DE69729273T2

DE69729273T2 - Flüssigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69729273T2
Application number: DE69729273T
Authority: DE
Inventors: Yamahara Osaka-shi Motohiro; Inoue Tenri-shi Iichiro
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: TW490584B; EP1403690B1; KR19980064517A; US6163354A; JP3452742B2; KR100290695B1; DE69729273D1; EP0851269A1; EP0851269B1; JPH10186352A; EP1403690A1

Description

Die Erfindung betrifft Flüssigkristallanzeigevorrichtungen im Allgemeinen und insbesondere Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, in welchen Phasendifferenzplatten mit einem Flüssigkristallanzeigeelement so kombiniert werden, dass die Betrachtungswinkelabhängigkeit eines Anzeigeschirms verbessert wird.
Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit nematischen Flüssigkristallanzeigeelementen, die üblicherweise in Zahlenwert-Segmenttyp-Anzeigeeinrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise bei Uhren und Rechnern, werden neuerdings auch in Notebooks oder Flüssigkristall-Fernsehgeräten bei Autos und anderen Einrichtungen verwendet.
Gewöhnlicherweise ist ein Flüssigkristallanzeigeelement mit lichtdurchlässigen Substraten versehen, auf denen Elektrodenleitungen zum Ein- oder Ausschalten von Pixeln ausgebildet sind. Beispielsweise werden bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung des aktiven Matrixtyps aktive Elemente, wie beispielsweise Dünnschichttransistoren, auf den Substraten zusammen mit den Elektrodenleitungen als Schaltmittel zum selektiven Ansteuern von Pixelelektroden, durch die eine Spannung an den Flüssigkristall anlegbar ist, eingesetzt. Weiterhin sind in Farbbild-Flüssigkristallanzeigen Farbfilter schichten für Rot, Grün und Blau auf den Substraten vorgesehen.
Das oben beschriebene Flüssigkristallanzeigeelement benutzt ein Flüssigkristallanzeigesystem, das in Abhängigkeit des Verdrillungswinkels des Flüssigkristalls geeignet ausgewählt wird. In diesem Zusammenhang sind insbesondere das verdrillungsnematische Flüssigkristallanzeigesystem vom aktiven Ansteuertyp (im Folgenden als TN-System (active-driving-type twisted nematic liquid crystal displaying system) bezeichnet) und das superverdrillungsnematische Flüssigkristallanzeigesystem vom Multiplex-Ansteuertyp (im Folgenden als STN-System (multiplex-driving-type super-twisted nematic liquid crystal display system) bezeichnet) zu erwähnen, die eine hohe Verbreitung genießen.
Im TN-System erfolgt der Anzeigeprozess durch das Ausrichten nematischer Flüssigkristallmoleküle in Form einer 90°-Verdrillung, wobei ein Lichtstrahl entlang der Verdrillungsrichtung propagiert. Im STN-System wird der Anzeigeprozess ausgeführt, indem ausgenutzt wird, dass die Durchlässigkeit (Transmissivität) in der Nähe des Schwellenwerts einer an den Flüssigkristall angelegten Spannung einer plötzlichen Änderung unterliegt, wenn der Verdrillungswinkel der nematischen Flüssigkristallmoleküle auf mehr als 90° eingestellt wird.
Da das STN-System den Doppelbrechungseffekt des Flüssigkristalls ausnutzt, kann auf dem Hintergrund des Anzeigeschirms eine klare Farbe auf Basis von Farb-Interferenz erzeugt werden. Um dieses Problem zu überwinden, d. h. um ein Schwarzweiß-Anzeigen im STN-System zu ermöglichen, ist der Einsatz einer optischen Verzögerungskompensationsplatte vorteilhaft. Ein Anzeigesystem, das die optische Verzögerungskompensati onsplatte einsetzt, kann grob in zwei Anzeigesysteme klassifiziert werden: (1) Das Doppelschicht-Superverdrillungs-Nematisch-Optische Verzögerungskompensationssystem (double layered super-twisted nematic optical-retardation compensation system, hier nachstehend als das DSTN-System bezeichnet) und (2) das optische Verzögerungskompensationssystem vom Filmtyp (hier nachstehend als das Filmzusatztypsystem bzw. das Filmhinzufügungstypsystem bezeichnet), in dem ein Film mit optischer Anisotropie verwendet wird.
Im DSTN-System wird eine Doppelschicht-Struktur verwendet, wobei (1) eine Flüssigkristallzelle zum Anzeigen und (2) eine Flüssigkristallzelle, die um einen Verdrillungswinkel verdrillt und in einer Richtung ausgerichtet ist, die der Richtung der Flüssigkristallzelle zum Anzeigen entgegengesetzt ist, verwendet werden. Im Gegensatz dazu verwendet das Filmzusatztypsystem eine Anordnung, in der ein Film mit optischer Anisotropie zum Einsatz kommt. Das Filmzusatztypsystem hat im Vergleich zum anderen System geringes Gewicht und verursacht geringe Kosten. Da die Anwendung derartiger optischer Verzögerungskompensationssysteme es ermöglicht, die Schwarzweiß-Anzeigecharakteristika zu verbessern, wurden zum Anzeigen von Farben geeignete Farb-STN-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen realisiert, in welchen die Anzeigevorrichtung des STN-Systems mit Farbfilterschichten versehen wurde.
Das TN-System kann grob in (1) ein Standard-Weiß-System und (2) ein Standard-Schwarz-System klassifiziert werden. Im Standard-Schwarz-System wird ein Paar von Polarisationsplatten so positioniert, dass deren jeweilige Polarisationsachsen parallel zueinander ausgerichtet sind, so dass Schwarz während eines Zustands angezeigt wird, in dem keine Spannung an der Flüssigkristallschicht anliegt (Aus-Zustand). Bei dem Standard-Weiß-System wird ein Paar von Polarisationsplatten so positioniert, dass deren jeweilige Polarisationsachsen rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind, womit Weiß während des Aus-Zustands angezeigt wird. Das Standard-Weiß-System ist vom Standpunkt des Anzeigekontrastes, der Farbreproduzierbarkeit und der Betrachtungswinkelabhängigkeit der Anzeige, etc., zukunftsträchtiger.
Es sei angemerkt, dass die beschriebene TN-Flüssigkristallanzeigevorrichtung unerwünschter Weise eine erhöhte Betrachtungswinkelabhängigkeit aufweist, da der Kontrast eines angezeigten Bildes abhängig ist von der Richtung, in der, und von dem Winkel, durch den das angezeigte Bild von dem Beobachter wahrgenommen wird. Dies hängt damit zusammen, dass (1) die Flüssigkristallmoleküle eine Brechungsindexanisotropie Δn aufweisen und (2) die Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle gegenüber den Substraten geneigt bzw. gekippt ist.
10 zeigt schematisch eine Querschnittsanordnung eines TN-Flüssigkristallanzeigeelements 31. Die Anordnung in 10 wird durch das Anlegen einer Spannung zur Halbtonanzeige hervorgerufen, die bewirkt, dass sich ein Flüssigkristallmolekül 32 geringfügig nach oben neigt. Im Flüssigkristallanzeigeelement 31 kreuzen (1) linear polarisiertes Licht 35, das das TN-Flüssigkristallanzeigeelement 31 in einer Richtung durchläuft, die senkrecht (senkrechte Richtung) zu den Oberflächen der Substrate 33 und 34 ausgerichtet ist, und (2) linear polarisiertes Licht 36 und 37, die das TN-Flüssigkristallanzeigeelement 31 in Richtungen durchlaufen, die hinsichtlich der senkrechten Richtung geneigt ist, die Flüssigkristallmoleküle 32 mit unterschiedlichen Winkeln. Da das Flüssigkristallmolekül 32 eine Brechungsindexanisotropie Δn aufweist, werden, wenn linear polarisiertes Licht 35, 36 und 37 das Flüssigkristallmolekül 32 in den jeweiligen Richtungen durchläuft, gewöhnliches bzw. ordentliches Licht und außergewöhnliches bzw. unordentliches Licht erzeugt. Im Ergebnis wird in Abhängigkeit einer Phasendifferenz zwischen dem gewöhnlichen Licht und dem außergewöhnlichen Licht linear polarisiertes Licht 35, 36 und 37 jeweils in elliptisch polarisiertes Licht polarisiert. Dies ist die Ursache der Betrachtungswinkelabhängigkeit.
Außerdem weist das Flüssigkristallmolekül 32 in einer realen Flüssigkristallschicht (a) in der Umgebung eines Mittelabschnitts des Substrats 35 und des Substrats 34 und (b) in jeweiligen Umgebungen des Substrats 33 und des Substrats 34 unterschiedliche Neigungswinkel auf. Das Flüssigkristallmolekül 32 wird ebenfalls um 90° um die Achse (senkrechte Richtung) gedreht.
Wie bereits erwähnt, unterlegt linear polarisiertes Licht 35, 36 und 37, das durch die Flüssigkristallschicht läuft, unterschiedlichen Doppelbrechungseffekten, abhängig von der Richtung oder dem Winkel der Bewegung. Dies führt zu einer komplexen Betrachtungswinkelabhängigkeit.
Genauer gesagt tragen folgenden Phänomene zur Betrachtungswinkelabhängigkeit bei. Wenn die Betrachtungsrichtung zur Standardbetrachtungsrichtung hin geneigt ist, d. h. zur Abwärtsrichtung der Anzeigeoberfläche, ausgehend von der Richtung senkrecht zum Anzeigeschirm, wird bei Überschreiten eines bestimmten Winkels (1) eine Färbung des angezeigten Bildes beobachtet (hier nachstehend als Färbungsphänomen bezeichnet) und (2) das Schwarz bzw. Weiß des angezeigten Bildes wird umgekehrt bzw. invertiert (hier nachstehend als das Umkehrphänomen bezeichnet). Weiterhin wird, wenn der Betrachtungswinkel zur entgegengesetzten Betrachtungsrichtung hin, d. h. der Aufwärtsrichtung des Anzeigeschirms, hin geneigt ist, wird eine plötzliche Absenkung des Kontrasts beobachtet.
Die beschriebene Flüssigkristallanzeigevorrichtung weist ferner den Nachteil auf, dass der Betrachtungswinkel bei ansteigender Anzeigeschirm-Größe kleiner wird. Wenn ein großer Flüssigkristallanzeigeschirm von vorne aus geringer Entfernung betrachtet wird, können innerhalb eines angezeigten Bilds im oberen Abschnitt und im Abschnitt des Anzeigeschirms aufgrund des Effekts der Betrachtungswinkelabhängigkeit unterschiedliche Farben beobachtet werden. Ursache hierfür ist ein vergrößerter Betrachtungswinkel-Bereich, der erforderlich ist, um die gesamte Schirmoberfläche abzudecken, was einer Betrachtungsrichtung äquivalent ist, die sich zunehmend von der Mitte entfernt.
