JP4846369B2 - Liquid crystal display element and method for driving liquid crystal display element - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示素子(liquid crystal display;LCD)、及びその駆動方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display (LCD) and a driving method thereof.
セグメントタイプ、ドットマトリックスタイプ、及び両者を複合したタイプの液晶表示素子において、表示に用いるセグメント部またはドット部以外の領域(非表示領域)の表示色を調整し、表示の見易さやデザイン性を向上させることが行われている。 In the segment type, dot matrix type, and liquid crystal display elements that combine both, the display color of the area other than the segment or dot used for display (non-display area) can be adjusted to improve display visibility and design. Improvements are being made.
図8(A)〜(C)は、非表示領域の色調を調整することの可能な液晶表示素子の内部構成例を示す概略的な分解斜視図である。 FIGS. 8A to 8C are schematic exploded perspective views showing an example of the internal configuration of a liquid crystal display element capable of adjusting the color tone of the non-display area.
図8(A)を参照する。液晶表示素子は、略平行に対向配置される上側基板50a及び下側基板50b、及び、その間に挟持される液晶層55を含んで構成される。上側基板50a及び下側基板50bは、たとえば平板なガラス基板(上側及び下側ガラス基板51a、51b)、その対向面上に、ITO(indium tin oxide)等の透明導電材で形成され、所定のパタンを有する電極(上側及び下側透明電極52a、52b)、及び各電極上に形成された配向膜(上側及び下側配向膜53a、53b)を備える。液晶層55は、たとえば正の誘電率異方性(Δε>0)をもつネマティック液晶で形成されるツイストネマティック液晶層であり、上側及び下側配向膜53a、53bのラビング方向によって定まるツイスト角は、たとえば90°である。
Reference is made to FIG. The liquid crystal display element is configured to include an
上側基板50a及び下側基板50bの外側に、一対の上側及び下側偏光板54a、54bが、ラビング方向に沿って直交ニコル状態に配置される。上側及び下側偏光板54a、54bは、それぞれ面内方向に透過軸を有し、透過軸の方向に偏光する光だけを透過させる。電圧を印加しない状態で、入射光の偏光方向は液晶分子の配向に従って回転し、偏光板を透過してノーマリホワイト表示を行う。図8(A)には、透過軸の方向を矢印で示した。
On the outside of the
マルチカラーバックライト56が、下側偏光板54bの外側に配置される。マルチカラーバックライト56は、複数の色の光を出射することが可能なバックライトであり、たとえばRGBマルチカラーLED光源を用いる。
A
上側及び下側透明電極52a、52b間に接続される電圧印加手段で、液晶層55に電圧を印加することによって、液晶分子が水平方向から垂直方向に立ち上がることにより、入射光の偏光方向は液晶層の影響を受けないようになり、クロス偏光子により遮光される。
The voltage application means connected between the upper and lower
マルチカラーバックライト56から発せられ、液晶層55を通過した光が、上側偏光板54aを透過するとき、発せられた光の色によって「明」表示、上側偏光板54aに遮蔽されるときに「暗」表示が行われる。
When the light emitted from the
「暗」表示を用いて、表示部を黒表示するノーマリホワイトタイプの液晶表示素子においては、バックライトの発光色を変化させることのできるマルチカラーバックライトを用いることで、非表示領域の色調を任意に変化させることが可能である。 In a normally white type liquid crystal display element that displays the display area in black using “dark” display, the color tone of the non-display area can be obtained by using a multi-color backlight that can change the emission color of the backlight. Can be arbitrarily changed.
図8(B)を参照する。図8(B)に示す液晶表示素子は、図8(A)に示すそれと比較した場合、上側及び下側偏光板54a、54bに代えて、上側及び下側カラー偏光板54c、54dを用いている点、及び、マルチカラーバックライト56の代わりに白色バックライト57を使用している点において異なる。
Reference is made to FIG. The liquid crystal display element shown in FIG. 8B uses upper and lower
白色バックライト57は、たとえば冷陰極蛍光管(cold cathode fluorescent lamp;CCFL)を用いて構成される。無機白色LED(light emitting diode)、有機白色LED等を用いて構成される場合もある。
The
なお、上側及び下側カラー偏光板54c、54dは直交ニコル配置されている。
The upper and lower
図8(A)の上側及び下側偏光板54a、54bは、たとえばニュートラルグレー色調の偏光板であるが、図8(B)の上側及び下側カラー偏光板54c、54dは、たとえば色素により染色したカラー偏光板である。白色バックライト57から出射した光を、上側及び下側カラー偏光板54c、54dを透過させることにより、上側及び下側カラー偏光板54c、54dによって定められる色に、背景色を設定することができる。
The upper and lower polarizing
図8(C)を参照する。図8(C)に示す液晶表示素子は、図8(A)に示すそれと比較した場合、上側偏光板54aと上側基板50aとの間に、位相差板58が挿入されている点において異なる。位相差板58を挿入することによって、非表示領域の色調を調整することが可能である。
Reference is made to FIG. The liquid crystal display element shown in FIG. 8C is different from that shown in FIG. 8A in that a
非表示領域の色調の調整は、液晶層の厚さ、液晶分子のねじれ度合いの調整、偏光板、位相差板の組み合わせ等によって行うことができる。 The color tone of the non-display area can be adjusted by adjusting the thickness of the liquid crystal layer, the twist degree of the liquid crystal molecules, a combination of a polarizing plate and a retardation plate, and the like.
なお、図8(B)及び(C)に示した液晶表示素子については、素子完成後は、非表示領域の色を変えることはできない。 Note that in the liquid crystal display elements shown in FIGS. 8B and 8C, the color of the non-display area cannot be changed after the element is completed.
図9(A)及び(B)は、ドット部またはセグメント部の色調を調整することの可能な液晶表示素子の内部構成例を示す概略的な分解斜視図である。 FIGS. 9A and 9B are schematic exploded perspective views showing an example of the internal configuration of a liquid crystal display element capable of adjusting the color tone of a dot portion or a segment portion.
図9(A)を参照する。図9(A)に示す液晶表示素子は、図8(A)に示すそれと比較した場合、上側及び下側基板50a、50b間に、エリアカラーフィルタ60とブラックマスク59が配置されている点、及び、マルチカラーバックライト56の代わりに白色バックライト57を使用している点において異なる。
Reference is made to FIG. The liquid crystal display element shown in FIG. 9A is different from that shown in FIG. 8A in that an
エリアカラーフィルタ60は、たとえば赤色部60r、緑色部60g、青色部60b、及び白色部60wを含んで構成される。図示の液晶表示素子においては、白色バックライト57から発せられた光が、エリアカラーフィルタ60の異なる色の領域(各色部60r,g,b,w)を透過することで、複数色の表示が可能になる。
The
ブラックマスク59は、色領域の境界を覆い、コントラストや色純度を高めるために配置される。 The black mask 59 covers the boundary of the color area and is arranged to increase contrast and color purity.
図9(B)を参照する。図9(B)に示す液晶表示素子は、図8(A)に示すそれと比較した場合、上側及び下側偏光板54a、54bが平行ニコル配置されている点において異なる。マルチカラーバックライト56から発せられた光が、下側偏光板54bで偏光され、電圧無印加時の液晶分子の配向状態に従って偏光方向を回転すると、上側偏光板54aの偏光方向と直交することとなり、遮光される。すなわち本図に示す液晶表示素子は、マルチカラーバックライトを用いたノーマリブラックタイプの液晶表示素子である。電圧印加時の発光色によって、複数色による表示を行うことができる。
Reference is made to FIG. The liquid crystal display element shown in FIG. 9B differs from that shown in FIG. 8A in that the upper and lower polarizing
たとえばセグメント表示を行う液晶表示素子において、表示領域の色をセグメント単位で独立して変える方法として、フィールドシーケンシャル(field sequential;FS)駆動法が周知である。 For example, in a liquid crystal display element that performs segment display, a field sequential (FS) driving method is well known as a method of independently changing the color of a display area in units of segments.
図10(A)は、FS駆動を行うことの可能な液晶表示素子の内部構成例を示す概略的な分解斜視図であり、図10(B)は、液晶表示素子の表示部を示す平面図である。 FIG. 10A is a schematic exploded perspective view showing an internal configuration example of a liquid crystal display element capable of performing FS driving, and FIG. 10B is a plan view showing a display portion of the liquid crystal display element. It is.
図10(A)を参照する。図10(A)に示す液晶表示素子は、図9(B)に示すそれに、バックライト同期駆動回路75が加入されている。
Reference is made to FIG. The liquid crystal display element shown in FIG. 10A has a backlight
FS駆動においては、マルチカラーバックライト56は、たとえば赤(R)、緑(G)、青(B)の順に時分割発光を繰り返す。バックライト同期駆動回路75は、たとえばマルチカラーバックライト56と上側及び下側透明電極52a、52bとの間に接続され、マルチカラーバックライト56の発光タイミングに同期させて、液晶セルのスイッチング(光を透過させる/させないのオンオフ)を行う。
In the FS drive, the
FS駆動法においては、画像データをR、G、Bの各色データに分解し、これを時間軸上で合成(加法混色)することにより表示を行う。マルチカラーバックライト56の発光を、人間の目には分解できないほど高速に切り替えることで、人間の目にその混色画像を認識させる。
In the FS drive method, display is performed by separating image data into R, G, and B color data, and combining (additive color mixing) these on the time axis. By switching the light emission of the
図10(B)を参照する。液晶表示素子の表示は、たとえば7セグメントの表示部30で行われる。表示部30は、表示単位(各セグメント)31〜37、及び背景領域38を含んで構成される。表示単位31〜37の各々には、それぞれ独立に駆動可能な電極が対応して設けられている。それらの電極に選択的に電圧を印加することにより、電極に対応する液晶層の液晶分子の配向状態を変化させ、たとえば「0」〜「9」の各数字を表示することができる。また、表示単位32、33、35、及び36の点灯によって、「11」を表示することも可能である。
Reference is made to FIG. The liquid crystal display element is displayed on, for example, a 7-
本明細書においては、たとえば各数字の表示に用いられる表示単位を表示領域と呼び、それ以外の表示単位及び背景領域を非表示領域と呼ぶ。たとえば、数字の「7」を表示するとき、表示領域とは、表示単位31〜33を意味し、非表示領域とは、表示単位34〜37、及び背景領域38を意味する。
In this specification, for example, a display unit used for displaying numbers is called a display area, and other display units and background areas are called non-display areas. For example, when the number “7” is displayed, the display area means
図11は、FS駆動方式を用いた液晶表示素子における表示制御の一例を示すタイミングチャートである。図11を参照して、FS方式の液晶駆動方法を説明する。 FIG. 11 is a timing chart showing an example of display control in a liquid crystal display element using the FS drive method. With reference to FIG. 11, an FS liquid crystal driving method will be described.
