DE4226994A1 - Anisotrope Polymere - Google Patents
Anisotrope PolymereInfo
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Description
Die Erfindung betrifft anisotrope Polymere sowie ein Ver
fahren zu deren Herstellung.
Die Entwicklung in der Mikroelektronik stellt immer höhere
Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von elektrischen
Bauteilen. Einerseits werden nämlich integrierte Schaltun
gen, wie Prozessoren und Speicherbausteine, durch fort
schreitende Miniaturisierung kleiner konzipiert, um kurze
Signalwege zu erreichen, und andererseits soll durch Er
höhung der Taktfrequenzen derartiger Bausteine die Schalt
geschwindigkeit und Rechenkapazität erhöht werden. Sowohl
aus der Miniaturisierung als auch aus der Steigerung der
Taktfrequenzen ergeben sich aber neue Forderungen an die
für den Bau von integrierten Schaltungen verwendeten Mate
rialien. Neben dem immer höher werdenden Auflösungsver
mögen der zum Strukturieren der Schaltkreise benötigten
Photoresistsysteme sind Isolierschichten mit niedriger Di
elektrizitätskonstante erforderlich. Ein weiterer wesent
licher Punkt ist darin zu sehen, daß elektrisch isolieren
de, aber thermisch gut leitfähige Materialien benötigt
werden, um bei steigender Leistungsdichte der Bauteile die
beim Betrieb entstehende Wärme abzuführen.
Die derzeit eingesetzten Kunststoffe, beispielsweise Poly
imide, zeichnen sich durch gute elektrische Isolations
eigenschaften aus, sie zählen aber - wegen der geringen
thermischen Leitfähigkeit - eher zu den Wärmeisolatoren.
Thermisch leitfähige Polymerschichten werden bislang durch
Zumischen thermisch leitfähiger Partikel, wie Ruß, Diamant
und Aluminiumgrieß, zu den Polymeren erhalten. Eine der
artige Vorgehensweise ist aber aufwendig und - wegen der
Partikelkonglomeration - insbesondere für dünne Schichten
nicht geeignet. Füllstoffe der genannten Art können auch
die dielektrischen und Isoliereigenschaften der Schichten
negativ beeinflussen, und außerdem kann die thermische
Leitfähigkeit durch Erhöhung des Füllstoffanteils - wegen
der damit verbundenen Beeinträchtigung der Verarbeitbar
keit - nicht beliebig gesteigert werden. Für Anwendungen
in der Mikroelektronik werden ferner gut lösliche, homo
gene Polymere benötigt, die darüber hinaus photolitho
graphisch strukturierbar sein sollen. Derartige Polymere
sind bislang aber nicht verfügbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, wärmebeständige, thermisch
leitfähige und planarisierende Polymere mit Isolierstoff
eigenschaften für Anwendungen in der Elektronik und Mikro
elektronik, insbesondere für die Mehrlagenverschaltung,
bereitzustellen, die eine zu starke Erwärmung elektroni
scher Bauteile verhindern, wodurch die damit verbundene
Einschränkung der Langzeitstabilität vermieden wird.
Dies wird erfindungsgemäß durch anisotrope Polymere er
reicht, die durch In-situ-Vernetzung mesogener Monomere
der Struktur G-A-M-A-G im flüssigkristallinen Phasen
zustand erhalten werden, wobei folgendes gilt:
G = Vinyl, Allyl, Acryl, Methacryl oder Epoxy;
A = -(CH₂)m-, -(CH₂)m-O-, -(CH₂-CH₂-O)n-,
G = Vinyl, Allyl, Acryl, Methacryl oder Epoxy;
A = -(CH₂)m-, -(CH₂)m-O-, -(CH₂-CH₂-O)n-,
wobei die Wasserstoffatome jeweils ganz oder teilweise
durch Fluor oder Chlor ersetzt sein können, und
mit m = 1 bis 16 und n = 1 bis 10;
wobei R = -CN, -NO2, Halogen, Acetyl, Alkyl
mit 1 bis 8 C-Atomen, Alkoxy mit
1 bis 8 C-Atomen oder Alkyl- bzw.
