DE10019829A1 - Flüssigkristallanzeigevorrichtung - Google Patents
FlüssigkristallanzeigevorrichtungInfo
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Abstract
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der Erfindung weist erste und zweite Substrate, eine erste Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat, wobei die erste Ausrichtungsschicht Polyethylenimin umfasst, und eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat auf.
Description
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
und insbesondere eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit
einer Ausrichtungsschicht, die photoempfindliche Materialien
umfasst.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Flüssigkristall aus
anisotropischen Molekülen besteht. Die durchschnittliche
Richtung der langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle nennt
man den Direktor des Flüssigkristalls. Die Verteilung des
Direktors in einem Flüssigkristall wird durch die Ankerenergie
(Engl. anchoring energy) auf einem Substrat bestimmt und ist
durch einen Direktor charakterisiert, der einem Minimum der
Oberflächenenergie des Flüssigkristalls und der Ankerenergie
entspricht. Der Direktor wird durch ein elektrisches Feld
umverteilt, das während des Betriebs einer
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD) erzeugt wird. Eine LCD
weist zwei einander gegenüberliegende Substrate auf mit
Flüssigkristall dazwischen.
Um im allgemeinen eine gleichmäßige Helligkeit und ein hohes
Kontrastverhältnis zu erzielen, ist es erforderlich, die
Flüssigkristallmoleküle gleichmäßig in der Flüssigkristallzelle
auszurichten. Einige Techniken sind vorgeschlagen worden, die
Polymere verwenden, um die einzelne oder mono-domäne-homogene
Ausrichtung von Flüssigkristallen zu erzielen. Insbesondere ist
bekannt, dass Materialien auf Polyimid - oder Polysiloxan-Basis
eine hohe Qualität und eine gute Thermostabilität aufweisen.
Die üblichste Technik, die als Ausrichtungsverfahren verwendet
wird, um eine mono-domäne Flüssigkristallzelle zu erhalten,
umfasst das Ausbilden von Mikroriffeln auf der Oberfläche des
Ausrichtungspolymers, welche das feste Verankern und das
stabile Ausrichten ermöglichen. In der oben zitierten, als das
Reibeverfahren bekannten Technik wird das mit einem
Ausrichtungspolymer beschichtete Substrat mit einem Lappen
gerieben. Das Reibeverfahren ist ein gutes Verfahren, das auf
LCDs im Großmaßstab angewendet werden kann und wird daher
häufig in der Industrie verwendet.
Das Reibeverfahren bringt jedoch einige ernstzunehmende
Nachteile mit sich. Da die Form der Mikroriffeln, die auf der
Ausrichtungsschicht gebildet werden, von dem Reibelappen und
der Reibeintensität abhängt, ist die resultierende Ausrichtung
des Flüssigkristalls oft heterogen, was zu Phasenverzerrung und
Lichtstreuung führt. Weiterhin verursacht eine elektrostatische
Entladung (ESD), die durch Reiben der Polymeroberfläche erzeugt
wird, Staubverunreinigung in einer Aktiv-Matrix-LCD-Panel, was
die Herstellungsausbeute vermindert, und was das Substrat
beschädigt.
Um diese Probleme zu beheben, ist ein
Photoausrichtungsverfahren vorgeschlagen worden, das ein
polarisiertes UV-Licht verwendet, das auf ein
photoempfindliches Polymer bestraht wird, um das Polymer zu
photopolymerisieren (A. Dyadyusha, V. Kozenkov et al., Ukr.
Fiz. Zhurn., 36 (1991) 1059; W. M. Gibbons et al., Nature, 351
(1991) 49; M. Schadt et al., Jpn. J. Appl. Phys., 31 (1992)
2155; T. Ya. Marusii & Yu. A. Reznikov, Mol. Mat., 3 (1993)
161; EP 0525478; und U.S.-Patent Nr. 5,538,823 - ein Patent
über Polyvinylfluorcinnamat). Die Ausrichtungsfähigkeit des
photoempfindlichen Polymers ist durch die Anisotropie des
photoempfindlichen Polymers bestimmt, die durch Bestrahlung von
UV-Licht induziert wird.
In dem Photoausrichtungsverfahren wird einer
Ausrichtungsschicht durch Bestrahlen eines Substrats, das mit
einem Photoausrichtungsmaterial beschichtet ist, mit einem
linearpolarisierten UV-Licht eine Orientierungsrichtung
verliehen. Die Photoausrichtungsschicht weist ein Polymer aus
Polyvinylcinnamat (PVCN) auf und beim Bestrahlen mit
linearpolarisiertem UV-Licht wird das Polymer einer
Photopolymerisierung durch Quervernetzung unterworfen. Die
Quervernetzung zwischen den Polymeren wird durch die Energie
des UV-Lichts erzeugt.
