JP2008083115A - Liquid crystal device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種情報の表示に用いて好適な液晶装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal device suitable for use in displaying various types of information.
液晶装置は、主に、液晶表示パネルと照明装置とより構成される。照明装置から出射された光は液晶表示パネルを透過し、これにより液晶表示パネルは照明される。液晶表示パネルは、2枚の基板に液晶を挟持してなる構造を有している。液晶表示パネルの照明装置側の外面上には、下偏光板が設置され、液晶表示パネルの観察者側の外面上には、上偏光板が設置される。液晶表示パネルは、液晶分子を反転させて、その配向を制御することで階調を変化させる。 The liquid crystal device mainly includes a liquid crystal display panel and an illumination device. The light emitted from the illumination device is transmitted through the liquid crystal display panel, thereby illuminating the liquid crystal display panel. The liquid crystal display panel has a structure in which liquid crystal is sandwiched between two substrates. A lower polarizing plate is installed on the outer surface of the liquid crystal display panel on the lighting device side, and an upper polarizing plate is installed on the outer surface of the liquid crystal display panel on the viewer side. The liquid crystal display panel changes the gradation by inverting the liquid crystal molecules and controlling the orientation thereof.
一般的な液晶装置では、観察者が偏光サングラスなどの偏光めがねをかけて表示画面を見る場合を想定して、上偏光板は、その透過軸の角度が、表示画面の横方向又は縦方向に対して45[°]となるように設定されている。しかし、このように、上偏光板の角度が規定されてしまうと、液晶表示パネルの液晶分子の反転方向も、それに合わせる必要があり、製造工程上、困難なことが多い。以下に示す特許文献1に記載された液晶装置では、1/4波長板を上偏光板と観察者の間に設置することで、上偏光板から出射された光を、直線偏光から円偏光に変換している。これにより、上偏光板の透過軸の角度がどのような角度であっても、偏光めがねをかけた観察者は、表示画面上に表示された表示画像を見ることができる。つまり、特許文献1に記載の液晶装置では、上偏光板の透過軸の角度、及び、液晶表示パネルの液晶分子の反転方向を、観察者に合わせて設定する必要がない。
In a general liquid crystal device, assuming that an observer views a display screen with polarized glasses such as polarized sunglasses, the upper polarizing plate has an angle of the transmission axis in the horizontal or vertical direction of the display screen. In contrast, the angle is set to 45 [°]. However, if the angle of the upper polarizing plate is defined in this way, it is necessary to adjust the inversion direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal display panel, which is often difficult in the manufacturing process. In the liquid crystal device described in
しかしながら、上記の特許文献1に記載された1/4波長板を用いた液晶装置から出射された光の輝度は、通常の偏光サングラスなどの偏光めがねをかけないで表示画面を見た場合は1/4波長板を用いない一般的な液晶装置から出射された光の輝度と変わらないものの、偏光サングラスなどの偏光めがねをかけて表示画面を見た場合は低下してしまう。
However, the luminance of the light emitted from the liquid crystal device using the quarter-wave plate described in
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、偏光めがねをかけている観察者に対し、輝度を低下させることなく、表示画像を見せることのできる液晶装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a liquid crystal device that can display a display image without reducing luminance for an observer wearing polarized glasses. .
本発明の1つの観点では、液晶装置は、2枚の基板の間に液晶を挟持してなる液晶表示パネルと、前記2枚の基板のうち一方の基板上であって、前記液晶側とは反対側に設置されている偏光板と、前記偏光板上に設置されている半波長板と、を備え、前記半波長板の進相軸の方向は、前記偏光板の透過軸より出射された光の偏光方向を90±15[°]の範囲内の角度で回転させる方向となっている。
上記の液晶装置は、液晶表示パネルと、偏光板と、半波長板と、を備える。前記液晶表示パネルは、2枚の基板の間に液晶を挟持してなる。前記偏光板は、例えば、上偏光板であり、前記2枚の基板のうち一方の基板上であって、前記液晶表示パネルの前記基板の前記液晶側とは反対側に設置されている。前記半波長板は、前記偏光板上に設置されている。前記半波長板の進相軸の方向は、前記偏光板の透過軸より出射された光の偏光方向を90±15[°]の範囲内の角度で回転させる方向となっている。このようにすることで、液晶装置は、前記透過軸の方向と垂直な方向に透過軸を有する偏光めがねをかけた観察者に対し、輝度を低下させることなく、表示画像を見せることができる。
In one aspect of the present invention, a liquid crystal device includes a liquid crystal display panel in which liquid crystal is sandwiched between two substrates, and one of the two substrates on the liquid crystal side. A polarizing plate installed on the opposite side, and a half-wave plate installed on the polarizing plate, and the fast axis direction of the half-wave plate was emitted from the transmission axis of the polarizing plate The light polarization direction is rotated by an angle within the range of 90 ± 15 [°].
