DE69022629T2 - Flüssigkristall-Vorrichtung. - Google Patents

Flüssigkristall-Vorrichtung.

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Description

    Gebiet der Erfindung und Stand der Technik
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall- Vorrichtung, die bei einer Vorrichtung einer Flüssigkristallanzeige oder einem fiüssigkristall-optischen Verschluß etc. verwendet wird, vorzugsweise eine Flüssigkristall-Vorrichtung, unter Verwendung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls, bevorzugter auf eine Flüssigkristall-Vorrichtung, die verbesserte Anzeige- Eigenschaften durch eine Verbesserung in der Anfangsausrichtung der Flüssigkristallmoleküle hat.
  • Eine Anzeigevorrichtung des Typs, der Lichtübertragung in Kombination mit einer polarisierenden Vorrichtung unter Verwendung der Prechungsindex-Anisotropie der ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle kontrolliert, ist von Clark und Lagerwall (JP-OS 107216/1981, US-A 4,367,924) vorgeschlagen worden. Der ferroelektrische Flüssigkristall hat im allgemeinen eine chirale smektische C-Phase (SmC*) der H- Phase (SmH*) einer nicht-helikalen Struktur und, unter diesen Umständen, zeigt er eine Eigenschaft irgendeinen ersten stabilen optischen Zustand und einen zweiten stabilen optisch Zustand einzunehmen, der auf ein elektrisches Feld anspricht, das daran angelegt ist und einen derartigen Zustand in der Abwesenheit eines elektrischen Felds aufrechterhält, nämlich eine Bistabilität und auch schnell auf eine Änderung des elektrischen Feldes anspricht. So daß erwartet wird, daß es bei einer Anzeigevorrichtung vom Hochgeschwindigkeits- und Speichertyp verwendet wird und insbesondere um ein großflächiges, hochauflösendes Display zur Verfügung zu stellen.
  • Für eine optisch modulierte Vorrichtung unter Verwendung eines Flüssigkristalls, der eine derartige Bistabilität hat, um die gewünschten Antriebseigenschafen zu zeigen, ist es erforderlich, daß der Flüssigkristall, der zwischen einem Paar Substraten angeordnet wird, sich in einem derartigen molekularen Ausrichtungszustand befindet, so daß die Umwandlung zwischen den obigen zwei stabilen Zuständen wirksam, ohne Rücksicht auf das Anlegen eines elektrischen Feldes, geschehen kann.
  • Des weiteren wird in einer Flüssigkristall-Vorrichtung, unter Verwendung der Doppelbrechung eines Flüssigkristalls, die Tranzmittanz unter Rechtwinkel-Kreuznicols durch folgende Gleichung wiedergegeben:
  • I/I&sub0; = sin²4Θ sin²(Δnd/λ)π
  • worin Io: einfallende Lichtintensität
  • I: durchgelassene Lichtintensität
  • Θ: Neigungswinkel
  • Δ: Brechungsindex-Anisotropy
  • d: Dicke der Flüssigkristallschicht
  • λ: Wellenlänge des einfallenden Lichts
  • Der Neigungswinkel Θ, in der oben erwähnten nicht-helikalen Struktur, wird als halber Winkel zwischen den Richtungen der Durchschnittsmolekülachsen der Flüssigkristallmoleküle in einer verdrillten Ausrichtung in einem ersten Orientierungszustand und in einem zweiten Orientierungszustand erkannt. Gemäß der obigen Formel wird gezeigt, daß der Neigungswinkel Θ von 22,5 Grad eine maximale Transmittanz ermöglicht und der Neigungswinkel in einer nicht-helikalen Struktur zur Realisierung der Bistabilität sollte wünschenswerterweise so nahe wie möglich bei 22,5 Grad liegen.
  • Fin Verfahren zur Ausrichtung des ferroelektrischen Flüssigkristalls sollte wünschenswerterweise ein derartiges sein, daß die molekularen Schichten, die jede aus einer Vielzahl von Molekülen eines smektischen Flüssigkristalls zusammengesetzt sind, einachsig entlang ihrer Normalen ausgerichtet sind und es ist wünschenswert einen derartigen Zustand, wie einen Ausrichtungszustand, mittels einer Polierbehandlung zu vollenden, was nur eines einfachen Herstellungsschrittes bedarf.
  • Ein Ausrichtungsverfahren für einen ferroelektrischen Flüssigkristall, insbesondere einen chiralen smektischen Flüssigkristall in einer nicht-helikalen Struktur, ist zum Beispiel bekannt, eines wird in US-A 4,561,726 offenbart.
  • EP-A-0 231 781 offenbart ein Flüssigkristall-Anzeigeelement, das ein Paar Substrate, eine Flüssigkristallschicht, die zwischen den Substraten angeordnet ist und einen Film mit Polyimidorientierung aufweist, der einen von einem Diamin abstammenden Rest hat, der eine Trifluormethylgruppe hat. Diese Druckschrift betrifft jedoch das Problem der Bereitstellung eines superverdrillten Doppelbrechungseffekts, der mit einem nematischen Flüssigkristall verbunden ist.
  • GB-A 2 174 399 offenbart einen orientierten Polyimidfilm, der unter anderem für Flüssigkristall-Displays verwendet wird. Bezüglich des Standes der Technik, der in GB-A 2 174 399 diskutiert wird, wird ein Polyimidpolymer erwähnt, das einen von einem Diamin abstammenden Rest hat, der eine Trifluormethylgruppe als Seitensubstituenten hat. Jedoch beschäftigt sich diese Druckschrift kaum mit der Bereitstellung eines farblosen transparent Polyimid gestalteten Artikel.
  • Jedoch wenn ein übliches Ausrichtungsverfahren, insbesondere eines unter Verwendung eines Polyimidfilms, der mittels Polierens behandelt worden ist, zur Ausrichtung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls in einer nicht-helikalen Struktur, die die Bistabilität, wie von Clark und Lagerwall berichtet, zeigt, aufgebracht wird, sind die folgenden Probleme aufgetreten.
  • - Das heißt, gemäß unseren Versuchen, ist gefunden worden, daß der Neigungswinkel Θ (ein Winkel der in Figur 3 gezeigt wird, wie unten beschrieben) in einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nicht-helikalen Struktur, der mittels Ausrichtung mit einem Ausrichtungskontrollfilm des Standes der Technik erhalten wird, kleiner wurde als verglichen mit dem Neigungswinkel H (der Neigungswinkel H beträgt die Hälfte des Öffnungswinkels des Kegels, wie in Figur 2 gezeigt, wie unten beschrieben) bei dem ferroelektrischen Flüssigkristall, der eine helikale Struktur hat. Insbesondere wurde gefunden, daß der Neigungswinkel Θ in einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nicht- helikalen Struktur mittels Ausrichtens mit Ausrichtungskontrollfilmen des Standes der Technik erhalten wird, im allgemeinen in der Größenordnung von 3 - 8 Grad und die Transmittanz zu dieser Zeit ungefähr höchstens 3 - 5 % betrug.
  • So daß, gemäß Clark und Lagerwall, der Neigungswinkel in einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nicht-helikalen Struktur, der Bistabilität realisiert, denselben Winkel haben sollte, wie den Neigungswinkel in dem ferroelektrischen Flüssigkristall, der eine helikale Struktur hat, aber der Neigungswinkel Θ ist tatsächlich, in einer nicht-helikalen Struktur, kleiner als der Neigungswinkel Θ in einer helikalen Struktur. Spezieller ist gefunden worden, daß der Neigungswinkel Θ in einer nicht-helikalen Struktur kleiner geworden ist als der Neigungswinkel H, wegen einer gedrillten Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der nicht-helikalen Struktur. So daß bei einem ferroelektrischen Flüssigkristall, der eine nicht-helikale Struktur hat, Flüssigkristallmoleküle mit einer Windung um eine Molekülachse ausgerichtet sind, die zu einem oberen Substart zu einer Molekülachse benachbart ist, die zu einem niedrigeren Substrat kontinuierlich in einem gewissen Windungswinkel benachbart ist. Dies führt zu dem Phänomen, daß der Neigungswinkel Θ in der nicht-helikalen Struktur kleiner ist als der Neigungswinkel H in der helikalen Struktur.
