CH615282A5 - Method and device for influencing the orientation of liquid-crystal molecules - Google Patents

Method and device for influencing the orientation of liquid-crystal molecules Download PDF

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CH615282A5
CH615282A5 CH425678A CH425678A CH615282A5 CH 615282 A5 CH615282 A5 CH 615282A5 CH 425678 A CH425678 A CH 425678A CH 425678 A CH425678 A CH 425678A CH 615282 A5 CH615282 A5 CH 615282A5
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CH
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liquid crystal
vapor deposition
evaporation
angle
substrate
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CH425678A
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German (de)
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Kunio Suganuma
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Citizen Watch Co Ltd
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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
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Description

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2 2nd

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS

1. Verfahren zur Herstellung einer transparenten Orientierungsschicht aus mindestens einem vorbestimmten Material auf einem Substrat einer Flüssigkristallzelle, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Oberfläche des Substrates derart angeordnet wird, dass die Flächennormale mindestens zwei vorausbestimmte Winkel mit den Richtungen von Partikelstrahlen des vorbestimmten Materials bildet, wobei die Strahlen von mindestens einer Partikelquelle erzeugt werden und dass die Partikel auf dem Teil der Oberfläche gleichzeitig oder abwechslungsweise hintereinander die transparente Orientierungsschicht bilden. 1. A method for producing a transparent orientation layer made of at least one predetermined material on a substrate of a liquid crystal cell, characterized in that at least a part of the surface of the substrate is arranged such that the surface normal forms at least two predetermined angles with the directions of particle beams of the predetermined material , wherein the rays are generated by at least one particle source and that the particles on the part of the surface form the transparent orientation layer simultaneously or alternately in succession.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste dieser vorausbestimmten Winkel in einem Bereich von 0 bis 30 Grad und der zweite in einem Bereich von 75 bis 90 Grad liegt, wodurch sich die Moleküle eines Flüssigkristallmaterials in der Flüssigkristallzelle in einem Winkel von nahezu 0 Grad bezüglich der Substratfläche ausrichten, falls keine elektrische Spannung an die Elektroden der Flüssigkristallzelle angelegt ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the first of these predetermined angles is in a range from 0 to 30 degrees and the second in a range from 75 to 90 degrees, whereby the molecules of a liquid crystal material in the liquid crystal cell at an angle of Align almost 0 degrees with respect to the substrate surface if no voltage is applied to the electrodes of the liquid crystal cell.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorausbestimmten Winkel in einem Bereich von 70 bis 90 Grad Hegen, wodurch sich die Moleküle eines Flüssigkristallmaterials in der Flüssigkristallzelle in einem vorausbestimmbaren Winkel zwischen 90 und 50 Grad bezüglich der Substratfläche ausrichten, falls keine elektrische Spannung an die Elektroden der Flüssigkristallzelle angelegt ist. 3. The method according to claim 1, characterized in that the predetermined angles in a range of 70 to 90 degrees, whereby the molecules of a liquid crystal material in the liquid crystal cell align at a predetermined angle between 90 and 50 degrees with respect to the substrate surface, if no electrical Voltage is applied to the electrodes of the liquid crystal cell.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionen der Partikelstrahlrichtungen auf die Substratfläche miteinander einen Winkel von etwa 0 bis 180 Grad bilden. 4. The method according to claim 3, characterized in that the projections of the particle beam directions on the substrate surface form an angle with one another of approximately 0 to 180 degrees.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Mengen des unter den vorausbestimmten verschiedenen Winkeln auf dem Substrat abgelagerten Materials verändert wird, um die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle bezüglich der Substratfläche zu beiein-flussen. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the ratio of the amounts of the material deposited at the predetermined different angles on the substrate is changed in order to influence the orientation of the liquid crystal molecules with respect to the substrate surface.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Aufdampfraten, unter denen das Material aus den vorausbestimmten Winkeln auf das Substrat abgelagert wird, verändert wird, um die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle bezüglich der Substratfläche zu beeinflussen. 6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the ratio of the evaporation rates at which the material is deposited on the substrate from the predetermined angles is changed in order to influence the orientation of the liquid crystal molecules with respect to the substrate surface.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Enddicke der transparenten Orientierungsschicht verändert wird, um die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle bezüglich der Substratfläche zu beeinflussen. 7. The method according to claim 5 or claim 6, characterized in that the final thickness of the transparent orientation layer is changed in order to influence the orientation of the liquid crystal molecules with respect to the substrate surface.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionen der Partikelstrahlrichtungen auf die Substratfläche gegeneinenader verschoben werden, um die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle bezüglich der Substratfläche zu beeinflussen. 8. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the projections of the particle beam directions on the substrate surface are shifted against each other in order to influence the orientation of the liquid crystal molecules with respect to the substrate surface.

9. Verfahren nach einem der Ansrpüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat während der Aufdampfphase bewegt wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the substrate is moved during the vapor deposition phase.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat während der Aufdampfphase eine Rotation mit einer vorausbestimmten Geschwindigkeit ausführt. 10. The method according to claim 9, characterized in that the substrate performs a rotation at a predetermined speed during the vapor deposition phase.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei vorausbestimmte Materialien verwendet werden, wobei das erste mittels des ersten Partikelstrahls und das zweite mittels des zweiten Partikelstrahls auf dem Substrat abgelagert wird. 11. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that two predetermined materials are used, the first being deposited on the substrate by means of the first particle beam and the second by means of the second particle beam.

12. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung von Partikelstrahlen aus mindestens einem Material, wobei die Partikelstrahlen mindestens zwei verschiedene Richtungen aufweisen sowie durch Elemente zur Halterung und zum Drehen des Substrates, so dass die Partikelstrahlen wiederholt auf mindestens einen Teil der Substratfläche unter mindestens zwei verschiedenen Richtungen auftreffen, welche vorbestimmte Winkel zur Substratfläche bilden, wobei s die Partikel dadurch an diesem Teil der Substratfläche die transparente Orientierungsschicht bilden. 12. The device for carrying out the method according to claim 1, characterized by at least one device for generating particle beams from at least one material, the particle beams having at least two different directions and by elements for holding and rotating the substrate, so that the particle beams are repeated at least a part of the substrate surface impinge at least two different directions, which form predetermined angles to the substrate surface, the particles thereby forming the transparent orientation layer on this part of the substrate surface.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Partikelstrahlen eine Dampfquelle zur Erzeugung eines Dampfstrahles und eine m Prallplatte mit mindestens zwei Öffnungen aufweist und die Prallplatte so bezüglich der Dampfquelle angeordnet ist, dass der Dampfstrahl in mindestens zwei Strahlen aufgespalten wird und dass die Elemente zur Halterung und zum Drehen des Substrates ein Rotationselement aufweisen, an dessen Periphe-15 rie mehrere Substrate anbringbar sind, wobei das Rotationselement derart bezüglich der Prallplatte angeordnet ist, dass die zwei Strahlen wiederholt unter den zwei vorausbestimmten Winkeln auf die Substrate treffen, wenn sich das Rotationselement dreht. 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the device for generating particle jets has a steam source for generating a steam jet and a m baffle plate with at least two openings and the baffle plate is arranged with respect to the steam source so that the steam jet is split into at least two jets and that the elements for holding and rotating the substrate have a rotary element, to the periphery of which several substrates can be attached, the rotary element being arranged with respect to the baffle plate in such a way that the two beams are repeated onto the substrates at the two predetermined angles hit when the rotating element rotates.

:» 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Partikelstrahlen mehrere Dampfquellen zur Erzeugung von Dampfstrahlen aufweist, sowie eine Prallplatte mit mehreren Öffnungspaaren, welche die Dampfstrahlen in mehrere Strahlenpaare aufspalten :s und dass die Elemente zur Halterung des Substrates ein Rotationselement aufweisen, an dessen Peripherie mehrere Substrate anbringbar sind, wobei das Rotationselement derart bezüglich der Prallplatte angeordnet ist, dass jedes Strahlenpaar wiederholt unter den zwei vorausbestimmten Winkeln auf die Subii! strate auftrifft, wenn sich das Rotationselement dreht und dass die Vorrichtung ferner mindestens eine Abschirmplatte aufweist, welche die Dampfstrahlen innerhalb eines bestimmten Richtungsbereiches hält. : 14. Device according to claim 12, characterized in that the device for generating particle jets has several steam sources for generating steam jets, and a baffle plate with several pairs of openings which split the steam jets into several pairs of jets: s and that the elements for holding the Substrate have a rotary element, on the periphery of which a plurality of substrates can be attached, the rotary element being arranged with respect to the baffle plate in such a way that each pair of rays is repeated at the two predetermined angles on the subii! strate occurs when the rotary element rotates and that the device further comprises at least one shielding plate which keeps the steam jets within a certain directional range.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich-ys net, dass die Einrichtung zum Erzeugen von Partikelstrahlen mindestens zwei Dampfquellen aufweist, welche derart angeordnet sind, dass sie Dampfstrahlen in zueinander im wesentlichen senkrechten Richtungen erzeugen, sowie eine Prallplatte von rechtwinkligem Querschnitt mit mindestens zwei öffnun-4» gen, wobei die Prallplatte und die Dampfquellen so angeordnet sind, dass mindestens ein Teil der Dampfstrahlen durch diese Öffnungen tritt und dass ferner die Elemente zur Halterung und zum Drehen des Substrates ein Rotationselement aufweisen, an dessen Peripherie mehrere Substrate anbringbar sind, wobei 45 dieses Rotationselement bezüglich der Prallplatte so angeordnet ist, dass die Teile der Dampfstrahlen gleichzeitig unter zwei vorbestimmten Winkeln wiederholt auf die Substrate auftreffen, wenn sich das Rotationselement dreht. 15. The apparatus according to claim 12, characterized in that the device for generating particle beams has at least two steam sources which are arranged such that they generate steam jets in mutually perpendicular directions, and a baffle plate of rectangular cross section with at least two openings, the baffle plate and the steam sources being arranged in such a way that at least some of the steam jets pass through these openings and that the elements for holding and rotating the substrate also have a rotating element, on the periphery of which several substrates can be attached, wherein this rotating element is arranged with respect to the baffle plate in such a way that the parts of the steam jets repeatedly hit the substrates at two predetermined angles when the rotating element rotates.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich-5o net, dass die Einrichtung zum Erzeugen von Partikelstrahlen mehrere Dampfquellen zur Erzeugung von ersten Dampfstrahlen, mindestens eine Abschirmplatte zwischen den Dampfquellen, welche die Dampfstrahlen innerhalb eines bestimmten Richtungsbereiches hält, sowie mindestens eine Dampfquelle ss zum Erzeugen eines zweiten Dampfstrahles senkrecht zu den ersten Dampfstrahlen aufweist, und dass die Elemente zur Halterung und zum Drehen des Substrates ein Rotationselement aufweisen, an dessen Peripherie mehrere Substrate anbringbar sind, wobei das Rotationselement so bezüglich der so Prallplatte angeordnet ist, dass die ersten und zweiten Dampfstrahlen unter zwei vorgestimmten Winkeln wiederholt auf die Substrate auftreffen, wenn sich das Rotationselement dreht. 16. The apparatus according to claim 12, characterized in that the device for generating particle jets several steam sources for generating first steam jets, at least one shielding plate between the steam sources, which keeps the steam jets within a certain directional range, and at least one steam source ss for Generating a second steam jet perpendicular to the first steam jets, and that the elements for holding and rotating the substrate have a rotary element, on the periphery of which a plurality of substrates can be attached, the rotary element being arranged with respect to the baffle plate such that the first and second Vapor jets repeatedly hit the substrates at two predetermined angles as the rotating element rotates.

17. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Partikelstrahlen 17. The apparatus according to claim 12, characterized in that the device for generating particle beams

(,5 eine Dampfquelle zur Erzeugung eines Dampfstrahls und eine Prallplatte aufweist, welche so zueinander angeordnet sind, dass die Prallplatte den Dampfstrahl in einen ersten und einen zweiten Strahl aufspaltet und dass die Elemente zur Halterung (, 5 has a steam source for generating a steam jet and an impact plate, which are arranged relative to one another such that the impact plate splits the steam jet into a first and a second jet and that the elements for holding

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und zum Drehen des Substrates ein Rotationselement aufwei- sehen Feldes gerne nahezu parallel zur Ebene des Zellensub-sen, an dessen innerem Umfang mehrere Substrate in einem strates aus. Bei einem Material mit negativer dielektrischer and to rotate the substrate, a rotating element on a field like to see almost parallel to the plane of the cell sub-surface, on the inner circumference of which several substrates in one strate. For a material with a negative dielectric

Winkel zu seiner Innenfläche anbringbar sind, wobei die Anisotropie sollten sich die Flüssigkristallmoleküle anderseits Angles to its inner surface are attachable, the anisotropy should be the liquid crystal molecules on the other hand

Dampfquelle innerhalb des inneren Umfanges des Rotations- fast senkrecht zur Ebene des Zellensubstrates orientieren, dementes angeordnet sind, und dass ferner die Vorrichtung s Wenn die Flüssigkristallmoleküle in Abwesenheit eines einen evakuierten Behälter aufweist, welcher zur Aufnahme des elektrischen Feldes genau parallel zur Substratebene angeord-Rotationselementes mit den darin angebrachten Substraten, der net sind, drehen sie sich beim Anlegen eines elektrischen Feldes Dampfquelle und der Prallplatte bestimmt ist. um einen bestimmten Winkel, wobei jedoch einzelne Moleküle Orient the steam source within the inner circumference of the rotation, almost perpendicular to the plane of the cell substrate, and the device is further arranged if the liquid crystal molecules in the absence of an evacuated container, which is arranged to receive the electric field exactly parallel to the plane of the substrate rotating element with the attached substrates, which are net, they rotate when applying an electric field to the steam source and the baffle plate is intended. through a certain angle, but with single molecules

18. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich- um denselben Winkel entgegengesetzt zu den anderen Molekü-net, dass die Einrichtung zum Erzeugen eines Partikelstrahls len gedreht werden. Dieses Phänomen wird als Rückwärtskip-eine Dampfquelle zur Erzeugung eines Dampfstrahles und eine pen bezeichnet und hat eine Verminderung der Kontrastwir-Prallplatte mit Öffnungen aufweist, wobei die Dampfquelle kung bei TN-Typen und eine ungleichmässige Farbverteilung im bezüglich der Prallplatte derart angeordnet ist, dass der Dampf- Falle von Farbanzeigen zur Folge. Es ist bekannt, dass dieses strahl beim Durchtritt durch die Öffnungen in einen ersten und Rückwärtskippen verhindert wird, wenn die Flüssigkristalle so einen zweiten Strahl aufgespaltet wird, und dass ferner die | s angeordnet sind, dass sie eine leichte Neigung gegenüber der 18. The apparatus according to claim 12, characterized in that the angle opposite to the other molecules is rotated so that the device for generating a particle beam is rotated len. This phenomenon is referred to as a backward tip - a steam source for generating a steam jet and a pen and has a reduction in the Contrastwir baffle plate with openings, the steam source kung in TN types and an uneven color distribution in the baffle plate being arranged such that the Steam trap resulting in color displays. It is known that this jet is prevented when it passes through the openings in a first and backward tilt when the liquid crystals are split into a second jet, and that the | s are arranged so that they have a slight inclination towards the

Elemente zur Halterung und zum Drehen des Substrates ein Substratebene ausweisen. Bei Material, worin die Flüssigkri-scheibenförmiges Rotationselement aufweisen, an deren äusse- stallmoleküle senkrecht zur Substratebene angeordnet sind, rer Fläche mehrere Substrate anbringbar sind, wobei das schei- wenn keine Spannung angelegt wird, tritt ein ähnlicher Effekt benförmige Rotationselement bezüglich der Prallplatte so ange- auf. Diesfalls ist es notwendig, die Moleküle in einem kleinen ordnet ist, dass der erste und zweite Dampfstrahl wiederholt auf 2i> Winkel zur Normalen der Substratebene anzuordnen, um das die Substrate auftrifft, wenn sich das Rotationselefnent dreht. Rückwärtskippen zu vermeiden. Demzufolge ist eine Vorausneigung in der Grössenordnung von fast 90 ° erforderlich, Identify elements for holding and rotating the substrate on one substrate level. In the case of material in which the liquid-crystal-disk-shaped rotating element, on the outer-side molecules of which are arranged perpendicular to the substrate plane, the surface of which a plurality of substrates can be attached, and this, if no voltage is applied, a similar effect occurs ben-shaped rotating element with respect to the baffle plate - on. In this case, it is necessary to arrange the molecules in a small order that the first and second steam jets are repeatedly arranged at 2i> angles to the normal of the substrate plane, around which the substrates impinges when the rotating element rotates. Avoid tipping backwards. As a result, a pre-tilt of the order of almost 90 ° is required

wobei diese Neigung in der Regel von der Substratebene aus gemessen wird. this inclination is usually measured from the substrate level.

js Es ist bekannt, dass die Flüssigkristallmoleküle mittels Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung schrägen Aufdampfens von SiO oder anderen nicht organi-zur Beeinflussung der Orientierung von Molekülen in einer schem Materialien auf die Innenflächen von Substraten in einer js It is known that the liquid crystal molecules by means of The invention relates to a method and a device for oblique vapor deposition of SiO or other non-organic to influence the orientation of molecules in a chemical materials on the inner surfaces of substrates in one

Flüssigkristallanzeige und insbesondere ein Verfahren und eine gewünschten Richtung parallel zum Zellensubstrat orientiert Vorrichtung zur Beeinflussung dieser Orientierung mittels werden können. Liquid crystal display and in particular a method and a desired direction oriented parallel to the cell substrate can be used to influence this orientation.

schrägen Aufdampfens eines Materials auf das Substrat von .'o Dies wird in der US-PS 3 834 792 beschrieben. Es ist auch Flüssigkristallanzeigezellen. ein Verfahren bekannt, wodurch die Vorausneigung der Flüssig- oblique evaporation of a material onto the substrate of .'o This is described in US Pat. No. 3,834,792. It is also liquid crystal display cells. known a method whereby the pre-inclination of the liquid

Flüssigkristallanzeigen sind dank ihrer verschiedenen Vor- kristallmoleküle auf die Grössenordnung von 6° reduziert wer-züge in den letzten Jahren stark aufgekommen. Diese Vorzüge den kann. Es besteht darin, dass zwei aufeinanderfolgende umfassen etwa kleinen Energieverbrauch und die Möglichkeit Aufdampfungen vorgenommen werden, wobei die erste bei der Verwendung von niedrigen Spannungen an den Zeilenelek- ,is einem Einfallswinkel von etwa 80° erfolgt und auf der ersten troden. Deshalb werden Flüssigkristallanzeigen bei elektroni- Schicht eine sehr dünne zweite Schicht unter einem Einfallswin-schen Armbanduhren, elektronischen Taschenrechnern etc. kel von etwa 60° abgelagert wird. Derselbe Effekt kann erzielt verwendet. Der weitaus am häufigsten verwendete Typ von werden, wenn die Reihenfolge der beiden Aufdampfungen ver Thanks to their different pre-crystal molecules, liquid crystal displays have been reduced considerably in the order of 6 ° in the past few years. These advantages can. It consists in that two successive steps, such as low energy consumption and the possibility of vapor deposition, are carried out, the first taking place when using low voltages at the line electrodes, is at an angle of incidence of approximately 80 ° and treading on the first. Therefore, liquid crystal displays with electronic layer a very thin second layer is deposited under an imaginative wristwatches, electronic pocket calculators etc. of approximately 60 °. The same effect can be achieved. By far the most common type of be used when the order of the two evaporation processes

Flüssigkristallanzeigen ist derjenige mit verdrillten nematischen tauscht wird. Der Einsatz dieses Verfahrens und die Aufdamp-Schichten (nachfolgend mit TN-Typ bezeichnet). Solche Vor- -4» fung der beiden Schichten in getrennten Vorgängen bewirken richtungen liefern ein Muster mit Schwarz-Weiss Kontrast. Es hohe Herstellungskosten. Falls andererseits die beiden Aufdamist ein starkes Bedürfnis für andere Typen von Flüssigkristallan- pfungen in einem Vorgang ausgeführt werden sollen, sind kom-zeigen vorhanden, welche z.B. die Fähigkeit aufweisen, Daten plizierte Aufdampfvorrichtungen nötig und die Herstellung ist mittels kontrastierender Farben anzuzeigen. Einen solchen Typ schwierig. Ferner ist eine sehr exakte Kontrolle erforderlich, da stellt etwa der «Guest-Host»-Typ dar (im folgenden als GH- 45 die zwei Schichten extrem dünn, d.h. in der Grössenordnung Typ bezeichnet), worin ein dichtroitischer oder pleochroitischer von 20 bis 60 Â, sein müssen, weshalb das Verfahr ;n für Farbstoff in nematisches Flüssigkristallmaterial eingebettet ist Massenproduktion ungeeignet ist. Liquid crystal displays is the one with twisted nematic swaps. The use of this method and the vapor deposition layers (hereinafter referred to as TN type). Such a provision of the two layers in separate processes results in directions providing a pattern with black and white contrast. It has high manufacturing costs. If, on the other hand, the two damagers have a strong need for other types of liquid crystal applications to be carried out in one operation, there are presently available which e.g. have the ability to require data pleated vapor deposition devices, and manufacturing is indicated using contrasting colors. Such a guy difficult. Furthermore, a very precise control is required, since the "guest-host" type (hereinafter referred to as GH-45, the two layers is extremely thin, ie of the order of magnitude), in which a dichroic or pleochroic from 20 to 60 Â, which is why the process for dye is embedded in nematic liquid crystal material is unsuitable for mass production.

und der Farbstoff als Gast-, das Flüssigkristallmaterial als Wirt- In der Literatur ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei material bezeichnet wird. Weitere Typen sind Flüssigkristallan- welchem eine erste Schicht zur Orientierungsbeeinflussung mit zeigen, die auf dem ECB-Effekt beruhen, wobei sich der Nei- 50 einem Einfallswinkel von etwa 80° auf das Substrat aufge-gungswinkel der Flüssigkristallmoleküle entsprechend der dampft wird, wie bei obigem Verfahren und danach eine zweite and the dye as a guest, the liquid crystal material as a host. In the literature, another method is known, referred to as material. Other types are liquid crystal, on which a first layer for influencing orientation is also based, which is based on the ECB effect, the angle of incidence of about 80 ° on the substrate being the angle of application of the liquid crystal molecules corresponding to that being vaporized, as in the above Procedure and then a second

