DE69232178T2

DE69232178T2 - Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE69232178T2
Application number: DE69232178T
Authority: DE
Inventors: Masanobu Asaoka; Yukio Hanyu; Yoshio Hotta; Yasuto Kodera; Makoto Kojima; Tadashi Mihara; Katsutoshi Nakamura; Kenji Onuma; Hideaki Takao; Osamu Taniguchi; Takatsugu Wada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2012-12-11
Also published as: EP0703483B1; DE69230786T2; US5835248A; DE69232177T2; DE69230786D1; DE69232177D1; ATE208054T1; DE69232178D1; US5764327A; EP0550846A1; JP3100014B2; EP0703484B1; EP0550846B1; US5381256A; ATE190734T1; ATE208055T1; EP0703484A1; JPH05273537A; EP0703483A1

Description

FACHGEBIET DER ERFINDUNG UND VERWANDTER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung und insbesondere eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die eine Zellenstruktur mit einem verbesserten Ansteuerungsverhalten hat, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Eine Anzeigevorrichtung der Art, durch die die Lichtdurchlässigkeit in Verbindung mit einer Polarisationsvorrichtung unter Ausnutzung der Brechungsindex-Anisotropie von ferroelektrischen Flüssigkristallmolekülen gesteuert wird, ist von Clark und Lagerwall vorgeschlagen worden (US-Patentschrift Nr. 4 367 924 usw.). Dar ferroelektrische Flüssigkristall hat im allgemeinen eine chirale smektische C-Phase (SmC*) oder H-Phase (SmH*) mit einer nicht schraubenförmigen Struktur und zeigt in diesem Zustand die Eigenschaft, dass er als Reaktion auf ein elektrisches Feld, das auf den Flüssigkristall einwirkt, entweder einen ersten optisch stabilen Zustand oder einen zweiten optisch stabilen Zustand annimmt und so einen Zustand in Abwesenheit eines elektrischen Feldes beibehält, wobei diese Eigenschaft als Histabilität bezeichnet wird, und der ferroelektrische Flüssigkristall hat auch eine hohe Ansprechgeschwindigkeit auf eine Änderung des elektrischen Feldes. Daher wird erwartet, dass er bei einer schnell arbeitenden Speicher-Anzeigevorrichtung verwendet wird und insbesondere eine Anzeige mit großer Fläche und hoher Auflösung liefert.
Damit eine optische Modulationsvorrichtung, bei der ein Flüssigkristall mit so einer Bistabilität verwendet wird, ein erwünschtes Ansteuerungsverhalten zeigt, ist es erforderlich, dass auch der zwischen einem Paar Substraten angeordnete Flüssigkristall in einem derartigen Molekulausrichtungszustand befindet, dass eine Umwandlung zwischen den zwei vorstehend erwähnten stabilen Zuständen unabhängig von der Einwirkung eines elektrischen Feldes wirksam eintreten kann.
Ferner ist bei einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der die Doppelbrechung eines Flüssigkristalls ausgenutzt wird, der Durchlässigkeitsgrad unter im rechten Winkel gekreuzten Nicols durch die folgende Gleichung gegeben:
I/I&sub0; = sin²4θ·sin²(Δnd/λ)π,
worin I&sub0;: Intensität des einfallenden Lichts,
I: Intensität des durchgelassenen Lichts,
θ: Kippungswinkel
Δn: Brechungsindex-Anisotropie,
d: Dicke der Flüssigkristallschicht,
2: Wellenlänge des einfallenden Lichts.
Der Kippungswinkel θ bei der vorstehend erwähnten nicht schraubenförmigen Struktur ist als die Hälfte des Winkels zwischen den durchschnittlichen Molekülachsenrichtungen der Flüssigkristallmoleküle in einer verdrillten Ausrichtung in einem ersten Ausrichtungszustand und einem zweiten Ausrichtungszustand definiert. Entsprechend der vorstehenden Gleichung wird gezeigt, dass ein Kippungswinkel A von 22, 5 Grad einen maximalen Durchlässigkeitsgrad liefert, und der Kippungswinkel sollte bei einer nicht schraubenförmigen Struktur zum Verwirklichen von Bistabilität zweckmäßigerweise so nahe wie möglich bei 22,5 Grad liegen.
Ein Verfahren zum Ausrichten eines ferroelektrischen Flüssigkristalls sollte geeigneterweise derart sein, dass Molekülschichten, die jeweils aus einer Vielzahl von Molekülen eines smektischen Flüssigkristalls bestehen, uniaxial entlang ihren Normalen ausgerichtet werden, und es ist erwünscht, dass so ein Ausrichtungszustand durch eine Reibungsbehandlung bewirkt wird, die nur einen einfachen Fertigungsschritt erfordert. Ein Ausrichtungsverfahren für einen ferroslektrischen Flüssigkristall, insbesondere einen chiralen smektischen Flüssigkristall in einer nicht schraubenförmigen Struktur, ist beispielsweise aus der US-Patentschrift Nr. 4 561 726 bekannt.
Es ist jedoch das Problem gefunden worden, dass im Fall der lange dauernden kontinuierlichen Ansteuerung so einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung mit einer Zellenstruktur die Dicke entlang einer Zellenseite nach und nach zunimmt, so dass ein blassgelber Farbton (nachstehend als "Gelbtönung" bezeichnet) gezeigt wird.
Wenn an einer Seite einer Anzeigezelle so eine Gelbtönung auftritt, wird die Anzeigebildqualität beeinträchtigt. Das Auftreten einer Gelbtönung ist nicht auf eine einfarbige Bildanzeige beschränkt, sondern verursacht auch bei einer Farbanzeige eine Abweichung vom Farbgleichgewicht, so dass eine Bildanzeige mit hoher Qualität verhindert wird.
So eine Anzeigevorrichtung ist übrigens zur Multiplexansteuerung eines chiralen smektischen Flüssigkristalls mit einer Elektrodenzmatrix versehen, die Abtastelektroden und Datenelektroden umfasst, wobei die Abtastelektroden sequenziell mit einem Abtastsignal angesteuert werden und die Datenelektroden im Gleichlauf mit dem Abtastsignal mit Datensignalen angesteuert werden.
Ferner ist gemäß unseren Versuchen gefunden worden, dass ein Kippungswinkel θ (ein Winkel, der in der nachstehend beschriebenen Fig. 6 gezeigt ist) bei einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nicht schraubenförmigen Struktur, der durch Ausrichten mit einer herkömmlichen Ausrichtungssteuerungsschicht erhalten wird, im Vergleich zu einem Kippungswinkel Θ (der Winkel Θ ist die Hälfte des Winkels an der Spitze des Kegels, der in der nachstehend beschriebenen Fig. 5 gezeigt ist) bei dem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer schraubenförmigen Struktur kleiner geworden ist. Im einzelnen wurde gefunden, dass der Kippungswinkel A bei einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nicht schraubenförmigen Struktur, der durch Ausrichten mit herkömmlichen Ausrichtungssteuerungsschichten erhalten wird, im allgemeinen in der Größenordnung von 3 bis 8 Grad lag und dass der Durchlässigkeitsgrad in diesem Fall höchstens etwa 3 bis 5% betrug.
Somit sollte der Kippungswinkel bei einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit nicht schraubenförmiger Struktur, bei dem Bistabilität verwirklicht ist, gemäß Clark und Lagerwall denselben Wert haben wie der Kippungswinkel bei dem ferroelektrischen Flüssigkristall mit schraubenförmiger Struktur, jedoch ist tatsächlich der Kippungswinkel θ bei einer nicht schraubenförmigen Struktur kleiner als der Kippungswinkel Θ bei einer schraubenförmigen Struktur. Im einzelnen ist gefunden worden, dass der Kippungswinkel θ bei einer nicht schraubenförmigen Struktur wegen einer verdrillten Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen in der nicht schraubenförmigen Struktur kleiner wird als der Kippungswinkel Θ. Somit sind Flüssigkristallmoleküle bei einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nicht schraubenförmigen Struktur mit einer kontinuierlichen Verdrillung von einer Molekülachse, die einem oberen Substrat benachbart ist, bis zu einer Molekülachse, die einem unteren Substrat benachbart ist, in einem bestimmten Verdrillungswinkel ausgerichtet. Dies führt zu der Erscheinung, dass der Kippungswinkel θ bei der nicht schraubenförmigen Struktur kleiner ist als der Kippungswinkel Θ bei der schraubenförmigen Struktur.
Übrigens ist auch eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung vorgeschlagen worden, bei der zur Veränderung eines Ausrichtungszustandes ein elektrisches Wechselfeld einwirken gelassen wird [Japanische Offengelegte Patentanmeldung (JP-A) 62- 161123]. Durch die Einwirkung des Wechselfeldes kann der Kippungswinkel θ bei der nicht schraubenförmigen Struktur vergrößert werden, und die Ausrichtung von C-Direktoren zwischen den Substraten kann von einer verdrillten Ausrichtung zu einer parallelen Ausrichtung (gleichmäßigen Ausrichtung) mit fast identischen C-Direktoren verändert werden. Als Ergebnis kann der Durch lässigkeitsgrad im dunklen Zustand unter gekreuzten Nicols vermindert werden, so dass ein höherer Kontrast erzielt wird.
Um in dem Fall, dass ein Bildelementverschluss offen ist, den Durchlässigkeitsgrad zu verbessern, ist in JP-86013377 ein Flüssigkristallelement offenbart, das mit einem Substratpaar aus einem oberen Substrat und einem unteren Substrat versehen ist, die parallel zueinander angeordnet sind und an der Oberfläche eine feine Rauheit bzw. feine Unebenheiten zeigen und lichtdurchlässige Elektroden haben, die mit den jeweiligen Elektroden verdrahtet sind.
Zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Ausrichtung, der Haltbarkeit des Flüssigkristallelements und des Kontrastes zwischen einem dunklen Zustand und einem hellen Zustand ist in JP- 890168958 eine bestimmte Beziehung zwischen der Schichtdicke einer Ausrichtungssteuerungsschicht und der mittleren Oberflächenrauheit einer darunterliegenden Schicht offenbart.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zunahme der Zellendicke bei einer Flüssigkristallzelle, bei der ein ferroelektrischer Flüssigkristall verwendet wird, zu minimieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Auftreten der Gelbtönung durch Reiben der Oberfläche einer Isolationsschicht zu verhindern oder zu verzögern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Flüssigkristallbewegung in einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung zu unterdrücken, so dass die Gelbtönung, die auf eine Zunahme der Zellendicke oder auf das Auftreten eines leeren Raums zurückzuführen ist, verhindert wird.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, bei der die Bewegung von Flüssigkristallmolekülen während einer lange dauernden Ansteuerung der Vorrichtung unterdrückt wird, so dass eine verbesserte Zuverlässigkeit des Anzeigeverhaltens wie z. B. ein hoher Kontrast und Freisein von Nachleuchten oder von Nach- bzw. Geisterbildern erzielt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, bei der eine örtliche Veränderung der Zellendicke während der Ansteuerung verhindert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, die bei dar nicht schraubenförmigen Struktur eines chiralen smektischen Flüssigkristalls einen großen Kippungswinkel θ hat und eine Anzeige verwirklichen kann, die ein Bild mit einem hohen Kontrast zeigt, das frei von Nachleuchten ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung mit einer verbesserten Vorrichtungsstruktur bereitzustellen, bei der der Spielraum für die Materialauswahl erweitert ist, so dass ein einfaches Herstellungsverfahren bei niedrigen Temperaturen, das eine gute Produktivität zeigt und einen weiteren Spielraum für die Auswahl anderer Materialien für z. B. Farbfilter hat, erlaubt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung mit einer Zelle, die ein Paar Substrate (1211a, 1211b), auf denen sich jeweils eine Elektrode (1212a, 1212b) für die Ansteuerung eines Flüssigkristalls (1215) befindet und die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei jedes der Substrate (1211a, 1211b) ferner auf der Elektrode (1212a, 1212b) eine Ausrichtungssteuerungsschicht (1214a, 1214b), die einer Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung unterzogen worden ist, hat, und einen ferroelektrischen Flüssigkristall (1215), der zwischen dem Paar einander gegenüberliegend angeordneten Substraten (1211a, 1211b) angeordnet ist, enthält, bereitgestellt, wobei mindestens eine der Ausrichtungssteuerungsschichten Oberflächenunebenheiten hat, wobei die erwähnten Oberflächenunebenheiten Grübchen bzw. Dellen oder Punkte umfassen, die einen Durchmesser von 0,1 bis 10 um und einen Höhenunterschied von 2 bis 30 nm haben, wobei die Grübchen bzw. Dellen oder Punkte in einer Dichte von mindestens 10&sup4;/mm² gebildet sind.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei einer Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A und 1B sind erläuternde Zeichnungen zum Veranschaulichen der Zunahme der Zellendicke entlang einer Zellenseite im Verhältnis zu Flüssigkristall-Bewegungsrichtungen.
Fig. 2 ist eine erläuternde Zeichnung zum Veranschaulichen eines Ausrichtungszustandes, der bei einem im Rahmen der Erfindung verwendeten chiralen smektischen Flüssigkristall auftritt.
Fig. 3A und 3B sind erläuternde Zeichnungen zum Veranschaulichen von Veränderungen der Direktorausrichtung entsprechend verschiedenen Lagen zwischen den Substraten in der C1-Ausrichtung bzw. der C2-Ausrichtung.
Fig. 4 ist eine Draufsicht eines herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigegeräts in dem Fall, dass es lange angesteuert wird, um ein festgelegtes Muster anzuzeigen.
Fig. 5 ist eine perspektivische Zeichnung, die schematisch eine Ausrichtung eines chiralen smektischen Flüssigkristalls mit einer schraubenförmigen Struktur zeigt. Fig. 6 ist eine perspektivische Zeichnung, die schematisch einen Ausrichtungszustand eines chiralen smektischen Flüssigkristalls mit einer nicht schraubenförmigen Struktur zeigt.
Fig. 7, 10 und 16 sind jeweils eine schematische Schnittzeichnung einer Ausführungsform dar Flüssigkristallvorrichtung (Zelle) gemäß der Erfindung.
Fig. 8 ist eine schematische Zeichnung eines Grübchens bzw. einer Delle, die im Rahmen der Erfindung angewendet wird.
Fig. 9A und 9H sind schematische Zeichnungen einer Ausrichtungssteuerungsschicht vor bzw. nach Entfernung einer SiO&sub2;-Perle.
Fig. 11A bis 11E sind schematische Schnittzeichnungen zum Veranschaulichen eines Verfahrens zur Bildung einer Isolationsschicht gemäß einem Bezugsbeispiel.
Fig. 12 ist eine schematische Schnittzeichnung eines Bezugsbeispiels einer Flüssigkristallvorrichtung.
Fig. 13 und 14 sind RTM-Bilder (RTM = Raster-Tunnelmikroskop), die Unebenheitsmuster zeigen, die auf Ausrichtungssteuerungsachichten gemäß Beispiel 5 bzw. 6 erzeugt worden sind.
Fig. 15 ist ein RTM-Bild, das den Oberflächenzustand einer nicht mit einem Unebenheitsmuster versehenen Ausrichtungssteuerungsschicht gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
Fig. 17 ist eine schematische Schnittzeichnung, die einen Ausrichtungszustand eines gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerichteten chiralen smektischen Flüssigkristalls zeigt.
Fig. 18 ist eine Veranschaulichung von C-Direktor-Ausrichtungen in einem gleichmäßigen Ausrichtungszustand.
Fig. 19 ist eine Veranschaulichung von C-Direktor-Ausrichtungen in einem schrägen Ausrichtungszustand.
Fig. 20A und 20B sind Draufsichten, die Kippungswinkel θ in einem gleichmäßigen Ausrichtungszustand bzw. in einem schrägen Ausrichtungszustand veranschaulichen.
Fig. 21 ist eine Schnittzeichnung, die eine Ladungsverteilung, die Richtung einer spontanen Polarisation PS und die Richtung eines umgekehrten elektrischen Feldes Vrev zeigt.
Fig. 22 ist eine schematische Draufsicht, die Änderungen des Kippungswinkels θ während und nach dem Einwirken eines elektrischen Feldes veranschaulicht.
Fig. 23 und 24 sind Diagramme, die das optische Ansprechverhalten gemäß einer herkömmlichen Vorrichtung bzw. gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wir haben die Gelbtönung analysiert, die durch die Zunahme der Zellendicke an der Zellenseite verursacht wird.
Gemäß unserer Untersuchung ist erkannt worden, dass die Zunahme der Zellendicke an der Zellenseite durch eine Druckerhöhung verursacht wird, die ihrerseits durch eine auf die Ansteuerung zurückzuführende Bewegung von Flüssigkristallmolekülen in einer bestimmten Richtung verursacht wird. So eine Kraft, die die Bewegung von Flüssigkristallmolekülen verursacht, kann vermutlich einem elektrodynamischen Effekt zuzuschreiben sein, der durch eine Störung der Dipolmomente von Flüssigkristallmolekülen in einem wechselstromartigen elektrischen Feld (elektrischen Wechselfeld), das durch die Fortdauer von Steuerimpulsen hervorgerufen wird, verursacht wird. Ferner werden gemäß unseren Versuchen die Richtungen 22a und 22b der Flüssigkristallbewegung im Zusammenhang mit der Reibrichtung 20 und der Lage 21a oder 21b der durchschnittlichen Flüssigkristallmolekülachse, wie sie in Fig. 1k gezeigt ist, festgelegt. Da die Bewegungsrichtung von Flüssigkristallmolekülen mit der Reibrichtung zusammenhängt, wird angenommen, dass die vorstehend erwähnte Erscheinung von dem Vor-Kippungszustand an den Substratoberflächen abhängt. Unter Bezugnahme auf Fig. 1k und 1B bezeichnet die Bezugszahl 21a (oder 21b in einem umgekehrten Ausrichtungszustand) die Ausrichtung der durchschnittlichen Molekülachse (des Direktors). Wenn die Flüssigkristallmoleküle (hierin als Moleküle mit einer negativen spontanen Polarisation beschrieben) derart ausgerichtet sind, dass sie die durchschnittliche Molekülachse 21a ergeben, und auf diese Moleküle ein elektrisches Wechselfeld mit einer bestimmten Stärke einwirkt, das keine Umschaltung zu dem Ausrichtungszustand 21b verursacht, bewegen sich die Flüssigkristallmoleküle in dem Fall, dass die Substrate mit Reibachsen versehen sind, die parallel und in der gleichen Richtung 20 gerichtet sind, leicht in der Richtung eines Pfeils 22a. Diese Flüssigkristallbewegungserscheinung hängt vom Ausrichtungszustand in der Zelle ab. Im einzelnen tritt diese Erscheinung bei der C2-Ausrichtung kaum auf, wird jedoch bei der C1-Ausrichtung und bei der gleichmäßigen Ausrichtung, die nachstehend beschrieben werden, in beträchtlichem Maße beobachtet.
