DE2740384A1

DE2740384A1 - Verfahren zur oberflaechenbehandlung der substrate von fluessigkristall-anzeigezellen

Info

Publication number: DE2740384A1
Application number: DE19772740384
Authority: DE
Inventors: Roy Morris Gibson; Gerard John Sprokel
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-09-20
Filing date: 1977-09-08
Publication date: 1978-03-23
Also published as: US4038439A; FR2365139B1; JPS5339148A; FR2365139A1; IT1114122B; GB1542372A; JPS6242254B2; CA1085945A

Description

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dünnungs-Verfahren ausgesetzt, um die langkettigen Moleküle auszurichten.

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{Eine dünne Schicht, bestehend aus einer Silan-Kopplungslösung 'wird auf die Substratoberfläche der Anzeigezelle niedergeschlagen.

!Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Erzwingen einer wählbaren Ausrichtung in einer Flüssigkristall-Anzeigezelle bereitzustellen, indem

!entweder eine Parallelausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle oder eine Senkrechtausrichtung herbeiführbar ist, beides in !bezug auf die Anzeigezellen-Substratoberfläche.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Erfindungsgemäß werden also Verfahren angewendet, bei denen jein Verfahrensschritt unter Bildung von Sauerstoff-freien- : Radikalen in einem hochfrequenten Plasma vorgenommen wird. Die

I Sauerstoff-freien-Radikalen werden dann aus diesem hochfrequenten Plasma ausgeschieden und auf die Substratoberfläche eines sich außerhalb des hochfrequenten Plasma befindenden Flüssigkristall-Anzeigezellensubstrats transportiert. Die mittels der JSauerstoff-freien-Radikalen behandelte Substratoberfläche erzwingt dann in der Flüssigkristall-Anzeigezelle eine Parallel-

ausrichtung der hierin enthaltenen Flüssigkristall-Moleküle. Folgt der Behandlung mittels der Sauerstoff-freien-Radikalen eine Anwendung von Fluor-freien-Radikalen, dann erzwingt die so behandelte Oberfläche eine Senkrechtausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle in der Flüssigkristall-Anzeigzelle. Sauerstoff-freie-Radikale oder Fluor-freie-Radikale lassen sich anwenden, um gleichzeitg eine Ätzbehandlung der Anzeigezellen-Substratoberfläche durchzuführen; dies kan auch in Verbindung mit anderen Substanzen geschehen. Anschließend wird jedenfalls

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:Anmelderin: International Business Machines;

Corporation, Armonk,N.Y., 10504

i bu-cn

!Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Substrate von j

iFlüssigkristall-Anzeigezellen

[Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

IDie Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle in Flüssigkri- \ stallanzeigen ist von äußerster Wichtigkeit zum Erzielen eines I möglichst hohen Kontrastes. Die Ausrichtung der Flüssigkristallj-Molektile kann entweder parallel zum Anzeigezellensubstrat in j Form homogener Ausrichtung oder senkrecht zum Anzeigezellen- \ substrat in Form homöotropischer Ausrichtung erfolgen.

Die angestrebte Ausrichtung läßt sich durch entsprechendes Dotieren der Flüssigkristall-Substanz oder als Alternative durch geeignete Oberflächenbehandlung des Anzeigezellensubetrats erzielen. Bevorzugt wird jedoch die Oberflächenbehandlung des Substrats in zweckentsprechender Weise. Verschiedene Verfahren¹ zur Ausrichtung von Flüssigkristall-Molekülen durch Anzeige- j zellensubstrat-Oberflächenbehandlung sind in folgenden US-Ps beschrieben:
3 904 797

Oberflächenbehandlungsmittel werden auf die Oberfläche des Anzeigezellen-Substrats eingebrannt.

3 938 z42

Eine Metallschicht wird auf die Oberfläche des Anzeigezellen-Substrats niedergeschlagen und anschließend oxidiert.

3 941 901 i

Ein Polymerfilm wird unter Anwenden eines Lösungsmittels auf die Oberfläche des Anzeigezellen-Substrats aufgetragen und anschließend bei noch nasser Lösung einem Bestreichungsver-

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dann ein Oberflächen-Im auf die Anzelgezellen-Substratoberflache niedergeschlagen. Beide erfindungsgemäßen Verfahren lassen so die Vorteile der Erfindung zur Geltung kommen.

j :

{Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteran- ;

ι 'Sprüchen zu entnehmen. ;

Die Erfindung wird anschließend anhand einer Ausführungsbei- j jspielsbeschreibung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeichnungen 'näher erläutert. !

