Hintergrund der Erfindung
a) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Flüssigkeitskristallvorrichtung, und spezieller auf einen
optischen Kompensator zum Erweitern des Sichtfeldes einer
homeotropischen Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung
(vertikaler Orientierungstyp) mit
Flüssigkeitskristallmolekülen, die in der zu den Substraten senkrechten
Richtung orientiert sind.
b) Beschreibung des Standes der Technik
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Eine homeotropische
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung ist bekannt, die Flüssigkeitskristallmoleküle
umfaßt, die im wesentlichen in der zu den Substraten
vertikalen Richtung orientiert sind, und mit gekreuzten
Polarisatoren, zwischen denen die homeotropische
Flüssigkeitskristallzelle liegt bzw. die die homeotropische
Flüssigkeitskristallzelle sandwichartig einschließen.
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Während eines Aus-Zustands, während dem keine Spannung an
die Flüssigkeitskristallzelle angelegt ist, wird das
durch einen Polarisator durchgelassene Licht nicht von
der Flüssigkeitskristallzelle beeinflußt, erreicht den
anderen Polarisator und wird durch ihn aufgefangen.
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Auf das Substrat in der vertikalen Richtung einfallendes
Licht stellt kein Problem dar. Sobald der Einfallswinkel
des Lichtes jedoch von der vertikalen Richtung abweicht,
wird die Polarisation des einfallenden Lichtes durch die
Flüssigkeitskristalldoppelbrechung beeinflußt, so daß ein
Teil des einfallenden Lichtes durch den anderen
Polansator transmittieren kann, welcher ansonsten das
einfallende
Licht auffangen sollte. Der Kontrast zwischen den
Ein- und Aus-Zuständen verringert sich deshalb, und was
noch schlimmer ist, ist, daß Weiß und Schwarz in einigen
Fällen umgekehrt werden.
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Deshalb ist im Falle einer homeotropischen
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung mit
Flüssigkeitskristallmolekülen, die im wesentlichen in der zu den Substraten
senkrechten Richtung orientiert sind, das Sichtfeld
beträchtlich eingeschränkt. Die Verwendung von optischen
Kompensationsplatten wurde vorgeschlagen, um das
Sichtfeld zu vergrößern.
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer optischen Kompensation,
die auf eine Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung des
vertikalen Orientierungstyps, wie zum Beispiel in der
EP-A-0 379 315 offenbart, angewendet wird.
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In Fig. 3 ist unter einem Polarisator oder Polarisierer
11 auf der Seite des einfallenden Lichtes eine auf einem
Substrat 13 aufgebaute Flüssigkeitskristallzelle 12, eine
Flüssigkeitskristallschicht 14 und ein weiteres Substrat
15 angeordnet. Unter dieser Flüssigkeitskristallzelle 12
sind eine optische Kompensationsplatte 16 und ein
weiterer Polarisator oder Polarisierer 17 auf der Seite
des herausgehenden Lichts in dieser Reihenfolge
angeordnet. Die zwei Polarisatoren 11 und 17 stellen
gekreuzte lineare Polarisatoren dar, die senkrecht
zueinander angebracht sind.
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Jedes Flüssigkeitskristallmolekül 18 hat einen großen
Brechungsindex neLC entlang der Hauptachse oder optischen
Achse, und einen gleichförmig niedrigen Brechungsindex
noLC in Richtung in einer Ebene, die senk- recht zur
Hauptachse steht. Der Brechungsindex neLC ist größer als
der Brechungsindex NoLC, d. h. neLC > NoLC (positive
optische Aktivität). Die optische Kompen-sationsplatte 16
besteht aus einem einachsigen optischen Medium mit einer
zu den Substraten vertikalen optischen Achse, wobei der
Brechungsindex necomp in der Richtung der optischen Achse
kleiner ist als der Brechungsindex nocomp in der In-
Ebene-Richtung (negative optische Aktivität).
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Die Flüssigkeitskristallschicht 14 hat eine positive
optische Aktivität, während die optische
Kompensationsplatte 16 eine negative optische Aktivität hat.
Diese positiven und negativen optischen Aktivitäten
kompensieren einander, um das Sichtfeld der
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung zu erweitern.
