DE3605147C2 - - Google Patents
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- DE3605147C2 DE3605147C2 DE3605147A DE3605147A DE3605147C2 DE 3605147 C2 DE3605147 C2 DE 3605147C2 DE 3605147 A DE3605147 A DE 3605147A DE 3605147 A DE3605147 A DE 3605147A DE 3605147 C2 DE3605147 C2 DE 3605147C2
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Description
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristall-Element
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem Flüssigkristall-Fernseh-Schaltfeld mit einem
herkömmlichen Aktivmatrix-Treibsystem ist ein Dünnfilm-Transistor
(TFT) an jedes Bildelement in einem Matrixzustand angeschlossen,
der Tor-auf-Impuls wird an den TFT angelegt, um Source-Drain-Leitfähigkeit
herzustellen, und zugleich werden Bildsignale von der
Quelle zugeführt und in einer Kapazität gespeichert. Der Flüssigkristall
(z. B. ein verdrillter, nematischer (TN) Flüssigkristall)
wird entsprechend den gespeicherten Bildsignalen gesteuert. Dann
wird eine an jedem Bildelement angebrachte Farbfilterschicht
einer optischen Schaltung unterworfen, um die Farbanzeige zu bewirken.
Die US-Patentschrift Nr. 43 67 924 von Clark und
Lagerwall beschreibt ein ferroelektrisches Flüssigkristall-Element
(FLC), das bistabil ist. Es wurde versucht, das ferroelektrische
Flüssigkristall-Element für die Farbdarstellung anzuwenden.
Bisher konnte für ein Flüssigkristall-Element mit einem aus
einer gefärbten Schicht an der Elektrodenoberflächenseite gebildeten
Farbfilter kein färbendes Medium und kein Material mit genügender
Wärmebeständigkeit für die Einfärbung ausgewählt werden.
Demzufolge ist das Farbfilter thermisch nicht beständig, und die
Temperatur der Wärmehärtung, bei welcher auf dem Farbfilter ein
die Orientierung steuernder Film gebildet wird, ist begrenzt.
Eine Möglichkeit, das Problem zu lösen, besteht im
Ergebnis darin, daß die Oberfläche des Farbfilters direkt einer
Orientierungsbehandlung, wie etwa einer Reibungsbehandlung,
unterworfen wird und der oben erwähnte, die Orientierung steuernde
Film weggelassen wird. Die Erfinder fanden jedoch, daß dann
andere Probleme auftreten, wie unten gezeigt wird.
Fig. 1A zeigt einen den Bildelementen eines ferroelektrischen
Flüssigkristalls zugeführte Erregerwellenform.
Fig. 1B zeigt eine zur Echtzeit dem Flüssigkristall
selbst aufgedrückte Spannungswellenform. Dies bedeutet, daß bei
Zuführung eines Schreibimpulses VON von den gegenüberliegenden
Kreuzelektroden zu dem ferroelektrischen Flüssigkristall die
diesem Kristall im wesentlichen zugeführte Spannungswelle die in
Fig. 1B gezeigte Form hat. Dies bedeutet, daß sich VO bei Impulsaufgabe
um ΔVO mit einer Geschwindigkeit der Zeitkonstanten
π=RC verringert (R: Widerstand des FLC, C: Kapazität des FLC).
Je kleiner der Widerstand R ist, umso größer ist der Spannungsabfall
ΔVO, und bei Schaltung des Impulses (bei Impulsnacheilung)
wird -ΔVO der entgegengesetzten Polarität an den FLC angelegt.
Wenn dieses |-ΔVO| größer als die umgekehrte Schwellenspannung
|-Vth| ist, erfolgt z. B. Schwarzschreibung entgegengesetzt zur
Weißschreibung. Dies ist zurückzuführen auf ein elektrisches
Feld entgegengesetzter Richtung (-ΔVO), das bei Impulsnacheilung
durch Entladung der Kapazität der Dielektrikumschicht, wie z. B.
eines in Serie an den ferroelektrischen Flüssigkristall angeschlossenen,
die Orientierung steuernden Films erzeugt wird.
Daher ergibt sich das folgende Problem. Wie oben erwähnt,
enthält das Flüssigkristall-Element für die Farbanzeige
in der Zelle Farbfilter, und der Farbstoff in dem Farbfilter ist
in dem ferroelektrischen Flüssigkristall gelöst. Wenn ein solches
Flüssigkristall-Element längere Zeit benutzt wird, vermindert sich
im Laufe der Zeit der Widerstand R des ferroelektrischen Flüssigkristalls,
und schließlich übersteigt der Wert des oben erwähnten
elektrischen Felds entgegengesetzter Richtung (-ΔVO) die umgekehrte
Schwellenspannung mit dem Resultat, daß die gewünschte
elektro-optische Schaltung nicht mehr betriebsfähig ist.