Spannung ändert, welche an die Zellenelektroden angelegt wird Schicht mit einem Einfallswinkel der Grössenordnung 0° oben und wobei die Farbe des reflektierten Lichts von diesem Nei- auf die erste Schicht aufgedampft wird. Der Orientierungsme-gungswinkel abhängt. Ein weiterer Typ schliesslich verwendet chanismus für diesen Fall wird noch nicht vollständig verstan-das Prinzip der dynamischen Streuung, wobei die Ordnung der 55 den. Bei diesem Verfahren ist der minimale Winkel der Voraus-Flüssigkristalle durch ein elektrisches Feld das an die Zellen- neigung, welcher beherrschbar ist, ebenfalls in der Grössenord-elektroden angelegt ist, zerstört wird. nung von 6°. Da diese Methode dieselben Nachteile und Voltage changes, which is applied to the cell electrodes. Layer with an angle of incidence of the order of magnitude 0 ° above and the color of the reflected light is evaporated from this layer onto the first layer. The orientation measurement angle depends. Another type of mechanism finally used in this case is not yet fully understood - the principle of dynamic scattering, with the order of 55 den. In this method, the minimum angle of the advance liquid crystals is destroyed by an electric field which is applied to the cell inclination, which is controllable and also in the size electrodes. 6 °. Because this method has the same disadvantages and

Das Flüssigkristallmaterial solcher Vorrichtungen kann ent- Schwierigkeiten nach sich zieht, wie die vorstehend beschriebe-weder eine positive oder eine negative dielektrische Anisotropie nen Verfahren, ist sie für Massenproduktion ebenfalls unge-aufweisen. Im ersten Fall haben die Flüssigkristallmoleküle mi eignet. The liquid crystal material of such devices can cause difficulties, such as the one described above - neither a positive or a negative dielectric anisotropy method, it is also unpreferable for mass production. In the first case, the liquid crystal molecules have been suitable.

beim Anlegen einer Spannung an die Zellenelektroden und dem Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Auftreten eines elektrischen Feldes zwischen diesen die Ten- Vorrichtung zu schaffen, die die oben erwähnte Nachteile besei-denz, sich in Richtung des elektrischen Feldes auszurichten. Im tigen. when applying a voltage to the cell electrodes and the The object of the invention is to provide a method and an occurrence of an electric field between them the Ten device, which have the above-mentioned disadvantages to align in the direction of the electric field. In the past.

Falle negativer dielektrischer Anisotropie haben die Moleküle Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeich- In the case of negative dielectric anisotropy, the molecules have the process according to the invention

beim Anlegen der Spannung dagegen die Tendenz, sich senk- <.s net, dass mindestens ein Teil der Oberfläche des Substrates recht zum elektrischen Feld zu orientieren. Im Falle von dielek- derart angeordnet wird, dass die Flächennormale mindestens trischem Material mit positiver dielektrischer Anisotropie rieh- zwei vorausbestimmte Winkel mit den Richtungen von Partikelten sich die Flüssigkristallmoleküle beim Fehlen eines elektri- strahlen des vorbestimmten Materials bildet, wobei die Strahlen when the voltage is applied, on the other hand, there is a tendency to lower that at least part of the surface of the substrate is oriented properly to the electric field. In the case of dielek- is arranged such that the surface normal of at least trical material with positive dielectric anisotropy is two predetermined angles with the directions of particle particles, the liquid crystal molecules are formed in the absence of an electric radiation of the predetermined material, the rays

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von mindestens einer Partikelquelle erzeugt werden, und dass die Partikel auf dem Teil der Oberfläche gleichzeitig oder abwechslungsweise hintereinander die transparente Orientierungsschicht bilden. are generated by at least one particle source, and that the particles on the part of the surface form the transparent orientation layer simultaneously or alternately in succession.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung von Partikelstrahlen aus mindestens einem Material, wobei die Partikelstrahlen mindestens zwei verschiedene Richtungen aufweisen, sowie durch Elemente zur Halterung und zum Drehen des Substrates, so dass die Partikelstrahlen wiederholt auf mindestens einen Teil der Substratfläche unter mindestens zwei verschiedenen Richtungen auftreffen, welche vorbestimmte Winkel zur Substratfläche bilden, wobei die Partikel dadurch an diesem Teil der Substratfläche die transparente Orientierungsschicht bilden. The device according to the invention for carrying out the method is characterized by at least one device for generating particle beams from at least one material, the particle beams having at least two different directions, and by elements for holding and rotating the substrate, so that the particle beams are repeatedly directed onto at least one Impact part of the substrate surface in at least two different directions, which form predetermined angles to the substrate surface, the particles thereby forming the transparent orientation layer on this part of the substrate surface.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können Flüssigkristallmoleküle mit einer kleinen Vorausneigung im Bereich von 1 oder 2 Grad oder einer grossen Vorausneigung bis fast 90 Grad ausgerichtet werden. Anorganisches Material wie Si wird mittels zwei Aufampfvorgängen auf dem Substrat abgelagert. Jedoch können die beiden Aufdampfvorgänge im Gegensatz zu den bekannten Verfahren entweder gleichzeitig oder abwechslungsweise hintereinander erfolgen, wobei die von jeder Abdampfung herrührende Materialmenge der endgültigen Schicht nicht kritisch ist. Zudem können die Einfallswinkel, unter denen der Dampf die Substratoberfläche erreicht, in einem sehr grossen Bereich variieren. Dank dieser Eigenschaften ist es möglich, eine einfache Vorrichtung zu konzipieren, mit welcher eine grosse Anzahl Substrate fast gleichzeitig dem Aufdampfungs-vorgang ausgesetzt werden können. Da das erfindungsgemässe Verfahren Vorausneigungen zwischen 0° und 90° ermöglicht, ist es auf eine Vielfalt verschiedener Flüssigkristallanzeigen anwendbar und ist speziell geeignet für neue Typen von Farbanzeigen. With the method according to the invention, liquid crystal molecules with a small pre-tilt in the range of 1 or 2 degrees or a large pre-tilt up to almost 90 degrees can be aligned. Inorganic material such as Si is deposited on the substrate by means of two evaporation processes. However, in contrast to the known methods, the two evaporation processes can take place either simultaneously or alternately in succession, the amount of material of the final layer resulting from each evaporation not being critical. In addition, the angles of incidence at which the steam reaches the substrate surface can vary within a very wide range. Thanks to these properties, it is possible to design a simple device with which a large number of substrates can be exposed to the evaporation process almost simultaneously. Since the method according to the invention enables pre-inclinations between 0 ° and 90 °, it can be applied to a variety of different liquid crystal displays and is particularly suitable for new types of color displays.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 ein Diagramm, welches das allgemeine Prinzip des schrägen Abdampfens erläutert; Fig. 1 is a diagram explaining the general principle of oblique evaporation;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Flüssigkristallzelle nach dem Prinzip der dynamischen Streuung, wobei keine Spannung angelegt ist; 2 shows a sectional view of a liquid crystal cell based on the principle of dynamic scattering, with no voltage being applied;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Flüssigkristallzelle nach dem Prinzip der dynamischen Streuung, wobei Spannung angelegt ist; 3 shows a sectional view of a liquid crystal cell based on the principle of dynamic scattering, with voltage being applied;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Flüssigkristallzelle vom Guest-Host-Typ, ohne Spannung; Fig. 4 is a sectional view of a guest host type liquid crystal cell without voltage;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Flüssigkristallzelle vom Guest-Host-Typ unter Spannung; Fig. 5 is a sectional view of a guest host type liquid crystal cell under voltage;

Fig. 6 eine Schnittansicht einer Flüssigkristallzelle des ECB-Typs, ohne Spannung; 6 is a sectional view of an ECB type liquid crystal cell without voltage;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer Flüssigkristallzelle des ECB-Typs unter Spannung; Fig. 7 is a sectional view of an ECB type liquid crystal cell under voltage;

Fig. 8 ein Diagramm, welches die Aufdampfungseinfallswin-kel gemäss der vorliegenden Erfindung darstellt; FIG. 8 is a diagram illustrating the evaporation incidence angles according to the present invention;

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein Zellensubstrat zur Darstellung der Projektionen der beiden Aufdampfungsrichtungen auf dem Substrat ; 9 shows a plan view of a cell substrate to show the projections of the two vapor deposition directions on the substrate;

Fig. 10 und 11 Diagramme, worin die Einfallswinkel der Aufdampfungen gemäss der Erfindung dargestellt sind, wenn ein grosser Vorausneigungswert gewünscht wird ; 10 and 11 are diagrams showing the angles of incidence of the vapor deposition according to the invention when a large pre-tilt value is desired;

Fig. 12 einen Graphen, der den Effekt der Änderung des Mengenverhältnisses von in zwei Aufdampfvorgängen abgelagerten Materialien zeigt, wenn ein grosser Vorausneigungswert hergestellt wird; Fig. 12 is a graph showing the effect of changing the ratio of materials deposited in two evaporation processes when a large pre-tilt value is made;

Fig. 13 einen Graphen, der den Effekt der Dickenänderung der Schicht zur Beeinflussung der Ausrichtung zeigt, wenn ein grosser Vorausneigungswert hergestellt wird; Fig. 13 is a graph showing the effect of changing the thickness of the orientation affecting layer when a large pre-tilt value is made;

Fig. 14 einen Graphen, der den Effekt der Änderung der Aufdampfraten von zwei Aufdampfungen zeigt, wenn ein grosser Vorausneigungwert hergestellt wird; Fig. 14 is a graph showing the effect of changing the deposition rate of two depositions when a large pre-tilt value is made;

Fig. 15 eine Draufsicht auf ein Substrat, von drei Richtun-s gen erfolgte Aufdampfungen darstellend ; 15 is a plan view of a substrate, depicting vapor deposition from three directions;

Fig. 16 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum hinterein-anderfolgenden abwechslungsweisen schrägen Aufdampfen einer Mehrzahl von Substraten; 16 shows a sectional view of a device for successively alternating oblique vapor deposition of a plurality of substrates;

Fig. 17 eine Ansicht der Vorrichtung von Fig. 16 senkrecht m zur dortigen Schnittebene ; FIG. 17 shows a view of the device from FIG. 16 perpendicular to the sectional plane there;

Fig. 18 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsart der Vorrichtung zum hintereinanderfolgenden abwechslungsweisen schrägen Aufdampfen auf eine Mehrzahl von Substraten ; 18 shows a sectional view of a second embodiment of the device for successively alternating oblique vapor deposition on a plurality of substrates;

Fig. 19 eine schematische Darstellung einer dritten solchen 15 Vorrichtung, und 19 is a schematic representation of a third such device, and

Fig. 20 und 21 je eine vierte und fünfte solche Vorrichtung. 20 and 21 a fourth and fifth such device.

