JPH05203916A - 液晶表示装置 - Google Patents
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- JPH05203916A JPH05203916A JP4244926A JP24492692A JPH05203916A JP H05203916 A JPH05203916 A JP H05203916A JP 4244926 A JP4244926 A JP 4244926A JP 24492692 A JP24492692 A JP 24492692A JP H05203916 A JPH05203916 A JP H05203916A
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
- G02F1/13471—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高いコントラストを得ることができる表示装
置を提供する。 【構成】 二重セルにおいて、実際のセル（10）及び反
対方向の撚れ角φを有する補償セル（20）のｄ・Δｎ値
を、これらの値が所定の波長において互いに異なるグッ
チ・タリー極値と関連するように選択する。補償層は、
その厚さをより厚くすることができるので、一層簡単に
得ることができる。或は、ユニバーサル型の補償セルを
用いることも可能である。
置を提供する。 【構成】 二重セルにおいて、実際のセル（10）及び反
対方向の撚れ角φを有する補償セル（20）のｄ・Δｎ値
を、これらの値が所定の波長において互いに異なるグッ
チ・タリー極値と関連するように選択する。補償層は、
その厚さをより厚くすることができるので、一層簡単に
得ることができる。或は、ユニバーサル型の補償セルを
用いることも可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２個の偏光子間に第１
の液晶セルを有すると共に、撚れ角φ1 及び厚さｄ1 の
液晶材料から成るツウィステッド ネマティック層を具
え、中心波長λ0 の入射光に対して光学的光路長差をｄ
1 ・Δｎ1 とし、さらに、前記撚れ角とは反対方向の撚
れ角φ2 を有する光学的異方性材料から成る補償層を具
える液晶表示装置に関するものである。この型式の表示
装置は、例えば投写型テレビジョンに用いられている。
差Δｎは、常光波と異常光波との間の屈折率差である。
の液晶セルを有すると共に、撚れ角φ1 及び厚さｄ1 の
液晶材料から成るツウィステッド ネマティック層を具
え、中心波長λ0 の入射光に対して光学的光路長差をｄ
1 ・Δｎ1 とし、さらに、前記撚れ角とは反対方向の撚
れ角φ2 を有する光学的異方性材料から成る補償層を具
える液晶表示装置に関するものである。この型式の表示
装置は、例えば投写型テレビジョンに用いられている。
差Δｎは、常光波と異常光波との間の屈折率差である。
【０００２】
【従来の技術】上述した型式の表示装置は米国特許第４
４４３０６５号公報から既知である。この型式の表示装
置において、ツウイステッドネマティック液晶表示装置
に生ずる干渉効果は、同一の撚れ角及び同一の光路長差
を有する第２のツウイステッドネマティック液晶セルを
用いることによりほとんど除去される。
４４３０６５号公報から既知である。この型式の表示装
置において、ツウイステッドネマティック液晶表示装置
に生ずる干渉効果は、同一の撚れ角及び同一の光路長差
を有する第２のツウイステッドネマティック液晶セルを
用いることによりほとんど除去される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】第２の液晶セルを用い
て干渉効果を除去する場合、光路長を同一に設定するた
めには、製造工程において極めて厳格な要件が課せる。
この理由は、２個のセルに同一の液晶材料を用いる場合
（同一のΔｎ）、２個の複合セルの厚さについて微小な
公差しか許容されないためである。
て干渉効果を除去する場合、光路長を同一に設定するた
めには、製造工程において極めて厳格な要件が課せる。
この理由は、２個のセルに同一の液晶材料を用いる場合
（同一のΔｎ）、２個の複合セルの厚さについて微小な
公差しか許容されないためである。
