DE69216548T2

DE69216548T2 - Flüssigkristallvorrichtung und Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69216548T2
Application number: DE69216548T
Authority: DE
Inventors: Masanobu Asaoka; Hiroyuki Kitayama; Hiroshi Mizuno; Kenji Shinjo; Masahiro Terada; Syuji Yamada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2012-10-30
Also published as: DE69216548D1; ATE147519T1; ES2098416T3; US5453861A; EP0539991B1; EP0539991A1

Description

Feld der Erfindung und Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallvorrichtung zur Verwendung in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung oder einem optischen Flüssigkristallverschluß usw., besonders auf eine Flüssigkristallvorrichtung, in der von einem ferroelektrischen Flüssigkristall Gebrauch gemacht wird, insbesondere auf eine Flüssigkristallvorrichtung, welche bezüglich ihrer Anzeigeeigenschaften aufgrund der Verbesserung der anfänglichen Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle verbessert ist.
Eine Anzeigevorrichtung des Typs, welche die Lichtdurchlässigkeit in Verbindung mit einer polarisierenden Vorrichtung durch Ausnützen der Anisotropie des Brechungsindex von ferroelektrischen Flüssigkristallmolekülen steuert, wurde von Clark und Lagerwall vorgeschlagen (US-Patent Nr. 4367924 usw.). Der ferroelektrische Flüssigkristall hat im allgemeinen eine chirale smektische C-Phase (SmC*) einer H-Phase (SmH*) einer nichthelikalen Struktur, und zeigt in der SmC*- Phase oder SmH*-Phase eine Eigenschaft, entweder einen ersten optisch stabilen Zustand oder einen zweiten optisch stabilen Zustand als Antwort auf ein daran angelegtes elektrisches Feld anzunehmen und einen solchen Zustand in der Abwesenheit eines elektrischen Feldes beizubehalten, also Bistabilität, und weist ebenfalls eine schnelle Ansprechempfindlichkeit auf die Änderung im elektrischen Feld auf. So kann man erwarten, daß er in einer Hochgeschwindigkeits- und speicherartigen Anzeigevorrichtung verwendet werden kann und besonders im Hinblick auf seine ausgezeichnete Funktion eine großflächige, hochauflösende Anzeige bereitstellt.
Für eine optisch modulierende Vorrichtung, in welcher ein ferroelektrischer Flüssigkristall mit einer solchen Bistabilität zum Zeigen erwünschter Betriebseigenschaften verwendet wird, ist es erforderlich, daß der zwischen einem Paar von Substraten angeordnete Flüssigkristall in einem solchen molekularen Ausrichtungszustand vorliegen sollte, daß die Umwandlung zwischen den vorstehenden zwei stabilen Zuständen wirksam auftreten kann, unabhängig vom Anlegen eines elektrischen Feldes.
Weiterhin ist in einer Flüssigkristallvorrichtung, in welcher die Doppelbrechung eines Flüssigkristalls ausgenützt wird, die Durchlässigkeit unter rechtwinklig gekreuzten Nicols durch die folgende Gleichung gegeben:
I/I&sub0; = sin²4θa sin²(Δnd/λ)π,
wobei I&sub0;: Intensität des Einfallslichts,
I: Intensität des durchgelassenen Lichtes,
θa: scheinbarer Tiltwinkel,
Δn: Anisotropie des Brechungsindex,
d: Dicke der Flüssigkristallschicht,
λ: Wellenlänge des Einfallslichts.
Der scheinbare Tiltwinkel θa in der vorstehend genannten nichthelikalen Struktur wird als ein halber Winkel zwischen den Richtungen der durchschnittlichen Molekülachsen der Flüssigkristallmoleküle in einer verdrillten Ausrichtung in einem ersten orientierungszustand und einem zweiten Orientierungszustand erkannt. Gemäß der vorstehenden Gleichung wird gezeigt, daß ein scheinbarer Tiltwinkel θa von 22,5 Grad eine maximale Durchlässigkeit bereitstellt und der scheinbare Tiltwinkel θa in einer nichthelikalen Struktur zur Erkennung von Bistabilität wünschenswerterweise so nahe wie möglich bei 22,5 Grad liegen sollte, um eine hohe Durchlässigkeit und einen hohen Kontrast bereitzustellen.
Ein Verfahren zur Ausrichtung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls sollte wünschenswerterweise so sein, daß molekulare Schichten, die jeweils aus einer Vielzahl von Molekülen eines smektischen Flüssigkristalls zusammengesetzt sind, uniaxial entlang ihrer Normalen ausgerichtet sind, und es ist erwünscht, einen derartigen Ausrichtungszustand durch eine Reibungsbehandlung zu erhalten, was nur einen einfachen Herstellungsschritt erfordert.
Als ein Ausrichtungsverfahren für einen ferroelektrischen Flüssigkristall, besonders einen chiralen smektischen Flüssigkristall in einer nichthelikalen Struktur, ist beispielsweise eines bekannt, das in US-Patent Nr. 4561726 offenbart ist.
Wenn jedoch ein herkömmliches Ausrichtungsverfahren, insbesondere eines, in welchem ein durch Reiben behandelter Polyimidfilm verwendet wird, zur Ausrichtung eines Bistabilität zeigenden ferroelektrischen Flüssigkristalls in einer nichthelikalen Struktur angewendet wird, wie von Clark und Lagerwall berichtet, treten folgende Probleme auf.
Es wurde nämlich experimentell ermittelt, daß ein scheinbarer Tiltwinkel θa (eine Hälfte eines zwischen molekularen Achsen in zwei stabilen Züständen gebildeten Winkels) in einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nichthelikalen Struktur, erhalten durch Ausrichtung mit einem Ausrichtungssteuerungsfilm nach dem Stand der Technik, im Vergleich zu einem Kegelwiflkel (der Winkel ist eine Hälfte des Apexwinkels des in Figur 3A wie nachstehend beschrieben dargestellten Kegels) im ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer helikalen Struktur verkleinert wurde. Insbesondere wurde ermittelt, daß der scheinbare Tiltwinkel θa in einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nichthelikalen Struktur, erhalten durchausrichtung mit Ausrichtungssteuerungsfilmen nach dem Stand der Technik, im allgemeinen in der Größenordnung von 3-8 Grad lag, und die Durchlässigkeit betrug zu diesem Zeitpunkt meistens etwa 3 bis 5 %.
Um eine Anzeigevorrichtung zu verwirklichen, welche einen chiralen smektischen Flüssigkristall umfaßt, der so angeordnet ist, daß er einen großen scheinbaren Tiltwinkel θa in einer nichthelikalen Struktur besitzt und dazu befähigt ist, ein Bild mit hohem Kontrast anzuzeigen, wurden Untersuchungen angestellt. Als Ergebnis wurde das Folgende ermittelt.
Ein smektischer Flüssigkristall hat im allgemeinen eine Schichtstruktur und nimmt, aufgrund einer Schrumpfung von Schichtzwischenräumen bei der Auslösung eines Übergangs von SmA zu SmC oder SmC*, eine Chevron-Struktur wie in Figur 2 dargestellt an, in welcher die Schichten 21 an einem Mittelpunkt zwischen einem Paar von Substraten gebogen sind.
Es wurden abhängig von den Biegungsrichtungen zwei Ausrichtungszustände ermittelt, wie in Figur 2 dargestellt, einschließlich eines C1-Ausrichtungszustands 22, welcher unmittelbar nach dem Übergang von einer Phase bei höherer Temperatur zur SmC*-Phase auftritt, und eines C2-Ausrichtungszustands 23, welcher vermischt mit dem C2-Ausrichtungszustand bei weiterem Abkühlen auftritt. Es wurde weiter ermittelt, daß der vorstehend beschriebene C1TC2-Übergang nicht sofort auftritt, wenn eine bestimmte Kombination eines Ausrichtungszustands und eines Flüssigkristalls verwendet wird,und daß der C2-Ausrichtungszustand überhaupt nicht auftritt, wenn ein bestimmter Flüssigkristall verwendet wird. Weiterhin wurde ermittelt, daß ein C1-Ausrichtungszustand mit sehr hohem Konträst gebildet wird und der Kontrast in der C2-Ausrichtung gering ist, wenn ein stark vorgeneigter Ausrichtungsfilm ver wendet und eine Beziehung < α+δ erfüllt wird. Als Ergebnis wird die Verwirklichung einer Anzeige mit hohem Schwarz-Weiß- Kontrast erwartet, wenn ein stark vorgeneigter Ausrichtungsfilm verwendet wird und sich der C1-Ausrichtungszustand homogen über die gesamte Anzeigetafel bildet.