Um die Betrachtungswinkelabhängigkeit zu verringern, schlagen beispielsweise die japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschriften Nr. 55-600/1980 (Tokukaisho 55-600) und Nr. 56-97318/1981 (Tokukaisho 56-97318) eine Anordnung vor, in der eine Phasendifferenzplatte (Phasendifferenzfilm) mit optischer Anisotropie als optisches Element zwischen dem Flüssigkristallanzeigeelement und einer der Polarisationsplatten eingefügt ist.
Bei dieser Anordnung läuft das Licht, das im Verlauf seines Durchgangs durch die Flüssigkristallmoleküle mit Brechungsindexanisotropie von linear polarisiertem Licht in elliptisch polarisiertes Licht umgewandelt wurde, durch die Phasendifferenzplatte. Dies gewährleistet, dass die Änderung der Phasen differenz des gewöhnlichen bzw. ordinären Lichts und des außergewöhnlichen bzw. unordinären Lichts ausgeglichen wird, sodass das elliptisch polarisierte Licht in linear polarisiertes Licht zurückgewandelt wird. Damit wird die Betrachtungswinkelabhängigkeit verbessert. Es sei bemerkt, dass die Phasendifferenzplatte an einer Seite oder an beiden Seiten der Flüssigkristallschicht mit Brechungsindexanisotropie vorgesehen ist.
Eine derartige Phasendifferenzplatte ist beispielsweise in der japanischen Patenanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 5-313159/1993 (Tokukaihei 5-313159) offenbart, wobei hier eine der Hauptbrechungsindexrichtungen eines Brechungsindexellipsoids senkrecht zu der Oberfläche der Phasendifferenzplatte verläuft. Jedoch kann selbst mit dieser Phasendifferenzplatte das Umkehrphänomens bezüglich der Standardbetrachtungsrichtung nur begrenzt unterdrückt werden.
Zur Lösung dieses Patents schlägt das US-Patent Nr. 5 506 706 (das der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 6-75116/1994 (Tokukaihei 6-75116) entspricht), eine Phasendifferenzplatte mit einem Aufbau vor, in dem die Hauptbrechungsindexrichtung des Brechungsindexellipsoids bezüglich der die Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche der Phasendifferenzplatte verläuft, geneigt ist. Hierzu werden zwei Arten von Phasendifferenzplatten ➀ und ➁ vorgeschlagen.
➀ Hier wird von den drei Hauptbrechungsindizes des Brechungsindexellipsoids die Richtung des kleinsten Brechungsindexes parallel zu der Oberfläche der Phasendifferenzplatte ausgeführt, und die Richtung eines der verbleibenden Brechungsindizes wird um einen Winkel θ bezüglich der Oberfläche der Phasendifferenzplatte geneigt, und die Richtung des anderen verbleibenden Brechungsindex wird ebenfalls um einem Winkel θ bezüglich einer Richtung senkrecht zu der Phasendifferenzplatte geneigt, wobei der Wert von θ die Bedingung 20° θ ≤ 70° erfüllt.
➁ Hier stehen die drei Hauptbrechungsindezes n_a, n_b und n_c des Brechungsindexellipsoids durch die Beziehung n_a = n_c > n_b miteinander in Verbindung, und (1) die Richtung des Hauptbrechungsindexes n_b, die senkrecht zur Oberfläche der Phasendifferenzplatte verläuft, und (2) die Richtung des Hauptbrechungsindexes n_a oder n_c auf der Oberfläche der Phasendifferenzplatte sind in Uhrzeigerrichtung oder in entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung um die bzw. bezüglich der Richtung des Hauptbrechungsindexes n_a oder n_c auf der Oberfläche der Phasendifferenzplatte geneigt. Das heißt, dass das Brechungsindexellipsoid bezüglich der Phasendifferenzplatte geneigt ist.
Die Phasendifferenzplatte ➀ kann als Phasendifferenzplatte des unaxialen Typs oder des biaxialen Typs ausgestaltet sein. Andererseits kann die Phasendifferenzplatte ➁ so ausgestaltet sein, dass zwei Phasendifferenzplatten als Paar anstelle einer einzelnen Platte vorhanden sind, wobei die Neigungsrichtung des Hauptbrechungsindexes n_b jeder der Phasendifferenzplatten auf 90° eingestellt ist.
Eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, in der mindestens eine solche Phasendifferenzplatte zwischen dem Flüssigkristallanzeigeelement und den Polarisationsplatten vorgesehen wird, kann die Kontraständerung, das Färbungsphänomen und das Umkehrphänomen bis zu einem gewissen Ausmaß unterdrücken.
Da Bedarf an einer Flüssigkristallvorrichtung mit breiterem Betrachtungswinkel und verbesserter Anzeigequalität besteht, dem die Lehren der US-Patente nicht gerecht werden, sind weitere Verbesserungen bezüglich der Betrachtungswinkelabhängigkeit notwendig.
Die Druckschrift EP-A-0 576 304 offenbart eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Präambel von Anspruch 1, 2 oder 3. Die Phasendifferenzplatte dient dazu, betrachtungswinkelabhängige Färbungseffekte zu verringern.
Die Druckschrift EP-A-0 646 829 offenbart eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die mit einer optischen Kompensationsplatte versehen ist, um betrachtungswinkelabhängige Färbungseffekte zu verringern.
Die Druckschrift JP-A-05 019 304 offenbart eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine Schwarzweißanzeige bereitstellt. Die Dispersion der Brechungsindexanisotropie wird so eingestellt, dass Doppelbrechungsfärbungseffekte, die in der senkrechten Richtung auftreten, verringert werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anzeigevorrichtung: ein verdrilltes nematisches Flüssigkristallanzeigeelement mit ersten und zweiten lichtdurchlässigen Substraten, die jeweils mit einer transparenten Elektrodenschicht und einem Ausrichtungsfilm auf einer dem anderen Substrat gegenüberliegenden Seite und einer zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordneten Flüssigkristallschicht ausgestattet sind; erste und zweite Polarisatoren, wobei an jeder Seite des Flüssigkristallelements einer vorgesehen ist; und mindestens eine Phasendifferenzplatte, wobei die mindestens eine Phasendifferenzplatte zwi schen dem ersten Flüssigkristallelement und einem jeweiligen der ersten und zweiten Polarisatoren positioniert ist, wobei die oder jede Phasendifferenzplatte drei Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c aufweist, die durch die Beziehung n_a = n_c > n_b miteinander in Zusammenhang stehen, und wobei der Hauptbrechungsindex n_b bezüglich einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Phasendifferenzplatte geneigt ist;
wobei die Flüssigkristallschicht ein Flüssigkristallmaterial umfasst, dessen Änderung in der Brechungsindexanisotropie Δn in Übereinstimmung mit der Lichtwellenlänge in einem Bereich eingestellt ist, der betrachtungswinkelabhängige Färbung in einem Bild, das auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung angezeigt wird, unterdrückt; und wobei mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt wird:

a) die Differenz Δn(450) – Δn(650) zwischen der Brechungsindexanisotropie Δn(450) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm und der Brechungsindexanisotropie Δn(650) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm ist nicht kleiner als 0 und kleiner als 0,010;
b) das Verhältnis Δn(450)/Δn(550) der Brechungsindexanisotropie Δn(450) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm zu der Brechungsindexanisotropie Δn(550) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm ist nicht kleiner als 1 und kleiner als 1,07; und
c) das Verhältnis Δn(650)/Δn(550) der Brechungsindexanisotropie Δn(650) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm zu der Brechungsindexanisotropie Δn(550) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm ist größer als 0,96 und nicht größer als 1.

Mit dieser Anordnung wird bei der Umwandlung von linear polarisiertem Licht in elliptisch polarisiertes Licht beim Durchlaufen der Flüssigkristallschicht mit Doppelbrechung in Abhängigkeit einer bei diesem Verfahren erzeugten Phasendifferenz von gewöhnlichem (ordentlich) Licht und außergewöhnlichem (unordentlich) Licht eine Änderung in der Phasendifferenz des gewöhnlichen Lichts und des außergewöhnlichen Lichts, die in Abhängigkeit der Betrachtungswinkel erzeugt wird, durch die Phasendifferenzplatten ausgeglichen, da die Phasendifferenzplatten zwischen dem Flüssigkristallanzeigeelement und dem Paar von Polarisatoren vorgesehen sind.
Die Kompensation der Phasendifferenz durch die Phasendifferenzplatten ist jedoch nicht ausreichend, wenn eine nennenswerte Verbesserung der Betrachtungswinkelabhängigkeit erzielt werden soll.
Um einer derartigen Nachfrage zu genügen, haben die Erfinder nach extensiver Forschung herausgefunden, dass eine Änderung in der Brechungsindexanisotropie Δn des die Flüssigkristallschicht bildenden Flüssigkristallmaterials mit bzw. bei einer Lichtwellenlänge insbesondere beim Beeinflussen der Färbung eines Flüssigkristallschirms (Anzeigeschirms) eine wichtige Rolle spielt. Dieses Ergebnis führte zur vorliegenden Erfindung.
Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird ein Änderung mit bzw. bei einer Lichtwellenlänge in der Brechungsindexanisotropie Δn des Flüssigkristallmaterials, das die Flüssigkristallschicht, die in dem Flüssigkristallelement eingeschlossen ist, bildet, in einem Bereich eingestellt, der eine betrachtungswinkelabhängige Färbung auf einem Flüssigkristall-Schirm verhindert, womit eine Färbung auf dem Schirm verhindert werden kann. Es sei bemerkt, dass mit dieser Anordnung ebenfalls die Kontraständerung und das Umkehrphänomen besser unterdrückt werden können, als dies bei alleiniger Einschränkung auf den Kompensationseffekt der Phasendifferenzplatte der Fall wäre.