Es zeigen: \

Fig. 1 einen ausschnittsweisen Querschnitt einer ■

Flüssigkristall-Anzeigezelle mit zur Substrat-] oberfläche parallel ausgerichteten Flüssigkristall-Molekülen,

Fig. 2 einen ausschnittsweisen Querschnitt einer

Flüssigkristall-Anzeigezelle, deren Substrat- | oberflächen zur Parallelausrichtung der hierin enthaltenen Flüssigkristall-Moleküle der erfindungsgemäßen Behandlung unterzogen ist,

ι Fig. 3 einen ausschnittsweisen Querschnitt einer

Flüssigkristall-Anzeigezelle, die zur Senkrechtausrichtung der hierin enthaltenen Flüs- | sigkristall-Moleküle einer weiteren erfin- ; dungsgemäßen Oberflächenbehandlung unterzogen j ist.

Die in Fig. 1 ausschnittsweise im Querschnitt gezeigte Flüssig-j kristall-Anzeigezelle 10 enthält ein Paar von polierten Glassubstraten 12A und 12B. Auf den einander gegenüberliegenden j Oberflächen der Substrate 12A und 12B befinden sich Filmstreifen 14A bzw. 14B, die aus transparentem, elektrisch leitendem Material, wie z.B. zinndotiertem Indiumoxid, bestehen.

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Zwischen den Substraten 12A und 12B mit den transparenten, elektrisch leitenden Filmstreifen 14A und 14B liegt eine Schicht 16, bestehend aus positivem, dielektrischem Flüssig-Juristall-Material, wie z.B. Amylzyanobiphenyl. Die zinndotier-Ites-Indiumoxid-Filmstreifen werden auf die Substrate 12A und 12B mittels handelsüblicher Hochfrequenz-Zerstäubungsanlagen, | iwie an sich bekannt, aufgetragen. Die Filmstreifen 14A und \ 14B sind mittels eines Ätzverfahrens unter Anwendung üblicher j jphotolithographischer Techniken mittels einer entsprechenden jPhotolackmaske aufgebracht.

!Gemäß dieser Erfindung nun werden diese Substrate 12A und 12B mit ihren Filmstreifen 14A und 14B in eine hier nicht gezeigte, modifizierte Hochfrequenz-Gasentladungskammer eingebracht.Die Gasentladungskammer wird evakuiert, um dann ein Gas einzubringen, das Sauerstoff-freie-Radikale zu bilden vermag. In gewissen Anwendungsfällen wird im wesentlichen reiner Sauerstoff en bevorzugt, wohingegen eine Gasmischung von z.B. Argon und Sauerstoff in anderen Ausführungsbeispielen von Nutzen sein mag. Der Sauerstoffdruck beträgt etwa 0,2 Torr. Die Hochfrequenzentladung führt dann zu einem Sauerstoffplasma, das Sauerstoff-freie-Radikale enthält. Die Gasentladungskammer ist so konstruiert, daß das Plasma in einem besonderen Bereich konzentriert ist und die zu behandelnden Substrate außerhalb dieses Plasmabereichs angeordnet werden. Damit ist sichergestellt, daß die Substratoberflächen überhaupt nicht dem Plasma selbst ausgesetzt sind, so daß eine Beeinträchtigung der Substratoberflächen infolge Elektronen- oder Ionenbombardements ausgeschlossen ist. Die Sauerstoff-freien-Radikale wandern aus dem Plasma, in dem sie gebildet sind, zu den Substraten 12A ;und 12B mit den Filmstreifen 14 A und 14B ab, um dann die angestrebten Oberflächenänderungen hierauf herbeizuführen.