In Fig. 1 ist das Verfahren der schrägen Ablagerung mittels eines einzigen Aufdampfungsvorganges dargestellt, wie es bereits bekannt ist. Dabei trifft ein Partikelstrom eines Mate--» rials wie SiO, welcher von einer Dampfquelle 4 ausgesandt wird, mit einem Einfallswinkel bezüglich der Substratnormalen 2 auf ein Substrat 10 einer Flüssigkristallzelle, Dadurch wird die Orientierungsschicht 8 gebildet. Die Wirkung der Orientierungsschicht 8 veranlasst Flüssigkristallmoleküle 6 (Wenn das Substrat in eine Flüssigkristallzelle eingebaut ist, sich einheitlich in einem Winkel A bezüglich der Substratebene 10 auszurichten, falls keine Spannung an die Elektroden der Flüssigkristallzelle angelegt ist. Der Einfallswinkel 0 wird nachfolgend als Aufdampfwinkel bezeichnet, während der Winkel a Vorausnei-1(1 gung genannt wird. Mit dieser einzelnen schrägen Aufdampfung wird die Vorausneigung etwa 20° bis 30°, wenn der Auf-dampfwinkel grösser als 75° ist. Mit einer solchen Vorausneigung können statisch betriebene Flüssigkristallanzeigen hergestellt werden, wobei allerdings der Blickwinkel und die Anzei-1S gekontrasteigenschaften stark eingeschränkt sind. Im Falle von dynamisch betriebenen Flüssigkristallzellen führt ein solcher Wert der Vorausneigung zu ungenügend scharf definierter Schwellencharakteristik, so dass praktisch anwendbare Geräte mit diesem Verfahren nicht hergestellt werden können. In Fig. 1, the process of oblique deposition by means of a single vapor deposition process is shown, as is already known. A particle stream of a material such as SiO, which is emitted by a steam source 4, strikes a substrate 10 of a liquid crystal cell at an angle of incidence with respect to the substrate normal 2. The orientation layer 8 is thereby formed. The effect of the orientation layer 8 causes liquid crystal molecules 6 (if the substrate is installed in a liquid crystal cell to align uniformly at an angle A with respect to the substrate plane 10, if no voltage is applied to the electrodes of the liquid crystal cell. The angle of incidence 0 is referred to below as the vapor deposition angle, while the angle a is called advance-1 (1 gung. With this single oblique evaporation, the advance inclination becomes about 20 ° to 30 ° if the evaporation angle is greater than 75 °. With such an advance inclination, statically operated liquid crystal displays can be produced, However, in the case of dynamically operated liquid crystal cells, such a value of the pretilt leads to insufficiently defined threshold characteristics, so that practically usable devices cannot be produced with this method.

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Falls die Ablagerung mittels einzelner schräger Aufdampfung in einem Aufdampfwinkel der Grössenordnung 60° If the deposit is made by means of individual oblique evaporation in an evaporation angle of the order of 60 °

erfolgt, richten sich die Flüssigkristallmoleküle mit einer Vorausneigung von 0° aus, d.h. genau parallel zur Substratebene. Falls nun eine Steuerspannung an die Zellenelektroden angelegt wird, drehen sich alle Flüssigkristallmoleküle durch die Wirkung des resultierenden elektrischen Feldes um einen bestimmten Winkel, wobei aber einige sich in entgegengesetzter Richtung zu den anderen drehen. Dieses Phänomen wird als Rückwärtskippen bezeichnet. Es führt zu einer Verminderung des Kontrast bei TN-Zellen und ungleichmässiger Anzeigefärbung bei Farbanzeigezellen. Aus diesem Grunde ist das Verfahren praktisch ebenfalls nicht anwendbar. the liquid crystal molecules align with a pre-tilt of 0 °, i.e. exactly parallel to the substrate plane. If a control voltage is now applied to the cell electrodes, all liquid crystal molecules will rotate by a certain angle due to the effect of the resulting electric field, but some will rotate in the opposite direction to the others. This phenomenon is known as backward tipping. It leads to a decrease in the contrast in TN cells and uneven display coloration in color display cells. For this reason, the method is also practically not applicable.

Im Falle eines Materials mit positiver dielektrischer Aniso-tropie, wo sich die Flüssigkristallmoleküle in der Richtung eines angelegten elektrischen Feldes ausrichten, ist es erwünscht, dass die Moleküle eine sehr kleine Neigung bezüglich der Substratebene aufweisen, anstatt exakt parallel zur Ebene zu sein. Dies deshalb, weil die kleine Neigung, welche der oben definierten Vorausneigung entspricht, das Rückwärtskippen verhindert. Bei einem Flüssigkristallmaterial mit positiver dielektrischer Anisotropie ist eine Vorausneigung im Bereich von 1 bis 2 Grad wünschenswert. In the case of a material with positive dielectric anisotropy, where the liquid crystal molecules align in the direction of an applied electric field, it is desirable that the molecules have a very small inclination with respect to the substrate plane instead of being exactly parallel to the plane. This is because the small inclination, which corresponds to the pre-inclination defined above, prevents tipping backwards. For a liquid crystal material with positive dielectric anisotropy, a pre-tilt in the range of 1 to 2 degrees is desirable.

Im Falle eines Flüssigkristallmaterials mit negativer dielek-(,5 trischer Anisotropie, wo die Flüssigkristallmoleküle sich senkrecht zur Richtung eines angelegten elektrischen Feldes ausrichten, ist es erwünscht, dass die Flüssigkristallmoleküle eine grosse Vorausneigung aufweisen, meist nahezu 90° . In the case of a liquid crystal material with negative dielectric anisotropy, where the liquid crystal molecules are oriented perpendicular to the direction of an applied electric field, it is desirable that the liquid crystal molecules have a large pre-tilt, usually almost 90 °.

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Im folgenden werden einige Beispiele von Flüssigkristallanzeigezellen beschrieben. Bei diesen Beispielen wird vorausgesetzt, dass das Flüssigkristallmaterial negative dielektrische Anisotropie aufweist. Some examples of liquid crystal display cells are described below. These examples assume that the liquid crystal material has negative dielectric anisotropy.

In Fig. 2 ist die Schnittansicht eines Flüssigkristallanzeige- s typs, welcher das Prinzip der dynamsichen Streuung verwendet (nachfolgend DS-Typ genannt), gezeigt. Ein Flüssigkristallmaterial, dessen Moleküle mit der Bezugsziffer 23 beschrieben sind, ist zwischen den Innenflächen zweier Substrate 26 und 30 eingeschlossen und bildet eine Flüssigkristallzelle, welche an m ihrem Aussenrand mit einem Dichtmaterial 28 abgedichtet ist. Auf den Innenflächen der Substrate 28 und 30 sind transparente leitende Elektroden 22 und 24 angebracht. Fig. 2 stellt den Fall dar, wo keine Spannung an die Zellenelektroden angelegt ist, so dass die Moleküle 23 durch die Wirkung einer Orientierungs- , s Schicht auf den Innenflächen der Substrate fast senkrecht zu den Zellensubstraten ausgerichtet sind. Wie in Fig. 3 dargestellt, 2 shows the sectional view of a liquid crystal display type, which uses the principle of dynamic scattering (hereinafter referred to as DS type). A liquid crystal material, the molecules of which are described by reference numeral 23, is enclosed between the inner surfaces of two substrates 26 and 30 and forms a liquid crystal cell which is sealed at its outer edge with a sealing material 28. Transparent conductive electrodes 22 and 24 are attached to the inner surfaces of the substrates 28 and 30. FIG. 2 shows the case where no voltage is applied to the cell electrodes, so that the molecules 23 are oriented almost perpendicular to the cell substrates by the action of an orientation layer on the inner surfaces of the substrates. As shown in Fig. 3,

wird der Zustand paralleler Ausrichtung der zwischen den Zellenelektroden befindlichen Flüssigkristallmoleküle zerstört, the state of parallel alignment of the liquid crystal molecules located between the cell electrodes is destroyed,

wenn an die Zellenelektroden Wechselspannung angelegt wird, 2II so dass die Moleküle in einen ungeordneten oder gestreuten Zustand versetzt werden. Als Folge der unterschiedlichen Reflexionseigenschaften der senkrecht geordneten Moleküle 23 und der zwischen den Elektroden befindlichen ungeordneten Moleküle 34 wird dabei kein Kontrastmuster erzielt. ^ when AC voltage is applied to the cell electrodes, 2II so that the molecules are placed in a disordered or scattered state. As a result of the different reflection properties of the vertically ordered molecules 23 and the disordered molecules 34 located between the electrodes, no contrast pattern is achieved. ^

Fig. 4 stellt einen Guest-Host- (oder GH-) Typ einer Flüssigkristallanzeige dar. Wie im Beispiel von Fig. 2 und 3 ist dabei zwischen zwei Substraten 26 und 30 ein Flüssigkristallmaterial enthalten und bildet eine Flüssigkristallzelle, welche mittels Dichtmaterial 28 abgedichtet ist, wobei zwischen Elektroden 22 m und 24 ein elektrisches Feld erzeugt werden kann. Mit dem Flüssigkristallmaterial ist ein dichroitischer Farbstoff in der Weise kombiniert, dass die Farbstoffmoleküle zwischen den Flüssigkristallmolekülen verteilt sind. Die Farbstoffmoleküle sind dabei mit der Nummer 34, die Flüssigkristallmoleküle mit k der Nummer 36 bezeichnet. Beim Fehlen einer Spannung zwischen den Elektroden 22 und 24 werden die dichroitischen Farbstoffmoleküle durch die Einwirkung der sie umgebenden viel zahlreicheren Flüssigkristallmoleküle fast senkrecht zur Substratfläche ausgerichtet. 40 FIG. 4 shows a guest-host (or GH) type of liquid crystal display. As in the example of FIGS. 2 and 3, a liquid crystal material is contained between two substrates 26 and 30 and forms a liquid crystal cell which is sealed by means of sealing material 28 , wherein an electrical field can be generated between electrodes 22 m and 24. A dichroic dye is combined with the liquid crystal material in such a way that the dye molecules are distributed between the liquid crystal molecules. The dye molecules are numbered 34 and the liquid crystal molecules are numbered k. In the absence of a voltage between the electrodes 22 and 24, the dichroic dye molecules are aligned almost perpendicular to the substrate surface by the action of the much more numerous liquid crystal molecules surrounding them. 40

Wenn an die Zellenelektroden 22 und 24 eine Wechselspannung angelegt wird, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, richten sich die Flüssigkristallmoleküle zwischen den Elektroden, welche mit der Nummer 37 bezeichnet sind, fast parallel zur Substratfläche aus. In der Folge werden die dichroitischen Farbstoffmo- 45 leküle 39, welche sich zwischen den Elektroden befinden, ebenfalls fast parallel zum Substrat ausgerichtet. Je nach der Ausrichtung seiner Moleküle parallel oder senkrecht zur Lichteinfallsrichtung weist der dichroitische Farbstoff unterschiedliche Farbabsorption des einfallenden Lichtes auf. Deshalb entsteht su unter den Farbstoffmolekülen zwischen den Elektroden und dem Teil des Farbstoffes, der sich ausserhalb der Elektroden befindet, ein Farbkontrast. Bei diesem Zellentyp entsteht ungleichmässige Färbung und schlechte Sichtbarkeit der Anzeige, falls das Rückwärtskippen auftritt, bei welchem Vor- 55 gang sich einige dichroitische Farbmoleküle beim Anlegen einer Spannung an die Zellenelektroden 22 und 24 um entgegengesetzte Winkel drehen. Es ist deshalb wichtig, den Flüssigkristallmolekülen eine kleine Vorausneigung zu geben, so dass sie fast, aber nicht ganz senkrecht zur Substratebene ausgerichtet sind, M falls keine Spannung angelegt wird. When an alternating voltage is applied to the cell electrodes 22 and 24, as shown in FIG. 5, the liquid crystal molecules between the electrodes, which are designated by the number 37, align almost parallel to the substrate surface. As a result, the dichroic dye molecules 39, which are located between the electrodes, are also aligned almost parallel to the substrate. Depending on the alignment of its molecules parallel or perpendicular to the direction of light incidence, the dichroic dye has different color absorption of the incident light. Therefore, a color contrast is created between the dye molecules between the electrodes and the part of the dye that is outside the electrodes. In this type of cell there is uneven coloring and poor visibility of the display if the tilting back occurs, in which process some dichroic color molecules rotate through opposite angles when a voltage is applied to the cell electrodes 22 and 24. It is therefore important to give the liquid crystal molecules a slight pre-tilt so that they are aligned almost but not completely perpendicular to the substrate plane, if no voltage is applied.

