液晶表示装置
【課題】表示輝度の向上が図られたＦＳ駆動を行う液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、液晶表示素子と、複数色の光源を有するバックライトと、液晶表示素子とバックライトとを同期させＦＳ駆動を行う駆動装置とを有し、駆動装置は、フレームを複数に分割したサブフレームごとに、サブフレームに対応する表示パタンが実現されるように、液晶表示素子の明暗の表示状態を制御するとともに、任意の第１サブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、第１サブフレームの直後の第２サブフレームの開始時刻から、液晶表示素子の暗表示から明表示への立上りの応答遅れ時間の間に点灯され、応答遅れ時間の終了後、第１サブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されないブランク時間を挟んで、第２サブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されるように、バックライトの点灯状態を制御する。
【解決手段】液晶表示装置は、液晶表示素子と、複数色の光源を有するバックライトと、液晶表示素子とバックライトとを同期させＦＳ駆動を行う駆動装置とを有し、駆動装置は、フレームを複数に分割したサブフレームごとに、サブフレームに対応する表示パタンが実現されるように、液晶表示素子の明暗の表示状態を制御するとともに、任意の第１サブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、第１サブフレームの直後の第２サブフレームの開始時刻から、液晶表示素子の暗表示から明表示への立上りの応答遅れ時間の間に点灯され、応答遅れ時間の終了後、第１サブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されないブランク時間を挟んで、第２サブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されるように、バックライトの点灯状態を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、フィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動を行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用情報表示装置や、カーオーディオの表示部等に、セグメント表示、またはセグメント表示に加えてドットマトリクス表示が可能な液晶表示装置が用いられる。セグメント表示部をカラー表示可能な液晶表示装置の１つとして、カラーフィルタの形成された液晶表示素子に、白色のバックライト光を照射する構成のものがある。
【０００３】
カラーフィルタを用いた液晶表示装置の短所としては、液晶表示素子のガラス基板上にカラーフィルタを形成する工程が必要なことや、各セグメントの表示色がカラーフィルタの色に限定されること等が挙げられる。
【０００４】
セグメント表示部をカラー表示可能な、他の液晶表示装置として、いわゆるフィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動を行うものがある。このような液晶表示装置では、液晶表示素子にカラーフィルタを形成しない代わりに、例えば赤緑青（ＲＧＢ）発光可能なマルチカラー発光ダイオード（ＬＥＤ）光源などにより構成されたマルチカラーバックライトを用い、点灯色を順次時間的に切り替えることにより、カラー表示を行う。
【０００５】
図１４を参照して、従来のＦＳ駆動方法の具体例について説明する。図１４は、各セグメントの入力信号とバックライト点灯状態のタイミングチャートである。液晶表示素子として、オン状態で光を透過させ、オフ状態で光を透過させないノーマリーブラック型のものを想定している。
【０００６】
１つの画像を表示する時間的単位である１フレーム内に、バックライトがＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに点灯する３つのサブフレームＳＢ１〜ＳＢ３が設定されている。例えば、１フレームの長さは、ＮＴＳＣ規格に従った１６．７ｍｓであり、各サブフレームの長さは、５．５７ｍｓである。
【０００７】
液晶表示素子に印加される駆動波形は、例えば矩形波で、駆動周波数は、１つのサブフレーム内で１周期以上になるように設定し、入力信号に対して液晶表示素子が明暗表示できるように、オン時及びオフ時の振幅（駆動電圧）が調整される。
【０００８】
一般に、液晶表示素子は、印加電圧に対する応答がバックライトのそれに比べて遅いため、液晶表示素子がある程度応答するまでバックライトを点灯させないブランク時間を要する。
