JPH02256021A - 液晶表示装置 - Google Patents
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- JPH02256021A JPH02256021A JP1267235A JP26723589A JPH02256021A JP H02256021 A JPH02256021 A JP H02256021A JP 1267235 A JP1267235 A JP 1267235A JP 26723589 A JP26723589 A JP 26723589A JP H02256021 A JPH02256021 A JP H02256021A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、液晶表示装置に関し、さらに詳しくは液晶表
示における視角特性の改善に関する。
示における視角特性の改善に関する。
従来の技術
従来から液晶表示装置は、薄型軽量、低消費電力という
特徴を生がして、時計や電卓などの数値セグメント型表
示装置に広く用いられてきた。近年では、さらにより多
くの情報を表示するために、マトリックス型表示方式が
採用されている。マトリックス型液晶表示装置は、複数
の表示画素を選択的に表示駆動することによって、パー
ソナルコンピュータ、文章作成機°(ワードプロセッサ
)、複写機などのオフィスオートメイション(Offi
ce^utomaLion)機器の表示端末として利用
されている。
特徴を生がして、時計や電卓などの数値セグメント型表
示装置に広く用いられてきた。近年では、さらにより多
くの情報を表示するために、マトリックス型表示方式が
採用されている。マトリックス型液晶表示装置は、複数
の表示画素を選択的に表示駆動することによって、パー
ソナルコンピュータ、文章作成機°(ワードプロセッサ
)、複写機などのオフィスオートメイション(Offi
ce^utomaLion)機器の表示端末として利用
されている。
さらに、表示情報の高密度化、大面覆化、および多様化
に対応して、色情報を加えたカラー液晶表示装置などの
カラー表示方式に関連して数多くの技術開発がなされて
いる。たとえば、(1)液晶中に、色素分子の方向によ
って透過色が異なる色素を混入して、液晶分子の配向方
向の変化に色素分子の配向を追随させて2色表示を行う
ゲスト・ホスト効果型液晶セルを用いた方式、(2)ツ
ィステッドネマティック(略称TN)液晶セルとカラー
偏光板とを組合わせてカラー表示を行う方式、(3)印
加される電界に従う液晶の複屈折率変化を利用してカラ
ー表示を行う電界制御複屈折干渉(Electrica
lly Controlled Birefringe
nee)型液晶セルを用いる方式、(4)赤色、緑色、
青色などのカラーフィルタ層が設けられた液晶セルにお
いて、液晶層を光シャッタとして用いてカラー表示を行
う方式などである。
に対応して、色情報を加えたカラー液晶表示装置などの
カラー表示方式に関連して数多くの技術開発がなされて
いる。たとえば、(1)液晶中に、色素分子の方向によ
って透過色が異なる色素を混入して、液晶分子の配向方
向の変化に色素分子の配向を追随させて2色表示を行う
ゲスト・ホスト効果型液晶セルを用いた方式、(2)ツ
ィステッドネマティック(略称TN)液晶セルとカラー
偏光板とを組合わせてカラー表示を行う方式、(3)印
加される電界に従う液晶の複屈折率変化を利用してカラ
ー表示を行う電界制御複屈折干渉(Electrica
lly Controlled Birefringe
nee)型液晶セルを用いる方式、(4)赤色、緑色、
青色などのカラーフィルタ層が設けられた液晶セルにお
いて、液晶層を光シャッタとして用いてカラー表示を行
う方式などである。
特に上記(4)の方式は、高コントラストのマトリック
ス型フルカラー表示が行えるという特徴を有しており、
現在最も脚光を浴びている表示方式である。この方式で
は、薄膜トランジスタなどの能動素子を、液晶表示装置
における表示画素を選択するスイッチング手段として形
成し、ネマティック液晶分子を90度捩れ配向させたア
クティブ駆動型TN液晶表示方式と、液晶分子のツイス
ト角を90度以上とすることによって透過率−印加電圧
特性の鋭い急峻性を利用したマルチプレックス駆動型ス
ーパツィステッドネマティック(略称5TN)液晶表示
方式が一般的である。
ス型フルカラー表示が行えるという特徴を有しており、
現在最も脚光を浴びている表示方式である。この方式で
は、薄膜トランジスタなどの能動素子を、液晶表示装置
における表示画素を選択するスイッチング手段として形
成し、ネマティック液晶分子を90度捩れ配向させたア
クティブ駆動型TN液晶表示方式と、液晶分子のツイス
ト角を90度以上とすることによって透過率−印加電圧
特性の鋭い急峻性を利用したマルチプレックス駆動型ス
ーパツィステッドネマティック(略称5TN)液晶表示
方式が一般的である。
さらに、アクティブ駆動型TN液晶表示方式は、一対の
偏光板の配置の仕方によって大きく2種類に分けられる
。すなわち、一対の偏光板の偏光方向を相互に平行に配
置して、液晶層に電圧を印加しない状!(オフ状態)で
黒色を表示するノーマリブラック方式と、偏光方向が相
互に直交するように配置して、前記オフ状態で白色を表
示するノーマリホワイト方式である0表示コントラスト
、色再現性、表示の視角依存性などの表示特性の観点か
らノーマリホワイト方式が有力である。
偏光板の配置の仕方によって大きく2種類に分けられる
。すなわち、一対の偏光板の偏光方向を相互に平行に配
置して、液晶層に電圧を印加しない状!(オフ状態)で
黒色を表示するノーマリブラック方式と、偏光方向が相
互に直交するように配置して、前記オフ状態で白色を表
示するノーマリホワイト方式である0表示コントラスト
、色再現性、表示の視角依存性などの表示特性の観点か
らノーマリホワイト方式が有力である。
また、マルチプレックス駆動型STN液晶表示方式では
、波長依存性の少ない光シヤツタ効果(白黒表示)を有
する光学的補償板付加型方式が有力であり、光学的補償
板として表示用液晶セルとは逆方向のツイスト角で捩れ
配向させた液晶セルを用いた二層型(D S T N
、 Double SuperTwisted Nem
atie)液晶表示方式と、光学的異方性を有するフィ
ルムを用いたフィルム付加型液晶表示方式とに分類され
る。このうち低コスト、軽量性の観点からフィルム付加
型液晶表示方式が有望視されている。
、波長依存性の少ない光シヤツタ効果(白黒表示)を有
する光学的補償板付加型方式が有力であり、光学的補償
板として表示用液晶セルとは逆方向のツイスト角で捩れ
配向させた液晶セルを用いた二層型(D S T N
、 Double SuperTwisted Nem
atie)液晶表示方式と、光学的異方性を有するフィ
ルムを用いたフィルム付加型液晶表示方式とに分類され
る。このうち低コスト、軽量性の観点からフィルム付加
型液晶表示方式が有望視されている。
発明が解決しようとする課題
第16図は、従来のツィステッドネマティック型液晶表
示装宜における液晶表示セル17の分解断面図である。
示装宜における液晶表示セル17の分解断面図である。
ここで参照符号は、後述する実施例と対応する部材につ
いて同一符号を用いる。液晶表示セル17は、一対のガ
ラス基板3.4の対向する各表面に錫添加酸化インジウ
ム(IndiumTin 0xide、略称ITo)が
ら成る透明電極5.6がパターン形成され、その表面に
配向膜7.8が被覆されている。これらガラス基板3,
4は、図示しないシール樹脂を介して貼り合わされ、液
晶層13が封入されて液晶表示セル17が構成される。
いて同一符号を用いる。液晶表示セル17は、一対のガ
ラス基板3.4の対向する各表面に錫添加酸化インジウ
ム(IndiumTin 0xide、略称ITo)が
ら成る透明電極5.6がパターン形成され、その表面に
配向膜7.8が被覆されている。これらガラス基板3,
4は、図示しないシール樹脂を介して貼り合わされ、液
晶層13が封入されて液晶表示セル17が構成される。
配向膜7,8の表面には、ラビング処理が予め施され、
これによって封入された液晶層13のネマティック液晶
は、第16図において模式的に示されるようにガラス基
板3,4間で90”の捩れ配向をする。したがって、た
とえばマトリックス状に対向して形成された電極5,6
には、図示しない駆動回路が接続され、電極5.6の交
