JPH0749493A - 液晶表示パネル - Google Patents

液晶表示パネル

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JPH0749493A
JPH0749493A JP5196272A JP19627293A JPH0749493A JP H0749493 A JPH0749493 A JP H0749493A JP 5196272 A JP5196272 A JP 5196272A JP 19627293 A JP19627293 A JP 19627293A JP H0749493 A JPH0749493 A JP H0749493A
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JP
Japan
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liquid crystal
display panel
polarizing plates
crystal cell
crystal display
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JP5196272A
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English (en)
Inventor
Yoshiro Koike
善郎 小池
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は視角特性の異なる微小液晶ドメイン
で構成される液晶表示パネルに関し、総ての方向に対し
てバランスが良好な視角特性を得ることを目的とする。 【構成】 TNセル25を挟装する上下各偏光板26,
27の吸収軸26a,27aを、上下基板22,23面
の配向方向と45度異ならせて正十字配置(ノーマリホ
ワイトの場合)とする。そして、TNセル25のギャッ
プ厚を背景を略無色とする厚さで形成する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、視角特性の異なる微小
液晶ドメインで構成される液晶表示パネルに関する。
【0002】近年、液晶表示パネルは、液晶分子を所定
の配向状態にして表示を行っており、視角特性の改善が
望まれている。そのため、同一画素内で2以上の配向状
態を実現し液晶ドメインを形成する技術が知られている
が、十分とは言えず、この場合の視角特性の改善を行う
必要がある。
【0003】
【従来の技術】従来、液晶表示パネルにおける1画素レ
ベルの大きさの領域に2つ以上の配向状態を実現するこ
とは、モノドメインTN(ツイストネマティック)に比
較して、大幅に視角特性を改善することができる。
【0004】図19に、従来の液晶表示パネルにおける
配向分割の光学系の構成概念図を示す。図19(A)に
おいて、一画素を構成する電極上に、配向分割(左ツイ
スト)された上配向膜11a及び下配向膜11bとの間
にTN液晶(図示せず)が挟装されてTNセル11が構
成される。
【0005】すなわち、両配向膜11a,11bはA,
B領域の微小液晶ドメインに分割され、上配向膜11a
のA領域は図面上右斜上から左斜下に45度で配向処理
されると共に、B領域は図面上左斜下から右斜上に45
度で配向処理される。また、下配向膜11bのA領域は
図面上右斜下から左斜上に45度で配向処理され、B領
域は左斜上から右斜下に45度で配向処理される。
【0006】このTNセル11を挟むように上偏光板1
2a及び下偏光板12bが配置される。上偏光板12a
は上配向膜11aの配向方向と同一の方向に透過軸又は
吸収軸を有し、下偏光板12bは下配向膜11bの配向
方向と同一の方向に透過軸又は吸収軸を有する、いわゆ
るクロスニコルの配置である。そして、下偏光板12b
より光が入射され、上偏光板12aより出射される。
【0007】そして、このような光学系にて、図19
(B)に示すように、上偏光板12a上で上下左右方向
及び右上、右下、左上、左下方向等の総ての方向に対す
る視角特性が問題となる。
【0008】そこで、図20に、従来の透過強度のグラ
フを示す。図20は、液晶に印加する電圧に対する上偏
光板12a上での透過強度(TV特性)のグラフであ
り、図20(A)は上下方向における0°,20°,3
0°,40°の各角度からの透過強度であり、図20
(B)は左右方向における0°,20°,30°,40
°の各角度からの透過強度を示している。
【0009】図20(A)では、上下方向における視角
40度で印加電圧2.5 V付近から輝度反転を生じてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図21に、従