The liquid crystal device includes a liquid crystal display panel, a polarizing plate, and a half-wave plate. The liquid crystal display panel has a liquid crystal sandwiched between two substrates. The polarizing plate is, for example, an upper polarizing plate, and is disposed on one of the two substrates, on the side opposite to the liquid crystal side of the substrate of the liquid crystal display panel. The half-wave plate is installed on the polarizing plate. The direction of the fast axis of the half-wave plate is a direction in which the polarization direction of light emitted from the transmission axis of the polarizing plate is rotated by an angle in the range of 90 ± 15 [°]. In this way, the liquid crystal device can display a display image without reducing the luminance for an observer who has applied polarized glasses having a transmission axis in a direction perpendicular to the direction of the transmission axis.
上記の液晶装置の好適な実施例は、前記半波長板の進相軸の方向は、前記偏光板の透過軸に対し45±15[°]の範囲内の角度となる方向に合わされている。 In a preferred embodiment of the above-described liquid crystal device, the direction of the fast axis of the half-wave plate is aligned with a direction that makes an angle within a range of 45 ± 15 [°] with respect to the transmission axis of the polarizing plate.
本発明の他の観点では、上記の液晶装置を表示部として備える電子機器を構成することができる。 In another aspect of the present invention, an electronic device including the above-described liquid crystal device as a display portion can be configured.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は、本発明の照明装置を液晶装置に適用したものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the illumination device of the present invention is applied to a liquid crystal device.
[液晶装置の構成]
図1は、本実施形態に係る液晶装置100の断面図である。液晶装置100は、主に、照明装置10と、液晶表示パネル20より構成される。照明装置10は、主に、導光板11と光源部15より構成される。液晶表示パネル20は、導光板11の上面側に対向して配置される。また、照明装置10は、導光板11の下面側に反射シート14を備える。
[Configuration of liquid crystal device]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
光源部15は、導光板11の端面11cに配置され、点光源である複数のLED16を備える。
The
各LED16から出射された光Lは、導光板11の端面11cより導光板11内へ入る。導光板11において、上面は、光を出射する出射面11aとして機能し、下面は、光を反射する反射面11bとして機能する。光Lは、導光板11の出射面11aと反射面11bの間で反射を繰り返すことにより方向を変え、出射面11aより外部へ出射する。出射した光Lは、液晶表示パネル20へ向けて進む。
The light L emitted from each
