DE2330909B2 - Verfahren zur erzeugung einer schicht zur homoeotropen orientierung von fluessigkristallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Flüssigkeitskristallmoleküle homöotrop orientierenden Schicht, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Eine homöotrope Flüssigkristallmoleküiausgangsorientierung (Flüssigkristallmoleküle senkrecht zu den Ebenen der Trägerplatten) ist in einem Flüssigkristallanzeigeschirm dann notwendig, wenn z. B. zur Anzeige der sogenannten DAP (Deformation aufgerichteter Phasen) — Effekt ausgenützt wird. Dazu befindet sich die homöotrop orientierte Flüssigkristallschicht zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren. Das in die Flüssigkristallschicht eintretende linear polarisierte Licht erfährt hier keine Änderung der Polarisationsrichtung und wird deshalb am nachfolgenden gekreuzt aufgestellten Polarisator vollständig ausgelöscht. Wird an die Flüssigkristallschicht ein elektrisches Feld angelegt, dann wird der Ordnungszustand der Flüssigkristallmoleküle und damit die Polarisation des Lichtes in Abhängigkeit von der Größe des elektrischen Feldes geändert, so daß ein entsprechender Lichtanteil den nachfolgenden Polarisator passieren kann.

Nach U ch id a et al. (Jap. J. Appl. Phys, Vol. 11, Nr. 10, 1972, S. 1559 bis 1565) läßt sich eine homöotrope Orientierung der Flüssigkristallmoleküle durch Aufbringen einer Schicht, z. B. aus Lecithin, APAP (Anisylidenp-Aminophenol)oder EBPAP(p-Ethoxy-Benzyliden-p-Aminiphenol) auf die an die Flüssigkristallschicht angrenzende Oberfläche der Trägerplatten erreichen. Der Orientierungseffekt wird dort über eine polare Wechselwirkung zwischen bestimmten Orientierungsmitteln und bestimmten Flüssigkristallmolekülen erklärt.

Die Flüssigkristalle müssen also auf das jeweilige Orientierungsmittel abgestimmt sein. Die dort genannten Orientierungsmittel verursachen eine mehr oder minder große Zunahme der Leitfähigkeil der Flüssigkristallschicht. Außerdem zersetzen sich die Orientierungsmittel bei höheren Temperaturen. Dies führt besonders bei der Versiegelung von Flüssigkristallzellen mit Glaslot zu erheblichen Schwierigkeiten.

Den auf Flüssigkristalle wirkenden homöotropen Orientierungseffekt einer Oberflächenstruktur mit einem matrixartigen Rillsnmuster hat D. W. B err επί d η Phys. Review Letters. Vol. 28,1972, 1683 bis 1686 mit der elastischen Kontiniumstheorie beschrieben. Wie aus den letzten drei Zeilen der Spalte 2 auf Seite 1683 und den Zeilen 1 bis 3 der Spalte 1 auf Seite 1684 dieser Druckschrift hervorgeht, wird mit einer derartigen matrixartigen Oberflächenstruktur nur eine Tendenz zur homöotropen Orientierung der Flüssigkristallmoleküle erreicht

Aus der Druckschrift J.L. Janni ng, Appl. Phys. LetL, Vol. 21, No. 4 (1972) S. 173, 174 ist ein Verfahren bekannt, mit dem eine Schicht für eine vorgegebene Orientierung von Flüssigkristallmolekülen erzeugt werden kann. Durch schräges Aufdampfen von Chrom, Platin, Aluminium, Gold oder Siliziummonoxid wird dort eine einheitlich homogene Flüssigkristallorientierung erreicht. Einheitlich homogen bedeutet, daß die Molekülachsen in einer Richtung fast parallel zur Schichtebene liegen.

