JPH10507009A - 超ねじれネマチック液晶ディスプレイのための光学補償器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改良された通常白色超ねじれネマチック（ＯＭＩ）液晶ディスプレイ（２００）は従来のＯＭＩディスプレイに比して劇的に改善された水平観察角を呈する。このディスプレイの液晶セルは、約１８０度より大きく約２７０度より小さい、好ましくは２２０度と２５０度との間であるねじれ角と、５００ナノメータ（ｎｍ）と８５０ｎｍとの間の位相遅れとを有する。この改良されたディスプレイは、正の複屈折斜角補償層（２５０）（Ｏプレート補償層と呼ばれる）をその補償要素の１つとして組込む新規な補償器を含む。加えて、正の複屈折Ａプレート補償層（２４５）および１つ以上の負の複屈折Ｃプレート補償層（２１０、２４０）がこのディスプレイに用いられてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 超ねじれネマチック液晶ディスプレイのための光学補償器 発明の背景 この発明は改良された受動超ねじれネマチック（ＳＴＮ）液晶ディスプレイ（ ＬＣＤ）に関し、より特定的には、通常は白色のＬＣＤ（光学モード干渉または ＯＭＩディスプレイと呼ばれる）に関する。これは、あるタイプの、通常は黒色 の超ねじれネマチック液晶ディスプレイを指す「膜補償ＳＴＮ」または「ＦＳＴ Ｎ」という語の口語的使用との対照にある。超ねじれネマチック液晶ディスプレ イは、たとえば、シェファー（Scheffer）およびネーリング(Nehring)、第１巻 、ビー・バハドゥール（B．Bahadur）編、ワールド・サイエンティフィック（Wo rld Scientific）、第２３１〜２７４頁、１９９０に記載されるように、当該技 術においては周知である。 ＯＭＩおよびＦＳＴＮディスプレイの両方は、（周知の能動マトリックス型の 液晶ディスプレイに比して）受動の、つまり多重化されたアドレス指定技術によ って駆動され得る比較的低コストのディスプレイの例である。 ＯＭＩディスプレイのいくつかの利点および不利な点 ＯＭＩディスプレイは、たとえばモイア（Moia）ら、「映像応答を伴う高コン トラストおよび高情報内容光学モード干渉（ＯＭＩ）ＬＣＤ（High-Contrast an d High-information-Content Optical-Mode-Interference（OMI）LCD with Vide o Response）」：ＳＴＮ−ＬＣＤとの比較（Comparison with STN-LCDs）、ＳＩ Ｄ９３ダイジェスト(SID 93 Digest)、シアトル(Seattle)、第３６８〜３７１頁 、１９９３年等、ＦＳＴＮよりも本質的に広い動作温度範囲を有することは周知 である。広い動作温度範囲は、自動車のダッシュボード、エビオニクスシステム ディスプレイ、携帯用ポータブル電子装置、およびガソリンポンプ、製造プロセ スコントローラ等の自動化されたコントローラ適用例など、数多くの適用例にお いて重要である。さらに、ＯＭＩディスプレイは、たとえばモイアらに参照され るように、ＦＳＴＮディスプレイよりも高速のオンおよびオフ応答時間を呈す ることも報告されている。 しかしながら、従来のＯＭＩディスプレイの実質的な欠点は、高い動作温度範 囲が所望される多くの適用例の場合に、水平方向におけるディスプレイの観察角 が狭すぎるという点である。さらに、白色および黒色の状態の色度が観察角およ び温度とともに変動する。 Ｏプレート補償技術 視野および色度の安定性を向上させるために、複屈折Ｏプレート補償器が用い られ得る。Ｏプレート補償器原理は、米国特許出願第２２３，２５１号に記載さ れるように、主光軸がディスプレイの面に対して実質的に斜めの角度で配向され る（ゆえに「Ｏプレート」という語となる）正の複屈折材料を利用する。「実質 的に斜めの」とは、はっきりと０度より大きく９０度より小さい角を意味する。 Ｏプレートは、たとえば、ディスプレイの面に対して３０度と６０度との間、典 型的には４５度の角度で利用されている。さらに、単軸または双軸材料のいずれ でのＯプレートが用いられ得る。Ｏプレート補償器はＬＣＤの偏光子層と検光子 層との間のさまざまな場所に置かれ得る。 一般に、Ｏプレート補償器はＯプレートと並んでＡプレートおよび／または負 のＣプレートをさらに含んでもよい。当該技術において周知であるように、Ａプ レートは、その異常軸（つまりそのＣ軸）がその層の表面に対し平行に配向され る複屈折層である。