Wenn ein Zeilenfolge-Schreibsystem bei einem ferroelektrischen
Flüssigkristall-Element zur Anwendung kommt, gibt
es z. B. ein System, bei dem ein einen ersten Anzeigezustand
bildender Impuls, wobei dieser Anzeigezustand auf einem ersten
Orientierungszustand des ferroelektrischen Flüssigkristalls bei
der ersten Phase t₁ basiert, auf alle oder einige vorbestimmte
Bildelemente in der Zeile aufgegeben wird, und dann ein Impuls,
der einen ersten Anzeigezustand in einen auf einem zweiten Orientierungszustand
basierenden zweiten Anzeigezustand umkehren kann,
einem Bildelement zugeführt wird, das durch Phase t₂ gewählt wird,
die eine zweite Phase wird.
Nach diesem System wird bei der Phase t₂ ein Impuls
mit einer Spannung, die kleiner als die Schwellenspannung ist
und eine dem bei der Phase t₁ zugeführten Impuls entgegengesetzte
Polarität hat, einem Bildelement zugeführt, das wie in Fig. 2A
gezeigt in einem ersten Anzeigezustand gehalten wird.
Bei einem Zeilenfolge-Schreibsystem ist es nötig,
den an der Phase t₁ geschriebenen Anzeigezustand ohne Umkehrung
an der Phase t₂ aufrecht zu erhalten. Daher darf eine Spannung,
die größer als die umgekehrte Schwellenspannung ist, an der
Phase t₂ nicht zugeführt werden. Als Ergebnis der vorliegenden
Untersuchung der Erfinder wurde jedoch das folgende Problem festgestellt.
Bei Wechsel der Impulspolarität von der Phase t₁ zur
Phase t₂ wird eine Spannung von -(aVO+ΔVO), worin a<|Vth|/|VON|
und Vth die Schwellenspannung des ferroelektrischen Flüssigkristalls
ist, im wesentlichen der Flüssigkristallschicht
zugeführt, wie es in Fig. 2B dargestellt ist; wenn -(aVO+ΔVO)
größer als die umgekehrte Schwellenspannung ist, wird das Bildelement,
das den ersten Anzeigezustand behalten soll, bei der
Phase t₂ in den zweiten Anzeigezustand umgekehrt, was dazu führt,
das die gewünschte Anzeige nicht gebildet werden kann.
Wenn ein ferroelektrisches Flüssigkristall-Element
hergestellt wird, ist es praktisch schwierig, eine Bistabilität
zeigende Monodomäne zu bilden. Es wurde ein die Orientierung
steuernder Film von hoher Leistung verlangt, der nicht zur Bildung
einer Multidomäne oder einer einfach stabilen Domäne befähigt
ist und ferner die Bildung einer Monodomäne steuert, die eine
von Orientierungsmängeln freie Bistabilität zeigt.
Wenn jedoch ein die Orientierung steuernder Film
für ferroelektrische Flüssigkristalle, soweit über diesen Berichte
und Veröffentlichungen vorliegen, benutzt wird, besteht die Tendenz
zur Bildung von Orientierungsdefekten, und es bestehen Teile
von Multidomänen und Teile von einfach stabilen Domänen zusammen
mit bistabilen Domänen nebeneinander, was nicht immer zufriedenstellen
ist.
Aus der DE-OS 25 15 976 ist eine elektrisch-optische
Anzeigevorrichtung bekannt, die zwischen den Zellwänden einen
nematischen Flüssigkristall aufweist. Bei Vorrichtungen mit
nematischen Flüssigkristallen besteht das Problem, daß aufgrund
ihrer strukturellen Diskontinuität in der Zelle Doppelbrechungen
auftreten und farbige Streifen entstehen können, wenn die Zelle
zwischen gekreuzten Polarisatoren betrachtet wird. Zur Lösung
dieses Problems ist im Stand der Technik vorgesehen, die Neigung
der Flüssigkristallmoleküle an den jeweiligen
Elektrodenoberflächen unterschiedlich zu machen. Hierzu werden die
beiden Elektrodenoberflächen unterschiedlichen Behandlungen
unterzogen, so daß die Winkel für die zwei Oberflächen verschieden
sind, wobei beispielsweise eine Polymerbeschichtung auf einer
Oberfläche mit einem Winkel von 5° und auf die andere Oberfläche
dagegen mit einem Winkel von 30° aufgebracht wird. Auf diese Weise
sind im wesentlichen alle in Kontakt mit einer Oberfläche
stehenden Flüssigkristalle im gleichen Winkel zu der Oberfläche
ausgerichtet. In diesem Stand der Technik wird keine
Farbflüssigkristallanzeigevorrichtung erläutert, bei der spezielle
Vorkehrungen zum Schutz eines Farbfilters getroffen werden müssen.
