專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，特別是涉及給背景或顯示部分加上彩色的單色彩色液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
以前，作為給液晶顯示裝置的背景或顯示部分加上色彩的彩色液晶顯示裝置，人們提出了若干方式。
第1種方式，采用在液晶顯示元件的外側(cè)設(shè)置彩色偏振片的辦法使之成為單色彩色液晶顯示裝置，構(gòu)成簡單，通常多為采用。
第2種方式，是向液晶顯示元件的向列液晶中混合進(jìn)2色性色素，借助于向列液晶分子的動作使該2色性色素也一起動作的單色彩色液晶顯示裝置，被稱之為賓主方式。
但是，這樣的基于現(xiàn)有方式的單色彩色液晶顯示裝置，由于不論哪一種都是在白色的背景上顯示染料或2色性色素的彩色文字或彩色圖形，或者反過來在染料或2色性色素背景色上顯示白色文字或白色圖形，故對比度降低。此外，由于染料或2色性色素的數(shù)目有限，故還存在著作為液晶顯示裝置的顏色數(shù)目受限制的問題。
于是，作為第3種方式，人們提出了由一塊偏振片、90°扭曲取向的TN液晶元件(單元)、圓偏振光相位差板(1/4λ板)、膽甾醇型液晶聚合物薄片和光吸收構(gòu)件構(gòu)成的單色彩色液晶顯示裝置。
該方式的單色彩色液晶顯示裝置的顯示原理，用

圖13進(jìn)行說明。
該液晶顯示裝置，如圖13所示，由偏振片8、未畫出來的90°扭曲取向的TN液晶元件、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10和光吸收構(gòu)件11構(gòu)成。
該圖的左側(cè)示出了顯示彩色的截止(OFF)狀態(tài)，把偏振片8和圓偏振光相位差板9配置為使得偏振片8的透過軸8b成為對于圓偏振光相位差板9的相位滯后軸9a右旋45°。為此，當(dāng)透過偏振片8后的線偏振光通過圓偏振光相位差板9后，將成為右旋的右旋圓偏振光。
膽甾醇型液晶聚合物薄片10，由于扭曲方向10a右旋且扭曲節(jié)距接近于光的波長，故當(dāng)右旋圓偏振光入射到該膽甾醇型液晶聚合物薄片10上時，以散射中心波長λc為中心，散射帶寬為Δλ的光由于選擇散射現(xiàn)象進(jìn)行反射。當(dāng)由黑色的紙或黑色的塑料薄片構(gòu)成的光吸收構(gòu)件11吸收作為散射帶寬Δλ以外的波長區(qū)域的光的透射光時，就可以得到鮮艷的反射色。
倘把膽甾醇型液晶聚合物的折射率定義為n，把膽甾醇型液晶聚合物的扭曲節(jié)距定義為P，則散射中心波長將成為λc＝n×P，采用調(diào)整膽甾醇型液晶聚合物的扭曲節(jié)距P的辦法，可以得到各種反射色的膽甾醇型液晶聚合物薄片10。
另一方面，圖13的右側(cè)示出了作為顯示黑色的導(dǎo)通(ON)狀態(tài)，如果把偏振片8和圓偏振光相位差板9配置為使得偏振片8的透過軸8a旋轉(zhuǎn)90°，且使透過軸8a成為對于圓偏振光相位差板9的相位滯后軸9a左旋45°，則透過圓偏振光相位差板9后的光將成為左旋的左旋圓偏振光。
因此，即便是該左旋圓偏振光入射到扭曲方向10a右旋的膽甾醇型液晶聚合物薄片10上，由于不會發(fā)生選擇散射，所有的左旋圓偏振光都將透過膽甾醇型液晶聚合物薄片10，并被光吸收構(gòu)件11吸收，故將成為顯示黑色。
如果不使偏振片8的透過軸8a旋轉(zhuǎn)，而代之以在偏振片8與圓偏振光相位差板9之間設(shè)置90°扭曲取向的TN液晶元件，則由于取決于加到TN液晶元件上的電壓的有無，入射到圓偏振光相位差板9上的線偏振光的偏振方向可以改變大約90°，故可以任意地對OFF狀態(tài)的背景部分和ON狀態(tài)的顯示部分進(jìn)行控制。因此，可以使之成為在鮮艷的金屬色調(diào)的背景上顯示黑色文字的單色彩色液晶顯示裝置。
另外，關(guān)于這樣的現(xiàn)有技術(shù)，已公開于日本特開昭52-5550號公報和特開平6-230362號公報中。此外，在例如特開平6-230371號公報中還公開了這樣一種技術(shù)在同樣的液晶顯示裝置中，在TN液晶元件和圓偏振光相位差板之間設(shè)置第2偏振片，并由第1偏振片、TN液晶元件、第2偏振片、圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片和光吸收構(gòu)件構(gòu)成單色彩色液晶顯示裝置。
但是，在使用這些膽甾醇型液晶聚合物薄片的單色彩色液晶顯示裝置中，由于使用黑色的紙或黑色的塑料薄片等的不透明的光吸收構(gòu)件，故存在著不能使用背光源照明，在夜間等的暗的環(huán)境下不能進(jìn)行顯示的問題。
發(fā)明的公開本發(fā)明就是為解決上述問題而作出的，目的是使得即便是在夜間等的暗的環(huán)境下也可以借助于背光源照明來辨認(rèn)顯示，提供一種不論在什么時候都可以在黑色背景上顯示鮮艷的彩色文字或彩色圖形，或反過來在色彩豐富的彩色背景上顯示黑色文字或黑色圖形的單色彩色液晶顯示裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明用在分別具有透明電極的一對透明基板之間封入約90°扭曲取向的向列液晶構(gòu)成的TN液晶元件(單元)、配置在該TN液晶元件的觀看一側(cè)的第1偏振片、依次配置在該TN液晶元件的與觀看一側(cè)相反的一側(cè)的第2偏振片、圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片、半透過式光吸收構(gòu)件和背光源構(gòu)成液晶顯示裝置。
也可以設(shè)置把180°～270°扭曲取向的向列液晶夾在分別具有一對透明電極的透明基板之間而構(gòu)成的STN液晶元件來取代上述TN液晶元件，并在該STN液晶元件的觀看一側(cè)配置相位差板，在其外側(cè)配置第2偏振片。此外還可以配置扭曲相位差板來取代該相位差板。
再有，也可以使上述背光源的發(fā)光面具有偏振光散射功能，并把該背光源配置為直接與上述膽甾醇型液晶聚合物薄片相向，而不設(shè)置上述半透過式光吸收構(gòu)件。
或者，也可以用上述TN液晶元件、配置在該TN液晶元件的觀看一側(cè)的第1偏振片、依次配置在該TN液晶元件的與觀看一側(cè)相反的一側(cè)的第1圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片、第2圓偏振光相位差板、第2偏振片、半透過式光吸收構(gòu)件和背光源，構(gòu)成液晶顯示裝置。
在這種情況下，也可以使上述背光源的發(fā)光面具有偏振光散射功能，并把該背光源配置為直接與上述膽甾醇型液晶聚合物薄片相向，而不設(shè)置上述半透過式光吸收構(gòu)件。
在這些任意一種液晶顯示裝置中，都也可以設(shè)置STN液晶元件來取代上述TN液晶元件，并在該STN液晶元件的觀看一側(cè)配置相位差板，在其外側(cè)配置第2偏振片。此外還可以配置扭曲相位差板來取代該相位差板。
此外，上述背光源的發(fā)光中心波長，理想的是從上述膽甾醇型液晶聚合物薄片的選擇散射中心波長偏離50nm以上。
此外，如果上述背光源具有2個以上的發(fā)光中心波長，而且至少1個發(fā)光中心波長從上述膽甾醇型液晶聚合物薄片的選擇散射中心波長偏離開50nm以上則更好。
作為上述第2偏振片，也可以配置反射式偏振片(反射偏振方向與透過軸垂直的線偏振光的偏振片)。
附圖的簡單說明圖1的示意性的剖面圖示出了本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例1的構(gòu)成。
圖2的說明圖示出了同上實施例的液晶顯示裝置的各個要素的配置關(guān)系。
圖3的示意性的剖面圖示出了本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例2的構(gòu)成。
圖4的說明圖示出了同上實施例的液晶顯示裝置的各個要素的配置關(guān)系。
圖5的示意性的剖面圖示出了本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例3的構(gòu)成。
圖6的說明圖示出了同上實施例的液晶顯示裝置的各個要素的配置關(guān)系。
圖7的示意性的剖面圖示出了本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例4的構(gòu)成。
