DE3854491T2

DE3854491T2 - Flüssigkristallanzeige.

Info

Publication number: DE3854491T2
Application number: DE3854491T
Authority: DE
Inventors: Shingo - Fujita; Katsuhiko Kumagawa; Isao - Ota; Toshio Tatsumichi; Hiroshi Yamazoe; Shigeru - - Yoshida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2008-10-05
Also published as: EP0311339A2; DE3854491D1; KR890007103A; EP0311339B1; EP0311339A3; US5166817A; KR920009824B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinheit, welche Flüssigkristalle verwendet.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Konventionellerweise sind Flüssigkristallanzeigen des sogenannten superverdrillten nematischen Typs (STN), die Flüssigkristalle aufweisen, deren Verdrillungswinkel in einem Bereich von 180º bis 270º liegt, als Einheit erhältlich gewesen, die eine große Anzeigekapazität aufweist, verbunden mit einem kostengünstigen, passiven Matrixaufbau. Die STN- Flüssigkristallanzeigen sind in der Hinsicht nachteilig, daß eine Färbung bei Verwendung des Doppelbrechungsbetriebs auftritt, und daher hat es große Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen in jüngster Zeit gegeben, Anzeigen mit monochromen Mustern zur Verfügung zu stellen. Hierbei weist jener Typ die besten Anzeigeeigenschaften auf und scheint gute Zukunftsaussichten zu haben, der zwei Flüssigkristallschichten aufweist, die aus einer STN-Flüssigkristallschicht und einer optisch kompensierenden Flüssigkristallschicht bestehen, die zur Erzielung des achromen Zwecks zugesetzt wurden. Die Flüssigkristallanzeigen mit dem voranstehend geschilderten Aufbau sind im einzelnen beispielsweise in Nikkei Microdevices, Nr. 10, Seiten 84 bis 88, Oktober 1987, beschrieben. Weiterhin ist das U.S.-Patent Nr. 4 443 065 von Funada et al. bekannt, welches Typen beschreibt, die eine Doppellagenstruktur aus TN-Flüssigkristall mit einem Verdrillungswinkel von 90º aufweisen, auf der Grundlage desselben Prinzips wie voranstehend beschrieben, zur Verbesserung des Anzeigekontrastes. Diese doppellagige Flüssigkristallanzeigeeinheit ist so aufgebaut, daß zwei Flüssigkristallschichten, deren Verzögerungen, also das Produkt (Δn d) der Doppelbrechung (Δn) des Flüssigkristalls und der Dicke (d) der Flüssigkristallschicht, und die Verdrillungswinkel annähernd einander gleich sind, und deren Verdrillungsrichtungen entgegengesetzt sind, und diese können so angeordnet sein, daß ihre molekularen Längsachsen annähernd senkrecht zueinander an der Grenzfläche angeordnet sind. Hier wird der Fall betrachtet, wenn keine Spannung an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, die für die Anzeige verwendet wird, oder eine Spannung auf einem niedrigen Wert unterhalb der Schwelle angelegt wird. Eingangslicht wird durch einen Polarisator linear polarisiert, und durch aufeinanderfolgenden Durchgang durch die Flüssigkristallschicht, die für den Anzeigezweck verwendet wird, wird eine Abhängigkeit des Polarisationszustands von der Wellenlänge erzeugt. Die optisch kompensierende Flüssigkristallschicht kompensiert die Abhängigkeit des Polarisationszustands von der Wellenlänge allerdings mit Hilfe des voranstehend beschriebenen Aufbaus, und daher ist das Ausgangslicht, welches zur ursprünglichen, linearen Polarisierung zurückkehrt, unabhängig von der Wellenlänge. Wenn daher die Absorptionsebene des elektrischen Vektors des Polarisators, der an der Ausgangsseite liegt, so angeordnet ist, daß sie hierzu parallel ist, so kann ein vollständig dunkler Anzeigezustand erhalten werden. Andererseits kann durch geeignete Auswahl der Werte der voranstehend angegebenen Parameter ein Bildpunkt, an welchen eine ausgewählte Spannung angelegt wird, im weißen Zustand angezeigt werden. In diesem Fall ist der Polarisationszustand bei dem ausgewählten Bildpunkt nicht perfekt linear, sondern geringfügig von der Wellenlänge abhängig. In der Praxis läßt sich allerdings ein ausreichend zufriedenstellender, weißer Anzeigezustand aus dem Grund erreichen, daß zwei Flüssigkristallschichten, von denen eine der Anzeige dient und die andere der optischen Kompensation, so gerichtet sind, daß die Abhängigkeit von der Wellenlänge wenn auch nicht perfekt ausgeglichen werden kann, und die geringfügige Abhängigkeit des Polarisationszustands von der Wellenlänge oder das Auftreten einer elliptisch-polarisierten Lichtkomponente hat keinen so großen Einfluß auf den Weißanzeigezustand wie auf den Schwarzanzeigezustand.
Wie voranstehend geschildert müssen konventionelle Flüssigkristallanzeigen eine weitere Flüssigkristallschicht aufweisen, im Vergleich zu STN-Flüssigkristallanzeigen, was bedeutet, daß einige Schwierigkeiten aufgetreten sind, beispielsweise eine Kostenerhöhung infolge des Herstellungsvorgangs oder der Materialkosten, sowie eine Erhöhung der Dicke oder des Gewichts der Einheit.
Die GB-A-2 028 527 beschreibt zwei Anordnungen von Flüssigkristallanzeigen, wobei die erste ein verdrilltes, nematisches Flüssigkristallmaterial verwendet, und die zweite ein linear orientiertes Flüssigkristallmaterial einsetzt. Bei der Anzeige, die verdrilltes nematisches Material verwendet, sind zwei Verzögerungsplatten vor der Flüssigkristallanzeigezelle angeordnet, um eine Weitwinkelanzeige zu erhalten. Dies wird dadurch erzielt, daß die beiden Verzögerungsplatten so angeordnet sind, daß ihre langsamen Achsen in rechtem Winkel zueinander liegen. Obwohl auch eine dritte Verzögerungsplatte beschrieben wird, deren langsame Achse in 45º zu jeder der beiden anderen Verzögerungsplatten angeordnet ist, erfolgt dies nur in bezug auf die zweite Anordnung, die ein linear orientiertes und nichtverdrillbares Flüssigkristallmaterial verwendet.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 246 842 beschreibt eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, welche eine Flüssigkristallzelle aufweist, die aus einem verdrillten nematischen Flüssigkristall besteht, der zwischen zwei Elektrodensubstraten angeordnet ist, und aus einem Paar von Polarisatoren, von denen jeder auf einer Seite der Flüssigkristallzelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Schicht einer optisch anisotropen Substanz zwischen dem Paar der Polarisatoren zusätzlich zu dem verdrillten nematischen Flüssigkristall vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Flüssigkristallanzeige zur Verfügung, welche aufweist:
