CN1128381C - 液晶装置和使用该液晶装置的电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种液晶装置和其电子设备，该液晶显示装置利用由液晶双折射引起的着色现象来提供颜色显示，其中施加的电压为零或不在选择范围时呈现白色或无色，而施加电压后至少应显示两种颜色，不用滤色片能够显示颜色，可通过优化选择液晶的Δn·d值及该值和光学各向异性物质如延迟膜的延迟值R之间的关系得到。Δn·d是向列相液晶的光学各向异性Δn和厚度d的乘积；R是各光学各向异性物质层的光学各向异性Δnj和该层厚度dj的乘积Δnj·dj之总和。

Description

液晶装置和使用该液晶装置的电子设备
本发明涉及一种液晶装置和安装有该液晶显示装置的电子设备，特别是涉及利用由液晶的双折射性引起着色现象来进行颜色显示的液晶显示装置和安装有这种液晶显示装置的电子设备。
已有的彩色液晶显示器是通过滤色片去着色透射过来的光而获得彩色显示的。这个液晶显示器带有一个液晶显示元件，元件由一液晶盒形成，液晶盒带有滤色片和一对用于将这个液晶盒夹在其中的偏振片，液晶显示器还带有驱动这个液晶盒的驱动装置
然而，这个现有技术的彩色液晶显示器存在一个问题，即液晶元件必须用滤色片来着色透过来的光，所以光的透射率低，显示是黑暗的。
原因是光被滤色片吸收。换句话说，滤色片对对应于其颜色波段的光有相当高的吸收指数，因此经过滤色片的着色光的量，比滤色片上的入射的相应波段的光要少。因此显示变得更黑暗。
注意这个已有的液晶显示装置的液晶元件是透射型的。然而，由在这个液晶显示元件的后表面上装置反射片产生反射类型，入射在液晶显示元件的前表面的光由这个在后表面的反射片反射，并且光两次通过滤色片从这个前表面端发射，使光的量减少，由此光显的更黑，所以这个类型很少被用于显示器。
为了解决上述问题，本申请者以前者发明了一个不用滤色片而使穿通光着色，并具有光的高穿通性的液晶显示器，因此这样就能够提供高亮度的显示。
这个液晶显示器是延迟效应颜色(REC)模式反射彩色超扭曲的向列相(STN)液晶显示器，利用由液晶的双折射性引起的着色现象的方法，此结构披露在日本专利NO.2-118516。
延迟效应颜色(REC)模式是用液晶的双折射性来完成颜色显示的方法；液晶的延迟可由控制施加在液晶层上的电压来改变，所以能显示多种颜色。
因为用REC模式的液晶显示器不需要任何滤色片，可增加亮度且价格低廉，并且很适合用在普及的便携式电子设备中。
REC模式的STN液晶显示器的着色原理将在如下参考图38进行描述。
如图.38所示，入射光(红，蓝，绿每一种光)穿过一个偏振片3000，由此受线性偏振后入射到超扭曲向列相(STN)的液晶盒3100上。
液晶分子显示其光学各向异性现象，它们的长轴方向的折射指数与短轴方向折射指数不同。这叫双折射。这意味着入射线性偏振光的传输速度在液晶分子的长轴和短轴方向是不同的，因此这个光易受椭圆形偏振。因为这个椭圆形偏振光的状态依靠颜色，穿过偏振片3400的每一种颜色的光量不同，所以可通过组合从那里发送的不同颜色的光来得到所需要的颜色。
如果施加电压于STN液晶盒3100上，液晶层的Δn·d效应值会随着电压的增加而减少。注意Δn是液晶的光学各向异性，d是液晶层的厚度。
所以，如果Δn·d的初始值设定的较高，通过改变施加于液晶盒上的电压可大大地改变STN液晶的Δn·d的值，已穿过液晶盒的椭圆形偏振光状态因此有很大的改变，因此可完成如图39中所示的显示颜色的变化。
REC模式的STN液晶显示器有优越特性比如明亮和廉价，但是本发明的发明者的已鉴别出可以进一步改善的地方。
换句话说，为了增加在其偏振片的外侧之一上带有反射片的反射型液晶显示器的反射亮度，或者带有半透射反射片的半透射反射型液晶显示器的反射亮度，需要当没施加电压(在后被称作＂零电压＂)时和施加截止(off)电压时的色调(在后叫作背景颜色)应该是白色或接近无色，甚至在其偏振片的外侧装有背面照明的透射型液晶显示器中，必须显示背景色为非彩色如黑或白色。
然而，使用图38方法的液晶显示器有显示绿色或者蓝绿色的背景颜色的趋势，众所周知一直显示白色或者接近无色是很困难的。
此项申请的发明者对本发明的设计是基于以上所述的试验结果而作出的。
本发明的目的是提供一种液晶装置，它能够不用滤色片显示至少两种颜色，此外还能够显示白色或者接近无色。
另一个目的是提供一种安装有明亮和廉价的彩色显示器的高性能的电子设备。
本发明的液晶装置包括一个液晶盒，它有一扭曲角在180到360范围的向列相液晶层，和一对夹住液晶盒安置在其两边的偏振片，及提供在液晶盒与偏振片对中的一个偏振片之间的光学各向异性物质。这里的液晶盒和光学各向异性物质满足下面的公式(1)和(2)：
    Δn·d≥1(μm)                          (1)15.5×α2-40×α+25.1≤R-Δn·d≤15.5×α2-40×α+25.8(μm)(2)这里，Δn·d是向列相液晶的光学各向异性Δn和向列相液晶的厚度d的乘积；R是光学各向异性物质第j层(这里的j是整数)的光学各向异性Δnj和光学各向异性物质第j层的厚度dj的积Δnj·dj的总和，当i个层的光学各向异性物质被使用时，设第j层取自第1到第i层(这里i是大于或等于i的整数)另外α是光学各向异性物质在450nm波长和590nm波长的光学各向异性的比例。换句话说，α是Δn450nm/Δn590nm。
能够不用滤色片而显示颜色并能够显示白色或者接近无色的液晶装置是通过最优化选择液晶的Δn·d值及最优化选择液晶Δn·d值与光学各向异性物质如延迟膜的延迟值R之间的关系来实现的。例如，这个液晶显示器具有白色或接近无色背景，此外在加电压时至少显示两种颜色。
注意在这个文件中主要是使用的术语＂延迟＂和“Δn·d”之间的区别。这里＂延迟＂用做光学各向异性物质如延迟膜，Δn·d是指液晶。
当聚乙烯醇(PVA)的延迟膜用作光学各向异性物质时，这个液晶盒和延迟膜的结构满足下列关系为更好：0.51≤R-Δn·d≤1.21(μm)。
当使用聚炭酸酯(PC)的延迟膜作为光学各向异性的物质时，这个液晶盒和延迟膜的结构满足下列关系为更好：-0.08≤R-Δn·d≤0.62(μm)。
当使用聚砜(PSF)的延迟膜作为光学各向异性的物质时，这个液晶盒和延迟膜的结构满足下列关系为更好：-0.40≤R-Δn·d≤0.30(μm)。
在一个最佳实施例中，本发明的液晶显示装置应该有时间分离驱动电路，它能够在除了选择电压和非选择电压外，在选择电压和非选择电压之间至少提供一个其他电压。
本发明另一个更好装置是，在本发明液晶显示装置中的这个液晶盒应满足公式Δn·d≥{0.8×(β-1)/(P-1)}+0.6(μm)。注意这里Δn·d是，向列相液晶的光学各向异性Δn和向列相液晶的厚度d的积；β是这个液晶盒的电容是0.1时和液晶盒的电容是0.3时的电压的比，此时液晶盒的电容对于在一对电极基板之间加0.5V的电压是0，液晶盒的电容对于在一对电极基板之间加25V的电压是1，P是选择电压和非选择电压的比例。
当满足上述条件时，可用时间分离驱动电路以帧频控制的方法来驱动液晶盒以显示预定的多种颜色。
本发明的液晶装置更适宜使用高分子膜作为光学各向异性物质。
此外，在本发明的液晶显示器中光学各向异性物质的高分子膜更适宜在与膜表面平行的最大折射指数方向有一个折射指数nx，垂直于nx并平行于这个膜表面的折射指数ny，膜厚度方向的折射指数nz，这些折射指数满足关系：(nx-nz)/(nx-ny)≤0.7。
进而，本发明的液晶显示装置所用的光学各向异性物质高分子膜的慢速轴方向更适宜平行于膜表面的方向，而且相对膜厚度方向不断变化。
此外，本发明的液晶显示装置的第二个液晶盒可用做本发明液晶显示装置的光学各向异性物质。在这样的情况下，延迟值可不断变化。
再者，用于本发明的液晶显示装置的第二个液晶盒的液晶更适宜是一个向列相液晶，并且这个第二个液晶盒的向列相液晶和另一个液晶盒的向列相液晶的向列-各向同性相的转变温度的比在0.8到1.2的范围。
另外，在本发明的液晶显示装置中的一对偏振片之一和液晶盒的接触面上，与液晶盒的内表面呈定向接触的向列相液晶分子的方向，和偏振片的吸收轴及偏振片的偏振轴之一之间的角度最好在15到75范围内。
此外，在本发明的液晶显示装置中的液晶盒和光学各向异性物质之间的接触面上，与液晶盒的内表面呈定向接触的向列相液晶分子的方向，和光学各向异性物质的慢轴方向间的角度最好在60到120范围内。
还有，在本发明的液晶显示装置中的光学各向异性物质和一对偏振片之一的偏振片的接触面上，光学各向异性物质的慢速轴方向和偏振片的吸收轴或偏振轴之间的角度最好在15到75范围内。
在本本发明的液晶显示装置中，反射片和透射反射器之一最好放在一对偏振片之一的偏振片的外侧。
本发明中的电子设备带有上述液晶装置。这里提供一种明亮，廉价，高性能的电子设备。
此外，本发明中的电子设备带有上述液晶装置，还带有用于在液晶装置上显示图象必要的输入数据的输入装置。这使例如可输入数据的袖珍的，便携式的电子元件成为可能。
图1是本发明的液晶装置示例(反射类型的液晶装置)的截面图；
图2是图1的液晶装置中偏振片的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜的慢速轴的方向，和这个向列相液晶的定向排列方向之间相互关系的记录方法的结构图；
图3A示用图2的记录方法记录的图1的液晶装置中偏振片的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜的慢速轴的方向，和这个向列相液晶的定向排列方向之间相互关系的例子；图3B是显示这些关系的另一个例子；
图4显示当单轴控制的聚炭酸酯(PC)的延迟膜用做图1延迟膜2时，可达到所需显示的液晶的Δn·d和延迟膜的延迟值R的合适范围的例子。
图5是在如图4所示的合适范围内向液晶显示装置施加电压所产生颜色变化的CIE色度图表；
图6显示当单轴控制的聚炭酸酯(PC)的延迟膜用做图1的延迟膜2时，可达到所需显示的液晶的Δn·d和延迟膜的延迟值R的合适范围的另一个例子。
图7是显示在如图6所示的合适范围内向液晶显示装置施加电压所产生颜色变化的CIE色度图表；
图8显示当单轴控制的聚乙烯醇(PVA)的延迟膜用做图1的延迟膜2时，可达到所需显示的液晶的Δn·d和延迟膜的延迟值R的合适范围的一个例子。
图9显示当单轴控制的聚炭酸酯(PC)的延迟膜用做图1的延迟膜2时，可达到所需显示的液晶的Δn·d和延迟膜的延迟值R的合适范围的另一个例子。
图10显示当单轴控制的聚砜(PSF)的延迟膜用做图1的延迟膜2时，可达到所需显示的液晶的Δn·d和延迟膜的延迟值R的合适比例的一个例子。
图11显示当单轴控制的聚砜(PSF)的延迟膜用做图1的延迟膜2时，可达到所需显示的液晶的Δn·d和延迟膜的延迟值R的合适范围的另一个例子。
图12是本发明的液晶装置另一个例子的截面图；
图13A是图12的液晶装置中偏振片的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜的慢速轴的方向，和这个向列相液晶的定向排列方向之间相互关系的结构图；图13B是显示这些相互关系的另一个例子。
图14是本发明的液晶装置另一个例子的截面图；
图15A是图14的液晶装置中偏振片的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜的慢速轴的方向，和这个向列相液晶的定向排列方向之间相互关系的结构图；图15B是显示这些相互关系的另一个例子。
图16是本发明的液晶装置的另一个例子的截面图；
图17A是图16的液晶装置中偏振片的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜的慢速轴的方向，和这个向列相液晶的定向排列方向之间相互关系的结构图；图17B是显示这些相互关系的另一个例子。
图18是本发明的液晶装置另一个例子的截面图；
图19A是图18的液晶装置中偏振片的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜的慢速轴的方向，和这个向列相液晶的定向排列方向之间相互关系的结构图；图19B是显示这些相互关系的另一个例子。
图20显示图18中的液晶显示器的视角特性的评价结果；
图21是本发明的液晶装置另一个例子的截面图；
图22A是图21的液晶装置中偏振片的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜的慢速轴的方向，和这个向列相液晶的定向排列方向之间相互关系的结构图；图21B是显示这些相互关系的另一个例子。
图23是本发明的液晶装置另一个例子的截面图；
图24A是图23的液晶装置中偏振片的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜的慢速轴的方向，和这个向列相液晶的定向排列方向之间相互关系的结构图；图23B是显示这些相互关系的另一个例子。
图25是一个向列相液晶的陡势率β原理图：
图26显示在液晶显示装置中的液晶盒Δn·d，延迟膜的延迟值R，及向列相液晶的陡势率β之间的关系，这些关系满足在图4中所示的合适范围之中的关系。
图27是当满足图4中所示的合适范围之中这些关系的液晶显示装置以8灰度等级驱动时所表示的色度的CIE色度图。
图28显示液晶显示装置的液晶盒Δn·d，延迟膜的延迟值R，向列相液晶的陡势率β之间的关系，这些关系满足图6中所示的合适范围之中的关系。
图29是当满足图6所示的合适范围之中这些关系的液晶显示装置以8灰度等级驱动时所表示色度的CIE色度图。
图30A是显示液晶盒Δn·d，延迟膜的延迟值R，延迟膜的波长散射比率α之间关系的说明图。图30B是延迟膜的波长散射比率α的说明图。
图31A是模拟器的设计原理说明图，图31B是总函数f(α)的f(α)的图示。
图32显示本发明的安装有液晶显示装置的电子设备示例(寻呼机)的外部图形。
图33显示安装于图32的电子设备上的液晶显示装置的驱动电路的示例。
图34A显示本发明的安装有液晶显示装置的电子设备(空调控制器)的另一个示例。图34B显示电子设备(一个计算器)的另一个例子；
图35显示本发明的安装有液晶显示装置的如图34A的电子设备的驱动电路的示例；
图36显示本发明的安装有液晶显示装置的电子设备的另一个例子。
图37A-37C各显示本发明的液晶显示装置的延迟膜的功能；
图38是延迟效应彩色(REC)模式的液晶显示装置的颜色显示原理图；
图39显示当加电压于图38的液晶显示装置时所达到的彩色显示的例子。
实施例A.获得所需结果的必要条件
使用扭曲范围在180°-360°的向列相液晶(在下称STN液晶)和构成装置如延迟膜或第二液晶盒的光学各向异性物质的液晶显示装置，用以保证当加于STN液晶的电压是0时背景色调是白色或接近无色，另外，保证当加电压时至少显示两种色彩。它必须满足下列第一和第二条件；第一条件；Δn·d≥1(μm)                   …(1)第二条件；15.5×α2-40×α+25.1≤R-Δn·d≤15.5×α2-40×α2＝25.8(μm)…(2)这里：Δn·d是向列相液晶的光学各向异性Δn和向列相液晶的厚度d的乘积；R是光学各向异性物质第j层(这里的j是整数)的光学各向异性Δnj和光学各向异性物质第j层的厚度dj的积Δnj·dj的总和，设当光学各向异性物质的i个层被使用时第j层为从第1到第i层(这里i是大于或等于j的整数)。α是光学各向异性物质在450nm波长和在590nm波长的光学各向异性的比例。
上述第一条件是引起色彩充分变化的必要条件，因而可以以可行的方式显示至少两种色彩。第一条件是在各种试验结果中推导出的。
上述第二条件保证了当加在STN液晶上的电压是0时，背景色调是白色或接近无色。这个第二条件是在收集各种试验数据并在此基础上经计算机模拟后获得的。
