液晶表示素子、及び、液晶表示素子の駆動方法
【課題】 多様な色表示の可能な液晶表示素子を提供する。
【解決手段】 第１電極を備えた第１基板と、第２電極を備え、第１及び第２表示単位を含む表示単位と背景領域を画定する第２基板と、第１及び第２基板間に配置された液晶層と、第１基板に対向配置された第１偏光板と、第１偏光板に対向配置された第１光源と、第２基板に対向配置された、偏光状態によって入射光を透過または反射する透過・反射板と、透過・反射板に対向配置された第２偏光板と、第２偏光板に対向配置され、第１及び第２表示単位の表示を行う第１及び第２出射口を備える第２光源と、第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、１フレームをサブフレームに時分割し、各サブフレーム内で第１または第２光源を発光させる制御回路とを有し、透過・反射板は、第１偏光板、及び電圧無印加時の液晶層を透過する偏光状態の光を反射し、第２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を提供する。
【解決手段】 第１電極を備えた第１基板と、第２電極を備え、第１及び第２表示単位を含む表示単位と背景領域を画定する第２基板と、第１及び第２基板間に配置された液晶層と、第１基板に対向配置された第１偏光板と、第１偏光板に対向配置された第１光源と、第２基板に対向配置された、偏光状態によって入射光を透過または反射する透過・反射板と、透過・反射板に対向配置された第２偏光板と、第２偏光板に対向配置され、第１及び第２表示単位の表示を行う第１及び第２出射口を備える第２光源と、第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、１フレームをサブフレームに時分割し、各サブフレーム内で第１または第２光源を発光させる制御回路とを有し、透過・反射板は、第１偏光板、及び電圧無印加時の液晶層を透過する偏光状態の光を反射し、第２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を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
図９（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。
【０００４】
図９（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）、及び各電極を覆って形成された配向膜（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。
【０００５】
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９（Ａ）には、透過軸の方向を矢印で示した。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
「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。
【００１０】
図９（Ｂ）を参照する。図９（Ｂ）に示す液晶表示素子は、図９（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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
図９（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９（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。
【００１４】
図９（Ｃ）を参照する。図９（Ｃ）に示す液晶表示素子は、図９（Ｂ）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。
【００１５】
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。
【００１６】
なお、図９（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。
【００１７】
図１０（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。
【００１８】
図１０（Ａ）を参照する。図１０（Ａ）に示す液晶表示素子は、図９（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図１０（Ｂ）を参照する。図１０（Ｂ）に示す液晶表示素子は、図９（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。
【００２２】
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。
【００２３】
図１１（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１１（Ｂ）は、液晶表示素子の表示部を示す平面図である。
【００２４】
図１１（Ａ）を参照する。図１１（Ａ）に示す液晶表示素子は、図１０（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図１１（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。
【００２８】
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。
【００２９】
図１２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１２を参照して、ＦＳ方式の液晶駆動方法を説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
「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１２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。
【００３３】
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。
【００３４】
「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１１（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段における「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。
【００３５】
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。
【００３６】
「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。
【００３７】
「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。
【００３８】
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。
【００３９】
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１３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。
【００４０】
「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。
【００４１】
「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。
【００４２】
「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。
【００４３】
「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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。）
なお、ＦＳ駆動においては、液晶層の光学応答は、１つのＳＢ内に完了することが好ましい。光学応答の遅い液晶層を備える液晶表示素子を用いてＦＳ駆動を行った場合、意図した表示色が得られにくくなることがある。殊に、たとえばデューティ比の大きい、ドットマトリクス表示素子において、単純マトリクス駆動を行う場合、通常は、応答速度の遅い液晶動作モード（たとえばＳＴＮモードなど）が用いられるため、意図した表示状態の実現が困難であることが多いと考えられる。
【００４７】
【特許文献１】特開２００５−０７０４４０号公報
【特許文献２】特開昭４９−０７４４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４８】
本発明の目的は、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。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
本発明の一観点によれば、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、第１及び第２の表示単位を含む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、出射した光でそれぞれ前記第１及び第２の表示単位の表示を行うことのできる第１及び第２の出射口を備える第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、前記第２の偏光板、前記透過・反射板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過した光は、前記第１の偏光板で遮光される、前記第２の光源から出射される光に対してノーマリブラックタイプの液晶表示素子が提供される。
【００５０】
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、第１及び第２の表示単位を含む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、出射した光でそれぞれ前記第１及び第２の表示単位の表示を行うことのできる第１及び第２の出射口を備える第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、前記第２の偏光板、前記透過・反射板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過した光は、前記第１の偏光板で遮光される、前記第２の光源から出射される光に対してノーマリブラックタイプの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。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
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 発明の開示［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。
【００５３】
また、本願発明者らは、特願２００４−１１８８７０号においても、新規な構造の液晶表示装置とその表示方法を提案している（特願２００４−１１８８７０号 発明の開示［００１０］段〜［００４２］段）。
【００５４】
図１（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、特願２００４−１１８８７０号に係る液晶表示装置に関して簡単に説明する。
【００５５】
図１（Ａ）に、液晶表示装置の表示部を示す。表示部は、たとえばセグメント部（「ＳＴＡＮＬＥＹ Ｒ＆Ｄ」）とドット部（本図においては、行列状に配置した四角で表した部分）とを含んで構成される。当該液晶表示装置によれば、たとえば「ＳＴＡＮＬＥＹ」、「Ｒ＆Ｄ」のまとまりごと、また、ドット部で文字表示を行う場合、文字単位で色調を変化させることが可能である。
【００５６】
たとえば「ＳＴＡＮＬＥＹ」及び「Ｒ＆Ｄ」のセグメント部を表示する。そしてドット部では、左から順に５行４列の２０ドットで１文字の表示を行い、ドット部全体で「Ｌ」、「Ｃ」、「Ｄ」の文字を表示する。表示色は、たとえば「ＳＴＡＮＬＥＹ」と「Ｌ」が赤、「Ｃ」が青、「Ｒ＆Ｄ」と「Ｄ」が黄である。本図においては、有色で表示される領域に斜線を付して示した。
【００５７】
図１（Ｂ）に、液晶表示装置の内部構成例を示す概略的な分解斜視図を示す。
【００５８】
本図に示す液晶表示装置は、表示用液晶セル７６及びエリア分割用液晶セル７７を含んで構成される。両セル７６、７７は、表示用液晶セル７６が上側に、エリア分割用液晶セル７７が下側に、位置合わせして配置される。
【００５９】
両セル７６、７７ともに、略平行に対向配置される上側基板５０ａ及び下側基板５０ｂ、そしてその間に挟持される液晶層５５を含んで構成される。
【００６０】
セル７６、７７の双方について、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）、及び各電極を覆って形成された配向膜（上側及び下側配向膜５３ａ、５３ｂ）を備える。
【００６１】
また、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。
【００６２】
上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとの間には、両電極５２ａ、５２ｂ間に任意の電圧を印加することのできる電圧印加手段６８が接続されている。電圧印加手段６８で両電極５２ａ、５２ｂ間に印加された電圧により、両電極５２ａ、５２ｂ間の液晶層５５の液晶分子の配向状態を変化させることができる。
【００６３】
表示用液晶セル７６とエリア分割用液晶セル７７とは、電極の形状において相違する。表示用液晶セル７６の電極は、図１（Ａ）に示したドット部及びセグメント部の形状に対応する形状を有する。エリア分割用液晶セル７７の電極については、次図を参照して説明する。
【００６４】
表示用液晶セル７６の上側基板５０ａの外側に上側偏光板５４ａが配置される。エリア分割用液晶セル７７の下側基板５０ｂの外側に下側偏光板５４ｂが配置される。また、両液晶セル７６、７７間に中央偏光板５４ｉが配置される。これらの偏光板５４ａ、５４ｂ、５４ｉ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。図には、透過軸の方向を矢印で示した。
