Способ изготовления жидкокристаллических устройств

(61) Дополнительное к авт. свнд-ву 2) Заявлено 09.03.77 (21) 24 б 005718-25присоединением заявки М Е 1/13 кудврстаееьй кеепет СССР аа делам лзобретекей я етлвител(72) Авторы нзобретени 71) Заявите СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКОКРИС ТРОЙСТ ЧЕСК 2 Изобретение относится к способам изготовления устройств на нематических жидких кристаллах, работающих на полевых эффектах и используемых в индикаторных устройствах (например, для наручных часов, малогабаритных калькуля.торов), оптических модуляторах, матричных сис темах световой индикации.Известны устройства на нематических жидких кристаллах, выполненные в виде плоской кюветы, образуемой из двух параллельных стеклянных пластин, на внутренних поверхностях которых нанесены электроды из оптически проз. рачного электропроводящего материала, например двуокиси олова. Поверхность пластин с электродами подвергается специальной обработке, обеспечивающей заданную однородную ориента.цию молекул жидкого кристалла у поверхности пластин и в объеме пленки жидкого кристалла, При гомогенной ориентации большие оси молекул жидкого кристалла у поверхности пластин ориентированы параллельно пластинам, причем20 направления ориентации осей молекул у двух пластин, образующих кювету, обычно выбирают взаимоперпендикулярными, После сборки кювеы ее заполняют жидким кристаллом, Образ мая таким образом пленка жидкого кристалла(как правило, толщиной 5-20 мкм) являетсяактивной средой, изменяющей свои оптическиесвойства (угол вращения плоскости поляризации) под действием электрического напряжения,прилагаемого к электродам. Изменение оптических свойств регистрируется в скрещенных поля.роидах, которые обычно устанавливаются навнешних поверхностях кюветы 11.Поляроиды, наклеенные снаружи кюветы,подвержены воздействию климатических (влажность, температура) и механических факторов,а поэтому при изготовлении устройств на жидких кристаллах принимают специальные мерыпо защите поляроидов, которые усложняют иудорожают изготовление устройств, кроме того,они не являются радикальными,Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту способизготовления устройств на жидких кристаллах,при котором возможно размещение поляроидоввнутри кюветы . При изготовлении устройствна жидких кристаллах по указанному способу0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 после изготовления пластин кюветы и нанесения на них прозрачных электродов с требуемой геометрией на поверхность пластин, ограничивающих пленку жидкого кристалла, наносят раствор полимера, молекулы которого имеют длинную линейную цепь, например поливинилового спир. та. Затем раствор полимера подвергают деформации сдвига, например, прохождением резинового скребка по раствору вдоль поверхности пластин, при этом линейные полимерные молекулы выстраиваются своими цепями вдоль нап. равлення движения скребка, Проводят высушивание образовавшейся полимерной пленки, испаряют растворитель при сохранении ориентации цепей полимерных молекул, а уже затем производят обработку пленки красящими вещества. ми, придающими ей свойства поляроида, что достигается путем объемной пропитки полимер. ной пленки парами или раствором иода либо осаждением какого-либо дихроичного вещества типа оргапического красителя. По окончании процесса окраски полимерной пленки производят сборку кювет, заполнение их жидким кристаллом и герметизацию 21.Недостатком данного способа изготовления устройств на жидких кристаллах с внутренними поляроидами является сложность технологии, поскольку процесс включает в качестве основных операций нанесение полимерной пленки и ее прокрашивание дихроичным красителем, Пропитка полимерной пленки парами или раствором иода хотя и может придавать ей свойства поляроида, практически является неприемлемой, так как иод частично переходит в пленку жидкого кристалла (он хорошо растворим в жидком кристалле), что уменьшает контрастность, во много раз увеличивает энергопотребление устройства и снижает срок службы, поскольку иод является эффективным переносчиком тока в жидком кристалле. Процесс окраски полимерной пленки дихроичным красителем при условии сохранения ориентированной направленности линеюых полимерных молекул и молекул днхроичного красителя с обеспечением необходимого значения поглощения света и степени дихроичности является трудоемким и плохо вос, производимым.Цель изобретения - создание простого спосо ба изготовления внутренних поляроидов для жидкокристаллических устройств.Указанная цель достигается тем, что после операции изготовления электродов на внутренней поверхности, пластин кювет поляроид формируют из геля дихроичного красителя с концентрацией 1-30 вес.%, а затем по толщине создают механическим способом, например методом центрифутнровання, градиент скорости 10 - 10 сек-, после чего из пленки удаляют растворитель. Полученный таким образом поляроид одновременно является и матрицей для гомогенной ориентации жидких кристаллов, поэтому необходимость в нанесении ориентирующего слоя отпадает.В качестве дихроичных красителей могутбыть применены красители из ряда азоксисоеди.нений, имеющие анизотропное строение молеку. лы, например хризофенин, бриллиантовым жел. тый, прямой синим 14, бензопурпурин, прямой оранжевый светопрочный 5 К, кислотный сине. черный и др., причем выбор красителя определяется требуемым цветом поляроидов.Последовательность операций по предлагаемому способу изготовления жидкокристалличес ких устройств следующая.Вначале изготавливают стеклянные пластины, затем одним из известных способов на них на. носят прозрачные электроды с требуемым рисунком. Приготавливается гель и его в виде пленки наносят на подложку, по толщине пленки механическим путем создают градиент скорости, который составляет для тонких пленок 10 - 10 сек-. Такой градиент скорости можно создать путем прямолинейного движения пластины из твердого или эластичного материала по пленке из геля красителя параллельно поверхности пластины, например, наложив на подложку с пленкой геля полированную стеклянную пластинку и сдвинув ее прямолинейно и параллельно подложке.