DE68922115T2

DE68922115T2 - Flüssigkristallvorrichtung.

Info

Publication number: DE68922115T2
Application number: DE68922115T
Authority: DE
Inventors: Yukio Hanyu; Toshiharu Uchimi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-01-11
Filing date: 1989-01-10
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2009-01-11
Also published as: EP0324433B1; US5007716A; JPH0478971B2; DE68922115D1; JPH01179915A; EP0324433A1; ATE121204T1; ES2070133T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND IN BEZIEHUNG STEHENDER STAND DER TECHNIK

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallvorrichtung unter Verwendung eines chiralen smektischen Flüssigkristalls, insbesondere auf eine chirale smektische Flüssigkristallvorrichtung, bei der das Auftreten eines Flimmerns bzw. Flackerns während einer Multiplexansteuerung unterdrückt wird.
Eine Anzeigevorrichtung von dem Typ, bei dem eine Steuerung der Lichtdurchlässigkeit in Verbindung mit einer Polarisierungsvorrichtung unter Nutzung der Anisotropie des Brechungsindexes der ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle erfolgt, wurde von Clark und Lagerwall (Japanische Offenlegungsschrift Nr. 107217/1981, U.S.-Patentschrift Nr. 4.367.924) vorgeschlagen. Der ferroelektrische Flüssigkristall weist im allgemeinen eine chirale smektische C-Phase (SmC*) oder H-Phase (SmH*) auf, wobei ein bistabiler Orientierungs- oder Ausrichtungszustand bereitgestellt wird, bei dem die Flüssigkristallmoleküle entweder einen von zwei Zuständen, einen ersten optisch stabilen Zustand oder einen zweiten optisch stabilen Zustand als Antwort auf ein angelegtes elektrisches Feld einnehmen, und ein Speicherverhalten zeigen, indem sie in Abwesenheit eines elektrischen Feldes den resultierenden Zustand beibehalten, und auch gegenüber einer Veränderung des elektrischen Feldes eine hohe Ansprechgeschwindigkeit zeigen, so daß erwartet wird, daß der ferroelektrische Flüssigkristall in Vorrichtungen zur optischen Modulation vom Hochgeschwindigkeits- und Speichertyp eine breite Verwendung findet.
In der vorstehend erwähnten chiralen smektischen Flüssigkristallvorrichtung umfaßt eine Elektrodenmatrix Abtastelektroden und Datenelektroden, wobei ein Abtastsignal sequentiell an die Abtastelektroden angelegt wird und die Datensignale synchron mit dem Abtastsignal für eine Multiplexansteuerung an die Datenelektroden angelegt werden. Während der Multiplexansteuerung solch einer chiralen smektischen Flüssigkristallanordnung wird ein Flackern auf dem Anzeigebild beobachtet (ein Flackern, verursacht aufgrund einer periodischen Veränderung der Leuchtdichte auf dem gesamten Bild), wenn die Vorrichtung in einem Bildwiederholbzw. Auffrischmodus mittels eines periodischen und sich wiederholenden Anlegens eines Abtastsignals an die Abtastelektroden betrieben wird.
Zudem beschreibt Dokument EP-O-228 557 eine Vorrichtung zur optischen Modulation und ein Ansteuerungsverfahren, bei dem ein Substrat mit einer Vielzahl an Signalübertragungselektroden und ein Substrat mit einer Vielzahl an Abtastelektroden zwischen zwei transparenten Glasgrundplattenelektroden einander gegenüberliegend angeordnet sind, um so Anzeigezellen mit Bildelementstrukturbereichen gekreuzter Elektroden zu bilden. Zwischen den beiden Elektrodenschichten ist ein Flüssigkristallfluid angeordnet und es wird ein statisches elektrisches Feld zum Umschalten der Flüssigkristalle aus einem ersten stabilen Zustand, der dem Zustand entspricht, der beibehalten wird, wenn kein elektrisches Feld angelegt wird, in einen zweiten stabilen Zustand verwendet.
