DE2455000B2

DE2455000B2 - Fluessigkristallelement mit einer die fluessigkristallmolekuele orientierenden beschichtung der elektrodenoberflaechen

Info

Publication number: DE2455000B2
Application number: DE19742455000
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kamakura; Furuta Shigetaro Fujisawa; Matsushita Keizo; Nakamura Kenji; Kamakura; Kanagawa Totani (Japan)
Original assignee: Dai Nippon Toryo KJC., Osaka (Japan)
Priority date: 1974-06-29
Filing date: 1974-11-20
Publication date: 1977-06-02
Also published as: GB1461359A; US3961843A; FR2276602A1; NL7414843A; CA1100615A; DE2455000A1; CH590489A5; DE2455000C3; FR2276602B1

Description

s,'P-Flüssigkristallmoleküle in Richtung des elektrischen Feldes geneigt Bei einer über einer bestimmten ichwellenspannung liegenden Spannung werden die M P-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 ausgesetzt 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 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 Flüssigkristallmolekülachsen parallel zur Elektrodenoberfläche erzielt. Dadurch liegt auch im gesamttn Flüssigkristall eine unzureichende und inhomogene Ausrichtung der langer 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 Zelle von über 1 cm² zeigen kein einheitliches elektrooptisches Verhalten im gesamten Flüssigkristall mehr.

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

4) Es ist schwer, ein gutes Kontrastvefhältnis herzustellen.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zur Behandlung der Elektrodenoberfläche müssen zum Polieren Drücke im Bereich von 10 bis 50kp/cnv' 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.

Zur Verbesserung dieses Verfahrens sind der Anmelderin nicht vorveröffentlichtc Verfahren mitgeteilt worden, die darin bestehen, daß man die Elektrodenoberfläciie 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 Massenprodukxion 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 Ce'lulosebeschichtung 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 elektrooptisch^ 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 150⁰C, so daß ein FIüssigkristaHelement mit Celluloseharzelektrodenbeschichtung zu keinem Zeitpunkt eine Temperatur über 150° C erreichen darf, da sonst durch die Erweichung der Cellulosebesehichtung die Oberflächenpolitur verloren geht. Insbesondere Nitrocellulose zeigt

2s 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 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 Eiektrodenoberflächen 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 fellen dient der dünne Klebstoffstreifen ajs

so dem polymeren Material an den Plattenrandbereichen nicht nur als Abstandshalter zwischen den beiden Elektrodenplatten, sondern auch als Verschlußmittel zur festen Bindung beider F.Iektrodenplatten aneinander. Da/u 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

do 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 Molekularge-

(>s wicht werden als Ursache für die im Laufe der Zeil eintretende Qualitätsverschlechterur.g des NP-Flüssigkristallmaterials, das in solchen Zellen eingeschlossen ist, angesehen. Zwischen den niedermolekularen Neben-

produkten 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 war außerdem bekannt, auf die Elektrodenplatten einer solchen Flüssigkristallzelle einen dünnen Überzug aus einem Polykohlenstofffluorid, wie Polyäthylenfluorid, nufzutragen (DT-OS 23 11 526). Diese bekanntermaßen als Überzüge verwendeten Polykohlenstofffluoride, wie Polyäthylenfluorid, führen jedoch zu Flüssigkristallelerneriten mit unzureichenden elektrooptischen Eigenschaften. So werden unter Verwendung von Polyäthylenfluorid als Überzugsschicht eine zu starke Streuung der Schwellenspannung und Sättigungsspannung sowie ein ungeeignetes maximales Kontrastverhältnis erreicht, wie Versuche der Anmelderin gezeigt haben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkristallelement der genannten Art mit beschichteten Elektrodenoberflächen zur Verfügung zu stellen, welches ausgezeichnete elektrooptische Werte zeigt und dessen elektrooptische Kenndaten insbesondere innerhalb sehr enger Grenzen außerordentlich gut reproduzierbar sind, wobei die Beschichtung sowohl thermisch als auch chemisch hohe Beständigkeit aufweisen soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Flüssigkristallelement der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung gestellt, das et findungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist. daß die Beschichtung aus Poly-p-xylylen und/oder einem oder mehreren von dessen Substitutionsderivaten, die im aromatischen Kern mn einem Halogenatom, einer Alkylgruppe. einer Estergruppe oder einer Alkoxygnippe substituiert sind, besteht

