(57)【特許請求の範囲】
【請求項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１８０〜２７０度の範囲内の角度で方位ねじれ角を有し、（Ｂ）０．５〜０．８５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、異常軸の傾斜角が３０度〜５０度の範囲である正の複屈折Ｏプレート補償層とを含み、
前記第１の負の複屈折Ｃプレート補償層、前記液晶セル、前記正の複屈折Ａプレート補償層、前記正の複屈折Ｏプレート補償層がこの順番で配置されたことを特徴とする、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。
【請求項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。
【請求項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１８０〜２７０度の範囲内の角度で方位ねじれ角を有し、（Ｂ）０．５〜０．８５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、異常軸の傾斜角が３０度〜５０度の範囲である第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）  前記液晶セルと前記検光子層との間に配置され、異常軸の傾斜角が３０度〜５０度の範囲である第２の正の複屈折Ｏプレート補償層とを含み、
前記第１の正の複屈折Ｏプレート補償層、前記第１の正の複屈折Ａプレート補償層、前記第１の負の複屈折Ｃプレート補償層、前記液晶セル、前記第２の負の複屈折Ｃプレート補償層、前記第２の正の複屈折Ａプレート補償層、前記第２の正の複屈折Ｏプレート補償層がこの順番で配置されたことを特徴とする、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。
【請求項４】
（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１８０〜２７０度の範囲内の角度で方位ねじれ角を有し、（Ｂ）０．５〜０．８５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、異常軸の傾斜角が３０度〜５０度の範囲である第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、異常軸の傾斜角が３０度〜５０度の範囲である第２の正の複屈折Ｏプレート補償層とを含み、
前記第１の正の複屈折Ａプレート補償層、前記第１の正の複屈折Ｏプレート補償層、前記第２の正の複屈折Ｏプレート補償層、前記第２の正の複屈折Ａプレート補償層がこの順番で配置されたことを特徴とする、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。
【請求項５】
（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４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。
【発明の詳細な説明】
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「ＦＳＴＮ」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（World 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 and High-Information-Content Optical-Mode-Interference (OMI) LCD with Video Response）」：ＳＴＮ−ＬＣＤとの比較（Comparison with STN-LCDs）、ＳＩＤ９３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２２０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。
0004025365.tif 000002
0004025365.tif 000003
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１０５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形成する。極傾斜角Θ１２０は、ｘ−ｙ面から測定した、分子光軸投影
0004025365.tif 000004
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ＬＣＤ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。
前述のマークの液晶材料は、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２２５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（Inorganic Thin Film Compensator For Improved Gray Scale Performance in Twisted 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３１５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３２５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６４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２９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 Compensation Film For Improved Gray Scale Performance in Twisted Nematic Liquid Crystal 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. Warren, 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 Polymer 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２６０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は所望されるならば省略され得る。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３１０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３４０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７０５）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１００５）、および２０：１（補償されないもの１１００および補償されたもの１１０５）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。
【図１】
0004025365.tif 000005
【図２】
0004025365.tif 000006
【図３】
0004025365.tif 000007
【図４】
0004025365.tif 000008
【図５】
0004025365.tif 000009
【図６】
0004025365.tif 000010
【図７】
0004025365.tif 000011
【図８】
0004025365.tif 000012
【図９】
0004025365.tif 000013
【図１０】
0004025365.tif 000014
【図１１】
0004025365.tif 000015