DE10015219A1 - Ausrichtungsschicht für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung - Google Patents

Ausrichtungsschicht für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung

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Abstract

Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der Erfindung weist auf: ein erstes und zweites Substrat; eine erste Ausrichtungsschicht aus dem ersten Substrat, wobei die erste Ausrichtungsschicht DOLLAR F1 (Abstandshalter S ist Sauerstoff, m = 10 - 10000) umfasst, die funktionelle Gruppe R photoempfindliche Bestandteile oder nicht-photoempfindliche Bestandteile umfasst, der photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cinnamoyl-Derivaten besteht, der nicht-photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus C¶n¶H¶2n¶, C¶n¶H¶2n+1¶, C¶n¶H¶2n¶OH, COC¶n¶H¶2n+1¶, COC¶n¶H¶2n¶, C¶n¶H¶2n+1-x¶F¶x¶, C¶n¶H¶2n-(x-1)¶F¶(x-1¶), C¶n¶H¶2n-x¶F¶x¶OH, COC¶n¶H¶2n+1-x¶F¶x¶ (n = 1 - 10, x = 1 - 2n+1) und einer Kombination davon besteht; und einer Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausrichtungsschicht und insbesondere eine Ausrichtungsschicht mit Photoempfindlichkeit.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Flüssigkristall aus anisotropischen Molekülen besteht. Die durchschnittliche Richtung der langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle nennt man den Direktor des Flüssigkristalls. Die Verteilung des Direktors in einem Flüssigkristall wird durch die Ankerenergie (eng. anchoring energy) auf einem Substrat bestimmt und ist durch einen Direktor charakterisiert, der einem Minimum der Oberflächenenergie des Flüssigkristalls und der Ankerenergie entspricht. Der Direktor wird durch ein elektrisches Feld umgestellt, das während des Betriebs einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD) erzeugt wird. Eine LCD weist zwei einander gegenüberliegende Substrate auf mit Flüssigkristall dazwischen.
Um im allgemeinen eine gleichmäßige Helligkeit und ein hohes Kontrastverhältnis zu erzielen, ist es erforderlich, die Flüssigkristallmoleküle gleichmäßig in der Flüssigkristallzelle auszurichten. Einige Techniken sind vorgeschlagen worden, die Polymere verwenden, um die einzelne oder mono-domäne-homogene Ausrichtung von Flüssigkristallen zu erzielen. Insbesondere ist bekannt, dass Materialien auf Polyimid- oder Polysiloxan-Basis eine hohe Qualität und eine gute Thermostabilität aufweisen.
Die üblichste Technik, die als Ausrichtungsverfahren verwendet wird, um eine mono-domäne Flüssigkristallzelle zu erhalten, umfasst das Ausbilden von Mikroriffeln auf der Oberfläche des Ausrichtungspolymers, welche das feste Verankern und das stabile Ausrichten ermöglichen. In der oben zitierten, als das Reibeverfahren bekannten Technik wird das mit einem Ausrichtungspolymer beschichtete Substrat mit einem Lappen gerieben. Das Reibeverfahren ist ein gutes Verfahren, das auf LCDs im Großmaßstab angewendet werden kann und wird daher häufig in der Industrie verwendet.
Das Reibeverfahren bringt jedoch einige ernstzunehmende Nachteile mit sich. Da die Form der Mikroriffeln, die auf der Ausrichtungsschicht gebildet werden, von dem Reibelappen und der Reibeintensität abhängt, ist die resultierende Ausrichtung des Flüssigkristalls oft heterogen, was zu Phasenverzerrung und Lichtstreuung führt. Weiterhin verursacht eine elektrostatische Entladung (ESD), die durch Reiben der Polymeroberfläche erzeugt wird, Staubverunreinigung in einer Aktiv-Matrix-LCD-Panel, was die Herstellungsausbeute vermindert, und was das Substrat beschädigt.
