DE3502160C2

DE3502160C2 -

Info

Publication number: DE3502160C2
Application number: DE3502160A
Authority: DE
Inventors: Shinjiro Kawasaki Kanagawa Jp Okada; Kazuharu Katagiri; Junichiro Yokohama Kanagawa Jp Kanbe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-01-23
Filing date: 1985-01-23
Publication date: 1989-07-27
Also published as: FR2558627B1; FR2558627A1; US4639089A; JPS6334448B2; DE3502160A1; JPS60156043A

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristalleinrichtung gemäß dem Oberbegrifff des Patentanspruchs 1. Solche Flüssigkristalleinrichtungen können z. B. in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, einer optischen Verschlußanordnung usw. verwendet werden.

Es sind Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen bekannt, bei denen eine Gruppe von Abtastelektroden und eine Gruppe von Signalelektroden in Form einer Matrix angeordnet sind, wobei zwischen die Elektrodengruppen eine Flüssigkristallverbindung eingefüllt ist, um eine Vielzahl von Bildelementen für die Bild- oder Informationsanzeige zu bilden. Bei diesen Anzeigevorrichtungen wird ein Zeitmultiplex-Ansteuerungsverfahren angewandt, das die Schritte des aufeinanderfolgend und zyklisch selektiven Anlegens von Adressensignalen an die Gruppe von Abtastelektroden und des parallelen selektiven Anlegens vorbestimmter Informationssignale an die Gruppe von Signalelektroden unter Synchronisierung mit den Adressensignalen enthält. Diese Anzeigevorrichtungen und das Ansteuerungsverfahren hierfür haben jedoch den Nachteil, daß es schwierig ist, eine hohe Dichte der Bildelemente oder eine große Bildfläche zu erhalten. In der Praxis werden für Anzeigevorrichtungen aufgrund ihrer verhältnismäßig hohen Ansprechgeschwindigkeit und ihres geringen Leistungsverbrauchs meistens TN-Flüssigkristalle (TN = twisted nematic; verdrillte nematische Flüssigkristelle) eingesetzt, vgl. den Artikel "Voltage-Dependent Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Crystal" von M. Schadt und W. Helfrich in "Applied Physics Letters", Bd. 18, Nr. 4 (15. Februar 1971), Seiten 127 und 128. Bei den Flüssigkristallen dieser Art bilden Moleküle eines nematischen Flüssigkristalls, die positive dielektrische Anisotropie zeigen, dann, wenn kein elektrisches Feld einwirkt, eine verdrillte Struktur (Schrauben- bzw. Helixstruktur) in Richtung der Dicke der Flüssigkristallschicht, wobei die Moleküle dieser Flüssigkristalle an den Oberflächen beider Elektroden parallel zueinander ausgerichtet oder orientiert sind. Andererseits werden beim Einwirken eines elektrischen Feldes nematische Flüssigkristalle, die positive dielektrische Anisotropie zeigen, in der Richtung des elektrischen Feldes orientiert oder ausgerichtet und können auf diese Weise eine optische Modulation hervorrufen. Wenn unter Verwendung von Flüssigkristallen dieser Art Anzeigevorrichtungen mit einer Matrixelektrodenanordnung gebildet werden, wird an Bereiche (angewählte Stellen) in denen gleichzeitig Abtastelektroden und Signalelektroden angesteuert werden, eine Spannung angelegt, die höher ist als der Schwellenwert, der für eine Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen in der zu den Elektrodenoberflächen senkrechten Richtung erforderllich ist, während an Bereiche (nicht angewählte Stellen), in denen die Abtastelektroden und Signalelektroden nicht angewählt sind, keine Spannung angelegt wird und die Flüssigkristallmoleküle folglich stabil prallel zu den Elektrodenoberflächen ausgerichtet sind. Wenn an der Oberseite und der Unterseite einer auf diese Weise gebildeten Flüssigkristallzelle lineare Polarisatoren in der Art gekreuzter Nicolscher Prismen, d. h. derart, daß ihre Polarisationschsen im wesentlichen senkrecht zueinander stehen, angeordnet werden, wird an den angewählten Stellen kein Licht durchgelassen, während an nicht angewählten Stellen Licht hindurchtritt. Die Flüssigkristallzelle kann infolgedessen als Abbildungsvorrichtung arbeiten.

Bei einer Matrixelektrodenstruktur wird auch in den Bereichen, in denen nur die Abtastelektroden, nicht aber die Signalelektroden angewählt werden, oder aber nur die Signalelektroden, nicht aber die Abtastelektroden angewählt werden, d. h. in "halb angewählten Bereichen", ein bestimmtes elektrisches Feld errichtet. Falls der Unterschied zwischen der an die angewählten Bereiche angelegten Spannung und der an die halb angewählten Bereiche angelegten Spannung ausreichend groß ist und der Spannungsschwellenwert, der erforderlich ist, um zu ermöglichen, daß Flüssigkristallmoleküle senkrecht zu einem elektrischen Feld ausgerichtet oder orientiert werden, auf einen dazwischenliegenden Wert liegt, arbeitet die Anzeigevorrichtung normal. Tatsächlich nimmt jedoch entsprechend einer Zunahme der Anzahl (N) von Abtastzeilen die Zeitdauer (das Tastverhältnis), während der bei der Abtastung einer ganzen Bildfläche (entsprechend einem Vollbild) in einem angewählten Bereich ein wirksames elektrisches Feld errichtet wird, proportional zu 1/N ab. Aus diesem Grund wird bei der wiederholten Abtastung der Effektivwert der Spannung, der gleich dem Spannungsunterschied zwischen der an den angewählten Bereich angelegten Spannung und der an nicht angewählte Bereiche angelegten Spannung ist, um so geringer, je größer die Anzahl der Abtastzeilen ist. Dies führt als Ergebnis zu dem Nachteil, daß der Bildkontrast vermindert wird oder ein "Übersprechen" auftritt. Diese Erscheinungen treten im wesentlichen auf, wenn ein Flüssigkristall, der keine Bistabilität hat, unter Ausnutzung des Zeitspeicherungseffekts angesteuert, d. h. wiederholt abgetastet wird. Zur Überwindung dieses Nachteils sind z. B. bereits ein Spannungsmittelungsverfahen, ein Zweifrequenzen-Ansteuerungsverfahren und ein Mehrfachmatrixverfahren vorgeschlagen worden. Kein Verfahren ist jedoch für die Überwindung der vorstehend erwähnten Nachteile ausreichend. Als Ergebnis besteht gegenwärtig der Zustand, daß die Entwicklung einer großen Bildfläche oder einer hohen Packungsdichte in bezug auf Anzeigeelemente verzögert ist, weil es schwierig ist, die Anzahl der Abtastzeilen in ausreichendem Maße zu erhöhen.

