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Dokumentenidentifikation DE19513942A1 01.02.1996
Titel Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
Anmelder Fujitsu Ltd., Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Mochizuki, Akihiro, Kawasaki, Kanagawa, JP;
Makino, Tetsuya, Kawasaki, Kanagawa, JP;
Narusawa, Toshiaki, Kawasaki, Kanagawa, JP
Vertreter W. Seeger und Kollegen, 81369 München
DE-Anmeldedatum 12.04.1995
DE-Aktenzeichen 19513942
Offenlegungstag 01.02.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.02.1996
IPC-Hauptklasse G02F 1/141
IPC-Nebenklasse G02F 1/1337   
IPC additional class // C09K 19/56  
Zusammenfassung Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (11), enthält ein erstes Substrat (11A), ein auf dem ersten Substrat ausgebildetes erstes Elektrodenmuster (11a), einen ersten Molekular-Orientierungsfilm (13A), der auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren. Die Anzeigevorrichtung enthält ferner ein zweites Substrat (11B), welches an einer Position parallel zu und beabstandet von dem ersten Substrat (11A) angeordnet ist, ein zweites Elektrodenmuster (11b), welches auf einer Oberfläche des zweiten Substrats, die zum ersten Substrat hinweist, ausgebildet ist, einen zweiten Molekular-Orientierungsfilm (13B), der auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren. Auch enthält die Anzeigevorrichtung ferner eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht (14), die den Spalt zwischen dem ersten Molekular-Orientierungsfilm (13A) und dem zweiten Molekular-Orientierungsfilm (13B) füllt. Bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (11) orientiert der erste Molekular-Orientierungsfilm (13A) die Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (14) in einer ersten Richtung und der zweite Molekular-Orientierungsfilm (13B) orientiert die Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (14) in einer zweiten Richtung.

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben, und spezieller eine Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung, bei der ferroelektrische Flüssigkristalle verwendet sind.

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen werden allgemein als Anzeigeeinrichtungen mit kleiner Größe und niedrigem Stromverbrauch bei tragbaren Informationsverarbeitungsvorrichtungen mit geringer Größe und niedrigen Kosten, wie beispielsweise Personalcomputer vom Laptop-Typ oder Wortprozessoren, verwendet. Da die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen wenig Raum beanspruchen, wurden sie in letzterer Zeit bei Büroarbeitsplatz- Personalcomputern und Wortprozessoren verwendet.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in herkömmlichen Laptoptyp- Personalcomputern und Wortprozessoren verwendet hauptsächlich superverdrillte nemantische (STN) Flüssigkristalle. Die STN-Flüssigkristalle können ihre optischen Zustände gemäß einem angelegten elektrischen Feld reversibel ändern, so daß diese Kristalle eine Grauskalendarstellung mit einem Halbton ermöglichen. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, welche STN-Flüssigkristalle verwendet, ist allgemein nach einem einfachen Matrixtreiberverfahren konstruiert, wobei ca. 640 × 400 Bildelemente in einem Kontrastverhältnis von ca. 10 : 1 bei einer relativ niedrigen Spannung von ca. 20 V dargestellt werden können. Es ergeben sich jedoch Probleme in Verbindung mit dem einfachen Matrixtreiberverfahren, wenn eine Anzeige eines hohen Informationsgehaltes bei der herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung versucht wird, der bis 1240 × 1028 reicht, was für einen Arbeitsplatz (work station) erforderlich ist. Da eine Treiberspannung direkt in Aufeinanderfolge an jede Flüssigzelle entsprechend einem jeweiligen Bildelement über eine X-Elektrode und eine Y-Elektrode zugeführt wird, die eine einfache Matrix in einem Zeitaufteilungsverfahren bilden, wird die Frequenz eines Treiberimpulses, der direkt der Flüssigkristallzelle zugeführt wird, extrem hoch. Es ergibt sich somit ein Problem dahingehend, daß ein Kontrast zwischen zwei aneinandergrenzenden Bildelementen extrem verschlechtert wird. Mit diesem Problem wird auch die Ansprechgeschwindigkeit und ein Sichtfeldwinkel in solcher Weise verschlechtert, daß es schwierig ist, die erforderliche Anzeigequalität zufriedenzustellen.

Um diese Probleme zu überwinden, werden bei einer Farb-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für einen höheren Informationsgehalt Dünnfilmtransistoren (TFTs) an Kreuzungsstellen der X-Elektrode und der Y-Elektrode, welche die einfache Matrix bilden, ausgebildet und es wird unter Verwendung der TFTs die Treiberspannung der Flüssigkristallzelle, die dem jeweiligen Bildelement entspricht, zugeführt. Dieses Verfahren wird als ein aktives Matrix-Treiberverfahren bezeichnet. Bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, welche das aktive Matrix-Treiberverfahren verwendet, werden die TFTs in einer X-Zeile mit Hilfe eines X- Zeilenwählimpulses selektiv aktiviert, welcher der X-Elektrode zugeführt wird, und es wird ein 1-Bit-Bilddatum, welches der Y-Elektrode zugeführt wird, in jede zugeordnete Flüssigkristallzelle über die TFTs eingeschrieben. Auf diese Weise treibt bei dem aktiven Matrix-Treiberverfahren der Treiberimpuls, welcher der X-Elektrode und der Y-Elektrode zugeführt wird, nicht direkt die Flüssigkristallzelle, sondern treibt die Flüssigkristallzellen einzeln über die TFTs. Daher wird dieses Verfahren für die Farb-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen verwendet, welche den hohen Informationsgehalt verarbeiten.

Wenn jedoch eine groß bemessene Anzeigevorrichtung konstruiert wird, deren diagonale Länge größer ist als beispielsweise 38,1 cm (15 Inches), welche an einem Arbeitsplatz verwendet wird, muß eine extrem hohe Menge an TFTs ohne eine Defektstelle bei dem aktiven Matrix-Treiberverfahren ausgebildet werden. Es ergibt sich daher ein Problem, daß die Herstellungsausbeute verschlechtert wird. Auch werden im allgemeinen die TFTs, die in einem großen Bereich, wie beispielsweise einer Fläche der Anzeigevorrichtung ausgebildet sind, mit einem amorphen Silizium hergestellt, und zwar aufgrund von Beschränkungen bei den Herstellungstechnologien für eine Halbleitervorrichtung. Da darüber hinaus das amorphe Silizium eine niedrige Elektronenmobilität besitzt, ergibt sich auch ein Problem, daß die Ansprechgeschwindigkeit bei der Anzeigevorrichtung, die eine diagonale Länge von mehr als 38,1 cm (15 Inches) hat, verschlechtert wird. Beim gegenwärtigen Stand der Technik ist die Anwendung des aktiven Matrix-Treiberverfahrens auf eine Anzeigevorrichtung beschränkt, die eine diagonale Länge von weniger als 25,4 cm (10 Inches) hat.

Bei dieser Situation wird eine Anzeigevorrichtung, die ferroelektrische Flüssigkristalle verwendet, für die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem großen Anzeigebereich vorgeschlagen. Die ferroelektrischen Flüssigkristalle sind Materialien, die eine optische Bistabilität haben, die sich in einer Hysterese ausdrückt. Indem man also einen Treiberimpuls ähnlich demjenigen, wie er bei dem aktiven Matrix-Treiberverfahren verwendet wird, der Flüssigkristallzelle über die X-Elektrode und die Y-Elektrode zuführt, die eine einfache Matrix bilden, kann ein gewünschter optischer Zustand bei einer stabilen Bedingung aufrechterhalten werden. Indem man nämlich die ferroelektrischen Flüssigkristalle verwendet und ein Treiberverfahren ähnlich dem herkömmlichen aktiven Matrix-Treiberverfahren verwendet, und zwar in einer einfach konfigurierten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die eine X-Elektrode und eine Y-Elektrode verwendet, die eine einfache Matrix bilden, ähnlich derjenigen der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, welche die herkömmlichen STN-Flüssigkristalle verwendet, kann eine Anzeige mit hoher Auflösung von mehr als 1240 × 1028 Bildelementen in einem weiten Bereich mit einer diagonalen Länge von mehr als 38,1 cm (15 Inches) mit hoher Qualität und hoher Stabilität realisiert werden. Ferner besitzen die ferroelektrischen Flüssigkristalle die Vorteile einer hohen Ansprechgeschwindigkeit, eines weiten Sichtfeldwinkels, eines hohen Kontrastes und niedriger Kosten.

Wie oben dargelegt wurde, ist die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, welche die ferroelektrischen Flüssigkristalle verwendet, besser für die hochauflösende Anzeigevorrichtung einer hochqualitativen Informationsverarbeitungsvorrichtung geeignet. Jedoch sind die ferroelektrischen Flüssigkristalle optisch bistabile Materialien, so daß dabei das Problem entsteht, daß es schwierig ist, einen Halbton darzustellen.

Um eine Grauskalendarstellung bei den Verfahren zu realisieren, ausgenommen einer Halbtondarstellung bei der ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wurden eine Vielfalt von Verfahren vorgeschlagen. Beispielsweise wurde ein einzelnes Bildelement in eine Vielzahl von Sub-Bildelemente aufgeteilt, und indem diese Sub- Bildelemente ein-/ausgeschaltet werden, kann eine Grauskalenanzeige realisiert werden. Da jedoch bei diesem Verfahren das einzelne Bildelement in weitere Elemente aufgeteilt ist, entsteht ein Problem, daß es schwierig ist, eine Anzeige mit hoher Auflösung zu realisieren. Andererseits wird selbst dann, wenn das einzelne Bildelement in eine Vielzahl von Sub-Bildelemente aufgeteilt werden kann, als Ergebnis der Aufteilung die Gesamtzahl der Sub-Bildelemente extrem hoch. Daher entsteht auch ein Problem, daß es nämlich eine lange Zeit benötigt, um Bildinformationen auf der Anzeige zu schreiben. Ferner muß für den extrem hohen Informationsgehalt eine große Zahl von Treiberschaltungen installiert werden, so daß ein Problem entsteht, daß es nämlich schwierig ist, physikalisch die Treiberschaltungen mit der X- oder Y-Elektrode zu verbinden.