FS駆動法では、前述のように、マルチカラーバックライト56が、たとえばR、G、Bの順に時分割発光を繰り返す。R、G、Bの各々が、順次1回ずつ発光する期間を1フレームという。1フレームは、たとえば16.7msである。フレーム単位で、1つの画像が表示される。R、G、Bの光を加法混色するためには、1フレームはたとえば20ms以下(フレーム周波数が50Hz以上)であることが望ましい。
In the FS driving method, as described above, the
1フレームは複数(3つ)のサブフレーム(sub−frame;SB)に分割される。1SBは、たとえば5.57msである。 One frame is divided into a plurality (three) of sub-frames (SB). 1SB is, for example, 5.57 ms.
「マルチカラーバックライト」の段を参照する。1つのSBは、発光期間とブランク期間とに分けられる。それぞれのSB(SB1〜SB3)の発光期間に、R、G、Bのいずれか1つの発光が行われる。図11に示すタイミングチャートにおいては、SB1、SB2、及びSB3の各発光期間に、それぞれR、G、及びBの発光が行われる。 Refer to the “Multi-color backlight” stage. One SB is divided into a light emission period and a blank period. During the light emission period of each SB (SB1 to SB3), any one of R, G, and B is emitted. In the timing chart shown in FIG. 11, light emission of R, G, and B is performed in the light emission periods of SB1, SB2, and SB3, respectively.
液晶表示素子においては、印加電圧に対する液晶層の応答に要する時間は、マルチカラーバックライトの発光色の切り替えに要する時間よりも長い。ブランク期間とは、いずれの色の光も発光されない期間であり、印加された電圧によって液晶層の液晶分子が、ある程度配向状態を変化させるのに必要な時間である。 In the liquid crystal display element, the time required for the response of the liquid crystal layer to the applied voltage is longer than the time required for switching the emission color of the multicolor backlight. The blank period is a period in which no light of any color is emitted, and is a time necessary for the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer to change the alignment state to some extent by the applied voltage.
「表示単位31」の段を参照する。以下用いる「表示単位31」、「表示単位32」等の表記は、図10(B)に示した各表示単位を表すものとする。また、本図では、駆動タイミングチャートの表示単位の行における「ON」は、液晶表示素子が光を透過する状態にあることを示し、「OFF」は、液晶表示素子が光を透過しない状態にあることを示す。
Reference is made to the column “
表示単位31は、SB1及びSB2において光が透過される。したがって、RとGの混色である黄(Y)が観察者に認識される。
In the
「表示単位32」の段を参照する。表示単位32は、SB1及びSB3において光が透過される。したがって、RとBの混色であるマゼンダ(M)が観察者に認識される。
Reference is made to the column “
「表示単位37」の段を参照する。表示単位37は、SB2において光が透過される。したがって、Gが観察者に認識される。
Reference is made to the column “
しかし、2色以上の加法混色により得られる表示部分から視線を逸らせた場合、液晶表示素子に振動が加わった場合等には、通常は観察者の目に認識されない各SBの画像が分離して観察される現象、いわゆるカラーブレーク現象が生じることがある。カラーブレーク現象は周囲が暗いとき顕著に起こる。カラーブレーク現象の発生は、観察者の心理に及ぼす影響からも好ましくない。 However, when the line of sight is deviated from the display portion obtained by additive color mixing of two or more colors, or when vibration is applied to the liquid crystal display element, images of the SBs that are not normally recognized by the observer's eyes are separated. The phenomenon observed in this way, the so-called color break phenomenon, may occur. The color break phenomenon is noticeable when the surroundings are dark. The occurrence of the color break phenomenon is not preferable because of the influence on the psychology of the observer.
そこで本願発明者らは、SBごとに所望の色の光を形成して発光させ、あるSBで透光状態とされた表示単位は他のSBでは遮光状態とすることによって、カラーブレーク現象を防止した液晶表示素子の駆動方法を提案した。(たとえば、特許文献1参照。)
図12は、先の提案による液晶駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
Therefore, the inventors of the present invention prevent the color break phenomenon by forming light of a desired color for each SB and causing it to emit light, and setting the display unit in a light-transmitting state in one SB to a light-blocking state in another SB. A driving method of the liquid crystal display device was proposed. (For example, see
FIG. 12 is a timing chart for explaining the liquid crystal driving method proposed previously.
「マルチカラーバックライト」の段を参照する。図示した1フレームにおいて、SB1では、複数色の光源の同時点灯により白、SB2ではオレンジ、そしてSB3では単光源発光による青色の光が出射される。なお、本図においては、5.57msの1SB期間のうち、ブランク期間を3msとした。 Refer to the “Multi-color backlight” stage. In one frame shown, in SB1, white light is emitted by simultaneous lighting of a plurality of light sources, orange is emitted in SB2, and blue light is emitted by single light source emission in SB3. In this figure, the blank period is set to 3 ms in the 1SB period of 5.57 ms.
「表示単位31」の段を参照する。表示単位31においては、SB1のみが透光状態とされる。したがって、白色による表示が行われる。
Reference is made to the column “
「表示単位32」の段を参照する。表示単位32においては、すべてのSBで遮光状態とされる。したがって、表示色は黒となる。
Reference is made to the column “
「表示単位37」の段を参照する。表示単位37においては、SB2のみが透光状態とされる。したがって、オレンジ色による表示が行われる。
Reference is made to the column “
特許文献1記載の液晶表示素子の駆動方法によれば、フレームごとにマルチカラーバックライトの点灯色を変えることが可能であるため、多様な色表示が可能である。
According to the driving method of the liquid crystal display element described in
しかしながら、上述の技術では、表示領域と非表示領域とを、それぞれ別個独立に、かつ、液晶表示素子の製造後に任意の色調に制御することは困難である。マイクロカラーフィルタを用いたフルドットマトリクス液晶表示素子であれば、外観的には実質的な非表示領域と表示領域の色調整を独立して行えるように見せるのは可能ではあるが、マイクロカラーフィルタの使用によりコストが高くなる。 However, with the above-described technique, it is difficult to control the display area and the non-display area separately to each other and to an arbitrary color tone after manufacturing the liquid crystal display element. If it is a full dot matrix liquid crystal display element using a micro color filter, it is possible to make it possible to adjust the color of the non-display area and the display area independently, but the micro color filter The use of increases the cost.
特にセグメントタイプや、セグメントとドットの複合タイプの液晶表示素子の場合は、低コストが求められるため、マイクロカラーフィルタ等カラーフィルタを用いないことが好ましい。(たとえば、特許文献2参照。)
In particular, in the case of a segment type or a segment and dot composite type liquid crystal display element, low cost is required, so it is preferable not to use a color filter such as a micro color filter. (For example, see
本発明の目的は、FS駆動法を用いたカラー表示において、カラーブレーク現象の防止された、多様な色表示の可能な液晶表示素子、及びその駆動方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display element capable of displaying various colors and preventing a color break phenomenon in color display using the FS driving method, and a driving method thereof.
