JPH1195188A - 通常白色の超ねじれネマチック液晶ディスプレイ - Google Patents
通常白色の超ねじれネマチック液晶ディスプレイInfo
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- G02F1/1397—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell the twist being substantially higher than 90°, e.g. STN-, SBE-, OMI-LC cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 通常白色の超ねじれネマチック液晶ディスプ
レイを提供する。 【解決手段】 ディスプレイ（２００）は、偏光子層
（２０５）と検光子層（２１０）との間に、第１および
第２の基板（２２５、２４０）を有する超ねじれネマチ
ック液晶セル（２１５）と、第１の基板と第２の基板と
の間に配置される液晶層（２２０）とを含む。ディスプ
レイはさらに、偏光子層と超ねじれネマチック液晶セル
との間に配置される少なくとも１つの正の複屈折のＡプ
レート補償器層（２５０）と、検光子層と超ねじれネマ
チック液晶セルとの間に配置される少なくとも１つの正
の複屈折のＡプレート補償器層（２５５）とを含み、こ
れらは広い観察角において、かつさまざまな温度にわた
ってディスプレイの色度シフトを減少する。
レイを提供する。 【解決手段】 ディスプレイ（２００）は、偏光子層
（２０５）と検光子層（２１０）との間に、第１および
第２の基板（２２５、２４０）を有する超ねじれネマチ
ック液晶セル（２１５）と、第１の基板と第２の基板と
の間に配置される液晶層（２２０）とを含む。ディスプ
レイはさらに、偏光子層と超ねじれネマチック液晶セル
との間に配置される少なくとも１つの正の複屈折のＡプ
レート補償器層（２５０）と、検光子層と超ねじれネマ
チック液晶セルとの間に配置される少なくとも１つの正
の複屈折のＡプレート補償器層（２５５）とを含み、こ
れらは広い観察角において、かつさまざまな温度にわた
ってディスプレイの色度シフトを減少する。
Description
【０００１】
【援用する参考文献】ここに引用により援用される刊行
物は、（１）イイエダ（Iieda ）他への「偏光させる方
法」（“Method for Polarizing Light ”）と題された
米国特許第５，２６０，１０９号と、（２）カーン（Ka
hn）による「液晶デバイスの分子物理学」（The Molecu
lar Physics of Liquid-Crystal Devices ）（Physics
Today,p.68 （May 1982））と、（３）ウィンカー（Win
ker）他への「超ねじれネマチック液晶ディスプレイの
ためのＯプレートを含む光学補償器」（“Optical Comp
ensator Including An O-Plate For Super-Twist Nemat
ic Liquid Crystal Display ”）と題された米国特許第
５，５５７，４３４号とが挙げられる。
物は、（１）イイエダ（Iieda ）他への「偏光させる方
法」（“Method for Polarizing Light ”）と題された
米国特許第５，２６０，１０９号と、（２）カーン（Ka
hn）による「液晶デバイスの分子物理学」（The Molecu
lar Physics of Liquid-Crystal Devices ）（Physics
Today,p.68 （May 1982））と、（３）ウィンカー（Win
ker）他への「超ねじれネマチック液晶ディスプレイの
ためのＯプレートを含む光学補償器」（“Optical Comp
ensator Including An O-Plate For Super-Twist Nemat
ic Liquid Crystal Display ”）と題された米国特許第
５，５５７，４３４号とが挙げられる。
【０００２】さらに、ここに引用により援用される同一
出願人に譲渡される同時係属中の米国特許出願は、１９
９４年９月３０日出願のブルース・Ｋ・ウィンカー（Br
uceK. Winker ）他による「ねじれネマチック液晶ディ
スプレイの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 Polymer O-Pl
ate Compensator For Improved Gray Scale Performanc
e in Twisted NematicLiquid Crystal Displays”）と
題された米国特許出願連続番号第０８／３１３，５３１
号である。
出願人に譲渡される同時係属中の米国特許出願は、１９
９４年９月３０日出願のブルース・Ｋ・ウィンカー（Br
uceK. Winker ）他による「ねじれネマチック液晶ディ
スプレイの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 Polymer O-Pl
ate Compensator For Improved Gray Scale Performanc
e in Twisted NematicLiquid Crystal Displays”）と
題された米国特許出願連続番号第０８／３１３，５３１
号である。
【０００３】
【発明の背景】この発明は改善されたパッシブマトリク
ス超ねじれネマチック（ＳＴＮ）液晶ディスプレイ（Ｌ
ＣＤ）に関し、より特定的には補償された通常白色の
（ＮＷ）ＳＴＮ ＬＣＤに関する。
ス超ねじれネマチック（ＳＴＮ）液晶ディスプレイ（Ｌ
ＣＤ）に関し、より特定的には補償された通常白色の
（ＮＷ）ＳＴＮ ＬＣＤに関する。
【０００４】アクティブマトリクスＬＣＤ（ＡＭＬＣ
Ｄ）は、広い範囲の観察角にわたって高いコントラスト
および安定した色度を示すが、多くの場合、移動ディス
プレイの市場が耐え得る以上に費用がかかる。商業用航
空機市場および自動車市場などの移動ＬＣＤ市場では、
より低コストのディスプレイを必要とする。パッシブに
アドレス指定された（すなわち多重化されたアドレス指
定技術を用いた）ＳＴＮＬＣＤはＡＭＬＣＤよりも費用
