DE69231981T2

DE69231981T2 - Optisches Modulationselement

Info

Publication number: DE69231981T2
Application number: DE69231981T
Authority: DE
Inventors: Ryoji Fujiwara; Shuzo Kaneko; Akio Maruyama; Tomoko Maruyama; Tomoko Murakami
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2012-03-27
Also published as: DE69213291T2; EP0508227A3; ATE203837T1; DE69231953D1; EP0508227B1; DE69231953T2; US5327272A; US5838410A; EP0688022A2; DE69231981D1; EP0508227A2; EP0688022A3; EP0701160B1; EP0688022B1; ATE142354T1; ATE203352T1; DE69213291D1; EP0701160A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Modulationselementes zur Gradationsanzeige. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristallelementes zur Gradationsanzeige unter Verwendung eines Flüssigkristalls, das mindestens zwei stabile Zustände besitzt, wie beispielsweise eines ferroelektrischen Flüssigkristalls.
Bei einem herkömmlichen Flüssigkristall-TV-Paneel, bei dem ein aktives Matrixantriebssystem Verwendung findet, sind Dünnfilmtransistoren (TFT) in einer Matrix für jeden der Bildpunkte angeordnet, und Gate-on-Impulse werden an die TFT gelegt, um für einen eingeschalteten Zustand zwischen dem Source-Anschluß und dem Drain-Anschluß der TFT zu sorgen. Dann werden Bildsignale vom Source-Anschluß angelegt und in einem Kondensator gespeichert. In Abhängigkeit von den gespeicherten Bildzahlen wird das Flüssigkristall (beispielsweise verdreht-nematisch : TN-Flüssigkristall) angetrieben, und zur gleichen Zeit erfolgt eine Gradationsanzeige durch Modulation der Spannung der Bildsignale.
Ein durch eine Aktivmatrix angetriebenes TV-Paneel unter Verwendung eines TN-Flüssigkristalls dieser Art oder eines STN (superverdreht-nematisch)-Flüssigkristalls ist jedoch in seiner Ansprechgeschwindigkeit so langsam wie einige Hundert Mikrosekunden. Es treten daher Probleme beim ED- oder HD (High Definition)-TV-Antrieb auf, auf den die zukünftige Entwicklung gerichtet ist.
Ferner wurde die Entwicklung von ferroelektrischen Flüssigkristallen (FLC) zunehmend vorangetrieben, da es sich hierbei um ein Flüssigkristall mit spontaner Polarisation handelt, und zwar zur Verwendung als Anzeigeelement, Lichtmodulator u. a. Ein solches Flüssigkristall besitzt ein höheres Ansprechvermögen, eine bessere Speicherfähigkeit und andere Vorteile. Um die vorstehend genannten Vorteile am besten auszunutzen, wurden optische Verschlüsse, von einer einfachen Matrix angetriebene Hochpräzisionsanzeigeelemente, Lichtmodulatoren für eine Aufzeichnung hoher Dichte in Kombination mit Fotoleitern und andere Gegenstände entwickelt. Es wird sogar einer Trickbildanzeige mit Aktivmatrixantrieb unter Verwendung von Dünnfilmtransistoren (TFT) u. a. entgegengesehen. Die Eigenschaften hiervon sind beispielsweise in der US-PS 4 840 462, der Veröffentlichung "Proceeding of the SID", Band 30/2, 1989 (Ferroelektrische Flüssigkristallvideoanzeige) u. a. beschrieben.
Trotzdem gibt es noch eine Vielzahl von schwierigen Problemen zu lösen, bevor eine Gradationsanzeige unter Verwendung eines FLC verwirklicht werden kann. Insbesondere für die ein FLC verwendenden Zellen wird ein Passivierungsfilm eingesetzt, um Kurzschlüsse zu verhindern, die ein inverses Feld erzeugen. Dieses inverse Feld erzeugt nachteilige Effekte in bezug auf die Gradationsanzeige.
In der JP-A-63 121 020 ist ein ferroelektrisches Flüssigkristallelement beschrieben, das Ausrichtungsschichten zur Orientierung des Flüssigkristallmateriales aufweist, die zwischen einem Paar von Elektroden ausgebildet sind. Die elektrische Leitfähigkeit der Ausrichtungsschichten wird dadurch geregelt, daß ein elektrisch leitendes Material dem Harzmaterial hinzugefügt wird.
Die JP-A-62 205 028 beschreibt ein Flüssigkristallanzeigeelement, bei dem Polyimid-Orientierungsschichten Metallpulver und/oder eine leitende organische Verbindung enthalten.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen FLC-Modulationselementes, das für eine Gradationsanzeige geeignet ist, zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen FLC-Modulationselementes mit verbesserter Orientierung, das zur Gradationsanzeige geeignet ist, zur Verfügung zu stellen.
Dieses Ziel wird mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Von den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines normalen ferroelektrischen Flüssigkristalls;
Fig. 2 eine Ansicht, die eine äquivalente Schaltung zur Durchführung der Gradationsanzeige über einen Aktivmatrixaufladungssteuerantrieb unter Verwendung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Antriebswelle und der Transmittanz zeigt;
Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Schreibspannung und der Transmittanz zeigt;
die Figuren
5a und 5b schematische Ansichten, die qualitativ die Hysterese zeigen;
Fig. 6 ein Diagramm, daß das Abschaltphänomen des Flüssigkristallansprechens aufgrund einer Gleichstromkomponente zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm, daß das Abschaltphänomen des Flüssigkristallansprechens aufgrund einer Gleichstromkomponente zeigt;
Fig. 8 eine schematische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel der ferroelektrischen Flüssigkristallzelle zeigt;
Fig. 9 eine schematische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel der ferroelektrischen Flüssigkristallzelle zeigt;
Fig. 10 eine schematische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines optischen Modulationselementes zeigt, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 11 ein Diagramm, das die V-T-Eigenschaften eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten optischen Modulationselementes und die V-T- Eigenschaften eines herkömmlichen FLC zeigt;
Fig. 12 ein Diagramm, das die Korrelation der Weißschreibzeit durch ein gemäß der vorliegenden Erfindung hergestelltes optisches Modulationselement und durch ein herkömmliches FLC und der Zeitdifferenz, wenn Schwarz verbleibt, zeigt;
Fig. 13 eine Ansicht, die den allgemeinen Aufbau eines in einer aktiven Matrix ausgebildeten Flüssigkristallelementes zeigt;
Fig. 14 eine Schnittansicht eines herkömmlichen Flüssigkristallelementes;
Fig. 15 eine Ansicht, die eine normale Antriebswelle eines Flüssigkristallelementes zeigt;
Fig. 16 die Beziehung zwischen der Antriebszeit und der Transmittanz, wenn die Antriebswelle gemäß Fig. 7 an das in Fig. 14 dargestellte Element gelegt wird;
Fig. 17 die entsprechenden Ablaufzeiteigenschaften der an das in Fig. 14 gezeigte Element angelegten Impulswelle und die Transmittanz;
Fig. 18 den Zustand der gespeicherten Ladung, wenn das in Fig. 14 gezeigte Element angetrieben wird;
Fig. 19 eine schematische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Flüssigkristalls zeigt;
Fig. 20 eine Ansicht, die das Modell einer Äquivalenzschaltung des in Fig. 19 dargestellten Flüssigkristallelementes zeigt;
die Fig. 21a bis 21b schematische Ansichten, die den Zustand der Querschnittsladung des in Fig. 19 dargestellten Flüssigkristallelementes zeigen; und
Fig. 22 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Herstellen einer Abscheidungsschicht aus rhombischem SiO.