Die zwei Ausrichtungszustände C1 und C2 können durch einen Unterschied in der V-Struktur bzw. Sparrenstruktur von smektischen Schiclhten, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind, erläutert werden. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 bezeichnet eine Bezugszahl 31 eine smektische Schicht, die Ferroelektrizität zeigt, bezeichnet 32 einen C1-Ausrichtungsbereich und bezeichnet 33 einen C2-Ausrichtungsbereich. Ein smektischer Flüssigkristall hat im allgemeinen eine Schichtstruktur und verursacht eine Schrumpfung des Schichtabstands, wenn er von einer SmA-Phase (smektischen A- Phase) in eine SmC-Phase (smektische C-Phase) oder eine SmC*- Phase (chirale smektische C-Phase) umgewandelt wird, was zu einer in Fig. 2 gezeigten Struktur (Sparrenstruktur) führt, die von einem Abknicken von Schichten zwischen dem oberen Substrat ha und dem unteren Substrat 11b begleitet ist. Das Abknicken der Schichten 32 kann entsprechend dar gezeigten C1- und C2- Ausrichtung in zwei Arten verursacht werden. Flüssigkristallmoleküle an den Substratoberflächen sind bekanntlich derart ausgerichtet, dass sie als Folge des Reibens in einer Richtung A einen bestimmten Winkel α (Vor-Kippungswinkel) derart bilden, dass ihre Köpfe (vorderen Enden) in der Reibrichtung von den Substratoberflächen 11a und 11b nach oben (oder weg) gerichtet sind. Die Ausrichtungszustände C1 und C2 sind einander wegen der Vor-Kippung in bezug auf ihre elastische Energie nicht gleichwertig, und bei einer bestimmten Temperatur oder beim Einwirken einer mechanischen Spannung kann ein Übergang zwischen diesen Zuständen verursacht werden. Wenn die in Fig. 2 gezeigte Schichtstruktur in Draufsicht betrachtet wird wie in dem oberen Teil von Fig. 2 gezeigt, sieht eine Grenze 34 des Übergangs von der C1-Ausrichtung (32) zu der C2-Ausrichtung (33) in der Reibrichtung A wie ein Zickzackblitz aus und wird als Blitzdefekt bezeichnet, und eine Grenze 35 des Übergangs von der C2-Ausrichtung (33) zu der C1-Ausrichtung (32) bildet eine breite und mäßige Kurve und wird als Haarnadeldefekt bezeichnet.
Wenn ein FLC (= ferroelektrischer Flüssigkristall) zwischen einem Paar Substraten 11a und 11b angeordnet ist und in einen Ausrichtungszustand gebracht wird, der die folgende Beziehung erfüllt:
Θ < α + δ ... (1),
worin α einen Vor-Kippungswinkel des FLC bezeichnet, Θ einen Kippungswinkel (die Hälfte des Kegelwinkels) bezeichnet und 6 einen Neigungswinkel der SmC*-Schicht bezeichnet, gibt es in dem C1-Ausrichtungszustand vier Zustände, die jeweils eine Sparrenstruktur haben. Diese vier C1-Ausrichtungszustände unterscheiden sich von dem bekannten C1-Ausrichtungszustand. Ferner bilden zwei der vier C1-Ausrichtungszustände bistabile Zustände (gleichmäßige Ausrichtung). Hierbei werden von den vier C1-Ausrichtungszuständen zwei Zustände, die in Abwesenheit eines elektrischen Feldes dazwischen einen scheinbaren Kippungswinkel θa ergeben, der die folgende Beziehung erfüllt:
Θ > θa > Θ/2 ... (2),
zusammen als gleichmäßiger Zustand bezeichnet.
Im Hinblick auf optische Eigenschaften der Direktoren wird angenommen, dass die Direktoren im gleichmäßigen Zustand nicht zwischen den Substraten verdrillt sind. Fig. 3A ist eine schematische Zeichnung, die Lagen von Direktoren zwischen den Substraten in den jeweiligen Zuständen in der C1-Ausrichtung veranschaulicht. Im einzelnen sind bei 51 bis 54 jeweils Veränderungen der Lagen von Direktoren zwischen den Substraten in Form von Projektionen der Direktoren auf Kegelgrundflächen, wie sie von jeder Grundfläche her gesehen werden, gezeigt. Bei 51 und 52 ist ein schräger Zustand gezeigt, und bei 53 und 54 ist eine Anordnung von Direktoren gezeigt, von der angenommen wird, dass sie einen gleichmäßigen Ausrichtungszustand wiedergibt. Wie aus Fig. 3A ersichtlich ist, unterscheidet sich die Moleküllage (Direktor) bei 53 und 54, die einen gleichmäßigen Zustand wiedergeben, von der Moleküllage in dem schrägen Zustand entweder bei dem oberen Substrat oder bei dem unteren Substrat. Fig. 3B zeigt zwei Zustände in der C2-Ausrichtung, zwischen denen an den Grenzen keine Umschaltung beobachtet wird, jedoch eine innere Umschaltung beobachtet wird. Der gleichmäßige Zustand in der C1-Ausrichtung ergibt einen größeren Kippungswinkel θa und somit eine höhere Leuchtkraft und einen höheren Kontrast als der herkömmlicherweise angewendete bistabile Zustand in der C2- Ausrichtung.
Bei einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einem gleichmäßigen Ausrichtungszustand, der auf der Bedingung "Θ > θa > Θ/2" basiert, tritt jedoch leicht das vorstehend erwähnte Problem der Gelbtönung auf, das auf die Flüssigkristallbewegung zurückzuführen ist.
Bei einer tatsächlichen Flüssigkristallzelle tritt die Flüssigkristallbewegung in der in Fig. 1A gezeigten Weise ein. Wenn beispielsweise die Flüssigkristallmoleküle in der gesamten Zelle in einem Zustand angeordnet sind, der eine durchschnittliche Molekülachsenrichtung 21a ergibt, bewegen sich die in der Zelle enthaltenen Flüssigkristallmoleküle unter Einwirkung eines Wechselfeldes leicht in der Richtung des Pfeils 22a, d. h. in der Figur von rechts nach links. Als Folge nimmt die Zellendicke in einem Bereich 23 nach und nach zu, so dass eine Gelbtönung gezeigt wird. Wenn die Flüssigkristallmoleküle in einem Zustand angeordnet sind, der eine durchschnittliche Molekülachse 21b ergibt, wird unter Einwirkung eines Wechselfeldes eine Flüssigkristallbewegung in der umgekehrten Richtung 22b bewirkt. In beiden Fällen wird die Flüssigkristallbewegung in einer Richtung bewirkt, die senkrecht zu der Reibrichtung verläuft, d. h. in der Richtung, in der sich die smektischen Schichten erstrecken.
Gemäß einem anderen unserer Versuche wird in dem Fall, dass eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle 60, die in einem Zellenbereich, der durch ein Dichtungsmittel 69 abgegrenzt ist, einen ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer nicht schraubenförmigen Struktur in einem Ausrichtungszustand mit einen großen Vor-Kippungswinkel enthält, durch ein Ansteuerelement, das eine Abtastelektroden-Ansteuerschaltung 62 und eine Datenelektroden-Ansteuerschaltung 64 umfasst, angesteuert wird, um kontinuierlich ein festgelegtes weißes (61) oder schwarzes (63) Muster einzuschreiben, wie in Fig. 4 gezeigt ist, bewirkt, dass sich Flüssigkristallmoleküle entsprechend den Moleküllagen für die Anzeige eines weißen Anzeigezustands (Bereich 61) bzw. eines schwarzen Anzeigezustands (Bereich 63) in verschiedenen Richtungen B und C parallel zu der Richtung, in dar sich die chiralen smektischen SmC*-Schichten erstrecken, und senkrecht zu der Reibrichtung A bewegen. Als Folge wird an den Zielseiten der Flüssigkristallmolekülbewegung bewirkt, dass die Flüssigkristakllschicht eine erhöhte Dicke hat, während der Zellenzwischenraum vergrößert wird, so dass Bereiche 65 erzeugt werden, die blassgelb gefärbt sind (Gelbtönung). An den in Bezug auf die Flüssigkristallmolekülbewegung entgegengesetzten Seiten werden leere Räume 67 gebildet, die keine Flüssigkristallmoleküle haben. Diese Erscheinungen werden am deutlichsten in der Nachbarschaft des Dichtungsmittels 69 hervorgerufen und breiten sich in Richtung auf die Innenseite der Zelle aus.
Wie vorstehend beschrieben wurde, haben wir gefunden, dass bei einer lange dauernden Ansteuerung eine Flüssigkristallbewegung in einer Richtung bewirkt wird, die eine geringe Veränderung der Zellendicke verursacht, was zu einer Gelbtönung oder Farbabweichung führt, die das Anzeigeverhalten beeinträchtigt.
Im einzelnen besteht die Neigung, dass die Zellendicke an der Zielseite in der Flüssigkristallbewegungsrichtung zunimmt, was zu einem gelblichen Farbton führt. An der entgegengesetzten Seite resultiert ein Zustand mit einer geringeren Flüssigkristallmenge, so dass eine ungeordnete Ausrichtung verursacht wird. Eine Flüssigkristallvorrichtung, die als Folge einer lange dauernden Ansteuerung diese Erscheinungen verursacht, zeigt folglich eine Ungleichmäßigkeit des Anzeigeverhaltens, das viel schlechter ist als im ursprünglichen Zustand, so dass die Vorrichtung von einem Problem in Bezug auf die Zuverlässigkeit begleitet ist.
Die vorstehend erwähnte Veränderung der Zellendicke verursacht weitere Schwierigkeiten, zu denen Veränderungen des Schwellenwertes der Ansteuerungsspannung und nachteilige Wirkungen auf die Haltbarkeit der Flüssigkristallvorrichtung bei einer lange dauernden Ansteuerung gehören.
Als Ergebnis weiterer Untersuchungen haben wir gefunden, dass die Flüssigkristallbewegung in Richtung einer Ebene wirksam unterdrückt wird, indem eine Ausrichtungssteuerungsschicht, die auf einer Elektrodenplatte gebildet wird, mit einer feinen ungleichmäßigen bzw. unebenen Oberflächenstruktur versehen wird, so dass das vorstehend erwähnte Problem der Zunahme der Zellendicke an einer Zellenseite gelöst werden kann.
Wir haben ferner auch gefunden, dass eine besondere ungleichmäßige bzw. unebene Struktur (oder Grübchen, Dellen bzw. Vertiefungen), mit der die Oberfläche der Ausrichtungssteusrungsschicht versehen wird, zu einer homogenen Ausrichtung mit einer beträchtlich unterdrückten Flüssigkristallbewegung führen kann.
Mit anderen Worten, wir haben gefunden, dass das Verhalten eines Flüssigkristalls stark von den physikalischen Zuständen der Substratgrenze, d. h. von den Oberflächen der Ausrichtungssteuerungsschichten, abhängt und dass die Flüssigkristallbewegung durch eine zweckmäßige Größe der Ungleichmäßigkeiten bzw. Unebenheiten (nachstehend als Unebenheiten bezeichnet), mit denen die Oberflächen der Ausrichtungssteuerungsschichten versehen werden, beträchtlich unterdrückt wird.
Wie vorstehend erwähnt wurde, ist es wichtig, dass sich der Flüssigkristall, der zwischen einem Paar Substraten angeordnet ist, in einem derartigen Ausrichtungszustand befindet, dass unabhängig von der Einwirkung eines elektrischen Feldes eine Umwandlung zwischen zwei stabilen Zuständen wirksam eintreten kann, d. h. in einem Zustand mit einer guten uniaxialen Ausrichtung befindet, damit eine optische Modulationsvorrichtung, bei der die Bistabilität ausgenutzt wird, ein erwünschtes Ansteuerungsverhalten zeigt.
Ferner ist es zum Verwirklichen eines Schaltelements mit einer hohen Leuchtdichte und einer hohen Geschwindigkeit notwendig, dass ein ferroelektrischer Flüssigkristall mit einer großen spontanen Polarisation verwendet wird. In dem Fall, dass eine dicke Ausrichtungsschicht und/oder eine hochohmige Isolationsschicht verwendet wird, kann jedoch eine große spontane Polarisation ein umgekehrtes elektrisches Feld verursachen, wodurch das Umschaltverhalten deutlich beeinträchtigt und in einigen Fällen sogar eine Störung beim Betrieb als Anzeigevorrichtung verursacht werden kann, weshalb Vorsicht geübt werden sollte.
Unsere Versuche haben auch gezeigt, dass eine zu starke Verminderung der Dicke der Ausrichtungssteuerungsschicht zum Zweck einer Verringerung des Einflusses des umgekehrten elektrischen Feldes die Homogenität der Ausrichtung des ferroelektrischen Flüssigkristalls beeinträchtigen kann, so dass in einigen Fällen eine Störung der Funktion als Anzeigevorrichtung verursacht wird.
Die vorstehend beschriebenen Aufgaben der vorliegenden Erfindung können gelöst werden, indem an der Oberfläche einer Ausrichtungsschicht Unebenheiten erzeugt werden.
Im einzelnen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung an der Oberfläche einer Ausrichtungsschicht vorgeschriebene Unebenheiten erzeugt, um die Flüssigkristallbewegung zu verhindern oder einzuschränken, wodurch das Auftreten dar Gelbtönung oder das Auftreten von leeren Räumen in einer Zelle, das auf eine Veränderung der Zellendicke zurückzuführen ist, verhindert oder eingeschränkt wird, so dass eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt wird, die einen hohen Kontrast und eine geringe Veränderung des Anzeigeverhaltens mit der Zeit zeigt.
Ferner können im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Unebenheiten bei der Ausrichtungsschicht durch ein Verfahren erzeugt werden, das einfach und auch gut reproduzierbar ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Unebenheiten erzeugt werden, indem in eine Schicht, die eine Ausrichtungsschicht bildet, feine Teilchen eingebaut werden oder indem die feinen Teilchen durch Reiben entfernt werden, damit in der Ausrichtungsschicht Oberflächenunebenheiten erzeugt werden. Alternativ können die Unebenheiten erzeugt werden, indem in eine Schicht, die eine Isolationsschicht bildet, feine Teilchen eingebaut werden und dann auf der Isolationsschicht eine Ausrichtungsschicht gebildet wird oder indem die Ausrichtungsschicht ferner gerieben wird, um die feinen Teilchen aus der Isolationsschicht zu entfernen, so dass an der Oberfläche der Ausrichtungsschicht Unebenheiten erzeugt werden. Es ist auch möglich, dass die Unebenheiten erzeugt werden, indem zuerst eine Ausrichtungsschicht gebildet wird und die Oberfläche der Ausrichtungsschicht dann mit feinen Teilchen bestrahlt bzw. abgeblasen wird oder die Ausrichtungsschicht mechanisch gestempelt bzw. geprägt wird, um Oberflächenunebenheiten zu bilden. Dies sind bevorzugte Ausführungsformen, die wie gewünscht zweckmäßig kombiniert werden können.
Die in dieser Weise erzeugten Unebenheiten können in Abhängigkeit von Faktoren wie z. B. dem verwendeten Flüssigkristallmaterial, dem Material der Ausrichtungsschicht, den Dicken der Ausrichtungsschicht und der Isolationsschicht, dem Zellenzwischenraum und den Bedingungen für die Ansteuerung der Flüssigkristallvorrichtung bis zu einem gewissen Grade variieren, können jedoch vorzugsweise wie folgt sein.
Ein bei der Isolationsschicht erzeugter Unebenheitsgrad steht mit der Unebenheit der darauf gebildeten Ausrichtungsschicht in einem engen Zusammenhang und ist deshalb ein wichtiger Faktor, jedoch beeinflussen die an der Oberfläche der Ausrichtungsschicht erzeugten Unebenheiten das Betriebsverhalten unmittelbar und sind deshalb noch wichtiger.
Die an der Oberfläche der Ausrichtungsschicht erzeugten Unebenheiten haben einen Höhenunterschied von 20 bis 300 Å und können vorzugsweise mit einem Mittenabstand von höchstens 1000 Å und insbesondere von 100 bis 1000 Å und in einer Dichte von mindestens 10.000/mm² und insbesondere 10&sup4; bis 2 · 10&sup7;/mm² erzeugt werden. Die Unebenheiten umfassen Vertiefungen in Form von Grübchen bzw. Dellen oder Ausbuchtungen bzw. Vorsprünge in Form von Punkten bzw. Flecken, Halbkugeln oder Kuppeln, weil diese Gestalten unter Verwendung von feinen Teilchen leicht erzeugt werden können. Desgleichen werden auch kreisförmige Vertiefungen oder Vorsprünge bevorzugt.
Die Dicke der Ausrichtungsschicht kann derart festgelegt werden, dass sie einen zweckmäßigen Grad der Funktion der Verhinderung oder Unterdrückung dar Flüssigkristallbewegung zeigt, während sie eine ausreichende Ausrichtungswirkung zeigt, und sie kann vorzugsweise 30 Å bis 1 um, vor allem 50 bis 1000 Å und insbesondere höchstens 100 Å betragen.
Die gebildeten Grübchen bzw. Dellen oder Vertiefungen können eine Tiefe Dd haben, die in Bezug auf die Dicke da der Ausrichtungsschicht die Beziehung "da < Dd < 100 da" erfüllt.
Die vorliegende Erfindung ist am wirksamsten, wenn sie auf eine Flüssigkristallvorrichtung angewendet wird, bei der ein ferroelektrischer Flüssigkristall und vor allem ein ferroelektrischer Flüssigkristall, der einen größeren Vor-Kippungswinkel von im einzelnen mindestens 5 Grad, insbesondere mindestens 10 Grad und vor allem mindestens 15 Grad zeigt, verwendet wird.
Die Wirkungsweise eines ferroelektrischen Flüssigkristalls wird unter Bezugnahme auf schematische perspektivische Zeichnungen von Flüssigkristallzellen, die in Fig. 5 und 6 gezeigt sind, erläutert.
Fig. 5 ist eine schematische Veranschaulichung einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle (Flüssigkristallvorrichtung) zur Erläuterung ihres Betriebs. Die Bezugszahlen 521a und 521b bezeichnen Substrate (Glasplatten), auf denen jeweils eine lichtdurchlässige Elektrode aus z. B. In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2; oder ITO (Indiumzinnoxid) usw. angeordnet ist. Ein Flüssigkristall in einer SmC*-Phase (chiralen smektischen C-Phase) oder einer SmR* -Phase (chiralen smektischen H-Phase), in dem Flüssigkristallmolekülschichten 522 senkrecht zu den Oberflächen der Glasplatten ausgerichtet sind, ist dazwischen angeordnet und hermetisch abgeschlossen. Ausgezogene Linie 523 zeigen Flüssigkristallmoleküle. Jedes Flüssigkristallmolekül 523 hat ein Dipolmoment (P1) 524 in einer zu seiner Achse senkrechten Richtung. Die Flüssigkristallmoleküle 523 bilden in der Richtung, in der sich die Substrate erstrecken, kontinuierlich eine schraubenförmige Struktur. Wenn zwischen den auf den Substraten 521a und 521b gebildeten Elektroden eine Spannung angelegt wird, die höher als ein bestimmter Schwellenwert ist, wird eine schraubenförmige Struktur des Flüssigkristallmoleküls 523 gelockert oder abgewickelt, wodurch die Richtung, in der die einzelnen Flüssigkristallmoleküle 523 ausgerichtet sind, derart verändert wird, dass alle Dipolmomente (P1) 524 in die Richtung des elektrischen Feldes gerichtet werden. Die Flüssigkristallmoleküle 523 haben eine längliche Gestalt und zeigen Brechungsanisotropie zwischen ihrer langen und ihrer kurzen Achse. Es ist deshalb leicht zu verstehen, dass zum Beispiel dann, wenn auf der oberen und der unteren Oberfläche der Glasplatten Polarisatoren in der Art von gekreuzten Nicols, d. h. derart, dass sich ihre Polarisationsrichtungen kreuzen, angeordnet sind, die auf diese Weise angeordnete Flüssigkristallzelle als optische Flüssigkristall-Modulationsvorrichtung wirkt, deren optische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Polarität einer angelegten Spannung ändern.
