Способ изготовления индикаторных устройств на жидких кристаллах Советский патент 1978 года по МПК G02F1/07 

Изобретение относится к способам изготовления устройств на жидких кристаллах, работающих на эффекте динамического рассеяния или деформации ориентированных фаз и используемых в индикаторных устройствах, оптических модуляторах, матрицах и т, п.

Известные жидкокристаллические приборы конструктивио выполняют в виде плоской кюветы, образуемой двумя параллельными стеклянными пластинами, на виутрениих поверхностях которых нанесены электропроводящие покрытия. Кювету заполняют жидкокристаллическим материалом. В устройствах, работающих в режиме динамического рассеяния и получивших наиболее широкое распространение, при пройускаийй тока через кювету жидкокристаллический материал мутнеет.

Известные способы изготовления устройств на жидких кристаллах не позволяют получать приборы с большой крутизной вольт-контрастной характеристики и с хорощим защитным покрытием на электродах, предотвращающим коррозию электродов и

электрохимическое разрушение жидкого кристалла иа электродах.

Широко используемый способ изготовления устройств иа жидких кристаллах включает следующие осжмные операции: изготовление пластин кювет устройства и нанесение на них электродов (причем хотя бы на одну из пластнн электроды наносят из врозрачного матернала). сборку кювет, заполнеНне кювет устройства жидким кристаллом и нх герметнзацню. Кроме того, известен способ изготовления устройств иа жидких кристаллах, по которому перед операцией сборки кювет производят обработку поверхностей пластнн кювет с наиесеииыми иа них электродами поверхиостио-активиыми веществами. Обработка поверхностей пластин производится для увеличения крутизиы вольт-коитрастиой характеристики устройств, получения оптически однородного, прозрачного жидкого кристалла,.создания покрытия иа электродах, предохраняющих их от коррозии. Обработку осуществлятт способом осаждения поверхностно-активных веществ из объема водных или органических растворов. При такой обработке на поверхности пластин осаждаются мономолекулярные слои поверхностно-активных веществ, которые служат покрытием и ориентирующей матрицей для жидкого кристалла. Однако при таких способах изготовления устройств на жидких кристаллах невозможно получение совершенной структуры покрытия на электродах. Это выражается в неоднородности толщины осажденных слоев, нарущении структуры осажденных слоев под влиянием -микронеоднородностей поверхности пластин кювет и, как следствие, небольщая крутизна вольт-контрастной характеристики, слабые противокоррозионные свойства получаемого покрытия и слабая защита жидкого кристалла от электрохимического разрущения на э; ектродах. Предлагаемый способ отличается-от известных тем, что операцию обработки внутренних поверхностей пластин кювет поверхностно-активными веществами производят путем проведения пластин через границу раздела фаз жидкость-газ, на которой предварительно формируют нерастворимый в жидкости мономолекулярный слой органического или элементоорганического поверхностно-активного вещества, а в жидкую фазу добавляют вещества, улучшающие адгезию мономолекулярного слоя к поверхности пластин кювет. После очистки пластины закрепляют в кассете так, чтобы внутренние поверхности пластин кювет с нанесенными на них электродами, были открыты, и погружают в ванну с водой. Затем на очищенную водную поверхность наносят раствор модифицирующего поверхностно-активного вещества в летучем несмещивающемся с водой органическом растворителе. Количество наносимого поверхностно-активного вещества выбирают таким, чтобы на поверхности ванны образовался разреженный мономолекулярный слой. Поверхность, занимаемая мономолекулярным слоем, ограничена по параметру: с трех сторон краями ванны, а с четвертой стороны подвижным барьером, скользящим по краям ванны так, что вода легко проходит под барьером при его движении. Для молекул поверхностно-активного вещества, находящихся на поверхности, барьер является непроницаемым. Далее, контролируя поверхностное натяжение воды, уменьшают с помощью барьера площадь, занимаемую мономолекулярным слоем. При увеличении поверхностной концентрации молекул поверхностно-активного вещества возникает взаимодействие между молекулами мономолекулярного слоя, и они ориентируются нормально к поверхности раздела фаз. В таком упорядоченном слое гидрофильные группы молекул обращены к видной фазе, а гидрофобные концы молекул - к газовой фазе, например к воздуху. По своей структуре такие мономолекулярные слои близки к двухме,рному жидкому кристаллу смектического типа. В присутствии плотного монимолекулярного с«1оя поверхностно-активного вещества поверхностное натяжение воды может уменьщаться на величину дин/см. После того, как сформирован плотный мономолекулярный слой, кассету с пластинами медленно вытягивают из жидкости в газовую фазу через границу раздела фаз. Плоскость пластин обычно располагают перпендикулярно к границе раздела фаз. При этом мономолекулярный слой осаждается на пластины так, что гидрофильные группы обращены к пластинам, а гидрофобные группы молекул - наружу. Во время вытягивания кассеты угол смачивания поверхности пластин острый и пластины выходят из воды сухими. Скорость движения пластин может быть заключена в интервале 0,001 - 1 см/с. Мономолекулярные слои, осажденные описанным выше способом, могут сглаживать микронеоднородности на твердых подложках и обладают электроизолирующими свойствами. Для увеличения прочности мономолекулярного слоя и улучшения адгезии к пластинам в водную фазу добавляют,соли многовалентных металлов, например . Процесс осаждения мономолекулярных слоев можно производить многократно на одну и ту же подложку, причем эффект сглаживания микронеоднородностей усиливается. Такие мономолекулярные слои обладают хорощей адгезией к подложке и сильным ориентирующим воздействием на прилегающие к нему молекулы жидкого кристалла. Хотя на практике наиболее приемлемым является сочетание вода-воздух, в качестве жидкой фазы могут быть использованы любые полярные растворители, на которых имеют возможность существовать стабильные мономолекулярные слои поверхностно-активных вещ.еств, а в качестве газообразной фазы - любой газ или смесь газов, неразрушающих мономолекулярный слой. Формула изобретения 1. Способ изготовления индикаторных устройств на жидких кристаллах, включающий изготовление пластин кювет и нанесение на них прозрачных электродов, обработку внутренних поверхностей пластин кювет поверхностно-активными веществами, нанесение защитного покрытия на электроды, сборку кювет, наполнение кювет жидким кристаллом и их герметизацию, отличающийся тем, что, с целью улучшения защитного покрытия на электродах, степени однородности ориентации жидкого кристалла и увеличения во.тьтконтрастной характеристики, обработку внутренних поверхностей пластин кювет поверхностно-активными веществами производят путем проведения пластин через границу раздела фаз жидкость-газ, на которой предварительно формируют нерастворимый в жидкости мономолекулярный слой органического или элементоорганического поверхностно-активного вещества, а в жидкую фазу добавляют вещества, улучщающие адгезию мономолекулярного слоя к поверхности пластин-кювет.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обработки в качестве поверхностноактивных веществ выбирают такие молекулы, которые способны к полимеризации или конденсации, например а-цетилакроловая кислота, а в качестве веществ, улучщающих адгезию мономолекулярного слоя к поверхности пластин кювет, применяют соли многовалентных металлов, например BaCU, в концентрации 10®-10, моль/л. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучщения защиты электрод,йв и жидкого кристалла от электрохимического разложения, пластины кюветы проводят через границу раздела фаз жидкость-газ не менее двух раз.