が安いため、ＬＣＤ市場によっては代替案として好まし
い。ＳＴＮ ＬＣＤは当該技術において周知である。例
としては、シェファー（Scheffer）およびネーリン（Ne
hrin）共著の『液晶の応用例および使用』（Liquid Cry
stals Applications and Uses ）（Ｂ．バハドゥール
（Bahadhur）編、１９９０、ｐ２３１）を参照された
い。
Ｄ）は、広い範囲の観察角にわたって高いコントラスト
および安定した色度を示すが、多くの場合、移動ディス
プレイの市場が耐え得る以上に費用がかかる。商業用航
空機市場および自動車市場などの移動ＬＣＤ市場では、
より低コストのディスプレイを必要とする。パッシブに
アドレス指定された（すなわち多重化されたアドレス指
定技術を用いた）ＳＴＮＬＣＤはＡＭＬＣＤよりも費用
が安いため、ＬＣＤ市場によっては代替案として好まし
い。ＳＴＮ ＬＣＤは当該技術において周知である。例
としては、シェファー（Scheffer）およびネーリン（Ne
hrin）共著の『液晶の応用例および使用』（Liquid Cry
stals Applications and Uses ）（Ｂ．バハドゥール
（Bahadhur）編、１９９０、ｐ２３１）を参照された
い。
【０００５】通常黒色の（ＮＢ）ＳＴＮ ＬＣＤ（一般
的に「フィルム補償されたＳＴＮ」または「ＦＳＴＮ」
ディスプレイと称される）および補償されないＮＷ Ｓ
ＴＮＬＣＤ（一般的に光学モード干渉またはＯＭＩディ
スプレイと称される）は、パッシブアドレス指定技術に
より駆動できる比較的低コストのディスプレイの例であ
る。ＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと比較して、ＦＳＴＮ ＬＣ
Ｄの動作温度範囲はより限られており、ＦＳＴＮ ＬＣ
Ｄは視界（ＦＯＶ）にわたって大きな色度シフトを示
す。ＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤの動作温度範囲はＦＳＴＮ
ＬＣＤよりも広いことが知られている一方で、ＮＷ Ｓ
ＴＮ ＬＣＤは観察角および動作温度の範囲にわたって
ディスプレイの明るさが低いことと色度シフトが大きい
ことに悩まされている。先行技術のＮＷ ＳＴＮ ＬＣ
Ｄのこれらの不利な点のため、例を少しだけ挙げるな
ら、商業用航空機市場および自動車市場などの応用にお
いての利用が限られる。そのため、先行技術のＮＷ Ｓ
ＴＮ ＬＣＤのこうした限界を克服するＮＷ ＳＴＮ
ＬＣＤが必要となっている。
的に「フィルム補償されたＳＴＮ」または「ＦＳＴＮ」
ディスプレイと称される）および補償されないＮＷ Ｓ
ＴＮＬＣＤ（一般的に光学モード干渉またはＯＭＩディ
スプレイと称される）は、パッシブアドレス指定技術に
より駆動できる比較的低コストのディスプレイの例であ
る。ＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと比較して、ＦＳＴＮ ＬＣ
Ｄの動作温度範囲はより限られており、ＦＳＴＮ ＬＣ
Ｄは視界（ＦＯＶ）にわたって大きな色度シフトを示
す。ＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤの動作温度範囲はＦＳＴＮ
ＬＣＤよりも広いことが知られている一方で、ＮＷ Ｓ
ＴＮ ＬＣＤは観察角および動作温度の範囲にわたって
ディスプレイの明るさが低いことと色度シフトが大きい
ことに悩まされている。先行技術のＮＷ ＳＴＮ ＬＣ
Ｄのこれらの不利な点のため、例を少しだけ挙げるな
ら、商業用航空機市場および自動車市場などの応用にお
いての利用が限られる。そのため、先行技術のＮＷ Ｓ
ＴＮ ＬＣＤのこうした限界を克服するＮＷ ＳＴＮ
ＬＣＤが必要となっている。
【０００６】
【発明の概要】通常白色の超ねじれネマチック液晶ディ
スプレイが開示される。ディスプレイは偏光子層と検光
子層との間に、第１および第２の基板を有する超ねじれ
ネマチック液晶セルと、第１の基板と第２の基板との間
に配置される液晶層とを含む。ディスプレイはさらに、
偏光子層と液晶セルとの間に配置される少なくとも１つ
の正の複屈折のＡプレート補償器層と、検光子層と液晶
セルとの間に配置される少なくとも１つの正の複屈折の
Ａプレート補償器層とを含み、これらは広い観察角にお
いて、かつさまざまな温度にわたってディスプレイの色
度シフトを減少する。
スプレイが開示される。ディスプレイは偏光子層と検光
子層との間に、第１および第２の基板を有する超ねじれ
ネマチック液晶セルと、第１の基板と第２の基板との間
に配置される液晶層とを含む。ディスプレイはさらに、
偏光子層と液晶セルとの間に配置される少なくとも１つ
の正の複屈折のＡプレート補償器層と、検光子層と液晶
セルとの間に配置される少なくとも１つの正の複屈折の
Ａプレート補償器層とを含み、これらは広い観察角にお
いて、かつさまざまな温度にわたってディスプレイの色
度シフトを減少する。
【０００７】
【好ましい実施例の詳細な説明】ＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
構成において、ＳＴＮ液晶セルは２つの偏光層（一方は
偏光子と称され、他方は検光子と称される）の間に置か
れ、２つの偏光層の吸収軸は互いに関連して構成または
配向されＮＷディスプレイをもたらす。ＮＷ ＳＴＮ
ＬＣＤにおいて「非選択」領域は、ディスプレイを通過
する光が検光子によって透過されるため、明るく見え
る。「選択」領域は、この付勢状態において、ＳＴＮ液
晶層がディスプレイを通過する光の角配向を変化させ光
が検光子によって消されるようにするため、暗く見え
る。
構成において、ＳＴＮ液晶セルは２つの偏光層（一方は
偏光子と称され、他方は検光子と称される）の間に置か
れ、２つの偏光層の吸収軸は互いに関連して構成または
配向されＮＷディスプレイをもたらす。ＮＷ ＳＴＮ
ＬＣＤにおいて「非選択」領域は、ディスプレイを通過
する光が検光子によって透過されるため、明るく見え
る。「選択」領域は、この付勢状態において、ＳＴＮ液
晶層がディスプレイを通過する光の角配向を変化させ光
が検光子によって消されるようにするため、暗く見え
る。
【０００８】真直ぐに観察する場合、ＮＷ ＳＴＮ Ｌ