【０００４】干渉効果は、大きな撚れ角φを有する液晶
表示装置において一層強く発生する。このような液晶表
示装置の場合、φ1 ≠φ2 であって最適な関係が撚れ角
及び関連するｄ・Δｎ値とによって与えられる二重セル
によって同様に解決される。しかしながら、撚れ角の大
きな表示装置は能動駆動型表示装置であるため、最適条
件は、駆動特性（特に、急峻な透過率／電圧特性曲線）
に強く依存し、高いコントラストが達成されなくなって
しまう（コントラストは約10：１に制限されてしま
う）。
表示装置において一層強く発生する。このような液晶表
示装置の場合、φ1 ≠φ2 であって最適な関係が撚れ角
及び関連するｄ・Δｎ値とによって与えられる二重セル
によって同様に解決される。しかしながら、撚れ角の大
きな表示装置は能動駆動型表示装置であるため、最適条
件は、駆動特性（特に、急峻な透過率／電圧特性曲線）
に強く依存し、高いコントラストが達成されなくなって
しまう（コントラストは約10：１に制限されてしま
う）。
【０００５】従って、本発明の目的は、冒頭部で述べた
型式の表示装置において、投写型テレビジョンに特に好
適で高いコントラストを得ることができる表示装置を提
供することにある。さらに、本発明の別の目的は、補償
層の厚さの公差に関して厳格な製造条件が課されない表
示装置を提供することにある。さらに、本発明の目的
は、種々の型式の補償セルが必要とする種々の撚れ角に
ついても適用される表示装置を提供することにある。
型式の表示装置において、投写型テレビジョンに特に好
適で高いコントラストを得ることができる表示装置を提
供することにある。さらに、本発明の別の目的は、補償
層の厚さの公差に関して厳格な製造条件が課されない表
示装置を提供することにある。さらに、本発明の目的
は、種々の型式の補償セルが必要とする種々の撚れ角に
ついても適用される表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段並びに作用】上記目的を達
成するため、本発明による表示装置は、前記撚れ角φ1
を65°と115 °との間の角度とし、第１の液晶セルにつ
いての値ｄ1 ・Δｎ1 ／λ0 をグッチ・タリーの極値に
よって決定される値とし、撚れ角φ2 を−115 °と−65
°との間の角度とし、前記補償層についての値ｄ2 ・Δ
ｎ2 ／λ0 を、第１のセルの次数とは異なる次数のグッ
チ・タリーの極値によって決定され値としたことを特徴
とする。
成するため、本発明による表示装置は、前記撚れ角φ1
を65°と115 °との間の角度とし、第１の液晶セルにつ
いての値ｄ1 ・Δｎ1 ／λ0 をグッチ・タリーの極値に
よって決定される値とし、撚れ角φ2 を−115 °と−65
°との間の角度とし、前記補償層についての値ｄ2 ・Δ
ｎ2 ／λ0 を、第１のセルの次数とは異なる次数のグッ
チ・タリーの極値によって決定され値としたことを特徴
とする。
【０００７】この関連において、グッチ・タリーの極値
(Gooch and Tarry extreme ) は、1975年に発行された
雑誌ジャーナル オブ フィジクス，Ｄ８, 1575に記載
されている文献によって規定され、90°の撚れ角を有す
るツウィステッド ネマティック セルの場合に得られ
る透過率（Ｔ）の最小値（平行偏光子の場合）又は最大
値（直交偏光子の場合）を意味するものと理解されるべ
きである。より一般的には、1987年に発行された刊行物
Mol. Cryst. Liq. Cryst. レター，４，69に記載されて
いるE. P. Raymesによる文献に基づき、関連する関数が
偏光状態、撚れ角及び値ｄ・Δｎの関数として取り出さ
れることを意味する。
(Gooch and Tarry extreme ) は、1975年に発行された
雑誌ジャーナル オブ フィジクス，Ｄ８, 1575に記載
されている文献によって規定され、90°の撚れ角を有す
るツウィステッド ネマティック セルの場合に得られ
る透過率（Ｔ）の最小値（平行偏光子の場合）又は最大
値（直交偏光子の場合）を意味するものと理解されるべ
きである。より一般的には、1987年に発行された刊行物
Mol. Cryst. Liq. Cryst. レター，４，69に記載されて
いるE. P. Raymesによる文献に基づき、関連する関数が