Ein ferroelektrisches Flüssigkristall ist in seiner Ansprechgeschwindigkeit so schnell wie einige Hundert Mikrosekunden. Folglich wurden in neuerer Zeit Versuche durchgeführt, um die Verwendung von ferroelektrischen Flüssigkristallen für den Gradationsantrieb im TV-Bereich zu untersuchen.
Ein Beispiel eines derartigen Systems ist ein Aufladungssteuerantrieb eines ferroelektrischen Flüssigkristalls. Bei einem derartigen System wird die Korrelation ausgenutzt, die zwischen der invertierten Zone (a) eines ferroelektrischen Flüssigkristallbereiches und einer initiierten Ladungsmenge (Q) existiert.
Q = f (Ps, a) ... (1)
wobei Ps die spontane Polarisation des ferroelektrischen Flüssigkristalls ist. Die Gradationsanzeige wird durchgeführt, indem die Ladung in einer Menge initiiert wird, die der invertierten Zone für jede der Bilddarstellungen des ferroelektrischen Flüssigkristalls entspricht.
Obwohl es sich bei dem vorstehend erwähnten Ladungssteuerantrieb um ein äußerst effektives Mittel für die Gradationsanzeige unter Verwendung eines bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristalls handelt, gibt es ein Hysterese- Phänomen in den Spannungs-Transmittanz-Eigenschaften. Dieses Phänomen wird nachfolgend beschrieben.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines ferroelektrischen Flüssigkristalls, das generell verwendet wird. In Fig. 1 sind mit den Bezugszeichen 14 und 14' Substrate, mit den Bezugszeichen 13 und 13' transparente leitende Schichten, mit den Bezugszeichen 12 und 12' Isolationsschichten, mit den Bezugszeichen 10 und 10' Orientierungsschichten und mit dem Bezugszeichen 11 ein ferroelektrisches Flüssigkristall bezeichnet.
Fig. 2 zeigt eine Äquivalenzschaltung zur Durchführung der Gradationsanzeige über den Aktivmatrixladungssteuerantrieb unter Verwendung des ferroelektrischen Flüssigkristalls. In Fig. 2 sind mit T&sub1;&sub1;, T&sub1;&sub2;, T&sub2;&sub1;, T&sub2;&sub2;.. Dünnfilmtransistoren (TFT) bezeichnet, die zum Schalten der Elemente für den Aktivmatrixantrieb verwendet werden. Mit LC&sub1;&sub1;, LC&sub1;&sub2;, LC&sub2;&sub1;, LC&sub2;&sub2;.. sind Bildpunkte bezeichnet, die das ferroelektrische Flüssigkristall umfassen, das zwischen die Drain-Elektroden 4, 4', 4", 4"' .. der TFT T&sub1;&sub1;, T&sub1;&sub2;, T&sub2;&sub1;, T&sub2;&sub2;.. und die gegenüberliegenden Elektroden 8 geklemmt ist. Mit C&sub1;&sub1;, C&sub1;&sub2;, C&sub2;&sub1;, C&sub2;&sub2;.. sind Kondensatoren für die Ladungsspeicherung der von den Gate-Leitungen 1a, 1a'.. und den Drain-Elektroden 4, 4', 4", 4"' .. gebildeten Antriebssignale bezeichnet. Wenn die vorstehend beschriebene Schaltung verwendet wird, werden ein Rücksetzimpuls 31 und ein Schreibimpuls entsprechend jeder der Gradationen an jeden Bildpunkt mit einer Antriebswelle von 16,7 ms pro Zyklus (60 Hz) gelegt, wie bei (a) in Fig. 3 gezeigt. Hierdurch wird die bei (b) in Fig. 3 gezeigte Transmittanz erzeugt. Die Transmittanz bei 33 ist eine Transmittanz, die im wesentlichen dem Schreibimpuls bei 32 entspricht.
Die vorstehend erwähnten Spannungs-Transmittanz-Eigenschaften entsprechen der Darstellung der Transmittanz bei 33 in bezug auf den Schreibimpuls bei 32 mit einer derartigen Antriebswelle. Ein Beispiel hiervon ist in Fig. 4 gezeigt. Wie aus Fig. 4 deutlich wird, tritt die sogenannte Hysterese in bezug auf eine unterschiedliche Transmittanz bei der Spannungsanstiegszeit 41 und der Spannungsabfallzeit 42 auf.
Die Fig. 5a und 5b zeigen die vorstehend erwähnte Hysterese qualitativ. Fig. 5b entspricht dem Bezugszeichen 41 in Fig. 4, d. h. der Richtung, in der der Schwarzbereich reduziert wird. Vom Standpunkt des Antriebs her ist es erforderlich, nach dem Rücksetzen ein Weißschreiben durchzuführen. Demgegenüber zeigt Fig. 5a die Richtung, in der der Schwarzbereich ansteigt. Vom Standpunkt des Antriebes her, ist es hierbei nicht erforderlich, nach dem Rücksetzen einen Schreibvorgang durchzuführen. Mit anderen Worten, in bezug auf die Schreibimpulse benötigt der erstere 41 eine größere Spannung als der letztere 42.
