DE2455000A1

DE2455000A1 - Fluessigkristallelement

Info

Publication number: DE2455000A1
Application number: DE19742455000
Authority: DE
Inventors: Shigetaro Furuta; Keizo Matsushita; Kenji Nakamura; Kazuo Totani
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK
Current assignee: Dai Nippon Toryo KK
Priority date: 1974-06-29
Filing date: 1974-11-20
Publication date: 1976-01-15
Also published as: DE2455000B2; CH590489A5; GB1461359A; FR2276602B1; US3961843A; CA1100615A; FR2276602A1; NL7414843A; DE2455000C3

Description

Fluss igkristallelement

Die Erfindung betrifft ein unter Ausnutzung des Torsionseffektes betreibbares Flüssigkristallelement mit einer optischen Zelle aus einem Paar einander gegenüberliegender Elektrodenplatten und zwischen diesen einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie.

Die Erfindung liegt also auf dem Gebiet der Flüssigkristall-Bauelemente, insbesondere der Anzeigeelemente, wobei die optische Modulation der Zelle des Elementes unter Ausnutzung des Torsionseffektes erfolgt, der in einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie (im folgenden NP-Flüssigkristall) auftritt.

In einem Flüssigkristallelement der beschriebenen Art wird die Änderung der Ausrichtung der Moleküle des NP-Flüssigkristalls, die unter dem Einfluss eines äusseren elektrischen Feldes, magnetischen Feldes, Ultraschallfeldes

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und anderer Kraftfelder bewirkt werden kann, zur Modulation des Lichtes ausgenutzt. Bei der Verwendung eines elektrischen Feldes zur Steuerung der optischen Modulation der Zelle werden durchsichtige Träger, beispielsweise Glasscheiben, mit einer durchsichtigen elektrisch leitenden Beschichtung versehen. Die so erhaltenen durchsichtigen Elektrodenplatten werden unter Bildung einer optischen Zelle paarweise planparallel zueinander so einander gegenüber angeordnet, dass sich die beiden Dünnschichtelektrodenoberflachen gegenüberliegen, und zwar üblicherweise in einem Abstand von etwa 1 bis 100 ,um. Die so gebildete Zelle wird dann in an sich bekannter Weise mit dem NP-Flüssigkristall gefüllt. Das Füllen kann durch Einspritzen unter Druck unter Verwendung eines Injektors oder unter Vakuum in der Weise erfolgen, dass man die Zelle zunächst evakuiert und den Flüssigkristall unter Atmosphärendruck in die Zelle einfliessen lässt. Für die Herstellung von Torsionseffektzellen sind die Elektrodenoberflächen so vorbehandelt, dass die NP-Flüssigkristallmoleküle in einer bestimmten Vorzugsrichtung ausgerichtet sind. , Die Elektrodenplatten der Zelle sind dabei so angeordnet, dass die Ausrichtung der NP-Flüssigkristallmoleküle auf einer der beiden Elektrodenoberflächen senkrecht zur Ausrichtung der NP-Flüssigkristallmoleküle auf der gegenüberliegenden Elektrodenoberfläche ist« In den so hergestellten Flüssigkristallelementen sind die langen Achsen der NP-Flüssigkristallmoleküle parallel zu den Elektrodenoberflächen (homogen) ausgerichtet. Zwischen den Elektrodenoberflächen sind sie kontinuierlich verteilt um 90° verdreht. Da der Anstieg dieser Drehung sehr viel grosser als die Wellenlänge des Lichtes ist, wird die Polarisationsebene eines linear senkrecht zur Elektrodenplatte polarisierten Lichtes beim Durchtritt durch eine Flüssigkristallzelle mit schraubenförmigem Verlauf der Ausrichtung der langen Achsen der NP-Flüssigkristallmoleküle um 90° gedreht. Wird eine solche Zelle zwischen zwei PoIa-

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risatorscheiben gesetzt, so kann kein Licht durch die Anordnung hindurchtreten, wenn die beiden Polarisatoren parallel zueinander stehen. Bei gekreuzten Polarisatoren ist die Anordnung für das in der beschriebenen Weise polarisierte Licht durchlässig. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an dieses Flüssigkristallelement wird die lange Achse· der NP-Flüssigkristallmoleküle in Richtung des elektrischen Feldes geneigt. Bei einer über einer bestimmten Schwellenspannung liegenden Spannung werden die NP-Flüssigkristallmoleküle so umgeordnet, dass die lange Achse der Moleküle praktisch parallel zum elektrischen Feld ausgerichtet ist. Im Gegensatz zum zuvor beschriebenen Fall lässt diese Anordnung mit der beschriebenen Ausrichtung der langen Achsen der NP-Flüssigkristallmoleküle in der zuvor beschriebenen Weise polarisiertes Licht bei parallelen Polarisatoren durch und ist undurchlässig für das polarisierte Licht bei senkrecht gekreuzten Polarisatoren. Beim Einbau der beschriebenen Flüssigkristallzelle zwischen zwei Polarisatoren wird also eine Anordnung erhalten, die unter Steuerung eines äusseren elektrischen Feldes aus einem lichtdurchlässigen in einen lichtundurchlässigen Zustand und von diesem wieder in den lichtdurchlässigen Zustand geschaltet werden kann. Diese Lichtmodulation kann zu verschiedenen Zwecken ausgenutzt werden, beispielsweise zu Anzeigezwecken.

Im Rahmen der folgenden Beschreibung ist mit der Bezeichnung "Flüssigkristallelement", wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, ein Flüssigkristallelement der zuvor beschriebenen Art mit schraubenförmiger Ausrichtung der Molekülachsen in Abwesenheit eines äusseren elektrischen Feldes bezeichnet.

Für die Herstellung solcher Flüssigkristallelemente ist s

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die Behandlung der Elektrodenoberflächen in der Weise, dass die NP-Flüssigkristallmoleküle auf ihnen in einer bestimmten Vorzugsrichtung ausgerichtet werden, von zentraler Bedeutung» Zur Erzielung solcher Ausrichteffekte ist bekannt, die Elektrodenoberflächen in einer vorgegebenen Richtung direkt mit einem trockenen Tuch, Papier oder Gummi zu polieren. Bei dieser Art Oberflächenbehandlung wird jedoch nur eine unzureichend ausgeprägte und uneinheitliche Ausrichtung der Flüssigkristallniolekülachsen parallel zur Elektrodenoberfläche erzielt. Dadurch liegt auch im gesamten Flüssigkristall eine unzureichende und inhomogene Ausrichtung der langen Molekülachsen vor. Durch eine solche unzureichende Ausrichtung treten eine Reihe von Beeinträchtigungen auf:

1) Es werden hohe Betriebsspannungen benötigt.

2) Flüssigkristallelemente mit einer Fläche der optischen

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Zelle von über 1 cm zeigen kein einheitliches elektrooptisches Verhalten im gesamten Flüssigkristall mehr.

3) In ein und demselben Flüssigkristallelement treten Betriebsspannungsschwankungen um den Faktor 1,5 bis 2 auf.

4) Es ist schwer, ein gutes Kontrastverhältnis herzustellen.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zur Behandlung der Elektrodenoberfläche müssen zum Polieren Drücke im Bereich von

10 bis 50 kp/cra aufgewendet werden, so dass die Herstellung stabilisierter Flüssigkristallelemente erschwert ist. In der Massenproduktion werden Differenzen der Betriebsspannungen von Element zu Element im Bereich eines Faktors von 1,5 bis 3,0 beobachtet.

