DE3242847A1

DE3242847A1 - Fluessigkristall-anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE3242847A1
Application number: DE19823242847
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Kitaibaraki Igawa; Takao Kumagaya Miyashita; Ken Mobara Sasaki; Yuzuru Hitachi Simazaki; Seikichi Hitachi Tanno; Takao Umeda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-11-20
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1983-06-01
Also published as: JPS5887538A; JPH031649B2; US4505546A

Description

HITACHI, LTD., Tokyo,
J α ρ a η

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und insbesondere auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die sich zur Farbanzeige des Gastsubstanz-Wirtsubstanz-Typs eignet.

Eine Gastsubstanz-Wirtsubstanz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, in der ein dichroitischer Farbstoff einem Flüssigkristallmaterial zugesetzt wird, ist einer Anzeigevorrichtung mit verdralltem nematischem Flüssigkristall im Kontrast unterlegen.

Um dieses Problem zu überwinden, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Viertelwellenplatte (d. h. eine λ/4-Platte) vorgesehen wird, wie Fig. 1 zeigt

BAD ORIGINAL

(hierzu sei beispielsweise auf die JP-OS 39664/1979 und 26756/1979 und andere verwiesen).

Man erkennt in Fig. 1 Lichtstrahlen 1 bis 6, eine Flüssigkristallschicht 8, in der Flüssigkristall-Moleküle 9 und dichroitische Farbstoffmoleküle 10 parallel zu einer X-Richtung ausgerichtet sind, ein Paar von Substraten 7a und 7b, deren einander zugewandte Oberflächen mit (nicht dargestellten) Elektroden versehen sind, eine Viertelwellenplatte 11 mit einer Dicke von 1 bis 10 mm aus Quarz oder transparentem Muskovit und eine Reflexionsplatte 12.

Wenn in der Anordnung nach Fig. 1 natürliches Licht mit einer Mehrzahl elektrischer Feldkomponenten a durch das Substrat 7a auf die Flüssigkristallschicht 8 auftrifft, wird eine Komponente des natürlichen Lichts, die parallel zur Richtung der Absorptionsachse jedes dichroitischen Farbstoffmoleküls 10 ist (in diesem Fall die X-Komponente des natürlichen Lichts), von den Farbstoffmolekülen 10 absorbiert, und daher ist durch das Substrat 7b durchgegangenes Licht 2 linear polarisiertes Licht b mit nur der y-Komponente des natürlichen Lichts. Das Licht 2 trifft auf die Viertelwellenplatte 11, und durch die Viertelwellenplatte 11 durchgegangenes Licht 3 wird linksdrehend polarisiertes Licht c, in dem ein elektrischer Feldvektor im Gegenuhrzeigersinn rotiert. Das Licht 3 wird von der Reflexionsplatte 12 reflektiert. Dabei wird die Drehrichtung des elektrischen Feldvektors umgekehrt, und deshalb ist das von der Reflexionsplatte 12 reflektierte Licht 4 rechtsdrehend polarisiertes Licht d, in dem der elektrische Feldvektor im Uhrzeigersinn rotiert. Das Licht 4 fällt auf die Viertelwellenplatte 11 ein, und durch die

_BAD ORIGINAL

Viertelv/ellenplatte 1 1 durchgegangenes Licht 5 wird parallel zur X-Richtung linear polarisiertes Licht e. Mit anderen Worten rotieren die Viertelwellenplatte 11 und die Reflexionsplatte 12 die Polarisationsebene um 90°. Wenn das Licht 5 durch das Substrat 7b auf die Flüssigkristallschicht 8 einfällt, ist der elektrische Feldvektor des Lichts 5 parallel zur Richtung der Absorptionsachse jedes dichroitischen Farbstoffmoleküls 10= So werden fast alle der X- und Y-Komponenten des einfallenden natürlichen Lichts durch die Farbstoffmoleküle 10 absorbiert, und daher ist durch das Substrat 7a durchgegangenes Licht 6 von äußerst niedriger Stärke.

