente K1 tritt nach Totalreflexion aus dem ersten Glasprisma 1 aus und wird zur weiteren Verarbeitung oder Verwendung durch eine Auskopplungs-Sammellinse 31 in eine Lichtleitfaser F1 eingespeist. Ebenso wird die zur ersten Komponente K1 senkrecht linear polarisierte zweite Komponente K2 nach Durchgang durch den Flüssigkristall F und durch das zweite Glasprisma 11 aus diesem durch eine Auskopplungs-Sammellinse 32 ausgekoppelt und zur weiteren Verarbeitung oder Verwendung in eine Lichtleitfaser F2 eingespeist.
3 dient zur Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Variante der Herstellung der Polymerschichten 3,13 von 1 und zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Beschichtungskammer 20, in welcher sich zwei Elektroden 21,22 sowie ein nicht dargestellter gasförmiger Kohlenwasserstoff-Monomer befinden. In der Beschichtungskammer 20 befindet sich ferner das erste Glasprisma 1 von 1 zum Zweck der Beschichtung der ersten Begrenzungsfläche 2 mit der ersten Polymerschicht 3 (1), welche in 3 noch nicht vorhanden ist. Das Glasprisma 1 ist in 3 gegenüber 1 verkleinert dargestellt.
In der Beschichtungskammer 20 wird ein elektrisches Feld 23 erzeugt, indem zwischen der ersten der von dieser beabstandeten zweiten Elektrode 22 eine elektrische Spannung angelegt wird, welche im Beispiel von 3 eine Gleichspannung ist. Die Polung der Gleichspannung ist im Beispiel von 3 so gewählt, daß die erste Elektrode 21 eine Kathode und die zweite Elektrode 22 eine Anode ist. Die Elektroden 21,22 brauchen nicht notwendigerweise plattenförmig zu sein.
Das erste Glasprisma 1 ist in der Beschichtungskammer 20 so angeordnet, daß sich die erste Begrenzungsfläche 2 in dem elektrischen Feld 23 befindet. Die zwischen den Elektroden 21 und 22 anliegende elektrische Spannung wird so gewählt, daß durch dieselbe zwischen den beiden Elektroden 21,22 eine Gasentladung ausgelöst wird, welche zu einem Strom von Ionen des gasförmig in der Beschichtungskammer 20 vorliegenden Kohlenwasserstoff-Monomers in Richtung der ersten Begrenzungsfläche 2 und dort zu einer Anlagerung und Polymerisation der Ionen führt. Auf diese Weise wird auf der ersten Begrenzungsfläche 2 eine Schicht eines Kohlenwasserstoff-Polymers, nämlich die erste Polymerschicht 3 gebildet.
Vor Anlegen der elektrischen Spannung wird die Beschichtungskammer 20 zunächst evakuiert; anschließend wird der Kohlenwasserstoff-Monomer in die Beschichtungskammer 20 eingebracht, so daß die Beschichtungskammer 20 im wesentlichen kein anderes Gas als den Kohlenwasserstoff-Monomer enthält. Der Partialdruck des Kohlenwasserstoff-Monomers in der Beschichtungskammer 20 beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3 Pa.
Der Betrag der elektrischen Spannung liegt typischerweise zwischen 1300 und 2000 Volt und wird vorzugsweise so gewählt, daß die Gasentladung in der Beschichtungskammer 20 als Glimmentladung erfolgt.
Die erste Begrenzungsfläche 2 ist innerhalb der Beschichtungskammer 20 dergestalt orientiert, daß bei der Beschichtung der ersten Begrenzungsfläche 2 deren erster Randbereich 6 (1) der ersten Elektrode bzw. Kathode 21 und der zweite Randbereich 7 der ersten Begrenzungsfläche 2 der zweiten Elektrode bzw. Anode 22 zugewandt ist. Der Betrag des Winkels β zwischen dem Lot L auf die erste Begrenzungsfläche 1 und der mittleren Richtung der Feldlinien 23 des elektrischen Feldes beträgt vorzugsweise zwischen 87° und 89°, so daß die Ionen des Kohlenwasserstoff-Monomers unter streifendem Einfall auf die erste Begrenzungsfläche 2 auftreffen.