Auf dem Gebiet der Drucker zeichnen sich Laserstrahldrucker, bei denen ein elektrofotografisches Ladungsmaterial mittels Laserlicht bildmäßig belichtet wird, durch hohes Auflösungsvermögen und hohe Druckgeschwindigkeit aus.

Laserdrucker besitzen jedoch folgende Nachteile:

1) Die Vorrichtungsabmessungen sind groß.
2) Sie umfassen Teile wie z. B. eine Polygon-Ablenkvorrichtung, die mit hoher Geschwindigkeit mechanisch bewegt werden, was zu Geräuschen führt und eine hohe mechanische Präzision erforderlich macht.

Zur Beseitigung der vorstehend erwähnten Nachteile ist als Vorrichtung für die Umwandlung elektrischer Signale in optische Signale eine Flüssigkristall-Verschlußanordnung vorgeschlagen worden. Wenn Bildelementsignale mit einer Flüssigkristall- Verschlußanordnung erzeugt werden, sind jedoch beispielsweise mehr als 3000 Signalgeber erforderlich, um Bildelementesignale auf einer Länge von 210 mm in einer Dichte von 16 Punkten/mm zu schreiben. Infolgedessen sind Zuführungsleitungen für die Zuführung elektrischer Signale zu allen entsprechenden Signalgebern notwendig, um den jeweiligen Signalgebern unabhängig Signale zuzuführen, wodurch die Herstellung schwierig wird.

Im Hinblick darauf wurde ein anderer Versuch unternommen, eine Zeile von Bildsignalen im Zeitmultiplex mit Signalgebern, die auf mehrere Leitungen verteilt sind, anzulegen.

Bei diesem Versuch können Signalzuführungselektroden für mehrere Signalgeber gemeinsam verwendet werden, woduch eine beträchtliche Verminderung der Anzahl der Zuführungsleitungen erreicht wird. Falls jedoch bei Einsatz eines Flüssigkristalls ohne Bistabilität, wie er üblicherweise verwendet wird, die Anzahl (N) der Zeilen erhöht wird, wird die Signaleinschaltzeit auf 1/N vermindert. Dies führt zu den Schwierigkeiten, daß die auf ein fotoleitfähiges Aufzeichnungsmaterial aufgebrachte Lichtmenge vermindert wird und ein Übersprechen auftritt.

Zur Verminderung der vorstehend erwähnten Nachteile der bekannten Flüssigkristalleinrichtungen haben Clark und Lagerwall die Anwendung einer Flüssigkristalleinrichtung unter Einsatz eines bistabilen Flüssigkristalls (Ja-OS 1 07 216/1981; US-PS 43 67 924 usw.) vorgeschlagen. Als bistabiler Flüssigkristall wird im allgemeinen ein ferroelektri scher Flüssigkristall mit einer chiralen smektischen C-Phase (SmC*) oder H-Phase (SmH*) verwendet. Der ferroelektrische Flüssigkristall weist Bistabilität auf, d. h. er hat zwei stabile Zustände. Folglich wird der Flüssigkristall im Unterschied zu dem üblichen TN-Flüssigkristall in der vorstehend erwähnten Vorrichtung in Abhängigkeit von einem elektrischen Feldvektor zu dem ersten stabilen Zustand und in Abhängigkeit von dem anderen elektrischen Feldvektor zu dem zweiten stabilen Zustand orientiert. Ferner nimmt diese Flüssigkristallart in Abhängigkeit von einem daran angelegten elektrischen Feld sehr schnell einen der zwei vorstehend erwähnten stabilen Zustände an und behält diesen Zustand auch in Abwesenheit eines elektrischen Feldes bei. Durch Ausnutzung dieser Eigenschaften können im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten, die bei der üblichen TN-Flüssigkristallvorrichtung auftreten, wesentliche Verbesserungen erzielt werden. Dieser Gesichtspunkt wird nachstehend näher erläutert.

Damit eine optische Modulationsvorrichtung, bei der der Flüssigkristall mit Bistabilität verwendet wird, ein gewünschtes Betriebsverhalten zeigen kann, ist es erforderlich, daß der zwischen zwei parallele Grundplatten eingefügte Flüssigkristall in einen derartigen Zustand der Molekülanordnung gebracht wird, daß der Übergang zwischen den zwei stabilen Zuständen wirksam eintreten kann, und zwar unabhängig von der Errichtung eines elektrischen Feldes. Bispielsweise muß bezüglich eines ferroelektrischen Flüssigkristalls mit einer SmC*- oder SmH*-Phase eine Monodomäne gebildet werden, in der die Schichten des Flüssigkristalls senkrecht zu der Oberfläche der Grundplatte liegen und infolgedessen die Molekülachse des Flüssigkristalls zu der Grundplattenoberfläche fast parallel verläuft. In den optischen Modulationsvorrichtungen, bei denen ein bistabiler Flüssigkristall verwendet wird, ist jedoch der Orientierungszustand eines Flüssigkristalls mit einer solchen Monodomänenstruktur nicht in zufriedenstellender Weise ausgerichtet, so daß die optische Modulationsvorrichtung kein zufriedenstellendes Betriebsverhalten zeigt.

Für die Erzielung eines solchen Orientierungszustands sind beispielsweise verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen z. B. ein Magnetfeld errichtet oder eine Scherkraft ausgeübt wird.

Derartige Verfahren sind in "Appl. Phys. Lett." 36 (11), 01. Juni 1990, Seiten 899 bis 901 und in der US-SP 43 67 924 erörtert. Dort ist eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende Flüssigkristalleinrichtung beschrieben, die mit chiralem smektischem Flüssigkristall arbeitet, der zwischen zwei in engem Abstand angeordneten Substraten angeordnet ist. Die bekannte Flüssigkristalleinrichtung zeichnet sich durch rasches Schaltverhalten und Bistabilität aus. Um gutes Betriebsverhalten sicherzustellen, wird bei der Herstellung der Flüssigkristallzelle dafür Sorge getragen, daß der Flüssigkristall in der smektischen Phase als Monodomäne vorliegt. Gemäß der in der US-PS 43 67 924 angegebenen Technik wird zum Erreichen der Monodomäne in der smektischen Phase zunächst beim Abkühlen des Flüssigkristalles in der dort bei höheren Temperaturen vorliegenden nematischen Phase ein verhältnismäßig starkes, parallel zu den Substraten orientiertes Magnetfeld angelegt, das die Ausbildung einer nematischen Monodomäne hervorruft. Bei Abkühlung des Flüssigkristallmaterials wandelt sich diese nematische Monodomäne dann in eine Monodomäne der smektischen A-Phase um und liegt damit im gewünschten Zustand vor.

