JP2019015929A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Abstract

To provide a liquid crystal display device capable of more easily expressing a half tone.SOLUTION: A liquid crystal display device includes: a light source; a pair of polarizing plates separated from and opposed to each other on an optical axis of the light source; first and second liquid crystal cells disposed between the pair of polarizing plates; and a power supply connected to each of the first and second liquid crystal cells and capable of varying an effective voltage to be applied; where characteristics of the above pair of polarizing plates and the first and second liquid crystal cells are set to give a normally black state when no voltage is applied. Each of the first and second liquid crystal cells has a display pattern overlapping each other in a plan view. The power supply drives the first and second liquid crystal cells with effective voltages different from each other to display the above display pattern.SELECTED DRAWING: Figure 2-1

Description

本発明は、複数の液晶セルを含む液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device including a plurality of liquid crystal cells.

複数枚の液晶セルを積層して用いる液晶表示装置が開発されている(たとえば特許文献1〜4)。このような液晶表示装置を利用すれば、たとえば、所望の表示領域に種々の異なる表示パターンを表示させることができる。   Liquid crystal display devices using a plurality of stacked liquid crystal cells have been developed (for example, Patent Documents 1 to 4). By using such a liquid crystal display device, for example, various different display patterns can be displayed in a desired display area.

特開2001−066626号公報JP 2001-066666 A 特開2003−043449号公報JP 2003-043449 A 特開2003−195344号公報JP 2003-195344 A 特開2008−158174号公報JP 2008-158174 A

本発明の主な目的は、所定の表示パターンの多階調表示をより容易に行うことができる液晶表示装置を提供することにある。   A main object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can more easily perform multi-gradation display of a predetermined display pattern.

本発明の主な観点によれば、光源と、前記光源の光軸上に、相互に離れて対向配置される一対の偏光板と、前記一対の偏光板の間に配置される第1および第2の液晶セルと、前記第1および第2の液晶セル各々に接続し、印加する実効電圧を変化させることができる電源と、を備え、前記一対の偏光板、ならびに、前記第1および第2の液晶セルの特性が、電圧無印加時、ノーマリブラック状態になるように設定されており、前記第1および第2の液晶セル各々は、平面視において、相互に重なる表示パターンを有し、前記電源は、前記第1および第2の液晶セルを、それぞれ異なる実効電圧で駆動して、前記表示パターンを表示させる、液晶表示装置、が提供される。   According to a main aspect of the present invention, a light source, a pair of polarizing plates disposed opposite to each other on the optical axis of the light source, and a first and a second disposed between the pair of polarizing plates. A liquid crystal cell; and a power source connected to each of the first and second liquid crystal cells and capable of changing an effective voltage to be applied, the pair of polarizing plates, and the first and second liquid crystals The cell characteristics are set so as to be in a normally black state when no voltage is applied, and each of the first and second liquid crystal cells has a display pattern overlapping each other in plan view, and the power source Provides a liquid crystal display device that displays the display pattern by driving the first and second liquid crystal cells with different effective voltages.

複数の液晶セルのセグメントパターンが、平面視において重なるように、当該液晶セルを積層し、個々の液晶セルのリタデーションを比較的小さく設定することにより、その表示パターンの多階調表示がより容易になる。   By stacking the liquid crystal cells so that the segment patterns of a plurality of liquid crystal cells overlap in a plan view and setting the retardation of each liquid crystal cell to be relatively small, multi-tone display of the display pattern can be made easier. Become.

図1Aは、参考例による液晶表示装置を示す断面図であり、図1Bは、当該液晶表示装置の、印加電圧に対する光透過率の依存性を示すグラフである。FIG. 1A is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to a reference example, and FIG. 1B is a graph showing the dependence of light transmittance on the applied voltage of the liquid crystal display device. および、and, 図2Aは、実施例による液晶表示装置の基本的な構成を示す断面図であり、図2Bは、その液晶表示装置の表示パターンを例示する平面図であり、図2Cは、シミュレーションを行ったサンプルについて、それらを構成する液晶セルのセル厚ないしリタデーションをまとめたテーブルであり、図2Dは、実施例による液晶表示装置の変形例の一部を示す断面図である。2A is a cross-sectional view illustrating a basic configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment, FIG. 2B is a plan view illustrating a display pattern of the liquid crystal display device, and FIG. 2C is a sample in which simulation is performed. FIG. 2D is a cross-sectional view showing a part of a modification of the liquid crystal display device according to the embodiment.

図1Aは、参考例による液晶表示装置を示す断面図である。便宜のため、各構成要素の相対的なサイズや位置関係は、実際のものと異なっている。   FIG. 1A is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to a reference example. For convenience, the relative sizes and positional relationships of the components are different from the actual ones.

