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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung,
welche einen großen
Betrachtungswinkelbereich aufweist.
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Herkömmliche Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtungen
verwenden im allgemeinen Vorrichtungen vom TN-Typ (verdreht nematisch)
oder STN-Typ (superverdreht nematisch).
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Jede dieser Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtungen
umfasst eine Flüssigkristallzelle
mit einer Flüssigkristallschicht,
in der Flüssigkristallmoleküle unter
einem vorbestimmten Drehwinkel zwischen einem Paar von transparenten
Substraten auf der Vorder- und Rückseite
verdreht sind, von denen jede eine transparente Elektrode auf seiner
inneren Oberfläche
aufweist, und vorder- und rückseitige
Polarisatoren, welche die Flüssigkristallzelle
sandwichartig einbetten.
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Jedoch haben TN- oder STN-Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtungen
einen geringen Betrachtungswinkel, d. h. einen Sehwinkel, unter
dem die Wiedergabevorrichtung mit zufriedenstellendem Kontrast betrachtet
werden kann.
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Insbesondere hat bei der herkömmlichen TN-Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
Licht, das schräg
auf die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung einfällt, im
Vergleich mit Licht, das aus der Normalenrichtung einfällt, eine
optische Weglänge
durch die Flüssigkristallschicht,
die sich in Abhängigkeit
vom Einfallswinkel ändert.
Aus diesem Grund tritt eine Verzögerung
(Retardation) entsprechend dem Einfallswinkel auf, und die Durchlässigkeit ändert sich
in Abhängigkeit
von der Richtung, aus der das Licht einfällt, d. h. der Betrachtungsrichtung.
Daher wird der Betrachtungswinkelbereich, d. h. der Sehwinkel, innerhalb
dem die Wiedergabe mit zufriedenstellendem Kontrast betrachtet werden
kann, klein, und die Wiedergabe leidet an Farbveränderungen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
bereitzustellen, die in der Lage ist, einen großen Betrachtungswinkel zu erreichen.
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Um die oben angegebene Aufgabe zu
lösen, wird
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung gemäß Anspruch
1 bereitgestellt.
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Wenn bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Spannung an die Elektroden
angelegt wird, die die Flüssigkristallschicht
einbetten, so wird eine Restretardation (Restverzögerung)
aufgrund des Einflusses der Flüssigkristallmoleküle, die
nicht ausreichend in der Anlegerichtung nahe des vorderen (vorderseitigen)
und des hinteren (rückseitigen) Substrats
der Flüssigkristallschicht
ausgerichtet sind, durch die ersten und zweiten Verzögerungsfilme kompensiert,
und die Retardationsdifferenz, die sich in Abhängigkeit vom Einfallswinkel ändert, wenn Licht,
das einen der Polarisatoren passiert hat, die Flüssigkristallschicht passiert,
wird durch den dritten Retardationsfilm kompensiert.
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Daher kann die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine helle Wiedergabe und eine dunkle Wiedergabe innerhalb
eines großen
Betrachtungswinkelbereichs verwirklichen und ferner eine Wiedergabe
mit hohem Kontrast, d. h. Verhältnis
der maximalen Durchlässigkeit
zur minimalen Durchlässigkeit.
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Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
umfasst jeder der ersten und zweiten Retardationsfilme eine diskotische
Flüssigkristallschicht,
in der Flüssigkristallmoleküle so ausgerichtet
sind, dass sie von einem Zustand, der entlang einer Oberfläche ausgerichtet
ist, von einer Oberfläche
zur anderen Oberfläche
des ersten oder zweiten Retardationsfilms allmählich ansteigen, und besitzt
eine axiale Richtung mit minimiertem Brechungsindex in Richtung
entlang einer mittleren Molekülachsenrichtung
der diskotischen Flüssigkristallmoleküle in einer
Zwischenrichtung in einer Richtung der Dicke der diskotischen Flüssigkristallschicht,
und die Richtungskomponente der axialen Richtung in der Filmebene
jedes der ersten und zweiten Retardationsfilmei st parallel zur
Richtung der Ausrichtungsbehandlung des entsprechenden angrenzenden Substrats
eingestellt.
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Gemäß dieser Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
können
die diskotischen Flüssigkristallschichten
des ersten und des zweiten Retardationsfilms die verbleibende Retardation
aufgrund der Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe des
vorderseitigen und des rückseitigen
Substrats kompensieren. Bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Flüssigkristallzelle, bei
der die Richtung der Ausrichtungsbehandlung des Ausrichtungsfilms,
der auf dem vorderen Substrat gebildet ist, senkrecht zu derjenigen
des Ausrichtungsfilms ist, der auf dem hinteren Substrat gebildet, die
verdrehte Flüssigkristallschicht
aufweist, die durch das Substrat eingebettet wird, sind die Absorptionsachsen
des Polarisatorenpaars parallel zur Richtung der Ausrichtungsbehandlung
der Ausrichtungsfilme, die auf den angrenzenden Substraten der Flüssigkristallzelle
gebildet sind, und ist/sind bei dem/den dritten Retardationsfilm/Retardationsfilmen die
Richtung, in der der Brechungsindex maximiert ist, im wesentlichen
parallel zur Absorptionsachse des angrenzenden Polarisators. Wenn
bei dieser Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
Licht, das einen der Polarisatoren passiert hat, die Flüssigkristallschicht
passiert, so wird die Retardationsdifferenz aufgrund der unterschiedlichen
Einfallswinkel durch den/die dritten Retardationsfilm/Retardationsfilme kompensiert,
so dass sich die Durchlässigkeit
nicht in Abhängigkeit
vom Einfallswinkel ändert.
Wenn eine Spannung an die Elektroden angelegt wird, die die Flüssigkristallschicht
einbetten, so kompensiert der erste Retardationsfilm zusätzlich die
Restretardation aufgrund der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe des
vorderen Substrats, und der zweite Retardationsfilm kompensiert
die Restretardation aufgrund der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe des
hinteren Substrats. Dadurch kann eine Abnahme des Kontrastes aufgrund
der Restretardation vermieden werden.
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Insbesondere ist die Retardation
von Licht, das schräg
bezüglich
der Normalenrichtung zur Flüssigkristallzelle
auf die Flüssigkristallschicht
einfällt, verschieden
von der von Licht, das in der Normalenrichtung einfällt. Wenn
diese Retardationsdifferenz nahezu durch die Brechungsindex-Anistropie
in der Filmebene des dritten Retardationsfilms ausgeglichen wird,
wenn das Licht den Film passiert, so kann die Retardationsdifferenz,
die auftritt, wenn das Licht die Flüssigkristallschicht passiert,
kompensiert werden.
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Unabhängig vom Einfallswinkel wird
daher, wenn eine Spannung an die Elektroden angelegt wird, das Licht,
das den rückseitigen
Polarisator passiert hat, so polarisiert, dass es in einer Richtung schwingt,
die nahezu parallel zur Absorptionsachse des vorderen Polarisators
ist, so dass das Licht absorbiert wird. Wenn keine Spannung an die
Elektroden angelegt wird, wird das Licht so polarisiert, dass es
in einer Richtung senkrecht zur Absorptionsachse des vorderseitigen
Polarisators schwingt, so dass das Licht den vorderen Polarisator
passieren kann.
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Wenn eine Spannung an die Elektroden
angelegt wird, die die Flüssigkristallschicht
einbetten, so kompensieren der erste und der zweite Retardationsfilm
weiterhin eine Restretardation in den Flüssigkristallmolekülen, die
entlang den Substratoberflächen
in der Nähe
der Substrate ausgerichtet sind, mit Ausnahme eines mittleren Abschnitts
der Flüssigkristallschicht,
in dem die Flüssigkristallmoleküle entlang der
angelegten Richtung ausgerichtet sind. Licht, das von einem der
Polarisatoren einfällt,
passiert den ersten und den zweiten Retardationsfilm, wobei es linear polarisiert
bleibt, und wird durch die Absorptionsachse des anderen Polarisators
absorbiert, so dass die Wiedergabe dunkel wird.
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Daher ist bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Änderung
der Durchlässigkeit
aufgrund des Unterschieds in den Einfallswinkeln auf die Flüssigkristallzelle
minimal, da der Retardationsunterschied in der Flüssigkristallschicht
aufgrund des unterschiedlichen Einfallswinkels zur Flüssigkristallzelle
oder die Restretardation aufgrund der Flüssigkristallmoleküle in einem
Bereich der Flüssigkristallschicht
in der Nähe der
Substrate, wenn eine Spannung angelegt ist, kompensiert wird. Da
die Durchlässigkeit
zufriedenstellend durch Steuerung der Spannung, die an die Flüssigkristallschicht
anzulegen ist, gesteuert werden kann, kann weiterhin der Kontrast
als das Verhältnis
der maximalen Durchlässigkeit
zur minimalen Durchlässigkeit
innerhalb eines großen
Betrachtungswinkelbereichs verbessert werden.
