專利名稱：液晶裝置和使用該液晶裝置的電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶裝置和安裝有該液晶顯示裝置的電子設備，特別是涉及利用由液晶的雙折射性引起著色現(xiàn)象來進行顏色顯示的液晶顯示裝置和安裝有這種液晶顯示裝置的電子設備。
已有的彩色液晶顯示器是通過濾色片去著色透射過來的光而獲得彩色顯示的。這個液晶顯示器帶有一個液晶顯示元件，元件由一液晶盒形成，液晶盒帶有濾色片和一對用于將這個液晶盒夾在其中的偏振片，液晶顯示器還帶有驅動這個液晶盒的驅動裝置。
然而，這個現(xiàn)有技術的彩色液晶顯示器存在一個問題，即液晶元件必須用濾色片來著色透過來的光，所以光的透射率低，顯示是黑暗的。
原因是光被濾色片吸收。換句話說，濾色片對對應于其顏色波段的光有相當高的吸收指數(shù)，因此經過濾色片的著色光的量，比濾色片上的入射的相應波段的光要少。因此顯示變得更黑暗。
注意這個已有的液晶顯示裝置的液晶元件是透射型的。然而，由在這個液晶顯示元件的后表面上裝置反射片產生反射類型，入射在液晶顯示元件的前表面的光由這個在后表面的反射片反射，并且光兩次通過濾色片從這個前表面端發(fā)射，使光的量減少，由此光顯的更黑，所以這個類型很少被用于顯示器。
為了解決上述問題，本申請者以前者發(fā)明了一個不用濾色片而使穿通光著色，并具有光的高穿通性的液晶顯示器，因此這樣就能夠提供高亮度的顯示。
這個液晶顯示器是延遲效應顏色(REC)模式反射彩色超扭曲的向列相(STN)液晶顯示器，利用由液晶的雙折射性引起的著色現(xiàn)象的方法，此結構披露在日本專利NO.2-118516。
延遲效應顏色(REC)模式是用液晶的雙折射性來完成顏色顯示的方法；液晶的延遲可由控制施加在液晶層上的電壓來改變，所以能顯示多種顏色。
因為用REC模式的液晶顯示器不需要任何濾色片，可增加亮度且價格低廉，并且很適合用在普及的便攜式電子設備中。
REC模式的STN液晶顯示器的著色原理將在如下參考圖38進行描述。
如圖.38所示，入射光(紅，藍，綠每一種光)穿過一個偏振片3000，由此受線性偏振后入射到超扭曲向列相(STN)的液晶盒3100上。
液晶分子顯示其光學各向異性現(xiàn)象，它們的長軸方向的折射指數(shù)與短軸方向折射指數(shù)不同。這叫雙折射。這意味著入射線性偏振光的傳輸速度在液晶分子的長軸和短軸方向是不同的，因此這個光易受橢圓形偏振。因為這個橢圓形偏振光的狀態(tài)依靠顏色，穿過偏振片3400的每一種顏色的光量不同，所以可通過組合從那里發(fā)送的不同顏色的光來得到所需要的顏色。
如果施加電壓于STN液晶盒3100上，液晶層的Δn·d效應值會隨著電壓的增加而減少。注意Δn是液晶的光學各向異性，d是液晶層的厚度。
所以，如果Δn·d的初始值設定的較高，通過改變施加于液晶盒上的電壓可大大地改變STN液晶的Δn·d的值，已穿過液晶盒的橢圓形偏振光狀態(tài)因此有很大的改變，因此可完成如圖39中所示的顯示顏色的變化。
REC模式的STN液晶顯示器有優(yōu)越特性比如明亮和廉價，但是本發(fā)明的發(fā)明者的已鑒別出可以進一步改善的地方。
換句話說，為了增加在其偏振片的外側之一上帶有反射片的反射型液晶顯示器的反射亮度，或者帶有半透射反射片的半透射反射型液晶顯示器的反射亮度，需要當沒施加電壓(在后被稱作“零電壓”)時和施加截止(off)電壓時的色調(在后叫作背景顏色)應該是白色或接近無色，甚至在其偏振片的外側裝有背面照明的透射型液晶顯示器中，必須顯示背景色為非彩色如黑或白色。
然而，使用圖38方法的液晶顯示器有顯示綠色或者藍綠色的背景顏色的趨勢，眾所周知一直顯示白色或者接近無色是很困難的。
此項申請的發(fā)明者對本發(fā)明的設計是基于以上所述的試驗結果而作出的。
本發(fā)明的目的是提供一種液晶裝置，它能夠不用濾色片顯示至少兩種顏色，此外還能夠顯示白色或者接近無色。
另一個目的是提供一種安裝有明亮和廉價的彩色顯示器的高性能的電子設備。
本發(fā)明的液晶裝置包括一個液晶盒，它有一扭曲角在180到360范圍的向列相液晶層，和一對夾住液晶盒安置在其兩邊的偏振片，及提供在液晶盒與偏振片對中的一個偏振片之間的光學各向異性物質。這里的液晶盒和光學各向異性物質滿足下面的公式(1)和(2)Δn·d≥1(μm) (1)15.5×α2－40×α＋25.1≤R－Δn·d≤15.5×α2－40×α＋25.8(μm)(2)這里，Δn·d是向列相液晶的光學各向異性Δn和向列相液晶的厚度d的乘積；R是光學各向異性物質第j層(這里的j是整數(shù))的光學各向異性Δnj和光學各向異性物質第j層的厚度dj的積Δnj·dj的總和，當i個層的光學各向異性物質被使用時，設第j層取自第1到第i層(這里i是大于或等于j的整數(shù))另外α是光學各向異性物質在450nm波長和590nm波長的光學各向異性的比例。換句話說，α是Δn451nm/Δn590nm。
能夠不用濾色片而顯示顏色并能夠顯示白色或者接近無色的液晶裝置是通過最優(yōu)化選擇液晶的Δn·d值及最優(yōu)化選擇液晶Δn·d值與光學各向異性物質如延遲膜的延遲值R之間的關系來實現(xiàn)的。例如，這個液晶顯示器具有白色或接近無色背景，此外在加電壓時至少顯示兩種顏色。
注意在這個文件中主要是使用的術語“延遲”和“Δn·d”之間的區(qū)別。這里“延遲”用做光學各向異性物質如延遲膜，Δn·d是指液晶。
當聚乙烯醇(PVA)的延遲膜用作光學各向異性物質時，這個液晶盒和延遲膜的結構滿足下列關系為更好0.51≤R－Δn·d≤1.21(μm)。
當使用聚炭酸酯(PC)的延遲膜作為光學各向異性的物質時，這個液晶盒和延遲膜的結構滿足下列關系為更好-0.08≤R－Δn·d≤0.62(μm)。
當使用聚砜(PSF)的延遲膜作為光學各向異性的物質時，這個液晶盒和延遲膜的結構滿足下列關系為更好-0.40≤R－Δn·d≤0.30(μm)。
在一個最佳實施例中，本發(fā)明的液晶顯示裝置應該有時間分離驅動電路，它能夠在除了選擇電壓和非選擇電壓外，在選擇電壓和非選擇電壓之間至少提供一個其他電壓。
本發(fā)明另一個更好裝置是，在本發(fā)明液晶顯示裝置中的這個液晶盒應滿足公式Δn·d≥{0.8×(β－1)/(P－1)}＋0.6(μm)。注意這里Δn·d是，向列相液晶的光學各向異性Δn和向列相液晶的厚度d的積；β是這個液晶盒的電容是0.1時和液晶盒的電容是0.3時的電壓的比，此時液晶盒的電容對于在一對電極基板之間加0.5V的電壓是0，液晶盒的電容對于在一對電極基板之間加25V的電壓是1，P是選擇電壓和非選擇電壓的比例。
當滿足上述條件時，可用時間分離驅動電路以幀頻控制的方法來驅動液晶盒以顯示預定的多種顏色。
本發(fā)明的液晶裝置更適宜使用高分子膜作為光學各向異性物質。
此外，在本發(fā)明的液晶顯示器中光學各向異性物質的高分子膜更適宜在與膜表面平行的最大折射指數(shù)方向有一個折射指數(shù)nx，垂直于nx并平行于這個膜表面的折射指數(shù)ny，膜厚度方向的折射指數(shù)nz，這些折射指數(shù)滿足關系(nx－nz)/(nx－ny)≤0.7。
進而，本發(fā)明的液晶顯示裝置所用的光學各向異性物質高分子膜的慢速軸方向更適宜平行于膜表面的方向，而且相對膜厚度方向不斷變化。
此外，本發(fā)明的液晶顯示裝置的第二個液晶盒可用做本發(fā)明液晶顯示裝置的光學各向異性物質。在這樣的情況下，延遲值可不斷變化。
再者，用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的第二個液晶盒的液晶更適宜是一個向列相液晶，并且這個第二個液晶盒的向列相液晶和另一個液晶盒的向列相液晶的向列-各向同性相的轉變溫度的比在0.8到1.2的范圍。
另外，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中的一對偏振片之一和液晶盒的接觸面上，與液晶盒的內表面呈定向接觸的向列相液晶分子的方向，和偏振片的吸收軸及偏振片的偏振軸之一之間的角度最好在15到75范圍內。
此外，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中的液晶盒和光學各向異性物質之間的接觸面上，與液晶盒的內表面呈定向接觸的向列相液晶分子的方向，和光學各向異性物質的慢軸方向間的角度最好在60到120范圍內。
還有，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中的光學各向異性物質和一對偏振片之一的偏振片的接觸面上，光學各向異性物質的慢速軸方向和偏振片的吸收軸或偏振軸之間的角度最好在15到75范圍內。
在本本發(fā)明的液晶顯示裝置中，反射片和透射反射器之一最好放在一對偏振片之一的偏振片的外側。
本發(fā)明中的電子設備帶有上述液晶裝置。這里提供一種明亮，廉價，高性能的電子設備。
此外，本發(fā)明中的電子設備帶有上述液晶裝置，還帶有用于在液晶裝置上顯示圖象必要的輸入數(shù)據的輸入裝置。這使例如可輸入數(shù)據的袖珍的，便攜式的電子元件成為可能。
圖1是本發(fā)明的液晶裝置示例(反射類型的液晶裝置)的截面圖；圖2是圖1的液晶裝置中偏振片的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜的慢速軸的方向，和這個向列相液晶的定向排列方向之間相互關系的記錄方法的結構圖；圖3A示用圖2的記錄方法記錄的圖1的液晶裝置中偏振片的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜的慢速軸的方向，和這個向列相液晶的定向排列方向之間相互關系的例子；圖3B是顯示這些關系的另一個例子；圖4顯示當單軸控制的聚炭酸酯(PC)的延遲膜用做圖1延遲膜2時，可達到所需顯示的液晶的Δn·d和延遲膜的延遲值R的合適范圍的例子。
圖5是在如圖4所示的合適范圍內向液晶顯示裝置施加電壓所產生顏色變化的CIE色度圖表；圖6顯示當單軸控制的聚炭酸酯(PC)的延遲膜用做圖1的延遲膜2時，可達到所需顯示的液晶的Δn·d和延遲膜的延遲值R的合適范圍的另一個例子。
圖7是顯示在如圖6所示的合適范圍內向液晶顯示裝置施加電壓所產生顏色變化的CIE色度圖表；圖8顯示當單軸控制的聚乙烯醇(PVA)的延遲膜用做圖1的延遲膜2時，可達到所需顯示的液晶的Δn·d和延遲膜的延遲值R的合適范圍的一個例子。
圖9顯示當單軸控制的聚炭酸酯(PC)的延遲膜用做圖1的延遲膜2時，可達到所需顯示的液晶的Δn·d和延遲膜的延遲值R的合適范圍的另一個例子。
圖10顯示當單軸控制的聚砜(PSF)的延遲膜用做圖1的延遲膜2時，可達到所需顯示的液晶的Δn·d和延遲膜的延遲值R的合適比例的一個例子。
圖11顯示當單軸控制的聚砜(PSF)的延遲膜用做圖1的延遲膜2時，可達到所需顯示的液晶的Δn·d和延遲膜的延遲值R的合適范圍的另一個例子。
圖12是本發(fā)明的液晶裝置另一個例子的截面圖；圖13A是圖12的液晶裝置中偏振片的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜的慢速軸的方向，和這個向列相液晶的定向排列方向之間相互關系的結構圖；圖13B是顯示這些相互關系的另一個例子。
圖14是本發(fā)明的液晶裝置另一個例子的截面圖；圖15A是圖14的液晶裝置中偏振片的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜的慢速軸的方向，和這個向列相液晶的定向排列方向之間相互關系的結構圖；圖15B是顯示這些相互關系的另一個例子。
圖16是本發(fā)明的液晶裝置的另一個例子的截面圖；圖17A是圖16的液晶裝置中偏振片的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜的慢速軸的方向，和這個向列相液晶的定向排列方向之間相互關系的結構圖；圖17B是顯示這些相互關系的另一個例子。
圖18是本發(fā)明的液晶裝置另一個例子的截面圖；圖19A是圖18的液晶裝置中偏振片的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜的慢速軸的方向，和這個向列相液晶的定向排列方向之間相互關系的結構圖；圖19B是顯示這些相互關系的另一個例子。
圖20顯示圖18中的液晶顯示器的視角特性的評價結果；圖21是本發(fā)明的液晶裝置另一個例子的截面圖；圖22A是圖21的液晶裝置中偏振片的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜的慢速軸的方向，和這個向列相液晶的定向排列方向之間相互關系的結構圖；圖21B是顯示這些相互關系的另一個例子。
圖23是本發(fā)明的液晶裝置另一個例子的截面圖；圖24A是圖23的液晶裝置中偏振片的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜的慢速軸的方向，和這個向列相液晶的定向排列方向之間相互關系的結構圖；圖23B是顯示這些相互關系的另一個例子。
圖25是一個向列相液晶的陡勢率β原理圖圖26顯示在液晶顯示裝置中的液晶盒Δn·d，延遲膜的延遲值R，及向列相液晶的陡勢率β之間的關系，這些關系滿足在圖4中所示的合適范圍之中的關系。
圖27是當滿足圖4中所示的合適范圍之中這些關系的液晶顯示裝置以8灰度等級驅動時所表示的色度的CIE色度圖。
圖28顯示液晶顯示裝置的液晶盒Δn·d，延遲膜的延遲值R，向列相液晶的陡勢率β之間的關系，這些關系滿足圖6中所示的合適范圍之中的關系。
圖29是當滿足圖6所示的合適范圍之中這些關系的液晶顯示裝置以8灰度等級驅動時所表示色度的CIE色度圖。
圖30A是顯示液晶盒Δn·d，延遲膜的延遲值R，延遲膜的波長散射比率α之間關系的說明圖。圖30B是延遲膜的波長散射比率α的說明圖。
圖31A是模擬器的設計原理說明圖，圖31B是總函數(shù)f(α)的f(α)的圖示。
圖32顯示本發(fā)明的安裝有液晶顯示裝置的電子設備示例(尋呼機)的外部圖形。
圖33顯示安裝于圖32的電子設備上的液晶顯示裝置的驅動電路的示例。
圖34A顯示本發(fā)明的安裝有液晶顯示裝置的電子設備(空調控制器)的另一個示例。圖34B顯示電子設備(一個計算器)的另一個例子；圖35顯示本發(fā)明的安裝有液晶顯示裝置的如圖34A的電子設備的驅動電路的示例；圖36顯示本發(fā)明的安裝有液晶顯示裝置的電子設備的另一個例子。
圖37A-37C各顯示本發(fā)明的液晶顯示裝置的延遲膜的功能；圖38是延遲效應彩色(REC)模式的液晶顯示裝置的顏色顯示原理圖；圖39顯示當加電壓于圖38的液晶顯示裝置時所達到的彩色顯示的例子。