Eine chirale smektische C&sub1;-phase und eine chirale smektische C&sub2;-Phase wurden in EP-A-307959 nicht vorveröffentlicht. Auf den in diesem Dokument offenbarten Elektroden sind keine Vorsprünge gezeigt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Flüssigkristallvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der das vorstehend erwähnte Problem des Flackerns gelöst wurde.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flüssigkristallvorrichtung gelöst, die die nachstehenden Bestandteile umfaßt: (a) ein erstes Substrat mit einer Vielzahl darauf gebildeter, erster langgestreckter Elektroden, wobei jede erste langgestreckte Elektrode zwei longitudinale Kanten definiert und längs einer der longitudinalen Kanten einen mit ihr in Verbindung stehenden ersten linearen Vorsprung aufweist, wobei das erste Substrat in Richtung von dem ersten linearen Vorsprung zu der anderen der beiden longitudinalen Kanten der ersten damit in Verbindung stehenden, langgestreckten Elektrode mit einer uniaxialen Orientierungsachse versehen ist, b) ein zweites Substrat mit einer Vielzahl an darauf angeordneten, zweiten langgestreckten Elektroden, die den ersten langgestreckten Elektroden gegenüberliegen und sie schneiden, wobei das zweite Substrat mit einer uniaxialen Orientierungsachse versehen ist, die in der gleichen Richtung wie die uniaxiale Orientierungsachse verläuft, mit der das erste Substrat versehen ist, und (c) einen chiralen smektischen Flüssigkristall, angeordnet zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat, mit einer Dicke, die schmal genug ist, um die Bildung einer dem chiralen smektischen Flüssigkristall in seinem massiven Zustand (bulk state) inhärenten, spiralförmigen Struktur zu verhindern, wobei der chirale smektische Flüssigkristall ein Paar aus einem Haarnadeldefekt und einem Blitzdefekt bildet, wobei der Haarnadeldefekt nach dem Blitzdefekt in Richtung der uniaxialen Orientierungsachse gebildet ist.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch eine Betrachtung der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, deutlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine perspektivische Teilansicht eines in der Erfindung verwendeten Substrats,
Figur 2A ist eine schematische Draufsicht auf ein in der Erfindung verwendetes Substratpaar, Figur 2B ist eine Draufsicht auf ein damit gebildetes Bildelement,
Figur 3A ist eine schematische Draufsicht auf ein anderes in der Erfindung verwendetes Substratpaar, Figur 3B ist eine Draufsicht auf ein damit gebildetes Bildelement,
Figur 4A ist eine schematische Draufsicht auf ein Substratpaar außerhalb der Erfindung, Figur 4B ist eine Draufsicht auf ein damit gebildetes Bildelement,
Figur 5 ist ein Kurvendiagramm, das die in einer Ausführungsform der Erfindung verwendeten Ansteuerungsspannungs-Kurvenformen zeigt.
Figur 6A ist eine Draufsicht auf eine in der Erfindung verwendete Zelle, Figur 6B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Figur 6A, und Figur 7A-7C sind erläuternde Ansichten, die eine Skizze eines Haarnadeldefekts und eines Blitzdefekts einschließen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Entsprechend den Forschungen der Anmelder, die auf das vorstehend erwähnte Problem betreffenden Experimenten beruhten, wurden die nachstehenden Punkte geklärt.
Figur 1 ist eine perspektivische Teilansicht eines in der Erfindung verwendeten Substrats 11. Das Substrat 11 umfaßt Glas, Kunststoff und ähnliches. Auf dem Substrat 11 befinden sich transparente Elektroden 12, die z.B aus ITO (Indium-Zinn- Oxid) hergestellt wurden, und aus einem Metall, wie Aluminium, Chrom oder Molybdän oder einer Legierung dieser Metalle gebildete Verbindungsleitungen oder Anschlußdrähte 13 mit niedrigem spezifischen Widerstand, die jeweils eine sich in einer Richtung erstreckende stufenförmige Erhebung 14 bereitstellen und eine Kantenlinie 15 bilden. Die transparenten Elektroden 12 können mit einer Dicke von 300 - 5000 Å, bevorzugt 500 - 2000 Å, und die Anschlußdrähte 13 mit niedrigem spezifischen Widerstand können mit einer Dicke von 300 - 500 Å, bevorzugt von 500 - 3000 Å gebildet sein.
In der Erfindung kann das Substrat 11 ferner mit einem isolierenden Film (nicht gezeigt) zur Verhinderung eines Kurzschlusses zwischen der oberen und den unteren Elektroden und darauf mit einem Ausrichtungsfilm (nicht gezeigt) beschichtet sein. Der isolierende Film kann z.B. einen SiO&sub2;-Film oder einen TiO&sub2;-Film umfassen. Ferner kann der Ausrichtungsfilm ein Film sein, der z.B. aus Polyvinylalkohol, Polyimid, Polyamid, Polyester, Polyamidimid oder Polyesterimid besteht.
