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DE3888519T2 - Flüssigkristall-anzeigevorrichtung. - Google Patents

Flüssigkristall-anzeigevorrichtung.

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Publication number
DE3888519T2
DE3888519T2 DE3888519T DE3888519T DE3888519T2 DE 3888519 T2 DE3888519 T2 DE 3888519T2 DE 3888519 T DE3888519 T DE 3888519T DE 3888519 T DE3888519 T DE 3888519T DE 3888519 T2 DE3888519 T2 DE 3888519T2
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DE
Germany
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liquid crystal
crystal layer
display device
layer
product
Prior art date
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DE3888519T
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Minoru Akatsuka
Yukio Endo
Kazunori Kato
Masao Ohgawara
Kazutoshi Sawada
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Kyocera Display Corp
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für Anzeige mit hoher Auflösung.
  • Von einem Supertwistelement her war es bekannt, ein Dotmatrixdisplay mit hoher Auflösung dadurch zu erzielen, daß der Twistwinkel der Flüssigkristallmoleküle zwischen den beiden Elektroden erhöht wird, um dadurch bei der Spannung/Durchlässigkeit-Charakteristik eine scharfe Änderung hervorzurufen (T. J. Scheffer und J. Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 (10) 1021-1023 (1984)).
  • Gemäß der vorstehend genannten Technik liegt der Wert des Produktes Δn·d aus der Anisotropie der Brechungsindizes Δn der Flüssigkristallmoleküle in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und der Dicke d der Flüssigkristallschicht im wesentlichen innerhalb von 0,8 um-1,2 um (Veröffentlichung 10720/1985 zu einem ungeprüften japanischen Patent). Demgemäß konnte kein guter Kontrast erzielt werden, wenn nicht eine spezielle Kombination für die Anzeigefarbe verwendet wurde wie Gelbgrün und Dunkelblau, Blauviolett und Hellgelb usw.
  • Bei der bekannten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung war es unmöglich, eine mehrfarbige Anzeige oder eine Vollfarbenanzeige dadurch zu erzielen, daß sie mit einem Farbmikrofilter kombiniert wurde, und zwar weil die herkömmliche Vorrichtung keine monochrome Anzeige (Schwarz/Weiß) bewirken konnte.
  • Bei einem vorgeschlagenen System soll eine Anzeige nahezu entsprechend einer Schwarz/Weiß-Anzeige dadurch erzielt werden, daß das Produkt Δn·d aus dem Doppelbrechungsindex von Flüssigkristallmolekülen und der Dicke der Flüssigkristallschicht so festgelegt werden, daß es nahezu nur 0,6 um ist und zwar unter Verwendung einer Technik ähnlich der oben angegebenen Technik (M. Schad et al., Appl. Phys. Lett. 50(5), 1987, S. 236).
  • Jedoch wies die vorgeschlagene Technik Nachteile wie eine dunkle Anzeige, ein niedriges größtmögliches Kontrastverhältnis und eine Anzeige mit bläulicher Farbe auf, so daß die Anzeigedeutlichkeit schlecht war.
  • GB-A-2 092 769 offenbart eine doppelschichtige TN (Twisted Nematic = verdrillt nematisch) Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung. Die zweite Flüssigkristallschicht dient als Kompensator zum Verhindern einer Verfärbung durch Interferenz.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung anzugeben, die dazu in der Lage ist, eine Anzeige zu realisieren, die nahezu einer monochromen Anzeige entspricht, die ausgezeichnete Betrachtungswinkeleigenschaften und hohes Kontrastverhältnis aufweist.
  • Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die dazu in der Lage ist, dieselbe einfarbige, mehrfarbige oder vollfarbige Anzeige zu realisieren, wie sie von einer herkömmlichen 90º- TN(Twisted Nematic)-Vorrichtung bewirkt wird, und zwar durch Ausbilden eines feinen Farbfilters innerhalb oder außerhalb der Zelle.
  • Die vorstehenden und anderen Aufgaben der Erfindung wurden dadurch gelöst, daß eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 geschaffen wurde.
  • Bei der Erfindung werden Flüssigkristall-Doppelschichten verwendet. Eine erste Flüssigkristallzelle, die eine erste Flüssigkristallschicht bildet, weist denselben Aufbau auf wie die Flüssigkristallzelle einer herkömmlichen Supertwisted-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der Elektroden einander gegenüberstehend angeordnet sind, um dadurch den Ein/Aus-Vorgang für jeden Dot zu steuern. Der Twistwinkel der ersten Flüssigkristallschicht liegt in einem Bereich von ungefähr 200º-300º. Speziell gilt, daß ein nematischer Flüssigkristall mit einem chiralen Material mit positiver dielektrischer Anisotropie zwischen ein Paar Substrate eingeschlossen ist, von denen jedes eine durchsichtige Elektrode aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei der Twistwinkel der Flüssigkristallmoleküle zwischen den beiden Elektroden so festgelegt ist, daß er in einem Bereich von 200º-300º liegt.
  • Bei der Erfindung ist eine zweite Flüssigkristallschicht der ersten Flüssigkristallschicht überlagert. Die zweite Flüssigkristallschicht weist im wesentlichen denselben Twistwinkel wie die erste Flüssigkristallschicht jedoch entgegengesetzte Schraubrichtung auf. Die zweite Flüssigkristallschicht kann eine nematische Flüssigkristallschicht mit einem Farbstoff zur Farbkompensation sein. Vorzugsweise wird ein Färbungsmittel mit einer Menge von ungefähr 0,1-5 Gew.-% verwendet, das Farben im Bereich von Gelblichgrün bis Gelb absorbieren kann, insbesondere mit absorbierenden Eigenschaften im Wellenlängenbereich um 500 nm. Elektroden können auf den Substraten zu beiden Seiten der zweiten Flüssigkristallschicht ausgebildet sein. Die erste Flüssigkristallschicht kann an ihrer einem Betrachter zugewandten Vorderseite vorhanden sein oder die zweite Flüssigkristallschicht kann an dieser dem Betrachter zugewandten Vorderseite liegen. Wenn die erste Flüssigkristallschicht dem Betrachter zugewandt ist, kann dies zu Nachteilen dahingehend führen, daß es zu einer Änderung der Dicke der ersten Flüssigkristallschicht kommt, wenn der Betrachter das Flüssigkristalldisplay berührt, wodurch die Anzeige verfärbt wird, oder es kann ein Kurzschluß zwischen den transparenten Elektroden auf den Substraten, die der zwischen ihnen liegenden ersten Flüssigkristallschicht gegenüberstehen, hervorgerufen werden. Demgemäß ist es bevorzugt, daß die zweite Flüssigkristallschicht auf der Seite des Betrachters angeordnet ist.
  • Die axialen Richtungen der Flüssigkristallmoleküle in der Nähe der beiden Flüssigkristallschichten sind so ausgerichtet, daß sie einander im wesentlichen rechtwinklig kreuzen. Genauer gesagt, ist die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Flüssigkristallschicht in der Nähe der zweiten Flüssigkristallschicht so festgelegt, daß sie im wesentlichen rechtwinklig zur axialen Richtung der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Flüssigkristallschicht in der Nähe der ersten Flüssigkristallschicht steht. Speziell gilt, daß dann, wenn zwei Flüssigkristallschichten unter Verwendung von drei Substraten ausgebildet werden, die Ausrichtungsrichtungen am mittleren Substrat an dessen beiden Oberflächen rechtwinklig zueinander stehen. Wenn vier Substrate verwendet werden, sind die Ausrichtungsrichtungen der zwei Substrate im mittleren Abschnitt der geschichteten Struktur so festgelegt, daß sie zueinander rechtwinklig stehen.
  • Der für die zweite Flüssigkristallschicht verwendete nematische Flüssigkristall braucht keine positive dielektrische Anisotropie aufzuweisen, da es nicht erforderlich ist, die Orientierungsrichtung der Moleküle elektrisch einzustellen, wenn keine Elektroden auf den Substraten vorhanden sind, die zwischen sich die zweite Flüssigkristallschicht einschließen. Wenn bei Benutzung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine Spannung an die Elektroden gelegt wird, die auf den Substraten ausgebildet sind, die die zweite Flüssigkristallschicht zwischen sich einschließen, wird für diese eine nematische Flüssigkristallschicht mit positiver dielektrischer Anisotropie verwendet.
  • Bei der Erfindung wird das Produkt Δn·d aus der Anisotropie der Brechungsindizes (Δn) der Flüssigkristalle der ersten und zweiten Flüssigkristallschichten und der Dicke der Flüssigkristallschichten wie folgt festgelegt.
  • Das Produkt Δn&sub1;·d&sub1; für die erste Flüssigkristallschicht wird so festgelegt, daß es im Bereich von 0,7 um-2,0 um liegt. Wenn der Wert des Produkts kleiner als 0,7 um ist, kann kein ausreichender Bereich für den Betrachtungswinkel erzielt werden, innerhalb dessen es nicht zu einer Negativ/Positiv- Umkehrung der Anzeige kommt. Wenn der Wert andererseits 2,0 um übersteigt, kann selbst durch die Absorptionswirkung eines in der zweiten Flüssigkristallschicht enthaltenen Färbemittels keine ausreichende Kompensation erzielt werden. In diesem Fall verbleibt ein gelblicher Ton, und es kann keine ausreichende Lichtdurchlässigkeit erzielt werden.