差する部位の画素に選択的に所定の電圧を印加して、液
晶層13の配向状態を変化させることができる。
これによって封入された液晶層13のネマティック液晶
は、第16図において模式的に示されるようにガラス基
板3,4間で90”の捩れ配向をする。したがって、た
とえばマトリックス状に対向して形成された電極5,6
には、図示しない駆動回路が接続され、電極5.6の交
差する部位の画素に選択的に所定の電圧を印加して、液
晶層13の配向状態を変化させることができる。
さらにガラス基板3,4の相互に反対側には、偏光方向
20.21が相互に直交するように偏光板15.16が
設けられる。
20.21が相互に直交するように偏光板15.16が
設けられる。
たとえば電極5,6間に電圧が印加されていないときに
は、矢符19方向に入射した光源光は偏光板15によっ
てその偏光方向が矢符2o方向のものだけが選択的に透
過する。この矢符2o方向の直線偏光は、90”の捩れ
配向した液晶N13を透過する際にその偏光方向が90
”旋光されてガラス基板4がら偏光板16へ入射する。
は、矢符19方向に入射した光源光は偏光板15によっ
てその偏光方向が矢符2o方向のものだけが選択的に透
過する。この矢符2o方向の直線偏光は、90”の捩れ
配向した液晶N13を透過する際にその偏光方向が90
”旋光されてガラス基板4がら偏光板16へ入射する。
上述したように偏光板16の偏光方向は、偏光板15の
偏光方向20に対して直交方向、すなわち矢符21で示
す紙面垂直方向であるから、偏光板16を光が透過する
。
偏光方向20に対して直交方向、すなわち矢符21で示
す紙面垂直方向であるから、偏光板16を光が透過する
。
他方、電極5.6間に所定の電圧が印加されると、液晶
層13は上記の捩れ配向を示さなくなる。
層13は上記の捩れ配向を示さなくなる。
したがって液晶層13に入射する光もまたその偏光方向
が旋光されることはない、これによってガラス基板4か
ら偏光板16へ入射する光の偏光方mlと、偏光板16
の矢符21で示される偏光方向とが直交し、光は遮断さ
れて透過されない。
が旋光されることはない、これによってガラス基板4か
ら偏光板16へ入射する光の偏光方mlと、偏光板16
の矢符21で示される偏光方向とが直交し、光は遮断さ
れて透過されない。
第17図は1次に示す実験データおよび後述される実施
例における実験データの媒介変数θを説明するための図
である。一般に、液晶表示セル17などには、表示コン
トラストが最大となる特定の方向22が存在する。液晶
表示セル17のガラス基板上において、たとえば表示コ
ントラストが最大の方向22と法線23とが作る平面2
4を考える。この平面24内で、視線25と法線23と
が成す角度を以下、「視角θ」と称する。
例における実験データの媒介変数θを説明するための図
である。一般に、液晶表示セル17などには、表示コン
トラストが最大となる特定の方向22が存在する。液晶
表示セル17のガラス基板上において、たとえば表示コ
ントラストが最大の方向22と法線23とが作る平面2
4を考える。この平面24内で、視線25と法線23と
が成す角度を以下、「視角θ」と称する。
第18図は、第16図に示した構成の液晶表示セル17
における光透過率−印加電圧特性の視角依存性を測定値
に基づいて示すグラフである。第18図のグラフにおい
て、測定線11は視角θ=0′″の場合の前記特性を示
し、測定線12は視角θ〉0°の範囲の任意の視角θに
対する特性を概括的に示す、第18図から明らかなよう
に、視角θ〉Ooにおける測定線12では、印加電圧が
2゜5■付近で光透過率が一旦はぼ0%となったものが
、印加電圧が3.0〜4.0■の範囲において再び上昇
するという光透過率の持上り現象(このときの光透過率
の極大値を以下、rT’peak」と記す)が生じてい
る。
における光透過率−印加電圧特性の視角依存性を測定値
に基づいて示すグラフである。第18図のグラフにおい
て、測定線11は視角θ=0′″の場合の前記特性を示
し、測定線12は視角θ〉0°の範囲の任意の視角θに
対する特性を概括的に示す、第18図から明らかなよう
に、視角θ〉Ooにおける測定線12では、印加電圧が
2゜5■付近で光透過率が一旦はぼ0%となったものが
、印加電圧が3.0〜4.0■の範囲において再び上昇
するという光透過率の持上り現象(このときの光透過率
の極大値を以下、rT’peak」と記す)が生じてい
る。
第19図は、液晶表示セル17の視角θと光透過率T’
peakとの関係を示すグラフである。−最に、視角θ
=0°ではT’peakは現れないが、視角θ〉0°で
は視角θを増大すれば正の相関を以てT’peak値が
増大する。このため、この現象が生じる視角θ〉0°に
おいては、液晶表示セル17の表示の際の階調がこの光
透過率T’peakが存在するために反転してしまう、
特に、階調表示が必要となるカラー液晶表示装置などの
カラー表示においては、T”peak値がOでないため
に所定の色が表示されずに階調反転が生じる原因となっ
ていた。したがって良好な視角特性を有する液晶表示装
置を実現するためには、この光透過率T’peakを解
消する必要がある。
peakとの関係を示すグラフである。−最に、視角θ
=0°ではT’peakは現れないが、視角θ〉0°で
は視角θを増大すれば正の相関を以てT’peak値が
増大する。このため、この現象が生じる視角θ〉0°に
おいては、液晶表示セル17の表示の際の階調がこの光
透過率T’peakが存在するために反転してしまう、
特に、階調表示が必要となるカラー液晶表示装置などの
カラー表示においては、T”peak値がOでないため
に所定の色が表示されずに階調反転が生じる原因となっ
ていた。したがって良好な視角特性を有する液晶表示装
置を実現するためには、この光透過率T’peakを解
消する必要がある。
本発明の出願人は、前述の光透過率T’peakを効果
的に解消するための手段として、次に述べるような数値
的条件の設定に間する出願(特願昭63−72805)
を既に行った。
的に解消するための手段として、次に述べるような数値
的条件の設定に間する出願(特願昭63−72805)
を既に行った。
液晶の屈折率異方性Δn(=ne−rl+、n、:液晶
分子軸方向の屈折率、n、:液晶分子軸方向と垂直方向
の屈折率)と液晶セルの液晶層厚dとの積である値Δn
−dを次式の範囲に設定すること。
分子軸方向の屈折率、n、:液晶分子軸方向と垂直方向
の屈折率)と液晶セルの液晶層厚dとの積である値Δn
−dを次式の範囲に設定すること。
0.3)tm≦Δn−d≦0.6μm −
(1)液晶の曲げ弾性定数に33と広がり弾性定数Kl
lの比K s5/ K + +を1.0程度以下の値と
し、かつ液晶の曲げ弾性定数に32と捩れ弾性定数に2
□との比K ss/ K 22を2.0程度以上の値と
すること。
(1)液晶の曲げ弾性定数に33と広がり弾性定数Kl
lの比K s5/ K + +を1.0程度以下の値と
し、かつ液晶の曲げ弾性定数に32と捩れ弾性定数に2
□との比K ss/ K 22を2.0程度以上の値と
すること。
第20図は、ツィステッドネマティック型液晶表示セル
に用いられる液晶材料の組成比を様々に変えた場合の前
記K 、3/ K I+とK ss/ K xtとの関
係を、測定値に基づいて「×」記号で表示したグラフで
ある。このグラフに表われているように、従来からもほ
ぼ知られていた事実ではあるが、般的に、K 33/
K + +とK。/に22との間には正の相関関係があ
ることが判る。したがって上述したようにに1./に3
.の値を1,0以下に、K 33/ K、2の値を2.
0以上にそれぞれ設定することは、第20図に表われて
いる正の相関関係から困難性があり、したがってT’p
eak値を充分に低減することもまたできない、また液
晶表示装置の大面積化(たとえば5インチ以上の表示)
に対応するためには、人間の視覚的特性を統計的に考慮
して、光透過率T’pcikが3.0%程度以下である
ことが望まれる。
に用いられる液晶材料の組成比を様々に変えた場合の前
記K 、3/ K I+とK ss/ K xtとの関
係を、測定値に基づいて「×」記号で表示したグラフで
ある。このグラフに表われているように、従来からもほ
ぼ知られていた事実ではあるが、般的に、K 33/
K + +とK。/に22との間には正の相関関係があ
ることが判る。したがって上述したようにに1./に3
.の値を1,0以下に、K 33/ K、2の値を2.