Figur 4A zeigt ein Substratpaar 11a und 11b, die jeweils dem in Figur 1 gezeigten Substrat ähneln, für den Aufbau einer Flüssigkristallvorrichtung. In der Flüssigkristallvorrichtung sind die beiden Substrate 11a und 11b einander gegenüberliegend angeordnet, so daß der Punkt Aa und der Punkt Ab und auch der Punkt Ba und Bb aufeinander ausgerichtet sind. Die beiden Substrate sind jeweils in Richtung der Pfeile Ra4 beziehungsweise Rb4 mit uniaxialen Orientierungsachsen versehen, von der Art, wie sie sich durch Reiben ergeben. Durch eine Anordnung der Substrate 11a und 11b auf die vorstehend beschriebenen Weise sind der Anschlußdraht 13a mit geringem spezifischen Widerstand und die transparente Elektrode 12a so angeordnet, daß sie den Anschlußdraht 13b mit geringem spezifischen Widerstand und die transparente Elektrode 12b schneiden, wodurch zum Beispiel ein wie in Figur 4B gezeigtes Bildelement P&sub4; gebildet wird.
In dem in Figur 4B gezeigten Bilelement P&sub4; ist die uniaxiale Orientierung R4 senkrecht zu dem Anschlußdraht 13a mit geringem spezifischen Widerstand angeordnet, der einen linearen Vorsprung oder eine Erhöhung in dem Bildelement P&sub4; bereitstellt, und ihre Richtung weist auf den Anschlußdraht 13a mit geringem spezifischen Widerstand.
In solch einem Bildelement P&sub4; treten eine Vielzahl an Defektpaaren auf, jedes davon umfaßt einen Haarnadeldefekt 14 und einen Blitzdefekt 15, wobei der Haarnadeldefekt 14 und der Blitzdefekt 15 in jedem Paar regelmäßig parallel mit der uniaxialen Orientierungsachse Ra4 (und Rb4) auftreten. Ferner tritt der Blitzdefekt 15 des Paares aus Haarnadeldefekt 14 und Blitzdefekt 15 näher als der Haarnadeldefekt 14 an dem Anschlußdraht mit geringem spezifischen Widerstand, der eine linearen Vorsprung bildet, auf.
Der vorstehend erwähnte Haarnadeldefekt 14 und der Blitzdefekt 15 treten paarweise aufgrund der in der Zelle angeordneten Abstandsperlen oder Abstandsfasern auf. Dementsprechend steht die Anzahl an Paaren aus Haarnadeldefekt und Blitzdefekt, die in einer Zelle auftreten, in Korrelation zu der Zahl der in der Zelle dispergierten Abstandsperlen oder Abstandsfasern. Ferner wird solch ein Paar aus Haarnadeldefekt und Blitzdefekt 15 auch durch das leichte Drücken einer Zelle mit einem Finger verursacht.
Figuren 7A - 7C sind Skizzen, die schematisch Auftretensweisen solcher Haarnadeldefekte 71 und Blitzdefekte 72 zeigen. Insbesondere stellt die Figur 7A ein Paar aus Haarnadeldefekt 71 und Blitzdefekt 72 dar, das durch Abstandsperlen verursacht wurde. Figur 7B erläutert einen Defektzustand der durch Zusammendrücken einer Zelle mit einem Defektpaar, wie es in Figur 7A gezeigt wird, erhalten wurde, wodurch die Defekte wuchsen, und Figur 7C zeigt einen Zustand, der durch ein weiteres Anwachsen des in Figur 7B gezeigten Defektzustandes erhalten wurde.
Wie in den Figuren 7A - 7C gezeigt, (1) treten der Haarnadeldefekt 71 und der Blitzdefekt 72 als Paar auf und ihre optischen Zustände (z.B. der Transmissionsgrad) sind im allgemeinen unterschiedlich von denen der sie umgebenden Domäne (chirale smektische C&sub2;-Domäne 74) und können mittels eines Mikroskops unterschieden werden, und (2) ist die Breite W&sub1; eines Haarnadeldefekts 71 größer als die Breite W&sub2; eines Blitzdefekts 72, wobei die Breite W&sub1; eines Haarnadeldefekts 71 im allgemeinen in der Größenordnung von 2 - 10 Mikrometern liegt und die Breite W&sub2; eines Haarnadeldefekts weniger als 2 Mikrometer beträgt, und (3) eine Domäne 73, die von einem Haarnadeldefekt 71 und einem Blitzdefekt 72 umgeben wird und eine Umgebungsdomäne 74 bilden eine chirale smektische C-Phase mit unterschiedlichen Zuständen der Ausrichtung, so daß die entsprechenden Domänen als chirale smektische C&sub1;-Domäne und chirale smektische C&sub2;-Domäne definiert werden können, die verschiedene optische Zustände (z.B. Transmissionsgrad) zeigen, die mittels eines Mikroskops unterscheidbar sind.
Der vorstehend erwähnte Haarnadeldefekt und der Blitzdefekt werden allgemein im Preprint for Liquid Crystal Forum (October, 1987) S. 114 - 115, "Study on Structure of SSFLC-State by Microscopic Spectral Analysis" diskutiert.
