DE2454551B2 - Verfahren zur Herstellung einer widerstandsfähigen Orientierungsschicht für Flüssigkristalle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer widerstandsfähigen Orientierungsschicht für Flüs- f> sigkristalle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 23 16 996 ist es bekannt, zur Herstellung von Orientierungsschichten für nematische kristalline Flüssigkeiten außer Siliziummonoxid auch Metalle wie Platin, Gold, Zinn, Blei, Aluminium, Kupfer, *< > Silber oder Chrom schräg auf die in Kontakt mit dem Flüssigkristall kommende Oberfläche einer Unterlage aufzudampfen.

In Appl. Phys. Letters 22.(1973) Seiten 386-388 wird festgestellt, daß die bis jetzt benutzten Orientierungs- ■* > schichten sich mit der Zeit chemisch verändern, wodurch sich ihre Orientierungsfähigkeit verschlechtert, und es wird vorgeschlagen, Silane für solche Schichten zu verwenden, besonders solche der allgemeinen Formel RS1X3, wobei R eine organische Orientie- '■» rungsgruppe, welche an das Siliziumatom gebunden ist, und X eine hydrolisierbare Gruppe darstellt. Das Aufbringen dieser organischen Schichtmaterialien, wobei die Schichten zwecks Polymerisation der Silanmonomere zu Polysiloxanen einer Behandlung bei >^r> Temperaturen bis zu 250⁰C unterworfen werden, erfolgt z. B. mittels eines Tauchverfahrens. Die Polymerisation soll eine Herabsetzung der Empfindlichkeit der Schichten gegen Feuchtigkeit und andere Agentien bewirken. Will man organische Schichtmaterialien «> vermeiden, besteht gemäß Appl. Phys. Letters 19,(1971) Seiten 391-393 die Möglichkeit, Zinnoxid für die Orientierungsschichten zu verwenden, die zur Erhöhung ihrer Stabilität geglüht werden können.

Es scheint jedoch, daß alle bekannten Möglichkeiten für Orientierungsschichten inbezug auf ihre Fähigkeit, nematische kristalline Flüssigkeit zu orientieren, einerseits und hinsichtlich ihrer Haltbarkeit und Lebensdauer andererseits, die Benutzer nicht voll befriedigen.

Von dem gegebenen Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren für die Herstellung von Orientierungsschichten, die sich durch eine besonders hohe mechanische und chemische Beständigkeit auszeichnen und damit eine lange Gebrauchsdauer besitzen, zur Verfügung zu stellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial ein Borid verwendet wird.

Versuche haben ergeben, daß es in den meisten Fällen genügt, wenn die Schichten vor Gebrauch wenig <-<ens 10 Minuten lang einer Temperatur von wenigstens 300⁰C ausgesetzt werden. Die Temperung kann schon während der Herstellung der Schichten erfolgen oder es kann vorteilhafterweise die fertig aufgebrachte Schicht getempert werden. Alle Verfahren zur Erhitzung der Schichten, sei es noch in der Aufdampfanlage selbst z. B. durch Elektronenbeschuß oder Beheizung der Unterlage der Schicht mittels elektrischer Heizeinrichtungen können angewendet werden, ebenso eine nachträgliche Temperung im Ofen.

Schichten aus Boriden, die nach der Aufbringung auf die Unterlagen einer Temperaturbehandlung bei z. B. 400 bis 500⁰C unterworfen werden, sind wegen ihres breiten Anwendungsbereiches und ihrer Stabilität besonders vorteilhaft Sie besitzen eine sehr hohe mechanische und chemische Beständigkeit, die derjenigen der bisher für die Orientierung von nematischen Flüssigkeiten verwendeten Schichten weit überlegen erscheint — eine Begrenzung ihrer Lebensdauer bei sachgemäßem Gebrauch konnte bisher nicht aufgezeigt werden.

Im Rahmen der Erfindung haben sich insbesondere Schichten aus Zirkonborid (ZrB₂) bewährt, die mittels Elektronenkanone unter einem Winkel von 45° (oder größer) gegenüber der Flächennormalen aufgedampft und bei 450° 10 Minuten lang in einem Ofen unter Luft von Atmosphärendruck nachgetempert wurden.

Dabei wurde gefunden, daß es vorteilhaft ist, dem Ausgangs-Aufdampfmaterial ZrBj eine Spur eines Alkalimetalles beizumischen, insbesondere Natrium oder Kalium in Form von NaOH bzw. KOH. Es genügt eine Beimischung von höchstens 1 Gewichtsprozent. Dies führt offenbar zu einer Schichtstruktur, die eine besonders gute Richtwirkung ergibt. Möglicherweise spielt auch ein katalytischer Vorgang bei der Aufdampfung eine Rolle.

Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf durch Schrägaufdampfen hergestellte Schichten, sondern läßt sich auch auf Schichten anwenden, Jie mit anderen bekannten Vakuumverfahren zur Erzielung einer Vorzugsorientierung aufgebracht wurden. Es ist bekannt, daß eine Verzugsrichtung der Kristallite der Schicht beispielsweise auch durch (während der Niederschlagung im Bereich der Substrate aufrechterhaltene) elektrische oder magnetische Felder, die eine Komponente bestimmter Richtung parallel zur Substratoberfläche aufweisen, erhalten werden kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer widerstandsfähigen Orientierungsschicht für Flüssigkristalle, wobei auf eine Unterlage im Vakuum eine dünne Schicht mit in einer Vorzugsrichtung orientierten Kristalliten aufgebracht und einer Temperaturbehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial ein Borid ^l() verwendet wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht schräg aufgedampft wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch '"' gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial Zirkonborid (ΖγΒσ) verwendet wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsmaterial ein Alkalimetall in einer Menge von höchstens 1 Ge- 2" wichtsprozent beigemischt wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsmaterial Natrium in freier oder chemisch gebundener Form beigemischt wird. 2S

b. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsmaterial Kalium in freier oder gebundener Form beigemischt wird.