JPH0769534B2 - Twisted nematic liquid crystal display - Google Patents

Twisted nematic liquid crystal display

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JPH0769534B2
JPH0769534B2 JP62131570A JP13157087A JPH0769534B2 JP H0769534 B2 JPH0769534 B2 JP H0769534B2 JP 62131570 A JP62131570 A JP 62131570A JP 13157087 A JP13157087 A JP 13157087A JP H0769534 B2 JPH0769534 B2 JP H0769534B2
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liquid crystal
light
display
pattern
electrodes
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豊 中川
幸雄 遠藤
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Asahi Glass Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は自動車あるいは時計などの表示に用いられるネ
ジレネマチック液晶表示装置に関するものであり、暗い
背景に明るい表示パターンの現われるネガ表示型液晶表
示装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a twist nematic liquid crystal display device used for displaying an automobile or a watch, and a negative display type liquid crystal display device in which a bright display pattern appears on a dark background. It is about.

[従来の技術] ネジレネマチック液晶表示装置は、その外観によりネガ
表示型とポジ表示型に大別される。ネガ表示型とは、暗
い表示面に明るい文字・図形等の表示を行う形式であ
り、自動車の計器類、時計等に既に広く用いられてい
る。
[Prior Art] A twist nematic liquid crystal display device is roughly classified into a negative display type and a positive display type according to its appearance. The negative display type is a format in which bright characters and figures are displayed on a dark display surface and is already widely used for automobile instruments, watches and the like.

第2図に従来のネガ型ネジレネマチック液晶表示装置の
例を模式的に示した斜視図を示す。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of a conventional negative type twist-lenematic liquid crystal display device.

一般に裏面の照明手段1、偏光板3、5、ネジレネマチ
ックセル(TNセル)4とからなり、用途に応じて色フィ
ルター2を併用することもある。
Generally, it is composed of a backside illumination means 1, polarizing plates 3 and 5, and a twist-lenematic cell (TN cell) 4, and a color filter 2 may be used together depending on the application.

TNセルは2枚のガラス、プラスチック等の透明支持体に
相対向する所望形状の電極を備え、透明支持体間では、
ネマチック液晶分子が透明支持体の表面に対しほぼ平行
になり、かつ90°のラセン構造を成す様に配向制御され
ている。また、偏光板3、5の偏光軸は、隣接する基板
表面の液晶分子の配向方向に平行もしくは直交し、かつ
偏光軸が互いに平行になる如く設置される。このような
構成をとることにより、電圧が印加されない部分では光
源1の光は、偏光板3で直線偏光となり、TNセル4に入
射する。TNセル4において直線偏光はほぼ90°偏光面が
回転させられ、偏光板5で遮光される。一方、TNセル
の、しきい電圧以上の励起電圧を印加された部分では偏
光面の回転がないために、TNセル4を通過した偏光面は
偏光板5の偏光軸と一致し、明るいパターンを生ずる。
また、色フィルター2を設ければ、透過光を着色するこ
とが可能になり、部分的に表示色を変えた表示装置も構
成できる。
The TN cell is equipped with electrodes of a desired shape facing two transparent supports such as glass and plastic, and between the transparent supports,
The nematic liquid crystal molecules are aligned substantially parallel to the surface of the transparent support, and the orientation is controlled so as to form a 90 ° helical structure. Further, the polarization axes of the polarizing plates 3 and 5 are set so as to be parallel or orthogonal to the alignment direction of the liquid crystal molecules on the surfaces of the adjacent substrates, and the polarization axes are parallel to each other. With such a configuration, the light from the light source 1 is linearly polarized by the polarizing plate 3 and is incident on the TN cell 4 in a portion to which no voltage is applied. In the TN cell 4, the plane of polarization of the linearly polarized light is rotated by approximately 90 °, and is blocked by the polarizing plate 5. On the other hand, since the plane of polarization does not rotate in the portion of the TN cell to which an excitation voltage higher than the threshold voltage is applied, the plane of polarization that has passed through the TN cell 4 coincides with the polarization axis of the polarizing plate 5 and forms a bright pattern. Occurs.
Further, if the color filter 2 is provided, the transmitted light can be colored, and a display device in which the display color is partially changed can also be configured.

