HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Flüssigkristall-Vorrichtung, die zum Projektions-Fernsehen
verwendet wird, flache Anzeigentafelsysteme, etc.
Stand der Technik
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In den letzten Jahren ist erwartet worden, ein System
eines großen Bildschirms einer flachen Anzeigentafel zu
erreichen, daß eine hohe Empfindlichkeit und Bistabilität
verwendet, die ferroelektrischen Flüssigkristallen inhärent
ist.
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Anzeigentafel, die von derartigen ferroelektrischen
Flüssigkristallen (FLC) Gebrauch machen, enthalten eine Zelle
mit einer sehr geringen Dicke, gewöhnlich von 1 µm bis 2 µm,
was ungefähr 1/10 bis 1/5 von Flüssigkristall-Anzeigentafel
eines TN (verdrillten nematischen) Typs ist. Da eine hohe
Spannung gewöhnlich von ungefähr 27 V als Ansteuerspannung zur
Zeit der Auswahl verwendet wird, verwenden sie auch eine
isolierende Schicht einer Sputterschicht, die aus SiO&sub2; oder
Ta&sub2;O&sub5; gebildet wird, die zu einem elektrischen Feld, das so
hoch wie ungefähr 2 · 10&sup7; V/m ist, verträglich ist, die
jenseits des Vergleichs mit denen vom TN-Typ
Flüssigkristalltafeln ist.
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Als Verfahren zur Herstellung von MIM-Vorrichtungen,
die in derartigen Flüssigkristalltafeln zur Verfügung gestellt
werden, ist bis jetzt gut bekannt, eine anodische Oxidation zu
verwenden, die selektiv einen Metallbereich auf der Anode
oxidiert.
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Jedoch, falls die MIM-Vorrichtungen auf derartigen
ferroelektrischen Flüssigkristall-Tafeln mittels des
anodischen Oxidationsverfahrens, wie oben beschrieben,
gebildet werden, muß die isolierende Schicht auf dem Bereich
des Flüssigkristalls, unter Verwendung anderer Verfahren,
gebildet werden, da nur der Metallbereich selektiv oxidiert
wird.
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Bei der Sputterschicht, die aus SiO&sub2;, Ta&sub2;O&sub5; oder
ähnlichem gebildet wird, können so häufig Stiftlöcher
auftreten, so daß die isolierende Schicht der MIM-
Vorrichtungen in Hinblick auf die Stabilität problematisch
geworden ist.
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Daher haben die ferroelektrischen
Flüssigkristallvorrichtungen, die eine MIM-Vorrichtung haben, ein hohes
Qualitätsniveau bei der Anzeige, aber auf der anderen Seite
haben sie den Nachteil von hohen Kosten gehabt.
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Es ist auch ein fehlerhaftes Schalten gefunden worden,
das an einem Teil der ferroelektrischen Flüssigkristall-
Schicht auftritt, wenn die Schicht in einem Zustand ist, in
dem eine ferroelektrische Flüssigkristall-Schicht in einer
Bildelementfläche, an die eine Spannung angelegt ist und eine
ferroelektrische Flüssigkristall-Schicht zwischen den
Bildelementen angeordnet ist, an die keine Spannung angelegt
ist oder an der Fläche, an der eine MIM-Vorrichtung
bereitgestellt wird, angrenzt. Dieses fehlerhafte Schalten
wird durch eine eigenartige polarisierte Domänenstruktur
bewirkt, die hauptsächlich aus der spontanen Polarisierung
eines ferroelektrischen Flüssigkristalls resultiert und
häufiger auftritt, wenn ein großer Unterschied in der
Ausrichtung zwischen der ferroelektrischen Flüssigkristall-
Schicht an der Bildelementfläche und der ferroelektrischen
Flüssigkristall-Schicht an der Nicht-Bildelementfläche
besteht.
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Das fehlerhaften Schalten ist geeignet
Gestaltungsbedingungen, wie eine Ansteuerungsspannung (driving
voltage) und Ansteuerungsfrequenz (driving frequency) in der
Matrixvorrichtung unzumutbar zu beschränken und folglich ist
es unerwünscht für das Inbetriebnehmen von Vorrichtungen in
den praktischen Gebrauch.
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JP-A-11 93 714 offenbart ein Substrat für eine
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die mit einer Struktur
einer Elektrodenschicht 10 versehen ist, die von einer dünnen
Polyamidschicht 11 und einer Elektrodenschicht 12 bedeckt ist,
die auf dem dünnen Polyamidschicht 11 gebildet ist, so daß ein
MIM gebildet wird, der durch überlappende Abschnitte der
beiden Elektroden begrenzt wird. Gemäß D1 wirkt die
Polyamidschicht 11 nur als Isolator für die MIMs, aber es gibt
keine LB-Membran auf der Elektrode (12).