そのａ軸はしたがってその面に対し垂直に（法線入射光の方 向に平行に）配向され、その呼称をＡプレートとされる。Ａプレートは、ポリビ ニルアルコール等、単軸方向に伸ばされたポリマー膜、または他の好適に配向さ れた有機複屈折材料の使用によって作製されてもよい。 Ｃプレートは、その異常軸が層の表面に対して垂直に（法線入射光の方向に平 行に）配向された単軸複屈折層である。負の複屈折Ｃプレートは単軸方向に圧縮 されたポリマー（たとえばクラーク(Clerc)らの米国特許第４，７０１，０２８ 号参照）、伸ばされたポリマー膜の使用により、または物理蒸着無機薄膜（たと えばイエー(Yeh)らの米国特許第５，１９６，９５３号参照）の使用等によって 作製されてもよい。 発明の概要 改良された通常白色超ねじれネマチック（ＯＭＩ）液晶ディスプレイは従来の ＯＭＩディスプレイに比して劇的に改善された水平観察角を呈する。このディス プレイの液晶セルは、１８０度より大きく２７０度より小さい、好ましくは２２ ０度と２５０度との間のねじれ角と、５００ナノメータ（ｎｍ）と８５０ｎｍと の間の位相遅れとを有する。この改良されたディスプレイは正の複屈折斜角補償 層（Ｏプレート補償層と呼ばれる）をその補償要素の１つとして組込む新規な補 償器を含む。加えて、正の複屈折Ａプレート補償層および１つ以上の負の複屈折 Ｃプレート補償層をこのディスプレイにおいて用いてもよい。 図面の簡単な説明 図１は、この発明のある局面の配向を説明するために用いられる座標系を示す 。 図２は、単一の無機Ｏプレート補償層を用いる、この発明に従う液晶ディスプ レイを示す。 図３は、２つの有機Ｏプレート補償層を用いる、この発明に従う液晶ディスプ レイを示す。 図４〜図７は、コンピュータモデル化により生成された、ディスプレイの未補 償および補償（つまり図２のディスプレイ）観察特性を比較する等コントラスト グラフである。 図８〜図１１は、コンピュータモデル化により生成された、ディスプレイの未 補償および補償（つまり図３のディスプレイ）観察特性を比較する等コントラス トグラフである。 特定の実施例の詳細な説明 この発明に従って１つ以上のＯプレート補償層を液晶ディスプレイに導入する ことの全体的な効果は、（１）ディスプレイの垂直方向の観察角に悪影響を与え ることなく水平方向の観察角を大きくし、（２）視野にわたる色度の変動を低減 し、（３）この発明的補償を用いるディスプレイが従来可能であったよりも広い 温度範囲にわたって動作できるようにすることである。補償器光軸の配向は、組 合わされた遅れ効果が法線入射観察方向において互いを打ち消し、通常白色ディ スプレイをもたらすよう、注意深く選択される。配向がこれらの要件を満たすな らば、ＯプレートおよびＡプレートの組合せが用いられ得る。さらに、負のＣプ レートは、ある構成の場合には、大きな水平視野でのコントラスト比を増大し得 る。 液晶層、補償層、ならびに偏光子層および検光子層は、斜角遅延器（Ｏプレー ト）を用いてこの発明の実施例を実施するに際して、互いに対しさまざまな配向 をとってもよい。考慮された無機および有機Ｏプレートを用いる、考えられ得る 構成のうちのいくつかを表Ｉおよび表ＩＩにそれぞれ示す。表ＩおよびＩＩにお いて、ＡはＡプレートを表わし、Ｃは負の複屈折Ｃプレートを表わし、ＯはＯプ レートを表わし、ＬＣは液晶を表わし、Ｏ×Ｏは交差されたＯプレートを表わす 。交差されたＯプレートは、それらの方位角Φ（図１参照）が約９０度で名目上 交差する、近接したＯプレートである。 本発明の斜角補償機構がディスプレイエンジニアに提供する柔軟性は、性能を 特定のディスプレイ製品要件に調整することを可能にする。たとえば、簡単な構 成およびパラメータ変更で、左または右観察に対し最適化される等コントラスト を達成することが可能である。さらに、負の複屈折Ａプレートを正のＡプレート に対して置換してもよい。この例では、負の複屈折Ａプレートは、その異常軸が 正の複屈折Ａプレートのための適当な配向に対し垂直である状態で配向されるだ ろう。負のＡプレートを用いる場合、性能を最適化するために、補償器の他の構 成要素においてさらなる変更が必要とされるだろう。 本発明の好ましい実施例を、通常白色超ねじれ液晶ディスプレイ技術を用いて 実現されるように、上に例示し記載する。明瞭さを期すため、実際の実現例の特 徴をこの明細書に全部は記載しない。