DE4343028C2 - Ferroelektrisches LCD und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein LCD zum Darstellen eines Bildes gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie ein Verfahren zum Herstellen des LCDs.

Als Anzeigevorrichtungen, die einen Flüssigkristall verwen­ den, wurden Anzeigevorrichtungen im TN(Twisted Nematic)-Mo­ dus oder im STN(Super Twisted Nematic)-Modus realisiert, die elektrooptische Effekte eines nematischen Flüssigkristalls benutzen. Es wurden auch ferroelektrische LCDs, bei denen ein ferroelektrischer Flüssigkristall (FLC) verwendet wird, als Anzeigevorrichtungen mit höherem Leistungsvermögen als es die vorstehend angegebenen Anzeigevorrichtungen aufwei­ sen, vorgeschlagen. Ein ferroelektrisches LCD weist solche Eigenschaften wie schnelles Ansprechverhalten und Speicher­ funktion auf, die ein nematisches LCD nicht aufweist. Daher lenken ferroelektrische Anzeigevorrichtungen insbesondere als hochauflösende oder großflächige LCDs Aufmerksamkeit auf sich.

Jedoch verwendet ein terroelektrisches LCD zum elektroopti­ schen Schalten eine spontane Polarisation, die in einer smektischen C*-Phase (SmC*-Phase) auftritt, bei der der Flüssigkristall näher daran ist, ein Kristall zu sein als in der nematischen Phase, bei der es sich um die Phase handelt, die bei nematischen LCDs verwendet wird. Daher haben ferro­ elektrische LCDs wegen der regelmäßigen Kristallstruktur der smektischen C*-Phase das Problem geringer Stoßfestigkeit. Bei einem ferroelektrischen LCD ist es auch schwierig, die Flüssigkristallmoleküle über ein großes Display gleichmäßig auszurichten. Darüber hinaus besteht, da das Umschalten nur zwischen zwei Zuständen ausgeführt wird, nämlich Zuständen vor und nach dem Umschalten der spontanen Polarisation, die Schwierigkeit, daß kein Übergangszustand erzielt werden kann. Dies erschwert jede Graustufenanzeige.

Die JP-4-56920 (A) offenbart ein Lichtsteuerelement, welches ledig­ lich Flüssigkristall-Dispersionsphasen und transparente Phasen umfaßt, die kein Flüssigkristall beinhalten. Da diese Druck­ schrift keinen Polymerbereich zeigt, der aus einem flüssigkri­ stallinen Polymer gebildet ist und beim Herstellungsverfahren zuerst transparente Phasenabschnitte auf den Elektroden ausge­ bildet werden und dann eine Mischung aus einem Monomer und ei­ nem Flüssigkristall auf die Vertiefungen zwischen den transpa­ renten Abschnitten aufgebracht wird, tritt in der Nähe der Grenzen zwischen den beiden Phasen eine zufällige Ausrichtung auf, so daß eine Lichtstreuung an der Grenze zwischen den bei­ den Phasen auftritt. Im Ergebnis ist der Kontrast stark redu­ ziert.

Die JP-4-218024 (A) offenbart ein Lichtmodulationselement, welches ein Polymer umfaßt, das einen Flüssigkristall-Bestandteil und einen Bestandteil ohne Flüssigkristall aufweist, die phasenge­ trennt angeordnet sind. Der Bestandteil ohne Flüssigkristall ist kein Flüssigkristall-Polymer. Nach diesem Stand der Technik wird der Flüssigkristall in einer streuenden-transparenten Art und Weise kontrolliert, indem der Brechungsindex zwischen dem Flüssigkristallbereich und dem Abschnitt ohne Flüssigkristall übereinstimmt oder nicht übereinstimmt.

Ein in der JP 63-264724 (A) vorgeschlagenes Verfahren zielt darauf hin, das obenangegebene Problem der geringen Stoßfestigkeit zu überwinden. Gemäß diesem Verfahren wird ein ferroelektri­ scher Flüssigkristall in einem Polymer dispergiert, und der sich ergebende Film wird einem Streckprozeß unterworfen. Die JP 63-318526 (A) offenbart ein flexibles, ferroelektrisches LCD mit hoher Stoßfestigkeit. Ein ferroelektrisches Flüssigkristallpoly­ mer, bei dem eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung an einer Seitenkette eines Polymers angebracht ist, wird in der Anzeigevorrichtung verwendet.

Jedoch hat die vorstehend angegebene Anzeigevorrichtung mit einem in einem Polymer dispergierten ferroelektrischen Flüssigkristall zwar den Vorteil verbesserter Stoßfestig­ keit, jedoch hat sie das Problem, daß Licht an der Grenz­ fläche zwischen dem ferroelektrischen Flüssigkristall und dem Polymer aufgrund des Unterschieds in deren Brechungs­ indizes gestreut wird. Im Ergebnis wird polarisiertes, ein­ fallendes Licht depolarisiert, wodurch der Kontrast der An­ zeigevorrichtung verschlechtert wird.

Andererseits weist das vorstehend angegebene flexible, fer­ roelektrische LCD, bei dem eine ferroelektrische Flüssigkri­ stallverbindung an einer Seitenkette eines Polymers ange­ bracht ist, die Schwierigkeit auf, daß die Ansprechgeschwin­ digkeit um zwei Größenordnungen kleiner als beim ferroelek­ trischen Flüssigkristall selbst ist, da die Flüssigkristall­ moleküle in der Anzeigevorrichtung mit Polymerketten kombi­ niert sind.

Eine Verbesserung der Ansprechgeschwindigkeit eines solchen ferroelektrischen LCDs wird durch ein Verfahren erzielt, wie es in JP 4-59890 (A) offenbart ist. Das Verfahren verwendet ein ferro­ elektrisches Flüssigkristallpolymer, dem ein ferroelektri­ scher Flüssigkristall geringen Molekulargewichts mit hoher Ansprechgeschwindigkeit beigefügt ist. Jedoch weist das Ver­ fahren die Schwierigkeit auf, daß die Eigenschaften des ferroelektrischen Flüssigkristalls mit geringem Molekular­ gewicht dominieren, wenn der Anteil dieses Materials zu­ nimmt, wodurch sich die Stoßfestigkeit der Vorrichtung ver­ ringert.

Im Hinblick auf das Erzielen einer Graustufenanzeige wurde ein Graustufenverfahren auf Bereichsgrundlage vorgeschlagen, bei dem Grauskalen dadurch angezeigt werden, daß die Auflö­ sung der Anzeige verringert wird, sowie ein zeitsequentiel­ les Graustufenverfahren, bei dem Graustufen dadurch ange­ zeigt werden, daß die Vollbildfrequenz der Anzeigevorrich­ tung verringert wird. Jedoch wird bei beiden Verfahren jedes Pixel lediglich in einem von zwei Zuständen, nämlich weiß oder schwarz, angezeigt, anstatt daß tatsächlich Graustufen angezeigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ferroelektri­ sches LCD mit hoher Stoßfestigkeit anzugeben, das dazu in der Lage ist, eine Anzeige mit hohem Kontrast zu bewirken. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Herstellen eines solchen LCDs anzugeben.