Bezugnehmend auf die Figuren 3A und 3B sind jeweils die Richtungen in der Nachbarschaft der Substrate in der C1-Ausrichtung und der C2-Ausrichtung auf den in den Figuren 3A und 3B dargestellten Kegeln 31 angeordnet. Wie wohlbekannt ist, bilden als Ergebnis von Reibung Flüssigkristallmoleküle, die eine Substratoberfläche berühren, einen Vorneigungswinkel (pretilt angle) α, dessen Richtung so ist, daß die Flüssigkristallmoleküle in der durch einen Pfeil angezeigten Reibungsrichtung ein vorwärtiges Ende anheben (d.h. entfernt von der Substratoberfläche). Aus dem Vorstehenden ergibt sich die Forderung, daß die folgenden Beziehungen zwischen einem Kegelwinkel , dem Vorneigungswinkel (pretilt angle) α und einem Schichtneigungswinkel δ erfüllt sind:
+δ> α in der C1-Ausrichtung, und
-δ> α in der C2-Ausrichtung.
Dementsprechend ist die Bedingung zur Vermeidung der Bildung der C2-Ausrichtung, welche jedoch die C1-Ausrichtung zuläßt,
-δ< α, d.h.
< α+δ ... (a).
Weiterhin ist aus einer einfachen Betrachtung eines Drehmoments, das auf ein Flüssigkristallmolekül an einer Grenzoberfläche durch Verschieben von einer Position zur anderen Position unter einem elektrischen Feld einwirkt, die Beziehung α< δ ... (b) als Bedingung für die leichte Verschiebung eines solchen Flüssigkristallmoleküls an der Grenze gegeben.
Dementsprechendist es für die stabilere Bildung der C1-Ausrichtung wirkungsvoll, die Bedingung (b) zusätzlich zur Bedingung (a) zu erfüllen.
Nach weiteren Experimenten unter den Bedingungen (a) und (b) wächst der scheinbare Tiltwinkel ea von 3-8 Grad, die bei Nichterfüllung der Bedingungen (a) und (b) erhalten wurden, auf 8-16 Grad bei Erfüllung der Bedingungen (a) und (b) nach der vorliegenden Erfindung an, und ebenfalls wurde eine empirische Beziehung > θa> /2 ... (c) gefunden.
Wie vorstehend beschrieben wurde verdeutlicht, daß die Erfüllung der Bedingungen (a), (b) und (c) eine Anzeigevorrichtung bereitstellt, die befähigt ist, ein Bild mit hohem Kontrast anzuzeigen.
Es wurde jedoch auch gefunden, daß solche die Bedingungen (a) und (b) erfüllenden C1-Ausrichtungszustände einen gleichmäßigen Ausrichtungszustand, welcher einen hohen Kontrast zwischen zwei Orientierungszuständen bereitstellt, sowie einen Spreizausrichtungszustand, der einen geringen Kontrast zwischen zwei Orientierungszuständen bereitstellt, einschließen können. Als Ergebnis einer Untersuchung zur Destabilisierung des Spreizausrichtungszustands und zur Stabilisierung des gleichmäßigen Ausrichtungszustands wurde herausgefunden, daß es wirkungsvoll ist, eine derartige Ausrichtungstechnik heranzuziehen, daß die einem Paar von Substraten, welches eine Flüssigkristallvorrichtung bildet, bereitgestellten uniaxialen Ausrichtungsachsen so abgelenkt sind, daß sie einen Kreuzungswinkel von 2-25 Grad bilden. Diese Ausrichtungstechnik wird repräsentativ unter Bezugnahme auf Reibung als ein repräsentatives Verfahren zur Bereitstellung einer uniaxialen Ausrichtungsachse als Kreuzreibung bezeichnet. Ein ähnlicher Effekt wird auch erzielt, wenn eine schiefe Aufdampfung zur Bereitstellung uniaxialer Ausrichtungsachsen verwendet wird (siehe beispielsweise EP-A-0 444 705).
Jedoch ist die Verbesserung der Ausrichtung nur durch Kreuzreibung nicht ausreichend, ist doch immer noch ein Fall vorhanden, in welchem die Spreizausrichtung stabil und eine schlechte Umschalteigenschaft in der gleichmäßigen Ausrichtung gegeben ist.
Weiterhin kann die uniaxiale Ausrichtungseigenschaft eines Flüssigkristalls schlechter werden, da die Kreuzreibung eine Ablenkung der einem Paar von Substraten bereitgestellten uniaxialen Ausrichtungsachsen erforderlich macht, wodurch in manchen Fällen keine homogene Ausrichtung bereitgestellt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, in welcher die vorstehend genannten Probleme gelöst sind.
Es ist eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, welche einen chiralen smektischen Flüssigkristall in einem gleichmäßigen Ausrichtungszustand mit einer guten Umschalteigenschaft verwendet.
Als Ergebnis einer weiteren Untersuchung wurde herausgefunden, daß die vorstehend genannten Probleme durch eine spezifische Kombination einer helikal verdrillten Richtung in der cholesterinischen Phase eines Flüssigkristalls und einer Kreuzungsrichtung bei der Kreuzreibung zur Bereitstellung einer homogenen uniaxialen Ausrichtung, einer gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaft und einer verbesserten Umschalteigenschaft in der gleichmäßigen Ausrichtung gelöst werden, womit ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung genannt ist. Als Ergebnis einer weiteren Untersuchung wurde ebenfalls herausgefunden, daß das vorstehende Problem durch eine spezifische Kombination einer Polarität von Ps (spontane Polarisation) eines verwendeten chiralen smektischen Flüssigkristalls und einer Kreuzungsrichtung bei der Kreuzreibung gelöst wird, womit ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung genannt ist.
Genauer wird gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 beansprucht.
Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine nach Anspruch 2 beanspruchte Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt.
Weiterhin wurde gefunden, daß eine besonders verbesserte gleichmäßige Ausrichtungseigenschaft und Umschalteigenschaft in der gleichmäßigen Ausrichtung bereitgestellt werden, wenn die Kreuzungsrichtung (Polarität) der Kreuzreibung identisch zur Polarität der spontanen Polarisation (Ps) des chiralen smektischen Flüssigkristalls und ebenfalls identisch zur helikalen Verdrillungsrichtung in der cholesterinischen Phase des Flüssigkristalls festgelegt und der Kreuzungswinkel passend im Verhältnis zum Betrag von Ps des chiralen smektischen Flüssigkristalls ausgewählt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe und die daraus resultierenden Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei einer Betrachtung der folgenden, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommenen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klarer ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Flüssigkristallvorrichtung nach der Erfindung.
Figur 2 ist eine Veranschaulichung von C1- und C2-Ausrichtungszuständen.
Diefiguren 3A und 3B sind Veranschaulichungen einer Beziehungzwischen jeweils einem Kegelwinkel, einem Vorneigungswinkel und einem Schichtneigungswinkel in der C1- und der C2- Ausrichtung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Werte des Kegelwinkels , Schichtneigungswinkels δ, Vorneigungswinkels α, scheinbaren Tiltwinkels θa und der cholesterinischen helikalen Ganghöhe, auf die Bezug genommen wird, basieren auf Werten, die nach den folgenden Verfahren gemessen wurden.