Zur Herstellung der zweiten Polymerschicht 13 auf der zweiten Begrenzungsfläche 3 wird völlig analog hierzu vorgegangen (nicht dargestellt). Das zweite Glasprisma 2 wird in der Beschichtungskammer 20 so angeordnet, daß sich die zweite Begrenzungsfläche 2 in dem elektrischen Feld 23 befindet, wobei der erste Randbereich 16 der zweiten Begrenzungsfläche 12 der Kathode 21 und der zweite Randbereich 17 der zweiten Begrenzungsfläche 12 der Anode 22 zugewandt ist und der Betrag des Winkels β zwischen dem Lot L auf die zweite Begrenzungsfläche 12 und der mittleren Richtung der Feldlinien 23 beträgt vorzugsweise wiederum zwischen 87° und 89°, so daß die Ionen des Kohlenwasserstoff-Monomers auch auf die zweite Begrenzungsfläche 12 unter streifendem Einfall auftreffen; diese Geometrie hat sich zur Erzielung der gewünschten Fähigkeit der Polymerschichten, die Moleküle des zwischen ihnen angeordneten nematischen Flüssigkristalls F (1) durch Berührungskontakt mit demselben im wesentlichen senkrecht zu den Begrenzungsflächen 2,12 auszurichten, als besonders vorteilhaft erwiesen.
Die elektrische Spannung wird zur Beschichtung der zweiten Begrenzungsfläche 12 bei unveränderter Polung wiederum bevorzugt so gewählt, daß zwischen den beiden Elektroden 21,22 eine Glimmentladung ausgelöst wird, welche zu einem Strom von Ionen des gasförmig in der Beschichtungskammer 20 vorliegenden Kohlenwasserstoff-Monomers in Richtung der zweiten Begrenzungsfläche 21 und dort zu einer Anlagerung und Polymerisation der Ionen führt, wodurch die zweite Polymerschicht 13 gebildet wird. Der Kohlenwasserstoff-Monomer-Partialdruck wird wiederum bevorzugt zwischen 0,1 und 0,3 Pa gewählt.
Die Dicke der so gebildeten Polymerschichten 3,13 ist im wesentlichen proportional zu der Zeit, über welche die Glimmentladung aufrechterhalten wird, und kann daher in weiten Bereichen beliebig gesteuert werden. Typischerweise wird der Prozeß so gesteuert, daß ca. 100 nm dicke Polymerschichten erzeugt werden. Der Brechungsindex der so erzeugten Polymerschichten beträgt typischerweise ca. 1,5 bei einem Extinktionskoeffizienten im sichtbaren und im nahen infraroten Spektralbereich von typischerweise ca. 0,01 bis 0,02.
Die Beschichtungen der Begrenzungsflächen 2,12 werden bevorzugt nacheinander ausgeführt; alternativ können bei hinreichender räumlicher Ausdehnung des elektrischen Feldes 23 beide Begrenzungsflächen 2,12 gleichzeitig beschichtet werden.
Nach erfolgter Beschichtung werden die beiden Begrenzungsflächen 2,12 unter Bildung des Zwischenraumes einander so gegenüberliegend angeordnet, daß der erste Randbereich 6 der ersten Begrenzungsfläche 2 dem zweiten Randbereich 17 der zweiten Begrenzungsfläche 12 gegenüberliegend und der zweite Randbereich 7 der ersten Begrenzungsfläche 2 dem ersten Randbereich 16 der zweiten Begrenzungsfläche 12 gegenüberliegend angeordnet ist, d.h. der erste Randbereich 6 der ersten Begrenzungsfläche 2, welcher bei deren Beschichtung der Kathode 21 zugewandt war, wird dem zweiten Randbereich 17 der zweiten Begrenzungsfläche 12, welcher bei der Beschichtung der Anode 22 zugewandt war, gegenüberliegend angeordnet. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß gewährleistet, daß die während jeweils der Beschichtung gebildeten Kohlenwasserstoff-Polymere beider Polymerschichten 3,13 in antiparalleler Vorzugsrichtung und damit kollinear ausgerichtet sind. Es wurde herausgefunden, daß hierdurch die orientierende Wirkung der Polymerschichten 3,13 auf den zwischen ihnen angeordneten Flüssigkristall F (1) wesentlich verbessert, intensiviert und homogenisiert sowie die Lebensdauer dieser Wirkung erheblich verlängert wird.
Gemäß einer anderen Variante der Erfindung ist die Polung der elektrischen Gleichspannung bei einer gegenüber 3 unveränderten Orientierung der Begrenzungsflächen 2,12 vertauscht, so daß die erste Elektrode 21 die Anode und die zweite Elektrode 22 die Kathode ist. Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist die elektrische Spannung bei gegenüber 3 unveränderter Orientierung der Begrenzungsflächen 22,12 eine Wechselspannung; sie kann insbesondere eine HF-Wechselspannung sein.