ＣＤは高品質の出力をもたらすが、観察角が大きいと像
は劣化する傾向があり、大きな色度シフトが見られる。
これは、液晶材料を通過する光に対して液晶材料が及ぼ
す位相遅れの影響が本来、光の傾斜角にともなって変動
し、大きな観察角において品質の低い像をもたらすこと
につながるために起こる。さらに、動作温度範囲にわた
って示されるＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤの色度シフトは大き
い。しかしながら、液晶セルと合わせて１つまたは２つ
以上の光学補償要素を導入することにより、望ましくな
い角度および温度の影響を大幅に修正し、それによって
本来可能であるよりも大きい観察角において、かつより
広い温度範囲にわたって格段に改善された像をもたらす
ことが可能である。
ＣＤは高品質の出力をもたらすが、観察角が大きいと像
は劣化する傾向があり、大きな色度シフトが見られる。
これは、液晶材料を通過する光に対して液晶材料が及ぼ
す位相遅れの影響が本来、光の傾斜角にともなって変動
し、大きな観察角において品質の低い像をもたらすこと
につながるために起こる。さらに、動作温度範囲にわた
って示されるＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤの色度シフトは大き
い。しかしながら、液晶セルと合わせて１つまたは２つ
以上の光学補償要素を導入することにより、望ましくな
い角度および温度の影響を大幅に修正し、それによって
本来可能であるよりも大きい観察角において、かつより
広い温度範囲にわたって格段に改善された像をもたらす
ことが可能である。
【０００９】図１では、液晶と複屈折補償器光学軸との
双方の配向を説明するのに用いられる座標系が示され
る。光は観察者１０２に向かって正のｚ方向１０４へ伝
搬する。正のｚ方向１０４はｘ軸１０６およびｙ軸１０
８とともに右回りの座標系を形成する。バックライトは
矢印１１２により示されるように負のｚ方向から与えら
れる。アジマスまたはねじれ角φは、ｘ軸と、ｘ−ｙ平
面にある、主な対称または分子の光学軸Ｃ＾（参照番号
１１０により示される）との間の角度として定義付けら
れる。
双方の配向を説明するのに用いられる座標系が示され
る。光は観察者１０２に向かって正のｚ方向１０４へ伝
搬する。正のｚ方向１０４はｘ軸１０６およびｙ軸１０
８とともに右回りの座標系を形成する。バックライトは
矢印１１２により示されるように負のｚ方向から与えら
れる。アジマスまたはねじれ角φは、ｘ軸と、ｘ−ｙ平
面にある、主な対称または分子の光学軸Ｃ＾（参照番号
１１０により示される）との間の角度として定義付けら
れる。
【００１０】図２および図３では、この発明の好ましい
実施例に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ２００
の領域が示される。ディスプレイ２００はこの発明の例
示的な実施例であるが、この発明が図２に示される特定
の実施例に限定されるものではないことに注意すべきで
ある。ディスプレイ２００は偏光子層２０５および検光
子層２１０を含み、これらのそれぞれの吸収軸はアジマ
ス角配向φを有し、合わせてＮＷディスプレイ構成を形
成する。偏光子層２０５および検光子層２１０は、とも
に当該技術においては周知である、電磁界を偏向させる
タイプの光学構成要素である。典型的には、術語「偏光
子」は光源１１２に最も近くに位置付けられる偏光子要
素を指し、術語「検光子」はＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤの観
察者１０２に最も近くに位置付けられる偏光子要素を指
す。
実施例に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ２００
の領域が示される。ディスプレイ２００はこの発明の例
示的な実施例であるが、この発明が図２に示される特定
の実施例に限定されるものではないことに注意すべきで
ある。ディスプレイ２００は偏光子層２０５および検光
子層２１０を含み、これらのそれぞれの吸収軸はアジマ
ス角配向φを有し、合わせてＮＷディスプレイ構成を形
成する。偏光子層２０５および検光子層２１０は、とも
に当該技術においては周知である、電磁界を偏向させる
タイプの光学構成要素である。典型的には、術語「偏光
子」は光源１１２に最も近くに位置付けられる偏光子要
素を指し、術語「検光子」はＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤの観
察者１０２に最も近くに位置付けられる偏光子要素を指
す。
【００１１】この発明の補償要素を説明するにあたっ
て、ディスプレイに垂直であり、断続線２０２により示
される垂直軸を参照するのが便利である。断続線２０２
は、図１の座標系でのｚ軸に対応する。そのため、ディ
スプレイ２００の補償要素または層は、図１に示される
ｘ−ｙ平面に対応し平行する平面にある。さらに、バッ
クライト１１２がディスプレイの偏光子側の方向から与
えられる。ディスプレイ２００の観察者は、垂直軸２０
２に関してさまざまに異なる角度で検光子側からディス
プレイを観察する。
て、ディスプレイに垂直であり、断続線２０２により示
される垂直軸を参照するのが便利である。断続線２０２
は、図１の座標系でのｚ軸に対応する。そのため、ディ
スプレイ２００の補償要素または層は、図１に示される
ｘ−ｙ平面に対応し平行する平面にある。さらに、バッ
クライト１１２がディスプレイの偏光子側の方向から与
えられる。ディスプレイ２００の観察者は、垂直軸２０
２に関してさまざまに異なる角度で検光子側からディス
プレイを観察する。
【００１２】偏光子２０５と検光子２１０との間に、デ
ィスプレイ２００は液晶セル２１５、第１の正の複屈折
のＡプレート補償器層２５０および第２の正の複屈折の
Ａプレート補償器層２５５を含む。液晶セル２１５は、
ＳＴＮ液晶層２２０と、表面に複数の第１の透明電極２
３０を有する第１の液晶セル基板２２５と、表面に複数
の第２の透明電極２４５を有する第２の液晶セル基板２
４０とを含む。基板２２５および２４０を含んだ基板２
２５と基板２４０との間の領域は、一般的に液晶セルと
