RU2491316C1 - Method of liquid crystal cell production - Google Patents

Method of liquid crystal cell production Download PDF

Info

Publication number
RU2491316C1
RU2491316C1 RU2011154168/05A RU2011154168A RU2491316C1 RU 2491316 C1 RU2491316 C1 RU 2491316C1 RU 2011154168/05 A RU2011154168/05 A RU 2011154168/05A RU 2011154168 A RU2011154168 A RU 2011154168A RU 2491316 C1 RU2491316 C1 RU 2491316C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid crystal
orientation
polyorganosiloxane
angle
solvent
Prior art date
Application number
RU2011154168/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011154168A (en
Inventor
Вера Генриховна Мазаева
Виктор Васильевич Беляев
Сергей Николаевич Нацюк
Алексей Сергеевич Соломатин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный областной университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный областной университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный областной университет
Priority to RU2011154168/05A priority Critical patent/RU2491316C1/en
Publication of RU2011154168A publication Critical patent/RU2011154168A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2491316C1 publication Critical patent/RU2491316C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to field of production of liquid crystal cells for liquid crystal cell devices, which can be widely used in different information systems. Method of producing liquid crystal cell with specified angle of liquid crystal orientation consists in application on substrata of electrode current-conducting boards of orientation substance in form of solution, which includes polyorganosiloxne, solvent and catalysis gamma-aminopropyltriethoxysilane with further removal of solvent and hardening in presence of catalyst, polyorganosiloxane, and after that, assembly of cells with placement between electrode current-conducting boards of liquid crystal. As polyorganosiloxane used is oligodialkyl alkyl hydride siloxane of general formula (A): (l) [R'2Sio]n[R"HSio]m[R"'3siO0.5]2' (a), where R', R", R'" = CH3, C2H5, п = 4 - 8, m = 6 - 9, R', R" are different from each other. Microrelief, formed on substratum, has geometrical dimensions corresponding to geometrical dimensions of liquid crystal molecules and providing angle of surface orientation in the range from 0 to 90° depending on "m" and "n" values of polyorganosiloxane of formula (A).
EFFECT: invention ensures obtaining liquid crystal cells for liquid crystal devices with orientation of liquid crystal at definite specified angle.
3 cl, 4 dwg, 2 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к области изготовления жидкокристаллических ячеек для жидкокристаллических приборов, которые могут быть широко использованы в различных информационных системах.The invention relates to the field of manufacturing liquid crystal cells for liquid crystal devices, which can be widely used in various information systems.

Известен способ изготовления жидкокристаллической ячейки для жидкокристаллических приборов (Пат. Японии №57010118, 1982 г.). Способ заключается в том, что на пластины с токопроводящими электродами, между которыми помещают жидкий кристалл, наносят тонкий слой состава, содержащего силановый сшивающий агент с длинноцепными алкильными группами, тетраалкилтитанат (или его полимер) и арилсилоксан, после чего ячейку нагревают. При нагревании ячейки происходит отверждение состава, в результате чего помещенный между электродами жидкий кристалл приобретает способность гомеотропной (вертикальной) ориентации. В качестве примера указано, что на пластины с электродами наносят тонкий слой состава, включающего гексадецилтриэтоксисилан, тетрабутилтитанат и фенилсилоксан "лестничного" строения в органическом растворителе, и ячейку нагревают до 200°C для отверждения состава и удаления растворителя, при этом жидкий кристалл приобретает способность гомеотропной ориентации.A known method of manufacturing a liquid crystal cell for liquid crystal devices (US Pat. Japan No. 57010118, 1982). The method consists in the fact that a thin layer of a composition containing a silane crosslinking agent with long chain alkyl groups, tetraalkyl titanate (or its polymer) and arylsiloxane is applied to plates with conductive electrodes between which a liquid crystal is placed, after which the cell is heated. When the cell is heated, the composition cures, as a result of which the liquid crystal placed between the electrodes acquires the ability of homeotropic (vertical) orientation. As an example, it is indicated that a thin layer of the composition is applied to the plates with electrodes, including hexadecyltriethoxysilane, tetrabutyl titanate and staircase phenylsiloxane in an organic solvent, and the cell is heated to 200 ° C to cure the composition and remove the solvent, while the liquid crystal becomes homeotropic orientation.

Недостатками способа являются высокая температура нагревания ячейки для образования ориентирующей пленки, многокомпонентность состава и сложность получения некоторых его ингредиентов, неспособность сохранения механических и ориентирующих свойств пленок при пониженной температуре, невозможность получения заданного значения угла наклона на поверхности ориентирующей пленки.The disadvantages of the method are the high temperature of the cell heating for the formation of the orienting film, the multicomponent composition and the difficulty of obtaining some of its ingredients, the inability to maintain the mechanical and orienting properties of the films at a low temperature, the inability to obtain a predetermined angle on the surface of the orienting film.