当然のことながら、（任意の開発プロジェ クトにおけるように）そのような任意の実際の実施例の開発において、発明に特 定の数多くの決定をなして、たとえば、１つの実現例と他の実現例とでは異なる システム関連またはビジネス関連の制約の遵守等、開発者の特定の目的または部 分目的を達成しなければならないことが理解される。さらに、そのような開発努 力は複雑でありかつ時間がかかるものであるかもしれないが、それでもなお、こ の開示の恩恵に与かる当業者にとってはデバイス工学の決まりきった作業である ことも理解される。 変更およびさらなる実施例は当業者にとっては疑うべくもなく明らかであるこ とが認識される。たとえば、別の考えられ得る実施例は補償層をディスプレイ構 造において基板の１つ以上として利用する。本発明は、カラーフィルタがディス プレイの電極のアレイと関連づけられるカラーディスプレイにも適用可能である 。さらに、ここに例示され記載されるものに対し等価な要素を置換してもよく、 部品または接続は逆転またはそうでない場合には交換されるかもしれず、本発明 のある特徴は他の特徴とは無関係に利用されるかもしれない。加えて、電極、カ ラーフィルタ、平坦層等、液晶ディスプレイの従来的な詳細は、液晶ディスプレ イの技術分野においては周知であるため、呈示しない。したがって、例示の実施 例は包括的なものではなくむしろ例示的なものと考えられるべきであり、添付の 請求項が本発明の完全な範囲をより示すものである。 図１は、以下の議論における液晶および複屈折補償器光軸の両方の配向を説明 するために用いられる座標系を示す。光は観察者１００に向かって正のＺ方向１ ０５に伝搬し、この方向はｘ軸１１０およびｙ軸１１５とともに右回り座標系を とｘ−ｙ面との間の角として定義される。方位角またはねじれ角Φ１３０は、ｘ 軸から、ｘ−ｙ面上への光軸の投影１３５まで測定される。 無機Ｏプレートを用いた特定の実施例の構造 図２は、偏光子２０５と、第１の負の複屈折Ｃプレート補償層２１０と、表面 に複数の第１の電極２２０を有する第１の液晶セル基板２１５と、液晶層２２５ と、第２の液晶セル基板２３５の表面上の第２の複数の電極２３０と、第２の負 の複屈折Ｃプレート補償層２４０と、正の複屈折Ａプレート補償層２４５と、正 の複屈折Ｏプレート補償層２５０と、検光子２５５とを含む、この発明に従う超 ねじれネマチック液晶ディスプレイ２００の領域を示す。（偏光子２０５および 検光子２５５は両方とも電磁場に極性を与える。しかしながら、典型的には、「 偏光子」という語は光源に最も近い偏光要素を示し、「検光子」という語はＬＣ Ｄの観察者１００に最も近い偏光要素を示す。）基板２１５および２３５を含む それらの間の領域は液晶セル２６０として示される。液晶層２２５の物理的厚み は一般にセルのセルギャップｄとして示される。 液晶セルの基板２１５および２３５の内部表面は基板と液晶材料２２５との間 のインタフェースに従来のアライメント層（図示せず）を含むことが当業者には 認識される。アライメント層は液晶材料をインタフェースにおいて特定の方位方 向に沿って小さい予めの傾斜角で配向し、有効な表面の予めの傾斜角は約１度〜 約３０度の範囲である。 液晶層２２５は正の誘電異方性を有する液晶材料からなる。マーク(Merck)社 によりマークＺＬＩ−４４３１（Merck ZLI-4431）の名称で販売される液晶材料 が予備テストにおいて十分なものであることがわかっている。他の多くの超ねじ れネマチック液晶材料が市場で入手可能であり、それらを使用してもよい。 液晶材料は、左回りのねじれおよび−０．５５の従来のセルギャップ対ピッチ 比ｄ／ｐを得るために任意の便利なタイプの従来的なキラルのドーパントを十分 な濃度で含む。 前述のマークの液品材料は、この実施例のアライメント層とともに用いられる 場合、約２４０度のねじれ角と約６度の表面の予めの傾斜角とを有する。有効な ねじれ角は実質的には約１８０度より大きくかつ約２７０度よりも小さく、好ま しくは約２２０度〜約２５０度の範囲である。第１の基板２１５における液晶材 料の方位配向は約３０度であり、この配向は液晶セルの中央において液晶配向ベ クトルの約２７０度の方位配向をもたらすよう選択される。別の実現例における 異なるねじれ角に対し、基板２１５において液晶材料の、異なる配向が用いられ るだろう。 液晶層２２５は約３．９ミクロンの厚みｄを有してもよく、その液晶セルに対 して約６５０ｎｍの位相遅れ（Δｎｄ）を生ずる。有効な位相遅れは、液晶層２ ２５の総位相遅れが約５００ｎｍと約８５０ｎｍとの間である場合に限り、ディ スプレイ２００のために選択される液晶材料の複屈折に依存して変動する。 