Dialkylamino mit 1 bis 4 C-Atomen
pro Alkylrest
und x = 1 bis 4, im Falle von R = Alkyl 2 bis 4,
und x = 1 bis 4, im Falle von R = Alkyl 2 bis 4,
wobei R wie vorstehend definiert ist
und y = 1 bis 4.
Die Polymere nach der Erfindung werden aus Monomeren ge
bildet, die oligomerisierbare oder polymerisierbare Grup
pen enthalten, welche über Abstandhalter, wie Hexylgrup
pen, und eine mesogene Brücke miteinander verbunden sind.
Derartige Polymere weisen - im hochvernetzten, orientier
ten Zustand - eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit auf,
nämlich zwischen 3 und 5,5 W/K·m. Im Vergleich zu den be
kannten Isolierstoffen liegt dieser Wert nahezu bis um den
Faktor 30 höher. Die in der Elektronik und Mikroelektronik
bislang verwendeten Isolierstoffschichten, die aus Lösun
gen hergestellt werden, weisen nämlich lediglich Wärme
leitfähigkeiten von 0,2 bis 0,4 W/K·m auf (siehe dazu bei
spielsweise: H. Kuchling, "Taschenbuch der Physik", Verlag
Harri Deutsch, Thun und Frankfurt/Main, 6. Auflage (1984),
Seiten 611 bis 614).
Bei den Monomeren der genannten Art, die eine gute Lös
lichkeit in gängigen organischen Lösungsmitteln zeigen,
ist von Bedeutung, daß eine über einen weiten Temperatur
bereich ausgedehnte nematische Phase bei niedriger
Schmelztemperatur existiert, was für den Einsatz in der
Elektronik wichtig ist. Die aus den Monomeren hergestell
ten dünnen Schichten, in denen die Flüssigkristalle ent
weder senkrecht zur Substratoberfläche oder parallel dazu,
in einer Vorzugsrichtung liegend, orientiert sind, weisen
neben der hohen Wärmeleitfähigkeit, die diejenige von Glas
oder Quarz deutlich übersteigt, auch eine thermische Sta
bilität bis zu ca. 250°C auf. Ferner läßt sich mit diesen
Monomeren eine ausgezeichnete Planarisierung - auch auf
Substraten mit Topographie - erzielen, und außerdem können
die Schichten strukturiert werden.
Zur Herstellung der anisotropen Polymere nach der Erfin
dung wird auf ein Substrat, das eine Orientierungsfläche
aufweist, ein mesogenes Monomer der Struktur G-A-M-A-G,
wobei G, A und M wie vorstehend definiert sind, in dünner
Schicht aufgebracht und orientiert, und dann wird das
Monomer im flüssigkristallinen Zustand durch Bestrahlung
vernetzt und somit auf dem Substrat fixiert. Die Monomere
können aus Lösungen mittels üblichem Equipment, beispiels
weise durch Aufschleudern, in einem Arbeitsgang bis zu
einer Schichtdicke von ca. 15 µm auf das Substrat aufge
bracht werden; durch mehrfaches Beschichten können
Schichtdicken bis zu 100 µm erreicht werden. Werden die
Flüssigkristalle aufgeschmolzen und zwischen zwei Sub
straten fixiert, so können orientierte Schichten mit einer
Schichtdicke von 10 bis 100 µm in einem Arbeitsgang her
gestellt werden.
Von großer Bedeutung beim erfindungsgemäßen Verfahren ist,
daß flüssigkristalline Monomere erstmals über große Flä
chen, und zwar bis zu 75 cm2 und darüber, ohne Domänen
grenzen orientiert werden können; die Orientierung erfolgt
dabei homogen (die mesogenen Einheiten liegen parallel zur
Substratoberfläche, in einer Vorzugsrichtung orientiert)
oder homöotrop (die mesogenen Einheiten stehen senkrecht
zur Substratoberfläche, in Richtung der Flächennormalen
orientiert). Die erhöhte thermische Leitfähigkeit zeigt
sich in der jeweiligen Orientierungsrichtung der Flüssig
kristalle.