Для обеспечения стандартных условий формирования пленки применяют центрифугирова. ние при ускорении 100-5000 м/сек, Изменяя концентрацию геля красителя и ускорение при центрифугнровании, можно получить заданную толщину поляроида в пределах 0,2-10,0 мкм, В качестве растворителя лучце всего использовать воду или смесь воды с органическими растворителями. Для обеспечения требуемой толшины пленки применяют гели красителя с его содержанием 1-30 вес.%.Растворитель иэ пленки удаляют путем суш. ки при повышенной температуре (до 150 С), предпочтительно путем обдува воздухом или другим неагрессивным газом, имеющим температуру 20 150 оСВ случае необходимости пластина с поляроидом может быть обработана раствором комплексообразующей соли или кислоты для изменения окраски.Полученная таким образом пленка дихронч. ного красителя на подложке является поляроидом, направление пропускания которого однозначно задается направлением сил сдвига в процессе изготовления пленки.При расположении пластин друг над другом с параллельной ориентацией поляроидов они697950 Формула изобретения 5прозрачны, а при перпендикулярной ориентацииокрашены в цвет красителя, Из полученных таким образом двух подложек с поляроидамистандартным способом собирают ячейку, заполняют ее жидким кристаллом стандартного составаи герметизируют. При этом способе изготовленияячейки ориентация молекул жидкого кристаллавблизи подложек определяется направлениемукладки молекул дихроичного красителя в поляроиде и специального ориентирующего слоя не 10требуется.Предлагаемый способ поясняется следующи.ми примерами,П р и м е р 1. Навеску красителя хризофенина (1 г) растворяют в 40 мл дистиллирован ной воды при нагревании и упаривают до объема 20 мл, Полученный раствор быстро охлаж.дают до 10-15 С, Полученную массу центрифугирутот при 500 фв течение 25 мин, при этом происходит разделение на верхний слой в виде раствора и нижний слой в виде геля. Раствор сливают а гель используют для нанесения пленки. Дляэтого требуемое количество геля наносят на под.ложку с электродами, накладывают на нее поли.рованную стеклянную пластинку и сдвигают еепараллельно одной из сторон подложки. Получен.ную пленку прогревают на воздухе при 150 Св течение 15.20 мин. Получают поляроид желтогоцвета. Для получения коричневой окраски поляроид выдерживают в течение 5 мин в парах со.ляной кислоты,и сушат в течение 15-20 минпри 150 С, Две полученные таким образом подложки прозрачны при параллельном расположении поляроидов и окрашены в коричневыч цветпри перпендикулярном расположении.35Из полученных подложек с поляроидамистандартным способом собирают ячейку, заполняют ее жидким кристаллом и герметизируют.П р и м е р 2. Аналогично примеру 1приготавливают гель бензопурпурина. Устанавливаютстеклянные пластины плоскостями навнутренней поверхности конусообразной кассеты, которая может приводиться во вращениевокруг оси симметрии. Угол образующей конуса к оси вращения равен 87, а ось вращения 4направляют по отвесу, Центры пластин расположены на расстоянии 12 см (при общих размерах пластин, например 6,5 х 2,5 см). На поверхность пластин, предназначенных для нанесения поляроидов, кистью или напылением изпульверизатора наносят слой геля красителя,толщина может быть неоднородной и колебать.ся в пределах 20-200 мкм, Далее кассеты приводятся во вращение до скорости 800 обмин. Прицентрифугировании благодаря вязкости геля наповерхности пластин образуется однородная потолщине (около 10 мкм) ориентированная пленка геля красителя, которая при вращении кас. сеты быстро высыхает, а толщина ее уменыцает.ся до 2.6 мкм, После остановки кассеты пластины прогревают в термостате при 140 С в течеоние 15 мин. Получают поляроид синего или,пур.пурного цвета,Из полученных таким образом двух подло.жек с поляроидами стандартным способом собирают ячейку, заполняют ее жидким кристал.лом и герметизируют.Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в создании простой, легко воспроизводимой технологии изготовления жидкокристаллических устройств с внут.ренними поляроидами, обладающих повышеннымсроком службы,1 Способ изготовления жидкокристаллическихустройств, включающий изготовление пластинкювет, нанесение на поверхность пластин, соприкасающихся с жидким кристаллом, прозрачныхэлектродов и поляроидов, сборку кювет, заполнение кювет жидким кристаллом и их герметизацию, отличающийся тем, что, с цельюупрощения технологии изготовления, поляроидыформируют путем нанесения на пластины пленки из геля дихроичного красителя с концентрацией 1-30 вес.%, а затем упомянутую пленку доводят до требуемой толщины механическим способом при градиенте скорости по толщине пленки 10 - 10 сек-, после чего из пленки удаляют растворитель.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, чтоградиент скорости в пленке из геля дихроичногокрасителя создают центрифутированием при ускорении 100-5000 м/сек .3, Способ по и. 1, отличающийся тем, чтоградиент скорости в пленке из геля дихроичногокрасителя создают путем прямолинейного движения пластины из твердого или эластичного мате.риала по упомянутой пленке параллельно поверхности пластин кюветы.4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем,что растворитель из пленки удаляют путем ееобдува газом, например воздухом, при температуре 20-150 о С5. Способ по нп. 1-4, отличающийся тем,что дихроичный краситель выбирают из рядааэокрасителей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции Ие 2,186.165,кл, 6 09 13/00, опублик. 1975,2. Патент США Яе 3941901, кл. 350-160,опублик. 1976.