Nachdem die Glasprismen in der genannten Weise relativ zueinander angeordnet sind, wird der Zwischenraum durch ein Versiegelungsmaterial, z.B. Expoxid-Harz, rundum verschlossen. Die gegenseitige Fixierung der beiden Glasprismen 1,11 aneinander kann zunächst mittels Abstandshaltern 4,5 erfolgen und durch das Versiegelungsmaterial endgültig stabilisiert werden. Anschließend kann der Flüssigkristall F in den Zwischenraum eingefüllt werden. Hierbei werden die beiden Begrenzungsflächen 2,12 vorzugsweise in einer bestimmten Richtung gegenüber der Richtung der Schwerkraft orientiert, was im folgenden anhand von 4 erläutert wird.
4 zeigt den Polarisator von 1 in Querschnittsansicht während des Einfüllens des Flüssigkristalls F in den Zwischenraum 50 zwischen den Polymerschichten 3,13 gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Ausdehnung des Zwischenraums 50 lotrecht zu den Begrenzungsflächen 2,12 ist in 4 aus Gründen der Verständlichkeit gegenüber 1 vergrößert dargestellt. 4 bezieht sich auf einen Zeitpunkt, zu welchem bereits ein Teil des Zwischenraumes 50 mit dem Flüssigkristall gefüllt ist, so daß der Flüssigkristall F oben eine sich in dem Zwischenraum befindende Oberfläche S aufweist; diese stellt den Flüssigkeitsspiegel des Flüssigkristalls F dar und verläuft im mittel horizontal, d.h. senkrecht zur Schwerkraft, und steigt selbstverständlich mit zunehmender Menge des Flüssigkristalls F an. Der Abstandshalter 5 weist eine Bohrung auf, durch welche der Flüssigkristall F in den Zwischenraum z.B. mit Hilfe einer Kanüle eingefüllt werden kann; dieser Vorgang ist in 4 durch einen Pfeil P symbolisiert.
Der Flüssigkristall kann insbesondere im isotropen Zustand unter Einwirkung von Kapillarkräften eingefüllt werden. Beim Übergang in die nematische Phase werden die Flüssigkristall-Moleküle ausgehend von der Oberfläche der Polymerschichten und in das innere des Flüssigkristalls fortschreitend ausgerichtet
Während des Einfüllens des Flüssigkristalls F in den Zwischenraum 50 sind die Glasprismen 1,11 vorzugsweise so orientiert, daß das Lot L auf die Begrenzungsflächen 2,12 mit der mittleren Richtung der Oberfläche S des Flüssigkristalls F, d.h. mit der in 4 strichpunktiert dargestellten Horizontalen, einen Winkel δ einschließt, welcher gegeben ist durch δ=β–90°, wobei β der Winkel zwischen dem Lot L auf die Begrenzungsflächen 2,12 und der mittleren Richtung der Feldlinien 23 des elektrischen Feldes von 3 ist. Es wurde herausgefunden, daß durch diese Vorgehensweise die gewünschte orientierende Wirkung der Polymerschichten 3,13 auf den Flüssigkristall F weiter verbessert, intensiviert, homogenisiert, stabilisiert und ihre Lebensdauer verlängert wird.
Die Abweichung des Direktors der Orientierung des Flüssigkristall-Moleküle M von der Richtung des Lotes L auf die Polymerschichten 3,13 ist bei Herstellung der Polymerschichten gemäß der unter Bezug auf 3 und 4 erläuterten Vorgehensweise gering, nämlich typischerweise kleiner als 3°.
5 zeigt ein Zeitdiagramm von Meßwerten des dichroitischen Verhältnisses α_S/α_P der Vibrations-Absorptionsbanden im Infraroten für verschiedene Bindungen innerhalb der Moleküle des cyanobiphenyl-basierten Flüssigkristalls, welcher aus Molekülen besteht, deren einige in 6 beispielhaft als Moleküle M dargestellt sind, und welcher mit den erfindungsgemäß durch Glimmentladung aus einem Oktan-Dampf hergestellten Polymerschichten 3,13 von 1 in Berührungskontakt steht, wodurch die Moleküle M senkrecht zu den Polymerschichten 3,13 ausgerichtet werden. Das Verhältnis α_S/α_P ist ein Maß für die Doppelbrechung des Flüssigkristalls und damit auch ein Maß für den Orientierungsgrad der Moleküle M. Mit Dreiecken sind in 5 die zu der in 6 mit dem Bezugszeichen B1 markierten C≡N-Dreifachbindung innerhalb der Moleküle M gehörenden Meßwerte gekennzeichnet, mit Quadraten die Meßwerte, welche zu der in 6 mit dem Bezugszeichen B2 markierten C-C-Bindung innerhalb eines Phenylrings gehören, und mit ausgefüllten Kreisen die Meßwerte, welche zu der in 6 mit dem Bezugszeichen B3 markierten C-C-Bindungen zwischen den Phenylringen gehören.