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, vor zugsweise mit parallelen Streifungen, die auf den einander gegenüberliegenden Elektroden senkrecht zueinander verlaufen. Diese Struktur bildet ein Flüssigkristallelement mit schraubenförmigem Gradienten der axialen Ausrichtung der Flüssigknstailmoleküle und Ausnutzung dieses Ausnchtungseffektes zur optischen Modulation durch äußere elektrische Felder. Die so aufgebauten Flüssigkristallelemente weisen gute elektrooptische Eigenschaften und gut reproduzierbare Kenndaten auf. Zur Verbesserung der Haftung der Poly-p-xylylenbeschichtung auf der Elektrodenoberfläehe ist vorzugsweise zwischen beider. Schichten ein Haftvermittler vorgesehen, vorzugsweise ein Epoxyharz oder ein Haftvermittler auf Silanbasis.

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

CH₂

/ X

CH,

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

oder

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

so Mischung und Verteilung enthält

Die aus diesem Material bestehenden Elektrodenbe Schichtungen weisen aufgeprägte Orientierungen ir einer Richtung auf. Sie sind vorzugsweise zur Herstei iung einer solchen Oberflächenstnikturausrichtun{ unter Einhaltung einer einziges linearen Arbeitsrich tung poliert.

Die Haftung der Beschichtung aus dem Poly-p-xyly len und bzw. oder der substituierten Poly-p-xylylene au der Elektrodenoberfläche kann durch die Bildung eine

to Epoxyharzschicht oder einer Silangrundierung zwi sehen der Elektrodenoberfläche und der Poly-p-xylylen beschichtung verbessert werden.

Die Beschichtung der Elektrodenoberfläche mit den Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsderivat kam nicht nur durch thermische ZersetzungspolymerisatioT sondern auch durch eine WURTZ-FI I'HG-Reaktioi FRIEDEL-CR AFTS-Reaktion oder durch HOFMANN Abbau erfolgen. Im Hinblick darauf, daß im Beschick

tungsmaterial 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 600⁰C erhitzt. Das Dimere wird dabei quantitativ in p-Xylylen oder dessen Substitutionsprodukte umgewandelt. Das so gebildete p-Xylylen und bzw. oder dessen Substitutionsproduktc werden mit einer Elektrodenoberfläche in Berührung gebracht, die 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 1 μίτι, insbesondere Beschichtungsdicken im Bereich von 0,1 bis 0,5 μπι, 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 Poiymerisierbarkeit 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 400⁰C aufweist und frei von niedermolekularen Nebenprodukten ist. Diese Überzüge sind farblos und durchsichtig und praktisch gasundurchlässig. Die Überzüge weisen eine hervorragende chemische Beständigkeit auf. Sie sind in organischen Lösungsmitteln, insbesondere in Alkoholen, Ketonen, Estern und aromatischen Kohlenwasserstoffen bei Zimmertemperatur unlöslich.

Die mit dem Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsprodukt beschichtete Elektrodenoberfläche wird nach der Beschichtung 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 mindestens 1 p/cm² poliert. Eine besonders gute Ausrichtung der N P-Flüssigkristallmoleküle wird erreicht, wenn unter Anwendung eines Druckes von 5 bis 100 p/cm² poliert wird. Die unter diesen Bedingungen polierten Flüssigkristallelemente weisen ein hervorragendes Kontrastverhältnis auf.

Der Abstand zwischen den Elektrodenobcrfläehen des so behandelten Elektrodenplattenpaares wird durch einen Abstandhalter festgelegt Die seitlichen Kanten bereiche 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 hochmolekula-

is rem Material, das keine nicht oder nicht vollständig umgesetzten Nebenprodukte mit niedrigem Molekulargewicht mehr enthält. Die zuvor beschriebene qualitätsverschlechternde Einwirkung solcher niedermolekularen Nebenprodukte auf den Flüssigkristall kann daher in den Flüssigkristallelementen der Erfindung nicht auftreten. Die aus Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsprodukten bestehenden Überzüge zeigen auch bei Erwärmungen auf 200⁰C keine Zersetzungserscheinungen und keine Erweichung. Die durch das Polieren aufgeprägte Oberflächenstruktur der Beschichtung geht also auch bei Erwärmungen der Elektrodenplatten auf 200°C nicht, auch nicht teilweise, verloren. Die Überzüge aus Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsderivaten weisen außerdem eine hervorragende Bestände digkeit 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 Heißklebers frei und ohne Rücksicht auf die Elektroden-