Die Erfindung ist für das LCD durch die Lehre von Anspruch 1 und für das Verfahren durch die Lehren der unabhängigen An­ sprüche 11 und 15 gegeben. Beiden Verfahren ist gemeinsam, daß ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial mit einem Polymeren innerhalb einer fertiggestellten Zelle nachbehan­ delt wird, und zwar entweder durch Einstrahlen von UV-Licht (Anspruch 11) oder durch Wärme (Anspruch 15).

Die abhängigen Ansprüche 2 bis 10 geben vorteilhafte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen des LCDs gemäß Anspruch 1, und die abhängigen Ansprüche 12 bis 14 geben Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens von Anspruch 11 an.

Das erfindungsgemäße LCD ist nicht nur stoßfest und weist hohen Kontrast auf, sondern es verfügt auch über hohe An­ sprechgeschwindigkeit, und es ist eine Graustufenanzeige möglich.

Diese und andere Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Be­ schreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren deutlich.

Fig. 1A ist eine Darstellung, die ein beispielhaftes Muster für eine Photomaske zeigt, die bei der Herstellung eines er­ findungsgemäßen ferroelektrischen LCDs verwendet werden kann.

Fig. 1B ist eine Darstellung, die ein anderes beispielhaftes Muster für eine Photomaske zeigt, wie sie bei der Herstel­ lung eines erfindungsgemäßen ferroelektrischen LCDs verwen­ det werden kann.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die einen Quer­ schnitt durch ein LCD gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist eine Darstellung, die schematisch eine beispiel­ hafte Kombination einer Photomaske und einer Zelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 4A, 4B zeigen Signalverläufe von Speicherimpulsen, wie sie an eine Zelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gelegt werden können.

Fig. 5 ist eine Darstellung eines Musters für eine Photo­ maske, wie sie bei der Herstellung eines LCDs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen beschrieben.

Das erfindungsgeinäße LCD weist ein Paar Substrate auf, die einander gegenüberstehend angeordnet sind, wobei ein Anzei­ gemedium zwischen dem Paar Substrate angeordnet ist. Minde­ stens eines der Substrate ist durchsichtig. Das Anzeigeme­ dium ist ein sogenannter in einem Polymer dispergierter Flüssigkristall, der im wesentlichen Flüssigkristallbereiche und einen Polymerbereich enthält. Elektroden sind an der Innenseite jedes Substrats ausgebildet. Der Anzeigezustand des Anzeigemediums wird dadurch eingestellt, daß eine Span­ nung an die Elektroden angelegt wird.

Genauer gesagt, ist die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung so ausgebildet, daß die ferroelektrischen Flüssigkristall­ bereiche derselben durch Wände des Polymers abgeteilt wer­ den. Diese Konfiguration beeinflußt die Ansprechgeschwindig­ keit der ferroelektrischen Flüssigkristallgebiete nicht un­ günstig, die als Anzeigebereiche dienen. Darüber hinaus wird die Stoßfestigkeit der Anzeigevorrichtung durch das Vorhan­ densein der Polymerwände gewährleistet. Daher weist das er­ findungsgemäße LCD sowohl hohe Stoßfestigkeit als auch hohe Ansprechgeschwindigkeit auf, also anders als ferroelektri­ sche LCDs, bei denen das Anzeigemedium nur aus einem ferro­ elektrischen Flüssigkristall besteht.

Vorzugsweise steht mindestens ein Teil der Flüssigkristall­ gebiete in einem Bereich derselben mit einer Seite minde­ stens eines der Substrate in Berührung, das einer Ausrich­ tungsbehandlung unterzogen wurde. So ist es möglich, den ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer vorgegebenen Ausrichtung zu dieser Seite des Substrats (der Substrate) auszurichten. Bevorzugter sollte der längste Durchmesser eines Flüssigkristallbereichs (d. h. der längste Durchmesser jedes Flüssigkristallbereichs) in einer Ebene parallel zum Substrat größer als der Abstand (Zwischenraum) zwischen den Substraten sein. Dadurch, daß die Flüssigkristallbereiche größer als diejenigen bei einer herkömmlichen Anzeigevor­ richtung mit einem in einem Polymer dispergierten Flüssig­ kristall ausgebildet werden, verringert sich die Gesamtflä­ che der Grenzflächen zwischen dem Flüssigkristall und dem Polymer. Infolgedessen verringert sich die Lichtstreuung an den Grenzflächen zwischen dem Flüssigkristall und dem Poly­ mer, wodurch die Kontrastabnahme minimiert wird. So kann die Anzeigevorrichtung hohen Kontrast und gute Anzeigeeigen­ schaften wie auch hohe Ansprechgeschwindigkeit und hohe Stoßfestigkeit aufweisen.

Eine Anzeigevorrichtung mit der vorstehend angegebene Konfi­ guration kann durch ein Herstellverfahren für eine Anzeige­ vorrichtung mit einem in einem Polymer dispergierten Flüs­ sigkristall hergestellt werden. Z. B. offenbart WO 85/04 262 ein Verfahren, bei dem ein Flüssigkristall mit einem licht- oder wärmehärtenden Harz vermischt wird und das Harz ausgehärtet wird, damit sich der Flüssigkristall absetzen kann, wodurch Flüssigkri­ stalltröpfchen innerhalb des Harzes ausgebildet werden. Die JP 3-72317 (A) offenbart ein Verfahren zum Einstellen der Durchmesser sol­ cher Flüssigkristalltröpfchen.

Jedoch hat das in JP 3-72317 (A) offenbarte Verfahren Schwierigkeiten beim Einstellen des Durchmessers jedes Flüssigkristalltröpf­ chens mit hoher Genauigkeit und beim Anordnen des Flüssig­ kristalls genau im wesentlichen in einer einzelnen Ebene, da es eine Phasentrennung zwischen dem Flüssigkristall und dem Polymer (Harz) verwendet. Daher weist die Erfindung, während die obengenannten bekannten Verfahren auf sie angewandt wer­ den, das untenbeschriebene Verfahren auf, um gleichförmig ausgebildete Flüssigkristalltröpfchen im wesentlichen in einer einzigen Ebene anzuordnen:
Eine Mischung aus einem ferroelektrischen Flüssigkristall und einem ferroelektrischen Flüssigkristall-Vorpolymer (Po­ lymervorläufer), in dem eine nicht härtende funktionelle Gruppe mit einem Teil eines ferroelektrischen Flüssigkri­ stalls kombiniert ist, wird in einer Zelle angeordnet, die aus einem Paar Substrate besteht. Die Mischung wird mit UV- Strahlen belichtet, wodurch das ferroelektrische Flüssig­ kristall-Vorpolymer ausgehärtet wird, um ein ferroelektri­ sches Flüssigkristallpolymer zu bilden. (Hierbei ist ein "ferroelektrisches Flüssigkristallpolymer" als ein Flüssig­ kristallpolymer definiert, das mindestens eine ferroelektri­ sche Flüssigkristallpolymereinheit enthält.) So wird ein in einem Polymer dispergierter Flüssigkristall erhalten. Es wird gewährleistet, daß die bei der Bestrahlung der Mischung verwendeten UV-Strahlen gleichmäßig hohe und niedrige Inten­ sitäten entsprechend einer gewünschten Verteilung der Flüs­ sigkristalltröpfchen aufweisen. Infolgedessen wird die im ferroelektrischen Flüssigkristall-Vorpolymer enthaltene funktionelle Gruppe abhängig vom vorgegebenen Muster durch Licht polymerisiert. In Bereichen der Mischung, in die UV- Strahlen mit hoher Intensität eingestrahlt werden (nachfol­ gend werden derartige Bereiche als "stark belichtete Berei­ che" bezeichnet), tritt Polymerisation schnell im Vergleich zu Bereichen der Mischung auf, in die UV-Strahlen mit gerin­ ger Intensität eingestrahlt werden (nachfolgend werden sol­ che Bereiche als "schwach belichtete Bereiche" bezeichnet). D. h., daß die Phasentrennungsgeschwindigkeit zwischen dem Flüssigkristall und dem Polymer in den stark belichteten Be­ reichen groß ist. Infolgedessen scheidet sich das Polymer zuerst ab, wodurch der ferroelektrische Flüssigkristall in die schwach belichteten Bereiche verschoben wird, wo sich ferroelektrische Flüssigkristalltröpfchen bilden. So wird es ermöglicht, gleichmäßig ausgebildete, ferroelektrische Flüs­ sigkristalltröpfchen in einer Ebene abhängig von einem vor­ gegebenen Muster anzugeben. Angesichts des Vorstehenden ist es erforderlich, daß die Intensität der UV-Strahlen in min­ destens einem Bereich jedes schwach belichteten Bereichs um 50% oder mehr verringert ist.