Hinsichtlich der Richtung der Photopolymere weist die
Orientierungsrichtung der Photoausrichtungsschicht eine
spezifische Richtung bezüglich der Polymerisationisrichtung des
linearpolarisierten UV-Lichts auf. Die Orientierungsrichtung
der Photoausrichtungsschicht wird durch die Richtung der
Photopolymere bestimmt. Der Vorkippwinkel der
Photoausrichtungsschicht wird durch die Einfallsrichtung und
durch die Bestrahlungsenergie des bestrahlten UV-Lichts
bestimmt. Das heisst die Richtung des Vorkippwinkels sowie der
Vorkippwinkel der Photoausrichtungsschicht werden durch die
polarisierte Richtung und die Bestrahlungsenergie des
bestrahlten UV-Lichts bestimmt.
Hinsichtlich der Photoausrichtung wird ein Polarisator in einem
willkürlichen Winkel auf jeder Domäne der LCD rotiert. Auf das
bestrahlte UV-Licht hin wird dann die Polarisationsrichtung
geändert, wobei eine Mehrbereichs-LCD-Zelle mit mehreren
Domänen, die in Bezug aufeinander mehrere unterschiedliche
Orientierungsrichtungen haben erhalten wird.
Das Photoausrichtungsverfahren hat jedoch einige Nachteile. Es
ist z. B. unmöglich, es in breitem Umfang anzuwenden. Vor allem
führt eine niedrige Photoempfindlichkeit des
Photoausrichtungsmaterials zu einer Abnahme der Anisotropie und
der Thermostabilität.
Nach herkömmlichen Techniken dauert die Bestrahlung mit UV-
Licht sehr lange, von etwa 5 bis auf 10 Minuten. Niedrige
Photoempfindlichkeit und niedrige Anisotropie schwächen die
Ankerenergie der endgültigen Photoausrichtungsschicht. Wird
darüber hinaus der Flüssigkristall in die Flüssigkristallpanel
eingefüllt, so ist erforderlich, dass das Einfüllen bei hoher
Temperatur erfolgt. Eine niedrige Thermostabilität verleiht den
Substraten einen Fliesseffekt, der beim Einfüllen zwischen den
Substraten als ein gewelltes Muster in dem Flüssigkristall
beobachtet werden kann. Ferner bleibt die Desorientierung
(Engl.: disclination) aufgrund der nicht-gleichmäßigen
Ausrichtung des Flüssigkristalls als ungelöstes Problem.
Folglich ist die Erfindung auf eine LCD gerichtet, die ein oder
mehrere der Probleme, die sich aus den Einschränkungen und
Nachteilen des Standes der Technik ergeben, im wesentlichen
behebt.
Ein Ziel der Erfindung ist das Schaffen einer
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine Ausrichtungsschicht
aufweist, die Materialien umfasst, die gute Thermostabilität
und Photoempfindlichkeit aufweisen.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der
nachfolgenden Beschreibung erläutert werden und werden sich
teilweise aus der Beschreibung ergeben oder können durch
Ausführen der Erfindung gelernt werden. Die Ziele und andere
Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur, die in der
geschriebenen Beschreibung und Ansprüche hiervon insbesondere
hervorgehoben wird, realisiert und erreicht werden.
Um diese und andere Vorteile zu erzielen, und gemäß dem Zweck
der Erfindung wie sie hier ausgeführt und breit geschrieben
wird, weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der Erfindung
auf: erste und zweite Substrate; eine erste Ausrichtungsschicht
auf dem ersten Substrat, wobei die erste Ausrichtungsschicht
Polyethylenimin umfasst; und eine Flüssigkristallschicht
zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
Das Polyethylenimin ist:
(R1 ist
(X1 und X2 sind
jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor,
Chlor, CN, NO2, CH3-xFx (x = 0-3); k ist 0 bis 1; Y ist aus der
Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano,
NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1)
bestehen; und R2, R3, R4, R5 sind aus der Gruppe ausgewählt, die
aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx,
OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1) besteht.)
Des weiteren ist das Polyethylenimin:
(S (Abstandhalter; Engl.: spacer) ist (CH2)mO, (CH2)mN, (CH2)m (m
= 0-10), R1 ist
(X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus
Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3-xFx (x = 0-3) besteht; k
ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus
Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx
OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n+1) besteht; und R2, R3, R4, R5
sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor,
Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x =
0-2n + 1) besteht.