Alternativ kann die Monodomänenbildung auch durch Einsatz von Scherspannungen erreicht werden, indem eines der beiden Substrate geringfügig verschoben wird.

Zum Erreichen der Monodomänenbildung muß somit entweder ein zusätzliches Magnetfeld mittels einer aufwendigen Apparatur aufgebaut oder mittels eines sehr feinfühligen Eingriffs eines der beiden Substrate verschoben werden, was mit entsprechendem Aufwand verbunden ist. Zudem läßt sich ein effektives homogenes Magnetfeld nur mit Schwierigkeiten bei einer Dünnschichtzelle, die als solche sehr gutes Betriebsverhalten zeigt, erzeugen. Auch ist die Ausübung einer Scherkraft bei Zellen, bei denen zunächst die Zellstruktur gebildet und dann der Flüssigkristall eingefüllt wird, mit deutlichen Schwierigkeiten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristalleinrichtung zu schaffen, die zusätzlich zur Erzielung hohen Kontrasts und hoher Ansprechgeschwindigkeit eine Monodomänenausbildung mit einfachen Mitteln ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung ist somit zumindest eine der Grundplatten einer uniaxialen Ausrichtungsbehandlung, d. h. einer Ausrichtungsbearbeitung unterzogen, bei der die Achsen der die Fläche kontaktierenden Flüssigkristallmoleküle überwiegend in eine einzige Richtung ausgerichtet sind. Weiterhin ist der chirale smektische Flüssigkristall aus einer cholesterischen Phase unter Temperaturerniedrigung gebildet.

Die beiden vorstehend genannten Maßnahmen bewirken überraschend eine Monodomänenausbildung im chiralen smektischen Flüssigkristall, so daß mit einfachen Mitteln hohe Ansprechgeschwindigkeit, guter Kontrast und bistabiles Verhalten erreicht werden können.

Die erfindungsgemäße Flüssigkristallzelle ermöglicht die Ausbildung einer Anzeigevorrichtung mit in hoher Dichte angeordneten Bildelementen und großer Anzeigefläche oder eines optischen Verschlusses mit hoher Verschlußgeschwindigkeit. Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu eigen, daß eine Monodomäne, in der Flüssigkristalle z. B. der smektischen A- Phase in einer Richtung ausgerichtet sind, dadurch gebildet werden kann, daß eine Phasenumwandlung von einer cholesterischen Hochtemperaturphase in eine smektische Phase hervorgerufen wird, wenn die Phasenumwandlung in Gegenwart einer den Flüssigkristall berührenden Oberfläche einer Grundplatte, der eine Funktion der bevorzugten Orientierung der Molekülachsen des Flüssigkristalls in einer Richtung verliehen worden ist, bewirkt wird. Hierdurch wird eine Flüssigkristalleinrichtung bereitgestellt, die in Kombination ein auf der Bistabilität des Flüssigkristalls basierendes Betriebsverhalten und Monodomänen-Bildungseigenschaften der Flüssigkristallschicht zeigt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 schematische perspektivische Ansichten, die das grundlegende Betriebsprinzip einer im Rahmen der Erfindung verwendeten Flüssigkristallzelle erläutern,

Fig. 3A eine Draufsicht, die ein Beispiel der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung zeigt, und

Fig. 3B eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie A-A in Fig. 3A,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines anderen Beispiels der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung,

Fig. 5 eine Schnittansicht, die schematisch eine Vorrichtung zum schrägen Aufdampfen für die Anwendung bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung zeigt,

Fig. 6 eine schematische Draufsicht einer in der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung verwendeten Elektrodenanordnung,

Fig. 7 (a) bis 7 (d) Signale für die Ansteuerung einer erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung und

Fig. 8 (a) bis 8 (d) Kurvenformen von Signalen, die an die einzelnen Bildelemente angelegt werden.

Flüssigkristallmaterialien, die für die Erfindung am besten geeignet sind, sind chirale smektische Flüssigkristalle, die Ferroelektrizität zeigen. Im einzelnen stehen Flüssigkristalle, die eine chirale smektische C-Phase (SmC*), H- Phase (SmH*), I-Phase (SmI*), J-Phase (SmJ*), K-Phase (SmK*), G-Phase (SmG*) oder F-Phase (SmF*) zeigen, zur Verfügung. Es ist insbesondere erforderlich, daß der chirale smektische Flüssigkristall, der in der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung verwendet wird, bei einer Temperatur, die höher ist als die Temperatur, die eine smektische Phase ergibt, eine cholesterische Phase zeigt. Besondere Beispiele des chiralen smektischen Flüssigkristalls sind nachstehend aufgeführt:

Wenn unter Verwendung dieser Materialien eine Einrichtung gebildet wird, kann diese durch einen Block z. B. aus Kupfer, in den eine Heizeinrichtung eingebettet ist, gehalten werden, um Temperaturbedingungen zu schaffen, bei denen die Flüssigkristallverbindungen eine smektische Phase annehmen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird schematisch ein Beispiel einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle zur Erläuterung ihres Betriebs gezeigt. Auf Grundplatten (Glasplatten) 11 und 11 a ist eine lichtdurchlässige Elektrode, z. B. aus In₂O₃, SnO₂ oder ITO (Indiumzinnoxid), angeordnet. Ein Flüssigkristall in einer SmC*- oder SmH*-Phase, in dem Flüssigkristall-Molekülschichten 12 senkrecht zu den Oberflächen der Glasplatten orientiert sind, ist dazwischen angeordnet und hermetisch abgeschlossen. Flüssigkristallmoleküle 13 sind durch ausgezogene Linien dargestellt. Jedes Flüssigkristallmolekül 13 hat ein Dipolmoment (P┴) 14 in einer zu seiner Achse senkrechten Richtung. Wenn zwischen auf den Grundplatten 11 und 11a gebildeten Elektroden eine Spannung angelegt wird, die höher ist als ein bestimmter Schwellenwert, wird eine Helixstruktur des Flüssigkristallmoleküls 13 gelockert oder abgewickelt, wodurch die Richtung, in der die einzelnen Flüssigkristallmoleküle ausgerichtet sind, derart verändert wird, daß alle Dipolmomente (P┴) 14 in die Richtung des elektrischen Feldes gerichtet werden. Die Flüssigkristallmoleküle 13 haben eine längliche Gestalt und zeigen Brechungsanisotropie zwischen ihrer langen und ihrer kurzen Achse. Infolgedessen ist es verständlich, daß beispielsweise dann, wenn auf der oberen und der unteren Oberfläche der Glasplatten Polarisatoren in der Art gekreuzter Nicolscher Prismen, d. h. derart, daß ihre Polarisationsrichtungen einander kreuzen, angeordnet werden, die auf diese Weise angeordnete Flüssigkristallzelle als Flüssigkristalleinrichtung mit optischer Modulation wirkt, deren optische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Polarität einer angelegten Spannung ändern.