圖8的示意性的剖面圖示出了本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例5的構(gòu)成。
圖9的示意性的剖面圖示出了本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例6的構(gòu)成。
圖10的說明圖示出了同上實施例的液晶顯示裝置的各個要素的配置關(guān)系。
圖11的曲線圖示出了本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例1～6中的透射率和背光源的發(fā)光光譜。
圖12的曲線圖示出了本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例7中的透射率和背光源的發(fā)光光譜。
圖13的示意性的斜視說明圖用來說明使用現(xiàn)有例的膽甾醇型液晶聚合物薄片的單色彩色液晶顯示裝置的顯示原理。
優(yōu)選實施例以下，用附圖對本發(fā)明的液晶顯示裝置的優(yōu)選的實施例的構(gòu)成和作用效果詳細(xì)地進(jìn)行說明。
首先，用圖1和圖2說明本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例1的構(gòu)成。
圖1是該液晶顯示裝置的示意性的剖面圖，圖2是表明該液晶顯示裝置的各個要素的配置關(guān)系的說明圖。
該實施例1的液晶顯示裝置，如圖1所示，用由形成了由氧化銦錫(以后縮寫為‘ITO’)構(gòu)成的第1透明電極3的厚度為0.7mm的玻璃板構(gòu)成的透明的第1基板1、由形成了由ITO構(gòu)成的第2透明電極4的厚度為0.7mm的玻璃板構(gòu)成的第2基板2、和使該一對基板進(jìn)行粘貼的密封劑5，向一對透明基板1、2之間封入90°扭曲取向的向列液晶6，形成TN液晶元件7。
在該TN液晶元件7的第2基板2的觀看一側(cè)(觀察者觀看的一側(cè)，在圖1中為上側(cè))配置第1偏振片17，在與觀看一側(cè)相反的一側(cè)的第1基板1的下側(cè)，依次配置第2偏振片18、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16，構(gòu)成液晶顯示裝置40。
第1基板1和第2偏振片18和圓偏振光相位差板9和膽甾醇型液晶聚合物薄片10，用聚丙烯酸系粘接劑(未畫出來)進(jìn)行粘接。此外，第1偏振片17和第2基板2也用聚丙烯酸系粘接劑(未畫出來)進(jìn)行粘接。
假定在該TN液晶元件使用的向列液晶6的雙折射率之差Δn為0.15，作為第1基板1和第2基板2的間隙的單元間隙d為8000nm。因此，用向列液晶6的雙折射率之差Δn和單元間隙d之積表示的TN液晶元件7的Δnd值為1200nm。由于Δnd值越小則光的旋光能力越降低，故Δnd值理想的是在500nm以上。
在第1透明電極3和第2透明電極4的表面上，形成有取向膜(未畫出來)。借助于此，如圖2所示，采用以水平軸H為基準(zhǔn)在-45°方向上對第1基板1進(jìn)行摩擦的辦法，使下液晶分子取向7a成為右下45°，采用在+45°方向上對第2基板2進(jìn)行摩擦的辦法，使上液晶分子取向方向7b成為右上45°，形成左旋90°扭曲取向的TN液晶元件7。
使第1偏振片17的透過軸17a配置為與TN液晶元件7的上液晶分子取向方向相同的右上45°，使第2偏振片18的透過軸18a配置為與TN液晶元件7的下液晶分子取向方向相同的右下45°。
圓偏振光相位差板9是將聚碳酸酯拉伸形成厚度約60微米的板，其相位差值為140nm，相位滯后軸9a水平地配置。在該圓偏振光相位差板9的下側(cè)配置膽甾醇型液晶聚合物薄片10，此外，作為半透過式光吸收構(gòu)件15，配置對厚度20微米的聚對苯二甲酸乙二醇酯(以后簡稱之為‘PET’)薄膜用黑色的染料進(jìn)行染色使得透射率成為50％的薄膜。
該膽甾醇型液晶聚合物薄片10是三乙酰纖維素(TAC)薄膜，對厚度80微米的基膜(未畫出來)進(jìn)行取向處理，在其上邊涂敷膽甾醇型液晶聚合物，在呈現(xiàn)液晶相的高溫下進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之成為扭曲節(jié)距P＝380nm、與基膜平行的平面取向而且右旋，然后，使之冷卻到玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下而固形化的膽甾醇型液晶聚合物薄片。因此，扭曲中心軸成為對基膜垂直的方向。
作為背光源16，使用發(fā)光色為藍(lán)綠的電致發(fā)光板(以后，簡稱為‘EL板’)。另外，膽甾醇型液晶聚合物薄片10和半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16，由于在相互平行的面內(nèi)不論以什么樣的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行配置對特性也沒有影響，故在圖2中省略了其配置方向的圖示。
其次，對用該實施例1的液晶顯示裝置顯示色彩的作用進(jìn)行說明。
在該液晶顯示裝置40中，在TN液晶元件7的第1、第2透明電極3、4之間不加電壓的狀態(tài)下，參照圖2，從觀看一側(cè)向該液晶顯示裝置入射并通過了第1偏振片17的在透過軸17a的方向上偏振的線偏振光，以TN液晶元件7的上液晶分子取向方向7b向TN液晶元件7入射，被TN液晶元件7旋光90°，成為下液晶分子取向方向7a的線偏振光而出射。由于把第2偏振片18配置為使得該下液晶分子取向方向7a和第2偏振片18的透過軸18a成為平行，故入射到第2偏振片18上的線偏振光將保持原狀地透過第2偏振片18。
為此，線偏振光對于其相位滯后軸9a右旋45°地向圓偏振光相位差板9入射。因此，與圖13所示的OFF狀態(tài)的情況一樣，成為右旋的右旋圓偏振光，由于是和膽甾醇型液晶聚合物薄片10的扭曲方向10a相同的右旋，故當(dāng)該右旋圓偏振光入射到膽甾醇型液晶聚合物薄片10上時，由于半透過式光吸收構(gòu)件以散射中心波長λc為中心借助于選擇散射反射散射帶寬Δλ的光，吸收散射帶寬Δλ以外的透射光，故可以得到色彩鮮艷的金屬色調(diào)的反射色。
倘把膽甾醇型液晶聚合物的折射率定義為n，把膽甾醇型液晶聚合物的扭曲節(jié)距定義為P，則散射中心波長將成為λc＝n×P。在本實施例中，由于使用n＝2.65、P＝370nm的右扭曲的膽甾醇型液晶聚合物，故散射中心波長將成為λc＝610nm，顯示金屬色調(diào)且金色的反射色。
其次，當(dāng)給TN液晶元件7的第1透明電極3和第2透明電極4之間加上電壓時，向列液晶6的分子站起來，旋光性消失，當(dāng)在上液晶分子取向方向7b的方向上偏振的線偏振光入射到TN液晶元件7上時將保持原狀地通過。因此，透過TN液晶元件7向第2偏振片18入射的線偏振光在與該透過軸18a垂直的方向上偏振，故入射光全部被第2偏振片18吸收，顯示黑色。
在圖11中，分別用實線曲線53、實線曲線52來表示在本實施例中使用的膽甾醇型液晶聚合物薄片10的選擇散射時(在透明電極3、4間不加電壓時)的透射率和顯示黑色時(在透明電極3、4間加上電壓時)的透射率。在選擇散射時，如曲線53所示，可知以散射中心波長λc＝610nm為中心，560nm～670nm的范圍的右旋圓偏振光被反射，而散射帶寬以外的波長的光保持原狀地透過。因此，如果用半透過式光吸收構(gòu)件15吸收該透射光以抑制向觀看一側(cè)的返回，則借助于因選擇散射形成的反射光可以進(jìn)行鮮艷的金色的顯示。
在顯示黑色時，如曲線52所示，由于透過第1偏振片17后的光幾乎全部被第2偏振片18吸收，故成為顯示黑色。
其次，對圖1中的背光源16的作用進(jìn)行說明。圖11中的虛線曲線54是作為本實施例的液晶顯示裝置40中的背光源16使用的發(fā)藍(lán)綠色光的EL板的相對發(fā)光強(qiáng)度的光譜。發(fā)光中心波長λL＝510nm，發(fā)藍(lán)綠色的光。
在本實施例的液晶顯示裝置40中，加上電壓的顯示黑色的ON部分，如曲線52所示，由于不透射光，故即便是背光源16發(fā)光，也保持暗色不變。但是，在不加電壓的狀態(tài)下，顯示金色的反射色，如曲線53所示，波長560nm以下的光可以透過。
因此，發(fā)光中心波長λL比膽甾醇型液晶聚合物薄片10的選擇散射中心波長λc＝610nm小大約100nm的λL＝510nm的背光源16所發(fā)出的光，大體上完全透過膽甾醇型液晶聚合物薄片10，明亮地進(jìn)行照明，即便是在夜間也可以得到良好的辨認(rèn)性。