来の視角特性のグラフを示す。図21のグラフは視角に
対するコントラストを示している。コントラストとは表
示性能の重要な一つであり、液晶表示では一般にオン状
態の輝度とオフ状態の輝度の比として数値で表わされ
る。
【0011】図21に示すように、電圧無印加時に白表
示となるノーマリホワイトモード(図19(A)に示す
偏光板クロスニコル)では、上下方向でコントラストが
視角と共に急激に低下するという問題があると共に、上
述のように40度視角の印加電圧2.5 V付近で輝度反転
を生じるという問題がある。
【0012】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、総ての方向に対してバランスが良好な視角特性
を得る液晶表示パネルを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題は、液晶分子の
配向状態及び視覚特性が異なる所定数の液晶ドメインよ
り一画素が構成される液晶セルを備え、該液晶セルを2
枚の偏光板により挟装する液晶表示パネルにおいて、前
記2枚の偏光板は、互いに透過軸又は吸収軸が直交され
ると共に、前記液晶セル面での前記液晶分子の配向方向
と異なる方向で設置され、該液晶セルが、背景が略無彩
色となるギャップ厚さで形成されることにより解決され
る。
【0014】
【作用】上述のように、液晶セルを挟装する2枚の偏光
板は、その透過軸又は吸収軸が直交するように形成され
ると共に、液晶セル面での液晶分子の配向方向と異なる
方向で設置される。また、液晶セルのギャップ厚が背景
を略無彩色とする厚さで形成される。
【0015】このように、上述の透過軸又は吸収軸を有
する2枚の偏光板により上下方向の視角特性における急
激なコントラスト低下を防止することが可能になると共
に、この場合の液晶セルのギャップ厚の設定により入射
光の効率的な旋光を可能とし、違和感の少ない背景色を
得ることが可能となる。すなわち、総ての方向に対して
バランスの良好な視角特性を得ることが可能となるもの
である。
【0016】
【実施例】図1に、本発明の第1実施例の構成図を示
す。図1(A)は側部断面図、図1(B)は配向分割の
光学系の構成概略図である。
【0017】図1(A),(B)において、液晶表示パ
ネル21は、上基板22と下基板23との間に液晶分子
24aを有する液晶24が挟装されて液晶セル(TNセ
ル)25を構成する。本実施例では一画素について示し
ている。そして、TNセル25を挟むように2枚の上下
偏光板26,27が配置される。
【0018】上基板22及び下基板23は、それぞれガ
ラス基板22a,23a上に一画素を構成する透明電極
22b,23bが形成され、該透明電極22b,23b
上に配向膜22c,23cが形成される。
【0019】配向膜22c,23cは、A,B領域の微
小液晶ドメインに二分割(3分割以上であってもよい)
される。この場合、配向膜22cのA,B領域は共に図
面上右斜上から左斜下に45度で配向処理され、配向膜
23cのA,B領域は共に図面上左斜上から右斜下に4
5度で配向処理される。
【0020】ここで、図2に、図1の上下基板の配向処
理方向の説明図を示す。図2に示すように、上述の配向
処理は、電極22b,23b間に電圧が印加されると液
晶分子24aがプレチルト角の大きな基板側により、決
まる方向、すなわち、逆方向に立ち上がるため、180
度視角特性が異なる。なお、図1(A)の配向膜22
c,23cの分割は、斜線部を高プレチルトとするよう
に部分的にプレチルト角を異ならせ、一回のラビング処
理で実現している。
【0021】一方、上偏光板26は、上配向膜22cの
配向方向と45度の方向であって、図面上垂直方向
(θ)に吸収軸(又は透過軸:以下同じ)26aが形成
され、下偏光板27は配向膜23cの配向方向と45度
の方向であって、図面上水平方向に吸収軸27aが形成
される。すなわち、各偏光板26,27のそれぞれの吸
収軸26a,27aは正十字配置される。そして、偏光
板27より光が入射され、偏光板26より出射される。
【0022】ここで、TNセル25のギャップ厚につい
て説明する。一般にTN液晶では液晶材料のΔn(屈折
率異方性)とセルギャップdとの積、すなわちΔndに
よってコントラスト等の光学特性が大きく変化する。ま
た、コントラストは偏光板の偏光特性(波長依存性)に
よっても影響を受ける。
【0023】従って、本発明のように、吸収軸を正十字
配置した偏光板26,27を用いる場合、Δndと、表
示される背景色との関係が表1に示される。
【0024】
【表1】
【0025】表1の傾向は液晶分子24aのツイスト角
を120度まで変化させた場合でも大きな変化がなく
(後述する)、TNセル25においてΔnd≒0.4 〜0.
