JPH0478824A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JPH0478824A
JPH0478824A JP19345390A JP19345390A JPH0478824A JP H0478824 A JPH0478824 A JP H0478824A JP 19345390 A JP19345390 A JP 19345390A JP 19345390 A JP19345390 A JP 19345390A JP H0478824 A JPH0478824 A JP H0478824A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
pretilt angle
display device
temp
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Application number
JP19345390A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiichi Takahashi
栄一 高橋
Shinji Shimada
伸二 島田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE:To suppress the degradation in display contrast by generation of disclination at a high temp. exceeding room temp. by selecting oriented film which confine the pretilt angle of liquid crystal molecules to 1.0 to 4.0 deg. in a 40 to 80 deg.C service temp. range. CONSTITUTION:The fact that the pretilt angle of the liquid crystal molecules can be controlled by oriented film materials and the calcination temp. thereof with the same liquid crystal. The oriented films to confine the pretilt angle of the liquid crystal molecules to 1.0 to 4.0 deg. in the 40 to 80 deg.C service temp. range are, thereupon, selected by selecting the materials of the oriented films 6 and the calcination temp. thereof. The angle of the extent that induced domains are not generated is obtained even when the liquid crystal display device used at the high temp. exceeding room temp. and the pretilt angle of the liquid crystal molecules decreases. The degradation in the display contrast by the generation of disclination is, therefore, prevented and the adequate device is obtained by using this device as a liquid crystal projector for high accuracy, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、TNモードを利用した液晶表示装置、特に液
晶プロジェクタ−1車載用液晶デイスプレイ、屋外用の
デイスプレィ、高温作業所での装置モニター用デスプレ
イ等の室温に比べて高温にさらされるデイスプレィに好
適なように配向制御されている液晶表示装置に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention is applicable to liquid crystal display devices using TN mode, particularly liquid crystal projector-1 automotive liquid crystal displays, outdoor displays, and device monitors in high-temperature workplaces. The present invention relates to a liquid crystal display device whose orientation is controlled to be suitable for displays that are exposed to higher temperatures than room temperature, such as displays.

(従来技術) 液晶表示装置は、対向したガラス基板の透明電極間に液
晶を挟持し、この電極間に電気信号を加えることにより
外部から入射する光を変調し情報を表示するものであり
、実用可能な表示コントラストを得るためには液晶分子
の配向を一様に規制する必要かある。特に、ねじれネマ
ティック(TN)型の液晶表示装置の配向制御において
は液晶分子の一方向性水平配向がその動作原理上望まし
い。
(Prior art) A liquid crystal display device is a device in which a liquid crystal is sandwiched between transparent electrodes on opposing glass substrates, and an electric signal is applied between these electrodes to modulate light incident from the outside and display information. In order to obtain the possible display contrast, it is necessary to uniformly regulate the orientation of liquid crystal molecules. In particular, in alignment control of twisted nematic (TN) type liquid crystal display devices, unidirectional horizontal alignment of liquid crystal molecules is desirable from the operating principle.

また、従来液晶表示装置の使用目的は、テレビ表示、電
子計算機ティスプレィなとか主であり、動作温度は室温
付近を対象にしていた。
Furthermore, conventional liquid crystal display devices were mainly used for television displays and electronic computer displays, and the operating temperature was around room temperature.

このため、液晶表示装置を設計する際に、特に電圧印加
時の液晶分子の立ち上かり方向を一定に規制し、リバー
スティルトによるディスクリネーションの発生を防くた
めの液晶分子のプレティルト角の制御についても室温付
近が対象温度範囲であった。
For this reason, when designing a liquid crystal display device, it is necessary to control the pretilt angle of the liquid crystal molecules in order to keep the rising direction of the liquid crystal molecules constant when a voltage is applied, and to prevent the occurrence of disclination due to reverse tilt. The target temperature range was also around room temperature.

