DE69833284T2

DE69833284T2 - Reflektierende Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE69833284T2
Application number: DE69833284T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Bunkyoku Okamoto; Seiichi Kitakatsuragigun Mitsui; Takashi Satoh
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: US6922220B2; EP0978752B1; CN1260883A; HK1029837A1; CN1512243A; EP1365278A1; CN1143164C; EP1365278B1; US6791640B1; KR20010020221A; US7092052B2; EP0978752A4; US20050078238A1; US20050110926A1; DE03017342T1; US7023510B2; US20050248698A1; DE69819317D1; DE69833284D1; WO1998048320A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf reflektive Flüssigkristalldisplays für Anwendungen für die direkte Betrachtung, die sowohl in Textverarbeitungssystemen, Laptop-Personalcomputern und anderen Bürogeräten als auch in einer Vielzahl visueller Geräte und Spielcomputer verwendet werden, ohne dass eine Beleuchtung von hinten notwendig ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Flüssigkristalldisplays, die durch ihre geringe Dicke und ihr leichtes Gewicht gekennzeichnet sind, haben erfolgreich kommerzielle Anwendungen als Farbdisplays gefunden. Von diesen Farb-Flüssigkristalldisplays sind durchsichtige Flüssigkristalldisplays, die mit einer Lichtquelle für die Beleuchtung von hinten versehen sind, besonders weit verbreitet und werden infolge der oben erwähnten Merkmale für eine zunehmend größere Anzahl von Anwendungen übernommen.
Im Gegensatz zum durchsichtigen Flüssigkristalldisplay erfordert das reflektive Flüssigkristalldisplay keine Beleuchtung von hinten für die Anzeige, weshalb die Leistungsaufnahme der Lichtquelle verringert werden kann. Der Ausschluss der Beleuchtung von hinten zeichnet das reflektive Flüssigkristalldisplay ferner deswegen aus, weil es kompakter und leichter ist.
Mit anderen Worten, im Vergleich zum herkömmlichen durchsichtigen Flüssigkristalldisplay kann das reflektive Flüssigkristalldisplay die Leistungsaufnahme verringern, wobei es geeignet in einem Gerät verwendet werden kann, das leicht und dünn sein muss. Falls z. B. das Gerät mit dem reflektiven Flüssigkristalldisplay konstruiert wird und die herkömmliche Betriebszeit beibehalten wird, kann das reflektive Flüssigkristalldisplay nicht nur den Raum und das Gewicht für die Beleuchtung von hinten einschränken, sondern es verbraucht weniger Leistung, wobei es möglich wird, dass es von einer kleineren Batterie betrieben wird und die Größe und das Gewicht weiter verringert wird. Falls das Gerät mit dem reflektiven Flüssigkristalldisplay hergestellt wird, während die herkömmliche Größe oder das herkömmliche Gewicht beibehalten werden, wird erwartet, dass die Verwendung einer größeren Batterie die Betriebszeit dramatisch vergrößert.
Außerdem verschlechtert sich, was die Anzeigekontrasteigenschaften anbelangt, bei einem lichtemittierenden Display, wie z. B. einer CRT, das Kontrastverhältnis in hohem Maße, wenn es bei Tage im Freien verwendet wird. Selbst das durchlässige Flüssigkristalldisplay, das einer reflexvermindernden Behandlung unterworfen worden ist, leidet unvermeidlich an in hohem Maße verringerten Kontrastverhältnissen, wenn es im Umgebungslicht verwendet wird, wie z. B. im direkten Sonnenlicht, das im Vergleich zum Displaylicht übermäßig stark ist.
Im Gegensatz dazu ist bei dem reflektiven Flüssigkristalldisplay das erhaltene Anzeigelicht proportional zur Menge des Umgebungslichts, was für die Anwendung in einem persönlichen digitalen Werkzeug, einer digitalen Standbildkamera, einem tragbaren Camcorder und anderen Vorrichtungen, die oft im Freien verwendet werden, ein besonders zweckmäßiges Merkmal ist.
Wenn diese potentiellen Anwendungsgebiete betrachtet werden, erscheint das reflektive Farb-Flüssigkristalldisplay sehr vielversprechend; sowohl ein relativ niedriges Kontrastverhältnis, ein relativ niedriger Reflexionskoeffizient als auch unzureichende Leistungen bei der Anzeige von Mehrfarb-, Präzisions- und Bewegtbildern sind jedoch bisher Hindernisse beim Verwirklichen kommerziell lebensfähiger reflektiver Farb-Flüssigkristalldisplays gewesen.
Die folgende Beschreibung erklärt das reflektive Flüssigkristalldisplay ausführlicher. Das herkömmliche verdrillte nematische Flüssigkristallelement (TN-Flüssigkristallelement) enthält zwei Linearpolarisatorplatten (die im Folgenden einfach als Polarisatorplatten bezeichnet werden) und weist folglich die Eigenschaften eines hervorragenden Kontrastverhältnisses und hervorragender Betrachtungswinkelabhängigkeit auf; der Reflexionskoeffizient ist jedoch zwangsläufig niedrig. Weil die Flüssigkristall-Modulationsschicht von der lichtreflektierenden Schicht durch eine Entfernung äquivalent zur Dicke eines Substrats usw. getrennt ist, tritt außerdem, zurückzuführen auf eine Abweichung zwischen den einfallenden und austretenden optischen Wegen des Beleuchtungs lichts, eine Parallaxe auf. Deshalb tritt Umgebungslicht ein und tritt nach der Reflexion durch verschiedene Farb-Unterbildpunkte aus, insbesondere in einer für durchlässige Flüssigkristalldisplays verwendeten typischen Anordnung, bei der eine einzelne Flüssigkristall-Modulationsschicht mit einem Farbfilter, das einen separaten Unterbildpunkt für jedes Farbelement enthält, kombiniert ist, vorausgesetzt, dass sich das Licht nicht parallel zur Normalen des Substrats fortpflanzt. Dies verursacht Moire und andere unerwünschte Phänomene und macht das durchlässige Flüssigkristalldisplay für die Verwendung als Farbdisplay mit hoher Auflösung und hoher Präzision ungeeignet.
Aus diesen Gründen ist bisher kein reflektives Farbdisplay, das diese Anzeigebetriebsart verwendet, vermarktet worden.
Inzwischen sind Gast-Wirt-Flüssigkristallelemente bzw. Guest-Host-Flüssigkristallelemente (die im Folgenden als GH abgekürzt werden) entwickelt worden, die keine oder nur eine Polarisatorplatten verwenden und mit Farbstoff dotiertes flüssigkristallines Material enthalten. Das GH-Flüssigkristallelement ist jedoch nicht in hohem Grade zuverlässig, zurückzuführen auf die Ergänzung des Farbstoffs, wobei das niedrige dichroitische Verhältnis des Farbstoffs kein hohes Kontrastverhältnis erzeugen kann.
Unter diesen Problemen verursacht das unzureichende Kontrastniveau insbesondere eine ernsthafte Verschlechterung der Farbreinheit und erzeugt eine Notwendigkeit, ein Farbfilter mit hoher Farbreinheit in ein Farbdisplay aufzunehmen, das ein Farbfilter verwendet. Dies verursacht ein Problem der durch das Farbfilter mit hoher Farbreinheit verursachten verringerten Helligkeit und beseitigt zu einem gewissen Grade den Vorteil dieser Betriebsart, dass die hohe Helligkeit durch die Verwendung keiner Polarisatorplatten erreicht wird.
Vor diesem Hintergrund sind Forschung und Entwicklung im Gang, um ein Flüssigkristallanzeigeelement in einer Betriebsart erfolgreich herzustellen, in der eine einzelne Polarisatorplatte verwendet wird (die im Folgenden als eine Betriebsart mit einer einzelnen Polarisatorplatte bezeichnet wird), die in hohem Grade vielversprechend ist, um eine Anzeige mit hoher Auflösung und hohem Kontrast zu verwirklichen.
Die offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 55-48733/1980 (Tokukaisho 55-48733) offenbart ein derartiges Beispiel eines Flüssigkristallanzeigeelements einer reflektierenden TN-Betriebsart (45°-verdrillter Typ) unter Verwendung einer einzelnen Polarisatorplatte und eines Viertelwellenlängenplättchens.
Bei diesem Flüssigkristalldisplay wird unter Verwendung einer 45°-verdrillten Flüssigkristallschicht und durch das Steuern des darüber angelegten elektrischen Feldes durch die Verwirklichung von zwei Zuständen, wobei in einem von diesen die Polarisationsebene des ankommenden linear polarisierten einfallenden Lichts parallel zur optischen Achse des Viertelwellenlängenplättchens ist, während im anderen von diesen die Polarisationsebene 45° mit der optischen Achse des Viertelwellenlängenplättchens bildet, eine Schwarz-Weiß-Anzeige ausgeführt. Die Flüssigkristallzelle ist so strukturiert, dass sie einen Polarisator, eine 45°-verdrillte Flüssigkristallzelle, ein Viertelwellenlängenplättchen und eine Reflektorplatte enthält, wenn sie von der Seite betrachtet wird, in der das Licht eintritt.
Ferner offenbart USP4,701,028 (Clerc u. a.) ein Flüssigkristalldisplay in der reflektierenden Betriebsart in homöotroper Ausrichtung, in der eine Kombination aus einer einzelnen Polarisatorplatte, einem Viertelwellenlängenplättchen und einer senkrecht ausgerichteten Flüssigkristallzelle verwendet wird.
Inzwischen haben die Erfinder dieser Anmeldung eine Anmeldung für eine reflektierende Betriebsart in paralleler Ausrichtung eingereicht, in der eine Kombination aus einer einzelnen Polarisatorplatte, einer Flüssigkristallzelle in homogener Ausrichtung und einer Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung verwendet wird (siehe die offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 6-167708/1994 (Tokukaihei 6-167708)).
Dieses reflektive Flüssigkristalldisplay enthält eine Flüssigkristallzelle, die durch eine homogen ausgerichtete Flüssigkristallschicht, eine Reflektorplatte (die innerhalb der Flüssigkristallzelle unter der Flüssigkristallschicht angeordnet ist), eine Polarisatorplatte (die in der Flüssigkristallzelle angeordnet ist) und eine einzelne Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung (die zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisatorplatte angeordnet ist) gebildet ist. Ferner verläuft entsprechend dieser Anzeigebetriebsart überall durch die Gesamtlänge des optischen Weges, d. h. des einfallenden optischen Weges und des austretenden optischen Weges, das Licht nur zweimal durch die Polarisa torplatte und durch die transparente Elektrode, in der das Licht in einem Glassubstrat (oberen Substrat) der Flüssigkristallzelle außerdem nur zweimal unvermeidlich absorbiert wird. Deshalb kann mittels eines reflektiven Flüssigkristalldisplays dieser Struktur ein hoher Reflexionskoeffizient erhalten werden.
Ferner offenbart die offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2-236523/1990 (Tokukaihei 2-236523) eine Anordnung, in der eine verdrillte nematische Flüssigkristallschicht zwischen einer Reflektorplatte (die innerhalb einer Flüssigkristallzelle angeordnet ist) und einer einzelnen Polarisatorplatte angeordnet ist.
Ferner offenbart das Fourth Asian Symposium on Information Display (Chung-Kuang Wei u. a., Proceedings of The Fourth Asian Symposium on Information Display, 1997, Seite 25; im Folgenden als ASID 97 abgekürzt) eine Anordnung, in der ein 90°-verdrillter nematischer Flüssigkristall zwischen einer innerhalb der Zelle angeordneten Reflektorplatte und einer Kombination aus einem Viertelwellenlängenplättchen und einer Polarisatorplatte angeordnet ist, die eine Breitbandanzeige verwirklicht.
Außerdem offenbart die offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr.4-116515/1992 (Tokukaihei 4-116515) ein Flüssigkristalldisplay, in dem einfallendes zirkular polarisiertes Licht für die Anzeige verwendet wird. Außerdem lehrt Pancharatnam in Proc. Ind. Acad. Sci., Bd. XLI, Nr. 4, Abschnitt A, Seite 130, 1955, die Verwendung mehrerer Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung als ein Verfahren, um zirkular polarisiertes Licht in einem breiten Band des Spektrums zu erhalten.
Die folgende Beschreibung erklärt die Anzeigeprinzipien einer Betriebsart mit einer einzelnen Polarisatorplatte, die in ASID 97 und in den offen gelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 6-167708/1994, Nr. 2-236523/1990 und 4-116515/1992 verwendet wird.
Die Polarisatorplatte, die auf der Seite angeordnet ist, auf der das Licht eintritt, dient dazu, nur eine der linear polarisierten Lichtkomponenten des einfallenden und austretenden polarisierten Lichtes durchzulassen und die andere linear polarisierte Lichtkomponente zu absorbieren. Der Polarisationszustand des einfallenden Lichtes, das durch die Polarisatorplatte gegangen ist, wird dann durch eine Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung, wie z. B. ein Viertelwellenlängenplättchen, geändert (in den Fällen der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 6-167708/1994 und des ASID 97) oder verbleibt unverändert (in dem Fall der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-236523/1990), wobei das Licht in die Flüssigkristallschicht eintritt. Der Polarisationszustand wird weiter geändert, wie das Licht durch die Flüssigkristallschicht geht, bevor das Licht eine Reflektorplatte erreicht.
Ferner ändert das Licht, das die Reflektorplatte erreicht hat, seinen Polarisationszustand in der umgekehrten Reihenfolge zu der des einfallenden Lichtes: das Licht geht durch die Flüssigkristallschicht, das Viertelwellenlängenplättchen usw. Folglich bestimmt das Verhältnis der linear polarisierten Lichtkomponente in einer Durchlassrichtung der Polarisatorplatte zum hier erhaltenen Licht den Gesamtreflexionskoeffizienten der Flüssigkristallschicht. Mit anderen Worten, das Flüssigkristallanzeigeelement erscheint am hellsten, wenn das austretende Licht unmittelbar vor dem Durchgang durch die Polarisatorplatte in der Durchlassrichtung der Polarisatorplatte linear polarisiert ist, und am dunkelsten, wenn es in der Absorptionsrichtung der Polarisatorplatte linear polarisiert ist.
Es ist bekannt, dass die notwendige und hinreichende Bedingung, damit das Licht, das senkrecht zur Vorrichtung in das Flüssigkristalldisplay eintritt und es senkrecht zur Vorrichtung verlässt, einen derartigen hellen Zustand verwirklicht, ist, dass das Licht in einer beliebigen Richtung auf der Reflektorplatte linear polarisiert ist, und damit es einen derartigen dunklen Zustand verwirklicht, ist, dass das Licht auf der Reflektorplatte entweder rechtshändig oder linkshändig zirkular polarisiert ist.
Inzwischen sind sowohl ein Berührungsbildschirm als auch eine herkömmliche Tastatur eine in einem persönlichen digitalen Werkzeug enthaltene sehr nützliche Eingabeeinrichtung. Dies gilt insbesondere beim Eingeben derartiger Sprachen, die Japanisch umfassen, da die Tastatureingaben umgesetzt werden müssen; bei zunehmender Informationsverarbeitungsfähigkeit und neuentwickelter Software spielt der Berührungsbildschirm, der verwendet wird, um einfach als eine Zeigevorrichtung zu dienen, nun typischerweise eine größere Rolle als eine Eingabevorrichtung, wie z. B. eine Handschrift-Eingabevorrichtung mit einem Stift.
Um dieses spezielle Eingabeverfahren zu verwirklichen, ist die Eingabevorrichtung so angeordnet, dass sie die Vorderseite des Displays überlappt. Weil jedoch das reflektive Flüssigkristalldisplay das reflektierte Licht für die Anzeige verwendet, sollte die am Berührungsbildschirm vorgesehene Einrichtung zum Verringern der Reflexion das durch das darunter liegende reflektive Flüssigkristalldisplay erzeugte Anzeigebild nicht stören. Die offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 5-127822/1993 (Tokukaihei 5-127822) offenbart z. B., dass ein Berührungsbildschirm, ein Viertelwellenlängenplättchen und eine Polarisatorplatte aufgeschichtet sind, um die Reflexion zu verringern.