[発明の解決しようとする問題点] 従来から用いられているこの方式は、既に理論的に解析
されている。(CHGooch等、J.Phys.,D,,1975,P.157
5)背景部分の透過率(Toff)は、理論的な偏光板を用
いた場合 u=2dΔn/λ (2) d:TNセルの間隙 Δn:ネマチック液晶の屈折率異方性 λ:光の波長 で表わされる。また、表示部分(電圧印加部分)の透過
率(Ton)は、2枚の偏光板を、互いに偏光軸が平行に
なる如く設置した場合の透過率で近似できるので、Ton
≒0.5となる。従って、コントラスト比(CR)は CR=Ton/Toff≒0.5/Toff (3) で近似することができ、セル間隙(d)、液晶の屈折率
異方性(Δn)および波長依存性を持っている。
[Problems to be Solved by the Invention] This method, which has been conventionally used, has been theoretically analyzed. (CH Gooch et al., J. Phys., D, 8 , 1975, P.157.
5) The transmittance (Toff) of the background part is when using a theoretical polarizing plate. u = 2dΔn / λ (2) d: gap of TN cell Δn: refractive index anisotropy of nematic liquid crystal λ: wavelength of light The transmittance (Ton) of the display part (voltage application part) can be approximated by the transmittance when two polarizing plates are installed so that their polarization axes are parallel to each other.
≒ 0.5 Therefore, the contrast ratio (CR) can be approximated by CR = Ton / Toff≈0.5 / Toff (3), and it has cell gap (d), liquid crystal refractive index anisotropy (Δn) and wavelength dependence. There is.

一方、液晶セル間隙(d)を厳密に一定に制御すること
は困難であり、設定値に対するバラツキをもつこと、ま
たΔnは温度依存性、波長依存性共に有すること、さら
には同一セルで多色の表示をする、言い換えれば異なっ
た波長の光を使用する場合があること等の制限条件があ
る。
On the other hand, it is difficult to control the liquid crystal cell gap (d) to be strictly constant, and there is variation with respect to the set value, and Δn has both temperature dependence and wavelength dependence. In other words, there is a restriction condition such that the light may be displayed, that is, light of different wavelengths may be used.

その結果、従来の装置は以下に挙げる問題を持ってい
た。
As a result, the conventional device has the following problems.

(1)コントラスト比が小さい。(1) The contrast ratio is small.

(2)背景の暗さが充分でなく、背景もある程度明るく
見えてしまう、言い換えればToffが大きい。
(2) The background is not sufficiently dark, and the background looks bright to some extent. In other words, Toff is large.

(3)Toffの温度依存性が大きく、温度により背景の暗
さが変化する。
(3) The temperature dependence of Toff is large, and the darkness of the background changes depending on the temperature.

いずれの問題点もToffが(1)式に従うために理想的な
光シャッターで無いことに起因する。
Both problems are due to the fact that Toff is not an ideal optical shutter because it follows the equation (1).

これをさけてネガ型表示をするたるには、ポジ型セルを
用い、背景部分に電極を設け常に電圧を印加することも
考えられたが、2層セルとするか、2層電極とする等し
なくてはならなく、パターン設計の容易さ、見易さ、生
産性、コスト上好まくしない。又、部分的に配向を平行
配向とすることも考えられたが、単に固定表示部分を設
けるのみならばそれほど困難でもないが、表示パターン
以外の全ての部分の配向方向のみを変えることは極めて
困難で、複雑な表示には応用できない。
In order to avoid this by using a negative type display, it has been considered that a positive type cell is used and an electrode is provided in the background portion so that a voltage is always applied, but a two-layer cell or a two-layer electrode is used. It must be done, and we do not like it because of its ease of pattern design, readability, productivity, and cost. It was also considered to make the orientation parallel to a portion, but it is not so difficult if only a fixed display portion is provided, but it is extremely difficult to change only the orientation direction of all the portions other than the display pattern. Therefore, it cannot be applied to complicated displays.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、従来装置のかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、Toffを2枚の偏光板の偏光軸を直交
させた場合と同等の光量となる如く構成されるものであ
り、コントラストの大きいネガ型ネジレネマチック液晶
表示装置を提供するものである。
[Means for Solving Problems] The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional device, and has a light amount equivalent to that in the case where the polarization axes of two polarizing plates are made to intersect at Toff. The present invention provides a negative twisted nematic liquid crystal display device having a high contrast.