この様な液晶分子の一方向性水平配向を施す方法は、主
に液晶表示装置のカラス基板間の電極側表面にポリイミ
ドなどの電気絶縁性の耐熱性合成樹脂をスピンコード、
オフセット印刷、スプレーディッピングなとの湿式法に
よって所定の膜厚に塗布した後、焼成なとの処理を行う
。次いて得られた合成樹脂の表面を布や脱脂綿などで一
方向にこするラビング法により液晶分子を一方向性水平
配向させている。
This method of unidirectional horizontal alignment of liquid crystal molecules is mainly performed by applying an electrically insulating heat-resistant synthetic resin such as polyimide to the electrode side surface between the glass substrates of a liquid crystal display device using a spin cord.
After coating to a predetermined thickness by a wet method such as offset printing or spray dipping, processing such as baking is performed. Next, the liquid crystal molecules are unidirectionally horizontally aligned by a rubbing method in which the surface of the obtained synthetic resin is rubbed in one direction with cloth, absorbent cotton, or the like.

このときの液晶分子のプレティルト角は約1゜程度つけ
て配向することか知られている。このプレティルト角は
、誘起ドメインか発生しない程度でてきるたけ小さい方
か表示特性が良いことから室温付近で上記プレティルト
角の値に選定されていた。
It is known that the liquid crystal molecules are oriented at a pretilt angle of about 1° at this time. This pretilt angle was selected to be as small as possible without generating induced domains, or the value of the above pretilt angle at around room temperature would be good because the display characteristics would be good.

(発明が解決しようとする問題点) 近年高品位の液晶表示装置が盛んに開発され、その応用
範囲も多方面にわたり動作温度環境の範囲も広かってい
る。例えば、液晶プロシークター車載用デイスプレィ、
屋外でのデイスプレィ、高温作業所での装置モニターな
とである。
(Problems to be Solved by the Invention) High-quality liquid crystal display devices have been actively developed in recent years, and their application range is wide-ranging and the range of operating temperature environments is wide. For example, LCD procector in-vehicle display,
These include outdoor displays and equipment monitors in high-temperature workplaces.

このような分野においても、液晶表示装置の配向制御に
ついては従来と同様の設計か適用されるものとして採用
されている。この液晶表示装置にあって、動作中にコン
トラストの低下しているケースのあることに本発明者は
気か付いた。このケースについて再現した結果、液晶表
示装置が室温(20°C)に比へて高い温度例えば40
°C程度で上記低下か現れることか分かった。この場合
液晶分子のプレティルト角か室温におけるそれと比へて
減少していること、そして電圧の印加時に誘起ドメイン
の発生の見られることも分かった。
Even in such fields, the alignment control of liquid crystal display devices is adopted as a design similar to the conventional one. The inventor of the present invention has noticed that there are cases in which the contrast of this liquid crystal display device decreases during operation. As a result of reproducing this case, it was found that the liquid crystal display device was exposed to a temperature higher than room temperature (20°C), for example, 40°C.
It was found that the above-mentioned decrease appeared at about °C. In this case, it was also found that the pretilt angle of the liquid crystal molecules decreased compared to that at room temperature, and that induced domains appeared when voltage was applied.

このように今まで考えられていなかったような室温より
も高い温度レベル(40°C以上)で液晶表示装置を使
用すると、温度上昇に伴い液晶分子のプレティルト角か
低下することかあり、この現象により電圧印加時に誘起
ドメインの発生が助長され、一般的なノーマリホワイト
方式(電圧印加時に黒を表示)の液晶表示装置であれば
黒表示のときにティスクリ不−/ヨンか現れ表示コント
ラストを低下させるという問題かある。
In this way, when a liquid crystal display device is used at a temperature level higher than room temperature (40°C or higher), which has not been thought of until now, the pretilt angle of the liquid crystal molecules may decrease as the temperature rises, and this phenomenon occurs. This promotes the generation of induced domains when a voltage is applied, and in a typical normally white liquid crystal display device (displays black when a voltage is applied), a black screen appears when displaying black, reducing display contrast. There is a problem of letting it happen.