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Fig. 4 zeigt ein anderes Beispiel eines optischen
Kompensationsmechanismus, wie er zum Beispiel in der
US-A-4 385 806 offenbart ist.
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Eine Flüssigkeitskristallzelle 12 ist aus einer
Flüssigkeitskristallschicht 14 gebildet, die sandwichartig
zwischen den Substraten 13 und 15 liegt. Die optischen
Kompensationsplatten 22 und 26 sind auf den Außenseiten
der Substrate 13 und 15 angeordnet. Auf den äußersten
Seiten der Vorrichtung sind gekreuzte Polarisatoren oder
Polarisierer 21 und 27 angeordnet. Ähnlich zu der in Fig.
3 gezeigten Flüssigkeitskristallzelle sind die
Flüssigkeitskristallmoleküle 18 der Flüssigkeitskristallzelle 12
im wesentlichen in der zu den Substraten 13 und 15
vertikalen Richtung orientiert, und zwar während des
Stadiums, während dem keine Spannung angelegt ist, was eine
positive optische Aktivität liefert.
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Die optische Kompensationsplatte 22 hat eine zwei-achsige
optische Anisotropie und ihre Brechungsindices haben eine
Beziehung n1 > n2 > n3. Die Achse mit dem kleinsten
Brechungsindex n3 (z-Achse) ist in der Dickenrichtung der
optischen Kompensationsplatte 22 ausgerichtet. Die Achsen
mit dem größten und dem nächstgrößten Brechungsindices n1
(y-Achse) und n2 (x-Achse) sind in der In-Ebene-Richtung
der optischen Kompensationsplatte 22 ausgerichtet.
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Ähnlich zur optischen Kompensationsplatte 22 besteht die
andere optische Kompensationsplatte 26 aus einem
zweiachsigen optischen Medium mit Brechungsindices von
n1 > n2 > n3. Die Achse mit dem kleinsten Brechungsindex
n3 ist in der Dickenrichtung der optischen
Kompensationsplatte 26 ausgerichtet. Die Richtung der optischen
Achse für den zweitgrößten Brechungsindex n2 der
optischen Kompensationsplatte 26 ist in der y-Achsenrichtung
für den größten Brechungsindex n1 der optischen
Kompensationsplatte 22 ausgerichtet. Die Richtung der optischen
Achse für den größten Brechungsindex n1 der optischen
Kompensationsplatte 26 ist daher in der optischen
Achsenrichtung für den zweitgrößten Brechungsindex n2 der
optischen Kompensationsplatte 22 ausgerichtet.
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In einer Kombination der optischen Kompensationsplatten
22 und 26 sind die Brechungsindices in der
x-Achsenrichtung n1 und n2, und die Brechungsindices in der
y-Achsenrichtung sind n2 und n1. Demgemäß ist die optische
Charakteristik in der In-Ebenenrichtung im allgemeinen
homogen. Der Brechungsindex in der z-Achsenrichtung ist
der kleinste Brechungsindex n3. Die Kombination der
optischen Kompensationsplatten 22 und 26 liefern somit
insgesamt eine negative optische Aktivität.
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Die Polarisierungsachsen P1 und P2 der gekreuzten
Polarisatoren 21 und 27, die auf den Außenseiten der
optischen Kompensationsplatten 22 und 26 angeordnet sind,
sind in den Richtungen ausgerichtet, die um 45º relativ
zu den x- und y -Achsen geneigt sind.
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Die Dicke jeder optischen Kompensationsplatte 22 und 26
ist vorzugsweise auf einen solchen Wert gesetzt, der
bewirkt, daß die polarisierten Komponenten in der x- und
y-
Achsenrichtung eine Phasendifferenz (Verzögerung) von
einer Viertelwellenlänge λ/4 haben.
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Eine Kombination eines linearen Polarisators und einer
λ/4 Wellenlängenplatte bildet einen zirkularen
Polansator. Durch Verwendung der optischen
Kompensationsplatten 22 und 26 mit vertauschten Brechungsindices in
den In-Ebene x- und y- Richtungen und einer Dicke von
liefert eine Kombination der optischen Kompensations
platte und eines linearen Polarisators einer
Rechtsdrehung, und die andere Kombination liefert eine
Linksdrehung.
