DE2449652A1 - Fluessigkristallvorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Fluessigkristallvorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2449652A1 DE19742449652 DE2449652A DE2449652A1 DE 2449652 A1 DE2449652 A1 DE 2449652A1 DE 19742449652 DE19742449652 DE 19742449652 DE 2449652 A DE2449652 A DE 2449652A DE 2449652 A1 DE2449652 A1 DE 2449652A1
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Description

75008 PARIS /Frankreich
Unser Zeichen: T 1675
Flüssigkristallvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine mit nematischen Flüssigkristallen mit homeotroper Ausrichtung arbeitende Vorrichtung sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Es handelt sich hier insbesondere um Vorrichtungen, wie sie in Anzeigesystemen verwendet werden, die von der dynamischen Diffusion der nematischen Flüssigkristalle Gebrauch machen.
Bekanntlich wird bei der Verwendung von Flüssigkristallen für Anzeigezwecke ein Tropfen aus dem flüssigen Kristall zwischen die ebenen und parallelen Oberflächen von zwei durchsichtigen Elektroden gebracht; wenn es sich dabei um einen flüssigen Kristall in nematischer Phase handelt, kann man den länglich geformten Molekülen der Flüssigkeit eine gemeinsame Orientierung verleihen. Z.B. sind im Fall der sogenannten "ebenen" Ausrichtung die Moleküle parallel
Dr.Ha/Gl
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zu den Elektrodenebenen orientiert. Im Pail der "homeotropen" Ausrichtung sind sie senkrecht zu diesen parallelen Ebenen orientiert. Daraus ergeben sich verschiedene optische Eigenschaften, die in verschiedenen Anzeige- und Reklamesystemen ausgenutzt werden können.
Man kennt Verfahren zur Erzielung von Plussigkristallen, die in diesen beiden Richtungen orientiert sind-, wobei diese Verfahren auf der Abscheidung einer "oberflächenaktiven" Schicht auf der Innenfläche der Elektroden basieren. Es handelt sich beispielsweise um ein Polymeres von Silanol ( R Si 0, H5, worin R ein organischer Rest ist) oder um eine langkettige quaternäre Ammoniumverbindung. Bei der Herstellung kommen elementare Mittel zur Anwendung, z.B. ein Anfeuchten und Brennen im Ofen; die gebildete Schicht besitzt jedoch in der Regel Mangel in Bezug auf Reinheit und Homogenität, die der Leistung der nach dieser Methode erhaltenen Flüssigkristallvorrichtung sohaden.
Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Nachteile.
Die erfindungsgeraäße Flüssigkristallvorrichtung arbeitet mit mindestens zwei ebenen, parallelen und durchsichtigen Elektroden, die zwischen sich eine dünne Lage aus einer nematischen kristallinen Substanz einschließen. Die Erfindung kennzeichnet sish dadurch, daß die Elektroden auf ihren sich gegenüberliegenden Seiten mindestens eine Schicht aus einer organischen Substanz mit langkettigen, senkrecht zu den Ebenen dieser Elektroden orientierten Molekülen tragen.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung, der Erfindung und
Pig. 2 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgeraäße Vorrichtung.
Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt nach dem folgenden Prinzip: Man erzeugt mit Monomerendampf bei sehr niedrigem Druck ein Ionenplasma in einer Vorrichtung mit zwei Elektroden, zwischen denen man eine hohe Potentialdifferenz anlegt. Die Ionen des Plasmas scheiden sich bevorzugt auf einer der Elektroden ab. Wenn man auf der Oberfläche dieser Abseheidungselektrode parallel zu dieser eine Glasfolie anordnet, erhält man auf dieser eine Schicht aus orientiertem Polymeren. Mittels Röntgenanalyse hat man nachgewiesen, daß diese Schicht langkettige Moleküle enthält, deren Achse senkrecht .zur Oberfläche der Glasfolie verläuft. Verwendet man bestimmte Monomere, z.B. Hexamethyldisiloxan, so erhält man eine Polymerschicht, deren orientierte Moleküle ihrerseits wieder die Moleküle eines mit ihnen in Berührung gebrachten nematischen Flüssigkristalls zur Orientierung veranlassen können. Diese Eigenschaft wird ausgenutzt, indem man das Polymere nicht mehr auf einer einfachen Glasfolie, sondern auf einer "Elektrode" einer Flüssigkristallvorrichtung abscheidet.
