DE69320076T2

DE69320076T2 - Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69320076T2
Application number: DE69320076T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tenri-Shi Nara-Ken Gouda; Masayuki Nara-Ken Katakami; Mikio Ikoma-Shi Nara-Ken Katayama; Hirofumi Tenri-Shi Nara-Ken Katsuse; Mitsuhiro Nara-Shi Nara-Ken Koden; Naofumi Nara-Ken Kondo; Takaji Nara-Shi Nara-Ken Numao; Makoto Tenri-Shi Nara-Ken Shiomi; Akira Nara-Ken Tagawa; Hitoshi Nara-Ken Takeda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2013-01-30
Also published as: DE69320076D1; TW476422U; US5465168A; EP0554109A1; EP0554109B1; KR970009404B1; KR930016811A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristalldisplay und ein Verfahren zum Ansteuern desselben, und spezieller betrifft sie ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay, das eine Graustufenanzeige ausführen kann, sowie ein Verfahren zum Ansteuern desselben.

BESCHREIBUNG DER EINSCHLÄGIGEN TECHNIK

Anstelle herkömmlicher nematischer Flüssigkristalldisplays wurden ferroelektrische Flüssigkristalldisplays entwickelt, die einen ferroelektrischen Flüssigkristall verwenden, der eine Phase wie die Phase chiral-smektisch C zeigt (z. B. USP-Nr. 4367924). Abweichend von einem nematischen Flüssigkristalldisplay vom Typ mit elektrischem Feldeffekt, das die dielektrische Anisotropie von Flüssigkristallmolekülen nutzt, hat ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay einen Aufbau, bei dem Moleküle einen Umschaltvorgang so ausführen, dass die Polarität der spontanen Polarisation des ferroelektrischen Flüssigkristalls mit derjenigen eines elektrischen Felds übereinstimmt.
Ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay verwendet einen ferroelektrischen Flüssigkristall, der eine Phase wie die Phase chiral-smektisch C, die Phase chiral-smektisch F oder die Phase chiral-smektisch I zeigt. Die Konfiguration von Flüssigkristallmolekülen in diesen Phasen verfügt über Spiralstruktur. Wenn die ferroelektrischen Flüssigkristalle durch eine Flüssigkristallzelle mit geringerer Dicke als der Schraubenganghöhe festgehalten werden, lockert sich die Spiralstruktur. Demgemäß können zwei Bereiche realisiert werden, nämlich ein solcher, in dem ein Flüssiglsristallmolekül unter einem Winkel Θ geneigt und stabilisiert ist, wobei eine smektische Schicht normal steht, und ein Bereich, in dem ein Flüssigkristallmolekül unter dem Winkel Θ in der entgegengesetzten Richtung geneigt und stabilisiert ist. Wenn ein elektrisches Feld in Richtung der Zellendicke angelegt wird, können die Flüssigkristallmoleküle und die Richtung ihrer spontanen Polarisation gleichmäßig ausgerichtet werden. Die Polarität des anzulegen den elektrischen Felds wird so geschaltet, dass ein Umschalten zwischen den zwei Zuständen ausgeführt werden kann. Was den ferroelektrischen Flüssigkristall in der Zelle betrifft, ändert sich doppelt gebrochenes Licht abhängig vom Umschalten. Demgemäß kann, wenn das ferroelektrische Flüssigkristalldisplay zwischen zwei Polarisatoren gehalten wird, transmittiertes Licht gesteuert werden. Außerdem wird selbst dann, wenn das angelegte elektrische Feld unterbrochen wird, die Ausrichtung des Flüssigkristallmoleküls im selben Zustand wie vor dem Unterbrechen des elektrischen Felds durch eine Grenzflächenausrichtung-Einstellkraft zwischen der Zelle und dem Flüssigkristall beibehalten. Demgemäß können auch Speichereffekte erzielt werden. Ferner kann, da die spontane Polarisation des Flüssigkristalldisplays auf das elektrische Feld einwirkt, Ansprechen hoher Geschwindigkeit in der Größenordnung von us erzielt werden.
Wie oben beschrieben, zeichnet sich ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay durch Bistabilität, Speichereigenschaften, Ansprechverhalten mit hoher Geschwindigkeit und dergleichen aus. Außerdem verfügt ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay über einen sehr breiten Betrachtungswinkel. Jedoch existiert ein Problem dahingehend, dass es schwierig ist, eine Graustufenanzeige auszuführen.
Um mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall eine Graustuffananzeige auszuführen, wurden verschiedene Vorrichtungen und Verfahren vorgeschlagen (siehe z. B. USP-Nr. 4712877 und 4802744). Jedoch sollten diese Vorrichtungen und Verfahren für den praktischen Gebrauch weiter verbessert werden.
Das Dokument WO 90/16007, auf dem der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht, offenbart ein Verfahren zur Ansteuerung eines Flüssigkristalldisplays, das folgendes aufweist:
- eine Flüssigkristallzelle mit einem Paar Substraten mit jeweils einem Elektrodenfilm und einer Ausrichtungs-Einstellschicht auf dem Elektrodenfilm;
- ein Paar Polarisationsplatten, von denen jeweils eine an jeder Seite der Flüssigkristallzelle im Zustand "gekreuzter Nicols" vorhanden ist; und
- ein ferroelektrischer Flüssigkristall, der zwischen den Substraten angeordnet ist und bistabile Eigenschaften mit zwei maximalen scheinbaren Kippwinkeln ±Θ und zwei Speicherwinkeln ±Θm, mit Θ> Θm, aufweist, wobei eine der Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatten mit dem Winkel Θm ausgerichtet ist.
Beim Verfahren gemäß WO 90/16007 wird eine Ansteuerspannung hoher Frequenz verwendet, und die Flüssigkristallmoleküle können der angelegten Spannung nicht folgen. Graustufen werden dadurch erzielt, dass die Stärke der hochfrequenten Ansteuerspannung mit niedriger Frequenz variiert wird.
Das Dokument JP-A-2 055 328 offenbart eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die einen ferroelektrischen Flüssigkristall der Phase smektisch A - verwendet. Diese leidet unter dem Nachteil, dass der Kippwinkel des Flüssigkristalls stark temperaturabhängig ist, so dass das Transmissionsvermögen der Anzeige abhängig von der Temperatur variiert.
Das Dokument EP-A-0 455 160 offenbart ein Flüssigkristalldisplay unter Verwendung eines monostabilen ferroelektrischen Flüssigkristalls.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Flüssigkristalldisplays, das folgendes aufweist:
- eine Flüssigkristallzelle mit einem Paar Substraten mit jeweils einem Elektrodenfilm und einer Ausrichtungs-Einstellschicht auf dem Elektrodenfilm;
- ein Paar Polarisationsplatten, von denen jeweils eine an jeder Seite der Flüssigkristallzelle im Zustand "gekreuzter Nicols" vorhanden ist; und
- ein ferroelektrischer Flüssigkristall, der zwischen den Substraten angeordnet ist und bistabile Eigenschaften mit zwei maximalen scheinbaren Kippwinkeln ±e und zwei Speicherwinkeln ±Θm, mit Θ> Θm, aufweist, wobei eine der Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatten mit dem Winkel Θm ausgerichtet ist;
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Anlegen eines elektrischen Wechselfelds mit niedriger Frequenz an den Flüssigkristall, so dass sich der scheinbare Kippwinkel des ferroelektrischen Flüssigkristalls alternierend in bezug auf den Winkel Θm und synchron mit dem elektrischen Wechselfeld ändert, so dass der scheinbare Kippwinkel sowohl positive als auch negative Werte einnimmt; und
- Einstellen der Stärke des elektrischen Wechselfelds zum Ändern der jeweiligen Intensität von Licht, das während eines Halbzyklus und während des nächsten Halbzyklus durchgestrahlt wird;
- wobei die mittlere Intensität des pro Zyklus des angelegten Wechselfelds durch die Zelle hindurchgestrahlten Lichts eingestellt wird und ein Bild mit Graustufen angezeigt werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist so beschaffen, dass
- der Elektrodenfilm auf einem der Substrate in einer Matrix angeordnete Pixelelektroden bildet, wobei Abraster- und Signalelektroden sowie aktive Elemente für eine Aktivmatrixsteuerung der Pixelelektroden vorhanden sind, wobei das andere Substrat für eine Gegenelektrode sorgt;
- und die Polarisationsplatten auf solche Weise ausgerichtet sind, dass eine ihrer Polarisationsrichtungen mit einer der Löschstellungen des ferroelektrischen Flüssigkristalls bei fehlendem elektrischem Feld übereinstimmt;
- wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:
- Anlegen positiver Spannungen oder solcher mit dem Wert Null an die Signalelektroden, synchron mit einem EIN-Betrieb des aktiven Elements, reagierend auf ein von der Abrasterelektrode geliefertes Signal, um ein erstes Vollbild zu erzeugen, und Anlegen negativer Spannungen oder solcher vom Wert Null an die Signalelektroden, synchron mit dem EIN-Betrieb des aktiven Elements, um ein zweites Vollbild zu erzeugen, um dadurch die Stärken der angelegten Spannungen zum Ändern des scheinbaren Kippwinkels des Flüssigkristalls einzustellen; und
- sequentielles Kombinieren des ersten und zweiten Vollbilds zum Anzeigen eines Bilds mit Graustufen.
Die Erfindung schafft auch ein zeilensequentielles Ansteuerverfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei eines der Substrate Abrasterelektroden trägt, während das andere Substrat Signalelektroden trägt, und die Polarisationsplatten auf solche ausgerichtet sind, dass eine ihrer Polarisationsrichtungen mit einer der Löschungsstellungen des ferroelektrischen Flüssigkristalls ohne elektrisches Feld übereinstimmt, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist:
- Anlegen einer positiven Spannung oder einer negativen Spannung an eine Reihe von Elektrodengruppen, von denen jede eine vorbestimmte Anzahl von Abraster- und/oder Signalelektroden enthält, in solcher Weise, dass die an benachbarte Elektrodengruppen angelegte Spannungen hinsichtlich der Polarität voneinander verschieden sind, um ein erstes Vollbild zu erzeugen;
- Anlegen einer Spannung mit der Polarität entgegengesetzt zu derjenigen beim ersten Vollbild an jede Elektrodengruppe, um ein zweites Vollbild zu erzeugen;
- um dadurch die Stärken der angelegten Spannungen einzustellen, um dadurch den scheinbaren Kippwinkel des Flüssigkristalls zu ändern; und
- sequentielles Kombinieren des ersten und zweiten Vollbilds, um ein Bild mit Graustufen anzuzeigen. Die Erfindung schafft auch ein zeilensequentielles Ansteuerverfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays mit Aktivmatrix nach Anspruch 1,
- wobei eines der Substrate mit matrixförmig angeordneten Pixelelektroden, Abraster- und Signalelektroden sowie aktiven Elementen zur Aktivmatrixsteuerung der Pixelelektroden versehen ist, während das andere Substrat mit einer Gegenelektrode versehen ist, und wobei die Polarisationsplatten auf solche Weise ausgerichtet sind, dass eine ihrer Polarisationsrichtungen mit einer der Löschungsstellungen des ferroelektrischen Flüssigkristalls ohne elektrisches Feld übereinstimmt, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst:
- Anlegen einer positiven Spannung oder einer negativen Spannung an eine Reihe von Elektrodengruppen, von denen jede eine vorbestimmte Anzahl von Abraster- und/oder Signalelektroden enthält, in solcher Weise, dass die an benachbarte Elektrodengruppen angelegte Spannungen hinsichtlich der Polarität voneinander verschieden sind, um ein erstes Vollbild zu erzeugen;
- Anlegen einer Spannung mit der Polarität entgegengesetzt zu derjenigen beim ersten Vollbild an jede Elektrodengruppe, um ein zweites Vollbild zu erzeugen;
- um dadurch die Stärken der angelegten Spannungen einzustellen, um dadurch den scheinbaren Kippwinkel des Flüssigkristalls zu ändern; und
- sequentielles Kombinieren des ersten und zweiten Vollbilds, um ein Bild mit Graustufen anzuzeigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der der ferroelektrische Flüssigkristall mindestens eine von Verbindungen, wie sie durch die repräsentierende Formel (1) wiedergegeben sind:
(wobei R¹ und R² jeweils eine Alkyl- oder eine Alkoxygruppe mit 3 bis 16 Kohlenstoffen mit geradkettiger oder verzweigtkettiger Anordnung bezeichnet, und X¹, X², X³ und X&sup4; jeweils ein Wasser- oder Halogenatom bezeichnen, wobei mindestens eines derselben ein Fluoratom bezeichnet,) oder durch die repräsentierende Formel (2):
(wobei R³ und R&sup4; jeweils eine Alkyl- oder eine Alkoxygruppe mit 3 bis 16 Kohlenstoffen mit geradkettiger oder verzweigtkettiger Anordnung bezeichnet, und X&sup5;, X&sup6;, X&sup7;, X&sup8;, X&sup9; und X¹&sup0; jeweils ein Wasser- oder Halogenatom bezeichnen, wobei mindestens eines derselben ein Fluoratom bezeichnet).
Es ist erwünscht, dass der der ferroelektrische Flüssigkristall die folgende Beziehung erfüllt:
C·Vmax > 3 · Ps · S,
wobei C die elektristatische Kapazität jedes durch die Pixelelektrode gebildeten Pixels ist; Vmax die maximale Spannung ist, wie sie über das aktive Element an das Pixel angelegt wird; S die Fläche des Pixels ist und Ps der Absolutwert der spontanen Polarisation des ferroelektrischen Flüssigkristalls ist.
Als ferroelektrischer Flüssigkristall, der die obige Beziehung leicht erfüllt, wird das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial ZLI-5014-000 oder ZLI-4237-000 (hergestellt von Merck Co.) verwendet.
Es ist bevorzugt, dass der ferroelektrische Flüssigkristall ein solcher mit kurzer Ganghöhe ist, die kürzer als der Zwischenraum zwischen den Substraten ist, und mit einer Spiralstruktur, die sich in der Zelle lockert.
Als ferroelektrischer Flüssigkristall mit kurzer Ganghöhe wird das Material FLC-6430 (hergestellt von Hoffmann-la Roche & Co., Schweiz) verwendet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Spannung und dem Kippwinkel eines ferroelektrischen Flüssigkristalls zeigt;
Fig. 2(a) und 2(b) sind Diagramme, die Modelle zur Molekülausrichtung bei einem ferroelektrischen Flüssigkristalldisplay zeigen;
Fig. 3(a) und 3(b) sind Diagramme, die das Richtvektorprofil des ferroelektrischen Flüssigkristalldisplays zeigen;
Fig. 4 ist ein Diagramm zum Erläutern eines scheinbaren Kegelwinkels;
Fig. 5(a) und 5(b) sind Diagramme, die den Änderungszustand des Richtvektorprofils zeigen, wenn ein elektrisches Feld angelegt ist;
Fig. 6(a) und 6(b) sind typische Diagramme von einem Polarisationsmikroskop, die die Umschaltzustände zeigen, wenn ein schwaches elektrisches Feld angelegt wird;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Anordnung eines ferroelektrischen Flüssigkristalldisplays gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Intensität durchgelassenen Lichts beim ferroelektrischen Flüssigkristalldisplay gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Teilschnitt eines Flüssigkristalldisplays gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 10 ist ein Ersatzschaltbild, da s ein Flüssigkristalldisplay zeigt, das einen Dünnfilmtransistor (TFT) als aktives Element verwendet;
Fig. 11 ist ein Ersatzschaltbild, das das Flüssigkristalldisplay gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist ein Diagramm zum Ansteuerungssignalverlauf für das Flüssigkristalldisplay gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 13 ist ein Diagramm zum Ansteuerungssignalverlauf gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Konstitutionen von Flüssigkriställverbindungen zeigt, wie sie beim Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden;
Fig. 15 ist ein Charakteristikdiagramm, das die angelegte Spannung und die Intensität durchgelassenen Lichts gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfin dung zeigt;
Fig. 16(a) und 16(b) sind Charakteristikdiagramme, die die angelegte Spannung und die Intensitäts durchgelassenen Lichts gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
Fig. 17 bis 24 sind Charakteristikdiagramme, die die angelegte Spannung und die Intensität durchgelassenen Lichts gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
Fig. 25 ist ein Kurvenbild, das die Abhängigkeit der elektrostatischen Kapazität einer Flüssigkristallzelle von der Frequenz entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 26(a) bis 26(c) sind Kurvenbilder, die die Intensitäten durchgelassenen Lichts über einer Gatespannung, einer Sourcespannung und einer Drainspannung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
Fig. 27 ist ein Kurvenbild, das die Abhängigkeit der Intensität durchgelassenen Lichts von der Sourcespannung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 28 ist ein Signalverlaufsdiagramm zum Erläutern eines bekannten Ansteuerverfahrens;
Fig. 29 ist ein Signalverlaufsdiagramm zum Erläutern eines Ansteuerverfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 30(a), 30(b), 31(a), 31(b), 32(a) und 32(b) sind Signalverlaufsdiagramme, die die Änderung einer angelegten Spannung und der Intensität durchgelassenen Lichts entsprechend dem Ausführungsbeispiel sowie Vergleichsbeispielen zur Erfindung zeigen; und
Fig. 33 bis 35 sind Signalverlaufsdiagramme zum Erläutern von Ansteuerungssignalverläufen sowie der Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

