DE2635630A1 - Halteplatte fuer fluessige kristalle - Google Patents
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Description
5 KÖLN 1 6.8.1976 AvK/IM
Halteplatte für flüssige Kristalle
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halteplatte füreinen flüssigen Kristall. Insbesondere betrifft sie eine Halteplatte
für einen flüssigen Kristall, der in eine mit flüssigem Kristall versehene Anzeigevorrichtung eingebaut werden soll
nnd gute homogene Orientierung des flüssigen Kristalls im Anfangsstadium, d.h. im nicht angeregten Zustand sicherstellt.
In Anzeigevorrichtungen oder -geräten mit flüssigen Kristallen, die die Modifizierung der Orientierung in den Molekülen eines
nematischen oder eines cholesterischen flüssigen Kristalls verwenden,
die durch die Änderungen der Intensitäten des elektrischen Feld, des magnetischen Felds, der Wärme o.dgl. verursacht
werden, ist es wichtig, diese Moleküle in einem guten homogenen Orientierungszustand in der anfänglichen Stufe
anzuordnen.
Um eine solche gute homogene Orientierung zu verwirklichen, ist eine Methode bekannt, bei der eine Halteplatte für einen
flüssigen Kristall mit einem Baumwolltuch gerieben wird ( P. Chatelaine, Bull.Soc.Fr. Mineral.Crystallogr., 66, 1o5 (1943)).
Während diese Methode wirksam in der Ausrichtung der Richtungen der longitudinalen Achsen der Moleküle der flüssigen Kristalle,
die völlig unausgerichtet auf einer Ebene in der Reibrichtung verteilt sind, ist, ist die Methode nicht wirksam, um die longi-
609886/0932
tudinalen Achsen der Moleküle des flüssigen Kristalls in eine horizontalen Beziehung zu der Oberfläche der
Halteplatte zu richten. Die Orientierung der Moleküle des flüssigen Kristalls hängt weitgehend und sensitiv
von der Art des Materials ab, das die Oberfläche der Halteplatte bildet, und eine horizontale homogene Orientierung
ist im allgemeinen kaum erhältlich. Insbesondere im Fall eines Azoxy-Flüssigkristalls ist es unmöglich, die
horizontale homogene Orientierung auf einer Halteplatte aus Glas durch die genannte Reibmethode zu erzielen.
Es wurde nun unerwarteter Weise gefunden, daß das Aufbringen einer gewissen spezifischen Silanverbindung auf
die Oberfläche einer Halteplatte die mit dem flüssigen Kristall in Berührung gebracht wird, es möglich macht,
die Moleküle des flüssigen Kristalls in einem guten Zustand der horizontalen homogenen Orientierung anzuordnen.
Dies liegt der Erfindung zugrunde.
Die Erfindung betrifft eine Halteplatte für einen flüssigen Kristall mit einer Elektrode an der Seite, die mit
dem flüssigen Kristall in Berührung steht und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mit einem Film überzogen
ist, der eine nachstehend definierte Silanverbindung enthält.
Die Silanverbindung, die den Überzugsfilm auf der Oberfläche einer Halteplatte gemäss der Erfindung bildet,
ist eine Silanverbindung mit einer offenen Kette mit wenigstens zwei Kohlenstoffatomen, die an einem endständigen
Kohlenstoffatom ein Siliciumatom und am anderen endständigen
Kohlenstoffatom ein Siliciumatom oder ein Stickstoffatom aufweisen, wobei an das Siliciumatom wenigstens
eine Hydroxylgruppe gebunden ist und das Stickstoffatom ein Stickstoffatom in einer Aminogruppe ist. Dementspre-chend
haben die Silanverbindungen eine der beiden
folgenden Grundstukturen:
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2 35630
I Μ I
HO-Si- -C-C- -Si-OH
I M I
III HO-Si- -C-C
Zur Bildung des Überzugfilms der Silanverbindung kann
die Silanverbindung selbst auf die Oberfläche der Halteplatte aufgebracht werden. Vom praktischen Standpunkt
wird jedoch eine Verbindung, die die Silanverbindung in Wasser bilden kann (nachstehend als "Vorstufenverbindung"
bezeichnet) üblicherweise anstelle der Silanverbindung verwendet.