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Der dritte Retardationsfilm ist/die
dritten Retardationsfilme sind vorzugsweise zwischen dem vorderen
Polarisator und dem ersten Retardationsfilm oder/und zwischen dem
hinteren Polarisator und dem zweiten Retardationsfilm angeordnet.
Für jeden dritten
Retardationsfilm gilt: wenn eine s-Achse die Richtung darstellt,
in der der Brechungsindex in der Filmebene des dritten Retardationsfilms
maximiert ist, eine f-Achse eine Richtung senkrecht zur s-Achse in
der Filmebene darstellt und eine z-Achse eine Normalenrichtung zur
Filmebene darstellt, und wenn ns ein Brechungsindex entlang der
s-Achse, nf ein Brechungsindex entlang der f-Achse und nz ein Brechungsindex
entlang der z-Achse ist, so erfüllen
die Brechungsindizes die Beziehung
0 < (ns – nz)/(ns – nf) ≦ 1.
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Vorzugsweise fällt ein Wert eines Produkts Δnd eines
Doppelbrechungsindex und der Flüssigkristall-Schichtdicke,
die der Flüssigkristallzelle
in einen Bereich zwischen 300 und 500 nm, und, wenn die d' eine Dicke jedes
dritten Retardationsfilms ist, so weist jeder dritte Retardationsfilm
eine Retardation auf, bei der
ein Wert (ns – nf)·d' in einen Bereich zwischen 250 und 450
nm fällt,
und
ein Wert (ns – nz)·d' in einen Bereich
zwischen 70 und 450 nm fällt.
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Jeder der dritten Retardationsfilme
kann so ausgebildet sein, dass die Richtung, in der der Brechungsindex
in der Filmebene maximiert ist, im Wesentlichen senkrecht zur Absorptionsachse
des benachbarten Polarisators ist.
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Diese Zusammenfassung der Erfindung
beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale,
so dass die Erfindung auch eine Unterkombination der beschriebenen
Merkmale sein kann.
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Die Erfindung kann besser anhand
der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung, unter Zusammenschau mit den begleitenden Figuren,
verstanden werden, wobei:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht ist, die die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Schnittansicht ist, die einen Teil der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt;
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3 eine
schematische Schnittansicht ist, die einen optisch anisotropen Film
zeigt, der bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
verwendet wird;
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4 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, welche einen dritten Retardationsfilm verwendet, der die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 1, (ns – nf)d' = 260 nm, und (ns – nz)d' = 260 nm, und eine
s-Achse aufweist, die parallel zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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5 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 1, (ns – nf)d' = 260 nm, und (ns – nz)d' = 260 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die senkrecht zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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6 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 1, (ns – nf)d' = 350 nm, und (ns – nz)d' = 350 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die parallel zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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7 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 1, (ns – nf)d' = 350 nm, und (ns – nz)d' = 350 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die senkrecht zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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8 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 1, (ns – nf)d' = 440 nm, und (ns – nz)d' = 440 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die parallel zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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9 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 1, (ns – nf)d' = 440 nm, und (ns – nz)d' = 440 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die senkrecht zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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10 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3, (ns – nf)d' = 205 nm, und (ns – nz)d' = 80 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die parallel zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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11 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3, (ns – nf)d' = 205 nm, und (ns – nz)d' = 80 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die senkrecht zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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12 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3, (ns – nf)d' = 350 nm, und (ns – nz)d' = 105 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die parallel zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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13 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3, (ns – nf)d' = 350 nm, und (ns – nz)d' = 105 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die senkrecht zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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14 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3, (ns – nf)d' = 420 nm, und (ns – nz)d' = 126 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die parallel zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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15 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt, die einen dritten Retardationsfilm aufweist, welcher die
folgende Charakteristik hat: (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3, (ns – nf)d' = 420 nm, und (ns – nz)d' = 126 nm, und die
eine s-Achse aufweist, die senkrecht zur Absorptionsachse des vorderen
Polarisators ist;
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16 eine
Ansicht ist, die den Betrachtungswinkelbereich einer Vergleichsvorrichtung
ohne dritten Retardationsfilm zeigt;
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17 eine
perspektivische Explosionsansicht ist, die eine Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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18 eine
perspektivische Explosionsdarstellung ist, die eine Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Es werden nun Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtungen
nachfolgend als Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben.
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[Erste Ausführungsform]
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1 bis 15 zeigen die erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 1 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung. 2 ist eine Schnittansicht,
die einen Teil der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
zeigt.
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Wie die 1 und 2 zeigen,
besitzt die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
dieser Ausführungsform
eine Flüssigkristallzelle 1,
sowie einen vorderen Polarisator 11 und einen hinteren
Polarisator 12, welche die Flüssigkristallzelle 1 einbetten.
Ein erster Retardationsfilm 13 wird zwischen der Flüssigkristallzelle 1 und
dem vorderen Polarisator 11 eingefügt. Ein zweiter Retardationsfilm 14 ist
zwischen der Flüssigkristallzelle 1 und dem
hinteren Polarisator 12 eingefügt. Ein dritter Retardationsfilm 19 ist
zwischen dem ersten Retardationsfilm 13 und dem angrenzenden
vorderen Polarisator 11 eingefügt.
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Bei der Flüssigkristallzelle 1 ist
eine nematische Flüssigkristallschicht 9 zwischen
einem Paar transparenter Substrate 2 und 3 an
der Vorderseite und der Rückseite
ausgebildet, welche über
ein rahmenartiges Dichtmaterial (nicht gezeigt) miteinander verbunden
sind, um so in einem Bereich vorliegt, der durch das Dichtmaterial
eingeschlossen ist. Das Paar von Substraten 2 und 3 besitzt
transparente Elektroden 4 bzw. 5 auf ihren inneren
Oberflächen.
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Die Flüssigkristallzelle 1,
die bei dieser Ausführungsform
verwendet wird, verwendet das Aktivmatrix-Schema. Die Elektrode 5,
die auf der inneren Oberfläche
des hinteren Substrats (unteres Substrat in 2) 3 gebildet ist, umfasst eine
Mehrzahl von Pixelelektroden, die zur Bildung einer Matrix in Zeilen-
und Spaltenrichtungen angeordnet sind. Die Elektrode 4,
die auf der inneren Oberfläche
des vorderen Substrats 2 gebildet ist, ist eine filmartige
Gegenelektrode, die der Mehrzahl der Pixelelektroden 5 gegenüberliegt.
Eine Vielzahl von TFTs (Dünnfilmtransistoren) 6 ist
auf der inneren Oberfläche
des hinteren Substrats 3 entsprechend der Mehrzahl der
Pixelelektroden 5 gebildet. Eine Vielzahl von Gateverbindungen
(nicht gezeigt), um Gatesignale an die TFTs 6 der Reihen
auszugeben, und eine Vielzahl von Datenverbindungen (nicht gezeigt),
um Datensignale an die TFTs 6 der Spalten auszugeben, sind ebenfalls
auf der inneren Oberfläche
des Substrats 3 ausgebildet. Die Vielzahl der Pixelelektroden 5 sind mit
den entsprechenden TFTs 6 verbunden. Obwohl 2 schematisch jeden TFT 6 darstellt,
umfasst sie eine Gateelektrode, die auf dem Substrat 3 gebildet ist,
einen transparenten Gate-Isolationsfilm, der nahezu auf der gesamten
Oberfläche
des Substrats 3 gebildet ist, um so die Gateelektrode zu
bedecken, einen i-Typ-Halbleiterfilm, der auf dem Gate-Isolationsfilm
gebildet ist und der Gateelektrode gegenüberliegt, und Source- und Drainelektroden,
die auf beiden Seitenabschnitten des I-Typ-Halbleiterfilms mittels
eines n-Typ-Halbleiterfilms gebildet sind. Das Substratpaar 2, 3 hat
auf ihren inneren Oberflächen Ausrichtungsfilme 7 und 8,
die die Elektroden 4 bzw. 5 bedecken. Die Ausrichtungsfilme 7 und 8 werden ausgerichtet,
indem ihre Filmebenen in vorbestimmten Richtungen gerieben werden.
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Die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung dieser
Ausführungsform
ist eine Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
vom TN-Typ. Die Ausrichtungsrichtungen in der Nähe der Substrate 2 und 3 werden reguliert,
indem die Ausrichtungsfilme 7 und 8 auf den inneren
Oberflächen
des Substratpaares 2, 3 ausgerichtet werden. Die
Flüssigkristallmoleküle sind unter
einem Drehwinkel von etwa 90° zwischen
den Substraten 2 und 3 verdreht. Der vordere Polarisator 11 und
der hintere Polarisator 12 werden so angeordnet, dass ihre
Absorptionsachsen 11a und 12a (1) nahezu senkrecht zueinander sind.