Durch die Verwendung einer Phasendifferenzplatte, deren drei Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c durch die Beziehung n_a = n_c > n_b miteinander in Zusammenhang stehen, und deren Hauptbrechungsindex n_b bezüglich der Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche der Phasendifferenzplatte verläuft, geneigt ist, kann die Änderung in der Phasendifferenz des gewöhnlichen (ordentlich) und des außergewöhnlichen (unordentlich) Lichts, die in Abhängigkeit von Betrachtungswinkeln erzeugt wurde, weiter verringert werden. Es sei bemerkt, dass bei dieser Phasendifferenzplatte (1) die Richtung des Hauptbrechungsindexes n_b senkrecht zur Oberfläche der Phasendifferenzplatte, und (2) die Richtung der Hauptbrechungsindizes n_a oder n_c auf der Oberfläche der Phasendifferenzplatte in Uhrzeigerrichtung oder in entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung um die Richtung der Hauptbrechungsindizes n_a oder n_c auf der Oberfläche der Phasendifferenzplatte geneigt sind. Das heißt, dass das durch die drei Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c gebildete Brechungsindexellipsoid geneigt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht, die eine getrennte Anordnung einer Flüssigkristallvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Beziehung zwischen einer Reibungsrichtung einer Ausrichtungsschicht und einer Standardbetrachtungsrichtung in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung;
3 die Hauptbrechungsindizes einer Phasendifferenzplatte der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in perspektivischer Ansicht;
4 eine perspektivische Ansicht getrennter Komponenten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine optische Anordnung von Polarisationsplatten und Phasendifferenzplatten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigt;
5 eine graphische Darstellung der Brechungsindexanisotropie Δn in Abhängigkeit von der Wellenlänge eines Flüssigkristallmaterials, das als Flüssigkristallschicht der Flüssigkristallanzeigevorrichtung dient;
6 eine graphische Darstellung von Δn(λ)/Δn(550) in Abhängigkeit von der Wellenlänge eines anderen Flüssigkristallmaterials, das als Flüssigkristallschicht der Flüssigkristallanzeigevorrichtung dient;
7 eine perspektivische, schematische Ansicht eines Messsystems, das die Betrachtungswinkelabhängigkeit der Flüssigkristallanzeigevorrichtung misst;
8(a) bis 8(c) graphische Darstellungen, die jeweils den Transmissionsgrad in Abhängigkeit der angelegten Spannung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung eines ersten Beispiels zeigen;
9(a) bis 9(c) graphische Darstellungen, die jeweils den Transmissionsgrad in Abhängigkeit der angelegten Spannung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung eines Vergleichsbeispiels zum ersten Beispiels zeigen; und
10 ein schematisches Diagramm, das eine verdrillte Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen eines TN-Flüssigkristallanzeigeelements zeigt.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Flüssigkristallanzeigeelement 1, einem Paar von Phasendifferenzplatten 2 und 3 und einem Paar von Polarisationsplatten (Polarisatoren) 4 und 5 ausgestattet.
Das Flüssigkristallanzeigeelement 1 ist so aufgebaut, dass eine Flüssigkristallschicht 8 zwischen Elektrodensubstraten 6 und 7 angeordnet ist, die einander gegenüberliegen. Das Elektrodensubstrat 6 weist folgenden Aufbau auf: aus ITO (Indiumzinnoxyd) hergestellte, lichtdurchlässige Elektroden 10 sind auf der Oberfläche (auf der Seite der Flüssigkristallschicht 8) eines Glassubstrats (lichtdurchlässiges Substrat) 9, das als Trägermaterial dient, ausgebildet, und weiterhin ist eine Ausrichtungsschicht bzw. Anpassungsschicht 11 auf den lichtdurchlässigen Elektroden 10 ausgebildet. Analog hierzu weist ein Elektrodensubstrat 7 folgenden Aufbau auf: aus ITO (Indiumzinnoxyd) hergestellte transparente Elektroden 13 sind auf der Oberfläche (auf der Seite der Flüssigkristallschicht 8) eines Glassubstrats (lichtdurchlässigen Substrats) 12, das als ein Trägermaterial dient, ausgebildet, weiterhin ist eine Ausrichtungsschicht bzw. Anpassungsschicht 14 auf den lichtdurchlässigen Elektroden 13 ausgebildet.
Zwecks Einfachheit ist in 1 ein Flüssigkristallanzeigeelement 1 mit nur zwei Pixeln gezeigt; in einem "vollwertigen" Flüssigkristallanzeigeelements 1 sind die streifenförmigen transparenten Elektroden 10 und 13 mit jeweils definierten Breiten jeweils an den Glassubstraten 9 und 12 mit definierten Abständen vorgesehen und sind rechtwinklig zueinander ausgerichtet, betrachtet aus einer Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche des Substrats verläuft. Jeder Bereich, in dem sich die transparenten Elektroden 10 und 13 schneiden, bildet einen Pixel zum Anzeigen, wobei die Pixel matrixartig die gesamte Flüssigkristallanzeigevorrichtung "überziehen". Es sei bemerkt, dass an die transparenten Elektroden 10 und 13 mittels einer Treiberschaltung (nicht gezeigt) eine Spannung angelegt wird, die abhängig ist von Anzeigedaten.
Die Elektrodensubstrate 6 und 7 werden durch ein Dichtungsharz 15 miteinander verbunden bzw. kombiniert, und die Flüssigkristallschicht 8 wird in einem durch die Elektrodensubstrate 6 und 7 und dem Dichtungsharz 15 gebildeten Zwischenraum eingeschlossen. Es sei bemerkt, dass (was ausführlich erläutert wird), das Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht 8 so ausgewählt wird, dass dessen Brechungsindexanisotropie Δn eine bestimmte Bedingung erfüllt, die die bestmöglichsten Eigenschaften unter Kombination (1) der Flüssigkristallschicht 8 der Flüssigkristallanzeigevorrichtung und (2) der Kompensationsfunktion der Phasendifferenz durch die Phasenkompensationsplatte 2 und 3 liefert.
In dieser Flüssigkristallanzeigevorrichtung bildet die aus dem Flüssigkristallanzeigeelement 1, den Phasenkompensationsplatten 2 und 3 und den Polarisationsplatten (Polarisatoren) 4 und 5 zusammengesetzte Einheit eine Flüssigkristallzelle 16.
Die Ausrichtungsschichten 11 und 14 werden zuvor einem Reibungsverfahren unterworfen, sodass sich die dazwischen angeordneten Flüssigkristallmoleküle unter Ausführung einer 90° Verdrillung ausrichten. Wie es in 2 gezeigt ist, werden die Reibungsrichtung R₁ und die Reibungsrichtung R₂ der Ausrichtungsschicht 11 so eingestellt, dass diese rechtwinklig zueinander verlaufen. Es sei bemerkt, dass die um 45° mit Bezug auf die Reibungsrichtung R₁ in entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung gedrehte Richtung eine entgegengesetzte Betrachtungsrichtung darstellt, und die Richtung entgegengesetzt der entgegengesetzten Betrachtungsrichtung als Standardbetrachtungsrichtung aufzufassen ist.
Die Phasendifferenzplatte 2 ist zwischen dem Flüssigkristallanzeigeelement 1 und der Polarisationsplatte 4 vorgesehen, und die Phasendifferenzplatte 3 ist zwischen dem Flüssigkristallanzeigeelement 1 und der Polarisationsplatte 5 vorgesehen. Die Phasendifferenzplatten 2 und 3 werden durch (1) Neigungsausrichtung oder Hybridausrichtung des diskotischen Flüssigkristalls auf einem aus einem transparenten organischen Polymer hergestellten Trägermaterial und (2) durch Vernetzen des diskotischen Flüssigkristalls miteinander präpariert. Damit werden die Brechungsindexellipsoide der Phasendifferenzplatten 2 und 3 mit Bezug auf die Phasendifferenzplatten 2 und 3 geneigt.
Als Trägermaterial für die Phasendifferenzplatten 2 und 3 wird geeigneterweise Triacetylzellulose (TAC), das gewöhnlicherweise eine Polarisationsplatte ist, aufgrund seiner Zuverlässigkeit gewählt. Alternativ kann ein farbloser transparenter organischer Polymerfilm mit einer hohen Wetterbeständigkeit und chemischen Beständigkeit, wie beispielsweise Polycarbonat (PC) oder Polyethylen-Terephtalat (PET), gewählt werden.
Wie in 3 gezeigt ist, weisen die Phasendifferenzplatten 2 und 3 jeweils Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c in drei unterschiedlichen Richtungen auf. Der Hauptbrechungsindex n_a fällt mit der verlängerten Richtung der y-Achse der rechtwinkligen Koordinaten von x, y und z zusammen. Der Hauptbrechungsindex n_b ist um einen Winkel θ in einer Richtung des Pfeils A auf der x-z-Ebene bezüglich der z-Achse geneigt, die senkrecht zur Oberfläche der Phasendifferenzplatte 2 oder 3, die dem Schirm entsprechen, verläuft (Richtung senkrecht zu der Oberfläche). Auf die gleiche Art und Weise ist der Hauptbrechungsindex n_c um einen Winkel θ in einer Richtung des Pfeils B auf der x-z-Ebene bezüglich der x-Achse geneigt.
Bei den Phasendifferenzplatten 2 und 3 erfüllen die Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c die Beziehung n_a = n_c > n_b, und daher ist nur eine optische Achse vorhanden. Somit sind die Phasendifferenzplatten 2 und 3 uniaxial, und die Brechungsindexanisotropie ist negativ. Hier ist, da n_a = n_c, ein erster Verzögerungswert der Phasendifferenzplatten 2 und 3 im Wesentlichen 0 nm ((n_c – n_a) × d = 0), wobei ein zweiter Verzögerungswert, der aus der Formel (n_c – n_b) × d herleitbar ist, so eingestellt wird, dass ein beliebiger Wert innerhalb eines Bereichs von 80 nm und 250 nm resultiert. Das Ansiedeln des zweiten Verzögerungswerts innerhalb dieses Bereichs stellt sicher, dass die Kompensationsfunktion der Phasendifferenz durch die Phasendifferenzplatten 2 und 3 erhalten wird. Es sei bemerkt, dass (n_c – n_a) bzw. (n_c – n_b) jeweils eine Brechungsindexanisotropie Δn bezeichnen, und „d" die Dicke der Phasendifferenzplatte 2 oder 3 bezeichnet.
Der Winkel θ, um den der Hauptbrechungsindex n_b der Phasendifferenzplatten 2 und 3 geneigt ist, d. h. der Neigungswinkel θ des Brechungsindexellipsoids, wird ebenfalls auf einen beliebigen Wert innerhalb eines Bereichs von 15° ≤ θ ≤ 75° eingestellt. Durch Ansiedeln des Neigungswinkels θ des Brechungsindexellipsoids innerhalb dieses Bereichs wird sichergestellt, dass die Kompensationsfunktion der Phasendifferenz durch die Phasendifferenzplatten 2 und 3 erhalten wird, ungeachtet der Richtung, (Uhrzeigerrichtung oder entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung) in der das Brechungsindexellipsoid bezüglich der x-y-Ebene geneigt ist.
Es sei bemerkt, dass die Phasendifferenzplatten 2 und 3 so angeordnet werden können, dass (a) nur eine der Phasendifferenzplatten 2 und 3 an einer Seite des Flüssigkristallanzeigeelements 1 vorgesehen ist, (b) die Phasendifferenzplatten 2 und 3 beide an einer Seite des Flüssigkristallanzeigeelements 1 in einer überlappenden Art oder (c) drei oder mehr Phasendifferenzplatten vorgesehen werden.
In dieser Flüssigkristallanzeigevorrichtung werden, wie in 4 gezeigt ist, die Polarisationsplatten 4 und 5 der Flüssigkristallanzeigezelle 16 so vorgesehen, dass jeweilige Absorptionsachsen AX₁ und AX₂ der Polarisationsplatten 4 und 5 parallel zu den jeweiligen Reibungsrichtungen R₁ und R₂ der Ausrichtungsschichten 11 bzw. 14 (siehe 1) ausgerichtet sind. Weiterhin verlaufen in dieser Flüssigkristallanzeige vorrichtung die Reibungsrichtungen R₁ und R₂ rechtwinklig zueinander, womit die Absorptionsachsen AX₁ und AX₂ ebenfalls rechtwinklig zueinander verlaufen.
