JP4651530B2 - O-plate compensator, its manufacturing method and nematic liquid crystal display - Google Patents

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Description

本発明は液晶ディスプレイ(LCD)の設計に関し、より特定的には、広い範囲の視野角に対して相対グレーレベルの最小の変化および高コントラスト比を維持することによってそのようなディスプレイの視野を最大にするための技術に関する。これらの目標は、Oプレート補償器技術を用いてLCDを製作および製造することによって達成される。   The present invention relates to liquid crystal display (LCD) designs and, more particularly, maximizes the field of view of such displays by maintaining minimal changes in relative gray levels and high contrast ratios over a wide range of viewing angles. It is related to technology. These goals are achieved by making and manufacturing LCDs using O-plate compensator technology.

液晶では、液晶層を通過する偏光が液晶層に電圧を印加することによって変えることができる液晶層の複屈折による影響を受けるため、液晶は電子ディスプレイに有用である。この効果を用いることにより、他のタイプのディスプレイに用いる発光性材料に必要な電力よりもはるかに少ない電力で、周囲光を含む外部源からの光の透過または反射を制御することができる。その結果、液晶ディスプレイは今一般にたとえばデジタル時計、計算機、ポータブルコンピュータ、他の多くのタイプの電子装置等の種々の応用に用いられている。これらの応用は、非常に軽量で低電力消費であるとともに非常に長い動作寿命を含むLCD技術の利点のいくつかを強調している。   In liquid crystals, the liquid crystals are useful for electronic displays because the polarization passing through the liquid crystal layer is affected by the birefringence of the liquid crystal layer, which can be changed by applying a voltage to the liquid crystal layer. By using this effect, the transmission or reflection of light from external sources, including ambient light, can be controlled with much less power than that required for luminescent materials used in other types of displays. As a result, liquid crystal displays are now commonly used in various applications such as digital watches, calculators, portable computers, and many other types of electronic devices. These applications highlight some of the advantages of LCD technology, including very light weight, low power consumption and a very long operating life.

多くの液晶ディスプレイの情報内容は、ディスプレイにパターン状に配置された、セグメント電極によって発生される、多数の数字または文字列の形で表わされる。これらの電極セグメントは個々のリードにより電子駆動回路に接続される。電圧をセグメントの適切な組合せに印加することにより、電子駆動回路はセグメントを透過する光を制御する。   The information content of many liquid crystal displays is represented in the form of numerous numbers or strings generated by segment electrodes arranged in a pattern on the display. These electrode segments are connected to the electronic drive circuit by individual leads. By applying a voltage to the appropriate combination of segments, the electronic drive circuit controls the light transmitted through the segments.

グラフィックおよびテレビジョンディスプレイは、ディスプレイ中に、X−Yシーケンシャルアドレッシング機構によって2組の垂直な導体の間に接続されるピクセルのマトリックスを用いることによって達成され得る。主にねじれネマチック液晶ディスプレイに適用されるより高度なアドレッシング機構は、薄膜トランジスタのアレイを用いて個々のピクセルで駆動電圧を制御する。   Graphics and television displays can be achieved by using a matrix of pixels in the display connected between two sets of vertical conductors by an XY sequential addressing mechanism. A more sophisticated addressing mechanism applied primarily to twisted nematic liquid crystal displays uses an array of thin film transistors to control the drive voltage at individual pixels.

コントラストおよび相対グレースケール強度の安定性は液晶ディスプレイの品質を決定する際の重要な属性である。液晶ディスプレイで達成できるコントラストを制限する主なファクタは、暗状態のディスプレイに漏れる光の量である。さらに、液晶デバイスのコントラスト比は視野角にも依存する。典型的な液晶デバイスのコントラスト比は、法線入射付近を中心とする狭い視野角の範囲内でのみ最大であり、視野角が増加するに従って低下する。このコントラスト比の損失は、大きい視野角で黒状態のピクセルエレメントに漏れる光によって生じる。カラー液晶ディスプレイでも、そのような漏れは、飽和色およびグレースケールの色の両方に対して深刻な色の変化を引起こす。   Contrast and relative grayscale intensity stability are important attributes in determining the quality of a liquid crystal display. The main factor limiting the contrast that can be achieved with a liquid crystal display is the amount of light that leaks into the dark display. Furthermore, the contrast ratio of the liquid crystal device also depends on the viewing angle. The contrast ratio of a typical liquid crystal device is maximal only within a narrow viewing angle range centered around normal incidence and decreases as the viewing angle increases. This loss of contrast ratio is caused by light leaking into the black pixel element at a large viewing angle. Even in color liquid crystal displays, such leakage causes severe color changes for both saturated and grayscale colors.

典型的な先行技術のねじれネマチック液晶ディスプレイでは、暗状態の漏れにより生じる色の変化に加えて液晶分子の光学的異方性が視野角の関数としてグレーレベルの透過に大きな変動、すなわち明るさ−電圧曲線に変化を引起こすため、許容可能なグレースケールの安定性を有する視野範囲は非常に制限される。この変動はしばしば、極度に垂直な角度ではグレーレベルのうちのいくつかがその透過レベルを逆にしてしまうほど深刻なものである。これらの制限は、操縦室のディスプレイを操縦士および副操縦士の両方の座席位置から見ることが重要であるエビオニクス等の非常に高品質のディスプレイを必要とする応用に特に重要である。そのような高度な情報内容のディスプレイでは、相対グレーレベル透過が視野角に関してできるだけ変化しないことが要求される。広い視野に対して高品質で高コントラストの画像を与えることができる液晶ディスプレイを提供することができればそれは当該技術分野において重大な進歩となるであろう。   In a typical prior art twisted nematic liquid crystal display, in addition to the color change caused by dark state leakage, the optical anisotropy of the liquid crystal molecules is a large variation in gray level transmission as a function of viewing angle, i.e. brightness- The field of view with acceptable gray scale stability is very limited because it causes changes in the voltage curve. This variation is often so severe that extreme gray angles cause some of the gray levels to reverse their transmission levels. These limitations are particularly important for applications that require very high quality displays such as evionics where it is important to view the cockpit display from both pilot and co-pilot seat positions. Such high information content displays require that relative gray level transmission be as small as possible with respect to viewing angle. If a liquid crystal display capable of providing a high-quality and high-contrast image for a wide field of view can be provided, it would be a significant advance in the art.

図1Aおよび図1Bは、偏光子105、その偏光軸が偏光子105の偏光軸に垂直である検光子110、光源130および観察者135を含む従来のノーマリーホワイト形ねじれネマチック液晶ディスプレイ100を示している。   FIGS. 1A and 1B show a conventional normally white twisted nematic liquid crystal display 100 that includes a polarizer 105, an analyzer 110 whose polarization axis is perpendicular to the polarization axis of the polarizer 105, a light source 130 and an observer 135. ing.

図1Aおよび図1Bのノーマリーホワイト形の構成では、「非選択」領域115(印加電圧なし)は明状態となり、「選択」領域120(印加電圧により活性化される)は暗状態となる。選択領域120では、液晶分子は与えられた電界と配向するように傾きかつ回転する。この配向が完全になれば、セル中のすべての液晶分子はその長軸がセルの主表面に対して垂直になるように配向されるであろう。この構成はホメオトロピック配向として既知である。   In the normally white configuration of FIGS. 1A and 1B, the “non-selected” region 115 (no applied voltage) is in the bright state and the “selected” region 120 (activated by the applied voltage) is in the dark state. In the selection region 120, the liquid crystal molecules are tilted and rotated to align with the applied electric field. Once this orientation is complete, all liquid crystal molecules in the cell will be oriented so that their long axis is perpendicular to the major surface of the cell. This configuration is known as homeotropic orientation.

ねじれネマチックディスプレイに用いられる液晶が正の複屈折性を示すため、このホメオトロピック構成として既知の配列は正の複屈折Cプレートの光学対称性を示すであろう。当該技術分野では周知のように、Cプレートは一軸性複屈折プレートであり、その異常軸(すなわち、その光軸またはc軸)はプレートの表面に垂直(法線入射光の方向に平行)である。したがってノーマリーホワイト形ディスプレイの液晶は、選択状態では、交差した偏光子によって遮断されるであろう法線入射光に対して等方性であろう。   Since the liquid crystals used in twisted nematic displays exhibit positive birefringence, the arrangement known as this homeotropic configuration will exhibit the optical symmetry of a positive birefringent C-plate. As is well known in the art, the C-plate is a uniaxial birefringent plate whose anomalous axis (ie, its optical axis or c-axis) is perpendicular to the plate surface (parallel to the direction of normal incident light). is there. Therefore, the liquid crystal of a normally white display will be isotropic to normal incident light that would be blocked by crossed polarizers in the selected state.

ノーマリーホワイト形ディスプレイにおいて視野角が増加するとコントラストの損失が起こる1つの理由は、ホメオトロピック液晶層が垂直でない光に対して等方性でないことである。垂直でない角度で層を伝搬する光は層の複屈折のため2つのモードで現れ、位相遅延はこれらのモードの間にもたらされ、光の入射角とともに増加する。この位相の入射角依存性は、第2の偏光子によって不完全に失われる偏光状態に楕円率を生じ、これにより光の漏れが生じる。この影響を補正するために、光学補償エレメントも、負の複屈折性ではあるがCプレート対称性を有していなければならない(ne <n0 )。そのような補償器は液晶層によって生じる位相遅延と反対の符号の位相遅延をもたらし、それにより元の偏光状態を回復し、層の活性化された領域を通過する光が出力偏光子によってより完全に遮断されることができるようにする。しかしながら、Cプレート補償は視野角に対するグレースケールの変動には影響を及ぼさず、本発明ではこのことに取り組んでいる。   One reason for the loss of contrast when the viewing angle is increased in a normally white display is that the homeotropic liquid crystal layer is not isotropic to light that is not perpendicular. Light propagating through the layer at a non-perpendicular angle appears in two modes due to the birefringence of the layer, and phase delay is introduced between these modes and increases with the incident angle of light. This incident angle dependence of the phase causes ellipticity in the polarization state that is incompletely lost by the second polarizer, thereby causing light leakage. In order to correct this effect, the optical compensation element must also have a C-plate symmetry, although it is negatively birefringent (ne <n0). Such a compensator provides a phase delay with the opposite sign to that caused by the liquid crystal layer, thereby restoring the original polarization state, so that the light passing through the activated region of the layer is more complete by the output polarizer. To be able to be blocked. However, C-plate compensation does not affect gray scale variation with respect to viewing angle, and the present invention addresses this.

Figure 0004651530
Figure 0004651530

ディスプレイの種々の補償エレメントの配向を説明する際には、点線370で示す、ディスプレイに垂直な法線軸に言及すると都合がよい。ノーマリーホワイト形ディスプレイの場合、偏光子300(その偏光方向は図面の315の面である)および検光子305(その偏光方向は図面の320の面に向かう)はそれぞれの偏光方向が互いに90°になるように配向される。(偏光子300および検光子305はともに電磁界を偏光する。しか
しながら、典型的には、「偏光子」という言葉は光源に最も近い偏光子エレメントを指し、「検光子」という言葉はLCDを見る人に最も近い偏光子エレメントを指す。)電圧源335によって液晶層に電圧を印加することができるように、第1の透明電極325および第2の透明電極330は、それぞれ液晶層310の反対側の表面に隣接するガラスプレート340および345に置かれる。以下に説明するように、液晶層310に近接するガラスプレート340および345の内面を、バフ仕上げによるように所望の液晶配向に影響を及ぼすために物理的または化学的に処理することができる。
In describing the orientation of the various compensation elements of the display, it is convenient to refer to the normal axis perpendicular to the display, indicated by dotted line 370. In the case of a normally white display, the polarizer 300 (its polarization direction is the plane of 315 in the drawing) and the analyzer 305 (its polarization direction is toward the plane of 320 in the drawing) are 90 ° apart from each other. Oriented to be (Polarizer 300 and analyzer 305 both polarize the electromagnetic field. However, typically, the term “polarizer” refers to the polarizer element closest to the light source, and the term “analyzer” refers to the LCD. The first transparent electrode 325 and the second transparent electrode 330 are respectively opposite to the liquid crystal layer 310 so that a voltage can be applied to the liquid crystal layer by the voltage source 335. Placed on the glass plates 340 and 345 adjacent to the surface. As described below, the inner surfaces of the glass plates 340 and 345 proximate to the liquid crystal layer 310 can be physically or chemically treated to affect the desired liquid crystal alignment, such as by buffing.