Fig. 1 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein Vakuumbehälter 1 besteht aus einer Zylindermuffe 11 aus elektrisch isolierendem Material, die auf einer waagrechten Fußfläche 12 ruht. Eine zylindrische
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Metallmuffe 121 mündet in der Mitte der Fußflache 12 und erlaubt so die Schaffung eines Vakuums in dem Behälter 11, Ein elektrisch leitender Deckel 13 deckt den aus der Muffe 11 und der Fußfläche 12 gebildeten Behälter ab. Er wird von einem Glasrohr 14 mit viel kleinerem Durohmesser als die Muffe 121 durchsetzt. Eine erste Metallelektrode 2 ist unter den Deckel 13 parallel zum Boden des Behälters mittels eines in der Mitte an den Deckel 13 angeschweißten oder angelöteten leitenden Stabes 21 befestigt.
Unterhalb der Elektrode 2 ist parallel eine Metallelektrode 3 mit einer Kühlschlange (nicht dargestellt) angeordnet, in welcher 20° C warmes, aus einem durch einen Thermostat geregelten Bad 8 durch die Leitungen 81 und 82 strömendes Siliconöl zirkuliert. Diese Elektrode ruht auf einer Isoliermuffe 122 mit größerem Durchmesser als derjenige der Muffe 121. Diese Muffe wird über einen Generator 5 mittels eines Yerbindungskabels 32 unter Hochspannung gesetzt; das Kabel 32 läuft durch einen abgedichteten Durchlaß 33 in der Pußfläehe 12« Der Generator liefert entweder eine hohe Gleichspannung (1000 YoIt beispielsweise) oder hochfrequente Wechselspannung (13,65 MHz). Diese zweite Lösung ist sowohl zur Abscheidung einer Schicht mit einer Dioke über 2000 Angström auf der Elektrode 2 als auch zur Erzielung einer Schicht mit gleichmäßiger Dicke auf einem Substrat vorzuziehen, das elektrisch leitende und elektrisch isolierende Teile enthält und sich auf der Elektrode 2 befindet.
Das Primärvakuum wird mittels einer mechanischen Pumpe 6 erhalten, die über eine flüssigen Stickstoff enthaltende Falle 61 mittels einer mit einem Ventil 62 versehenen
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Leitung 63 an der Muffe 121 angeschlossen ist.
Das Sekundärvakuum wird mittels einer öldiffusionspurape 7 erhalten, die unter der Muffe 121 angeordnet ist; ein Absperrorgan 132 ist dazwischengeschaltet. Die Zufuhr von Monomerendampf erfolgt aus einem Kolben 4 über eine mit Absperrorganen 16 und 17 ausgestattete Leitung 15.
Die Betriebsweise ist die folgende: Man bringt auf der Elektrode eine Folie 100 an, deren Struktur im Falle der Erfindung nachstehend beschrieben wird, und die zur Aufnahme der Polymerabscheidung dient. Nach Schließen der Absperrorgane außer dem Absperrorgan 62 erzeugt man mittels der Pumpe 6 das Primärvakuura. Dann schließt man das Absperrorgan 62, öffnet das Absperrorgan 132 und erzeugt mittels der Pumpe 7 das Sekundärvakuum. Man schließt das Absperrorgan 132 und öffnet das Absperrorgan 17, während das Absperrorgan 16 nur so weit geöffnet ist, um den Eintritt des Monomerendampfs zu ermöglichen. Man nimmt die Primärpumpvorrichtung wieder in Betrieb, um einen Dampfstrom mit geringem Druck (zwischen 1/100 und 1 Torr) durch die Absperrorgane 16, 17, den Behälter 1, das Absperrorgan 62 und die Stickstoffalle 61 aufrechtzuerhalten. Die elektrische Entladung wird duroh Anschalten des Generators 5 gezündet. Eine Abscheidung von Polymerem bildet sich vorzugsweise auf der Elektrode 3« Im Falle des Hochfrequenzgenerators erhält man bei einer Leistung von einigen Watt (mit Elektroden mit einem Durchmesser von 3 cm) eine stark vernetzte, zeitlich sehr stabile Polymerschicht, die gegenüber organischen Lösungsmitteln beständig ist und nicht von sauren oder basischen Lösungen angegriffen wird.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung mit zwei dünnen Platten oder Folien 100 und 200, die mittels der Blöcke 21 und 22 aus durchsichtigem Material (z.B. Kunststofffilm) in einem bestimmten Abstand gehalten werden. Jede dieser dünnen Platten besteht aus einer eigentlichen Folie aus Glas 101 (oder 201) die mit einer ersten Sohicht 102 (bzw. 202) aus durchsichtigem Stannioxid bedeckt ist, das elektrisch gut leitend ist und die Rolle der Elektrode spielt; darauf befindet sich eine Polymerschicht 103 (bzw. 203),welche als Orientierungssohicht dient. Die einzelnen Schichten sind so angeordnet, daß die Schichten 103 und 203 sioh mit den zwischen den Sohichten und den Blöcken eingeschlossenem Flüssigkristall in Kontakt befinden. Eine erfindungsgemäße Polymerschicht aus einem der folgenden Stoffes
einem Siloxan, z.B. Hexamethyldisiloxan; einem Silan, z.B. Vinyltrimethylsilan; einem organischen Stoff mit langer Kohlenstoffkette und mit einer oder" zwei funktioneilen Gruppen, wie z.B.
