DE4434518A1

DE4434518A1 - Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE4434518A1
Application number: DE4434518A
Authority: DE
Inventors: Kenji Nakao; Hiroyuki Ohnishi; Naohide Wakita; Kazuya Nagao; Naomi Takada
Original assignee: Hoechst AG; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Hoechst AG; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1995-03-30
Also published as: US5781266A

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine ferroelektrische Flüssigkeitskristallanzeige-Display einrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Im einzelnen betrifft die vor liegende Erfindung eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit hervorragen den Display-Charakteristika, die sich mit der Zeit wenig verändern.

2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik

Flüssigkristallmoleküle in einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (surface stabilized ferroelectric liquid crystal: SSFLC/oberflächenstabilisierter ferroelektrischer Flüssigkristall) mit einer Dicke, die bis zu 2 µm hinab reicht, nehmen zwei Ausrichtungszustände an (bistabiler Zustand). Das Umschalten zwischen den beiden stabilen Ausrichtungszuständen kann durch das Umkehren der Polarität eines elektrischen Feldes durchgeführt werden, das an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht angelegt wird. Der Winkel 2R zwischen den Orientierungsrichtungen in einem bistabilen Zustand wird durch einen Neigungswinkel Ψ bestimmt, der einem ferroelektrischen Flüssigkristallmaterial eigen ist, und eine Schichtstruktur (eine smektische Schichtstruktur) der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht.

Die Phasenfolge des ferroelektrischen Flüssigkristalls hat eine nicht-ferroelektrische Phase (eine smektische A Phase, eine chirale nematische Phase und eine isotrope Flüssigphase), die keine Ferroelektrizität auf der Seite höherer Temperatur der ferroelektrischen Phase (eine chirale smektische C Phase), die Ferroelektrizität zeigt. Der Zustand des ferroelek trischen Flüssigkristalls, sofort nachdem es von der nicht-ferroelektrischen Phase zur ferroelektrischen Phase übergegangen ist, wird als erster Zustand bezeichnet. Die Schichts truktur der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht im ersten Zustand und der Ausricht zustand der Flüssigkristallmoleküle darin wird mit Bezug auf die Fig. 2A bis 2C beschrieben werden. Die ferroelektrische Flüssigkristallschicht hat eine Struktur, in welcher smektische Schichten in der Richtung parallel zu den Substraten gestapelt sind. Die ferro elektrische Flüssigkristallschicht im ersten Zustand hat eine Schichtbeugungsstruktur, Chevron-Struktur genannt, wie sie in Fig. 2B gezeigt ist. Die Flüssigkristallmoleküle in der smektischen Schicht sind auf einem Konus angeordnet, der durch einen Neigungswinkel Ψ in bezug auf eine senkrechte Linie (dargestellt durch die unterbrochene Linie N in Fig. 2C) der smektischen Schicht definiert wird. Die Flüssigkristallmoleküle des SSFLC neigen dazu, sich parallel mit den Substraten auszurichten. Somit hat der Winkel (auf den mit 2Reff Bezug genommen wird) zwischen den beiden stabilen Orientierungsrichtungen der Flüssig kristallmoleküle im ersten Zustand einen Wert, der kleiner ist als der doppelte Neigungs winkel Ψ.

Wenn ein elektrisches Niederfrequenz-Wechselstromfeld an eine ferroelektrische Flüssig kristallschicht im ersten Zustand angelegt wird, wird der Winkel, der durch die durch schnittliche bzw. mittlere Orientierungsrichtung der bistabilen Flüssigkristallmoleküle gebildet wird, groß. Dieser Zustand wird als zweiter Zustand bezeichnet. Die Schichts truktur der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht im zweiten Zustand und der Orientie rungszustand der Flüssigkristallmoleküle darin wird mit Bezug auf die Fig. 3A bis 3C beschrieben werden. Die ferroelektrische Flüssigkristallschicht im zweiten Zustand hat eine Schichtstruktur, die Bookshelf(Bücherregal)-Struktur genannt wird. Bei der Bookshelf- Struktur sind die smektischen Schichten fast rechtwinklig zu den Substraten. Die Flüssig kristallmoleküle des SSFLC sind wahrscheinlich parallel mit den Substraten ausgerichtet. Somit hat der Winkel (auf den mit 2Rint Bezug genommen wird) zwischen den beiden stabilen Orientierungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle im zweiten Zustand einen Wert von ungefähr dem Doppelten des Neigungswinkels Ψ. Demgemäß wird 2Rint größer als 2Reff.

Eine ferroelektrischen Flüssigkristall-Displayeinrichtung, die den ersten Zustand verwendet und im US-Patent Nr. 4,932,758 offenbart ist, weist das Problem eines niedrigen Kon trastes wegen des geringen 2Reff auf.

Eine herkömmliche ferroelektrische Flüssigkristall-Displayeinrichtung, die den zweiten Zustand verwendet und in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-2209 offenbart ist, hat darin ein Problem, daß in dem Fall, wenn die Umgebungstemperatur bei der Ver wendung erhöht wird, der Kontrast gemäß einem vorher angezeigten Muster teilweise verringert wird. Obwohl die Kontrastverringerung sehr gering ist, wird sie durch den Benutzer leicht erkannt, da die Kontrastverringerung als klares Muster angezeigt wird.

Der Artikel im Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 30, Nr. 7A, Juli 1991, pp. L1189 bis L1191, von K. Nagao u. a. und Vordrucke (Preprints) des 17. Symposium on Liquid Crystals S. 386 bis 387 (1991) von K. Nagao u. a. berichten über die Beziehung zwi schen der Temperatur, bei welcher ein elektrisches Niederfrequenz-Wechselstromfeld an eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht angelegt wird, und dem Rint in der resultierenden ferroelektrischen Flüssigkristallschicht im zweiten Zustand. Nach diesen Literaturstellen wird die Temperaturabhängigkeit von Rint bei einer Temperatur erhöht, die nicht höher als die der elektrischen Feldbehandlung ist.

Jedoch erscheinen Zick-Zack-Fehler darin, wenn die ferroelektrische Flüssigkristallschicht der elektrischen Feldbehandlung bei einer Tempe ratur unterzogen wird, die nicht niedriger ist als die Raumtemperatur (d. h. 50°C), und dann auf Raumtemperatur (Anfangszustand) gekühlt wird. Ferner wurde folgendes als Re sultat von Experimenten der Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden: Sogar in dem Fall, wo eine befriedigende Anzeige in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht im Anfangszustand erreicht wird, werden die streifen- bzw. linienförmigen Bereiche mit einer Schwellenspannung, die von derjenigen anderer Bereiche differiert, in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht ausgebildet, nachdem die ferroelektrische Flüssigkristalleinrichtung über eine lange Zeitspanne betrieben worden ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach dieser Erfindung umfaßt: Ein Paar Substrate; eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist; und eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht,
wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht gebeugte smektische Schichten hat und der effektive Beugungswinkel RL der gebeugten bzw. gebogenen smektischen Schichten folgen der Beziehung

RLeff < R L < 0°

in einem Temperaturbereich genügt, in welchem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeige einrichtung gelagert wird, wobei der effektive Beugungswinkel der smektischen Schichten in einem ersten Zustand RLeff ist, wobei der erste Zustand erreicht wird durch das Kühlen der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht von einer Temperatur, die höher ist als die Phasenübergangstemperatur einer chiralen smektischen C Phase - einer smektischen A Phase auf eine Temperatur, die nicht höher ist als die Phasenübergangstemperatur der chiralen smektischen C Phase - der smektischen A Phase.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der effektive Beugungswinkel RLeff der smektischen Schichten im ersten Zustand nicht größer als 24°.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der effektive Beugungs winkel RL der smektischen Schichten nicht geringer als 1°.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der effektive Beu gungswinkel RL der smektischen Schichten nicht größer als 15°.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die ferroelektrische Flüssigkristallschicht eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung mit einer spontanen Polari sationsladung im Bereich von 10 nC/cm² bis 30 nC/cm².

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die ferroelektrische Flüssigkristallschicht eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung mit einer Ionenmenge pro Flächeneinheit im Bereich von 20 nC/cm² bis 5000 nC/cm².

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die ferroelektrische Flüssigkristallschicht eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung mit einer Phasenfolge einer chiralen smektischen C Phase, einer smektischen A Phase, einer chiralen nematischen Phase, und einer isotropen flüssigen Phase in der Reihenfolge steigender Temperaturen, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallmischung folgender Beziehung genügt:

0,97 (T_CA + 273)/(T_AN + 273) 0,995,

wobei die Phasenübergangstemperatur von der chiralen smektischen C Phase zur smekti schen A Phase T_CA in °C und die Phasenübergangstemperatur von der smektischen A Phase zur chiralen nematischen Phase T_AN in °C ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine obere Temperatur bereichsgrenze, bei welcher die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, nicht niedriger als 60°C.

