JP3702099B2 - 液晶表示装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示器に関し、より具体的には、視野角及び色相転移特性を向上させた、改善された液晶表示装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置には、種々の分野で多様な理由によって陰極線管(「ＣＲＴ」)の代用として用いられる。特に、液晶表示装置は、陰極線管に比し厚さが薄い且つ軽いという特性を有する。軽薄短小の装置はテレビ、グラフィックディスプレイなどの表示装置を構成する。液晶表示装置を用いる他の応用においては、パネルサイズの大型化、広視野角及び応答時間の減少を要求している。
【０００３】
液晶表示装置は、液晶の配向状態に従い、色んなモードに分れる。そのうち、ツイストネマチックモード(twist nematic mode：以下、ＴＮモード)は、液晶表示装置のモード中で最も広範囲に利用される装置として、白黒の表示が鮮明で、応答速度が速いという長所を有する。
【０００４】
このＴＮモードの液晶表示装置は、画素電極と対向電極が対向する上下基板の内表面上に形成されている構造を有する。一般に、多数の液晶分子を含む液晶層は前記両基板の内表面間に介在されている。電圧が印加されない場合には、液晶分子らが配向膜らの影響のためツイスト状態で配列されていって、臨界電圧以上の電圧が印加されると、前記両電極間に形成された垂直電界によって、液晶分子らが基板面に垂直な方向に整列されるという特性を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうしたＴＮモードの液晶表示装置は、ノーマルホワイト(normally white)モードにおいて、電圧の印加時基板近傍での傾斜配列によって漏れ光が発生され、視野角が非常に狭く、左右視野角が対称されないという構造的な問題点を有する。
【０００６】
このような問題点を解決するために多様な技術等が提案された。一例として、画素電極と対向電極が同一基板上に位置するＩＰＳ(in−plane switching)モードの液晶表示装置が提案された。ＩＰＳモードの液晶表示装置は、ある程度までは広角視野角を有するが、画素電極と対向電極間で生成された電界方向と垂直な方向では相変わらず狭い視野角を有する。さらに、その表示装置は長軸と短軸を有する液晶分子らの構造的な特性に起因したカラーシフト(color shift)をもつ。このように、従来の液晶表示装置は数多くの短所有する。したがって、上述した事実より、液晶表示装置の特性を向上させるための装置や方法が必要である。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記した従来の問題点を解決するためのもので、向上された特性を有する液晶表示装置を提供することにある。具体的に、本発明は、広視野角を確保すると同時に、いずれの面でも色相転移が発生されないように、左右対称的な視野角を確保できる液晶表示装置とその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、応答速度を向上することができる液晶表示装置とその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した本発明の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、第１距離を置いて互いに対向配置されており、それぞれが内表面と外表面を有する第１、第２基板、前記第１基板上に、第１方向に沿って第２距離を置いて互いに平行に配列された少なくとも一対の第１、第２電極、前記第１、第２電極を含む前記第１基板の内表面上に形成された第１垂直配向膜、前記第２基板上に、前記第１方向と垂直な第２方向に沿って、第３距離を置いて互いに平行に配列された少なくとも一対の第３、第４電極、前記第３、第４電極を含む前記第２基板の内表面上に形成された第２垂直配向膜、前記第１、第２基板の内表面間に介在されており、前記第１、第２基板の内表面間に電場が印加されないとき、前記第１垂直配向膜、及び、前記第２垂直配向膜により該第１、第２基板に対し垂直に配列され、正の誘電率異方性を有する液晶分子を多数含む液晶層、前記第１、第２基板の外表面にそれぞれ付着された第１、第２偏光板、及び、前記第１偏光板と前記第１基板の外表面間に配置された位相補償板を含み、前記位相補償板のリターデーションは、前記第１距離と前記液晶の屈折率異方性との積と同一値である。
【０００９】
本発明の他の側面によれば、第１距離を置いて互いに対向配置されており、それぞれが内表面と外表面を有する第１、第２基板を提供する段階、前記第１基板上に、第１方向に沿って第２距離を置いて互いに平行に配列された少なくとも一対の第１、第２電極を形成する段階、前記第１、第２電極を含む前記第１基板の内表面上に第１垂直配向膜を形成する段階、前記第２基板上に、前記第１方向と垂直な第２方向に沿って、第３距離をおいて互いに平行に配置された少なくとも一対の第３、第４電極を形成する段階、前記第３、第４電極を含む前記第２基板の内表面上に第２垂直配向膜を形成する段階、前記第１、第２基板の内表面間に介在されており、前記第１、第２基板の内表面間に電場が印加されないとき、前記第１垂直配向膜、及び、前記第２垂直配向膜により該第１、第２基板に対し垂直に配列され、正の誘電率異方性を有する液晶分子を多数含む液晶層を形成する段階、前記第１、第２基板の外表面にそれぞれ配置された第１、第２偏光板を形成する段階、及び、前記第１偏光板と前記第１基板の外表面間に配置された位相補償板を形成する段階を含み、前記位相補償板のリターデーションは、前記第１距離と前記液晶の屈折率異方性との積と同一値である。
【００１０】
本発明によれば、上下基板の各々に平行な電界を形成する一対の電極を具備し、液晶分子らを電界によってツイストを有するように配列させることにより、液晶分子らが上下左右対称的な配列を有するようになる。
【００１１】
従って、液晶分子の屈折率異方性による色相転移現象が防止され、液晶表示装置の画質が改善され、視野角特性が大きく改善される。
【００１２】
また、上部基板と上部偏光板間に位相補償板を介在させることにより、電圧を印加する前に完全なダークが得られるので、優秀なコントラスト比が得られる。
【００１３】
【発明の実施例の形態】
Ｉ．従来の液晶表示装置
図１は、ＩＰＳモードの液晶表示装置を概略的に示した断面図であって、点線に分割された左側部分は電場の印加されない時の液晶分子らの配列状態を示し、右側部分は電場の印加された状態での液晶分子らの配列状態を示す。
【００１４】
図１を参考すれば、それぞれ外表面及び内表面を有する第１基板(又は上部基板：１)と第２基板(又は下部基板：２)は、液晶層３を挟んでそれら各々の内表面が対向するように配置される。この時、下部基板２の内表面上には、液晶分子３Ａらを任意方向に整列させるための画素電極(又は第１電極：２ａ)と対向電極(又は第２電極：２ｂ)が所定距離だけ隔離され、互いに平行に配置される。そして、下部基板１と上部基板５の各々の外表面上には、下部基板２の底面から人射される光中で特定方向に振動する光のみを透過させる第１、第２(又は上、下)偏光板４Ａ、４Ｂが具備される。この時、上、下部偏光板４Ａ、４Ｂの偏光軸は互いに直交するように設けられる。