Wenn die Flüssigkristallzelle ferner derart hergestellt wird, dass die Flüssigkristallschicht eine ausreichend geringe Dicke (z. B. 0,1 bis 3 Mikrometer) hat, ist die schraubenförmige Struktur der Flüssigkristallmoleküle sogar in Abwesenheit eines elektrischen Feldes abgewickelt, so dass eine nicht schraubenförmige Struktur bereitgestellt wird, wodurch das Dipolmoment einen von zwei Zuständen annimmt, d. h. einen Zustand Pa in einer Richtung 534a nach oben oder einen Zustand Pb in einer Richtung 534b nach unten, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, so dass ein bistabiler Zustand erhalten wird. Wenn auf eine Zelle mit den vorstehend erwähnten Eigenschaften ein elektrisches Feld Ea oder Eb einwirken gelassen wird, das höher als ein bestimmter Schwelanwert ist, wobei sich Ea und Eb hinsichtlich ihrer Polarität unterscheiden, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, wird das Dipolmoment in Abhängigkeit von dem Vektor des elektrisches Feldes Ea oder Eb entweder in die Richtung 534a nach oben oder in die Richtung 534b nach unten ausgerichtet. Dementsprechend werden die Flüssigkristallmoleküle entweder in einem ersten stabilen Zustand 533a oder in einem zweiten stabilen Zustand 533b ausgerichtet.
Ein erster Vorteil, der durch die Verwendung so einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle erzielt wird, besteht darin, dass die Ansprechgeschwindigkeit sehr hoch ist, und ein zweiter Vorteil ist, dass die Ausrichtung des Flüssigkristalls Bistabilität zeigt. Der zweite Vorteil wird z. B. unter Bezugnahme auf Fig. 6 näher erläutert. Wann das elektrische Feld Ea auf die Flüssigkristallmoleküle einwirkt, werden sie in den ersten stabilen Zustand 533a ausgerichtet. Dieser Zustand wird selbst dann in stabiler Weise beibehalten, wenn das elektrische Feld beseitigt wird. Andererseits werden die Flüssigkristallmoleküle in den zweiten stabilen Zustand 533b ausgerichtet, wodurch die Richtungen der Moleküle verändert werden, wenn das elektrische Feld Eb, dessen Richtung der Richtung des elektrischen Feldes Ea entgegengesetzt ist, auf die Moleküle einwirkt. Dieser Zustand wird gleichermaßen selbst dann beständig beibehalten, wenn das elektrische Feld beseitigt wird. Ferner befinden sich die Flüssigkristallmoleküle in den jeweiligen Ausrichtungszuständen, solange die Feldstärke des einwirkenden elektrischen Feldes Ea oder Eh einen bestimmten Schwellenwert nicht überschreitet.
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 12 ist eine schematische Schnittzeichnung eines Bezugsbeispiels der ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung (Zelle).
Unter Bezugnahme auf Fig. 12 enthält die Flüssigkristallzelle ein Substratpaar aus einem oberen Substrat 1211a und einem unteren Substrat 1211b, die parallel zueinander angeordnet sind und mit einer z. B. etwa 400 bis 3000 Å dicken lichtdurchlässigen Elektrode 1212a bzw. 1212b versehen sind. Auf den lichtdurchlässigen Elektroden 1212a und 1212b sind z. B. 100 bis 3000 Å dicke Isolationsschichten 1213a bzw. 1213b und Ausrichtungssteuerungsschichten 1214a bzw. 1214b gebildet. Hierbei kann jede Kombination der Bauelemente 1211a bis 1214a und der Hauelemente 121 W bis 1214b als Elektrodenplatte bezeichnet werden, wobei der Fall eingeschlossen ist, dass einige Bauelemente mit Ausnahme der Elektroden weggelassen sind. Zwischen einer oberen Elektrodenplatte 1210a, die das obere Substrat 1211a einschließt, und einer unteren Elektrodenplatte 1210b, die das untere Substrat 1211b einschließt, ist ein ferroelektrischer smektischer Flüssigkristall 1215 angeordnet, und zwar vorzugsweise in einer nicht schraubenförmigen Struktur, die mindestens zwei stabile Zustände bereitstellt.
Die Isolationsschichten 1213a und 1213b können eine anorganische Oxidschicht umfassen, die durch Nassauftrag und Wärmebehandlung gebildet wird, oder können eine durch Zerstäubung gebildete Schicht umfassen. Jede Isolationsschicht kann eine Laminatstruktur haben, die zwei oder mehr Schichten einschließt.
Die Ausrichtungssteuerungsschichten 1214a und 1214b können eine Dicke haben, die in dem vorstehend beschriebenen Bereich liegt, können jedoch vorzugsweise eine Dicke von 5 bis 100 nm (50 bis 1000 Å) und vor allem von 15 bis 40 nm (150 bis 400 Å) haben. Die Ausrichtungssteuerungsschichten können im allgemeinen ein Polymer umfassen, können jedoch zweckmäßigerweise eine Schicht umfassen, die einen großen Vor-Kippungswinkel liefert, z.B. eine Schicht aus einem fluorhaltigen Polyimid.
Mindestens eine der Ausrichtungssteuerungsschichten 1214a und 1214b und vorzugsweise beide sind mit Oberflächenunebenheiten versehen, die Vertiefungen (oder Vorsprünge) einschließen, die einen Durchmesser von 0,1 bis 10 um und vorzugsweise 0,3 bis 4 um und einen Höhenunterschied von 2 bis 30 in und vorzugsweise 5 bis 15 nm haben und in einer Dichte von mindestens 10&sup4;/mm² und vorzugsweise 1 · 10&sup5; bis 2 · 10&sup7;/mm² vorhanden sind. Wenn der Durchmesser weniger als 0,1 um beträgt, kann die erwünschte Wirkung der Unterdrückung der Flüssigkristallbewegung ungenügend sein, und wenn der Durchmesser 10 um überschreitet, werden leicht Ausrichtungsfehler verursacht.
Die Gestalt dar Unebenheiten (Punkte oder Grübchen bzw. Dellen) kann vorzugsweise im wesentlichen kreisförmig sein, wie vorstehend beschrieben wurde, jedoch können sie auch eine ovale oder unregelmäßige Gestalt haben. Im Fall einer nicht kreisförmigen Gestalt kann der vorstehend erwähnte Durchmesser von 0,1 bis 10 um derart festgelegt werden, dass er sich auf den kürzeren Durchmesser bezieht.
Wenn der Höhenunterschied des Unebenheitsmusters weniger als 20 Å beträgt, kann die erwünschte Wirkung der Unterdrückung der Flüssigkristallbewegung ungenügend sein, und wenn er 300 Å überschreitet, können dadurch Ausrichtungsfehler verursacht werden.
Die Punkte oder Grübchen bzw. Dellen, die die Unebenheiten bilden, sind in einer Dichte von mindestens 10&sup4;/mm² und vorzugsweise 1 · 10&sup5; bis 2 · 10&sup7;/mm² vorhanden, damit eine erwünschte Wirkung der Unterdrückung der Flüssigkristallbewegung erhalten wird. Ihre Gestalt kann auch kompliziert sein, und zwar derart, dass in einzelnen Punkten oder Grübchen bzw. Dellen feinere Punkte oder Grübchen bzw. Dellen enthalten sind. In dem Fall, dass die Punkte oder Grübchen bzw. Dellen, die die Unebenheiten bilden, in einer hohen Dichte und "auf den ersten Blick" kontinuierlich vorhanden sind, können der Durchmesser und der Höhenunterschied, die vorstehend erwähnt wurden, durch einzelne Vertiefuagen (Grübchen bzw. Dellen) oder Vorsprünge (Punkte) erfüllt werden.
Das Unebenheitsmuster kann in der Ausrichtungssteuerungsschicht in verschiedener Weise, z. B. durch die folgenden Verfahren 1) bis 4), gebildet werden.
1) Eine Lösung für die Bereitstellung einer Ausrichtungssteuerungsschicht, die eine Lösungsmittelmischung aus einem Hauptlösungsmittel und einem Hilfslösungsmittel, das einen höheren Siedepunkt als das Hauptlösungsmittel hat, enthält, wird auf eine Elektrodenplatte aufgetragen und einer Wärmebehandlung unterzogen, um eine Ausrichtungssteuerungsschicht mit einem Unebenheitsmuster zu bilden.
In diesem Fall kann das Hauptlösungsmittel ein gutes Lösungsmittel sein, das ein gutes Auflösungsvermögen für das Harz, das die Ausrichtungssteuerungsschicht bildet, (oder für seinen Vorläufer) zeigt und einen Siedepunkt im Bereich von vorzugsweise 140 bis 210ºC hat, und es kann mindestens eine Art umfassen, die aus z. B. N-Methylpyrrolidon, n-Butylcellosolve, Dimethylacetandd, Dimethylformamid und Dimethylsulfoxid ausgewählt ist. Andererseits kann das Hilfslösungsmittel vorzugsweise ein Lösungsmittel sein, das einen Siedepunkt hat, der um 20 bis 40ºC höher liegt als der Siedepunkt des Hauptlösungsmittels und um 20 bis 40ºC unter der Wärmebehandlungstemperatur für die Bildung der Ausrichtungssteuerungsschicht (z. B. 200 bis 270ºC) liegt, und ein gutes Auflösungsvermögen für das Harz, das die Ausrichtungssteuerungsschicht bildet, und eine gute Mischbarkeit mit dem Hauptlösungsmittel zeigt. Das Hilfslösungsmittel kann vorzugsweise mindestens eine Art umfassen, die aus z. B. n-Butylcarbitol, n-Propylcarbitol und Cresol ausgewählt ist.
Das Hilfslösungsmittel kann vorzugsweise in einer Menge verwendet werden, die 10 bis 70 Masse% und vor allem 20 bis 60 Masse% des gesamten Lösungsmittels bildet. Das Harz, das die Ausrichtungssteuerungsschicht bildet, (oder sein Vorläufer) kann vorzugsweise in einer verhältnismäßig niedrigen Konzentration von z. B. 1. bis 10 Masse% und vor allem 2 bis 6 Masse% gelöst werden, damit eine gleichmäßig dünne Schicht erhalten wird.
Nachdem die so gebildete Lösung des Harzes, das die Ausrichtungssteuerungsschicht bildet, auf eine Elektrodenplatte aufgetragen worden ist, wird sie mindestens 30 min lang und vorzugsweise mindestens 60 min lang bei einer Temperatur um Raumtemperatur (z. B. 20 bis 30ºC) gealtert und dann einer Wärmebehandlung bei z. B. 200 bis 270ºC unterzogen, um eine Ausrichtungssteuerungsschicht zu bilden. Während der Wärmebehandlung oder während der Temperaturerhöhung für die Wärmebehandlung wird das gewünschte Unebenheitsmuster hauptsächlich durch Verflüchtigung des Hilfslösungsmittels gebildet.
Alternativ kann ein Unebenheitsmuster an der Oberfläche der Isolationsschicht gebildet werden, indem eine Lösung des Harzes, das die Isolationsschicht bildet, aufgetragen wird, wobei die Lösung mindestens zwei Lösungsmittel mit verschiedenen Siedepunkten enthält, die vorzugsweise ein Hauptlösungsmittel und ein schlechtes Lösungsmittel, das einen höheren Siedepunkt als das Hauptlösungsmittel hat, einschließen. Besondere Beispiele für das Hauptlösungsmittel können Toluol; mehrwertige Alkohole oder ihre Derivate wie z. B. Diethylcellosolve, Methylcellosolve, Diacetonalkohol, Methoxymethoxyethanol, Butylcellosolve, Diethylcarbitol, Dibutylcellosolve, Methylcarbitol, Ethylcarbitol, Dibutylcarbitol, Butylcarbitol, n-Butylacetat und Ethoxypropanol einschließen. Beispiele für das schlechte Lösungsmittel können n-Methylpyrrolidon und γ-Butyrolacton einschließen.
2) Eine Ausrichtungssteuerungsschicht wird einmal gebildet und dann durch Bestrahlen bzw. Abblasen mit feinen Teilchen mit einem Oberflächenunebenheitsmuster versehen.
Die feinen Teilchen, die dafür verwendet werden, können vorzugsweise feine gleichmäßige Eisteilchen umfassen, die z. B. hergestellt werden, indem reines Wasser durch eine Sprühdüse zu feinen Teilchen versprüht wird und die Teilchen dann mit flüssigem Stickstoff rasch abgekühlt werden. Andere Beispiele für die feinen Teilchen können feine Teilchen mit einem gleichmäßigen Durchmesser aus anorganischen Oxiden wie z. B. Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Cerit und Zirkoniumdioxid einschließen. Die feinen Teilchen können vorzugsweise einen mittleren Durchmesser im Bereich von 5 bis 50 um haben.
3) Eine Ausrichtungssteuerungsschicht wird einmal gebildet und dann mit einem Oberflächenunebenheitsmuster versehen, indem sie zur Übertragung des Oberflächenunebenheitsmusters einer Prägeplatte gestempelt bzw. geprägt wird.
In diesem Fall kann der Höhenunterschied des Unebenheitsmusters durch Veränderung des Prägedruckes beliebig eingestellt werden. Die Unebenheiten können in verschiedenen Mustern erhalten werden, indem das Oberflächenunebenheitsmustar der Prägeplatte verändert wird.
4) Eine zur Bildung einer Ausrichtungssteuerungsschicht dienende Lösung, die feine Teilchen mit einem Durchmesser enthält, der mit dem Zwischenraum, der zwischen einem Paar Elektrodenplatten gebildet wird, identisch oder kleiner ist, wird auf eine Elektrodenplatte aufgetragen und dann erhitzt, um eine Schicht zu bilden, aus der die feinen Teilchen im Verlauf der Bildung der Ausrichtungssteuerungsschicht entfernt werden, damit ein Oberflächenunebenheitsmuster erhalten wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, können die feinen Teilchen vorzugsweise eine Teilchengröße haben, die mit dem Zwischenraum, der zwischen dem Paar Elektrodenplatten zu bilden ist, identisch oder kleiner ist. Die Untergrenze der Teilchengröße kann vorzugsweise mindestens das 15-fache der Dicke der Ausrichtungssteuerungsschicht betragen, damit die feinen Teilchen leicht entfernt werden können.
Die feinen Teilchen können vorzugsweise eine Hitzebeständigkeit von mindestens 200ºC und vor allem mindestens 300ºC haben, damit sie bei der Wärmebehandlung für die Bildung der Ausrichtungssteuerungsschicht haltbar sind.
Die Entfernung der feinen Teilchen kann vorzugsweise während des als Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung dienenden Reibens nach der Bildung der Ausrichtungssteuerungsschicht durch Wärmebehandlung durchgeführt werden. Die Entfernung dar feinen Teilchen kann auch durch Ultraschallreinigung der Elaktrodenplatte in einer Flüssigkeit, die organisches Lösungsmittel und/oder Wasser enthält, erfolgen. Die Ultraschallreinigung der Elektrodenplatte kann auch als Nachbehandlung nach der Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung durchgeführt werden.
Bei den vorstehend erwähnten Verfahren 1) bis 3) wird es im allgemeinen bevorzugt, dass die Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung nach der Ausbildung des Unebenheitsmusters durchgeführt wird. Bei den Verfahren 2) und 3) kann das Unebenheitsmuster jedoch auch nach der Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung ausgebildet werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der ferroelektrische Flüssigkristall in einer chiralen smektischen Phase, im einzelnen in einer chiralen smektischen C-Phase (SmC*), H-Phase (SmH*), 1-Phase (SmI*), K-Phase (SmK*), G-Phase (SmG*) oder F- Phase (SmF*), angewendet werden.
Einzelheiten von ferroelektrischen Flüssigkristallan werden z. B. in Journal De Physique Letters 36 (L-69), 1975, "Ferroelectric Liquid Crystals"; Applied Physics Letters 36 (11), 1980, "Submicro Second Bistable Electrooptic Switching in Liquid Crystals"; Solid State Physics (Kotai Butsuri) 16 (141), 1981, "Liquid Crystal"; US-Patentschriften Nr. 4. 561 726, 4 589 996, 4 592 858, 4 596 676, 4 613 209, 4 614 609 und 4 62 165 beschrieben. Ferroelektrische Flüssigkristalle, die in diesen Schrifttumsstellen offenbart sind, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Eine besonders bevorzugte Gruppe von ferroelektrischen Flüssigkristallen kann die einschließen, die im höheren Temperaturbereich eine cholesterische Phase zeigen und die beispielsweise eine Flüssigkristallmischung auf Pyrimidinbasis einschließen können, die die folgende Phasenumwandlungsreihe zeigt.
Die in Fig. 12 gezeigte ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung kann erhalten werden, indem auf der Ausrichtungssteuerungsschicht von einer des Paares von Elektrodenplatten 1210a und 1210b Abstandshalterperlen 1216 aus z. B. Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid verteilt werden, die Elektrodenplatten dann derart, vereinigt werden, dass die uniaxialen Ausrichtungsrichtungen A, mit denen die Ausrichtungssteuerungsschichten 1214a und 1214b versehen worden sind, im wesentlichen parallel sind und in derselben Richtung verlaufen wie gezeigt (oder im wesentlichen parallel sind und in entgegengesetzten Richtungen verlaufen), und die Elektrodenplatten mit einem wahlfreien teilchenförmigen Klebstoff, der in Kombination mit den Abstandshalterperlen 1216 und mit einem Epoxyklebstoff verwendet wird, verbunden werden, um den Umfang abzudichten und eine Leerzelle mit einer Einspritzöffnung zu bilden. Die Zelle wird dann mit einem Flüssigkristall 1215, wie er vorstehend beschrieben wurde, der auf eine Temperatur erhitzt worden ist, die vorzugsweise die cholesterische Phase oder eine bei höherer Temperatur auftretende Phase ergibt, gefüllt und nach Abdichtung der Einspritzöffnung auf eine Temperatur abgekühlt, die die chirale smektische Phase ergibt. Dann wird die Zelle zwischen einem Paar Polarisatoren 1217a und 1217b angeordnet, die in der Lagebeziehung gekreuzter Nicols angeordnet sind.
Nachstehend wird eine Flüssigkristallvorrichtung beschrieben, bei der eine Isolationsschicht angewendet wird, die feine Teilchen enthält. Fig. 16 ist eine schematische Schnittzeichnung so einer Flüssigkristallvorrichtung. Unter Bezugnahme auf Fig. 16 umfasst die Vorrichtung Substrate (Glasplatten) 2211a und 2211b, die mit lichtdurchlässigen Elektroden 2212a bzw. 2212b aus z. B. In&sub2;O&sub3; oder ITO (Indiumzinnoxid) und dann mit 50 bis 2000 Å dicken Isolationsschichten 2213a bzw. 2213b (aus z. B. Ti/Si) und mit 50 bis 1000 Å dicken Ausrichtungsschichten 2214a bzw. 2214b beschichtet sind. Bei dieser Ausführungsform enthalten die Isolationsschichten 2213a und 2213b feine Teilchen 2218 aus z. B. Sliliciumdioxid oder Aluminiumoxid. Die Ausrichtungsschichten 2214a und 2214b sind in Richtungen A, die parallel und gleich gerichtet sind, gerieben worden. Zwischen den Substraten 2211a und 2211b ist ein ferroelektrischer chiraler smektischer Flüssigkristall 2215 angeordnet. Der Abstand zwischen den Substraten 2211a und 2211b wird auf einen kleinen Wert (z. B. 0,1 bis 3 um) eingestellt, der ausreicht, um die Bildung einer schraubenförmigen Struktur des chiralen smektischen Flüssigkristalls zu unterdrücken, so dass der chirale smektische Flüssigkristall 2215 in einem bistabilen Ausrichtungszustand angeordnet wird. Der ausreichend kleine Abstand für den Flüssigkristall 2215 wird durch Abstandshalterperlen 2216 (aus z. B. Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid) aufrechterhalten, die zwischen den Ausrichtungsschichten 2214a und 2214b angeordnet sind. Die gesamte Zelle ist zwischen Polarisatoren 2217a und 2217b angeordnet.
