JPH06250184A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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- JPH06250184A JPH06250184A JP7596093A JP7596093A JPH06250184A JP H06250184 A JPH06250184 A JP H06250184A JP 7596093 A JP7596093 A JP 7596093A JP 7596093 A JP7596093 A JP 7596093A JP H06250184 A JPH06250184 A JP H06250184A
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Abstract
ネルギーを持つ配向層を配設し、配向層近傍に位置する
液晶分子を可動にすることで駆動電圧ON状態とOFF
状態での液晶分子層のリターデーション差をより大きく
して液晶表示の明るさ及びコントラストを向上させる。
Description
その配向膜は主に基板の内側表面に塗布したポリイミド
を加熱成膜させレーヨン等の繊維でラビングしたもので
あり、その液晶に対するアンカリング・エネルギーはお
よそ10-3J/m2であった。尚、ここから述べられる
アンカリング・エネルギーとは基板の法線方向に存在す
る配向膜と液晶との間の束縛力(ティルトアンカリング
・エネルギー)を意味する。 また、例えば特公平4−
15926号「液晶表示セル」のようにポリイミドより
アンカリング・エネルギーが小さい配向膜を使用するの
は、主に液晶表示にメモリー性を持たせる場合であっ
た。従来の液晶表示装置の断面図を図8に示す。従来の
液晶表示装置は、上側偏光板1、液晶セル2、下側偏光
板3、液晶セルの上基板4、下基板5、透明電極6、配
向膜7及び液晶8から構成される。また、位相差フィル
ムが上偏光板1と上基板4の間及び下偏光板3と下基板
5の間に配設されることもあり、そのどちらかの間のみ
に配設される場合もある。
モリー性液晶表示装置は配向膜であるポリイミドと液晶
との間のアンカリング・エネルギーが10-3J/m2と
比較的大きいため、駆動電圧が液晶に印加されても配向
膜近傍の液晶分子は動くことが出来なかった。駆動電圧
印加状態にある従来の非メモリー性液晶表示装置の断面
図を図9に示す。従来の非メモリー性液晶表示装置は、
上側偏光板1、液晶セル2、下側偏光板3、液晶セルの
上基板4、下基板5、透明電極6、配向膜7及び液晶8
から構成され、電源10により液晶8に駆動電圧が印加
されると配向膜近傍以外に位置する液晶分子のみが動
く。このため、(I)駆動電圧ON状態とOFF状態で
の液晶分子層のリターデーション差が小さくなり液晶表
示の明るさ及びコントラストが向上せず、液晶表示を明
るくするために液晶層のリターデーションを大きくする
と視角が狭くなり表示の着色が大きくなる、(II)液晶
の閾電圧が上がり液晶表示装置の消費電力が大きくなる
及び(III)駆動電圧印加による液晶の透過率変化の急
峻性が悪く高マルチプレックス駆動化が難しいという課
題を有していた。そこで、本発明は従来のこのような課
題を解決するため、液晶との間に比較的小さいアンカリ
ング・エネルギーを持つ有機または無機物質配向層を配
設したことにより非メモリー性液晶表示装置の表示品質
を向上させることを目的とする。
は、各々の内側表面に透明電極及び少なくとも一層の配
向層を配設した向かい合う一対の透明基板と、前記一対
の透明基板間で捻れをもって挟持されている液晶と、前
記一対の透明基板の外側に配設された偏光板とを備えた
液晶表示装置において、前記液晶の伸び弾性定数K
11(N)、前記透明基板間の距離d(m)、及び前記配
向層と前記液晶との間のアンカリング・エネルギーC
(J/m2)から定義されるλ≡(π・K11)/(d・
C)が、0.04≦λ≦0.5の範囲にあることを特徴
