DE69318380T2

DE69318380T2 - Verfahren zur Herstellung eines Orientierungsfilmes

Info

Publication number: DE69318380T2
Application number: DE69318380T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Akiyama; Shuji Miyoshi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-12-11
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: US5468519A; TW293841B; EP0601895B1; DE69318380D1; EP0601895A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Ausrichtungsfilms, bei dem ein Gemisch aus einer Flüssigkristallverbindung und einer organischen Verbindung, die unter Verwendung der Ausrichtung der Flüssigkristailverbindung in einer vorbestimmten Richtung, wie durch ein Magnetfeld oder das Anlegen einer Spannung verursacht, ebenfalls in einer bestimmten Richtung ausgerichtet ist, an einen Silan-Haftvermittler gekoppelt wird, der chemisch an einer Substratoberfläche adsorbiert ist.
Im allgemeinen wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung auf eine Art hergestellt, die die folgenden Schritte umfasst.
Transparente, streifenförmige Elektroden aus einem Material wie ITO werden auf einem transparenten Substrat aus einem Material wie Glas hergestellt, woraufhin darauf ein Ausrichtungsfilm hergestellt wird. Dann werden die zwei transparenten Substrate einander gegenüberstehend so angeordnet, dass überkreuzende Abschnitte der transparenten Elektroden matrixförmig angeordnet sind. Zwischen den Randabschnitten der beiden Substrate wird ein Abstandshalter angebracht, um zwischen diesen für einen Abstand zu sorgen, und die Randabschnitte der beiden Substrate und des Abstandshalters werden durch einen Klebstoff miteinander verbunden. Durch einen Einlass wird ein Flüssigkristall in den Zwischenraum injiziert, und der Einlass wird abgedichtet, wodurch eine Flüssigkristallvorrichtung ausgebildet ist. Danach wird eine Polarisationsplatte auf den beiden Seiten der Flüssigkristallvorrichtung so angeordnet, dass die Polarisationsachsen auf den beiden Seiten einen rechten Winkel zueinander bilden. Schließlich wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die als Anzeigevorrichtung wirkt, dadurch fertiggestellt, dass sie von einer oder beiden Seiten beleuchtet wird und eine Spannung angelegt wird. Das heißt, dass ein Anzeigevorgang unter Verwendung der Charakteristik ausgeführt wird, dass dann, wenn eine Spannung an die Flüssigkristallvorrichtung angelegt wird, die Ausrichtungsphase der Flüssigkristallmoleküle eine Änderung erfährt, was zu einer Änderung der Menge transmittierten Lichts führt.
Es ist unvermeidlich, die Moleküle des eingespritzten Flüssigkristalls in eine bestimmte Richtung gleichmäßig auszurichten, um eine Flüssigkristallvorrichtung mit hohem Kontrast zu erhalten. Die gleichmäßige Ausrichtung hängt von der Verwendung eines Ausrichtungsfilms ab. Es existieren verschiedene Verfahren zum Herstellen eines Ausrichtungsfilms. Zum Beispiel wird beim Reibeverf ahren ein Film aus Polyimid, Polyvinylalkohol oder dergleichen mit hohem Molekulargewicht auf ein Substrat mit darauf befindlichen Elektroden unter Verwendung einer Auf schleudereinrichtung aufgetragen. Danach wird die Oberfläche des Films mit hohem Molekulargewicht drehend in einer bestimmten Richtung mit einer Walze, auf die ein Nylontuch aufgewi ckelt ist, gerieben. Im Ergebnis dieses Prozesses wird für eine Verzerrungsanisotropie gesorgt, die es ermöglicht, einen Ausrichtungsfum auszubilden, bei dem die Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle mit der Reiberichtung ausgerichtet sind.
Ferner ist ein Verfahren wohlbekannt, bei dem ein einmolekularer Adsorptionsfilm aus einem Silan-Haftvermittler hergestellt wird, wie in den japanischen Veröffentlichtungen JP-A 66-7913 und JP-A 66-186 818 (Kokai) zu ungeprüften Patenten offenbart. Bei diesem Verfahren werden mehrere Arten von Silan-Haftvermittlern verwendet, die eine normale Kohlenstoffkette und eine Monochlor- oder Trichlor-Silangruppe an einem Ende enthalten, die mit einem Substrat mit Elektroden zu verbinden ist, oder die eine Verbindung an einem Ende enthalten, dessen Struktur ähnlich der eines Flüssigkristallmoleküls ist, wie es in eine Flüssigkristallvorrichtung zu injizieren ist. Diese Silan-Haftvermittler werden auf das Substrat mit Elektroden aufgetragen, um durch ein chemisches Adsorptionsverfahren auf der gesamten Oberfläche des Substrats absorbiert zu werden, wodurch ein einmolekularer Adsorptionsfilm aus dem Silan-Haftvermittler ausgebildet wird.
Ferner wird gemäß einem anderen Verfahren (offenbart in Jap. J. Appl. Phys., Vo. 29, No. 9, L1689 (1990)) zum Herstellen eines einmolekularen Adsorptionsfilms ein Gemisch aus Silan-Haftvermittlern mit verschiedenen Längen normaler Kohlenstoffketten dazu verwendet, den Vorkippwinkel eines Flüssigkristallmoleküls einzustellen.