另外，即便是沒有圖1中的第2偏振片18，采用具備半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16的辦法，也可以得到金屬色調(diào)的單色彩色顯示的液晶顯示裝置，在這種情況下，在顯示金色的OFF狀態(tài)下與上述實施例1的情況作用相同，但在顯示黑色的ON狀態(tài)下，從圓偏振光相位差板9射出的光將成為圓偏振光狀態(tài)，透過右扭曲的膽甾醇型液晶聚合物薄片10，被半透過式光吸收構(gòu)件15吸收，顯示黑色。
如果在該狀態(tài)下使背光源16發(fā)光，則透過半透過式光吸收構(gòu)件15的光，由于ON狀態(tài)的顯示黑色的部分的透射率高，故明亮地發(fā)光，而OFF狀態(tài)的金色的部分一方由于透射率低而變暗，成為與用外光在反射狀態(tài)下觀看的情況下黑白關(guān)系倒轉(zhuǎn)過來的顯示。在這種情況下，ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)的背光源16的透射光量差減少，對比度降低。
此外，在淡暗的環(huán)境中使液晶顯示裝置40的背光源16發(fā)光的情況下，由于OFF顯示的金色部分因?qū)ν夤膺M(jìn)行反射而發(fā)光，ON狀態(tài)的黑色部分也因透過背景光而發(fā)光，故有時候會成為幾乎沒有文字和背景的對比度的情況，辨認(rèn)性顯著地降低。
但是，本實施例的液晶顯示裝置40，在用外光在反射狀態(tài)下觀看的情況下，和用背光源在透射狀態(tài)下觀看的情況下的黑白關(guān)系是同樣的顯示，同時還將提高在淡暗的環(huán)境下使背光源發(fā)光時的辨認(rèn)性。
如上所述，用由第1偏振片17、TN液晶元件7、第2偏振片18、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，可以得到用鮮艷的反射色進(jìn)行的高對比度顯示，而且還可以得到即便是用背光源照明也會成為非反轉(zhuǎn)顯示，即便是在夜間辨認(rèn)性也高的金屬色調(diào)的單色彩色顯示的液晶顯示裝置。
在上邊說過的實施例1中，雖然膽甾醇型液晶聚合物薄片10的選擇散射中心波長λc和背光源的發(fā)光中心波長λL偏離開約100nm，但是只要選擇散射中心波長λc和發(fā)光中心波長λL偏離開50nm以上，盡管背光源照明的亮度多少會有些降低，但沒有問題。
在實施例1中，雖然在膽甾醇型液晶聚合物薄片10中使用節(jié)距P＝370nm的膽甾醇型液晶聚合物，并作成為顯示金色和黑色的液晶顯示裝置，但是采用改變膽甾醇型液晶聚合物的節(jié)距P的辦法，就可以任意地改變反射狀態(tài)的色調(diào)。例如，如果使P＝300nm(λc＝490nm)，則可以得到顯示藍(lán)色和黑色的液晶顯示裝置。在這種情況下，作為背光源16使用發(fā)光中心波長λL＝560nm的發(fā)橙黃色光的EL板。
此外，在實施例1中，作為背光源16使用的是發(fā)藍(lán)綠色光的EL板，但即便是使用在塑料制的導(dǎo)光板上裝配上發(fā)綠色光的發(fā)光二極管(LED)的側(cè)光源，也可以得到完全相同的明亮的照明。
再有，在實施例1中，雖然作成為使得在不加電壓的狀態(tài)下進(jìn)行彩色顯示，在加電壓的狀態(tài)下則成為顯示黑色，但是，如果使第1偏振片17的透過軸17a旋轉(zhuǎn)90°，使之配置為與下液晶分子取向方向7a相同的方向，則也可以成為在不加電壓的狀態(tài)下顯示黑色，在加電壓的狀態(tài)下進(jìn)行彩色顯示。
或者，即便是使第2偏振片18的透過軸18a旋轉(zhuǎn)90°，也可以成為在不加電壓的狀態(tài)下顯示黑色，在加電壓的狀態(tài)下進(jìn)行彩色顯示。
此外，在實施例1中，把圓偏振光相位差板9設(shè)置于第2偏振片18和膽甾醇型液晶聚合物薄片10之間，但盡管來自膽甾醇型液晶聚合物薄片10的反射效率會降低，金屬色調(diào)多少會變暗，但除去圓偏振光相位差板9仍是可能的。
其次，用圖3和圖4對本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例2進(jìn)行說明。
本實施例2的液晶顯示裝置，除作為液晶元件使用225°扭曲的STN液晶元件，且使用相位差板這一點(diǎn)與實施例1不同之外，與實施例1的構(gòu)成是相同的。
圖3和圖4是用來說明該實施例2的液晶顯示裝置的構(gòu)成的與圖1和圖2同樣的圖，對與它們對應(yīng)的部分賦予同一標(biāo)號而省略對它們的說明。
本液晶顯示裝置40，用由形成了由ITO構(gòu)成的第1透明電極3的厚度為0.7mm的玻璃板構(gòu)成的透明的第1基板1、由形成了由ITO構(gòu)成的第2透明電極4的厚度為0.7mm的玻璃板構(gòu)成的第2基板2、和使該一對基板1、2進(jìn)行粘貼的密封劑5，向一對透明基板1、2之間封入225°扭曲取向的向列液晶6，形成STN液晶元件12。
在該STN液晶元件12的觀看一側(cè)的第2基板2的外側(cè)，依次配置相位差板13和第1偏振片17，在與觀看一側(cè)相反的一側(cè)的下側(cè)，依次配置第2偏振片18、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16，構(gòu)成液晶顯示裝置40。
第1偏振片17、第2偏振片18、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、圓偏振光相位差板9、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16，使用與實施例1同樣的物品。
第1基板1和第2偏振片18和圓偏振光相位差板9和膽甾醇型液晶聚合物薄片10，用聚丙烯酸系粘接劑(未畫出來)進(jìn)行粘接。此外，第1偏振片17和相位差板13和第2基板2也用聚丙烯酸系粘接劑(未畫出來)進(jìn)行粘接。
所使用的向列液晶6的雙折射率之差Δn為0.15，作為第1基板1和第2基板2的間隙的單元間隙d為5400nm。因此，用向列液晶6的雙折射率之差Δn和單元間隙d之積表示的TN液晶元件7的Δnd值為810nm。此外，向列液晶6的扭曲節(jié)距已經(jīng)調(diào)整為1100nm。
第1透明電極3和第2透明電極4的表面上，形成取向膜(未畫出來)，如圖4所示，采用以水平軸H為基準(zhǔn)在+22.5°方向上對第1基板1進(jìn)行摩擦的辦法，使下液晶分子取向12a成為右上22.5°，采用在-22.5°方向上對第2基板2進(jìn)行摩擦的辦法，使上液晶分子取向方向12b成為右下22.5°，形成左旋225°扭曲取向的STN液晶元件12。
以水平軸H為基準(zhǔn)把第1偏振片17的透過軸17a配置為-70°，在STN液晶元件12和第1偏振片17之間配置由聚碳酸酯樹脂構(gòu)成的厚度50微米且相位差值為550nm的相位差板13，使得其相位滯后軸13a以水平軸H為基準(zhǔn)成為60°。
在STN液晶元件12的下側(cè)，把第2偏振片18配置得使透過軸18a以水平軸H為基準(zhǔn)成為-15°，把圓偏振光相位差板9配置得使其相位滯后軸9a對于第2偏振片18的透過軸18a成為45°，故配置為對于水平軸H成30°。
為了改善視場角特性，在把相位滯后軸方向的折射率定義為nx，把Y軸方向的折射率定義為ny，把厚度方向的折射率定義為nz時，相位差板13使用它們的關(guān)系成為nx＞nz＞ny的2軸性的相位差板。當(dāng)然使用1軸性的相位差板也沒有問題。
由于膽甾醇型液晶聚合物薄片10和半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16，在相互平行的面內(nèi)不論以什么樣的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行配置對特性也沒有影響，故在圖4的平面圖中省略了其配置方向的圖示。
其次，對本實施例2的液晶顯示裝置40的顯示色彩的作用進(jìn)行說明。在該液晶顯示裝置40中，在對STN液晶元件12不加電壓的狀態(tài)下，通過第1偏振片17，從觀看一側(cè)(圖1的上方)入射進(jìn)來的在透過軸17a的方向上偏振的線偏振光，在沒有相位差板13的情況下，在透過了STN液晶元件12的狀態(tài)下，成為橢圓偏振狀態(tài)，即便是通過圓偏振光相位差板9也不可能成為圓偏振光，將成為顯示不夠充分。