Gemäß der DE-OS 34 04 646 ist ein Flüssigkristall-Element mit
einem Paar von Substraten und einem zwischen den zwei Substraten
angeordneten, ferroelektrischen Flüssigkristall bekannt. Bei
diesem Element ist der aus einer gefärbten Schicht an den
Elektroden gebildete Farbfilter überhaupt nicht von einer
Schutzschicht abgedeckt. Demzufolge wird der Farbstoff des
Farbfilters in den ferroelektrischen Flüssigkristall gelöst, so
daß im Laufe der Zeit sich der Widerstand des Flüssigkristalls bis
zu Betriebsunfähigkeit vermindern kann.
Aus der DE-OS 32 46 076 ist ein Flüssigkeitskristall-Element
bekannt, welches zwei Substrate und einen zwischen diesen
Substraten angeordneten chiralen, smektischen Flüssigkristall
umfaßt, wobei das eine Substrat mit einem Farbfilter versehen ist.
Auf den beiden Substraten des Flüssigkeitskristall-Elements ist
als Orientierungssteuer- und Schutzschicht ein und dasselbe
Orientierungsmaterial vorgesehen. Untersuchungen zeigen aber, daß
die Anzeigeleistung und die Haltbarkeit solcher gleichartig
beschichteter Substrate noch unbefriedigend sind.
Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines
Flüssigkristall-Elements für eine Farbanzeige unter Verwendung
eines chiralen, smektischen Flüssigkristalls, mit dem eine
verbesserte Bistabilität bei gutem Kontrast über lange Zeitspannen
beibehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Demnach werden für die Orientierungssteuerschicht auf den
jeweiligen Substraten jeweils unterschiedliche Materialien
vorgesehen, die unter Polyvinylalkohol, Polyätheramid und Polyimid
ausgewählt sind. Durch diese Maßnahme läßt sich ein größerer
Tiltwinkel erzielen, als wenn für beide Substrate ein und dasselbe
Harz verwendet wird. Aufgrund dieses größeren Winkels zwischen den
Molekülachsen des Flüssigkristalls, der in Abhängigkeit von den
angelegten Impulsen eingenommen wird, kann eine verbesserte
Bistabilität bei gutem Kontrast über lange Zeitspannen beibehalten
werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Darstellungen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1A und Fig. 1B zeigen Spannungswellenformen
beim Schreiben;
Fig. 2A und Fig. 2B zeigen Spannungswellenformen
bei einem anderen Schreiben;
Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt eines Flüssigkristall-
Elements der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 ist eine Schaltung für die Widerstandsmessung.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Flüssigkristall-
Anzeigeeinrichtung, die eine bei der vorliegenden Erfindung
benutzte, gefärbte Filterschicht enthält.
Die Ausführungsform in Fig. 3 verwendet einen chiralen,
smektischen Flüssigkristall. 1 ist eine polarisierende
Platte, 2 ein durchsichtiges Substrat, 3d eine durchsichtige
Elektrode, 4 eine die Orientierung steuernde Schicht gemäß der vorliegenden
Erfindung, 5 ein Abdichtungswerkstoff, der auch als Abstandshalter
dient, 6 ein Flüssigkristall. 7a und 7b sind Farbfilterschichten,
3a, 3b und 3c sind segmentartige Elektroden, 10 ist
ein die Orientierung steuernder Film gemäß der vorliegenden Erfindung,
8 ein durchsichtiges Substrat und 9 eine polarisierende
Platte oder eine mit einer reflektierenden Platte versehene Polarisationsplatte.
Nach der vorliegenden Erfindung sind auf den durchsichtigen
Elektroden 3a und 3b gefärbte Schichten 7a bzw. 7b vorgesehen,
und auf den gefärbten Schichten liegt eine die Orientierung
steuernde Schicht 10, die auch als Schutzschicht fungiert. Als
Materialien für die Farbschichten und die die Orientierung steuernde
Schicht müssen nicht notwendigerweise besondere Werkstoffe
von hoher Wärmebeständigkeit eingesetzt werden, sondern es können
Materialien Verwendung finden, die sich leicht verarbeiten lassen,
und es können gefärbte Schichten nach Wunsch ausgewählt werden.