Bevorzugt weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der
Erfindung eine zweite Ausrichtungsschicht auf dem zweiten
Substrat auf. Die zweite Ausrichtungsschicht umfasst ein
Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem
Pyranosepolymer, einem Furanosepolymer, Polyvinylcinnamat,
Polysiloxancinnamat, Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyimid,
polyamischer Säure (Engl.: polyamic acid) und Siliziumdioxid
besteht.
Die erste und die zweite Ausrichtungsschicht ist in mindestens
zwei Domänen zum unterschiedlichen Ansteuern der
Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht in jeder
Domäne unterteilt, und die erste oder die zweite
Ausrichtungsschicht ist in mindestens zwei Abschnitten zum
unterschiedlichen Ausrichten der Flüssigkristallmoleküle in der
Flüssigkristallschicht in jedem Abschnitt unterteilt.
Die Flüssigkristallschicht umfasst Flüssigkristallmoleküle, die
eine positive oder eine negative dielektrische Anisotropie
aufweisen.
Es ist anzumerken, dass sowohl die obenstehende allgemeine
Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte
Beschreibung als beispielhaft und erläuternd zu verstehen sind,
und diese sollen die Erfindung wie beansprucht weiter
erläutern.
Die zugehörigen Zeichnungen, die zur Ermöglichung eines
besseren Verständnises der Erfindung beigefügt sind, und die
einen Teil der Beschreibung ausmachend in diese mit aufgenommen
sind, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und, zusammen mit
der Beschreibung, dienen der Erläuterung der Erfindung.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Graph des Transmissionsgrads in Abhängigkeit der
Spannung in der homeotropisch ausgerichteten
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung; und
Fig. 2 einen Graph des Transmissionsgrads in Abhängigkeit der
Spannung in der homogen ausgerichteten
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend
detailliert erläutert.
Um die Empfindlichkeit einer Fotoausrichtungsschicht für eine
Flüssigkristallvorrichtung zu verbessern, und um eine
thermostabile Verankerung des Flüssigkristalls zu erhalten,
wird gemäß der Ausführungsform der Erfindung als
Fotoausrichtungsmaterial ein Polyethylencinnamat (PECN)
verwendet. Einige unterschiedliche Formen des PECNs, die für
die Verwendung in der Erfindung geeignet sind, werden als
Derivate eines Polyethylenimins und eines Cinnamoylchlorids,
die unterschiedliche Substitutionsverhältnisse haben, erhalten.
Eine Zimtsäure wird zunächst durch Umsetzen eines Benzaldehyds
mit Malonsäure in Pyridin und Piperidin hergestellt. Die
Zimtsäure wird dann mit Thionylchlorid umgesetzt, um ein
Cinnamoylchlorid-Derivat herzustellen. Schließlich wird das
PECN durch Umsetzen von PECN mit dem Cinnamoylchlorid-Derivat
in einem inerten Lösungsmittel (wie beispielsweise Chloroform,
Nitrobenzol, Chlorobenzol und dergleichen) synthetisiert. Der
Reaktionssatz wird mit Methanol verdünnt, wird gefiltert, wird
unter Vakuum getrocknet, und wird durch eine Schwenkkraftmühle
gefräst, wodurch das PECN erhalten wird.
Das PECN schafft eine gute homogene oder homeotropische
Ausrichtung in der Flüssigkristallausrichtung, insbesondere
zeigt die homeotropische Ausrichtung beim Amlegen der Spannung
darauf eine Anisotropie in dem Azimuthalwinkel.
Ein Verfahren zum Bilden einer Ausrichtungsschicht mit PECN
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die folgenden
Schritte auf.
Ein Glassubstrat wird unter Rotieren beschichtet (Engl.: spin-
coating), wird getrocknet und mit der PECN-Lösung
wärmebehandelt, um eine Ausrichtungsschicht zu bilden. Die
Ausrichtungsschicht wird mit polarisiertem UV-Licht bestrahlt,
um eine Anisotropie in dem PECN zu induzieren. Die
Glassubstrate, die wie oben beschrieben erhalten werden, werden
derart laminiert, daß sie einander gegenüberliegen, und die
Flüssigkristallzelle wird dann durch Einfüllen des
Flüssigkristalls in einer nematischen oder isotropischen Phase
hergestellt.