  • Insbesondere ist es bei strengen Anforderungen zum Erzielen eines weiten Betrachtungswinkels und einer Nichtverfärbung einer Anzeigefarbe bevorzugt, daß das Produkt Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht im Bereich von 0,8 um-1,5 um liebt.
  • Das Produkt Δn&sub1;·d&sub1; sollte für einen zulässigen Temperaturbereich beim Gebrauch der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erfüllt sein, wodurch eine ansprechende Anzeige erhalten wird. Jedoch besteht die Möglichkeit, daß die oben angegebene Beziehung wegen Erfordernissen für einen anderen Faktor nur in einem Verwendungstemperaturbereich erfüllt ist. In diesem Fall kann dann, wenn der Temperaturbereich für Δn&sub1;·d&sub1; außerhalb des oben angegebenen liegt, die Anzeige verfärbt sein, oder die Betrachtungswinkeleigenschaften können verschlechtert sein.
  • Für die zweite Flüssigkristallschicht wird das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;) aus einem Wert Δn&sub2;·d&sub2; (bei dem es sich um das Produkt aus der Brechungsindexanisotropie Δn·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht und der Dicke d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht handelt) und einem Wert cos² (Rx&sub2;) (bei dem es sich um die zweite Potenz des Kosinus von Rx&sub2; handelt, was der Mittelwert in Dickenrichtung der zweiten Flüssigkristallschicht für den mittleren Neigungswinkel R&sub2; der Flüssigkristallmoleküle gegenüber einer Ebene parallel zur zweiten Flüssigkristallschicht beim Gebrauch der Vorrichtung ist) im wesentlichen so eingestellt, daß er dem Produkt Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (Rx&sub1;) gleich ist, das das Produkt aus einem Wert Δn&sub1;·d&sub1; (der das Produkt aus der Brechungsindexanisotropie Δn&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht und der Dicke d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht ist) und einem Wert cos² (Rx&sub1;) ist (der die zweite Potenz des Kosinus von Rx&sub1; ist, was der Mittelwert in Dickenrichtung der ersten Flüssigkristallschicht eines mittleren Neigungswinkels e der Flüssigkristallmoleküle gegen eine Ebene parallel zur ersten Flüssigkristallschicht ist, wenn eine Nichtauswahlspannung oder eine Auswahlspannung bei Multiplexbetrieb an die erste Flüssigkristallschicht gelegt wird). D. h., daß gilt:
  • Genauer gesagt, ist, wenn das Produkt Δn&sub2;·d&sub2; im wesentlichen einem Zustand gleichgemacht wird, der dadurch erhalten wird, daß bei Multiplexbetrieb eine Nichtauswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht gelegt wird, die folgende Gleichung (2) erfüllt, bei der R&sub1;&sub1; der mittlere Neigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Flüssigkristallschicht in Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht ist:
  • Wenn die Bedingung der Gleichung (2) erfüllt ist, strahlt Licht durch einen Auswahlspannung-Anlegebereich in der ersten Flüssigkristallschicht, was einen weißen Ton ergibt, und der andere Teil weist einen schwarzen Ton auf; dies ergibt eine sogenannte Negativanzeige.
  • Wenn das Produkt Δn&sub2;·d&sub2; im wesentlichen einem Zustand gleichgemacht wird, der dadurch erhalten wird, daß bei Multiplexbetrieb eine Auswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht gelegt wird, ist die folgende Gleichung (3) erfüllt:
  • wobei R&sub2;&sub1; der mittlere Neigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Flüssigkristallschicht in Dickenrichtung derselben ist. Wenn die Bedingung der Gleichung (3) erfüllt ist, ist ein Auswahlspannung-Anlegeteil der ersten Flüssigkristallschicht der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung schwarz, und Licht strahlt durch den anderen Teil, um einen weißen Ton zu ergeben; dies ergibt eine sogenannte Positivanzeige.
  • Wenn eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Typ verwendet wird, bei dem keine Spannung an die zweite Flüssigkristallschicht angelegt wird, liegen die Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Flüssigkristallschicht im wesentlichen in horizontaler Richtung. Demgemäß reicht es aus, daß der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht im wesentlichen dem Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (Rx&sub1;) gleichgemacht wird. D. h., daß es bei einer Vorrichtung mit Negativanzeige ausreicht, daß der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht im wesentlichen dem Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub1;&sub1;) gleich ist. Speziell gilt, daß es dann, wenn der Wert Δn&sub1;·d&sub1; im Bereich von 0,7 um-2,0 um liegt und die erste Flüssigkristallschicht mit einem Tastverhältnis von 1/600 oder weniger betrieben wird, wünschenswert ist, den Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht so zu verringern, daß er 1%-20% kleiner als der Wert Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht ist, um eine Anzeigevorrichtung mit guter Anzeigequalität zu erhalten. Es ist insbesondere erwünscht, daß der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht 3%-15% kleiner als der Wert Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht ist.
  • Andererseits ist es dann, wenn eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit Positivanzeige verwendet wird, ausreichend, daß der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht im wesentlichen dem Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub2;&sub1;) der ersten Flüssigkristallschicht entspricht. Speziell gilt, daß es dann, wenn der Wert Δn&sub1;·d&sub1; im Bereich von 0,7 um-2,0 um liegt und die erste Flüssigkristallschicht mit einem Tastverhältnis von 1/660 oder weniger betrieben wird, erwünscht ist, daß der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht 25%-90% kleiner als der Wert Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht ist, um eine Anzeigevorrichtung mit guter Anzeigequalität zu erhalten. Insbesondere ist es erwünscht, daß der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht 30%-75% kleiner als der Wert Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht ist.
  • Mit der Erfindung ist es möglich, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eines Typs zu verwenden, bei dem eine Spannung an die zweite Flüssigkristallschicht gelegt wird, wenn die Vorrichtung verwendet wird. In diesem Fall ist es erforderlich, einen nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie für die zweite Flüssigkristallschicht zu verwenden. Ferner ist es erforderlich, daß der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht größer als der Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (Rx&sub1;) der ersten Flüssigkristallschicht ist, wenn keine Spannung angelegt wird. Um eine Spannung an die zweite Flüssigkristallschicht anzulegen, werden durchsichtige Elektroden auf jeder in Berührung mit der zweiten Flüssigkristallschicht stehenden Oberfläche des oberen und des unteren Substrats ausgebildet, die die zweite Flüssigkristallschicht zwischen sich einschließen, und es wird eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an die durchsichtigen Elektroden bereitgestellt
  • Wenn eine Spannung an die durchsichtigen Elektroden zu den beiden Seiten der zweiten Flüssigkristallschicht angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Flüssigkristallschicht etwas angehoben. Normalerweise wird beim Multiplexbetrieb eine Nichtauswahlspannung oder eine Auswahlspannung angelegt, da für die zweite Flüssigkristallschicht die zum Betrieben der ersten Flüssigkristallschicht verwendete Nichtauswahlspannung oder Auswahlspannung einfach zur Verfügung steht. Jedoch kann eine andere Spannungsquelle verwendet werden, solange ein gewünschter Neigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle erzielt werden kann.
  • So ist durch Anlegen der Nichtauswahlspannung oder der Auswahlspannung an die Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Flüssigkristallschicht ein Neigungswinkel R&sub2; der Moleküle gegenüber einer Ebene parallel zur Flüssigkristallschicht erzielbar.
  • Um eine Positivanzeige zu bewirken, reicht es aus, daß das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;) aus dem Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht und dem Wert cos² (Rx&sub2;), der die zweite Potenz des Kosinus des (wie oben definierten) Mittelwertes Rx&sub2; ist, im wesentlichen dem Produkt Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub2;&sub1;) der ersten Flüssigkristallschicht (wie oben definiert) zum Zeitpunkt des Anlegens der Auswahlspannung gleichgemacht wird. Infolgedessen kann dann, wenn die Auswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht angelegt wird, linear polarisiertes Licht, das rechtwinklig in die Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung eintritt, unabhängig von der Wellenlänge als vollständig linear polarisiertes Licht beobachtet werden, selbst nachdem es durch die erste und die zweite Flüssigkristallschicht gelaufen ist. Demgemäß kann die Lichtdurchlässigkeit dadurch im wesentlichen auf Null verringert werden, daß auf der Seite des Betrachters eine Polarisationsplatte so angeordnet wird, daß sie im wesentlichen rechtwinklig zur Polarisationsrichtung des durchgehenden Lichts steht. In diesem Fall zeigt die Lichtabsorptionseigenschaft eines in die zweite Flüssigkristallschicht eingemischten Farbstoffs nur geringe Wirkung, da die Lichtdurchlässigkeit selbst sehr klein ist.
  • Wenn andererseits eine Nichtauswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht angelegt wird, ist die Bedingung für die oben angegebene Beziehung des Werts Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (Rx&sub1;) verletzt, wodurch das durchgehende Licht als elliptisch polarisiertes Licht polarisiert ist, bei dem sich die Richtung der Hauptachse abhängig von der Wellenlänge ändert. In diesem Fall wird durchgehendes Licht beobachtet.