LCD技術分野で周知のように(たとえば、カーン(Kahn)による「液晶デバイスの分子物理学(The Molecular Physics of Liquid-Crystal Devices )」、フィジックス・トゥデー(Physics Today )、第66〜74頁、1982年5月参照)、プレート340および345の内面(層310に隣接する表面)をポリイミドのような液晶を配向させるための表面処理剤で被覆し、バフ仕上げし、そのバフ仕上げした方向が互いに垂直になるように配向すると、液晶材料の配向ベクトルは、電圧が印加されない状態では、プレート340および345の各々に近接する層310の領域で、バフ仕上げした方向(「ラビング方向」として既知である)に配向する傾向がある。さらに、液晶軸の配向(すなわち、配向ベクトル)は、プレート340に隣接する(すなわち、310/340の界面の)第1の主表面からプレート345に隣接する(すなわち、310/345の界面の)第2の主表面まで、層310の経路に沿って90°の角度で法線軸に関して滑らかにねじれる。   As is well known in the LCD art (eg, “The Molecular Physics of Liquid-Crystal Devices” by Kahn, Physics Today, pp. 66-74, 1982). The inner surface of the plates 340 and 345 (the surface adjacent to the layer 310) is coated with a surface treatment agent for aligning liquid crystals such as polyimide, buffed, and the buffed directions are perpendicular to each other. , The orientation vector of the liquid crystal material is the buffed direction (known as the “rubbing direction”) in the region of the layer 310 adjacent to each of the plates 340 and 345 in the absence of voltage. Tend to be oriented. Further, the orientation of the liquid crystal axis (ie, the orientation vector) is from the first major surface adjacent to the plate 340 (ie, at the 310/340 interface) to the plate 345 (ie, at the 310/345 interface). Twist smoothly with respect to the normal axis at a 90 ° angle along the path of layer 310 to the second major surface.

与えられる電界がない場合、入来する偏光の偏光方向は、液晶層を通過する際に90°回転されるであろう。したがって、ガラスプレートおよび液晶層が偏光子300および検光子305のような交差した偏光子の間に置かれる場合、光線350によって例示されるような、偏光子によって偏光されかつディスプレイを横切る光は、検光子320の偏光方向に配向されしたがって検光子を通過するであろう。   In the absence of an applied electric field, the polarization direction of the incoming polarization will be rotated 90 ° as it passes through the liquid crystal layer. Thus, when a glass plate and a liquid crystal layer are placed between crossed polarizers such as polarizer 300 and analyzer 305, the light polarized by the polarizer and traversing the display, as illustrated by ray 350, is It will be oriented in the polarization direction of the analyzer 320 and will therefore pass through the analyzer.

しかしながら、電極325および330に十分な電圧が印加されると、与えられた電界により、液晶材料の配向ベクトルはこの電界に平行に配向する傾向がある。この状態の液晶材料では、光線355によって示されるように偏光子300によって通過される光は検光子305によって絶たれるであろう。したがって、活性化された1対の電極はディスプレイ中に暗領域を作り出し、与えられた場に晒されずにディスプレイの領域を通過した光は明領域を作り出す。LCDディスプレイ技術分野で周知のように、選択された組合せで活性化される電極の適切なパターンをこの態様で用いて英数字または図形の情報を表示することができる。以下にさらに説明するように、ディスプレイの品質を向上するために、層360および365のような1つ以上の補償器層をディスプレイに含んでもよい。
〈ノーマリーホワイト形ねじれネマチックLCDの特性〉
図4は、90°ねじれネマチックセルの液晶層(セルギャップが1に正規化されている)での位置の関数としての液晶配向ベクトルのティルトの計算プロットを示している。電圧を印加しない場合(曲線400)、典型的な選択状態の電圧を印加した場合(曲線405)、および線形的に間隔が開けられたグレーレベルを生じさせるために選択されたいくつかの中間電圧を印加した場合(曲線410、415、420、425、430、435)の分子ティルト角の典型的な分布を示している。
However, when a sufficient voltage is applied to the electrodes 325 and 330, the applied electric field tends to align the alignment vector of the liquid crystal material parallel to this electric field. In this state of the liquid crystal material, the light passed by the polarizer 300 as indicated by the light beam 355 will be cut off by the analyzer 305. Thus, the activated pair of electrodes creates a dark area in the display, and light that passes through the area of the display without being exposed to a given field creates a bright area. As is well known in the LCD display art, an appropriate pattern of electrodes activated in selected combinations can be used in this manner to display alphanumeric or graphical information. As will be described further below, one or more compensator layers, such as layers 360 and 365, may be included in the display to improve display quality.
<Characteristics of normally white twisted nematic LCD>
FIG. 4 shows a calculated plot of the tilt of the liquid crystal alignment vector as a function of position in a 90 ° twisted nematic cell liquid crystal layer (cell gap normalized to 1). When no voltage is applied (curve 400), when a typical selected state voltage is applied (curve 405), and some intermediate voltages selected to produce linearly spaced gray levels 2 shows a typical distribution of molecular tilt angles in the case where is applied (curves 410, 415, 420, 425, 430, 435).

図5は、同じセルに関して、セル中での位置の関数としての液晶分子のねじれ角を計算したものを示す関連プロットを示している。印加電圧がない場合、ねじれはセル中に均等に分布される(真っ直ぐな曲線500)。完全に選択状態の電圧下では、ねじれは外側のS字型の曲線505によって示されるように分布される。グレーレベルに関するねじれ分布は、2つの曲線500および505の間の中間曲線によって示される。   FIG. 5 shows a related plot showing the calculated twist angle of liquid crystal molecules as a function of position in the cell for the same cell. In the absence of applied voltage, the twist is evenly distributed throughout the cell (straight curve 500). Under fully selected voltage, the twist is distributed as shown by the outer S-shaped curve 505. The twist distribution with respect to the gray level is indicated by an intermediate curve between the two curves 500 and 505.

図4および図5に示されるように、完全に選択された電圧を印加すると、液晶分子に起
こるねじれのほとんどすべておよびティルトのかなりの部分はセルの中央領域で起こる。この現象のため、セル中の分子配向の連続的な変動を3つの領域に分けることができ、これらの3つの領域の各々はそれ自身の光学対称性によって特徴付けられる。したがって、中央領域440(図4)および510(図5)は、完全に選択された状態で公称上ホメオトロピックであり、Cプレートの特性に近いと考えることができる。セルの各表面付近の領域445、450(図4)および515、520(図5)はそれぞれ、その異常軸が近接する基板のラビング方向に配向されるAプレートとして動作する。領域445、450、515および520の分子には本質的にねじれがないため、分子は液晶層の各側でそれぞれのラビング方向に本質的に配向される。さらに、領域445および515における分子のねじれ角が領域450および520の分子のねじれ角に垂直になる傾向があるため、これらの2つの領域がセルを通過する光に与える影響は打消され、中央のCプレート領域が支配的な影響を及ぼすことになる。
〈Cプレート補償〉
当該技術分野で周知のように、負のCプレート補償器は、LCDセルの中央のほぼCプレートの領域を介する伝搬によってもたらされる角度依存性の位相シフトを補正するように設計される。そのような補償器は、中央領域の光学対称性が液晶セルの選択状態を支配する程度、すなわち、分子が与えられた場に配向する程度効果的である。このことは、強い場を活性化状態のために用いるとホメオトロピックへの近似をより正確に近くするため、このときに負のCプレート補償が最良に作用することを意味する。Cプレートを用いるとより広い視野に対して暗状態の漏れを大幅に低減し、これによりコントラストが向上しかつ色の非飽和が低減されることが証明されている。
〈グレースケールの安定性〉
コントラストを向上するためにCプレート補償器が用いられ得るが、これはグレースケールの安定性は向上しない。視野に対するコントラストグレースケールの輝度差を維持する際の問題は、実質的に、選択(ノーマリーホワイト形ディスプレイの黒)状態と非選択(ノーマリーホワイト形ディスプレイの白)状態との間で割当てられるレベルに対する明るさレベルの変化に関係する。この現象は一般に、レベル0(選択黒状態)からレベル7(非選択白状態)までの8つのグレーレベルが割当てられるディスプレイに関する透過または明るさ−電圧(BV)電気光学応答曲線を用いて示される。0〜7のグレーレベルは、これらのレベルに、選択電圧と非選択電圧との間でBV曲線に沿って明るさに線形的に間隔があけられた1組の電圧を割当てることによって選択される。
As shown in FIGS. 4 and 5, when a fully selected voltage is applied, almost all of the twist that occurs in the liquid crystal molecules and a significant portion of the tilt occurs in the central region of the cell. Because of this phenomenon, the continuous variation of molecular orientation in the cell can be divided into three regions, each of which is characterized by its own optical symmetry. Thus, the central regions 440 (FIG. 4) and 510 (FIG. 5) are nominally homeotropic in a fully selected state and can be considered close to the characteristics of the C-plate. Regions 445, 450 (FIG. 4) and 515, 520 (FIG. 5) near each surface of the cell each act as an A plate whose anomalous axis is oriented in the rubbing direction of the adjacent substrate. Since the molecules in regions 445, 450, 515 and 520 are essentially untwisted, the molecules are essentially oriented in their respective rubbing directions on each side of the liquid crystal layer. In addition, because the molecular twist angles in regions 445 and 515 tend to be perpendicular to the twist angles of the molecules in regions 450 and 520, the effect of these two regions on the light passing through the cell is counteracted and the central The C plate area will have a dominant influence.
<C-plate compensation>
As is well known in the art, a negative C-plate compensator is designed to correct for the angle-dependent phase shift caused by propagation through the approximate C-plate region in the center of the LCD cell. Such a compensator is effective to the extent that the optical symmetry of the central region dominates the selected state of the liquid crystal cell, i.e. the molecules are oriented in a given field. This means that negative C-plate compensation works best at this time, as a strong field is used for the activation state, which approximates the homeotropic approximation more accurately. Using a C-plate has been shown to significantly reduce dark state leakage over a wider field of view, thereby improving contrast and reducing color desaturation.
<Stability of gray scale>
A C-plate compensator can be used to improve contrast, but this does not improve grayscale stability. The problem of maintaining the contrast grayscale brightness difference with respect to the field of view is essentially assigned between the selected (black for normally white display) and unselected (white for normally white displays) states. It relates to the change of the brightness level with respect to the level. This phenomenon is generally illustrated using a transmission or brightness-voltage (BV) electro-optic response curve for a display assigned 8 gray levels from level 0 (selected black state) to level 7 (unselected white state). . Gray levels from 0 to 7 are selected by assigning these levels a set of voltages linearly spaced in brightness along the BV curve between selected and non-selected voltages. .

図6は、垂直方向の視野角を0°に固定したままで水平方向の視野角を0°から40°まで10°ずつ増分して変化させた場合のノーマリーホワイト形90°ねじれネマチックディスプレイのBV(透過率−駆動電圧)曲線を計算したプロットである。(水平方向の角度に関するBV曲線の変化は、第1のオーダまでは、水平方向のずれが左へのずれか右へのずれかに依存しない。)なお、グレーレベルが選択されるであろう各曲線の領域は、種々の水平方向の角度に対して互いにほぼ重なる。これは、グレーレベルが0°で線形的に間隔があけられるように選択されると、これらのグレーレベルはもっと大きい水平方向の視野角でも非常に線形に近いままになるであろうということを意味する。   FIG. 6 shows a normally white 90 ° twisted nematic display when the horizontal viewing angle is incremented by 10 ° from 0 ° to 40 ° while the vertical viewing angle is fixed at 0 °. It is the plot which computed the BV (transmittance-driving voltage) curve. (The change in the BV curve with respect to the horizontal angle does not depend on whether the horizontal shift is to the left or to the right until the first order.) Note that the gray level will be selected. The areas of each curve almost overlap each other for various horizontal angles. This means that if gray levels are selected to be linearly spaced at 0 °, these gray levels will remain very linear even at larger horizontal viewing angles. means.

グレースケールの安定性に関する問題は、垂直方向の視野角が変わる場合に主に生じる。これは、水平方向の視野角を0°に固定したままで垂直方向の視野角が−10°から+30°の範囲で変化する場合のノーマリーホワイト形90°ねじれネマチックディスプレイに関する一連のBV曲線を示す図7に示されている。(法線から測定して)0°未満の角度ではBV曲線は右側(より大きい電圧)に移動しその最大値から単調に下降するが0には達しないことを観察することができる。   The problem with grayscale stability arises mainly when the viewing angle in the vertical direction changes. This is a series of BV curves for a normally white 90 ° twisted nematic display when the horizontal viewing angle remains fixed at 0 ° and the vertical viewing angle varies from -10 ° to + 30 °. It is shown in FIG. It can be observed that at angles less than 0 ° (measured from the normal), the BV curve moves to the right (greater voltage) and falls monotonically from its maximum but does not reach zero.