Auch wurden andere Verfahren vorgeschlagen (beispielsweise M. Kimura, et al., Proc. SID, vol. 31/2, Seiten 139-143, 1990, und A.G.W. Verhulst, Proc. SID, vol. 32/4, Seiten 379-386, 1991). Bei jedem dieser Verfahren wird in jedem einzelnen Bildelement eine Domäne ausgebildet, in welcher Polarisationen umgekehrt werden, und durch Steuerung dieser Domäne kann eine Grauskalendarstellung an der ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ohne Erhöhung der Zahl der Bildelemente realisiert werden. Es ist jedoch bei diesen Verfahren schwierig, immer eine Domäne in einer einheitlichen Dichte auszubilden, wenn mehr als eine Million Bildelemente vorhanden sind, was eine Zahl von Bildelementen darstellt, die für eine Arbeitsplatzanzeige erforderlich ist. Auch ist der Herstellungsprozeß der Domäne sehr temperaturempfindlich und es ergibt sich somit ein Problem, daß eine Temperaturregelung der Anzeige unverzichtbar ist.

Es wurde noch ein anderes Verfahren als eine Abwandlung des Verfahrens vorgeschlagen, bei dem eine Grauskalenanzeige dadurch realisiert wird, indem die Domäne innerhalb einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht gesteuert wird. Bei diesem Verfahren wird ein Molekular- Orientierungsfilm, der in Kontakt mit der Flüssigkristallschicht steht, aus einem leitenden Material hergestellt und es verschwindet somit ein Umkehrfeld, welches bei einer Umkehrung der Polarisation in der Domäne erzeugt wird. Es wird somit die Umkehrung der Polarisation beschleunigt. Wenn jedoch der molekulare Orientierungsfilm aus dem leitenden Material hergestellt wird, entsteht eine wesentliche Gefahr, daß die X-Elektrode und die Y-Elektrode miteinander kurzgeschlossen werden. Es entstehen auch weitere Probleme, daß es nämlich schwierig ist, die Domänen immer einheitlich zu erzeugen und es ist der Herstellungsprozeß für die Domänen hinsichtlich der Temperatur unstabil.

Wie oben dargelegt wurde, ergeben sich eine Vielfalt von Problemen, wenn versucht wird, die Grauskalendarstellung in der ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ohne die Verwendung der Halbtondarstellung zu realisieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neuartige und nützliche Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu schaffen, bei der die oben erläuterten Nachteile beseitigt sind.

Ein spezifischeres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die eine Halbtondarstellung realisieren kann, und zwar unter Verwendung einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht.

Ein noch weiteres spezifisches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung als Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit hoher Auflösung zu schaffen, die eine große diagonale Länge besitzt, bei der eine Halbtondarstellung mit einer Stabilität gegenüber einer Temperaturänderung realisiert ist und bei der die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung einfach hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gelöst, die folgendes enthält: ein erstes Substrat, ein erstes Elektrodenmuster, welches auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, einen ersten Molekular-Orientierungsabschnitt, der auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, um Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, ein zweites Substrat, welches in einer Position parallel zu und beabstandet von dem ersten Substrat ausgebildet ist, ein zweites Elektrodenmuster, welches auf einer Fläche des zweiten Substrats ausgebildet ist, die zu dem ersten Substrat hinweist, einen zweiten Molekular-Orientierungsabschnitt, der auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, und eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht, die in einem Spalt zwischen dem ersten Molekular-Orientierungsabschnitt und dem zweiten Molekular- Orientierungsabschnitt eingesetzt ist bzw. diesen Spalt füllt, wobei der erste Molekular-Orientierungsabschnitt die Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht in eine erste Richtung orientiert und wobei der zweite Molekular-Orientierungsabschnitt die Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht in einer zweiten Richtung orientiert.

Die oben erläuterte Aufgabe wird auch mit Hilfe einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gelöst, die enthält: ein erstes Substrat, ein erstes Elektrodenmuster, welches auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, einen ersten Molekular-Orientierungsabschnitt, der auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, ein zweites Substrat, welches an einer Position parallel zu und beabstandet von dem ersten Substrat ausgebildet ist, ein zweites Elektrodenmuster, welches auf einer Fläche des zweiten Substrats ausgebildet ist, die zu dem ersten Substrat hinweist, einen zweiten Molekular-Orientierungsabschnitt, der auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, und eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht, die einen Spalt zwischen dem ersten Molekular-Orientierungsabschnitt und dem zweiten Molekular- Orientierungsabschnitt füllt, wobei eine Chiral-Steigung der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht gleich ist oder kleiner ist als dreimal die Dicke der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht.

Die oben beschriebene Aufgabe wird auch mit Hilfe eines Verfahrens zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gelöst, die ein erstes Substrat, ein erstes Elektrodenmuster, welches auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, einen ersten Molekular-Orientierungsfilm, der auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, ein zweites Substrat, welches an einer Position parallel zu und beabstandet von dem ersten Substrat ausgebildet ist, ein zweites Elektrodenmuster, welches auf der Oberfläche des zweiten Substrats ausgebildet ist, die zu dem ersten Substrat hinzeigt, einen zweiten Molekular-Orientierungsabschnitt, der auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, und eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht, die einen Spalt zwischen dem ersten Molekular-Orientierungsabschnitt und dem zweiten Molekular-Orientierungsabschnitt füllt, enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Ausbilden des ersten Molekular-Orientierungsfilms und des zweiten Molekular-Orientierungsfilms in solcher Weise, daß in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht durch den ersten Molekular-Orientierungsfilm und den zweiten Molekular-Orientierungsfilm interne Energie gespeichert wird.

Die oben erläuterte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum treiben einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gelöst, die aufweist: ein erstes Substrat, ein auf dem ersten Substrat ausgebildetes erstes Elektrodenmuster, einen ersten Molekular-Orientierungsabschnitt, der auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, um Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, ein zweites Substrat, welches in einer Position paralle zu und beabstandet von dem ersten Substrat ausgebildet ist, ein auf einer Fläche des zweiten Substrats, die zu dem ersten Substrat hinweist, ausgebildetes zweites Elektrodenmuster, einen zweiten Molekular-Orientierungsabschnitt, der auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, und eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht, die den Spalt zwischen dem ersten Molekular- Orientierungsabschnitt und dem zweiten Molekular-Orientierungsabschnitt füllt, wobei der erste Molekular-Orientierungsabschnitt und der zweite Molekular-Orientierungsabschnitt jeweils innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht die Flüssigkristallmoleküle in einer Richtung orientiert, bei der interne Energie in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht gespeichert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Zuführen eines Treiberspannungsimpulses zu dem ersten Elektrodenmuster und dem zweiten Elektrodenmuster und Ändern der Leistung (power) des Treiberspannungsimpulses, um einen Halbton zu erhalten.

Die oben erläuterte Aufgabe wird auch mit Hilfe eines Verfahrens gelöst, um eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu treiben, die enthält: ein erstes Substrat, ein erstes Elektrodenmuster, welches auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, einen ersten Molekular-Orientierungsabschnitt, der auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, ein zweites Substrat, welches an einer Position parallel zu und beabstandet von dem ersten Substrat ausgebildet ist, ein auf der Oberfläche des zweiten Substrats, die zu dem ersten Abschnitt hinweist, ausgebildetes zweites Elektrodenmuster, einen zweiten Molekular-Orientierungsabschnitt, der auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, und eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht, die einen Spalt zwischen dem ersten Molekular- Orientierungsabschnitt und dem zweiten Molekular-Orientierungsabschnitt füllt, wobei eine Chiral-Steigung der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht gleich ist oder kleiner ist als dreimal die Dicke der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Zuführen eines Treiberspannungsimpulses zu dem ersten Elektrodenmuster und dem zweiten Elektrodenmuster und Ändern der Leistung (power) des Treiberspannungsimpulses, um einen Halbton zu erhalten.

Bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann durch Speichern der internen Energie innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht die Richtung der Polarisation bei einem bistabilen Zustand der Flüssigkristallmoleküle in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht in einer geringen Neigung gegenüber der vertikalen Richtung zu dem Substrat eingestellt werden. Als Ergebnis werden durch Steuerung der Treiberspannung, die über die Elektroden angelegt wird, welche auf dem Paar der Substrate ausgebildet sind, welche die ferroelektrische Flüssigkristallschicht zwischen sich einschließen, die Flüssigkristallmoleküle verdreht. Es ist somit möglich, die Richtungen der Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle zu steuern. Diese Steuerung der Richtungen der Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle schafft die Möglichkeit, eine Halbton-Darstellung zu realisieren, und zwar unter Verwendung der herkömmlichen ferroelektrischen Flüssigkristalle, die lediglich eine Darstellung gemäß zweier Schattierungen realisieren können.

