DE19514374C2

DE19514374C2 - Flüssigkristallvorrichtung und Flüssigkristallgerät, das dieselbe enthält

Info

Publication number: DE19514374C2
Application number: DE19514374A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Togano; Hideaki Takao; Masanobu Asaoka; Makoto Kojima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2015-04-19
Also published as: DE19514374A1; GB2288673A; GB9507875D0; GB2288673B; US5587211A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristallvor richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Flüssigkristallvorrichtung ist bisher weithin auf ver schiedenen Gebieten als elektrooptische Vorrichtung angewandt worden. Flüssigkristallvorrichtungen, die derzeit praktisch an gewandt werden, schließen die ein, bei denen verdrillte nemati sche Flüssigkristalle (TN-Flüssigkristalle; TN = "twistet nema tic") verwendet werden, wie sie von M. Schadt und W. Helfrich, Applied Physics Letters, Bd. 18, Nr. 4 (1971), Seite 127 -, offen bart worden sind. Wenn diese Art einer Flüssigkristallvorrich tung gemäß einem Zeitmultiplex-Ansteuerungssystem angesteuert wird, wird jedoch der Bildkontrast vermindert, wenn die Zahl der Abtastzeilen erhöht wird, so daß es schwierig ist, eine An zeige mit großer Kapazität bereitzustellen.

Als eine Art einer Flüssigkristallvorrichtung, die das vorste hend erwähnte Problem löst, ist von T. J. Scheffer und J. Nehrig, Applied Physics Letters, Bd. 45 (1984), Seite 1021 -, eine Flüs sigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem superverdrillten Flüs sigkristall des Doppelbrechungstyps (SBE-Typs) vorgeschlagen wor den, bei dem Flüssigkristallmoleküle weiter verdrillt sind, um für eine Anzeige durch Ausnutzung der Doppelbrechung des Flüs sigkristalls angewendet zu werden.

Wenn in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des SBE-Typs ein herkömmlicher Ausrichtungsfilm, der einen kleinen Neigungswin kel liefert, angewandt wird, tritt jedoch eine Streudomäne auf. Aus diesem Grund ist ein Ausrichtungsfilm erforderlich gewesen, der einen großen Neigungswinkel realisiert.

Eine gattungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 26 04 293 A1 bekannt. Diese Schrift befaßt sich ausschließlich mit nematischen Flüssigkristall-Systemen. Zur Ausbildung eines Ausrichtungsfilms für den nematischen Flüssigkristall werden Platten in eine Lösung eingetaucht, die einen oberflächen aktiven Stoff enthält, um eine monomolekulare Schicht dieses Stoffes auf der Platte aufzubringen. Als oberflächenaktive Stoffe dienen beispielsweise niedermolekulare Substanzen, aber auch Polyvinylalkohol-Polymere und Copolymere, die je nach Beispiel verschiedene Molekulargewichte aufweisen können.

Weitere Druckschriften, die die Verwendung von speziellen Polyimid-Polymeren als Materialien für einen Ausrichtungsfilm für Flüssigkristallvorrichtungen beschreiben, sind beispiels weise die JP-A-61-226 732, JP-A-58-91 430, JP-A-5-21 60 32 und JP-A-6-10 25 16.

Andererseits ist von Clark und Lagerwall [Japanische Offenge legte Patentanmeldung (JP-A) 56-107 216, US-Patent Nr. 4 367 924] eine Anzeigevorrichtung der Art, durch die die Lichtdurchlässig keit in Verbindung mit einer Polarisationsvorrichtung unter Ausnutzung der Brechungsindex-Anisotropie von ferroelektrischen Flüssigkristallmolekülen gesteuert wird, vorgeschlagen worden. Der ferroelektrische Flüssigkristall hat im allgemeinen eine chirale smektische C-Phase (SmC*) oder H-Phase (SmH*) mit einer nicht schraubenförmigen Struktur (d. h. mit einer Struktur, bei der eine schraubenförmige Ausrichtung von Flüssigkristallmole külen in der Normalenrichtung einer smektischen Schicht aufge hoben worden ist) und zeigt in der SmC*- oder SmH*-Phase die Eigenschaft, daß er als Reaktion auf ein elektrisches Feld, das auf den Flüssigkristall einwirkt, entweder einen ersten stabi len Zustand oder einen zweiten stabilen Zustand annimmt und solch einen Zustand in Abwesenheit eines elektrischen Feldes beibehält, wobei diese Eigenschaft als Bistabilität bezeichnet wird, und der ferroelektrische Flüssigkristall hat auch eine hohe Ansprechgeschwindigkeit auf eine Änderung des elektrischen Feldes. Daher wird erwartet, daß er bei einer schnell arbeiten den Speicher-Anzeigevorrichtung verwendet wird und in Anbetracht seiner ausgezeichneten Wirkung bzw. Funktion insbesondere eine Anzeige mit großer Fläche und hoher Auflösung liefert.

Damit eine optische Modulationsvorrichtung, bei der solch ein Flüssigkristall, der mindestens zwei stabile Zustände hat, ver wendet wird, erwünschte Ansteuerungseigenschaften zeigt, ist es erforderlich, daß sich der zwischen einem Paar Substraten ange ordnete Flüssigkristall in einem derartigen Molekülausrichtungs zustand befindet, daß eine Umwandlung zwischen den zwei vorste hend erwähnten stabilen Zuständen unabhängig von der Einwirkung eines elektrischen Feldes wirksam eintreten kann.

Ferner ist bei einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der die Doppelbrechung eines Flüssigkristalls ausgenutzt wird, der Durchlässigkeitsgrad unter im rechten Winkel gekreuzten Nicols durch die folgende Gleichung gegeben:

I/I₀ = sind²4θ · sin²(Δnd/λ)π,

worin
I₀: Intensität des einfallenden Lichts,
I: Intensität des durchgelassenen Lichts,
θ: Neigungswinkel
Δn: Brechungsindex-Anisotropie,
d: Dicke der Flüssigkristallschicht,
λ: Wellenlänge des einfallenden Lichts.

Der Neigungswinkel θ bei der vorstehend erwähnten nicht schrau benförmigen Struktur ist als die Hälfte des Winkels zwischen den durchschnittlichen Molekülachsenrichtungen der Flüssigkri stallmoleküle in einer verdrillten Ausrichtung in einem ersten Orientierungszustand und einem zweiten Orientierungszustand de finiert. Entsprechend der vorstehenden Gleichung wird gezeigt, daß ein Neigungswinkel θ von 22,5 Grad einen maximalen Durchläs sigkeitsgrad liefert, und zur Erzielung eines hohen Durchläs sigkeitsgrades und eines hohen Kontrastes sollte der Neigungs winkel θ bei einer nicht schraubenförmigen Struktur zum Reali sieren von Bistabilität zweckmäßigerweise so nahe wie möglich bei 22,5 Grad liegen.

Ein Verfahren zum Ausrichten eines ferroelektrischen Flüssig kristalls sollte geeigneterweise derart sein, daß Molekülschich ten, die jeweils aus einer Vielzahl von Molekülen eines smekti schen Flüssigkristalls bestehen, uniaxial entlang ihren Norma len ausgerichtet werden, und es ist erwünscht, daß solch ein Ausrichtungszustand durch einen einfachen Fertigungsschritt er zielt wird. Es ist beispielsweise erwünscht, an einer Grenzflä che mit dem Flüssigkristall einer Flüssigkristallzelle einen Polymerfilm zu bilden und den Polymerfilm zu reiben, um einen Ausrichtungsfilm zu bilden.

Als Ausrichtungsverfahren für einen ferroelektrischen Flüssig kristall, insbesondere für einen chiralen smektischen Flüssig kristall in einer nicht schraubenförmigen Struktur, ist bei spielsweise eines bekannt gewesen, das in der US-Patentschrift Nr. 4 561 726 offenbart ist.