5 とすることで、背景色として違和感のないことが確認
された。
【0026】ここで、図3に、第1実施例における明る
さ及び色度のグラフを示す。図3(A)はギャップ厚さ
に対するパネルの明るさのグラフであり、図3(B)は
色度とギャップ厚との関係を示したグラフである。この
場合、液晶24に、Δn=0.094 のZLI4792
((株)メルク製)が使用された場合の結果である。
【0027】すなわち、図3(A)において、ギャップ
厚5μm 前後の透過率が良好であり、Δn=0.094 か
ら、上述のΔndを略0.4 〜0.5 とすることが裏付けさ
れている。また、図3(B)において、ギャップ厚dを
3.5 μm 〜7μm まで変化させたときのギャップ厚dが
略4〜5μm で光源に近い色度のものが得られることが
示されたものである。
【0028】続いて、図4に、第1実施例における印加
電圧に対する透過強度のグラフを示す。図4(A)は
上、下における0°,20°,30°,40°方向から
の印加電圧に対する透過強度であり、図4(B)は左右
における0°,20°,30°,40°方向からのもの
である。
【0029】図20(A),(B)のように左右方向の
視角特性が良好なのに対し(高コントラスト)、上下方
向での視角特性が著しく劣る傾向であったが、図4
(A),(B)に示すように、上下方向の特性が向上
し、左右方向との関係でバランスが良好であることが明
らかである。
【0030】また、図5に、第1実施例におけるコント
ラスト変化のグラフを示す。図5(A)は、液晶分子
(上述のZLI4792)24aのツイスト角(90°
〜120°)に対するコントラストを示しており、図5
(B)はギャップ厚に対するコントラストを示してい
る。この場合、印加電圧を5.0 V一定とし、上下、左右
の各40°の視角方向からの特性としている。
【0031】図5(A),(B)に示すように、一定電
圧下である限り、ギャップ厚が小さいほど、またツイス
ト角が大きいほどコントラストが高くなる傾向となる。
なお、色及び応答速度の関係からツイスト角をあまりに
も大きく(120°〜180°以上)することは、アク
ティブマトリクス駆動する場合に利点を損うこととな
り、ツイスト角120°程度を限界とすることが望まし
い。
【0032】ところで、図4(A)と図20(A)を比
較するに、図20(A)は従来の配向分割で上下方向4
0°程度で輝度反転を生じていたが、図4(A)では4
0°において全く輝度反転が生じていないことが明らか
である。すなわち、電圧に対し、単調に透過率が減少し
ている。
【0033】続いて、図1における上下偏光板26,2
7における吸収軸26a,27aを正十字配置とした場
合のギャップ厚との関係における光の伝播について説明
する。
【0034】そこで、図6に、図1の系における偏光状
態を説明するグラフを示す。図6は、図1(B)に示す
系にて、下偏光板27の入射吸収軸27aを90度(θ
=90°)として上偏光板26の吸収軸26aを360
°回転した場合、入射する光のうち、青(波長420n
m),緑(波長550nm),赤(波長610nm)に対す
る透過光のギャップ厚依存性を示したものである。な
お、使用される液晶は上述と同様の(株)メルク製のZ
LI4792(Δn=0.094 )である。
【0035】すなわち、図6(A)は420nmに対して
ギャップ厚約4.0 μm とし、図6(B)は550nmに対
してギャップ厚約5.0 μm とし、図6(C)は610nm
に対してギャップ厚約5.8 μm とした場合に、90度方
向が異なる直線偏光が出射することを示している。な
お、図6(A)〜(C)ではギャップ厚を3.0 μm から
0.2 μm ごとに6.0 μm まで変化させている。
【0036】図6(A)〜(C)より明らかなように、
各設定ギャップ厚で偏光軸(吸収軸方向)90度の位置
でほぼ透過強度Tが零付近、即ち出射偏光方向(直線偏
光の方向、すなわち振動方向)が吸収軸と一致すること
となる。このことは、直線偏光が入射軸を基準にして9
0度旋光して出射されることを意味するものである。
【0037】すなわち、各偏光板26,27の吸収軸2