Hier wird, wie in 3 gezeigt ist, als Richtung D die Richtung definiert, die erhalten wird durch Projizieren des Hauptbrechungsindexes n_b auf der Oberfläche der Phasendifferenzplatte 2 oder 3, wobei der Hauptbrechungsindex n_b in einer Richtung geneigt ist, um den Phasendifferenzplatten 2 und 3 Anisotropie zu verleihen. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Phasendifferenzplatte 2 so positioniert, dass die Richtung D (Richtung D₁) parallel zu der Reibungsrichtung R₁ verläuft, und die Phasendifferenzplatte 2 ist so positioniert, dass die Richtung D (Richtung D₂) parallel zu der Reibungsrichtung R₂ verläuft.
Durch Einsatz der oben erwähnten Anordnung der Phasendifferenzplatten 2 und 3 und der Polarisationsplatten 4 und 5 führt die Flüssigkristallanzeigevorrichtung bei Nichtanliegen bzw. Anliegen einer Spannung helles bzw. dunkles Anzeigen aus. Das heißt, dass so genanntes Standard-Weiß-Anzeigen ausgeführt wird, indem Licht während des Aus-Zustands durchgelassen wird.
Im Allgemeinen wird bei einem optisch anisotropen Material, wie beispielsweise einem Flüssigkristall und einer Phasendifferenzplatte (Phasendifferenzfilm), die Anisotropie von dreidimensionalen Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c durch ein Brechungsindexellipsoid dargestellt. Der Wert des Brechungsindexanisotropie Δn differiert in Abhängigkeit von der Richtung, aus bzw. in der das Brechungsindexellipsoid beobachtet wird.
Im Folgenden wird die Flüssigkristallschicht 8 näher erläutert.
Wie oben erwähnt wurde, wird, um bestmögliche Eigenschaften aus der Kombination von Flüssigkristallschicht 8 und Kompensationsfunktion der Phasendifferenz durch die Phasenkompensationsplatten 2 und 3 zu erzielen, das Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht 8 so gewählt, dass die Brechungsindexanisotropie Δn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, d. h. die Brechungsindexanisotropie Δn der Flüssigkristallschicht 8 wird in einem Bereich angesiedelt, der sicherstellt, dass die Änderung der Brechungsindexanisotropie Δn mit bzw. bezüglich einer Lichtwellenlänge keine betrachtungswinkelabhängige Färbung auf dem Flüssigkristallschirm verursacht.
Genauer gesagt wird ein Flüssigkristallmaterial, das mindestens einem der in den folgenden Bedingungen ➀ bis ➂ spezifizierten Bereichen genügt, gewählt.
➀ Die Differenz (Δn(450) – Δn(650)) des Flüssigkristallmaterials zwischen (a) der Brechungsindexanisotropie Δn(450) für das Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm und (b) der Brechungsindexanisotropie Δn(650) für das Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm wird in einem Bereich eingestellt, dessen Minimalwert nicht kleiner als 0 und dessen Maximalwert kleiner als 0,010 ist. Bevorzugterweise liegt die Differenz (Δn(450) – Δn(650)) in einem Bereich, dessen Minimalwert nicht kleiner als 0 und dessen Maximalwert nicht größer als 0,0055 ist.
➁ Das Verhältnis (Δn(450)/Δn(550)) des Flüssigkristallmaterials, das das Verhältnis von (a) der Brechungsindexanisotropie Δn(450) für das Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm zu (b) der Brechungsindexanisotropie Δn(550) für das Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm darstellt, wird in einem Bereich angesiedelt, dessen Minimalwert nicht kleiner als 1 und dessen Maximalwert kleiner als 1,07 ist. Bevorzugterweise liegt das Verhältnis (Δn(450)/Δn(550)) in einem Bereich, dessen Minimalwert nicht kleiner als 1 und dessen Maximalwert nicht größer als 1,05 ist.
Das Verhältnis (Δn(650)/Δn(550)) des Flüssigkristallmaterials, das das Verhältnis von (a) der Brechungsindexanisotropie Δn(650) für das Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm zu (b) der Brechungsindexanisotropie Δn(550) für das Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm darstellt, wird in einem Bereich angesiedelt, dessen Minimalwert größer als 0,960 und dessen Maximalwert nicht größer als 1 ist. Bevorzugterweise liegt das Verhältnis (Δn(650)/Δn(550)) in einem Bereich, dessen Minimalwert nicht kleiner als 0,975 und dessen Maximalwert nicht größer als 1 ist.
Durch Wahl eines Flüssigkristallanzeigematerials, das mindestens eine der obigen Bedingungen ➀ bis ➂ erfüllt, ist es aufgrund der Kompensationsfunktion der Phasendifferenz durch die Phasendifferenzplatten 2 und 3 möglich, die Kontraständerung und das durch die Betrachtungswinkelabhängigkeit des Anzeigeschirms verursachte Umkehrphänomen zu unterdrücken. Insbesondere kann das Färbungsphänomen des Anzeigeschirms wirksam unterdrückt werden.
Genauer gesagt ermöglicht die Wahl eines Flüssigkristallanzeigematerials, das dem breiteren Bereich mindestens einer der obigen Bedingungen ➀ bis ➂ genügt, die Bereitstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der ein zufrieden stellendes Bild (obwohl eine geringfügige Färbung beobachtet wird) in bzw. aus jeder Betrachtungsrichtung bei einem bzw. innerhalb eines Betrachtungswinkels von 50°, der für die meisten Flüssigkristallanzeigevorrichtungen erforderlich ist, beobachtet werden kann.
Durch Wahl eines Flüssigkristallanzeigematerials, das mindestens einem der in obigen Bedingungen ➀ bis ➂ als bevorzugt angegebenen Bereiche genügt, ist es möglich, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereitzustellen, bei der ein Bild ohne jede Färbung in bzw. aus jeder Betrachtungsrichtung bei einem bzw. innerhalb eines Betrachtungswinkels von 70° beobachtet werden kann.
Durch Wahl eines Flüssigkristallanzeigematerials, das mindestens eine der obigen Bedingungen ➀ bis ➂ erfüllt, kann, verglichen zu dem Fall, in dem man lediglich die Kompensationsfunktion der Phasenkompensationsplatten 2 und 3 ausnutzt, die Kontraständerung und das Umkehrphänomen besser unterdrückt werden.
Vorzugsweise sollte zusätzlich zum Erfüllen mindestens einer der spezifizierten Bereiche der obigen Bedingungen ➀ bis ➂, der spezifizierte Bereich der folgenden Bedingung ➃ ebenfalls erfüllt wird. Bei der Flüssigkristallschicht 8 dieser Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird der spezifizierte Bereich der Bedingung ➃ erfüllt.
➃ Die Brechungsindexanisotropie Δn(550) des Flüssigkristallmaterials für das Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm wird in einem Bereich angesiedelt, dessen Minimalwert größer als 0,060 und dessen Maximalwert kleiner als 0,120 ist. Bevorzugterweise wird die Brechungsindexanisotropie Δn(550) des Flüssigkristallmaterials für das Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm in einem Bereich angesiedelt, dessen Minimalwert nicht kleiner als 0,070 und dessen Maximalwert nicht größer als 0,095 ist.
Durch Erfüllen der Bedingung ➃ zusätzlich zu (a) der Phasenkompensationsfunktion der Phasendifferenz durch die Phasenkompensationsplatten 2 und 3 und (b) der Verbesserung der Betrachtungswinkelabhängigkeit, aus der Kompensationsfunktion, die durch Erfüllen mindestens einer der obigen Bedingungen ➀ bis ➂ erhalten wurde, resultiert, ist es möglich, das Absenken des Kontrastverhältnisses in der entgegengesetzten Betrachtungsrichtung und das Umkehrphänomen in Links- und Rechtsrichtung weiter zu unterdrücken.
5 zeigt eine graphische Darstellung der Wellenlänge (λ) in Abhängigkeit von Δn(λ), wobei eine Wellenlängenbrechungsindexanisotropie Δn, die charakteristisch ist für ein Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht 8, durch eine durchgezogene Kurve „a" dargestellt wird. Es sei bemerkt, dass in 5 zum Vergleich eine Wellenlängenbrechungsindexanisotropie Δn dargestellt ist, die charakteristisch ist für ein Flüssigkristallanzeigematerial, das für die Flüssigkristallschicht einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet wird (durch die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Kurve „b" dargestellt).
Wie ein Vergleich der Kurve „a" mit der Kurve „b" ergibt, weist, verglichen mit dem Flüssigkristallmaterial, das in einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet wird, die Wellenlängenbrechungsindexanisotropie Δn, die charakteristisch ist für das Flüssigkristallmaterial, das für die Flüssigkristallschicht 8 verwendet wird, eine sanfter abfallende und im Wesentlichen horizontale Steigung auf, die geringfügig nach unten rechts abfällt.
Auf ähnliche Weise zeigt 6 eine graphische Darstellung von Δn(λ)/Δn(550) in Abhängigkeit von der Wellenlänge (λ), wobei eine Wellenlängenbrechungsindexanisotropie Δn, die charakteristisch ist für ein weiteres Flüssigkristallmaterial, das in der vorliegenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung zum Einsatz kommen kann, durch die durchgezogene Kurve „c" dargestellt ist. Es sei bemerkt, dass in 6 zum Vergleich eine Wellenlängenbrechungsindexanisotropie Δn dargestellt ist, die charakteristisch ist für ein (anderes) Flüssigkristallmaterial, das als Flüssigkristallschicht in einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendbar ist (durch die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Kurve „d" dargestellt).
Wie ein Vergleich der Kurve „c" mit der Kurve „d" ergibt, weist, verglichen mit dem Flüssigkristallmaterial, das in einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet wird, die Wellenlängenbrechungsindexanisotropie Δn, die bezüglich des Flüssigkristallmaterials charakteristisch ist, das als Flüssigkristallschicht 8 dient, eine Steigung auf, die sanfter abfallend als diejenige bezüglich des Flüssigkristallmaterials ist, das in einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung zum Einsatz kommt.
Damit wird in dieser Ausführungsform zusätzlich zu der durch die Phasendifferenzplatten 2 und 3 bewirkten Funktion des Kompensierens der Phasendifferenz, die in dem Flüssigkristallanzeigeelement 1 in Abhängigkeit der Betrachtungswinkel erzeugt wird, durch Einstellen der Änderung in der Brechungsindexanisotropie Δn bezüglich einer Wellenlänge in dem Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht 8 derart, dass keine Färbung der Flüssigkristallschirm erzeugt wird, eine Funktion zum Kompensieren der Phasendifferenz bereitgestellt. Damit ist es insbesondere möglich, die betrachtungswinkelabhängige Färbung des Flüssigkristallschirms wirksam zu verbessern. Gleichzeitig werden Kontraständerungen und Umkehrphänomene unterdrückt, womit Bildanzeigen hoher Qualität verwirklicht werden können.
Im Folgenden werden unter Zuhilfenahme von Vergleichsbeispielen Beispiele der eben beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtungs-Ausführungsform beschrieben.