Wenn, wie vorstehend beschrieben, durch das Ladungssteuersystem unter Verwendung des in Fig. 3 gezeigten Antriebsverfahrens eine Gradationsanzeige durchgeführt wird, wird im Spannungs-Transmittanz-Verhalten unvermeidbar eine Hysterese erzeugt.
Wenn der vorstehend beschriebene Aktivmatrixantrieb durchgeführt wird, tritt des weiteren das Problem auf, daß es aufgrund eines kontinuierlichen Anliegens einer Gleichstromspannungskomponente über eine lange Zeitdauer des Antriebsvorganges zu einem Abschalten des Flüssigkristallsansprechens kommen kann. Als Grund hierfür wird angesehen, daß durch die vorstehend erwähnte Gleichstromkomponente eine Deviation der inneren Ionen des Flüssigkristalls induziert wird, so daß ein elektrisches Feld erzeugt wird.
Fig. 6 zeigt das Phänomen, das auftritt, wenn die in Fig. 3 gezeigte Antriebswelle angelegt wird. In Fig. 6 ist deutlich der Zustand zu erkennen, daß die Transmittanz durch wiederholte Impulsanlegung allmählich abnimmt. Dieses Phänomen wird nunmehr in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben. Bei der in Fig. 3 gezeigten Welle tastet das Flüssigkristall geometrisch ab, ob eine positive Gleichstromkomponente übermäßig anliegt. Fig. 7 zeigt die Art und Weise, in der diese Gleichstromkomponente das Flüssigkristall beeinflußt.
Durch das Anliegen der positiven Gleichstromkomponente findet eine Ladungsspeicherung (+ Ladung 72 und - Ladung 72') zwischen den Isolationsschichten 70 und 70' und dem Flüssigkristallabschnitt 71 statt. Durch diese gespeicherte Ladungskomponente wird bewirkt, daß die Richtung des Partialdrucks des Flüssigkristalls negativ wird.
Folglich wird es zunehmend schwieriger, ein "Weißschreiben" durchzuführen.
Wenn über das vorstehend beschriebene Aktivmatrixsystem eine Gradationsanzeige durchgeführt wird, ist es unmöglich, aufgrund der vorstehend erwähnten Hysterese oder des aus der Gleichstromkomponente resultierenden Antriebsabschaltphänomens die Bildpunktanzeigespannung gleichmäßig zu ermitteln.
Bei einem optischen Aktivmatrix-Modulationselement zur Gradationsanzeige, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, wird es möglich, die vorstehend erwähnte Hysterese oder die durch die Gleichstromkomponente verursachte Unbeständigkeit zu eliminieren, indem man dem orientierenden Film durch Verwendung eines Polymers mit hohem Molekulargewicht mit einer dispergierten ultrafeinen granularen leitenden Substanz für die Orientierungsschicht Widerstandsfähigkeit verleiht.
Nach der Beschreibung einer für die vorliegende Erfindung verwendeten optischen Modulationssubstanz werden jetzt Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Als optische Modulationssubstanz für die vorliegende Erfindung ist am besten geeignet eine Substanz, die einen ersten optisch beständigen Zustand (der beispielsweise einen hellen Zustand erzeugt) und einen zweiten optisch beständigen Zustand (der beispielsweise einen dunklen Zustand erzeugt) in Abhängigkeit von einem vorgegebenen elektrischen Feld besitzt, d. h. eine Substanz, die mindestens einen bistabilen Zustand in bezug auf ihr elektrisches Feld aufweist, insbesondere ein Flüssigkristall, das eine derartige Eigenschaft besitzt.
Als Flüssigkristall, das mindestens einen bistabilen Zustand besitzt und für ein optisches Modulationselement gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist, werden chirale smektische Flüssigkristalle mit Ferroelektrizität am meisten bevorzugt. Von diesen sind Flüssigkristalle der chiralen smektischen C-Phase (SmC*), H-Phase (SmH*), I- Phase (SmI*), F-Phase (SmF*) und G-Phase (SmG*) geeignet. In bezug auf die Offenbarung von derartigen ferroelektrischen Flüssigkristallen ist auf folgende Veröffentlichungen hinzuweisen: "LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTER" L- 69, 1975, Ferroelectric Liquid Crystals: "Applied Physics Letters" V-36, Nr. 11, 1980, Submicro Second Bistable Electro-Optic Switching in Liquid Crystals: "Solid Physics" 16 (141), 1981, Liquid Crystals. Es ist möglich, irgendeines dieser bekannten ferroelektrischen Flüssigkristalle für die vorliegende Erfindung einzusetzen.
Als Beispiele von ferroelektrischen Flüssigkristallverbindungen, die für die vorliegende Erfindung verwendet werden können, können genannt werden: Decyloxybenzyliden-P'- amino-2-methylbutylcinnamat (DOBAMBC), Hexyloxybenzyliden- P'-amino-2-chloropropylcinnamat (HOBACPC) und 4-0-(2- Methyl)-butylresolsliden-4'-octylanilin (MBRAB).
Wenn unter Verwendung dieser Materialien ein Element geformt wird, kann es möglich sein, das Element mit einem Kupferblock zu unterstützen, in dem eine Heizeinrichtung eingebettet ist, falls es erforderlich ist, einen bestimmten Temperaturzustand zur Herstellung der Flüssigkristallverbindung SmC*, SmH*, SmI*, SmF* und SmG* aufrechtzuerhalten.