【０００９】
図１５に、ノーマリーブラック型液晶表示素子の１セグメント部分における、明表示から暗表示への切り替え時の立下り電気光学応答の測定例を示す。縦軸の上側が透過率を示し、縦軸の下側がセグメント部上下電極間駆動波形の電位を示し、横軸が経過時間を示す。
【００１０】
駆動電圧が、閾値以上の電圧Ｖから０に低下しても、すぐには透過率が充分低下しないことが分かる。透過率が充分に低下していない状態で、サブフレーム内で指定された色のバックライト光を点灯すれば、このセグメントで消光すべき色の光が漏れるため、色純度が低下することになる。
【００１１】
従って、透過率が充分に低下するまでの期間は、バックライトを点灯させないブランク時間とする必要がある。例えば、液晶セルが明表示から暗表示に変化する立下り応答時間が３ｍｓ程度の場合、ブランク時間は２．５ｍｓ程度、好ましくは３ｍｓ程度必要である。
【００１２】
図１４に戻って説明を続ける。各サブフレームの切り替え直後から、ブランク時間Ｂが設けられている。ブランク時間Ｂの後、各サブフレームの終了時刻までが、サブフレームに対応する色のバックライトを点灯させるバックライト点灯時間Ｌとなっている。
【００１３】
サブフレーム動作を人間の目に認識されない速度（例えば約１６．７ｍｓ／フレーム、約５．５７ｍｓ／サブフレーム、約３ｍｓ／ブランク時間）で駆動させれば、狙い通りの、ちらつきの抑えられたカラー表示を実現可能である。図１４に示す例で、セグメント１はＲとＧの混色である黄色、セグメント２はＲとＢの混色であるマゼンタ、セグメントｎはＧのみの緑の表示として、人間の目に認識される。
【００１４】
なお、上述のＦＳ駆動方法（このＦＳ駆動方法を、後述するカラーブレークレスＦＳ駆動方法と区別する場合には、通常ＦＳ駆動方法と呼ぶこととする）では、特に観察者の周囲が暗い場合に、観察者の視線が表示素子から離れた時や、素子自体に振動が加わった場合など（例えば自動車内環境において）、通常状態では人間の目に認識されない、各サブフレームの画像が分離して観察されるカラーブレークと呼ばれる現象が現れる場合がある。この現象は、人間の心理的要因からあまり好ましい表示状態とはいえない。
【００１５】
カラーブレーク現象は、特に、白表示部分にはっきり現れることから、通常ＦＳ駆動方法において、１つのセグメント表示部にて複数のサブフレームで点灯動作が行われている場合、即ち白色、黄色やマゼンタなどの混色表示状態で顕著に確認されると考えられる。
【００１６】
カラーブレーク現象を低減する方法として、１フレーム内に白表示サブフレームを挿入する等の方法が提案されているが、このような方法でカラーブレーク現象を除去することはできない。
【００１７】
本願発明者らは、特許文献１において、カラーブレーク現象を解消可能なＦＳ駆動方法（以下、上述の通常ＦＳ駆動方法と区別する場合には、カラーブレークレスＦＳ駆動方法と呼ぶこととする）を提案した。
【００１８】
この駆動方法の基本的な考え方は、１サブフレーム内において、バックライトの点灯色として原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のみではなく、混色（白やオレンジ等）も用い、各セグメントにおいては１サブフレームでのみバックライト光を透過させることにより、カラーブレーク現象を生じさせない、というものである。
【００１９】
図１６を参照して、カラーブレークレスＦＳ駆動方法の具体例について説明する。図１６は、各セグメントの入力信号とバックライト点灯状態のタイミングチャートである。液晶表示素子として、ノーマリーブラック型のものを想定している。
【００２０】
この例のバックライト発光色は、第１のサブフレームで白色とし、第２のサブフレームでオレンジとし、第３のサブフレームで青としている。この駆動方法では、１フレーム内で可能な表示色は、サブフレーム数をＭとすると、発光色数Ｍに黒を足して、Ｍ＋１色となる。
【００２１】
なお、フレームごとにバックライト点灯色を可変にできるので、液晶表示素子の動作が明と暗の２値動作である場合は、上記通常ＦＳ駆動方法に比べて、表示色が大幅に増加可能であることは明白であろう。
【００２２】
この例では、１６．７ｍｓの１フレームを、等間隔の３つのサブフレームに分割している。なお、各サブフレームの間隔は、バックライトの発光色に応じて変化させても良い。即ち、サブフレームは不等間隔でも動作可能である。
【００２３】
この例では、セグメント１で白表示を行い、セグメント２で黒表示を行い、セグメントｎでオレンジ表示を行っている。バックライトの点灯タイミングについて、通常ＦＳ駆動方法と同様に、サブフレーム切り替え直後は、液晶表示素子の電気光学応答を待つため約３ｍｓのブランク時間Ｂを設けている。ブランク時間Ｂの後、サブフレームの終了まで、サブフレームに対応する色のバックライトを点灯させるバックライト点灯時間Ｌが設けられる。