Unter den oben erwähnten herkömmlichen Techniken ist das in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 55-48733/1980 offenbarte Flüssigkristalldisplay für eine Anzeige mit hoher Auflösung in hoher Präzision nicht geeignet, weil trotz der Notwendigkeit, ein Viertelwellenlängenplättchen zwischen einer Flüssigkristallschicht und einer Reflektorplatte vorzusehen, es im Wesentlichen schwierig ist, einen reflektierenden Film im Inneren der Flüssigkristallzelle zu bilden.
Außerdem besitzt das Flüssigkristalldisplay, das in der Betriebsart der homöotropen Ausrichtung arbeitet, die in USP 4,701,028 offenbart ist, die folgenden Probleme. Die homöotrope Ausrichtung, insbesondere die schräge homöotrope Ausrichtung, ist äußerst schwierig zu steuern, wobei die Steuerung eine derartige komplexe Anordnung erfordert, die für die Massenproduktion nicht geeignet ist. Eine weitere Unzulänglichkeit der homöotropen Ausrichtung ist ihre langsame Reaktion.
Außerdem tritt bei der oben erwähnten reflektierenden Betriebsart in paralleler Ausrichtung, zurückzuführen auf kleine Unebenheiten der Flüssigkristallzelle und der Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung, eine Färbung auf. Die herkömmliche Anordnung, wie sie hier erörtert ist, leidet wahrscheinlich in einem dunklen Zustand an der Färbung und einem Ausfall, um eine Schwarz-Weiß-Anzeige zu verwirklichen.
Außerdem versagen die in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-236523/1990 und in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 4-116515/1992 offenbarten Anordnungen trotzdem, zurückzuführen auf die große Wellenlängenabhängigkeit der Durchlässigkeit in einem dunklen Zustand, eine gute schwarze Anzeige zu verwirklichen, obwohl sie die Reflexion in einem hellen Zustand im Vergleich zu der Anordnung unter Verwendung von zwei Polarisatorplatten vergrößern können.
Außerdem offenbart ASID 97, obwohl eine Anzeigebetriebsart offenbart wird, die eine Schwarz-Weiß-Anzeige ermöglicht, nichts über die Anordnung des Viertelwellenlängenplättchens, das für ein breites Band des Spektrums herzustellen ist, wie in dieser Literatur beschrieben ist.
Außerdem sind entsprechend einem Bericht von Pancharatnam drei Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung erforderlich, um gutes zirkular polarisiertes Licht zu erhalten, wobei dies nicht praktisch ist. Außerdem sind ausführliche Untersuchungen noch auszuführen, um dies mit Flüssigkristalldisplays zu kombinieren.
Im Gegensatz leidet das reflektive Flüssigkristalldisplay, das einen Berührungsbildschirm enthält, obwohl seine Leistung als ein reflektives Flüssigkristalldisplay eine Stufe erreicht hat, in der es vermarktet werden kann, trotzdem an einer äußerst schlechten Sichtbarkeit, wenn es in Kombination mit einem Berührungsbildschirm verwendet wird.
Dies ist so, weil in dem reflektiven Display eine einzelne Lichtquelle eine Doppelrolle spielt, um die Reflexion am Berührungsbildschirm zu verursachen und um als eine Anzeigelichtquelle für das Display zu dienen, wobei eine Abnahme der Sichtbarkeit, wenn es in Kombination mit einem Berührungsbildschirm verwendet wird, nicht gelöst werden kann, indem das Licht entfernt wird, das von einer Lichtquelle (z. B. einem Deckenlicht) abstrahlt, das die Reflexion auf dem Berührungsbildschirm verursacht, oder indem die Richtung des Lichtes verändert wird. Dies ist ein starker Gegensatz zum durchlässigen Flüssigkristalldisplay und anderen lichtemittierenden Typen der Displays, bei denen diese Lösung gute Ergebnisse produziert. Eine aus diesem gezogene Schlussfolgerung ist, dass die Lösung für die schlechte Sichtbarkeit ein Schlüssel sowohl für eine erfolgreiche Kommerzialisierung des Displays als auch zu einem praktischen persönlichen digitalen Werkzeug mit niedriger Leistungsaufnahme ist.
Außerdem ist die Anordnung des Berührungsbildschirms, die in der offen ge legten japanischen Patentanmeldung Nr. 5-127822/1993 offenbart ist, effektiv beim Verhindern der Reflexion mittels der Funktion des Viertelwellenlängenplättchens; ein typisches Viertelwellenlängenplättchen ist jedoch beim Verhindern der Reflexion nur in Bezug auf eine spezielle Wellenlänge im sichtbaren Bereich effektiv und unvermeidlich in Bezug auf Wellenlängen, die unmittelbar höher oder niedriger als diese speziellen Wellenlängen sind, weniger effektiv. Ferner ist die Helligkeit eines Displays durch eine Komponente des polarisierten Lichtes bestimmt, die sich durch das darunter liegende Display fortgepflanzt hat, wobei die Komponente in einer Durchlassrichtung eines Zirkularpolarisators liegt, der als eine Kombination eines derartigen Viertelwellenlängenplättchens mit einer Polarisatorplatte erhalten wird.
Wenn das darunter liegende Display im Wesentlichen keine Polarisationsabhängigkeit besitzt (z. B. ein Gast-Wirt-Flüssigkristalldisplay des weißen Taylar-Typs, das Farbstoffe enthält, die zu seinem 360°-verdrillten Flüssigkristall hinzugefügt sind), beträgt der Reflexionswirkungsgrad im Maximum spezifischer die Hälfte des Reflexionswirkungsgrades eines Displays, das die gleiche Anordnung besitzt, mit Ausnahme, dass kein Berührungsbildschirm vorgesehen ist, zurückzuführen auf die Durchlässigkeit der auf der Vorderseite des Berührungsbildschirms angeordneten Polarisatorplatte. Als ein weiteres Beispiel beträgt außerdem, wenn das darunter liegende Display linear polarisiertes Licht für eine Anzeige verwendet (z. B. ein TN- oder STN-Flüssigkristalldisplay, das eine Polarisatorplatte enthält, die ferner in dem Raum zwischen dem Berührungsbildschirm und der Flüssigkristallzelle angeordnet ist), der Reflexionswirkungsgrad im Maximum die Hälfte des Reflexionswirkungsgrades eines Displays, das die gleiche Anordnung besitzt, mit Ausnahme, dass kein Berührungsbildschirm vorgesehen ist. Weil ferner im letzten Beispiel die durch das Viertelwellenlängenplättchen verursachte Nacheilung von der Wellenlänge des Lichts abhängt und das Viertelwellenlängenplättchen mit Polarisatorplatten eingebettet angeordnet ist, werden Tönungsänderungen verursacht. In jedem Fall ist die Helligkeit unzureichend, wobei sie für die Verwendung in einer Kombination mit einem reflektiven Flüssigkristalldisplay nicht geeignet ist, in dem Helligkeitsverbesserungseinrichtungen, wie z. B. eine Hintergrundbeleuchtung, nicht angewendet werden können.
Aus dem oben Dargelegten kann behauptet werden, dass die Reflexionsverhinderungsfunktion des in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 5-127822 beschriebenen Berührungsbildschirms aufgerüstet werden muss. Außerdem offenbart die offen gelegte Patentanmeldung keine geeignete Anordnung, um das Tageslicht, das in den Berührungsbildschirm eingetreten ist, für das reflektive Flüssigkristalldisplay zu verwenden.
US 5,361,151 , die die Grundlage für den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet, offenbart ein Flüssigkristalldisplay vom reflektiven Typ, in dem eine verdrillte nematische LC-Materialschicht zwischen ein transparentes Substrat und einen Reflektor eingebettet ist. Auf der Lichteinfallsseite ist eine zirkular polarisierende Platte, die eine Phasenplatte enthält, die an einer linear polarisierenden Platte befestigt ist. Im der normalen Weißbetrieb wird zirkular polarisiertes Licht, das in die LC-Schicht eintritt, im Wesentlichen in linear polarisiertes Licht umgesetzt, das auf den Reflektor auffällt, während das reflektierte Licht zurück in zirkular polarisiertes Licht umgesetzt wird, während es durch die LC-Schicht geht. Dieses wird wiederum durch die zirkular polarisierende: Platte gelassen. Wenn eine Spannung angelegt wird, wird das zirkular polarisierte Licht, das auf den Reflektor auftrifft, durch eine Polarisatorplatte, die einen Teil der zirkular polarisierenden Platte bildet, blockiert.
US 5,519,523 offenbart eine Flüssigkristallanzeige vom Durchlasstyp, in der eine Flüssigkristallzelle zwischen einen oberen und einen unteren Polarisator eingebettet ist, mit einem doppelbrechenden Medium zwischen jedem Polarisator und der Zelle, um eine optische Nacheilung zu erzeugen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung hat die Aufgabe, die oben erwähnten Probleme in einem reflektiven Flüssigkristalldisplay mit einer Betriebsart mit einer einzelnen Polarisatorplatte, die eine Anzeige in hoher Auflösung verwirklichen kann, zu lösen und dadurch ein reflektives Flüssigkristalldisplay zu bieten, das eine hervorragende Sichtbarkeit mit einem hohen Kontrastverhältnis und eine Fähigkeit, eine Farbanzeige auszuführen, aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein reflektives Flüssigkristalldisplay geschaffen, mit: einer Flüssigkristallschicht, die zwischen ein erstes Substrat mit Licht-Reflexionsvermögen und ein zweites Substrat mit Licht-Transmissionsvermögen eingebettet ist, wobei der Flüssigkristall ein verdrillt ausgerichteter, nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie ist; und einer Zirkularpolarisiereinrichtung mit einer einzelnen Linearpolarisatorplatte zum selektiven Durchlassen entweder rechtshändig oder linkshändig zirkular polarisierten Lichts über den Bereich sichtbarer Wellenlängen, wobei das erste Substrat, die Flüssigkristallschicht und die Zirkularpolarisiereinrichtung in dieser Reihenfolge aufgeschichtet sind, um zumindest einen Teil des reflektiven Flüssigkristalldisplays zu bilden, und die Zirkularpolarisiereinrichtung so angeordnet ist, dass eine Hauptfläche derselben auf der Seite der Flüssigkristallschicht liegt und das zirkular polarisierte Licht durch die Hauptfläche aus der Zirkularpolarisiereinrichtung austritt, wenn natürliches Licht in diese eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte: i) des Produkts Δnd (nm) einer Doppelbrechungsdifferenz Δn des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht und einer Dicke d der Flüssigkristallschicht und ii) der Verdrillungswinkel ϕtw der Flüssigkristallschicht derart sind, dass der Verdrillungswinkel im Bereich von 0° bis 45° liegt und der Wert der Funktion
0,7 oder höher ist, wobei

y(λ): die Visual-Empfindlichkeitskurve der Farbabstimmungsfunktion gemäß CIE1931 ist,
S_D65(λ): die spektrale Dichte einer D₆₅-Standardlichtquelle ist,

Das reflektive Flüssigkristalldisplay ist ein Ergebnis der Forschung und Anstrengungen der Erfinder. Die Erfinder haben emsig an verschiedenen reflektiven Flüssigkristalldisplays mit einer Betriebsart mit einer einzelnen Polarisatorplatte gearbeitet, die angeordnet werden kann, dass sie keine Parallaxe besitzt, eine Anzeige in hoher Auflösung verwirklicht und zwischen verschiedenen Polarisationszuständen auf der Reflektorplatte elektrisch umschaltbar ist, die erforderlich sind, um einen hellen Zustand und einen dunklen Zustand zu erreichen. Im Ergebnis haben die Erfinder festgestellt, dass durch das Anordnen des reflektiven Flüssigkristalldisplays, sodass es eine Zirkularpolarisationseinrichtung enthält und dadurch einen dunklen Zustand in einem Zustand erzeugt, in dem eine Spannung über die Flüssigkristallschicht angelegt ist, ein zufrieden stellender dunkler Zustand ohne die Notwendigkeit für höchste Präzision beim Herstellungsprozess der Flüssigkristallschicht erreicht werden kann.
Die Erfinder haben ferner festgestellt, dass die Herstellung des reflektiven Flüssigkristalldisplays im Vergleich zu den oben erwähnten herkömmlichen Technologien unterstützt wird, indem die Flüssigkristallschicht, die in ein reflektives Flüssigkristalldisplay übernommen wird, das eine Zirkularpolarisationseinrichtung enthält, die einen derartigen Polarisationszustand erzeugt und einen zufrieden stellenden hellen Zustand in einem Zustand niedriger Spannung verwirklicht, in dieser Weise konstruiert wird.
Mit anderen Worten, entsprechend der obigen Anordnung können durch das Übernehmen der Zirkularpolarisationseinrichtung und der Flüssigkristallschicht und dem Konfigurieren derselben wie oben festgelegt worden ist, die Probleme der herkömmlichen Anordnungen gelöst werden, wobei ein reflektives Flüssigkristalldisplay mit hervorragenden Anzeigeeigenschaften verwirklicht werden kann.
Die Erfinder haben festgestellt, dass die definierte Anordnung der Zirkularpolarisationseinrichtung ermöglicht, dass das Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich des Spektrums praktisch zirkular polarisiert wird. Es wird angemerkt, dass die Durchlass- und Absorptionsachsen der Polarisatorplatte senkrecht zueinander sind.
Außerdem gilt in dem reflektiven Flüssigkristalldisplay vorzugsweise, dass das erste Substrat, das ein Lichtreflexionsvermögen besitzt, einen lichtreflektierenden Film aufweist und der lichtreflektierende Film gleichmäßige und sich stetig ändernde Konkavitäten und Konvexitäten besitzt und aus einem leitenden Material hergestellt ist.
Entsprechend dieser Anordnung kann eine zerstreut reflektierende Platte erhalten werden, die keine unnötige Streuung verursacht und keine drehende Funktion (das Licht entpolarisierende Funktion) für das polarisierte Licht wie eine ebene spiegelnde Oberfläche besitzt, um das Reflexionskoeffizienten-Modulationsverfahren nicht zu stören, durch das das reflektive Flüssigkristalldisplay eine Anzeige mit hoher Auflösung ausführt. Die erhaltene Reflexionseigenschaft ist im Vergleich zu einer Vorrichtung, die eine nicht zerstreuende spiegelnde Reflektorplatte und eine Streuplatte enthält, die vor einem Display installiert sind, bei weitem effektiver. Weil außerdem der lichtreflektierende Film aus einem leitenden Material hergestellt ist, spielt der lichtreflektierende Film außerdem eine Doppelrolle als eine Elektrode, um gemeinsam mit der transparenten Elektrode des zweiten Substrats eine Spannung über der Flüssigkristallschicht anzulegen.
Außerdem sind vorzugsweise in dem reflektiven Flüssigkristalldisplay eine einzige dritte Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung oder mehrere derartige Platten zwischen der Zirkularpolarisationseinrichtung und der Flüssigkristallschicht vorgesehen, um eine verbleibende Phasendifferenz der Flüssigkristallschicht zu beseitigen.
Die bevorzugte Anordnung wird hergestellt, um die restliche Phasendifferenz zu beseitigen, d. h. eine Lichtpolarisations-Modifikationsfunktion, die in Übereinstimmung mit der Komponente der Ausrichtung des Flüssigkristalls, die parallel zum Substrat ist, ein wenig verbleibt, wenn die über der Flüssigkristallschicht angelegte Spannung Einschränkungen besitzt und die maximale Spannung über der Flüssigkristallschicht nur angelegt wird, um eine dunkle Anzeige zu erreichen. Durch das Beseitigen der restlichen Phasendifferenz mittels der dritten Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung wird eine zufrieden stellende schwarze Anzeige mit einer praktisch maximalen Spannung erreicht. Außerdem können die gleichen Wirkungen erreicht werden, indem die Nacheilung der zweiten Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung modifiziert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Hauptteils eines reflektiven Flüssigkristalldisplays einer Ausführungsform gemäß der Erfindung schematisch zeigt.