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Zur Verbesserung dieses Verfahrens sind der Anmelderin nicht zum Stand der Technik zählende Verfahren mitgeteilt worden, die darin bestehen, dass man die Elektrodenoberfläche mit einem organischen Polymeren beschichtet, beispielsweise mit einem Siliconharz, einem Epoxyharz, einem Acrylharz oder einem Phenol. Die Oberflächen dieser Beschichtungen werden dann mit einem Tuch oder einem Papier oder einem anderen entsprechenden Material poliert (US-Patentanmeldung SN 485 036/74). Nach diesem Verfahren lassen sich jedoch, wie die Anmelderin durch eigene Versuche geprüft hat, Flüssigkristallelemente nicht in Massenproduktion herstellen, da die elektrooptischen Kenndaten solcherart hergestellter Elemente sehr starke Abweichungen aufweisen. Unter anderem ist in der genannten Patentanmeldung ein Flüssigkristallelement mit Elektrodenplatten beschrieben, dessen Elektrodenoberflächen mit einem Celluloseharz beschichtet sind. Die Oberfläche dieser Cellulosebeschichtung wird mit einer Bürste, einem Papier oder einem Tuch leicht in einer Richtung poliert. Eine solche Zelle soll zwar eine gute Ausrichtung der NP-Flüssigkristallmoleküle und gut reproduzierbare elektrooptische Kenndaten aufweisen, jedoch muss dafür die geringe thermische und chemische Beständigkeit der Celluloseharzbeschichtung in Kauf genommen werden. So liegt der Erweichungspunkt eines Celluloseharzes in der Regel bei etwa 150 ⁰C, so dass ein Flüssigkristallelement mit Celluloseharzelektrodenbeschichtung zu keinem Zeitpunkt eine Temperatur über 150 C erreichen darf, da sonst durch die Erweichung der Cellulosebeschichtung die Oberflächenpolitur verloren geht. Insbesondere Nitrocellulose zeigt bereits bei 140 °C Pyrolyseerscheinungen. Ausserdem sind die Celluloseharze gegenüber organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Alkoholen, Ketonen, Estern und aromatischen Kohlenwasserstoffen, unbeständig. In Berührung mit diesen organischen

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Lösungsmitteln quellen die Harze sehr leicht und lösen sich rasch auf.

Zur Herstellung von NP-Flüssigkristallzellen wird in der Regel so verfahren, dass man zunächst einen dünnen Streifen eines hochmolekularen Klebstoffs, beispielsweise eines Epoxyharzes, eines Melaminharzes, eines Phenolharzes, eines Acrylharzes oder eines Urethanharzes, auf die Randbereiche einer der beiden vorbehandelten Elektrodenoberflächen aufträgt. Der Auftrag erfolgt.nach dem Siebdruckverfahren, wobei man den Streifen so ausbildet, dass eine schmale Öffnung zum nachträglichen Füllen der Zelle mit dem NP-Flüssigkristallmaterial freibleibt. Anschliessend wird die ebenfalls vorbehandelte Gegenelektrodenplatte auf die mit dem Klebstoff beschichtete Elektrodenplatte so aufgedrückt, dass die beiden Elektrodenflächen einander gegenüberliegen. Die Politurrichtung der einander gegenüberliegenden Elektrodenoberflächen verlaufen dabei senkrecht zueinander. In den so hergestellten optischen Zellen dient der dünne Klebstoffstreifen aus dem polymeren Material an den Plattenrandbereichen nicht nur als Abstandshalter zwischen den beiden Elektrodenplatten, sondern auch als Verschlussmittel zur festen Bindung beider Elektrodenplatten aneinander. Dazu wird ein bei hohen Temperaturen abbindender und härtender Klebstoff bevorzugt. Durch die Erhitzung auf hohe Temperaturen wird die Bildung der Polymeren mit hohem Molekulargewicht vervollständigt und abgeschlossen, so dass die Elektrodenplatten dicht und fest miteinander verbunden sind. Gleichzeitig wird durch die hohen Temperaturen die Bildungsreaktion der Hochmolekularen vollständig zu Ende geführt, so dass in der Klebstoffmasse keine niedermolekularen Nebenprodukte mehr verbleiben. Die Gegenwart von Resten solcher Nebenprodukte mit niedrigerem Molekulargewicht werden als Ursache für

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die im Laufe der Zeit eintretende Qualitätsverschlechterung des NP-Flüssigkristallmaterials, das in solchen Zellen eingeschlossen ist, angesehen. Zwischen den niedermolekularen Nebenprodukten und den NP-Flüssigkristallmolekülen treten direkte chemische Wechselwirkungen auf.

Die vorstehenden Ausführungen machen deutlich, dass die polierten mit der Celluloseharzbeschichtung versehenen Elektrodenplatten nicht in Verbindung mit den bei hohen Temperaturen auszuhärtenden hochmolekularen Klebstoffen verwendet werden können. Man muss daher gezwungenermassen auf die Verwendung von Klebstoffen ausweichen, die bei niedrigeren Temperaturen oder bei Raumtemperatur aushärten. Um den hochmolekularen Klebstoff auf eine für den Siebdruck geeignete Viskosität zu bringen, wird er mit organischen Lösungsmitteln versetzt. Auch in dieser Beziehung sind die mit Celluloseharzen beschichteten Elektrodenplatten aufgrund ihrer geringen chemischen Beständigkeit ungeeignet. Die Auswahlmöglichkeiten für die mit den hochmolekularen Klebstoffen zu vermischenden Lösungsmittel wird dadurch stark eingeschränkt.

Es ist daher ein wesentliches Ziel der Erfindung, ein Flüssigkristallelement zu schaffen, das unter Ausnutzung des Torsionseffektes betrieben wird und gute und gut reproduzierbare elektrooptische Kenndaten aufweist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Flüssigkristallelementes des Torsionseffekttyps, das mit hohem Wirkungsgrad und geringem Ausschuss mit gut reproduzierbaren elektrooptischen Kenndaten innerhalb der Massenproduktionsreihen herstellbar ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist schliesslich die \

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Schaffung eines Flussigkristallelementes des Torsionseffekttyps mit beschichteten Elektrodenoberflächen, wobei die Beschichtungen sowohl thermisch als auch chemisch eine hohe Beständigkeit aufweisen.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkristallelement mit schraubenförmig verdrehter Verteilung der Flüssigkristallmolekülachsen in Abwesenheit eines äusseren elektrischen Feldes zu schaffen, das mit hohem Wirkungsgrad in der seriellen Massenproduktion herstellbar ist, und nicht nur ausserordentlich gute, sondern vor allem auch innerhalb sehr enger Grenzen ausserordentlich gut reproduzierbare elektrooptisch^ Kenndaten aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Flüssigkristallelement der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass die mit dem Flüssigkristall in Berührung stehenden, einander gegenüberliegenden Elektrodenoberflächen mit Poly-p-xylylen und bzw. oder dessen Substitutionsderivaten beschichtet sind und dass die Oberfläche dieser Beschichtung eine bestimmte Orientierung aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist mit anderen Worten eine Struktur aus einem einander gegenüberliegenden Elektrodenplattenpaar und einer Schicht eines nematischen flüssigen Kristalls mit positiver dielektrischer Anisotropie zwischen diesen Platten, wobei die Platten den Flüssigkristall tragend und stützend nach Art einer optischen Zelle einschliessen. Die mit dem nematischen Flüssigkristall in Berührung stehenden Elektrodenoberflächen sind mit Poly-p-xylylen und bzw. oder dessen substituierten Produkten beschichtet. Die Oberflächen dieser Beschichtungen sind mit in vorbestimmter Weise ausgerichteten Orientierungsmustern versehen, vorzugsweise mit parallelen Streifungen, die auf

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den einander gegenüberliegenden Elektroden vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufen. Diese Struktur bildet ein Flüssigkristallelement mit schraubenförmigem Gradienten der axialen Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle und Ausnutzung dieses Ausrichtungseffektes zur optischen Modulation durch äussere elektrische Felder. Die so aufgebauten Flüssigkristallelemente weisen gute elektrooptisch^ Eigenschaften und gut reproduzierbare Kenndaten auf. Zur Verbesserung der Haftung der Poly-p-xylylenbeschichtung auf der Elektrodenoberfläche ist vorzugsweise zwischen beiden Schichten ein Haftvermittler vorgesehen, vorzugsweise ein Epoxyharz oder ein Haftvermittler auf Silanbasis.