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In der JP-A-63 038 920 wird eine MIM aktive Matrix-
Flüssigkristallanzeige offenbart, worin dieselbe Schicht aus
monomolekularem organischem Isolator sowohl als Isolator an
den MIMs als auch als Orientierungsschicht auf der
Bildelektrode dient. Jedoch wird diese Schicht unterbrochen
und bildet nicht eine kontinuierliche Schicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es unter Berücksichtigung der obigen
Probleme eine erste Aufgabe der vorliegende Erfindung eine
ferroelektrische Flüssigkristall-Vorrichtung zur Verfügung zu
stellen, die eine MIM-Vorrichtung, bei niedrigen Kosten und
einem hohen Qualitätsniveau der Anzeige, hat.
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Eine zweite Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es
eine ferroelektrische Flüssigkristall-Schicht zu erhalten, die
frei von einem fehlerhaften Schalten, ohne Rücksicht auf die
Flächen des Bildelements oder die Flächen des Nicht-
Bildelements ist und daher einen ferroelektrischen
Flüssigkristall zur Verfügung stellt, der eine einheitliche
Ausrichtung über die gesamte Fläche eines Schirms erfüllt.
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Um die obigen Aufgaben zu lösen, stellt die
vorliegende Erfindung eine Flüssigkristall-Vorrichtung zur
Verfügung, die ein Substratpaar enthält, wobei jedes eine
Elektrode hat und eine Flüssigkristall-Schicht (4), die eine
chirale smektische Phase hat, die zwischen diesen Substraten
(1; 9) bereitgestellt wird, worin ein erstes Substrat (9), das
eines dieser Substrate (1; 9) ist;
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i) eine Vielzahl von ersten Elektroden (7; 8),
einschließlich der Bildelement-Elektroden (8a; 8b), verteilt
angeordnet, wobei die Vielzahl der Elektroden (7; 8) mit einer
monomolekularen Schicht oder einer monomolekular aufgebauten
Schicht, in der Weise bedeckt sind, daß die monomolekulare
Schicht oder die monomolekular aufgebaute Schicht (5), die auf
diesen ersten Elektroden (7; 8) und zwischen diesen ersten
Elektroden (7; 8) zur Verfügung gestellt werden, in einer
kontinuierliche Schicht ausgebildet ist; und
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ii) eine zweite Elektrode (6) auf dieser
monomolekularen Schicht oder monomolekular aufgebauten Schicht
(5)
enthält, die in Flächen anders als über diesen
Bildelement-Elektroden (8a; 8b) bereitgestellt wird, derart,
daß eine MIM-Vorrichtung (10) in dem Bereich gebildet wird,
indem diese ersten Elektroden (7; 8), diese monomolekulare
Schicht oder monomolekular aufgebaute Schicht (5) und-diese
zweite Elektrode (6) in den Schichten überlappen.
KURZE BESCHREIBUNG DAR ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein Teilquerschnitt einer Anzeigen-Tafel
gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Fig. 2 ist ein Teilquerschnitt gemäß einer anderen
erfindungsgemäßen Anzeigentafel.
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Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt einer Anzeigentafel
gemäß noch einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Fig. 4 ist ein schematischer Blick, um eine
schiefwinklige Bestrahlung mit einem Ionenstrahl auf einer LB-
Schicht darzustellen.
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Fig. 5 stellt ein Verfahren zur Herstellung einer
monomolekularen Schicht oder einer monomolekular aufgebauten
Schicht mittels des LB-Verfahrens dar.
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Fig. 6 ist ein Teilquerschnitt einer Anzeigentafel
gemäß eines Vergleichsbeispiels.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wegen des Aufbaues, der in der vorliegende Erfindung
verwendet wird, kann die monomolekulare Schicht oder die
monomolekular aufgebaute Schicht eine stabile Funktion der
Isolierung der MIM-Vorrichtung haben, die auf die Struktur mit
weniger Stiftlöcher zurückzuführen ist, die einer derartigen
Schicht inhärent ist, so daß eine Nicht-Linearität mit
stabilen Eigenschaften der Stromspannung der MIM-Vorrichtung
verliehen wird. Die monomolekulare Schicht oder monomolekular
aufgebaute Schicht kann auch eine Funktion der Isolierung
haben, die einen Kurzschluß verhindert, der durch ein hohes
elektrisches Feld verursacht wird, das an den
ferroelektrischen Flüssigkristall angelegt wird.