Polyethylenimin-4-pentoxycinnamat wird in Dichlorethan zu 50 g/l
gelöst, die Lösung wird auf ein Glassubstrat getropft und
wird anschließend unter Rotieren beschichtet (Engl.: spin-
coated) während bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 2000 UpM
für 10-30 Sekunden zentrifugiert wird. Eine Schicht mit einer
Dicke von etwa 0,1 µm wird erhalten, und die hergestellte
Schicht wird unverzüglich bei 100°C für eine Stunde getrocknet,
um das Lösungsmittel auf dem Substrat zu entfernen.
Die PECN-Schicht auf dem Substrat wird mit polarisiertem UV-
Licht von einer Hg-Lampe bei 250-500 W bestrahlt. Linear
polarisiertes Licht wird durch Durchscheinenlassen des Lichts
durch eine Quarzlinse und ein Glan-Thomson Prisma erhalten. Die
Intensität (I0) des Lichtes beträgt 10 mW/cm2 auf der
Ausrichtungsschicht.
Die Bestrahlung mit Licht wird zweimal durchgeführt. Bei der
ersten Bestrahlung wird das UV-Licht senkrecht auf das Substrat
bestrahlt und die Polarisationsrichtung des UV-Lichts ist
senkrecht zu einer Seite des Substrats. Die Bestrahlungszeit
beträgt 5-20 Min. Bei der zweiten Bestrahlung wird das UV-Licht
bei einer Neigung von 45°C auf das Substrat bestrahlt und die
Polarisationsrichtung des UV-Lichts wird bei der ersten
Bestrahlung entgegen der Polarisationsrichtung des UV-Lichts
rotiert. Die Bestrahlungszeit beträgt 10-30 Sekunden.
Die zwei aus dem obigen Verfahren erhaltenen Substrate werden
bei Beibehaltung des Zellenspalts davon mit den Abstandshaltern
von 5-6 µm Größe laminiert. Ein Flüssigkristall, der eine
negative dielektrische Anisotropie aufweist, wird durch den
Kapillardruck bei einer Temperatur oberhalb TNI (nematische
isotropische Phase-Übergangs-Temperatur: Aufhellpunkt (Engl.:
clearing point)) darin eingefüllt. Danach erreicht der Zustand
in der Zelle innerhalb 10 Min Gleichgewicht. Demzufolge weist
die Flüssigkristallzelle eine hervorragende homeotropische
Ausrichtung auf, und gibt es einen Bereich, der nicht
photoausrichtungsbehandelt wird, so wird die homeotropische
Ausrichtung auch in dem Bereich beobachtet.
Die PECN-Schicht weist eine Anisotropie auf der Oberfläche
davon auf, die beim Anlegen der Spannung darauf beobachtet
werden konnte. Das heißt, wenn das elektrische Feld erzeugt
wird, werden die Flüssigkristalldirektoren gleichmäßig in einer
der Richtung der geneigten Bestrahlung entgegengesetzten
Richtung geneigt, und Flüssigkristalldirektoren werden durch
das elektrische Feld in eine Richtung angeordnet, die senkrecht
zu der Polarisationsrichtung des Bestrahlungslichtes ist.
Fig. 1 ist ein Graph des Transmissionsgrads in Abhängigkeit der
Spannung in der homeotropisch ausgerichteten
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Die Flüssigkristallzelle ist normalerweise im
Schwarz-Modus, und die Direktoren neigen beim Anlegen der
Spannung in eine Richtung, die der Neigungsrichtung des
Bestrahlungslichtes entgegengesetzt ist, und das Licht
transmittiert gemäß den Direktoren. Der Graph des
Transmissionsgrades in Abhängigkeit der Spannung zeigt, dass
die Zelle beim Ändern der Zeit und der Temperatur stabil ist.
Daher schafft das Material der Ausrichtungsschicht der
vorliegenden Erfindung eine gleichmäßige Ausrichtung, und die
Richtung des einfallenden UV-Lichtes bestimmt die
Neigungsrichtung der Direktoren. Nach dem obigen kann die
Mehrdomäne-Struktur, die die Bereiche aufweist, in denen die
Ausrichtungsorientierungen voneinander verschieden sind,
gebildet werden, so daß man die Flüssigkristall
anzeigevorrichtung mit den Eigenschaften eines hohen
Kontrastverhältnisses und eines breiten Sichtwinkels herstellen
kann.