Vorstufenverbindungen werden durch die folgende Formel umfasst:
R1 R1
I1 I1
R2-Si-AIk-Si-R2
R3 R3
in der R1, R~ und R_ jeweils Wasserstoff, C1-C0 Alkyl,
I £■ J
vorzugsweise Methyl, c-i~cq Alkoxy, vorzugsweise Methoxy
oder Halogen, vorzugsweise Chlor, sind, aber wenigstens eines von ihnen ein C.-Cg Alkoxy oder Halogen ist und
Alk C2-Cg Alkylen, vorzugsweise Äthylen oder Trimethylen,
und solche Verbindungen der folgenden Formel
R0-Si-AIk-NH-X
2 I
R3
6Gf;.../1ß/Q93 2
original
λ -630
in der R , R2, R_ und Alk jede die oben genannte Bedeutung
haben und X C1-Co Alkyl, vorzugsweise Methyl,
Äthyl oder Propyl, C2-Cn Alkenyl, vorzugsweise Allyl,
H2N-(C1-Co)Alkyl, vorzugsweise Aminoäthyl oder Aminopropyl,
C1-Cg Alkoxycarbonyl(C1-Cg)Alkyl-NH-(C1-Cg)Alkyl,
vorzugsweise Methoxycarbonylmethylaminoäthyl, Methoxycarbonylmethylaminopropyl,
Äthoxycarbonylmethylaminoäthyl, Äthoxycarbonylmethylaminopropyl, Methoxycarbonyläthylaminoäthy1,
Methoxycarbonyläthylaminopropy1, Äthoxycarbonyläthylaminoäthyl
oder Äthoxycarbonyläthylaminopropyl, H0N-(CH0CH0) -, H0N-(CH0CH0CH0) -, H- (NHCH0CH0) -1
Z £ £ Tl £ A A A Ti
£* £» Ti.
Orier H-(NHCH2CH2CH2) - ist, wo'bei η eine ganze Zahl von j
nicht mehr als 3o, vorzugsweise von 1 - 2o ist. ,
Spezielle Beispiele der Vorstufenverbindung sind folgende: (CH3O)3Si(CH2)3NH(CH2),,NH,,; !
(CH3O)3Si(CH2)3NH(CH2)2NHCH2COOCH3; ^
(CH3O)3Si(CH2)2NH(CH2CH2NH)nH;
Cl3Si(CH2)3NH(CH2)2NHCH2COOCH3;
Cl3Si(CH2)3NH(CH2CH2NH)nH;
Cl3Si(CH2)3NH(CH2J2NH2;
Cl3Si(CH2)3NH(CH2)2NHCH2COOCH3;
Cl3Si(CH2)3NH(CH2CH2NH)nH;
Cl3Si(CH2)3NH(CH2J2NH2;
Cl2(GH3) Si (CH2)3NH(CH2)2NH2;
(CH3O)3Si(CH2J2NHCH2CH=CH2,
(CH3O)3Si(CH2J2NHCH2CH=CH2,
Als ein typisches Beispiel für die Bildung des Überzugsfilms wird das folgende Verfahren genannt: Die Vorstufen- ■«
verbindung wird in Wasser gelöst, um eine Konzentration von o,oo1 bis o,1 Gew.-%, vorzugsweise von etwa o,o1
Gew.-% herzustellen. Eine Glasplatte mit einem transparenten Film (1oo A bis 1 u, vorzugsweise 5oo - 1ooo S)
eines elektrisch leitenden Materials (z.B. Indiumoxyd, Zinn(IV)oxyd) als Elektrode auf der Oberfläche wird in
die erhaltene Lösung getaucht, worauf die Platte in der Lösung der Ultraschallanregung unterworfen wird,
wonach sie aus der Lösung genommen und getrocknet wird.
60 9 8 8Ji/0932
.^630
Wenn die Moleküle eines flüssigen Kristalls mit der so beschichteten Oberfläche der Halteplatte in Berührung
gebracht werden, werden sie mit ihren Longitudinalachsen parallel zu dieser Oberfläche angeordnet. Da jedoch die
Richtungen der Longitudenachsen der Moleküle nicht gut innerhalb einer Ebene angeordnet sein können, wird es
bevorzugt, die Molekülanordnung in einer Richtung durch die genannte Reibmethode zu orientieren, wodurch eine
zufriedenstellende horizontale homogene Orientierung sicher erreicht werden kann.
Als flüssige Kristalle, &ren Moleküle gemäss der Erfindung
gut angeordnet werden können, um eine gute horizontale homogene Orientierung zu ergeben, können als Beispiele
genannt werden: Schiffsche Basen, Bipheny!verbindungen,
Azoxyverbindungen, Azoverbindungen, Ester, Cholesterinderivate usw. Mischungen dieser flüssigen Kristalle oder
dieser flüssigen Kristalle mit optisch aktiven Substanzen sind ebenfalls Beispiele solcher flüssigen Kristalle.