Erstes Beispiel
In diesem Beispiel wurden für die Flüssigkristallschicht 8 der Flüssigkristallzelle 16, die in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung von 1 vorgesehen ist, fünf Proben #1 bis #5 erstellt, die jeweils eine Zellendicke (Dicke der Flüssigkristallschicht 8) von 5 μm aufwiesen, wobei die Flüssigkristallmaterialien so gewählt wurden, dass die Differenzen Δn(450) – Δn(650) zwischen der Brechungsindexanisotropie Δn(450) für die Wellenlänge von 450 nm und der Brechungsindexanisotropie Δn (650) für die Wellenlänge von 650 nm für die Proben #1 bis #5 0, 0,0030, 0,0055, 0,0070 und 0,0090 betrugen.
Die in den Proben #1 bis #5 benutzten Phasendifferenzplatten 2 und 3 erfüllen die folgenden Bedingungen: (1) Das diskotische Flüssigkristall wird auf einem transparenten Trägermaterial aufgebracht (beispielsweise Triacetylzellulose (TAC) etc.), (2) der diskotische Flüssigkristall wird auf dem Trägermaterial Neigungs-ausgerichtet und vernetzt, (3) der erste Verzögerungswert und der zweite Verzögerungswert werden auf 0 nm bzw. 100 nm eingestellt, und (4) der Hauptbrechungsindex n_b wird um einen Winkel von im Wesentlichen 20° in einer Richtung des Pfeils A mit Bezug auf die z-Achse der x-y-z-Koordinaten in der x-z-Ebene geneigt, und der Hauptbrechungsindex n_c wird auf die gleiche Art und Weise um einen Winkel von im Wesentlichen 20° in einer Richtung des Pfeils B mit Bezug auf die x-Achse geneigt (mit anderen Worten: der Neigungswinkel θ des Brechungsindexellipsoids beträgt 20°).
Als Vergleichsbeispiel wurde eine Vergleichsprobe #100 erstellt. Die Vergleichsprobe #100 weist den gleichen Aufbau auf, den auch die Proben #1 bis #5 aufweisen, mit der Ausnahme, dass bei der Probe #100 ein Flüssigkristallmaterial zum Bilden der Flüssigkristallschicht 8 der in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung von 1 bereitgestellten Flüssigkristallzelle 16 benutzt wird, bei dem die Differenz Δn(450) – Δn(650) 0,010 beträgt.
Tabelle 1 zeigt Ergebnisse von visuellen Prüfungen der Proben #1 bis #5 und der Vergleichsprobe #100 unter weißem Licht.
Tabelle 1
In Tabelle 1 ist O = „keine Färbung", Δ = „Färbung vorhanden, jedoch bei Benutzung annehmbar" und x = „Färbung vorhanden, die bei Benutzung nicht annehmbar ist".
Bei den Proben #1 bis 3 wurde ein gewünschtes Bild ohne jede Färbung in bzw. aus jeder Betrachtungsrichtung bei dem bzw. innerhalb des Betrachtungswinkel(s) von 70° erhalten. Bei der Probe #4 wurde ein gewünschtes Bild ohne jede Färbung in jeder Betrachtungsrichtung bis zu dem Betrachtungswinkel von 60° erhalten. Bei der Probe #5 wurde eine geringfügige Färbung in bzw. aus der linken und rechten Betrachtungsrichtung bei dem bzw. innerhalb des Betrachtungswinkels von 50° beobachtet, wobei die Färbung jedoch nicht gravierend genug war, um im täglichen Einsatz ein Problem darzustellen.
Im Gegensatz dazu wurde bei dem Vergleichsbeispiel #100 bei dem Betrachtungswinkel von 50° in bzw. an der linken und rechten Betrachtungsrichtung eine gelbe bis orangefarbene Färbung beobachtet, die im täglichen Einsatz nicht annehmbar ist.
In diesem Beispiel sind die Phasendifferenzplatten 2 und 3 so angeordnet bzw. ausgestaltet, dass das diskotische Flüssigkristall auf dem transparenten Trägermaterial Neigungs-ausgerichtet ist. Da die Phasendifferenzplatten 2 und 3 so angeordnet bzw. ausgestaltet sind, dass das diskotische Flüssigkristall Hybrid-ausgerichtet und nicht Neigungs-ausgerichtet ist, wurden jedoch die gleichen Ergebnisse wie bei den Proben #1 bis #5 und dem Vergleichsbeispiel #100 erhalten.
Zweites Beispiel 2
In diesem Beispiel wurden für die Flüssigkristallschicht 8 der Flüssigkristallzelle 16, die in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung von 1 vorgesehen ist, fünf Proben #6 bis #10 erstellt, die jeweils eine Zellendicke (Dicke der Flüssigkristallschicht 8) von 5 μm aufwiesen, wobei die Flüssigkristallmaterialien so gewählt wurden, dass das Verhältnis Δn(450)/Δn(550), das das Verhältnis der Brechungsindexanisotropie Δn(450) für die Wellenlänge von 450 nm zu der Brechungsindexanisotropie Δn(550) für die Wellenlänge von 550 nm darstellt, für die Proben #6 bis #10 1, 1,03, 1,05, 1,06 bzw. 1,065 betrug.
Die in den Proben #6 bis #10 benutzten Phasendifferenzplatten 2 und 3 waren die Phasendifferenzplatten 2 und 3 des ersten Beispiels, in dem bzw. in denen das diskotische Flüssigkristall Neigungs-ausgerichtet ist.
Weiterhin wurde hierzu eine Vergleichsprobe #101 erstellt. Die Anordnung bzw. Ausgestaltung der Vergleichsprobe #101 ist die gleiche wie diejenige der Proben #6 bis #10, mit der Ausnahme, dass bei der Vergleichsprobe #101 das Flüssigkristallmaterial für die Flüssigkristallschicht 8 der Flüssigkristallzelle 16, das in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung von 1 benutzte Material ist, das Verhältnis Δn(450)/Δn(550) 1,07 aufweist.
Tabelle 2 zeigt Ergebnisse von visuellen Prüfungen der Proben #6 bis #10 und der Vergleichsprobe #101 unter weißem Licht.
Tabelle 2
In Tabelle 1 ist O = „keine Färbung", Δ = „Färbung vorhanden, jedoch bei Benutzung annehmbar" und x = „Färbung vorhanden, die bei Benutzung nicht annehmbar ist".
Bei den Proben #6 bis #8 konnte ein gewünschtes Bild ohne jede Färbung in bzw. aus jeder Betrachtungsrichtung bei einem Betrachtungswinkel von 70° erzeugt werden. Bei der Probe #9 konnte ein gewünschtes Bild ohne jede Färbung in bzw. aus jeder Betrachtungsrichtung bis zu einem Betrachtungswinkel von 50° erzeugt werden. Bei der Probe #9 wurde jedoch eine geringfügige Färbung in der linken und rechten Betrachtungsrichtung bei einem Betrachtungswinkel von 60° beobachtet, wobei jedoch die Färbung nicht gravierend genug war, um im Alltagsgebrauch ein Problem darzustellen. Bei der Probe #10 wurde ebenfalls eine geringfügige Färbung in der linken und rechten Betrachtungsrichtung bei dem Betrachtungswinkel von 50° beobachtet, wobei jedoch die Färbung nicht gravierend genug war, um im Alltagsgebrauch ein Problem darzustellen.
Im Gegensatz dazu wurde bei der Vergleichsprobe #101 bei einem Betrachtungswinkel von 50° in der linken und rechten Betrachtungsrichtung eine gelbe bis orangefarbene Färbung beobachtet, die im Alltagsgebrauch nicht annehmbar ist.
Bei diesem Beispiel weisen die Phasendifferenzplatten 2 und 3 eine Anordnung auf, bei der das diskotische Flüssigkristall auf dem transparenten Trägermaterial Neigungs-ausgerichtet ist. Durch Wahl von Phasendifferenzplatten 2 und 3 mit einer Anordnung, bei der das diskotische Flüssigkristall Hybrid-ausgerichtet und nicht Neigungs-ausgerichtet ist, wurden jedoch die gleichen Ergebnisse wie bei den Proben #6 bis #10 und dem Vergleichsbeispiel #101 erhalten.
Zweites Beispiel 3
In diesem Beispiel wurden für die Flüssigkristallschicht 8 der Flüssigkristallzelle 16, die in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung von 1 vorgesehen ist, fünf Proben #11 bis #15 erstellt, die jeweils eine Zellendicke (Dicke der Flüssigkristallschicht 8) von 5 μm aufwiesen, wobei die Kristallmaterialien so gewählt wurden, dass das Verhältnis Δn(650)/Δn(550), das das Verhältnis der Brechungsindexanisotropie Δn(650) für die Wellenlänge von 650 nm zu der Brechungsindexanisotropie Δn(550) für die Wellenlänge von 550 nm darstellt, für die Proben #11 bis #15 1, 0,980, 0,975, 0,970 und 0,965 betrug.
Die Phasendifferenzplatten 2 und 3 der Proben #11 bis #15 entsprechen den Phasendifferenzplatten 2 und 3 des ersten Beispiels, bei denen das diskotische Flüssigkristall Neigungs-ausgerichtet ist.
Weiterhin wurde eine Vergleichsprobe #102 für dieses Beispiel erstellt. Die Vergleichsprobe #102 weist eine Anordnung bzw.
Ausgestaltung auf, die der der Proben #11 bis #15 entspricht, mit der Ausnahme, dass bei der Vergleichsprobe #102 das Flüssigkristallmaterial für die Flüssigkristallschicht 8 der Flüssigkristallzelle 16 zum Einsatz kommt, das in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung von 1 verwendet wird, und bei dem das Verhältnis Δn(650)/Δn(550) 0,960 beträgt.
Tabelle 3 zeigt Ergebnisse von visuellen Prüfungen der Proben #11 bis #15 und der Vergleichsprobe #102 unter weißem Licht.
Tabelle 3
In Tabelle 1 ist O = „keine Färbung", Δ = „Färbung vorhanden, jedoch bei Benutzung annehmbar" und x = „Färbung vorhanden, die bei Benutzung nicht annehmbar ist".
Bei den Proben #11 bis #13 wurde ein gewünschtes Bild ohne jede Färbung in bzw. aus jeder Betrachtungsrichtung bei einem Betrachtungswinkel von 70° erhalten. Bei der Probe #14 wurde ein gewünschtes Bild ohne jede Färbung in jeder Betrachtungsrichtung bis zu einem Betrachtungswinkel von 50° erhalten. Bei der Probe #14 wurde jedoch eine geringfügige Färbung in der linken und rechten Betrachtungsrichtung bei einem Betrachtungswinkel von 60° beobachtet, wobei die Färbung jedoch nicht gravierend genug war, um im Alltagsgebrauch ein Problem darzustellen. Bei der Probe #15 wurde eine geringfügige Färbung in der linken und rechten Betrachtungsrichtung bei einem Betrachtungswinkel von 50° beobachtet, wobei die Färbung jedoch nicht gravierend genug war, um im Alltagsgebrauch ein Problem darzustellen.