Fig. 8 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle. Mit den Bezugszeichen 81 und 81' sind Substrate (Glasplatten) mit transparenten Elektroden aus In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ITO (Indium-Zinn- Oxid) u. a., die darauf abgeschieden sind, bezeichnet. Ein SMC*-Phasen-Flüssigkristall, auf dem eine Flüssigkristallmolekularschicht 82 vertikal zur Glasebene orientiert ist (Chevronstruktur), ist in abgedichteter Weise dazwischen angeordnet. Die dicken durchgezogenen Linien bei 83 geben das Flüssigkristallmolekül wieder. Dieses Flüssigkristallmolekül 83 besitzt ein Dipolmoment (P ) 84 in der Richtung senkrecht zum Molekül. Wenn eine Spannung, die größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, über die über den Substraten 81 und 81' vorgesehenen Elektroden gelegt wird, ist die spiralförmige Struktur der Flüssigkristallmoleküle 83 nicht verdreht, so daß die Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle 83 modifiziert werden kann, um sämtliche Dipolmomente (P1) 84 in der Richtung des elektrischen Feldes zu orientieren. Das Flüssigkristallmolekül 83 besitzt eine dünne längliche Form, und seine Brechungsindices in Richtung seiner längeren Achse und kürzeren Achse sind anisotrop. Wenn daher beispielsweise Polarisatoren an der Oberseite und Unterseite von Gläsern in einer Positionsbeziehung von sich kreuzenden Nichols angeordnet sind, kann man sofort erkennen, daß dies als Flüssigkristallmodulationselement dient, das seine optischen Eigenschaften in Abhängigkeit von den Polaritäten einer angelegten Spannung ändert. Wenn des weiteren die Dicke der Flüssigkristallzelle ausreichend dünn gemacht wird (beispielsweise 1 um), ist die spiralförmige Struktur des Flüssigkristalls selbst dann nicht verdreht (nicht spiralförmig), wenn kein elektrisches Feld anliegt, wie in Fig. 9 gezeigt, und sein Dipolmoment p oder P' zeigt einen entweder nach oben (94) oder nach unten (94') gerichteten Orientierungszustand. Wenn ein elektrisches Feld E oder E', das eine unterschiedliche Polarität von mehr als einem vorgegebenen Schwellenwert besitzt, an eine derartige, in Fig. 9 gezeigte Zelle gelegt wird, ändert die Zelle ihre Orientierung entweder nach oben 94 oder nach unten 94' in Abhängigkeit vom Vektor des elektrischen Dipolmoment-Feldes E oder E'. In Abhängigkeit hiervon werden die Flüssigkristallmoleküle entweder in den ersten beständigen Zustand 93 (heller Zustand) oder in den zweiten beständigen Zustand 93' (dunkler Zustand) orientiert.
Bei der Verwendung eines derartigen ferroelektrischen Flüssigkristalls für ein optisches Modulationselement gibt es zwei Vorteile. Als erstes ist die Ansprechgeschwindigkeit extrem schnell. Als zweites ist die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle beständig bzw. stabil. Es wird nunmehr der zweite Vorteil in Verbindung mit Fig. 9 beschrieben. Die Flüssigkristallmoleküle werden in den ersten beständigen Zustand 93 orientiert, wenn das elektrische Feld E angelegt wird. Dann wird der erste beständige Zustand 93 aufrechterhalten, selbst wenn das elektrische Feld in diesem Zustand abgeschaltet wird. Wenn das elektrische Feld E' in der invertierten Richtung angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle in den zweiten beständigen Zustand 93' orientiert. Hierbei wird zwar die Orientierung verändert, jedoch wird dieser Zustand aufrechterhalten, selbst wenn das elektrische Feld abgeschaltet wird. Diese Memory-Funktion existiert in jedem der beständigen Zustände. Um diese rasche Ansprechgeschwindigkeit und diese bistabile Fähigkeit zu realisieren, wird die Zelle vorzugsweise so dünn wie möglich hergestellt. Normalerweise sollte sie vorzugsweise 0,5 um bis 20 um dick sein. Insbesondere ist eine Dicke von 1 um bis 5 um geeignet. Eine elektrooptische Flüssigkristallvorrichtung unter Verwendung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls dieser Art ist in den US-PS'en 4 367 924 und 4 840 462 beschrieben.
Es erfolgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten optischen Modulationselementes.
Fig. 10 ist eine schematische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten optischen Modulationselementes zeigt. In Fig. 10 sind mit 101 und 101' Substrate, mit 102 und 102' transparente leitende Filme aus ITO-Filmen, mit 103 und 103' Polymere mit hohem Molekulargewicht mit einer dispergierten ultrafeinen granularen leitenden Substanz, wie vorstehend beschrieben, d. h. FLC-Orientierungsfilme, hergestellt aus einem Polysiloxanfilm mit dispergierten ultrafeinen Körnern aus SnO&sub2; : Sb mit einem Durchmesser von 10 nn oder weniger, und mit 104 eine Schicht aus einem ferroelektrischen Flüssigkristall bezeichnet.
Die Substrate 101 und 101' bestehen aus alkalifreiem Glas NA40, hergestellt von der Firma Hoya Glass Inc., mit einer Dicke von 1,1 mm. Die ITO-Filme 102 und 102' sind in einer Dicke von 70 nm (700 Å) über ein Reaktiv-RF-Ionenplattierungsverfahren in Sauerstoffgas hergestellt. Die Polysiloxan-Orientierungsschicht ist durch einen Rubbing-Prozeß des Polysiloxan : SnO&sub2;-Filmes einer Dicke von 50 nm (500 Å) hergestellt. Der letztgenannte Film wird so hergestellt, daß nach der Zubereitung einer Dispersionslösung, in der Siloxan als fester Teil in einem Lösungsmittel vorhanden ist und ein Gemisch aus Ethylsilika und ultrafeinen SnO&sub2; : Sb-Körnern mit 2,5 Gew.-% zugesetzt wird, das Verhält- nis (Leitungswerhältnis) von SnO2 : Sb dieses festen Teiles auf 40% eingestellt wird und nach dem Schleuderbeschichten dieser Dispersionslösung eine Heizbehandlung für eine Stunde bei 150ºC durchgeführt wird.
Hierbei wird ein Flüssigkristallspalt mit Siliciumdioxidkügelchen mit einem Durchmesser von 1,5 um hergestellt, und ferroelektrische Flüssigkristalle werden hierin injiziert.
Der Orientierungszustand des erhaltenen FLC zeigt eine Gesamtgleichmäßigkeit. Die erhaltene V-T-Kurve ist bei 112 in Fig. 11 gezeigt. Wie aus Fig. 11 deutlich wird, wurde die Hysterese im V-T-Verhalten im Vergleich zu dem Polysiloxan-Orientierungsfilm, für den kein SnO&sub2; : Sb dispergiert wurde (dargestellt durch die gestrichelten Linien bei 111 in Fig. 11), definitiv reduziert.
Fig. 12 zeigt die Korrelation der Ansprechzeit, die zum Gesamtweißschreiben erforderlich ist, wenn die Schwarzrücksetzverweilzeit verändert wird. In Fig. 12 ist mit 121 der Polysiloxan-Orientierungsfilm des FLC bezeichnet, bei dem überhaupt kein SnO&sub2; : Sb dispergiert wurde, während mit 122 das FLC der vorliegenden Ausführungsform bezeichnet ist. Wie aus Fig. 12 deutlich wird, wurde im erfindungsgemäß hergestellten FLC die Unbeständigkeit aufgrund der Gleichstromkomponente eliminiert.