Wenn ein herkömmliches Ausrichtungsverfahren, insbesondere ei nes, bei dem ein Polymerfilm verwendet wird, der durch Reiben behandelt wird, angewandt wird, um einen ferroelektrischen Flüs sigkristall in einer nicht schraubenförmigen Struktur, der Bi stabilität zeigt, wie von Clark und Lagerwall berichtet wurde, auszurichten, stößt man jedoch auf die folgenden Probleme.

Das heißt, bei Versuchen, die wir durchgeführt haben, ist ge funden worden, daß ein Neigungswinkel θ (ein Winkel, der in der nachstehend beschriebenen Fig. 3 gezeigt ist) bei einem ferro elektrischen Flüssigkristall mit einer nicht schraubenförmigen Struktur, der durch Ausrichten mit einem herkömmlichen Ausrich tungssteuerungsfilm erhalten wird, im Vergleich zu einem Nei gungswinkel Θ (der Winkel Θ ist die Hälfte des Winkels an der Spitze des Kegels, der in der nachstehend beschriebenen Fig. 2 gezeigt ist) bei dem ferroelektrischen Flüssigkristall mit ei ner schraubenförmigen Struktur kleiner geworden ist. Im einzel nen wurde gefunden, daß der Neigungswinkel θ bei einem ferro elektrischen Flüssigkristall mit einer nicht schraubenförmigen Struktur, der durch Ausrichten mit herkömmlichen Ausrichtungs steuerungsfilmen erhalten wird, im allgemeinen in der Größen ordnung von 3 bis 8 Grad lag und daß der Durchlässigkeitsgrad in diesem Fall höchstens etwa 3 bis 5% betrug, so daß kein gu ter Kontrast geliefert wurde.

Somit sollte der Neigungswinkel bei einem ferroelektrischen Flüs sigkristall mit nicht schraubenförmiger Struktur, bei dem Bi stabilität realisiert ist, gemäß Clark und Lagerwall denselben Wert haben wie der Neigungswinkel bei dem ferroelektrischen Flüssigkristall mit schraubenförmiger Struktur, jedoch ist tat sächlich der Neigungswinkel θ bei einer nicht schraubenförmigen Struktur kleiner als der Neigungswinkel Θ bei einer schrauben förmigen Struktur. Im einzelnen ist gefunden worden, daß der Neigungswinkel θ bei einer nicht schraubenförmigen Struktur we gen einer verdrillten Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen in der nicht schraubenförmigen Struktur kleiner wird als der Neigungswinkel Θ. Somit sind Flüssigkristallmoleküle bei einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nicht schraubenför migen Struktur mit einer kontinuierlichen Verdrillung von einer Molekülachse, die einem oberen Substrat benachbart ist, bis zu einer Molekülachse, die einem unteren Substrat benachbart ist, in einem bestimmten Verdrillungswinkel δ ausgerichtet. Dies führt zu der Erscheinung, daß der Neigungswinkel θ bei der nicht schraubenförmigen Struktur kleiner ist als der Neigunngswinkel Θ bei der schraubenförmigen Struktur.

Es ist bekannt gewesen, daß es zur Beseitigung der verdrillten Ausrichtung wirksam ist, für einen großen Vor-Neigungswinkel (d. h. einen Winkel, der durch einen Flüssigkristallmolekül-Di rektor mit einer Flüssigkristall-Ausrichtungsoberfläche gebil det wird) zu sorgen, wodurch bei einer nicht schraubenförmigen Struktur ein größerer Neigungswinkel θ und ein verbesserter Kon trast erhalten wird. Die Materialeigenschaften für einen Aus richtungsfilm, der einen großen Vor-Neigungswinkel liefert, sind jedoch nicht vollständig geklärt worden.

Wenn ferner bei einem Ausrichtungszustand eines chiralen smekti schen Flüssigkristalls, der durch einen herkömmlichen Polyimid- Ausrichtungsfilm, der einer Reibungsbehandlung unterzogen wird, erzielt wird, an einen Flüssigkristall eine Spannung mit einer Polarität zum Umschalten von einem ersten optisch stabilen Zu stand (z. B. einem weißen Anzeigezustand) auf einen zweiten op tisch stabilen Zustand (z. B. einen schwarzen Anzeigezustand) angelegt wird und dann die Spannung mit einer Polarität wegge nommen wird, wirkt auf die ferroelektrische Flüssigkristall schicht wegen des Vorhandenseins des Polyimidfilms als Isolati onsschicht zwischen der Elektrode und der Flüssigkristallschicht ein umgekehrtes elektrisches Feld Vrev ein, und das umgekehrte elektrische Feld Vrev hat während der Anzeige ein Nachbild ver ursacht. Von der Erzeugung des vorstehend erwähnten umgekehrten elektrischen Feldes ist in "Switching characteristic of SSFLC" von Akio Yoshida, "Preprint for Liquid Crystal Forum, October 1987", Seiten 142-1432, berichtet worden.

Zusammenfassung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, bei der die vorste hend erwähnten Probleme gelöst sind und durch Erzielung eines großen Neigungswinkels in einer nicht schraubenförmigen Struktur eines chiralen smektischen Flüssigkristalls ein hoher Durchläs sigkeitsgrad realisiert wird.

Ein Flüssigkristallgerät, welches eine solche Flüssigkristallvorrichtung enthält, soll ausgezeichnete Anzeigeeigen schaften einschließlich der Fähigkeit haben, Bilder mit hohem Kon trast, die frei von Nachbildern sind, zu liefern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine gattungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung dadurch gelöst, daß der organische Ausrichtungsfilm ein Polymerengemisch mit mindestens einer Polymerart mit einem Durchschnittsmolekular gewicht von höchstens 30.000 und ferner mindestens einer Polymerart mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von mehr als 30.000 umfaßt, daß der Flüssigkristall 15 eine chirale smektische Phase annimmt, und daß die uniaxiale Ausrichtungs behandlung ein Reiben darstellt.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittzeichnung einer Ausfüh rungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung.

Fig. 2 ist eine perspektivische Zeichnung, die schematisch ei ne Ausrichtung eines chiralen smektischen Flüssigkristalls mit einer schraubenförmigen Struktur zeigt.

Fig. 3 ist eine perspektivische Zeichnung, die schematisch ei nen Ausrichtungszustand eines chiralen smektischen Flüssigkri stalls mit einer nicht schraubenförmigen Struktur zeigt.

Fig. 4 ist eine schematische Schnittzeichnung, die einen Aus richtungszustand eines gemäß der Erfindung ausgerichteten chi ralen smektischen Flüssigkristalls zeigt.

Fig. 5 ist eine Veranschaulichung von C-Direktor-Ausrichtungen in einem gleichmäßigen Ausrichtungszustand.

Fig. 6 ist eine Veranschaulichung von C-Direktor-Ausrichtungen in einem schrägen Ausrichtungszustand.

Fig. 7A und 7B sind Draufsichten, die Neigungswinkel θ in einem gleichmäßigen Ausrichtungszustand bzw. in einem schrägen Ausrichtungszustand veranschaulichen.

Fig. 8 ist eine Schnittzeichnung, die eine Ladungsverteilung, die Richtung einer spontanen Polarisation P_S und die Richtung eines umgekehrten elektrischen Feldes Vrev zeigt.

Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht, die Änderungen des Neigungswinkels θ während und nach dem Einwirken eines elektri schen Feldes veranschaulicht.

Fig. 10 und 11 sind Diagramme, die optische Ansprecheigen schaften gemäß einer herkömmlichen Vorrichtung bzw. gemäß der Erfindung zeigen.