Wie es erkennbar ist, ist es beim erfindungsgemäßen Verfah­ ren wichtig, wie eine gewünschte Verteilung von Intensitäten von UV-Strahlen erreicht wird. Ein Lichteinsteller zum Ein­ stellen der Intensität der UV-Strahlen wie eine Photomaske, eine Mikrolinse oder eine Interferenzplatte kann geeigneter­ weise dazu verwendet werden, die UV-Strahlen teilweise auf­ zuhalten oder Interferenz herbeizuführen, wodurch die ge­ wünschte Verteilung der Intensitäten der UV-Strahlen erzielt wird. Wenn eine Photomaske verwendet wird, kann diese entwe­ der an der Innen- oder der Außenseite der Zelle angeordnet sein, solange die vorgegebene Verteilung von Intensitäten der UV-Strahlen erzielt wird. Wenn die Photomaske an der Außenseite der Zelle angeordnet ist, sollte sie vorzugsweise so dicht wie möglich an der Mischung aus dem Vorpolymer und dem Flüssigkristall liegen. Wenn der Abstand zwischen dem Substrat und der Photomaske groß eingestellt wird, wird der Bereich der Mischung, der tatsächlich mit den UV-Strahlen belichtet wird, verschmiert, wodurch der Effekt des Anord­ nens gleichmäßig geformter Tröpfchen in einer Ebene ver­ schlechtert wird. Der Lichteinsteller kann integral mit einem der Substrate während dessen Herstellung ausgebildet werden.

Da Polymerwände aus einem Flüssigkristall-Vorpolymer mit einer durch Licht aushärtenden funktionellen Gruppe (wobei keine Beschränkung auf ein ferroelektrisches Flüssigkri­ stall-Vorpolymer besteht) ausgebildet werden, wie oben be­ schrieben, wird der Kontrast des LCDs verbessert, wie dies nachfolgend beschrieben wird:
Wenn die Polymerwände aus einem Material bestehen, deren Moleküle nicht in Übereinstimmung mit der Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen in den Flüssigkristallbereichen (deren Ausrichtung durch die Ausrichtung bestimmt wird, die der Oberfläche eines Substrats (der Substrate) verliehen ist) ausgerichtet werden kann, befinden sich die an der Oberfläche der Polymerwände angeordneten Flüssigkristall­ moleküle unvermeidlicherweise in einem Zustand zufälliger Ausrichtung. Anders gesagt, können Gebiete mit Ausrichtun­ gen, die sich von der unterscheiden, die der Oberfläche des Substrats verliehen ist, in der Nähe der Grenzen zwischen Flüssigkristallgebieten und den Polymerwänden auftreten. Derartige Gebiete mit einer Ausrichtung, die sich von der des Substrats unterscheidet, können andere Schalteigenschaf­ ten aufweisen, als sie in anderen Gebieten vorliegen. In den Gebieten mit Ausrichtungen, die sich von der des Substrats unterscheiden, kann darüber hinaus dann, wenn ein Paar Pola­ risatoren als gekreuzte Nicol-Anordnung angeordnet wird, keine komplette Auslöschung von Licht erzielt werden, d. h., daß ein Teil des Lichts durchdringt, ohne daß es durch die Polarisatoren ausgeblendet wird. Eine Anzeigevorrichtung mit derartigen Polymerwänden zeigt nur schlechte Anzeigeeigen­ schaften, und zwar aufgrund der Verringerung ihres Kon­ trasts.

Wenn dagegen die Polymerwände durch ein durch Licht aushär­ tendes Flüssigkristall-Vorpolymer gebildet werden, wie dies bei der Erfindung der Fall ist, weist die gesamte Mischung (einschließlich des Flüssigkristallmaterials, das nicht durch Licht polymerisierbar ist) eine Ausrichtung auf, die mit der durch das Substrat gegebenen übereinstimmt, bevor Polymerisation durch Licht auftritt. Die Ausrichtung der ge­ samten Mischung bleibt auch nach der Photopolymerisation erhalten. Genauer gesagt, bewahren Bereiche eines sich er­ gebenden Polymers, in dem keine durch Licht aushärtenden funktionellen Gruppen kombiniert sind, die Ausrichtung, wie sie vor der Photopolymerisation vorliegt. Daher tritt in der Nähe der Grenzen zwischen den Flüssigkristallbereichen und den flüssigkristallinen Polymerwänden kein zufälliger Aus­ richtungszustand auf, wodurch der Kontrast der Anzeigevor­ richtung verbessert ist, was zu besseren Anzeigeeigenschaf­ ten führt.

Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung eine Anzeige in Graustufen dadurch ausführen, daß ein ferro­ elektrisches Flüssigkristallpolymer als Material für die Polymerwände verwendet wird. Die dahinterstehenden Prinzi­ pien werden nachfolgend beschrieben:
Die folgenden Phänome werden in einem Photopolymerisierungs prozeß beobachtet, durch den die Polymerwände ausgebildet werden: in schwach belichteten Bereichen wird selbst dort, wo kein Licht eingestrahlt wird, eine Menge an Polymer wäh­ rend der Photopolymerisation erzeugt. Mindestens eine der folgenden Bedingungen gilt in einem Abschnitt nahe einem stärker belichteten Bereich: es wird eine größere Menge eines solchen Polymers erzeugt; der Polymerisationsgrad ist höher. In stark belichteten Bereichen ist andererseits Flüs­ sigkristallmaterial ungleichmäßiger Verteilung vorhanden, das durch Phasentrennung während der Photopolymerisation freigesetzt wurde. Infolgedessen ändert sich das Komponen­ tenverhältnis zwischen dem ferroelektrischen Flüssigkristall und dem ferroelektrischen Flüssigkristallpolymer in der Nähe von Grenzflächen zwischen den Gebieten mit ferroelektrischem Flüssigkristall mit geringem Molekulargewicht (die den schwach beleuchteten Bereichen entsprechen) und den ferro­ elektrischen Flüssigkristallpolymerwänden (die den stark beleuchteten Bereichen entsprechen) allmählich. Der Gehalt an Flüssigkristall wird um so größer, je näher man der Mitte des schwach beleuchteten Bereichs ist. Infolge einer solchen allmählichen Änderung des Komponentenverhältnisses zwischen dem ferroelektrischen Flüssigkristall und dem ferroelektri­ schen Flüssigkristallpolymer ändert sich der Schwellenwert des elektrooptischen Umschaltens der Zelle, wenn eine Span­ nung an die Anzeigevorrichtung gelegt wird, beim tatsäch­ lichen Betrieb allmählich innerhalb eines Pixels (das einem schwach belichteten Bereich entspricht). Es wird angenommen, daß diese Änderung des Schwellenwerts durch eine Aufteilung der angelegten Spannung zwischen dem Polymer und dem Flüs­ sigkristall mit geringem Molekulargewicht hervorgerufen wird und daß sie abhängig vom Komponentenverhältnis zwischen diesen auftritt.