本発明の一観点によれば、所定形状の第1の透明電極を備えた第1の基板と、前記第1の基板と略平行に配置された、所定形状の第2の透明電極を備えた第2の基板であって、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極とが対向する位置に表示を行う単数または複数の表示単位が画定され、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極とが対向しない位置に背景領域が画定される第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置され、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に電圧を印加することで、配向状態を切り替えることのできる液晶層と、前記第1の基板の前記液晶層が配置された側とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第1の偏光板の前記第1の基板が配置された側とは反対側に配置されたフロントライトと、前記第2の基板の前記液晶層が配置された側とは反対側に配置された、偏光状態にしたがって入射光を透過させ、または反射する透過・反射板と、前記透過・反射板の前記第2の基板が配置された側とは反対側に配置された第2の偏光板と、前記第2の偏光板の前記透過・反射板が配置された側とは反対側に配置されたバックライトと、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極間に電圧を印加することのできる電圧印加手段と、1つの画像を表示する期間を1フレームとするとき、1フレームを複数のサブフレームに時分割し、少なくとも1つのサブフレームで前記フロントライトを発光させ、少なくとも1つのサブフレームで前記バックライトを発光させ、その発光に同期させて、前記液晶層の配向状態の切り替えを制御することのできる制御回路とを有し、前記透過・反射板は、前記第1の偏光板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過する偏光状態の光を反射し、前記第2の偏光板を透過する偏光状態の光を透過させる液晶表示素子が提供される。
また他の観点によれば、所定形状の第1の電極を備えた第1の基板と、前記第1の基板と略平行に配置された、所定形状の第2の電極を備えた第2の基板であって、前記第1の電極と前記第2の電極とが対向する位置に表示を行う単数または複数の表示単位が画定され、前記第1の電極と前記第2の電極とが対向しない位置に背景領域が画定される第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置され、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加することで、配向状態を切り替えることのできる液晶層と、前記第1の基板の前記液晶層が配置された側とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第1の偏光板の前記第1の基板が配置された側とは反対側に配置された第1の光源と、前記第2の基板の前記液晶層が配置された側とは反対側に配置された、偏光状態にしたがって入射光を透過させ、または反射する透過・反射板と、前記透過・反射板の前記第2の基板が配置された側とは反対側に配置された第2の偏光板と、前記第2の偏光板の前記透過・反射板が配置された側とは反対側に配置された第2の光源と、前記第1の電極と前記第2の電極間に電圧を印加することのできる電圧印加手段と、1つの画像を表示する期間を1フレームとするとき、1フレームを複数のサブフレームに時分割し、あるサブフレームにおいて、前記第1の光源から出射された光で表示を行い、他のサブフレームにおいて、前記第2の光源から出射された光で表示を行い、かつ、前記表示単位の各々は、1フレームでは高々1つのサブフレームにおいて、前記第1または第2の光源から出射された光で表示が行われるように、前記第1の光源の発光、前記第2の光源の発光、及び、前記液晶層の配向状態の切り替えを制御することのできる制御回路とを有し、前記透過・反射板は、前記第1の偏光板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過する偏光状態の光を反射し、前記第2の偏光板を透過する偏光状態の光を透過させる液晶表示素子が提供される。
According to one aspect of the present invention, a first substrate provided with a first transparent electrode having a predetermined shape, and a second transparent electrode having a predetermined shape disposed substantially parallel to the first substrate are provided. a second substrate, the first transparent electrode and the one or more display units and the second transparent electrode for displaying a position facing is defined, the said first transparent electrode and the second A second region having a background region defined at a position not facing the transparent electrode, and the first substrate and the second substrate, the first transparent electrode and the second substrate being disposed between the first substrate and the second substrate . A liquid crystal layer whose orientation state can be switched by applying a voltage between the transparent electrode and a first polarized light disposed on the opposite side of the first substrate from the side on which the liquid crystal layer is disposed. plate and the front La disposed on the opposite side to the first side of the first substrate is disposed a polarizing plate DOO and, wherein the second of the side where the liquid crystal layer is disposed in the substrate disposed on the opposite side, a transmission-reflection plate is transmitted through the incident light according to polarization, or reflects, the transmission and reflection plate A second polarizing plate disposed on the side opposite to the side on which the second substrate is disposed, and a side opposite to the side on which the transmission / reflection plate of the second polarizing plate is disposed. Backlight , voltage applying means capable of applying a voltage between the first transparent electrode and the second transparent electrode, and a period for displaying one image as one frame, a plurality of one frame The front light is emitted in at least one subframe, the backlight is emitted in at least one subframe, and the alignment state of the liquid crystal layer is switched in synchronization with the light emission. To control And the transmission / reflection plate reflects light in a polarization state that passes through the liquid crystal layer when no voltage is applied, and the second polarizing plate. A liquid crystal display element that transmits light in a polarized state is provided.
According to another aspect, a first substrate having a first electrode having a predetermined shape, and a second substrate having a second electrode having a predetermined shape, arranged substantially parallel to the first substrate. One or a plurality of display units for performing display are defined at positions where the first electrode and the second electrode are opposed to each other, and the first electrode and the second electrode are not opposed to each other. A voltage is applied between the first electrode and the second electrode, disposed between the first substrate and the second substrate, the second substrate having a background region defined at a position, and the first substrate and the second substrate. A liquid crystal layer whose orientation state can be switched, a first polarizing plate disposed on the opposite side of the first substrate from the side on which the liquid crystal layer is disposed, and the first polarizing plate. The first light source disposed on the side opposite to the side on which the first substrate is disposed, and the liquid crystal layer on the second substrate are disposed. The transmitting / reflecting plate that transmits or reflects incident light according to the polarization state, and is opposite to the side where the second substrate of the transmitting / reflecting plate is disposed. A second polarizing plate disposed on the side, a second light source disposed on the side of the second polarizing plate opposite to the side on which the transmission / reflection plate is disposed, the first electrode, a voltage applying means capable of applying a voltage between the second electrode, when the one frame period for displaying one image, and time-dividing one frame into a plurality of sub-frames, at subframe, the The display is performed with the light emitted from the first light source, the display is performed with the light emitted from the second light source in the other subframes, and each of the display units is at most one in one frame. In the subframe, the first or first As indicated by the light emitted from a light source is performed, light emission of the first light source, emission of the second light source, and a control circuit capable of controlling the switching of the alignment state of the liquid crystal layer The transmission / reflection plate reflects the light in the polarization state that transmits the liquid crystal layer when no voltage is applied to the first polarization plate, and the polarization state that transmits the second polarization plate. A liquid crystal display element that transmits light is provided.
また、本発明の他の観点によれば、所定形状の第1の電極を備えた第1の基板と、前記第1の基板と略平行に配置された、所定形状の第2の電極を備えた第2の基板であって、前記第1の電極と前記第2の電極とが対向する位置に表示を行う単数または複数の表示単位が画定され、前記第1の電極と前記第2の電極とが対向しない位置に背景領域が画定される第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置され、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加することで、配向状態を切り替えることのできる液晶層と、前記第1の基板の前記液晶層が配置された側とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第1の偏光板の前記第1の基板が配置された側とは反対側に配置された第1の光源と、前記第2の基板の前記液晶層が配置された側とは反対側に配置された、偏光状態にしたがって入射光を透過させ、または反射する透過・反射板と、前記透過・反射板の前記第2の基板が配置された側とは反対側に配置された第2の偏光板と、前記第2の偏光板の前記透過・反射板が配置された側とは反対側に配置された第2の光源と、前記第1の電極と前記第2の電極間に電圧を印加することのできる電圧印加手段と、1つの画像を表示する期間を1フレームとするとき、1フレームを複数のサブフレームに時分割し、各サブフレーム内で前記第1または第2の光源を発光させ、その発光に同期させて、前記液晶層の配向状態の切り替えを制御することのできる制御回路とを有し、前記透過・反射板は、前記第1の偏光板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過する偏光状態の光を反射し、前記第2の偏光板を透過する偏光状態の光を透過させる液晶表示素子の駆動方法であって、あるサブフレームにおいて、前記第1の光源から出射された光で表示を行う工程と、他のサブフレームにおいて、前記第2の光源から出射された光で表示を行う工程とを含み、前記表示単位の各々は、1フレームでは高々1つのサブフレームにおいて、前記第1または第2の光源から出射された光で表示が行われる液晶表示素子の駆動方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a first substrate including a first electrode having a predetermined shape, and a second electrode having a predetermined shape disposed substantially parallel to the first substrate are provided. In addition, one or a plurality of display units for performing display are defined at positions where the first electrode and the second electrode are opposed to each other, and the first electrode and the second electrode Is disposed between the first substrate and the second substrate, the second substrate having a background region defined at a position where the first region and the second substrate are not opposed to each other, and between the first electrode and the second electrode A liquid crystal layer capable of switching an alignment state by applying a voltage to the first substrate, a first polarizing plate disposed on a side opposite to the side on which the liquid crystal layer is disposed on the first substrate, and the first polarizing plate. A first light source disposed on the opposite side of the first polarizing plate to the side on which the first substrate is disposed, and the second substrate A transmitting / reflecting plate that transmits or reflects incident light according to the polarization state, and the second substrate of the transmitting / reflecting plate are disposed on the side opposite to the side on which the crystal layer is disposed. A second polarizing plate disposed on the opposite side of the second polarizing plate, a second light source disposed on the opposite side of the second polarizing plate from the side on which the transmission / reflection plate is disposed, and the first Voltage applying means capable of applying a voltage between the second electrode and the second electrode, and when a period for displaying one image is one frame, one frame is time-divided into a plurality of sub-frames, A control circuit capable of controlling the switching of the alignment state of the liquid crystal layer in synchronization with the emission of the first or second light source in a frame, and the transmission / reflection plate includes: Transmits through the first polarizing plate and the liquid crystal layer when no voltage is applied. A method for driving a liquid crystal display element that reflects light in a polarization state and transmits light in a polarization state that passes through the second polarizing plate, and includes a light emitted from the first light source in a subframe. A display step and a step of performing display with the light emitted from the second light source in another sub-frame, and each of the display units includes at least one sub-frame in one frame. Provided is a method for driving a liquid crystal display element in which display is performed with light emitted from one or a second light source.
本発明によれば、FS駆動法を用いたカラー表示において、カラーブレーク現象の防止された、多様な色表示の可能な液晶表示素子、及びその駆動方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display element capable of displaying various colors and preventing a color break phenomenon in a color display using the FS driving method, and a driving method thereof.
本願発明者は、特願2006−005156号において、多様な色表示を可能とする、新規な構造の液晶表示素子を提案した(特願2006−005156号 発明の詳細な説明[0028]段〜[0116]段)。本発明は、当該出願に係る発明について、更に考察を深めたものである。 The inventor of the present application proposed a liquid crystal display element having a novel structure capable of displaying various colors in Japanese Patent Application No. 2006-005156 (Japanese Patent Application No. 2006-005156 Detailed Description of the Invention [0028] 0116]). In the present invention, the invention according to the application is further considered.
図1は、図2〜図6を参照して詳説する実施例による液晶表示素子の内部構成例を示す概略的な分解斜視図である。 FIG. 1 is a schematic exploded perspective view showing an example of the internal configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment described in detail with reference to FIGS.