A. Graustufenanzeige bei einem bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristalldisplay

Hinsichtlich eines Flüssigkristalldisplays, bei dem eine Zelle mit geringer Dicke mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall gefüllt ist, ist die Tatsache bekannt, dass sich Spiralen des Flüssigkristalls lockern und dessen zwei stabile Zustände auftreten, die durch ein elektrisches Feld umgeschaltet werden. Außerdem wurde allgemein angenommen, dass zwischen den zwei stabilen Zuständen kein Zwischenzustand erzeugt werden kann. Jedoch haben die Erfinder herausgefunden, dass ein Zwischenzustand dann erzeugt werden kann, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird. Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Kippwinkel und der Spannung, wie beim Anlegen einer Rechteckspannung mit einer Frequenz von 0,5 Hz an eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle gemessen. Der Kippwinkel entspricht der Hälfte eines Winkels, wie er zwischen Löschpositionen zu beiden Seiten einer Schichtnormale erzeugt wird. Wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist, nimmt der Kippwinkel zu, wenn die Spannung erhöht wird. In diesem Fall kann geschlossen werden, dass der Kippwinkel zunimmt, wenn das elektrische Feld induziert wird, oder viel mehr ist es denkbar, dass sich ein scheinbarer Kippwinkel ändert, wenn sich das Richtvektorprofil in einer Flüssigkristallzelle ändert. Die Fig. 2(a) und 2(b) zeigen Beispiele für die Molekülanordnung in einem ferroelektrischen Flüssigkristalldisplay [M. Koden et al., The Second Japan Korea Joint Conference for Information Display, EID91-47 (1991)].
Fig. 2(a) zeigt ein Modell einer Molekülausrichtung C1U (C1 Uniform), und Fig. 2(b) zeigt ein Modell einer Molekülausrichtung C2. Die Moleküle eines ferroelektrischen Flüssigkristalls sind nicht immer gleichmäßig von der Oberseite bis zur Unterseite einer Zelle ausgerichtet. Die Moleküle werden an einer Substratgrenzfläche und der Verbindungsfläche einer Winkelschicht ausgerichtet, so dass sie nicht verzerrt angeordnet sein können.
Die Fig. 3(a) und 3(b) zeigen Richtvektorprofile einer Molekülanordnung. Fig. 3(a) zeigt das Richtvektorprofil der Ausrichtung C1U, und Fig. 3(b) zeigt das Richtvektorprofil der Ausrichtung C2. Die Ordinate bezeichnet die Zellendicke, und die Abszisse bezeichnet den Verdrillungswinkel (wobei es sich um den Winkel handelt, der zu einer Schicht normal zum Richtvektor der Flüssigkristallmoleküle ausgebildet ist, wenn die Zelle von ihrer Oberseite her betrachtet wird). Θpp bezeichnet einen scheinbaren Kegelwinkel (siehe Fig. 4). Ψ&sub0; bezeichnet den Verdrillungswinkel an der Substratgrenzfläche. ΨIN bezeichnet den Verdrillungswinkel an der Verbindungsfläche der Winkelschicht. Im in Fig. 3 dargestellten Zustand wird ein Speicherwinkel Θm allgemein durch die folgende Formel erhalten:
Θm = (Ψ0 + ΨIN)/2
Die Fig. 5(a) und 5(b) zeigen imaginäre Richtvektorprofile für die Fälle, dass elektrische Felder E1, E2 und E3 (E1 < E2 < E3) im oben genannten Zustand angelegt werden. Fig. 5(a) zeigt das Richtvektorprofil der Ausrichtung CIU, und Fig. 5(b) zeigt das Richtvektorprofil der Ausrichtung C2. Wenn das elektrische Feld erhöht wird, ändert sich das Richtvektorprofil. Demgemäß ändert sich die Löschposition. So können die Ergebnisse von Fig. 1 besser erläutert werden.
In Fig. 1 ist der Kippwinkel entsprechend einer Spannung von 0,5 auf 10 V variiert. Wenn die Spannung 0,5 V beträgt, beträgt der Kippwinkel 10º. In diesem Zustand wird in einem Bereich, in dem die Spannung 0 bis 0,5 V beträgt, eine Diskontinuität hervorgerufen. Messungen wurden in einem Bereich ausgeführt, in dem die Spannung 0,5 V oder weniger betrug.
Die Fig. 6(a) und 6(b) zeigen die durch ein Polarisationsmikroskop erhaltenen Betrachtungsergebnisse. Wie es in Fig. 6(a) dargestellt ist, wird, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, einer der stabilen Zustände manchmal in den anderen umgeschaltet. In diesen Bereichen ändert sich die Löschposition abhängig vom Vorzeichen des elektrischen Felds um ungefähr 1º bis 4º. Daher ist ersichtlich, dass ein Zustand, in dem keine Domänenumkehrung hervorgerufen wird, derselbe ist wie derjenige, der dadurch erhalten wird, dass das elektrische Feld E1 angelegt wird, wie in den Fig. 5(a) und 5(b) dargestellt. Genauer gesagt, werden Moleküle nicht umgeschaltet, sondern das Richtvektorprofil ändert sich an drei Grenzflächen in der ferroelektrischen Flüssigkristallzelle. Es wird angenommen, dass sich das Richtvektorprofil in einem Bereich ändert, in dem eine Domänenumkehr hervorgerufen wird, ähnlich zum Fall, in dem das elektrische Feld E2 angelegt ist, wie in den Fig. 5(a) und 5(b) dargestellt. In diesem Fall existieren von Beginn an Speicherzustände Auf und Ab, und es ändert sich nur das Flächenverhältnis zwischen den beiden, wie es in Fig. 6(b) dargestellt ist. In diesen Bereichen ist die Löschposition abhängig vom Vorzeichen des elektrischen Felds um ungefähr 1º bis 4º geändert. Daraus ist ersichtlich, dass der Zustand, in dem keine Domänenumkehr verursacht ist, derselbe ist, wie derjenige, der dadurch erhalten wird, dass das elektrische Feld E1 angelegt wird, wie in den Fig. 5(a) und 5(b) dargestellt. Genauer gesagt, werden die Moleküle nicht umgeschaltet, sondern das Richtvektorprofil wird an den drei Grenzflächen in der ferroelektrischen Flüssigkristallzelle geändert. Es wird angenommen, dass sich das Richtvektorprofil in einem Bereich ändert, in dem Domänenumkehr hervorgerufen ist, ähnlich zum Fall, bei dem das elektrische Feld E2 angelegt ist, wie in den Fig. 5(a) und 5(b) dargestellt. Umgekehrt, entspricht das Anlegen einer Spannung von mehr als 0,5 V dem Fall der elektrischen Felder E2 und E3, so dass sich das Richtvektorprofil mit einem Umschalten an der Grenzfläche ändert. In diesem Fall kann keine kontinuierliche Graustufendarstellung ausgeführt werden.
In einem Bereich, in dem zwei Speicherzustände existieren, wie in Fig. 6(b) dargestellt, ist eine Spannung von 0 bis 10 V angelegt, während die Frequenz von 0,5 auf 60 Hz variiert wird, um eine Beobachtung mittels eines Polarisationsmikroskops auszuführen. Im Ergebnis zeigt sich das Folgende. Wenn die Frequenz 10 Hz oder weniger beträgt, nimmt die Domänenfläche beim Umschalten der Polarität zu oder ab. Wenn die Frequenz mehr als 10 Hz beträgt, bewegt sich die Grenze zwischen zwei Bereichen nicht. In der Praxis wird, wenn eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von mehr als 10 Hz im Zustand "weiß" angelegt wird, wie in Fig. 6(a) dargestellt, der in Fig. 6(b) dargestellte Zustand nicht hervorgerufen, aber es ändert sich die Helligkeit.
Es wird dafür gesorgt, dass die Polarisationsrichtung einer Polarisationsplatte, die im Zustand "gekreuzter Nicols" angeordnet ist, der Löschposition des ferroelektrischen Flüssigkristalldisplays entspricht, das beim Anlegen des elektrischen Felds einen der Speicherzustände einnimmt, und es wird eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von 60 Hz angelegt, um die Intensität durchgelassenen Lichts zu messen. Der Speicherwinkel des ferroelektrischen Flüssigkristalldisplays entspricht der Hälfte eines Winkels, der zwischen zwei Löschpositionen ausgebildet ist, und er ist immer kleiner als der Kippwinkel eines Flüssigkristalls. Diese Situation ist in Fig. 7 dargestellt. Der Kippwinkel Θ ist die Hälfte eines Winkels, der zwischen den Löschpositionen ausgebildet ist, wenn ein elektrisches Feld (±20 V) vollständig angelegt ist. Die Messergebnisse sind in Fig. 8 dargestellt. Wie es aus Fig. 8 ersichtlich ist, nimmt die Intensität durchgelassenen Lichts kontinuierlich zu, wenn die Spannung erhöht wird. Es zeigt sich, dass unter Ausnutzung dieser Eigenschaften eine unendlich feine Graustufung ausgeführt werden kann. In diesem Fall hat der Verlauf der anzulegenden Spannung keine Auslenkung nach positiv oder negativ. Außerdem kann gute Zuverlässigkeit erzielt werden.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem ein bistabiles ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay verwendet ist.
Es ist erwünscht, dass eine an den Flüssigkristall angelegte Spannung eine Wechselspannung ohne Auslenkung nach positiv oder negativ ist. Z. B. kann eine Rechteckspannung oder eine Sinusspannung verwendet werden. In jedem Fall kann eine Graustufenanzeige entsprechend dem Wert der Spannung erzielt werden.