【００２４】
このような動作を行うことにより、外観上狙い通りの、ちらつきの無いカラー表示を、カラーブレークなしに実現することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特許第３８９４３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
通常ＦＳ駆動方法及びカラーブレークレスＦＳ駆動方法ともに、サブフレーム間の不要な混色を抑制するためにブランク時間を設けている。例えば上述の例のように、１６．７ｍｓのフレームを、５．５７ｍｓの３つの等間隔のサブフレームに分け、ブランク時間が３ｍｓ程度の場合、１サブフレーム内でバックライトが点灯している時間は略２．５７ｍｓとなり、点灯時間はサブフレーム時間の半分にも満たない。
【００２７】
例えば、バックライトの常時点灯が可能な、カラーフィルタを用いた液晶表示装置と比べると、ＦＳ駆動を行う液晶表示装置では、このように、表示輝度を高めることが難しい。ＦＳ駆動方法で、表示輝度を高める技術が望まれる。
【００２８】
なお、上述の例の条件で、例えば通常ＦＳ駆動方法で白表示を行った場合は、１フレーム内のバックライト点灯時間を、ＲＧＢを点灯させる３つのサブフレーム合計で略７．７１ｍｓまでは長くできる。しかし、カラーブレークレスＦＳ駆動方法では、混色表示でも１サブフレームのみしかバックライトを点灯させない。特に、カラーブレークレスＦＳ駆動方法において、表示輝度を高める技術が望まれる。
【００２９】
本発明の一目的は、表示輝度の向上が図られたＦＳ駆動を行う液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の一観点によれば、明表示と暗表示とが切り換わる複数の表示部を含む液晶表示素子と、複数色の光源を有し、該光源から出射した光を、前記液晶表示素子に入射させるバックライトと、前記液晶表示素子と前記バックライトとを同期させフィールドシーケンシャル駆動を行う駆動装置とを有し、前記駆動装置は、フレームを複数に分割したサブフレームごとに、サブフレームに対応する表示パタンが実現されるように、前記液晶表示素子の明暗の表示状態を制御するとともに、任意の第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、該第１のサブフレームの直後のサブフレームである第２のサブフレームの開始時刻から、前記液晶表示素子の暗表示から明表示への立上りの応答遅れ時間の間に点灯され、前記応答遅れ時間の終了後、前記第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されないブランク時間を間に挟んで、前記第２のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されるように、前記バックライトの点灯状態を制御する液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００３１】
例えば、第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、第１のサブフレーム内で点灯され、さらに、第１のサブフレームの直後の第２のサブフレーム内まで延長して点灯される。これにより、表示輝度の向上が図られる。
【００３２】
また例えば、第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、第１のサブフレーム内で点灯されなくても、第１のサブフレームの直後の第２のサブフレーム内で点灯される。例えば、低温により液晶の応答速度が遅いとき、サブフレームの終了時刻まで液晶が充分に応答せず（明表示から暗表示への立下りが充分でなく）、第１のサブフレーム内で、第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色を点灯できない状況が生じうる。そのような場合に、第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色を、直後の第２のサブフレーム内で点灯することにより、バックライト点灯時間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例による液晶表示装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）は、ＮＷＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図であり、図２（Ｂ）は、ガラス基板上の構造の一例を示す概略断面図であり、図２（Ｃ）は、ガラス基板上の構造の他の例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、２層ＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図である。