Alternativ umfaßt eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach der vor liegenden Erfindung: Ein Substratpaar; eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist; und eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht,
wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht einer elektrischen Feldbehandlung unter zogen wird, um ein elektrisches Niederfrequenz-Wechselstromfeld bei einer Temperatur anzulegen, die Raumtemperatur übersteigt, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht smektische Schichten hat und die Schichtdicke jeder dieser smektischen Schichten bei einer oberen Temperaturbereichsgrenze, bei welcher die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeein richtung gelagert wird, größer als jede Schichtdicke der smektischen Schichten in einem Temperaturbereich ist, bei welchem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Differenz zwischen der größten Schichtdicke und der kleinsten Schichtdicke der smektischen Schichten in einem Temperaturbereich, bei dem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, 2 Å oder weniger.

Alternativ umfaßt eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach der vor liegenden Erfindung: Ein Substratpaar; eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist; und eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht,
wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht einer elektrischen Feldbehandlung zum Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes bei einer Temperatur, die Raumtemperatur übersteigt, unterzogen wird, und wobei der ferroelektrische Flüssigkristall zwei stabile Zustände in einer molekularen Orientierungsrichtung hat und der folgenden Beziehung genügt:

2Rint - 2 R < 10°

wo ein Winkel zwischen den molekularen Orientierungsrichtungen in den beiden stabilen Zuständen des ferroelektrischen Flüssigkristalls bei Raumtemperatur 2R und der Winkel zwischen den molekularen Orientierungsrichtungen in den beiden stabilen Zuständen des ferroelektrischen Flüssigkristalls, sofort nachdem ein elektrisches Niederfrequenz-Wechsel stromfeld bei Raumtemperatur angelegt wurde, 2Rint ist.

Alternativ umfaßt eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach der vor liegenden Erfindung: Ein Substratpaar; eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist; und eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht,
wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht einer elektrischen Feldbehandlung zum Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes unterzogen wird, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht smektische Schichten hat und die Differenz zwischen dem effektiven Beugungswinkel der smektischen Schichten in einem Anfangszustand und einem effektiven Beugungswinkel der smektischen Schichten nach dem kontinuierlichen Betreiben für eine vorbestimmte Zeitspanne im Bereich von 0° bis 5° ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein ferroelektrischer Flüssigkristallanzeigeapparat mit: Einem Substratpaar; einer ferroelektrischen Flüssig kristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist; und einer Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht,
wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht gebeugte smektische Schichten hat, folgen de Merkmale auf:
eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, bei welcher der effektive Beugungs winkel RL der gebeugten smektischen Schichten der Beziehung:

RLeff < RL < 0°

in einem Temperaturbereich genügt, in welchem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeige einrichtung gelagert wird, wobei der effektive Beugungswinkel der smektischen Schichten in einem ersten Zustand RLeff ist, wobei der erste Zustand erreicht wird, durch das Kühlen der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht von einer Temperatur, die höher als die Phasen übergangstemperatur der chiralen smektischen C Phase - einer smektischen A Phase, auf eine Temperatur, die nicht höher ist als die Phasenübergangstemperatur der chiralen smektischen C Phase - der smektischen A Phase;
Erwärmungseinrichtungen zum Erwärmen der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeein richtung auf eine vorbestimmte Temperatur; und
elektrische Feldbehandlungseinrichtungen zum Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz- Wechselstromfeldes an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht bei der vorbestimmten Temperatur.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit: Einem Substrat paar; einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vor gesehen ist; und einer Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht, die Schritte: Durchführen einer elektrischen Feldbehandlung zum Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht bei einer Temperatur, die Raumtemperatur übersteigt;
wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht gebeugte smektische Schichten hat und der effektive Beugungswinkel RL der smektischen Schichten der Beziehung genügt:

RLeff < RL < 0°

in dem Temperaturbereich, bei dem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, wobei der effektive Beugungswinkel der smektischen Schichten in einem ersten Zustand RLeff ist, wobei der erste Zustand erreicht wird durch das Kühlen der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht von einer Temperatur, die höher ist als die Phasen übergangstemperatur der chiralen smektischen C Phase - einer smektischen A Phase, auf eine Temperatur, die nicht höher ist als die Phasenübergangstemperatur der chiralen smektischen C Phase - der smektischen A Phase.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Temperatur, bei der die elektrische Feldbehandlung durchgeführt wird, 60°C oder höher.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Übergangstempera tur chirale smektische C Phasen/smektische A Phasen der ferroelektrischen Flüssigkristall mischung, die in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht enthalten ist, 5°C höher als eine obere Temperaturbereichsgrenze, bei welcher die ferroelektrische Flüssigkristall anzeigeeinrichtung gelagert wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die obere Temperatur bereichsbegrenzung, bei welcher die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, mindestens 5°C niedriger als eine Phasenübergangstemperatur von der chiralen smektischen C Phase zu der smektischen A Phase einer ferroelektrischen Flüssigkristall anzeigemischung, die in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht enthalten ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Feld stärke des elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes, das während der elektrischen Feldbehandlung verwendet wird, im Bereich von 10 V/µm bis 35 V/µm.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Frequenz des elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes, das während der elektrischen Feldbehand lung verwendet wird, im Bereich von 5 Hz bis niedriger als 1 kHz.

Somit ermöglicht die hier beschriebene Erfindung mindestens einen der folgenden Vorteile: (1) Zurverfügungstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, bei wel cher fehlerhafte Ansprechbereiche weder im Anfangszustand noch nach einem Betreiben für lange Zeit ausgebildet werden und eine befriedigende Anzeige mit geringerer Verringerung des Kontrastes beibehalten wird; und eine Methode zur Herstellung desselben; und (2) Zurverfügungstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die dazu in der Lage ist, eine befriedigende Anzeige mit geringerer Verringerung des Kontrastes über einen breiten Bereich von Lagertemperaturen und Betriebstemperaturen aufrechtzuerhalten.

Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren offenbar werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeein richtung des Beispiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2A bis 2C zeigen schematisch eine Schichtstruktur einer ferroelektrischen Flüssigkri stallschicht sofort nach dem Übergang von einer nicht-ferroelektrischen Phase zu einer ferroelektrischen Phase und zwei stabile Orientie rungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle.

Fig. 3A bis 3C zeigen schematisch die Schicht-Struktur einer ferroelektrischen Flüssigkri stallschicht sofort nach einer elektrischen Feldbehandlung bei 60°C und zwei stabile Orientierungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle.

Fig. 4A und 4B zeigen schematisch eine Schichtstruktur einer ferroelektrischen Flüssigkri stallschicht, die nach einer elektrischen Feldbehandlung auf Raumtemperatur gekühlt wurde, und zwei stabile Orientierungsrichtungen der Flüssigkristall moleküle.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Temperaturabhängigkeit der smekti schen Schichtdicke der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht in der ferro elektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung des Beispiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Temperaturabhängigkeit eines Beu gungswinkels der smektischen Schicht der ferroelektrischen Flüssigkristall schicht in der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung des Bei spiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die die Temperaturabhängigkeit des Kon trastes der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung des Beispiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 8 zeigt schematisch Zick-Zack-Fehler, die nach der elektrischen Feldbehand lung einer herkömmlichen ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung hervorgerufen wurden.

Fig. 9 zeigt schematisch Anzeigefehler, die im Falle eines kontinuierlichen Betrie bes der herkömmlichen ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung hervorgerufen wurde.

Fig. 10 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung beim Beugungswinkel der smektischen Schicht im Fall des kontinuierlichen Betriebs einer ferro elektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach einer elektrischen Feldbe handlung zeigt.

Fig. 11 ist eine graphische Darstellung, die die Bezeichnung zwischen dem Beu gungswinkel der smektischen Schicht eines ferroelektrischen Flüssigkristalls im ersten Zustand vor einer elektrischen Feldbehandlung und der Verände rung des Beugungswinkels der smektischen Schicht zeigt.

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der spontanen Polarisationsladung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls und der Ver änderung des Beugungswinkels der smektischen Schicht zeigt.

Fig. 13 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Ionenmenge pro Flächeneinheit eines ferroelektrischen Flüssigkristalls und der Verände rung des Beugungswinkels der smektischen Schicht zeigt.

Fig. 14 ist eine graphische Darstellung, die die Temperaturabhängigkeit der Dicke der smektischen Schicht einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht in einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung des Beispiels 2 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 15 ist eine graphische Darstellung, die die Temperaturabhängigkeit des Beu gungswinkels der smektischen Schicht der ferroelektrischen Flüssigkristall schicht in der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung der Fig. 2 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 16 ist eine Ansicht, die die Struktur eines ferroelektrischen Flüssigkristallan zeigeapparates des Beispiels 3 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung mittels erläuternder Beispiele mit Bezug auf die Tabellen und die Zeichnungen beschrieben werden.