Bei beiden der genannten Herstellungsmöglichkeiten ist von
Vorteil, daß zur Orientierung der Flüssigkristalle keine
externen elektrischen oder magnetischen Felder benötigt
werden. Vielmehr ist eine Oberflächenbehandlung des Sub
strats, wie Anreiben der Oberfläche in einer bestimmten
Vorzugsrichtung oder Behandeln mit einer hochverdünnten
Lecithinlösung, ausreichend, um die erforderliche Orien
tierung zu erreichen. Falls gewünscht, ist eine Orien
tierung mit elektrischen oder magnetischen Feldern aber
durchaus möglich. Von Vorteil ist ferner, daß die flüssig
kristallinen Monomere nach der Erfindung - aufgrund einer
niedrigen Viskosität - die Fähigkeit besitzen, im flüssig
kristallinen Zustand topographische Strukturen nahezu
vollständig zu planarisieren.
Zur Herstellung von laminierten Teilen, die örtlich unter
schiedliche optische Eigenschaften aufweisen, wie optische
und elektrooptische Komponenten, insbesondere optische
Filter usw., sind aus der US-Patentschrift 4 983 479 poly
merisierbare flüssigkristalline Monomere der Struktur PBNQ
bekannt; P ist dabei eine polymerisierbare Gruppe, B eine
Brückengruppe, N eine nematische oder smektische flüssig
kristalline Gruppe und Q eine PB-Gruppe oder ein Substi
tuent bestimmter Struktur. Die Gruppe N kann unter anderem
folgende Struktur aufweisen:
oder
wobei R ein Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen ist; alle an
deren beschriebenen mesogenen Gruppen sind unsubstituiert.
Die bekannten flüssigkristallinen Monomere (mit unsubsti
tuierten oder einfach alkylsubstituierten mesogenen Grup
pen) können zwar prinzipiell zur Herstellung von Schichten
dienen, die - nach geeigneter Präparation - auf kleinen
Flächen, nämlich 1 bis 2 cm2, in Orientierungsrichtung
eine erhöhte thermische Leitfähigkeit zeigen, für eine An
wendung im technischen Maßstab, wie dies bei den Monomeren
entsprechend der Erfindung der Fall ist, sind sie aber
nicht geeignet, und zwar aus verschiedenen Gründen. Zum
einen ist die Löslichkeit dieser Verbindungen in organi
schen Lösungsmitteln nicht ausreichend, um bei Raumtempe
ratur Lösungen herzustellen, die eine für Lackschleuder
verfahren erforderliche hohe Konzentration aufweisen. Zum
anderen liegen die flüssigkristallinen Phasenbereiche der
bekannten Verbindungen bei zu hohen Temperaturen, so daß
bei der Orientierung der Flüssigkristalle im Existenzge
biet der flüssigkristallinen Phase eine vorzeitige thermi
sche Polymerisation stattfindet, die eine von Domänengren
zen freie großflächige Präparation nicht erlaubt. Schließ
lich wird durch die erforderlichen hohen Temperaturen wäh
rend der Orientierung und der Belichtung die Verarbeitung
so erschwert, daß sie nach den derzeit üblichen in der In
dustrie verwendeten Methoden technisch nicht möglich ist.
Im Gegensatz dazu weisen die Monomere nach der Erfindung,
bei denen die mesogene Gruppe im allgemeinen wenigstens
einen Substituenten trägt, nematisch oder smektisch flüs
sigkristalline Phasen mit einem Temperaturbereich deutlich
unter 100°C auf. Die Verarbeitungstemperatur liegt norma
lerweise im oberen Drittel des flüssigkristallinen Phasen
bereiches, weil dort die Viskosität der Phase - und damit
die Beweglichkeit der mesogenen Einheiten - am höchsten
ist und deshalb der vollständig orientierte Zustand am
schnellsten erreicht wird. Außerdem sind dabei externe
elektrische oder magnetische Felder zum Orientieren nicht
erforderlich. Ferner ermöglicht die niedrige Viskosität
eine nahezu vollständige Planarisierung von auf dem Sub
strat befindlichen Strukturen.
Aufgrund der Substituenten (an der mesogenen Gruppe) sind
die Monomere nach der Erfindung sehr gut in solchen Lö
sungsmitteln löslich, wie sie zum Herstellen von Lack
lösungen dienen, die zum Aufschleudern verwendet werden;
derartige Lösungsmittel sind beispielsweise N-Methylpyrro
lidon, N,N-Dimethylacetamid und γ-Butyrolacton. Aus diesem
Grunde lassen sich - im Gegensatz zu den aus dem Stand der
Technik bekannten Verbindungen - bei Raumtemperatur genü
gend konzentrierte Lösungen für ein Spin-coating-Verfahren
zubereiten.