  • Des weiteren wird in einem Ausrichtungszustand des chiralen smektischen Flüssigkristalls, der mittels eines üblichen Polyimidausrichtungsfilms erhalten wird, der einer Polierbehandlung unterworfen wird, wenn ein Flüssigkristall mit der Spannung einer Polarität versorgt wird, um von einem ersten optisch stabilen Zustand (z.B. einem weißen Anzeigezustand) in einen zweiten oPtisch stabilen Zustand (z.B. einen schwarzen Anzeigezustand) zu schalten und dann, wenn die Spannung der einen Polarität entfernt wird, wird die ferroelektrische Flüssigkristallschicht mit einem Umkehrelektrischenfeld Vrev versorgt, was zurückzuführen ist auf die Anwesenheit des Polyimidfilms als isolierender Schicht zwischen der Elektrode und der Flüssigkristallschicht und das Umkehrelektrischefeld Vrev verursacht eine Nachbild während der Anzeige. Die Erzeugung des oben erwähnten Umkehrelektrischenfelds Vrev ist in "Switching characteristic of SSFLC" von Akio Yosida, "Preprint for Liquid Crystal Forum, October 1987" Seiten 142 - 143 berichtet worden.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine ferroelektrische Flüssigkristall-Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die oben erwähnten Probleme löst, insbesondere eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die einen großen Neigungswinkel eines chiralen smektischen Flüssigkristalls in einer nicht-helikalen Struktur bereitstellt und eine Anzeige bereitstellt, die in der Lage ist ein Bild von hohem Kontrast auf zuzeigen und die aber frei von einem Nachbild ist.
  • Gemäß einem prinzipiellen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Flüssigkristall-Vorrichtung zur Verfügung gestellt, umfaßend: ein Paar Substrate und einen chiralen smektischen Flüssigkristall, der in einer Vielzahl an molekularen Schichten angeordnet ist, wobei jede eine Vielzahl von Flüssigkristall-Molekülen umfaßt, die zwischen den Substraten angeordnet sind;
  • zumindest eines dieser Substrate hat darauf einen Ausrichtungsfilm, der ein Polyimid enthält, das einen Fluor enthaltenden Substituenten in seinem von einem Diamin abstammenden Rest hat und das einer einachsigen Ausrichtungsbehandlung unterworfen worden ist;
  • diese molekularen Schichten des chiralen smektischen Flüssigkristalls neigen sich in Bezug zu beiden Substraten und krümmen sich zwischen den Substraten.
  • Der oben erwähnte von einem Diamin abstammende Rest kann vorzugsweise einer sein, der durch die folgende Strukturformeln (I) oder (II) dargestellt wird.
  • worin R&sub1;&sub1; eine Arylengruppe, wie Phenylen, Naphthylen oder Biphenylen bedeutet, die einen Substituenten haben können, wie z.B. eine Alkylgruppe, wie Methyl, Ethyl oder Propyl; eine Alkoxygruppe, wie Methoxy, Ethoxy oder Propoxy; oder ein Halogenatom, wie Fluor, Chlor oder Brom;
  • worin R&sub2;&sub1; oder - - bedeutet; und
  • R&sub2;&sub2;, R&sub2;&sub3; und beziehungsweise R&sub2;&sub4; -CF&sub3;, -CH&sub3; oder -H bedeuten, mit der Maßgabe, daß zumindest R&sub2;&sub1; -R&sub2;&sub4; ein Fluor enthaltender Substituent ist.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1A ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristall- Vorrichtung und Figur 1B ist eine schematische Schnittansicht, die die Polierachsen darstellt, mit denen ein Substratpaar versehen sind.
  • Figur 2 ist ein perspektivischer Blick, der schematisch eine Ausrichtung des chiralen smektischen Flüssigkristall zeigt, der eine helikale Struktur hat. Figur 3 ist ein perspektivischer Blick, der schematisch einen Ausrichtungszustand des chiralen smektischen Flüssigkristalls zeigt, der eine nicht-helikale Struktur hat.
  • Figur 4A ist eine schematische Schnittansicht, die einen Ausrichtungszustand des chiralen smektischen Flüssigkristalls zeigt, der erfindungsgemäß ausgerichtet ist;
  • Figur 4B ist eine Darstellung der C-Direktor-Ausrichtungen in einem einheitlichen Ausrichtungszustand; und Figur 4C ist eine Darstellung der C-Direktor-Ausrichtungen in einem geneigten Ausrichtungszustand.
  • Die Figuren 5A und 5B zeigen Draufsichten, die die Neigungswinkel Θ in einem einheitlichen Ausrichtungszustand und beziehungsweise einem geneigten Ausrichtungszustand darstellen.
  • Figur 6 ist eine Schnittansicht, die eine Ladungsverteilung zeigt, eine-Richtung einer spontanen Polarisation PS und eine Richtung eines Umkehrelektrischenfeldes Vrev.
  • Figur 7 ist eine schematische Draufsicht, die Änderungen beim Neigungswinkel Θ, während und nach der Anlegung eines elektrischen Feldes, zeigt.
  • Figur 8 und 9 sind Diagramme, die die optischen Ansprech- Eigenschaften, gemäß einer üblichen Vorrichtung und beziehungsweise der erfindungsgemäßen zeigen.
  • Figur 10 ist ein wellenförmiges Diagramm, das Antriebswellenformen zeigt, die in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet werden.
    • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Figur 1A ist eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Flüssigkristall- Vorrichtung.
  • Die Flüssigkristall-Vorrichtung umfaßt ein Substratpaar (Glasplatten) 11a und 11b, das mit transparenten Elektroden 12a und 12b aus In&sub2;O&sub3;, ITO (Indiumzinnoxid) etc., 20-100 nm (200 - 1000 Å) dicken Isolierfilmen 13a aus SiO&sub2;, TiO&sub2;, Ta&sub2;O&sub5; etc. und 5 - 100 nm (50 - 1000 Å) dicken Ausrichtungskontrollfilmen 14a und 14b des oben erwähnten fluorhaltigen Polyimids beschichtet ist.
  • In diesem Fall sind die Ausrichtungskontrollfilme 14a und 14b mittels Polierens in die Richtungen, die parallel zueinander und in derselben Richtung (angezeigt durch die Pfeile A in Figur 1A) sind, behandelt worden. Ein chiraler smektischer Flüssigkristall 15 wird zwischen den Substraten 11a und 11b abgeschieden und der Raum zwischen den Substraten 11a und 11b wird in einen Zustand versetzt, um die Flüssigkristallschicht 15 mit einer Dicke (z.B. 0,1 - 3 Mikrometer) zur Verfügung zu stellen, die ausreichend dünn ist, um die Bildung einer helikalen Struktur des chiralen smektischen Flüssigkristall 15, mittels der Anordnung von Abstandsperlen 16, aus zum Beispiel Siliciumdioxid, Aluminium etc. zwischen den Substraten 11a und 11b zu unterdrücken, wobei der chirale smektische Flüssigkristall 15 einen bistabilen Ausrichtungszustand einnimmt.
  • Gemäß unseren Versuchen ist unter Verwendung eines Ausrichtungsverfahren, das einen speziellen Polyimid- Ausrichtungsfilm verwendet, der, wie unter Bezugnahme auf die hierin später beschriebenen Beispielen erklärt wird, mittels Polierens behandelt wird, ein Ausrichtungszustand erreicht worden, der einen großen optischen Kontrast zwischen einem hellen und einem dunklen Zustand zur Verfügung stellt, insbesondere hinsichtlich der nicht-ausgewählten Pixel während eines Multiplexantriebs, wie er in US-A 4,655,561 offenbart ist und er ist auch frei von einer Verzögerung bei dem optischen Ansprechen, das zu dem Problem des Nachbilds bei einem Display zu dem Zeitpunkt des Umschaltens während eines derartigen Multiplexantriebs führt.