参考例による液晶表示装置110は、第1の液晶セル10と、一対の偏光板31,32と、光源40と、電源50と、を備える。光源40の光軸上に、相互に間隔を空けて対向する一対の偏光板31,32が配置される。一対の偏光板31,32の間に、第1の液晶セル10が配置される。   The liquid crystal display device 110 according to the reference example includes the first liquid crystal cell 10, a pair of polarizing plates 31 and 32, a light source 40, and a power supply 50. On the optical axis of the light source 40, a pair of polarizing plates 31 and 32 facing each other with a space therebetween are arranged. The first liquid crystal cell 10 is disposed between the pair of polarizing plates 31 and 32.

第1の液晶セル10は、いわゆる、セグメント型の電極構造を有する、VA方式(垂直配向型)の液晶セルである。第1の液晶セル10は、主に、対向配置された下側基板11および上側基板12と、下側基板11および上側基板12に挟持される液晶層17と、を備える。   The first liquid crystal cell 10 is a VA type (vertical alignment type) liquid crystal cell having a so-called segment type electrode structure. The first liquid crystal cell 10 mainly includes a lower substrate 11 and an upper substrate 12 that are disposed to face each other, and a liquid crystal layer 17 that is sandwiched between the lower substrate 11 and the upper substrate 12.

下側基板11および上側基板12は、ガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。具体的には、0.7mm厚ソーダライムガラス基板である。下側基板11と上側基板12との間隙は、図示しない枠状のシール材に含有するロット状又は球状のスペーサーと、基板面内に均一に分散配置される球状スペーサーにより保持される。下側基板11と上側基板12の間隙d1(セル厚ともいう)は、たとえば2μm〜6μmである。   The lower substrate 11 and the upper substrate 12 are transparent substrates such as a glass substrate and a plastic substrate. Specifically, it is a 0.7 mm thick soda lime glass substrate. The gap between the lower substrate 11 and the upper substrate 12 is held by a lot-like or spherical spacer contained in a frame-shaped sealing material (not shown) and spherical spacers that are uniformly distributed in the substrate surface. A gap d1 (also referred to as a cell thickness) between the lower substrate 11 and the upper substrate 12 is, for example, 2 μm to 6 μm.

下側基板11の一面側(上側基板12との対向面側)に、コモン電極13が設けられている。上側基板12の一面側(下側基板11との対向面側)に、所望の文字や図形等の平面形状を有するセグメント電極(表示電極)14が設けられている。これらの電極13,14は、インジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって形成される。   A common electrode 13 is provided on one surface side of the lower substrate 11 (the surface facing the upper substrate 12). A segment electrode (display electrode) 14 having a planar shape such as a desired character or figure is provided on one surface side of the upper substrate 12 (the surface facing the lower substrate 11). These electrodes 13 and 14 are formed by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO).

下側配向膜15は、下側基板11の一面側に下側電極13を覆うように設けられている。同様に、上側配向膜16は、上側基板12の一面側に上側電極14を覆うように設けられている。これらの配向膜15,16としては、液晶層17の配向状態を垂直配向(基板法線方向)に規制する垂直配向膜が用いられる。各配向膜には、ラビング処理等の一軸配向処理が、相互に反平行となるように施されている。   The lower alignment film 15 is provided on one surface side of the lower substrate 11 so as to cover the lower electrode 13. Similarly, the upper alignment film 16 is provided on one surface side of the upper substrate 12 so as to cover the upper electrode 14. As these alignment films 15 and 16, vertical alignment films that restrict the alignment state of the liquid crystal layer 17 to vertical alignment (substrate normal line direction) are used. Each alignment film is subjected to a uniaxial alignment process such as a rubbing process so as to be antiparallel to each other.

液晶層17は、下側基板11と上側基板12との間に、図示しない枠状のシール材に囲まれて設けられている。液晶層17を構成する液晶部材が、下側基板11、上側基板12、および、枠状のシール材により画定される空間に充填されている。液晶層17を構成する液晶部材には、たとえば複屈折Δnが0.15程度のネガ型液晶材料が用いられる。   The liquid crystal layer 17 is provided between the lower substrate 11 and the upper substrate 12 so as to be surrounded by a frame-shaped sealing material (not shown). A liquid crystal member constituting the liquid crystal layer 17 is filled in a space defined by the lower substrate 11, the upper substrate 12, and the frame-shaped sealing material. For the liquid crystal member constituting the liquid crystal layer 17, for example, a negative liquid crystal material having a birefringence Δn of about 0.15 is used.