0以上にそれぞれ設定することは、第20図に表われて
いる正の相関関係から困難性があり、したがってT’p
eak値を充分に低減することもまたできない、また液
晶表示装置の大面積化(たとえば5インチ以上の表示)
に対応するためには、人間の視覚的特性を統計的に考慮
して、光透過率T’pcikが3.0%程度以下である
ことが望まれる。
第21図は、位相差補償板を用いて白黒表示を行う従来
のスーパツィステッドネマティック型液晶表示装置にお
ける液晶表示セル26の分解断面図である。ここで参照
符号は、後述する実施例と対応する部材について同一符
号を用いる。液晶表示セル26は、一対のガラス基板3
.4の対向する各表面にIT○から成る透明電極5,6
がパターン形成され、その表面に配向!7a、8aが被
覆されている。これらガラス基板3.4は、図示しない
シール樹脂を介して貼合わされ、液晶層27が封入され
て液晶表示セル26が構成される。
のスーパツィステッドネマティック型液晶表示装置にお
ける液晶表示セル26の分解断面図である。ここで参照
符号は、後述する実施例と対応する部材について同一符
号を用いる。液晶表示セル26は、一対のガラス基板3
.4の対向する各表面にIT○から成る透明電極5,6
がパターン形成され、その表面に配向!7a、8aが被
覆されている。これらガラス基板3.4は、図示しない
シール樹脂を介して貼合わされ、液晶層27が封入され
て液晶表示セル26が構成される。
配向膜7a、8aの表面には、ラビング処理が予め施さ
れ、これによって封入されたネマティック液晶27は第
21図において模式的に示されるようにガラス基板3,
4間で、180度〜260度の捩れ配向、すなわち超捩
れ(スーパツイスト)配向をする。
れ、これによって封入されたネマティック液晶27は第
21図において模式的に示されるようにガラス基板3,
4間で、180度〜260度の捩れ配向、すなわち超捩
れ(スーパツイスト)配向をする。
通常、スーパツィステッドネマティック型液晶表示装置
は、液晶の超捩れ配向によって複屈折性が顕著になり、
イエログリーン(いわゆるイエログリーンモード)ある
いはブルー(いわゆるブルーモード)に着色している。
は、液晶の超捩れ配向によって複屈折性が顕著になり、
イエログリーン(いわゆるイエログリーンモード)ある
いはブルー(いわゆるブルーモード)に着色している。
この着色を防止し、視認性を向上するために、光学的位
相差補償板を配設した白黒表示のスーパツィステッドネ
マティック型液晶表示装置の開発がなされている。
相差補償板を配設した白黒表示のスーパツィステッドネ
マティック型液晶表示装置の開発がなされている。
第21図は、−軸延伸した高分子フィルムを光学的位相
差補償板28.29として設けたスーパツィステッドネ
マティック型液晶表示装置を示す。
差補償板28.29として設けたスーパツィステッドネ
マティック型液晶表示装置を示す。
このような光学的位相差補償板28.29を用いること
によって、白黒表示を行うスーパツィステッドネマティ
ック型液晶表示装置は、高時分割駆動が可能で表示容量
が大きく、かつ白黒表示におけるコントラスト比が高く
、鮮明な表示が得られる。さらにカラーフィルタ層を設
けることによってカラー表示が可能であるために、いわ
ゆるパーソナルコンピュータやワードプロセッサなどの
表示装置として利用されている。しかしその一方で、液
晶表示パネルを見込む仰角に対する視角依存性が大きい
ために、視角特性が劣るという欠点を有する。
によって、白黒表示を行うスーパツィステッドネマティ
ック型液晶表示装置は、高時分割駆動が可能で表示容量
が大きく、かつ白黒表示におけるコントラスト比が高く
、鮮明な表示が得られる。さらにカラーフィルタ層を設
けることによってカラー表示が可能であるために、いわ
ゆるパーソナルコンピュータやワードプロセッサなどの
表示装置として利用されている。しかしその一方で、液
晶表示パネルを見込む仰角に対する視角依存性が大きい
ために、視角特性が劣るという欠点を有する。
本発明の目的は、上述した技術的問題点を解決して、広
範囲の視角に対して高品質の表示が可能であり、特に′
R1調表示が必要であるカラー液晶表示装置などにおい
て、階調反転が生じることのない視角特性を有する液晶
表示装置を提供することである。
範囲の視角に対して高品質の表示が可能であり、特に′
R1調表示が必要であるカラー液晶表示装置などにおい
て、階調反転が生じることのない視角特性を有する液晶
表示装置を提供することである。
課題を解決するための手段
本発明は、一対の透光性基板間に液晶層を介在して構成
される液晶表示素子と、 液晶表示素子の積層方向の少なくとも一方側に配置され
る光学的複屈折性を有する視角補償手段と、 液晶表示素子と視角補償手段の相互に反対側に配置され
る一対の偏光部材とを含み、 前記視角補償手段の最大主屈折率の方向は、実質的に前
記液晶表示素子の法線方向とほぼ平行に選ばれることを
特徴とする液晶表示装置である。
される液晶表示素子と、 液晶表示素子の積層方向の少なくとも一方側に配置され
る光学的複屈折性を有する視角補償手段と、 液晶表示素子と視角補償手段の相互に反対側に配置され
る一対の偏光部材とを含み、 前記視角補償手段の最大主屈折率の方向は、実質的に前
記液晶表示素子の法線方向とほぼ平行に選ばれることを
特徴とする液晶表示装置である。
作 用
本発明の液晶表示装置においては、液晶表示を行うため
に液晶表示素子と一対の偏光部材とが設けられる。液晶
表示素子とその積層方向の少なくとも一方側の偏光部材
との間には、光学的に複屈折性を有する視角補償手段が
挿設される。この視角補償手段の最大主屈折率の方向は
、実質的に液晶表示素子の法線方向とほぼ平行となるよ
うに設定される。ここで、最大主屈折率の方向とは、光
学的に複屈折性を有する光学手段において、最大の屈折
率の値を有する方向である。
に液晶表示素子と一対の偏光部材とが設けられる。液晶
表示素子とその積層方向の少なくとも一方側の偏光部材
との間には、光学的に複屈折性を有する視角補償手段が
挿設される。この視角補償手段の最大主屈折率の方向は
、実質的に液晶表示素子の法線方向とほぼ平行となるよ
うに設定される。ここで、最大主屈折率の方向とは、光
学的に複屈折性を有する光学手段において、最大の屈折
率の値を有する方向である。
さらに好ましくは、液晶表示素子と一対の偏光部材が示
す光透過率−印加電圧特性において、全視角方向に対し
て、液晶表示素子のりターデイジョン値と視角補償手段
のりターデイジョン値との和が等しくなるように設定す
る。ここで、リターデイションとは、光学的に異方性を
有する媒質を伝播する正常光や異常光などを含む2種類
の光の間に生じる位相差である。
す光透過率−印加電圧特性において、全視角方向に対し
て、液晶表示素子のりターデイジョン値と視角補償手段
のりターデイジョン値との和が等しくなるように設定す
る。ここで、リターデイションとは、光学的に異方性を
有する媒質を伝播する正常光や異常光などを含む2種類
の光の間に生じる位相差である。
偏光部材を透過した光は直線光であり、この光が液晶層
を透過するとき、液晶の複屈折性に起因して正常光と異
常光とを発生し、その位相差に対応した楕円偏光となる
場合がある。そこで、視角補償手段によってこの位相差
を解消することによって、視角補償手段を透過した光は
直線偏光になる。すなわち、−mに、液晶表示素子を透
過した光のりターデイジョン値は視角が増大する程減少
する。したがって、視角が増大する程すターデイション
値が増大する特性を有する視角補償手段を液晶表示素子
に重合わすことによって、透過光におけるリターデイシ
ョンを相殺して位相差を解消する。
を透過するとき、液晶の複屈折性に起因して正常光と異
常光とを発生し、その位相差に対応した楕円偏光となる
場合がある。そこで、視角補償手段によってこの位相差
を解消することによって、視角補償手段を透過した光は
直線偏光になる。すなわち、−mに、液晶表示素子を透
過した光のりターデイジョン値は視角が増大する程減少
する。したがって、視角が増大する程すターデイション
値が増大する特性を有する視角補償手段を液晶表示素子
に重合わすことによって、透過光におけるリターデイシ
ョンを相殺して位相差を解消する。
これによって、本発明の液晶表示装置において、広範囲
の視角に亘って良好な表示特性を得ることができ、表示
の際に階調が反転する事態を防止できる。また特に、階
調表示を行うカラー液晶表示装置に本発明を実施すれば
、所定の色表示がなされないといった階調反転を抑える
ことができる。
の視角に亘って良好な表示特性を得ることができ、表示
の際に階調が反転する事態を防止できる。また特に、階
調表示を行うカラー液晶表示装置に本発明を実施すれば
、所定の色表示がなされないといった階調反転を抑える
ことができる。
したがって本発明に従えば、液晶表示装置の表示品位が
向上する。
向上する。
実施例
実施例1
第1図は、本発明の一実施例である液晶表示装置の分解
断面図である。液晶表示セル18は、表示用液晶セル1
、視角補償用液晶セル2および一対の偏光板15.16
を含んで構成される。
断面図である。液晶表示セル18は、表示用液晶セル1
、視角補償用液晶セル2および一対の偏光板15.16
を含んで構成される。
表示用液晶セル1は、一対の透光性基板であるガラス基
板3.4の対向する各表面にITOから成る透明電極5
.6がパターン形成され、さらにその表面にはたとえば
ポリイミド系の有機薄膜から成る配向膜7.8が形成さ
れている。この配向膜7,8には、ガラス基板3.4間
に後述する液晶材料を封入して液晶層13を形成したと
きに、その液晶分子が90°の捩れ配向するようにその
表面に予めラビング処理を施しておく。
板3.4の対向する各表面にITOから成る透明電極5
.6がパターン形成され、さらにその表面にはたとえば
ポリイミド系の有機薄膜から成る配向膜7.8が形成さ
れている。この配向膜7,8には、ガラス基板3.4間