2 ist eine Zeichnung, die eine Richtungskonfiguration von einer Polarisatorplatte und von zwei Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung einer Ausführungsform zeigt.
3 ist eine graphische Darstellung, die eine Kontur zeigt, die durch das graphische Darstellen der aus der Berechnung einer Bewertungsfunktion in Bezug auf monochromatisches Licht bei 550 nm erhaltenen Werte gezeichnet worden ist, wobei die Bewertungsfunktion verwendet wird, um den Reflexionskoeffizienten eines reflektiven Flüssigkristalldisplays des Beispiels 1 vorherzusagen.
4 ist eine graphische Darstellung, die eine Kontur zeigt, die durch das graphische Darstellen der aus der Berechnung einer Bewertungsfunktion, die eine visuelle Empfindlichkeit berücksichtigt, erhaltenen Werte gezeichnet worden ist, wobei die Bewertungsfunktion verwendet wird, um den Reflexionskoeffizienten eines reflektiven Flüssigkristalldisplays des Beispiels 1 vorherzusagen.
5 ist eine graphische Darstellung, die eine Kontur zeigt, die durch das graphische Darstellen der aus der Berechnung einer Bewertungsfunktion erhaltenen Werte und der aus der Berechnung eines D₆₅-Standardlichtquellenspektrums erhaltenen Werte einer x-Koordinate eines farbmetrischen Systems gemäß dem CIE1931-Standard gezeichnet worden ist, wobei die Bewertungsfunktion verwendet wird, um den Reflexionskoeffizienten eines reflektiven Flüssigkristalldisplays des Beispiels 1 vorherzusagen.
6 ist eine graphische Darstellung, die eine Kontur zeigt, die durch das graphische Darstellen der aus der Berechnung einer Bewertungsfunktion erhaltenen Werte und der aus der Berechnung eines D₆₅-Standardlichtquellenspektrums erhaltenen Werte einer y-Koordinate eines farbmetrischen Systems gemäß dem CIE1931-Standard gezeichnet worden ist, wobei die Bewertungsfunktion verwendet wird, um den Reflexionskoeffizienten eines reflektiven Flüssigkristalldisplays des Beispiels 1 vorherzusagen.
7 ist eine Zeichnung, die einen Bereich zeigt, in dem aus 4, 5 und 6 sowohl ein guter Weißabgleich als auch eine gute Helligkeit erhalten werden können.
8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Hauptteils eines reflektiven Flüssigkristalldisplays des Beispiels 2 schematisch zeigt.
9 ist eine Zeichnung, die eine Richtungskonfiguration von einer Polarisatorplatte, von zwei Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung und von der Ausrichtung eines Flüssigkristalls in einer Flüssigkristallschicht des reflektiven Flüssigkristalldisplays des Beispiels 2 zeigt.
10 ist ein vergrößerter Grundriss, der die Konkavitäten und Konvexitäten auf einer Lichtreflektorplatte zeigt, die in einem reflektiven Flüssigkristalldisplay des Beispiels 3 verwendet wird.
11 ist eine Konzeptzeichnung, die eine Richtung zeigt, in der die Reflexionseigenschaft auf einer reflektierenden Elektrode (einer Lichtreflektorplatte) des Beispiels 9 unter Verwendung eines optischen Messsystems gemessen wird.
12 ist eine Zeichnung, die die Messungen der Reflexionseigenschaft der reflektierenden Elektrode (der Lichtreflektorplatte) des Beispiels 3 unter Verwendung des in 11 gezeigten Messsystems zeigt.
13(a) bis 13(d), die auf die Proben Nr. 3a, Nr. 3b bzw. Nr. 3c des reflektiven Flüssigkristalldisplays des Beispiels 3 Bezug nehmen, sind Zeichnungen, die eine Richtungskonfiguration von einer Polarisatorplatte, von zwei Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung und von der Ausrichtung eines Flüssigkristalls in einer Flüssigkristallschicht zeigen.
14 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Hauptteils eines Berührungsbildschirms schematisch zeigt, der in einem reflektiven Flüssigkristalldisplay verwendet wird, das einen Berührungsbildschirm des Beispiels 4 enthält.
15 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Hauptteils des reflektiven Flüssigkristalldisplays schematisch zeigt, das einen Berührungsbildschirm des Beispiels 4 enthält.
16 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Hauptteils des reflektiven Flüssigkristalldisplays schematisch zeigt, das einen Berührungsbildschirm eines Vergleichsbeispiels enthält.
17 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Hauptteils eines reflektiven Flüssigkristalldisplays einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung schematisch zeigt.
18 ist eine Zeichnung, die eine Richtungskonfiguration von einer Polarisatorplatte und von zwei Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung einer weiteren Ausführungsform zeigt.
19 ist eine erklärende Zeichnung, die die Spannung zeigt, die verschiedene Zustände der Ausrichtung einer Flüssigkristallschicht eines reflektiven Flüssigkristalldisplays verursacht.
20 ist eine erklärende Zeichnung, die die Änderungen in der Betrachtungswinkelcharakteristik mit einer Beziehung zwischen der Beleuchtungsrichtung und der Richtung der Ausrichtung einer Flüssigkristallschicht eines reflektiven Flüssigkristalldisplays zeigt.
DIE BESTEN ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf Beispiele und Ausführungsformen erörtert die folgende Beschreibung die Erfindung weit ausführlicher, wobei die Erfindung durch die Erörterung keineswegs eingeschränkt ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung erörtert die folgende Beschreibung eine Ausführungsform gemäß der Erfindung.
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Hauptteils eines reflektiven Flüssigkristalldisplays eines Beispiels gemäß der Erfindung schematisch zeigt. Wie aus 1 ersichtlich ist, enthält das reflektive Flüssigkristalldisplay eine Flüssigkristallschicht 1, die einen verdrillten nematischen Flüssigkristall mit einer positiven dielektrischen Anisotropie enthält, der zwischen einem Substrat 4, auf dem eine ausrichtungsverarbeitete Ausrichtungsschicht 2 gebildet ist, und einem Substrat 5, auf dem eine ähnliche ausrichtungsverarbeitete Ausrichtungsschicht 3 gebildet ist, eingebettet ist. Ferner ist auf dem unteren Substrat 5 ein lichtreflektierender Film 7 angeordnet; die reflektierende Oberfläche des lichtreflektierenden Films 7 besitzt vorzugsweise derartige gleichmäßige Konkavitäten und Konvexitäten, die die Polarisation während der Reflexion des Lichtes erhalten. Bevorzugter sind die gleichmäßigen Konkavitäten und Konvexitäten so, dass sich der Konkavitäts- und Konvexitätszyklus entsprechend der Azimutrichtung auf der reflektierenden Oberfläche des lichtreflektierenden Films 7 verändert.
Auf dem oberen Substrat 4 ist eine transparente Elektrode 6 vorgesehen. Der lichtreflektierende Film 7 auf dem unteren Substrat 5 ist aus einem leitenden Material gebildet, wobei er eine Doppelrolle als eine Elektrode spielt. Durch die transparente Elektrode 6 und den lichtreflektierenden Film 7 wird eine Spannung über der Flüssigkristallschicht 1 angelegt. Als eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an das auf diese Weise angeordnete Elektrodenpaar kann ein aktives Schaltelement verwendet werden; es gibt jedoch keine speziellen Einschränkungen. Es wird angemerkt, dass, falls ein Element, das nicht als eine Elektrode dient, als der lichtreflektierende Film 7 verwendet wird, eine Elektrode auf der Seite vorgesehen sein sollte, auf der das Substrat 5 angeordnet ist.
Ferner ist auf einer Anzeigeoberfläche der Flüssigkristall-Ansteuerzelle, die auf diese Weise aus den Substraten 4 und 5 und der Flüssigkristallschicht 1 angeordnet ist, wobei sich die Anzeigeoberfläche auf der Seite befindet, auf der das Substrat 4 angeordnet ist, eine Zirkularpolarisationseinrichtung 100 vorgesehen, um das natürliche Licht zu filtern und entweder rechtshändig oder linkshändig zirkular polarisiertes Licht selektiv durchzulassen. In diesem Beispiel wird die Zirkularpolarisationseinrichtung 100 durch eine Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung, eine Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und eine Polarisatorplatte 10 gebildet, die in dieser Reihenfolge auf der Anzeigeoberfläche auf der Seite aufgeschichtet sind, auf der das Substrat 4 angeordnet ist.
Die folgende Beschreibung erörtert die optischen Eigenschaften und Funktionen dieser optischen Elemente, d. h. der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung, der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und der Polarisatorplatte 10.
Das reflektive Flüssigkristalldisplay dieser Ausführungsform erlaubt dem Beleuchtungslicht, wie z. B. dem externen Licht, durch die Polarisatorplatte 10 in die Flüssigkristallschicht 1 einzutreten, wobei es von der Seite der Polarisatorplatte 10 betrachtet wird, durch die das Beleuchtungslicht eintritt. Die Polarisatorplatte 10 leitet selektiv nur eine linear polarisierte Lichtkomponente in einer speziellen Richtung durch, wobei die Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und die Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung den Polarisationszustand der einfallenden linear polarisierten Lichtkomponente ändern.
Hier ist das einfallende Licht, nachdem es durch die Platte 8 zum Kompensie ren der optischen Nacheilung gegangen ist, unter den Bedingungen, dass die Nacheilung in der Normalenrichtung des Substrats der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung nicht kleiner als 100 nm und nicht größer als 180 nm und in der Normalenrichtung des Substrats der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung nicht kleiner als 200 nm und nicht größer als 360 nm ist, und dass der Wert von |2 × θ2 – θ1| nicht kleiner als 35° und nicht größer als 55° ist, wobei θ1 der durch die langsame Achse der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und entweder die Transmissionsachse oder die Absorptionsachse der Polarisatorplatte 10 gebildete Winkel ist, während θ2 der durch die langsame Achse der zweiten Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und entweder die Transmissionsachse oder die Absorptionsachse der Polarisatorplatte 10 gebildete Winkel ist, im Wesentlichen zirkular polarisiert. Ob das Licht rechtshändig oder linkshändig zirkular polarisiert ist, hängt in einem derartigen Fall von der Konfiguration dieser drei optischen Elemente ab (d. h. der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung, der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und der Polarisatorplatte 10).
Um dies weiter zu veranschaulichen, ist im Folgenden eine ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf 2 gegeben, die ein Konfigurationsbeispiel zeigt. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass in diesem Beispiel das reflektive Flüssigkristalldisplay aus der Richtung betrachtet wird, in der das Licht eintritt. Das einfallende Licht, das in das Flüssigkristalldisplay eintritt, geht durch die Polarisatorplatte 10, die Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und die Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung, wobei es deshalb im Wesentlichen eine rechtszirkulare Polarisation erhält, falls die drei optischen Elemente konfiguriert sind, wie in 2 gezeigt ist, oder spezifischer, falls die drei optischen Elemente konfiguriert sind, um θ1 = 75° und θ2 = 15° zu erfüllen, wobei 11 die Transmissionsachse der Polarisatorplatte 10 darstellt, 13 die langsame Achse der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung darstellt, 12 die langsame Achse der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung darstellt, θ1 den durch die Transmissionsachse 11 der Polarisatorplatte 10 und die langsame Achse 13 der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildeten Winkel darstellt und θ2 den durch die Transmissionsachse 11 der Polarisatorplatte 10 und die langsame Achse 12 der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildeten Winkel darstellt.
Ferner ändert das einfallende Licht, das in die Flüssigkristallschicht 1 eintritt, durch eine Umsetzungsfunktion für polarisiertes Licht eines verdrillten doppelbrechenden Mediums (eines Flüssigkristalls) in der Flüssigkristallschicht 1, das entsprechend einer angelegten Spannung ausrichtet ist, seinen Polarisationszustand und erreicht die Reflektorplatte. Der Polarisationszustand des lichtreflektierenden Films 7 verändert sich in einem derartigen Fall abhängig von der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle.
Zuerst wird der dunkle Zustand erklärt. Falls sich die Flüssigkristallmoleküle durch das Anlegen der Spannung parallel zur Gradientenrichtung der angelegten Spannung ausrichten und keine Umsetzungsfunktionen für polarisiertes Licht auf das Licht besitzen, das sich parallel zur Normalen zur Vorrichtung fortpflanzt, erreicht das einfallende zirkular polarisierte Licht den lichtreflektierenden Film 7, während keine Änderungen in seiner Polarisation erlaubt: sind, wobei ein dunkler Zustand erreicht wird. Durch das Herstellen eines dunklen Zustandes über den gesamten sichtbaren Bereich wird eine schwarze Anzeige erreicht.
Die Erfinder haben festgestellt, dass die folgenden Bedingungen erfüllt sein müssen, um einen Polarisationszustand vorzubereiten, der zu diesem praktisch über den sichtbaren Bereich ähnlich ist. Die Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung muss eine derartige Eigenschaft besitzen, um das Licht im hauptsächlichen sichtbaren Bereich von 400 nm bis 700 nm mit einer Phasendifferenz bereitzustellen, die zu einer viertel Wellenlänge äquivalent ist, z. B. um Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm mit einer Nacheilung von 100 nm bis 180 nm bereitzustellen. Ferner muss die Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung eine derartige Eigenschaft besitzen, um Licht im gleichen hauptsächlichen sichtbaren Bereich mit einer Phasendifferenz bereitzustellen, die zu einer halben Wellenlänge äquivalent ist, z. B. um Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm mit einer Nacheilung von 200 nm bis 360 nm bereitzustellen.
Ferner gilt entsprechend der Konfiguration der Polarisatorplatte 10 und der Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung, wie sie in 2 gezeigt sind, |2 × θ2 – θ1| = 45°, weil θ1 = 75° und θ2 = 15° gilt, wie vorausgehend erwähnt worden ist, wobei die folgende Ungleichung erfüllt ist: 35° ≤ |2 × θ2 – θ1| ≤ 55° (1)
Obwohl die Werte von θ1 und θ2 offensichtlich geändert werden können, solange diese Ungleichung erfüllt ist, sind die spezifischen Werte vorzugsweise durch eine Kombination der Dispersion der Doppelbrechung der zwei verwendeten Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung bestimmt. Außerdem kann sich der Wert |2 × θ2 – θ1| in einem 20°-Bereich entsprechend dem Winkel ändern, dessen Einstellung in Gleichung (1) festgesetzt ist, wobei sich der bevorzugte Wert innerhalb dieses Bereichs ferner abhängig von der Umsetzungsfunktion für polarisiertes Licht der Flüssigkristallschicht 1 in einem Fall ändert, in dem eine Spannung über der Flüssigkristallschicht 1 angelegt ist. Mit anderen Worten, die Konfiguration ist vorzugsweise so spezifiziert, dass das Licht auf dem lichtreflektierenden Film 7 zirkular polarisiert ist, während die Doppelbrechung an den Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und der Flüssigkristallschicht 1 berücksichtigt wird. In einem derartigen Fall hängt die Umsetzungsfunktion für polarisiertes Licht der Flüssigkristallschicht 1, wenn eine Spannung im Wesentlichen über der Flüssigkristallschicht 1 angelegt ist, nicht kritisch von der Präzision der Herstellung der Flüssigkristallschicht 1 ab, deshalb kann die Flüssigkristallschicht 1 leicht gefertigt und hergestellt werden.