本発明はプレティルト角か温度依存性を示すという知見
に基づき、液晶表示装置の使用温度範囲に応じた液晶分
子のプレティルト角をもつ配向制御を行うことにより、
室温を超えた高温でのディスクリ不一ションの発生によ
る表示コントラストの低下を抑制しうるTN型の液晶表
示装置を提供することを目的とする。
The present invention is based on the knowledge that the pretilt angle exhibits temperature dependence, and by controlling the alignment of liquid crystal molecules with a pretilt angle that corresponds to the operating temperature range of the liquid crystal display device.
An object of the present invention is to provide a TN-type liquid crystal display device that can suppress a decrease in display contrast due to occurrence of discrepancy at high temperatures exceeding room temperature.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、対向したガラス基板間にネマティ。(Means for solving problems) In the present invention, a nematic film is formed between opposing glass substrates.

り液晶を挟持したTNモード液晶表示装置において、使
用温度40〜80°Cの範囲で液晶分子のプレティルト
角を1.0〜4.0°とする配向膜を有することを特徴
とする液晶表示装置とすることにより上記目的を達成す
るものである。
A TN mode liquid crystal display device with a liquid crystal sandwiched therebetween, characterized in that it has an alignment film that makes the pretilt angle of the liquid crystal molecules 1.0 to 4.0° at a working temperature range of 40 to 80°C. By doing so, the above purpose is achieved.

(発明の作用) 本発明に従えば、液晶表示装置が室温をこえる高温で使
用され、液晶分子のプレティルト角か低下してきても誘
起ドメインが発生しない程度の角度を保持できる。この
ため、ディスクリ不一23ン発生による表示コントラス
トの低下を防止できる。
(Function of the Invention) According to the present invention, even if a liquid crystal display device is used at a high temperature exceeding room temperature and the pretilt angle of the liquid crystal molecules decreases, it is possible to maintain an angle that does not generate induced domains. Therefore, a decrease in display contrast due to occurrence of discrepancy can be prevented.

(実施例) 本発明による配向制御のされた液晶表示装置の実施例に
ついて述べる。
(Example) An example of a liquid crystal display device with alignment control according to the present invention will be described.

第1図に本発明の実施例の液晶表示装置の断面図を示す
。最初に、第1図に示す半導体スイッチング素子2の付
いたガラス基板1の電極側およびこれに対向するカラス
基板1上に配向膜6をオフセット印刷により約800人
の厚さに塗布した。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. First, the alignment film 6 was coated to a thickness of about 800 mm by offset printing on the electrode side of the glass substrate 1 with the semiconductor switching element 2 shown in FIG. 1 and on the glass substrate 1 opposite thereto.

配向膜6の塗布方法は、例えばスピンコード、スプレー
、蒸着法、ティピングなとであってもよい。
The method for applying the alignment film 6 may be, for example, spin cording, spraying, vapor deposition, or tipping.

本実施例で使用した配向膜材料はポリイミドであるオプ
トマーAL1501(日本合成ゴム製)、Psi−21
1(チッソ製)、5E−150(8産化学製)を用い、
焼成温度を180 ’C1200°C1230’C12
50’Cて各9o分間焼成した。
The alignment film materials used in this example were polyimide Optomer AL1501 (manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) and Psi-21.
1 (manufactured by Chisso), 5E-150 (manufactured by 8 Sankagaku),
Firing temperature 180'C1200°C1230'C12
It was fired at 50'C for 90 minutes each.

ここで、液晶分子のプレティルト角は同一液晶であれば
、配向膜材料及びその焼成温度によって制御できること
が一般に知られている。
Here, it is generally known that the pretilt angle of liquid crystal molecules can be controlled by the alignment film material and its firing temperature if the liquid crystal is the same.