Jedoch ist unter den oben genannten Verfahren das Reibeverfahren ein einfaches Verfahren, bei dem die Oberfläche des Polymerfilms mit einem um eine Walze gewickelten Tuch gerieben wird. Das Verfahren wird in der Industrie auf Grund der hervorragenden Massenproduktivität und der hohen Zuverlässigkeit in weitem Umfang verwendet, jedoch weist es mehrere Nachteile auf, wie sie im folgenden angegeben sind.
In einem zur Ansteuerung verwendeten Dünnfilmtransistor kann auf Grund elektrostatischer Elektrizität, wie sie durch das Reiben mit dem Tuch hervorgerufen wird, im Fall einer Flüssigkristallvorrichtung vom Aktivmatrixtyp, bei der ein MOSFET integriert ist, ein elektrischer Durchschlag auftreten. Ferner bewirken eine ungleichmäßige Dicke des Substrats, Abrieb durch das Reibetuch oder Stäube des Reibetuchs, wie auf dem Polymerfilm abgeschieden, eine Ungleichmäßigkeit der Reibeintensität, was ebenfalls zu ungleichmäßiger Ausrichtung führen kann. Es wurde ein Verfahren ohne Reiben untersucht, um diese Nachteile zu beseitigen, und es wurde ein chemisches Adsorptionsverfahren mit einem Silan-Haftvermittler vorgeschlagen. Insbesondere kann zufriedenstellende Ausrichtung bei einem einmolekularen Adsorptionsfilm aus einem Silan-Haftvermittler erzielt werden, der eine Verbindung enthält, deren Molekülstruktur ähnlich derjenigen eines Flüssigkristallmoleküls ist, da der in eine Flüssigkristallvorrichtung injizierte Flüssigkristall in den Zwischenraum zwischen Molekülen der Verbindung mit einer Struktur ähnlich derjenigen des Flüssigkristalls eindringt. Dieses Verfahren überwindet beinahe die Probleme beim Reibeverfahren. Während jedoch auf Grund der Wirkung des Silan-Haftvermittlers als Mittel zur vertikalen Ausrichtung derartige vertikale Ausrichtung eines Flüssigkristalls erzielt werden kann, kann durch dieses Verfahren, abweichend vom Reibeverfahren, keine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle mit einer Neigung in einer bestimmten Richtung sowie auch keine horizontale Ausrichtung erzielt werden.
Wenn ein Gemisch aus Silan-Haftvermittlern mit normalen Kohlenstoffketten, deren Längen voneinander verschieden sind, für einen einmolekularen Adsorptionsf ilm verwendet wird, kann der Vorkippwinkel dadurch eingestellt werden, dass das Mischungsverhältnis dieser Silan-Haftvermittler variiert wird. Die Ausrichtung des Gemischs der Silan-Haftvermittler wird jedoch auch in diesem Fall nicht eingestellt, weswegen es erforderlich ist, die Ausrichtungsrichtung des Gemischs der Silan-Haftvermittler auf eine Weise wie Reiben bei oder nach der Herstellung eines einmolekularen Adsorptionsfilms einzustellen, um einen Flüssigkristall in eine bestimmte Richtung auszurichten.
Das Dokument EP-A-0 261 712 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Ausrichtungsschicht, bei der ein Film eines flüssigkristallinen Monomers angebracht wird, das Monomer in einem magnetischen oder elektrischen Feld unter einem vorgegebenen Winkel ausgerichtet wird und es dann, z. B. durch Belichtung mit aktinischem Licht, polymerisiert wird.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines Ausrichtungsfilms in situ, mit einem Flüssigkristall mit den folgenden Schritten:
(1) ein Silan-Haftvermittler (10, 11) wird chemisch an der Oberfläche eines Substrats adsorbiert;
(2) eine Flüssigkristallverbindung (6) wird mit einer organischen Verbindung (12-16) gemischt, die mit der Flüssigkristallverbindung (6) mischbar ist und durch diese ausrichtbar ist und eine funktionelle Gruppe aufweist, die chemisch mit dem Haftmittel (10, 11) koppeln kann;
(3) das Gemisch aus Schritt (2) wird in einem magnetischen oder elektrischen Feld unter solchen Bedingungen ausgerichtet, bei denen sich die Flüssigkristallverbindung (6) in einer Flüssigkristallphase befindet;
(4) das Substrat wird mit dem Gemisch in Kontakt gebracht und parallel zur Ausrichtung ausgerichtet, und es wird dafür gesorgt, dass die ausgerichtete organische Verbindung (12) mit dem Haftverrnittler (10, 11) reagiert, um ein Substrat mit einem Film der organischen Verbindung (12), die mit dem Haftvermittler (10, 11) gekoppelt ist, zu erzeugen.
Die Erfindung schafft gemäß einer bevorzugen Option ein erstes Verfahren zum Herstellen eines Ausrichtungsfilms mit folgendem: einem ersten Schritt, in dem ein Silan-Haftverrnittler chemisch an einer Substratoberfläche zur Adsorption gebracht wird, und einem zweiten Schritt, in dem eine organische Verbindung auf solche Weise mit dem Silan-Haftvermittler gekoppelt wird, dass, während ein Magnetfeld in bestimmter Richtung an das Gemisch aus einer Flüssigkristallverbindung, die sich in erwärmtem Zustand in einer Flüssigkristallphase befindet und der organischen Verbindung mit einer funktionellen Gruppe, die mit dem Silan-Haftverrnittler koppeln soll, angelegt wird,
das Substrat erwärmt und in das Gemisch getaucht wird, um in eine bestimmte Richtung bezüglich der Richtung des angelegten Magnetfelds ausgerichtet zu werden; oder