偏光状態、撚れ角及び値ｄ・Δｎの関数として取り出さ
れることを意味する。
【０００８】非電圧印加状態において、液晶セルの中間
点のディレクタが補償層の中間点のディレクタに対して
ほぼ直交する場合、最適のコントラストが得られるよう
に各セルについてその厚さ及び複屈折性を選択すること
ができることが見い出されている。
点のディレクタが補償層の中間点のディレクタに対して
ほぼ直交する場合、最適のコントラストが得られるよう
に各セルについてその厚さ及び複屈折性を選択すること
ができることが見い出されている。
【０００９】２個の偏光子間の角度は90°とすることが
好ましい。90°に設定することにより、開放接続におい
て欠陥性画素が黒のドットとして可視化され、明るいド
ットとして可視化される場合（直交偏光子間に単一のセ
ルがある場合）よりも表示画像の乱れが少なくなる。
好ましい。90°に設定することにより、開放接続におい
て欠陥性画素が黒のドットとして可視化され、明るいド
ットとして可視化される場合（直交偏光子間に単一のセ
ルがある場合）よりも表示画像の乱れが少なくなる。
【００１０】同一の液晶材料を用いる場合（つまり、Δ
ｎが同一の場合）高次の極値と関連する値ｄ・Δｎが一
層大きくなる可能性があるため、等しいΔｎ値で一層大
きな厚さを選択して補償層の製造に課せられる要件（厚
さ変化、製造環境）を一層軽減することができる。他方
において、例えば２次又は３次グッチ・タリー極値に位
置する厚さを有する90°撚れ素子（90°twistor ）のよ
うなユニバーサル補償素子を用いることもできる。以下
図面に基いて本発明を詳細に説明する。
ｎが同一の場合）高次の極値と関連する値ｄ・Δｎが一
層大きくなる可能性があるため、等しいΔｎ値で一層大
きな厚さを選択して補償層の製造に課せられる要件（厚
さ変化、製造環境）を一層軽減することができる。他方
において、例えば２次又は３次グッチ・タリー極値に位
置する厚さを有する90°撚れ素子（90°twistor ）のよ
うなユニバーサル補償素子を用いることもできる。以下
図面に基いて本発明を詳細に説明する。
【００１１】
【実施例】図１の表示装置１は２個の透明支持プレート
２と３との間に第１の表示セル10を具え、この表示セル
は正の誘電異方性を有する液晶材料層11を有する。液晶
材料側において、例えば画素マトリックスを規定する電
極12, 13を支持プレート２，３上に形成する。これら画
素はスイッチング素子及び駆動電極を介して駆動するこ
とができる（能動駆動）。或はこれら画素はトラック状
電極の交差部分によって駆動することができ、この場合
選択信号及びデータ信号によって直接駆動する（受動駆
動）。これらの駆動電圧は例えば入力情報８（テレビジ
ョン信号、データグラフ信号についての情報等）を駆動
電圧に変換する駆動回路７から得られ、これらの駆動電
圧を接続ライン15を経て電極12, 13に供給する。絶縁材
料層14、すなわち本例の場合配向層を電極12, 13上に形
成する。配向層14は、電極12と13との間の電圧が０Ｖの
場合において液晶分子に撚れ角φ1 （例えば、90°）を
与える。
２と３との間に第１の表示セル10を具え、この表示セル
は正の誘電異方性を有する液晶材料層11を有する。液晶
材料側において、例えば画素マトリックスを規定する電
極12, 13を支持プレート２，３上に形成する。これら画
素はスイッチング素子及び駆動電極を介して駆動するこ
とができる（能動駆動）。或はこれら画素はトラック状
電極の交差部分によって駆動することができ、この場合
選択信号及びデータ信号によって直接駆動する（受動駆
動）。これらの駆動電圧は例えば入力情報８（テレビジ
ョン信号、データグラフ信号についての情報等）を駆動
電圧に変換する駆動回路７から得られ、これらの駆動電
圧を接続ライン15を経て電極12, 13に供給する。絶縁材
料層14、すなわち本例の場合配向層を電極12, 13上に形
成する。配向層14は、電極12と13との間の電圧が０Ｖの
場合において液晶分子に撚れ角φ1 （例えば、90°）を
与える。
【００１２】この表示装置は、さらに補償層、本例の場
合第２のセル20を具え、この第２のセルは２個の透明支
持プレート３と４との間に第２の液晶材料層21を有す
る。この液晶材料は、本例の場合同様に正の誘電異方性