Weitere Vorteile und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A und 1B zeigen einen Speicherzustand eines ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküls;

Fig. 2A bis 2C zeigen ein Prinzip einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Flüssigkristall-Anzeigetafel der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die in Fig. 3 gezeigt ist;

Fig. 5 zeigt eine typische graphische Wiedergabe der Transmissionsfunktion von ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen in der ersten Ausführungsform und einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 zeigt eine Tabelle, welche Indizes P für die Tafeln A bis N angibt;

Fig. 7 zeigt die Transmissionsfunktion der Tafeln E bis H, die durch Modulieren der Leistung einer Spannung erhalten wurde, die über die Elektroden angelegt wurde;

Fig. 8 zeigt eine Konfiguration der Elektroden einer dritten Ausführungsform der ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigetafel nach der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 9A bis 9C zeigen Darstellungen für die Erläuterung einer Bildmodulation bei einer vierten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im allgemeinen ist ein ferroelektrisches Flüssigkristallmolekül in einer Umkehrrichtung abhängig von einem elektrischen Feld, welches von einer externen Vorrichtung aus zugeführt wird und von einem elektrischen Feld, welches mit einem elektrischen Feld gekoppelt ist, das durch eine spontane Polarisation erzeugt wird, angestoßen. Ein Flüssigkristallmolekül, welches einem Umkehrdrehmoment ausgesetzt ist, wird durch einen Widerstand aufgrund der Viskosität der Flüssigkristalle beeinflußt. In diesem Zustand ergibt sich ein Drehmomentausgleich, der durch die Gleichung (1) wiedergegeben und festgelegt ist:

τ = η/ (Ps E) (1),

worin τ eine Entspannungszeit einer Polarisationsumkehr ist, η ein Viskositätsfaktor der Flüssigkristalle ist, Ps eine Größe einer spontanen Polarisation des Flüssigkristallmoleküls ist und E eine angelegte elektrische Feldstärke ist. Es kann aus der Gleichung (1) abgeleitet werden, daß nach der Entspannungszeit τ die Polarisationsrichtung des Flüssigkristallmoleküls in die Richtung des angelegten elektrischen Feldes E eingestellt wird und in eine dazu entgegengesetzte Richtung, wobei dieser Zustand ein bistabiler Zustand ist (der im folgenden als Speicherzustand bezeichnet wird).

Die Fig. 1A und 1B zeigen den Speicherzustand des ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküls. In Fig. 1A zeigt eine ausgezogene Linie einen ersten Speicherzustand des Flüssigkristallmoleküls an und eine strichlierte Linie zeigt einen zweiten Speicherzustand desselben an. Das Flüssigkristallmolekül hat eine rotierende Molekularlängsachse mit einer konischen Gestalt. In Fig. 1A besitzt das Flüssigkristallmolekül in dem ersten Speicherzustand eine Polarisationsrichtung zur oberen Seite hin und in dem zweiten Speicherzustand besitzt es eine Polarisationsrichtung zur unteren Seite hin. Fig. 1B ist eine Darstellung, bei der das Flüssigkristallmolekül, welches in Fig. 1A gezeigt ist, zu einer Bodenfläche des Konus hin betrachtet wird. In Fig. 1B wird das Flüssigkristallmolekül in einem stabilen Speicherzustand bei einem Neigungswinkel θ gehalten. Wenn eine solche ferroelektrische Flüssigkristallschicht für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet wird, kann in der Vorrichtung lediglich eine Anzeige gemäß einer zweifachen Schattierung realisiert werden.

Mittlerweile haben Flüssigkristalle, die zwischen einem Paar von Substraten eingefaßt sind, eine Konfiguration ähnlich derjenigen eines einzelnen Kristalls. Es sei daher darauf hingewiesen, daß dann, wenn interne Energie oder elastische Energie der Flüssigkristallschicht mit Hilfe eines bestimmten Verfahrens zugeführt wird, sich der Drehmomentausgleich ändert. Es wird nämlich erwartet, daß die zugeführte interne Energie die Polarisationsrichtung des Speicherzustandes des Flüssigkristallmoleküls verschiebt. Es wurde herausgefunden, daß der Drehmomentausgleich unter Berücksichtigung der zugeführten internen Energie durch eine Gleichung (2) wiedergegeben werden kann:

τ = θeff (η + Te) tan θ&sub0;/(θ&sub0; Ps E) (2),

worin θeff ein Neigungswinkel des Flüssigkristallmoleküls in dem bistabilen Zustand ist, θ&sub0; ein Neigungswinkel in einem Fall ist, bei dem ein im wesentlichen starkes Feld angelegt ist, wobei dieser dem Neigungswinkel θ, der in Fig. 1B gezeigt ist, entspricht, und wobei Te ein Faktor der elastischen Energie der Flüssigkristalle ist.

Die Gleichung (2) zeigt, daß ein Term, der dem Viskositätsfaktor η in der Gleichung (1) entspricht, den Faktor Te entsprechend der elastischen Energie enthält, und zeigt ferner, daß der Neigungswinkel θeff des Flüssigkristallmoleküls in dem Speicherzustand durch den Viskositätsfaktor η und den Faktor Te gemäß der elastischen Energie der Flüssigkristalle bestimmt wird. Es wird ferner der Faktor Te entsprechend der elastischen Energie durch einen anfänglichen Molekular-Orientierungszustand der Flüssigkristallschicht bestimmt. Der anfängliche Molekular-Orientierungszustand der Flüssigkristallschicht umfaßt Bedingungen einer Molekularorientierung in einer Grenze zwischen einem Substrat und der Flüssigkristallschicht und einer Struktur der Flüssigkristallschicht. Es folgt lediglich eine Erläuterung hinsichtlich einer Flüssigkristallschicht, die eine Regalplattenschichtstruktur (bookshelf-layer) hat. Es trifft jedoch eine ähnliche Erläuterung für eine Flüssigkristallschicht zu, die eine Chevron-Schichtstruktur besitzt.

Bei der Regalplattenschichtstruktur sind die Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle einheitlich. Daher haben in einem idealen Fall, bei dem elastische Energie nicht gespeichert ist, die Flüssigkristallmoleküle eine spontane Polarisation, die in vertikaler Richtung zum Substrat verläuft. In diesem Zustand ist der Neigungswinkel des Flüssigkristallmoleküls der Winkel θ&sub0;.

Wenn eine bestimmte Verarbeitung in der Substratgrenze durchgeführt wird und die elastische Energie der Flüssigkristallschicht zugeführt wird, wird der Neigungswinkel θeff in dem Speicherzustand ein anderer Winkel als der Winkel θ&sub0;. Es wurde zu diesem Zeitpunkt festgestellt, daß sich die Größe des aktuellen Neigungswinkels θeff gemäß der elastischen Energie und der angelegten elektrischen Feldstärke E ändert und einen Wert erreicht, der dicht bei dem Winkel θ&sub0; liegt, wenn die elektrische Feldstärke E erhöht wird. Dies bedeutet, daß auch bei einer Flüssigkristallanzeige, die eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht verwendet, dann, wenn die elastische Energie der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht zugeführt wird, der Lichtdurchlaßgrad der Schicht entsprechend der angelegten elektrischen Feldstärke E steuerbar ist und es somit als Ergebnis davon möglich wird, einen Halbton darzustellen.

Es wird zunächst eine Beschreibung eines Prinzips der Flüssigkristallanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die Fig. 2A bis 2C gegeben. Die Fig. 2A und 2B entsprechen jeweils den Fig. 1A und 1B. Der in Fig. 2B gezeigte Neigungswinkel θ&sub0; entspricht dem Neigungswinkel θ, der in Fig. 1B gezeigt ist. Wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist, wird im Speicherzustand der Neigungswinkel des Flüssigkristallmoleküls auf dem vom Neigungswinkel θ&sub0; verschiedenen Neigungswinkel θeff gehalten. Bei einem solchen Speicherzustand, wie er zuvor erläutert wurde, ist die Polarisationsrichtung des Flüssigkristallmoleküls nicht identisch mit einer Richtung des elektrischen Feldes E oder dessen Umkehrrichtung. Es ändert sich demzufolge gemäß dem angelegten elektrischen Feld E der Neigungswinkel bei einem abgeglichenen Zustand, bei dem der Drehmomentausgleich hergestellt ist, wie dies durch die Winkel θ&sub1; bis θ&sub3; in Fig. 2C angezeigt ist. Das angelegte elektrische Feld E wird durch eine Summe eines elektrischen Umkehrfeldes Ei, welches innerhalb der Flüssigkristallschicht ausgebildet wird, und einem externen elektrischen Feld Eex bestimmt. Indem man daher das externe elektrische Feld Eex steuert, wird der Neigungswinkel θ frei steuerbar. Wenn das externe elektrische Feld Eex entfernt wird, wird der Neigungswinkel θ identisch dem tatsächlichen Neigungswinkel θeff, der durch das interne elektrische Umkehrfeld Ei, die elastische Energie und den Viskositätsfaktor bestimmt ist. Es schafft somit die Steuerung des Neigungswinkels die Möglichkeit, einen Halbton in der Flüssigkristall-Anzeigetafel darzustellen, und zwar unter Verwendung einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht.

Es gibt eine Vielfalt von Verfahren, um die interne Energie oder die elastische Energie in die Flüssigkristallschicht einzuführen. Es kann beispielsweise ein Molekular-Orientierungsfilm auf oberseitigen und unterseitigen Substraten ausgebildet werden, welche die Flüssigkristallschicht zwischen sich einschließen, und zwar in solcher Weise, daß die Richtung der Molekularorientierung in dem oberseitigen Substrat verschieden ist von derjenigen in dem unterseitigen Substrat. Es kann somit die elastische Energie in die Flüssigkristallschicht eingeführt werden. Um mehr ins Detail zu gehen, so kann das oberseitige Substrat und das unterseitige Substrat zusammengefügt werden, und zwar in solcher Weise, daß die Molekular-Orientierungsrichtungen des oberseitigen und des unterseitigen Substrats verschieden sind, nachdem die Substrate in ein Tensid (grenzflächenaktiver Stoff) eingetaucht wurden und die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung konstruiert wurde. Es kann somit die gewünschte elastische Energie der Flüssigkristallschicht zugeführt werden.

Der gleiche Effekt kann auch dadurch erhalten werden, indem man die Richtungen eines Schleifpolierens der Molekular-Orientierungsfilme kreuzt, die in dem oberseitigen und unterseitigen Substrat ausgebildet sind. Wenn ferner der Molekular-Orientierungsfilm auf dem oberseitigen und dem unterseitigen Substrat mit Hilfe eines Schrägaufdampfungsverfahrens unter Verwendung von SiO usw. ausgebildet wird, können die Aufdampfungsrichtungen der oberseitigen und unterseitigen Substrate voneinander weg verschoben werden. Und es kann auch dann, wenn die Molekular- Orientierungsfilme auf dem oberseitigen und dem unterseitigen Substrat mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren ausgebildet werden, die elastische Energie der Flüssigkristallschicht zugeführt werden. Für den Fall, daß die Richtungen der Molekular-Orientierungsfilme in dem oberseitigen und dem unterseitigen Substrat voneinander weg verschoben sind, ist ein Winkelbereich von 0,5 bis 45 Grad wirksam.