Fig. 12 ist ein Blockdiagramm eines Systems, das ein Flüssig kristall-Anzeigegerät einschließt, das mit einer erfindungsge mäßen Flüssigkristallvorrichtung und einer Graphik-Steuerein richtung ausgestattet ist.

Fig. 13 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Bildda tenübertragung zwischen dem Flüssigkristall-Anzeigegerät und der Graphik-Steuereinrichtung, die in Fig. 12 gezeigt sind.

Fig. 14 ist ein Kurvenformdiagramm, das Ansteuerungs-Kurven formen veranschaulicht, die bei einer Ausführungsform der Er findung angewandt werden.

Die Flüssigkristallvorrichtung weist ein Paar Substrate (Glas platten, Kunststoffplatten usw.) 11a und 11b auf, die mit licht durchlässigen Elektroden 12a und 12b aus z. B. In₂O₃ oder ITO (Indiumzinnoxid), 20,0 bis 100,0 nm dicken Isolationsfilmen 13a und 13b aus z. B. SiO₂, TiO₂ oder Ta₂O₅, die aus einer einzelnen Schicht oder aus mehr als einer Schicht bestehen, und bestimm ten Ausrichtungssteuerungsfilmen 14a und 14b, wie sie anspruchsgemäß gekennzeichnet sind, beschichtet sind. Es ist möglich, daß der Ausrichtungssteuerungsfilm nur auf einem der Substrate 11a und 11b oder auf beiden gebildet ist.

Die Ausrichtungssteuerungsfilme 14a und 14b sind vorzugsweise in Richtungen gerieben, die parallel zueinander und in derselben Richtung verlaufen (in Fig. 1 durch Pfeile A gezeigt). Zwischen den Substraten 11a und 11b ist ein chiraler smektischer Flüssigkristall 15 angeordnet. Der Abstand zwischen den Substraten 11a und 11b kann derart einge stellt sein, daß er ausreichend gering ist (z. B. 0,1 bis 3 µm), um die schraubenförmige Ausrichtungsstruktur in der Normalen richtung einer smektischen Schicht zu unterdrücken, so daß der ferroelektrische smektische Flüssigkristall mit einem bistabi len Ausrichtungszustand versehen wird. Der Abstand kann auch für ein Flüssigkristallmaterial, das von einem ferroelektrischen smektischen Flüssigkristall verschieden ist, optimal eingestellt sein. Solch ein geringer Abstand kann durch die Anordnung von Abstandshalterperlen 16 aus z. B. Siliciumdioxid oder Aluminium oxid beibehalten werden.

Gemäß unserer Untersuchung hat sich erwiesen, daß es bei einer Flüssigkristallvorrichtung mit einer Struktur, wie sie vorste hend beschrieben wurde, für die Realisierung eines ausgezeich neten Ausrichtungszustands wirksam ist, einen organischen Aus richtungsfilm anzuwenden, der in einem Polymerengemisch neben mindestens einer Polymerart mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von mehr als 30.000 ferner mindestens eine Polymerart mit einem Molekulargewicht von höchstens 30.000, vorzugsweise höch stens 20.000, insbesondere höchstens 10.000 und vor allem höch stens 8000 umfaßt. Bei Verwendung eines chi ralen smektischen Flüssigkristalls ist es möglich, einen Aus richtungszustand mit hoher Vor-Neigung, der einen größeren Nei gungswinkel θ bei einer nicht schraubenförmigen Struktur und ei nen hohen optischen Kontrast zwischen den hellen und dunklen Zuständen liefert, zu realisieren, indem die Ausrichtungsfilme wie erwünscht gerieben werden. Es ist vor allem im Fall der Mul tiplexansteuerung, wie sie in der US-Patentschrift 4 655 561 beschrieben ist, möglich, einen Ausrichtungszustand zu erzielen, der bei nicht angewählten Bildelementen (Pixels) einen hohen Kontrast liefert und bei der Umschaltung während der Multiplex ansteuerung frei von einer Verzögerung des optischen Anspre chens (der optischen Resonanz) ist, die bei der Anzeige ein Nach bild verursacht.

Der Ausdruck "Durchschnittsmolekulargewicht", der hierin ange wandt wird, bedeutet ein Durchschnittsmolekulargewicht (Zahlen mittel), das auf einer Messung durch GPC (Gel-Permeations-Chro matographie), bei der mit Polystyrol-Standardproben geeicht wird, basiert. Im einzelnen wurde die GPC-Messung unter Anwendung von zwei Säulen (Markenbezeichnung "Shodex AD-80 M/S", erhältlich von Showa Denko K. K.) und einer Vorsäule (Markenbezeichnung "Shodex AD-800", ebenfalls von Showa Denko K. K.) sowie von DMF (Dimethylformamid), das 0,06 mol/l LiBr und 0,004 mol/l H₃PO₄ als Puffermittel enthielt, als Lösungsmittel, das in einer Menge von 1,0 ml/min fließen gelas sen wurde, durchgeführt. Die Temperatur wurde bei den Säulen und beim Einspritzteil auf 40°C eingestellt. Die Probenkonzentra tion betrug 0,3% (Masse/mol). Es wurde ein Differential-Bre chungsindexdetektor angewandt. Die GPC-Messung wurde zuerst unter Verwendung verschiedener Polystyrol-Standardmolekulargewichtspro ben wiederholt, um eine Molekulargewichts-Eichkurve herzustel len. Dann wurde die GPC-Messung unter Verwendung der jeweiligen Polymermaterialien für die Bildung von Ausrichtungsfilmen durch geführt. Im Fall eines Polyimid-Ausrichtungsfilmmaterials wurde als Probe für die GPC-Messung die entsprechende Polyamidsäure (Polyimid-Vorläufer) verwendet.

Wenn das Polymerengemisch des Ausrichtungsfilms ein Polymer mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von höchstens 30.000 um faßt, unterscheidet sich das resultierende Ausrichtungsverhal ten im Anfangsstadium nach Einspritzen des Flüssigkristalls nicht merklich von dem Ausrichtungsverhalten, das durch Anwen dung eines Ausrichtungsfilms erzielt wird, der ein Polymer mit einem höheren Molekulargewicht umfaßt, jedoch wird zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Wirkung eine Abschwächung der Verschlechterung des Ausrichtungszustandes nach langem Stehen lassen oder nach einer Betriebsunterbrechung erreicht. Der Grund dafür ist noch nicht völlig geklärt worden, jedoch ist es mög licherweise dem Umstand zuzuschreiben, daß ein Polymer mit nied rigerem Molekulargewicht eine verhältnismäßig niedrigere Über gangstemperatur (d. h. Entspannungstemperatur des Polymerzustan des) zeigt als ein Polymer mit hohem Molekulargewicht, so daß der daraus bestehende Ausrichtungsfilm in einen strukturell stärker entspannten Zustand gebracht werden kann, wenn der Flüssigkristall nach einer thermischen Behandlung eingespritzt wird und mit dem Ausrichtungsfilm in Berührung kommt, und sich der Ausrichtungsfilm danach im Verlauf der Zeit weniger ver schlechtert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt, für die Polymerart niedrigeren Durchschnittsmolekulargewichts ein Po lymer (oder einen Vorläufer davon) mit einem Durchschnittsmol kulargewicht von höchstens 20.000 zu verwenden, damit eine Er weiterung des Spielraums für die Auswahl eines Lösungsmittels zur Herstellung der Lösung eines Polymers (oder eines Vorläufers) für die Bildung eines Ausrichtungsfilms auf einem Substrat ermög licht wird.

Ferner wird hierfür die Verwendung eines Polymers mit einem Durch schnittsmolekulargewicht von höchstens 10.000 und insbesondere höchstens 8000 bevorzugt, damit für die Bildung eines Films durch Trocknen und thermische Behandlung eine niedrigere Temperatur an gewandt werden kann.