Fig. 6 zeigt eine Flüssigkristallfarbanzeige des ECB-Typs mit derselben allgemeinen Anordnung, wie sie bereits anhand der Fig. 2 bis 5 beschrieben wurde. Beim Fehlen einer Spannung zwischen den Zellenelektroden 22 und 24 sind die Flüssigkri-Stallmoleküle nahezu senkrecht zur Substratebene ausgerichtet. Wird an die Zellenelektroden 22 und 24 eine Wechselspannung angeschlossen, wie in Fig. 7 dargestellt, so werden die Flüssigkristallmoleküle 42 zwischen den Elektroden aus der Normalrichtung zur Substratebene weggedreht. Dabei ist die Wellenlänge des Lichts, das durch die Flüssigkristalle absoribert wird, welche sich zwischen den Elektroden befinden, von der Neigung der Flüssigkristallmoleküle abhängig. Es ist demzufolge möglich, eine kontinuierlich veränderbare Mehrfarbenanzeige zu erzeugen. FIG. 6 shows an ECB-type liquid crystal color display with the same general arrangement as has already been described with reference to FIGS. 2 to 5. In the absence of a voltage between the cell electrodes 22 and 24, the liquid crystal stall molecules are aligned almost perpendicular to the substrate plane. If an alternating voltage is connected to the cell electrodes 22 and 24, as shown in FIG. 7, the liquid crystal molecules 42 between the electrodes are rotated away from the normal direction to the substrate plane. The wavelength of the light absorbed by the liquid crystals, which are located between the electrodes, depends on the inclination of the liquid crystal molecules. It is therefore possible to generate a continuously changeable multicolor display.

Zudem ist es nicht nötig, dass die Flüssigkristallmoleküle beim Fehlen einer Spannung fast senkrecht zur Substratebene angeordnet sind, wie in Fig. 6 dargestellt. Vielmehr kann den Molekülen eine Vorausneigung von wesentlich weniger als 90° gegeben werden, je nach gewünschtem Farbanzeigeeffekt. Es ist Zweck der Erfindung, dass solche Vorausneigungswerte zuverlässig und reproduzierbar festgelegt werden können. In addition, it is not necessary for the liquid crystal molecules to be arranged almost perpendicular to the substrate plane in the absence of a voltage, as shown in FIG. 6. Rather, the molecules can be given a pre-tilt of significantly less than 90 °, depending on the desired color display effect. It is the purpose of the invention that such pre-tilt values can be set reliably and reproducibly.

Nachfolgend wird ein erfindungsgemässes Verfahren beschrieben, mittels dessen Flüssigkristallmoleküle fast parallel zur Substratebene ausrichtbar sind. Gemäss Fig. 8 wird eine erste Auf dampf ung in Richtung 52 mit einem Einfallswinkel 0h bezüglich der Normalen des Substrates 10 vorgenommen. Der Einfallswinkel, unter welchem die Aufdampfung erfolgt, wird Aufdampfwinkel genannt. Eine zweite Aufdampfung wird in Richtung 50 unter einem Aufdampfwinkel 02 ausgeführt. Diese zwei Aufdampfungen können zusammen oder abwechslungsweise aufeinanderfolgend erfolgen. Das mittels dieser Aufdampfungen abgelagerte Material bildet eine Schicht 8 zur Beeinflussung der Orientierung, welche auch Orientierungsschicht genannt wird. A method according to the invention is described below, by means of which liquid crystal molecules can be aligned almost parallel to the substrate plane. 8, a first evaporation is carried out in the direction 52 with an angle of incidence 0h with respect to the normal to the substrate 10. The angle of incidence at which the vapor deposition takes place is called the vapor deposition angle. A second evaporation is carried out in the direction 50 at an evaporation angle 02. These two evaporations can be carried out together or alternately in succession. The material deposited by means of these evaporations forms a layer 8 for influencing the orientation, which is also called the orientation layer.

Es ist Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass ©2 im wesentlichen im Bereich von 0° ± 30° liegt, während 0, sich im wesentlichen zwischen 75° und 90° befindet. Für diese beiden Aufdampfungen kann dasselbe Material, z.B. SiO, oder können verschiedene Materialien verwendet werden. Falls die abgelagerte Materialmenge der ersten Aufdampfung sehr gross ist im Vergleich zu derjenigen der zweiten Aufdampfung, werden die Orientierungseigenschaften der Orientierungsschicht ähnlich wie diejenigen, welche mittels einer einzelnen Aufdampfung erzeugt werden. Falls andererseits die mittels der zweiten Aufdampfung abgelagerte Materialmenge bedeutend grösser als diejenige der ersten Aufdampfung ist, wird der Beeinflussungsgrad der Orientierung durch die Orientierungsschicht abgeschwächt. Es wurde herausgefunden, dass eine Vorausneigung von weniger als etwa 2° erreicht wird, wenn die Mengen der bei der ersten bzw. zweiten Aufdampfung abgelagerten Materialien ein Verhältnis im Grössenbereich von 10:1 bis 1:20 aufweisen. Falls eine Vorausneigung der Grössenordnung 10° zulässig ist, kann das obige Verhältnis auf den Bereich 20:1 bis 1:20 ausgedehnt werden. Die maximal zulässige Vorausneigung hängt vom speziellen Typ der Flüssigkristallzelle ab. Es wurde experimentell festgestellt, dass die Orientierungseigenschaften ungenügend sowie der Zellenkontrast ungleichmässig und unbefriedigend sind, wenn SiO allein in beiden Aufdampfungen verwendet wird und die endgültige Schichtdicke der Orientierungsschicht kleiner als 60 Â ist. Deshalb sollte die Orientierungsschicht dicker als 60 Â sein. Falls ihre Dicke wesentlich vergrös-sert wird, etwa in der Grössenordnung von 2000 Â, werden zwar gute Orientierungseigenschaften erhalten, die Orientierungsschicht erzeugt jedoch eine Färbung der Anzeige, wodurch die Sichtbarkeit der Anzeige beeinträchtigt wird. Dennoch ist vom Standpunkt der leichten Herstellbarkeit aus eine Dicke von 2000 Â einer dünneren Orientierungsschicht vorzuziehen. Es wurde festgestellt, dass der eben beschriebene Farbeffekt wesentlich herabgesetzt werden kann, wenn als zweites Aufdampfmaterial Si02 oder eine Mischung aus SiO und Si02 verwendet wird. Es wurden auch Experimente ausgeführt, bei welchen der Aufdampfwinkel ©, während des Aufdampfvor-ganges periodisch verändert wurde. Dabei fand man, dass im Falle von aufeinanderfolgender abwechslungsweiser Vornahme der ersten und zweiten Aufdampfung der Bereich der oben It is a feature of the present invention that © 2 is substantially in the range of 0 ° ± 30 °, while 0, is substantially between 75 ° and 90 °. The same material, e.g. SiO, or different materials can be used. If the deposited amount of material of the first deposition is very large compared to that of the second deposition, the orientation properties of the orientation layer become similar to those which are generated by a single deposition. If, on the other hand, the amount of material deposited by means of the second vapor deposition is significantly larger than that of the first vapor deposition, the degree of influence on the orientation is weakened by the orientation layer. It has been found that a pre-tilt of less than about 2 ° is achieved if the amounts of the materials deposited during the first or second vapor deposition have a ratio in the size range from 10: 1 to 1:20. If a 10 ° advance inclination is permissible, the above ratio can be extended to the range 20: 1 to 1:20. The maximum allowable pre-tilt depends on the specific type of liquid crystal cell. It was found experimentally that the orientation properties are insufficient and the cell contrast is uneven and unsatisfactory if SiO alone is used in both vapor depositions and the final layer thickness of the orientation layer is less than 60 Â. Therefore the orientation layer should be thicker than 60 Â. If its thickness is increased significantly, for example in the order of 2000 Â, good orientation properties are obtained, but the orientation layer produces a coloration of the display, which affects the visibility of the display. However, from the standpoint of ease of manufacture, a thickness of 2000 Â is preferable to a thinner orientation layer. It was found that the color effect just described can be significantly reduced if SiO 2 or a mixture of SiO and SiO 2 is used as the second vapor deposition material. Experiments were also carried out in which the evaporation angle © was periodically changed during the evaporation process. It was found that in the event of successive alternate depositions of the first and second depositions, the area of the above

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angegebenen Aufdampfwinkel, z.B. 75° bis 90° für Â, und 0° ± 30° fürÄ2 während eines Teils jeder Aufdampfperiode vergrössert werden kann. Dies ist in dem Umfange möglich, als der Bruchteil des unter einem Aufdampfwinkel abgelagerten Materials, der ausserhalb der erwähnten Grenzen liegt, nicht 50 % der total abgelagerten Menge erreicht. Der Bereich, in welchem der Aufdampfwinkel 02 während des Aufdampfvorganges verändert werden kann, hängt vom Winkel zwischen der Projektion der ersten Aufdampfrichtung auf die Substratebene und der Projektion der zweiten Aufdampfrichtung auf die Substratebene ab. Dieser Winkel wird nachfolgend als Aufdampfzwischenwinkel bezeichnet. indicated evaporation angle, e.g. 75 ° to 90 ° for Â, and 0 ° ± 30 ° for Ä2 can be increased during part of each evaporation period. This is possible to the extent that the fraction of the material deposited at an evaporation angle, which lies outside the limits mentioned, does not reach 50% of the total amount deposited. The range in which the deposition angle 02 can be changed during the deposition process depends on the angle between the projection of the first deposition direction onto the substrate plane and the projection of the second deposition direction onto the substrate plane. This angle is referred to below as the intermediate vapor deposition angle.