【図４】図４は、ＶＡモード液晶表示素子の概略斜視図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ、暗表示から明表示へのスイッチング時、及び、明表示から暗表示へのスイッチング時における電気光学応答の過渡応答波形を示すグラフである。
【図６】図６は、２層ＴＮ液晶表示素子の立上り及び立下りの電気光学過渡応答特性を、１サブフレームのタイミングに対応付けて示したグラフである。
【図７】図７は、第２の実施例による駆動方法の、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、第３の実施例による駆動方法の、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】図９は、第４の実施例の駆動方法の、各コモン（走査線）電極へ印加する駆動波形と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の、立上り応答時間の温度依存性、及び、立下り応答時間の温度依存性を示すグラフである。
【図１１】図１１は、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の、立上りの応答遅れ時間の温度依存性を示すグラフである。
【図１２】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ、第５及び第６の実施例における駆動パラメータをまとめた表である。
【図１３】図１３は、第７の実施例の液晶表示装置を概略的に示すブロック図である。
【図１４】図１４は、従来の通常ＦＳ駆動方法の、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、ノーマリーブラック型液晶表示素子の１セグメント部分における、明表示から暗表示への切り替え時の立下り電気光学応答を示すグラフである。
【図１６】図１６は、従来のカラーブレークレスＦＳ駆動方法の、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１７】図１７は、従来のマルチプレックス駆動の通常ＦＳ駆動方法の、各コモン（走査線）電極へ印加する駆動波形と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施例による液晶表示装置について説明する。図１は、実施例の液晶表示装置を概略的に示すブロック図である。実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子１と、マルチカラーバックライト２と、駆動装置３とを含んで構成される。マルチカラーバックライト２は、液晶表示素子１の背面に備えられ、例えば赤緑青（ＲＧＢ）発光可能なマルチカラー発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んで構成される。駆動装置３は、液晶表示素子１とマルチカラーバックライト２とを所望のタイミングで同期駆動させて、フィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動によるカラー表示を行う。
【００３５】
液晶表示素子１として、本願発明者らは、以下の３つの動作モードで動作するものを作製し、それらの電気的特性を評価した。
【００３６】
まず、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）を参照して、ノーマリーホワイト（ＮＷ）ツイステッドネマチック（ＴＮ）モード液晶表示素子について説明する。図２（Ａ）は、ＮＷＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図である。液晶セル１１が、上下のガラス基板１２、１３と、それらの間に形成された液晶層１４とを含んで構成される。
【００３７】
図２（Ｂ）に示すように、液晶セルのガラス基板１２、１３それぞれの、液晶層側内面に、表示パタンに対応するパタンを形成した透明電極３１が配置され、さらにその内面に、水平配向膜３２が形成されている。上下の水平配向膜３２に、上下基板間で左ねじれ９０°で液晶分子が配向するようラビング処理が施されている。
【００３８】