次にこれらの膜6をナイロン製の布(YO−1ON吉川
化工製)でラビング処理を行った後、IPAによる超音
波洗浄を行った。ここで、布はレーヨン製のもの(AK
−1旭化成製)他であっても良い。
Next, these films 6 were rubbed with a nylon cloth (YO-1ON manufactured by Yoshikawa Kako), and then ultrasonically cleaned with IPA. Here, the cloth is made of rayon (AK
-1 manufactured by Asahi Kasei) and others may be used.

次に半導体スイッチング素子2のついた基板1の表面に
5μmのプラスチックスペーサ4を散布し、もう一方の
基板1の表面にンール樹脂を塗布した後、液晶分子のね
しれ角が90°になるように両基板1.1を貼合せた。
Next, 5 μm plastic spacers 4 are sprinkled on the surface of the substrate 1 on which the semiconductor switching element 2 is attached, and after coating the surface of the other substrate 1 with Nur resin, the twist angle of the liquid crystal molecules is adjusted to 90°. Both substrates 1.1 were bonded to each other.

ここで、液晶分子のねじれ角は0〜100°の範囲およ
びセル厚か3〜10μmの範囲とすることも出来る。
Here, the twist angle of the liquid crystal molecules can be in the range of 0 to 100 degrees and the cell thickness can be in the range of 3 to 10 μm.

そして、液晶7としてPCH系液晶ZLI−2293(
メルク製)を注入することにより、20°Cでの液晶分
子のプレティルト角が05〜45°の範囲でばらついて
いる液晶表示装置10種類を得た。ここで、液晶材料は
例えばPCH系のZLI−1565(メルク製)やフッ
素系のZLI−4792(メルク製)などとすることも
できる。
As the liquid crystal 7, a PCH liquid crystal ZLI-2293 (
(manufactured by Merck) to obtain 10 types of liquid crystal display devices in which the pretilt angles of liquid crystal molecules at 20°C varied in the range of 05 to 45°. Here, the liquid crystal material may be, for example, PCH-based ZLI-1565 (manufactured by Merck) or fluorine-based ZLI-4792 (manufactured by Merck).

上記液晶表示装置10種類をA−Jて表し、これらにお
ける20°Cてのプレティルト角と表示特性の関係を表
1に示す。尚これらでは捩れ角90゜セル厚5am、液
晶ZLI−2293、布は上記ナイロン製としている。
The ten types of liquid crystal display devices mentioned above are represented by A-J, and Table 1 shows the relationship between the pretilt angle at 20° C. and the display characteristics of these devices. In these cases, the twist angle is 90 degrees, the cell thickness is 5 am, the liquid crystal is ZLI-2293, and the cloth is made of the above-mentioned nylon.

ここて、ティスクリ不−ンヨン抑制に対する評価におい
て、X印はディスクリネージタン発生を表し、○印は抑
制できたことを示している(全絵素のうちディスクリネ
ージタン発生した絵素の割合が10%未満)。また、表
示コントラスト評価において、X印はテレビ画像表示と
して最低限必要なコントラスト50.1未満を表し、○
印はコントラス)50:1以上を示している。
Here, in the evaluation of the suppression of disc lineage tan, the X mark indicates the occurrence of disc lineage tan, and the ○ mark indicates that it was suppressed (the ratio of picture elements in which disc lineage tan occurred out of all picture elements was 10 %less than). In addition, in the display contrast evaluation, an X mark indicates a contrast of less than 50.1, which is the minimum required for TV image display, and a ○
The mark indicates a contrast ratio of 50:1 or more.

上記の評価結果からプレティルト角は、10〜40°の
範囲が望ましいことか判明した。
From the above evaluation results, it was found that the pretilt angle is desirably in the range of 10 to 40 degrees.