Der Begriff des Aufdampfzwischenwinkels kann anhand der Fig. 9 erklärt werden. Die Bezugsziffern 56 und 54 bezeichnen die Projektionen der ersten bzw. der zweiten Aufdampfrichtung auf das Substrat 10. Der Aufdampfzwischenwinkel ist mit ß bezeichnet. Man hat herausgefunden, dass befriedigende Vor-ausneigungswinkelwerte bei periodischer Veränderung des Aufdampfwinkels ©2 innerhalb des Bereiches 0° ± 30° erhalten werden, falls der Aufdampfzwischenwinkel entweder 0° oder 180° beträgt. Wenn der Aufdampfzwischenwinkel 90° ist, werden befriedigende Resultate bei periodischer Veränderung des Aufdampfwinkels 02 im Bereich von 0° ± 60° erzielt. Es wurde zudem gefunden, dass mit dem Aufdampfzwischenwinkel von 90° der Aufdampfwinkel 02 periodisch in einem Bereich von 0° ± 90° variieren kann, vorausgesetzt, dass der Anteil des in der zweiten Aufdampfung innerhalb eines Aufdampfwinkels im Bereich 0° ± 30° abgelagerten Materials 50 % oder mehr der bei der zweiten Aufdampfung total abgelagerten Menge ist. Daraus ist ersichtlich, dass der zulässige Variationsbereich der Aufdampfwinkel der ersten und zweiten Aufdampfung extrem gross ist. Eine exakte Steuerung des Aufdampfwinkels erübrigt sich deshalb vollständig. Man hat überdies festgestellt, dass die Schlussdicke der Orientierungsschicht unkritisch ist. Demzufolge ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren eine relativ freie Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Herstellung von Flüssigkristallsubstraten mit Orientierungsschicht. The term intermediate vapor deposition angle can be explained with reference to FIG. 9. Reference numerals 56 and 54 denote the projections of the first and the second vapor deposition direction onto the substrate 10. The intermediate vapor deposition angle is denoted by β. It has been found that satisfactory pre-tilt angle values are obtained with a periodic change in the vapor deposition angle © 2 within the range 0 ° ± 30 ° if the intermediate vapor deposition angle is either 0 ° or 180 °. If the intermediate vapor deposition angle is 90 °, satisfactory results are obtained when the vapor deposition angle 02 is changed periodically in the range of 0 ° ± 60 °. It was also found that with the intermediate vapor deposition angle of 90 °, the vapor deposition angle 02 can vary periodically in a range of 0 ° ± 90 °, provided that the proportion of the material deposited in the second vapor deposition within a vapor deposition angle in the range 0 ° ± 30 ° 50% or more of the total amount deposited in the second vapor deposition. It can be seen from this that the permissible variation range of the evaporation angles of the first and second evaporation is extremely large. Precise control of the evaporation angle is therefore completely unnecessary. It has also been found that the final thickness of the orientation layer is not critical. Accordingly, the method according to the invention enables a relatively free configuration of a device for producing liquid crystal substrates with an orientation layer.

Nachfolgend wird nun ein Verfahren zur Ablagerung einer Orientierungsschicht auf Flüssigkristallsubstratflächen beschrieben, womit jeder beliebige Vorausneigungswinkel im Bereich von 90° bis 50° erhalten werden kann. Dieses Verfahren ist speziell zur Anwendung auf gewisse, erst vor kruzer Zeit entwickelte Flüssigkristallzellen für Farbanzeige geeignet. In Fig. 10 sind zwei Aufdampfungen dargestellt, welche in den Richtungen 58 und 60 bei Aufdampfwinkeln von 0, bzw. 0, vorgenommen werden. Die Aufdampfung in Richtung 60 wird hier als erste, diejenige in Richtung 58 als zweite Aufdampfung bezeichnet. In diesen Richtungen wird ein Material auf dem Substrat 10 abgelagert und bildet eine Orientierungsschicht, deren Moleküle mit der Bezugsziffer 42 bezeichnet sind. A method for depositing an orientation layer on liquid crystal substrate surfaces will now be described below, with which any pre-inclination angle in the range from 90 ° to 50 ° can be obtained. This method is particularly suitable for use on certain liquid crystal cells for color display that were only recently developed. 10 shows two vapor depositions which are carried out in directions 58 and 60 at vapor deposition angles of 0 and 0, respectively. The evaporation in direction 60 is referred to here as the first, that in direction 58 as the second evaporation. In these directions, a material is deposited on the substrate 10 and forms an orientation layer, the molecules of which are identified by the reference number 42.

Wie beim vorerwähnten Aufdampfverfahren können die erste und die zweite Aufdampfung entweder gleichzeitig oder abwechslungsweise aufeinanderfolgend vorgenommen werden. Es ist ein Merkami dieses Verfahrens der Erfindung, dass mindestens eine der beiden Aufdampfungen unter einem Aufdampfwinkel von 70° oder mehr erfolgt. Normalerweise sollten bei diesem Verfahren beide Aufdampfungen unter einem Aufdampfwinkel von mehr als 70° stattfinden. Man glaubt, dass dies gewisse Moleküle der Orientierungsschicht dazu veranlasst, sich senkrecht zum Substrat auszurichten, während sich andere in gewissen Winkeln zur Oberfläche orientieren. Dies konnte sowohl aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen als auch Dichtemessungen der Orientierungsschicht geschlossen werden. Man stellt sich vor, dass dadurch Lücken oder Höhlungen in der Orientierungsschicht entstehen, welche die besonderen Orientierungseigenschaften bewirken, welche mittels dieses Verfahrens erhalten werden. Dieser Effekt tritt nicht auf, wenn sowohl die erste als auch die zweite Aufdampfung in einem Winkel von weniger als 70° ausgeführt wird. As with the aforementioned vapor deposition method, the first and the second vapor deposition can be carried out either simultaneously or alternately in succession. It is a feature of this method of the invention that at least one of the two evaporation takes place at an evaporation angle of 70 ° or more. Normally, both evaporation processes should take place at an evaporation angle of more than 70 °. It is believed that this causes certain molecules of the orientation layer to align perpendicular to the substrate, while others orient themselves at certain angles to the surface. This could be concluded from electron microscopic examinations as well as density measurements of the orientation layer. One imagines that this creates gaps or hollows in the orientation layer, which cause the special orientation properties which are obtained by means of this method. This effect does not occur if both the first and the second vapor deposition are carried out at an angle of less than 70 °.

Es wurde herausgefunden, dass durch Verändern gewisser Aufdampfparameter mittels dieses Verfahrens die Vorausneigung der Flüssigkristallmoleküle auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Diese Parameter sind das Verhältnis der mittels der ersten und der zweiten Aufdampfung abgelagerten Materialmengen, die Schlussdicke der Orientierungsschicht, die Aufdampfwinkel, das Verhältnis der Aufdampfraten der ersten und der zweiten Aufdampfung, der Typ des bei jeder Aufdampfung verwendeten Aufdampfmaterials. It has been found that by changing certain vapor deposition parameters using this method, the pre-tilt of the liquid crystal molecules can be adjusted to a desired value. These parameters are the ratio of the amounts of material deposited by means of the first and the second vapor deposition, the final thickness of the orientation layer, the vapor deposition angle, the ratio of the vapor deposition rates of the first and the second vapor deposition, the type of the vapor deposition material used in each vapor deposition.

Falls die Aufdampfwinkel, die Aufdampfrate, die Mengen des abgelagerten Materials und die abgelagerten Materialien für jede Aufdampfung gleich sind, die Aufdampfrichtungen symmetrisch angeordnet sind (so dass die Aufdampfwinkel 180° bei einem zweistufigen Prozess und 120° bei einem dreistufigen Prozess sind, wie unten beschrieben) und falls die Dicke der abschliessenden Schicht der Orientierungsschicht sehr dünn ist gegenüber 20 Â, dann kann eine Vorausneigung von fast 90° erzeugt werden. Durch geeignete Veränderung der obigen Parameter kann je nach Wunsch eine Vorausneigung von weniger als 90° erreicht werden. Überdies ist es auch bei Veränderung eines der genannten Parameter aus dem Identitäts- oder Symmetriezustand möglich, einen Vorausneigungswinkel von fast 90° zu erreichen, indem zur Kompensation ein oder mehrere andere Parameter geeignet verändert werden. If the evaporation angles, the evaporation rate, the amounts of the deposited material and the deposited materials are the same for each deposition, the deposition directions are arranged symmetrically (so that the deposition angles are 180 ° in a two-stage process and 120 ° in a three-stage process, as described below ) and if the thickness of the final layer of the orientation layer is very thin compared to 20 Â, then a pre-tilt of almost 90 ° can be generated. A suitable inclination of less than 90 ° can be achieved, if desired, by changing the above parameters. Furthermore, even if one of the parameters mentioned changes from the state of identity or symmetry, it is possible to achieve a pre-inclination angle of almost 90 ° by suitably changing one or more other parameters for compensation.

In Fig. 11 ist der Fall dargestellt, bei welchem die Aufdampfungen aus zwei Richtungen, 52 und 64, unter Aufdampfwinkeln 0 62 bzw. © 64 erfolgen. Dabei wird angenommen, dass dasselbe Aufdampfmaterial verwendet wird und dass die Aufdampfraten in den Richtungen 62 und 64, V62 bzw. V64 sind. Daraus resultiert eine Orientierungsschicht, welche die Flüssigkristallmoleküle 68 veranlasst, eine Vorausneigung a anzunehmen. Falls die Materialmenge, welche aus der Richtung 64 abgelagert wurde und mit T64 bezeichnet wird, grösser ist als die Materialmenge, welche aus der Richtung 62 abgelagert wurde und mit T62 bezeichnet wird, erhält man eine Vorausneigung von weniger als 90° , wie in Fig. 11 dargestellt. FIG. 11 shows the case in which the evaporation takes place from two directions, 52 and 64, at evaporation angles 0 62 and © 64. It is assumed that the same evaporation material is used and that the evaporation rates are in directions 62 and 64, V62 and V64, respectively. This results in an orientation layer, which causes the liquid crystal molecules 68 to assume a pre-inclination a. If the amount of material deposited from direction 64 and designated T64 is greater than the amount of material deposited from direction 62 and designated T62, a pre-tilt of less than 90 ° is obtained, as shown in Fig. 11 shown.

Der Zusammenhang zwischen Änderung der Vorausneigung der Flüssigkristallmoleküle und dem Verhältnis der Materialmengen aus erster und zweiter Verdampfung ist in Fig. 12 dargestellt. The relationship between the change in the pretilt of the liquid crystal molecules and the ratio of the amounts of material from the first and second evaporation is shown in FIG. 12.

Der Graph in Fig. 12 gilt für den Fall, wo beide Aufdampf-winkel © 56 und 0 57, 85 ° sind und das Aufdampfmaterial SiO ist. Falls das Verhältnis der abgelagerten Materialmengen fest ist und ein unterschiedlicher Aufdampfwinkel gewählt wird, nimmt die Vorausneigung entsprechend der Zunahme der Differenz zwischen den Aufdampfwinkeln ab. The graph in FIG. 12 applies to the case where both evaporation angles are © 56 and 0 57, 85 ° and the evaporation material is SiO. If the ratio of the amount of material deposited is fixed and a different evaporation angle is selected, the pre-inclination decreases in accordance with the increase in the difference between the evaporation angles.