但是，由于把相位差板13配置在第1偏振片17和STN液晶元件12之間，故通過了第1偏振片17入射到相位差板13上的線偏振光將成為橢圓偏振狀態(tài)。該橢圓偏振光在通過STN液晶元件13期間被補(bǔ)正，大體上是線偏振光，成為對于第1偏振片17的透過軸17a左旋轉(zhuǎn)55°的線偏振光射出。
由于把第2偏振片18配置得使其透過軸18a以水平軸H為基準(zhǔn)成為-15°，故從第1偏振片17入射進(jìn)來的線偏振光保持原狀不變地透過第2偏振片18。把圓偏振光相位差板9的相位滯后軸9a配置在對于第2偏振片的透過軸18a成+45°的角度上，由于線偏振光在對于圓偏振光相位差板9的相位滯后軸9a右旋45°的方向上入射，故將成為右旋的右圓偏振光。
作為膽甾醇型液晶聚合物薄片10，由于使用與實施例1同樣地右扭曲的薄片，故由于以散射中心波長λc為中心，半透過式光吸收構(gòu)件15借助于選擇反射反射散射帶寬Δλ的光，吸收散射帶寬Δλ以外的透射光，故可以得到鮮艷的色彩的金屬色調(diào)且為金色的反射色。
其次，當(dāng)給STN液晶元件12的第1透明電極3和第2透明電極4之間加上電壓時，則向列液晶6的分子就將站起來，STN液晶元件12的雙折射性發(fā)生變化，射出的線偏振光旋轉(zhuǎn)約90°，成為對于圖4所示的水平軸H成+75°的方向。因此，透過STN液晶元件12后的線偏振光對于第2偏振片18的透過軸18a，偏振方向偏離90°，故該入射光完全被第2偏振片18吸收，成為顯示黑色。因此，采用使用第2偏振片18的辦法就可以進(jìn)行高對比度的黑色顯示。
作為背光源16，與實施例一樣，使用發(fā)光中心波長λL＝510nm，顯示藍(lán)綠色的發(fā)光色的EL板。在加上了電壓的顯示黑色的狀態(tài)下，液晶顯示裝置不透射光，但在不加電壓且顯示金色的反射色的狀態(tài)下，則可以透過波長為560nm以下的光。
因此，作為比膽甾醇型液晶聚合物薄片10的選擇散射中心波長λc＝610nm小約100nm的發(fā)光中心波長λL的背光源16所發(fā)出的光幾乎完全透過，可以明亮地進(jìn)行照明。而且，成為與不使背光源16發(fā)光，借助于外光進(jìn)行顯示時相同的明暗關(guān)系的顯示，即便是在夜間，也可以得到良好的辨認(rèn)性，如上所述，倘使用由第1偏振片17、相位差板13、STN液晶元件12、第2偏振片18、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，則可以得到用鮮艷的反射色進(jìn)行的對比度高的顯示，而且，可以得到即便是用背光源照明也會成為非反轉(zhuǎn)顯示，即便是在夜間也可以進(jìn)行辨認(rèn)性高的金屬色調(diào)的單色彩色顯示的液晶顯示裝置。
在上述的實施例2中，雖然作為液晶元件12使用的是225°扭曲的STN液晶元件，但是，即便是使用180°～270°扭曲的STN液晶元件也可以得到同樣的液晶顯示裝置。
此外，在實施例2中，雖然為了使STN液晶元件12的橢圓偏振狀態(tài)退回為線偏振光，使用一塊相位差板13，但是，如果使用多塊相位差板則可以更完全地退回為線偏振光，可以得到更為良好的黑色顯示和彩色顯示。相位差板可以在STN液晶元件12的單側(cè)配置多塊，也可以在STN液晶元件12的兩側(cè)分開來進(jìn)行配置。
此外，在本實施例2中，雖然把圓偏振光相位差板9設(shè)置于第2偏振片18和膽甾醇型液晶聚合物薄片10之間，但即便是省略該圓偏振光相位差板9，雖然來自膽甾醇型液晶聚合物薄片10的反射效率會降低，因而金屬色調(diào)會多少變暗，在實用上仍然可以使用。
其次，用圖5和圖6對本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例3進(jìn)行說明。
本實施例3的液晶顯示裝置，除作為液晶元件使用240°扭曲的STN液晶元件，并設(shè)置扭曲相位差板之外，與實施例1的構(gòu)成是一樣的。
圖5和圖6是用來說明該實施例3的液晶顯示裝置的構(gòu)成的與圖1和圖2同樣的圖，對與它們對應(yīng)的部分賦予同一標(biāo)號而省略對它們的說明。
本實施例3的液晶顯示裝置40，用由形成了由ITO構(gòu)成的第1透明電極3的厚度為0.7mm的玻璃板構(gòu)成的透明的第1基板1、由形成了由ITO構(gòu)成的第2透明電極4的厚度為0.7mm的玻璃板構(gòu)成的第2基板2、和使該一對基板1、2進(jìn)行粘貼的密封劑5，向一對透明基板1、2之間封入240°扭曲取向的向列液晶6，形成STN液晶元件14。
在該STN液晶元件14的觀看一側(cè)的第2基板2的外側(cè)，依次配置扭曲相位差板19和第1偏振片17，在與觀看一側(cè)相反的一側(cè)的下側(cè)，依次配置第2偏振片18、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16，構(gòu)成液晶顯示裝置40。
該第1偏振片17、第2偏振片18、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、圓偏振光相位差板9、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16，使用與實施例1同樣的物品。
第1基板1和第2偏振片18和圓偏振光相位差板9和膽甾醇型液晶聚合物薄片10，用聚丙烯酸系粘接劑(未畫出來)進(jìn)行粘接。此外，第1偏振片17和扭曲相位差板19和第2基板2也用聚丙烯酸系粘接劑(未畫出來)進(jìn)行粘接。
在該STN液晶元件14中使用的向列液晶6的雙折射率之差Δn為0.15，作為第1基板1和第2基板2的間隙的單元間隙d為5600nm。因此，用向列液晶6的雙折射率之差Δn和單元間隙d之積表示的TN液晶元件7的Δnd值為840nm。此外，向列液晶6的扭曲節(jié)距已經(jīng)調(diào)整為1100nm。
第1透明電極3和第2透明電極4的表面上，形成取向膜(未畫出來)，如圖6所示，采用以水平軸H為基準(zhǔn)在+30°方向上對第1基板1進(jìn)行摩擦的辦法，使下液晶分子取向20a成為右上30°，采用在-30°方向上對第2基板2進(jìn)行摩擦的辦法，使上液晶分子取向方向20b成為右下30°，形成左旋240°扭曲取向的STN液晶元件14。
以水平軸H為基準(zhǔn)，把第1偏振片17的透過軸17a配置為-45°，在STN液晶元件14和第1偏振片17之間，以水平軸H為基準(zhǔn)，把Δnd值為610nm且右旋220°扭曲的扭曲相位差板19配置為成+55°，使得下分子軸19a與上液晶分子取向方向20b大體上成為直角。因此，扭曲相位差板19的上分子軸19b將成為-85°。
由于在第1基板1的下側(cè)，把第2偏振片18配置為使得其透過軸18a成為+85°，并把圓偏振光相位差板9配置為使得其相位滯后軸9a對于第2偏振片18的透過軸18a成為45°，故把相位滯后軸9a配置為對于水平軸H成-50°。
扭曲相位差板19，是三乙酰纖維素(TAC)薄膜，對厚度80微米的基膜(未畫出來)進(jìn)行取向處理，在其上邊涂敷液晶聚合物，在呈現(xiàn)液晶相的高溫下對厚度和扭曲節(jié)距進(jìn)行調(diào)節(jié)，使扭曲角度成為220°，然后，使之冷卻到玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下而固形化的扭曲相位差板。
由于膽甾醇型液晶聚合物薄片10和半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16，在相互平行的面內(nèi)不論以什么樣的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行配置對特性也沒有影響，故在圖6中省略了其配置方向的圖示。
其次，對該實施例3的液晶顯示裝置的顯示色彩的作用進(jìn)行說明。
在該液晶顯示裝置40中，在對STN液晶元件14不加電壓的狀態(tài)下，通過第1偏振片17，從觀看一側(cè)入射進(jìn)來的線偏振光，在其透過軸17a的方向上偏振，在沒有扭曲相位差板19的情況下，在透過了STN液晶元件14的狀態(tài)下，成為橢圓偏振狀態(tài)，即便是通過圓偏振光相位差板9也不可能成為圓偏振光，將成為顯示不夠充分。