Messung des Kegelwinkels

Eine FLC-(ferroelektrische Flüssigkristall-) vorrichtung wurde zwischen rechtwinklig gekreuzten Nicol-Polarisatoren sandwichartig angeordnet und horizontal relativ zu den Polansatoren unter Anlegung einer Wechselspannung von ±30 V bis ±50 V und 100 Hz zwischen den oberen und unteren Substraten der Vorrichtung gedreht, während eine Durchlässigkeit durch die Vorrichtung mittels eines Photomultipliers (erhältlich von Hamamatsu Photonics K.K.) gemessen wurde, um eine erste Auslöschungsposition (eine die geringste Durchlässigkeit bereitstellende Position) und eine zweite Auslöschungsposition zu finden. Ein Kegelwinkel wurde als die Hälfte des Winkels zwischen den ersten und zweiten Auslöschungspositionen gemessen.

Messung des scheinbaren Tiltwinkels θa

Eine FLC-Vorrichtung, die sandwichartig zwischen rechtwinklig gekreuzten Nicol-Polarisatoren angeordnet war, wurde mit einem Einzelimpuls einer Polarität versorgt, welche die Schwellenspannung des ferroelektrischen Flüssigkristalls überstieg, und wurde dann ohne elektrisches Feld horizontal relativ zu den Polarisatoren gedreht, um eine erste Auslöschungsposition zu finden. Dann wurde die FLC-Vorrichtung mit einem Einzelim- Puls der entgegengesetzten Polarität versorgt, welche die Schwellenspannung des ferroelektrischen Flüssigkristalls überstieg, und dann ohne elektrisches Feld relativ zu den Polarisatoren gedreht, um eine zweite Auslöschungsposition zu finden. Ein scheinbarer Tiltwinkel θa wurde als die Hälfte des Winkels zwischen den ersten und zweiten Auslöschungspositionen gemessen.

Messung des Schichtneigungswinkels δ

δ wurde durch Röntgenstrahlbeugungsanalyse unter Verwendung eines Röntgenstrahlanalysators ("RAD-IIB") unter den Bedingungen von 45 kV und 30 mA gemessen.

Messung des Vorneigungswinkels α

Das Messung wurde gemäß dem Kristallrotationsverfahren, beschrieben in Jpn. J. Appl. Phys., Band 19 (1980), Nr. 10, Kurzmitteilungen 2013, durchgeführt.
Genauer wurde ein Paar von Substraten, in zueinander parallelen und entgegengesetzten Richtungen gerieben, aufeinander angewendet, um eine Zelle mit einem Zellspalt von 20 µm zu bilden, welche dann mit einem, die SmA-Phase im Temperaturbereich von 10-55ºC annehmenden Flüssigkristallgemisch gefüllt wurde, erhalten durch Mischen von 80 Gew.-% eines ferroelektrischen Flüssigkristalls ("CS-1014", hergestellt von Chisso K.K.) mit 20 Gew.-% einer Verbindung, die durch die folgende Formel dargestellt ist:
Für die Messung wurde die Flüssigkristallzelle in einer zum Paar von Substraten senkrecht stehenden, die Ausrichtungsbehandlungsachse einschließenden Ebene gedreht, und während des Drehens wurde die Zelle mit einem Helium-Neon-Laserstrahl bestrahlt, welcher eine, einen Winkel von 45 Grad bezüglich der Rotationsebene bildende Polarisationsebene in einer Richtung normal zur Rotationsebene besaß, wobei die Intensität des durchgelassenen Lichts mit einer Photodiode von der entgegengesetzten Seite durch einen Polarisator, welcher eine parallel zur Polarisationsebene angeordnete Transmissionsachse aufwies, gemessen wurde.
Ein Winkel ∅x zwischen einer Normalen zur Zelle und der Einfallsstrahlrichtung zur Bereitstellung des zentralen Punkts einer Familie hyperbolischer Kurven im so erhaltenen Interferenzmuster wurde in die folgende Gleichung eingesetzt, um einen Vorneigungswinkel α&sub0; zu ermitteln,
wobei n&sub0; den Brechungsindex eines gewöhnlichen Strahls und ne den Brechungsindex eines außergewöhnlichen Strahls bezeichnet.