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Der erste Retardationsfilm 13 und
der zweite Retardationsfilm 14, welche zwischen der Flüssigkristallzelle 1 und
dem vorderen Polarisator 11 bzw. zwischen der Flüssigkristallzelle 1 und
dem hinteren Polarisator 12 eingefügt sind, haben negative optische
Anisotropie, wobei der Brechungsindex in einer vorbestimmten Richtung
bezüglich
der Normalen zur Filmebene minimiert ist.
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3 ist
eine schematische Schnittansicht des ersten und des zweiten Retardationsfilms 13, 14. Jeder
dieser ersten und zweiten Retardationsfilme 13, 14,
der bei dieser Ausführungsform
verwendet wird, wird aus einer diskotischen Flüssigkristallschicht 17 gebildet,
in welcher diskotische Flüssigkristallmoleküle 18,
die entlang der Filmebene ausgerichtet sind, hybrid-ausgerichtet
sind, so dass sie allmählich
von einer Oberfläche
zur anderen Oberfläche
ansteigen.
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Der erste und der zweite Retardationsfilm 13 und 14,
von denen jeder die diskotische Flüssigkristallschicht 17 umfasst,
werden über
das folgende Verfahren hergestellt: ein Ausrichtungsbehandlungsfilm 16 zum
Kippen der diskotischen Flüssigkristallmoleküle 18 in
einer Richtung bei einem gleichförmigen
Vorkippwinkel wird auf einem transparenten Basisfilm 15 gebildet,
indem beispielsweise SiO (Siliziumoxid) schräg abgelagert wird, ein fotosetzender diskotischer
Polymerflüssigkristall
wird auf die Oberfläche
des Ausrichtungs-Behandlungsfilms 16 bis zu einer vorbestimmten
Dicke aufgebracht, ein elektrisches oder magnetisches Feld wird
von der oberen Oberflächenseite
angelegt, um die verkippten diskotischen Flüssigkristallmoleküle 18 hybrid-auszurichten,
so dass sie allmählich
von der oberen Oberfläche
zur Flüssigkristallschichtoberfläche des
Basisfilms 15 ansteigen, und der diskotischen polymere Flüssigkristall
wird in diesem Zustand durch Bestrahlen mit Licht ausgehärtet.
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Der erste und der zweite Retardationsfilm 13 und 14 besitzen
eine negative optische Anisotropie entlang der Kipprichtung der
hybrid-ausgerichteten diskotischen Flüssigkristallmoleküle 18.
Der Brechungsindex ist minimiert in einer Richtung entlang einer
mittleren Molekularachse 18a der diskotischen Flüssigkristallmoleküle 18 in
der Zwischenschicht der diskotischen Flüssigkristallschicht 17 und
in Richtung der Oberfläche
(Oberfläche
auf der Seite des Basisfilms 15), auf der die diskotischen
Flüssigkristallmoleküle 18 kippausgerichtet
sind, das heißt,
einer Richtung N, die durch einen Pfeil in 3 angezeigt ist. Die Richtung N, in der
der Brechungsindex minimiert ist, wird als axiale Richtung des ersten
oder zweiten Retardationsfilms bezeichnet.
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Der erste und der zweite Retardationsfilm 13 und 14 wird
zwischen der Flüssigkristallzelle 1 und dem
vorderen Polarisator 11 bzw. zwischen der Flüssigkristallzelle 1 und
dem hinteren Polarisator 12 eingefügt; ihre axialen Richtungen
N, in denen die Brechungsindizes minimiert sind, zeigen entlang
vorbestimmter Richtungen.
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Wie in 1 gezeigt,
hat der dritte Retardationsfilm 19 eine s-Achse, entlang
der der Brechungsindex in der Filmebene maximiert ist, eine f-Achse,
die senkrecht zu der s-Achse in der Filmebene liegt, und eine z-Achse
entlang der Normalen zur Filmebene. Es seien ns, nf und nz die Brechungsindizes
entlang der jeweiligen Achsen. Der dritte Retardationsfilm 19 ist
ein uniaxialer (ns > nz
= nf) oder biaxialer (ns > nz > nf) Retardationsfilm,
dessen Brechungsindizes der folgenden Beziehung genügen: ns > nz ≧ nf.
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Der dritte Retardationsfilm 19 ist
zwischen dem ersten Retardationsfilm 19 und dem angrenzenden
vorderen Polarisator 11 eingefügt, dessen s-Achsenrichtung,
in der der Brechungsindex in der Filmebene maximiert ist, in einer
vorbestimmten Richtung liegt.
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1 zeigt
die Anordnung der Elemente der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß dieser Ausführungsform,
sowie die Anordnungsrichtungen der Elemente.
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Die Flüssigkristallzelle 1 ist
so angeordnet, dass die Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 2a des vorderen
Substrats 2 um 45° entgegen
dem Uhrzeigersinn bezüglich
einer Abszisse x auf dem Bildschirm verschoben ist, welche durch
eine lang-kurz-gestrichelte Linie gekennzeichnet ist, wenn sie von
vorne betrachtet wird, wogegen eine Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 3a des
hinteren Substrats 3 um 45° im Uhrzeigersinn be züglich der
Abszisse x verschoben ist, wenn sie von vorne betrachtet wird. Daher
sind die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 9 der
Flüssigkristallzelle
1° vom hinteren
Substrat 3 zum vorderen Substrat 3 bei Betrachtung
von vorne um nahezu 90 im Gegenuhrzeigersinn verdreht, wie durch
einen gestrichelten Pfeil in 1 angezeigt.
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Der erste Retardationsfilm 13 ist
so ausgebildet, dass die Richtungskomponente entlang der Filmebene
in axialer Richtung N, in der der Brechungsindex minimiert ist,
bei Betrachtung von vorne um etwa 45° im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abszisse
x verschoben ist. Der zweite Retardationsfilm 14 ist so
ausgebildet, dass die Richtungskomponente entlang der Filmebene
in der axialen Richtung N, in der der Brechungsindex minimiert ist,
bei Betrachtung von vorne um 45° im
Uhrzeigersinn bezüglich
der Abszisse x verschoben ist.
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Somit sind die Richtungskomponente
des ersten Retardationsfilms 13 entlang der Filmebene in der
axialen Richtung N, in der der Brechungsindex minimiert ist, und
die Ausrichtungsbehandlungsrichtung 2a des vorderen Substrats 2 nahezu
antiparallel zueinander. Die Richtungskomponente des zweiten Retardationsfilms 14 entlang
der Filmebene in der axialen Richtung N, in der der Brechungsindex
minimiert ist, und die Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 3a des
hinteren Substrats 3 sind nahezu antiparallel zueinander.
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Die Richtungskomponenten des ersten
und des zweiten Retardationsfilms 13 und 14 entlang
der Filmebenen in den axialen Richtungen N, in denen die Brechungsindizes
minimiert sind, müssen
nur parallel zu den Ausrichtungs-Behandlungsrichtungen 2a und 3a sein.
Die Oberfläche,
die der Flüssigkristallzelle 1 gegenüberliegt,
kann entweder die Oberfläche
auf der Seite des Basisfilms 15 sein, auf der die diskotischen
Flüssigkristallmoleküle 18 entlang der
Filmebene ausgerichtet sind, oder die Oberfläche, auf der die diskotischen
Flüssigkristallmoleküle 18 bezüglich der
Oberfläche
des Basisfilms 15 erhöht sind.
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Der vordere Polarisator 11 ist
so ausgebildet, dass die Absorptionsachse 11a bei Betrachtung
von vorne um 45° im
Gegenuhrzeigersinn bezüglich
der Abszisse x verschoben ist, so dass er nahezu parallel zur Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 2a des
vorderen Substrats 2 ist. Der hintere Polarisator 12 ist
so ausgebildet, dass die Absorptions achse 11a bei Betrachtung
von vorne um 45° im
Uhrzeigersinn bezüglich
der Abszisse x verschoben ist, so dass sie nahezu parallel zur Ausrichtungsbehandlung 3a des
hinteren Substrats 3 ist. Daher stehen die Absorptionsachsen 11a und 12a des
vorderen und des hinteren Polarisators 11 und 12 senkrecht
zueinander.
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Der dritte Retardationsfilm 19 ist
so ausgebildet, dass die Richtung (s-Achse), in der der Brechungsindex
in der Filmebene maximiert ist, bei Betrachtung von vorne um etwa
45° im Gegenuhrzeigersinn
oder Uhrzeigersinn (in 1:
im Gegenuhrzeigersinn) bezüglich
der Abszisse x verschoben ist.