  • Wenn in der zweiten Flüssigkristallschicht kein Farbstoff vorhanden ist, zeigt das durchgehende Licht eine Farbe gelblichen Tons. Jedoch kann Farbkompensation so ausgeführt werden, daß sich eine Farbe nahe Weiß ergibt, und zwar durch Hinzufügen einer geeigneten Menge eines im Gelben absorbierenden Farbstoffs, der vorzugsweise dazu in der Lage ist, spektral im Bereich langer Wellenlängen über 500 nm zu absorbieren. Anders gesagt, wird die Menge an Farbstoff so eingestellt, daß die Anzeigefarbe so weiß wie möglich ist.
  • Wenn eine zusätzliche Beleuchtungseinrichtung verwendet wird, wird die Farbe unter Berücksichtigung der Farbtemperatur der Beleuchtung so kompensiert, daß statt richtigem Weiß eine Farbe wie Bläulichweiß erzeugt wird.
  • So ist es durch Verringern der Lichtdurchlässigkeit auf nahezu Null beim Anlegen der Auswahlspannung und durch Hindurchlassen von Licht beim Anlegen der Nichtauswahlspannung möglich, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Positivtyp mit hohem Kontrastverhältnis zu erzielen. Ferner kann einfarbige Anzeige dadurch erzielt werden, daß die Polarisationsachsen eines Paars Polarisationsplatten in solchen Richtungen angeordnet werden, daß das durchgelassene Licht im wesentlichen nichtfarbig ist (während die Polarisationsachsen des Paars Polarisationsplatten in solcher Beziehung stehen, daß sie sich im wesentlichen rechtwinklig schneiden), wenn die Nichtauswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht angelegt wird, da die oben angegebene Beziehung dadurch erfüllt wird, daß die Polarisationsachsen des Paars Polärisationsplatten einander im wesentlichen rechtwinklig kreuzen. Wenn eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit Negativanzeige verwendet wird, reicht es aus, daß das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;) aus dem Wert Δn&sub2;·d&sub2; für die zweite Flüssigkristallschicht und dem Wert cos² (Rx&sub2;), der die zweite Potenz des Kosinus des Mittelwertes Rx&sub2; des Neigungswinkels R&sub2; der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Flüssigkristallschicht gegen eine Ebene parallel zur Flüssigkristallschicht in Dickenrichtung der Schicht ist, im wesentlichen mit dem Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub1;&sub1;) der ersten Flüssigkristallschicht gleichgemacht wird, wenn eine Nichtauswahlspannung an die Schicht angelegt wird.
  • Der Twistwinkel der ersten Flüssigkristallschicht liegt in einem Bereich von ungefähr 200º-300º, da hoher Kontrast im Multiplexbetrieb bei hohem Tastverhältnis nicht erhalten werden kann, wenn der Twistwinkel kleiner als 200º ist, und da andererseits leicht Domänen erzeugt werden, wenn er 300º übersteigt.
  • Der Twistwinkel der zweiten Flüssigkristallschicht ist im wesentlichen derselbe wie der Twistwinkel der ersten Flüssigkristallschicht, jedoch ist die Schraubrichtung umgekehrt. Wenn jedoch der Unterschied zwischen den Twistwinkeln der ersten und der zweiten Flüssigkristallschicht innerhalb von etwa ±20&sup0; liegt, kann dieselbe Wirkung ohne spezielle Abänderung erzielt werden.
  • Wenn ein Unterschied zwischen dem Twistwinkel der ersten Flüssigkristallschicht und dem Twistwinkel der zweiten Flüssigkristallschicht besteht, ist es möglich, eine Anzeige, die nahezu einer einfarbigen Anzeige entspricht, dadurch zu erhalten, daß der Wert Δn·d der Schnittwinkel der Ausrichtungsrichtung der beiden Oberflächen des mittleren Substrats oder der Substrate, die Art und die Konzentration eines Färbungsmittels, der Schnittwinkel zwischen den Polarisationsachsen der Polarisationsplatten und andere Faktoren eingestellt werden. Genauer gesagt, sollte dann, wenn der Twistwinkel der ersten Flüssigkristallschicht klein ist, der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht etwas größer sein. Wenn dagegen der Twistwinkel der zweiten Flüssigkristallschicht groß ist, sollte der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht etwas kleiner sein. Ferner kann eine einfarbige Anzeige mit einem Kontrast, der nahezu demjenigen bei der Erfindung entspricht, dadurch erhalten werden, daß optimale Bedingungen z. B. dadurch eingestellt werden, daß der Schnittwinkel für die Ausrichtungsrichtungen der beiden Oberflächen des Mittelsubstrats gegenüber dem rechten Winkel verstellt wird oder die Art und die Konzentration eines Farbstoffs verändert werden oder der Winkel der Polarisationsachsen der Polarisationsplatten gegenüber dem rechten Winkel verstellt wird.
  • Ferner wird die Temperaturabhängigkeit der Anisotropie des Brechungsindex (Δn) der Flüssigkristallmoleküle in der ersten und der zweiten Flüssigkristallschicht dadurch gleichgemacht, daß die Nematisch/Isotrop-Phasenübergangstemperatur (TNI) der Flüssigkristallmoleküle in der ersten und der zweiten Flüssigkristallschicht im wesentlichen gleichgemacht wird. In diesem Fall kann eine einfarbige Anzeige mit hohem Kontrastverhältnis in einem weiten Temperaturbereich erzielt werden.
  • Zwei Flüssigkristallschichten zur Verwendung bei der Erfindung können dadurch hergestellt werden, daß vier Substrate verwendet werden, wobei jede der Flüssigkristallschichten jeweils zwischen getrennten Paaren von Substraten angeordnet wird, um dadurch zwei Sätze von Flüssigkristallzellen zu bilden, gefolgt von einem Aufeinanderstapeln derselben, oder sie können dadurch hergestellt werden, daß drei Substrate verwendet werden, zwischen die die zwei Flüssigkristallschichten eingefügt werden.
  • Bei der Erfindung muß die zweite Flüssigkristallschicht nicht mit Elektroden versehen sein. Wenn jedoch Elektroden auszubilden sind, reicht es aus, blattförmige Elektroden zu verwenden, was eine Positionseinstellung erübrigt, wodurch zwei Flüssigkristallschichten einfach unter Verwendung dreier Substrate ausgebildet werden können.
  • Bei der Erfindung wird ein Paar Polarisationsplatten außerhalb der aufeinandergestapelten zwei Flüssigkristallschichten angeordnet.
  • Wenn die Polarisationsachsen des Paars Polarisationsplatten so angeordnet werden, daß sie im wesentlichen rechtwinklig zueinander stehen, hängt der optimale Befestigungswinkel von den Werten Δn·d der ersten und zweiten Flüssigkristallschicht und den damit in Beziehung stehenden Werten ab. In der Praxis kann der Schnittwinkel der Polarisationsachsen im Bereich von 60º-120º geändert werden, um den optimalen Wert zu suchen. Es ist bevorzugt, die Polarisationsachsen der Polarisationsplatten so nahe wie möglich unter einem rechten Winkel anzuordnen, wenn die Werte aus dem Produkt Δn·d und dem Wert cos² (Rx) für die erste und die zweite Flüssigkristallschicht nicht miteinander übereinstimmen. In diesem Fall kann eine Anzeige erzielt werden, die nahezu einer einfarbigen entspricht und die ein hohes Kontrastverhältnis aufweist.
  • Es ist bevorzugt, die Richtung der Polarisationsachse der auf der Betrachterseite angeordneten Polarisationsplatte um einen Winkel von 30º-60º gegenüber der axialen Richtung der dem Betrachter nächstliegenden Flüssigkristallmoleküle zu verdrehen. Insbesondere ist ein Verdrehungswinkel von 35º-55º bevorzugter. Was die andere Polarisationsplatte betrifft, ist es bevorzugt, sie so anzuordnen, daß ein Schnittwinkel von 60º-120º zwischen den Polarisationsachsen der zwei Polarisationsplatten gebildet wird. Am bevorzugtesten ist es, daß die Polarisationsachsen der zwei Polarisationsplatten einander im wesentlichen rechtwinklig kreuzen, wenn die Werte aus dem Produkt des Werts Δn·d und dem Wert cos² (Rx) für die erste und die zweite Flüssigkristallschicht im wesentlichen gleich sind. Dies, weil dann, wenn der Verdrehwinkel zwischen der Richtung der Polarisationsachse der Polarisationsplatte auf der Betrachterseite und der axialen Richtung der Flüssigkristallmoleküle kleiner als 30º ist oder 60º übersteigt, keine ausreichende Lichtdurchlässigkeit in einem Segment erhalten werden kann, an das eine Nichtauswahlspannung gelegt wird und insgesamt nur eine dunkle Anzeige bewirkt wird.
  • In diesem Fall dominiert ein gelber Ton in der Anzeigefarbe, was zu Schwierigkeiten bei der Farbkompensation unter Verwendung eines Farbstoffs führt oder was zu einem bläulichen Ton führt, der es unmöglich macht, eine Anzeige farbfrei zu machen.
  • Um den vorstehend genannten Nachteil zu beseitigen, ist es erwünscht, die Richtung der Polarisationsachse der auf der Betrachterseite angeordneten Polarisationsplatte um einen Winkel von 30º-60º gegenüber der axialen Richtung der dem Betrachter nächstliegenden Flüssigkristallmoleküle zu verdrehen.
  • Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung in Form eines Modells für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung;
  • Fig. 2A und 2B sind jeweilige Draufsichten, bei denen die Relativposition der Polarisationsachse einer Polarisationsplatte, die anschließend an eine zweite Flüssigkristallzelle angeordnet ist, zur Richtung der in der oberen Lage angeordneten ersten Flüssigkristallzelle vorhandenen Flüssigkristallmoleküle, wenn von oben gesehen, oder in einer in der unteren Position angeordneten zweiten Flüssigkristallzelle, wenn von unten gesehen, dargestellt ist; und
  • Fig. 3 und 4 sind jeweilige Längsschnitte durch Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Fig. 1 und 2 zeigen Anordnungen der axialen Richtung von Flüssigkristallmolekülen in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung sowie die Richtung der Polarisationsachse einer Polarisationsplatte, wenn keine Spannung angelegt ist.
  • In den Fig. 1 und 2 bezeichnen Ziffern 1 und 2 eine obere und untere Polarisationsplatte, eine Ziffer 3 bezeichnet eine zweite Flüssigkristallzelle, die mit blattförmigen Elektroden zum Anlegen einer Spannung an den gesamten Teil der Flüssigkristallzelle versehen sein kann oder nicht, eine Ziffer 4 bezeichnet eine erste Flüssigkristallzelle zum Anzeigen von Zeichen usw. durch Anlegen einer Spannung, eine Ziffer 5 bezeichnet die Polarisationsachse der oberen Polarisationsplatte 1, eine Ziffer 6 bezeichnet die Polarisationsachse der unteren Polarisationsplatte 2, eine Ziffer 7 bezeichnet die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle im oberen Teil der zweiten Flüssigkristallzelle, eine Ziffer 8 bezeichnet die axiale Richtung von Flüssigkristallmolekülen im unteren Teil der zweiten Flüssigkristallzelle, eine Ziffer 9 bezeichnet die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle im oberen Teil der ersten Flüssigkristallzelle und eine Ziffer 10 bezeichnet die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle im unteren Teil der ersten Flüssigkristallzelle.
  • Bei der Erfindung kreuzen sich die axialen Richtungen der Flüssigkristallmoleküle in benachbarten Teilen der beiden Flüssigkristallzellen mit im wesentlichen rechtem Winkel. Genauer gesagt, beträgt der Winkel Π, wie er durch die axiale Richtung 8 der Flüssigkristallmoleküle im oberen Teil der zweiten Flüssigkristallzelle und die axiale Richtung 9 der Flüssigkristallmoleküle im oberen Teil der ersten Flüssigkristallzelle eingeschlossen wird, ungefähr 90º.
  • Wie bei diesem Ausführungsbeispiel offenbart, ist es bevorzugt, daß die Polarisationsachsen 5, 6 des Paars Polarisationsplatten einander im wesentlichen unter rechtem Winkel schneiden. In diesem Fall ist die Polarisationsachse 5 der oberen Polarisationsplatte 1 so ausgerichtet, daß sie einen Winkel α&sub1; von ungefähr 40º in Uhrzeigerrichtung gegenüber der axialen Richtung der Flüssigkristallmoleküle bildet, die dem Betrachter am nächsten liegen, d. h. zur Richtung der Achse 7 der Flüssigkristallmoleküle im oberen Teil der zweiten Flüssigkristallzelle 3, und die Richtung der Polarisationsachse 6 der unteren Polarisationsplatte 2 ist so ausgerichtet, daß sie einen rechten Winkel zur Polarisationsachse der oberen Polarisationsplatte 1 bildet. Genauer gesagt, ist die Polarisationsachse 6 der unteren Polarisationsplatte 2 um einen Winkel α&sub2; von ungefähr 40º in Uhrzeigerrichtung in bezug auf die axiale Richtung 10 der Flüssigkristallmoleküle verdreht, die dem Betrachter am entferntesten liegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es bevorzugt, daß die Winkel α&sub1; und α&sub2; jeweils in einem Bereich von ±30º-60º liegen.
  • Bei der Erfindung sind die erste und die zweite Flüssigkristallschicht so ausgebildet, daß sie die Gleichung (1) erfüllen, wodurch die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine einfarbige Anzeige mit ausgezeichneten Betrachtungswinkeleigenschaften und hohem Kontrastverhältnis ergibt.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die an der oberen Position angeordnete zweite Flüssigkristallschicht eine rechtsdrehende Struktur auf, und die in der unteren Position angeordnete erste Flüssigkristallschicht weist eine linksdrehende Struktur auf. Jedoch kann die entgegengesetzte Kombination verwendet werden.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schnitt.
  • 5 Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung, bei der keine Elektroden für die zweite Flüssigkristallschicht vorhanden sind.
  • In Fig. 3 bezeichnet eine Bezugsziffer 21 eine erste Flüssigkristallzelle mit einem Twistwinkel von 200º-300º, die so ausgebildet ist, daß sie eine Spannung empfängt, um Zeichen usw. darzustellen, eine Ziffer 22 bezeichnet eine zweite Flüssigkristallzelle mit umgekehrter Twiststruktur, um elliptisch polarisiertes Licht zu kompensieren, Ziffern 23a, 23b kennzeichnen Substrate aus Kunststoff, Glas usw., um die erste Flüssigkristallzelle zu bilden, Ziffern 24a, 24b bezeichnen durchsichtige, aus einem Material wie ITO (In&sub2;O&sub3;-SnO&sub2;), SnO&sub2; usw. hergestellte durchsichtige Elektroden, die an den Innenflächen der Substrate ausgebildet sind, Ziffern 25a, 25b bezeichnen Ausrichtschichten, die dadurch hergestellt wurden, daß ein Film wie ein Polyimidfilm, ein Polyamidfilm usw. gerieben wurde oder daß SiO2 aus der Dampfphase schräg aufgedampft wurde, Ziffern 26a, 26b bezeichnen aus einem Material wie TiO&sub2;, SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; usw. hergestellte Isolierschichten, die, falls erforderlich, zwischen der durchsichtigen Elektrode und der Ausrichtschicht ausgebildet sind, um einen Kurzschluß zu verhindern, der zwischen den Substraten hervorgerufen werden kann, eine Ziffer 27a bezeichnet ein Abdichtmaterial zum Abdichten des Raums in Umfangsteilen der zwei Substrate 24a, 24b, und eine Ziffer 28a bezeichnet einen nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, der von den Substraten und dem Abdichtmaterial umschlossen wird. In der ersten Flüssigkristallzelle sind die Ausrichtrichtungen der Ausrichtschichten 25a, 25b und die Verdrillteilungsweite der Flüssigkristallmoleküle so eingestellt, daß sich ein Twistwinkel von 200º-300º ergibt.
  • Ziffern 23c, 23d bezeichnen ein Paar Substrate für die zweite Flüssigkristallzelle, Ziffern 25c, 25d bezeichnen Ausrichtschichten, eine Ziffer 27b bezeichnet ein Abdichtmaterial und eine Ziffer 28 bezeichnet einen nematischen Flüssigkristall, der von den Substraten und dem Abdichtmaterial eingeschlossen wird. Die Ausrichtrichtungen der Ausrichtschichten 25c, 25d und die Verdrillteilungsweite der Flüssigkristallmoleküle sind so eingestellt, daß die Twistrichtung derjenigen der ersten Flüssigkristallschicht entgegengesetzt ist und der Twistwinkel derselbe wie der bei der ersten Flüssigkristallschicht ist. Da bei diesem Ausführungsbeispiel keine Spannung an die zweite Flüssigkristallzelle angelegt wird, ist es nicht erforderlich, für ein Verhalten des Flüssigkristalls mit scharfem Schwellenwert zu sorgen, und daher ist kein hoher Neigungswinkel erforderlich, wie er bei einer gewöhnlichen Supertwisted-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nötig ist.
  • Die Ausrichtbehandlung erfolgt auf solche Weise, daß die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Flüssigkristallzelle auf der Seite der zweiten Flüssigkristallzelle sowie die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Flüssigkristallzelle auf der Seite der ersten Flüssigkristallzelle einander im wesentlichen rechtwinklig kreuzen.
  • Ein Paar Polarisationsplatten 29a, 29b sind außerhalb der zwei Flüssigkristallschichten so angeordnet, daß der Schnittwinkel der Polarisationsachsen des Paars Polarisationsplatten im Bereich von 60º-120º liegt, wobei er vorzugsweise dem rechten Winkel entspricht. Es ist insbesondere bevorzugt, daß die Richtung der Polarisationsachse der auf der Seite des Beobachters angeordneten Polarisationsplatte 29a, d. h. an der Oberseite in dieser Figur, um 30º-60º gegen die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle an der dem Betrachter nächstliegenden Ausrichtschicht 25c verdreht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, da sich die Richtungen der Polarisationsachsen des Paars Polarisationsplatten im wesentlichen rechtwinklig kreuzen, die Richtung der Polarisationsachse der Polarisationsplatte 29b an der Rückseite um einen Winkel von 30º-60º in bezug auf die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle an der dem Betrachter entferntesten Ausrichtschicht 25b verdreht.
  • Eine Ziffer 30 bezeichnet eine Treiberschaltung zum Anlegen einer Spannung an die erste Flüssigkristallzelle, und eine Ziffer 31 bezeichnet eine Lichtquelle.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel sind keine transparenten Elektroden und Isolierschichten ausgebildet, und die Treiberschaltung ist nicht vorhanden, da keine Spannung an die zweite Flüssigkristallzelle angelegt wird.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, da bei Verwendung der Vorrichtung keine Spannung an die zweite Flüssigkristallschicht angelegt wird, der Wert Δn&sub2;·d&sub2; für die zweite Flüssigkristallschicht nur im wesentlichen dem Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (Rx&sub1;) für die erste Flüssigkristallschicht gleichgemacht, wenn eine Nichtauswahlspannung (für eine Negativanzeige) oder eine Auswahlspannung (für eine Positivanzeige) an die Schicht angelegt wird.
  • Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem Elektroden für die zweite Flüssigkristallschicht bereitgestellt sind, um eine Spannung anzulegen, wenn die Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung verwendet wird
  • In Fig. 4 bezeichnet eine Bezugsziffer 41 eine erste Flüssigkristallzelle mit einem Twistwinkel von 200º-300º, die so ausgebildet ist, daß sie eine Spannung empfängt, um Zeichen usw. darzustellen, eine Ziffer 42 bezeichnet eine Flüssigkristallzelle mit umgekehrter Twiststruktur, um elliptisch polarisiertes Licht zu kompensieren, Ziffern 43a, 43b bezeichnen Substrate aus einem Material wie Kunststoff, Glas usw., die die erste Flüssigkristallzelle bilden, Ziffern 44a, 44b bezeichnen durchsichtige Elektroden aus einem Material wie ITO (In&sub2;O&sub3;-SnO&sub2;), SnO&sub2; usw., die auf der Innenfläche der Substrate ausgebildet sind, Ziffern 45a, 45b bezeichnen Ausrichtschichten, die durch Reiben eines Films aus einem Material wie Polyimid, Polyamid usw. oder durch Schrägaufdampfen eines Materials wie SiO usw. aus der Dampfphase hergestellt sind, Ziffern 46a, 46b bezeichnen Isolierschichten aus einem Material wie TiO&sub2;, SiO&sub2;, Al&sub2;O3 usw., die, falls erforderlich, zwischen der durchsichtigen Elektrode und der Ausrichtschicht ausgebildet sind, um Kurzschlüsse zu verhindern, wie sie zwischen den Substraten bewirkt werden, eine Ziffer 47a bezeichnet ein Abdichtmaterial zum Abdichten des Raums zwischen dem Umfangsbereich der zwei Substrate 24a, 24b, und eine Ziffer 24a bezeichnet einen nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, der durch die Substrate und das Abdichtmaterial abgedichtet wird. Die Ausrichtrichtungen der Ausrichtschichten 45a, 45b sowie die Verdrillteilungsweite des Flüssigkristalls sind so gewählt, daß sich ein Twistwinkel von 200º-300º ergibt.
  • Ziffern 43c, 43d bezeichnen Substrate für eine zweite Flüssigkristallzelle, Ziffern 44c, 44d bezeichnen eine blattförmige, durchsichtige Elektrode, die im wesentlichen im gesamten Teil der Oberfläche der Substrate angebracht ist, Ziffern 45c, 45d bezeichnen Ausrichtschichten, Ziffern 46c, 46d bezeichnen Isolierschichten, die angebracht sind, falls dies erforderlich ist, eine Ziffer 47b bezeichnet ein Abdichtmaterial, und eine Ziffer 48b bezeichnet einen nematischen Flüssigkristall, der von den Substraten und dem Abdichtmaterial eingeschlossen wird, wobei der nematische Flüssigkristall eine geeignete Menge an Farbstoff enthält und er positive dielektrische Anisotropie aufweist. Die Ausrichtrichtungen der Ausrichtschichten 45c, 45d und die Verdrillteilungsweite des Flüssigkristalls sind so gewählt, daß sich eine Twistrichtung ergibt, die derjenigen des ersten Flüssigkristalls entgegengesetzt ist und derselbe Twistwinkel wie in der ersten Flüssigkristallschicht ergibt.
  • Jede Art Farbstoff kann verwendet werden, solange er im Flüssigkristall gut löslich ist, da es ausreicht, daß der Farbstoff für Farbkompensation nur in weißen Teilen sorgt.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel erfährt die zweite Flüssigkristallzelle keine häufigen Ein/Aus-Schaltvorgänge für die Spannung. Wenn daher das Schwellenwertverhalten des Flüssigkristalls scharf ausgeprägt ist, ist die Spannungstoleranz zum Einstellen des Werts Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;) klein. Demgemäß ist es nicht immer erforderlich, für einen hohen Neigungswinkel zu sorgen, wie dies bei einer üblichen Supertwisted- Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erforderlich ist.
  • Die Ausrichtbehandlung erfolgt auf solche Weise, daß die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Flüssigkristallzelle auf der Seite der zweiten Flüssigkristallzelle sowie die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Flüssigkristallzelle auf der Seite der ersten Flüssigkristalle einander im wesentlichen unter rechtem Winkel kreuzen.
  • Ein Paar Polarisationsplatten 49a, 49b sind so außerhalb der zwei Flüssigkristallschichten angeordnet, daß der Schnittwinkel der Polarisationsachsen der Polarisationsplatten im Bereich von 60º-120º liegt, wobei er vorzugsweise der rechte Winkel ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es bevorzugt, daß die Richtung der Polarisationsachse der auf der Betrachterseite angeordneten Polarisationsplatte 49a an der Oberseite in dieser Figur um 30º-60º gegenüber der axialen Richtung der Flüssigkristallmoleküle an der dem Betrachter nächstliegenden Ausrichtschicht 45c verdreht ist. In diesem Fall kreuzen sich die Polarisationsachsen des Paars Polarisationsplatten im wesentlichen unter rechtem Winkel, und die Richtung der Polarisationsachse der hinteren Polarisationsplatte 49b ist ebenfalls um 30º-60º gegen die axiale Richtung der Flüssigkristallmoleküle an der dem Betrachter entferntesten Ausrichtschicht 45b verdreht.
  • Ziffern 50a, 50b bezeichnen eine erste Flüssigkristallzelle bzw. eine Treiberschaltung zum Anlegen einer Spannung an die zweite Flüssigkristallzelle, und eine Ziffer 51 bezeichnet eine Lichtquelle.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel, das so ausgebildet ist, daß eine Spannung an die zweite Flüssigkristallzelle gelegt wird, wenn die Vorrichtung verwendet wird, wird der Wert Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;) für die zweite Flüssigkristallzelle zum Zeitpunkt des Anlegens der Spannung im wesentlichen dem Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub2;&sub1;) für die zweite Flüssigkristallzelle zum Zeitpunkt des Anlegens einer Auswahlspannung, wenn ein System mit Positivanzeige verwendet wird, gleichgemacht. Wenn ein System mit Negativanzeige verwendet wird, wird andererseits der Wert Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;) für die zweite Flüssigkristallschicht im wesentlichen dem Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (Rx&sub2;) für die zweite Flüssigkristallschicht zum Zeitpunkt des Anlegens einer Nichtauswahlspannung gleichgemacht.
  • Die an die zweite Flüssigkristallschicht angelegte Spannung kann eine solche zum Angleichen des Produkts aus dem Wert Δn·d und dem Wert cos² (Rx) sein. In der Praxis ist es bevorzugt, daß die Spannung für jede Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eingestellt wird, da eine Streuung für die Zellen besteht, wenn diese hergestellt werden.
  • Bei der Erfindung können die die Flüssigkristallzelle bildenden Substrate optisch isotrope, durchsichtige Substrate sein. Glas, Kunststoff können für das Substrat verwendet werden.
  • An den Substraten in der ersten Flüssigkristallzelle, die Zeichen usw. darstellt, werden Elektroden angebracht. Durch Anlegen einer Spannung an gewünschte Elektroden zum Ein- oder Ausschalten des Flüssigkristalls wird eine Anzeige bewirkt. Durchsichtige Elektroden aus einem Material wie ITO, SnO&sub2; usw. werden üblicherweise verwendet, und Zuleitungsdrähte mit niedrigem Widerstand aus mindestens einem aus der aus Al, Cr und Ti bestehenden Gruppe ausgewählten Material werden in Kombination mit den Elektroden verwendet, falls erforderlich. Ein typisches Beispiel ist eine Dotmatrix- Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der eine Anzahl Zeilenelektroden vorhanden ist. Speziell werden 640 streifenförmige Elektroden auf einem Substrat und 400 streifenförmige Elektroden auf dem anderen Substrat so ausgebildet, daß sie sich rechtwinklig kreuzen, wodurch eine Anzeige mit 640·400 Dots erhalten werden kann.
  • Um die Flüssigkristallmoleküle auszurichten, kann ein bekanntes Verfahren wie ein Reibeverfahren oder ein Schrägaufdampfverfahren verwendet werden. Falls erforderlich, kann eine Isolierschicht aus einem anorganischen Material wie SiO&sub2;, TiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; usw., das verhindert, daß Kurzschlüsse auftreten, und/oder eine Schicht aus einem organischen Material wie Polyimid, Polyamid auf der Elektrode ausgebildet werden, bevor die Ausrichtbehandlung erfolgt.
  • Erfindungsgemäß ist es möglich, da eine Anzeige, die nahezu einer einfarbigen Anzeige entspricht, erhalten werden kann, eine Farbanzeige unter Verwendung eines Farbfilters zu erzielen. Insbesondere ist es möglich, eine Vollfarben-Grauskala zu erzielen, da selbst bei Betrieb mit hohem Tastverhältnis ein hohes Kontrastverhältnis möglich ist. Demgemäß ist die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung auf Flüssigkristall-Fernsehen anwendbar.