Das Material der Poly-p-xylylenbeschichtung weist Baugruppen der allgemeinen chemischen Formel

auf, in der η etwa 5000 ist, wenn die Poly-n-xylylenbeschichtung in der unten beschriebenen Weise durch thermische Zersetzungspolymerisation hergestellt wird. Das Beschichtungsmaterial kann aus dem vorstehend beschriebenen Material bestehen oder aus einem Material mit mindestens einer der Baugruppen der allgemeinen chemischen Formel

—CH,

oder

bestehen, in denen η die vorstehend genannte Bedeutung hat und X ein Halogenatom, eine Alkylgruppe, eine Estergruppe oder eine Alkoxygruppe ist. Die Beschichtung kann weiterhin auch aus einem Material bestehen, das die genannten Baugruppen

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in beliebiger Mischung und Verteilung enthält.

Die aus diesem Material bestehenden ElektrodenbeSchichtungen weisen aufgeprägte Orientierungen in einer Richtung auf. Sie sind vorzugsweise zur Herstellung einer solchen Oberflächenstrukturausrichtung unter Einhaltung einer einzigen linearen Arbeitsrichtung poliert.

Die Haftung der Beschichtung aus dem Poly-p-xylylen und bzw. oder der substituierten Poly-p-xylylene auf der Elektrodenoberfläche kann durch die Bildung einer Epoxyharzschicht oder einer Silangrundierung zwischen der Elektrodenoberfläche und der Poly-p-xylylenbeschichtung verbessert werden.

Die Beschichtung der Elektrodenoberfläche mit dem Polyp-xylylen oder dessen Substitutionsderivat kann nicht nur durch thermische Zersetzungspolymerisation, sondern auch durch eine WURTZ-FITTIG-Reaktion, FRIEDEL-CRAFTS-Reaktion oder durch HOFMANN-Abbau erfolgen. Im Hinblick darauf, dass im Beschichtungsmaterial höhere Molekulargewichte erreichbar sind, erfolgt die Beschichtung vorzugsweise durch thermische Zersetzungspolymerisation. Diese Polymerisation wird wie folgt durchgeführt:

Zunächst wird p-Xylol und bzw. oder dessen Substitutionsprodukte in Gegenwart von Wasserdampf auf 950 C erhitzt. Anschliessend wird unter Verwendung von Benzol oder Toluol unter Bildung von Di-p-xylylen und bzw. oder dessen Substitutionsprodukten abgeschreckt. Das so erhaltene Dimere wird unter vermindertem Druck auf 600 C erhitzt. Das Dimere wird dabei quantitativ in p-Xylylen oder dessen Substitutionsprodukte umgewandelt. Das so gebildete p-Xylylen und bzw. odex' dessen Substitutionsprodukte werden mit einer Elektrodenoberfläche in Berührung gebracht, die

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auf Raumtemperatur gehalten wird. Auf der Oberfläche wird dadurch eine Polymerenschicht niedergeschlagen. Die gebildete Beschichtung besteht aus Poly-p-xylylen und bzw. oder dessen substituiertem Produkt, wobei diese Beschichtung auch ohne einen Haftvermittler gut auf den Elektrodenoberflächen haftet.

Die Dicke der Poly-p-xylylenbeschichtungen, auch der Beschichtungen aus den substituierten Produkten, ist nicht besonders kritisch, jedoch nimmt mit zunehmender Schichtdicke auch die erforderliche Schwellenspannung zu. In dieser Hinsicht werden Beschichtungsdicken von weniger als insbesondere Beschichtungsdicken im Bereich von

0,1 bis 0,5 yum, bevorzugt.

Als Substitutionsprodukte des Poly-p-xylylens werden vorzugsweise Poly-chlor-p-xylylene eingesetzt, die aus Dichlor-p-xylylen nach dem Verfahren der thermischen Zersetzungspolymerisation erhältlich sind.

Nach .dem zuvor beschriebenen Verfahren der thermischen Zersetzungspolymerisation, bei dem die Polymerisierbarkeit von p-Xylylen oder dessen substituierten Produkten ausgenutzt werden, wird ein Überzug aus Poly-p-xylylen oder dessen substituiertem Produkt erhalten, der einen Schmelzpunkt von etwa 400 ⁰C aufweist und frei von niedermolekularen Nebenprodukten ist. Diese Überzüge sind farblos und durchsichtig und praktisch gasundurchlässig. Die Überzüge weisen eine hervorragende chemische Beständigkeit auf. Siö sind in organischen Lösungsmitteln, insbesondere in Alkoholen, Ketonen, Estern und aromatischen Kohlenwasserstoffen bei Zimmertemperatur unlöslich.

Die mit dem Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionspro- \ dukt beschichtete Elektrodenoberfläche wird nach der Be-

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Schichtung poliert, vorzugsweise mit einer Bürste, mit Papier oder einem Tuch. Für dieses Polieren brauchen keine hohen Drücke aufgewendet zu werden. Es werden bereits ausgezeichnete Ergebnisse erhalten, wenn man zum Polieren Drücke anwendet, die auch zum Polieren der Celluloseharzüberzüge aufgewendet werden. Vorzugsweise wird mehrmals in ein und derselben Arbeitsrichtung unter einem Druck von

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mindestens 1 p/cm poliert. Eine besonders gute Ausrichtung der NP-Flüssigkristallmoleküle wird erreicht, wenn unter Anwendung eines Druckes von 5 bis 100 p/cm poliert wird. Die unter diesen Bedingungen polierten Flüssigkristallelemente weisen ein hervorragendes Kontrastverhältnis auf.

Der Abstand zwischen den Elektrodenoberflächen des so behandelten Elektrodenplattenpaares wird durch einen Abstandhalter festgelegt. Die seitlichen Kantenbereiche der Zelle werden unter Bildung der Zelle durch einen hochmolekularen Klebstoff verschlossen. Dabei dient, wie zuvor beschrieben, der hochmolekulare Klebstoff häufig auch selbst als Abstandhalter. In diese Struktur wird dann das NP-Flüssigkristallmaterial in an sich bekannter Weise eingefüllt. Nach dem Verschliessen der Zelle werden die ausserordentlich leistungsfähigen Flüssigkristallelemente der Erfindung erhalten.