【００１５】
ここで、上部基板１の内表面上には、図には示されないが、液晶表示装置のカラー化を実現できるようにする赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)のカラーフィルターが具備されいてる。また、下部基板２の内表面上にも、図には示されないが、マトリクス形態でゲートライン、データライン及び画素電極などが具備されている。又、上、下部基板１、２の液晶対向面の表面には、液晶分子らの初期配向状態を決定する配向膜、望ましくは第１、第２水平配向膜(図示せず)がそれぞれ具備される。この時、下部基板上に形成される第２配向膜の配向軸は、下部偏光板の偏光軸と同一かつ類似している。
【００１６】
このようなＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶駆動電圧が印加されない時、図１の左側に示した「Ａ」領域のように、液晶分子３Ａらはそれらの長軸が基板１、２と平行する、第２配向膜の配向方向と一致するように配列される。第２水平配向膜の配向方向は、第２偏光子４Ｂの第２偏光軸と一致するので、偏光子４Ｂと液晶層３を通った光は、第１偏光子４Ａへ入射される前に、それらの偏光状態を変化させない。したがって、入射光は第１偏光子４Ａで遮断され、画面はダークを帯びることになる。
【００１７】
一方、電圧を印加すれば、図１の「Ｂ」領域のように、液晶分子ら３Ａは、画素電極２ａと対向電極２ｂ間に形成される電界の方向と平行に整列される。この時、液晶分子らの長軸方向は第２偏光子４Ｂの第２偏光軸と約４５゜の角度差を有するので、第２偏光子４Ｂと液晶層を順に通った光は、第１偏光子４Ａへ入射される前に、それらの偏光状態を変化させるため、スクリーンはダーク状態を見せる。
【００１８】
液晶分子らは、使用者の視野角に従い異方性屈折指数を有するので、不所望の色相が使用者の視野角に従いスクリーン上に現れることになる。その理由を次の式を参照して説明する。
Ｔ≒TOsin２(２ｘ)・sin２(π・Δnd／λ)………(式１)
Ｔ：透過率
TO：参照(reference)光に対する透過率
ｘ：液晶分子の光軸と偏光子の偏光軸とがなす角
Δｎ：屈折率異方性
ｄ：上下基板間の距離またはギャップ(液晶層の厚さ)
λ：入射される光波長
式１によれば、Δndが変わる時、入射光の波長は最大透過率をえるために変わることになる。Δndでの変化は、一般的にホワイト状態でカラーシフトを引き起こす。これをより詳細に説明すれば、使用者が方位角を変化させながらスクリーンを見ると、Δnは方位角によって変わることになる。したがって、Δnが変化するにつれて波長も変化し、その結果、カラーシフトがスクリーンに現れる。
【００１９】
上述したように、ＩＰＳモードの液晶表示装置は、ＴＮモードの液晶表示装置に比し広視野角を有する。しかし、このような従来のＩＰＳモード液晶表示装置において、電場の方向に垂直な第１方向に従う極角(polar angle)が変化する時の視野角は、電場の方向と平行な第２方向に従う極角の変化による視野角に比し狭い。
【００２０】
さらに、従来のＩＰＳモード液晶表示装置は他の短所も有する。たとえば、第１電極２ａと第２電極２ｂがともに第２基板２にのみ配置されているので、第１基板１の近傍にある液晶分子らは、第２基板２の近傍にある液晶分子らに比し、第１、第２電極２ａ、２ｂ間で生成された電場に対し遅く反応する。その以外、他の制限等が明細書の全般に亘ってより詳細かつ特別に説明される。
【００２１】
II．本発明の液晶表示装置
以下、本発明の望ましい実施例を添付の図面を参照して説明する。この図面等は単純に説明のためのもので、請求範囲の範囲を制限しない。この技術によって通常の知識を有する者は、他の変化や訂正及び選択を認識できるはずである。
【００２２】
添付の図面に示したように、本発明は、向上された応答速度、一方向以上の広視野角及びカラーシフトのような利益や長所を有する方法及び装置を含む。下記で説明する実施例から一つ以上の利点が達成される。本発明は、第１基板または上部基板１０上に形成された一対の第１、第２電極１１、１２と、第２基板または下部基板２０上に形成された第３、第４電極２１、２２とを含む。さらに、位相補償板１４が第１基板１０の外表面に付着され、一つ以上の実施例で実質的に完全なダーク状態から得られるのに、このような過程は以下で説明される。
【００２３】
図２Ａは、本発明の液晶表示装置に電圧が印加されない時、液晶の整列状態を概略的に示した図であり、図２Ｂは、本発明の液晶表示装置に電圧を印加した時、液晶の整列状態を概略的に示した図である。
図２Ａを参照すれば、第１基板または上部ガラス基板１０と、第２基または下部基板２０とが提供される。第１基板１０は第２基板２０と第１距離だけ離隔されて配置されている。ここで、第１距離は一般的に４−８μｍの範囲を有するが、その範囲のみで制限されない。各基板は互いに対向する内表面と外表面を有する。液晶層３０が前記両基板１０、２０の内表面間に介在されている。前記液晶層３０は多数の液晶分子３０Ａを含む。液晶分子ら３０Ａは正の誘電率異方性を有する。一つの例として、液晶分子らはネマテッイク液晶を用いることができ、その他の液晶らを用いることができる。誘電率異方性Δεは式(２)のように表現される。
誘電率異方性(Δε)＝εｐ−εｎ………式(２)
ここで、εｐ：電場が分子の長軸の方向と平行に印加される場合の誘電常数
εｎ：電場が分子の長軸の方向と垂直に印加される場合の誘電常数
上述した式を参照すれば、誘電率異方性が正の場合、液晶分子の長軸は電場の方向と平行に勾配される。誘電率異方性が負の場合、液晶分子の短軸は電場の方向と平行に配列される。
【００２４】
第１基板１０の内表面上には、一対、即ち第１、第２電極１１、１２が第１方向、即ちｘ−方向に沿って平行に配置されており、前記第１、第２電極１１、１２はそれら間で電場を発生させる。第１電極１１は第２電極１２が第２距離を置いて互いに平行に配置されている。第２基板２０の内表面上には、一対、即ち第３、第４電極２１、２２が第２方向、即ちｙ−方向に沿って配列されている。第３電極２１は第４電極２２と第３距離を置いて互いに平行に配列されている。第１方向に沿って配列された第１及び第２電極１１、１２は第２方向に沿って配列された第３及び第４電極２１、２２と直交する。このような構造は、実質的に全ての方向で等方性特性を有する液晶分子３０Ａを提供する。ここで、第１電極１１と第３電極２１は一般的な液晶表示装置で画素電極の役割をし、第２電極１２と第４電極２２は、一般的な液晶表示装置の対向電極の役割をする。上述した電極らの材料としては、イジウム錫酸化物(ＩＴＯ)、錫酸化物、及びAntimonがドープされた錫酸化物のうちの一つが用いられる。本発明では、錫酸化物が第１乃至第４電極１１、１２、２１、２２で用いられる。電極(１１、１２、２１、２２)は、液晶分子の光学に大きく影響を受けないように比較的薄くて透明である。第２距離及び第３距離は同一または若干違ってもよいが、第２距離及び第３距離は第１基板と第２基板１０、２０間の距離である第１距離またはセルギャップより小さくなければならない。
【００２５】