を有する。支持プレート３は２個のセル10及び20を結合
するように選択する。絶縁材料層すなわち配向層24を支
持プレート３，４上に形成する。液晶材料21及び配向層
24の配向効果は、液晶分子が、φ1 の撚れ角とは反対の
φ2 の撚れ角で撚れるように適切に選択する。セル10及
び20は、相互に直交する偏光子５と６との間に配置す
る。配向層24の壁部配向 (wall orientation) は、セル
10の中心部のディレクタがセル20の中心部のディレクタ
と直交するように選択する。
合第２のセル20を具え、この第２のセルは２個の透明支
持プレート３と４との間に第２の液晶材料層21を有す
る。この液晶材料は、本例の場合同様に正の誘電異方性
を有する。支持プレート３は２個のセル10及び20を結合
するように選択する。絶縁材料層すなわち配向層24を支
持プレート３，４上に形成する。液晶材料21及び配向層
24の配向効果は、液晶分子が、φ1 の撚れ角とは反対の
φ2 の撚れ角で撚れるように適切に選択する。セル10及
び20は、相互に直交する偏光子５と６との間に配置す
る。配向層24の壁部配向 (wall orientation) は、セル
10の中心部のディレクタがセル20の中心部のディレクタ
と直交するように選択する。
【００１３】本発明では、厚さｄ1 及びｄ2 並びに値Δ
ｎ1 及びΔｎ2 は、ｄ・Δｎ／λ0 が種々のグッチ・タ
リー極値と関連するように適切に選択する。これらの値
は選択した撚れ角φ1 にも依存し、約70°と 110°との
間の範囲において以下の値をとる。
ｎ1 及びΔｎ2 は、ｄ・Δｎ／λ0 が種々のグッチ・タ
リー極値と関連するように適切に選択する。これらの値
は選択した撚れ角φ1 にも依存し、約70°と 110°との
間の範囲において以下の値をとる。
【００１４】
【表１】
【００１５】図２は、種々のφ1 （70°, 90°及び110
°）及びｄ1 Δｎ1 ／λ0 （第１のグッチ・タリー極値
に対応する0.70 , 0.873及び1.04）における透過率の変
化をｄ2 Δｎ2 ／（ｄ1 ・Δｎ1 ）の関数として示す。
同様に、第２のセルすなわち補償層の高次のグッチ・タ
リー極値においても、透過率は、良好なコントラストが
得られるように発生する。この特性はｄ2 が高い値をと
る場合にも達成されるので、第２のセルに関して厳格な
プロセス制御が不要になる。
°）及びｄ1 Δｎ1 ／λ0 （第１のグッチ・タリー極値
に対応する0.70 , 0.873及び1.04）における透過率の変
化をｄ2 Δｎ2 ／（ｄ1 ・Δｎ1 ）の関数として示す。
同様に、第２のセルすなわち補償層の高次のグッチ・タ
リー極値においても、透過率は、良好なコントラストが
得られるように発生する。この特性はｄ2 が高い値をと
る場合にも達成されるので、第２のセルに関して厳格な
プロセス制御が不要になる。
【００１６】高コントラストが得られることについて図
３を参照してさらに説明する。図３は、φ1 ＝−φ
2 で、第１及び第２のセルがそれぞれ第１及び第２の極
値となるｄΔｎ値をとる上述した型式の二重セルにおけ
る２個の駆動電圧（1.0 及び5.0Ｖ）に対する波長依存
性を示す。この図３から明らかなように、広い波長域に
亘って高いコントラスト（100 : 1 以上）が得られてい
る。
３を参照してさらに説明する。図３は、φ1 ＝−φ
2 で、第１及び第２のセルがそれぞれ第１及び第２の極
値となるｄΔｎ値をとる上述した型式の二重セルにおけ
る２個の駆動電圧（1.0 及び5.0Ｖ）に対する波長依存
性を示す。この図３から明らかなように、広い波長域に
亘って高いコントラスト（100 : 1 以上）が得られてい
る。
【００１７】本発明は上述した実施例だけに限定されず
に種々の変形や変更が可能である。例えば、第１のセル
側において高次の極値を選択し、補償層のｄ・Δｎ値を
１次極値に選択することも可能である。この場合、例え
ばφ1 に対して独立してφ2 ＝90°でｄΔｎ／λ0 ＝0.
70を有するユニバーサル型の補償層を用いることも可能
である。
に種々の変形や変更が可能である。例えば、第１のセル
側において高次の極値を選択し、補償層のｄ・Δｎ値を
１次極値に選択することも可能である。この場合、例え
ばφ1 に対して独立してφ2 ＝90°でｄΔｎ／λ0 ＝0.