電圧無印加時において、液晶層17を構成する液晶分子の配向方向は、下側基板11および上側基板12の各基板面に対してほぼ垂直となる。液晶分子のプレチルト角は、約89.5°である。上下電極間に電圧が印加されると、液晶分子の配向方向は、下側基板11および上側基板12の各基板面に対して水平となるように変化する。   When no voltage is applied, the alignment direction of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 17 is substantially perpendicular to the substrate surfaces of the lower substrate 11 and the upper substrate 12. The pretilt angle of the liquid crystal molecules is about 89.5 °. When a voltage is applied between the upper and lower electrodes, the alignment direction of the liquid crystal molecules changes so as to be horizontal with respect to the substrate surfaces of the lower substrate 11 and the upper substrate 12.

一対の偏光板31,32、および、第1の液晶セル10の特性は、電圧無印加時、ノーマリブラック状態になるように設定される。一対の偏光板31,32は、それらの吸収軸が相互に直交するように配置される(クロスニコル配置される)。また、それらの吸収軸が液晶セル10の液晶分子配向方向に対して45°傾くように配置される。   The characteristics of the pair of polarizing plates 31 and 32 and the first liquid crystal cell 10 are set so as to be in a normally black state when no voltage is applied. The pair of polarizing plates 31 and 32 are arranged so that their absorption axes are orthogonal to each other (crossed Nicols arrangement). Further, these absorption axes are arranged so as to be inclined by 45 ° with respect to the liquid crystal molecule alignment direction of the liquid crystal cell 10.

第1の液晶セル10は、電源50により、たとえば、フレーム周波数150Hzでマルチプレックス駆動(1/64Duty,1/9Bias)される。電源50は、たとえば最大24Vまで駆動電圧(振幅)を可変することができる。   The first liquid crystal cell 10 is multiplex driven (1/64 Duty, 1/9 Bias) by the power supply 50 at a frame frequency of 150 Hz, for example. The power supply 50 can vary the drive voltage (amplitude), for example, up to 24V.

図1Bは、参考例による液晶表示装置において、その液晶セルのセル厚を2μm,3μm,4μm,6μmにしたときの、駆動電圧に対する光透過率の変化を示すグラフである。横軸は、液晶セルを駆動する電圧(振幅)値(V)を示し、縦軸は、液晶表示装置(一対の偏光板および液晶セル)に入射する光の強度と出射される光(透過光)の強度との比率、つまり液晶表示装置の透過率(%)を示す。   FIG. 1B is a graph showing changes in light transmittance with respect to drive voltage when the liquid crystal cell thickness of the liquid crystal display device according to the reference example is 2 μm, 3 μm, 4 μm, and 6 μm. The horizontal axis indicates the voltage (amplitude) value (V) for driving the liquid crystal cell, and the vertical axis indicates the intensity of light incident on the liquid crystal display device (a pair of polarizing plates and the liquid crystal cell) and the emitted light (transmitted light). ) Intensity, that is, the transmittance (%) of the liquid crystal display device.

このグラフによれば、液晶セルのセル厚d1が厚くなる(リタデーションΔn×d1が大きくなる)にしたがって、駆動電圧に対する光透過率の変化(電気光学特性の急峻性)も大きくなることがわかる。セル厚が厚い(リタデーションが大きい)と、低い駆動電圧で高い光透過率を実現できる一方で、中程度の電圧を印加して中程度の光透過率を実現すること、つまり中間調状態では、その階調数を多くすると駆動電圧刻み幅が小さくなり、それらの階調を正確に表現することが難しい。逆に、セル厚が薄い(リタデーションが小さい)と、中間調階調数が多くても階調の表現が容易になる一方で、高い電圧を印加しなければ高い光透過率を実現できない。   According to this graph, it can be seen that as the cell thickness d1 of the liquid crystal cell increases (the retardation Δn × d1 increases), the change in the light transmittance with respect to the drive voltage (the steepness of the electro-optical characteristics) also increases. When the cell thickness is thick (large retardation), high light transmittance can be achieved with a low driving voltage, while medium light transmittance is achieved by applying a medium voltage, that is, in a halftone state, When the number of gradations is increased, the drive voltage step size is reduced, and it is difficult to accurately express those gradations. On the contrary, if the cell thickness is thin (the retardation is small), even if the number of halftone gradations is large, gradation expression is easy, but high light transmittance cannot be realized unless a high voltage is applied.

発明者らは、より容易に中間調の多階調化を実現することができる液晶表示装置について検討を行った。   The inventors have studied a liquid crystal display device that can more easily realize halftone multi-gradation.

図2Aは、実施例による液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。便宜のため、各構成要素の相対的なサイズや位置関係は、実際のものと異なっている。   FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating a basic structure of a liquid crystal display device according to an embodiment. For convenience, the relative sizes and positional relationships of the components are different from the actual ones.