Известен способ изготовления жидкокристаллической ячейки (патент РФ 2283338). По данному патенту, выбранному за прототип, способ изготовления жидкокристаллической ячейки для жидкокристаллических приборов заключается в обработке раствором, включающим полиорганосилоксан, пластин с токопроводящими электродами, между которыми размещают жидкий кристалл, с последующим удалением растворителя и отверждением полиорганосилоксана, при этом в качестве полиорганосилоксана берут олигоалкилгидридсилоксан общей формулыA known method of manufacturing a liquid crystal cell (RF patent 2283338). According to this patent, selected as a prototype, a method of manufacturing a liquid crystal cell for liquid crystal devices consists in treating with a solution including polyorganosiloxane plates with conductive electrodes between which a liquid crystal is placed, followed by removal of the solvent and solidification of the polyorganosiloxane, taking oligoalkane as a polyorganosiloxane formulas

[ R 2 1 S i O ] m [ R 2 H S i O ] n [ R 1 C 8 H 17 S i O ] p [ R 3 R 4 R 5 S i O 0,5 ] 2 , ( I )

Figure 00000001
[ R 2 one S i O ] m [ R 2 H S i O ] n [ R one C 8 H 17 S i O ] p [ R 3 R four R 5 S i O 0.5 ] 2 , ( I )
Figure 00000001

где R1=CH3, C2H5, R2=CH3, C2H5, R3=CH3, C2H5, m=5-7, n=6-8, p=0-5, с добавкой катализатора отверждения - γ-аминопропилтриэтоксисилана в количестве 3-5 мас.% от количества олигоалкигидридсилоксана, при этом в качестве растворителя берут алканы, их смеси или ароматические углеводороды.where R 1 = CH 3 , C 2 H 5 , R 2 = CH 3 , C 2 H 5 , R 3 = CH 3 , C 2 H 5 , m = 5-7, n = 6-8, p = 0- 5, with the addition of a curing catalyst - γ-aminopropyltriethoxysilane in an amount of 3-5 wt.% Of the amount of oligoalkyridridsiloxane, while alkanes, their mixtures or aromatic hydrocarbons are taken as a solvent.

Пространственная формула олигоалкилгидридсилок-сана представлена ниже.The spatial formula of oligoalkylhydridesiloxanes is presented below.

Figure 00000002
Figure 00000002

Недостатком этого способа является возможность получения только гомеотропной ориентации жидкого кристалла из-за разветвленного строения молекулы олигоалкилгидридсилоксана и невозможности из-за этого создать заданный молекулярный рельеф.The disadvantage of this method is the possibility of obtaining only the homeotropic orientation of the liquid crystal due to the branched structure of the oligoalkylhydridosiloxane molecule and the inability to create a given molecular relief because of this.

Технической задачей данного изобретения является получение жидкокристаллических ячеек для жидкокристаллических приборов с ориентацией жидкого кристалла под определенным заданным углом.The technical task of this invention is to obtain liquid crystal cells for liquid crystal devices with the orientation of the liquid crystal at a certain predetermined angle.

Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления жидкокристаллической ячейки с заданным углом ориентации жидкого кристалла, заключающийся в нанесении на подложки электродных токопроводящих плат слоя вещества - ориентанта, в виде раствора, включающего полиорганосилоксан и растворитель, с последующим удалением растворителя и отверждением в присутствии катализа и отверждением в присутствиии катализатора, полиорганосилоксана, а затем сборки ячеек с размещением между электродными токопроводящими платами жидкого кристалла, при этом в качестве полиорганосилоксана используют олигодиалкилалкилгидридсилоксан общей формулы:The technical result is achieved due to the fact that in the method of manufacturing a liquid crystal cell with a given angle of orientation of the liquid crystal, which consists in applying a layer of an orientant substance to the substrate of the conductive electrode boards in the form of a solution comprising polyorganosiloxane and a solvent, followed by removal of the solvent and curing in the presence of catalysis and curing in the presence of a catalyst, polyorganosiloxane, and then assembling the cells with liquid placed between the electrode conductive boards crystal, while oligodialkylalkylhydridesiloxane of the general formula is used as the polyorganosiloxane:

( I ) [ R 2 ' S i O ] n [ R ' ' H S i O ] m [ R 3 ' ' ' S i O 0,5 ] 2 , ( A )

Figure 00000003
( I ) [ R 2 '' S i O ] n [ R '' '' H S i O ] m [ R 3 '' '' '' S i O 0.5 ] 2 , ( A )
Figure 00000003

где R', R'', R'''=CH3, C2H5, n=4-8, m=6-9,where R ', R'',R''' = CH 3 , C 2 H 5 , n = 4-8, m = 6-9,

причем R', R'' - выбирают разными между собой,moreover, R ', R' '- choose different from each other,

а сформированный на подложке микрорельеф имеет геометрические размеры, соответствующие геометрическим размерам молекул жидкого кристалла и обеспечивающие угол поверхностной ориентации в диапазоне от 0 до 90° в зависимости от значений «m» и «n» полиорганосилоксана формулы (А). Катализатор гамма аминопропилтриэтоксисилан берут в количестве 3 масс.% от количества олигодиалкилалкилгидридсилоксана, а в качестве подложек используют различные материалы - стекло, металл, оксид металла, токопроводящее покрытие, пластик.and the microrelief formed on the substrate has geometric dimensions corresponding to the geometric dimensions of the liquid crystal molecules and providing an angle of surface orientation in the range from 0 to 90 ° depending on the values of "m" and "n" of the organopolysiloxane of formula (A). The gamma aminopropyltriethoxysilane catalyst is taken in an amount of 3 wt.% Of the amount of oligodialkylalkylhydridesiloxane, and various materials are used as substrates - glass, metal, metal oxide, conductive coating, plastic.

Необходимым условием получения ориентации ЖК под заданным углом является наличие разных заместителей R' и R'' в молекуле олигодиалкилалкилгидридсилоксана формулы (I), что не выполняется в прототипе [1].A necessary condition for obtaining the orientation of the LC at a given angle is the presence of different substituents R 'and R' 'in the oligodialkylalkylhydridosiloxane molecule of formula (I), which is not performed in the prototype [1].