这个第二条件是一个一般公式，它可以应用到各种结构如当延迟膜或第二液晶盒用作光学各向异性物质或当使用数个延迟膜时，以及当延迟膜被用于STN液晶盒的上方和下方时。B.第二条件公式的推导方法
上述第二条件公式由图30A，30B，31A，和31B所示的方法获得。这里描述如下。第一步
STN液晶盒的Δn·d值和光学各向异性物质如延迟膜的延迟值R值的各种结合，首先以图30A的方法结合，调查这些试样以便确定它们是否可以显示白色或接近无色，并调查可以有这种显示的范围。对各种不同材料和结构的试样进行试验来获得试验数据。
然后对每一试验样本获得调节白色或接近无色显示范围的函数。本发明者的试验结果已确定这些函数如图30A所示是线性函数，具有陡势1和Δn·d为变量。换句话说，在图30A中夹在两个线性函数之间的区域(图的阴影部分)是可获得白色或接近无色显示的区域。
如图30A所示，两个表达上限和下限的线性函数是R＝Δn·d+b和R＝Δn·d+c，这里这些线性函数截距(常数)b和c给出在光学各向异性物质如延迟膜的延迟值R和Δn·d的值之间的差(R-Δn·d)的上限和下限值，这对于白色或接近无色显示的形成是必要的。
换句话说，如果c＜R-Δn·d＜b，就有可能显示白色或接近无色。
然而，当b和c用做常数时，不可能可靠地表达显示白色或接近无色的必要条件。这就是说，为了表达光学各向异性物质的特性，必须引入一个波长散射系数α。换句话说，用这个波长散射系数α使得能更准确地表达上述条件。这里将细致描述如下。
光学各向异性物质的延迟值R如图30B所示是当波长λ是550nm时的值。然而，尽管贯穿光学各向异性物质如延迟膜的延迟值R是一致的，但对应于波长不在550nm的光显示了不同的光学各向异性。换句话说，图30B所示的光学各向异性物质900相对于波入λ显示出光学各向异性的较陡陡势转变，光学各向异性物质920显示出光学各向异性的平缓陡势转变，光学各向异性物质910显示出光学各向异性中度陡势转变。
这就是说，每一个光学各向异性物质900，910和920具有同样的延迟值R，但是它们的光学各向异性对波长λ具有不同的变化率，因此就可能通过鉴别和表达这些光学各向异性物质每一种的这个特性而更准确地确定上述条件。
上述相对于波长λ的光学各向异性的变化率的不同可用波长散射系数α表达。这个波长散射系数α是光学各向异性物质在波长450nm的光学各向异性与这个光学各向异性物质在波长590nm的光学各向异性的比率。图30的两个线性函数的截距b和c用这个散射系数α可更准确地表达。
因此，通过确定白色或接近无色的可显示范围，如图30A所示，及得到确定其上限和下限的陡势为1的两个线性函数的截距b和c可得到一个实施例。对每一实验例子重复这个工作。
以这种方式，对每一实验例子获得这样的条件F1(α)≤RΔn·d≤F2(α)。在这种情况下，F1(α)和F2(α)是代表上面的截距b和c的函数，用波长系数α作为参数。
如果聚乙烯醇(PVA)延迟膜用作光学各向异性物质，实验结果已经确定当液晶盒和延迟膜满足下列关系：0.51＜R-Δn·d＜1.21(μm)时可得到白色或接近无色显示。
另外，如果聚碳酸酯(PC)延迟膜用作光学各向异性物质，实验结果已经确定当液晶盒和延迟膜满足下列关系：0.08≤R-Δn·d≤0.62(μm)时可得到白色或无色显示。
如果聚砜(PSF)延迟膜用作光学各向异性物质，实验结果已经确定当液晶盒和延迟膜满足下列关系：-0.40≤R-Δn·d≤0.30(μm)时可得到白色或接近无色显示。第二步
上述第一步在实验结果的基础上获得了关于合适的显示范围的数据。这个第二步在非第一步衍生实验的范围中完成计算机仿真实验，与第一步一样，获得合适的显示范围。全面分析第一步获得的数据和由计算机仿真获得的数据，由此推导出公式以确定普通化条件，不考虑光学各向异性物质的材料或排列，或液晶盒的结构。最后，由计算机仿真执行这个推导出的条件等式的特殊实施例以证实白色或者接近无色的可显示范围的存在。由此取得条件等式。
换句话说，取得条件f1(α)≤R-Δn·d≤f2(α)，如图.31B所示。在这种情况下，每个F1(α)和f2(α)是能显示白色或接近无色的延迟值R的普遍化的函数，以波长散射系数α作为参数。
更特别地是，f1(α)和f2(α)能表达如下：
f1(α)＝15.5×α2-40×α+25.1(单位是μm)
f2(α)＝15.5×α2-40×α+25.8(单位是μm)
由此获得上面描述的第二个条件。
在下面详尽描述仿真。
仿真实验由图.31A所示的模拟器100执行。这个模拟器100有一个矩阵计算装置110作为一个功能块，并且由这矩阵计算装置100分析在经过光学各向异性物质之后的椭圆形偏振光的偏振特性。
描述现在转到已穿过这个液晶盒和光学各向异性物质比如延迟膜的光的偏振状态变化的计算原理上。
入射在光学各向异性物质上的光一般经受椭圆形偏振。这个椭圆形偏振光在Z轴的正轴方向的参考轨迹可以在等式a的列向量中来表达，用xy作为元素；
式a E = a x expi ( ωt + φ x ) a y expi ( ωt + φ y )
这里：ai是第i部分的振幅，ω是角频率，φi是第i部分的相角。因为这个波动的绝对相在这种情况下不产生问题，光频和绝对相项可省略，因此偏振态可用标准化的Jone’向量表达，这里每一元素的振幅都标准化了，如式b：
式b E = a x a x 2 + a y 2 exp ( - i δ 2 ) a y a x 2 + a y 2 exp ( i δ 2 ) (δ≡φy-φx)
已穿过光学各向异性物质的光的偏振态变化，所以等式b的偏振光E变为偏振光E’。执行这个转变的光学各向异性物质可用2×2矩阵表达。
如果这个光学各向异性物质是单轴线性相元素，则其Jone’矩阵R(Δ，θ)由式C表达。
式C R ( Δ , θ ) = cos 2 θexp ( i Δ 2 ) + si n 2 θexp ( - i Δ 2 ) 2 i sin θ cos θ sin ( Δ 2 ) 2 i sin θ cos θ sin ( Δ 2 ) cos 2 θexp ( - i Δ 2 ) + sin 2 θexp ( i Δ 2 )
这里，θ是线性相元素的快速轴和X轴之间的角，Δ由线性相元素Δn·d值和这个光的波长来确定，如Δ＝2×π×(Δn·d)/λ。
已经过这个线性相元素的光的偏振态通过应用等式C的Jones’矩阵R(Δ，θ)从 式D获得，
式d
E’＝R(Δ，θ)E
另外，如果光学各向异性物质是多个叠加的单轴线性相元素，通过依次应用等式C的Jones’矩阵R，从 式E获得这种偏振状态，
式E
E’＝R(Δn，θn)R(Δn-1，θn-1)…R(Δ2，θ2)R(Δ1，θ1)E
如果光学各向异性物质是一个液晶分子扭曲的液晶盒，偏振态的计算复杂。然而，如果把液晶层分成足够多层，可通过加入无扭曲定向的液晶层的乘积来近似计算。因为没有扭曲的液晶层是单轴线性偏振元素，多个这样的层能以与前述的单轴线性偏振元素同样方式叠加使得可以获取已穿过液晶盒的光的偏振态。
应用合适参数以上述方法获得偏振状态。
已经证实不论聚炭酸酯，聚乙烯醇，聚砜或者各种类型的第二液晶盒用作光学各向异性物质，若满足上述第一和第二条件则确保加零电压时背景显白色或者接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。
C.本发明液晶显示装置的特性
参考图37A，37B和37C将简要地在下面描述本发明液晶显示装置的特性。
本发明液晶显示装置由前述图38所示的REC模式彩色液晶显示装置构成，它进一步增加光学各向异性物质3200比如由单轴高分子膜形成的延迟膜，通过此光学各向异性物质3200的相补偿可显示白的或者接近无色。
换句话说，已穿过液晶盒3100的椭圆形偏振光通过光学各向异性物质3200如延迟膜的光补偿效应被反向转换，于是通过使基本是线性偏振的入射光偏振返回使得可以显示白色，如图37A所示。
另外，通过确保已穿过光学各向异性物质3200的线性偏振光的方向垂直于偏振片3400的偏振轴，就可达到完全阻挡光(黑色显示)的状态，如图37B所示。
再者，通过加电压来改变液晶盒3100的光折射指数并因此改变已穿过光学各向异性物质3200的每一个红，绿，和蓝色光的偏振状态，可达到至少两种色彩显示，如图37C所示。
下面将参考实施例对本发明进行特别描述。
实施例1
这个实施例给出了使用一个单轴拉制的延迟膜作为光学各向异性物质的例子。
图1显示反射型液晶显示器的切而图。
反射型液晶显示器由上偏振片1，延迟膜2，液晶盒3，下偏振片4，和反射片5构成。
液晶盒3在底表面有电极6的上基板7和上表面有电极8的下基板9之间挟持有向列相液晶层10。
向列相液晶10通过实施一个过程如在形成于上和下基板7和9的取向层11和12上摩擦来使方向扭曲。
密封材料13放置在上基板7和下基板9之间的周边部分以固定上基板7和下基板9之间的向列相液晶10，并维持上和下基板7和9之间的距离不变。此外，由玻璃纤维，塑料球或类似的东西构成的衬垫14可放置在上和下基板7和9之间。能够至少提供三个电压的驱动电路15连接在上和下电极6和8之间。更好的这种驱动电路例子是带有由帧频控制或者脉冲宽度调制的显示灰色等级功能的时间分离驱动电路。
上述的反射型液晶显示器中，显示的进行是这样的光(自然光或者照明光源)从前表面入射，由后表面的反射片5反射，入射光在被反射片5反射前从前表面通过上偏振片1，延迟膜2，向列相液晶10，和下偏振片4，然后又反射回下偏振片4，STN液晶10，延迟膜2，和上偏振片1后被发射。
在液晶盒3中，已通过上偏振片1入射的线性偏振光，在经过延迟膜2时经受延迟膜2的偏振作用而被椭圆形偏振，然后在STN通过液晶10时进一步被STN液晶10的偏振作用偏振，由此改变偏振状态。
因而，已穿过延迟膜2和STN液晶10入射到下偏振片4的光经延迟膜2和STN液晶10的偏振作用被以非线性状态偏振；在这个非线性偏振光中只有那些具有穿过下偏振片4的偏振部分的波长的光穿过下偏振片4并被着色。
在这个情况下，延迟膜2的偏振作用不变化，但是STN液晶10的液晶分子的取向依据加在电极6和8之间电压而改变。因此STN液晶10有改变STN液晶10的液晶分子的取向的偏振作用。
以下是关于透过延迟膜2的光经其偏振作用着色的描述。外部的光经受上偏振片1的线性偏振，入射到延迟膜2上，这个膜有具有一个相对上偏振片1的偏振轴成预定角度的慢速轴，并且当光穿过延迟膜2时，受到对应于延迟膜2的延迟值R的偏振作用，因此变成椭圆形偏振。
如果从延迟膜2发射的椭圆形偏振光依次不变地穿过STN液晶10继而入射到下偏振片4上，这些椭圆形偏振光中只有那些具有通过这个下偏振片4的偏振部分的波长的光穿过下偏振片4时(线性偏振光)被着色。
穿过下偏振片4的着色光被反射片5反射，沿着与上面描述的光学路径相反的路径返回，并且从上偏振片1发射，由这个着色光产生显示模式。
注意，在这种情况下，由反射片5反射的着色光仅是穿过下偏振片4的偏振部分的波长的光，此部分光已经上述延迟膜2和STN液晶10的偏振作用以非线性方式偏振，并且这个光再次经受STN液晶10和延迟膜2的偏振，结果这个穿过上偏振片1并被其发射的着色光是比反射片5反射的着色光颜色更纯的光。
以这个方式，反射型液晶显示装置没有用滤色片而使透过它的光，因此光的透射好，并能提供足够高的亮度显示。
图3A和图3B显示图1中的偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜2的慢速轴方向，和STN液晶10的取向方向之间的相互关系。图3A和3B因偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)的方向不同而不同。
图3A的状况和图1的结构之间的关系在图2中显示。
如图2所示，STN液晶层10以扭曲的液晶分子50构成，这些液晶分子50的光学各向异性是Δn，液晶层的厚度是d。延迟膜2的延迟值R由延迟膜2的光学各向异性Δn1和延迟膜2的厚度d1的乘积(Δn1·d1)表示。
应注意到，虽然用摩擦作为这个实施例中的STN液晶10的液晶定向方法，但另一个方法比如氧化硅的倾斜蒸发法也能使用。在下面的描述中，与上基板和下基板7和9接触的STN液晶10被定向的方向，被称谓上片和下片的摩擦方向。
在图3A和3B中，A1和A2是上下偏振片1和4的吸收轴(或者偏振轴)的方向，B1是延迟膜2的慢速轴方向，而C1和C2是上片和下片的摩擦方向。
此外，T是STN液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角，θ2是延迟膜2的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角，θ3是下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角。
θ1设置在大于0°和小于90°之间。在上述结构中，上和下基板7和9的相对安置使这个STN液晶10的扭曲角T在180和360的范围中。在这种情况下，这个STN液晶10的扭曲角T由上片和下片的摩擦C1和C2以及加在STN液晶10上的具有光学旋转力的物质的类型及量来控制。
实施例1-1
在上述图1和3A的结构中，以聚炭酸酯(在后缩写为PC)单轴拉膜用作延迟膜2。在这种情况下，450nm波长的光学各向异性与590nm波长的光学各向异性的比率d(即波长散射比率)是1.09。
向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)方向A1和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1设置在35°-55°，延迟膜2的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角θ3设置在35°-55°，向列相液晶10的光学各向异性Δn和液晶层厚度d的乘积以及延迟膜2的光学各向异性Δn1和厚度d1的乘积(Δn1·d1)(实施例1中以后被称作延迟值R)在下表1中显示。在上和下电极6和8之间加电压时产生的颜色变化由分光光度计(IMUC-7000，Otsuka电子厂制造)测量。
表1
    No.     Δn     d(μm)   Δn·d(μm)     R(μm)
    1     0.13     7.0     0.91     1.4
    2     0.18     7.0     1.26     1.8
    3     0.18     7.0     1.26     2.0
    4     0.18     7.0     1.26     2.2
    5     0.23     7.0     1.61     1.8
    6     0.23     7.0     1.61     2.0
    7     0.23     7.0     1.61     2.2
    8     0.24     8.0     1.92     1.8
    9     0.24     8.0     1.92     2.0
    10     0.24     8.0     1.92     2.2
结果，只要延迟膜2的延迟值R和向列相液晶10的光学各向异性Δn和厚度d的乘积Δn·d在预定的关系内，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。在图4中显示了这些结果。
在图4中，部分(a)是当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色的范围。换句话说，这是满足前述第一和第二个条件的范围。
所以，在图4的范围(a)中，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。
相反地，在图4的范围(a)外，当加零电压时背景不呈白色或接近无色，当加电压时也不显示至少两种颜色。