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Die Sauerstoff-freien-Radikale ätzen sowohl die Substrate 12A und 12B, ale auch die hierauf angebrachten Filmstreifen 14A und 14B an. Der nach Anwenden des Photolithographie-Verfahrens verbliebene Photolackrest oberhalb der Filmstreifen 14A und 14B wird bei diesem ÄtzVerfahrensschritt gleichzeitig beseitigt. Die mit derart behandelten Substratoberflächen versehene Flüssigkristall-Anzeigezelle wird dann mit dem Flüssigkristalle material 16 aufgefüllt. Die endgültige Anzeigezelle 10 besitzt damit erfindungsgemäß behandelte Oberflächen, so daß eine Para lelausrichtung der Flüssigkristall-Molektile erzwungen wird, un !zwar parallel zur Oberfläche, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

'Gemäß der Erfindung kann die in Fig. 1 gezeigte Struktur mit

(einer behandelten Substratoberflache versehen werden, die an« statt der gezeigten Parallelausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle zur Substratoberfläche eine Senkrechtausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle mit Bezug auf die Substratoberfläche erzwingt. Eine derartige Senkrechtausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle wird dadurch erreicht, daß das der Behandlung durch Sauerstoff-freie-Radikale unterworfene Substrat nach Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr in die Gasentladungskamraer anschließend einer Behandlung mit Fluor-freien- Radikalen ausgesetzt wird. Die Fluor-frelen-Radikale lassen sich bilden, indem z.B. Tetrafluormethangas in das durch Hochfrequenz angeregte Plasma eingeführt wird. Die im Plasma gebildeten Fluorfreien-Radikale wandern dann ebenfalls zur Substratoberfläche j ab, wo die Fluor-freien-Radikale chemische Bindungen mit den j Substraten 12A und 12B und den Filmstreifen 14A und 14B ein- j gehen. Eine Flüssigkristall-Anzeigezelle mit derart behände1-ten Substratoberflächen erzwingt dann eine Senkrechtausrichtun^ der Flüssigkristall-Moleküle.

Die den derart behandelten Oberflächen zugeordneten Substrate sind Glas bzw. zinndotiertes Indiumoxid. In gewissen Flüssigkristall-Anzeigezellen werden auch Metalle, wie z.B. Chrom/ Gold oder Aluminium verwendet. Ein anderes Ausführungsbeispie

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vorliegender Erfindung, das für Chrom/Gold- und Aluminiumsub- ' sträte ebenso wie für Glas und zinndotiertes Indiumoxid geeignet ist, bilden eine Flüssigkristall-Anzeigezelle des Typs, wie er in Fig. 2 gezeigt ist.

iEine derartige Flüssigkristall-Anzeigezelle 20 besteht aus den !transparenten Substraten 22A und 22B, die vorzugsweise aus poliertem Glas vorgesehen sind. Auf den Substraten 22A und 22B !befinden sich ebenfalls elektrisch leitende Filmstreifen 24A 'und 24B. Die elektrisch leitenden Filmstreifen 24A und 24B können transparent, wie z.B. zinndotiertes Indiumoxid, sein, oder können auch aus reflektierenden Metallen, wie z.B. Chrom/Gold ι oder Aluminium bestehen. Oberhalb der Substrate 22A und 22B mit den elektrisch leitenden Filmstreifen 24A und 24B befinden sich die transparenten Dürinfilme 25A und 25B, Innerhalb der Anzeigezelle 20 befindet sich eine positive, dielektrische I Flüssigkristall-Substanz 26.

Entsprechend einem abgewandelten Ausführungsbeispiel des Veri fahrens vorliegender Erfindung besitzt die Fltissigkristall-Anzeigezelle 20 eine behandelte Substratoberfläche, die eine Parallelausrichtung der hierin enthaltenen Flüssigkristall-Moleküle ,wie in Fig. 2 gezeigt, erzwingt. Das Herstellungsverfahren besteht zunächst im Niederschlagen der elektrisch lei- :tenden Filmstreifen 24A und 24B auf die Substratoberflächen,

'wie es in gleicher Weise im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben !ist. In die abgewandelte Gasentladungskammer wird Sauerstoff eingeleitet, um hierin Sauerstoff-freie-Radikale zu bilden, di«i dann anschließend aus dem Plasma abgezogen werden, um mit den Oberflächen der Substrate 22A und 22B sowie der elektrisch leitenden Filmstreifen 24A und 24B zu reagieren.