【００６５】
表示用液晶セル７６、上側偏光板５４ａ、中央偏光板５４ｉで構成される部分、及び、エリア分割用液晶セル７７、下側偏光板５４ｂ、中央偏光板５４ｉで構成される部分は、たとえばともにノーマリブラックの液晶素子である。
【００６６】
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。
【００６７】
マルチカラーバックライト５６とエリア分割用液晶セル７７の電圧印加手段６８との間に、同期回路７８が接続される。同期回路７８は、マルチカラーバックライト５６の点消灯と、エリア分割用液晶セル７７の両電極５２ａ、５２ｂへの電圧の印加（液晶層５５の液晶分子の配向状態の変化）を同期させることができる。
【００６８】
図１（Ｃ）を参照して、図１（Ｂ）に示した液晶表示装置の動作を説明する。たとえば１フレームをＳＢ１〜ＳＢ３の３つのＳＢに分けたＦＳ駆動法を用いて駆動を行う。
【００６９】
マルチカラーバックライト５６からは、ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３のそれぞれにおいて、赤、青、黄の光が出射される。出射された光は、下側偏光板５４ｂの透過軸方向に偏光方向をもつ偏光となって、エリア分割用液晶セル７７に入射する。
【００７０】
エリア分割用液晶セル７７は、入射したマルチカラーバックライト５６からの光を、電極の形状によって上側基板５０ａ側に画定される所定のエリア（図１（Ｃ）においては、エリア８１〜８５の５つのエリア）ごとに区切って出射することが可能である。すなわち、エリア分割用液晶セル７７の電極の形状は、エリア８１〜８５の形状に対応して形成されている。
【００７１】
エリア８１は、図１（Ａ）に示したドット部のうち、左側に位置する５行４列の領域に対応するエリアである。エリア８１を出射した光によって「Ｌ」の文字が表示されうる。
【００７２】
エリア８２は、図１（Ａ）に示したドット部のうち、中央に位置する５行４列の領域に対応するエリアである。エリア８２を出射した光によって「Ｃ」の文字が表示されうる。
【００７３】
エリア８３は、図１（Ａ）に示したドット部のうち、右側に位置する５行４列の領域に対応するエリアである。エリア８３を出射した光によって「Ｄ」の文字が表示されうる。
【００７４】
エリア８４は、図１（Ａ）に示したセグメント部のうち、「ＳＴＡＮＬＥＹ」の文字列に対応するエリアであり、エリア８４を出射した光によって当該文字列を表示することができる。
【００７５】
エリア８５は、図１（Ａ）に示したセグメント部のうち、「Ｒ＆Ｄ」の文字列に対応するエリアであり、エリア８５を出射した光によって当該文字列を表示することができる。
【００７６】
ＳＢ１〜ＳＢ３を通して、表示用液晶セル７６においては、「ＳＴＡＮＬＥＹ」及び「Ｒ＆Ｄ」を表示するセグメント部、ドット部の左側、中央、右側の各５行４列に対応する電極５２ａ、５２ｂのうち、それぞれ「Ｌ」、「Ｃ」、「Ｄ」の文字を表示する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧を印加しておく。
【００７７】
ＳＢ１においては、エリア分割用液晶セル７７のエリア８１及び８４に対応する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧を印加する。このため、マルチカラーバックライト５６を出射した赤色の光のうち、エリア８１及び８４を出射する光のみが、下側偏光板５４ｂで定められた偏光状態を保ったまま、中央偏光板５４ｉを透過する。
【００７８】
中央偏光板５４ｉを透過した光のうち、表示用液晶セル７６において、「ＳＴＡＮＬＥＹ」を表示するセグメント部、及び、ドット部の左側の５行４列に対応する電極５２ａ、５２ｂのうち、「Ｌ」の文字を表示する電極５２ａ、５２ｂに対応する液晶層５５を透過した光（「ＳＴＡＮＬＥＹ」及び「Ｌ」の文字を表示する赤色の光）のみが、そのままの偏光状態で上側偏光板５４ａを透過して観察者の目に到達する。
【００７９】
ＳＢ２においては、前述のように、マルチカラーバックライト５６から青色の光を出射する。また、エリア分割用液晶セル７７のエリア８３及び８５に対応する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧を印加する。表示用液晶セル７６においては、「Ｒ＆Ｄ」を表示するセグメント部、及び、ドット部の右側の５行４列に対応する電極５２ａ、５２ｂのうち、「Ｄ」の文字を表示する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧が印加されているので、「Ｒ＆Ｄ」及び「Ｄ」の文字を表示する青色の光のみが、上側偏光板５４ａを透過して観察者の目に到達する。
【００８０】
ＳＢ３においては、前述のように、マルチカラーバックライト５６から黄色の光が出射する。また、エリア分割用液晶セル７７のエリア８２に対応する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧を印加する。表示用液晶セル７６においては、ドット部の中央の５行４列に対応する電極５２ａ、５２ｂのうち、「Ｃ」の文字を表示する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧が印加されるので、「Ｃ」の文字を表示する黄色の光のみが、上側偏光板５４ａを透過して観察者の目に到達する。
【００８１】
このように、特願２００４−１１８８７０号に係る液晶表示装置を用いると、たとえばセグメント部のまとまりごと、また、ドット部で文字表示を行う場合、文字単位で色調を変化させることができる。
【００８２】
図２（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、図３〜図７を参照して詳説する実施例による液晶表示素子の概略を説明する。
【００８３】
図２（Ａ）を参照する。液晶表示素子は、表示用液晶セル７６及びエリア分割用液晶セル７７を含んで構成される。両セル７６、７７は、表示用液晶セル７６が上側に、エリア分割用液晶セル７７が下側に、位置合わせして配置される。
【００８４】
両セル７６、７７ともに、略平行に対向配置される上側基板５０ａ及び下側基板５０ｂ、そしてその間に挟持される液晶層５５を含んで構成される。
【００８５】
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）、及び各電極を覆って形成された配向膜（上側及び下側配向膜５３ａ、５３ｂ）を備える。
【００８６】
上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとの間には、両電極５２ａ、５２ｂ間に任意の電圧を印加することのできる電圧印加手段６８が接続されている。電圧印加手段６８で両電極５２ａ、５２ｂ間に印加された電圧により、両電極５２ａ、５２ｂ間の液晶層５５の液晶分子の配向状態を変化させることができる。
【００８７】
表示用液晶セル７６とエリア分割用液晶セル７７とは、電極の形状において相違する。これについては、図２（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して説明する。
【００８８】
表示用液晶セル７６の上側基板５０ａの外側に上側偏光板５４ａが配置される。エリア分割用液晶セル７７の下側基板５０ｂの外側に下側偏光板５４ｂが配置される。また、表示用液晶セル７６の下側基板５０ｂの外側に、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とエリア分割用液晶セル７７の上側基板５０ａとの間に、中央偏光板５４ｉが配置される。
【００８９】
上側偏光板５４ａ、下側偏光板５４ｂ、中央偏光板５４ｉ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。これらの偏光板５４ａ、５４ｂ、５４ｉ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。
【００９０】
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。
【００９１】
表示用液晶セル７６においても、エリア分割用液晶セル７７においても、上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとの間には、両電極５２ａ、５２ｂ間に任意の電圧を印加することのできる電圧印加手段６８が接続されている。電圧印加手段６８で両電極５２ａ、５２ｂ間に印加された電圧により、両電極５２ａ、５２ｂ間の液晶層５５の液晶分子の配向状態を変化させることができる。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
同期回路７８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、及び両セル７６、７７の液晶層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、両セル７６、７７の液晶層５５のスイッチングを行うことができる。
【００９５】
表示用液晶セル７６、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ、及び、偏光分離透過・反射板６７で構成される部分は、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素子である。また、エリア分割用液晶セル７７、及び、中央及び下側偏光板５４ｉ、５４ｂで構成される部分は、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またはノーマリホワイトタイプの液晶素子である。
【００９６】
図２（Ｂ）は、液晶表示素子の表示部を示す平面図である。表示用液晶セル７６の上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとで、上側基板５０ａ側に表示部（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。表示部は、表示単位であるドット８８ａ〜８８ｕとセグメント８９、及び背景領域９０を含んで構成される。ドット８８ａ〜８８ｕとセグメント８９の各々には、表示用液晶セル７６に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５５の液晶分子の配向状態を変化させ、様々に表示を行うことができる。
【００９７】
表示単位は、表示用液晶セル７６の上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとが対向する位置に対応して画定され、背景領域は、表示用液晶セル７６の上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとが対向しない位置に対応して画定される。
【００９８】
図２（Ｃ）は、エリア分割用液晶セル７７の上側基板５０ａ側に画定されたエリアを示す平面図である。
【００９９】
エリア分割用液晶セル７７は、入射したマルチカラーバックライト５６からの光を、電極の形状によって画定される所定のエリア（図２（Ｃ）においては、エリア８６、８７の２つのエリア）ごとに区切って出射することが可能である。エリア８６及び８７の形状は、エリア分割用液晶セル７７の電極の形状に対応し、エリア分割用液晶セル７７の上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとが対向する位置に画定される。
【０１００】
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。
【０１０１】
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３〜図５に示した液晶表示素子においては、図２（Ａ）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６及び図７に示した液晶表示素子においては、図２（Ａ）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。
【０１０２】
図３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。
【０１０３】
表示用液晶セル７６は、液晶層５５を負の誘電率異方性（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。また、エリア分割用液晶セル７７の液晶層５５は、正の誘電率異方性（Δε＞０）をもつネマティック液晶で形成し、ツイスト角を９０°とした。本図には、両セル７６、７７ともに、電圧無印加時の液晶分子の配向状態を示してある。
【０１０４】
上側、下側、及び中央偏光板５４ａ、５４ｂ、５４ｉとして、直線偏光板を用いた。上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉは直交ニコル配置とし、中央及び下側偏光板５４ｉ、５４ｂは平行ニコル配置とした。図には、偏光板５４ａ、５４ｂ、５４ｉの透過軸の方向を矢印で示してある。
【０１０５】
Ｄ−ＢＥＦ６９は、反射軸と、上側偏光板５４ａの透過軸とが平行となるように配置した。
【０１０６】
第１の実施例による液晶表示素子の動作を説明する。
【０１０７】
表示用液晶セル７６の液晶分子は、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。
【０１０８】
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°変化されて液晶層から出射する。
【０１０９】
一方、エリア分割用液晶セル７７の液晶分子は、電圧無印加時には、上側及び下側基板５０ａ、５０ｂ間で９０°ねじれ配向している。このため、電圧の印加されていないエリアにおいては、液晶層に入射した光は、９０°偏光方向を変化されて液晶層を透過する。
【０１１０】
電圧印加時には、液晶分子は、上側及び下側基板５０ａ、５０ｂ間でほぼ垂直に配向する。したがって、電圧の印加されたエリアにおいては、液晶層に入射した光は、偏光方向を変化されないまま液晶層を透過する。
【０１１１】