Als Nächstes wird die Funktion des hellen Zustands erklärt. Ein heller Zustand kann erreicht werden, indem das im Wesentlichen zirkular polarisierte einfallende Licht mit den Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung, die konfiguriert sind, um die oben erwähnte Gleichung (1) zu erfüllen, in linear polarisiertes Licht auf dem lichtreflektierenden Film 7 geändert wird; die Schwingungsrichtung eines durch das linear polarisierte Licht erzeugten optoelektrischen Feldes liegt in diesem Fall beliebig in der Ebene, die den lichtreflektierenden Film 7 enthält. Mit anderen Worten, ungeachtet dessen, ob das Licht mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich in den Richtungen linear polarisiert ist, die sich abhängig von den Wellenlängen verändern, oder ob das Licht ungeachtet der Welenlängen in der gleichen Richtung linear polarisiert ist, kann ein ähnlich heller Zustand erreicht werden.
Dies macht es wichtig, eine Flüssigkristallschicht 1 mit einer derartigen optischen Funktion zu verwirklichen, dass das auf die Flüssigkristallschicht 1 einfallende Licht, das im Wesentlichen zirkular polarisiert ist, um den oben erwähnten dunklen Zustand zu verwirklichen, in einem Bereich sichtbarer Wellenlängen in beliebigen Richtungen linear polarisiert wird.
Wird die elektrische Ansteuerung, die die Fertigung und Herstellung der Flüssigkristallschicht 1 unterstützt, berücksichtigt, weil der dunkle Zustand in einem Zustand mit angelegter Spannung erreicht wird, muss der helle Zustand entweder in einem Zustand, in dem keine Spannung angelegt ist, oder in einem Zustand, in dem sich die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle mit der Spannung ändert, jedoch in einer in hohem Maße von den Änderungen in einem dunklen Zustand verschiedenen Weise, verwirklicht sein.
Die Erfinder haben emsig gearbeitet und erfolgreich einen Bereich gefunden, über dem eine praktisch ausreichende Funktion eines hellen Zustands zu verwirklichen ist, mit anderen Worten, einen Bereich, über dem eine ausreichende Helligkeit im sichtbaren Bereich des Spektrums zu sichern und die Entwicklung einer Flüssigkristallzusammensetzung zu ermöglichen ist, die für Flüssigkristalldisplays geeignet ist, die mit hohen Ausbeuten leicht gefertigt werden können.
In Übereinstimmung mit der im europäischen Patent 0978752 beanspruchten Erfindung, aus der diese Anmeldung ausgeschieden wurde, sind die spezifischen Bedingungen, um dies zu erreichen, den Verdrillungswinkel des verdrillten nematischen Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht 1 auf nicht kleiner als 45° und nicht größer als 100° zu setzen und das Produkt Δnd der Doppelbrechungsdifferenz Δn des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht 1 und der Dicke d der Flüssigkristallschicht 1 auf nicht kleiner als 150 nm und nicht größer als 350 nm zu setzen.
Bevorzugter ist hier der Verdrillungswinkel auf nicht kleiner als 60° und nicht größer als 100° gesetzt, während das Produkt Δnd aus der Doppelbrechungsdifferenz Δn des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht 1 und aus der Dicke d der Flüssigkristallschicht 1 auf nicht kleiner als 250 nm und nicht größer als 300 nm gesetzt ist. Noch bevorzugter ist der Verdrillungswinkel auf nicht kleiner als 65° und nicht größer als 90° gesetzt, während das Produkt Δnd aus der Doppelbrechungsdifferenz Δn des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht 1 und aus der Dicke d der Flüssigkristallschicht 1 auf nicht kleiner als 250 nm und nicht größer als 300 nm gesetzt ist. Selbst unter einer derartigen Bedingung bei der Herstellung des Flüssigkristalldisplays, dass die Dicke der Flüs sigkristallschicht 1 z. B. auf 4,5 μm gesetzt ist, können die noch bevorzugten Bereichsbedingungen mit einem praktischen Flüssigkristallsmaterial erfüllt sein, der eine Flüssigkristallschicht 1 enthält, deren Δn etwa 0,0667 beträgt, dies erlaubt, dass ein in hohem Grade praktisches Flüssigkristalldisplay herzustellen ist.
Im Folgenden werden spezifische Beispiele gemäß dieser Ausführungsform erörtert.
[Beispiel 1]
Zuerst erklärt die folgende Beschreibung als das Beispiel 1 die Bewertung der Spezifikationen der Flüssigkristallschicht mittels einer Berechnung, die erforderlich ist, um die Flüssigkristallschicht unter Berücksichtigung ihrer optischen Funktionen spezifisch zu konstruieren. Für eine optimale Konstruktion der Flüssigkristallschicht wird die durch die Gleichung (2) gegebene Bewertungsfunktion verwendet, um die Spezifikationen der Flüssigkristallschicht zu bewerten: f = 1 – s3 2 (2)
Hier ist s₃ ein Stokes-Parameter, um einen Polarisationszustand zu spezifizieren, spezifischer ein Stokes-Parameter bezüglich des Polarisationszustandes des Lichtes, das nur einmal durch die Flüssigkristallschicht gegangen ist, auf der reflektierenden Oberfläche. Es wird angemerkt, dass der hier verwendete Stokes-Parameter normiert ist.
Wenn die Intensität des Lichtes normiert ist, kann der Polarisationszustand des vollständig polarisierten Lichtes durch einen Stokes-Parameter beschrieben werden, der drei Komponenten besitzt: s₁ und s₂ stellen die entsprechenden Komponenten des linear polarisierten Lichts dar, deren Schwingungsflächen sich voneinander um 45° unterscheiden, während s₃ die zirkular polarisierte Lichtkomponente beschreibt. s₁, s₂, s₃ sind nicht kleiner als –1 und nicht größer als 1: unter ihnen ist s₃ für zirkular polarisiertes Licht gleich ±1, für linear polarisiertes Licht gleich 0 und für elliptisch polarisiertes Licht gleich einem Wert zwischen diesen zwei Werten.
Mit anderen Worten, die Bewertungsfunktion f erzeugt im Ergebnis des Quad rierens von s₃ ungeachtet der Orientierung des polarisierten Lichts drei Werte entsprechend dem Polarisationszustand auf der reflektierende Oberfläche: f = 0 für zirkular polarisiertes Licht, 0 < f < 1 für elliptisch polarisiertes Licht und f = 1 für linear polarisiertes Licht.
Es ist durch die von den Erfindern der Erfindung ausgeführte Analyse bestätigt worden, dass, vorausgesetzt, dass das Licht in irgendein gegebenes doppelbrechendes Medium, das zwischen einer einzelnen Polarisatorplatte und einer reflektierende Oberfläche, die wie eine spiegelnde Oberfläche reflektiert, eingebettet ist, von der Seite der Polarisatorplatte eintritt, das reflektierte Licht im Fall f = 0 (zirkular polarisiertes Licht) auf der Reflektorplatte vollständig durch die Polarisatorplatte absorbiert wird, durch die das Licht nach dem Eintreten gegangen ist, und im Fall f = 1 durch die Polarisatorplatte gehen kann, ohne absorbiert zu werden. Wenn die Bewertungsfunktion f einen Wert zwischen diesen zwei Werten erzeugt, wird das reflektierte Licht durch die Polarisatorplatte teilweise absorbiert, wobei der Rest des reflektierten Lichtes durch die Polarisatorplatte geht, dies führt zu einer Anzeige mit einem dazwischen liegenden Reflexionskoeffizienten.
Es ist ferner festgestellt worden, dass die Bewertungsfunktion f zum Reflexionskoeffizienten eines derartigen reflektiven Flüssigkristalldisplays mit einer einzelnen Polarisatorplatte, die das einfallende Licht auf der Reflektorplatte reflektiert, direkt proportional ist, und dass der Reflexionskoeffizient der Betriebsart mit einer einzelnen Polarisatorplatte bewertet werden kann. Deshalb ist es durch die Verwendung der Bewertungsfunktion f möglich, sowohl vorherzusagen, ob eine zufrieden stellende Heiligkeit in der hellen Anzeige erhalten werden kann, als auch vorherzusagen, ob ein zufrieden stellender dunkler Zustand erhalten werden kann.
Wie aus dem Obigen ersichtlich ist, kann die Bewertungsfunktion f verwendet werden, um die Anzeigeleistung vorherzusagen, wobei die Erfinder gearbeitet haben, um eine Betriebsart der Flüssigkristallanzeige zu finden, bei der erwartet wird, dass die Betriebsart mit einer einzelnen Polarisatorplatte die beste Leistung zeigt. Ein spezifisches Schema wird in der folgenden Beschreibung erklärt.
Zuerst wird eine Betrachtung über die Produktivität bei der Massenfertigung der Flüssigkristalldisplays gegeben. Dem Aufrechterhalten der Präzision der Dicke der Flüssigkristallschicht wird spezielle Beachtung geschenkt, weil die Dicke die optischen Eigenschaften des Flüssigkristalldisplays bestimmt und das Aufrechterhalten der Präzision die Produktivität in hohem Maße beeinflusst.
Als ein Verfahren zum Aufrechterhalten der Dicke der Flüssigkristallschicht würde ein Verfahren, kugelförmige Abstandshalter vorzusehen, die gefertigt sind, sodass sie einen einzelnen Durchmesser besitzen und zwischen den Substraten angeordnet sind, zwischen denen die Flüssigkristallschicht eingebettet ist, zu einem hervorragenden Ausgleich zwischen der Präzision und der praktischen Leistung führen. Selbst wenn dieses Verfahren verwendet wird, führt jedoch die Anforderung an die hohe Präzision in der Massenproduktion zu einem Anstieg der Kosten der Massenproduktion. Wie aus diesem selbstverständlich ist, ist es für industrielle Zwecke wichtig, ein Verfahren zu entwickeln, das die Präzision der Dicke der Flüssigkristallschicht nicht erfordert.
Es ist außerdem wichtig, die Eigenschaften des menschlichen Gesichtssinns in Bezug auf die Anzeigequalität des hergestellten Flüssigkristalldisplays zu betrachten. Es ist hinsichtlich des menschlichen Gesichtssinns bekannt, dass die wahrgenommene Helligkeit nicht zur tatsächlichen Intensität des Lichtes, das die Netzhaut eines Augapfels reizt, proportional ist, sondern stattdessen eine nichtlineare Kennlinie zeigt. Spezifischer werden die gleichen Variationen der Lichtintensität von einem Display abhängig von der Stärke des Reizes, der der Netzhaut gleichzeitig dargestellt wird, wie eine kleine Variation der Helligkeit (wenn der Hintergrund einen starken Reiz darstellt) oder eine große Variation der Helligkeit (wenn der Hintergrund einen schwachen Reiz darstellt) wahrgenommen. Wird die nichtlineare Kennlinie des Gesichtssinns berücksichtigt, würde es selbstverständlch sein, dass das gleiche Niveau der Unregelmäßigkeit des Reflexionskoeffizienten die Anzeigequalität weiter verschlechtern könnte, wenn dies bei einer dunklen Anzeige anstatt bei einer hellen Anzeige geschieht.
Wie aus der obigen Beschreibung selbstverständlich ist, wird, falls es zwei Zustände gibt, einer mit einer relativ großen Unregelmäßigkeit des Reflexionskoeffizienten und der andere mit einer relativ kleinen Unregelmäßigkeit des Reflexionskoeffizienten, der Zustand mit einer relativ kleinen Unregelmäßigkeit des Reflexionskoeffizienten vorzugsweise der dunklen Anzeige zugewiesen, während der Zustand mit einer relativ großen Unregelmäßigkeit des Reflexionskoeffizienten der hellen Anzeige zugewiesen wird, um die Herstellung der Elemente der Flüssigkristallanzeige mit zufrieden stellender Anzeigequalität zu ermöglichen.
Wenn ferner die Umsetzungsfunktion für polarisiertes Licht durch das Anlegen einer beträchtlichen Spannung über der Flüssigkristallschicht verloren wird, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Unregelmäßigkeit der Dicke der Flüssigkristallschicht zu einer großen Veränderung der Umsetzungsfunktion für polarisiertes Licht führt.
Anhand der drei obigen Punkte könnte es selbstverständlich sein, dass eine zufrieden stellende Anzeige erhalten werden kann, indem der dunklen Anzeige ein Ausrichtungszustand zugeordnet wird, in dem eine beträchtliche Spannung angelegt ist. Mit anderen Worten, es wird bevorzugt, der hellen Anzeige einen Zustand zuzuordnen, in dem über dem Flüssigkristall keine Spannung angelegt ist, und außerdem der dunklen Anzeige einen Zustand zuzuordnen, in dem über dem Flüssigkristall eine Spannung angelegt ist, d. h., den so genannten normalerweise weißen Betrieb zu übernehmen.
Als Nächstes erklärt die folgende Beschreibung auf der Grundlage der Bewertungsfunktion f die Spezifikationen der Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung und des Abschnitts der Flüssigkristallschicht, um diese Spezifikationen zu verwirklichen.
Zuerst besitzt in einem Fall, in dem eine beträchtliche Spannung über der Flüssigkristallschicht angelegt ist, die Flüssigkristallschicht keine Umsetzungsfunktion für polarisiertes Licht. Die Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung ist erforderlich, um die Eigenschaft zu besitzen, das Licht so zu ändern, dass das Licht, das durch die Flüssigkristallschicht gegangen ist und die Reflektorplatte erreicht hat, zirkular polarisiertes Licht auf der Reflektorplatte wird. Hier ist die Orientierung des zirkular polarisierten Lichts entweder rechtshändig oder linkshändig zirkular.
Die oben erwähnten Spezifikationen hinsichtlich der Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung ermöglichen, dass diese Eigenschaft über ein breites Band des Spektrums erhalten wird. In einem derartigen Fall ist die Bewertungsfunktion f gleich 0, weil die Umsetzungsfunktionen für polarisiertes Licht des Flüssigkristalls verloren worden ist, wobei ein zufrieden stellender dunkler Zustand auftritt.
Im Gegensatz ist es in einem Fall, in dem keine Spannung über der Flüssigkristallschicht angelegt ist, notwendig, um die Bedingungen zu untersuchen, um eine ausreichende Reflexionshelligkeit zu erhalten, die Bewertungsfunktion f mit der Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung, die wie oben spezifiziert ist, zu bewerten, um zirkular polarisiertes Licht zu erzeugen. Die Erfinder haben eine Bewertungsfunktion f für eine derartige Ausrichtung, dass die Flüssigkristallschicht gleichmäßig verdrillt ist, in einem Zustand erhalten, in dem keine Spannung über der Flüssigkristallschicht angelegt ist. Im Ergebnis ist aus der analytischen Berechnung von s₃ unter Verwendung des Jones-Matrix-Verfahrens festgestellt worden, dass, wenn zirkular polarisiertes Licht in den Flüssigkristall eintritt, die Bewertungsfunktion f durch die Gleichung (3) gegeben ist.
ϕ_tw ist der Verdrillungswinkel zwischen den oberen und unteren Substraten.
3 zeigt als eine graphische Darstellung einer Kontur die Werte der Bewertungsfunktion f bei einer Wellenlänge, die die höchste visuelle Empfindlichkeit (λ = 550 nm) erzeugt, gegen Δnd und den Verdrillungswinkel der Flüssigkristallschicht, die deren Entwurfsparameter sind. Es wird angemerkt, dass, weil die Funktion f eine gerade Funktion ist, die Werte der Funktion f nur für positive Werte des Verdrillungswinkels ϕ_tw gezeigt sind; es ist jedoch unnötig zu sagen, dass die tatsächliche Verdrehungsrichtung der Ausrichtung des Flüssigkristalls entweder rechtshändig oder linkshändig sein kann.
3 zeigt die Werte für eine einzelne Wellenlänge (550 nm). Das gleiche Bewertungsverfahren kann für die Wellenlängen in einem sichtbaren Bereich verwendet werden, d. h. von 380 nm bis 780 nm. Die Anwendung des Verfahrens auf das einfallende Licht mit von 550 nm verschiedenen Wellenlängen erfordert nur Änderungen in Δn und λ unter den anderen Variablen der Bewertungsfunktion f.