  • Der fluorhaltige Polyimidfilm, der erfindungsgemäß verwendet wird, kann mittels der Synthese einer Polyamidsäure über eine Kondensationsreaktion zwischen einem Carbonsäureanhydrid und einem fluorhaltigen Diamin und der Unterwerfung der Polyamidsäure unter eine Cyclisierung unter Erwärmens erhalten werden.
  • Beispiele des fluorhaltigen Diamins, das geeigneterweise erfindungsgemäß verwendet wird, schließen folgende ein:
  • p-Bis(4-amino-2-trifluormethylphenoxy)benzol
  • 4,4'-Bis(4-amino-2-trifluormethylphenoxy)biphenyl
  • 4,4'-Bis(4-amino-2-trifluormethylphenoxy)biphenyl
  • 2,7-Bis(4-amino-3-trifluormethylphenoxy)naphthalin
  • 1,5-Bis(4-amino-3-trifluormethylphenoxy)naphthalin
  • 2,2-Bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluorpropan
  • 2,2-Bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]hexafluorpropan
  • 2,2-Bis[4-(2-aminophenoxy)phenyl]hexafluorpropan
  • 2,2-Bis[4-(2-aminophenoxy)-3,5-dimethylphenyl]hexafluorpropan
  • 4,4'-Bis(4-amino-2-trifluormethylphenoxy)diphenylsulfon
  • 4,4'-Bis(3-amino-5-trifluormethylphenoxy)diphenylsulfon
  • 2,2-Bis[4-(4-amino-2-trifluormethylphenoxy)phenyl]hexafluorpropan
  • Beispiele der Tetracarbonsäureanhydride können einschließen:
  • Pyromellitsäureanhydrid, 2,3,6,7-Naphthalintetracarbonsäureanhydrid, 3,3',4,4'-Diphenyltetracarbonsäureanhydrid, 1,2,5, 6-Naphthalintetracarbonsäureanhydrid, 2,2'3,3'-Diphenyltetracarbonsäureanhydrid, Thiophen-2,3,4,5- tetracarbonsäureanhydrid, 2,2-Bis(3,4- biscarboxyphenyl)propananhydrid, 3,4- Dicarboxyphenylsulfonanhydrid, Perylen-3,4,9,10- tetracarbonsäureanhydrid, Bis(3,4- dicarboxyphenyl)etheranhydrid und 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäureanhydrid. Zusätzlich zu den obigen können auch Anhydride der folgenden fluorhaltigen Tetracarbonsäuren geeignet oder sogar bevorzugt verwendet werden: 2,2-Bis[4- (3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]hexafluorpropan, 2,2-Bis(3,4- dicarboxyphenyl)hexafluorpropan, Bis(3,4- dicarboxyphenyl)hexafluorpropan, 4,4'-Bis[4-(3,4- dicarboxyphenoxy)phenyl]hexafluorpropan, (Trifluormethyl)pyromellitsäure, Bis(trifluormethyl)pyromellitsäure, 5,5'-Bis-(trifluormethyl)- 3,3',4,4'-tetracarboxybiphenyl, 2,2',5,5'- Tetrakis(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxybiphenyl, 5,5'- Bis(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxydiphenylether, 5,5'- Bis(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxybenzophenon, Bis[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy)benzol, Bis[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy]biphenyl, Bis[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy)(trifluormethyl)-benzol, Bis-[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy]bis(trifluormethyl)biphenyl, Bis[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy]diphenylether, Bis(dicarboxyphenoxy)-(trifluormethyl)benzol, Bis(dicarboxyphenoxy)bis-(trifluormethyl)benzol, Bis(dicarboxyphenoxy)tetrakis-(trifluormethyl)benzol, Bis(dicarboxyphenoxy)bis-(trifluormethyl)biphenyl, Bis(dicarboxyphenoxy)tetrakis-(trifluormethyl)biphenyl, 2,2- Bis[4-(2,3-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]-(hexafluorpropan, 2,2- Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3-bromphenyl]-hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3,5- dimethylphenyl]hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(3,4- dicarboxybenzoyloxy)phenyl]octafluorbutan, 2,2-Bis[(4-(2- trifluormethyl-3,4-dicarboxybenzoyloxy)- phenyl]hexafluorpropan, 1,3-Bis[4-(3,4- dicarboxybenzoyloxy)phenyl]hexafluorpropan, 1,5-Bis[4-(3,4- dicarboxybenzoyloxy)phenyl]decafluorpentan, 1,6-Bis[4-(3,4- dicarboxybenzoyloxy)phenyl]dodecafluorhexan, 1,7-Bis[4-(3,4- dicarboxybenzoyloxy)phenyl]tetradecafluorheptan, 1,5-Bis[4- (3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3,5-dibromphenyl]decafluorpentan, 1,5-Bis[4(3,4 dicarboxybenzoyloxy)-3,5- bistrifluormethylphenyl]decafluorpentan, 1,5-Bis[4-(2- trifluormethyl)-3,5-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]decafluorpentan, 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]- hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(2, 3-dicarboxyphenoxy)phenyl]- hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-3- bromphenyl]-hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)- 3,5-dibromphenyl]-hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(3,4- dicarboxyphenoxy)-3,5-dimethylphenyl]-hexafluorpropan, 2,2- Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]-octafluorbuten, 2,2-Bis[4- (3,4-dicarboxy-2-trifluormethylphenoxy)phenyl]- hexafluorpropan, 1,3-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]- hexafluorpropan, 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]- decafluorpentan, 1,6-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]- dodecafluorhexan, 1,7-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]- tetradecafluorpentan, 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxvphenoxy)-3,5- dibromophenyl]-decafluorpentan, 1,5-Bis[4-(3,4- dicarboxyphenoxy)-3,5-Bistrifluormethylphenyl]-decafluorpentan und 1,5-Bis[4-(3,4-di-carboxy-2-trifluormethylphenoxy)phenyl]- decafluorpentan.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Ausrichtungsfilme 14a und 14b ein Polyimid enthalten, das zumindest eine Struktureinheit hat, die durch folgende Formeln wiedergegeben wird (III)-(VI) und in Kombination mit einer Struktureinheit, die durch folgende Formel (VII) wiedergegeben wird: Das obige Polyimid kann über die Synthese einer Polyamidsäure über eine Kondensation eines Carbonsäureanhydrids und eines Diamins und der Cyclisierung des Polyamids unter Wärme erhalten werden. Spezieller kann eine Polyamidsäure über die Reaktion eines der folgenden Tetracarbonsäureanhydrid hergestellt werden (1)-(4):
  • mit dem folgenden fluorhaltigen Diamin (5):
  • Dann wird die Polyamidsäure nach dem Lösen mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie gewünscht, auf das Substrat aufgebracht und dann unter Erwärmung gehärtet, um einen Polyimidfilm zur Verfügung zu stellen.
  • Das Tetracarbonsäureanhydrid, das durch eine der Formeln (1) - (4) wiedergegeben wird, kann in einer Portion von 0,01 - 100 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,1- 10 Gewichtsteile pro 1 Gewichtsteile des Diamins (5) verwendet werden. Die Verbindungen, die durch die Formeln (1)-(4) wiedergegeben werden, können allein oder in Kombination von zwei oder mehr Arten verwendet werden. Es ist insbesondere geeignet das Carbonsäureanhydrid der Formel (4) für die Herstellung der Polyimidfilme zu verwenden. Falls zwei oder mehrere der Verbindungen (1) - (4) in Kombination verwendet werden, ist es bevorzugt, daß sie im wesentlichen in den gleichen Mengen verwendet werden.