液晶表示パネル20は、導光板11の発光面積とほぼ同一の表示面積を有する。液晶表示パネル20は、ガラスなどの基板1及び2を、シール材3を介して貼り合わせてセル構造を形成し、その内部に液晶4を封入して構成される。基板1の内面上には、サブ画素毎に画素電極21が配置され、基板2の内面上には、全面に共通電極22、サブ画素毎に着色層6が配置される。なお、本実施形態に係る液晶表示パネル20は、TN(Twisted Nematic)方式の液晶表示パネルであり、画素電極21と共通電極22との間に電圧を印加することにより、液晶4の液晶分子を反転させ、その配向を変化させる。
The liquid
基板1の外面上には、下偏光板5bが設置され、基板2の外面上には、上偏光板5aが設置される。偏光板は、光の振動を通過させる透過軸を有すると共に、当該透過軸に垂直な方向には、光の振動を吸収する吸収軸を有する。なお、本実施形態に係る液晶表示パネル20として、TN方式の液晶表示パネルが用いられるので、下偏光板5bと上偏光板5aは、下偏光板5bの透過軸と上偏光板5aの透過軸とが互いに直交するように配置される。
A lower polarizing
照明装置10と液晶表示パネル20との間には、光学シートとして、例えば、拡散シート12、プリズムシート13が設けられる。拡散シート12は、導光板11より出射された光Lを全方位に拡散する役割を有する。プリズムシート13は、その断面が複数の略三角形のプリズム形状を一つの方向に延在させた形状となっており、光Lを液晶表示パネル20に集光する役割を有する。
For example, a
照明装置10から出射した光Lは、拡散シート12及びプリズムシート13を通過した後、下偏光板5bに入射する。光Lは、下偏光板5bを透過する際に直線偏光される。直線偏光された光Lは、液晶表示パネル20に入射する。
The light L emitted from the
液晶表示パネル20は、先にも述べたように、TN方式の液晶表示パネルなので、画素電極21と共通電極22との間に電圧が印加されている場合には、液晶4に旋光性が生じる。そのため、この場合、液晶表示パネル20に入射した光Lは、液晶4によって、その偏光方向が回転させられた後、上偏光板5aに入射する。光Lは、液晶4によって、偏光方向が例えば90[°]回転させられた場合には、上偏光板5aの透過軸と同じ方向に偏光方向を有することとなるので、輝度を低下させることなく、上偏光板5aを通過することができる。
Since the liquid
一方、画素電極21と共通電極22との間に電圧が印加されていない場合には、液晶表示パネル20に入射した光Lは、偏光方向が変えられることなく進み、上偏光板5aに入射する。このとき、光Lは、上偏光板5aの透過軸と垂直な方向、即ち、上偏光板5aの吸収軸の方向に偏光方向を有しているので、上偏光板5aを透過することはできない。
On the other hand, when no voltage is applied between the
本実施形態では、観察者30は、偏光サングラスなどの偏光めがね7をかけている。即ち、偏光めがね7は偏光板である。従って、液晶装置100は、上偏光板5aの光Lが出射する側に、言い換えると、観察者3側に、更にもう一つ、偏光板を有することとなる。そこで、本実施形態に係る液晶装置100では、位相差板の一種たる半波長板6が上偏光板5aの外面上に設置されている。後に詳しく述べるが、半波長板6は、光Lの偏光方向を偏光めがね7の透過軸に一致させる役割を有する。
In this embodiment, the
(光の偏光方向)
次に、光Lの偏光方向について述べる。図2は、液晶装置100における光Lの偏光方向を示す模式図である。図2において、各偏光板及び偏光めがねにおける透過軸、及び、半波長板における進相軸を、両端矢印の実線で示すこととし、光Lの偏光方向を両端矢印の破線で示すこととする。
(Light polarization direction)
Next, the polarization direction of the light L will be described. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the polarization direction of the light L in the
図2において、紙面横方向Polに対し、下偏光板5bの透過軸5bxの角度は90[°]、上偏光板5aの透過軸5axの角度は0[°]、偏光めがね7の透過軸7xの角度は90[°]であるとする。この偏光めがね7の透過軸7xの角度は、一般的な偏光サングラスの透過軸の角度を想定している。即ち、偏光めがね7が一般的な偏光サングラスである場合、その透過軸は、観察者30の左右の目を結んだ直線に対し垂直方向に設けられ、吸収軸は、透過軸と垂直な方向、即ち、左右の目を結んだ直線の方向に設けられる。なぜなら、一般的な偏光サングラスでは、海や川などの水面で反射された太陽の光の反射光によるぎらつきを抑えるために、水面に平行な方向に偏光方向を有する当該反射光を遮断する必要があるためである。
In FIG. 2, the angle of the transmission axis 5bx of the lower