Die Behandlung durch die Sauerstoff-freien-Radikale wird fortgesetzt, bis der verbliebene Photolackrest oberhalb der elek- :trisch leitenden Filmstreifen 24A und 24B beseitigt ist. Anschließend wird dann eine flüchtige organische Siliclumverbin-

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dung in den Hochfrequenz-Plasma-Bereich eingeleitet. Vorzugsweise wird dabei Sauerstoff und die organische Siliciumverbin- :dung in Dampf form außerhalb der Gasentladungskainmer gemischt. Entweder flüchtige Silane oder flüchtige Siloxane lassen sich verwenden, da der entscheidende Parameter durch den Dampfdruck und nicht so sehr durch die chemische Zusammensetzung dargestellt wird. Ohne irgendeine Beschränkung hierauf werden als geeignete Verbindungen genannt:

Bis-(Dimethylamino-Dimethyl)-Silan, Allyl-Trimethyl-Silan, Divinyltetramethyl-Disiloxan, Zyanäthyltrimethyl-Silan. Der Silicium-Verbindungs-Dampf wird im Plasmabereich vollständig zu Siliciumdioxid oxydiert, um dann das Siliciumdioxid in der Gasströmung auf die Substrate 22A und 22B sowie die elek-ί trisch leitenden Filmstreifen 24A und 24B zu transportieren, I wo ein Dünnfilm 25A und 25B, bestehend aus Siliciumdioxid, niedergeschlagen wird. Die Siliciumdioxid-Dünnfilme 25A und 25B müssen Kohlenwasserstoff-frei sein, da eine durch die Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen verursachte Polymerisation ; schädlich ist. Die Dicke der Dünnfilme 25A und 25B liegt in der j Größenordnung von 100 bis 500 8. Mit Hilfe einer derartigen Oberflächenbehandlung wird eine Parallelausrichtung von Flüssigkristallen erzwungen, und zwar unabhängig vom Substratmaterial bzw. seiner Beschaffenheit, also davon, ob Glas, zinndo- j tiertes Indiumoxid oder leitendes Metall vorliegt. j

Eine entsprechend Fig. 2 vorliegende Struktur mit erzwungener Parallelausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle läßt sich j gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung '< mit einem Dünnfilm, bestehend aus Zinnoxid anstatt aus Siliciumdioxid bilden. In einem derartigen Ausführungsbeispiel wird anstelle der organischen Siliciumverbindung eine flüchtige organische Zinnverbindung in die Gasentladungskammer eingeleitet, um dann einen Dünnfilm 25A und 25B, bestehend aus SnO₂ auf den; Substraten niederzuschlagen. Ohne hiermit eine Einschränkung anzudeuten, lassen sich als flüchtige organische Zinnverbindungen Tetrabutyl-Zinn und Tetramethyl-Zinn verwenden.

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!Entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt die in Fig. 3 gezeigte Struktur derart behandelte Substratoberflächen, daß eine Senkrechtausrich-

! i

!tung von in der Flüssigkristall-Anzeigezelle enthaltenen Flüs- j sigkrlstall-Molekülen erzwungen wird. In diesem Falle enthält die Flüssigkristall-Anzeigezelle 30 die transparenten Substrate 32A und 32B, die entsprechend mit elektrisch leitenden Film-Istreifen 34A und 34B und den Dünnfilmen 35A und 35B überzogen {sind. Ein positives, dielektrisches Flüssigkristall-Material |36 liegt zwischen den Filmen 35A und 35B. Die auf den Substrate i32A und 32B gebildeten, elektrisch leitenden Filmstreifen 34A {und 34B werden zusammen mit den übrigen Substratoberflächen-

bereichen, wie oben beschrieben, einer Behandlung durch Saueristoff-freie-Radikale unterzogen. Die Einströmung des Sauerjstoffs in die Gasentladungskammer wird dann unterbrochen. Anjschließend wird ein Gas in den Plasmabereich eingeleitet, das {einen Fluor enthaltenden, molekular-angeregten Gasanteil !enthält, der zur Bildung von Polymerfilmen 35A und 35B polymerisiert. Polyfluorinierte Äthylenabkömmlinge lassen sich beispielsweise für diesen Zweck verwenden. Eine bevorzugte Verbindung besteht aus Tetrafluoräthylen. Die Dicke derartiger Polyfluorkohlenstoff-Filme 35A und 35B liegt in der Größenordjnung von 100 bis 500 8. Die Polyfluorkohlenstoff-Filme 35A und 35B erzwingen eine Senkrechtausrichtung von Flüssigkristall- ^olekülen mit Bezug auf die Substratoberflächen einer Flüssigristall-Anzeigezelle .