Aufgrund der hohen thermischen Beständigkeit der Elektrodenüberzüge der Erfindung können bei der Herstellung der Flüssigkristallelemente auch hochmolekulare Heisskleber im Herstellungsprozess der Elemente eingesetzt werden. Nach diesem Verfahren lassen sich feste und absolut dichte Verschlüsse zwischen den beiden Elektrodenplatten herstellen. Die Verschlussmasse besteht aus vollständig umgesetztem hochmolekularem Material, das keine nicht oder nicht vollständig umgesetzten Nebenprodukte mit niedrigem Molekulargewicht mehr enthält. Die zuvor beschriebene

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qualitätsverschlechternde Einwirkung solcher niedermolekularen Nebenprodukte auf den Flüssigkristall kann daher in den Fliissigkristallelementen der Erfindung nicht auftreten. Die aus Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsprodukten bestehenden Überzüge zeigen auch bei Erwärmungen auf 200 C keine Zersetzungserscheinungen und keine Erweichung. Die durch das Polieren aufgeprägte Oberflächenstruktur der Beschichtung geht also auch bei Erwärmungen der Elektrodenplatten auf 200 ⁰C nicht, auch nicht teilweise, verloren. Die überzüge aus Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsderivaten weisen ausserdem eine hervorragende Beständigkeit gegenüber Chemikalien auf. Daher können bei den Verfahrensstufen zur Verbindung der beiden Elektrodenplatten die Art und die Menge der Lösungsmittel für den Auftrag des hochmolekularen Heisskiebers frei und ohne Rücksicht auf die Elektrodenüberzüge gewählt werden. Unter dem Begriff "Heisskleber" bzw. "hochmolekularer Klebstoff , der bei hohen Temperaturen aushärtbar ist" werden im Rahmen dieser Beschreibung Klebstoffe und Klebstoffsysteme verstanden, zu deren Aushärtung Temperaturen von über etwa 150 C erforderlich sind.

In der Tabelle I sind Daten für die Schwellenspannung und die Sättigungsspannung verschiedener Flüssigkristallelemente wiedergegeben, und zwar für Flüssigkristallelemente, deren Elektrodenoberflächen mit Poly-p-xylylen gemäss der Erfindung beschichtet sind und für Vergleichselemente, deren Elektrodenoberflächen mit fünf verschiedenen Celluloseharzen und mit Acrylharz, Melaminharz, Epoxyharz oder Phenolharz beschichtet sind. In jeder der Flüssigkristallelemente ist die Dicke des Elektrodenüberzuges etwa 1 ,um. Der NP-Flüssigkristall besteht aus 27 Gew.-% p-Methoxybenzylidenp'-n-butylanilin, 27 Gew.-% p-Äthoxybenzyliden-p'-nbutylanilin, 26 Gew.-% p-Äthoxybenzyliden-p'-n-heptylanilin, 10 Gew.-% p-Cyanobenzylidenanilin und 10 Gew.-% p-Cyano-

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phenyl-p'-n-octyloxybenzoat. Der Abstand zwischen den Elektrodenoberflächen ist auf 7 + 1,5 ,van eingestellt. Beim Polieren der Elektrodenoberflächen wird im Fall der Überzüge aus den Celluloseharzen und aus dem Poly-pxylylen ein Druck von 10 p/cm und für alle übrigen Harzbeschichtungen ein Druck von 30 kp/cm aufgewendet. Zur Untersuchung der Abweichungen der Schwellenspannung und der Sättigungsspannung von. Element zu Element innerhalb einer Serienfertigung werden von jedem Element Partien von jeweils 100 Stück hergestellt. In der Tabelle I ist die gemessene Streubreite der Spannungen graphisch durch die Länge der Doppelpfeile wiedergegeben.

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Tabelle I

Harz

Spannungsverteilung

Schwellenspannung ( oben)

S ättigungs spannung (unten)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 (V)

I I 1 I I I J I I j

Poly-p-xylylen

Nitrocellulose (HIG 40 von Asahi Kasei)

Acetylcellulose (LT-105 von Dai CeI)

Celluloseacetatbutyrat (EAB-171-2 von Eastman Kodak)

Celluloseacetatpropionat (ASP von Eastman Kodak)

Methylcellulose (65SH-4000 von Shinetsu Chemie al)

<r

Acrylharz (RE-377 von Mitsubishi Rayon)

Melaminharz (Delicon Nr. 500 von Dainippon Toryo)

Epoxyharz (AER Nr. 664 von Asahi Kasei)

Phenolharz (Beckosol Dainippon Ink)

\ ι ι

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 (V)

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Die in der Tabelle I angegebenen Spannungen sind die Effektivwerte.

Die Daten der Tabelle I zeigen, dass die Flüssigkristallelemente mit Elektrodenoberflächen, die erfindungsgemäss mit Poly-p-xylylen beschichtet sind, Schwellenspannungen und Sättigungsspannungen aufweisen, die wesentlich niedriger als die Vergleichswerte für die Flüssigkristallelemente mit Acrylharz-, Melaminharz-, Epoxyharz- oder Phenolharzbeschichtungen sind. Die Spannungen des Elementes der Erfindung sind vergleichbar mit den entsprechenden Spannungen für Flüssigkristallelemente mit Celluloseharz-Elektrodenüberzügen. Die Daten der Tabelle I zeigen weiterhin, dass Flüssigkristallelemente der Erfindung gegenüber den meisten mit Celluloseharzbeschxchtungen versehenen Flüssigkristallelementen eine deutlich engere Streuung der Spannungswerte aufweisen.

Die in der Tabelle I angegebene Schwellenspannung ist die Spannung, bei der die optische Transmission der Zelle um 10 % relativ zur Transmission der Zelle in Abwesenheit eines elektrischen Feldes verändert ist. Als Sättigungsspannung wird die Spannung bezeichnet, bei der die Transmission um 90 % relativ zur Transmission in Abwesenheit einer äusseren Spannung verändert ist.

Die Gleichmässigkeit des elektrooptischen Verhaltens der in Tabelle I beschriebenen Strukturen wird durch Augenschein geprüft. Die Flüssigkristallelemente mit Poly-pxylylenbeschichtungen auf den Elektrodenoberflächen zeigen ein wesentlich einheitlicheres elektrooptisches Ansprechverhalten als die übrigen Vergleichselemente. Innerhalb ein und desselben Prüflings sind für die Elemente der Erfindung keine Abweichungen der Betriebsspannung nachweisbar.

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Diese Abweichungen liegen für die unter Verwendung von Cellulos eharzbeschichtungen hergestellten Flüssigkristallelemente im Bereich von bis zu 1 %.

Gleiche Werte und Ergebnisse werden für Flüssigkristallelemente erhalten, die mit Überzügen aus Substitutionsprodukten von Poly-p-xylylen statt unter Verwendung von Überzügen aus reinem Poly-p-xylylen hergestellt sind.

In der Tabelle II sind Daten der Variationsbreite des maximalen Kontrastverhältnisses zusammengestellt. Als maximales Kontrastverhältnis ist dabei das Verhältnis der Transmission im sichtbaren Bereich in Abwesenheit einer äusseren elektrischen Spannung zur Transmission im selben Bereich bei angelegter Sättigungsspannung. Die Poly-pxylylenbeschichtung der Elektrodenoberfläche wird unter

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Aufwendung von Drücken von 1 p/cm bis 1 kp/cm poliert.

Unter der gleichen Druckeinwirkung werden die Nitrocellulosebeschichtuηgen poliert, während für die Acrylharz-, Melaminharz-, Epoxyharz- oder Phenolharzbeschichtungen Polierdrücke

im Bereich von 10 bis 50 kp/cm aufgewendet werden. Die Dicke der Elektrodenüberzüge, das NP-Flüssigkristallmaterial und der Abstand der Elektrodenoberflächen voneinander sind die gleichen wie bei den Flüssigkristallelementen, die für die Messungen der Tabelle I verwendet werden.