Für die Ausrichtungsschichten, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet werden, gibt es keine besondere Einschränkung, jedoch können sie vorzugsweise ein Polyimid oder ein Polyamid umfassen, wie es z. B. durch die folgende Formel (1) bzw. (2) wiedergegeben wird:
worin A eine vierwertige organische Restgruppe bezeichnet und R&sub1; undl R&sub2; eine Alkyl- oder Fluoralkylgruppe bezeichnet 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass R&sub1; und R&sub2; gleich Alkyl- oder verschieden sein können;
worin B eine zweiwertige organische Restgruppe bezeichnet und R&sub3; und R&sub4; eine Alkyl- oder Fluoralkylgruppe mit jeweils 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass R&sub3; undl R&sub4; gleich oder verschieden sein können.
Zur Bildung der Isolationsschicht wird unter Verwendung eines Lösungsmittels wie z. B. Hexylenglykol, n-Butylcellosolve und Isopropylalkohol eine Lösung mit einer Konzentration von 0,01 bis 40 Masse% gebildet und durch ein Verfahren wie z. B. Schleuderbeschichtung, Sprühbeschichtung oder Walzenauftrag auf ein Substrat aufgetragen. In diesem Fall werden feine Teilchen im voraus durch Behandlung mit einer Kugelmühle oder mit einem Ultraschalldispergiergerät in der Lösung dispergiert. Die auf das Substrat aufgetragene Lösung kann zum Abdampfen des Lösungsmittels etwa 10 min lang bei 60 bis 150ºC thermisch vorbehandelt werden, mit Ultraviolettstrahlen bestrahlt werden und dann etwa 1 Stunde lang bei 250 bis 350ºC wärmebehandelt werden. Die Isolationsschicht kann eine Dicke in der Größenordnung von 30 Å bis 1 um und vorzugsweise von 50 bis 2000 Å haben.
Die auf diese Weise gebildete Isolationsschicht wird mit sehr feiner Unebenheiten, die wie Säulen, die durch Schrägbedampfung gebildet werden, wirken können, ausgestattet, um entlang schrägliegenden Seiten davon Flüssigkristallmoleküle auszurichten. Dies kann der Grund dafür sein, dass dadurch eine Ausrichtung mit hohem Kontrast erzielt wird.
Zur Bildung der Ausrichtungsschicht wird unter Verwendung eines Lösungsmittels wie z. B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid und N-Methyl-2-pyrrolidon eine Lösung mit einer Konzentration von 0,01 bis 40 Masse% gebildet und durch ein Verfahren wie z. B. Schleuderbeschichtung, Sprühbeschichtung oder Walzenauftrag auf ein Substrat aufgetragen, worauf Erhitzen bei 100 bis 300ºC und vorzugsweise bei 150 bis 250ºC folgt, um eine Ausrichtungsschicht zu bilden. Die Ausrichtungsschicht wird dann gerieben, z. B. mit einem Gewebe bzw. Tuch.
Fig. 17 ist eine schematische Schnittzeichnung, die einen durch Anwendung einer Polyamidkomplex-Ausrichtungsschicht bei der Flüssigkristallvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzielten Ausrichtungszustand von Flüssigkristallmolekülen zeigt, und Fig. 18 ist eine Zeichnung, die die Ausrichtung entsprechender C-Direktoren zeigt.
Die Beszugszahlen 2551a und 2551b in Fig. 17 bezeichnen ein oberes bzw. ein unteres Substrat. Die Bezugszahl 2550 bezeichnet eine Molekülschicht, die aus Flüssigkristallmolekülen 2552 besteht, und die Flüssigkristallmoleküle 2552 sind derart ausgerichtet, dass sie ihre Lagen entlang der Grundfläche 2554 (kreisförmig) eines Kegels 2553 ändern. Fig. 18 zeigt im einzelnen eine Änderung bei C-Direktoren. Unter Bezugnahme auf Fig. 18 sind bei U&sub1; C-Direktoren 2581 in einem stabilen Ausrichtungszustand gezeigt (wobei jeder Direktor eine Projektion einer langen Molekülachse auf eine imaginäre Ebene ist, die sich senkrecht zu der Normalen einer Molekülschicht 2550 erstreckt) und bei U&sub2; C-Direktoren 2581 in dem anderen stabilen Ausrichtungszustand gezeigt.
Andererseits kann ein Ausrichtungszustand, der mittels einer herkömmlichen durch Reibung behandelten Polyimidschicht erzielt wird, durch das C-Direktor-Diagramm von Fig. 19 dargestellt werden, die einen Ausrichtungszustand zeigt, bei dem die Molekülachsen von dem oberen Substrat 2551a bis zu dem unteren Substrat 2551b in hohem Maße verdrillt sind, so dass ein kleinerer Kippungswinkel θ erhalten wird.
Fig. 20A ist eine schematische Draufsicht, die einen Kippungswinkel θ bei einem Ausrichtungszustand veranschaulicht, bei dem die C-Direktoren 2581 einen in Fig. 18 gezeigten Zustand annahmen (als "gleichmäßiger Ausrichtungszustand" bezeichnet), und
Fig. 20H ist eine schematische Draufsicht, die einen Kippungswinkel θ bei einem Ausrichtungszustand veranschaulicht, bei dem die C-Direktoren 2581 einen in Fig. 19 gezeigten Zustand annehmen (als "schräger Ausrichtungszustand" bezeichnet). In diesen Figuren bezeichnet die Bezugszahl 2560 eine Reibachse, die der vorstehend erwähnten fluorhaltigen Polyimidschicht gegeben wird, bezeichnet die Bezugszahl 2561a eine durchschnittliche Molekülachse im Ausrichtungszustand U&sub1;, bezeichnet die Bezugszahl 2561b eine durchschnittliche Molekülachse im Ausrichtungszustand U&sub2;, bezeichnet die Bezugszahl 2562a eine durchschnittliche Molekülachse im Ausrichtungszustand S&sub1; und bezeichnet die Bezugszahl 2562b eine durchschnittliche Molekülachse im Ausrichtungszustand 52. Die durchschnittlichen Molekülachsen 2561a und 2561b können aufeinander umgeschaltet werden, indem Spannungen mit einander entgegengesetzten Polaritäten angelegt werden. Eine ähnliche Umschaltung wird zwischen den durchschnittlichen Molekülachsen 2562a und 2562b verursacht.
Im Folgenden wird die Wirksamkeit des gleichmäßigen Ausrichtungszustandes in Bezug auf eine Verzögerung des optischen Ansprechens (Nachbild), die auf ein umgekehrtes elektrisches Feld Vrev zurückzuführen ist, erläutert.
Wenn die Kapazität einer Isolationsschicht, die einen Teil einer Flüssigkristallzelle bildet, mit C1 bezeichnet wird, die Kapazität einer Flüssigkristallschicht mit CLC bezeichnet wird und die spontane Polarisation des Flüssigkristalls mit PS bezeichnet wird, wird Vrev, wodurch das Nachbild verursacht wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Vrev = 2 PS/(C1 + CLC).
Fig. 21 ist eine schematische Schnittzeichnung, die Änderungen der Ladungsverteilungsrichtung von PS und die Richtung des umgekehrten elektrischen Feldes bei einer Flüssigkristallzelle veranschaulicht. In Fig. 21(a) ist eine Verteilung positiver und negativer Ladungen in einem Speicherzustand vor der Einwirkung eines elektrischen Impulsfeldes gezeigt, bei dem die spontane Polarisation von positiven Ladungen zu negativen Ladungen gerichtet ist. In Fig. 21(b) ist ein Zustand unmittelbar nach der Beseitigung eines elektrischen Impulsfeldes gezeigt, wenn die Richtung der spontanen Polarisation PS der in Fig. 21(a) gezeigten entgegengesetzt ist (d. h., dass die Flüssigkristallmoleküle von einem stabilen Ausrichtungszustand zu dem anderen stabilen Ausrichtungszustand umgekehrt sind), jedoch die Verteilung der positiven und negativen Ladungen der in Fig. 21(a) gezeigten ähnlich ist, so dass ein umgekehrtes elektrisches Feld Vrev erzeugt wird, das in Fig. 21(b) durch einen Pfeil gezeigt ist. Das umgekehrte elektrische Feld Vrev verschwindet nach einer kurzen Zeit, so dass eine Verteilung positiver und negativer Ladungen erhalten wird, wie sie in Fig. 21(c) gezeigt ist.
Fig. 22 ist eine Draufsicht, die eine Änderung des optischen Ansprechens bei einem schrägen Ausrichtungszustand, der durch eine herkömmliche Polyimid-Ausrichtungsschicht erzielt wird, in Form einer Änderung des Kippungswinkels θ zeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 22 ändert sich die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle zum Zeitpunkt der Einwirkung eines elektrischen Impulsfeldes und geht von einer durchschnittlichen Molekülachse S(A) in einem schrägen Ausrichtungszustand entlang einem Weg, der durch einen Pfeil X&sub1; bezeichnet ist, in eine durchschnittliche Molekülachse U&sub2; in einem gleichmäßigen Ausrichtungszustand über, der in der Nähe des Ausrichtungszustandes liegt, der einen maximalen Kippungswinkel Θ liefert, und die Ausrichtung ändert sich unmittelbar nach der Beseitigung des elektrischen Impulsfeldes entlang einem Weg, der durch einen Pfeil X&sub2; bezeichnet ist, zu einer durchschnittlichen Molekülachse S(B) in einem schrägen Ausrichtungszustand, der wegen der Wirkung des umgekehrten elektrischen Feldes Vrev, das in Fig. 21(b) gezeigt ist, einen verminderten Kippungswinkel θ liefert. Wenn das umgekehrte elektrische Feld Vrev abgeschwächt ist, wie es in Fig. 21(c) gezeigt ist, ändert sich die Ausrichtung dann entlang einem Weg, der durch einen Pfeil X&sub3; bezeichnet ist, zu einer durchschnittlichen Molekülachse S(C) in einem schrägen Ausrichtungszustand, der einen stabilen Ausrichtungszustand mit einem etwas erhöhten Kippungswinkel θ liefert. Das resultierende optische Ansprechen in diesem Fall ist in Fig. 23 gezeigt.
Bei dem Ausrichtungszustand, der durch die Anwendung der gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Naphthalintetracarbonsäure erhaltenen Polyimidschicht erzielt wird, werden die in Fig. 22 gezeigten durchschnittlichen Molekülachsen S(A), S(B) und S(C) in dem schrägen Ausrichtungszustand nicht verursacht, sondern es ist möglich, einen Ausrichtungszustand mit einer durchschnittlichen Molekülachse zu bilden, die einen in der Nähe des maximalen Kippungswinkels Θ liegenden Kippungswinkel θ liefert. Das optische Ansprechen gemäß der vorliegenden Erfindung zu dieser Zeit ist in Fig. 24 gezeigt.
Fig. 24 zeigt, dass eine Verzögerung des optischen Ansprechens, die ein Nachbild verursacht, vermieden und ein hoher Kontrast bei Speicherzuständen verursacht wird.
Die vorstehend erwähnte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird besser gelöst, wenn ferner bewirkt wird, dass die Ausrichtungsschicht, die mit Oberflächenunebenheiten versehen ist, einen gesteuerten Kohlenstoffatomgehalt hat. So eine Ausführungsform kann auch unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben werden. Unter Bezugnahme auf Fig. 12 enthält die Vorrichtung somit Substrate (Glasplatten) 1211a und 1211b, die mit lichtdurchlässigen Elektroden 1212a und 1212b, die jeweils z. B. aus In&sub2;O&sub3; oder ITO (Indiumzinnoxid) bestehen, und dann mit 50 bis 2000 Å dicken Isolationsschichten 1213a und 1213b (aus z. B. SiO&sub2;, TiO&sub2; oder Ta&sub2;O&sub5;) und mit 50 bis 1000 k dicken Ausrichtungsschichten 1214a und 1214b, die jeweils aus einem Polyimid bestehen, wie es vorstehend beschrieben wurde, beschichtet worden sind. Die Ausrichtungsschichten 1214a und 1214b sind in Richtungen A, die parallel und gleich gerichtet sind, gerieben worden. Zwischen den Substraten 1211a und 1211b ist ein ferroelektrischer chiraler smektischer Flüssigkristall 1215 angeordnet. Der Abstand zwischen den Substraten 1211a und 1211b ist auf einen kleinen Wart (z. B. 0,1 bis 3 um) eingestellt, der ausreichend klein ist, um die Bildung einer schraubenförmigen Struktur des chiralen smektischen Flüssigkristalls zu unterdrücken, so dass der chirale smektische Flüssigkristall 1215 in einen bistabilen Ausrichtungszustand gebracht wird. Der ausreichend kleine Abstand für den Flüssigkristall 1215 wird durch Abstandshalterperlen 1216 (aus z. B. Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid), die zwischen den Ausrichtungsschichten 1214a und 1214b angeordnet sind, aufrechterhalten. Die gesamte Zelle ist zwischen Polarisatoren 1217a und 1217b angeordnet.
Die Polyimid-Ausrichtungsschichten 1214a und 1214b sind mit sehr keinen Oberflächenunebenheiten oder -vorsprüngen versehen und können vorzugsweise einen Kohlenstoffatomanteil haben, der einen von der chemischen Struktur des Polyimids [d. h. von dem Verhältnis der Zahl der Kohlenstoffatome zu der Zahl der Atome einer anderen Spezies wie z. B. O (Sauerstoff) in der Struktureinheit] abgeleiteten theoretischen Wert überschreitet. Wir haben herausgefunden, dass dadurch eine verbesserte Wirkung der Unterdrückung der Flüssigkristallbewegung erzielt wird. Dies kann einer erhöhten Wirkung der Unterdrückung der Flüssigkristalltolekülbewegung wegen eines geeigneten Grades der Wechselwirkung mit Flüssigkristallmolekülen durch eine kohlenstoffreiche Oberfläche zusätzlich zu der physikalischen Unterdrückungswirkung, die durch die Oberflächenunebenheiten erzielt wird, zuzuschreiben sein.
Die vorstehend erwähnte Polyimid-Ausrichtungsschicht kann durch (1) ein Verfahren, bei dem eine Auftragsflüssigkeit verwendet wird, die zwei oder mehr Lösungsmittel mit verschiedenen Siedepunkten und Auflösungsvermögen enthält, (2) ein Verfahren, bei dem eine Auftragsflüssigkeit, die feine Teilchen enthält, die darin dispergiert sind, aufgetragen wird, worauf Trocknen folgt, oder (3) ein Verfahren, bei dem eine flache bzw. ebene Auftragsachicht, die durch ein gewöhnliches Verfahren gebildet worden ist, chemisch oder physikalisch geätzt wird, gebildet werden. Das Verfahren (1) wird wegen seiner Einfachheit bevorzugt.
Die Polyimid-Ausrichtungsschicht kann vorzugsweise Oberflächenunebenheiten oder -vorsprünge mit einer Größe von etwa 500 bis 10.000 Å haben und hat einem Höhenunterschied von etwa 10 bis 500 Å und auch einen Kohlanstoffatomanteil an der Oberfläche, der um etwa 0,5 (= Zahl der zusätzlichen Kohlenstoffatome pro Struktureinheit) größer ist als derjenige, der von der chemischen Struktur des Polyimids abgeleitet wird. Hierbei kann so eine Zunahme des Kohlenstoffgehalts der Bindung von Kohlenstoffatomen aus einem kohlenstoffhaltigen Lösungsmittel während der Wärmebehandlung für die Bildung der Ausrichtungsschicht zuzuschreiben sein.
Die vorstehend erwähnte Polyimid-Ausrichtungsschicht kann auf einem Substrat gebildet werden, indem eine Polyamidsäure als Polyimid-Vorläufer in einem Lösungsmittelsystem, das für die Steuerung des Oberflächenzustandes geeignet ist, in einer Konzentration von 0,01 bis 40 Masse% gelöst wird, die Lösung durch Schleuderbeschichtung, Sprühbeschichtung oder Walzenauftrag aufgetragen wird und die aufgetragene Schicht bei einer Temperatur von 100 bis 350ºC und vorzugsweise 200 bis 300ºC erhitzt wird, um eine Dehydrocyclisierung zu bewirken, so dass eine Polyimidschicht gebildet wird, die dann mit z. B. Tuch bzw. Gewebe gerieben wird. Die Polyimid-Ausrichtungsschicht kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Dicke von etwa 30 Å bis 1 um und vorzugsweise von 200 bis 2000 Å haben. Es ist in diesem Fall möglich, dass die Isolationsschicht 1213a und/oder 1213b weggelassen wird. Wenn die Polyimid-Ausrichtungsschicht auf so einer Isolationsschicht 1213a und 1213b gebildet wird, kann die Polyimid-Ausrichtungsschicht auf eine Dicke von höchstens 500 Å und vorzugsweise höchstens 300 Å eingestellt werden.
Die vorstehend beschriebene Polyimid-Ausrichtungsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung unterdrückt während einer lange dauernden Ansteuerung einer Vorrichtung wirksam die Bewegung von Flüsstgkristallmolekülen, wobei die Unterdrückung dieser Bewegung sowohl auf eine physikalische Wirkung der Oberflächengestalt als auch auf eine chemische Wechselwirkung mit den Flüssigkristallmolekülen zurückzuführen ist, so dass eine verbesserte Zuverlässigkeit eines gleichmäßigen Anzeigeverhaltens erzielt wird.
Die Kohlenstoffatomkonzentration der Ausrichtungsschicht, auf die hierin Bezug genommen wird, basiert auf der Messung einer Winkeländerung durch ESCA bzw. XPS (Röntgen-Photoelektronen- Spektroskopie).
Die Ausrichtungsschicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht auf eine bestimmte Struktur eingeschränkt, wann die vorstehend angegebene Bedingung erfüllt ist, sondern sie kann als bevorzugte Beispiele Polyimide umfassen, die folgendermaßen hergestellt werden.
Beispiele für die Tetracarbonsäurekomponente zur Bildung des Polyimids können Pyromellithsäuredianhydrid, Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid, Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid und Cyclcbutantetracarbonsäuredianhydrid einschließen.
Beispiele für die Diaminkomponente können Bis(4-(aminophenoxy)- phenyl]-Verbindungen einschließen, die durch die folgende Formel (I) wiedergegeben werden:
worin R&sub1; und R&sub2; Fluoralkylkettengruppen bezeichnen, die durch CF&sub3;(CF&sub2;)m(CH&sub2;)L (L ≥ 0, m ≥ 0) wiedergegeben werden, wobei vorausgesetzt ist, dass R&sub1; und R&sub2; gleich oder verschieden sein können.
Das Flüssigkristallmaterial, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann vorzugsweise eines sein, das im Verlauf der Temperatursenkung eine Phasenumwandlung von der isotropen Phase über die cholesterische Phase und die smektische A-Phase in die chirale smektische C-Phase zeigt, vor allem ein chiraler smektischer Flüssigkristall, der in der cholesterischen Phase eine Schraubenganghöhe von 0,8 Mikrometern oder mehr zeigt (bei einer mittleren Temperatur im cholesterischen Bereich gemessen). Bevorzugte Beispiele für so ein Flüssigkristallmaterial können die nachstehenden Flüssigkristallmaterialien (1) bis (5) einschließen, die die folgenden Flüssigkristalle "LC-1", "80B" und "80SI*" in angegebenen Masseanteilen enthalten.