Im Gegensatz dazu wurde bei dem Vergleichsbeispiel #102 bei einem Betrachtungswinkel von 50° in der linken und rechten Betrachtungsrichtung eine gelbe bis orangefarbene Färbung beobachtet, die im Alltagsgebrauch nicht annehmbar ist.
In diesem Beispiel weisen die Phasendifferenzplatten 2 und 3 eine Anordnung bzw. Ausgestaltung auf, bei der das diskotische Flüssigkristall auf dem transparenten Trägermaterial Neigungs-ausgerichtet ist. Durch Wahl von Phasendifferenzplatten 2 und 3 mit einer Anordnung, bei der das diskotische Flüssigkristall Hybrid-ausgerichtet und nicht Neigungs-ausgerichtet ist, wurden jedoch die gleichen Ergebnisse wie bei den Proben #11 bis #15 und dem Vergleichsbeispiel #102 erhalten.
Viertes Beispiel
In diesem Beispiel wurde, wie in 7 gezeigt ist, die Betrachtungswinkelabhängigkeit der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mittels eines Messsystems gemessen, das mit einem Lichtempfangselement 21, einem Verstärker 22 und einer Aufzeichnungsvorrichtung 23 ausgestattet ist. Die Flüssigkristallzelle 16 ist so positioniert, dass eine Oberfläche 16a auf der Seite des Glassubstrats 9 eine Bezugsebene (Referenzebene) x-y der rechtwinkligen Koordinaten x-y-z darstellt. Das Lichtempfangselement 21 empfängt Licht mit einem bestimmten stereoskopischen Lichtempfangswinkel und ist mit einem bestimmten Abstand vom Koordinatenursprung in einer Richtung beabstandet, die einen Winkel ϕ (Betrachtungswinkel) bezüg lich der z-Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche 16a ausgerichtet ist, aufweist.
Während des Messverfahrens wird monochromatisches Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm auf die Flüssigkristallzelle 16, die in diesem Messsystem eingestellt wurde bzw. in das Messsystem eingesetzt wurde, durch die der Oberfläche 16a gegenüberliegenden Oberfläche projiziert. Das monochromatische Licht, das durch die Flüssigkristallzelle 16 gelaufen ist, fällt teilweise auf das Lichtempfangselement 21. Die Ausgabe (das Ausgangssignal) des Lichtempfangselements 21 wird, nachdem sie mittels des Verstärkers 22 auf einen bestimmten Pegel verstärkt wurde, von der Aufzeichnungsvorrichtung 23, wie beispielsweise einem Signalverlaufspeicher oder einem Rekorder, aufgezeichnet.
In diesem Beispiel wurden für die Flüssigkristallschicht 8 der Flüssigkristallzelle 16, die in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung von 1 zum Einsatz kommt, drei Proben #16 bis #18 erstellt, die jeweils eine Zellendicke (Dicke der Flüssigkristallschicht 8) von 5 μm aufwiesen, wobei Flüssigkristallmaterialien gewählt wurden, deren Brechungsindexanisotropie Δn(550) für die Wellenlänge von 550 nm für die Proben #16 bis #18 0,070, 0,080 und 0,095 beträgt.
Die Phasendifferenzplatten 2 und 3 der Proben #16 bis #18 sind Phasendifferenzplatten 2 und 3 des ersten Beispiels, bei denen die diskotische Flüssigkristallzelle Neigungs-ausgerichtet ist.
Die Messung wurde mittels der in dem Messsystem von 7 eingestellten bzw. eingesetzten, präparierten Proben #16 bis #18 durchgeführt, und das Lichtempfangselement 21 wurde an einer Position mit einem bestimmten Winkel ϕ befestigt. Bei der Messung wurde der Ausgangspegel des Lichtempfangselements 21 in Abhängigkeit einer an die Proben #16 bis #18 angelegten Spannung gemessen.
Bei der Messung wurde das Lichtempfangselement 21 bei einem Winkel ϕ von 50° positioniert, und unter der Annahme, dass die y-Richtung und die x-Richtung jeweils zur linken Seite und zur unteren Seite des Schirms zeigen, wurde die Position des Lichtempfangselements 21 geändert, um die Messung von bzw. aus der Aufwärtsrichtung (entgegengesetzt der Betrachtungsrichtung), der linken Richtung und der rechten Richtung durchzuführen.
Die Ergebnisse der Messung sind in 8(a) bis 8(c) gezeigt. 8(a) bis 8(c) sind graphische Darstellungen, die jeweils den Transmissionsgrad von Licht in Abhängigkeit von einer an die Proben #16 bis #18 angelegten Spannung zeigen (Transmissionsgrad in Abhängigkeit von der angelegten Spannung).
8(a), 8(b) und 8(c) zeigen jeweils die Ergebnisse, wenn die Messung von bzw. aus der Aufwärtsrichtung, der rechten Richtung bzw. der linken Richtung durchgeführt wurde, die in 2 angegeben sind.
In 8(a) bis 8(c) stellen die durch die abwechselnd kurzen und langen Linien gekennzeichneten Kurven L1, L4 und L7 die Probe #16 dar, die für die Flüssigkristallschicht 8 ein Flüssigkristallmaterial mit einer Brechungsindexanisotropie Δn(550) von 0,070 verwendet. Die durch die durchgezogenen Linien gekennzeichneten Kurven L2, L5 und L8 stellen die Probe #17 dar, die für die Flüssigkristallschicht 8 ein Flüssigkristallmaterial mit einer Brechungsindexanisotropie Δn(550) von 0,080 benutzt. Die durch die gestrichelten Linien gekennzeichneten Kurven L3, L6 und L9 stellen die Probe #18 dar, die für die Flüssigkristallschicht 8 ein Flüssigkristallmaterial mit der Brechungsindexanisotropie Δn(550) von 0,095 benutzt.
Als Vergleichsbeispiel hierzu wurden zwei Proben #103 und #104 erstellt. Die Vergleichsproben #103 und #104 weisen eine Anordnung bzw. Ausgestaltung auf, die die gleiche wie diejenige der Proben #16 bis #18 ist, mit der Ausnahme, dass bei den Vergleichsbeispielen #103 und #104 solche Flüssigkristallmaterialien für die Flüssigkristallschicht 8 der Flüssigkristallzelle 16 zum Einsatz kommen, die in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung von 1 verwendet werden, und deren Brechungsindexanisotropie Δn(550) für die Wellenlänge von 550 nm auf 0,060 und 0,120 für die Vergleichsproben #103 bzw. #104 eingestellt werden. Die so erstellten Vergleichsproben #103 und #104 wurden in das Messsystem von 7 eingesetzt, und das Lichtempfangselement 21 wurde an einer Position mit einem bestimmten Winkel ϕ auf die gleiche Art und Weise wie vorangehend beschrieben befestigt, um den Ausgangspegel des Lichtempfangselements 21 in Abhängigkeit einer an den Vergleichsproben #103 und #104 anliegenden Spannung zu messen.
Bei der Messung wurde, wie vorangehend beschrieben, das Lichtempfangselement 21 bei einem Winkel ϕ von 50° positioniert, und unter der Annahme, dass die y-Richtung und die x-Richtung jeweils zu der linken und zu der unteren Seite des Schirms zeigen, wurde die Position des Lichtempfangselements 21 geändert, um die Messung von bzw. aus der Aufwärtsrich tung, der linken Richtung und der rechten Richtung durchzuführen.
Die Ergebnisse der Messung sind in 9(a) bis 9(c) gezeigt. 9(a) bis 9(c) sind graphische Darstellungen, die den jeweiligen Transmissionsgrad von Licht in Abhängigkeit einer an den Vergleichsproben #103 und #104 anliegenden Spannung zeigen (Transmissionsgrad in Abhängigkeit von der angelegten Spannung).
9(a), 9(b) und 9(c) zeigen die jeweiligen Ergebnisse, wenn die Messung von bzw. aus der Aufwärtsrichtung, der rechten Richtung bzw. der linken Richtung, die in 2 angegeben sind, durchgeführt wurde.
In 9(a) bis 9(c) stellen die durch die durchgezogenen Linien gekennzeichneten Kurven L10, L12 und L14 das Vergleichsbeispiel #103 dar, das für die Flüssigkristallschicht 8 ein Flüssigkristallmaterial mit der Brechungsindexanisotropie Δn(550) von 0,060 benutzt, und die durch die gepunkteten Linien gekennzeichneten Kurven L11, L13 und L15 stellen die Vergleichsprobe #104 dar, die für die Flüssigkristallschicht 8 ein Flüssigkristallmaterial mit der Brechungsindexanisotropie Δn(550) von 0,120 benutzt.
Wenn die Proben #16 bis #18 dieses Beispiels und die Vergleichsproben #103 und #104 des Vergleichsbeispiels bezüglich des Transmissionsgrads in Abhängigkeit von der angelegten Spannung in Aufwärtsrichtung verglichen wurden, ergibt sich, dass der in 8(a) durch die Kurven L1, L2 und L3 gekennzeichnete Transmissionsgrad um einen ausreichenden Betrag verringert wurde, wenn die angelegte Spannung erhöht wurde. Im Gegensatz dazu fiel in 9(a), verglichen mit den Kurven L1, L2 und L3 von 8(a) der Transmissionsgrad, der durch die Kurve L11 gekennzeichnet ist, nicht um einen ausreichenden Betrag ab, obwohl die angelegte Spannung erhöht wurde. Andererseits zeigte die Kurve L10 das Umkehrphänomen, bei dem sich der Transmissionsgrad nach einem anfänglichen Abfall verringerte, wenn die angelegte Spannung erhöht wurde.
Gleichermaßen wurde herausgefunden, dass bei einem Vergleich der Proben #16 bis #18 dieses Beispiels und der Vergleichsproben #103 und #104 des Vergleichsbeispiels bezüglich des Transmissionsgrads in Abhängigkeit der angelegten Spannung in der rechten Richtung sich der Transmissionsgrad in 8(b), der durch die Kurven L4, L5 und L6 gekennzeichnet ist, auf im Wesentlichen 0 verringerte, wenn die angelegte Spannung erhöht wurde. In 9(b) verringerte sich ebenfalls (wie in 8(b)) der Transmissionsgrad, der durch die Kurve L12 gekennzeichnet ist, auf im Wesentlichen 0 bei einer erhöhten angelegten Spannung.
Die Kurve 13 zeigte jedoch das Umkehrphänomen.
Wenn die Proben #16 bis #18 dieses Beispiels und die zugehörigen Vergleichsproben #103 und #104 bezüglich des Transmissionsgrads in Abhängigkeit von der angelegten Spannung in der linken Richtung wie in der rechten Richtung verglichen wurden, während sich der Transmissionsgrad, der durch die Kurven L7, L8 und L9 in 8(c) dargestellt ist, und der Transmissionsgrad, der durch die Kurve L14 in 9(c) gekennzeichnet ist, alle im Wesentlichen auf 0 bei Erhöhung der angelegten Spannung verringerten, zeigte nur die Kurve L15 von 9(c) das Umkehrphänomen.