为说明图4的部分(a)中的条件，图5显示当所用液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟值R是2μm时，相对所加电压而发生的颜色变化。
在这个例子中，在零电压时背景颜色是带点蓝的白色，在有效电压2.15V时它呈橙色，在2.20V时呈蓝色，在2.22V呈绿色。换句话说，这个例子展示出本发明的液晶显示装置的最佳条件设置之一。
此外，为了说明在图4的(a)部分中在零电压时背景颜色呈白色或接近无色的区域的边界条件，所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟值R是2.2μm，另一种选择是所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.18并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.26μm，延迟膜2的延迟膜R是1.8μm，在这些情况下，加零电压时背景颜色是有点红的白色。当应用电压时，随着电压增加颜色变化为橙色的，蓝色和绿色。换句话说，这些是本发明的液晶显示装置的边界条件。
相反地，为了说明在图4的(a)以外部分在零电压时背景颜色不呈白色或接近无色的条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.18并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.26μm，延迟膜2的延迟值R是2μm，另一种选择是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.24并且这个厚度d是8μm，换句话说Δn·d是1.92μm，延迟膜2的延迟值R是2μm，在前一情况下，加零电压时背景颜色是橙色。在后一种情况下，当加零电压时，呈蓝黑色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
为进一步说明在图4的(a)以外部分，尽管在零电压时背景颜色呈白色或接近无色，但加电压时不发生至少两种颜色显示的条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.13并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是0.91μm，延迟膜2的延迟值R是1.4μm，在这种情况下，加零电压时背景颜色是蓝白色，但当施加电压时仅呈橙色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
实施例1-2
在图1和3B的结构中，以PC单轴拉膜用作延迟膜2。向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)方向A1和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1设置在35°-55°，延迟膜2的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角θ3设置在35-55°，向列相液晶的光学各向异性Δn和液晶层厚度d的乘积和延迟膜2的延迟值R的组合在下表2中显示，在上和下电极6和8之间加电压时产生的颜色变化由分光光度计测量。
表2
    No.     Δn     d(μm)   Δn·d(μm)     R(μm)
    1     0.13     7.0     0.91     1.2
    2     0.18     7.0     1.26     1.4
    3     0.20     7.0     1.4     1.6
    4     0.20     7.0     1.4     1.8
    5     0.20     7.0     1.4     2.0
    6     0.23     7.0     1.61     1.6
    7     0.23     7.0     1.61     1.8
    8     0.23     7.0     1.61     2.0
    9     0.24     8.0     1.92     1.6
    10     0.24     8.0     1.92     1.8
    11     0.24     8.0     1.92     2.0
结果，只要延迟膜2的延迟值R和向列相液晶10的光学各向异性Δn和厚度d的乘积Δn·d在预定的关系内，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。在图6中显示这些结果。
在图6中，(a)部分是当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色的范围。因此这是满足前述第一和第二个条件的范围。
因此，在包括在图6的(a)部分中的范围内，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。
相反地，在图6的(a)部分外的范围内，当加零电压时背景不呈白色或接近无色，当加电压时也不显示至少两种颜色。
为说明图6的部分(a)中的条件示例，图7的曲线(a)显示了当液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟值R是1.8μm时，相对所加电压发生的颜色变化。在零电压时背景颜色是带点黄的白色，在有效电压2.20V时它呈黑色，在2.25V时呈黄-绿色，在2.35V呈粉红色。换句话说，这个例子展示了本发明的液晶显示装置的最佳的条件设置之一。
此外，为了说明在图6的(a)部分中在零电压时背景颜色呈白色或接近无色的边界条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学向向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟膜R是2μm，另一种选择是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.2并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.4μm，延迟膜2的延迟值R是1.8μm；在这些情况下，加零电压时背景颜色是灰黑色。当施加电压时，随着电压增加颜色变化为黑色，蓝色和黄-绿色和粉红色。换句话说，这些是本发明的液晶显示装置的边界条件。
另外，作为图6部分(a)中的条件的一个例子，图7的曲线(b)显示当使用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.18μm并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.26μm，延迟膜2的延迟值R是1.4μm，相对所电压而发生的颜色变化。在零电压时背景颜色是带点绿的白色，在有效电压2.18V时它呈橙色，在2.22V时呈蓝色，在2.25V呈绿色。
换句话说，这个例子展示了本发明的液晶显示装置的最佳的条件设置之一。另外，当所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.22并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.54μm，延迟膜2的延迟值R是1.7μm时，发生与图7的曲线(b)基本相同的颜色变化；当Δn·d是1.6μm或小于1.6μm时，通过调节上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)的方向A1和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1，延迟膜2的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角θ3，类似于图7的曲线(a)的颜色变化变成类似图7的曲线(b)的颜色变化。
相反地，为说明在图6的(a)以外部分在零电压时背景颜色不呈白色或接近无色的条件，当所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.2并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.4μm，延迟膜2的延迟值R是2μm，另一种选择是当所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.24并且这个厚度d是8μm，换句话说Δn·d是1.92μm，延迟膜2的延迟值R是1.8μm时，在前一情况下，加零电压时背景颜色是黑色，在后一种情况下，当加零电压时背景色调呈黄色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
为进一步说明在图4的(a)以外部分，尽管在零电压时背景颜色呈白色或接近无色，但加电压时不发生至少两种颜色显示的条件，当所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.13并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是0.91μm，延迟膜2的延迟值R是1.2μm，在这种情况下，加零电压时背景颜色是黄白色，但当施加电压时仅呈橙色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
实施例1-3
在上述图1和3A的结构中，以聚乙烯醇(在后缩写为PVA)单轴拉膜用作延迟膜2。
在这种情况下，450nm波长的光学各向异性与590nm波长的光学各向异性的比率α是1.01。另外，向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1设置在35°-55°，延迟膜2的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角θ3设置在35°-55°，向列相液晶10的光学各向异性Δn和液晶层的厚度d的乘积及延迟膜2的延迟值R的组合在下表3中显示。在上和下电极6和8之间加电压时产生的颜色变化由分光光度计测量。
表3
    No.     Δn     d(μm)   Δn·d(μm)     R(μm)
    1     0.13     7.0     0.91     2.0
    2     0.18     7.0     1.26     2.4
    3     0.18     7.0     1.26     2.6
    4     0.18     7.0     1.26     2.8
    5     0.23     7.0     1.61     2.4
    6     0.23     7.0     1.61     2.6
    7     0.23     7.0     1.61     2.8
    8     0.24     8.0     1.92     2.4
    9     0.24     8.0     1.92     2.6
    10     0.24     8.0     1.92     2.8
结果，只要延迟膜2的延迟值R和向列相液晶10的光学各向异性Δn与厚度d的乘积Δn·d在预定的关系内，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。在图8中显示这些结果。
在图8中，(a)部分是当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色的范围。因此这是满足前述第一和第二个条件的范围。
因此，在图8的(a)部分中，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。相反地，在图8的(a)部分外，或是当加零电压时背景不呈白色或接近无色，或是当加电压时也不显示至少两种颜色。
为说明图8部分(a)中的条件示例，所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟值R是2.6μm，在这一例子中，在零电压时背景颜色是带点黄的白色，在有效电压2.12V时它呈橙色，在2.17V时呈蓝色，在2.19V呈绿色。换句话说，这个例子展示了本发明的液晶显示装置的最佳的条件设置之一。
此外，为说明被认为是在图8的(a)部分中在零电压时背景颜色呈白色或接近无色的边界条件，所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光学向向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟膜R是2.8μm，另一种选择是所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.18并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.26μm，延迟膜2的延迟值R是2.4μm；在这些例子下，加零电压时背景颜色是红白色。当施加电压时，随着电压增加颜色变化为橙色，蓝色和绿色。换句话说，这些是本发明的液晶显示装置的边界条件。
相反地，为了说明在图8的(a)以外部分在零电压时背景颜色不呈白色或接近无色的条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.18并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.26μm，延迟膜2的延迟值R是2.6μm，另一种选择是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.24并且这个厚度d是8μm，换句话说Δn·d是1.92μm，延迟膜2的延迟值R是2.6μm，在前一情况下，加零电压时背景颜色是橙色，在后一种情况下，当加零电压时背景色调呈蓝色。换句话说，这些不是适合本发明的液晶显示装置的条件。
为进一步说明在图8的(a)以外部分尽管在零电压时背景颜色呈白色或接近无色，但加电压时不显示至少两种颜色的条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.13并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是0.91μm，延迟膜2的延迟值R是2μm，在这种情况下，加零电压时背景颜色是蓝白色，当施加电压时仅呈橙色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
实施例1-4
在图1和3B的结构中，以PVA单轴拉膜用作延迟膜2。
向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1设置在35°-55°，延迟膜2的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角θ3设置在35°-55°，向列相液晶10的光学各向异性Δn和液晶层的厚度d的乘积及延迟膜2的延迟值R的组合在下表4中显示。在上和下电极6和8之间加电压时产生的颜色变化由分光光度计测量。
表4
    No.     Δn     d(μm)   Δn·d(μm)     R(μm)
    1     0.13     7.0     0.91     1.8
    2     0.18     7.0     1.26     2.0