図1に示す液晶表示素子は、略平行に対向配置される上側基板50a及び下側基板50b、及び、その間に挟持される液晶層55を含んで構成される。上側基板50a及び下側基板50bは、たとえば平板なガラス基板(上側及び下側ガラス基板51a、51b)、その対向面上に、ITO等の透明導電材で形成され、所定のパタンを有する電極(上側及び下側透明電極52a、52b)、及び各電極上に形成された配向膜(上側及び下側配向膜53a、53b)を備える。
The liquid crystal display element shown in FIG. 1 includes an
上側基板50a及び下側基板50bの外側に、一対の上側及び下側偏光板54a、54bが配置される。上側及び下側偏光板54a、54bは、たとえば直線偏光板、円偏光板、または楕円偏光板である。上側及び下側偏光板54a、54bは、それぞれ面内方向に透過軸を有し、透過軸の方向に偏光する光だけを透過させる。円偏光板、楕円偏光板の場合は、さらに内側に位相差板を備える。
A pair of upper and lower
上側透明電極52aと下側透明電極52bとの間には、電圧印加手段68が接続されている。電圧印加手段68は、両電極52a、52b間に任意の電圧を印加し、液晶層55の液晶分子の配向状態を変えることができる。
A
下側基板50bと、下側偏光板54bとの間に、偏光分離透過・反射板67が配置される。偏光分離透過・反射板67は、入射光を、その偏光状態に従って透過または反射する。偏光分離透過・反射板67としては、たとえば(株)3M製のD−BEF(brightness enhane film)や(株)日東電工製の輝度向上フィルムPCF(polarization conversion film)等に用いられている広帯域コレステリックフィルムを使用することができる。
A polarized light separating / transmitting / reflecting
マルチカラーフロントライト66、及びマルチカラーバックライト56が、それぞれ上側偏光板54a、下側偏光板54bの外側に配置される。マルチカラーフロントライト66、及びマルチカラーバックライト56は、複数の色の光を選択的に出射することが可能なライトであり、たとえば側方にRGBマルチカラーLED光源を有し、入射する光を液晶層に向かって照射する。カラー光源としては、有機LED、無機LED、CCFL、FEランプ等を用いて構成することが可能である。出射光色の変化は、互いに異なる発光色の単色光源を複数用いる構成で実現してもよいし、発光色を変化することのできる単一光源を用いる構成で実現してもよい。マルチカラーフロントライト66は、液晶層からの光は透過させる。
A
マルチカラーバックライト56は、ドット、セグメント等の表示領域の表示を制御する。マルチカラーフロントライト66は、非表示領域の色表示を実現するのに用いられる。
The
同期回路74は、マルチカラーバックライト56の点消灯、マルチカラーフロントライト66の点消灯、及び液晶層55のスイッチング(液晶分子の配向状態の変化、透光状態と遮光状態の切り替え)を同期させて行うための回路である。1フレームを複数のサブフレームに時分割し、各サブフレーム内でマルチカラーフロントライト66またはマルチカラーバックライト56を発光させ、その発光に同期させて、液晶層55のスイッチングを行うことができる。
The
液晶層55のスイッチングによって表示を行う。上側透明電極52aと下側透明電極52bとで、上側基板50a側に、たとえば図10(B)に示したような7セグメントの表示部(表示を行う単数または複数の表示単位、及び背景領域)を画定することができる。表示単位は、上側透明電極52aと下側透明電極52bとが対向する位置に画定され、背景領域は、上側透明電極52aと下側透明電極52bとが対向しない位置に画定される。
Display is performed by switching the
上側及び下側基板50a、50b、液晶層55、上側及び下側偏光板54a、54b、偏光分離透過・反射板67で構成される液晶セルは、マルチカラーバックライト56から発光される光に対して、ノーマリブラックタイプの液晶セルである。
The liquid crystal cell composed of the upper and
このような液晶表示素子において、マルチカラーフロントライト66、及びマルチカラーバックライト56の発光色を制御することにより、表示領域と非表示領域を異なる色調で別個独立に表現することが可能となる。
In such a liquid crystal display element, by controlling the emission colors of the
以下、液晶表示素子の具体的な構成と動作について説明する。図2〜図4に示した液晶表示素子においては、図1における偏光分離透過・反射板67として、(株)3M製のD−BEFを用いた。D−BEFは面内方向に反射軸を有し、反射軸方向に偏光する光を反射する。また、図5及び図6に示した液晶表示素子においては、図1における偏光分離透過・反射板67として、(株)日東電工製の輝度向上フィルムPCFに用いられている広帯域コレステリックフィルムを使用した。広帯域コレステリックフィルムは、たとえば右円偏光を反射し、左円偏光を透過する。その逆を行う広帯域コレステリックフィルムもある。
Hereinafter, a specific configuration and operation of the liquid crystal display element will be described. In the liquid crystal display elements shown in FIGS. 2 to 4, D-BEF manufactured by 3M Co., Ltd. was used as the polarization separation transmission /
図2は、第1の実施例による液晶表示素子を示す概略的な分解斜視図である。 FIG. 2 is a schematic exploded perspective view showing the liquid crystal display device according to the first embodiment.
液晶層55は、負の誘電率異方性(Δε<0)をもつ液晶材料を用いて形成し、垂直配向型の液晶表示素子とした。本図には、電圧無印加時の液晶分子の配向状態を示した。また、上側及び下側偏光板54a、54bとして、直線偏光板を用いた。図には、上側及び下側偏光板54a、54bの透過軸の方向を矢印で示してある。
The
上側及び下側偏光板54a、54bは直交ニコル配置とした。更に、D−BEF69の反射軸と、下側偏光板54bの透過軸とが直交するように(下側からの光がD−BEF69を透過するように)、両者を配置した。上側及び下側基板50a、50b、液晶層55、上側及び下側偏光板54a、54b、D−BEF69で構成される液晶セルは、マルチカラーバックライト56から発光される光を、電圧無印加状態で偏光状態を変えずに透過させ、上側偏光板54aで遮光するノーマリブラックタイプの液晶セルである。
The upper and lower
第1の実施例による液晶表示素子の動作を説明する。第1の実施例による液晶表示素子の液晶分子は、前述のように、電圧無印加時には、上側及び下側基板50a、50bにほぼ垂直に配向している。このため、液晶層に入射した光は偏光方向を変化させることなく液晶層を透過する。
The operation of the liquid crystal display device according to the first embodiment will be described. As described above, the liquid crystal molecules of the liquid crystal display element according to the first embodiment are aligned substantially perpendicularly to the upper and
一方、電圧印加時には、非表示領域での液晶分子の配向状態は電圧無印加時と変わらないが、表示領域においては電圧無印加時から液晶分子が上側及び下側偏光板54a、54bの透過軸に対して面内方向45°の方向に向かって倒れ、液晶層に入射した光には複屈折効果が与えられる。液晶層は1/2波長板と同等な効果を有することとなり、入射光は、偏光方向を90°変化させて液晶層から出射する。 On the other hand, when a voltage is applied, the alignment state of the liquid crystal molecules in the non-display area is not different from that when no voltage is applied. In contrast, the light that is inclined toward the in-plane direction of 45 ° and incident on the liquid crystal layer is given a birefringence effect. The liquid crystal layer has the same effect as the half-wave plate, and incident light is emitted from the liquid crystal layer with the polarization direction changed by 90 °.
まず、電圧無印加時の動作について説明する。 First, the operation when no voltage is applied will be described.
マルチカラーフロントライト66から出射した光は、上側偏光板54aの透過軸方向に偏光方向を有する直線偏光となって液晶層55に入射する。光は液晶層55を偏光状態を変えることなく透過し、D−BEF69に入射する。D−BEF69の反射軸方向は、上側偏光板54aの透過軸方向と平行である。このため、液晶層55を透過したマルチカラーフロントライト66の光は、D−BEF69でほぼ100%反射され、再び液晶層55及び上側偏光板54aを透過する。透過した光は、観察者に視認される。
The light emitted from the
マルチカラーバックライト56から出射した光は、下側偏光板54bの透過軸方向に偏光方向を有する直線偏光となってD−BEF69に入射する。D−BEF69の反射軸方向と下側偏光板54bの透過軸方向とは直交するため、直線偏光は、D−BEF69を透過して、液晶層55に入射する。液晶層55では、偏光方向は変化しない。このため、液晶層55を出射した光は、下側偏光板54bと直交ニコル配置された上側偏光板54aに吸収される。
The light emitted from the
したがって、電圧無印加時においては、表示部の全領域において、マルチカラーフロントライト66から発せられた光が観察者に視認されることになる。
Therefore, when no voltage is applied, the light emitted from the
次に、電圧印加時の動作について説明する。 Next, the operation at the time of voltage application will be described.