  • Um einen Film aus Polyimid auf einem Substrat zu bilden, kann eine Lösung einer Polyamidsäure als Vorstufe des Polyimids in einem Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, Dimethylacetoamid, Dimethylsulfoxid oder N-Methylpyrrolidon mit einer Konzentration von 0,01 - 40 Gew.% auf ein Substrat, mittels Spinnerbeschichtung, Sprühbeschichtung, Walzenbeschichtung etc. aufgebracht werden und bei 100 - 350 ºC, vorzugsweise bei 200 - 300ºC erwärmt werden, um eine Dehydrocyclisierung zu bewirken. Der so gebildete Polyimidfilm kann mit einem Stoff etc. poliert werden. Der Polyimidfilm kann in einer Dicke von zum Beispiel 3 nm (30 Å) - 1 Mikrometer, vorzugsweise (20 - 200 nm) (200 - 2000 Å) gebildet werden, so daß er auch als isolierender Film dient. In diesem Fall können die isolierenden Filme 13a und 13b weggelassen werden. Des weiteren kann, in dem Fall der Bildung des Polyimidfilms auf dem isolierenden Film 13a oder 13b, die Dicke des Polyimidfilms auf 20 nm (200 Å) oder weniger, vorzugsweise 10 nm (100 Å) oder weniger gesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Flüssigkristall-Material kann vorzugsweise eines sein, das einen Phasenübergang von einer isotropen Phase über eine cholesterische Phase und eine smektische A-Phase in eine chirale smektische C-Phase im Lauf einer Temperaturvermiderung zeigt. Insbesondere einen chiralen, smektischen Flüssigkristall, der eine helikale Ganghöhe von 0,8 Mikrometer oder länger in der cholesterischen Phase (gemessen bei einer mittleren Temperatur in dem cholsterischen Bereich) zeigt. Bevorzugte Beispiel für ein derartiges Flüssigkristall-Material können die Flüssigkristall-Materialien (1)-(5) einschließen, umfaßend die folgenden Flüssigkristalle "LC-1", "80B" und "80SI" in den angegeben Gewicht steilen.
    • Flüssigkristall-Material
  • (1) (LC-1)&sub9;&sub0;/(80B)&sub1;&sub0;
  • (2) (LC-1)&sub8;&sub0;/(80B)&sub2;&sub0;
  • (3) (LC-1)&sub7;&sub0;/(80B)&sub3;&sub0;
  • (4) (LC-1)&sub6;&sub0;/(80B)&sub4;&sub0;
  • (5) (80SI*)&sub1;&sub0;&sub0;
  • Figur 1B ist eine schematische Draufsicht, um eine andere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Vorrichtung darzustellen. Die Vorrichtung umfaßt ein Substratpaar, das ein Substrat enger zu einer Anzeigeposition einschließt, die eine Polierachse hat, die in der Richtung des Pfeils 2A zur Verfügung gestellt wird und das andere Substrat, entfernter von der Anzeigeposition, hat eine Polierachse in der Richtung des Pfeils 2B, die die Polierachse 2A in einem Schnittwinkel im Bereich von 2 -15 Grad, vorzugsweise 3 -12 Grad schneidet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Polierachse 2A angeordnet, um einen Schnittwinkel Θx in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn bezüglich der Polierachse 2B zu bilden.
  • Figur 2 ist eine schematische Darstellung der ferroelektrischen Flüssigkristallzelle (Vorrichtung) zur Erklärung ihres Betriebs. Die Bezugszeichen 21a und 21b bezeichnen Substrate (Glasplatten) auf welchen eine transparente Elektrode, aus zum Beispiel In&sub2;O&sub3;, SiO&sub2;, beziehungsweise ITO (Indiumzinnoxid) etc. angeordnet ist. Ein Flüssigkristall einer SmC*-Phase (chirale, smektische C-Phase) oder eine SmH*-Phase (chirale smektische H-Phase), in der molekulare Füssigkristallschichten 22 senkrecht zur Oberfläche der Glasplatten ausgerichtet sind, wird luftdicht dazwischen angeordnet. Vollstriche 23 zeigen die Flüssigkristallmoleküle. Jedes Flüssigkristall-Molekül 23 hat ein Dipolmoment (P ) 24 in einer Richtung senkrecht zu der Achse davon. Die Flüssigkristall-Moleküle 23 bilden kontinuierlich eine helikale Struktur in der Ausdehnungsrichtung der Substrate. Falls eine Spannung, die höher als ein gewisser Schwellenwert ist, zwischen den Elektroden, die auf den Substraten 21a und 21b gebildet sind, angelegt wird, wird eine helikale Struktur des Flüssigkristall-Moleküls aufgewickelt oder freigesetzt, um die Ausrichtungsrichtung der betreffenden Flüssigkristall- Moleküle 23 zu ändern, so daß das Dipolmoment (P ) 24 vollständig in die Richtung des elektrischen Feldes gerichtet wird. Die Flüssigkristall-Moleküle 23 haben eine längliche Gestalt und zeigen eine strahlenbrechende Anisotropie zwischen der langen Achse und der kurzen Achse davon. Folglich ist es leicht verständlich, wenn, zum Beispiel Polarisatoren in einer Kreuznicol-Beziehung, d.h. mit ihren Polarisationsrichtungen sich gegenseitig kreuzen, auf oberen und unteren Oberflächen der Glasplatten angeordnet werden, funktioniert die so angeordnete Flüssigkristall-Zelle als eine optische Modulationsvorrichtung des Flüssigkristalls, bei der die optischen Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der angelegten Spannung ändern.
  • Des weiteren wird, wenn die Flüssigkristall-Zelle ausreichend dünn (zum Beispiel 0,1 - 3 Mikrometer) gemacht ist, die helikale Struktur der Flüssigkristall-Moleküle aufgewunden, um eine nicht-helikale Struktur, selbst in der Abwesenheit eines elektrischen Feldes, zur Verfügung zu stellen, wobei das Dipolmoment jede der zwei Zustände einnimmt, d.h. Pa in einer oberen Richtung 34a oder Pb in einer unteren Richtung 34b, wie in Figur 3 gezeigt, so wird ein bistabiler Zustand bereitgestellt. Falls ein elektrisches Feld Ea oder Eb höher als ein gewisser Schwellenwert und verschieden von einander in der Polarität, wie in Figur 3 gezeigt, an einer Zelle angelegt wird, die die oben erwähnten Eigenschaften hat, wird das Dipolmoment entweder in die oberen Richtung 34a oder in der unteren Richtung 34b, abhängig vom Vektor des elektrischen Feldes Ea oder Eb, ausgerichtet. In Übereinstimmung damit, werden die Flüssigkristall-Moleküle in jeden des ersten stabilen Zustand 33a und einen zweiten stabilen Zustand 33b ausgerichtet.
  • Ein erster Vorteil, der erhalten wird, wenn eine derartige ferroelektrische Flüssigkristall-Zelle verwendet wird, besteht darin, daß die Ansprechgeschwindigkeit ziemlich schnell ist und ein zweiter Vorteil ist der, daß die Orientierung des Flüssigkristalls eine Bistabilität zeigt. Der zweite Vorteil soll weiter erklärt werden, zum Beispiel unter Bezug auf Figur 3. Falls das elektrische Feld Ea an Flüssigkristall-Moleküle angelegt wird, werden sie in den ersten stabilen Zustand 33a orientiert. Dieser Zustand bleibt stabil, selbst wenn das elektrische Feld entfernt wird. Auf der anderen Seite wird, wenn das elektrische Feld Eb, dessen Richtung entgegengesetzt zu der des elektrischen Felds Ea ist, daran angelegt wird, werden die Flüssigkristall-Moleküle in einen zweiten stabilen Zustand 33b orientiert, wobei die Richtungen der Moleküle verändert werden. Dieser Zustand bleibt ähnlich stabil, wenn das elektrische Feld entfernt wird. Des weiteren werden, so lange, wie die Magnitude des angelegten elektrischen Feldes Ea oder Eb nicht über einem gewissen Schwellenwert liegt, die Flüssigkristall-Moleküle in den entsprechenden Orientierungszuständen angeordnet.
  • Figur 4A ist eine schematische Schnittansicht, die einen Ausrichtungszustand der Flüssigkristall-Moleküle zeigt, der erfindungsgemäß erhalten wird und Figur 4B ist eine Ansicht, die die Ausrichtung der korrepondierenden C-Direktoren zeigt. Bezugszeichen 61a und 61b in Figur 4A bezeichnen obere und beziehungsweise untere Substrate.