Die Flüssigkristallschicht in der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung kann mit einer ausreichend geringen Dicke (z. B. weniger als 10 µm) gestaltet werden. Wenn die Dicke der Flüssigkristallschicht vermindert wird, wird die Helixstruktur der Flüssigkristallmoleküle selbst in Abwesenheit eines elektrischen Feldes gelockert oder abgewickelt, was dazu führt, daß das Dipolmoment einen von zwei Zuständen annimmt, d. h. einen Zustand P in einer Richtung 24 nach oben oder einen Zustand Pa in einer Richtung 24 a nach unten, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn an eine Zelle mit den vorstehend erwähnten Eigenschaften ein elektrisches Feld E oder Ea angelegt wird, dessen Feldstärke höher ist als ein bestimmter Schwellenwert, wobei E und Ea hinsichtlich ihrer Polarität verschieden sind, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Dipolmoment in Abhängigkeit von dem Vektor des elektrischen Feldes E oder Ea entweder in die obere Richtung 24 oder in die untere Richtung 24 a ausgerichtet. Dementsprechend werden die Flüssigkristallmoleküle entweder in einem ersten stabilen Zustand 23 oder in einem zweiten stabilen Zustand 23 a orientiert.

Wenn der vorstehend erwähnte ferroelektrische Flüssigkristall als Element zur optischen Modulation verwendet wird, können zwei Vorteile, wie sie vorstehend kurz berührt wurden, erzielt werden. Der erste Vorteil besteht darin, daß die Ansprechgeschwindigkeit sehr hoch ist, während der zweite darin besteht, daß die Orientierung des Flüssigkristalls Bistabilität zeigt. Der zweite Vorteil wird z. B. unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert. Wenn an die Flüssigkristallmoleküle das elektrische Feld E angelegt wird, werden sie in den ersten stabilen Zustand 23 orientierte. Dieser Zustand bleibt auch dann stabil, wenn das elektrische Feld aufgehoben wird. Andererseits werden die Flüssigkristallmoleküle in den zweiten stabilen Zustand 23 a orientiert, wenn das elektrische Feld Ea, dessen Richtung der Richtung des elektrischen Feldes F entgegengesetzt ist, an die Flüssigkristalle angelegt wird, wodurch die Richtungen der Moleküle verändert werden. Dieser Zustand bleibt in ähnlicher Weise auch dann stabil, wenn das elektrische Feld aufgehoben wird. Ferner bleiben die Flüssigkristallkmoleküle in den jeweiligen Orientierungszuständen, solange die Stärke des angelegten elektrischen Feldes E nicht über einem bestimmten Schwellenwert liegt. Für eine wirksame Erzielung hoher Ansprechgeschwindigkeit und Bistabilität ist die Dicke der Zelle vorzugsweise so gering wie möglich.

Wie vorstehend erwähnt, bestand das schwierigste Problem, das bei der Bildung einer Vorrichtung unter Verwendung eines solchen ferroelektischen Flüssigkristalls angetroffen wurde, darin, daß es schwierig war, eine Zelle zu bilden, die eine in hohem Maße gleichmäßige Monodomäne hat, in der Flüssigkristallschichten mit einer SmC*- oder SmH*-Phase senkrecht zu den Grundplattenoberflächen und die Flüssigkristallmoleküle fast parallel zu den Grundplattenoberflächen ausgerichtet sind. Die Erfindung bietet eine Lösung dieses Problems.

Fig. 3A und 3B erläutern ein Beispiel der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung. Fig. 3A ist eine Draufsicht auf das Beispiel, während Fig. 3B die Ansicht eines Schnittes entlang der Linie A-A in Fig. 3A zeigt.

Eine in Fig. 3 gezeigte Zellenstruktur 100 weist ein Paar Grundplatten 101 und 101 a auf, die aus Glasplatten oder Kunststoffplatten hergestellt sind, die zur Bildung einer Zellenstruktur mit Abstandshaltern 104 in einem festgelegten Abstand gehalten werden und mit einem Klebstoff 106 abgedichtet sind. Auf der Grundplatte 101 ist ferner eine Elektrodengruppen (z. B. eine zu der Matrixelektrodenstruktur gehörende Elektrodengruppe zum Anlegen von Abtastspannungen) ausgebildet, die aus einer Vielzahl von lichtdurchlässigen Elektroden 102 in einem festgelegten Muster, z. B. einem Streifenmuster, besteht. Auf der Grundplatte 101 a ist eine andereElektrodengruppe (z. B. eine zu der Matrixelektrodenstruktur gehörende Elektrodengruppe zum Anlegen von Signalspannungen) ausgebildet, die aus einer Vielzahl von lichtdurchlässigen Elektroden 102 a besteht, die die lichtdurchlässigen Elektroden 102 kreuzen.

Auf der Grundplatte, die mit derartigen lichtdurchlässigen Elektroden versehen ist, kann ferner ein Orientierungssteuerungsfilm 105 gebildet werden, der aus einem anorganischen isolierenden Material wie z. B. Siliciummonoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Magnesiumfluorid, Ceroxid, Cerfluorid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid oder Bornitrid oder aus einem organischen isolierenden Material wie z. B. Polyvinylalkohol, Polyimid, Polyamidimid, Polyesterimid, Poly-p-xylylen, Polyester, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polyamid, Polystyrol, Celluloseharz, Melaminharz, Harnstoffharz oder Acrylharz besteht.

Der Orientierungssteuerungsfilm 105 dann dadurch gebildet werden, daß zunächst in der vorstehend beschriebenen Weise ein Film aus einem anorganischen isolierenden Material oder einem organischen isolierenden Material gebildet und dann seine Oberfläche beispielsweise mit Samt, Tuch oder Papier in einer Richtung gerieben wird.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Orientierungssteuerungsfilm 105 als Film aus einem anorganischen isolierenden Material wie z. B. SiO oder SiO₂ durch schräges Aufdampfen auf der Grundplatte 101 a gebildet werden.