1,7-Dioyanoheptan,
ergibt einen ausgezeichneten Orientierungseffekt, der sich in der Flüssigkeit 10 für eine Dicke des Polymeren von einigen 100 Angström ©isisteilt, insbesondere mit einem Flüssigkristall der Formelg
R1 - <g> _ OH = N<g>R2 (SOHIEF1 sehe Base),
worin R1 und Rp Alkyl- oder Alkoxyreste sind. Man erzielt insbesondere sehr gute Ergebnisse mit 4-Methoxybenzyliden-4'-butylanilin. Annehmbare Ergebnisse erhält man mit den aus Benzoesäureestern oder Tolanen bestehenden nematischen Flüssigkristallen.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    (1.'Plüasigkristallvorrichtung mit mindestens zwei durchsichtigen, parallelen ebenen Elektroden, die zwischen sich eine dünne Schicht aus einem nematischen Flüssigkristall einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden auf ihren einander gegenüberliegenden Oberfläohen mindestens eine Schicht aus einer organischen Substanz mit langkettigen Molekülen tragen, die senkrecht zu den Ebenen der Elektroden ausgerichtet sind.
    2* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz ein Polysiloxan oder ein PoIysilan ist.
    3. Vorriohtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz ein polymeres Hexymethyldisiloxan ist.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz ein Polymeres von Vinyltrimethylsilan ist.
    5. Vorriohtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz ein Polymeres mit einer Kohlenstoffkette mit ein oder zwei funktionellen Gruppen ist.
    6. Vorriohtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz ein Polymeres von 1,7-Dioyanoheptan ist.
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    7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nematische Flüssigkristall eine SCHIPP·sehe Base ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nematische Flüssigkristall 4-Methoxybenzyliden-4'-butylanilin ist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nematische Flussigkrietall ein Benzoesäureester oder ein Tolan ist.
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis β, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus einer ersten Abscheidung einer durchsichtigen und elektrisch leitenden Substanz auf einer Seite einer dünnen Glasplatte bestehen und die Schicht aus organischer Substanz eine zweite durohsichtige Abscheidung auf der ersten Abscheidung bildet.
    11. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensstufenσ
    - Abscheidung einer ersten Schicht aus einer durchsichtigen und elektrisch leitenden Substanz auf zwei durohsiohtigen Substraten!
    - Behandlung mindeetene eines der auf einer vorherbestimmten Elektrode einer Vorrichtung zur Polymerisation einer organischen Substanz in der Dampfphase durch elektrische Entladung angeordneten Substrate, wobei sich eine Abscheidung aus dem Polymerisat dieser Substanz auf der ersten Schicht unter Bildung einer zweiten Schicht bildet?
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    - Einbringung einer nematisohen flüssigkristallinen Substanz zwischen die beiden Substrate, so, daß sich die zweite Schicht mit der kristallinen Substanz in Kontakt befindet.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen an die vorherbestimmte Elektrode angeschlossenen elektrischen Generator für eine hohe Gleichspannung enthält.
    13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen elektrischen Hochfrequenzgenerator enthält, der an beide Elektroden angeschlossen ist, wovon die eine die vorherbestimmte Elektrode ist.
    14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Generator mit einer Frequenz von etwa 13,56 MHz arbeitet.
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