第１電極１１及び第２電極１２を含む第１基板１０の内表面上には、液晶分子らの初期駆動状態を決定する第１配向膜(図示せず)が配置されており、第３電極２１及び第４電極２２を含む第２基板２０の内表面上には、第２配向膜(図示せず)が配置されている。前記第１、第２配向膜は、液晶表示装置に電圧の印加されない時、液晶分子ら３０Ａが基板１０、２０面に対し約８５゜乃至９０゜の角度差を有するように、望ましくは垂直に配列されるようにする垂直配向膜である。
【００２６】
そして、第１、第２基板１０，２０の外表面上には、各々へ入射される光中で一定の方向、即ち図２Ａ及び図２Ｂに表示された矢印１３ａ、２３ａ方向へ振動する光だけを透過させるように、第１、第２または上、下偏光板１３、２３が各々具備される。これら第１、第２偏光板１３、２３は、それらの偏光軸１３ａ、２３ａが互いに直交するように配列され、第１偏光板１３の偏光軸１３ａは、第１及び第２電極１１、１２間に形成される平行電界方向と反時計方向に所定角度差、望ましくは４５゜程の角度差を有する。また、第２偏光板２３の偏光軸２３ａは、第３及び第４電極２１、２２間に形成される平行電界方向と反時計方向に所定角度差、望ましくは４５゜程の角度差を有する。
【００２７】
また、前記第１基板１０と第１偏光板１３の間には、図３Ａに示したように、ロッド形態、即ち半径ｎｘ、ｎｙが高さｎｚより小さい(ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ)液晶分子ら１３Ａの異方性特性を等方性化するために、位相補償板１４が更に介在されている。この位相補償板１４は、ディスク形態、即ち高さｎｚより半径ｎｘ、ｎｙが大きい(ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ)液晶分子ら(１４Ａ：図３Ｂ参照)が硬化された薄膜として、前記ロッド形態の液晶分子ら１３Ａの半径ｎｘ、ｎｙと高さｎｚ間の差を補償し、液晶分子ら１３Ａが半径と高さが同じである等方性化された液晶のように見られるようにする。
【００２８】
位相補償板１４へ入射した光が位相補償板１４を通ることにより発生される位相遅延は、位相補償板１４の厚さと、位相補償板１４を構成する硬化された液晶分子の屈曲率異方性Δｎとの積で表示され、リターデーションという。液晶分子ら１３Ａの完全な等方性のために、位相補償板１４のリターデーションを４６０ｎｍとする場合には、第１、第２基板１０、２０間の第１距離(以下、セルギャップ：ｄ)と、液晶分子ら３０Ａの屈曲率異方性Δｎとの積ｄ・Δｎが４６０ｎｍとなるように、即ち、位相補償板のリターデーションはセルギャップと液晶の屈曲率異方性との積が同一になるようにする。従って、例えばセルギャップが４．８μｍで、位相補償板１４のリターデーションが４６０ｎｍであれば、液晶の屈曲率異方性は０．０９５となるべきである。
【００２９】
次は、上述した構造を有する液晶表示装置の動作を説明する。
まず、電場が液晶層３０に印加されないとき、第１、第２配向膜(図示せず)と液晶分子ら３０Ａ間のファンデルワールス力(Vander Waals Force)により、図２Ａに示したように、液晶分子ら３０Ａは第１、第２基板１０、２０に対し垂直に配列される。この時、第２偏光板２３と液晶層３０を通した光は液晶分子らが基板１０、２０に垂直な方向に配列された関係のため、第１偏光板１３を通らずに遮断される。説明を加えると、第２偏光板２３を通って一定の方向に振動する光へ線偏光された光は、垂直方向に配列された液晶分子を通った後にも光の偏光状態が変化されないので、上部偏光板が通過できない。一方、液晶分子ら３０Ａへ入射する光は、液晶分子らの長軸に垂直に入射する光と、所定の角度を持って入射する光とに分類される。このうち、垂直または類似している角度を持って入射する光は、上記の説明のように、ほぼ完全に遮断されるが、所定の角度を持って入射する光は、視野角に従い色相転移(color shift)現象を誘発させる。しかし、このような現象は、位相補償板１４の存在によって防止される。加えて言えば、第１偏光板１３と第１基板１０間の位相補償板１４が存在するにつれて、ロッド形態の液晶分子１３Ａはディスク形態の液晶分子らのように機能するようになる。その結果、前面または側面等どの面でも完全なダークが成し得る。
【００３０】
一方、図２Ｂに示したように、各電極１１、１２、２１、２２に臨界電圧以上が印加される場合、それぞれの基板１０、２０の近傍では基板面と平行な直線の電気力線が形成され、基板１０と遠くなるほど電極１１、１２、２１、２２の影響はあまり受けなくて放物線形態の電気力線が形成される。従って、基板１０、２０間の中央部分では、第１及び第２電極２１、２２の影響により形成された放物線電界Ｆ１と、第３及び第４電極１１、１２の影響により形成された放物線電界Ｆ２とが接する部分が存在し、液晶内に約９０゜回転されたツイストが形成されたように見える。
【００３１】
従って、液晶表示装置の前面から見る時は、前記ツイストを有するように形成された電界によって、図４に示したように、液晶分子ら３０Ａが上下左右が対称的に配列されているように見える。電界Ｆ１とＦ２を形成する間に、第１基板１０に近接した液晶分子らは電場Ｆ２にそって配列される。この時、第１電極１１と第２電極１２間の中央に存在する液晶分子らは、実質的に電界Ｆ２の影響をほぼ受けないので、相変らずオフ状態の配列を維持する。その結果、オン状態でも光が透過されない第１光遮断線(Disclination line)が形成される。一方、第２基板２０に近接した液晶分子らは電場１Ｆにそって配列される。特に、第３電極２１と第４電極２２間の中央部に位置する液晶分子らは、電界Ｆ１の影響をほぼ受けないので、相変らずオフ状態の配列を維持する。したがつて、オン状態でも光が透過されない第２光遮断線２６が形成される。前記第１、第２光遮断線１６、２６からそれぞれ異なる４方向に向けて、まるで４個のドメイン(domain)が形成されたように液晶らが配列される。これに従い、別途のドメインを形成するためのラビング工程なしでも上下左右が対称的に配列されるので、前面又は側面から見る場合、違うカラーで見える色相転移は発生されない。
【００３２】
一方、第１距離、即ちセルギャップが第２距離及び第３距離より小さい場合には、第１電極１１と第３電極２１との間、且つ第２電極１２と第４電極２２との間には垂直電界が発生される。それで、上述した場合には、電場が存在するにも係わらず、液晶層を通った光はそれらの偏光状態を変化させない。したがって、先で言及したように、セルギャップは第１距離及び第２距離より大きくなければならない。
【００３３】
本発明では、上、下部基板上に形成された電極１１、１２、２１、２２の形態として直線形態を例にとり説明したが、これ以外にも電極１１、１２、２１、２２がどの形態でも上、下部基板の各々に直交される方向へ、平行な電界が形成できれば全部本発明に含まれる。
【００３４】
以上で説明したように、本発明によれば、電場が印加される場合、放物線形態の電場が形成され、液晶分子らはそれによって電極間の中心線にそって互いに対称配列される。その結果、液晶分子らは互いに異なる４方向に対称配列されるので、広視野角が得られ色相転移が防止される。また、電場が印加されない場合、位相補償板によって光漏れが防止されるので、完全なダークが実現されてコントラスト比が改善される。また、従来のＩＰＳモード液晶表示装置は、液晶分子らが一つの基板上に形成された一対の電場に反応して応答するが、本発明のＩＰＳモード液晶表示装置は、液晶分子らが両側基板に各々形成された一対の電場に反応して応答する。従って、本発明の液晶表示装置の応答速度は大きく向上される。