Außerdem kann sozusagen in dem Fall, daß ein Ausrichtungsfilm angewandt wird, der ein Polymer umfaßt, dessen Molekulargewicht niedriger ist, jedoch in einem Bereich liegt, in dem ein aus reichendes Filmbildungsvermögen beibehalten wird, durch Reiben unter identischen Bedingungen ein höherer Vor-Neigungswinkel er zielt werden. Andererseits kann ein bestimmter Vor-Neigungswin kel mit einer höheren Reibintensität erhalten werden, so daß im Vergleich zu dem Fall der Verwendung eines Polymers mit einem hö heren Molekulargewicht ein Ausrichtungsfilm erhalten wird, der ein stärkeres uniaxiales Verhalten und ein homogenes Ausrich tungsverhalten über eine weitere Fläche zeigt. Zur Erzielung die ser Wirkungen wird die Verwendung eines Polymers mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von höchstens 10.000 und vor allem höchstens 8000 bevorzugt.

Die Untergrenze des Molekulargewichts des Polymers für die Polymerart niedrigeren Durchschnittsmolekulargewichts kann von ei ner Struktur und von der Leichtigkeit bzw. den Voraussetzungen des Verfahrens zur Synthese des Polymers abhängen, und sie un terliegt keiner besonderen Einschränkung. Im allgemeinen wird jedoch die Verwendung eines Polymers mit einem Molekulargewicht von mindestens 500 und insbesondere mindestens 1000 bevorzugt, damit ein ausreichendes Filmbildungsvermögen erzielt wird.

Bevorzugte Arten des Polymers für den Ausrichtungsfilm, sowohl für die Polymerart niedrigeren als auch für die Polymerart höheren Durchschnittsmolekulargewichts, können Polyamid und Polyimid einschließen. Es wird besonders bevor zugt, als Polymer ein Polyimid, das eine Repetiereinheit hat, die durch die folgende Formel (I) wiedergegeben wird (in seinem Vor läuferzustand), oder ein Polyamid, das eine Repetiereinheit hat, die durch die folgende Formel (II) wiedergegeben wird, zu verwen den:

worin A eine vierwertige organische Restgruppe bezeichnet und R₁ und R₂ unabhängig voneinander eine Alkylgruppe oder Fluoral kylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bezeichnen, und

worin B eine zweiwertige organische Restgruppe bezeichnet und R₁ und R₂ unabhängig voneinander eine Alkylgruppe oder Fluoral kylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bezeichnen.

Das Polyimid und das Polyamid, die vorstehend erwähnt wurden, zeigen gute Eigenschaften einer linearen Polymerkette und sind in bezug auf die Bereitstellung eines Ausrichtungsfilms, der über eine weite Fläche ein gleichmäßiges und verbessertes Aus richtungsvermögen zeigt, vorteilhaft. Sie sind auch in bezug auf die Löslichkeit in Lösungsmitteln und die Bereitstellung eines Ausrichtungsfilms mit einer guten Wasser- oder Feuchtig keitsbeständigkeit vorteilhaft.

Ferner ist es möglich, durch Verwendung eines Polymers mit der vorstehend erwähnten Struktur für die Ausrichtung eines chiralen smektischen Flüssigkristalls einen größeren gesteuerten Vor-Nei gungswinkel zu erzielen. Das Molekulargewicht eines Polyimids, wie es durch die vorstehende Formel (I) wiedergegeben wird, kann übrigens durch eine GPC-Messung mit seinem Vorläufer (Po lyamidsäure) erhalten werden.

In der vorstehenden Formel (I) können bevorzugte Beispiele für die Gruppe A die einschließen, die durch die folgenden Formeln wiedergegeben werden:

In der vorstehenden Formel (II) können bevorzugte Beispiele für die Gruppe B die einschließen, die durch die folgenden Formeln wiedergegeben werden:

Im Fall der Bildung eines organischen Ausrichtungsfilms, der ein Polyimid umfaßt, kann eine Polyamidsäure als Vorläufer des Polyimids in einem Lösungsmittel wie z. B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid oder N-Methylpyrrolidon in einer Konzentration von z. B. 0,01 bis 40 Masse% gelöst werden, und die resultierende Lösung kann z. B. durch Schleuderauftrag, Spritzauftrag oder Walzenauftrag auf ein Substrat aufgebracht werden, worauf Erhitzen bei 100 bis 350°C und vorzugsweise bei 200 bis 300°C folgt, um eine Dehydrocyclisierung zur Bildung eines Polyimidfilms zu bewirken. Im Fall der Bildung eines Aus richtungsfilms, der ein Polyamid umfaßt, kann das Polyamid di rekt in einem Lösungsmittel wie vorstehend beschrieben gelöst werden, und die resultierende Lösung kann ähnlich wie im Fall eines Polyimidfilms aufgebracht werden, worauf Erhitzen bei 100 bis 250°C und vorzugsweise bei 150 bis 220°C folgt, um das Lösungsmittel zu verdampfen, wodurch ein Polyamidfilm gebildet wird.

Der auf diese Weise gebildete organische Ausrichtungsfilm kann z. B. mit einem Tuch wie gewünscht gerieben werden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der organische Aus richtungsfilm vorzugsweise in einer Dicke von 3,0 nm bis 1 µm und insbesondere von 20,0 nm bis 200,0 nm gebildet werden. In diesem Fall ist es möglich, die Anwendung der in Fig. 1 ge zeigten Isolationsfilme 13a und/oder 13b zu unterlassen.

Alternativ kann in dem Fall, daß ein organischer Ausrichtungs film auf dem Isolationsfilm 13a und/oder 13b gebildet wird, der organische Ausrichtungsfilm in einer Dicke von höchstens 20,0 nm und vorzugsweise höchstens 10,0 nm gebildet werden.

Da das Aufbringen des Polymers mit einem Durch schnittsmolekulargewicht von höchstens 30.000 wegen seines nied rigen Molekulargewichts schwierig ist, wird diese Polymerart mit einem anderen Polymer oder Polymer-Vorläufer, dessen Mo lekulargewicht höher ist, d. h. mehr als 30.000 beträgt, zu vermischen. Dieses Polymer mit höherem Molekulargewicht kann im Hinblick auf seine Löslichkeit in einem Lösungsmittel und Auftragbarkeit vorzugweise ein Durch schnittsmolekulargewicht von höchstens 10⁶ und insbesondere höch stens 5×10⁵ haben, während es für die Obergrenze im Grunde kei ne Beschränkung gibt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann mindestens eine Art des Polymers mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von höch stens 30.000 in einem Feststoffanteil von mindestens 5 Masse%, vor zugsweise mindestens 10 Masse% und insbesondere mindestens 20 Masse%, bezogen auf das gesamte Polymer, das in einer Lösung eines Poly mers oder eines Polymer-Vorläufers für die Bildung eines resul tierenden Ausrichtungsfilms enthalten ist, verwendet werden.

Das Flüssigkristallmaterial, das im Rahmen der vorliegenden Er findung verwendet wird, kann vorzugsweise bei Verminderung der Temperatur eine Phasenumwandlungsreihe zeigen, die eine isotro pe Phase, eine cholesterische Phase, eine smektische A-Phase und eine chirale smektische Phase umfaßt, und in der chiralen smek tischen Phase Ferroelektrizität zeigen. Damit in der chiralen smektischen Phase ein guter Ausrichtungszustand erzielt wird, wird es besonders bevorzugt, ein Flüssigkristallmaterial zu verwenden, das bei einer mittleren Temperatur seines choleste rischen Temperaturbereichs eine Ganghöhe von mindestens 0,8 µm zeigt. Bestimmte Beispiele für solch ein Flüssigkristallmateri al können mesomorphe Verbindungen einschließen, die Gerüste (Mesogene) mit einer Phenylpyrimidinstruktur oder anderen hete rocyclischen Ringen haben. Beispiele für andere Flüssigkristall materialien können die nachstehenden Flüssigkristallmaterialien (1) bis (5) einschließen, die die folgenden Flüssigkristalle [A], [B] und [C] in den angegebenen Masseanteilen enthalten.