称され、液晶層２２０の物理的厚さは一般的にセルギャ
ップ（ｄ）と称される。ＬＣＤ技術においては周知であ
るように、電極２３０および２４５はＬＣＤの部分の透
過を選択的に変更してその上に像および／または情報を
表示するのに用いられる。第１の正の複屈折のＡプレー
ト補償器層２５０は、好ましくは偏光子層２０５と基板
２２５との間（すなわち偏光子と液晶セルとの間）に位
置付けられ、第２の正の複屈折のＡプレート補償器層２
５５は、好ましくは検光子層２１０と基板２４０との間
（すなわち検光子と液晶セルとの間）に位置付けられ
る。
ィスプレイ２００は液晶セル２１５、第１の正の複屈折
のＡプレート補償器層２５０および第２の正の複屈折の
Ａプレート補償器層２５５を含む。液晶セル２１５は、
ＳＴＮ液晶層２２０と、表面に複数の第１の透明電極２
３０を有する第１の液晶セル基板２２５と、表面に複数
の第２の透明電極２４５を有する第２の液晶セル基板２
４０とを含む。基板２２５および２４０を含んだ基板２
２５と基板２４０との間の領域は、一般的に液晶セルと
称され、液晶層２２０の物理的厚さは一般的にセルギャ
ップ（ｄ）と称される。ＬＣＤ技術においては周知であ
るように、電極２３０および２４５はＬＣＤの部分の透
過を選択的に変更してその上に像および／または情報を
表示するのに用いられる。第１の正の複屈折のＡプレー
ト補償器層２５０は、好ましくは偏光子層２０５と基板
２２５との間（すなわち偏光子と液晶セルとの間）に位
置付けられ、第２の正の複屈折のＡプレート補償器層２
５５は、好ましくは検光子層２１０と基板２４０との間
（すなわち検光子と液晶セルとの間）に位置付けられ
る。
【００１３】当業者には、ＳＴＮ液晶セルの基板２２５
および２４０の内側表面が、基板と液晶材料２２０との
間の界面において従来の層（図示せず）を含むことが認
識されるであろう。配向（アライメント）層は液晶材料
２２０を、各界面において特定のアジマス方向に小さい
プレティルト角で配向する。有効な表面プレティルト角
は約１°から約３０°の範囲内にある。液晶層２２０
は、正の誘電体異方性を有する液晶材料で構成されてい
る。メルク社（Merck company ）によりMerck ＺＬＩ−
４４３１の名称で販売されている液晶材料は、予備モデ
リングテストにおいて良好なものであることがわかって
いる。ほかにも数多くのＳＴＮ液晶材料が商業的に入手
可能であり、これらを用いてもよい。さらに、いくつか
の好ましい実施例において液晶材料は、左回りのねじれ
と、ピッチｐと、−０．５５のセルギャップ対ピッチ比
ｄ／ｐとを生じるのに十分な濃度である、いずれかの好
都合なタイプの従来のキラルドーパントを含む。
および２４０の内側表面が、基板と液晶材料２２０との
間の界面において従来の層（図示せず）を含むことが認
識されるであろう。配向（アライメント）層は液晶材料
２２０を、各界面において特定のアジマス方向に小さい
プレティルト角で配向する。有効な表面プレティルト角
は約１°から約３０°の範囲内にある。液晶層２２０
は、正の誘電体異方性を有する液晶材料で構成されてい
る。メルク社（Merck company ）によりMerck ＺＬＩ−
４４３１の名称で販売されている液晶材料は、予備モデ
リングテストにおいて良好なものであることがわかって
いる。ほかにも数多くのＳＴＮ液晶材料が商業的に入手
可能であり、これらを用いてもよい。さらに、いくつか
の好ましい実施例において液晶材料は、左回りのねじれ
と、ピッチｐと、−０．５５のセルギャップ対ピッチ比
ｄ／ｐとを生じるのに十分な濃度である、いずれかの好
都合なタイプの従来のキラルドーパントを含む。
【００１４】好ましい実施例では、メルクの液晶材料の
総ねじれは約２４０°であり、表面プレティルト角は約
６°である。有効なねじれ角は約１８０°より実質的に
大きく約２７０°より小さく、好ましくは約２２０°か
ら約２５０°の範囲内にある。第１の基板２２５におけ
る液晶材料のアジマス配向φは好ましくは約２０°から
４０°の間であり、たとえば３０°である。この配向
は、液晶セルの中央の液晶ディレクタの、２７０°のア
ジマス配向φを生じるよう選択される。別の実現例にお
ける別のねじれ角には、基板２２５における液晶材料の
別の配向が用いられる。いくつかの好ましい実施例で
は、液晶層２２０の厚さｄは、６４０ｎｍから９００ｎ
ｍの間の液晶セルに対する位相遅れΔｎｄを生じるよう
に選択される。好ましくは、液晶層の位相遅れの、双方
のＡプレートの位相遅れに対する比率は約６．０から
７．５の間である。
総ねじれは約２４０°であり、表面プレティルト角は約
６°である。有効なねじれ角は約１８０°より実質的に
大きく約２７０°より小さく、好ましくは約２２０°か
ら約２５０°の範囲内にある。第１の基板２２５におけ
る液晶材料のアジマス配向φは好ましくは約２０°から
４０°の間であり、たとえば３０°である。この配向
は、液晶セルの中央の液晶ディレクタの、２７０°のア
ジマス配向φを生じるよう選択される。別の実現例にお
ける別のねじれ角には、基板２２５における液晶材料の
別の配向が用いられる。いくつかの好ましい実施例で
は、液晶層２２０の厚さｄは、６４０ｎｍから９００ｎ
ｍの間の液晶セルに対する位相遅れΔｎｄを生じるよう
に選択される。好ましくは、液晶層の位相遅れの、双方
のＡプレートの位相遅れに対する比率は約６．０から
７．５の間である。
【００１５】偏光子層２０５の吸収軸のアジマス配向角
φは約１１０°から１４０°の間であり、たとえば１３
０°である。検光子層２１０の吸収軸のアジマス配向角
φは約４０°から６０°の間であり、たとえば５０°で
ある。偏光子層２０５、検光子層２１０および液晶セル
２１６の配向はＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤをもたらすよう選
択される。
φは約１１０°から１４０°の間であり、たとえば１３
０°である。検光子層２１０の吸収軸のアジマス配向角
φは約４０°から６０°の間であり、たとえば５０°で
ある。偏光子層２０５、検光子層２１０および液晶セル
２１６の配向はＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤをもたらすよう選
択される。