.1S überzüge gewählt werden. Unter dem Betriff »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 150⁰C 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-pxylylen 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

so des Elektrodenüberzuges etwa 1 μπι. Der NP-Flüssigkristall besteht aus 27 Gew.-% p-Methoxybenzylidenp'-n-butylanilin, 27 Gew.-% p-Äthoxybenzyliden-p'-nbutylaniSin, 26 Gew.-% p-Atnoxybenzyiiden-p'-n-heptylanilin, 10 Gew.-% p-Cyanobenzylidenanilin und 10 Gew.-% p-Cyanophenyl-p'-n-octyloxybenzoat Der Abstand zwischen den Elektrodenoberflächen ist auf 7 ± 1.5 μηι eingestellt. Beim Polieren der Elektrodenoberflächen wird im Fall der Überzüge aus den Celluloseharzen und aus dem Poly-p-xylylen ein Druck von 10 p/cm² 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

f>s Element Partien von jeweils 100 Stück hergestellt. In der Tabelle I ist die gemessene Streubreite der Spannungen graphisch durch die I-änge der Doppclpfei Ie wiedergegeben.

709 522/248

\1S

Tabelle 1

Spannungsverteilung

Seh Wellenspannung (oben I Siitiigungsspannung (unten)

2 4 ft S

10

12

14

If«

20 (V)

Poly-p-xylylcn

Nitrocellulose

Acctylcellulosc

Cclluloseacetatbutyrat

Celluloseacetalpropionat

Methylcellulosc

Acrylharz

Mclaminharz

Epoxyharz

Phenolharz

10

14

18

Die in der Tabelle 1 angegebenen Spannungen sind die Effektivwerte.

Die Daten der Tabelle I zeigen, daß die Flüssigkristallelemente mit Elektrodenoberflächen, die erfindungsgemäß mn Poiy-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 Celluloseharzbeschichtungen 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 ^ur 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-p-xylylenbeschichtungen auf den Flektrodenoberflächen zeigen ein wesentlich einheitlicheres elektrooptischen Ansprechverhalten als die übrigen Vergleichselemente. Innerhalb ein und desselben Prüflings sind für die Elemente der Erfindung keine Abweichungen der Betriebsspannung nachweisbar.

Diese Abweichungen liegen für die unter Verwendung von Celluloseharzbeschichtungen 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 uniier Verwendung von Überzügen aus reinem Poly-p-xylylen hergestellt sind.

In der Tabelle Il 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-p-xylylenbeschichtung dei Elektrodenoberfläche wird unter Aufwendung vor Drücken von 1 p/cm² bis 1 kp/cm² poliert. Unter dei gleichen Druckeinwirkung werden die Nitrocellulosebe

Schichtungen poliert, während für die Acrylharz-Melaminharz-, Epoxyharz- oder Phenolharzbeschich tungen Polierdrücke im Bereich von 10 bis 50 kp/cm aufgewendet werden Die Dicke der Elektrodenüberzü ge. das NP Flüssigkristallmaterial und der Abstand dei Elektrodenoberflächen voneinander sind die gleichet wie bei den Flüssigkristallelementen, die für di< Messungen der Tabelle 1 verwendet werden.

Tabelle II

Maximales Koninist verhältnis 0 K) 20

W)

SO

HKl

Poly-p-xylylcn

Nitrocellulose

Acrylharz

Mclaminharz

Epoxyharz

Phenolharz

0 10 20

40

50

60

!
70

10(1

Die Daten der Tabelle II zeigen, daß Flüssigkristallelemente mit einer Beschichtung der Elektrodenoberflächen mit Poly-p-xylylen wie auch Flüssigkrislalldemente mit Nitrocellulosebeschichtungen sehr hohe maximale Kontrastverhältnisse aufweisen. Es werden stets Kontrastverhältnisse erhalten, die über 3!>: 1 liegen. Insbesondere werden Kontrastverhältnisse im Bereich von 50 :1 bis 100 :1 erhalten, wenn unter e.ner Druckeinwirkung von 5 bis 100 p/cm² poliert wird. Gleiche Ergebnisse werden erhalten, wenn das Überzugsmaterial statt aus Poly-p-xylylen aus substituierten Poly-p-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 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 Poly-p-xylylen oder dessen Substitutionsprodukt auf Elektrodenoberflächen kann nach längerer Einsatzdauer oder bei plötzlichen Umgebungstemperaturschwankungen ein Abschälen der Beschichtungen auftreten. Dabei können sich in der Zeile Luftbläschen bilden, die zu Funktionsstörungen führen könnea