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Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel eines optischen
Kompensationsmechanismus zum Erweitern des Sichtfeldes. Eine
Flüssigkeitskristallzelle 12 ist durch eine
Flüssigkeitskristallschicht 14, die sandwichartig zwischen den
Substraten 13 und 15 liegt, gebildet. Die optischen
Kompensationsplatten 32 und 36 sind auf den Außenseiten der
Substrate 13 und 15 angeordnet. Auf den äußersten Seiten
der Vorrichtung sind gekreuzte Polarisatoren oder
Polarisierer 31 und 37 angeordnet. Diese Anordnung ist dieselbe
wie die in Fig. 4 gezeigte Anordnung.
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In diesem Beispiel ist eine Verzögerungsplatte 32, die
zwischen einer Flüssigkeitskristallzelle 12 und einem
Polarisator 21 gestellt ist, aus einem einachsigen
optischen Material mit einer in der In-Ebene (x-Achse)
Richtung ausgerichteten optischen Achse hergestellt.
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Eine weitere Verzögerungsplatte 36, die zwischen der
Flüssigkeitskristallzelle 12 und dem Polarisator 27
angeordnet ist, besteht aus einem einachsigen optischen
Medium mit einer in einer anderen senkrechten In-Ebene
(y-Achse) -Richtung ausgerichtet. Die In-Ebenepfeile der
Verzögerungsplatten 32 und 36, die in Fig. 5 gezeigt
sind, zeigen die Zug- oder Ziehrichtung der Platten
während des Herstellungsprozesses.
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Die Kombination der Verzögerungsplatten 32 und 36
entsprechen einem optischen Medium, das eine negative
optische Aktivität liefert. Durch das Setzen der Dicken der
Verzögerungsplatten 32 und 36 auf solche Werte, die eine
Phasendifferenz (Verzögerung) von einer
Viertelwellenlänge λ/4 liefern, stellen die Kombination des
Polarisators 21 und der Verzögerungsplatte 32 einen
rechtsdrehenden zikularen Polarisator dar, und die Kombination
des Polarisators 27 und der Verzögerungsplatte 36 stellt
einen linksdrehenden zirkularen Polarisator dar.
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Die in Fig. 4 gezeigte Struktur erfordert die Verwendung
von biaxialem optischem Material, was den
Herstellungsprozeß sehr verkompliziert. Im Unterschied dazu verwendet
die in Fig. 5 gezeigte Struktur ein-achsiges optisches
Material, was den Herstellungsprozeß vereinfacbt.
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Die oben beschriebenen drei Strukturen werden miteinander
in Verbindung mit ihren Sichtfeldern bei einem
Anzeigegebiet mit einem Kontrast von 5:1 oder mehr verglichen.
Die in Fig. 3 gezeigte Struktur liefert ein Sichtfeld von
ungefähr 50º, und die in Fig. 4 gezeigte Struktur liefert
ein Sichtfeld von ungefähr 30º, und die in Fig. 5
gezeigte Struktur liefert ein Sichtfeld von ungefähr 25º.
Die Transrnissionsfaktoren des vertikal einfallenden
Lichts während des Ein-Zustands sind ungefähr 1,5 % für
die in Fig. 3 gezeigte Struktur, ungefähr 2,5 % für die
in Fig. 4 gezeigte Struktur, und ungefähr 2,5 % für die
in Fig. 5 gezeigte Struktur.
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Im Fall der in Fig. 3 gezeigten Struktur, bei der eine
Flüssigkeitskristallzelle durch eine einzelne optische
Kompensationsplatte mit negativer optischer Aktivität
kompensiert wird, kann nämlich nur ein geringer
Transmissionsfaktor
erhalten werden, obwohl das Sichtfeld weit
oder groß wird.
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Im Fall der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Strukturen, in
denen eine Flüssigkeitskristallzelle sandwichartig
zwischen zirkularen Polarisatoren liegt, die jeweils aus
einem linearen Polarisator und einer optischen
Kompensationsplatte oder Verzögerungsplatte konstruiert sind, ist
das Sichtfeld eng, obwohl der Transmissionsfaktor um
ungefähr 50 % erhöht werden kann.
