DD280184A1 - Verfahren zur herstellung einer dicken transparenten orientierungsschicht fuer die orientierung von fluessigkristalle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer dicken, transparenten Orientierungsschicht fuer die Orientierung von Fluessigkristallen in elektrooptischen Anordnungen, wobei Gemische von zwei verschiedenen Polymeren, von denen eines kovalent an der Substratoberflaeche bindet und das andere eine hohe Transparenz aufweist, verwendet werden. Es ist moeglich, transparente Orientierungsschichten von 10-250 nm zu erhalten, die auf der Basis einer stabilen, defektfreien Orientierung einen hohen Kontrast und ein hohes Multiplexverhaeltnis in Fluessigkristallanzeigevorrichtungen bewirken.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer dicken, transparenten Orientierungsschicht für Flüssigkristalle, die in Flüfsigkristallanzeigevorrichtungen zur elektronisch gesteuerten Modulation des durchgehenden oder reflektierten Lichtes sowie zur Darstellung von Ziffern, Zeichen und grafischen Informationen angewendet werden können.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In Flüssigkristallanzeigevorrichtungen ist eine homogene einkristalline Anordnung der Flüssigkristallmoleküle notwendig, die durch Orientierungsschichten induziert wird. Die Anforderungen an die Qualität der Orientierungsschichten nehmen zu, wenn die Flüssigkristallanzeigevorrichtungen Matrixanzeigen sind oder/und vom Schadt-Helfrich-Effekt abweichende Verfahren wie der STN- (F.Leenhouts, M.Schadt; J. Appl. Phys. 60 [9], 3275 [1986]),der SBE- [T. J.Scheffer, J. Nehring; Appl. Phys. Lett. 45 [10], 1021 [1984I) oder der OMI-Effekt (M. Schadt, F. Leenhouts; Appl. Phys. Lett. 50, 236 [1986]) zur Display- oder Flüssigkristallbauelementeherstellung genutzt werden sollen.

Dies betrifft insbesondere die Stabilität der Orientierung unter den für LC-Matrixanzeigen üblichen Ansteuerbedingungen, die Vermeidung des Übersprechens und die Einstellung von Tiltwinkeln größer 3-5".

So werden zum Beispiel in Flüssigkristallanzeigen, in denen ein kleiner Tiltwinkel der Flüssigkristallmoleküle zur Oberfläche realisiert wird, Orientierungsstörungun am Rand der Elektrodenstrukturell der Bildpunkte beobachtet. (T. J. Scheffer, J. Nehring; Appl. Phys. Lett. 45 [10], 1021 [1984])

Verfahren zur Vermeidung dieser Orientierungsstörungen in der Schicht bestehen in einer Vergrößerung der Tiltwinkel, wie es zum Beispiel durch Schrägbedampfen mittels Siliziummonoxid (T. Uchida e. a. Jap. J. Appl. Phys. 19, 2127 [1980]) beschrieben ist. Jedoch ist dieses Verfahren technologisch sehr aufwendig und insbesondere für großflächige Displays ökonomisch nicht vertretbar.

Deshalb hat sich zur Orientierung von großformatigen Flüssigkristallanzeigen die Anwendung von organischen Polymeren, die zusätzlich nach dem Beschichten gerieben werden, durchgesetzt. In der EP-PS 0224243 wurde als ein geeignetes Orientierungsmittel Polyvinylalkohol und in der US-Patentschrift 4729638 Polyimid genannt. Nachteilig wirkt sich dabei aus, daß diese Materialien auf den Oberflächen der Displaysubstrate schlecht haften und deshalb eine Vorbehandlung mit Adhäsionspromotein (Mosley e. a.; Display 8 [1], 17 (19871) erforderlich ist. In der DD-PS 21819b vvirH ausgeführt, zur Orientierung von Flüssigkristallen Copolymere des Maleinsäureanhydrids mit Aminen bzw. Aminosäuren (Polyamide) oder Alkoholen (Polyester) zu nutzen, die mit den für LC-Displays verwendeten Glassubstraten, die eine partiell hydrolysierte Oberfläche haben, eine kovalente Bindung eingehen. Jedoch hat sich hierbei gezeigt, daß diese Materialien nur ein dünnes Beschichten (< 10nm) der Gldsoberfläche gestatten, da sie in dicken Schichten wesentlich weniger transparent sind. Dadurch ist es nicht möglich, daß diese Orientierungsschichten gleichzeitig als Sperrschicht wirken können. Außerdom haben dünne Orientierungsschichten den Nachteil, daß beim Reiben Defekte auftreten, die sich störend auf die Qualität, insbesondere in Flüssigkristallmatrixanzeigen, auswirken.

Bekannte Orientierungsmittel, bei denen das Reiben dünne^r Schichten entfallen kann, sind monomolekulare Schichten, wie sie zum Beispiel in der US-PS 4674842 beschrieben sind. Jedoch ist solch eine Verfahrensweise sehr kompliziert und ist bisher auch nur für eine homöotrope Orientierung von Flüssigkristallen gelungen.