偏光層２０５は９２度のその吸収軸の方位配向を有し、検光層２５５は２５度 のその吸収軸の方位配向を有する。偏光層２０５、検光層２５５および液晶セル ２６０の配向は通常白色ディスプレイを生じさせるよう選択される。用いられる 配向そのものは、１つの実現例と他の実現例とでは、利用可能な材料および設計 目標に依ってかなり変動し得る。任意の特定の実現例において用いられる特定の 配向はこの開示の恩恵を被る当業者により慣例の技術として経験的に決定される 。 第１の負の複屈折Ｃプレート補償層２１０は１４５ｎｍの位相遅れを有しても よく、有効な位相遅れ値は約７０ｎｍ〜約３００ｎｍの範囲であることが期待さ れる。第２の負の複屈折Ｃプレート補償層２４０は４８ｎｍの位相遅れを有して もよく、有効な位相遅れ値は約３０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲であることが期待 される。 Ｃプレート補償層２１０および２４０の両方は約０．１０の複屈折を有しても よく、イエーらの米国特許第５，１９６，９５３号に開示されるプロセスを用い て作製されてもよい。この種の負の複屈折Ｃプレート補償器を作製するための他 の方法が存在することは、この開示の恩恵を被る当業者には明らかである。 正の複屈折Ａプレート補償層２４５は従来的な伸ばされたポリマー膜タイプの ものであってもよい。このポリマー膜は約９８ｎｍの位相遅れを有してもよい。 有効な遅れ値は約８０ｎｍ〜約１２０ｎｍの範囲であることが期待される。正の 複屈折Ａプレート補償層２４５は約９２度のその異常軸の方位配向を有してもよ く、その方位配向の有効な値は約８０度〜約１００度の範囲であることが期待さ れる。 正の複屈折Ｏプレート補償層２５０の異常軸は約３９度の傾斜角と約１１５度 の方位配向とを有してもよい。この傾斜角の有効な値は約３０度〜約５０度の範 囲であることが期待される。方位配向の有効な値は約５０度〜約１３０度の範囲 であることが期待される。 Ｏプレート補償層２５０は、同時出願されかつこの出願と共通に譲渡される、 ウィリアム・ジェイ・ガニング３世（William J．Gunning，III）、ブルース・ ケイ・ウィンカー（Bruce K．Winker）、ドナルド・ビー・テイバー（Donald B ．Taber）、ポール・エイチ・コブリン（Paul H．Kobrin）、ジェイムズ・シー ・ビーディ（James C．Beedy）およびジョン・ピー・エブレン・ジュニア（John P．Eblen，Jr.）による同時係属中の米国特許出願「ねじれネマチック液晶ディ スプレイにおける改良されるグレースケール性能のための無機薄膜補償器（Inor ganic Thin Film Compensator For Improved Gray Scale Performance in Twist ed Nematic Liquid Crystal Displays）」に開示されるように、基板の上にタン タル酸化物を斜めに堆積することによって作製されてもよい。Ｏプレート補償層 の厚みは約０．５１ミクロンであってもよく、有効な厚み値は約０．４ミクロン 〜約１．５ミクロンの範囲であることが期待される。Ｏプレート補償層は双軸で あり、Ｏプレートの傾斜角が屈折率楕円体の主軸の配向によって決定されるもの として、１．３７、１．５２および１．５９の主要屈折率を有してもよい。この 開示の恩恵を被る当業者は、屈折率そのものは堆積角および厚みとともに変動す ることを認識する。 ２つの有機Ｏプレートを用いた特定の実施例の構造 図３は、偏光子３０５と、第１の正の複屈折Ａプレート補償層３１０と、第１ の正の複屈折Ｏプレート補償層３１３と、表面に複数の第１の電極３２０を有す る第１の液晶セル基板３１５と、液晶層３２５と、第２の液晶セル基板３３５の 表面上の第２の複数の電極３３０と、第２の正の複屈折Ｏプレート補償層３４０ と、第２の正の複屈折Ａプレート補償層３５０と、検光子３５５とを含む、この 発明に従う超ねじれネマチック液晶ディスプレイ３００の領域を示す。基板３１ ５と３３５とを含むそれらの間の領域は液晶セル３６０として示される。液晶層 ３２５の物理的厚みはセルのセルギャップｄとして広く示される。 当業者は、液晶セルの基板３１５および３３５の内部表面は基板と液晶材料３ ２５との間におけるインタフェースにおいて従来のアライメント層（図示せず） を含むことを認識する。アライメント層は液晶材料をインタフェースにおいて特 定の方位方向に沿って小さい予めの傾斜角で配向させ、有効な表面の予めの傾斜 角は約１度〜約３０度の範囲である。 