【００３５】
その他、本発明はその要旨から逸脱しない範囲内で多様に変更や実施ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＩＰＳモードの液晶表示装置の概略断面図である。
【図２】 (Ａ)及び(Ｂ)は本発明の実施例による液晶表示装置の概略的な分解斜視図である。
【図３】 Ａは図２Ａ及び図２Ｂの液晶分子を拡大して示した概略図である。
Ｂは位相補償板をなす液晶分子を拡大して示した概略図である。
【図４】 本発明による液晶表示装置の概略的な平面図である。
【符号の説明】
１０…上部基板
１１…第３電極
１２…第４電極
１３、２３…偏光板
１４…位相補償板
２０…下部基板
２１…第１電極
２２…第２電極
３０…液晶
３０Ａ…液晶分子
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示器に関し、より具体的には、視野角及び色相転移特性を向上させた、改善された液晶表示装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置には、種々の分野で多様な理由によって陰極線管(「ＣＲＴ」)の代用として用いられる。特に、液晶表示装置は、陰極線管に比し厚さが薄い且つ軽いという特性を有する。軽薄短小の装置はテレビ、グラフィックディスプレイなどの表示装置を構成する。液晶表示装置を用いる他の応用においては、パネルサイズの大型化、広視野角及び応答時間の減少を要求している。
【０００３】
液晶表示装置は、液晶の配向状態に従い、色んなモードに分れる。そのうち、ツイストネマチックモード(twist nematic mode：以下、ＴＮモード)は、液晶表示装置のモード中で最も広範囲に利用される装置として、白黒の表示が鮮明で、応答速度が速いという長所を有する。
【０００４】
このＴＮモードの液晶表示装置は、画素電極と対向電極が対向する上下基板の内表面上に形成されている構造を有する。一般に、多数の液晶分子を含む液晶層は前記両基板の内表面間に介在されている。電圧が印加されない場合には、液晶分子らが配向膜らの影響のためツイスト状態で配列されていって、臨界電圧以上の電圧が印加されると、前記両電極間に形成された垂直電界によって、液晶分子らが基板面に垂直な方向に整列されるという特性を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうしたＴＮモードの液晶表示装置は、ノーマルホワイト(normally white)モードにおいて、電圧の印加時基板近傍での傾斜配列によって漏れ光が発生され、視野角が非常に狭く、左右視野角が対称されないという構造的な問題点を有する。
【０００６】
このような問題点を解決するために多様な技術等が提案された。一例として、画素電極と対向電極が同一基板上に位置するＩＰＳ(in−plane switching)モードの液晶表示装置が提案された。ＩＰＳモードの液晶表示装置は、ある程度までは広角視野角を有するが、画素電極と対向電極間で生成された電界方向と垂直な方向では相変わらず狭い視野角を有する。さらに、その表示装置は長軸と短軸を有する液晶分子らの構造的な特性に起因したカラーシフト(color shift)をもつ。このように、従来の液晶表示装置は数多くの短所有する。したがって、上述した事実より、液晶表示装置の特性を向上させるための装置や方法が必要である。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記した従来の問題点を解決するためのもので、向上された特性を有する液晶表示装置を提供することにある。具体的に、本発明は、広視野角を確保すると同時に、いずれの面でも色相転移が発生されないように、左右対称的な視野角を確保できる液晶表示装置とその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、応答速度を向上することができる液晶表示装置とその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した本発明の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、第１距離を置いて互いに対向配置されており、それぞれが内表面と外表面を有する第１、第２基板、前記第１基板上に、第１方向に沿って第２距離を置いて互いに平行に配列された少なくとも一対の第１、第２電極、前記第１、第２電極を含む前記第１基板の内表面上に形成された第１垂直配向膜、前記第２基板上に、前記第１方向と垂直な第２方向に沿って、第３距離を置いて互いに平行に配列された少なくとも一対の第３、第４電極、前記第３、第４電極を含む前記第２基板の内表面上に形成された第２垂直配向膜、前記第１、第２基板の内表面間に介在されており、前記第１、第２基板の内表面間に電場が印加されないとき、前記第１垂直配向膜、及び、前記第２垂直配向膜により該第１、第２基板に対し垂直に配列され、正の誘電率異方性を有する液晶分子を多数含む液晶層、前記第１、第２基板の外表面にそれぞれ付着された第１、第２偏光板、及び、前記第１偏光板と前記第１基板の外表面間に配置された位相補償板を含み、前記位相補償板のリターデーションは、前記第１距離と前記液晶の屈折率異方性との積と同一値である。
【０００９】
本発明の他の側面によれば、第１距離を置いて互いに対向配置されており、それぞれが内表面と外表面を有する第１、第２基板を提供する段階、前記第１基板上に、第１方向に沿って第２距離を置いて互いに平行に配列された少なくとも一対の第１、第２電極を形成する段階、前記第１、第２電極を含む前記第１基板の内表面上に第１垂直配向膜を形成する段階、前記第２基板上に、前記第１方向と垂直な第２方向に沿って、第３距離をおいて互いに平行に配置された少なくとも一対の第３、第４電極を形成する段階、前記第３、第４電極を含む前記第２基板の内表面上に第２垂直配向膜を形成する段階、前記第１、第２基板の内表面間に介在されており、前記第１、第２基板の内表面間に電場が印加されないとき、前記第１垂直配向膜、及び、前記第２垂直配向膜により該第１、第２基板に対し垂直に配列され、正の誘電率異方性を有する液晶分子を多数含む液晶層を形成する段階、前記第１、第２基板の外表面にそれぞれ配置された第１、第２偏光板を形成する段階、及び、前記第１偏光板と前記第１基板の外表面間に配置された位相補償板を形成する段階を含み、前記位相補償板のリターデーションは、前記第１距離と前記液晶の屈折率異方性との積と同一値である。
【００１０】
本発明によれば、上下基板の各々に平行な電界を形成する一対の電極を具備し、液晶分子らを電界によってツイストを有するように配列させることにより、液晶分子らが上下左右対称的な配列を有するようになる。
【００１１】
従って、液晶分子の屈折率異方性による色相転移現象が防止され、液晶表示装置の画質が改善され、視野角特性が大きく改善される。
【００１２】
また、上部基板と上部偏光板間に位相補償板を介在させることにより、電圧を印加する前に完全なダークが得られるので、優秀なコントラスト比が得られる。