に後述する液晶材料を封入して液晶層13を形成したと
きに、その液晶分子が90°の捩れ配向するようにその
表面に予めラビング処理を施しておく。
視角補償用液晶セル2は、一対のガラス基板9゜10の
対向する各表面に、たとえば有機シラン系の垂直配向膜
11,12を形成して、ガラス基板9.10間に後述す
る液晶材料を封入したときに液晶分子が垂直配向した液
晶J1114を形成するようにする。これによって視角
補償用液晶セル2における最大主屈折率の方向は、ガラ
ス基板9.10に対して垂直、換言すれば液晶層14の
液晶分子の長軸方向く光軸)に一致する。
対向する各表面に、たとえば有機シラン系の垂直配向膜
11,12を形成して、ガラス基板9.10間に後述す
る液晶材料を封入したときに液晶分子が垂直配向した液
晶J1114を形成するようにする。これによって視角
補償用液晶セル2における最大主屈折率の方向は、ガラ
ス基板9.10に対して垂直、換言すれば液晶層14の
液晶分子の長軸方向く光軸)に一致する。
以上の各部材を含んで構成される表示用および視角補償
用液晶セル1,2は、それぞれ図示しないシール樹脂を
介して貼合わされ、液晶層13゜14が封入されて表示
用液晶セル1および視角補償用液晶セル2が作成される
。これら表示用および視角補償用液晶セル1,2は、ガ
ラス基板3゜10が相互に当接して貼合わされ、ガラス
基板4゜9の相互に反対側には一対の偏光板15.16
が重合わされる。ここで偏光板15.16の偏光方向は
、前述したノーマリホワイト表示方式を実現するために
、たとえば矢符20,21で示されるように、互いに直
交する方向に設定される。
用液晶セル1,2は、それぞれ図示しないシール樹脂を
介して貼合わされ、液晶層13゜14が封入されて表示
用液晶セル1および視角補償用液晶セル2が作成される
。これら表示用および視角補償用液晶セル1,2は、ガ
ラス基板3゜10が相互に当接して貼合わされ、ガラス
基板4゜9の相互に反対側には一対の偏光板15.16
が重合わされる。ここで偏光板15.16の偏光方向は
、前述したノーマリホワイト表示方式を実現するために
、たとえば矢符20,21で示されるように、互いに直
交する方向に設定される。
さらに、表示用液晶セル1の電極5.6に対しては、所
定の電圧を液晶層13に印加して表示駆動を行うために
、図示しない駆動回路などが接続されて液晶表示装置が
構成される。
定の電圧を液晶層13に印加して表示駆動を行うために
、図示しない駆動回路などが接続されて液晶表示装置が
構成される。
上記液晶層13.14の液晶材料としては、正の誘電率
異方性を有するネマティック液晶材料、たとえばフェニ
ルシクロヘキサン系化合物の一種類または複数種類が用
いられるけれども、これに限定されるものではない、第
1図に模式的に示されるように、液晶1113では配向
JE!7.8間で、電極5.6間に電圧を印加しない状
g(オフ状態)でその液晶分子が90°に捩れ配向する
。また液晶層14では、配向膜11,12間でその液晶
分子が垂直配向する。これによって、液晶表示セル18
は、電極5.6間に電圧を印加しないオフ状態で白色を
表示するノーマリホワイト方式の表示を行うことができ
る。
異方性を有するネマティック液晶材料、たとえばフェニ
ルシクロヘキサン系化合物の一種類または複数種類が用
いられるけれども、これに限定されるものではない、第
1図に模式的に示されるように、液晶1113では配向
JE!7.8間で、電極5.6間に電圧を印加しない状
g(オフ状態)でその液晶分子が90°に捩れ配向する
。また液晶層14では、配向膜11,12間でその液晶
分子が垂直配向する。これによって、液晶表示セル18
は、電極5.6間に電圧を印加しないオフ状態で白色を
表示するノーマリホワイト方式の表示を行うことができ
る。
次に、以上の構成から成る液晶表示セル18について第
2図に光透過率−印加電圧特性を示し、第3図に従来の
液晶表示セル17の同特性を比較例として示す、第4図
は、そのコントラスト比視角特性を示す、第2図および
第3図に示される特性曲線14.15:16.17は、
以下に述べる条件下での測定結果である。
2図に光透過率−印加電圧特性を示し、第3図に従来の
液晶表示セル17の同特性を比較例として示す、第4図
は、そのコントラスト比視角特性を示す、第2図および
第3図に示される特性曲線14.15:16.17は、
以下に述べる条件下での測定結果である。
表示用および視角補償用液晶セル1.2の液晶層13.
14の組成比をそれぞれ調整して、入射光の波長λ=5
50nmで、液晶層13の屈折率異方性Δn1=0.1
0、液晶層14の屈折率異方性Δn2=0.06となる
ように設定した。また、表示用および視角補償用液晶セ
ル1,2の液晶層13の層厚dl=5.0μm、液晶層
14の層厚d2=2.0μmに設定した。
14の組成比をそれぞれ調整して、入射光の波長λ=5
50nmで、液晶層13の屈折率異方性Δn1=0.1
0、液晶層14の屈折率異方性Δn2=0.06となる
ように設定した。また、表示用および視角補償用液晶セ
ル1,2の液晶層13の層厚dl=5.0μm、液晶層
14の層厚d2=2.0μmに設定した。
したがって、表示用および視角補償用液晶セル1.2の
各リターデイション値は、液晶層13゜14のプレティ
ルト角がほぼooであると近似した場合、Δnl ・d
l=0.50μm、Δn2d2=0.12umに設定さ
れる。
各リターデイション値は、液晶層13゜14のプレティ
ルト角がほぼooであると近似した場合、Δnl ・d
l=0.50μm、Δn2d2=0.12umに設定さ
れる。
偏光板15を透過した直線偏光が液晶層13を透過する
とき液晶の複屈折性に起因して正常光と異常光とが発生
し、それらの位相差に対応して透過光が楕円偏光となる
場合がある。そこで、上記各条件に基づいて構成された
視角補償用液晶セル2は前記位相差を解消し、これら表
示用および視角補償用液晶セル1.2を透過する光を再
び直線偏光とする。
とき液晶の複屈折性に起因して正常光と異常光とが発生
し、それらの位相差に対応して透過光が楕円偏光となる
場合がある。そこで、上記各条件に基づいて構成された
視角補償用液晶セル2は前記位相差を解消し、これら表
示用および視角補償用液晶セル1.2を透過する光を再
び直線偏光とする。
これは第5図の測定線122に示されるように、表示用
液晶セル1を透過した光におけるリターデイション値は
視角θが大きくなる程小さくなるのに対して、第6図の
測定t!!23に示されるように、視角補償用液晶セル
2においては視角θが大きくなる程すターデイション値
が大きくなるために、これら表示用および視角補償用液
晶セル1゜2が積層された液晶表示セル18においては
、前記各リターデイション値が相殺され、透過光の位相
差が解消するためである。
液晶セル1を透過した光におけるリターデイション値は
視角θが大きくなる程小さくなるのに対して、第6図の
測定t!!23に示されるように、視角補償用液晶セル
2においては視角θが大きくなる程すターデイション値
が大きくなるために、これら表示用および視角補償用液
晶セル1゜2が積層された液晶表示セル18においては
、前記各リターデイション値が相殺され、透過光の位相
差が解消するためである。
これによって、偏光板15を透過した矢符20方向の直
線偏光は、表示用および視角補償用の両液晶セル1,2
を透過しても直線偏光の状態を保つ、したがって偏光板
16には矢符21方向とは垂直方向の直線偏光が入射し
て遮断され、液晶表示セル18を第1図下方側から見る
とき、階調反転のない液晶表示が行われる。
線偏光は、表示用および視角補償用の両液晶セル1,2
を透過しても直線偏光の状態を保つ、したがって偏光板
16には矢符21方向とは垂直方向の直線偏光が入射し
て遮断され、液晶表示セル18を第1図下方側から見る
とき、階調反転のない液晶表示が行われる。
また液晶表示セル18を第1図下方側から見るときの前
記視角θが成る程度以上大きくなると、偏光板16など
の表面における全反射が起こり、液晶表示セル18によ
る表示内容が視認できなくなる。一方、従来例において
、液晶表示セル17を用いた場合には0°以外の任意の
視角θで前記光透過率T’peakが現れてしまう、し
かしながら実際には、上記全反射の発生などにより、臨
界角θC(たとえば約50”程度)付近において前記光
透過率T’peakの発生を解消するようにすれば充分
であると言える。
記視角θが成る程度以上大きくなると、偏光板16など
の表面における全反射が起こり、液晶表示セル18によ
る表示内容が視認できなくなる。一方、従来例において
、液晶表示セル17を用いた場合には0°以外の任意の
視角θで前記光透過率T’peakが現れてしまう、し
かしながら実際には、上記全反射の発生などにより、臨
界角θC(たとえば約50”程度)付近において前記光
透過率T’peakの発生を解消するようにすれば充分
であると言える。
第2図において、曲線14は視角θ=o゛の場きの光透
過率−印加電圧特性であり、曲t!15はたとえば視角
θミ45°の場合の同特性である。
過率−印加電圧特性であり、曲t!15はたとえば視角
θミ45°の場合の同特性である。
また第3図に示される比較例において、曲線16は視角
θ=O°の場合の従来の光透過率−印加電圧特性であり
、曲線17は視角θ=45°の場合の同特性である。
θ=O°の場合の従来の光透過率−印加電圧特性であり
、曲線17は視角θ=45°の場合の同特性である。
第2図(実施例)および第3図(比較例)を比較すれば
明らかなように、視角θ=0゛の場合の光透過率−印加
電圧特性曲線14.16は共にほぼ同様の傾向を示し、
特に印加電圧が4.0■以上においては光透過率は共に
ほぼ0%に遮断されている。
明らかなように、視角θ=0゛の場合の光透過率−印加
電圧特性曲線14.16は共にほぼ同様の傾向を示し、
特に印加電圧が4.0■以上においては光透過率は共に
ほぼ0%に遮断されている。
一方、視角θ=45°の場合の特性曲線15゜17を比