  • Ziffer 60 bezeichnet eine molekulare Schicht, die aus Flüssigkristall-Molekülen 62 zusammengesetzt ist und die Flüssigkristall-Moleküle 62 werden aäsgerichtet, so daß sie ihre Lagen entlang der Bodenseite 64 (kreisförmig) eines Kegels 64 ändern. Figur 4B zeigt insbesondere eine Änderung bei den C-Direktoren. Bezugnehmend auf Figur 4B werden bei U&sub1; C-Direktoren 81 (jede ist eine Projektion einer molekularen Längsachse auf einer imaginären Ebene senkrecht zu der Normalen zu einer molekularen Schicht 60) in einem stabilen Orientierungszustand gezeigt und bei U&sub2; zeigen C-Direktoren 81 in dem anderen stabilen Orientierungszustand.
  • Auf der anderen Seite kann ein Ausrichtungszustand, der mittels eines konventionellen polierbehandelten Polyimidfilms erreicht wird, durch ein C-Direktordiagramm der Figur 4C wiedergegeben werden, die einen Ausrichtungszutand zeigt, worin die Molekülachsen in einem großen Ausmaß von dem oberen Substrat 61a zu einem unteren Substrat 61b verdrillt sind, um einen geringeren Neigungswinkel Θ zur Verfügung zu stellen.
  • Figur 5A ist eine schematische Draufsicht, die einen Neigungswinkel Θ in einem Ausrichtungszustand darstellt, in dem C-Direktoren 81 einen Zustand vorausetzen, der in Figur 4 B gezeigt wird (bezeichnet als "einheitlicher Ausrichtungszustand") und Figur 5 B ist eine schematische Draufsicht, die einen Neigungswinkel Θ in einem Ausrichtungszustand darstellt, in dem C-Direktoren 81 einen Zustand, wie in Figur 4C (bezeichnet als "breiter Ausrichtungszustand") gezeigt, voraussetzen. In diesen Figuren bezeichnet Bezugszahl 50 eine Polierachse, mit der der oben erwähnte fluorhaltige Polyimidfilm versehen ist, Ziffer 51a bezeichnet eine Durchschnittsmolekülachse im Ausrichtungszustand U&sub1;, Ziffer 51b bezeichnet eine Durchschnittsmolekülachse im Orientierungszustand U&sub2;, Ziffer 52a bezeichnet eine Durchschnittsmolekülachse im orientierungszustand S&sub1; und Ziffer 52b bedeutet eine Durchschnittsmolekülachse im Orientierungszustand S&sub2;. Die Durchschnittsmolekülachsen 51a und 51b können zu einander umgeschalten werden, indem eine Spannung von beiderseitig entgegengesetzten Polaritäten angelegt wird. Ein ähnliches Umschalten wird zwischen den Durchschnittsmolekülachsen 52a und 52b bewirkt.
  • Als nächstes wird die Wirksamkeit des einheitlichen Ausrichtungszustandes unter Bezugnahme auf eine Verzögerung der optischen Anzeige (Nachbild), aufgrund des Umkehrelektrischenfelds Vrev erklärt.
  • Falls die Kapazität einer isolierenden Schicht, die eine Flüssigkristall-Zelle bildet, durch Ci gekennzeichnet wird, wird die Kapazität einer Flüssigkristall-Schicht durch CLC gekennzeichnet und die spontane Polarisierung des Flüssigkristalls wird durch PS gekennzeichnet, Vrev, das ein Nachbild verursacht, wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
  • Vrev = 2PS/(Ci+CLC)
  • Figur 6 ist eine schematische Schnittansicht, die Änderungen in der Richtung der Ladungsverteilung von PS und die Richtung des Umkehrelektrischenfelds in einer Flüssigkristall-Zelle darstellt. In Figur 6(a) wird eine Verteilung von + und - Ladungen in einem Speicherzustand, vor der Anlegung eines gepulsten elektrischen Felds gezeigt, wo die spotane Polarisation von + Ladungen auf - Ladungen gerichtet ist. In Figur 6(b) wird ein Zustand sofort nach Entfernen des gepulsten elektrischen Felds gezeigt, wenn die Richtung der spontanen Polarisation PS entgegengesetzt zu der in Figur 6(a) ist (so daß, die Flüssigkristall-Moleküle von einem stabilen orientierungszustand in den anderen Orientierungszustand umgekehrt werden), aber die Verteilung der + und - Ladungen ist ähnlich zu der, die in Figur 6(a) gezeigt wird, so daß ein Umkehrelektrischesfelds Vrev gebildet wird, wie es mit einem Pfeil angezeigt wird, was in Figur 6(b) gezeigt wird. Das Umkehrelektrischefeld Vrev verschwindet innerhalb kurzer Zeit, um eine Verteilung von + und - Ladungen, wie in Figur 6(c) gezeigt, bereitzustellen.
  • Figur 7 ist eine Draufsicht, die eine Änderung des optischen Ansprechens bei einem breiten Ausrichtungszustand zeigt, die durch einen üblichen Polyimid-Ausrichtungsfilm unter den Bedingungen der Änderung des Neigungswinkel Θ gegeben wird. Bezugnehmend auf Figur 7, zu der Zeit des Anlegens eines gepulsten elektrischen Felds, wird die Orientierung der Flüssigkristall-Moleküle geändert von einer Durchschnittsmolekülachse S(A) in einen breiten Ausrichtungszustand, um überzuschießen in eine Durchschnittsmolekülachse U&sub2; in einem einheitlichen Ausrichtungszustand nahe zu dem, der einen maximalen Neigungswinkel H entlang einem Weg bereitstellt, der durch einen Pfeil X&sub1; angezeigt wird und sofort nach der Entfernung des gepulsten elektrischen Feld wird die Orientierung entlang einem Weg, der durch den Pfeil X&sub2; angezeigt wird, zu einer Durschnittsmolekülachse S(B) in einem breiten Ausrichtungszustand geändert, der einen abnehmenden Neigungswinkel Θ aufgrund der Tätigkeit des Umkehrelektrischenfeldes Vrev, das in Figur 6(b) gezeigt wird, bereitstellt. Dann, wenn das Umkehrelektrischefeld Vrev sich abschwächt, wie in Figur 6(c) gezeigt, wird die Orientierung entlang einem Weg, der durch einen Pfeil X&sub3; zu einer Durchschnittsmolekülachse S(C) in einem breiten Ausrichtungszustand geändert, der einen stabilen Orientierungszustand bereitstellt, der einen ein wenig zugenommenen Neigungswinkel Θ hat.
  • In einem Ausrichtungszustand, der unter Verwendung des oben erwähnten erfindungsgemäßen fluorhaltigen Polyimidfilms, erreicht wird, werden die Durchschnittsmolekülachsen S(A), S(B) und S(C) in dem breiten Ausrichtungszustand, der in Figur 7 gezeigt wird, nicht verursacht, aber es ist möglich einen Ausrichtungszustand mit einer Durchschnittsmolekülachse zu bilden, der einen Neigungswinkel Θ ergibt, der eng an dem maximalen Neigungswinkel H liegt. Ein erfindungsgemäßes optisches Ansprechen zu diesem Zeitpunkt wird in Figur 9 gezeigt. Figur 9 zeigt, daß eine Verzögerung des optischen Ansprechens, die ein Nachbild verursacht, verhindert wird und ein hoher Kontrast wird in Speicherzuständen erreicht.
  • Nachstehend wird die vorliegende Erfindung basierend auf den Beispielen erklärt.
    • Beispiel 1
  • Zwei 1,1 mm dicke Glasplatten, jede mit einem 0,1 jim (1000 Å) dicken ITO Film versehen, werden der Reihe nach mit einer 3,0 Gew.% Lösung aus Polyamidsäure, dargestellt durch die unten gezeigte Formel, in einer Lösungsmittelmischung aus N- Methylpyrrolidon/n-Butylcellosolve = 5/1 mittels der Vorrichtung einer Spinnermaschine (Spinner), die mit 3000 Umdrehungen für 30 min rotiert, beschichtet.