Варьируя значения n и m в формуле (I), изменяют геометрические параметры молекулярного микрорельефа, приводя его в соответствие с геометрическими размерами молекул ЖК.By varying the values of n and m in formula (I), the geometric parameters of the molecular microrelief are changed, bringing it into line with the geometric dimensions of the LC molecules.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

В заявленном способе изготовления жидкокристаллической ячейки с заданным углом ориентации жидкого кристалла, наносят на поверхности пластин с токопроводящими электродамислой вещества - ориентанта в виде раствора. Раствор содержит олигодиалкилалкилгидридсилоксан и растворитель гептан. Затем удаляют растворитель и производят отверждение в присутствиии катализатора, гамма-аминопропилтриэтоксисилана. После этого производят сборку ячеек с размещением между электродными токопроводящими платами жидкого кристалла. Общая формула олигодиалкилалкилгидридсилоксана, используемого в данном техническом решенииIn the claimed method of manufacturing a liquid crystal cell with a given orientation angle of the liquid crystal, a substance is applied on the surface of the plates with conductive electrodes, an orientant in the form of a solution. The solution contains oligodialkylalkyl hydride siloxane and a heptane solvent. The solvent is then removed and cured in the presence of a catalyst, gamma-aminopropyltriethoxysilane. After this, the cells are assembled with placement of liquid crystal between the electrode conductive circuit boards. The general formula of oligodialkylalkylhydridesiloxane used in this technical solution

[ R 2 ' S i O ] n [ R ' ' H S i O ] m [ R 3 ' ' ' S i O 0,5 ] 2 ,

Figure 00000004
[ R 2 '' S i O ] n [ R '' '' H S i O ] m [ R 3 '' '' '' S i O 0.5 ] 2 ,
Figure 00000004

Пространственная формулаSpatial formula

Figure 00000005
Figure 00000005

илиor

Figure 00000006
Figure 00000006

где R' R'', R'''=CH3, C2H5,where R 'R'',R''' = CH 3 , C 2 H 5 ,

причем R', R'' - выбирают разными между собой,moreover, R ', R' '- choose different from each other,

Значение «m» и «n» выбирают из значений n=4-8, m=6-9, при этом подбирают их в зависимости от заданной в диапазоне от 0 до 90° величины угла ориентации θ путем из расчета геометрических параметров молекулярного микрорельефа вещества - ориентанта, а именно, олигодиалкилалкилгидридсилокана, приводя его в соответствие с геометрическими размерами молекул жидкого кристалла и необходимым углом ориентации, при этом величину угла ориентации θ рассчитывают в соответствии с формулой:The value “m” and “n” are selected from the values n = 4-8, m = 6-9, and they are selected depending on the value of the orientation angle θ specified in the range from 0 to 90 ° by calculating the geometric parameters of the molecular microrelief of the substance - an orientant, namely, oligodialkylalkylhydridosilane, bringing it into line with the geometric dimensions of the liquid crystal molecules and the necessary orientation angle, while the orientation angle θ is calculated in accordance with the formula:

θ = π 2 + 1 2 a r c t g [ ( 1 p ) W 2 sin 2 ( θ 1 θ 2 ) ( p 1 ) W 2 cos 2 ( θ 1 θ 2 ) p W 1 ] ( B )

Figure 00000007
θ = π 2 + one 2 a r c t g [ ( one - p ) W 2 sin 2 ( θ one - θ 2 ) ( p - one ) W 2 cos 2 ( θ one - θ 2 ) - p W one ] ( B )
Figure 00000007

где p=L1/L2,where p = L 1 / L 2 ,

L1 - длина первого участка [ R 2 ' S i O ] n

Figure 00000008
молекулы по химической формуле (I),L 1 - the length of the first section [ R 2 '' S i O ] n
Figure 00000008
molecules according to the chemical formula (I),

L2 - длина второго участка [ R ' ' H S i O ] m ,

Figure 00000009
L 2 - the length of the second section [ R '' '' H S i O ] m ,
Figure 00000009

ΔH - разница высот первого и второго участка;ΔH is the difference in the heights of the first and second sections;

θ1 - угол ориентации жидкого кристалла на участке [ R 2 ' S i O ] n ,

Figure 00000010
θ 1 - the angle of orientation of the liquid crystal in the area [ R 2 '' S i O ] n ,
Figure 00000010

W1 - энергия сцепления на участке [ R 2 ' S i O ] n ,

Figure 00000011
W 1 - adhesion energy in the area [ R 2 '' S i O ] n ,
Figure 00000011

θ2 - угол ориентации жидкого кристалла на участке [ R ' ' H S i O ] m ,

Figure 00000012
θ 2 is the angle of orientation of the liquid crystal in the area [ R '' '' H S i O ] m ,
Figure 00000012

W2 - энергия сцепления на участке [ R ' ' H S i O ] m .

Figure 00000013
W 2 - the energy of adhesion in the area [ R '' '' H S i O ] m .
Figure 00000013

В качестве катализатора отверждения используют гамма-аминопропилтриэтоксисилан в количестве 3 масс.% от количества олигодиалкилалкилгидридсилоксана.As the curing catalyst, gamma-aminopropyltriethoxysilane is used in an amount of 3% by weight of the amount of oligodialkylalkylhydridesiloxane.

В качестве подложек может быть использованы различные материалы - стекло, металл, оксид металла, пластик, на которые нанесено токопроводящее покрытие.Various substrates can be used as substrates - glass, metal, metal oxide, plastic, on which a conductive coating is applied.