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Daher ist die s-Achse des dritten
Retardationsfilms 19 nahezu parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 in der Nähe des dritten Retardationsfilms 19 und
ebenso parallel oder senkrecht zur Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 2a des
vorderen Substrats 2. Die Brechungsindizes ns, nf und nz
in den Richtungen der s-, f- und z-Achsen des dritten Retardationsfilms 19 genügen der
folgenden Beziehung. 0 < (ns – nz)/(ns – nf) ≦ 1.
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Die Brechungsindex-Anisotropie (ns – nf) in der
Filmebene ist gleich oder größer als
die Brechungsindex-Anisotropie (ns – nz) in Richtung der Filmdicke.
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Der dritte Retardationsfilm 19 besitzt
eine Retardation entsprechend einem Produkt Δnd eines Doppelbrechungsindex Δn und einer
Dicke d der Flüssigkristallschichten 9 der
Flüssigkristallzelle 1. Wenn
bei dieser Ausführungsform
der Wert Δnd
der Flüssigkristallzelle 1 in
einem Bereich zwischen 300 und 500 nm fällt und die Dicke des dritten
Retardationsfilms 19 durch d' repräsentiert wird, weist er eine Retardation
auf, bei der
ein Wert (ns – nf)d' in einen Bereich
zwischen 250 und 450 nm fällt,
und
ein Wert (ns – nz)d' in einen Bereich
zwischen 70 und 450 nm fällt.
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Die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung mit
der obigen Anordnung kann ein Wiedergabe mit hohem Kontrast bei
einem großen
Betrachtungswinkel erreichen, da der erste und der zweite Retardationsfilm 13 und 14 eine
negative optische Anistropie aufweist, bei der der Brechungsindex
in der axialen Richtung N minimiert ist, welcher in einer vorbestimmten
Richtung bezüglich
der normalen zur Filmebene verkippt ist, zwischen der Flüssigkristallzelle 1 und
dem vorderen Polarisator 11 bzw. zwischen der Flüssigkristallzelle 1 und
dem hinteren Polarisator 12 eingefügt sind, so dass die axiale
Richtung N, in der der Brechungsindex minimiert ist, in eine vorbestimmte
Richtung gerichtet ist, und der dritte Retardationsfilm 19 zwischen
dem ersten Retardationsfilm 13 und dem benachbarten vorderen
Polarisator 11 eingefügt
ist.
-
Speziell ändert sich beim herkömmlichen TN-Typ-Flüssigkristall-Wiedergabegerät, wenn
keine Spannung an die zwei Elektroden angelegt wird, die die Flüssigkristallschicht
einbetten, die Verzögerung (Retardation)
von Licht, das auf die Flüssigkristallschicht
der Flüssigkristallzelle
durch den Eingangsseiten-Polarisator einfällt, in der Flüssigkristallschicht in
Abhängigkeit
vom Einfallswinkel, so dass die Durchlässigkeit sich mit der Richtung
des Lichteinfalls ändert.
-
Wenn eine Spannung an die zwei Elektroden angelegt
wird, die die Flüssigkristallschicht
einbetten, so richten sich die Flüssigkristallmoleküle im Zwischenbereich
der Flüssigkristallschicht
in Richtung der angelegten Spannung aus, obwohl die Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe des
Substrats sich nicht vollständig
in der Richtung der angelegten Spannung ausrichten. Aus diesem Grund
bleibt die Retardation aufgrund des Einflusses der Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe des
Substrats, welche parallel oder schräg zum Substrat ausgerichtet
sind, bei. Aufgrund dieser Restretardation kann die Durchlässigkeit
nicht ausreichend niedrig gemacht werden, und der Kontrast wird
niedrig, selbst wenn die Spannung angelegt ist.
-
Im Gegensatz dazu sind bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
dieser Ausführungsform der
erste und der zweite Retardationsfilm 13 und 14 zwischen
der Flüssigkristallzelle 1 und
dem vorderen bzw. hinteren Polarisator 11 und 12 eingefügt, so dass
die Richtungskomponenten entlang der Filmebenen in den axialen Richtungen
N, in denen die Brechungsindizes minimiert sind, entlang der Ausrichtungs-Behandlungsrichtungen 2a und 3a der
Substrate 2 bzw. 3 festgelegt sind. Zusätzlich ist
der dritte Retardationsfilm 19 zwischen dem vorderen Polarisator 11 und
dem ersten Retardationsfilm 13 eingefügt, so dass die Richtung (s-Achse),
welche eine Brechungsindexanisotropie in der Filmebene aufweist
und in der der Brechungsindex in der Filmebene maximiert ist, parallel
zur Absorptionsachse 11a des vorderen Polarisators 11 wird.
Aus diesem Grund können
die Retardationsdifferenz, die durch unterschiedliche Einfallswinkel
von Licht, das schräg
bezüglich
der Normalenrichtung zur Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
einfällt
und die Flüssigkristallschicht 9 passiert,
und die Restretardation, die in den Flüssigkristallmolekülen in der
Nähe der
Substrate 2 und 3 der Flüssigkristallschicht 9 erzeugt
wird, wenn eine Spannung an die Elektroden 5 und 6 angelegt wird,
die die Flüssigkristallschicht 9 einbetten,
kompensiert werden.
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Es wird nun das Passieren von Licht
durch die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
beschrieben, wenn an die Elektroden 5 und 6, die
die Flüssigkristallschicht 9 einbetten,
keine Spannung angelegt ist.
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Licht, das aus der Normalenrichtung
zur Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
einfällt,
passiert den hinteren Polarisator 12. Das Licht passiert den
zweiten Retardationsfilm 14, wobei es in einer Richtung
senkrecht zur Richtungskomponente in der Filmebene in der axialen
Richtung N schwingt, in der der Brechungsindex minimiert ist. Das
Licht passiert auch die Flüssigkristallschicht 9,
welche die verdrehte Ausrichtung aufweist, wobei sich die Schwingungsrichtung
um nahezu 90° ändert. Die
Schwingungsrichtung ist senkrecht zu der Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 2a des
vorderen Substrats 2. Danach passiert das Licht den ersten
Retardationsfilm 13, wobei es in einer Richtung senkrecht
zur Richtungskomponente entlang der Filmebene in der axialen Richtung
N schwingt, in der der Brechungsindex minimiert ist, und verlässt den
ersten Retardationsfilm 13. Das polarisierte Licht fällt auf
den dritten Retardationsfilm 19 nahezu senkrecht zur s-Achse,
die parallel zur Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 2a ist,
ein. Das Licht mit linear polarisierten Zustand passiert den dritten
Retardationsfilm 19 ohne Änderung seiner Schwingungsrichtung.
Das Licht passiert schließlich
den vorderen Polarisator, dessen Absorptionsachse 11a parallel
zur s-Achse ist, und verlässt die
Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung.
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Licht, das schräg bezüglich der Normalenrichtung
der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung einfällt, tritt
aus der Flüssigkristallschicht 9 aus,
wobei sie eine Retardation erhält,
die verschieden von der ist, die Licht erhält, das aus der Normalenrichtung einfällt, da
sich die scheinbare Dicke der Flüssigkristallschicht 9 während des
Passierens der Schicht ändert.
Dann passiert das Licht den ersten Retardationsfilm 13 und
fällt entlang
der s-achse aus dem dritten Retardationsfilm ein. Licht, das auf
dem dritten Retardationsfilm einfällt, und weder in eine Richtung parallel
noch senkrecht zu s-Achse oszilliert, wird durch die Brechungsindex-Anisotropie
(ns – nf)
der Filmebene des dritten Retardationsfilms beeinflusst. Aus diesem
Grund wird die Retardationsdifferenz zwischen dem einfallenden Licht
und Licht, das aus der Normalenrichtung einfällt, durch die Brechungsindex-Anisotropie
kompensiert, so dass Licht durch den vorderen Polarisator 11 passiert.
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Es wird nun das Passieren von Licht
durch die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
beschrieben, wenn eine Spannung an die Elektroden 5 und 6 angelegt
ist, die die Flüssigkristallschichten 9 einbetten.
Licht, das aus der Normalenrichtung auf die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
einfällt,
passiert den hinteren Polarisator 12. Das Licht passiert
den zweiten Retardationsfilm 14, wobei es in einer Richtung
senkrecht zur Richtungskomponente entlang der Filmebene in der axialen
Richtung N schwingt, in der der Brechungsindex minimiert ist.
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Für
Licht, das auf die Flüssigkristallzelle 1 einfällt, wird
die Restretardation, die durch Flüssigkristallmoleküle erzeugt
wird, die entlang der inneren Oberfläche des Substrats 3 in
der Flüssigkristallschicht 9 in
der Nähe
des Substrats 3 ausgerichtet sind, durch den zweiten Retardationsfilm
kompensiert, dessen Richtungskomponente entlang der Filmebene in
der axialen Richtung N parallel zur Ausrichtungsbehandlungsrichtung 3a ist.