實施例A.獲得所需結果的必要條件使用扭曲范圍在180°-360°的向列相液晶(在下稱STN液晶)和構成裝置如延遲膜或第二液晶盒的光學各向異性物質的液晶顯示裝置，用以保證當加于STN液晶的電壓是0時背景色調是白色或接近無色，另外，保證當加電壓時至少顯示兩種色彩。它必須滿足下列第一和第二條件第一條件Δn·d≥1(μm) …(1)第二條件15.5×α2－40×α＋25.1≤R－Δn·d≤15.5×α2－40×α2＝25.8(μm)…(2)這里Δn·d是向列相液晶的光學各向異性Δn和向列相液晶的厚度d的乘積；R是光學各向異性物質第j層(這里的j是整數(shù))的光學各向異性Δnj和光學各向異性物質第j層的厚度dj的積Δnj·dj的總和，設當光學各向異性物質的i個層被使用時第j層為從第1到第i層(這里i是大于或等于j的整數(shù))。α是光學各向異性物質在450nm波長和在590nm波長的光學各向異性的比例。
上述第一條件是引起色彩充分變化的必要條件，因而可以以可行的方式顯示至少兩種色彩。第一條件是在各種試驗結果中推導出的。
上述第二條件保證了當加在STN液晶上的電壓是0時，背景色調是白色或接近無色。這個第二條件是在收集各種試驗數(shù)據并在此基礎上經計算機模擬后獲得的。
這個第二條件是一個一般公式，它可以應用到各種結構如當延遲膜或第二液晶盒用作光學各向異性物質或當使用數(shù)個延遲膜時，以及當延遲膜被用于STN液晶盒的上方和下方時。B.第二條件公式的推導方法上述第二條件公式由圖30A，30B，31A，和31B所示的方法獲得。這里描述如下。第一步STN液晶盒的Δn·d值和光學各向異性物質如延遲膜的延遲值R值的各種結合，首先以圖30A的方法結合，調查這些試樣以便確定它們是否可以顯示白色或接近無色，并調查可以有這種顯示的范圍。對各種不同材料和結構的試樣進行試驗來獲得試驗數(shù)據。
然后對每一試驗樣本獲得調節(jié)白色或接近無色顯示范圍的函數(shù)。本發(fā)明者的試驗結果已確定這些函數(shù)如圖30A所示是線性函數(shù)，具有陡勢1和Δn·d為變量。換句話說，在圖30A中夾在兩個線性函數(shù)之間的區(qū)域(圖的陰影部分)是可獲得白色或接近無色顯示的區(qū)域。
如圖30A所示，兩個表達上限和下限的線性函數(shù)是R＝Δn·d＋b和R＝Δn·d＋c，這里這些線性函數(shù)截距(常數(shù))b和c給出在光學各向異性物質如延遲膜的延遲值R和Δn·d的值之間的差(R－Δn·d)的上限和下限值，這對于白色或接近無色顯示的形成是必要的。
換句話說，如果c＜R－Δn·d＜b，就有可能顯示白色或接近無色。
然而，當b和c用做常數(shù)時，不可能可靠地表達顯示白色或接近無色的必要條件。這就是說，為了表達光學各向異性物質的特性，必須引入一個波長散射系數(shù)α。換句話說，用這個波長散射系數(shù)α使得能更準確地表達上述條件。這里將細致描述如下。
光學各向異性物質的延遲值R如圖30B所示是當波長入是550nm時的值。然而，盡管貫穿光學各向異性物質如延遲膜的延遲值R是一致的，但對應于波長不在550nm的光顯示了不同的光學各向異性。換句話說，圖30B所示的光學各向異性物質900相對于波入入顯示出光學各向異性的較陡陡勢轉變，光學各向異性物質920顯示出光學各向異性的平緩陡勢轉變，光學各向異性物質910顯示出光學各向異性中度陡勢轉變。
這就是說，每一個光學各向異性物質900，910和920具有同樣的延遲值R，但是它們的光學各向異性對波長入具有不同的變化率，因此就可能通過鑒別和表達這些光學各向異性物質每一種的這個特性而更準確地確定上述條件。
上述相對于波長入的光學各向異性的變化率的不同可用波長散射系數(shù)α表達。這個波長散射系數(shù)α是光學各向異性物質在波長450nm的光學各向異性與這個光學各向異性物質在波長590nm的光學各向異性的比率。圖30的兩個線性函數(shù)的截距b和c用這個散射系數(shù)α可更準確地表達。
因此，通過確定白色或接近無色的可顯示范圍，如圖30A所示，及得到確定其上限和下限的陡勢為1的兩個線性函數(shù)的截距b和c可得到一個實施例。對每一實驗例子重復這個工作。
以這種方式，對每一實驗例子獲得這樣的條件F1(α)≤RΔn·d≤F2(α)。在這種情況下，F(xiàn)1(α)和F2(α)是代表上面的截距b和c的函數(shù)，用波長系數(shù)α作為參數(shù)。
如果聚乙烯醇(PVA)延遲膜用作光學各向異性物質，實驗結果已經確定當液晶盒和延遲膜滿足下列關系0.51＜R－Δn·d＜1.21(μm)時可得到白色或接近無色顯示。
另外，如果聚碳酸酯(PC)延遲膜用作光學各向異性物質，實驗結果已經確定當液晶盒和延遲膜滿足下列關系0.08≤R－Δn·d≤0.62(μm)時可得到白色或無色顯示。
如果聚砜(PSF)延遲膜用作光學各向異性物質，實驗結果已經確定當液晶盒和延遲膜滿足下列關系-0.40≤R－Δn·d≤0.30(μm)時可得到白色或接近無色顯示。第二步上述第一步在實驗結果的基礎上獲得了關于合適的顯示范圍的數(shù)據。這個第二步在非第一步衍生實驗的范圍中完成計算機仿真實驗，與第一步一樣，獲得合適的顯示范圍。全面分析第一步獲得的數(shù)據和由計算機仿真獲得的數(shù)據，由此推導出公式以確定普通化條件，不考慮光學各向異性物質的材料或排列，或液晶盒的結構。最后，由計算機仿真執(zhí)行這個推導出的條件等式的特殊實施例以證實白色或者接近無色的可顯示范圍的存在。由此取得條件等式。
換句話說，取得條件f1(α)≤R－Δn·d≤f2(α)，如圖.31B所示。在這種情況下，每個F1(α)和f2(α)是能顯示白色或接近無色的延遲值R的普遍化的函數(shù)，以波長散射系數(shù)α作為參數(shù)。
更特別地是，f1(α)和f2(α)能表達如下f1(α)＝15.5×α2－40×α＋25.1(單位是μm)f2(α)＝15.5×α2－40×α＋25.8(單位是μm)由此獲得上面描述的第二個條件。
在下面詳盡描述仿真。
仿真實驗由圖.31A所示的模擬器100執(zhí)行。這個模擬器100有一個矩陣計算裝置110作為一個功能塊，并且由這矩陣計算裝置100分析在經過光學各向異性物質之后的橢圓形偏振光的偏振特性。
描述現(xiàn)在轉到已穿過這個液晶盒和光學各向異性物質比如延遲膜的光的偏振狀態(tài)變化的計算原理上。
入射在光學各向異性物質上的光一般經受橢圓形偏振。這個橢圓形偏振光在Z軸的正軸方向的參考軌跡可以在等式a的列向量中來表達，用xy作為元素；式aE=axexpi(ωt+φy)ayexpi(ωt+φy)]]>
這里ai是第i部分的振幅，ω是角頻率，φi是第i部分的相角。因為這個波動的絕對相在這種情況下不產生問題，光頻和絕對相項可省略，因此偏振態(tài)可用標準化的Jone’向量表達，這里每一元素的振幅都標準化了，如式b式bE=axax2+ay2exp(-iδ2)ayax2+ay2exp(iδ2)]]>(δ≡φy+φx)]]>已穿過光學各向異性物質的光的偏振態(tài)變化，所以等式b的偏振光E變?yōu)槠窆釫’。執(zhí)行這個轉變的光學各向異性物質可用2×2矩陣表達。
如果這個光學各向異性物質是單軸線性相元素，則其Jone’矩陣R(Δ，θ)由式C表達。
式CR(Δ,θ)=cos2θexp(iΔ2)+sin2θexp(-iΔ2)2isinθcosθsin(Δ2)2isinθcosθsin(Δ2)cos2θexp(-iΔ2)+sin2θexp(iΔ2)]]>這里，θ是線性相元素的快速軸和X軸之間的角，Δ由線性相元素Δn·d值和這個光的波長來確定，如Δ＝2×π×(Δn·d)/λ。
已經過這個線性相元素的光的偏振態(tài)通過應用等式C的Jones，矩陣R(Δ，θ)從式D獲得，式dE’＝R(Δ，θ)E另外，如果光學各向異性物質是多個疊加的單軸線性相元素，通過依次應用等式C的Jones’矩陣R，從式E獲得這種偏振狀態(tài)，
式EE’＝R(Δn，θn)R(Δn－1，θn－1)…R(Δ2，θ2)R(Δ1，θ1)E如果光學各向異性物質是一個液晶分子扭曲的液晶盒，偏振態(tài)的計算復雜。然而，如果把液晶層分成足夠多層，可通過加入無扭曲定向的液晶層的乘積來近似計算。因為沒有扭曲的液晶層是單軸線性偏振元素，多個這樣的層能以與前述的單軸線性偏振元素同樣方式疊加使得可以獲取已穿過液晶盒的光的偏振態(tài)。
應用合適參數(shù)以上述方法獲得偏振狀態(tài)。
已經證實不論聚炭酸酯，聚乙烯醇，聚砜或者各種類型的第二液晶盒用作光學各向異性物質，若滿足上述第一和第二條件則確保加零電壓時背景顯白色或者接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。
C.本發(fā)明液晶顯示裝置的特性參考圖37A，37B和37C將簡要地在下面描述本發(fā)明液晶顯示裝置的特性。
本發(fā)明液晶顯示裝置由前述圖38所示的REC模式彩色液晶顯示裝置構成，它進一步增加光學各向異性物質3200比如由單軸高分子膜形成的延遲膜，通過此光學各向異性物質3200的相補償可顯示白的或者接近無色。
換句話說，已穿過液晶盒3100的橢圓形偏振光通過光學各向異性物質3200如延遲膜的光補償效應被反向轉換，于是通過使基本是線性偏振的入射光偏振返回使得可以顯示白色，如圖37A所示。
另外，通過確保已穿過光學各向異性物質3200的線性偏振光的方向垂直于偏振片3400的偏振軸，就可達到完全阻擋光(黑色顯示)的狀態(tài)，如圖37B所示。
再者，通過加電壓來改變液晶盒3100的光折射指數(shù)并因此改變已穿過光學各向異性物質3200的每一個紅，綠，和藍色光的偏振狀態(tài)，可達到至少兩種色彩顯示，如圖37C所示。
下面將參考實施例對本發(fā)明進行特別描述。
實施例1這個實施例給出了使用一個單軸拉制的延遲膜作為光學各向異性物質的例子。
圖1顯示反射型液晶顯示器的切而圖。
反射型液晶顯示器由上偏振片1，延遲膜2，液晶盒3，下偏振片4，和反射片5構成。
液晶盒3在底表面有電極6的上基板7和上表面有電極8的下基板9之間挾持有向列相液晶層10。
向列相液晶10通過實施一個過程如在形成于上和下基板7和9的取向層11和12上摩擦來使方向扭曲。
密封材料13放置在上基板7和下基板9之間的周邊部分以固定上基板7和下基板9之間的向列相液晶10，并維持上和下基板7和9之間的距離不變。此外，由玻璃纖維，塑料球或類似的東西構成的襯墊14可放置在上和下基板7和9之間。能夠至少提供三個電壓的驅動電路15連接在上和下電極6和8之間。更好的這種驅動電路例子是帶有由幀頻控制或者脈沖寬度調制的顯示灰色等級功能的時間分離驅動電路。
上述的反射型液晶顯示器中，顯示的進行是這樣的光(自然光或者照明光源)從前表面入射，由后表面的反射片5反射，入射光在被反射片5反射前從前表面通過上偏振片1，延遲膜2，向列相液晶10，和下偏振片4，然后又反射回下偏振片4，STN液晶10，延遲膜2，和上偏振片1后被發(fā)射。
在液晶盒3中，已通過上偏振片1入射的線性偏振光，在經過延遲膜2時經受延遲膜2的偏振作用而被橢圓形偏振，然后在STN通過液晶10時進一步被STN液晶10的偏振作用偏振，由此改變偏振狀態(tài)。
因而，已穿過延遲膜2和STN液晶10入射到下偏振片4的光經延遲膜2和STN液晶10的偏振作用被以非線性狀態(tài)偏振；在這個非線性偏振光中只有那些具有穿過下偏振片4的偏振部分的波長的光穿過下偏振片4并被著色。
在這個情況下，延遲膜2的偏振作用不變化，但是STN液晶10的液晶分子的取向依據加在電極6和8之間電壓而改變。因此STN液晶10有改變STN液晶10的液晶分子的取向的偏振作用。
以下是關于透過延遲膜2的光經其偏振作用著色的描述。外部的光經受上偏振片1的線性偏振，入射到延遲膜2上，這個膜有具有一個相對上偏振片1的偏振軸成預定角度的慢速軸，并且當光穿過延遲膜2時，受到對應于延遲膜2的延遲值R的偏振作用，因此變成橢圓形偏振。
如果從延遲膜2發(fā)射的橢圓形偏振光依次不變地穿過STN液晶10繼而入射到下偏振片4上，這些橢圓形偏振光中只有那些具有通過這個下偏振片4的偏振部分的波長的光穿過下偏振片4時(線性偏振光)被著色。
穿過下偏振片4的著色光被反射片5反射，沿著與上面描述的光學路徑相反的路徑返回，并且從上偏振片1發(fā)射，由這個著色光產生顯示模式。
注意，在這種情況下，由反射片5反射的著色光僅是穿過下偏振片4的偏振部分的波長的光，此部分光已經上述延遲膜2和STN液晶10的偏振作用以非線性方式偏振，并且這個光再次經受STN液晶10和延遲膜2的偏振，結果這個穿過上偏振片1并被其發(fā)射的著色光是比反射片5反射的著色光顏色更純的光。
以這個方式，反射型液晶顯示裝置沒有用濾色片而使透過它的光，因此光的透射好，并能提供足夠高的亮度顯示。
圖3A和圖3B顯示圖1中的偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜2的慢速軸方向，和STN液晶10的取向方向之間的相互關系。圖3A和3B因偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)的方向不同而不同。
圖3A的狀況和圖1的結構之間的關系在圖2中顯示。
如圖2所示，STN液晶層10以扭曲的液晶分子50構成，這些液晶分子50的光學各向異性是Δn，液晶層的厚度是d。延遲膜2的延遲值R由延遲膜2的光學各向異性Δn1和延遲膜2的厚度d1的乘積(Δn1·d1)表示。
應注意到，雖然用摩擦作為這個實施例中的STN液晶10的液晶定向方法，但另一個方法比如氧化硅的傾斜蒸發(fā)法也能使用。在下面的描述中，與上基板和下基板7和9接觸的STN液晶10被定向的方向，被稱謂上片和下片的摩擦方向。
在圖3A和3B中，A1和A2是上下偏振片1和4的吸收軸(或者偏振軸)的方向，B1是延遲膜2的慢速軸方向，而C1和C2是上片和下片的摩擦方向。
此外，T是STN液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角，θ2是延遲膜2的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角，θ3是下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角。
θ1設置在大于0°和小于90°之間。在上述結構中，上和下基板7和9的相對安置使這個STN液晶10的扭曲角T在180和360的范圍中。在這種情況下，這個STN液晶10的扭曲角T由上片和下片的摩擦C1和C2以及加在STN液晶10上的具有光學旋轉力的物質的類型及量來控制。
實施例1-1在上述圖1和3A的結構中，以聚炭酸酯(在后縮寫為PC)單軸拉膜用作延遲膜2。在這種情況下，450nm波長的光學各向異性與590nm波長的光學各向異性的比率d(即波長散射比率)是1.09。