【００１３】
【発明の実施例の形態】
Ｉ．従来の液晶表示装置
図１は、ＩＰＳモードの液晶表示装置を概略的に示した断面図であって、点線に分割された左側部分は電場の印加されない時の液晶分子らの配列状態を示し、右側部分は電場の印加された状態での液晶分子らの配列状態を示す。
【００１４】
図１を参考すれば、それぞれ外表面及び内表面を有する第１基板(又は上部基板：１)と第２基板(又は下部基板：２)は、液晶層３を挟んでそれら各々の内表面が対向するように配置される。この時、下部基板２の内表面上には、液晶分子３Ａらを任意方向に整列させるための画素電極(又は第１電極：２ａ)と対向電極(又は第２電極：２ｂ)が所定距離だけ隔離され、互いに平行に配置される。そして、下部基板１と上部基板５の各々の外表面上には、下部基板２の底面から人射される光中で特定方向に振動する光のみを透過させる第１、第２(又は上、下)偏光板４Ａ、４Ｂが具備される。この時、上、下部偏光板４Ａ、４Ｂの偏光軸は互いに直交するように設けられる。
【００１５】
ここで、上部基板１の内表面上には、図には示されないが、液晶表示装置のカラー化を実現できるようにする赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)のカラーフィルターが具備されいてる。また、下部基板２の内表面上にも、図には示されないが、マトリクス形態でゲートライン、データライン及び画素電極などが具備されている。又、上、下部基板１、２の液晶対向面の表面には、液晶分子らの初期配向状態を決定する配向膜、望ましくは第１、第２水平配向膜(図示せず)がそれぞれ具備される。この時、下部基板上に形成される第２配向膜の配向軸は、下部偏光板の偏光軸と同一かつ類似している。
【００１６】
このようなＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶駆動電圧が印加されない時、図１の左側に示した「Ａ」領域のように、液晶分子３Ａらはそれらの長軸が基板１、２と平行する、第２配向膜の配向方向と一致するように配列される。第２水平配向膜の配向方向は、第２偏光子４Ｂの第２偏光軸と一致するので、偏光子４Ｂと液晶層３を通った光は、第１偏光子４Ａへ入射される前に、それらの偏光状態を変化させない。したがって、入射光は第１偏光子４Ａで遮断され、画面はダークを帯びることになる。
【００１７】
一方、電圧を印加すれば、図１の「Ｂ」領域のように、液晶分子ら３Ａは、画素電極２ａと対向電極２ｂ間に形成される電界の方向と平行に整列される。この時、液晶分子らの長軸方向は第２偏光子４Ｂの第２偏光軸と約４５゜の角度差を有するので、第２偏光子４Ｂと液晶層を順に通った光は、第１偏光子４Ａへ入射される前に、それらの偏光状態を変化させるため、スクリーンはダーク状態を見せる。
【００１８】
液晶分子らは、使用者の視野角に従い異方性屈折指数を有するので、不所望の色相が使用者の視野角に従いスクリーン上に現れることになる。その理由を次の式を参照して説明する。
Ｔ≒TOsin２(２ｘ)・sin２(π・Δnd／λ)………(式１)
Ｔ：透過率
TO：参照(reference)光に対する透過率
ｘ：液晶分子の光軸と偏光子の偏光軸とがなす角
Δｎ：屈折率異方性
ｄ：上下基板間の距離またはギャップ(液晶層の厚さ)
λ：入射される光波長
式１によれば、Δndが変わる時、入射光の波長は最大透過率をえるために変わることになる。Δndでの変化は、一般的にホワイト状態でカラーシフトを引き起こす。これをより詳細に説明すれば、使用者が方位角を変化させながらスクリーンを見ると、Δnは方位角によって変わることになる。したがって、Δnが変化するにつれて波長も変化し、その結果、カラーシフトがスクリーンに現れる。
【００１９】
上述したように、ＩＰＳモードの液晶表示装置は、ＴＮモードの液晶表示装置に比し広視野角を有する。しかし、このような従来のＩＰＳモード液晶表示装置において、電場の方向に垂直な第１方向に従う極角(polar angle)が変化する時の視野角は、電場の方向と平行な第２方向に従う極角の変化による視野角に比し狭い。
【００２０】
さらに、従来のＩＰＳモード液晶表示装置は他の短所も有する。たとえば、第１電極２ａと第２電極２ｂがともに第２基板２にのみ配置されているので、第１基板１の近傍にある液晶分子らは、第２基板２の近傍にある液晶分子らに比し、第１、第２電極２ａ、２ｂ間で生成された電場に対し遅く反応する。その以外、他の制限等が明細書の全般に亘ってより詳細かつ特別に説明される。
【００２１】
II．本発明の液晶表示装置
以下、本発明の望ましい実施例を添付の図面を参照して説明する。この図面等は単純に説明のためのもので、請求範囲の範囲を制限しない。この技術によって通常の知識を有する者は、他の変化や訂正及び選択を認識できるはずである。
【００２２】
添付の図面に示したように、本発明は、向上された応答速度、一方向以上の広視野角及びカラーシフトのような利益や長所を有する方法及び装置を含む。下記で説明する実施例から一つ以上の利点が達成される。本発明は、第１基板または上部基板１０上に形成された一対の第１、第２電極１１、１２と、第２基板または下部基板２０上に形成された第３、第４電極２１、２２とを含む。さらに、位相補償板１４が第１基板１０の外表面に付着され、一つ以上の実施例で実質的に完全なダーク状態から得られるのに、このような過程は以下で説明される。
【００２３】
図２Ａは、本発明の液晶表示装置に電圧が印加されない時、液晶の整列状態を概略的に示した図であり、図２Ｂは、本発明の液晶表示装置に電圧を印加した時、液晶の整列状態を概略的に示した図である。
図２Ａを参照すれば、第１基板または上部ガラス基板１０と、第２基または下部基板２０とが提供される。第１基板１０は第２基板２０と第１距離だけ離隔されて配置されている。ここで、第１距離は一般的に４−８μｍの範囲を有するが、その範囲のみで制限されない。各基板は互いに対向する内表面と外表面を有する。液晶層３０が前記両基板１０、２０の内表面間に介在されている。前記液晶層３０は多数の液晶分子３０Ａを含む。液晶分子ら３０Ａは正の誘電率異方性を有する。一つの例として、液晶分子らはネマテッイク液晶を用いることができ、その他の液晶らを用いることができる。誘電率異方性Δεは式(２)のように表現される。
誘電率異方性(Δε)＝εｐ−εｎ………式(２)
ここで、εｐ：電場が分子の長軸の方向と平行に印加される場合の誘電常数
εｎ：電場が分子の長軸の方向と垂直に印加される場合の誘電常数
上述した式を参照すれば、誘電率異方性が正の場合、液晶分子の長軸は電場の方向と平行に勾配される。誘電率異方性が負の場合、液晶分子の短軸は電場の方向と平行に配列される。
【００２４】