Dies ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung. Nach der vorliegenden
Erfindung wird vorzugsweise eine Schicht verwendet, die dadurch
hergestellt wird, daß man eine Orientierungsschicht-Lösung, die aus
Polyvinylalkohol und organischem Titan in einem Gewichtsverhältnis
von 1 : 2 oder mehr zusammengesetzt ist, zwei Stunden oder weniger
auf eine Temperatur erhitzt, die nicht höher als 220°C ist.
Die Schichtdicke ist vorzugsweise 60 bis 200 nm. Als
organisches Titan kann Ti(OR)₄, worin R Alkyl, wie Äthyl, Methyl,
Propyl, Butyl, Amyl und dergl. bedeutet, und ein als Chelat vorliegendes
Titan, wie Ti(OH)₂[OCH(CH₃)COOH]₂, eingesetzt werden.
Als Polyvinylalkohol dient vorzugsweise Polyvinylalkohol
mit einem Polymerisationsgrad von 1000 bis 3000 und
einem Verseifungsgrad von 98 bis 100%.
Als eine andere Schutzschicht kann ein Polyätheramid
dienen, das bei einer Temperatur unter der thermischen Härtungstemperatur
durch Dehydratisierungsringschluß formbar ist, eine
gute Orientierungssteuerung für den Flüssigkristall hat und sich
wiederholende Einheiten der folgenden Formel (1) aufweist
worin R₁, R₂, R₃ und R₄ unter Wasserstoff, geradem oder verzweigtem,
niederem Alkyl, wie Methyl, Äthyl, Propyl und Butyl, niederem
Alkoxy, wie Methoxy, Äthoxy, Propoxy und Butoxy,
und Halogen, wie Chlor und Brom, ausgewählt werden,
R₅ und R₆ unter Wasserstoff und niederem Alkyl, wie Methyl, Äthyl und
Propyl, ausgewählt werden und Ar Arylen, wie p-Phenylen oder
m-Phenylen ist.
Als organisches Lösungsmittel für Polyätheramide
können erwähnt werden Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol
und dergl., Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon, Cyclohexanon
und dergl., Amide wie N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid
und dergl., Sulfoxide, wie Dimethylsulfoxid und dergl., Äther,
wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Äthylenglykolmonomethyläther und dergl.,
Ester, wie Methylacetat, Äthylacetat und dergl., halogenierte
aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform, Methylenchlorid,
Dichloräthylen, Tetrachlorkohlenstoff, Trichloräthylen und dergl.,
und aromatische Verbindungen, wie Benzol, Toluol, Xylol, Ligroin,
Monochlorbenzol, Dichlorbenzol und dergl.
Als die für das Substrat dienende, die Orientierung
steuernde Schicht 4 dient eine Schicht mit Polyimid-Bindung, die
bei hoher Temperatur durch Dehydratisierungsringschluß gebildet
wurde. Die Schicht kann in der Weise hergestellt werden, daß man
eine Polyamidsäure bei einer Härtungstemperatur von 220°C oder
höher einem Dehydratisierungsringschluß unterzieht und zu einer
Schicht von gewöhnlich 60 bis 200 nm, vorzugsweise 80 bis 150 nm
formt.
Als Polyimid können Polymere mit wiederkehrenden Einheiten
der Formel (2) oder (3) eingesetzt werden:
Vor der Bildung der Polyimidschicht kann auf dem Elektrodensubstrat
zunächst eine Organosiloxan-Schicht gebildet werden, die mit einem
Silan-Kupplungsmittel, wie H₂NC₂H₄NHC₃H₆Si(CH₃)(OCH₃)₂,
H₂NCH₂CH₂CH₂Si(OC₂H₅)₃, H₂NC₂H₄NHC₃H₆Si(OCH₃)₃ und dergl. hergestellt
wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können als Flüssigkristall
6 abweichend von dem oben erwähnten TN-Flüssigkristall
ferroelektrische Flüssigkristalle solche eingesetzt werden, die in der
US-PS 43 67 924 beschrieben sind. Insbesondere kann man bei Bildung
einer Monodomäne einer chiralen, smektischen Phase von nichtspiraliger,
Bistabilität ergebender Struktur eine Monodomäne mit
guter Bistabilität erhalten, wenn die auf einem Elektrodensubstrat
gebildete, die Orientierung steuernde Schicht aus einem gehärteten
Polyvinylalkohol oder Polyetheramid und
die auf dem anderen Elektrodensubstrat gebildete, die Orientierung
steuernde Schicht aus einem gehärteten Polyimid
gebildet wird.