Beispiel 1

Die Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeein richtung des Beispiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Flüssigkristallanzeigeein richtung des Beispiels 1 enthält ein oberes Substrat 11, ein unteres Substrat 12, leitende dünne Filme 13, die auf den oberen und unteren Substraten 11 und 12 ausgebildet sind, Überzüge 14, die auf den entsprechenden leitenden dünnen Filmen 13 ausgebildet sind, Ausrichtungsfilme 15, die so ausgebildet sind, daß sie die jeweiligen Überzüge 14 ab decken, und eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht 16, die zwischen den jeweiligen Ausrichtungsfilmen 15 angeordnet ist. Die Dicke der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 16 wird durch das Dispergieren von Glas-Tröpfchen bzw. -Kugeln mit einem Durchmesser von etwa 1,5 µm in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 16 auf 1,5 µm eingeregelt. Die Ausrichtungsfilme 15, die auf dem oberen und unteren Substrat 11 und 12 ausgebildet sind, werden einer Polier- bzw. Reibe-Behandlung mit Seidenstoff (Rayon clooth) in iden tischer Richtung unterzogen. Als Ausrichtungsfilme 15 wird ein Silankopplungsmittel vom Äthertyp verwendet, und als ferroelektrisches Flüssigkristall wird ein Material vom Pyrimi din-Typ verwendet. Die ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 16 haben im vorliegenden Beispiel eine homogene Ausrichtung, d. h., sie sind nahezu parallel mit dem oberen und unteren Substrat 11 und 12 ausgerichtet. Der Winkel der ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle bezüglich des oberen und unteren Substrats 11 ohne die Anlegung einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 16 (d. h. Vorneigungswinkel) ist nicht größer als 10.

Im allgemeinen enthält eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung eine Mischung eines Flüssigkristallbestandteils (Basismischung) und einen chiralen Bestandteil. Die Basismi schung ist eine smektische Flüssigkristallmischung, die keine Ferroelektrizität zeigt. Die ferroelektrischen Mischungen, die bei den Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden durch das Mischen der Basismischung nach Tabelle 1 und des chiralen Bestandteils jeder der drei Gruppen (α-Gruppe, β-Gruppe und γ-Gruppe) in Tabelle 2 bereitet. Als ferroelektrische Flüssigkristallmischung (auf die als Flüssigkristallmischung L Bezug genommen wird) wird im vorliegenden Beispiel der chirale Bestandteil der β-Gruppe verwendet. Die Übergangstemperatur der Flüssigkristallmischung L wird wie folgt gezeigt:

T_k < -25°C, T_CA = 68°C, T_AN = 76°C und T_NI = 87°C,

wobei T_k die Kristallisationstempertur ist; T_CA die Übergangstemperatur von der chiralen smektischen C Phase zur smektischen A Phase ist; T_AN die Übergangstemperatur von der smektischen A Phase zur chiralen nematischen Phase; und T_NI die Übergangstemperatur von der nematichen Phase zur isotropen Flüssigkeit ist.

Tabelle 1

Tabelle 2

Die Beziehung zwischen den Anzeigecharakteristika und der Struktur der smektischen Schicht der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 16 und der Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle darin wird im Detail untersucht. Mit Bezug auf die Fig. 2a bis 2c, 3a bis 3c und 4a und 4b wird die Schichtstruktur der ferroelektrischen Flüssigkristall schicht 16 und die Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle darin im Detail beschrieben werden. Bei diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 201 ein bistabiles ferroelektrisches Flüssigkristallmolekül; 202 bezeichnet Polarisationachsenrichtungen von Polarisationsplatten; 203 und 204 bezeichnen jeweils Substrate; und 205 bezeichnet eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht.

Bei der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 16 ist sofort nach dem Übergang von der nicht-ferroelektrischen Phase auf der Seite höherer Temperatur zu der ferroelektrischen Phase (erster Zustand) der Winkel 2Reff, welcher durch die ferroelektrischen Flüssigkristall moleküle 201 gebildet wird, bis zu 25° klein, wie in Fig. 2a gezeigt. Aus diesem Grund kann der Polarisationszustand des durch die ferroelektrische Flüssigkristallschicht 16 übertragenen Lichtes nicht ausreichend verändert werden, was es unmöglich macht, eine Anzeige mit höherem Kontrast zu erhalten, obwohl sogar ein elektrisches Feld an die ferro elektrische Flüssigkristallschicht 16 im ersten Zustand zwischen den in gekreuzten Nicols- Prismen angeordneten Polarisationsplatten angelegt wird.

Ein relativ kleiner 2Reff-Wert der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht 16 im ersten Zustand wird durch ihre Chevron-Struktur verursacht. Typischerweise wird die Dicke d (Zwischenlagenabstand) jeder smektischen Schicht in der ferroelektrischen Flüssigkristall schicht 16 mit der Senkung der Temperatur klein. Die Abnahme der Schichtdicke d mit der Temperaturabnahme wird der Vergrößerung des Neigungswinkels der Flüssigmoleküle 201 mit Bezug auf die Normale N der smektischen Schicht zugeschrieben. Da die Schichtdicke d aus dem Produkt der Länge der Flüssigkristallmoleküle 201 und cos Ψ erhalten wird, nimmt die Schichtdicke d ab, wenn der Neigungswinkel Ψ vergrößert wird. Wenn die Schichtdicke d verkleinert wird, wird die Länge L der smektischen Schicht vergrößert, um so das Volumen jeder smektischen Schicht auf einem konstanten Wert zu halten. Somit nimmt die Länge L der smektischen Schicht wahrschein lich, mit der Abnahme der Temperatur zu. Da der Abstand zwischen den Substraten 203 und 204 fest ist, wird die smektische Schicht in einer V-Form gebeugt. Die Resultate, die aus der Messung der Temperaturabhängigkeit der Schichtdicke d der ferroelektrischen Flüs sigkristallschicht vom Pyrimidin-Typ, die beim vorliegenden Beispiel verwendet wurde, durch die Röntgenstrahlenbeugungsmethode erhalten wurden, sind in Fig. 5 gezeigt. Wie der Fig. 5 zu entnehmen ist, wird die Schichtdicke d der ferroelektrischen Flüssigkristall schicht vom Pyrimidin-Typ, wie sie beim vorliegenden Beispiel verwendet wurde, monoton mit der Abnahme der Temperatur in der chiralen smektischen C Phase verringert.

Der effektive Beugungswinkel der smektischen Schicht der ferroelektrischen Flüssigkristall schicht wird wie folgt definiert:

Es wird angenommen, daß der Winkel zwischen zwei stabilen Orientierungsrichtungen der ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle bei einer bestimmten Temperatur 2R ist, und daß der Winkel zwischen zwei stabilen Orientierungsrichtungen der ferroelektrischen Flüssig kristallmoleküle nach einer elektrischen Feldbehandlung bei einer bestimmten Temperatur 2Rint ist. Der effektive Beugungswinkel RL der smektischen Schicht bei der bestimmten Temperatur wird durch den folgenden Ausdruck (1) erhalten:

RL = cos^-1(cosΨ/cosR) (1).

Sofort nach der elektrischen Feldbehandlung stehen die smektischen Schichten nahezu rechtwinklige zu den Substraten aufrecht. Dies entspricht dem Fall, wo R = Rint im Aus druck (1) ist. Da Rint fast gleich groß Ψ ist, nimmt der Beugungswinkel RL jeder smekti schen Schicht sofort nach der elektrischen Feldbehandlung einen kleinen Wert (kleiner als 1°) an. Hier ist der effektive Beugungswinkel der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht ohne elektrische Feldbehandlung (d. h. erster Zustand) im besonderen als RLeff definiert. Der Wert von RLeff wird durch Ersetzen von R durch Reff erhalten.

Beim vorliegenden Beispiel wird, sogar bei einer Lagerungstemperatur im Bereich von - 20°C bis 60°C, eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit hervorragenden Anzeigecharak teristiken hergestellt. Der Ausdruck "Lagerungstemperatur" bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung auf eine Umgebungstemperatur, der die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach ihrer Herstellung ausgesetzt ist. Beispiele für die Lagerungstemperatur beinhalten eine Temperatur in einem Warenlager zum Lagern der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung und die Umgebungstemperatur, bei der die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung transportiert wird. Im allgemeinen hat die Lagerungstemperatur der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung eine größere Bandbreite als die Umgebungstemperatur, bei der die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung tatsächlich verwendet wird. Die herkömmliche Flüssigkristallanzeigeeinrichtung hat ein Problem bezüglich der Veränderung der Anzeigecharakteristiken abhängig vom vorherigen Temperaturablauf (Lagertemperatur), sogar wenn sie in einem vorbestimmten Einsatz- Temperaturbereich verwendet worden ist.

Im vorliegenden Beispiel wird die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung auf 60°C erwärmt, die eine obere Begrenzung der Lagerungstemperatur sind, und eine Recht eckswellenspannung mit 30 Volt und 15 Hz wird an die ferroelektrische Flüssigkristall schicht mit einer Dicke von 1,5 µm angelegt. Wenn eine Rechtecks-Welle mit 15 Volt und mit einer elektrischen Feldstärke von weniger als 10 Volt/µm angelegt wird, stehen die smektischen Schichten nicht ausreichend auf, was zu einer ferroelektrischen Flüssigkristall schicht mit einer uneinheitlichen Schichtstruktur führt. Im besonderen können die smekti schen Schichten einheitlich aufstehen, wenn eine Rechtecks-Wellenspannung mit 15 Volt mit einer elektrischen Feldstärke von 23 Volt/µm oder mehr angelegt wird. Eine elektrische Feldstärke von 35 Volt/µm oder mehr ist zu stark, um eine insgesamt einheitliche Schichts truktur zu halten. Des weiteren kann eine Rechtecks-Spannungswelle mit einer Frequenz von 1 KHz oder höher es den smektischen Schichten nicht gestatten, ausreichend in der Rich tung rechtwinklig zu den Substraten aufzustehen, und eine rechteckige Spannungswelle mit einer Frequenz von weniger als 5 Hz macht es schwierig, eine einheitliche Schichtstruktur zu erhalten. Im besonderen macht es eine rechteckige Spannungswelle bei einer Frequenz von 15 Hz oder mehr und weniger als 1 KHz leicht, eine einheitliche Schichtstruktur zu erhalten.