ein Flüssigkristallfeld, welches eine Flüssigkristallschicht aufweist, die eine verdrillte Struktur mit einem Verdrillungswinkel von 180º bis 360º aufweist und zwischen Elektrodenschichten angeordnet ist;
zwei Polarisatoren, zwischen denen das Flüssigkristallfeld angeordnet ist; und
eine optische Kompensationsvorrichtung, die auf einer Seite des Flüssigkristallfeldes zwischen den beiden Polarisatoren angeordnet ist,
wobei die optische Kompensationsvorrichtung aus einem ersten Feststoffilm neben dem Flüssigkristallfeld und einem zweiten Feststoffilm neben einem der Polarisatoren besteht,
und der erste Feststoffilm so angeordnet ist, daß seine optische Hauptachse in einer anderen Richtung liegt als jene des zweiten Feststoffilms;
dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der optischen Hauptachse des ersten Feststoffilms und der optischen Hauptachse des zweiten Feststoffilms im Bereich von 20º bis 70º liegt, so daß der erste Feststoffilm so arbeitet, daß er die Verteilung des Polarisationszustands von Licht, welches in ihn hineingelangt, im wesentlichen linear auf einer Poincare- Kugel ausbildet, und so, daß der zweite Feststoffilm so arbeitet, daß er das Licht, welches durch den ersten Feststoffilm hindurchgelangt ist, in einem Umfangsabschnitt der Poincare- Kugel sammelt, wobei das Licht im wesentlichen linear polarisiertes Licht darstellt, welches einen elektrischen Vektor mit einer bestimmten Schwingungsebene aufweist.
Die Flüssigkristallanzeige für eine Schwarz/Weiß-Anzeige weist eine optische Kompensationsvorrichtung auf, die einfach herzustellen ist und niedrige Materialkosten erfordert, wodurch die Herstellungskosten verringert werden, und die Einheit mit geringer Dicke und geringem Gewicht ausgebildet wird.
Mit dem voranstehend geschilderten Aufbau stellt die Anzeigeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung darauf ab, daß ein Feststoffilm als optische Kompensationsvorrichtung verwendet wird, statt der optisch kompensierenden Flüssigkristallschicht des konventionellerweise vorgeschlagenen doppellagigen Flüssigkristallfeldes, wodurch die Abhängigkeit des Polarisationszustands von der Wellenlänge kompensiert wird, die infolge der Verwendung einer derartigen Flüssigkristallschicht auftritt. Da die Flüssigkristallschicht, die zum Zweck der optischen Kompensation mit einem Aufbau wie beim Stand der Technik verwendet wird, nicht vorgesehen werden muß, lassen sich die folgenden Wirkungen erzielen:
(1) Materialien und Herstellungsvorgänge zur Erzeugung des Flüssigkristallfeldes, das zum Zweck der optischen Kompensation verwendet wird, sind nicht erforderlich, und es wird ein Film verwendet, der geringe Materialkosten erfordert und sich gut in der Massenproduktion herstellen läßt, so daß selbst bei einem Schichtaufbau die Gesamtkosten verringert werden können;
(2) die Dicke pro Film liegt in einem Bereich von einigen bis zu einigen Zehn Mikrometern, so daß selbst bei einem Schichtaufbau die Dicke und das Gewicht der Einheit geringer sind als die entsprechenden Größen bei dem Flüssigkristallfeld, welches zum Zwecke der optischen Kompensation verwendet wird, und zwei Glassubstrate aufweist, was zu einer kompakten Flüssigkristallanzeigeeinheit führt;
(3) die Gesamtdicke des Flüssigkristallfeldes, welches für den Anzeigezweck verwendet wird, das zwischen zwei Polarisatoren und der optischen Kompensationsvorrichtung angeordnet ist, kann geringer ausgebildet werden als jene des konventionellerweise vorgeschlagenen doppellagigen Typs, so daß die Sichtwinkeleigenschaften verbessert werden;
(4) durch kombinierten Einsatz der Anisotropie des doppelbrechenden Films läßt sich eine größere Freiheit bei der Konstruktion der optischen Kompensationsplatte erreichen, so daß die Verträglichkeit des Flüssigkristallfeldes in bezug auf verschiedene Arten von Betriebsarten, oder die Erfüllbarkeit von Anforderungen, die gewünscht sind, potentiell erhöht werden;
(5) die Dicke des doppelbrechenden Films läßt sich einfacher steuern als die des Flüssigkristallfilms, insbesondere wenn die Anzeigefläche groß ist, so daß er sich besser mit einem großen Feld verträgt;
(6) die optische Kompensationsvorrichtung aus doppelbrechendem Film ist flexibel und kann einfach an dem Flüssigkristallfeld für die Anzeige angebracht werden, so daß die Ausbildung einer Luftschicht zwischen dem Flüssigkristallfeld und der optischen Kompensationsvorrichtung ausgeschaltet werden kann, was bedeutet, daß Mehrfachreflexionen verringert werden können, und dies führt zu einem besseren Kontrast und besserer Durchlässigkeit; und
(7) Filmschichten und Polarisatoren können einen zusammenlaminierten Aufbau aufweisen, und tragen so zu einer bemerkenswerten Verringerung der Kosten oder der Anzahl an Herstellungsschritten bei.
Daher kann eine Flüssigkristallanzeigeeinheit zur Verfügung gestellt werden, welche Anzeigeeigenschaften wie beispielsweise eine monochrome Anzeige oder hohen Kontrast aufweist, wobei die Dicke gering ist, und ebenfalls das Gewicht, und die Einheit kostengünstig ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Explosionsdarstellung des Aufbaus einer Flüssigkristallanzeige;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Flüssigkristallanzeige von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Explosionsdarstellung des Aufbaus laminierter Filme;
Fig. 4 ist eine Explosionsdarstellung, welche die Anordnung der Schwingungsebene des elektrischen Vektors der Polarisatoren zeigt, die Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristallmoleküls sowie die Richtung, in welcher der Brechungsindex des Films ein Maximum annimmt;
Fig. 5 und 6 sind Diagramme, welche charakteristische Änderungen des Polarisationszustands in der Flüssigkristallschicht und der Filmschicht zeigen;
Fig. 7 ist ein Eigenschaftsdiagramm, welches die Transmissionsspektren der Flüssigkristallanzeige gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Eigenschaftsdiagrarnm, welches die Abhängigkeit des Polarisationszustands von der Wellenlänge zeigt; und
Fig. 9, 10 und 11 sind Explosionsdarstellungen, die weitere Beispiele von Flüssigkristallanzeigen zeigen.

