JP2003505721A - 液晶表示デバイス - Google Patents

液晶表示デバイス

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Abstract

(57)【要約】 通常ブラックの二重セルにおいて、駆動セル内の画素を、好ましくは互いに対して１８０°だけ回転した副画素に分割することによって、グレースケールの拡張が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、偏光子と検光子の間で、２枚の透明基板の間にねじれ構造を有し、
かつこれらの基板の間に画素を実現したねじれ液晶材料の第１層と、補償層とを
有する液晶表示デバイスに関するものである。こうした表示デバイスは一般に、
例えば車載用ディスプレイに使用されるが、モニタ等にも使用される。
【０００２】 （従来技術） こうした表示デバイスの例は、例えば米国特許第5,287,207号に示されている
。この特許には、最適なコントラストを得るための補償器として第２セルが機能
する二重セルが示されている。これらの種類の表示デバイスでは、光が垂直に通
過すれば満足なコントラストが得られるが、斜めに見た際には、こうした二重セ
ルでは大幅なグレースケール反転が存在することは明らかである。
【０００３】 （発明の開示） 本発明の目的は特に、このグレースケール反転を低減あるいは除去することに
ある。 この目的のために、本発明による液晶表示デバイスは、画素が少なくとも２つ
の副画素で構成され、これらの副画素が、同じねじれを有し、かつ前記基板に対
し垂直に見て、互いに対して回転したねじれ角を有することを特徴とする。これ
らのねじれ角は、前記基板に対し垂直に見て、互いに対してほぼ１８０°回転し
たものである。これにより、１つの副画素のグレースケールの影響が、他の副画
素の影響によって、いわば補償される。また回転角が１８０°と異なる場合には
、用途の種類（例えば操縦席への応用、あるいは違う人が二方向から見る表示装
置への応用）に応じた拡張が得られる。
【０００４】 ねじれ角は５０°と１００°の間であることが好ましい。本発明による液晶表
示装置の第１の好適例は、前記補償層が、ねじれ液晶材料の層のねじれとは逆の
ねじれの、ねじれ構造を有することを特徴とする。前記補償層が、ねじれ液晶材
料の層のねじれ角とは逆のねじれ角を有することが好ましい。
【０００５】 前記補償層に垂直な光軸を有するリターデーション層を追加することによって
、さらなる拡張が可能となる。 また、ディスコチック材料のような複屈折材料を、前記補償層に用いることも
できる。 本発明のこれら及び他の要点は、以下に記述する実施例より明らかになる。
【０００６】 （発明を実施するための最良の形態） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。これらの図は図式的
なものであり、一定寸法比で描いたものではない。原則的に同一部分には同一参
照番号を付してある。 図１の表示デバイスは、透明支持板２、３の間に、正の誘電異方性の液晶材料
の層１１を有する第１表示セル１０を具えている。液晶材料の側には、例えば画
素のマトリクスを規定する電極１２、１３が支持板２、３上に存在する。これら
の画素は、行及び列電極によって直接駆動することができる（正駆動）。この例
では、画像電極１２と対向電極１３との重複部分によって画素が規定され、画像
電極はスイッチング要素（図示せず）によって、行及び列電極経由で画素電圧を
供給される（アクティブ駆動）。駆動電圧（選択及びデータ信号）は例えば駆動
回路７によって得られ、駆動回路７は入力情報８を駆動電圧に変換し、この駆動
電圧は、スイッチング要素（図示せず）によって電極１２、１３に加えられる（
ここでは接続線１６、１６’のうちの一方にあるスイッチ１５によって図式的に
示す）。本例では配向層としての役割もする絶縁材料の層１４が、層１２，１３
上に存在する。電極１２、１３間の電圧が０Ｖであれば、層１４が液晶分子にね
じれ角Φ1を与える。ねじれ角Φ1は５０°と１００°の間であり、本例では９０
°である。
【０００７】 このデバイスはさらに補償層を具え、これは本例では、液晶材料の第２層２１
を有する第２セル２０であり、また本例では、前記第２層は、２枚の支持板３、
４の間で正の誘電異方性を有する。支持板３は、セル１０、２０の両者が共有す
るように選定し、これにより製造が簡単化されて、二重セルの合計の厚さも小さ
く維持されるが、このことは厳格に必要なことではない。絶縁及び配向用の層２
４が支持板３、４の間に存在する。液晶材料２１、及び層２４の配向効果は、液
晶分子がΦ1とは逆のねじれ角Φ2を得るように選定する。本例での配向方向は、
層１４、２４について同一である。セル１０及び２０は偏光子６と検光子５の間
に位置し、これらの偏光の方向は相互に直交している。
【０００８】 本発明によれば、１つの配向層の画素内にある部分１４’は、（例えば、マス
クラビング法、気相成長法によって）２つの副画素内の液晶分子について、配向
方向がほぼ１８０°異なるように設けてある。これについてはさらに図２に示し
、この図では、偏光子６、支持板２上の配向層の一部分１４’、支持板３上の配
向層１４、２４、支持板４上の配向層２４、及び検光子５を図式的に示す。支持
板２上の配向層の一部分１４’、支持板３上の配向層１４、２４、及び支持板４
上の配向層２４の配向方向はそれぞれ、参照番号２７’、２７”、２７、２８及
び２９で示してある。方向２７、２８は互いにほぼ直交する。
【０００９】 本例では、偏光子６の吸収軸２６は、配向方向２７’（２７”）に対して０°
（１８０°）の角度で伸びる。また軸２６と方向２７との間は、他の角度でもよ
い。層１４、２４の壁方向は、セル１０（０Ｖ）の中心のディレクタ（配向ベク
トル）が、セル２０の中心のディレクタと直交するように選定する。こうして分
割を選定することにより、２つのねじれ角Φ1がセル１０の副画素内に導入され
、これらの角は、基板に対し垂直に見て、互いに対してほぼ１８０°だけ回転し
たものである。このことを図３に図式的に示す。副画素のねじれ角は、セル１０
についての配向方向２７’、２７及び２７”によって決まる。０Ｖでは、（偏光
子６の偏光の方向２６に偏光された）偏光が、一方の副画素内では方向２７’か
ら方向２７に角度Φ1だけねじられ、他方の副画素内では方向２７”から方向２
７にねじられる。第２セル２０（ねじれ角−Φ1）内では、両副画素について、
偏光の方向が同角度だけねじれて、方向２８（方向２７に平行）から方向２９に
戻され、これにより、この偏光は、通過方向２５を有する検光子５を通過しない
（通常ブラック）。
【００１０】 この二重セルの視角の関数としてのグレースケールについては、二重セルのグ
レースケールは、いわば、２つの副画素のグレースケールから構成されるという
ことが成り立つ。これらの副画素は、互いに対して対称に位置しているので、対
称の特性が得られる。図４及び図５に、このことを示す。図４に、異なる駆動電
圧についての輝度の特性曲線を、前記方策（ねじれ角６０°でd.Δn＝330nm）を
有しない二重セルについて、視角の関数として示す。視角２０°で既にグレース
ケール反転が始まり、あらゆるグレー値が生じる。図５に、前記方策を用いた二
重セルについての、この特性曲線を示す。この場合には、５０°より大きい視角
でグレースケール反転が始まり、一部のグレー値のみが生じる。
【００１１】 図６に図式的に示すデバイスにおいては、セル１０のねじれ角Φ1が９０°で
あり、d.Δn＝400nmである。本例では、第２セル２０が、負の誘電異方性がある
液晶材料の第２層２１を有する。層２４の配向効果は、液晶分子がねじれ角−Φ 1 を得るように選定する。こうしたセル２０は、例えばディスコチック液晶材料
を液晶材料に選定することによって得られる。本例では、基板３の領域において
、ディスコチック分子のディレクタが、基板３の領域における（異極性の）分子
の配向方向２７に垂直な配向方向２８を得るように、層２４を適応させる。
【００１２】 図７に、種々の駆動電圧について、前記方策を用いない場合の、この二重セル
について輝度を、ディスコチック材料にもとづく補償セル２０を具えた二重セル
に対する視角の関数として示し、図８に、本発明による方策を用いた場合の、こ
うした二重セルについての特性曲線を示す。
【００１３】 もちろん本発明は、例示したものに限定されるものではない。例えば補償セル
２０が、液晶材料の代わりに、ねじれ（ディレクタ）構造を有するポリマー化液
晶の箔を具えることもできる。
【００１４】 まとめて言えば、本発明は、駆動すべきセル内の画素を、好ましくは互いに対
して１８０°だけ回転した副画素に分割することにより、「通常ブラック」の二
重セルにおけるグレースケールを改善することに帰する。 各発明的特徴のすべて、及びこれらの特徴の各組合せのすべてが、本発明に属
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による表示デバイスの断面図である
【図２】 本発明による表示デバイスの一部分を示す図である。
【図３】 図１のデバイスにおける、異なる配向方向を示す図である。
【図４】 輝度を、本発明による方策を用いない二重セルに対する視角の関数と
して示した図である。
【図５】 輝度を、本発明による方策を用いた二重セルに対する視角の関数とし
て示した図である。
【図６】 異なる配向方向を示す図である。
【図７】 輝度を、本発明による方策を用いないディスコチック材料にもとづく
補償セルを有する表示装置内の二重セルの視角の関数として示した図である。
【図８】 輝度を、本発明による方策を用いないディスコチック材料にもとづく
補償セルを有する表示装置内の二重セルの視角の関数として示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター ファン デ ウィッテ オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 2H089 HA25 HA30 QA16 RA05 SA04 SA07 SA13 TA04 2H090 KA05 LA01 LA06 LA09 MA02 MA15