Были изготовлены ЖК ячейки для ЖК дисплеев с использованием олигодиалкилалкилгидридсилоксана для ориентации ЖК различной полярности с положительной и отрицательной диэлектрической анизотропией (Δε>0 или Δε<0). Электрооптическим методом для них были измерены средние значения угла наклона ЖК внутри ЖК ячейки. По изменению пропускания ЖК ячейки, помещенной между скрещенными поляризаторами, в зависимости от приложенного напряжения были рассчитаны соответствующие зависимости разницы фазовой задержки для необыкновенного и обыкновенного лучей, нормированные на ее максимальное значение, достигаемое при отсутствии напряжения Ф=ΔФ(U)/ΔФ(U=0)=ΔФ(U)/ΔФ. (I),LCD cells were manufactured for LCD displays using oligodialkylalkylhydride siloxane to orient LCs of different polarity with positive and negative dielectric anisotropy (Δε> 0 or Δε <0). Using the electro-optical method, the average values of the angle of inclination of the LCD inside the LCD cell were measured for them. By changing the transmittance of the LC cell placed between the crossed polarizers, depending on the applied voltage, the corresponding dependences of the phase delay difference for the extraordinary and ordinary beams were normalized to its maximum value achieved in the absence of voltage Ф = ΔФ (U) / ΔФ (U = 0) = ΔФ (U) / ΔФ. (I)

гдеWhere

ΔФ(U=0) - разница фазовой задержки для необыкновенного и обыкновенного лучей при отсутствии напряжения на ЖК ячейке,ΔФ (U = 0) is the phase delay difference for the extraordinary and ordinary rays in the absence of voltage on the LCD cell,

ΔФ(U) - разница фазовой задержки для необыкновенного и обыкновенного лучей при напряжении на ЖК ячейке, равном U,ΔФ (U) is the difference in phase delay for the extraordinary and ordinary rays at a voltage on the LCD cell equal to U,

ΔФmax - максимальная разница фазовой задержки для необыкновенного и обыкновенного лучей, достигаемая в ячейках с идеальной однородной ориентацией (угол наклона в ЖК ячейке при отсутствии напряжения равен 0 для ЖК с Δε>0 и 90° для ЖК с Δε<0).ΔФ max is the maximum phase delay difference for the extraordinary and ordinary rays, achieved in cells with an ideal uniform orientation (the angle of inclination in the LCD cell in the absence of voltage is 0 for LC with Δε> 0 and 90 ° for LC with Δε <0).

Затем по формулам (II) и (III), приведенным ниже, с использованием известных значений показателей преломления ne и no и двулучепреломления Δn для ЖК с Δε>0 и Δε<0, соответственно, были рассчитаны средние значения угла наклона ЖК внутри ЖК ячейки.Then, using formulas (II) and (III) below, using the known values of the refractive indices n e and n o and birefringence Δn for LC with Δε> 0 and Δε <0, respectively, the average values of the angle of inclination of the LCD inside the LC were calculated cells.

θ 0 = arccos { n e 2 n e 2 n o 2 [ 1 ( 1 + Δ Ф ( U = 0 ) Δ Ф max Δ n n 0 ) 2 ] } 1 / 2 ( I I )

Figure 00000014
θ 0 = arccos { n e 2 n e 2 - n o 2 [ one - ( one + Δ F ( U = 0 ) Δ F max Δ n n 0 ) - 2 ] } one / 2 ( I I )
Figure 00000014

θ 0 = arccos { n o 2 n o 2 n e 2 [ 1 ( 1 Δ Ф ( U = 0 ) Δ Ф max Δ n n e ) 2 ] } 1 / 2 ( I I I )

Figure 00000015
θ 0 = arccos { n o 2 n o 2 - n e 2 [ one - ( one - Δ F ( U = 0 ) Δ F max Δ n n e ) - 2 ] } one / 2 ( I I I )
Figure 00000015

где ne - показатель преломления для необыкновенного луча,where n e is the refractive index for an extraordinary ray,

no - показатель преломления для необыкновенного луча,n o is the refractive index for an extraordinary ray,

Δn=ne-no - двулучепреломление,Δn = n e -n o - birefringence,

Δε - диэлектрическая анизотропия.Δε is the dielectric anisotropy.

Таким образом, по формулам (II) и (III) были рассчитаны средние значения угла наклона жидкого кристалла, далее ЖК внутри ЖК ячеек, приведенные в Табл.1 и 2.Thus, according to formulas (II) and (III), the average values of the angle of inclination of the liquid crystal were calculated, then the LC inside the LC cells are shown in Tables 1 and 2.

В таблице 1 приведены значения углов ориентации жидкокристаллического материала ЖК-440 с отрицательной диэлектрической анизотропией Δε<0 на пленках, предлагаемых данным техническим решением на базе олигодиалкилалкилгидридсилоканов с различными значениями R', R'', R''', «n» и «m».Table 1 shows the values of the orientation angles of the liquid crystal material ZhK-440 with negative dielectric anisotropy Δε <0 on the films proposed by this technical solution based on oligodialkylalkyl hydridesiloxanes with different values of R ', R' ', R' '', "n" and "m ".

Таблица 1Table 1 R'R ' R''R '' R'''R '' ' nn mm Угол Θ, °Angle Θ, ° CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 88 99 9090 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 C2H5 C 2 H 5 88 99 8585 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 66 99 7777 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 C2H5 C 2 H 5 66 99 6666 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 CH3 CH 3 4four 99 5656 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 77 88 4848 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 77 88 4040 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 C2H5 C 2 H 5 77 88 3232 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 55 77 2222 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 C2H5 C 2 H 5 55 77 14fourteen C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 CH3 CH 3 4four 66 77 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 4four 66 00

В таблице 2 приведены значения углов ориентации жидкокристаллического материала ЖК-807 с положительной диэлектрической анизотропией Δε>0 на пленках, предлагаемых данным техническим решением на базе олигодиалкилалкилгидридсилоканов с различными значениями R', R'', R''', «n» и «m».Table 2 shows the values of the orientation angles of the liquid crystal material ZhK-807 with positive dielectric anisotropy Δε> 0 on the films proposed by this technical solution based on oligodialkylalkyl hydridesiloxanes with different values of R ', R' ', R' '', "n" and "m ".