Das Licht passiert die Flüssigkristallmoleküle am mittleren
Abschnitt der Flüssigkristallschicht 9,
welche in Richtung der angelegten Spannung ausgerichtet sind, ohne
die Schwingungsrichtung zu ändern.
Restretardation, die durch Flüssigkristallmoleküle erzeugt wird,
die entlang der inneren Oberfläche
des Substrats 2 in der Flüssigkristallschicht 9 in
der Nähe
des Substrats 2 ausgerichtet sind, wird durch den ersten Retardationsfilm 13 kompensiert,
der vor der Flüssigkristallzelle 1 angeordnet
ist, dessen Richtungskomponente entlang der Filmebene in der axialen
Richtung N parallel zur Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 2a ist.
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Daher wird das Licht, das auf die
Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
aus der Normalenrichtung einfällt,
polarisiertes Licht, das sich durch den Abschnitt zwischen dem zweiten
Retardationsfilm 14 und dem ersten Retardationsfilm 13 ohne Änderung seiner Schwingungsrichtung
senkrecht zur Absorptionsachse 12a des hinteren Polarisators 12 ausbreitet.
Das polarisierte Licht fällt
auf den dritten Retardationsfilm ein, dessen s-Achse parallel zur
Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 2a angeordnet ist, nahezu
senkrecht zur s-Achse. Das polarisierte Licht im linear polarisierten
Zustand passiert den dritten Retardationsfilm ohne Änderung
der Schwingungsrichtung, d. h., mit einer Schwingungskomponente
senkrecht zur Absorptionsachse 12a des hinteren Polarisators 12.
Das polarisierte Licht wird durch die Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 absorbiert, welche senkrecht zur
Absorptionsachse 12a des hinteren Polarisators 12 ist.
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Wie beim oben beschriebenen Fall,
bei dem zwischen den Elektroden, die die Flüssigkristallschicht 9 einbetten,
keine Spannung angelegt ist, wird für Licht, das schräg bezüglich der
Normalenrichtung zur Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung einfällt, der
Unterschied der Retardation, die beim schrägen Passieren durch die Flüssigkristallschicht 9 auftritt,
und derjenigen, die beim Passieren in der Normalenrichtung auftritt,
durch den dritten Retardationsfilm 19 kompensiert. Aus
diesem Grund kann das Licht, das auf den zweiten Retardationsfilm 14 einfällt, nahezu
ohne Änderung
der Schwingungsrichtung aus dem dritten Retardationsfilm 19 austreten,
und wird durch die Absorptionsachse 11a des vorderen Polarisators 11 absorbiert,
welche senkrecht zur Absorptionsachse 12a des hinteren
Polarisators 12 ist.
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Daher wird, wenn eine Spannung an
die Elektroden 5 und 6 angelegt wird, die die
Flüssigkristallschicht 9 einbetten,
für Licht,
das auf die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
einfällt,
Restretardation, die in den Flüssigkristallmolekülen in der
Flüssigkristallschicht 9 in
der Nähe
der Substrate 2 und 3 erzeugt wird, durch den
ersten und den zweiten Retardationsfilm 13 und 14 kompensiert,
d. h., die internen diskotischen Flüssigkristallschichten 18.
Zusätzlich wird
die Retardationsdifferenz aufgrund der unterschiedlichen Einfallswinkel
durch den dritten Retardationsfilm kompensiert. Aus diesem Grund
kann ausreichend schwarze Wiedergabe mit geringer Durchlässigkeit
unabhängig
vom Einfallswinkel von Licht erhalten werden.
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Da der erste und der zweite Retardationsfilm 13 und 14 durch
Ausrichten der diskotischen Flüssigkristallmoleküle 18 gebildet
werden, ist die Brechungsindex-Anisotropie der Komponente senkrecht zur
Filmebenenrichtung klein. Aus diesem Grund können der erste und der zweite
Retardationsfilm 13 und 14 nur Restretardation
kompensieren, die in der Nähe
der Substrate 2 und 3 der Flüssigkristallschicht 9 verursacht
wird, ohne dass irgendeine Retardation verursacht wird, so dass
die Retardation kompensiert wird, die entsprechend dem Einfallswinkel
verursacht wird, wenn Licht schräg
durch die Flüssigkristallschicht 9 hindurch
tritt.
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Die Retardationsdifferenz aufgrund
der unterschiedlichen Einfallswinkel kann unabhängig davon kompensiert werden,
ob die s-Achse des dritten Retardationsfilms 19 parallel
oder senkrecht zur Absorptionsachse 11a des vorderen Polarisators 11 und der
Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 2a festgelegt wird. In
jedem Fall wird die Retardationsdifferenz aufgrund der unterschiedlichen
Einfallswinkel des Lichtes durch die Brechungsindex-Anisotropie
(ns – nf) der
Filmebene kompensiert.
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Beim dritten Retardationsfilm 19,
der bei dieser Ausführungsform
verwendet wird, genügen
die Brechungsindizes ns, nf und nz in den Richtungen der s-, f-
und z-Achsen der folgenden Beziehung. 0 < (ns – nz)/(ns – nf) ≦ 1.
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Da die Brechungsindex-Anisotropie
(ns – nf) in
der Filmebene gleich oder größer als
die Brechungsindex-Anisotropie (ns – nz) des Abschnitts in Richtung
der Filmdicke ist, kann Licht, das in einer Richtung einfällt, die
weder parallel noch senkrecht zur s-Achse ist, elliptisch polarisiert
werden. Aus diesem Grund kann die Retardationsdifferenz durch den dritten
Retardationsfilm 19 kompensiert werden, und der Betrachtungswinkelbereich
kann ausreichend groß gemacht
werden.
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Wenn, wie oben beschrieben, der Wert Δnd der Flüssigkristallzelle 1 beispielsweise
in den Bereich zwischen 300 und 500 nm fällt, wird bevorzugt ein dritter
Retardationsfilm 19 verwendet, der eine Retardation aufweist,
bei der
der Wert (ns – nf)d' in den Bereich zwischen
250 und 450 nm fällt,
und
der Wert (ns – nz)d' in den Bereich zwischen
70 und 450 nm fällt.
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Wenn ein dritter Retardationsfilm 19 mit
einer solchen Charakteristik verwendet wird, kann der Betrachtungswinkelbereich
ausreichend groß gemacht werden,
und es kann eine Wiedergabe mit hohem Kontrast und zufriedenstellenden
Farbeigenschaften und nahezu ohne Farbstreifen erreicht werden.
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4 bis 15 sind Ansichten, die Messdaten des
Betrachtungswinkelbereiches der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform
zeigen. 16 ist eine
Ansicht, die die Messdaten des Betrachtungswinkelbereichs einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
eines Vergleichsbeispiels ohne dritten Retardationsfilm zeigt. Diese
Figuren zeigen die Betrachtungswinkelbereiche, in welchen eine Wiedergabe
mit einem Kontrast CR von 20 oder höher beobachtet werden kann.
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In den 4 bis 15 und 16 repräsentieren eine Vielzahl von
konzentrischen Kreisen, die durch gestrichelte Linien angezeigt
sind, Betrachtungswinkel von 20°,
40°, 60° und 80° bezüglich der
Normalen (0°)
auf den Bildschirm der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung.
Winkel an der äußeren Peripherie
repräsentieren
die Wiedergabe-Betrachtungsrichtungen, wobei 0° die rechte Seite des Bildschirms
in der horizontalen Richtung bezeichnet, 90° die obere Seite des Bildschirms
in der vertikalen Richtung bezeichnet, 180° die linke Seite des Bildschirms
in der horizontalen Richtung bezeichnet und 270° die untere Seite des Bildschirms
in der vertikalen Richtung bezeichnet.
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Bei diesen Messdaten sind die Charakteristik des
dritten Retardationsfilms 19, die Layout-Richtungen des
dritten Retardationsfilms 19 bezüglich der Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11, und die Betrachtungswinkelbereiche
(vertikale und horizontale Winkelbereiche des Bildschirms, in welchen
der Kontrast CR von 20 oder größer erhalten werden
kann) wie folgt.
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Modus 1
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Im Modus 1 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 1,
(ns – nf)d' = 260 nm,
(ns – nz)d' = 260 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 4 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 1 40° (oben) bis
50° (unten)
und 46° (links)
bis 50° (rechts).
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Modus 2
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Im Modus 2 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 1,
(ns – nf)d' = 260 nm,
(ns – nz)d' = 260 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 5 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 2 30° (oben) bis
50° (unten)
und 50° (links)
bis 50° (rechts).