本発明は、照明手段と、ほぼ90°のラセン構造をもつネ
マチック液晶層と、ネマチック液晶層を挟持し、かつ電
極の形成された複数の透明支持体と、表示パターンに対
応する位置に光透過部分の形成された遮光マスクと、透
明支持体の外側に設けられた1対の偏光板と、電極に電
圧を印加する手段とを備えたネジレネマチック液晶表示
装置において、遮光マスクに設けられた光透過部分が、
対向する電極により定められる表示セグメントパターン
よりも外側の部分まで含むように設けられるとともに、
各々の偏光板の偏光軸が互いに直交するように配置し、
かつ所望の表示パターンに対応する電極間以外の電極間
に励起電圧を印加するようにしたことを特徴とするネジ
レネマチック液晶表示装置を提供するものである。
The present invention provides a lighting means, a nematic liquid crystal layer having a helical structure of about 90 °, a plurality of transparent supports sandwiching the nematic liquid crystal layer and having electrodes, and light transmission to a position corresponding to a display pattern. In a twist-lenematic liquid crystal display device including a light-shielding mask having a portion formed therein, a pair of polarizing plates provided outside a transparent support, and means for applying a voltage to electrodes, the light provided on the light-shielding mask The transparent part
In addition to being provided so as to include a portion outside the display segment pattern defined by the opposing electrodes,
Arranged so that the polarization axes of the respective polarizing plates are orthogonal to each other,
Further, the present invention provides a twist-lenematic liquid crystal display device characterized in that an excitation voltage is applied between electrodes other than between electrodes corresponding to a desired display pattern.

本発明では2枚の偏光板は互いにその偏光軸が直交する
ように配置されるものであり、通常はその偏光軸を近接
する液晶分子の配向方向に直交または平行するように配
置されればよい。
In the present invention, the two polarizing plates are arranged so that their polarization axes are orthogonal to each other, and normally the polarizing axes may be arranged so as to be orthogonal or parallel to the alignment direction of liquid crystal molecules adjacent to each other. .

本発明では、このような構成をとることにより、即ち、
ポジ型のセル構成でネガ型表示をすることにより、背景
部分は遮光マスクで遮光され、表示パターン部分でのTo
ffは電圧印加により液晶分子がねじれ配向でなくなるこ
とから、2枚の偏光板の偏光軸を直交させた場合と同等
の光量となるので、充分に暗くできるとともに温度、色
に関係なく同じ暗状態とすることができる。これにより
部分的に色フィルターや異色光源を設けた場合において
もそれが認識されなく、さらにコントラストも大きくと
れることになる。
In the present invention, by adopting such a configuration, that is,
By displaying a negative type with a positive type cell configuration, the background part is shielded from light by a light-shielding mask and the To
ff shows the same amount of light as when the polarization axes of the two polarizing plates are made orthogonal because the liquid crystal molecules are no longer twisted when a voltage is applied, so it can be sufficiently dark and the same dark state regardless of temperature and color. Can be As a result, even when a color filter or a different-color light source is partially provided, it is not recognized, and the contrast can be increased.

また、本発明では、遮光マスクに設けられた光透過部分
が、対向する電極により定められる表示セグメントパタ
ーンよりも外側の部分まで含むように設けられる、即
ち、表示セグメントパターンよりも遮光マスクに設けら
れた光透過部分が大きくされているため、表示セグメン
トパターンの周囲に常に光が透過してくる部分を有する
こととなる。
Further, in the present invention, the light-transmitting portion provided on the light-shielding mask is provided so as to include a portion outside the display segment pattern defined by the opposing electrodes, that is, provided on the light-shielding mask rather than the display segment pattern. Since the light transmitting portion is made large, the display segment pattern has a portion through which light is always transmitted.

これにより、表示パターンが表示の有無にかかわらず、
その輪郭が視認できることとなり、独特の意匠を持った
表示が得られる。
As a result, regardless of whether the display pattern is displayed or not,
The contour can be visually recognized, and a display having a unique design can be obtained.

また、この応用として何も表示されていない状態でも、
表示される内容が判別できる。例えば、このような構成
でない場合には真暗な中に「」が表示されていたとす
ると、表示される対象がいくつあるか分らないが、本発
明の構成で「○」がその輪郭でわずかに識別できるよう
に5個表示されていたり、「〜」がその輪郭でわず
かに識別できるように5個表示されていたりすれば、表
示される対象がいくつあるか容易に識別できる。
Also, even if nothing is displayed for this application,
You can determine what is displayed. For example, in the case of such a configuration, if "" is displayed in the dark, it is not known how many objects are displayed, but in the configuration of the present invention, "○" is slightly identified by its outline. It is possible to easily identify how many objects are displayed by displaying five items so that they can be displayed or by displaying five items so that "-" can be slightly identified by the outline.

さらに、位置合せ精度が低下して位置がずれたとして
も、光が抜けてくる幅が不均一になるという状態で済
み、表示の品位が著しく低下するということがなく、位
置合せに対する許容度が向上する。
Further, even if the alignment accuracy is lowered and the position is deviated, the width through which light is emitted is not uniform, the display quality is not significantly lowered, and the alignment tolerance is high. improves.