das Substrat nach dem Eintauchen in das Gemisch, um in die bestimmte Richtung bezüglich der Richtung des angelegten Magnetfelds ausgerichtet zu werden, im Gemisch erwärmt wird,
oder einem ersten Schritt, in dem eine organische Verbindung mit dem Silan-Haftvermittler auf solche Weise gekoppelt wird, dass als erstes Substrat in das Gemisch eingetaucht wird, zweitens ein Magnetfeld in einer bestimmten Richtung bezüglich der Eintauchrichtung des Substrats angelegt wird und schließlich das Substrat erwärmt wird, während das Magnetfeld angelegt ist.
Es ist bevorzugt, im zweiten Schritt zunächst das Magnetfeld an das Gemisch anzulegen, und ferner ist es bevorzugter, zu erwärmen, nachdem das Substrat eingetaucht wurde.
Ferner schafft die Erfindung gemäß einer zweiten bevorzugten Option ein zweites Verfahren zum Herstellen eines Ausrichtungsfilms, das folgendes umfasst: einen ersten Schritt, in dem ein Silan-Haftvermittler chemisch an einer Substratoberfläche zur Absorption gebracht wird, und einen zweiten Schritt, in dem eine organische Verbindung in einer bestimmten Richtung auf solche Weise an den Silan-Haftvermittler gekoppelt wird, dass, während eine Spannung in einer bestimmten Richtung an ein Gemisch aus einer Flüssigkristallverbindung, die sich in erwärmtem Zustand in einer Flüssigkristallphase befindet, und der organischen Verbindung mit einer funktionellen Gruppe, die an den Silan-Haftverrnittler koppeln soll, angelegt wird, das Substrat in eine bestimmte Richtung bezüglich der Richtung der angelegten Spannung eingetaucht wird und das Gemisch auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der eine Reaktion zwischen dem Silan-Haftverrnittler und der organischen Verbin dung beginnt. Es es bevorzugt, im zweiten Schritt ein Substrat mit mehreren streifenförmigen, parallel zueinander angeordneten Elektroden zu verwenden und eine Spannung so an das Gemisch anzulegen, dass die Polaritäten zwischen benachbarten Elektroden verschieden sind.
Genauer gesagt, ist der Silan-Haftvermittler ein solcher mit einem Epoxid an einem Ende, und die organische Verbindung ist eine solche mit mindestens einer Hydroxyl- oder Aminogruppe, oder der Haftvermittler ist ein solcher mit einer Vinylgruppe an einem Ende, während die organische Verbindung eine solche mit mindestens einer Aminogruppe ist.
Das erfindungsgemäße Herstellverfahren einer Flüssigkristallvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Substrate, auf denen ein Ausrichtungsfilm ausgebildet ist, einander gegenüberstehend angeordnet werden und sie über einen Abstandshalter verbunden werden und dann der Zwischenraum zwischen den Substraten mit einem Flüssigkristall aufgefüllt wird.
Eine organische Verbindung wird in einem magnetischen oder elektrischen Feld durch einen Flüssigkristall zur Ausrichtung in eine bestimmte Richtung ausgerichtet und an einen Silan-Haftvermittler gekoppelt. Dies ermöglicht es, die Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristalls zur Anzeige einzustellen und den Flüssigkristall zur Anzeige in einer beliebigen Richtung auf einer horizontalen Ebene gleichmäßig auszurichten. Ferner sind elektrostatische Durchschläge von Dünnfilmtransistoren, Staubablagerungen und ungleichmäßige Ausrichtungen, wie sie beim Reibeprozess beobachtet werden, verringert.
Insbesondere ist es möglich, die Ausrichtungsrichtung der organischen Verbindung, d.h. die Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristalls zur Anzeige dadurch frei einzustellen, dass die Richtung des Magnetfelds gegen das Substrat variiert wird, wenn ein angelegtes Magnetfeld verwendet wird.
Die Beziehung zwischen der Richtung der angelegten Spannung und der Ausrichtungsrichtung der Molekül-Längsachsen des Flüssigkristalls zur Ausrichtung und der organischen Verbindung hängt von der dielektrischen Anisotropie des zur Ausrichtung verwendeten Flüssigkristalls ab. Genauer gesagt, sind, wenn die dielektrische Anisotropie positiv ist, die Richtung der angelegten Spannung und die Ausrichtungsrichtung der Molekül-Längsachsen der organischen Verbindung und des Flüssigkristalls zur Ausrichtung identisch. Andererseits bildet, wenn die dielektrische Anisotropie negativ ist, die Richtung der angelegten Spannung einen rechten Winkel zur Ausrichtungsrichtung der Molekül-Längsachse des Flüssigkristalls zur Ausrichtung, also zur organischen Verbindung. Außerdem ist, da die Anisotropie der magnetischen Suszeptibilität positiv ist, wenn ein Flüssigkristallmolekül ein normales mit einem arornatischen Ring wie einem Benzolring ist, die Richtung des Magnetfelds dieselbe wie die Ausrichtungsrichtung der Molekül-Längsachse der organischen Verbindung und des Flüssigkristalls zur Ausrichtung.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Flüssigkristallvorrichtung zur Anzeige unter Verwendung eines Ausrichtungsfilms, wobei es sich um ein Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt;