実施例による液晶表示装置100は、参考例による液晶表示装置110(図1A参照)において、第1の液晶セル10と表側の偏光板32との間に、もう1枚の液晶セル(第2の液晶セル)20を挿入した構成を有する。具体的には、光源40側から、一方の偏光板(裏側偏光板)31、第1の液晶セル(裏側液晶セル)10、第2の液晶セル(表側液晶セル)20、および、他方の偏光板(表側偏光板)32が、順番に並んで配置される。   The liquid crystal display device 100 according to the embodiment is different from the liquid crystal display device 110 according to the reference example (see FIG. 1A) between the first liquid crystal cell 10 and the polarizing plate 32 on the front side. A liquid crystal cell) 20 is inserted. Specifically, from the light source 40 side, one polarizing plate (back side polarizing plate) 31, the first liquid crystal cell (back side liquid crystal cell) 10, the second liquid crystal cell (front side liquid crystal cell) 20, and the other polarized light. Plates (front side polarizing plates) 32 are arranged in order.

第2の液晶セル20は、対向配置された下側基板21(電極23および配向膜25含む)および上側基板22(電極24および配向膜26含む)と、上側基板21および下側基板22に挟持される液晶層27と、を備える。各構成要素21〜27は、第1の液晶セル10の各構成要素11〜17とそれぞれ同様の構造・構成を有している。第2の液晶セル20は、第1の液晶セル10と同様に、セグメント型の電極構造を有する、VA方式の液晶セルである。   The second liquid crystal cell 20 is sandwiched between the lower substrate 21 (including the electrode 23 and the alignment film 25) and the upper substrate 22 (including the electrode 24 and the alignment film 26), and the upper substrate 21 and the lower substrate 22 that are disposed to face each other. A liquid crystal layer 27. Each component 21 to 27 has the same structure and configuration as each component 11 to 17 of the first liquid crystal cell 10. Similar to the first liquid crystal cell 10, the second liquid crystal cell 20 is a VA liquid crystal cell having a segmented electrode structure.

下側基板21および上側基板22は、ガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。具体的には、0.7mm厚ソーダライムガラス基板である。下側基板21と上側基板22の間隙d2は、たとえば2μm〜6μmである。   The lower substrate 21 and the upper substrate 22 are transparent substrates such as a glass substrate and a plastic substrate. Specifically, it is a 0.7 mm thick soda lime glass substrate. A gap d2 between the lower substrate 21 and the upper substrate 22 is, for example, 2 μm to 6 μm.

下側基板21の一面側(上側基板22との対向面側)に、コモン電極23が設けられている。上側基板22の一面側(下側基板21との対向面側)に、所望の文字や図形等の平面形状(図2B参照)を有するセグメント電極(表示電極)24が設けられている。   A common electrode 23 is provided on one side of the lower substrate 21 (on the side facing the upper substrate 22). A segment electrode (display electrode) 24 having a planar shape (see FIG. 2B) such as a desired character or figure is provided on one surface side of the upper substrate 22 (the surface facing the lower substrate 21).

下側配向膜25は、下側基板21の一面側に下側電極23を覆うように設けられている。同様に、上側配向膜26は、上側基板22の一面側に上側電極24を覆うように設けられている。これらの配向膜25,26としては、液晶層27の配向状態を垂直配向(基板法線方向)に規制する垂直配向膜が用いられている。各配向膜には、ラビング処理等の一軸配向処理が、相互に反平行となるように施されている。   The lower alignment film 25 is provided on one surface side of the lower substrate 21 so as to cover the lower electrode 23. Similarly, the upper alignment film 26 is provided on one surface side of the upper substrate 22 so as to cover the upper electrode 24. As these alignment films 25 and 26, vertical alignment films that restrict the alignment state of the liquid crystal layer 27 to the vertical alignment (substrate normal direction) are used. Each alignment film is subjected to a uniaxial alignment process such as a rubbing process so as to be antiparallel to each other.

液晶層27は、下側基板21と上側基板22との間に設けられている。液晶材料には、たとえば複屈折Δnが0.15程度のネガ型液晶材料が用いられる。   The liquid crystal layer 27 is provided between the lower substrate 21 and the upper substrate 22. As the liquid crystal material, for example, a negative liquid crystal material having a birefringence Δn of about 0.15 is used.