液晶層３２５は正の誘電異方性を有する液晶材料からなる。マーク社によって マークＺＬＩ−４４３１の名称で販売される液晶材料が予備テストにおいて十分 であることがわかっている。他の多くの超ねじれネマチック液晶材料も市場で入 手可能であり、それらを用いてもよい。 前にあるように、液晶材料は、左回りのねじれおよび−０．５５の従来的なセ ルギャップ対ピッチ比ｄ／ｐを生じさせるために、任意の便利なタイプの従来の キラルのドーパントを十分な濃度で含む。 前述のマークの液晶材料は約２４０度のねじれ角と約６度の表面の予めの傾斜 角とを有する。有効なねじれ角は実質的には約１８０度より大きくかつ約２７０ 度よりも小さく、好ましくは約２２０度〜約２５０度の範囲である。第１の基板 ３１５での液晶材料の方位配向は約３０度であり、この配向は液晶セルの中央に おいて液晶配向ベクトルの約２７０度の方位配向をもたらすよう選択される。別 の実現例における異なるねじれ角に対し、基板３１５において液晶材料の、異な る配向が用いられるだろう。 液晶セル３６０は約４．５ミクロンの厚みｄを有してもよく、その液晶セルに 対して約７４０ｎｍの位相遅れ（Δｎｄ）を生ずる。有効な位相遅れは、液晶層 ３２５の総位相遅れが約５００ｎｍと約８５０ｎｍとの間にある場合に限り、デ ィスプレイ３００のために選択される液晶材料の複屈折に依存して変動する。 偏光層３０５は１４９度のその吸収軸の方位配向を有し、検光層３５５は４３ 度のその吸収軸の方位配向を有する。偏光層３０５、検光層３５５および液晶セ ル３６０の配向は通常白色ディスプレイを生じさせるよう選択される。配向その ものは、１つの実現例と他の実現例とでは、利用可能な材料および全体の設計目 標に依存してかなり変動し得る。任意の特定の実現例において用いられる特定の 配向はこの開示の恩恵を受ける当業者によって慣例の技術として経験的に決定さ れる。 第１の正の複屈折Ａプレート補償層３１０は従来の伸ばされるポリマー膜タイ プのものであってもよい。このポリマー膜は約５６ｎｍの位相遅れを有してもよ い。有効な遅れ値は約４５ｎｍ〜約７０ｎｍの範囲であることが期待される。第 １の正の複屈折Ａプレート補償層３１０は約９８度のその異常軸の方位配向を有 してもよく、有効な方位配向値は約９０度〜約１１０度の範囲であることが期待 される。 第２の正の複屈折Ａプレート補償層３５０は従来の伸ばされるポリマー膜タイ プのものであってもよい。このポリマー膜は約２９８ｎｍの位相遅れを有しても よい。有効な遅れ値は約２５０ｎｍ〜約３５０ｎｍの範囲であることが期待され る。第２の正の複屈折Ａプレート補償層３５０は約７４度のその異常軸の方位配 向を有してもよく、有効な方位配向値は約６５度〜約８５度の範囲であることが 期待される。 第１の正の複屈折Ｏプレート補償層３１３の異常軸は約４０度の傾斜角と約６ ４度の方位配向とを有してもよい。有効な傾斜角値は約３０度〜約５０度の範囲 であることが期待される。有効な方位配向値は約５５度〜約７５度の範囲である ことが期待される。Ｏプレートは約３０７ｎｍの位相遅れを有してもよい。有効 な遅れ値は約２６０ｎｍ〜約３６０ｎｍの範囲であることが期待される。 第２の正の複屈折Ｏプレート補償層３４０の異常軸は約４０度の傾斜角と約２ ９度の方位配向とを有してもよい。有効な傾斜角値は約３０度〜約５０度の範囲 であることが期待される。有効な方位配向値は約２０度〜約４０度の範囲である ことが期待される。Ｏプレートは約１４３ｎｍの位相遅れを有してもよい。有効 な遅れ値は約１２０ｎｍ〜約１７０ｎｍの範囲であることが期待される。 Ｏプレート補償層３１３および３４０は、同時出願されかつこの出願とともに 共通に譲渡される、同時係属中の米国特許出願である、ブルース・ケイ・ウィン カーによる「ねじれネマチック液晶ディスプレイにおける改良されたグレースケ ール性能のための有機フォトポリマー補償膜（Organic Photopolymer Compensat ion Film For Improved Gray Scale Performance in Twisted Nematic Liquid C rystal Displays）」およびブルース・ケイ・ウィンカー、ホン・ソン・リャン （Hong-Son Ryang）、レズリー・エフ・ウォーレン・ジュニア（Leslie F．Warr en，Jr.）