Wie oben beschrieben, nimmt die ferroelektrische Flüssigkristallschicht nach der elek trischen Feldbehandlung den zweiten Zustand ein, und der Winkel 2Rint, der durch zwei stabile Orientierungsrichtungen ausgebildet wird, wird größer als 2Reff im ersten Zustand. Eine Hälfte dieses Winkels, Rint, bei 60°C ist 40°. Die smektischen Schichten in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht im zweiten Zustand stehen wirksam in einer Rich tung auf, die nahezu rechtwinklig zu den Substraten 203 und 205 (siehe Fig. 3B) ist.

Wenn die ferroelektrische Flüssigkristallschicht nach der elektrischen Feldbehandlung gekühlt wird, wird der durch die Flüssigkristallmoleküle 201 ausgebildete Winkel 2Rint etwas vergrößert (siehe Fig. 4A). Dies wird durch die Temperaturabhängigkeit des Nei gungswinkels, wie oben beschrieben, verursacht. Zu diesem Zeitpunkt ist die smektische Schicht etwas gebeugt (siehe Fig. 4B). Wie in Fig. 4A gezeigt, kann eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit hervorragendem Kontrast durch das Einstellen einer der Polarisationsrichtungen 202 der beiden Polarisationsplatten in gekreuzten Nicols-Pris men erhalten werden, um so parallel mit einer der beiden Orientierungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle 201 zu sein.

Die Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Temperaturabhängigkeit des Beugungs winkels der smektischen Schicht der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht zeigt. In Fig. 6 gibt die vertikale Achse der Darstellung den effektiven Beugungswinkel der smektischen Schicht an, und die horizontale Achse gibt die Temperatur an. Eine durchgezogene Kurve La1 stellt den effektiven Beugungswinkel der smektischen Schichten in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht nach der elektrischen Feldbehandlung bei 60°C dar. Sofort nach der elektrischen Feldbehandlung bei 60°C stehen die smektischen Schichten in einer Richtung auf, die nahezu rechtwinklig zu den Substraten ist. Jedoch wird der Beugungswinkel der smektischen Schichten allmählich mit der Verringerung der Temperatur vergrößert. Der effektive Beugungswinkel der smektischen Schichten in der ferroelektrischen Flüssigkristall anzeigeeinrichtung nach dem vorliegenden Beispiel ist immer 1° oder größer bei einer Lagerungstemperatur im Bereich von -20°C bis 60°C.

Zum Vergleich werden in Fig. 6 eine Kurve Lb, die den effektiven Beugungswinkel der smektischen Schichten der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht im ersten Zustand sofort nach dem Übergang von der nicht ferroelektrischen Phase zu der ferroelektrischen Phase und eine Linie Lc gezeigt, die den effektiven Beugungswinkel der smektischen Schichten der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht darstellt, der während der elektrischen Feldbe handlung bei jeder Temperatur gemessen wurde. Die Kurve Lb zeigt, daß der Beugungs winkel über den gesamten Temperaturbereich im ersten Zustand größer ist als im zweiten Zustand. Die Linie lc zeigt, daß der effektive Beugungswinkel nahezu 0° ist und die smektischen Schichten in einer zu den Substraten rechtwinkligen Richtung aufstehen.

Bei der Schichtstruktur des ferroelektrischen Flüssigkristalls nehmen die smektischen Schichten die folgenden Zustände abhängig von den folgenden Bedingungen ein:

Bei der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (Kurve Lb) im ersten Zustand sind die smektischen Schichten am meisten gebeugt; bei der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (Linie Lc) während der elektrischen Feldbehandlung bei jeder Temperatur stehen die smektischen Schichten in einer Richtung auf, die nahezu rechtwinklig zu den Substraten ist; und in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (Linie La1) nach der elektrischen Feldbe handlung bei 60°C sind die smektischen Schichten leicht gebeugt.

Die Kontrastabnahme, die gemäß einem Anzeigemuster auftritt und bei einer herkömm lichen ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung ein Problem war, wird nicht auftreten, bis die Temperatur der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung bis nahezu 60°C oder mehr erhöht wird, wie in Fig. 7 gezeigt. Dieses Phänomen kann wie folgt hervorgerufen werden:

Die smektischen Schichten bei der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung des vorliegenden Beispiels sind gebeugt. Die Dicke der smektischen Schicht der ferroelek trischen Flüssigkristallschicht wird größer mit der Erhöhung der Temperatur, und die Länge der smektischen Schichten wird kleiner mit der Erhöhung der Temperatur, um so die Volumenänderung jeder smektischen Schicht zu entspannen bzw. auszugleichen. In dem Fall, wo die smektischen Schichten bei einer Temperatur von 60°C oder weniger gebeugt werden, kann die Länge der smektischen Schichten klein gemacht werden, indem der Beu gungswinkel der smektischen Schichten klein gemacht wird. Somit wird die Änderung der Dicke der smektischen Schichten bei einer Temperatur von 60°C oder weniger durch die Änderung des Beugungswinkels der smektischen Schichten relaxiert bzw. ausgeglichen, was einer Änderung der Richtung der smektischen Schichten in dem (Anzeige-)Paneel vorbeugt.

Jedoch ist die Kurve La1 bei einer Temperatur, die 60°C übersteigt, an die Kurve Lc angeglichen. Diese Angleichung zeigt, daß die smektischen Schichten der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, nachdem ein elektrisches Feld bei 60°C an sie angelegt wurde, in einer Richtung aufstehen, die rechtwinklig zu den Substraten ist. Da die Änderung der Dicke der smektischen Schichten nicht durch die Änderung des Biegewinkels der smekti schen Schicht relaxiert werden kann, wird eine Verformung der Strukturen der smektischen Schichten in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht verursacht. Da die Richtung der smektischen Schichten der Flüssigkristallschicht verändert wird, um so die Orientierungs richtung der Flüssigkristallmoleküle in dem Fall nicht zu ändern, wo die ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle in zwei Orientierungszuständen sind, werden die smektischen Schichten voneinander in zwei Richtungen gemäß einem Anzeigemuster verschoben. Der Kontrast wird durch den relativen Winkel der Orientierungsrichtung der Flüssigkristall moleküle und der Richtung der Polarisationsachse der Polarisationsplatten bestimmt, so daß der Richtungsunterschied der smektischen Schichten der ferroelektrischen Flüssigkristall schicht in zwei Regionen als Kontrastunterschied angezeigt wird. Als Resultat hiervon wird, wie in Fig. 7 gezeigt, der Kontrast geringer werden, wenn die Umgebungstemperatur 60°C übersteigt.

Somit kann durch das Einstellen des effektiven Beugungswinkels des ferroelektrischen Flüssigkristalls bei 0° oder mehr im Bereich der Lagerungstemperatur der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung die Änderung der Dicke der smektischen Schicht ausgegli chen werden durch das Abändern der Querschnittsstruktur der smektischen Schichten. Im einzelnen kann die Kontrastabnahme gemäß einem Anzeigemuster mit der Temperaturver änderung verhindert werden.

Die oben genannten Bedingungen sind der Tatsache äquivalent, daß die Schicht-Dicke der smektischen Schichten sofort nach der elektrischen Feldbehandlung am größten bei einer Temperatur ist, bei welcher die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird. Die Schichtdicke zeigt zu diesem Zeitpunkt das gleiche Verhalten wie in Fig. 5 gezeigt.

Die Kontrastabnahme mit der Temperaturänderung, die bei einer herkömmlichen Flüssig kristallanzeigeeinrichtung (japanische Offenlegungsschrift Nr. 62-2209) auftrat, ist der elektrischen Feldbehandlung bei Raumtemperatur zugeschrieben worden. Somit kann die Kontrastabnahme in einem Temperaturbereich, der nicht höher ist als die Lagertemperatur, durch das Durchführen der elektrischen Feldbehandlung an der oberen Temperaturgrenze der Lagerungstemperatur anstatt bei Raumtemperatur verhindert werden. Jedoch treten, obwohl das Problem der Kontrastabnahme durch die Durchführung der elektrischen Feldbe handlung bei höherer Temperatur gelöst werden kann, verschiedene andere Probleme auf. Ein Beispiel dieser Probleme ist die Erzeugung von Zickzack-Fehlern im Anfangszustand.

Wenn die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach der elektrischen Feldbehandlung bei 60°C auf Raumtemperatur gekühlt wird, treten manchmal sog. Zickzack-Fehler auf einem Schirm auf. Die Flüssigkristallbereiche an der Peripherie mit diesen Fehlern haben eine Schwellen spannung, die von derjenigen der anderen Bereiche unterschiedlich ist. Die Zickzack-Fehler sind dieselben, wie diejenigen, die oft im ersten Zustand sofort nach dem Übergang von der nicht-ferroelektrischen Phase in die ferroelektrische Phase zu sehen sind. Die Zickzack- Fehler sind kaum zu sehen, wenn die smektischen Schichten der ferroelektrischen Flüssig kristallschicht sofort nach der elektrischen Feldbehandlung in einer Richtung aufstehen, die senkrecht zu den Substraten ist.