Der Zeitpunkt t1 kennzeichnet in 5 den Zeitpunkt unmittelbar nach Herstellung eines erfindungsgemäßen Polarisators in der unter Bezug auf 3 und 4 erläuterten Weise. Der Zeitpunkt t2 kennzeichnet einen Zeitpunkt ca. 10 Monate nach dem Zeitpunkt t1. Aus 5 ist ersichtlich, daß innerhalb von 10 Monaten nach Herstellung des erfindungsgemäßen Polarisators das Verhältnisses α_S/α_P nur geringfügig angestiegen ist und somit die doppelbrechenden Eigenschaften des Flüssigkristalls F und damit auch seine Polarisationseigenschaften nur geringfügig geändert haben; die Lebensdauer der erfindungsgemäß erzeugten Ausrichtung der Moleküle M des Flüssigkristalls ist sehr hoch. Der Anstieg des Verhältnisses α_S/α_P zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird durch die Absorption von Hydroxylgruppen an der Oberfläche der Polymerschichten 3,13 und durch die Bildung von Wasserstoffbrücken verursacht.
Der Zeitpunkt t3 kennzeichnet in 5 einen Zeitpunkt unmittelbar nach Erhitzen des Flüssigkristalls auf 65°C und Wiederabkühlen desselben. Durch die Erhitzung wurde ein Übergang nematisch-isotrop-nematisch ausgelöst; danach erreichte das Verhältnis α_S/α_P wieder seinen ursprünglichen, zum Zeitpunkt t1 vorliegenden Wert. Durch Messung des Benetzungswinkels wurde gezeigt, daß die Oberflächenenergie der Polymerschichten ca. 38 mJ/m² betrug.
Gewerbliche Anwendbarkeit:
Die Erfindung läßt sich vorteilhaft in der optischen Nachrichtenübertragung und Informationsverarbeitung sowie zur Herstellung entsprechender Komponenten einsetzen.

1,11: erster, zweiter transparenter Körper
2,12: erste, zweite Begrenzungsfläche
3,13: erste, zweite Polymerschicht
4,5: Abstandshalter
6,7: erste, zweiter Randbereich von 2
16,17: erster, zweiter Randbereich von 12
20: Beschichtungskammer
21,22: erste, zweite Elektrode
23: elektrische Feldlinien
24,25: elektrische Leitungen
30,31,32: Sammellinsen
50: Zwischenraum zwischen 3 und 13
B1,B2,B3: Bindungen in M
E: einfallendes unpolarisiertes Licht
F: Flüssigkristall
F0,F1,F2: Lichtleitfasern
K1,K2: erste, zweite Komponente
L: Lot auf 2,12
M: Moleküle von F
P: Pfeil in 4
S: Flüssigkeitsspiegel von F
β: Winkel zwischen 23 und L
δ: Winkel zwischen S und L
φ: Einfallswinkel von E

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Polarisators für Licht, unter Verwendung eines ersten transparenten Körpers (1), welcher mindestens eine erste Begrenzungsfläche (2) aufweist und eines zweiten transparenten Körpers (11), welcher mindestens eine zweite Begrenzungsfläche (12) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) die erste Begrenzungsfläche (2) des ersten Körpers (1) wird mit einer ersten transparenten Polymerschicht (3) und die zweite Begrenzungsfläche (12) des zweiten Körpers (11) mit einer zweiten transparenten Polymerschicht (13) beschichtet, welche so beschaffen sind, daß Licht, dessen Einfallswinkel (φ) auf die erste oder zweite Begrenzungsfläche (2,12) innerhalb eines bestimmten Winkelintervalls liegt, weder an der ersten noch an der zweiten Begrenzungsfläche (2,12) totalreflektiert wird, b) die beiden Körper (1,11) werden zueinander so angeordnet, daß die erste und die zweite Polymerschicht (3,13) einander im wesentlichen gegenüberliegend zugewandt und unter Bildung eines Zwischenraumes (50) voneinander beabstandet sind, c) der Zwischenraum (50) wird mit einem transparenten Flüssigkristall (F) gefüllt, so daß dieser mit der ersten und mit der zweiten Polymerschicht (3,13) in Berührungskontakt steht, wobei der Flüssigkristall (F) so ausgebildet ist, daß die Moleküle (M) des Flüssigkristalls (F) aufgrund des Berührungskontaktes desselben mit den Polymerschichten (3,13) im Mittel in eine bestimmte Vorzugsrichtung ausgerichtet werden