但是，由于把扭曲相位差板19配置在第1偏振片17和STN液晶元件14之間，故從第1偏振片17入射到扭曲相位差板19上的線偏振光將成為橢圓偏振狀態(tài)。該橢圓偏振光在透過STN液晶元件14期間被補(bǔ)正，大體上成為線偏振光，對于第1偏振片17的透過軸17a右旋轉(zhuǎn)約50°，以圖6的水平軸H為基準(zhǔn)成為85°的偏振方向射出。
由于把第2偏振片18配置得使其透過軸18a以水平軸H為基準(zhǔn)成為85°，故從第1偏振片17入射進(jìn)來的線偏振光保持原狀不變地透過第2偏振片18。由于把圓偏振光相位差板9配置得使對于第2偏振片相位滯后軸9a成為+45°的角度上，由于線偏振光在對于圓偏振光相位差板9的相位滯后軸9a右旋45°的方向上入射，故將成為右旋的右圓偏振光。
作為膽甾醇型液晶聚合物薄片10，由于采用與實施例1同樣地右扭曲的薄片，故由于以散射中心波長λc為中心，半透過式光吸收構(gòu)件15借助于選擇反射反射散射帶寬Δλ的光，吸收散射帶寬Δλ以外的透射光，故可以得到鮮艷的色彩的金屬色調(diào)且為金色的反射色。
其次，當(dāng)給STN液晶元件14的第1透明電極3和第2透明電極4之間加上電壓時，則向列液晶6的分子就將站起來，STN液晶元件14的雙折射性發(fā)生變化，射出的線偏振光旋光約90°，成為對于圖4所示的水平軸H成-5°的方向。因此，透過STN液晶元件14后的線偏振光對于第2偏振片18的透過軸18a偏離90°，故射向第2偏振片18的入射光在此完全被吸收，成為顯示黑色。
作為背光源16，與實施例一樣，使用發(fā)光中心波長λL＝510nm，顯示藍(lán)綠色的發(fā)光色的EL板。在加上了電壓的顯示黑色的狀態(tài)下，液晶顯示裝置40不透射光，但在不加電壓且顯示金色的反射色的狀態(tài)下，波長為560nm以下的光則可以透過。
因此，作為比膽甾醇型液晶聚合物薄片10的選擇散射中心波長λc＝610nm小約100nm的發(fā)光中心波長λL的背光源16所發(fā)出的光幾乎完全透過，可以明亮地進(jìn)行照明。而且，成為與不使背光源16發(fā)光，借助于外光進(jìn)行顯示時相同的非反轉(zhuǎn)顯示，即便是在夜間，也可以得到良好的辨認(rèn)性，如上所述，倘使用由第1偏振片17、扭曲相位差板19、STN液晶元件14、第2偏振片18、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，則可以得到用鮮艷的反射色進(jìn)行的對比度高的顯示，而且，可以得到用背光源照明進(jìn)行的顯示也不反轉(zhuǎn)，即便是在夜間也可以進(jìn)行辨認(rèn)性高的金屬色調(diào)的單色彩色顯示的液晶顯示裝置。
在本實施例3中，作為STN液晶元件14雖然使用的是240°扭曲STN液晶元件，但即便是使用180°～270°扭曲的STN液晶元件也可以得到同樣的液晶顯示裝置。
此外，在本實施例中，雖然把圓偏振光相位差板9設(shè)置于第2偏振片18和膽甾醇型液晶聚合物薄片10之間，但即便是省略該圓偏振光相位差板9，雖然來自膽甾醇型液晶聚合物薄片10的反射效率會降低，因而金屬色調(diào)會多少變暗，在實用上仍然可以使用。
其次，用圖7對本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例4進(jìn)行說明。
本實施例4的液晶顯示裝置，由于除了去掉了半透過式光吸收構(gòu)件15之外，與實施例2的構(gòu)成是相同的，故僅對其變更點(diǎn)進(jìn)行說明。
本實施例的液晶顯示裝置40，由封入了225°扭曲取向的向列液晶6的STN液晶元件12、依次配置在其觀看一側(cè)(在圖中為上側(cè))相位差板13和第1偏振片17，依次配置在與觀看一側(cè)相反的一側(cè)(在圖中為下側(cè))的第2偏振片8、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10和背光源16構(gòu)成。
另外，該背光源16的發(fā)光面，就是說與膽甾醇型液晶聚合物薄片10相向的面具有偏振光散射功能。
其次，對本實施例4的液晶顯示裝置40的顯示色彩的作用進(jìn)行說明。在該液晶顯示裝置40中，在對STN液晶元件12不加電壓的狀態(tài)下，通過第1偏振片17，從觀看一側(cè)入射到相位差板13上的線偏振光，在透過相位差板13后成為橢圓偏振狀態(tài)。該橢圓偏振光在透過STN液晶元件12期間被補(bǔ)正，大體上成為線偏振光，在對于圖4中的第1偏振片7的透過軸17a左旋轉(zhuǎn)約55°的偏振方向上出射。
由于把第2偏振片18配置得使其透過軸18a以水平軸H為基準(zhǔn)成為-15°，故從第1偏振片17入射進(jìn)來的線偏振光保持原狀不變地透過第2偏振片18。
由于把圓偏振光相位差板9的相位滯后軸9a配置在對于第2偏振片的透過軸18a成+45°的角度上，由于線偏振光在對于圓偏振光相位差板9的相位滯后軸9a右旋45°的方向上入射，故將成為右旋的右偏振光。
作為膽甾醇型液晶聚合物薄片10，由于使用與實施例1同樣地右扭曲的薄片，故以散射中心波長λc為中心，借助于選擇反射反射散射帶寬Δλ的光。
散射帶寬Δλ以外的透射光，由于沒有在實施例2中設(shè)置的半透過式光吸收構(gòu)件15，故將到達(dá)背光源16。作為背光源16使用與實施例2相同的發(fā)藍(lán)綠色光的EL板。該EL板用向基膜上印刷粒狀的發(fā)光體并在其上邊用形成了透明電極的薄膜覆蓋起來的辦法形成。因此，其發(fā)光面具有偏振光散射功能，到達(dá)背光源16的散射帶寬Δλ以外的透射光，借助于該發(fā)光體粒子使偏振狀態(tài)雜亂地進(jìn)行反射。
在圖7中，來自背光源16的反射光，透過膽甾醇型液晶聚合物薄片10，再次透過圓偏振光相位差板9，到達(dá)第2偏振片18。但是，由于在背光源16中偏振狀態(tài)雜亂無序，故用圓偏振光相位差板9不能退回到完全的線偏振光，來自背光源16的反射光的幾乎全部都被第2偏振片18吸收。因此，即便是沒有半透過式光吸收構(gòu)件15，也可以得到鮮艷的色彩的金屬色調(diào)而且為金色的反射色。
其次，當(dāng)給STN液晶元件12的第1透明電極3和第2透明電極4之間加上電壓時，向列液晶6的分子站起來，STN液晶元件12的雙折射率發(fā)生變化，射出的線偏振光旋光約90°，對于水平軸H成為+75°的方向。因此，透過了STN液晶元件12的線偏振光，偏振方向?qū)τ诘?偏振片8的透過軸18a偏離90°，故被第2偏振片18吸收，成為顯示黑色。
作為背光源16，與實施例一樣，使用發(fā)光中心波長λL＝510nm，顯示藍(lán)綠色的發(fā)光色的EL板。在加上了電壓的顯示黑色的狀態(tài)下，不透射光，但在不加電壓且顯示金色的反射色的狀態(tài)下，波長為560nm以下的光則可以透過，成為與用外光進(jìn)行顯示時相同的明暗狀態(tài)的顯示，即便是在夜間也可以得到良好的辨認(rèn)性。
此外，與實施例2比較，由于不設(shè)置半透過式光吸收構(gòu)件，故將增加背光源發(fā)光時的透射光量，顯示輝度上升，因而可以進(jìn)行明亮的照明。
如上所述，采用由第1偏振片17、相位差板13、STN液晶元件12、第2偏振片18、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10和背光源16構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，可以得到用鮮艷的反射色進(jìn)行的高對比度顯示，而且，還可以得到即便是用背景光照明也會成為與用外光進(jìn)行顯示時相同的明暗關(guān)系的顯示，即便是在夜間辨認(rèn)性也高的金屬色調(diào)的單色彩色顯示的液晶顯示裝置。
在上邊所述的實施例4中，雖然使用的是STN液晶元件12和相位差板13，但即便是在使用實施例1中使用的TN液晶元件7的液晶顯示裝置，或使用實施例3中使用的STN液晶元件14和扭曲相位差板19的液晶顯示裝置中，也可以與本實施例的液晶顯示裝置一樣，去掉半透過式光吸收構(gòu)件15，利用背光源16的發(fā)光面的偏振光散射功能。在這種情況下，在背光源發(fā)光時可以得到比實施例1或3的液晶顯示裝置還亮的顯示。