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Tabelle II

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Maximales Kontrastverhältnis

O 10 20 30 40 50 60 70 80 90

1 I j ι I 1 ι I 1 I ι

Poly-p-xylylen

Nitrocellulose Acrylharz

Melaminharz Epoxyharz

phenolharz

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 lÖo

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Die Daten der Tabelle II zeigen, dass Flüssigkristallelemente mit einer Beschichtung der Elektrodenoberflächen mit Polyp-xylylen wie auch Flüssigkristallelemente mit NitrocellulosebeSchichtungen sehr -hohe maximale Kontrastverhältnisse aufweisen. Es werden stets Kontrastverhältnisse erhalten, die über 35 : 1 liegen. Insbesondere werden Kontrastverhältnisse im Bereich von 50 : 1 bis 100 : 1 erhalten,

2 wenn unter einer Druckeinwirkung von 5 bis 100 p/cm poliert wird. Gleiche Ergebnisse werden erhalten, wenn das Überzugsmaterial statt aus Poly-p-xylylen aus substituierten PoIyp-xylylenderivaten besteht.

Durch die zum Polieren für die Beschichtungen der Erfindung erforderlichen nur geringen Drücke wird die Durchführung der Polierung wesentlich erleichtert. Die Streubreite der elektrooptischen Kenndaten innerhalb einer Fertigungspartie kann bei Massenfertigung der Elemente der Erfindung wesentlich verringert werden. Dadurch ist die Möglichkeit eröffnet, Flüssigkristallelemente auf Torsionseffektbasis in grossen Stückzahlen zu niedrigen Kosten herzustellen. Die nach dem Stand der Technik auftretenden Fertigungsschwierigkeiten, die zu hohen Kosten in Verbindung mit ungünstigen Kenndaten oder ungünstigen Fertigungscharakteristiken führen, können bei der Herstellung der Elemente der Erfindung vermieden werden.

Das Poly-p-xylylen und dessen Substitutionsprodukte weisen aufgrund eines hohen Kristallinitätsgrades starke intermolekulare Kohäsionskräfte auf. Aus diesem Grund sind die Adhäsionskräfte zu einer Elektrodenoberfläche nicht sehr hoch. In einigen Fällen können die Adhäsionskräfte so niedrig sein, dass eine ausreichende Haftung der Schicht auf der Elektrodenplatte nicht mehr erhalten werden kann. Es kann

also nicht gesagt werden, dass in Flüssigkristallelementen,.

deren Elektrodenoberflächen mit Poly-p-xylylen oder dessen

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Substitutionsprodukten überzogen sind, stets und immer eine ausreichende Bindung zwischen der Beschichtung und der Elektrodenoberfläche ohne Hilfsmittel erhältlich ist. Bei ohne Hilfsmittel hergestellten BeSchichtungen von PoIyp-xylylen oder dessen Substitutionsprodukt auf Elektrodenoberflächen kann nach längerer Einsatzdauer oder bei plötzlichen Umgebungstemperaturschwankungen ein Abschälen der Beschichtungen auftreten. Dabei können sich in der Zelle Luftbläschen bilden, die zu Funktionsstörungen führen können.

Diese unerwünschten Erscheinungen werden im Rahmen der Erfindung vorzugsweise durch eine Epoxyharzschicht oder durch eine Schicht eines Silanhaftvermittlers zwischen der Poly-p-xylylenschicht oder der Schicht aus dessen Substitutionsprodukt und der Elektrodenoberfläche vermieden. Das als Zwischenschichtmaterial verwendete Epoxyharz bildet starke WasserStoffbindungen zu den Wassermolekülen aus, die auf der Oberfläche der zu verbindenden Gegenstände adsorbiert sind. Das Epoxyharz weist weiterhin starke inter-heteromolekulare Kohäsionsenergien zu den zu verbindenden Gegenständen auf. Das Epoxyharz bes-itzt daher eine hohe Adhäsionskraft. Es weist ausserdem einen hohen Erweichungspunkt und eine hervorragende Lösungsmittelbeständigkeit auf. Eine aus diesem Material hergestellte Zwischenschicht zwischen der Elektrodenoberfläche und einer überzugsbeschichtung aus Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsprodukten verstärkt die Stabilität solcher Beschichtungen ganz wesentlich.

Aus fertigungstechnischen Gründen wird ein bei hohen Temperaturen aushärtbares Epoxyharz als Zwischenschichtmaterial bevorzugt, das auch in der zuvor beschriebenen Weise zum Abdichten und Verschliessen der Zelle bevorzugt wird.

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Bei Verwendung von Glasscheiben als Elektrodensubstrat kann das Vorhandensein oder eine Anreicherung der Natriumkomponente auf der Glasoberfläche die Haftfestigkeit zwischen der Glasoberfläche und der Beschichtung aus dem Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsprodukt vermindern. Die Haftfestigkeit zwischen diesen beiden Komponenten kann wesentlich dadurch verbessert werden, dass man zwischen der Glasoberfläche und der Poly-p-xylylenbeschichtung oder der aus dessen Substitutionsprodukt hergestellten Beschichtung einen Silanhaftvermittler einfügt. Solche als Haftvermittler verwendeten Silane weisen eine ausreichend hohe inter-heteromolekulare Kohäsionsenergie auch zur Natriumkomponente auf der Glasoberfläche auf, so dass die Haftfestigkeit der Schicht auf der Glasoberfläche auch unter Wärmeeinwirkung oder unter Einwirkung eines organischen Lösungsmittels nicht verloren geht. Die Stabilität der aus Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsprodukten bestehenden Beschichtung auf einer Schicht eines solchen Haftvermittlers ist deutlich verbessert.

Nach Lösen des Epoxyharzklebstoffs in einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösen des Silanklebers in einer schwach sauren wässrigen alkoholischen Lösung wird der Klebstoff auf die Elektrodenoberfläche aufgetragen. Der Auftrag erfolgt durch Aufsprühen, Tauchen, Bürsten oder durch Aufwalzen. Die aufgetragene Schicht wird getrocknet und durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet. Im Hinblick darauf, dass diese Haftvermittlerschichten noch mit einer Schicht des Poly-p-xylylens oder dessen Substitutionsprodukten überzogen werden, sind diese Zwischenschichten der Haftvermittler möglichst dünn zu halten. Sie·sind vorzugsweise nicht dicker als 1,0 ,um und liegen insbesondere im Dicken-

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bereich von etwa 0,1 bis 0,5 ,um.

Auf den so hergestellten Haftvermittlerüberzug aus dem Epoxyharz oder dem Silan wird die Beschichtung aus dem PoIyp-xylylen oder dessen Substitutionsprodukt hergestellt. Wie oben beschrieben, wird zur Herstellung dieser Beschichtung das Verfahren der thermischen Zersetzungspolymerisation bevorzugt.

Anhand zahlreicher Vergleichsversuche kann gezeigt werden, dass im Rahmen der Erfindung Epoxyharze und Silane für die haftvermittelnde Zwischenschicht der Elemente der Erfindung mit Abstand die besten Ergebnisse liefern. Bei Verwendung beispielsweise zu gleichen Zwecken anerkannt gut wirksamen Materials, beispielsweise bei Verwendung von Polyurethanen, Acrylharzen oder Phenolharzen, wird die Haftung des Überzuges aus Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsprodukt bei weitem nicht so signifikant verbessert wie bei der Verwendung eines Epoxyharzes oder eines Silans als Haftvermittler.