< Beispiel 1>

Auf einem Paar Glassubstrate, auf dem ein strukturierter ITO-Film vorhanden ist, wird ein Isolierfilm hergestellt. Auf den Isolierfilm wird, durch Schleuderbeschichtung Polyimid PSI-A-2001 (hergestellt von Chisso Corporation, Japan) aufgetragen und gerieben. Die Glassubstrate werden auf solche Weise, dass ihre Reiberichtungen zueinander parallel sind, miteinander verklebt, um eine Zelle mit einer Zellendicke von 2 um herzustellen. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammenzusetzungen, wie sie in der Tabelle 1 dargestellt sind, werden im Vakuum in die Zelle eingespritzt. Diese Zelle ist "bistabil".
In der Tabelle 1 sind auch die Eigenschaften der Flüssigkristall-Zusammensetzung dargestellt.
Die so hergestellte bistabile ferroelektrische Flüssigkristallzelle wird auf ein Polarisationsmikroskop aufgesetzt. Der Kippwinkel wird dadurch gemessen, dass eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von 0,5 Hz bei 25 ºC angelegt wird. Der Kippwinkel ist durch den halben Winkel zwischen den Löschpositionen definiert, wenn die Rechteckspannung angelegt ist. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt. Es zeigt sich, dass sich der Kippwinkel abhängig von der Spannung ändert. Wenn die Spannung 0,5 V oder weniger beträgt, nehmen die Flächen der zwei Speicherzustände zu oder ab, wie dies in den Fig. 6(a) und 6(b) dargestellt ist, jedoch kann keine Änderung des Kippwinkels gemessen werden. Tabelle 1
Übergangstemperatur (ºC) SC&sup5;&sup8; SA&sup7;¹ N&sup8;&sup7; I
PS= -14.5 nC/cm² (25ºC)
τC = 64 us ( ± 5V/um, 25ºC, 0→50%)

< Beispiel 2>

Die beim Beispiel 1 verwendete ferroelektrische Flüssigkristallzelle wird auf ein Polarisationsmikroskop aufgesetzt und betrachtet, während eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von 60 Hz bei 25ºC angelegt wird. Im Ergebnis wird klargestellt, dass sich durch Anlegen der Spannung keine Domänengrenze bewegt. <

Beispiel 3>

Die beim Beispiel verwendete ferroelektrische Flüssigkristallzelle wird auf ein Polarisationsmikroskop aufgesetzt. Es wird die Intensität durchgelassenen Lichts gemessen, während eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 60 Hz bei 25ºC angelegt wird. Ergebnisse sind in Fig. 8 dargestellt. Es zeigt sich, dass sich die Intensität durchgelassenen Lichts kontinuierlich entsprechend der Spannung ändert.
Ein Beispiel eines Ansteuerverfahrens, das die meisten derartiger Eigenschaften nutzt, ist ein Ansteuerverfahren mit aktiver Matrix. Insbesondere ist ein Aktivmatrix-Ansteuerverfahren unter Verwendung eines Dünnfilmtransistors (TFT) zu bevorzugen, was beim nächsten Beispiel klargestellt wird.

< Beispiel 4>

Nun wird die Struktur einer Zelle beschrieben, auf der Dünnfilmtransistoren (TFTs) für das Aktivmatrix-Ansteuerverfahren vorhanden sind.
Fig. 9 ist eine teilgeschnittene Ansicht eines Flüssigkristalldisplays mit TFTs. Eine Flüssigkristallzelle gemäß dem vorliegenden Beispiel umfasst ein Paar isolierende Substrate 1 und 2. Auf dem Substrat 1 sind ein TFT 31 und eine Pixelelektrode 41 ausgebildet. Der TFT 31 umfasst eine Gateelektrode 25, einen Gateisolierfilm 11, eine Ätzstoppschicht 13, eine Kontaktschicht 14, eine Sourceelektrode 32 und eine Drainelektrode 33, und er arbeitet als Schaltbauteil. Die Pixelelektrode 41 ist elektrisch mit der Drainelektrode 33 verbunden. Auf dem Substrat, auf dem die Pixelelektrode 41 vorhanden ist, ist ein Schutzfilm 17 ausgebildet. Auf dem Schutzfilm 17 ist ein Ausrichtungsfilm 19 ausgebildet. Auf dem Substrat 2 sind ein transparenter, leitender Film 3 und ein Ausrichtungsfilm 9 ausgebildet. Die Ausrichtungsfilme 9 und/oder 19 werden ausgehärtet und dann gerieben. Nachdem die Substrate 1 und 2 dicht umschlossen wurden, wird eine Flüssigkristallschicht 18 mit dem in der Tabelle 1 dargestellten ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzungen im Vakuum eingespritzt.
Nun wird ein Verfahren zum Herstellen der Zelle beschrieben.
Auf dem Substrat 1 wird durch Sputtern ein Ta-Film hergestellt, der dann strukturiert wird um 64 Gateelektroden 25 auszubilden. Als Gateisolierfilm 11, Kanalschicht 12 und Ätzstoppschicht 13 werden im Vakuum durch ein Plas ma-CVD-Verfahren ein SiNx-Film, ein a-Si-Halbleiterfilm bzw. ein SiNx-Film kontinuierlich abgeschieden. Es wird nur der SiNx-Film 13 als obere Schicht so strukturiert, dass er eine vorbestimmte Form aufweist. Als Kontaktschicht 14 wird ein n&spplus;-a-Si-Film, zu dem Phosphor zugesetzt ist, hergestellt. Der n&spplus;-a-Si-Film und der a-Si-Halbleiterfilm 12 werden so strukturiert, dass sie vorbestimmte Formen aufweisen. Dann wird durch Sputtern ein Ti-Film hergestellt. Dieser Ti-Film und der n&spplus;-a-Si-Film werden so strukturiert, dass sie vorbestimmte Formen aufweisen. So sind die Sourceelektrode 32 und die Drainelektrode 33 ausgebildet. Ein ITO-Film wird durch Sputtern hergestellt und so strukturiert, dass er vorbestimmte Form aufweist. So ist die Pixelelektrode 41 hergestellt. Anstelle eines a-Si-Halbleiterfilms kann ein Poly-Si-Halbleiterfilm verwendet werden.
Durch Sputtern wird auf dem Substrat 2 ein ITO-Film hergestellt.
Als Ausrichtungsfilme 9 und 19 werden auf die Substrate 1 und 2 jeweils ein PVA-Film mit einer Dicke von 0,03 um aufgetragen und dann ausgehärtet. Nur das Substrat 2 wird durch ein Rayontuch so gerieben, dass homogene Ausrichtung erzielt wird. Die Substrate 1 und 2 werden durch ein Epoxid-Abdichtungsmaterial mittels eines abdichtenden Abstandshalter mit einer Dicke von 2 um (nicht dargestellt) verklebt. Die in der Tabelle 1 angegebene ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung wird durch Injektion im Vakuum eingeleitet und dadurch zwischen den Substraten 1 und 2 dicht eingeschlossen.
Zu Beispielen von Verfahren zum Behandeln der Ausrichtungsfilme 9 und 19 gehören Reiben, Schrägaufdampfung und dergleichen. Wenn ein Flüssigkristalldisplay mit großem Schirm in Massen hergestellt wird, ist das Reibeverfahren vorteilhafter. Gemäß dem Reibeverfahren werden die Ausrichtungsfilme hergestellt und dann gerieben. Zu Beispielen für das Reibeverfahren gehören ein Parallelreibeverfahren (bei dem beide Substrate gerieben und in solcher Weise verklebt werden, dass die Reiberichtungen übereinstimmen), ein antiparalleles Reibeverfahren (bei dem die beiden Substrate gerieben werden und so verklebt werden, dass die Reiberichtungen zueinander entgegengesetzt sind), sowie ein Einzelplatte-Reibeverfahren (bei dem eines der Substrate gerieben wird). Im Fall des erfindungsgemäßen ferroelektrischen Flüssigkristalldisplays kann jedes Ausrichtungsverfahren verwendet werden. Am bevorzugtesten wird das Einzelplatte-Reibeverfahren verwendet, bei dem nur das Substrat ohne TFT gerieben wird. Der Grund ist der folgende. Erstens ist das Substrat ohne TFT ebener, so dass das Reiben einfacher in gleichmä ßiger Weise ausgeführt werden kann. Zweitens wird, wenn ein Substrat mit einem TFT gerieben wird, statische Elektrizität erzeugt, so dass sich die Eigenschaften des TFTs ändern können oder ein dielektrischer Durchschlag zwischen Leiterbahnen auftreten kann.
Fig. 10 zeigt eine Ersatzschaltung eines Flüssigkristalldisplays vom Aktivmatrixtyp (TFT-Schaltung), das TFTs verwendet. Wenn ein Flüssigkristall angesteuert wird, wird ein Signal über eine Abrasterleitung 101 geliefert, um ein elektrisches Feld an eine Gateelektrode G anzulegen und einen TFT 102 auf EIN zu schalten. Wenn ein Signal über eine Signalleitung 103 synchron an eine Sourceelektrode S geliefert wird, werden in einem Flüssigkristall 104 über eine Drainelektrode D elektrische Ladungen gespeichert. Demgemäß wird ein elektrisches Feld erzeugt. Das so erzeugte elektrische Feld sorgt für eine Reaktion des Flüssigkristalls.
Nun wird ein spezielles Beispiel der Erfindung unter Verwendung des in Fig. 11 dargestellten Flüssigkristalldisplays, bei dem ein ferroelektrischer Flüssigkristall mit einem Aktivmatrixsubstrat kombiniert ist, beschrieben. Im Aktivmatrixsubstrat sind 1 Abrasterelektroden G1, G2, ..., Gn-1, Gn, Gn+1, Gn+2, ..., G1-1, G1 sowie k Signalelektroden S1, S2, ..., Sm, Sm+1, ..., Sk-1, Sk in einer Matrix ausgebildet, und an jeder Schnittstelle ist ein TFT angeordnet. Die Gate- und die Sourceelektrode des an jeder Schnittstelle hergestellten TFT sind mit den Abraster- bzw. Signalelektroden verbunden. P1/1, P1/2, ..., P1/m, P1/m+1, ..., Pn/1, Pn/2, ..., Pn/m, Pn/m+1 und dergleichen bezeichnen Pixel (Pixelelektroden), die mit den Drainelektroden der an den Schnittstellen hergestellten TFTs verbunden sind. Fig. 12 zeigt Ansteuerungssignalverläufe zum Ansteuern des Flüssigkristalldisplays.
Ein Signal wird für eine Zeit TON von der Abrasterelektrode G1 geliefert, um den TFT auf EIN zu schalten. Synchron damit werden Spannungen vom Wert null oder positive Spannungen, wie sie der erforderlichen Anzeige entsprechen, von den Signalelektroden an die mit der Abrasterelektrode G1 verbundenen Pixel (P1/1, P1/2, P1/m, P1/m+1, P1/k-1, P1/k und dergleichen) angelegt. Von der Abrasterelektrode G2 wird für die nächste Zeit TON ein Signal geliefert, um den TFT auf EIN zu schalten. Synchron damit wird ein Signal von der Signalelektrode geliefert. Auf dieselbe Weise werden die mit den Abrasterelektroden verbundenen TFTs sequentiell auf EIN geschaltet.
Nachdem Signale von allen Abrasterelektroden geliefert wurden (ein Vollbild ist abgeschlossen), wird erneut für die Zeit TON Signal von der Abraster elektrode G1 geliefert, um den TFT auf EIN zu schalten. Synchron damit werden Spannungen vom Wert null oder negative Spannungen, entsprechend der erforderlichen Anzeige, von den mit der Abrasterelektrode G1 verbundenen Signalelektroden an die Pixel (P1/1, P1/2, P1/m, P1/m+1, P1/k-1, P1/k und dergleichen) angelegt. Für die nächste Zeit TON wird ein Signal von der Abrasterelektrode G2 geliefert, um den GFT auf EIN zu schalten. Synchron damit werden Signale vom Wert null oder negative Signale von den Signalelektroden geliefert. Auf dieselbe Weise werden die mit den Abrasterelektroden verbundenen TFTs sequentiell auf EIN geschaltet. Fig. 12 zeigt Spannungsverläufe, wie sie an die Pixel angelegt werden, und die Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts. Positive und negative elektrische Felder V1/1 werden mit jedem Vollbild wechselnd an das Pixel P1/1 angelegt. Der Anzeigezustand des Pixels P1/1 wird durch die Intensität T1/1 durchgelassenen Lichts auf "weiss" gebracht. Eine an das Pixel P1/2 angelegte Spannung V1/2 ist kleiner als eine Spannung, die in den ersten vier Vollbildern an das Pixel P1/1 angelegt wird. Aus diesem Grund ist der Anzeigezustand des Pixels P1/2 dunkler als derjenige des Pixels P1/1, und es handelt sich um eine Halbtondarstellung (Graudarstellung) durch die Intensität T1/2 durchgelassenen Lichts. Im fünften und sechsten Vollbild sind die angelegten Spannungen null, so dass der Anzeigezustand des Pixels P1/2 auf "schwarz" gebracht ist. Wichtig ist die Beziehung zwischen der Art des Zusammenklebens der Polarisationsplatten und den Vorzeichen des angelegten elektrischen Felds. Gemäß Fig. 12 ist es erforderlich, dafür zu sorgen, dass die Polarisationsrichtung der Polarisationsplatte der Löschposition in einem Speicherzustand entspricht, wie er durch Anlegen eines negativen Felds erzeugt wird (dieser Zustand ist der Zustand "schwarz"). Anders gesagt, wird der Anzeigezustand auf "weiss" gebracht, wenn eine positive Spannung angelegt wird und die an das Pixel angelegte Spannung zu null gemacht wird. Demgemäß bilden in Fig. 12 zwei Vollbilder einen Satz. Der Spannungswert sollte nur im ersten Vollbild geändert werden.
Durch Kombinieren eines Farbfilters kann eine Farbanzeige erzielt werden.
Wenn das erfindungsgemäße ferroelektrische Flüssigkristalldisplay verwendet wird, können die folgenden Vorteile erlangt werden.
Erstens wird, wenn der Zustand "schwarz" erforderlich ist, kein elektrisches Feld an den Flüssigkristall angelegt, so dass hoher Kontrast erzielt werden kann. Zweitens kann die Intensität durchgelassenen Lichts geändert werden, wenn die an jedes Pixel angelegte Spannung variiert wird. Demgemäß kann leicht eine Graustufenanzeige ausgeführt werden. Drittens kann ein Flüssigkristalldisplay mit guter Zuverlässigkeit und ohne elektrischen Gleichspannungsversatz erhalten werden, da die Polarität der angelegten Spannung mit jedem Vollbild umgeschaltet wird. Im Vergleich mit einer Vorrichtung, bei der eine nematischer Flüssigkristall mit einem TFT kombiniert ist, ist die Ansprechgeschwindigkeit höher und der Betrachtungswinkel ist größer.