Ferner kann nach der vorliegenden Erfindung ein
ferroelektrischer Flüssigkristall eingesetzt werden, der eine
chirale, smektische I-, J-, K-, G- oder F-Phase sowie eine chirale,
smektische C- oder H-Phase hat.
Die folgenden Beispiele werden zur Erläuterung der
vorliegenden Erfindung angegeben.
Eine Elektrodenplatte mit einer durchsichtigen,
elektrisch leitfähigen Indiumoxid-Beschichtung in einem vorbestimmten
Muster wurde unter Benutzung einer Schleuder mit einer
5%igen wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol
beschichtet, der schichtartig aufgetragene
Polyvinylalkohol wurde dann gehärtet, auf die Beschichtung wurde
ein Resistmaterial aufgebracht, dann wurde ein vorbestimmtes
Muster gebildet, und der unnötige Polyvinylalkohol wurde entfernt.
Die Elektrodenplatte mit dem so hergestellten Muster der Polyvinylalkoholschicht
wurde in einem Färbebad (einer 10gew.-%igen
Lösung eines Kupfer enthaltenden Trisazo-Farbstoffs)
einer Tränkbehandlung unterzogen, um die Polyvinylalkoholschicht
einzufärben. Zu einem Liter einer 7gew.-%igen wäßrigen
Polyvinylalkohol-Lösung wurden 14 g einer organischen Titan-
Verbindung, Ti(OH)₂[OCH(CH₃)COOH]₂, zugesetzt, und die Lösung
wurde mit 0,8 l Äthylenglykol genügend gemischt. Das erhaltene
Gemisch wurde als Orientierungsflüssigkeit benutzt, mit Hilfe
einer Schleuder auf die die gefärbte Schicht aufweisende Elektrodenplatte
aufgetragen und zur Härtung in einem sauberen Ofen bei
200°C stehen gelassen. Die Schichtdicke der entstehenden gehärteten
Orientierungsschicht aus Polyvinylalkohol wurde durch ein Alpha-
Stufen-Schichtdickenmeßgerät gemessen;
sie betrug 120 nm.
Auf eine Elektrodenplatte mit einem Elektrodenmuster
(gewöhnliches Muster), das mit dem oben genannten Elektrodenmuster
(Segmentmuster) ein Paar bildete, wurde durch eine Schleuder eine
10gew.-%ige Lösung von H₂NC₂H₄NHC₃H₆Si(CH₃)(OCH₃)₂
in Isopropylalkohol
aufgetragen und in einem Ofen gehärtet. Dann wurde unter
Benutzung einer Schleuder eine 5gew.-%ige Lösung einer Polyamidsäure
(ein Kondensat von Pyromellithsäuredianhydrid und 4,4′-Diphenyldiaminoäther)
in N-Methylpyrrolidon unter Bildung einer
Polyimid-Schicht der obigen Formel (2) aufgetragen und zur Härtung
der Polyimid-Schicht durch Dehydratisierungsringschluß in einem
sauberen Ofen bei 300°C stehen gelassen. Dann wurde jede Elektrodenplatte
mit einem Filzblatt in einer Richtung gerieben, um
eine Reibungsorientierungsbehandlung durchzuführen. Die Reibungsrichtungen
auf den Elektrodenplatten standen senkrecht zueinander.
Dann wurden die Elektrodenplatten mit einem Epoxyharz-Kleber verbunden,
und es wurde isotrop erhitztes p-Desiloxybenzyliden-
p′-amino-2-methylbutylcynnamat (DOBAMBC) in die auf diese Weise
hergestellte Zelle gegossen, wobei der Abstand zwischen
den Elektrodensubstraten 2 µm betrug und die Richtung der bei dem
oberen und unteren Elektrodensubstrat angewandten Reibungsbehandlung
parallel zu der entsprechenden Orientierungsbehandlungsachse
war, worauf die Zelle abgedichtet wurde. Die Zelle wurde allmählich
mit einer Geschwindigkeit von 2°C/Stunden abgekühlt, um in zunehmendem
Maße einen Phasenübergang von der smektischen A-Phase zu
der chiralen smektischen C-Phase durchzuführen, was bei 63°C
zur Bildung einer chiralen smektischen Phase führte. Daraufhin erfolgte eine genügende Wäsche
und Trocknung der Elektrodenplatte. Dann wurde auf die Außenseite der Elektrodenplatte
eine Polarisationsplatte geklebt, um eine Flüssigkristall-
Anzeigeeinrichtung herzustellen.