此外，在上述實施例4中，雖然作為背光源16使用的是發(fā)藍(lán)綠色光的EL板，但也可以使用在塑料制的導(dǎo)光板上裝配上發(fā)藍(lán)綠色光的發(fā)光二極管(LED)的側(cè)光。在這種情況下，可以采用在塑料制的導(dǎo)光板的表面上設(shè)置凹凸，或者在塑料制的導(dǎo)光板的下部配置表面粗糙的反射板的辦法，使之具有有效的偏振光散射功能。
其次，用圖8對本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例5進(jìn)行說明。
本實施例5的液晶顯示裝置，由于除了第2偏振片為反射式偏振片之外，與用圖3和圖4說明的實施例2的構(gòu)成是一樣的，故用圖8僅對其變更點(diǎn)進(jìn)行說明。
本實施例的液晶顯示裝置40，由封入了225°扭曲取向的向列液晶6的STN液晶元件12、依次配置在其觀看一側(cè)(在圖中為上側(cè))相位差板13和第1偏振片17，依次配置在與觀看一側(cè)相反的一側(cè)(在圖中為下側(cè))的反射式偏振片26、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16構(gòu)成。
首先，對反射式偏振片26進(jìn)行說明。在迄今為止的實施例中使用的第1偏振片17和第2偏振片18是通常的偏振片，就是說是吸收式偏振片，吸收偏振方向與透過軸垂直的線偏振光，顯示黑色。對此，反射式偏振片反射偏振方向與透過軸垂直的線偏振光，是顯示銀色的偏振片。在本實施例5中，使用住友3M公司制造的反射式偏振片，商品名為D-BEF。
其次，對本實施例5的液晶顯示裝置40的顯示色彩的作用進(jìn)行說明。在該液晶顯示裝置40中，在對STN液晶元件12不加電壓的狀態(tài)下，通過第1偏振片17，從觀看一側(cè)入射到相位差板13上的線偏振光，在透過該相位差板13后成為橢圓偏振狀態(tài)。該橢圓偏振光在透過STN液晶元件12期間被補(bǔ)正，大體上成為線偏振光，在圖4中，成為對于第1偏振片7的透過軸17a左旋轉(zhuǎn)約55°的偏振方向的線偏振光出射。
反射式偏振片26的透過軸，與實施例2中的第2偏振片18的透過軸18a一樣，以水平軸H為基準(zhǔn)配置為-15°。因此，從第1偏振片17入射進(jìn)來的線偏振光，保持原狀地透過反射式偏振片。
圓偏振光相位差板9由于配置為使得其相位滯后軸9a對于反射式偏振片26的透過軸成為+45°，故來自反射式偏振片26的線偏振光，由于對于圓偏振光相位差板9的相位滯后軸9a右旋45°入射，故成為右旋的右圓偏振光。
作為膽甾醇型液晶聚合物薄片10，由于采用與實施例1同樣地右扭曲的薄片，故采用以散射中心波長λc為中心，借助于選擇反射反射散射帶寬Δλ的光，用半透過式光吸收構(gòu)件15吸收散射帶寬Δλ以外的透射光的辦法，可以得到鮮艷的色彩的金屬色調(diào)且為金色的反射色。
其次，當(dāng)給STN液晶元件12的第1透明電極3和第2透明電極4之間加上電壓時，向列液晶6的分子站起來，STN液晶元件12的雙折射性發(fā)生變化，射出的線偏振光旋光約90°，對于水平軸H成為+75°的方向。因此，透過了STN液晶元件12的線偏振光，偏振方向?qū)τ诜瓷涫狡衿?6的透過軸偏離90°入射，故入射光幾乎完全被反射式偏振片26反射，成為顯示銀色。
作為背光源16，與實施例一樣，使用發(fā)光中心波長λL＝510nm，顯示藍(lán)綠色的發(fā)光色的EL板。在加上了電壓的顯示銀色的狀態(tài)下，不透射光，但在不加電壓且顯示金色的反射色的狀態(tài)下，波長為560nm以下的光則可以透過，成為與用外光進(jìn)行顯示時相同的明暗狀態(tài)的顯示，即便是在夜間也可以得到良好的辨認(rèn)性。
如上所述，采用由第1偏振片17、相位差板13、STN液晶元件12、反射式偏振片26、圓偏振光相位差板9、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，可以得到用鮮艷的反射色，在金色背景上顯示銀色的文字的顯示，而且，還可以得到即便是用背景光照明也會成為與用外光進(jìn)行顯示時相同的非反轉(zhuǎn)顯示，即便是在夜間辨認(rèn)性也高的金屬色調(diào)的單色彩色顯示的液晶顯示裝置。
在上邊所說的實施例5中，雖然使用的是STN液晶元件12和相位差板13，但即便是在使用實施例1中使用的TN液晶元件7的液晶顯示裝置，或使用實施例3中使用的STN液晶元件14和扭曲相位差板19的液晶顯示裝置中，采用用反射式偏振片26取代第2偏振片18的辦法，也可以得到與實施例5同樣的液晶顯示裝置。
此外，在本實施例中，雖然作成為在金色背景上顯示銀色文字的液晶顯示裝置，但采用使第1偏振片17的透過軸17a旋轉(zhuǎn)90°的辦法，也可以在銀色背景上顯示金色文字。再者，采用改變膽甾醇型液晶聚合物薄片10的扭曲節(jié)距的辦法還可以得到在銀色背景上顯示金屬色調(diào)的藍(lán)色文字，或在銀色背景上顯示金屬色調(diào)的綠色文字等種種的顯示顏色的液晶顯示裝置。
此外，在本實施例中，雖然在背光源16和膽甾醇型液晶聚合物薄片10之間設(shè)置半透過式光吸收構(gòu)件15，但如在實施例4中說明的那樣，即便是成為去掉半透過式光吸收構(gòu)件15，利用背光源16的發(fā)光面的偏振光散射功能，也可以得到與實施例4同樣的液晶顯示裝置。
其次，用圖9和圖10對本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例6進(jìn)行說明。
本實施例的液晶顯示裝置，除了使用2塊圓偏振光相位差板和第2偏振片18的位置不同之外，與實施例1的構(gòu)成是一樣的，故僅對其變更點(diǎn)進(jìn)行說明。
本實施例的液晶顯示裝置40，如圖9所示，從觀看一側(cè)(在圖中為上側(cè))開始依次配置的第1偏振片17、TN液晶元件7、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、第2偏振片18、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16，與在用圖1說明的的實施例1中使用的物品是一樣的。
此外，配置在TN液晶元件7與膽甾醇型液晶聚合物薄片10之間的第1圓偏振光相位差板27，和配置在膽甾醇型液晶聚合物薄片10與第2偏振片18之間的第2圓偏振光相位差板28，可以是與在實施例1中使用的圓偏振光相位差板9(圖1)相同的1/4λ板，是將聚碳酸酯樹脂拉伸為厚度約60微米的相位差板，相位差值為140nm。
第1基板1、第1圓偏振光相位差板27、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、第2圓偏振光相位差板28和第2偏振片18，用聚丙烯酸系粘接劑(未畫出來)進(jìn)行粘接。此外，第2偏振片17和第2基板2也用聚丙烯酸系粘接劑(未畫出來)進(jìn)行粘接。
如圖10所示，第1偏振片17的透過軸17a，與TN液晶元件7的上液晶分子取向方向7b相同，配置為右上45°，第2偏振片18的透過軸18a也與TN液晶元件7的上液晶分子取向方向7b相同，配置為右上45°，第1圓偏振光相位差板27的相位滯后軸27a和第2圓偏振光相位差板28的相位滯后軸28a水平地進(jìn)行配置。
其次，對本實施例6的液晶顯示裝置40的顯示色彩的作用進(jìn)行說明。
在該液晶顯示裝置40中，在對TN液晶元件7不加電壓的狀態(tài)下，參照圖10，從觀看一側(cè)通過第1偏振片17入射的變更為透過軸17a的方向的線偏振光，在與TN液晶元件7的上液晶分子取向方向7b相同的方向上偏振并向TN液晶元件7入射，被TN液晶元件7旋光90°后，成為下液晶分子取向方向7a的方向的線偏振光出射。
從該TN液晶元件7射出的線偏振光，對于第1圓偏振光相位差板27的相位滯后軸27a，成為右旋45°的線偏振光入射。因此，如圖13的OFF狀態(tài)所示，成為右旋的右偏振光，由于是與膽甾醇型液晶聚合物薄片10的扭曲方向10a相同的右旋，故以散射中心波長λc為中心，借助于選擇散射，散射帶寬Δλ的光進(jìn)行反射，散射帶寬Δλ以外的透射光雖然透過第2圓偏振光相位差板18，但由于被半透過式光吸收構(gòu)件15吸收，故可以得到色彩鮮艷的金屬色調(diào)且金色的反射色。