【００１６】Ａプレートは複屈折層であり、その異常軸
（すなわち、そのＣ＾軸）は層の表面に平行して配向さ
れる。そのため、そのＡ軸は表面に垂直に配向されてお
り（法線入射光の方向に、すなわち垂直軸２０２に平行
しており）、このことからＡプレートと名付けられてい
る。Ａプレートは、ポリビニルアルコールなどの単軸方
向に伸ばされたポリマー膜、または他の適当に配向され
た有機複屈折材料を用いることによって製造できる。さ
らに、負の複屈折のＡプレートを正のＡプレートの代わ
りに用いてもよい。この場合、負の複屈折のＡプレート
は、その異常軸が正の複屈折のＡプレートに適した配向
に対して垂直であるように配向されることになる。負の
Ａプレートを用いる場合には、性能を最適化するために
補償器の他の構成要素にさらに変更を加える必要がある
だろう。
（すなわち、そのＣ＾軸）は層の表面に平行して配向さ
れる。そのため、そのＡ軸は表面に垂直に配向されてお
り（法線入射光の方向に、すなわち垂直軸２０２に平行
しており）、このことからＡプレートと名付けられてい
る。Ａプレートは、ポリビニルアルコールなどの単軸方
向に伸ばされたポリマー膜、または他の適当に配向され
た有機複屈折材料を用いることによって製造できる。さ
らに、負の複屈折のＡプレートを正のＡプレートの代わ
りに用いてもよい。この場合、負の複屈折のＡプレート
は、その異常軸が正の複屈折のＡプレートに適した配向
に対して垂直であるように配向されることになる。負の
Ａプレートを用いる場合には、性能を最適化するために
補償器の他の構成要素にさらに変更を加える必要がある
だろう。
【００１７】Ａプレート補償器層２５０および２５５に
関して、ポリマー膜は各々、好ましくは約９０ｎｍから
約１５０ｎｍの間の位相遅れ値Δｎｄを有する。Ａプレ
ート補償器層２５０および２５５の遅れ厚さまたは値
は、液晶層の位相遅れ厚さまたは値に依存する。液晶層
は厚ければ厚いほど大きな補償を必要とするため、位相
遅れ厚さがより厚いＡプレート補償器層を用いることが
好ましいことになる。さらに、Ａプレート補償器層２５
０の異常軸（すなわち、そのＣ＾軸または光学軸）のア
ジマス配向角φは好ましくは約９０°から１１０°の間
であり、たとえば１００°である。Ａプレート補償器層
２５５の異常軸のアジマス配向角φは好ましくは約７０
°から８５°の間であり、たとえば７５°である。
関して、ポリマー膜は各々、好ましくは約９０ｎｍから
約１５０ｎｍの間の位相遅れ値Δｎｄを有する。Ａプレ
ート補償器層２５０および２５５の遅れ厚さまたは値
は、液晶層の位相遅れ厚さまたは値に依存する。液晶層
は厚ければ厚いほど大きな補償を必要とするため、位相
遅れ厚さがより厚いＡプレート補償器層を用いることが
好ましいことになる。さらに、Ａプレート補償器層２５
０の異常軸（すなわち、そのＣ＾軸または光学軸）のア
ジマス配向角φは好ましくは約９０°から１１０°の間
であり、たとえば１００°である。Ａプレート補償器層
２５５の異常軸のアジマス配向角φは好ましくは約７０
°から８５°の間であり、たとえば７５°である。
【００１８】図４および図５は、先行技術の補償されな
いＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤおよび図２および図３に示され
るこの発明のＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤの、計算された等コ
ントラストの輪郭線を示す、垂直および水平観察角の関
数としての、プロットである。図４と図５を比較するこ
とから明らかであるように、この発明の補償構成のおか
げで、最高のコントラスト比を得るのにＮＷ ＳＴＮ
ＬＣＤを観察できる最大水平観察角が大幅に広がる。先
行技術（図４）では、ディスプレイを約−５°から約＋
１０°の間の水平観察角から見たときだけ最高のコント
ラスト比が達成された。これと比較して、この発明で
は、約−３０°から約＋２５°の間の水平観察角から見
た際に最高のコントラスト比がもたらされる。垂直観察
角の範囲にわずかな減少が見られるとはいえ、この発明
の利益は図４および図５に示される結果から明らかであ
る。
いＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤおよび図２および図３に示され
るこの発明のＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤの、計算された等コ
ントラストの輪郭線を示す、垂直および水平観察角の関
数としての、プロットである。図４と図５を比較するこ
とから明らかであるように、この発明の補償構成のおか
げで、最高のコントラスト比を得るのにＮＷ ＳＴＮ
ＬＣＤを観察できる最大水平観察角が大幅に広がる。先
行技術（図４）では、ディスプレイを約−５°から約＋
１０°の間の水平観察角から見たときだけ最高のコント
ラスト比が達成された。これと比較して、この発明で
は、約−３０°から約＋２５°の間の水平観察角から見
た際に最高のコントラスト比がもたらされる。垂直観察
角の範囲にわずかな減少が見られるとはいえ、この発明
の利益は図４および図５に示される結果から明らかであ
る。
【００１９】図６は、図２および図３に示される構成を
用いて、先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
と、この発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
との双方の、０℃から＋８０℃の範囲にわたる温度にお
ける、白色（非選択）状態のモデル化された色度を示す
プロットである。図６に明らかに示されるように、この
発明では先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
と比較して、温度の関数として白色状態の色度シフトが
大幅に減少する。図７は、先行技術の補償されないＮＷ
ＳＴＮ ＬＣＤとこの発明に従って補償されたＮＷ
ＳＴＮ ＬＣＤとの双方の、０℃から＋８０℃の範囲に
わたる温度における、黒色（選択）状態のモデル化され
た色度を示すプロットである。図７では、この発明によ
って白色状態に関して達成されたのと同じタイプの改善