Indem man ferner einen Intervall zwischen dem oberseitigen und dem unterseitigen Substrat einstellt, und zwar in solcher Weise, daß eine Chiral-Steigung der Flüssigkristallmoleküle, welche die photoelektrische Flüssigkristallschicht bilden, kleiner ist als dreimal die Dicke der Flüssigkristallschicht, kann die elastische Energie der Flüssigkristallschicht zugeführt werden. In diesem Fall ist es nicht nur erforderlich, die Molekular-Orientierungsrichtungen der Molekular-Orientierungsfilme des oberseitigen und unterseitigen Substrats voneinander weg zu verschieben, sondern die Verschiebung kann so sein, wie oben erläutert wurde.

Wenn die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung unter Verwendung der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht angetrieben wird, welcher elastische Energie zugeführt wird, schafft die Steuerung der Treiberspannung, die den Elektroden zugeführt wird, die in dem oberseitigen und unterseitigen Substrat ausgebildet sind, die Möglichkeit, einen Halbton darzustellen, wie in Fig. 2C gezeigt ist. Ferner erlaubt es auch, die Halbtondarstellung mit einem Grauskaladarstellungsverfahren zu kombinieren, und zwar unter Verwendung eines herkömmlichen Bildmodulationsverfahrens oder eines Tönung-Erzeugungsverfahrens auf der Grundlage der Dichte jedes Elements.

Im folgenden soll eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die Fig. 3 und 4 gegeben werden. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine Standardkonfiguration und umfaßt eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 10 mit Lichtquellen 10a, und einer Flüssigkristallanzeigetafel 11, die auf der Hintergrundbeleuchtungseinheit 10 angeordnet ist. Auf der oberen Fläche und der Bodenfläche der Flüssigkristallanzeigetafel 11 sind ein Paar Polarisiervorrichtungen angeordnet. In Fig. 3 ist jedoch lediglich eine oberseitige Polarisiervorrichtung 12 auf der oberen Fläche der Flüssigkristallanzeigetafel 11 veranschaulicht.

Fig. 4 zeigte eine Querschnittsdarstellung der Flüssigkristallanzeigetafel der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die in Fig. 3 gezeigt ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt die Flüssigkristallanzeigetafel 11 ein oberseitiges Substrat 11A und ein unterseitiges Substrat 11B. Auf der Bodenfläche des oberseitigen Substrats 11A sind eine Vielzahl von transparenten Streifenelektroden 11a ausgebildet, die sich entlang einer X-Richtung erstrecken, wie in Fig. 3 gezeigt ist. In der gleichen Weise sind auf der oberen Fläche des unterseitigen Substrats 11B eine Vielzahl von transparenten Streifenelektroden 11b ausgebildet, die sich entlang einer Y-Richtung erstrecken, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die transparenten Streifenelektroden 11a sind mit einem Molekular-Orientierungsfilm 13A bedeckt und die transparenten Streifenelektroden 11b sind mit einem Molekular-Orientierungsfilm 13B bedeckt.

Das Substrat 11A und das Substrat 11B sind je aus einem Natriumglas hergestellt, mit einer Dicke von 1,1 mm, und schließen Silikakugeln ein, von denen jede einen Durchmesser von 1,5 µm hat, die als Abstandshalter verwendet werden. Wenn das Substrat 11A und das Substrat 11B in der oben erläuterten Weise aneinandergefügt werden, werden Flüssigkristalle in einen Spalt eingefüllt, der zwischen den Molekular-Orientierungsfilmen 13A, 13B gebildet ist. Als Ergebnis wird eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14 ausgebildet.

In typischer Weise werden die Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B durch Schleuderbeschichtung mit beispielsweise einem Polyimid ausgebildet und indem die Molekular-Orientierungsrichtung durch Polierschleifen usw. eingestellt wird. Auch können die Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B mit Hilfe des Schrägaufdampfungsverfahrens unter Verwendung von SiO hergestellt werden, was an späterer Stelle beschrieben wird. Ferner können die Molekular- Orientierungsfilme 13A, 13B auch durch spezielle Behandlung der Oberfläche des Substrats 11A und/oder des Substrats 11B mit dem Tensid (surfactant) usw. hergestellt werden. In diesem Fall werden die Oberflächen der Substrate 11A, 11B als die Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B verwendet. Die in obiger Weise speziell behandelte Oberfläche bildet eine Art eines Filmes. Als Flüssigkristalle, welche die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14 bilden, kann eine Flüssigkristallzusammensetzung eines Naphthalinsystems verwendet werden. Spezieller gesagt, wird es bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung bevorzugt, eine Flüssigkristallzusammensetzung zu verwenden, die in einer Beschreibung der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 6-122875 vorgeschlagen ist.

Im folgenden sollen Beschreibungen von Beispielen eines Experiments und eines Vergleiches der ersten Ausführungsform der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gegeben werden.

i) Experiment 1

Bei diesem Experiment 1 wurden Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B dadurch ausgebildet, indem die Oberflächen der Substrate 11A, 11B verschönert wurden. Dabei wurden, um die elastische Energie in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 14 zu speichern, die Molekular- Orientierungsrichtungen zwischen den Molekular-Orientierungsfilmen 13A, 13B geändert. Um mehr ins Detail zu gehen, so wurden zunächst die transparenten Elektroden 11a, 11b auf den Substraten 11A, 11B jeweils ausgebildet und es wurden dann diese Teile mit einem Alkaliwaschmittel gewaschen, mit reinem Wasser gespült und dann getrocknet. Als nächstes wurden die in dieser Weise behandelten Substrate 11A, 11B in das Tensid (surfactant) eingetaucht, welches ein Silankopplungs-Agens eines niedrigwertigen fetten Säuresystems enthält, wie beispielsweise eine Alkohollösung von 0,7 Gew.-% Methylaminopropyltrimethoxysilylchlorid (MAP) und nach dem Eintauchen wurden die Flächen der Substrate 11A, 11B chemisch aufbereitet. Nachdem die Substrate 11A, 11B aus dem Tensid entnommen wurden, wurden die Substrate 11A, 11B bei Normaltemperatur für ca. 30 Minuten getrocknet und wurden dann bei einer Temperatur von 90°C für ca. eine Stunde getrocknet.

Wenn bei diesem Experiment die Substrate 11A, 11B aus dem Tensid (surfactant) nach oben herausgezogen wurden, konnten sich die Richtungen der Substrate 11A, 11B aus der vertikalen Richtung oder einer Nachobenziehrichtung versetzen. Wenn beispielsweise das Substrat 11A in seiner Erstreckungsrichtung nach oben gezogen wurde, wurde das Substrat 11B in einer Richtung, die zu der Erstreckungsrichtung um 0,5 bis 45 Grad geneigt ist, nach oben gezogen. Als nächstes wurden diese Substrate 11A, 11B zusammengefügt, wobei sie die Silikakugeln mit 1,5 µm Durchmesser, die als Abstandshalter verwendet werden, zwischen sich eingeschlossen haben. Es wurde dann die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14, die aus Flüssigkristallen des Naphthalinsystems hergestellt waren, dazu verwendet, um den Spalt zwischen den Substraten zu füllen, um die Flüssigkristallanzeigetafel herzustellen. Da die Molekular-Orientierungsrichtungen der Substrate 11A, 11B zueinander in der Flüssigkristallanzeigetafel verschieden sind, kann die elastische Energie der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 14 zugeführt werden. Eine Tafel, bei der die Richtungen der Substrate 11A, 11B, wenn sie aus dem Tensid nach oben gezogen werden, um 15 Grad gegeneinander verschoben sind, wird als "Tafel A" bezeichnet. Wie noch mehr in Einzelheiten später erläutert werden soll, ist bei der Tafel A, da die elastische Energie, wie durch die Gleichung (2) definiert, der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 14 zugeführt wird, der Lichtdurchlaßgrad der Tafel A veränderbar, und zwar entsprechend der Spannung, welche über die Elektroden 11a, 11b angelegt wird. Es wurde auf diese Weise festgestellt, daß es möglich ist, einen Halbton in der Flüssigkristallschicht darzustellen.

ii) Experiment 2

Bei einem Experiment 2 wurden zunächst die transparenten Elektroden 11a, 11b jeweils auf den Substraten 11A, 11B ausgebildet, und zwar in der gleichen Weise wie bei dem Experiment 1. Nachdem diese Teile gewaschen worden waren, wurden die Molekular-Orientierungsschichten 13A, 13B der Polyimidfilme mit einer Dicke von 60 nm ausgebildet, um die transparenten Elektroden 11a, 11b jeweils zu bedecken, was mit Hilfe des Schleuderbeschichtungsverfahrens realisiert wurde. Als nächstes wurden die Polyimidfilme getrocknet (cured) und dann durch Schleifen poliert unter Verwendung einer Nylonschwabbelscheibe (nylon buff). Das Polierschleifen wurde in solcher Weise durchgeführt, daß die Schleifrichtungen der Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B in der Flüssigkristalltafel sich gegenseitig kreuzten, und zwar mit einem Winkel von 0,5 bis 45 Grad.

Als nächstes wurden die Substrate 11A, 11B aneinandergefügt, wobei sie die Silikakugeln mit einem Durchmesser von 1,5 µm, die als Abstandshalter dienen, zwischen sich eingeschlossen haben, und zwar in solcher Weise, daß die Polierschleifrichtung der Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B sich in einem Winkel von 0,5 bis 45 Grad gekreuzt haben. Es wurde die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14, die aus Flüssigkristallen des Naphthalinsystems hergestellt war, dazu verwendet, um den Spalt zwischen den Substraten zu füllen, um die Flüssigkristallanzeigetafel zu bilden.