Таблица 2table 2 R'R ' R''R '' R'''R '' ' nn mm Угол Θ, °Angle Θ, ° CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 77 99 00 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 C2H5 C 2 H 5 77 99 99 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 66 99 1717 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 C2H5 C 2 H 5 66 99 2828 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 CH3 CH 3 55 88 4040 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 55 88 4848 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 77 77 5555 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 C2H5 C 2 H 5 77 77 6262 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 55 66 7171 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 C2H5 C 2 H 5 55 66 8080 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 CH3 CH 3 4four 66 8686 C2H5 C 2 H 5 CH3 CH 3 C2H5 C 2 H 5 4four 66 9090

Для ориентации ЖК под заданным углом необходимо создать микрорельеф подложки, в которой размещается тем или иным образом жидкий кристалл (ЖК). На рисунке 1 для наглядности схематично представлен поверхностный микрорельеф подложки в нанометровом диапазоне с участками молекулы по химической формуле (A) [ R 2 ' S i O ] n

Figure 00000016
и [R''HSiO]m, имеющими длину L1 и L2, соответственно, и разницу поперечного размера ΔH. Черточками показана ориентация ЖК молекул на участках поверхностного микрорельефа с углами ориентации θ1 и θ2 на участках молекулы по химической формуле (A) [ R 2 ' S i O ] n
Figure 00000017
и [ R ' ' H S i O ] m ,
Figure 00000018
соответственно. Энергия сцепления на участках молекулы по химической формуле (A) [ R 2 ' S i O ] n
Figure 00000019
и [ R ' ' H S i O ] m
Figure 00000020
имеет величину W1 и W2, соответственно.To orient the LCD at a given angle, it is necessary to create a microrelief of the substrate, in which one way or another the liquid crystal (LCD) is placed. For illustration purposes, Fig. 1 schematically shows the surface microrelief of the substrate in the nanometer range with sections of the molecule by the chemical formula (A) [ R 2 '' S i O ] n
Figure 00000016
and [R''HSiO] m having a length L 1 and L 2 , respectively, and a transverse dimension difference ΔH. The dashes show the orientation of the LC molecules in the regions of the surface microrelief with the orientation angles θ 1 and θ 2 in the regions of the molecule according to the chemical formula (A) [ R 2 '' S i O ] n
Figure 00000017
and [ R '' '' H S i O ] m ,
Figure 00000018
respectively. The energy of adhesion in the areas of the molecule by the chemical formula (A) [ R 2 '' S i O ] n
Figure 00000019
and [ R '' '' H S i O ] m
Figure 00000020
has a value of W 1 and W 2 , respectively.

Известно из статей [1, 2], что варьирование угла наклона в ЖК ячейке может получиться при использовании поверхностного микрорельефа в нанометровом диапазоне с участками длиной L1 и L2, разницей поперечного размера ΔH (высота поверхностного микрорельефа); на участке L1 жидкий кристалл ориентируется под углом θ1, при этом энергия сцепления равна W1, а на участке L2 жидкий кристалл ориентируется под углом θ2, при этом энергия сцепления равна W2. Для наглядности упоминаемые обозначения показаны на рис.1.It is known from the articles [1, 2] that the variation of the angle of inclination in the LC cell can be obtained using a surface microrelief in the nanometer range with sections of length L 1 and L 2 , the difference in the transverse size ΔH (height of the surface microrelief); in the region L 1, the liquid crystal is oriented at an angle θ 1 , while the adhesion energy is equal to W 1 , and in the region L 2, the liquid crystal is oriented at an angle θ 2 , while the adhesion energy is W 2 . For clarity, the notation mentioned is shown in Fig. 1.

При этом средний угол наклона в объеме слоя жидкого кристалла должен составить заданную величину θ в диапазоне от 0 до 90°, определяемую выражениемIn this case, the average angle of inclination in the volume of the liquid crystal layer should be a predetermined value θ in the range from 0 to 90 °, determined by the expression

θ = π 2 + 1 2 a r c t g [ ( 1 p ) W 2 sin 2 ( θ 1 θ 2 ) ( p 1 ) W 2 cos 2 ( θ 1 θ 2 ) p W 1 ] ( B )

Figure 00000021
θ = π 2 + one 2 a r c t g [ ( one - p ) W 2 sin 2 ( θ one - θ 2 ) ( p - one ) W 2 cos 2 ( θ one - θ 2 ) - p W one ] ( B )
Figure 00000021

где р=L1/L2,where p = L 1 / L 2 ,

L1 - длина первого участка,L 1 is the length of the first section,

L2 - длина второго участка,L 2 - the length of the second section,

ΔH - разница высот первого и второго участка;ΔH is the difference in the heights of the first and second sections;

θ1 - угол ориентации жидкого кристалла на участке L1,θ 1 is the orientation angle of the liquid crystal in the area L 1 ,

W1 - энергия сцепления на участке L1,W 1 - the energy of adhesion in the area L 1 ,

θ2 - угол ориентации жидкого кристалла на участке L2,θ 2 is the angle of orientation of the liquid crystal in the area L 2 ,

W2 - энергия сцепления на участке L2.W 2 - the energy of adhesion in the area L 2 .

На участке L2 жидкий кристалл ориентируется под углом θ2, при этом энергия сцепления на участке L2 равна W2, р=L1/L2.In section L 2, the liquid crystal is oriented at an angle θ 2 , while the adhesion energy in section L 2 is equal to W 2 , p = L 1 / L 2 .