本発明に使用するTNセルは、従来のポジ型TNセルと同じ
構成でよく、偏光板もポジ型表示の配置とすればよく、
表示したいパターンに光透過部分を構成した遮光マスク
を用い、表示パターンに相当するセグメント電極の電極
間にはポジ型表示の時に点灯したい(暗くしたい)セグ
メント電極に対応する電極間には電圧を印加しなく、ポ
ジ型表示の時に点灯したくない(明るくしたい)セグメ
ント電極に対応する電極間には電圧を印加することによ
り、ネガ型表示をする。
The TN cell used in the present invention may have the same configuration as a conventional positive type TN cell, and the polarizing plate may be arranged in a positive type display.
Apply a voltage between the electrodes corresponding to the segment electrodes that correspond to the display pattern, and use the light-shielding mask that configures the light-transmitting portion for the pattern that you want to display. Without doing so, a negative type display is performed by applying a voltage between the electrodes corresponding to the segment electrodes which are not desired to be lighted (want to be brightened) in the positive type display.

遮光マスクは、従来から公知の顔料入のインクの印刷、
金属の蒸着、メッキ等光を遮光するものであればよく、
セルの外側、またはセル内面に形成されればよい。その
遮光度は背景部分の光の抜けをどの程度にするかにより
適宜設定されれば良いが、通常は暗いセグメント部分と
ほぼ等しい程度の光の抜け状態とされれば良い。
The light-shielding mask is printed with a conventionally known pigment-containing ink,
Anything that shields light, such as metal vapor deposition or plating, may be used,
It may be formed outside the cell or inside the cell. The light blocking degree may be appropriately set depending on how much the light leakage through the background portion is set, but normally, the light leakage may be approximately equal to that in the dark segment portion.

また、本発明では、表示セグメントパターンよりも遮光
マスクに設けられた光透過部分が大きくされるが、この
両者の間隔は、例えば0.1〜10mm程度とされ、表示パタ
ーンの幅、位置合せ精度等により適宜定められれば良
い。
Further, in the present invention, the light-transmitting portion provided on the light-shielding mask is made larger than the display segment pattern, but the distance between them is, for example, about 0.1 to 10 mm, and the width of the display pattern, the alignment accuracy, etc. It may be set appropriately.

[実施例] 以下、本発明の実施例を第1図、第3図及び第4図によ
り説明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 3, and 4.

実施例1 第1図は本発明の基本的構成例の斜視図を示す。従来例
と異なる部分は、遮光マスク7が設けられ、表示パター
ンの形状が遮光マスクの形状とほぼ同一であり、遮光マ
スクに設けられた光透過部分が、対向する電極により定
められる表示セグメントパターンよりも外側の部分まで
含むように設けられるとともに、偏光板3及び5の偏光
軸が互いにほぼ直交しており、かつ隣接する液晶分子の
配向方向とほぼ直交もしくは平行すること、及びTNセル
4に電圧印加する手段6が、非表示セグメントにのみTN
セル動作電圧を与えるという従来とは逆の駆動を行うこ
とである(以下これをR−TNセルと称す)。
Embodiment 1 FIG. 1 shows a perspective view of a basic configuration example of the present invention. The portion different from the conventional example is provided with a light-shielding mask 7, the shape of the display pattern is almost the same as the shape of the light-shielding mask, and the light-transmitting portion provided on the light-shielding mask is more than the display segment pattern defined by the opposing electrodes. The polarizing axes of the polarizing plates 3 and 5 are substantially orthogonal to each other, and are substantially orthogonal to or parallel to the alignment direction of the adjacent liquid crystal molecules, and the voltage is applied to the TN cell 4. The means for applying 6 is TN only in the non-display segment.
This is to carry out a driving operation opposite to the conventional one in which a cell operating voltage is applied (hereinafter referred to as an R-TN cell).

第3図は、遮光マスク7とTNセル4とを拡大して示した
平面図であり、第4図は、遮光マスクと電極による表示
セグメントパターンとの関係を示す平面図である。
FIG. 3 is an enlarged plan view showing the light-shielding mask 7 and the TN cell 4, and FIG. 4 is a plan view showing the relationship between the light-shielding mask and the display segment pattern by the electrodes.