また、液晶表示パネル20では、画素電極21と共通電極22との間に電圧が印加されており、液晶4によって光Lの偏光方向が90[°]回転されるとする。
In the liquid
照明装置10より出射された光Lは、下偏光板5bを透過する際、直線偏光される。透過軸5bxの角度は、紙面横方向Polに対し90[°]となっているので、下偏光板5bを透過する際に直線偏光された光Lの偏光方向は、紙面横方向Polに対し90[°]の方向となる。
The light L emitted from the
下偏光板5bで偏光された光Lは、液晶表示パネル20に入射する。このとき、光Lは、波線矢印20Linで示す方向、即ち、紙面横方向Polに対し90[°]の方向に偏光方向を有している。液晶表示パネル20では、液晶4によって、光Lの偏光方向が90[°]回転されるので、液晶表示パネル20を出射するときの光Lの偏光方向は、波線矢印20Loutで示す方向、即ち、紙面横方向Polに対し0[°]の方向となる。
The light L polarized by the lower
上偏光板5aの透過軸5axの方向と液晶表示パネル20を出射した光Lの偏光方向は、どちらも紙面横方向Polに対し0[°]の方向となっている。従って、光Lは、上偏光板5aを透過することができる。
The direction of the transmission axis 5ax of the upper
上偏光板5aを透過した光Lは、半波長板6に入射する。このとき、光Lは、波線矢印6Linの方向、即ち、紙面横方向Polに対し0[°]の方向に偏光方向を有している。半波長板は、位相差板の一種であり、光の進む速度が速い進相軸を有すると共に、当該進相軸に垂直な方向には、光の進む速度が遅い遅相軸を有する。半波長板は、入射光にπの位相差を与え、入射光の偏光方向が波長板の進相軸に対しφ[°]の角度で入射した時に、その偏光方向を2φ[°]回転させる光学素子である。例えば、図2に示す半波長板6では、その進相軸6xの方向は、上偏光板5aの透過軸5axに対し45[°]の角度となる方向に合わされているため、半波長板6に入射した光Lの偏光方向(波線矢印6Linの方向)に対し45[°]の角度をなしている。従って、半波長板6より出射された光Lの偏光方向は、半波長板6によって90[°]回転された波線矢印6Loutの方向、即ち、紙面横方向Polに対し90[°]の方向となる。
The light L that has passed through the upper
半波長板6より出射した光Lは、偏光めがね7に入射する。半波長板6より出射した光Lの偏光方向と偏光めがね7の透過軸7xは、どちらも紙面横方向Polに対し90[°]の方向となっているので、光Lは、輝度を低下させることなく、偏光めがね7を透過することができ、観察者30の目に入射することができる。
The light L emitted from the half-
なお、上述の例では、半波長板6の進相軸6xの方向は、上偏光板5aの透過軸5axに対し45[°]の角度となる方向に合わされているとしているが、これに限られるものではなく、実質的に同等の作用効果が得られる範囲、即ち、上偏光板5aの透過軸5axに対し45±15[°]の範囲内の角度となる方向に合わせる場合をも含む。
In the above-described example, the direction of the
従って、半波長板6より出射した光Lの偏光方向(波線矢印6Loutの方向)は、半波長板6によって90[°]回転された方向としているが、これに限られるものではなく、代わりに、実質的に同等の作用効果が得られる範囲、即ち、90±15[°]の範囲内の角度で回転された方向とすることも含む。
Therefore, the polarization direction of the light L emitted from the half-wave plate 6 (the direction of the wavy arrow 6Lout) is a direction rotated by 90 [°] by the half-
言い換えると、半波長板6の進相軸6xの方向は、上偏光板5aの透過軸より出射された光Lの偏光方向を90±15[°]の範囲内の角度で回転させる方向となっている。このようにすることで、液晶装置100では、上偏光板5aの透過軸5axの方向と垂直な方向に透過軸を有する偏光めがね7をかけた観察者に対し、輝度を低下させることなく、表示画像を見せることができる。
In other words, the direction of the
また、上述の例では、上偏光板5aの透過軸5axの方向は、紙面横方向Polに対し0[°]の方向となっており、偏光めがね7の透過軸7xは紙面横方向Polに対し90[°]の方向となっているとしているが、これに限られず、代わりに、上偏光板5aの透過軸5axの方向は、紙面横方向Polに対し90[°]の方向とし、偏光めがね7の透過軸7xは紙面横方向Polに対し0[°]の方向とした場合であっても、半波長板6の進相軸6xの方向を上偏光板5aの透過軸5axに対し45±15[°]の範囲内に合わせることにより、上述したのと同等の効果を得ることができる。