較すると、第2図の実施例においては印加電圧が3.0
■以上で光透過率がほぼ0%であるのに対して、第3図
に示される比較例の特性曲線17では印加電圧が2.5
■付近で光透過率がほぼ0%に一旦遮断されるけれども
、印加電圧が3.0〜4.0■の間において再び光透過
率が上昇する持上り現象が発生している。
較すると、第2図の実施例においては印加電圧が3.0
■以上で光透過率がほぼ0%であるのに対して、第3図
に示される比較例の特性曲線17では印加電圧が2.5
■付近で光透過率がほぼ0%に一旦遮断されるけれども
、印加電圧が3.0〜4.0■の間において再び光透過
率が上昇する持上り現象が発生している。
したがって本発明によれば、視角θ〉0゛の場合におけ
る光透過率T’pcikを解消することができ、白黒表
示やカラー表示における階調反転などといつた表示状態
が改善されて液晶表示装置の表示品位が向上する。
る光透過率T’pcikを解消することができ、白黒表
示やカラー表示における階調反転などといつた表示状態
が改善されて液晶表示装置の表示品位が向上する。
このような効果は、視角θが臨界角θCと0゜との間で
のみ達成されるものではなく、前述したように視角θ〉
0°である限り、任意の視角θに対して実現できるもの
である。前記臨界角θCは、全反射などを勘案した場合
の実用上の範囲を示すにすぎないものである。
のみ達成されるものではなく、前述したように視角θ〉
0°である限り、任意の視角θに対して実現できるもの
である。前記臨界角θCは、全反射などを勘案した場合
の実用上の範囲を示すにすぎないものである。
第4図のコントラスト比−視角特性において、曲線18
は第2図に対応し、印加電圧がo■における光透過率の
光透過率T’peakに対する比で与えられるコントラ
スト比が視角θについて示されている。:iた曲m19
は、第3図に対応する比較例の同特性を示す、第4図が
ら、液晶表示セル18において視角補償用の液晶セル2
を用いることによって、従来と比較してコントラスト比
が視角θ全域に亘って向上し、視角特性が改善されるこ
とが解る。
は第2図に対応し、印加電圧がo■における光透過率の
光透過率T’peakに対する比で与えられるコントラ
スト比が視角θについて示されている。:iた曲m19
は、第3図に対応する比較例の同特性を示す、第4図が
ら、液晶表示セル18において視角補償用の液晶セル2
を用いることによって、従来と比較してコントラスト比
が視角θ全域に亘って向上し、視角特性が改善されるこ
とが解る。
なお、実用的な視角範囲(−45°≦θ≦45°)にお
いて光透過率T ’ peak: 0%としてコントラ
スト比を向上するためには、表示用および視角補償用液
晶セル1,2のリターデイション値Δn1d1.Δn2
・d2としては、次式の範囲に設定することが好ましい
。
いて光透過率T ’ peak: 0%としてコントラ
スト比を向上するためには、表示用および視角補償用液
晶セル1,2のリターデイション値Δn1d1.Δn2
・d2としては、次式の範囲に設定することが好ましい
。
0.3ttm<Δnl ・di<0.6ttm
−(2>0.05um<Δn2 ・d2<0.3
ALm −(3)本発明の他の実施例として
、第1図に示した液晶表示セル18の視角補償用液晶セ
ル2の代わりに、高分子液晶材料から成形したフィルム
状物を視角補償手段として用いてもよい、すなわち、極
性を有する高分子液晶材料を高温で溶融させる。
−(2>0.05um<Δn2 ・d2<0.3
ALm −(3)本発明の他の実施例として
、第1図に示した液晶表示セル18の視角補償用液晶セ
ル2の代わりに、高分子液晶材料から成形したフィルム
状物を視角補償手段として用いてもよい、すなわち、極
性を有する高分子液晶材料を高温で溶融させる。
この溶融した高分子液晶材料に所定の電圧を印加する。
これによって液晶はその極性によって高分子の長袖が電
圧印加方向に配向する。このように液晶分子の長軸が電
圧印加方向に配向した状態で、加熱溶融された高分子液
晶材料を冷却して硬化させる。これによって硬化した高
分子液晶材料中の液晶高分子の長袖は、一定方向にその
配向方向が固定される。こうして形成された高分子液晶
材料から成るフィルム状物は、光学的複屈折性を有する
。
圧印加方向に配向する。このように液晶分子の長軸が電
圧印加方向に配向した状態で、加熱溶融された高分子液
晶材料を冷却して硬化させる。これによって硬化した高
分子液晶材料中の液晶高分子の長袖は、一定方向にその
配向方向が固定される。こうして形成された高分子液晶
材料から成るフィルム状物は、光学的複屈折性を有する
。
上述のようにして形成されたフィルム状の視角補償手段
の最大主屈折率の方向である液晶高分子の長軸の方向を
、液晶表示素子の光透過方向とほぼ平行である80度〜
90度の範囲に設定して液晶表示セルを構成する。この
ような構成の液晶表示セルについても、第1図示の液晶
表示セル18と同様に、液晶表示の視角依存性が改善さ
れることが本件発明者らの研究によって明らかとなって
いる。
の最大主屈折率の方向である液晶高分子の長軸の方向を
、液晶表示素子の光透過方向とほぼ平行である80度〜
90度の範囲に設定して液晶表示セルを構成する。この
ような構成の液晶表示セルについても、第1図示の液晶
表示セル18と同様に、液晶表示の視角依存性が改善さ
れることが本件発明者らの研究によって明らかとなって
いる。
また、イオン性結晶材料から、上記高分子液晶材料と同
様に、加熱溶融状態で電界を印加した後、冷却して硬化
することによっても光学的複屈折性を有するフィルム状
物を形成することができ、これを視角補償手段として用
いて液晶表示の視角依存性を改善することもできる。
様に、加熱溶融状態で電界を印加した後、冷却して硬化
することによっても光学的複屈折性を有するフィルム状
物を形成することができ、これを視角補償手段として用
いて液晶表示の視角依存性を改善することもできる。
実施例2
化学構造が一最式、
で表されるポリスチレンから成るフィルム状物において
は、フィルムの厚み方向(すなわちフィルム面に対する
法線方向)にベンゼン環が配位する状態となる。したが
って電子の分布密度の偏りがフィルムの厚み方向に増大
し、フィルム面に沿った屈折率よりもその厚み方向の屈
折率が大きくなる。すなわち、このようなフィルム状物
は、本発明に従う実質的に最大主屈折率の方向が法線方
向にある光学的複屈折性を有する視角補償手段の1つを
実現する。
は、フィルムの厚み方向(すなわちフィルム面に対する
法線方向)にベンゼン環が配位する状態となる。したが
って電子の分布密度の偏りがフィルムの厚み方向に増大
し、フィルム面に沿った屈折率よりもその厚み方向の屈
折率が大きくなる。すなわち、このようなフィルム状物
は、本発明に従う実質的に最大主屈折率の方向が法線方
向にある光学的複屈折性を有する視角補償手段の1つを
実現する。
前記ポリスチレンフィルムを液晶表示素子の少なくとも
一方側に配置することによって、液晶表示の視角依存性
を改善することができる。後述するように、このポリス
チレンフィルムから成る視角補償手段は、前述した光学
的位相差補償板2829などの位相差補償手段を用いた
液晶表示装置に対して顕著な効果を達成する。
一方側に配置することによって、液晶表示の視角依存性
を改善することができる。後述するように、このポリス
チレンフィルムから成る視角補償手段は、前述した光学
的位相差補償板2829などの位相差補償手段を用いた
液晶表示装置に対して顕著な効果を達成する。
第7図は、本発明の他の実施例である液晶表示装置の分
解断面図である。ここで参照符号は、第1図示の実施例
と対応する部材については同一符号を用いる。液晶表示
セル31は、一対のガラス基板3.4の対向する各表面
にITOから成る透明電極5,6がパターン形成され、
その表面にはポリイミド系高分子から成る配向膜7,8
が被覆されている。配向膜7.8の各表面は、ガラス基
板3,4間に後述する液晶材料を封入して液晶層32を
形成したときに、その液晶分子が90度捩れ配向するよ
うにその表面に予めラビング処理が施され・ている、こ
れらガラス基板3,4は、図示しないシール樹脂を介し
て貼合わされ、液晶層32が封入されて液晶表示セル3
1が構成される。
解断面図である。ここで参照符号は、第1図示の実施例
と対応する部材については同一符号を用いる。液晶表示
セル31は、一対のガラス基板3.4の対向する各表面
にITOから成る透明電極5,6がパターン形成され、
その表面にはポリイミド系高分子から成る配向膜7,8
が被覆されている。配向膜7.8の各表面は、ガラス基
板3,4間に後述する液晶材料を封入して液晶層32を
形成したときに、その液晶分子が90度捩れ配向するよ
うにその表面に予めラビング処理が施され・ている、こ
れらガラス基板3,4は、図示しないシール樹脂を介し
て貼合わされ、液晶層32が封入されて液晶表示セル3
1が構成される。
ガラス基板3.4の相互に反対側には、位相差補償板2
8.29が配置され、さらに位相差補償板28.29の
・相互に反対側には、偏光板15゜16が設けられる。
8.29が配置され、さらに位相差補償板28.29の
・相互に反対側には、偏光板15゜16が設けられる。
さらにまた位相差補償板29と偏光板16との間には、
本発明に従う視角補償板30が挿設される。
本発明に従う視角補償板30が挿設される。
上記液晶層32の液晶材料としては、正の誘電率異方性
を有するネマティック液晶材料、たとえばフェニルシク
ロヘキサン(PCH)系液晶にツイスト方向を規制する
ためにカイラルドーパントとしてS−811(メルク社
製)を0.1wt%添加した混合液晶を用いる。液晶層
32の屈折率異方性Δn3=0.096であり、液晶層
32の層厚d3=6.0μmに設定する。
を有するネマティック液晶材料、たとえばフェニルシク
ロヘキサン(PCH)系液晶にツイスト方向を規制する
ためにカイラルドーパントとしてS−811(メルク社
製)を0.1wt%添加した混合液晶を用いる。液晶層