Um diese Probleme zu beheben, ist ein Photoausrichtungsverfahren vorgeschlagen worden, das ein polarisiertes UV-Licht verwendet, das auf ein photoempfindliches Polymer bestraht wird, um das Polymer zu photopolymerisieren (A. Dyadyusha, V, Kozenkov et al., Ukr. Fiz. Zhurn., 36 (1991) 1059; W. M. Gibbons et al., Nature, 351 (1991) 49; M. Schadt et al., Jpn. J. Appl. Phys., 31 (1992) 2155; T. Ya. Marusii & Yu. A. Reznikov, Mol. Mat., 3 (1993) 161; EP 0525478; und U.S. - Patent Nr. 5,538,823 - ein Patent über Polyvinylfluorcinnamat). Die Ausrichtungsfähigkeit des photoempfindlichen Polymers ist durch die Anisotropie des photoempfindlichen Polymers bestimmt, die durch Bestrahlung von UV-Licht induziert wird.
In dem Photoausrichtungsverfahren wird einer Ausrichtungsschicht durch Bestrahlen eines Substrats, das mit einem Photoausrichtungsmaterial beschichtet ist, mit einem linearpolarisierten UV-Licht eine Orientierungsrichtung verliehen. Die Photoausrichtungsschicht weist ein Polymer aus Polyvinylcinnamat (PVCN) auf und beim Bestrahlen mit linearpolarisiertem UV-Licht wird das Polymer einer Photopolymerisierung durch Quervernetzung unterworfen. Die Quervernetzung zwischen den Polymeren wird durch die Energie des UV-Lichts erzeugt.
Hinsichtlich der Richtung der Photopolymere weist die Orientierungsrichtung der Photoausrichtungsschicht eine spezifische Richtung bezüglich der Polymerisationsrichtung des linearpolarisierten UV-Lichts auf. Die Orientierungsrichtung der Photoausrichtungsschicht wird durch die Richtung der Photopolymere bestimmt. Der Vorkippwinkel der Photoausrichtungsschicht wird durch die Einfallsrichtung und durch die Bestrahlungsenergie des bestrahlten UV-Lichts bestimmt. Das heisst die Richtung des Vorkippwinkels sowie der Vorkippwinkel der Photoausrichtungsschicht werden durch die polarisierte Richtung und die Bestrahlungsenergie des bestrahlten UV-Lichts bestimmt.
Hinsichtlich der Photoausrichtung wird ein Polarisator in einem willkürlichen Winkel auf jeder Domäne der LCD rotiert. Auf das bestrahlte UV-Licht hin wird dann die Polarisationsrichtung geändert, wobei eine Mehrbereichs-LCD-Zelle mit mehreren Domänen, die in Bezug aufeinander mehrere unterschiedliche Orientierungsrichtungen haben erhalten wird.
Das Photoausrichtungsverfahren hat jedoch einige Nachteile. Es ist z. B. unmöglich, es in breitem Umfang anzuwenden. Vor allem führt eine niedrige Photoempfindlichkeit des Photoausrichtungsmaterials zu einer Abnahme der Anisotropie und der Thermostabilität.
Nach herkömmlichen Techniken dauert die Bestrahlung mit UV- Licht sehr lange, von etwa 5 bis auf 10 Minuten. Niedrige Photoempfindlichkeit und niedrige Anisotropie schwächen die Ankerenergie der endgültigen Photoausrichtungsschicht. Wird darüber hinaus der Flüssigkristall in die Flüssigkristallpanel eingefüllt, so ist erforderlich, dass das Einfüllen bei hoher Temperatur erfolgt. Eine niedrige Thermostabilität verleiht den Substraten einen Fliesseffekt, der beim Einfüllen zwischen den Substraten als ein gewelltes Muster in dem Flüssigkristall beobachtet werden kann. Ferner bleibt die Desorientierung (Engl.: disclination) aufgrund der nicht-gleichmäßigen Ausrichtung des Flüssigkristalls als ungelöstes Problem.
Folglich ist die Erfindung auf eine LCD gerichtet, die ein oder mehrere der Probleme, die sich aus den Einschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik ergeben, im wesentlichen behebt.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine LCD zu schaffen, die gute Thermostabilität und gute Photoempfindlichkeit aufweist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Schaffen einer Ausrichtungsschicht, die gute Stabilität und leicht steuerbare Vorkippwinkeln aufweist, die durch Isolieren eines Abstandshalters wie z. B. die Polyoxomethyl-Gruppe zwischen der Hauptkette und der funktionellen Gruppe erfassend Cinnamoyl- Derivate im CelCN Photoausrichtungsmaterial resultiert.