In the above example, the direction of the transmission axis 5ax of the upper
なお、上述の例では、上偏光板5aの透過軸5axの方向を、紙面横方向Polに対し0[°]の方向とし、偏光めがね7の透過軸7xの方向を、紙面横方向Polに対し90[°]の方向としている。しかし、これに限られるものではなく、代わりに、以下に述べるように、上偏光板5aの透過軸5axの方向、偏光めがね7の透過軸7xの方向を夫々、任意の方向としても本発明を適用することができる。
In the above example, the direction of the transmission axis 5ax of the upper
図3に、上偏光板5aの透過軸5axの方向を、紙面横方向Polに対し角度θの方向とし、偏光めがね7の透過軸7xの方向を、紙面横方向Polに対し角度αの方向とした場合における、光Lの偏光方向を示す。
In FIG. 3, the direction of the transmission axis 5ax of the upper
図3において、半波長板6の進相軸6xの方向は、上偏光板5aの透過軸5axと偏光めがねの透過軸7xとのなす角を2等分する直線Qの方向と同じ方向となっている。即ち、半波長板6の進相軸6xの方向と上偏光板5aの透過軸5axの方向とのなす角、半波長板6の進相軸6xの方向と偏光めがねの透過軸7xとのなす角は、どちらも同じ角β(=(α−θ)/2)となっている。
In FIG. 3, the direction of the
この場合であっても、上偏光板5aより出射された透過軸5axの方向に偏光方向を有する光L(偏光方向6Lin)は、半波長板6により、その偏光方向が2β回転される。従って、このとき、光Lの偏光方向は、紙面横方向Polに対し角度θの方向(偏光方向6Lin)から、紙面横方向Polに対し角度αの方向(偏光方向6Lout)へ変えられ、偏光めがね7の透過軸7xの方向と同じ方向となる。このようにすることで、光Lは、輝度を低下することなく偏光めがね7を透過することができる。つまり、上偏光板5aの透過軸5axの方向、偏光めがね7の透過軸7xの方向が夫々どの方向であっても、半波長板6を設置する際に、その進相軸6xの方向を、上偏光板5aの透過軸5axと偏光めがね7の透過軸7xとのなす角を2等分する直線Qの方向に合わせさえすれば、光Lを、その輝度を低下させることなく偏光めがね7に透過させることができる。
Even in this case, the polarization direction of the light L (
なお、上述の例では、半波長板6を設置する際に、その進相軸6xの方向を、上偏光板5aの透過軸5axと偏光めがね7の透過軸7xとのなす角を2等分する直線Qの方向に合わせるとしているが、これは、進相軸6xの方向を直線Qに完全に一致させる場合のみを指すのではなく、実質的に同等の作用効果が得られる範囲、即ち、進相軸6xの方向を直線Qの方向から±15[°]の範囲内に合わせる場合をも含む。
In the above-described example, when the half-
半波長板6の遅相軸を用いた言い方をすれば、半波長板6を設置する際に、その遅相軸の方向を、上偏光板5aの吸収軸と偏光めがね7の吸収軸とのなす角を2等分する直線の方向に合わせさえすれば、光Lを、その輝度を低下させることなく偏光めがね7に透過させることができる。これも、遅相軸の方向を、上偏光板5aの吸収軸と偏光めがね7の吸収軸とのなす角を2等分する直線の方向に完全に一致させる場合のみを指すのではなく、実質的に同等の作用効果が得られる範囲、即ち、遅相軸の方向を、上偏光板5aの吸収軸と偏光めがね7の吸収軸とのなす角を2等分する直線の方向から±15[°]の範囲内に合わせる場合をも含む。
In other words, using the slow axis of the half-
このようにすることで、液晶装置100は、上偏光板5aの透過軸の方向、及び、偏光めがね7の透過軸の方向に関係なく、観察者30に対し、輝度を低下させることなく、表示画像を見せることができる。
By doing in this way, the
従って、例えば、偏光めがね7が先に述べた一般的な偏光サングラスである場合には、半波長板6の進相軸6xの方向を、上偏光板5aの透過軸5axと、観察者30の左右の目を結ぶ直線に対し垂直な直線と、のなす角を2等分する直線の方向に合わせさえすれば、別の言い方で言うと、半波長板6の遅相軸の方向を、上偏光板5aの吸収軸と観察者30の左右の目を結ぶ直線とのなす角を2等分する直線の方向に合わせさえすれば、液晶装置100は、一般的な偏光サングラスをかけた観察者30に対し、輝度を低下させることなく、表示画像を見せることができる。
Therefore, for example, when the
[変形例]