向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)方向A1和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1設置在35°-55°，延遲膜2的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角θ3設置在35°-55°，向列相液晶10的光學各向異性Δn和液晶層厚度d的乘積以及延遲膜2的光學各向異性Δn1和厚度d1的乘積(Δn1·d1)(實施例1中以后被稱作延遲值R)在下表1中顯示。在上和下電極6和8之間加電壓時產生的顏色變化由分光光度計(IMUC-7000，Otsuka電子廠制造)測量。表1
結果，只要延遲膜2的延遲值R和向列相液晶10的光學各向異性Δn和厚度d的乘積Δn·d在預定的關系內，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。在圖4中顯示了這些結果。
在圖4中，部分(a)是當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色的范圍。換句話說，這是滿足前述第一和第二個條件的范圍。
所以，在圖4的范圍(a)中，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。
相反地，在圖4的范圍(a)外，當加零電壓時背景不呈白色或接近無色，當加電壓時也不顯示至少兩種顏色。
為說明圖4的部分(a)中的條件，圖5顯示當所用液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲值R是2μm時，相對所加電壓而發(fā)生的顏色變化。
在這個例子中，在零電壓時背景顏色是帶點藍的白色，在有效電壓2.15V時它呈橙色，在2.20V時呈藍色，在2.22V呈綠色。換句話說，這個例子展示出本發(fā)明的液晶顯示裝置的最佳條件設置之一。
此外，為了說明在圖4的(a)部分中在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色的區(qū)域的邊界條件，所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲值R是2.2μm，另一種選擇是所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.18并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.26μm，延遲膜2的延遲膜R是1.8μm，在這些情況下，加零電壓時背景顏色是有點紅的白色。當應用電壓時，隨著電壓增加顏色變化為橙色的，藍色和綠色。換句話說，這些是本發(fā)明的液晶顯示裝置的邊界條件。
相反地，為了說明在圖4的(a)以外部分在零電壓時背景顏色不呈白色或接近無色的條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.18并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.26μm，延遲膜2的延遲值R是2μm，另一種選擇是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.24并且這個厚度d是8μm，換句話說Δn·d是1.92μm，延遲膜2的延遲值R是2μm，在前一情況下，加零電壓時背景顏色是橙色。在后一種情況下，當加零電壓時，呈藍黑色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
為進一步說明在圖4的(a)以外部分，盡管在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色，但加電壓時不發(fā)生至少兩種顏色顯示的條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.13并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是0.91μm，延遲膜2的延遲值R是1.4μm，在這種情況下，加零電壓時背景顏色是藍白色，但當施加電壓時僅呈橙色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
實施例1-2在圖1和3B的結構中，以PC單軸拉膜用作延遲膜2。向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)方向A1和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1設置在35°-55°，延遲膜2的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角θ3設置在35-55°，向列相液晶的光學各向異性Δn和液晶層厚度d的乘積和延遲膜2的延遲值R的組合在下表2中顯示，在上和下電極6和8之間加電壓時產生的顏色變化由分光光度計測量。表2
結果，只要延遲膜2的延遲值R和向列相液晶10的光學各向異性Δn和厚度d的乘積Δn·d在預定的關系內，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。在圖6中顯示這些結果。
在圖6中，(a)部分是當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色的范圍。因此這是滿足前述第一和第二個條件的范圍。
因此，在包括在圖6的(a)部分中的范圍內，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。
相反地，在圖6的(a)部分外的范圍內，當加零電壓時背景不呈白色或接近無色，當加電壓時也不顯示至少兩種顏色。
為說明圖6的部分(a)中的條件示例，圖7的曲線(a)顯示了當液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲值R是1.8μm時，相對所加電壓發(fā)生的顏色變化。在零電壓時背景顏色是帶點黃的白色，在有效電壓2.20V時它呈黑色，在2.25V時呈黃-綠色，在2.35V呈粉紅色。換句話說，這個例子展示了本發(fā)明的液晶顯示裝置的最佳的條件設置之一。
此外，為了說明在圖6的(a)部分中在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色的邊界條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學向向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲膜R是2μm，另一種選擇是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.2并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.4μm，延遲膜2的延遲值R是1.8μm；在這些情況下，加零電壓時背景顏色是灰黑色。當施加電壓時，隨著電壓增加顏色變化為黑色，藍色和黃-綠色和粉紅色。換句話說，這些是本發(fā)明的液晶顯示裝置的邊界條件。
另外，作為圖6部分(a)中的條件的一個例子，圖7的曲線(b)顯示當使用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.18μm并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.26μm，延遲膜2的延遲值R是1.4μm，相對所電壓而發(fā)生的顏色變化。在零電壓時背景顏色是帶點綠的白色，在有效電壓2.18V時它呈橙色，在2.22V時呈藍色，在2.25V呈綠色。
換句話說，這個例子展示了本發(fā)明的液晶顯示裝置的最佳的條件設置之一。另外，當所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.22并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.54μm，延遲膜2的延遲值R是1.7μm時，發(fā)生與圖7的曲線(b)基本相同的顏色變化；當Δn·d是1.6μm或小于1.6μm時，通過調節(jié)上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)的方向A1和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1，延遲膜2的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角θ3，類似于圖7的曲線(a)的顏色變化變成類似圖7的曲線(b)的顏色變化。
相反地，為說明在圖6的(a)以外部分在零電壓時背景顏色不呈白色或接近無色的條件，當所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.2并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.4μm，延遲膜2的延遲值R是2μm，另一種選擇是當所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.24并且這個厚度d是8μm，換句話說Δn·d是1.92μm，延遲膜2的延遲值R是1.8μm時，在前一情況下，加零電壓時背景顏色是黑色，在后一種情況下，當加零電壓時背景色調呈黃色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
為進一步說明在圖4的(a)以外部分，盡管在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色，但加電壓時不發(fā)生至少兩種顏色顯示的條件，當所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.13并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是0.91μm，延遲膜2的延遲值R是1.2μm，在這種情況下，加零電壓時背景顏色是黃白色，但當施加電壓時僅呈橙色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
實施例1-3在上述圖1和3A的結構中，以聚乙烯醇(在后縮寫為PVA)單軸拉膜用作延遲膜2。
在這種情況下，450nm波長的光學各向異性與590nm波長的光學各向異性的比率α是1.01。另外，向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1設置在35°-55°，延遲膜2的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角θ3設置在35°55°，向列相液晶10的光學各向異性Δn和液晶層的厚度d的乘積及延遲膜2的延遲值R的組合在下表3中顯示。在上和下電極6和8之間加電壓時產生的顏色變化由分光光度計測量。表3
結果，只要延遲膜2的延遲值R和向列相液晶10的光學各向異性Δn與厚度d的乘積Δn·d在預定的關系內，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。在圖8中顯示這些結果。
在圖8中，(a)部分是當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色的范圍。因此這是滿足前述第一和第二個條件的范圍。
因此，在圖8的(a)部分中，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。相反地，在圖8的(a)部分外，或是當加零電壓時背景不呈白色或接近無色，或是當加電壓時也不顯示至少兩種顏色。
為說明圖8部分(a)中的條件示例，所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲值R是2.6μm，在這一例子中，在零電壓時背景顏色是帶點黃的白色，在有效電壓2.12V時它呈橙色，在2.17V時呈藍色，在2.19V呈綠色。換句話說，這個例子展示了本發(fā)明的液晶顯示裝置的最佳的條件設置之一。
此外，為說明被認為是在圖8的(a)部分中在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色的邊界條件，所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光學向向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲膜R是2.8μm，另一種選擇是所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.18并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.26μm，延遲膜2的延遲值R是2.4μm；在這些例子下，加零電壓時背景顏色是紅白色。當施加電壓時，隨著電壓增加顏色變化為橙色，藍色和綠色。換句話說，這些是本發(fā)明的液晶顯示裝置的邊界條件。
相反地，為了說明在圖8的(a)以外部分在零電壓時背景顏色不呈白色或接近無色的條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.18并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.26μm，延遲膜2的延遲值R是2.6μm，另一種選擇是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.24并且這個厚度d是8μm，換句話說Δn·d是1.92μm，延遲膜2的延遲值R是2.6μm，在前一情況下，加零電壓時背景顏色是橙色，在后一種情況下，當加零電壓時背景色調呈藍色。換句話說，這些不是適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
為進一步說明在圖8的(a)以外部分盡管在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色，但加電壓時不顯示至少兩種顏色的條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.13并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是0.91μm，延遲膜2的延遲值R是2μm，在這種情況下，加零電壓時背景顏色是藍白色，當施加電壓時僅呈橙色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