In der Tabelle III sind Daten zur Haftfestigkeit einer Beschichtung aus Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsprodukten auf einer Elektrodenoberfläche zusammengestellt. Die Ergebnisse werden mit Flüssigkristallelementen erhalten, die durch Auftrag eines Epoxyharzes oder eines Silans als Haftvermittler auf die Elektrodenoberfläche und anschliessende Beschichtung dieser Grundierung mit Poly-p-xylylen auf dieser Zwischenschicht hergestellt werden. Die Flüssig- * kristall-Vergleichselemente werden in gleicher Weise, jedoch unter Verwendung eines Acrylharzes, eines Urethanharzes oder eines Phenolharzes als haftvermittelnde Zwischenschicht hergestellt. Die Prüflinge werden nach folgendem Verfahren erhalten:

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Das Epoxyharz (AER 669 von Asahi Kasei) wird in Form einer 1,1 Gew.-% Harz enthaltenden Butylcellosolvelösung eingesetzt. Der Silanhaftvermittler (A-172 von Union Carbide Corporation) wird in Form einer Lösung eingesetzt, die aus 5 Gew.-% des Silans als Haftvermittler, 5 Gew.-% einer wässrigen Essigsäurelösung mit einem pH von 4,5 und 90 Gew.-% Äthanol besteht. Als Substrat dient eine quadratische Hartglasscheibe' mit 5 cm Kantenlänge. Auf diesem Substrat wird durch Aufdampfen im Vakuum eine durchsichtige In₂O»-Elektrode hergestellt. Der spezifische elektrische Oberflächenwider-

2 stand dieser Struktur beträgt 1 kOhm*cm . Das Material der Zwischenschicht wird auf die Elektrodenoberfläche dieser Elektrodenplatte durch Bürsten aufgetragen. Nach Trocknen der Beschichtung wird das Epoxyharz 30 min lang bei 200 °C ausgehärtet, und wird das Silan 1 h lang bei 200 C gehärtet. Die erhaltene Beschichtung hat eine Schichtdicke von 1,0 yum. Das bereits im Zusammenhang mit der Tabelle I beschriebene Acrylharz wird in einer Konzentration von 1,0 Gew.-% Harz in Xylol gelöst verwendet. Das Urethanharz (V-Chroma von Dainippon Toryo) wird in Form einer 1,0 Gew.-% Harz enthaltenden Methylisobutylketonlösung eingesetzt. Das auch im Zusammenhang mit der Tabelle I beschriebene Phenolharz wird ebenfalls in Form einer 1,0 Gew.-% Harz enthaltenden Lösung eingesetzt, und zwar in Form einer Acetonlösung. Die Dicke der Zwischenschicht oder Grundierungsschicht betragt in allen Fällen etwa 1,0 /um. Die zuletzt genannten drei Harzlösungen werden ebenfalls durch Bürsten oder Pinseln aufgetragen, getrocknet und anschliessend 30 min lang bei 150 C ausgehärtet.

Auf die so hergestellten Grundierungen wird durch die beschriebene thermische Zersetzungspolymerisation von Di-pxylylen eine Poly-p-xylylenschicht in einer Dicke von 0,5 ,um aufgetragen. Zum Vergleich wird eine ebenfalls 0,5 /um dicke Poly-p-xylylenschicht ohne Verwendung einer Grundierung

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direkt auf die Elektrodenoberfläche aufgebracht.

Die Haftfestigkeit wird in üblicher Weise nach dem Kreuzschnittverfahren geprüft. Mit einem scharfen Messer wird die Beschichtung mit einer Schar senkrecht aufeinander stehender Schnittlinien versehen, die jeweils innerhalb einer Schar einen Abstand von 2 mm voneinander haben. Auf das so gebildete Feld von Quadraten mit einer Kantenlänge von 2 mm wird ein Cellophanklebband fest aufgedrückt. Nach dem Ankleben wird das Cellophanband ruckartig abgerissen. Schlecht haftende Beschichtungen werden dabei mit dem Klebband abgerissen. Werden alle geschnittenen Quadrate der Beschichtung beim Abreissen des Klebbandes mitgerissen, so wird eine Abschälung von 100 % erhalten. Wird keines der Beschichtungsquadrate von der Elektrodenoberfläche beim Abreissen des Klebbandes mit abgerissen, so beträgt der Abschälungsgrad 0 %. Die Ergebnisse dieser KreuzSchnittprüfung der Haftfestigkeit sind in der Tabelle III zusammengestellt.

Tabelle III

Material der Abschälgrad

Zwischenschicht (%)

Epoxyharz 0

Silanhaftvermittler 0

Acrylharz 85

Urethanharz 80

Phenolharz 80

ohne Zwischenschicht 100

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Die Daten der Tabelle III zeigen, dass bei Verwendung eines Epoxyharzes oder eines Silans als Haftvermittler in Form einer Grundierung oder Zwischenschicht zwischen der Elektrodenoberfläche und der Überzugsschicht aus Poly-p-xylylen die Haftung dieser Schicht auf der Elektrodenoberfläche eindrucksvoll verbessert wird. Ein Abschälen der Beschichtung aus Poly-p-xylylen von der Elektrodenoberfläche unter dem Einfluss starker TemperaturSchwankungen oder beim Polieren kann durch die Zwischenschicht aus dem Epoxyharz oder dem Silanhaftvermittler vollständig vermieden werden. Die mit Poly-p-xylylenbeschichtungen versehenen Elektrodenstrukturen weisen eine wesentlich verbesserte Stabilität auf.

In der zuvor unter Bezug auf die Tabelle III beschriebenen Weise werden Prüflinge mit einer Zwischenschicht hergestellt, deren Schichtdicke 1,0 ,um beträgt. Als Zwischenschichtmaterial werden ein Epoxyharz, ein Silanhaftvermittler, ein Acrylharz, ein Urethanharz oder ein Phenolhärz verwendet. Die Zwischenschicht wird in einer Dicke von 0,5 ,um mit einem Polychlor-p-xylylen beschichtet. Die Beschichtung wird durch thermische Zersetzungspolymerisation von Dichlor-p-xylylen durchgeführt. Die erhaltenen Prüflinge werden in der zuvor beschriebenen Weise auf die Haftfestigkeit der Überzüge auf dem Substrat untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle IV zusammengestellt. Zum Vergleich wird eine 0,5 /um dicke Poly-chlor-p-xylylenbeschichtung direkt auf der Elektrodenoberfläche hergestellt, ohne dass zwischen der Elektrodenoberfläche und , der Poly-chlor-p-xylylenbeschichtung eine Zwischenschicht liegt.

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Tabelle IV

Material der Zwischenschicht Abschälgrad

Epoxyharz 0

Silanhaftvermittler 0

Acrylharz 80

Urethanharz 70

Phenolharz 80

ohne Zwischenschicht 100

Die in der Tabelle IV zusammengestellten Daten entsprechen, den in der Tabelle III wiedergegebenen Daten. Analog zur Tabelle III kann den in Tabelle IV gezeigten Daten entnommen werden, dass durch eine Zwischenschicht aus einem Epoxyharz oder einem Silan die Haftfestigkeit einer PoIychlor-p-xylyl en schicht auf der Elektrodenoberfläche wesentlich verbessert wird. Auch die Gesamtstabilität der Beschichtung wird deutlich verbessert.

Die Oberfläche der Beschichtung aus dem Poly-p-xylylen oder aus dessen Substitutionsprodukt, die auf der Zwischenschicht aus dem Epoxyharz oder einem Silanhaftvermittler gebildet ist, wird mehrmals in einer bestimmten Richtung poliert, und zwar vorzugsweise unter Verwendung einer Bürste, eines Papiers oder eines Tuches. Auch andere geeignete Mittel können zum Polieren verwendet werden, solange sie eine ausgerichtete Oberflächenstruktur auf der Beschichtungsoberfläche zu erzeugen vermögen. Das Polieren erfolgt unter einer Druckeinwirkung von min-

2

destens 1 p/cm . Bei Polierdrücken von kleiner als 1 p/cm

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wird keine ausreichende Orientierungsqualität auf der Oberfläche erhalten. Besonders gute Ausrichtungen der Flüssigkristallmoleküle werden bei Polierdrücken im Be-

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reiche von 5 bis 100 p/cm erzielt. Bei Anwendung von Drücken in diesem Bereich zum Polieren werden Flüssigkristallelemente erhalten, deren maximales Kontrastverhältnis im Bereich von 50 : 1 bis 100 : 1 liegt.