Es ist auch möglich, eine Dispersionslösung zu verwenden, die einen Feststoff-Leiteranteil von 80% besitzt, der in einem Siloxanlösungsmittel mit 2,5 Gew.-% dispergiert ist.
Diese Dispersionslösung wird durch Schleuderbeschichten in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben auf die ITO- Substrate aufgebracht, und der Rubbing-Prozeß wird nach einem einstündigen Brennen bei 150ºC durchgeführt. Dann werden die Flüssigkristalle nach dem Zusammenbau der Zelle injiziert.
Wenn der Orientierungszustand des vorstehend beschriebenen Elementes über ein Polarisationsmikroskop beobachtet wird, dann wird festgestellt, daß die Orientierung überall gleichmäßig ist, wie in dem vorstehend beschriebenen Fall, und daß die Hysterese in bezug auf das V-T-Verhalten wesentlich reduziert wurde.
Es ist auch möglich, eine gleichmäßige Orientierung sowie eine Reduzierung der Hysterese im V-T-Verhalten zu erzielen, da ein Polysiloxan-Orientierungsfilm mit einem anderen Leiteranteil als bei dem vorstehenden Beispiel beschrieben verwendet wird (Leiteranteil 40 bis 90 Gew.-%).
Unter der Annahme eines Antriebes in einer in Fig. 13 gezeigten Aktivmatrixstruktur wird ein aus der Gleichstromkomponente resultierendes beispielhaftes Phänomen in Fig. 16 gezeigt, und zwar in bezug auf die in Fig. 14 gezeigte Zelle für einen Fall, bei dem Rücksetzimpulse und Schreibimpulse kontinuierlich mit einer Antriebsfrequenz von etwa 30 Hz bis 60 Hz TV-Rate an das FLC gelegt werden, wie in Fig. 15 gezeigt. In diesem Fall besteht offensichtlich das Problem, daß durch das wiederholte Anlegen der Rücksetzspannung VR und der Schreibspannung VW die Transmittanz allmählich reduziert wird, wie in Fig. 15 gezeigt. In Verbindung mit Fig. 9 wird dieses Phänomen nunmehr kurz beschrieben. Gemäß der in Fig. 15 gezeigten Welle entsteht der geometrische Eindruck, als ob eine positive Gleichstromkomponente übermäßig angelegt worden wäre.
Ein einfacher zu verstehendes Phänomen ist in Fig. 17 gezeigt.
In bezug auf die in Fig. 14 gezeigte Ausführungsform wird eine positive Stufenspannung angelegt, wie im oberen Stadium der Fig. 17 gezeigt. Im unteren Stadium der Fig. 17 ist das optische Ansprechverhalten gezeigt, wenn die Spannung nach einer bestimmten Periode zu Null wird. Bei der in Fig. 14 gezeigten Zelle handelt es sich um eine Zelle mit Erinnerungsvermögen. Die Zelle wird veranlaßt, in den "Schwarzzustand" durch die invertierte Spannung aufgrund der vorstehend erwähnten Ladungsspeicherung im Falle einer Impulsbeaufschlagung über eine lange Zeitdauer zurückzukehren, obwohl beim Anlegen einer Spannung über einen kurzen Zeitraum die Transmittanz nach dem "Weißschreiben" aufrechterhalten wird, wie durch die gestrichelte Linie im unteren Stadium der Fig. 17 angedeutet ist.
In Verbindung mit Fig. 18 wird eine Hysterese qualitativ beschrieben, die durch eine spontane Polarisation verursacht worden sein könnte. Im oberen Teil der Fig. 18 sind die Richtung der spontanen Polarisation im stabilen "Schwarzzustand" und die Polarität der hierdurch induzierten gespeicherten Ladung angedeutet, während im unteren Teil die Richtung der spontanen Polarisation im stabilen "Weißzustand" und die Polarität der hierdurch induzierten gespeicherten Ladung angedeutet sind.
Aufgrund der vorstehend erwähnten Differenz in der Polarität der induzierten Ladungsspeicherung ist die an den Flüssigkristallabschnitt angelegte Spannung unterschiedlich, und zwar in Abhängigkeit davon, ob der vorhergehende Zustand "schwarz" oder "weiß" war, selbst wenn die gleiche "Schwarzschreibspannung" VW angelegt wird. Wenn der vorhergehende Zustand Weiß entsprach, wird eine größere Spannung an den Flüssigkristallabschnitt gelegt. Die Hysterese und andere Phänomene werden daher entsprechend erzeugt.
Um eine elektrische Unbeständigkeit dieser Art zu vermeiden, kann es möglich sein, die herkömmliche Rubbing-Orientierungsschicht, beispielsweise aus Polyimid oder Polyimidalkohol, oder den vorstehend erwähnten Isolationsschichtabschnitt, der zusätzlich zur Orientierungsschicht als eine von denkbaren Möglichkeiten vorgesehen ist, zu eliminieren. Dadurch kann jedoch oft der nachteilige Effekt auftreten, daß eine Orientierung mit einer ausreichend hohen Gleichmäßigkeit nicht erzielbar ist u. ä.
Im Falle eines ferroelektrischen Flüssigkristalls beträgt die Dicke der Flüssigkristallschicht 1 um bis 5 um. Wenn daher der Isolationsschichtabschnitt entfernt wird, wie vorstehend beschrieben, besteht die Möglichkeit, daß aufgrund des Kurzschlusses zwischen der oberen und unteren Elektrode das Element insgesamt beschädigt wird.
Erfindungsgemäß wird ein direkter Kontakt des EtC mit den Elektroden vermieden, um auf diese Weise das Entstehen von Kurzschlüssen zwischen den Elektroden, die das Flüssigkristall halten, zu verhindern.
In Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen wird nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 19 ist eine schematische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Flüssigkristalls zeigt. In Fig. 19 sind mit 191a und 191b Substrate aus Glas oder Quarz, mit 192a und 192b transparente Elektroden aus ITO, SnO&sub2;, In&sub2;O&sub3; o. ä. oder Elektroden aus Al, Au o. a. und mit 193a und 193b sowie 194a und 194b die Hauptbestandteile der vorliegenden Erfindung bezeichnet. Bei den Bestandteilen 193a und 193b handelt es sich um Polymere mit hohem Molekulargewicht, denen durch die vorstehend beschriebene Behandlung eine elektrische Leitfähigkeit verliehen wurde, während die Bestandteile 194a und 194b säulenförmige Schichten oder Orientierungssteuerschichten aus SiO und TiO&sub2; sind. Diese Bestandteile 193a und 194a oder 193b und 194b bilden den Schnittstellenabschnitt zwischen den Elektroden und den Flüssigkristallen.