法線よりも上の角度では、曲線は左側に移動し最初の最小値の後値が回復(リバウンド)する。この効果は、図8に示されるように、ディスプレイを見る人が法線よりも上から
、法線で、および法線よりも下からディスプレイを見る際の遠近を考慮することによって説明できる。注目すべき重要な特徴は、セルにかかる電圧を増加したときのセルの中心での平均液晶配向ベクトルのティルトと見る人に向かって移動する光との関係である。
At angles above the normal, the curve moves to the left and the value after the first minimum is restored (rebound). This effect can be explained by considering the perspective when the viewer looking at the display sees the display from above, at the normal, and from below the normal, as shown in FIG. An important feature to note is the relationship between the tilt of the average liquid crystal alignment vector at the center of the cell and the light traveling towards the viewer as the voltage across the cell is increased.

たとえば、セルにかかる電圧を増加すると、セルの中心での平均液晶配向ベクトルは平行(偏光子300および検光子305に関して)な配向815からホメオトロピック配向825に向かって傾く。法線入射800で見る人に関しては、リタデーションは非選択状態電圧で最も大きく、選択状態電圧で最も小さい。リタデーションがほぼ0であるとき、光の偏光状態は変わらず、光は検光子によって遮断される。したがって、見る人には、電圧が増加するに従って明るさが0に単調に減少することがわかる。   For example, increasing the voltage across the cell causes the average liquid crystal orientation vector at the center of the cell to tilt from a parallel (with respect to polarizer 300 and analyzer 305) orientation 815 toward the homeotropic orientation 825. For those who view at normal incidence 800, the retardation is highest at the unselected state voltage and lowest at the selected state voltage. When the retardation is approximately 0, the polarization state of the light is not changed and the light is blocked by the analyzer. Therefore, the viewer can see that the brightness monotonously decreases to 0 as the voltage increases.

次に、正の垂直方向の視野方向の場合(法線入射805よりも上で見る人の場合)について考える。いくらかの中間電圧では、平均配向ベクトル820は見る人の方を向き、リタデーションは最小である。ここで、見る人には、明るさが電圧とともに最初に減少してリタデーションが最小となる点で最小となりその後増加することがわかる。   Next, consider the case of the viewing direction in the positive vertical direction (in the case of a person looking above the normal incidence 805). At some intermediate voltage, the average orientation vector 820 faces the viewer and the retardation is minimal. Here, the viewer sees that brightness first decreases with voltage and reaches a minimum at the point where retardation is minimized, then increases.

負の垂直方向の視野方向(法線入射810よりも下で見る人の場合)に関しては、平均配向ベクトルは常に−最も高い電圧の場合でも−光線に対して大きい異方性を示す。したがって、見る人には明るさの単調な減少がわかる。さらに、平均液晶配向ベクトルは常に、法線よりも下から見る人810の場合には法線入射で見る人800の場合よりも光線に関してより大きい角度で配向される。したがって、法線入射で見る場合よりも負の垂直方向の視野方向の場合の方が異方性は大きくかつ明るさレベルは常に高い。   For a negative vertical viewing direction (for a viewer looking below normal incidence 810), the average orientation vector always shows a large anisotropy for the light beam—even at the highest voltage. Thus, the viewer can see a monotonous decrease in brightness. In addition, the average liquid crystal orientation vector is always oriented at a greater angle with respect to the light ray for the viewer 810 viewing from below the normal than for the viewer 800 viewing at normal incidence. Therefore, the anisotropy is greater and the brightness level is always higher in the negative vertical viewing direction than in normal incidence.

視野角に対するLCDの明るさのこの依存性は、グレースケールの安定性に大きな影響を与える。特に、視野角に対するグレーレベルの輝度の変動は極端になる場合がある。(なお、図7で0°曲線で50%のグレーレベルを生じさせるために選択された電圧は+30°曲線で暗状態を引起こし、−10°で完全に白色の状態に近づく。)
〈Oプレートによるグレースケールの補償〉
グレーレベルの反転を解消しグレースケールの安定性を向上するために、複屈折Oプレート補償器を用いることができる。米国特許出願第223,251号に記載されているようにOプレート補償器の原理は、その主光軸がディスプレイの面に関して実質的に斜めの角度で配向される(したがって「Oプレート」という名前である)正の複屈折材料を用いる。「実質的に斜めの」とは、0°よりもかなり大きくかつ90°よりもかなり小さい角度を意味している。Oプレートはたとえばディスプレイの面に関して30°〜60°の角度、典型的には45°の角度で用いられている。さらに、一軸または二軸性材料を用いたOプレートを用いることができる。Oプレート補償器は、LCDの偏光子層と検光子層との間の種々の場所に置くことができる。
This dependence of LCD brightness on viewing angle has a significant impact on grayscale stability. In particular, the gray level luminance variation with respect to the viewing angle may be extreme. (Note that the voltage selected to produce 50% gray level in the 0 ° curve in FIG. 7 causes a dark state in the + 30 ° curve and approaches a completely white state at −10 °.)
<Grayscale compensation by O-plate>
A birefringent O-plate compensator can be used to eliminate gray level inversion and improve gray scale stability. The principle of an O-plate compensator as described in US Patent Application No. 223,251 is that its main optical axis is oriented at a substantially oblique angle with respect to the plane of the display (hence the name “O-plate”). A positive birefringent material is used. By “substantially oblique” is meant an angle that is significantly greater than 0 ° and significantly less than 90 °. O-plates are used, for example, at angles of 30 ° to 60 °, typically 45 ° with respect to the display surface. Furthermore, an O plate using a uniaxial or biaxial material can be used. The O-plate compensator can be placed at various locations between the polarizer and analyzer layers of the LCD.

一般に、Oプレート補償器はOプレートだけではなくAプレートおよび/または負のCプレートを含んでいてもよい。当該技術分野で周知のように、Aプレートは複屈折層であり、その異常軸(すなわちそのc軸)は層の表面に平行に配向される。したがって、そのa軸は表面に垂直に(法線入射光の方向に平行に)配向され、したがってAプレートと呼ばれる。Aプレートは、ポリビニルアルコール等の一軸的に伸張されたポリマー膜または他の適切に配向された有機複屈折材料を用いることによって製造され得る。   In general, the O plate compensator may include not only the O plate but also the A plate and / or the negative C plate. As is well known in the art, the A-plate is a birefringent layer and its extraordinary axis (ie its c-axis) is oriented parallel to the surface of the layer. Therefore, its a-axis is oriented perpendicular to the surface (parallel to the direction of normal incident light) and is therefore referred to as the A plate. A-plates can be manufactured by using uniaxially stretched polymer films such as polyvinyl alcohol or other appropriately oriented organic birefringent materials.

Cプレートは一軸性複屈折層であり、その異常軸は層の表面に垂直に(法線入射光の方向に平行に)配向される。負の複屈折性Cプレートは、たとえば、一軸的に圧縮されたポリマー(たとえば、クラーク(Clerc )他への米国特許第4,701,028号参照)、伸張されたポリマー膜を用いることによって、または物理的気相成長された無機薄膜(たとえば、イエー(Yeh )他への米国特許第5,196,953号参照)を用いることによ
って製造され得る。
The C plate is a uniaxial birefringent layer whose anomalous axis is oriented perpendicular to the surface of the layer (parallel to the direction of normal incident light). A negative birefringent C-plate can be obtained, for example, by using a uniaxially compressed polymer (see, eg, US Pat. No. 4,701,028 to Clark et al.), A stretched polymer film. Alternatively, it can be produced by using a physical vapor grown inorganic thin film (see, eg, US Pat. No. 5,196,953 to Yeh et al.).

物理的気相成長による薄膜の斜方蒸着は、複屈折特性を有する膜を生成するとして知られている(たとえば、モトヒロ(Motohiro)およびタガ(Taga)による「斜方蒸着による薄膜リタデーションプレート(Thin Film Retardation Plate by Oblique Deposition )」応用光学(Appl. Opt.)、Vol.28、No.3、第2466〜2482頁、1989年)。対称軸の傾斜配向をさらに活用することにより、モトヒロのプロセスを、Oプレートを製造するように改良または向上することができる。そのようなコンポーネントは本質的に二軸性である。それらのコンポーネントの成長特性により微細な柱状構造が生じる。柱の角度は蒸気の流れの到達方向に向かって傾けられる。蒸着角(法線から測定される)がたとえば76°であれば、柱の角度は約45°になる。柱はシャドウイングの結果楕円形の断面を作り出す。この楕円形の断面により膜の二軸特性が生じる。複屈折は大きさおよび対称性に関しては完全に膜の微細構造に起因し、形状複屈折と呼ばれる。薄膜におけるこれらの現象はマクレオド(Macleod )により広範囲に研究され説明されている(「薄膜の構造関連光学特性(Structure-Related Optical Properties of Thin Films)」、J. Vac. Sci. Technol. A 、Vol.4、No.3、第418〜422頁、1986年)。   Oblique deposition of thin films by physical vapor deposition is known to produce films with birefringent properties (eg, “Thin Retardation Plate by Oblique Deposition (Thin) by Motohiro and Taga” Film Retardation Plate by Oblique Deposition) "Applied Optics (Appl. Opt.), Vol. 28, No. 3, pp. 2466-2482, 1989). By further exploiting the tilt orientation of the symmetry axis, the Motohiro process can be improved or enhanced to produce O-plates. Such components are inherently biaxial. Due to the growth characteristics of these components, a fine columnar structure is produced. The column angle is tilted towards the direction of vapor flow. If the deposition angle (measured from the normal) is 76 °, for example, the column angle will be about 45 °. The column creates an oval cross section as a result of shadowing. This elliptical cross section results in a biaxial characteristic of the film. Birefringence is entirely due to the fine structure of the film with respect to size and symmetry and is called shape birefringence. These phenomena in thin films have been extensively studied and explained by Macleod (“Structure-Related Optical Properties of Thin Films”, J. Vac. Sci. Technol. A, Vol. .4, No. 3, pages 418-422, 1986).

一軸性Oプレートコンポーネントは、ねじれネマチック液晶ディスプレイのグレースケールの安定性を向上するためにも用いることができる。これらのコンポーネントは、適切に配向された有機複屈折材料を用いることによって製造され得る。当業者であれば、一軸性Oプレートおよび二軸性Oプレートを製造する他の手段を認識するであろう。   Uniaxial O-plate components can also be used to improve the gray scale stability of twisted nematic liquid crystal displays. These components can be manufactured by using appropriately oriented organic birefringent materials. One skilled in the art will recognize other means of manufacturing uniaxial and biaxial O plates.

図9および図10は、Oプレート補償器層がノーマリーホワイト形ねじれネマチックディスプレイに対して与え得る1つの影響を示している。図9はOプレート補償器層が種々の水平方向の視野角でのディスプレイの電気光学応答に与える影響を示しており、図10はOプレート補償器層がディスプレイの垂直方向の視野角に与える影響を示している。この特定の実施例では、液晶セルの両側に液晶層に隣接して1つのAプレート層が配置され、偏光子層とAプレート/液晶/Aプレート層積層物との間にOプレート層が配置される。水平方向および垂直方向の視野角に対するBV曲線の変動は、図6および図7に示される補償されない場合と比較して大幅に低減される。   FIGS. 9 and 10 illustrate one effect that the O-plate compensator layer can have on a normally white twisted nematic display. FIG. 9 shows the effect of the O-plate compensator layer on the electro-optic response of the display at various horizontal viewing angles, and FIG. 10 shows the effect of the O-plate compensator layer on the vertical viewing angle of the display. Is shown. In this particular embodiment, one A plate layer is placed on both sides of the liquid crystal cell adjacent to the liquid crystal layer, and an O plate layer is placed between the polarizer layer and the A plate / liquid crystal / A plate layer stack. Is done. The variation of the BV curve with respect to the horizontal and vertical viewing angles is greatly reduced compared to the uncompensated case shown in FIGS.