Ferner wurden visuelle Prüfungen der Proben #16 bis #18 und der Vergleichsproben #103 und #104 unter weißem Licht durchgeführt. Die Ergebnisse sind wie folgt.
Es wurde ein gewünschtes Bild ohne Färbung bei den Proben #16 bis #18 und der Vergleichsprobe #103 erhalten, wenn sie von bzw. aus jeder Richtung bei einem Betrachtungswinkel von 50° beobachtet wurden. Im Gegensatz dazu wurde eine gelbe bis orangefarbene Färbung bei der Vergleichsprobe #104 beobachtet, wenn sie von bzw. aus der linken und rechten Richtung bei einem Betrachtungswinkel von 50° beobachtet wurde.
Es ist aus den Ergebnissen der Messungen ersichtlich, dass, wie in 8(a) bis 8(c) gezeigt, bei Verwendung von Flüssigkristallmaterialien für die Flüssigkristallschicht 8, deren Brechungsindexanisotropie Δn(550) für die Wellenlänge von 550 nm jeweils auf 0,070, 0,080 und 0,095 eingestellt sind, entsprechende Transmissionsgrade um einen ausreichenden Betrag verringert werden, ohne dass ein Umkehrphänomen auftritt. Dies verbreitert den Betrachtungswinkel, ohne jedoch gleichzeitig das Färbungsphänomen hervorzurufen, wodurch die Anzeigequalität der Flüssigkristallanzeigevorrichtung stark verbessert wird.
Im Gegensatz dazu wird, wie in 9(a) bis 9(c) gezeigt, die Betrachtungswinkelabhängigkeit nicht zufrieden stellend verbessert, wenn Flüssigkristallmaterialien für die Flüssigkristallschicht 8 verwendet werden, deren Brechungsindexanisotropie Δn(550) für die Wellenlänge von 550 nm jeweils 0,060 und 0,120 beträgt.
In diesem Beispiel weisen die Phasendifferenzplatten 2 und 3 eine Anordnung bzw. Ausgestaltung auf, bei der der diskoti sche Flüssigkristall auf dem transparenten Trägermaterial Neigungs-ausgerichtet ist. Durch Einsatz von Phasendifferenzplatten 2 und 3 mit einer Anordnung bzw. Ausgestaltung, bei der der diskotische Flüssigkristall Hybrid-ausgerichtet und nicht Neigungs-ausgerichtet ist, wurden jedoch die gleichen Ergebnisse wie bei den Proben #16 bis #18 und den Vergleichsproben #103 und #104 erhalten.
Beim Untersuchen der Abhängigkeit einer Transmissionsgrad-angelegte Spannung-Charakteristik vom Neigungswinkel θ (durch Ändern des Neigungswinkels θ des Brechungsindexellipsoids der Phasendifferenzplatten 2 und 3), wurde herausgefunden, dass, solange der Neigungswinkel θ in einen Bereich von 15° ≤ θ 75° fällt, keine Änderung auftritt, unabhängig von den Ausrichtungszustand des diskotischen Flüssigkristalls der Phasendifferenzplatten 2 und 3. Wenn der Neigungswinkel θ den Bereich von 15° ≤ θ ≤ 75° überschreitet bzw. verlässt, wurde beobachtet, dass sich der Betrachtungswinkel nicht in der entgegengesetzten Betrachtungsrichtung verbreitert.
Beim Untersuchen der Abhängigkeit einer Transmissionsgrad-angelegte Spannung-Charakteristik vom zweiten Verzögerungswert (durch Ändern des zweiten Verzögerungswerts der Phasendifferenzplatten 2 und 3), wurde herausgefunden, dass, solange der zweite Verzögerungswert in einen Bereich von 80 nm bis 250 nm fällt, keine Änderung auftritt, unabhängig von dem Ausrichtungszustand des diskotischen Flüssigkristalls. Wenn der zweite Verzögerungswert den Bereich 80 nm bis 250 nm überschreitet bzw. verlässt, wurde beobachtet, dass sich der Betrachtungswinkel nicht in der seitlichen (lateralen) Richtung (linken und rechten Richtung) verbreitert.
Um die Proben-Ergebnisse bezüglich der Proben #16 bis #18 und der Vergleichsproben #103 und #104 weiter auszuwerten, wurden drei Proben #19 bis #21 erstellt. Die Proben #19 bis #21 weisen eine Anordnung bzw. Ausgestaltung auf, die der Anordnung bzw. Ausgestaltung der Proben dieses Beispiels entspricht, mit der Ausnahme, dass bei den Proben #19 bis #21 solche Flüssigkristallmaterialien für die Flüssigkristallschicht 8 der Flüssigkristallzelle 16, die in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung von 1 vorgesehen ist, verwendet werden, deren Brechungsindexanisotropie Δn(550) für die Wellenlänge von 550 nm 0,065, 0,100 und 0,115 betragen. Die so erstellten Proben #19 bis #21 wurden in das Messsystem von 7 eingesetzt, und das Lichtempfangselement 21 wurde an einer Position bei einem bestimmten Winkel ϕ auf die gleiche Art und Weise wie oben beschrieben befestigt, um den Ausgangspegel des Lichtempfangselements 21 als Antwort auf eine an die Proben #19 bis #21 angelegte Spannung zu messen. Die visuellen Prüfungen wurden unter weißem Licht ausgeführt.
Die Ergebnisse zeigten, dass bei den Proben #20 und #21, deren Brechungsindexanisotropie Δn(550) 0,100 bzw. 0,115 ist, bei einem Winkel ϕ von 50°, ein geringfügiger Anstieg im Transmissionsgrad bei einem Anstieg in der Spannung in der linken und rechten Richtung beobachtet wurde. Es wurde jedoch kein Umkehrphänomen beobachtet, so dass der hier festgestellte geringfügige Anstieg im Transmissionsgrad im Alltagsgebrauch annehmbar ist. Die Proben #20 und #21 erwiesen sich bezüglich der Aufwärtsrichtung ebenfalls als unproblematisch. Im Gegensatz dazu ergab bei der Probe #19, deren Brechungsindexanisotropie Δn(550) gleich 0,065 ist, wie bei dem Vergleichsbeispiel #103, der Transmissionsgrad eine Kurve, die nach einem anfänglichen Abfall ansteigt. Verglichen mit derjenigen des Vergleichsbeispiels #103 von 9(a) ist je doch der Anstieg im Transmissionsgrad kleiner und daher im Alltagsgebrauch annehmbar. Die Probe #19 erwies sich ebenfalls als unproblematisch, was die linke und rechte Richtung anbelangt.
Die visuellen Prüfungen ergaben hinsichtlich der Proben #20 und #21 geringfügige gelbe bis orangefarbene Färbungen, jedoch nur zu einem unkritischen Ausmaß. Ähnlich hierzu wurde bei der Probe #19 eine unkritische, geringfügige blaue Färbung beobachtet.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Messungen wurde bei der Probe #19 und der Vergleichsprobe #103 der Transmissionsgrad in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Flüssigkristallzelle 16 während des Weiß-Anzeigens durch Anlegen einer Spannung von im Wesentlichen 1V gemessen. Die Ergebnisse sind wie folgt: Bei dem Vergleichsbeispiel #103 wurde eine Verringerung im Transmissionsgrad beobachtet, die im Alltagsgebrauch nicht annehmbar ist, wohingegen bei der Probe #19 eine geringfügige Verringerung im Transmissionsgrad beobachtet wurde, jedoch nur zu einem unkritischen Ausmaß.
Wie bereits beschrieben wurde, ist es möglich, bei Verwenden einer Phasendifferenzplatte, deren drei Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c durch die Beziehung n_a = n_c > n_b miteinander in Zusammenhang stehen, und deren Hauptbrechungsindex n_b bezüglich einer senkrecht zu der Oberfläche der Phasendifferenzplatte verlaufenden Richtung geneigt ist, die Erzeugung einer betrachtungswinkelabhängigen Färbung auf dem Flüssigkristallschirm zu unterdrücken, wenn eine Änderung in der Brechungsindexanisotropie Δn mit bzw. bei einer Lichtwellenlänge in mindestens einem der bei den folgenden ersten bis dritten Bedingungen spezifizierten Bereiche liegt.
Die erste Bedingung: Die Differenz Δn(450) – Δn(650) zwischen der Brechungsindexanisotropie Δn(450) für Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm und der Brechungsindexanisotropie Δn(650) für Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm für Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht wird in einem Bereich angesiedelt, dessen Minimalwert nicht kleiner als 0 und dessen Maximalwert kleiner als 0,010 ist.
Die zweite Bedingung: Das Verhältnis Δn(450)/Δn(550, das das Verhältnis von (a) der Brechungsindexanisotropie Δn(450) für Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm zu (b) der Brechungsindexanisotropie Δn(550) für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm darstellt, wird für Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht in einem Bereich angesiedelt, dessen Minimalwert kleiner als 1 und dessen Maximalwert kleiner als 1,07 ist.
Die dritte Bedingung: Das Verhältnis Δn(650)/Δn(550), das das Verhältnis von (a) der Brechungsindexanisotropie Δn(650) für Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm zu (b) der Brechungsindexanisotropie Δn(550) für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm darstellt, wird für Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht in einem Bereich angesiedelt, dessen Minimalwert größer als 0,96 und dessen Maximalwert nicht größer als 1 ist.
Durch Erfüllen mindestens einer der obigen ersten bis dritten Bedingungen kann trotz Auftreten einer Färbung ein Bild bereitgestellt werden, das im Alltagsgebrauch bei einem Betrachtungswinkel von 50° aus jeder Richtung annehmbar ist, wobei ein Betrachtungswinkel von 50° bei einer üblichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Alltagsgebrauch notwendig ist.
Bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die einen breiteren Betrachtungswinkel, beispielsweise einen Betrachtungswinkel von 70° erfordert, ist es vorzuziehen, dass eine Änderung in der Brechungsindexanisotropie Δn mit bzw. bei einer Wellenlänge von Licht in mindestens einem der in den folgenden vierten bis sechsten Bedingungen spezifizierten Bereichen liegt.
Die vierte Bedingung: Für Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht liegt die Differenz Δn(450) – Δn(650) zwischen der Brechungsindexanisotropie Δn(450) für Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm und der Brechungsindexanisotropie Δn(650) für Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm in einem Bereich, der sich von 0 bis 0,0055 erstreckt.
Die fünfte Bedingung: Für Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht liegt das Verhältnis Δn(450)/Δn(550), das das Verhältnis von (a) der Brechungsindexanisotropie Δn(450) für Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm zu (b) der Brechungsindexanisotropie Δn(550) für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm darstellt, in einem Bereich, der sich von 1 bis 1,05 erstreckt.