まず、マルチカラーフロントライト６６から出射した光について説明する。
【０１１２】
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。
【０１１３】
非表示領域（電圧の印加されていない領域）においては、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。
【０１１４】
表示領域（電圧の印加されている領域）においては、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、次いで中央偏光板５４ｉを透過して、エリア分割用液晶セル７７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。
【０１１５】
次に、マルチカラーバックライト５６から出射した光について説明する。
【０１１６】
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エリア分割用液晶セル７７に入射する。
【０１１７】
電圧の印加されていないエリアにおいては、マルチカラーバックライト５６から出射した光は、偏光方向を９０°変化されてエリア分割用液晶セル７７を出射するため、下側偏光板５４ｂと平行ニコル配置された中央偏光板５４ｉに吸収され、表示用液晶セル７６側には入射しない。
【０１１８】
電圧の印加されたエリアにおいては、マルチカラーバックライト５６から出射した光は、偏光方向を変化されずエリア分割用液晶セル７７を出射するため、下側偏光板５４ｂと平行ニコル配置された中央偏光板５４ｉ、続いてＤ−ＢＥＦ６９を透過し、表示用液晶セル７６に入射する。
【０１１９】
表示用液晶セル７６において、マルチカラーバックライト５６からの光が出射したエリアに対応する位置にある電極に電圧が印加されていた場合、その電極位置においては、光は偏光方向を９０°変化されて表示用液晶セル７６を出射し、上側偏光板５４ａを透過するため、観察者に視認される。
【０１２０】
したがって、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うることになる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
図４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、表示用液晶セル７６として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、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ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表示用液晶セル７６として用いた点において、第１の実施例による液晶表示素子と異なっている。
【０１２４】
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。
【０１２５】
表示用液晶セル７６における表示動作は、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。
【０１２６】
補償セル７０、駆動セル７１、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ、Ｄ−ＢＥＦ６９で構成される液晶素子は、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素子である。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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層構造の液晶セルを出射する。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
図５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。
【０１３５】
第３の実施例による液晶表示素子は、表示用液晶セル７６の上側基板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。
【０１３６】
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、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ、Ｄ−ＢＥＦ６９、及び位相差板７２で構成される液晶素子を、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素子とした。ここで位相差板７２は色調を調整する役割を果たす。
【０１３７】
構成の詳細は以下の通りである。
【０１３８】
表示用液晶セル７６の液晶層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、及び中央偏光板５４ｉの透過軸が、それぞれ表示用液晶セル７６の液晶層５５の厚さ方向中央の分子配向方向となす角を１４０°、９５°、７０°、７０°とした。
【０１３９】
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、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ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。
【０１４０】
また、第３の実施例による液晶表示素子においては、エリア分割用液晶セル７７の液晶層５５を負の誘電率異方性（Δε＜０）をもつ液晶材料を用いて形成し、垂直配向型の液晶セルとした。また、中央、及び下側偏光板５４ｉ、５４ｂは、直交ニコル配置とした。
【０１４１】
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。
【０１４２】
なお、表示用液晶セル７６の液晶分子のねじれ角は、１８０°〜２４０°とするのが好ましい。
【０１４３】
図６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。
【０１４４】
第４の実施例による液晶表示素子は、図３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、表示用液晶セル７６の液晶層５５を挟持する上側及び下側基板５０ａ、５０ｂのそれぞれ外側に、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ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と中央偏光板５４ｉとの間に挿入した。
【０１４５】
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、表示用液晶セル７６の下側基板５０ｂと中央偏光板５４ｉ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。
【０１４６】
また、第１の実施例による液晶表示素子においては、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ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、中央偏光板５４ｉとしては、中央直線偏光板５４ｆと中央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、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉは、ともに表示用液晶セル７６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。上側及び中央直線偏光板５４ｅ、５４ｆの透過軸は互いに直交させた。ただし、上側及び中央直線偏光板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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
なお、下側偏光板５４ｂには直線偏光板を用い、中央及び下側直線偏光板５４ｆ、５４ｂの透過軸は互いに平行とした。
【０１４９】
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、中央偏光板５４ｉ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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
これとは逆に、上側偏光板５４ａを左円偏光板、中央偏光板５４ｉ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と中央偏光板５４ｉ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、中央偏光板５４ｉの円偏光方向とを一致させる。
【０１５２】
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（液晶セルと反対側）に配置される。本実施例においては、広帯域コレステリックフィルムが液晶セル側に配置される点において、これと異なる。
【０１５３】
表示用液晶セル７６の液晶層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、垂直配向型の液晶セルとした。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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
表示用液晶セル７６への電圧無印加時には、表示用液晶セル７６の液晶層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表示用液晶セル７６の液晶層５５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、エリア分割用液晶セル７７でエリアごとに分割されて中央直線偏光板５４ｆを透過した光は、中央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、中央偏光板の偏光軸を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。
【０１５６】
表示用液晶セル７６への電圧印加時には、表示用液晶セル７６の液晶層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。
【０１５７】
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、表示用液晶セル７６への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。
【０１５８】
一方、マルチカラーバックライト５６から出射し、エリア分割用液晶セル７７でエリアごとに分割されて中央直線偏光板５４ｆを透過した光は、中央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。
【０１５９】
表示用液晶セル７６、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ、広帯域コレステリックフィルム７３で構成される液晶素子は、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素子である。なお、表示用液晶セル７６と上側または中央偏光板５４ａ、５４ｉ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。
【０１６０】
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、表示用液晶セル７６への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、表示用液晶セル７６への電圧印加時には、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うることになる。
【０１６１】
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。
【０１６２】
図７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、表示用液晶セル７６として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、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
表示用液晶セル７６の表示動作は、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。
【０１６５】
補償セル７０、駆動セル７１、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ、広帯域コレステリックフィルム７３で構成される液晶素子は、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素子である。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
したがって、駆動セル７１への電圧無印加時、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。
【０１６９】
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、駆動セル７１への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、駆動セル７１への電圧印加時には、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うることになる。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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４及び図７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。