32の屈折率異方性Δn3=0.096であり、液晶層
32の層厚d3=6.0μmに設定する。
位相差補償板28.29は、ポリカーボネートから成る
一軸延伸フィルムであり、この位相差補償板28.29
の法線方向に伝播する光に対するリターデイション値は
200nmである。視角補償板30は、前記ポリスチレ
ンから形成され、視角補償板30の法線方向に伝播する
光に対するリターデイション値は、視角補償板30の平
面に沿った方向の2種類の主屈折率をn a+ n b
(11a>nb)、視角補償板30の板厚をd5と
して(n a−nb )d5=30nmであり、視角補
償板30においてその平面に沿った方向に伝播する光に
対するリターデイション値、すなわち最大主屈折率を与
える視角補償板30の法線方向の主屈折率をncとして
(nc−nb)d5=70nmである。
一軸延伸フィルムであり、この位相差補償板28.29
の法線方向に伝播する光に対するリターデイション値は
200nmである。視角補償板30は、前記ポリスチレ
ンから形成され、視角補償板30の法線方向に伝播する
光に対するリターデイション値は、視角補償板30の平
面に沿った方向の2種類の主屈折率をn a+ n b
(11a>nb)、視角補償板30の板厚をd5と
して(n a−nb )d5=30nmであり、視角補
償板30においてその平面に沿った方向に伝播する光に
対するリターデイション値、すなわち最大主屈折率を与
える視角補償板30の法線方向の主屈折率をncとして
(nc−nb)d5=70nmである。
第8図は、液晶表示セル31の基板面に垂直な方向から
見た液晶分子の配向角度ならびに位相差補償板28,2
9、視角補償板30、および偏光板15.16の各設定
角度を示す、第8図では、液晶表示セル31の基板面に
対して、図面上下方向および左右方向をそれぞれ6時−
12時方向および3時−9時方向と想定する。以下、第
11図および第14図にても同様とする。
見た液晶分子の配向角度ならびに位相差補償板28,2
9、視角補償板30、および偏光板15.16の各設定
角度を示す、第8図では、液晶表示セル31の基板面に
対して、図面上下方向および左右方向をそれぞれ6時−
12時方向および3時−9時方向と想定する。以下、第
11図および第14図にても同様とする。
捩れ配向した液晶層32のガラス基板3側界面における
液晶分子の長軸方向は、6時方向から9時方向に45度
傾いた矢符a3方向であり、ガラス基板4側界面におけ
る液晶分子の長軸は、前記矢符a3方向からさらに90
度捩られた矢符a4方向である。
液晶分子の長軸方向は、6時方向から9時方向に45度
傾いた矢符a3方向であり、ガラス基板4側界面におけ
る液晶分子の長軸は、前記矢符a3方向からさらに90
度捩られた矢符a4方向である。
位相差補償板28.29における屈折率最大方向く光軸
方向)a28.a29は、それぞれ前記矢符a4方向お
よび矢符a3方向である。また偏光板15の偏光方向は
、6時方向から3時方向へ25度の矢符a15方向に配
置され、偏光板16の偏光方向は、6時方向から3時方
向へ65度の矢符a16方向に設定される。さらに視角
補償板30は、その延伸方向すなわち前記主屈折率n。
方向)a28.a29は、それぞれ前記矢符a4方向お
よび矢符a3方向である。また偏光板15の偏光方向は
、6時方向から3時方向へ25度の矢符a15方向に配
置され、偏光板16の偏光方向は、6時方向から3時方
向へ65度の矢符a16方向に設定される。さらに視角
補償板30は、その延伸方向すなわち前記主屈折率n。
を与える方向が3時−9時方向に配置される。これらの
各配置方向の相互関係は、液晶表示における視角が拡大
し、コントラスト比が向上するように適宜法められるに
れは後述の第11図および第14図に関しても同様であ
る。
各配置方向の相互関係は、液晶表示における視角が拡大
し、コントラスト比が向上するように適宜法められるに
れは後述の第11図および第14図に関しても同様であ
る。
第9図は、液晶表示セル31におけるコントラスト比の
視角依存性を示すグラフである。第9図(1)は液晶表
示セル31の基板面に対して垂直な前記6時−12時方
向を含む平面から見た場外のコントラスト比−視角特性
ff1loを従来の液晶表示セル17の同特性111と
比較して示し、第9図(2)は同じく3時−9時方向を
含む平面から見た同特性112を従来の同特性113と
比較して示す。
視角依存性を示すグラフである。第9図(1)は液晶表
示セル31の基板面に対して垂直な前記6時−12時方
向を含む平面から見た場外のコントラスト比−視角特性
ff1loを従来の液晶表示セル17の同特性111と
比較して示し、第9図(2)は同じく3時−9時方向を
含む平面から見た同特性112を従来の同特性113と
比較して示す。
第9図から、コントラスト比が5以上において、6時−
12時方向の視角特性が26度以上、3時−9時方向の
視角特性が7度以上それぞれ広く改善されていることが
解る。
12時方向の視角特性が26度以上、3時−9時方向の
視角特性が7度以上それぞれ広く改善されていることが
解る。
以上の実施例では、ツィステッドネマティック型液晶表
示装置に間して本発明を説明したけれども、他のたとえ
ば液晶の捩れ配向を90°以上としたスーパーツィステ
ッドネマティック型液晶表示装置などに関連しても、本
発明を実施することができる。
示装置に間して本発明を説明したけれども、他のたとえ
ば液晶の捩れ配向を90°以上としたスーパーツィステ
ッドネマティック型液晶表示装置などに関連しても、本
発明を実施することができる。
実施例3
第10図は、本発明のさらに他の実施例である液晶表示
装置の分解断面図である。第1図示の実施例と対応する
部材については同一符号を用いる。
装置の分解断面図である。第1図示の実施例と対応する
部材については同一符号を用いる。
液晶表示セル33は、一対のガラス基板3,4の対向す
る各表面にITOから成る透明電極56がパターン形成
され、その表面にはポリイミド系高分子から成る配−内
膜7a、8aが被覆されている。配向膜7a、8aの各
表面は、ガラス基板3゜4間に後述する液晶材料を封入
して液晶層34を形成したときに、その液晶分子が24
0度の超捩れ配向するようにその表面に予めラビング処
理が施されている。これらガラス基板3.4は、図示し
ないシール樹脂を介して貼合わされ、液晶M34が封入
されて液晶表示セル33が構成される。
る各表面にITOから成る透明電極56がパターン形成
され、その表面にはポリイミド系高分子から成る配−内
膜7a、8aが被覆されている。配向膜7a、8aの各
表面は、ガラス基板3゜4間に後述する液晶材料を封入
して液晶層34を形成したときに、その液晶分子が24
0度の超捩れ配向するようにその表面に予めラビング処
理が施されている。これらガラス基板3.4は、図示し
ないシール樹脂を介して貼合わされ、液晶M34が封入
されて液晶表示セル33が構成される。
ガラス基板3,4の相互に反対側には、位相差補償板2
8.29が配置され、さらに位相差補償板28.29の
相互に反対側には偏光板15.16が配置される0位相
差補償板2つと偏光板16との間には、本発明に従う視
角補償板35が挿設される。
8.29が配置され、さらに位相差補償板28.29の
相互に反対側には偏光板15.16が配置される0位相
差補償板2つと偏光板16との間には、本発明に従う視
角補償板35が挿設される。
上記液晶層34の液晶材料としては、たとえば正の誘電
率異方性を有するフェニルシクロヘキサン(PCH)系
とピリミジン系のネマティック液晶にツイスト方向を規
制するためにカイラルドーパントとしてS−811(メ
ルク社製)を0.76wt%添加した混合液晶を用いる
。液晶層34の屈折率異方性Δn4=0.123であり
、液晶層34の層厚d4=7.5μmに設定した。
率異方性を有するフェニルシクロヘキサン(PCH)系
とピリミジン系のネマティック液晶にツイスト方向を規
制するためにカイラルドーパントとしてS−811(メ
ルク社製)を0.76wt%添加した混合液晶を用いる
。液晶層34の屈折率異方性Δn4=0.123であり
、液晶層34の層厚d4=7.5μmに設定した。
位相差補償板28.29は、ポリカーボネートから成る
一軸延伸フィルムであり、位相差補償板28.29の法
線方向に伝播する光に対するリターデイション値はそれ
ぞれ400nmである。また視角補償板35は前記ポリ
スチレンから成り、板厚をd6とするときその法線方向
に伝播する光に対するリターデイション値(na−nb
)d6=30nmであり、視角補償板35においてその
平面方向に伝播する光に対するリターデイション値(n
、−nb)d6=70nmである。
一軸延伸フィルムであり、位相差補償板28.29の法
線方向に伝播する光に対するリターデイション値はそれ
ぞれ400nmである。また視角補償板35は前記ポリ
スチレンから成り、板厚をd6とするときその法線方向
に伝播する光に対するリターデイション値(na−nb
)d6=30nmであり、視角補償板35においてその
平面方向に伝播する光に対するリターデイション値(n
、−nb)d6=70nmである。
第11図は、液晶表示セル33における液晶分子の配向
角度ならびに位相差補償板28,29、視角補償板35
、および偏光板15.16の各設定角度を示す。液晶層
34において、ガラス基板3側界面の液晶分子の長軸方
向は、6時方向から3時方向へ60度の矢符a3方向で
あり、したがってガラス基板4側界面における液晶分子
の長軸方向は、前記長軸方向a3から反時計方向に24
0度捩れた矢符a4方向である。
角度ならびに位相差補償板28,29、視角補償板35
、および偏光板15.16の各設定角度を示す。液晶層
34において、ガラス基板3側界面の液晶分子の長軸方
向は、6時方向から3時方向へ60度の矢符a3方向で
あり、したがってガラス基板4側界面における液晶分子
の長軸方向は、前記長軸方向a3から反時計方向に24
0度捩れた矢符a4方向である。