上下水平配向膜３２の間に、左ねじれのカイラル材が添加されたΔε＞０の液晶材料が満たされて、液晶層１４が形成されている。液晶層１４の厚さ、即ちセル厚は、略２μｍに設定されており、液晶セル厚ｄと液晶材料のねじれピッチｐとの比ｄ／ｐは、略０．３５に設定されている。なお、液晶材料の複屈折率Δｎとセル厚ｄとの積であるリタデーションΔｎｄは、略４４６ｎｍに設定されている。液晶層中央分子配向方位が、液晶表示素子を法線方向から観察したとき、素子面内において６時方位となるように、ラビング方向が調整されている。
【００３９】
液晶セル１１は、相互にクロスニコル配置された上側偏光板２１と下側偏光板２２との間に配置されている。偏光板２１、２２は、それぞれ、液晶セル１１の近接する基板のラビング方向に直交するように、吸収軸が配置されている。偏光板２１、２２として、例えばポラテクノ製ＳＫＮ１８２４３Ｔが用いられる。
【００４０】
なお、液晶表示素子の視角特性等を改善するため、表示パタン部以外の領域の、片側または両側のガラス基板上に、表示パタン電極から非導電物により電気的に絶縁したブラックマスク膜を配置する場合もある。ブラックマスク膜は、例えばクロムやモリブデン等の金属薄膜からなる。なお、ブラックマスク膜として、顔料、カーボンを分散したアクリル等の樹脂膜を用いてもよい。
【００４１】
図２（Ｃ）に示すように、絶縁膜４１、ブラックマスク膜４２は、例えば、液晶セルのガラス基板１２（１３）と透明電極３１との間に形成される。必要に応じて、透明電極３１と配向膜３２との間に形成してもよい。特に、カラーブレークレスＦＳ駆動の液晶表示装置には、このような遮光構造を採用することが好ましい。
【００４２】
次に、図３を参照して、２層ＴＮモード液晶表示素子について説明する。図３は、２層ＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図である。上側偏光板６１と下側偏光板６２とが、相互にクロスニコル配置されている。偏光板６１、６２として、ポラテクノ製ＳＫＮ１８２４３Ｔを用いることができる。偏光板６１、６２の間に、上側から、２層の液晶セル５１、５２が配置されている。
【００４３】
下側の液晶セル５２は、図２（Ａ）を参照して説明したＮＷＴＮモード液晶セルと同等なものであり、「駆動セル」として動作させる。駆動セル５２は、このセル側に外部から駆動電圧を印加して、表示素子の明暗をスイッチングするために用いる。
【００４４】
上側の液晶セル５１は、「補償セル」として用いる。補償セル５１では、上下のガラス基板間で液晶分子が右ねじれ９０°に配向するように、ラビング方向が設定されている。補償セル５１の液晶層には、右ねじれを誘起するカイラル材が添加され、液晶層中央分子の配向方位は３時方位としている。また、補償セル５１のガラス基板表面には、表示パタン電極が形成されていない。その他の条件は、駆動セル５２と同様である。
【００４５】
補償セル５１により、駆動セル５２で発生したリタデーションがキャンセルされ、正面観察時におけるリタデーションが略０となり、ほぼ偏光板クロスニコルの暗表示が得られる。このように２層の液晶セルを用いることにより、ノーマリーブラック（ＮＢ）動作が得られる。
【００４６】
なお、補償セルの代わりに、補償セルと同様な光学特性を有する光学フィルム、例えばポラテクノ製Ｔｗｉｓｔａｒフィルムを用いることができることは明らかであり、実際の液晶表示素子に適用して、同様な動作が可能であることを確認済みである。
【００４７】
次に、図４を参照して、垂直配向（ＶＡ）モード液晶表示素子について説明する。図４は、ＶＡモード液晶表示素子の概略斜視図である。ＶＡモード液晶表示素子の液晶セル７１では、上下ガラス基板７２、７３それぞれの液晶層側内面に、表示パタンを形成した透明電極が配置され、さらにその内面に、垂直配向膜が形成されている。上下の垂直配向膜に、上下基板間でアンチパラレル配向となるようにラビング処理が施されている。
【００４８】
上下垂直配向膜間に、Δε＜０の液晶材料が満たされて、液晶層７４が形成されている。液晶層７４の厚さは略２μｍに設定され、リタデーションΔｎｄは略３００ｎｍに設定され、液晶層中央分子の配向方位は１２時方位に設定されている。
【００４９】
液晶セル７１は、相互にクロスニコル配置された上側偏光板８１と下側偏光板８２との間に配置されている。上側の偏光板８１の吸収軸は、１２時方位から反時計回りに４５°回転させた位置に設定されている。
【００５０】
液晶セル７１と、上下の偏光板８１、８２との間に、それぞれ、視角補償板９１、９２が配置されている。視角補償板９１、９２として、負の二軸光学異方性を有する光学フィルムを用いることができる。試作した液晶表示素子では、住友化学製ヨウ素系偏光板に、負の二軸光学異方性を有する光学フィルムを貼り合わせた視角補償板貼合偏光板を用いた。
【００５１】