Wenn eine Spannung über die Flüssigkristallschicht angelegt wird, werden die dichroitischen Farbstoffmoleküle 10 zusammen mit den FlUssigkristall-Molekülen 9 geneigt, um in einer Z-Richtung ausgerichtet zu werfen. So wird die Richtung der Absorptionsachse jedes Farbstoffmoleküls 10 parallel zur Z-Richtung. Demgemäß wird das einfallende Licht 1 von der Reflexionsplatte 12 reflektiert und kehrt ohne Absorption durch die Farbstoffmoleküle 10 zur Einfallseite zurück.

Das Kontrastverhältnis einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird durch das Verhältnis der Stärke des

die

Lichts 6 in dem Zustand, wo/Spannung über die Flüssigkristallschicht 8 angelegt wird, zur Stärke des Lichts in dem Zustand ausgedrückt, wo keine Spannung angelegt wird. Durch Verwendung einer solchen wie der in Fig. 1 gezeiaten Viertelwellenplatte 11 wird die Stärke des Lichts/in dem Zustand, wo keine Spannung angelegt ist, gering gemacht, und dadurch wird das Kontrastverhältnis hoch.

RAD ORIGINAL

Während in Fiy. 1 der Aufbau einer Flüssigkristall-Anordnung des negativen Anzeigetyps gezeigt ist, bei dem eine Flüssigkristallschicht beim Anlegen einer Spannung daran transparent wird, kann das Kontrastverhältnis auch unter Verwendung einer solchen Viertelwellenplatte in einer Flüssigkristall-Anordnung des positiven Anzeigetyps verbessert werden, d. h. in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, in der Flüssigkristallmoleküle 9 und dichroitische Farbstoffmoleküle 10 zunächst senkrecht zu den Substraten 7a und 7b ausgerichtet sind, und die Farbstoffmoleküle 10 bei Anlegung einer Spannung an die Flüssigkristallschicht parallel zu den Substraten 7a und 7b ausgerichtet werden, so daß die Flüssigkristallschicht dann eine Farbe zeigt.

Im Fall, wo die Viertelwellenplatte 11 zwischen dem Substrat 7b und der Reflexionsplatte 12 eingefügt ist, wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, der Abstand 1 in der Seitenrichtung zwischen einem Reflexionspunkt auf der Vorderoberfläche der Viertelwellenplatte 11 und einem Reflexionspunkt auf der Reflexionsplatte 12 entsprechend dem Reflexionspunkt auf der Vorderoberfläche der Viertelwellenplatte 11 aufgrund der Dicke der Viertelwellenplatte 11 groß, und daher erhält man zwei Bilder 13 und 14, wenn die Vorrichtung von einem Beobachter 100 in einer Richtung betrachtet wird, die zur Senkrechten auf dem Substrat unter einem Winkel θ steht. Daher ist die Qualität eines Anzeigebildes erheblich verschlechtert. Eine solche Schwierigkeit wird beträchtlich, wenn der Betrachtungswinkel θ größer ist, und daher ist die Betrachtungsrichtungs-Charakteristik der Vorrichtung nicht gut. Außerdem ist die Viertelwellenplatte aufwendig.

BAD ORIGINAL

I Λ. OsI ^242847

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu entwickeln, die wenig kostet, von ausgezeichnetem Kontrast ist, eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtunrrs-Charakteristik,, d. h. eine geringe Abhängigkeit von Betrachtungswinkel und Anzeigequalität, aufweist und eine hohe Qualität des Anzeigebildes zeigt.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, in der ein mit einem dichroitischen Farbstoff vermischtes Flüssigkristallmaterial zwischen einem Paar von Substraten gehalten wird, deren einander zugewandte Oberflächen mit ausgerichteten Elektroden versehen sind und an deren eines eine Reflexionsplatte angrenzt, so daß ein Bildelement aus einem Paar einander zugewandter Teile der Elektroden und dem dazwischen eingefaßten Flüssigki-istallmaterial gebildet wird, mit dem Kennzeichen? daß wenigstens eines der Substrate aus einem doppeltbrechenden Material mit langsamen und schnellen DoppeIbrechungs™ Hauptschwingungsachsen gebildet ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das eine, an die Reflexionsplatte angrenzende Substrat aus dem doppeltbrechenden Material mit langsamen und schnellen DoppeIbrechungs-Hauptachsen gebildet ist und ein Winkel zwischen der Richtung der Absoprtionsachse des dichroitischen Farbstoffes und der einen Hauptachse der Doppelbrechungs-Hauptachsen dieses einen Substrats im wesentlichen gleich 45° gemacht ist, wenn die Richtung der Absorptionsachse des dichroitischen Farbstoffs parallel zu diesem einen Substrat ausgerichtet ist.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,