6a,27aを正十字配置としても、ギャップ厚を例え
ば5.0 μm 程度(緑が視覚に強く感じるため)に設定す
ることで、直線偏光を有効に利用することができ、パネ
ル輝度およびコントラストを高くすることができるもの
である。
【0038】ここで、図7〜図9に、図6の偏光特性の
比較のためのグラフを示す。図7は入射偏光板位置(吸
収軸)22.5度、図8は図19に示すような入射偏光板位
置(吸収軸)45度、図9は入射偏光板位置(吸収軸)
67.5度の場合を示している。
【0039】図7〜図9に示すように、それぞれの入射
偏光(吸収軸)22.5度、45度、67.5度のクロスニコル
であっても、波長に対応させてギャップ厚を設定する
(Δnd/λの条件は、どの設置においても同一)こと
により、総ての場合において直線偏光の偏光軸が90度
旋光して直線偏光として出射されるもので、偏光板をど
のように配置しても適切なギャップ厚でノーマリホワイ
トモードを得ることができることを意味している。な
お、図8の45度の場合は、従来TNの場合である。
【0040】従って、図6に示すように、図1において
上下各偏光板26,27の吸収軸を正十字配置させて
も、ノーマリホワイトモードを得ることができることを
裏付けているものである。又、このことは、マルチギャ
ップ化によりノーマリブラック表示も可能であることを
意味する。すなわち、偏光板垂直方向又は水平方向で平
行配置が可能となる。(後述の図18参照)。
【0041】また、図10に、第1実施例における左右
方向の視覚特性を向上させる場合の配向処理の説明図を
示す。図2に示す上下基板の配向処理であっても、上下
方向と左右方向の視覚特性のバランスがとれているが、
図4に示すように若干左右方向の視覚特性が劣っている
ことから、図10に示すようにA,B領域で上基板22
を破線のように右斜下から左斜上方向に配向処理し、下
基板23を実線のように右斜上から左斜下方向に配向処
理を行う。
【0042】すなわち、図2に比較して配向方向を90
度回転させたもので、これにより左右方向の視覚特性に
優れたものが得られ、特に横長の液晶表示パネルに適し
た視覚特性を容易に得ることができるものである。
【0043】そこで、図11に、本発明の視覚に対する
コントラストのグラフを示す。図11において、黒丸点
は図21の特性であり、白丸点が本発明の結果の視覚特
性のものである。図11に示すように、配向分割で特に
ノーマリホワイトモードにおいて上下方向の急激なコン
トラスト低下を大幅に低減することができ、総ての方向
に対してバランスが良好な視覚特性を得ることができる
と共に、視覚40度での輝度反転を防ぐことができるも
のである。
【0044】次に、図12に、本発明の第2実施例の構
成図を示す。第2実施例における液晶表示パネルは、図
12(A)に示すように、上基板22と上偏光板26と
の間に位相補償部材である光学補償フィルム28を介在
させ、TNセル25の視覚特性を位相差を生じさせて補
償させるものである。
【0045】この光学補償フィルム28は異方性物質で
形成されるもので、視角特性の補償とは、図12(B)
に示すように、斜め45度の方向からの特性を改善する
ことである。
【0046】そこで、図13に、図12の光学補償フィ
ルムの屈折率特性の説明図を示す。すなわち、図13に
示すように、光学補償フィルム28は、XY方向では等
方性の屈折率を有し、Z方向(厚み方向)で位相差が生
じる屈折率楕円体構造のものである。
【0047】このときの屈折率異方性Δn1 は、X方向
の屈折率nX ,Y方向の屈折率nY,Z方向の屈折率n
Z とすると、 Δn1 ={(nX +nY )/2}−nZ ・・・ (1) で表わされる。また、光学補償フィルム28の厚さをd
1 とすると、リターデーションR1 (nm)は、 R1 =Δn1 ・d1 ・・・ (2) で表わされる。
【0048】ここで、図14に、図12の斜め45度方
向のコントラストのグラフを示す。図14(A)は右上
(左下)方向の40°の角度におけるコントラストであ
り、図14(B)は左上(右下)方向の40°の角度に
おけるコントラストである。このときに使用される液晶