Die Betrachtung der Wirkungen auf das menschliche Sehvermögen, die sich abhängig von der Wellenlänge verändern, wie oben ausführlich dargelegt worden ist, und die Berechnung eines Überlappungsintegrals mit der Funktion f unter den Annahmen der visuellen Empfindlichkeit und einer Standardlichtquelle für die Beleuchtung ermöglichen eine genauere Optimierung. Spezifischer ist es nützlich, die Kurve der visuellen Empfindlichkeit (y_BAR(λ) der Farbanpassungsfunktion nach CIE1931) und die Spektraldichte S_D65(λ) einer D₆₅-Standardlichtquelle in die oben erwähnte Gleichung (3) einzusetzen, und dies als Gleichung (4) zu definieren.
Hier zeigt f(λ), die aus der Berechnung der Gleichung (3) erhalten wird, deutlich, dass die Funktion von der Wellenlänge λ abhängig ist.
Die auf diese Weise definierte f_vis wird für Δnd und den Verdrillungswinkel in der gleichen Weise wie in 3 berechnet, wobei sie in 4 gezeigt ist. Hier wird die Berechnung ausgeführt, indem die Dispersion von Δn berücksichtigt wird, wobei Δnd auf der Ordinatenachse die Werte für das Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm zeigt. Ein ausreichendes Reflexionsvermögen wird geschaffen, wenn der so berechnete Wert von f_vis 0,7 oder höher ist. Die Erfindung betrifft jene Fälle, wo dieses Kriterium für Werte des Verdrillungswinkels von 0° bis 45° erfüllt ist.
Weil ferner die durch die Gleichung (2) gegebene Bewertungsfunktion f Werte zeigt, zum Reflexionskoeffizienten einer Anzeige direkt proportional sind, wird es durch das Ändern der Farbanpassungsfunktion y_BAR(λ) nach Gleichung (4) auf x_BAR(λ) oder z_BAR(λ), die in CIE1931 ähnlich spezifiziert sind, möglich, die Farbart zu berechnen. Folglich wird die Farbart (x, y) mit der D₆₅-Lichtquelle für die gleichen Parameter wie in 4 berechnet. Die resultierenden x- und y-Werte sind in den 5 bzw. 6 gezeigt.
Wenn all dies berücksichtigt wird, werden Bedingungen spezifiziert, um einen ausreichenden Reflexionsgrad (f_vis ist gleich 0,7 oder höher) und einen zufrieden stellenden Farbton in einer weißen Anzeige (x ist nicht kleiner als 0,27 und nicht größer als 0,35 und y ist nicht kleiner als 0,28 und nicht größer als 0,36) zu erzeugen, wobei eine geeignete Δnd und ein geeigneter Bereich der Verdrehungsfarbe erhalten werden. Die Ergebnisse sind in 7 gezeigt.
In dieser Weise werden die Bereiche der Parameter einer Flüssigkristallschicht erhalten, die erforderlich sind, um eine ausreichende Helligkeit und einen ausreichenden Farbton zu verwirklichen. Die Spezifikationen der Flüssigkristallschicht enthalten jedoch ferner eine Einschränkung im Ergebnis der Spezifikation der Dicke der Flüssigkristallschicht des Flüssigkristallmaterials. Deshalb würde nicht jeder Teil des schraffierten Bereichs in 7 für praktische Zwecke geeignet sein. Außerdem können zufrieden stellende Bedingungen ebenfalls ein wenig außerhalb des Bereichs gefunden werden. Hinsichtlich dessen wird eine weitere Beschreibung gegeben.
Es ist bekannt, dass eine optische Eigenschaft Δn des Flüssigkristallmaterials und ein Temperaturbereich, in dem das Flüssigkristallmaterial richtig arbeitet, eine bestimmte Korrelation besitzen. Spezifischer besitzt das Flüssigkristallmaterial für die tatsächliche Verwendung, das typischerweise durch Mischen mit bestimmten Zusammensetzungen eingestellt ist, damit es die notwendigen Eigenschaften besitzt, einen schmaleren Temperaturbereich, um die nematische Phase zu erhalten, wenn Δn im Ergebnis einer Änderung des Mischungsverhältnisses abnimmt. In einem derartigen Fall ist es schwierig, die funktionsfähigen und erhaltbaren Temperaturbereiche des Flüssigkristalldisplays drastisch schmaler zu machen. Das heißt, im Hinblick auf den Temperaturbereich, um eine nematische Phase stabil zu erhalten, besitzt Δn des Flüssigkristallmaterials eine untere Grenze. Aus diesen Gründen ist es erforderlich, dass Δn bei Zimmertemperatur, obwohl es vom notwendigen Temperaturbereich usw. abhängig ist, nicht kleiner als etwa 0,05, vorzugsweise nicht kleiner als 0,065, ist.
Außerdem besitzt die Dicke der Flüssigkristallschicht Einschränkungen, die auf die Rate der fehlerhaften Produkte zurückzuführen sind, die während des Fertigungsprozesses des Flüssigkristalldisplays durch unerwünschten Staub und dergleichen verursacht werden, und die außerdem auf Niveauunterschiede der Fertigungselemente für das Ansteuern des Flüssigkristalls, die Ebenheit des verwendeten Substrats usw. zurückzuführen sind. Wenn die Flüssigkristallschicht in einem Teil einer Anordnung gemäß der Erfindung übernommen wird, wie sie in dieser Anmeldung definiert ist, tragen die Konkavitäten und Konvexitäten in einer konkaven und konvexen zerstreut reflektierenden Platte, die sich in der Nähe der Flüssigkristallschicht befindet, zu den Einschränkungen bei.
Für durchlässige Flüssigkristalldisplays ist die Dicke der Flüssigkristallschicht auf etwa 5 μm gesetzt, wobei die Herstellungstechnologie für eine derartige Anordnung gut etabliert ist. Die Dicke der Flüssigkristallschicht weiter drastisch zu verringern, würde äußerst schwierig und nicht praktisch sein. Deshalb sollte die Flüssigkristallschicht so gefertigt werden, dass sie eine Dicke von nicht kleiner als etwa 3 μm, vorzugsweise nicht kleiner als 4 μm, besitzt.
Aus diesen oben dargelegten Gesichtspunkten ist es nützlich, Δnd, das ist das Produkt aus der Brechungsindexdifferenz Δn des Flüssigkristalls und aus der Dicke d der Flüssigkristallschicht, auf nicht kleiner als 150 nm, vorzugsweise auf nicht kleiner als 260 nm, zu setzen.
Ferner wird in einem tatsächlichen Flüssigkristall eines Flüssigkristalldisplays, das sich in einem angesteuerten Zustand befindet, in vielen Fällen eine Spannung, die größer als die in nächster Nähe des Schwellenwerts des Flüssigkristalls ist, der eine Schwellenwerteigenschaft zeigt, angelegt, um den Flüssigkristall anzusteuern. In einem derartigen Fall neigt sich der Flüssigkristall, über dem eine Spannung in der Nähe des Schwellenwerts angelegt ist, ein wenig im Vergleich zu dem Zustand, in dem keine Spannung angelegt ist, wobei die Brechungsindexdifferenz in der Normalenrichtung des Substrats in dem ein wenig geneigten Zustand in einer tatsächlichen Anzeige erscheint.
Wie aus diesem selbstverständlich ist, kann die durch das Flüssigkristallmaterial bestimmte Δn einen Wert annehmen, der etwa 10 % größer als die effektive Δn in Bezug auf den geneigten Flüssigkristall ist. Es wird angemerkt, dass, weil es möglich ist, eine Anzeige am Schwellenwert oder niedriger des Flüssigkristalls auszuführen, diese Änderung des Wertes von Δnd geeignet nicht auf die untere Grenze von Δnd angewendet wird.
Wie oben ausführlich beschrieben worden ist, haben die Erfinder festgestellt, dass es aus der spezifischen Berechnung unter Verwendung der tatsächlichen Spezifikationen der Flüssigkristallschicht in dem reflektiven Flüssigkristalldisplay in der Betriebsart mit einer einzelnen Polarisatorplatte nützlich ist, Δnd auf nicht kleiner als 150 nm zu setzen, wobei 350 nm ihre obere Grenze ist, und den Verdrillungswinkel des Flüssigkristalls auf 45° bis 100° zu setzen, obgleich, wie früher diskutiert wurde, immer dann, wenn der Wert der Funktion f_vis 0,7 oder höher ist, selbst für Werte des Verdrillungswinkels im Bereich von 0° bis 45° ein ausreichendes Reflexionsvermögen erzeugt werden kann.
[Beispiel 2]
Als das Beispiel 2 erklärt die folgende Beschreibung ein Beispiel unter Verwendung eines lichtreflektierenden Films, der gleichmäßige Konkavitäten und Konvexitäten und ein aktives Matrix-Ansteuersystem besitzt.
8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Hauptteils eines reflektiven Flüssigkristalldisplays des Beispiels 2 zeigt. Wie in 8 gezeigt ist, enthielt das reflektive Flüssigkristalldisplay 16 ein erstes Substrat 5 und ein zweites Substrat 4, das aus transparentem Glas hergestellt wurde, wobei sie ferner ein an jedem Bildpunkt auf dem ersten Substrat 5 gebildetes TFT-Element 17 als ein aktives Schaltelement enthält. Auf dem TFT-Element 17 und den (nicht gezeigten) Ansteuerdrähten wurde ein isolierender Zwischenschicht-Film 18 gebildet. Der (nicht gezeigte) Drain-Anschluss des TFT-Elements 17 war über ein Kontaktloch elektrisch mit einer lichtreflektierenden Bildpunktelektrode 19 verbunden. Auf der lichtreflektierenden Bildpunktelektrode 19 war eine Ausrichtungsschicht 3 mit 100 nm Dicke gebildet.
Hier war die lichtreflektierende Bildpunktelektrode 19 aus einem leitenden Metall, wie z. B. Aluminium, Nickel, Chrom, Silber und einer Legierung, die eines oder mehrere dieser Metalle enthält, hergestellt, wobei sie lichtreflektierend war. Ferner besaß, was die Form anbelangt, die lichtreflektierende Bildpunktelektrode 19 gleichmäßige Konkavitäten und Konvexitäten an einem Abschnitt, an dem kein Kontaktloch vorgesehen war, um zu verhindern, dass die metallisch reflektierende Oberfläche als eine spiegelnde Oberfläche dient.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der lichtreflektierenden Bild punktelektrode 19 ausführlich erklärt.
Auf der Oberfläche des Substrats 5, auf der im Voraus die TFT-Elemente 17 und die (nicht gezeigten) Ansteuerdrähte hergestellt worden waren, wurden aus einem photoempfindlichen Harzmaterial relativ große Vorsprünge 20 und relativ kleine Vorsprünge 21 in großer Zahl hergestellt. Die relativ großen Vorsprünge 20 und die relativ kleinen Vorsprünge 21 wurden in großer Anzahl in einer Kreisform unter Verwendung der Photolithographietechnik gebildet, sodass sie Bodendurchmesser von D1 bzw. D2 besitzen (siehe 8). D1 und D2 waren z. B. auf 5 μm bzw. 3 μm gesetzt. Außerdem war das Intervall D3 zwischen den Vorsprüngen auf 2 μm oder größer gesetzt. Außerdem waren in diesem Beispiel die Höhen der Vorsprünge, die während der Fertigung des Films aus dem photoempfindlichen Harzmaterial steuerbar waren, auf 1,5 μm gesetzt, wobei die Köpfe der Vorsprünge im folgenden Belichtungs- und Trocknungsprozess gleichmäßig gemacht wurden.
Daran anschließend wurden die Vorsprünge 20 und 21 abgedeckt, wobei aus einem ähnlichen photoempfindlichen Harzmaterial eine Planarisierungsschicht 22 hergestellt wurde, um den flachen Abschnitt zwischen den Vorsprüngen 20 und 21 auszufüllen. Folglich besaß die Oberfläche der Planarisierungsschicht 22, die durch die Vorsprünge 20 und 21 beeinflusst wurde, eine gleichmäßig gekrümmte Oberfläche, die die erforderliche Zielform war. Es wird angemerkt, dass die Vorsprünge und die Planarisierungsschicht 22 nicht im Abschnitt der Kontaktlöcher hergestellt wurden.
Durch die Fertigung des Substrats 23 des TFT-Elements mit einer derartigen Struktur wurde ein reflektives Flüssigkristalldisplay erhalten, das ein so genanntes hohes Öffnungsverhältnis besaß und deshalb hell war, und in dem keine Parallaxe vorhanden war, weil die lichtreflektierende Bildpunktelektrode 19 eine Doppelrolle als Reflektorplatte spielte und in der Nähe der Flüssigkristallschicht 1 angeordnet war, wobei dem Licht, das durch die Flüssigkristallschicht 1 gegangen war und an der lichtreflektierenden Bildpunktelektrode 19 reflektiert wurde, durch den Abschnitt des TFT-Elements 17 und der (nicht gezeigten) Ansteuerdrähte des Elements nicht geschadet wurde.
Im Gegensatz enthielt das andere Substrat, das in Kombination mit dem Substrat 23 des TFT-Elements verwendet wurde, ein in hohem Grade helles Farbfil ter 24 in Übereinstimmung mit einer Reflexionsbetriebsart. Das Farbfilter 24 wurde mit einer schwarzen Matrix 25 versehen, die die Farbmischung zwischen den Bildpunkten und den Austritt reflektierten Lichts in einer dunklen Anzeige verhinderte, was durch Abschnitte, an die keine Spannung angelegt war, zwischen den Bildpunktelektroden und durch elektrische Feldstörungen verursacht wurde.
Die schwarze Matrix 25 reflektierte kein Licht, selbst wenn sie z. B. aus einem preiswerten Metallfilm hergestellt war, um die Sichtbarkeit zu verschlechtern, weil das einfallende Licht, das bereits im Wesentlichen zirkular polarisiert war, an der schwarzen Matrix 25 reflektiert und dann, zurückzuführen auf die Funktion der Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung, durch die Polarisatorplatte beim Verlassen abermals absorbiert wurde. Es wird angemerkt, dass die schwarze Matrix 25, falls sie ferner einem reflexvermindernden Prozess unterworfen wurde, für eine Anzeige mit hohem Kontrast bevorzugter zu verwenden war.
Auf dem Farbfilter 24 wurden gegenüberliegende Elektroden 6 in einer derartigen Weise, dass sie der lichtreflektierenden Bildpunktelektrode 19 entgegengesetzt gegenüberlagen, mit einer Dicke von 140 nm und einem gewünschten Muster, um die TFT-Elemente anzusteuern, durch Maskenabscheidung von ITO (Indiumzinnoxid) als eine transparente Elektrode 6 unter Verwendung einer Katodenzerstäubungstechnik gebildet. Dann wurde darauf eine Ausrichtungsschicht 2 gebildet, die den Prozess zum Herstellen eines Substrats 26 des Farbfilters abgeschlossen hat.
Es wird angemerkt, dass, selbst wenn die transparente Elektrode 6 eine andere Dicke als 140 nm besaß, es keine nachteiligen Wirkungen auf einen dunklen Zustand gab und die Sichtbarkeit nicht verschlechtert wurde, weil ein Teil des einfallenden Lichtes, das reflektiert wurde, ohne die Flüssigkristallschicht 1 zu erreichen, verursacht durch Interferenzwirkungen durch die Dicke der transparenten Elektrode 6, durch die Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und die Polarisatorplatte 10 absorbiert wurde.
Außerdem war das hier verwendete Farbfilter 24 geeignet konstruiert, um eine Helligkeit zu erzeugen, die für eine Anzeigebetriebsart mit hohem Kontrast unter Verwendung einer Polarisatorplatte geeignet war, wobei das Substrat 26 des Farbfilters eine Durchlässigkeit von 50 % beim Y-Wert bei der schwarzen Matrix 25 mit einem Öffnungsverhältnis von 90 % besaß.