Die niedrigen Verarbeitungstemperaturen der erfindungsge
mäßen Monomere ermöglichen eine neue Art beim Orientieren
der Flüssigkristalle aus lösungsmittelhaltigen Lackschich
ten. Hierbei wird nach dem Aufschleudern der monomerhalti
gen Lacklösung auf ein oberflächenbehandeltes Substrat,
wie in eine Vorzugsrichtung poliertes Silicium oder Poly
imid oder wie entsprechend behandelter Quarz, bei waag
rechter Lagerung in einem Umluftofen bereits bei der Tem
peratur, bei der die Orientierung der Flüssigkristalle in
der flüssigkristallinen Phase erfolgen soll, mit dem Ent
fernen des Lösungsmittels begonnen. Dazu wird der Umluft
ofen auf diese Temperatur vorgeheizt und das beschichtete
Substrat etwa 5 min ohne Umluft getrocknet, um Turbulenzen
in der "nassen" Schicht zu vermeiden. Anschließend wird
bei derselben Temperatur ca. 30 min mit Umluft weiter
getrocknet.
Durch diese spezielle Vorgehensweise bei der Trocknung
wird erreicht, daß die flüssigkristalline Phase direkt im
orientierten Zustand entsteht, und nicht erst durch wei
teres Aufschmelzen oder Abkühlen in einem zweiten Schritt
gebildet werden muß. Dadurch sind großflächige Präparatio
nen ohne Domänengrenzen möglich. Bei Verfahren, bei denen
die flüssigkristalline Phase durch Aufschmelzen der Kri
stalle erzeugt wird, zeigt sich dagegen oft ein sogenann
ter Memory-Effekt, d. h. in der Flüssigkristallschicht ent
stehen Domänengrenzen, und zwar bevorzugt dort, wo sich
vorher - im kristallinen Zustand - Kristallgrenzen befun
den haben. Im Gegensatz dazu ist es beim erfindungsgemäßen
Verfahren möglich, schon im Endstadium des Trocknens, wenn
sich die ersten flüssigkristallinen Effekte zeigen, mit
dem Orientieren zu beginnen und somit den störenden Effekt
von Kristallgrenzen auszuschließen. Außerdem ermöglichen
die niedrigen Verarbeitungstemperaturen eine Orientierung,
bei der nicht die Gefahr besteht, daß thermisch initiierte
Oligomerisierungsreaktionen erfolgen, die - aufgrund eines
veränderten Phasenverhaltens - den Orientierungsprozeß
stören.
Die Monomere werden vorzugsweise in Lösung auf das Sub
strat aufgebracht, sie können aber auch in geschmolzener
Form appliziert, d. h. auf das Substrat aufgeschmolzen
werden. Als Lösungsmittel dienen polare Lösungsmittel,
wie N,N-Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon und γ-Butyro
lacton; in derartigen Lösungsmitteln sind die Monomere bis
zu einem Masseanteil von 50% gut löslich. Vorteilhaft
werden Lösungen mit einem Gehalt von 30 bis 50% einge
setzt. Die Lösungen können durch Schleudern, Gießen oder
Sprühen auf das Substrat aufgebracht werden, anschließend
wird das Lösungsmittel entfernt. Dies erfolgt beispiels
weise in einem Umluftofen bei Temperaturen von 70 bis
100°C im Zeitraum von 30 bis 60 min.
Das Substrat, auf welches das Monomer aufgebracht wird,
weist eine Orientierungsfläche auf, die organischer oder
anorganischer Natur sein kann. Für eine Orientierung
parallel zur Oberfläche dienen dabei insbesondere Schich
ten aus Polyimid; derartige Schichten werden einer Orien
tierungsbehandlung unterworfen, wozu sie beispielsweise
poliert werden. Für eine Orientierung senkrecht zur Ober
fläche werden insbesondere halogenierte Alkylsilane oder
Lecithin eingesetzt. Die Orientierung der Monomere erfolgt
im flüssigkristallinen Phasenbereich.