第3図において、TNセル4の複数の表示セグメントパタ
ーン11〜18は、遮光マスク7の光透過部分8とほぼ位置
を合せるように設置される。この際、本発明では遮光マ
スクに設けられた光透過部分が、対向する電極により定
められた表示セグメントパターンよりも外側の部分まで
含むように設けられている。この表示パターンの輪郭は
遮光マスクの光透過部分8の形状により決められるが、
表示の変化する部分は対向する電極によって定まる表示
セグメントパターン部分のみであり、その両者の間の部
分は常に光が抜けてきて表示パターンの輪郭が表示され
ることになる。
In FIG. 3, the plurality of display segment patterns 11 to 18 of the TN cell 4 are installed so as to be substantially aligned with the light transmitting portion 8 of the light shielding mask 7. At this time, in the present invention, the light transmitting portion provided on the light shielding mask is provided so as to include a portion outside the display segment pattern defined by the opposing electrodes. The outline of this display pattern is determined by the shape of the light transmitting portion 8 of the light shielding mask,
The portion where the display changes is only the display segment pattern portion which is determined by the electrodes facing each other, and the portion between the two always emits light so that the outline of the display pattern is displayed.

第4図は、遮光マスクのパターンと表示セグメントパタ
ーンの形状を示す平面図であり、対向する電極パターン
によって定まる表示セグメントパターン(破線)のやや
外側まで遮光マスクのパターン(実線)が設けられたと
ころを示している。
FIG. 4 is a plan view showing the shapes of the light-shielding mask pattern and the display segment pattern, where the light-shielding mask pattern (solid line) is provided slightly outside the display segment pattern (broken line) determined by the opposing electrode patterns. Is shown.

これにより、表示セグメントパターンの輪郭が常に表示
されるとともに、通常のネガ表示と同様、表示したいセ
グメント電極の部分は明状態となって見えるという独特
の表示意匠を有する表示が得られるものである。
As a result, it is possible to obtain a display having a unique display design in which the outline of the display segment pattern is always displayed, and the segment electrode portion to be displayed appears to be in a bright state as in the case of a normal negative display.

また、遮光マスクの光透過部分のパターンが表示セグメ
ントパターンよりも大きくされているので、電極と遮光
マスクの位置がずれたとしても、この間隔の範囲内であ
れば輪郭が若干不ぞろいに見えるのみで、誤認するとい
うような事態を生じにくく、パターンのずれに対する許
容度が増えるとという利点も有する。
Further, since the pattern of the light-transmitting portion of the light-shielding mask is made larger than the display segment pattern, even if the positions of the electrodes and the light-shielding mask are deviated, the contours will look slightly uneven within the range of this interval. However, there is an advantage that a situation such as misidentification is unlikely to occur, and the tolerance for the deviation of the pattern increases.

第3図は7セグメントで0〜9までの数字表示をするパ
ターンの例である。表示セグメント11〜18に全く電圧が
印加されない場合、全てのセグメントは明状態である。
次に1部のセグメントに液晶のしきい電圧以上の所要電
圧が印加されるとその部分は液晶分子が立ち上がり、そ
の表示セグメントパターンは暗状態となり、その暗状態
の表示セグメントパターンの輪郭と、電圧無印加セグメ
ントの表示パターンが表示パターンとして認識される。
一例として、セグメント47,45に対応する電極間にのみ
電圧印加した場合は、3の表示となるが、暗状態のセグ
メント47,45もその輪郭が表示されている。尚、この場
合セルの背景部分10は電圧無印加部分と同じ明状態であ
るが、遮光マスク7があるため遮光され、暗状態として
視認される。
FIG. 3 shows an example of a pattern for displaying numbers 0 to 9 in 7 segments. If no voltage is applied to the display segments 11-18, all segments are in the bright state.
Next, when a required voltage higher than the threshold voltage of the liquid crystal is applied to one segment, the liquid crystal molecules rise in that part, the display segment pattern becomes dark, and the outline of the display segment pattern in that dark state and the voltage are applied. The display pattern of the non-application segment is recognized as the display pattern.
As an example, when a voltage is applied only between the electrodes corresponding to the segments 47 and 45, the display is 3, but the outlines of the dark segments 47 and 45 are also displayed. In this case, the background portion 10 of the cell is in the same bright state as that of the portion to which no voltage is applied, but is shielded by the light shielding mask 7 and is visually recognized as a dark state.