マルチカラーフロントライト66から出射した光は、非表示領域においては、電圧無印加時と同じ理由で観察者に視認される。
The light emitted from the
一方、表示領域においては、マルチカラーフロントライト66から出射した光は、上側偏光板54aの透過軸方向に偏光方向を有する直線偏光となって液晶層55に入射する。液晶分子の配向状態は、電圧無印加時から変化しているので、液晶層55に入射した光は偏光方向を90°変化させて液晶層55を出射する。液晶層55を出射する直線偏光の偏光方向と、D−BEF69の反射軸方向とは直交している(D−BEF69の透過軸方向と平行である)。このため、液晶層55を出射した直線偏光は、D−BEF69、次いで下側偏光板54bを透過して、マルチカラーバックライト56側に伝播し、散乱等により消失する。このため、マルチカラーフロントライト66から出射した光は、観察者に視認されることはない。
On the other hand, in the display area, the light emitted from the
マルチカラーバックライト56から出射した光は、非表示領域においては、電圧無印加時と同じ理由で観察者に視認されない。
The light emitted from the
一方、表示領域においては、マルチカラーバックライト56から出射した光は、下側偏光板54bの透過軸方向に偏光方向を有する直線偏光となって、D−BEF69を透過し、液晶層55に入射する。液晶層55では、偏光方向が90°変化される。このため、液晶層55を出射した光は、上側偏光板54aを透過し、観察者に視認される。
On the other hand, in the display area, the light emitted from the
したがって、電圧印加時には、非表示領域においては、マルチカラーフロントライト66から発せられた光が観察者に視認され、表示領域においては、マルチカラーバックライト56から発せられた光が観察者に視認されることになる。
Therefore, when a voltage is applied, the light emitted from the
このように、第1の実施例による液晶表示素子は、マルチカラーフロントライト66で非表示領域の色調を、マルチカラーバックライト56で表示領域の色調を、それぞれ独立に表現することができる。また、ライト56及び66から出射される光の色を選択することにより、それぞれ表示領域及び非表示領域の表示色を選択することができる。
As described above, the liquid crystal display element according to the first embodiment can independently express the color tone of the non-display area by the
上述のように、第1の実施例による液晶表示素子は、マルチカラーフロントライト66とマルチカラーバックライト56とが同時に点灯している場合であっても、任意の一箇所については一方の光のみが観察者に視認される。液晶表示素子が単純マトリクス駆動のようなオン/オフの2値動作を行うのであれば、両者の同時点灯が混色を生じさせることはほぼない。
As described above, in the liquid crystal display element according to the first embodiment, even when the
図3は、第2の実施例による液晶表示素子を示す概略的な分解斜視図である。第1の実施例においては、垂直配向型の液晶セルを用いた。第2の実施例においては、上側及び下側偏光板54a、54b側にそれぞれ配置した補償セル(上側セル)70及び駆動セル(下側セル)71を含んで構成される2層構造の液晶セルを用いた点において、第1の実施例による液晶表示素子と異なっている。
FIG. 3 is a schematic exploded perspective view showing the liquid crystal display device according to the second embodiment. In the first embodiment, a vertical alignment type liquid crystal cell is used. In the second embodiment, a liquid crystal cell having a two-layer structure including a compensation cell (upper cell) 70 and a drive cell (lower cell) 71 disposed on the upper and lower
補償セル70及び駆動セル71の液晶層55は、ともに正の誘電率異方性(Δε>0)をもつ同じ液晶材料を用いて形成し、各セル70、71をそれぞれ、左ねじれ角90°、右ねじれ角90°の水平配向型液晶表示素子とした。各セル70、71の液晶層55の厚さ方向の中央における液晶分子配向方向は互いに直交するようにし、また、両セル70、71の液晶層55の厚さは等しくした。本図には、電圧無印加時の液晶分子の配向状態を示してある。
The
表示動作は、駆動セル(下側セル)71への電圧印加のみで行い、補償セル(上側セル)70への通電は行わなかった。 The display operation was performed only by applying a voltage to the drive cell (lower cell) 71, and no power was supplied to the compensation cell (upper cell) 70.
補償セル70、駆動セル71、上側及び下側偏光板54a、54b、D−BEF69で構成される液晶セルは、マルチカラーバックライト56から発光される光に対して、ノーマリブラックタイプの液晶セルである。
The liquid crystal cell including the
第2の実施例による液晶表示素子の動作を説明する。前述のように、補償セル70には通電を行わないため、補償セル70の液晶分子は、常に、左ねじれ角90°の状態を保つ。したがって、補償セル70に入射した光は偏光方向を左向きに90°変化させて補償セル70を出射する。
The operation of the liquid crystal display device according to the second embodiment will be described. As described above, since no power is supplied to the
駆動セル71は、電圧無印加時においては、入射光を偏光方向を右向きに90°変化させて出射する。すなわち、駆動セル71において、光は補償セル70においてと逆向きに偏光方向を90°変化される。そこで光は、2層構造の液晶セルに入射するときと等しい偏光方向で2層構造の液晶セルを出射することになる。
When no voltage is applied, the
しかし、電圧印加時においては、非表示領域での液晶分子の配向状態は電圧無印加時と変わらないが、表示領域においては電圧無印加時から駆動セル71の液晶分子の配向状態が変化(上側及び下側基板50a、50bにほぼ垂直に配向)し、駆動セル71に入射した光は、偏光方向を変化させることなく駆動セル71から出射する。そこで光は、2層構造の液晶セルに入射するときと偏光方向を90°異ならせて、2層構造の液晶セルを出射することになる。
However, when a voltage is applied, the alignment state of the liquid crystal molecules in the non-display area is not different from that when no voltage is applied, but in the display area, the alignment state of the liquid crystal molecules of the
したがって、電圧無印加時、及び電圧印加時であっても非表示領域においては、2層構造の液晶セル(補償セル70及び駆動セル71)によって、光は、偏光方向を変化されない。一方、電圧印加時、表示領域においては、光は、偏光方向を90°変化されて、2層構造の液晶セルから出射する。
Therefore, the polarization direction of light is not changed by the two-layer liquid crystal cell (
したがって、第2の実施例による液晶表示素子は、第1の実施例による液晶表示素子と同様に動作し、電圧無印加時においては、表示部の全領域において、マルチカラーフロントライト66から発せられた光が観察者に視認され、電圧印加時には、非表示領域においては、マルチカラーフロントライト66から発せられた光が観察者に視認され、表示領域においては、マルチカラーバックライト56から発せられた光が観察者に視認されることになる。
Therefore, the liquid crystal display element according to the second embodiment operates in the same manner as the liquid crystal display element according to the first embodiment. When no voltage is applied, the liquid crystal display element is emitted from the multi-color front light 66 in the entire area of the display unit. When the voltage is applied, the light emitted from the
本願発明者が、様々なねじれ角の液晶セルを検討した結果、補償セル70及び駆動セル71のねじれ角が70°〜240°のとき、第2の実施例による液晶表示素子は、実用上有効に作用することがわかった。
As a result of studying liquid crystal cells having various twist angles by the inventor of the present application, when the twist angles of the
なお、補償セル(上側セル)70を、これと同等の光学的機能を有する液晶性ポリマ配向位相差板である(株)ポラテクノ社製のTwistarに置き換えても同様の効果が得られた。 The same effect was obtained when the compensation cell (upper cell) 70 was replaced with Twistar manufactured by Polatechno Co., Ltd., which is a liquid crystalline polymer alignment phase difference plate having an optical function equivalent to this.
図4は、第3の実施例による液晶表示素子を示す概略的な分解斜視図である。 FIG. 4 is a schematic exploded perspective view showing a liquid crystal display device according to the third embodiment.
第3の実施例による液晶表示素子は、上側基板50aと上側偏光板54aとの間に、位相差板72を備えた液晶表示素子である。
The liquid crystal display device according to the third embodiment is a liquid crystal display device including a retardation plate 72 between the
液晶分子のねじれ角、液晶層の厚さ、位相差板の位相差値、及び遅相軸の方位を適切に定めることにより、上側及び下側基板50a、50b、液晶層55、上側及び下側偏光板54a、54b、D−BEF69、及び位相差板72で構成される液晶セルを、マルチカラーバックライト56から発光される光に対して、ノーマリブラックタイプの液晶セルとした。ここで位相差板72は色調を調整する役割を果たす。
By appropriately determining the twist angle of the liquid crystal molecules, the thickness of the liquid crystal layer, the retardation value of the retardation plate, and the direction of the slow axis, the upper and
構成の詳細は以下の通りである。 Details of the configuration are as follows.
液晶層55の厚さを6μmとし、液晶材料として、(株)大日本インキ製のRDP00333を用いた。液晶分子は、ねじれ角が左ねじれ240°であるねじれ水平配向とした。位相差板72として、位相差値600nmの一軸光学異方性の位相差板を用いた。また、位相差板72の遅相軸、上側偏光板54aの透過軸、D−BEF69の透過軸、及び下側偏光板54bの透過軸が、それぞれ液晶層55の中央分子配向方向となす角を140°、95°、70°、70°とした。
The thickness of the
本図には、電圧無印加時の液晶分子の配向状態を示した。また、上側及び下側偏光板54a、54bの透過軸の方向、位相差板72の遅相軸の方向、及びD−BEF69の透過軸の方向を矢印で示した。
This figure shows the alignment state of liquid crystal molecules when no voltage is applied. The directions of the transmission axes of the upper and lower
第3の実施例においては、1枚の位相差板72を用いたが、複数の位相差板を用いることもできる。また、一軸光学異方性の位相差板に限らず、二軸光学異方性の位相差板を使用してもよい。 In the third embodiment, one retardation plate 72 is used, but a plurality of retardation plates can also be used. Further, not only a uniaxial optically anisotropic phase difference plate, but also a biaxial optically anisotropic phase difference plate may be used.
なお、液晶分子のねじれ角は、180°〜240°とするのが好ましい。 The twist angle of the liquid crystal molecules is preferably 180 ° to 240 °.
図5は、第4の実施例による液晶表示素子を示す概略的な分解斜視図である。 FIG. 5 is a schematic exploded perspective view showing a liquid crystal display device according to the fourth embodiment.
第4の実施例による液晶表示素子は、図2に示す第1の実施例による液晶表示素子と類似している。第1の実施例による液晶表示素子は、液晶層55を挟持する上側及び下側基板50a、50bのそれぞれ外側に、上側及び下側偏光板54a、54bが配置され、更にその外側に、それぞれマルチカラーフロントライト66及びマルチカラーバックライト56が配置されていた。そして、入射光を、その偏光状態に従って透過または反射する偏光分離透過・反射板として、D−BEFを、下側基板50bと下側偏光板54bとの間に挿入した。
The liquid crystal display element according to the fourth embodiment is similar to the liquid crystal display element according to the first embodiment shown in FIG. In the liquid crystal display device according to the first embodiment, upper and lower
第4の実施例による液晶表示素子は、まず、偏光分離透過・反射板67として、D−BEFではなく広帯域コレステリックフィルムを、下側基板50bと下側偏光板54bとの間に配置した点において、第1の実施例による液晶表示素子と異なる。
The liquid crystal display device according to the fourth example is that, in the first place, a broadband cholesteric film instead of D-BEF is disposed between the
また、第1の実施例による液晶表示素子においては、上側及び下側偏光板54a、54bとして直線偏光板を用いたが、第4の実施例による液晶表示素子においては、上側偏光板54aとしては、上側直線偏光板54eと上側1/4波長板54gとを組み合わせた、上方からの光に対する円偏光板を採用し、下側偏光板54bとしては、下側直線偏光板54fと下側1/4波長板54hとを組み合わせた、下方からの光に対する円偏光板を採用した。なお、上側及び下側偏光板54a、54bは、ともにライト66、56側に直線偏光板、液晶セル側に1/4波長板を配置して形成し、直線偏光板の透過軸と、1/4波長板の遅相軸とのなす角は±45°とした。上側及び下側直線偏光板54e、54fの透過軸は互いに直交させた。ただし、直線偏光板54e、54fの透過軸の方位は、上側及び下側基板50a、50bに対しては任意でよい。
In the liquid crystal display device according to the first embodiment, linearly polarizing plates are used as the upper and lower
また、1/4波長板54g、54hの機能は、複数の波長板の組み合わせ(たとえば1/4波長板と1/2波長板との組み合わせ)を用いて実現してもよい。
Further, the functions of the
第4の実施例による液晶表示素子においては、上側偏光板54aを右円偏光板とし、下側偏光板54bを左円偏光板とした。また、広帯域コレステリックフィルム73は、右円偏光を反射し、左円偏光を透過するものとした。
In the liquid crystal display device according to the fourth embodiment, the upper
以下、x成分がy成分に対して遅相となる円偏光を右円偏光、進相となる円偏光を左円偏光とする。 Hereinafter, circularly polarized light whose x component is retarded with respect to the y component is right-circularly polarized light, and circularly polarized light whose phase is fast is left-polarized light.