  • Wenn das Farbfilter auf der Innenfläche der Zelle ausgebildet wird, tritt keine Darstellungsparallaxe abhängig vom Betrachtungswinkel auf. Demgemäß ist eine weitere, feine Farbanzeige möglich. Das Farbfilter kann an der Unterseite der Elektrode oder an der Oberseite der Elektrode ausgebildet sein.
  • Die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ergibt helle Anzeige und ist für den Transmissionstyp oder den Reflexionstyp anwendbar.
  • Beim oben angegebenen Ausführungsbeispiel ist die zweite Flüssigkristallschicht im oberen Teil angeordnet. Jedoch kann sie im unteren Teil angeordnet sein.
  • Beim oben angegebenen Ausführungsbeispiel sind vier Substrate zum Bilden der zwei Flüssigkristallzellen verwendet. Jedoch können die zwei in der Mitte angeordneten Substrats durch ein einziges Substrat ersetzt werden.
  • Wenn es erforderlich ist, vollständig in Schwarz/Weiß-Ton darzustellen, kann zusätzlich ein Farbe kompensierendes Farbfilter verwendet werden. Ferner kann eine Beleuchtungseinrichtung mit spezieller Wellenlängenverteilung verwendet werden.
  • Die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird häufig als Reflexionstyp verwendet, da im Fall einer Positivanzeige eine schwarze Anzeige auf weißem Hintergrund bewirkt wird. Jedoch kann sie für den Transmissionstyp verwendet werden. Andererseits wird eine Anzeigevorrichtung vom Transmissionstyp häufig verwendet, da bei Negativanzeige eine weiße Anzeige auf schwarzem Hintergrund bewirkt wird. Jedoch kann sie für den Reflexionstyp verwendet werden.
  • Wenn die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für den Transmissionstyp verwendet wird, kann das Kontrastverhältnis der Anzeige dadurch erhöht werden, daß der Hintergrundbereich mit Ausnahme der Bildelemente mit einer Lichtabschirmschicht wie einer aufgedruckten Schicht abgedeckt wird. Ferner kann ein umgekehrt arbeitendes Treibersystem unter Verwendung einer Lichtabschirmschicht und durch Anlegen einer Auswahlspannung an einen Bereich der nicht anzeigen soll, verwendet werden.
  • Bei der Erfindung können verschiedene Techniken, wie sie bei einer gewöhnlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet werden, benutzt werden, insoweit die erfindungsgemäße Wirkung erzielt wird.
  • Es kann angenommen werden, daß das Funktionsprinzip der Erfindung das folgende ist, obwohl es nicht völlig klar ist.
  • Wenn eine Auswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht angelegt wird und linear polarisiertes Licht, das durch die Polarisationsplatte hindurchgetreten ist, durch die erste Flüssigkristallschicht gelaufen ist, wird elliptisch polarisiertes Licht erhalten. Wenn das elliptisch polarisierte Licht durch die zweite Flüssigkristallschicht hindurchgestrahlt wird, erreicht es einen Zustand linear polarisierten Lichts, der derselbe Zustand wie derjenige des Lichts vor dem Einfall in die erste Flüssigkristallschicht ist. In diesem Fall ist der Aufbau der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ein solcher, daß die Schraubrichtung der ersten Flüssigkristallschicht derjenigen der zweiten Flüssigkristallschicht entgegengesetzt ist, jedoch verfügen sie über im wesentlichen denselben Twistwinkel, und der Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub2;&sub1;z) der ersten Flüssigkristallschicht, wie er erhalten wird, wenn eine Auswahlspannung bei Multiplexbetrieb an sie angelegt wird, wird im wesentlichen einem Wert Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;) für die zweite Flüssigkristallschicht gleichgemacht, wenn die Vorrichtung verwendet wird. Demgemäß wird das einfallende Licht vollständig in linear polarisiertes Licht rückgewandelt.
  • Die oben angegebene Wirkung, die durch Verwenden der erfindungsgemäßen Zweischichtstruktur erzielt wird, beruht auf der Tatsache, daß die optische Anisotropie scheinbar verlorengeht, wenn dünne Schichten optisch uniaxialer Medien so aufeinander geschichtet werden, daß sich ihre optischen Achsen rechtwinklig kreuzen. So wird hindurchtretendes Licht absorbiert, um einen schwarzen Ton zu erzeugen, wenn die Polarisationsachse einer Polarisationsplatte auf der Seite des austretenden Lichts in bezug auf die Polarisationsachse der Polarisationsplatte an der Lichteintrittsseite so ausgerichtet ist, daß sie einander rechtwinklig kreuzen. Dagegen verändert sich die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Flüssigkristallschicht, wenn eine Nichtauswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht angelegt wird oder keine Spannung an den Hintergrundbereich angelegt wird. Während Licht durch die Polarisationsplatte auf der Seite des austretenden Lichts und die erste und die zweite
  • Flüssigkristallschicht hindurchläuft, wird die Lichtfarbe durch die zweite Flüssigkristallschicht kompensiert. Demgemäß zeigt der mit der Nichtauswahlspannung versehene Bereich (ein Segmentbereich, der elektrisch nicht ausgewählt ist) oder der Hintergrundbereich weißen Ton, mit dem Ergebnis, daß eine Positivanzeige mit einer Farbe erzielbar ist.
  • Auf dieselbe Weise wie oben angegeben kann eine Negativanzeige mit einer Farbe dadurch erhalten werden, daß der Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub1;&sub1;) für die erste Flüssigkristallschicht, wie er erhalten wird, eine Nichtauswahlspannung bei Multiplexbetrieb an sie angelegt wird, mit einem Wert Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;) für die zweite Kristallschicht gleichgemacht wird, wenn die Anzeigevorrichtung verwendet wird.
  • Ferner kann durch die Erfindung eine Anzeige mit ausgezeichneten Betrachtungswinkeleigenschaften dadurch erhalten werden, daß der Wert Δn&sub1;·d&sub1; des Flüssigkristalls der zweiten Flüssigkristallschicht so festgelegt wird, daß er im Bereich von 0,7 um-2,0 um liegt.
  • Während die herkömmliche Supertwisted-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung guten Kontrast nur für die Kombination besonderer Farben wie Gelblichgrün und Dunkelblau, Blauviolett und Hellgelb usw. ergibt, ist es bei der Erfindung möglich, eine Anzeige mit klarem und hellem, einfarbigem Ton und mit hohem Kontrastverhältnis mit ausgezeichneten Betrachtungswinkeleigenschaften zu erzielen.
  • Bei der Erfindung wird ein Farbstoffin die zweite Flüssigkristallschicht eingeschlossen, um Farbkompensation zu bewirken, und durch die erste Flüssigkristallschicht wird Anzeige durch Multiplexbetrieb bewirkt. Die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung weist dieselben Multiplexeigenschaften wie eine Supertwisted-Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung auf. Ferner kann, wie vorstehend beschrieben, eine deutliche und helle, einfarbige Anzeige erhalten werden. Demgemäß ist es möglich, eine mehrfarbige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit hoher Auflösung dadurch zu realisieren, daß ein feines Farbfilter mit drei Primärfarben, nämlich Rot, Grün und Blau, an einer geeigneten Position wie der Innenfläche der Zelle angeordnet wird.
  • Die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird vorzugsweise für ein Anzeigeelement für einen Personal Computer, einen Wortprozessor oder eine Work Station verwendet. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ist auch auf verschiedene Anzeigevorrichtungen vom Schwarz/Weiß-Typ oder vom Farbanzeigetyp wie auf einen Flüssigkristall-Fernseher, ein Fischerei-Echolot, einen Radarschirm, ein Oszilloskop und Dotmatrix-Anzeigevorrichtungen anwendbar.
    • BEISPIEL 1
  • Für ein erstes Substrat wurde auf einem Glassubstrat eine durchsichtige ITO-Elektrode durch Musterbildung in Streifenform ausgebildet. Danach wurde eine Isolierschicht aus SiO&sub2; durch ein Abscheideverfahren aus der Dampfphase ausgebildet. Durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren wurde eine Abdeckschicht aus Polyimid ausgebildet, die dann gerieben wurde, um eine Ausrichtschicht zu bilden.
  • Als zweites Substrat wurde auf einem Glassubstrat eine durchsichtige ITO-Elektrode durch Musterbildung in Streifenform so ausgebildet, daß die Richtung der durchsichtigen Elektrode rechtwinklig zur streifenförmigen, durchsichtigen Elektrode auf dem ersten Substrat war. Danach wurde eine Isolierschicht aus SiO&sub2; auf der durchsichtigen Elektrode ausgebildet. Eine Abdeckschicht aus Polyimid wurde auf der Isolierschicht ausgebildet, die dann gerieben wurde, um eine Ausrichtschicht zu bilden. Die Abdeckschicht wurde einem solchen Reibevorgang unterworfen, daß ein Schnittwinkel von 60º zur Reiberichtung beim ersten Substrat erzielt wurde. Auf der Rückseite, an der keine Elektrode ausgebildet war, wurde eine Abdeckschicht aus Polyimid hergestellt, die so gerieben wurde, daß eine Ausrichtschicht gebildet wurde, bei der die Reiberichtung rechtwinklig zur Reiberichtung für die Vorderseitenschicht war.
  • Als drittes Substrat wurde ein Glassubstrat ohne jede Elektrode verwendet. Es wurde eine Abdeckschicht aus Polyimid hergestellt, die gerieben wurde, um eine Ausrichtschicht zu bilden.