Die sechste Bedingung: Für Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht liegt das Verhältnis Δn(650)/Δn(550), das das Verhältnis von (a) der Brechungsindexanisotropie Δn(650) für Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm zu (b) der Brechungsindexanisotropie Δn(550) für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm ist, in einem Bereich, der sich von 0,975 bis 1 erstreckt.
Durch Erfüllen mindestens einer der obigen vierten bis sechsten Bedingung ist es möglich, ein Bild ohne jede Färbung in bzw. aus jeder Richtung bei einem Betrachtungswinkel von 70° bereitzustellen, wobei ein Betrachtungswinkel von 70° bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit breitem Betrachtungswinkel erforderlich ist.
Gleichermaßen ist es bei Verwendung einer Phasendifferenzplatte, deren drei Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c durch die Beziehung n_a = n_c > n_b miteinander in Zusammenhang stehen, und bei der der Hauptbrechungsindex n_b bezüglich der senkrecht zur Oberfläche der Phasendifferenzplatte verlaufenden Richtung geneigt ist, vorzuziehen, dass die Brechungsindexanisotropie Δn(550) für das Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm in einen Bereich von größer als 0,060 und kleiner als 0,120 fällt.
Dies ist deshalb so, da herausgefunden wurde, dass bei einer Brechungsindexanisotropie Δn(550) für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm, die in der Mitte des sichtbaren Lichtbereichs ist, und nicht größer als 0,060 oder nicht kleiner als 0,120 ist, das Umkehrphänomen und ein Absenken des Kontrasts (abhängig von der Betrachtungsrichtung) auftreten. Somit ist es durch Einstellen der Brechungsindexanisotropie Δn(550) für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm in einem Bereich von größer als 0,060 und kleiner als 0,120 möglich, die Phasendifferenz zu ändern, die bei dem Flüssigkristallanzeigeelement in Abhängigkeit des Betrachtungswinkels erzeugt wurde, wodurch es nicht nur möglich ist, das betrachtungswinkelabhängige Färbungsphänomen, das auf dem Flüssigkristallschirm erzeugt wird, sondern ebenfalls eine Kontraständerung und das Umkehrphänomen in der linken und rechten Richtung, etc. zu unterdrücken.
Durch Ansiedeln der Brechungsindexanisotropie Δn(550) für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm in einem Bereich der sich von 0,070 bis 0,095 erstreckt, ist es ferner möglich, die in dem Flüssigkristallanzeigeelement in Abhängigkeit des Betrachtungswinkels erzeugte Phasendifferenz sogar noch wirksamer zu eliminieren, wodurch gewährleistet wird, dass eine Kontraständerung des Flüssigkristallbilds, das Umkehrphänomen in der linken und rechten Richtung und das Färbungsphänomen weiter unterdrückt werden.
Wenn die oben erwähnte Phasendifferenzplatte eingesetzt wird, wird außerdem durch Erfüllen der folgenden siebenten bis neunten Bedingungen die Kompensationsfunktion der Phasendifferenzplatten zum Kompensieren der Phasendifferenz gewährleistet.
Die siebente Bedingung: Bei den beschriebenen Phasendifferenzplatten wird der Neigungswinkel der Brechungsindexellipsoide in einem Bereich von 15° und bzw. bis 75° angesiedelt.
Die achte Bedingung: Bei den beschriebenen Phasendifferenzplatten sind jeweilige Reibungsrichtungen der auf dem Paar von lichtdurchlässigen Substraten vorgesehenen Ausrichtungsschichten jeweils im Wesentlichen parallel zu Ebenen an bzw. auf jeder Seite des Paars von lichtdurchlässigen Substraten, die jeweils gegeben sind bzw. definiert werden durch (1) eine Richtung der Brechungshauptindexes n_b jeder der Phasendifferenzplatten und (2) die Richtung senkrecht zu den Oberflächen der Phasendifferenzplatten.
Die neunte Bedingung: Bei den beschriebenen Phasendifferenzplatten wird ein Produkt aus (a) einer Differenz des Haupt brechungsindexes n_a und des Hauptbrechungsindexes n_b und (b) einer Dicke d der Phasendifferenzplatte (n_a – n_b) × d in einem Bereich von 80 nm und 250 nm angesiedelt.
Wenn eine derartige Phasendifferenzplatte eingesetzt wird, die durch (1) Neigungsausrichtung oder Hybridausrichtung eines diskotischen Flüssigkristalls auf einem aus einem transparenten Polymer hergestellten Trägermaterial und (2) durch Vernetzen des diskotischen Flüssigkristalls bzw. Flüssigkristallmaterials miteinander erstellt wird, ist es möglich, ein Phasendifferenzplatten-Brechungsindexellipsoid bereitzustellen, das mit Sicherheit mit Bezug auf die Phasendifferenzplatte geneigt ist.
Die vorangehend beschriebene Erfindung kann auf vielerlei Art und Weise abgeändert werden. Derartige Veränderungen sind nicht als eine Abweichung von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, anzusehen.

Claims

Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit: einem verdrillten nematischen Flüssigkristallanzeigeelement (1) mit ersten und zweiten durchsichtigen Substraten (9, 12), die jeweils mit einer transparenten Elektrodenschicht (10, 13) und einem Ausrichtungsfilm (11, 14) auf einer dem anderen Substrat gegenüberliegenden Oberfläche ausgestattet sind, und einer zwischen dem ersten Substrat (9) und dem zweiten Substrat (12) angeordneten Flüssigkristallschicht (8); ersten und zweiten Polarisatoren (4, 5), wobei einer an/auf jeder Seite des Flüssigkristallelements (1) vorgesehen ist; und mindestens einer Phasendifferenzplatte (2, 3), wobei die mindestens eine Phasendifferenzplatte (2, 3) zwischen dem Flüssigkristallelement (1) und einem jeweiligen der ersten und zweiten Polarisatoren positioniert ist, wobei die mindestens eine Phasendifferenzplatte (2, 3) drei Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c aufweist, die durch die Beziehung n_a = n_c > n_b miteinander in Zusammenhang stehen, und wobei der Hauptbrechungsindex n_b mit Bezug auf eine senkrecht zu der Oberfläche der Phasendifferenzplatte verlaufende Richtung geneigt ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallschicht ein Flüssigkristallmaterial umfasst, dessen Änderung in der Brechungsindex-Anisotropie Δn in Übereinstimmung mit der Lichtwellenlänge in einem Bereich eingestellt ist, der keine betrachtungswinkelabhängige Farbgebung in einem Bild, das auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung angezeigt wird, erlaubt; und dass die Differenz Δn(450) – Δn(650) zwischen der Brechungsindex-Anisotropie Δn(450) des Flüssigkristallmate rials für Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm und der Brechungsindex-Anisotropie Δn(650) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm nicht kleiner als 0 und kleiner als 0,010 ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit: einem verdrillten nematischen Flüssigkristallanzeigeelement (1) mit ersten und zweiten durchsichtigen Substraten (9, 12), die jeweils mit einer transparenten Elektrodenschicht (10, 13) und einem Ausrichtungsfilm (11, 14) auf einer dem anderen Substrat gegenüberliegenden Oberfläche ausgestattet sind, und einer zwischen dem ersten Substrat (9) und dem zweiten Substrat (12) angeordneten Flüssigkristallschicht (8); ersten und zweiten Polarisatoren (4, 5), wobei einer an/auf jeder Seite des Flüssigkristallelements (1) vorgesehen ist; und mindestens einer Phasendifferenzplatte (2, 3), wobei die mindestens eine Phasendifferenzplatte (2, 3) zwischen dem Flüssigkristallelement (1) und einem jeweiligen der ersten und zweiten Polarisatoren positioniert ist, wobei die mindestens eine Phasendifferenzplatte (2, 3) drei Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c aufweist, die durch die Beziehung n_a = n_c > n_b miteinander in Zusammenhang stehen, und wobei der Hauptbrechungsindex n_b mit Bezug auf eine Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche der Phasendifferenzplatte verläuft, geneigt ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallschicht ein Flüssigkristallmaterial umfasst, dessen Änderung in der Brechungsindex-Anisotropie Δn in Übereinstimmung mit der Lichtwellenlänge in einem Bereich eingestellt ist, der keine betrachtungswinkelabhängige Farbgebung in einem Bild, das auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung angezeigt wird, erlaubt; und dass das Verhältnis Δn(450)/Δn(550) der Brechungsindex-Anisotropie Δn(450) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm zu der Brechungsindex-Anisotropie Δn(550) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm nicht kleiner als 1 und kleiner als 1,07 ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit: einem verdrillten nematischen Flüssigkristallanzeigeelement (1) mit ersten und zweiten durchsichtigen Substraten (9, 12), die jeweils mit einer transparenten Elektrodenschicht (10, 13) und einem Ausrichtungsfilm (11, 14) auf einer dem anderen Substrat gegenüberliegenden Oberfläche ausgestattet sind, und einer zwischen dem ersten Substrat (9) und dem zweiten Substrat (12) angeordneten Flüssigkristallschicht (8); ersten und zweiten Polarisatoren (4, 5), wobei einer an/auf jeder Seite des Flüssigkristallelements (1) vorgesehen ist; und mindestens einer Phasendifferenzplatte (2, 3), wobei die mindestens eine Phasendifferenzplatte (2, 3) zwischen dem Flüssigkristallelement (1) und einem jeweiligen der ersten und zweiten Polarisatoren positioniert ist, wobei die mindestens eine Phasendifferenzplatte (2, 3) drei Hauptbrechungsindizes n_a, n_b und n_c aufweist, die durch die Beziehung n_a = n_c > n_b miteinander in Zusammenhang stehen, und wobei der Hauptbrechungsindex n_b mit Bezug auf eine Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche der Phasendifferenzplatte verläuft, geneigt ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallschicht ein Flüssigkristallmaterial umfasst, dessen Änderung bezüglich der Brechungsindex-Anisotropie Δn in Übereinstimmung mit der Lichtwellenlänge in einem Bereich eingestellt ist, der keine betrachtungswinkelabhängige Farbgebung in einem Bild, das auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung angezeigt wird, erlaubt; und dadurch, dass das Verhältnis Δn(650)/Δn(550) der Brechungsindex-Anisotropie Δn(650) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm zu der Brechungsindex-Anisotropie Δn(550) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm größer als 0,96 und nicht größer als 1 ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der die Differenz Δn(450) – Δn(650) zwischen der Brechungsindex-Anisotropie Δn(450) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm und der Brechungsindex-Anisotropie Δn(650) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm nicht kleiner als 0 und kleiner als 0,010 ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 3, bei der das Verhältnis Δn(450)/Δn(550) der Brechungsindex-Anisotropie Δn(450) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm zu der Brechungsindex-Anisotropie Δn(550) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm nicht kleiner als 1 und kleiner als 1,07 ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das Verhältnis Δn(650)/Δn(550) der Brechungsindex-Anisotropie Δn(650) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm zu der Brechungsindex-Anisotropie Δn(550) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm größer als 0,96 und nicht größer als 1 ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Brechungsindex-Anisotropie Δn(550) des Flüssigkristallmaterials für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm größer als 0,060 und kleiner als 0,120 ist.