B. Ferroelektrischer Flüssigkristall, wie er für eine Graustufenanzeige geeignet ist

Bei dem in Fig. 11 dargestellten Aktivmatrixdisplay wird, wenn ein elektrisches Feld an ein Pixel (Pixelelektrode) angelegt wird, gleichzeitig eine elektrische Ladung in den Flüssigkristall am Pixel eingespeichert. Demgemäß wird das elektrische Feld selbst dann kontinuierlich an den Flüssigkristall angelegt, wenn der TFT des Pixels auf AUS geschaltet ist.
Da jedoch die elektrische Ladung durch eine Bewegung der Flüssigkristallmoleküle nach dem Schalten des TFT auf AUS (Änderung des Richtvektorprofils) oder durch Fremdstoffionen in der Flüssigkristall-Zusammensetzung aufgebraucht wird, fällt die Ladespannung des Flüssigkristalls. Demgemäß kann keine Intensität durchgelassenen Lichts erzielt werden, die dem Anzeigezustand entspricht. Demgemäß ist ein Flüssigkristallmaterial mit kleinem Spannungsabfall, d. h. mit hohem Ladungsaufrechterhaltevermögen, zur Aktivmatrixansteuerung geeignet, um eine gute Anzeige zu erzielen.
Zu Beispielen ferroelektrischer Flüssigkristalle, wie sie bei der Erfindung verwendbar sind, gehören: ZLI-5014-000 (hergestellt von Merck Co., Ltd., England, elektrische Kapazität: 2,88 nF, spontane Polarisation: -2,8 nc/cm²), ZLI-5014-100 (hergestellt von Merck Co., Ltd., elektrische Kapazität: 3,19 nF, spontane Polarisation: -20,0 nc/cm²), FELIX-008 (hergestellt für Hoechst Aktiengesellschaft, Deutschland, elektronische Kapazität: 2,26 nF, spontane Polarisation: -9,6 nc/cm²) und dergleichen, die am Markt erhältlich sind.
Ferner können die oben genannten Flüssigkristalle miteinander gemischt werden, oder sie können geeignet mit den folgenden Verbindung gemischt werden. Es ist nicht immer erforderlich, dass die Verbindungen eine Flüssigkristallphase zeigen:
(a) Verbindung zum Einstellen des Temperaturbereichs der Flüssigkristallphase einer herzustellenden Zusammensetzung;
(b) Optische aktive Verbindung, die in einer ferroelektrischen Flüssigkristallphase große spontane Polarisation zeigt oder erzeugt; und
(c) optisch aktive Verbindung zum Einstellen der Schraubenganghöhe der Flüssigkristallphase einer herzustellenden Zusammensetzung.
Eine Zelle unter Verwendung verschiedener ferroelektrischer Flüssigkristallmaterialien wurde durch die in den Fig. 10 und 11 dargestellte TFT- Schaltung betrieben. Im Ergebnis haben die Erfinder die folgende Kenntnis betreffend den Spannungsabfall (ΔVoff) am Flüssigkristall ab dem Moment, zu dem die Gateelektrode auf AUS geschaltet wird, erlangt:
(1) Wenn die Impulsbreite einer an die Gateelektrode angelegten Spannung zunimmt, nimmt ΔVoff ab.
(2) Wenn ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial mit kleiner spontaner Polarisation und kleiner Frequenzdispersion der Dielektrizitätskonstanten verwendet wird, wird ΔVoff kleiner.
Das Vorstehende kann unter Verwendung des folgenden Modells erläutert werden. Wenn ein Gateimpuls die volle Länge aufweist, bewegen sich Flüssigkristallmoleküle in eine stabile Position, während das Gate auf EIN geschaltet ist und sie müssen sich nicht mehr bewegen, nachdem das Gate auf AUS geschaltet wurde. Wenn jedoch der Gateimpuls kurz ist, erreichen die Flüssigkristallmoleküle die stabile Position nicht, während das Gate auf EIN geschaltet ist. Aus diesem Grund haben die Flüssigkristallmoleküle die Tendenz, in die stabile Position zu laufen, obwohl das Gate auf AUS geschaltet ist. Jedoch zeigen ferroelektrische Flüssigkristallmoleküle spontane Polarisation. Demgemäß werden, wenn sich die Flüssigkristallmoleküle bewegen, zwischen Elektroden gehaltene elektrische Ladungen nahezu aufgebraucht. Im Ergebnis wird ein Spannungsabfall verursacht. Unter diesem Licht betrachtet, kann der oben genannte Effekt besser verstanden werden. Genauer gesagt, ist, wenn die spontane Polarisation klein ist, die Menge aufzubrauchender elektrischer Ladungen klein, obwohl sich die Flüssigkristallmoleküle bewegen, nachdem das Gate auf AUS geschaltet wurde. Daraus ist erkennbar, dass ΔVoff klein ist. So ist, wenn der Gateimpuls kurz ist, ΔVoff die Differenz zwischen der Menge der durch Pixel festgehaltenen elektrischen Ladungen und derjenigen der durch die Bewegung der Flüssigkristallmoleküle nach dem Schalten des Gates auf AUS verbrauchten elektrischen Ladungen. Die Menge der durch die Bewegung der Flüssigkristallmoleküle nach dem Schalten des Gates auf AUS verbrauchten elektrischen Ladungen steht in Zusammenhang mit der spontanen Polarisation und der Fläche eines Pixels. Demgemäß ist es erforderlich, eine Vorrichtung und Materialien so zu konzipieren, dass die folgende Beziehung auf solche Weise erfüllt ist, dass ΔVoff auf den Bereich beschränkt ist, in dem es zu keinen wesentlichen Schwierigkeiten kommt:
C · Vmax > 3 · Ps · S
wobei C die Kapazität des ferroelektrischen Flüssigkristalls an jedem Pixel ist, Vmax die maximale Spannung ist, wie sie über den TFT an den Flüssigkristall angelegt wird, S die Fläche des Pixels ist und Ps der Absolutwert der spontanen Polarisation des ferroelektrischen Flüssigkristalls ist.
Die Erfinder haben die Dielektrizitätskonstante dadurch gemessen, dass sie eine Wechselspannung mit jeder Frequenz an eine Zelle anlegten, die verschiedene ferroelektrische Flüssigkristallmaterialien verwendete. Im Ergebnis haben sie klargestellt, dass sich die Dielektrizitätskonstante abhängig von der Frequenz ändert, wenn ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial mit großer spontaner Polarisation verwendet wird, und dass sich die Dielektrizitätskonstante in einem Bereich verringert, in dem die Frequenz mehr als 10 kHz beträgt. Wenn dies wie folgt gesehen wird, kann das Vorstehende verstanden werden. Genauer gesagt, kann eine hohe Dielektrizitätskonstante erzielt werden, wenn sich die ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle auf solche Weise bewegen, dass die Richtung der spontanen Polarisation mit der einer angelegten Spannung übereinstimmt. In einem hochfrequenten Bereich kann jedoch ihre Bewegung nicht erfolgen, so dass sich die Dielektrizitätskonstante verringert. Wenn die spontane Polarisation größer ist, ändert sich die Dielektrizitätskonstante stark. Wenn die spontane Polarisation in gewissem Ausmaß verringert wird, ist die Änderung der Dielektrizitätskonstante nicht ausgeprägt. Genauer gesagt, ist die Dielektrizitätskonstante eines ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials mit großer spontaner Polarisation im hochfrequenten Bereich klein und im niederfrequenten Bereich groß. Wenn eine TFT-Ansteuerung ausgeführt wird, ist die Dielektrizitätskonstante des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials klein, da die Frequenz des Zeitpunkts zum Anlegen einer Spannung durch Schalten des Gates auf EIN hoch ist, und die Dielektrizitätskonstante ist groß, da die Frequenz des Zeitpunkts zum Halten der Spannung nach dem Schalten des Gates auf AUS niedrig ist. Aus diesem Grund verringert sich, wenn sich die Dielektrizitätskonstante ändert, nachdem das Gate auf AUS geschaltet wurde, die Spannung, wie sie durch Schalten des Gates auf EIN an das ferroelektri sche Flüssigkristallmaterial angelegt wird. Daher ist es bevorzugt, ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial mit einer spontanten Polarisation von 5 nC/cm² oder weniger zu verwenden, um eine Verringerung der Spannung zu verhindern. Ein derartiges ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial wird durch eine Verringerung der Dielektrizitätskonstante im hochfrequenten Bereich nicht beeinflusst.