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Die monomolekulare Schicht oder monomolekular
aufgebaute Schicht wird auf einer Vielzahl der Elektroden
gebildet, die mit Bildelementen in einer derartigen Weise
korrespondieren, daß die Elektroden komplett bedeckt und
verhüllt mit der Schicht sind. Folglich hat die Energie zur
Kontrolle der Ausrichtung der monomolekulare Schicht oder
monomolekular aufgebauten Schicht auch einen guten Einfluß auf
die ferroelektrische Flüssigkristall-Schicht in der Nicht-
Bildelementfläche und trägt zu einer einheitlichen Ausrichtung
der ferroelektrischen Flüssigkristall-Schicht, ohne Rücksicht
auf Bildelementflächen und Nicht-Bildelementflächen, bei.
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Daher ist es nicht notwendig, getrennt isolierende
Schichten auf einer FLC-Vorrichtungsfläche und einer MIM-
Vorichtungsfläche, wie bei einer üblichen Flüssigkristall-
Vorrichtung, zu bilden. Daher kann eine stabile Funktion der
Isolierung, unter Verwendung eines billigen Aufbaues, gezeigt
werden. Eine hohe Ausrichtungsfunktion, die ein fehlerhaftes
Schalten, beim Entstehen, in einem Teil der ferroelektrischen
Flüssigkristall-Schicht, innerhalb der Flächen der
Bildelemente verhindert, kann erreicht werden und daher kann
eine Anzeige mit einem hohen Qualitätsniveau durchgeführt
werden.
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Die erfindungsgemäße FLC-Vorrichtung wird unten, unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, beschrieben
werden.
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Fig. 1 ist ein Teilquerschnitt einer Anzeigentafel,
bei der die vorliegende Erfindung ausgeführt worden ist und am
besten die erfindungsgemäßen Merkmale darstellt.
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In Fig. 1 bedeutet die Zahl 1 ein oberes Substrat,
das eine ITO Elektrode 2 hat; 9, ein unteres Substrat, das
eine ITO-Elektrode 8 hat; 4, eine FLC (ferroelektrische
Flüssigkristall) Schicht, die eine chirale smektische Phase
hat und zwischen diesen Substraten 1 und 9 gehalten wird; 3
eine monomolekulare Schicht oder monomolekular aufgebaute
Schicht, die auf der Elektrode 2 des oberen Substrats
bereitgestellt wird; 5 eine monomolekulare Schicht oder eine
monomolekular aufgebaute Schicht, die auf der Elektrode 8 des
unteren Substrats bereitgestellt wird; 6 eine Metallelektrode,
eine zweite Elektrode, die auf einem Teil der Schicht 5
bereitgestellt wird; und 7 eine Elektrode, die aus derselben
Art des Metalls gemacht ist, wie die Metallelektrode 6 und so
ausgebildet ist, so daß sie mit der Elektrode 8 verbunden ist,
um so auszubilden, was ein MIM-Vorrichtungsteil 10 zusammen
mit der Metallelektrode 6 genannt wird, die die Schicht 5
dazwischen nehmen. Die Elektrode 7 wird insbesondere
bereitgestellt, um die Rektifizierungseigenschaften des MIM-
Vorrichtungsbereichs 10 zu entfernen.
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Die Elektrode 8 wird in einer Vielzahl (Elektroden 8a,
8b und so weiter in der Zeichnung) ausgebildet, die mit den
Bildelementen korrespondieren. Die erste Elektrode ist aus den
Elektroden 7 und 8 aufgebaut.
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Bei der Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt wird,
ist die monomolekulare Schicht oder monomolekular aufgebaute
Schicht 5, die als Ausrichtungsschicht dient, in direktem
Kontakt mit einer Bildelementfläche und einer Fläche, die
zwischen den Bildelementen (mit Ausnahme der oberen Fläche der
Metallelektrode 6) der FLC-Schicht 4 angeordnet ist. Daher
kann die FLC-Schicht 4 in der Bildelement-Fläche und der
Nicht-Bildelement-Fläche in einen einheitlichen Zustand
ausgerichtet werden und so kann das fehlerhafte Schalten
verhindert werden, in einem Teil der FLC-Schicht innerhalb der
Flächen der Bildelemente zu entstehen.