Messung der cholesterinischen helikalen Ganghöhe

Die Messung wurde unter Verwendung eines Verfahrens von Matsumura et al., "Applied Physics", 43 (1974), 125, durchgeführt, welches auf Cano's Keilverfahren basiert.
Die Richtung der helikalen Ganghöhe wurde durch das Kontaktverfahren (Gray et al., Mol. Cryst., Liq. Cryst., 34 (Lett.), (1977), 211) in der cholesterinischen Phase mit einem Flüssigkristall mit einer bekannten helikalen Ganghöhenrichtung oder durch ein Verfahren durchgeführt, in welchem die Flüssigkristallprobe mit einem Flüssigkristall mit einer bekannten Ganghöhenrichtung in verschiedenen Verhältnissen vermischt wird, um die Ganghöhenrichtung als den Kehrwert, falls die Beziehung der Ganghöhenlänge und des Verhältnisses bei einem bestimmten Verhältnis divergent ist, und als gleichen Wert zu bestimmen, falls die Beziehung kontinuierlich ist.
Nachstehend wird die Flüssigkristallvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung basierend auf Ausführungsformen beschneben.
Figur 1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Flüssigkristallvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf Figur 1 schließt die Flüssigkristallvorrichtung eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht 15, sandwichartig zwischen einem Paar von jeweils mit transparenten Elektroden 12a und 12b bereitgestellten Glassubstraten 11a und 11b angeordnet, isolierende Filme 13a und 13b, und mit einem durch die Abstandhalter 16 gegebenen Abstand angeordnete Ausrichtungsfilme 14a und 14b ein, wodurch eine Zellstruktur gebildet wird, die zwischen einem Paar von Polarisatoren 17a und 17b sandwichartig angeordnet ist.
Genauer sind die zwei Glassubstrate 11a und 11b jeweils mit transparenten Elektroden 12a und 12b bereitgestellt, Filme aus z.B. In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ITO (Indiumzinnoxid) usw. umfassend, und weiterhin mit isolierenden Filmen 13a und 13b beschichtet, welche z.B. Siliciumnitrid, Wasserstoff enthaltendes Siliciumcarbid, Siliciumoxid, Bornitrid, Wasserstoff enthaltendes Bornitrid, Ceroxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Titanoxid oder Magnesiumfluorid umfassen, und weiterhin mit Ausrichtungsfilmen 14a und 14b bereitgestellt, welche einen Film aus einem Polymer umfassen, wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyimid, Polyamidimid, Polyesterimid, Polyparaxylylen, Polyester, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polystyrol oder Celluloseharz, der mit Mull oder Kleidung aus pflanzlicher Acetatfaser gerieben wurde, um so den Flüssigkristall in der Reibungsrichtung auszurichten. Der isolierende Film und der Ausrichtungsfilm brauchen nicht in zwei Schichten vorzuliegen, sondern können in einer einzigen Schicht vorhanden sein, welche beide Funktionen zeigt.
Um einen willkürlichen Spalt freizuhalten, sind die Glassubstrate 11a und 1b durch die Abstandhalter 16 festgehalten, welche beispielsweise Siliciumdioxidperlen oder Aluminiumperlen mit einem vorbestimmten Durchmesser umfassen, und die Peripherie der zwei Substrate kann durch beispielsweise ein Epoxidadhäsiv hermetisch versiegelt sein. Wahlweise kann ein Polymerfilm oder eine Glasfaser als weitere Art von Abstandhalter verwendet werden. Zwischen den so durch einen Spalt voneinander getrennt angeordneten zwei Substraten ist ein Ferroelektrizität aufweisender Flüssigkristall angeordnet, um eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht 15 zu bilden. Die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 15 kann in einer Dicke von im allgemeinen 0,5 - 20 µm, vorzügsweise 1-5 µm gebildet werden.

Beispiel 1

Eine mit einer transparenten Elektrode bereitgestellte Glasplatte wurde mit einem Film aus Ti-Si (1:1) durch Spinnbeschichtung beschichtet und dann mit einer 1%igen NMP-Lösung einer Polyamidsäure ("LQ-1802", erhältlich von Hitachi Kasei K.K.) durch einen Spinner beschichtet, gefolgt von Backen bei 270ºC für eine Stunde und Reiben in eine Richtung. Das so behandelte Substrat und ein weiteres auf die gleiche Weise behandeltes Substrat wurden mit einem Zwischenspalt von 1,5 µm einander so zugeführt, daß sich die Reibungsrichtungen mit einem Kreuzungswinkel von 6 Grad in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn vom unteren Substrat zum oberen Substrat kreuzten, wodurch sich eine leere Zelle bildete, die dann mit einem ferroelektrischen Flüssigkristallgemisch, umfassend eine Phenylpyrimidin-Verbindung als Hauptkomponente, unter Bildung einer Flüssigkristallvorrichtung gefüllt wurde. Die Vorrichtung (Zelle) wies einen Vorneigungswinkel von 16 Grad auf, gemessen durch das Kristallrotationsverfahren. Der ferroelektrische Flüssigkristall zeigte einen Kegelwinkel von 15,4 Grad bei Raumtemperatur, einen Schichtneigungswinkel von 10,3 Grad, eine Ps von 6,8 nC/cm², und eine entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtete cholesterinische Ganghöhe von 16 µm bei einer mittleren Temperatur im cholesterinischen Bereich.
Die Flüssigkristallvorrichtung wurde für 5 Stunden bei 100ºC gehalten und dann schrittweise mit einer Geschwindigkeit von 1ºC/min auf Raumtemperatur abgekühlt, wo die Vorrichtung unter einem Mikroskop untersucht wurde, einen anfänglichen Ausrichtungszustand zeigend, der homogen in der C1-Ausrichtung und in einem gleichmäßigen Zustand über fast den gesamten Vorrichtungsbereich vorlag.
Der scheinbare Tiltwinkel betrug 11,0 Grad zwischen zwei Orientierungen im gleichmäßigen Zustand.
Bei der Vorrichtung wurde ein Umschalten zwischen zwei Orientierungen im gleichmäßigen Zustand mit einer Impulsbreite von 16 µs bewirkt, wenn sie mit Rechteckimpulsen einer Amplitude von 24 V versorgt wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde durch Füllen einer auf ziemlich die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellten leeren Zelle mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall hergestellt, welcher hauptsächlich eine Phenylpyrimidin-Verbindung umfaßte, aber einen Kegelwinkel von 14,3 Grad bei Raumtemperatur, einen Schichtneigungswinkel von 9,6 Grad, eine Ps von 4,3 nC/cm², und eine im Uhrzeigersinn gerichtete cholesterinische helikale Ganghöhe von 30 µm bei einer mittleren Temperatur im cholesterinischen Bereich zeigte.
Die Flüssigkristallvorrichtung wurde für 5 Stunden bei 100ºC gehalten und dann schrittweise mit einer Geschwindigkeit von 1ºC/min auf Raumtemperatur abgekühlt, wo die Vorrichtung unter einem Mikroskop untersucht wurde, einen anfänglichen Ausrichtungszustand zeigend, der eine schlechtere uniaxiale Ausrichtungseigenschaft zeigte und keinen homogenen Ausrichtungszustand aufwies, einen Anteil einschließend, der einen nur zur Bereitstellung eines Dunkelzustands befähigten homeotropen Ausrichtungszustand annahm. Da der homogene Ausrichtungszustand verlorengegangen war, wurde ein eindeutiges Umschalten über den gesamten Vorrichtungsbereich nicht erhalten, wenn die Vorrichtung mit Impulsen einer Amplitude von 24 V mit variierenden Impulsbreiten (1 µs bis 20 ms) versorgt wurde.