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Modus 3
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Im Modus 3 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 1,
(ns – nf)d' = 350 nm,
(ns – nz)d' = 350 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 6 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 3 36° (oben) bis
58° (unten)
und 60° (links)
bis 50° (rechts).
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Modus 4
-
Im Modus 4 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 1,
(ns – nf)d' = 350 nm,
(ns – nz)d' = 350 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 7 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 4 40° (oben) bis
50° (unten)
und 80° (links)
bis 50° (rechts).
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Modus 5
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Im Modus 5 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 1,
(ns – nf)d' = 440 nm,
(ns – nz)d' = 440 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 8 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkeibereiche im Modus 5 30° (oben) bis
54° (unten)
und 52° (links)
bis 46° (rechts).
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Modus 6
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Im Modus 6 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik.
(ns – nz)/(ns – nf) = 1,
(ns – nf)d' = 440 nm,
(ns – nz)d' = 440 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 9 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 6 45° (oben) bis
45° (unten)
und 80° (links)
bis 60° (rechts).
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Modus 7
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Im Modus 1 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3,
(ns – nf)d' = 205 nm,
(ns – nz)d' = 80 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 10 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 7 38° (oben) bis
60° (unten)
und 80° (links)
bis 54° (rechts).
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Modus 8
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Im Modus 8 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3,
(ns – nf)d' = 205 nm,
(ns – nz)d' = 80 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 11 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 8 38° (oben) bis
60° (unten)
und 60° (links)
bis 80° (rechts).
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Modus 9
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Im Modus 9 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3,
(ns – nf)d' = 350 nm,
(ns – nz)d' = 105 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 12 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 9 30° (oben) bis
50° (unten)
und 50° (links)
bis 50° (rechts).
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Modus 10
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Im Modus 10 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3,
(ns – nf)d' = 350 nm,
(ns – nz)d' = 105 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 13 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 10 58° (oben) bis
36° (unten)
und 65° (links)
bis 80° (rechts).
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Modus 11
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Im Modus 11 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3,
(ns – nf)d' = 420 nm,
(ns – nz)d' = 126 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 14 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 11 28° (oben) bis
38° (unten)
und 48° (links)
bis 44° (rechts).
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Modus 12
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Im Modus 12 besitzt der dritte Retardationsfilm 19 die
folgende Charakteristik. (ns – nz)/(ns – nf) = 0,3, (ns – nf)d' = 420 nm,
(ns – nz)d' = 126 nm.
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Die s-Achse wurde parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 angeordnet.
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Wie in 15 gezeigt,
betragen die Betrachtungswinkelbereiche im Modus 12 56° (oben) bis
34° (unten)
und 70° (links)
bis 80° (rechts).
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Bei der in 16 gezeigten Vergleichsvorrichtung betragen
die vertikalen und horizontalen Betrachtungswinkelbereiche des Bildschirms,
in denen ein Kontrast CR von 20 oder höher erreicht werden kann, 40° (oben) bis
40° (unten),
und 44° (links)
bis 46° (rechts),
wie in 16 gezeigt. Jedoch
sind bei jedem der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtungen in
den obigen Moden, welche den dritten Retardationsfilm 19 der
ersten Ausführungsform
aufweisen, für
die vertikalen und horizontalen Betrachtungswinkelbereiche des Bildschirms,
in welchen der Kontrast CR von 20 oder höher erhalten werden kann, die
horizontalen Betrachtungswinkel der Bildschirme größer als
bei der Vergleichsvorrichtung.
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Im allgemeinen muss eine Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
vor allem einen großen horizontalen
Betrachtungswinkel haben. Jede der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtungen
der Moden 1 bis 12 der ersten Ausführungsform, welche zusätzlich zu
den ersten und zweiten Retardationsfilmen 13 und 14 den
dritten Retardationsfilm 19 aufweist, besitzt einen ausreichend
großen
horizontalen Betrachtungswinkel.
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Bei jeder der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtungen
der Moden 1 bis 12 zeigt das Farbverhalten der Wiedergabe eine sehr
geringe Farbverschiebung vom achromatischen Farbpunkt im CIE-Farbdiagramm.
Somit kann eine Wiedergabe mit hohem Kontrast und zufriedenstellendem
Farbton nahezu ohne Farbstich erhalten werden.
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Das heißt, wie bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform, eine
Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung,
bei der die Ausrichtungs-Behandlungsrichtungen 2a und 3a des
vorderen und des hinteren Substrats 2 und 3 der Flüssigkristallzelle
1 um etwa 45° bezüglich der
Abszisse x des Bildschirms verschoben sind, und die Flüssigkristallmoleküle in der
Flüssigkristallzelle
1 um einen Drehwinkel von etwa 90° zwischen
den Substraten 2 und 3 verdreht sind.
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Wo die Richtungskomponenten des ersten und
des zweiten Retardationsfilms 13 und 14 entlang den
Filmebenen in den axialen Richtungen N nahezu parallel zu den Ausrichtungs-Behandlungsrichtungen 2a und 3a sind,
die Absorptionsachse 11a des vorderen Polarisators 11 nahezu
parallel zur Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 2a ist, die
Absorptionsachse 12a des hinteren Polarisators 12 nahezu
parallel zur Ausrichtungs-Behandlungsrichtung 3a ist, der
dritte Retardationsfilm 19 so ausgebildet ist, dass die
Richtung (s-Achse), die eine Brechungsindex-Anistropie in der Filmebene
aufweist und in der der Brechungsindex in der Filmebene maximiert
ist, nahezu parallel oder senkrecht zur Absorptionsachse 11a des
benachbarten vorderen Polarisators 11 ist, die Brechungsindizes
ns, nf und nz in den Richtungen der s-, f- und z-Achsen des dritten
Retardationsfilms 19 der Beziehung 0 < (ns – nz)/(ns – nf) ≦ 1 genügen, der Wert Δnd der Flüssigkris tallzelle 1 beispielsweise
in den Bereich von 300 bis 500 nm fällt, und der dritte Retardationsfilm 19 eine
Retardation aufweist, bei der
der Wert (ns – nf)d' in den Bereich zwischen 250 und 450
nm fällt,
und
der Wert (ns – nz)d' in den Bereich zwischen
70 und 450 nm fällt,
können wenigstens
der horizontale Betrachtungswinkel des Bildschirms ausreichend groß gemacht
werden und eine Wiedergabe mit hohem Kontrast und zufriedenstellendem
Farbton und nahezu ohne Farbstich erhalten werden.
-
Die Fälle (Modi 1, 3, 5, 7, 9 und
11), bei denen die s-Achse parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 gelegt ist, wobei der dritte Retardationsfilm 19 mit
denselben Charakteristiken verwendet wird, und die Fälle (Modi
2, 4, 6, 8, 10 und 12), bei denen die s-Achse senkrecht zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 gelegt ist, werden nun verglichen.
Wie anhand des Vergleichs zwischen den 4 und 5, 6 und 7, 8 und 9, 10 und 11, 12 und 13 und 14 und 15 in Zusammenhang mit den
Betrachtungswinkelbereichen der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtungen
offensichtlich wird, neigt der Betrachtungswinkelbereich dann dazu,
groß zu
sein, wenn die s-Achse senkrecht zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 gesetzt wird, falls die Retardationscharakteristik
dieselbe ist.
-
Die Betrachtungswinkelcharakteristiken
in den Modi 1 bis 12 werden nun verglichen. Insbesondere in Modus
3, der in 6 gezeigt
ist, Modus 4, der in 7 gezeigt
ist, Modus 6, der in 9 gezeigt
ist, Modus 7, der in 10 gezeigt
ist, Modus 8, der in 11 gezeigt
ist, Modus 10, der in 13 gezeigt
ist und Modus 12, der in 15 gezeigt
ist, ist der horizontale Betrachtungswinkel größer als derjenige der Vergleichsvorrichtung
ohne dritten Retardationsfilm 19, und der vertikale Betrachtungswinkel
ist ebenso ausreichend groß.
Was den horizontalen Betrachtungswinkel anbelangt, so sind die Charakteristiken,
die in 11 (Modus 8), 13 (Modus 10) und 15 (Modus 12) gezeigt sind,
exzellent. Insbesondere die in 13 (Modus
10) gezeigte Charakteristik ist höchst zufriedenstellend.
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Das heißt, die Modi 3, 4, 6, 7, 8,
10 und 12 sind bevorzugte Modi. Besonders bevorzugte Modi sind die
Modi 8, 10 und 12. Ein ganz besonders bevorzugter Modus ist Modus
10.
-
Bevorzugte Modi 3, 4, 6, 7, 8, 10
und 12 werden nun an die Charakteristik des dritten Retardationsfilms 19 angewandt.