視角補償板９１、９２の面内遅相軸は、それぞれ、近接する偏光板８１、８２の透過軸にほぼ平行に配置した。視角補償板９１、９２各々について、面内位相差は、略４５ｎｍとし、厚さ方向の（厚さ断面内の）位相差は略１２０ｎｍとしている。
【００５２】
なお、負の二軸光学異方性を有する視角補償板は、液晶セルの上面側または下面側の一方のみに配置されていてもよい。さらに他方に、負の一軸光学異方性を有する視角補償板を配置してもよい。光学フィルムのパラメータとしては、厚さ方向の位相差（光学フィルム２枚以上使用の場合はその合計）を、液晶セルのΔｎｄに対して略０．５倍〜略１倍に設定することが好ましい。また、負の二軸光学異方性を有する光学フィルムの面内位相差は、略３０ｎｍ〜略６５ｎｍに設定することが好ましい。
【００５３】
２層ＴＮ素子、ＶＡ素子は、ノーマリーブラック型素子となる。ノーマリーブラック型素子を用いると、ブラックマスクを用いない構造で、コントラストの高いカラーブレークレスＦＳ駆動液晶表示装置を作製することが容易である。さらに、視角特性を考慮すると、ＶＡ素子が最適である。ＦＳ駆動液晶表示装置として動作させた場合、ＶＡ素子を用いた場合に、圧倒的に良好な表示品位が得られることを確認している。
【００５４】
次に、上述のように作製したＮＷＴＮモード、２層ＴＮモード、及びＶＡモードの３種の液晶表示素子の、室温時の電気光学応答特性の測定結果について説明する。測定には、大塚電子製ＬＣＤ５２００を用いた。
【００５５】
駆動条件について説明する。駆動波形は矩形波とし、駆動周波数は５００Ｈｚとした。駆動電圧は、オフ電圧を０Ｖとし、オン電圧は、ＮＷＴＮ素子では６Ｖとし、２層ＴＮ素子では５Ｖとし、ＶＡ素子では６．５Ｖとした。ＮＷＴＮ素子では、オン電圧時の暗透過率が１％程度になる条件、２層ＴＮ素子及びＶＡ素子では、オン電圧時の透過率が２５％程度になる条件を狙って、各素子のオン電圧を設定した。
【００５６】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に、それぞれ、暗表示から明表示へのスイッチング時、及び、明表示から暗表示へのスイッチング時における電気光学応答の過渡応答波形測定結果を示す。横軸が経過時間を示し、縦軸が透過率を示す図５（Ａ）の曲線Ａ１〜Ａ３が、それぞれ、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の結果であり、図５（Ｂ）の曲線Ａ４〜Ａ６が、それぞれ、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の結果である。
【００５７】
暗表示から明表示に変化させる場合、ＮＷＴＮ素子は、オン電圧からオフ電圧に切り替え、２層ＴＮ素子及びＶＡ素子、すなわちノーマリーブラック型素子は、オフ電圧からオン電圧に切り替える。明表示から暗表示に変化させる場合は、各素子について、電気的に逆の切り替えを行う。
【００５８】
いずれの種類の素子についても、暗表示から明表示への切り替え時の応答を、立上り応答と呼ぶこととし、明表示から暗表示への切り替え時の応答を、立下り応答と呼ぶこととする。
【００５９】
図５（Ａ）に示すように、立上りの電気的スイッチングは、時刻１００ｍｓに行われている。３種の素子すべてについて、スイッチング直後には透過率が変化しない応答遅れが存在する。
【００６０】
ＮＷＴＮ素子が、最も早く透過率上昇が現れる。ノーマリーブラック型素子は、これに比べて、透過率が上昇するまでの時間が長い。応答遅れを評価するために、電気的スイッチングが行われた時刻から透過率が２％まで上昇する時間を応答遅れ時間とし、各素子の応答遅れ時間を測定した。応答遅れ時間は、ＮＷＴＮ素子が０．３２ｍｓであり、２層ＴＮ素子が１．６２ｍｓであり、ＶＡ素子が１．２６ｍｓであった。
【００６１】
図５（Ｂ）に示すように、立下りの電気的スイッチングは、２００ｍｓに行われている。立上り応答では、応答遅れの後に透過率が上昇しているのに対し、立下り応答では、ほぼ応答遅れなく透過率が下降している。
【００６２】
ＮＷＴＮ素子が、最も急峻な透過率の立下りを示し、ノーマリーブラック型素子に比べて応答速度が速い。ただし、いずれの液晶表示素子でも、立下り応答が完了するまでに数ｍｓ程度の長い時間がかかる。なお、ＮＷＴＮ素子の応答が相対的に速いのは、電気的な立上り応答であるためと推測される。また、２層ＴＮ素子と比べると、オン電圧が高めに設定されていることも影響していると推測される。
【００６３】
ＮＷＴＮ素子は、立下り応答時間が比較的短いので、ノーマリーブラック型の素子に比べると、従来のＦＳ駆動において、バックライト点灯時間を長く取ることができることになる。
【００６４】