とする。λ<0.04であると表示品質改善の効果が無
くなり、λ>0.5であると液晶表示装置の電圧−透過
率曲線にヒステリシスが現れる。
物質層を配設したことを特徴とする。 また、前記液晶
の伸び弾性定数K11が、1.05×10-11Nあるいは
それより小さい値を有することを特徴とする。弾性定数
K11が1.05×10-11Nより大きいと、電圧−透過
率曲線の急峻性が悪くなり高マルチプレックス駆動が不
可能となる。
1.25×10-11Nあるいはそれより小さい値を有す
ることを特徴とする。弾性定数K33が1.25×10
-11Nより大きいと、液晶表示装置の電圧−透過率曲線
にヒステリシスが現れる。
板間にネマチック液晶を挟持してなる液晶セルを備えた
液晶表示装置において、前記液晶セルの少なくとも一方
の基板と液晶とのアンカリング・エネルギーが、1×1
0-4J/m2以下であることを特徴とする。アンカリン
グ・エネルギーが1×10-4J/m2より大きくなる
と、表示品質改善の効果が無くなる。
と液晶セルのセル厚dとの積Δn×dが0.6μm以下
であることを特徴とする。Δn×dが0.6μmより大
きくなると、視角が狭くなり表示の着色が大きくなる。
層または配向層と液晶との間に配設された化学物質層が
液晶分子に対して比較的低いアンカリング・エネルギー
を持つため、より低い駆動電圧で液晶層中央部の液晶分
子だけでなく配向膜近傍に位置する液晶分子も動かすこ
とができる。このため、駆動電圧ON状態とOFF状態
での液晶分子層のリターデーション差がより大きくなり
液晶表示装置の明るさ及びコントラストを向上させるだ
けでなく、視角を広げ表示の着色を抑えるために電圧無
印加時の液晶分子層のリターデーションをある程度小さ
くすることもできる。また、液晶の閾電圧が下がり液晶
表示装置の消費電力を小さくすることができる。さら
に、駆動電圧印加による液晶の透過率変化の急峻性が良
くなり高マルチプレックス駆動化が可能となる。
する。
す図であり、液晶表示装置の断面図を示す。この液晶表
示装置は、上側偏光板1、液晶セル2、下側偏光板3、
液晶セルの上基板4、下基板5、透明電極6、SiO斜
方蒸着膜7及び液晶8から構成される。液晶8は、ME
RCK社製のZLI−2081でK11=1.01×10
-11N、K3 3=1.16×10-11Nであり、下基板5側
から見て左に270゜捻れている。図2は電源10によ
って駆動電圧印加状態にあるこの液晶表示装置の断面図
である。SiO斜方蒸着膜7は、液晶分子に対して10
-4J/m2以下の比較的低いアンカリング・エネルギー
を持っており、より低い駆動電圧で配向膜近傍に位置す
る液晶分子も動かすことができる。したがって、λ≡
(π・K11)/(d・C)としたとき0.04≦λ≦
0.5となるように上基板4と下基板5との間の距離d
を調節すれば、明るく高コントラストで低電力消費な液
晶表示装置となる。図4にこの液晶表示装置の電圧−透
過率曲線51を示す。
す図であり、液晶表示装置の断面図を示す。この液晶表
示装置は、上側偏光板1、液晶セル2、下側偏光板3、
液晶セルの上基板4、下基板5、透明電極6、SiO斜
方蒸着膜7、ヘキサメチルジシラザン膜(以下HMDS
膜と略記)9及び液晶8から構成される。液晶8は、M
ERCK社製のZLI−1557でK11=9.50×1
0-12N、K33=1.15×10-11Nであり、下基板5
側から見て左に270゜捻れている。SiO斜方蒸着膜
7は、液晶分子に対して10-4J/m2以下の比較的低
いアンカリング・エネルギーを持っており、またその液
晶側表面に存在するHMDS膜9はSiO斜方蒸着膜7
の液晶分子に対するアンカリング・エネルギーを10-6
〜10-5J/m2程度低下させる。したがって、実施例
1の図2に示したようにより低い駆動電圧で配向膜近傍
に位置する液晶分子も動かすことができ、λ≡(π・K
11)/(d・C)としたとき0.04≦λ≦0.5とな
るように上基板4と下基板5との間の距離dを調節すれ
ば、明るく高コントラストで低電力消費な液晶表示装置