Das Substrat 23 des TFT-Elements und das Substrat 26 des Farbfilters, die in dieser Weise vorbereitet worden waren, wurden einer Ausrichtungsschichtbehandlung durch Polieren, einem Prozess, um (nicht gezeigte) Kunststoff-Abstandshalter für das Aufrechterhalten der Dicke der Flüssigkristallschicht 1 anzuordnen, und einem Prozess, um Abdichtungsmaterial längs der Kanten anzuordnen, unterworfen, wobei sie danach aufeinander ausgerichtet wurden, sodass sie einander entgegengesetzt gegenüberlagen, wobei sie unter Druck durch Aushärten abgedichtet wurden, um eine Flüssigkristallzelle vorzubereiten, in die der Flüssigkristall gefüllt werden würde. Ferner wurde in der Flüssigkristallschicht 1 Flüssigkristallmaterial mit einer positiven dielektrischen Anisotropie Δε unter Verwendung von Vakuumfüllen eingeleitet. Danach wurde die Richtung um das Flüssigkristalldisplay beschrieben, wie es durch einen Betrachter gesehen wird, der der Vorrichtung gegenübersteht, wobei die Aufwärtsrichtung als die 12-Uhr-Richtung in Bezug auf das Zifferblatt definiert ist.
Auf einer Seite des Substrats 26 des Farbfilters entgegengesetzt zu Flüssigkristallschicht 1 waren die Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung angeordnet, die aus einem aus Polyvinylalkohol hergestellten orientierten Film gebildet wurden. Ferner wurde auf den Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung eine Polarisatorplatte 10 angeordnet.
In diesem Beispiel waren die Polarisatorplatte 10, die Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und die Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung, die die Zirkularpolarisatorplatte 100 bildeten, konfiguriert, wie in 9 gezeigt ist. Es wird angemerkt, dass in 9 11 sich auf die Transmissionsachsenrichtung der Polarisatorplatte 10 bezieht, 12 sich auf die Richtung der langsamen Achse der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung bezieht, 13 sich auf die Richtung der langsamen Achse der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung bezieht, 14 sich auf die Richtung bezieht, auf die die Flüssigkristallmoleküle ausgerichtet sind, die sich mit einer auf dem Substrat 26 des Farbfilters gebildeten Ausrichtungsschicht 2 in Kontakt befinden, d. h., die sich sehr nahe bei der Ausrichtungsschicht 2 befinden, und 15 sich auf die Richtung bezieht, auf die die Flüssigkristallmoleküle ausgerichtet sind, die sich mit einer auf dem Substrat 23 des TFT-Elements gebildeten Aus richtungsschicht 3 in Kontakt befinden, d. h., die sich sehr nahe bei der Ausrichtungsschicht 3 befinden. Hier ist die Ausrichtungsschicht 2 auf dem Substrat 26 des Farbfilters so hergestellt, dass sich die Ausrichtungsverarbeitungsrichtung 14 in der 3-Uhr-Richtung bezüglich der Vorrichtung befindet.
Ferner legt die Lagebeziehung, wie sie in 9 gezeigt ist, fest, dass der Winkel θ1, der durch die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 und die Richtung 13 der langsamen Achse der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildet wird, auf 75° gesetzt war, dass der Winkel θ2, der durch die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 und die Richtung 12 der langsamen Achse der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildet wird, auf 15° gesetzt war, und dass der Winkel θ3, der durch die Richtung 14, auf die die Flüssigkristallmoleküle am Substrat 26 des Farbfilters ausgerichtet sind, und die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 gebildet wird, auf 130° gesetzt war.
Außerdem war die hier verwendete Flüssigkristallschicht 1 so eingestellt, dass sie nach dem Einfügen des Flüssigkristallmaterials eine Dicke von 4,0 bis 5,0 μm besaß, der hier verwendete Flüssigkristall besaß eine Δn von 0,0667, das Produkt der Dicke der Flüssigkristallschicht und der Doppelbrechungsdifferenz war auf im Wesentlichen 300 nm gesetzt. Die Dicke der Flüssigkristallschicht 1 unterschied sich abhängig vom Ort, zurückzuführen auf die konkave und konvexe Oberfläche der lichtreflektierenden Bildpunktelektrode 19.
Ferner war um die in der obigen Weise gefertige Flüssigkristallanzeige eine Ansteuerschaltung angebracht, um den Prozess der Fertigung eines reflektiven Flüssigkristalldisplays abzuschließen.
In dem reflektiven Flüssigkristalldisplay dieses Beispiels wurde, weil sich die lichtreflektierende Bildpunktelektrode 19 in der Nähe der Flüssigkristallschicht 1 befand, keine Parallaxe erzeugt, wobei ein Display mit einer zufrieden stellend hohen Auflösung verwirklicht wurde. Die auf der lichtreflektierenden Bildpunktelektrode 19 vorgesehenen Konkavitäten und Konvexitäten verhinderten, dass der Betrachter in der Vorrichtung reflektiert wird, wobei dadurch eine zufrieden stellende weiße Anzeige verwirklicht wurde. Ferner zeigte das Flüssigkristalldisplay einen zufrieden stellenden dunklen Zustand, weil vor dem Flüssigkristalldisplay nichts angeordnet war, um das einfallende Licht zufällig zu reflektieren. Aus diesen Gründen erreichte das Flüssigkristalldisplay eine Anzeige mit einem hohen Kontrastverhältnis.
Weil außerdem ein in hohem Grade helles Farbfilter 24 verwendet wurde, selbst wenn eine Polarisatorplatte verwendet wurde, konnte eine ausreichende Helligkeit gesichert werden, der Reflexionskoeffizient war im dunklen Zustand niedrig und infolge der gleichzeitigen Betrachtung des auf den für diesen dunklen Zustand ausgewählten Farbelementen reflektierten Lichtes und des auf den für einen hellen Zustand ausgewählten Farbelementen reflektierten Lichts wurde die Farbreinheit nicht verschlechtert. Dies erlaubte trotz der schlechten Sättigung des in hohem Grade hellen Farbfilters 24 eine in hohem Grade zufrieden stellende Farbwiedergabe, ohne dem Farbwiedergabebereich des Farbfilters 24 zu schaden.
Weil außerdem die über den Bildpunkten angelegte Spannung auf einen Zwischenzustand zwischen einem dunklen Zustand und einem hellen Zustand eingestellt war, gab es keine Probleme beim Erzeugen von Grauskalen. Deshalb gab es keine Probleme beim Wiedergeben von Halbtönen mit den Farben des Farbfilters 24. Außerdem wurde bestätigt, dass beim tatsächlichen Ansteuern die Antwortgeschwindigkeit keine Probleme beim Wiedergeben von Bewegtbildern aufwarf.
Wie oben erwähnt worden ist, konnte ein reflektives Flüssigkristalldisplay unter Verwendung eines ausführbaren Fertigungsverfahrens erhalten werden, die Halbtöne und Bewegtbilder anzeigen konnte, während ein zufrieden stellender Farbwiedergabebereich aufrechterhalten wurde.
[Beispiel 3]
Als das Beispiel 3 wird ein reflektives Flüssigkristalldisplay beschrieben, das ein Beispiel ist, um die Helligkeit durch die Fertigung eines konkaven und konvexen lichtreflektierenden Films zu verbessern, der eine Anisotropie in der gleichen Ebene besitzt, und um die Richtung, in der der geneigte Betrachtungswinkel der Flüssigkristallschicht zufrieden stellend ist, auf eine Richtung zu spezifizieren, in der die Helligkeit hoch ist.
Im Beispiel 3 wurde die lichtreflektierende Bildpunktelektrode 19 des reflekti ven Flüssigkristalldisplays gefertigt, sodass sie Konkavitäten und Konvexitäten entsprechend einem Muster besitzt, das von dem im Beispiel 2 verschieden ist, sodass sich die Konkavitäten und Konvexitäten abhängig von der Richtung in der Ebene veränderten, in der die reflektierenden Elektroden gebildet waren.
In diesem Beispiel wurde ein Muster gebildet, das die oben erwähnten Bedingungen erfüllte, wie in dem 10 bildenden vergrößerten Grundriss, der den Hauptteil zeigt, gezeigt ist, worin die Konvexitäten nicht kreisförmig sondern elliptisch waren, wobei sie Eigenschaften besaßen, die von den Richtungen abhängig sind. Die Reflexionseigenschaft wurde unter Verwendung eines in 11 gezeigten Messsystems auf einer Lichtreflektorplatte gemessen, die nur durch einen lichtreflektierenden Film gebildet wurde, der derartige Konkavitäten und Konvexitäten besaß. Spezifischer wurde, wie in 11 gezeigt ist, das Beleuchtungslicht gerichtet, damit es aus einer 30° schrägen Richtung eintrat, wobei die Intensität des reflektierten Lichts in der Normalenrichtung zur Oberfläche der Lichtreflektorplatte gemessen wurde, indem die Lichtquelle gedreht wurde, um eine Reflexionsanisotropie zu erfassen.
Die Ergebnisse, die in 12 gezeigt sind, bestätigen, dass das Licht aus einer speziellen Richtung effizient zur Vorderseite des Flüssigkristalldisplays geführt wurde. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass in Anbetracht dessen, dass der Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials in hohem Maße von dem der Luft verschieden war, Immersionsöl (Anpassungsöl) mit einem Brechungsindex von 1,516 auf die Oberfläche der Lichtreflektorplatte getropft wurde und ein transparentes Glas für die Messung darauf angebracht wurde. Außerdem wurden die gemessenen Werte einer Umsetzung unterworfen, sodass 100 % den Wert repräsentieren würden, der erhalten wurde, wenn die Messung in der gleichen Weise an einem aus MgO hergestellten ideal reflektierenden Diffusor (Normalweiß-Tafel) ausgeführt wurde. In 12 stellt die Kurve 20-1 die gemessenen und dann umgesetzten Werte für die anisotrope zerstreut reflektierende Platte dieses Beispiels dar, während die Kurve 20-2 die gemessenen und dann umgesetzten Werte für eine zerstreut reflektierende Platte darstellt, die zu der im Beispiel 2 verwendeten ähnlich ist.
Die Ergebnisse sind in 12 gezeigt. Bei der Kurve 20-1, die eine derartige Reflektorplatte dieses Beispiels repräsentiert, deren Konkavitäten und Konvexitäten in einem mittleren Zyklus gebildet sind, der sich entsprechend der Rich tung auf der Oberfläche der Reflektorplatte ändert, ändert sich die Reflexionshelligkeit (die Intensität des reflektierten Lichtes) bei einer Änderung der Einfallsrichtung φ des Beleuchtungslichts in hohem Maße. Im Gegensatz ändert sich bei der Kurve 20-2, die eine derartige Reflektorplatte (Beispiel 2) repräsentiert, deren Konkavitäten und Konvexitäten isotrop gebildet sind, die Reflexionshelligkeit (die Intensität des reflektierten Lichtes) bei einer Änderung in der Einfallsrichtung φ des Beleuchtungslichts nicht in hohem Maße.
Aus diesen Ergebnissen haben die Erfinder festgestellt, dass die Eigenschaft der Richtungsabhängigkeit (Anisotropie), bei der sich der mittlere Zyklus der Konkavitäten und Konvexitäten entsprechend der Richtung auf der Oberfläche der Reflektorplatte ändert, wie es bei der in diesem Beispiel verwendeten Reflektorplatte gesehen werden kann, eine nützliche Einrichtung ist, um die Reflexionshelligkeit zu vergrößern. Ferner ist in 12 in den Richtungen φ = 90° und φ = 270° der mittlere Zyklus der Konkavitäten und Konvexitäten kurz; es ist folglich bestätigt worden, dass das Beleuchtungslicht aus einer Richtung, in der der mittlere Zyklus kurz ist, eine hohe Reflexionshelligkeit besitzt.
Durch das Bilden der Ausrichtungsfilme 2 und 3 in der gleichen Weise wie im Beispiel 2 auf einem Substrat 23 des TFT-Elements mit einer Lichtreflektorplatte, die durch diese Merkmale charakterisiert ist, und auf einem Substrat 26 des Farbfilters, das in der gleichen Weise wie im Beispiel 2 hergestellt war, wurden vier Arten von Proben hergestellt, wobei dann die Substrate 23 und 26 einer Ausrichtungsschichtbehandlung (der Verdrillungswinkel betrug 70°) unterworfen wurden.
Die Proben unterschieden sich voneinander in der Konfiguration der Polarisatorplatte 10, der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung, wie in den 13(a) bis 13(d) gezeigt ist. Es wird angemerkt, dass in den 13(a) bis 13(d), ähnlich zur oben erwähnten 9, 11 sich auf die Transmissionsachsenrichtung der Polarisatorplatte 10 bezieht, 12 sich auf die Richtung der langsamen Achse der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung bezieht, 13 sich auf die Richtung der langsamen Achse der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung bezieht, 14 sich auf die Richtung bezieht, auf die die Flüssigkristallmoleküle ausgerichtet sind, die sich mit einer auf dem Substrat 26 des Farbfilters gebildeten Ausrichtungsschicht 2 in Kontakt befinden, d. h., die sich sehr nahe bei der Ausrichtungsschicht 2 befinden, und 15 sich auf die Richtung bezieht, auf die die Flüssigkristallmoleküle ausgerichtet sind, die sich mit einer auf dem Substrat 23 des TFT-Elements gebildeten Ausrichtungsschicht 3 in Kontakt befinden, d. h., die sich sehr nahe bei der Ausrichtungsschicht 3 befinden. Diese Figuren werden aus der Richtung betrachtet, in der das Licht in das Flüssigkristalldisplay eintritt.
Mit anderen Worten, was die in 13(a) gezeigte Probe anbelangt, legt die Lagebeziehung fest, dass der Winkel θ1, der durch die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 und die Richtung 13 der langsamen Achse der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildet wird, auf 75° gesetzt war, dass der Winkel θ2, der durch die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 und die Richtung 12 der langsamen Achse der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildet wird, auf 15° gesetzt war, und dass der Winkel θ3, der durch die Richtung 14, auf die die Flüssigkristallmoleküle am Substrat 26 des Farbfilters ausgerichtet sind, und die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 gebildet wird, auf 130° gesetzt war. Diese Probe wird als Probe Nr. 3a (die gleiche wie im Beispiel 2) bezeichnet. Es wird angemerkt, dass die Richtung 14, auf die die Flüssigkristallmoleküle am Substrat 26 des Farbfilters ausgerichtet waren, parallel zur 3-Uhr-Richtung eingestellt war. Was eine in 13(b) gezeigte Probe anbelangt, legt die Lagebeziehung ferner fest, dass der Winkel θ1, der durch die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 und die Richtung 13 der langsamen Achse der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildet wird, auf 75° gesetzt war, dass der Winkel θ2, der durch die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 und die Richtung 12 der langsamen Achse der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildet wird, auf 15° gesetzt war, und dass der Winkel θ3, der durch die Richtung 14, auf die die Flüssigkristallmoleküle am Substrat 26 des Farbfilters ausgerichtet sind, und die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 gebildet wird, auf 130° gesetzt war. Diese Probe wird als Probe Nr. 3b bezeichnet. Es wird angemerkt, dass die Richtung 14, auf die die Flüssigkristallmoleküle am Substrat 26 des Farbfilters ausgerichtet waren, parallel zur 12-Uhr-Richtung eingestellt war.