und der Flüssigkristall (F) hierdurch in solcher Weise doppelbrechend wird, daß unpolarisiertes Licht (E), dessen Einfallswinkel (φ) auf die erste oder zweite Begrenzungsfläche (2,12) innerhalb des bestimmten Winkelintervalls liegt, an der Grenzfläche zwischen der ersten oder zweiten Polymerschicht (3,13) und dem Flüssigkristall (F) in eine erste und eine zweite polarisierte Komponente (K1,K2) aufgespalten wird, wobei – entweder die erste und die zweite Komponente (K1,K2) orthogonal zueinander linear polarisiert sind, – oder die erste Komponente (K1) elliptisch bzw. zirkular polarisiert und die zweite Komponente (K2) zur ersten Komponente (K1) orthogonal elliptisch bzw. orthogonal zirkular polarisiert ist, – und die erste Komponente (K1) an der Grenzfläche zwischen der ersten oder zweiten Polymerschicht (3,13) und dem Flüssigkristall (F) im wesentlichen totalreflektiert wird und die zweite Komponente (K2) im wesentlichen vom ersten Körper (1) durch den Flüssigkristall (F) hindurch in den zweiten Körper (11) übergeht, wobei mindestens eine der Komponenten (K1,K2) als polarisiertes Licht (K1,K2) aus dem ersten oder zweiten Körper (1,11) austritt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt a) folgende Teilschritte umfaßt: a1) der erste bzw. zweite Körper (1,11) wird in eine Beschichtungskammer (20) verbracht, welche ein Kohlenwasserstoff-Monomer in gasförmigem Zustand enthält, a2) in der Beschichtungskammer (20) wird ein elektrisches Feld erzeugt, indem zwischen einer ersten Elektrode (21) und einer von dieser beabstandeten zweiten Elektrode (22) eine elektrische Spannung angelegt wird, a3) der erste bzw. zweite Körper (1,11) wird innerhalb der Beschichtungskammer (20) so angeordnet, daß sich mindestens ein Teil der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche (2,12) in dem elektrischen Feld befindet, a4) die elektrische Spannung wird so gewählt, daß durch dieselbe zwischen den Elektroden (21,22) eine Gasentladung ausgelöst wird, welche zu einem Strom von Ionen des Kohlenwasserstoff-Monomers in Richtung der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche (2,12) und dort zu einer Anlagerung und Polymerisation der Ionen führt, so daß auf der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche (2,12) eine Schicht eines Kohlenwasserstoff-Polymers, nämlich die erste bzw. zweite Polymerschicht (3,13), gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoff-Monomer ein Monomer eines gesättigten Kohlenwasserstoffes oder ein Monomer eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoff-Monomer ein Monomer des Oktans C₈H₁₈ verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des Kohlenwasserstoff-Monomers in der Beschichtungskammer (20) zwischen 0,1 und 0,3 Pa gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor Ausführung des Teilschrittes a4) – die Beschichtungskammer (20) evakuiert wird und dann – das Kohlenwasserstoff-Monomer in die Beschichtungskammer (20) eingebracht wird, so daß die Beschichtungskammer (20) während der Ausführung des Teilschrittes a4) im wesentlichen kein anderes Gas als das Kohlenwasserstoff-Monomer enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der elektrischen Spannung zwischen 1300 und 2000 Volt gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bzw. zweite Begrenzungsfläche (2,12) während der Ausführung des Teilschrittes a4) so orientiert wird, daß – bei der Beschichtung der ersten Begrenzungsfläche (2) ein erster Randbereich (6) der ersten Begrenzungsfläche (2) der ersten Elektrode (21) und ein zweiter Randbereich (7) der ersten Begrenzungsfläche (2) der zweiten Elektrode (22) zugewandt ist, und – bei der Beschichtung der zweiten Begrenzungsfläche (12) ein erster Randbereich (16) der zweiten Begrenzungsfläche (12) der ersten Elektrode (21) und ein zweiter Randbereich (17) der zweiten Begrenzungsfläche (12) der zweiten Elektrode (22) zugewandt ist, wobei der Betrag des Winkels β zwischen der Normalen der ersten Begrenzungsfläche (1) und der mittleren Richtung der den Feldlinien (23) des elektrischen Feldes zwischen 80° und 100°, vorzugsweise zwischen 85° und 95° beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bzw. zweite Begrenzungsfläche (2,12) während der Ausführung des Teilschrittes a4) so orientiert wird, daß der Betrag des Winkels β zwischen der Normalen der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche (2,12) und der mittleren Richtung der Feldlinien (23) des elektrischen Feldes zwischen 87° und 89° oder zwischen 91° und 93° beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt b) der erste Randbereich (6) der ersten Begrenzungsfläche (2) dem zweiten Randbereich (17) der zweiten Begrenzungsfläche (12) gegenüberliegend und der zweite Randbereich (7) der ersten Begrenzungsfläche (2) dem ersten Randbereich (16) der zweiten Begrenzungsfläche (12) gegenüberliegend angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor Ausführung des Verfahrensschritts c) die Körper (1,11) so orientiert werden, daß das Lot (L) auf die erste und/oder die zweite Begrenzungsfläche (2,12) mit der Horizontalen (S) einen Winkel δ einschließt, welcher gegeben ist durch δ=90°–β und welcher während des Einfüllens des Flüssigkristalls (F) in den Zwischenraum (50) im wesentlichen konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Inneren der Beschichtungskammer (20) sowie die elektrische Spannung so gewählt werden, daß die Gasentladung als Glimmentladung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als erster und als zweiter Körper (1,11) jeweils ein prismenförmiger Körper (1,11) verwendet wird, so daß die erste und die zweite Begrenzungsfläche (2,12) jeweils ebene Flächen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Begrenzungsfläche (2,12) im Verfahrensschritt b) parallel zueinander ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als erster und als zweiter Körper (1,11) jeweils ein Glaskörper verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Begrenzungsflächen (2,12) mindestens ein Abstandshalter (4,5) angeordnet wird, welcher die beiden Körper (1,11) in ihrer gegenseitigen Lage fixiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Begrenzungsflächen (2,12) ein Versiegelungsmaterial so eingebracht wird, daß der Zwischenraum vollständig verschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkristall (F) ein solcher verwendet wird, dessen Moleküle aufgrund des Berührungskontaktes des Flüssigkristalls (F) mit den Polymerschichten (3,13) homöotrop ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkristall (F) ein smektischer oder ein nematischer Flüssigkristall verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkristall (F) ein nematischer Flüssigkristall verwendet wird, dessen Moleküle aufgrund des Berührungskontaktes des Flüssigkristalls (F) mit den Polymerschichten (3,13) im Mittel senkrecht zu den Begrenzungsflächen (2,12) ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Lage der Körper (1,11) so gewählt wird, daß die Ausdehnung des Zwischenraums (50) in der zu den Begrenzungsflächen (2,12) senkrechten Richtung (L) zwischen 400 nm und 50 μm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Lage der Körper (1,11) so gewählt wird, daß die Ausdehnung des Zwischenraums (50) in der zu den Begrenzungsflächen (2,12) senkrechten Richtung (L) 20 μm bis 50 μm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polymerschichten (3,13) jeweils zwischen 50 nm und 100 μm beträgt.