Wenn die s-Achse, in der der Brechungsindex in der Filmebene maximiert
ist, nahezu parallel zur Absorptionsachse 11a des benachbarten
vorderen Polarisators 11 gesetzt wird, so wird bevorzugt
ein uniaxialer Retardationsfilm, der der Beziehung (ns – nz)/(ns – nf) =
1 genügt
und Werte (ns – nf)d' und (ns – nz)d' in der Nähe von 350
nm aufweist, wie beim Modus 3, bevorzugt als dritter Retardationsfilm 19 verwendet.
-
Wenn die s-Achse nahezu parallel
zur Absorptionsachse 11a des benachbarten vorderen Polarisators 11 ist,
so wird bevorzugt ein uniaxialer Retardationsfilm, der die Beziehung
(ns – nz)/(ns – nf) = 1
erfüllt
und Werte (ns – nf)d' und (ns – nz)d' in der Nähe von 350
bis 440 nm aufweist, wie in den Modi 4 und 6, als der dritte Retardationsfilm 19 verwendet.
-
In den Modi 7, 8, 10 und 12 wird
bevorzugt ein biaxialer Retardationsfilm verwendet, der (ns – nz)/(ns – nf) =
0,3 erfüllt,
und einen Wert (ns – nf)d' in der Nähe von 265
bis 420 nm und einen Wert (ns – nz)d' in der Nähe von 80
bis 126 nm aufweist.
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In den besonders bevorzugten Modi
8, 10 und 12 dieser bevorzugten Modi wird ein biaxialer Retardationsfilm,
dessen s-Achse nahezu senkrecht zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 gesetzt ist, der die Beziehung
(ns – nz)/(ns – nf) = 0,3
erfüllt,
und der eine Retardation aufweist, bei der der Wert (ns – nf)d' nahe bei 265 bis
420 nm und der Wert (ns – nz)d' nahe bei 80 bis
126 nm, und noch stärker
bevorzugt, der Wert (ns – nf)d' nahe bei 350 nm
und der Wert (ns – nz)d' nahe bei 105 nm
ist, als der dritte Retardationsfilm 19 verwendet.
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Die Flüssigkristallzelle 1,
die bei der obigen Ausführungsform
verwendet wird, verwendet das Aktivmatrix-Schema. Jedoch kann die
Flüssigkristallzelle 1 auch
ein einfaches Matrix-Schema verwenden, bei dem eine Vielzahl von
Abtastelektroden entlang der Zeilenrichtung auf der inneren Oberfläche eines Substrats
aus dem Substratpaar 2 und 3 gebildet wird, und
eine Vielzahl von Signalelektroden entlang der Spaltenrichtung auf
der inneren Oberfläche
des anderen Substrats gebildet wird. Die Flüssigkristallzelle 1 kann
entweder ein einfarbiges Bild oder ein mehrfarbiges Bild wiedergeben,
indem Farbfilter einer Mehrzahl von Farben, z. B. drei Farben (rot,
grün und
blau), entsprechend der Mehrzahl der Pixelbereiche, verwendet werden.
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Die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung gemäß der obigen
Ausführungsform
ist eine Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
vom TN-Typ, bei der die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallzelle 1 unter
einem Drehwinkel von etwa 90° angeordnet sind.
Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei einer Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
vom, z. B., STN-Typ, verwendet werden, bei der Flüssigkristallmoleküle unter
einem Drehwinkel von 180° bis 270° (normal
220° bis
250°) angeordnet
sind, oder einer homogenen Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung.
Auch in diesem Fall werden der erste und der zweite Retardationsfilm
zwischen der Flüssigkristallzelle
und dem hinteren und dem vorderen Polarisator eingefügt, die
axialen Richtungen werden entlang den Ausrichtungs-Behandlungsrichtungen
der Substrate festgelegt, und der dritte Retardationsfilm 19, dessen
Brechungsindizes entlang der s-, f- und z-Achsen der Beziehung ns > nh ≧ nf genügen, wird zwischen
wenigstens einem, d. h. dem ersten oder/und zweiten, Retardationsfilm
und dem benachbarten Polarisator eingefügt, wobei die in der Nähe der Substrate
in der Flüssigkristallschicht
erzeugte Restretardation und die Retardationsdifferenz, die in der
Flüssigkristallschicht
durch die unterschiedlichen Einfallswinkel erzeugt wird, wenn Licht
schräg
einfällt,
kompensiert werden kann.
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[Zweite Ausführungsform]
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17 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform
wird ein dritter Retardationsfilm 19' zwischen einem zweiten Retardationsfilm 14 und
einem benachbarten hinteren Polarisator 12 eingefügt. Diese
Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform nur
dadurch, dass der dritte Retardationsfilm 19' an einer anderen Position eingefügt wird.
Dieselben Bezugszeichen wie beider ersten Ausführungsform bezeich nen gleiche
Teile bei der zweiten Ausführungsform,
und eine ausführliche
Beschreibung dieser Teile wird weggelassen.
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Bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der zweiten
Ausführungsform,
sind die Ausrichtungs-Behandlungsrichtungen 2a und 3a des vorderen
Substrats 2 und des hinteren Substrats 3 einer
Flüssigkristallzelle 1,
der Drehwinkel der Flüssigkristallmoleküle, die
axialen Richtungen N, in denen die Brechungsindizes des ersten Retardationsfilms 13 und
des zweiten Retardationsfilms 14 minimiert sind, sowie
die Richtungen der Absorptionsachsen 11a und 12a des
vorderen Polarisators 11 und des hinteren Polarisators 12 dieselben
wie bei der ersten Ausführungsform.
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Der dritte Retardationsfilm 19', der zwischen dem
zweiten Retardationsfilm 14 und dem hinteren Polarisator 12 eingefügt ist,
hat eine Richtung, welche eine Brechungsindex-Anisotropie in der Filmebene besitzt
und in der der Brechungsindex in der Filmebene maximiert ist. Die
Richtung, in der der Brechungsindex in der Filmebene maximiert ist,
wird nahezu parallel oder senkrecht zur Absorptionsachse 12a des
benachbarten hinteren Polarisators 12 festgelegt.
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Bei dieser Ausführungsform sind ebenso, für den dritten
Retardationsfilm 19',
die Brechungsindizes ns, nf und nz der s-Achse, entlang der der
Brechungsindex in der Filmebene maximiert ist, der f-Achse senkrecht
zur s-Achse in der Filmebene, und der z-Achse in der Normalenrichtung
zur Filmebene, gemäß ns > nz ≧ nf vorgesehen,
und vorzugsweise, 0 < (ns – nz)/(ns – nf) ≦ 1.
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Bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform
sind der erste und der zweite Retardationsfilm 13 und 14 an
der Vorder- bzw. Rückseite
der Flüssigkristallzelle 1 vorgesehen.
Zusätzlich
sind der vordere Polarisator 11 und der hintere Polarisator 12 außerhalb
des ersten und des zweiten Retardationsfilms 13 und 14 vorgesehen.
Der dritte Retardationsfilm 19' ist zwischen den zweiten Retardationsfilm 14 und
dem hinteren Polarisator 12 eingefügt.
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Auf diese Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
eintreffendes Licht passiert den hinteren Polarisator 12.
Dann trifft polarisiertes Licht, das in einer Richtung senkrecht
zur Absorp tionsachse des Polarisators 12 oszilliert, auf
den dritten Retardationsfilm 19' mit einem Winkel auf, der der
s-Achse entspricht, entlang der der Brechungsindex in der Filmebene maximiert
ist, und der Einfallswinkel bezüglich
der Normalen zur Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung. Wenn
Licht aus der Normalenrichtung auf die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
auftrifft, ist die Schwingungsrichtung des polarisierten Lichtes
senkrecht zur s-Achse, so dass das Licht den dritten Retardationsfilm
passiert, ohne seine Schwingungsrichtung zu ändern. Wenn der Einfallswinkel
bezüglich der
Normalenrichtung groß wird,
wird die Verschiebung aus dem Zustand, in dem die Schwingungsrichtung
des polarisierten Lichtes senkrecht zur s-Achse ist, groß. Daher
trifft elliptisch polarisiertes Licht auf den dritten Retardationsfilm 19' auf und verlässt diesen,
wobei es eine Retardationsdifferenz entsprechend dem Einfallswinkel
aufweist. Eine beim Passieren des Lichtes durch eine Flüssigkristallschicht 9 beim
selben Einfallswinkel neu erzeugte Retardationsdifferenz kann kompensiert
werden durch die Retardationsdifferenz, die auftritt, wenn das Licht
den dritten Retardationsfilm 19' passiert. Aus diesem Grund kann
eine hohe Durchlässigkeit
unabhängig vom
Einfallswinkel erreicht werden, wenn keine Spannung an die Elektroden
angelegt ist, die die Flüssigkristallschicht 19 einbetten.