BAD ORIGINAL

daß das andere Substrat aus dem doppeltbrechenden Material mit langsamen und schnellen Doppelbrechungs-Hauptachsen gebildet ist und ein Winkel zwischen der Richtung der Absorptionsachse des dichroitischen Farbstoffes und der einen Hauptachse der Doppelbrechungs-Hauptachsen dieses anderen Substrats im wesentlichen gleich 22,5° gemacht ist, wenn die Richtung der Absorptionsachse des dichroitischen Farbstoffes parallel zu diesem anderen Substrat ausgerichtet ist.

Das doppeltbrechende Material kann eine doppeltbrechende Folie sein.

Diese besteht vorzugsweise aus einem aus der Polyester, Polykarbonat, Polyvinylchlorid, Polysulfon und Polypropylen bestehenden Gruppe gewählten Stoff.

Die doppeltbrechende Folie kann eine biaxial gereckte Folie oder eine monoaxial gereckte Folie sein.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 die schon erläuterte auseinanderqezoaene Perspektivdarstellung des Aufbaus einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 die schon erläuterte schematische Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung;

BAD ORIGINAL

Fig. 3 eine Perspektivansicht zur Darstellung

einer in Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendeten"doppeltbrechenden Folie;

Fig. 4 eine auseinandergezogene Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung des Prinzips der Erfindung;

Fig. 5A eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5B-, eine schematische Perspektivansicht des in Fig. 5A dargestellten ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 6, 7 und 8 schematische Perspektivansichten

zur Darstellung eines zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiels einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung; und

Fig. 9 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Kontrastverhältnisses von d©r Betrachtungsrichtung in der bekannten, in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung und in jeder der Vorrichtungen nach dem ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 3 zeigt einen Umriß einer durch ein biaxiales Streckverfahren hergestellten Folie, die ein Beispiel des erwähnten doppeltbrechenden Materials ist.

BAD ORIGINAL

Gemäß Fig. 3 wird, um die Transparenz und die mechanischen Eigenschaften einer umjereckton Folie zu verbessern, die ungereckte Folie in zwei zueinander senkrechten Richtungen A-A¹ und B-B¹ gereckt, so daß man eine biaxial gereckte Folie 17 erhält. Dabei werden die die Folie bildenden Moleküle in der Reckrichtuny ausgerichtet und so zueinander senkrechte Hauot-

Ebene der achsen 15 und 16 der Doppelbrechung in der/gereckten Folie 17 gebildet, d. h. die Folie 17 wird eine doppeltbrechende Folie.

Eine solche doppeltbrechende Folie kann aus einer Polyesterfolie, einer Polykarbonatfolie, einer Polyvinylchloridfolie, einer Polysulfonfolie, einer Polypropylenfolie oder aus anderen Folien gebildet werden. Außer der biaxial gereckten Folie ist auch eine uniaxial gereckte Folie, die durch Recken einer ungereckten Folie in nur einer einzigen Richtung erhalten wird, eine doppeltbrechende Folie, da Doppelbrechungs-Hauptachsen a.|-a..· und a₂-a₂' in der uniaxial gereckten Folie gebildet werden.

Es soll nun das Prinzip der Erfindung anhand von Fig. 4 erläutert werden, die eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in einem Zustand zeigt, in welchem keine Spannung über eine Flüssigkristallschicht 8 angelegt ist.