となる。図4にこの液晶表示装置の電圧−透過率曲線5
2を示す。
ポリパラフェニレン膜に替えた液晶表示装置が本発明の
実施例3である。この液晶表示装置は、上側偏光板1、
液晶セル2、下側偏光板3、液晶セルの上基板4、下基
板5、透明電極6、ポリパラフェニレン膜7及び液晶8
から構成される。液晶8は、MERCK社製のZLI−
2081でK11=1.01×10-11N、K33=1.1
6×10-11Nであり、下基板5側から見て左に270
゜捻れている。ポリパラフェニレン膜7は、液晶分子に
対して10-4J/m2以下の比較的低いアンカリング・
エネルギーを持っており、実施例1の図2に示したよう
により低い駆動電圧で配向膜近傍に位置する液晶分子も
動かすことができる。したがって、λ≡(π・K11)/
(d・C)としたとき0.04≦λ≦0.5となるよう
に上基板4と下基板5との間の距離dを調節すれば、明
るく高コントラストで低電力消費な液晶表示装置とな
る。図4にこの液晶表示装置の電圧−透過率曲線53を
示す。
て、λ≡(π・K11)/(d・C)としたときλ<0.
04となるように伸び弾性定数K11の異なる液晶を使用
するかまたは上基板4と下基板5との間の距離dを調節
した。図4にこの液晶表示装置の電圧−透過率曲線54
を示す。この場合、液晶表示のコントラスト及び駆動電
圧印加による液晶の透過率変化の急峻性が向上せず液晶
の閾電圧も低下しない。このように、λ<0.04とな
るように伸び弾性定数K11の異なる液晶を使用すること
または上下基板間の距離dを調節することは、液晶表示
装置の表示品質改善の効果がなくなり望ましくない。
て、λ≡(π・K11)/(d・C)としたときλ>0.
5となるように伸び弾性定数K11の異なる液晶を使用す
るかまたは上基板4と下基板5との間の距離dを調節し
た。図4にこの液晶表示装置の電圧−透過率曲線55を
示す。この場合、液晶表示装置の透過率−電圧曲線にヒ
ステリシスが現れ表示特性の制御及び駆動回路の開発が
困難となる。このように、λ>0.5となるように伸び
弾性定数K11の異なる液晶を使用することまたは上下基
板間の距離dを調節することは、液晶表示装置の表示品
質改善による利益よりも表示装置開発に伴う不利益の方
が大きくなり望ましくない。
て、伸び弾性定数K11が1.05×10-11Nより大き
い液晶を用いた。図4にこの液晶表示装置の電圧−透過
率曲線56を示す。この場合、駆動電圧印加による液晶
の透過率変化の急峻性が向上せず高マルチプレックス駆
動できない。このように、伸び弾性定数K11が1.05
×10-11Nより大きい液晶を使用することは、液晶表
示装置の大容量表示化が不可能となり望ましくない。
て、曲げ弾性定数K33が1.25×10-11Nより大き
い液晶を用いた。図4にこの液晶表示装置の電圧−透過
率曲線57を示す。この場合、液晶表示装置の透過率−
電圧曲線にヒステリシスが現れ表示特性の制御及び駆動
回路の開発が困難となる。このように曲げ弾性定数K33
が1.25×10-11Nより大きい液晶を用いること
は、液晶表示装置の開発に伴う不利益が大きくなり望ま
しくない。
晶表示装置は、図1に示すように、上側偏光板1、液晶
セル2、下側偏光板3、液晶セルの上基板4、下基板
5、透明電極6、配向膜7、ネマチック液晶8で構成さ
れる。ネマチック液晶8には、メルク社製の液晶ZLI
−2293に同じくメルク社製のカイラルドーパントS
−811を1.3wt%添加して用いた。ZLI−22
93の複屈折△nは0.1322、セルギャップdは
4.4μmであるので、△n×dは0.58μmにな
る。また配向膜7にはSiOの斜方蒸着膜を用いた。こ
れは、基板法線からの角度θを60度にしてSiOを約
250Å蒸着した後、蒸着ビームの方向を90度変えて
角度θを85度にして再びSiOを約10Å蒸着するこ
とにより設け、プレチルト角5度、上記液晶とのアンカ
リング・エネルギー2×10-5J/m2を得た。尚、λ
≡(π・K11)/(d・C)としたとき、λ=0.44
62となった。
偏光板1の偏光軸(吸収軸)方向を11、液晶セルの上