    3     0.20     7.0     1.4     2.2
    4     0.20     7.0     1.4     2.4
    5     0.20     7.0     1.4     2.6
    6     0.23     7.0     1.61     2.2
    7     0.23     7.0     1.61     2.4
    8     0.23     7.0     1.61     2.6
    9     0.24     8.0     1.92     2.2
    10     0.24     8.0     1.92     2.4
    11     0.24     8.0     1.92     2.6
结果，只要延迟膜2的延迟值R和向列相液晶10的光学各向异性Δn与厚度d的乘积Δn·d在预定的关系内，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。在图9中显示这些结果。
在图9中，(a)部分是当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色的范围。因此这是满足前述第一和第二个条件的范围。
因而，在图9的范围(a)中，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。相反地，在图9的范围(a)外，或是当加零电压时背景不呈白色或接近无色，或是当加电压时不显示至少两种颜色。
为说明图9部分(a)中的条件示例，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟值R是2.4μm。在这个例子中，在零电压时背景颜色是带点黄的白色，在有效电压2.24V时它呈黑色，在2.27V时呈蓝色，在2.29V时呈黄-绿色，在2.39V呈粉红色。换句话说，这个例子展示了本发明的液晶显示装置的最佳的条件设置之一。
此外，为说明被认为是在图9的(a)部分中在零电压时背景颜色呈白色或接近无色的边界条件，所用的当液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.16μm，延迟膜2的延迟值R是2.6μm，另一种选择是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.2并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.4μm，延迟膜2的延迟值R是2.4μm，在这些情况下，加零电压时背景颜色是灰色。当施加电压时，随着电压增加颜色变化为黑色，蓝色和黄-绿色和粉红色。换句话说，这些是本发明的液晶显示装置的边界条件。
另外，作为图9范围(a)中的另一个条件设置的例子，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.18μm并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.26μm，延迟膜2的延迟值R是2μm，在这个例子中，在零电压时背景颜色是带点绿的白色，在有效电压2.21V时它呈橙色，在2.25V时呈蓝色，在2.28V呈绿色。换句话说，这个例子展示了本发明的液晶显示装置的最佳的条件设置之一。
相反地，为了说明在图9的范围(a)以外部分在零电压时背景颜色不呈白色或接近无色的条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.2并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.4μm，延迟膜2的延迟值R是2.6μm，另一种选择所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.24并且这个厚度d是8μm，换句话说Δn·d是1.92μm，延迟膜2的延迟值R是2.2μm，在前一情况下，加零电压时背景颜色是黑色，在后一种情况下，当加零电压时背景色调呈黄色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
为进一步说明在图9的范围(a)以外部分，尽管在零电压时背景颜色呈白色或接近无色，但加电压时不显示至少两种颜色的条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.13并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是0.91μm，延迟膜2的延迟值R是1.8μm，在这种情况下，加零电压时背景颜色是黄白色，当施加电压时仅呈橙色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
实施例1-5
在图1和3A的结构中，以聚砜(在后简写为PSF)单轴拉膜用作延迟膜2。
在这种情况下，450nm波长的光学各向异性与590nm波长的光学各向异性的比率α是1.15。
向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1设置在35°-55°，延迟膜2的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角θ3设置在35°-55°，向列相液晶10的光学各向异性Δn和液晶层的厚度d的乘积与延迟膜2的延迟值R的组合在下表5中显示。在上和下电极6和8之间加电压时产生的颜色变化由分光光度计测量。
表5
    No.     Δn     d(μm)   Δn·d(μm)     R(μm)
    1     0.13     7.0     0.91     0.7
    2     0.18     7.0     1.26     1.2
    3     0.20     7.0     1.4     1.2
    4     0.20     7.0     1.4     1.4
    5     0.20     7.0     1.4     1.6
    6     0.23     7.0     1.61     1.2
    7     0.23     7.0     1.61     1.4
    8     0.23     7.0     1.61     1.6
    9     0.24     8.0     1.92     1.2
    10     0.24     8.0     1.92     1.4
    11     0.24     8.0     1.92     1.6
结果，只要延迟膜2的延迟值R和向列相液晶10的光学各向异性Δn与厚度d的乘积Δn·d在预定的关系内，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。
在图10中显示这些结果。在图10中，(a)部分是当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色的范围。因此这是满足前述第一和第二个条件的范围。
因而，在图10的(a)部分中，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。相反地，在图10的(a)部分外，或是当加零电压时背景不呈白色或接近无色，或是当加电压时也不显示至少两种颜色。
为说明图10的(a)部分中的二个条件示例，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟值R是1.4μm时，在这个例子中，在零电压时背景颜色是带点蓝的白色，在有效电压2.22V时它呈黑色，在2.25V时呈蓝色，在2.27V时呈黄-绿色，在2.37V呈粉红色。换句话说，这是本发明的液晶显示装置的最佳的条件设置之一。
此外，作为图10的(a)部分中条件设置的另一个示例，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学向向异性Δn是0.18并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.26μm，延迟膜2的延迟膜R是1.2μm，在这个例子中，加零电压时背景颜色是红白色。在有效电压2.19V时它呈橙色，在2.23V时呈蓝色，在2.26V呈绿色。换句话说，这是本发明的液晶显示装置的最佳的条件设置之一。
相反地，为说明在图10的范围(a)以外部分在零电压时背景颜色不呈白色或接近无色的条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.2并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.4μm，延迟膜2的延迟值R是1.6μm，另一种选择是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.24并且这个厚度d是8μm，换句话说Δn·d是1.92μm，延迟膜2的延迟值R是1.4μm时，在前一情况下，加零电压时背景颜色是黑色，在后一种情况下，当加零电压时背景色调呈黄色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
为进一步说明在图10的范围(a)以外部分尽管在零电压时背景颜色呈白色或接近无色，但加电压时不显示至少两种颜色显示的条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.13并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是0.91μm，延迟膜2的延迟值R是0.7μm，在这种情况下，加零电压时背景颜色是黄白色，当施加电压时仅呈橙色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
实施例1-6
在图1和3B的结构中，以PSF单轴拉膜用作延迟膜2。
向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1设置在35°-55°，延迟膜2的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角θ3设置在35°-55°，向列相液晶10的光学各向异性Δn和液晶层的厚度d的乘积与延迟膜2延迟值R的组合在下表6中显示，在上和下电极6和8之间加电压时产生的颜色变化由分光光度计测量。
表6
    No.     Δn     d(μm)   Δn·d(μm)     R(μm)
    1     0.13     7.0     0.91     1.0
    2     0.18     7.0     1.26     1.5
    3     0.18     7.0     1.26     1.7
    4     0.18     7.0     1.26     1.9
    5     0.23     7.0     1.61     1.5
    6     0.23     7.0     1.61     1.7
    7     0.23     7.0     1.61     1.9
    8     0.24     8.0     1.92     1.5
    9     0.24     8.0     1.92     1.7
    10     0.24     8.0     1.92     1.9
结果，只要延迟膜2的延迟值R和向列相液晶10的光学各向异性Δn与厚度d的乘积Δn·d在预定的关系内，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。
在图11中显示这些结果。在图11中，(a)部分是当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色的范围。因此这是满足前述第一和第二个条件的范围。
因而在图11的范围(a)部分中，当加零电压时背景呈白色或接近无色，当加电压时至少显示两种颜色。相反地，在图11的范围(a)部分外，或是当加零电压时背景不呈白色或接近无色，或是当加电压时也不显示至少两种颜色。
为说明图11范围(a)中的一个条件示例，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟值R是1.7μm，在这个例子中，在零电压时背景颜色是带点黄的白色，在有效电压2.10V时它呈橙色，在2.15V时呈蓝色，在2.17V时呈绿色。换句话说，这个例子展示了本发明的液晶显示装置的最佳的条件设置之一。
此外，为说明被认为是在图11的(a)部分中在零电压时背景颜色呈白色或接近无色的边界条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说，Δn·d是1.16μm，延迟膜2的延迟值R是1.9μm，另一种选择是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.18并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.26μm，延迟膜2的延迟值R是1.5μm，在这些情况下，加零电压时背景颜色是红白色。当施加电压时，随着电压增加颜色变化为橙色，蓝色和绿色。换句话说，这些是本发明的液晶显示装置的边界条件。
相反地，为说明在图11的范围(a)以外部分在零电压时背景颜色不呈白色或接近无色的条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.18并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.26μm，延迟膜2的延迟值R是1.7μm，另一种选择是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.24并且这个厚度d是8μm，换句话说Δn·d是1.92μm，延迟膜2的延迟值R是1.7μm，在前一情况下，加零电压时背景颜色是橙色，在后一种情况下，当加零电压时背景色调呈黄色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
为进一步说明在图11的范围(a)以外部分尽管在零电压时背景颜色呈白色或接近无色，但加电压时不显示至少两种颜色显示的条件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.13并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是0.91μm，延迟膜2的延迟值R是1μm，在这种情况下，加零电压时背景颜色是蓝白色，当施加电压时仅呈橙色。换句话说，这些是不适合本发明的液晶显示装置的条件。
实施例2
这个实施例给出了用两个PC单轴拉制的延迟膜作为光学各向异性物质的例子。
图12显示本发明的第二反射型液晶显示器的切面图。
在图12中，数字1代表上偏振片，数字2a和2b代表延迟膜，数字3代表液晶盒，数字4代表下偏振片，和数字5代表反射片，液晶盒3的构成与图1一样。
图13A和图13B显示图12中的偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜2a和2b的慢速轴方向，及上和下片摩擦的方向之间的相互关系。