【０１７３】
また、実施例においては、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について説明したが、セグメントタイプの液晶表示素子や、フルドットタイプの液晶表示素子であってもよい。
【０１７４】
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と中央偏光板５４ｉとの間の一方または双方に挿入することが可能である。
【０１７５】
図８（Ａ）及び（Ｂ）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２〜図７を参照して説明した液晶表示素子である。これらの液晶表示素子は、図２（Ｂ）に示すような表示部を備えている。また、分割用液晶セルの上側基板側に、図２（Ｃ）に示すようなエリアが画定されている。
【０１７６】
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。
【０１７７】
図８（Ａ）は、表示用液晶セル（表示用液晶セルが２層構造である場合は、駆動セル）の電極への電圧の印加／無印加を示す表である。図２（Ｂ）に示すドット８８ａ〜８８ｕ及びセグメント８９に対応する電極ごとのそれらを示した。図中の「ＯＮ」は、ＳＢ１〜ＳＢ３を通じて電圧を印加したことを示し、「ＯＦＦ」は、ＳＢ１〜ＳＢ３を通じて電圧を印加しなかったことを示す。
【０１７８】
ドット８８ａ〜８８ｕの２０個のドットに対応する電極のうち、電圧を印加したのは、ドット８８ａ〜８８ｅ、８８ｊ、８８ｐ、及び８８ｕの８個のドットに対応する電極で、電圧を印加した電極に対応するドットを連ねると「Ｌ」字形となる。また、「ＳＴ」を表示するセグメント８９に対応する電極にも電圧を印加した。「Ｌ」字形を形成するドットと、「ＳＴ」のセグメントが表示領域となり、残りの表示領域ではないドットと背景領域とが非表示領域となる。
【０１７９】
図８（Ｂ）は、エリア分割用液晶セルへの電圧の印加／無印加、マルチカラーフロントライトの点消灯、及び、マルチカラーバックライトの点消灯についてまとめた表である。
【０１８０】
エリア分割用液晶セルへの電圧の印加／無印加については、図２（Ｃ）に示したエリア８６及び８７に対応する電極ごとに示した。「エリア分割用液晶セル」の列について「ＯＮ」は、該当するＳＢで対応する電極に電圧を印加したことを示し、「ＯＦＦ」は、該当するＳＢで対応する電極に電圧を印加しなかったことを示す。
【０１８１】
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。「ＯＮ」の隣に点灯色を括弧書きした。また、両ライトの同時点灯は行わなかった。
【０１８２】
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、及びエリア分割用液晶セルの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。
【０１８３】
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はＯＦＦとし、発光を行わなかった。エリア分割用液晶セルは、エリア８６、８７の双方について電圧を無印加とした。
【０１８４】
エリア分割用液晶セルのエリア８６、８７から光が出射されないため、表示用液晶セルの「Ｌ」字形を形成するドット、及び「ＳＴ」を表示するセグメントに対応する電極に電圧が印加されていても、それらの部分（表示領域）の表示は行われない。
【０１８５】
一方、非表示領域には、マルチカラーフロントライトからの青色の光が入射する。
【０１８６】
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は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から赤色の光を出射した。エリア分割用液晶セルは、エリア８６に対応する電極には電圧を印加し、エリア８７については電圧を無印加とした。
【０１８７】
エリア分割用液晶セルのエリア８６からは赤色の光が出射されるが、エリア８７からは光が出射されない。また、エリア８６は、ドット８８ａ〜８８ｕに対応する電極の形成位置に対応して画定されており、エリア８６を出射した光は、ドット８８ａ〜８８ｕの表示に用いられる。このため、電圧の印加されている表示用液晶セルの「Ｌ」字形を形成するドットが、エリア８６を出射した赤色の光によって表示される。
【０１８８】
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は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から黄色の光を出射した。エリア分割用液晶セルは、エリア８６に対応する電極には電圧を印加せず、エリア８７については電圧を印加した。
【０１８９】
エリア分割用液晶セルのエリア８７からは黄色の光が出射されるが、エリア８６からは光が出射されない。また、エリア８７は、セグメント８９に対応する電極の形成位置に対応して画定されており、エリア８７を出射した光は、セグメント８９の表示に用いられる。このため、電圧の印加されている表示用液晶セルの「ＳＴ」のセグメントが、エリア８７を出射した黄色の光によって表示される。
【０１９０】
本願発明者が、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す駆動方法で実施例による各液晶表示素子を駆動したところ、図２（Ｂ）に示すような表示部において、ドットによる「Ｌ」が赤色で、セグメントによる「ＳＴ」が黄色で、またそれ以外の部分（非表示領域）が青色で表示された。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
なお、表示用液晶セルがノーマリブラックであるため、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（たとえばある１つのドット）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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
また、図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明した駆動方法からも理解されるように、表示用液晶セルには、必ずしもライトの発光に高速応答する液晶セルを用いることを要しない。したがってたとえば、単純マトリクス駆動のドット表示セルを採用することができるので、製造コストを低減することができる。
【０１９６】
一方、エリア分割用液晶セルは、高速応答が求められるため、低デューティであること、特にスタティック駆動を行うことが好ましい。エリア分割用液晶セルは、表示用液晶セルに比べると画素数が少なく構成されるため、スタティック駆動セルとすることは容易である。
【０１９７】
更に、表示用液晶セル、エリア分割用液晶セル、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がすべて同期していることは必須ではない。
【０１９８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１９９】
セグメントタイプ、フルドットタイプ、セグメント表示とドット表示の複合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。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、特願２００４−１１８８７０号に係る液晶表示装置に関して簡単に説明するための図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、図３〜図７を参照して詳説する実施例による液晶表示素子の概略を説明するための図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、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ための図である。
【図９】（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。
【図１０】（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。
【図１１】（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、（Ｂ）は、液晶表示素子の表示部を示す平面図である。
【図１２】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１３】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。
【符号の説明】
【０２０１】
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 中央直線偏光板
５４ｇ 上側１／４波長板
５４ｈ 中央１／４波長板
５４ｉ 中央偏光板
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
７５ バックライト同期駆動回路
７６ 表示用液晶セル
７７ エリア分割用液晶セル
７８同期回路
８１〜８７ エリア
８８ａ〜８８ｕ ドット
８９ セグメント
９０ 背景領域
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
図９（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。
【０００４】
図９（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）、及び各電極を覆って形成された配向膜（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。
【０００５】
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９（Ａ）には、透過軸の方向を矢印で示した。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
「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。
【００１０】
図９（Ｂ）を参照する。図９（Ｂ）に示す液晶表示素子は、図９（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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
図９（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９（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。
【００１４】
図９（Ｃ）を参照する。図９（Ｃ）に示す液晶表示素子は、図９（Ｂ）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。
【００１５】
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。
【００１６】
なお、図９（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。
【００１７】
図１０（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。
【００１８】
図１０（Ａ）を参照する。図１０（Ａ）に示す液晶表示素子は、図９（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図１０（Ｂ）を参照する。図１０（Ｂ）に示す液晶表示素子は、図９（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。
【００２２】
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。
【００２３】
図１１（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１１（Ｂ）は、液晶表示素子の表示部を示す平面図である。
【００２４】
図１１（Ａ）を参照する。図１１（Ａ）に示す液晶表示素子は、図１０（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図１１（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。
【００２８】
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。
【００２９】
図１２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１２を参照して、ＦＳ方式の液晶駆動方法を説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
「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１２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。
【００３３】
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。
【００３４】
「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１１（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段における「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。
【００３５】
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。
【００３６】
「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。
【００３７】