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Von den in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Strukturen liefert
die in Fig. 5 gezeigte Struktur den einfachsten
Herstellungsprozeß. Diese Struktur macht jedoch das Sichtfeld am
engsten.
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Wie oben beschrieben, ist es mit herkömmlichen Methoden
schwierig, optische Kompensationsmittel zum Kompensieren
der optischen Charakteristiken einer
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung eines vertikalen orientierungtyps
und ein weites Sichtfeld und einen hohen
Transmissionsfaktor bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
homeotropische Flüsigkeitskristallvorrichtung mit optischen
Kornpensationsmitteln vorzusehen, die in der Lage ist, die
optischen Charakteristiken der Vorrichtung zu verbessern.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
optische Kompensationsvorrichtung für eine homeotropische
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung mit zirkularen
Polarisatoren oder Polarisierern aus während der
Herstellung einfach zu verarbeitenden optischen Material
vorzusehen, die in der Lage ist, einen Transmissionsfaktor
ohne Einengung des Sichtfeldes zu verbessern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 vorgesehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist in dem abhängigen Anspruch offenbart.
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Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine
homeotropische Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung
vorgesehen, die folgendes aufweist: eine
Flüssigkeitskristallzelle mit einem nematischen Flüssigkeitskristall,
dessen Moleküle im wesentlichen in der zu Substraten
vertikalen Richtung orientiert sind, und zwar bei einem
Zustand, während dem kein elektrisches Feld angelegt ist,
wobei der Flüssigkeitskristall eine positive optische
Aktivität mit einer optischen Achse hat, die in der zu
den Substraten vertikalen Richtung ausgerichtet ist; eine
erste auf einer Seite der Flüssigkeitskristallzelle
angebrachte Verzögerungsplatte zum Vorsehen einer
Phasendifferenz von im wesentlichen einer
Viertelwellenlänge (λ/4), wobei die erste Verzögerungsplatte
eine positive optische Aktivität mit einer optischen
Achse hat, die in einer In-Ebenerichtung parallel zu den
Substraten ausgerichtet ist; einen ersten auf der
Außenseite der ersten Verzögerungsplatte angebrachten
Polarisator oder Polarisierer mit einer
Polarisierungsachse in einer In-Ebenerichtung parallel zu
den Substraten, wobei die In-Ebenerichtung um ungefähr
45º relativ zu der optischen Achse der ersten
Verzögerungsplatte geneigt ist; eine zweite auf der
anderen Seite der Flüssigkeitskristallzelle aufgebaute
Verzögerungsplatte zum Vorsehen einer Phasendifferenz von im
wesentlichen einer Viertelwellenlänge (λ/4), wobei die
erste Verzögerungsplatte eine negative optische Aktivität
mit einer optischen Achse hat, die in einer
In-Ebenerichtung parallel zu den Substraten ausgerichtet ist,
wobei die In-Ebenerichtung im wesentlichen parallel zu
der optischen Achse der ersten Verzögerungsplatte ist;
und einen auf der Außenseite der zweiten
Verzögerungsplatte
aufgebauten zweiten Polarisator oder Polarisierer
mit einer Polarisierungsachse in einer In-Ebenenrichtung
parallel zu den Substraten, wobei die In-Ebenerichtung im
wesentlichen senkrecht zur Polarisierungsachse des ersten
Polarisators ist.
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Gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung
wird eine optische Kompensationsvorrichtung für eine
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung vorgesehen, die
folgendes aufweist: eine zentrale Struktur mit einem
Substratpaar und mit optischen Kompensationsrnitteln, wobei
das Substratpaar einen Raum definiert, um einen
Flüssigkeitskristall zu enthalten, und wobei die optischen
Kompensationsmittel eine negative optische Anisotropie
mit einer optischen Achse haben, die in einer vertikal zu
den Substraten verlaufenden Richtung ausgerichtet ist;
und Phasenverschiebungsmittel mit einem Paar von
einachsigen oder uniaxialen optischen Mediumplatten, die
auf der Außenseite der zentralen Struktur angeordnet
sind, wobei eines der Plattenpaare eine positive optische
Aktivität mit einer optischen Achse hat, die in einer In-
Ebenerichtung ausgerichtet ist, und wobei das andere der
Plattenpaare eine negative optische Aktivität mit einer
optischen Achse hat, die in einer In-Ebenenrichtung
parallel zu der einen In-Ebenenrichtung ausgerichtet ist.