Oプレート補償器層を用いることによるグレースケールの反転の排除は以下の態様で起こる。正の垂直方向の視野方向では、Oプレートのリタデーションは視野角とともに増加し、液晶層の減少するリタデーションをオフセットする傾向がある。観察者が平均液晶配向ベクトルの軸を見下ろしているとき、Oプレートの存在により、2つの偏光子の間の層が等方性となることが妨げられる。したがって、図7に示されるBV曲線のリバウンドは低減され、図10に示されるようなグレースケール電圧範囲外のより高い電圧に移動する。   The elimination of grayscale inversion by using an O-plate compensator layer occurs in the following manner. In the positive vertical viewing direction, the retardation of the O-plate increases with the viewing angle and tends to offset the decreasing retardation of the liquid crystal layer. When the observer is looking down on the axis of the average liquid crystal alignment vector, the presence of the O-plate prevents the layer between the two polarizers from becoming isotropic. Accordingly, the rebound of the BV curve shown in FIG. 7 is reduced and moves to a higher voltage outside the grayscale voltage range as shown in FIG.

負の垂直方向の視野方向では、光軸を公称上互いに90°にしたOプレートおよびAプレートの組合せは、光軸がOプレートおよびAプレートの軸を含む面に対して垂直に配向された負の複屈折リターダと同様の複屈折特性を示す傾向がある。このリターダの軸の方向は、選択状態と非選択状態との間の電圧で駆動される場合セルの中央領域の平均液晶の配向に公称上平行である。したがって、このように配向されたOプレートの存在は液晶層の複屈折を打消す傾向があり、BV曲線を引下げるかまたはそれと同等にBV曲線をより低い電圧の方向(すなわち、左)に移動させる。正および負の水平方向の視野方向でも同様の効果が生じる。   In the negative vertical viewing direction, an O-plate and A-plate combination whose optical axes are nominally 90 ° to each other is negative with the optical axis oriented perpendicular to the plane containing the O-plate and A-plate axes. It tends to exhibit birefringence characteristics similar to those of the birefringence retarder. The direction of the retarder axis is nominally parallel to the average liquid crystal orientation in the central region of the cell when driven with a voltage between the selected and unselected states. Thus, the presence of an O-plate oriented in this manner tends to cancel the birefringence of the liquid crystal layer, lowering the BV curve or equivalently moving the BV curve in the direction of a lower voltage (ie, left). Let Similar effects occur in the positive and negative horizontal viewing directions.

Oプレート補償器をこのような態様で取入れる場合の全体的な効果は、グレースケール
電圧領域における大きなリバウンドをなくし、視野角が負から正に変わる際のBV曲線の左から右への移動を低減することである。
The overall effect of incorporating an O-plate compensator in this manner is to eliminate large rebounds in the grayscale voltage region and to shift the BV curve from left to right as the viewing angle changes from negative to positive. It is to reduce.

補償器の光軸の配向は、組合されたリタデーション効果が法線入射の視野方向で互いに打消し合いかつ水平方向の視野方向ではリバウンドを最小にするように、慎重に選択され得る。それぞれの配向がこれらの要件を満たす限り1つより多いOプレートの組合せを用いることができる。さらに、負のCプレートは、ある構成では、グレースケールの安定性のいくらかの低下を伴う場合もあるが、大きい視野でコントラスト比を増加することができる。
〈Oプレート技術〉
液晶層、補償器層、偏光子層および検光子層は、液晶ディスプレイにおいて互いに関して種々の配向を有し得る。米国特許出願第223,251号で考慮され説明されている可能な構成のうちのいくつかを以下の表1に繰返しており、ここで「A」はAプレートを示し、「C」はCプレートを示し、「O」はOプレートを示し、「LC」は液晶を示し、「OxO」は交差Oプレートを示している。交差Oプレートはそれらの方位角Φ235が公称上交差している隣接するOプレートであり、第1の方位角は0°〜90°で配向され、第2の方位角は90°〜180°で配向される。
The orientation of the compensator optical axis can be carefully chosen so that the combined retardation effect cancels each other in the normal viewing direction and minimizes rebound in the horizontal viewing direction. More than one O-plate combination can be used as long as each orientation meets these requirements. Furthermore, the negative C-plate can increase the contrast ratio in a large field of view, although in some configurations may be accompanied by some degradation in grayscale stability.
<O-plate technology>
The liquid crystal layer, the compensator layer, the polarizer layer, and the analyzer layer can have various orientations with respect to each other in the liquid crystal display. Some of the possible configurations considered and described in US Patent Application No. 223,251 are repeated in Table 1 below, where “A” indicates the A plate and “C” indicates the C plate. “O” indicates an O plate, “LC” indicates a liquid crystal, and “OxO” indicates a cross O plate. Crossed O-plates are adjacent O-plates whose azimuth angles Φ235 nominally intersect, with a first azimuth angle oriented from 0 ° to 90 ° and a second azimuth angle from 90 ° to 180 °. Oriented.

Figure 0004651530
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液晶配向ベクトルの配向に関するディスプレイの面への主軸の投影は実施例に応じて変化し得る。たとえば2つのOプレートを用いる場合、Oプレート軸の投影は液晶セルの中央付近で平均液晶配向ベクトルの配向に関して45°である場合もあり、Oプレート軸の投影が液晶配向ベクトルの配向に対して実質的に平行である場合もある。   The projection of the principal axis onto the surface of the display with respect to the orientation of the liquid crystal orientation vector can vary depending on the embodiment. For example, when using two O plates, the projection of the O plate axis may be 45 ° with respect to the orientation of the average liquid crystal alignment vector near the center of the liquid crystal cell, and the projection of the O plate axis is relative to the alignment of the liquid crystal alignment vector It may be substantially parallel.

Aプレートを用いてさらに補償される交差Oプレート(OxO)設計により、さらなる設計の柔軟性が得られる。Aプレートの相対配向を変えることによってそのような設計を調節することができるため、Aプレートの値の選択は重要ではない。したがって、市販のAプレートのリタデーション値を用いて所望の解決法を得ることが可能である。   Crossed O-plate (OxO) designs that are further compensated with A-plates provide additional design flexibility. The choice of A-plate value is not critical because such a design can be adjusted by changing the relative orientation of the A-plate. Therefore, it is possible to obtain a desired solution using the retardation value of a commercially available A plate.

Oプレート補償機構がディスプレイの設計者に与える柔軟性により、性能を特定のディスプレイ生産要件に合わせることが可能となる。たとえば、単純な構成およびパラメータの変更とで、左または右から見るために最適化された等コントラスト、極度に垂直方向の角度から見るために最適化された等コントラスト、または法線よりも上から左側および右側の大きい角度で見るために最適化された等コントラストを達成することが可能である。さらに、特定の視野に対してコントラストおよびグレースケールの安定性をともに向上するように、または一方を犠牲にして他方をさらに最適化するように構成およびパラメータを調整することも可能である。さらに、正の複屈折性Aプレートの代わりに負の複屈折性Aプレートを用いてもよい。この場合、負の複屈折性Aプレートは、その異常軸が正の複屈折性Aプレートに適切な配向に対して垂直になるように配向されるであろう。液晶ディスプレイ設計の当業者であれば理解するであろうように、負のAプレートを用いる場合、性能を最適化するために補償器の他のコンポーネントにも付加的な変更を加えることが必要となるであろう。   The flexibility that the O-plate compensation mechanism provides to the display designer allows performance to be tailored to specific display production requirements. For example, with simple configuration and parameter changes, isocontrast optimized for viewing from the left or right, isocontrast optimized for viewing from an extreme vertical angle, or from above normal It is possible to achieve isocontrast optimized for viewing at large angles on the left and right sides. In addition, configurations and parameters can be adjusted to improve both contrast and grayscale stability for a particular field of view, or to further optimize the other at the expense of one. Further, a negative birefringent A plate may be used instead of the positive birefringent A plate. In this case, the negative birefringent A plate will be oriented so that its extraordinary axis is perpendicular to the proper orientation for the positive birefringent A plate. As those skilled in the art of liquid crystal display design will understand, when using a negative A-plate, additional changes must be made to other components of the compensator to optimize performance. It will be.

ねじれネマチック液晶ディスプレイの表面の法線に近い角度で見た場合、このねじれネマチック液晶ディスプレイは高品質の出力を与えるが、視野角が大きいと画像の質は低下し、コントラストも悪くグレースケールも均一でなくなる。これは、液晶材料がそれを通過する光に与える位相リタデーションの影響が光の傾斜角とともに本質的に変化し、視野角が大きいと画像の質が悪くなるために起こる。しかしながら、液晶セルとともに1つ以上の光学補償エレメントを導入することにより、角度によるこの不所望な影響を実質的に補正しそれにより他の方法で可能であるよりもより大きい視野角でより高いコントラストおよび安定した相対グレーレベル強度を維持することが可能となる。   When viewed at an angle close to the normal of the twisted nematic liquid crystal display surface, this twisted nematic liquid crystal display gives a high quality output, but with a large viewing angle, the image quality decreases, the contrast is poor, and the gray scale is uniform. Not. This occurs because the phase retardation effect of the liquid crystal material on the light passing through it essentially changes with the tilt angle of the light, and the image quality deteriorates when the viewing angle is large. However, by introducing one or more optical compensation elements with the liquid crystal cell, this unwanted effect due to the angle is substantially corrected, thereby providing a higher contrast at a larger viewing angle than otherwise possible. And a stable relative gray level intensity can be maintained.

本発明の目標は、広い範囲の視野角に対して液晶ディスプレイのグレースケール特性およびコントラスト比を大幅に向上することを可能にする正の複屈折性Oプレート補償器およびその製造方法を開示することである。   The goal of the present invention is to disclose a positive birefringent O-plate compensator and its manufacturing method that makes it possible to significantly improve the grayscale characteristics and contrast ratio of a liquid crystal display over a wide range of viewing angles. It is.

正の複屈折性Oプレート層を含む本発明の補償器設計は、広い範囲の視野角に対して液晶ディスプレイ(LCD)のグレースケール特性およびコントラスト比を大幅に向上することを可能にする。   The compensator design of the present invention that includes a positive birefringent O-plate layer allows the gray scale characteristics and contrast ratio of a liquid crystal display (LCD) to be significantly improved over a wide range of viewing angles.

有機液晶ポリマーを含むOプレート補償器およびその製造方法がここに開示される。この補償器は一軸性複屈折薄膜であり、その異常軸は膜の表面に関して斜めに配向される。(なお、この複屈折薄膜は弱い二軸性であってもよい。)膜の異常軸に平行な液晶配向ベクトルの斜め配向は、機械的にラビングされた配向材である斜方蒸着されたSiOのような液晶を配向するために特別に用意された表面上に有機薄膜を置くことによって達成される。この膜は、液晶ポリマーの溶液からまたはネマチック相を有する反応性液晶モノマーから置くことができる。製造プロセス中に用いられ得るいかなる溶媒も蒸発され、有機薄膜はそのネマチック相の温度に保持される。反応性モノマーが用いられると、膜はその後光重合される。有機Oプレートの代替実施例は、スメクチックA材料およびスメクチックC材料の使用を含む。これらの材料を用いる製造技術を説明する。   An O-plate compensator comprising an organic liquid crystal polymer and a method for manufacturing the same are disclosed herein. The compensator is a uniaxial birefringent thin film whose anomalous axis is oriented obliquely with respect to the film surface. (Note that this birefringent thin film may be weakly biaxial.) The oblique orientation of the liquid crystal orientation vector parallel to the anomalous axis of the film is obliquely deposited SiO, which is a mechanically rubbed orientation material. This is accomplished by placing an organic thin film on a specially prepared surface for aligning liquid crystals such as This film can be placed from a solution of a liquid crystal polymer or from a reactive liquid crystal monomer having a nematic phase. Any solvent that can be used during the manufacturing process is evaporated and the organic film is kept at the temperature of its nematic phase. If reactive monomers are used, the film is then photopolymerized. Alternative examples of organic O-plates include the use of smectic A and smectic C materials. A manufacturing technique using these materials will be described.