「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。
【００３８】
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。
【００３９】
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１３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。
【００４０】
「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。
【００４１】
「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。
【００４２】
「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。
【００４３】
「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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。）
なお、ＦＳ駆動においては、液晶層の光学応答は、１つのＳＢ内に完了することが好ましい。光学応答の遅い液晶層を備える液晶表示素子を用いてＦＳ駆動を行った場合、意図した表示色が得られにくくなることがある。殊に、たとえばデューティ比の大きい、ドットマトリクス表示素子において、単純マトリクス駆動を行う場合、通常は、応答速度の遅い液晶動作モード（たとえばＳＴＮモードなど）が用いられるため、意図した表示状態の実現が困難であることが多いと考えられる。
【００４７】
【特許文献１】特開２００５−０７０４４０号公報
【特許文献２】特開昭４９−０７４４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４８】
本発明の目的は、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。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
本発明の一観点によれば、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、第１及び第２の表示単位を含む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、出射した光でそれぞれ前記第１及び第２の表示単位の表示を行うことのできる第１及び第２の出射口を備える第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、前記第２の偏光板、前記透過・反射板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過した光は、前記第１の偏光板で遮光される、前記第２の光源から出射される光に対してノーマリブラックタイプの液晶表示素子が提供される。
【００５０】
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、第１及び第２の表示単位を含む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、出射した光でそれぞれ前記第１及び第２の表示単位の表示を行うことのできる第１及び第２の出射口を備える第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、前記第２の偏光板、前記透過・反射板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過した光は、前記第１の偏光板で遮光される、前記第２の光源から出射される光に対してノーマリブラックタイプの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。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
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 発明の開示［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。
【００５３】
また、本願発明者らは、特願２００４−１１８８７０号においても、新規な構造の液晶表示装置とその表示方法を提案している（特願２００４−１１８８７０号 発明の開示［００１０］段〜［００４２］段）。
【００５４】
図１（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、特願２００４−１１８８７０号に係る液晶表示装置に関して簡単に説明する。
【００５５】
図１（Ａ）に、液晶表示装置の表示部を示す。表示部は、たとえばセグメント部（「ＳＴＡＮＬＥＹ Ｒ＆Ｄ」）とドット部（本図においては、行列状に配置した四角で表した部分）とを含んで構成される。当該液晶表示装置によれば、たとえば「ＳＴＡＮＬＥＹ」、「Ｒ＆Ｄ」のまとまりごと、また、ドット部で文字表示を行う場合、文字単位で色調を変化させることが可能である。
【００５６】
たとえば「ＳＴＡＮＬＥＹ」及び「Ｒ＆Ｄ」のセグメント部を表示する。そしてドット部では、左から順に５行４列の２０ドットで１文字の表示を行い、ドット部全体で「Ｌ」、「Ｃ」、「Ｄ」の文字を表示する。表示色は、たとえば「ＳＴＡＮＬＥＹ」と「Ｌ」が赤、「Ｃ」が青、「Ｒ＆Ｄ」と「Ｄ」が黄である。本図においては、有色で表示される領域に斜線を付して示した。
【００５７】
図１（Ｂ）に、液晶表示装置の内部構成例を示す概略的な分解斜視図を示す。
【００５８】
本図に示す液晶表示装置は、表示用液晶セル７６及びエリア分割用液晶セル７７を含んで構成される。両セル７６、７７は、表示用液晶セル７６が上側に、エリア分割用液晶セル７７が下側に、位置合わせして配置される。
【００５９】
両セル７６、７７ともに、略平行に対向配置される上側基板５０ａ及び下側基板５０ｂ、そしてその間に挟持される液晶層５５を含んで構成される。
【００６０】
セル７６、７７の双方について、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）、及び各電極を覆って形成された配向膜（上側及び下側配向膜５３ａ、５３ｂ）を備える。
【００６１】
また、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。
【００６２】
上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとの間には、両電極５２ａ、５２ｂ間に任意の電圧を印加することのできる電圧印加手段６８が接続されている。電圧印加手段６８で両電極５２ａ、５２ｂ間に印加された電圧により、両電極５２ａ、５２ｂ間の液晶層５５の液晶分子の配向状態を変化させることができる。
【００６３】
表示用液晶セル７６とエリア分割用液晶セル７７とは、電極の形状において相違する。表示用液晶セル７６の電極は、図１（Ａ）に示したドット部及びセグメント部の形状に対応する形状を有する。エリア分割用液晶セル７７の電極については、次図を参照して説明する。
【００６４】
表示用液晶セル７６の上側基板５０ａの外側に上側偏光板５４ａが配置される。エリア分割用液晶セル７７の下側基板５０ｂの外側に下側偏光板５４ｂが配置される。また、両液晶セル７６、７７間に中央偏光板５４ｉが配置される。これらの偏光板５４ａ、５４ｂ、５４ｉ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。図には、透過軸の方向を矢印で示した。
【００６５】
表示用液晶セル７６、上側偏光板５４ａ、中央偏光板５４ｉで構成される部分、及び、エリア分割用液晶セル７７、下側偏光板５４ｂ、中央偏光板５４ｉで構成される部分は、たとえばともにノーマリブラックの液晶素子である。
【００６６】
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。
【００６７】
マルチカラーバックライト５６とエリア分割用液晶セル７７の電圧印加手段６８との間に、同期回路７８が接続される。同期回路７８は、マルチカラーバックライト５６の点消灯と、エリア分割用液晶セル７７の両電極５２ａ、５２ｂへの電圧の印加（液晶層５５の液晶分子の配向状態の変化）を同期させることができる。
【００６８】
図１（Ｃ）を参照して、図１（Ｂ）に示した液晶表示装置の動作を説明する。たとえば１フレームをＳＢ１〜ＳＢ３の３つのＳＢに分けたＦＳ駆動法を用いて駆動を行う。
【００６９】
マルチカラーバックライト５６からは、ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３のそれぞれにおいて、赤、青、黄の光が出射される。出射された光は、下側偏光板５４ｂの透過軸方向に偏光方向をもつ偏光となって、エリア分割用液晶セル７７に入射する。
【００７０】
エリア分割用液晶セル７７は、入射したマルチカラーバックライト５６からの光を、電極の形状によって上側基板５０ａ側に画定される所定のエリア（図１（Ｃ）においては、エリア８１〜８５の５つのエリア）ごとに区切って出射することが可能である。すなわち、エリア分割用液晶セル７７の電極の形状は、エリア８１〜８５の形状に対応して形成されている。
【００７１】
エリア８１は、図１（Ａ）に示したドット部のうち、左側に位置する５行４列の領域に対応するエリアである。エリア８１を出射した光によって「Ｌ」の文字が表示されうる。
【００７２】
エリア８２は、図１（Ａ）に示したドット部のうち、中央に位置する５行４列の領域に対応するエリアである。エリア８２を出射した光によって「Ｃ」の文字が表示されうる。
【００７３】
エリア８３は、図１（Ａ）に示したドット部のうち、右側に位置する５行４列の領域に対応するエリアである。エリア８３を出射した光によって「Ｄ」の文字が表示されうる。
【００７４】
エリア８４は、図１（Ａ）に示したセグメント部のうち、「ＳＴＡＮＬＥＹ」の文字列に対応するエリアであり、エリア８４を出射した光によって当該文字列を表示することができる。
【００７５】
エリア８５は、図１（Ａ）に示したセグメント部のうち、「Ｒ＆Ｄ」の文字列に対応するエリアであり、エリア８５を出射した光によって当該文字列を表示することができる。
【００７６】
ＳＢ１〜ＳＢ３を通して、表示用液晶セル７６においては、「ＳＴＡＮＬＥＹ」及び「Ｒ＆Ｄ」を表示するセグメント部、ドット部の左側、中央、右側の各５行４列に対応する電極５２ａ、５２ｂのうち、それぞれ「Ｌ」、「Ｃ」、「Ｄ」の文字を表示する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧を印加しておく。
【００７７】
ＳＢ１においては、エリア分割用液晶セル７７のエリア８１及び８４に対応する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧を印加する。このため、マルチカラーバックライト５６を出射した赤色の光のうち、エリア８１及び８４を出射する光のみが、下側偏光板５４ｂで定められた偏光状態を保ったまま、中央偏光板５４ｉを透過する。
【００７８】
中央偏光板５４ｉを透過した光のうち、表示用液晶セル７６において、「ＳＴＡＮＬＥＹ」を表示するセグメント部、及び、ドット部の左側の５行４列に対応する電極５２ａ、５２ｂのうち、「Ｌ」の文字を表示する電極５２ａ、５２ｂに対応する液晶層５５を透過した光（「ＳＴＡＮＬＥＹ」及び「Ｌ」の文字を表示する赤色の光）のみが、そのままの偏光状態で上側偏光板５４ａを透過して観察者の目に到達する。
【００７９】
ＳＢ２においては、前述のように、マルチカラーバックライト５６から青色の光を出射する。また、エリア分割用液晶セル７７のエリア８３及び８５に対応する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧を印加する。表示用液晶セル７６においては、「Ｒ＆Ｄ」を表示するセグメント部、及び、ドット部の右側の５行４列に対応する電極５２ａ、５２ｂのうち、「Ｄ」の文字を表示する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧が印加されているので、「Ｒ＆Ｄ」及び「Ｄ」の文字を表示する青色の光のみが、上側偏光板５４ａを透過して観察者の目に到達する。
【００８０】
ＳＢ３においては、前述のように、マルチカラーバックライト５６から黄色の光が出射する。また、エリア分割用液晶セル７７のエリア８２に対応する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧を印加する。表示用液晶セル７６においては、ドット部の中央の５行４列に対応する電極５２ａ、５２ｂのうち、「Ｃ」の文字を表示する電極５２ａ、５２ｂ間に電圧が印加されるので、「Ｃ」の文字を表示する黄色の光のみが、上側偏光板５４ａを透過して観察者の目に到達する。
【００８１】
このように、特願２００４−１１８８７０号に係る液晶表示装置を用いると、たとえばセグメント部のまとまりごと、また、ドット部で文字表示を行う場合、文字単位で色調を変化させることができる。
【００８２】
図２（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、図３〜図７を参照して詳説する実施例による液晶表示素子の概略を説明する。
【００８３】
図２（Ａ）を参照する。液晶表示素子は、表示用液晶セル７６及びエリア分割用液晶セル７７を含んで構成される。両セル７６、７７は、表示用液晶セル７６が上側に、エリア分割用液晶セル７７が下側に、位置合わせして配置される。
【００８４】
両セル７６、７７ともに、略平行に対向配置される上側基板５０ａ及び下側基板５０ｂ、そしてその間に挟持される液晶層５５を含んで構成される。
【００８５】
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）、及び各電極を覆って形成された配向膜（上側及び下側配向膜５３ａ、５３ｂ）を備える。
【００８６】
上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとの間には、両電極５２ａ、５２ｂ間に任意の電圧を印加することのできる電圧印加手段６８が接続されている。電圧印加手段６８で両電極５２ａ、５２ｂ間に印加された電圧により、両電極５２ａ、５２ｂ間の液晶層５５の液晶分子の配向状態を変化させることができる。