Das Hydroxyethylcellulosecinnamat (HE-CelCN) der Erfindung weist starke Ankerenergie, gute Photoempfindlichkeit, Haftvermögen und hohe Thermostabilität auf, so dass es eine hervorragende und stabile Ausrichtung ermöglicht.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden und werden sich teilweise aus der Beschreibung ergeben oder können durch Einsetzen der Erfindung gelernt werden. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur, die in der geschriebenen Beschreibung und Ansprüche davon insbesondere hervorgehoben wird, realisiert und erreicht werden.
Um diese und andere Vorteile zu erzielen, und gemäß dem Zweck der Erfindung wie sie hier ausgeführt und breit beschrieben wird, weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der Erfindung auf: erste und zweite Substrate; eine erste Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat, wobei die erste Ausrichtungsschicht
(Abstandshalter (Engl.: spacer) S ist Sauerstoff, m = 10-10.000) umfasst, die funktionelle Gruppe R photoempfindliche Bestandteile oder nicht-photoempfindliche Bestandteile umfasst, der photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cinnamoyl-Derivaten besteht, der nicht-photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CnH2n, CnH2n+1, CnH2nOH, COCnH2n+1, COCnH2n, CnH2n+1-xFx, CnH2n-(x-1)F(x-1), CnH2n-xFxOH, COCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) und einer Kombination davon besteht; und eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der Erfindung weist vorzugsweise eine zweite Ausrichtungsschicht auf dem zweiten Substrat auf. Die zweite Ausrichtungsschicht umfasst ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Pyranosepolymer, einem Furanosepolymer, Polyvinylcinnamat, Polysiloxancinnamat, Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyimid, polyamischer Säure (Engl.: polyamic acid) Lind Siliziumdioxid besteht.
Das Cinnamoyl-Derivat umfasst mindestens ein Mitglied, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, C6H5, C6H4OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht. Alternativ ist das Cinnamoyl-Derivat
(X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3 besteht; k ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht).
Es ist anzumerken, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und der Erläuterung dienend sind, und sind dazu gedacht, eine weitere Erläuterung der Erfindung wie beansprucht zu schaffen.
Es folgt jetzt eine detaillierte Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, um die Empfindlichkeit einer Photoausrichtungsschicht für eine Flüssigkristallvorrichtung zu erhöhen, und um eine thermostabile Verankerung des Flüssigkristalls zu erreichen, wird ein Cellulosecinnamat (CelCN), das aus einer Hauptkette und einer Hydroxyethyl-Gruppe zwischen den funktionellen Gruppen besteht, als das Photoausrichtungsmaterial verwendet. Einige verschiedene Forme des Hydroxyethylcellulosecinnamats (HE-CelCN), die zur Verwendung in der Erfindung geeignet sind, werden als Derivate von Hydroxythylcellulose und Cinnamoylchlorid mit verschiedenen Substitutionsverhältnissen erhalten.
Eine Zimtsäure wird zunächst durch Umsetzen eines Benzaldehyds mit Malonsäure in Pridin und Piperidin hergestellt. Die Zimtsäure wird dann mit Thionylchlorid umgesetzt, um ein Cinnamoylchlorid-Derivat herzustellen. Schliesslich wird das HE-CelCN durch Umsetzen von HE-Cellulose mit dem Cinnamoylchlorid-Derivat in einem inaktiven Lösungsmittel (beispielsweise Chloroform, Nitrobenzol, Chlorbenzol oder dergleichen) synthetisiert. Der Reaktionssatz wird mit Methanol verdünnt, wird gefiltert, wird unter Vakuum getrocknet und wird durch eine Schwenkkraftmühle gefräßt, wodurch das CelCN erhalten wird.
Ein Prozess des Formens einer Ausrichtungsschicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die folgenden drei Schritte.
Erstens wird eine Polymerlösung unter Verwendung von Dichlorethan als Lösungsmittel hergestellt. Die Konzentration des Polymers bestimmt die letztendliche Dicke der Ausrichtungsschicht auf den LCD-Substraten. Um eine Folie mit einer Dicke von etwa 1 µm zu bilden, wird eine 10 g/l HE-CelCN- Lösung für das Beschichten des Substrats ausgewählt.
Zweitens wird unter Verwendung einer Messpipette ein Tropfen der HE-CelCN-Lösung in der Mitte des Substrats plaziert und es wird anschliessend während des Zentrifugierens bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 3000 UpM für 30 Sekunden unter Rotieren beschichtet. Die hergestellte Folie wird umgehend bei 100°C für eine Stunde vorgebacken.