Die Erfinder nehmen zwei Gründe für die Erzeugung des Poly­ mers in Bereichen, in denen kein Licht eingestrahlt wurde (nachfolgend als "nicht belichtete Bereiche" bezeichnet), an:
Die erste Annahme ist, daß ein in Bereichen, in denen Licht eingestrahlt wurde (nachfolgend als "belichtete Bereiche" bezeichnet) erzeugtes Radikal diffundiert, so daß Polymeri­ sation in den nicht belichteten Bereichen auftritt, wenn auch langsam. Die zweite Annahme ist die, daß das in den be­ lichteten Bereichen erzeugte Polymer durch die Flüssigkri­ stallzelle diffundiert, um die nicht belichteten Bereiche zu durchdringen. Genauer gesagt, führt eine solche Diffusion des in den belichteten Bereichen erzeugten Polymers zu einer Verteilung der Polymerisationsgrade, die allmählich von den belichteten Bereichen her abnimmt. Dies wird durch das Fol­ gende erklärt: in den belichteten Bereichen ist bekannter­ weise eine Vielzahl von Polymersationsgraden vorhanden. Da der Polymerisationsgrad direkt proportional zur Viskosität ist, die umgekehrt proportional zur Diffusionsgeschwindig­ keit des Polymers ist, kommt es zu einer Vielzahl von Dif­ fusionsgeschwindigkeiten; die Vielzahl von Diffusionsge­ schwindigkeiten führt zu einer zweidimensionalen Diffusions­ verteilung des Polymers, die mit der Verteilung der Poly­ merisationsgrade übereinstimmt.

Als Grund für die ungleichförmige Verteilung von Flüssig­ kristall mit geringem Molekulargewicht in belichteten Berei­ chen wird angenommen, daß in den belichteten Bereichen Lichtkomponenten miteinander interferieren.

Wie es vorstehend beschrieben wurde, ändert sich der Schwel­ lenwert für das Umschalten allmählich innerhalb jedes Pi­ xels. Demgemäß können durch Verändern der angelegten Span­ nung Abschnitte jedes Pixels, die abhängig von der Spannung schalten, allmählich in ihrer Größe verändert werden. Anders gesagt, wird eine Anzeige in Graustufen realisiert.

Wie es beschrieben wurde, erfordert es das Darstellen von Graustufen, daß das Komponentenverhältnis zwischen dem fer­ roelektrischen Flüssigkristall und dem ferroelektrischen Flüssigkristallpolymer sich allmählich innerhalb jedes Pixels ändert. Verfahren, um diese allmähliche Änderung des Komponentenverhältnisses zu gewährleisten, sind die folgen­ den: allmähliches Ändern des Grades, mit dem der Lichtein­ steller (wie eine Photomaske) das Licht entlang einer Rich­ tung ausblendet, in der eine Elektrode ausgebildet ist, aus­ gehend von einer Kante der Photomaske usw.; willkürliches Anordnen des Lichteinstellers um einen kleinen Abstand ent­ fernt von der Zelle; Verwenden einer Lichtquelle, die Licht mit geringer Abweichung von der Parallelität emittiert usw.

Beispiele für eine solche Photomaske zum allmählichen Ändern des Ausmaßes der Lichtausblendung werden nun beschrieben.

Die Fig. 1A und 1B zeigen jeweils eine erste beispielhafte und eine zweite beispielhafte Photomaske. In beiden Figuren bezeichnet der schraffierte Bereich einen schwach belichte­ ten Bereich (d. h. einen Bereich, in dem die UV-Strahlen ausgeblendet werden), während eine gestrichelte Linie die Grenze eines Pixelgebiets bezeichnet (d. h. eines Gebiets, in dem im Fall einer Anzeigevorrichtung vom einfachen Ma­ trixtyp die Elektroden, die auf den einander gegenüberste­ henden Substraten angeordnet sind, einander schneiden). Der Bereich links von jeder gestrichelten Linie bezeichnet ein Pixelgebiet. Beim ersten Beispiel, wie es in Fig. 1A darge­ stellt ist, weist eine Photomaske 1 ein Muster auf, das aus einem einem Pixelgebiet entsprechenden Gebiet 1a und Punkten 1b besteht, von denen jeder einen Durchmesser von einigen µm oder weniger aufweist. Die Punkte 1b sind nahe dem Bereich 1a mit relativ großer Dichte ausgebildet, wobei die Dichte mit zunehmender Entfernung vom Bereich 1a allmählich ab­ nimmt. Beim zweiten Beispiel, wie es in Fig. 1B dargestellt ist, besteht der Kantenbereich der Photomaske 1 aus mehreren Keilen, die nebeneinanderliegend angeordnet sind, wodurch schlanke konvexe und konkave Bereiche gebildet werden.

Gemäß einer von den Erfindern ausgeführten Untersuchung ist es bevorzugt, daß die Größe jedes Bereichs des Lichteinstel­ lers zum Ausbilden eines schwach belichteten Gebiets (nach­ folgend wird ein solcher Bereich als "Maskierungsbereich" bezeichnet) 10% oder mehr der Fläche jedes Pixels ausmacht. Wenn die Größe jedes Maskierungsbereichs des Lichteinstel­ lers kleiner als 10% der Fläche jedes Pixels ist, ist auch die Fläche des sich ergebenden Flüssigkristalltröpfchens kleiner als 10% der Fläche jedes Pixels. Anders gesagt, wird eine große Fläche des Pixels vom ferroelektrischen Flüssigkristallpolymer eingenommen, was in unvermeidlicher Weise die Ansprechgeschwindigkeit der Anzeigevorrichtung verringert. Darüber hinaus wird die Gesamtfläche der Grenz­ flächen zwischen den Flüssigkristalltröpfchen und dem ferro­ elektrischen Flüssigkristallpolymer groß, so daß die Streu­ ung von Licht an den Grerizflächen groß wird, was den Kon­ trast der Anzeigevorrichtung stark verringert.