Flüssigkristallmaterial

(1) [A]₉₀/[B]₁₀
(2) [A]₈₀/[B]₂₀
(3) [A]₇₀/[B]₃₀
(4) [A]₆₀/[B]₄₀
(5) [C]

Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfin dung jedoch am wirksamsten bei einer Flüssigkristallvorrichtung, die einen chiral-smektischen Flüssigkristall verwendet und Ferroelektrizität zeigt. Nachstehend wird die Wirkungsweise eines ferroelektrischen Flüssigkristalls nä her beschrieben.

Fig. 2 ist eine schematische Veranschaulichung einer ferro elektrischen Flüssigkristallzelle (Flüssigkristallvorrichtung) zur Erläuterung ihres Betriebs. Die Bezugszahlen 21a und 21b bezeichnen Substrate (Glasplatten), auf denen jeweils eine lichtdurchlässige Elektrode aus z. B. In₂O₃, SnO₂ oder ITO (In diumzinnoxid) usw. angeordnet ist. Ein Flüssigkristall in einer SmC*-Phase (chiralen smektischen C-Phase) oder einer SmH*-Phase (chiralen smektischen H-Phase), in dem Flüssigkristallmolekül schichten (smektische Schichten) 22 im wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen der Glasplatten ausgerichtet sind, ist da zwischen angeordnet und hermetisch abgeschlossen. Ausgezogene Linien 23 zeigen Flüssigkristallmoleküle. Jedes Flüssigkri stallmolekül 23 hat ein Dipolmoment (P┴) 24 in einer zu seiner Achse senkrechten Richtung. Die Flüssigkristallmoleküle 23 bil den in der Richtung, in der sich die Substrate erstrecken, kontinuierlich eine schraubenförmige Struktur. Die Hälfte des Winkels an der Spitze eines Schraubenkegels in diesem Zustand ist der Neigungswinkel Θ in der chiralen smektischen Phase ei ner solchen schraubenförmigen Struktur.

Wenn zwischen den auf den Substraten 21a und 21b gebildeten Elektroden eine Spannung angelegt wird, die höher als ein be stimmter Schwellenwert ist, wird eine schraubenförmige Struktur des Flüssigkristallmoleküls 23 gelockert oder abgewickelt, wo durch die Richtung, in der die einzelnen Flüssigkristallmolekü le 23 ausgerichtet sind, derart verändert wird, daß alle Dipol momente (P┴) 24 in die Richtung des elektrischen Feldes ge richtet werden. Die Flüssigkristallmoleküle 23 haben eine läng liche Gestalt und zeigen Brechungsanisotropie zwischen ihrer langen und ihrer kurzen Achse. Es ist deshalb leicht zu verste hen, daß zum Beispiel dann, wenn auf der oberen und der unteren Oberfläche der Glasplatten Polarisatoren in der Art von gekreuz ten Nicols, d. h., derart, daß sich ihre Polarisationsrichtungen kreuzen, angeordnet sind, die auf diese Weise angeordnete Flüs sigkristallzelle als optische Flüssigkristall-Modulationsvor richtung wirkt, deren optische Eigenschaften sich in Abhängig keit von der Polarität einer angelegten Spannung ändern.

Wenn die Flüssigkristallschicht der Flüssigkristallzelle ferner in einer ausreichend geringen Dicke (z. B. 0,1 bis 3 µm) herge stellt wird, ist die schraubenförmige Struktur der Flüssigkri stallmoleküle sogar in Abwesenheit eines elektrischen Felds ab gewickelt, so daß eine nicht schraubenförmige Struktur bereit gestellt wird, wodurch das Dipolmoment einen der zwei Zustände annimmt, d. h., einen Zustand Pa in einer Richtung 34a nach oben oder einen Zustand Pb in einer Richtung 34b nach unten, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Wenn auf eine Zelle mit den vorstehend erwähnten Eigenschaften mittels Einrichtungen 31a und 31b zum Anlegen einer Spannung ein elektrisches Feld Ea oder Eb einwirken gelassen wird, das höher als ein bestimmter Schwellenwert ist, wobei sich Ea und Eb hinsichtlich ihrer Polarität unterscheiden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Dipolmoment in Abhängigkeit von dem Vektor des elektrischen Feldes Ea oder Eb entweder in die Richtung 34a nach oben oder in die Richtung 34b nach unten ausgerichtet. Dementsprechend werden die Flüssigkristallmoleküle entweder in einem ersten Zustand 33a oder in einem zweiten Zustand 33b ori entiert bzw. ausgerichtet. Die Hälfte des Winkels zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand entspricht einem Neigungswinkel θ.

Ein erster Vorteil, der durch die Verwendung eines solchen fer roelektrischen Flüssigkristalls erzielt wird, besteht darin, daß die Ansprechgeschwindigkeit sehr hoch ist, und ein zweiter Vor teil ist, daß die Ausrichtung des Flüssigkristalls Bistabilität zeigt. Der zweite Vorteil wird z. B. unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert. Wenn das elektrische Feld Ea auf die Flüssig kristallmoleküle einwirkt, werden sie in den ersten stabilen Zustand 33a ausgerichtet. Dieser Zustand wird selbst dann in stabiler Weise beibehalten, wenn das elektrische Feld beseitigt wird. Andererseits werden die Flüssigkristallmoleküle in den zweiten stabilen Zustand 33b ausgerichtet, wodurch die Richtun gen der Moleküle verändert werden, wenn das elektrische Feld Eb, dessen Richtung der Richtung des elektrischen Feldes Ea entge gengesetzt ist, auf die Moleküle einwirkt. Dieser Zustand wird gleichermaßen selbst dann in stabiler Weise beibehalten, wenn das elektrische Feld beseitigt wird. Ferner befinden sich die Flüssigkristallmoleküle in den jeweiligen Ausrichtungszustän den, solange die Feldstärke des einwirkenden elektrischen Felds Ea oder Eb einen bestimmten Schwellenwert nicht überschreitet.

Fig. 4 ist eine schematische Schnittzeichnung, die einen Aus richtungszustand von Flüssigkristallmolekülen zeigt, der bei einer Ausführungsform der Flüssigkristallvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt wird, und Fig. 5 ist eine Zeich nung, die die Ausrichtung entsprechender C-Direktoren zeigt.

Die Bezugszahlen 51a und 51b in Fig. 4 bezeichnen ein oberes bzw. ein unteres Substrat. Die Bezugszahl 50 bezeichnet eine Molekülschicht, die aus Flüssigkristallmolekülen 52 besteht, und die Flüssigkristallmoleküle 52 sind derart ausgerichtet, daß sie ihre Lagen entlang der Grundfläche 54 (kreisförmig) eines Kegels 54 ändern.

Fig. 5 zeigt im einzelnen eine Änderung bei C-Direktoren. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 sind bei U₁ C-Direktoren 81 in einem stabilen Ausrichtungszustand gezeigt (wobei jeder Direktor eine Projektion einer langen Molekülachse auf eine imaginäre Ebene ist, die sich senkrecht zu der Normalen einer Molekülschicht 50 erstreckt) und bei U₂ C-Direktoren 81 in dem anderen stabi len Ausrichtungszustand gezeigt. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausrichtungszustand ist die Verdrillung der Molekülachsen von dem oberen Substrat 51a in Richtung auf das untere Substrat vermindert, so daß ein größerer Neigungswinkel erzielt wird (gleichmäßiger Ausrichtungszustand).