Fig. 2 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zur Verwendung bei Herstellschritten für einen Flüssigkristall-Ausrichtungsfilm unter Verwendung eines Verfahrens mit angelegtem Magnetfeld zeigt;
Fig. 3 ist eine allgemeine Ansicht einer Vorrichtung zur Verwendung bei Herstellschritten eines Flüssigkristall-Ausrichtungsfilrns unter Verwendung eines Verfahrens mit angelegter Spannung;
Fig. 4 ist eine Draufsicht eines Beispiels einer beim Verfahren mit angelegter Spannung verwendeten Elektrode;
Fig. 5 zeigt eine schematische Molekülstruktur eines Flüssigkristall-Ausrichtungsf ums, wobei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist; und
Fig. 6 sind Diagramme zu Absorptionsspektren einer Flüssigkristallvorrichtung, wobei es sich um ein Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt, und einer Flüssigkristallvorrichtung unter Verwendung eines Polyimid-Reibef ilms in einer Unterdrückungsposition, wenn die Flüssigkristallvorrichtungen zwischen polarisierten Platten, die in Form gekreuzter Nicols angeordnet sind, gedreht werden.
Nachfolgend werden 14 Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 sowie 8 bis 10 ist ein Molekül eines Silan-Haftvermittlers mit einem Molekül einer organischen Verbindung gekoppelt. Bei den Ausführungsbeispielen 4 bis 7 sowie 11 bis 14 sind zwei Moleküle des Silan-Haftvermittlers mit einem Molekül der organischen Verbindung gekoppelt.
Der Kopplungsvorgang wird durch die Reaktion zwischen funktionellen Gruppen hervorgerufen, wie sie zur organischen Verbindung bzw. zum Silan-Haftvermittler gehören. Die Kombination der funktionellen Gruppe des Silan-Haftvermittlers und derjenigen der organischen Verbindung wird unter Berücksichtigung der Tatsache ausgewählt, dass die organische Verbindung dazu beiträgt, ein gleichmäßiges Gemisch auszubilden, ohne dass negative Auswirkung auf das Reaktionsvermögen und den Flüssigkristall zur Ausrichtung besteht.
Angesichts des Reaktionsvermögens ist ein Silan-Haftvermittler mit einem Epoxid für eine organische Verbindung mit einer Hydroxyl- oder einer Aminogruppe geeignet, und ein silan-Haftvermittler mit einer Vinylgruppe ist für eine organische Verbindung mit einer Aminogruppe geeignet. Es ist bekannt, dass dann, wenn ein Silan-Haftvermittler mit einem Epoxid mit einer organischen Verbindung mit einer Hydroxy-oder Aminogruppe gekoppelt wird, ein Kopplungsmechanismus vorliegt, bei dem ein Ring des Epoxids öffnet und eine Kopplung der Epoxidgruppe an die Hydroxyl- oder Aminogruppe auftritt. Andererseits wird dann, wenn ein Silan-Haftvermittler mit einer Vinylgruppe an eine organische Verbindung mit einer Aminogruppe gekoppelt wird, die Kopplung zwischen diesen dadurch hervorgerufen, dass die Aminogruppe auf Grund einer Michell-Additionsreaktion an die Vinylgruppe bindet. Daher ist es angesichts der Stabilität des Ausrichtungsfilms bevorzugt, dass viele funktionelle Gruppen wie Hydroxyl- und Aminogruppen, die mit dem Silan-Haftvermittler reagieren, in der organischen Verbindung enthalten sind. Wenn eine organische Verbindung verwendet wird, wie sie in der folgenden Strukturformel dargestellt ist, die zwei funktionelle Gruppen aufweist, die nahe den beiden Längsenden des Moleküls der organischen Verbindung liegen, ist für Stabilität des Ausrichtungsfilms gesorgt, da die beiden Enden der Moleküle der organischen Verbindung durch Kopplung an einen Silan-Haftverrnittler fixiert werden. Außerdem ist selbst dann, wenn eine organische Verbindung mit nur einer funktionellen Gruppe verwendet wird, die Stabilität des Ausrichtungsfilms in gewissem Ausmaß gewährleistet, vorausgesetzt, dass die verwendete organische Verbindung eine funktionelle Gruppe wie eine Hydroxyl- oder eine Aminogruppe in der Nähe der Längsmitte des Moleküls enthält. Darüber hinaus ist es angesichts der Stabilität des Ausrichtungsfilms bevorzugt, dass die Länge des Moleküls des Silan-Haftvermittlers kürzer ist.
Beispiele jeder Substanz, wie sie in den folgenden Strukturformeln angegeben sind, sind bevorzugt, wenn berücksichtigt wird, dass die organische Verbindung ein homogenes Gemisch ohne negative Auswirkung auf einen Flüssigkristall zur Ausrichtung bilden sollte, die organische Verbindung nicht zuviele Seitenketten aufweisen sollte, die die Ausrichtung des Flüssigkristalls zur Längsrichtung des Moleküls der organischen Verbindung behindern, und die zugehörige Moleküllänge in Längsrichtung das 1/3- bis 3-fache derjenigen des auszurichtenden Flüssigkristallrnoleküls ist. Bevorzugte Beispiele von Silan-Haftvermittlern mit einer Epoxidgruppe sind: [Formel 1]
Bevorzugte Beispiele eines Silan-Haftverrnittlers mit einer Vinylgruppe sind: [Formel 2]
Bevorzugte Beispiele einer organischen Verbindung mit einer Hydroxylgruppe sind: [Formel 3]
Bevorzugte Beispiele einer organischen Verbindung mit einer Aminogruppe sind: [Formel 4]