本発明のいくつかの例示的な実施例を以下に説明する。明瞭にするために、本明細書には実際の実現例の特徴をすべてにわたっては説明しない。もちろん、(何らかの開発プロジェクトの場合のように)何らかのそのような実際の実現例の開発では、システム関連の制約およびビジネス関連の制約に従う、といった実現例ごとに変わるであろう開発者の特定の目標および副次的な目標を達成するために多くの実現例別の判断を下さなければならないことが認識されるであろう。さらに、そのような開発の作業は複雑で時間がかかるであろうが、本開示の利益を受ける当業者にとってデバイスエンジニアリングの通常の事業であろうことが認識されるであろう。
〈序論〉
図11は、偏光子300と液晶層310との間に配置される1つのOプレート補償器1100を用いる本発明に従った液晶ディスプレイ(LCD)システムの例示的な実施例を示している。Oプレート層1100は、その光学対称軸が液晶ポリマー層310の表面に関して約20°〜約70°の角度に配向される正の複屈折性液晶ポリマー層を含む。代替的に、Oプレート補償器層は、液晶層310と検光子305との間に配置されてもよく、両方の場所に配置されてもよい。
Several exemplary embodiments of the invention are described below. For the sake of clarity, the features of the actual implementation are not described in full here. Of course, the development of any such real implementation (as in any development project) will have specific goals for the developer that will vary from implementation to implementation, such as following system-related constraints and business-related constraints. It will be appreciated that many implementation-specific decisions must be made to achieve the secondary goals. Further, it will be appreciated that such development work would be complex and time consuming, but would be a normal business of device engineering for those skilled in the art having the benefit of this disclosure.
<Introduction>
FIG. 11 shows an exemplary embodiment of a liquid crystal display (LCD) system according to the present invention using one O-plate compensator 1100 disposed between the polarizer 300 and the liquid crystal layer 310. The O plate layer 1100 includes a positive birefringent liquid crystal polymer layer whose optical symmetry axis is oriented at an angle of about 20 ° to about 70 ° with respect to the surface of the liquid crystal polymer layer 310. Alternatively, the O-plate compensator layer may be disposed between the liquid crystal layer 310 and the analyzer 305, or may be disposed at both locations.

Oプレート補償器をどこに配置するかについての決定は全くの設計上の選択であり、一般には、補償されるディスプレイの光学的要件と、ディスプレイシステムの製造面およびコスト面の制約とに基づいてなされる。   The decision on where to place the O-plate compensator is a pure design choice and is generally based on the optical requirements of the display to be compensated and the manufacturing and cost constraints of the display system. The

一般に、補償器はOプレートだけではなくAプレートおよび/または負のCプレートも含んでいてもよい。当該技術分野で周知のように、Aプレートは複屈折層であり、その異常軸(すなわち、そのc軸)は層の表面に平行に配向される。したがって、そのa軸は表面に垂直に(法線入射光の方向に平行に)配向され、したがってAプレートと呼ばれる。Aプレートは、ポリビニルアルコール等の一軸的に伸張されたポリマー膜または他の適切に配向された有機複屈折材料を用いることによって製造され得る。
〈ネマチック実施例〉
図12Aに示す別の例示的な実施例は、硬いガラス基板1200、配向層1205、ネマチック相を有する重合可能な高プレティルト液晶モノマー層1207、高プレティルト液晶/配向層界面1207/1205、ネマチック相を有する重合可能なOプレート液晶モノマー層1210、液晶Oプレート/高プレティルト液晶層界面1210/1207、空気層1215、および液晶/空気界面1210/1215を示している。液晶は重合可能なモノマー化合物からなり、光開始剤であるlrgacure-651を約0.5%含む。さらに、液晶は、液晶/空気界面1210/1215で約40°の温度依存性ティルト角を有する。
In general, the compensator may include not only the O plate but also the A plate and / or the negative C plate. As is well known in the art, the A-plate is a birefringent layer and its extraordinary axis (ie its c-axis) is oriented parallel to the surface of the layer. Therefore, its a-axis is oriented perpendicular to the surface (parallel to the direction of normal incident light) and is therefore referred to as the A plate. A-plates can be manufactured by using uniaxially stretched polymer films such as polyvinyl alcohol or other appropriately oriented organic birefringent materials.
<Nematic example>
Another exemplary embodiment shown in FIG. 12A includes a hard glass substrate 1200, an alignment layer 1205, a polymerizable high pretilt liquid crystal monomer layer 1207 having a nematic phase, a high pretilt liquid crystal / alignment layer interface 1207/1205, and a nematic phase. A polymerizable O-plate liquid crystal monomer layer 1210, a liquid crystal O-plate / high pretilt liquid crystal layer interface 1210/1207, an air layer 1215, and a liquid crystal / air interface 1210/1215 are shown. The liquid crystal is composed of a polymerizable monomer compound and contains about 0.5% of lrgacure-651, which is a photoinitiator. Further, the liquid crystal has a temperature dependent tilt angle of about 40 ° at the liquid crystal / air interface 1210/1215.

配向層1205は、低液晶ティルト角を作るポリイミド材料で基板1200の表面を被覆することによって生成される。その後配向表面をラビングして、高プレティルト液晶/配向層界面1207/1205で約8°の温度依存性極ティルト角1217、および均一な特定の方位ティルト方向を作る。液晶ティルト角1217は、5°〜20°の範囲であってもよい。   The alignment layer 1205 is generated by coating the surface of the substrate 1200 with a polyimide material that creates a low liquid crystal tilt angle. The alignment surface is then rubbed to create a temperature dependent polar tilt angle 1217 of about 8 ° at the high pretilt liquid crystal / alignment layer interface 1207/1205, and a uniform specific orientation tilt direction. The liquid crystal tilt angle 1217 may be in the range of 5 ° to 20 °.

液晶モノマー1207の薄膜は、液晶を溶媒に溶かした溶液から回転コーティングを用いることによって配向層1205上に生成される。有機液の薄膜を生成する他の方法は、たとえば、ディップ、メニスカス、およびスロット−ダイコーティングを含む。従来からC6Mとして既知である液晶モノマーの化学構造を図12Bに示している。C6Mの濃度は約8.5%である。溶媒はモノクロロベンゼンである。最後に、コーティング溶液は、光開始剤であるlrgacure-651を約0.05%含む。当業者に既知であろうように、C6M
、lrgacure-651およびモノクロロベンゼンの代わりに他の材料を用いてもよい。上述の濃度は溶質の可溶性の範囲内で変わり得ると考えられる。
A thin film of the liquid crystal monomer 1207 is formed on the alignment layer 1205 by using spin coating from a solution in which liquid crystal is dissolved in a solvent. Other methods of producing organic liquid films include, for example, dip, meniscus, and slot-die coating. The chemical structure of a liquid crystal monomer conventionally known as C6M is shown in FIG. 12B. The concentration of C6M is about 8.5%. The solvent is monochlorobenzene. Finally, the coating solution contains about 0.05% of the photoinitiator lrgacure-651. As known to those skilled in the art, C6M
Other materials may be used in place of lrgacure-651 and monochlorobenzene. It is believed that the above concentrations can vary within the solubility range of the solute.

膜を生成した後、溶媒は蒸発され、液晶層1207の温度はネマチック相の液晶材料の薄膜を生成するように調整される。次に、モノマーを重合して液晶相の秩序が保たれるポリマー膜にするのに十分な総露光量、典型的には4〜10J/cmを達成するように、約360ナノメートル(nm)の波長の紫外光(化学放射)を液晶膜に照射する。 After forming the film, the solvent is evaporated and the temperature of the liquid crystal layer 1207 is adjusted to produce a thin film of liquid crystal material in the nematic phase. Next, about 360 nanometers (nm) to achieve a total exposure, typically 4-10 J / cm 2 , sufficient to polymerize the monomer into a polymer film in which the order of the liquid crystal phase is maintained. ) Is irradiated to the liquid crystal film.

約40°のプレティルト角度を与えるために、層1205および1207の代わりに他の可能な配向層材料を用いてもよい。そのような材料は、たとえば、後にラビングされるホモジニアス配向材料およびホメオトロピック配向材料の混合物を含み得る。   Other possible alignment layer materials may be used in place of layers 1205 and 1207 to provide a pretilt angle of about 40 °. Such materials may include, for example, a mixture of homogeneous and homeotropic alignment materials that are subsequently rubbed.

液晶モノマー1210の薄膜は、回転コーティングを用いることによって重合された高プレティルト液晶層1207上に生成される。   A thin film of liquid crystal monomer 1210 is produced on the polymerized high pretilt liquid crystal layer 1207 by using a spin coating.

コーティングの後、液晶モノマー層1210は、配向層1205の表面全体にわたって、液晶Oプレート/高プレティルト液晶層界面1210/1207で40°の均一な極ティルト角1220と、均一な方位ティルト方向とを与えるそのネマチック範囲内の温度に加熱される。目標は、基板/液晶界面および液晶/空気界面(1225)で公称上同じティルト角(1220)を達成することである。液晶/空気界面では液晶の好ましい方位配向がないため、この界面での配向は液晶Oプレート/高プレティルト液晶層界面1210/1207の方位配向によって決定される。次に、モノマーを重合して液晶相の秩序が保たれるポリマー膜にするのに十分な約360nmの波長の紫外光(化学放射)を典型的には4〜10J/cmで液晶モノマー膜に照射する。モノマーの液晶相に存在するネマチック秩序は、光重合によって生成されるポリマー膜で保たれる。 After coating, the liquid crystal monomer layer 1210 provides a uniform polar tilt angle 1220 of 40 ° and a uniform azimuth tilt direction at the liquid crystal O-plate / high pretilt liquid crystal layer interface 1210/1207 across the surface of the alignment layer 1205. Heated to a temperature within its nematic range. The goal is to achieve nominally the same tilt angle (1220) at the substrate / liquid crystal interface and the liquid crystal / air interface (1225). Since there is no preferred orientation orientation of the liquid crystal at the liquid crystal / air interface, the orientation at this interface is determined by the orientation orientation of the liquid crystal O-plate / high pretilt liquid crystal layer interface 1210/1207. Next, a liquid crystal monomer film at a wavelength of about 360 nm, which is sufficient to polymerize the monomer into a polymer film in which the order of the liquid crystal phase is maintained, is typically 4 to 10 J / cm 2. Irradiate. The nematic order present in the liquid crystal phase of the monomer is maintained by the polymer film produced by photopolymerization.

高プレティルト液晶層1207の目的は、液晶Oプレート層1210の方位配向を変えずにそのプレティルト角を約40°に増加することである。これは、C6M液晶の真性ネマチック/空気ティルト角1219および1225が約40°であるために起こる。高プレティルト液晶層1207の厚さが約100nmよりも大きい限り、液晶分子は、高プレティルト液晶/配向層界面1207/1205での約8°のプレティルト角からネマチック/空気での40°のティルト角1219まで連続的に広がり/曲がり変形を受けるであろう。モノマーの液晶相に存在するネマチック秩序は、光重合により生成されるポリマー膜で保たれる。   The purpose of the high pretilt liquid crystal layer 1207 is to increase its pretilt angle to about 40 ° without changing the orientation of the liquid crystal O-plate layer 1210. This occurs because the intrinsic nematic / air tilt angles 1219 and 1225 of the C6M liquid crystal are about 40 °. As long as the thickness of the high pretilt liquid crystal layer 1207 is greater than about 100 nm, the liquid crystal molecules will move from a pretilt angle of about 8 ° at the high pretilt liquid crystal / alignment layer interface 1207/1205 to a tilt angle 1219 of 40 ° nematic / air. Will continue to spread / bend deformation. The nematic order present in the liquid crystal phase of the monomer is maintained by the polymer film generated by photopolymerization.

これらの手順に鑑み、液晶Oプレート層1210の液晶分子は、液晶Oプレート/重合された高プレティルト液晶層界面1210/1207で40°のプレティルト角1220(隣接するネマチック/空気のティルト角1219の角度とほぼ同じ)に配向する。液晶Oプレート層1210および高プレティルト液晶層1207の両方に同じ材料が用いられるため、ネマチック/空気のティルト角1225は液晶プレティルト角1220とほぼ同じ値を有し、液晶Oプレート層1210のティルト角は層の厚さにわたって均一である。さらに、重合された高プレティルト液晶層1207の表面は、液晶Oプレート層1210の液晶分子により優れた濡れ特性を示す。   In view of these procedures, the liquid crystal molecules of the liquid crystal O-plate layer 1210 are aligned at a liquid crystal O-plate / polymerized high pretilt liquid crystal layer interface 1210/1207 at a pretilt angle 1220 of 40 ° (adjacent nematic / air tilt angle 1219). Orientation). Since the same material is used for both the liquid crystal O-plate layer 1210 and the high pre-tilt liquid crystal layer 1207, the nematic / air tilt angle 1225 has almost the same value as the liquid crystal pre-tilt angle 1220, and the tilt angle of the liquid crystal O-plate layer 1210 is Uniform across the thickness of the layer. Furthermore, the surface of the polymerized high pretilt liquid crystal layer 1207 exhibits excellent wetting characteristics due to the liquid crystal molecules of the liquid crystal O-plate layer 1210.

