JPH05224208A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 背景暗部と遮光暗部との間の明度差を充分小
さくすると共に、暗部と明部のコントラストを大きくし
て高品質の表示を行うことができる液晶表示装置を提供
する。 【構成】 ＴＮ液晶セルＬの両側に相互に直交する偏光
軸を有する偏光板８、９が配設され、背面に照明手段１
１が設けられる。遮光マスク５が背景暗部と表示パター
ンに対応した光透過可能な表示部Ａ、Ｂを形成するよう
に設けられる。表示部Ａ、ＢにおけるＴＮ液晶セルＬへ
の電圧印加により遮光暗部を表示し、表示部Ａ、Ｂにお
けるＴＮ液晶セルＬへの電圧無印加により明部を表示す
る。ＴＮ液晶セルＬの液晶分子のプレチルト角が９°〜
４５°に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車のインストルメン
トパネルの表示部等に使用されるＴＮ（ツイステッド・
ネマチック）液晶を用いた液晶表示装置に関し、特に、
比較的低い駆動電圧で高いコントラストの表示を行うこ
とができる液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車のインストルメントパネ
ルの表示部等に使用される液晶表示装置として、暗い背
景部に対して、文字、図形等を明るく表示するＴＮ液晶
使用の表示装置が、特開昭６０−２４９１７９号公報等
で知られている。

【０００３】この液晶表示装置は、ＴＮ型液晶セルの両
側に、相互に直交する偏光軸を持つ偏光板を配設し、背
面側に照明手段を設けると共に遮光マスクを配設して構
成される。また、この種の液晶表示装置は、液晶セルに
電圧を印加しない部分において、照明光を通過させ、遮
光マスク上に形成した光透過部分を明るく表示し、電圧
を印加した部分において、照明光を遮光し、遮光マスク
上の光透過部分を背景と同じ暗部として表示するように
動作する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような遮
光マスクを用いてポジ表示の反転表示を行う液晶表示装
置は、遮光マスクで形成された背景暗部と電圧をオンし
て遮光した暗部が同じように暗くなり、明度差がなけれ
ば問題はないが、５Ｖ程度の比較的低い電圧で液晶を駆
動した場合、液晶の遮光部分における光透過率が充分小
さくならず、つまり液晶遮光部の遮光率が充分高くなら
ないため、背景暗部と液晶セルによる遮光暗部との間で
明度差が生じ、表示装置の表示品質が低下するという課
題があった。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、背景暗部と遮光暗部との間の明度差を充
分小さくすると共に、暗部と明部のコントラストを大き
くして高品質の表示を行うことができる液晶表示装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、液晶表示装
置の開発に鋭意努力した結果、ＴＮ液晶分子のプレチル
ト角を従来より大きくして特定の範囲に設定した場合、
より低い駆動電圧で高い遮光性を持つ液晶表示装置が得
られることを知見し、下記構成の発明に想到した。

【０００７】本発明の液晶表示装置は、ＴＮ液晶セルの
両側に相互に直交する偏光軸を有する偏光板が配設さ
れ、背面に照明手段が設けられ、遮光マスクが背景暗部
と表示パターンに対応した光透過可能な表示部とを形成
するように設けられ、表示部におけるＴＮ液晶セルへの
電圧印加により遮光暗部を表示し、表示部におけるＴＮ
液晶セルへの電圧無印加により明部を表示する液晶表示
装置において、ＴＮ液晶セルの液晶分子のプレチルト角
が９°〜４５°であることを特徴とする。

【０００８】ＴＮ液晶セルでは、液晶分子を透明基板間
にねじれ配向させて配設するが、そのねじれ方向を統一
させるために、透明基板面に対しある角度を付けて液晶
分子を配設するようにしている。その角度がプレチルト
角であり、従来のＴＮ液晶セルの場合、プレチルト角は
１°〜２°であるが、本発明の液晶表示装置では、後述
の実施例で詳述されるように、そのプレチルト角を９°
〜４５°とした。