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Die Schichten 3 und 5 haben die Achsen in der
Richtung, in der sie entworfen worden sind (d. h. Entworfene
Achsen "drawing up axes", daß heißt, sie sind parallel oder
umgekehrt parallel zu einander, wie mittels der Pfeile 11 und
12 gezeigt wird. Daher haben sie Funktionen als
Ausrichtungsschichten, die die Ausrichtungsrichtung von FLC-
Molekülen mit einer Zusammenfassung der entworfenen Achsen
ohne Polieren in Linie bringen können.
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Fig. 5 stellt ein Verfahren zur Herstellung einer
monomolekularen Schicht und einer monomolekulare aufgebaute
Schicht, mittels des LB-(Langmuir-Blodgett-Verfahren)
Verfahrens, zur Verfügung. Die Ziffer 51 bedeutet einen Trog
(einen Wassertank); 52 eine Flüssigkeit (reines Wasser); 54
eine monomolekulare Schicht, die auf die Wasseroberfläche
ausgebreitet wurde; 53, eine bewegbare Barriere, um einen
Oberflächendruck konstant zu halten; 56, ein Substrat; 55,
eine monomolekulare Schicht, die auf einem Substrat aufgebaut
ist; 57, eine Substratbefestigung; und 58, einen Trägerstab,
der sich aufwärts und abwärts bewegt.
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Hierin beziehen sich die entworfenen Achsen auf die
Richtung, in der das Substrat aufwärts und abwärts bewegt
wird, wie mit der Nummer 59 gezeigt wird, um eine LB-Schicht
auf dem Substrat zu bilden. In dem Fall der monomolekulare
Schicht bedeutet die Richtung, in der das Substrat hinauf
gezogen wird, die Richtung von einer Position zu sein, in der
die Schichtbildung auf dem Substrat beendet ist, zu einer
Position, in der sie begonnen wird und in dem Fall der
monomolekular aufgebauten Schicht, die Richtung 60 der
obersten Schicht der aufgebauten Schichten zwischen den
Richtungen der Aufbaukurse, die von einer Position folgen, in
der die Schichtbildung auf dem Substrat beendet ist, zu einer
Position in der sie beginnt.
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Die so gebildete LB-Schicht, die als eine
ausgezeichnete isolierende Schicht für die FLC-Vorrichtung
dient, die aus den Elektroden 2 und 8 und der FLC-Schicht 4
aufgebaut ist, hat eine Funktion der Verhinderung eines
Kurzschlusses, der durch ein hohes elektrisches Feld bewirkt
wird.
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Der MIM-Vorrichtungsbereich 10 wird auf der
Metallelektrode 6, der Schicht 5 und der Elektrode 7 gebildet
und kann stabil, mittels der Wirkung der Isolation, arbeiten,
die der monomolekularen Schicht oder der monomolekular
aufgebauten Schicht inhärent ist, die eine homogene Struktur
und weniger Stiftlöcher haben.
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Da der MIM-Vorrichtungsbereich 10 mit der FLC-
Vorrichtung verbunden ist, die die Elektroden 2 und 8 und das
FLC-Substrat 4 enthält, wird es auch möglich eine
ferroelektrische Flüssigkristall-Vorrichtung zu erreichen, die
das meiste aus der Speicherleistungsfähigkeit des FLC und der
Nicht-Linearität der MIM-Vorrichtung macht und ein hohes
Qualitätsniveau der Anzeigen mit einer
Hochgeschwindigkeitsanzeige und einer hohen Bildqualität hat.
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Bei der vorliegenden Erfindung werden die
monomolekulare Schichten oder monomolekular aufgebauten
Schichten 3 und 5 mittels des LB-Verfahrens gebildet. Das LB-
Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung einer
monomolekularen Schicht oder ihrer aufgebauten Schicht, unter
Verwendung des Mechanismus, daß wenn der hydrophil-e Teil und
der hydrophobe Teil bei einer Struktur, die die beiden Teile
des Moleküls hat, geeignet im Gleichgewicht sind (d. h.
amphiphatisches Gleichgewicht [amphiphatic balance]), bilden
die Moleküle eine monomolekulare Schicht auf der
Wasseroberfläche mit ihrer hydrophilen Gruppe abwärts.