In Fig. 4 bezeichnen die Bezugsziffern 0 bis 5 Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge λ., deren jeder in X- und Y-Komponenten, nämlich E und E_Qy, ..., und E_5x und E_5Y aufgeteilt werden kann. Weiter erkennt man

RAD ORIGINAL

Substrate 17a und 17b, die beide aus einer doppeltbrechenden Folie gebildet sind, und gleiche Bezugszeichen in den Fig. 1 und 4 bezeichnen gleiche oder äquivalente Teile. Jede der einander zugewandten Oberflächen der Substrate 17a und 17b ist mit einer (nicht gezeigten) Elektrode versehen, und ein Bildelement wird aus einem Paar von einander zugewandten Teilen der Elektroden und einem dazwischen eingefügten Teil einer Flüssigkristallschicht 8 gebildet. Weiter bezeichnen in Fig. 4 die Bezugszeichen n_Q und n_e ordentliche und außerordentliche Brechungsindizes der Flüssigkristallmoleküle 9, η ' und η ' ordentliche und außerordentliche BrechungsIndizes der doppeltbrechenden Folien 17a und 17b, An" einen Absolutwert eines Unterschiedes zwischen den Brechungsindizes η ' und η ', d die Dicke der Flüssigkristallschicht 8, &' die Dicke jeder der doppeltbrechenden Folien 17a und 17b, Θ. den Winkel zwischen einer der Doppelbrechungs-Hauptachsen der doppeltbrechenden Folie 17a und der Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle (und der dichroitischen Farbstoffmoleküle 10), und 0_ß den Winkel zwischen einer der Doppelbrechungs-Hauptachsen der doppeltbrechenden Folie 17b und der Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle 9 (und der dichroitischen Farbstoffmoleküle 10).

Wenn die Komponenten E_ und E_QY des einfallenden Lichts 0 eine Größe gleich 1 (d. h. E_QX = E = 1) haben und die Wellenlänge des einfallenden Lichts durch λ ausgedrückt wird, ergibt sich das durch die Flüssigkristallschicht 8 durchgegangene Licht 2 gemäß folgender Gleichung;

2X

2πη d

e^A JT

E_2Y/ \ O < cos i3. / —sin

λ / V sin <3-, cos

λ,

0 , e-

²™o' ^d' cos Θ_Α, sin

-sin θ., cos ο

-e

2π (η 'd'+n d)

^ e

2ττ (η_ο.·α·+η_βά)

2Tr(n_e'd'+n_od) . (cos d + sin θ ) cos θ

A A

A \

• (cos θ - sin θ ) sin θ , (cos Θ_Α + sin Θ_Α) sin

• (cos Θ_Α - sin Θ_Α) cos

Wenn die Stärke der X-Komponente des Lichts 2 und die der y-Komponente desselben durch I_2x bzw. I_2y ausgedrückt werden, ergeben sich die Stärken I_2x und I₂y durch die folgenden Gleichungen:

!■ _ , Λ ,, „ 2πΔη'-d' •2X - I "2X1 * ¹⁺2 ⁽¹"^cos χ

L., = E

■) sin 4Θ ... (2)

1-1 (i-coe ) sin 48_A ... (3)

BAD ORIGINAL

Die X-Komponente Ε~_χ wird durch den dichroitischen Farbstoff 10 in der Flüssigkristallschicht 8 absorbiert, und die Stärke Ι_2χ verschwindet. So wird theoretisch nur die Stärke I₂„ von der doppeltbrechenden Folie 17b empfangen. Wenn der Winkel @_A gleich 0 istι sind die Stärken I_2x und Ι_2γ beide gleich 1, d. h, man ferhält die gleichen Ergebnisse wie in dem Fall, wo das Substrat 17a aus einem optisch homogenen Material, wie κ. B₀ Glas, besteht.

Weiter folgt aus der Gleichung (2), daß wenn der Winkel Θ_Α gleich 22,5° (d. h. X/8) ist, die Stärke I_2x maximal wird und die Stärke Ι_2γ minimal wird, d. h., daß die vom dichroitischen Farbstoff 10 absorbierte Lichtmenge maximal wird und die auf die doppeltbrechende Folie 17b einfallende Lichtmenge minimal wird.