Diese unerwünschten Erscheinungen werden vorzugsweise durch eine Epoxyharzschicht oder durch eine Schicht eines Silanhaftvermittlers zwischen der Poly-pxylylenschicht oder der Schicht aus dessen Substitutionsprodukt und der Elektrodenoberfläche vermieden. Das als Zwischenschichtmatertal verwendete Epoxyhan: bildet starke Wasserstoffbindungen zu den Wassermolekülen aus, die auf der Oberfläche der zu verbindenden Gegenstände adsorbiert sind. Das Epoxyharz weist weiterhin starke interheteromolekulare Kohäsionsenergien zu den zu verbindenden Gegenstände» den auf. Das Epoxyharz besitzt 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-pxylylen 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.

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 Kohäsions energie auch zur Natriumkomponente auf der Glas oberfläche auf, so daß die Haftfestigkeit der Schicht au; der Glasoberfläche auch unter Wärmeeinwirkung odei unter Einwirkung eines organischen Lösungsmittel; nicht verloren geht Die Stabilität der aus Poly-p-xylylet oder dessen Substitutionsprodukten bestehenden Be schichtung auf einer Schicht eines solchen Haftvermiu lers ist deutlich verbessert

Nach Lösen des Epoxyharzklebstoffs in einen geeigneten Lösungsmittel oder Lösen des Silankleber in einer schwach sauren wäßrigen alkoholischen Lösunj wird der Klebstoff auf die Elektrodenoberflächi aufgetragen. Der Auftrag erfolgt durch Aufsprüher

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 μπι und liegen insbesondere im Dickenbereich von etwa 0,1 bis 0,5 μπι.

Auf den so hergestellten Haftvermittlerüberzug aus dem Epoxyharz oder dem Silan wird die Beschichtung aus dem Poly-p-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 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 Eiektrodenoberfläche zusammengestellt. Die Ergebnisse werden mit Flüssigkristall elementen 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 Flüssigkristall-Vergleichselemente werden in gleicher Weise, jedoch unter Verwendung eines Acrylharzes, eines Urelhanharzes oder eines Phenolharzes als haftvermittelnde Zwischenschicht hergestellt. Die Prüflinge werden nach folgendem Verfahren erhalten:

Das Epoxyharz wird in Form einer 1,1 Gew.-% Harz enthaltenden Butylcellosolvelösung eingesetzt. Der Silanhaftvermittler wird in Form einer Lösung eingesetzt, die aus 5 Gew.-% des Silans als Haftvermittler, 5 Gew.-°/o einer wäßrigen Essigsäurelösung mit einem pH 4-_: 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 In₂O₃-Elektrode hergestellt. Der spezifische elektrische Oberflächenwiderstand dieser Struktur beträgt 1 kOhm-cm². 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 200⁰C gehärtet. Die erhaltene Beschichtung hat eine Schichtdicke von 1,0 μηι. Das bereits im Zusammenhang mit der Tabelle I beschriebene Acrylharz wird in einer Konzentration von 1,0 Gew.-% Harz in Xylol gelöst verwendet. Das fto Urethanharz wird in Form einer l,0Gew.-% 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 tt$ zwar in Form einer Acetonlösung. Die Dicke der Zwischenschicht oder Grundierungsschicht beträgt 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 150⁰C ausgehärtet

Auf die so hergestellten Grundierungen wird durch die beschriebene thermische Zersetzungspolymerisation von Di-p-xylylen eine Poly-p-xylylenschicht in einer Dicke von 0,5 μπι aufgetragen. Zum Vergleich wird eine ebenfalls 0,5 μπι dicke Poly-p-xylylenschicht ohne Verwendung einer Grundierung 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 a! gerissen. 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	Abschälgrad
Material der Zwischenschicht	(O/o)
	0
Epoxyharz	0
Silanhaftvermittler	85
Acrylharz	80
Urethanharz	80
Phenolharz	100
Ohne Zwischenschicht