Die oben beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung sind geeignet zur Bildung von Substratoberflächen, die entweder eine Parallelausrichtung oder eine Senkrechtausrichtung, wie jeweils langestrebt, in Flüssigkristall-Anzeigezellen zu erzwingen verpnögen. Ein derartiges Verfahren ist geeignet für die Verwendung !üblicher Substrate und leitender Metalle, wie sie sowohl für lichtdurchlässige als auch für reflektive Flüssigkristall-An-

Zeigezellen dienlich sind.

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lnige Aueführungsbeispiele können zur Verdeutlichung der Erjfindung beitragen.

Polierte Glassubstrate werden mit einer Schicht, bestehend aus zinndotiertem Indiumoxid, mit einer Dicke von 1000 & mittels üblicher Hochfrequenz-Zerstäubungsanlagen überzogen. Der spezifische Widerstand des verwendeten, zinndotierten Indiumoxids beträgt 100 0hm für eine Quadratfläche. Anschließend wird ein Muster unter Anwenden üblicher photolithographischer Ätztechniken sowie Photolacküberzug aufgebracht, wobei nach Abschluß Photolackreste oberhalb der so hergestellten, zinndotierten Cndiumoxidfilmstreifen verbleiben. Die Substrate werden dann in eine zweckentsprechend abgewandelte, hochfrequente Gasentladungskammer eingebracht, die anschließend evakuiert wird. Sauerstoff wird mit einem Druck von etwa 0,2 Torr eingeleitet. Die Hochfrequenz-Entladung wird mit einer Durchlaßleistung von 200 W und einer reflektierten Leistung von 5 W angeregt. Die Substrate sind hierbei so angeordnet, daß sie nicht dem hierbei gebildeten Sauerstoffplasma ausgesetzt sind, nach 20 bis 30 Minuten ist der auf den zinndotierten Indiumoxid-Filmstreifen verbliebene Photolackrest abgetragen. Die Oxidation wird für zusätzlich 20 Minuten welter durchgeführt. Dies hat zur Folge, daß das Sauerstoff/Indium-Verhältnis in der zinndotierten Indiumoxidschicht von etwa 1,62 bis 2,45 anwächst. Wie Kapazitätsmessungen zeigen, enthält eine Flüssigkristall-Anzeigezelle, die aus derart oberflächenbehandelten Substraten aufgebaut ist und mit Araylcyanobiphenyl gefüllt ist, gänzlich in Parallelausrichtung erzwungene Flüssigkristall-Moleküle. Die Betriebsspannung einer derartigen Flüssigkristall-Anzeigezelle ist relativ hoch, da der Quadratflächenwiderstand der zinndotierten Indiumoxid-Filmstreifen hierbei von etwa 1 auf 10 kOhm anwächst.

Bei Anwendungsfällen, bei denen diese Betriebsspannung zu hoch ist, läßt sich der Quadratflächenwiderstand auf einen Wert zwischen etwa 0,1 bis 1 kOhm unter nachfolgend beschriebener

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Behandlung herabsetzen. Nach Abschluß des Oxidationsverfahrensschritte bei der Oberflächenbehandlung gemäß der Erfindung wird die Sauerstoffzufuhr unterbrochen und die Kammer mit Argon gereinigt. Anschließend wird die Gasentladungskammer mit einer Mischung von 95 % Stickstoff und 5 % Wasserstoff gefüllt. Die hochfrequente Gasentladung wird ausgelöst, wobei dann die Substrate Wasserstoff-freien-Radikalen für etwa 30 Minuten aus-'

jgesetzt werden. Eine Flüssigkristall-Anzeigezelle, die mit ellner derartigen Behandlung ausgesetzten Substraten aufgebaut ist, zeigt neben gänzlich parallel ausgerichteten Flüssigkri-'stall-Molekülen außerdem noch den angestrebten, wesentlich herabgesetzten Quadratflächenwiderstand der zinndotierten