尚、第1図の実施例において3は絵素電極、5は遮光膜
である。
In the embodiment shown in FIG. 1, 3 is a picture element electrode and 5 is a light shielding film.

次に本発明による、上記のように配向膜6が形成され、
上記10種類A−Lに配向制御された液晶表示装置の動
作温度による配向制御の状況を説明する。
Next, according to the present invention, the alignment film 6 is formed as described above,
The state of alignment control based on the operating temperature of the liquid crystal display device whose alignment is controlled in the above 10 types A to L will be explained.

本実施例によるプレティルト角の温度特性を第2図に示
す。ここで、温度範囲は室温付近の20°Cから液晶の
転移温度付近の80°CとしてA−Jの液晶表示装置に
よる測定結果を表している。第2図より、例えば60°
Cの動作温度であれば、60℃の地点でプレティルト角
が1.0〜4.Ooである液晶表示装置り、E、F、G
、H,I、Jが望ましいということになる。さらに、プ
レティルト角はできるだけ小さいほうが表示コントラス
トが高くなるため、この中でDの液晶表示装置が最も望
ましいことになる。
FIG. 2 shows the temperature characteristics of the pretilt angle according to this embodiment. Here, the temperature range is from 20° C. near room temperature to 80° C. near the transition temperature of liquid crystal, and the results of measurement using the A-J liquid crystal display device are shown. From Figure 2, for example, 60°
If the operating temperature is C, the pretilt angle is 1.0 to 4. Liquid crystal display device that is Oo, E, F, G
, H, I, and J are desirable. Furthermore, since the display contrast is higher when the pretilt angle is as small as possible, the liquid crystal display device D is the most desirable among these.

上述の実施例によれば、例えば液晶表示装置の動作温度
が60°Cであった場合、ディスクリネージタン発生に
よる表示コントラスト低下のない液晶表示装置か得られ
た。この動作温度は80°Cまてであれば、同様にして
上記の効果か得られた。
According to the above embodiment, for example, when the operating temperature of the liquid crystal display device was 60° C., a liquid crystal display device was obtained in which the display contrast did not deteriorate due to the generation of disc lineage tan. As long as the operating temperature was below 80°C, the above effects could be obtained in the same manner.

以上のように各温度におけるプレティルト角を確認し、
任意の液晶表示装置の動作温度によってプレティルト角
か1.0〜40°の範囲になるように制御できた。尚、
プレティルト角の測定は、電磁零位法によって行った。
Check the pretilt angle at each temperature as above,
The pretilt angle could be controlled within the range of 1.0 to 40 degrees depending on the operating temperature of any liquid crystal display device. still,
The pretilt angle was measured using the electromagnetic zero position method.

この場合、液晶の捩れ角O0アンチパラレル配向の条件
か好ましいのでこの条件でおこなって上記の特性か得ら
れているが、液晶の捩れ角を00に代えて900とした
場合にも同様のコントラストか得られることも確認され
ており、同様の特性が得られたものと考えられる。又、
第2図に図示するようにプレティルト角は配回膜材料、
配向膜焼成温度の変わった場合でも温度上昇とともほぼ
一定の割合で低下しており、また液晶材料の変わった場
合も同様の傾向を示すことも得られた。このことから、
成る温度、例えば室温(20°C)に於けるプレティル
ト角を、予め定めた動作温度において予定するプレティ
ルト角に基づいて上記割合を利用して求めることかてき
、この求めたプレティルト角に配向制御された液晶表示
装置を得ることにより、予め定めた動作温度において予
定するプレティルト角を実現出来る。
In this case, it is preferable to use the anti-parallel alignment condition with the twist angle of the liquid crystal O0, so the above characteristics were obtained by performing the test under these conditions.However, if the twist angle of the liquid crystal was changed to 900 instead of 00, the same contrast would be obtained. It has also been confirmed that similar characteristics can be obtained. or,
As shown in Fig. 2, the pretilt angle is determined by the distribution membrane material,
Even when the alignment film firing temperature was changed, it decreased at an almost constant rate as the temperature increased, and it was also found that the same tendency was observed when the liquid crystal material was changed. From this,
The pretilt angle at a temperature such as room temperature (20°C) can be determined using the above ratio based on the pretilt angle planned at a predetermined operating temperature, and the orientation is controlled to the determined pretilt angle. By obtaining a liquid crystal display device, a pretilt angle can be achieved at a predetermined operating temperature.