Die Beobachtung
mit einem Polarisationsmikroskop ergab, daß sich in der ferroelektrischen
Flüssigkristall-Zelle eine gute, Bistabilität zeigende Monodomäne gebildet hatte.
Anstelle einer Orientierungsflüssigkeit mit einem
Gemisch aus Polyvinylalkohol/organisches Titan wurde ein Polyätheramid-
Material der obigen Formel (1)
unter Benutzung einer Schleuder
aufgebracht und dann 30 Minuten bei 100°C gehärtet. Nach Messung
mit einem Alpha-Stufen-Schichtdickenmeßgerät war die gebildete Schicht
80 nm dick. Dann wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1
eine Zelle hergestellt.
Es wurde nach der Arbeitsweise des Beispiels 1
gearbeitet, wobei jedoch die gefärbte Schicht auf der Seite des
Elektrodensubstrats mit dem gewöhnlichen Muster gebildet wurde.
Auf dem genannten Elektrodensubstrat wurde die in Beispiel 1
verwendete Schicht aus organischem Titan/Polyvinylalkohol gebildet,
die in Beispiel 1 benutzte Polyimidschicht wurde auf dem Segmentmuster
gebildet, und es wurde eine Zelle hergestellt.
Die Flüssigkristall-Zellen gemäß Beispiel 2 und 3 zeigten bei der Prüfung
ähnliche Ergebnisse wie die Zelle im Beispiel 1.
Es wurde nach der Arbeitsweise des Beispiels 1
gearbeitet, wobei jedoch der in Beispiel 1 benutzte Film aus
organischem Titan/Polyvinylalkohol auf beide Elektrodensubstrate
aufgebracht wurde. Es wurde so eine Zelle unter Verwendung von DOBAMBC hergestellt.
Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 1 befolgt,
wobei jedoch wie in Beispiel 1 der bei 300°C härtende Polyimid-
Film auf beide Elektrodensubstrate aufgebracht wurde. Es wurde
eine Zelle unter Verwendung von DOBAMBC hergestellt.
Die Flüssigkristall-Zellen der Vergleichsbeispiele 1 und 2
lieferten keine gute Mondomäne und die Domäne zeigte nur
Monostabilität.
Es wurden zwei Scheiben eines quadratischen Glassubstrats
hergestellt, die mit einer streifenartigen ITO-Schicht
von 62,5 µm Breite und einem Abstand von 100 µm versehen war.
Ein Glassubstrat wurde in einen Vakuum-Dampfabscheidungsapparat
so eingesetzt, daß die Seite mit der ITO-Schicht nach unten gerichtet
war, und es wurde ein Kupfer-Phthalocyanin-Pigment abgeschieden.
Die als Farbfilter vorgesehene, entstandene Schicht aus abgeschiedenem
Kupfer-Phthalocyanin-Pigment wurde durch ein bestimmtes
photolithographisches Verfahren mit Muster versehen. Einem Liter
einer 7gew.-%igen wäßrigen Polyvinylalkohol-Lösung wurden
14 g einer organischen Titan-Verbindung, Ti(OH)₂[OCH(CH₃)COOH]₂,
zugesetzt, und die Lösung wurde mit 0,8 l Äthylenglykol gemischt.
Das entstandene Gemisch diente als Orientierungsflüssigkeit und
wurde durch eine Schleuder auf eine Elektrodenplatte mit Farbfilter
aufgebracht und zur Härtung in einem sauberen Ofen bei 200°C
stehen gelassen. Die Schichtdicke der resultierenden gehärteten
Polyvinylalkohol-Schicht wurde durch ein Alpha-Stufen-Schichtdickenmeßgerät
zu 120 nm gemessen.
Dann wurde die Oberfläche der Polyvinylalkohol-Schicht
mit Samt in der Richtung parallel zur Richtung der Streifenelektrode
einer Reibungsbehandlung unterworfen, und dieses Präparat
diente als "A"-Elektrodeplatte.
Auf das andere Glassubstrat wurde mit einer Schleuder
ein Aminosilan-Kupplungsmittel, eine 10gew.-%ige Lösung von
H₂NC₂H₄NHC₃H₆Si(CH₃)(OCH₃)₂ (KBM 602, Handelsname, hergestellt
von Shinetsu Kagaku K. K.) in Isopropylalkohol aufgebracht und in
einem Ofen gehärtet. Dann wurde eine 5gew.-%ige Lösung von
Polyamidsäure (ein Kondensat von Pyromellithsäuredianhydrid und
4,4′-Diphenyldiaminoäther) in N-Methylpyrrolidon unter Bildung
einer Polyimid-Schicht der obigen Formel (2) aufgetragen und zur
Härtung der Polyimid-Schicht durch Dehydratisierungsringschluß in
einem sauberen Ofen bei 300°C stehen gelassen.