Es wird eine Tafel, bei der sich die Polierschleifrichtungen der Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B gegenseitig in einem Winkel von ca. 10 Grad kreuzen, als "Tafel B" bezeichnet. Wie noch mehr in Einzelheiten erläutert werden soll, ist bei der Tafel B, da die in der Gleichung (2) definierte elastische Energie der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 14 zugeführt wird, der Lichtdurchlaßgrad der Tafel B abhängig von der Spannung änderbar, die über die Elektroden 11a, 11b angelegt wird. Es wurde auf diese Weise bewiesen, daß es möglich ist, einen Halbton mit dieser Flüssigkristallanzeige darzustellen.

iii) Experiment 3

Bei einem Experiment 3 wurden zunächst die transparenten Elektroden 11a, 11b jeweils auf den Substraten 11A, 11B in der gleichen Weise wie bei dem Experiment 1 ausgebildet. Nach dem Waschen dieser Teile wurden die Molekular-Orientierungsschichten 13A, 13B, die eine Dicke von 35 nm hatten, ausgebildet, um die transparenten Elektroden 11a, 11b jeweils zu bedecken, was mit Hilfe des Schrägaufdampfungsverfahrens unter Verwendung von SiO realisiert wurde. Als der Aufdampfungsschritt ausgeführt worden war, stand eines der Substrate 11A, 11B, beispielsweise das Substrat 11B, in einer vertikalen Richtung und das andere Substrat der Substrate 11A, 11B, beispielsweise das Substrat 11A, wurde so abgestützt oder gehaltert, daß dessen Erstreckungsrichtung um 0,5 bis 45 Grad zur vertikalen Richtung geneigt war.

Als nächstes wurden die Substrate 11A, 11B, die mit diesen Molekular-Orientierungsfilmen ausgestattet waren, aneinandergefügt, um Silikakugeln mit einem Durchmesser von 1,5 µm, die als Abstandshalter verwendet wurden, zwischen sich einzuschließen, und zwar in solcher Weise, daß die Erstreckungsrichtung jedes der Substrate 11A, 11B die gleiche war. Es wurde die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14, die aus den Flüssigkristallen des Naphthalinsystems hergestellt worden war, dazu verwendet, um den Spalt zwischen den Substraten zu füllen, um die Flüssigkristallanzeigetafel zu bilden.

Bei dieser Flüssigkristalltafel sind die Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B so abgestützt, daß deren Aufdampfungsrichtungen voneinander weg um 0,5 bis 45 Grad geneigt sind. Es wird eine Tafel, bei der die Aufdampfungsrichtungen der Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B voneinander weg um 4,5 Grad geneigt sind, als "Tafel C" bezeichnet. Wie an späterer Stelle noch im einzelnen dargelegt werden soll, kann bei der Tafel C, da die in der Gleichung (2) definierte elastische Energie der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 14 zugeführt wird, der Lichtdurchlaßgrad der Tafel C gemäß der Spannung geändert werden, die über die Elektroden 11a, 11b angelegt wird. Es wurde auf diese Weise bewiesen, daß es möglich ist, einen Halbton mit dieser Flüssigkristallanzeige darzustellen.

iv) Experiment 4

Bei einem Experiment 4 wurden zunächst die transparenten Elektroden 11a, 11b jeweils auf den Substraten 11A, 11B in der gleichen Weise wie bei dem Experiment 1 ausgebildet. Nach dem Waschen dieser Teile wurde auf einem der Substrate 11A, 11B, beispielsweise dem Substrat 11A, die Molekular-Orientierungsschicht 13A mit einer Dicke von 35 nm ausgebildet, um die transparenten Elektrode 11a zu bedecken, was mit Hilfe des Schrägaufdampfungsverfahrens mit SiO bewerkstelligt wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Substrat 11A so abgestützt, daß dessen Erstreckungsrichtung um 4,5 Grad von der vertikalen Richtung weggeneigt war. Auch wurde die Aufdampfungsrichtung um 85 Grad von der vertikalen Richtung zur Oberfläche des Substrats 11A geneigt. Andererseits wurde auf dem anderen der Substrate 11A, 11B, beispielsweise dem Substrat 11B, der Molekular-Orientierungsfilm 13B mit einer Dicke von 60 nm mit Hilfe eines Schleuderbeschichtungsverfahrens von Polyimid hergestellt. Es wurde ein Polierschleifen entlang der Erstreckungsrichtung unter Verwendung der Nylonschwabbelscheibe (nylon buff) durchgeführt.

Als nächstes wurden die Substrate 11A, 11B, in denen solche Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B ausgebildet worden waren, derart zusammengefügt, um Silikakugeln mit einem Durchmesser von 1,5 µm einzufassen, die als Abstandshalter verwendet werden, so daß deren Erstreckungsrichtungen untereinander gleich waren. Es wurde eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14, die aus Flüssigkristallen des Naphthalinsystems hergestellt wurde, dazu verwendet, um den Spalt zwischen den Substraten zu füllen, um die Flüssigkristallanzeigetafel D zu bilden. Wie an späterer Stelle noch mehr im einzelnen erläutert wird, ist bei der Tafel D, da die in der Gleichung 2 definierte elastische Energie der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 14 zugeführt wird, der Lichtdurchlaßgrad der Tafel D abhängig von der über die Elektroden 11a, 11b angelegten Spannung änderbar. Es wurde auf diese Weise bewiesen, daß es möglich ist, einen Halbton in dieser Flüssigkristallanzeige darzustellen.

v) Experiment 5 (mit einem Vergleich)

Bei einem Experiment 5 wurden zunächst die transparenten Elektroden 11a, 11b jeweils auf den Substraten 11A, 11B in der gleichen Weise wie bei dem Experiment 1 ausgebildet. Nach dem Waschen dieser Teile wurden die Molekular-Orientierungsschichten 13A, 13B mit einer Dicke von 35 nm ausgebildet, um die transparenten Elektroden 11a, 11b jeweils zu bedecken, was mit Hilfe des Schrägaufdampfungsverfahrens mit SiO bewerkstelligt wurde. Als die Verdampfung ausgeführt war, wurde das Substrat 11A so gehaltert oder abgestützt, daß seine Erstreckungsrichtung um 0, 5, 10 und 15 Grad von der vertikalen Richtung weggeneigt verlief. Auch wurde das Substrat 11B so gehaltert, daß dessen Erstreckungsrichtung identisch mit der vertikalen Richtung verlief.

Als nächstes wurden die Substrate 11A, 11B zusammengefügt, um Silikakugeln mit 1,5 µm Durchmesser einzufassen, die als Abstandshalter verwendet wurden, so daß die Erstreckungsrichtung jedes der Substrate 11A, 11B untereinander gleich war. Es wurde die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14, die aus den Flüssigkristallen des Naphthalinsystems hergestellt worden war, dazu verwendet, um den Spalt zwischen den Substraten zu füllen, um dadurch die Flüssigkristallanzeigetafel zu bilden.

Eine Tafel, bei der die Erstreckungsrichtung des Substrats 11A in vertikaler Richtung eingestellt ist, wenn der Molekular-Orientierungsfilm 13A ausgebildet wird, wird als "Tafel E" bezeichnet. Ferner wird eine Tafel, bei der die Erstreckungsrichtung des Substrats 11A in eine Richtung eingestellt ist, die um 5 Grad zur vertikalen Richtung geneigt ist, als "Tafel F" bezeichnet. Ferner werden Tafeln, bei denen die Erstreckungsrichtungen des Substrats 11A in Richtungen eingestellt sind, die um 10 und 15 Grad zur vertikalen Richtung geneigt sind, jeweils als Tafel G" und "Tafel H" bezeichnet. Bei der Tafel E sind die Molekular- Orientierungsrichtungen der Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B parallel zueinander und diese Konfiguration entspricht der herkömmlichen Konfiguration, bei der die elastische Energie, wie sie durch die Gleichung (2) definiert ist, nicht der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 14 zugeführt wird. Es bildete daher die Tafel E ein Vergleichsobjekt. Im Gegensatz dazu kann bei jeder der Tafeln F, G und H, wie an späterer Stelle noch im einzelnen erläutert wird, da die elastische Energie, wie sie in der Gleichung (2) definiert ist, der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht zugeführt wird, der Lichtdurchlaßgrad von jeder Tafel entsprechend der über den Elektroden 11a, 11b angelegten Spannung geändert werden. Es wurde auf diese Weise bewiesen, daß es möglich ist, einen Halbton in diesen Flüssigkristallanzeigen darzustellen.

i) Vergleich 1

Bei diesem Experiment für den Vergleich 1 wurden zunächst transparente Elektroden 11a, 11b jeweils auf den Substraten 11A, 11B in der gleichen Weise wie bei dem Experiment 1 ausgebildet. Nach dem Waschen dieser Teile wurden die Molekular-Orientierungsschichten 13A, 13B über den transparenten Elektroden 11a, 11b jeweils ausgebildet, und zwar mit Hilfe der Schleuderbeschichtung mit Polyimid. Es wurden dann die ausgebildeten Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B mit Hilfe der Nylonschwabbelscheibe (buff) in einer antiparallelen Weise poliergeschliffen. Danach wurden die Substrate 11A, 11B aneinandergefügt, um Silikakugeln mit 1,5 µm Durchmesser einzufassen, die als Abstandshalter verwendet wurden. Es wurde die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14, die aus Flüssigkristallen des Naphthalinsystems hergestellt worden war, dazu verwendet, um den Spalt zwischen den Substraten 11A, 11B zu füllen, um eine Flüssigkristallanzeigetafel I zu bilden.