Demgemäß ergibt sich, daß der Kontrast maximal wird, wenn der Winkel Θ, gleich 22,5° gemacht wiru. Waiter folgt aus den Gleichungen (2) und (3), daß die Stärke I_2x einen Maximalwert und die Stärke Ι₂γ einen Minimalwert haben, wenn der folgenden Beziehung genügt wirds

Δη¹ -d' * -j- (2k + 1)
worin k eine positive ganze Zahl, z. B. 1 oder 2, ist.

Das durch die Flüssigkristallschicht 8 durchgegangene Licht 2 trifft auf die doppeltbrechende Folie 17b auf, und das Licht 3 tritt daraus aus. Die X- und Y-Komponenten ^E3X ^unc^ ^E3Y ^^es ki^cnts 3 ergeben sich durch die folgende Gleichung:

• *

- 14 -

2nn 'd¹

\^E3Y /

/ cos 6_, -sin 6 \ e

B¹

\ sin θ_β, cos θ_β j

I Λ

2;τη · d¹ ο

/ cos θ , sin θ_ \

-sin 9„, cos

/ sin θ_ cos Θ. e¹ λ - sin 6_ cos θ_ e

2πη · d¹ ο .

'B

2ττη

+ cos² θ_ e¹

(4)

Es sei nun angenommen, daß die Reflexionsplatte 12 ein vollkommener Reflektor ist. Dann ergeben sich die X- und Y-Komponenten E_4x und E_4y des Lichts 4 durch die folgende Gleichung:

2Y

	\-s	Ιη²θ	β¹"	1 O	V	<->	^Ε3Χ
	O -1 ι	λ	^Ε3Υ ί
		d¹
^E4YJ	B ^e
	2πη_β'α	2 COS C
	λ

5

e^-T

2ττη 'd¹

Das Licht 4 trifft auf die doppeltbrechende Folie 17b, und das Licht 5 tritt daraus aus. Die X- und Y-Komponenten E_5x und E_5y des Lichts 5 ergeben sich durch die folgenden Gleichungen:

/ε \

' ^Ε5Χ\ \^E5Y/

cos6_B,

2irn 'd"

• _{ι ι} 6

e^x λ

\ O ,β

27Γ.Π

\^sineB< ^cos9B

'5X ~

sin 2θ_β {(cos

4πη 4πη ⁸ d¹

- cos

+ i (sin

4-η 'd¹ 4TTn₀"" d¹

sin

(ί

cos(-•d· ₂ 4ττη "d" ) + cos θ cos( ° )

Λ £3 λ

r j si

sin(

4irn 4ττη · d¹ °

sin

(7)

Die zugehörigen Stärken I_5x und Ι_Γγ der X- und Y-Komponenten des Lichts 5 ergeben sich durch die folgenden Gleichungen:

I_5x = |E_5X|² = \ I_2Y sin² 2θ_Βί1 - cos ()} .. (8)

I_5y. «= |E_5Y|² - I_2Y [1- § sin² 2Θ_Β{1 - cos ()})

Es ist aus der Gleichung (8) klar, daß die vom dichroitischen Farbstoff (10) absorbierte Lichtmenge maximal wird, wenn der Winkel θ_β gleich 45 (d. h. 5Γ/4) ist, und weiter ist es aus der Gleichung (9) klar, daß die durch die Flüssigkristallschicht 8 durchgegangene Lichtmenge minimal wird, wenn der Winkel θ_β gleich 45 ist. Damit ergibt sich, daß der Kontrast maximal wird, wenn der Winkel θ_η gleich 45° ist.

Weiter ergibt sich aus den Gleichungen (8) und (9), daß die Stärke I_5x einen Maximalwert und die Stärke I₅^ einen Minimalwert haben, wenn der folgenden Beziehung genügt wird:

Δη¹ -d« - -j- (2k + 1) (10)

worin k eine positive ganze Zahl, wie z. B. 1 oder 2, ist.