Flüssigkristallmaterial

(1) (LC-1)90/(80B)&sub1;&sub0;
(2) (LC-1)80/(80B)&sub2;&sub0;
(3) (LC-1)70/(80B)&sub3;&sub0;
(4) (LC-1)60/(80B)&sub4;&sub0;
(5) (80SI*)&sub1;&sub0;0
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf einigte besondere Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Fig. 7 ist eine schematische Schnittzeichnung einer ersten Ausführungsform der Flüssigkristallzelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 umfasst die Flüssigkristallzelle ein Substratpaar aus einem oberen Substrat 711a und einem unteren Substrat 711b, die parallel zueinander angeordnet und mit z. B. etwa 400 bis 2000 Å dicken lichtdurchlässigen Elektroden 712a und 712b versehen sind. Zwischen dem oberen Substrat 711a und dem unteren Substrat 711b ist ein ferroelektrischer Flüssigkristall 716 angeordnet, und zwar vorzugsweise ein ferroelektrischer smektischer Flüssigkristall, der in einer nicht schraubenförmigen Struktur angeordnet ist, die mindestens zwei stabile Zustände liefert.
Auf den lichtdurchlässigen Elektroden 712a und 712b sind z. B. 100 bis 2000 Å dicke Isolationsschichten 717a bzw. 717b angeordnet. In einem besonderen Beispiel wurden die Isolationsschichten 717a und 717b jeweils in einer Dicke von 1000 Å gebildet, indem eine gemischte Lösung einer organischen Titanverbindung und einer organischen Siliciumverbindung durch Drucken aufgetragen und die erhaltene Schicht 1 Stunde lang bei 300ºC wärmebehandelt wurde. Auf den Isolationsschichten 717a und 717b sind ferner z. B. 150 bis 4000 Å dicke Ausrichtungssteuerungsschichten 713a bzw. 713b angeordnet. In einem besonderen Beispiel wurde eine zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Lösung hergestellt, indem ein Polyimid-Vorläufer ["LQ1802" (Handelsname), hergest durch Hitachi Kasei K. K.] in einer Konzentration von 3,8 Masse% in einer Lösungsmittelmischung aus n-Butylcarbitol und NMP (N-Methylpyrrolidon) gelöst wurde. Die Lösung enthielt 34 Masse % n-Butylcarbitol. Die Lösung wurde durch Drucken auf die vorstehend erwähnten Isolationsschichten 717a und 717b aufgetragen, 30 min lang in einer Umgebung mit 22ºC und 48% rel. F. stehengelassen und 1 Stunde lang bei 270ºC wärmebehandelt, um 200 k dicke Ausrichtungssteuerungsschichten 713a und 713b zu bilden, die dann jeweils in einer Richtung gerieben wurden. Dann wurden auf einem der Substrate Siliciumdioxidperlen 714 mit einem mittleren Durchmesser von 1,5 um verteilt, und das andere Substrat wurde derart aufgebracht, dass die Reibrichtungen, die den Substraten des Substratpaares erteilt worden waren, parallel und gleich gerichtet waren, wodurch eine Zelle gebildet wurde, die dann mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall gefüllt wurde, um eine Flüssigkristallvorrichtung zu bilden. An die Vorrichtung wurden dann kontinuierlich Impulse angelegt, um die Änderung der Zellendicke vor und nach dem Anlegen der Impulse zu bewerten.
Der ferroelektrische Flüssigkristall, der bei der Prüfung in diesem Beispiel (und auch in anderen Beispielen, wenn nichts anderes angegeben ist) angewendet wurde, war eine Flüssigkristallmischung auf Pyrimidinbasis, die die folgende Phasenumwandlungsreihe zeigte:
Kippungswinkel Θ = 14 Grad
Schichtneigungswinkel δ = 11 Grad
scheinbarer Kippungswinkel θa = 11 Grad.
Die in der Zelle gebildete Ausrichtungssteuerungsschicht zeigte einen Vor-Kippungswinkel α von 17 Grad. Die in diesem Beispiel gebildete Zelle erfüllte somit die Beziehungen (1) und (2), und die vorstehend erwähnte gleichmäßige C1-Ausrichtung wurde stabil entwickelt.
Dann wurde die gesamte Zelle in einen Ausrichtungszustand gebracht, der die in Fig. 1A gezeigte durchschnittliche Molekülachsenrichtung 21 lieferte, und dann wurde sie 7 Stunden lang mit Rechteckwellensignalen angesteuert, die eine Impulsdauer (Δt) von 25 us, eine Spannungsamplitude (Spitze-Spitze-Wert Vpp) von 40 Volt und ein Tastverhältnis von 1/2 hatten. Danach wurde die Zellendicke in dem in Fig. 1B gezeigten Bereich 23 gemessen, wobei gefunden wurde, dass sie im Vergleich zu dem anfänglichen Wert nur eine Zunahme von etwa 10% zeigte.
Zum Vergleich wurde eine Vergleichsvorrichtung in derselben Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1 hergestellt, außer dass die zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Lösung nach dem Druckvorgang nur 20 min lang stehengelassen wurde, und die Vergleichsvorrichtung wurde einer Messung der Zellendicke in dem in Fig. 1B gezeigten Bereich 23 unterzogen. Die Zunahme betrug im Vergleich zu dem anfänglichen Wert etwa 30%.
Die Oberfläche der in dem vorstehend beschriebenen Beispiel gebildeten Ausrichtungsschicht wurde separat durch ein Mikroskop betrachtet, wobei Grübchen bzw. Dellen wie das in Fig. 8 mit der Bezugszahl 718 bezeichnete Grübchen beobachtet wurden, die einen Durchmesser von 0,3 bis 0,4 um hatten und in einer Dichte von etwa 0,5/um² vorhanden waren.
Im Gegensatz dazu wurden bei der in dem Vergleichsbeispiel gebildeten Ausrichtungsschicht Grübchen bzw. Dellen beobachtet, die zwar eine ähnliche Gestalt hatten, jedoch einen Durchmesser von 0,1 bis 0,2 um hatten und in einer Dichte von etwa 0,4/um² vorhanden waren.
Aus dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1 ist somit ersichtlich, dass durch das 30-minütige Stehenlassen eine Zunahme des Durchmessers der Grübchen bzw. Dellen 718 verursacht wurde, wodurch die Flüssigkristallbewegung vermindert und die Änderung der Zellendicke unterdrückt wurde. Da bei diesem Beispiel in die Bildung der Unebenheiten in der Ausrichtungsschicht keine direkte Oberflächenbehandlung einbezogen ist, ist es möglich, eine stabile Ausrichtung beizubehalten.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde eine Flüssigkristallzelle in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Ausrichtungsschicht nach dem Druckvorgang 60 min lang stehengelassen wurde. Die so gebildete Vorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet, wobei die Zunahme der Zellendicke im Bereich 23 im Vergleich zu dem anfänglichen Wert etwa 5% betrug.
Als Ergebnis der Betrachtung zeigte die Ausrichtungsschicht Oberflächengrübchen bzw. -dellen mit einem Durchmesser von 0,6 bis 0,7 um in einer Dichte von etwa 0,5/um². Die Homogenität der Ausrichtung hatte denselben Grad wie in Beispiel 1, so dass auch in diesem Beispiel ein stabiles Ausrichtungsverhalten beobachtet wurde.
Auf diese Weise wird durch Verlängerung der Zeit für das Stehenlassen der Ausrichtungsschicht nach dem Druckvorgang der Durchmesser der gebildeten Grübchen bzw. Dellen erhöht, wodurch die Wirkung der Unterdrückung der Flüssigkristallbewegung verstärkt wird.
Zum Vergleich wurde eine Flüssigkristallzelle in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Ausrichtungsschicht nur 2 min lang stehengelassen wurde. Die Vorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet, wobei die Zunahme der Zellendicke im Vergleich zu dem anfänglichen Wert etwa 40% betrug. Als Ergebnis der Betrachtung zeigte die Ausrichtungsschicht keine Grübchen bzw. Dellen, wie sie in Fig. 8 gezeigt sind.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde eine Flüssigkristallzelle in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Ausrichtungsschicht nach dem Druckvorgang 90 min lang stehengelassen wurde. Die so gebildete Vorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet, wobei die Zunahme der Zellendicke im Bereich 23 im Vergleich zu dem anfänglichen Wert etwa 5% betrug.
Als Ergebnis der Betrachtung zeigte die Ausrichtungsschicht Oberflächengrübchen bzw. -dellen mit einem Durchmesser von 0,7 bis 0,8 um in einer Dichte von etwa 0,5/um². Die Homogenität der Ausrichtung war gut und hatte denselben Grad wie in Beispiel 1.

Beispiel 4

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass die zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Lösung mit einer Konzentration von 5,5 Masse% hergestellt wurde. Die erhaltene Ausrichtungsschicht zeigte eine Dicke von 300 Å. Die Vorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet, wobei die Zunahme der Zellendicke in dem in Fig. 18 gezeigten Bereich 23 im Vergleich zu dem anfänglichen Wert etwa 3% betrug. Die Oberfläche der Ausrichtungsschicht zeigte Grübchen bzw. Dellen mit einem Durchmesser von 0,65 bis 0,75 um in einer Dichte von etwa 0,8/um². Die Homogenität der Ausrichtung hatte denselben Grad wie in Beispiel 1, und es wurde ein gutes Ausrichtungsverhalten beobachtet.
In dieser Weise neigt eine erhöhte Dicke der Ausrichtungsschicht zu einer Erhöhung der Größe und Dichte der Grübchen bzw. Dellen, so dass eine verstärkte Wirkung der Unterdrückung der Flüssigkristallbewegung gezeigt wird.