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Ein erster zirkularer Polarisator oder Polarisierer ist
durch die erste Verzögerungsplatte mit ihrer optischen
Achse, die in einer In-Ebenenrichtung ausgerichtet ist,
und durch einen ersten Polarisator oder Polarisierer
gebildet. Ein zweiter zirkularer Polarisator ist durch
eine zweite Verzögerungsplatte mit ihrer optischen Achse,
die in einer In-Ebenenrichtung parallel zu der optischen
Achse der ersten Verzögerungsplatte ausgerichtet ist,
gebildet. Mit dieser Anordnung kann der gesamte
Transmissionsfaktor der Flüssigkeitskristallplatte (liquid
crystal panel) verbessert werden.
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Die erste Verzögerungsplatte besteht aus einem Material
mit einer positiven optischen Aktivität, und die zweite
Verzögerungsplatte besteht aus einem Material mit einer
negativen optischen Aktivität. Die Verwendung dieser
zirkularen Polarisatoren und der optischen
Kompensationsrnittel stellt ein weites Sichtfeld sicher.
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Es ist deshalb möglich, eine
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung vorzusehen, die einfach in der Herstellung
ist und die ein weites Sichtfeld und einen hohen
Transmissionsfaktor hat.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Struktur
einer Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung mit
einer optischen Kompensation gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig.2A bis 2C sind Diagramme, die die Arbeitsweise der in
Fig. 1 gezeigten
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung erklären;
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Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel
einer herkömmlichen
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung mit einer optischen Kompensation
zeigt;
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Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm, das ein anderes
Beispiel einer herkömmlichen
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung mit einer optischen
Kompensation zeigt;
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Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm, das ein anderes
Beispiel einer herkömmlichen
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung mit einer optischen
Kompensation zeigt;
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Fig. 6 und 7 sind Graphen, die simulierte Ergebnisse von
optischen Charakteristiken einer
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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Fig. 8 und 9 sind Graphen, die simulierte Ergebnisse der
optischen Charakteristiken einer
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der
Technik zeigen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Fig. 1 zeigt die Struktur einer Ausführungsform einer
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung. Eine homeotropische
Flüssigkeitskristallzelle 10 enthält eine nematische
Flüssigkeitskristalischicht 4 zwischen einem Substratpaar 3 und 5,
wie zum Beispiel Glasplatten. Moleküle 8 des nematischen
Flüssigkeitskristalls haben einen hohen Brechungsindex in
der Richtung seiner Hauptachse oder optischen Achse. Die
Flüssigkeitskristallmoleküle 8 sind im wesentlichen in
der zu den Substraten 3 und 5 vertikalen Richtung
orientiert, und zwar unter der Bedingung, daß kein
elektrisches Feld angelegt ist.
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In diesem Zustand liefert die Flüssigkeitskristallschicht
4 einen hohen Brechungsindex neLC in der zu den
Substraten 3 und 5 vertikalen Richtung und einen gleichförmigen
geringen Brechungsindex noLC in der In-Ebenerichtung. Mit
anderen Worten liefert die Flüssigkeitskristallschicht 4
eine positive optische Aktivität.
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Eine optische Kompensationsplatte 9 ist auf einer Seite
der Flüssigkeitskristallzelle 10 aufgebaut. Diese
optische Kompensationsplatte 9 hat eine einachsige oder
uniaxiale und negative optische Anisotropie und einen
kleineren Brechungsindex in der z-Achsenrichtung, die
senkrecht zu der Ebene dieser optischen
Kompensationsplatte 9 ist. Die negative optische Anisotropie der
optischen Kompensationsplatte 9 kompensiert die positve
optische Anisotropie der Flüssigkeitskristallschicht 4.