Zur Fixierung wird die Schicht aus den ausgerichteten
Monomeren im flüssigkristallinen Temperaturbereich be
strahlt, vorzugsweise in der nematischen Phase. Die Be
strahlung selbst erfolgt mit aktinischem Licht, vorzugs
weise UV-Licht, oder mittels eines Elektronen-, Laser-
oder Ionenstrahls, vorteilhaft unter Schutzgasatmosphäre.
Zur Erhöhung der Fixierungsgeschwindigkeit kann, wenn eine
Lösung verwendet wird, dieser ein photoaktiver Zusatz zu
gegeben werden, der als Photoinitiator und/oder Sensibi
lisator wirkt; ein derartiger Zusatz ist beispielsweise
1,2-Diphenyl-1-oxo-2,2-dimethoxyethan. Der Anteil des
photoaktiven Zusatzes beträgt im allgemeinen 0,1 bis 5
Masse-%.
Die dünnen Schichten aus anisotropen Polymeren nach der
Erfindung können, wie bereits erwähnt, strukturiert wer
den. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß bei
der Fixierung, d. h. bei der Vernetzung der Monomere, die
Bestrahlung durch eine Negativvorlage erfolgt. Die unbe
lichteten Bereiche werden dann mit geeigneten Entwicklern
herausgelöst, vorzugsweise mit organischen Lösungsmitteln,
wie N-Methylpyrrolidon.
Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung noch
näher erläutert werden (MT = Masseteile).
24,6 MT 4-Hydroxybenzoesäure, 1,0 MT Natriumjodid und
15,5 MT Natriumhydroxid werden in einem Gemisch aus 50 MT
Wasser und 200 MT Ethanol gelöst, dann wird zum Sieden
erhitzt. In die siedende Lösung werden unter Rühren
19,1 MT 6-Chlorhexanol getropft, wobei eine klare Lösung
entsteht, die 24 h unter Rückfluß erhitzt wird. Nach dem
Erkalten wird die Reaktionslösung in 1 l Wasser gegossen,
und dann wird mit verdünnter Salzsäure 4-(6-Hydroxy-hexyl
oxy)-benzoesäure ausgefällt; das Rohprodukt wird zur Rei
nigung aus 200 MT Ethanol umkristallisiert.
23,8 MT 4-(6-Hydroxy-hexyloxy)-benzoesäure werden zusammen
mit 13,9 MT N,N-Dimethylanilin in 230 MT 1,4-Dioxan ge
löst, dann wird unter Rühren auf 60°C erhitzt. Danach wer
den zur Lösung - unter Ausschluß von Feuchtigkeit - inner
halb von 30 min 10,4 MT Acryloylchlorid zugetropft, und
dann wird 2 h bei 60°C gerührt. Nach dem Verdünnen mit 1 l
Wasser fällt 4-[6-(Acryloyloxy)-hexyloxy]-benzoesäure aus;
das Rohprodukt wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und
zweimal aus 400 MT Isopropanol umkristallisiert.
23,4 MT 4-[6-(Acryloyloxy)-hexyloxy]-benzoesäure werden in
200 MT 1,2-Dimethoxyethan gelöst und bei -30°C unter Rüh
ren zunächst mit 16,2 MT Triethylamin und nachfolgend mit
9,2 MT Methansulfochlorid versetzt. Es wird noch 1 h bei
dieser Temperatur gerührt, dann werden 1,0 MT 4-(N,N-Di
methylamino)-pyridin und 0,04 Moläquivalent eines Hydro
chinonderivates zugegeben, im vorliegenden Fall 2,5-Di
hydroxyacetophenon. Die Lösung wird anschließend auf 5°C
erwärmt und 3 h bei dieser Temperatur belassen, dann wird
auf 1 l Wasser gegossen. Die sich dabei abscheidende orga
nische Phase wird abgetrennt, zunächst dreimal mit 100 MT
wäßriger Sodalösung und nachfolgend je dreimal mit 100 MT
verdünnter Salzsäure und 100 MT destilliertem Wasser ge
waschen. Dann wird über Calciumchlorid getrocknet und an
schließend das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer ent
fernt. Zur weiteren Reinigung kann noch umkristallisiert
werden.