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Zusätzlich wird wie bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
die Restretardation aufgrund der Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe der
Substrate 2 und 3 der Flüssigkristallschicht 9 durch
den ersten und den zweiten Retardationsfilm 13 und 14 kompensiert. Wenn
eine Spannung an die Flüssigkristallschicht 19 angelegt
wird, so schwingt das Licht, das den hinteren Polarisator 12 passiert
hat, in einer Richtung parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 und wird daher durch die Absorptionsachse 11a absorbiert.
Aus diesem Grund kann eine schwarze Wiedergabe mit niedriger Durchlässigkeit
erreicht werden.
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Daher kann bei dieser Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
eine Wiedergabe mit hoher Durchlässigkeit
unabhängig
vom Einfallswinkel des Lichtes erreicht werden, wenn an die Elektroden,
die die Flüssigkristallschicht
einbetten, keine Spannung angelegt wird, und eine Wiedergabe mit
niedriger Durchlässigkeit
kann erreicht werden, wenn eine Spannung an die Elektroden angelegt
wird, die die Flüssigkristallschicht
einbetten, so dass eine Wiedergabe mit hohem Kontrast über einen
großen
Betrachtungswinkel im Bereich verwirklicht werden kann.
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[Dritte Ausführungsform]
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18 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform
sind dritte Retardationsfilme 19 und 19' jeweils zwischen
einem ersten Retardationsfilm 13 und einem vorderen Polarisator 11 bzw.
zwischen einem zweiten Retardationsfilm 14 und einem hinteren
Polarisator 12 eingefügt.
Diese Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
unterscheidet sich von derjenigen gemäß der ersten Ausführungsform
nur durch die Position des eingefügten dritten Retardationsfilms 19'. Die gleichen
Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnen bei der
dritten Ausführungsform
dieselben Teile, und eine ausführliche
Beschreibung dieser Teile wird weggelassen.
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Bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
der dritten Ausführungsform
sind die Ausrichtungs-Behandlungsrichtungen 2a und 3a des
vorderen Substrats 2 und des hinteren Substrats 3 einer Flüssigkristallzelle 1,
der Drehwinkel der Flüssigkristallmoleküle, die
axialen Richtungen N, in denen die Brechungsindizes des ersten Retardationsfilms 13 und
des zweiten Retardationsfilms 14 minimiert sind, und die
Richtung und die Absorptionsachsen 11a und 12a des
vorderen Polarisators 11 und des hinteren Polarisators 12 dieselben,
wie bei der ersten Ausführungsform.
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Der dritte Retardationsfilm 19,
der zwischen dem ersten Retardationsfilm 13 und dem vorderen Polarisator 11 eingefügt ist,
ist so vorgesehen, dass die Richtung mit Brechungsindex-Anisotropie
in der Filmebene und in der der Brechungsindex in der Filmebene
maximiert ist, nahezu parallel oder senkrecht zur Absorptionsachse 11a des
benachbarten vorderen Polarisators 11 festgelegt wird.
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Der dritte Retardationsfilm 19', der zwischen dem
zweiten Retardationsfilm 14 und dem hinteren Polarisator 12 eingefügt ist,
ist so vorgesehen, dass die Richtung mit Brechungsindex-Anisotropie
in der Filmebene und in der der Brechungsindex in der Filmebene
maximiert ist, nahezu parallel oder senkrecht zur Absorptionsachse 12a des
benachbarten hinteren Polarisators 12 festgelegt ist.
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Auch bei dieser Ausführungsform
erfüllen
für jeden
der dritten Retardationsfilme 19, 19' die Brechungsindizes
ns, nf und nz der s-Achse entlang solcher der Brechungsindex in
der Filmebene maximiert ist, der f-Achse senkrecht zur s-Achse in
der Filmebene, und der z-Achse in der Normalenrichtung zur Filmebene
eine Beziehung ns > nz ≧ nf, und bevorzugt,
0 < (ns – nz)/(ns – nf) ≦ 1.
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Bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
dieser Ausführungsform
sind der erste und der zweite Retardationsfilm 13 und 14 an
der Vorder- bzw. Rückseite
der Flüssigkristallzelle 1 vorgesehen. Weiterhin
sind der vordere Polarisator 11 und der hintere Polarisator 12 außerhalb
des ersten und des zweiten Retardationsfilms 13 und 14 vorgesehen. Der
dritte Retardationsfilm 19 ist zwischen dem ersten Retardationsfilm 13 und
dem vorderen Polarisator 11 eingefügt. Der dritte Retardationsfilm 19' ist zwischen
dem zweiten Retardationsfilm 14 und dem hinteren Polarisator 12 eingefügt. Wie
bei der Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform,
ist daher die Restretardation aufgrund der Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe der Substrate 2 und 3 der
Flüssigkristallschicht 9 kompensiert
durch die ersten und zweiten Retardationsfilme 13 und 14.
Wenn eine Spannung an die Elektroden angelegt wird, die die Flüssigkristallschicht 9 einbettet,
so schwingt Licht, das den hinteren Polarisator 12 passiert
hat, in einer Richtung parallel zur Absorptionsachse 11a des
vorderen Polarisators 11 und wird daher durch die Absorptionsachse 11a absorbiert. Aus
diesem Grund kann eine schwarze Wiedergabe mit geringer Durchlässigkeit
erhalten werden.
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Bei dieser Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
werden die Brechungsindizes in Richtung der ns-, nf- und nz-Achsen
und die Filmdicke d' jedes
dritten Retardationsfilms 19 und 19' so festgelegt, dass die Retardationsdifferenz,
die entsprechend dem Einfallswinkel bezüglich der Normalenrichtung
zur Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
erzeugt wird, wenn Licht die Flüssigkristallschicht 9 passiert,
durch die Retardationsdifferenz kompensiert wird, wenn Licht einen
entsprechenden dritten Retardationsfilm 19 und 19' passiert, die
an den vorderen und hinteren Seiten der Flüssigkristallzelle 1 vorgesehen
sind. Wenn bei dieser Anordnung eine Spannung an die Elektroden 5 und 6 angelegt
wird, die die Flüssigkristallschicht 9 einbetten,
so kann eine Wiedergabe mit hoher Durchlässigkeit unabhängig vom
Einfallswinkel des Lichts erhalten werden.
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Insbesondere passiert Licht, das
auf diese Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
einfällt,
den hinteren Polarisator 12. Dann fällt polarisiertes Licht, das
in einer Richtung senkrecht zur Absorptionsachse des Polarisators 12 schwingt,
auf den dritten Retardationsfilm 19' mit einem Winkel ein, der der s-Achse
und dem Einfallswinkel entspricht. Wenn Licht aus der Normalenrichtung
auf die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
eintrifft, so ist die Schwingungsrichtung des polarisierten Lichtes
senkrecht zur s-Achse, so dass das Licht den dritten Retardationsfilm
ohne Änderung
der Schwingungsrichtung passiert. Wenn der Einfallswinkel bezüglich der
Normalenrichtung groß wird,
so wird die Verschiebung aus einem Zustand, in dem die Schwingungsrichtung des
polarisierten Lichtes senkrecht zur s-Achse ist, groß. Daher
fällt elliptisch
polarisiertes Licht auf dem dritten Retardationsfilm 19 ein
und verlässt
diesen, wobei es eine Retardationsdifferenz entsprechend dem Einfallswinkel
aufweist.
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Eine Retardationsdifferenz, die entsprechend
dem Einfallswinkel bezüglich
der Normalenrichtung erzeugt wird, wenn Licht die Flüssigkristallschicht 9 basiert,
wird durch die Retardationsdifferenz kompensiert, die erzeugt wird,
wenn Licht dem dritten Retardationsfilm 19' schräg bezüglich der Normalenrichtung
passiert und derjenigen, die durch das elliptisch polarisierte Licht
erzeugt wird, wenn Licht den dritten Retardationsfilm 19 passiert,
der an der Vorderseite der Flüssigkristallzelle 1 vorgesehen
ist, wie für
die Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
beschrieben wurde.
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Daher kann bei dieser Flüssigkristall-Wiedergabevorrichtung
eine Wiedergabe mit hoher Durchlässigkeit
unabhängig
vom Einfallswinkel des Lichtes erhalten werden, wenn an die Elektroden 5 und 6,
die die Flüssigkristallschicht 9 einbetten,
keine Spannung angelegt wird, und eine Wiedergabe mit niedriger
Durchlässigkeit
kann erhalten werden, wenn eine Spannung an die Elektroden 5 und 6 angelegt
wird, die die Flüssigkristallschicht 9 einbetten,
so dass eine Wiedergabe mit hohem Kontrast über einen großen Betrachtungswinkelbereich
verwirklicht werden kann.