Bezugsbeispiel 1

Eine zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Lösung wurde hergestellt, indem ein Polyimid-Vorläufer ("LQ1802", hergest. durch Hitachi Kasei K. K.) mit einer Konzentration von 3,8 Masse% in N--Methylpyrrolidon gelöst wurde, und in 100 g der Lösung wurden 5 g SiO&sub2;-Perlen mit einem Durchmesser von 1,3 um gleichmäßig dispergiert. Die Dispersionsflüssigkeit wurde durch Drucken auf eine Isolationsschicht, die in derselben Weise wie in Beispiel 1 gebildet worden war, aufgetragen und 1 Stunde lang bei 270 ºC wärmebehandelt, um eine 200 Å dicke Ausrichtungssteuerungeschicht zu bilden. Fig. 9A zeigt schematisch eine auf dem Substrat angeordnete SiO&sub2;-Perle 728. Ein Paar der so auf einem Paar Substraten 711a und 711b gebildeten Ausrichtungssteuerungsischichten 713a und 713b wurden in einer Richtung gerieben. Als Folge wurden die SiO&sub2;-Perlen, die nur durch eine dünne Ausrichtungsschicht 713a (oder 713b) festgehalten wurden, durch das Reiben mit einem Tuch leicht entfernt. Die nach der Entfernung der SiO&sub2;-Perle 728 zurückbleibende Spur 718 ist in Fig. 9B gezeigt. Die Spuren (Grübchen bzw. Dellen) 718 wurden auf diese Weise mit einem Durchmesser von etwa 0,6 um in einer Dichte von etwa 0,1/um² gebildet. Dann wurden die Substrate zur vollständigen Entfernung der SiO&sub2;-Perlen 728 und zur Entfernung von durch das Reiben erzeugtem Staub einer Ultraschallreinigung in Isopropylalkohol unterzogen. Dann wurden auf einem der so behandelten Substrate zur Aufrechterhaltung eines Zellenzwischenraums SiO&sub2;-Perlen 714 mit einem mittleren Durchmesser von 1,5 um verteilt, und das andere Substrat wurde derart aufgebracht, dass ihre Reibrichtungen parallel und gleich gerichtet waren, um eine Zelle zu bilden, die dann mit demselben ferroelektrischen Flüssigkristall wie in Beispiel 1 gefüllt wurde, um eine Flüssigkristallvorrichtung (Zelle) zu bilden.
Die Flüssigkristallvorrichtung wurde dann nach Anwendung von Wechselstrom in derselben Weise wie in Beispiel 1 einer Bewertung der Zunahme der Zellendicke in dem in Fig. 1B gezeigten Bereich 23 unterzogen, wobei die Zunahme der Zellendicke im Vergleich zu der anfänglichen Dicke etwa 10% betrug.
Zum Vergleich wurde eine Flüssigkristallzelle in derselben Weise wie in dem vorstehend beschriebenen Bezugsbeispiel 1 hergestellt, außer dass in der zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienenden Flüssigkeit keine SiO&sub2;-Perlen 728 dispergiert wurden, wobei die Zelle in dem in Fig. 18 gezeigten Bereich 23 eine Zunahme der Zellendicke von etwa 30% im Vergleich zu der anfänglichen Dicke zeigte.

Bezugsbeispiel 2

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Bezugsbeispiel 1 hergestellt, außer dass die zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Dispersion hergestellt wurde, indem 15 g der SiO&sub2;-Perlen 728 in 100 g der zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienenden Lösung dispergiert wurden. Die Flüssigkristallzelle zeigte in dem in Figur iß gezeigten Bereich 23 eine Zunahme dar Zellendicke von etwa 8% im Vergleich zu der anfänglichen Dicke. Die gebildete Ausrichtungssteuerungsschicht zeigte Grübchen bzw. Dellen mit einem Durchmesser von etwa 0,6 um in einer Dichte von etwa 0,3/um².

Bezugsbeispiel 3

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Bezugsbeispiel 1 hergestellt, außer dass die zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Dispersion hergestellt wurde, indem SiO&sub2;-Perlen 728 mit einem Durchmesser von 1,5 um dispergiert wurden. Die Flüssigkristallzelle zeigte in dem in Fig. 18 gezeigten Bereich 23 eine Zunahme der Zellendicke von etwa 9% im Vergleich zu der anfänglichen Dicke. Die gebildete Ausrichtungssteuerungsschicht zeigte Grübchen bzw. Dellen mit einem Durchmesser von etwa 0,8 pan in einer Dichte von etwa 0,1/um².

Bezugsbeispiel 4

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Bezugsbeispiel 2 hergestellt, außer dass die zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Dispersion hergestellt wurde, indem SiO&sub2;-Perlen 728 mit einem Durchmesser von 1,5 um dispergiert wurden. Die Flüssigkristallzelle zeigte in dem in Fig. 1B gezeigten Bereich 23 eine Zunahme der Zellendicke von etwa 7% im Vergleich zu der anfänglichen Dicke. Die gebildete Ausrichtungssteuerungsschicht zeigte Grübchen bzw. Dellen mit einem Durchmesser von etwa 0,8 um in einer Dichte von etwa 0,3/um².

Bezugsbeispiel 5

Fig. 10 ist eine schematische Schnittzeichnung eines Bezugsbeispiels einer Flüssigkristallzelle.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 umfasst die Flüssigkristallzelle ein Substratpaar aus einem oberen Substrat 1011a und einem unteren Substrat bub, die parallel zueinander angeordnet sind und mit z. B. etwa 400 bis 3000 Å dicken lichtdurchlässigen Elektroden 1012a und 1012b versehen sind. Zwischen dem oberen Substrat 1011a und dem unteren Substrat 10112, ist ein ferroelektrischer Flüssigkristall 1015 angeordnet, und zwar vorzugsweise ein ferroelektrischer smektischer Flüssigkristall, der in einer nicht schraubenförmigen Struktur angeordnet ist, die mindestens zwei stabile Zustände liefert.
Auf den lichtdurchlässigen Elektroden 1012a und 1012b sind z. B. 100 bis 3000 Å dicke Isolationsschichten 1013a bzw. 1013b angeordnet. Ferner sind auf den Isolationsschichten 1013a und 1013b z. B. 50 bis 1000 Å dicke Ausrichtungssteuerungsschichten 1014a bzw. 1014b angeordnet. Die Ausrichtungssteuerungsschichten können im allgemeinen aus einem Polymer bestehen, können jedoch vorzugsweise aus einem bestehen, das einen großen Vor-Kippungswinkel liefert, z. B. aus einem, das ein fluorhaltiges Polyimid umfasst.
Bei diesem besonderen Beispiel wurde die Flüssigkristallzelle hergestellt, indem auf Glassubstraten 1011a und 1011b lichtdurchlässige ITO-Elektroden 1012a und 1012b gebildet wurden und ferner darauf durch Nassauftrag und Wärmebehandlung Isolationsschichten gebildet wurden, die gebildet wurden, indem Siliciumdioxidperlen (erhältlich von Ube Nitto Kasei K. K.) mit einem Durchmesser von 2000 k in einer gemischten Lösung einer organischen Titanverbindung und einer organischen Siliciumverbindung dispergiert wurden, um eine Beschichtungsflüssigkeit zu bilden, und die Beschichtungsflüssigkeit dann mit einer Auftragvorrichtung für die Bildung sehr dünner Schichten ("Ångströmer") in einer Dicke von 1000 Å auf die lichtdurchlässigen Elektroden aufgebracht wurde, worauf Wärmebehandlung bei 300ºC folgte. Es ist übrigens auch möglich, dass unterhalb dar vorstehend erwähnten Isolationsschicht durch Zerstäubung ein Tantaloxid angeordnet wird, um einen zweischichtigen Aufbau zu erhalten. Darauf wurde mit einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung eine 1%ige NMP-Lösung (NMP = N-Methylpyrrolidon) eines Polyimid-Vorläufers ("LQ-1802", hergest. durch Hitachi Kasei K. K.) aufgebracht und eine Stunde lang bei 270ºC wärmebehandelt, worauf Reiben folgte. Zwei in dieser Weise behandelte Substrate wurden derart aufeinander aufgebracht, dass dazwischen ein Zwischenraum von 1,5 um gehalten wurde und ihre Reibrichtungen parallel und gleich gerichtet waren, um eine Zelle zu bilden. Die Zelle wurde dann mit demselben Flüssigkristall auf Pyrimidinbasis wie in Beispiel 1 verwendet gefüllt, wobei eine C1-Ausrichtung erhalten wurde, wie sie vorstehend erwähnt wurde.
Dann wurde die gesamte Zelle in einen Ausrichtungszustand gebracht, der die in Fig. 1A gezeigte durchschnittliche Molekülachsenrichtung 21 lieferte, und dann wurde sie 7 Stunden lang mit Rechteckwellensignalen angesteuert, die eine Impulsdauer (Δt) von 25 us, eine Spannungsamplitude (Spitze-Spitze-Wert Vpp) von 40 Volt und ein Tastverhältnis von 1/2 hatten. Danach wurde die Zellendicke in dem in Fig. 1B gezeigten Bereich 23 gemessen, wobei gefunden wurde, dass sie im Vergleich zu dem anfänglichen Wert nur eine Zunahme von etwa 10% zeigte.

Bezugsbeispiel 6

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Bezugsbeispiel 3 hergestellt, außer dass zur Herstellung der Isolationsschichten Teilchen mit einem Durchmesser von 5000 Å ("Microgel", hergest. durch Nippon Paint K. K.) verwendet wurden, und derselben Bewertung unterzogen, wobei die Zunahme der Zellendicke im Vergleich zur anfänglichen Dicke nur etwa 5% betrug.

Vergleichsbeispiel

Zum Vergleich mit Bezugsbeispielen 5 und 6 wurde eine Flüssigkristallzelle in derselben Weise hergestellt, außer dass bei der Herstellung der Isolationsschichten keine feinen Teilchen eingemischt wurden, und derselben Bewertung unterzogen, wobei die Zunahme der Zellendicke in dem in Figur iß gezeigten Bereich 23 im Vergleich zur anfänglichen Dicke etwa 30% betrug.

Bezugsbeispiel 7

Eine Flüssigkristallzelle wurde in einem Verfahren hergestellt, das in Fig. 11A bis Fig. 11E veranschaulicht ist.
Wie in Fig. 11A gezeigt ist, wurden auf einem Substrat 1114 lichtdurchlässige ITO-Elektroden 1101 gebildet und dann mit einer 600 Å dicken ersten Isolationsschicht 1102 aus Tantaloxid (TaOx) beschichtet (Fig. 11B).
Dann wurden auf der ersten Isolationsschicht 1102 echt kugelförmige Perlen 1103 aus SiO&sub2; in einer Dichte von 2 · 106/mm² verteilt (Fig. 11C).
Dann wurde darauf durch Aufdampfung (Zerstäubung) eine 600 Å dicke zweite Isolationsschicht 1104 aus Tantaloxid (TaOx) gebildet (Fig. 11D).
Dann wurde das Substrat zur vollständigen Entfernung dar Perlen 1103 einer Ultraschallreinigung unterzogen, so dass Grübchen bzw. Dellen 1105 mit einem Durchmesser von 2 bis 3 um und einer Tiefe von 600 k zurückblieben (Fig. 11E).
Danach wurde darauf eine Ausrichtungsschicht gebildet und einer Reibbehandlung unterzogen.
Zwei in der vorstehend beschriebenen Weise behandelte Substrate 1114 wurden angewendet, um eine Zelle zusammenzubauen, die dann mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall gefüllt wurde, wobei eine homogene, gleichmäßige Ausrichtung erhalten wurde.
Als Haltbarkeitsprüfung wurde die Flüssigkristallzelle dann 500 Stunden lang angesteuert, indem eine Betriebs- bzw. Steuerspannung Vop von 20 Volt angelegt wurde. Als Ergebnis wurde sogar nach 500 Stunden keine auf Flüssigkristallbewegung zurückzuführende Gelbtönung beobachtet.

Bezugsbeispiel 8

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Bezugsbeispiel 7 hergestellt, außer dass die erste Isolationsschicht 1102 durch Drucken und Wärmebehandlung als eine etwa 1000 Å dicke Schicht aus einem Titan-Silicium-Mischoxid gebildet wurde. Die Flüssigkristallzelle wurde derselben Ansteuerungs- Haltbarkeitsprüfung wie in Bezugsbeispiel 7 unterzogen, wobei sogar nach 500-stündiger Ansteuerung keine auf Flüssigkristallbewegung zurückzuführende Gelbtönung beobachtet wurde.
Übrigens werden als allgemeines Merkmal dieser Ausführungsform gewöhnlich echt kugelförmige, feine anorganische Teilchen mit einem Durchmesser von höchstens 1 um in einem Anteil von z.B. 10&sup4; bis 10&sup7; Teilchen/mm² auf der ersten Isolationsschicht verteilt und adsorbiert, nachdem die erste Isolationsschicht im ersten Schritt durch Vakuumaufdampfung oder Nassauftrag gebildet worden ist. Dann wird durch Vakuumaufdampfung eine zweite Isolationsschicht mit einer Dicke von z. B. höchstens etwa 1000 Å gebildet. In diesem Fall werden wegen der Abschattungswirkung durch die feinen anorganischen Teilchen Grübchen bzw. Dellen mit einem Durchmesser von mehreren um und einer Tiefe von höchstens 1000 Å gebildet. Danach werden die anhaftenden feinen anorganischen Teilchen z. B. durch Waschen entfernt, und die erhaltene zweite Isolationsschicht, die mit Grübchen bzw. Dellen versehen ist, wird im allgemeinen mit einer Ausrichtungsschicht bedeckt, wobei in der Ausrichtungsschicht wegen der Grübchen bzw. Dellen Unebenheiten von mehreren hundert Å gebildet werden. Die resultierenden Unebenheiten haben die Funktion einer Behinderung der monotonen Kontinuität der SmC*-Schicht, die im allgemeinen erzeugt wird, wenn ein ferroelektrischer Flüssigkristall auf einer gewöhnlichen Ausrichtungsschicht gebildet wird. Diese Funktion kann in einem derartigen Ausmaß gezeigt werden, dass die Homogenität der Ausrichtung nicht beeinträchtigt wird, und als Ergebnis der Funktion sind die Positionen der Flüssigkristalltoleküle, die als Zentren des Bewegungsdrehmoments wirken, in der Richtung, in der sich die smektische Schicht erstreckt, diskentinuierlich, so dass die Geschwindigkeit der vorstehend erwähnten Flüssigkristallbewegung beträchtlich vermindert wird. Infolgedessen wird bei der durch das vorstehend erwähnte Verfahren hergestellten Vorrichtung die Flüssigkristallbewegung während der Ansteuerung unterdrückt, und bei einer lange dauernden Ansteuerung tritt praktisch kein Problem auf.
Übrigens können einige anorganische Teilchen zurückbleiben, ohne dass die Ausbildung eines normalen Zellenzwischenraums für die Bereitstellung eines Flüssigkristall-Anzeigefeldes beeinträchtigt wird.

Beispiel 5

Eine Flüssigkristallvorrichtung, wie sie in Fig. 12 gezeigt ist, wurde in der folgenden Weise hergestellt.
Zwei 1, 1 na dicke Glasplatten, die jeweils eine Diagonalabmessung von 5 inch hatten und mit 100 nm dicken ITO-Elektroden versehen waren, wurden bereitgestellt. Jede Glasplatte wurde ferner mit einer gemischten Lösung einer organischen Titanverbindung und einer organischen Siliciumverbindung (Gehalt an Ti : Si. = 1 : 1) (erhältlich von Ohka Kogyo K. K.) beschichtet und 1 Stunde lang bei 300ºC wärmebehandelt, um eine 120 nm dicke Isolationsschicht zu bilden.
Dann wurde eine fluorhaltige Polyamidsäure in einer Lösungsmittelmischung aus NMP (N-Methylpyrrolidon)/n-Butylcellosolve/n- Butylcarbitol (= 5/1/3) gelöst, um eine 4%ige Lösung zu bilden, die durch Drucken auf die Isolationsschicht aufgetragen und bei 270ºC wärmebehandelt wurde, um eine 20 nm dicke fluorhaltige Ausrichtungssteuerungsschicht zu bilden. Die Oberfläche der Ausrichtungssteuerungsschicht wurde in gewöhnlicher Weise gerieben, und ihre Oberfläche wurde durch ein RTM (Raster-Tunnelmikroskop, "SAM 3100", hergest. durch Seiko Denshi K. K.) betrachtet und fotografiert, wobei ein Bild (Fig. 13) erhalten wurde. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, war die Oberfläche der Ausrichtungssteuerungsschicht mit Grübchen bzw. Dellen versehen, die einen Durchmesser von 0,4 bis 0,6 um und einen Höhenunterschied von 5 bis 8 nm hatten und in einer Dichte von etwa 2 · 10&sup6;/mm² vorhanden waren.
Zwei auf diese Weise behandelte Substrate wurden mit dazwischen angeordneten Siliciumdioxidperlen, die einen Durchmesser von 1,2 um hatten, derart aufeinander aufgebracht, dass ihre Reibrichtungen parallel waren, wodurch eine Leerzelle hergestellt wurde. Dann wurde die Zelle mit der in Beispiel 1 verwendeten Kristallmischung auf Pyrimidinbasis bei 90ºC gefüllt und nach und nach auf Raumtemperatur abgekühlt, um eine Flüssigkristallzelle zu bilden.
Als Ergebnis der Messung lieferte die Flüssigkristallzelle einen Kippungswinkel Θ von 14 Grad, einen Schichtneigungswinkel δ von 11 Grad, einen scheinbaren Kippungswinkel θa von 11 Grad und einen durch die Ausrichtungssteuerungsschicht vorgegebenen Vor- Kippungswinkel α von 17 Grad, so dass sie eine gleichmäßige C1- Ausrichtung zeigte, die die vorstehend erwähnten Beziehungen 1 und 2 erfüllte.
Dann wurde die gesamte Zelle in einen Ausrichtungszustand gebracht, der die in Fig. 1A gezeigte durchschnittliche Molekülachsenrichtung 21 lieferte, und dann wurde sie 7 Stunden lang mit Rechteckwellensignalen angesteuert, die eine Impulsdauer (Δt) von 25 us, eine Spannungsamplitude (Spitze-Spitze-Wert Vpp) von 40 Volt und ein Tastverhältnis von 1/2 hatten. Danach wurde die Zellendicke in dem in Fig. 1B gezeigten Bereich 23 gemessen, wobei gefunden wurde, dass sie im Vergleich zu dem anfänglichen Wert nur eine Zunahme von etwa 6% zeigte.
Ferner wurde die Zelle zwischen gekreuzten Nicol-Polarisatoren angeordnet und im Hinblick auf ihre Farbe mit bloßem Auge betrachtet, wobei kein Verfärbungsbereich beobachtet wurde, der auf eine Zunahme der Zellendicke zurückzuführen war.