第１基板１０の内表面上には、一対、即ち第１、第２電極１１、１２が第１方向、即ちｘ−方向に沿って平行に配置されており、前記第１、第２電極１１、１２はそれら間で電場を発生させる。第１電極１１は第２電極１２が第２距離を置いて互いに平行に配置されている。第２基板２０の内表面上には、一対、即ち第３、第４電極２１、２２が第２方向、即ちｙ−方向に沿って配列されている。第３電極２１は第４電極２２と第３距離を置いて互いに平行に配列されている。第１方向に沿って配列された第１及び第２電極１１、１２は第２方向に沿って配列された第３及び第４電極２１、２２と直交する。このような構造は、実質的に全ての方向で等方性特性を有する液晶分子３０Ａを提供する。ここで、第１電極１１と第３電極２１は一般的な液晶表示装置で画素電極の役割をし、第２電極１２と第４電極２２は、一般的な液晶表示装置の対向電極の役割をする。上述した電極らの材料としては、イジウム錫酸化物(ＩＴＯ)、錫酸化物、及びAntimonがドープされた錫酸化物のうちの一つが用いられる。本発明では、錫酸化物が第１乃至第４電極１１、１２、２１、２２で用いられる。電極(１１、１２、２１、２２)は、液晶分子の光学に大きく影響を受けないように比較的薄くて透明である。第２距離及び第３距離は同一または若干違ってもよいが、第２距離及び第３距離は第１基板と第２基板１０、２０間の距離である第１距離またはセルギャップより小さくなければならない。
【００２５】
第１電極１１及び第２電極１２を含む第１基板１０の内表面上には、液晶分子らの初期駆動状態を決定する第１配向膜(図示せず)が配置されており、第３電極２１及び第４電極２２を含む第２基板２０の内表面上には、第２配向膜(図示せず)が配置されている。前記第１、第２配向膜は、液晶表示装置に電圧の印加されない時、液晶分子ら３０Ａが基板１０、２０面に対し約８５゜乃至９０゜の角度差を有するように、望ましくは垂直に配列されるようにする垂直配向膜である。
【００２６】
そして、第１、第２基板１０，２０の外表面上には、各々へ入射される光中で一定の方向、即ち図２Ａ及び図２Ｂに表示された矢印１３ａ、２３ａ方向へ振動する光だけを透過させるように、第１、第２または上、下偏光板１３、２３が各々具備される。これら第１、第２偏光板１３、２３は、それらの偏光軸１３ａ、２３ａが互いに直交するように配列され、第１偏光板１３の偏光軸１３ａは、第１及び第２電極１１、１２間に形成される平行電界方向と反時計方向に所定角度差、望ましくは４５゜程の角度差を有する。また、第２偏光板２３の偏光軸２３ａは、第３及び第４電極２１、２２間に形成される平行電界方向と反時計方向に所定角度差、望ましくは４５゜程の角度差を有する。
【００２７】
また、前記第１基板１０と第１偏光板１３の間には、図３Ａに示したように、ロッド形態、即ち半径ｎｘ、ｎｙが高さｎｚより小さい(ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ)液晶分子ら１３Ａの異方性特性を等方性化するために、位相補償板１４が更に介在されている。この位相補償板１４は、ディスク形態、即ち高さｎｚより半径ｎｘ、ｎｙが大きい(ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ)液晶分子ら(１４Ａ：図３Ｂ参照)が硬化された薄膜として、前記ロッド形態の液晶分子ら１３Ａの半径ｎｘ、ｎｙと高さｎｚ間の差を補償し、液晶分子ら１３Ａが半径と高さが同じである等方性化された液晶のように見られるようにする。
【００２８】
位相補償板１４へ入射した光が位相補償板１４を通ることにより発生される位相遅延は、位相補償板１４の厚さと、位相補償板１４を構成する硬化された液晶分子の屈曲率異方性Δｎとの積で表示され、リターデーションという。液晶分子ら１３Ａの完全な等方性のために、位相補償板１４のリターデーションを４６０ｎｍとする場合には、第１、第２基板１０、２０間の第１距離(以下、セルギャップ：ｄ)と、液晶分子ら３０Ａの屈曲率異方性Δｎとの積ｄ・Δｎが４６０ｎｍとなるように、即ち、位相補償板のリターデーションはセルギャップと液晶の屈曲率異方性との積が同一になるようにする。従って、例えばセルギャップが４．８μｍで、位相補償板１４のリターデーションが４６０ｎｍであれば、液晶の屈曲率異方性は０．０９５となるべきである。
【００２９】
次は、上述した構造を有する液晶表示装置の動作を説明する。
まず、電場が液晶層３０に印加されないとき、第１、第２配向膜(図示せず)と液晶分子ら３０Ａ間のファンデルワールス力(Vander Waals Force)により、図２Ａに示したように、液晶分子ら３０Ａは第１、第２基板１０、２０に対し垂直に配列される。この時、第２偏光板２３と液晶層３０を通した光は液晶分子らが基板１０、２０に垂直な方向に配列された関係のため、第１偏光板１３を通らずに遮断される。説明を加えると、第２偏光板２３を通って一定の方向に振動する光へ線偏光された光は、垂直方向に配列された液晶分子を通った後にも光の偏光状態が変化されないので、上部偏光板が通過できない。一方、液晶分子ら３０Ａへ入射する光は、液晶分子らの長軸に垂直に入射する光と、所定の角度を持って入射する光とに分類される。このうち、垂直または類似している角度を持って入射する光は、上記の説明のように、ほぼ完全に遮断されるが、所定の角度を持って入射する光は、視野角に従い色相転移(color shift)現象を誘発させる。しかし、このような現象は、位相補償板１４の存在によって防止される。加えて言えば、第１偏光板１３と第１基板１０間の位相補償板１４が存在するにつれて、ロッド形態の液晶分子１３Ａはディスク形態の液晶分子らのように機能するようになる。その結果、前面または側面等どの面でも完全なダークが成し得る。
【００３０】
一方、図２Ｂに示したように、各電極１１、１２、２１、２２に臨界電圧以上が印加される場合、それぞれの基板１０、２０の近傍では基板面と平行な直線の電気力線が形成され、基板１０と遠くなるほど電極１１、１２、２１、２２の影響はあまり受けなくて放物線形態の電気力線が形成される。従って、基板１０、２０間の中央部分では、第１及び第２電極２１、２２の影響により形成された放物線電界Ｆ１と、第３及び第４電極１１、１２の影響により形成された放物線電界Ｆ２とが接する部分が存在し、液晶内に約９０゜回転されたツイストが形成されたように見える。
【００３１】
従って、液晶表示装置の前面から見る時は、前記ツイストを有するように形成された電界によって、図４に示したように、液晶分子ら３０Ａが上下左右が対称的に配列されているように見える。電界Ｆ１とＦ２を形成する間に、第１基板１０に近接した液晶分子らは電場Ｆ２にそって配列される。この時、第１電極１１と第２電極１２間の中央に存在する液晶分子らは、実質的に電界Ｆ２の影響をほぼ受けないので、相変らずオフ状態の配列を維持する。その結果、オン状態でも光が透過されない第１光遮断線(Disclination line)が形成される。一方、第２基板２０に近接した液晶分子らは電場１Ｆにそって配列される。特に、第３電極２１と第４電極２２間の中央部に位置する液晶分子らは、電界Ｆ１の影響をほぼ受けないので、相変らずオフ状態の配列を維持する。したがつて、オン状態でも光が透過されない第２光遮断線２６が形成される。前記第１、第２光遮断線１６、２６からそれぞれ異なる４方向に向けて、まるで４個のドメイン(domain)が形成されたように液晶らが配列される。これに従い、別途のドメインを形成するためのラビング工程なしでも上下左右が対称的に配列されるので、前面又は側面から見る場合、違うカラーで見える色相転移は発生されない。
【００３２】
一方、第１距離、即ちセルギャップが第２距離及び第３距離より小さい場合には、第１電極１１と第３電極２１との間、且つ第２電極１２と第４電極２２との間には垂直電界が発生される。それで、上述した場合には、電場が存在するにも係わらず、液晶層を通った光はそれらの偏光状態を変化させない。したがって、先で言及したように、セルギャップは第１距離及び第２距離より大きくなければならない。