これとは逆に、上側偏光板54aを左円偏光板、下側偏光板54bを右円偏光板、広帯域コレステリックフィルム73を、左円偏光を反射し、右円偏光を透過するものとしてもよい。上側偏光板54aと下側偏光板54bの円偏光方向を逆向きとし、広帯域コレステリックフィルム73が透過する円偏光方向と、下側偏光板54bの円偏光方向とを一致させる。
On the contrary, the upper
なお、広帯域コレステリックフィルムと円偏光板を貼り合わせた構成を採用する、(株)日東電工製NIPOCSや(株)メルク製TRANSMAXは、通常、バックライト上、または液晶セルの下側に貼り合わせられて使用される。この場合、広帯域コレステリックフィルムがライト側に配置される。本実施例においては、偏光板がライト側に配置される点において、これと異なる。 In addition, NITOCS manufactured by Nitto Denko Corporation and TRANSMAX manufactured by Merck Co., Ltd., which adopt a configuration in which a broadband cholesteric film and a circularly polarizing plate are bonded together, are usually bonded to the backlight or the lower side of the liquid crystal cell. Used. In this case, a broadband cholesteric film is disposed on the light side. This embodiment is different from this in that the polarizing plate is disposed on the light side.
液晶層55は、負の誘電率異方性(Δε<0)をもつ液晶材料を用いて形成し、垂直配向型の液晶表示素子とした。本図には、電圧無印加時の液晶分子の配向状態を示した。また、電圧印加時の液晶層55のリタデーションは1/2波長(たとえば、x成分が1/2波長遅相)とした。
The
マルチカラーフロントライト66から出射した光は、上側直線偏光板54eの透過軸方向に偏光する光となって上側1/4波長板54gに入射し、x成分が1/4波長だけ遅相を受けて右円偏光となる。
The light emitted from the
電圧無印加時には、液晶層55に入射した光は偏光状態を変化させず液晶層55を出射する。マルチカラーフロントライト66から発せられ、上側1/4波長板54gを出射した右円偏光は、右円偏光のまま液晶層55を出射し、広帯域コレステリックフィルム73で反射される。反射光は右円偏光のまま液晶層を透過し、上側1/4波長板54gでy成分が1/4波長遅相を受ける。このため、入射光と同じ偏光成分の直線偏光となり、上側直線偏光板54eで透過され、観察者に視認される。逆に、マルチカラーバックライト56から出射した光は、下側1/4波長板54hでx成分が1/4波長進相を受け、左円偏光のまま液晶層を透過し、上側1/4波長板54gで1/4波長遅相を受けるので、下側偏光板の偏光軸を90°回転した直線偏光となり、上側直線偏光板54eで遮光され、観察者に視認されない。
When no voltage is applied, the light incident on the
電圧印加時には、液晶層55の液晶分子の配向状態が変化するため、表示領域の液晶層55に入射した右円偏光は左円偏光となって液晶層55を出射する。また、左円偏光は右円偏光となって液晶層55を出射する。
When a voltage is applied, the alignment state of the liquid crystal molecules in the
マルチカラーフロントライト66から出射された光は、非表示領域においては、電圧無印加時と同様に観察者に視認される。表示領域においては、x成分が1/4波長遅相、1/2波長遅相され、左円偏光となって広帯域コレステリックフィルム73を透過し、下側1/4波長板54hで1/4波長進相を受け、下側直線偏光板54fを透過するため、観察者に視認されない。
The light emitted from the
一方、マルチカラーバックライト56から出射した光は、下側1/4波長板54h、液晶層55、上側1/4波長板54gで、それぞれ1/4波長進相、1/2波長遅相、1/4波長遅相を受けて、上側直線偏光板54eに入射するため、これを透過し、観察者に視認される。
On the other hand, the light emitted from the
上側及び下側基板50a、50b、液晶層55、上側及び下側偏光板54a、54b、広帯域コレステリックフィルム73で構成される液晶セルは、マルチカラーバックライト56から発光される光に対して、ノーマリブラックタイプの液晶セルである。なお、液晶セルと上側または下側偏光板54a、54bとの間には、視角補償板等の位相差板(位相差フィルム)は使用しなかったが、必要に応じて適宜使用することも可能である。
The liquid crystal cell composed of the upper and
第4の実施例による液晶表示素子の動作は、第1の実施例による液晶表示素子の動作と同様である。したがって、電圧無印加時においては、表示部の全領域において、マルチカラーフロントライト66から発せられた光が観察者に視認され、電圧印加時には、非表示領域においては、マルチカラーフロントライト66から発せられた光が観察者に視認され、表示領域においては、マルチカラーバックライト56から発せられた光が観察者に視認されることになる。
The operation of the liquid crystal display element according to the fourth embodiment is the same as that of the liquid crystal display element according to the first embodiment. Therefore, when no voltage is applied, the light emitted from the
第4の実施例による液晶表示素子も、第1の実施例による液晶表示素子と同様の効果を奏することができる。 The liquid crystal display element according to the fourth embodiment can achieve the same effects as the liquid crystal display element according to the first embodiment.
図6は、第5の実施例による液晶表示素子を示す概略的な分解斜視図である。第4の実施例においては、垂直配向型の液晶セルを用いた。第5の実施例においては、上側及び下側偏光板54a、54b側にそれぞれ配置したツイストネマチック補償セル(上側セル)70及びツイストネマチック駆動セル(下側セル)71を含んで構成される2層構造のツイストネマチック液晶セルを用いた点において、第4の実施例による液晶表示素子と異なっている。
FIG. 6 is a schematic exploded perspective view showing a liquid crystal display device according to a fifth embodiment. In the fourth embodiment, a vertical alignment type liquid crystal cell is used. In the fifth embodiment, a two-layer structure including a twisted nematic compensation cell (upper cell) 70 and a twisted nematic drive cell (lower cell) 71 disposed on the upper and lower
補償セル70及び駆動セル71の液晶層55は、ともに正の誘電率異方性(Δε>0)をもつ同じ液晶材料を用いて形成し、各セル70、71をそれぞれ、左ねじれ角90°、右ねじれ角90°の水平配向型液晶表示素子とした。各セル70、71の液晶層55の厚さ方向の中央における液晶分子配向方向は互いに直交するようにし、また、両セル70、71の液晶層55の厚さは等しくした。本図には、電圧無印加時の液晶分子の配向状態を示してある。両セル70、71の液晶層55のリタデーションは、ともに1波長とした。
The
表示動作は、駆動セル(下側セル)71への電圧印加のみで行い、補償セル(上側セル)70への通電は行わなかった。 The display operation was performed only by applying a voltage to the drive cell (lower cell) 71, and no power was supplied to the compensation cell (upper cell) 70.
補償セル70、駆動セル71、上側及び下側偏光板54a、54b、広帯域コレステリックフィルム73で構成される液晶セルは、マルチカラーバックライト56から発光される光に対して、ノーマリブラックタイプの液晶セルである。
The liquid crystal cell composed of the
第5の実施例による液晶表示素子の動作を説明する。前述のように、補償セル70には通電を行わないため、補償セル70は偏光回転子として機能する。したがって、補償セル70に入射した右円偏光は左円偏光となって補償セル70を出射する。また、左円偏光は右円偏光となって補償セル70を出射する。
The operation of the liquid crystal display device according to the fifth embodiment will be described. As described above, since the
駆動セル71は、電圧無印加時においては、補償セルと逆の回転方向を示す偏光回転子として機能する。また、電圧印加時においても、非表示領域ではそれと同様である。しかし、表示領域においては電圧無印加時から駆動セル71の液晶分子の配向状態が変化(上側及び下側基板50a、50bにほぼ垂直に配向)し、駆動セル71に入射した光は、偏光状態を変化させることなく駆動セル71から出射する。
The
したがって、電圧無印加時、及び電圧印加時であっても非表示領域においては、2層構造の液晶セル(補償セル70及び駆動セル71)に入射した光は、右円偏光ならば右円偏光のまま、左円偏光ならば左円偏光のまま、2層構造の液晶セルを出射する。一方、電圧印加時、表示領域においては、右円偏光は左円偏光となって、左円偏光は右円偏光となって、2層構造の液晶セルから出射する。
Accordingly, when no voltage is applied and in the non-display region even when a voltage is applied, the light incident on the liquid crystal cell having the two-layer structure (
したがって、第5の実施例による液晶表示素子は、第4の実施例による液晶表示素子と同様に動作し、電圧無印加時においては、表示部の全領域において、マルチカラーフロントライト66から発せられた光が観察者に視認され、電圧印加時には、非表示領域においては、マルチカラーフロントライト66から発せられた光が観察者に視認され、表示領域においては、マルチカラーバックライト56から発せられた光が観察者に視認されることになる。
Therefore, the liquid crystal display element according to the fifth embodiment operates in the same manner as the liquid crystal display element according to the fourth embodiment. When no voltage is applied, the liquid crystal display element is emitted from the multi-color front light 66 in the entire area of the display unit. When the voltage is applied, the light emitted from the
本願発明者が、様々なねじれ角の液晶セルを検討した結果、補償セル70及び駆動セル71のねじれ角が70°〜240°のとき、第5の実施例による液晶表示素子は、実用上有効に作用することがわかった。
As a result of studying liquid crystal cells having various twist angles by the inventor of the present application, when the twist angles of the
なお、補償セル(上側セル)70を、これと同等の光学的機能を有する液晶性ポリマ配向位相差板である(株)ポラテクノ社製のTwistarに置き換えても同様の効果が得られた。 The same effect was obtained when the compensation cell (upper cell) 70 was replaced with Twistar manufactured by Polatechno Co., Ltd., which is a liquid crystalline polymer alignment phase difference plate having an optical function equivalent to this.