Beispiel 6

Ein beschichtetes Substrat (Elektrodenplatte) wurde bis zur Bereitstellung einer Polyimidschicht in derselben Weise wie in Beispiel 5 hergestellt, außer dass die Polyimidschicht unter Verwendung einer Lösungsmittelmischung aus NMP/n-Butylcellosolve (= 7/3) ohne Zusatz des n-Butylcarbitols hergestellt wurde. Die Oberfläche der erhaltenen Polyimidschicht zeigte als Ergebnis der Betrachtung durch ein Rasterelektronenmikroskop und ein RTM keine Unebenheiten in Form von Grübchen bzw. Dellen. Dann wurde die Oberfläche der Polyimidschicht mit feinen Eisteilchen, die einen mittleren Durchmesser von etwa 30 um hatten, bestrahlt bzw. abgeblasen. Die Oberfläche der Polyimidschicht wurde nach dem Bestrahlen bzw. Abblasen in der vorstehend beschriebenen Weise betrachtet, wobei die Oberfläche Unebenheiten zeigte, die Grübchen bzw. Dellen mit einem maximalen Durchmesser von etwa 0,4 um und einer maximalen Tiefe von etwa 5 nm in einer Dichte von etwa 10&sup5;/mm² umfassten, wie in Fig. 14 gezeigt ist.
Unter Anwendung von zwei Substraten, die in der vorstehend beschriebenen Weise behandelt worden waren, wurde ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 5 eine Flüssigkristallzelle hergestellt und in derselben Weise wie in Beispiel 5 bewertet, wobei eine Zunahme der Dicke der Zellenseite von nur 7% verursacht wurde. Ferner wurde als Ergebnis der Betrachtung der Verfärbung durch Anordnung der Zelle zwischen gekreuzten Nicol-Polarisatoren kein Bereich mit einer Zunahme der Zellendicke festgestellt.

Beispiel 7

Ein behandeltes Substrat wurde bis zur Bildung einer Polyimidschicht unter Verwendung einer Lösungsmittelmischung aus NMP/n- Butylcellosolve (= 7/3) in derselben Weise wie in Beispiel 6 hergestellt. Dann wurde eine Prägeplatte, die Vorsprünge mit einem Durchmesser von 2 um in einer Dichte von 2 · 10&sup4;/mm² hatte, mit einer sehr feinen Stoßbewegung gegen die Polyimidschicht gepresst, wodurch in der Polyimidschicht grübchen- bzw. dellenförmige Vertiefungen, die den in Fig. 14 gezeigten ähnlich waren und einen Höhenunterschied von etwa 8 nm zeigten, gebildet wurden, und dann wurde die Polyimidschicht gerieben. Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 6 hergestellt und bewertet, außer dass zwei Elektrodenplatten angewendet wurden, die in dieser Weise hergestellt worden waren.
Die Zunahme der Dicke an einer Zellenseite betrug nur 6%. Als Ergebnis der Betrachtung der Verfärbung mit bloßem Auge durch Anordnung der Zelle zwischen gekreuzten Nicol-Polarisatoren wurde keine Zunahme der Zellendicke beobachtet.

Vergleichsbeispiel

Zum Vergleich mit Beispielen 5 bis 7 wurde eine Vergleichs- Flüssigkristallzelle in derselben Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, außer dass ein Paar Elektrodenplatten angewendet wurden, die hergestellt worden waren, indem zur Bildung einer Ausrichtungssteuerungsschicht, die mit der in Beispiel 6 gebildeten identisch war, eine Lösungsmittelmischung aus NMP/n-Butylcellosolve ( = 7/3) verwendet wurde, worauf unmittelbar Reiben folgte, ohne dass die Ausrichtungssteuerungsschicht dazwischen mit feinen Eisteilchen bestrahlt bzw. abgeblasen wurde. Die Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 6 bewertet. Als Ergebnis der Betrachtung durch ein RTM zeigte die Oberfläche der Ausrichtungssteusrungsschicht keine Unebenheiten (Fig. 15). Als Ergebnis der 7-stündigen Ansteuerung unter Anwendung von Wechselstrom unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 5 betrug die Zunahme der Zellendicke 40%. Die Zelle wurde zwischen gekreuzten Nicol-Polarisatoren angeordnet und im Hinblick auf Verfärbung mit bloßem Auge betrachtet, wobei der Bereich, der die Zunahme der Zellendicke zeigte, eine Farbänderung zu Gelb und eine deutliche Veränderung des Schwellenwertes verursachte.

Beispiel 8

Zwei 1, 1 nun dicke Glasplatten, die jeweils mit lichtdurchlässigen ITO-Elektroden versehen waren, wurden jeweils in derselben Weise wie in Beispiel 5 mit einer 120 nm dicken Isolationsschicht aus Ti/Si-Mischoxid beschichtet und dann durch Drucken mit einer zur Bildung von Polyimid dienenden Flüssigkeit, die durch Auflösen eines Polyimid-Vorläufers ("LQ 180" (Handelsname), hergest. durch Hitachi Kasei K. K.] in einer Lösungsmittelmischung aus NMP/n-Butylcarbitol zu einer Harzkonzentration von 3,8 Masse% und einer n-Butylcarbitol-Konzentration von 34 Masse% hergestellt worden war, beschichtet, worauf 30-minütiges Stehenlassen in einer Umgebung mit 22ºC und 48% rel. F. und 1-stündige Wärmebehandlung bei 270ºC folgten, um eine 20 nm dicke Ausrichtungssteuerungsschicht zu bilden. Die auf diese Weise hergestellten Paare von Ausrichtungssteuerungsschichten (1214a und 1214b in Fig. 12) wurden derart gerieben, dass Reibrichtungen erhalten wurden, die parallel und gleich gerichtet waren. Die geriebene Oberfläche der Ausrichtungssteuerungsschicht zeigte als Ergebnis der Betrachtung durch ein RTM Grübchen bzw. Dellen mit einer planaren Gestalt, wie sie in Fig. 13 gezeigt sind (wobei eine entsprechende schematische Schnittzeichnung in Fig. 8 angegeben ist), die einen Durchmesser von 0,3 bis 0,4 um hatten und in einer Dichte von etwa 5 · 10&sup5;/mm² vorhanden waren.
Dann wurden auf einem der Substrate Siliciumdioxidperlen mit einem mittleren Durchmesser von 1,2 um verteilt, und das andere Substrat wurde darauf aufgebracht, um eine Zelle zu bilden, die dann mit der in Beispiel 1 verwendeten ferroelektrischen Flüssigkristallmischung auf Pyrimidinbasis gefüllt wurde, um eine Flüssigkristallzelle zu bilden. Die Betrachtung durch ein Mikroskop ergab, dass in der Flüssigkristallzelle ähnlich wie in Beispiel 1 ein homogener, gleichmäßiger C1-Ausrichtungszustand gebildet wurde. Dann wurde die Zelle in derselben Weise wie in Beispiel 5 in Bezug auf die Änderung der Zellendicke nach dem Anlegen von Impulsen bewertet, wobei die Zunahme der Zellendicke in dem in Figur iß gezeigten Bereich 23 im Vergleich zu der anfänglichen Dicke auf etwa 10% unterdrückt wurde.
Zum Vergleich wurde eine Vergleichsvorrichtung in derselben Weise wie vorstehend beschrieben hergestellt, außer dass die zur Bildung einer Ausrichtungssteuerungsschicht dienende Flüssigkeit nur 20 s lang stehengelassen wurde, und in derselben Weise bewertet. Als Ergebnis nahm die Dicke, die in dem in Fig. 1B gezeigten Bereich 23 erhalten wurde, im Vergleich zu dem anfänglichen Wert um etwa 30% zu.
Als Ergebnis der Betrachtung zeigte die Oberfläche der Ausrichtungssteuerungsschicht Grübchen bzw. Dellen, die eine ähnliche Gestalt hatten, jedoch einen Durchmesser von 0,1 bis 0,2 um zeigten und in einer Dichte von etwa 4 · 10&sup5;/mm² vorhanden waren.
Ferner wurde zu Vergleichszwecken eine andere Vergleichs-Flüssigkristallvorrichtung in derselben Weise hergestellt, außer dass die Zeit für das Stehenlassen der Ausrichtungssteuerungsschicht nach dem Druckvorgang weiter auf 2 min vermindert wurde, und sie wurde in derselben Weise wie vorstehend beschrieben bewertet. Als Ergebnis betrug die Zunahme der Zellendicke an einer Zellenseite etwa 40%. Ferner zeigte die Ausrichtungssteuerungsschicht nach dem Reiben keine Grübchen bzw. Dellen, wie sie in Fig. 14 gezeigt sind (sondern denselben Oberflächenzustand wie in Fig. 15 gezeigt).

Beispiel 9

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 8 hergestellt, außer dass die Ausrichtungssteuerungsschicht nach dem Druckvorgang 60 min lang stehengelassen wurde.
Die Vorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 8 bewertet, wobei die Zunahme der Zellendicke in dem in Figur iß gezeigten Bereich 23 etwa 5% betrug.
Als Ergebnis der Betrachtung zeigte die Ausrichtungssteuerungsschicht nach dem Reiben Oberflächengrübchen bzw. -dellen mit einem Durchmesser von 0,6 bis 0,7 um, die in einer Dichte von etwa 5 · 10&sup5;/mm² vorhanden waren. Ferner hatte die Homogenität der Ausrichtung denselben Grad wie in Beispiel 8, und es wurde bestätigt, dass auch in diesem Beispiel ein stabiles Ausrichtungsverhalten beibehalten wurde.
Auf diese Weise wird durch Verlängerung der Zeit für das Stehenlassen der Ausrichtungsschicht nach dem Druckvorgang der Durchmesser der gebildeten Grübchen bzw. Dellen erhöht, wodurch die Wirkung der Unterdrückung der Flüssigkristallbewegung verstärkt, wird.

Beispiel 10

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 8 hergestellt, außer dass die Ausrichtungssteuerungsschicht nach dem Druckvorgang 90 min lang stehengelassen wurde. Die Vorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 8 bewertet, wobei die Zunahme der Zellendicke in dem in Fig. 1B gezeigten Bereich 23 etwa 5% betrug.
Als Ergebnis der Betrachtung zeigte die Ausrichtungssteuerungsschicht nach dem Reiben Oberflächengrübchen bzw. -dellen mit einem Durchmesser von 0,7 bis 0,8 um in einer Dichte von etwa 5 · 10&sup5;/mm². Ferner hatte die Homogenität der Ausrichtung denselben Grad wie in Beispiel 8.

Beispiel 11

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 9 hergestellt, außer dass die zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Lösung mit einer Konzentration von 5,5 Masse% hergestellt wurde. Die erhaltene Ausrichtungsschicht zeigte eine Dicke von 30 nm. Die Vorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 8 bewertet, wobei die Zunahme der Zellendicke in dem in Fig. 1B gezeigten Bereich 23 im Vergleich zu dem anfänglichen Wert etwa 3% betrug. Die Oberfläche der Ausrichtungsschicht zeigte Grübchen bzw. Dellen mit einen Durchmesser von 0,65 bis 0,75 um in einer Dichte von etwa 8 · 10&sup5;/mm². Die Homogenität der Ausrichtung hatte denselben Grad wie in Beispiel 8, und es wurde ein gutes Ausrichtungsverhalten beobachtet.
In dieser Weise neigt eine erhöhte Dicke der Ausrichtungsschicht zu einer Erhöhung der Größe und Dichte der Grübchen bzw. Dellen, so dass eine verstärkte Wirkung der Unterdrückung der Flüssigkristallbewegung gezeigt wird.

Bezugsbeispiel 9

Zwei Substrate wurden bis zur Bereitstellung einer 100 nm dicken Isolationsschicht aus Ti/Si-Mischoxid in derselben Weise wie in Beispiel 8 behandelt. Separat wurde eine zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Lösung hergestellt, indem ein Polyimid-Vorläufer ("Lg1802", hergest. durch Hitachi Kasai K. K.) in N-Methylpyrrolidon gelöst wurde, wobei eine Harzkonzentration von 3,8 Masse% erhalten wurde, und in 100 g der Lösung wurden 5 g SiO&sub2;-Perlen mit einem Durchmesser von 1,3 um gleichmäßig dispergiert. Die Dispersionsflüssigkeit wurde durch Drucken auf die Isolationsschicht aufgetragen und 1 Stunde lang bei 270ºC wärmebehandelt, um eine 200 k dicke Ausrichtungssteuerungsschicht zu bilden. Fig. 9A zeigt schematisch eine SiO&sub2;-Perle, die in dieser Weise auf dem Substrat angeordnet ist. Ein Paar der so auf einem Paar Substraten gebildeten Ausrichtungssteuerungsschichten wurden in einer Richtung gerieben. Als Folge wurden die SiO2-Perlen, die nur durch eine dünne Ausrichtungsschicht festgehalten wurden, durch das Reiben mit einem Tuch leicht entfernt. Die nach der Entfernung der SiO&sub2;-Perle 728 zurückbleibende Spur 718 ist in Fig. 9B gezeigt. Die Spuren (Grübchen bzw. Dellen) 718 wurden auf diese Weise mit einem Durchmesser von etwa 0,6 um in einer Dichte von etwa 1 · 10&sup5;/mm² gebildet. Dann wurden die. Substrate zur vollständigen Entfernung der SiO&sub2;-Perlen und zur Entfernung von durch das Reiben erzeugtem Staub einer Ultraschallreinigung in Isopropylalkohol unterzogen. Dann wurden auf einem der so behandelten Substrate zur Aufrechterhaltung eines Zellenzwischenraums SiO&sub2;-Perlen mit einem mittleren Durchmesser von 1,5 um verteilt, und das andere Substrat wurde derart aufgebracht, dass ihre Reibrichtungen parallel und gleich gerichtet waren, wodurch eine Zelle gebildet wurde, die dann mit demselben ferroelektrischen Flüssigkristall wie in Beispiel 1 gefüllt wurde, um eine Flüssigkristallvorrichtung (Zelle) zu bilden.
Die Flüssigkristallvorrichtung wurde dann nach Anwendung von Wechselström in derselben Weise wie in Beispiel 1 einer Bewertung der Zunahme der Zellendicke in dem in Figur iß gezeigten Bereich 23 unterzogen, wobei die Zunahme der Zellendicke im Vergleich zu der anfänglichen Dicke etwa 10% betrug.
Zum Vergleich wurde eine Flüssigkristallzelle in derselben Weise wie in dem vorstehend beschriebenen Bezugsbeispiel 9 hergestellt, außer dass keine SiO&sub2;-Perlen in der zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienenden Flüssigkeit dispergiert wurden, wobei die Zelle in dem in Figur iß gezeigten Bereich 23 eine Zunahme der Zellendicke von etwa 30% im Vergleich zu der anfänglichen Dicke zeigte.

Bezugsbeispiel 10

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Bezugsbeispiel 9 hergestellt, außer dass die zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Dispersion hergestellt wurde, indem 15 g der SiO&sub2;-Perlen in 100 g der zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienenden Lösung dispergiert wurden. Die Flüssigkristallzelle zeigte in dem in Fig. 1B gezeigten Bereich 23 eine Zunahme der Zellendicke von etwa 8% im Vergleich zu der anfänglichen Dicke. Die gebildete Ausrichtungssteuerungsschicht zeigte Grübchen bzw. Dellen mit einem Durchmesser von etwa 0,6 um in einer Dichte von etwa 3 · 105/mm².

Bezugsbeispiel 11

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Bezugsbeispiel 9 hergestellt, außer dass die zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Dispersion durch Dispergieren von SiO&sub2;-Perlen mit einem Durchmesser von 1,5 um hergestellt wurde. Die Flüssigkristallzelle zeigte in dem in Fig. 18 gezeigten Bereich 23 eine Zunahme der Zellendicke von etwa 9% im Vergleich zu der anfänglichen Dicke. Die gebildete Ausrichtungssteuerungsschicht zeigte Grübchen bzw. Dellen mit einem Durchmesser von etwa 0,8 um in einer Dichte von etwa 1 · 10&sup5;/mm².

Bezugsbeispiel 12

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Bezugsbeispiel 10 hergestellt, außer dass die zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Dispersion durch Dispergieren von SiO&sub2;-Perlen mit einem Durchmesser von 1,5 um hergestellt wurde. Die Flüssigkristallzelle zeigte in dem in Figur iß gezeigten Bereich 23 eine Zunahme der Zellendicke von etwa 7% im Vergleich zu der anfänglichen Dicke. Die gebildete Ausrichtungssteuerungsschicht zeigte Grübchen bzw. Dellen mit einem Durchmesser von etwa 0,8 um in einer Dichte von etwa 3 · 10&sup5; mm².