< Beispiel 5>

Ein Isolierfilm wird auf einem Paar Glassubstrate hergestellt, auf dem ein strukturierter ITO-Film vorhanden ist. Auf den Isolierfilm wird Polyimid PSI-A-2001 (hergestellt von Chisso Corporation) durch Schleuderbeschichten aufgetragen und gerieben. Die Glassubstrate werden mit einer Zellendicke von 2 um auf solche Weise miteinander verklebt, dass ihre Reiberichtungen parallel zueinander sind. Die in der Tabelle 2 angegebenen ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien werden im Vakuum eingespritzt, um ferroelektrische Flüssigkristallzellen (Nr. 1 - 3) herzustellen.
Zu beiden Seiten der so hergestellten ferroelektrischen Flüssigkristallzelle wird ein Paar Polarisationsplatten angeordnet, wobei dafür gesorgt wird, dass ihre Polarisationsrichtungen mit einer der Löschpositionen übereinstimmen. Die ferroelektrische Flüssigkristallzelle wird mit einem MOS-Transistor verbunden. Es werden die in Fig. 13 dargestellten Gate- und Sourcesignale geliefert. Auf derartige Weise werden die Ansteuerungseigenschaften bewertet. Die Gateimpulsbreite beträgt 40 us und der Zyklus des Sourcesignals beträgt 30 Hz. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 Bewertung der Ergebnisse der Eigenschaften ferroelektrischer Flüssigkristallzellen
Θp = 15º (Θp: Vorkippwinkel)
Die maximale Spannung Vmax, wie sie durch einen Sourcetreiber angelegt werden kann, beträgt 10 V. Die Pixelfläche 5 der ferroelektrischen Flüssigkristallzelle beträgt 1 cm². Die elektrostatische Kapazität C jedes Pixels und die spontane Polarisation Ps jedes ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials sind in der Tabelle 3 angegeben. In diesem Fall sind die Werte C Vmax und 3 · Ps · S für jede Zelle in der Tabelle 3 angegeben. Was die Zellen Nr. 2 und Nr. 3 betrifft, ist C · Vmax kleiner als 3 · Ps · S, und die elektrostatische Kapazität ändert sich abhängig von der Frequenz, wenn der Absolutwert der spontanen Polarisation mehr als 5 nC/cm² beträgt. Aus diesem Grund ist ΔVoff groß. Betreffend die Zelle Nr. 1 ist C · Vmax größer als 3 · Ps · S, und die Dielektrizitätskonstante ändert sich nicht in Abhängigkeit von der Frequenz, wenn der Absolutwert der spontanen Polarisation 5 nC/cm² oder weniger beträgt. Demgemäß ist ΔVoff klein. Tabelle 3 Beziehung zwischen C · Vmax und 3 · Ps · S ferroelektrischer Flüssigkristallzellen

Beispiel 6>

Es wird die Zelle mit den TFTs des Beispiels 4 verwendet. Anstelle der Flüssigkristall-Zusammensetzung beim Beispiel 4 wird ein ferroelektrischer Flüssigkristall mit kleiner spontaner Polarisation, z. B. ZLI-5014-000, hergestellt von Merck Co., Ltd., eingespritzt.
Die Zelle wird auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 4 angesteuert.
An die Abraster- und die Signalelektroden werden Spannungen mit Verläufen angelegt, wie sie in Fig. 12 dargestellt sind. Während sich ein Gateimpuls auf EIN befindet, wird ein Informationssignal über einen TFT an eine Pixelelektrode geliefert, und im Flüssigkristall wird eine elektrische Ladung gespeichert. Dadurch wird ein elektrisches Feld erzeugt. Die Flüssigkristallmoleküle bewegen sich so, dass sie Licht durchlassen, entsprechend dem so erzeugten elektrischen Feld. Wie es in Fig. 12 dargestellt ist, kann demgemäß eine Halbtonanzeige erzielt werden, die dem gelieferten Informationssignal entspricht.
In diesem Fall ist die in der Flüssigkristallschicht hervorgerufene Absenkung ΔVoff des elektrischen Felds klein, da ein ferroelektrischer Flüssigkristall mit kleiner spontaner Polarisation verwendet ist. Demgemäß kann ein Anzeigezustand erzielt werden, der dem gelieferten Informationssignal entspricht. So kann gute TFT-Ansteuerung ausgeführt werden.
Der durch in der Flüssigkristall-Zusammensetzung enthaltene Fremdstoffionen oder dergleichen hervorgerufene Spannungsabfall kann dadurch kontrolliert werden, dass eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung verwendet wird, deren spezifischer Widerstand groß ist. Durch die folgenden repräsentierenden Formeln (1) und (2) wiedergegebenen Verbindungen enthalten keine Estergruppe, Cyanogruppe, eine heterozyklische Gruppe, die Stickstoff enthält, und dergleichen, so dass ihre spezifischen Widerstände groß sind. Unter Verwendung einer ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung, die viele dieser Verbindungen enthält, kann der Spannungsabfall verringert werden. Wie oben beschrieben, wird der Spannungsabfall durch eine Änderung des Richtvektorprofils von Flüssigkristallmolekülen für eine Zeit, die der Ansprechgeschwindigkeit der ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung, d. h. einigen 10 bis einigen 100 us, entspricht, hervorgerufen. Der Grund dafür ist der folgende. Genauer gesagt, ändert sich das Richtvektorprofil der Flüssigkristallmoleküle selbst bei einem auf AUS geschalteten TFT dauernd, da die zum Schalten des TFT auf EIN erforderliche zeitliche Breite kleiner als die zeitliche Breite ist, die für das Ansprechverhalten der ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung erforderlich ist. Demgemäß wird die spontane Polarisation umgeschaltet, so dass ein Strom fließt. Um den durch das Richtvektorprofil erzeugten Strom zu verringern, ist es erforderlich, die Menge elektrischer Ladungen zu verringern, wie sie durch das Umschalten der spontanen Polarisation verbraucht werden, was durch das Verwenden einer ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung erfolgt, deren spontane Polarisation einen kleinen Absolutwert aufweist, oder es wird dafür gesorgt, dass die zeitliche Breite, die zum Ändern des Richtvektorprofils der Flüssigkristallmoleküle erforderlich ist, einer zeitlichen Breite angenähert ist, da dazu erforderlich ist, den TFT auf EIN zu schalten, was unter Verwendung einer ferroelektrischen Flüssigkristall- Zusammensetzung erfolgt, deren Ansprechgeschwindigkeit hoch ist. Eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, die viele der durch die repräsentierenden Formeln (1) und (2) wiedergegebenen Verbindungen enthält, weist niedrige Viskosität auf. Außerdem ist die Ansprechgeschwindigkeit hoch, obwohl der Absolutwert der spontanen Polarisation klein ist. Demgemäß ist es möglich, den durch die Änderung des Richtvektorprofils der Flüssigkristallmoleküle hervorgerufenen Spannungsabfall unter Verwendung dieser ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzungen zu verringern. Repräsentierende Formel (1)
(wobei R¹ und R² jeweils eine Alkyl- oder eine Alkoxygruppe mit 3 bis 16 Kohlenstoffen mit geradkettiger oder verzweigtkettiger Anordnung bezeichnet, und X¹, X², X³ und X&sup4; jeweils ein Wasser- oder Halogenatom bezeichnen, wobei mindestens eines derselben ein Fluoratom bezeichnet). Repräsentierende Formel (2)
(wobei R³ und R&sup4; jeweils eine Alkyl- oder eine Alkoxygruppe mit 3 bis 16 Kohlenstoffen mit geradkettiger oder verzweigtkettiger Anordnung bezeichnet, und X&sup5;, X&sup6;, X&sup7;, X&sup8;, X&sup9; und X¹&sup0; jeweils ein Wasser- oder Halogenatom bezeichnen, wobei mindestens eines derselben ein Fluoratom bezeichnet.)
Spezielle Beispiele für R¹, R² sowie R³, R&sup4;, wie in den durch die repräsentierenden Formeln (1) und (2) wiedergegebenen Verbindungen enthalten, sind die folgenden:
- (OH&sub2;)&sub2; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub3; - CH&sub3;
- (OH&sub2;)&sub4; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub5; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub6; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub7; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub8; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub9; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub1;&sub0; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub1;&sub1; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub1;&sub2; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub1;&sub3; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub1;&sub4; - CH&sub3;
- (CH&sub2;)&sub1;&sub5; - CH&sub3;
- CH (CH&sub3;)&sub2;
- CH (CH&sub3;) - C&sub2;H&sub5;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub2; - CH&sub3;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub3; - CH&sub3;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub4; - CH&sub3;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub5; - CH&sub3;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub6; - CH&sub3;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub7; CH&sub3;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub8; - CH&sub3;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub9; - CH&sub3;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub0; - CH&sub3;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub1; - CH&sub3;
- CH (CM&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub2; - CH&sub3;
- CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub3; - CH&sub3;
- CH&sub2; (CH&sub3;)&sub2;
- CH&sub2; - CH (CH&sub3;) - C&sub2;H&sub5;
- CH&sub2; CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub2; - CH&sub3;
- CH&sub2; CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub3; - CH&sub3;
- CH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub4; - CH&sub3;
- CH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub5; - CH&sub3;
- CH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub6; - CH&sub3;
- CH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub7; - CH&sub3;
- CH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub8; - CH&sub3;
- CH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub9; - CH&sub3;
- CH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub0; - CH&sub3;
- CH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub1; - CH&sub3;
- CH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub2; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub2; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub3; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub4; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub5; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub6; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub7; - CH&sub3;
- O - (CH&sub3;)&sub8; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub9; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub1;&sub0; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub1;&sub1; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub1;&sub2; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub1;&sub3; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub1;&sub4; - CH&sub3;
- O - (CH&sub2;)&sub1;&sub5; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;)
- OCH (CH&sub3;) - C&sub2;H&sub5;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub2; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub3; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub4; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub5; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub6; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub7; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub8; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub9; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub0; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub1; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub2; - CH&sub3;
- OCH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub3; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;)&sub2;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - C&sub2;H&sub5;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub2; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub3; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub4; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub5; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub6; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub7; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub8; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub9; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub0; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub1; - CH&sub3;
- OCH&sub2; - CH (CH&sub3;) - (CH&sub2;)&sub1;&sub2; - CH&sub3;
Das Folgende sind spezielle Beispiele für den Aufbaurahmen einer Verbindung, die durch die repräsentierende Formel (1) wiedergegeben ist, die die oben genannten Stoffe R¹ und R² enthält.
Das Folgende sind spezielle Beispiele des Rahmenaufbaus einer durch die repräsentierende Formel (2) wiedergegebenen Verbindung.

Beispiel 7>

Die in der Tabelle 4 angegebenen ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzungen wurden unter Verwendung der in Fig. 14 dargestellten Verbindungen hergestellt. In Fig. 4 ist auch die Phasenübergangstemperatur angegeben. Die Zusammensetzungen 1, 2 und 3 zeigen eine Phasenfolge INAC, und um die Raumtemperatur herum zeigen sie die Phase smektisch C. Tabelle 4
Auf einem Paar Glassubstrate, auf denen ein strukturierter ITO-Film vorhanden ist, wird ein Isolierfilm hergestellt. Auf den Isolierfilm wird Polyimid PSI-A-2101 (hergestellt von Chisso Corporation) durch Schleuderbeschichten aufgetragen und gerieben. Die Glassubstrate werden mit einem Abstand von 2 um in solcher Weise miteinander verklebt, dass ihre Reiberichtungen parallel zueinander verlaufen. Die in der Tabelle 4 angegebenen Zusammensetzungen 1, 2 und 3 werden im Vakuum eingespritzt, um ferroelektrische Flüssigkristalldisplays 1, 2 und 3 herzustellen.
Es werden die spontane Polarisation, der Kippwinkel und der Speicherwinkel des Flüssigkristalldisplays gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 angegeben. Der Kippwinkel ist der halbe Winkel zwischen Löschpositionen in zwei stabilen Zuständen, wenn eine ausreichende Spannung dafür angelegt wird, dass der Flüssigkristall reagiert, wobei das Flüssigkristalldisplay zwischen Polarisationsplatten im Zustand "gekreuzter Nicols" vorhanden ist. Der Speicherwinkel ist ein Winkel, wie er zwischen Löschpositionen in zwei stabilen Zuständen ausgebildet ist, wenn keine Spannung anliegt. Tabelle 5
Wie es in der Tabelle 5 angegeben ist, beträgt die Ansprechgeschwindigkeit 200 us oder weniger, obwohl die spontane Polarisation jeder Flüssigkristall-Zusammensetzung den Wert 2 oder weniger hat.
Die Flüssigkristalldisplays 1, 2 und 3 werden zwischen Polarisationsplatten angeordnet, die im Zustand "gekreuzter Nicols" positioniert sind. Es wird ein elektrisches Feld angelegt, um dafür zu sorgen, dass die Flüssigkristalldisplays 1, 2 und 3 einen der stabilen Zustände einnehmen. Es wird. dafür gesorgt, dass die Absorptionsachse der Polarisationsplatte der Löschposition des Flüssigkristalldisplays entspricht. In diesem Zustand wird die Intensität durchgelassenen Lichts gemessen, während die Spannung bei angelegter Rechteckspannung mit einer Frequenz von 60 Hz bei einer Temperatur von 28ºC variiert wird. Die Messergebnisse sind in den Fig. 15, 16(a), 16(b) und 17 dargestellt. Betreffend das Flüssigkristalldisplay 2 wird die Messung dadurch ausgeführt, dass dafür gesorgt wird, dass die Absorptionsachse der Polarisationsplatte den jeweiligen Löschpositionen in zwei stabilen Zuständen entspricht [siehe Fig. 16(a) und 16(b)]. Wie es aus den Fig. 16(a) und 16(b) erkennbar ist, ändert sich die Intensität durchgelassenen Lichts kontinuierlich, wenn die Spannung erhöht wird. Unter Verwendung dieser Eigenschaft kann eine Anzeige in Graustufen ausgeführt werden. Gemäß den Fig. 16(a) und 16(b) entsprechen die Charakteristiken der Intensität durchgelassenen Lichts hinsichtlich den Spannungen einander nicht, da eine Stabilitätsdifferenz zwischen den zwei Zuständen existiert. Fig. 16(a) zeigt den Fall, dass dafür gesorgt, dass die Absorptionsachse der Polarisationsplatte einer Löschposition mit hoher Stabilität entspricht. Fig. 16(b) zeigt den Fall, dass dafür gesorgt ist, dass die Absorptionsachse der Polarisationsplatte einer Löschposition mit geringer Stabilität entspricht. Im Vergleich mit der Spannungsänderung ändert sich die Intensität durchgelassenen Lichts nicht schnell. Demgemäß ist der in Fig. 16(a) dargestellte Fall für eine Graustufenanzeige geeignet.