Es wird angenommen, daß die Zickzack-Fehler wie folgt hervorgerufen werden:

Es wird angenommen, daß die Flüssigkristallmoleküle in der Nähe der Substrate nahezu parallel mit den Substraten ausgerichtet sind. Da die Wahrscheinlichkeit, mit welcher die smektischen Schichten in der rechten Richtung, wie in einem Bereich 602 (Fig. 8), gebeugt sind, identisch ist mit der Wahrscheinlichkeit, mit der smektischen Schichten in der linken Richtung, wie in einem Bereich 603 gebeugt sind, sind die in Rechtsrichtung und Links richtung gebeugten smektischen Schichten beide in der Flüssigkristallschicht vorhanden. In diesem Fall hat der Grenzabschnitt zwischen den Bereichen 602 und 603 eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle, die von derjenigen der anderen Bereiche verschieden ist. Somit hat der Grenzabschnitt einen Schwellenwert, der von demjenigen der anderen Bereiche verschieden ist. Dies wird als Zickzack-Fehler 601 angezeigt.

Wie in Fig. 6 zu sehen ist, werden die smektischen Schichten in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht nach der elektrischen Feldbehandlung bei 60°C, die durch die Kurve La1 dargestellt wird, leicht gebeugt, so daß kleine Zickzack-Fehler hervorgerufen werden. Die Zickzack-Fehler sind geringer, da die Kurve La1 der Linie Lc näher ist. Um zu verhindern, daß die Zickzack-Fehler in einem solchen Maß erzeugt werden, daß die An zeigecharakteristiken beeinflußt werden, ist der effektive Beugungswinkel der smektischen Schichten vorzugsweise 15° oder geringer bei Raumtemperatur. Wenn der effektive Beu gungswinkel bei Raumtemperatur 15° übersteigt, wird die Schwellenspannung (Betriebs- bzw. Antriebsspannung) eines Abschnittes, in welchem die Zickzack-Fehler hervorgerufen werden, sehr klein, was es unmöglich macht, eine einheitliche Anzeige in der gesamten ferroelektrischen Flüssigkristallschicht auszuführen. Dies zeigt, daß der Unterschied zwischen dem Winkel 2R, der durch die Flüssigkristallmoleküle bei Raumtemperatur ausgebildet wird, und dem Winkel 2Rint, der durch die Flüssigkristallmoleküle sofort nach der elektrischen Feldbehandlung bei Raumtemperatur ausgebildet wird, 10° oder weniger ist. Wenn der effektive Beugungswinkel RL der smektischen Schichten über den gesamten Einsatz-Temperaturbereich 15° oder weniger ist, treten keine Probleme in Hinsicht auf die praktische Verwendung auf. Die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine hervorragende Anzeige bei einer Verwendungstemperatur im Bereich von 5°C bis 40°C. Des weiteren kann, solange die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung bei einer Temperatur im Bereich von -20°C bis 60°C gelagert wird, eine hervorragende Anzeige über den oben genannten Einsatz-Temperaturbereich ausgeführt werden.

Der Beugungswinkel der smektischen Schicht, involviert bei der Temperaturabnahme, die durch die Kurve La1 dargestellt wird, die in Fig. 6 gezeigt ist, wird rasch in einem Phasenumwand lungstemperaturbereich T_CA auf eine Temperatur geändert, die ungefähr 5°C geringer als die Phasenumwandlungstemperatur T_CA Danach wird die Erhöhung der Änderung des Beu gungswinkels der smektischen Schicht geringfügig. Diese Abruptheit der Änderung des Beugungswinkels der smektischen Schicht hängt stark von dem Temperaturbereich einer Phasenumwandlungsfolge der ferroelektrischen Flüssigkristallmischung ab. Die vorzugsweise bei der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung verwendete ferro elektrische Flüssigkristallmischung zeigt eine chirale smektische C Phase mit Ferroelek trizität, eine smektische A Phase, eine chirale nematische Phase und eine isotrope flüssige Phase im Verlauf steigender Temperatur. Die sich steigernde Abruptheit der Kurve La1 hängt von der Übergangstemperatur T_CA von der chiralen smektischen C Phase zur smekti schen A Phase und der Übergangstemperatur T_AN von der smektischen A Phase zu der chiralen nematischen Phase ab, und ein Parameter P, der durch den folgenden Ausdruck (2) definiert ist, wird wichtig. Im Ausdruck (2) wird die Temperatur in °Celsius angeben.

P = (T_CA + 273)/(T_AN + 273 (2)

Im Fall, wo der Parameter P im Ausdruck (2) im Bereich von 0,97 bis 0,995 ist, ist die Temperatur-Abhängigkeit des Beugungswinkels der smektischen Schichten im Bereich von ca. 5°C von der Phasenübergangstemperatur T_CA abrupt und wird bei einer Temperatur, die geringer ist als dieser Bereich, leicht. Bei der Verwendung einer diese Bedingungen befriedigenden ferroelektrischen Flüssigkristallmischung kann der effektive Beugungswinkel der smektischen Schicht auf einen relativ geringen Wert herabgedrückt werden, sogar in dem Fall, wo die elektrische Feldbehandlung bei höheren Temperaturen durchgeführt wird. Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Phasen-Übergangstemperaturen T_CA und T_AN jeweils 68°C bzw. 76°C, und der Parameter P ist 0,977. In dem Fall, wo der Parameter P 0,996 ist, ist der Temperaturbereich, in welchem die smektische Phase A auftritt, zu schmal, so daß eine befriedigende Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle nicht erreicht werden kann. In dem Fall, wo der Parameter P 0,96 ist, kann die Bedingung RL < 15° nicht durch die elektrische Feldbehandlung bei 60°C erfüllt werden, bei einer Temperatur, die nicht höher ist als Raumtemperatur.

Um den effektiven Beugungswinkel der smektischen Schichten herunterzudrücken bzw. klein zu halten, ist es wirksam, ein Flüssigkristall-Material mit einer hohen Phasenüber gangstemperatur zu verwenden. Im Fall der Verwendung einer ferroelektrischen Flüssig kristallmischung mit einer Phasenübergangstemperatur T_CA von 65°C oder höher, bei welchem die Beugung der smektischen Schicht fast in den Temperaturbereich von der Phasenübergangstemperatur T_CA zu einer um 5°C geringeren Temperatur als die Phasen übergangstemperatur T_CA gesteigert wird, kann der Unterschied zwischen der Kurve La1 und der Linie Lc, die in Fig. 6 gezeigt sind, auf 15°C oder weniger heruntergebracht werden.

Die Bedingung, daß der effektive Beugungswinkel der smektischen Schicht 15° oder kleiner ist, zeigt, daß die Veränderung der Schichtdicke in einem Temperaturbereich, in welchem die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, 2 Å oder weniger ist.

Zusammenfassend sollte, um die Zickzack-Defekte auf ein Ausmaß herunterzudrücken, bei dem die Anzeigecharakteristiken nicht beeinflußt werden, der effektive Beugungswinkel der smektischen Schichten im Bereich einer Einsatztemperatur 15° oder weniger sein. Dies ist der Tatsache äquivalent, daß (2Rint - 2 R) im Verwendungstemperaturbereich 10°C oder weniger ist. Um diese Bedingung zu erfüllen, sollte das Verhältnis P zwischen T_CA und T_AN, die durch absolute Temperaturen dargestellt werden, im Bereich von 0,97 bis 0,995 sein, und die Phasenübergangstemperatur T_CA zur ferroelektrischen Flüssigkristallphase sollte 65°C oder höher sein. Zusätzlich kann die Schichtdickenänderung abhängig von der Temperatur in einem Temperaturbereich, in welchem die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, 2 Å oder weniger sein.

Als nächstes werden die Probleme, die beim kontinuierlichen Betrieb bzw. Antrieb hervor gerufen werden, beschrieben.

Die oben genannte Bedingung, daß der effektive Beugungswinkel der smektischen Schichten bei Raumtemperatur 15° oder weniger ist, wird auch zur Erzielung einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung ohne Verschlechterung der Anzeigecharakteristiken, während sie kontinuierlich betrieben wird, angewendet.

Wenn eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die eine befriedigende Anzeige bei Anfangscharakteristiken möglich macht, kontinuierlich betrieben wird, werden manch mal streifenförmige Fehler (auf die im folgenden als ansprech-reaktionsunfähiger Bereich Bezug genommen wird) hervorgerufen. Die Fig. 9 ist eine Konzeptansicht des reaktions unfähigen Bereiches D. Der reaktionsunfähige Bereich D wird in der zur Stapelrichtung S der smektischen Schichten rechtwinkligen Richtung ausgebildet.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, daß dieses Phänomen von der spontanen Polarisationsladung und der Ionenmenge in einer ferroelektrischen Flüssig kristallschicht und dem effektiven Beugungswinkel RLeff der smektischen Schichten in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht im ersten Zustand abhängt, nachdem sie von einer nicht-ferroelektrischen Phase umgewandelt wurde.