Beispiel 12

Eine Polyamidsäure, die eine Struktur (A) und eine Struktur (B), die nachstehend gezeigt sind, im Molverhältnis von (A) : (B) = 1 : 1 enthielt, wurde in einer Lösungsmittelmischung aus N-Methyl-2- pyrrolidon/n-Butylcellosolve/n-Butylcarbitol = 3,0/l,0/2, 2 (Masseverhältnis), bei der gefunden worden war, dass sie für die Erzielung gewünschter Oberflächenunebenheiten optimal ist, gelöst, wobei eine 3,0%ige (Masse%) Polyamidsäurelösung erhalten wurde.
Zwei 1,1 mm dicke Glasplatten, die jeweils mit etwa 1000 Å dicken nO-Elektroden versehen waren, wurden jeweils durch Schleuderbeschichtung mit der in der vorstehend erwähnten Weise hergestellten Polyamidsäurelösung beschichtet, worauf etwa 1 Stunde lang eine Wärmebehandlung unter Erhitzen bei 250ºC folgte, um eine 200 Å dicke Ausrichtungsschicht zu bilden.
Dann wurde jede Ausrichtungsschicht mit einem polyamidplattierten Tuch in einer Richtung gerieben. Die Atomverhältnisse der Kohlenstoffatome zu anderen Atomen wurden bei der Ausrichtungsschicht vor und nach dem Reiben durch ESCA bzw. XPS (Röntgen- Photoelektronen-Spektroskopie) gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 gezeigt. Wie gezeigt ist, wurde die charakteristische Tendenz beobachtet, dass die Atomverhältnisse der Kohlenstoffatome zu anderen Atomen im allgemeinen höher waren als die von der chemischen Struktur abgeleiteten theoretischen Werte. Die Oberfläche der Ausrichtungsschicht zeigte als Ergebnis der Betrachtung durch ein REM (Rasterelektronenmikroskop) auch sehr feine Grübchen bzw. Dellen mit einem Durchmesser von etwa 5000 Å, die einen Höhenunterschied von etwa 50 Å zeigten. Tabelle 3
Dann wurden auf der Ausrichtungsschicht eines Substrats Aluminiumoxidperlen mit einem Durchmesser von 1,5 um verteilt, und das andere Substrat wurde derart darauf aufgebracht, dass ihre Reibrichtungen parallel und gleich gerichtet waren, um eine Leerzelle zu bilden.
Die Leerzelle wurde unter Vakuum mit einem ferroelektrischen smektischen Flüssigkristall ["CS-1014" (Handelsname), erhältlich von Chisso K. K.] gefüllt und wurde nach ihrer Abdichtung von dar isotropen Phase ausgehend allmählich mit einer Geschwindigkeit von 0,5 0C/Stunde auf 30ºC abgekühlt, wodurch eine Ausrichtung bewirkt wurde. Der "CS-1014"-Flüssigkristall in der Zelle zeigte die folgende Phasenumwandlungsreihe:
Iso.: isotrope Phase,
Ch.: cholesterische Phase,
SmA: smektische A-Phase,
SmC*: chirale smektische C-Phase.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte Flüssigkristallzelle wurde zwischen einem Paar im Winkel von 90 Grad gekreuzten Nicol-Polarisatoren angeordnet, um eine Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, an die ein Impuls von 50 us und 30 V angelegt wurde. Dann wurden die gekreuzten Nicol-Polarisatoren in die Extinktionsstellung (die den dunkelsten Zustand liefert) gebracht, und der Durchlässigkeitsgrad durch die Flüssigkristallvorrichtung zu dieser Zeit wurde durch einen Photoelektronenvervielfacher gemessen. Dann wurde an die Vorrichtung ein Impuls von 50 us und -30 V angelegt, und der Durchlässigkeitsgrad (im hellsten Zustand) zu dieser Zeit wurde in derselben Waise gemessen, wobei die folgenden Messwerte erhalten wurden:
Kippungswinkel θ = 15 Grad, Durchlässigkeitsgrad im hellsten Zustand = 32%, Durchlässigkeitsgrad im dunkelsten Zustand = 1%, Kontrastverhältnis = 32 : 1.
Die Vorrichtung zeigte somit einen sehr hohen Kontrast. Dann wurde die Vorrichtung einer kontinuierlichen Multiplexansteuerung unterzogen, wobei überhaupt keine Änderung der Zellendicke, die auf eine Flüssigkristallbewegung zurückzuführen war, beobachtet wurde und eine homogene Anzeige mit hohem Kontrast beibehalten wurde.

Vergleichsbeispiel

Eine Flüssigkristallzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 12 hergestellt, außer dass die Polyamidsäure in einer Lösungsmittelmischung aus N-Methylpyrrolidon/n-Butylcellosolve = 1,0/1,0 (Masseverhältnis) gelöst wurde, bei der gefunden worden war, dass sie für die Erzielung einer gewöhnlichen flachen bzw. ebenen Ausrichtungsschicht optimal ist.
Während der Herstellung der Zelle wurden die Atomverhältnisse der Kohlenstoffatome zu anderen Atomen bei der Ausrichtungsschicht vor und nach dem Reiben durch ESCA bzw. XPS gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 gezeigt. Wie gezeigt ist, waren die Atomverhältnisse der Kohlenstoffatome zu anderen Atomen im wesentlichen so hoch wie oder sogar niedriger als die von der chemischen Struktur abgeleiteten theoretischen Werte. Fernar zeigte die Ausrichtungsschicht als Ergebnis der Betrachtung durch ein REM eine im wesentlichen flache bzw. ebene Oberfläche. Tabelle 4
Als Ergebnis kontinuierlicher Multiplexansteuerung zeigte die so erhaltene Flüssigkristallvorrichtung im Anfangsstadium einen hohen Kontrast, der denselben Grad wie in Beispiel 12 hatte, jedoch begann sie bei Fortsetzung der Ansteuerung ab etwa 100 Stunden wegen einer Flüssigkristallbewegung eine wahrnehmbare Änderung der Zellendicke zu verursachen. Als Folge wurde an einer Seite der Vorrichtung (Anzeigefeld) ein gelblicher Bereich beobachtet, während an der anderen Seite wegen einer ungenügenden Flüssigkristallmenge eine ungeordnete Ausrichtung auftrat, so dass gleichmäßiges Anzeigeverhalten und Zuverlässigkeit fehlten.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Flüssigkristallvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch Verbesserung des physilkalischen und des chemischen Oberflächenzustands der Ausrichtungsschichten für ein Anzeigeverhalten mit gutem Kontrast sorgen und die Erscheinung der Flüssigkristallmolekülbewegung, die bei einer lange dauernden Ansteuerung eintritt, unterdrücken, so dass sie für lange Zeit ein gutes und gleichmäßiges Anzeigeverhalten aufrechterhalten kann.
Ferner ist es durch Anwendung einer Ausrichtungssteuerungsschicht, die bestimmte Größen von Vertiefungen (Grübchen bzw. Dellen) oder Vorsprüngen bzw. Ausbuchtungen (Punkten) in einer bestimmten Dichte hat, möglich, eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, die die Flüssigkristallmolekülbewegung, die während einer lange dauernden Ansteuerung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls leicht eine Dickenänderung entlang einer Zellenseite verursacht, wirksam unterdrücken und somit ein stabiles Ansteuerungsverhalten zeigen kann.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Flüssigkristallmolekülbewegung während der Ansteuerung zu unterdrücken, indem an der Oberfläche der Isolationsschicht Unebenheiten erzeugt werden, so dass eine Farbveränderung, die auf eine Zunahme der Zellendicke entlang einer Zellenseite zurückzuführen ist, deutlich vermindert wird und während einer lange dauernden Ansteuerung ein beständiger Ausrichtungszustand aufrechterhalten wird.
Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung auch möglich, die Flüssigkristallbewegung innerhalb einer Zelle zu vermindern und die Anzeigequalität zu verbessern, indem in die Isolationsschicht oder an ihrer Oberfläche feine Teilchen eingebaut werden.
Ferner sind gemäß der vorliegenden Erfindung an der Oberfläche einer Isolationsschicht vorgeschriebene Grübchen bzw. Dellen oder feine sphärische (kugelförmige) Teilchen angeordnet, wodurch die Flüssigkristallbewegung vermindert wird und die Zunahme der Zellendicke entlang einer Zellenseite vermindert wird, so dass eine Gelbtönung verhindert wird, während ein gutes Ausrichtungsverhalten aufrechterhalten wird.
Ferner werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung an der Oberfläche einer Isolationsschicht, die unterhalb der Ausrichtungssteuerungsschicht angeordnet ist, Unebenheiten bereitgestellt, so dass die Flüssigkristallbewegung unterdrückt werden kann, während ein gutes Ausrichtungsverhalten aufrechterhalten wird, ohne dass die Ausrichtung des Flüssigkristalls wesentlich beeinträchtigt wird.
Ferner können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf einer ersten Isolationsschicht feine anorganische Teilchen dispergiert werden und kann dann durch Vakuumaufdampfung eine zweite Isolationsschicht gebildet werden, so dass die Abschattungswirkung der feinen anorganischen Teilchen wirksam zur Bildung von Vertiefungen bzw. Dellen ausgenutzt werden kann. Es ist auf diese Weise möglich, die Wirkung der Unterdrückung der Gelbtönung und des Auftretens von leeren Räumen, die auf eine Verminderung der Flüssigkristallbewegung zurückzuführen ist, zu optimieren.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Flüssigkristallbewegung unterdrückt, und eine Schwankung der Zellendicke ist weniger wahrscheinlich, so dass eine Gelbtönung entlang einer Zellenseite verhindert und ein Bildanzeigegerät oder Aufzeichnungsgerät von hoher Qualität bereitgestellt werden kann.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine beständige gleichmäßige C1-Ausrichtung zu verwirklichen, so dass eine Bildanzeige verwirklicht werden kann, die eine höhere Leuchtkraft und einen höheren Kontrast zeigt als die, die durch Ausnutzung bistabiler Zustände bei einer herkömmlichen C2-Ausrichtung erzielt werden.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung durch Auftragen einer zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienenden Lösung, die 20 bis 60 Masse% n-Butylcarbitol und 2 bis 6 Masse% eines Polyimids oder seines Vorläufers enthält, auf ein Substrat, das mit einer Elektrode versehen ist, mindestens 30-minütiges Stehenlassen der Auftragslösung auf dem Substrat in einer Umgebung mit einer Temperatur von 18 bis 27ºC und einer Feuchtigkeit von 35 bis 60% rel. F. und darauffolgendes Erhitzen der aufgetragenen Schicht zur Bildung einer 150 bis 400 k dicken Polyimid- Ausrichtungsschicht möglich, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu erhalten, die fähig ist, die Flüssigkristallbewegung zu unterdrücken, während ein homogenes Ausrichtungsverhalten beibehalten wird, und die einen ferroelektrischen Flüssigkristall enthält, der zwischen einem Paar Substraten angeordnet ist, die jeweils eine Elektrode und eine Polyimid-Ausrichtungsschicht haben.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Arbeitsablauf anzuwenden, bei dem auf ein Substrat, das bereits mit Elektroden versehen ist, eine zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Lösung, die feine Teilchen mit einer Größe enthält, die gleich dem Zellenzwischenraum oder kleiner ist, aufgetragen wird, die aufgetragene Lösung erhitzt wird, um eine Ausrichtungsschicht zu bilden, und die Teilchen entfernt werden, damit an der Oberfläche der Ausrichtungsschicht Unebenheiten erzeugt werden, die für eine Verminderung der Flüssigkristallbewegung wirksam sind. Als Folge können solche Unebenheiten stabil und zuverlässig erzeugt werden, indem die Größe und die Menge der einzubauenden feinen Teilchen eingestellt werden. Die Flüssigkristallbewegung kann somit zuverlässig gesteuert bzw. eingeschränkt werden.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, durch Bildung einer Ausrichtungsschicht in einer Dicke, die höchstens einen vorgeschriebenen Wert hat, auf einer unebenen Oberfläche mit optimierten Unebenheiten eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, die eine homogene Ausrichtung und ein gutes Umschalt- und Speicherverhalten zeigt.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Spielraum für die Auswahl des Ausrichtungsschichtmaterials erweitert, so dass auch ein Material wie z. B. Polyamid, das keine Behandlung bei höherer Temperatur erfordert, verwendet und die Produktivität verbessert werden kann. Ferner liefert die resultierende Flüssigkristallvorrichtung eine Anzeige von hoher Qualität, die sich durch einen hohen Kontrast zwischen einem hellen und einem dunklen Zustand, vor allem einen sehr hohen Kontrast während einer Multiplexansteuerung, und Freisein von einem unschönen Nachbild oder von Nachleuchten auszeichnet.
Die Teilchen, die in eine zur Bildung einer Ausrichtungsschicht dienende Lösung einzumischen oder in eine Isolationsschicht einzubauen oder an ihrer Oberfläche anzuordnen sind, müssen übrigens nicht Siliciumdioxidperlen sein, sondern können Teilchen aus irgendwelchen Materialien umfassen, die gegen die Temperatur bei der Wärmebehandlung wie z. B. 300ºC beständig sind.
Ferner können die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die vorstehend dargelegt wurden, bereitgestellt oder miteinander kombiniert werden.

Claims

1. Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung mit einer Zelle, die ein Paar Substrate (1211a, 1211b), auf denen sich jeweils eine Elektrode (1212a, 1212b) für die Ansteuerung eines Flüssigkristalls (1215) befindet und die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei jedes der Substrate (1211a, 1211b) ferner auf der Elektrode (1212a, 1212b) eine Ausrichtungssteuerungsschicht (1214a, 1214b), die einer Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung unterzogen worden ist, hat, und einen ferroelektrischen Flüssigkristall (1215), der zwischen dem Paar einander gegenüberliegend angeordneten Substraten (1211a, 1211b) angeordnet ist, enthält, wobei mindestens eine der Ausrichtungssteuerungsschichten Oberflächenunebenheiten hat,

dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Oberflächenunebenheiten Grübchen bzw. Dellen oder Punkte umfassen, die einen Durchmesser von 0,1 bis 10 um und einen Höhenunterschied von 2 bis 30 nm haben, wobei die Grübchen bzw. Dellen oder Punkte in einer Dichte von mindestens 10&sup4;/mm² gebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erwähnten Oberflächenunebenheiten während der Bildung der Ausrichtungssteuerungsschicht durch Auftragen einer zur Bildung einer Ausrichtungssteuerungsschicht dienenden Lösung, die eine Lösungsmittelmischung aus einem Hauptlösungsmittel und einem Hilfslösungsmittel, das einen höheren Siedepunkt als das Hauptlösungsmittel hat, enthält, auf die Elektrodenplatte, worauf Wärmebehandlung folgt, erzeugt worden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die erwähnten Oberflächenunebenheiten durch Bestrahlen bzw. Abblasen einer einmal gebildeten Ausrichtungssteuerungsschicht mit feinen Teilchen erzeugt worden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erwähnten feinen Teilchen feine Eisteilchen umfassen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erwähnten feinen Teilchen ein anorganisches Oxid umfassen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erwähnten Oberflächenunebenheiten durch Stempeln bzw. Prägen einer einmal gebildeten Ausrichtungssteuerungsschicht mit einer Prägeplatte zur Übertragung der Oberflächenunebenheiten der Prägeplatte erzeugt worden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erwähnten Oberflächenunebenheiten während der Bildung dar Ausrichtungssteuerungsschicht durch Auftragen einer zur Bildung einer Ausrichtungssteuerungsschicht dienenden Lösung, in der feine Teilchen enthalten sind, auf die Elektrodenplatte, worauf Erhitzen zur Bildung einer Schicht und Entfernung der feinen Teilchen aus der Schicht folgen, erzeugt worden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die feinen Teilchen eine Hitzebeständigkeit von mindestens 200ºC haben.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die feinen Teilchen im wesentlichen gleichzeitig mit einer Behandlung zur uniaxialen Ausrichtung, der die Ausrichtungssteuerungsschicht unterzogen wird, entfernt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die feinen Teilchen durch Ultraschallreinigung der Ausrichtungssteuerungsschicht in einer Flüssigkeit, die ein organisches Lösungsmittel und/oder Wasser enthält, entfernt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erwähnte Ausrichtungsschicht aus Polyimid hergestellt ist und an der Oberfläche einen Kohlenstoffatomanteil hat, der größer ist als der von der chemischen Struktur des Polyimids abgeleitete.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich der erwähnte ferroelektrische Flüssigkristall in einem Ausrichtungszustand befindet, der die Beziehung "Θ < α + δ" erfüllt, worin α einen Vor-Kippungswinkel bezeichnet, ® einen Kippungswinkel bezeichnet und δ einen Neigungswinkel der chiralen smektischen C-Phase bezeichnet.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich der erwähnte ferroelektrische Flüssigkristall in einem Ausrichtungszustand befindet, der mindestens zwei stabile Zustände optischer Achsen bereitstellt, zwischen denen ein Winkel 20a gebildet wird, der die Beziehung "Θ > Θa > Θ/2" erfüllt, worin Θ einen Kippungswinkel des ferroelektrischen Flüssigkristalls bezeichnet.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erwähnte Ausrichtungsschicht ein Polyimid umfasst, das durch die folgende Formel (1) wiedergegeben wird:

worin A eine vierwertige organische Restgruppe bezeichnet und R&sub1; und R&sub2; eine Alkyl- oder Fluoralkylgruppe mit jeweils 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass R&sub1; und R&sub2; gleich oder verschieden sein können.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erwähnte Ausrichtungsschicht ein Polyamid umfasst, das durch die folgende Formal (2) wiedergegeben wird:

worin B eine zweiwertige organische Restgruppe bezeichnet und R&sub3; und R&sub4; eine Alkyl- oder Fluoralkylgruppe mit jeweils 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass R&sub3; uni R&sub4; gleich oder verschieden sein können.