Drittens wird die anfänglich isotropische Polymerfolie mit polarisiertem UV-Licht mit einer Wellenlänge λ unterhalb 365 nm bestrahlt, um sie anisotropisch zu machen mit entweder einem positiven oder negativen Dielektrikum. Die Bestrahlungszeit beträgt länger als 5 Sekunden, und die Intensität des UV-Lichts liegt bei etwa 5 mW/cm2.
Eine Ausführungsform des Lichtbestrahlungsverfahrens verwendet ein Substrat, eine Photoausrichtungsschicht umfassend eines HE- CelCN auf einem Substrat, eine Lampe zur Bestrahlung mit UV- Licht oberhalb der Photoausrichtungsschicht und einen Polarisator zum Polarisieren des Lichtes, das von der Lampe bestrahlt wird.
Die Lampe ist eine Halogenlampe (z. B. Hg). Licht mit einer durchschnittlichen Leistung von 500 W wird durch eine Linse der Halogenlampe gelassen, wird durch einen Polarisator polarisiert und wird auf die Photoausrichtungsschicht bei einer Leistung von 5 mW/cm2 bestrahlt.
Zunächst wird die Bestrahlung durch vertikale Bestrahlung mit UV-Licht auf das Substrat für 2-10 Min und die Polarisation des UV-Lichts ist senkrecht zu der Längsrichtung des Substrats. Die zweite Bestrahlung erfolgt durch schräges Bestrahlen mit UV- Licht auf das Substrat bei 45°C für 5-40 Sekunden und die Polarisation des UV-Lichts ist parallel zu dem einfallenden Licht (P-Welle).
Die LCD, die die Ausrichtungsschicht der Erfindung verwendet, weist ein Substrat mit einer Ausrichtungsschicht aus HE-CelCN auf und weist das andere Substrat mit einer Ausrichtungsschicht aus Polyimid (PI) auf. Die PI-Ausrichtungsschicht wird gerieben, so dass die Orientierungsrichtung dadurch bestimmt wird und parallel zu der Längsrichtung des Substrats liegt. Die obigen Substrate werden unter Verwendung von Abstandshaltern von 6,4 µm dazwischen laminiert und werden durch Flüssigkristallmaterial von ZLI 4801-000 dazwischen gefüllt. Ausserdem beträgt der Zellspalt 4 bis 5 µm.
Die Eigenschaften der LCD prüfend könnte sie eine gleichmäßige Ausrichtung mit einer guten Qualität sogar bei der kurzen Bestrahlungszeit erreichen. Die Ausrichtung der Erfindung weist eine stärkere Ankerenergie auf, verglichen mit der Ausrichtung, die mit herkömmlichen Photoausrichtungsmaterialien erhalten wird.
Der Vorkippwinkel der Ausrichtungsschicht aus HE-CelCN gemäß der Bestrahlungszeit ist gemessen worden und die Werte davon sind im folgenden aufgeführt, wobei der Vorkippwinkel der Ausrichtungsschicht durch die Bestrahlungszeit bestimmt wird.
Tabelle 1
Um die Thermostabilität des CelCN abzuschätzen, wurde die Qualität der Ausrichtungsschicht unter Verwendung eines elektrooptischen Verfahrens geprüft. Die elektrooptische Ansprechung hinsichtlich des Durchlassverhältnisses der Zelle zwischen gekreuzten und parallelen Polarisatoren, die Ankerenergie und die Oberflächendichte der Ausrichtungsschicht wurden jeweils in einer verdrehten nematischen (twisted nematic TN) Zelle, in der die jeweilige Probe der CelCN-Schichten enthalten ist, gemessen. Die Zelle wurde bis auf etwa 100°C erwärmt und diese Temperatur wurde für 4 Stunden beibehalten. Nach dem Abkühlen der Proben auf Raumtemperatur wurde nachgewiesen, dass die Leistungseigenschaften unverändert aufrechterhalten wurden.
Also neben ihren anderen Vorteilen reduziert die Erfindung die UV-Bestrahlungszeit signifikant. Zogen Photoausrichtungs­ verfahren des Standes der Technik die UV-Bestrahlung für zwischen 5 bis 10 Minute mit sich, so schafft dahingegen die Erfindung ein Verfahren, das unter Verwendung von UV- Bestrahlung eine Photoausrichtung innerhalb zwischen etwa 0,5 Sekunden bis 1 Minute erfolgreich erzielt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgen Tabelle 2 aufgeführt:
Tabelle 2
Bevorzugte Ausführungsforme der Erfindung werden jetzt detaillierter erläutert. Es ist anzumerken, dass diese Beispiele lediglich erläuternd sein sollen, und dass die Erfindung nicht auf die Bedingungen, Materialien oder die Vorrichtungen, die darin genannt sind, beschränkt sind.