また位相差補償板28の屈折率最大方向(光軸方向)は
、6時方向から9時方向へ20度の矢符a28方向であ
り、位相差補償板2つの屈折率最大方向は6時方向から
3時方向へ20度の矢符a29方向に配置される。さら
に偏光板15は、その偏光方向a15が6時方向から3
時方向に10度の角度で配置され、偏光板16は、その
偏光方向a16が6時方向から3時方向へ80度の角度
で配置される。さらにまた視角補償板35は、前記主屈
折率n、を与える矢符a35方向が6時方向から3時方
向へ65度の角度に配置される。
、6時方向から9時方向へ20度の矢符a28方向であ
り、位相差補償板2つの屈折率最大方向は6時方向から
3時方向へ20度の矢符a29方向に配置される。さら
に偏光板15は、その偏光方向a15が6時方向から3
時方向に10度の角度で配置され、偏光板16は、その
偏光方向a16が6時方向から3時方向へ80度の角度
で配置される。さらにまた視角補償板35は、前記主屈
折率n、を与える矢符a35方向が6時方向から3時方
向へ65度の角度に配置される。
第12図は、液晶表示セル33におけるコントラスト比
の視角依存性を示すグラフである。第12図(1)は、
液晶表示セル33の基板面に対して垂直な・前記6時−
12時方向を含む平面から見た場合のコントラスト比−
視角特性115と従来の液晶表示セル26における同特
性114を示す。
の視角依存性を示すグラフである。第12図(1)は、
液晶表示セル33の基板面に対して垂直な・前記6時−
12時方向を含む平面から見た場合のコントラスト比−
視角特性115と従来の液晶表示セル26における同特
性114を示す。
第12図(2)は、液晶表示セル33の基板面に垂直な
前記3時−9時方向を含む平面から見た場合のコントラ
スト比−視角特性117と従来の液晶表示セル26にお
ける同特性116を示す。
前記3時−9時方向を含む平面から見た場合のコントラ
スト比−視角特性117と従来の液晶表示セル26にお
ける同特性116を示す。
第12図から、6時−12時方向の視角特性がコントラ
スト比5において従来よりも5度広くなることが解る。
スト比5において従来よりも5度広くなることが解る。
実施例4
第13図は、本発明のさらにまた他の実施例である液晶
表示装置の分解断面図である。液晶表示セル36におい
て、表示用液晶セル37の構造および液晶層34の液晶
材料は、実施例3と同様である。液晶セル37における
ガラス基板3.4の相互に反対側には、位相差補償板2
9と積層化された位相差補償板28aが配置される。積
層化された位相差補償板28aは、位相差補償板39゜
40から成る。また位相差補償板28a、29の相互に
反対側には、一対の偏光板15.16が配置される。さ
らに位相差補償板29と偏光板16との間には、本発明
に従う視角補償板38が挿設される。
表示装置の分解断面図である。液晶表示セル36におい
て、表示用液晶セル37の構造および液晶層34の液晶
材料は、実施例3と同様である。液晶セル37における
ガラス基板3.4の相互に反対側には、位相差補償板2
9と積層化された位相差補償板28aが配置される。積
層化された位相差補償板28aは、位相差補償板39゜
40から成る。また位相差補償板28a、29の相互に
反対側には、一対の偏光板15.16が配置される。さ
らに位相差補償板29と偏光板16との間には、本発明
に従う視角補償板38が挿設される。
位相差補償板39,40.29は、ポリカーボネートか
ら成る一軸延伸フィルムであり、位相差補償板39,4
0 ; 29の各法線方向に伝播する光に対するリター
デイション値は、それぞれ2゜Onm、200nm、4
00nmである。
ら成る一軸延伸フィルムであり、位相差補償板39,4
0 ; 29の各法線方向に伝播する光に対するリター
デイション値は、それぞれ2゜Onm、200nm、4
00nmである。
また視角補償板38は、前記ポリスチレンから成り、そ
の法線方向に伝播する光に対するリターデイション値(
n、−nb)d4=30nmであり、視角補償板38に
おけるその平面方向に伝播する光に対するリターデイシ
ョン値(ne−nb)d4=70nmである。
の法線方向に伝播する光に対するリターデイション値(
n、−nb)d4=30nmであり、視角補償板38に
おけるその平面方向に伝播する光に対するリターデイシ
ョン値(ne−nb)d4=70nmである。
第14図は、液晶表示セル36における液晶分子の配向
角度ならびに位相差補償板39,40;29、視角補償
板38、および偏光板15.16の各設定角度を示す、
液晶層34において、ガラス基板4側界面の液晶分子の
長軸方向は、6時方向から9時方向へ60度の矢符a4
方向であり、したがってガラス基板3側界面における液
晶分子の長軸方向は、前記a4方向から反時計方向に2
40度捩れた矢符a3方向である。
角度ならびに位相差補償板39,40;29、視角補償
板38、および偏光板15.16の各設定角度を示す、
液晶層34において、ガラス基板4側界面の液晶分子の
長軸方向は、6時方向から9時方向へ60度の矢符a4
方向であり、したがってガラス基板3側界面における液
晶分子の長軸方向は、前記a4方向から反時計方向に2
40度捩れた矢符a3方向である。
位相差補償板39の屈折率最大方向く光軸方向)は、6
時方向から9時方向へ55度の矢符a39方向であり、
位相差補償板40の屈折率最大方向は6時方向から9時
方向へ25度の矢符a40方向である。したがって位相
差補償板39.40は、相互にその屈折率最大方向が3
0度の角度を成す。
時方向から9時方向へ55度の矢符a39方向であり、
位相差補償板40の屈折率最大方向は6時方向から9時
方向へ25度の矢符a40方向である。したがって位相
差補償板39.40は、相互にその屈折率最大方向が3
0度の角度を成す。
また位相差補償板29の屈折率最大方向は、6時方向か
ら3時方向へ25度の矢符a29方向である。
ら3時方向へ25度の矢符a29方向である。
さらに偏光板15の偏光方向a15は、6時方向から9
時方向へ40度の角度を有し、偏光板16の層光方向a
16は6時方向から3時方向へ75度の角度を有する。
時方向へ40度の角度を有し、偏光板16の層光方向a
16は6時方向から3時方向へ75度の角度を有する。
視角補償板38の前記主屈折率n、を与える矢符a38
方向は、偏光板16の偏光方向a16と平行に配置され
る。
方向は、偏光板16の偏光方向a16と平行に配置され
る。
第15図は、液晶表示セル36におけるコントラスト比
の視角依存性を示すグラフである。第15図(1)は、
液晶表示セル36の基板面に対して垂直な前記6時−1
2時方向を含む平面がら見た場合のコントラスト比−視
角特性119と従来の液晶表示セル26における同特性
l18を示す。
の視角依存性を示すグラフである。第15図(1)は、
液晶表示セル36の基板面に対して垂直な前記6時−1
2時方向を含む平面がら見た場合のコントラスト比−視
角特性119と従来の液晶表示セル26における同特性
l18を示す。
第15図(2)は、液晶表示セル36の基板面に垂直な
前記3時−9時方向を含む平面から見た場合のコントラ
スト比−視角特性121と従来の液晶表示セル26にお
ける同特性120を示す。
前記3時−9時方向を含む平面から見た場合のコントラ
スト比−視角特性121と従来の液晶表示セル26にお
ける同特性120を示す。
第15図から、6時〜12時方向における視角特性が実
施例3よりも改善され、また従来よりもコントラスト比
5における視角が10度広くなることが解る。このよう
に位相差補償板28aを多層化することによって、コン
トラスト比を高め、鮮明な白黒表示とすることができる
。
施例3よりも改善され、また従来よりもコントラスト比
5における視角が10度広くなることが解る。このよう
に位相差補償板28aを多層化することによって、コン
トラスト比を高め、鮮明な白黒表示とすることができる
。
以上説明したように、光学的複屈折性を有し、その最大
主屈折率の方向が実質的に表示用液晶セルの基板面に対
して法線方向となるような視角補償手段を、液晶セル、
高分子液晶材料やイオン性結晶材料から成形したフィル
ム状物、あるいはポリスチレンから成るフィルム状物の
ようにその厚み方向に電子の分布密度の偏りが生じる高
分子材料その他によって実現する。
主屈折率の方向が実質的に表示用液晶セルの基板面に対
して法線方向となるような視角補償手段を、液晶セル、
高分子液晶材料やイオン性結晶材料から成形したフィル
ム状物、あるいはポリスチレンから成るフィルム状物の
ようにその厚み方向に電子の分布密度の偏りが生じる高
分子材料その他によって実現する。
そのような視角補償手段においては、−mに、液晶セル
基板に垂直方向またはフィルム状物の厚み方向に伝播す
る光のりターデイジョン値は視角が大きくなる程増大す
る。好ましくは、表示用液晶セルのりターデイジョン値
と視角補償手段のりターデイジョン値との和が、視角に
依存して変化しないように設定する。このような視角補
償手段を表示用液晶セルと重合わせて用いることによっ
て、表示用液晶セルの透過光に生じる位相差を解消して
9階調反転のない視角特性を有する液晶表示を実現し、
表示品位を向上することができる。
基板に垂直方向またはフィルム状物の厚み方向に伝播す
る光のりターデイジョン値は視角が大きくなる程増大す
る。好ましくは、表示用液晶セルのりターデイジョン値
と視角補償手段のりターデイジョン値との和が、視角に
依存して変化しないように設定する。このような視角補
償手段を表示用液晶セルと重合わせて用いることによっ
て、表示用液晶セルの透過光に生じる位相差を解消して
9階調反転のない視角特性を有する液晶表示を実現し、
表示品位を向上することができる。
以上の実施例に示されるように、本発明によれば、表示
方式がノーマリホワイト方式およびノーマリブラック方
式のいずれの場合においても、光透過率T’peakの
解消を視角補償用液晶セル2や視角補償板30,35.