Der Abstand zwischen den so behandelten und hergestellten Elektrodenplatten wird mittels eines Abstandhalters konstant gehalten. Die so gebildete Zelle wird mit dem NP-Flüssigkristallmaterial gefüllt. In dem so hergestellten Flüssigkristallelement der Erfindung ist die Haftung' der PoIyp-xylylenbeschichtung auf der Elektrodenoberfläche wesentlich verbessert. Diese Elektrodenstrukturen zeigen daher selbst nach langer Betriebsdauer und bei abrupten Umgebungstemperaturschwankungen eine ausgezeichnete auch langfristige Stabilität.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Auf eine quadratische Hartglasscheibe mit einer Kantenlänge von 5 cm wird im Vakuum In₃O₃ niedergeschlagen. Der spezifische elektrische Oberflächenwiderstand der so herge-

2 stellten durchsichtigen Elektrodenplatte beträgt 100 Ohm«cm Die optische Transmission der Elektrodenplatte beträgt 85 %. Die Oberfläche der Elektrode auf dieser Platte wird bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck mit p-Xylylen in Berührung gebracht, das durch thermische Zersetzung von Di-p-xylylen erhalten wird. Dabei wird auf dar Elektrodenoberfläche eine Beschichtung aus Poly-p-xylylen gebildet. Die Dicke dieser Beschichtung beträgt etwa 0,5 /um. Inder

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beschriebenen Weise werden 5 Elektrodenplattenpaare mit Poly-p-xylylenbeschichtungen hergestellt. Jede der Beschichtungsoberflachen wird dreimal in einer bestimmten

2 Richtung unter Aufwendung eines Druckes von 10 p/cm poliert. Aus den so polierten Elektrodenplatten werden 5 Flüssigkristallelemente hergestellt. Zur Verbindung der beiden Elektrodenplatten eines Elementes dient ein Epoxid- harz-Heisskleber, wie er auch in Verbindung mit der Tabelle I beschrieben ist. Der die Verbindung zwischen den Elektrodenplatten bewirkende Klebstoff dient gleichzeitig als Abstandshalter. Der Klebstoff wird durch Siebdruck auf die Elektrodenoberfläche aufgebracht. Der Klebstoff wird 30 min lang bei 200 ⁰C ausgehärtet. Als NP-Flüssigkristallmaterial dient eine Zusammensetzung aus 27 Gew.-% p-Methoxybenzyliden-p'-n-butylanilin, 27 Gew.-% p-Äthoxybenzylidenp'-n-butylanilin, 26 Gew.-% p-Äthoxybenzyliden-p'-heptylanilin, 10 Gew.-% p-Cyanobenzylidenanilin und 10 Gew.-% p-Cyanophenyl-p'-n-octyloxybenzoat. In jeder der fünf hergestellten Elemente beträgt der Abstand zwischen den Elektrodenoberflächen 7 + 1,5 /Um.

Die so hergestellten fünf Flüssigkristallelemente zeigen ein vollständig gleiches elektrooptisches Verhalten über die gesamte Fläche der Vorrichtung. Die Schwellenspannung beträgt 5,5 V~~ und die Sättigungsspannung 8,0 V _ff. Alle so hergestellten Flüssigkristallelemente weisen ein maximales Kontrastverhältnis von über 50 : 1 auf.

Beispiel 2

Auf eine quadratische Hartglasscheibe mit einer Kantenlänge von 5 cm wird im Vakuum eine In₂O--Elektrode niedergeschlagen. Der spezifische elektrische Oberflächenwiderstand der

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Schicht beträgt 100 Ohm . cm . Die optische Transmission

. der so hergestellten durchsichtigen Elektrodenplatte beträgt

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85 %. Die Elektrodenoberfläche wird dann bei 90 ⁰C unter vermindertem Druck mit Chlor-p-xylylen in Berührung gebracht, das durch thermische Zersetzung von Di-chlor-dip-xylylen erhalten wird. Dabei wird eine Beschichtung aus Polychlor-p-xylylen auf der Elektrodenoberfläche erhalten. Die Dicke der so hergestellten Beschichtung beträgt 0,5 ,um. Es werden fünf Paare von Elektrodenplatten mit einer Beschichtung aus Polychlor-p-xylylen in dieser Weise hergestellt. Jede der so erhaltenen Beschichtungsoberflachen wird dreimal in ein und derselben Richtung unter Anwendung eines Druckes von 10 p/cm poliert. Aus den Elektrodenplatten werden anschliessend fünf Flüssigkristallelemente hergestellt. Als Verbindungs- und Abdichtungsmittel dient ein bei hohen Temperaturen aushärtbares Epoxyharz, wie es auch für die Herstellung der im Zusammenhang mit der Tabelle I beschriebenen Elemente verwendet wird. Das Material dient nicht nur zur Verbindung und Abdichtung der Zelle, sondern gleichzeitig als Abstandshalter. Es wird auf die Elektrodenoberfläche durch Siebdruck aufgebracht. Der Klebstoff wird 30 min lang bei 200 ⁰C ausgehärtet. Der Abstand zwischen den Elektrodenoberflächen und das NP-Flüssigkristallmaterial sind die gleichen wie im Beispiel 1 beschrieben.

Jedes der so hergestellten Elemente weist ein vollkommen gleichmässiges und gleiches elektrooptisches Verhalten über die gesamte Oberfläche der Vorrichtung auf. In jedem der fünf Elemente beträgt die Schwellenspannung 5,5 V _ff und die Sattigungsspannung 8,2 V _ff. Das maximale Kontrastverhältnis ist in jeder der Zellen grosser als 50 : 1.

Beispiel 3

Auf eine quadratische Hartglasscheibe mit einer Kantenlänge

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von 5 cm wird im Vakuum In„0_ unter Bildung einer durchsichtigen Elektrode mit einem spezifischen elektrischen

2 Oberflächenwiderstand von 100 Ohm · cm aufgedampft. Die so erhaltene durchsichtige Elektrodenplatte hat eine Transmission im sichtbaren Bereich von 80 bis 85 %. Eine Butylcellosolvelösung mit 0_#3 Gew.—% Epoxyharz der zuvor beschriebenen Art wird auf die Elektrodenoberfläche der so hergestellten Elektrodenplatte aufgepinselt. Nach dem Trocknen wird die Beschichtung 20 min lang bei 200 ⁰C ausgehärtet. Die Dicke der erhaltenen Epoxyharzbeschichtung beträgt etwa 0,3 /um. Der Epoxyhar zu ber zug wird bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck mit einem p-Xylylen in Berührung gebracht, das durch thermische Zersetzung von Di-p-xylylen erhalten wird. Dabei wird ein Überzug aus Poly-p-xylylen auf der Epoxyharzbeschichtung erhalten. Die Dicke der so hergestellten Beschichtung beträgt etwa 0,1 /Um. 10 Elektrodenplattenpaare werden in dieser Weise hergestellt. Jede der so hergestellten Beschichtungsoberflächen wird dreimal in ein und derselben bestimmten Richtung unter Einwirkung eines Druckes von 10 p/cm poliert. Aus den hergestellten Platten v/erden 10 Flüssigkristallelemente zusammengesetzt. Als Verbindungs- und Dichtungsmittel wird ein ähnliches, jedoch nicht genau dasselbe Epoxyharz verwendet, das auch zur Herstellung der Zwischenschicht eingesetzt wird. Der Klebstoff dient gleichzeitig als Abstandhalter. Der Auftrag des Epoxyharzes erfolgt nach dem Siebdruckverfahren. Das so aufgetragene Verschlussmittel wird 30 min lang bei 200 C ausgehärtet. Die erhaltene optische Zelle wird mit demselben Flüssigkristallmaterial gefüllt, das auch in Beispiel 1 verwendet wird. Der Abstand zwischen den Elektrodenoberflächen wird auf 7+1,5 /um eingestellt. Jedes der so hergestellten Flüssigkristallelemente weist über die gesamte Oberfläche ein homogenes und gleichmässiges elektrooptisches Verhalten auf. In jedem dieser Flüssigkristallelemente beträgt

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• die Schwellenspannung 4,5 -V _ff und die Sättigungsspannung 6,8 V --. Jedes dieser Elemente hat ein maximales Kontras tverhältnis von über 50 : 1.