實施例1-4在圖1和3B的結構中，以PVA單軸拉膜用作延遲膜2。
向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1設置在35°-55°，延遲膜2的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角θ3設置在35°-55°，向列相液晶10的光學各向異性Δn和液晶層的厚度d的求積及延遲膜2的延遲值R的組合在下表4中顯示。在上和下電極6和8之間加電壓時產生的顏色變化由分光光度計測量。表4
結果，只要延遲膜2的延遲值R和向列相液晶10的光學各向異性Δn與厚度d的乘積Δn·d在預定的關系內，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。在圖9中顯示這些結果。
在圖9中，(a)部分是當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色的范圍。因此這是滿足前述第一和第二個條件的范圍。
因而，在圖9的范圍(a)中，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。相反地，在圖9的范圍(a)外，或是當加零電壓時背景不呈白色或接近無色，或是當加電壓時不顯示至少兩種顏色。
為說明圖9部分(a)中的條件示例，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲值R是2.4μm。在這個例子中，在零電壓時背景顏色是帶點黃的白色，在有效電壓2.24V時它呈黑色，在2.27V時呈藍色，在2.29V時呈黃-綠色，在2.39V呈粉紅色。換句話說，這個例子展示了本發(fā)明的液晶顯示裝置的最佳的條件設置之一。
此外，為說明被認為是在圖9的(a)部分中在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色的邊界條件，所用的當液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.16μm，延遲膜2的延遲值R是2.6μm，另一種選擇是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.2并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.4μm，延遲膜2的延遲值R是2.4μm，在這些情況下，加零電壓時背景顏色是灰色。當施加電壓時，隨著電壓增加顏色變化為黑色，藍色和黃綠色和粉紅色。換句話說，這些是本發(fā)明的液晶顯示裝置的邊界條件。
另外，作為圖9范圍(a)中的另一個條件設置的例子，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.18μm并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.26μm，延遲膜2的延遲值R是2μm，在這個例子中，在零電壓時背景顏色是帶點綠的白色，在有效電壓2.21V時它呈橙色，在2.25V時呈藍色，在2.28V呈綠色。換句話說，這個例子展示了本發(fā)明的液晶顯示裝置的最佳的條件設置之一。
相反地，為了說明在圖9的范圍(a)以外部分在零電壓時背景顏色不呈白色或接近無色的條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.2并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.4μm，延遲膜2的延遲值R是2.6μm，另一種選擇所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.24并且這個厚度d是8μm，換句話說Δn·d是1.92μm，延遲膜2的延遲值R是2.2μm，在前一情況下，加零電壓時背景顏色是黑色，在后一種情況下，當加零電壓時背景色調呈黃色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
為進一步說明在圖9的范圍(a)以外部分，盡管在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色，但加電壓時不顯示至少兩種顏色的條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.13并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是0.91μm，延遲膜2的延遲值R是1.8μm，在這種情況下，加零電壓時背景顏色是黃白色，當施加電壓時僅呈橙色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
實施例1-5在圖1和3A的結構中，以聚砜(在后簡寫為PSF)單軸拉膜用作延遲膜2。
在這種情況下，450nm波長的光學各向異性與590nm波長的光學各向異性的比率α是1.15。
向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1設置在35°-55°，延遲膜2的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角θ3設置在35°-55°，向列相液晶10的光學各向異性Δn和液晶層的厚度d的來積與延遲膜2的延遲值R的組合在下表5中顯示。在上和下電極6和8之間加電壓時產生的顏色變化由分光光度計測量。
表5
結果，只要延遲膜2的延遲值R和向列相液晶10的光學各向異性Δn與厚度d的乘積Δn·d在預定的關系內，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。
在圖10中顯示這些結果。在圖10中，(a)部分是當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色的范圍。因此這是滿足前述第一和第二個條件的范圍。
因而，在圖10的(a)部分中，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。相反地，在圖10的(a)部分外，或是當加零電壓時背景不呈白色或接近無色，或是當加電壓時也不顯示至少兩種顏色。
為說明圖10的(a)部分中的二個條件示例，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲值R是1.4μm時，在這個例子中，在零電壓時背景顏色是帶點藍的白色，在有效電壓2.22V時它呈黑色，在2.25V時呈藍色，在2.27V時呈黃-綠色，在2.37V呈粉紅色。換句話說，這是本發(fā)明的液晶顯示裝置的最佳的條件設置之一。
此外，作為圖10的(a)部分中條件設置的另一個示例，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學向向異性Δn是0.18并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.26μm，延遲膜2的延遲膜R是1.2μm，在這個例子中，加零電壓時背景顏色是紅白色。在有效電壓2.19V時它呈橙色，在2.23V時呈藍色，在2.26V呈綠色。換句話說，這是本發(fā)明的液晶顯示裝置的最佳的條件設置之一。
相反地，為說明在圖10的范圍(a)以外部分在零電壓時背景顏色不呈白色或接近無色的條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.2并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.4μm，延遲膜2的延遲值R是1.6μm，另一種選擇是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.24并且這個厚度d是8μm，換句話說Δn·d是1.92μm，延遲膜2的延遲值R是1.4μm時，在前一情況下，加零電壓時背景顏色是黑色，在后一種情況下，當加零電壓時背景色調呈黃色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
為進一步說明在圖10的范圍(a)以外部分盡管在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色，但加電壓時不顯示至少兩種顏色顯示的條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.13并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是0.91μm，延遲膜2的延遲值R是0.7μm，在這種情況下，加零電壓時背景顏色是黃白色，當施加電壓時僅呈橙色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
實施例1-6在圖1和3B的結構中，以PSF單軸拉膜用作延遲膜2。
向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1設置在35°-55°，延遲膜2的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角θ3設置在35°-55°，向列相液晶10的光學各向異性Δn和液晶層的厚度d的乘積與延遲膜2延遲值R的組合在下表6中顯示，在上和下電極6和8之間加電壓時產生的顏色變化由分光光度計測量。
表6
結果，只要延遲膜2的延遲值R和向列相液晶10的光學各向異性Δn與厚度d的乘積Δn·d在預定的關系內，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。
在圖11中顯示這些結果。在圖11中，(a)部分是當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色的范圍。因此這是滿足前述第一和第二個條件的范圍。
因而在圖11的范圍(a)部分中，當加零電壓時背景呈白色或接近無色，當加電壓時至少顯示兩種顏色。相反地，在圖11的范圍(a)部分外，或是當加零電壓時背景不呈白色或接近無色，或是當加電壓時也不顯示至少兩種顏色。
為說明圖11范圍(a)中的一個條件示例，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲值R是1.7μm，在這個例子中，在零電壓時背景顏色是帶點黃的白色，在有效電壓2.10V時它呈橙色，在2.15V時呈藍色，在2.17V時呈綠色。換句話說，這個例子展示了本發(fā)明的液晶顯示裝置的最佳的條件設置之一。
此外，為說明被認為是在圖11的(a)部分中在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色的邊界條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說，Δn·d是1.16μm，延遲膜2的延遲值R是1.9μm，另一種選擇是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.18并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.26μm，延遲膜2的延遲值R是1.5μm，在這些情況下，加零電壓時背景顏色是紅白色。當施加電壓時，隨著電壓增加顏色變化為橙色，藍色和綠色。換句話說，這些是本發(fā)明的液晶顯示裝置的邊界條件。
相反地，為說明在圖11的范圍(a)以外部分在零電壓時背景顏色不呈白色或接近無色的條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.18并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.26μm，延遲膜2的延遲值R是1.7μm，另一種選擇是所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.24并且這個厚度d是8μm，換句話說Δn·d是1.92μm，延遲膜2的延遲值R是1.7μm，在前一情況下，加零電壓時背景顏色是橙色，在后一種情況下，當加零電壓時背景色調呈黃色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
為進一步說明在圖11的范圍(a)以外部分盡管在零電壓時背景顏色呈白色或接近無色，但加電壓時不顯示至少兩種顏色顯示的條件，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.13并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是0.91μm，延遲膜2的延遲值R是1μm，在這種情況下，加零電壓時背景顏色是藍白色，當施加電壓時僅呈橙色。換句話說，這些是不適合本發(fā)明的液晶顯示裝置的條件。
實施例2這個實施例給出了用兩個PC單軸拉制的延遲膜作為光學各向異性物質的例子。
圖12顯示本發(fā)明的第二反射型液晶顯示器的切面圖。
在圖12中，數(shù)字1代表上偏振片，數(shù)字2a和2b代表延遲膜，數(shù)字3代表液晶盒，數(shù)字4代表下偏振片，和數(shù)字5代表反射片，液晶盒3的構成與圖1一樣。
圖13A和圖13B顯示圖12中的偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜2a和2b的慢速軸方向，及上和下片摩擦的方向之間的相互關系。
圖13A和13B因上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)的方向的不同而不同。在這些圖中，A1和A2是上和下偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，B1和B2是延遲膜2a和2b的慢速軸方向，及C1和C2是上和下片摩擦的方向。T是向列相液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1和延遲膜2a的慢速軸B1方向之間的夾角，θ2是延遲膜2b的慢速軸B2方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角，θ3是下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角。θ4是延遲膜2a的慢速軸B1方向和延遲膜2b的慢速軸B2方向之間的夾角。θ1設置在大于0和小于90之間。