1. Yeung F.S.Y., Ho Y.L.J., Yuet Wing Li, Hoi Sing Kwok, Liquid Crystal Alignment Layer With Controllable Anchoring Energies // Journal of Display Technology, Volume: 4, Issue 1, p.24-27 (2008).1. Yeung F.S.Y., Ho Y.L.J., Yuet Wing Li, Hoi Sing Kwok, Liquid Crystal Alignment Layer With Controllable Anchoring Energies // Journal of Display Technology, Volume: 4, Issue 1, p.24-27 (2008).

2. Fion S. Yeung, Jacob Y. Ho, Y.W. Li, F.C. Xie, Ophelia K. Tsui, P. Sheng, and H.S. Kwok, Variable liquid crystal pretilt angles by nanostructured surfaces //Appl. Phys. Lett. 88, 051910 (2006).2. Fion S. Yeung, Jacob Y. Ho, Y.W. Li, F.C. Xie, Ophelia K. Tsui, P. Sheng, and H.S. Kwok, Variable liquid crystal pretilt angles by nanostructured surfaces // Appl. Phys. Lett. 88, 051910 (2006).

В этих статьях указана известность того, что микрорельеф получается прецизионным травлением поверхности подложки ЖК ячейки. В предложенном же способе фрагменты молекулы олигодиалкилалкилгидридсилоксана подбирают таким образом, чтобы путем выбора длины фрагментов молекулы по химической формуле (A) [ R 2 ' S i O ] n

Figure 00000022
и [ R ' ' H S i O ] m
Figure 00000023
и размеров заместителей R' и R'', а также концевых групп R''' формировался молекулярный микрорельеф с глубиной, соответствующей размеру молекул ориентируемого жидкого кристалла, а средний угол наклона в объеме слоя жидкого кристалла составлял бы заданную величину θ в диапазоне от 0 до 90°.These articles indicate the fame that the microrelief is obtained by precision etching the surface of the substrate of the LC cell. In the proposed method, fragments of a molecule of oligodialkylalkylhydridesiloxane are selected so that by choosing the length of the fragments of the molecule according to the chemical formula (A) [ R 2 '' S i O ] n
Figure 00000022
and [ R '' '' H S i O ] m
Figure 00000023
and the sizes of the substituents R 'and R'', as well as the terminal groups R''', a molecular microrelief was formed with a depth corresponding to the size of the molecules of the oriented liquid crystal, and the average tilt angle in the volume of the liquid crystal layer would be a given value θ in the range from 0 to 90 °.

Пример 1.Example 1

1 г олигодиалкилалкилгидридсилоксана общей формулы1 g of oligodialkylalkylhydridesiloxane of the General formula

[ R 2 ' S i O ] n [ R ' ' H S i O ] m [ R 3 ' ' ' S i O 0,5 ] 2 , ( A )

Figure 00000024
[ R 2 '' S i O ] n [ R '' '' H S i O ] m [ R 3 '' '' '' S i O 0.5 ] 2 , ( A )
Figure 00000024

гдеWhere

R'=R'''=CH3, R''=C2H5, n=4, m=6,R '= R''' = CH 3 , R '' = C 2 H 5 , n = 4, m = 6,

растворяют при перемешивании при комнатной температуре в 99 г осушенного и перегнанного гептана. К полученному 1 масс.% раствору добавляют 0,03 г катализатора отверждения гамма-аминопропилтриэтоксисилана и продолжают перемешивание в течение 10 минут. Обработку обезжиренных подложек из стекла, оксида металла или пластика проводят путем нанесения рабочего раствора на вращающуюся подложку при комнатной температуре. После распределения раствора по поверхности подложки ее прогревают при температуре 120-125°C в течение 1 часа. После охлаждения подложек собирают ячейку с зазором 10 мкм, заполняют ее ЖК.dissolved with stirring at room temperature in 99 g of dried and distilled heptane. To the resulting 1 wt.% Solution was added 0.03 g of a gamma-aminopropyltriethoxysilane curing catalyst and stirring was continued for 10 minutes. The treatment of defatted substrates of glass, metal oxide or plastic is carried out by applying a working solution to a rotating substrate at room temperature. After the solution is distributed over the surface of the substrate, it is heated at a temperature of 120-125 ° C for 1 hour. After cooling the substrates, a cell with a gap of 10 μm is collected, its LC is filled.

Пример 2. В условиях примера 1 готовят 1% раствор соединения формулы (А), где R'=R''=CH3, R''=C2H5, n=8, m=9. Подложки обрабатывают и испытывают согласно примеру 1.Example 2. Under the conditions of example 1, a 1% solution of the compound of formula (A) is prepared, where R '= R''= CH 3 , R''= C 2 H 5 , n = 8, m = 9. The substrates are processed and tested according to example 1.

Пример 3. В условиях примера 1 готовят 1% раствор соединения формулы (А), где R'=R'''=C2H5, R''=CH3, n=4, m=6. Подложки обрабатывают и испытывают согласно примеру 1.Example 3. Under the conditions of example 1, a 1% solution of the compound of formula (A) is prepared, where R ′ = R ″ ″ = C 2 H 5 , R ″ = CH 3 , n = 4, m = 6. The substrates are processed and tested according to example 1.

Пример 4. В условиях примера 1 готовят 1% раствор соединения формулы (А), где R'=R'''=C2H5, R''=CH3, n=8, m=9. Подложки обрабатывают и испытывают согласно примеру 1.Example 4. Under the conditions of example 1, a 1% solution of the compound of formula (A) is prepared, where R ′ = R ″ ″ = C 2 H 5 , R ″ = CH 3 , n = 8, m = 9. The substrates are processed and tested according to example 1.