Jeder Maskierungsbereich kann beliebige Form aufweisen, so­ lange die Intensität der UV-Strahlen örtlich in 10% oder mehr der Fläche jedes Pixelsgebiets verringert ist. Z. B. kann die Konfiguration jedes Maskierungsbereichs ein Kreis, ein Rechteck, ein Sechseck, ein Buchstabe oder eine Form sein, die von einer gekrümmten Linie (gekrümmten Linien) und/oder einer geraden Linie (geraden Linien) eingeschlossen wird. Eine Konfiguration, die dadurch erhalten wird, daß ein Teil dieser Formen abgeschnitten wird, eine Konfiguration, die durch Kombination verschiedener Formen erhalten wird, eine Konfiguration, die durch Kombinieren derselben Form er­ halten wird und dergleichen, kann ebenfalls verwendet wer­ den. Darüber hinaus müssen die Maskierungsbereiche nicht voneinander unabhängig sein, sondern sie können in einem Endbereich miteinander verbunden sein, solange Bereiche, die die UV-Strahlen am wirkungsvollsten ausblenden, eine oder mehrere der oben angegebenen Konfigurationen und/oder Anord­ nungen aufweisen.

Verwendete UV-Strahlen sollten vorzugsweise parallele Strah­ len sein, so daß die Belichtung gleichmäßig ausgeführt wird. Jedoch ist es auch möglich, absichtlich UV-Strahlen mit einem geringfügig kleineren Ausmaß an Parallelität zu ver­ wenden, da eine Verwendung solcher UV-Strahlen zur Erzeugung kleinerer Flüssigkristalltröpfchen führt, die als Puffer am Rand jedes ferroelektrischen Flüssigkristalltröpfchens wir­ ken, das im wesentlichen dieselbe Größe wie ein Pixel hat. Infolgedessen kann die Stoßfestigkeit der Anzeigevorrichtung weiter verbessert werden. Anstatt UV-Strahlen mit einem ge­ ringfügig schlechteren Parallelitätsgrad zu verwenden, kann geeigneterweise ein Lichteinsteller (wie eine Photomaske) mit einem verschwommenen Endbereich, wie die in den Fig. 1A und 1B dargestellte Photomaske, verwendet werden. Derselbe Effekt kann dadurch erhielt werden, daß eine Photomaske usw. absichtlich mit einem kleinen Abstand entfernt von der Mi­ schung angeordnet wird.

Was bei der Erfindung verwendbare ferroelektrische Flüssig­ kristalle betrifft, können solche verwendet werden, die eine Molekülstruktur mit geraden Ketten aufweisen, mit einem steifen Kern und einem optisch aktiven Bereich innerhalb jedes Moleküls. Durch Zugeben eines mehrchroitischen Farb­ stoffs wie eines ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials kann ein LCD vom Gast-Wirt-Typ erhalten werden, und unter Verwendung eines derartigen LCDs zusammen mit einem Polari­ sator kann ein LCD realisiert werden, das zu einer Mehrfar­ benanzeige fähig ist.

Was das bei der Erfindung verwenbare ferroelektrische Flüs­ sigkristall-Vorpolymer betrifft, kann eine Verbindung ver­ wendet werden, bei der eine polymerisierbare funktionelle Gruppe mit einem Teil eines ferroelektrischen Flüssigkri­ stalls kombiniert ist. Geeignete Beispiele für polymerisier­ bare funktionelle Gruppen sind Acryloyl, Methacryloyl und Epoxid(Glycidyl)-Gruppen. Beispiele für solche ferroelektri­ sche Flüssigkristall-Vorpolymere sind in JP 63-280742 (A), JP 62-277412 (A) und JP 63-264629 (A) offenbart, die jeweils durch die folgenden Formeln I, II bzw. III repräsentiert werden:

Formel I

Formel II

Formel III

In den Formeln I, II und III repräsentieren R₁ und R₂ Seitenketten, die durch die folgende Formel IV repräsen­ tiert werden:

Formel IV

Ferner kann dem Flüssigkristallmaterial eine nicht flüssig­ kristalline, polymerisierbare Verbindung zugesetzt werden, um die Festigkeit der Anzeigevorrichtung zu erhöhen, solange sie nicht die Ansprechgeschwindigkeit desselben untergräbt. Beispiele für derartige polymerisierbare Verbindungen sind Acrylsäure und ein Acrylsäureester mit einem Benzolring oder einer langkettigen Alkylgruppe mit drei oder mehr Kohlen­ stoffen.

Genauer gesagt, können folgende Materialien verwendet wer­ den: Isobutylacrylat, Stearylacrylat, Laurylacrylat, Iso­ amylacrylat, n-Butylmethacrylat, n-Laurylmethacrylat, Tri­ decylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Stearylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Benzylmethacrylat, 2-Phenoxyethyl­ methacrylat, Isobornylacrylat und Isobornylmethacrylat und dergleichen.

Um die körperliche Festigkeit des sich ergebenden Polymers zu erhöhen, können multifunktionelle Verbindungen mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen verwendet werden wie Bis­ phenol-A-Dimethacrylat, Bisphenol-A-Diacrylat, 1,4-Butan­ dioldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Trimethylol­ propantrimethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Tetra­ methylolmethantetraacrylat und Neopentyldiacrylat (R-684, hergestellt von Nippon Kayaku K.K.).

Bevorzugter können Verbindungen verwendet werden, die durch Halogenisierung, insbesondere durch Chlorierung oder Fluo­ rierung einiger der vor stehend genannten Monomere erhalten werden. Zu Beispielen für solche Verbindungen gehören: 2,2,3,4,4,4-Hexafluorobutylmethacrylat; 2,2,3,4,4,4-Hexa­ chlorbutylmethacrylat; 2,2,3,3-Tetrafluorpropylmethacrylat; 2,2,3,3-Tetrachlorpropylmethacrylat; Perfluoroctylethyl­ methacrylat; Perchloroctylethylmethacrylat; Perfluoroctyl­ ethylacrylat und Perchloroctylethylacrylat.

Ein wärmehärtendes Flüssigkristall-Vorpolymer, bei dem eine wärmehärtbare funktionelle Gruppe mit einem Teil eines fer­ roelektrischen Flüssigkristalls kombiniert ist, kann bei der Erfindung ebenfalls in geeigneter Weise verwendet werden.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen einer erfin­ dungsgemäßen Anzeigevorrichtung beschrieben, bei der ein wärmehärtendes Flüssigkristall-Vorpolymer verwendet wird.

Zunächst wird ein Paar Substrate, die mit Elektroden verse­ hen sind, hergestellt, wie dies zuvor beschrieben wurde. Mindestens eines der Substrate wird photolithographisch un­ ter Verwendung eines Resistmaterials gemustert, zu dem ein in der Wärme polymerisierbarer Reaktionsauslöser gehört. Das Mustern wird so ausgeführt, daß das Resistmaterial in sol­ chen Bereichen des Substrats (der Substrate) zurückbleibt, in denen Polymerwände ausgebildet werden sollen.

Eine Zelle wird unter Verwendung der so erhaltenen gemuster­ ten Substrate hergestellt. Dann wird in die Zelle eine Mi­ schung aus einem ferroelektrischen und einem wärmehärtbaren Flüssigkristall-Vorpolymer injiziert; so wird eine Flüssig­ kristallzelle erhalten. Wenn die Flüssigkristallzelle er­ wärmt wird, beginnt Polymerisation in der Nähe des verblie­ benen Resistmaterials, und zwar aufgrund des in ihm enthal­ tenen Reaktionsauslösers für Polymerisation unter Wärme. In solchen Gebieten, in denen Polymerisation durch Wärme begon­ nen hat, sammelt sich das wärmehärtende Flüssigkristallpoly­ mer dank eines Konzentrationsgradienten, so daß Polymerwände dort ausgebildet werden, wo Resistmaterial zurückgeblieben ist, und Flüssigkristall sich dort konzentriert, wo kein Resistmaterial zurückgeblieben ist. So wird ein erfindungs­ gemäßes LCD hergestellt.