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Die Gruppe, die den hydrophoben Teil bildet, schließt
alle Arten von hydrophoben Gruppen ein, wie gesättigte oder
ungesättigte Gruppen, kondensierte polycyclische aromatische
Gruppen und polycyclische Phenylgruppen-Ketten, die
üblicherweise im Stand der Technik gut bekannt sind. Jede
dieser bildet den hydrophoben Teil allein oder in Kombination
mit einer Mehrzahl von ihnen. Wie es für die Gruppe sehr
typisch ist, kann sie als Komponente für den hydrophilen Teil
hydrophile Gruppen einschließen, wie beispielsweise eine
Carboxylgruppe, eine Estergruppe, eine Säureamidgruppe, eine
Imidgruppe, eine Hydroxylgruppe und eine Amingruppe (primäre,
sekundäre, tertiäre und quartäre). Diese bilden, jede allein
oder in Kombination einer Mehrzahl von ihnen, den hydrophilen
Teil.
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Moleküle, die diese hydrophoben Gruppen und
hydrophilen Gruppen in einem guten Gleichgewicht haben, können
die monomolekulare Schicht auf einer Wasseroberfläche bilden.
Diese Schicht kann ein Material sein, das besonders bevorzugt
für die vorliegende Erfindung ist.
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Als Beispiel von derartigen Molekülen, können die
folgenden Makromoleküle als Beispiel dienen.
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(I) Additionspolymere:
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1) Polyacrylsäure
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2) Polacrylat
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3) Acrylsäurecopolymer
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4) Acrylatcopolymer
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5) Polyvinylacetat
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6) Vinylacetatcopolymer
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(II) Kondensationspolymere:
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1) Polyimid
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2) Polyamid
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3) Polycarbonat
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(III) Ringöffnungspolymere:
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1) Polyethylenoxid
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In dem obigen bedeutet R&sub1; jene, die zu den Gruppen
korrespondieren, die ein σ-Elektronenniveau haben und eine
langkettige Alkylgruppe wird eingeführt, so daß die
monomolekulare Schicht ohne weiteres auf der Wasseroberfläche
gebildet werden kann, deren Alkylgruppe vorzugsweise eine
Kohlenstoffatomanzahl n von 5 ≤ n ≤ 30 hat.
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R&sub2; bedeutet eine kurzkettige Alkylgruppe, die eine
Kohlenstoffatomanzahl n von 1 ≤ n ≤ 4 hat. Der
Polymerisationsgrad, der durch m wiedergegeben wird, sollte
bevorzugt 100 ≤ n ≤ 5000 sein.
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Die Verbindungen, die oben als Beispiele in Kraft
gesetzt werden, werden nur durch ihre Grundstruktur gezeigt.
Es erübrigt sich zu sagen, daß verschieden substituierte
Verbindungen dieser Polymere auch bevorzugt erfindungsgemäß
verwendet werden können.
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Um die FLC-Schicht 4 zu bilden, wird ein
Flüssigkristall verwendet, der eine chirale smektische Phase
hat, so daß ferroelektrische Eigenschaften gezeigt werden
können.
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Die FLC-Schicht kann bevorzugt eine Dicke
(Zellenspalt) von 1 µm bis 5 µm haben.
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Die monomolekulare Schicht oder monomolekular
aufgebaute Schicht kann schräg mit einem Ionenstrahl bestrahlt
werden. Fig. 4 ist ein graphischer Blick, um die schräge
Bestrahlung mit dem Ionenstrahl auf die LB-Schicht
darzustellen. Die Zahl 41 bedeutet eine Ionenstrahl-
Emissionsquelle; 42 eine Vakuumkammer; und 43 das Innere der
Vakuumkammer. Falls die LB-Schicht mit einem Argonionenstrahl
bestrahlt wird, wird die Vakuumkammer bis zu einem hohen
Vakuumzustand, unter Verwendung eines Absaugsystems, evakuiert
und dann in einen Zustand gebracht, in dem Argongas eingeführt
wird. Die Zahl 44 bezeichnet die Richtung der Bestrahlung, die
als eine Durchschnittsrichtung der vorwärts geworfenen
Ionenstrahlen bezeichnet wird. Die Markierung Θion bedeutet
einen Bestrahlungswinkel des Ionenstrahls in bezug auf das
Substrat 9. Die Zahl 45 bezeichnet einen Sockel zur Sicherung
des Substrats 9.
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In Fig. 4 werden ein Beschleuniger, das Vakuumsystem
etc. nicht dargestellt.
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Diese Bestrahlung mit einem Ionenstrahl ist wirksam,
um einen vorgeneigten (pre-tilt) Winkel, zurückführbar auf die
monomolekularen Schichten 3b und 5b (Fig. 2), zu verstärken.