【００８７】
表示用液晶セル７６とエリア分割用液晶セル７７とは、電極の形状において相違する。これについては、図２（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して説明する。
【００８８】
表示用液晶セル７６の上側基板５０ａの外側に上側偏光板５４ａが配置される。エリア分割用液晶セル７７の下側基板５０ｂの外側に下側偏光板５４ｂが配置される。また、表示用液晶セル７６の下側基板５０ｂの外側に、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とエリア分割用液晶セル７７の上側基板５０ａとの間に、中央偏光板５４ｉが配置される。
【００８９】
上側偏光板５４ａ、下側偏光板５４ｂ、中央偏光板５４ｉ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。これらの偏光板５４ａ、５４ｂ、５４ｉ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。
【００９０】
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。
【００９１】
表示用液晶セル７６においても、エリア分割用液晶セル７７においても、上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとの間には、両電極５２ａ、５２ｂ間に任意の電圧を印加することのできる電圧印加手段６８が接続されている。電圧印加手段６８で両電極５２ａ、５２ｂ間に印加された電圧により、両電極５２ａ、５２ｂ間の液晶層５５の液晶分子の配向状態を変化させることができる。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
同期回路７８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、及び両セル７６、７７の液晶層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、両セル７６、７７の液晶層５５のスイッチングを行うことができる。
【００９５】
表示用液晶セル７６、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ、及び、偏光分離透過・反射板６７で構成される部分は、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素子である。また、エリア分割用液晶セル７７、及び、中央及び下側偏光板５４ｉ、５４ｂで構成される部分は、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またはノーマリホワイトタイプの液晶素子である。
【００９６】
図２（Ｂ）は、液晶表示素子の表示部を示す平面図である。表示用液晶セル７６の上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとで、上側基板５０ａ側に表示部（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。表示部は、表示単位であるドット８８ａ〜８８ｕとセグメント８９、及び背景領域９０を含んで構成される。ドット８８ａ〜８８ｕとセグメント８９の各々には、表示用液晶セル７６に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５５の液晶分子の配向状態を変化させ、様々に表示を行うことができる。
【００９７】
表示単位は、表示用液晶セル７６の上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとが対向する位置に対応して画定され、背景領域は、表示用液晶セル７６の上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとが対向しない位置に対応して画定される。
【００９８】
図２（Ｃ）は、エリア分割用液晶セル７７の上側基板５０ａ側に画定されたエリアを示す平面図である。
【００９９】
エリア分割用液晶セル７７は、入射したマルチカラーバックライト５６からの光を、電極の形状によって画定される所定のエリア（図２（Ｃ）においては、エリア８６、８７の２つのエリア）ごとに区切って出射することが可能である。エリア８６及び８７の形状は、エリア分割用液晶セル７７の電極の形状に対応し、エリア分割用液晶セル７７の上側透明電極５２ａと下側透明電極５２ｂとが対向する位置に画定される。
【０１００】
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。
【０１０１】
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３〜図５に示した液晶表示素子においては、図２（Ａ）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６及び図７に示した液晶表示素子においては、図２（Ａ）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。
【０１０２】
図３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。
【０１０３】
表示用液晶セル７６は、液晶層５５を負の誘電率異方性（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。また、エリア分割用液晶セル７７の液晶層５５は、正の誘電率異方性（Δε＞０）をもつネマティック液晶で形成し、ツイスト角を９０°とした。本図には、両セル７６、７７ともに、電圧無印加時の液晶分子の配向状態を示してある。
【０１０４】
上側、下側、及び中央偏光板５４ａ、５４ｂ、５４ｉとして、直線偏光板を用いた。上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉは直交ニコル配置とし、中央及び下側偏光板５４ｉ、５４ｂは平行ニコル配置とした。図には、偏光板５４ａ、５４ｂ、５４ｉの透過軸の方向を矢印で示してある。
【０１０５】
Ｄ−ＢＥＦ６９は、反射軸と、上側偏光板５４ａの透過軸とが平行となるように配置した。
【０１０６】
第１の実施例による液晶表示素子の動作を説明する。
【０１０７】
表示用液晶セル７６の液晶分子は、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。
【０１０８】
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°変化されて液晶層から出射する。
【０１０９】
一方、エリア分割用液晶セル７７の液晶分子は、電圧無印加時には、上側及び下側基板５０ａ、５０ｂ間で９０°ねじれ配向している。このため、電圧の印加されていないエリアにおいては、液晶層に入射した光は、９０°偏光方向を変化されて液晶層を透過する。
【０１１０】
電圧印加時には、液晶分子は、上側及び下側基板５０ａ、５０ｂ間でほぼ垂直に配向する。したがって、電圧の印加されたエリアにおいては、液晶層に入射した光は、偏光方向を変化されないまま液晶層を透過する。
【０１１１】
まず、マルチカラーフロントライト６６から出射した光について説明する。
【０１１２】
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。
【０１１３】
非表示領域（電圧の印加されていない領域）においては、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。
【０１１４】
表示領域（電圧の印加されている領域）においては、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、次いで中央偏光板５４ｉを透過して、エリア分割用液晶セル７７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。
【０１１５】
次に、マルチカラーバックライト５６から出射した光について説明する。
【０１１６】
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エリア分割用液晶セル７７に入射する。
【０１１７】
電圧の印加されていないエリアにおいては、マルチカラーバックライト５６から出射した光は、偏光方向を９０°変化されてエリア分割用液晶セル７７を出射するため、下側偏光板５４ｂと平行ニコル配置された中央偏光板５４ｉに吸収され、表示用液晶セル７６側には入射しない。
【０１１８】
電圧の印加されたエリアにおいては、マルチカラーバックライト５６から出射した光は、偏光方向を変化されずエリア分割用液晶セル７７を出射するため、下側偏光板５４ｂと平行ニコル配置された中央偏光板５４ｉ、続いてＤ−ＢＥＦ６９を透過し、表示用液晶セル７６に入射する。
【０１１９】
表示用液晶セル７６において、マルチカラーバックライト５６からの光が出射したエリアに対応する位置にある電極に電圧が印加されていた場合、その電極位置においては、光は偏光方向を９０°変化されて表示用液晶セル７６を出射し、上側偏光板５４ａを透過するため、観察者に視認される。
【０１２０】
したがって、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うることになる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
図４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、表示用液晶セル７６として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、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ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表示用液晶セル７６として用いた点において、第１の実施例による液晶表示素子と異なっている。
【０１２４】
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。
【０１２５】
表示用液晶セル７６における表示動作は、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。
【０１２６】
補償セル７０、駆動セル７１、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ、Ｄ−ＢＥＦ６９で構成される液晶素子は、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素子である。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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層構造の液晶セルを出射する。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
図５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。
【０１３５】
第３の実施例による液晶表示素子は、表示用液晶セル７６の上側基板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。
【０１３６】
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、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ、Ｄ−ＢＥＦ６９、及び位相差板７２で構成される液晶素子を、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素子とした。ここで位相差板７２は色調を調整する役割を果たす。
【０１３７】
構成の詳細は以下の通りである。
【０１３８】
表示用液晶セル７６の液晶層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、及び中央偏光板５４ｉの透過軸が、それぞれ表示用液晶セル７６の液晶層５５の厚さ方向中央の分子配向方向となす角を１４０°、９５°、７０°、７０°とした。
【０１３９】
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、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ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。
【０１４０】
また、第３の実施例による液晶表示素子においては、エリア分割用液晶セル７７の液晶層５５を負の誘電率異方性（Δε＜０）をもつ液晶材料を用いて形成し、垂直配向型の液晶セルとした。また、中央、及び下側偏光板５４ｉ、５４ｂは、直交ニコル配置とした。
【０１４１】
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。
【０１４２】
なお、表示用液晶セル７６の液晶分子のねじれ角は、１８０°〜２４０°とするのが好ましい。
【０１４３】
図６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。
【０１４４】
第４の実施例による液晶表示素子は、図３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、表示用液晶セル７６の液晶層５５を挟持する上側及び下側基板５０ａ、５０ｂのそれぞれ外側に、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ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と中央偏光板５４ｉとの間に挿入した。
【０１４５】
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、表示用液晶セル７６の下側基板５０ｂと中央偏光板５４ｉ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。
【０１４６】