Der reaktionsunfähige Bereich wird verursacht, wenn die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung kontinuierlich betrieben wird und der Beugungswinkel der smektischen Schicht lokal groß wird. Der reaktionsunfähige Bereich hat eine niedrige Reaktionsspannung (Schwellen spannung), und der Spannungsspielraum für das einheitliche Betreiben des gesamten Anzeigeschirms einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung wird klein.

Die Vergrößerung des effektiven Beugungswinkels, die durch kontinuierlichen Betrieb verursacht wird, wird wie folgt gemessen:

Ein über die gesamte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemessener Beugungswinkel wird durch das kontinuierliche Betreiben größer und innerhalb von 10 Minuten bis zu mehreren Stunden gesättigt. Die Fig. 10 zeigt die Veränderung des durchschnittlichen Beugungs winkels mit der Zeit. Unter der Annahme, daß der durchschnittliche Beugungswinkel der smektischen Schichten nach dem kontinuierlichen Antrieb bzw. Betrieb RLd und der durch schnittliche Beugungswinkel vor dem Antrieb bzw. Betrieb RL ist, wird die Vergrößerung des durchschnittlichen Beugungswinkels durch kontinuierlichen Betrieb, d. h. "Veränderung des Schichtbeugungswinkels" ΔRL durch den folgenden Ausdruck (3) definiert:

ΔRL = RLd - RL (3).

Wie oben beschrieben, wurden Flüssigkristallmaterialien mit verschiedenen RLeff, Ps und Q vorbereitet, und ein Experiment wurde unter Verwendung dieser Materialien durch geführt. Als ein Resultat hiervon wurde befriedigende Anzeigecharakteristiken in dem Fall erhalten, wo ΔRL 5° oder weniger war.

Ein chiraler Bestandteil der β-Gruppe in Tabelle 2 wurde zu einer Basismischung in Tabelle 1 zugegeben. Dann wurde eine Flüssigkristallverbindung vom One-Wing-Typ, die durch die Formel (1) dargestellt wird, zu der resultierenden Mischung gegeben, um die ferroelek trische Flüssigkristallmaterialien A bis C zu bereiten, die verschiedene effektive Schicht beugewinkel RLeff im ersten Zustand haben. Als Flüssigkristallmaterial vom One-Wing-Typ wurde eine Flüssigkristallverbindung nach Tabelle 3 zugegeben, um den effektiven Schicht beugungswinkel RLeff im ersten Zustand einzustellen. Die Phasenübergangstemperatur T_CA der ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien A bis C, die in Tabelle 4 gezeigt sind, war 66 ± 1°C.

Tabelle 3

Tabelle 4

Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen, die unter Verwendung der ferroelek trischen Flüssigkristallmaterialien A bis C hergestellt wurden, wurden einer elektrischen Feldbehandlung bei 40°C ausgesetzt und kontinuierlich bei 25°C betrieben. Die Beziehun gen zwischen RLeff und ΔRL, die in diesem Fall erhalten wurden, sind in der Tabelle 4 gezeigt. Die Struktur einer jeden ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung ist dieselbe wie die, die in Fig. 1 gezeigt wird, und eine Rechtecks-Wellenspannung mit 30 Volt und 15 Hz wurde für die elektrische Feldbehandlung verwendet. Die Flüssigkristallan zeigeeinrichtungen wurden kontinuierlich für 10 Minuten oder mehr bei einer Spannung, die 1,5mal so groß war wie ein zentraler Wert für den Antriebsspannungsspielraum (die Differenz zwischen der Anstiegsspannung bei einer AN-Wellenform und der Anstiegs spannung bei einer AUS-Wellenform) betrieben. Dieser Betriebszustand wird mit "over driving" bezeichnet. Wenn die Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen für ungefähr 10 Minuten unter overdrive-Bedingungen betrieben wurden, war die Veränderung im Schichtbeugungs winkel gesättigt. Es wurde bestätigt, daß der durch das overdriving erreichte stabile Zustand des Schichtbeugungswinkels nahezu dem Schichtbeugungswinkel gleich war, der einen Gleichgewichtszustand durch das Durchführen des kontinuierlichen Betriebes bei Normalbe triebsspannung für eine lange Zeitspanne erreichte.

Die Fig. 11 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem smektischen Schicht beugungswinkel im ersten Zustand des ferroelektrischen Flüssigkristalls vor der elektrischen Feldbehandlung und der Veränderung im Beugungswinkel der smektischen Schicht zeigt. Es soll bemerkt werden, daß der effektive Schichtbeugungswinkel bei Raumtemperatur (25°C) erhalten wurde. Bei den ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen, die die ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien B und C mit dem effektiven Schichtbeu gungswinkel RLeff im ersten Zustand von 24° oder weniger verwendeten, wurden sogar nach kontinuierlichem Betrieb keine streifenförmigen Defekte gefunden. Durch die Ver wendung der ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien mit einem effektiven Beugungs winkel RLeff der smektischen Schichten im ersten Zustand von 24° oder weniger kann die Veränderung des Schichtbeugungswinkels ΔRL nach kontinuierlichem Betrieb verringert werden, und ein ferroelektrisches Flüssigkristallanzeigefeld mit befriedigender Anzeigequa lität ohne streifenförmige Fehler kann erhalten werden.

Die Beziehung zwischen der spontanen Polarisationsladung Ps und der Veränderung des Schichtbeugungswinkels ΔRL der ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien wurde unter sucht. Ein razemischer Körper einer chiralen Verbindung, der bzw. die in jedem ferro elektrischen Flüssigkristallmaterial enthalten ist, wurde in das ferroelektrische Flüssig kristallmaterial eingemischt, um die spontane Polarisationsladung Ps jedes Materials einzuregeln. Beim vorliegenden Beispiel wurden die Materialien der Tabelle 1 als Basismi schung verwendet, und die Materialien der γ-Gruppe nach Tabelle 2 wurden als chirale Verbindung verwendet. Um den Einfluß von RLeff zu eliminieren, wurde das RLeff des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials auf 24° oder weniger eingestellt. Zur Einstellung von RLeff wurde die Verbindung nach Formel (1) und der Flüssigkristallbestandteil vom One-Wing-Typ in Tabelle 6 hinzugefügt. Die Phasenübergangstemperatur T_CA des resultie renden ferroelektrischen Flüssigkristallmaterial war 66 ± 1 °C ohne daß sie durch Additive beeinflußt war.

Die Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen wurden einer elektrischen Feldbehandlung bei 40°C unterzogen, und dann unter overdrive-Bedingungen bei 25°C unter denselben Bedingungen wie denjenigen des vorher durchgeführten Experimentes betrieben. Die Tabelle 5 zeigt die experimentellen Resultate der spontanen Polarisationsladung Ps und den effektiven Beu gungswinkel RLeff der smektischen Schichten im ersten Zustand des Flüssigkristallmateri als, das im vorliegenden Experiment verwendet wurde, und die Veränderung des Schicht beugungswinkels ΔRL nach kontinuierlichem Betrieb. Die Fig. 12 zeigt das Verhältnis zwi schen der spontanen Polarisationsladung PS des Flüssigkristallmaterials und der Verände rung des Schichtbeugungswinkels ΔRL nach kontinuierlichem Betrieb. Der effektive Beu gungswinkel der smektischen Schichten und die spontane Polarisationsladung wurden bei Raumtemperatur (25°C) gemessen.

Tabelle 5

Bei den ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen, die die ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien E, F, G und H mit einer spontanen Polarisationsladung von 30 nC/cm² oder weniger verwenden, wie in Tabelle 5 gezeigt, waren keine streifenförmigen Fehler nach kontinuierlichem Betrieb zu sehen.

Wie oben beschrieben, kann durch die Verwendung der ferroelektrischen Flüssigkristall materialien mit einer spontanen Polarisationsladung Ps von 30 nC/cm² oder weniger die Änderung des Schichtbeugungswinkels ΔRL nach kontinuierlichem Betrieb 5° oder weniger gemacht werden, und eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit einer befriedigenden Anzeigequalität ohne streifenförmige Defekte kann erhalten werden.

Die Beziehung zwischen der Ionenmenge Q pro Flächeneinheit und der Veränderung des Schichtbeugungswinkels ΔRL der ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien wurde unter sucht. Auf dieselbe Weise wie oben beschrieben, wurden die Materialien der Tabelle 1 als Basismischung verwendet, und die chiralen Verbindungen der β-Gruppe nach Tabelle 2 wurden als chirale Mischung verwendet. Dieses ferroelektrische Flüssigkristallmaterial war dasselbe wie das Flüssigkristallmaterial C der Tabelle 4. Die Verbindung vom Amin-Typ, die durch die Formel (2) dargestellt wird, wurde dem Flüssigkristallmaterial C zugefügt, um die Ionenmenge des Flüssigkristallmaterials einzustellen. Durch das Einstellen der hin zugefügten Menge der Verbindung vom Amin-Typ wurde ein ferroelektrisches Flüssig kristallmaterial mit der geänderten Ionenmenge Q erhalten. Die Übergangstemperatur T_CA des resultierenden Flüssigkristallmaterials wurde durch die Hinzufügung des Bestandteils vom Amin-Typ nicht verändert (d. h. 66 ± 1°C).