【０００９】

【作用・効果】上記構成の液晶表示装置では、表示部に
おけるＴＮ液晶セルに電圧を印加すると、その部分のＴ
Ｎ液晶分子が電界方向に向いてねじれが解消され、両側
の偏光板の偏光軸が直交関係にあるため、液晶内に入っ
た照明手段からの光は前方の偏光板を殆ど通過できず、
その表示部が背景暗部と同様な暗部として表示される。
一方、表示部におけるＴＮ液晶セルへの電圧印加を停止
すると、その部分のＴＮ液晶分子はねじれ配向に復帰
し、液晶セルに入射した光が偏光板の偏光軸に合せて偏
光され、その偏光板を光が通過することによって、その
表示部が明るく表示される。

【００１０】この液晶表示装置ではＴＮ液晶セルの液晶
分子のプレチルト角が９°〜４５°に設定されているた
め、暗表示する場合、より低い駆動電圧で、液晶分子の
偏光性を充分解除できる。

【００１１】このため、表示部の暗表示時における光透
過率が充分小さく、つまり遮光率が充分高くなり、背景
暗部と同様に暗い遮光暗部をつくることができ、従来に
比べ、この種の液晶表示の品質を向上させることができ
る。また、プレチルト角９°〜４５°のＴＮ液晶セルに
おける電圧無印加時の光透過率は充分に大きく、電圧印
加時の光透過率は充分に小さいため、表示部における明
部と暗部のコントラストを高めて、高品質の表示を行う
ことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１３】図１は液晶表示装置の断面図を示してい
る。ガラス板等の透明基板１、２の内面に、透明電極
３、４が各々形成され、一方の透明基板１の内面には、
部分的に遮光マスク５が配設される。遮光マスク５は、
背景暗部を形成し、図１に示す如く、背景暗部内に表示
パターンに対応した表示部Ａ、Ｂを形成している。

【００１４】さらに、透明基板１、２内面の透明電極
３、４及び遮光マスク５上には、配向膜６、７が形成さ
れ、このような透明基板１、２を対向配置し周縁部をシ
ールした内側に、ＴＮ液晶１０が封入され、ＴＮ液晶セ
ルＬが形成される。そして、透明基板１、２の外側に、
相互に直交する偏光軸を持った偏光板８、９が取着され
る。

【００１５】また、各透明電極３、４間には、交流電源
１２が各スイッチ手段１３、１４を介して電圧５Ｖを印
加可能に接続され、さらに、背面側に照明手段１１が配
置される。なお、遮光マスク５は、透明電極３又は４と
配向膜６又は７間、透明基板１又は２と偏光板８又は９
間など、遮光可能な位置であれば、何れの位置に配設し
てもよい。

【００１６】配向膜６、７の表面は、液晶分子の向きを
相互に直交方向に配向させるために、各々ラビング処理
され、さらに、より低い印加電圧で高い遮光性が得ら
れ、遮光時と透光時のコントラストが充分高くなるよう
に、液晶分子１０ａのプレチルト角θ（図１）が従来よ
り大きい特定の範囲（９°〜４５°）に設定される。

【００１７】このような液晶表示装置は、図１に示す如
く、表示部Ｂの透明電極３、４間に交流電源１２からス
イッチ手段１４を介して電圧５Ｖを印加すると、その部
分のＴＮ液晶分子１０ａが電界方向に向いてねじれが解
消され、両側の偏光板８、９の偏光軸が直交関係にある
ため、偏光板９を通過して液晶内に入った照明手段１１
からの光は、前方の偏光板８を殆ど通過できず、遮光マ
スク５による背景暗部と同様に暗い暗部として表示され
る。

【００１８】一方、表示部Ａの透明電極３、４間の電圧
印加をスイッチ手段１３のオフによって停止すると、そ
の部分のＴＮ液晶分子はねじれ配向に復帰し、偏光板９
を通過して液晶セルに入射した光が偏光板８の偏光軸に
合せて偏光され、その偏光板８を光が通過することによ
って、表示部Ａが明るく表示される。