  • Die Umfangsteile der drei Substrate wurden durch ein Abdichtmaterial abgedichtet, um dadurch zwei Schichten auszubilden, in die Flüssigkristall einzufüllen war.
  • In die erste Flüssigkristallschicht mit dem streifenförmigen Muster und den einander gegenüber stehenden ITO-Elektroden wurde ein nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie eingefüllt. Derselbe nematische Flüssigkristall, jedoch mit umgekehrter Schraubrichtung des Twistwinkels, wurde in die zweite Flüssigkristallschicht ohne Elektroden eingefüllt, und dann wurden die Einspritzöffnungen verschlossen.
  • Der Flüssigkristall in der zweiten Flüssigkristallschicht enthielt einen Azo-Farbstoff G-241 (hergestellt von Nippon Kanko Shikiso K.K.), einen Anthrachinon-Farbstoff G-375 (von Nippon Kanko Shikiso K.K.), LSB-278 (von Mitsubishi Kasei Corporation), LSB-335 (von Mitsubishi Kasei Corporation) mit jeweiligen Mengen von 0,2 Gew.-%, 0,5 Gew.-%, 0,5 Gew.-% und 0,5 Gew.-%, wodurch er insgesamt purpurrötlich war.
  • In diesem Fall wies die erste Flüssigkristallschicht eine rechtsdrehende Struktur mit einem Twistwinkel von 240º auf, und die zweite Flüssigkristallschicht wies linksdrehende Struktur mit einem Twistwinkel von 240º auf. Der Wert Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht betrug 1,00 um und der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht betrug 0,95 um.
  • Ein Paar Polarisationsplatten wurde zu den beiden Seiten der Flüssigkristallzellen so angeordnet, daß sich ihre Polarisationsachsen rechtwinklig kreuzten, und die Polarisationsachse der auf der Betrachterseite angeordneten Polarisationsplatte wurde in Uhrzeigerrichtung um 45º in bezug auf die längere Achse der dem Betrachter am nächsten liegenden Flüssigkristallmoleküle verdreht.
  • An der der Betrachterseite gegenüberliegenden Seite der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wurde eine Rückseitenbeleuchtung mit einer Kaltkathodenröhre angeordnet, und die Anzeigevorrichtung wurde mit einem Tastverhältnis von 1/200 und einer Vorbelastung von 1/15 betrieben. Im Ergebnis konnte eine deutliche, einfarbige Anzeige mit ausgezeichneten Betrachtungswinkeleigenschaften erhalten werden.
  • In diesem Fall zeigte ein einem Nichtauswahlspannung-Bereich entsprechendes Segment schwarzen Farbton, und ein einem Auswahlspannung-Bereich entsprechendes Segment zeigte weißen Farbton. Es handelt sich um eine sogenannte Negativanzeige. Das Kontrastverhältnis betrug ungefähr 30.
  • Die Spannung/Lichtdurchlässigkeit-Charakteristik wurde unter Anlegen einer Rechteckspannung von 100 Hz an die erste Flüssigkristallschicht der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemessen. Es stellte sich heraus, daß die Lichtdurchlässigkeit unter der Bedingung des Anlegens einer Auswahlspannung 26% betrug, was deutlich höher als 19% ist, welcher Wert erhalten wurde, wenn eine OMI-Vorrichtung gemessen wurde, die dazu in der Lage ist, eine Anzeige zu bieten, die nahezu einer einfarbigen Anzeige entspricht. Dies machte deutlich, daß die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels eine helle Anzeige ergeben konnte.
  • Als Vergleichsbeispiel wurde dieselbe Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wie sie beim Beispiel 1 verwendet wurde, mit der Ausnahme hergestellt, daß ein Flüssigkristall ohne jeden Farbstoff für die zweite Flüssigkristallschicht verwendet wurde. Wenn die Anzeigevorrichtung auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 betrieben wurde, wurde dieselbe Anzeige wie beim Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, daß sich eine gelbliche Farbe zeigte. Es zeigte sich, daß die Erfindung zu einer farblosen Anzeige führte und eine einfarbige Anzeige mit ausgezeichneten Betrachtungswinkeleigenschaften ergab.
    • BEISPIEL 2
  • Es wurde dieselbe Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wie beim Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß die erste Flüssigkristallschicht rechtsdrehende Struktur mit einem Twistwinkel von 240º und die zweite Flüssigkristallschicht rechtsdrehende Struktur mit einem Twistwinkel von 240º aufwies. Die Anzeigevorrichtung wurde auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 betrieben. Im Ergebnis konnte dieselbe einfarbige Anzeige wie beim Beispiel 1 erhalten werden.
    • BEISPIEL 3
  • Es wurde dieselbe Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wie beim Beispiel 2 mit der Ausnahme hergestellt, daß der Azo- Farbstoff G-241 (purpurrötlich, von Nippon Kanko Shikiso K.K. hergestellt) mit einer Menge von 0,08 Gew.-% in die zweite Flüssigkristallschicht eingeführt wurde; der Wert Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht betrug 0,86 um und der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht betrug 0,81 um.
  • Auf der Rückseite der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wurde eine Rückseitenbeleuchtung mit einer Kaltkathodenröhre angeordnet, und die Anzeigevorrichtung wurde mit einem Tastverhältnis von 1/200 und einer Vorbelastung von 1/15 betrieben. Für die Betrachtungswinkeleigenschaften, das Kontrastverhältnis und die einfarbige Anzeige konnten dieselben Ergebnisse wie beim Beispiel 1 erhalten werden.
    • BEISPIEL 4
  • Dieselbe Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wie beim Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme hergestellt, daß der Azo- Farbstoff G-204 (purpurrötlich, hergestellt von Nippon Kanko Shikiso K.K.) mit einer Menge von 0,09 Gew.-% in die zweite Flüssigkristallschicht eingeschlossen wurde; der Wert Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht betrug 0,82 um und der Wert Δn&sub1;·d&sub1; der zweiten F1üssigkristallschicht betrug 0,77 um.
  • An der Rückseite der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wurde eine Rückseitenbeleuchtung mit einer Kaltkathodenröhre angeordnet. Die Anzeigevorrichtung wurde mit einem Tastverhältnis von 1/200 und einer Vorbelastung von 1/15 betrieben. Für die Betrachtungswinkeleigenschaften, das Kontrastverhältnis und die einfarbige Anzeige konnten dieselben Ergebnisse wie beim Beispiel 1 erhalten werden.
    • BEISPIEL 5
  • Es wurde dieselbe Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wie beim Beispiel I mit der Ausnahme hergestellt, daß blattförmige, durchsichtige Elektroden auf beiden Flächen der zweiten Flüssigkristallschicht ausgebildet wurden; der Wert Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht betrug 0,87 mm und der Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht betrug 1,00 um.
  • An die zweite Flüssigkristallschicht wurde beim Betreiben der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine Spannung angelegt, und der Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub1;&sub1;), wie er erhalten wurde, wenn eine Nichtauswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht angelegt wurde, wurde dem Wert Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (R&sub1;&sub2;) gleichgemacht, wie er erhalten wurde, wenn eine Spannung an die zweite Flüssigkristallschicht angelegt wurde.
  • Im Ergebnis wurde dieselbe einfarbige Anzeige wie beim Beispiel 1 erhalten.
  • Die an die zweite Flüssigkristallschicht angelegte Spannung wurde erhöht, und der Wert Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub2;&sub1;), wie er erhalten wurde, wenn eine Auswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht angelegt wurde, wurde dem Wert Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (R&sub2;&sub1;) gleichgemacht, wie er erhalten wird, wenn eine Spannung an die zweite Flüssigkristallschicht angelegt wird. Im Ergebnis kehrte sich die Art der Negativanzeige in eine Positivanzeige um, und es wurde eine einfarbige Positivanzeige mit einem Verhalten mit weitem Betrachtungswinkelbereich erhalten.
    • BEISPIELE 6 UND 7
  • Es wurden dieselben Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen wie bei den Beispielen 1 bzw. 5 mit der Ausnahme hergestellt, daß der Twistwinkel bei den Beispielen 1 und 5 jeweils 260º betrug. Die Anzeigevorrichtungen wurden auf dieselbe Weise wie bei den Beispielen betrieben. Im Ergebnis wurde dieselbe einfarbe Anzeige wie beim Beispiel 1 mit der Ausnahme erhalten, daß das Kontrastverhältnis mehr oder weniger erhöht war.
    • BEISPIELE 8 UND 9
  • Es wurden dieselben Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen wie bei den Beispielen 1 und 5 mit der Ausnahme hergestellt, daß vier Substrate verwendet wurden, um die Flüssigkristallschichten wie bei den Beispielen 1 und 5 zwischen getrennten Substraten einzufügen. Die Anzeigevorrichtungen wurden auf dieselbe Weise wie bei den Beispielen betrieben. Im Ergebnis wurde dieselbe einfarbige Anzeige wie beim Beispiel erhalten, mit der Ausnahme, daß das Kontrastverhältnis mehr oder weniger verringert war.
    • BEISPIEL 10
  • Dieselbe Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wie beim Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme hergestellt, daß eine streifenförmige, dreifarbige Farbfilterschicht auf den Elektroden ausgebildet wurde. Die Anzeigevorrichtung wurde auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 betrieben. Im Ergebnis war eine vollfarbige Grauskaladarstellung möglich.
