DE2449652B2

DE2449652B2 - Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallvorrichtung

Info

Publication number: DE2449652B2
Application number: DE2449652A
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Cressely Dubois; Maryse Puteaux Gazard; Annie Paris Zann
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1974-10-18
Publication date: 1980-09-04
Also published as: JPS50101049A; FR2248529B1; US3989354A; GB1476746A; FR2248529A1; DE2449652A1; JPS5857082B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallvorrichtung mit einem nematischen Flüssigkristall homöotroper Ausrichtung, wobei auf lichtdurchlässigen Substraten eine lichtdurchlässige und elektrisch leitende Substanz aufgetragen wird, die zur Bildung der Elektroden der Vorrichtung bestimmt ist, auf der lichtdurchlässigen Substanz ein Polymerisat aus langkettigen organischen Molekülen, die mit ihren Längsachsen senkrecht zu den Elektrodenebenen stehen, aufgebracht wird, das die Orientierung des Flüssigkristalls erleichtert, und der Flüssigkristall in nematischer Phase zwischen die beiden Substrate derart eingefügt wird, daß das Polymerisat in Berührung mit dem Flüssigkristall ist

Bei der Verwendung von Flüssigkristallen für Anzeigezwecke wird ein Tropfen des flüssigen Krirtalls zwischen die ebenen, 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. Zum Beispiel sind im Fall der sogenannten »ebenen« Ausrichtung die Moleküle parallel zu den Elektrodenebenen orientiert Im Fall der »homöotropen« Ausrichtung sind sie senkrecht zu diesen parallelen Ebenen orientiert Daraus ergeben sich verschiedene optische Eigenschaften, die in verschiedenen Anzeige- und Reklamesystemen ausgenutzt werden können.

Aus Ptoc. of the IEEE 61 (1973), S. 823-828, ist ζ. Β. ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt bei dem das Polymerisat nach üblichen Techniken auf die Elektroden aufgeschichtet wird. Aus der DE-OS 2315 541 ist es auch bekannt eine Schicht aus langkettigen Moleküle/i aufzudampfen. Es ist jedoch bisher noch nicht gelungen zu vermeiden, daß die gebildete Schicht Mängel in bezug auf Reinheit, senkrechte Ausrichtung der Moleküle und Homogenität aufweist, die den Bet/lebswerten der so geschaffenen Flüssigkristallvorrichtangen abträglich sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art das eine besonders hohe Reinheit und Homogenität der auf den Substratoberflächen gebildeten Schichten gewährleistet

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist daß zum Autbringen des Polymerisats die Substrate in der Dampfphase unter vermindertem Druck in einer Polymerisationsvorrichtung mit einer elektrischen Entladung behandelt werden, wobei die Dampfphase aus dem dem Polymerisat entsprechenden Monomer gebildet ist und daß die Substrate so angeordnet werden, daß ihre Hauptoberflächen senkrecht zur Richtung des die Entladung verursachenden elektrischen Feldes liegen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert

In der Zeichnung zeigt

F i if. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und

F i g. 2 eine Schnittansicht durch die Flüssigkristallvorrichtung.

Die Herstellung der Flüssigkristallvorrichtung erfolgt nach dem folgenden Prinzip: Man erzeugt mit Monomerendampf bei sehr niedrigem Druck ein lonenplasma in einer Vorrichtung mit zwei Elektroden, zwischen denen man eine hohe Potentialdifferenz anlegt. Die Ionen des Plasmas scheiden sich bevorzug! auf einer der Elektroden ab. Wenn man auf der Oberfläche dieser Abscheidungselektrode parallel zu dieser eine Glasfolie anordnet, erhält man auf dieser eine Schicht aus orientiertem Polymeren. Mittels Ftöntgenanalyse hat man nachgewiesen, daß diese Schicht langkettige Moleküle enthält, deren Achse senkrecht zur Oberfläche der Glasfolie verläuft. Verwendet man bestimmte Monomere, z. B. Hexame-

thyldisiloxan, so erhält man eine Polymerschicht, deren orientierte Moleküle ihrerseits wieder die Moleküle eines mit ihnen in Berührung gebrachten nematischen Flüssigkristall zur Orientierung veranlassen können. Diese Eigenschaft wird ausgenutzt, indem man das Polymere nicht mehr auf einer einfachen Glasfolie, sondern auf einer »Elektroden 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 waagerechten Fußfläche 12 ruht Eine zylindrische Metallmuffe 121 mündet in der Mitte der Fußfläche 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 Durchmesser 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 Ober einen Generator 5 mittels eines Verbindungskabels 32 unter Hochspannung gesetzt; das Kabel 32 läuft durch einen abgedichteten Durchlaß 33 in der Fußfläche 12 Der Generator 5 liefert entweder eine hohe Gleichspannung (1000 Volt beispielsweise) oder hochfrequente Wechselspannung (13,65 MHz). Diese zweite Lösung ist sowohl zur Abscheidung einer Schicht mit einer Dicke 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 e-inem Ventil 62 versehenen Leitung 63 an der Muffe 121 angeschlossen ist.