Andererseits kann ein Ausrichtungszustand, der mittels eines herkömmlichen organischen Ausrichtungsfilms, der nur ein Polymer mit einem höheren Molekulargewicht umfaßt, erzielt wird, durch das C-Direktor-Diagramm von Fig. 6 dargestellt werden, die einen Ausrichtungszustand zeigt, bei dem die Molekülachsen von dem oberen Substrat 51a bis zu dem unteren Substrat 51b in hohem Maße verdrillt sind, so daß ein kleinerer Neigungswinkel θ er halten wird (schräger Ausrichtungszustand).

Fig. 7A ist eine schematische Draufsicht, die einen Neigungs winkel θ bei einem Ausrichtungszustand veranschaulicht, bei dem die C-Direktoren 81 einen in Fig. 5 gezeigten Zustand annehmen (als "gleichmäßiger Ausrichtungszustand" bezeichnet), und Fig. 7B ist eine schematische Draufsicht, die einen Neigungswinkel θ bei einem Ausrichtungszustand veranschaulicht, bei dem die C- Direktoren 81 einen in Fig. 6 gezeigten Zustand annehmen (als "schräger Ausrichtungszustand" bezeichnet). In diesen Figuren bezeichnet die Bezugszahl 60 eine Reibachse, die dem vorstehend erwähnten fluorhaltigen Polyimidfilm gegeben wird, bezeichnet die Bezugszahl 61a eine durchschnittliche Molekülachse im Aus richtungszustand U₁, bezeichnet die Bezugszahl 61b eine durch schnittliche Molekülachse im Ausrichtungszustand U₂, bezeichnet die Bezugszahl 62a eine durchschnittliche Molekülachse im Aus richtungszustand S₁ und bezeichnet die Bezugszahl 62b eine durch schnittliche Molekülachse im Ausrichtungszustand S₂. Die durch schnittlichen Molekülachsen 61a und 61b können aufeinander um geschaltet werden, indem Spannungen mit einander entgegenge setzten Polaritäten angelegt werden. Eine ähnliche Umschaltung wird zwischen den durchschnittlichen Molekülachsen 62a und 62b verursacht.

Im folgenden wird die Wirksamkeit des gleichmäßigen Ausrich tungszustandes in bezug auf eine Verzögerung des optischen An sprechens (Nachbild), die auf ein umgekehrtes elektrisches Feld Vrev zurückzuführen ist, erläutert.

Wenn die Kapazität einer Isolationsschicht, die einen Teil einer Flüssigkristallzelle bildet, mit Ci bezeichnet wird, die Kapa zität einer Flüssigkristallschicht mit C_LC bezeichnet wird und die spontane Polarisation des Flüssigkristalls mit P_S bezeichnet wird, wird Vrev, wodurch das Nachbild verursacht wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

Vrev = 2P_S/(Ci + C_LC)

Fig. 8 ist eine schematische Schnittzeichnung, die Änderungen der Ladungsverteilungsrichtung von P_S und die Richtung des um gekehrten elektrischen Feldes bei einer Flüssigkristallzelle veranschaulicht. In Fig. 8(a) ist eine Verteilung positiver und negativer Ladungen in einem Speicherzustand vor der Einwir kung eines elektrischen Impulsfeldes gezeigt, bei dem die spon tane Polarisation von positiven Ladungen zu negativen Ladungen gerichtet ist. In Fig. 8(b) ist ein Zustand unmittelbar nach der Beseitigung eines elektrischen Impulsfeldes gezeigt, wenn die Richtung der spontanen Polarisation P_S der in Fig. 8(a) ge zeigten entgegengesetzt ist (d. h., daß die Flüssigkristallmole küle von einem stabilen Ausrichtungszustand zu dem anderen sta bilen Ausrichtungszustand umgekehrt sind), jedoch die Vertei lung der positiven und negativen Ladungen der in Fig. 8(a) ge zeigten ähnlich ist, so daß ein umgekehrtes elektrisches Feld Vrev erzeugt wird, das in Fig. 8(b) durch einen Pfeil gezeigt ist. Das umgekehrte elektrische Feld Vrev verschwindet nach ei ner kurzen Zeit, so daß eine Verteilung positiver und negativer Ladungen erhalten wird, wie sie in Fig. 8(c) gezeigt ist.

Fig. 9 ist eine Draufsicht, die eine Änderung des optischen Ansprechens bei einem schrägen Ausrichtungszustand, der durch einen herkömmlichen Ausrichtungsfilm aus einem Polymer mit ei nem hohen Molekulargewicht erzielt wird, in Form einer Änderung des Neigungswinkels θ zeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 9 ändert sich die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle zum Zeitpunkt der Einwirkung eines elektrischen Impulsfeldes und springt von einer durchschnittlichen Molekülachse S(A) in einem schrägen Ausrichtungszustand entlang einem Weg, der durch einen Pfeil X₁ bezeichnet ist, über zu einer durchschnittlichen Molekülachse U₂ in einem gleichmäßigen Ausrichtungszustand, der in der Nähe des Ausrichtungszustandes liegt, der einen maximalen Neigungswinkel Θ liefert, und die Ausrichtung ändert sich unmittelbart nach der Beseitigung des elektrischen Impulsfeldes entlang einem Weg, der durch einen Pfeil X₂ bezeichnet ist, zu einer durchschnitt lichen Molekülachse S(B) in einem schrägen Ausrichtungszustand, der wegen der Wirkung des umgekehrten elektrischen Feldes Vrev, das in Fig. 8(b) gezeigt ist, einen verminderten Neigungswin kel θ liefert. Wenn das umgekehrte elektrische Feld Vrev abge schwächt ist, wie es in Fig. 8(c) gezeigt ist, ändert sich die Ausrichtung dann entlang einem Weg, der durch einen Pfeil X₃ be zeichnet ist, zu einer durchschnittlichen Molekülachse S(C) in einem schrägen Ausrichtungszustand, der einen stabilen Orien tierungs- bzw. Ausrichtungszustand mit einem etwas vergrößerten Neigungswinkel θ liefert. Das resultierende optische Ansprechen in diesem Fall ist in Fig. 10 gezeigt.

Bei dem Ausrichtungszustand, der durch die Verwendung des vor stehend erwähnten organischen Ausrichtungsfilms, der eine be stimmte Polymerkomponente der vorliegenden Erfindung umfaßt, erzielt wird, werden die in Fig. 9 gezeigten durchschnittlichen Molekülachsen S(A), S(B) und S(C) in dem schrägen Ausrichtungs zustand nicht verursacht, sondern es ist möglich, einen Aus richtungszustand mit einer durchschnittlichen Molekülachse zu bilden, die einen in der Nähe des maximalen Neigungswinkels Θ liegenden Neigungswinkels θ liefert. Das optische Ansprechen ge mäß der Erfindung zu dieser Zeit ist in Fig. 11 gezeigt. Fig. 11 zeigt, daß eine Verzögerung des optischen Ansprechens, die ein Nachbild verursacht, vermieden und ein hoher Kontrast bei Speicherzuständen verursacht wird. Mit anderen Worten, ein weißer Zustand, der einen höheren Durchlässigkeitsgrad zeigt, kann ohne wesentliche Verzögerung nach dem Umschalten von einem schwarzen Zustand realisiert werden.