(BEISPIEL 1)

In den Fig. 1 und 2 zeichnen sich Polarisatoren 1 und 8 dadurch aus, daß eine linear polarisierte Lichtkomponente mit einer bestimmten Schwingungsebene des elektrischen Vektors eines Eingangslichts durch sie hindurchgelangen kann. Die Bezugsziffer 9 bezeichnet ein Flüssigkristallfeld, welches eine Flüssigkristallschicht 4 aufweist, Elektrodenschichten 3 und 5, zwischen denen die Flüssigkristallschicht 4 angeordnet ist, sowie Substrate 2 und 6. Die Elektrodenschichten 3 und 5 sind ein transparenter Leiter, dessen Hauptbestandteil Indiumoxid ist, mit hinzugefügtern Zinnoxid in einer Menge von 5 bis 10 %, und die Elektrodenschichten weisen ein Muster in Form senkrecht zueinander angeordneter Streifen auf und dienen zum Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristallschicht 4 eines Bildpunktabschnitts, der matrixförmig ist. Die Flüssigkristallschicht 4 ist ein STN-Flüssigkristall, der einen Verdrillungswinkel von 180º bis 360º aufweist, vorzugsweise 200º bis 300º. Die Bezugsziffer 7 bezeichnet eine optische Kompensationsvorrichtung, die aus Feststoffilmen besteht.
Das Flüssigkristallfeld gemäß der vorliegenden Erfindung kann wie nachstehend angegeben hergestellt werden:
Die Elektrodenschichten 3 und 5 werden mit einem bestimmten Muster auf den Substraten 2 und 6 über ein photolithographisches Verfahren ausgebildet, und dann erfolgt eine Ausrichtung auf den Grenzflächen, an welchen die Flüssigkristallschicht 4 die Substrate 2 und 6 und die Elektrodenschichten 3 und 5 berührt, damit die Flüssigkristallmoleküle in einem Kippwinkel mit einer gewünschten Richtung auf den Oberflächen der Substrate ausgerichtet sind. Zur Ausrichtung kann beispielsweise aufgeschichtetes und ausgehärtetes Polyimid auf das Substrat aufgerieben werden, oder es kann Siliziumdioxid schräg aufgedampft werden. Eine Abstandsvorrichtung aus entweder Glas oder Kunststoff wird auf den Substraten 2 und 6 mit der voranstehend geschilderten Ausbildung ausgebreitet, die Umfangsabschnitte beider Substrate werden mit einem Dichtmittel aus Epoxyharz bestrichen, ein nematisches Flüssigkristallmaterial (beispielsweise Melk's ZL1-2293) mit einem Chiralmaterial (Melk's S811) in einer Menge von etwa 1 % wird dort eingespritzt, und der Einlaß wird abgedichtet, wodurch das Flüssigkristallfeld 9 fertiggestellt ist.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für den Aufbau einer optischen Mehrfachfilm-Kompensationsvorrichtung 7. In Fig. 3 zeigen F1, F2, F3, .., und Fj jeweils Richtungen, in welchen Brechungsindices der doppelbrechenden Filme 12 bis 15 in ihren Oberflächen ein Maximum annehmen. Die doppelbrechenden Filme 12 bis 15 sind so laminiert, daß jede der Größen F1, F2, F3, .., und Fj eine bestimmte Richtung haben kann. Weiterhin sind die Suffixe 1, 2, 3, .., und j so gewählt, daß sie in dieser Reihenfolge von einem Film ausgehen, der am nächsten an der Flüssigkristallschicht liegt. Fig. 4 zeigt die Position jedes Bauteils in dem Lichtweg. Die Horizontalrichtung ist als die Bezugsachse festgelegt, und die Richtung im Gegenuhrzeigersinn zur Richtung, in welcher das Licht hindurchgeht, ist als positiv definiert. Weiterhin sind Winkel P1 und P2 von Schwingungsebenen des elektrischen Vektors der Polarisatoren 1 und 8 definiert, ein Winkel 0 der molekularen Längsachse an der Eingangsseite der Flüssigkristallschicht 4, sowie Winkel Φ1, Φ2, Φ3, .., und Φj von F1, F2, F3, .., und Fj der Filmschicht 7. Weiterhin ist Ω0 ein Verdrillungswinkel des Moleküls der Flüssigkristallschicht.
Als Feststoffilmschicht, welche die optische Kompensationsvorrichtung 7 bildet, kann ein laminierter, einachsig gelängter Hochpolymerfilm verwendet werden. In diesem Fall ist der Film optisch einachsig, und sein Brechungsindex nimmt in der Längungsrichtung ein Maximum an. Dieser einachsig gelängte Film kann beispielsweise durch folgende Vorgänge hergestellt werden.
Zuerst wird ein Polyvinylalkoholfilm auf eine Temperatur von 80 ºC bis 150 ºC erwärmt und dann gelängt, um einen Film herzustellen, der einen gewünschten Wert von Δn d aufweist. Wenn nach der Längung der auf diese Weise gelängte Film an einem Film wie beispielsweise einem Cellulosetriacetatfilm befestigt wird, unter Verwendung eines Klebemittels, um ihn in bezug auf Temperatur- und Feuchtigkeitseinflüsse zu stabilisieren und seine mechanische Festigkeit zu verstärken, so können die folgenden Handhabungsvorgänge für den Film einfach sein. Die Filmschicht, die zum Zwecke der Verstärkung verwendet wird, ist vorzugsweise optisch isotrop und hat keinen Einfluß auf den Polarisationszustand. Liegt jedoch ihr Wert von Δn d unterhalb von 2 % jenes der Polyvinylalkoholfilmschicht, so entsteht kein Problem in der Praxis. Ist dies nicht der Fall, so muß die Anordnung der Filme erneut überdacht werden, unter Berücksichtigung der Wirkungen dieses Films.
Daraufhin werden einachsig gelängte Filme, die wie voranstehend hergestellt wurden (oder Verbundfilme) mit einem Klebemittel befestigt, so daß sie in einer bestimmten Position angeordnet sind, so daß die optische Kompensationsvorrichtung 7 hergestellt werden kann.
Wenn ein Verbundfilm, der durch Verkleben eines Polyvinylalkoholfilms mit einem Verstärkungsfilm vorher hergestellt wird, gelängt und zum Laminieren der Vorrichtung verwendet wird, kann die gleiche optische Kompensationsvorrichtung 7 wie voranstehend beschrieben erhalten werden. Die auf diese Weise hergestellte optische Kompensationsvorrichtung 7 wird sicher an dem Flüssigkristallfeld 9 mit einem Klebemittel befestigt, und dann werden die Polarisatoren 1 und 8 daran mit einem Klebemittel befestigt, und dann ist die Flüssigkristallanzeigeeinheit des Beispiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung fertig hergestellt.
Die optische Kompensationsvorrichtung 7, die aus Feststofffilmen besteht, kann so ausgebildet sein, wie dies beispielsweise in den nachstehenden drei Beispielen angegeben ist, wobei die Nummern 1 und 2 der in Tabelle 2 gezeigten Beispiele 1 bis 3 der beanspruchten Erfindung entsprechen.

(BEISPIEL 1-1)