また、第１の実施例による液晶表示素子においては、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ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、中央偏光板５４ｉとしては、中央直線偏光板５４ｆと中央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、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉは、ともに表示用液晶セル７６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。上側及び中央直線偏光板５４ｅ、５４ｆの透過軸は互いに直交させた。ただし、上側及び中央直線偏光板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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
なお、下側偏光板５４ｂには直線偏光板を用い、中央及び下側直線偏光板５４ｆ、５４ｂの透過軸は互いに平行とした。
【０１４９】
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、中央偏光板５４ｉ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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
これとは逆に、上側偏光板５４ａを左円偏光板、中央偏光板５４ｉ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と中央偏光板５４ｉ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、中央偏光板５４ｉの円偏光方向とを一致させる。
【０１５２】
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（液晶セルと反対側）に配置される。本実施例においては、広帯域コレステリックフィルムが液晶セル側に配置される点において、これと異なる。
【０１５３】
表示用液晶セル７６の液晶層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、垂直配向型の液晶セルとした。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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
表示用液晶セル７６への電圧無印加時には、表示用液晶セル７６の液晶層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表示用液晶セル７６の液晶層５５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、エリア分割用液晶セル７７でエリアごとに分割されて中央直線偏光板５４ｆを透過した光は、中央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、中央偏光板の偏光軸を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。
【０１５６】
表示用液晶セル７６への電圧印加時には、表示用液晶セル７６の液晶層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。
【０１５７】
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、表示用液晶セル７６への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。
【０１５８】
一方、マルチカラーバックライト５６から出射し、エリア分割用液晶セル７７でエリアごとに分割されて中央直線偏光板５４ｆを透過した光は、中央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。
【０１５９】
表示用液晶セル７６、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ、広帯域コレステリックフィルム７３で構成される液晶素子は、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素子である。なお、表示用液晶セル７６と上側または中央偏光板５４ａ、５４ｉ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。
【０１６０】
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、表示用液晶セル７６への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、表示用液晶セル７６への電圧印加時には、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うることになる。
【０１６１】
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。
【０１６２】
図７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、表示用液晶セル７６として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、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
表示用液晶セル７６の表示動作は、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。
【０１６５】
補償セル７０、駆動セル７１、上側及び中央偏光板５４ａ、５４ｉ、広帯域コレステリックフィルム７３で構成される液晶素子は、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素子である。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
したがって、駆動セル７１への電圧無印加時、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。
【０１６９】
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、駆動セル７１への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、駆動セル７１への電圧印加時には、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うることになる。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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４及び図７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。
【０１７３】
また、実施例においては、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について説明したが、セグメントタイプの液晶表示素子や、フルドットタイプの液晶表示素子であってもよい。
【０１７４】
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と中央偏光板５４ｉとの間の一方または双方に挿入することが可能である。
【０１７５】
図８（Ａ）及び（Ｂ）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２〜図７を参照して説明した液晶表示素子である。これらの液晶表示素子は、図２（Ｂ）に示すような表示部を備えている。また、分割用液晶セルの上側基板側に、図２（Ｃ）に示すようなエリアが画定されている。
【０１７６】
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。
【０１７７】
図８（Ａ）は、表示用液晶セル（表示用液晶セルが２層構造である場合は、駆動セル）の電極への電圧の印加／無印加を示す表である。図２（Ｂ）に示すドット８８ａ〜８８ｕ及びセグメント８９に対応する電極ごとのそれらを示した。図中の「ＯＮ」は、ＳＢ１〜ＳＢ３を通じて電圧を印加したことを示し、「ＯＦＦ」は、ＳＢ１〜ＳＢ３を通じて電圧を印加しなかったことを示す。
【０１７８】
ドット８８ａ〜８８ｕの２０個のドットに対応する電極のうち、電圧を印加したのは、ドット８８ａ〜８８ｅ、８８ｊ、８８ｐ、及び８８ｕの８個のドットに対応する電極で、電圧を印加した電極に対応するドットを連ねると「Ｌ」字形となる。また、「ＳＴ」を表示するセグメント８９に対応する電極にも電圧を印加した。「Ｌ」字形を形成するドットと、「ＳＴ」のセグメントが表示領域となり、残りの表示領域ではないドットと背景領域とが非表示領域となる。
【０１７９】
図８（Ｂ）は、エリア分割用液晶セルへの電圧の印加／無印加、マルチカラーフロントライトの点消灯、及び、マルチカラーバックライトの点消灯についてまとめた表である。
【０１８０】
エリア分割用液晶セルへの電圧の印加／無印加については、図２（Ｃ）に示したエリア８６及び８７に対応する電極ごとに示した。「エリア分割用液晶セル」の列について「ＯＮ」は、該当するＳＢで対応する電極に電圧を印加したことを示し、「ＯＦＦ」は、該当するＳＢで対応する電極に電圧を印加しなかったことを示す。
【０１８１】
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。「ＯＮ」の隣に点灯色を括弧書きした。また、両ライトの同時点灯は行わなかった。
【０１８２】
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、及びエリア分割用液晶セルの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。
【０１８３】
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はＯＦＦとし、発光を行わなかった。エリア分割用液晶セルは、エリア８６、８７の双方について電圧を無印加とした。
【０１８４】
エリア分割用液晶セルのエリア８６、８７から光が出射されないため、表示用液晶セルの「Ｌ」字形を形成するドット、及び「ＳＴ」を表示するセグメントに対応する電極に電圧が印加されていても、それらの部分（表示領域）の表示は行われない。
【０１８５】
一方、非表示領域には、マルチカラーフロントライトからの青色の光が入射する。
【０１８６】
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は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から赤色の光を出射した。エリア分割用液晶セルは、エリア８６に対応する電極には電圧を印加し、エリア８７については電圧を無印加とした。
【０１８７】
エリア分割用液晶セルのエリア８６からは赤色の光が出射されるが、エリア８７からは光が出射されない。また、エリア８６は、ドット８８ａ〜８８ｕに対応する電極の形成位置に対応して画定されており、エリア８６を出射した光は、ドット８８ａ〜８８ｕの表示に用いられる。このため、電圧の印加されている表示用液晶セルの「Ｌ」字形を形成するドットが、エリア８６を出射した赤色の光によって表示される。
【０１８８】
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は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から黄色の光を出射した。エリア分割用液晶セルは、エリア８６に対応する電極には電圧を印加せず、エリア８７については電圧を印加した。
【０１８９】
エリア分割用液晶セルのエリア８７からは黄色の光が出射されるが、エリア８６からは光が出射されない。また、エリア８７は、セグメント８９に対応する電極の形成位置に対応して画定されており、エリア８７を出射した光は、セグメント８９の表示に用いられる。このため、電圧の印加されている表示用液晶セルの「ＳＴ」のセグメントが、エリア８７を出射した黄色の光によって表示される。
【０１９０】
本願発明者が、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す駆動方法で実施例による各液晶表示素子を駆動したところ、図２（Ｂ）に示すような表示部において、ドットによる「Ｌ」が赤色で、セグメントによる「ＳＴ」が黄色で、またそれ以外の部分（非表示領域）が青色で表示された。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
なお、表示用液晶セルがノーマリブラックであるため、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（たとえばある１つのドット）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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
また、図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明した駆動方法からも理解されるように、表示用液晶セルには、必ずしもライトの発光に高速応答する液晶セルを用いることを要しない。したがってたとえば、単純マトリクス駆動のドット表示セルを採用することができるので、製造コストを低減することができる。
【０１９６】
一方、エリア分割用液晶セルは、高速応答が求められるため、低デューティであること、特にスタティック駆動を行うことが好ましい。エリア分割用液晶セルは、表示用液晶セルに比べると画素数が少なく構成されるため、スタティック駆動セルとすることは容易である。
【０１９７】
更に、表示用液晶セル、エリア分割用液晶セル、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がすべて同期していることは必須ではない。