Die Halteplatte gemäss der Erfindung wird vorteilhaft in jeder Anzeigevorrichtung mit einem flüssigen Kristall
verwendet, bei der eine horizontale homogene Orientierung in der Änfangsstufe erforderlich ist. So kann sie in
Anzeigegeräten mit flüssigen Kristallen verwendet werden, wie z.B. vom gedrehten nematischen elektrischen Feldwirkungstyp
(twisted nematic electric field effect type), vom Fredericksz-Type' (induzierter Doppelbrechungs-elektri-*
scher Feldwirkungstyp) (induced birefringence electric field effect type), vom cholesterisch-nematischen Phasenübergangstyp
(cholesteric-nematic phase transition type), vom dynamischen Streuungstyp (dynamic scattering type)
vom Orientierungsfluktuationstyp (orientation fluctuation
type) usw.
Wie oben ausgeführt, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Anordnung von Molekülen von Flüssigkristallen in
60S :;i 86/0932
-S-
einer horizontalen homogenen Orientierung. Als Ergebnis ist der Grad der Anzeige, wie z.B. die Gleichförmigkeit
der Anzeige, die Integrität der sichtbaren Richtung, die Stabilität des Schwellenwertes beim photoelektrischen
Effekt und die Verbesserung der Ansprechcharakteristika
verbessert.
Beispielsweise sind die Ansprechcharakteristika eines Anzeigegerätes mit flüssigem Kristall des verdrehten
nematischen elektrischen Feldeffekt-Typs, der mit einer Halteplatte mit einem Überzugsfilm der Silanverbindung
gemäss der vorliegenden Erfindung versehen ist, in der
folgenden Tabelle gezeigt:
nicht beschichtet beschichtet
Anspringzeit (mSek) 11o 9o
Abdrehzeit (mSek) 14o 12o
Der Überzugsfilm wurde unter Verwendung von N-(Trimethoxysilylpropyl)-äthylendiamin
gebildet. Die Dicke der flüssigen Kristallschicht ist 1o um, flüssiger
Kristall, Biphenyl-gemischter flüssiger Kristall E-7-Typ, hergestellt durch BDH; Spannung, 3 Vrms 32 Hz.
Der Grund, warum der Überzugsfilm der Silanverbindung die oben erklärte technische Wirkung hat, ist nicht gewiss,
jedoch wird folgendes angenommen: Die Vorstufenverbindung wird gelöst, um eine Silanverbindung zu bilden,
die ein endständiges Siliciumatom aufweist, das eine Hydroxylgruppe trägt und am anderen Ende ein endständiges
Silicium-atom, das eine Hydroxylgruppe trägt, oder ein
Stickstoffatom, das eine Aminogruppe bildet, aufweist; das eine Hydroxylgruppe tragende Siliciumatom und das
eine Aminogruppe bildende Stickstoffatom werden an die Oberfläche der Halteplatte gebunden, wobei das Molekül
seine Orientierungsfreiheit verliert; die longitudinalen Achsen der Moleküle der Silanverbindung sind in einer
Ebene fixiert und die Moleküle des flüssigen Kristalls
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fpepOk
2 35630
-7-sind so in dieser Ebene orientiert.
Eine ζ.Zt. bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird
nachstehend ohne Beschränkung der Erfindung erläutert.
N-(Trimethoxysilylpropyl)-äthylendiamin (nachstehend als SEA bezeichnet) wird in Wasser gelöst, um eine Konzentration
von o,o1 Gew.-% herzustellen. In die erhaltene Lösung wird eine Natriumcarbonatglasplatte, die mit einem
transparenten, elektrisch leitenden Film aus Indiumoxyd als Elektrode auf der Oberfläche versehen ist, getaμcht,
und der Ultraschallanregung unterworfen. Die Glasplatte wird aus der Lösung herausgenommen und getrocknet, wobei
eine Halteplatte für einen flüssigen Kristall erhalten wird, auf der die Elektro-de vorgesehen und die aus
SEA stammende Silanverbindung aufgebracht ist, um einen Film von 1o bis 1000 8 Dicke zu ergeben.
Die Qualität der horizontalen homogenen Orientierung wird an Halteplatten beobachtet, die einmal der Reibbehandlung
und zum andern nicht der Reibbehandlung unterworfen wurden und mit einem flüssigen Kristall kombiniert
worden sind. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt, in der 0 gute Qualität und X schlechte Qualität
und^ fast homogene Orientierung (obwohl von nicht guter
Qualität) anzeigen.