實施例2-1在圖12和13A的結構中，以PC單軸拉膜用作每一延遲膜2a和2b。向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2a的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角θ3設置在35°-55°，延遲膜2b的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°，延遲膜2a的慢速軸B1方向和延遲膜2b的慢速軸B2方向之間的夾角θ4設置在0°-20°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2a的光學各向異性Δn1和其厚度d1的乘積Δn1·d1加上延遲膜2b的光學各向異性Δn2和其厚度d2的乘積Δn2·d2之和(在下稱實施例2的延遲值R)設置為2μm，在零電壓時背景顏色是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)槌壬{色和綠色。可以在比使用一個PC單軸拉膜的實施例1-1更寬的視角上看到這些顏色。
實施例2-2在圖12和13B的結構中，以PC單軸拉膜用作為每一延遲膜2a和2b。向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2a的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸A2(或者偏振軸)方向之間的夾角θ3設置在35°-55°，延遲膜2b的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°，延遲膜2a的慢速軸B1方向和延遲膜2b的慢速軸B2方向之間的夾角θ4設置在0°-20°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2a和延遲膜2b的延遲值為1.8μm。結果在零電壓時背景顏色是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)楹谏?，藍色和黃-綠色和粉紅色。可以在此使用一個PC單軸拉膜的實施例1-2更寬的視角上看到這些顏色。
實施例3這個實施例給出了使用兩個PC單軸拉制的延遲膜作為光學各向異性物質的例子。
圖14顯示本發(fā)明的第三反射型液晶顯示裝置的切面圖。在圖14中，數(shù)字1代表上偏振片，數(shù)字2a和2b代表延遲膜，數(shù)字3代表液晶盒，數(shù)字4代表下偏振片，和數(shù)字5代表反射片，液晶盒3的構成與圖1一樣。
實施例2中描述的延遲膜2a和2b放置在偏振片1和液晶盒3之間，但是在實施例3中延遲膜2a放置在上偏振片1和液晶盒3之間，延遲膜2b放置在液晶盒3和下偏振片4之間。
圖15A和圖15B顯示圖14中的偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜2a和2b的慢速軸方向，及上和下片摩擦的方向之間的相互關系。圖15A及15B因上偏振片1的吸收軸(或偏振軸)不同而不同。
圖15A和15B中，A1和A2是上和下偏振片1和4的吸收軸(或者偏振軸)方向，B1和B2是延遲膜2a和2b的慢速軸方向，及C1和C2是上和下片摩擦的方向。此外T是向列相液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2a的慢速軸B1方向之間的夾角，θ2是延遲膜2b的慢速軸B2方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角，θ5是下片的摩擦C2方向和延遲膜2b的慢速軸B2方向之間的夾角。θ6是延遲膜2b的慢速軸B2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角。θ1設置在大于0和小于90之間。
實施例3-1在圖14和15A的結構中，以PC單軸拉膜用作每一延遲膜2a和2b。向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2a的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及延遲膜2b的慢速軸B2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ6都設置在35°-55°，延遲膜2b的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2及下片的摩擦C2方向和延遲膜2b的慢速軸B2方向之間的夾角θ5都設置在80°-100°。
所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2a的光學各向異性Δn1和其厚度d1的乘積Δn1·d1加上延遲膜2b的光學各向異性Δn2和其厚度d2的乘積Δn2·d2之和(在下稱實施例3的延遲值)設置為2μm，結果，在零電壓時背景顏色是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)槌壬?，藍色和綠色。以與實施例2-1相同的方式，可以在比用一個PC單軸拉膜的實施例1-1更寬的視角上看到這些顏色。
實施例3-2在圖14和15B的結構中，以PC單軸拉膜用作每一延遲膜2a和2b。
向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2a的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及延遲膜2b的慢速軸B2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ6都設置在35°-55°，延遲膜2b的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2及下片的摩擦C2方向和延遲膜2b的慢速軸B2方向之間的夾角θ5都設置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2a及延遲膜2b的延遲值R是1.8μm，結果，在零電壓時背景顏色是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)楹谏?，藍色，黃-綠色和粉紅色。
以與實施例2-2相同的方式，可在比使用一個PC單軸拉膜的實施例1-2更寬的視角上看到這些顏色。
實施例4這個實施例給出了使用六個PC單軸拉制的延遲膜作為光學各向異性物質的例子。
圖16顯示本發(fā)明的第四反射型液晶顯示裝置的切面圖。在圖16中，數(shù)字1代表上偏振片，數(shù)字2a和2f代表延遲膜，數(shù)字3代表液晶盒，數(shù)字4代表下偏振片，和數(shù)字5代表反射片，液晶盒3的構成與圖1一樣。
圖17A和17B中顯示了圖16中偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，延遲膜2a到2f的慢速軸方向，及上和下片摩擦的方向之間的相互關系。17A和17B因上偏振片1的吸收軸(或偏振軸)不同而不同。
圖17A和17B中，A1和A2是上和下偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，B1到B6是延遲膜2a到2f的慢速軸方向，及C1和C2是上和下片摩擦的方向。另外，T是向列相液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2f的慢速軸B6方向之間的夾角，θ2是延遲膜2a的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角，θ3是下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角。θ41是延遲膜2a的慢速軸B1方向與延遲膜2b的慢速軸B2方向之間的夾角。θ42到θ45是延遲膜2b和2c，2c和2d，2d和2e，2e和2f每一對慢速軸方向之間相似的角。θ1設置在大于0和小于90之間。
實施例4-1在圖16和17A的結構中，以PC單軸拉膜用作從延遲膜2a和2f。
向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2f的慢速軸B6方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角θ3都設置在35°-55°，延遲膜2a的慢速軸B1方向與上片摩擦C1之間的夾角θ2設置在80°-100°。θ41到θ45是延遲膜2a到2b，2b和2c，2c和2d，2d和2e，2e和2f每一對慢速軸方向之間的角都設置40°所使用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2a的光學各向異性Δn1和其厚度d1的乘積Δn1·d1加上延遲膜2b的光學各向異性Δn2和其厚度d2的乘積Δn2·d2，以同樣的方式加上延遲膜2c到2f的每一個的光學各向異性Δni和其厚度dj(這里j是一個6或以下的整數(shù))的乘積Δnj·dj其總和以下在實施例4中稱延遲R)設置為2μm。
結果，在零電壓時背景顏色是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)槌壬?，藍色和綠色?？梢栽诒仁褂枚€PC單軸拉膜的實施例2-1和3-1更寬的視角上看到這些顏色。
實施例4-2在圖16和17B的結構中，以一個PC單軸拉膜用作每一延遲膜2a和2f。
向列相液晶10的扭曲角T設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2f的慢速軸B6方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角θ3都設置在35°-55°，延遲膜2a的慢速軸B1方向和上片摩擦C1之間的夾角θ2設置在80°-100°。延遲膜2a和2b，2b和2c，2c和2d，2d和2e，2e和2f每一對慢速軸方向之間的夾角θ41到θ45都設置為40°所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2c到2f的延遲值R為1.8μm。結果，在零電壓時背景顏色是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)楹谏?，藍色，黃-綠色和粉紅色?？梢栽诖耸褂枚€PC單軸拉膜的實施例2-2和3-2更寬的視角上看到這些顏色。
實施例5這個實施例給出了聚碳酸酯PC的NZ延遲膜用作光學各向異性物質的例子。
圖18顯示本發(fā)明的第五反射型液晶顯示裝置的切面圖。在圖18中，數(shù)字1代表上偏振片，數(shù)字20代表NZ延遲膜，數(shù)字3代表液晶盒，數(shù)字4代表下偏振片，和數(shù)字5代表反射片，液晶盒3的構成與圖1一樣。
NZ延遲膜是有不同ny和nz值的延遲膜，其中它的平行于膜表面的最大折射指數(shù)方向的折射指數(shù)是nx，垂直于nx且平行于膜表面的折射指數(shù)是ny，在膜的厚度方向的折射指數(shù)是nz。在這種情況下，(nx－nz)/(nx－ny)的值被定義為NZ因子。
圖19A和19B顯示了圖18的偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向之間，NZ延遲膜20的慢速軸方向，及上和下片摩擦的方向之間的相互關系。圖19A和19B因上偏振片1的吸收軸(或偏振軸)方向不同而不同。
圖19A和19B中，A1和A2是上和下偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，B1是NZ延遲膜20的慢速軸方向，及C1和C2是上和下片摩擦的方向。
另外，T是向列相液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和NZ延遲膜20的慢速軸B1方向之間的夾角，θ2是NZ延遲膜20的慢速軸B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角，θ3是下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角θ1設置在大于0和小于90之間。
實施例5-1在圖18和19A的結構中，以含0到1個NZ因子的聚碳酸酯PC的NZ延遲膜用作NZ延遲膜20使用。
向列相液晶10的扭曲角設置為240°，上偏振片1的吸收軸(或偏振軸)A1方向和NZ延遲膜20的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角θ3都設置在35°-55°，NZ延遲膜20的慢速軸B1方向和上片摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，NZ延遲膜20的光學各向異性Δn1和其厚度d1的乘積Δn1·d1(以后稱作實施例5的延遲值)設置為2μm。結果，不考慮NZ因子的值而從背景顯示的前面看在零電壓時背景顏色是白色或接近無色，當施加電壓時顏色變?yōu)槌壬?，藍色和綠色與圖4的色彩曲線圖所示準確相同。
圖20顯示當NZ延遲膜的NZ因子為0到1以及視角相對正面向前面，后面和側面轉30，評價背景色調在一到十等級(scale)的可視性，當NZ因子是0.7或小于0.7時，從前面和側面方向上的一個很寬的視角范圍可看到這些色彩變化，當NZ因子是0.6或小于0.6時，從后部方向上的一個很寬的視角范圍看到這些色彩變化。換句話說，當NZ因子是0.7或小于0.7時在一個寬視角上可看到這些系統(tǒng)變化。當NZ因子在0.1到0.6之間時，可在一個更寬的視角范圍看到這些色彩變化。
實施例5-2在圖18和19B的結構中，以含0到1個NZ因子的聚碳酸酯PC的NZ延遲膜用作NZ延遲膜20。
向列相液晶10的扭曲角設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和NZ延遲膜20的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角θ3都設置在35°-55°，NZ延遲膜20的慢速軸B1方向與上片摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且這個厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，NZ延遲膜20的延遲值設置為1.8μm。結果，不考慮NZ因子的值而從背景顯示的前面看在零電壓時背景顏色是白色或接近無色，當施加電壓時顏色變?yōu)楹谏?，藍色，黃綠色和粉紅與在圖6的曲線(b)的色彩曲線圖所示準確相同。
