JPH03118513A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH03118513A
JPH03118513A JP25656789A JP25656789A JPH03118513A JP H03118513 A JPH03118513 A JP H03118513A JP 25656789 A JP25656789 A JP 25656789A JP 25656789 A JP25656789 A JP 25656789A JP H03118513 A JPH03118513 A JP H03118513A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal cell
display device
compensation
value
Prior art date
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Pending
Application number
JP25656789A
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English (en)
Inventor
Toshio Fujii
利夫 藤井
Shigemitsu Mizushima
繁光 水嶋
Eiichiro Nishimura
英一郎 西村
Shigehira Minezaki
峰崎 茂平
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、2層型の液晶表示装置に関する。
(従来の技術) 液晶表示装置は、コンピュータの端末、ワードプロセッ
サのデイスプレィ、テレビジ目ン等の広い分野で使用さ
れている。これらの分野で用いられている液晶表示装置
には、電圧無印加時に光を遮断するノーマリ−ブラック
タイプで、しかも2つの液晶セルを有する2層型のもの
がある(特公昭63−53528号、特公昭63−53
529号、特開昭63−234225号等)。2層型の
ノーマリ−ブラックタイプ液晶表示装置は、電圧無印加
時の光を遮断する効果が、光の波長に依存しないという
特徴を有している。
このような液晶表示装置では、液晶分子をツイストネマ
ティック配向、又はスーパーツイストネマティック配向
させた2つの液晶セルが重ね合わせられる。2つの液晶
セルの一方は表示動作を行うために設けられた表示用液
晶セルである。もう一方は、表示用液晶セルでの旋光分
散によって楕円偏光となった光を、直線偏光に戻すため
の補償用液晶セルである。表示用液晶セルのそれぞれの
基板内面には、液晶層に電圧を印加するめの電極が設け
られている。2つの液晶セル中では、液晶分子の長軸と
光の進行方向に垂直な面とはほぼ平行であり、液晶分子
は液晶セルの一方の基板から他方の基板にかけて徐々に
捩れながら螺旋状に配向している。しかも2つの液晶セ
ルで互いに逆の螺旋方向に配向している。そして、2つ
の液晶セルが互いに近接する部分では、それぞれのセル
内の液晶分子の配向方向が互いに直交するように配され
ている。
このように互いに逆の螺旋方向を有する2層の液晶セル
を用いれば、表示用液晶セルでの旋光分散によって楕円
偏光となった光は、補償用液晶セルでの旋光分散によっ
て直線偏光に戻される。このように2層型液晶表示装置
では、生じた楕円偏光が直線偏光に戻されるので、光を
遮断する効果が光の波長に依存せず、その遮光率は1%
以下となっている。
(発明が解決しようとする課題) 従来の2層形液晶表示装置では、光を遮断する効果が光
の波長に依存しないように、2つの液晶セルに於けるワ
タデージョンRの値は等しく設定される。ワタデージョ
ンRは、 R=d−Δn”cos2θ で表される値である。ここで、dは液晶セルのギャップ
(液晶層の厚さ)、Δnは屈折率異方性、θは液晶分子
の平均プレティルト角である。通常、2つの液晶セルに
封入される液晶材料には同一のものが用いられる。従っ
て、2つの液晶セルのギャップは等しく設定される。
ところが、実際の製造工程で作製される液晶セルのギャ
ップは完全に一定ではなく、ある程度のばらつきを有し
ている。このようなばらつきにより、得られる液晶表示
装置のコントラストもばらつきを有することになる。フ
ントラストは画像品位を決定する一つの大きな要素であ
る。従って、低コントラストの表示装置は歩留りを低下
させることになる。従来の液晶表示装置では液晶セルの
ギャップのばらつきを完全に一定にすることは不可能で
あり、従って、画像品位のばらつきを避けることは不可
能である。
本発明はこのような問題点を解決するものであり、本発
明の目的は、コントラストのばらつきの小さい2層型液
晶表示装置を提供することである。
(課題を解決するための手段) 本発明の液晶表示装置は、それぞれ一対の透明性基板を
有する第1の液晶セル及び第2の液晶セルと、該第1の
液晶セルの内面に設けられた電極と、該第1の液晶セル
及び該第2の液晶セルにそれぞれ封入され、互いに逆の
螺旋方向に捩れ配回した第1の液晶層及び第2の液晶層
と、を備えた液晶表示装置であって、該第2の液晶セル
のワタデージョンの値が、該第1の液晶セルのワタデー
ジョンの値とは異なっており、そのことによって上記目
的が達成される。
第2の液晶セルのワタデージョンの値を、第1の液晶セ