Ferner kann dann, wenn ein lichthärtendes Flüssigkristall- Vorpolymer verwendet wird, eine nicht flüssigkristalline, wärmehärtende Verbindung dem Flüssigkristallmaterial zuge­ setzt werden, um die Festigkeit der Anzeigevorrichtung zu verbessern, solange dies nicht die Ansprechgeschwindigkeit desselben untergräbt.

Beispiele für solche wärmehärtenden Verbindungen sind Ver­ bindungen mit einer Epoxyd(Glycidyl)-Gruppe, einer Iso­ cyanad-Gruppe und dergleichen. Genauer gesagt, können fol­ gende Stoffe verwendet werden: ein Epoxydharz vom Bisphenol- A-Typ, Bisphenol-A-Diglycidylether, Bisphenol-F-Diglycidyl­ ether, Hexahydroxybisphenol-A-Glycidylether, Propylenglycol­ diclycidylether, Neopentylglycoldiglycidylether, Phthal­ säurediglycidylester, Triglycidylisocyanat, Tetraglycidyl­ metaxyloldiamin und dergleichen.

Für den Reaktionsauslöser für Polymerisation unter Wärme können Verbindungen vom Peroxidtyp wie BPO (Benzoylperoxid) t-Butylperoxid, Verbindungen vom Azotyp wie AIBN (Azobisiso­ butyronytril) und dergleichen geeigneterweise verwendet wer­ den.

Nachfolgend wird die Erfindung in Form von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Beispiel 1

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes ferroelektrisches LCD. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, weist das ferroelektrische LCD eine Flüssigkristallzelle auf, die aus einem Paar einander gegenüberstehender Glas­ substrate 5a und 5b besteht, zwischen die eine Flüssigkri­ stallschicht 11 eingefügt ist. Mehrere Elektrodenstreifen 8a sind parallel auf der Innenseite des Glassubstrats 5a ausge­ bildet. Mehrere Elektrodenstreifen 8b sind parallel auf der Innenseite des Glassubstrats 5b ausgebildet. Jeder Elektro­ denstreifen 8a steht rechtwinklig zu jedem Elektrodenstrei­ fen 8b. Die Flüssigkristallschicht 11 ist so ausgebildet, daß ferroelektrische Flüssigkristalltröpfchen 9 durch eine Wand aus einem ferroelektrischen Flüssigkristallpolymer 10 voneinander abgetrennt werden. Auf den Elektrodenstreifen 8a ist ein Ausrichtungsfilm 7a angebracht. Auf dem Elektroden­ streifen 8b ist ein Ausrichtungsfilm 7b angebracht. Polari­ sationsplatten 6a und 6b sind jeweils an den Außenseiten der Substrate 5a bzw. 5b angeordnet.

Die vorstehend angegebene Flüssigkristallzelle wird wie folgt hergestellt:
Zunächst wird ein ITO-Film (Dicke 50 nm) auf jedem der Sub­ strate 5a und 5b ausgebildet (7059, hergestellt von Corning Co., mit einer Dicke von 1,1 mm), und dieser wird so gemu­ stert, daß 20 Elektrodenstreifen 8a und 20 Elektrodenstrei­ fen 8b gebildet werden. Die Elektrodenstreifen 8a und 8b weisen jeweils eine Breite von 200 µm auf, und sie werden mit einem gegenseitigen Abstand von 50 µm ausgebildet.

Danach wird auf die Innenseiten der Substrate 5a und 5b (auf denen die Elektrodenstreifen 8a und 8b ausgebildet sind) ein Polyimid (SE150, hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.) durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren aufgebracht, um die Ausrichtfilme 7a bzw. 7b herzustellen. An jedem der Substrate 5a und 5b erfolgt eine Reibbehandlung in eine Richtung unter Verwendung eines Nylontuchs. Ein anderes ge­ eignetes Ausrichtungsverfahren ist ein Vertikalausrichtungs­ verfahren, bei dem eine Verbindung mit geringer Oberflächen­ spannung auf die Substrate aufgebracht wird, oder ein schrägausrichtungsverfahren, bei dem Materialien wie SiO₂ schräg auf den Substraten abgeschieden werden. Das Reiben kann bei einem der Substrate 5a, (5b) in einer Richtung (nachfolgend als "Reiberichtung" bezeichnet) parallel zu der Richtung erfolgen, in der die Elektrodenstreifen 8a (8b) ausgebildet sind. Der Reibevorgang am anderen Substrat 5b (5a) sollte in einer Richtung (Reiberichtung) rechtwinklig zur Richtung erfolgen, in der die Elektrodenstreifen 8b (8a) ausgebildet sind. Nach der Reibebehandlung werden die Sub­ strate 5a und 5b so angeordnet, daß ihre Innenseiten (d. h. die Seiten, auf denen die Elektrodenstreifen 8a und 8b aus­ gebildet sind, einander zugewandt sind, wobei jeder Elektro­ denstreifen 8a rechtwinklig zur jedem Elektrodenstreifen 8b steht. So stimmen die Reiberichtungen für die Substrate 5a und 5b in zusammengesetztem Zustand miteinander überein.

Anschließend werden Abstandshalter zwischen die Substrate 5a und 5b eingesetzt, um zwischen diesen einen Hohlraum auszu­ bilden. Der Hohlraum, der der Höhe der Flüssigkristall­ schicht 11 entspricht, sollte 1 bis 5 µm hoch sein, so daß die Flüssigkristallmoleküle eine gleichmäßige Ausrichtung beibehalten (eine schichtähnliche Struktur, die dadurch er­ halten wird, daß die Spirale des Flüssigkristalls in der smektischen C*-Phase abgewickelt wird). Vorzugsweise sollte der Hohlraum 1 bis 3 µm hoch sein. Beim vorliegenden Bei­ spiel wurden Abstandshalter mit einer Höhe von 2 m verwen­ det. So wurde eine Zelle hergestellt.

Fig. 3 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration für die auf die vorstehend genannte Weise erhaltene Zelle des vor­ liegenden Ausführungsbeispiels und einer Photomaske 1 zeigt. Wie es aus Fig. 3 erkennbar ist, werden Pixel 4 an den Schnittpunkten der Elektrodenstreifen 8a (die an der Innen­ seite des Substrats 5a ausgebildet sind) und der Elektroden­ streifen 8b (die an der Innenseite des Substrats 5b angeord­ net sind) ausgebildet. An der Außenseite eines der Substrate 5a (5b) der Zelle wird eine Photomaske 1 mit einem Muster, das den oben genannten Bedingungen genügt und das mit dem Gegenstand der Pixel 4 übereinstimmt, so angeordnet, daß die Pixel 4 abgeschirmt werden.