Beispiel 1 Synthese der 4-Fluorzimtsäure
Eine Mischung von 0,1 mol 4-Fluorbenzaldehyd, 0,15 mol Malonsäure und 0,1 ml Piperidin in 30 ml Pyridin wird für 10 Stunden gesiedet, wird abgekühlt und wird mit 150 ml 10% HCl behandelt. Der Niederschlag wird gefiltert und wird mit Ethanol kristallisiert. Die Ausbeute der 4-Fluorzimtsäure beträgt 68% und der Schmelzpunkt beträgt 211°C.
Die folgenden Verbindungen werden in einer ähnlichen Weise synthetisiert:
2-Fluorzimtsäure;
3-Fluorzimtsäure;
3-Chlorzimtsäure;
4-Chlorzimtsäure;
2-Methylzimtsäure;
4-Phenylzimtsäure;
4-Methoxyzimtsäure;
4-Pentoxyzimtsäure;
4-Hoptyloxyzimtsäure;
4-Nonyloxyzimtsäure;
4-(4-Pentoxyphenyl)Zimtsäure;
4-Trifluormethoxyzimtsäure;
4-Trifluormethylzimtsäure;
4-Pentylzimtsäure; und
4-Methoxy-3-Fluorzimtsäure.
Beispiel 2 Synthese von HE-Cellulosecinnemat
Eine Mischung von 0,05 mol Cinnamoylchlorid (hergestellt ausgehend von einer Zimtsäure, die im Beispiel 1 hergestellt ist, einem Überschuß von Thionylchlorid und katalytischen Mengen von Dimethylformamid), 0,01 mol HE-Cellulose und 0,06 mol Pyridin in 20 ml Nitrobenzol wird 24 Stunden bei 80°C erwärmt, wird abgekühlt und wird mit Methanol verdünnt. Der Reaktionsprodukt wird filtriert, wird mit Methanol und Wasser gewaschen, wird unter Vakuum getrocknet und wird anschliessend durch eine Schwenkkraftmühle gefräßt. Die Ausbeute des Cellulosecinnemats beträgt ungefähr 65% bis 92%. Dünnschicht- Chromotographie (TLC) ergibt, dass fast keine Zimtsäure in den Reaktionsprodukten vorhanden ist. Der Mechanismus der Synthese gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist wie folgt:
X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3, k = 0-1, Y ist Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1).
Zusätzlich umfasst R ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus OH, SH, OCnH2n+1, COCnH2n+1, OCnH2nOH, OCOCnH2n+1, NHCOCnH2n+1 (n = 1-10), oder Cinnamoyl-Derivaten umfassend Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3, OCH3; CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1; C6H5, C6H4OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx oder OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht.
Es ist weiterhin möglich, dass das Cinnamoyl-Derivat
ist (X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3 besteht; k is 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht, und hat eine funktionelle Gruppe als Abstandshalter, die beispielsweise O, S, NH, OChH2h, OChH2hO (h = 1-5) oder dergleichen zwischen der Hauptkette des Cellulose-Polymers und dem Cinnamoyl-Derivat.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der Erfindung weist erste bzw. zweite Substrate, einen Dünnschichttransistor (Thin Film Transistor TFT) auf dem ersten Substrat, eine erste Ausrichtungsschicht, die über dem gesamten TFT und dem ersten Substrat gebildet ist, eine zweite Ausrichtungsschicht, die auf einem zweiten Substrat gebildet ist und eine Flüssigkristallschicht auf, die zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat eingefüllt ist.
Erste und/oder zweite Ausrichtungsschichten umfassen ein Pyranose- oder Furanose-Polymer, z. B. das oben gezeigte HE- CelCN. Das HE-CelCN schafft eine gute gleichmäßige Ausrichtung innerhalb einer kurzen Bestrahlungszeit.