Entsprechend der Studie des Anmelders wurde, wenn eine Flüssigkristallvorrichtung mit einer wie in den Figuren 4A und 4B gezeigten Matrix aus Bildelementen P4 einem Muliplexschema zum Schreiben bei einer Bildwechselfrequenz von 10 Hz, wie in Figur 5 gezeigt, in der an das Bildelement P&sub4; angelegte zeitlich serielle Kurvenformen eines Abtastsignals (A), eines Datensignals (B) und eines Spannungssignals (C) dargestellt sind, unterworfen wurde, durch eine periodische Veränderung der Leuchtdichte auf einem Bild ein Flackern verursacht. Bei einer mikroskopischen Beobachtung der vorstehend erwähnten Flüssigkristallvorrichtung während einer Multiplexansteuerung, trat in einem Bereich A auf einer dem Anschlußdraht 13a mit geringen spezifischen Widerstand gegenüberliegenden Seite periodisch und sofort nach dem Anlegen einer Spannung ±Va , die die Schwellenspannung ±Vth überschritt, ein invertierter Bereich B auf. Es wurde gefunden, daß das Auftreten solch eines invertierten Bereichs zu dem vorstehend erwähnten Flackern führte.
Dann bildete der Anmelder die in den Figuren 2A und 2B gezeigten Bildelemente P&sub2; auf die gleiche Weise wie die in den Figuren 4A und 4B gezeigten Bildelemente, außer daß die Richtungen der uniaxialen Orientierungsachsen von Ra4 und Rb4 wie in den Figuren 4A und 4B gezeigt zu Ra2 und Rb2 verändert wurde, die sich zu Ra4 und Rb4 invers verhielten und auf die Seite A gerichtet waren, wo sich kein Anschlußdraht 13a mit geringem spezifischen Widerstand befand.
Es wurde beobachtet, daß in einem Bildelement P&sub2;, wie vorstehend erwähnt, ein Paar aus einem Haarnadeldefekt 14 und einem Blitzdefekt 15 in einer Richtung gebildet wurde, die der in dem Bildelement P&sub4; gebildeten entgegengesetzt war. Ferner wurde, wenn eine Flüssigkristallvorrichtung mit solchen Bildelementen P&sub2; in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben dem in Figur 5 gezeigten Multiplexansteuerungsschema zum Schreiben unterworfen wurde, kein Auftreten eines Flackerns aufgrund einer periodischen Veränderung der Leuchtdichte des Bildes beobachtet. Die Beobachtung solch eines Bildelements P&sub2; während einer Multiplexansteuerung ergab, daß ein invertierter Bereich 16, wie er in dem Bildelement P&sub4; auftrat, nicht gebildet wurde.
Ferner wurde ein in den Figuren 3A und 3B gezeigtes Bildelement P&sub3; gebildet, in dem die uniaxialen Orientierungsachsen Ra3 und Rb3 mit Richtungen versehen wurden, die jeweils die Anschlußdrähte 13a und 13b schnitten. In solch einem Bilelement P&sub3; wurde ein Paar aus einem Haarnadeldefekt 14 und einem Blitzdefekt 15 auf die Weise gebildet, daß der Haarnadeldefekt 14 näher an den Anschlußdrähten 13a und 13b auftrat als der Blitzdefekt, und das Defektpaar wurde parallel zu den uniaxialen Orientierungsachsen Ra3 und Rb3 angeordnet. Wenn eine Flüssigkristallvorrichtung mit solchen Bildelementen P&sub3; auf die gleiche Weise wie vorstehend einer Multiplexansteuerung unterzogen wurde, kam es zu keinem Flackern oder keinem invertierten Bereich.
Die Figuren 2B, 3B und 4b stellen Skizzen mikroskopischer Photographien bei einer Vergrößerung von 200 dar.
In der Erfindung können verschiedene chirale smektische Flüssigkristalle verwendet werden, einschließlich derjenigen chiralen smektischen Flüssigkristalle, die z. B. in den U.S.-Patentschriften Nr. 4651726, 4614609, 4589996, 4596667, 4613209 und 4615586 offenbart wurden.
Die Figuren zeigen 6A und 6B eine Flüssigkristallvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Figur 6A ist eine Draufsicht der Ausführungsform und Figur 6B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Figur 6A.