< Beispiel 8>

Die Flüssigkristallzusammensetzung 1 der Tabelle 4 wird in eine Zelle mit TFTs eingefüllt, die dieselbe wie beim Beispiel 4 ist.
Wenn ein Flüssigkristalldisplay mit einem TFT durch das in Fig. 4 dargestellte Ansteuerverfahren angesteuert wird, kann gute, unendlich feine Graustufung angezeigt werden.
Wie es in der Tabelle 5 angegeben ist, weist die spontane Polarisation jedes Flüssigkristallmaterials bei Raumtemperatur einen Absolutwert von 1,5 nC/cm² oder weniger auf. Demgemäß kann die Bedingung C · Vmax > 3 · Ps · S leicht erfüllt werden. Auch in dieser Hinsicht kann zum Zeitpunkt einer Aktivmatrixansteuerung hohe Signalbeibehaltung erzielt werden.
Wenn ein Farbfilter kombiniert wird, kann eine Farbanzeige erzielt werden.

< Beispiel 9>

Ein Flüssigkristalldisplay wird auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 8 mit der Ausnahme hergestellt, dass als Flüssigkristallmaterial die Flüssigkristallzusämmensetzung 2 der Tabelle 4 verwendet wird und dafür gesorgt wird, dass die Absorptionsachse einer Polarisationsplatte mit einer Löschposition mit hoher Stabilität übereinstimmt. Es ist ein zweites Vollbild eines Ansteuerungssignalverlaufs weggelassen (das dazu dient, das elektrische Feld gemäß dem ersten Vollbild aufzuheben). Demgemäß kann gute, unendlich feine Graustufung angezeigt werden. Die Zeit zum Aufbauen eines Schirmbilds ist die Hälfte derjenigen beim Beispiel 8. Außerdem ist es nicht erforderlich, die Intensität durchgelassenen Lichts auf dem Schirm zu mitteln. Im Ergebnis kann eine gute Anzeige erzielt werden.

< Beispiel 10>

Bei einer Modifizierung des Beispiels 1 wird als ferroelektrischer Flüssigkristall die in der Tabelle 4 angegebene Zusammensetzung 1 verwendet und als Ausrichtungsfilm wird PSI-A-2001 (hergestellt von Chisso Corporation) verwendet. Wenn ein Isolierfilm nur auf einem der Substrate vorhanden ist, weist eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle Monostabilität auf. Unter Verwendung dieser ferroelektrischen Flüssigkristallzelle wird eine Messung auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 ausgeführt. Wie es in Fig. 18 dargestellt ist, können dieselbe Ergebnisse wie beim Beispiel 3 erzielt werden. Das beim vorliegenden Beispiel verwendete Flüssigkristallmaterial ist ein Fluor-Flüssigkristallmaterial. Aus diesem Grund kann bei Aktivmatrixansteuerung hohe Signalaufrechterhaltung erzielt werden. Außerdem kann die Bedingung C · Vmax > 3 · Ps · S leicht erfüllt werden, da die spontane Polarisation -1,5 nC/cm² beträgt. Auch in dieser Hinsicht kann bei Aktivmatrixansteuerung hohe Signalaufrechterhaltung erzielt werden.

< Beispiel 11>

Bei einer Modifizierung des Beispiels 10 wird die angelegte Spannung als Sinuswelle mit einer Frequenz von 60 Hz angelegt. Wie es in Fig. 19 dargestellt ist, können demgemäß dieselben Ergebnisse wie beim Beispiel 10 erhalten werden.

< Beispiel 12>

Bei einer Modifizierung des Beispiels 1 wird als ferroelektrischer Flüssigkristall ZLI-5014-000 (hergestellt von Merck Co., Ltd.) verwendet, und für einen Ausrichtungsfilm wird LX-1400 (hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., Japan) verwendet. Es wird nur eines der Substrate gerieben. Die ferroelektrische Flüssigkristallzelle verfügt über Bistabilität. Unter Verwendung dieser ferroelektrischen Flüssigkristallzelle wird eine Messung auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 ausgeführt. Wie es in Fig. 20 dargestellt ist, können dieselben Ergebnisse wie beim Beispiel 3 erzielt werden. Betreffend das Material ZLI-5014-000 beträgt die spontane Polarisation bei Raumtemperatur ungefähr -2,8 nC/cm². Demgemäß kann die Bedingung C · Vmax > 3 · Ps · S leicht erfüllt werden und bei Matrixansteuerung kann leicht hohe Signalaufrechterhaltung erzielt werden.

< Beispiel 13>

Bei einer Modifizierung des Beispiels 10 wird die in der Tabelle 4 angegebene Zusammensetzung 1 als ferroelektrischer Flüssigkristall verwendet, und für einen Ausrichtungsfilm wird PSI-A-2101 (hergestellt von Chisso Corporation) verwendet. Ein Isolierfilm wird nur auf einem der Substrate angebracht, der dann gerieben wird. Die ferroelektrische Flüssigkristallzelle verfügt über Monostabilität. Unter Verwendung dieser ferroelektrischen Flüssigkristallzelle wird eine Messung auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 ausgeführt. Wie es in Fig. 21 dargestellt ist, können dabei dieselben Ergebnisse wie beim Beispiel 3 erzielt werden. Das beim vorliegenden Beispiel verwendete Flüssigkristallmaterial ist ein Fluor-Flüssigkristallmaterial. Aus diesem Grund kann bei Aktivmatrixansteuerung hohe Signalaufrechterhaltung erzielt werden. Außerdem kann die Bedingung C · Vmax > 3 · Ps · S leicht erfüllt werden, da die spontane Polarisation -1,5 nC/cm² beträgt. Auch in dieser Hinsicht kann bei Aktivmatrixansteuerung hohe Signalaufrechterhaltung erzielt werden.
Nun wird der Fall beschrieben, dass ein ferroelektrischer Flüssigkristall ein solcher mit kurzer Ganghöhe ist.

< Beispiel 14>

Ein Isolierfilm wird auf einem Paar Glassubstrate hergestellt, auf denen ein strukturierter ITO-Film vorhanden ist. Durch Schleuderbeschichten wird Nylon 6/6 aufgebracht. Es wird nur eines der Glassubstrate gerieben. Die Glassubstrate werden so miteinander verklebt, dass eine Zelle mit einer Zellendicke von 1, 2 um hergestellt ist. Im Vakuum wird ein ferroelektrischer Flüssigkristall kurzer Ganghöhe, nämlich FLC-6430 (hergestellt von Hoffman-La Roche), in die Zelle eingespritzt. Die Eigenschaften dieses Flüssigkristalls sind in der Tabelle 6 angegeben. Obwohl die Schraubenganghöhe (0,43 um) des Flüssigkristalls in der Phase chiral-smektisch C kürzer als der Zwischenraum (1,2 um) zwischen den Substraten ist, ist die Spiralstruktur des Flüssigkristalls in der Zelle gelockert.
Die so hergestellte ferroelektrische Flüssigkristallzelle wird auf ein Polarisationsmikroskop aufgesetzt. Es wird die Intensität durchgelassenen Lichts gemessen, während eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 60 Hz bei einer Temperatur von 20,5ºC angelegt wird. Ergebnisse sind in Fig. 22 dargestellt. Es zeigt sich, dass sich die Intensität durchgelassenen Lichts kontinuierlich entsprechend der Spannung ändert.
Im dunkelsten Zustand ist keine Spannung angelegt. Wenn keine Spannung anliegt, zeigt die Zelle gleichmäßige Ausrichtung. Demgemäß beträgt das Kontrastverhältnis vom dunkelsten zum hellsten Zustand ungefähr 1 : 20. <

Beispiel 15>

Auch dann, wenn PSI-A-2101 (hergestellt von Chisso Corporation) für einen Ausrichtungsfilm verwendet wird und die Messtemperatur beim Beispiel 14 21,5ºC beträgt, können dieselben Ergebnisse erhalten werden. Fig. 23 zeigt die Abhängigkeit der Intensität durchgelassenen Lichts von der Spannung, wie dann erhalten, wenn eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von 60 Hz angelegt wird. Es zeigt sich, dass sich die Intensität durchgelassenen Lichts kontinuierlich entsprechend der Spannung ändert.

< Beispiel 16>

Auf einem Paar Glassubstrate, auf denen ein strukturierter ITO-Film vorhanden ist, wird ein Isolierfilm hergestellt. Durch Schleuderbeschichten wird PSI-A-2101 (hergestellt von Chisso Corporation) aufgetragen, und auf dem Isolierfilm wird ein Reibevorgang ausgeführt. Die Glassubstrate werden miteinander verklebt, um eine Zelle mit einer Zellendicke von 1,2 um auf solche Weise herzustellen, dass ihre Reiberichtungen beinahe antiparallel zueinander sind. Im Vakuum wird FLC-6430 (hergestellt von Hoffman-La Roche) in die Zelle eingespritzt. Fig. 24 zeigt die Abhängigkeit der Intensität durchgelassenen Lichts von der Spannung, wie dann erhalten, wenn eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von 60 Hz angelegt wird. Es zeigt sich, dass sich die Intensität durchgelassenen Lichts kontinuierlich entsprechend der Spannung ändert.

Tabelle 6 Eigenschaften von FLC-6430

Spontane Polarisation 90 nC/cm²
Schraubenganghöhe 0,43 um
Kippwinkel 54º
Speicherwinkel 46º

< Beispiel 17>

Die beim Beispiel 14 verwendete Zelle wird auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 14 durch einen TFT angesteuert. Fig. 25 zeigt die Abhängigkeit der elektrostatischen Kapazität der Zelle von der Frequenz. Die Fig. 26(a) bis 26(c) zeigen die Gatespannung, die Sourcespannung, die Drainspannung und die Intensität durchgelassenen Lichts, wenn die Gateimpulsbreite TON für die Ansteuerung geändert wird. In diesem Fall ist eine Polarisationsplatte so angeordnet, dass der Anzeigezustand in den Zustand "dunkel" gebracht ist, wenn eine positive Spannung angelegt ist. Fig. 27 zeigt die Abhängigkeit der Intensität durchgelassenen Lichts von der Sourcespannung. Wenn die Gateimpulsbreite TON klein ist, ändert sich die Drainspannung stark und die Abhängigkeit der Intensität durchgelassenen Lichts von der Sourcespannung ist gering. Wenn jedoch die Gateimpulsbreite TON auf 100 us eingestellt wird, ist die Änderung der Drainspannung verringert und die Abhängigkeit der Intensität durchgelassenen Lichts von der Sourcespannung ist verstärkt.