图13A和13B因上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)的方向的不同而不同。在这些图中，A1和A2是上和下偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，B1和B2是延迟膜2a和2b的慢速轴方向，及C1和C2是上和下片摩擦的方向。T是向列相液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1和延迟膜2a的慢速轴B1方向之间的夹角，θ2是延迟膜2b的慢速轴B2方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角，θ3是下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角。θ4是延迟膜2a的慢速轴B1方向和延迟膜2b的慢速轴B2方向之间的夹角。θ1设置在大于0和小于90之间。
实施例2-1
在图12和13A的结构中，以PC单轴拉膜用作每一延迟膜2a和2b。向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2a的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角θ3设置在35°-55°，延迟膜2b的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°，延迟膜2a的慢速轴B1方向和延迟膜2b的慢速轴B2方向之间的夹角θ4设置在0°-20°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2a的光学各向异性Δn1和其厚度d1的乘积Δn1·d1加上延迟膜2b的光学各向异性Δn2和其厚度d2的乘积Δn2·d2之和(在下称实施例2的延迟值R)设置为2μm，在零电压时背景颜色是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为橙色，蓝色和绿色。可以在比使用一个PC单轴拉膜的实施例1-1更宽的视角上看到这些颜色。
实施例2-2
在图12和13B的结构中，以PC单轴拉膜用作为每一延迟膜2a和2b。向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2a的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴A2(或者偏振轴)方向之间的夹角θ3设置在35°-55°，延迟膜2b的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°，延迟膜2a的慢速轴B1方向和延迟膜2b的慢速轴B2方向之间的夹角θ4设置在0°-20°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2a和延迟膜2b的延迟值为1.8μm。结果在零电压时背景颜色是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为黑色，蓝色和黄-绿色和粉红色。可以在此使用一个PC单轴拉膜的实施例1-2更宽的视角上看到这些颜色。
实施例3
这个实施例给出了使用两个PC单轴拉制的延迟膜作为光学各向异性物质的例子。
图14显示本发明的第三反射型液晶显示装置的切面图。在图14中，数字1代表上偏振片，数字2a和2b代表延迟膜，数字3代表液晶盒，数字4代表下偏振片，和数字5代表反射片，液晶盒3的构成与图1一样。
实施例2中描述的延迟膜2a和2b放置在偏振片1和液晶盒3之间，但是在实施例3中延迟膜2a放置在上偏振片1和液晶盒3之间，延迟膜2b放置在液晶盒3和下偏振片4之间。
图15A和图15B显示图14中的偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜2a和2b的慢速轴方向，及上和下片摩擦的方向之间的相互关系。图15A及15B因上偏振片1的吸收轴(或偏振轴)不同而不同。
图15A和15B中，A1和A2是上和下偏振片1和4的吸收轴(或者偏振轴)方向，B1和B2是延迟膜2a和2b的慢速轴方向，及C1和C2是上和下片摩擦的方向。此外T是向列相液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2a的慢速轴B1方向之间的夹角，θ2是延迟膜2b的慢速轴B2方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角，θ5是下片的摩擦C2方向和延迟膜2b的慢速轴B2方向之间的夹角。θ6是延迟膜2b的慢速轴B2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角。θ1设置在大于0和小于90之间。
实施例3-1
在图14和15A的结构中，以PC单轴拉膜用作每一延迟膜2a和2b。向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2a的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及延迟膜2b的慢
速轴B2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ6都设置在35°-55°，延迟膜2b的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2及下片的摩擦C2方向和延迟膜2b的慢速轴B2方向之间的夹角θ5都设置在80°-100°。
所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2a的光学各向异性Δn1和其厚度d1的乘积Δn1·d1加上延迟膜2b的光学各向异性Δn2和其厚度d2的乘积Δn2 ·d2之和(在下称实施例3的延迟值)设置为2μm，结果，在零电压时背景颜色是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为橙色，蓝色和绿色。以与实施例2-1相同的方式，可以在比用一个PC单轴拉膜的实施例1-1更宽的视角上看到这些颜色。
实施例3-2
在图14和15B的结构中，以PC单轴拉膜用作每一延迟膜2a和2b。
向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2a的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及延迟膜2b的慢速轴B2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ6都设置在35°-55°，延迟膜2b的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2及下片的摩擦C2方向和延迟膜2b的慢速轴B2方向之间的夹角θ5都设置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2a及延迟膜2b的延迟值R是1.8μm，结果，在零电压时背景颜色是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为黑色，蓝色，黄-绿色和粉红色。
以与实施例2-2相同的方式，可在比使用一个PC单轴拉膜的实施例1-2更宽的视角上看到这些颜色。
实施例4
这个实施例给出了使用六个PC单轴拉制的延迟膜作为光学各向异性物质的例子。
图16显示本发明的第四反射型液晶显示装置的切面图。在图16中，数字1代表上偏振片，数字2a和2f代表延迟膜，数字3代表液晶盒，数字4代表下偏振片，和数字5代表反射片，液晶盒3的构成与图1一样。
图17A和17B中显示了图16中偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，延迟膜2a到2f的慢速轴方向，及上和下片摩擦的方向之间的相互关系。17A和17B因上偏振片1的吸收轴(或偏振轴)不同而不同。
图17A和17B中，A1和A2是上和下偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，B1到B6是延迟膜2a到2f的慢速轴方向，及C1和C2是上和下片摩擦的方向。另外，T是向列相液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2f的慢速轴B6方向之间的夹角，θ2是延迟膜2a的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角，θ3是下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角。θ41是延迟膜2a的慢速轴B1方向与延迟膜2b的慢速轴B2方向之间的夹角。θ42到θ45是延迟膜2b和2c，2c和2d，2d和2e，2e和2f每一对慢速轴方向之间相似的角。θ1设置在大于0和小于90之间。
实施例4-1
在图16和17A的结构中，以PC单轴拉膜用作从延迟膜2a和2f。
向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2f的慢速轴B6方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角θ3都设置在35°-55°，延迟膜2a的慢速轴B1方向与上片摩擦C1之间的夹角θ2设置在80°-100°。θ41到θ45是延迟膜2a到2b，2b和2c，2c和2d.2d和2e，2e和2f每一对慢速轴方向之间的角都设置40°所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2a的光学各向异性Δn1和其厚度d1的乘积Δn1·d1加上延迟膜2b的光学各向异性Δn2和其厚度d2的乘积Δn2·d2，以同样的方式加上延迟膜2c到2f的每一个的光学各向异性Δnj和其厚度dj(这里j是一个6或以下的整数)的乘积Δnj·dj其总和以下在实施例4中称延迟R)设置为2μm。
结果，在零电压时背景颜色是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为橙色，蓝色和绿色。可以在比使用二个PC单轴拉膜的实施例2-1和3-1更宽的视角上看到这些颜色。
实施例4-2
在图16和17B的结构中，以一个PC单轴拉膜用作每一延迟膜2a和2f。
向列相液晶10的扭曲角T设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2f的慢速轴B6方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角θ3都设置在35 °-55°，延迟膜2a的慢速轴B1方向和上片摩擦C1之间的夹角θ2设置在80°-100°。延迟膜2a和2b，2b和2c，2c和2d，2d和2e，2e和2f每一对慢速轴方向之间的夹角θ41到θ45都设置为40°所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2c到2f的延迟值R为1.8μm。结果，在零电压时背景颜色是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为黑色，蓝色，黄-绿色和粉红色。可以在此使用二个PC单轴拉膜的实施例2-2和3-2更宽的视角上看到这些颜色。
实施例5
这个实施例给出了聚碳酸酯PC的NZ延迟膜用作光学各向异性物质的例子。
图18显示本发明的第五反射型液晶显示装置的切面图。在图18中，数字1代表上偏振片，数字20代表NZ延迟膜，数字3代表液晶盒，数字4代表下偏振片，和数字5代表反射片，液晶盒3的构成与图1一样。
NZ延迟膜是有不同ny和nz值的延迟膜，其中它的平行于膜表面的最大折射指数方向的折射指数是nx，垂直于nx且平行于膜表面的折射指数是ny，在膜的厚度方向的折射指数是nz。在这种情况下，(nx-nz)/(nx-ny)的值被定义为NZ因子。
图19A和19B显示了图18的偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向之间，NZ延迟膜20的慢速轴方向，及上和下片摩擦的方向之间的相互关系。图19A和19B因上偏振片1的吸收轴(或偏振轴)方向不同而不同。
图19A和19B中，A1和A2是上和下偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，B1是NZ延迟膜20的慢速轴方向，及C1和C2是上和下片摩擦的方向。
另外，T是向列相液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和NZ延迟膜20的慢速轴B1方向之间的夹角，θ2是NZ延迟膜20的慢速轴B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角，θ3是下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角θ1设置在大于0和小于90之间。
实施例5-1
在图18和19A的结构中，以含0到1个NZ因子的聚碳酸酯PC的NZ延迟膜用作NZ延迟膜20使用。
向列相液晶10的扭曲角设置为240°，上偏振片1的吸收轴(或偏振轴)A1方向和NZ延迟膜20的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角θ3都设置在35°-55°，NZ延迟膜20的慢速轴B1方向和上片摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，NZ延迟膜20的光学各向异性Δn1和其厚度d1的乘积Δn1·d1(以后称作实施例5的延迟值)设置为2μm。结果，不考虑NZ因子的值而从背景显示的前面看在零电压时背景颜色是白色或接近无色，当施加电压时颜色变为橙色，蓝色和绿色与图4的色彩曲线图所示准确相同。
图20显示当NZ延迟膜的NZ因子为0到1以及视角相对正面向前面，后面和侧面转30，评价背景色调在一到十等级(scale)的可视性，当NZ因子是0.7或小于0.7时，从前面和侧面方向上的一个很宽的视角范围可看到这些色彩变化，当NZ因子是0.6或小于0.6时，从后部方向上的一个很宽的视角范围看到这些色彩变化。换句话说，当NZ因子是0.7或小于0.7时在一个宽视角上可看到这些系统变化。当NZ因子在0.1到0.6之间时，可在一个更宽的视角范围看到这些色彩变化。
实施例5-2
在图18和19B的结构中，以含0到1个NZ因子的聚碳酸酯PC的NZ延迟膜用作NZ延迟膜20。
向列相液晶10的扭曲角设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和NZ延迟膜20的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角θ3都设置在35°-55°，NZ延迟膜20的慢速轴B1方向与上片摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且这个厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，NZ延迟膜20的延迟值设置为1.8μm。结果，不考虑NZ因子的值而从背景显示的前面看在零电压时背景颜色是白色或接近无色，当施加电压时颜色变为黑色，蓝色，黄绿色和粉红与在图6的曲线(b)的色彩曲线图所示准确相同。
用与图20显示一样的方式，当视角相对正面向上面，下面和侧面转30°，且NZ因子是0.7或更少时，从下面和侧面方向的一个很宽的视角范围看到这些色彩变化，而当NZ因子是0.6或更少时，从上面方向的一个很宽的视角范围看到这些色彩变化。换句话说，当NZ因子在0.7或少于0.7时，能在很宽的视角范围看到这些色彩变化。当NZ因子在0.1与0.6之间时，可在一个更宽的视角范围看到这些色彩变化。