38などを用いて行い、視角特性を改善することができ
る。
方式がノーマリホワイト方式およびノーマリブラック方
式のいずれの場合においても、光透過率T’peakの
解消を視角補償用液晶セル2や視角補償板30,35.
38などを用いて行い、視角特性を改善することができ
る。
さらに本発明が、薄膜トランジスタやMIM (Met
al In5ulator Metal)素子、ダイオ
ードなどといった能動素子を用いて表示駆動を行うアク
ティブ駆動型液晶表示装置などに対しても好適に実施で
きることは勿論である。
al In5ulator Metal)素子、ダイオ
ードなどといった能動素子を用いて表示駆動を行うアク
ティブ駆動型液晶表示装置などに対しても好適に実施で
きることは勿論である。
発明の効果
本発明によれば、液晶表示素子に視角補償手段を積層し
て液晶表示装置を構成するようにしたので、液晶表示に
おける表示の視角依存性は改善し、白黒表示の際の階調
反転やカラー表示における階調反転が解消する。したが
って、液晶表示装置の表示品位は格段に向上する。
て液晶表示装置を構成するようにしたので、液晶表示に
おける表示の視角依存性は改善し、白黒表示の際の階調
反転やカラー表示における階調反転が解消する。したが
って、液晶表示装置の表示品位は格段に向上する。
第1図は本発明の一実施例である液晶表示装置の構成を
示す分解断面図、第2図は液晶表示セル18の光透過率
−印加電圧特性を示すグラフ、第3図は比較例として従
来の液晶表示セル17の光透過率−印加電圧特性を示す
グラフ、第4図はコントラスト比の視角依存性を示すグ
ラフ、第5図は表示用液晶セル1におけるリターデイシ
ョン値の視角依存性を示すグラフ、第6図は視角補償用
液晶セル2におけるリターデイション値の視角依存性を
示すグラフ、第7図は本発明の他の実施例である液晶表
示装置の構成を示す分解断面図、第8図は液晶表示セル
31における各配設角度の相互関係を示す図、第9図は
液晶表示セル31におけるコントラスト比の視角依存性
を示すグラフ、第10図は本発明のさらに他の実施例で
ある液晶表示装置の構成を示す分解断面図、第11図は
液晶表示セル33における各配設角度の相互関係を示す
図、第12図は液晶表示セル33におけるコントラスト
比の視角依存性を示すグラフ、第13図は本発明のさら
にまた他の実施例である液晶表示装置の構成を示す分解
断面図、第14図は液晶表示セル36の各配設角度の相
互関係を示す図、第15図は液晶表示セル36における
コントラスト比の視角依存性を示すグラフ、第16図は
従来の液晶表示セル17の構成を示す分解断面図、第1
7図は視角θを定義するための図、第18図は従来の液
晶表示セル17における光透過率−印加電圧特性を示す
グラフ、第19図は液晶表示セル17における光透過率
の視角依存性を示すグラフ、第20図は各種液晶材料に
おける弾性定数比に33/K11とK 33/ K x
iの相関関係を示すグラフ、第21図は従来の液晶表示
セル26の構成を示す分解断面図である。 1・・・表示用液晶セル、2・・・視角補償用液晶セル
、3.4.9.10・・・ガラス基板、5.6・・・透
明電極、7,8.7a、8a、11.12・・・配向膜
、13.14.27,32.34・・・液晶層、15゜
16・・・偏光板、17.18,26,31,33゜3
6・・・液晶表示セル、20.21・・・偏光方向、2
8.29,39.40・・・位相差補償板、3o、35
.38・・・視角補償板
示す分解断面図、第2図は液晶表示セル18の光透過率
−印加電圧特性を示すグラフ、第3図は比較例として従
来の液晶表示セル17の光透過率−印加電圧特性を示す
グラフ、第4図はコントラスト比の視角依存性を示すグ
ラフ、第5図は表示用液晶セル1におけるリターデイシ
ョン値の視角依存性を示すグラフ、第6図は視角補償用
液晶セル2におけるリターデイション値の視角依存性を
示すグラフ、第7図は本発明の他の実施例である液晶表
示装置の構成を示す分解断面図、第8図は液晶表示セル
31における各配設角度の相互関係を示す図、第9図は
液晶表示セル31におけるコントラスト比の視角依存性
を示すグラフ、第10図は本発明のさらに他の実施例で
ある液晶表示装置の構成を示す分解断面図、第11図は
液晶表示セル33における各配設角度の相互関係を示す
図、第12図は液晶表示セル33におけるコントラスト
比の視角依存性を示すグラフ、第13図は本発明のさら
にまた他の実施例である液晶表示装置の構成を示す分解
断面図、第14図は液晶表示セル36の各配設角度の相
互関係を示す図、第15図は液晶表示セル36における
コントラスト比の視角依存性を示すグラフ、第16図は
従来の液晶表示セル17の構成を示す分解断面図、第1
7図は視角θを定義するための図、第18図は従来の液
晶表示セル17における光透過率−印加電圧特性を示す
グラフ、第19図は液晶表示セル17における光透過率
の視角依存性を示すグラフ、第20図は各種液晶材料に
おける弾性定数比に33/K11とK 33/ K x
iの相関関係を示すグラフ、第21図は従来の液晶表示
セル26の構成を示す分解断面図である。 1・・・表示用液晶セル、2・・・視角補償用液晶セル
、3.4.9.10・・・ガラス基板、5.6・・・透
明電極、7,8.7a、8a、11.12・・・配向膜
、13.14.27,32.34・・・液晶層、15゜
16・・・偏光板、17.18,26,31,33゜3
6・・・液晶表示セル、20.21・・・偏光方向、2
8.29,39.40・・・位相差補償板、3o、35
.38・・・視角補償板
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一対の透光性基板間に液晶層を介在して構成される液晶
表示素子と、 液晶表示素子の積層方向の少なくとも一方側に配置され
る光学的複屈折性を有する視角補償手段と、 液晶表示素子と視角補償手段の相互に反対側に配置され
る一対の偏光部材とを含み、 前記視角補償手段の最大主屈折率の方向は、実質的に前
記液晶表示素子の法線方向とほぼ平行に選ばれることを
特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1267235A JP2675158B2 (ja) | 1988-12-07 | 1989-10-13 | 液晶表示装置 |
US07/446,305 US5124824A (en) | 1988-12-07 | 1989-12-05 | Liquid crystal display device comprising a retardation compensation layer having a maximum principal refractive index in the thickness direction |
KR1019890018047A KR940009075B1 (ko) | 1988-12-07 | 1989-12-06 | 시각특성을 개선한 액정표시장치 |
DE68923768T DE68923768T2 (de) | 1988-12-07 | 1989-12-07 | Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit verbesserten Winkelblick-Eigenschaften. |
EP89312788A EP0372973B1 (en) | 1988-12-07 | 1989-12-07 | Liquid crystal display device comprising improved viewing angle characteristics |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63-310893 | 1988-12-07 | ||
JP31089388 | 1988-12-07 | ||
JP1267235A JP2675158B2 (ja) | 1988-12-07 | 1989-10-13 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02256021A true JPH02256021A (ja) | 1990-10-16 |
JP2675158B2 JP2675158B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=26547775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1267235A Expired - Fee Related JP2675158B2 (ja) | 1988-12-07 | 1989-10-13 | 液晶表示装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5124824A (ja) |
EP (1) | EP0372973B1 (ja) |
JP (1) | JP2675158B2 (ja) |
KR (1) | KR940009075B1 (ja) |
DE (1) | DE68923768T2 (ja) |
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JP2013537639A (ja) * | 2010-06-10 | 2013-10-03 | アップル インコーポレイテッド | カーテンムラを最小にしたディスプレイ |
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KR970009490B1 (ko) * | 1989-03-28 | 1997-06-13 | 아사히가라스 가부시끼가이샤 | 액정 디스플레이 장치 |
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DE69016349T2 (de) * | 1989-10-27 | 1995-06-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | Flüssigkristallanzeige. |
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