Was eine in 13(c) gezeigte Probe anbelangt, legt die Lagebeziehung ferner fest, dass der Winkel θ1, der durch die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 und die Richtung 13 der langsamen Achse der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildet wird, auf 75° gesetzt war, dass der Winkel θ2, der durch die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 und die Richtung 12 der langsamen Achse der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildet wird, auf 15° gesetzt war, und dass der Winkel θ3, der durch die Richtung 14, auf die die Flüssigkristallmoleküle am Substrat 26 des Farbfilters ausgerichtet sind, und die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 gebildet wird, auf 40° gesetzt war. Diese Probe wird als Probe Nr. 3c bezeichnet. Es wird angemerkt, dass die Richtung 14, auf die die Flüssigkristallmoleküle am Substrat 26 des Farbfilters ausgerichtet waren, parallel zur 3-Uhr-Richtung eingestellt war.
Was eine in 13(d) gezeigte Probe anbelangt, legt die Lagebeziehung ferner fest, dass der Winkel θ1, der durch die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 und die Richtung 13 der langsamen Achse der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildet wird, auf 75° gesetzt war, dass der Winkel θ2, der durch die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 und die Richtung 12 der langsamen Achse der Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildet wird, auf 15° gesetzt war, und dass der Winkel θ3, der durch die Richtung 14, auf die die Flüssigkristallmoleküle am Substrat 26 des Farbfilters ausgerichtet sind, und die Transmissionsachsenrichtung 11 der Polarisatorplatte 10 gebildet wird, auf 40° gesetzt war. Diese Probe wird als Probe Nr. 3d bezeichnet. Es wird angemerkt, dass die Richtung 14, auf die die Flüssigkristallmoleküle am Substrat 26 des Farbfilters ausgerichtet waren, parallel zur 12-Uhr-Richtung eingestellt war.
Es wird angemerkt, dass die Proben mit Ausnahme des Prozesses, in dem die konkaven und konvexen Muster auf den Lichtreflektorplatten gefertigt wurden, in der gleichen Weise wie im oben erwähnten Beispiel 2 gefertigt wurden.
Die visuelle Beobachtung dieser Proben der reflektierenden Flüssigkristalldisplays, die die Lichtreflektorplatten mit derartigen Konkavitäten und Konvexitäten enthielten, enthüllte, dass mit den Proben Nr. 3a bis Nr. 3d eine Anzeige mit einer höheren Helligkeit als beim vorangehenden Beispiel 2, wenn sie von vorn betrachtet wird, verwirklicht wurde, wobei sie außerdem enthüllte, dass anisotrope Konkavitäten und Konvexitäten die Helligkeit verbesserten. In einem derartigen Fall war die Reflexionshelligkeit hoch, wenn das Beleuchtungslicht in der 12-Uhr-Richtung oder in der 6-Uhr-Richtung eintrat. Ferner war die Helligkeit ähnlich hoch, wenn die Vorrichtungen von vorn beleuchtet und aus der schrägen 12- oder 6-Uhr-Richtung betrachtet wurden.
Ferner wurden die Proben der Flüssigkristalldisplays von vorn mit einfallendem Beleuchtungslicht beleuchtet und aus verschiedenen schrägen Winkeln betrachtet, die 45° von der Richtung von vorn versetzt waren; die Proben Nr. 3a und Nr. 3d erreichen eine zufrieden stellende Anzeige in den 6- und 12-Uhr-Richtungen, die schräge Richtungen waren, in denen die Reflexionshelligkeit hoch war, wobei sie außerdem einen zufrieden stellenden Kontrast in der Anzeige in den gleichen Richtungen erreichten, wohingegen die Proben scheinbar keine speziellen durch die Neigung verursachten Änderungen in der Anzeige zeigten, wenn sie von einer schrägen Betrachtungsrichtung betrachtet wurden, in der die Helligkeit hoch war. Im Gegensatz enthüllte die Beobachtung, dass die Proben Nr. 3b und Nr. 3c die Kontrastverhältnisse in der Anzeige verschlechterten, wenn sie aus der 6- oder 12-Uhr-Richtung betrachtet wurden, in denen die Helligkeit hoch war.
Dies zeigt, dass die Richtung des Betrachtungswinkels, in der die Modulationsschicht der Flüssigkristallanzeige (die Flüssigkristallschicht 1) eine hervorragende Sichtbarkeit zeigte, sich entsprechend den drei verschiedenen Werten von θ3 veränderte. Außerdem verwirklichten die Proben Nr. 3a und Nr. 3d, in denen die Richtung, um eine zufrieden stellende Sichtbarkeit zu ergeben, mit der Richtung übereinstimmte, in der die anisotropen Konkavitäten und Konvexitäten der Lichtreflektorplatte eine hohe Helligkeit lieferten, eine Anzeige in hoher Qualität, die das hohe Kontrastverhältnis der Polarisatorplatte, der Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung und der Flüssigkristall-Modulationsschicht (die Flüssigkristallschicht) besonders herausstellt.
Es wird angemerkt, dass die Richtung der anisotropen Konkavitäten und Konvexitäten der in diesem Beispiel verwendeten Lichtreflektorplatte entsprechend den hauptsächlichen Umgebungsbedingungen verschieden eingestellt werden können, in denen das Flüssigkristalldisplay gemäß der Erfindung tatsächlich verwendet wird; es ist überflüssig, zu sagen, dass in einem derartigen Fall die durch die Ausrichtung des Flüssigkristalls, der Polarisatorplatte und der Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung gebildeten Winkel so eingestellt sein sollten, dass die Richtung, die zufrieden stellende Eigenschaften bei einem schrägen Betrachtungswinkel ergibt, mit der Richtung übereinstimmt, die eine hohe Helligkeit liefert, um die gleichen Wirkungen zu erhalten.
[Beispiel 4]
Als Nächstes wird als das Beispiel 4 die folgende Beschreibung ein Beispiel eines reflektiven Flüssigkristalldisplays erklären, das einen Berührungsbildschirm als die Informationseingabeeinrichtung enthält, die in einem persönlichen digitalen Werkzeug installiert ist, das ein Hauptanwendungsgebiet des reflektiven Flüssigkristalldisplays gemäß der Erindung ist.
Zuerst wird auf 14 Bezug genommen, die durch eine Querschnittsansicht gebildet wird, die einen Hauptteil einer Anordnung eines Berührungsbildschirms schematisch zeigt, der in diesem Beispiel verwendet wird. Wie in 14 gezeigt ist, war der Berührungsbildschirm 31 ein planares druckempfindliches Element, das ein Trägersubstrat 28, auf dem eine transparente Elektrode 30, um eine gedrückte Position zu erfassen, gebildet war, und ein bewegliches Substrat 27, auf dem eine transparente Elektrode 29 gebildet war, um eine gedrückte Position zu erfassen, enthält, wobei die transparenten Elektroden 29 und 30 so angeordnet waren, dass sie einander entgegengesetzt gegenüberlagen, wobei ein Luftspalt dazwischen eingebettet war. Es wird angemerkt, dass sowohl das bewegliche Substrat 27 als auch das Trägersubstrat 28, die hier verwendet wurden, keine Doppelbrechung besaßen.
Ein Hauptteil der Struktur dieses Beispiels ist in einer Querschnittsansicht schematisch gezeigt, die die 15 bildet. Wie in 15 gezeigt ist, enthielt ein reflektives Flüssigkristalldisplay, das einen Berührungsbildschirm dieses Beispiels enthielt, eine Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung, eine Platte 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und eine Polarisatorplatte 10, die auf dem beweglichen Substrat 27 des Berührungsbildschirms 31 angebracht sind, wobei all dies auf der Seite der Anzeigeoberfläche einer Flüssigkristall-Ansteuerzelle angeordnet war, die die gleiche Struktur wie das Flüssigkristalldisplay des oben erwähnten Beispiels 2 besaß, mit Ausnahme, dass keine Polarisatorplatte 10 und keine Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung angebracht waren.
In einem derartigen Fall waren die Richtung, auf die die Flüssigkristallschicht 1 ausgerichtet war, die Polarisatorplatte 10 und die Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung in der gleichen Weise wie in der oben erwähnten 9 (Beispiel 2) konfiguriert, wobei ferner die gleiche Anordnung mit Ausnahme des Berührungsbildschirms ausgeführt wurde. Es wird angemerkt, dass der Luftspalt 32 vorgesehen wurde, um den Abstand zwischen dem Trägersubstrat 28 des Berührungsbildschirms und dem Substrat 26 des Farbfilters des reflektiven Flüssigkristalldisplays aufrechtzuerhalten und dadurch eine Wirkung der Verhinderung der Druckausbreitung zu erzeugen, wobei verhindert wird, dass sich der Druck auf den Berührungsbildschirm zu einem Substrat 26 des Farbfilters ausbreitet, ohne ein Druckpufferungselement zu verwenden, das ansonsten zum Gewicht der Vorrichtung beitragen würde.
Außerdem wurde als ein Vergleichsbeispiel ein reflektives Flüssigkristalldisplay, das einen Berührungsbildschirm enthält, gefertigt, das eine Struktur enthielt, deren Hauptteil in einer Querschnittsansicht gezeigt ist, die die 16 bildet. Mit anderen Worten, die Struktur des Vergleichsbeispiels war zum in 14 gezeigten Berührungsbildschirm 31 äquivalent, der auf der Polarisatorplatte 10 des Flüssigkristalldisplays angeordnet war, die die Struktur des oben erwähnten Beispiels 2 besaß. Deshalb war der einzige Unterschied zwischen diesem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel die relative Lage des Berührungsbildschirms 31.
Als Nächstes wurde ein Vergleich zwischen diesem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel ausgeführt. Zuerst wurde, was das Vergleichsbeispiel anbelangt, die auf dem Berührungsbildschirm reflektierte Lichtkomponente direkt betrachtet, wobei dadurch die Sichtbarkeit in hohem Maße verschlechtert wurde. Dieses reflektierte Licht enthielt sowohl das Licht, das zurückzuführen auf die Lücke reflektiert wurde, die zwischen dem Trägersubstrat 28 des Berührungsbildschirms und der Polarisatorplatte 10 eingebettet war, als auch das Licht, das zurückzuführen auf die Lücke reflektiert wurde, die zwischen den transparenten Elektroden 29 und 30 eingebettet war.
Im Gegensatz wurde, was dieses Beispiel anbelangt, keine reflektierte Lichtkomponente, wie z. B. diejenige, die beim Vergleichsbeispiel auftrat, beobachtet; es wurde eine sehr zufrieden stellende Anzeige ähnlich zu dem Fall beobachtet, in dem kein Berührungsbildschirm verwendet wird (Beispiel 2). Ferner wurde, was dieses Beispiel anbelangt, unähnlich zum Vergleichsbeispiel, kein Licht beobachtet, das zurückzuführen auf die Lücke reflektiert wurde, die zwischen den transparenten Elektroden 29 und 30 eingebettet war.
Ferner wurde weder an der Grenzfläche zwischen dem Luftspalt 32, um die Druckausbreitung zu verhindern, und dem Trägersubstrat 28 des Berührungsbildschirms noch an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat 28 des Berührungsbildschirms und dem Substrat 26 des Farbfilters des Flüssigkristalldisplays eine Reflexion beobachtet. Deshalb wurde entsprechend dem Beispiel 4 ein reflektives Flüssigkristalldisplay, das eine Eingabevorrichtung (einen Berührungsbildschirm) enthielt, die infolge des Fehlens der Notwendigkeit für ein Druckpufferungselement leicht war, verwirklicht und für die Anzeige eines zirkular polarisierten Zustands des Lichts, der durch die Reflexionsverhinderungseinrichtung der Eingabevorrichtung erzeugt wurde, effektiv verwendet.
Außerdem war eine zweckmäßigere und leichtere Anordnung machbar, falls, um es kurz zu erwähnen, das bewegliche Substrat 27 des Berührungsbildschirms 31 weggelassen wurde und die transparente Elektrode 29 direkt auf der Seite der Flüssigkristallschicht der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung angeordnet wurde.
Die folgende Beschreibung stellt verschiedene Strukturen und Beispiele dar, die ebenfalls im europäischen Patent 0978752 dargestellt sind, und bietet nützlichen Hintergrund in dem Umfang, in dem sich irgendwelche der Merkmale auf die Erfindung beziehen.
Aus Zweckmäßigkeit werden die Elemente, die die gleiche Funktion wie die Elemente der vorausgehenden Ausführungsform besitzen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei ihre Beschreibung weggelassen ist.
Bisher wurden in der Beschreibung Beispiele erörtert, in denen die Flüssigkristallschicht keine Umsetzungsfunktion für polarisiertes Licht besitzt, was den Fall anbelangt, in dem eine beträchtliche hohe Spannung über der Flüssigkristallschicht angelegt ist, wobei bei einer derartigen Approximation eine zufrieden stellende Eigenschaft erhalten wird. Wenn jedoch betrachtet wird, dass die über dem Flüssigkristall angelegte Spannung praktische Einschränkungen besitzt, ist die Optimierung im Einzelnen effektiver.
Spezifischer wird unter Bezugnahme auf die oben erwähnte 1 eine schwarze Anzeige erreicht, wenn sich die über dem Flüssigkristall angelegte Spannung auf ihren Maximalwert befindet; der Flüssigkristall ist hier nicht vollständig auf die Normalenrichtung des Substrats ausgerichtet, wobei eine Betrachtung über die Komponente parallel zu den Substraten 4 und 5, die in der Ausrichtung des Flüssigkristalls verbleibt, gegeben werden sollte. Die Bedingungen für eine dunkle Anzeige sind, wenn dies berücksichtigt wird, ähnlich zu den obigen Fällen, dass in einem Zustand, in dem eine praktisch maximale Spannung über dem Flüssigkristall angelegt ist, das einfallende Licht, das in die Polarisatorplatte 10 eintritt, nach dem Durchgang durch beide Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und die Flüssigkristallschicht 1 zirkular polarisiert ist.
Weil in diesem Zustand eine praktisch maximale Spannung über dem Flüssigkristall 1 angelegt ist, befindet sich das Flüssigkristalldisplay in einem Zustand, in dem keine Umsetzungsfunktion für polarisiertes Licht erzeugt wird. Es verbleibt jedoch eine geringfügige Umsetzungsfunktion für polarisiertes Licht (die im Folgenden als eine restliche Phasendifferenz bezeichnet wird) in Übereinstimmung mit der Komponente der Ausrichtung des Flüssigkristalls, die zum Substrat parallel ist. Bei der praktisch maximalen Spannung wird eine zufrieden stellende dunkle Anzeige erreicht, indem die vorausgehenden Bedingungen für die Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung ein wenig modifiziert werden, um diesem zu entsprechen.
Im Gegensatz sind die Bedingungen, um eine zufrieden stellende helle Anzeige unter Verwendung der Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und der Ausrichtung der Flüssigkristallschicht 1 zu verwirklichen, die optimiert sind, um eine zufrieden stellende dunkle Anzeige in der obigen Weise zu erreichen, ähnlich, dass der Polarisationszustand auf der Oberfläche der Reflektorplatte 3 linear polarisiert ist. Die Entwurfsparameter für die Flüssigkristallschicht 1, um diese Bedingungen zu erfüllen, sind jedoch trotzdem unter der gleichen Annahme festgesetzt, dass eine derartige ausreichend hohe Spannung angelegt werden kann, damit die restliche Doppelbrechung des Flüssigkristalls vernachlässigbar wird.
Mit anderen Worten, in einem Fall, in dem die Platten 8 und 9 zum Kompensieren der optischen Nacheilung verwendet werden, die in Übereinstimmung mit der restlichen Phasendifferenz des Flüssigkristalls ein wenig modifiziert sind, unterscheiden sich die Spezifikationen für die Flüssigkristallschicht 1 von denjenigen vor der Modifikation nicht in hohem Maße und sind aus den vorausgehenden Spezifikationen vorhersagbar.