電圧無印加時において、液晶層27を構成する液晶分子の配向方向は、下側基板21および上側基板22の各基板面に対してほぼ垂直となる。液晶分子のプレチルト角は、約89.5°である。電圧印加時において、液晶分子の配向方向は、下側基板21および上側基板22の各基板面に対してほぼ水平となる。   When no voltage is applied, the alignment direction of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 27 is substantially perpendicular to the substrate surfaces of the lower substrate 21 and the upper substrate 22. The pretilt angle of the liquid crystal molecules is about 89.5 °. When a voltage is applied, the alignment direction of the liquid crystal molecules is substantially horizontal with respect to the substrate surfaces of the lower substrate 21 and the upper substrate 22.

偏光板31,32、ならびに、第1および第2の液晶セル10,20の特性は、電圧無印加時、ノーマリブラック状態になるように設定される。一対の偏光板31,32は、クロスニコル配置され、それらの吸収軸が液晶セル10,20の液晶分子配向方向に対して45°傾くように配置される。なお、第1および第2の液晶セル10,20は、液晶分子配向方向が同じ方向を向くように配置される。   The characteristics of the polarizing plates 31 and 32 and the first and second liquid crystal cells 10 and 20 are set so as to be in a normally black state when no voltage is applied. The pair of polarizing plates 31 and 32 are arranged in a crossed Nicols manner so that their absorption axes are inclined by 45 ° with respect to the liquid crystal molecule alignment direction of the liquid crystal cells 10 and 20. The first and second liquid crystal cells 10 and 20 are arranged such that the liquid crystal molecule alignment directions are in the same direction.

光源40には、たとえば蛍光灯やLEDライトなどを用いることができる。または、導光板を用いたエッジライト型バックライトユニットを用いてもよい。   As the light source 40, for example, a fluorescent lamp or an LED light can be used. Alternatively, an edge light type backlight unit using a light guide plate may be used.

第1および第2の液晶セル10,20各々は、電源50により、たとえば、フレーム周波数150Hzでマルチプレックス駆動(1/64Duty,1/9Bias)される。電源50は、たとえば最大24Vまで駆動電圧(振幅)を可変することができる。   Each of the first and second liquid crystal cells 10 and 20 is multiplex driven (1/64 Duty, 1/9 Bias) by a power source 50, for example, at a frame frequency of 150 Hz. The power supply 50 can vary the drive voltage (amplitude), for example, up to 24V.

図2Bは、液晶表示装置100を、表側偏光板32側から見た際の平面図である。第1の液晶セル10を駆動(電圧印加状態)すると、セグメント電極(表示電極)14の形状に対応する文字や図形、たとえば円形状のセグメントパターン(表示パターン)S1が表示される。同様に、第2の液晶セル20を駆動(電圧印加状態)すると、セグメント電極(表示電極)24の形状に対応する文字や図形、たとえば円形状のセグメントパターン(表示パターン)S2が表示される。   FIG. 2B is a plan view of the liquid crystal display device 100 as viewed from the front polarizing plate 32 side. When the first liquid crystal cell 10 is driven (voltage application state), characters and figures corresponding to the shape of the segment electrode (display electrode) 14, for example, a circular segment pattern (display pattern) S1 is displayed. Similarly, when the second liquid crystal cell 20 is driven (voltage application state), characters and figures corresponding to the shape of the segment electrode (display electrode) 24, for example, a circular segment pattern (display pattern) S2 is displayed.

セグメントパターンS1,S2は、平面視において、重なって配置されており、それぞれ同じ形状で、同じ位置に設けられる。なお、第1および第2の液晶セル10,20は、セグメントパターンS1,S2のほかに、相互に重ならない表示パターンを有していてもかまわない。第1および第2の液晶セル各々が表示するセグメントパターンS1,S2を、まとめて、表示パターンSと表記する。   The segment patterns S1 and S2 are arranged so as to overlap in plan view, and are provided in the same position with the same shape. The first and second liquid crystal cells 10 and 20 may have display patterns that do not overlap each other in addition to the segment patterns S1 and S2. The segment patterns S1 and S2 displayed by each of the first and second liquid crystal cells are collectively referred to as a display pattern S.

第1および第2の液晶セル10,20のセル厚d1,d2を変化させた3つのサンプルを準備する。3つのサンプルは、どれも、第1および第2の液晶セル10,20のリタデーションの合計が約900nmに設定される。   Three samples in which the cell thicknesses d1 and d2 of the first and second liquid crystal cells 10 and 20 are changed are prepared. In all three samples, the total retardation of the first and second liquid crystal cells 10 and 20 is set to about 900 nm.