Das Sekundärvakuum wird mittels einer öldiffusionspumpe 7 erhalten, die unter der Muffe 121 angeorndet 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 Primärvakuum.

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

ίο Behälter 1, das Absperrorgan 62 und die Stickstoffalle 61 aufrechtzuerhalten. Die elektrische Entladung wird durch 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.

F i g. 2 zeigt ein Beispiel einer nach dem Verfahren hergestellten Flüssigkristallvorrichtung mit zwei dünnen Platten oder Folien 100 und 200, die mittels der Blöcke 21 und 22 aus durchsichtigem Material (z. B.

Kunststoffen) in einem bestimmten Abstand gehalten werden. Jede dieser dünnen Platten besteht aus einer eigentlichen Folie aus Glas 101 (oder 201) die mit einer ersten Schicht 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 Orientierungssschicht dient Die einzelnen Schichten sind so angeordnet daß die Schichten 103 und 203 sich mit den zwischen den Schichten und den Blöcken eingeschlosse-

r> nem Flüssigkristall in Kontakt befinden. Eine Polymerschicht aus einem der folgenden Stoffe:

einem Siloxan, z. B. Hexamethyldisiloxan;

einem Silan.z. B. Vinyltrimethylsilan;

einem organischen Stoff mit langer Kohlenstoffkettetjid

mit einer oder zwei funktioneilen Gruppen, wie

z. B. 1,7-Dicyanoheptan,

ergibt einen ausgezeichneten Orientierungseffekt, der 4^ri sich in der Flüssigkeit 10 für eine Dicke des Polymeren von einigen 100 Angström einstellt, insbesondere mit einem Flüssigkristall der Formel:

R.

-CH = N

(SCHIFF'sche Base)

worin Ri und R2 Alfc>I- oder Alkoxyreste sind Man erzielt insbesondere sehr gute Ergebnisse mit 4-Methoxybenzyliden-4'-butylanilin. Annehmbare Ergebnisse erhält man mit den aas Benzoesäurcsstern oder Tolanen bestehenden nematischen Flüssigkristallen.

llici/u 2 liliill /.ci

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallvorrichtung mit einem nematischen Flüssigkristall homöotroper Ausrichtung, wobei auf lichtdurchlässigen Substraten eine lichtdurchlässige und elektrisch leitende Substanz aufgetragen wird, die zur Bildung der Elektroden der Vorrichtung bestimmt ist, auf der lichtdurchlässigen Substanz ein Polymerisat aus lankettigen organischen Molekülen, die mit ihren Längsachsen senkrecht zu den Elektrodenebenen stehen, aufgebracht wird, das die Orientierung des Flüssigkristalls erleichtert und der Flüssigkristall in nematischer Phase zwischen die beiden Substrate derart eingefügt wird, daß das Polymerisat in Berührung mit dem Flüssigkristall ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen des Polymerisats die Substrate in der Dampfphase unter vermindertem Druck in einer Polymerisationsvorrichtung mit einer elektrischen Entladung behandelt werden, wobei die Dampfphase aus dem dem Polymerisat entsprechenden Monomer gebildet ist und daß die Substrate so angeordnet werden, daß ihre Hauptoberflächen senkrecht zur Richtung des 2i die Entladung verursachenden elektrischen Feldes liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld durch einen Gleichstromgenerator oder Hochfrequenzgenera- to tor erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch? Entladung mit einem elektrischen Wechselstrom der Frer lenz 13,56 Mhz ausgeführt wird. r>

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomer ein Siloxan oder ein organisches Silan ist

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomer Hexamethyldisoloxan ist

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn' zeichnet, daß das Monomer Vinyltrimethylsilan ist

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Monomer eine Kohlenstoffkelte v, mit einer Gruppierung von 1,7-Dicyanoheptan aufweist

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Flüssigkristall eine SCHIFF'sche Base ist w

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Flüssigkristall 4-Methoxybenzyliden-4'-butylanilin ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Flüssigkristall von Tolan abgeleitet v» ist.