Bei diesem Beispiel wird die verdrillte Struktur der Flüssigkristallschicht, die zum Zwecke der Anzeige bei einer konventionellen doppellagigen Flüssigkristallanzeigeeinheit verwendet wird, unter Verwendung von Filmen approximiert. Es wurden daher mehrere einachsig gelängte Filme mit einander gleichem Wert von Δn d auf solche Weise verwendet, daß die Schwingungsebene des elektrischen Vektors F1 des ersten Films so angeordnet ist, daß etwa ein rechter Winkel zur Längsachse des Flüssigkristallmoleküls der Flüssigkristallschicht 4 auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet wird, das an der Filmseite liegt, und Schwingungsebenen der elektrischen Vektoren F2, F3, .., und Fj des zweiten Films und aufeinanderfolgender Filme jeweils so angeordnet sind, daß sie nacheinander jeweils um einen gleichen Winkel in der entgegengesetzten Richtung zur Flüssigkristallschicht 4 verdreht sind. Der Gesamtverdrillungswinkel und die Summe der Werte für Δn d der Filmschichten wurden so gewählt, daß sie annähernd gleich den entsprechenden Werten der Flüssigkristallschicht 4 sind. Weiterhin wurde die Lichtung der Schwingungsebene des elektrischen Vektors des Polarisators 1 so gewählt, daß sie in einem Winkel von etwa 40º zur Längsachse des Flüssigkristallmoleküls an der Eingangslichtseite lag, und die Schwingungsebene des elektrischen Vektors des Polarisators 8 wurde so gewählt, daß sie etwa in einem rechten Winkel zur Schwingungsebene des elektrischen Vektors des Polarisators 1 lag. Wenn unter Verwendung der Signalspannungsanlegungsvorrichtung 11 eine Spannung an jeden Bildpunkt angelegt wurde, um eine Anzeige zu erzeugen, so wurde der Bildpunkt, an welchen eine ausgewählte Spannung angelegt wurde, in Weiß dargestellt, und der Bildpunkt, an welchen eine nichtausgewählte Spannung angelegt wurde, wurde in Schwarz dargestellt.
Wenn bei diesem Beispiel der Wert für Δn d jedes Films verringert und die Anzahl an Filmen auf unendlich erhöht wird, so wird die Funktion der optischen Kompensationsvorrichtung 7 vollständig identisch zu jener der Flüssigkristallschicht, die zum Anzeigezweck verwendet wird, so daß eine extrem verbesserte optische Kompensationscharakteristik und der hiermit einhergehende Schwarz-Darstellungszustand erhalten werden können. Die Verwendung von sieben oder mehr, vorzugsweise zwölf oder mehr Filmen ermöglicht es, eine Flüssigkristallanzeigeeinheit zu erhalten, die in der Praxis als monochrome Anzeige einsetzbar ist. Um eine verbesserte Anzeigecharakteristik zu erhalten, wenn die Anzahl verwendeter Filme klein ist, ist es darüber hinaus äußerst wirksam, die Anordnung der Polarisatoren 1 und 8 oder jedes zu verwendenden Filmes einzustellen.

(BEISPIEL 1-2)

Dieses Beispiel dient zur Verbesserung der Kompensationscharakteristik durch Berücksichtigung der optischen Ausbreitungseigenschaften innerhalb der Flüssigkristallschicht 4. Es wird daher die Änderung des Polarisationszustandes innerhalb der Flüssigkristallschicht 4 durch Berechnungen oder Versuche bestimmt, und die Filme werden so angeordnet, daß sie die auf diese Weise ermittelte Änderung in den Ursprungszustand zurückbringen.
Tabelle 1 zeigt Beispiele für die Anordnung jeder Schicht der Flüssigkristallanzeige dieses Beispiels entsprechend den in Fig. 4 gewählten Bezeichnungen. Tabelle 1 Anzahl an Filmen Flüssigkristallschicht Kompensationsfilmschicht obere; Δn d(um), untere φ (º))
Zuerst wird als Hilfe zum besseren Verständnis der Erfindung eine Flüssigkristallanzeige mit dem in Tabelle 1, Nr. 1 gezeigten Aufbau erläutert. In diesem Fall betrug die Verzögerung ( n d) 0,82 um, und der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallschicht betrug 240º. Fig. 5 zeigt die Änderung des Polarisationszustandes von Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm, welches die Flüssigkristallschicht durchquert, und die Filmschichten, wenn keine Spannung angelegt wird, wobei rechtshändig zirkular polarisiertes Licht als Nordpol und linkshändig zirkular polarisiertes Licht als Südpol genommen wird, und die auf diese Weise erhaltene Poincare-Kugel von unendlich aus von der Nordpolrichtung betrachtet wird. In diesem Fall entspricht der Äquator (angedeutet durch den Umfang des Kreises in Fig. 5) linear polarisiertem Licht und die nördliche Halbkugel und die südliche Halbkugel entspricht rechtshändig elliptisch polarisiertem Licht bzw. linkshändig elliptisch polarisiertem Licht. Wenn die geographische Breite auf der Kugel hoch wird, also sich ein Punkt in dieser Figur dem Zentrum dieses Kreises nähert, wird die Ellipsengestalt polarisierten Lichts groß, was bedeutet, daß sich der Polarisationszustand der Zirkularpolarisation annähert. Weiterhin entspricht die Breite der Poincare-Kugel dem Doppelten des Azimuths von elliptisch polarisiertem Licht. Als Bezugsgröße für den Azimuth wurde die Horizontalrichtung in Fig. 2 gewählt, und als Bezugsgröße für die geographische Breite der 0-Punkt in Fig. 5.
In Fig. 5 werden Punkte, die in der nördlichen Halbkugel liegen, durch durchgezogene Linien dargestellt, und ein Punkt, der in der südlichen Halbkugel liegt, durch kurze gestrichelte Linien. Von der Lichtquelle 10 ausgesandtes Licht wird dadurch linear polarisiert, daß es durch den Polarisator 1 gelangt, und nachdem es den Zustand erreicht hat, der durch den Punkt A in Fig. 5 dargestellt ist, gelangt es in die Flüssigkristallschicht 4. Das Licht ändert seinen Polarisationszustand beim Durchgang durch die Flüssigkristallschicht 4, wie in Kurven von Fig. 5 gezeigt ist, und verläßt die Flüssigkristallschicht 4 in dem Zustand, der am Punkt B gezeigt ist. Dieser Zustand kann durch das Verfahren berechnet werden, welches von Goscianski vorgeschlagen wurde (vgl. Journal of Applied Physics, Bd. 48, Nr. 4 (April 1977), Seiten 1426-1431), oder von Berremann (vgl. Journal of the Optical Society of America, Bd. 62, Nr. 4 (April 1977), Seiten 502-510). Zusätzlich kann dieser Zustand experimentell bestimmt werden, durch Messung des Polarisationszustands unter Verwendung einer