在实例5中，聚碳酸酯PC的NZ延迟膜用作NZ延迟膜20，但是本发明并不限于此；通过叠加两个型或多型延迟膜，如NZ因子为0的聚苯乙烯单轴拉膜和NZ因子为1的聚碳酸酯PC单轴拉膜，给出NZ因子在上述范围内的平均值，也可获得相似结果。
实施例6
这个实施例给出了用一个扭曲的延迟膜用作光学各向异性物质的例子。
图21显示本发明的第六反射型液晶显示装置的切面图。在图21中，数字1代表上偏振片，数字22代表扭曲的延迟膜，数字3代表液晶盒，数字4代表下偏振片，和数字5代表反射片，液晶盒3的构成与图1一样。
扭曲的延迟膜是具有慢速轴方向平行于膜表面并且其扭曲相对膜厚度方向连续变化特性的延迟膜。
图22A和22B中显示了图21中偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，扭曲延迟膜22的慢速轴方向，及上和下片摩擦的方向之间的相互关系。
图22A和22B因上偏振片1的吸收轴(或偏振轴)方向不同而不同。在图22A和22B中A1和A2是上和下偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，B1是与上偏振片1接触的扭曲延迟膜22表面的慢速轴方向，B2是与液晶盒3接触的扭曲延迟膜22表面的慢速轴方向，及C1和C2是上和下片摩擦的方向。
另外，1是向列相液晶10的扭曲角，T2是扭曲延迟膜22的慢速轴的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和扭曲延迟膜22的慢速轴B1方向之间的夹角，θ2是扭曲延迟膜22的慢速轴B2方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角，θ3是下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角。θ1设置在大于0和小于90之间。
实施例6-1
在图21和22A的结构中，用作扭曲延迟膜22的扭曲延迟膜的450nm波长的光学各向异性相对590nm波长的光学各向异性的比率α是1.09。
向列相液晶10的扭曲角1设置为240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和扭曲延迟膜22的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3都设置在35°-55°，扭曲延迟膜22的慢速轴B2方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且其厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，扭曲延迟膜22的光学各向异性Δn1和其厚度d1的乘积Δn1·d1(在后称作实施例6的延迟值R)设置为2μm。用于扭曲延迟膜22的慢速轴的扭曲角T2的四个值是120°，160°，200°，240°。结果，电压为零时在每一例的背景色调都是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为橙色，蓝色和绿色。当扭曲延迟膜22慢速轴的扭曲角T2和240°时，可产生一特别生动的背景色调。
实施例6-2
在图21和22A的结构中，用作扭曲延迟膜22的扭曲延迟膜的450nm波长的光学各向异性与590nm波长的光学各向异性的比率α是1.17。
向列相液晶10的扭曲角T1设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和扭曲延迟膜22的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3都设置在35°-55°，扭曲延迟膜22的慢速轴B2方向与上片摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且其厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，扭曲延迟膜22的延迟值R为1.8μm。
用于扭曲延迟膜22的慢速轴的扭曲角T2的四个值是120°，160°，200°，240°。结果，电压为零时在每一例的背景色调都是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为橙色，蓝色和绿色。当扭曲延迟膜22慢速轴的扭曲角T2在240°时，可产生一特别生动的背景色调。
实施例6-3
在图21和22A的结构中，用作扭曲延迟膜22的扭曲延迟膜的450nm波长的光学各向异性与590nm波长的光学各向异性的比率α是1.09。另外，向列相液晶10的扭曲角T1设置在240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和扭曲延迟膜22的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角θ3都设置在35°-55°，扭曲延迟膜22的慢速轴B2方向与上片摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且其厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，扭曲延迟膜22的延迟值R为1.8μm。用于扭曲延迟膜22的慢速轴的扭曲角T2的四个值是120°，160°，200°，240°。结果，当电压为零时在每一例的背景色调都是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为黑色，蓝色，黄-绿色和粉红色。当扭曲延迟膜22慢速轴的扭曲角T2在240°时，可产生一特别生动的背景色调。
实施例6-4
在图1和19B的结构中，用作扭曲延迟膜22的扭曲延迟膜的450nm波长的光学各向异性与590nm波长的光学各向异性的比率α是1.17。
向列相液晶10的扭曲角T1设置为240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和扭曲延迟膜22的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角θ3都设置在35°-55°，扭曲延迟膜22的慢速轴B2方向和上片摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23并且其厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，扭曲延迟膜22的延迟值R为1.6μm。用于扭曲延迟膜22的慢速轴的扭曲角T2的四个值是120°，160°，200°，240°。结果，当电压为零时在每一例的背景色调都是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为黑色，蓝色和黄-绿色和粉红色。当扭曲延迟膜22慢速轴的扭曲角T2在240°时，可产生一特别生物的背景色调。
实施例6的向列相液晶10的光学各向异性的Δn是0.23，并且450nm波长的光学各向异性与590nm波长的光学各向异性的比例α是1.17。
实施例6-4是一个特殊例子。它的向列相液晶10的450nm波长的光学各向异性相对590nm波长的光学各向异性的比率α与扭曲延迟膜的450nm波长的光学各向异性相对590nm波长的光学各向异性的比率α基本上相同。在这种情况下，向列相液晶10的扭曲角T1和扭曲延迟膜的扭曲角T2具有基本相同的角度但扭曲方向相反，向列相液晶10的光学各向异性Δn和其厚度的乘积Δn·d及扭曲延迟膜的延迟值R也基本相同。当电压为零时背景色调都是白色或接近无色，当施加电压时颜色变为黑色，蓝色，黄-绿色和粉红色。
另外，尽管在实施例6中仅一个扭曲延迟膜被放置于上偏振片1和液晶盒3之间，本发明并不限于此，因而可用扭曲延迟膜和单轴拉制延迟膜的合并来替代放置于这两者之间。
实施例7
这个实施例给出了用一个第二液晶盒作为光学各向异性物质的例子。
图23显示本发明的第七反射型液晶显示装置的切面图。在图23中，数字1代表上偏振片，数字26代表第二液晶盒，数字3代表液晶盒，数字4代表下偏振片，和数字5代表反射片，液晶盒3和第二液晶盒26的构成都与图1的液晶盒3一样。但要注意到，此处的第二液晶盒26没有上下电极6和8。
图24A和24B显示了图23的偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，第二液晶盒26的上下片的摩擦方向，及液晶盒3的上和下片摩擦的方向之间的相互关系。
图24A和24B中，A1和A2是上和偏振片1和4的吸收轴(或偏振轴)方向，B1和B2是第二液晶盒26的上下片的摩擦方向，C1和C2是液晶盒3上和下片摩擦的方向。另外，T1是填充液晶盒3的向列相液晶10的扭曲角，T2是填充第二液晶盒26的向列相液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和第二液晶盒26的上片的摩擦轴B1方向之间的夹角，θ2是第二液晶盒26的下片的摩擦方向B2方向和液晶盒3的上片的摩擦C1方向之间的夹角，θ3是液晶盒3的下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角。θ1设置在大于0和小于90之间。
实施例7-1
在图23和24A的结构中，填充液晶盒3的向列相液晶10的扭曲角T1设置为240°，填充第二液晶盒26的向列相液晶10的扭曲角T2设置为0°。
换言之，这是均向排列的(homogeneous alighment)。上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和第二液晶盒26的上片的摩擦B1方向之间的夹角θ1及液晶盒3的下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3都设置在35°-55°，第二液晶盒26的下片的摩擦B2方向和液晶盒3的上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°和100°之间。填充液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，而填充液晶盒26的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.13，厚度d是15μm，换句话说Δn·d是1.95μm。结果，当电压为零时，背景色调都是白色或接近无色，当施加电压时颜色变为橙色，蓝色和绿色。
实施例7-2
在图23和24B的结构中，填充液晶盒3的向列相液晶10的扭曲角T1设置为240°，填充第二液晶盒26的扭曲角T2设置为240°。上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和第二液晶盒26的上片的摩擦B1方向之间的夹角θ1及液晶盒3的下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3都设置在35°-55°，第二液晶盒26的下片的摩擦B2方向和液晶盒3的上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°和100°之间。填充液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，而填充液晶盒26的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm。
结果是，在零电压时背景色调都是白色或接近无色，随着电压增加颜色变为黑色，蓝色，黄绿和和粉红色。
在实施例7中，填充第二液晶盒26的向列相液晶10的向列相-各向同性相的转变温度与填充第一液晶盒3的向列相液晶10的向列相-各向同性相的转变温度的比例在0.8到1.2范围。另外，这些向列相-各向同性相的转变温度都在至少80°。在这些例子中，在至少-20°到-70°温度范围可获得在零电压时背景色调都是白色或接近无色的液晶显示装置，而且随着温度变化外部色彩几乎没有任何变化。
不用第二液晶盒，而用其延迟值与液晶盒的延迟值R有同样温度依赖关系的延迟膜，如在其中液晶多聚物被水平或扭曲排列的延迟膜，很明显可获得同样结果。
在本发明中，当能够为加在那一对电极衬片之间的电压选择至少三种电压值的装置被进一步定义为时间分离驱动电路时，该电路能够除了选择电压和非选择电压之外，从选择电压和非选择电压之间至少提供另外一种电压，已经显示出在零电压时背景色调是白色或接近无色，而施加电压时至少显示两种色彩，假设液晶盒满足下列关系： Δn · d ≥ 0.8 × ( β - 1 ) ( P - 1 ) + 0.6 ( μm ) · · · ( 3 )
这将在下面借助实施例来证明。
实施例8
这一实施例将给出用时间分离驱动电路作为驱动电路的例子。
实施例8-1
在图1和3A结构中时间分离驱动电路被用作驱动电路15，并对向列相液晶10的光学各向异性Δn与其厚度d的乘积Δn·d，断电压和加电压的比例P，和液晶盒3的陡势比β之间的关系进行试验。
液晶盒3的陡势比β是液晶盒3的电容是0.3时与液晶盒3的电容是0.1时的电压比，设液晶盒3的电容对在上下电极6和8之间加电压0.5V为0，对加电压25V为1。
另外，当负载比是1/N和偏压比是1/B时，断电压和加电压的比例P表示如下： P = B 2 + N - 1 ( B - 2 ) 2 + N - 1 · · · ( 4 )
因此，如果在负载比是1/64，1/120，1/240，1/480时驱动处在最优偏压，则对应的断电压与加电压之比例值P是1.13，1.1，1.07，1.05。
上述结构中PC单轴拉膜用做延迟膜2。向列相液晶10的扭曲角T1设置为240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3都设置在35°-55°，延迟膜2的慢速轴方向B1和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°到100°。另外，所用的向列相液晶10的光学各向异性Δn和厚度d的乘积Δn·d，延迟膜2的延迟值R，液晶盒3的陡势比β之间的组合如表7所示，加电压时产生的色彩变化用分光光度计检测。结果如图26所示。
表7
    No.     Δn    d(μm)   Δn·d(μm)     R(μm)     β
    1     0.20     6.0     1.20     1.55     1.06
    2     0.20     6.0     1.20     1.55     1.08
    3     0.20     6.0     1.20     1.55     1.10
    4     0.20     6.0     1.20     1.55     1.12
    5     0.23     6.0     1.38     1.75     1.06
    6     0.23     6.0     1.38     1.75     1.08
    7     0.23     6.0     1.38     1.75     1.10
    8     0.23     6.0     1.38     1.75     1.12
    9     0.23     7.0     1.61     2.00     1.06
    10     0.23     7.0     1.61     2.00     1.08