ルのそれと異なる値に設定するには、(1)第2の液晶
セルのギャップを、第1の液晶セルのそれとは異なる値
とする、 (2)第1の液晶層とは異なる屈折率異方性を有する液
晶材料を、第2の液晶層に用いる、の2つの構成が考え
られる。
第1の液晶セルのワタデージョンR1の一定値1こ対し
、第2の液晶セルのワタデージョンR2の値を変化させ
た場合の、表示装置の光の透過率T(%)の変化を第4
図に示す。第4図ではR+=0. 477の一定値の場
合を示している。第4図に示すように、R2=R,のと
きにTが最小の値となる。そして、R2<R,の場合に
は、透過率Tは比較的急峻な立ち上がりを示している。
逆に、R2>R,より大きい場合には、Tは比較的緩慢
に上昇している。
前述の従来の液晶表示装置では、R2はR1と等しい値
に設定されているため、得られる実際の表示装置のR2
は、R1を中心として分布することになる。このような
R2の分布を有する実際の表示装置のうち、R2<R,
である表示装置ではR2>R。
である表示装置より透過率Tの値が大きくなる傾同にあ
る。このように大きな透過率を有する表示装置では、コ
ントラストが低下することになる。
本発明の液晶表示装置では、R2の値を上述のようにR
1と同じ値には設定されず、異なる値に設定されている
。即ち、R2の値は、Tが比較的緩慢な変化を示すR1
より大きい値R2*に設定される。このようにR2の値
をR1より大きい値に設定することにより、R2の変化
に対するTの変化が小さくなる。従って、得られる液晶
表示装置のコントラストのばらつきを小さくし得る。
(実施例) 本発明を実施例について以下に説明する。
第1図に本発明の液晶表示装置の1実施例の断面模式図
を示す。本実施例では、2つのツイストネマティックモ
ードの液晶セル、即ち、表示用液晶セル1及び補償用液
晶セル2が設けられている。
この表示装置にはアクティブマトリクス駆動方式%式% 表示用液晶セル1は一対の透明性基板23a及び23b
を有し、一方の基板23bの内面には工Toから成る多
数の絵素電極50がマトリクス状に配されている。それ
ぞれの絵素電極50には薄膜トランジスタ(以下ではr
TFTJと称する)40が接続され、アクティブマトリ
クス基板30を構成している。第1図では簡単のため、
それぞれ1個のみの絵素電極50及びTFT40を模式
的に示しである。アクティブマトリクス基板30の平面
構成、及びTFT40の断面構成の詳細については後述
する。基板23aにはITOにより対向電極51が全面
に形成されている。TFT40、絵素電極50及び対向
電極51の上には配向膜24及び24が設けられている
同様に、補償用液晶セル2は一対の透明性基板22a及
び22bを有している。補償用液晶セル2には電極は設
けられていない。それぞれの基板22a及び22bの内
面には配向膜24及び24が設けられている。表示用液
晶セル1及び補償用液晶セル2に形成されている4つの
配向膜24は、ポリイミド樹脂をオフセット印刷するこ
とにより600人の厚さに形成され、その後、ナイロン
糸織布でラビング処理されている。
表示用液晶セル1及び補償用液晶セル2はそれぞれ基板
23a及び22bによって接している。
基板22aと23bとの外側には、偏光板21a及び2
1bが設けられている。これらの偏光板21a及び21
bは直交ニコルとなるように配されている。
基板22aと22k)との間、及び基板23aと23b
との間には、それぞれ液晶層26及び28がシール材2
5によって封入されている。液晶層26及び28の何れ
に於いても、液晶分子の捩れ角は90°である。しかし
、液晶層28の液晶分子は左旋性に配向し、液晶層26
の液晶分子は右旋性に配向゛している。即ち、2つの液
晶セル1及び2で螺旋方向が互いに逆になるように設定
されている。そして、液晶層26の基板22bの近傍に
おける液晶分子の配向方向と、液晶層28の基板23a
の近傍における液晶分子の配向方向とは、互いに直交す
るように配されている。4つの配向膜24のラビング処
理の方向により、液晶層26及び液晶層28内の液晶分
子のこのような配向が可能となる。
第2図に第1図の液晶表示装置を構成するアクティブマ
トリクス基板30の平面図を示す。透明性基板23b上
に絵素電極50がマトリクス状に配列され、絵素電極5
0の間には一方向に平行するゲートバス配線41が形成
されている。ゲートバス配線41に直交して、ソースバ
ス配線47が設けられている。ゲートバス配線41とソ
ースバス配線47との交点近傍には、スイッチング素子
としてTFT40が設けられている。TFT40によっ
て絵素電極50が駆動される。
第2図のm−m線に沿ったTFT40の断面構成を第3
図に示す。透明性基板23b上にゲートバス配線41が
形成され、ゲートバス配線41の一部がTFT40のゲ
ート電極として機能している。ゲートバス配線41上に
は陽極酸化膜42が形成され、陽極酸化膜42上の全面
に、ゲート絶縁膜43が堆積されている。ゲートバス配
線41のゲート電極として機能する部分の上には、上述
の陽極酸化膜42及びゲート絶縁膜43を介して半導体
層44が形成されている。半導体層44上には半導体層
44を保護するための半導体層保護膜45が形成されて
いる。また、半導体層44上に2つのコンタクト層46
及び46が設けられ、それぞれのフンタクト層46及び
46上にソース電極52及びドレイン電極48が形成さ
れている。