Bei einer in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung wird ein Rezipient 501 auf eine isolierende Grundplatte 503, die mit einer Ansaugöffnung 505 versehen ist, aufgesetzt, und der Rezipient 501 wird durch Betätigung einer (nicht gezeigten) Vakuumpumpe, die mit der Ansaugöffnung 505 verbunden ist, evakuiert. Ein aus Wolfram oder Molybän hergestellter Tiegel 507 wird in das Innere des Rezipienten 501 und an dessen Unterteil gebracht. In den Tiegel 507 werden mehrere Gramm eines Kristalls 508 wie z. B. SiO, SiO₂ oder MgF₂ gebracht. Der Tiegel 507 hat zwei Arme 507 a und 507 b, die sich nach unten erstrecken und jeweils mit Anschlußleitungen 509 und 510 verbunden sind. Eine Stromquelle 506 und ein Schalter 504 sind außerhalb des Rezipienten 501 in Reihe mit den Anschlußleitungen 509 und 510 verbunden. Eine Grundplatte 502 ist innerhalb des Rezipienten 501 und genau oberhalb des Tiegels 507 derart angeordnet, daß sie mit der Vertikalachse des Rezipienten 501 einen Winkel R bildet.

Der Rezipient 501 wird zunächst bis zu einem Vakuum von etwa 1,3 mPa evakuiert, während der Schalter 504 geöffnet ist. Dann wird der Schalter 504 geschlossen, um Strom zuzuführen, während die Ausgangsleistung der Stromquelle 506 eingestellt wird, bis der Tiegel auf Weißglut mit einer zum Verdampfen des Kristalls 508 geeigneten Temperatur erhitzt ist. Eine Stromstärke von etwa 100 A ist erforderlich, um einen geeigneten Temperaturbereich (700 bis 1000°C) zu erhalten. Den Kristall 508 läßt man dann abdampfen, so daß er einen nach oben gerichteten Molekülstrom S bildet. Der Molekülstrom S trifft auf die Grundplatte 502 unter einem Winkel R auf, wobei die Grundplatte 502 beschichtet wird. Der Auftreffwinkel ist der vorstehend erwähnte Winkel R, und die Richtung des Stromes S ist die "Richtung des schrägen Aufdampfens". Die Festlegung der Dicke des Films basiert auf einer vor dem Einführen der Grundplatte 502 in den Rezipienten 501 durchgeführten Eichung der Dicke bezüglich der Betriebsdauer. Nachdem der Film mit einer geeigneten Dicke gebildet worden ist, wird die aus der Quelle 506 zugeführte Leistung vermindert; der Schalter 504 wird geöffnet, und der Rezipient 501 und sein Innenraum werden abgekühlt. Dann wird der Druck in dem Rezipienten auf Atmosphärendruck erhöht und die Grundplatte 502 aus dem Rezipienten 501 herausgenommen.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Orientierungssteuerungsfilm 105 dadurch gebildet werden, daß zunächst auf der Grundplatte 101 a, d. h. in Berührung damit oder darüber, ein gleichmäßiger Film aus dem vorstehend erwähnten anorganischen oder organischen isolierenden Material gebildet und die Oberfläche des Films dann einer Behandlung zum schrägen oder geneigten Ätzen unterzogen wird, um der Oberfläche eine Orientierungssteuerungswirkung zu verleihen.

Vorzugsweise wird dafür gesorgt, daß der Orientierungssteuerungsfilter 105 auch als isolierender Film wirkt. Zu diesem Zweck kann der Orientierungssteuerungsfilm vorzugsweise eine Dicke von 10,0 nm bis 1 µm und insbesondere von 50,0 nm bis 500,0 nm haben. Der isolierende Film hat auch die Funktion der Verhinderung des Auftretens eines elektrischen Stromes, der im allgemeinen dadurch hervorgerufen wird, daß in der Flüssigkristallschicht 103 kleinere Mengen von Verunreinigungen enthalten sind. Dadurch wird selbst beim wiederholten Betrieb eine Verschlechterung der Flüssigkristallverbindungen verhindert.

Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung kann auch auf der anderen Grundplatte 101 ein Orientierungssteuerungsfilm gebildet werden, der dem Orientierungssteuerungsfilm 105 ähnlich ist.

Eine ähnliche Orientierungssteuerungswirkung kann bei der in Fig. 3 gezeigten Struktur auch den Seitenwänden der Abstandshalter 104 - beispielsweise durch Reiben - verliehen werden.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Zellenstruktur kann die Flüssigkristallschicht 103 in einer chiralen smektischen Phase wie z. B. einer SmC*- oder SmH*-Phase gebildet werden. Die Flüssigkristallschicht 103 mit einer chiralen smektischen Phase wird dadurch gebildet, daß zunächst durch Phasenumwandlung aus einer cholesterischen Phase, insbesondere einer cholesterischen Phase mit einer Grandjean- Textur, beim Abkühlen eine SmA-Phase (smektische A-Phase) gebildet wird und daß die SmA-Phase durch weitere Phasenumwandlung beim Abkühlen in eine chirale smektische Phase wie z. B. eine SmC*- oder SmH*-Phase umgewandelt wird.

Ein wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung besteht in folgendem: Wenn die cholesterische Phase mit einer Grandjean- Textur in eine SmA-Phase umgewandelt wird, wird die Helixstruktur der Grandjean-Textur abgewickelt, wodurch die Phasenunwandlung in die SmA-Phase bewirkt wird, und die Achsen der Flüssigkristallmoleküle der SmA-Phase werden in der Orientierungssteuerungsrichtung, die dem Orientierungssteuerungsfilm verliehen wurde, ausgerichtet oder orientiert, wodurch eine gleichmäßige Monodomäne gebildet wird.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung. In der in Fig. 4 gezeigten Flüssigkristalleinrichtung ist zwischen zwei Grundplatten 101 und 101 a eine Vielzahl von Abstandshaltern 201 angeordnet. Die Abstandshalter 201 können hergestellt werden, indem ein Film aus einer anorganischen Verbindung wie z. B. SiO, SiO₂, Al₂O₃ oder TiO₂ oder aus einem Harz wie z. B. Polyvinylalkohol, Polyimid, Polyamidimid, Polyesterimid, Poly-p-xylylen, Polyester, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyamid, Polystyrol, Celluloseharz, Melaminharz, Harnstoffharz, Acrylharz oder einem Fotoresistharz gebildet und der Film derart geätzt wird, daß die Abstandshalter in geeigneten Bereichen zurückbleiben.

Eine ähnliche Orientierungswirkung, wie sie unter Bezugnahme auf die Oberfläche der Grundplatte 101 oder 101 a erläutert wurde, kann auch der Seitenwand der Abstandshalter 104 und 201 verliehen werden.

Eine derartige Zellenstruktur 100 mit Grundplatten 101 und 101 a, wie sie in Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigt wird, wird schichtweise zwischen einem Paar von Polarisatoren 107 und 108 angeordnet, um eine optische Modulationsvorrichtung zu bilden, die eine optische Modulation bewirkt, wenn zwischen den Elektroden 102 und 102 a eine Spannung angelegt wird.

Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Flüssigkristalleinrichtung durch Steuerung der Orientierung der Flüssigkristallschicht 103 unter Bezugnahme auf Fig. 3 und den vorstehend erwähnten Flüssigkristall Nr. 2 als Beispiel des Flüssigkristallmaterials näher erläutert.

Zunächst wird eine Zelle 100, die den Flüssigkristall Nr. 2 enthält, in ein Heizgehäuse hineingebracht, in dem die ganze Zelle 100 gleichmäßig erhitzt werden kann. Dann wird die Zelle 100 auf eine Temperatur (etwa 180°C) erhitzt, bei der der Flüssigkristall in der Zelle eine isotrope Phase annimmt. Die Temperatur des Heizgehäuses wird mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 2 bis 3°C/h vermindert, d. h. der Flüssigkristall in der Zelle 100 wird einer Temperaturverminderungsstufe unterzogen. In der Temperaturverminderungsstufe wird der Flüssigkristall in der isotropen Phase bei etwa 174°C in eine cholesterische Phase mit einer Grandjean-Textur umgewandelt und beim weiteren Abkühlen bei etwa 170°C von der cholesterischen Phase in eine SmA-Phase umgewandelt. Dabei werden die Achsen der Flüssigkristallmoleküle in der SmA-Phase in der Reibungsrichtung ausgerichtet.

Dann wird der Flüssigkristall in der SmA-Phase beim weiteren Abkühlen in eine SmC*-Phase umgewandelt, wodurch eine Monodomäne der SmC*-Phase mit einer nicht schraubenförmigen Struktur gebildet wird, wenn die Zellendicke in der Größenordnung von beispielsweise 1 µm liegt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird schematisch ein Beispiel einer Zelle 41 mit einer Matrixelektrodenanordnung gezeigt, in der eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung zwischen ein Paar von Gruppen von Elektroden, die einander mit Abstand gegenüberstehen, eingefügt ist. An eine Gruppe von Abtastelektroden 42 werden Abtastsignale angelegt, und an eine Gruppe von Signalelektroden 43 werden Informationssignale angelegt. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 (a) und 7 (b) werden elektrische Signale, die an eine angewählte Abtastelektrode 42 (s) angelegt werden, bzw. elektrische Signale, die an die anderen Abtastelektroden (an nicht angewählte Abtastelektroden) 42 (n) angelegt werden, gezeigt. Andererseits zeigen Fig. 7 (c) und 7 (d) elektrische Signale, die an die angewählte Signalelektrode 43 (s) angelegt werden, bzw. elektrische Signale, die an die nicht angewählten Signalelektroden 43 (n) angelegt werden. In Fig. 7 (a) bis 7 (d) stellen die Abszisse und die Ordinate die Zeit bzw. die Spannung dar. Wenn beispielsweise ein Laufbild angezeigt wird, wird die Gruppe von Abtastelektroden 42 aufeinanderfolgend und periodisch angewählt. Wenn die Schwellenspannung für die Ausbildung eines ersten stabilen Zustands des Bistabilität zeigenden Flüssigkristalls als V _th1 und die Schwellenspannung für die Ausbildung des zweiten stabilen Zustands dieses Flüssigkristalls als -V _th2 bezeichnet wird, ist ein elektrisches Signal, das an die angewählte Abtastelektrode 42 (s) angelegt wird, eine Wechselspannung, die während einer Phase (Zeit) t₁ V und während einer Phase (Zeit) t₂-V beträgt, wie es in Fig. 7 (a) gezeigt ist. Die anderen Abtastelektroden 42 (n) sind geerdet, wie es in Fig. 7 (b) gezeigt ist. Folglich betragen die an den Abtastelektroden 42 (n) erscheinenden elektrischen Signale 0 Volt. Andererseits hat ein elektrisches Signal, das an die angewählte Signalelektrode 43 (s) angelegt wird, den Wert V, wie es in Fig. 7 (c) gezeigt ist, während ein elektrisches Signal, das an die nicht angewählten Signalelektroden 43 (n) angelegt wird, den Wert -V hat, wie es in Fig. 7 (d) gezeigt ist. In diesem Fall wird die Spannung V Auf einen gewünschten Wert eingestellt, der die folgenden Ungleichungen erfüllt:

V<V _th1<2 V und -V<-V _th2<-2 V.

Die Kurvenformen der Spannung, die an jedes Bildelement angelegt wird, wenn solche elektrischen Signale erzeugt werden, sind in Fig. 8 gezeigt. Die in Fig. 8 (a), 8 (b), 8 (c) und 8 (d) gezeigten Kurvenformen entsprechen den in Fig. 6 gezeigten Bildelementen A, B, C bzw. D. Wie aus Fig. 8 (a) ersichtlich ist, wird an die Bildelemente A auf der angewählten Abtastzeile während einer Phase t₂ eine Spannung von 2 V, die oberhalb des Schwellenwertes V _th1 liegt, angelegt. Ferner wird an die Bildelemente B auf derselben Abtastzeile während einer Phase t₁ eine Spannung von -2 V, die unterhalb des Schwellenwertes -V _th2 liegt, angelegt. Folglich ändert sich die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle in Abhängigkeit davon, ob auf einer angewählten Abtastelektrodenzeile eine Signalelektrode angewählt wird oder nicht. Wenn eine bestimmte Signalelektrode angewählt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle nämlich zu dem ersten stabilen Zustand orientiert, während sie zu dem zweiten stabilen Zustand orientiert werden, wenn diese Signalelektrode nicht angewählt wird. In beiden Fällen steht die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle nicht in Verbindung mit den vorhergehenden Zuständen jedes Bildelements.

Wie es durch die Bildelemente C und D auf den nicht angewählten Abtastzeilen gezeigt wird, beträgt andererseits eine Spannung, die an alle Bildelemente C und D angelegt wird, +V oder -V, wobei +V den Schwellenwert V _th1 nicht überschreitet und -V den Schwellenwert V _th2 nicht unterschreitet. Folglich befinden sich die Flüssigkristallmoleküle in jedem der Bildelemente C und D in den Orientierungen, die den Signalzuständen entsprechen, die erzeugt wurden, als die Bildelemente C und D zuletzt abgetastet wurden, ohne daß die Orientierung verändert ist. Wenn nämlich eine bestimmte Abtastelektrode angewählt wird, werden Signale, die einer Zeile entsprechen, geschrieben, so daß das Schreiben der einem Vollbild entsprechenden Signale vollendet wird. Der Signalzustand jedes Bildelements kann aufrechterhalten werden, bis die Zeile später wieder angewählt wird. Infolgedessen ändert sich das Tastverhältnis auch dann nicht wesentlich, wenn die Anzahl der Abtastzeilen ansteigt, was dazu führt, daß eine Verminderung des Kontrastes und ein Auftreten von Übersprechen nicht möglich sind. In diesem Fall betragen die Größe der Spannung V und die Phasenlänge T = (t₁+t₂) im allgemeinen 3 V bis 70 V bzw. 0,1 µs bis 2 ms, jedoch können sich diese Werte in Abhängigkeit von der Dicke des Flüssigkristallmaterials oder von der verwendeten Zelle ändern. Auf diese Weise können die an eine angewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signale eine Zustandsänderung in beiden Richtungen, d. h. von einem ersten stabilen Zustand (nachstehend als "heller" Zustand definiert, wenn die Umwandlung in entsprechende optische Signale erfolgt) zu einem zweiten stabilen Zustand (nachstehend als "dunkler"Zustand definiert, wenn die Umwandlung in entsprechende optische Signale erfolgt) oder eine Zustandsänderung in umgekehrter Richtung bewirken.