Mit 195 ist eine ferroelektrische Flüssigkristall (FLC)- Schicht bezeichnet, in der eine gleichmäßige Orientierung einer spontanen Polarisation Ps mit einer geeigneten Intensität (beispielsweise 1 nC/cm² bis 100 nC/cm²) vorliegt.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Kurzschlüsse zwischen der oberen und unteren Elektrode zu verhindern, wobei zwischen den Elektroden 192a und 192b Polymere mit hohem Molekulargewicht verwendet werden, für die ein Leitfähigkeitsherstellprozeß angegeben und ein höherer begrenzter Widerstandswert als bei den Elektroden 192a und 192b vorgesehen ist. Eine zweite Aufgabe besteht darin, eine gewünschte Gradationsanzeige durchzuführen, indem bewirkt wird, daß der Partialdruck, der eine von der Außenseite angelegte Gradationssignalspannung wesentlich beeinflußt, immer in geeigneter Weise für die vorstehend erwähnten Signale beständig ausgeübt wird. Eine dritte Aufgabe besteht darin, durch die Verwendung einer säulenförmigen Orientierungssteuerschicht eine wünschenswertere Orientierung zu erzielen.
Mit anderen Worten, mit der vorstehend erwähnten grundlegenden Konstruktion sieht die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallzelle mit einer Verbundschicht für getrennte Funktionen mit leitenden Filmen 193a und 193b zum Zwecke des Verhinderns von Kurzschlüssen und des Aufbaues eines beständigen Flüssigkristallpartialdrucks und einer säulenförmigen Schicht zum Erhalt einer gewünschten Orientierung vor.
Das vorstehend erwähnte Polymer mit hohem Molekulargewicht, das Leitfähigkeit besitzt, sollte vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von 10&sup8; bis 2 · 10¹¹ cm aufweisen. Wenn der spezifische Widerstand geringer ist als 108 cm, ist die Isolation zwischen den Elektroden 192a und 192a oder 192b und 192b unzureichend und die Kreuzkopplungseffekte zwischen den Bildpunkten werden größer. Wenn der spezifische Widerstand größer ist als 2 · 10¹¹ cm, kann die Entladung einer in ausreichender Weise gespeicherten Ladung nicht in zuverlässiger Weise durchgeführt werden. Je größer die dielektrische Konstante des Polymers mit hohem Molekulargewicht ist, desto mehr kann der auf den Flüssigkristallpartialdruck der angesammelten Ladung ausgeübte Einfluß reduziert werden. Die dielektrische Konstante sollte daher vorzugsweise mehr als 5 mal so groß sein wie die eines herkömmlichen Polyimidfilmes, d. h. größer als 20 sein.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen in größeren Einzelheiten beschrieben.
In Fig. 19 ist die Ausführungsform für jede der Schichten gezeigt. Als erstes wird ITO (Indiumzinnoxid) zu einem Dünnfilm von etwa 70 mm (700 Å) durch ein Sputterverfahren auf dem Glassubstrat 191 (191a oder 191b) mit einer Dicke von 1,1 mm ausgebildet, um eine transparente Elektrode 192 (192a oder 192b) herzustellen.
Dann wird auf der vorstehend erwähnten transparenten Elektrode ein Lösungsmittel, in dem ein Gemisch (SnO&sub2; : Sb) von Zinnoxid mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von etwa 5 nm (50 Å) und ultrafeinen Antimonkörnern in einer Polymerdispersionslösung der Siloxangruppe dispergiert ist, durch Schleuderbeschichtung mit einer Drehzahl von etwa 1000 UpM bis 3000 UpM vorgesehen. Hiernach wird eine Wärmebehandlung bei 150ºC über 60 min durchgeführt, um einen Polysiloxanfilm 193 (193a oder 193b) einer Dicke von 150 nm bis 50 nm (1500 Å bis 500 Å) auszubilden.
Die Leitfähigkeit oder andere elektrische Eigenschaften des vorstehend erwähnten Filmes 193 aus einem Polymer mit hohem Molekulargewicht (Polysilsoxanfilmes) können auf unterschiedliche Weise ausgewählt werden, indem das Leiterverhältnis (SnO&sub2; : Sb-Verhältnis) des vorstehend erwähnten Gemisches aus ultrafeinen Körnern oder der Dispersionsgewichtsanteil u. ä. der Polymerdispersionslösung modifiziert wird.
Danach wird erfindungsgemäß auf dem vorstehend erwähnten Film 193 aus dem Polymer mit hohem Molekulargewicht eine säulenförmige Orientierungsschicht 194 (194a oder 194b) aus SiO, TiO&sub2; u. a. hergestellt.
Obwohl es möglich ist, die vorstehend erwähnte Orientierungsschicht 194 durch ein allgemein bekanntes Schrägabscheidungsverfahren herzustellen, wird ein Verfahren bevorzugt, mit dem eine Abscheidung bei einer in geeigneter Weise niedrigen Temperatur durchgeführt wird, weil die vorstehend erwähnte säulenförmige Orientierungsschicht 194 auf dem Film 193 aus dem Polymer mit hohem Molekulargewicht ausgebildet werden soll. Nachfolgend wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der eine SiO-Schrägabscheidungsschicht hergestellt wird.
Fig. 22 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung der SiO- Schrägabscheidungsschicht. In Fig. 22 ist mit 220 eine Vakuumkammer, mit 221 ein Glassubstrat, auf dem ITO abgeschieden ist, mit 222 eine SiO-Molekularstrahlquelle, mit 223 eine Stromquelle für die Molekularstrahlquelle, mit 224 ein O&sub2;-Zylinder, mit 225 Zuführrollen für das Substrat 221, mit 226 eine Rotationspumpe, mit 227 eine mechanische Verstärkerpumpe, mit 228 eine Kryopumpe, mit 229 ein Ventil und mit 2210 ein Schlitz bezeichnet.