Eine FLC-Vorrichtung, die hergestellt wird, einen vorgeneigten
Winkel von nicht weniger als 2º und bevorzugt nicht weniger
als 3º zu haben, kann eine FLC-Vorrichtung ergeben, die in
einem höheren Kontrast ausgerichtet ist.
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Die Richtung der Ionenstrahl-Bestrahlung wird so
gesetzt, daß insbesondere zwischen den oberen und -unteren
Substraten, die Richtung in bezug auf die Substratoberflächen
symmetrisch ist und auch die Komponenten in den
Substratoberflächen im wesentlichen parallel zu einander
werden. Dies macht es nämlich möglich, die Ausrichtung des FLC
zu kontrollieren, so daß die Moleküle 22 und 23 an den
Schnittstellen höhere vorgeneigte (pre-tilt) Winkel haben
können und im wesentlichen symmetrisch mit der Vorderseite in
bezug auf die Mittelebene der Zelle sind. Wie in Fig. 2
gezeigt, hat ein ferroelektrischer Flüssigkristall in einer
derartigen FLC-Vorrichtung eine winkelig gestaltete Schicht-
Struktur 24 in ihrer SmC*-Phase und wird so kontrolliert, um
in der Ausrichtung derart zu sein, daß die Hauptachsen der
Moleküle an den Schnittstellen im wesentlichen parallel zu der
normalen Schicht der SmC*-Phase sind. Eine derartige
Ausrichtung bei einem großen vorgeneigten Winkel bringt einen
Anstieg bei dem scheinbaren Neigungswinkel, um so eine
leuchtende FLC-Anzeige mit hohem Kontrast zu erreichen.
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Bei der vorliegende Erfindung, wie in Fig. 3 gezeigt,
kann eine zusätzliche Ausrichtungsschicht 31 des weiteren auf
der monomolekularen Schicht oder einer monomolekular
aufgebauten Schicht 5 der vorliegenden Erfindung zur Verfügung
gestellt werden, so lange wie das Substrat, auf dem der Film 5
gebildet ist, in dem Zustand ist, daß die Elektroden 8
komplett mit ihm bedeckt sind, verwendet wird.
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In diesem Fall, wie in Fig. 3 gezeigt, sollten die
entworfene Achse (drawing-up axis) 12 (oder 11) und die
Polierachse (rubbing axis) 22 des Ausrichtungsfilms oder die
Entwurfsrichtung (drawing-up direction) 22, wenn der
Ausrichtungsfilm mittels des LB-Verfahrens gebildet wird, in
Betracht gezogen werden. Das heißt die entworfene Achse
(drawing-up axis) 12 (oder 11) und die Polierachse (rubbing
axis) oder die Entwurfsrichtung (drawing up direction) 22
sollte so eingestellt werden, daß sie parallel sind. Da die
oberen und unteren Substrate dadurch symmetrischer gemacht
werden können, können die oberen und unteren Substrate aus
einer Glasplatte gemacht werden und dann in zwei Platten
geschnitten werden und so wird es möglich ein Verfahren zur
Verfügung zu stellen, das für die Massenproduktion geeignet
ist.
BEISPIELE
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Die vorliegende Erfindung wird unten mittels
Beispielen beschrieben.
Beispiel 1
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Die Flüssigkristall-Vorrichtung, wie in Fig. 1
gezeigt, wurde hergestellt.
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Hier wurde eine Polyimid-LB-Schicht verwendet, um die
Schichten 3 und 5 zu erhalten, die hergestellt wurden, indem
ein Polyamidvorläufer über der Wasseroberfläche ausgebreitet
wurde, indem ein Substrat wechselweise zwölf Mal abwärts und
aufwärts bewegt wurde, indem die Wasservorderseite mit einem
Oberflächendruck von ungefähr 25 dyn/cm und einer
Geschwindigkeit von 4 mm/min gekreuzt wurde, um den Vorläufer
in das Substrat zu überführen, gefolgt von einem Brennen für
10 Minuten in einem elektrischen Ofen bei 300ºC, um eine
Imidization zu bewirken, die so eine Polyamid-LB-Schicht aus
24 Schichten ergibt.
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Um die FLC-Schicht 4 zu bilden, wurde insbesondere ein
ferroelektrischer Flüssigkristall CS1014 (Handelsname;
erhältlich bei Chisso Corporation) benützt und wurde so
gemacht, daß er eine Dicke (Zellenspalt) von 1,5 µm hat.
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Hier wurde jede MIM-Vorrichtung so gemacht, daß sie
eine Verbindungsfläche von 10 µm · 10 µm hat und jedes
Bildelement eine Fläche von 250 µm · 250 µm hat.