Das erhaltene Monomer weist folgende Struktur auf:
mit
In gleicher Weise werden Monomere hergestellt, bei denen
X beispielsweise folgende Bedeutung hat:
und
Diese Monomere zeigen folgendes Phasenverhalten beim Auf
heizen (Heizrate: 5 K/min) bzw. beim Abkühlen:
(1) C - 59,7 - N - 83,6 - I
(2) C - 94,9 - N - 133,7 - I
(3) C - 102,2 - I
Kühlen: I - 87,5 - N - 78,2 - C (monotrop)
(4) C - 66,0 - N - 79,8 - I
(5) C - 99,7 - N - 109,3 - I
(6) C - 90,3 - I
Kühlen: I - 81,7 - N - 74,2 - C (monotrop).
(2) C - 94,9 - N - 133,7 - I
(3) C - 102,2 - I
Kühlen: I - 87,5 - N - 78,2 - C (monotrop)
(4) C - 66,0 - N - 79,8 - I
(5) C - 99,7 - N - 109,3 - I
(6) C - 90,3 - I
Kühlen: I - 81,7 - N - 74,2 - C (monotrop).
Im Gegensatz dazu zeigt ein in entsprechender Weise -
unter Verwendung von Hydrochinon - hergestelltes Monomer
nach dem Stand der Technik (siehe dazu auch EP-OS
0 260 756), d. h. eine unsubstituierte Verbindung, fol
gendes Phasenverhalten:
Aufheizen: C - 108 - N - 155 - I
Kühlen: I - 155 - N - 88 - Sc - 75 - C;
durch Unterkühlung kann eine metastabile kristalline Phase zwischen 65 und 75°C erhalten werden, die bei erneuter Er wärmung bei 90°C schmilzt.
Aufheizen: C - 108 - N - 155 - I
Kühlen: I - 155 - N - 88 - Sc - 75 - C;
durch Unterkühlung kann eine metastabile kristalline Phase zwischen 65 und 75°C erhalten werden, die bei erneuter Er wärmung bei 90°C schmilzt.
Mit einer Polyimidschicht versehene 3′′-Siliconwafer werden
einer Orientierungsbehandlung unterworfen, beispielsweise
in geeigneter Weise poliert. Auf die derart behandelte
Oberfläche wird eine Lösung von 3 MT des nach Beispiel 1
hergestellten Monomers (1) in 7 MT N-Methylpyrrolidon, die
0,05 MT 1,2-Diphenyl-1-oxo-2,2-dimethoxyethan enthält,
aufgeschleudert. Bei einer Schleuderzeit von 5 s ergeben
sich folgende Schichtdicken (gemessen an der fixierten
Schicht): 5,0 µm bei 500 min-1 bzw. 4,2 µm bei 700 min-1
Unmittelbar nach dem Aufschleudern werden die belackten
Proben 5 min in einem auf 80°C vorgeheizten Umluftofen bei
waagrechter Lagerung vorgetrocknet. Danach wird ca. 35 min
unter Umluft bei 75°C getrocknet und gleichzeitig orien
tiert.
Die eine orientierte Flüssigkristallschicht aufweisenden
Substrate werden in einer Stickstoffatmosphäre auf 75°C
erhitzt und 5 min bei dieser Temperatur belassen. Danach
wird - bei 75°C unter Schutzgas - mit einer UV-A-Queck
silberhochdrucklampe 18 min belichtet (Lampenleistung:
18,5 mW/cm2, bei 365 nm und einem Abstand zwischen Lampe
und Substrat von 60 cm). Die belichteten Schichten zeigen
unter dem Polmikroskop eine starke Anisotropie mit einer
Ausrichtung der Moleküle in der Polierrichtung, d. h. in
der Orientierungsrichtung der Substrate; die Mesogene
liegen annähernd parallel zur Oberfläche der Substrate.
Die thermische Leitfähigkeit der vernetzten Proben beträgt
3 bis 5 W/K·m in der Orientierungsrichtung des Polymers.
Wird bei der Belichtung eine Negativvorlage verwendet,
dann können die Schichten auch strukturiert werden. Dies
erfolgt in der Weise, daß die unbelichteten Bereiche der
Schichten mit geeigneten Entwicklern herausgelöst werden,
vorzugsweise mit organischen Lösungsmitteln, wie N-Methyl
pyrrolidon.