が黒色状態に関しても達成されていることが示される。
先行技術と比較してこの発明の補償構造を用いると、温
度が上昇するにつれ、黒色状態における色度の変動は非
常に少なくなっている。
用いて、先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
と、この発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
との双方の、０℃から＋８０℃の範囲にわたる温度にお
ける、白色（非選択）状態のモデル化された色度を示す
プロットである。図６に明らかに示されるように、この
発明では先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
と比較して、温度の関数として白色状態の色度シフトが
大幅に減少する。図７は、先行技術の補償されないＮＷ
ＳＴＮ ＬＣＤとこの発明に従って補償されたＮＷ
ＳＴＮ ＬＣＤとの双方の、０℃から＋８０℃の範囲に
わたる温度における、黒色（選択）状態のモデル化され
た色度を示すプロットである。図７では、この発明によ
って白色状態に関して達成されたのと同じタイプの改善
が黒色状態に関しても達成されていることが示される。
先行技術と比較してこの発明の補償構造を用いると、温
度が上昇するにつれ、黒色状態における色度の変動は非
常に少なくなっている。
【００２０】図８は、図２および図３に示される構成を
用いて、先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、−４０°から＋４０°にわたる水平観察角と
−２０°から＋３０°にわたる垂直観察角とにおける、
白色状態のモデル化された色度を示すプロットである。
図９は、先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、−４０°から＋４０°にわたる水平観察角と
−２０°から＋３０°にわたる垂直観察角とにおける、
黒色状態のモデル化された色度を示すプロットである。
図８では、先行技術と比較してこの発明のＮＷ ＳＴＮ
ＬＣＤの白色状態の色度の安定性がわずかに改善され
ているのが示される。しかしながら、図９では、先行技
術の補償されないＮＷ ＳＴＮＬＣＤと比べてこの発明
の黒色状態の色度の安定性が大きく改善されているのが
示される。
用いて、先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、−４０°から＋４０°にわたる水平観察角と
−２０°から＋３０°にわたる垂直観察角とにおける、
白色状態のモデル化された色度を示すプロットである。
図９は、先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、−４０°から＋４０°にわたる水平観察角と
−２０°から＋３０°にわたる垂直観察角とにおける、
黒色状態のモデル化された色度を示すプロットである。
図８では、先行技術と比較してこの発明のＮＷ ＳＴＮ
ＬＣＤの白色状態の色度の安定性がわずかに改善され
ているのが示される。しかしながら、図９では、先行技
術の補償されないＮＷ ＳＴＮＬＣＤと比べてこの発明
の黒色状態の色度の安定性が大きく改善されているのが
示される。
【００２１】この発明は好ましい実施例に関連して説明
したが、当業者には、この発明の精神および範囲から逸
脱することなく形態および詳細を変更できることが認識
されるであろう。たとえば、この発明の好ましい配向お
よび位相遅れ値はコンピュータによる最適化技術によっ
て選択された。しかしながら、用いられる正確な配向は
実現例によってかなり異なり得る。この発明の好ましい
実施例は、公知のＯＭＩおよびＳＴＮ ＬＣＤ技術を用
いて実現できるように示され説明されている。説明を明
瞭にするため、この明細書では実際の実現例の一般的に
知られている特徴をすべて記述しているわけではない。
したが、当業者には、この発明の精神および範囲から逸
脱することなく形態および詳細を変更できることが認識
されるであろう。たとえば、この発明の好ましい配向お
よび位相遅れ値はコンピュータによる最適化技術によっ
て選択された。しかしながら、用いられる正確な配向は
実現例によってかなり異なり得る。この発明の好ましい
実施例は、公知のＯＭＩおよびＳＴＮ ＬＣＤ技術を用
いて実現できるように示され説明されている。説明を明
瞭にするため、この明細書では実際の実現例の一般的に
知られている特徴をすべて記述しているわけではない。
【００２２】また、変更およびさらなる実施例は当業者
にとって当然明らかになることと思われる。たとえば、
別の可能な実施例としては、補償器層をディスプレイ構
造内の１つまたは２以上の基板として利用する。この発
明はカラーディスプレイにも適用可能であり、カラーデ
ィスプレイではカラーフィルタがディスプレイ内の電極
のアレイと関連付けられる。さらに、電極、カラーフィ
ルタ、平坦層など、液晶ディスプレイの従来の詳細は液
晶ディスプレイの技術分野では周知であるため、ここで
は提示しない。したがって、例示の実施例は包括的なも
のではなく例示的なものとみなされるべきであり、添付
の特許請求の範囲こそがこの発明の全範囲を示すもので
ある。
にとって当然明らかになることと思われる。たとえば、
別の可能な実施例としては、補償器層をディスプレイ構
造内の１つまたは２以上の基板として利用する。この発
明はカラーディスプレイにも適用可能であり、カラーデ
ィスプレイではカラーフィルタがディスプレイ内の電極
のアレイと関連付けられる。さらに、電極、カラーフィ
ルタ、平坦層など、液晶ディスプレイの従来の詳細は液
晶ディスプレイの技術分野では周知であるため、ここで
は提示しない。したがって、例示の実施例は包括的なも
のではなく例示的なものとみなされるべきであり、添付
の特許請求の範囲こそがこの発明の全範囲を示すもので
ある。
【図１】この発明の記述における構成要素の配向を特定
するのに用いられる座標系を示す図である。
するのに用いられる座標系を示す図である。
【図２】正の複屈折のＡプレート補償器層を利用してデ
ィスプレイの性能を改善する、この発明によるＮＷ Ｓ
ＴＮ ＬＣＤを示す図である。
ィスプレイの性能を改善する、この発明によるＮＷ Ｓ