基板4の液晶配向方向を12、液晶セルの下基板5の液
晶配向方向を13、下側偏光板3の偏光軸方向を14、
11が12となす角度を21、12と13から決まるネ
マチック液晶8のねじれ角を22、14が13となす角
度を23として、角度21と角度23をそれぞれ左45
度に、また角度22を左270度に設定した。
4における液晶表示装置の電圧透過率特性を図6の33
に示す。1/240デューテイのマルチプレックス駆動
を行ったとき、透過率75%でコントラスト比1:20
を取ることができた。また表示色は、オフ時が若干空色
に色付いた白色、オン時が黒色であった。なおここでい
う透過率とは、偏光板の透過率を100%として規格化
した値である。
角特性を示す図である。ここで図の中心が基板法線方
向、それをとりまく6つの同心円は内から順に、基板法
線からの傾き角10度、20度、30度、40度、50
度、60度の方向を示している。また41、42、4
3、44は、それぞれコントラスト比1:1、1:3、
1:10、1:30の等コントラスト曲線である。この
視角特性は、コントラスト比が1:1を切る、いわゆる
反転表示となる領域が極めて狭い点に特徴がある。従
来、例えば位相差フィルムにより色補償を行ったSTN
型液晶表示装置の場合には、中心からの傾き角が35度
程度で表示が反転するが、本発明の実施例4における液
晶表示装置では55度まで反転が起こらない。
にポリイミド膜を用い、ラビングによる配向処理を施し
た以外は、全て実施例4と同様にした。プレチルト角は
5度、アンカリング・エネルギーは3×10-3J/m2
であった。また、λ≡(π・K11)/(d・C)とした
とき、λ=0.0030となった。
過率特性を図6の31に示す。1/240デューテイの
マルチプレックス駆動を行ったとき、透過率64%でコ
ントラスト比1:4しか取れない。これは高電圧を印加
しなければ暗くならない上に、急峻性も悪いからであ
る。
にポリピロール膜を用い、ラビングによる配向処理を施
した以外は、全て実施例4と同様にした。プレチルト角
は5度、アンカリング・エネルギーは9×10-5J/m
2であった。また、λ≡(π・K11)/(d・C)とし
たとき、λ=0.0992となった。
過率特性を図6の32に示す。1/240デューテイの
マルチプレックス駆動を行ったとき、透過率67%でコ
ントラスト比1:7が取れた。これは比較例5に比べれ
ば良い特性である。
必ずしも満足のいく特性ではなかった。そこで液晶セル
のΔn×dを大きくして、コントラスト比の向上を図っ
た。実施例5において、S−811の添加量を1.2w
t%にして、セルギャップ4.9μmのセルに封入した
以外は、全て実施例5と同様にした。△n×dは0.6
5μmになる。プレチルト角は5度、アンカリング・エ
ネルギーは9×10-5J/m2であった。また、λ≡
(π・K11)/(d・C)としたとき、λ=0.089
0となった。
240デューテイのマルチプレックス駆動を行ったと
き、透過率81%でコントラスト比1:12が取れた。
にフォトリソグラフィ技術によって形成した微細なグル
ーブを用い、メルク社製の液晶ZLI−4427にS−
811を1.9wt%添加して、セルギャップ3.1μ
mのセルに封入した以外は、全て実施例4と同様にし
た。ZLI−4427の複屈折△nは0.1127であ
るから、△n×dは0.35μmになる。なおこの微細
グルーブの形状は、幅1μm、高さ0.5μmであり、
2μmピッチで配列した。このときプレチルト角は1度
未満、アンカリング・エネルギーは8×10-6J/m2
であった。
さい場合は、Δn×dを小さくしても、1/240デュ
ーテイのマルチプレックス駆動で、透過率61%でコン
トラスト比1:18と、良い特性が得られる。
1の添加量を2.7wt%にして、セルギャップ2.2
μmのセルに封入した以外は、全て実施例7と同様にし
た。△n×dは0.25μmになる。このときプレチル
ト角は1度未満、アンカリング・エネルギーは8×10
-6J/m2であった。