Danach wird eine homogene Mischung bereitgestellt, die fol­ gendes enthält: 0,7 g einer ferroelektrischen Flüssigkri­ stallzusammensetzung (ZLI-4003, hergestellt von Merck & Co., Inc.), 0,2 g eines ferroelektrischen Flüssigkristall-Vor­ po1ymers, das durch die (untenstehende) Formel V repräsen­ tiert wird, 0,1 g Trimethylolpropantriacrylat, 0,01 g 2-Ethylhexylacrylat und 0,01 g eines Reaktionsauslösers zur Photopolymerisation (Irgacure 651, hergestellt von CIBA- GEIGY Corporation). Die Mischung wird in die Zelle inji­ ziert, auf der die Photomaske 1 angeordnet ist.

Formel V

Dann wird die Zelle für 4 Minuten durch das Substrat 5a (5b) , auf dem die Photbmaske 1 angeordnet ist, mit paralle­ len UV-Strahlen belichtet, um das ferroelektrische Flüssig­ kristall-Vorpolymer auszuhärten, das eine photopolymerisier­ bare funktionelle Gruppe enthält. Zur Beleuchtung wird eine Hochdruck-Quecksilberdampflampe zum Erzielen von UV-Strahlen mit 10 mW/cm² verwendet. Nach der Polymerisation des ferro­ elektrischen Flüssigkristall-Vorpolymers wird die Photomaske 1 von der Zelle abgenommen.

Wenn diese Flüssigkristallzelle unter Verwendung eines Pola­ risationsmikroskops betrachtet wurde, wurde festgestellt, daß ferroelektrische Flüssigkristalltröpfchen 9 (in Fig. 2 dargestellt) gleichmäßig als Gebiete hergestellt wurden, die eine andere Textur als die anderen Gebiete aufweisen. Die ferroelektrischen Flüssigkristalltröpfchen 9 wiesen im we­ sentlichen gleiche Größe auf und hatten im wesentlichen eine regelmäßige Anordnung entsprechend dem Pumpmuster der Photo­ maske 1, d. h. dieselbe regelmäßige Anordnung wie die Pixel 4 (die in Fig. 3 dargestellt sind).

Die Flüssigkristallzelle wird mit den Polarisatoren 6a und 6b versehen, die in gekreuzter Nicol-Anordnung angeordnet werden, um die Anzeigevorrichtung des vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiels herzustellen.

An die Anzeigevorrichtung werden zwei Arten von Speicherim­ pulsen angelegt, wie sie in den Fig. 4A und 4B dargestellt sind. Der in Fig. 4A dargestellte Speicherimpuls weist eine Impulsbreite von 1 ms und einen Spitzenwert von 5 V auf; der in Fig. 4B dargestellte Speicherimpuls weist eine Impuls­ breite von 1 ms und einen Spitzenwert von 30 V auf. Ergeb­ nisse bei einem solchen Versuch zeigten, daß bei einem Spei­ cherimpuls von 30 V der Zustand der Pixel 4 durchgehend um­ geschaltet wurde, während bei einem Speicherimpuls von 5 V nur der Zustand eines Bereichs jedes Pixels 4 umgeschaltet wurde, der hauptsächlich aus ferroelektrischem Flüssigkri­ stall besteht. Tabelle 1 zeigt Kontrasteigenschaften der An­ zeigevorrichtung, wie sie sich durch den vorigen Versuch er­ gaben. Es ist aus Tabelle 1 erkennbar, daß die Anzeigevor­ richtung unterschiedliche Kontraste abhängig davon aufweist, ob ein Speicherimpuls von 5 V oder von 30 V an sie gelegt wird. Daher ist die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung dazu in der Lage, eine Anzeige in zwei Graustufen vorzunehmen.

Tabelle 1

Als Stoßfestigkeitsversuch wurde ein Druck von 5 kg/cm² auf einen Bereich von 1 cm² des Substrats 5a (5b) der Flüssig­ kristallzelle des vorliegenden Ausführungsbeispiels aufge­ bracht, um zu beobachten, wie sich die Ausrichtung des Flüs­ sigkristalls änderte. Versuchsergebnisse sind in der (nach­ folgend dargestellten) Tabelle 2 angegeben. Wie es aus Ta­ belle 2 erkennbar ist, stellte sich bei der Zelle des vor­ liegenden Beispiels keine Fehlausrichtung ein, was der Be­ weis für die hohe Stoßfestigkeit der Zelle ist.

Obwohl die Zelle des vorliegenden Ausführungsbeispiels vom Typ mit einfacher Matrix ist, ist es auch möglich, die Zelle als solche mit aktiver Matrix auszubilden, bei der TFTs (Dünnfilmtransistoren), MIMs (Metall-Isolator-Metall-Über­ gänge) und dergleichen verwendet werden.

Vergleichsbeispiel 1

Eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle wurde dadurch hergestellt, daß die ferroelektrische Flüssigkristallzusam­ mensetzung (ZLI-4003, hergestellt von Merck & Co., Inc.) alleine in dieselbe Zelle wie beim Beispiel 1 injiziert wur­ de. Zum Stoßfestigkeitsversuch wurde ein Druck von 5 kg/cm² auf eine Fäche von 1 cm² eines Substrats der Zelle aufge­ bracht, um zu überprüfen, wie sich die Ausrichtung des Flüs­ sigkristalls änderte. Die Ergebnisse des Versuchs sind in Tabelle 2 angegeben. Wie aus Tabelle 2 erkennbar, stellte sich eine gewisse Fehlausrichtung in der ferroelektrischen Flüssigkristallzelle heraus, die nur aus dem ferroelektri­ schen Flüssigkristall bestand, und sie verfügte demgemäß über schlechte Stoßfestigkeit.

Tabelle 2

Beispiel 2

Eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle ähnlich der des Beispiels 1 wurde mit demselben Aufbau und derselben Mi­ schung wie dort hergestellt. Jedoch wurde die in Fig. 5 dar­ gestellte Photomaske verwendet. Es wurden vier Arten von Speicherimpulsen mit Spitzenwerten von 5 V, 12 V, 23 V bzw. 30 V an die ferroelektrische Flüssigkristallzelle dieses Ausführungsbeispiels angelegt. Tabelle 3 zeigt Kontrast­ eigenschaften der Anzeigevorrichtung bei diesem Test. Wie es aus Tabelle 3 erkennbar ist, weist die Anzeigevorrichtung abhängig von der speziellen Art der an sie angelegten Spei­ cherimpulse verschiedene Kontraste auf. Daher ist die erfin­ dungsgemäße Anzeigevorrichtung zur Graustufenanzeige fähig.

Tabelle 3

Bei einem Stoßfestigkeitstest wurde ein Druck von 5 kg/cm² auf eine Fläche von 1 cm² eines Substrats der Flüssigkri­ stallzelle des vorliegenden Ausführungsbeispiels aufge­ bracht, um zu untersuchen, ob sich die Ausrichtung des Flüs­ sigkristalls ändert. Das Versuchsergebnis zeigte, daß sich beim Ausführungsbeispiel keine Fehlorientierung in der Zelle ergab, was der Beweis für hohe Stoßfestigkeit der Zelle ist.