以上、実施例に沿って説明したが、本願発明に係る液晶表示素子はこれらの実施例に限定されるものではない。たとえば図3及び図6には、補償セル70の上側及び下側基板50a、50bがそれぞれ上側及び下側透明電極52a、52bを備える液晶表示素子を図示したが、補償セル70に電圧を印加しない場合は、これらは必要ではない。また、実施例においては、補償セル70を上方に、駆動セル71を下方に配置したが、これらの配置は逆でもよい。
As mentioned above, although demonstrated along the Example, the liquid crystal display element which concerns on this invention is not limited to these Examples. For example, FIG. 3 and FIG. 6 illustrate liquid crystal display elements in which the upper and
また、すべての実施例において、ノーマリブラックタイプの液晶セルを用い、マルチカラーバックライトで表示領域の表示を行い、マルチカラーフロントライトで、非表示領域の表示を行った。ノーマリホワイトタイプの液晶セルを用い、マルチカラーバックライトで非表示領域の表示を行い、マルチカラーフロントライトで、表示領域の表示を行ってもよい。 In all the examples, a normally black type liquid crystal cell was used, the display area was displayed with a multi-color backlight, and the non-display area was displayed with a multi-color front light. A normally white liquid crystal cell may be used to display a non-display area with a multi-color backlight and display a display area with a multi-color front light.
更に、実施例においては、セグメントタイプの液晶表示素子について説明したが、セグメント表示とドット表示をともに行うことのできる液晶表示素子や、フルドットタイプの液晶表示素子であってもよい。 Furthermore, although the segment type liquid crystal display element has been described in the embodiments, a liquid crystal display element capable of performing both segment display and dot display, or a full dot type liquid crystal display element may be used.
また、位相差板(位相差フィルム)は、上側基板50aと上側偏光板54aとの間、下側基板50bと下側偏光板54bとの間の一方または双方に挿入することが可能である。
The retardation plate (retardation film) can be inserted between the
図7を参照して、実施例による液晶表示素子の駆動方法について説明する。駆動する液晶表示素子は、たとえば図1〜図6を参照して説明した液晶表示素子である。 With reference to FIG. 7, the driving method of the liquid crystal display element according to the embodiment will be described. The liquid crystal display element to be driven is, for example, the liquid crystal display element described with reference to FIGS.
実施例による駆動方法においては、1フレームを16.7msとし、それぞれ5.57msである3つのSB(SB1〜SB3)に分けた。各SBの最初の3msをブランク期間とし、残りの2.57msを発光期間とした。 In the driving method according to the embodiment, one frame is set to 16.7 ms and divided into three SBs (SB1 to SB3) each having 5.57 ms. The first 3 ms of each SB was set as a blank period, and the remaining 2.57 ms was set as a light emission period.
本図の表示単位の列について「ON」とは、上側及び下側透明電極52a、52b間に電圧を印加したことを示し、「OFF」は、電圧無印加状態であることを示す。また、マルチカラーフロントライト及びマルチカラーバックライトの列について、「ON」は点灯を示し、「OFF」は消灯を示す。両ライトの同時点灯は行わなかった。
In the display unit column of this figure, “ON” indicates that a voltage is applied between the upper and lower
なお、マルチカラーフロントライト、マルチカラーバックライト、及び液晶層のスイッチングは、同期回路を用いて同期させた。これにより、表示部における照明光の混色を避けることができる。 Note that the switching of the multicolor front light, the multicolor backlight, and the liquid crystal layer was synchronized using a synchronization circuit. Thereby, the color mixture of the illumination light in a display part can be avoided.
SB1の行を参照する。SB1においては、マルチカラーフロントライト66から青色の光を出射した。また、マルチカラーバックライト56はOFFとし、発光を行わなかった。
Refer to the row of SB1. In SB1, blue light was emitted from the
前述のように、表示単位31〜37においては、両電極52a、52b間に電圧が印加されていないとき(「OFF」のとき)、マルチカラーフロントライト66からの光で表示が行われる。また、両電極52a、52b間に電圧が印加されているとき(「ON」のとき)、マルチカラーバックライト56からの光で表示が行われる。したがって、「OFF」である表示単位31、34、及び37は、青色の光で表示が行われ、「ON」である表示単位32、33、35、及び36は青色の光で表示は行われない。
As described above, in the
SB2の行を参照する。SB2においては、マルチカラーフロントライト66をOFFとし、発光を行わなかった。また、マルチカラーバックライト56からは赤色の光を出射した。したがって、「ON」である表示単位35及び36は、赤色の光で表示が行われ、「OFF」である表示単位31〜34、及び37は赤色の光で表示は行われない。
Refer to the row of SB2. In SB2, the
SB3の行を参照する。SB3においては、マルチカラーフロントライト66をOFFとし、発光を行わなかった。また、マルチカラーバックライト56からは黄色の光を出射した。したがって、「ON」である表示単位32及び33は、黄色の光で表示が行われ、「OFF」である表示単位31、34〜37は、黄色の光で表示は行われない。
Refer to the row of SB3. In SB3, the
これを表示単位ごとに見ると、表示単位31、34、及び37は、青色で表示が行われ、表示単位32、及び33は、黄色で表示が行われる。また、表示単位35、及び36は、赤色で表示が行われる。
When this is seen for each display unit, the
なお、背景領域38に対応する液晶層については電圧は印加されないため、背景領域38は、常にマルチカラーフロントライト66からの光、すなわち青色の光で表示が行われる。
Since no voltage is applied to the liquid crystal layer corresponding to the
本願発明者が、図7に示す駆動方法で液晶表示素子を駆動したところ、図10(B)に示すような表示部において、「11」の数字が、左側の「1」は赤色で、右側の「1」は黄色で表示された。 When the present inventor has driven the liquid crystal display element by the driving method shown in FIG. 7, in the display unit as shown in FIG. “1” of was displayed in yellow.
実施例による液晶表示素子の駆動方法においては、SB1において、マルチカラーフロントライト66を点灯し、非表示領域の表現を行った。また、SB2及びSB3において、マルチカラーバックライト56を点灯し、表示領域の表現を行った。SB1、SB2、及びSB3の点灯色を、それぞれ青、赤、及び黄としたため、非表示領域は青で、表示領域は赤及び黄で表現された。
In the liquid crystal display element driving method according to the embodiment, in SB1, the
マルチカラーフロントライト66及びマルチカラーバックライト56からは、任意の色の光を出射することができるため、表示領域、非表示領域ともに、多様な色表示が可能である。また、実施例に見るように、表示領域については、複数色による表示が可能である。たとえば表示領域表現用のSBを3つ設け、各SBでマルチカラーバックライト56から異なる色の光を出射すれば、表示領域を3色で表示することができる。したがって表示単位の数によっては、表示単位ごとに異なる色での表示も可能である。
Since the
なお、たとえば液晶セルがノーマリブラックの場合、すべてのSBを通じてマルチカラーフロントライトを消灯することにより背景領域を黒色で表示することができる。また、ある表示単位について、すべてのSBを通じて照明光での表示を行わないように、同期回路を用いて制御することにより、その表示単位を黒色で表示することができる。このため、非表示領域表現用のSBも含め、1フレームをn個のSBに分けたとき、非表示領域色も含め、n+1色での表示が可能である。 For example, when the liquid crystal cell is normally black, the background area can be displayed in black by turning off the multicolor front light through all the SBs. Further, a display unit can be displayed in black by controlling the display unit using the synchronization circuit so as not to display the illumination light through all the SBs. For this reason, when one frame is divided into n SBs including SBs for expressing non-display areas, display in n + 1 colors including non-display area colors is possible.
更に、各表示単位及び背景領域は、高々1つのSBにおいてのみライトからの光で表示が行われるため、カラーブレークを防止することができる。 Furthermore, since each display unit and the background area are displayed with light from the light only in at most one SB, a color break can be prevented.
以上、実施例に沿っ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。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。 As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not limited to these. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
セグメントタイプ、セグメント表示とドット表示の複合タイプ、フルドットタイプの液晶表示素子、及びその駆動方法として利用可能である。 It can be used as a segment type, a combined display of segment display and dot display, a full dot type liquid crystal display element, and a driving method thereof.