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■* * - *·. mm. λ »Λ a,

- 17 -

Im folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Beispiel 1

Fig. 5A ist eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung, und Fig. 5B ist eine schematische Perspektivdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels.

Man erkennt in den Fig. 5A und 5B eine Flüssigkristallschicht 8, in der ein dichroitischer Farbstoff mit einem nematischen Flüssigkristall 9 "ZLI-I132" gemischt ist, aus einer biaxial gereckten Polyethylenfolie von 206 ,um Dicke gebildete Substrate 17a und 17b, eine auf jeder der einander zugewandten Oberflächen der Substrate 17a und 17b gebildete, aus Indiurooxid bestehende Elektrode 22, eine Ausrichtungsschicht 20, die aus einem Material der Polyamidgruppe besteht und mit einem Poliertuch in einer Richtung 21a oder 21b gerieben ist, und eine Reflexionsplatte 12. Der Spalt zwischen den Substraten 17a und 17b ist beispielsweise auf nahe 10 ,um gebracht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Richtungen 21a und 21b, in denen die Ausrichtungsschichten 20 auf jedem der Substrate 17a und 17b gerieben sind, d« h. die Flüssigkristallmoleküle 9 und die dichroitischen Farbstoffmoleküle 10 ausgerichtet sind, parallel zu einer der Hauptachsen 15 und 16 der Doppelbrechung jedes Substrats und zur anderen Hauptachse senkrecht gemacht. In einem

; :^; -:■ ; . 32428Λ7

"- Te -

solchen, in Fig. 5D gezeigten Zustand absorbieren die dichroitischen Farbstoffmoleküle 10 Licht mit einem elektrischen Feldvektor parallel zu den Richtungen 21a und 21b.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die biaxial gereckte Polyethylenfolie, die eine doppeltbrechende Folie ist, zur Bildung der Substrate verwendet. Daher ist dieses Ausführungsbeispiel von niedrigen Kosten und von ausgezeichnetem Kontrast, und es entsteht kaum ein bei der bekannten Vorrichtung beobachtetes doppeltes Bild bei diesem Ausführungsbeispiel.

Beispiel 2

Fig. 6 ist eine schematische Perspektivansicht zur Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Das in Fig. 6 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel ist das gleiche wie das in den Fig. 5A und 5B gezeigte erste Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß die Dornelbrechungs-Hauptachsen 15 und 16 des Substrats 17b, das an die Reflexionsplatte 12 angrenzt, einen Winkel B^ von etwa 45 (und zwar iT/4) mit der Richtung 21b bilden, in der die Flüssigkristallmoleküle 9 und die dichroitischen Farbstof fmoleküle 10 ausgerichtet sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Winkel θ_β gleich 45°. Demgemäß wird die vom dichroitischen Farbstoff 10 absorbierte Lichtmenge, d. h. die durch die Gleichung (8) gegebene Lichtmenge I_5x maximal, und die durch die Flüssigkristallschicht 8 durchgehende Lichtmenge, d.h.

; - · J Z 4 Z O 4 /

die durch die Gleichung (9) gegebene Lichtmenge L·„ wird minimal. So wird der Kontrast verbessert.

Beispiel 3

Fig. 7 ist eine schematische Perspaktivansicht zur Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Das in Fig. 7 dargestellte dritte ÄusfÜhrungsbeispiel ist das gleiche wie das in den Fig. 5A und 5B gezeigte erste Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß eine der Hauptachsen 15 und 16 der Doppelbrechung des Substrats 17a, das von der Reflexionsplatte 12 entfernt liegt, einen Winkel Θ_Α von etwa 22,5° (und zwar 1f/8) mit der Richtung 21a bildet, in der die Flüssigkristallmoleküle 9 und und die dichroitischen Farbstoffmoleküle ausgerichtet sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Winkel ©_A gleich 22,5°. Demgemäß wird die vom dichroitischen Farbstoff 10 absorbierte Lichtmenge, d. h. die durch die Gleichung (2) gegebene Lichtmenge I^x' maximal., und die durch die Flüssigkristallschicht 8 durchgegangene und auf das Substrat 17b einfallende Lichtmenge, d. h. die durch die Gleichung (3) gegebene Lichtmenge I₂Y' ^wird minimal. So wird der Kontrast verbessert.