Eine in Figur 6 gezeigte Zellstruktur 600 umfaßt ein Paar aus den Substraten 601 und 601a, die z.B. aus Glas- oder Plastikplatten hergestellt sind, die mit Abstandshaltern 604 auf einen vorgegebenen Abstand gehalten werden und unter Bildung einer Zellstruktur mit einem Klebstoff 606 abgedichtet sind. Auf dem Substrat ist ferner eine Elektrodengruppe gebildet (z.B. eine Elektrodengruppe zum Anlegen von Abtastspannungen einer Matrixelektrodenstruktur), die eine Vielzahl transparenter Elektroden 602 in einem vorgegebenen Muster, z.B. einem Streifenmuster, umfaßt. Auf dem Substrat 601 ist eine andere Gruppe von Elektroden gebildet (z.B. eine Gruppe von Elektroden zum Anlegen von Signalspannungen einer Matrixelektrodenstruktur), die eine Vielzahl transparenter Elektroden 602a umfaßt, die sich mit den transparenten Elektroden 602 schneiden. Die transparenten Elektroden 602 und 602a sind jeweils mit Anschlußdrähten 610 und 610a mit geringem spezifischen Widerstand versehen.
Auf dem mit solch transparenten Elektroden 602a versehenen Substrat 601a kann ferner ein Ausrichtungssteuerfilm 605 gebildet sein, der aus einem isolierenden anorganischen Material, wie Siliciummonoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Magnesiumfluorid, Ceroxid, Cerfluorid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid und Bornitrid, oder einem isolierenden organischen Material, wie Polyvinylalkohol, Polyimid, Polyamidimid, Polyesterimid, Polyparaxylylen, Polyester, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polyamid, Polystyrol, Celluloseharz, Melaminharz, Harnstoffharz und Acrylharz besteht.
Der Ausrichtungssteuerfilm 605 kann durch eine erste Herstellung eines Films aus einem wie vorstehend beschriebenen isolierenden anorganischen Material oder einem isolierenden organischen Material und einem anschließenden Reiben seiner Oberfläche in einer Richtung mit Seide, Tuch, Papier und ähnliches hergestellt werden.
In der Flüssigkristallvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann der Ausrichtungssteuerfilm 605 als Film eines isolierenden anorganischen Materials, wie SiO oder SiO&sub2; auf dem Substrat 601a mittels Schräg- oder Neigungsbedampfung (tilt vapor deposition) gebildet sein.
In der Flüssigkristallvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung kann das Substrat 601a, das per se aus einer Glas- oder Plastikplatte gebildet ist oder mit einem Film eines isolierenden anorganischen Materials oder eines isolierenden organischen Material, wie vorstehend beschrieben, beschichtet ist, einem schrägen Ätzen unterzogen werden, um einen Ausrichtungssteuereffekt auf der Oberfläche zu liefern.
Es ist bevorzugt, daß der Ausrichtungssteuerfilm 605 auch als isolierender Film fungiert. Zu diesem Zweck kann der Ausrichtungssteuerfilm bevorzugt eine Dicke im Bereich von 100 Å bis 1 Mikron aufweisen, insbesondere von 500 bis 5000 Å. Der isolierende Film weist auch die Funktion auf, daß er das Auftreten eines elektrischen Stroms verhindert, der im allgemeinen aufgrund kleinerer in der Kristallschicht 603 enthaltener Mengen an Verunreinigungen ausgelöst wird, wodurch eine Verschlechterung der Flüssigkristallverbindungen, selbst bei wiederholtem Betrieb, verhindert wird.
Es ist möglich, auch auf dem anderen Substrat 606 eine Ausrichtungssteuerschicht, ähnlich der durch 605 bezeichneten, zu bilden.
In der in Figur 6 gezeigten Zellstruktur 600 kann die Flüssigkristallschicht 603 in einer chiralen smektischen Phase gebildet sein, die eine Vielzahl an Schichten umfaßt, die jeweils eine Vielzahl an Molekülen umfassen. Der chirale smektische Flüssigkristall 603 ist in einer Schicht angeordnet, die dünn genug ist, die Bildung einer spiralförmigen Struktur zu unterdrücken, die in seinem massiven Zustand inhärent gebildet wird. Der Punkt wird im Detail in U.S.-Patentschrift Nr. 4367924 offenbart.
Solch eine Zellstruktur 600 mit den Substraten 601 und 601a ist schichtförmig zwischen einem Paar aus den Polarisatoren 607 und 608 angeordnet und bildet eine Vorrichtung zur optischen Modulation, die, wenn eine Spannung an die Elektroden 602 und 602a angelegt wird, eine optische Modulation verursacht. Mittels der Flüssigkristallvorrichtung gemäß den beschriebenen Ausführungsformen ist es möglich, ein Bild mit hoher Anzeigequalität zur Verfügung zu stellen, das von einem Flackern frei ist, das durch eine periodische Veränderung der Leuchtdichte erzeugt wird.
Die Flüssigkristallvorrichtung wird spezieller unter Bezugnahme auf Beispiele erklärt.