240デューテイのマルチプレックス駆動を行ったと
き、透過率48%でコントラスト比1:21を取ること
ができる。視角特性はΔn×dが小さい分、上記いずれ
の実施例よりも広くなった。
を左30度に、角度22を左240度に、角度23を左
60度に設定し、S−811の添加量を1.2wt%に
して、セルギャップを4.4μm、Δn×dを0.58
μmにした以外は、全て実施例4と同様にした。プレチ
ルト角は5度、アンカリング・エネルギーは2×10-5
J/m2であった。また、λ≡(π・K11)/(d・
C)としたとき、λ=0.4462となった。
120デューテイのマルチプレックス駆動を行ったと
き、透過率82%でコントラスト比1:17が取れた。
また実施例4よりも表示の着色が小さくなり、より白/
黒に近づいた。
1を左15度に、角度22を左210度に、角度23を
左75度に設定し、S−811の添加量を1.1wt%
にして、セルギャップを4.0μm、Δn×dを0.5
3μmにした以外は、全て実施例4と同様にした。プレ
チルト角は5度、アンカリング・エネルギーは2×10
-5J/m2であった。また、λ≡(π・K11)/(d・
C)としたとき、λ=0.4908となった。
120デューテイのマルチプレックス駆動を行ったと
き、透過率77%でコントラスト比1:11が取れた。
また実施例9よりもさらに表示の着色が小さくなった。
7として基板4及び5の表面に塗布したエポキシ樹脂に
印刷法によって形成した微細なグルーブを用いた以外
は、全て実施例4と同様にした。図8は実施例11にお
ける配向膜表面の微細グルーブを示す図である。この微
細グルーブの形状は、高さ0.8μmで約3゜傾斜して
おり、0.6μmピッチで配列した。このときプレチル
ト角は4度、アンカリング・エネルギーは7×10-5J
/m2であった。また、λ≡(π・K11)/(d・C)
としたとき、λ=0.1275となった。
240デューテイのマルチプレックス駆動を行ったと
き、透過率73%でコントラスト比1:12が取れた。
クロームであったが、本発明においてはほぼ白/黒の表
示が実現したので、各画素ごとにマイクロカラーフィル
タを設けることによって容易にカラー表示を行うことも
できる。また液晶のねじれ角についても、いわゆるスー
パーツイストのみならず、90度ツイストのTNモード
に応用することもでき、その際には飽和電圧が著しく低
下するという効果がある。また2色性色素を添加したG
Hモードに適用した際も、従来10V以上であった飽和
電圧が5V程度に低下するという顕著な効果がある。ま
た位相差フィルムを併用して、表示の着色をより小さく
したり、視角を改善することもできる。
性定数K11(N)、透明基板間の距離d(m)、及び配
向層と液晶との間のアンカリング・エネルギーC(J/
m2)から定義されるλ≡(π・K11)/(d・C)を
0.04≦λ≦0.5となるように調節したことによ
り、液晶表示の明るさ及びコントラストを向上させ液晶
表示装置を低電力消費化及び高マルチプレックス駆動化
させる効果がある。
・エネルギー及び液晶の複屈折率Δnと液晶セルのセル
厚dとの積で定義されるリターデーションΔn×dを小
さくしたことにより、明るく、高コントラストで、表示
の着色が少なく、しかも視角特性に優れた液晶表示装置
を提供することができる。
図。
の液晶表示装置の断面図。
図。
おける液晶表示装置の電圧−透過率曲線図。
ける液晶表示装置の各軸の関係図。
る液晶表示装置の電圧透過率特性を示す図。
特性を示す図。
いられている配向膜の表面状態を示す図。
の断面図。
線、アンカリング・エネルギーが3×10-3J/m2の
場合 32…実施例5における液晶表示装置の電圧透過率曲
線、アンカリング・エネルギーが9×10-5J/m2の
場合 33…実施例4における液晶表示装置の電圧透過率曲
線、アンカリング・エネルギーが2×10-5J/m2の
場合 41…コントラスト比1:1の等コントラスト曲線 42…コントラスト比1:3の等コントラスト曲線 43…コントラスト比1:10の等コントラスト曲線 44…コントラスト比1:30の等コントラスト曲線 51…本発明の実施例1における液晶表示装置の電圧−