Beispiel 4

Fig. 8 ist eine schematische Perspektivansicht zur Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Das in Fig. 8 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel ist das gleiche wie das in den Fig. 5A und 5B gezeigte orsto Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß der Winkel Θ_Α gleich 22,5° (nämlich /B) und der Winkel θ_β

gleich 45° (und zwar IT/4) gemacht sind. Nach diesem Ausführungsbeispiel wird jeder der oben erwähnten Werte I_2x und I_5x maximal, und jeder der Werte I_2Y und Ι_5γ wird minimal. So wird der Kontrast noch mehr verbessert.

Die Erfinder maßen die Abhängigkeit des Kontrast-

von
Verhältnisses/der Blickrichtung (d. h. dem in Fig. 2 gezeigten Winkel Θ) sowohl für die in Fig. 2 gezeigte bekannte Vorrichtung als auch für die in den Fig. 5A, 5B, 6, 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiele 1, 2, 3, gemäß der Erfindung. Fig. 9 zeigt die Ergebnisse der obigen Messungen.

In Fig. 9 zeigt eine Kurve (a) die Meßergebnisse, die in dem Fall erhalten wurden, wo die in Fig. 2 gezeigte bekannte Vorrichtung 1 mm dicke Glassubstrate 7a, 7b und eine 5 mm dicke Viertelwellenplatte 11 enthielt, und die Kurven (b), (c), (d) und (e) zeigen die Meßergebnisse, die mit den in den Fig. 5A und 5B sowie 6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispielen 1 bis 4 erhalten wurden.

Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, zeigt die mit der bekannten Vorrichtung erhaltene Kurve (a), daß sich das Kontrastverhältnis, wenn der Winkel θ größer ist, aufgrund der Dicke der Glassubstrate 7a, 7b und der Viertelweilenplatte 11 stark verringert. Andererseits zeigen die Kurven (b), (c), (d) und (e), daß in den AusfUhrungsbeispielen der Erfindung das Kontrastverhältnis nur etwas sinkt, wenn der Winkel θ groß gemacht wird, so daß eine

ausgezeichnete Blickrichtungscharakteristik erhalten wird.

Außerdem ist es von den Ausführungsbeispielen der Erfindung das vierte Ausführungsbeispiel, bei dem die Doppelbrechungs-Hauptachsen jedes der Substrate 17a und 17b geeignet ausgerichtet sind, das das ausgezeichnetste Kontrastverhältnis bringt.

Weiter stellten die Erfinder Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen mit den in den Fig. 5A und 5B sowie Fig„ 6 bis 8 gezeigten Aufbauarten unter Verwendung eines Phasenwechsel-Gast-Wirt-Flüssigkristalls her, bei dem ein dichroitischer Farbstoff mit einem chiralnematisehen Flüssigkristall vermischt war, und maßen die Abhängigkeit des Kontrastverhältnisses von der Betrachtungsrichtung (d. h. vom Winkel Θ) für jede dieser Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen. Der chiralnematische Flüssigkristall wurde erhalten, indem man einen cholesterischen Flüssigkristall "CB-15" einem nematischen Flüssigkristall "ZLI-I132" zusetzte. Die Meßergebnisse waren denen gleich, die in Fig. 9 gezeigt sind.

Bei den oben aufgeführten Ausführungsbeispielen der Erfindung wurden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen des negativen Anzeigetyps erläutert, bei dem eine Ausrichtungsschicht auf jedem Substrat derart behandelt wird, daß die Flüssigkristallmoleküle und die dichroitischen Farbstoffmoleküle parallel zum Substrat ausgerichtet werden. Jedoch ist die Erfindung auf diese negativen Anzeigevorrichtungen nicht beschränkt, sondern auch auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des positiven Anzeigetyps anwendbar, bei dem Flüssigkristallmoleküle und dichroitische Farbstoffmoleküle zunächst senkrecht zu Substraten ausgerichtet und erst beim Anlegen einer

BAD ORIGINAL

Spannung parallel zu den Substraten ausgerichtet werden, um eine Farbe zu zeigen. Bei beiden Typen, d. h. den negativen und den positiven Anzeigevorrichtungen, wird die Winkelbeziehung zwischen der Absorptionsachse des dichroitischen Farbstoffes und den Doppelbrechungs-Hauptachsen jedes Substrats geeignet in dem Zustand betrachtet, . daß die Absorptionsachse des dichroitischen Farbstoffes parallel zum Substrat gemacht ist.