Gruppe von Flüssigkristallfeldern, die jeweils eine Flüssigkristallschicht aufweisen, deren Dicke und Verdrillungswinkel sich proportional ändert. Das durch das Flüssigkristallfeld 9 hindurchgelangte Licht geht in die Filmschicht 7 hinein. Jeder der einachsigen Filme weist die Funktion auf, daß er die Poincare-Kugel um 2π Δn d / λ (rad) dreht, wobei die gerade Linie, welche den Punkt der Hauptachsenrichtung auf dem Äquator und das Zentrum der Kugel verbindet, als Drehzentrum. Hierbei ist λ die Wellenlänge des Lichts. Mit den in Fig. 5 gezeigten Bezeichnungen zeigt sich der Effekt, daß sich der Polarisationszustand auf dieser Figur linear ändert. Der Polarisationszustand kehrt, wie in Fig. 5 gezeigt, zu dem Zustand zurück, der am Punkt A gezeigt ist, während ordnungsgemäß Punkte auf der Kurve von F1 bis F8 verbunden werden, und daraufhin verläßt das auf diese Weise zurückgekehrte Licht die Filmschicht 7.
Die optisch kompensierende Flüssigkristallschicht des doppellagigen Flüssigkristallfeldes, das als Beispiel für den Stand der Technik gezeigt ist, ist so ausgebildet, daß der Polarisationszustand zum Ursprungszustand zurückkehrt, durch umgekehrte Verfolgung der Änderung des Polarisationszustandes der ersten Flüssigkristallschicht auf exakte Weise. Die Filmschicht 7 der Flüssigkristallanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung bildet hieran eine Annäherung auf ähnliche Weise wie voranstehend beschrieben. Diese Approximation kann durch Licht mit einer einzigen Wellenlänge erfüllt werden, aber wenn ein gut sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von etwa 550 nm als dieses Licht mit einer einzigen Wellenlänge angesehen wird, so kann jegliches Licht mit einem Wellenlängenbereich, der eine starke Auswirkung auf die Kontrasteigenschaften hat, auf ein vorzugsweise linear polarisiertes Licht zurückgeführt werden. In bezug auf die Abhängigkeit des Transmissionsvermögens von der Wellenlänge, da dieses Licht zwischen blauem Licht liegt, das eine kurze Wellenlänge aufweist, sowie rotem Licht mit langer Wellenlänge, ist die Abweichung des blauen Licht oder des roten Lichts von der Approximation gering, so daß eine sehr zufriedenstellende Kompensationscharakteristik erhalten werden kann. Wenn eine Anordnung mit kleiner Abhängigkeit von der Wellenlänge durch Berechnungen oder Versuche aus mehreren Anordnungen ausgewählt wird, die durch die Approximation unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm festgelegt werden, so kann die Abhängigkeit von der Wellenlänge weiter verringert werden. Die Schwingungsebene des elektrischen Vektors des Polarisators 8, der an der Ausgangsseite liegt, wurde so angeordnet, daß sie einen rechten Winkel mit jener des Polarisators bildet, der an der Eingangsseite angeordnet ist. Die optische Kompensationsvorrichtung 7 mit dem voranstehend geschilderten Aufbau diente dazu, annähernd ebenso zu wirken wie die optisch kompensierende Flüssigkristallschicht der doppellagigen Flüssigkristallanzeige.
Wenn keine Spannung an die Flüssigkristallschicht 4 angelegt wurde, oder wenn eine nichtausgewählte Spannung an diese angelegt wurde, durch die Signalspannungsanlegevorrichtung 11, so wurde eine zufriedenstellende schwarze Anzeige erzielt, und wenn eine ausgewählte Spannung an die Flüssigkristallschicht 4 durch die Signalspannungsanlegevorrichtung 11 angelegt wurde, so erhielt man eine zufriedenstellende weiße Anzeige.
Als nächstes wird eine Flüssigkristallanzeige mit einem Aufbau gemäß Nr. 2 in Tabelle 1 erläutert.
Fig. 6 zeigt ähnlich wie Fig. 5 die Änderung des Polarisationszustands von Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm, das sich durch die Flüssigkristallschicht und die Filmschicht ausbreitet. Bei diesem Beispiel wurde, da der Wert für Δn d der Flüssigkristallschicht 0,9 um betrug, also mehr als in dem vorhergehenden Beispiel, ein Film den acht Filmen des vorhergehenden Beispiels zugefügt, wobei dieser Film einen Wert von Δn d aufwies, der geringfügig kleiner war als jener der acht Filme, so daß insgesamt neun Filme zusammenlaminiert wurden. Unter Verwendung der Filmschicht 7 mit neun Filmen in der unter Nr. 2 von Tabelle 1 gezeigten Anordnung erfolgte die optische Kompensation so wie in Fig. 6 gezeigt. Wenn die Filmschichten so angeordnet waren, wie dies bei den Nr. 3 bis 6 von Tabelle 1 angegeben ist, so erfolgt die optische Kompensation auf der Grundlage desselben Prinzips.
Wenn eine Anzeigesignalspannung an jeden Bildpunkt durch die Signalspannungsanlegevorrichtung 11 angelegt wurde, unter Verwendung des Spannungsauswahlschemas (Treiberverfahren nach Alt und Pleshko; vgl. IEEE Transactions on Electron Devices, Bd. ED-21, Nr. 2 (Februar 1974), Seiten 146-155), so ergaben sich Transmissionsspektren der ausgewählten und nichtausgewählten Bildpunkte gemäß Fig. 7 unter der Treiberbedingung eines Tastverhältnisses von 1/200, wobei die Anzeigeeigenschaften in bezug auf die konventionelle doppellagige Flüssigkristallanzeige vorteilhaft waren.
Bei einem derartigen Aufbau macht die Verwendung von Filmen den Einsatz der zweiten Flüssigkristallschicht unnötig, so daß eine Flüssigkristallanzeigeeinheit erhalten werden kann, die eine geringe Dicke, ein geringes Gewicht und niedrige Kosten aufweist. Die optische Kompensationsvorrichtung 7 bei diesem Beispiel ist etwas komplizierter in der Konstruktion als die vorherige, jedoch können mit ihr zufriedenstellende Kompensationseigenschaften erhalten werden, unter Verwendung von Filmen mit einer annähernd gleichen Anzahl.
Darüber hinaus ist die Anordnung der Filme nicht auf die in Tabelle 1 gezeigte Anordnung beschränkt, und selbst wenn die Anordnung der Filme so erfolgt, daß die Wellenlänge zur Durchführung der Approximation oder der Umfang der Approximation sich von jenem bei diesem Beispiel gezeigten unterscheidet, kann derselbe Effekt erzielt werden. Darüber hinaus können die Anzeigeeigenschaften dadurch fein gesteuert werden, daß die Anordnung der Polarisatoren 1 und 8 oder der Filme geringfügig geändert wird.