Wie es durch die Beispiele beschrieben wurde, wird durch die Erfindung ein ferroelektrisches LCD geschaffen, das dazu in der Lage ist, eine Anzeige mit hohem Kontrast zu bewirken, und das gute Stoßfestigkeit aufweist, während es eine hohe Ansprechgeschwindigkeit als eine Eigenschaft bewahrt, die ferroelektrischen Flüssigkristallen eigen ist. Darüber hin­ aus ist das erfindungsgemäße ferroelektrische LCD zu einer Graustufenanzeige fähig.

Claims (15)

1. LCD, bei dem ein Anzeigemedium zum Anzeigen eines Bildes in unterschiedliche Bereiche (9, 10) aufgeteilt ist, wobei unterhalb und oberhalb des Anzeigemediums jeweils ein Substrat (5a, 5b) angeordnet ist, auf dessen Oberfläche die jeweils zum Anzeigemedium zeigen Elektroden (8a, 8b) angeordnet sind, wobei das Anzeigemedium durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden ansteuerbar ist, und wobei zumindest ein Substrat (5a,5b) durchsichtig ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Bereiche (9, 10) mindestens ein Flüssigkristallgebiet (9) und mindestens ein Polymergebiet (10) aufweisen, wobei das Flüssigkristallgebiet (9) im wesentlichen aus einem ferroelektrischen Flüssigkristall und das Polymergebiet (10) im wesentlichen aus einem flüssigkristallinen Polymer gebildet ist,
• - daß die Elektroden (8a, 8b) zumindest dem Flüssigkristallgebiet (9) und einem Übergangsgebiet zwischen Flüssigkristall- (9) und Polymergebiet (10) zugeordnet sind.

2. LCD nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Pixel (4), wobei mindestens ein Flüssigkristallgebiet (9) entsprechend den Pixeln (4) ausgebildet ist.

3. LCD nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Flüssigkristallgebiet (9) in einem Bereich desselben in Berührung mit mindestens einem der Substrate (5a, 5b) steht.

4. LCD nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der längste Durchmesser des Flüssigkristallgebiets (9) in einer Ebene parallel zu den Substraten (5a, 5b) größer ist als der Abstand zwischen dem Paar Substrate (5a, 5b).

5. LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüs­ sigkristalline Polymer mindestens eine ferroelektrische Flüs­ sigkristallpolymereinheit beinhaltet.

6. LCD nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Komponentenverhältnis zwischen dem ferroelektrischen Flüssig­ kristall und dem ferroelektrischen Flüssigkristallpolymer sich allmählich in der Nähe einer Grenzfläche zwischen dem mindestens einen Flüssigkristallgebiet (9) und dem Polymer­ gebiet (10) ändert, wobei das Komponentenverhältnis sich in der Richtung parallel zum Paar Substrate (5a, 5b) ändert.

7. LCD nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Ausrichtungsfilm (7a, 7b) auf den Elektroden (8a, 8b) ausgebildet ist.

8. LCD nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Polarisator (6a, 6b) an der Außenseite jedes Substrats (5a, 5b) angeordnet ist.

9. LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ferro­ elektrische Flüssigkristall einen mehrchroitischen Farbstoff enthält.

10. LCD nach Anspruch 9, bei dem ein Polarisator an einer der Außenseiten eines der Substrate (5a, 5b) angeordnet ist.

11. Verfahren zum Herstellen eines LCD′s nach Anspruch 1, mit den folgenden Schritten:

• a) Herstellen von Elektroden (8a, 8b) auf jedem Substrat eines Paars von Substraten (5a, 5b), wobei mindestens eines der Substrate (5a, 5b) durchsichtig ist;
• b) Ausbilden eines Ausrichtungsfilms (7a, 7b) auf mindestens einem der Substrate (5a, 5b);
• c) Vornehmen einer Reibebehandlung des Ausrichtfilms (7a, 7b);
• d) Anordnen des Paars Substrate (5a, 5b) in solcher Weise, daß die auf dem einen Substrat (5a, 5b) ausgebildeten Elektroden (8a, 8b) den auf dem anderen Substrat (5a, 5b) ausgebildeten Elektroden (8a, 8b) gegenüberstehen, wobei ein Hohlrauin zwischen dem Paar Substrate (5a, 5b) vorhanden ist;
• e) Anordnen einer Lichteinstelleinrichtung (1) zum Verändern der Lichtintensität auf mindestens einem der Substrate (5a, 5b) auf solche Weise, daß Bereiche der Substrate (5a, 5b) die später Anzeigepixel (4) werden, von der Lichtein­ stelleinrichtung (1) abgeschattet werden;
• f) Injizieren einer Mischung aus einem Flüssigkristall- Vorpolymer mit einer photopolymerisierbaren funktionellen Gruppe und einem ferroelektrischen Flüssigkristall ohne photopolymerisierbare funktionelle Gruppe; und
• g) Bestrahlen des Paars Substrate (5a, 5b) mit UV-Strahlung durch die Lichteinstelleinrichtung (1).

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung mit UV-Strahlung für alle Anzeigepixel (4) auf solche Weise ausgeführt wird, daß die Intensität der UV-Strah­ lung in einem Bereich jedes Anzeigepixels (4), der mindestens 10% der Fläche des Anzeigepixels (4) ausmacht, verringert ist, und daß die Intensität der UV-Strahlung in mindestens einem Bereich desjenigen Bereichs auf 50% oder mehr verringert wird, der mindestens 10% des Anzeigepixels (4) ausmacht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichteinstelleinrichtung eine Photomaske (1) mit einem regelmäßigen Muster zum Abschatten von mindestens 10% der Fläche jedes Anzeigepixels (4) ist und daß die Belichtung mit UV-Strahlung durch die Photomaske (1) hindurch ausgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Photomaske (1) in integraler Weise mit einem der Substrate aus­ gebildet ist und die Belichtung mit UV-Strahlung durch die Photomaske (1) hindurch ausgeführt wird.

15. Verfahren zum Herstellen eines LCD′s nach Anspruch 1, mit den folgenden Schritten:

• a) Herstellen von Elektroden (8a, 8b) auf jedem Substrat (5a, 5b) eines Paars von Substraten (5a, 5b), wobei mindestens eines der Substrate (5a, 5b) durchsichtig ist;
• b) Ausbilden eines Ausrichtungsfilms (7a, 7b) auf mindestens einem der Substrate (5a, 5b);
• c) Vornehmen einer Reibebehandlung des Ausrichtfilms (7a, 7b);
  - Ausbilden eines Musters eines Reaktionsauslösers für Polyme­ risation unter Wärme auf mindestens einem der Substrate (5a, 5b)
• d) Anordnen des Paars Substrate (5a, 5b) in solcher Weise, daß die auf dem einen Substrat (5a, 5b) ausgebildeten Elektroden (8a, 8b) den auf dem anderen Substrat (5a, 5b) ausgebildeten Elektroden (8a, 8b) gegenüberstehen, wobei ein Hohlraum zwischen dem Paar Substrate (5a, 5b) vorhanden ist;
• f′) Injizieren einer Mischung aus einem Flüssigkristall-Vor­ polymer mit einer photopolymerisierbaren funktionellen Gruppe und einem ferroelektrischen Flüssigkristall ohne wärmehärtende funktionelle Gruppe; und
• g) Aushärten des ferroelektrischen Flüssigkristalls mit der wärmehärtenden funktionellen Gruppe durch Erwärmen der Substrate (5a, 5b).