24は、低電圧液晶の例えば、チッソ(株)FT501
7(Δn=0.088 )であり、ギャップ厚4.5 μm のTN
セル25間に8V印加した場合のものである。
【0049】図14(A),(B)からも明らかなよう
に、Δn1 ・d1 が100〜200nm程度でコントラス
トの良好な結果が得られる。光学補償フィルム28を介
在させない場合に比較して高電圧側における45度斜め
方向からの視覚特性が改善されるものである。
【0050】ここで、図15に、図12の右上45度の
透過強度と印加電圧との関係のグラフを示すと共に、図
16に図12の左上45度の透過強度と印加電圧との関
係のグラフを示す。
【0051】図15(A)及び図16(A)は右上(左
上)方向のもので、図15(B)及び図16(B)は光
学補償フィルム28を介在させない場合のものである。
この場合、光学補償フィルム28によりΔn1 ・d1
約150nmに設定され、20°,30°,40°の角
度における透過強度が示される。
【0052】図15(A)と図15(B)、及び図16
(A)と図16(B)をそれぞれ比較して明らかなよう
にバランスが極めて良好な透過強度が得られる。
【0053】また、図17に、第2実施例における視覚
特性のグラフを示す。図17において、破線が光学補償
フィルム28を介在させない場合、実線が介在させた場
合であり、設定条件は図14〜図16と同様である。ま
た、グラフは一例としてコントラスト(CR)が20,
100の場合を示している。
【0054】図17に示すように、光学補償フィルム2
8を介在させることにより、コントラスト(CR)が2
0,100の両方ともに総ての方向に対してよりバラン
スが良好な視覚特性が得られるものである。
【0055】次に、図18に、本発明の第3実施例の構
成図を示す。上述の第1及び第2実施例がノーマリホワ
イトであるが、図18の液晶表示パネル21は、ノーマ
リブラックの場合を示したものである。
【0056】図18において、TNセル25をR,G,
B画素間の液晶層厚さをΔnd/λとするマルチギャッ
プ構造とし、これを挟装する上下偏光板のうち、下偏光
板27に図面上水平方向に吸収軸(又は透過軸)27a
が形成され、上偏光板26に図面上水平方向に吸収軸2
6aが形成される。
【0057】すなわち、図面上水平方向の吸収軸(又は
透過軸と吸収軸)26a,27aが平行な上下偏光板2
6,27が設置されるものである。
【0058】このように、TNセル25をマルチギャッ
プ化することにより、上下偏光板26,27の吸収軸を
平行配置することでノーマリブラック表示が可能とな
り、図7〜図9のように適切なギャップ厚とすること
で、バランスの良好な視角特性を得ることができる。
【0059】なお、図18では、吸収軸(又は透過軸と
吸収軸)26a,27aを図面上水平方向に平行配置し
た場合を示したが、垂直方向に平行配置しても、同様に
ノーマリブラック表示を行なうことができるものであ
る。
【0060】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶セル
を挟装する2枚の偏光板を、その透過軸又は吸収軸を直
交させ、かつ液晶セル面での液晶分子の配向方向と異な
る方向で形成させると共に、該液晶セルのギャップ厚を
適宜設定することにより、総ての方向に対してバランス
の良好な視覚特性を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成図である。
【図2】図1の上下基板の配向処理方向の説明図であ
る。
【図3】第1実施例における明るさ及び色度のグラフで
ある。
【図4】第1実施例における印加電圧に対する透過強度
のグラフである。
【図5】第1実施例におけるコントラスト変化のグラフ
である。
【図6】図1の系における偏光状態を説明するグラフで
ある。
【図7】図6の偏光特性の比較のためのグラフ(1)で
ある。
【図8】図6の偏光特性の比較のためのグラフ(2)で
ある。
【図9】図6の偏光特性の比較のためのグラフ(3)で
ある。
【図10】第1実施例における左右方向の視角特性を向
上させる場合の配向処理の説明図である。