Polarisator für Licht, mit einem ersten transparenten Körper (1), welcher mindestens eine erste Begrenzungsfläche (2) aufweist, und einem zweiten transparenten Körper (11), welcher mindestens eine zweite Begrenzungsfläche (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß a) die erste Begrenzungsfläche (2) des ersten Körpers (1) mit einer ersten transparenten Polymerschicht (3) und die zweite Begrenzungsfläche (12) des zweiten Körpers (11) mit einer zweiten transparenten Polymerschicht (13) beschichtet sind, welche Polymerschichten (3,13) so beschaffen sind, daß Licht, dessen Einfallswinkel (φ) auf die erste oder zweite Begrenzungsfläche (2,12) innerhalb eines bestimmten Winkelintervalls liegt, weder an der ersten noch an der zweiten Begrenzungsfläche (2,12) totalreflektiert wird, b) die beiden Körper (1,11) zueinander so angeordnet sind, daß die erste und die zweite Polymerschicht (3,13) einander im wesentlichen gegenüberliegend zugewandt und unter Bildung eines Zwischenraumes (50) voneinander beabstandet sind, welcher mit einem transparenten Flüssigkristall (F) gefüllt ist, der somit mit der ersten und mit der zweiten Polymerschicht (3,13) in Berührungskontakt steht, c) die erste und die zweite Polymerschicht (3,13) sowie der Flüssigkristall (F) so beschaffen sind, daß die Moleküle (M) des Flüssigkristalls (F) aufgrund des Berührungskontaktes desselben mit den Polymerschichten (3,13) im Mittel in eine bestimmte Vorzugsrichtung ausgerichtet sind, und d) der Flüssigkristall (F) hierdurch in solcher Weise doppelbrechend ist, daß unpolarisiertes Licht (E), dessen Einfallswinkel (φ) auf die erste oder zweite Begrenzungsfläche (2,12) innerhalb des bestimmten Winkelintervalls liegt, an der Grenzfläche zwischen der ersten oder zweiten Polymerschicht (3,13) und dem Flüssigkristall (F) in eine erste und eine zweite polarisierte Komponente (K1,K2) aufgespalten wird, wobei – entweder die erste und die zweite Komponente (K1,K2) orthogonal zueinander linear polarisiert sind, – oder die erste Komponente (K1) elliptisch bzw. zirkular polarisiert und die zweite Komponente (K2) zur ersten Komponente (K1) orthogonal elliptisch bzw. orthogonal zirkular polarisiert ist, – und die erste Komponente (K1) an der Grenzfläche zwischen der ersten oder zweiten Polymerschicht (3,13) und dem Flüssigkristall (F) im wesentlichen totalreflektiert wird und die zweite Komponente (K2) im wesentlichen vom ersten Körper (1) durch den Flüssigkristall (F) hindurch in den zweiten Körper (11) übergeht, wobei mindestens eine der Komponenten (K1,K2) als polarisiertes Licht (K1,K2) aus dem ersten oder zweiten Körper (1,11) austritt.
Polarisator nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bzw. zweite Polymerschicht (3,13) hergestellt werden wie folgt: a1) der erste bzw. zweite Körper (1,11) wird in eine Beschichtungskammer (20) verbracht, welche ein Kohlenwasserstoff-Monomer in gasförmigem Zustand enthält, a2) in der Beschichtungskammer (20) wird ein elektrisches Feld erzeugt, indem zwischen einer ersten Elektrode (21) und einer von dieser beabstandeten zweiten Elektrode (22) eine elektrische Spannung angelegt wird, a3) der erste bzw. zweite Körper (1,11) wird innerhalb der Beschichtungskammer (20) so angeordnet, daß sich mindestens ein Teil der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche (2,12) in dem elektrischen Feld befindet, a4) die elektrische Spannung wird so gewählt, daß durch dieselbe zwischen den Elektroden (21,22) eine Gasentladung ausgelöst wird, welche zu einem Strom von Ionen des Kohlenwasserstoff-Monomers in Richtung der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche (2,12) und dort zu einer Anlagerung und Polymerisation der Ionen führt, so daß auf der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche (2,12) eine Schicht eines Kohlenwasserstoff-Polymers, nämlich die erste bzw. zweite Polymerschicht (3,13), gebildet wird.
Polarisator nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoff-Monomer ein Monomer eines gesättigten Kohlenwasserstoffes oder ein Monomer eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs ist.
Polarisator nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoff-Monomer ein Monomer des Oktans C₈H₁₈ ist.
Polarisator nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des Kohlenwasserstoff-Monomers in der Beschichtungskammer (20) zwischen 0,1 und 0,3 Pa beträgt.
Polarisator nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß vor Ausführung des Teilschrittes a4) – die Beschichtungskammer (20) evakuiert wird und dann – das Kohlenwasserstoff-Monomer in die Beschichtungskammer (20) eingebracht wird, so daß die Beschichtungskammer (20) während der Ausführung des Teilschrittes a4) im wesentlichen kein anderes Gas als das Kohlenwasserstoff-Monomer enthält.
Polarisator nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der elektrischen Spannung zwischen 1300 und 2000 Volt liegt.
Polarisator nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung ist.