Im Vergleich zu einem Flüssigkristall wie z. B. DOBAMBC (Decyloxybenzyliden-p′-amino-2-methylbutylcinnamat) oder HOBACPC(Hexyloxybenzyliden-p′-amino-2-chlorpropylcinnamat), der in einem Temperaturbereich, der höher ist als der Temperaturbereich, der eine smektische Phase ergibt, keine chlolesterische Phase zeigt, ist der im Rahmen der Erfindung verwendete Flüssigkristall, der bei einer Temperatur, die höher ist als die Temperatur, die die smektische Phase ergibt, eine cholesterische Phase zeigt, in der Hinsicht vorteilhaft, daß er bessere Orientierungseigenschaften hat und zu einem Orientierungs- oder Ausrichtungszustand führt, der frei von Orientierungsfehlern ist.

Was das Ausmaß der Orientierungssteuerungsbehandlung betrifft, wird vorzugsweise nur eine der beiden Grundplatten einer solchen Orientierungssteuerungsbehandlung unterzogen oder nur eine dieser Grundplatten mit einem Orientierungssteuerungsfilm versehen, damit eine höhere Ansprechgeschwindigkeit erhalten wird, weil eine schwächere Zwangskraft, die auf an der Oberfläche der Grundplatte befindliche Flüssigkristallmoleküle einwirkt, (oder eine schwächere Orientierungssteuerungswirkung, die der Grundplatte verliehen wird) insbesondere dann bessere Schalteigenschaften (eine höhere Ansprechgeschwindigkeit) begünstigt, wenn eine dünne Zelle verwendet wird oder wenn eine SmC*- oder SmH*-Phase, die Bistabilität (Speichereigenschaften) zeigt, gebildet wird. Im Fall einer Zelle mit einer Dicke von 2 µm oder weniger als Beispiel besitzt eine Zelle, bei der nur eine Grundplatte einer Orientierungssteuerungsbehandlung unterzogen wurde, eine Ansprechgeschwindigkeit, die etwa doppelt so hoch ist wie die Ansprechgeschwindigkeit, die mit einer Zelle erhalten wird, bei der beide Grundplatten einer Behandlung zur Orientierungssteuerung unterzogen worden sind.

Die Erfindung wird nachstehend durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Auf einer quadratischen Grundplatte auf Glas wurden ITO- (Indiumzinnoxid-)Elektrodenfilme in Form von Streifen mit einer Breite von 62,5 µm in einem Abstand von 100 µm gebildet. In einer Vorrichtung für das schräge Aufdampfen, wie sie in Fig. 5 gezeigt wird, wurde die Grundplatte derart angeordnet, daß die Oberfläche der Grundplatte mit dem ITO- Film nach unten gerichtet war, und ein SiO₂-Kristall wurde in einen Tiegel aus Molybdän hineingebracht. Dann wurde die Aufdampfvorrichtung bis zu einem Vakuum in der Größenordnung von 1,3 mPa evakuiert, und SiO₂ wurde in einer vorgeschriebenen Weise schräg aufgedampft, um eine Elektrodenplatte mit einem 80,0 nm dicken, schräg aufgedampften Film (A-Elektrodenplatte) zu bilden.

Andererseits wurde auf eine ähnliche Glasplatte, die mit streifenförmigen ITO-Elektrodenfilmen versehen war, mittels einer Schleuder- bzw. Zentrifugenbeschichtungsvorrichtung eine polyimidbildende Lösung ("PIQ": Polyimid-Isoindolchinazolindion, hergestellt von Hitachi Kasei Kogyo K.K.; Gehalt an nichtflüchtigen Substanzen: 14,5 Gew.-% aufgebracht, die dann 30 min lang bei 80°C erwärmt wurde, um einen Film mit einer Dicke von 80,0 nm zu bilden (B-Elektrodenplatte).

Dann wurde durch ein Siebdruckverfahren auf den Umfang der A-Elektrodenplatte mit Ausnahme eines Anteils für die Bildung einer Einspritzöffnung ein wärmehärtbarer Epoxyklebstoff aufgebracht. Die A-Elektrodenplatte und die B-Elektrodenplatte wurden derart übereinandergelegt, daß sich ihre ein Streifenmuster bildenden Elektroden im rechten Winkel kreuzten, und mit einem Abstandshalter aus Polyimid aneinander befestigt, während dazwischen ein Zwischenraum von 2 µm belassen wurde.

Durch die Einspritzöffnung der auf diese Weise gebildeten Zelle wurde der vorstehend erwähnte Flüssigkristall Nr. 2 in der isotropen Phase in die Zelle eingespritzt, und die Einspritzöffnung wurde abgedichtet. Die auf diese Weise gebildete Flüssigkristallzelle wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 3°C/h allmählich abgekühlt, während sie schichtweise zwischen einem Paar von Polarisatoren angeordnet war, die in der Art gekreuzter Nicolscher Prismen angeordnet waren, und die Flüssigkristallzelle wurde bei einer konstanten Temperatur von etwa 120°C mit einem Mikroskop beobachtet, wobei festgestellt wurde, daß sich eine nicht helixförmige SmC*-Phase gebildet hatte, die frei von Orientierungsfehlern war.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde der Flüssigkristall Nr. 2 durch DOBAMBC, eine Flüssigkristallverbindung, die bei einer Temperatur, die höher ist als die Temperatur, die die smektische Phase ergibt, keine cholesterische Phase zeigt, ersetzt, und die Flüssigkristallzelle wurde bei 80°C ±0,5°C gehalten.

Die Flüssigkristallzelle wurde wie in Beispiel 1 mit einem Mikroskop beobachtet, wobei festgestellt wurde, daß sich insbesondere um die ITO-Musterelektroden herum eine Vielzahl von linearen Orientierungsfehlern gebildet hatte.