【０１９８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１９９】
セグメントタイプ、フルドットタイプ、セグメント表示とドット表示の複合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。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、特願２００４−１１８８７０号に係る液晶表示装置に関して簡単に説明するための図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、図３〜図７を参照して詳説する実施例による液晶表示素子の概略を説明するための図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、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ための図である。
【図９】（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。
【図１０】（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。
【図１１】（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、（Ｂ）は、液晶表示素子の表示部を示す平面図である。
【図１２】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１３】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。
【符号の説明】
【０２０１】
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 中央直線偏光板
５４ｇ 上側１／４波長板
５４ｈ 中央１／４波長板
５４ｉ 中央偏光板
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
７５ バックライト同期駆動回路
７６ 表示用液晶セル
７７ エリア分割用液晶セル
７８同期回路
８１〜８７ エリア
８８ａ〜８８ｕ ドット
８９ セグメント
９０ 背景領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、第１及び第２の表示単位を含む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、出射した光でそれぞれ前記第１及び第２の表示単位の表示を行うことのできる第１及び第２の出射口を備える第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、
前記第２の偏光板、前記透過・反射板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過した光は、前記第１の偏光板で遮光される、前記第２の光源から出射される光に対してノーマリブラックタイプの液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１または第２の光源は、複数色の光を選択的に出射することができる請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第１の偏光板及び前記第２の偏光板が、それぞれ第１の方向、及び、前記第１の方向と直交する第２の方向に透過軸を有する直線偏光板である請求項１または２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記透過・反射板の反射軸の方向と前記第１の方向とが平行な方向である請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１の偏光板が右円偏光を透過する円偏光板であり、前記第２の偏光板が左円偏光を透過する円偏光板である、または、前記第１の偏光板が左円偏光を透過する円偏光板であり、前記第２の偏光板が右円偏光を透過する円偏光板である請求項１または２に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記第１及び第２の偏光板が、それぞれ直線偏光板と１／４波長板を含んで構成される請求項５に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記液晶層は、電圧無印加状態で前記第１の基板と前記第２の基板との間に垂直配向して挟持される請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
更に、前記第２の基板と前記透過・反射板との間、または前記第１の基板と前記第１の偏光板との間に配置された補償液晶層を含み、
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１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記液晶層と前記補償液晶層の液晶分子のねじれ角が７０°〜２４０°である請求項８に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
更に、前記第１の基板と前記第１の偏光板との間、または、前記第２の基板と前記第２の偏光板との間に配置された位相差板を含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記第２の光源は、発光装置と、前記発光装置で発光された光が入射する液晶セルを含み、
前記液晶セルは、
所定形状の第３の電極を備えた第３の基板と、
前記第３の基板と略平行に配置された、所定形状の第４の電極を備えた第４の基板であって、前記第３の電極と前記第４の電極とが対向する位置に前記第１の出射口及び第２の出射口を含む出射口が画定される第４の基板と、
前記第３の基板と前記第４の基板との間に挟持された液晶層と
を含んで構成される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１２】
前記制御回路が、前記発光装置の発光と、前記第３及び第４の基板間の前記液晶層の配向状態の切り替えとを同期させる請求項１１に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記制御回路が、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、及び、前記第２の光源の発光を制御する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１４】
前記制御回路が、前記第１または第２の光源が、１フレーム中のすべてのサブフレームにおいて、相互に異なる色の光を発光するように制御する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１５】
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、第１及び第２の表示単位を含む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、出射した光でそれぞれ前記第１及び第２の表示単位の表示を行うことのできる第１及び第２の出射口を備える第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、前記第２の偏光板、前記透過・反射板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過した光は、前記第１の偏光板で遮光される、前記第２の光源から出射される光に対してノーマリブラックタイプの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。
【請求項１６】
前記制御回路が、前記第１または第２の光源が、１フレーム中のすべてのサブフレームにおいて、相互に異なる色の光を発光するように制御する請求項１５に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項１】
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、第１及び第２の表示単位を含む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、出射した光でそれぞれ前記第１及び第２の表示単位の表示を行うことのできる第１及び第２の出射口を備える第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、
前記第２の偏光板、前記透過・反射板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過した光は、前記第１の偏光板で遮光される、前記第２の光源から出射される光に対してノーマリブラックタイプの液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１または第２の光源は、複数色の光を選択的に出射することができる請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第１の偏光板及び前記第２の偏光板が、それぞれ第１の方向、及び、前記第１の方向と直交する第２の方向に透過軸を有する直線偏光板である請求項１または２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記透過・反射板の反射軸の方向と前記第１の方向とが平行な方向である請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１の偏光板が右円偏光を透過する円偏光板であり、前記第２の偏光板が左円偏光を透過する円偏光板である、または、前記第１の偏光板が左円偏光を透過する円偏光板であり、前記第２の偏光板が右円偏光を透過する円偏光板である請求項１または２に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記第１及び第２の偏光板が、それぞれ直線偏光板と１／４波長板を含んで構成される請求項５に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記液晶層は、電圧無印加状態で前記第１の基板と前記第２の基板との間に垂直配向して挟持される請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
更に、前記第２の基板と前記透過・反射板との間、または前記第１の基板と前記第１の偏光板との間に配置された補償液晶層を含み、
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１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記液晶層と前記補償液晶層の液晶分子のねじれ角が７０°〜２４０°である請求項８に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
更に、前記第１の基板と前記第１の偏光板との間、または、前記第２の基板と前記第２の偏光板との間に配置された位相差板を含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記第２の光源は、発光装置と、前記発光装置で発光された光が入射する液晶セルを含み、
前記液晶セルは、
所定形状の第３の電極を備えた第３の基板と、
前記第３の基板と略平行に配置された、所定形状の第４の電極を備えた第４の基板であって、前記第３の電極と前記第４の電極とが対向する位置に前記第１の出射口及び第２の出射口を含む出射口が画定される第４の基板と、
前記第３の基板と前記第４の基板との間に挟持された液晶層と
を含んで構成される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１２】
前記制御回路が、前記発光装置の発光と、前記第３及び第４の基板間の前記液晶層の配向状態の切り替えとを同期させる請求項１１に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記制御回路が、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、及び、前記第２の光源の発光を制御する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１４】
前記制御回路が、前記第１または第２の光源が、１フレーム中のすべてのサブフレームにおいて、相互に異なる色の光を発光するように制御する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１５】
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、第１及び第２の表示単位を含む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、出射した光でそれぞれ前記第１及び第２の表示単位の表示を行うことのできる第１及び第２の出射口を備える第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、前記第２の偏光板、前記透過・反射板、及び電圧無印加時の前記液晶層を透過した光は、前記第１の偏光板で遮光される、前記第２の光源から出射される光に対してノーマリブラックタイプの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。
【請求項１６】
前記制御回路が、前記第１または第２の光源が、１フレーム中のすべてのサブフレームにおいて、相互に異なる色の光を発光するように制御する請求項１５に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−１９９１５８（Ｐ２００７−１９９１５８Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４９２８（Ｐ２００６−１４９２８）
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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