  • (n (Grad der Polymerisation) = 700 - 2000)
  • Nach der Beschichtung wurde der Film einem Härten bei einer Erwärmung von 250 ºC für ungefähr eine Stunde unterworfen, um einen 45 nm (450 Å) dicken Film zu bilden. Der beschichtete Film wurde dann in eine Richtung mit einem Nylon ausgekleideten Stoff poliert.
  • Auf einer der so behandelten Glasplatten wurden 1,5 Mikrometer Aluminiumperlen verteilt und die andere Glasplatte wurde darauf geschichtet, so daß ihre Polierachsen parallel zueinander waren und in derselben Richtung angeordnet, um eine leere Zelle zu bilden.
  • Die leere Zelle wurde mit einem ferroelektrischen smectischen Flüssigkristall ("CS-1014" (Marke) erhältlich bei Chisso K.K) unter Vakuum gefüllt und nach dem Abdichten wurde sie schrittweise aus der isotropischen Phase mit einer Rate von 5 ºC/Stunde auf 30 ºC gekühlt, wobei eine Ausrichtung bewirkt wurde. Der "CS-1014" Flüssigkristall in der Zelle zeigte die folgende Phasenübergangsserien.
  • Iso. : isotropische Phase,
  • Ch.: cholesterische Phase
  • SmA: smektische A-Phase
  • SmC*: chirale smektische C-Phase.
  • Der hierauf folgende Versuch wurde bei 25 ºC durchgeführt.
  • Die oben hergestellte Flüssigkristall-Zelle wurde zwischen ein Paar 90 Grad Kreuznicolpolarisatoren eingeordnet, um eine Flüssigkristall-Vorrichtung bereitzustellen und wurde mit einem Impulse von 50 usec und 30V versehen. Dann wurden die Kreuznicolpolaristatoren in die Extinktionsposition gesetzt (die den dunkelsten Zustand bereitstellt) und die Transmittanz durch die Flüssigkristall-Vorrichtung wurde zu diesem Zeitpunkt mittels eines Photomultiplier gemessen. Dann wurde ein Impulse von 5 usec und -30 V an diese Vorrichtung angelegt und die Transmittanz (hellster Zustand) wurde zu diesem zeitpunkt in derselben Art gemessen, wobei die folgenden Daten erhalten wurden.
  • Neigungswinkel Θ = 15 Grad, Transmittanz im hellsten Zustand = 42 %, Transmittanz im dunkelsten Zustand = 1 %, Kontrastbereich = 42:1.
  • Die Verzögerung des optischen Ansprechens, die ein Nachbild verursacht, betrug 0,2 sek. oder weniger.
  • Die Flüssigkristall-Vorrichtung wurde einem Multiplexantrieb zum Anzeigen, unter Verwendung von Antriebswellenformen, wie in Figur 10 gezeigt, unterworfen, wobei ein hoch-qualitatives Display mit einem hohen Kontrast erhalten wurde. Des weiteren wurde nach einer Bildanzeige eines vorgeschrieben Schriftzeichen die ganze Bildfläche zu "weiß" gelöscht, wobei kein Nachbild erkannt wurde. Bezugnehmend auf Figur 10 werden bei SN, SN+1 und SN+2 Spannungswellenformen gezeigt, die an Abtastleitungen angelegt wurden, wobei bei I eine Spannungswelleform zeigt wird, die an eine repräsentative Datenleitung angelegt wird und bei (I-SN) wird eine kombinierte Spannungswellenform gezeigt, die an eine Datenleitung I und die Abtatsleitung SN angelegt ist. In der obigen Ausführungsform wurde der Antrieb unter den Bedingungen von V&sub0; = 5 - 8 Volt und T = 20 - 70 usec durchgeführt.
    • Beispiel 2 -20
  • Flüssigkristall-Zellen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Ausrichtungskontrollfilme (unter Bedingungen von Vorstufen Polyamidsäuren, die durch die Formeln wiedergegeben werden) und Flüssigkristall-Materialien, die in Tabelle 1 unten gezeigt werden, verwendet werden.
  • Die betreffenden Zellen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet, wobei die gemessenen Daten des Kontrastbereichs und die Verzögerungszeit bei dem optischen Ansprechen in Tabelle 2 gezeigt werden, die nachstehend erscheint, erhalten wurden.
  • Die betreffenden Zellen wurden dem Multiplexantrieb zum Anzeigen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unterworfen, wobei ähnliche Ergebnisse bezüglich dem Kontrast und dem Nachbild erhalten wurden. Tabelle 1 Beispiel Ausrichtungsfilm (Vorstufen-Polyamidsäure) Flüssigkristall-Material "CS1014" (Marke) (FLC, Chisso K.K.) dito Flüssigkristall-Material (3) hierin zuvor beschrieben Tabelle 1 (Fortsetzung) Beispiel Ausrichtungsfilm (Vorstufen-Polyamidsäure) Flüssigkristall-Material Flüssigkristall-Material (3) hierin zuvor beschrieben "CS1014" (Marke) (FLC, Chisso K.K.) dito Tabelle 1 (Fortsetzung) Beispiel Ausrichtungsfilm (Vorstufen-Polyamidsäure) Flüssigkristall-Material "CS1014" (Marke) (FLC, Chisso K.K.) dito Tabelle 1 (Fortsetzung) Beispiel Flüssigkristall-Material "CS1014" (Marke) (FLC, Chisso K.K.) Tabelle 1 (Fortsetzung) Beispiel Ausrichtungsfilm (Vorstufen-Polyamidsäure) Flüssigkristall-Material "CS1014" (Marke) (FLC, Chisso K.K.) dito Tabelle 1 (Fortsetzung) Beispiel Ausrichtungsfilm (Vorstufen-Polyamidsäure) Flüssigkristall-Material dito Tabelle 2 Beispiel Kontrastbereich Verzögerung beim optischen Ansprechen (sec)
    • Vergleichsbeisoiele 1 - 4
  • Flüssigkristall-Zellen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Ausrichtungskontrollfilme (unter den Bedingungen von käuflich erhältlichen Vorstufen-Polyamidsäurelack, wobei der Polymerisierungsgrad jeweils im Bereich von 700 - 2000 liegt) und die Flüssigkristall-Materialien, die in Tabelle 3 unten gezeigt werden, verwendet wurden. Die gemessenen Daten des Kontrastbereichs und der Verzögerung bei dem optischen Ansprechen, wurden für jede der Zellen gemessen, wie unten in Tabelle 4 gezeigt.
  • Die betreffenden Zellen wurden dem Multiplexantrieb zum Anzeigen in der gleichen Weise, wie in Beispiel 1, unterworfen, wobei die erhaltenen Kontraste geringer waren als die in Beispiel 1 wiedergegeben und ein Nachbild wurde bei jeder Zelle erkannt. Tabelle 3 Vergleichs-Beispiel Ausrichtungsfilm (Polyamidsäurelack) Flüssigkristall-Material "SP-710" (Marke) (aromatischer Polyimidlack, Toray K.K.) "LQ-5200" (Marke) (Polyimidlack, Hitachi Kasei K.K) dito "CS-1014" (Marke) (FLC, Chisso K.K.) Flüssigkristall-Material (3) hierin zuvor beschrieben Tabelle 4 Vergleichsbeispiel Kontrastbereich Verzögerung beim optischen Ansprechen (sec)
    • Beispiele 21 -40
  • Die Flüssigkristall-Zellen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 - 48 hergestellt, beziehungsweise, mit der Ausnahme, daß ein Substratpaar für jede Zelle derart angeordnet wurde, daß ihre Polierachsen einander in einem Schnittwinkel gegen den Uhrzeigersinn von -6 Grad, wie in Figur 1B gezeigt, schneiden.