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Eine Flüssigkristall-Vorrichtung, die die Aufgaben der
Erfindung löst, wurde so erhalten.
Beispiel 2
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Die Flüssigkristall-Vorrichtung, wie in Fig. 2
gezeigt wurde hergestellt.
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Diese Anzeigentafel ist dieselbe wie in Beispiel 1
oben beschrieben, mit der Ausnahme, daß die Schichten 3b und
5b jede einen vorgeneigten (pre-tilt) Winkel von nicht weniger
als 2º und bevorzugt nicht weniger als 3º haben, als
monomolekulare Schicht oder monomolekular aufgebaute Schicht
verwendet wurden. Die Schichten 3b und 5b sind Polyimid-LB-
Schichten, die in derselben Weise hergestellt wurden, wie in
Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, daß die Schichten so
aufgebaut waren, daß sie 30 Schichten haben. Diese Schichten
wurde schräg mit einem Ionenstrahl bestrahlt.
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Eine Bestrahlung mit einem Ionenstrahl wurde, unter
Verwendung von Argonionen für 5 Sekunden bei einer
Beschleunigungsspannung von 1 kV ausgeführt, indem der
Bestrahlungswinkel in bezug auf das Substrat auf 27,5º gesetzt
wurde und von einer derartigen Position, daß die
Entwurfsrichtungen (drawing up directions) der LB-Schichten
(Schichten 3b und 5b) und die Substratoberflächen-Komponenten
in der Bestrahlungsrichtung im wesentlichen parallel sein
können.
Beispiel 3
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Die Flüssigkristall-Vorrichtung, wie in Fig. 3
gezeigt, wurde hergestellt.
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Diese Vorrichtung wurde in der gleichen Weise
hergestellt wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß eine
Flüssigkristall-Ausrichtungsschicht 31 auf der LB-Schicht 5
und der zweiten Elektrode 6 bereitgestellt wurde.
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Eine Flüssigkristall-Ausrichtungsschicht 32 wurde auf
der entgegengesetzten Substratseite zur Verfügung gestellt.
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Eine Polyimid-LB-Schicht LQ1802 (Handelsname;
erhältlich bei Hitachi Chemical Co.Ltd.) wurde verwendet, um
die Ausrichtungsfilme 31 und 32 zu bilden, die so angeordnet
waren, daß ihre Ausrichtungsrichtungen parallel zu einander
wurden.
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Bei der Ausführungsform, die in Fig. 3 gezeigt wird,
wurde der Ausrichtungsfilm so angeordnet, daß die entworfene
Achse (drawing up axis) 12 (oder 11) und die Entwurfsrichtung
(drawing up directions) 22 parallel wurden. Daher wurde die
Energie der LB-Schicht 5 (oder 3) zur indirekten Kontrolle der
monoaxialen Ausrichtung des FLC und die Energie der LB-
Ausrichtungsschicht 31 (oder 32) zur direkten Kontrolle der
monoxialen Ausrichtung des FLC zusammenwirken gelassen, um die
Homogenität in der Ausrichtung des FLC in der FLC-Zelle zu
verbessern.
Vergleichsbeispiel 1
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Fig. 6 zeigt Vergleichsbeispiel 1.
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Vergleichsbeispiel 1 ist dasselbe wie Beispiel 1, mit
der Ausnahme, daß eine LB-Schicht zu der LB-Schicht 5
korrespondiert, die in Fig. 1 gezeigt wird, einem
Gestaltungsvorgang (pattering) unterworfen wird und in eine
LB-Schicht 501, die als Isolierungsschicht für die MIM-
Vorrichtung dient und eine LB-Schicht 502 geteilt wird, die
als Isolierungsschicht zur Verhinderung eines elektrischen
Kurzschlusses dient, der zwischen den oberen und unteren
Substratelektroden durch ein hohes elektrisches Feld bewirkt
wird, das an den FLC angelegt ist. Bei dem Gestaltungsvorgang
(patterning) der LB-Schicht, wurde eine tiefe UV-Aussetzung
verwendet. Die Anwesenheit oder Abwesenheit von Abnormalitäten
bei Umkehr-Schwellenwerten (reversal threshold values) bei
Bildelementen von einer Mehrzahl ferroelektrischer
Flüssigkristall-Zellen des Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1
wurde verglichen unter Beobachtung mit einem Polarisierungs-
Mikroskop, um aufzudecken, daß in Beispiel 1, 4% der
Bildelemente, basierend auf der Anzahl der beobachteten
Bildelemente, nur eine leichte Abnormalität bei den Umkehr-
Schwellenwerten (reversal threshold values) bei den
Bildelementen hatten, aber auf der anderen Seite im
Vergleichsbeispiel 1 wurde die Abnormalität bei den Umkehr-
Schwellenwerten (reversal threshold values) bei 20% der
Bildelemente gesehen.