Beispiel 2

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde durch Füllen einer auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellten leeren Zelle mit dem gleichen ferroelektrischen Flüssigkristall, der im Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde, hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Reibungsrichtungen sich mit einem Kreuzungswinkel von 6 Grad in Richtung des Uhrzeigersinns kreuzten.
Die Flüssigkristallvorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bei 100ºC gehalten, schrittweise abgekühlt und unter einem Mikroskop bei Raumtemperatur untersucht. Als Ergebnis zeigte der Flüssigkristall einen anf nglichen Ausrichtungszustand in homogener C1-Ausrichtung, etwa 90% an Spreizausrichtung und die restlichen etwa 10% an gleichmäßiger Ausrichtung einschließend. Der scheinbare Tiltwinkel betrug 10,6 Grad zwischen zwei Orientierungen in der gleichmäßigen Ausrichtung.
Bei Versorgung mit Rechteckimpulsen einer Amplitude von 24 V wurde ein Umschalten in der gleichmäßigen Ausrichtung mit einer Impulsbreite von 35 µs bewirkt.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde durch Füllen einer auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellten leeren Zelle mit dem gleichen ferroelektrischen Flüssigkristall wie in Beispiel 1 hergestellt.
Die Flüs sigkristallvorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bei 100ºC gehalten, abgekühlt und unter einem Mikroskop untersucht. Als Ergebnis ergab die Flüssigkristallvorrichtung einen anfänglichen Ausrichtungszustand, der eine schlechtere uniaxiale Ausrichtungseigenschaft zeigte und keinen homogenen Ausrichtungszustand aufwies, etwa 80% eines Anteils einschließend, der einen nur zur Bereitstellung eines Dunkelzustands befähigten homeotropen Ausrichtungszustand annahm. Da der homogene Ausrichtungszustand verlorengegangen war, wurde ein eindeutiges Umschalten über den gesamten Vorrichtungsbereich nicht erhalten, wenn die Vorrichtung mit Impulsen einer Amplitude von 24 V mit variierenden Impulsbreiten (1 µs bis 20 ms) versorgt wurde.
Wie aus den Beispielen 1-2 und den Vergleichsbeispielen 1-2 ersichtlich werden eine gute Ausrichtungseigenschaft und Umschalteigenschaft erhalten, wenn die Kreuzungsrichtung der uniaxialen Ausrichtungsachsen mit der cholesterinischen helikalen Verdrillungsrichtung in der cholesterinischen Phase des chiralen smektischen Flüssigkristalls zusammenfällt.

Beispiel 3

Eine mit einer transparenten Elektrode bereitgestellte Glasplatte wurde mit einem Film aus Ti-Si (1:1) durch Spinnbeschichtung beschichtet und dann mit einer 1%igen NMP-Lösung einer Polyamidsäure ("LQ-1802", erhältlich von Hitachi Kasei K.K.) durch einen Spinner beschichtet, gefolgt von Backen bei 270ºC für eine Stunde und Reiben in eine Richtung. Das so behandelte Substrat und ein weiteres auf die gleiche Weise behandeltes Substrat wurden mit einem Zwischenspalt von 1,5 µm einander so zugeführt, daß sich die Reibungsrichtungen mit einem Kreuzungswinkel von 6 Grad in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn (d.h. negativ) vom unteren Substrat zum oberen Substrat kreuzten, wodurch sich eine leere Zelle bildete, die dann mit einem ferroelektrischen Flüssigkristallgemisch, umfassend eine Phenylpyrimidin-Verbindung als Hauptkomponente, unter Bildung einer Flüssigkristallvorrichtung gefüllt wurde. Die Vorrichtung (Zetle) wies einen Vorneigungswinkel von 14,2 Grad auf, gemessen durch das Kristallrotationsverfahren. Der ferroelektrische Flüssigkristall zeigte einen Kegelwinkel von 14 Grad bei Raumtemperatur, einen Schichtneigungswinkel von 9,2 Grad und eine negative Ps von 6 nC/cm².
Die Flüssigkristallvorrichtung wurde für 5 Stunden bei 100ºC gehalten und dann schrittweise mit einer Geschwindigkeit von 1ºC/min auf Raumtemperatur abgekühlt, wo die Vorrichtung unter einem Mikroskop untersucht wurde, einen anfänglichen Ausrichtungszustand zeigend, der homogen in der C1-Ausrichtung vorlag, etwa 99,5% an gleichmäßigem Zustand und die restlichen 0,5% an Spreizzustand einschließend.
Der scheinbare Tiltwinkel betrug 11,2 Grad zwischen zwei Orientierungen im gleichmäßigen Zustand.
Bei der Vorrichtung wurde ein Umschalten zwischen zwei Orientierungen im gleichmäßigen Zustand mit einer Impulsbreite von 20 µs bei Versorgung mit Rechteckimpulsen einer Amplitude von 24 V bewirkt.