ほとんどの応用では、液晶Oプレート層1210は高プレティルト液晶層1207よりもはるかに厚い(典型的には、>1.0ミクロン)。したがって、高プレティルト液晶層1207の、Oプレート層1210の全体的な位相リタデーション特性への寄与は取るに足りないほどわずかなものである。このプロセスの結果、正の複屈折性でありかつ約40°の極ティルト角で配向される対称軸を有する液晶ポリマー1210の薄膜が得られる。   For most applications, the liquid crystal O-plate layer 1210 is much thicker (typically> 1.0 microns) than the high pretilt liquid crystal layer 1207. Therefore, the contribution of the high pretilt liquid crystal layer 1207 to the overall phase retardation characteristics of the O-plate layer 1210 is negligible. This process results in a thin film of liquid crystal polymer 1210 that is positively birefringent and has an axis of symmetry that is oriented with a polar tilt angle of about 40 °.

液晶Oプレート層/空気のティルト角1225および液晶プレティルト角1220は、約60°ほど異なっていてもよい。その後、液晶Oプレート層1210は、液晶Oプレート/高プレティルト液晶層界面1210/1207と液晶Oプレート/空気界面1210/1215との間で広がり/曲がり変形を示し得る。また、液晶Oプレート層1210は、キラル添加剤を取入れることによってまたはキラル重合可能液晶モノマーもしくはキラル液晶ポリマーを用いることによって方位ねじれを示し得る。   The liquid crystal O-plate layer / air tilt angle 1225 and the liquid crystal pretilt angle 1220 may differ by about 60 °. Thereafter, the liquid crystal O plate layer 1210 may exhibit a spreading / bending deformation between the liquid crystal O plate / high pretilt liquid crystal layer interface 1210/1207 and the liquid crystal O plate / air interface 1210/1215. The liquid crystal O-plate layer 1210 can also exhibit azimuthal twist by incorporating chiral additives or by using chiral polymerizable liquid crystal monomers or chiral liquid crystal polymers.

代替的に、液晶材料が室温で流体である場合、この材料の薄膜層を高プレティルト液晶層1207の上に直接堆積させることができる。   Alternatively, if the liquid crystal material is a fluid at room temperature, a thin film layer of this material can be deposited directly on the high pretilt liquid crystal layer 1207.

別の代替実施例では、ネマチック液晶材料1210を重合可能なスメクチックA液晶モノマー材料と置き換えてもよい。液晶Oプレート/高プレティルト液晶層界面1210/1207でのスメクチックA液晶材料のアンカリングエネルギは、液晶/空気界面1210/1215でのアンカリングエネルギよりもかなり大きい。さらに、スメクチックA相材料各々の曲がり変形弾性定数は非常に大きい。これは、バルク膜の液晶配向ベクトルの配向が均一であり、液晶Oプレート/高プレティルト液晶層界面1210/1207でのティルト角1220によって実質的に決定されることを意味する。このプロセスに重合可能なスメクチックA材料を用いることの利点は、結果として得られる液晶ポリマー膜の極ティルト角が液晶/空気界面1210/1215の液晶モノマーのティルト角1225に対して敏感でないことである。
〈スメクチックC基板に配向される実施例〉
図13に代替実施例を示している。以前と同様に、補償器システムは、硬いガラス基板1300、配向層1305、重合可能な液晶Oプレートモノマー層1310、液晶Oプレート/配向層界面1310/1305、空気層1315、および液晶/空気界面1310/1315を含む。しかしながら、本実施例では、重合可能な液晶層1310は、スメクチックC相の温度範囲および約45°の最大スメクチックティルト角1320を有する。
In another alternative embodiment, nematic liquid crystal material 1210 may be replaced with a polymerizable smectic A liquid crystal monomer material. The anchoring energy of the smectic A liquid crystal material at the liquid crystal O-plate / high pretilt liquid crystal layer interface 1210/1207 is significantly greater than the anchoring energy at the liquid crystal / air interface 1210/1215. Further, the bending deformation elastic constant of each smectic A phase material is very large. This means that the alignment of the liquid crystal alignment vector of the bulk film is uniform and is substantially determined by the tilt angle 1220 at the liquid crystal O plate / high pretilt liquid crystal layer interface 1210/1207. The advantage of using a polymerizable smectic A material in this process is that the resulting liquid crystal polymer film's polar tilt angle is not sensitive to the liquid crystal monomer tilt angle 1225 at the liquid crystal / air interface 1210/1215. .
<Examples Oriented on Smectic C Substrate>
An alternative embodiment is shown in FIG. As before, the compensator system comprises a hard glass substrate 1300, an alignment layer 1305, a polymerizable liquid crystal O plate monomer layer 1310, a liquid crystal O plate / alignment layer interface 1310/1305, an air layer 1315, and a liquid crystal / air interface 1310. / 1315 is included. However, in this example, the polymerizable liquid crystal layer 1310 has a temperature range of smectic C phase and a maximum smectic tilt angle 1320 of about 45 °.

スメクチックC相−ネマチック相転移を有する液晶材料は10°〜45°の範囲の大きいスメクチックティルト角1320を有する傾向があるため、そのような材料が好ましい。この液晶材料は、重合可能なモノマー化合物からなり、 約0.5%のlrgacure-651を含む。   Such materials are preferred because liquid crystal materials having a smectic C-phase to nematic phase transition tend to have a large smectic tilt angle 1320 in the range of 10 ° to 45 °. This liquid crystal material consists of a polymerizable monomer compound and contains about 0.5% lrgacure-651.

ネマチック実施例の場合と同様に、基板の表面上に配向層1305が生成される。好ましい実施例では、配向層材料はSiOの薄膜であり、約60°の極角で斜めに配置され、卵レシチン、すなわちホメオトロピック配向材料の薄膜で被覆される。この配向表面は、方位SiO蒸着角によって決定されるような均一な特定の方位ティルト方向と約85°の液晶プレティルト角1325とを与える。   Similar to the nematic embodiment, an alignment layer 1305 is produced on the surface of the substrate. In a preferred embodiment, the alignment layer material is a thin film of SiO, disposed obliquely at a polar angle of about 60 °, and coated with egg lecithin, a thin film of homeotropic alignment material. This alignment surface provides a uniform specific orientation tilt direction as determined by the orientation SiO deposition angle and a liquid crystal pretilt angle 1325 of about 85 °.

次に、重合可能な液晶モノマー1310の薄膜が回転コーティングを用いることによって配向層1305の上に置かれる。その後液晶膜の温度を上げてそのネマチック相にし、液晶Oプレート/配向層界面1310/1305で約85°の均一なプレティルト角1325を作る。その後温度をたとえば約0.1℃/分の速度でゆっくりと下げて液晶材料のスメクチックC相にする。   Next, a thin film of polymerizable liquid crystal monomer 1310 is placed on alignment layer 1305 by using a spin coating. Thereafter, the temperature of the liquid crystal film is raised to the nematic phase, and a uniform pretilt angle 1325 of about 85 ° is formed at the liquid crystal O plate / alignment layer interface 1310/1305. Thereafter, the temperature is slowly lowered, for example, at a rate of about 0.1 ° C./minute to obtain the smectic C phase of the liquid crystal material.

このプロセスにより、最初に0°のスメクチックティルト角1320で傾けられる分子を有する配向層の表面に平行なスメクチック層が形成される。液晶層の温度を下げてそのスメクチックC相にすると、液晶分子のスメクチックティルト角1320は増加する。(分子の方位ティルト方向は方位SiO蒸着角によって決定される。)材料の融点のすぐ上の温度で、スメクチックティルト角1320は約45°の最大値に達する。配向層に平行なスメクチック層を形成する種々の他の方法が当業者に認識されるであろう。   This process results in the formation of a smectic layer that is parallel to the surface of the alignment layer with molecules initially tilted at a 0 ° smectic tilt angle 1320. When the temperature of the liquid crystal layer is lowered to the smectic C phase, the smectic tilt angle 1320 of the liquid crystal molecules increases. (The molecular azimuth tilt direction is determined by the azimuthal SiO deposition angle.) At temperatures just above the melting point of the material, the smectic tilt angle 1320 reaches a maximum of about 45 °. Those skilled in the art will recognize various other methods of forming a smectic layer parallel to the alignment layer.

液晶/空気界面1310/1315では液晶の好ましい方位配向がないため、この界面での配向は液晶Oプレート/配向層界面1310/1305での液晶の方位配向によって決定される。さらに、スメクチックC材料では、液晶/空気界面1310/1315での極ティルト角1330はバルク液晶材料のティルト角に影響を及ぼさない。   At the liquid crystal / air interface 1310/1315, there is no preferred orientation of the liquid crystal, so the orientation at this interface is determined by the orientation of the liquid crystal at the liquid crystal O plate / alignment layer interface 1310/1305. Further, in the smectic C material, the extreme tilt angle 1330 at the liquid crystal / air interface 1310/1315 does not affect the tilt angle of the bulk liquid crystal material.

次に、モノマーを重合して液晶相の秩序が保たれるポリマー膜にするのに十分な約360nmの波長の紫外光(化学放射)を典型的には約4〜10J/cmで液晶モノマー膜1310に照射する。ネマチック実施例では、モノマーのスメクチックC相に存在する液晶秩序は、光重合によって生成されたポリマー膜で保たれる。このプロセスの結果、正の複屈折性でありかつ約45°の極ティルト角1320で配向される対称軸を有する液晶ポリマーの薄膜が得られる。
〈スメクチックC電界配向の実施例〉
図14を参照して、別の例示的な液晶ディスプレイシステムは、硬いガラス基板1400、配向層1405、±2〜20nC/cmの高い自発分極と約45°の最大スメクチックティルト角1420とを有する室温キラルスメクチックC相を有する重合可能な液晶モノマー層1410、液晶Oプレート/配向層界面1410/1405、空気層1415、液晶Oプレート/空気界面1410/1415、および与えられる電界の(図14の紙面に向かう)方向1440を含む。
Next, an ultraviolet light (chemical radiation) with a wavelength of about 360 nm sufficient to polymerize the monomer into a polymer film in which the order of the liquid crystal phase is maintained is typically about 4 to 10 J / cm 2 for the liquid crystal monomer. The film 1310 is irradiated. In the nematic example, the liquid crystal ordering present in the monomeric smectic C phase is preserved in a polymer film produced by photopolymerization. This process results in a thin film of liquid crystal polymer that is positively birefringent and has an axis of symmetry that is oriented with a polar tilt angle 1320 of about 45 °.
<Example of smectic C electric field alignment>
Referring to FIG. 14, another exemplary liquid crystal display system has a hard glass substrate 1400, an alignment layer 1405, a high spontaneous polarization of ± 2-20 nC / cm 2 and a maximum smectic tilt angle 1420 of about 45 °. Polymerizable liquid crystal monomer layer 1410 having a room temperature chiral smectic C phase, liquid crystal O plate / alignment layer interface 1410/1405, air layer 1415, liquid crystal O plate / air interface 1410/1415, and applied electric field (paper surface of FIG. 14 Direction 1440).

スメクチックC−ネマチック転移を有する液晶材料は10°〜45°の範囲の大きいスメクチックティルト角1420を有する傾向があるため、そのような材料が好ましい。液晶のピッチ(たとえば、方位配向が360°回転するスメクチック層に対して垂直な距離)は約100マイクロメートル(μm)以上である。液晶はまた重合可能なモノマー化合物からなり、0.5%のlrgacure-651を含む。   Such materials are preferred because liquid crystal materials having a smectic C-nematic transition tend to have a large smectic tilt angle 1420 in the range of 10 ° to 45 °. The pitch of the liquid crystal (for example, the distance perpendicular to the smectic layer whose azimuthal orientation rotates 360 °) is about 100 micrometers (μm) or more. The liquid crystal also consists of a polymerizable monomer compound and contains 0.5% lrgacure-651.