Mit einer 1-%igen alkoholischen Lecithinlösung oberflä
chenbehandelte, vollständig trockene Substrate werden auf
eine Temperatur erhitzt, die ca. 5°C über dem Klärpunkt
des verwendeten flüssigkristallinen Monomers liegt, im
Falle der Verbindung (1) beispielsweise auf 90°C. In die
Mitte des heißen Substrats wird das Monomer als Festsub
stanz aufgegeben. Wenn die Festsubstanz geschmolzen ist,
wird eine Quarzplatte, die in entsprechender Weise ober
flächenbehandelt ist wie das Substrat, aufgelegt und
gleichmäßig angepreßt; zum Einstellen einer definierten
Schichtdicke dienen Abstandhalter zwischen Substrat und
Quarzplatte. Unmittelbar nach dem Aufbringen der Quarz
platte wird das Präparat in einen auf 75°C geheizten Um
luftofen gelegt und dort - zur Vervollständigung der Aus
richtung der Flüssigkristalle - etwa 30 min belassen. An
schließend erfolgt die Belichtung, die in entsprechender
Weise durchgeführt wird wie in Beispiel 2.
Nach dem Entfernen der Quarzplatte erhält man eine hoch
vernetzte anisotrope Polymerschicht, deren Mesogene nahezu
vollständig senkrecht zur Substratoberfläche orientiert
sind. Die thermische Leitfähigkeit der vernetzten Polymere
entspricht derjenigen der Polymere nach Beispiel 2.
Claims (8)
1. Anisotrope Polymere, erhalten durch In-situ-Vernetzung
mesogener Monomere der Struktur G-A-M-A-G im flüssigkri
stallinen Phasenzustand, wobei folgendes gilt:
G = Vinyl, Allyl, Acryl, Methacryl oder Epoxy;
A = -(CH₂)m-, - (CH₂)m-O-, -(CH₂-CH₂-O)n-, wobei die Wasserstoffatome jeweils ganz oder teilweise durch Fluor oder Chlor ersetzt sein können, und mit m = 1 bis 16 und n = 1 bis 10; wobei R = -CN, -NO2, Halogen, Acetyl, Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, Alkoxy mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkyl- bzw. Dialkylamino mit 1 bis 4 C-Atomen pro Alkylrest
und x = 1 bis 4, im Falle von R = Alkyl 2 bis 4, wobei R wie vorstehend definiert ist und y = 1 bis 4.
G = Vinyl, Allyl, Acryl, Methacryl oder Epoxy;
A = -(CH₂)m-, - (CH₂)m-O-, -(CH₂-CH₂-O)n-, wobei die Wasserstoffatome jeweils ganz oder teilweise durch Fluor oder Chlor ersetzt sein können, und mit m = 1 bis 16 und n = 1 bis 10; wobei R = -CN, -NO2, Halogen, Acetyl, Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, Alkoxy mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkyl- bzw. Dialkylamino mit 1 bis 4 C-Atomen pro Alkylrest
und x = 1 bis 4, im Falle von R = Alkyl 2 bis 4, wobei R wie vorstehend definiert ist und y = 1 bis 4.
2. Verfahren zur Herstellung der anisotropen Polymere nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß auf ein eine Orientierungsfläche aufweisen
des Substrat ein mesogenes Monomer der Struktur G-A-M-A-G
in dünner Schicht aufgebracht und orientiert wird, und daß
das Monomer im flüssigkristallinen Zustand durch Bestrah
lung vernetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Monomer in Lösung auf
das Substrat aufgebracht und das Lösungsmittel entfernt
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Lösung ein photo
aktiver Zusatz zugegeben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß das Mono
mer bei Temperaturen von 70 bis 100°C orientiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Ver
netzung mit aktinischem Licht durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß als Sub
strat ein Siliciumwafer mit einer Polyimidschicht verwen
det wird, die einer Orientierungsbehandlung unterworfen
wurde.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß als Sub
strat ein Siliciumwafer verwendet wird, der eine durch
Behandeln mit einer Lecithinlösung erhaltene Orientie
rungsfläche aufweist.
Priority Applications (1)
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