    11     0.23     7.0     1.61     2.00     1.10
    12     0.23     7.0     1.61     2.00     1.12
    13     0.26     7.0     1.82     2.15     1.06
    14     0.26     7.0     1.82     2.15     1.08
    15     0.26     7.0     1.82     2.15     1.10
    16     0.26     7.0     1.82     2.15     1.12
在图26中，三角代表显示色彩从白色或近于无色，继而变为橙，蓝，绿色，随而电压从断电压变至加电压的示例，此时断电压和加电压之比P是1.13(负载比是1/64和偏压比是1/9时)，交叉代表不完善的色彩变化的示例。
另外空圈代表显示色彩从白色或近于无色继而变为橙、蓝、绿色而电压从断电压变至加电压的示例，此时断电压和加电压之比P是1.1(负载比是1/120和偏压比是1/12时)，方块代表显示色彩从白色或近于无色继而变为橙、蓝、绿色而电压从断电压变至加电压的示例，此时断电压和加电压之比P是1.07(负载比是1/240和偏压比是1/17时)。还有，实心圈代表显示色彩从白色或近于无色继而变为橙，蓝，绿色而电压从断电压变至加电压的示例，即使断电压和加电压之比P是1.05(负载比是1/480和偏压比是1/23时)。
上述结果显示零电压时背景色彩是白色或近于无色，加电压时色彩变为三种颜色橙，蓝，绿色，只要向列相液晶10的光学各向异性Δn和厚度d的乘积Δn·d，断电压和加电压之比P，液晶盒3的陡势比β之间的关系满足下列公式： Δn · d ≥ 0.8 × ( β - 1 ) ( P - 1 ) + 0.6 ( μm ) · · · ( 3 )
要实现色彩从白色到绿色的变化必须满足上面的公式。
时间分离驱动电路用于提供八个阶段中的脉冲宽度调整驱动，此时负载比是1/240和偏压比是1/17，液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟值R是2μm，液晶盒3的陡势比β是1.08，图27显示这每一阶段或获得的色彩。这些阶段的每一个依次显示是白，淡橙，深橙，赤紫，青紫，青，青绿，和绿。
应该注意，当分阶段脉冲驱动运行时每一阶段的有效电压如下式： V L / F = V OP × L × ( B 2 + N - 1 ) + ( F - 1 - L ) × ( ( B - 2 ) 2 + N - 1 ) B 2 × N × ( F - 1 ) ( V ) · · · ( 5 )
在这种情况下，VL/f是在第L水平上(这里L是0到F-1的整数)F-段驱动(这里F是正整数)内的有效电压，V0/f是断电压，V(f-1)/f是加电压。另外，Vop是负载比是1/N和偏压比是1/B时的驱动电压。每一段帧频控制驱动的有效电压用同样的等式表达，由此可获得同样的结果。用帧频率控制驱动和脉冲宽度调节驱动的结合可获得同样好的结果。
实施例8-2
在图1和3B结构中时间分离驱动电路用作驱动电路15，并对向列相液晶10的光学各向异性Δn与其厚度d的乘积Δn·d，断电压和加电压的比例P，和液晶盒3的陡势比β之间的关系进行试验。
PC单轴拉膜用做上述结构中的延迟膜2。向列相液晶10的扭曲角T设置为240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴方向B1之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3都设置在35°-55°，延迟膜2的慢速轴方向B1和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°和100°之间。另外，所用向列相液晶10的光学各向异性Δn和厚度d的乘积Δn·d，延迟膜2的延迟值R，液晶盒3的陡势比β之间的组合如表8所示，加电压时产生的色彩变化用分光光度计检测。结果如图28所示。
表8
    No.     Δn   d(μm)   Δn·d(μm)     R(μm)     β
    1     0.23     7.0     1.61     1.80     1.06
    2     0.23     7.0     1.61     1.80     1.08
    3     0.23     7.0     1.61     1.80     1.10
    4     0.23     7.0     1.61     1.80     1.12
    5     0.25     8.0     2.00     2.15     1.06
    6     0.25     8.0     2.00     2.15     1.08
    7     0.25     8.0     2.00     2.15     1.10
    8     0.25     8.0     2.00     2.15     1.12
    9     0.24     10.0     2.40     2.55     1.06
    10     0.24     10.0     2.40     2.55     1.08
    11     0.24     10.0     2.40     2.55     1.10
    12     0.24     10.0     2.40     2.55     1.12
    13     0.24     11.7     2.81     3.00     1.06
    14     0.24     11.7     2.81     3.00     1.08
    15     0.24     11.7     2.81     3.00     1.10
    16     0.24     11.7     2.81     3.00     1.12
在图28中，三角代表显示色彩从白色或近于无色变到黑，青，黄-绿色，和粉红色，而电压从断电压变至加电压的示例，此时断电压和加电压之比P是1.13(负载比是1/64和偏压比是1/9时)，交叉代表不完善的色彩变化的示例。另外，空圈代表显示色彩从白色或近于无色变为黑、青、黄-绿色和粉红色，而电压从断电压变至加电压的示例，此时断电压和加电压之比P是1.1(负载比是1/120和偏压比是1/12时)，方块代表显示色彩从白色或近于无色变为黑，青，黄-绿色和粉红色，而电压从断电压变至加电压的示例，即使断电压和加电压之比P是1.07(负载比是1/240和偏压比是1/17时)。
上述结果显示零电压时背景色彩从白色或近于无色，加电压时色彩呈现黑，青，黄-绿色和粉红四种颜色变化，只要向列相液晶10的光学各向异性Δn和厚度d的乘积Δn·d，断电压和加电压之比P，液晶盒3的陡势比β之间的关系满足下列公式： Δn · d ≥ 2 × ( β - 1 ) ( P - 1 ) + 0.6 ( μm ) · · · ( 6 )
此公式比上面的等式(3)范围更严格；要实现色彩从白色到粉色的变化必须满足上面的公式。
时间分离驱动电路用于提供八个阶段内的脉冲宽度调整驱动，此时负载比是1/64和偏压比是1/9，液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟值R是1.8μm，液晶盒3的陡势比β是1.06，图29显示这每一阶段可获得的色彩。在这些阶段中每一个中显示的是白，黑，青，青绿，绿，黄绿，绿，和粉红色。
实施例9
这一实施例将示出上下偏振片吸收轴，光学各向异性物质的慢速轴，和上下片摩擦方向之间的关系。
PC单轴拉膜用做图1和3A结构中的延迟膜2。
向列相液晶10的扭曲角T设置为240，液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜的延迟值R是2μm。上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1，延迟膜2的慢速轴方向B1和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角θ3的每一个都被变换。
结果发现，在上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴方向之间的夹角θ1设置在一个较好范围15°-75°，尤其是在20-50范围内，各种颜色显示的更清楚，但在这个范围以外，颜色纯度显著地下降。另外，延迟膜2的慢速轴方向B1和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2在一个较好范围60-120，尤其是在75-105范围内，各种颜色显示的更清楚，但在这个范围以外，颜色纯度显著地下降。再者，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角θ3在一个较好范围15°-75°，尤其是在30-60范围内，各种颜色显示的更清楚，但在这个范围以外，颜色纯度显著地下降。
图1和3B的结构中仍然用PC单轴拉膜做延迟膜2。
在和上述相似的范围内各种颜色显示的更清楚，此时向列相液晶10的扭曲角T设置为240°，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜的延迟值R是1.8μm。但在这个范围以外，颜色纯度显著地下降。
实施例10
这一实施例给出向列相液晶上扭曲角的效应分析的例子。
PC单轴拉膜用做图1和3A结构中的延迟膜2。
所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜的延迟值R是2μm。另外，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3都设置在35°-55°范围，延迟膜2的慢速轴方向B1和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°，当加电压时颜色变化基本上与图4所示的一致，此时向列相液晶的扭曲角以20°间隔在180°-360°范围内变化。
在图1和3B的结构中仍然用PC单轴拉膜做延迟膜2。另外，所用液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜的延迟值R是1.8μm。再者，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3都设置在35°-55°范围，延迟膜2的慢速轴方向B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置在80°-100°。
当加电压时颜色变化基本上与图7的曲线(a)所示的一致，此时向列相液晶10的扭曲角T以20°间隔在180°-360°范围内变化。
尽管在实施例2到4及实施例8到10中都是用PC单轴拉膜用做延迟膜2。本发明应不限于此。用其它材料如PVA和PSF也可获得相似结果。还有，尽管在实施例1到9中向列相液晶10的扭曲角T都设在240°，但是当它在180°到360°范围内也可获得类似结果。此外，尽管向列相液晶10的扭曲角T在实施例1到10中都是从上片摩擦C1方向到下片摩擦C2方向逆时针方向测量，但是以顺时针扭曲也可获得相似结果。在这种情况下，从θ1到θ1到θ6所有的角都要反方向测量。另外，当向列相液晶10的光学各向异性Δn和厚度d的乘积Δn·d大于1μm，只要延迟膜的延迟值R满足预定关系时也可获得类似结果。特别地当时间分离驱动电路用做驱动电路15，Δn·d较好地是至少在1.3μm，最好是至少在1.5μm，以获得清楚的颜色变化。另外，在实际中，向列相液晶10的光学各向异性Δn的上限是近似0.3，因此就必须增加液晶盒的厚度d以增加乘积Δn·d，但在实际中，当从断电压已转换到加电压时向列相液晶10的反应速度与液晶盒的厚度d的平方成比例，从这个角度考虑Δn·d最好是2μm或以下。实际中向列相液晶10的光学各向异性Δn最好在0.15到0.29范围内。
实施例11
这一实施例给出用彩色偏振片的例子。
PC单轴拉膜用做图1和3B结构中的延迟膜2。
向列相液晶10的扭曲角T设置为240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3设置为35°-55°，延迟膜2的慢速轴方向B1和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置为80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜的延迟值R是1.6μm。
在这种情况下，当非彩色(neutral)偏振片(NPF-F1220DU，由NITTO DENKO制造)用做上下偏振片1和4，零电压时背景色调呈黄白色，加电压时，当施加电压时颜色变为黑，蓝，黄绿和粉红色。另一方面，当用蓝色偏振片(B-18245T，Polartechno制造)作为上下偏振片1和4时，零电压时背景色调变得更白色，加电压时显示的蓝色更蓝。
同样，当红，蓝，或绿色偏振片被用做上下偏振片1和4时，特殊背景色调的纯度增加并且零电压时背景更接近白色。
实施例12
这一实施例给出变化上下基板的厚度的例子。
PC单轴拉膜用做图1和3B结构中的延迟膜2。
向列相液晶10的扭曲角T设置为240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2之间的夹角θ3设置为35°-55°，延迟膜2的慢速轴方向B1和上片的摩擦C1方向之间的夹角02设置为80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，延迟膜的延迟值R是1.8μm。
在这种情况下，当0.7μm的玻璃基板用做上下基板7和9时，零电压时背景色调呈白色，加电压时，随着电压增加颜色变为黑，蓝，黄绿和粉红色。然而，在低反射亮度的黑光和高反射亮度的黄光同时被显示的时候，因为在反射片前表面的衰落变得可见从而使出现的黄绿色显示在反射片5的位置上，而出现的黑色显示在上偏振片1的位置。这样颜色之间的视差加大，另一方面，当0.4毫米厚度的玻璃基板用作上和下基板7和9的时候，这个视差比用0.7毫米厚的玻璃基板的情形要低。再者，当使用柔性膜比如塑料膜时候，这个视差实际上就辨别不出。
通过把每一个象素分成多个部分来驱动和使用加色混合，上述实施例1到12所描述的每个液晶显示器能显示比上面描述的颜色更多的颜色。另外通过重叠两个或多个液晶显示器，上述的实施例1到12所描述的每个液晶显示器能显示比上面描述的颜色更多的颜色。此外，在上述实施例1到12中以举例的方式使用了反射型液晶显示器，但用透射反射型(transflective-type)液晶显示器，甚至用透射型液晶显示器也可获得类似结果。
上述的实施例描述中，时间分离驱动电路被用作驱动电路，但有效矩阵(active matrix)驱动电路，如薄膜晶体管(TFTs)或金属绝缘体金属(MIM)也有等效作用。
实施例13
这一实施例的电子设备是寻呼机(pager)，在图23和24B中的反射型液晶显示器就安装在它上面。
这个寻呼机由寻呼元件200，液晶显示210及切换操作模式的摁扭220构成，参见图32。
液晶显示210的构成是使用了图23和24B的液晶显示器。
在这一实施例中，填充图3的液晶盒3的向列相液晶10的扭曲角T1设置为240，而填充第二液晶盒26的向列相液晶10的扭曲角T2也设置为240°。
此外，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3设置为35°-55°，延迟膜2的慢速轴方向B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置为80°-100°。