用與圖20顯示一樣的方式，當視角相對正面向上面，下面和側面轉30°，且NZ因子是0.7或更少時，從下面和側面方向的一個很寬的視角范圍看到這些色彩變化，而當NZ因子是0.6或更少時，從上面方向的一個很寬的視角范圍看到這些色彩變化。換句話說，當NZ因子在0.7或少于0.7時，能在很寬的視角范圍看到這些色彩變化。當NZ因子在0.1與0.6之間時，可在一個更寬的視角范圍看到這些色彩變化。
在實例5中，聚碳酸酯PC的NZ延遲膜用作NZ延遲膜20，但是本發(fā)明并不限于此；通過疊加兩個型或多型延遲膜，如NZ因子為0的聚苯乙烯單軸拉膜和NZ因子為1的聚碳酸酯PC單軸拉膜，給出NZ因子在上述范圍內的平均值，也可獲得相似結果。
實施例6這個實施例給出了用一個扭曲的延遲膜用作光學各向異性物質的例子。
圖21顯示本發(fā)明的第六反射型液晶顯示裝置的切面圖。在圖21中，數(shù)字1代表上偏振片，數(shù)字22代表扭曲的延遲膜，數(shù)字3代表液晶盒，數(shù)字4代表下偏振片，和數(shù)字5代表反射片，液晶盒3的構成與圖1一樣。
扭曲的延遲膜是具有慢速軸方向平行于膜表面并且其扭曲相對膜厚度方向連續(xù)變化特性的延遲膜。
圖22A和22B中顯示了圖21中偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，扭曲延遲膜22的慢速軸方向，及上和下片摩擦的方向之間的相互關系。
圖22A和22B因上偏振片1的吸收軸(或偏振軸)方向不同而不同。在圖22A和22B中A1和A2是上和下偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，B1是與上偏振片1接觸的扭曲延遲膜22表面的慢速軸方向，B2是與液晶盒3接觸的扭曲延遲膜22表面的慢速軸方向，及C1和C2是上和下片摩擦的方向。
另外，1是向列相液晶10的扭曲角，T2是扭曲延遲膜22的慢速軸的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和扭曲延遲膜22的慢速軸B1方向之間的夾角，θ2是扭曲延遲膜22的慢速軸B2方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角，θ3是下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角。θ1設置在大于0和小于90之間。
實施例6-1在圖21和22A的結構中，用作扭曲延遲膜22的扭曲延遲膜的450nm波長的光學各向異性相對590nm波長的光學各向異性的比率α是1.09。
向列相液晶10的扭曲角1設置為240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和扭曲延遲膜22的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3都設置在35°-55°，扭曲延遲膜22的慢速軸B2方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且其厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，扭曲延遲膜22的光學各向異性Δn1和其厚度d1的乘積Δn1·d1(在后稱作實施例6的延遲值R)設置為2μm。用于扭曲延遲膜22的慢速軸的扭曲角T2的四個值是120°，160°，200°，240°。結果，電壓為零時在每一例的背景色調都是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)槌壬{色和綠色。當扭曲延遲膜22慢速軸的扭曲角T2和240°時，可產生一特別生動的背景色調。
實施例6-2在圖21和22A的結構中，用作扭曲延遲膜22的扭曲延遲膜的450nm波長的光學各向異性與590nm波長的光學各向異性的比率α是1.17。
向列相液晶10的扭曲角T1設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和扭曲延遲膜22的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3都設置在35°-55°，扭曲延遲膜22的慢速軸B2方向與上片摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且其厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，扭曲延遲膜22的延遲值R為1.8μm。
用于扭曲延遲膜22的慢速軸的扭曲角T2的四個值是120°，160°，200°，240°。結果，電壓為零時在每一例的背景色調都是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)槌壬{色和綠色。當扭曲延遲膜22慢速軸的扭曲角T2在240°時，可產生一特別生動的背景色調。
實施例6-3在圖21和22A的結構中，用作扭曲延遲膜22的扭曲延遲膜的450nm波長的光學各向異性與590nm波長的光學各向異性的比率α是1.09。另外，向列相液晶10的扭曲角T1設置在240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和扭曲延遲膜22的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角θ3都設置在35°-55°，扭曲延遲膜22的慢速軸B2方向與上片摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且其厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，扭曲延遲膜22的延遲值R為1.8μm。用于扭曲延遲膜22的慢速軸的扭曲角T2的四個值是120°，160°，200°，240°。結果，當電壓為零時在每一例的背景色調都是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)楹谏?，藍色，黃-綠色和粉紅色。當扭曲延遲膜22慢速軸的扭曲角T2在240°時，可產生一特別生動的背景色調。
實施例6-4在圖1和19B的結構中，用作扭曲延遲膜22的扭曲延遲膜的450nm波長的光學各向異性與590nm波長的光學各向異性的比率α是1.17。
向列相液晶10的扭曲角T1設置為240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和扭曲延遲膜22的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角θ3都設置在35°-55°，扭曲延遲膜22的慢速軸B2方向和上片摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23并且其厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，扭曲延遲膜22的延遲值R為1.6μm。用于扭曲延遲膜22的慢速軸的扭曲角T2的四個值是120°，160°，200°，240°。結果，當電壓為零時在每一例的背景色調都是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)楹谏?，藍色和黃-綠色和粉紅色。當扭曲延遲膜22慢速軸的扭曲角T2在240°時，可產生一特別生物的背景色調。
實施例6的向列相液晶10的光學各向異性的Δn是0.23，并且450nm波長的光學各向異性與590nm波長的光學各向異性的比例α是1.17。
實施例6-4是一個特殊例子。它的向列相液晶10的450nm波長的光學各向異性相對590nm波長的光學各向異性的比率α與扭曲延遲膜的450nm波長的光學各向異性相對590nm波長的光學各向異性的比率α基本上相同。在這種情況下，向列相液晶10的扭曲角T1和扭曲延遲膜的扭曲角T2具有基本相同的角度但扭曲方向相反，向列相液晶10的光學各向異性Δn和其厚度的乘積Δn·d及扭曲延遲膜的延遲值R也基本相同。當電壓為零時背景色調都是白色或接近無色，當施加電壓時顏色變?yōu)楹谏?，藍色，黃-綠色和粉紅色。
另外，盡管在實施例6中僅一個扭曲延遲膜被放置于上偏振片1和液晶盒3之間，本發(fā)明并不限于此，因而可用扭曲延遲膜和單軸拉制延遲膜的合并來替代放置于這兩者之間。
實施例7這個實施例給出了用一個第二液晶盒作為光學各向異性物質的例子。
圖23顯示本發(fā)明的第七反射型液晶顯示裝置的切面圖。在圖23中，數(shù)字1代表上偏振片，數(shù)字26代表第二液晶盒，數(shù)字3代表液晶盒，數(shù)字4代表下偏振片，和數(shù)字5代表反射片，液晶盒3和第二液晶盒26的構成都與圖1的液晶盒3一樣。但要注意到，此處的第二液晶盒26沒有上下電極6和8。
圖24A和24B顯示了圖23的偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，第二液晶盒26的上下片的摩擦方向，及液晶盒3的上和下片摩擦的方向之間的相互關系。
圖24A和24B中，A1和A2是上和偏振片1和4的吸收軸(或偏振軸)方向，B1和B2是第二液晶盒26的上下片的摩擦方向，C1和C2是液晶盒3上和下片摩擦的方向。另外，T1是填充液晶盒3的向列相液晶10的扭曲角，T2是填充第二液晶盒26的向列相液晶10的扭曲角，θ1是上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和第二液晶盒26的上片的摩擦軸B1方向之間的夾角，θ2是第二液晶盒26的下片的摩擦方向B2方向和液晶盒3的上片的摩擦C1方向之間的夾角，θ3是液晶盒3的下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角。θ1設置在大于0和小于90之間。
實施例7-1在圖23和24A的結構中，填充液晶盒3的向列相液晶10的扭曲角T1設置為240°，填充第二液晶盒26的向列相液晶10的扭曲角T2設置為0°。
換言之，這是均向排列的(homogeneous alighment)。上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和第二液晶盒26的上片的摩擦B1方向之間的夾角θ1及液晶盒3的下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3都設置在35°-55°，第二液晶盒26的下片的摩擦B2方向和液晶盒3的上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°和100°之間。填充液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，而填充液晶盒26的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.13，厚度d是15μm，換句話說Δn·d是1.95μm。結果，當電壓為零時，背景色調都是白色或接近無色，當施加電壓時顏色變?yōu)槌壬?，藍色和綠色。
實施例7-2在圖23和24B的結構中，填充液晶盒3的向列相液晶10的扭曲角T1設置為240°，填充第二液晶盒26的扭曲角T2設置為240°。上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和第二液晶盒26的上片的摩擦B1方向之間的夾角θ1及液晶盒3的下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3都設置在35°-55°，第二液晶盒26的下片的摩擦B2方向和液晶盒3的上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°和100°之間。填充液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，而填充液晶盒26的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm。
結果是，在零電壓時背景色調都是白色或接近無色，隨著電壓增加顏色變?yōu)楹谏?，藍色，黃綠和和粉紅色。
在實施例7中，填充第二液晶盒26的向列相液晶10的向列相-各向同性相的轉變溫度與填充第一液晶盒3的向列相液晶10的向列相-各向同性相的轉變溫度的比例在0.8到1.2范圍。另外，這些向列相-各向同性相的轉變溫度都在至少80°。在這些例子中，在至少-20°到-70°溫度范圍可獲得在零電壓時背景色調都是白色或接近無色的液晶顯示裝置，而且隨著溫度變化外部色彩幾乎沒有任何變化。
不用第二液晶盒，而用其延遲值與液晶盒的延遲值R有同樣溫度依賴關系的延遲膜，如在其中液晶多聚物被水平或扭曲排列的延遲膜，很明顯可獲得同樣結果。
在本發(fā)明中，當能夠為加在那一對電極襯片之間的電壓選擇至少三種電壓值的裝置被進一步定義為時間分離驅動電路時，該電路能夠除了選擇電壓和非選擇電壓之外，從選擇電壓和非選擇電壓之間至少提供另外一種電壓，已經顯示出在零電壓時背景色調是白色或接近無色，而施加電壓時至少顯示兩種色彩，假設液晶盒滿足下列關系Δn·d≥0.8×(β-1)(P-1)0.6(μm)---(3)]]>這將在下面借助實施例來證明。實施例8這一實施例將給出用時間分離驅動電路作為驅動電路的例子。
實施例8-1在圖1和3A結構中時間分離驅動電路被用作驅動電路15，并對向列相液晶10的光學各向異性Δn與其厚度d的乘積Δn·d，斷電壓和加電壓的比例P，和液晶盒3的陡勢比β之間的關系進行試驗。
液晶盒3的陡勢比β是液晶盒3的電容是0.3時與液晶盒3的電容是0.1時的電壓比，設液晶盒3的電容對在上下電極6和8之間加電壓0.5V為0，對加電壓25V為1。
另外，當負載比是1/N和偏壓比是1/B時，斷電壓和加電壓的比例P表示如下P=B2+N-1(B-2)2+N-1---(4)]]>因此，如果在負載比是1/64，1/120，1/240，1/480時驅動處在最優(yōu)偏壓，則對應的斷電壓與加電壓之比例值P是1.13，1.1，1.07，1.05。
上述結構中PC單軸拉膜用做延遲膜2。向列相液晶10的扭曲角T1設置為240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3都設置在35°-55°，延遲膜2的慢速軸方向B1和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°到100°。另外，所用的向列相液晶10的光學各向異性Δn和厚度d的乘積Δn·d，延遲膜2的延遲值R，液晶盒3的陡勢比β之間的組合如表7所示，加電壓時產生的色彩變化用分光光度計檢測。結果如圖26所示。表7