< Ausführungsbeispiel 1>

Ein verwendetes Substrat ist ein Glassubstrat 1 mit einer ITO-Elektrode 2, die fein verarbeitet wurde, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, und auf dieses Substrat wird ein Material für einen Isolierfilm, wie SiO&sub2;, unter Verwendung einer Schleuderbeschichtungseinrichtung rotierend aufgetragen, gefolgt von einer Wärmebehandlung, um einen Isolierfilm auszubilden.
Es wird eine Toluollösung (ungefähr 0,1 bis 5 %, vorzugsweise 1 bis 3 %) hergestellt, die 1 % des Silan-Haftverrnittlers 10 mit der Strukturformel (I) enthält, und das Glassubstrat 1 wird darin eingetaucht, um chemische Adsorption des Silan-Haftverrnittlers 10 auszuführen. Nach dem Eintauchen wird das Substrat 1 einer wärmebehandlung bei einer Temperatur von 120 ºC (100 bis 130 ºC) für ungefähr eine Stunden unterzogen, und dann wird Silan- Haftvermittler, der nicht reagiert hat, durch Waschen der Oberfläche mit Toluol entfernt.
Ein in Fig. 2 dargestellter Glasbehälter 7 enthält einen Flüssigkristall 6 zum Einstellen der Ausrichtung, der in einer bestimmten Richtung angeordnet ist und zu dem 1 Gew.-% einer organischen Verbindung 12 der Strukturformel (III), wie mit dem Silan-Haftvermittler in einer bestimmten Richtung zu verkoppeln, zugesetzt waren. Die Zusatzmenge der organischen Verbindung zum Flüssigkristall beträgt vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-%, was keine Kristallisierung verursacht. Das Gemisch wird bei einer Temperatur von 120 ºC homogen vorgeschmolzen. Die Reaktion des Silan-Haftvermittlers mit der organischen Verbindung wird hervorgerufen, während ein Magnetfeld von mindestens 8 kGauss, vorzugsweise von 10 bis 20 kgauss an das im Glasbehälter 7 enthaltene Gemisch angelegt wird und ein Aufwärmen bis auf ungefähr 100 ºC erfolgt. Da die isotrope Phase der Flüssigkristallmoleküle zur Ausrichtungseinstellung eine Ausrichtung der organischen Verbindung 12 unmöglich macht, müssen sich die Moleküle notwendigerweise ebenfalls bei einer Temperatur von ungefähr 100 ºC in einer Flüssigkristallphase befinden, ferner bevorzugter in einer nematischen Phase. Darüber hinaus ist es erforderlich, dass die organische Verbindung 12 homogen mit dem Flüssigkristall 6 zur Ausrichtungseinstellung, ohne Kristallisation, gemischt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde der von Rodic hergestellte nematische Flüssigkristall PDX-5080 mit einer übergangstemperatur (ºC) C-24 N 113 2 I) als Flüssigkristall verwendet, der den obigen Erfordernissen genügt.
Dann wird, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, das Glassubstrat 1 in das Gemisch im Glasbehälter 7 so eingetaucht, dass die Oberfläche des Glassubstrats und die gewünschte Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristalls parallel zur Richtung des angelegten Magnetfelds verlaufen. Nachdem das Gemisch, in das das Glassubstrat eingetaucht ist, auf ungefähr 100 ºC erwärmt wurde und so für 30 Minuten belassen wurde, wird das Glassubstrat 1 dem Glasbehälter 7 entnommen, und der Flüssigkristall 6 zur Ausrichtungseinstellung und die organische Verbindung 12, die nicht mit dem Silan-Haftverrnittler reagiert haben, werden durch Waschen der Oberfläche des Glassubstrats mit Toluol entfernt.
Auf die obige Weise hergestellte Substrate, die ein Paar bilden, werden mittels eines Abstandshalters 8 mit einer Dicke von 12 um mit Ausnahme einer Einspritzöffnung zum Ausbilden einer Zelle so miteinander verbunden, dass die Ausrichtungsrichtungen der Ausrichtungsfilme auf den Substraten miteinander übereinstimmen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und die Einspritzöffnung wird im Vakuumzustand in den von Merck hergestellten nematischen Flüssigkristall 5 des Typs "E-8" eingetaucht. Durch Wiederherstellen des Atmosphärendrucks wird der Flüssigkristall in die Zelle eingeleitet, um eine Flüssigkristallvorrichtung auszubilden.
Gleichmäßige optische unterdrückung wurde alle 90º beobachtet, wenn die Flüssigkristallvorrichtungen zwischen Polarisationsplatten, die in Form gekreuzter Nicols angeordnet waren, gedreht wurden. Das Absorptionsvermögen der Flüssigkristallvorrichtung mit dem auf diese Weise hergestellten Ausrichtungsfilm ist beinahe identisch mit demjenigen im Fall eines geriebenen Ausrichtungsfilms, wenn der Vergleich für die Absorptionsvermögen an einen optischen Unterdrückungsposition erfolgt, wie in Fig. 6 dargestellt. Ferner wurde der Vorkippwinkel zu ungefähr 0º gemessen. Auf Grund dieser Ergebnisse zeigt es sich, dass die Ausrichtung gleichmäßig ist und dass es sich um eine homogene Ausrichtung handelt, die in der Richtung des angelegten Magnetfelds, die parallel zum Substrat verläuft, angeordnet ist. Im Ergebnis wird angenommen, dass das schematische Aussehen der Molekülstruktur des Flüssigkristall-Ausrichtungsfilm dergestalt ist, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Längsachsen der Moleküle der organischen Verbindung sind in der Richtung parallel zum Substrat ausgerichtet, d.h. der Richtung des angelegten Magnetfelds, und die Moleküle derselben sind dem Silan-Haftvermittler gekoppelt, der chemisch beinahe rechtwinklig zum Substrat adsorbiert ist. [Formel 5] [Formel 6]