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 偏光子と検光子の間で、２枚の透明基板の間にねじれ構造を有し
    、かつ前記基板の間に画素を実現したねじれ液晶材料の第１層と、補償層とを有
    する液晶表示デバイスにおいて、 画素が少なくとも２つの副画素で構成され、該副画素が、同じねじれを有し、
    かつ前記基板に対し垂直に見て、互いに対して回転したねじれ角を有することを
    特徴とする液晶表示デバイス。
  2. 【請求項２】 前記ねじれ角が、５０°と１００°の間の値を有することを特徴
    とする請求項１に記載の液晶表示デバイス。
  3. 【請求項３】 前記基板に対し垂直に見て、前記ねじれ角が、互いに対してほぼ
    １８０°だけ回転したものであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示デ
    バイス。
  4. 【請求項４】 前記補償層が、前記ねじれ液晶材料の層のねじれとは逆のねじれ
    の、ねじれ構造を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示デバイス。
  5. 【請求項５】 前記補償層が、前記ねじれ液晶材料の層のねじれ角とは逆のねじ
    れ角を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示デバイス。
  6. 【請求項６】 前記補償層が、該補償層に垂直な光軸を有するリターデーション
    層を少なくとも具えていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示デバイス
    。
  7. 【請求項７】 前記補償層が、負の複屈折材料を具えていることを特徴とする請
    求項１に記載の液晶表示デバイス。
  8. 【請求項８】 前記補償層が、ねじれ構造を有する液晶材料を具えていることを
    特徴とする請求項１に記載の液晶表示デバイス。
JP2001510887A 1999-07-16 2000-07-11 液晶表示デバイス Pending JP2003505721A (ja)

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EP99202351.5 1999-07-16
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