【００３３】
本発明では、上、下部基板上に形成された電極１１、１２、２１、２２の形態として直線形態を例にとり説明したが、これ以外にも電極１１、１２、２１、２２がどの形態でも上、下部基板の各々に直交される方向へ、平行な電界が形成できれば全部本発明に含まれる。
【００３４】
以上で説明したように、本発明によれば、電場が印加される場合、放物線形態の電場が形成され、液晶分子らはそれによって電極間の中心線にそって互いに対称配列される。その結果、液晶分子らは互いに異なる４方向に対称配列されるので、広視野角が得られ色相転移が防止される。また、電場が印加されない場合、位相補償板によって光漏れが防止されるので、完全なダークが実現されてコントラスト比が改善される。また、従来のＩＰＳモード液晶表示装置は、液晶分子らが一つの基板上に形成された一対の電場に反応して応答するが、本発明のＩＰＳモード液晶表示装置は、液晶分子らが両側基板に各々形成された一対の電場に反応して応答する。従って、本発明の液晶表示装置の応答速度は大きく向上される。
【００３５】
その他、本発明はその要旨から逸脱しない範囲内で多様に変更や実施ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＩＰＳモードの液晶表示装置の概略断面図である。
【図２】 (Ａ)及び(Ｂ)は本発明の実施例による液晶表示装置の概略的な分解斜視図である。
【図３】 Ａは図２Ａ及び図２Ｂの液晶分子を拡大して示した概略図である。
Ｂは位相補償板をなす液晶分子を拡大して示した概略図である。
【図４】 本発明による液晶表示装置の概略的な平面図である。
【符号の説明】
１０…上部基板
１１…第３電極
１２…第４電極
１３、２３…偏光板
１４…位相補償板
２０…下部基板
２１…第１電極
２２…第２電極
３０…液晶
３０Ａ…液晶分子
Claims (12)
- 第１距離を置いて互いに対向配置されており、それぞれが内表面と外表面を有する第１、第２基板、
前記第１基板上に、第１方向に沿って第２距離を置いて互いに平行に配列された少なくとも一対の第１、第２電極、
前記第１、第２電極を含む前記第１基板の内表面上に形成された第１垂直配向膜、
前記第２基板上に、前記第１方向と垂直な第２方向に沿って、第３距離を置いて互いに平行に配列された少なくとも一対の第３、第４電極、
前記第３、第４電極を含む前記第２基板の内表面上に形成された第２垂直配向膜、
前記第１、第２基板の内表面間に介在されており、前記第１、第２基板の内表面間に電場が印加されないとき、前記第１垂直配向膜、及び、前記第２垂直配向膜により該第１、第２基板に対し垂直に配列され、正の誘電率異方性を有する液晶分子を多数含む液晶層、
前記第１、第２基板の外表面にそれぞれ付着された第１、第２偏光板、及び、
前記第１偏光板と前記第１基板の外表面間に配置された位相補償板を含み、
前記位相補償板のリターデーションは、前記第１距離と前記液晶の屈折率異方性との積と同一値であることを特徴とする
液晶表示装置。 - 前記位相補償板は負の複屈折指数を有する多数の分子を含む液晶フィルムであることを特徴とする
請求項１記載の液晶表示装置。 - 前記位相補償板は、ディスク形態の多数の硬化された液晶分子を含み、前記硬化された液晶分子は、その半径が高さより大きいことを特徴とする
請求項１又は２記載の液晶表示装置。 - 前記位相補償板は２軸延伸の構造を有することを特徴とする
請求項１、２又は３記載の液晶表示装置。 - 前記第１偏光板と第２偏光板は、各々第１偏光軸と第２偏光軸を有し、前記第１偏光軸は前記第２偏光軸と直交することを特徴とする
請求項１から４のいずれか１つに記載の液晶表示装置。 - 前記第１偏光軸は、前記第１及び第２電極間に形成される第１電界方向と反時計方向に４５゜の角度差を有することを特徴とする
請求項５記載の液晶表示装置。 - 前記第２偏光軸は、前記第３及び第４電極間に形成される第２電界方向と反時計方向に４５゜の角度差を有することを特徴とする
請求項５または６記載の液晶表示装置。 - 前記第１距離は前記第２距離及び第３距離より大きいことを特徴とする
請求項１から７のいずれか１つに記載の液晶表示装置。 - 第１距離を置いて互いに対向配置されており、それぞれが内表面と外表面を有する第１、第２基板を提供する段階、
前記第１基板上に、第１方向に沿って第２距離を置いて互いに平行に配列された少なくとも一対の第１、第２電極を形成する段階、
前記第１、第２電極を含む前記第１基板の内表面上に第１垂直配向膜を形成する段階、
前記第２基板上に、前記第１方向と垂直な第２方向に沿って、第３距離をおいて互いに平行に配置された少なくとも一対の第３、第４電極を形成する段階、
前記第３、第４電極を含む前記第２基板の内表面上に第２垂直配向膜を形成する段階、
前記第１、第２基板の内表面間に介在されており、前記第１、第２基板の内表面間に電場が印加されないとき、前記第１垂直配向膜、及び、前記第２垂直配向膜により該第１、第２基板に対し垂直に配列され、正の誘電率異方性を有する液晶分子を多数の含む液晶層を形成する段階、
前記第１、第２基板の外表面にそれぞれ配置された第１、第２偏光板を形成する段階、及び、
前記第１偏光板と前記第１基板の外表面間に配置された位相補償板を形成する段階を含み、
前記位相補償板のリターデーションは、前記第１距離と前記液晶の屈折率異方性との積と同一値であることを特徴とする
液晶表示装置の製造方法。 - 前記第１偏光板と第２偏光板は、各々第１偏光軸と第２偏光軸を有し、前記第１偏光軸は前記第２偏光軸と直交することを特徴とする
請求項９記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記第１偏光軸は、前記第１及び第２電極間に形成される第１電界方向と反時計方向に４５゜の角度差を有することを特徴とする
請求項１０記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記第２偏光軸は、前記第３及び第４電極間に形成される第２電界方向と反時計方向に４５゜の角度差を有することを特徴とする
請求項１０又は１１記載の液晶表示装置の製造方法。
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| CN1173216C (zh) * | 1997-11-03 | 2004-10-27 | 三星电子株式会社 | 具有改变的电极排列的液晶显示器 |
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| US6310675B1 (en) * | 1997-12-22 | 2001-10-30 | Zvi Yaniv | Liquid crystal display |
| JP3022463B2 (ja) * | 1998-01-19 | 2000-03-21 | 日本電気株式会社 | 液晶表示装置及びその製造方法 |
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| JP4364332B2 (ja) * | 1998-06-23 | 2009-11-18 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