上述の実施形態では、液晶表示パネル20は、TN方式の液晶表示パネルであるとしているが、これに限られるものではなく、代わりに、VA(Vertical Aligned)方式の液晶表示パネルや、横電界方式の液晶表示パネルなどの他の液晶表示パネルを用いても良いのは言うまでもない。これらの液晶表示パネルであっても、上偏光板5aと偏光めがね7の間に半波長板6を設置し、その進相軸の方向を、上偏光板5aの透過軸と偏光めがね7の透過軸とのなす角を2等分する直線の方向に合わせさえすれば、液晶表示パネル20から出射された光を、その輝度を低下させることなく、偏光めがね7に透過させることができる。これによっても、液晶装置100は、上偏光板5aの透過軸の方向、及び、偏光めがね7の透過軸の方向に関係なく、観察者30に対し、輝度を低下させることなく、表示画像を見せることができる。
[Modification]
In the above-described embodiment, the liquid
また、上述の実施形態では、偏光めがね7を用いるとしているが、これに限られるものではなく、代わりに、偏光板の機能を有する他の部材を用いるとしてもよいのは言うまでもない。
In the above-described embodiment, the
[電子機器]
次に、本発明に係る液晶装置100を適用可能な電子機器の具体例について図4を参照して説明する。
[Electronics]
Next, specific examples of electronic devices to which the
まず、本発明に係る液晶装置100を、可搬型のパーソナルコンピュータ(いわゆるノート型パソコン)の表示部に適用した例について説明する。図4(a)は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ710は、キーボード711を備えた本体部712と、本発明に係る液晶装置100を適用した表示部713とを備えている。
First, an example in which the
続いて、本発明に係る液晶装置100を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図4(b)は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機720は、複数の操作ボタン721のほか、受話口722、送話口723とともに、本発明に係る液晶装置100を適用した表示部724を備える。
Next, an example in which the
なお、本発明に係る液晶装置100を適用可能な電子機器としては、図4(a)に示したパーソナルコンピュータや図4(b)に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
Note that examples of the electronic apparatus to which the
5a 上偏光板、 5b 下偏光板、 6 半波長板、 7 偏光めがね、 10 照明装置、 11 導光板、 15 光源部、 16 LED、 20 液晶表示パネル、 100 液晶装置 5a Upper polarizing plate, 5b Lower polarizing plate, 6 Half-wave plate, 7 Polarized glasses, 10 Illumination device, 11 Light guide plate, 15 Light source unit, 16 LED, 20 Liquid crystal display panel, 100 Liquid crystal device
Claims (3)
前記2枚の基板のうち一方の基板上であって、前記液晶側とは反対側に設置されている偏光板と、
前記偏光板上に設置されている半波長板と、を備え、
前記半波長板の進相軸の方向は、前記偏光板の透過軸より出射された光の偏光方向を90±15[°]の範囲内の角度で回転させる方向となっていることを特徴とする液晶装置。 A liquid crystal display panel having a liquid crystal sandwiched between two substrates;
A polarizing plate disposed on one side of the two substrates and opposite to the liquid crystal side;
A half-wave plate installed on the polarizing plate,
The direction of the fast axis of the half-wave plate is a direction in which the polarization direction of light emitted from the transmission axis of the polarizing plate is rotated by an angle within a range of 90 ± 15 [°]. Liquid crystal device.
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Cited By (11)
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