そこで前述の従来例と同様に本発明のR−TNセルのコン
トラストを解析すると以下のようになる。理想的な偏光
板を用い、充分な印加電圧を与えた場合、 Toff≒O (4) となり、コントラスト比(Ton/Toff)は無限大に近くな
る。実際には偏光板の特性あるいは印加電圧の限界によ
り有限のコントラスト比しか得られないが、従来方式に
比較すると飛躍的な向上が可能になる。表1にコントラ
スト比の測定結果を示す。使用した液晶はメルク社製ZL
I−1565、偏光板は日東電工社製Q−12、また、セル間
隙は9.3μmである。また、印加電圧は10V、透過光強度
はセル表面に垂直方向で測定し、Ton,Toffの値としては
フォトマルの出力電圧で表示した。
Therefore, the contrast of the R-TN cell of the present invention is analyzed in the same manner as in the above-mentioned conventional example, as follows. When an ideal polarizing plate is used and a sufficient applied voltage is applied, Toff≈O (4) Therefore, the contrast ratio (Ton / Toff) is close to infinity. Actually, only a finite contrast ratio can be obtained due to the characteristics of the polarizing plate or the limit of the applied voltage, but it is possible to make a dramatic improvement as compared with the conventional method. Table 1 shows the measurement results of the contrast ratio. The liquid crystal used is ZL made by Merck
I-1565, the polarizing plate is Q-12 manufactured by Nitto Denko Corporation, and the cell gap is 9.3 μm. The applied voltage was 10 V, the transmitted light intensity was measured in the direction perpendicular to the cell surface, and the values of Ton and Toff were represented by the output voltage of Photomul.

さらに表示装置として実用化するためには視野角も重要
である。本発明者などは種々検討した結果、液晶の屈折
率異方性(Δn)とセル間隙(d)との積Δndが1.0〜
0.3μm、より好ましくは、0.8〜0.3μmに設定されれ
ば実用的な視野角が得られることを見出した。
Further, the viewing angle is also important for practical use as a display device. As a result of various studies by the present inventors, the product Δnd of the refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal and the cell gap (d) is 1.0 to
It has been found that a practical viewing angle can be obtained by setting 0.3 μm, more preferably 0.8 to 0.3 μm.

第5図はコントラスト比の角度依存性を比較例とともに
示すグラフである。第5図(a)はコントラスト比と視
角との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the angle dependence of the contrast ratio together with a comparative example. FIG. 5A is a graph showing the relationship between the contrast ratio and the viewing angle.

本発明の実施例であるR−TNセルでは、5μm、従来例
は、9.3μmと5μmのセル間隙に設定した。液晶及び
偏光板などの条件は表1と同様である。また、第5図
(b)は測定角度条件を表わす斜視図であり、TNセルの
主視野方向(θ>0°)および反視野方向(θ<0°)
に角度依存性を測定した。
In the R-TN cell which is the embodiment of the present invention, the cell gap is set to 5 μm, and in the conventional example, the cell gap is set to 9.3 μm and 5 μm. The conditions for the liquid crystal and the polarizing plate are the same as in Table 1. Further, FIG. 5 (b) is a perspective view showing the measurement angle condition, and the main visual field direction (θ> 0 °) and anti-visual field direction (θ <0 °) of the TN cell.
The angle dependence was measured.

第5図に見られるように、従来セルでは単純にΔndを小
さくしたのみでは、視野角は広くなるが、コントラスト
比は小さく、一方、垂直方向(θ=0°)のコントラス
トを大きくすれば視野角が狭くなるといった矛盾を持っ
ているのに対し、本発明ではその両者の優れた特徴を生
かすことができた。
As shown in FIG. 5, in the conventional cell, the viewing angle is widened by simply reducing Δnd, but the contrast ratio is small, while the viewing angle is increased by increasing the contrast in the vertical direction (θ = 0 °). While having the contradiction that the angle becomes narrow, the present invention was able to utilize the excellent characteristics of both.

また、本発明では、偏光板の偏光度が高いものを使用す
れば、さらにToffの値を小さくすることができ、Ton/To
ffのコントラスト比を1000以上とすることも可能であ
り、従来のネガ型液晶表示装置では到底得られなかった
高コントラスト比を有するネガ型液晶表示装置を得るこ
とができる。
Further, in the present invention, if a polarizing plate having a high degree of polarization is used, the value of Toff can be further reduced, and Ton / To
It is also possible to set the contrast ratio of ff to 1000 or more, and it is possible to obtain a negative liquid crystal display device having a high contrast ratio that could not be obtained by the conventional negative liquid crystal display device.

実施例2 実施例1の遮光マスクをセルの内面に設けた外は実施例
1と同様のネガ型液晶表示装置を製造した。
Example 2 A negative liquid crystal display device similar to that of Example 1 was manufactured except that the light-shielding mask of Example 1 was provided on the inner surface of the cell.