Beispiel 1

Zwei 1,1 mm dicke Glasplatten, jede mit 800 Å dicken Streifenelektroden versehen, wurden bereitgestellt. Jede Streifenelektrode 12 wurde ferner mit einem 1000 Å dicken Molybdänmetallstreifen als Anschlußdraht 13 mit geringem spezifischen Widerstand versehen, um so die in Figur 1 gezeigte Streifenelektrode und Substratoberfläche zu überschreiten. Jedes Substrat wurde ferner mit einer 500 Å dicken SiO&sub2;-Schicht beschichtet, um einen Kurzschluß zwischen den gegenüberliegenden Elektroden zu verhindern.
Jedes Substrat wurde ferner 15 Sekunden lang mittels einer Schleuder (spinner), die sich mit 2000 rpm drehte, mit einer 0,1%-igen IPA-(Isopropanol)-Lösung eines Aminosilans beschichtet, gefolgt von einem Erwärmen bei 150 ºC, und ferner wurde es 30 Sekunden lang mittels einer Schleuder, die sich mit 3000 rpm drehte, mit einer 2%-igen Lösung einer polyimidbildenden Flüssigkeit (SP-510, erhältlich von Torray K.K in einem Mischlösungsmittel (NMP: n-Butylcellosolve = 2:1)) beschichtet. Nach der Filmbildung wurde der Film bei 300 ºC ungefähr 1 Stunde lang wärmegehärtet, um einen 200 Å dicken Polyimidausrichtungsfilm zu bilden.
Dann wurde eine Glasplatte (erstes Substrat) einem Reiben des gehärteten Polyimidfilms in Richtung Rb2 der Figur 2 unterzogen. Die andere Glasplatte (zweites Substrat) wurde einem Reiben des gehärteten Polyimidfilms in Richtung Ra2 in Figur 2 unterzogen.
Danach wurden Aluminiumoxidperlen mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 1,5 Mikron auf einem Substrat dispergiert, auf das das andere Substrat gelegt wurde, um eine parallele Reibstruktur zu bilden, gefolgt von einem Kleben unter Bildung der Zelle.
Es wurde mittels eines Berekkompensators (Messung mittels des Phasenunterschieds) eine Zelldicke (Abstandsdicke) von ungefähr 1,5 Mikron gemessen. In die Zelle wurde ein chiraler smektischer Flüssigkristall "CS-1014" (erhältlich von Chisso K.K.) in isotroper Phase unter Vakuum injiziert und, nach dem Abdichten, durch Abkühlen aus der isotropen Phase bei einer Geschwindigkeit von 0,5 ºC/Std. ausgerichtet. Die nachstehend beschriebenen Experimente wurden ferner bei 25 ºC durchgeführt.
Der Flüssigkristall "CS-1014" zeigte die nachstehende Phasenübergangsreihe.
SmA: smektische A-Phase
Ch.: cholesterische Phase
iso. : Isotrope Phase
Als Ergebnis der Beobachtung durch rechtwinklig überkreuzte Nikolsche Prismen zeigte der Flüssigkristall in der Zelle ein einheitliche Monodomäne, die frei von Fehlern der chiralen smektischen C-Phase war, von nicht-spiralförmiger Struktur.