Der von der Strahlquelle 222 emittierte SiO-Molekularstrahl erreicht das Substrat 221 über den Schlitz 2210 unter Zufuhr von O&sub2;, das vom O&sub2;-Zylinder 224 erhalten wird. Die Rollen 225 werden mit einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit ω gedreht, und das Substrat 221 wird mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zugeführt. Daher haftet SiOx mit einer gleichmäßigen Filmdicke am Substrat. Wie in Fig. 22 gezeigt, ist das Substrat 221 unter einem Winkel von θ geneigt, so daß eine Säule gleichmäßig gebildet werden kann.
Es wird nunmehr wieder auf Fig. 19 bezug genommen. Auf die säulenförmige Orientierungsschicht 194 auf dem Glassubstrat 191 (beispielsweise 191a), auf dem sich die Elektrode 192, der Film 193 aus dem Polymer mit hohem Molekulargewicht und die säulenförmige Orientierungsschicht (SiOx-Film) 194 befinden, wie vorstehend beschrieben, wird eine Dispersionslösung aus Siliciumoxidkugeln mit einem Korndurchmesser von 1,5 um durch Schleuderbeschichtung aufgebracht. Nach dem Abtrocknen wird ein Kleber druckbeschichtet. Nach einer geringfügigen Trocknung wird eine weitere Lage eines Glassubstrates 191 (beispielsweise 191b), auf der eine säulenförmige Orientierungsschicht des gleichen Typs ausgebildet ist, auf der gegnüberliegenden Seite dieses Substrates angeordnet, wie in Fig. 19 gezeigt, und damit verklebt, um eine Zelle auszubilden, die einen Raum von etwa 1,3 um für den später zu initiierenden Flüssigkristallschichtabschnitt vorsieht. Unter der Voraussetzung, daß eine in bezug auf die in Fig. 19 gezeigte Säule entgegengesetzte Struktur vorliegt, wenn die Zelle ausgebildet wird, kann es möglich sein, die Richtung zum Zeitpunkt der Abscheidung invers parallel, parallel oder sogar in einigen Fällen hiervon geringfügig abweichend vorzusehen.
Dann wird beispielsweise bei der vorliegenden Ausführungsform ein FLC-Material, das eine spontane Polarisationsintensität von 5 nC/cm² besitzt, im Vakuum injiziert.
Der funktionale Effekt des in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Flüssigkristallelementes gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit dem in Fig. 20 gezeigten Äquivalenzschaltungsmodell und der in Fig. 21 gezeigten schematischen Ansicht, die den Aufladungszustand eines Querschnittes des Elementes zeigt, beschrieben,
Wie in Fig. 21a gezeigt, besteht ein Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, daß es durch die Verwendung der säulenförmigen Orientierungsschicht möglich wird, den Effekt des Absperrens bzw. Abschaltens der Leitfähigkeit aufgrund der durch die Orientierungsschicht selbst aufrechterhaltenen elektrischen Impedanz im Vergleich zur herkömmlichen Orientierungsschicht aus einem Polyimid-Rubbingfilm u. a. beträchtlich zu reduzieren.
Der leitende Film aus dem Polymer mit hohem Molekulargewicht, der durch die ultrafeine Granulardispersion gebildet worden ist und für die vorstehend beschriebene Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, macht es möglich, seine Filmzeitkonstanten (CR RR) zu reduzieren, indem sein Widerstand in bezug auf den üblichen Isolationsorientierungsfilm (beispielsweise aus dem vorstehend erwähnten Polyimid oder Polyvinylalkohol) ausreichend klein gemacht wird, und seine Kapazität CR bei gleicher Filmdicke größer zu halten.
Mit anderen Worten, es wird in herkömmlicher Weise davon ausgegangen, daß die vorstehend erwähnte Transmittanzvariation, Hysterese und andere Probleme durch die injizierte Ladung Δ QVA verursacht werden, die auf der Basis der entsprechenden Zeitkonstantendifferenz (der Differenz zwischen CR RR und CLC RLC) zwischen dem Film 213 und der FLC-Schicht 215 variiert, wenn die bei (b) in Fig. 21 gezeigte externe Spannung VA angelegt wird, und der Ladung QPS' die aufgrund der Differenz in den Richtungen der verschiedenen Zwischengradationszustände der spontanen Polarisation Ps infolge des FLC im Vergleich mit den Fig. 21c und 21d variiert. Somit macht der durch die vorstehend erwähnte ultrafeine Granulardispersion hergestellte leitende Film 3 es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, den duch die Variation von Δ QVA und Δ QPS verursachten Effekt früher zu reduzieren, indem seine Zeitkonstanten (CR RR) gering gehalten werden, und die Werte Δ QVA / (CLC + CR) und Δ QPS / (CLC + CR), ausgedrückt als Koeffizient des Effektes von Δ QVA und Δ QPS auf den Partialdruck des Flüssigkristalls, ausreichend klein zu halten, indem die Kapazität CR groß gehalten wird.
Bei Untersuchung der Identifikation der Impedanz im Zellzustand des vorstehend erwähnten leitenden Filmes durch die Erfinder wurde ein Wert in der Nachbarschaft von CR 40 nF, RR 30 MΩ im Vergleich zu dem Wert (C 2 nF, R 8 GΩ) erhalten, der in entsprechender Weise mit dem Polyimid- Rubbingfilm im Elektrodenschnittbildpunkt von beispielsweise 2 mm · 2 mm gleich 0,04 cm² identifiziert wurde. Somit wurden ein Wert für den Zeitkonstantenwert, der um mehr als eine Ziffer geringer ist, und ein Wert für die Kapazität, der 20 mal größer ist, erhalten.
Es wird somit deutlich, daß die Unbeständigkeit, Hysterese und verschiedene andere Phänomene durch die Erfindung wesentlich verbessert wurden. Es werden somit wünschenswerte Gradationseigenschaften erhalten.
Die vorstehende Beschreibung wurde im Hinblick auf einen Antrieb (offener Betrieb) durch Verwendung eines Aktivmatrixschaltelementes von TFT (Dünnfilmtransistoren) konzipiert. Es ist jedoch auch möglich, für die Bildpunktelektroden der vorliegenden Erfindung die vorstehend erwähnte Zeitkonstante (die als synthetisierte Zeitkonstante mit der LC-Schicht funktioniert) des leitenden Filmes sowie den Kapazitätseffekt über ein Verfahren mit einfachem Antrieb, bei dem immer eine Kopplung zur externen Schaltung unter einer niedrigen Impedanz besteht, zu demonstrieren.