この液晶表示装置は、コントラスト比については、実施
例1と同様であり、かつ、斜め方向から見た場合の電極
と遮光マスクのずれを生じにくいという利点を有してい
た。
This liquid crystal display device has the advantage that the contrast ratio is the same as that of the first embodiment and that the displacement of the electrodes and the light shielding mask when viewed from an oblique direction is unlikely to occur.

本発明の構成は第1図の実施例に示した例に限るもので
はなく、TNセルに用いられる応用は可能であり、カラー
フィルター、カラー偏光板、各種導光板の使用をはじ
め、液晶材料への2色性染料の添加、能動素子を基板上
に設けるなどしてもよい。
The structure of the present invention is not limited to the example shown in the embodiment of FIG. 1, but can be applied to TN cells, and can be applied to liquid crystal materials including the use of color filters, color polarizing plates and various light guide plates. The addition of the dichroic dye, the active element may be provided on the substrate.

本発明の遮光マスクは、セルの裏側に配置してもよい
し、セルの表側、セルの内面へ配置してもよい。
The light-shielding mask of the present invention may be arranged on the back side of the cell, or may be arranged on the front side of the cell or the inner surface of the cell.

もっとも、広い視野角が求められる用途、または微細な
表示パターンが必要な用途においては、遮光マスクの形
状と表示セグメント11〜18に視差があると表示欠陥とな
りうる。従って、こうした場合TNセル4の内面に遮光マ
スクを設けることが好ましい。
However, in applications requiring a wide viewing angle or applications requiring a fine display pattern, a display defect may occur if there is a parallax between the shape of the light-shielding mask and the display segments 11-18. Therefore, in such a case, it is preferable to provide a light shielding mask on the inner surface of the TN cell 4.

また、本発明では背景部分は遮光マスクで暗状態とする
ため、その部分には光は不要であり、光源の光を表示パ
ターン部分に集中することにより、より明るい表示が可
能となるため、セルの裏面、もしくは裏側偏光板の裏側
に反射するような反射板を表示パターン部分を除いて設
ける、表示パターン部分にのみ光を集中放射する導光板
を用いる等することができる。
Further, in the present invention, since the background portion is darkened by the light-shielding mask, light is not necessary for that portion, and by concentrating the light of the light source on the display pattern portion, a brighter display is possible. It is possible to provide a reflection plate that reflects light on the back surface of the back side or the back side of the back side polarizing plate excluding the display pattern portion, or to use a light guide plate that radiates light only to the display pattern portion.

また、使用するネマチック液晶のΔnは、実用的なセル
間隙6〜10μmを考慮すると好ましい領域があり、0.03
≦Δn≦0.17、また、より好ましくは0.03≦Δn≦0.13
である。Δnの小さい液晶材料としては、 等のトランス−シクロヘキサン環を有する化合物が用い
られる。
In addition, Δn of the nematic liquid crystal used has a preferable region in consideration of a practical cell gap of 6 to 10 μm, and is 0.03
≦ Δn ≦ 0.17, and more preferably 0.03 ≦ Δn ≦ 0.13
Is. As a liquid crystal material with a small Δn, Compounds having a trans-cyclohexane ring such as

[発明の効果] 以上のように、本発明によれば従来のネガ型TNセルのコ
ントラスト不足を解消するのみならず、視野角をも改良
するという効果が得られる。
[Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, not only the lack of contrast of the conventional negative type TN cell is eliminated, but also the viewing angle is improved.

また、本発明では、対向する電極パターンによって定ま
る表示セグメントパターンよりも外側の部分まで含むよ
うに遮光マスクの光透過部分のパターンが設けられてお
り、遮光マスクの光透過部分のパターンが表示セグメン
トパターンよりも大きくされているので、常に表示セグ
メントパターンの輪郭が表示されるという独特の表示意
匠を生じる。
Further, in the present invention, the pattern of the light-transmitting portion of the light-shielding mask is provided so as to include a portion outside the display segment pattern defined by the opposing electrode pattern, and the pattern of the light-transmitting portion of the light-shielding mask is the display segment pattern. Since it is larger than the above, a unique display design in which the contour of the display segment pattern is always displayed is generated.

さらに、製造工程の位置合せのずれにより電極と遮光マ
スクの位置がずれたとしても、この間隔の範囲内であれ
ば、輪郭の幅が若干不ぞろいになるというのみで、視認
性の著しい低下や誤認という事態を生じにくく、パター
ンのずれに対する許容度が高いという利点も有する。
Further, even if the positions of the electrodes and the light-shielding mask are displaced due to misalignment in the manufacturing process, the width of the contour will be slightly uneven within the range of this interval, and the visibility will be remarkably reduced or misidentified. This also has the advantage of being less likely to occur and having a high degree of tolerance for pattern shifts.