Es wurde ferner herausgefunden, dass die Dicke derjenigen Schicht, die im abschliessenden Aufdampfungsschritt abgelagert wird, einen merklichen Effekt auf die Orientierungseigenschaften der Orientierungsschicht hat, falls die erste und die zweite Aufdampfung abwechslungsweise aufeinanderfolgend vorgenommen werden. Dieser Faktor kann ebenfalls dazu verwendet werden, den Wert der Vorausneigung der Flüssigkristallmoleküle festzulegen. Dies wird mittels des Graphen in Fig. 13 erläutert. Es ist ersichtlich, dass der Vorausneigungswinkel durch Veränderung der Dicke der in der Schlussphase des Aufdampfungsvorganges abgelagerten Schicht bis nahe an 90° einstellbar ist. It has also been found that the thickness of the layer which is deposited in the final vapor deposition step has a marked effect on the orientation properties of the orientation layer if the first and the second vapor deposition are carried out alternately in succession. This factor can also be used to set the pre-tilt value of the liquid crystal molecules. This is explained using the graph in FIG. 13. It can be seen that the pre-inclination angle can be adjusted up to close to 90 ° by changing the thickness of the layer deposited in the final phase of the vapor deposition process.

Fig. 14 zeigt den Effekt der Differenz zwischen den Auf-dampfungsraten der ersten und der zweiten Aufdampfung. Wie man sieht, nimmt der Vorausneigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle ab, wenn die Differenz der Aufdampfungsraten zunimmt (welche in Fig. 14 als Verhälnis angegeben ist). Fig. 14 shows the effect of the difference between the deposition rates of the first and the second deposition. As can be seen, the pretilt angle of the liquid crystal molecules decreases as the deposition rate difference increases (which is shown as a ratio in Fig. 14).

Fig. 15 ist eine Draufsicht auf eine von drei verschiedenen Richtungen 91, 92 und 93 auf einem Substrat auszuführende Aufdampfung, wobei die Aufdampfungszwischenwinkel ©91, 15 is a plan view of one of three different directions 91, 92 and 93 deposition to be carried out on a substrate, the intermediate deposition angles © 91,

S S

IO OK

1 ^ 1 ^

20 20th

25 25th

30 30th

15 15

40 40

45 45

50 50

55 55

huh

fi5 fi5

7 7

615 282 615 282

0 92 bzw. 0 93 sind. Falls alle anderen Parameter einander gleich und die Aufdampfungszwischenwinkel 0 91, 0 92, 0 93 alle 120° sind, bewirkt die so abgelagerte Orientierungsschicht, dass die Flüssigkristallmoleküle sich mit einer Vorausneigung von 90° anordnen. Falls andererseits 0 91 grösser ist als 0 92 und 0 92 gleich 0 93 bewirkt die Orientierungsschicht, dass sich die Flüssigkristallmoleküle mit einer Vorausneigung in der Richtung 91 anordnen. So ist es möglich, den Vorausneigungs-grad durch Veränderung der Aufdampfungszwischenwinkel zu variieren. Dies ist ebenfalls ausführbar im Falle von Aufdampfungen aus zwei, vier oder mehr Richtungen. Ferner kann der Vorausneigungsgrad der Flüssigkristallmoleküle auch durch Verwendung von verschiedenen Aufdampfungsmaterialien aus verschiedenen Richtungen beeinflusst werden. Dazu wird nochmals auf Fig. 10 verwiesen und angenommen, dass aus der Richtung 60 ein Material mit relativ guten Eigenschaften zur Orientierung der Flüssigkristallmoleküle parallel zur Substratebene abgelagert wird, während aus der Richtung 58 ein solches mit relativ schlechten Orientierungseigenschaften abgelagert wird und wobei alle anderen Parameter wie Aufdampfungswin-kel 01 und 02 einander gleich sind. Dies führt zu einer Orientierungsschicht, welche die Flüssigkristallmoleküle dazu veranlasst, sich in die Aufdampfungsrichtung 60 zu drehen. Das Material mit den besten Orientierungseigenschaften für Flüssigkristallmoleküle ist im gegenwärtigen Zeitpunkt SiO. 0 92 and 0 93 are. If all other parameters are equal to one another and the intermediate vapor deposition angles 0 91, 0 92, 0 93 are all 120 °, the orientation layer deposited in this way has the effect that the liquid crystal molecules arrange themselves with a pretilt of 90 °. If, on the other hand, 0 91 is greater than 0 92 and 0 92 is equal to 0 93, the orientation layer causes the liquid crystal molecules to arrange in the direction 91 with a pretilt. It is thus possible to vary the degree of pre-inclination by changing the intermediate vapor deposition angle. This can also be carried out in the case of vapor deposition from two, four or more directions. Furthermore, the degree of pre-tilt of the liquid crystal molecules can also be influenced by using different vapor deposition materials from different directions. For this purpose, reference is again made to FIG. 10 and it is assumed that a material with relatively good properties for orienting the liquid crystal molecules is deposited parallel to the substrate plane from direction 60, whereas one with relatively poor orientation properties is deposited from direction 58 and all other parameters how evaporation angles 01 and 02 are the same. This leads to an orientation layer which causes the liquid crystal molecules to rotate in the direction of vapor deposition 60. The material with the best orientation properties for liquid crystal molecules is currently SiO.

Es werden nun einige allgemeine Ausführungsbeispiele von einfachen Vorrichtungen beschrieben, mittels derer Substrate für Flüssigkristallzellen gemäss der vorliegenden Erfindung mit Orientierungsschichten versehen werden können. Es wird betont, dass bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen die Aufdampfwinkel auf diejenigen Fälle ausgerichtet sind, wo die Orientierungsschicht einen kleinen Vorausneigungswert der Flüssigkristallmoleküle erzeugt, d.h. ein oder zwei Grade. Es ist jedoch leicht zu sehen, dass die Vorrichtung für jeden Fall modifiziert werden kann, bei dem Orientierungsschichten, welche grössere Vorausneigungswerte erzeugen, gemäss dem Verfahren der Erfindung hergestellt werden sollen. Some general embodiments of simple devices will now be described, by means of which substrates for liquid crystal cells according to the present invention can be provided with orientation layers. It is emphasized that in the exemplary embodiments shown here, the evaporation angles are aligned to those cases where the orientation layer produces a small pre-tilt value of the liquid crystal molecules, i.e. a degree or two. However, it is easy to see that the device can be modified in any case in which orientation layers which produce larger pre-tilt values are to be produced according to the method of the invention.

Wie aus Fig. 16 ersichtlich, ist ein Rotationselement 72 auf einer drehbaren Welle 70 angebracht, mittels derer es gedreht werden kann. An der äusseren Peripherie des Rotationselementes 72 sind eine Anzahl Substrate 74 für Flüssigkristallzellen angebracht. Diese Substrate sind mit den Flächen, auf welchen die Orientierungsschicht abgelagert werden soll, nach aussen angeordnet. Zwischen dem Rotationselement 72 und der Dampfquelle 84, welche einen Strahl 82 aus verdampftem Material erzeugt, ist eine Prallplatte 76 angebracht. Durch die Öffnungen 78 und 80 in der Prallplatte 76 wird der Strahl 82 in zwei getrennte Strahlen aufgespalten, und es ist offensichtlich, dass die Lage dieser Öffnungen die Winkel bestimmt, unter welchen die Teile des Strahls 82 auf die Substrate 74 auftreffen. Wenn das Rotationselement 72 sich dreht, variiert der Aufdampfwinkel, unter welchem die Ablagerung auf jedem Substrat stattfindet, innerhalb eines bestimmten Bereiches, der durch Faktoren wie Grösse der Öffnungen 78 und 80 bestimmt ist. 16, a rotating element 72 is mounted on a rotatable shaft 70, by means of which it can be rotated. A number of substrates 74 for liquid crystal cells are attached to the outer periphery of the rotary element 72. These substrates are arranged with the surfaces on which the orientation layer is to be deposited on the outside. A baffle plate 76 is attached between the rotating element 72 and the steam source 84, which generates a jet 82 of evaporated material. The openings 82 and 80 in the baffle 76 split the beam 82 into two separate beams, and it is apparent that the location of these openings determines the angles at which the portions of the beam 82 strike the substrates 74. As the rotating member 72 rotates, the deposition angle at which the deposition occurs on each substrate varies within a certain range, which is determined by factors such as the size of the openings 78 and 80.

Wie jedoch oben erläutert worden ist, erlaubt das erfindungsgemässe Verfahren eine solche periodische Variation des Aufdampfwinkels. Wenn das Rotationselement 72 sich dreht, werden demzufolge abwechslungsweise hintereinander erste und zweite Aufdampfungen ausgeführt. Es ist klar, dass die erste und die zweite Aufdampfung fast gleichzeitig erfolgen, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsgliedes genügend gross ist und dass dann eine grosse Anzahl von Substraten rasch behandelt werden können. Das in Fig. 16 dargestellte Ausführungsbeispiel ist für einen Aufdampfzwischenwinkel von 0° verwendbar, wobei dieselbe Dampfquelle 84 sowohl für die erste als auch für die zweite Aufdampfung benützt werden kann. Es ist ersichtlich, dass die Aufdampfwinkel und die relative However, as has been explained above, the method according to the invention allows such a periodic variation of the vapor deposition angle. Accordingly, when the rotating member 72 rotates, first and second evaporations are carried out alternately in succession. It is clear that the first and the second vapor deposition take place almost simultaneously if the rotational speed of the rotary member is sufficiently high and that a large number of substrates can then be treated quickly. The exemplary embodiment shown in FIG. 16 can be used for an intermediate vapor deposition angle of 0 °, the same vapor source 84 being able to be used for both the first and the second vapor deposition. It can be seen that the deposition angle and the relative

Menge abgelagerten Materials bei der ersten bzw. zweiten Aufdampfung leicht geändert werden können, indem die Lage der Prallplatte 76 und die Positionen und Grössen der Öffnungen 78 und 80 variiert werden. Da diese Positionen hernach festge-5 legt sind, wird ein hoher Grad von Konstanz und Reproduzierbarkeit der Orientierungsbeeinflussung erreicht. Die Aufdampfwinkel und das Verhältnis der Aufdampfmengen können auch dadurch geändert werden, indem der Abstand zwischen Dampfquelle 84, Prallplatte 76 und Rotationselement 72 verän-m dert oder indem der Durchmesser des Rotationselementes 72 varriert wird. Ferner können die Aufdampfwinkel durch Verschieben der Dampfquelle 84 von der in Fig. 16 gezeigten Lage nach rechts oder links beeinflusst werden. The amount of material deposited in the first and second vapor deposition can be easily changed by varying the position of the baffle plate 76 and the positions and sizes of the openings 78 and 80. Since these positions are defined afterwards, a high degree of constancy and reproducibility of the orientation influence is achieved. The evaporation angle and the ratio of the evaporation amounts can also be changed by changing the distance between the steam source 84, the baffle plate 76 and the rotating element 72 or by varying the diameter of the rotating element 72. Furthermore, the evaporation angles can be influenced by moving the steam source 84 to the right or left from the position shown in FIG. 16.