、チャールズ・ローゼンブラット（Charles Rosenblatt）およびズィ リ・リー（Zili Li）による「ねじれネマチック液晶ディスプレイにおける改良 されたグレースケール性能のための有機ポリマーＯプレート補償器（Organic Po lymer O-Plate Compensator For Improved Gray Scale Performance in Twisted Nematic Liquid Crystal Displays）」に開示される種々の有機作製技術のうち の任意のものによって作製されてもよい。 変形物 図２および図３に示される実施例はかなり変形され得る。たとえば、 １．さらなる補償層が加えられ得る。たとえば、負の複屈折Ｃプレート補償層 と、正の複屈折Ｏプレート補償層と、正の複屈折Ａプレート補償層とを含む補償 層の組合せを液晶セルの片側または両側に位置させ得る。 ２．Ｏプレート層２５０は必ずしも液晶セル２６０と検光子層２５５との間に 位置される必要はなく、同様にＡプレート補償層２４５は必ずしも液晶セル２６ ０と検光子層２５５との間に位置される必要はない。Ｏプレート層２５０および Ａプレート層２４５の両方は代わりに偏光子層２０５と検光子層２５５との間の 都合のよい位置に置かれ得る。 ３．負の複屈折Ｃプレート補償層２４０は所望されるならは省略され得る。逆 に、さらなる負の複屈折Ｃプレート補償層が設計に含まれてもよい。 ４．Ｏプレート３１３および３４０は必ずしも液晶層３２５とＡプレート３１ ０および３５０との間に位置される必要はない。Ｏプレート層３１３および３４ ０と、Ａプレート層３１０および３５０とは、代わりに、偏光子層３０５と検光 子層３５５との間の都合のよい位置に置かれ得る。 ５．負の複屈折Ａプレートを正の複屈折Ａプレート補償層の代わりに用い得る 。 この開示の恩恵を被る当業者は、これら代替的実施例の各々において、各補償 層の場所、配向および位相遅れは慣例的に調整されて、所望される実現例に適合 すべく液晶ディスプレイの観察角特性を最適化しなければならないことを認識す る。 発明のいくつかの恩恵 この発明の主要な恩恵は、超ねじれネマチック液晶ディスプレイにおいて高コ ントラストが達成される水平観察角を劇的に拡げるという点であり、したがって 通常白色ＯＭＩのより大きな利用およびそれに付随する温度範囲の恩恵をもたら す。たとえば、図４は、補償されない、およびこの発明に従って補償される仮定 的なディスプレイ（図２のもの）をコンピュータモデル化することによって生じ る「前」および「後」図を示す。より特定的には、図４は、補償されないディス プレイ４００および補償されたディスプレイ４０５に対する、２：１のコントラ スト比輪郭に対し５５０ｎｍの波長で計算された等コントラストグラフであり、 言い換えれば、表面輪郭としてのコントラスト比対水平および垂直観察角のグラ フである。図５〜図７は、それぞれ、５：１（補償されないもの５００および補 償されたもの５０５）、１０：１（補償されないもの６００および補償されたも の６０５）、および２０：１（補償されないもの７００および補償されたもの７ ０５）のコントラスト比に対する同様の等コントラストグラフを示す。 別の例では、図８は、補償されない、およびこの発明に従って補償された仮定 的なディスプレイ（図３のもの）をコンピュータモデル化することによって生ず る「前」および「後」図を示す。より特定的には、図８は、補償されないディス プレイ８００および補償されたディスプレイ８０５に対して、２：１のコントラ スト比輪郭に対し５５０ｎｍの波長で計算された等コントラストグラフである。 図９〜図１１は、それぞれ、５：１（補償されないもの９００および補償された もの９０５）、１０：１（補償されないもの１０００および補償されたもの１０ ０５）、および２０：１（補償されないもの１１００および補償されたもの１１ ０５）のコントラスト比に対する同様の等コントラストグラフを示す。さらに、 図３の実施例は補償されないＯＭＩディスプレイに比して白色状態および黒色状 態色度において±２０度の視野および６５度の温度範囲（０℃〜６５℃）に対し てより小さい変動を呈する。 補償されたディスプレイに対する水平観察角は、すべてのコントラスト比に対 し、補償されないディスプレイのそれを超えて大きく改善されることは当業者に は明らかである。さらに、この発明に従う補償されたディスプレイは先行技術の 補償された超ねじれネマチック液晶ディスプレイよりもかなり良い範囲の水平観 察角を提供すると考えられる。 この開示の恩恵を被る当業者には、前述の例示からの数多くの変形がここに開 示される発明的概念から逸脱することなく可能であることが理解される。