Vorstehend wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es versteht sich, daß die Erfindung hierauf jedoch nicht beschränkt ist und daß es viele Ausführungsformen gibt, die anstelle der vorstehend erwähnten speziellen Ausführungsformen Anwendung finden können.
Was den vorstehend erwähnten leitenden Film anbetrifft, so kann es beispielsweise möglich sein, den Polysailoxan-Film mit dispergierten ultrafeinen Körnern aus SnO&sub2; : Sb mit anderen Polymeren der Polysiloxangruppe zu vermischen oder andere Verfahren innerhalb des zulässigen Bereiches der Filmerzeugung einzusetzen, um durch Verwendung eines Polypyrol-, Polyacethylen-, Polythiophen- oder anderen leitenden Filmes mit hohem Molekulargewicht eine Leitfähigkeit herzustellen.
Was die elektrischen Eigenschaften des vorstehend erwähnten leitenden Filmes anbetrifft, so wurden vom Erfinder u. a. festgestellt, daß bei dem herkömmlichen Polyimid-Rubbingfilm die dielektrische Konstante &epsi; etwa 4 und δ etwa 10¹³ Ω cm oder mehr betragen, wenn die vorstehend erwähnte Hysterese, Unbeständigkeit, u. ä. als zu lösendes Problem sorgfältig beachtet werden. Es wurde ferner festgestellt, daß es möglich ist, wünschenswerte verbesserte Ergebnisse durch ein Element gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzielen, wenn die Werte dem 5- bis 20- oder mehrfachen der dielektrischen Konstante &epsi; in bezug auf die Filmdicke im Zellzustand entsprechen und darüber hinaus in bezug auf δ ein Wert von 1/50 oder weniger vorliegt. Um eine höhere Leitfähigkeit zu erzielen, sollte ein Element mit 10&supmin;&sup9; S/cm (siemens cm&supmin;¹) oder mehr verwendet werden.
Für die säulenförmige Orientierungsschicht, die für die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, können TiO&sub2;, ZrO&sub2;, SiO&sub2; oder andere Materialien, die über ein rhombisches Abscheidungsverfahren zu einem Film geformt werden können, neben SiO in geeigneter Weise für die vorliegende Erfindung verwendet werden, wenn die Länge der Säule so gesteuert wird, daß sie nicht zu lang wird.
Als ferroelektrisches Flüssigkristall, das erfindungsgemäß verwendet wird, ist es möglich, ein solches einzusetzen, dessen Flüssigkristallwiderstand etwa 10¹¹ cm oder weniger beträgt, indem der Widerstand mit einem Gemisch eines Dotierungsmittels reduziert wird, das nachfolgend als ein Beispiel für ein Gewichtsverhältnis von 0,1% bis 1% wiedergegeben wird. Hierdurch können weiter verbesserte Gradationseigenschaften erzielt werden. Dies ist möglich, weil der Effekt der Partialdruckvariation, wiedergegeben durch QVA oder QPS, durch Reduzieren des Widerstandes des ferroelektrischen Flüssigkristalls rasch erniedrigt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, kann erfindungsgemäß ein wünschenswertes Gradationsantriebselement hergestellt werden, das für einen beständigen Antrieb sorgt. Durch Verwendung eines Polysiloxan-Polymers mit hohem Molekulargewicht als Orientierungsfilm, in den eine ultrafeine leitende körnige Substanz dispergiert ist, kann ein geringerer Widerstand des Orientierungsfilmes erreicht werden, so daß das Hysterese-Phänomen in den V-T-Eigenschaften, das auf die Zwischengradationsanzeige unter Verwendung von ferroelektrischen Flüssigkristallen und die durch die Gleichstromkomgonente verursachte Unbeständigkeit hervorgerufen wird, eingeschränkt werden kann. Darüber hinaus kann durch Halten des Widerstandes des Orientierungsfilmes auf einem niedrigen Wert die allgemein auftretende Orientierungsstörung so gesteuert werden, daß eine gleichmäßige Orientierung erzielt wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristallelementes für eine Gradationsanzeige, die für eine optische Modulation in Abhängigkeit von Gradationssignalen durch Anlegen eines externen Spannungssignales an Elektroden geeignet ist, mit den folgenden Schritten:

Herstellen von zwei Substraten (101, 101'; 191a, 191b);

Vorsehen einer transparenten Elektrode (102, 102'; 192a, 192b) auf jedem der Substrate (101, 101'; 191a, 191b);

Aufbringen einer Lösung einer Verbindung auf Siloxanbasis auf jede der Elektroden (102, 102'; 192a, 192b), in die ultrafeine leitende Körner aus mit Antimon dotierten Zinnoxidpartikeln dispergiert sind;

Unterziehen der aufgebrachten Schicht aus der Lösung der Verbindung auf Siloxanbasis einer Wärmebehandlung zur Ausbildung eines ultrafeine leitende Körner enthaltenden Polysiloxanfilmes (103, 103'; 193, 193b);

Vorsehen einer Orientierungsschicht an der Oberfläche von mindestens einem der Polysiloxanfilme gegenüber der Elektrode, auf der er ausgebildet ist;

Anordnen der Substrate derart, daß sie gegenüberliegend und im Abstand voneinander angeordnet sind, und Injizieren eines ferroelektrischen Flüssigkristalles (104; 195) in den Raum zwischen den Substraten (101, 101'; 191a, 191b), so daß das Flüssigkristall (104; 195) in Kontakt mit der Orientierungsschicht angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die ultrafeinen leitenden Körner aus dem mit Antimon dotierten Zinnoxid einen Durchmesser von nicht mehr als 10 nm (100 Å) besitzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das ferroelektrische Flüssigkristall ein chirales smektisches Flüssigkristall mit Bistabilität ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vorsehens der Orientierungsschicht den Schritt des Unterziehens des die ultrafeinen leitenden Körner enthaltenden Filmes (103, 103') einer Reibbehandlung umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vorsehens der Orientierungsschicht den Schritt des Ausbildens einer säulenförmigen Orientierungsschicht (194a, 194b) auf dem die ultrafeinen leitenden Körner enthaltenden Film (103, 103') umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die säulenförmige Orientierungsschicht (194a, 194b) durch Abscheiden von SiO durch ein Schrägabscheidungsverfahren ausgebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wärmebehandlung durchgeführt wird, indem die aufgebrachte Schicht aus der Lösung der Verbindung auf Siloxanbasis eine Stunde lang 150ºC ausgesetzt wird.