Bei dieser Flüssigkristalltafel I waren die Molekular-Orientierungsrichtungen der Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B zueinander parallel und es wurde daher die elastische Energie nicht in die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14 eingeführt. Wie noch mehr im einzelnen an späterer Stelle erläutert wird, besitzt die Tafel I Zweipegel-Transmissionseigenschaften und es wurde bewiesen, daß diese Anzeigetafel nicht für eine Halbtondarstellung geeignet ist.

ii) Vergleich 2

Bei dem Experiment für den Vergleich 2 wurden zunächst transparente Elektroden 11a, 11b jeweils auf den Substraten 11A, 11B in der gleichen Weise wie bei dem Experiment 1 ausgebildet. Nach dem Waschen dieser Teile wurde die Molekular-Orientierungsschicht 13A mit einer Dicke von 35 nm ausgebildet, um die transparente Elektrode 11a zu bedecken, was mit Hilfe des Schrägaufdampfungsverfahrens mit SiO realisiert wurde. Als die Verdampfung ausgeführt wurde, wurde das Substrat 11A so gehaltert, daß dessen Erstreckungsrichtung in der vertikalen Richtung verlief und es wurde die Verdampfung bei einem Neigungswinkel von 85 Grad gegenüber einer vertikalen Richtung zur Oberfläche des Substrats ausgeführt. Ferner wurde auf dem Substrat 11B der Molekular-Orientierungsfilm 13B durch Schleuderbeschichtung von Polyimid ausgebildet und es wurde der Molekular-Orientierungsfilm 13B entlang der Erstreckungsrichtung des Substrats 11B abgeschliffen.

Als nächstes wurden die Substrate 11A, 11B, auf denen diese Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B ausgebildet worden waren, aneinandergefügt, um Silikakugeln mit 1,5 µm Durchmesser einzuschließen, die als Abstandshalter verwendet wurden, so daß die Aufdampfungsrichtung identisch mit der Abschleifrichtung war. Es wurde die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14, die aus den Flüssigkristallen des Naphthalinsystems hergestellt war, dazu verwendet, um den Spalt zwischen den Substraten zu füllen, um eine Flüssigkristallanzeigetafel J zu bilden.

Bei dieser Flüssigkristalltafel J sind die Molekular-Orientierungsrichtungen der Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B die gleichen, so daß die elastische Energie in die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14 nicht übertragen wird. Daher entspricht die Konfiguration der Tafel J der herkömmlichen Konfiguration. Wie an späterer Stelle noch im Detail erläutert wird, besitzt die Tafel J Übertragungseigenschaften gemäß zweier Werte und es wurde bewiesen, daß die Anzeigetafel nicht für die Halbtondarstellung geeignet ist.

Als nächstes soll eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung folgen.

Bei dieser Ausführungsform kann die elastische Energie der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 14 zugeführt werden, ohne daß unterschiedliche Molekular-Orientierungsrichtungen der Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B eingestellt werden. Mehr im einzelnen wird eine Beziehung der Chiral-Steigung des Flüssigkristalls zu einer Dicke des Spaltes zwischen den Substraten 11A, 11B geändert. Bei einer allgemeinen ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird, um die Chiral-Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle einzuschränken und um eine einzelne Kristallkonfiguration mit einheitlichen Orientierungsrichtungen zu erhalten, die Dicke des Spaltes zwischen den Substraten 11A, 11B auf eine wesentlich kürzere Länge, verglichen mit der natürlichen Chiral-Steigung des Flüssigkristallmoleküls, gesetzt. Es wurde im Gegenteil bei dieser Ausführungsform festgestellt, daß durch Einstellen der Chiral-Steigung des Flüssigkristallmoleküls, welches die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 14 bildet, so, daß sie weniger als das dreifache der Dicke des Spaltes beträgt, die elastische Energie der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 14 zugeführt werden kann.

Bei dieser Ausführungsform wird bei einer Tafel, welche die gleiche Konfiguration wie diejenige der Tafel E besitzt, die Dicke des Spaltes zwischen den Substraten 11A, 11B auf 1,7 µm gesetzt und es werden Chiral-Steigungen von 10,5 µm, 8,2 µm, 4,1 µm und 2,4 µm dazu verwendet, um den Spalt auszufüllen. Um die Flüssigkristallmoleküle herzustellen, welche solche unterschiedlichen Steigungen haben, wird ein Nicht-Chiral-Flüssigkristall (Smektisch-C-Phase) aus einem Phenylbenzoestersystem mit einem Chiral-Flüssigkristall (Chiral-Smektisch-C-Phase) mit einer Struktur des Phenylbenzoestersystems gemischt und es kann so das ferroelektrische Flüssigkristall (Chiral-Smektisch-C-Phase) als eine Mischung erhalten werden. In dieser Mischung kann durch Ändern des Mischungsverhältnisses von dem Chiral- Flüssigkristall mit dem Nicht-Chiral-Flüssigkristall die Chiral-Steigung der Flüssigkristallmischung eingestellt werden. Um mehr ins einzelne zu gehen, so kann durch das Mischungsverhältnis von 1/10, 2/10, 3/10 oder 4/10 die Chiral-Steigung auf 10,5 µm, 8,2 µm, 4,1 µm oder 2,4 µm gesetzt werden. Es wird eine Tafel, die mit dem Flüssigkristall der Chiral-Steigung von 10,5 µm versorgt ist, als "Tafel K" bezeichnet, ferner wird eine Tafel, die mit dem Flüssigkristall der Chiral-Steigung von 8,2 µm beschickt ist, als "Tafel L" bezeichnet, eine Tafel, die mit dem Flüssigkristall der Chiral-Steigung von 4,1 µm beschickt ist, als "Tafel M" bezeichnet und es wird eine Tafel, die mit dem Flüssigkristall der Chiral-Steigung von 2,4 µm beschickt ist, als "Tafel N" bezeichnet.

<Messung>

Im folgenden wird eine Beschreibung der Transmissionswirksamkeit der Tafeln A bis N gegeben. Die Transmissionswirksamkeit der Tafeln A bis N wurde gemessen, während die Spannung geändert wurde, die über die Elektroden 11a, 11b angelegt wurde. Fig. 5 zeigt eine typische graphische Wiedergabe der Transmissionswirksamkeit der ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bei dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung. In dieser Zeichnung zeigt ein Index P die Anzeigefähigkeit des Halbtons an und kann durch die folgende Gleichung (3) wiedergegeben werden:

P - V&sub9;&sub0;/(V&sub9;&sub0; - V&sub1;&sub0;) (3),

worin V&sub9;&sub0; eine angelegte Spannung bei 90% Lichtdurchlaßgrad in der Flüssigkristallanzeigetafel ist und V&sub1;&sub0; eine angelegte Spannung bei 10% Lichtdurchlaßgrad darin ist. Aus dieser Gleichung (3) kann abgeleitet werden, daß ein kleineres P zu einem kleineren Verhältnis des Lichtdurchlaßgrades führt und zu einer kleineren angelegten Spannung, die eine leichte Steilheit in der Lichtdurchlaßgrad-Spannungskurve anzeigt. Unter Verwendung der Kurve mit leichter Steilheit ist ein Treiberfenster für Grauschattierungen im allgemeinen weit, was zu einer guten Wirksamkeit bzw. Nutzeffekt der Grauschattierungs-Reproduzierbarkeit führt.

Fig. 6 zeigt eine Tabelle, welche den Index P für die Tafeln A bis N angibt. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, geben bei den Tafeln A bis D, F bis H, M und N die Indizes nahezu Werte von 2 bis 3 an und diese Tafeln können einen Halbton darstellen. Jedoch bei den Tafeln E, I und J, die den herkömmlichen Tafeln entsprechen, haben die Indizes dieser Tafeln größere Werte als 5, was eine nahezu zweiwertige Lichtdurchlaßgrad-Charakteristik angibt. Ferner übersteigt in einem Fall, bei dem die Steigung der Flüssigkristallmoleküle das dreifache der Dicke der Flüssigkristallschicht in der zweiten Ausführungsform überschreitet, nämlich in den Tafeln K, L, jeder Index P der Tafeln einen Wert von 7 und somit besitzen diese Tafeln nahezu zweiwertige Lichtdurchlaßgrad-Eigenschaften. Die Steigung (pitch) ist ein Parameter der angehäuften Flüssigkristallmoleküle.

Wie oben dargelegt, können bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Richtungen der Molekular-Orientierungsfilme in den oberseitigen und unterseitigen Substraten verschieden sein oder es wird die Steigung (pitch) der Flüssigkristallmoleküle so gesetzt, daß sie kleiner ist als das dreifache der Dicke der Flüssigkristallschicht. In jedem Fall wird elastische Energie oder die interne Energie der Flüssigkristallschicht zugeführt und es kann daher die Orientierung gemäß der der Flüssigkristallschicht zugeführten Spannung in den Flüssigkristallmolekülen induziert werden. Es ist als Ergebnis möglich, einen Halbton in einer ferroelektrischen Flüssigkristalltafel darzustellen.

Bei den Tafeln M, N sind die Molekular-Orientierungsrichtungen der oberseitigen und unterseitigen Molekular-Orientierungsfilme parallel, was der Konfiguration der Tafel E entspricht. Jedoch können in der gleichen Weise wie bei den anderen Ausführungsformen die Richtungen der zwei Molekular-Orientierungsfilme unterschiedlich sein.

Als nächstes soll eine Beschreibung eines Treiberverfahrens einer dritten Ausführungsform der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigetafel nach der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf Fig. 7 gegeben werden. Wie zuvor erwähnt wurde, kann bei der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigetafel durch Modulieren der Spannung, welche der Flüssigkristallschicht zugeführt wird, nämlich der Intensität der Treiberspannung, welche an die Elektroden 11a, 11b angelegt wird, die Halbtondarstellung durchgeführt werden. Fig. 7 zeigt die Transmissionswirksamkeit der Tafeln E bis H, welche erhalten wird, wenn die Intensität der an die Elektroden 11a, 11b angelegten Spannung moduliert wird. Die Tafel E entspricht der herkömmlichen Tafel.

Die Steilheit der Kurve der Tafel E empfiehlt nahezu keine Änderung, um die Grauschattierungsfähigkeit zu realisieren, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Im Gegensatz dazu, erlaubt die leichte Steilheit in der Kurve der Tafeln F und H eine gute Grauschattierungsfähigkeit. Es wurde nämlich bewiesen, daß bei der Treiberschaltung der Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung durch Amplitudenmodulation der Treiberspannung, welche an die Elektroden 11a, 11b angelegt wird, ein mittlerer Lichtdurchlaßgrad gemäß der angelegten Spannung realisiert werden kann. Auch die Tafeln M, N gemäß der zweiten Ausführungsform können die gleichen Ergebnisse liefern.