ＴＮ ＬＣＤを示す図である。
【図３】この発明の補償器構成をさらに示す、図２に示
される補償されたＮＷ ＳＴＮＬＣＤの拡大図である。
される補償されたＮＷ ＳＴＮＬＣＤの拡大図である。
【図４】先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
の計算された等コントラストの輪郭線を示す、垂直およ
び水平観察角の関数としての、プロットの図である。
の計算された等コントラストの輪郭線を示す、垂直およ
び水平観察角の関数としての、プロットの図である。
【図５】この発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ Ｌ
ＣＤの計算された等コントラストの輪郭線を示す、垂直
および水平観察角の関数としての、プロットの図であ
る。
ＣＤの計算された等コントラストの輪郭線を示す、垂直
および水平観察角の関数としての、プロットの図であ
る。
【図６】先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、０℃から＋８０℃の範囲にわたる温度におけ
る、白色状態のモデル化された色度を示すプロットの図
である。
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、０℃から＋８０℃の範囲にわたる温度におけ
る、白色状態のモデル化された色度を示すプロットの図
である。
【図７】先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、０℃から＋８０℃の範囲にわたる温度におけ
る、黒色状態のモデル化された色度を示すプロットの図
である。
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、０℃から＋８０℃の範囲にわたる温度におけ
る、黒色状態のモデル化された色度を示すプロットの図
である。
【図８】先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、−４０°から＋４０°の範囲にわたる水平観
察角と−２０°から＋３０°の範囲にわたる垂直観察角
とにおける、白色状態のモデル化された色度を示すプロ
ットの図である。
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、−４０°から＋４０°の範囲にわたる水平観
察角と−２０°から＋３０°の範囲にわたる垂直観察角
とにおける、白色状態のモデル化された色度を示すプロ
ットの図である。
【図９】先行技術の補償されないＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤ
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、−４０°から＋４０°の範囲にわたる水平観
察角と−２０°から＋３０°の範囲にわたる垂直観察角
とにおける、黒色状態のモデル化された色度を示すプロ
ットの図である。
とこの発明に従って補償されたＮＷ ＳＴＮ ＬＣＤと
の双方の、−４０°から＋４０°の範囲にわたる水平観
察角と−２０°から＋３０°の範囲にわたる垂直観察角
とにおける、黒色状態のモデル化された色度を示すプロ
ットの図である。
１０２ 観察者 １０４ 正のｚ方向 １０６ ｘ軸 １０８ ｙ軸 １１０ Ｃ＾軸 １１２ 光源／バックライト ２００ ディスプレイ ２０２ 垂直軸／断続線 ２０５ 偏光子層 ２１０ 検光子層 ２１５ 液晶セル ２２０ 液晶層 ２２５ 第１の液晶セル基板 ２３０ 第１の透明電極 ２４０ 第２の液晶セル基板 ２４５ 第２の透明電極 ２５０ 第１の正の複屈折のＡプレート補償器層 ２５５ 第２の正の複屈折のＡプレート補償器層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルース・ケイ・ウィンカー アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サウ ザンド・オークス、ブライト・スター・ス トリート、885 (72)発明者 ドナルド・ビィ・テイバー アメリカ合衆国、カリフォルニア州、ニュ ーベリー・パーク、エドガー・コート、67
Claims (9)
- 【請求項１】 ディスプレイに垂直の垂直軸に関してさ
まざまな角度において観察するための通常白色の超ねじ
れネマチック液晶ディスプレイであって、 超ねじれネマチック液晶セルを含み、前記超ねじれネマ
チック液晶セルは 前記超ねじれネマチック液晶セルの第１の側に位置付け
られる第１の基板と、 前記超ねじれネマチック液晶セルの第２の側に位置付け
られる第２の基板と、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置される液
晶層とを含み、前記液晶層は複数のコレステリック液晶
分子を含み、前記分子の第１の基板と第２の基板との間
のアジマスねじれ角は、実質的に約１８０°より大き
く、前記液晶セルの位相遅れ値は約６４０ｎｍから約９
００ｎｍの間であり、前記液晶ディスプレイはさらに前
記超ねじれネマチック液晶セルの前記第１の側に配置さ
れる偏光子層と、 前記超ねじれネマチック液晶セルの前記第２の側に配置
される検光子層と、 前記偏光子層と前記超ねじれネマチック液晶セルの前記
第１の側との間に配置される第１のＡプレート補償器層
と、 前記検光子層と前記超ねじれネマチック液晶セルの前記
第２の側との間に配置される第２のＡプレート補償器層
とを含む、ディスプレイ。 - 【請求項２】 前記第１および第２のＡプレート補償器
層は正の複屈折を有する、請求項１に記載の通常白色の
超ねじれネマチック液晶ディスプレイ。 - 【請求項３】 前記第１の基板における前記液晶セルの
前記液晶層のアジマス角配向は、約２０°から４０°の
間である、請求項２に記載の通常白色の超ねじれネマチ
ック液晶ディスプレイ。 - 【請求項４】 前記第１および第２のＡプレート補償器
層の各々の位相遅れ値は約９０ｎｍから約１５０ｎｍの
間である、請求項３に記載の通常白色の超ねじれネマチ
ック液晶ディスプレイ。 - 【請求項５】 前記液晶層の前記位相遅れの、前記Ａプ
レートの双方の位相遅れに対する比率は６．０から７．