[Ausführungsbeispiel 2]

Es wurde ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Flüssigkristallvorrichtung, in die ein nernatischer Flüssigkristall eingespritzt war, hergestellt und bei denselben Bedindungen wie beim Ausführungsbeispiel 1 untersucht, mit Ausnahme, dass das verwendete Gemisch 3 Gew.-% einer organischen Verbindung enthielt und der Rest aus dem nernatischen Flüssigkristall "RDP-10848" bestand (übergangstemperatur (ºC) C -46 N 104 6 1). Die Strukturformel der verwendeten organischen Verbindung, die mit dem Silan-Haftvermittler gekoppelt wird, ist als Formel (III) dargestellt. Es zeigte sich, dass die Flüssigkristallausrichtung gleichmäßig homogen war.

[Ausführungsbeispiel 3]

Es wurde ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der ein nematischer Flüssigkristall eingespritzt war, hergestellt und unter denselben Bedingungen wie beim Ausführungsbeispiel 1 untersucht, mit der Ausnahme, dass eine in der Strukturformel (IV) dargestellte organische Verbindung 13 als organische Verbindung verwendet wurde, die in einer bestimmten Richtung mit dem Silan-Haftvermittler gekoppelt war. Die Flüssigkristallausrichtung war gleichmäßig homogen. [Formel 7]

< Ausführungsbeispiel 4>

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der ein nematischer Flüssigkristall eingespritzt war, wurde hergestellt und unter denselben Bedingungen wie beim Ausführungsbeispiel 1 untersucht, wobei die folgenden Punkte abwichen. Der verwendete nernatische Flüssigkristall war der von Merck unter der Bezeichnung "E-B" hergestellte. Als organische Verbindung, die mit dem Silan-Haftverrnittler in einer bestimmten Richtung koppelte, wurde die in der Strukturformel (V) dargestellte organische Verbindung 14 verwendet. Das Gemisch aus dem Flüssigkristall und der organischen Verbindung wurde auf 60 ºC erwärmt und für eine Stunden in diesem Zustand gehalten.
Aus den Untersuchungsergebnissen zeigte es sich, dass die Flüssigkristall ausrichtung gleichmäßig homogen war. [Formel 8]

