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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