Пример 5. В условиях примера 1 готовят 1% раствор соединения формулы (А), где R'=R'''=СН3, R''=C2H5, n=8, m=9, растворитель - толуол. Подложки обрабатывают и испытывают согласно примеру 1.Example 5. Under the conditions of example 1, a 1% solution of the compound of formula (A) is prepared, where R ′ = R ″ ″ = CH 3 , R ″ = C 2 H 5 , n = 8, m = 9, the solvent is toluene. The substrates are processed and tested according to example 1.

Пример 6. В условиях примера 1 готовят 1% раствор соединения формулы (А), где R'=R'''=CH3, R''=C2H5, n=3, m=10. Подложки обрабатывают и испытывают согласно примеру 1.Example 6. Under the conditions of Example 1, a 1% solution of the compound of formula (A) is prepared, where R ′ = R ″ ″ = CH 3 , R ″ = C 2 H 5 , n = 3, m = 10. The substrates are processed and tested according to example 1.

Пример 7. В условиях примера 1 готовят 1% раствор соединения формулы (А), где R'=R'''=CH3, R''=C2H5, n=4, m=6, растворитель - гексан.Example 7. Under the conditions of Example 1, a 1% solution of the compound of formula (A) is prepared, where R ′ = R ″ ″ = CH 3 , R ″ = C 2 H 5 , n = 4, m = 6, the solvent is hexane.

Ниже представлены примеры ориентации жидкого кристалла у прототипа и заявленного решения.Below are examples of the orientation of the liquid crystal of the prototype and the claimed solution.

На рис.2 представлена ориентация молекулы жидкого кристалла (показана в виде эллипса) на пленке полиорганосилоксана по известному решению (прототипу). Фрагменты полиорганосилоксана по известному решению [ R 2 1 S i O ] m [ R 2 H S i O ] n

Figure 00000025
и [ R 1 C 8 H 17 S i O ] p
Figure 00000026
из химической формулы (А) показаны в виде прямоугольных выступов разной высоты.Figure 2 shows the orientation of the liquid crystal molecule (shown as an ellipse) on the film of polyorganosiloxane according to the well-known solution (prototype). Fragments of polyorganosiloxane according to a known solution [ R 2 one S i O ] m [ R 2 H S i O ] n
Figure 00000025
and [ R one C 8 H 17 S i O ] p
Figure 00000026
from the chemical formula (A) are shown in the form of rectangular protrusions of different heights.

На рис.3, 4 представлена ориентация жидкого кристалла на пленке олигодиалкилалкилгидридсилокана по предложенному решению при использовании фрагментов молекулы по химической формуле (A) [ R 2 ' S i O ] n

Figure 00000027
и [ R ' ' H S i O ] m
Figure 00000028
с разным значением n и m и разными заместителями R' и R'' с разными размерами. В результате формируется молекулярный микрорельеф с глубиной, соответствующей размеру молекул ориентируемого жидкого кристалла, а средний угол наклона в объеме слоя жидкого кристалла может изменяться в диапазоне от 0 до 90° и составлять заданную величину 6.Fig. 3, 4 shows the orientation of the liquid crystal on the film of oligodialkylalkylhydridosilane according to the proposed solution when using fragments of the molecule according to the chemical formula (A) [ R 2 '' S i O ] n
Figure 00000027
and [ R '' '' H S i O ] m
Figure 00000028
with different values of n and m and different substituents R 'and R "with different sizes. As a result, a molecular microrelief is formed with a depth corresponding to the size of the molecules of the oriented liquid crystal, and the average tilt angle in the volume of the liquid crystal layer can vary in the range from 0 to 90 ° and amount to a predetermined value of 6.

Как видно из представленных примеров, таблиц и рисунков, предложенный способ по сравнению со способом-прототипом обладает существенными перимуществами: прост в осуществлении, можно создавать заданную ориентацию ЖК, которая достигается путем создания молекулярного рельефа, можно наносить ориентирующее покрытие на различные типы подложек, что указывает на достижение технического результата.As can be seen from the presented examples, tables and figures, the proposed method in comparison with the prototype method has significant advantages: it is simple to implement, you can create the desired orientation of the LCD, which is achieved by creating a molecular relief, you can apply an orientation coating on various types of substrates, which indicates to achieve a technical result.

Технический результат достигается за счет соединений химической формулы (А) путем создания заданного молекулярного рельефа пленки, что осуществляется путем подбора заместителей разной длины. При этом для получения однородной ориентации из формулы полиорганосилоксана в прототипе исключены звенья формулы [(CH3)(C8H17)SiO]p, которые создают неоднородный молекулярный микрорельеф, как это представлено выше и используется формула олигодиалкилалкилгидридсилокана. Таким образом, технический результат достигнут.The technical result is achieved by compounds of the chemical formula (A) by creating a given molecular surface of the film, which is achieved by selecting substituents of different lengths. Moreover, in order to obtain a uniform orientation from the polyorganosiloxane formula, the prototype excludes links of the formula [(CH 3 ) (C 8 H 17 ) SiO] p , which create an inhomogeneous molecular microrelief, as described above, and the oligodialkylalkyl hydride siloxane formula is used. Thus, the technical result is achieved.