| KR100344844B1 (ko) | 1998-07-07 | 2002-11-18 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시소자및그제조방법 |
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| JP2001354968A (ja) * | 2000-06-09 | 2001-12-25 | Hitachi Ltd | アクティブ・マトリクス型液晶表示装置およびその液晶組成物質 |
| JP3544348B2 (ja) * | 2000-09-12 | 2004-07-21 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
| WO2002063503A2 (en) * | 2000-11-24 | 2002-08-15 | Howtek, Inc. | System and method for storing and retrieving medical images and records |
| KR100433658B1 (ko) * | 2001-04-03 | 2004-05-31 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | 경사 전계 구동 액정표시장치 |
| US7289179B2 (en) | 2002-11-08 | 2007-10-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Liquid crystal display |
| US7144608B2 (en) * | 2003-01-24 | 2006-12-05 | Nitto Denko Corporation | Color correcting polarizer |
| KR100493437B1 (ko) * | 2003-03-17 | 2005-06-07 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시모듈 |
| TWI308246B (en) * | 2003-04-30 | 2009-04-01 | An active matrix liquid crystal display | |
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| KR100684715B1 (ko) * | 2004-10-19 | 2007-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 입체 영상 표시 장치 및 이를 갖는 전자 기기 |
| JP4527512B2 (ja) * | 2004-12-08 | 2010-08-18 | Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 | 液晶表示装置 |
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| KR100707609B1 (ko) * | 2005-12-02 | 2007-04-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치 |
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| TWI356228B (en) * | 2006-12-11 | 2012-01-11 | Chimei Innolux Corp | Liquid crystal display device |
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| EP2140304B1 (en) * | 2007-04-17 | 2011-08-31 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Beam-shaping device |
| CN101464585B (zh) * | 2008-12-31 | 2012-10-03 | 昆山龙腾光电有限公司 | 液晶显示面板及液晶显示面板的形成方法 |
| JP5667752B2 (ja) * | 2009-08-20 | 2015-02-12 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 立体映像表示装置 |
| US8988642B2 (en) * | 2010-11-09 | 2015-03-24 | Samsung Display Co., Ltd. | Liquid crystal display devices and methods of manufacturing liquid crystal display devices |
| CN103297795B (zh) * | 2012-02-29 | 2015-03-25 | 深圳市亿思达科技集团有限公司 | 立体显示装置 |
| CN102707439B (zh) * | 2012-05-25 | 2013-09-04 | 深圳市亿思达显示科技有限公司 | 立体显示装置 |
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| US9592116B2 (en) * | 2013-09-17 | 2017-03-14 | Johnson & Johnson Vision Care, Inc. | Methods and apparatus for ophthalmic devices including cycloidally oriented liquid crystal layers |
| US9541772B2 (en) * | 2013-09-17 | 2017-01-10 | Johnson & Johnson Vision Care, Inc. | Methods and apparatus for ophthalmic devices including cycloidally oriented liquid crystal layers |
| KR20150080333A (ko) * | 2013-12-31 | 2015-07-09 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
| WO2017041167A1 (en) * | 2015-09-12 | 2017-03-16 | Lensvector Inc. | Liquid crystal beam control device and manufacture |
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|---|---|---|---|---|
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