在圖26中，三角代表顯示色彩從白色或近于無色，繼而變?yōu)槌?，藍，綠色，隨而電壓從斷電壓變至加電壓的示例，此時斷電壓和加電壓之比P是1.13(負載比是1/64和偏壓比是1/9時)，交叉代表不完善的色彩變化的示例。
另外空圈代表顯示色彩從白色或近于無色繼而變?yōu)槌?、藍、綠色而電壓從斷電壓變至加電壓的示例，此時斷電壓和加電壓之比P是1.1(負載比是1/120和偏壓比是1/12時)，方塊代表顯示色彩從白色或近于無色繼而變?yōu)槌?、藍、綠色而電壓從斷電壓變至加電壓的示例，此時斷電壓和加電壓之比P是1.07(負載比是1/240和偏壓比是1/17時)。還有，實心圈代表顯示色彩從白色或近于無色繼而變?yōu)槌?，藍，綠色而電壓從斷電壓變至加電壓的示例，即使斷電壓和加電壓之比P是1.05(負載比是1/480和偏壓比是1/23時)。
上述結果顯示零電壓時背景色彩是白色或近于無色，加電壓時色彩變?yōu)槿N顏色橙，藍，綠色，只要向列相液晶10的光學各向異性Δn和厚度d的乘積Δn·d，斷電壓和加電壓之比P，液晶盒3的陡勢比β之間的關系滿足下列公式Δn·d≥0.8×(β-1)(P-1)+0.6(μm)---(3)]]>要實現(xiàn)色彩從白色到綠色的變化必須滿足上面的公式。
時間分離驅動電路用于提供八個階段中的脈沖寬度調整驅動，此時負載比是1/240和偏壓比是1/17，液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲值R是2μm，液晶盒3的陡勢比β是1.08，圖27顯示這每一階段或獲得的色彩。這些階段的每一個依次顯示是白，淡橙，深橙，赤紫，青紫，青，青綠，和綠。
應該注意，當分階段脈沖驅動運行時每一階段的有效電壓如下式VL/F=VOP×L×(B2+N-1)+(F-1-L)×((B-2)2+N-1)B2×N×(F-1)(V)---(5)]]>在這種情況下，VL/f是在第L水平上(這里L是0到F-1的整數(shù))F-段驅動(這里F是正整數(shù))內的有效電壓，V0/f是斷電壓，V(f-1)/f是加電壓。另外，Vop是負載比是1/N和偏壓比是1/B時的驅動電壓。每一段幀頻控制驅動的有效電壓用同樣的等式表達，由此可獲得同樣的結果。用幀頻率控制驅動和脈沖寬度調節(jié)驅動的結合可獲得同樣好的結果。
實施例8-2在圖1和3B結構中時間分離驅動電路用作驅動電路15，并對向列相液晶10的光學各向異性Δn與其厚度d的乘積Δn·d，斷電壓和加電壓的比例P，和液晶盒3的陡勢比β之間的關系進行試驗。
PC單軸拉膜用做上述結構中的延遲膜2。向列相液晶10的扭曲角T設置為240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸方向B1之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3都設置在35°-55°，延遲膜2的慢速軸方向B1和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°和100°之間。另外，所用向列相液晶10的光學各向異性Δn和厚度d的乘積Δn·d，延遲膜2的延遲值R，液晶盒3的陡勢比β之間的組合如表8所示，加電壓時產生的色彩變化用分光光度計檢測。結果如圖28所示。表8
在圖28中，三角代表顯示色彩從白色或近于無色變到黑，青，黃-綠色，和粉紅色，而電壓從斷電壓變至加電壓的示例，此時斷電壓和加電壓之比P是1.13(負載比是1/64和偏壓比是1/9時)，交叉代表不完善的色彩變化的示例。另外，空圈代表顯示色彩從白色或近于無色變?yōu)楹?、青、黃-綠色和粉紅色，而電壓從斷電壓變至加電壓的示例，此時斷電壓和加電壓之比P是1.1(負載比是1/120和偏壓比是1/12時)，方塊代表顯示色彩從白色或近于無色變?yōu)楹?，青，黃-綠色和粉紅色，而電壓從斷電壓變至加電壓的示例，即使斷電壓和加電壓之比P是1.07(負載比是1/240和偏壓比是1/17時)。
上述結果顯示零電壓時背景色彩從白色或近于無色，加電壓時色彩呈現(xiàn)黑，青，黃-綠色和粉紅四種顏色變化，只要向列相液晶10的光學各向異性Δn和厚度d的乘積Δn·d，斷電壓和加電壓之比P，液晶盒3的陡勢比β之間的關系滿足下列公式Δn·d≥2×(β-1)(P-1)+0.6(μm)---(6)]]>此公式比上面的等式(3)范圍更嚴格；要實現(xiàn)色彩從白色到粉色的變化必須滿足上面的公式。
時間分離驅動電路用于提供八個階段內的脈沖寬度調整驅動，此時負載比是1/64和偏壓比是1/9，液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲值R是1.8μm，液晶盒3的陡勢比β是1.06，圖29顯示這每一階段可獲得的色彩。在這些階段中每一個中顯示的是白，黑，青，青綠，綠，黃綠，綠，和粉紅色。
實施例9這一實施例將示出上下偏振片吸收軸，光學各向異性物質的慢速軸，和上下片摩擦方向之間的關系。
PC單軸拉膜用做圖1和3A結構中的延遲膜2。
向列相液晶10的扭曲角T設置為240，液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜的延遲值R是2μm。上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1，延遲膜2的慢速軸方向B1和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角θ3的每一個都被變換。
結果發(fā)現(xiàn)，在上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸方向之間的夾角θ1設置在一個較好范圍15°-75°，尤其是在20-50范圍內，各種顏色顯示的更清楚，但在這個范圍以外，顏色純度顯著地下降。另外，延遲膜2的慢速軸方向B1和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2在一個較好范圍60-120，尤其是在75-105范圍內，各種顏色顯示的更清楚，但在這個范圍以外，顏色純度顯著地下降。再者，下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角θ3在一個較好范圍15°-75°，尤其是在30-60范圍內，各種顏色顯示的更清楚，但在這個范圍以外，顏色純度顯著地下降。
圖1和3B的結構中仍然用PC單軸拉膜做延遲膜2。
在和上述相似的范圍內各種顏色顯示的更清楚，此時向列相液晶10的扭曲角T設置為240°，所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜的延遲值R是1.8μm。但在這個范圍以外，顏色純度顯著地下降。
實施例10這一實施例給出向列相液晶上扭曲角的效應分析的例子。
PC單軸拉膜用做圖1和3A結構中的延遲膜2。
所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜的延遲值R是2μm。另外，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3都設置在35°-55°范圍，延遲膜2的慢速軸方向B1和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°，當加電壓時顏色變化基本上與圖4所示的一致，此時向列相液晶的扭曲角以20°間隔在180°-360°范圍內變化。
在圖1和3B的結構中仍然用PC單軸拉膜做延遲膜2。另外，所用液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜的延遲值R是1.8μm。再者，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3都設置在35°-55°范圍，延遲膜2的慢速軸方向B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置在80°-100°。
當加電壓時顏色變化基本上與圖7的曲線(a)所示的一致，此時向列相液晶10的扭曲角T以20°間隔在180°-360°范圍內變化。
盡管在實施例2到4及實施例8到10中都是用PC單軸拉膜用做延遲膜2。本發(fā)明應不限于此。用其它材料如PVA和PSF也可獲得相似結果。還有，盡管在實施例1到9中向列相液晶10的扭曲角T都設在240°，但是當它在180°到360°范圍內也可獲得類似結果。此外，盡管向列相液晶10的扭曲角T在實施例1到10中都是從上片摩擦C1方向到下片摩擦C2方向逆時針方向測量，但是以順時針扭曲也可獲得相似結果。在這種情況下，從θ1到θ1到θ6所有的角都要反方向測量。另外，當向列相液晶10的光學各向異性Δn和厚度d的乘積Δn·d大于1μm，只要延遲膜的延遲值R滿足預定關系時也可獲得類似結果。特別地當時間分離驅動電路用做驅動電路15，Δn·d較好地是至少在1.3μm，最好是至少在1.5μm，以獲得清楚的顏色變化。另外，在實際中，向列相液晶10的光學各向異性Δn的上限是近似0.3，因此就必須增加液晶盒的厚度d以增加乘積Δn·d，但在實際中，當從斷電壓已轉換到加電壓時向列相液晶10的反應速度與液晶盒的厚度d的平方成比例，從這個角度考慮Δn·d最好是2μm或以下。實際中向列相液晶10的光學各向異性Δn最好在0.15到0.29范圍內。
實施例11這一實施例給出用彩色偏振片的例子。
PC單軸拉膜用做圖1和3B結構中的延遲膜2。
向列相液晶10的扭曲角T設置為240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3設置為35°-55°，延遲膜2的慢速軸方向B1和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置為80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜的延遲值R是1.6μm。
在這種情況下，當非彩色(neutral)偏振片(NPF-F1220DU，由NITTO DENKO制造)用做上下偏振片1和4，零電壓時背景色調呈黃白色，加電壓時，當施加電壓時顏色變?yōu)楹?，藍，黃綠和粉紅色。另一方面，當用藍色偏振片(B-18245T，Polartechno制造)作為上下偏振片1和4時，零電壓時背景色調變得更白色，加電壓時顯示的藍色更藍。
同樣，當紅，藍，或綠色偏振片被用做上下偏振片1和4時，特殊背景色調的純度增加并且零電壓時背景更接近白色。
實施例12這一實施例給出變化上下基板的厚度的例子。
PC單軸拉膜用做圖1和3B結構中的延遲膜2。
向列相液晶10的扭曲角T設置為240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2之間的夾角θ3設置為35°-55°，延遲膜2的慢速軸方向B1和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置為80°-100°。所用的液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，延遲膜的延遲值R是1.8μm。
在這種情況下，當0.7μm的玻璃基板用做上下基板7和9時，零電壓時背景色調呈白色，加電壓時，隨著電壓增加顏色變?yōu)楹?，藍，黃綠和粉紅色。然而，在低反射亮度的黑光和高反射亮度的黃光同時被顯示的時候，因為在反射片前表面的衰落變得可見從而使出現(xiàn)的黃綠色顯示在反射片5的位置上，而出現(xiàn)的黑色顯示在上偏振片1的位置。這樣顏色之間的視差加大，另一方面，當0.4毫米厚度的玻璃基板用作上和下基板7和9的時候，這個視差比用0.7毫米厚的玻璃基板的情形要低。再者，當使用柔性膜比如塑料膜時候，這個視差實際上就辨別不出。
通過把每一個象素分成多個部分來驅動和使用加色混合，上述實施例1到12所描述的每個液晶顯示器能顯示比上面描述的顏色更多的顏色。另外通過重疊兩個或多個液晶顯示器，上述的實施例1到12所描述的每個液晶顯示器能顯示比上面描述的顏色更多的顏色。此外，在上述實施例1到12中以舉例的方式使用了反射型液晶顯示器，但用透射反射型(transflective-type)液晶顯示器，甚至用透射型液晶顯示器也可獲得類似結果。
上述的實施例描述中，時間分離驅動電路被用作驅動電路，但有效矩陣(active matrix)驅動電路，如薄膜晶體管(TFTs)或金屬絕緣體金屬(MIM)也有等效作用。
實施例13這一實施例的電子設備是尋呼機(pager)，在圖23和24B中的反射型液晶顯示器就安裝在它上面。
這個尋呼機由尋呼元件200，液晶顯示210及切換操作模式的摁扭220構成，參見圖32。
液晶顯示210的構成是使用了圖23和24B的液晶顯示器。
在這一實施例中，填充圖3的液晶盒3的向列相液晶10的扭曲角T1設置為240，而填充第二液晶盒26的向列相液晶10的扭曲角T2也設置為240°。
此外，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3設置為35°-55°，延遲膜2的慢速軸方向B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置為80°-100°。
填充液晶盒3的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，換句話說Δn·d是1.61μm，填充第二液晶盒26的向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，即是說Δn·d為1.61μm，相同的液晶填充了液晶盒3和第二液晶盒26兩種液晶盒。
安裝在尋呼機上的液晶顯示器以這樣一種方式設置，即在零級色調(無電壓)時背景色調顯示為白色，在3級色調(施加電壓時)普通字符顯示為黑色，在5級色調時強調或警告信息顯示為黃綠色，或在7級色調時強調或警告信息顯示為粉紅色。
這種尋呼機不僅能在高反光度下以改善3的色彩顯示可見度顯示更多的信息，而且反射設備的使用使得能耗相當?shù)汀?br>
另外，由于填充液晶盒3的向列相液晶10和填充第二液晶盒26的向列相液晶10是同一液晶，各自的向列相-各向同性相的轉變溫度之比是1，因此在-20℃到70℃的溫度范圍可看到各種顏色。
注意，液晶盒3是由圖33的驅動電路系統(tǒng)驅動，這一顯示電路系統(tǒng)由計算部分500，輸入鍵部分510，顏色控制部分520，及驅動電路530。這一計算部分500由一個CPU300，一個記憶電路310，計算電路320，和一個顯示信號發(fā)生電路330組成。CPU300控制電路系統(tǒng)所有電路的運行。
輸入鍵部分510裝置有輸入鍵340，其結構是這樣的，即用這些輸入鍵340輸入的信號被傳送到CPU300。