< Ausführungsbeispiel 5>

Es wurde ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der ein nematischer Flüssigkristall eingespritzt war, hergestellt und unter denselben Bedingungen wie beim Ausführungsbeispiel 1 untersucht, mit der Ausnahme, dass als organische Verbindung, die in einer bestimmten Richtung mit dem Silan-Haftvermittler koppelte, eine organische Verbindung 15, wie sie in der Strukturformel (VI) dargestellt ist, verwendet wurde, und das Gemisch aus der organischen Verbindung und dem Flüssigkristall zur Ausrichtung wurde einmal bei einer Temperatur von 140º homogen voraufgeschmolzen. Die Ausrichtung des Flüssigkristalls erwies sich als gleichmäßig homogen. [Formel 9]

< Ausführungsbeispiel 6>

Es wurde ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der ein nematischer Flüssigkristall eingespritzt war, hergestellt und bei denselben Bedingungen wie beim Ausführungsbeispiel 1 untersucht, mit der Ausnahme, dass als organische Verbindung, die in einer bestimmten Richtung mit dem Silan-Haftvermittler koppelte, eine organische Verbindung 16, wie sie in der Strukturformel (VII) dargestellt ist, verwendet wurde. Die Ausrichtung des Flüssigkristalls zeigte sich als gleichmäßig homogen. [Formel 10]

< Ausführungsbeispiel 7>

Es wurde ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der ein nematischer Flüssigkristall eingespritzt war, hergestellt und bei denselben Bedingungen wie beim Ausführungsbeispiel 1 untersucht, mit der Ausnahme, dass als Silan-Haftvermittler ein Silan-Haftvermittler 11, wie er in der Strukturformel (II) dargestellt ist, und als organische Verbindung, die in einer bestimmten Richtung mit dem Silan-Haftvermittler koppelt, eine organische Verbindung 16, wie sie in der Strukturformel (VII) dargestellt ist, verwendet wurden. Die Ausrichtung des Flüssigkristalls zeigte sich als gleichmäßig homogen. [Formel 11] [Formel 12]

< Ausführungsbeispiel 8>

Ein Glassubstrat 1, auf dem beim Ausführungsbeispiel 1 ein Silan-Haftvermittler chemisch adsorbiert war, und ein Glassubstrat 3 mit kammförmigen ITO-Elektroden 4 mit einer Breite von 10 um und einem Intervall von 500 um zwischen diesen wurden einander gegenüberstehend über einen Abstandshalter mit einer Dicke von 12 um angeordnet, und sie wurden durch eine Klammer 30 oder dergleichen fixiert, ohne sie miteinander zu verkleben, um eine Zelle auszubilden.
Anschließend wurde in diese Zelle ein Gemisch aus einem die Ausrichtung einstellenden Flüssigkristall 6, der mit dem beim Ausführungsbeispiel 1 übereinstimmte, und einer organischen Verbindung 12 mit zur Längsachse symmetrischer Molekülstruktur eingespritzt. Die gesamte Zelle wurde auf ungefähr 100 ºC erwärmt, es wurde eine Wechselspannung von 100 V und 60 Hz an die kammförmigen Elektroden angelegt, und sie wurde für eine halbe Stunden in diesem Zustand gehalten. Nach dem Abkühlen wurde die Zelle zerlegt und das Glassubstrat 1 wurde mit Toluol gewaschen, wodurch ein mit dem Ausrichtungsfum beschichtetes Substrat ausgebildet war. Eine Flüssigkris tallvorrichtung wurde auf dieselbe Weise wie beim Ausführungsbeispiel 1 unter Verwendung des Glassubstrats mit dem auf die obige Weise hergestellten Ausrichtungsfilm hergestellt. Wie außerdem beschrieben, wird, da zum gleichmäßigen Ausrichten eine Wechselspannung gegenüber einer Gleichspannung bevorzugt ist, eine Wechselspannung von 100 V und 60 Hz an die Elektroden angelegt.
Im Ergebnis derselben Untersuchung wie beim Ausführungsbeispiel 1 zeigte es sich, dass zwar die den kammf örmigen Elektroden gegenüberstehenden Abschnitte nicht in einer bestimmten Richtung ausgerichtet waren, dass jedoch die Abschnitte zwischen den Elektroden gleichmäßig homogen ausgerichtet waren.
Ferner können die ungleichmäßig ausgerichteten Abschnitte, wie sie den kammförmigen Elektroden gegenüberstehen, als nicht zur Anzeige verwendete Abschnitte verwendet werden, wenn das Substrat, auf das der Ausrichtungsfilm aufgetragen ist, in der Praxis verwendet wird.