【図11】本発明の視角に対するコントラストのグラフ
である。
【図12】本発明の第2実施例の構成図である。
【図13】図12の光学補償フィルムの屈折率特性の説
明図である。
【図14】図12の斜め45度方向のコントラストのグ
ラフである。
【図15】図12の右上45度の透過強度と印加電圧と
の関係のグラフである。
【図16】図12の左上45度の透過強度と印加電圧と
の関係のグラフである。
【図17】第2実施例における視角特性のグラフであ
る。
【図18】本発明の第3実施例の構成図である。
【図19】従来の液晶表示パネルにおける配向分割の光
学系の構成概念図である。
【図20】従来の透過強度−印加電圧のグラフである。
【図21】従来の視角特性のグラフである。
【符号の説明】
21 液晶表示パネル 22 上基板 22a,23a ガラス基板 22b,23b 透明電極 22c,23c 配向膜 23 下基板 24 液晶 24a 液晶分子 25 TNセル 26 上偏光板 27 下偏光板 26a,27a 吸収軸(又は透過軸) 28 光学補償フィルム

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶分子(24a)の配向状態及び視角
    特性が異なる所定数の液晶ドメインより一画素が構成さ
    れる液晶セル(25)を備え、該液晶セル(25)を2
    枚の偏光板(26,27)により挟装する液晶表示パネ
    ルにおいて、 前記2枚の偏光板(26,27)は、互いに透過軸又は
    吸収軸(26a,27a)が直交されると共に、前記液
    晶セル(25)面での前記液晶分子(24a)の配向方
    向と異なる方向で設置され、 該液晶セル(25)が、背景が略無彩色となるギャップ
    厚さで形成されることを特徴とする液晶表示パネル。
  2. 【請求項2】 前記2枚の偏光板(26,27)は、互
    いの前記透過軸又は吸収軸(26a,27a)が正十字
    配置で直交されることを特徴とする請求項1記載の液晶
    表示パネル。
  3. 【請求項3】 前記2枚の偏光板(26,27)におけ
    る前記透過軸又は吸収軸(26a,27a)は、前記液
    晶セル(25)面での前記液晶分子(24a)の配向方
    向と略45度の方向に形成されることを特徴とする請求
    項1又は2記載の液晶表示パネル。
  4. 【請求項4】 前記液晶分子(24a)のツイスト角を
    90度〜120度とすることを特徴とする請求項1乃至
    3記載の液晶表示パネル。
  5. 【請求項5】 前記2枚の偏光板(26,27)間に、
    厚さ方向に負の屈折率異方性を有する位相補償部材(2
    8)を設けることを特徴とする請求項1乃至4記載の液
    晶表示パネル。
  6. 【請求項6】 液晶分子(24a)の配向状態及び視角
    特性が異なる所定数の液晶ドメインより一画素が構成さ
    れる液晶セル(25)を備え、該液晶セル(25)を2
    枚の偏光板(26,27)により挟装する液晶表示パネ
    ルにおいて、 前記2枚の偏光板(26,27)は、互いに透過軸又は
    吸収軸(26a,27a)が平行に設置されると共に、
    前記液晶セル(25)面での前記液晶分子(24a)の
    配向方向と異なる方向で設置され、 該液晶セル(25)が、背景が略無彩色となるギャップ
    厚さで形成されることを特徴とする液晶表示パネル。
  7. 【請求項7】 前記2枚の偏光板(26,27)は、互
    いの前記透過軸又は吸収軸(26a,27a)が垂直方
    向又は水平方向で平行に設置されることを特徴とする請
    求項6記載の液晶表示パネル。
  8. 【請求項8】 前記液晶セル(25)として、R
    (赤)、G(緑)、B(青)画素間で液晶厚さであるギ
    ャップ厚さΔnd/λ(Δn:屈折率異方性、d:セル
    ギャップ、λ:波長)を、略一定の構造とすることを特
    徴とする請求項1乃至7記載の液晶表示パネル。
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