図2Cは、3つのサンプルのパラメータをまとめたテーブルである。第1のサンプル(Sample1)は、第1の液晶セルのセル厚d1が4μm(リタデーションが600nm)、第2の液晶セルのセル厚d2が2μm(リタデーションが300nm)に設定されている。第2のサンプル(Sample2)は、セル厚d1,d2がともに3μm(リタデーションが450nm)に設定されている。第3のサンプル(Sample3)は、セル厚d1が6μ(リタデーションが900nm)、セル厚d2が0μmに設定されている。第3のサンプルは、すなわち、第1の液晶セルのみで構成される液晶表示装置であり、参考例による液晶表示装置(図1A参照)に対応する。   FIG. 2C is a table summarizing the parameters of the three samples. In the first sample (Sample 1), the cell thickness d1 of the first liquid crystal cell is set to 4 μm (retardation is 600 nm), and the cell thickness d2 of the second liquid crystal cell is set to 2 μm (retardation is 300 nm). In the second sample (Sample 2), the cell thicknesses d1 and d2 are both set to 3 μm (retardation is 450 nm). In the third sample (Sample 3), the cell thickness d1 is set to 6 μ (retardation is 900 nm), and the cell thickness d2 is set to 0 μm. That is, the third sample is a liquid crystal display device including only the first liquid crystal cell, and corresponds to the liquid crystal display device according to the reference example (see FIG. 1A).

これらの3つのサンプルについて、表示パターンS(図2B参照)を4階調(2ビット階調)で表現する場合を想定する。各サンプルは、最大輝度(3/3階調)において、光源の光強度の24%の光強度(光透過率が24%)になるように設定される。また、2/3階調および1/3階調において、それぞれ光源の光強度の16%および8%の光強度(光透過率が16%および8%)になるように設定される。なお、いずれのサンプルにおいても、0/3階調を表現(光透過率がほぼ0%、つまり黒表示ないし暗表示)する場合には、各液晶セルに、15.0V以下の電圧を印加する、ないし、電圧無印加とする。   Assume that the display pattern S (see FIG. 2B) is expressed with four gradations (2-bit gradation) for these three samples. Each sample is set to have a light intensity of 24% of the light intensity of the light source (light transmittance is 24%) at the maximum luminance (3/3 gradation). In the 2/3 gradation and 1/3 gradation, the light intensity is set to 16% and 8% of the light intensity of the light source (light transmittance is 16% and 8%), respectively. In any sample, when expressing 0/3 gradation (light transmittance is almost 0%, that is, black display or dark display), a voltage of 15.0 V or less is applied to each liquid crystal cell. Or no voltage applied.

第1のサンプルにおいて、表示パターンSを3/3階調で表現する場合、第1の液晶セルを18.5V〜19.0V程度の電圧で駆動し、第2の液晶セルを約20.0Vの電圧で駆動する。2/3階調を表現する場合、第1の液晶セルを18.5V〜19.0V程度の電圧で駆動し、第2の液晶セルを約15.0V以下の電圧で駆動する(電圧無印加としてもよい)。1/3階調を表現する場合、第1の液晶セルを約15.0V以下の電圧で駆動し(電圧無印加としてもよい)、第2の液晶セルを約20.0Vの電圧で駆動する。   In the first sample, when the display pattern S is expressed by 3/3 gradation, the first liquid crystal cell is driven with a voltage of about 18.5 V to 19.0 V, and the second liquid crystal cell is about 20.0 V. Drive with a voltage of. In the case of expressing 2/3 gradation, the first liquid crystal cell is driven with a voltage of about 18.5 V to 19.0 V, and the second liquid crystal cell is driven with a voltage of about 15.0 V or less (no voltage applied). As well). When expressing 1/3 gradation, the first liquid crystal cell is driven with a voltage of about 15.0 V or less (no voltage may be applied), and the second liquid crystal cell is driven with a voltage of about 20.0 V. .

第2のサンプルにおいて、表示パターンSを3/3階調で表現する場合、一方の液晶セルを約20.0Vの電圧で駆動し、他方の液晶セルを約18.0Vの電圧で駆動する。2/3階調を表現する場合、両方の液晶セルを約18.0Vの電圧で駆動する。1/3階調を表現する場合、一方の液晶セルを約18.0Vの電圧で駆動し、他方の液晶セルを約15.0V以下の電圧で駆動する(電圧無印加としてもよい)。   In the second sample, when the display pattern S is expressed by 3/3 gradation, one liquid crystal cell is driven with a voltage of about 20.0 V, and the other liquid crystal cell is driven with a voltage of about 18.0 V. In the case of expressing 2/3 gradation, both liquid crystal cells are driven with a voltage of about 18.0V. When expressing 1/3 gradation, one liquid crystal cell is driven at a voltage of about 18.0 V, and the other liquid crystal cell is driven at a voltage of about 15.0 V or less (no voltage may be applied).