Die ferroelektrische Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann mit einer Vielfalt von Verfahren kombiniert werden, die dazu verwendet werden, um die Grauskala bei der herkömmlichen ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu realisieren.

Fig. 8 zeigt eine Konfiguration der Elektroden der dritten Ausführungsform der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigetafel nach der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Konfiguration sind eine Vielzahl von Elektroden 11a-1, 11a-2 anstelle der Einzelelektrode 11a und eine Vielzahl von Elektroden 11b-1, 11b-2 anstelle der Einzelelektrode 11b an dem einzelnen Bildelement ausgebildet, um eine Grauskalendarstellung zu realisieren. Wenn bei dieser Flüssigkristallanzeigetafel die elastische Energie der Flüssigkristallschicht entweder gemäß dem Verfahren nach der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform zugeführt wird und die Elektroden 11a-1, 11a-2 und die Elektroden 11b-1, 11b-2 durch eine mittlere Treiberspannung einzeln angetrieben werden, kann eine Grauskaladarstellung, die noch mehr Werte hat, realisiert werden.

Bei der ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann die Grauskalendarstellung durch Impulsbreitenmodulation als auch durch Modulation der Größe der angelegten Spannung realisiert werden. Im folgenden wird eine Beschreibung einer vierten Ausführungsform der ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gegeben. Bei der vierten Ausführungsform wird die Impulsbreite moduliert.

Für diese Ausführungsform wird die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die in Fig. 3 oder in Fig. 4 gezeigt ist, angewandt. Die Molekular-Orientierungsfilme 13A, 13B werden derart poliergeschliffen, daß deren Polierschliffrichtungen sich in einem Winkel von 8 Grad kreuzen und es wird der ferroelektrische Flüssigkristall des Naphthalinsystems dazu verwendet, um den Spalt zwischen den Substraten zu füllen. Auf diese Weise wird die Flüssigkristallanzeigetafel, die den Index P von 2,7 hat, wie in Fig. 6 gezeigt ist, hergestellt. Die hergestellte Tafel entspricht der Tafel der ersten Ausführungsform und kann die Halbtondarstellung realisieren.

Die Fig. 9A bis 9C zeigen Darstellungen zur Erläuterung der Bildmodulation bei der vierten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird die Tafel mit Hilfe eines 4-Impulsverfahrens bei einem Tastverhältnis von 1/400 und bei einer Vorspannung von 1/4 unter Verwendung der in den Fig. 9A bis 9C gezeigten Wellenformen angetrieben. Die Betriebsspannung ist auf 35 V gesetzt und die Impulsbreite jedes Impulses wird in einem Bereich von 10 µsek bis 30 µsek geändert. Das Einschreiben der Darstellung wird in Form von zwei Einzelbildern (frames) durchgeführt. Es wurde ein Experiment in drei Fällen ausgeführt: (1) Sowohl die Daten für das erste Einzelbild (frame) als auch die Daten für das zweite Einzelbild bestanden aus Daten, die schwarz angeben. (2) Sowohl die Daten für das erste Einzelbild als auch die Daten für das zweite Einzelbild waren Daten, die weiß angeben. (3) Die Daten für das erste Einzelbild sind die Daten, die schwarz angeben, und die Daten für das zweite Einzelbild sind Daten, die weiß angeben. Um mehr ins Detail zu gehen, wird dann, wenn schwarze Daten geschrieben werden, ein Impuls mit einer Impulsbreite von 10 bis 30 µsek verwendet und das Schreiben eines Einzelbildes umfaßt 400 Zeilen und wird unter Verwendung von vier Impulsen pro 1 Zeile ausgeführt. Wenn bei diesem Fall die Impulsbreite 10 µsek beträgt, werden 40 µsek zum Einschreiben der 1 Zeile benötigt und es werden 16 msek zum Schreiben des 1 Einzelbildes benötigt. Wenn die Impulsbreite auf 10 µsek gesetzt wird und in dem ersten Einzelbild schwarz geschrieben wird und in dem zweiten Einzelbild weiß geschrieben wird, kann eine Graufarbenskala realisiert werden. Durch Kombinieren der Bildmodulation mit der Amplitudenmodulation des Treiberspannungsimpulses oder mit dem Tönung-Erzeugungsverfahren aufgrund der Dichte jedes Elements, wie in der dritten Ausführungsform gezeigt ist, kann der Zahlenwert der Grauskalendarstellung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erhöht werden. Führt man eine Kombination mit einer Temperaturkompensation aus, so kann ein weiterer Wert der Grauskalendarstellung realisiert werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Grauskalendarstellung, welche die Bildmodulation verwendet, für die Flüssigkristallanzeigetafeln N, M der zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung verfügbar ist.

Wie oben beschrieben wurde, hat die vorliegende Erfindung die folgenden Merkmale. Bei der ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung können durch Zuführen der elastischen Energie in die Flüssigkristallschicht die Richtungen der Flüssigkristallmoleküle gemäß der an die Flüssigkristallschicht angelegten Spannung verdreht werden. Als Ergebnis kann durch Steuerung der Treiberspannung die Halbtondarstellung realisiert werden.

Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind verschiedene Abwandlungen und Veränderungen möglich, ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.


Anspruch[de]
  1. 1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (11), gekennzeichnet durch:

    ein erstes Substrat (11A),

    ein auf dem ersten Substrat ausgebildetes erstes Elektrodenmuster (11a),

    einen auf dem ersten Substrat ausgebildeten ersten Molekular-Orientierungsfilm (13A), um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren,

    ein zweites Substrat (11B), welches in einer Position parallel zu und beabstandet von dem ersten Substrat (11A) angeordnet ist,

    ein zweites Elektrodenmuster (11b), welches auf einer Fläche des zweiten Substrats, die zum ersten Substrat hinweist, ausgebildet ist,

    einen auf dem zweiten Substrat ausgebildeten zweiten Molekular-Orientierungsfilm (13B), um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, und

    eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht (14), die den Spalt zwischen dem ersten Molekular-Orientierungsfilm (13A) und dem zweiten Molekular-Orientierungsfilm (13B) füllt,

    wobei der erste Molekular-Orientierungsfilm (13A) die Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht in einer ersten Richtung orientiert und der zweite Molekular-Orientierungsfilm (13B) die Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht in einer zweiten Richtung orientiert.
  2. 2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Molekular-Orientierungsfilm aus einem ersten Molekular-Orientierungsfilm (13A) mit einer ersten Polierschliffrichtung besteht und daß der zweite Molekular-Orientierungsfilm aus einem zweiten Molekular-Orientierungsfilm (13B) mit einer zweiten Polierschliffrichtung besteht, wobei sich die erste Polierschliffrichtung und die zweite Polierschliffrichtung in einem Winkel in einem Bereich von 0,5 bis 45 Grad kreuzen.
  3. 3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Molekular-Orientierungsfilm (13A) eine erste speziell behandelte Oberfläche aufweist, die auf der Fläche des ersten Substrates dadurch ausgebildet wird, indem das erste Substrat aus einem oberflächenaktiven Agens in einer ersten Richtung herausgezogen wird, und daß der zweite Molekular-Orientierungsfilm (13B) eine zweite speziell behandelte Oberfläche aufweist, die auf einer Fläche des zweiten Substrats dadurch ausgebildet wird, indem das zweite Substrat aus dem oberflächenaktiven Agens in einer zweiten Richtung herausgezogen wird, wobei das erste Substrat und das zweite Substrat so angeordnet sind, daß sich die erste Richtung und die zweite Richtung in einem Winkelbereich von 0,5 bis 45 Grad kreuzen.
  4. 4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Molekular-Orientierungsfilm (13A) aus einem ersten Molekular- Orientierungsfilm besteht, der auf dem ersten Substrat durch ein Schrägaufdampfungsverfahren in einem ersten Winkel in bezug auf eine vertikale Richtung des ersten Substrats ausgebildet ist, und daß der zweite Molekular- Orientierungsfilm (13B) aus einem zweiten Molekular-Orientierungsfilm besteht, der auf dem zweiten Substrat durch ein Schrägaufdampfungsverfahren in einem zweiten Winkel in bezug auf eine vertikale Richtung des zweiten Substrats ausgebildet ist, wobei sich der erste Winkel und der zweite Winkel einander in einem Winkel kreuzen, der in dem Bereich von 0,5 bis 45 Grad liegt.
  5. 5. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (11), gekennzeichnet durch:

    ein erstes Substrat (11A),

    ein auf dem ersten Substrat ausgebildetes erstes Elektrodenmuster (11a),

    einen auf dem ersten Substrat ausgebildeten ersten Molekular-Orientierungsfilm (13A), um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren,

    ein zweites Substrat (11B), welches in einer Position parallel zu und beabstandet von dem ersten Substrat (11A) ausgebildet ist,

    ein auf der Oberfläche des zweiten Substrats, die zu dem ersten Substrat hinweist, ausgebildetes zweites Elektrodenmuster (11b),

    einen auf dem zweiten Substrat ausgebildeten zweiten Molekular-Orientierungsfilm (13B), um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, und

    eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht (14), die den Spalt zwischen dem ersten Molekular-Orientierungsfilm (13A) und dem zweiten Molekular-Orientierungsfilm (13B) füllt,

    wobei eine Chiral-Steigung der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht gleich ist oder weniger beträgt als dreimal eine Dicke der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (14).
  6. 6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Molekular-Orientierungsfilm (13A) die Richtungen der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht zu einer ersten Richtung hin orientiert und daß der zweite Molekular-Orientierungsfilm (13B) die Richtungen der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht zu einer zweiten Richtung hin orientiert.
  7. 7. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Molekular-Orientierungsfilm (13A) und der zweite Molekular-Orientierungsfilm (13B) die Molekular-Orientierungsmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht in die gleiche Richtung orientiert.
  8. 8. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten Substrat (11A), einem auf dem ersten Substrat ausgebildeten ersten Elektrodenmuster (11a), einem auf dem ersten Substrat ausgebildetem Molekular-Orientierungsfilm (13A), um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, einem zweiten Substrat (11B), welches an einer Stelle parallel zu und beabstandet von dem ersten Substrat vorgesehen ist, einem zweiten Elektrodenmuster (11b), welches auf einer Oberfläche des zweiten Substrats ausgebildet ist, die zum ersten Substrat hinweist, einem auf dem zweiten Substrat ausgebildeten zweiten Molekular-Orientierungsfilm (13B), um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, und einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (14), die den Spalt zwischen dem ersten Molekular-Orientierungsfilm und dem zweiten Molekular-Orientierungsfilm füllt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

    Ausbilden des ersten Molekular-Orientierungsfilms (13A) und des zweiten Molekular-Orientierungsfilm (13B) auf solche Weise, daß in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (14) durch den ersten Molekular-Orientierungsfilm und den zweiten Molekular-Orientierungsfilm interne Energie gespeichert wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Ausbildung des ersten Molekular-Orientierungsfilms (13A) und des zweiten Molekular- Orientierungsfilms (13B) den Schritt der Orientierung der Flüssigkristallmoleküle in dem ersten Molekular-Orientierungsfilm und der Flüssigkristallmoleküle des zweiten Molekular-Orientierungsfilms zu unterschiedlichen Richtungen hin umfaßt.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Ausbildung des ersten Molekular-Orientierungsfilms (13A) und des zweiten Molekular- Orientierungsfilm (13B) die Schritte umfaßt, nämlich Eintauchen des ersten Substrats (11A) und des zweiten Substrats (11B) in ein oberflächenaktives Agens und nach Herausziehen des ersten Substrats und des zweiten Substrats aus dem oberflächenaktiven Agens, Zusammenfügen des ersten Substrats und des zweiten Substrats in solcher Weise, daß sich die -Herausziehrichtungen des ersten Substrats und des zweiten Substrats aus dem oberflächenaktiven Agens miteinander in einem Winkel kreuzen, der in dem Bereich von 0,5 bis 45 Grad liegt.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Ausbildung des ersten Molekular-Orientierungsfilms (13A) und des zweiten Molekular- Orientierungsfilms (13B) den Schritt umfaßt, nämlich Ausbilden des ersten Molekular-Orientierungsfilms und des zweiten Molekular-Orientierungsfilms jeweils auf dem ersten Substrat (11A) und dem zweiten Substrat (11B) unter Anwendung eines Schrägaufdampfungsverfahrens, wobei ein Winkel zwischen den Erstreckungsrichtungen des ersten Molekular-Orientierungsfilms und des zweiten Molekular-Orientierungsfilms gebildet ist, der in einem Bereich von 0,5 bis 45 Grad liegt.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Ausbildung des ersten Molekular-Orientierungsfilms (13A) und des zweiten Molekular- Orientierungsfilms (13B) die Schritte umfaßt, nämlich Ausbilden des ersten Molekular-Orientierungsfilms und des zweiten Molekular-Orientierungsfilms jeweils auf dem ersten Substrat (11A) und dem zweiten Substrat (11B), Polierschleifen des ersten Molekular-Orientierungsfilms und des zweiten Molekular-Orientierungsfilms in jeweiligen Richtungen und Zusammenfügen des ersten Substrats und des zweiten Substrats, wobei sich die Polierschleifrichtungen des ersten Molekular-Orientierungsfilms und des zweiten Molekular-Orientierungsfilms gegenseitig in einem Winkel kreuzen, der in dem Bereich von 0,5 bis 45 Grad liegt.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Ausbildung des ersten Molekular-Orientierungsfilms (13A) und des zweiten Molekular- Orientierungsfilms (13B) die Schritte umfaßt, nämlich Ausbilden des ersten Molekular-Orientierungsfilms auf dem ersten Substrat (11A) unter Anwendung eines Schrägaufdampfungsverfahrens, und Ausbilden des zweiten Molekular-Orientierungsfilms auf dem zweiten Substrat (11B) mit Hilfe eines Schleuderbeschichtungsverfahrens.
  14. 14. Verfahren zum Treiben einer Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung mit einem ersten Substrat (11A), einem auf dem ersten Substrat ausgebildeten ersten Elektrodenmuster (11a), einem ersten Molekular-Orientierungsfilm (13A), der auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, einem zweiten Substrat (11B), welches an einer Stelle parallel zu und beabstandet von dem ersten Substrat vorgesehen ist, einem zweiten Elektrodenmuster (11b), welches auf einer Oberfläche des zweiten Substrats ausgebildet ist, die zum ersten Substrat hinweist, einem zweiten Molekular-Orientierungsfilm (13B), der auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, und einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (14), die den Spalt zwischen dem ersten Molekular-Orientierungsfilm und dem zweiten Molekular-Orientierungsfilm füllt, wobei der erste Molekular-Orientierungsfilm (13A) und der zweite Molekular-Orientierungsfilm (13B) jeweils die Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (14) in eine Richtung orientieren, durch die die interne Energie in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht gespeichert wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

    Anlegen eines Treiberspannungsimpulses an das erste Elektrodenmuster und das zweite Elektrodenmuster, und

    Ändern der Höhe des Treiberspannungsimpulses, um einen Halbton zu erhalten.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt gemäß dem Anlegen des Treiberspannungsimpulses an das erste Elektrodenmuster (11a) und das zweite Elektrodenmuster (11b) den Schritt der Änderung einer Kombination von logischen Werten des Treiberspannungsimpulses umfaßt, um eine spezielle Grauskala zu erhalten.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Elektrodenmuster (11a) und das zweite Elektrodenmuster (11b) jeweils eine erste Elektrodengruppe und eine zweite Elektrodengruppe umfassen, wobei jede dieser Gruppen eine Vielzahl von Streifenelektroden aufweist, die sich auf dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat erstrecken, und wobei sich die Streifenelektroden, welche die erste Elektrodengruppe bilden, und die Streifenelektroden, welche die zweite Elektrodengruppe bilden, in einem Bildelement kreuzen und wobei jede der Streifenelektroden eine Vielzahl von Sub-Streifenelektroden (11a-1, 11a-2, 11b-1, 11b-2) aufweist und sich die Sub- Streifenelektroden (11a-1, 11a-2) in der ersten Elektrodengruppe und die Sub-Streifenelektroden (11b-1, 11b-2) in der zweiten Elektrodengruppe in einem Sub-Bildelement (PX) kreuzen, welches durch Aufteilen eines einzelnen Bildelementes gebildet ist und wobei der Schritt gemäß dem Anlegen des Treiberspannungsimpulses an das erste Elektrodenmuster und das zweite Elektrodenmuster den Schritt umfaßt, nämlich selektives Zuführen des Treiberspannungsimpulses zu der jeweiligen Sub-Streifenelektrode, um in jedem Bildelement eine bestimmte Grauskala zu erhalten.
  17. 17. Verfahren zum Treiben einer Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung mit einem ersten Substrat (11A), einem auf dem ersten Substrat ausgebildeten ersten Elektrodenmuster (11a), einem auf dem ersten Substrat ausgebildetem ersten Molekular-Orientierungsfilm (13A), um das erste Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, einem zweiten Substrat (11B), welches an einer Stelle parallel zu und beabstandet von dem ersten Substrat ausgebildet ist, einem zweiten Elektrodenmuster (11b), welches auf einer Oberfläche des zweiten Substrats ausgebildet ist, die zum ersten Substrat hinweist, einem auf dem zweiten Substrat ausgebildeten zweiten Molekular- Orientierungsfilm (13B), um das zweite Elektrodenmuster zu bedecken, um die Flüssigkristallmoleküle zu orientieren, und einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (14), die den Spalt zwischen dem ersten Molekular-Orientierungsfilm und dem zweiten Molekular-Orientierungsfilm füllt, wobei eine Chiral-Steigung der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (14) gleich ist oder kleiner ist als das dreifache der Dicke der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

    Zuführen eines Treiberspannungsimpulses zu dem ersten Elektrodenmuster (11a) und dem zweiten Elektrodenmuster (11b), und

    Ändern einer Höhe des Treiberspannungsimpulses, einen Halbton zu erhalten.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Zuführens des Treiberspannungsimpulses zu dem ersten Elektrodenmuster (11a) und dem zweiten Elektrodenmuster (11b) den Schritt umfaßt, nämlich Andern einer Kombination der logischen Werte des Treiberspannungsimpulses, um eine bestimmte Grauskala zu erhalten.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Elektrodenmuster (11a) und das zweite Elektrodenmuster (11b) jeweils eine erste Elektrodengruppe und eine zweite Elektrodengruppe aufweisen, wobei jede der Elektrodengruppen aus einer Vielzahl von Streifenelektroden gebildet ist, die sich auf dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat erstrecken, wobei die Streifenelektroden, welche die erste Elektrodengruppe bilden, und die Streifenelektroden, welche die zweite Elektrodengruppe bilden, sich in einem Bildelement kreuzen, ferner jede der Streifenelektroden mit einer Vielzahl von Sub-Streifenelektroden ausgeführt wird, wobei die Sub-Streifenelektroden (11a-1, 11a-2) in der ersten Elektrodengruppe und die Sub- Streifenelektroden (11b-1, 11b-2) in der zweiten Elektrodengruppe sich in einem Sub-Bildelement (PX) kreuzen, welches durch Aufteilen eines einzelnen Bildelements gebildet ist, und wobei der Schritt der Zuführung des Treiberspannungsimpulses zum ersten Elektrodenmuster (11a) und dem zweiten Elektrodenmuster (11b) den Schritt umfaßt, nämlich selektives Zuführen des Treiberspannungsimpulses zu der jeweiligen Sub-Streifenelektrode (11a-1, 11a-2, 11b-1, 11b-2), um in jedem Bildelement eine bestimmte Grauskala zu erhalten.






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