Die Pyranose- oder Furanose-Polymere weisen vorzugsweise sowohl photoempfindliche Bestandteile als auch nicht-photoempfindliche Bestandteile auf, die in einem vorgegebenen Verhältnis verbunden sind. Es umfasst einen Abstandshalter wie beispielsweise O, S, NH, OChH2h, OChH2hO (h = 1-5) oder dergleichen zwischen der Hauptkette des Polymers und dem photoempfindlichen oder nicht-photoempfindlichen Bestandteil.
Die Pyranose- und Furanose-Polymere können mit nur jeweils einem Bestandteil aus den photoempfindlichen und den nicht- photoempfindlichen Bestandteilen, oder mit einem oder mehreren verschiedenen photoempfindlichen und/oder nicht- photoempfindlichen Bestandteilen verbunden werden.
Wenn UV-Licht mindestens einmal auf die ersten und/oder zweiten Ausrichtungsschichten bestrahlt wird, werden die Orientierungsrichtung und der Vorkippwinkel bestimmt und die Ausrichtungsstabilität des Flüssigkristalls wird erreicht.
Als das in das Photoausrichtungsverfahren verwendete Licht ist Licht in dem UV-Bereich bevorzugt. Es ist nicht vorteilhaft, unpolarisiertes Licht, linear polarisiertes Licht oder teilweise polarisiertes Licht zu verwenden.
Desweiteren wird innerhalb des Umfangs der Erfindung überlegt, dass nur ein Substrat der ersten und der zweiten Substrate unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens photoausgerichtet ist, während das andere Substrat nicht so behandelt wird. Werden beibe Substrate photoausgerichtet, so liegt es innerhalb des Umfangs der Erfindung, dass das andere Substrat mit Polyamid oder Polyimid als das Ausrichtungsmaterial behandelt wird, und dass die Ausrichtung durch Reibungsverfahren geschaffen wird. Es ist auch möglich, ein photoempfindliches Material wie beispielsweise Polyvinylcinnamat (PVCN) oder Polysiloxancinnamat (PSCN) als das Ausrichtungsmaterial für das andere Substrat zu verwenden, und die Ausrichtung unter Verwendung von Photoausrichtungsverfahren zu schaffen.
Hinsichtlich der Natur der Flüssigkristallschicht ist es möglich, die langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle parallel zu dem ersten und dem zweiten Substrat auszurichten, um eine homogene Ausrichtung zu schaffen. Es ist auch möglich, die langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle senkrecht zu dem ersten und dem zweiten Substrat auszurichten, um eine homeotropische Ausrichtung zu schaffen. Es ist weiterhin möglich, die langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle mit einem spezifischen vorbestimmten Winkel relativ zu den Substraten, mit einer gekippten Ausrichtung relativ zu den Substraten, mit einer verdrehten Ausrichtung relativ zu den Substraten oder in einer Ausrichtung parallel zu einem Substrat und senkrecht zu dem anderen Substrat auszurichten, um eine hybride homogene-homeotropische Ausrichtung zu schaffen. Es liegt daher im wesentlichen innerhalb des Umfanges der Erfindung, irgendeinen Modus zur gewünschten Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle relativ zu den Substraten anzuwenden, wobei diese Auswahlmöglichkeiten dem Fachmann bekannt sind.
Gemäß der Erfindung können die ersten und/oder zweiten Ausrichtungsschichten in zwei oder mehreren Domänen getrennt werden durch Schaffen unterschiedlich gerichteter Ausrichtungen der Flüssigkristallmoleküle auf jeder Domäne relativ zu der Richtung der Substrate. Demnach kann eine Mehrdomäne-LCD wie z. B. eine 2-Domäne-LCD, eine 4-Domäne-LCD usw. erhalten werden, wobei die Flüssigkristallmoleküle in jeder Domäne unterschiedlich angetrieben werden.
Eine gemäß der Erfindung hergestellte LCD ist durch hervorragende Thermostabilität gekennzeichnet. Es ist daher möglich, den Flüssigkristall bei Raumtemperatur in die Flüssigkristallzelle einzufüllen, wobei jeglicher Fliesseffekt aufgrund des Generierens wie bei herkömmlichen Verfahren vorkommt, verhindert werden kann. Desweiteren weist die Photoausrichtungsschicht der Erfindung hervorragende Photoempfindlichkeit, Haftvermögen und starke Ankerenergie auf. Dies hat zur Folge, dass es möglich ist, den Flüssigkristall effektiv auszurichten, und die Ausrichtungsstabilität des Flüssigkristalls zu erhöhen.