17 zeigt schematisch eine Anordnung eines reflektiven Flüssigkristalldisplays dieses Beispiels. Wie in 17 gezeigt ist, ist das reflektive Flüssigkristalldisplay, das die Anordnung des reflektiven Flüssigkristalldisplays der oben erwähnten Ausführungsform 1 enthält, so beschaffen, dass es eine dritte Platte 101 zum Kompensieren der optischen Nacheilung zwischen dem Substrat 4 und der Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung der Zirkularpolarisatorplatte 100 besitzt, um die restliche Phasendifferenz der Flüssigkristallschicht 1 zu beseitigen.
18 zeigt ein Konfigurationsbeispiel der drei Platten 8, 9 und 101 zum Kompensieren der optischen Nacheilung in dem reflektiven Flüssigkristalldisplay.
Was die Richtung der langsamen Achse der restlichen Phasendifferenz der Flüssigkristallschicht 1 anbelangt, verbleibt, falls der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallschicht 1 auf etwa 70° gesetzt ist, was etwa der Mittelwert des Einstellbereichs für den Verdrillungswinkel ist, eine Doppelbrechungskomponente der langsamen Achse, die parallel zu der Richtung, auf die der Flüssigkristall ausgerichtet ist, zwischen den Zentren der Substrate 4 und 5 ist, der Flüssigkristallschicht 1. Um diese zu beseitigen, ist eine Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung, die eine langsame Achse in einer Richtung senkrecht zur Ausrichtung des Flüssigkristalls besitzt, als die dritte Platte 101 zum Kompensieren der optischen Nacheilung geeignet angeordnet. Die restliche Phasendifferenz der Flüssigkristallschicht 1 kann beseitigt werden, falls die Größe der Nacheilung auf etwa 10 bis 50 nm gesetzt wird, obwohl sie von der über dem Flüssigkristall angelegten maximalen Spannung abhängig ist.
Als Nächstes erörtert die folgende Beschreibung ferner ein Verfahren, um eine zufrieden stellende Anzeige zu erhalten, indem die Betrachtungswinkelcharakteristik bei dem in 17 gezeigten reflektiven Flüssigkristalldisplay verbessert wird.
In dem reflektiven Flüssigkristalldisplay, das in 17 gezeigt ist, wird eine zufrieden stellende dunkle Anzeige bei einem maximalen Wert der tatsächlichen Ansteuerspannung erreicht; entsprechend einem Verfahren, durch das eine zufrieden stellende Anzeige in dieser Weise erhalten wird, ist in einem Zustand, in dem eine ausreichende Spannung über der Flüssigkristallschicht 1 angelegt ist, die Beseitigung der restlichen Doppelbrechung des Flüssigkristalls effektiv.
Deshalb wird der Betrachtungswinkel erweiterbar, indem ein derartiger Betrachtungswinkelbereich erweitert wird, dass die restliche Doppelbrechung der Flüssigkristallschicht 1 zufrieden stellend beseitigt werden kann. Um dies zu erreichen, ist die Verwendung einer Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung effektiv, wobei die dreidimensionale Konfiguration der Ausrichtung des Flüssigkristalls berücksichtigt wird.
19 zeigt schematisch eine dreidimensionale Ausrichtung in einem tatsächlichen angesteuerten Zustand der Flüssigkristallschicht 1. Es wird angemerkt, dass 19 die Ausrichtung des Flüssigkristalls des reflektiven Flüssigkristalldisplays, das in 17 gezeigt ist, getreuer zur tatsächlichen Ausrichtung zeigt. In einem derartigen Zustand kann die restliche Doppelbrechung des Lichtes, das in der Normalenrichtung der Anzeigeoberfläche durch die Flüssigkristallschicht 1 geht, durch eine einachsige Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung beseitigt werden, deren Richtung der langsamen Achse in einer ordentlichen Ebene liegt; was jedoch das Licht anbelangt, das schräg durch die Flüssigkristallschicht 1 geht, ist die Verwendung einer Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung effektiv, wobei die Neigung der Ausrichtung der Flüssigkristallschicht 1 weiter berücksichtigt wird.
Weil der Flüssigkristall etwa senkrecht zu den Substraten 4 und 5 ausgerichtet ist, besitzt erstens der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 1 eine große Komponente in Bezug auf das elektrische Feld, das in der Normalenrichtung des Substrats verläuft. Um diese zu beseitigen, ist eine Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung effektiv, die einen kleineren Brechungsindex in Bezug auf das elektrische Feld besitzt, das in der Richtung der Dicke der Schicht der dritten Platte 101 zum Kompensieren der optischen Nacheilung verläuft; dies wird erreicht, indem eine Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung, die optisch einachsig ist und in Bezug auf das elektrische Feld, das in der Richtung der Dicke des Films verläuft, einen kleineren Brechungsindex als in Bezug auf das elektrische Feld, das in einer Richtung der Oberfläche des Films verläuft, besitzt, als die Platte 101 zum Kompensieren der optischen Nacheilung verwendet wird. Ferner kann die Platte 101 zum Kompensieren der optischen Nacheilung ein optisch zweiachsiges Indexellipsoid mit der Aufgabe besitzen, die restliche Phasendifferenz der oben erwähnten Flüssigkristallschicht in einer Richtung in einer Schichtoberfläche zu beseitigen.
Außerdem ist es genau genommen effektiv, zu berücksichtigen, dass die Ausrichtung des Flüssigkristalls nicht vollständig senkrecht zu den Substraten 4 und 5 ist. Hauptsächlich wenn ein zerstreut reflektierender Film oder ein reflektierender Film schräg zur Anzeigeoberfläche des reflektiven Flüssigkristalldisplays konfiguriert sind oder allgemeiner wenn eine derartige reflektierende Oberfläche verwendet wird, die eine Funktion besitzt, das Licht in einer Richtung zu reflektieren, die von der Richtung der gespiegelten Reflexion der Anzeigeoberfläche verschieden ist, ist es effektiv, die restliche Doppelbrechung des Flüssigkristalls in Bezug auf den optischen Weg, der sich von der Fortpflanzung durch die Flüssigkristallschicht 1 bis zur Ankunft am lichtreflektierenden Film 7 erstreckt, und außerdem in Bezug auf den austretenden optischen Weg, der sich vom lichtreflektierenden Film 7 bis zur Fortpflanzung durch die Flüssigkristallschicht 1 erstreckt, zu beseitigen, um eine zufrieden stellende Betrachtungswinkelcharakteristik zu erhalten.
Unter Bezugnahme auf 20 wird eine ausführlichere Erklärung gegeben. Wie in 20 veranschaulicht ist, werden Änderungen in der der Beleuchtung zugeordneten Umgebung, die durch den Betrachter, der sich vor dem reflektiven Flüssigkristalldisplay befindet, im Ergebnis des Umschaltens der Beleuchtung von einem Umgebungsbeleuchtungslicht A zu einem Beleuchtungslicht, das hauptsächlich aus dem Beleuchtungslicht B besteht, verursacht werden, untersucht.
In einem derartigen Fall ändern sich die Helligkeit und der Farbton in einer dunklen Anzeige mit einer Änderung des Umgebungsbeleuchtungslichts, während der Betrachter und das Flüssigkristalldisplay in ihrer Lage feststehend sind. Dies ist so, weil die restliche Doppelbrechung des Flüssigkristalls zu einem variablen Grad entsprechend der Richtung des optischen Weges in der Flüssigkristallschicht 1 beseitigt wird, durch die das Licht geht; wobei eine zufriedenstellendere Anzeige erreicht werden kann, indem verhindert wird, dass dies geschieht.
[BEISPIELE]
Hier wurde weitere Forschung ausgeführt, um die zwei Platten 101 und 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung durch nur eine Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung zu ersetzen, die die gleiche Funktion wie die zwei Platten bot, wobei dies schließlich die Fertigung von Flüssigkristalldisplays ermöglichen würde, die die gleiche Funktion wie diese Anordnungsbeispiele bei niedrigeren Kosten durch die Verringerung der Anzahl der verwendeten Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung besitzen.
In einem derartigen Fall nutzten die Erfinder die Tatsache aus, dass zwei Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung durch eine einzelne Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung ersetzt werden können, die eine Nacheilung besitzt, die zur Summe der Nacheilungen der zwei Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung äquivalent ist, falls die zwei Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung so aufgeschichtet sind, dass ihre langsamen Achsen parallel zueinander sind, und durch eine einzelne Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung ersetzt werden können, die eine Nacheilung besitzt, die gleich der Differenz zwischen den Nacheilungen der zwei Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung ist, falls die Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung so aufgeschichtet sind, dass ihre langsamen Achsen senkrecht zueinander sind.
Mit anderen Worten, weil die Platte 8 zum Kompensieren der optischen Nacheilung und die Platte 101 zum Kompensieren der optischen Nacheilung so konfiguriert waren, dass sie in nächster Nähe aufgeschichtet sind, und außerdem, dass die Richtungen der langsamen Achsen senkrecht zueinander waren, konnte eine einzelne Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung, die eine Nacheilung besaß, die gleich der Nacheilung der zwei Platten war, die zwei Platten ersetzen.
Somit kann eine zufriedenstellendere Eigenschaft erhalten werden, indem zusätzlich eine dritte Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung aufgenommen wird und dadurch die restliche Phasendifferenz des Flüssigkristalls beseitigt wird, über den eine praktisch maximale Spannung angelegt ist. Ferner wird bestätigt, dass, wenn sich zwei Platten zum Kompensieren der optischen Nacheilung in Gebrauch befinden, durch das Einstellen der Nacheilung ähnliche Wirkungen erhalten werden können. Mit anderen Worten, es wird bestätigt, dass eine zufriedenstellendere schwarze Anzeige durch die Ergänzung und Einstellung einer Platte zum Kompensieren der optischen Nacheilung erreicht werden kann, wobei die tatsächliche Ansteuerung berücksichtigt wird.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie bisher ausführlich beschrieben worden ist, kann bei dem reflektiven Flüssigkristalldisplay gemäß der Erfindung die reflektierende Oberfläche einer Lichtreflektorplatte, wie z. B. ein lichtreflektierender Film, auf der Seite der Flüssigkristallschicht angeordnet sein, wobei ein zufriedenstellenderer dunkler Zustand erhalten werden kann. Folglich können reflektive Flüssigkristalldisplays erhalten werden, die keine Parallaxe besitzen und die sowohl Bilder mit hohem Kontrast in hoher Auflösung als auch Bewegtbilder anzeigen.

Claims

Reflektives Flüssigkristalldisplay, mit: einer Flüssigkristallschicht (1), die zwischen ein erstes Substrat (5, 7; 23) mit Licht-Reflexionsvermögen und ein zweites Substrat (4; 26) mit Licht-Transmissionsvermögen eingebettet ist, wobei der Flüssigkristall ein verdrillt ausgerichteter, nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie ist; und einer Zirkularpolarisiereinrichtung (100) mit einer einzelnen Linearpolarisatorplatte (10) zum selektiven Durchlassen entweder rechtshändig oder linkshändig zirkular polarisierten Lichts über den Bereich sichtbarer Wellenlängen, wobei das erste Substrat, die Flüssigkristallschicht und die Zirkularpolarisiereinrichtung in dieser Reihenfolge aufgeschichtet sind, um zumindest einen Teil des reflektiven Flüssigkristalldisplays zu bilden, und die Zirkularpolarisiereinrichtung so angeordnet ist, dass eine Hauptfläche derselben auf der Seite der Flüssigkristallschicht liegt und das zirkular polarisierte Licht durch die Hauptfläche aus der Zirkularpolarisiereinrichtung austritt, wenn natürliches Licht in diese eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte: i) des Produkts Δnd einer Doppelbrechungsdifferenz Δn des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht und einer Dicke d der Flüssigkristallschicht und ii) der Verdrillungswinkel ϕtw der Flüssigkristallschicht derart sind, dass der Verdrillungswinkel im Bereich von 0° bis 45° liegt und der Wert der Funktion
0,7 oder höher ist, wobei
y/λ) die Visual-Empfindlichkeitskurve der Farbabstimmungsfunktion gemäßCIE1931 ist, S_D65(λ) die spektrale Dichte einer D₆₅-Standardlichtquelle ist,
wobei die Flüssigkristallschicht in einem hellen Anzeigezustand in einer normalerweise weißen Operation auf dem Wellenlängenbereich arbeitet, um das zirkular polarisierte Licht in linear polarisiertes Licht umzuwandeln, das auf das erste Substrat auftrifft, wobei das auftreffende Licht in Richtungen, die sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts verändern, linear polarisiert ist, und dass die Zirkularpolarisiereinrichtung (100) Folgendes aufweist: eine erste Platte (8) zum Kompensieren einer optischen Nacheilung mit einer Nacheilung in einer Richtung normal zum Substrat, die auf nicht weniger als 100 nm und nicht mehr als 180 nm eingestellt ist; eine zweite Platte (9) zum Kompensieren einer optischen Nacheilung mit einer Nacheilung in einer Richtung normal zum Substrat, die auf nicht weniger auf 200 nm und nicht mehr als 360 nm eingestellt ist; und die einzelne Linearpolarisatorplatte (10), wobei die erste Platte zum Kompensieren einer optischen Nacheilung, die zweite Platte zum Kompensieren einer optischen Nacheilung und die Linearpolarisatorplatte in dieser Reihenfolge, gesehen von der Flüssigkristallschicht her aufgeschichtet sind; und |2 × θ2 – θ1| einen Wert von nicht unter 35° und nicht über 55° aufweist, wobei θ1 einen Winkel repräsentiert, der durch eine langsame Achse (13) der ersten Platte zum Kompensieren einer optischen Nacheilung und entweder eine Transmissionsachse (11) oder eine Absorptionsachse der Linearpolarisatorplatte gebildet ist, und θ2 einen Winkel repräsentiert, der durch eine langsame Achse (12) der zweiten Platte zum Kompensieren einer optischen Nacheilung und entweder die Transmissionsachse oder die Absorptionsachse der Linearpolarisatorplatte gebildet ist.
Reflektives Flüssigkristalldisplay nach Anspruch 1, bei dem die Kombination der Werte i) des Produkts Δnd einer Doppelbrechungsdifferenz Δn des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht und einer Dicke d der Flüssigkristallschicht und ii) der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallschicht derart sind, dass die Werte der Chromatizität (x, y), die durch Ändern der Farbanpassungsfunktion y(λ) in der Gleichung (A) zu x(λ) oder zu z(λ) berechnet werden, wie in CIE1931 spezifiziert ist, innerhalb der folgenden Bereiche liegen: 0,35 ≥ x ≥ 0,27 0,36 ≥ y ≥ 0,28 wobei die Kombination somit innerhalb desjenigen Teils des im Graphen von 7 dargestellten schraffierten Gebiets liegt, der im Bereich von 0° bis 45° des Verdrillungswinkels liegt.
Reflektives Flüssigkristalldisplay nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat, das ein Licht-Reflexionsvermögen besitzt, einen lichtreflektierenden Film (19) enthält, und der lichtreflektierende Film gleichmäßig und kontinuierlich sich ändernde Konkavitäten und Konvexitäten aufweist und aus einem leitenden Material hergestellt ist.
Reflektives Flüssigkristalldisplay nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine einzelne dritte Platte zum Kompensieren einer optischen Nacheilung (101) oder mehrere solche Platten zwischen der Zirkularpolarisiereinrichtung (100) und der Flüssigkristallschicht (1) vorgesehen sind, um eine verbleibende Phasendifferenz der Flüssigkristallschicht aufzuheben.
Reflektives Flüssigkristalldisplay nach Anspruch 1, bei dem die Zirkularpolarisiereinrichtung eine Nacheilungswirkung hat, um so eine verbleibende Phasendifferenz der Flüssigkristallschicht aufzuheben.
Reflektives Flüssigkristalldisplay nach Anspruch 1, bei dem die Zirkularpolarisiereinrichtung eine Nacheilungswirkung hat, um so eine verbleibende Phasendifferenz der Flüssigkristallschicht während des Anlegens einer Spannung an die Schicht aufzuheben.