70を有するユニバーサル型の補償層を用いることも可能
である。
【００１８】補償層として液晶セルの代りに、必要な特
性を有する薄膜を用いることができ、このような薄膜
は、例えば液晶ポリマにネマティック性を示す温度にお
いて必要な撚れ角φ及びｄΔｎ値を与えると共に、その
後例えば紫外線処理によって凍結して固定することによ
って得られる。
性を有する薄膜を用いることができ、このような薄膜
は、例えば液晶ポリマにネマティック性を示す温度にお
いて必要な撚れ角φ及びｄΔｎ値を与えると共に、その
後例えば紫外線処理によって凍結して固定することによ
って得られる。
【００１９】第２の液晶セル層21は、正の誘電異方性の
代りに負の誘電異方性をとることも可能である。
代りに負の誘電異方性をとることも可能である。
【００２０】すでに述べたように、φ1 及びφ2 は必ず
しも互いに等しく（絶対値において）する必要はない。
しも互いに等しく（絶対値において）する必要はない。
【００２１】投写型表示装置は、１個の中心波長λ
0 （例えば、550 nm）についてのｄΔｎ値が例えば３個
の異なる波長について最適化されている１個又はそれ以
上の表示装置を具えることができる。
0 （例えば、550 nm）についてのｄΔｎ値が例えば３個
の異なる波長について最適化されている１個又はそれ以
上の表示装置を具えることができる。
【図１】図１は本発明による表示装置の線図的断面図で
ある。
ある。
【図２】図２は、第１のセルの種々の撚れ角φ及びｄ・
Δｎ値に対して透過率を補償層のｄ・Δｎの関数として
表わすグラフである。
Δｎ値に対して透過率を補償層のｄ・Δｎの関数として
表わすグラフである。
【図３】図３は、２個の異なる調整値について表示装置
の透過率を波長の関数として示すグラフである。
の透過率を波長の関数として示すグラフである。
１ 表示装置 ２，３ 支持プレート ７ 駆動回路 10 第１の表示セル 11 液晶材料層 12, 13 電極 20 第２のセル 24 配向層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イングリッド エミリーン ジョアンナ リタ ハインデリックス オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １
Claims (10)
- 【請求項１】 ２個の偏光子間に第１の液晶セルを有す
ると共に、撚れ角φ 1 及び厚さｄ1 の液晶材料から成る
ツウィステッド ネマティック層を具え、中心波長λ0
の入射光に対して光学的光路長差をｄ1 ・Δｎ1 とし、
さらに、前記撚れ角とは反対方向の撚れ角φ2 を有する
光学的異方性材料から成る補償層を具える液晶表示装置
において、 前記撚れ角φ1 を65°と115 °との間の角度とし、第１
の液晶セルについての値ｄ1 ・Δｎ1 ／λ0 をグッチ・
タリーの極値によって決定される値とし、撚れ角φ2 を
−115 °と−65°との間の角度とし、前記補償層につい
ての値ｄ2 ・Δｎ2 ／λ0 を、第１のセルの次数とは異
なる次数のグッチ・タリーの極値によって決定され値と
したことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の液晶表示装置におい
て、前記偏光子が、互いに直交するように交差すること
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の液晶表示装置に
おいて、前記補償層が、第１の液晶セルよりも高次のグ
ッチ・タリー極値を有することを特徴とする液晶表示装
置。 - 【請求項４】 請求項１から３までのいずれか１項に記
載の液晶表示装置において、前記補償層が液晶材料を有
し、第１の液晶セルの中間点のディレクタが、非電圧印
加状態において補償層の中間点におけるディレクタに対
してほぼ直交することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項５】 請求項１から４までのいずれか１項に記
載の液晶表示装置において、前記第１の液晶セル又は補
償層が、65°と75°との間の撚れ角を有すると共に、0.
65〜0.75の範囲又は1.60〜1.70の範囲又は2.55〜2.65の
範囲又は3.45〜3.65の範囲のｄΔｎ／λ0 値を有するこ
とを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項６】 請求項１から４までのいずれか１項に記
載の液晶表示装置において、前記第１の液晶セル又は補
償層が、75°と85°との間の撚れ角を有すると共に、0.
75〜0.85の範囲又は1.70〜1.80の範囲又は2.65〜2.75の
範囲又は3.60〜3.80の範囲のｄΔｎ／λ0 値を有するこ
とを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項７】 請求項１から４までのいずれか１項に記
載の液晶表示装置において、前記第１の液晶セル又は補
償層が、85°と95°との間の撚れ角を有すると共に、0.
85〜0.95の範囲又は1.90〜2.00の範囲又は2.95〜3.05の
範囲又は3.90〜4.10の範囲のｄΔｎ／λ0 値を有するこ
とを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項８】 請求項１から４までのいずれか１項に記
載の液晶表示装置において、前記第１の液晶セル又は補
償層が、95°と105 °との間の撚れ角を有すると共に、
0.90〜1.00の範囲又は2.10〜2.20の範囲又は3.15〜3.25
の範囲又は4.15〜4.35の範囲のｄΔｎ／λ0 値を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項９】 請求項１から４までのいずれか１項に記
載の液晶表示装置において、第１の液晶セル又は補償層
が105 °と115 °との間の撚れ角を有すると共に、1.00
〜1.10の範囲又は2.15〜2.25の範囲又は3.25〜3.35の範
囲又は4.25〜4.45の範囲のｄ・Δｎ／λ0 値を有するこ
とを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項１０】 請求項１から９までのいずれか１項に
記載の１個又はそれ以上の液晶表示装置を有する投写型
表示装置。
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