Außerdem ist in dieser Druckschrift ausgeführt, daß durch einen ausgedampften Kupferfilm eine homöotrope Orientierung der Flüssigkristallmoleküle erzeugt werden kann. Da ein Flüssigkristallanzeigeschirm zur Anzeige von Daten oder Bildern über gegeneinander isolierte Elektroden angesteuert werden muß, muß eine über den Elektroden aufgedampfte Schicht zur Orientierung der Flüssigkristallmoleküle ~in Isolator sein. Um diese mit einer Kupferschicht zu erreichen, darf diese Schicht nicht kontinuierlich alle Elektroden überdecken, oder aber diese Schicht muß so dünn sein, daß sie den leitfähigen Zustand noch nicht erreicht. Die Herstellung einer Schicht zur Orientierung von Flüssigkristall nach dieser Druckschrift ist also verhältnismäßig aufwendig.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 15 541 sind Schichten aus smektischen Kristallen zur Orientierung von Flüssigkristallmolekülen bekannt. Diese Schichten bestehen also wiederum aus einem organischen Material, so daß die Schichten hitzeempfindlich sind.

In der deutschen Offenlegungsschrift 22 40 781 werden Maßnahmen aufgezeigt, die einen einfachen Einbau von Flüssigkristallelementen in eine Steuerschaltung ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Erzeugung einer Schicht zur homöotropen Orientierung von Flüssigkristallmolekülen anzugeben, wobei dieses Verfahren einfach sein soll, und wobei die Schicht ohne Nachbehandlung alle Flüssigkristallmoleküle senkrecht zur Schichtebene orientiert.

Diese Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes Verfahren gelöst, welches erfindungsgemäß die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruches 1 aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entsteht auf den Trägerplatten ein säulenförmiges Gefüge des aufgedampften Materials, dabei stehen diese Säulen senkrecht zu den Trägerplatten.

Es ergibt sich also bereits beim Aufdampfen der Orientierungsschicht senkrecht auf eine Trägerplatte eine Oberflächenstruktur, bei welcher die aus einem Molekülgefüge bestehenden Säulen der Aufdampfrichtung entsprechen, d. h. im genannten Fall senkrecht zur Oberfläche der Trägerplatte vorliegen und durch Wechselwirkung mit der Flüssigkristallschicht eine homöotrope Orientierung bewirken. Eine polare Wechselwirkung ergibt sich dabei durch Wechselwirkungen

von polaren Gruppen der aufgedampften Schichten und polarer i-ndgruppen von Flüssigkristallmolekülen.

Vorteilhafterweise wird das Aufdampfmaterial notfalls nur an vorgegebenen Stellen der Trägerplatten aufgebracht

Als Material dieser Schicht wird Magnesiumfluorid, Thoriumfluorid, Zinksulfid, Aluminiumoxyd oder Thoriumoxyd verwendet Diese Materialien wirken auf viele der bekannten Flüssigkristalle orientierend und sind praktisch ohne Einfluß auf deren ursprüngliche Leitfähigkeit

Um beispielsweise eine MgF₂-Schicht aufzubringen, werden in einer Vakuumaufdampfanlage ein Tiegel aus Tantal mit MgF2 und die Trägerplatte in einem Abstand von 400 mm voneinander aufgebracht Der Tiegel wird durch eine Widerstandsheizungauf etwa 1500° Cgebracht iir.u das MgF2 bei einem Druck von einigen 10"⁵ Torr etwa 1 Minute verdampft Die sich auf der Trägerplatte bildende MgF2-Schicht weist dann auch an ihrer Randfläche ein praktisch senkrecht zur Trägerplatte gerichtetes säulenförmiges Gefüge auf.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung einer die damit in Berührung kommenden Flüssigkristallmoleküle homöotrop orientierender. Schicht auf einer Trägerplatte, insbesondere für eine Anzeigevorrichtung, in der sich die Flüssigkristallschicht zwischen zwei auf den Innenflächen mit gegeneinander elektrisch isolierten Elektrodenanordnungen L.sd darüber den Orientierungsschichten versehenen Trägerplatten befindet, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Trägerplatten senkrecht Magnesiumfluorid, Thoriumfluorid, Zinksulfid, Aluminiumoxid oder Thoriumoxid aufgedampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrechte Aufdampfen bei einem im Vergleich zur Bedampfungsfläche großen Abstand der Trägerplatte von der Aufdampfquelle durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfmaterial auf vorgegebene Teilbereiche der Trägerplatten aufgebracht wird.

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