第3のサンプルにおいて、表示パターンSを3/3階調で表現する場合、第1の液晶セルを約18.5Vの電圧で駆動する。2/3階調を表現する場合、第1の液晶セルを約17.5V程度の電圧で駆動する。1/3階調を表現する場合、第1の液晶セルを約16.5Vの電圧で駆動する。   In the third sample, when the display pattern S is expressed by 3/3 gradation, the first liquid crystal cell is driven with a voltage of about 18.5V. In the case of expressing 2/3 gradation, the first liquid crystal cell is driven with a voltage of about 17.5V. When expressing 1/3 gradation, the first liquid crystal cell is driven with a voltage of about 16.5V.

単一の液晶セルを用いた第3のサンプルでは、階調を1段階変化させるために、液晶セルの駆動電圧を1V程度変化させる。一方、複数の液晶セルを用いた第1および第2のサンプルでは、階調を1段階変化させるために、いずれかの液晶セルの駆動電圧を2V以上変化させる。   In the third sample using a single liquid crystal cell, the driving voltage of the liquid crystal cell is changed by about 1 V in order to change the gradation by one step. On the other hand, in the first and second samples using a plurality of liquid crystal cells, the driving voltage of one of the liquid crystal cells is changed by 2 V or more in order to change the gradation by one step.

単一の液晶セルを用いた液晶表示装置よりも、複数の液晶セルを用いた液晶表示装置のほうが、1階調の調整のために制御する電圧レンジが広いため、階調の調整が容易となる。複数の液晶セルを用いた液晶表示装置における、このような階調制御の容易性は、2ビット以上のより細かい階調を表現する場合において、より顕著に現れるであろう。   Compared with a liquid crystal display device using a single liquid crystal cell, a liquid crystal display device using a plurality of liquid crystal cells has a wider voltage range to be controlled for adjustment of one gradation, so that gradation adjustment is easier. Become. Such ease of gradation control in a liquid crystal display device using a plurality of liquid crystal cells will appear more prominently when a finer gradation of 2 bits or more is expressed.

図2Dは、実施例による液晶表示装置の変形例101を示す断面図である。第1および第2の液晶セル10,20は、図2Aに示すように別々に設けてもかまわないが、図2Dに示すように一体的に設けてもかまわない。   FIG. 2D is a cross-sectional view illustrating a modification 101 of the liquid crystal display device according to the embodiment. The first and second liquid crystal cells 10 and 20 may be provided separately as shown in FIG. 2A, or may be provided integrally as shown in FIG. 2D.

変形例101は、一対の偏光板31,32の間に配置される第3の液晶セル33を含む。第3の液晶セル33は、基板11,12、電極13,14、配向膜15,16および液晶層17を含む第1の液晶セル10と、基板12,21、電極23,24、配向膜25,26および液晶層27を含む第2の液晶セル20と、が一体化した構成とみなすことができる。   The modification 101 includes a third liquid crystal cell 33 disposed between the pair of polarizing plates 31 and 32. The third liquid crystal cell 33 includes the first liquid crystal cell 10 including the substrates 11 and 12, the electrodes 13 and 14, the alignment films 15 and 16, and the liquid crystal layer 17, the substrates 12 and 21, the electrodes 23 and 24, and the alignment film 25. , 26 and the second liquid crystal cell 20 including the liquid crystal layer 27 can be regarded as an integrated configuration.

具体的に、片面にコモン電極13,23が設けられた基板11,21が、間隔をあけて、相互に対向して配置されており、それら基板11,21の間に、両面にセグメント電極14,24が設けられた基板12が挿入されている。液晶層17が基板11,12の間に挟まれて配置されており、液晶層27が基板12,21に挟まれて配置されている。   Specifically, the substrates 11 and 21 provided with the common electrodes 13 and 23 on one side are arranged to face each other with a space therebetween, and the segment electrodes 14 are provided on both sides between the substrates 11 and 21. , 24 is inserted. The liquid crystal layer 17 is disposed between the substrates 11 and 12, and the liquid crystal layer 27 is disposed between the substrates 12 and 21.

以上、実施例およびその変形例に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、第1および第2の液晶セルは、電圧無印加時に、ノーマリブラック状態を実現できれば、どのような特性・駆動方式の液晶セルを用いてもかまわない。第1および第2の液晶セルは、一方がVA駆動方式の液晶セルで構成され、他方がいわゆるIPS(インプレーンスイッチング)駆動方式の液晶セルで構成されてもよい。この場合、IPS方式の液晶セルは、電圧無印加時の液晶分子配向方位が、偏光板の吸収軸と平行ないし直交するように配置する。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example and its modification, this invention is not limited to these. For example, the first and second liquid crystal cells may be liquid crystal cells of any characteristics / drive system as long as a normally black state can be realized when no voltage is applied. One of the first and second liquid crystal cells may be a VA driving type liquid crystal cell, and the other may be a so-called IPS (in-plane switching) driving type liquid crystal cell. In this case, the IPS liquid crystal cell is arranged so that the liquid crystal molecule orientation direction when no voltage is applied is parallel or orthogonal to the absorption axis of the polarizing plate.