其次，當(dāng)給TN液晶元件7的第1透明電極3和第2透明電極4之間加上電壓時，向列液晶6的分子站起來，旋光性消失，從上液晶分子取向方向7b的方向入射進(jìn)來的線偏振光，以對于第1圓偏振光相位差板27a左旋45°的角度入射，故如圖13的ON狀態(tài)所示，成為左旋的左偏振光，由于與膽甾醇型液晶聚合物薄片10的扭曲方向10a相反，故所有的波長的光都將透過膽甾醇型液晶聚合物薄片10。
透過了膽甾醇型液晶聚合物薄片10的光，雖然用第2圓偏振光相位差板18退回為線偏振光，但是，其振動方向從向第1圓偏振光相位差板27入射時的方向旋轉(zhuǎn)了90°，成為與下液晶分子取向方向7b相同的方向。由于把第2偏振片18的透過軸18a配置為與上液晶分子取向方向7b相同的+45°，故透過第2圓偏振光相位差板28后的光全都被第2偏振片18吸收，成為顯示黑色。
作為背光源16，與實施例1一樣，使用發(fā)光中心波長λL＝510nm，發(fā)藍(lán)綠色的光的EL板。在加上電壓的顯示黑色的狀態(tài)下，如果背光源16發(fā)光，則透過第2偏振片18后的光，借助于第2圓偏振光相位差板28和第1圓偏振光相位差板27旋轉(zhuǎn)90°，被第1偏振片17吸收，故背光源16的光不透過。
在不加電壓而顯示金色的反射色的OFF狀態(tài)下，由于透過波長560nm以下的光，故可以明亮地進(jìn)行照明，而且，成為與不使背光源16發(fā)光，借助于外光進(jìn)行顯示時明暗關(guān)系相同的顯示(非反轉(zhuǎn)顯示)，即便是在夜間也可以得到良好的辨認(rèn)性。
如上所述，采用由第1偏振片17、TN液晶元件7、第1圓偏振光相位差板27、膽甾醇型液晶聚合物薄片10、第2圓偏振光相位差板28、第2偏振片18、半透過式光吸收構(gòu)件15和背光源16構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，可以用鮮艷的反射色得到對比度高的顯示，而且，還可以得到即便是用背光源照明也會成為與用外光進(jìn)行顯示時明暗關(guān)系相同的顯示，即便是在夜間辨認(rèn)性也高的金屬色調(diào)的單色彩色顯示的液晶顯示裝置。
在本實施例中，雖然使用的是TN液晶元件7，但是在使用實施例3中使用的STN液晶元件12和相位差板13的液晶顯示裝置，或使用實施例3中使用的STN液晶元件20和扭曲相位差板19的液晶顯示裝置中，采用使用第1圓偏振光相位差板27和膽甾醇型液晶聚合物薄片10和第2圓偏振光相位差板28和第2偏振片18的辦法，也可以得到與該實施例6同樣的液晶顯示裝置。
此外，在本實施例中，雖然把半透過式光吸收構(gòu)件15設(shè)置在背光源16與第2偏振片18之間，但即便是如在實施例4中說明的那樣去掉半透過式光吸收構(gòu)件15也可以得到同樣的液晶顯示裝置。
再有，在本實施例中，雖然作為第2偏振片18使用的是通常的吸收式偏振片，但如在實施例5中說明的那樣，也可以使用反射式偏振片。
其次，用圖12對本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例7進(jìn)行說明。
本實施例7的液晶顯示裝置，除作為背光源使用發(fā)白色光的EL板之外，與用圖3說明的實施例2的構(gòu)成是一樣的，故省略對用剖面圖示出的構(gòu)成的說明。
白色EL板，是把發(fā)光波長580nm的熒光染料涂敷到在實施例2中使用的發(fā)藍(lán)綠色的光的EL板的表面上的EL板，該白色EL板的發(fā)光光譜和液晶顯示裝置的透射率曲線示于圖12。
在這里，用圖12說明本實施例7的發(fā)色作用和背光源發(fā)光時的作用。
在圖12中，用實線曲線53示出了在對本實施例的液晶顯示裝置不加電壓的狀態(tài)下的選擇散射時的透射率。由圖可知，在不加電壓的狀態(tài)下，如曲線53所示，以選擇散射中心波長λc為中心，反射560nm～670nm的范圍的右旋圓偏振光，散射帶寬以外的波長的光則保持原狀不變地透過。
因此，如果用半透過式光吸收構(gòu)件15吸收透射光，或借助于背光源16的發(fā)光面的偏振光散射功能抑制光向觀看一側(cè)的返回，則借助于選擇散射形成的反射光可以進(jìn)行鮮艷的金色的顯示。
在加電壓的狀態(tài)下，如曲線52所示，透過了第1偏振片17的透射光幾乎全都被第2偏振片18吸收，成為顯示黑色。
其次，對背光源的作用進(jìn)行說明。由于白色EL板在發(fā)藍(lán)綠色的光的EL板的表面上印刷上了發(fā)光中心波長580nm的熒光染料，故具有2個發(fā)光中心波長。用圖12的虛線表示的曲線55，是在本實施例中使用的白色EL板的相對發(fā)光光譜。該白色EL板具有第1發(fā)光中心波長λL1＝490nm，第2發(fā)光中心波長λL2＝580nm這2個發(fā)光峰值，呈現(xiàn)發(fā)白的發(fā)光顏色。
這樣一來，在不加電壓的狀態(tài)下，雖然本液晶顯示裝置呈現(xiàn)金色的反射色，但如曲線53所示，波長560nm以下的光可以透過膽甾醇型液晶聚合物薄片。因此，第1發(fā)光峰值和第2發(fā)光峰值內(nèi)波長比發(fā)光中心波長λL2短的光，將可以透過膽甾醇型液晶聚合物薄片，明亮地進(jìn)行照明，故即便是在夜間也可以得到良好的辨認(rèn)性。
如上所述，采用作為背光源使用具有2個以上的發(fā)光中心波長的背光源的辦法，可以用鮮艷的反射色得到對比度高的顯示，而且，還可以得到借助于背光源照明時與不使背光源發(fā)光用外光進(jìn)行顯示時明暗關(guān)系相同的顯示，且即便是在夜間辨認(rèn)性也高的金屬色調(diào)的單色彩色顯示的液晶顯示裝置。
在本實施例中，雖然使用的是STN液晶元件12和相位差板13，但是即便是在使用實施例1中使用的TN液晶元件7的液晶顯示裝置，或使用在實施例3中使用的STN液晶元件20和扭曲相位差板19的液晶顯示裝置中，采用作為背光源16，使用具有多個發(fā)光中心波長的白色EL板的辦法，也可以得到與本實施例同樣的液晶顯示裝置。
此外，在本實施例中，雖然作為白色EL板使用的是在發(fā)藍(lán)綠色的光的EL板的表面上印刷上了發(fā)光中心波長580nm的熒光染料的EL板，但是也可以使用向位于發(fā)藍(lán)綠色光的EL板的表面上的透明電極的下側(cè)印刷熒光染料，或者向藍(lán)綠色的發(fā)光體內(nèi)混合熒光染料等的辦法形成的白色的EL板。
此外，在本實施例中，雖然作為背光源16使用的是發(fā)光中心波長λL1＝490nm和λL2＝580nm的2個發(fā)光中心波長的EL板，但是，如果至少1個的發(fā)光中心波長從膽甾醇型液晶聚合物薄片10的選擇散射中心波長λc偏離開50nm以上則在EL發(fā)光時可以進(jìn)行明亮的顯示。
此外，在本實施例中，雖然作為背光源使用的是白色EL板，但是即便是使用在塑料制的導(dǎo)光板上裝配了發(fā)綠色和發(fā)紅色的2種發(fā)光二極管(LED)的側(cè)光光源，或在塑料制的導(dǎo)光板上裝配了發(fā)白色光的熒光燈的側(cè)光光源也完全同樣地可以得到明亮的照明。
此外，在本實施例中，，雖然把半透過式光吸收構(gòu)件15設(shè)置在背光源16與膽甾醇型液晶聚合物薄片10之間，但不言而喻即便是如在實施例4中說明的那樣去掉半透過式光吸收構(gòu)件15，也可以得到同樣的液晶顯示裝置。
工業(yè)上利用的可能性由以上可知，本發(fā)明的液晶顯示裝置，可以提供可以進(jìn)行得到鮮艷的反射色的金屬色調(diào)的單色彩色顯示，而且，采用使背光源發(fā)光的辦法，即便是在夜間等的暗的環(huán)境下也可以進(jìn)行顯示的單色彩色顯示的液晶顯示裝置。
此外，如果不使用半透過式光吸收構(gòu)件，則可以提供可以進(jìn)行得到更為鮮艷的反射色的金屬色調(diào)的單色彩色顯示，而且背光源發(fā)光時的輝度更為明亮的液晶顯示裝置。
因此，本發(fā)明的液晶顯示裝置，作為各種鐘表或便攜電子設(shè)備、游戲機(jī)及其它的顯示裝置，可以期待廣泛的利用。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征是由下述部分構(gòu)成在分別具有透明電極的一對透明基板之間封入約90°扭曲取向的向列液晶構(gòu)成的TN液晶元件；在該TN液晶元件的觀看一側(cè)配置的第1偏振片；在該TN液晶元件的與觀看一側(cè)相反的一側(cè)依次配置的第2偏振片、圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片、半透過式光吸收構(gòu)件和背光源。