ソース電極52はソースバス配線47に接続され、ドレ
イン電極48は絵素電極50に接続されている。このよ
うに形成されたTFT40上に保護膜49が形成され、
保護膜49上の全面に配向膜24が形成されている。
表示用液晶セル1に用いた液晶材料は、PCH(フェニ
ルシクロへ牛サン)系混合液晶である。
この液晶材料の屈折率異方性は、0.09である。
表示用液晶セル1の液晶層28には左旋性を付与するた
めにコレステリックノナネートを添加した。
表示用液晶セル1の基板23a及び23bの間のセルギ
ャップd1は、プラスチックスペーサの散布により、約
5.3μmに設定されている。従って、表示用液晶セル
1のリタデーションR+=0. 477である(CO5
20#1. 0)。
補償用液晶セル2の基板22a及び22bの間のセルギ
ャップd2は、4.5μmに設定されている。補償用液
晶セル2に用いた液晶材料は、表示用液晶セル1と同様
のPCH系混合液晶であるが、その混合比を変えること
により、屈折率異方性の値を0.09〜0.13の間で
変化させた。また、補償用液晶セル2の液晶層26には
右旋性カイラル物質として、CB−15を添加した。屈
折率異方性の値0.09〜0.13は、補償用液晶セル
2のリタデーションR2=0.405〜0.585に対
応している(CO82θ#1.  O)。
上述のように表示用液晶セル1のリタデーションR1を
0.477に固定し、補償用液晶セル2のリタデーショ
ンR2を0.405〜0.585の間で変化させた場合
の、表示装置の透過率Tの変化を第4図に示す。第4図
に示すようにR2はR1と等しいとき、即ち、R2=0
.477のときに最小となる。そして、R2がR1より
小さい場合には、透過率Tは比較的急峻な立ち上がりを
示している。
逆に、R2がR1より大きい場合には、Tは比較的緩慢
に上昇している。
従来の通常の液晶表示装置に於いては、R2の分散は±
0.05である。従来の表示装置のようにR2の設定値
をR1と同じ値にすると、第4図から求められるように
透過率Tは0. 3〜2.5%の変動幅を有することに
なる。本実施例では第4図の結果に基づいて、Tの分布
の幅を小さくするためにR2の値をR2傘で示す0.4
95に設定した。
R2を0.495に設定することにより、R2の分散±
0.05に対応する透過率Tの変動幅は、0゜3〜1.
35%となった。このように本実施例に於いては透過率
の変動する範囲は、上述の従来の表示装置の約2分の1
に低減された。
尚、補償用液晶セル2のリタデーションR2の設定値は
、2つのセルの厚さのばらつき、使用する液晶材料の光
学特性等を考慮して決められる。
(発明の効果) 本発明の液晶表示装置では、補償用液晶セルのリタデー
ション値が、表示用液晶セルのリタデーションの値とは
異なる最適値に設定されているので、コントラストのば
らつきが低減されている。
従って、本発明によれば画像品位ばらつきの小さい液晶
表示装置が提供され、表示装置の歩留り向上に寄与する
ことができる。
4、     の    な! 日 東1図は本発明の1実施例の断面模式図、第2図は第1
図の表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板の
平面図、第3図は第2図のm−m線に沿った断面図、第
4図は第1図の表示装置の補償用液晶セルのリタデーシ
ョンの値と、表示装置の透過率との関係を示す図である
1・・・表示用液晶セル、2・・・補償用液晶セル、2
1 a、  2 l b−”偏光板、22 a、  2
2 b、  23 a。
23b・・・透明性基板、24・・・配向膜、25・・
・シール材、26.28・・・液晶層、30・・・アク
ティブマトリクス基板、40・・・TFT、41・・・
ゲートバス配線、43・・・ゲート絶縁膜、44・・・
半導体層、47・・・ソースバス配線、50・・・絵素
電極、51・・・対向電極。
以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.それぞれ一対の透明性基板を有する第1の液晶セル
    及び第2の液晶セルと、該第1の液晶セルの内面に設け
    られた電極と、該第1の液晶セル及び該第2の液晶セル
    にそれぞれ封入され、互いに逆の螺旋方向に捩れ配向し
    た第1の液晶層及び第2の液晶層と、を備えた液晶表示
    装置であって、該第2の液晶セルのリタデーションの値
    が、該第1の液晶セルのリタデーションの値とは異なっ
    ている液晶表示装置。
JP25656789A 1989-09-29 1989-09-29 液晶表示装置 Pending JPH03118513A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5257123A (en) * 1990-11-21 1993-10-26 Canon Kabushiki Kaisha Ferroelectric liquid crystal device with temperature compensation by rotation of compensator
JP2018092046A (ja) * 2016-12-05 2018-06-14 Dic株式会社 液晶電気光学素子

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