また、実施例では、液晶セルをマルチプレックス駆動するに際し、駆動電圧(印加電圧の振幅)を変化させたが、デューティ比(パルス幅)やフレームレート周波数を変化させて、液晶セルに印加する実効的な電圧値を変化させてもよい。その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。   In the embodiment, when the liquid crystal cell is multiplex-driven, the drive voltage (the amplitude of the applied voltage) is changed. The typical voltage value may be changed. It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.

10…第1の液晶セル、11,12…基板、13,14…電極(セグメント型)、15,16…配向膜、17…液晶層、20…第2の液晶セル、21,22…基板、23,24…電極(セグメント型)、25,26…配向膜、27…液晶層、31,32…偏光板、40…光源、50…電源、101,102…実施例による液晶表示装置、110…参考例による液晶表示装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1st liquid crystal cell, 11, 12 ... Substrate, 13, 14 ... Electrode (segment type), 15, 16 ... Alignment film, 17 ... Liquid crystal layer, 20 ... 2nd liquid crystal cell, 21, 22 ... Substrate, DESCRIPTION OF SYMBOLS 23, 24 ... Electrode (segment type), 25, 26 ... Alignment film, 27 ... Liquid crystal layer, 31, 32 ... Polarizing plate, 40 ... Light source, 50 ... Power supply, 101, 102 ... Liquid crystal display device by an Example, 110 ... A liquid crystal display device according to a reference example.

Claims (5)

光源と、
前記光源の光軸上に、相互に離れて対向配置される一対の偏光板と、
前記一対の偏光板の間に配置される第1および第2の液晶セルと、
前記第1および第2の液晶セル各々に接続し、印加する実効電圧を変化させることができる電源と、
を備え、
前記一対の偏光板、ならびに、前記第1および第2の液晶セルの特性が、電圧無印加時、ノーマリブラック状態になるように設定されており、
前記第1および第2の液晶セル各々は、平面視において、相互に重なる表示パターンを有し、
前記電源は、前記第1および第2の液晶セルを、それぞれ異なる実効電圧で駆動して、前記表示パターンを表示させる、液晶表示装置。
A light source;
A pair of polarizing plates disposed opposite each other on the optical axis of the light source;
First and second liquid crystal cells disposed between the pair of polarizing plates;
A power supply connected to each of the first and second liquid crystal cells and capable of changing an applied effective voltage;
With
The characteristics of the pair of polarizing plates and the first and second liquid crystal cells are set to be in a normally black state when no voltage is applied,
Each of the first and second liquid crystal cells has a display pattern that overlaps each other in plan view,
The power source is a liquid crystal display device that displays the display pattern by driving the first and second liquid crystal cells with different effective voltages.
前記第1および第2の液晶セルは、一方が垂直配向型の液晶セルであり、他方がインプレーンスイッチング型の液晶セルである請求項1記載の液晶表示装置。   2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein one of the first and second liquid crystal cells is a vertical alignment type liquid crystal cell and the other is an in-plane switching type liquid crystal cell. 前記第1および第2の液晶セルは、両方が垂直配向型の液晶セルである請求項1記載の液晶表示装置。   2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein both of the first and second liquid crystal cells are vertical alignment type liquid crystal cells. 前記第1および第2の液晶セルは、相互にリタデーションが異なる請求項3記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the first and second liquid crystal cells have different retardations. 前記第1および第2の液晶セルは、一体的に形成されており、
電極が片面に形成された第1の基板と、
前記第1の基板に対向して配置され、電極が片面に形成された第2の基板と、
前記第1および第2の基板の間に配置され、電極が両面に形成された第3の基板と、
前記第1および第3の基板に挟持される第1の液晶層と、
前記第2および第3の基板に挟持される第2の液晶層と、
を有する、請求項1〜4いずれか1項記載の液晶表示装置。
The first and second liquid crystal cells are integrally formed,
A first substrate having an electrode formed on one side;
A second substrate disposed opposite to the first substrate and having an electrode formed on one side;
A third substrate disposed between the first and second substrates and having electrodes formed on both sides;
A first liquid crystal layer sandwiched between the first and third substrates;
A second liquid crystal layer sandwiched between the second and third substrates;
The liquid crystal display device according to claim 1, comprising:
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