Organische flüssigkristalline Polymere eignen sich, wie in der DE-OS 3020645 dargelegt ist, ebenfalls gut zur Orientierung von Flüssigkristallen. Sie sind jedoch sch' /er zugänglich und aus ökonomischen Gründen nicht akzeptabel.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Orientierungsschicht für Flüssigkristalle in elektrooptischen Anordnungen, das ökonomisch ist und einen hohen Kontrast sowie eine große Multiplexierbarkeit gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Orientierung von Flüssigkristallen in elektrooptischen Anordnungen ein Verfahren zur Herstellung von gut haftenden, transparenten Orientierungsschichten zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Herstellung einer dicken, transparenten Orientierungsschicht für die Orientierung von Flüssigkristallen ein Gemisch aus einem bekannten, eine kovalente Bindung mit der hydrolysierten Glasoberfläche eingehenden Polymer und einem transparenten Polymer eingesetzt wird.

Dabei geht eines der polymeren Materialien eine kovalente Bindung mit der partiell hydrolysieren Glasoberfläche ein. Da' Jr kommen bekannte Materialien wie Polyester, Polyesterimide, Polysiloxane und Polyamide in Frage, die Molekülfragmente enthalten, die durch ihre strukturelle Beschaffenheit eine kovalente Bindung mit der Glasoberfläche eingehen. Die vorher aufgeführten Materialien können nur als dünne Schichten verwendet werden, da sie nicht transparent sind.

Deshalb wird zu dem kovalcnt an die Glasoberfläche bindendan Polymeren ein zweites gegeben, das in der Lage ist, auch bei größeren Schichtdicken transparent zu sein. Dafür eignen sich insbesondere Polystyrene, Polymethacrylate, Polyvinylalkohole, Polyvinylbutyral.

Von Polyvinylalkohol und Polyvinylbutyral ist bekannt, daß sie bei Temperaturen größer 300⁰C mit Glas kovalente Bindungen eingehen können. Dabei treten jedoch Zersetzungsprozesse auf.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die transparenten Polymere zwischen den kovalent bindenden Polymeren eingelagert, und es entsteht eine einheitliche Orientierungsschicht, die auch bei Schichtdinken von 10 bis 250nm transparent ist und fest auf den Glassubstraten haftet. Beide Polymertypen können in ihren Haupt- bzw. Seitenketten über Spacergruppen mit mesogenen Einheiten verknüpft sein. Dabei werden in die Orientierungsschichten auch die für flüssigkristalline Polymere typischen Eigenschaften, wie günstiges Schaltverhalten in Displays und Vermeidung von Orientierungsstöi ungen, induziert.

Die eingesetzten polymeren Materialien werden in leichtsiedenden Lösungsmitteln bzw. Lösungsmittelgemischen gelöst und mit Hilfe bekannter Verfahren, wie Tauchen, Sprühen, Schleudern, Roller coating u. a. auf die Displayasubstrate aufgebracht.

Ausführungsbeispiele

1. Es werder Flüssigkristallmatrixanzeigen mit 10 χ 120 Punkten hergestellt. Zur Oberflächenorientierung werden die Gipssubstrate nach der Strukturierung der elektrisch leitenden Schicht (ΠΟ) mit einer Lösung eines Polyamides mit der Strukturformel

I CH - OH - CH ~ CH j I CH ~ CH - CH - CH 4

\ I Il /y-y If I I 'y

R O-C C=O R CC ^(A)

Ii η* ^S0^ *0

HO N-H uuu

ι R

und Polystyren mit der Strukturformel

fCH ^m CHo τ

(B)

in einem Schleuderverfahron beschichtet und danach 1 h bei 120°C ausgehärtet.

Die Schichtdicke der erhaltenen transparenten Schicht liegt zwischen 100 und 150nm.

Gegenüber eines nur mit dem Polyamid A beschichteten Matrixdisplays haben die erhaltenen Anzeigen den Vorteil, daß eine zusätzliche Sperrschicht aus SiO₁₁ entfallen kann und daß bei einer Multiplexansteuerung mit 2,5V Effektivspannung nach 200h keinerlei Orientierungsstörungen auftraten. Die Vergleir.hsdisplays hatten diese Störungen schon nach 6h. Nach 200h hatten sich die Orientierungsstörungen auf 50% der Bildpunktfläche ausgedehnt.

2. Zur Orientierung der im Beispiel 1 genannten Matrixanzeige wird ein Gemisch aus Polyamid und Polymethylmethacryla! der allgemeinen Formel

L CH

- C 4 ' Jy

Iy (C)

O-C

OCH₃

auf die Glassubstrate geschleudert und anschließend 45 min bei 150°C getrocknet. Die Schicht ist bis zu Schichtdicken von 250nm transparent.

Das erhaltene Display hat einen sehr guten Kontrast und es treten keine Orientierungsstörungen während des Betriebes auf.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung einer dicken, transparenten Orientierungsschicht für die Orientierung von Flüssigkristallen in elektrooptischen Anordnungen, gekennzeichnet dadurch, daß ein Gemisch aus einem bekannten, eine kovalente Bindung mit der hydrolysierten Glasoberfläche eingehenden Polymer und einem transparenten Polymer eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als organische Polymermatrix mit hoher Transparenz Polyvinylalkohol, Polystyren, Polymethylmethacrylat und/oder Polyvinylbutyral und als kovalent bindende Polymere Polyesterimide, Polyester, Polyacetale, Polysiloxane und/oder Polyamide verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Polymermaterialien mesogene Einheiten in den Haupt- bzw. Seitenketten enthalten.