Ferner wurde die Flüssigkristallzelle bei 60 ºC gehalten, um eine SmA-Ausrichtungsphase bereitzustellen und durch ein Polarisationsmikroskop unter rechtwinkliger Nikolscher Überkreuzung beobachtet, um die Richtung der smektischen molekularen Schichten unter Nutzung der Tatsache zu messen, daß die Flüssigkristallmoleküle senkrecht zu den Molekülschichten in der SmA-Phase ausgerichtet sind. Als Ergebnis wurde bestätigt, daß die smektischen Molekülschichten senkrecht zu der Reibrichtung angeordnet waren.
Die Flüssigkristallvorrichtung wurde einem Schreiben gemäß dem in Figur 5 gezeigten Ansteuerungsschema unterzogen (ΔT = 50 usec, V&sub0; = 10 Volt), wobei kein Flackern beobachtet wurde.
Entsprechend dem Ansteuerungsschema wurden in einem Vollbild ein heller und ein dunkler Zustand geschrieben und es wurde eine Einfach-Abtastperiode (one-scanning period) von 3ΔT in Bezug auf eine Schreibimpulsdauer von ΔT angewandt. Unter Bezugnahme auf Figur 5 wird bei (A) ein Abtastsignal gezeigt, das an eine n-te Abtastleitung Sn anliegt, bei (B) werden Datensignale gezeigt, die an Datenleitungen I anliegen, um eine Sequenz W (weiß) T W T W T W T B (schwarz) T W T W T W zur Verfügung zu stellen, und bei (C) ist eine synthetische Spannungswellenform gezeigt, angelegt an ein Bildelement, das an dem Schnittpunkt der Abtastleitung Sn mit der Datenleitung I gebildet ist.
Der Ausrichtungszustand in einem Bildelement wurde zu dieser Zeit durch ein Mikroskop mit einer Vergrößerung von 200 beobachtet, wobei gefunden wurde, daß sich eine Domäne mit einem Paar aus einem Haarnadeldefekt 14 und einem Blitzdefekt 15 aufgrund der Aluminiumoxidperlen gebildet hatte und der Haarnadeldefekt 14 näher an dem Molybdänstreifen 13a angeordnet war.

Beispiel 2

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Zelle hergestellt, außer die Reibachsen Ra3 und Rb3 und die Molybdänstreifen 13a und 13b so angeordnet wurden, daß sie einen Schnittwinkel Θa von 45 Grad bildeten. Die Zelle wurde dann auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 getestet, wobei als Ergebnis einer Beobachtung durch ein Mikroskop mit einer Vergrößerung von 200 gefunden wurde, daß sich , wie in Figur 3B gezeigt, eine Domäne gebildet hatte, die ein Paar aus einem Haarnadeldefekt 14 und einem Blitzdefekt 15 bildete.
Die Zelle wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einem Schreiben mittels Multiplexansteuerung unterzogen, wobei kein Flackern erfolgte.
In der Flüssigkristallvorrichtung kann der Schnittwinkel Θa so eingestellt werden, daß er im Bereich von allgemein 10 - 80 Grad, bevorzugt zwischen 30 - 60 Grad liegt.