特に、遮光マスクをセル内面に形成することにより、斜
め方向から見た場合にも電極と遮光マスクのずれを生じ
にくく、見映えが良いものである。
In particular, by forming the light-shielding mask on the inner surface of the cell, the electrodes and the light-shielding mask are less likely to be displaced even when viewed from an oblique direction, and the appearance is good.

また、セル間隙を小さくできるために応答速度も改良さ
れるという副次的効果がある。
Further, there is a secondary effect that the response speed is improved because the cell gap can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例を示す斜視図である。 第2図は従来のネガ表示型TN液晶表示装置の構成例を示
す斜視図である。 第3図は第1図の部分拡大図である。 第4図は本発明の表示セグメントのパターン(破線)と
遮光マスクのパターン(実線)の例を示す平面図であ
る。 第5図(a)はコントラスト比の角度依存性を示すグラ
フであり、(b)は測定角度条件を表わす斜視図であ
る。 1……照明光源、2……色フィルター、3……偏光板、
4……TNセル、5……偏光板、6……電圧印加手段、7
……遮光マスク、8……光透過部分、11〜18……表示セ
グメント
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of a conventional negative display type TN liquid crystal display device. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. FIG. 4 is a plan view showing an example of a display segment pattern (broken line) and a light-shielding mask pattern (solid line) according to the present invention. FIG. 5A is a graph showing the angle dependence of the contrast ratio, and FIG. 5B is a perspective view showing the measurement angle condition. 1 ... Illumination light source, 2 ... Color filter, 3 ... Polarizing plate,
4 ... TN cell, 5 ... polarizing plate, 6 ... voltage applying means, 7
…… Shading mask, 8 …… Light transmitting part, 11 to 18 …… Display segment

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】照明手段と、ほぼ90°のラセン構造をもつ
ネマチック液晶層と、ネマチック液晶層を挟持し、かつ
電極の形成された複数の透明支持体と、表示パターンに
対応する位置に光透過部分の形成された遮光マスクと、
透明支持体の外側に設けられた1対の偏光板と、電極に
電圧を印加する手段とを備えたネジレネマチック液晶表
示装置において、遮光マスクに設けられた光透過部分
が、対向する電極により定められる表示セグメントパタ
ーンよりも外側の部分まで含むように設けられるととも
に、各々の偏光板の偏光軸が互いに直交するように配置
し、かつ所望の表示パターンに対応する電極間以外の電
極間に励起電圧を印加するようにしたことを特徴とする
ネジレネマチック液晶表示装置。
1. A lighting means, a nematic liquid crystal layer having a helical structure of about 90 °, a plurality of transparent supports sandwiching the nematic liquid crystal layer and having electrodes, and light at a position corresponding to a display pattern. A light-shielding mask with a transparent portion formed,
In a twist-lenematic liquid crystal display device including a pair of polarizing plates provided on the outer side of a transparent support and a means for applying a voltage to electrodes, a light-transmitting portion provided on a light-shielding mask is defined by opposing electrodes. It is provided so as to include a portion outside the display segment pattern, and the polarization axes of the respective polarizing plates are arranged so as to be orthogonal to each other, and the excitation voltage is applied between the electrodes other than the electrodes corresponding to the desired display pattern. A twist-lenematic liquid crystal display device characterized by applying a voltage.
【請求項2】液晶の屈折率異方性(Δn)と液晶層の厚
み(d)の積Δndが0.3〜1.0μmである特許請求の範囲
第1項記載のネジレネマチック液晶表示装置。
2. The twisted nematic liquid crystal display device according to claim 1, wherein the product Δnd of the refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal and the thickness (d) of the liquid crystal layer is 0.3 to 1.0 μm.
【請求項3】偏光板の偏光軸が近接する液晶分子の配向
方向に平行または直交している特許請求の範囲第1項記
載のネジレネマチック液晶表示装置。
3. The twist-lenematic liquid crystal display device according to claim 1, wherein the polarizing axis of the polarizing plate is parallel or orthogonal to the alignment direction of the liquid crystal molecules adjacent to each other.
【請求項4】遮光マスクがセル内面に形成されている特
許請求の範囲第1項記載のネジレネマチック液晶表示装
置。
4. The twist-lenematic liquid crystal display device according to claim 1, wherein a light-shielding mask is formed on the inner surface of the cell.
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