  • Die betreffenden oben hergestellten Zellen wurden in der selben Weise wie in den Beispielen 1 -20 getestet, beziehungsweise, wobei die gemessenen Daten, die in Tabelle 5 unten gezeigt werden, erhalten wurden, bemerkenswert verbesserte Kontrastbereiche zeigen, verglichen mit den korrspondierenden Zellen der Beispiel 1 - 20. Tabelle 5 Beispiel Polyimid Kontrastbereich Verzögerung beim optischen Ansprechen (sec) gleich wie
    • Vergleichsbeispiele 5 - 8
  • Flüssigkristall-Zellen wurden in dergleichen Weise wie in Beispiel 21 hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Ausrichtungskontrollfilm (unter den Bedingungen von käuflich erhältlichen Vorstufen-Polyamidsäurelack, wobei der Polymerisierungsgrad jeweils im Bereich von 700 - 2000 liegt) und die Flüssigkristall-Materialien, die in Tabelle 6 unten gezeigt werden, verwendet wurden. Die gemessenen Daten des Kontrastbereichs und der Verzögerung beim optischen Ansprechen, wurden für jede der Zellen gemessen, wie unten in Tabelle 7 gezeigt.
  • Die betreffenden Zellen wurden dem Multiplexantrieb zum Anzeigen in dergleichen Weise wie in Beispiel 1 unterworfen, wobei die erhaltenen Kontraste geringer waren als die in Beispiel 21 wiedergegebenen und ein Nachbild wurde bei jeder Zelle erkannt. Tabelle 6 Vergleichs-Beipsiel Ausrichtungsfilm (Polyamidsäurelack) Flüssigkristall-Material "SP-710" (Marke) (aromatischer Polyimidlack, Toray K.K.) dito "LQ-5200" (Marke) (Polyimidlack, Hitachi Kasei K.K) "CS-1014" (Marke) (FLC, Chisso K.K.) Flüssigkristall-Material (3) hierin zuvor beschrieben Tabelle 7 Vergleichsbeispiel Kontrastbereich Verzögerung beim optischen Ansprechen (sec)
  • Wie es von den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen, gemäß der Erfindung, offensichtlich ist, wird eine Flüssigkristall-Vorrichtung erhalten, die eine hochqualitative Anzeige, einschließlich eines hohen Kontrasts zwischen den hellen und den dunklen Zuständen, zur Verfügung stellt, insbesondere einen sehr großen Anzeigenkontrast zur Zeit des Multiplexantriebs und frei von einem häßlichen Nachbild ist.

Claims (43)

1. Flüssigkristall-Vorrichtung umfaßend:
ein Paar Substrate und einen chiralen smektischen Flüssigkristall, der in einer Vielzahl von molekularen Schichten angeordnet ist, wobei jede eine Vielzahl von Flüssigkristall-Molekülen umfaßt, die zwischen den Substraten angeordnet sind;
zumindest eines dieser Substarte hat darauf einen Ausrichtungsfilm, der ein Polyimid enthält, das einen fluorhaltigen Substituenten in seinem von einem Diamin abstammenden Rest hat und das einer einachsigen Ausrichtungsbehandlung unterworfen worden ist;
diese molekularen Schichten des chiralen smektischen Flüssigkristalls neigen sich in Bezug zu beiden Substraten und krümmen sich zwischen den Substraten.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der fluorhaltige Substituent eine Fluoralkygruppe ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der von einem Diamin abstammende Rest eine wiederkehrende Einheit enthält, die durch folgende Strukturformel (I) wiedergegeben wird:
worin R&sub1;&sub1; eine Arylengruppe bedeutet, die einen Substituenten haben kann.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der von einem Diamin abstammende Rest eine wiederkehrende Einheit enthält, die durch folgende Strukturformel (II) wiedergegeben wird:
worin R&sub2;&sub1; - - oder -SO&sub2; bedeutet; und
R&sub2;&sub2;, R&sub2;&sub3; und beziehungsweise R&sub2;&sub4; -CF&sub3;, -CH&sub3; oder -H bedeuten, mit der Maßgabe, daß zumindest ein R&sub2;&sub1; -R&sub2;&sub4; ein fluorhaltiger Substituent ist.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die einachsige Ausrichtungsbehandlung Polieren ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Polyimidfilm, der einer einachsigen Ausrichtungsbehandlung unterworfen wird, mittels dem Medium eines isolierenden Films auf einer Elektrode angeordnet ist, die seinerseits auf einem Substrat angeordnet ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin der Polyimidfilm eine Dicke von 5 - 100 nm (50 - 1000 Å) und dieser isolierende Film eine Dicke von 20 - 100 nm (200 - 1000 Å) hat.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin der Polyimidfilm eine Dicke von 10 nm (100 Å) oder weniger hat.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Substratpaar angeordnet wird, um einen Abstand zu erhalten, der klein genug ist, um die Bildung einer helikalen Ausrichtungsstruktur des chiralen smektischen Flüssigkristalls zu unterdrücken.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, worin der chirale smektische Flüssigkristall von einer Temperatur höher als ein Bereich, der eine smektische A-Phase ergibt, gekühlt wird, um zumindest zwei verschiedene stabile Orientierungszustände auszubilden.
11. Flüssigkristall-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Polyimid zumindest eine Struktureinheit hat, die durch folgende Formeln (III) - (VI) wiedergegeben wird und auch eine Struktureinheit, die durch die folgende Formel (VII) wiedergegeben wird:
diese molekularen Schichten des chiralen smektischen Flüssigkristalls sind geneigt bezüglich zu beiden Substraten und zwischen den Substraten gekrümmt.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, worin die einachsige Ausrichtungsbehandlung Polieren ist.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, worin der Polyimidfilm, der einer einachsigen Ausrichtungsbehandlung unterworfen wurde, mittels dem Medium eines isolierenden Films auf einer Elektrode angeordnet ist, die seinerseits auf einem Substrat angeordnet ist.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, worin der Polyimidfilm eine Dicke von 5 - 100 nm (50 - 1000 Å) und dieser isolierende Film eine Dicke von 20 - 100 nm (200 - 1000 Å) hat.
15 Vorrichtung gemäß Anspruch 13, worin der Polyimidfilm eine Dicke von 10 nm (100 Å) oder weniger hat.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, worin das Substratpaar angeordnet wird, um einen Abstand zu erhalten, der klein genug ist, um die Bildung der helikalen Ausrichtungsstruktur des chiralen smektischen Flüssigkristalls zu unterdrücken.
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, worin der chirale smektische Flüssigkristall von einer Temperatur höher als ein Bereich, der eine smektische A-Phase ergibt, gekühlt wird, um zumindest zwei stabile verschiedene Orientierungszustände auszubilden.
18. Flüssigkristall-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Polyimid einen fluorhaltigen Substituenten sowohl in seinem von einem Diamin abstammenden Rest als auch in seinem von einer Carbonsäure abstammenden Rest hat.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, worin der fluorhaltige Rest eine Fluoralkylgruppe ist.
20. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, worin der von einer Carbonsäure abstammenden Rest, von einem fluorhaltigen Tetracarbonsäureanhydrid abgeleitet ist.