顏色控制部分520裝備有顏色選擇信號發(fā)生電路350。
驅動電路530裝置有一個驅動波形形成電路360，一個驅動電壓選擇電路370，及一個驅動電壓發(fā)生電路380。驅動電壓發(fā)生電路380引起不同電壓電平的電壓產生。驅動電壓選擇電路370選擇一電壓電平以應答顏色選擇信號發(fā)生電路350的指示，然后將其供給驅動波形形成電路360。驅動波形形成電路360在驅動電壓選擇電路370提供的電壓及顯示信號發(fā)生電路330提供的顯示信號基礎上為液晶盒3產生一驅動波形。液晶盒3由此驅動波形驅動。
實施例14這一實施例的電子設備是一個電子編制器(organizer)，液晶顯示器就安裝在它上面。
本實施例中，液晶顯示是由圖1和3B顯示的液晶顯示器構成的。
圖1和3B的結構中，用PC單軸拉膜做延遲膜2。另外，向列相液晶10的扭曲角T設置為240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3設置為35°-55°、延遲膜2的慢速軸方向B1和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置為80°100°。
所使用的液晶盒3其向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.23，厚度d是7μm，亦即Δn·d是1.61μm，延遲膜2的延遲值R是1.8μm。這種反射型液晶顯示器被安裝在電子編制器上。
本例以圖形顯示控制器(graphics display controller)(SED1351F，由Seiko Epson公司制造)作為驅動電路15。
這種圖形顯示控制器可在無電壓和有電壓兩種情況之外從在無電壓和有電壓之間的8個段中選取兩種中間色調顯示。以這樣一種方式設定顯示即在零級色調(無電壓)時背景色調顯示為白色，在3級色調(有電壓)時普通字符顯示為黑色，在5級色調時強調或警告信息顯示為黃綠色，或在7級色調時信息顯示為粉紅色。這一例中的幀頻率較好是或者70至110或者120至180，原因是在別的頻率時會引起擾亂屏幕的閃爍。
這種電子編制器不僅在高反射率下以改善的顏色顯示可見度能顯示更多的信息，而且反射裝置的使用使得能耗相當?shù)汀?br>
實施例15這一實施例的電子設備是一個個人數(shù)字輔助器(PDA)，液晶顯示器就安裝在它上面。
本實施例中，用PC單軸拉膜做圖1和3B的構造中的延遲膜2。
向列相液晶10的扭曲角T設置為240，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸B1方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3設置為35°-55°，延遲膜2的慢速軸方向B1和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置為80°-100°。所使用的液晶盒3，其向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.22，厚度d是7μm，亦即Δn·d是1.54μm，延遲膜2的延遲值R是1.7μm。
以上的反射型液晶顯示器被安裝在這個PDA上。本例以圖形顯示控制器(SED 1351F，由Seiko Epson公司制造)作為驅動電路。另外，觸摸鍵作為輸入裝置被疊加在上偏振片1上。
這種構造是為了能在屏幕上顯示可選色調級別的調色板，因此，如果相應于每一色調級的調色板用錄入筆設備選中后，字符能以相應于選定色調級電壓的色彩被顯示。這使得產生原有顏色的屏幕顯示成為可能，因此更多的信息能在一種容易讀的形式下被顯示。
因此，本發(fā)明的液晶顯示器能被安裝在更高級的個人便攜式信息設備1000上，如圖36.圖36所示的個人便攜式信息設備1000由IC卡1100，同步翻譯系統(tǒng)1200，手寫錄入屏幕1300，一套TV會議系統(tǒng)1400a和1400b，地圖信息系統(tǒng)1500，和一個液晶顯示屏1660。
個人便攜式信息設備1000還在輸入-輸出接口元件1600上裝備有視頻攝像機1610，一個喇叭1620，麥克風1630，一個錄入筆1640，和耳機1650。
實施例16這一實施例的電子設備是安裝有本發(fā)明的液晶顯示裝置的用于空調器的計算器或控制器。
本實施例中，用PC單軸拉膜做圖1和3B的構造中的延遲膜2。
向列相液晶10的扭曲角T設置為240°，上偏振片1的吸收軸(或者偏振軸)A1方向和延遲膜2的慢速軸方向之間的夾角θ1及下片的摩擦C2方向和下偏振片4的吸收軸(或者偏振軸)A2方向之間的夾角θ3設置為35°-55°，延遲膜2的慢速軸方向B1方向和上片的摩擦C1方向之間的夾角θ2設置為80°-100°。
本例使用的液晶盒3，其向列相液晶10的光學各向異性Δn是0.22，厚度d是7μm，亦即Δn·d是1.54μm，延遲膜2的延遲值R是1.7μm。
上面描述的反射型液晶顯示裝置是作為顯示裝置安裝在空調器的控制器上。此空調器的控制器的外形如圖34A。這個控制器610裝備有一個液晶顯示裝置620和一個輸入鍵630，并被用來遠距離操縱空調器600。
通過改變偏壓比來改變所加電壓的時間分離驅動電路被用作驅動電路。換句話說，此液晶裝置以這樣的方式被設置即白色背景色調和另一種單個色彩同時顯示。
這個結構是當空調器呈冷卻器作用時字母數(shù)字碼顯示藍色，當空調器呈加熱器作用時字母數(shù)字碼顯示橙色。以這種方式，通過使電壓在全屏幕表面上變化，驅動電路系統(tǒng)的結構可被制造的非常簡單，因此可用很低廉的驅動系統(tǒng)。
注意這個裝置于圖34A的空調器中的液晶顯示620結構為被圖35所示的電路系統(tǒng)所驅動。
圖35所示的電路系統(tǒng)由一個計算部件502，一個輸入鍵部件512，顏色控制部件522，和一個驅動電路532組成。
這一計算部件502由一個CPU302，一個記憶電路312，計算電路322，和一個顯示信號發(fā)生電路332組成。CPU302控制所有的電路系統(tǒng)的運行。
輸入鍵部件512裝備有輸入鍵342，其結構等用這些輸入鍵342輸入的信號被傳送到CPU302。
顏色控制部件522裝備有顏色選擇信號發(fā)生電路352。
驅動電路532裝備有一個驅動波形形成電路362，及一個驅動電壓發(fā)生電路382。驅動電壓發(fā)生電路382選擇偏壓比以應答顏色選擇信號發(fā)生電路352的指示，引起不同電壓電平的電壓產生，并將它的供給驅動波形形成電路362。
驅動波形形成電路362在驅動電壓發(fā)生電路382提供的電壓和顯示信號發(fā)生電路332提供的顯示信號的基礎上產生驅動波形。然后用這個波形驅動液晶顯示620。
本發(fā)明的液晶顯示裝置還可安裝于圖34B所示的小計算器中，安裝方式與上面的電子設備例子相同。它還可作為游戲機或任何需要彩色顯示的音頻設備中的顯示裝置。使用本發(fā)明的液晶顯示裝置可提供一個明亮，容易看，提供信息(informative)及低能耗的電子設備。
權利要求
1.一種液晶裝置，包括有一個液晶盒，它有一扭曲角在180度到360度范圍的向列相液晶層，和一對基板，其上面裝有電極以供給所說的向列相液晶層電壓，所說基板被相對安裝，兩者之間夾有所說的向列相液晶層；一對偏振片，夾持所說的液晶盒并安置在其兩側；聚乙烯醇(PVA)材料的延遲膜，設置于所說液晶盒和所說一對偏振片至少之一的偏振片之間；及能夠選擇至少三種電壓值施加于所說的一對基板之間的電壓提供裝置；所說的液晶盒和所說延遲膜滿足下列式1和2的關系式1Δn·d≥1(μm)式20.51≤R－Δn·d≤1.21(μm)其中Δn·d是所說向列相液晶層的光學各向異性Δn和所說向列相液晶層的厚度d的乘積；R是所說延遲膜使用i層(i是自然數(shù))時，第j層(這里的j是整數(shù)在i以內)的光學各向異性Δnj和所說延遲膜第j層的厚度dj的積Δnj·dj，i個層的所說從第1層到第i層的總和。
2.一種液晶裝置包括有一個液晶盒，它有一扭曲角在180到360范圍的向列相液晶層，和一對基板，其上面裝有電極以供給所說的向列相液晶層電壓，所說基板被相對安裝，兩者之間夾有所說的向列相液晶層；一對偏振片，夾持所說的液晶盒并配置在其兩側；一個聚碳酸酯(PC)材料的延遲膜設置于所說液晶盒和所說一對偏振片至少之一的偏振片之間；及能夠選擇至少三種電壓值施加于所說的一對基板之間的電壓提供裝置；所說的液晶盒和所說延遲膜滿足下列式3和4的關系式3Δn·d≥1(μm)式4-0.08≤R－Δn·d≤0.62(μm)這里Δn·d是所說向列相液晶層的光學各向異性Δn和所說向列相液晶層的厚度d的乘積；R是所說延遲膜使用i層(i是自然數(shù))時，第j層(這里的j是整數(shù)在i以內)的光學各向異性Δnj和所說延遲膜第j層的厚度dj的積Δnj·dj，從第1層到第i層的總和。
3.一種液晶裝置，包括有一個液晶盒，它有一扭曲角在180到360范圍的向列相液晶層，和一對基板，其上面裝有電極以供給所說的向列相液晶層電壓，它們被相對安裝，兩者之間夾有所說的向列相液晶層；一對偏振片，夾持所說的液晶盒并安置在其兩側；聚砜(PSF)材料的延遲膜設置于所說液晶盒和所說一對偏振片至少之一的偏振片之間；及能夠選擇至少三種電壓值施加于所說的一對基板之間的電壓提供裝置；所說的液晶盒和所說延遲膜滿足下列式5和6的關系式5Δn·d≥1(μm)式6-0.40≤R－Δn·d≤0.30(μm)這里Δn·d是所說向列相液晶層的光學各向異性Δn和所說向列相液晶層的厚度d的乘積；R是所說延遲膜使用i層(i是自然數(shù))時第j層(這里的j是整數(shù)在i以內)的光學各向異性Δnj和所說延遲膜第j層的厚度dj的積Δnj·dj，從第1層到第i層的總和。
4.一種液晶裝置，包括有一個液晶盒，它有一扭曲角在180到360范圍的向列相液晶層，和一對基板，其上面裝有電極以供給所說的向列相液晶層電壓，它們被相對安裝，兩者之間夾有所說的向列相液晶層；一對偏振片，夾持所說的液晶盒并安置在其兩側；光學各向異性物質設置于所說液晶盒和所說一對偏振片至少之一的偏振片之間；及能夠選擇至少三種電壓值施加于所說的一對基板之間的電壓提供裝置；所說的液晶盒和所說光學各向異性物質滿足下列式7和8的關系式7Δn·d≥1(μm)式815.5×α2－40×α＋25.1≤R－Δn·d≤15.5×α2－40×α＝25.8(μm)這里Δn·d是所說向列相液晶層的光學各向異性Δn和所說向列相液晶層的厚度d的乘積；R是所說光學各向異性物質使用為i層(i是自然數(shù))時，第j層(這里的j是整數(shù)在i以內)的光學各向異性Δnj和所說光學各向異性物質第j層的厚度dj的積Δnj·dj，從第1層到第i層的總和，另外α是所說光學各向異性物質在450nm波長和所說光學異性物質與590nm波長的光學各向異性的比例。
5.權利要求4的液晶裝置，其中對于所說的一對基板之間能夠選擇至少三種電壓值施加的電壓提供裝置，是一個時分驅動電路，它能夠在除了選擇和非選擇電壓之外從選擇和非選擇電壓之間提供至少一種其它電壓值施加。
6.權利要求4的液晶裝置，其中所說的液晶盒滿足下面的式9式9Δn·d≥-------+0.6(μm)(P-1)0.8×(β-1)]]>這里Δn·d是所說向列相液晶層的光學各向異性Δn和所說向列相液晶層的厚度d的乘積；β是所說液晶盒的電容是0.3時的電壓和所說液晶盒的電容是0.1時的電壓之比，此時所說液晶盒的電容對于加在所說一對基板之間的電壓1.5V是0，當所說液晶盒的電容對于加在所說一對基板之間的電壓25V是1；P是選擇電壓和非選擇電壓之間的比例。
7.權利要求4的液晶裝置，其中所說的光學各向異性物質是高分子膜。
8.權利要求7的液晶裝置，其中所說光學各向異性物質的高分子膜有在平行于膜表面的最大折射指數(shù)方向的折射指數(shù)nx，垂直于nx并平行于這個膜表面方向的折射指數(shù)ny，及膜厚度方向的折射指數(shù)nz，這些所說折射指數(shù)滿足式10的關系式10(nx－nz)/(nx－ny)≤0.7。
9.權利要求7的液晶裝置，其中所說光學各向異性物質的所說高分子膜的慢速軸方向平行于膜表面并相對所說膜的厚度方向不斷變化。
10.權利要求4的液晶裝置，其中所說的光學各向異性物質是在所說的一對反向基板之間空間充填有定向排列的液晶的第二液晶盒。
11.權利要求5的液晶裝置，其中所說的光學各向異性物質是在所說的一對反向基板之間空間充填有定向排列的液晶的第二液晶盒。
12.權利要求6的液晶裝置，其中所說的光學各向異性物質是在所說的一對反向基板之間空間充填有定向排列的液晶的第二液晶盒。
13.權利要求10的液晶裝置，其中所說的第二液晶盒所用的液晶是向列相液晶，所說第二液晶盒中所說的向列相液晶和另一個液晶盒所用的所說向列相液晶的向列相第一級相轉變溫度之比是在0.8到1.2范圍內。
14.權利要求4的液晶裝置，其中在所說一對偏振片之一與所說液晶盒之間的接觸面上，與所說液晶盒的內表面呈定向接觸的所說向列相液晶分子的方向，和所說偏振片的吸收軸和偏振軸之一之間的角度在15到75范圍內。
15.權利要求4的液晶裝置，其中在所說液晶盒和所說光學各向異性物質之間的接觸面上，與所說液晶盒的內表面定向接觸的所說向列相液晶分子的方向，和所說光學各向異性物質的慢速軸間的角度在60到120范圍內。
16.權利要求4的液晶裝置，其中在所說光學各向異性物質和所說一對偏振片之一的偏振片的接觸面上，所說光學各向異性物質的慢速軸和所說偏振片的吸收軸與偏振軸之一之間的角度在15到75范圍內。
17.權利要求4的液晶裝置，其中反射片和半透射反射器之一進一步設置在所說一對偏振片之一的偏振片的外側。
18.安裝有由權利要求1到17中的任一項所述液晶裝置作為顯示裝置的電子設備。
19.安裝有由權利要求1到17中的任一項所述液晶裝置作為彩色顯示裝置，且設有為所述液晶裝置顯示圖象輸入必要數(shù)據的輸入裝置的電子設備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液晶裝置和安裝有這種液晶顯示裝置的電子設備，這種液晶顯示裝置通過利用由液晶雙折射引起的著色現(xiàn)象來提供顏色顯示，其中被施加的電壓為零或不在選擇范圍時呈現(xiàn)的色調是白色或幾乎無色，而在施加電壓后至少應顯示兩種顏色，一種不用濾色片能夠顯示顏色，還能顯示白色或者幾乎無色的液晶顯示裝置，可通過優(yōu)化選擇液晶的Δn·d值及優(yōu)化選擇在液晶的Δn·d值和光學各向異性物質如延遲膜的延遲值R之間的關系得到。換句話說，液晶盒和光學各向異性物質應該滿足下面的關系式Δn·d≥1(μm)15.5×α
文檔編號G02F1/139GK1141678SQ9519172
公開日1997年1月29日 申請日期1995年10月26日 優(yōu)先權日1994年10月26日
發(fā)明者井上康之, 飯島千代明, 土橋俊彥 申請人:精工愛普生株式會社