Beispiel 2

Zwei B-Elektrodenplatten, die beide mit der in Beispiel 1 verwendeten B-Elektrodenplatte identisch waren, wurden bereitgestellt und jeweils einer Reibungsbehandlung in einer Richtung unterzogen.

Dann wurde ein wärmehärtbarer Epoxyklebstoff durch ein Siebdruckverfahren auf den Umfang von einer der zwei B- Elektrodenplatten mit Ausnahme eines Anteils für die Bildung einer Einspritzöffnung aufgebracht. Die zwei B-Elektrodenplatten wurden derart übereinandergelegt, daß sich ihre ein Streifenmuster bildenden Elektroden kreuzten und ihre Reibungsrichtungen zueinander parallel waren, und die zwei Elektrodenplatten wurden mit einem Abstandshalter aus Polyimid aneinander befestigt, während dazwischen ein Zwischenraum von 2 µm belassen wurde.

Durch die Einspritzöffnung wurde in die auf diese Weise gebildete Zelle der vorstehend erwähnte Flüssigkristall Nr. 2 eingespritzt, und die Einspritzöffnung wurde abgedichtet. Die auf diese Weise gebildete Flüssigkristallzelle wurde abgekühlt, während sie schichtweise zwischen einem Paar von Polarisatoren angeordnet war, die in der Art gekreuzter Nicolscher Prismen angeordnet waren, und die Flüssigkristallzelle wurde bei einer konstanten Temperatur von etwa 120°C durch ein Mikroskop beobachtet, wobei festgestellt wurde, daß sich eine nicht helixförmige SmC*-Phase gebildet hatte, die frei von Orientierungsfehlern war.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, jedoch wurde der Flüssigkristall Nr. 2 durch DOBAMBC ersetzt, und die Flüssigkristallzelle wurde bei 80°C±0,5°C gehalten.

Die Flüssigkristallzelle wurde wie in Beispiel 2 mit einem Mikroskop beobachtet, wobei festgestellt wurde, daß sich insbesondere um die ITO-Musterelektroden herum eine Vielzahl von linearen Orientierungsfehlern gebildet hatte.

Beispiel 3

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, jedoch wurde der Flüssigkristall Nr. 2 durch den vorstehend erwähnten Flüssigkristall Nr. 4 ersetzt, und die Flüssigkristallzelle wurde bei 41°C±0,5°C gehalten. Bei der Beobachtung mit einem Mikroskop wie in Beispiel 1 wurde festgestellt, daß sich eine SmC*-Phase gebildet hatte, die frei von Orientierungsfehlern war.

Beispiel 4

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, jedoch wurde der Flüssigkristall Nr. 2 durch den vorstehend erwähnten Flüssigkristall Nr. 7 ersetzt, und die Flüssigkristallzelle wurde bei 75°C±0,5°C gehalten. Bei der Beobachtung mit einem Mikroskop wie in Beispiel 1 wurde festgestellt, daß sich eine SmC*-Phase gebildet hatte, die frei von Orientierungsfehlern war.

Beispiel 5

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, jedoch wurde der Flüssigkristall Nr. 2 durch den vorstehend erwähnten Flüssigkristall Nr. 5 ersetzt, der bei einer Temperatur, die höher ist als die Temperatur, die eine smektische Phase ergibt, eine cholesterische Phase zeigt, jedoch keine SmA-Phase zeigt, und die Flüssigkristallzelle wurde bei 70°C±0,5°C gehalten. Bei der Beobachtung mit einem Mikroskop wie in Beispiel 1 wurde festgestellt, daß sich eine SmC*-Phase gebildet hatte, die frei von Orientierungsfehlern war.

Vergleichsbeispiel 3

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, jedoch wurde der Flüssigkristall Nr. 2 durch HOBACPC ersetzt, der oberhalb der Temperatur, die eine smektische Phase ergibt, keine cholesterische Phase zeigt, und die Flüssigkristallzelle wurde bei 75°C ±0,5°C gehalten.

Als diese Flüssigkristallzelle wie in Beispiel 1 mit einem Mikroskop beobachtet wurde, wurde festgestellt, daß sich insbesondere um die ITO-Musterelektroden herum eine Vielzahl von linearen Orientierungsfehlern gebildet hatte.

Claims

1. Flüssigkristalleinrichtung mit zwei Grundplatten, zwischen denen sich ein chiraler smektischer Flüssigkristall befindet und die derart angeordnet sind, daß die Ausbildung einer spiraligen Struktur des chiralen smektischen Flüssigkristalls, der durch Phasenübergang aus einer bei höherer Temperatur vorhandenen Phase bei Temperaturerniedrigung gebildet ist, verhindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Grundplatten (101, 101 a) eine einer uniaxialen Ausrichtungsbehandlung unterzogene Fläche besitzt, und daß der chirale smektische Flüssigkristall (103) aus der cholesterischen Phase bei Temperaturerniedrigung gebildet ist.

2. Flüssigkristalleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der chirale smektische Flüssigkristall (103) durch Phasenübergang aus der cholesterischen Phase über die smektische A-Phase in die chirale smektische Phase während Temperaturerniedrigung gewonnen ist.

3. Flüssigkristalleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die chirale smektische Phase eine chirale smektische C-, H-, I-, J-, K- oder G-Phase ist.

4. Flüssigkristalleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die chirale smektische Phase die chirale smektische C-Phase ist.

5. Flüssigkristalleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich eine der Grundplatten (101, 101 a) eine einer uniaxialen Orientierungsbehandlung unterzogene Fläche aufweist.

6. Flüssigkristalleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Grundplatte (101, 101 a) eine einer uniaxialen Ausrichtungsbehandlung unterzogene Fläche besitzt.

7. Flüssigkristalleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die uniaxiale Ausrichtungsbehandlung durch Reiben, Schrägbedampfung oder Ätzen ausgeführt ist.

8. Flüssigkristalleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Orientierungssteuerfilm, der der uniaxialen Ausrichtungsbehandlung unterzogen wurde.

9. Flüssigkristalleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungssteuerfilm zumindest ein aus Polyvinylalkohol, Polyimid, Polyamidimid, Polyesterimid, Poly-p-xylylen, Polyester, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyamid, Polystyrol, Celluloseharz, Melaminharz, Harnstoffharz, Acrylharz und einem Fotoresistharz ausgewähltes Harz ist.

10. Flüssigkristalleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungssteuerfilm zumindest ein aus SiO, SiO₂ und TiO₂ ausgewähltes anorganisches Material enthält.

11. Flüssigkristalleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Grundplatten (101, 101 a) kleiner als 10 µm ist.