C. Gegenmaßnahme gegen Flackern bei Graustufenanzeige

Wenn bei einem ferroelektrischen Flüssigkristalldisplay die Frequenz der an den Flüssigkristall angelegten Wechselspannung 40 Hz oder weniger beträgt, wird die Differenz zwischen den Intensitäten durchgelassenen Lichts, wie sie erhalten werden, wenn positive und negative Spannungen angelegt werden, visuell als Flackern erfasst.
Jedoch werden durch Ändern der Polarität der durch jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Abrasterelektroden und/oder Signalelektroden an Flüssigkristalle angelegten Spannungen die Änderungen der Intensitäten durchgelassenen Lichts gegeneinander aufgehoben und für benachbarte Gruppen von Abrasterelektroden und/oder Signalelektroden, an die Spannungen mit verschiedenen Polaritäten angelegt werden, gemittelt. Demgemäß ist Flackern stark verringert.
Wenn die Polarität einer an eine Abrasterelektrodengruppe 1 angelegten Spannung dieselbe wie die einer an eine benachbarte Abrasterelektrodengruppe 2 angelegten Spannung ist, befinden sich die Abrasterelektrodengruppen 1 und 2 für eine Periode T1 im Zustand "hoher Transmission" und für eine Periode T2 in einem Zustand "niedriger Transmission", wie in Fig. 28 dargestellt. Aus diesem Grund wird Flackern visuell erfasst, wenn die Frequenz der angelegten Spannung 40 Hz oder weniger beträgt, obwohl die Abrasterelektrodengruppen 1 und 2 gleichzeitig gesehen werden.
Wenn sich jedoch die Polarität der an die Abrasterelektrodengruppe 1 angelegten Spannung von derjenigen der an die Abrasterelektrodengruppe 2 angelegten Spannung unterscheidet, erscheint die Abrasterelektrodengruppe 2 für die Periode T1 im Zustand "niedriger Transmission" und für die Periode T2 im Zustand "hoher Transmission", wie in Fig. 29 dargestellt. Aus diesem Grund werden, wenn die Abrasterelektrodengruppen 1 und 2 gleichzeitig gesehen werden, ihre Intensitäten durchgelassenen Lichts gemittelt. Demgemäß ist visuell erkennbar, dass der Mittelwert der Zustände "niedriger Transmission TL" und "hoher Transmission TH" die Intensität TM durchgelassenen Lichts für die Periode von T1 bis T2 ist. Demgemäß kann, obwohl die Frequenz der angelegten Spannung 40 Hz oder weniger beträgt, eine flackerfreie Anzeige erzielt werden. Auch dann, wenn die Anzeige in schräger Richtung betrachtet wird, variieren nur die Werte von TL, TH und TM, so dass kein. Flackern erkannt wird.

< Beispiel 18>

Ein ferroelektrischer Flüssigkristall wird zwischen einem Paar Substrate angebracht, um eine ferroelektrische Flüssigkristalltafel herzustellen. Das Substrat verfügt über eine Vielzahl von Abrasterelektroden und eine Vielzahl von Signalelektroden, die so angeordnet sind, dass sie einander schneiden. Ein Paar Polarisationsplatten, die sich im Zustand "gekreuzter Nicols" befinden, sind vor und hinter der ferroelektrischen Flüssigkristalltafel vorhanden. Es ist dafür gesorgt, dass die Polarisationsrichtung der Polarisationsplatte einer der Löschpositionen entspricht, wenn kein elektrisches Feld anliegt. Als ferroelektrischer Flüssigkristall wird ZLI- 4237-000 (hergestellt von Merck Co., Ltd.) verwendet, und als Ausrichtungsfilm wird PSI-A-2001 (hergestellt von Chisso Corporation, Japan) verwendet.
An die Abraster- und Signalelektroden der ferroelektrischen Flüssigkristalltafel werden Rechteckspannungen von 3.0 Hz und ±2,44 V angelegt, um die Intensitäten durchgelassenen Lichts von ungefähr sechs Abrasterelektroden zu messen. Fig. 30(b) zeigt die zeitliche Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts, wie dann erhalten, wenn Spannungen mit derselben Polarität an alle Abrasterelektroden angelegt werden. Es zeigt sich, dass die Intensität durchgelassenen Lichts synchron mit dem Zyklus der Rechteckspannung variiert. Dabei ist Flackern visuell deutlich erkennbar. Fig. 30(a) zeigt die Ergebnisse, wie sie durch Anlegen von Spannungen mit verschiedener Polarität an jede Abrasterelektrode erhalten werden. Die Intensität durchgelassenen Lichts ändert sich kaum. In diesem Fall ist Flackern visuell kaum erkennbar.
ZLI-4237-000 verfügt bei Raumtemperatur über eine spontane Polarisation von ungefähr -7,0 nC/cm². Demgemäß kann die Bedingung C · Vmax > 3 · Ps · S leicht erfüllt werden und bei Aktivmatrixansteuerung kann hohe. Signalauf rechterhaltung erzielt werden.

< Beispiel 19>

Auch dann, wenn Rechteckspannungen von 30 Hz und ±1,55 V beim Beispiel 18 angelegt werden, können dieselben Ergebnisse wie beim Beispiel 18 erzielt werden. Fig. 31(b) zeigt die zeitliche Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts, wie dann erhalten, wenn Spannungen mit derselben Polarität an alle Abrasterelektroden angelegt werden. Fig. 31(a) zeigt die zeitliche Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts, wie dann erhalten, wenn Spannungen mit verschiedener Polarität an jede Abrasterelektrode angelegt werden.

< Beispiel 20>

Auch dann, wenn Rechteckspannungen von 30 Hz und ±1,1 V beim Beispiel 18 angelegt werden, können dieselben Ergebnisse wie beim Beispiel 18 erzielt werden. Fig. 32(b) zeigt die zeitliche Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts, wie dann erhalten, wenn Spannungen mit derselben Polarität an alle Abrasterelektroden angelegt werden. Fig. 32(a) zeigt die zeitliche Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts, wie dann erhalten, wenn Spannungen mit verschiedener Polarität an jede Abrasterelektrode angelegt werden.

< Beispiel 21>

Fig. 33 zeigt Ansteuerungssignalverläufe beim Aktivmatrixansteuerung unter Verwendung der in Fig. 11 dargestellten Schaltung. Beim vorliegenden Beispiel wird die Polarität einer angelegten Spannung jedesmal dann geändert, wenn eine Abrasterelektrode angesteuert wird.
Für eine Zeit t1 wird ein Signal von einer Abrasterelektrode G1 geliefert, um einen TFT auf EIN zu schalten. Synchron damit werden Spannungen vom Wert null oder positive Spannungen, wie sie einem erforderlichen Anzeigezustand entsprechen, von Signalelektroden S1 bis Sk an mit der Abrasterelektrode G1 verbundene Pixel P1/1 bis P1/k angelegt.
Für die nächste Zeit t1 wird von einer Abrasterelektrode G2 ein Signal geliefert, um den TFT auf EIN zu schalten. Synchron damit werden Signale von den Signalelektroden S1 bis Sk geliefert. In diesem Fall werden als zu liefernde Signale solche angelegt, die Spannungen null oder negative Spannungen, entsprechend dem erforderlichen Anzeigezustand, aufweisen.
Für die nächste Zeit t1 wird von einer Abrasterelektrode G3 ein Signal geliefert, um den TFT auf EIN zu schalten. Synchron damit werden Signale von den Signalelektroden geliefert. In diesem Fall werden als zu liefernde Signale solche angelegt, die Spannungen null oder positive Spannungen, entsprechend dem erforderlichen Anzeigezustand, aufweisen. Auf dieselbe Weise werden die mit den Abrasterelektroden verbundenen TFTs auf EIN geschaltet. Eine einem Anzeigezustand entsprechende Spannung wird von der Signalelektrode angelegt, während die Polarität der angelegten Spannung pro Zeile geändert wird.
Nachdem Signale von allen Abrasterelektroden geliefert wurden (ein Vollbild ist abgeschlossen), wird ein von der Abrasterelektrode G1 ein Signal geliefert, um den TFT erneut für die Zeit t1 auf EIN zu schalten. Synchron damit werden dem erforderlichen Anzeigezustand entsprechende Spannungen von den Signalelektroden S1 bis Sk an die mit der Abrasterelektrode G1 verbundenen Pixel P1/1 bis P1/k angelegt.
In diesem Fall ist die Polarität der angelegten Spannung umgekehrt zu derjenigen im vorigen Vollbild gemacht. Beim vorliegenden Beispiel werden Spannungen vom Wert null oder negative Spannungen angelegt. Auf dieselbe Weise wird ein Signal von der Abrasterelektrode G2 geliefert, um den TFT für die nächste Zeit t1 auf EIN zu schalten. Synchron damit werden von den Signalelektroden 51 bis Sk Signale vom Wert null oder positive Signale geliefert.
Auf dieselbe Weise werden die mit den Abrasterelektroden verbundenen TFTs sequentiell auf EIN geschaltet. Eine einem Anzeigezustand entsprechende Spannung wird von der Signalelektrode angelegt, während die Polarität der angelegten Spannung pro Zeile geändert wird. Fig. 33 zeigt die Verläufe der an die Pixel angelegten Spannungen und die Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts.
An das Pixel P1/1 werden mit jedem Vollbild positive und negative Spannungen V1/1 mit hohen Werten abwechselnd angelegt. Der Anzeigezustand des Pixels P1/1 wird auf "weiß" gebracht. Eine an das Pixel P2/1 angelegte Spannung V2/1 ist eine Wechselspannung, deren Phase um ungefähr 180º verschieden von derjenigen der an das Pixel P1/1 angelegten Spannung V1/1 ist.
Die Phase einer an das Pixel P3/1 angelegten Spannung V3/1 unterscheidet sich von der der an das Pixel P2/1 angelegten Spannung V2/1 um ungefähr 180º und stimmt beinahe mit derjenigen der an das Pixel P1/1 angelegten Spannung V1/1 überein.
Auch unterscheiden sich hinsichtlich der Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts die Phasen der Pixel P3/1 und P2/1, oder der Pixel P2/1 und P1/1, um ungefähr 180º voneinander. Aus diesem Grund wird, wenn die Pixel P3/1 und P2/1, oder die Pixel P2/1 und P1/1, gleichzeitig gesehen werden, die zeitliche Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts wechselseitig aufgehoben. Demgemäß ist kein Flackern erkennbar.

< Beispiel 22>

Fig. 34 zeigt andere Ansteuerungssignalverläufe bei Aktivmatrixansteuerung unter Verwendung der in Fig. 11 dargestellten Schaltung. Für eine Zeit t1 wird ein Signal von einer Abrasterelektrode G1 geliefert, um eine TFT auf EIN zu schalten. Synchron damit werden von Signalelektroden S1 bis Sk Spannungen, die dem erforderlichen Anzeigezustand entsprechen, an mit der Abrasterelektrode G1 verbundene Pixel P1/1 bis P1/k angelegt. Für die nächste Zeit t1 wird von einer Abrasterelektrode G2 ein Signal zum Schalten des TFT auf EIN geliefert. Synchron damit werden Signale von den Signalelektroden S1 bis Sk geliefert.
Für die nächste Zeit t1 wird von einer Abrasterelektrode G3 ein Signal zum Schalten des TFT auf EIN geliefert. Synchron damit werden Signale von den Signalelektroden S1 bis Sk geliefert. In diesem Fall unterscheiden sich die Polaritäten der von den Signalelektroden S1 bis Sk angelegten Spannungen voneinander.
Gemäß Fig. 34 werden Spannungen vom Wert null oder positive Spannungen von ungeradzahligen Signalelektroden angelegt, und von geradzahligen Signalelektroden werden Spannungen vom Wert null oder negative Spannungen angelegt. Auf dieselbe Weise werden mit den Abrasterelektroden verbundene TFTs sequentiell auf EIN geschaltet, um von den Signalelektroden Spannungen anzulegen, die einem Anzeigezustand entsprechen.
Nachdem Signale von allen Abrasterelektroden geliefert wurden (ein Vollbild ist fertiggestellt), wird ein Signal von der Abrasterelektrode G1 geliefert, um den TFT für die Zeit t1 erneut auf EIN zu schalten. Synchron damit werden dem erforderlichen Anzeigezustand entsprechende Spannungen von den Signalelektroden S1 bis Sk an die mit der Abrasterelektrode G1 verbundenen Pixel P1/1 bis P1/k angelegt.
Für die nächste Zeit t1 wird von der Abrasterelektrode ein Signal geliefert, um den TFT auf EIN zu schalten. Synchron damit werden Signale von den Signalelektroden geliefert. In diesem Fall wird dafür gesorgt, dass die Polarität einer angelegten Spannung entgegengesetzt zu der der im vorigen Vollbild angelegten Spannung ist. Beim vorliegenden Beispiel werden von ungeradzahligen Signalelektroden Spannungen vom Wert null oder negative Spannungen angelegt, und von geradzahligen Signalelektroden werden Spannungen vom Wert null oder positive Spannungen angelegt. Auf dieselbe Weise werden die mit den Abrasterelektroden verbundenen TFTs sequentiell auf EIN geschaltet. Dem Anzeigezustand entsprechende Spannungen werden von den Signalelektroden angelegt. Fig. 34 zeigt Verläufe der an die Pixel angelegten Spannung und die Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts. An das Pixel P1/1 werden in jedem Vollbild positive und negative Spannungen V1/1 mit großen Werten abwechselnd angelegt. Der Anzeigezustand des Pixels P1/1 wird auf "weiß" gebracht. Eine an das Pixel P1/2 angelegte Wechselspannung hat eine Phase, die um 180º gegenüber der der an das Pixel P1/1 angelegten Spannung ist. Auch unterscheiden sich hinsichtlich der Änderung der Intensität durchgelassenen Lichts die Phasen der Pixel P1/2 und P1/1 um 180º voneinander.