従って、室温より高い使用温度になる液晶デイスプレィ
、例えば高精細用液晶プロジェクタ−等に用いて好適な
液晶表示装置を提供することかできる。
Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display device suitable for use in a liquid crystal display whose operating temperature is higher than room temperature, such as a high-definition liquid crystal projector.

なお、プレティルト角の制御方法は配向膜材料、配向膜
焼成温度、液晶材料なとによって行うことができる。
The pretilt angle can be controlled by adjusting the material of the alignment film, the firing temperature of the alignment film, the liquid crystal material, etc.

また、本発明は半導体スイッチング素子の付いてない単
純マトリクス型の液晶表示装置についても有効である。
Further, the present invention is also effective for simple matrix type liquid crystal display devices that do not include semiconductor switching elements.

さらに、配向膜材料はポリイミドなとの有機材料たけて
な(Sin2なとの無機膜であってもよく、配向処理に
ついては斜方蒸着法、イオンビーム照射なとによっても
同様の効果か得られた。
Furthermore, the alignment film material may be an organic material such as polyimide (or an inorganic film such as Sin2), and similar effects can be obtained by using oblique evaporation or ion beam irradiation for alignment treatment. Ta.

(発明の効果) 以上のように本発明に従えば、室温より高い温度条件に
おいてもティスクリ不−ンヨン発生による表示コントラ
ストの低下のない液晶表示装置か得られる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal display device in which the display contrast does not deteriorate due to the occurrence of screen blanking even under temperature conditions higher than room temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による液晶表示装置の断面図を、第2図
は本発明の液晶表示装置のプレティルト角の温度特性を
示す。 l ガラス基板、2・・・半導体スイッチング素子、3
 絵素電極、4 スペーサ、5 遮光膜、6配向膜、7
・液晶
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the temperature characteristics of the pretilt angle of the liquid crystal display device according to the present invention. l Glass substrate, 2... semiconductor switching element, 3
Picture element electrode, 4 spacer, 5 light shielding film, 6 alignment film, 7
·liquid crystal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 対向したガラス基板間にネマティック液晶を挟持したT
Nモード液晶表示装置において、使用温度40〜80℃
の範囲で液晶分子のプレティルト角を1.0〜4.0゜
とする配向膜を有することを特徴とする液晶表示装置。
T with nematic liquid crystal sandwiched between opposing glass substrates
In N-mode liquid crystal display device, operating temperature is 40-80℃
1. A liquid crystal display device comprising an alignment film having a pretilt angle of 1.0 to 4.0 degrees for liquid crystal molecules in the range of 1.0 to 4.0 degrees.
JP19345390A 1990-07-20 1990-07-20 Liquid crystal display device Pending JPH0478824A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19345390A JPH0478824A (en) 1990-07-20 1990-07-20 Liquid crystal display device

Applications Claiming Priority (1)

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JP19345390A JPH0478824A (en) 1990-07-20 1990-07-20 Liquid crystal display device

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ID=16308251

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19345390A Pending JPH0478824A (en) 1990-07-20 1990-07-20 Liquid crystal display device

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JP (1) JPH0478824A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5398127A (en) * 1992-03-03 1995-03-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Active matrix twisted nematic liquid crystal display with rubbing direction 1-44 degrees to the electrodes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5398127A (en) * 1992-03-03 1995-03-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Active matrix twisted nematic liquid crystal display with rubbing direction 1-44 degrees to the electrodes

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