Polyethylenimin-4-Fluorocinnamat wird in Dichlorethan zu 50 g/l
gelöst, die Lösung wird auf ein Glassubstrat getropft und wird
anschließend unter Rotieren beschichtet (Engl.: spin-coated)
während bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 2000 UpM für 10-
30 Sekunden zentrifugiert wird. Dabei erhält man eine Schicht
mit einer Dicke von etwa 0,1 µm und die hergestellte Schicht
wird unverzüglich bei 100°C für eine Stunde getrocknet, um das
Lösungsmittel auf dem Substrat zu entfernen.
Die PECN-Schicht auf dem Substrat wird mit polarisiertem UV-
Licht von einer Hg-Lampe bei 250-500 W bestrahlt. Linear
polarisiertes Licht wird dadurch erhalten, dass man das Licht
durch eine Quarzlinse und ein Glan-Thomson Prisma
hindurchscheinen lässt. Die Intensität (I0) des Lichtes beträgt
10 mW/cm2 der Ausrichtungsschicht. Bei der Bestrahlung des
Lichtes wird das UV-Licht senkrecht zum Substrat bestrahlt und
die Polarisationsrichtung (EUV) des UV-Lichts ist senkrecht zu
einer Seite des Substrats. Die Bestrahlungszeit beträgt 5-15 Min.
Eine Zelle setzt sich aus dem Substrat, das aus dem oben
beschriebenen Verfahren erhalten wird, und dem anderen Substrat
mit einer durch Reiben behandelten Polyimidschicht zusammen.
Die Reibungsrichtung der Polyimidschicht und die
Ausrichtungsorientierung der Flüssigkristalldirektoren auf der
Oberfläche davon sind parallel zu der langen Seite des
Substrats. Der Vorkippwinkel (θPI) der Oberfläche des Substrats
beträgt ungefähr 1°, was den Flüssigkristalldirektoren eine
starke Ankerenergie verleiht.
Die zwei obigen Substrate werden unter Beibehaltung des
Zellspalts davon mittels der Abstandshalter von 5-6 µm Größe
laminiert. Ein Flüssigkristall, der eine positive dielektrische
Anisotropie aufweist (LC ZLI 4801), wird bei einer Temperatur
von 90°C in isotropischer Phase darin eingefüllt.
Die PECN-Schicht in der Flüssigkristallzelle schafft eine gute
homogene Ausrichtung. Verläuft die Polarisationsrichtung des
einfallenden Lichtes parallel zu der langen Seite des
Substrats, so kann eine gute, um 90° verdrehte Struktur
erhalten werden. Verläuft andererseits die
Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes senkrecht zu der
langen Seite des Substrats, so weist es eine homogene Struktur
auf. Die obige Tatsache rührt daher, dass die Ausrichtungsachse
senkrecht zu der Polarisationsrichtung des UV-Lichtes liegt,
und das Ausrichtungsmaterial verleiht dem Flüssigkristall eine
starke Ankerenergie.
Fig. 2 ist ein Graph des Transmissionsgrades in Abhängigkeit
der Spannung in der homogen ausgerichteten
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und zeigt, dass die Zelle beim
Ändern der Zeit und der Temperatur stabil ist.
Das oben Beschriebene zeigt, dass das Ausrichtungsmaterial bei
allen Fotoausrichtungsbehandlungen angewendet werden kann. Z. B.
kann man die Ausrichtungsbehandlung des PECNs nicht nur durch
einmalige Bestrahlung mit polarisiertem Licht, sondern auch
durch einmalige, geneigte Bestrahlung mit nicht polarisiertem
Licht durchführen. Des weiteren induziert die geneigte
Bestrahlung das geneigte Ausrichten des Flüssigkristalls und
die Änderung der Bestrahlungszeit, der Wärmebehandlung, der
Bedienungsparameter der Spin-Beschichtung, der Ankerenergie und
des Vorkippwinkels.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt
detaillierter erläutert. Es ist anzumerken, dass diese
Beispiele lediglich erläuternd sein sollen, und dass die
Erfindung nicht auf die Bedingungen, Materialien oder die
Vorrichtungen, die darin genannt sind, beschränkt ist.
Eine Mischung von 0,1 mol 4-Fluorbenzaldehyd, 0,15 mol
Malonsäure und 0,1 ml Piperidin in 30 ml Pyridin wird für 10
Stunden gesiedet, wird abgekühlt und wird mit 150 ml 10% HCl
behandelt. Der Niederschlag wird gefiltert und wird mit Ethanol
kristallisiert. Die Ausbeute der 4-Fluorzimtsäure beträgt 68%
und der Schmelzpunkt beträgt 211°C.