Vergleichsbeispiel 3

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde durch Füllen einer auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 hergestellten leeren Zelle mit dem gleichen ferroelektrischen Flüssigkristall, der im Beispiel 3 verwendet wurde, hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Reibungsrichtungen sich mit einem Kreuzungswinkel von 6 Grad in Richtung des Uhrzeigersinns (positiv) kreuzten.
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde die Flüssigkristallvorrichtung bei 100ºC gehalten, schrittweise abgekühlt und dann unter einem Mikroskop bei Raumtemperatur untersucht, wobei die C1-Ausrichtung im anfänglichen Ausrichtungszustand beibehalten wurde, jedoch etwa 95% im Spreizzustand und die verbleibenden 5% im gleichmäßigen Zustand vorlagen.
Der scheinbare Tiltwinkel betrug 11,1 Grad zwischen den zwei Zuständen in der gleichmäßigen Ausrichtung. Bei Anlegung von Impulsen einer Amplitude von 24 V an die Flüssigkristallvorrichtung wurde das Umschalten zwischen den zwei gleichmäßigen Zuständen aufgrund der Vorherrschaft der Spreizausrichtung schwierig, weshalb es eine Schwellenimpulsbreite von 75 µs zeigte, was wesentlich länger als in Beispiel 3 war.
Aus Beispiel 3 undvergleichsbeispiel 3 ist ersichtlich, daß eine bessere gleichmäßig Ausrichtungseigenschaft und Umschalteigenschaft in der gleichmäßigen Ausrichtung erhalten werden, wenn der Kreuzungswinkel zwischen den zwei Substraten für den Fall negativ ist, daß die Polarität von Ps des Flüssigkristalls negativ ist.

Beispiel 4

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde durch Füllen einer auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 3 hergestellten leeren Zelle mit einer ferroelektrischen Flüssigkristallmischung hergestellt, umfassend ein Phenylpyrimidin als Hauptkomponente, und einen Kegelwinkel von 13,5 Grad bei Raumtemperatur, einen Schichtneigungswinkel von 10 Grad und eine positive Ps von 1,0 nC/cm² zeigend.
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde die Flüssigkristallvorrichtung bei 100ºC gehalten, schrittweise abgekühlt und unter einem Mikroskop bei Raumtemperatur untersucht. Als Ergebnis zeigte der Flüssigkristall einen anfänglichen Ausrichtungszustand in homogener C1-Ausrichtung, welche etwa 95% an gleichmößigem Zustand und die verbleibenden 5% an Spreizzustand einschloß. Der scheinbare Tiltwinkel betrug 10,7 Grad zwischen zwei Orientierungen in der gleichmäßigen Ausrichtung.
Bei Versorgung mit Rechteckimpulsen einer Amplitude von 24 V wurde das Umschalten in der gleichmäßigen Ausrichtung mit einer Impulsbreite von 95 µs bewirkt.

Vergleichsbeispiel 4

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde durch Füllen einer auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 hergestellten leeren Zelle mit dem gleichen ferroelektrischen Flüssigkristall, der in Beispiel 4 verwendet wurde, hergestellt.
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde die Flüssigkristallvorrichtung bei 100ºC gehalten, schrittweise abgekühlt und dann unter einem Mikroskop bei Raumtemperatur untersucht, wobei die C1-Ausrichtung im anfänglichen Ausrichtungszustand beibehalten wurde, jedoch etwa 90% im Spreizzustand und die verbleibenden 10% im gleichmäßigen Zustand vorlagen.
Der scheinbare Tiltwinkel betrug 10,7 Grad zwischen den zwei Zuständen in der gleichmäßigen Ausrichtung. Bei Anlegung von Impulsen einer Amplitude von 24 V an die Flüssigkristallvorrichtung wurde das Umschalten zwischen den zwei gleichmäßigen Zuständen aufgrund der Vorherrschaft der Spreizausrichtung schwierig, weshalb es eine Schwellenimpulsbreite von 200 µs zeigte, was wesentlich länger als in Beispiel 4 war.
Aus Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 4 ist ersichtlich, daß eine bessere gleichmäßige Ausrichtungseigenschaft und Umschalteigenschaft in der gleichmäßigen Ausrichtung erhalten werden, wenn der Kreuzungswinkel zwischen den zwei Substraten für den Fall positiv ist, daß die Polarität von Ps des Flüssigkristalls positiv ist.
Aus den vorstehenden Beispielen 3-4 und Vergleichsbeispielen 3-4 ist ersichtlich, daß eine sehr gute gleichmäßige Ausrichtungseigenschaft und Umschalteigenschaft in der gleichmäßigen Ausrichtung in einer Flüssigkristallvorrichtung erhalten werden, in welcher die Kreuzungsrichtung der uniaxialen Ausrichtungsachsen des oberen und unteren Substrats bei Multiplikation mit der Polarität der spontanen Polarisation des chiralen smektischen Flüssigkristalls ein positives Produkt bereitstellt, und der Flüssigkristall eine Beziehung < α+δ erfüllt und einen scheinbaren Tiltwinkel θa aufweist, der eine Beziehung > θa> /2 erfüllt.
Dementsprechend zeigt die so erhaltene Flüssigkristallvorrichtung eine stabile gleichmäßige Ausrichtungseigenschaft und eine gute Umschalteigenschaft in der gleichmäßigen Ausrichtung, womit sie zur Verwirklichung eines hohen Kontrasts und einer hochqualitativen Anzeige befähigt ist.