21. Vorrichtung gemäß Anspruch 20, worin die fluorhaltige Tetracarbonsäure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]hexafluorpropan, 2,2- Bis(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluorpropan, Bis(3,4- dicarboxyphenyl)hexafluorpropan, 4,4'-Bis[4-(3,4- dicarboxyphenoxy)phenyl]hexafluorpropan, (Trifluormethyl)pyromellitsäure, Bis- (trifluormethyl)pyromellitsäure, 5,5'-Bis-(trifluormethyl)- 3,3',4,4'-tetracarboxybiphenyl,2,2',5,5'- Tetrakis(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxybiphenyl, 5,5'- Bis(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxydiphenylether, 5,5'- Bis(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxybenzophenon, Bis[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy)benzol, Bis[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy]biphenyl, Bis[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy)(trifluormethyl)-benzol, Bis-[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy]bis- (trifluormethyl)biphenyl, Bis[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy]diphenylether, Bis(dicarboxyphenoxy)-(trifluormethyl)benzol, Bis(dicarboxyphenoxy)bis-(trifluormethyl)benzol, Bis(dicarboxyphenoxy)tetrakis-(trifluormethyl)benzol, Bis(dicarboxyphenoxy)bis-(trifluormethyl)biphenyl, Bis(dicarboxyphenoxy)tetrakis-(trifluormethyl)biphenyl, 2,2- Bis[4-(2,3-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]-(hexafluorpropan, 2,2- Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3-bromphenyl]-hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3,5- dimethylphenyl]hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(3,4- dicarboxybenzoyloxy)phenyl]octafluorbutan, 2,2-Bis[(4-(2- trifluormethyl-3,4-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]hexafluorpropan, 1,3-Bis[4-(3,4- dicarboxybezoyloxy)phenyl]hexafluorpropan, 1,5-Bis[4-(3,4- dicarboxybenzoyloxy)phenyl]decafluorpentan, 1,6-Bis[4-(3,4- dicarboxybenzoyloxy)phenyl]dodecafluorhexan, 1,7-Bis[4-(3,4- dicarboxybenzoyloxy)phenyl]tetradecafluorheptan, 1,5-Bis[4- (3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3,5-dibromphenyl]decafluorpentan, 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3,5- bistrifluormethylphenyl]decafluorpentan, 1,5-Bis[4-(2- trifluormethyl)-3,5-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]decafluorpentan, 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(2,3-dicarboxyphenoxy)phenyl]hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-3- bromphenyl]-hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)- 3,5-dibromphenyl]-hexafluorpropan, 2,2-Bis[4-(3,4- dicarboxyphenoxy)-3,5-dimethylphenyl]-hexafluorpropan, 2,2- Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]-octafluorbuten, 2,2-Bis[4- (3,4-dicarboxy-2-trifluormethylphenoxy)phenyl]hexafluorpropan, 1,3-Bis[4-(3 ,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]hexafluorpropan, 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]decafluorpentan, 1,6-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]dodecafluorhexan, 1,7-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]tetradecafluorpentan, 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-3,5- dibromophenyl]-decafluorpentan, 1,5-Bis[4-(3,4- dicarboxyphenoxy)-3,5-bistrifluormethylphenyl]-decafluorpentan und 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxy-2-trifluormethylphenoxy)phenyl]decafluorpentan.
22. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, worin der von einer Carbonsäure abstammende Rest, von einer oder mehreren Arten von Carbonsäuren abgeleitet ist.
23. Vorrichtung gemäß AnsPruch 18, worin der von einem Diamin abstammende Rest von zwei oder mehr Diaminarten abstammt.
24. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, worin die einachsige Ausrichtungsbehandlung Polieren ist.
25. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, worin der Polyimidfilm, der einer einachsigen Ausrichtungsbehandlung unterworfen wurde, mittels dem Medium eines isolierenden Films auf einer Elektrode angeordnet ist, die seinerseits auf einem Substrat angeordnet ist.
26. Vorrichtung gemäß Anspruch 25, worin der Polyimidfilm eine Dicke von 5 - 100 nm (50 - 1000 Å) und der isolierende Film eine Dicke von 20 - 100 nm (200 - 1000 Å) hat.
27. Vorrichtung gemäß Anspruch 25, worin der Polyimidfilm eine Dicke von 10 nm (100 Å) oder weniger hat.
28. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, worin das Substratpaar angeordnet wird, um einen Abstand zu erhalten, der klein genug ist, um die Bildung einer helikalen Ausrichtungsstruktur des chiralen smektischen Flüssigkristalls zu unterdrücken.
29. Vorrichtung gemäß Anspruch 28, worin der chirale smektische Flüssigkristall von einer Temperatur höher als ein Bereich, der eine smektische A-Phase ergibt, gekühlt wird, um zumindest zwei verschiedene stabile Orientierungszustände auszubilden.
30. Flüssigkristall-Vorrichtung nach Anpruch 1, worin jeder Ausrichtungsfilm einer einachsigen Ausrichtungsbehandlung unterworfen worden ist, so daß das resultierende Paar an Ausrichtungsfilmen Richtungen von der einachsigen Ausrichtungsbehandlung hat, die einander in einem Schnittwinkel schneiden.
31. Vorrichtung gemäß Anspruch 30, worin der fluorhaltige Substituent eine Fluoralkygruppe ist.
32. Vorrichtung gemäß Anspruch 30, worin die einachsige Ausrichtungsbehandlung Polieren ist.
33. Vorrichtung gemäß Anspruch 30, worin der Polyimidfilm, der einer einachsigen Ausrichtungsbehandlung unterworfen wird, mittels dem Medium eines isolierenden Films auf einer Elektrode angeordnet ist, die seinerseits auf einem Substrat angeordnet ist.
34. Vorrichtung gemäß Anspruch 33, worin der Polyimidfilm eine Dicke von 5 - 100 nm (50 - 1000 Å) und dieser isolierende Film eine Dicke von 20 - 100 nm (200 - 1000 Å) hat.
35. Vorrichtung ge&sub1;mäß Anspruch 33, worin der Polyimidfilm eine Dicke von 10 nm (100 Å) oder weniger hat.
36. Vorrichtung gemäß Anspruch 30, worin der Polyimidfilm, der einer einachsigen Ausrichtungsbehandlung unterworfen wird, mittels dem Medium eines isolierenden Films auf einer Elektrode angeordnet ist, die auf jedem dieses Paars an Substraten angordnet ist, so daß das resultierende Paar an Polyimidfilmen Richtungen von der einachsigen Ausrichtungsbehandlung hat, die einander in einem Schnittwinkel von 2 - 15 Grad schneiden.
37. Vorrichtung gemäß Anspruch 36, worin der Schnittwinkel 3 - 12 Grad beträgt.
38. Vorrichtung gemäß Anspruch 30, worin der Polyimidfilm, der einer einachsigen Ausrichtungsbehandlung unterworfen wurde, auf jedem Paar der Substrate angeordnet wird und die Richtungen der einachsigen Ausrichtungsbehandlungsachsen, die dem resultierenden Paar an Polyimidfimen bereitgestellt werden, derart sind, daß die einachsige Ausrichtungsbehandlungsachse, die dem Polyimidfilm bereitgestellt wird, der auf einem der Substrate angeordnet wird, das näher zu einer Beobachtungsposition ist, angeordnet wird, um einen Winkel von 2 - 15 Grad gegen den Uhrzeigersinn von der einachsigen Ausrichtungsbehandlungsachse zu erhalten, die dem Polyimidfilm bereitgestellt wird, der auf dem anderen der Substrate angeordnet ist, das entfernter von der Beobachtungsposition ist.
39. Vorrichtung gemäß Anspruch 38, worin der Winkel gegen den Uhrzeigersinn in dem Bereich von 3 - 12 Grad gesetzt wird.
40 Vorrichtung gemäß Anspruch 30, worin das Substratpaar angeordnet wird, um einen Abstand zu erhalten, der klein genug ist, um die Bildung einer helikalen Ausrichtungsstruktur des chiralen smektischen Flüssigkristalls zu unterdrücken.
41. Vorrichtung gemäß Anspruch 40, worin der chirale smektische Flüssigkristall von einer Temperature höher als ein Bereich, der eine smektische A-Phase ergibt, gekühlt wird, um zumindest zwei verschiedene stabile Orientierungszustände auszubilden.
42. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Ausrichtungsfilm auf beiden Substraten gebildet ist und beziehungsweise einer einachsigen Ausrichtungsbehandlung unterworfen worden ist.
43. Vorrichtung gemäß jedem vorangehenden Anspruch, worin der chirale smektische Flüssigkristall nacheinander die isotrope Phase, cholesterische Phase, smektische A-Phase und chirale smektische C-Phase bei einer Temperaturabnahme annimmt und in die chirale smektische Phase, mittels Kühlens zumindest der cholesterischen Phase und der smektischen A-Phase, versetzt wird.
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