Die Oberfläche der Polyimid-Schicht wurde mit Samt
in der Richtung senkrecht zur Richtung der Streifenelektrode
einer Reibungsbehandlung unterworfen, und dieses Präparat wurde
als "B"-Elektrodenplatte benutzt.
Ein wärmehärtender Epoxy-Kleber wurde durch ein
Siebdruckverfahren auf den Umfangsteil der A-Elektrodenplatte
mit Ausnahme des Teils für die Eingießöffnung aufgebracht. Dann
wurde die A-Elektrodenplatte mit einem durch einen Abstandshalter
eingehaltenen Abstand von 2 µm so über die B-Elektrode gelegt,
daß ihre Streifenmuster-Elektroden sich unter rechten Winkeln
kreuzten, d. h., die Orientierungsbehandlungsachsen entsprechend
den jeweiligen Reibungsbehandlungsrichtungen waren parallel zueinander.
In die so hergestellte Zelle wurde durch die Eingießöffnung
die folgende Flüssigkristall-Zusammensetzung A (die bei
20-78°C SmC*-Phase (chirale smektische C-Phase) aufwies) in der isotropen Phase eingegossen; dann
wurde die Öffnung abgedichtet. Die Zelle wurde allmählich auf
eine tiefe Temperatur abgekühlt und bei 40°C gehalten, während
ein Paar Polarisatoren in der Anordnung gekreuzter Nicols vorgesehen
wurde. Als diese Anordnung durch ein Mikroskop beobachtet
wurde, stellte man fest, daß eine von Orientierungsfehlstellen
freie, nicht-spiralige Struktur vorlag, und es wurde eine SmC*-Phase
der Monodomäne gebildet.
Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 4 wiederholt,
wobei jedoch die Polyvinylalkohol-Schicht der für die Herstellung
des Flüssigkristall-Elements des Beispiels 4 benutzten A-Elektrodenplatte
weggelassen wurde. Es wurde eine Flüssigkristall-Zelle
für den Vergleich hergestellt, und so erhielt man in ähnlicher
Weise SmC*-Phase der Monodomäne.
Man ließ die Flüssigkristall-Zellen des oben erwähnten
Beispiels 4 und des Vergleichsbeispiels 96 Stunden bei 80°C
und 60% relativer Feuchtigkeit stehen, und es wurden die Widerstände
der Flüssigkristalle gemessen. Die Ergebnisse sind unten
aus der Tabelle ersichtlich.
Der oben erwähnte Widerstand Ohm · cm wurde dadurch
gemessen, daß man unter Benutzung der Schaltung der Fig. 4
gemäß der Zwei-Frequenz-Methode einen rechteckigen Impuls zuführte
und RLC (Ohm · cm) nach der folgenden Formel berechnete. Im Folgenden
sind f₁=32 Hz, f₂=64 Hz und V=10 Volt.
V: Spannung für die Messung
f: Frequenz der rechteckigen Welle
IC: Wert des Stroms der Kapazitätskomponente
IR: Wert des Stroms der R-Komponente
CLC: Kapazität des Flüssigkristalls
RLC: Widerstand (Ohm) des Flüssigkristalls
CLC = RLCS/d
d: Filmdicke des Flüssigkristalls (Zellenspalt)
S: Elektrodenfläche
f: Frequenz der rechteckigen Welle
IC: Wert des Stroms der Kapazitätskomponente
IR: Wert des Stroms der R-Komponente
CLC: Kapazität des Flüssigkristalls
RLC: Widerstand (Ohm) des Flüssigkristalls
CLC = RLCS/d
d: Filmdicke des Flüssigkristalls (Zellenspalt)
S: Elektrodenfläche
Bei Änderung von f ergibt sich
Nach 96stündigem Stehen wurde jede Flüssigkristall-
Anzeigezelle mit einem gekreuzten Nicol-Polarisator ausgestattet,
und an die Elektroden wurde ein 20 Volt-Signal angelegt, um
eine lineare Folgesteuerung zu bewirken. Als Ergebnis erhielt man
bei der Flüssigkristall-Zelle des Beispiels der Erfindung eine
Anzeigequalität mit einem Kontrast, der so gut wie zu Anfang war,
während man bei der Flüssigkristall-Zelle des Vergleichsbeispiels
keine normale Anzeige erreichte. Der Grund hierfür könnte darin
liegen, daß das beim Nachlaufen des aufgegeben Impulses entstehende
-ΔVO dem Flüssigkristall zugeführt wird.