(BEISPIEL 1-3)

Dieses Beispiel ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dient zur Reduzierung der Anzahl an Filmen, durch Berücksichtigung der Abhängigkeit des Polarisationszustandes von der Wellenlänge nach dem Durchgang durch die Flüssigkristallschicht 4. Die Abhängigkeit des Polarisationszustands von der Wellenlänge nach dem Durchgang durch die Flüssigkristallschicht 4 wird nämlich durch Berechnungen oder Versuche bestimmt, und die Anordnung der Filme erfolgt so, daß die Abhängigkeit von der Wellenlänge ausgeschaltet wird, die auf diese Weise theoretisch oder experimentell bestimmt wurde.
Die Tabelle 2 zeigt den Nummern 1 und 2 Beispiele für die Anordnung jeder Schicht der Flüssigkristallanzeige dieses Beispiels mit der Bezeichnung gemäß Fig. 4. Die Nummer 3 ist zu Vergleichszwecken angegeben. Tabelle 2 Anzahl an Filmen Flüssigkristallschicht Kompensationsfilmschicht obere, Δn d(um), untere φ (º))
Der Betrieb der Flüssigkristallanzeige mit dem bei Nr. 1 in Tabelle 2 angegebenen Aufbau wird nunmehr beschrieben.
Fig. 8 zeigt, daß das Licht, welches durch jedes Bauteil hindurchgegangen ist, auf der Poincare-Kugel dargestellt wird, bei welcher seine Abhängigkeit von der Wellenlänge vom unendlichen aus an der Nordpolseite gezeigt wird.
Der Polarisationszustand des Lichtes, welches durch den Polarisator 1 hindurchgelangt ist, war linear polarisiertes Licht mit einer bestimmten Schwingungsebene des elektrischen Vektors, unabhängig von der Wellenlänge, wie in Fig. 8(a) gezeigt. Allerdings nahm dieses Licht einen Polarisationszustand an, der stark von der Wellenlänge abhängig war, nach dem Durchgang durch das Flüssigkristallfeld, wie in Fig. 8(b) gezeigt ist. Bei diesem Beispiel wirkte der erste Film so, daß er die Verteilung der Polarisationszustände bei dieser Figur annähernd linear ausbildete, und die Abhängigkeit des Polarisationszustands von der Wellenlänge nach dem Durchgang durch den ersten Film wurde so wie in Fig. 8(c) gezeigt. Der zweite Film arbeitete so, daß das Licht, welches dazu veranlaßt wurde, einen Polarisationszustand einzunehmen, der annähernd linear auf der Figur verteilt ist, am Umfang des linear polarisierten Lichts konzentriert werden kann, welches eine bestimmte Schwingungsebene des elektrischen Vektors aufweist. Das Licht, welches auf diese Weise durch den zweiten Film hindurchgelangt ist, nahm den in Fig. 8(d) gezeigten Polarisationszustand an. Die optische Kompensationsvorrichtung 7 mit derartigen Eigenschaften ist nicht so eine, die vollständig die Charakteristik der Flüssigkristallschicht approximiert hat, die zur optischen Kompensation bei der konventionellen doppellagigen Flüssigkristallanzeige verwendet wird, sondern nur die Abhängigkeit des Polarisationszustands von der Wellenlänge des Flüssigkristallfeldes verringert und kompensiert hat, welches zum Zwecke der Anzeige verwendet wird, so daß das Ausgangslicht einen Polarisationszustand aufwies, der sich von jenem des Eingangslichtes unterschied.
Dies führt dazu, daß die Schwingungsebene des elektrischen Vektors des Polarisators 8, der an der Ausgangsseite angeordnet ist, nicht notwendigerweise einen rechten Winkel zur Schwingungsebene des elektrischen Vektors des Polarisators 1 einnimmt, der an der Eingangsseite angeordnet ist, sondern so angeordnet ist, daß sie annähernd senkrecht zur Schwingungsebene des elektrischen Vektors des Ausgangslichtes liegt. Fig. 8(d) zeigt den Polarisationszustand nicht vollständig gesammelt an einem Punkt, sondern zeigt ein geringes Ausmaß an Abhängigkeit von der Wellenlänge. Allerdings ist diese Abhängigkeit von der Wellenlänge äußerst gering, verglichen mit der in Fig. 8(b) gezeigten Abhängigkeit, und ein gut sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von etwa 550 nm kann zufriedenstellend linear polarisiert werden, so daß die Schwarzanzeige insoweit ausreichend betrieben werden kann, daß sie in der Praxis einsetzbar ist. Darüber hinaus kann die Anzeigecharakteristik weiter dadurch verbessert werden, daß zusätzlich ein Film mit einem Wert von Δn d von etwa 0,05 um verwendet wird und dessen Anordnung gesteuert wird.
Da bei diesem Beispiel die Anzahl zu verwendender Filme so gering ist, daß sie zwei bis drei beträgt, können die Kosten und das Gewicht der Anzeigeeinheit stärker verringert werden als bei dem vorhergehenden Beispiel.
Wie voranstehend erläutert kann bei diesem Beispiel eine Flüssigkristallanzeige erhalten werden, die hervorragende monochrome Anzeigeeigenschaften aufweist, ein geringes Gewicht sowie niedrige Kosten, und zwar dadurch, daß zumindest eine Schicht aus einem doppelbrechenden Film vorgesehen ist, dessen optische Hauptachse so angeordnet ist, daß sich ihre Richtung von jener anderer laminierter Filme unterscheidet.
Darüber hinaus ist die optische Kompensationsvorrichtung 7 bei diesem Beispiel an der Seite angeordnet, von welcher aus die Beobachtung gegenüber dem Flüssigkristallfeld 9 erfolgt, jedoch läßt sich dieselbe Wirkung auch erzielen, wenn sie an der entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Flüssigkristallanzeige bei diesem Beispiel so ausgebildet, daß sie mit einer Lichtquelle 10 versehen ist, jedoch kann sie auch so aufgebaut sein, daß sie das äußere Tageslicht nutzt, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Reflektors. Weiterhin ist die Anordnung der Filme nicht auf die in Tabelle 2 gezeigte Anordnung beschränkt, und selbst wenn ihre Anordnung anders erfolgt als bei diesem Beispiel dargestellt, kann derselbe Effekt erzielt werden. Darüber hinaus können die Anzeigeeigenschaften dadurch fein gesteuert werden, daß die Anordnung der Polarisatoren 1 und 8 oder der Filme gering geändert wird.

(BEISPIEL 2)

Als nächstes wird die Flüssigkristallanzeige beschrieben, die ein zweites Beispiel zeigt, als Hilfe zum Verständnis der Erfindung. Infolge der Anordnung der Polarisatoren, der Flüssigkristallschicht und der Filmschicht, die bei jedem der voranstehend geschilderten Beispiele gezeigt wurde, ergibt sich dann, wenn die Schwingungsebene des elektrischen Vektors entweder des Polarisators 1 oder 8 mit einer Drehung von 90º angeordnet wird, die normalerweise weiße Betriebsart, welche einen hellen Zustand annimmt, wenn keine Spannung angelegt wird. Bei der voranstehend geschilderten Anordnung wird jedoch das Transmissionsvermögen während des Schwarzanzeigemodus etwa groß, wenn eine ausgewählte Spannung an die Flüssigkristallschicht 4 angelegt wird, so daß der Kontrast unzureichend ist. Durch Anordnung der Schwingungsebene des elektrischen Vektors des Polarisators 1 und/oder des Polarisators 8 mit einer Abweichung um einen Winkel von 5º bis 10º von dieser Anordnung kann jedoch eine zufriedenstellende, normalerweise weiße Anzeige erhalten werden. Die Flüssigkristallanzeige bei dem vorliegenden Beispiel wies geringfügig schlechtere Eigenschaften auf als das Beispiel 1, jedoch war die Anzeigehelligkeit verbessert. Weiterhin war die optische Kompensationsvorrichtung 7 bei diesem Beispiel an der Seite angeordnet, von welcher aus eine Beobachtung des Flüssigkristallfeldes 9 erfolgt, jedoch läßt sich derselbe Effekt erzielen, wenn sie an der entgegengesetzten Seite angeordnet wurde.
Darüber hinaus kann die Anzeigeeinheit beim vorliegenden Beispiel die optische Kompensationsvorrichtung 7 an jeder Seite des Flüssigkristallfeldes 9 aufweisen. Weiterhin ist die Anzeigeeinheit bei diesem Beispiel mit einer Lichtquelle 10 versehen, kann jedoch auch so aufgebaut sein, daß sie das äußere Umgebungslicht nutzt, mit Hilfe beispielsweise eines Reflektors.