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 μΐη beträgt. Als Zwischenschichtmaterial werden ein Epoxyharz, ein Silanhaftvermittler, ein Acrylharz, ein Urethanharz oder ein Phenolharz verwendet. Die Zwischenschicht wird in einer Dicke von 0,5 μηι mit einem Poly-chlor-p-xylylen beschichtet. Die Beschichtung wird durch thermische Zersetzungspolymerisation von Di-chlor-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

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zusammengestellt Zum Vergleich wird eine 0,5 μπι dicke Poly-chlor-p-xylylenbeschichtung direkt auf der Elektrodenoberfläche hergestellt, ohne daß zwischen der Elektrodenoberfläche <nd der Poly-chior-p-xylylenbeschichtung eine Zwischenschicht liegt

Tabelle IV

Material der Zwischenschicht

Abschälgrad

Epoxyharz	0
SUanhaftvermittler	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 IH kann den in Tabelle IV gezeigten Daten entnommen werden, daß durch eine Zwischenschicht aus einem Epoxyharz oder einem Silan die Haftfestigkeit einer Poly-chlor-p-xylylenschicht 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 SUanhaftvermittler 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 mindestens 1 p/cm². Bei Polierdrücken von kleiner als 1 p/cm² wird keine ausreichende Orientierungsqualität auf der Oberfläche erhalten. Besonders gute Ausrichtungen der Flüssigkristallmolekül werden bei Polierdrücken im Bereich von 5 bis 100 p/cm² 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 Poly-p-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 wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert.

Beispiel 1

Auf eine quadratische Hartglasscheibe mit einer Kantenlänge von 5 cm wird im Vakuum I^Oj niedergeschlagen. Der spezifische elektrische Oberflächenwiderstand der so hergestellten durchsichtigen lilektrodenplatte beträgt 100 Ohm cm². 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 der Elektrodenoberfläche eine Beschichtung aus Poly-p-xylylen gebildet. Die Dicke dieser Beschichtung beträgt etwa 0,5 μπι. In der beschriebenen Weise werden 5 Elektrodenplattenpaare mit Poly-p-xylylenbeschichtungen hergestellt Jede der Beschichtungsoberflächen wird dreimal in einer bestimmten Richtung

ίο unter Aufwendung eines Druckes von 10 p/cm² poliert Aus den so polierten Elektrodenplatten werden 5 Flüssigkristallelemente hergestellt Zur Verbindung der beiden Elektrodenplatten eines Elementes dient ein Epoxidharz-Heißkleber, wie er auch in Verbindung mit

der Tabelle 1 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^C C ausgehärtet. Als NP-Flüssigkristallmaterial dient eine Zusammensetzung aus 27 Gew.-°/o p-Methoxybenzyliden-p'-n-butylanilin, 27 Gew.-% p-Äthoxybenzylidenp'-n-butylanilin, 26 Gew.-% p-Athoxybenzyliden-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 Eiektrodenoberflächen 7 ± 1,5 μηι.

Die so hergestellten fünf Flüssigkristallelemente

ίο zeigen ein vollständig gleiches elektrooptisches Verhal ten über die gesamte Fläche der Vorrichtung. Die Schwellenspannung beträgt 5,5 V_cff und die Sättigungsspannung f*,0 Veff. 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 In₂O3-

Elektrode niedergeschlagen. Der spezifische elektrische Oberflächenwiderstand der Schicht beträgt 100 Ohm cm². Die optische Transmission der so hergestellten durchsichtigen Elektrodenplatte beträgt 85%. Die Elektrodenoberfläche wird dann bei 9O⁰C unter vermindertem Druck mit Chlor-p-xylylen in Berührung gebracht, das durch thermische Zersetzung von Di-chlor-di-p-xylylen erhalten wird. Dabei wird eine Beschichtung aus Polychlor-p-xylylen auf der Elektrodenoberfläche erhalten. Die Dicke der so hergestellten

so Beschichtung beträgt 0,5 μπι. Es werden fünf Paare von Elektrodenplatten mit einer Beschichtung aus Polychlor-p-xylylen in dieser Weise hergestellt Jede der so erhaltenen Beschichtungsoberflächen wird dreimal in ein und derselben Richtung unter Anwendung eines Druckes von 10 p/cm² 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

(>o Zusammenhang mit der Tabelle 1 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.