Mit der Flüssigkristallvorrichtung gemäß der vorliegenden Er findung können verschiedene Flüssigkristallgeräte einschließ lich Anzeigegeräten und optischer Verschlüsse gebildet werden. Beispielsweise kann durch Anwendung einer Flüssigkristallvor richtung gemäß der vorliegenden Erfindung als Anzeigefeld 103 ein Flüssigkristallgerät 101 mit einem Steuerungssystem, wie es durch sein in Fig. 12 gezeigtes Blockdiagramm veranschaulicht ist, gebildet werden. Fig. 13 ist ein Zeitdiagramm, das eine Art der Datenübertragung für die Übertragung von Bilddaten ein schließlich Abtastzeilen-Adressendaten und eines bestimmten Da tenformats wie dargestellt durch Anwendung einer Übertragungs synchronisationseinrichtung auf Basis eines Synchronisationssi gnals (SYNC) veranschaulicht.

Im einzelnen werden in einer Graphik-Steuereinrichtung 102, die sich in dem Grundkörper des Geräts befindet, Bilddaten erzeugt und zu einer Anzeigefeld-Signalübertragungseinrichtung übertra gen, wie es in Fig. 12 und 13 veranschaulicht ist. Die Gra phik-Steuereinrichtung 102 schließt als Kernspeichereinheiten eine Graphik-Zentralverarbeitungseinheit (GZVE) 112 und einen Schnellzugriffsspeicher für Bilddaten (Video-RAM = VRAM) 114 ein und ist für Steuerung und Übertragung von Bilddaten zwischen ei ner darin befindlichen Datenanbiete-ZVE und dem Flüssigkristall- Anzeigegerät 101 zuständig.

Übrigens kann hinter dem Anzeigefeld gewünschtenfalls eine Lichtquelle (Rückseitenlicht) angeordnet sein.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend durch Beispiele beschrieben.

Synthese einer Polymerart

In einen 300 ml fassenden zerlegbaren Kolben, der mit einem Rührer und einem Stickstoffeinleitungsrohr ausgestattet war und im voraus bei 120°C in einem Vakuumtrockner ausreichend ge trocknet worden war, wurden 10,37 g (20 mmol) 2,2-Bis[4-(4-ami nophenoxy)-phenyl]hexafluorpropan und 60 ml wasserfreies N-Me thylpyrrolidon, die ebenfalls bei 120°C in einem Vakuumtrock ner ausreichend getrocknet worden waren, eingefüllt und in ei ner Stickstoffatmosphäre bei Raumtemperatur ineinander gelöst. In den Kolben wurden zuerst 80% von 3,93 g (18 mmol) Pyromel lithsäure, die bei 150°C in einem Vakuumtrockner ausreichend getrocknet worden waren, hineingegeben, und dann wurde der Rest der Pyromellithsäure nach und nach in mehreren Portionen dazu gegeben. Nach Zugabe der Gesamtmenge der Pyromellithsäure wur den 65 ml wasserfreies N-Methylpyrrolidon zugesetzt, worauf 30 min lang weiter gerührt wurde, wobei eine 10%ige Lösung der ent sprechenden Polyamidsäure in N-Methylpyrrolidon erhalten wurde.

Die auf diese Weise hergestellte Polyamidsäure zeigte als Ergeb nis der GPC-Messung ein Durchschnittsmolekulargewicht [Zahlen mittel (Mn)] von 10.000.

Referenzbeispiel

Zwei 1,1 mm dicke Glasplatten, die je mit einem 100,0 nm dicken ITO-Film versehen waren, wurden jeweils durch eine Schleuderbe schichtungsvorrichtung, die sich mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehte, mit einer 3,0%igen (Masse%) Lösung einer Polyamid säure mit einem durch Gel-Permeations-Chromatographie (GPC) ge messenen Durchschnittsmolekulargewicht (Zahlenmittel) von 10.000, deren Repetiereinheit durch die folgende Formel wiedergegeben wird, in einer Lösungsmittelmischung aus N-Methylpyrrolidon/n- Butylcelosolve (= 5/1) beschichtet.

Nach der Beschichtung wurden die Beschichtungsfilme dann etwa 1 h lang einer thermischen Behandlung bei 250°C unterzogen, um 45,0 nm dicke Filme zu bilden, die dann mit einem polyamidfa serbesetzten Tuch in einer Richtung gerieben wurden.

Auf einer der zwei auf diese Weise behandelten Glasplatten wur den Aluminiumoxidperlen mit einem Durchmesser von 1,5 µm ver teilt, und die andere Glasplatte wurde derart darübergelegt, daß ihre Reibachsen einander parallel und in derselben Richtung an geordnet waren, wobei eine Leerzeile mit den Abmessungen 3 mm × 3 mm gebildet wurde.

Die Leerzelle wurde unter Vakuum mit einem ferroelektrischen, smektischen Flüssigkristall ["CS-1014" (Handelsname), erhält lich von Chisso K. K.] gefüllt, und der Flüssigkristall wurde nach dem Abdichten der Zelle allmählich von der isotropen Phase mit einer Geschwindigkeit von 0,5°C/min auf 30°C abgekühlt, wodurch eine Ausrichtung bewirkt wurde. Der "CS-1014"-Flüssigkristall in der Zelle zeigte die folgende Phasenumwandlungsreihe:

Iso.: isotrope Phase,
Ch.: cholesterische Phase,
SmA: smektische A-Phase,
SmC*: chirale smektische C-Phase.

Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte Flüssig kristallzelle wurde zwischen einem Paar in einem Winkel von 90 Grad gekreuzten Nicolschen Polarisatoren angeordnet, um eine Flüssigkristallvorrichtung zu erhalten, und ihr wurde ein Impuls von 50 µs und 30 V zugeführt. Dann wurden die gekreuzten Nicol schen Polarisatoren in die Auslöschungsstellung gebracht (wodurch der dunkelste Zustand geliefert wird), und zu dieser Zeit wurde der Durchlässigkeitsgrad durch die Flüssigkristallvorrichtung mit einem Photoelektronenvervielfacher gemessen. Dann wurde der Vorrichtung ein Impuls von 50 µs und -30 V zugeführt, und der Durchlässigkeitsgrad (hellster Zustand) zu dieser Zeit wurde in derselben Weise gemessen, wobei die folgenden Meßwerte erhalten wurden:
Neigungswinkel θ = etwa 15 Grad;
Durchlässigkeitsgrad im hellsten Zustand = 39%;
Durchlässigkeitsgrad im dunkelsten Zustand = 1%;
Kontrastverhältnis = 39 : 1.

Die ein Nachbild verursachende Verzögerung des optischen Anspre chens, die als die Zeit gemessen wurde, die verging, bis die In tensität des durchgelassenen Lichts konstant war, betrug höch stens 0,2 s.

Die Flüssigkristallvorrichtung wurde einer Multiplexansteuerung zur Anzeige unter Anwendung der in Fig. 14 gezeigten Ansteue rungs-Kurvenformen unterzogen, wodurch eine Anzeige von hoher Qualität mit einem hohen Kontrast erzielt wurde. Ferner wurde nach einer Bildanzeige eines vorgeschriebenen Schriftzeichenbil des die gesamte Bildfläche zu "Weiß" gelöscht, wobei kein Nachbild erkannt wurde. Unter Bezugnahme auf Fig. 14 sind bei S_N, S_N+1 und S_N+2 Spannungskurvenformen gezeigt, die an Abtast zeilen angelegt werden, ist bei I eine Spannungskurvenform ge zeigt, die an eine typische Datenzeile angelegt wird, und ist bei (I - S_N) eine kombinierte Spannungskurvenform gezeigt, die an die Datenzeile I und die Abtastzeile S_N angelegt wird. Bei der vorstehenden Ausführungsform wurde die Ansteuerung unter dem Bedingungen V_O = 5 bis 8 Volt und ΔT = 20 bis 70 µs durch geführt.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie im Referenzbei spiel hergestellt, außer daß die Ausrichtungsfilme aus der ent sprechenden Polyamidsäure mit einem Durchschnittsmolekulargewicht [Zahlenmittel (Mn)] von 50.000 hergestellt wurden.