Die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung wurde der elektrischen Feldbehandlung bei 40°C unterzogen und im overdrive-Zustand bei 25°C unter denselben Bedingungen wie im vorigen Experiment betrieben. Die Ionenmenge pro Flächeneinheit wurde durch das Anlegen einer Rechtecks-Wellenspannung mit 2 Volt und 0,01 Hz an die Flüssigkristall anzeigeeinrichtung und die Integration eines in einem Kreis fließenden Stroms erhalten. Die Tabelle 6 zeigt die Beziehung zwischen der Ionenmenge Q pro Flächeneinheit des ferroelek trischen Flüssigkristallmaterials und der Veränderung des Schichtbeugungswinkel ΔRL nach kontinuierlichem Betrieb. Die Fig. 13 zeigt das Verhältnis zwischen der Ionenmenge Q pro Flächeneinheit des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials und der Veränderung des Schichtbeugungswinkels ΔRL nach kontinuierlichem Betrieb.

Tabelle 6

Bei den ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen, die die ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien I und J mit der Ionenmenge Q von 5000 nC/cm² oder weniger in Tabelle 6 verwendeten, waren keine streifenförmigen Fehler nach kontinuierlichem Betrieb zu sehen.

Wie oben beschrieben, kann durch die Verwendung eines ferroelektrischen Flüssigkristall materials mit der Ionenmenge von 5000 nC/cm² oder weniger pro Flächeneinheit die Veränderung des Schichtbeugungswinkels ΔRL nach kontinuierlichem Betrieb gering gemacht werden, und eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit einer befriedigenden Anzeigequalität ohne streifenförmige Fehler kann erhalten werden.

Die Materialien, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind nicht auf diejenigen im vorliegenden Beispiel beschränkt. Als ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial können andere als die Flüssigkristallmaterialien vom Pyrimidin-Typ verwendet werden. Des weiteren sind die Additive nicht auf diejenigen des Amin-Typs beschränkt. Als chirale Verbindung können andere als diejenigen, die in Tabelle 2 gezeigt sind, verwendet werden. Der Ausrichtungsfilm ist nicht auf diejenigen vom Äther-Typ Silan-Koppler beschränkt. Im besonderen können, wenn ein Ausrichtungsfilm mit einem hohen Vorneigungswinkel verwendet wird, Zickzack-Fehler verhindert werden.

In dem Fall, wo die spontane Polarisationsladung Ps und die Ionenmenge Q den oben genannten Bedingungen genügen, können durch die Verwendung eines ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials mit einer Veränderung des Schichtbeugungswinkels ΔRL nach kontinuierlichem Betrieb von 5°0 oder weniger die streifenförmigen Fehler verhindert werden. Wenn die spontane Polarisationsladung Ps 10 nC/cm² oder mehr ist, können die Charakteristiken des ferroelektrischen Flüssigkristalls beibehalten werden. Verbleibende Bilder, die durch die Polarisation einer internen Ladung verursacht werden, können dadurch verhindert werden, daß die Ionenmenge Q pro Flächeneinheit des ferroelektrischen Flüssig kristalls zum doppelten oder mehrfachen der spontanen Polarisationsladung des ferro elektrischen Flüssigkristallmaterials gemacht wird.

Bei den oben beschriebenen Experimenten wurde die elektrische Feldbehandlung bei 40°C durchgeführt, während das obere Limit der Lagerungstemperatur auf 40°C eingestellt wurde. Sogar im Falle einer Lagerungstemperatur von z. B. 60°C wird eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung ohne jedwede streifenförmige Fehler nach kontinuierlichem Betrieb erhalten, solange PS und Q den oben genannten Bedingungen genügen.

Beispiel 2

Eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung des Beispiels 2 gemäß der vor liegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.

Die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung des Beispiels 2 hat dieselbe Struktur wie diejenige des Beispiels 1, und ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial, welches sich von demjenigen des Beispiels 1 unterscheidet, wird im vorliegenden Beispiel verwendet.

Die Schichtdicke der meisten ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien wird mit einer Abnahme der Temperatur in derselben Weise wie bei einem ferroelektrischen Flüssig kristallmaterial vom Pyrimidin-Typ, wie es im Beispiel 1 verwendet wurde, gleichmäßig verringert. Jedoch wird die Schichtdicke des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials, in welches eine Menge des Materials der α-Gruppe nach Tabelle 2 gemischt mit der Basismi schung nach Tabelle 1 gemischt wurde, erhöht, wird einmal mit der Temperatursteigerung verringert und fängt dann an sich, wie in Fig. 14 gezeigt, zu erhöhen. Das vorliegende Bei spiel zeigt, daß ein Flüssigkristallmaterial mit einer solchen Eigenschaft bei einer ferroelek trischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.

In Fig. 15 zeigt die durch eine durchgezogene Linie dargestellte Kurve La2 die Temperatur abhängigkeit des effektiven Schichtbeugungswinkels der ferroelektrischen Flüssigkristall schicht, die der elektrischen Feldbehandlung bei 60°C unterzogen wurde. Der Schicht beugungswinkel der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht wird einmal mit der Tempera turabnahme vergrößert, erreicht eine lokale Spitze in der Umgebung von 15°C und wird verringert. Es wird angenommen, daß dieses Phänomen folgendermaßen hervorgerufen wird:

Die Flüssigkristallmoleküle in jeder smektischen Schicht der ferroelektrischen Flüssig kristallschicht dringen in die benachbarten Schichten ein, um die effektive Schichtdicke zu vergrößern. In diesem Fall wird der effektive Schichtbeugungswinkel bei niedriger Tempe ratur (nahezu -23°C beim vorliegenden Beispiel) 0° und der Kontrast wird gemäß einem Anzeigemuster bei einer Temperatur, die geringer ist als -23°C, verringert. Im einzelnen wird, da die smektischen Schichten in einer Richtung rechtwinklig zu den Substraten aufstehen, dasselbe Phänomen wie bei der Kontrastverringerung, die bei höheren Tempera turen in herkömmlichen ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen auftritt, bei niedrigeren Temperaturen verursacht. Doch wird beim vorliegenden Beispiel der Kontrast bei 23°C oder darunter verringert, und befriedigende Charakteristiken werden bei einer Lagerungstemperatur im Bereich von -20°C bis 60°C erreicht. Wie dem vorherigen zu entnehmen ist, kann die Kontrastverringerung verhindert werden, solange der effektive Schichtbeugungswinkel immer 0° oder größer bei Lagerungstemperaturen im erwünschten Bereich ist. Es ist wünschenswert, daß der Schichtbeugungswinkel 1° oder größer sei. Die Tatsache, daß der effektive Schichtbiegungswinkel 0° oder größer ist, ist der Tatsache äquivalent, daß 2R gleich 2Rint oder kleiner ist. Wenn die oben genannten Bedingungen erfüllt sind, erreicht die Dicke der smektischen Schicht einer ferroelektrischen Flüssig kristallschicht ein Maximum bei 60°C im Bereich von 20°C bis 60°C.

Beispiel 3

Ein ferroelektrischer Flüssigkristallanzeigeapparat 30 des Beispiels 3 gemäß der vorliegen den Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 16 beschrieben werden. Der ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeapparat 30 der vorliegenden Erfindung hat zwei Mechanismen: Einen Mechanismus zum Erhöhen der Temperatur der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht auf T_NI oder höher, (Übergangstemperatur von der nematischen Phase zu einer isotropen Flüssigkeitsphase) und einen Mechanismus zur Durchführung der elektrischen Feldbehand lung der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht bei einer erwünschten Temperatur.

Eine transparente Heizeinrichtung 33 wird an der Rückseite hinten an einer Flüssigkristall anzeigeeinrichtung 10 angeordnet. Die Temperatur eines Flüssigkristallanzeigeschirms wird mit einem Temperatursensor 35 erfaßt, und die erfaßte Temperatur wird an die Energiever sorgung 34 der Heizeinrichtung zurückgekuppelt, wodurch eine Temperaturregelung durchgeführt wird. In Flüssigkristall-Speiseschaltungen 31 und 32 ist ein Wellenform-Gene rator (nicht gezeigt) zum Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes vorgesehen.

Wenn die Temperatur der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 10 60°C oder höher wird und der Bereich, wo der Kontrast gemäß einem Anzeigemuster verringert wird, ausgebildet wird, können die Anzeigecharakteristika durch Durchführung der elektrischen Feldbehandlung mit der transparenten Heizeinrichtung 33 und den Flüssigkristall-Zuführ schaltungen 31 und 32 wieder hergestellt werden. Wenn ein Schalter (nicht gezeigt), der in der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 10 vorgesehen ist, angeschaltet wird, wird der Betrieb der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 10 angehalten, und die Temperatur der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 10 wird durch die transparente Heizeinrichtung 33 auf 90°C angehoben. Zu diesem Zeitpunkt ist das ferro elektrische Flüssigkristallmaterial in einer isotropen flüssigen Phase. Danach wird die Ausgangsleistung der Energieversorgung 34 der Heizeinrichtung verringert, um die ferro elektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 10 bei 60°C zu halten. Wenn die Temperatur der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 10 ausreichend stabil wird, stehen die smektischen Schichten der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht in einer Richtung senk recht zu den Substraten durch das Anlegen einer Niederfrequenz-Wechselspannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht in der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 10 auf.