Polarisator nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bzw. zweite Begrenzungsfläche (2,12) während der Ausführung des Teilschrittes a4) so orientiert wird, daß – bei der Beschichtung der ersten Begrenzungsfläche (2) ein erster Randbereich (6) der ersten Begrenzungsfläche (2) der ersten Elektrode (21) und ein zweiter Randbereich (7) der ersten Begrenzungsfläche (2) der zweiten Elektrode (22) zugewandt ist, und – bei der Beschichtung der zweiten Begrenzungsfläche (12) ein erster Randbereich (16) der zweiten Begrenzungsfläche (12) der ersten Elektrode (21) und ein zweiter Randbereich (17) der zweiten Begrenzungsfläche (12) der zweiten Elektrode (22) zugewandt ist, wobei der Betrag des Winkels β zwischen der Normalen der ersten Begrenzungsfläche (1) und der mittleren Richtung der den Feldlinien (23) des elektrischen Feldes zwischen 80° und 100°, vorzugsweise zwischen 85° und 95° beträgt.
Polarisator nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bzw. zweite Begrenzungsfläche (2,12) während der Ausführung des Teilschrittes a4) so orientiert wird, daß der Betrag des Winkels β zwischen der Normalen der ersten bzw. zweiten Begrenzungsfläche (2,12) und der mittleren Richtung der Feldlinien (23) des elektrischen Feldes zwischen 87° und 89° oder zwischen 91° und 93° beträgt.
Polarisator nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß im Herstellungsschritt b) der erste Randbereich (6) der ersten Begrenzungsfläche (2) dem zweiten Randbereich (17) der zweiten Begrenzungsfläche (12) gegenüberliegend und der zweite Randbereich (7) der ersten Begrenzungsfläche (2) dem ersten Randbereich (16) der zweiten Begrenzungsfläche (12) gegenüberliegend angeordnet ist.
Polarisator nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Polarisators der Flüssigkristall in den Zwischenraum (50) eingefüllt wird, wobei die Körper (1,11) so orientiert sind, daß das Lot (L) auf die erste und/oder die zweite Begrenzungsfläche (2,12) mit der Horizontalen (S) einen Winkel δ einschließt, welcher gegeben ist durch δ=90°–β.
Polarisator nach einem der Ansprüche 26 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Inneren der Beschichtungskammer (20) sowie die elektrische Spannung so gewählt werden, daß die Gasentladung als Glimmentladung erfolgt.
Polarisator einem der Ansprüche 25 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Begrenzungsfläche (2,12) jeweils ebene Flächen sind.
Polarisator nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Körper (1,11) jeweils Prismen sind.
Polarisator nach einem der Ansprüche 25 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Begrenzungsfläche parallel zueinander ausgerichtet sind.
Polarisator nach einem der Ansprüche 25 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Körper (1,11) jeweils aus Glas bestehen.
Polarisator nach einem der Ansprüche 25 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Begrenzungsflächen (2,12) mindestens ein Abstandshalter (4,5) angeordnet ist, welcher die beiden Körper (1,11) in ihrer gegenseitigen Lage zu fixieren imstande ist.
Polarisator nach einem der Ansprüche 25 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Begrenzungsflächen (2,12) ein Versiegelungsmaterial so eingebracht ist, daß der Zwischenraum (50) vollständig verschlossen ist.
Polarisator nach einem der Ansprüche 25 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (F) ein solcher ist, dessen Moleküle aufgrund des Berührungskontaktes des Flüssigkristalls (F) mit den Polymerschichten (3,13) homöotrop ausgerichtet werden.
Polarisator nach einem der Ansprüche 25 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (F) ein smektischer oder ein nematischer Flüssigkristall (F) ist.
Polarisator nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (F) ein nematischer Flüssigkristall (F) ist, dessen Moleküle aufgrund des Berührungskontaktes des Flüssigkristalls (F) mit den Polymerschichten (3,13) im Mittel senkrecht zu den Begrenzungsflächen (2,12) ausgerichtet werden.
Polarisator nach einem der Ansprüche 25 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung des Zwischenraums (50) in der zu den Begrenzungsflächen (2,12) senkrechten Richtung (L) zwischen 400 nm und 50 μm beträgt.
Polarisator nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung des Zwischenraums (50) in der zu den Begrenzungsflächen (2,12) senkrechten Richtung (L) 20 μm bis 50 μm beträgt.
Polarisator nach einem der Ansprüche 25 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polymerschichten (3,13) jeweils zwischen 50 nm und 100 μm beträgt.