Die optische Kompensationsplatte 9 kann aus einem Ionomer
bestehen, wie er von Mitsui Du Pont Polychemical Corp.
unter dem Handelsnamen "HI-MILAN" erhältlich ist, oder
aus Polycarbonat bestehen.
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Auf den Außenseiten der Flüssigkeitskristallzelle 10 und
der optischen Kompensationsplatte 9 sind
Verzögerungsplatten 2 und 6 angeordnet. Die Verzögerungsplatte 2
besteht zum Beispiel aus Polycarbonat und hat eine
einachsige optische Anisotropie mit einem höheren
Brechungsindex ne in einer In-Ebenerichtung (x-Achsenrichtung) als
in anderen Richtungen. Die Verzögerungsplatte 6 besteht
zum Beispiel aus Polystyrol und hat eine einachsige
optische Anisotropie mit einem geringeren Brechungsindex
no in derselben In-Ebenerichtung (x-Achsenrichtung) als
in anderen Richtungen.
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Deshalb liefert die Verzögerungsplatte 2 eine positive
optische Aktivität mit ihrer optischen Achse, die in der
x-Achsenrichtung ausgerichtet ist, während die
Verzögerungsplatte 6 eine negative optische Aktivität liefert
mit ihrer optischen Achse, die in derselben
x-Achsenrichtung ausgerichtet ist. Der gesamte Verzögerungseffekt
durch beide Verzögerungsplatten 2 und 6 löscht sich aus.
Ein Paar gekreuzter Polarisatoren oder Polarisierer 1 und
7 ist auf den Außenseiten der Verzögerungsplatten 2 und 6
vorgesehen. Die Polarisierungsachsen P1 und P2 der
Polarisatoren 1 und 7 sind in den Richtungen ausgerichtet,
die um 45º relativ zu den x- und y-Achsen geneigt sind.
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Für ein Paar zirkularer Polarisatoren gemäß dem Stand der
Technik sind Verzögerungsplatten derselben optischen
Charakteristiken in einer gekreuzten Konfiguration aufgebaut
oder angebracht. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind
Verzögerungsplatten mit entgegengesetzten optischen
Charakteristiken aufgebaut, und zwar mit optischen Achsen
ihrer einachsigen optischen Medien, die in derselben
Richtung ausgerichtet sind.
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Die Dicken der Verzögerungsplatten 2 und 6 sind
vorzugsweise mit solchen Werten gewählt, die eine
Phasendifferenz von einer Viertelwellenlänge von λ/4 liefern. Mit
der Phasendifferenz von einer Viertelwellenlänge λ/4
stellen der lineare Polarisator 1 und die
Verzögerungsplatte 2 einen rechtsdrehenden zirkularen
Polarisator dar, und der lineare Polarisator 7 und die
Verzögerungsplatte 6 stellen einen linksdrehenden zirkularen
Polarisator dar.
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Fig. 2A und 2C sind schematische Diagramme, die die
Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung erklären. Das auf dem Polarisator
1 von außen einfallende Licht wird in linear
polarisiertes Licht umgewandelt. Die Polarisierungsachse
oder Polarisationsache P1 des Polarisators 1 hat einen
Winkel von 45º relativ zu den x- und y-Achsen. Die
Komponenten des polarisierten Lichts in den x- und y-
Achsenrichtungen haben dieselbe Phase und Intensität, wie
in Fig. 2A gezeigt.
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Sobald die Dicke der Verzögerungsplatte mit einem
größeren Brechungsindex in der x-Achsenrichtung auf einen Wert
gesetzt wird, der eine Phasendifferenz von λ/4 liefert,
verzögert sich die Komponente des polarisierten Lichts in
der x-Achsenrichtung, die die Verzögerungsplatte passiert
hat, um λ/4 gegenüber der Komponente des polarisierten
Lichts in der y-Achsenrichtung.
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Wenn die Komponente des polarisierten Lichts in der x-
Achsenrichtung um λ/4 gegenüber der Komponente des
polarisierten Lichtes in der y-Achsenrichtung
phasenverzögert ist, wie in Fig. 2B auf der rechten Seite gezeigt,
so wird das kombinierte polarisierte Licht zirkular
polarisiert im Uhrzeigersinn in der In-Ebene der
Verzögerungsplatte rotiert, wie in Fig. 2b auf der linken
Seite gezeigt.