Dann wird die transparente Heizeinrichtung 33 angehalten, und die Flüssigkristallanzeige einrichtung 10 wird zur Raumtemperatur zurückgeführt, wodurch verhindert werden kann, daß der Kontrast teilweise abnimmt.

Wie oben beschrieben, kann das Vorsehen der transparenten Heizeinrichtung 33 als Heiz einheit und von Einrichtungen zur Durchführung der elektrischen Feldbehandlung an der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 10 sogar in dem Fall, wo der Kontrast bei einer Temperatur von 60°C oder höher verringert wird, die Verschlechterung der An zeigecharakteristika der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 10 wieder rückgängig gemacht werden.

Verschiedene andere Modifikationen werden Fachleuten offensichtlich sein und von ihnen bereitwillig durchgeführt werden, ohne den Rahmen und Geist dieser Erfindung zu ver lassen. Demgemäß ist nicht beabsichtigt, daß der Schutzumfang der angefügten Ansprüche auf die hier vorgebrachte Beschreibung beschränkt sei, sondern daß die Ansprüche weit ausgelegt werden sollen.

Claims

1. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit: einem Substratpaar (11, 12); einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (16), die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist; und einer Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferro elektrische Flüssigkristallschicht (16),
wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht gebeugte smektische Schichten hat und der effektive Beugungswinkel RL der gebeugten smektischen Schichten folgen der Bedingung genügt: RLeff < RL < 0°in einem Temperaturbereich, in welchem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeige einrichtung gelagert wird, wobei der effektive Beugungswinkel der smektischen Schichten in einem ersten Zustand RLeff ist, wobei der erste Zustand erhalten wird durch das Kühlen der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht (16) von einer Tempe ratur, die höher ist als die Phasenübergangstemperatur einer chiralen smektischen C Phase - der smektischen A Phase auf eine Temperatur, die nicht höher ist als die Phasenübergangstemperatur der chiralen smektischen C Phase - der smektischen A Phase.

2. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der effektive Beugungswinkel RLeff der smektischen Schichten im ersten Zustand nicht höher als 24° ist.

3. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der effektive Beugungswinkel RL der smektischen Schichten nicht kleiner ist als 1°.

4. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der effektive Beugungswinkel RL der smektischen Schichten nicht höher ist als 15°.

5. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach Anspruch 4, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung mit einer sponten Polarisationsladung im Bereich von 10 nC/cm² bis 30 nC/cm² enthält.

6. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung mit einer Ionenmenge pro Flächeneinheit im Bereich von 20 nC/cm² bis 5000 nC/cm² enthält.

7. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht eine ferroelektrische Flüssigkri stallmischung mit einer Phasensequenz einer chiralen smektischen C Phase, einer smektischen A Phase, einer chiralen nematischen Phase und einer isotropen flüssi gen Phase in der Reihenfolge steigender Temperatur enthält, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallmischung der folgenden Beziehung genügt: 0,97 (T_CA + 273) / (T_AN + 273) 0,995,wobei die Phasenübergangstemperatur von der chiralen smektischen Phase zur smektischen Phase T_CA in °C ist und eine Phasenübergangstemperatur von der smektischen A Phase zur chiralen nematischen Phase T_AN in °C ist.

8. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach eine Ansprüche 1 bis 7, wobei eine obere Temperaturbereichsbegrenzung, bei welcher die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, nicht niedriger ist als 60°C.

9. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit: einem Substratpaar; einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist; und einer Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht einer elektrischen Feldbehandlung zum Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes bei einer Temperatur unterzogen wird, die Raumtemperatur übersteigt, wobei die ferroelek trische Flüssigkristallschicht smektische Schichten hat, und wobei die Schichtdicke einer jeden der smektischen Schichten bei einer oberen Grenze eines Tempera turbereichs, bei welchem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, größer ist als jede Schichtdicke der smektischen Schichten in einem Temperaturbereich, bei welchem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeein richtung gelagert wird.

10. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach Anspruch 9, wobei die Diffe renz zwischen der größten Schichtdicke und der kleinsten Schichtdicke der smekti schen Schichten in einem Temperaturbereich, bei welchem die ferroelektrische Flüs sigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, 2 Å oder weniger ist.

11. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit: einem Substratpaar; einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist; und einer Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht,
wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht einer elektrischen Feldbehandlung zum Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes bei einer Temperatur unterzogen wird, die Raumtemperatur übersteigt, und wobei das ferro elektrische Flüssigkristallmaterial zwei stabile Zustände in einer Molekularorientie rungsrichtung hat und der folgenden Bedingung genügt: 2Rint - 2R < 10°,wobei der Winkel zwischen molekularen Orientierungsausrichtungen in den beiden stabilen Zuständen des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials bei Raumtemperatur 2R und der Winkel zwischen den molekularen Orientierungsrichtungen in den beiden stabilen Zuständen des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials sofort nach dem Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes bei Raumtemperatur 2Rint ist.

12. Ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit: Einem Subtratpaar; einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist; und einer Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht einer Behandlung mit einem elek trischen Feld durch Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes unterzogen wird, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht smektische Schichten hat, und wobei die Differenz zwischen dem effektiven Beugungswinkel der smektischen Schichten im Anfangszustand und dem effektiven Beugungswinkel der smektischen Schichten nach einem kontinuierlichen Betrieb für eine vorbe stimmte Zeitspanne im Bereich von 0 bis 5° liegt.

13. Ferroelektrisches Flüssigkristallanzeigegerät mit einem Subtratpaar, einer ferroelek trischen Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist, und einer Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristall schicht, die gebeugte smektische Schichten hat, mit den folgenden Merkmalen: eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, bei der der effektive Beu gungswinkel RL der gebeugten smektischen Schichten in einem Temperaturbereich, bei dem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, die Beziehung erfüllt: RLeff < RL < 0°,wobei der effektive Beugungswinkel der smektischen Schicht in einem ersten Zustand RLeff ist und der erste Zustand durch Kühlen der ferroelektrischen Flüssig kristallschicht von einer Temperatur, die höher als die Phasenübergangstemperatur der chiralen smektischen C Phase - der smektischen A Phase - auf eine Temperatur erreicht wird, die nicht höher als die Phasenübergangstemperatur der chiralen smektischen C Phase - der smektischen A Phase - ist; eine Heizeinrichtung zur Erwärmung der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeein richtung auf eine vorgegebene Temperatur; und eine Behandlungseinrichtung zur Behandlung mit einem elektrischen Feld durch Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes an die ferroelek trische Flüssigkristallschicht bei der vorgegebenen Temperatur.

14. Verfahren zur Herstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit: Einem Substratpaar; einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Substratpaar vorgesehen ist; und einer Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht, wobei die Behandlung mittels des elektrischen Feldes durch Anlegen eines elektrischen Niederfrequenz-Wechsel stromfeldes an die ferroelektrische Flüssigkristallschicht bei einer Temperatur durch geführt wird, die Raumtemperatur übersteigt, wobei die ferroelektrische Flüssigkristallschicht gebeugte smektische Schichten hat und der effektive Beugungswinkel RL der gebeugten smektischen Schichten in dem Temperaturbereich, in dem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, die folgende Beziehung erfüllt: RLeff < RL < 0°,wobei der effektive Beugungswinkel der smektischen Schichten in dem ersten Zustand RLeff ist und der erste Zustand durch Kühlen der ferroelektrischen Flüssig kristallschicht von einer Temperatur, die höher als die Phasenübergangstemperatur der chiralen smektischen C Phase - der smektischen A Phase - auf eine Temperatur erhalten wird, die nicht höher als die Phasenübergangstemperatur der chiralen smektischen C Phase - der smektischen A Phase - ist.

15. Verfahren zur Herstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach Anspruch 14, wobei die Temperatur, bei der die Behandlung mittels des elektrischen Feldes durchgeführt wird, 60°C oder höher ist.

16. Verfahren zur Herstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die Phasenübergangstemperatur chirale smektische C Phase - smektische A Phase - der ferroelektrischen Flüssig kristallmischung, die in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht enthalten ist, 5°C höher als die obere Grenze des Temperaturbereiches ist, bei dem die ferroelek trische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird.

17. Verfahren zur Herstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die obere Grenze des Temperaturberei ches, bei dem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelagert wird, wenigstens 5°C niedriger als die Phasenübergangstemperatur von der chiralen smektischen C Phase zu der smektischen A Phase der ferroelektrischen Flüssig kristallanzeigemischung ist, die in der ferroelektrischen Flüssigkristallschicht enthalten ist.

18. Verfahren zur Herstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Stärke des elektrischen Feldes des elektrischen Niederfrequenz-Wechselstromfeldes, das während der Behandlung mittels des elektrischen Feldes benutzt wird, in dem Bereich von 10 V/µm bis 35 V/µm ist.

19. Verfahren zur Herstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Frequenz des elektrischen Nieder frequenz-Wechselstromfeldes, das während der Behandlung mittels des elektrischen Feldes benutzt wird, im Bereich von 5 Hz bis niedriger als 1 KHz liegt.