Indiumoxid-Fllmstrelfen,

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich eine Anordnung ähnlich der in Fig. 2 gezeigten. Wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, wird hier ebenfalls das gewünschte Muster mittels üblicher photolithographischer Verfahren unter Anwendung eines Photolacküber- ;zuges geätzt. Das Leitungsmuster braucht hierbei nicht unbejdingt aus zinndotiertem Indiumoxid zu bestehen, sondern kann

auch durch Metalle, wie z.B. Chrom/Gold und Aluminium gebildet sein. Nach Abtragen des Photolacks, wie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben, indem nämlich eine Gasentladung in 'reinem Sauerstoff durchgeführt wird, wird eine flüchtige organische Siliciumverbindung in das Plasma eingeleitet. Dieses organische Silicium-Verbindungs-Gas wird außerhalb des eigentlichen Plasmabereichs mit Sauerstoff gemischt und dann in die Gasentladungskammer eingeleitet. Zu diesem Zweck wird BIs- : (Dimethylamine)-Silan benutzt. Diese Verbindung wird im Plasmajbereich vollständig zu Siliciumdioxid oxidiert, um dann das !siliciumdioxid mit der Gasströmung auf die Substrate zu leiten und dort niederzuschlagen. Die Niederschlagsrate für Siliciumdioxid zur Bildung einer entsprechenden Schicht liegt in der 'Größenordnung von 2 bis 10 8 pro Minute. Das Substrat wird dem Siliciumdioxid-Dampf für 30 Minuten ausgesetzt. Flüssigkristall

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Anzeigezellen mit derart oberflächenbehandelten Substraten zeigen gänzlich eine Parallelausrichtung der hierin enthaltenen
Flüssigkristall-Moleküle.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird ein wie im Ausführungsbeispiel 2 beschriebenes, vorbereitetes Substrat anstatt mit einer organischen Siliciumverbindung mit einer orja- ! nischen Zinnverbindung wie Tetrabutyl-Zinn behandelt. Die
Tetrabutyl-Zinn-Verbindung wird vollständig zu Zinnoxid oxidiert. Das dabei entstehende SnO₂ wird mittels der Gasströmung
'auf die Substrate geleitet und dort niedergeschlagen. Flüssigikristall-Anzeigezellen mit derart oberflächenbehandelten Sub's traten zeigen eine vollständige Parallelausrichtung von aus
i
jAlkyl-Zyanobiphenyl bestehenden Flüssigkristall-Molekülen. '

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I ι

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j In einem vierten Ausführungsbeispiel werden Glassubstrate wie
im Beispiel 1 vorbereitet und die Photolackreste unter der Wir-j kung eines Sauerstoffplasmas abgetragen. Die Sauerstoffzufuhr
wird unterbrochen und ein Tetrafluormethan-Gas (CF₄) in den
Gasentladungsraum geleitet, so daß Fluor-Radikale gebildet i werden. Das Aussetzen der Substrate dieser Fluor-Radikalen ge- | schieht während 30 Minuten. Es zeigt sich dabei, daß sowohl derj zinndotierte IndiumoxidfiImstreifen als auch das Glassubstrat _{ mit F und 0 angereichert sind. Die derart oberflächenbehandel- : ten Substrate werden in einer Flüssigkristall-Anzeigezelle
verwendet, die Alkyl-Zyanobiphenyl-Flüssigkristall-Moleküle ^l enthält. Hierbei ergibt sich eine vollständige Senkrechtausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle, also senkrecht zur
Substratoberfläche. Der Quadratflächenwiderstand der elektrisch^ leitenden Filmstreifen läßt sich, wie bereits ebenfalls beschrieben, durch Aussetzen des Substrats mit den elektrischen
Filmstreifen einer Atmosphäre, bestehend aus 95 % Stickstoff j und 5 % Wasserstoff, herabsetzen.

Ein Substrat mit einem zinndotierten Indiumoxidstreifen und
ein Substrat mit einem Aluminiumfilmstreifen werden in eine
Gasentladungskammer eingebracht und einer Sauerstoffbehandlung
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unterzogen, wie es oben im Zusammenhang mit dem Abtragen des 'Photolackrestes beschrieben ist. Anschließend wird die Gasentladungseinrichtung durch Einleiten von Argon vollständig von !Sauerstoff gereinigt. Die Substrate werden dabei so eingelegt, idaß sie etwa 10 cm in den Plasmabereich ragen. Dann wird Tetralf luoräthylen zugeführt, um ein freie Radikale enthaltendes !Fluorgas zu bilden, das für eine Polymerisation geeignet ist. Die so gebildeten freien Radikale können CF₃-CF₂ oder auch iCF, sein. Derart angeregte freie-Radikale-Gase besitzen eine !begrenzte Lebensdauer und müssen die Substratoberfläche im Beireich ihrer freien Weglänge erreichen, die in der Größenordnung von 10 cm liegt. Wie zuvor muß aber darauf geachtet werden, daß ein Elektronen- oder Ionenbombardement der zu behandelnden Oberflächen vermieden wird. Die freien Radikale tragen zur Bildung eines gleichförmigen Films über Glassubstrat-Oberflächenbereiche und Metall-Oberflächenbereiche bei. Die Niederschlagsrate liegt in der Größenordnung von 2 bis 5 8 pro Minute I Der spezifische Widerstand des fluorinierten Polymerfilms beträgt 1O¹³ Ohmcm.