【００１９】この液晶表示装置ではＴＮ液晶セルの液晶
分子のプレチルト角が９°〜４５°に設定されているた
め、暗表示する表示部Ｂでは、５Ｖという低い駆動電圧
で、液晶分子の偏光性を充分解除できる。このため、表
示部Ｂにおける光透過率が充分小さく、つまり遮光率が
充分高くなり、背景暗部と同様に暗い遮光暗部をつくる
ことができる。また、表示部Ａ、Ｂにおける明暗のコン
トラストも高く、高品質の表示を行うことができる。

【００２０】図２は、液晶分子のプレチルト角θを変え
た場合の、透光時（明表示）の光透過率の変化を示し、
図３は、その遮光時（暗表示）の光透過率の変化を示
し、図４は、図２、３の光透過率から算出された明暗表
示のコントラスト比のグラフを示している。

【００２１】ここで使用したＴＮ液晶セルは、液晶材料
として、メルク社製ＺＬＩ3700-000の液晶材料（屈折率
異方性Δｎ＝＋0.1010、誘電率異方性Δε＝＋11.5）を
使用し、液晶層厚を５μｍとし、偏光板として、カヤポ
ーラー社製ＳＧ9-38の偏光板を使用した。

【００２２】液晶分子のプレチルト角θは、配向膜の材
質、焼成条件、配向膜表面のラビング処理時のラビング
密度（ラビングの強さ）などにより、任意に変えること
ができる。例えば、配向膜材料に日立化成社製ポリイミ
ド系ファインポリマーＬＱ−１８００を使用し、その材
料を透明基板上で１時間２５０℃で焼成して配向膜を形
成し、その後、配向膜表面にバフ布等をこすり付けてラ
ビング処理を施し、２枚の透明基板を対向配置してその
周縁部をシール材でシールし、シール材硬化のために、
８０℃で１時間及び１５０℃で１時間加熱し、さらに基
板内への液晶注入後に１５０℃で１時間加熱してＴＮ液
晶セルを試作した際、プレチルト角１６°の液晶セルが
得られた。

【００２３】このようなＴＮ液晶セルの透明電極間に、
交流電圧５Ｖを印加し、液晶表示装置の正面から透光
時、遮光時の輝度を測定した。

【００２４】図４のグラフから、プレチルト角θが約３
０°付近において、最も高いコントラスト比が得られる
が、この種の液晶表示装置の実用上、透光時と遮光時の
コントラスト比は２５０以上あれば良好と考えられるか
ら、液晶分子のプレチルト角θを９°〜４５°の範囲に
設定すれば、良好なコントラストの表示が得られること
が判明した。

【００２５】なお、図２のグラフからわかるように、プ
レチルト角θを約３０°以上に高くした場合、透光時つ
まり電圧無印加時の光透過率が急激に低下するため、ま
た、液晶表示装置の視野角が狭くなるため、プレチルト
角θは必要最小限な値とすることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す液晶表示装置の断面図
である。

【図２】透光時の光透過率とプレチルト角の関係を示す
グラフである。

【図３】遮光時の光透過率とプレチルト角の関係を示す
グラフである。

【図４】コントラスト比とプレチルト角の関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１、２−透明基板、３、４−透明電極、５−遮光マス
ク、６、７−配向膜、８、９−偏光板、１１−照明手
段、Ａ、Ｂ−表示部、Ｌ−ＴＮ液晶セル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＴＮ液晶セルの両側に相互に直交する偏
   光軸を有する偏光板が配設され、背面に照明手段が設け
   られ、遮光マスクが背景暗部と表示パターンに対応した
   光透過可能な表示部とを形成するように設けられ、該表
   示部におけるＴＮ液晶セルへの電圧印加により遮光暗部
   を表示し、該表示部におけるＴＮ液晶セルへの電圧無印
   加により明部を表示する液晶表示装置において、 前記ＴＮ液晶セルの液晶分子のプレチルト角が９°〜４
   ５°であることを特徴とする液晶表示装置。