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Für die Verzögerungsplatte mit einem geringeren
Brechungsindex in der x-Achsenrichtung eilt die
Komponente des polarisierten Lichtes in der x-
Achsenrichtung phasenmäßig um λ/4 gegenüber der
Komponente des polarisierten Lichtes in der y-
Achsenrichtung voraus, im Gegensatz zu dem Fall der Fig.
2B. Diese polarisierten Lichtkomponenten Ex und Ey sind
in Fig. 2C auf der rechten Seite gezeigt. Das kombinierte
polarisierte Licht rotiert im entgegengesetzten
Uhrzeigersinn in der In-Ebene der Verzögerungsplatte, wie
in Fig. 2C auf der linken Seite gezeigt.
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Die Verzögerungsplatte 2 mit der positiven optischen
Aktivität besteht beispielsweise aus einer
Polycarbonatschicht, die in einer Richtung in der Ebene des Blatts
gezogen wurde. Die Dicke der Polycarbonatschicht oder des
Polycarbonatfilms ist auf einen Wert gesetzt, der eine
Phasendifferenz von λ/4 liefert, zum Beispiel eine Dicke
von ungefähr 2,5 um.
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Die Verzögerungsplatte 6 mit einer negativen optischen
Aktivität ist beispielsweise aus einer
Polymethylmethacrylat- oder aus einer Polymethacrylsäuremethylester
(PMMA)- Schicht hergestellt, die in einer Richtung
gezogen wurde. Die Dicke der Verzögerungsplatte 6 wird
auch auf einen Wert gesetzt, der eine Phasendifferenz von
λ/4 liefert, zum Beispiel eine Dicke von ungefähr 2,5 um.
Die Dispersion eines Brechungsindex dieser Schichten ist
5 % oder weniger über dem Bereich des sichtbaren Lichtes
von 440 nm bis 700 nm.
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Ein parasitärer Transmissionsfaktor (parasitic
transmission factor) T, der durch die Dispersion eines
Transmissionsfaktors gegeben ist, wird durch
T < sin² (0,0125 π) oder T < 0,2 % ausgedrückt, der kaum
die Arbeitsweise der Anzeigevorrichtungen dieser Art
beeinflußt.
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Mit der oben beschriebenen Struktur der
Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung ist es möglich, das Sichtfeld
um ungefähr 500 (Kontrast = 5 : 1) zu erweitern und den
Transmissionsfaktor um ungefähr 2,5 % während eines Ein-
Zustands zu erhöhen, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt.
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Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Graphen zeigen die
simulierten Ergebnisse des Transmissionsfaktors relativ
zu einem radialen Sichtwinkel für Licht mit einer
Wellenlänge von 0,55 um. Für eine in dieser Simulation
verwendete Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung wurde die
Verzögerungsplatte 2 positiver optischer Aktivität auf ne
= 1,555, no = 1,5 und eine Schichtdicke d = 2,5 um
gesetzt, wobei die Flüssigkeitskristallzelle 10 mit der
positiven optischen Aktivität auf Δnd=[(neLC - noLC)
Dicke] = 1 um gesetzt wurde, wobei die optische
Kompensationsplatte 9 auf Δnd=[(neLC - noLC) Dicke) = -0,8 um
gesetzt wurde, und die Verzögerungsplatte mit der
negativen optischen Aktivität auf ne = 1,5, no = 1,555 und eine
Schichtdicke, die gleich 2,5 um ist, gesetzt wurde. Für
Vergleichszwecke sind die simulierten Ergebnisse für eine
andere Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung in den Fig.
8 und 9 gezeigt, wobei diese Vorrichtung
Verzögerungsplatten 2 und 6 hat, dessen optische Achsen senkrecht
zueinander angeordnet sind, und zwar mit den
Einstellungen von ne = 1,555, no = 1,5 und eine Schichtdicke =
2,5 um.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Verbindung mit
bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt, sondern es ist offensichtlich, daß
verschiedene Veränderungen, Verbesserungen, Kombinationen
und ähnliches innerhalb des Umfangs der Ansprüche für den
Fachmann möglich sind.