< Beispiel 23>

Fig. 34 zeigt andere Ansteuerungssignalverläufe bei Aktivmatrixansteuerung unter Verwendung der in Fig. 11 dargestellten Schaltung. Von einer Abrasterelektrode G1 wird für eine Zeit t1 ein Signal zum Schalten eines TFT auf EIN geliefert.
Synchron damit werden dem erforderlichen Anzeigezustand entsprechende Spannungen von Signalelektroden S1 bis Sk an mit der Abrasterelektrode G1 verbundene Pixel P1/1 bis P1/k angelegt. Für die nächste Zeit t1 wird von einer Abrasterelektrode G2 ein Signal zum Schalten des TFT auf EIN geliefert. Synchron damit werden Signale von den Signalelektroden S1 bis Sk geliefert.
Für die nächste Zeit t1 wird von einer Abrasterelektrode G3 ein Signal zum Schalten des TFT auf EIN geliefert. Synchron damit werden Signale von den Signalelektroden S1 bis Sk geliefert. In diesem Fall unterscheiden sich die Vorzeichen der von den Signalelektroden S1 bis Sk angelegten Spannungen entsprechend den Pixeln.
Auf dieselbe Weise werden die mit den Abrasterelektroden verbundenen TFTs sequentiell auf EIN geschaltet, um dem Anzeigezustand entsprechende Spannungen von den Signalelektroden S1 bis Sk anzulegen. Nachdem von allen Abrasterelektroden Signale geliefert wurden (ein Vollbild ist fertiggestellt), wird von der Abrasterelektrode G1 ein Signal geliefert, um erneut den TFT für die Zeit t1 auf EIN zu schalten. Synchron damit werden dem erforderlichen Anzeigezustand entsprechende Spannungen von den Signalelektroden S1 bis Sk an die mit der Abrasterelektrode G1 verbundenen Pixel P1/1 bis P1/k angelegt. Auf dieselbe Weise wird von der Abrasterelektrode G1 ein Signal geliefert, um den TFT für die nächste Zeit t1 auf EIN zu schalten. Synchron damit werden von den Signalelektroden S1 bis Sk Signale geliefert. In diesem Fall ist dafür gesorgt, dass die Polarität der angelegten Spannung entgegengesetzt zu der der im vorigen Vollbild angelegten Spannung ist.
Auf dieselbe Weise werden die mit den Abrasterelektroden verbundenen TFTs sequentiell auf EIN geschaltet, um dem Anzeigezustand entsprechende Spannungen von den Signalelektroden anzulegen. Fig. 35 zeigt Verläufe V1/1, V1/2, V2/1 und V2/2 von an die Pixel angelegten Spannungen sowie Intensitäten T1/1, T1/2, T2/1 und T2/2 durchgelassenen Lichts.

< Beispiel 24>

Auch dann, wenn die in der Tabelle 4 angegebene Zusammensetzung 1 als ferroelektrischer Flüssigkristall verwendet wird und PSI-A-2101 (hergestellt von Chisso Corporation) bei den Beispielen 18 bis 20 für den Ausrichtungsfilm verwendet wird, können dieselben Ergebnisse wie bei den Beispielen 18 bis 20 erzielt werden. Demgemäß kann Flackern kontrolliert werden. Das Flüssigkristallmaterial ist ein Fluor-Flüssigkristallmaterial. Aus diesem Grund kann bei Aktivmatrixansteuerung hohe Signalaufrechterhaltung erzielt werden. Außerdem kann die Bedingung C · Vmax > 3 · Ps · S leicht erfüllt werden, da die spontane Polarisation bei Raumtemperatur ungefähr -1,5 nC/cm² beträgt. Auch in dieser Hinsicht kann bei Aktivmatrixansteuerung hohe Signalaufrechterhaltung erzielt werden. <

Beispiel 25>

Auch dann, wenn als ferroelektrischer Flüssigkristall FLC-6430 (hergestellt von Hoffman-La Roche), d. h. ein ferroelektrischer Flüssigkristall mit kurzer Ganghöhe, verwendet wird, und für den Ausrichtungsfilm beim Beispiel 24 PSI-A-2101 (hergestellt von Chisso Corporation) verwendet wird, können dieselben Ergebnisse wie bei den Beispielen 18 bis 20 erzielt werden. Demgemäß kann Flackern kontrolliert werden.
Gemäß der Erfindung kann bei einem bistabilen Flüssigkristalldisplay kontinuierliche Graustufung erzielt werden. Auch dann, wenn die Vollbildfrequenz 60 Hz beträgt, d. h., wenn die Frequenz der an den Flüssigkristall angelegten Spannung bei einem bistabilen Flüssigkristalldisplay 30 Hz beträgt, kann kontinuierliche Graustufenanzeige ohne Flackern realisiert werden. Wenn bei einer Anzeigetafel unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens eine Aktivmatrixansteuerung ausgeführt wird, kann ein Flüssigkristalldisplay mit großem Anzeigevermögen, großem Betrachtungswinkel, hohem Kontrast und ohne Flackern, durch das unendlich feine Graustufung angezeigt werden kann, erhalten werden.

Claims

1. Verfahren zur Ansteuerung eines Flüssigkristalldisplays, das folgendes aufweist:

- eine Flüssigkristallzelle mit einem Paar Substraten (1, 2) mit jeweils einem Elektrodenfilm (3, 41) und einer Ausrichtungs-Einstellschicht (9, 19) auf dem Elektrodenfilm;

- einem Paar Polarisationsplatten, von denen jeweils eine an jeder Seite der Flüssigkristallzelle im Zustand "gekreuzter Nicols" vorhanden ist; und

- einen ferroelektrischen Flüssigkristall (18), der zwischen den Substraten angeordnet ist und bistabile Eigenschaften mit zwei maximalen scheinbaren Kippwinkeln ±Θ und zwei Speicherwinkeln ±Θm, mit Θ> Θm, aufweist, wobei eine der Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatten mit dem Winkel Θm ausgerichtet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

- Anlegen eines elektrischen Wechselfelds mit niedriger Frequenz an den Flüssigkristall, so dass sich der scheinbare Kippwinkel des ferroelektrischen Flüssigkristalls alternierend in bezug auf den Winkel Θm und synchron mit dem elektrischen Wechselfeld ändert, so dass der scheinbare Kippwinkel sowohl positive als auch negative Werte einnimmt; und

- Einstellen der Stärke des elektrischen Wechselfelds zum Ändern der jeweiligen Intensität von Licht, das während eines Halbzyklus und während des nächsten Halbzyklus durchgestrahlt wird;

- wobei die mittlere Intensität des pro Zyklus des angelegten Wechselfelds durch die Zelle hindurchgestrählten Lichts eingestellt wird und ein Bild mit Graustufen angezeigt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem

- der Elektrodenfilm auf einem der Substrate in einer Matrix angeordnete Pixelelektroden bildet, wobei Abraster- und Signalelektroden sowie aktive Elemente für eine Aktivmatrixsteuerung der Pixelelektroden vorhanden sind, wobei das andere Substrat für eine Gegenelektrode sorgt;

- und die Polarisationsplatten auf solche Weise ausgerichtet sind, dass eine ihrer Polarisationsrichtungen mit einer der Löschstellungen des ferroelektrischen Flüssigkristalls bei fehlendem elektrischem Feld übereinstimmt;

- wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:

- Anlegen positiver Spannungen oder solcher mit dem Wert Null an die Signalelektroden, synchron mit einem EIN-Betrieb des aktiven Elements, reagierend auf ein von der Abrasterelektrode geliefertes Signal, um ein ers tes Vollbild zu erzeugen, und Anlegen negativer Spannungen oder solcher vom Wert Null an die Signalelektroden, synchron mit dem EIN - Betrieb des aktiven Elements, um ein zweites Vollbild zu erzeugen, um dadurch die Stärken der angelegten Spannungen zum Ändern des scheinbaren Kippwinkels des Flüssigkristalls einzustellen; und

- sequentielles Kombinieren des ersten und zweiten Vollbilds zum Anzeigen eines Bilds mit Graustufen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall mindestens eine von Verbindungen enthält, wie sie durch die repräsentierende Formel (1) wiedergegeben sind:

wobei R¹ und R² jeweils eine Alkyl- oder eine Alkoxygruppe mit 3 bis 16 Kohlenstoffen mit geradkettiger oder verzweigtkettiger Anordnung bezeichnet, und X¹, X², X³ und X&sup4; jeweils ein Wasser- oder Halogenatom bezeichnen, wobei mindestens eines derselben ein Fluoratom bezeichnet, oder durch die repräsentierende Formel (2):

wobei R³ und R&sup4; jeweils eine Alkyl- oder eine Alkoxygruppe mit 3 bis 16 Kohlenstoffen mit geradkettigen oder verzweigtkettiger Anordnung bezeichnet, und X&sup5;, X&sup6;, X&sup7;, X&sup8;, X&sup9; und X¹&sup0; jeweils ein Wasser- oder Halogenatom bezeichnen, wobei mindestens eines derselben ein Fluoratom bezeichnet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall ein solcher mit kurzer Ganghöhe ist, wobei seine Ganghöhe kürzer als der Abstand zwischen den Substraten ist und die Spiralstruktur in der Zelle verlorengegangen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall die folgende Beziehung erfüllt:

C·Vmax > 3 · Ps · S,

wobei C die elektristatische Kapazität jedes durch die Pixelelektrode gebildeten Pixels ist; Vmax die maximale Spannung ist, wie sie über das aktive Element an das Pixel angelegt wird; S die Fläche des Pixels ist und Ps der Absolutwert der spontanen Polarisation des ferroelektrischen Flüssigkristalls ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Absolutwert Ps den Wert 5 nC/cm² oder kleiner aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall die im Anspruch 5 definierte Beziehung erfüllt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Absolutwert Ps den Wert 5 nC/cm² oder kleiner aufweist.

9. Zeilensequentielles Ansteuerverfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei eines der Substrate Abrasterelektroden trägt, während das andere Substrat Signalelektroden trägt, und die Polarisationsplatten auf solche ausgerichtet sind, dass eine ihrer Polarisationsrichtungen mit einer der Löschungsstellungen des ferroelektrischen Flüssigkristalls ohne elektrisches Feld übereinstimmt, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist:

- Anlegen einer positiven Spannung oder einer negativen Spannung an eine Reihe von Elektrodengruppen, von denen jede eine vorbestimmte Anzahl von Abraster- und/oder Signalelektroden enthält, in solcher Weise, dass die an benachbarte Elektrodengruppen angelegte Spannungen hinsichtlich der Polarität voneinander verschieden sind, um ein erstes Vollbild zu erzeugen;

- Anlegen einer Spannung mit der Polarität entgegengesetzt zu derjenigen beim ersten Vollbild an jede Elektrodengruppe, um ein zweites Vollbild zu erzeugen;

- um dadurch die Stärken der angelegten Spannungen einzustellen, um dadurch den scheinbaren Kippwinkel des Flüssigkristalls zu ändern; und

- sequentielles Kombinieren des ersten und zweiten Vollbilds, um ein Bild mit Graustufen anzuzeigen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die vorbestimmte Anzahl von Abraster- und/oder Signalelektroden eine Abraster-und/oder Signalelektrode betrifft.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Vollbild zyklisch mit 60 Hz wiederholt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall mindestens eine der Verbindungen enthält, die durch die im Anspruch 3 definierten repräsentierenden Formeln (1) oder (2) wiedergegeben sind.

13. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall ein im Anspruch 4 definierter ferroelektrischer Flüssigkristall mit kurzer Ganghöhe ist.

14. Zeilensequentielles Ansteuerverfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays mit Aktivmatrix nach Anspruch 1, - wobei eines der Substrate mit matrixförmig angeordneten Pixelelektroden, Abraster- und Signalelektroden sowie aktiven Elementen zur Aktivmatrixsteuerung der Pixelelektroden versehen ist, während das andere Substrat mit einer Gegenelektrode versehen ist, und wobei die Polarisationsplatten auf solche Weise ausgerichtet sind, dass eine ihrer Polarisationsrichtungen mit einer der Löschungsstellungen des ferroelektrischen Flüssigkristalls ohne elektrisches Feld übereinstimmt, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst:

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die vorbestimmte Anzahl von Abraster- und/oder Signalelektroden eine Abraster-und/oder Signalelektrode betrifft.

16. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Vollbild zyklisch mit 60 Hz wiederholt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall mindestens eine der Verbindungen enthält, die durch die im Anspruch 3 definierten repräsentierenden Formeln (1) oder (2) wiedergegeben sind.

18. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall ein im Anspruch 4 definierter ferroelektrischer Flüssigkristall mit kurzer Ganghöhe ist.

19. Verfahren nach Anspruch 14 oder 17, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall die im Anspruch 5 definierte Beziehung erfüllt.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem der Absolutwert von Ps den Wert 5 nC/cm² oder weniger aufweist.