Anstelle der für die A-Elektrodenplatte des Beispiels 2
verwendeten Orientierungsflüssigkeit eines Gemisches von Polyvinylalkohol/
organisches Titan wurde
ein durch die obige Formel (1) repräsentiertes
Polyätheramid, durch eine Schleuder aufgebracht und
dann 30 Minuten bei 100°C gehärtet. Durch Messung mit einem
Alpha-Stufen-Schichtdickenmeßgerät wurde eine Schichtdicke von 80 nm
gemessen. Nach der Arbeitsweise des Beispiels 4 wurde eine Zelle
hergestellt.
Die so hergestellte Zelle wurde nach der in Beispiel 4
benutzten Methode vermessen, wobei das Ergebnis ähnlich dem des
Beispiels 4 war.
Es wurde eine Wiederholung der Arbeitsweise nach
Beispiel 4 eine Flüssigkristall-Zelle hergestellt, wobei jedoch
anstelle der zur Herstellung der B-Elektrode nach Beispiel 4
benutzten Polyimid-Schicht eine Polyimid-Schicht der obigen Formel (3)
eingesetzt wurde. Die Zelle wurde nach der in Beispiel 4 benutzten
Methode vermessen; man erhielt ein ähnliches Ergebnis wie in
Beispiel 4.
Nach dem erfindungsgemäßen Aufbau ist es auf der Seite
der Farbfilterschicht leicht, das Filtermaterial und die Orientierungsschicht
auszuwählen. Dagegen verwendet man an dem anderen
Substrat eine Orientierungsschicht von hoher Feuchtigkeitsbeständigkeit
und hohem Isoliervermögen, die gleichzeitig als Schutzschicht
dient, so daß ein Anzeigegerät mit der gewünschten gefärbten
Schicht mit einer hohen Zuverlässigkeit hergestellt werden kann.
Darüber hinaus ist die Herstellung einfach.
Ferner ist es erwünscht, daß die Zelle bei einer
220°C nicht übersteigenden Temperatur zusammengesetzt wird, so
daß der Farbstoff für eine beständige Farbgebung sorgt und demzufolge
der gefärbte Teil eine lange Zeit beständig ist.
Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen liefert
die vorliegende Erfindung ein stabiles Farbbild selbst dann, wenn
das Flüssigkristall-Element für einen Farbbildschirm, insbesondere
einen Farbfernsehbildschirm, lange Zeit im Einsatz ist.
Claims (10)
1. Flüssigkristall-Element für die Farbanzeige mit
einem Paar von transparenten Substraten, umfassend ein
erstes und ein zweites Substrat, auf das jeweils eine
transparente Elektrode und eine Orientierungssteuerschicht
aufgebracht ist, wobei zwischen dem Substratpaar ein chiraler,
smektischer Flüssigkristall angeordnet ist, und mit wenigstens
einem, auf einem Substrat befindlichen Farbfilter,
dadurch gekennzeichnet, daß auf dem wenigstens einen Farbfilter
eine Schutzschicht aus einem Polyvinylalkohol oder
einem Polyetheramid vorgesehen ist, die auch als Orientierungssteuerschicht
dient und daß auf dem anderen Substrat
eine Orientierungssteuerschicht aus einem Polyimid vorgesehen
ist.
2. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der ferroelektrische Flüssigkristall
eine chirale, smektische Phase von nicht-spiraliger Struktur
hat.
3. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polyvinylalkoholschicht eine in
Gegenwart eines Vernetzungsmittels gehärtete Schicht ist.
4. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel eine organische
Titan-Verbindung ist.
5. Flüssigkristall-Element nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsbehandlungsachse
der einen, die Orientierung steuerenden
Schicht und die Orientierungsbehandlungsachse der anderen,
die Orientierung steuernde Schicht parallel zueinander
angeordnet sind.
6. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Orientierungsbehandlungsachsen
Reibungsbehandlungsachsen sind.
7. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polyetheramid wiederholende Einheiten
mit der Formel
aufweist, in der R₁, R₂, R₃ und R₄ Wasserstoff, gerad-
oder verzweigtkettiges Niederalkyl, Niederalkoxy und/oder
Halogen ist, R₅ und R₆ Wasserstoff und/oder Niederalkyl
ist und Ar Arylen ist.
8. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polyimid wiederholende Einheiten
mit der Formel
aufweist.
9. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polyimid wiederholende Einheiten
mit der Formel
aufweist.
10. Flüssigkristall-Element nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht
60 bis 200 nm dick ist.
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