当業者は、異なる値の自発分極を有する液晶を用いることができることを認識するであろう。さらに、液晶材料はピッチ補償され得る。すなわち、液晶材料は、左まわりおよび右まわりの両方のキラルスメクチックC分子からなっていてもよい。左まわりの分子の自発分極の符号および大きさは右まわりの分子と異なっていてもよい。左まわりの分子および右まわりの分子の相対量は、比較的長いピッチ(たとえば、液晶膜の厚さよりもかなり大きい)を与えなおかつ液晶混合物の高い値の自発分極を与えるように調整することができる。   One skilled in the art will recognize that liquid crystals having different values of spontaneous polarization can be used. Furthermore, the liquid crystal material can be pitch compensated. That is, the liquid crystal material may consist of both left-handed and right-handed chiral smectic C molecules. The sign and magnitude of the spontaneous polarization of the left-handed molecule may be different from that of the right-handed molecule. The relative amounts of left-handed and right-handed molecules can be adjusted to give a relatively long pitch (eg, much larger than the thickness of the liquid crystal film) and still give a high value of spontaneous polarization of the liquid crystal mixture. .

基板1400の表面上には回転コーティングを用いることによって配向層1405が置かれる。本実施例では、配向層材料は、卵レシチン、すなわちホメオトロピック配向材料(たとえば、約90°の液晶ティルト角1425を作る)の薄膜である。   An alignment layer 1405 is placed on the surface of the substrate 1400 by using a spin coating. In this example, the alignment layer material is a thin film of egg lecithin, a homeotropic alignment material (eg, producing a liquid crystal tilt angle 1425 of about 90 °).

次に、上述の実施例で議論したように、配向層1405の上に重合可能な液晶モノマー1410の薄膜が置かれる。その後、0°の極ティルト角1425および特定の方位角の液晶膜1410に電界が与えられる。図14では、電界の方向1440は紙面に対して垂直である。   Next, a thin film of polymerizable liquid crystal monomer 1410 is placed on alignment layer 1405, as discussed in the above example. Thereafter, an electric field is applied to the liquid crystal film 1410 having a 0 ° polar tilt angle 1425 and a specific azimuth angle. In FIG. 14, the electric field direction 1440 is perpendicular to the page.

液晶層1410の形成後、液晶膜の温度を上げてそのネマチック相にし、液晶Oプレート/配向層界面1410/1405で均一なホメオトロピック配向を作る。その後温度をたとえば約0.1℃/分の速度でゆっくりと低下させて液晶材料のスメクチックC相にする。このプロセスにより、分子が最初に0°のスメクチックティルト角1420で傾けられる、配向層の表面に実質的に平行なスメクチック層が形成される。配向層に平行なスメクチック層を形成する種々の他の方法が当業者に認識されるであろう。   After the formation of the liquid crystal layer 1410, the temperature of the liquid crystal film is raised to the nematic phase, and uniform homeotropic alignment is formed at the liquid crystal O plate / alignment layer interface 1410/1405. Thereafter, the temperature is slowly lowered, for example, at a rate of about 0.1 ° C./minute to obtain the smectic C phase of the liquid crystal material. This process results in the formation of a smectic layer substantially parallel to the surface of the alignment layer where the molecules are initially tilted at a 0 ° smectic tilt angle 1420. Those skilled in the art will recognize various other methods of forming a smectic layer parallel to the alignment layer.

液晶層の温度を低下させてそのスメクチックC相にすると、液晶分子のスメクチックティルト角1420は増加する。分子の方位ティルト方向は一般に電界の方向に垂直であり、電界の極性と自発分極の符号とに依存する。液晶材料の融点のすぐ上の温度で、スメクチックティルト角1420は約45°の最大値に達する。   When the temperature of the liquid crystal layer is lowered to the smectic C phase, the smectic tilt angle 1420 of the liquid crystal molecules increases. The orientation tilt direction of the molecule is generally perpendicular to the direction of the electric field and depends on the polarity of the electric field and the sign of spontaneous polarization. At temperatures just above the melting point of the liquid crystal material, the smectic tilt angle 1420 reaches a maximum of about 45 °.

液晶/空気界面1410/1415では液晶の好ましい方位配向がないため、この界面での配向は液晶Oプレート/配向層界面1410/1405での液晶の方位配向によって決定される。さらに、スメクチックC材料では、液晶/空気界面1410/1415での極ティルト角1430は、バルク液晶材料のティルト角に影響を及ぼさない。   Since there is no preferred orientation of the liquid crystal at the liquid crystal / air interface 1410/1415, the orientation at this interface is determined by the orientation of the liquid crystal at the liquid crystal O plate / alignment layer interface 1410/1405. Furthermore, for smectic C materials, the extreme tilt angle 1430 at the liquid crystal / air interface 1410/1415 does not affect the tilt angle of the bulk liquid crystal material.

次に、モノマーを重合して液晶相の秩序が保たれるポリマー膜にするのに十分な360nmの波長の紫外光(化学放射)を典型的には4〜10J/cmで液晶モノマー膜1410に照射する。上述の実施例の場合と同様に、モノマーに存在する液晶秩序は光重合によって生成されるポリマー膜で保たれる。このプロセスの結果、正の複屈折性でありかつ約45°の極ティルト角1420で配向される対称軸を有する液晶ポリマーの薄膜が得られる。
〈可能な変形例〉
上述の例示的な実施例の各々に関して、多くの変形例が可能であり、これらの変形例は液晶ディスプレイデバイスの技術分野の当業者に自明であろう。たとえば、他の可能な基板材料はポリマー膜を含み得る。重合可能な液晶モノマー材料は、多数の反応性官能基を含みしたがって架橋剤として作用することができる分子を成分として含んでいてもよい。液晶/配向層界面の他の極ティルト角は、反応性液晶の適切な選択、配向材料の変更、ラビング状態、等によって達成され得る。さらに、非反応性液晶材料を重合可能な液晶と組合せることができる。結果として得られる液晶ポリマー膜はプラスチックまたはゲルの特性を有するであろう。液晶材料はまた液晶混合物の粘性を増加しかつその膜形成特性を向上するポリマー(たとえば、液晶ポリマー)またはオリゴマーを含有していてもよい。
Next, the liquid crystal monomer film 1410 is typically irradiated with ultraviolet light (chemical radiation) having a wavelength of 360 nm sufficient to polymerize the monomer to form a polymer film in which the order of the liquid crystal phase is maintained, at 4 to 10 J / cm 2. Irradiate. As in the case of the above-described embodiment, the liquid crystal order present in the monomer is maintained by the polymer film generated by photopolymerization. This process results in a thin film of liquid crystal polymer that is positively birefringent and has an axis of symmetry that is oriented with a polar tilt angle 1420 of about 45 °.
<Possible variations>
For each of the exemplary embodiments described above, many variations are possible, and these variations will be apparent to those skilled in the art of liquid crystal display devices. For example, other possible substrate materials may include polymer films. The polymerizable liquid crystal monomer material may contain as a component a molecule that contains a large number of reactive functional groups and thus can act as a crosslinker. Other extreme tilt angles of the liquid crystal / alignment layer interface can be achieved by appropriate selection of reactive liquid crystals, alignment material changes, rubbing conditions, and the like. In addition, non-reactive liquid crystal materials can be combined with polymerizable liquid crystals. The resulting liquid crystal polymer film will have plastic or gel properties. The liquid crystal material may also contain polymers (eg, liquid crystal polymers) or oligomers that increase the viscosity of the liquid crystal mixture and improve its film-forming properties.

さらに、液晶ポリマーは、液晶の特定の化学構造と重合温度とに依存して約0.05〜約0.25の複屈折を有することが予想される。この範囲の複屈折の値では、有用なOプレート補償器は0.20〜10μmの厚さを有するであろう。さらに、重合可能なスメクチックC液晶材料から製造されるOプレート補償器はわずかに二軸性であることが予想される。   In addition, the liquid crystal polymer is expected to have a birefringence of about 0.05 to about 0.25 depending on the specific chemical structure of the liquid crystal and the polymerization temperature. For values of birefringence in this range, useful O-plate compensators will have a thickness of 0.20-10 μm. Moreover, O-plate compensators made from polymerizable smectic C liquid crystal materials are expected to be slightly biaxial.

本開示の利益を受ける当業者によって、ここに説明した本発明の概念から逸脱することなく上で示した実施例からの種々の変形例が可能であることが認識されるであろう。したがって、本願で本発明だけにクレームされる権利を規定するのは上述の例示的な実施例だけではなく請求の範囲である。   It will be appreciated by those skilled in the art having the benefit of this disclosure that various modifications may be made to the embodiments shown above without departing from the inventive concepts described herein. Accordingly, it is not only the above-described exemplary embodiments, but also the claims, that define the rights claimed for this invention only.

ノーマリーホワイト形90°ねじれネマチック液晶ディスプレイの動作を全体的に示す図である。It is a figure which shows the operation | movement of a normally white type 90 degree twisted nematic liquid crystal display as a whole. 本発明の説明においてコンポーネントの配向を特定するために用いられる座標系を示す図である。It is a figure which shows the coordinate system used in order to specify the orientation of a component in description of this invention. 90°ねじれネマチック透過型ノーマリーホワイト形液晶ディスプレイの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a 90 degree twisted nematic transmission type normally white type liquid crystal display. 90°ねじれネマチック液晶セルにおける(水平方向の軸に沿った深さの部分としての)位置の関数として配向ベクトルのティルト角(垂直方向の軸に沿った度数で示す)のプロットを示す図である。FIG. 7 is a plot of the orientation vector tilt angle (expressed in degrees along the vertical axis) as a function of position (as a fraction of depth along the horizontal axis) in a 90 ° twisted nematic liquid crystal cell. . 図4に示すセルに関する関連するプロットを示す図であって、セルにおける液晶分子の位置の関数としての液晶分子のねじれ角を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing relevant plots for the cell shown in FIG. 4 and showing the twist angle of the liquid crystal molecules as a function of the position of the liquid crystal molecules in the cell. Oプレートによるグレースケールの補償の利益のない典型的なねじれネマチックディスプレイに関して種々の水平方向の視野方向での明るさ対電圧(BV)電気光学曲線を計算したプロットを示す図である。FIG. 6 shows a plot of calculated brightness versus voltage (BV) electro-optic curves in various horizontal viewing directions for a typical twisted nematic display without the benefit of grayscale compensation by an O-plate. Oプレートによるグレースケールの補償の利益のない典型的なねじれネマチックディスプレイに関して種々の垂直方向の視野方向での明るさ対電圧(BV)電気光学曲線を計算したプロットを示す図である。FIG. 6 shows a plot of calculated brightness versus voltage (BV) electro-optic curves in various vertical viewing directions for a typical twisted nematic display without the benefit of O-scale grayscale compensation. 液晶の平均配向ベクトルの配向に関して見る人の遠近を示す図である。It is a figure which shows the perspective of the viewer regarding the orientation of the average orientation vector of a liquid crystal. 本発明に従ったOプレートによる補償の利益を有するノーマリーホワイト形ねじれネマチック液晶ディスプレイに関する種々の水平方向の視野方向での明るさ対電圧電気光学曲線を計算したものを示す図である。FIG. 6 shows calculated brightness vs. voltage electro-optic curves in various horizontal viewing directions for a normally white twisted nematic liquid crystal display with the benefit of O-plate compensation according to the present invention. 本発明に従ったOプレートによる補償の利益を有するノーマリーホワイト形ねじれネマチック液晶ディスプレイに関して種々の水平方向の視野方向での明るさ対電圧電気光学曲線を計算したものを示す図である。FIG. 6 shows calculated brightness versus voltage electro-optic curves in various horizontal viewing directions for a normally white twisted nematic liquid crystal display with the benefit of O-plate compensation according to the present invention. 本発明に従った有機薄膜Oプレート補償器を用いる例示的な液晶ディスプレイを示す図である。FIG. 4 illustrates an exemplary liquid crystal display using an organic thin film O-plate compensator according to the present invention. ネマチック液晶材料を用いる本発明の例示的な実施例を示す図である。FIG. 6 illustrates an exemplary embodiment of the present invention using a nematic liquid crystal material. 従来の液晶モノマーであるC6Mの化学構造を示す図である。It is a figure which shows the chemical structure of C6M which is the conventional liquid crystal monomer. 基板配向技術と組合せてスメクチックC液晶材料を用いる本発明の別の例示的な実施例を示す図である。FIG. 6 illustrates another exemplary embodiment of the present invention using a smectic C liquid crystal material in combination with a substrate alignment technique. 電界配向技術と組合せてスメクチックC液晶材料を用いる本発明の他の例示的な実施例を示す図である。FIG. 6 shows another exemplary embodiment of the present invention using a smectic C liquid crystal material in combination with a field alignment technique.