<ys Der Klebstoff wird 30 min lang bei 200⁰C ausgehärtet. Der Abstand zwischen den Elektrodenoberflächen und das NP-Flüssigkristallmaterial sind die gleichen wie im Beispiel 1 beschrieben.

Claims

Patentansprüche:

1. 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, bei der die dem Flüssigkristall zugewandten, einander gegenüberliegenden Elektrodenoberflächen mit einer Beschichtung versehen sind, deren Oberfläche eine die Flüssigkristallmoleküle orientierende Vorzugsrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Poly-p-xylylen und/ooer einem oder mehreren von dessen Substitutionsderivaten, die im aromatischen Kern mit einem Halogenatom, einer Alkylgruppe, einer Estergruppe oder einer Alkoxygruppe substituiert, sind, besteht.

2. Flüssigkristallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus Poly-p-xylylen und bzw. oder einem seiner Substitutionsderivate aus einer Polymerenschicht besteht, die auf der Elektrodenoberfläche durch thermische Zersetziingspolymerisation von Di-p-xylylen und bzw. oder dessen Substitutionsderivaten gebildet wird.

3. riüssigkriiiallelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Beschichtung aus dem Poly-p-xylylen und bzw. oder seinem Substitutionsderivat nicht größer als 1 μΐη ist

4. Flüssigkristallelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochmolekularer Klebstoff, der bei Temperaturen von über etwa 150⁰C aushärtbar ist, als Verschluß- und Abdichtmittel für die optische Zelle und als Abstandhalter zwischen den beiden die Zelle bildenden Elektrodenplatten dient.

5. Flüssigkristallelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Elektrodenoberfläche und der aus dem Poly-p-xylylen und bzw. oder seinem Substitutionsderivat bestehenden Beschichtung eine Schicht aus einem Epoxyharz oder einem Silanhaftvermittler befindet.

6. Flüssigkristallelement nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schichtdicke des Epoxyharz- oder Silanhaftvermittlerübcrzuges von nicht größer als 1 μΐη.

Die Erfindung betrifft ein unter Ausnutzung des Torsionseffektes betreibbares Flüssigkrisullelement mit einer optischen Zelle aus einem Paar einander gegenüberliegender Elektrodenplatten und zwischen diesen einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, bei der die dem Flüssigkristall zugewandten, einander gegenüberliegenden Elektrodenoberflächen mit einer Beschichtung versehen sind, deren Oberfläche eine die Flüssigkristallmoleküle orientierende Vorzugsrichtung aufweist. 4s

Die Erfindung liegt also auf dem Gebiet der Flüssigkristall-Bauelemente, insbesondere der Anzeigeelemente, wobei die optische Modulation der Zelle des Elements 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 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 ho 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 gegen- <>s über angeordnet, daß sich die beiden Diinnschichtelektrodenoberflächen gegenüberliegen, und zwar üblicherweise in einem Abstand von etwa 1 bis 100 μπι. Die so gebildete Zelle wird dann in an sich bekannter Weise mit dem NP-Flüsiiigkristall 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 N F¹-Flüssigkristallmoleküle auf einer der beiden Elektrodenoberflächen senkrecht zur Ausrichtung der NF'-Flüssigkristallmoleküle auf der gegenüberliegenden Elektrodenoberfläche ist. In den so hergestellten Fliissigkristallelementen sind die langen Achsen der NP-Flüssigkristallmoleküle parallel zu den Elektrodenoberflächen (homogen) ausgerichtet. Zwischen den Elektrodenoberflächen sind sie kontinuierlich verteilt uiT: 90° verdreht. Da der Anstieg dieser Drehung sehr viel größer als die Wellenlänge des Lichtes ist, wird die Polarisationsebene eines linear senkrecht zur Elektrode nplatte polarisierten Lichtes beim Durchtritt durch eire Flüssigkristallzelle mit schraubenförmigem Verlauf de- Ausrichtung der langen Achsen der NP-Flüssigkristiillmolekiile um 90° gedreht. Wird eine solche Zelle zwischen zwei Polaiisatorscheiben gesetzt, so kann kein Licht durch die Anordnung hindurchtreten, wenn die be den Polarisatoren parallel zueinander stehen. Bei ge-creuzten 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