Die folgenden Verbindungen werden in einer ähnlichen Weise
synthetisiert:
2-Fluorzimtsäure;
3-Fluorzimtsäure;
3-Chlorzimtsäure;
4-Chlorzimtsäure;
2-Methylzimtsäure;
4-Phenylzimtsäure;
4-Methoxyzimtsäure;
4-Pentoxyzimtsäure;
4-Heptyloxyzimtsäure;
4-Nonyloxyzimtsäure;
4-(4-Pentoxyphenyl)Zimtsäure;
4-Trifluormethoxyzimtsäure;
4-Trifluormethylzimtsäure;
4-Pentylzimtsäure; und
4-Methoxy-3-fluorzimtsäure.
2-Fluorzimtsäure;
3-Fluorzimtsäure;
3-Chlorzimtsäure;
4-Chlorzimtsäure;
2-Methylzimtsäure;
4-Phenylzimtsäure;
4-Methoxyzimtsäure;
4-Pentoxyzimtsäure;
4-Heptyloxyzimtsäure;
4-Nonyloxyzimtsäure;
4-(4-Pentoxyphenyl)Zimtsäure;
4-Trifluormethoxyzimtsäure;
4-Trifluormethylzimtsäure;
4-Pentylzimtsäure; und
4-Methoxy-3-fluorzimtsäure.
Eine Mischung von 0,05 mol Cinnamoylchlorid (hergestellt
ausgehend von einer Zimtsäure, die im Beispiel 1 hergestellt
ist, einem Überschuß von Thionylchlorid und katalytischen
Mengen von Dimethylformamid), 0,04 mol Polyethylenimin und 0,06 mol
Pyridin in 40 ml Chloroform wird 24 Stunden bei 20°C
erwärmt, wird abgekühlt und wird mit Methanol verdünnt. Der
Reaktionsprodukt wird filtriert, wird mit Methanol und Wasser
gewaschen, wird unter Vakuum getrocknet und wird anschließend
durch eine Schwenkkraftmühle gefräst. Die Ausbeute des
Polyethylenimincinnamats beträgt ungefähr 60%-90%. Dünnschicht
Chromatographie (TLC) ergibt, das fast keine Zimtsäure in den
Reaktionsprodukten vorhanden ist.
Eine Mischung von 0,05 mol Cinnamoylchlorid (herstellt
ausgehend von einer Zimtsäure, die in Beispiel 1 hergestellt
ist, einem Überschuß von Thionylchlorid und katalytischen
Mengen von Dimethylformamid), 0,01 mol hydroxyethyliertem
Polyethylenimin und 0,06 mol Pyridin in 20 ml Nitrobenzol wird
für 24 Stunden bei 80°C erwärmt, und wird mit Methanol
verdünnt. Der Reaktionsprodukt wird filtriert, wird mit
Methanol und Wasser gewaschen, wird unter Vakuum getrocknet und
wird anschließend durch eine Schwenkkraftmühle gefräst. Die
Ausbeute des hydroxylethylierten Polyethylenimincinnamats
beträgt ungefähr 60%-90%. Dünnschicht, Chromatographie (TLC)
ergibt, das fast keine Zimtsäure in den Reaktionsprodukten
vorhanden ist.
Der Mechanismus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist wie folgt:
X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus
Wasserstoff, Fluor, Chlor, CH3, OCH3 besteht.
k = 0-1
Y ist Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1 (n = 1-10)
k = 0-1
Y ist Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, CF3, OCF3, CnH2n+1, OCnH2n+1 (n = 1-10)
Ferner umfassen Cinnamoyl-Derivate Wasserstoff, Fluor, Chlor,
CN, NO2, CH3, OCH3, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1),
OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1), C6H5-xFx (n = 1-10, x = 0-5),
C6H4OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1).
Weiterhin ist es möglich, dass das Polyethylenimin
ist (R1 ist
(X1 und X2 sind jeweils
aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor,
CN, NO2, CH3-xFx (x = 0-3) besteht; k ist 0 bis 1; Y ist aus der
Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano,
NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1)
besteht; und R2, R3, R4, R5 sind aus der Gruppe ausgewählt, die
aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx,
OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1) besteht).
Ein Abstandshalter ist zwischen dem Polyethylenimin und dem
photoempfindlichen Bestandteil vorgesehen, und ist aus der
Gruppe ausgewählt, die aus (CH2)mO, (CH2)mN, (CH2)m (m = 0-10)
besteht.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der Erfindung weist erste
bzw. zweite Substrate, einen Dünnschichttransistor (thin film
transistor TFT) auf dem ersten Substrat, eine erste
Ausrichtungsschicht, die über dem gesamten TFT und dem ersten
Substrat gebildet ist, eine zweite Ausrichtungsschicht, die auf
einem zweiten Substrat gebildet ist und eine
Flüssigkristallschicht auf, die zwischen dem ersten und dem
zweiten Substrat eingefüllt ist.
Wird das UV-Licht auf die ersten und/oder zweiten
Ausrichtungsschichten mindestens einmal bestrahlt, so werden
die Ausrichtungsorientierung und der Vorkippwinkel bestimmt und
die Ausrichtungsstabilität des Flüssigkristalls wird erzielt.
Als das in dem Photoausrichtungsverfahren verwendete Licht wird
Licht in dem UV-Licht-Bereich bevorzugt. Es ist nicht
vorteilhaft, polarisiertes Licht, linear polarisiertes Licht
oder teilweise polarisiertes Licht zu verwenden.
Des weiteren wird innerhalb des Umfangs der Erfindung überlegt,
dass nur ein Substrat der ersten und der zweiten Substrate
unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens
photoausgerichtet wird, während das andere Substrat nicht so
behandelt wird. Werden beide Substrate photoausgerichtet, so
liegt es innerhalb des Umfangs der Erfindung, dass das andere
Substrat mit Polyamid oder Polyimid als das
Ausrichtungsmaterial behandelt wird, und dass die Ausrichtung
durch Reibungsverfahren geschaffen wird. Es ist auch möglich,
ein photoempfindliches Material wie beispielsweise
Polyvinylcinnamat (PVCN) oder Polysiloxancinnamat (PSCN) als
das Ausrichtungsmaterial für das andere Substrat zu verwenden
und die Ausrichtung unter Verwendung von
Photoausrichtungsverfahren zu schaffen.
Hinsichtlich der Natur der Flüssigkristallschicht ist es
möglich, die langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle parallel
zu dem ersten und dem zweiten Substrat auszurichten, um eine
homogene Ausrichtung zu schaffen. Es ist auch möglich, die
langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle senkrecht zu dem
ersten und dem zweiten Substrat auszurichten, um eine
homeotropische Ausrichtung zu schaffen. Es ist weiterhin
möglich, die langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle mit
einem spezifischen vorbestimmten Winkel relativ zu den
Substraten, mit einer gekippten Ausrichtung relativ zu den
Substraten, mit einer verdrehten Ausrichtung relativ zu den
Substraten oder in einer Ausrichtung parallel zu einem Substrat
und senkrecht zu dem anderen Substrat auszurichten, um eine
hybride (homogene-homeotropische) Ausrichtung zu schaffen. Es
liegt daher im wesentlichen innerhalb des Umfanges der
Erfindung, irgendeinen Modus zur gewünschten Ausrichtung der
Flüssigkristallmoleküle relativ zu den Substraten anzuwenden,
wobei diese Auswahlmöglichkeiten dem Fachmann bekannt sind.
Gemäß der Erfindung können die ersten und/oder die zweiten
Ausrichtungsschichten durch Schaffen unterschiedlich
gerichteter Ausrichtungen der Flüssigkristallmoleküle auf jeder
Domäne relativ zu der Richtung der Substrate in zwei oder
mehreren Domänen unterteilt werden. Demnach kann eine
Mehrdomäne-LCD wie z. B. eine zweidomäne-LCD, eine vierdomäne-
LCD usw. erhalten werden, wobei die Flüssigkristallmoleküle in
jeder Domäne unterschiedlich angesteuert werden.
Eine gemäß der Erfindung hergestellte LCD ist durch
hervorragende Thermostabilität gekennzeichnet. Ferner weist die
Photoausrichtungsschicht der Erfindung hervorragende
Photoempfindlichkeit, Photoausrichtungsfähigkeit, Haftvermögen
und starke Ankerenergie auf. Es ist daher möglich, den
Flüssigkristall effektiv auszurichten, und die
Ausrichtungsstabilität des Flüssigkristalls zu erhöhen.
Desweiteren kann es bei unterschiedlichen Modi wie
beispielsweise bei homogener oder bei homeotropischer
Ausrichtung oder dergleichen angewendet werden, so dass es
einfach ist, die Mehrdomäne zu bilden. Insbesondere für den
Fall, dass das PECN einen Abstandshalter zwischen der
Hauptkette und dem photoempfindlichen Bestandteil umfasst, ist
es einfach, den Vorkippwinkel zu steuern, so dass es eine gute
Ausrichtungsfähigkeit bei der gekippten und bei der homogenen
Ausrichtung aufweist.
Claims (21)
1. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, aufweisend:
ein erstes und ein zweites Substrat;
eine erste Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat, wobei die erste Ausrichtungsschicht Polyethylenimin umfasst; und
eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
ein erstes und ein zweites Substrat;
eine erste Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat, wobei die erste Ausrichtungsschicht Polyethylenimin umfasst; und
eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Polyethylenimin
photoempfindliche Bestandteile umfasst.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der photoempfindliche
Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Cinnamoyl-Derivaten besteht.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das Cinnamoyl-Derivat
mindestens ein Mitglied umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CH3, OCH3,
CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1), OCnH2n+1-xFx
(n = 1-10, x = 0-2n + 1), C6H5-xFx (n = 1-10, x = 0-5), C6H4OCnH2n+1-
xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1) besteht.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Polyethylenimin
ist (R1 ist
(X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3-xFx (x = 0-3) besteht; k ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0- 2n + 1) besteht; und R2, R3, R4, R5 sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1) besteht).
ist (R1 ist
(X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3-xFx (x = 0-3) besteht; k ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0- 2n + 1) besteht; und R2, R3, R4, R5 sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1) besteht).
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, weiter aufweisend einen
Abstandshalter zwischen dem Polyethylenimin und dem
photoempfindlichen Bestandteil.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der Abstandshalter aus
der Gruppe ausgewählt ist, die aus (CH2)mO, (CH2)mN, (CH2)m (m =
0-10) besteht.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der photoempfindliche
Bestandteil ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Cinnamoyl-Derivaten besteht.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das Cinnamoyl-Derivat
mindestens ein Mitglied umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CH3, OCH3,
CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1), OCnH2n+1-xFx
(n = 1-10, x = 0-2n + 1), C6H5-xFx (n = 1-10, x = 0-5), C6H4OCnH2n+1-
xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1) besteht.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei das Polyethylenimin
ist (S (Abstandshalter; Engl. spacer) ist (CH2)mO, (CH2)mN, (CH2)m (m = 0-10), R1 ist
(X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3-xFx (x = 0-3) besteht; k ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1) besteht; und R2, R3, R4, R5 sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1) besteht.)
ist (S (Abstandshalter; Engl. spacer) ist (CH2)mO, (CH2)mN, (CH2)m (m = 0-10), R1 ist
(X1 und X2 sind jeweils aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, CN, NO2, CH3-xFx (x = 0-3) besteht; k ist 0 bis 1; Y ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1) besteht; und R2, R3, R4, R5 sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Cyano, NO2, CF3, OCF3, CnH2n+1-xFx, OCnH2n+1-xFx (n = 1-10, x = 0-2n + 1) besteht.)
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend eine zweite
Ausrichtungsschicht auf dem zweiten Substrat.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die zweite
Ausrichtungsschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe
ausgewählt ist, die aus einem Pyranosepolymer, einem
Furanosepolymer, Polyvinylcinnamat, Polysiloxancinnamat,
Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyimid, polyamischer Säure
(Engl.: polyamic acid) und Siliziumdioxid besteht.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die erste oder die
zweite Ausrichtungsschicht in mindestens zwei Domänen zum
unterschiedlichen Ansteuern der Flüssigkristallmoleküle in der
Flüssigkristallschichten jeder Domäne unterteilt ist.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die erste oder die
zweite Ausrichtungsschicht in mindestens zwei Bereichen zum
unterschiedlichen Ausrichten der Flüssigkristallmoleküle in der
Flüssigkristallschicht in jedem Bereich unterteilt ist.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die
Flüssigkristallschicht Flüssigkristallmoleküle umfasst, die
eine positive dielektrische Anisotropie aufweisen.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die
Flüssigkristallschicht Flüssigkristallmoleküle umfasst, die
eine negative dielektrische Anisotropie aufweisen.
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die
Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht homogen
zu Oberflächen der ersten und der zweiten Substrate
ausgerichtet sind.
18. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die
Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht
homeotropisch zu Oberflächen der ersten und der zweiten
Substrate ausgerichtet sind.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die
Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht geneigt
zu Oberflächen der ersten und der zweiten Substrate
ausgerichtet sind.
20. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die
Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht verdreht
zu Oberflächen der ersten und der zweiten Substrate
ausgerichtet sind.
21. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei Flüssigkristallmoleküle
in der Flüssigkristallschicht homogen zur Oberfläche eines des
ersten Substrats und des zweiten Substrats ausgerichtet sind,
und homeotropisch zu der Oberfläche des anderen Substrats
ausgerichtet sind.
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