Claims (42)

1. Flüssigkristallanzeigevorrichtung aufweisend:
ein erstes und ein zweites Substrat;
eine erste Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat, wobei die erste Ausrichtungsschicht
(Abstandshalter S ist Sauerstoff, m = 10-10.000) umfasst, die funktionelle Gruppe R photoempfindliche Bestandteile oder nicht-photoempfindliche Bestandteile umfasst, der photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cinnamoyl-Derivaten besteht, der nicht-photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CnH2n, CnH2n+1, CnH2nOH, COCnH2n+1, COCnH2n, CnH2n+1-xFx, CnH2n-(x-1)F(x-1), CnH2n-xFxOH, COCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) und einer Kombination davon besteht; und eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
2. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend eine zweite Ausrichtungsschicht auf dem zweiten Substrat.
3. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die zweite Ausrichtungsschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Pyranosepolymer, einem Furanosepolymer, Polyvinylcinnamat, Polysiloxancinnamat, Polyvinylalcohol, Polyamid, Polyimid, polyamischer Säure (Engl.: polyamic acid) und Siliziumdioxid besteht.
4. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die erste oder die zweite Ausrichtungsschicht in mindestens 2 Domänen zum unterschiedlichen Antreiben der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht in jeder Domäne getrennt ist.
5. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Cinnamoyl-Derivat mindestens ein Mitglied umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, C6H5, C6H4OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht.
6. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Cinnamoyl-Derivat
ist (X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3 besteht; k ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht).
7. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, aufweisend:
ein erstes und ein zweites Substrat;
eine erste Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat, wobei die erste Ausrichtungsschicht
(Abstandshalter S ist Schwefel, m = 10-10.000) umfasst, die funktionelle Gruppe R photoempfindliche Bestandteile oder nicht-photoempfindliche Bestandteile umfasst; und
eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
8. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 7, weiter aufweisend eine zweite Ausrichtungsschicht auf dem zweiten Substrat.
9. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die zweite Ausrichtungsschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Pyranosepolymer, einem Furanosepolymer, Polyvinylcinnamat, Polysiloxancinnamat, Polyvinylalcohol, Polyamid, Polyimid, polyamischer Säure (Engl.: polyamic acid) und Siliziumdioxid besteht.
10. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die erste oder die zweite Ausrichtungsschicht in mindestens zwei Domänen zum unterschiedlichen Antreiben der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht in jeder Domäne getrennt ist.
11. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cinnamoyl-Derivaten besteht.
12. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der nicht-photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H, CnH2n, CnH2n+1, CnH2nOH, COCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, CnH2n-(x-1)F(x-1), CnH2n-(x-1)F(x-1)OH, COCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) und einer Kombination davon besteht.
13. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das Cinnamoyl-Derivat mindestens ein Mitglied umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, C6H5, C6H4OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht.
14. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das Cinnamoyl-Derivat
ist (X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3 besteht; k ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht).
15. Flüssigkristallanzeigevorrichtung aufweisend:
ein erstes und ein zweites Substrat;
eine erste Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat,
wobei die erste Ausrichtungsschicht
(Abstandshalter S ist NH, m = 10-10.000) umfasst, die funktionelle Gruppe R photoempfindliche Bestandteile oder nicht-photoempfindliche Bestandteile umfasst; und
eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
16. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 15, weiter aufweisend eine zweite Ausrichtungsschicht auf dem zweiten Substrat.
17. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die zweite Ausrichtungsschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Pyranosepolymer, einem Furanosepolymer, Polyvinylcinnamat, Polysiloxancinnamat, Polyvinylalcohol, Polyamid, Polyimid, polyamischer Säure (Engl.: polyamic acid) und Siliziumdioxid besteht.
18. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die erste oder die zweite Ausrichtungsschicht in mindestens zwei Domänen zum unterschiedlichen Antreiben der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht in jeder Domäne getrennt ist.
19. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei der photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cinnamoyl-Derivaten besteht.
20. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei der nicht-photoempfindliche Bestandteil ein Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H, CnH2n, CnH2n+1, CnH2nOH, COCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, CnH3n(x-1)F(x-1), CnH3n-(x-1)Fx-1OH, COCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) und einer Kombination davon besteht.
21. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei das Cinnamoyl-Derivat mindestens ein Mitglied umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, C6H5, C6H4OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) bestellt.
22. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei das Cinnamoyl-Derivat
ist (X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3; k ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht).
23. Flüssigkristallanzeigevorrichtung aufweisend:
ein erstes und ein zweites Substrat;
eine erste Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat, wobei die erste Ausrichtungsschicht
(Abstandshalter S ist OChH2h (h = 1-5), m = 10-10.000) umfasst, die funktionelle Gruppe R photoempfindliche Bestandteile oder nicht-photoempfindliche Bestandteile umfasst;
und eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
24. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 23, weiter aufweisend eine zweite Ausrichtungsschicht auf dem zweiten Substrat.
25. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 24, wobei die zweite Ausrichtungsschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Pyranosepolymer, einem Furanosepolymer, Polyvinylcinnamat, Polysiloxancinnamat, Polyvinylalcohol, Polyamid, Polyimid, polyamischer Säure (Engl.: polyamic acid) und Siliziumdioxid besteht.
26. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 24, wobei die erste oder zweite Ausrichtungsschicht in mindestens zwei Domänen zum unterschiedlichen Antreiben der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht in jeder Domäne getrennt ist.
27. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei der photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cinnamoyl-Derivaten besteht.
28. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei der nicht-photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H, OCnH2n, OCnH2n+1, COCnH2n+1, CnH2nOH, OCnH2nOH, OCOCnH2n+1, OCnH2n+1-xFx, OCnH2n-(x-1)F(x-1), CnH2n-(x-1)F(x-1)OH, OCnH2n-(x-1)Fx-1OH, COCnH2n+1-xFx, OCOCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) und einer Kombination davon besteht.
29. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 27, wobei das Cinnamoyl-Derivat mindestens ein Mitglied umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, C6H5, C6H4OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht.
30. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 27, wobei das Cinnamoyl-Derivat
ist (X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3 besteht; k ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht).
31. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, aufweisend:
ein erstes und ein zweites Substrat;
eine erste Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat, wobei die erste Ausrichtungsschicht
(Abstandshalter S ist OChH2hO (h = 1-5), m = 10-10.000) umfasst, die funktionelle Gruppe R photoempfindliche Bestandteile oder nicht-photoempfindliche Bestandteile umfasst; und
eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
32. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 31, weiter aufweisend eine zweite Ausrichtungsschicht auf dem zweiten Substrat.
33. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 32, wobei die zweite Ausrichtungsschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Pyranosepolymer, einem Furanosepolymer, Polyvinylcinnamat, Polysiloxancinnamat, Polyvinylalcohol, Polyamid, Polyimid, polyamischer Säure (Engl.: polyamic acid) und Siliziumdioxid besteht.
34. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 32, wobei die erste oder die zweite Ausrichtungsschicht in mindestens zwei Domänen zum unterschiedlichen Antreiben der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht in jeder Domäne gentrennt ist.
35. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 31, wobei der photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cinnamoyl-Derivaten besteht.
36. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 31, wobei der nicht-photoempfindliche Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H, CnH2n, CnH2n+1, CnH2nOH, COCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, CnH2n-(x-1)F(x-1), CnH2n-(x-1)Fx-1OH, COCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) und einer Kombination davon besteht.
37. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei das Cinnamoyl-Derivat mindestens ein Mitglied umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, C6H5, C6H4OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht.
38. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei das Cinnamoyl-Derivat
ist (X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3 besteht; k ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht).
39. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, aufweisend:
ein erstes und zweites Substrat;
eine Ausrichtungsschicht auf dem Substrat, wobei die Ausrichtungsschicht eine Cellulose, ein Derivat einer Cinnamoyl-Gruppe und einen Abstandshalter zwischen der Hauptpolymerkette und der Cinnamoyl-Gruppe umfasst; und
eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
40. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 39, wobei das Derivat der Cinnamoyl-Gruppe mindestens ein Mitglied umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1, C6H5, C6H4OCnH2n+1, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 1-2n + 1) besteht.
41. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 39, wobei der Abstandshalter mindestens ein Mitglied umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sauerstoff, Schwefel, NH, OChH2h, OChH2hO (h = 1-5) besteht.
42. Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 39, wobei die Ausrichtungsschicht in mindestens zwei Domänen zum unterschiedlichen Antreiben der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht in jeder Domäne getrennt ist.
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