Die resultierende Zelle wurde in derselben Weise bewertet und zeigte ein Kontrastverhältnis von 31 : 1 und eine Verzögerungszeit des optischen Ansprechens von 0,2 s.

[Änderung des Ausrichtungsverhaltens mit der Zeit]

Zwei zusätzliche Vergleichszellen wurden in derselben Weise wie im Referenzbeispiel hergestellt, außer daß die Ausrichtungsfilme aus den entsprechenden Polyamidsäuren mit verschiedenen Molekularge wichten, d. h. Mn = 39.000 (Vergleichsbeispiel 2) und Mn = 31.000 (Vergleichsbeispiel 3), hergestellt wurden.

Diese Referenz- und Vergleichszellen wurden unmittelbar nach der Herstellung und nach 1500stündigem Stehenlassen in einem Exsikkator bei Raum temperatur einer Bewertung des Ausrichtungszustandes durch Be trachtung mit einem Lichtmikroskop unterzogen. Im einzelnen wur de ein Anzeigezustand, der einen weißen Bereich und einen schwar zen Bereich mit gleichen Flächen enthielt, erzeugt und unmit telbar nach der Erzeugung des Anzeigezustandes sowie nach dem 1500stündigen Stehenlassen durch ein Lichtmikroskop in bezug auf eine Änderung des Anzeigezustandes und den Ausrichtungszustand an der Grenze betrachtet.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt.

Tabelle 1

Die in der vorstehenden Tabelle 1 zusammengefaßte Bewertung des Ausrichtungszustandes erfolgte nach den folgenden Maßstäben:
⊗: Der schwarze und der weiße Bereich hatten die gleichen Flächen und behielten eine deutliche Grenze bei.
○: Der schwarze und der weiße Bereich hatten im wesentlichen die gleichen Flächen, verursachten jedoch eine örtliche Umkehrung (Inversion), und die Grenze zwischen ihnen war ungeordnet.
Δ: In dem schwarzen und in dem weißen Bereich trat örtliche Umkehrung (Inversion) auf.

[Herstellung größerer Zellen]

Flüssigkristallzellen mit größeren Abmessungen (300 mm × 300 mm) wurden unter Bedingungen, die den vorstehenden Referenz- und Vergleichsbeispielen entsprachen, hergestellt, außer daß die Intensitäten des Reibens derart eingestellt wurden, daß ein im wesentlichen gleicher Vor-Neigungswinkel erzielt wurde.

Die jeweiligen Zellen wurden durch ein Lichtmikroskop in bezug auf die Homogenität des Ausrichtungszustandes über die Ausdeh nung der Zellenfläche nach Herstellung der Zelle betrachtet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt.

Tabelle 2

Die Bewertungsmaßstäbe waren wie folgt:
Δ: Es wurde eine örtliche Unregelmäßigkeit des Kontrastes beobachtet.
○: An den Rändern der Zelle wurde teilweise Unregelmäßigkeit beobachtet.
⊗: Über die gesamte Ausdehnung der Zelle wurde ein homogener Ausrichtungszustand beobachtet.

Beispiele 1 bis 3

Flüssigkristallzellen wurden in derselben Weise wie im Referenzbeispiel [einschließlich der Verwendung desselben ferroelektrischen Flüs sigkristalls (Markenname "CS-1014", hergestellt von Chisso K. K.)] herge stellt, außer daß die Ausrichtungsfilme jeweils aus gemischten Materialien (1A und 1B für Beispiel 1; 2A und 2B für Bei spiel 2 und 3A und 3B für Beispiel 3), wie sie nachstehend gezeigt sind, in den angegebenen Mischungsverhältnissen (auf die Masse bezogen) hergestellt wurden.

(Beispiel 1) (Beispiel 2) (Beispiel 3)

Die jeweiligen auf diese Weise hergestellten Zellen wurden in derselben Weise wie im Referenzbeispiel bewertet, wobei Kontrastver hältnisse und Verzögerungszeiten des optischen Ansprechens er halten wurden, wie sie in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt sind.

Ferner zeigten die jeweiligen Zellen als Ergebnis einer Multi plexansteuerung, die in derselben Weise wie im Referenzbeispiel durchgeführt wurde, in bezug auf Kontrast und Nachbild ähnlich wie im Referenzbeispiel gute Ergebnisse.

Wie aus den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 3 ersichtlich ist, können das Ausrichtungssteuerungsverhalten eines Ausrichtungs films und seine Wirkung auf das Umschaltverhalten zweckmäßig be einflußt werden, indem ein gemischtes Polymer verwendet wird, das eine Polymerkomponente mit einem Durchschnittsmolekularge wicht von höchstens 30.000 und eine Polymerkomponente mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von mehr als 30.000 enthält. Fer ner wurde gefunden, daß die in diesen Beispielen verwendeten Polymermischungen bessere Filmbildungseigenschaften einschließ lich einer besseren Auftragbarkeit der Lösung zeigten.

Tabelle 3

Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es gemäß der vorliegen den Erfindung möglich, eine Flüssigkristallvorrichtung bereit zustellen, bei der der Flüssigkristall in einem homogenen Aus richtungszustand ausgerichtet wird. Die auf diese Weise erhal tene Flüssigkristallvorrichtung zeigt einen hohen Kontrast zwi schen dem hellen und dem dunklen Zustand und liefert Anzeigen von hoher Qualität, die einen hohen Kontrast zeigen und frei von Nachbildern sind.

Claims

1. Flüssigkristallvorrichtung, die ein Paar Substrate (11a, 11b), die parallel zueinander angeordnet sind und auf denen sich je eine Elektrode (12a, 12b) befindet, und einen Flüssigkristall (15), der zwischen den Substraten angeordnet ist, umfaßt, wobei sich auf mindestens einem der Substrate ein organischer Aus richtungsfilm (14a, 14b) befindet, der einer uniaxialen Ausrichtungsbehandlung unterzogen worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Ausrichtungsfilm ein Polymerengemisch mit mindestens einer Polymerart mit einem Durchschnittsmolekular gewicht von höchstens 30.000 und ferner mindestens einer Polymerart mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von mehr als 30.000 umfaßt, daß der Flüssigkristall (15) eine chirale smektische Phase annimmt, und daß die uniaxiale Ausrichtungs behandlung ein Reiben darstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Polymerart niedrigeren Durchschnitts molekulargewichts ein Durchschnittsmolekulargewicht von höchstens 10.000 hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Polymerart niedrigeren Durchschnitts molekulargewichts ein Durchschnittsmolekulargewicht von höchstens 8000 hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerart niedrigeren Durchschnittsmolekulargewichts und/oder die Polymerart höheren Durchschnittsmolekular gewichts ein Polyimid umfaßt, das eine Repetiereinheit hat, die durch die folgende Formel (I) wiedergegeben wird: worin A eine vierwertige organische Restgruppe bezeichnet und R₁ und R₂ unabhängig voneinander eine Alkylgruppe oder Fluoral kylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bezeichnen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerart niedrigeren Durchschnittsmolekulargewichts und/oder die Polymerart höheren Durchschnittsmolekular gewichts ein Polyamid umfaßt, das eine Repetiereinheit hat, die durch die folgende Formel (II) wiedergegebeben wird: worin B eine zweiwertige organische Restgruppe bezeichnet und R₁ und R₂ unabhängig voneinander eine Alkylgruppe oder Fluoral kylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bezeichnen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (15) ein ferroelektrischer Flüssigkristall ist.

7. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (15) in einer ausreichend geringen Dicke angeordnet ist, um die der chiralen smektischen Phase des Flüssigkristalls inhärente helikale Struktur abzuwickeln.

8. Flüssigkristallgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Flüssigkristallvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält.

9. Flüssigkristall-Anzeigegerät, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Flüssigkristallvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält.