DE69021258T2

DE69021258T2 - Chiralsmektische Flüssigkristallvorrichtung.

Info

Publication number: DE69021258T2
Application number: DE69021258T
Authority: DE
Inventors: Masanobu Asaoka; Yukio Hanyu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-05-11
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: KR900018721A; ATE125957T1; DE69021258D1; EP0397153B1; ES2076252T3; EP0397153A3; EP0397153A2; KR940004568B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallvorrichtung, die in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung oder einem optischen Flüssigkristallverschluß und dergleichen zu verwenden ist, genauer auf eine Flüssigkristallvorrichtung unter Verwendung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls, und insbesondere auf eine Flüssigkristallvorrichtung, deren Anzeigeeigensch aften durch eine Verbesserung der anfänglichen Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle verbessert wird.
Eine Anzeigevorrichtung des Typs, der den Durchlaß von Licht steuert, in Kombination mit einer Polarisiervorrichtung unter Verwendung der Brechungszahlanisotropie ferroelektrischer Flüssigkristallmoleküle wurde bisher von Clark und Lagerwall (japanische Offenlegungsschrift Nr. 107216/1981, US-Patent 4367924) offenbart. Der ferroelektrische Flüssigkristall besitzt im allgemeinen eine chirale, smektische C-Phase (SmC*) der H-Phase (SmH*) mit einer nicht spiralförmigen Struktur und zeigt in diesem Zustand die Eigenschaft, daß sie sowohl einen ersten optisch stabilen Zustand als auch einen zweiten optisch stabilen Zustand entsprechend einem angelegten elektrischen Feld annimmt und diesen Zustand in Abwesenheit eines elektrischen Feldes beibehält, nämlich Bistabilität, und auch eine schnelle Reaktion auf die Änderung des elektrischen Feldes besitzt. So wird erwartet, daß der Flüssigkristall in einer Hochgeschwindigkeitsanzeigevorrichtung vom Speichertyp zu verwenden ist und insbesondere zu verwenden ist, um eine großflächige, hoch auflösen de Anzeige bereitzustellen.
Für eine optische Modulationsvorrichtung unter Verwendung eines Flüssigkristalls mit einer solchen Bistabilität, der wünschenswerte Ansteuereigenschaften zeigt, ist es erforderlich, daß der Flüssigkristall, der zwischen einem Paar Trägern angeordnet ist, sich in einem solchen Ausrichtungszustand befinden sollte, daß eine Umwandlung zwischen den beiden vorstehenden stabilen Zuständen ohne Rücksicht auf das Anlegen eines elektrischen Feldes wirkungsvoll auftreten kann.
Weiter ist in einer Flüssigkristallvorrichtung, die die Doppelbrechung eines Flüssigkristalls ausnutzt, die Durchlässigkeit unter rechtwinklig gekreuzten Nicolprismen durch die folgende Gleichung gegeben:
I/I&sub0; = sin² 4θ sin² (Δnd/λ)π
worin I&sub0;: Intensität des einfallenden Lichtes,
I: Intensität des durchgelassenen Lichtes,
θ: Neigungswinkel
Δn: Brechungszahlanisotropie,
d: Dicke der Flüssigkristallschicht,
λ: Wellenlänge des einfallenden Lichtes.
Der Neigungswinkel θ in der vorstehend erwähnten, nicht spiralförmigen Struktur ist als die Hälfte eines Winkels zwischen der mittleren Richtung der molekularen Achsen der Flüssigkristallmoleküle einer in einen ersten Orientierungszustand geneigten Ausrichtung und der mittleren Richtung der molekularen Achsen der Flüssigkristallmoleküle einer in einen zweiten Orientierungszustand geneigten Ausrichtung zu erkennen. Gemäß der vorstehenden Gleichung ist dargestellt, daß ein Neigungswinkel θ von 22,5 Grad eine maximale Durchlässigkeit bereitstellt, und der Neigungswinkel sollte in einer nicht spiralförmigen Struktur zum Verwirklichen einer Bistabilität wünschenswerterweise so nahe wie möglich bei 22,5 Grad liegen.
Ein Verfahren zur Ausrichtung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls sollte wünschenswerterweise so aussehen, daß molekulare Schichten, von denen jede aus einer Vielzahl von Molekülen eines smektischen Flüssigkristalls zusammengesetzt ist, uniaxial entlang ihrer Normalen ausgerichtet sind, und es ist wünschenswert, einen solchen Ausrichtungszustand durch Reibebehandlung zu erreichen, die nur einen einfachen Herstellungsschritt erfordert.
Als ein Ausrichtungsverfahren für einen ferroelektrischen Flüssigkristall, insbesondere für einen chiralen, smektischen Flüssigkristall in einer nicht spfralförmigen Struktur, ist bisher zum Beispiel eines bekannt, das im US-Patent Nr. 4561726 offenbart wird.
Jedoch treten die folgenden Probleme auf, wenn ein herkömmliches Ausrichtungsverfahren, insbesondere eines, das einen Polyimidfilm verwendet, der durch Reiben behandelt wurde, zur Ausrichtung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls einer nicht spiralförmigen Struktur, der Bistabilität zeigt, von der durch Clark und Lagerwall berichtet wird, eingesetzt wird.
Das heißt, gemäß den Experimenten im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, daß ein Neigungswinkel θ (ein Winkel, der in der im folgenden beschriebenen Fig. 3 dargestellt ist) in einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit nicht spiralförmiger Struktur, der durch Ausrichtung mit einem Ausrichtungssteuerfilm des Standes der Technik erhalten wurde, kleiner war im Vergleich zum Neigungswinkd θ (der Neigungswinkel Θ ist die Hälfte des spitzen Winkels des Kegels, der in der im folgenden beschriebenen Fig. 2 dargestellt ist) in einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit spiralförmiger Struktur. Insbesondere wurde festgestellt, daß der Neigungswinkel θ in einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit nicht spiralförmiger Struktur, der durch Ausrichtung mit Ausrichtungssteuerfflmen des Standes der Technik erhalten wurde, im allgemeinen in der Größenordnung von 3 bis 8 Grad lag, und daß die Durchlässigkeit zu diesem Zeitpunkt meist ungefähr 3 bis 5% betrug.
So sollte gemäß Clark und Lagerwall der Neigungswinkel in einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit nicht spiralförmiger Struktur, der Bistabilität verwirklicht, gleich groß sein wie der Neigungswinkel im ferroelektrischen Flüssigkristall mit spiralförmiger Struktur, aber tatsächlich ist der Neigungswinkel θ in einer nicht spiralförmigen Struktur kleiner als der Neigungswinkel Θ in einer spiralförmigen Struktur. Genauer gesagt wurde festgestellt, daß der Neigungswinkel θ in einer nicht spiralförmigen Struktur kleiner wird als der Neigungswinkel Θ wegen einer gedrehten Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der nicht spiralförmigen Struktur. So sind in einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nicht spiralförmigen Struktur die Flüssigkristallmoleküle mit einer Drehung aus einer molekularen Achse, die an den oberen Träger angrenzt, zu einer molekularen Achse, die an den unteren Träger angrenzt, kontinuierlich mit einem bestimmten Drehwinkel ausgerichtet. Dies führt zu einem Phänomen, daß der Neigungswinkel θ in der nicht spiralförmigen Struktur kleiner ist als der Neigungswinkel Θ in der spiralförmigen Struktur.
Weiter wird in einem Ausrichtungszustand eines chiralen, smektischen Flüssigkristalls, der durch einen herkömmlichen Polyimidausrichtungsfiim erreicht wurde, der einer Reibebehandlung unterworfen wurde, wenn ein Flüssigkristall mit einer Spannung der einen Polarität zum Schalten von einem ersten optisch stabilen Zustand (zum Beispiel einen Anzeigezustand "Weiß") in einen zweiten optisch stabilen Zustand (zum Beispiel einen Anzeigezustand "Schwarz") versehen und dann die Spannung der einen Polarität entfernt wird, die ferroelektrische Flüssigkristallschicht mit einem elektrischen Gegemeld Vrev versehen, das durch die Gegenwart des Polyimidfilmes als eine Isolierschicht zwischen der Elektrode und der Flüssigkristallschicht hervorgerufen wird, und das elektrische Gegenfeld Vrev verursacht während der Anzeige ein Nachbild. Uber die Erzeugung des vorstehend erwähnten, entgegengesetzten, elektrischen Feldes wurde Schalteigenschaften von SSFLC" (Switching Charakteristic of SSFLC) durch Akio Yoshida, "Vorausdruck für das Flüssigkristallforum" (Preprint for Liquid Crystal Forum), Oktober 1987, S. 142 bis 143 berichtet.
GB-A 2174399 offenbart einen orientierten Polyimidfilm, der unter anderem fiir Flüssigkristallanzeigen verwendet werden kann. Als ein Molekülteil, der aus einer Tetracarbonsäure ab geleitet ist, wird (2,2-Bis-(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluorpropandiandydrid als ein Beispiel erwähnt. Jedoch handelt dieses Dokument lediglich vom Bereitstellen eines farblosen, durchsichtigen, geformten Gegenstandes aus Polyimid.
Demgemäß besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, die die vorstehend erwähnten Probleme gelöst hat, und insbesondere eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die einen großen Neigungswinkel eines chiralen, smektischen Flüssigkristalls in einer nicht spiralförmigen Struktur bereitstellt und eine Anzeige bereitstellt, die fähig ist, ein kontrastreiches Bild anzuzeigen, und dennoch frei von einem Nachbild ist.
Gemäß einem grundsätzlichen Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt, die folgendes umfaßt:
ein Paar Träger und einen chiralen, smektischen Flüssigkristall, der aus einer Vielzahl von molekularen Schichten zusammengesetzt ist, die jede eine Vielzahl von Flüssigkristallmolekülen umfaßt und zwischen den Trägern angebracht ist, wobei mindestens einer der Träger auf seiner Oberfläche einen Ausrichtungsfiim besitzt, der ein Polyimid umfaßt, das einen fluorhaltigen Substituenten in seinem von einer Carbonsäure abstammenden Molekülteil besitzt, worin der Polyimidfilm einer Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung unterworfen wurde und die molekularen Schichten des chiralen, smektischen Flüssigkristalls im Hinblick auf beide Träger geneigt und zwischen den Trägern gebogen ist.
Das fluorhaltige Polyimid kann bevorzugt ausgewählt sein aus solchen mit Struktureinheiten, die durch die folgenden Formeln (I) bis (VIII) dargestellt sind:
worin l eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, und m 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist,
worin R&sub2;&sub1; und R&sub2;&sub2; jeweils ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom oder -CH&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der Reste R&sub2;&sub1; oder R&sub2;&sub2; ein Fluoratom oder -CF&sub3; darstellt,
worin R&sub3;&sub1;, R&sub3;&sub2;, R&sub3;&sub3; und R&sub3;&sub4; jeweils ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom oder -CH&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der Reste R&sub3;&sub1;, R&sub3;&sub2;, R&sub3;&sub3; oder R&sub3;&sub4; ein Fluoratom oder -CF&sub3; darstellt,
worin R&sub4;&sub1;, R&sub4;&sub2;, R&sub4;&sub3; und R&sub4;&sub4; jeweils ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom oder -CH&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der Reste R&sub4;&sub1;, R&sub4;&sub2;, R&sub4;&sub3; oder R&sub4;&sub4; ein Fluoratom oder -CF&sub3; darstellt,
worin R&sub5;&sub1; bis R&sub5;&sub9; und R&sub1;&sub0; bis R&sub1;&sub4; jeweils ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom oder -CH&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der Reste R&sub5;&sub1; bis R&sub5;&sub9; und R&sub1;&sub0; bis R&sub1;&sub4; ein Fluoratom oder -CF&sub3; darstellt,
worin R
oder (CH&sub2;)n1 darstellt, n&sub1; 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist, R&sub6;&sub2; und R&sub6;&sub7; jeweils ein Wasserstoffatom oder -CF&sub3; darstellen und R&sub6;&sub3; bis R&sub6;&sub0; jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, ein Halogenatom oder -CF&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der Reste R&sub6;&sub2; bis R&sub6;&sub7; -CF&sub3; darstellt, wenn n&sub1; = 0 ist,
worin
oder (CF&sub2;)n2 darstellt, n2 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist, R&sub7;&sub2; und R&sub7;&sub7; jeweils ein Wasserstoffatom oder -CF&sub3; darstellen und R&sub7;&sub3; bis R&sub7;&sub6; jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, ein Halogenatom oder -CF&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der R&sub7;&sub2; bis R&sub7;&sub6; -CF&sub3; darstellt, wenn n&sub2; = 0 ist, und
worin l8, m8 und n8 jeweils 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 unter der Bedingungsind, daß l8 + m8 + n8 ≥ 1 ist.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die Berücksichtigung der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlicher.
Fig. 1A ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung, und Fig. 1B ist eine schematische Draufsicht, die die Reibachsen veranschaulicht, mit denen ein Paar Träger versehen ist.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausrichtung eines chiralen, smektischen Flüssigkristalls mit einer spiralförmigen Struktur darstellt. Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Ausrichtungszustand eines chiralen, smektischen Flüssigkristalls mit einer nicht spiralförmigen Struktur darstellt.
Fig. 4A ist eine schematische Schnittansicht, die einen Ausrichtungszustand eines chiralen, smektischen Flüssigkristalls darstellt, der erfindungsgemaß ausgerichtet ist, Fig. 4B ist eine Darstellung von Ausrichtungen des C-Direktors in seinem einheitlichen Ausrichtungszustand, und Fig. 4C ist eine Darstellung von Ausrichtungen des C-Direktors in einem gespreizten Ausrichtungszustand.
Figg. 5A und 5B sind Draufsichten, die Neigungswinkel θ in einem einheitlichen Ausrichtungszustand beziehungsweise einem gespreizten Ausrichtungszustand darstellen.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die eine Ladungsverteilung, eine Richtung einer spontanen Polarisation Ps und eine Richtung eines elektrischen Gegenfeldes Vrev darstellt.
Fig. 7 ist eine schematische Draufsicht, die Änderungen des Neigungswinkels θ während des Anlegens und nach dem Anlegen eines elektrischen Feldes veranschaulicht.
Figg. 8 und 9 sind grafische Darstellungen, die optische Reaktionseigenschaften gemäß einer herkömmlichen Vorrichtung beziehungsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellen.
Fig. 10 ist ein Wellenformdiagramm, das die Ansteuerwellenformen veranschaulicht, die in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet werden.
Fig. 1A ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung.
Die Flüssigkristallvorrichtung umfaßt ein Paar Träger (Glasplatten) 11a und 11b, die mit Transparentelektroden 12a und 12b aus In&sub2;O&sub3;, ITO (Indiumzinnoxid) und dergleichen, 20 bis 100 nm (200 bis 1000 Å) dicken Isolierfilmen 13a und 13b aus SiO&sub2;, TiO&sub2;, Ta&sub2;O&sub5; und dergleichen und 5 bis 100 nm (50 bis 1000 Å) dicken Ausrichtungssteuerfilmen 14a und 14b aus dem vorstehend erwähnten, fluorhaltigen Polyimid beschichtet sind.
In diesem Fall wurden die Ausrichtungssteuerfilme 14a und 14b durch Reiben in Richtungen behandelt, die zu einander parallel sind und die gleiche Richtung besitzen (angezeigt durch die Pfeile A in Fig. 1A). Ein chiraler, smektischer Flüssigkristall 15 ist zwischen den Trägern 11a und 11b eingebracht, und der Raum zwischen den Trägern 11a und 11b wird so eingestellt, daß die Flüssigkristallschicht 15 in einer Dicke (zum Beispiel 0,1 bis um) bereitgestellt wird, die ausreichend klein ist, um die Bildung einer spiralförmigen Struktur des chiralen, smektischen Flüssigkristalls 15 zu unterdrücken, und zwar durch Anbringen von Abstandskugeln 16 aus zum Beispiel Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und dergleichen zwischen die Träger 11a und 11b, wodurch der chirale, smektische Flüssigkristall 15 einen bistabilen Ausrichtungszustand annimmt.
Gemäß den Experimenten im Rahmen der Erfindung wurde durch Verwendung eines Ausrichtungsverfahrens unter Verwendung eines spezifischen Polyimidausrichtungsfilmes, der durch Reiben behandelt wurde, wie unter Bezug auf die im folgenden beschriebenen Beispiele erklärt wird, ein Ausrichtungszustand verwirklicht, der einen starken, optischen Kontrast zwischen einem hellen und einem dunklen Zustand bereitstellt, insbesondere bezüglich nicht ausgewählter Pixel während einer Multiplexansteuerung, wie sie in US-Patent Nr. 4655561 und dergleichen offenbart ist, und der auch frei von Verzögerungen bei der optischen Reaktion ist, die zu einem Nachbildproblem in einer Anzeige zur Zeit des Schaltens während einer solchen Multiplexansteuerung führen.
Der fluorhaltige Polyimidfilm, der in der Erfindung verwendet wird, kann erhalten werden, indem eine Polyamidsäure durch Kondensationsreaktion zwischen einem Carbonsäureanhydrid und einem Diamin hergestellt und die Polyamidsäure einer Kristallisation unter Erhitzen unterworfen wird.
Beispiele geeigneter Carbonsäureanhydride, die zum Bereitstellen der Polyimide verwendet werden, die eine strukturelle Einheit aufweisen, die durch die vorstehend erwähnten, allgemeinen Formeln (I)bis (VIII) veranschaulicht werden, können die folgenden einschließen:
Für Polyimide der Formel (I) I-(I): 5,5'-Bis(trifluormethyl)-3,3'-4,4'-tetracarboxybenzophenon I-(2): 2,2',5,5'-Tetra(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxybenzophenon
Für Polyimide der Formel (II) II-(I): Trifluormethylpyromellithsäureanhydrid II-(2): Bis(trifluormethyl)pyromellithsäureanhydrid II-(3): Fluorpyromellithsäureanhydrid
Für Polyimide der Formel (III) III-(I): 5,5'-Bis(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxybiphenylanhydrid III-(2): 2,2'5,5'-Tetrakis(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxybiphenylanhydrid III-(3): 5,5'-Difluor-3,3',4,4'-tetracarboxybiphenylanhydrid
Für Polyimide der Formel (IV) IV-(1): 5,5'-Bis(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxydiphenyletheranhydrid IV-(2): 2,2',5,5'-Tetra(trifluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxydiphenyletheranhydrid IV-(3): 2,2'-Bis(fluormethyl)-3,3',4,4'-tetracarboxydiphenyletheranhydrid IV-(4): 5,5'-Bis(trifluormethyl)-2,2',3,3'-tetracarboxydiphenyletheranhydrid
Für Polyimide der Formel (V) V-(1): Bis(dicarboxylphenoxy)bis(trifluormethyl)diphenyl V-(2): Bis(dicarboxylphenoxy)tetrakis(trifluormethyl)biphenyl V-(3): Bis[(trifluormethyl)dicarboxylphenoxy)]biphenyl V-(4): Bis[(fluor)dicarboxylphenoxy)]biphenyl
Für Polyimide der Formel (VI) VI-(1): 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3-bromphenyl]hexafluorpropananhydrid VI-(2): 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3,5-dibromphenyl]hexafluorpropananhydrid VI-(3): 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3,5-dimethylphenyl]hexafluorpropananhydrid VI-(4): 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]octafluorbutananhydrid VI-(5): 2,2-Bis[4-(2-trifluormethyl-3,4-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]hexafluorpropananhydrid VI-(6): 1,3-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]hexafluorpropananhydrid VI-(7): 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]decafluorpentananhydrid VI-(8): 1,6-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]dodecafluorhexananhydrid VI-(9): 1,7-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)phenyl]tetradecafluorheptananhydrid VI-(10): 1,5-Bis[4-(34-dicarboxybenzoyloxy)-3,5-dibromphenyl]decafluorpentananhydrid VI-(11): 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxybenzoyloxy)-3,5-bis(trifluormethylphenyl)]decafluorpentananhydrid VI-(12): 1,5-Bis[4-(2-trifluormethyl)-3,5-dicarboxybenzoyloxyphenyl]decafluorpentananhydrid
Für Polyimide der Formel (VII) VII-(1): 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]decafluorpentananhydrid VII-(2):1,6-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]dodecafluorhexananhydrid VII-(3): 1,7-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]tetradecafluorheptananhydrid VII-(4): 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-3,5-dibromphenyl]decafluorpentananhydrid VII-(5): 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-3,5-bis(trifluormethyl)phenyl]decafluorpentananhydrid VII-(6): 1,5-Bis[4-(3,4-dicarboxy-2-trifluormethylphenoxy)phenyl]decafluorpentananhydrid VII-(7): 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-3-bromphenyl]hexafluorpropananhydrid VII-(8): 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-3,5-dibromphenyl]hexafluorpropananhydrid VII-(9): 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-3,5-dimethylphenyl]hexafluorpropananhydrid VII-(10): 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]octafluorbutananhydrid VII-(11): 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxy-2-trifluormethylphenoxy)phenyl]hexafluorpropananhydrid VII-(12): 1,3-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]hexafluorpropananhydrid VII-(13): 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]hexafluorpropananhydrid
Für Polyimide der Formel (VIII) VIII-(1): Bisdicarboxyphenyltrifluormethylbenzolanhydrid VIII-(2): Bisdicarboxyphenoxybistrifluormethylbenzolanhydrid VIII-(3): Bis(dicarboxyphenoxy)tetrakis(trifluormethyl)benzolanhydrid VIII-(4): Bis[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy]benzolanhydrid VIII-(5): Bis[(trifluormethyl)dicarboxyphenoxy]trifluormethylbenzolanhydrid
Beispiele der Diamine, die in der Erfindung verwendet werden, können einschließen: m-Phenylendiamin, p-Phenylendiamin, m-Xyloldiamin, p-Xyloldiamin, 4,4'-Diaminodiphenylether, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 3,3'-Dimethyl-4,4'- diaminodiphenylmethan, 3,3',5,5'-Tetramethyl-4,4'-diaminodiphenylmethan, 2,2'- Bis(4-aminophenyl)propan, 4,4'-Methylendianilin, Benzidin, 4,4'-Diaminodiphenylsulfid, 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, 1,5-Diaminonaphthalin, 3,3'-Dimethylbenzidin und 3,3'-Dimethoxybenzidin. Zusätzlich zu den vorstehenden Diaminen können auch fluorhaltige Diamine verwendet werden, wobei Beispiele dieser Diamine einschließen können: 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, p-Bis(4-amino-2-trifluormethylphenoxy)benzol, 4,4'- Bis(4-amino-2 trifluormethylphenoxy)biphenyl, 4,4'-Bis(4-amino-3-trifluormethylphenoxy)biphenyl, 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 und 4,4'-Bis[(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluorpropan.
In der Erfindung können die vorstehend erwähnten Carbonsäuren und/oder Diamine in einer Mischung von zwei oder mehr Spezies verwendet werden.
Weiter können in der Erfindung die folgenden Carbonsäureanhydride in Kombination mit den vorstehend erwähnten, fluorhaltigen Carbonsäureanhydriden verwendet werden, wodurch ein Polyimidcopolymer bereitgestellt wird: zum Beispiel Pyromellithsäureanhydrid, Naphthalintetracarbonsäureanhydrid, 3,3',4,4'- Diphenyltetracarbonsäureanhydrid, 1,2,5,6-Naphthalintetracarbonsäureanhydrid, 2,2',3,3'-Diphenyltetracarbonsäuredianhydrid, 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-dicarboxyphenyletheranhydrid und 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsaureanhydrid.
Um einen Film aus dem Polyimid auf einem Träger zu bilden, kann eine Lösung aus einer Polyamidsaure als ein Vorprodukt des Polyimids in einem Losungsmittel, wie zum Beispiel Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid oder N-Methylpyrrolidon, in einer Konzentration von 0,01 bis 40 Gew.-% auf den Trager durch Rotationsbeschichtung, Spruhbeschichtung, Walzenbeschichtung und dergleichen aufgetragen werden und bei 100 bis 350ºC, bevorzugt 200 bis 300ºC, erhitzt werden, um eine Dehydrocyclisierung zu bewirken. Der so gebildete Polyimidfilm kann mit Stoff und dergleichen gerieben werden. Der Polyimidfilm kann in einer Dicke von zum Beispiel 3 nm (30 Å) bis 1um, bevorzugt 20 bis 200 nm (200 bis 2000 Å), gebildet werden, um dadurch als Isolierfilm zu wirken. In diesem Fall kann auf die Isolierfilme 13a und 13b verzichtet werden. Weiter kann im Fall des Bildens des Polyimidfilm auf dem Isolierfilm 13a oder 13b die Dicke des Polyimidfilmes auf 20 nm (200 Å) oder weniger, bevorzugt 10 nm (100 Å) oder weniger, eingestellt werden.
Das in der Erfindung verwendete Flüssigkristallmaterial kann bevorzugt eines sein, das einen Phasenübergang von einer isotropen Phase über eine cholestensche Phase und eine smektische A-Phase in eine chirale C-Phase im Verlauf einer Temperatursenkung zeigt. Insbesondere zeigt ein chiraler, smektischer Flüssigkristall in der cholesterischen Phase eine Helixganghöhe von 0,8 um oder mehr (gemessen bei einer mittleren Temperatur im cholesterischen Bereich). Bevorzugte Beispiele eines solchen Flüssigkristallmaterials können die folgenden Flüssigkristallmaterialien (1) bis (5) einschließen, die die folgenden Flüssigkristalle "LC-1", "80B" und "80SI*" in den ausgewiesenen Gewichtsanteilen umfassen. Flüssigkristallmaterial
Fig. 1B ist eine schematische Draufsicht, die eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung veranschaulicht. Die Vorrichtung umfaßt ein Paar Träger, das einen Träger, der aus der Betrachtungsposition gesehen näher beim Betrachter liegt, mit einer Reibachse, die in die Richtung des Pfeiles 2A bereitgestellt ist, und einen zweiten Träger, der aus der Betrachtungsposition gesehen weiter vom Betrachter weg liegt, mit einer Reibachse in der Richtung des Pfeiles 2B, die sich mit der Reibachse 2A bei einem Schnittwinkel im Bereich von 2 bis 15 Grad und bevorzugt von 3 bis 12 Grad schneidet, einschließt. In einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform ist die Reibachse 2A so angeordnet, daß sie einen Schnittwinkel θx im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Reibachse 2B bildet.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle (Vorrichtung), um ihre Arbeitsweise zu erklären. Die Hinweiszahlen 21a und 21b bezeichnen Träger (Glasplatten), auf denen jeweils eine Transparentelektrode aus zum Beispiel In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ITO (Indiumzinnoxid) und dergleichen aufgebracht ist. Ein Flüssigkristall einer SmC*-Phase (chirale, smektische C- Phase oder SmH*-Phase (chirale, smektische H-Phase), in der molekulare Flüssigkristallschichten 22 senkrecht zu den Oberfläche der Glasplatten ausgerichtet sind, ist dazwischen hermetisch verschlossen angeordnet. Die durchgezogenen Linien 23 stellen Flüssigkristallmoleküle dar. Jedes Flüssigkristallmolekül 23 besitzt ein Dipolmoment (P ) 24 in einer Richtung senkrecht zu seiner Achse. Die Flüssigkristallmoleküle 23 bilden kontinuierlich eine spiralförmige Struktur in der Richtung der Ausdehnung der Träger. Wenn eine Spannung, die höher als ein bestimmter Schwellenwert ist, zwischen den Elektroden angelegt wird, die auf den Trägern 21a und 21b gebildet sind, wird die spiralförmige Struktur der Flüssigkristallmoleküle 23 entdrillt oder freigegeben, was die Ausrichtungsrichtung der jeweiligen Flüssigkristallmoleküle 23 ändert, so daß alle Dipolmomente (P ) 24 in die Richtung des elektrischen Feldes gerichtet sind. Die Flüssigkristallmoleküle 23 besitzen eine gestreckte Gestalt und zeigen Brechungsanisotropie bezüglich ihrer längeren Achse und ihrer kürzeren Achse. Demgemäß ist es einfach zu verstehen, daß, wenn zum Beispiel Polarisatoren, die in einer Beziehung von gekreuzten Nicolprismen angebracht sind, das heißt, mit ihren Polarisierungsrichtungen zu einander gekreuzt, auf der oberen oder der unteren Oberfläche der Glasplatten angeordnet sind, die so angeordnete Flüssigkristallzelle wie eine flüssigkristailine, optische Modulationsvorrichtung arbeitet, deren optische Eigenschaften sich abhängig von der Polarität einer angelegten Spannung ändern.
Weiter ist, wenn die Flüssigkristallzelle ausreichend dünn (zum Beispiel 0,1 bis 3 um) hergestellt ist, die spiralförmige Struktur der Flüssigkristallmoleküle entdrillt, wodurch eine nicht spiralförmige Struktur bereitgestellt wird, sogar in Abwesenheit eines elektrischen Feldes, wodurch das Dipolmoment irgendeinen der beiden Zustände annimmt, das heißt, Pa in einer Richtung 34a nach oben oder Pb in einer Richtung 34b nach unten, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, so daß eine bistabile Bedingung bereitgestellt wird. Wenn ein elektrisches Feld Ea oder ein elektrisches Feld Eb, die größer als ein bestimmter Schwellenwert sind und sich voneinander in der Polarität unterscheiden, wie in Fig. 3 dargestellt, an eine Zelle mit den vorstehend erwähnten Eigenschaften angelegt wird, ist das Dipolmoment entweder in die Richtung 34a nach oben oder in die Richtung 34b nach unten gerichtet, abhängig vom Vektor des elektrischen Feldes Ea oder Eb. In Übereinstimmung damit sind die Flüssigkristallmoleküle entweder in einem ersten stabilen Zustand 33a oder in einem zweiten stabilen Zustand 33b orientiert.
Ein erster Vorteil, der durch Verwendung einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle erreicht wird, besteht darin, daß die Reaktionsgeschwindigkeit sehr hoch ist, und ein zweiter Vorteil besteht darin, daß die Orientierung des Flüssigkristalls Bistabilität zeigt. Der zweite Vorteil wird zum Beispiel im Hinblick auf Fig. 3 weiter erklärt. Wenn das elektrische Feld Ea an die Flüssigkristallmoleküle angelegt ist, werden sie in den ersten stabilen Zustand 33a ausgerichtet. Dieser Zustand wird stabil beibehalten, sogar, wenn das elektrische Feld entfernt wird. Auf der anderen Seite sind, wenn das elektrische Feld Eb, dessen Richtung der des elektrischen Feldes Ea entgegengesetzt ist, angelegt ist, die Flüssigkristallmoleküle im zweiten stabilen Zustand 33b ausgerichtet, wodurch die Richtungen der Moleküle geändert werden. Dieser Zustand wird ähnlich stabil beibehalten, sogar, wenn das elektrische Feld entfernt wird. Weiter sind, so lange die Größe des angelegten elektrischen Feldes Ea oder Eb einen bestimmten Schwellenwert nicht übersteigt, die Flüssigkristallmoleküle im jeweiligen Orientierungszustand angeordnet.
Fig. 4A ist eine schematische Schnittansicht, die einen Ausrichtungszustand von Flüssigkristallmolekülen darstellt, der durch die Erfindung erreicht wird, und Fig. 4B ist eine Ansicht, die die Ausrichtung der entsprechenden C-Direktoren darstellt.
Die Hinweiszahlen 61a und 61b in Fig. 4A bezeichnen einen oberen beziehungsweise einen unteren Träger. Die Zahl 60 bezeichnet eine molekulare Schicht, die aus Flüssigkristallmolekülen 62 zusammengesetzt ist, und die Flüssigkristallmo- Ieküle 62 sind so ausgerichtet, daß sie ihre Plätze entlang einer Grundfläche 64 (kreisförmig) eines Kegels 64 ändern. Fig. 48 stellt genauer gesagt eine Änderung der C-Direktoren dar. Unter Bezug auf Fig. 48 sind bei U&sub1; C-Direktoren 81 (die jeweils eine Projektion einer molekularen Längsachse auf eine imaginäre Ebene senkrecht zur Normalen einer molekularen Schicht 60 darstellen) in einem der stabilen Orientierungszustände dargestellt, und bei U&sub2; sind C-Direktoren 81 im anderen stabilen Orientierungszustand dargestellt.
Auf der anderen Seite kann ein Ausrichtungszustand, der durch einen herkömmlichen, reibebehandelten Polyimidfilm erreicht wird, durch ein C-Direktordiagramm der Fig. 4C dargestellt werden, die einen Ausrichtungszustand darstellt, worin die molekularen Achsen in einem hohen Grad vom oberen Träger 61a zum unteren Träger 61b gedreht sind, wodurch ein kleinerer Neigungswinkel θ bereitgestellt wird.
Fig. 5A ist eine schematische Draufsicht, die einen Neigungswinkel θ in einem Ausrichtungszustand veranschaulicht, worin C-Direktoren 81 einen in Fig. 4B dargestellten Zustand (bezeichnet als "einheitlicher Ausrichtungszustand") erreichen, und Fig. 5B ist eine schematische Draufsicht, die einen Neigungswinkel θ in einem Ausrichtungszustand veranschaulicht, wo C-Direktoren 81 einen in Fig. 4C dargestellten Zustand (bezeichnet als "gespreizter Ausrichtungszustand") erreichen. In diesen Figg. bezeichnet die Hinweiszahl 50 eine Reibachse, mit der der vorstehend erwähnte, fluorhaltige Polyimidfilm versehen ist, die Zahl 51a bezeichnet eine mittlere molekulare Achse im Orientierungszustand U&sub1;, die Zahl 51b bezeichnet eine mittlere, molekulare Achse im Orientierungszustand U&sub2;,, die Zahl 52a bezeichnet eine mittlere, molekulare Achse im Orientierungszustand S&sub1; und die Zahl 52b bezeichnet eine mittlere molekulare Achse im Orientierungszustand S&sub2;. Die mittleren, molekularen Achsen 51a und 51b können in einander umgeschaltet werden, indem Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten angelegt werden. Ein ähnliches Umschalten wird zwischen den mittleren, molekularen Achsen 52a und 52b verursacht.
Als nächstes wird die Wirksamkeit des einheitlichen Ausrichtungszustandes im Hinblick auf eine Verzögerung der optischen Reaktion (Nachbild) erklärt, die durch ein elektrisches Gegenfeld Vrev hervorgerufen wird.
Wenn die Kapazität einer Isolierschicht, die zur Flüssigkristallzelle gehört, mit Ci bezeichnet wird, die Kapazität einer Flüssigkristallschicht mit CLC bezeichnet wird und die spontane Polarisierung des Flüssigkristalls mit PS bezeichnet wird, wird die ein Nachbild verursachende Vrev durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
Vrev = 2 Ps / (Ci + CLC)
Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht, die die Änderungen der Aufladungsverteilungsrichtung von Ps und der Richtung des elektrischen Gegenfeldes in einer Flüssigkristallzelle veranschaulicht. Bei Fig. 6(a) ist eine Verteilung von - und -Ladungen in einem Speicherzustand dargestellt, bevor ein elektrisches Pulsfeld angelegt wird, wo die spontane Polarisierung von den -Ladungen zu den -Ladungen gerichtet ist. Bei Fig. 6(b) ist ein Zustand sofort nach dem Entfernen eines elektrischen Pulsfeldes dargestellt, wenn die Richtung der spontanen Polarisierung Ps der in Fig. 6(a) dargestellten entge gen gesetzt ist (so werden die Flüssigkristallmoleküle aus einem stabilen Orientierungszustand in einen anderen Orientierungszustand umgewandelt), aber die Verteilung der - und -Ladungen ist denen ähnlich, die in Fig. 6(a) dargestellt sind, so daß ein elektrisches Gegenfeld Vrev erzeugt wird, wie durch einen Pfeil in Fig. 6(b) angezeigt. Das elektrische Gegenfeld Vrev verschwindet nach kurzer Zeit, wodurch eine Verteilung von - und -Ladungen bereitgestellt wird, wie sie in Fig. 6(c) dargestellt ist.
Fig. 7 ist eine Draufsicht, die eine Änderung der optischen Reaktion in einem gespreizten Ausrichtungszustand zeigt, der durch einen herkömmlichen Polyimidausrichtungsfilm gegeben ist, ausgedrückt als Änderung des Neigungswinkels θ. Unter Bezug auf Fig. 7 wird zur Zeit des Anlegens eines elektrischen Pulsfeldes die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle von einer mittleren, molekularen Achse S(A) in einem gespreizten Ausrichtungszustand geändert, wodurch sie entlang einem durch einen Pfeil X&sub1; bezeichneten Pfad auf eine mittlere, molekulare Achse U&sub2; in einem einheitlichen Ausrichtungszustand überschwingt, der nahe bei dem liegt, der einen maximalen Neigungswinkel Θ bereitstellt, und sofort nach dem Entfernen des elektrischen Pulsfeldes wird die Orientierung entlang eines durch einen Pfeil X&sub2; bezeichneten Pfades zu einer mittleren, molekularen Achse S(B) in einem gespreizten Ausrichtungszustand geändert, die einen verringerten Neigungswinkel θ bereitstellt, der durch die Wirkung des elektrischen Gegenfeldes Vrev hervorgerufen wird, das in Fig. 6(b) dargestellt ist. Dann wird, wenn das elektrische Gegenfeld Vrev, wie in Fig. 6(c) dargestellt, nachläßt, die Orientierung entlang eines durch einen Pfeil X&sub3; bezeichneten Pfades zu einer mittleren, molekularen Achse S(C) in einem gespreizten Ausrichtungszustand geändert, wodurch ein stabiler Orientierungszustand mit einem etwas vergrößerten Neigungswinkel θ bereitgestellt wird.
Im Ausrichtungszustand, der durch den vorstehend erwähnten, erfindungsgemäßen, fluorhaltigen Polyimidiilm gegeben wird, werden die mittleren molekularen Achsen S(A), S(B) und S(C) im gespreizten Ausrichtungszustand, der in Fig. 7 dargestellt ist, nicht verursacht, sondern es ist möglich, einen Ausrichtungszustand mit einer mittleren, molekularen Achse zu bilden, die einen Neigungswinkel θ ergibt, der nahe einem maximalen Neigungswinkel θ liegt. Eine erfindungsgemäße optische Reaktion zu diesem Zeitpunkt wird in Fig. 9 dargestellt. Fig. 9 stellt dar, daß eine Verzögerung der optischen Reaktion, die ein Nachbild verursacht, vermieden und ein starker Kontrast im Speicherzustand verursacht wird.
Im folgenden wird die Erfindung aufgrund von Beispielen erklärt.

Beispiel 1

Zwei 1,1 mm dicke Glasplatten, von denen jede mit einem 0,1 um (1000 Å) dicken ITO-Film versehen war, wurden jeweils mit einer 3,0 gew.-%igen Lösung einer Polyamidsäure, die durch die folgende Formel dargestellt ist, in einem Lösungsmittelgemisch aus N-Methylpyrrolidon und N-Butylcellosolve im Verhältnis 5:1 mit Hilfe eines Rotationsbeschichters bei 3000 U/min 30 min lang beschichtet. (n (Polymerisationsgrad) = 700 bis 2000)
Nach dem Beschichten wurde der Film ungefähr eine Stunde lang einem Aushärten unter Erhitzen bei 250ºC unterworfen, wodurch ein 45 nm (450 Å) dicker Film gebildet wurde. Der Beschichtungsfilm wurde dann mit einem aus Nylon gewebten Stoff in einer Richtung gerieben.
Auf einer der beiden so behandelten Glasplatten wurden 1,5 um dicke Aluminiumoxidperlen verteilt, und die andere Glasplatte wurde so darauf gelegt, daß ihre Reibachsen parallel zu einander waren und in der gleichen Richtung angeordnet wurden, wodurch eine Leerzelle gebildet wurde.
Die Leerzelle wurde unter Vakuum mit einem ferroelektrischen, smektischen Flüssigkristall ("CS-1014" (Markenname), erhältlich von Chisso K. K.) gefüllt und nach dichten Verschließen allmählich aus der isotropen Phase bei einer Geschwindigkeit von 5º/Stunde auf 30ºC abgekühlt, wodurch eine Ausrichtung bewirkt wurde. Dieser "CS-1014"-Flüssigkristall in der Zelle zeigte die folgende Phasenübergangsserie. Iso. isotrope Phase, Ch.: cholesterische Phase, SmA: smektische A-Phase, SmC*: chirale, smektische C-Phase.
Das Experiment wurde danach bei 25ºC durchgeführt.
Die vorstehend hergestellte Flüssigkristallzelle wurde zwischen einem Paar 90º gekreuzten Nicolpolarisatoren eingebettet, wodurch eine Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt wurde, und mit einem Impuls von 50 us und 30 V versorgt.
Dann wurden die gekreuzten Nicolpolarisatoren auf Extinktionsposition (die den dunkelsten Zustand bereitstellt) gebracht und die Durchlässigkeit durch die Flüssigkristallvorrichtung zu diesem Zeitpunkt durch einen Fotomultiplier gemessen. Dann wurde ein Impuls von 50 us und -30 V an die Vorrichtung angelegt, und die Durchlässigkeit (hellster Zustand) zu diesem Zeitpunkt in der gleichen Weise gemessen, wodurch die folgenden Daten erhalten wurden.
Neigungswinkel θ = 15º,
Durchlässigkeit im hellsten Zustand = 44 %,
Durchlässigkeit im dunkelsten Zustand = 1%,
Kontrastverhältnis = 44:1.
Die Flüssigkristallvorrichtung wurde einer Multiplexansteuerung zum Anzeigen unter Verwendung der Ansteuerungswellenformen unterworfen, die in Fig. 10 dargestellt sind, wodurch eine qualitativ hochwertige Anzeige mit einem starken Kontrast erzielt wurde. Weiter wurde nach einer Bildanzeige eines zuvor festgelegten Zeichenbildes die ganze Bildfläche in "Weiß" gelöscht, wobei kein Nachbild erkannt wurde. Unter Bezug auf Fig. 10 sind bei SN, SN+1 und SN+2 auf die Abtastleitungen angelegten Spannungswellenformen dargestellt, bei I ist eine auf eine typische Datenleitung angelegte Spannungswellenform dargestellt, und bei (I-SN) ist eine kombinierte Spannungswellenform dargestellt, die auf die Datenleitung I und die Abtastleitung SN angelegt wurde. In der vorstehenden Ausführungsform wurde die Ansteuerung unter den Bedingungen von V&sub0; = 5 bis 8 V und T = 20 bis 70 us durchgeführt.

Beispiele 2 bis 48

Flüssigkristallzellen wurden in der gleichen Weisen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Ausrichtungssteuerfilme (ausgedrückt als Vorproduktpolyamidsäuren, die durch die Formeln dargestellt sind) und Flüssigkristallmaterialien, die in der folgenden Tabelle 1 dargestellt sind, verwendet wurden.
Die jeweiligen Zellen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 geprüft, wodurch gemessene Daten des Kontrastverhältnisses und der Verzögerungszeit der optischen Reaktion, wie sie in der folgenden Tabelle 2 dargestellt sind, erhalten wurden.
Die jeweiligen Zellen wurden der Multiplexansteuerung zur Anzeige in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unterworfen, wodurch ähnliche Ergebnisse im Hinblick auf den Kontrast und das Nachbild erzielt wurden. Tabelle 1 (wird fortgesetzt) Beispiel Ausrichtungsfilm (Vorprodukt-Polyamidsäure) Flüssigkristallmaterial "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Flüssigkristallmaterial (3), wie vorstehend beschrieben Tabelle 1 (Fortsetzung) Flüssigkristallmaterial (3), wie vorstehend beschrieben "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Tabelle 1 (Fortsetzung) "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Flüssigkristallmaterial (3) Tabelle 1 (Fortsetzung) "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Flüssigkristallmaterial (3) Tabelle 1 (Fortsetzung) Flüssigkristallmaterial (3) "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Tabelle 1 (Fortsetzung) "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Flüssigkristallmaterial (3) Tabelle 1 (Fortsetzung) "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Flüssigkristallmaterial (3) Tabelle 1 (Fortsetzung) Flüssigkristallmaterial (3) "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Tabelle 1 (Fortsetzung) "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Flüssigkristallmaterial (3) Tabelle 1 (Fortsetzung) "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Flüssigkristallmaterial (3) Tabelle 1 (Fortsetzung) Flüssigkristallmaterial (3) "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Tabelle 1 (Fortsetzung) "CS1014" (Handelsnahme) (FLC, Chisso K.K.) Flüssigkristallmaterial (3) Tabelle 2 (wird fortgesetzt) Beispiel Kontrastverhältnis Verzögerung der optischen Reaktion (sec) Tabelle 2 (Fortsetzung) Beispiel Kontrastverhältnis Verzögerung der optischen Reaktion (sec)

Vergleichsbeispiele 1 bis 4

Flüssigkristallzellen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Ausrichtungssteuerfilm (ausgedrückt als herkömmlich erhältlicher Vorproduktpolyamidsäureanstrich, wobei der Polymerisationsgrad jeweils im Bereich von 700 bis 2000 liegt) und Flüssigkristallmaterialien, die in der folgenden Tabelle 3 dargestellt sind, verwendet wurden. Die gemessenen Daten betreffend Kontrastverhältnis und Verzögerung der optischen Reaktion, die für jede der Zellen gemessen wurden, sind in der folgenden Tabelle 4 dargestellt.
Die jeweiligen Zellen wurden der Multiplexansteuerung zur Anzeige in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unterworfen, wodurch die sich ergebenden Kontraste schwächer als die in Beispiel 1 gegeben waren, und für jede Zelle wurde ein Nachbild erkannt. Tabelle 3 Vergleichsbeispiel Ausrichtungsfilm (Polyamidsäureanstrich) Flüssigkristallmaterial "SP-710" (Markenname) (aromatischer Polyimidanstrich, Tora K. K.) "LQ-5200" (Markenname) (Polyimidanstrich, Hitachi Kasei K.K.) "CS-1014" (Markenname) (FLC, Chisso K. K.) vorstehend beschriebenes Flüssigkristallmaterial (3) Flüssigkristallmaterial (3) Tabelle 4 Vergleichsbeispiel Kontrastverhältnis Verzögerung der optischen Antwort [sec]

Beispiele 49 bis 96

Flüssigkristallzellen wurden jeweils in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 bis 48 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein Paar Träger für jede Zelle so angeordnet wurde, daß ihre Reibachsen einander bei einem Schnittwinkel von -6º im Gegenuhrzeigersinn schnitten, wie in Fig. 1B dargestellt.
Die jeweiligen, gemäß vorstehender Beschreibung hergestellten Zellen wurden jeweils in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 bis 48 geprüft, wodurch die in der folgenden Tabelle 5 dargestellten Daten erhalten wurden, die bemerkenswert verbesserte Kontrastverhältnisse im Vergleich zu den entsprechenden Zellen der Beispiele 1 bis 48 zeigten. Tabelle 5 (wird fortgesetzt) Beispiel Polyimid Kontrastverhältnis Verzögerung der optischen Reaktion (sec) wie Beispiel Tabelle 5 (Fortsetzung) Beispiel Polyimid Kontrastverhältnis Verzögerung der optischen Reaktion (sec) wie Beispiel

Vergleichsbeispiele 5 bis 8

Flüssigkristallzellen wurden unter Verwendung der in der folgenden Tabelle 6 dargestellten Materialien jeweils in der gleichen Weise wie in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein Paar Träger für jede Zelle so angeordnet war, daß ihre Reibachsen einander bei einem Schnittwinkel im Gegenuhrzeigersinn von -6 Grad schnitten, wie in Fig. 1B dargestellt.
Die jeweiligen, gemäß vorstehender Beschreibung hergestellten Zellen wurden jeweils in der gleichen Weise wie in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 geprüft, wodurch die in der folgenden Tabelle 7 dargestellten Daten erhalten wurden. Tabelle 6 Vergleichsbeispiel Ausrichtungsfilm (Polyamidsäureanstrich) Flüssigkristallmaterial "SP-710" (Markenname) (aromatischer Polyimidanstrich, Tora K. K.) "LQ-5200" (Markenname) (Polyimidanstrich, Hitachi Kasei K. K.) "CS-1014" (Markenname) (FLC, Chisso K. K.) vorstehend beschriebenes Flüssigkristallmaterial (3) Flüssigkristallmaterial (3) Tabelle 7 Vergleichsbeispiel Kontrastverhältnis Verzögerung der optischen Antwort [sec]
Wie aus den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen deutlich ist, wird erfindungsgemäß eine Flüssigkristallvorrichtung erhalten, die eine qualitativ hochwertige Anzeige bereitstellt, einschließlich einem starken Kontrast zwischen den Hell- und Dunkelzuständen und insbesondere einen sehr starken Anzeigekontrast zum Zeitpunkt der Multiplexansteuerung, und die frei von einem häßlichen Nachbild ist.

Claims

1. Flüssigkristallvorrichtung, umfassend ein Paar Träger und einen chiralen smektischen Flüssigkristall, der in einer Vielzahl von molekularen Schichten angeordnet ist, von der jede eine Vielzahl von Flüssigkristallmolekülen umfaßt, die zwischen den Trägern eingebracht sind, wobei sich auf mindestens einem der Träger ein Ausrichtungsfilm befindet, der ein Polyimid umfaßt, dessen von der Carbonsäure herrührender Molekülteil einen fluorhaltigen Substituenten aufweist, wobei der Polyimidfilm einer Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung unterworfen wurde, wobei die molekularen Schichten des chiralen, smektischen Flüssigkristalls bezüglich der beiden Träger geneigt und zwischen den Trägern gebogen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Polyimid mindestens eine Struktureinheit besitzt, die durch die folgenden Formeln (I) bis (VIII) dargestellt ist:

worin l eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, und in 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist,

worin R&sub2;&sub1; und R&sub2;&sub2; jeweils ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom oder -CH&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der Reste R&sub2;&sub1; oder R&sub2;&sub2; ein Fluoratom oder -CF&sub3; darstellt,

worin R&sub3;&sub1;, R&sub3;&sub2;, R&sub3;&sub3; und R&sub3;&sub4; jeweils ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom oder -CH&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der Reste R&sub3;&sub1;, R&sub3;&sub2;, R&sub3;&sub3; oder R&sub3;&sub4; ein Fluoratom oder -CF&sub3; darstellt,

worin R&sub4;&sub1;, R&sub4;&sub2;, R&sub4;&sub3; und R&sub4;&sub4; jeweils ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom oder -CH&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der Reste R&sub4;&sub1;, R&sub4;&sub2;, R&sub4;&sub3; oder R&sub4;&sub4; ein Fluoratom oder -CF&sub3; darstellt,

worin R&sub5;&sub1; bis R&sub5;&sub9; und R&sub1;&sub0; bis R&sub1;&sub4; jeweils ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom oder -CH&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der Reste R&sub5;&sub1; bis R&sub5;&sub9; und R&sub1;&sub0; bis R&sub1;&sub4; ein Fluoratom oder -CF&sub3; darstellt,

worin

oder (CH&sub2;)n1 darstellt, n&sub1; 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist, R&sub6;&sub2; und R&sub6;&sub7; jeweils ein Wasserstoffatom oder -CF&sub3; darstellen und R&sub6;&sub3; bis R&sub6;&sub6; jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, ein Halogenatom oder -CF&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der Reste R&sub6;&sub2; bis R&sub6;&sub7; -CF&sub3; darstellt, wenn n&sub1; = 0 ist,

worin

oder (CF&sub2;)n2 darstellt, n&sub2; 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist, R&sub7;&sub2; und R&sub7;&sub7; jeweils ein Wasserstoffatom oder -CF&sub3; darstellen und R&sub7;&sub3; bis R&sub7;&sub6; jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, ein Halogenatom oder -CF&sub3; darstellen unter der Bedingung, daß mindestens einer der R&sub7;&sub2; bis R&sub7;&sub6; -CF&sub3; darstellt, wenn n&sub2; = 0 ist, und

worin l8, m8 und n8 jeweils 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 unter der Bedingung sind, daß l8 + m8 + n8 ≥ 1 ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung Reiben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Polyimidfilm, der einer Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung unterworfen wurde, mittels eines Isolierfilmes auf einer Elektro de angeordnet ist, die ihrerseits auf dem Träger aufgebracht wurde.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Polyimidfilm eine Dicke von 5 bis 100 nm (50 bis 1000 Å) besitzt, und der Isolierfilm eine Dicke von 20 bis 100 nm (200 bis 1000 Å) besitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Polyimidfilm eine Dicke von 10 nm (100 Å) oder weniger besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Polyimidfilm, der einer Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung unterworfen wurde, mittels eines Isolierfilmes auf einer Elektrode aufgebracht wurde, die auf jedem der beiden Träger aufgebracht ist, so daß das sich ergebende Paar Polyimidfilme Richtungen der Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung besitzt, die zueinander parallel sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Paar Polyimidfilme die Richtungen der Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung besitzt, die zu einander parallel und auch miteinander identisch sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Polyimidfilm, der einer Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung unterworfen wurde, mittels eines Isolierfilmes auf einer Elektrode aufgebracht wurde, die auf jedem der beiden Träger aufgebracht wurde, so daß das sich ergebende Paar Polyimidfilme Richtungen der Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung besitzt, die einander mit einem Schnittwinkel von 2 bis 15 Grad schneiden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Schnittwinkel 3 bis 12 Grad beträgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Paar Träger so angebracht ist, daß sie einen Abstand voneinander bilden, der klein genug ist, die Bildung einer Struktur spiralförmiger Ausrichtung eines chiralen, smektischen Flüssigkristalls zu unterdrücken.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der chirale, smektische Flüssigkristall von einer Temperatur, die höher als ein Bereich ist, der eine smektische A-Phase ergibt, abgekühlt wurde, wodurch sich mindestens zwei unterschiedliche, stabile Orientierungszustände bilden.