Beispiel 5

Eine mit einer transparenten Elektrode bereitgestellte Glasplatte wurde mit einem Film aus Ti-Si (1:1) durch Spinnbeschichtung beschichtet und dann mit einer 1%igen NMP-Lösung einer Polyamidsäure ("LQ-1802", erhältlich von Hitachi Kasei K.K.) durch einen Spinner beschichtet, gefolgt von Backen bei 270ºC für eine Stunde und Reiben in eine Richtung. Das so behandelte Substrat und ein weiteres auf die gleiche Weise behandeltes Substrat wurden mit einem Zwischenspalt von 1,5 µm einander so zugeführt, daß sich die Reibungsrichtungen mit einem Kreuzungswinkel von -10 Grad (d.h. in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn vom unteren Substrat zum oberen Substrat) kreuzten, wodurch sich eine leere Zelle bildete, die dann mit einem ferroelektrischen Flüssigkristallgemisch, umfassend eine Phenylpyrimidin-Verbindung als Hauptkomponente, unter Bildung einer Flüssigkristallvorrichtung gefüllt wurde. Die Vorrichtung (Zelle) wies einen Vorneigungswinkel von 17,1 Grad auf, gemessen durch das Kristallrotationsverfahren. Der ferroelektrische Flüssigkristall zeigte einen Kegelwinkel von 15 Grad, einen Schichtneigungswinkel von 10,3 Grad und eine Ps von -5,9 nC/cm² bei einer Temperatur (nachstehend als "Tc- 30ºC" bezeichnet), welche 30 ºC unterhalb der unteren Grenztemperatur im chiralen smektischen Bereich lag, und eine cholesterinische Ganghöhe entgegen dem Uhrzeigersinn von 19 µm bei einer mittleren Temperatur im cholesterinischen Bereich.
Die Flüssigkristallvorrichtung wurde für 5 Stunden bei 100ºC gehalten und dann schrittweise mit einer Geschwindigkeit von 1ºC/min auf Raumtemperatur abgekühlt, wo die Vorrichtung unter einem Mikroskop untersucht wurde, einen anfänglichen Ausrichtungszustand zeigend, der homogen in der C1-Ausrichtung und im gleichmäßigen Zustand über fast den gesamten Vorrichtungsbereich vorlag.
Der scheinbare Tiltwinkel betrug 10,8 Grad zwischen zwei Orientierungen im gleichmäßigen Zustand.
Bei der Vorrichtung wurde ein Umschalten zwischen zwei Orientierungen im gleichmäßigen Zustand mit einer Impulsbreite von 15 µs bei Versorgung mit Rechteckimpulsen einer Amplitude von 15 V bewirkt.

Vergleichsbeispiel 5

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde durch Füllen einer auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 hergestellten leeren Zelle mit dem gleichen ferroelektrischen Flüssigkristall, der in Beispiel 5 verwendet wurde, hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Kreuzungswinkel auf -2 Grad verändert wurde.
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 wurde die Flüssigkristallvorrichtung bei 100ºC gehalten, schrittweise abgekühlt und dann unter einem Mikroskop bei Raumtemperatur untersucht, wobei die C1-Ausrichtung im anfänglichen Ausrichtungszustand beibehalten wurde, jedoch etwa 70% im Spreizzustand und die verbleibenden 30% im gleichmäßigen Zustand vorlagen.
Bei Anlegung von Impulsen einer Amplitude von 15 V an die Flüssigkristallvorrichtung wurde das Umschalten zwischen den zwei gleichmäßigen Zuständen aufgrund der Vorherrschaft der Spreizausrichtung schwierig, weshalb es eine Schwellenimpulsbreite von 31 µs zeigte.

Vergleichsbeispiele 6-10

Leere Zellen wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 hergestellt mit der Ausnahme, daß die Kreuzungswinkel jeweils auf -6 Grad, -4 Grad, -2 Grad, 0 Grad und +6 Grad verändert wurden. Die entsprechenden leeren Zellen wurden mit dem gleichen ferroelektrischen Flüssigkristall gefüllt, der in Beispiel 5 verwendet wurde.
Die Flüssigkristallvorrichtungen wurden den gleichen Tests wie in Beispiel 5 unterzogen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
Aus Beispiel 5 und den Vergleichsbeispielen 5-10 ist ersichtlich, daß eine gute gleichmäßige Ausrichtungseigenschaft und Umschalteigenschaft in der gleichmäßigen Ausrichtung erhalten wird, wenn der Absolutwert des Kreuzungswinkels dort 4 Grad oder mehr beträgt, wo Ps 5,9 nC/cm² bei Tc - 30ºC beträgt.

Beispiel 6

Eine leere Zelle wurde auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 5 hergestellt (d.h. bei einem Kreuzungswinkel von -2 Grad) und mit einer ferroelektrischen Flüssigkristallmischung gefiillt, umfassend ein Phenylpyrimidin als Hauptkomponente, und die folgenden Eigenschaften zur Bereitstellung einer Flüssigkristallvorrichtung zeigend:
Kegelwinkel = 14,5 Grad,
Ps (bei Tc - 35 ºC) = -0,9 nC/cm²,
δ = 9,8 Grad, und
Cholesterinische Ganghöhe = 38 µm (bei mittlerer cholesterinischer Temperatur) in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn.
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 wurde die Flüssigkristallvorrichtung bei 100ºC gehalten, schrittweise abgekühlt und dann unter einem Mikroskop bei Raumtemperatur untersucht. Als Ergebnis wurde eine Cl-Ausrichtung im anfänglichen Ausrichtungszustand über den gesamten Vorrichtungsbereich beibehalten, einen gleichmäßigen Zustand über fast den gesamten Vorrichtungsbereich einschließend. Der scheinbaretiltwinkel betrug 10,3 Grad zwischen zwei gleichmäßigen Züständen. Bei Anlegung von Impulsen einer Amplitude von 25 V an die Vorrichtung wurde ein Umschalten zwischen zwei gleichmäßigen Zuständen mit einer Impulsbreite von 45 µs bewirkt.

Vergleichsbeispiele 11-16

Leere Zellen wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 hergestellt mit der Ausnahme, daß die Kreuzungswinkel jeweils auf 10 Grad, -6 Grad, -4 Grad, 0 Grad, +4 Grad und +6 Grad verändert wurden. Die entsprechenden leeren Zellen wurden mit dem gleichen ferroelektrischen Flüssigkristall gefüllt, der in Beispiel 6 verwendet wurde.
Die Flüssigkristallvorrichtungen wurden den gleichen Tests wie in Beispiel 5 unterzogen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2
Aus Beispiel 6 und den Vergleichsbeispielen 11-16 ist ersichtlich, daß eine gute gleichmäßige Ausrichtungseigenschaft und Umschalteigenschaft in der gleichmäßigen Ausrichtung erhalten wird, wenn der Absolutwert des Kreuzungswinkels dort unter 4 Grad liegt, wo Ps 0,9 nC/cm² bei Tc - 30ºC beträgt.