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Claims

y' 7740384 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Substrate von Flüssigkristall-Anzelgezellen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bereitstellen einer Substratoberfläche zum Erzwingen einer auswählbaren Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle folgende Verfahrensschritte Anwendung finden:

1, Bildung freier Radikaler entweder von Sauerstoff oder j von Fluor in einem Hochfrequenzplasma, und ; Aussetzen des Substrats den genannten freien Radikalen, indem das Substrat selbst außerhalb des HF-Plasmas angeordnet wird, um hier die gewünschte j Substratoberfläche-Eigenschaft herbeizuführen_r so daß eine Parallelausrichtung der Flüssigkristallmoleküle mit dieser Oberfläche erzwungen wird, wenn nur Sauerstoff-freie-Radikale gebildet werden und eine Senkrechtausrichtung innerhalb des Flüssigkristall-Materials bezüglich der genannten Oberfläche erzwungen wird, wenn Fluor-freie-Radikale gebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß j das Substrat aus der Gruppe Glas und zinndotiertes Indiumoxid gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallzelle mit einer positiven, dielektrischen Flüssigkristall-Substanz gefüllt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Fluor-freie-Radikale in einem Tetrafluormethan-Plasma gebildet werden.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat zunächst Sauerstoff-freien-Radikalen und anschließend Fluor-freien-Radikalen ausgesetzt wird, um eine Substratoberfläche zu bilden, die geeignet ist, eine senkrechte Ausrichtung der Flüs- ' sigkristallmoleküle in der Flüssigkristall-Substanz mit, Bezug auf die Oberfläche zu erzwingen. j

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin die mit den freien Radikalen behandelte Oberfläche einem Wasserstoff enthaltenden Plasma ausgesetzt wird, so daß der spezifische Widerstand der Oberfläche herabgesetzt wird.

7. Verfahren zum Herbeiführen eines Oberflächenfilms, der zum Erzwingen einer senkrechten Ausrichtung in einer J Flüssigkristall-Substanz geeignet ist, nach den Ansprüchen 1 bis 6 gekennzeichnet durch Anwenden der folgenden Verfahrensschritte;

Bilden eines Fluor enthaltenden molekular-angeregten Gasanteils in einem hochfrequenten Plasma, wobei dieser j Gasanteil aus dem hochfrequenten Plasma auspolymerisie-j ren kann, und

Aussetzen des Substrats, dem molekular-angeregten , Gasanteil, wobei dieses Substrat selbst außerhalb des Bereichs des hochfrequenten Plasmas angebracht ist, so daß ein Oberflächenfilm auf das Substrat durch in-situ-j Polymerisation des molekular-angeregten Gasanteils nie-ι dergeschlagen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der molekular-angeregte Gasanteil aus einem Polyfluoräthylen-Abkörnraling gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der molekular-angeregte Gasanteil durch Tetrafluoräthy-

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- 3 len gebildet wird.

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10. Verfahren nach den Snsprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratoberfläche aus Glas, zinndotiertem Indiumoxid, Chrom/Gold und/oder Aluminium dargestellt wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor Bilden des Fluor enthaltenden, molekular-angeregten Gasanteils das Substrat Sauerstoff-

[ freien-Radikalen ausgesetzt wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in das hochfrequente Plasma eine Verbindung, gebildet aus einer flüchtige Siliciumverbindungen und flüchtige organische Zinnverbindungen enthaltenden Molekulargruppe eingeleitet wird

und daß das Substrat außerhalb des Bereichs des hochfrequenten Plasmas den freien Radikalen zur Bildung des angestrebten Oberflächenfilms auf dem Substrat ausgesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Sauerstoff-freien-Radikalen Argon vermischt wird,

14. Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekenn· zeichnet, daß die organische Zinnverbindung aus Tetrabutyl-Zinn gebildet wird.

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