Жидкокристаллический отражательный индикатор на эффекте взаимодействия "гость-хозяин" и способ его изготовления

 

р . 4

О П И -C À Н И Е (ii) 68963I

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 19.05.77 (21) 2482003/18-25 (23) Приоритет — (32) 10.08.76 (3 1) 101 64/76 (33) Швейцария (51) М. К .

С 02F 1/13

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.09.79. Бюллетень № 36 (53) УДК 681.782.473 (088.8) ло делам изобретений открытий (45) Дата опубликования описания 30,09.79 (7)2) Автор изобретения

Иностранец

Майнольф Кауфманн (Швейцария) Иностранная фирма

«ББЦАГ Браун, Бовери унд Ко.» (Швейцария) (7 1) Заявитель (54) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ОТРАЖАТЕЛ ЬН Ь1 Й

ИНДИКАТОР НА ЭФФЕКТЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ «ГОСТЬ—

ХОЗЯИН» И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИ5

Изобретение относится к устройствам отображения информации, использующим в качестве рабочей сферы жидкие кристаллы (ЖК).

Известен жидкокристаллический индикатор (1), включающий слой нематического жидкого кристалла «хозяин» с растворенным в нем плеохроичным красителем «гостя». Слой ЖК расположен между двумя подложками с электродами на внутренних сторонах, причем хотя бы одна подложка и электрод на ней прозрачны. При заданной исходной ориентации молекул ЖК и молекул красителя и отсутствии управляющего напряжения слой ЖК имеет определенный цвет, заданный красителем. При подаче управляющего напряжения молекулы 5КК и красителя переориентируются и вследствие присущего красителю дихроизма при другой ориентации цвет слоя ЖК изменится, благодаря чему и становится возможной индикация, отображение информации.

Недостатком известного индикатора является низкий контраст изображения.

Известен жидкокристаллический индикатор (2), содержащий слой 5КК холестерического типа, в котором растворен плеохроичный краситель. Слой 5КК размещен между двумя пластинами с электродами на внутренних сторонах (передний и задний электроды). По крайней мере одна из пластин и электрод на ней прозрачны. Внутри ячейки или вне ее расположен диффузный отражатель.

Такой индикатор имеет более высокий контраст, его недостатки состоят в технологической сложности изготовления, а также в наличии параллакса при считывании в случае расположения отражателя вне ячейки. При расположении отражателя внутри ячейки становятся видными подводящие проводники либо необходимо производить (5 сложную фотолитографию на обеих пластинах и совмещение рисунков.

Целью изобретения является улучшение технологичности индикаторов.

Поставленная цель достигается тем, что

20 задний электрод и подводящие контакты выполнены из проводящих слоев, а отражатель — из взаимно изолированных металлических частиц, нанесенных на задний электрод и на внутреннюю поверхность задней

25 пл астины.

Предлагаемый способ изготовления жидкокристаллического индикатора состоит в том, что формирование электродов и отра689631 ческого жидкого кристалла с положительной диэлектрической анизотропией, например, смеси в весовом отношении 1: 1: 1 из р-бутокси-, р-гексилокси-, и р-этаноилоксибензили-ден-р-аминобензонитрин, к которому добавлено 5 — 15 /о оптически активного вещества, например холестерилбензоата и примерно 0,2 — 1 /о плеохроичного голубого красителя, например индофенола, либо другого плеохроичного красителя с другим цветом. жидкокристаллический индикатор освещается с передней стороны источником света 7, наблюдатель 8 находится также со стороны передней пластины индикатора.

В исходном состоянии слой 5 имеет спирально закрученную холестерическую текстуру 9, непрозрачную, темную на вид, окрашенную в цвет красителя. При подаче управляющего напряжения от источиика 10 через проводящие шины 11 и 12 холестерическая спиральная текстура переходит в нематическую, прозрачную, неокрашенную на вид текстуру 13, благодаря чему наблюдателю 8 становится видным диффузионныч отражатель 14, и если электрод 4 имеет форму знака, то наблюдатель видит на темном фоне светлый прозрачный знак.

Толщина слоя ЖК задается твердыми непроводящими частицами 15 (фиг, 2) из

А1 0з, MgO, СеО, SiO, %0, TiO, TiO, ZrO>, максимальный размер которых приближенно соответствует номинальному расстоянию между пластинами, незначительное число этих частиц не влияет на оптические параметры, в то же время позволяя выдержать необходимое расстояние между пластинами с большой точностью и на значительной площади.

Способ изготовления предлагаемого индикатора состоит в следующем.

На тщательно очищенную пл астину 3 (фиг. 1) из стекла или керамики на первом этапе (S/i) методом трафаретной печати наносят слой 16 суспензии (фиг. 3), имеющий необходимую конфигурацию (конфигурация электрода 4 на фиг. 1), толщина слоя суспензии 5 — 15 мкм. Для первого этапа применяют суспензию, состоящую из частиц 17 алюминиевой пудры и связующего.

Весовое соотношение металлических частей к связующему достигает в этой смеси

1: 5 (однако весовые соотношения от 1: 2 до 1: 10 также могут быть использованы, дают такое же действие). В качестве связующего может использоваться, например, раствор, состоящий из 1 об. ч. нитроцеллюлозы и 1 об. ч. амилацетата.

Выполненную таким образом пластину 3

3 жателя осуществляют в три этапа способом трафаретной печати. На первом этапе на внутреннюю поверхность задней пластины ячейки наносят содержащий металлические частицы и связующее плотный слой с конфигурацией заднего электрода и его подводящего контакта. На этот слой и внутреннюю поверхность задней пластины на втором этапе трафаретной печати наносят слой отражателя, содержащий взаимно изолированные металлические частицы и связующее. На третьем этапе трафаретной печати наносят стеклянную прокладку припоя по краю внутренней поверхности задней пластины ячейки, и на прокладку припоя устанавливают переднюю пластину с прозрачным передним электродом, нанесенным на внутреннюю поверхность, и осуществляют термическое упрочнение и стеклянную пайку отдельных слоев при максимальной

520 С в течение 0,5 — 1,5 ч.

Кроме того, на первом этапе трафаретной печати на заднюю сторону пластины ячейки наносят алюминиевый пигмент из алюминия и связующего в весовом отношении от 1: 2 до 1: 10, заднюю пластину ячейки подвергают последующей тепловой обработке при температуре выше 525 С в течение 10—

60 мин, а на втором этапе трафаретной печати на задний электрод и внутреннюю поверхность задней пластины ячейки наносят алюминиевый пигмент от 3 до 20 мкм состава, используемого при первом этапе.

На первом этапе трафаретной печати наносят палладийсеребряный или золотой пигмент в соотношении смеси пигмента из драгоценного металла и связующего от 1: 2 до

2: 1 на заднюю пластину ячейки, после промежуточной сушки на втором этапе нанесения слоя на задний электрод и внутреннюю поверхность задней пластины наносят алюминиевый пигмент состава, применяемого на первом этапе толщиной от 3 до

20 мкм.

Перед или после второго или третьего этапа трафаретной печати добавляют непроводящие частицы или стекловолокна в качестве дистанционных элементов между обеими пластинами.

К связующему, применяемому в первом и/или втором этапе добавляют 1 — 5 вес. "/о порошка стеклянного припоя размером зерен от 0,5 до 3 мкм.

На фиг. 1 показан жидкокристаллический индикатор с использованием эффекта взаимодействия «гость — хозяин»; на фиг. 2 дано сечение задней части второй пластины непроводящими частицами, задающими расстояние между пластинами; на фиг. 3 — сечение части сторон пластины перед сборкой.

Жидкокристаллический индикатор состоит из передней (первой) пластины 1 с прозрачным электродом 2 и задней (второй) пластины 3 с электродом 4. Между обеими

I0

l5

4 пластинами ячейки находится слой 5 жидкого кристалла, по периметру пластины установлена герметизирующая прокладка б.

Слой жидкого кристалла имеет, например, толщину 15 мкм и состоит из немати689631

65 подвергают сушке на воздухе и затем выдерживают при 530 С е течение 30 мин.

При этом тепловом процессе связующее вещество сгорает без остат a, причем металлические частицы 17 осаждаются на пластине 3 слоем толщиной от 1 до 3 мкм и затем спекаются вместе с образованием электрически проводящего слоя. Непроводящий ранее слой имеет после теплового процесса сопротивление примерно 100 — 200 см, таким образом, он используется в качестве электрода 4 для жидкокристаллического индикатора.

На втором этапе (S/ii) наносят диффузионный отражатель 14, причем используют суспензию такую же, что и на первом этапе, только применяют частицы 18 (фиг. 3).

Суспензи;о наносят на поверхность пластины как на сформированный электрод 4, так и на участки вне его. Для повышения износоустойчивости отражателя 14 в суспензию добавляют стеклянный порошок в количестве 1 — 5 вес. о/о с размером зерна 0,5 — 5мкм.

После промежуточной сушки при 150"С в течение 5 мин на третьем этапе (S/iii) наносят стеклянную фриту (припой) по периметру пластины слоем толщиной 15 мкм и производят сушку при 150 С в течение

15 мин.

На подготовленную таким образом пластину 3 накладывают пластину 1 с прозрачным электродом, юстируют положение пластин и обе пластины вместе подвергают нагреву до 400 †5 С в течение 0,5 — 1,5 ч.

Во время нагрева сгорает без остатка связующая часть суспензии, а поскольку отдельные частички металла имеют окисную пленку толщиной от 10 до 100 А, то образовавшийся слой толщиной 2 — 5 мкм имеет поверхностное сопротивление примерно

10 ом на квадрат. Изготовленная описанным выше способом ячейка заполняется жидким кристаллом, заливочное отверстие герметизируется одним пз известных способов, и индикатор готов к работе.

Управление индикатором осуществляется путем приложения напряжения к электродам 2 и 4 от источника 10 напряжения.