填充液晶盒3的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，换句话说Δn·d是1.61μm，填充第二液晶盒26的向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，即是说Δn·d为1.61μm，相同的液晶填充了液晶盒3和第二液晶盒26两种液晶盒。
安装在寻呼机上的液晶显示器以这样一种方式设置，即在零级色调(无电压)时背景色调显示为白色，在3级色调(施加电压时)普通字符显示为黑色，在5级色调时强调或警告信息显示为黄绿色，或在7级色调时强调或警告信息显示为粉红色。
这种寻呼机不仅能在高反光度下以改善3的色彩显示可见度显示更多的信息，而且反射设备的使用使得能耗相当低。
另外，由于填充液晶盒3的向列相液晶10和填充第二液晶盒26的向列相液晶10是同一液晶，各自的向列相-各向同性相的转变温度之比是1，因此在-20℃到70℃的温度范围可看到各种颜色。
注意，液晶盒3是由图33的驱动电路系统驱动，这一显示电路系统由计算部分500，输入键部分510，颜色控制部分520，及驱动电路530。这一计算部分500由一个CPU300，一个记忆电路310，计算电路320，和一个显示信号发生电路330组成。CPU300控制电路系统所有电路的运行。
输入键部分510装置有输入键340，其结构是这样的，即用这些输入键340输入的信号被传送到CPU300。
颜色控制部分520装备有颜色选择信号发生电路350。
驱动电路530装置有一个驱动波形形成电路360，一个驱动电压选择电路370，及一个驱动电压发生电路380。驱动电压发生电路380引起不同电压电平的电压产生。驱动电压选择电路370选择一电压电平以应答颜色选择信号发生电路350的指示，然后将其供给驱动波形形成电路360。驱动波形形成电路360在驱动电压选择电路370提供的电压及显示信号发生电路330提供的显示信号基础上为液晶盒3产生一驱动波形。液晶盒3由此驱动波形驱动。
实施例14
这一实施例的电子设备是一个电子编制器(organizer)，液晶显示器就安装在它上面。
本实施例中，液晶显示是由图1和3B显示的液晶显示器构成的。
图1和3B的结构中，用PC单轴拉膜做延迟膜2。另外，向列相液晶10的扭曲角T设置为240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3设置为35°-55°，延迟膜2的慢速轴方向B1和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置为80°100°。
所使用的液晶盒3其向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.23，厚度d是7μm，亦即Δn·d是1.61μm，延迟膜2的延迟值R是1.8μm。这种反射型液晶显示器被安装在电子编制器上。
本例以图形显示控制器(graphics display controller)(SED1351F，由Seiko Epson公司制造)作为驱动电路15。
这种图形显示控制器可在无电压和有电压两种情况之外从在无电压和有电压之间的8个段中选取两种中间色调显示。以这样一种方式设定显示即在零级色调(无电压)时背景色调显示为白色，在3级色调(有电压)时普通字符显示为黑色，在5级色调时强调或警告信息显示为黄绿色，或在7级色调时信息显示为粉红色。这一例中的帧频率较好是或者70至110或者120至180，原因是在别的频率时会引起扰乱屏幕的闪烁。
这种电子编制器不仅在高反射率下以改善的颜色显示可见度能显示更多的信息，而且反射装置的使用使得能耗相当低。
实施例15
这一实施例的电子设备是一个个人数字辅助器(PDA)，液晶显示器就安装在它上面。
本实施例中，用PC单轴拉膜做图1和3B的构造中的延迟膜2。
向列相液晶10的扭曲角T设置为240，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴B1方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3设置为35°-55°，延迟膜2的慢速轴方向B1和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置为80°-100°。所使用的液晶盒3，其向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.22，厚度d是7μm，亦即Δn·d是1.54μm，延迟膜2的延迟值R是1.7μm。
以上的反射型液晶显示器被安装在这个PDA上。本例以图形显示控制器(SED 1351F，由Seiko Epson公司制造)作为驱动电路。另外，触摸键作为输入装置被叠加在上偏振片1上。
这种构造是为了能在屏幕上显示可选色调级别的调色板，因此，如果相应于每一色调级的调色板用录入笔设备选中后，字符能以相应于选定色调级电压的色彩被显示。这使得产生原有颜色的屏幕显示成为可能，因此更多的信息能在一种容易读的形式下被显示。
因此，本发明的液晶显示器能被安装在更高级的个人便携式信息设备1000上，如图36.图36所示的个人便携式信息设备1000由IC卡1100，同步翻译系统1200，手写录入屏幕1300，一套TV会议系统1400a和1400b，地图信息系统1500，和一个液晶显示屏1660。
个人便携式信息设备1000还在输入-输出接口元件1600上装备有视频摄像机1610，一个喇叭1620，麦克风1630，一个录入笔1640，和耳机1650。
实施例16
这一实施例的电子设备是安装有本发明的液晶显示装置的用于空调器的计算器或控制器。
本实施例中，用PC单轴拉膜做图1和3B的构造中的延迟膜2。
向列相液晶10的扭曲角T设置为240°，上偏振片1的吸收轴(或者偏振轴)A1方向和延迟膜2的慢速轴方向之间的夹角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收轴(或者偏振轴)A2方向之间的夹角θ3设置为35°-55°，延迟膜2的慢速轴方向B1方向和上片的摩擦C1方向之间的夹角θ2设置为80°-100°。
本例使用的液晶盒3，其向列相液晶10的光学各向异性Δn是0.22，厚度d是7μm，亦即Δn·d是1.54μm，延迟膜2的延迟值R是1.7μm。
上面描述的反射型液晶显示装置是作为显示装置安装在空调器的控制器上。此空调器的控制器的外形如图34A。这个控制器610装备有一个液晶显示装置620和一个输入键630，并被用来远距离操纵空调器600。
通过改变偏压比来改变所加电压的时间分离驱动电路被用作驱动电路。换句话说，此液晶装置以这样的方式被设置即白色背景色调和另一种单个色彩同时显示。
这个结构是当空调器呈冷却器作用时字母数字码显示蓝色，当空调器呈加热器作用时字母数字码显示橙色。以这种方式，通过使电压在全屏幕表面上变化，驱动电路系统的结构可被制造的非常简单，因此可用很低廉的驱动系统。
注意这个装置于图34A的空调器中的液晶显示620结构为被图35所示的电路系统所驱动。
图35所示的电路系统由一个计算部件502，一个输入键部件512，颜色控制部件522，和一个驱动电路532组成。
这一计算部件502由一个CPU302，一个记忆电路312，计算电路322，和一个显示信号发生电路332组成。CPU302控制所有的电路系统的运行。
输入键部件512装备有输入键342，其结构等用这些输入键342输入的信号被传送到CPU302。
颜色控制部件522装备有颜色选择信号发生电路352。
驱动电路532装备有一个驱动波形形成电路362，及一个驱动电压发生电路382。驱动电压发生电路382选择偏压比以应答颜色选择信号发生电路352的指示，引起不同电压电平的电压产生，并将它的供给驱动波形形成电路362。
驱动波形形成电路362在驱动电压发生电路382提供的电压和显示信号发生电路332提供的显示信号的基础上产生驱动波形。然后用这个波形驱动液晶显示620。
本发明的液晶显示装置还可安装于图34B所示的小计算器中，安装方式与上面的电子设备例子相同。它还可作为游戏机或任何需要彩色显示的音频设备中的显示装置。使用本发明的液晶显示装置可提供一个明亮，容易看，提供信息(informative)及低能耗的电子设备。

Claims (19)

1.一种液晶装置，包括：
液晶盒，它有一扭曲角在180度到360度范围的向列相液晶层，和一对基板，其上面装有电极以供给所述的向列相液晶层电压，所述基板被相对安装，两者之间夹有所述的向列相液晶层；
一对偏振片，夹持所述的液晶盒并安置在其两侧；
延迟膜，设置于所述液晶盒和所述一对偏振片至少之一的偏振片之间；其特征在于还包括：
能够选择至少三种电压值施加于所述的一对基板之间的电压提供装置；
所述延迟膜由聚乙烯醇(PVA)材料形成，
所述的液晶盒和所述延迟膜满足下列式1和2的关系：
式1
         Δn·d≥1(μm)
式2
         0.51≤R-Δn·d≤1.21(μm)
其中：Δn·d是所述向列相液晶层的光学各向异性Δn和所述向列相液晶层的厚度d的乘积；R是所述延迟膜使用i层(i是自然数)时，第j层(这里的j是整数在i以内)的光学各向异性Δnj和所述延迟膜第j层的厚度dj的积Δnj·dj，i个层的所述从第1层到第i层的总和。
2.一种液晶装置，包括：
液晶盒，它有一扭曲角在180到360范围的向列相液晶层，和一对基板，其上面装有电极以供给所述的向列相液晶层电压，所述基板被相对安装，两者之间夹有所述的向列相液晶层；
一对偏振片，夹持所述的液晶盒并配置在其两侧；
延迟膜，设置于所述液晶盒和所述一对偏振片至少之一的偏振片之间；其特征在于还包括：
能够选择至少三种电压值施加于所述的一对基板之间的电压提供装置；
所述延迟膜由聚碳酸酯(PC)材料形成，
所述的液晶盒和所述延迟膜满足下列式3和4的关系：
式3
         Δn·d＞1(μm)
式4
         -0.08≤R-Δn·d≤0.62(μm)
其中：n·d是所述向列相液晶层的光学各向异性Δn和所述向列相液晶层的厚度d的乘积；R是所述延迟膜使用i层(i是自然数)时，第j层(这里的j是整数在i以内)的光学各向异性Δnj和所述延迟膜第j层的厚度dj的积Δnj·dj，从第1层到第i层的总和。
3.一种液晶装置，包括：一个液晶盒，它有一扭曲角在180到360范围的向列相液晶层，和一对基板，其上面装有电极以供给所述的向列相液晶层电压，它们被相对安装，两者之间夹有所述的向列相液晶层；
一对偏振片，夹持所述的液晶盒并安置在其两侧；
延迟膜，设置于所述液晶盒和所述一对偏振片至少之一的偏振片之间；其特征在于还包括：
能够选择至少三种电压值施加于所述的一对基板之间的电压提供装置；
所述延迟膜由聚砜(PSF)材料形成，
所述的液晶盒和所述延迟膜满足下列式5和6的关系：
式5
       Δn·d≥1(μm)
式6
           -0.40≤R-Δn·d≤0.30(μm)
其中：Δn·d是所述向列相液晶层的光学各向异性Δn和所述向列相液晶层的厚度d的乘积；R是所述延迟膜使用i层(i是自然数)时第j层(这里的j是整数在i以内)的光学各向异性Δnj和所述延迟膜第j层的厚度dj的积Δnj·dj，从第1层到第i层的总和。
4.一种液晶装置，包括：液晶盒，它有一扭曲角在180到360范围的向列相液晶层，和一对基板，其上面装有电极以供给所述的向列相液晶层电压，它们被相对安装，两者之间夹有所述的向列相液晶层；
一对偏振片，夹持所述的液晶盒并安置在其两侧；
光学各向异性物质设置于所述液晶盒和所述一对偏振片至少之一的偏振片之间；其特征在于还包括：
能够选择至少三种电压值施加于所述的一对基板之间的电压提供装置；
所述的液晶盒和所述光学各向异性物质满足下列式7和8的关系：
式7
         Δn·d≥1(μm)
式8
15.5×α2-40×α+25.1≤R-Δn·d≤15.5×α2-40×α+25.8(μm)
其中：Δn·d是所述向列相液晶层的光学各向异性Δn和所述向列相液晶层的厚度d的乘积；R是所述光学各向异性物质使用为i层(i是自然数)时，第j层(这里的j是整数在i以内)的光学各向异性Δnj和所述光学各向异性物质第j层的厚度dj的积Δnj·dj，从第1层到第i层的总和，另外α是所述光学各向异性物质在450nm波长和所述光学异性物质与590nm波长的光学各向异性的比例。
5.根据权利要求4所述液晶装置，其中：
对于所述的一对基板之间能够选择至少三种电压值施加的电压提供装置，是一个时分驱动电路，它能够在除了选择和非选择电压之外从选择和非选择电压之间提供至少一种其它电压值施加。
6.根据权利要求4所述液晶装置，其中：
所述的液晶盒满足下面的式9：
式9 Δn · d ≥ 0.8 × ( β - 1 ) ( P - 1 ) + 0.6 ( μm )
其中：Δn·d是所述向列相液晶层的光学各向异性Δn和所述向列相液晶层的厚度d的乘积；β是所述液晶盒的电容是0.3时的电压和所述液晶盒的电容是0.1时的电压之比，此时所述液晶盒的电容对于加在所述一对基板之间的电压0.5V是0，当所述液晶盒的电容对于加在所述一对基板之间的电压25V是1；P是选择电压和非选择电压之间的比例。
7.根据权利要求4所述液晶装置，其中：
所述的光学各向异性物质是高分子膜。
8.根据权利要求7所述液晶装置，其中：
所述光学各向异性物质的高分子膜有在平行于膜表面的最大折射指数方向的折射指数nx，垂直于nx并平行于这个膜表面方向的折射指数ny，及膜厚度方向的折射指数nz，这些所述折射指数满足式10的关系：式10：
    (nx-nz)/(nx-ny)≤0.7。
9.根据权利要求7所述液晶装置，其中：
所述光学各向异性物质的所述高分子膜的慢速轴方向平行于膜表面并相对所述膜的厚度方向不断变化。
10.根据权利要求4所述液晶装置，其中：
所述的光学各向异性物质是在所述的一对反向基板之间空间充填有定向排列的液晶的第二液晶盒。
11.根据权利要求5所述液晶装置，其中：
所述的光学各向异性物质是在所述的一对反向基板之间空间充填有定向排列的液晶的第二液晶盒。
12.根据权利要求6所述液晶装置，其中：
所述的光学各向异性物质是在所述的一对反向基板之间空间充填有定向排列的液晶的第二液晶盒。
13.根据权利要求10所述液晶装置，其中：
所述的第二液晶盒所用的液晶是向列相液晶，所述第二液晶盒中所述的向列相液晶和另一个液晶盒所用的所述向列相液晶的向列相第一级相转变温度之比是在0.8到1.2范围内。
14.根据权利要求4所述液晶装置，其中：
在所述一对偏振片之一与所述液晶盒之间的接触面上，与所述液晶盒的内表面呈定向接触的所述向列相液晶分子的方向，和所述偏振片的吸收轴和偏振轴之一之间的角度在15到75范围内。
15.根据权利要求4所述液晶装置，其中：
在所述液晶盒和所述光学各向异性物质之间的接触面上，与所述液晶盒的内表面定向接触的所述向列相液晶分子的方向，和所述光学各向异性物质的慢速轴间的角度在60到120范围内。
16.根据权利要求4所述液晶装置，其中：
在所述光学各向异性物质和所述一对偏振片之一的偏振片的接触面上，所述光学各向异性物质的慢速轴和所述偏振片的吸收轴与偏振轴之一之间的角度在15到75范围内。
17.根据权利要求4所述液晶装置，其中：
反射片和半透射反射器之一进一步设置在所述一对偏振片之一的偏振片的外侧。
18.安装有由权利要求1到17中的任一项所述液晶装置作为显示装置的电子设备。
19.安装有由权利要求1到17中的任一项所述液晶装置作为彩色显示装置，且设有为所述液晶装置显示图象输入必要数据的输入装置的电子设备。
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