30 表示部
31〜37 表示単位
38 背景領域
50a 上側基板
50b 下側基板
51a 上側ガラス基板
51b 下側ガラス基板
52a 上側透明電極
52b 下側透明電極
53a 上側配向膜
53b 下側配向膜
54a 上側偏光板
54b 下側偏光板
54c 上側カラー偏光板
54d 下側カラー偏光板
54e 上側直線偏光板
54f 下側直線偏光板
54g 上側1/4波長板
54h 下側1/4波長板
55 液晶層
56 マルチカラーバックライト
57 白色バックライト
58 位相差板
59 ブラックマスク
60 エリアカラーフィルタ
60r 赤色部
60g 緑色部
60b 青色部
60w 白色部
66 マルチカラーフロントライト
67 偏光分離透過・反射板
68 電圧印加手段
69 D−BEF
70 補償セル
71 駆動セル
72 位相差板
73 広帯域コレステリックフィルム
74 同期回路
75 バックライト同期駆動回路
30
70
Claims (14)
前記第1の基板と略平行に配置された、所定形状の第2の透明電極を備えた第2の基板であって、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極とが対向する位置に表示を行う単数または複数の表示単位が画定され、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極とが対向しない位置に背景領域が画定される第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置され、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に電圧を印加することで、配向状態を切り替えることのできる液晶層と、
前記第1の基板の前記液晶層が配置された側とは反対側に配置された第1の偏光板と、
前記第1の偏光板の前記第1の基板が配置された側とは反対側に配置されたフロントライトと、
前記第2の基板の前記液晶層が配置された側とは反対側に配置された、偏光状態にしたがって入射光を透過させ、または反射する透過・反射板と、
前記透過・反射板の前記第2の基板が配置された側とは反対側に配置された第2の偏光板と、
前記第2の偏光板の前記透過・反射板が配置された側とは反対側に配置されたバックライトと、
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極間に電圧を印加することのできる電圧印加手段と、
1つの画像を表示する期間を1フレームとするとき、1フレームを複数のサブフレームに時分割し、少なくとも1つのサブフレームで前記フロントライトを発光させ、少なくとも1つのサブフレームで前記バックライトを発光させ、その発光に同期させて、前記液晶層の配向状態の切り替えを制御することのできる制御回路と
を有し、
前記透過・反射板は、前記第1の偏光板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過する偏光状態の光を反射し、前記第2の偏光板を透過する偏光状態の光を透過させる液晶表示素子。 A first substrate provided with a first transparent electrode of a predetermined shape;
A second substrate provided with a second transparent electrode having a predetermined shape and disposed substantially parallel to the first substrate, wherein the first transparent electrode and the second transparent electrode are opposed to each other. A second substrate in which one or more display units for performing display are defined, and a background region is defined in a position where the first transparent electrode and the second transparent electrode do not face each other;
A liquid crystal that is disposed between the first substrate and the second substrate and can switch an alignment state by applying a voltage between the first transparent electrode and the second transparent electrode. Layers,
A first polarizing plate disposed on a side of the first substrate opposite to the side on which the liquid crystal layer is disposed;
A front light disposed on the opposite side of the first polarizing plate from the side on which the first substrate is disposed;
A transmitting / reflecting plate that transmits or reflects incident light according to a polarization state, disposed on the side opposite to the side on which the liquid crystal layer is disposed of the second substrate;
A second polarizing plate disposed on a side opposite to the side on which the second substrate of the transmission / reflection plate is disposed;
A backlight disposed on a side opposite to the side on which the transmission / reflection plate of the second polarizing plate is disposed;
Voltage application means capable of applying a voltage between the first transparent electrode and the second transparent electrode ;
When a period for displaying one image is one frame, one frame is time-divided into a plurality of subframes , the front light is emitted in at least one subframe, and the backlight is emitted in at least one subframe. And a control circuit capable of controlling the switching of the alignment state of the liquid crystal layer in synchronization with the light emission,
The transmission / reflection plate reflects light in a polarization state that transmits through the liquid crystal layer when no voltage is applied to the first polarization plate and transmits light in a polarization state that transmits through the second polarization plate. Liquid crystal display element.
前記第1の基板と略平行に配置された、所定形状の第2の電極を備えた第2の基板であって、前記第1の電極と前記第2の電極とが対向する位置に表示を行う単数または複数の表示単位が画定され、前記第1の電極と前記第2の電極とが対向しない位置に背景領域が画定される第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置され、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加することで、配向状態を切り替えることのできる液晶層と、
前記第1の基板の前記液晶層が配置された側とは反対側に配置された第1の偏光板と、
前記第1の偏光板の前記第1の基板が配置された側とは反対側に配置された第1の光源と、
前記第2の基板の前記液晶層が配置された側とは反対側に配置された、偏光状態にしたがって入射光を透過させ、または反射する透過・反射板と、
前記透過・反射板の前記第2の基板が配置された側とは反対側に配置された第2の偏光板と、
前記第2の偏光板の前記透過・反射板が配置された側とは反対側に配置された第2の光源と、
前記第1の電極と前記第2の電極間に電圧を印加することのできる電圧印加手段と、
1つの画像を表示する期間を1フレームとするとき、1フレームを複数のサブフレームに時分割し、あるサブフレームにおいて、前記第1の光源から出射された光で表示を行い、他のサブフレームにおいて、前記第2の光源から出射された光で表示を行い、かつ、前記表示単位の各々は、1フレームでは高々1つのサブフレームにおいて、前記第1または第2の光源から出射された光で表示が行われるように、前記第1の光源の発光、前記第2の光源の発光、及び、前記液晶層の配向状態の切り替えを制御することのできる制御回路と
を有し、
前記透過・反射板は、前記第1の偏光板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過する偏光状態の光を反射し、前記第2の偏光板を透過する偏光状態の光を透過させる液晶表示素子。 A first substrate provided with a first electrode of a predetermined shape;
A second substrate having a second electrode having a predetermined shape and arranged substantially parallel to the first substrate, wherein the first electrode and the second electrode are opposed to each other. A second substrate in which one or more display units to be performed are defined, and a background region is defined in a position where the first electrode and the second electrode do not face each other;
A liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate and capable of switching an alignment state by applying a voltage between the first electrode and the second electrode; ,
A first polarizing plate disposed on a side of the first substrate opposite to the side on which the liquid crystal layer is disposed;
A first light source disposed on the opposite side of the first polarizing plate from the side on which the first substrate is disposed;
A transmitting / reflecting plate that transmits or reflects incident light according to a polarization state, disposed on the side opposite to the side on which the liquid crystal layer is disposed of the second substrate;
A second polarizing plate disposed on a side opposite to the side on which the second substrate of the transmission / reflection plate is disposed;
A second light source disposed on the opposite side of the second polarizing plate from the side on which the transmission / reflection plate is disposed;
Voltage applying means capable of applying a voltage between the first electrode and the second electrode;
When a period for displaying one image is one frame, one frame is time-divided into a plurality of sub-frames, and display is performed with light emitted from the first light source in a certain sub-frame. The display unit is configured to display with light emitted from the second light source, and each of the display units is light emitted from the first or second light source in at most one subframe in one frame. A control circuit capable of controlling light emission of the first light source, light emission of the second light source, and switching of the alignment state of the liquid crystal layer so that display is performed ;
The transmission / reflection plate reflects light in a polarization state that transmits through the liquid crystal layer when no voltage is applied to the first polarization plate and transmits light in a polarization state that transmits through the second polarization plate. Liquid crystal display element.
前記液晶層及び前記補償液晶層は、電圧無印加状態で相互に逆方向にねじれ水平配向する液晶分子を含み、
前記液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配向方向と、前記補償液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配向方向とが直交し、
前記液晶層と前記補償液晶層とのリタデーションが等しい
請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶表示素子。 And a compensation liquid crystal layer disposed between the second substrate and the transmission / reflection plate or between the first substrate and the first polarizing plate,
The liquid crystal layer and the compensation liquid crystal layer include liquid crystal molecules that are twisted and horizontally aligned in opposite directions with no voltage applied thereto,
The alignment direction of the liquid crystal molecules located in the center of the thickness direction of the liquid crystal layer is orthogonal to the alignment direction of the liquid crystal molecules located in the center of the thickness direction of the compensation liquid crystal layer,
The retardation of the liquid crystal layer and the compensation liquid crystal layer are equal.
The liquid crystal display element of any one of Claims 1-7 .
あるサブフレームにおいて、前記第1の光源から出射された光で表示を行う工程と、
他のサブフレームにおいて、前記第2の光源から出射された光で表示を行う工程と
を含み、前記表示単位の各々は、1フレームでは高々1つのサブフレームにおいて、前記第1または第2の光源から出射された光で表示が行われる液晶表示素子の駆動方法。 A first substrate provided with a first electrode of a predetermined shape; and a second substrate provided with a second electrode of a predetermined shape arranged substantially parallel to the first substrate, wherein the first substrate One or a plurality of display units for performing display are defined at a position where the first electrode and the second electrode face each other, and a background region is defined at a position where the first electrode and the second electrode do not face each other. An alignment state is switched by applying a voltage between the first electrode and the second electrode, which is disposed between the second substrate, the first substrate, and the second substrate. Liquid crystal layer, a first polarizing plate disposed on a side of the first substrate opposite to the side on which the liquid crystal layer is disposed, and the first substrate of the first polarizing plate disposed A first light source disposed on the opposite side to the disposed side and a side of the second substrate opposite to the side on which the liquid crystal layer is disposed. A transmissive / reflecting plate that transmits or reflects incident light according to the polarization state, and a second transmissive / reflecting plate disposed on the opposite side of the transmissive / reflecting plate on which the second substrate is disposed. A voltage is applied between the polarizing plate, a second light source disposed on the opposite side of the second polarizing plate from the side on which the transmission / reflection plate is disposed, and a voltage between the first electrode and the second electrode. When the voltage application means that can be applied and the period for displaying one image is one frame, one frame is time-divided into a plurality of subframes, and the first or second light source is provided in each subframe. And a control circuit capable of controlling the switching of the alignment state of the liquid crystal layer in synchronization with the light emission, and the transmission / reflection plate includes the first polarizing plate and no voltage applied Reflecting light in a polarization state that passes through the liquid crystal layer, and The method of driving a liquid crystal display element that transmits light of polarization state transmitted through the polarizing plate,
In a subframe, displaying with the light emitted from the first light source;
Displaying in the other sub-frame with the light emitted from the second light source, and each of the display units includes the first or second light source in at most one sub-frame in one frame. A driving method of a liquid crystal display element in which display is performed with light emitted from the liquid crystal display.
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