したが って、単に前述の例示ではなく、以下に記載される請求の範囲こそが、この出願 において請求される排他的な権利を規定することが意図されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サクセナ，ラギーニ アメリカ合衆国、93065 カリフォルニア 州、シーミ・バレー、ウォーレンデイル・ アベニュ、796 (72)発明者 テイバー，ドナルド・ビィ アメリカ合衆国、91360 カリフォルニア 州、サウザンド・オークス、ファルゴ・ス トリート、562 (72)発明者 ヘイル，レオナード・ジー アメリカ合衆国、91320 カリフォルニア 州、ニューベリー・パーク、エレン・コー ト、3056

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ａ） 偏光子層と、 （ｂ） 検光子層と、 （ｃ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される液晶セルとを含み、 前記液晶セルは、 （１） ２つの基板と、 （２） 前記２つの基板間に配置される液晶層とを有し、前記液晶層は（Ａ ）複数のコレステリック液晶分子を含み、前記分子は前記基板間において約２４ ０度に等しい方位ねじれ角を有し、（Ｂ）約０．６５ミクロンの位相遅れを有し 、さらに、 （ｄ） 前記偏光子層と前記液晶セルとの間に配置される第１の負の複屈折Ｃ プレート補償層と、 （ｅ） 前記液晶セルと前記検光子層との間に配置される正の複屈折Ａプレー ト補償層と、 （ｆ） 前記液晶セルと前記検光子層との間に配置される正の複屈折Ｏプレー ト補償層とを含む、改良された通常白色超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。 ２．前記液晶セルと前記検光子層との間に配置される第２の負の複屈折Ｃプレー ト補償層をさらに含む、請求項１に記載の超ねじれネマチック液晶ディスプレイ 。 ３．（ａ） 偏光子層と、 （ｂ） 検光子層と、 （ｃ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される液晶セルとを含み、 前記液晶セルは、 （１） ２つの基板と、 （２） 前記２つの基板間に配置される液晶層とを有し、前記液晶層は（Ａ ）複数のコレステリック液晶分子を含み、前記分子は前記基板間において約２４ ０度に等しい方位ねじれ角を有し、（Ｂ）約０．６５ミクロンの位相遅れを有し 、さらに、 （ｄ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される第１の負の複屈折Ｃ プレート補償層と、 （ｅ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される正の複屈折Ａプレー ト補償層と、 （ｆ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される正の複屈折Ｏプレー ト補償層とを含む、改良された通常白色超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。 ４．前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される第２の負の複屈折Ｃプレー ト補償層をさらに含む、請求項３に記載の超ねじれネマチック液晶ディスプレイ 。 ５．（ａ） 偏光子層と、 （ｂ） 検光子層と、 （ｃ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される液晶セルとを含み、 前記液晶セルは、 （１） ２つの基板と、 （２） 前記２つの基板間に配置される液晶層とを有し、前記液晶層は（Ａ ）複数のコレステリック液晶分子を含み、前記分子は前記基板間において約２４ ０度に等しい方位ねじれ角を有し、（Ｂ）約０．６５ミクロンの位相遅れを有し 、さらに、 （ｄ） 前記偏光子層と前記液晶セルとの間に配置される第１の負の複屈折Ｃ プレート補償層と、 （ｅ） 前記偏光子層と前記液晶セルとの間に配置される第１の正の複屈折Ａ プレート補償層と、 （ｆ） 前記偏光子層と前記液晶セルとの間に配置される第１の正の複屈折Ｏ プレート補償層と、 （ｇ） 前記液晶セルと前記検光子層との間に配置される第２の負の複屈折Ｃ プレート補償層と、 （ｈ） 前記液晶セルと前記検光子層との間に配置される第２の正の複屈折Ａ プレート補償層と、 （ｉ） 前記液品セルと前記検光子層との間に配置される第２の正の複屈折Ｏ プレート補償層とを含む、改良された通常白色超ねじれネマチック液晶ディスプ レイ。 ６．（ａ） 偏光子層と、 （ｂ） 検光子層と、 （ｃ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される液晶セルとを含み、 前記液晶セルは、 （１） ２つの基板と、 （２） 前記２つの基板間に配置される液晶層とを有し、前記液晶層は（Ａ ）複数のコレステリック液晶分子を含み、前記分子は前記基板間において約２４ ０度に等しい方位ねじれ角を有し、（Ｂ）約０．７４ミクロンの位相遅れを有し 、さらに、 （ｄ） 前記偏光子層と前記液晶セルとの間に配置される第１の正の複屈折Ｏ プレート補償層と、 （ｅ） 前記偏光子層と前記液晶セルとの間に配置される第１の正の複屈折Ａ プレート補償層と、 （ｆ） 前記液晶セルと前記検光子層との間に配置される第２の正の複屈折Ａ プレート補償層と、 （ｇ） 前記液晶セルと前記検光子層との間に配置される第２の正の複屈折Ｏ プレート補償層とを含む、改良された通常白色超ねじれネマチック液晶ディスプ レイ。 ７．（ａ） 前記偏光子層と前記液晶層との間に配置される第１の負の複屈折Ｃ プレート補償層と、 （ｂ） 前記液晶層と前記検光子層との間に配置される第２の負の複屈折Ｃプ レート補償層とをさらに含む、請求項６に記載の通常白色超ねじれネマチック液 晶ディスプレイ。 ８．（ａ） 偏光子層と、 （ｂ） 検光子層と、 （ｃ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される液晶セルとを含み、 前記液晶セルは、 （１） ２つの基板と、 （２） 前記２つの基板間に配置される液晶層とを有し、前記液晶層は（Ａ ）複数のコレステリック液晶分子を含み、前記分子は前記基板間において約２４ ０度に等しい方位ねじれ角を有し、（Ｂ）約０．６５ミクロンの位相遅れを有し 、さらに、 （ｄ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される正の複屈折Ｏプレー ト補償層を含む、改良された通常白色超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。 ９．（ａ） 偏光子層と、 （ｂ） 検光子層と、 （ｃ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される液晶セルとを含み、 前記液晶セルは、 （１） ２つの基板と、 （２） 前記２つの基板間に配置される液晶層とを有し、前記液晶層は複数 のコレステリック液晶分子を含み、前記分子は前記基板間において約１８０度よ り実質的に大きい方位ねじれ角を有し、さらに、 （ｄ） 前記偏光子層と前記検光子層との間に配置される正の複屈折Ｏプレー ト補償層を含む、改良された超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。 １０．前記ねじれ角は約２２０度以上でありかつ約２５０度以下である、請求項 ９に記載の超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。 １１．前記ねじれ角は約２４０度に等しい、請求項９に記載の超ねじれネマチッ ク液晶ディスプレイ。 １２．前記液晶層は約０．５５ミクロンと約０．７ミクロンとの間の位相遅れを 有する、請求項９に記載の超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。 １３．前記液晶層は約０．６５ミクロンの位相遅れを有する、請求項９に記載の 超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。 １４．前記液晶層は約０．７４ミクロンの位相遅れを有する、請求項９に記載の 超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。 １５．前記偏光子層と前記検光子層との間に配置されるＡプレート補償層をさら に含む、請求項９に記載の超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。 １６．前記偏光子層と前記検光子層との間に配置されるＣプレート補償層をさら に含む、請求項９に記載の超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。