(BEISPIEL 3)

Als nächstes wird eine Flüssigkristallanzeige, die ein drittes Beispiel zeigt, beschrieben, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, als Hilfe zum Verständnis der Erfindung.
Fig. 9 zeigt die Flüssigkristallanzeige mit einem solchen Aufbau, daß das Flüssigkristallfeld eine optische Kompensationsschicht aufweisen kann, die an jeder seiner Seiten angeordnet sein kann, wie jeweils bei 7a bzw. 7b gezeigt ist. Bei diesem Beispiel können die optischen Kompensationsvorrichtungen 7a und 7b ein solches Muster aufweisen, daß beispielsweise die Eigenschaften jener Hälfte der Flüssigkristallschicht 4 auf der Betrachterseite durch die optische Kompensationsvorrichtung 7a kompensiert werden, die an ihrer Seite angeordnet ist, und die Eigenschaften der anderen Hälfte der Flüssigkristallschicht an der entgegengesetzten Seite können durch die optische Kompensationsvorrichtung 7b kompensiert werden. In diesem Fall sind die erzielbaren Eigenschaften beinahe identisch zu jenen der voranstehend geschilderten Beispiele, jedoch können Filme getrennt an den beiden Seiten der Flüssigkristallschicht 4 verwendet werden, so daß die Anzahl der Filme, die an deren einer Seite laminiert werden müssen, verringert werden kann, was zu einer einfacheren Herstellung führt, die ein Merkmal des vorliegenden Beispiels bildet. Bei einer symmetrischen Anordnung kann darüber hinaus eine gleiche Anzahl an Filmen und Polarisatoren an jeder Seite der Flüssigkristallschicht vorgesehen werden, was dazu führt, daß die Angleichung von Teilen verbessert wird.
Darüber hinaus ist die Anordnung der optischen Kompensationsvorrichtung 7a und 7b nicht auf die bei diesem Beispiel gezeigte Anordnung beschränkt. Auf der Grundlage desselben Prinzips wie beim Beispiel 1-3 sind der Polarisator 1, die optische Kompensationsvorrichtung 7b und das Flüssigkristallfeld 9 so angeordnet, daß die Abhängigkeit von der Wellenlänge, die durch die in Fig. 8 gezeigten Bezeichnungen ausgedrückt wird, eine lineare Verteilung aufweisen kann, wie in Fig. 8(c) gezeigt ist, und das auf diese Weise erhaltene Licht kann linear polarisiert sein, mit einer geringen Wellenlängenverteilung gemäß Fig. 8(d) infolge der optischen Kompensationsvorrichtung 7a.
Darüber hinaus ist die Flüssigkristallanzeige beim vorliegenden Beispiel mit einer Lichtquelle 10 versehen, jedoch kann sie so ausgebildet sein, daß sie das Umgebungstageslicht nutzt, unter Zuhilfenahme beispielsweise eines Reflektors.

(BEISPIEL 4)

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird jene Flüssigkristallanzeige erläutert, die ein viertes Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Fig. 10 zeigt eine Flüssigkristallanzeige, die so aufgebaut ist, daß eine Farbfilterschicht 16 der in Fig. 1 gezeigten Flüssigkristallschicht hinzugefügt ist. Bei diesem Beispiel kann die optische Kompensation auf dieselbe Weise ausgeführt werden wie bei den Anzeigeeinheiten, die bei den Beispielen 1 bis 3 gezeigt sind. Daher läßt sich eine zufriedenstellende Farbanzeige oder Mehrfarbenanzeige infolge einer additiven Farbmischung durchführen.
Darüber hinaus ist unter Bezugnahme auf Fig. 10 die Farbfilterschicht 16 so aufgebaut, daß sie eine Streifenausrichtung zwischen einer Elektrodenschicht 5 und einem Substrat 6 aufweist, ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt. Wenn ein Filter mit einer delta-förmigen Form verwendet wird, oder ein Farbfilter zwischen der Elektrodenschicht 15 und der Flüssigkristallschicht 4 eingesetzt wird, lassen sich dieselben Wirkungen erzielen.
Weiterhin war die optische Kompensationsvorrichtung 7 an der Seite angeordnet, von welcher aus eine Beobachtung des Flüssigkristallfeldes 9 erfolgte, jedoch läßt sich derselbe Effekt auch erzielen, wenn die Anordnung an der entgegengesetzten Seite vorgenommen wird. Darüber hinaus kann die Anzeigeeinheit bei dem vorliegenden Beispiel die optische Kompensationsvorrichtung 7 auf jeder Seite des Flüssigkristallfeldes 9 aufweisen. Weiterhin ist die Anzeigeeinheit beim vorliegenden Beispiel mit einer Lichtquelle 10 ausgerüstet, jedoch kann sie auch so ausgebildet sein, daß sie das Außentageslicht nutzt, unter Zuhilfenahme beispielsweise eines Reflektors.

(BEISPIEL 5)