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Das obige Ergebnis, daß Vergleichsbeispiel 1
schlechtere Eigenschaften als Beispiel 1 zeigt, kann vermutet
werden, wegen der Tatsache, daß in Vergleichsbeispiel 1 ein
größerer Teil der Bildelemente keine monomolekulare Schicht
oder ihre Aufbauschicht hat, um so keine Funktion der
Ausrichtungs-FLC zu haben und daher ist die Ausrichtung um die
Bildelemente herum in Unordnung.
Vergleichsbeispiel 2
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Eine Flüssigkristall-Vorrichtung des
Vergleichsbeispiels 2 wurde in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß der verwendete
ferroelektrische Flüssigkristall mit einem TN (verdrillten
nematischen [twisted nematic]) Flüssigkristall ersetzt wurde
und die Entwurfsrichtungen (drawing up directions) der LB-
Schichten, die an den oberen und unteren Substraten zur
Verfügung gestellt werden, im wesentlichen im rechten Winkel
fallen.
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In Beispiel 1 wurde der FLC verwendet, der dadurch
charakterisiert ist, daß er Bistabilität hat, daß die zwei
stabilen Zustände eine Umwandlung mit klaren Schwellenwerten
für die Impulsspannung (impulse voltage) durchmachen und daher
wurde ein hohes Qualitätsniveau der Anzeige erreicht, weil die
Verhinderung der Erniedrigung des Qualitätsniveau der Anzeige,
das durch Kreuzkopplung (crosstalk) oder Flimmern und einer
Abnahme im Kontrast verkörpert wird, das durch eine
"Unvollkommenheit" bei der Funktion der Speicherung der
Spannung bewirkt wird, die an die Flüssigkristall-Schicht
angelegt wurde. Diese Erniedrigung der Qualitätsniveau der
Anzeige resultiert aus den Nicht-Linearitätseigenschaften der
MIM-Vorrichtung, das heißt, das sie unvollkommen im Vergleich
mit TFT-Transistoren sind.
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Auf der anderen Seite beim Vergleichsbeispiel 2, in
dem der TN-Flüssigkristall verwendet wird, hat der TN
Flüssigkristall keine Speicher-Leistungsfähigkeit und keine
klaren Schwellenwerte für die Spannungen und daher wurde eine
Abnahme der Spannung bewirkt, die über die Elektroden angelegt
wurde, zwischen denen die Flüssigkristall-Schicht gehalten
wurde. Dies resultiert aus den unvollkommenen Nicht-
Linearitätseigenschaften der MIM-Vorrichtung. Eine Abnahme
beim Kontrast wurde auch gesehen, wenn das Wirkungsverhältnis
beim Matrixantrieb gesteigert wurde. Zur gleichen Zeit,
ähnlich resultierend aus den unvollkommenen Nicht-
Linearitätseigenschaften der MIM-Vorrichtung, entstand die
Kreuzkopplung (crosstalk). Daher hatte die Vorrichtung ein
Qualitätsniveau unter dem des Beispiels 1.
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Im Beispiel 1, auf der anderen Seite, wurden die
Antriebsbedingungen durch eine Kapazität CMIM des MIM-
Vorrichtungsbereichs, eine Kapazität CFLC
der
Bildelementfläche und eine Schwellenspannung des MIM-
Vorrichtungsbereichs bestimmt und daher wurde es möglich einen
Antrieb, fast ohne Einfluß der unerwünschten
Temperatureigenschaften, zu bewirken, der aus den
Temperatureigenschaften der Umkehr-Schwellenwerte des
ferroelektrischen Flüssigkristalls resultiert.
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Wie es oben beschrieben worden ist, macht die
vorliegende Erfindung es möglich eine ferroelektrische
Flüssigkristall-Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine
MIM-Vorrichtung bei niedrigen Kosten und einem hohen
Qualitätsniveau der Anzeige und eine ferroelektrische
Flüssigkristall-Vorrichtung hat, die eine einheitliche
Ausrichtung erfüllt hat, die frei vom fehlerhaftem Schalten
ohne Rücksicht auf Bildelementflächen oder Nicht-
Bildelementflächen ist.