Claims (3)

1. Способ изготовления жидкокристаллической ячейки с заданным углом ориентации жидкого кристалла, заключающийся в нанесении на подложки электродных токопроводящих плат слоя вещества - ориентанта, в виде раствора, включающего полиорганосилоксан, растворитель и катализатор гамма-аминопропилтриэтоксисилан, с последующим удалением растворителя и отверждением в присутствиии катализатора, полиорганосилоксана, а затем сборки ячеек с размещением между электродными токопроводящими платами жидкого кристалла, отличающийся тем, что в качестве полиорганосилоксана используют олигодиалкилалкилгидридсилоксан общей формулы (А):
( I ) [ R 2 ' S i O ] n [ R ' ' H S i O ] m [ R 3 ' ' ' S i O 0,5 ] 2 , ( A )
Figure 00000029

где R', R'', R'''=CH3, C2H5, n=4-8, m=6-9,
причем R', R'' - выбирают разными между собой,
а сформированный на подложке микрорельеф имеет геометрические размеры, соответствующие геометрическим размерам молекул жидкого кристалла и обеспечивающие угол поверхностной ориентации в диапазоне от 0 до 90° в зависимости от значений «m» и «n» полиорганосилоксана формулы (А).
1. A method of manufacturing a liquid crystal cell with a given angle of orientation of the liquid crystal, which consists in applying a layer of an orientant substance to the substrate of the conductive circuit boards in the form of a solution comprising polyorganosiloxane, a solvent and a gamma-aminopropyltriethoxysilane catalyst, followed by removal of the solvent and curing in the presence and catalyst, polyorganosiloxane, and then the assembly of cells with the placement between the electrode conductive plates of the liquid crystal, characterized in that in quality polyorganosiloxane used oligodialkilalkilgidridsiloksan general formula (A):
( I ) [ R 2 '' S i O ] n [ R '' '' H S i O ] m [ R 3 '' '' '' S i O 0.5 ] 2 , ( A )
Figure 00000029

where R ', R'',R''' = CH 3 , C 2 H 5 , n = 4-8, m = 6-9,
moreover, R ', R''- choose different from each other,
and the microrelief formed on the substrate has geometric dimensions corresponding to the geometric dimensions of the liquid crystal molecules and providing an angle of surface orientation in the range from 0 to 90 ° depending on the values of "m" and "n" of the organopolysiloxane of formula (A).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что катализатор гамма- аминопропилтриэтоксисилан берут в количестве 3 мас.% от количества олигодиалкилалкилгидридсилоксана.2. The method according to claim 1, characterized in that the gamma-aminopropyltriethoxysilane catalyst is taken in an amount of 3% by weight of the amount of oligodialkylalkylhydridesiloxane. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве подложек используют различные материалы - стекло, металл, оксид металла, токопроводящее покрытие, пластик. 3. The method according to claim 1, characterized in that as the substrates use various materials - glass, metal, metal oxide, conductive coating, plastic.
RU2011154168/05A 2011-12-30 2011-12-30 Method of liquid crystal cell production RU2491316C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011154168/05A RU2491316C1 (en) 2011-12-30 2011-12-30 Method of liquid crystal cell production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011154168/05A RU2491316C1 (en) 2011-12-30 2011-12-30 Method of liquid crystal cell production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011154168A RU2011154168A (en) 2013-07-10
RU2491316C1 true RU2491316C1 (en) 2013-08-27

Family

ID=48787391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011154168/05A RU2491316C1 (en) 2011-12-30 2011-12-30 Method of liquid crystal cell production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2491316C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769501C2 (en) * 2019-08-21 2022-04-01 Флексенэбл Лимитед Assembly of liquid crystal cells

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0887399A1 (en) * 1997-06-19 1998-12-30 Consortium für elektrochemische Industrie GmbH Silicones having a low glass transition temperature
RU2283338C1 (en) * 2005-07-07 2006-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) Method of manufacture of the liquid-crystal cell
WO2011052257A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 シャープ株式会社 Liquid crystal display element

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0887399A1 (en) * 1997-06-19 1998-12-30 Consortium für elektrochemische Industrie GmbH Silicones having a low glass transition temperature
RU2283338C1 (en) * 2005-07-07 2006-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) Method of manufacture of the liquid-crystal cell
WO2011052257A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 シャープ株式会社 Liquid crystal display element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769501C2 (en) * 2019-08-21 2022-04-01 Флексенэбл Лимитед Assembly of liquid crystal cells

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011154168A (en) 2013-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6377908B2 (en) Liquid crystal display having homeotropic alignment
Shen et al. A facile route towards controllable electric-optical performance of polymer-dispersed liquid crystal via the implantation of liquid crystalline epoxy network in conventional resin
TWI606113B (en) Liquid crystal display element and its manufacturing method
TWI544258B (en) Liquid crystal display device
US9556382B2 (en) Polymerisable mixtures and the use thereof in liquid crystal displays
JP6069197B2 (en) Liquid crystal display with liquid crystal medium and polymer stabilized homeotropic alignment
JP5894567B2 (en) Manufacturing method of liquid crystal display device
KR101988816B1 (en) Liquid crystal composition and liquid crystal display element
CN105629583B (en) Liquid crystal display device with a light guide plate
CN107209421B (en) Liquid crystal display element and method for manufacturing the same
Chen et al. Confined self-assembly enables stabilization and patterning of nanostructures in liquid-crystalline block copolymers
WO2018120334A1 (en) Graphene transparent conductive film and preparation method thereof
CN108026447B (en) Method for controlling pretilt angle in polymer stabilized liquid crystal display
CN107850810A (en) Liquid crystal display cells
JP2004163866A (en) Liquid crystal device
WO2018120333A1 (en) Trans-pdlc liquid crystal material composition, substrate and display
CN111198452B (en) Liquid crystal display device having a plurality of pixel electrodes
TW201632609A (en) Liquid crystal display element and method of manufacturing the same
JP2017037227A (en) Liquid crystal display
RU2491316C1 (en) Method of liquid crystal cell production
Yu et al. Zwitterion-treated liquid crystal composites for low-energy-consumption smart windows and wearable devices
US20110116020A1 (en) Surface programming method and light modulator devices made thereof
WO2018028018A1 (en) Liquid crystal medium mixture and liquid crystal display panel
US11680207B2 (en) Direct mapping of local director field of nematic liquid crystals at the nanoscale
CN111198459B (en) Liquid crystal display device having a plurality of pixel electrodes