Электрод 4 имеет вследствие спекания хорошую проводимость, а отражатель 14, образованный из взаимоизолированных металлических частиц 18, является непроводящим. Однако из-за близкого расположения изолированных металлических частиц 18 имеется хорошая связь по переменному току в направлении, нормальном для пластин, для электрода 4 с одной стороны и для слоя жидкого кристалла с другой стороны, так что выполняются все требуемые свойства.

Отражатель обладает диффузно-рассеивающими свойствами из-за наличия рыхлой поверхности, образованной из отдельных изолированных металлических частиц 18.

Этот эффект достигается без удорожающей поверхностной обработки пластины 3, 6

В этом случае на первом этапе трафаретной печати используют вместо алюминиевого пигмента пигмент драгоценного металла, например серебряного, палладийсеребряного или золотого.

Вследствие высокой плотности по отыошеншо к алюминиевому пигменту весовое соотношение смеси пигмента из драгоценного материала к связующему материалу составляет от 2: 1 до 1: 2. Если пигмент из драгоценного материала используют в виде пластин, то достаточны уже более низкое содержание металлической компоненты.

В обоих вариантах для повышения процесса износоустойчивости отражателя 14 можно применять добавки в суспензию от

1 до 5О/О порошка из стеклянного припоя с размером зерен порядка 1 мкм. На первом и втором этапах трафаретной печи (Si илп

Sii) могут быть добавлены непроводящпе частицы 15, схематически показанные на фиг. 2 и выполняющие функции распорных элементов, задающих расстояние между пластинами 1 и 3 ячейки.

Для тех же целей можно использовать непроводящие частицы 15 из А1 0з, SiO или

SiO, СеО, MgO, Т10, ZnO,. Наибольший размер частиц достигает 15 мкм, что соответствует номинальному расстоянию между пластинами 1, 3. При этом несущественной является форма частиц; для этой цели можно также использовать стекловолокна длиной от 20 до 100 мкм и диаметром 12 мкм.

Индикаторы, изготовленные описанным способом, имеют хороший внешний вид, высокий контраст и дешевы в производстве.

Формула изобретения

Жидкокристаллический отражательный индикатор на эффекте взаимодействия

«гость — хозяин», содержащий переднюю прозрачную пластин, прозрачный электрод, слой жидкого кристалла диффузно-рассеивающий отражатель, задний электрод с подводящими контактами, заднюю пластину, отличающийся тем, что, с целью улучшения технологичности, задний электрод и подводящие контакты выполнены из проводящих слоев, а отражатель — из взаимно изолированных металлических частиц, нанесенных на задний электрод и на внутренгною поверхность задней пластины.

2. Способ изготовления индикатора по п. 1, включающий формирование электродов и отражателя, отличающийся тем, что формирование электродов и отражателя осуществляют в три этапа способом трафаретной печати, причем на первом этапе трафаретной печати на внутреннюю поверхность задней пластины наносят содержащий металлические частицы и связ .ющее слой с конфигурацией заднего электрода и его подводящего контакта, на втором этапе на этот слой и внутреннюю поверхность

689631 фиг,1 задней пластины наносят отражающий слой, содержащий взаимно изолированные металлические частицы и связующее, а ца третьем этапе наносят прокладку из стеклянного припоя по краю внутренней поверх- > ности задней пластины и на прокладку из стеклянного припоя монтируют переднюю пластину с нанесенным на внутреннюю поверхность прозрачным передним электродом и осуществляют термическое упрочнение и стеклянную пайку отдельных слоев при максимальной температуре 520 С в течение

0,5 — 1,5 ч.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом этапе трафаретной печати на заднюю сторону пластины ячейки наносят алюминиевый пигмент из алюминия и связующего в весовом отношении от 1: 2 до

1: 10, заднюю пластину ячейки подвергают последующей тепловой обработке при температуре выше 525 С в течение 10 — 60 мин, а на втором этапе трафаретной печати на задний электрод и внутреннюю поверхность задней пластины ячейки, наносят алюминие- >5 вый пигмент от 3 до 20 мкм состава, используемого при первом этапе, 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на первом этапе трафаретной печати наносят палладийсеребряный или золотой пигмент в соотношении смеси пигмента из драгоценного металла и связующего от 1: 2 до 2: 1 на заднюю пластину ячейки, после промежуточной сушки на втором этапе нанесения слоя,на задний электрод и внутреннюю поверхность задней пластины наносят алюминиевый пигмент состава, применяемого на первом этапе толщиной от 3 до

20 мкм.

5. Способ по одному из пп. 2 — 4, о тл ич а ю шийся тем, что перед или после второго или третьего этапа трафаретной печати добавляют непроводящие частицы или стекловолокна в качестве дистанционных элементов между обеими пластинами.

6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что к связующему, применяемому в первом и/или втором этапе добавляют 1 — 5 вес. о порошка стеклянного припоя пазмером зерен от 0,5 до 3 мкм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. J. Appl. Physics Lett, 13, 91 (19б8).

2. J. Appl. Physis, 45, 4718 (1974)..

689631

15 фиг.т

18 г и фиг.3

Составитель В. Цветков

Техред Н. Строганова Корректор Т. Добровольская

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 2205/19 Изд. № 586 Тираж 591 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2