５の間である、請求項３に記載の通常白色の超ねじれネ
マチック液晶ディスプレイ。 - 【請求項６】 前記第１のＡプレート補償器層の光学軸
は約９０°から１１０°の間のアジマス角において配向
され、前記第２のＡプレート補償器層の光学軸は約７０
°から８０°の間のアジマス角において配向される、請
求項５に記載の通常白色の超ねじれネマチック液晶ディ
スプレイ。 - 【請求項７】 前記偏光子層の吸収軸は約１１０°から
１４０°の間のアジマス角において配向され、前記検光
子層の吸収軸は約４０°から６０°の間のアジマス角に
おいて配向される、請求項５に記載の通常白色の超ねじ
れネマチック液晶ディスプレイ。 - 【請求項８】 ディスプレイに垂直の垂直軸に関してさ
まざまな角度において観察するための補償された通常白
色の超ねじれネマチック液晶ディスプレイであって、 超ねじれネマチック液晶セルを含み、前記超ねじれネマ
チック液晶セルは 前記超ねじれネマチック液晶セルの第１の側に位置付け
られる第１の基板と、 前記超ねじれネマチック液晶セルの第２の側に位置付け
られる第２の基板と、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置される液
晶層とを含み、前記液晶層は複数のコレステリック液晶
分子を含み、前記分子の第１の基板と第２の基板との間
のアジマスねじれ角は、実質的に約１８０°より大き
く、前記液晶セルの前記液晶材料のアジマス角配向は前
記第１の基板において約３０°であり、前記液晶セルの
位相遅れ値は約６４０ｎｍから約９００ｎｍの間であ
り、前記液晶ディスプレイはさらに前記超ねじれネマチ
ック液晶セルの前記第１の側に配置され、吸収軸を有す
る偏光子層を含み、前記偏光子層の前記吸収軸は約１１
０°から１４０°の間のアジマス角において配向され、
前記液晶ディスプレイはさらに前記超ねじれネマチック
液晶セルの前記第２の側に配置され、吸収軸を有する検
光子層を含み、前記検光子層の前記吸収軸は約４０°か
ら６０°の間のアジマス角において配向され、前記液晶
ディスプレイはさらに前記偏光子層と前記超ねじれネマ
チック液晶セルの前記第１の側との間に配置される第１
の正の複屈折のＡプレート補償器層を含み、前記第１の
正の複屈折のＡプレート補償器層の位相遅れ値は約９０
ｎｍから約１５０ｎｍの間であり、前記第１の正の複屈
折のＡプレート補償器層の光学軸は約９０°から１１０
°の間のアジマス角において配向され、前記液晶ディス
プレイはさらに前記検光子層と前記超ねじれネマチック
液晶セルの前記第２の側との間の配置される第２の正の
複屈折のＡプレート補償器層を含み、前記第２の正の複
屈折のＡプレート補償器層の位相遅れ値は約９０ｎｍか
ら約１５０ｎｍの間であり、前記第２のＡプレート補償
器層の光学軸は約７０°から８５°の間のアジマス角に
おいて配向される、ディスプレイ。 - 【請求項９】 ディスプレイに垂直の垂直軸に関してさ
まざまな角度において観察するための補償された通常白
色の超ねじれネマチック液晶ディスプレイであって、 超ねじれネマチック液晶セルを含み、前記超ねじれネマ
チック液晶セルは 前記超ねじれネマチック液晶セルの第１の側に位置付け
られる第１の基板と、 前記超ねじれネマチック液晶セルの第２の側に位置付け
られる第２の基板と、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置される液
晶層とを含み、前記液晶層は複数のコレステリック液晶
分子を含み、前記分子の第１の基板と第２の基板との間
のアジマスねじれ角は、実質的に約１８０°より大き
く、前記液晶セルの前記液晶材料のアジマス角配向は前
記第１の基板において約３０°であり、前記液晶セルの
位相遅れ値は約６４０ｎｍから約９００ｎｍの間であ
り、前記液晶ディスプレイはさらに前記超ねじれネマチ
ック液晶セルの前記第１の側に配置され、吸収軸を有す
る偏光子層を含み、前記偏光子層の前記吸収軸は約１１
０°から１４０°の間のアジマス角において配向され、
前記液晶ディスプレイはさらに前記超ねじれネマチック
液晶セルの前記第２の側に配置され、吸収軸を有する検
光子層を含み、前記検光子層の前記吸収軸は約４０°か
ら６０°の間のアジマス角において配向され、前記液晶
ディスプレイはさらに前記偏光子層と前記超ねじれネマ
チック液晶セルの前記第１の側との間に配置される第１
の正の複屈折のＡプレート補償器層を含み、前記第１の
正の複屈折のＡプレート補償器層の位相遅れ値は約９０
ｎｍから約１５０ｎｍの間であり、前記第１の正の複屈
折のＡプレート補償器層の光学軸は約９０°から１１０
°の間のアジマス角において配向され、前記液晶ディス
プレイはさらに前記検光子層と前記超ねじれネマチック
液晶セルの前記第２の側との間の配置される第２の正の
複屈折のＡプレート補償器層を含み、前記第２の正の複
屈折のＡプレート補償器層の位相遅れ値は約９０ｎｍか
ら約１５０ｎｍの間であり、前記第２のＡプレート補償
器層の光学軸は約７０°から８５°の間のアジマス角に
おいて配向され、前記液晶層の前記位相遅れ値の、前記
第１および第２の正の複屈折のＡプレート補償器層の双
方の前記位相遅れ値に対する比率は、６．０から７．５
の間である、ディスプレイ。
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| US08/893,891 US5982465A (en) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | Film compensated normally white super-twist nematic liquid crystal display that reduces chromaticity shifts over large temperature and viewing angle range |
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| JPH1195188A true JPH1195188A (ja) | 1999-04-09 |
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