Beispiele 7-11

7 Arten leerer Zellen wurden auf ähnliche Weise wie in Beispiel 5 mit Ausnahme verschiedener Kreuzungswinkel hergestellt. Jede Art von leeren Zellen wurde mit Flüssigkristallen mit verschiedenen Ps-Werten und cholesterinischen Ganghöhen gefüllt, wodurch 5 Flüssigkristallvorrichtungen gebildet wurden (Beispiele 7-11).
Die entsprechenden Vorrichtungen zeigten nachstehend in Tabelle 3 zusammengefaßte gleichmäßige Ausrichtungseigenschaften. Tabelle 3
Wie aus den vorstehenden Ergebnissen der Beispiele 7-11 ersichtlich wird eine verbesserte gleichmäßige Ausrichtungseigenschaft erhalten, wenn der Absolutwert des Kreuzungswinkels für Ps ≥ 2 nC/cm² 4 Grad oder mehr oder für Ps < 2 nC/cm² weniger als 4 Grad beträgt, und die Kreuzungsrichtung der Kreuzreibung identisch mit der cholesterinischen Verdrillungsrichtung des verwendeten Flüssigkristalls ist.
Wie vorstehend beschrieben bildet die Flüssigkristallvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wirksam eine gleichmäßige Ausrichtung aus, einen hohen Kontrast bereitstellend, und zeigt eine gute Umschalteigenschaft, was sie zur Verwirklichung einer klaren und hochqualitativen Anzeige befähigt.
Eine Flüssigkristallvorrichtung, eine verbesserte Ausrichtungseigenschaft und Umschalteigenschaft zeigend, ist aus einem Paar aus einem oberen Substrat und einem unteren Substrat und einem zwischen den oberen und unteren Substraten angeordneten chiralen smektischen Flüssigkristall aufgebaut. Auf jedem der oberen und unteren Substrate befindet sich eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung an den Flüssigkristall und ein uniaxialer Ausrichtungsfilm. Die Ausrichtungsfilme auf den oberen und unteren Substraten sind mit uniaxialen Ausrichtungsachsen bereitgestellt, welche sich gegenseitig so kreuzen, daß die Kreuzungsrichtung der uniaxialen Ausrichtungsachsen vom unteren Substrat zum oberen Substrat identisch mit der Richtung der helikalen Verdrillung in der cholest er mischen Phase des chiralen smektischen Flüssigkristalls ist, und der chirale smektische Flüssigkristall ist einem solchen Ausrichtungszustand angeordnet, daß der Flüssigkristall einen Vorneigungswinkel α, einen Kegelwinkel , einen Tiltwinkel δ der SmC*-Schicht und einen scheinbaren Tiltwinkel θa zeigt, die Beziehungen erfüllend: < α+δ und > θa > /2. Die Kreuzungsrichtung kann vorzugsweise eine Polarität (als "positiv" in Richtung des Uhrzeigersinns und "negativ" in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn genommen) haben, welche der Polarität der spontanen Polarisation des Flüssigkristalls entspricht.

Claims

1. Flüssigkristallvorrichtung, umfassend:

ein oberes Substrat und ein unteres Substrat und einen chiralen smektischen Flüssigkristall, der zwischen den oberen und unteren Substraten angeordnet ist, auf denen sich eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung an den Flüssigkristall und ein uniaxialer Ausrichtungsfilm befinden; wobei die folgenden Bedingungen (a) und (b) erfüllt sind:

(a) der chirale smektische Flüssigkristall befindet sich in einer Anordnung mit einem Vorneigungswinkel α, einem Kegelwinkel , einem Tiltwinkel δ der chiralen smektischen Schicht bezüglich zur Normalen des Substrats, und einem scheinbaren Tiltwinkel θa, die folgenden Beziehungen erfüllend:

< α+, und

> θa> /2;

(b) die Achsen der uniaxialen Ausrichtungsfilme auf den ober en und unteren Substraten kreuzen sich gegenseitig mit einem solchen Winkel, daß das Produkt aus dem Wert des Winkels und dem Wert der spontanen Polarisation des chiralen smektischen Flüssigkristalls positiv ist, mit der Maßgabe, daß

der Winkel für die Rotation von der unteren Substratausrichtungsachse zur oberen Substratausrichtungsachse als negativ angenommen wird, wenn die Richtung der Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn ist, und

der Winkel für die Rotation als positiv angenommen wird, wenn die Richtung der Rotation im Uhrzeigersinn ist.

2. Flüssigkristallvorrichtung, umfassend: ein oberes Substrat und ein unteres Substrat und einen chiralen smektischen Flüssigkristall, der zwischen den oberen und unteren Substraten angeordnet ist, auf denen sich eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung an den Flüssigkristall und ein uniaxialer Ausrichtungsfilm befinden; wobei die folgenden Bedingungen (a) - (c) erfüllt sind:

(a) Die Achsen der uniaxialen Ausrichtungsfilme auf den oberen und unteren Substraten kreuzen sich gegenseitig mit einem Winkel φ, und die spontane Polarisation Ps des chiralen smektischen Flüssigkristalls ist positiv, mit der Maßgabe, daß

der Winkel φ für die Rotation von der unteren Substratausrichtungsachse zur oberen Substratausrichtungsachse, gesehen vom oberen Substrat, als negativ angenommen wird, wenn die Richtung der Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn ist, und der Winkel φ als positiv angenommen wird, wenn die Richtung der Rotation im Uhrzeigersinn ist, und der Winkel φ bei einer Temperatur von 30ºC unterhalb der oberen Grenze der chiralen smektischen Phase die folgende Beziehung erfüllt:

φ < 4 Grad, wenn Ps < 2 nC/cm², oder

φ ≥ 4 Grad, wenn Ps ≥ 2 nC/cm²;

(b) die Kreuzungsrichtung der uniaxialen Ausrichtungsachsen vom unteren Substrat zum oberen Substrat ist identisch mit der Richtung der helikalen Verdrillung in der cholesterinischen Phase des chiralen smektischen Flüssigkristalls; und

(c) der chirale smektische Flüssigkristall befindet sich in einer Anordnung mit einem Vorneigungswinkel α, einem Kegel- Winkel , einem Tiltwinkel δ der chiralen smektischen Schicht bezüglich zur Normalen des Substrats, und einem scheinbaren Tiltwinkel θa, die folgenden Beziehungen erfüllend:

< α+δ, und

> θa> /2.

3. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Richtung des Kreuzungswinkels der Achsen der uniaxialen Ausrichtungsfilme identisch mit der Richtung der helikalen Verdrillung in der cholesterinischen Phase des chiralen smektischen Flüssigkristalls ist.