透過率曲線 52…本発明の実施例2における液晶表示装置の電圧−
透過率曲線 53…本発明の実施例3における液晶表示装置の電圧−
透過率曲線 54…本発明の比較例1における液晶表示装置の電圧−
透過率曲線 55…本発明の比較例2における液晶表示装置の電圧−
透過率曲線 56…本発明の比較例3における液晶表示装置の電圧−
透過率曲線 57…本発明の比較例4における液晶表示装置の電圧−
透過率曲線
Claims (6)
- 【請求項1】 各々の内側表面に透明電極及び少なくと
も一層の配向層を配設した向かい合う一対の透明基板
と、前記一対の透明基板間で捻れをもって挟持されてい
る液晶と、前記一対の透明基板の外側に配設された偏光
板とを備えた液晶表示装置において、前記液晶の伸び弾
性定数K11(N)、前記透明基板間の距離d(m)、及
び前記配向層と前記液晶との間のアンカリング・エネル
ギーC(J/m2)から定義されるλ≡(π・K11)/
(d・C)が、0.04≦λ≦0.5の範囲にあること
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記配向層と前記液晶との間に化学物質
層を配設したことを特徴とする請求項1記載の液晶表示
装置。 - 【請求項3】 前記液晶の伸び弾性定数K11が、1.0
5×10-11Nあるいはそれより小さい値を有すること
を特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記液晶の曲げ弾性定数K33が、1.2
5×10-11Nあるいはそれより小さい値を有すること
を特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 一対の基板間にネマチック液晶を挟持し
てなる液晶セルを備えた液晶表示装置において、前記液
晶セルの少なくとも一方の基板と液晶とのアンカリング
・エネルギーが、1×10-4J/m2以下であることを
特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記ネマチック液晶の複屈折率Δnと液
晶セルのセル厚dとの積Δn×dが0.6μm以下であ
ることを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7596093A JP3360345B2 (ja) | 1992-04-10 | 1993-04-01 | 液晶表示装置 |
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---|---|---|---|
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JP21295992 | 1992-08-10 | ||
JP4-212959 | 1992-12-28 | ||
JP4-90789 | 1992-12-28 | ||
JP4-348866 | 1992-12-28 | ||
JP34886692 | 1992-12-28 | ||
JP7596093A JP3360345B2 (ja) | 1992-04-10 | 1993-04-01 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP3360345B2 JP3360345B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP7596093A Expired - Lifetime JP3360345B2 (ja) | 1992-04-10 | 1993-04-01 | 液晶表示装置 |
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Country | Link |
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