Claims (13)

液晶ディスプレイのための補償器であって、前記補償器は、反応性液晶モノマーから形成されかつ平均主光学軸がディスプレイの法線に関して斜めの角度で配向される正の複屈折性の重合された液晶材料を含み、さらに
(a)第1、第2および第3の界面と、
(b)前記第1の界面において第1のティルト角を有しかつ前記第2の界面において第2のティルト角を有する連続的に変形された液晶分子を含む第1の液晶層と、
(c)前記第2の界面と前記第3の界面との間で実質的に均一な第3のティルト角を有する第2の液晶層と、
を含み、
前記第1の液晶層と前記第2の液晶層とは、前記第2の界面において結合され、前記第3の界面は、空気界面である、補償器。
Compensator for a liquid crystal display, wherein the compensator is a positively birefringent polymerized polymer formed from reactive liquid crystal monomers and whose mean principal optical axis is oriented at an oblique angle with respect to the normal of the display A liquid crystal material, and (a) first, second and third interfaces;
(B) a first liquid crystal layer comprising continuously deformed liquid crystal molecules having a first tilt angle at the first interface and a second tilt angle at the second interface;
(C) a second liquid crystal layer having a third tilt angle that is substantially uniform between the second interface and the third interface;
Including
The compensator, wherein the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer are coupled at the second interface, and the third interface is an air interface.
前記第1の液晶層の厚さは100nmを超える、請求項1に記載の補償器。   The compensator according to claim 1, wherein the thickness of the first liquid crystal layer exceeds 100 nm. 前記第2の液晶層の厚さは1.0ミクロンを超え、かつ前記第1の液晶層より厚い、請求項1に記載の補償器。   The compensator of claim 1, wherein the thickness of the second liquid crystal layer is greater than 1.0 microns and thicker than the first liquid crystal layer. 前記第1のティルト角は5〜20度の範囲である、請求項1に記載の補償器。   The compensator of claim 1, wherein the first tilt angle is in the range of 5 to 20 degrees. 前記第3のティルト角は20〜70度の範囲である、請求項1に記載の補償器。   The compensator of claim 1, wherein the third tilt angle is in the range of 20 to 70 degrees. 前記第1の界面において前記第1の液晶層に結合された配向層をさらに含む、請求項1に記載の補償器。   The compensator of claim 1, further comprising an alignment layer coupled to the first liquid crystal layer at the first interface. 前記第1の界面とは反対側で前記配向層に結合されたガラス基板をさらに含む、請求項6に記載の補償器。   The compensator of claim 6, further comprising a glass substrate coupled to the alignment layer on a side opposite to the first interface. 前記第1の液晶層は重合されたネマチック液晶材料で構成される、請求項1に記載の補償器。   The compensator of claim 1, wherein the first liquid crystal layer is composed of a polymerized nematic liquid crystal material. 前記第2の液晶層は重合されたネマチック液晶材料で構成される、請求項1に記載の補償器。   The compensator of claim 1, wherein the second liquid crystal layer is composed of a polymerized nematic liquid crystal material. 前記第2の液晶層は重合されたスメクチック液晶材料で構成される、請求項1に記載の補償器。   The compensator according to claim 1, wherein the second liquid crystal layer is made of a polymerized smectic liquid crystal material. ガラス基板および、前記ガラス基板と前記第1の液晶層との間に配置されかつ前記ガラス基板と前記第1の液晶層とに結合された配向層をさらに含み、前記配向層と前記第1の液晶層との界面が前記第1の界面である請求項1に記載の補償器であって、
前記第1、第2および第3の界面は互いに平行であり、かつ、前記第1、第2および第3のティルト角はそれぞれ、前記第1、第2および第3の界面に関連し、
前記第1の液晶層の厚さは100nmを超え、
前記第2の液晶層の厚さは1.0ミクロンを超え、かつ前記第1の液晶層より厚く、
前記第1のティルト角は5〜20度の範囲であり、前記第2および第3のティルト角は20〜70度の範囲であり、
前記第1の液晶層および前記第2の液晶層は、同一の液晶ポリマーから形成された回転コーティングされた層であり、
前記液晶ポリマーは、0.05〜0.25の複屈折を有し、かつ重合可能なモノマー化合物を含む、補償器。
A glass substrate; and an alignment layer disposed between the glass substrate and the first liquid crystal layer and coupled to the glass substrate and the first liquid crystal layer, the alignment layer and the first liquid crystal layer The compensator according to claim 1, wherein the interface with the liquid crystal layer is the first interface,
The first, second and third interfaces are parallel to each other, and the first, second and third tilt angles are associated with the first, second and third interfaces, respectively;
The thickness of the first liquid crystal layer exceeds 100 nm;
The thickness of the second liquid crystal layer exceeds 1.0 microns and is thicker than the first liquid crystal layer;
The first tilt angle ranges from 5 to 20 degrees, the second and third tilt angles range from 20 to 70 degrees;
The first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer are rotationally coated layers formed from the same liquid crystal polymer;
The compensator, wherein the liquid crystal polymer has a birefringence of 0.05 to 0.25 and includes a polymerizable monomer compound.
Oプレート補償器を製造する方法であって、
(a) 基板を設けるステップと、
(b) 液晶材料を配向できる材料の層を与えるステップと、
(c) 配向膜に重合可能な液晶モノマー高プレティルト膜を与えるステップと、
(d) 前記重合可能な液晶モノマー高プレティルト膜の温度を前記液晶モノマーの等方性透明点温度および凝固点温度の間の温度に調節して配向液晶膜を生成するステップと、
(e) 前記重合可能な液晶モノマー高プレティルト膜に化学放射を照射して前記高プレティルト膜を重合するステップと、
(f) 重合された前記高プレティルト膜に重合可能な液晶モノマーOプレート膜を与えるステップと、
(g) 前記重合可能な液晶モノマーOプレート膜の温度を前記液晶モノマーの等方性透明点温度および凝固点温度の間の温度に調節して配向液晶膜を生成するステップと、
(h) 前記重合可能な液晶モノマーOプレート膜に化学放射を照射して前記Oプレート膜を重合するステップとを含む、方法。
A method of manufacturing an O-plate compensator, comprising:
(A) providing a substrate;
(B) providing a layer of material capable of aligning the liquid crystal material;
(C) providing a polymerizable liquid crystal monomer high pretilt film on the alignment film;
(D) adjusting the temperature of the polymerizable liquid crystal monomer high pretilt film to a temperature between the isotropic clearing point temperature and the freezing point temperature of the liquid crystal monomer to produce an aligned liquid crystal film;
(E) irradiating the polymerizable liquid crystal monomer high pretilt film with chemical radiation to polymerize the high pretilt film;
(F) providing a polymerizable liquid crystal monomer O-plate film on the polymerized high pretilt film;
(G) adjusting the temperature of the polymerizable liquid crystal monomer O plate film to a temperature between the isotropic clearing point temperature and the freezing point temperature of the liquid crystal monomer to form an alignment liquid crystal film;
(H) irradiating the polymerizable liquid crystal monomer O-plate film with chemical radiation to polymerize the O-plate film.
前記配向膜に重合可能な液晶モノマー高プレティルト膜を与える前記ステップ(c)は、
(1) 前記重合可能な液晶モノマー材料を溶媒に溶解して溶液を形成するステップと、
(2) 前記溶液を前記配向膜に与えるステップと、
(3) 前記溶媒を蒸発させて前記重合可能な液晶モノマー高プレティルト膜を形成するステップとを含む、請求項12に記載の方法。
The step (c) of providing a polymerizable liquid crystal monomer high pretilt film on the alignment film comprises:
(1) dissolving the polymerizable liquid crystal monomer material in a solvent to form a solution;
(2) providing the solution to the alignment layer;
(3) the solvent is evaporated and forming the polymerizable liquid crystal monomer and high pretilt film, The method of claim 12.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996010770A1 (en) * 1994-09-30 1996-04-11 Rockwell International Corporation Organic polymer o-plate compensator for improved gray scale performance in twisted nematic liquid crystal displays
TW472081B (en) 1996-09-17 2002-01-11 Merck Patent Gmbh Optical retardation film
US5995184A (en) * 1998-09-28 1999-11-30 Rockwell Science Center, Llc Thin film compensators having planar alignment of polymerized liquid crystals at the air interface
KR100346375B1 (en) * 1999-01-25 2002-08-01 삼성에스디아이 주식회사 Liquid crystal display
SI20291A (en) * 1999-06-15 2000-12-31 In�titut "Jo�ef Stefan" Process for production of compensational polymeric layer for lcd optical switches and construction of such switch
JP2003509725A (en) * 1999-09-16 2003-03-11 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング Optical compensator and liquid crystal display I
KR100728560B1 (en) * 1999-09-16 2007-06-14 메르크 파텐트 게엠베하 Optical compensator and liquid crystal display ?
US6919946B2 (en) 2002-04-16 2005-07-19 3M Innovative Properties Company Compensators for liquid crystal displays and the use and manufacture of the compensators
GB2393262B (en) * 2002-09-20 2006-03-29 Merck Patent Gmbh New mode lcd comprising two O plate retardation films
JP4570022B2 (en) * 2003-02-03 2010-10-27 大日本印刷株式会社 Optical element comprising liquid crystal layer and liquid crystal display device using the same
JP2006171102A (en) * 2004-12-13 2006-06-29 Fuji Photo Film Co Ltd Manufacturing method of optical compensation plate
KR100907818B1 (en) * 2006-06-08 2009-07-16 주식회사 엘지화학 An integrated O-film for improving the TN-LCD viewing angle, a polarizing plate laminate containing the same, and a TN-LCD
KR100927467B1 (en) 2006-11-16 2009-11-19 주식회사 엘지화학 Durable O-plate and integrated polarizer
JP5331312B2 (en) * 2007-05-18 2013-10-30 Dic株式会社 Manufacturing method of optical anisotropic body
JP2009042294A (en) * 2007-08-06 2009-02-26 Nitto Denko Corp Liquid crystal panel and liquid crystal display device
JP2010032860A (en) * 2008-07-30 2010-02-12 Sony Corp Alignment layer and method of manufacturing the same, alignment substrate and method of manufacturing the same, and liquid crystal display element
JP5583940B2 (en) * 2009-09-18 2014-09-03 スタンレー電気株式会社 Liquid crystal display device and method of manufacturing liquid crystal display device
US11624864B2 (en) * 2020-04-15 2023-04-11 Meta Platforms Technologies, Llc Optical device including optically anisotropic molecules having intermediate pretilt angles
CN114967241B (en) * 2022-04-11 2023-06-09 汕头大学 Preparation method of CD-ROM liquid crystal optical modulator of multicomponent composite system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03276123A (en) * 1990-03-27 1991-12-06 Ricoh Co Ltd Liquid crystal display element
JPH04234018A (en) * 1990-07-19 1992-08-21 Philips Gloeilampenfab:Nv Method for providing orientation layer in liquid crystal display device
JPH0534678A (en) * 1991-07-29 1993-02-12 Nippon Oil Co Ltd Visual angle compensation plate for liquid crystal display element
JPH10507007A (en) * 1994-09-30 1998-07-07 ロックウェル・インターナショナル・コーポレイション Organic polymer O-plate compensator for improved grayscale performance of twisted nematic liquid crystal displays

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01222220A (en) * 1988-03-01 1989-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Organic film for optical compensation and production thereof
DE68923929T2 (en) * 1988-11-04 1996-03-07 Fuji Photo Film Co Ltd Liquid crystal display.
US5184237A (en) * 1990-03-27 1993-02-02 Ricoh Company, Ltd. Super-twisted nematic type liquid crystal display device
EP0529813A3 (en) * 1991-07-29 1993-11-03 Nippon Oil Co Ltd Compensator for a liquid crystal display
EP0543678A1 (en) * 1991-11-22 1993-05-26 Nippon Oil Company, Limited Process for producing heat-resistant optical elements
TW229279B (en) * 1992-06-18 1994-09-01 Casio Computer Co Ltd
JP2866540B2 (en) * 1992-06-26 1999-03-08 シャープ株式会社 Liquid crystal display

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03276123A (en) * 1990-03-27 1991-12-06 Ricoh Co Ltd Liquid crystal display element
JPH04234018A (en) * 1990-07-19 1992-08-21 Philips Gloeilampenfab:Nv Method for providing orientation layer in liquid crystal display device
JPH0534678A (en) * 1991-07-29 1993-02-12 Nippon Oil Co Ltd Visual angle compensation plate for liquid crystal display element
JPH10507007A (en) * 1994-09-30 1998-07-07 ロックウェル・インターナショナル・コーポレイション Organic polymer O-plate compensator for improved grayscale performance of twisted nematic liquid crystal displays

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