Nachstehend wird eine Flüssigkristallanzeige gemäß einem fünften Beispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Fig. 11 zeigt eine reflektierende Flüssigkristallanzeige, bei welcher ein Reflektor 17 statt der Lichtquelle 10 der in Fig. 1 dargestellten Anordnung verwendet wird. Bei diesem Beispiel kann die optische Kompensation auf der Grundlage desselben Prinzips wie bei dem Transmissionstyp durchgeführt werden. Im Falle der reflektierenden Einheit ohne Verwendung einer Lichtquelle ist allerdings die Helligkeit der Anzeige wesentlich, verglichen mit dem Transmissionstyp. Zu diesem Zweck war es wirksam, die Polarisatoren oder Filme so anzuordnen, daß sie eine geringfügige Abweichung in bezug auf den Winkel im Vergleich zu der in Tabelle 1 gezeigten Anordnung aufweisen, oder die normalerweise weiße Anzeige durchzuführen. Tabelle 3 zeigt die Anordnung der Polarisatoren, der Flüssigkristallschicht und der Filmschicht der Flüssigkristallanzeige beim vorliegenden Beispiel Tabelle 3 Anzahl an Filmen Flüssigkristallschicht Kompensationdfilmschicht obere; Δn d(um), untere φ (º))
In bezug auf die Tabelle 3 zeigen die Nrn. 1 bis 3 Beispiele für die normalerweise schwarze Anzeige, und die Nrn. 4 bis 6 zeigen Beispiele für die normalerweise weiße Anzeige. Hierbei verwenden die Beispiele mit den Nrn. 1, 2, 4 und 5, die als Hilfe zum besseren Verständnis der Erfindung erläutert werden, die optische Kompensationsvorrichtung, die so aufgebaut ist, daß die optische Kompensationsvorrichtung, die im Beispiel 1-2 gezeigt ist, geringfügig abgeändert wird, und die Anordnungen gemäß den Nrn. 3 und 6 verwenden dieselbe optische Kompensationsvorrichtung, die im Beispiel 1-3 gezeigt ist, gemäß der vorliegenden Erfindung. Durch den reflektierenden Aufbau geht Licht zweimal durch die Flüssigkristallschicht hindurch, so daß selbst jenes Licht, dessen Anzeige beim Transmissionstyp etwas schwierig zu sehen ist, verhältnismäßig gut angezeigt werden kann. Obwohl die weiße Anzeige mit einem Hintergrund eines etwas violetten Schwarz bei der normalerweise schwarzen Anzeigebetriebsart verwendet wurde, und die schwarze Anzeige mit einem Hintergrund eines geringfügig gelben Weiß bei der normalerweisen weißen Anzeigebetriebsart verwendet wurde, war in jedem Fall das Ausmaß der Anfärbung gering, und daher reichten die Eigenschaften der Anzeige dazu aus, in der Praxis eingesetzt zu werden. In bezug auf die Anzeigeeinheiten, die bei den Nrn. 1 und 4 von Tabelle 3 gezeigt sind, wird darauf hingewiesen, daß ihre Kontrasteigenschaften von der vorderen Oberfläche etwas schlechter waren als bei anderen Einheiten, daß jedoch ihr Beobachtungswinkel größer war als jener anderer Einheiten. Die Flüssigkristallanzeige des Reflexionstyps wird häufig als ein verhältnismäßig kostengünstiges, tragbares Anzeigeendgerät verwendet, was bedeutet, daß das geringe Gewicht und die geringen Herstellungskosten, welche Merkmale der vorliegenden Erfindung bilden, wirksamer genutzt werden als bei einer Einheit des Transmissionstyps bei einem derartigen Einsatz.
Darüber hinaus kann, ähnlich wie bei den voranstehend geschilderten Beispielen, die optische Kompensationsvorrichtung der Flüssigkristallanzeige beim vorliegenden Beispiel an der Seite des Reflektors 17 in Anlage an dem Flüssigkristallfeld 9 angeordnet werden, an jeder Seite des Flüssigkristallfeldes 9. Wenn jedoch die Gesamtdicke der Filmschicht, die an der Seite des Reflektors 17 angeordnet ist, größer ist, so wird ein Doppelbild erzeugt, so daß vorzugsweise die optische Kompensationsvorrichtung, die an der Seite des Reflektors 17 angeordnet ist, eine Dicke von weniger als etwa 0,5 mm aufweist.
Bei den voranstehend geschilderten Beispielen war die optische Kompensationsvorrichtung 7 so ausgebildet, daß sie einachsig gelängte Hochpolymerfilme aufweist, jedoch gibt es keine Begrenzung auf einachsig gelängte Hochpolymerfilme. Daher ermöglicht es die Verwendung von Filmen mit einer optischen Anisotropie, dieselbe Wirkung zu erzielen, so daß beispielsweise Filme mit zwei oder mehr Längungsachsen, oder Filme, die so ausgerichtet sind, daß sie anisotrop sind (beispielsweise Cellophan) verwendet werden können. Weiterhin wurde Polyvinylalkohol bei den einachsig gelängten Hochpolymerfilmen verwendet, jedoch ist dies nicht auf Polyvinylalkohol beschränkt. Beispielsweise können Polyethersulfonat, Polyester, Polycarbonat, Celluloseacetat, Flüssigkristallpolymer und dergleichen eingesetzt werden. Weiterhin sind die Anordnung der Filme zur Ausbildung der optischen Kompensationsvorrichtung 7, oder die Anordnung der Flüssigkristallschicht 4, und der Polarisatoren 1 und 8 nicht auf das begrenzt, was im Zusammenhang mit den voranstehend geschilderten Beispielen geschildert wurde. Wenn eine andere Anordnung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung verwendet wird, so kann die Abhängigkeit der optischen Eigenschaften von der Wellenlänge kompensiert werden, und verringert werden, um es hierdurch zu ermöglichen, daß eine zufriedenstellende Anzeigecharakteristik erzielt wird.
Zusätzlich wird bei den voranstehend geschilderten Beispielen als Verfahren zum Variieren der Richtungen der maximalen Brechungsindices der Filme, um die optische Kompensationsvorrichtung mit einer Tiefe zu versehen, das Verfahren des Anklebens eines doppelbrechenden Films unter Verwendung eines Klebemittels eingesetzt, jedoch ist es möglich, den doppelbrechenden Film unter Zuhilfenahme einer Schmelzklebung zu erzeugen, oder Filme dadurch auszubilden, daß ihnen die optische Anisotropie über ein Ziehverfahren vermittelt wird, wobei die Filme in ihrer Ziehrichtung aufeinanderfolgende geändert werden.
In bezug auf die Flüssigkristallschicht verwenden die voranstehend geschilderten Beispiele eine Schicht des STN-Typs, jedoch ist die Schicht nicht hierauf beschränkt.
Es können auch eine verdrillte nematische (TN) Flüssigkristallschicht mit einem Verdrillungswinkel von etwa 90º, eine Flüssigkristallschicht mit elektrisch gesteuerter Doppelbrechung (ECB) unter Verwendung eines Flüssigkristalls, dessen dielektrische Anisotropie positiv oder negativ ist, eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht unter Verwendung eines chiralen, smektischen Flüssigkristalls, usw. dazu verwendet werden, die Kontrasteigenschaften, die Farbtönung und die Eigenschaften in bezug auf den Betrachtungswinkel zu verbessern.
Darüber hinaus ist in bezug auf die Feldanordnung die Erfindung nicht auf den Fall beschränkt, bei welchem die Bildpunkte matrixförmig angeordnet sind, infolge der Tatsache, daß die Elektrodenschichten streifenförmig ausgerichtet sind. Die Erfindung ist beispielsweise bei einer Flüssigkristallanzeige einsetzbar, welche eine Feldanordnung aufweist, wobei eine segmentartige Elektrode verwendet wird, die aus Bildpunkten besteht, welche eine Form gemäß Fig. 8 aufweisen, oder unterschiedliche Arten von Mustern aufweist, oder als Aktivmatrix ausgebildet ist, bei welcher jeder Bildpunkt mit einem Schaltelement versehen ist.

Claims

1. Flüssigkristallanzeige mit:

einem Flüssigkristallfeld (9), welches eine Flüssigkristallschicht (4) aufweist, welche eine verdrillte Struktur mit einem Verdrillungswinkel von 180º bis 360º aufweist und zwischen Elektrodenschichten (3, 5) angeordnet ist;

zwei Polarisatoren (1, 8), zwischen denen das Flüssigkristallfeld angeordnet ist; und

einer optischen Kompensationsvorrichtung (7), die auf einer Seite des Flüssigkristallfeldes zwischen den beiden Polarisatoren angeordnet ist,

wobei die optische Kompensationsvorrichtung (7) aus einem ersten Feststoffilm neben dem Flüssigkristallfeld und einem zweiten Feststoffilm neben einem der Polarisatoren besteht,

und der erste Feststoffilm so angeordnet ist, daß seine optische Hauptachse in einer anderen Richtung liegt als jene des zweiten Feststoffilms;

dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der optischen Hauptachse des ersten Feststoffilms und der optischen Hauptachse des zweiten Feststoffilms im Bereich von 20º bis 70º liegt, so daß der erste Feststoffilm so arbeitet, daß er die Verteilung des Polarisationszustandes von Licht, welches in ihn hineingelangt, auf einer Poincare-Kugel im wesentlichen linear ausbildet, und so daß der zweite Feststoffilm so arbeitet, daß er das Licht, welches durch den ersten Feststoffilm hindurchgelangt ist, in einem Umfangsabschnitt der Poincare-Kugel sammelt, wobei das Licht im wesentlichen linear polarisiertes Licht darstellt, welches einen elektrischen Vektor mit einer bestimmten Schwingungsebene aufweist.

2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, bei welcher der Winkel zwischen der optischen Hauptachse des ersten Feststoffilms und der optischen Hauptachse des zweiten Feststoffilms im Bereich zwischen 40º und 57,5º liegt.

3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Winkel zwischen der optischen Hauptachse des zweiten Feststoffilms und der Richtung der Schwingungsebene des elektrischen Vektors des benachbarten Polarisators im Bereich von 39º bis 54º liegt.

4. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Verzögerung jedes der Feststoffilme kleiner ist als die Verzögerung der Flüssigkristallschicht.

5. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die optische Kompensationsvorrichtung zumindest entweder Polyester, Polycarbonat, ein Flüssigkristallpolymer oder Cellophan aufweist.