In Fig. 17 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei welcher eine 15 Mehrzahl von Substraten sowohl längs der Peripherie als auch längs der Achse des Rotationselementes 72 angebracht ist. Die Funktionsweise dieser Vorrichtung kann verstanden werden, indem man die in Fig. 16 dargestellte Anordnung als Schnitt senkrecht zur Welle 70 der Vorrichtung von Fig. 17 auffasst. 20 Um unerwünschte Ablagerungen durch Dampfstrahlen benachbarter Dampfquellen zu verhindern, sind zwischen diesen Quellen Abschirmplatten 86 angebracht. FIG. 17 shows a device in which a plurality of substrates are attached both along the periphery and along the axis of the rotary element 72. The functioning of this device can be understood by understanding the arrangement shown in FIG. 16 as a section perpendicular to the shaft 70 of the device of FIG. 17. 20 In order to prevent unwanted deposits by steam jets from neighboring steam sources, shielding plates 86 are arranged between these sources.

Fig. 18 zeigt eine Ausführungsart einer Vorrichtung, bei welcher separate Dampfquellen 101 und 96 für die erste und die js zweite Verdampfung vorgesehen sind. Die Aufdampfwinkel werden von Öffnungen 100 und 104 in einer Prallplatte 94 bestimmt. Diese Öffnungen dienen auch dazu, das Verhältnis der von den Dampfquellen 96 und 101 abgelagerten Materialmengen festzulegen. Wie bereits bei der Vorrichtung aus Fig. n> 16, können die Aufdampfwinkel und das Verhältnis der abgelagerten Materialmengen ebenfalls hier durch Verändern der Lage der Prallplatte 94 variiert werden. Da für die erste und die zweite Aufdampfung verschiedene Dampfquellen vorgesehen sind, können verschiedene Aufdampfmaterialien für die beiden .15 Aufdampfungen verwendet und diesen angepasste Dampferzeugungsverfahren für die Dampfquellen 101 und 96 benutzt werden, je nach dem eingesetzten Materialtyp. Es ist zum Beispiel möglich, für die erste Aufdampfung SiO wegen seiner guten Orientierungseigenschaften und als zweites Aufdampfma-4o terial Si02 wegen seiner guten Transparenz zu verwenden. Natürlich können auch andere Materialien in Dampfquellen eingesetzt werden. Die Verwendung von getrennten Quellen macht etwa die Verwendung verschiedener Methoden zur Herstellung besonders erwünschter Orientierungseigenschaften der 45 Substrate möglich, wie etwa Dampferzeugung mittels Elektronenstrahl, Ionenplattierung etc. Die Vorrichtung zum Steuern der Aufdampfung, welche für ein Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 18 nötig ist, ist komplizierter als z.B. die Vorrichtung in Fig. 16. Gemäss dem Verfahren dieser Erfindung ist jedoch der so zulässige Bereich des Verhältnisses der abgelagerten Materialien sehr gross und die Enddicke der Orientierungsschicht kann 100 Â übersteigen. Deshalb ist selbst für das Ausführungsbeispiel in Fig. 18 die notwendige Steuerung des Aufdampfvorganges in jeder Phase viel einfacher als bei vorgekannten Verfahren 55 mit zwei Aufdampfungen. 18 shows an embodiment of a device in which separate steam sources 101 and 96 are provided for the first and the second evaporation. The evaporation angles are determined by openings 100 and 104 in a baffle 94. These openings also serve to determine the ratio of the amounts of material deposited by the steam sources 96 and 101. As already in the device from FIG. N> 16, the evaporation angle and the ratio of the deposited amounts of material can also be varied here by changing the position of the baffle plate 94. Since different steam sources are provided for the first and the second vapor deposition, different vapor deposition materials can be used for the two .15 vapor depositions and steam generation methods adapted to these can be used for the steam sources 101 and 96, depending on the type of material used. For example, it is possible to use SiO 2 for the first vapor deposition because of its good orientation properties and SiO 2 as the second vapor deposition material because of its good transparency. Of course, other materials can also be used in steam sources. The use of separate sources makes it possible, for example, to use various methods for producing particularly desired orientation properties of the 45 substrates, such as steam generation by means of electron beam, ion plating etc. The device for controlling the vapor deposition, which is necessary for an exemplary embodiment according to FIG. 18, is more complicated as e.g. the device in Fig. 16. According to the method of this invention, however, the range of the ratio of the deposited materials thus permissible is very large and the final thickness of the orientation layer can exceed 100 Â. Therefore, even for the exemplary embodiment in FIG. 18, the necessary control of the evaporation process in each phase is much simpler than in the previously known method 55 with two evaporation processes.

Bei der in Fig. 19 dargestellten Vorrichtung, bei welcher eine Mehrzahl von Substraten entlang dem Umfang und der Achse eines Rotationselementes 108 angebracht sind, variieren die Aufdampfwinkel entlang der Achse des Elementes 108. (,o Dies deswegen, weil eine einzige Dampfquelle 112 für die zweite Aufdampfung zusammen mit einer Mehrzahl von Dampfquellen 116 für die erste Aufdampfung verwendet wird. Es leuchtet ein, dass der Aufdampfwinkel für die zweite Aufdampfung sich auch entsprechend der Lage der Substrate längs (,5 der Achse des Elementes 108 verändert. Alle diese Aufdampfwinkel bewegen sich jedoch im Bereich von 75° bis 90° , wenn die Dampfquelle 112 geeignet angebracht ist. Mit dieser Anordnung wird der Aufdampfzwischenwinkel etwa 90° , so dass die In the device shown in FIG. 19, in which a plurality of substrates are attached along the circumference and the axis of a rotary element 108, the evaporation angles vary along the axis of the element 108. (This is because a single steam source 112 for the second vapor deposition is used for the first vapor deposition together with a plurality of vapor sources 116. It is obvious that the vapor deposition angle for the second vapor deposition also changes in accordance with the position of the substrates along (, 5) the axis of the element 108. All these vapor deposition angles move however, in the range of 75 ° to 90 ° if the steam source 112 is appropriately attached. With this arrangement, the intermediate vapor deposition angle becomes approximately 90 ° so that the

615 282 615 282

8 8th

zulässigen Schranken des Aufdampfwinkels für die zweite Aufdampfung sehr gross werden, wie oben erläutert. Aus diesem Grunde erübrigt es sich, eine Prallplatte zur Steuerung des Aufdampfwinkels der zweiten Aufdampfung anzubringen. permissible bounds of the deposition angle for the second deposition become very large, as explained above. For this reason, it is not necessary to attach a baffle plate to control the evaporation angle of the second evaporation.

Bei der Vorrichtung, welche in Fig. 20 dargestellt ist, sind Substrate 120 für Flüssigkristallzellen an der inneren Peripherie eines Rotationselementes 118 in einem Winkel zur Innenfläche dieses Elementes befestigt, wobei die Substratflächen, auf denen die Orientierungsschicht abgelagert werden soll, nach innen schauen. Das Element 118 wird mittels einer Welle 124 gedreht und ist in einem evakuierten Gefäss 122 enthalten. Die Dampfquelle 128, welche innerhalb der Peripherie des Rotationsgliedes 118 angebracht ist, erzeugt einen Dampfstrahl, welcher durch die Prallplatte 126 in zwei Teile aufgespalten wird. Es ist möglich, eine Reihe von Dampfquellen zu verwenden, die parallel zur Welle 104 angeordnet sind, so dass eine Reihe von Substraten, welche an der Peripherie des Elementes befestigt sind, ähnlich wie in den Geispielen der Fig. 17 und 19, gleichzeitig behandelt werden können. Ferner können separate Dampfquellen für die erste und die zweite Verdampfung verwendet werden, wodurch dieselben Vorteile erzielbar sind, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 18 beschrieben wurden. Diesfalls kann die zweite Dampfquelle nahe dem Zentrum des Rotationselementes 118 angebracht sein. Bei der Anordnung, In the device shown in Fig. 20, substrates 120 for liquid crystal cells are attached to the inner periphery of a rotating member 118 at an angle to the inner surface of that member with the substrate surfaces on which the orientation layer is to be deposited facing inward. The element 118 is rotated by means of a shaft 124 and is contained in an evacuated vessel 122. The steam source 128, which is located within the periphery of the rotary member 118, generates a steam jet which is split into two parts by the baffle plate 126. It is possible to use a series of steam sources arranged parallel to the shaft 104 so that a series of substrates which are attached to the periphery of the element are treated simultaneously, as in the examples of FIGS. 17 and 19 can. Furthermore, separate steam sources can be used for the first and second evaporation, whereby the same advantages as described in connection with FIG. 18 can be achieved. In this case, the second steam source can be located near the center of the rotating element 118. When arranging

wie sie Fig. 20 beinhaltet, kann die Verdampfungsvorrichtung auf einfache und bequeme Weise innerhalb eines evakuierten Gefässes untergebracht werden. 20, the evaporation device can be accommodated in a simple and convenient manner within an evacuated vessel.

Bei der in Fig. 21 gezeigten Anordnung sind die Zellensub-s strate 134 auf einem scheibenförmigen Rotationselement 132 befestigt, welches sich um eine Welle 130 dreht. Ein Dampfstrahl einer Dampfquelle 136 wird durch die Öffnungen 138 und 140 in einer Prallplatte 142 in zwei Teile aufgespalten. Demzufolge werden, wenn sich das Element 132 dreht, nach-111 einander abwechslungsweise erste und zweite Aufdampfungen auf die Substrate 134 vorgenommen. Wie bei den vorstehend beschriebenen Beispielen können die Aufdampfwinkel und die relativen Mengen des bei den beiden Aufdampfungen abgelagerten Materials durch das Ändern der Lage und der Grösse der 15 Öffnungen 138 und 140, der Position der Dampfquelle 136 und den Abständen zwischen Dampfquelle 136, Prallplatte 142 und Rotationselement 132 variiert werden. In the arrangement shown in FIG. 21, the cell substrates 134 are fastened on a disk-shaped rotating element 132, which rotates about a shaft 130. A steam jet from a steam source 136 is split into two parts through openings 138 and 140 in a baffle plate 142. Accordingly, when the element 132 rotates, first and second depositions are alternately performed on the substrates 134 one after another. As with the examples described above, the evaporation angles and the relative amounts of the material deposited in the two evaporation processes can be changed by changing the location and size of the 15 openings 138 and 140, the position of the steam source 136 and the distances between the steam source 136, baffle plate 142 and Rotating element 132 can be varied.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass gemäss der 2i) Erfindung eine transparente Orientierungsschicht unter mindestens zwei vorausbestimmten Aufdampfwinkeln auf das Substrat einer Flüssigkristallanzeige abgelagert wird. Der Ausdruck «vorausbestimmte Aufdampfwinkel» umfasst dabei sowohl feste Aufdampfwinkel als auch veränderliche Aufdampfwinkel. It can be seen from the above description that, according to the 2i) invention, a transparent orientation layer is deposited on the substrate of a liquid crystal display under at least two predetermined vapor deposition angles. The expression “predetermined vapor deposition angles” encompasses both fixed vapor deposition angles and variable vapor deposition angles.

C C.

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

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