  • So kann erfindungsgemäß eine einfarbige Anzeige mit hohem Kontrastverhältnis geschaffen werden, und es kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Supertwisted-Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung eine deutliche Positiv- oder Negativanzeige mit hoher Qualität geschaffen werden.
  • Die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung weist dieselben Eigenschaften für Multiplexbetrieb wie die herkömmliche Supertwisted-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung auf, und sie zeigt ausgezeichnete Betrachtungswinkeleigenschaften.
  • Das Wesen einer nahezu einfarbigen Anzeige erlaubt die Kombination mit einem Farbfilter, wodurch eine farbenreiche Anzeige möglich wird. Insbesondere ist es möglich, eine mehrfarbige Anzeige oder eine Vollfarbenanzeige dadurch zu erzielen, daß für jedes Bildelement Farbfilter für Rot, Grün und Blau angeordnet werden; dadurch ist eine Vielzahl von Anwendungen möglich.
  • Da die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine deutliche Anzeige liefert, während es möglich ist, einfarbige Anzeige zu erzielen, ist sie auf Anzeige vom Transmissionstyp und vom Reflexionstyp anwendbar. Sie verfügt über einen weiten Anwendungsbereich. Ferner sind erfindungsgemäß verschiedene Anwendungen möglich, insoweit die Wirkung der Erfindung nicht gestört ist.

Claims (12)

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit:
- einer ersten Flüssigkristallzelle (21) mit einem ersten Paar durchsichtiger Substrate (23a, 23b; 43a, 43b), die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind;
- durchsichtigen Elektroden (24a, 24b; 44a, 44b), die auf den nach innen zeigenden Flächen des ersten Paars Substrate durch eine Ausrichtschicht (25a, 25b; 46a, 46b) abgedeckt sind;
- einer Spannungsanlegeeinrichtung (30; 50a) zum Anlegen einer Spannung an die durchsichtigen Elektroden;
- einer ersten Schicht aus einem nematischen Flüssigkristallmaterial (28a, 48a) mit einem chiralen Material und mit positiver dielektrischer Anisotropie, das in die erste Flüssigkristallzelle (21) eingefüllt ist;
- einer zweiten Flüssigkristallzelle (22) mit einem zweiten Paar durchsichtiger Substrate (23c, 23d; 43c, 43d), die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei die zweite Flüssigkristallzelle der ersten Flüssigkristallzelle überlagert ist;
- Ausrichtschichten (25c, 25d; 45c, 45d) auf den nach innen zeigenden Oberflächen des zweiten Paars Substrate;
- einer zweiten Schicht eines nematischen Flüssigkristallmaterials (28b; 48b) mit einem chiralen Material, das in die zweite Flüssigkristallzelle (22) eingefüllt ist;
- und einem Paar Polarisationsplatten (29a, 29b; 49a, 49b), von denen die eine an der Außenseite des ersten Paars Substrate und die andere an der Außenseite des zweiten Paars Substrate angeordnet ist;
- wobei der Richtungsvektor der Flüssigkristallmoleküle der ersten Schicht in einem Bereich nahe der zweiten Flüssigkristallschicht im wesentlichen rechtwinklig zum Richtungsvektor der Flüssigkristallmoleküle der zweiten Flüssigkristallschicht in einem Bereich nahe der ersten Flüssigkristallschicht steht; und
- der Twistwinkel der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Flüssigkristallschicht im wesentlichen derselbe wie in der ersten Flüssigkristallschicht ist, jedoch die Schraubrichtung umgekehrt ist;
dadurch gekennzeichnet, daß
- die zweite Flüssigkristallschicht einen Farbstoff enthält, der Licht einer Wellenlänge von ungefähr 500 nm oder länger absorbiert;
- das Produkt Δn&sub1;·d&sub1; aus der Brechungsindexanisotropie Δn&sub1; des Flüssigkristallmaterials in der ersten Schicht und der Dicke d&sub1; des ersten Flüssigkristallmaterials im Bereich von 0,7-2,0 um liegt;
- der Twistwinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Flüssigkristallschicht im Bereich von 200º-300º liegt;
- und der Schnittwinkel der Polarisationsachsen des Paars Polarisationsplatten im Bereich von 60º-120º liegt.
2. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der auf den nach innen zeigenden Flächen des zweiten Paars Substrate durchsichtige Elektroden (44c, 44d) abgeschieden sind, von denen sich jede so über die gesamte Fläche erstreckt, daß sie dem Anzeigebereich der ersten Flüssigkristallschicht entspricht, und bei der eine weitere Spannungsanlegeeinrichtung (50a) bereitgestellt ist, um eine Spannung an diese durchsichtigen Elektroden (44c, 44d) zu legen.
3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;), wobei Δn&sub2; die Brechungsindexanisotropie und d&sub2; die Dicke der zweiten Flüssigkristallschicht ist, Rx&sub2; der Mittelwert des Neigungswinkels e der Flüssigkristallmoleküle gegen eine Ebene parallel zur zweiten Flüssigkristallschicht, wenn die Anzeigevorrichtung verwendet wird, ist, im wesentlichen dem Produkt Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub1;&sub1;) aus dem wie vorstehend definierten Wert Δn&sub1;·d&sub1; und einem Wert cos² (R&sub1;&sub1;) ist, wobei R&sub1;&sub1; der mittlere Neigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Flüssigkristallschicht in Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht gegen eine Ebene parallel zur ersten Flüssigkristallschicht ist, wenn eine Nichtauswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht bei Multiplexbetrieb angelegt ist.
4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;), wobei Δn&sub2; die Brechungsindexanisotropie und d&sub2; die Dicke der zweiten Flüssigkristallschicht ist, Rx&sub2; der Mittelwert des Neigungswinkels R der Flüssigkristallmoleküle gegen eine Ebene parallel zur zweiten Flüssigkristallschicht, wenn die Anzeigevorrichtung verwendet wird, ist, im wesentlichen dem Produkt Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub2;&sub1;) aus dem wie vorstehend definierten Wert Δn&sub1;·d&sub1; und einem Wert cos² (R&sub2;&sub1;) gleich ist, der die zweite Potenz von 021 ist, das der mittlere Neigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Flüssigkristallschicht in Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht gegen eine Ebene paralel zur ersten Flüssigkristallschicht ist, wenn eine Auswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht bei Multiplexbetrieb angelegt ist.
5. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;, wie in Anspruch 3 definiert, der zweiten Flüssigkristallschicht in einem Zeitraum des Anlegens keiner Spannung größer ist als das Produkt Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (0l1), wie es oben definiert wurde, und bei der beim Anlegen einer Spannung an die durchsichtigen Elektroden der zweiten Flüssigkristallschicht, wenn die Anzeigevorrichtung verwendet wird, das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;) aus dem wie vorstehend definierten Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht und einem Wert cos² (Rx&sub2;), wobei Rx&sub2; der mittlere Neigungswinkel R&sub2; der Flüssigkristallmoleküle in Dickenrichtung der zweiten Flüssigkristallschicht zu einer Ebene parallel zur zweiten Flüssigkristallschicht ist, im wesentlichen dem Produkt Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub1;&sub1;), wie oben definiert, gleich ist, wenn bei Multiplexbetrieb eine Nichtauswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht angelegt ist.
6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;, wie in Anspruch 3 definiert, der zweiten Flüssigkristallschicht in einem Zeitraum des Anlegens keiner Spannung größer ist als das Produkt Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub1;&sub1;), wie es oben definiert wurde, und bei der beim Anlegen einer Spannung an die durchsichtigen Elektroden der zweiten Flüssigkristallschicht, wenn die Anzeigevorrichtung verwendet wird, das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;·cos² (Rx&sub2;) aus dem wie vorstehend definierten Wert Δn&sub2;·d&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht und einem Wert cos² (Rx&sub2;), wobei Rx&sub2; der mittlere Neigungswinkel R&sub2; der Flüssigkristallmoleküle in Dickenrichtung der zweiten Flüssigkristallschicht zu einer Ebene parallel zur zweiten Flüssigkristallschicht ist, im wesentlichen dem Produkt Δn&sub1;·d&sub1;·cos² (R&sub1;&sub1;), wie oben definiert, gleich ist, wenn bei Multiplexbetrieb eine Auswahlspannung an die erste Flüssigkristallschicht angelegt ist.
7. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;, wobei Δn&sub2; die Brechungsindexanisotropie und d&sub2; die Dicke der zweiten Flüssigkristallschicht ist, 1%-20% kleiner als das genannte Produkt Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Kristallschicht ist.
8. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Produkt Δn&sub2;·d&sub2;, wobei Δn&sub2; die Brechungsindexanisotropie und d&sub2; die Dicke der zweiten Flüssigkristallschicht ist, 25%-90% kleiner als das genannte Produkt Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Kristallschicht ist.
9. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Produkt Δn&sub1;·d&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht 0,8 um-1,5 um ist.
10. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Nematisch/Isotrop-Phasenübergangstemperatur der ersten Flüssigkristallschicht im wesentlichen der Nematisch/Isotrop-Phasenübergangstemperatur der zweiten Flüssigkristal1schicht entspricht.
11. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der 0,1-5 Gew.-% eines Färbungsmittels, das im Gelben absorbiert, enthalten ist.
12. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Farbfilter an der Unterseite oder der Oberseite einer Elektrode ausgebildet ist.
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