Flüssiger Kristall Platte
der lung |
Reibbehand- unterworfen |
der Behandlung mit SEA und der . '* Reibbehandlung : unterworfen |
|
Methoxyb.enzyliden- n-butylanilin |
0 | 0 | |
p-Cyanopentylbiphenyl | X | 0 | |
p-Methoxy-p-butoxy- azobenzol |
X | 0 | |
Pentyl-p-methoxy- benzoat |
/\ | 0 |
609RB6/0932
Claims (1)
- 2 > 5 6 3 O-8-PatentansprücheK1 j Halteplatte für einen flüssigen Kristall mit einer Elektrode auf der Seite, die mit dem flüssigen Kristall in Berührung ist, dadurch gekennzeichnet,, daß die Platte mit einem Film überzogen ist, der eine Silanverbindung enthält, die aus einer offenen Kette mit wenigstens 2 Kohlenstoffatomen und an einem endständigen Kohlenstoffatom einem Siliciumatom und am anderen endständigen Kohlenstoffatom einem Siliciumatom oder einem Stickstoffatom gebildet ist, wobei an das"Siliciumatom wenigstens eine Hydroxylgruppe gebunden ist und das Stickstoffatom ein Stickstoffatom in einer Aminogruppe ist.2. Halteplatte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Silanverbindung die Grundstruktur der FormelI I I I HO-Si C-C Si-OHaufweist.3. Halteplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Silanverbindung enthaltende Film durch Anwendung einer wässrigen Lösung einer Vorstufenverbindung der Formel gebildet worden ist:R1 R1
I1 I1R2-Si-AIk-Si-R2R3in der R1, R2 und R3 jeweils Wasserstoff, C.-Cg Alkyl, C1-C8 Alkoxy oder Halogen sind, aber wenigstens eines von ihnen C1-Cg Alkoxy oder Halogen ist und Alk C3-C8 Alkylen ist.609886/0932; 5630-Θ Α. Halteplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß R-IfR2 und R3 Jeweils Wasserstoff, Methyl, Methoxy oder Chlor sind, aber wenigstens eines von ihnen Methoxy oder Chlor ist und Alk Äthylen oder Trimethylen ist.5. Halteplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silanverbindung die folgende Grundstruktur aufweist1 Il /H HO-Si- -C-C- -N1 Il \h6. Halteplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Silanverbindung enthaltende Film durch Anwendung einer wässrigen Lösung einer Vorstufenverbindung der Formel gebildet worden ist:R2-Si-AIk-NH-X
R3in der R1, R2 und R3 jeweils Wasserstoff, C1-C3 Alkyl, C1-C0 Alkoxy oder Halogen sind, jedoch wenigstens einesvon ihnen C1-C3 Alkoxy oder Halogen ist, Alk C3-C3 Alkylen und X C1-C8 Alkyl, C3-C8 Alkenyl, H3N-(C1-Cg)Alkyl, C1-CgAlkoxycarbonyl(C1-Cg)Alkyl-NH-(C. -Cg) Alkyl, H2N-(CH2CH2)n-, H2N-(CH2CH2CH2)n-, H-(NHCH2CH2) oder H-(NHCH2CH2CH2) - sind, wobei η eine ganze Zahl von nicht mehr als 3o ist.7. Halteplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß R1, R2 und R jeweils Wasserstoff, Methyl, Methoxy oder Chlor sind, jedoch wenigstens eines von ihnen Methoxy oder Chlor ist, Alk Äthylen oder Trimethylen ist undX das Folgende ist: Methyl, Äthyl, Propyl, Allyl, Aminoäthyl, Aminopropyl, Methoxycarbonylmethylaminoäthyl, Methoxycarbonylmethylaminopropyl, Äthoxycarbonylmethyl-609886/093 22b35630-1ο-aminoäthyl, ÄthoxycarbonyImethylaminopropyl, Methoxycarbonyläthylaminoäthyl, Methoxycarbonyläthylaminopropyl, Äthoxycarbonyläthylaminoäthyl, Äthoxycarbony1-äthylaminopropyl, H9N-(CH CH ) -, H9N-(CH9CH9CH9) -,^ C* £ XX £* £m C* " XXH-(NHCH9CH0) - oder H-(NHCH9CH9CH9) -, wobei η eine ganze Zahl von 1 bis 2o ist.8. Anzeigevorrichtung mit flüssigem Kristall, der mit einer Halteplatte nach Ansprüchen 1-7 versehen ist.6-09 886/0932
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