2.一種液晶顯示裝置，其特征是由下述部分構(gòu)成把180°～270°扭曲取向的向列液晶夾在分別具有一對透明電極的透明基板之間而構(gòu)成的STN液晶元件；在該STN液晶元件的觀看一側(cè)配置的相位差板；在該相位差板的外側(cè)配置的第1偏振片；在上述STN液晶元件的與觀看一側(cè)相反的一側(cè)依次配置的第2偏振片、圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片、半透過式光吸收構(gòu)件和背光源。
3.權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征是上述相位差板是扭曲相位差板。
4.一種液晶顯示裝置，其特征是由下述部分構(gòu)成在分別具有透明電極的一對透明基板之間封入約90°扭曲取向的向列液晶構(gòu)成的TN液晶元件；在該TN液晶元件的觀看一側(cè)配置的第1偏振片；以及在該TN液晶元件的與觀看一側(cè)相反的一側(cè)依次配置的第2偏振片、圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片和背光源；并且上述背光源的與上述膽甾醇型液晶聚合物薄片相向的面具有偏振光散射功能。
5.一種液晶顯示裝置，其特征是由下述部分構(gòu)成把180°～270°扭曲取向的向列液晶夾在分別具有一對透明電極的透明基板之間而構(gòu)成的STN液晶元件；在該STN液晶元件的觀看一側(cè)配置的相位差板；在該相位差板的外側(cè)配置的第1偏振片；以及在上述STN液晶元件的與觀看一側(cè)相反的一側(cè)依次配置的第2偏振片、圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片和背光源；并且上述背光源的與上述膽甾醇型液晶聚合物薄片相向的面具有偏振光散射功能。
6.權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征是上述相位差板是扭曲相位差板。
7.一種液晶顯示裝置，其特征是由下述部分構(gòu)成在分別具有透明電極的一對透明基板之間封入約90°扭曲取向的向列液晶構(gòu)成的TN液晶元件；在該TN液晶元件的觀看一側(cè)配置的第1偏振片；在該TN液晶元件的與觀看一側(cè)相反的一側(cè)依次配置的第1圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片、第2圓偏振光相位差板、第2偏振片、半透過式光吸收構(gòu)件和背光源。
8.一種液晶顯示裝置，其特征是由下述部分構(gòu)成把180°～270°扭曲取向的向列液晶夾在分別具有一對透明電極的透明基板之間而構(gòu)成的STN液晶元件；在該STN液晶元件的觀看一側(cè)配置的相位差板；在該相位差板的外側(cè)配置的第1偏振片；在上述STN液晶元件的與觀看一側(cè)相反的一側(cè)依次配置的第1圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片、第2圓偏振光相位差板、第2偏振片、半透過式光吸收構(gòu)件和背光源。
9.權(quán)利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征是上述相位差板是扭曲相位差板。
10.一種液晶顯示裝置，其特征是由下述部分構(gòu)成在分別具有透明電極的一對透明基板之間封入約90°扭曲取向的向列液晶構(gòu)成的TN液晶元件；在該TN液晶元件的觀看一側(cè)配置的第1偏振片；以及在該TN液晶元件的與觀看一側(cè)相反的一側(cè)依次配置的第1圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片、第2圓偏振光相位差板、第2偏振片和背光源；并且上述背光源的與上述膽甾醇型液晶聚合物薄片相向的面具有偏振光散射功能。
11.一種液晶顯示裝置，其特征是由下述部分構(gòu)成把180°～270°扭曲取向的向列液晶夾在分別具有一對透明電極的透明基板之間而構(gòu)成的STN液晶元件；在該STN液晶元件的觀看一側(cè)配置的相位差板；在該相位差板的外側(cè)配置的第1偏振片；以及在上述STN液晶元件的與觀看一側(cè)相反的一側(cè)依次配置的第1圓偏振光相位差板、膽甾醇型液晶聚合物薄片、第2圓偏振光相位差板、第2偏振片和背光源；并且上述背光源的與上述膽甾醇型液晶聚合物薄片相向的面具有偏振光散射功能。
12.權(quán)利要求11所述的液晶顯示裝置，其特征是上述相位差板是扭曲相位差板。
13.權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征是上述背光源的發(fā)光中心波長從上述膽甾醇型液晶聚合物薄片的選擇散射中心波長偏離50nm以上。
14.權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征是上述背光源的發(fā)光中心波長從上述膽甾醇型液晶聚合物薄片的選擇散射中心波長偏離50nm以上。
15.權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征是上述背光源的發(fā)光中心波長從上述膽甾醇型液晶聚合物薄片的選擇散射中心波長偏離50nm以上。
16.權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其特征是上述背光源的發(fā)光中心波長從上述膽甾醇型液晶聚合物薄片的選擇散射中心波長偏離50nm以上。
17.權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征是上述背光源具有2個以上的發(fā)光中心波長，而且至少一個發(fā)光中心波長從上述膽甾醇型液晶聚合物薄片的選擇散射中心波長偏離50nm以上。
18.權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征是上述背光源具有2個以上的發(fā)光中心波長，而且至少一個發(fā)光中心波長從上述膽甾醇型液晶聚合物薄片的選擇散射中心波長偏離50nm以上。
19.權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征是上述背光源具有2個以上的發(fā)光中心波長，而且至少一個發(fā)光中心波長從上述膽甾醇型液晶聚合物薄片的選擇散射中心波長偏離50nm以上。
20.權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其特征是上述背光源具有2個以上的發(fā)光中心波長，而且至少一個發(fā)光中心波長從上述膽甾醇型液晶聚合物薄片的選擇散射中心波長偏離50nm以上。
21.權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征是上述第2偏振片是反射式偏振片。
22.權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征是上述第2偏振片是反射式偏振片。
23.權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征是上述第2偏振片是反射式偏振片。
24.權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其特征是上述第2偏振片是反射式偏振片。
全文摘要
一種單色彩色液晶顯示裝置,具備在分別具有透明電極(3、4)的一對透明基板(1、2)之間封入約90°扭曲取向的向列液晶(6)構(gòu)成的TN液晶元件(7),通過在該TN液晶元件(7)的觀看一側(cè)配置第1偏振片(17),在與觀看一側(cè)相反的一側(cè)依次配置第2偏振片(18)、圓偏振光相位差板(9)、膽甾醇型液晶聚合物薄片(10)、半透過式光吸收構(gòu)件(15)和背光源(16),如果使背光源發(fā)光,則即便是在夜間也可以辨認(rèn),而且可以進(jìn)行色彩豐富的金屬色調(diào)顯示。
文檔編號G02F1/13357GK1266504SQ99800665
公開日2000年9月13日 申請日期1999年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月3日
發(fā)明者金子靖, 井出昌史, 秋山貴 申請人:時至準(zhǔn)鐘表股份有限公司