Способ изготовления жидкокристаллических устройств Советский патент 1979 года по МПК G02F1/13 

I

Изобретение относится к способам изготовления устройств на нематических жидких кристаллах, работающих на полевых эффектах и используемых в индикаторных устройствах (например, для наручных часов, малогабаритных калькуляторов), оптических модуляторах, матричных сие 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 прозрачного электропроводящего материала, например двуокиси олова. Поверхность пластин с электродами подвергается специальной обработке обеспечивающей заданную однородную ориенташло 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, причем направления ориентации осей молекул у двух пластин, образующих кювету, обычно выбирают взаимоперпендикулярными. После сборки кюветы ее заполняют жидким кристаллом. Образуе мая таким образом пленка жидкого кристалла (как правило, толщиной 5-20 мкм) является активной средой, изменяющей свои оптическиесвойства (угол вращения плоскости поляризации) под действием электрического напряжения, прилагаемого к электродам. Изменение оптических свойств регистрируется в скрещенньтх поляроидах, которые обычно устанавливаются на внешних поверхностях кюветы П).

Поляроиды, наклеенные снаружи кюветы, подвержены воздействию климатических (влажность, температура) и механических факторов, а поэтому при изготовлении устройств на жидких кристаллах принимают специальные меры по защите поляроидов, которые усложняют и удорожают изготовление устройств, кроме того, ОКИ не являются радикальными.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту способ изготовления устройств на жидких кристаллах, прк котором возможно размещение поляроидов внутри кюветы . При изготовлении устройств на жидких кристаллах по указанному способу

после изготовления пластин кюветы и нанесения на них прозрачных электродов с требуемой геометрией на поверхность пластин, ограничивающих пленку жидкого кристалла, наносят раство полимера, молекулы которого имеют длинную линейную цепь, например поливинилового спирта. Затем раствор полимера подвергают деформации сдвига, например, прохождением резннового скребка цо раствору вдоль поверхности пластин, при этом линейные полимерные молекулы выстраиваются своими цепями вдоль направления движения скребка. Проводят высушивание образовавшейся полимерной пленки, испаряют растворитель при сохранении ориентации цепей полимерных молекул, а уже затем производят обработку пленки красящими веществами, придающими ей свойства поляроида, что достигается Путем объемной пропитки полимерной пленки парами или раствором иода либо осаждением какого-либо дихроичного вещества типа оргшшческого красителя. По окончании процесса окраски полимерной пленки производя сборку кювет, заполнение их жидким кристаллом и герметшацию 2.

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 прокращивание 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 хорощо 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 линейных полимерных молекул и молекул дихроичного красителя с обеспечением необходимого значения поглощения света и степени дихроичности является трудоемким и плохо вос, производимым.

Цель изобретения - создание простого способа изготовления визтренних 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 центрифугирования, градиент скорости 10 - 10 сек-, после чего из пленки удаляЮТ растворитель. Полученный таким образом поляроид одновреме{шо является и матрицей для гомогенной ориентации жидких кристаллов, поэтому необходимость в нанесении ориентирующего слоя отпадает.

В качестве дихроичных красителей могут быть применены красители из ряда азоксисоединений, имеющие анизотропное строение молекулы, например хризофенин, бриллиантовый желтый, прямой синий 14, бензопурпурин, прямой оранжевый светопрочный 5 К, кислотный синечерный и др., причем выбор красителя определяется требуемым цветом поляроидов.

Последовательность операодй по предлагае5 мому способу изготовления жидкокристаллических устройств следующая.

Вначале изготавливают стеклянные пластины, затем одним из известных способов на них наносят прозрачные электроды с требуемым ри0 сунком. Приготавливается гель и его в випе пленки наносят на подложку, по толщине пленки механическим путем создают градиент скорости, который составляет для тонких пленок 10 - Ш 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 стшщартных условий фор шpoвaния пленки применяют центрифугирование при ускорении 100-5000 м/сек. Изменяя концентрацию геля красителя и ускорение при центрифугировании, можно получить заданную толщину поляроида в пределах 0,2-10,0 мкм. В качестве растворителя лучше всего использовать воду или смесь воды с органическими растворителями. Для обеспечения требуемой толщины пленки применяют гели красителя с его содержанием 1-30 вес.%.

Растворитель из пленки удаляют путем сушки при повышенной температуре (до ), предпочтительно путем обдува воздухом или другим неагрессивным газом, имеющим температуру 20-150°С.

В случае необходимости пластина с поляроидом может быть обработана раствором комплексообразующей соли или кислоты для изменения окраски.

Полученная таким образом пленка дихроичного красителя на подложке является поляроидом, направление пропускания которого однозначно задается направлением сил сдаига в процессе изготовления пленки.

При расположении пластин друг над другом с параллельной ориентацией поляроидов они