Vergleichsbeispiel 1

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Flüssigkristallzelle hergestellt, außer die Reibachsen Ra4 und Rb4 so angeordnet waren, wie in Figur 4A gezeigt, wobei ein Flackern erfolgte, wenn sie einer Multiplexansteuerung unterzogen wurde.
Während der Ansteuerung trat, wie in Fig. 4B gezeigt, ausgehend von der Seite A, auf der sich kein Molybdändstreifen 13 befand, eine Inversionsdomäne (invertierter Bereich 16) auf, die einer geschriebenen (written) Domäne gegenüberlag. Genauer gesagt trat zwischen weißen Bildelementen eine weiße Inversionsdomäne zu der Zeit auf, als "schwarz" geschrieben wurde, und zwischen schwarzen Bildelementen eine schwarze Inversionsdomäne zu der Zeit auf, als "weiß" geschrieben wurde.
Als Ergebnis der Beobachtung des Ausrichtungszustandes eines Bildelements wurde gefunden, daß sich eine Domäne, einhergehend mit einem Paar aus einem Haarnadeldefekt 14 und einem Blitzdefekt 15 aufgrund der Aluminiumoxidperlen gebildet hatte, wobei der Blitzdefekt 15, wie in Figur 4B gezeigt, näher an dem Molybdänstreifen 13a angeordnet war.

Beispiele 3 - 8

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden Flüssigkristallzellen hergestellt, außer daß die in der nachstehenden Tabelle gezeigten Ausrichtungsfilm- und Flüssigkristallmaterialien verwendet wurden, wodurch ähnliche Ergebnisse wie in Beispiel 1 gezeigt erhalten wurden. Tabelle Beispiel Ausrichtungsfilm Flüssigkristallmaterial
"SE 100", "SE 4110" und "LP 64" in der vorstehenden Tabelle sind jeweils polyimidfilmbildende Harzflüssigkeiten.

Claims

1. Flüssigkristallvorrichtung, umfassend:

(a) ein erstes Substrat (601) mit einer Vielzahl darauf gebildeter, erster langgestreckter Elektroden (602), wobei jede erste langgestreckte Elektrode zwei longitudinale Kanten definiert und längs einer der longitudinalen Kanten einen mit ihr in Verbindung stehenden linearen Vorsprung aufweist, wobei das erste Substrat (601) in Richtung von dem ersten linearen Vorsprung zu der anderen der beiden longitudinalen Kanten der ersten, damit in Verbindung stehenden, langgestreckten Elektrode (602) mit einer uniaxialen Orientierungsachse (Ra2; Ra3) versehen ist.

b) ein zweites Substrat (601a) mit einer Vielzahl an darauf angeordneten, zweiten langgestreckten Elektroden (602a), die den ersten langgestreckten Elektroden (602) gegenüberliegen und sie schneiden, wobei das zweite Substrat (601a) mit einer uniaxialen Orientierungsachse (Rb2, Rb3) versehen ist, die in der gleichen Richtung wie die uniaxiale Orientierungsachse (Ra2, Rb3) verläuft, mit der das erste Substrat (601) versehen ist, und

(c) einen chiralen smektischen Flüssigkristall (603), angeordnet zwischen dem ersten (601) und dem zweiten Substrat (601a), mit einer Dicke, die schmal genug ist, um die Bildung einer dem chiralen smektischen Flüssigkristall (603) in seinem massiven Zustand inhärenten, spiralförmigen Struktur zu unterdrücken, wobei der chirale smektische Flüssigkristall (603) ein Paar aus einem Haarnadeldefekts (14, 71) und einem Blitzdefektes (15, 72) bildet, wobei der Haarnadeldefekt (14, 71) nach dem Blitzdefekt (15, 72) in Richtung der uniaxialen Orientierungsachse (Ra2, Rb2, Ra3, Rb3) gebildet ist.

2. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der lineare Vorsprung entlang jeder der langgestreckten ersten (602) und zweiten Elektroden (602a) angeordnet ist.

3. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der lineare Vorsprung eine Substanz (13) mit geringem spezifischen Widerstand umfaßt.

4. Flüssigkristallanordnung nach Anspruch 3, wobei die Substanz (13) mit geringem spezifischen Widerstand ein Metall oder eine Metallegierung ist.

5. Flüssigkristallanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten (602) und zweiten Elektroden (602a) jeweils in einer Vielzahl angeordnet sind.

6. Flüssigkristallanordnung nach Anspruch 5, wobei eine Vielzahl der ersten Elektroden (602) Abtastelektroden bildet und eine Vielzahl der zweiten Elektroden (602a) Datenelektroden bildet.

7. Flüssigkristallvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die auf dem ersten Substrat (601) vorgesehene uniaxiale Orientierungsachse (Ra2, Ra3) sich mit dem ersten linearen Vorsprung unter einen Schnittwinkel (Θa) von 10 bis 80 Grad schneidet.

8. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Schnittwinkel (Θa) im Bereich von 30 bis 60 Grad liegt.