Die biaxial gereckte Polyethylenfolie wurde in den oben erläuterten Ausführungsbeispielen nur als Beispiel verwendet. Wie schon erwähnt, kann jedoch auch eine monoaxial gereckte Folie verwendet werden, und außerdem können auch doppeltbrechende Folien aus Polykarbonat, Polyvinylchlorid, Polysulfon, Polypropylen od. dgl. im Rahmen der Erfindung verwendet werden.

Die Erfindung ist also auf die oben erläuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt, sondern es können verschiedene Änderungen und Abwandlungen ohne Verlassen des Bereichs der Erfindung vorgenommen werden.

Wie im Vorstehenden erläutert wurde, kann man erfindungsgemäß eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erhalten, die wenig kostet, von ausgezeichnetem Kontrast, von ausgezeichneter Betrachtungsrichtungs-Charakteristik und von hoher Qualität dos Anzeigebildes ist.

BAD ORIGINAL

Claims

Ansprüche

( 1J Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, in der ein mit einem dichroitischen Farbstoff vermischtes Flüssigkristallmaterial zwischen einem Paar von Substraten gehalten wird, deren einander zugewandte Oberflächen mit ausgerichteten Elektroden versehen sind und an deren eines eine Reflexionsplatte angrenzt, so daß ein Bildelement aus einem Paar einander zugewandter Teile der Elektroden und dem dazwischen eingefaßten Flüssigkristallmaterial gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Substrate (17a, 17b) aus einem doppeltbrechenden Material mit langsamen und schnellen Doppelbrechungs-Hauptschwingungsachsen (15, 16) gebildet ist.
2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das eine, an die Reflexionsplatte (12) angrenzende Substrat (17b) aus dem doppeltbrechenden Material mit langsamen und schnellen Doppelbrechungs-Hauptachsen (15, 16) gebildet ist und ein Winkel (θ_β) zwischen der Richtung der Absorptionsachse (21b) des dichroitischen Farbstoffes (10) und der einen Hauptachse (15) der Doppelbrechungs-Hauptachsen (15, 16) dieses einen Substrats (17b) im wesentlichen gleich 45° gemacht ist, wenn die Richtung der Absorptionsachse (21b) des di-

81-(A7273-O2)-TS1

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chroitischon Farbstoffs (10) parallel zu diesem einen Substrat (17b) ausgerichtet ist.
3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das andere Substrat (17a) aus dem doppeltbrechenden Material mit langsamen und schnellen Doppelbrechungs-Hauptachsen (15, 16) gebildet ist und e.i η !M.nkel (Θ_Α> zwischen der Richtung der Absorptionsachse (21a) des dichroitischen Farbstoffes (10) und.der einen Hauptachse (15) der Doppelbrechungs-Hauptachsen (15, 16) dieses anderen Substrats (17a) im wesentlichen gleich 22,5° gemacht ist, wenn die Richtung der Absorptionsachse (21a) des dichroitischen Farbstoffes (10) parallel zu diesem anderen Substrat (17a) ausgerichtet ist.
4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß das doppeltbrechende Material eine doppeltbrechende Folie (17) ist.
5. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die doppeltbrechende Folie (17) aus einem aus der aus Polyester, Polykarbonat, Polyvinylchlorid, PoIysulfon und Polypropylen bestehenden Gruppe gewählten Stoff besteht.
6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die doppeltbrechende Folie (17) eine biaxial gereckte Folie oder eine monoaxial gereckte Folie ist.

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