Beispiel 4

Eine quadratische Hartglasscheibe mit einer Kantenlänge von 5 cm wird im Vakuum mit In₃O₃ beschichtet. Die auf diese Weise erhaltene durchsichtige Dünnschichtelektrode hat einen spezifischen elektrischen Oberflächenwiderstand von 100 Ohm · cm. Die so hergestellte durchsichtige Elektrodenplatte weist eine optische Transmission von 80 bis 85 % auf. Ein Gemisch aus 3 Gew.-% Silanhaftvermittler, 3 Gew.-% einer wässrigen Essigsäurelösung mit einem pH von 4,5 und 94 Gew.-% Äthanol wird mit Hilfe einer Bürste auf die Elektrodenoberfläche der so erhaltenen Elektrodenplatte aufgetragen. Die erhaltene Beschichtung wird 1 h lang bei 200 ⁰C getrocknet. Dann wird die erhaltene Struktur zunächst gründlich mit 90 C warmen Wasser gewaschen und schliesslich mit Äthanol nachgewaschen. Auf diese Weise wird der nicht umgesetzte Silanhaftvermittler entfernt. Die schliesslich erhaltene Silanhaftvermittlerbeschic.htung hat eine Schichtdicke von 0,5 /um. Sie wird bei Zimmertemperatur unter vermindertem Druck mit einem p-Xylylen in Verbindung gebracht, das durch thermische Zersetzung von Di-p-xylylen erhalten wird. Auf diese Weise wird auf dem Silanhaftvermittlerüberzug eine Beschichtung aus Poly-p-xylylen erhalten. Die Dicke dieser Poly-p-xylylenbeschichtung ist etwa 0,1 ,um. Die Oberflächen der so erhaltenen 10 beschichteten Elektrodenplattenpaare werden dreimal unter Einhaltung einer bestimmten Richtung und unter Anwendung eines Druckes von 10 p/cm poliert. Die Flüssigkristallelemente werden dann in der im Beispiel 3 beschriebenen Weise hergestellt. Das NP-Flüssigkristallmaterial und der Abstand der beiden Elektrodenoberflächen einer Zelle von-

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einander sind die gleichen wie im Beispiel 1.

Jedes der so hergestellten 10 Flüssigkristallelemente weist über die gesamte Oberfläche der Struktur ein gleichmässiges elektrooptisches Verhalten auf. Die Schwellenspannung der Elemente beträgt 6,6 V ~~ und die Sättigungsspannung 4,4 V Das maximale Kontrastverhältnis ist in jedem der erhaltenen Elemente grosser als 50 : 1.

Beispiel 5

In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise werden unter Einfügung einer Silanhaftvermittlerschicht in der im Beispiel 4 beschriebenen Weise mit einer Dicke von 0,5 /Um durchsichtige Elektrodenplatten hergestellt. Die Silangrundierung wird bei 90 ⁰C unter vermindertem Druck mit Chlor-p-xylylen in Berührung gebracht, das durch thermische Zersetzung von Di-chlor-p-xylylen erhalten wird. Dabei wird in einer Schichtdicke von 0,1 /Um ein Überzug aus Poly-chlor-p-xylylen erhalten. In gleicher Weise werden insgesamt 10 Paare von Elektrodenplatten erhalten. In der im Beispiel 3 beschriebenen Weise werden aus diesen Elektrodenplatten 10 gleiche Flüssigkristallelemente hergestellt. Die Zellen werden mit dem im Beispiel 1 beschriebenen NP-Flüssigkristallmaterial gefüllt, wobei auch der Abstand der in den Zellen einanderfgegenüberl legenden Elektrodenoberflächen der gleiche wie im Beispiel 1 ist.

Jedes der so hergestellten 10 Flüssigkristallelemente weist über die gesamte Oberfläche der Struktur ein homogenes elektrooptisches Verhalten auf. Die Schwellenspannung liegt in jedem der Elemente bei 4,5 V _f~ und die Sättigungsspannung bei 6,7 ^v _eff Jede der so hergestellten Strukturen hat ein maximales Kontrastverhältnis von grosser als 50 : 1

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Claims

Patentansprüche

l.^Unter Ausnutzung des Torsionseffektes betreibbares Flüssigkristallelement mit einer optischen Zelle aus einem Paar einander gegenüberliegender Elektrodenplatten und zwischen diesen einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, dadurch gekennzeichnet , dass die mit dem Flüssigkristall in Berührung stehenden, einander gegenüberliegenden Elektrodenoberflächen mit Poly-p-xylylen und bzw. oder dessen Substitutionsderivaten beschichtet sind und dass die Oberfläche dieser Beschichtung eine bestimmte Orientierung aufweist.
2. Flüssigkristallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet , dass der Überzug aus Poly-p-xylylen und bzw. oder einem seiner Substitutionsprodukte aus einer Polymerenschicht besteht, die auf der Elektrodenoberfläche durch thermische Zersetzungspolymerisation von Di-p-xylylen und bzw. oder dessen Substitutionsprodukten gebildet wird.
3. Flüssigkristallelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Beschichtung aus dem Poly-p-xylylen und bzw. oder seinem Substitutionsprodukt nicht grosser als

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1 ,um ist.
4. Flüssxgkristallelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein hochmolekularer Klebstoff, der bei Temperaturen von über etwa 150 C aushärtbar ist, nicht nur als Verschluss- und Abdichtmittel für die optische Zelle, sondern auch als Abstandhalter zwischen den beiden die Zelle bildenden Elektrodenplatten dient.
5. Flüssxgkristallelement des Torsionseffekttyps mit

einer aus einem Paar einander gegenüberliegender Elektrodenplatten und einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie zwischen diesen beiden Elektrodenplatten gebildeten optischen Zelle, dadurch gekennzeichnet , dass die einander gegenüberliegenden und zugekehrten Elektrodenoberflachen der Elektrodenplatten mit zwei Schichten überzogen sind, von denen die untere aus einem Epoxyharz oder einem Silanhaftvermittler und die obere aus Poly-p-xylylen und bzw. oder einem seiner Substitutionsprodukte besteht und die Oberfläche der oberen, aussen liegenden Beschichtung aus Poly-p-xylylen und bzw. oder einem seiner Substitutionsprodukte eine in einer bestimmten ' Richtung ausgebildete Oberflächenstruktur aufweist.
6. Flüssxgkristallelement nach Anspruch 5, gekenn-

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zeichnet durch eine Schichtdicke des Epoxyharz- oder Silanhaftvermxttleruberzuges von nicht grosser als 1 /um.
7. Flüssigkristallelement nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen nicht nur als Verbindungs- und Abdichtmittel für die optische Zelle, sondern auch als Abstandshalter verwendeten hochmolekularen Klebstoff, der bei einer Temperatur von über etwa 150 ⁰C aushärtbar ist.

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