< Ausführungsbeispiele 9 - 14>

Noch weitere Ausführungsbeispiele einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der ein nernatischer Flüssigkristall eingespritzt war, wurden bei denselben Bedingungen wie beim Ausführungsbeispiel 8 hergestellt und untersucht, mit der Ausnahme, dass die Bedingungen zu verwendeten Materialien und zur Erwärmungstemperatur dieselben wie bei den Ausführungsbeispielen 2 bis 7 waren. Es zeigte sich, dass zwar Abschnitte des Flüssigkristalls, die den kammförmigen Elektroden gegenüberstanden, nicht in einer bestimmten Richtung ausgerichtet waren, dass jedoch die Abschnitte zwischen den kammförmigen Elektroden gleichmäßig homogen ausgerichtet waren.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Ausrichtungsfilms in situ mit einem Flüssigkristall, mit den folgenden Schritten in der folgenden Reihenfolge:

(1) ein Silan-Haftvermittler (10, 11) wird chemisch an der Oberfläche eines Substrats adsorbiert;

(2) eine Flüssigkristallverbindung (6) wird mit einer organischen Verbindung (12-16) gemischt, die mit der Flüssigkristallverbindung (6) mischbar ist und durch diese ausrichtbar ist und eine funktionelle Gruppe aufweist, die chemisch mit dem Haftmittel (10, 11) koppeln kann;

(3) das Gemisch aus Schritt (2) wird in einem magnetischen oder elektrischen Feld unter solchen Bedingungen ausgerichtet, bei denen sich die Flüssigkristallverbindung (6) in einer Flüssigkristallphase befindet;

(4) das Substrat wird mit dem Gemisch in Kontakt gebracht und parallel zur Ausrichtung ausgerichtet, und es wird dafür gesorgt, dass die ausgerichtete organische Verbindung (12) mit dem Haftvermittler (10, 11) reagiert, um ein Substrat mit einem Film der organischen Verbindung (12), die mit dem Haftvermittler (10, 11) gekoppelt ist, zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erzeugnis hinsichtlich desjenigen Gemischs, das nicht angekoppelt hat, ausgewaschen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die organische Verbindung (12-16) an den Silan-Haftvermittler (10, 11) angekoppelt wird, während ein elektrisches Feld in einer ausgewählten Richtung an das die Flüssigkristallverbindung (6) enthaltende Gemisch bei einer Temperatur angelegt wird, bei der sich diese in einer Flüssigkristallphase befindet, und das Substrat so in das Gemisch getaucht wird, dass es in einer bestimmten Richtung bezogen auf die Richtung des angelegten elektrischen Felds ausgerichtet ist, und das Gemisch erwärmt wird, bis der Silan-Haftvermittler (10, 11) und die organische Verbindung (12, 16) miteinander reagieren.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die organische Verbindung (12-16) dadurch in einer bestimmten Richtung an den Silan-Haftvermittler (10, 11) angekoppelt wird, dass ein Substrat (3) mit mehreren an seiner Oberfläche ausgebildeten parallelen, streifenförmigen Elektroden (4) und das Substrat, auf dem der Silan-Haftvermittler (10, 11) chemisch adsorbiert ist, einander gegenüberstehend angeordnet werden, wobei sich das Gemisch auf einer Temperatur befindet, bei der sich die Flüssigkristallverbindung (6) in einer Flüssigkristallphase befindet, wobei sie dazwischen angeordnet ist, und wobei das Gemisch erwärmt wird, während an die Elektroden (4) solche Spannungen angelegt werden, dass die Polaritäten zwischen benachbarten Elektroden verschieden sind, bis der Silan-Haftvermittler (10, 11) und die organische Verbindung (12-16) miteinander reagieren.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Verbindung (12-16) an die Silan-Haftvermittler (10, 11) angekoppelt wird, während ein Magnetfeld in einer ausgewählten Richtung an das die Flüssigkristallverbindung (6) enthaltende Gemisch bei einer Temperatur angelegt wird, bei der sich diese in einer Flüssigkristallphase befindet, und das Substrat so in das Gemisch getaucht wird, dass es in einer bestimmten Richtung bezüglich der Richtung des angelegten magnetischen Felds ausgerichtet ist, und das Gemisch erwärmt wird, bis der Silan-Haftvermittler (10, 11) und die organische Verbindung (12-16) miteinander reagieren.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Silan-Haftverrnittler an einem Ende eine Epoxidgruppe aufweist und die organische Verbindung mindestens eine Hydroxyl- oder Aminogruppe aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Silan-Haftvermittler eine Vinylgruppe aufweist und die organische Verbindung mindestens eine Aminogruppe aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, bei dem die organische Verbindung mehr als eine Hydroxyl- oder Aminogruppe aufweist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Flüssigkristallverbindung in einer nematischen Flüssigkristallphase befindet.

10. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Substrate (1) mit einem Ausrichtungsfilm (9), der gemäß einem Verfahren hergestellt wurde, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 9 beansprucht ist, so angeordnet werden, dass ihre Ausrichtungsfilme (9) einander zugewandt sind, diese zwei Substrate (1) über einen Abstandshalter miteinander verbunden werden und der Zwischenraum zwischen den Substraten (1), wie durch den Abstandshalter gebildet, mit einem Flüssigkristall (5) aufgefüllt wird.