ノーマリーブラック型素子は、上述のように、例えば、表示品位を高めたカラーブレークレスＦＳ駆動に好適である。しかし、ＮＷＴＮ素子に比べると、立下り応答時間が長く、従来のＦＳ駆動において、バックライト点灯時間を長く取ることが難しくなる。
【００６５】
ノーマリーブラック型液晶表示素子を用いた場合でも、バックライトの点灯時間を長く取れるＦＳ駆動方法が望まれる。このような駆動方法があれば、表示部の輝度を向上させることや、または、バックライトに用いる発光素子の部品点数を減少させて低コスト化を図れること等の利点がある。
【００６６】
次に、図６を参照して、このような駆動方法について検討する。図６は、２層ＴＮ液晶表示素子の立上り及び立下りの電気光学過渡応答特性を、１サブフレームのタイミングに対応付けて示したグラフである。縦軸が透過率を示し、横軸がサブフレームの開始時刻を時刻０とした経過時間を示す。
【００６７】
サブフレームの開始時刻０に、立上り及び立下りの電気的スイッチングが行われている。上述したように、立下りの応答がスイッチング直後から始まっているのに対し、立上りの応答（透過率上昇）は応答遅れの後に開始している。立下り応答が完了するまでの時間が長いので、立下り応答するセグメントの、立上り応答遅れ時間中の透過率は、充分に低下していない。
【００６８】
従って、立上りの応答遅れ時間中に、このサブフレーム（現サブフレーム）の直前のサブフレーム（前サブフレーム）に対応する点灯色のバックライトを延長して点灯させるのであれば、明表示から暗表示に切り替えられるセグメントの表示輝度を高めることができ、一方、暗表示から明表示に切り替えられるセグメントでは透過率がまだ充分上昇しておらず光漏れが抑制されるので、不要な混色も抑えることができる。
【００６９】
図６に示すように、例えば、現サブフレームの開始時刻から、立上りの応答遅れ時間分の期間を、前サブフレームに対応するバックライトを点灯させる、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄとして設定することができる。
【００７０】
前サブフレームバックライト点灯時間Ｄに引き続き、立下り応答するセグメントの透過率が充分に低下するまでバックライトを消灯させるブランク時間Ｂが続く。ブランク時間Ｂの後に、現サブフレームで点灯すべきバックライトを点灯する、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌが続く。
【００７１】
ノーマリーブラック型の液晶表示素子の方が、立上りの応答遅れ時間が長い。また、ノーマリーブラック型の方が、立下り応答でゆっくり透過率が低下するので、立上り応答遅れ時間中の透過率が高い。このような観点から、前サブフレームバックライト点灯時間を導入したＦＳ駆動方法は、特に、ノーマリーブラック型の液晶表示素子の表示輝度向上に有効となろう。
【００７２】
次に、図７を参照して、第２の実施例によるＦＳ駆動方法について説明する。第２の実施例では、前サブフレームバックライト点灯時間を、通常ＦＳ駆動方法に導入する。図７は、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。液晶表示素子として、ノーマリーブラック型のものを想定している。なお、液晶表示素子として、ＮＷＴＮ素子等のノーマリーホワイト型のものを用いる場合は、セグメントのオン・オフ制御が逆になる。
【００７３】
１フレーム内に、３つのサブフレームＳＢ１〜ＳＢ３が設定されている。サブフレームごとに、サブフレームに対応する表示パタンが実現されるように、各セグメントの明暗の表示状態が制御される。サブフレームＳＢ１〜ＳＢ３それぞれの表示パタンに対応する点灯色として、Ｒ、Ｇ、Ｂが設定されている。
【００７４】
各サブフレーム内の、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌに、各サブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯される。各サブフレームに対応する点灯色は、さらに、その直後のサブフレームの初期に設定された前サブフレームバックライト点灯時間Ｄだけ、延長して点灯される。現サブフレームバックライト点灯時間Ｌと前サブフレームバックライト点灯時間Ｄとを合わせた点灯状態が、ブランク時間Ｂを挟んで繰り返される。
【００７５】
本明細書「背景技術」の欄で図１４を参照して説明したように、従来の通常ＦＳ駆動方法では、あるサブフレームで点灯させていたバックライトが、そのサブフレームの終了時刻で消灯されていた。
【００７６】
これに対し、第２の実施例の駆動方法では、あるサブフレームの表示パタンに対応する点灯色を、その直後のサブフレームまで延長して点灯させることにより、表示輝度の向上を図ることができる。
【００７７】
例えば、１フレームの長さを１６．７ｍｓとし、各サブフレームの長さを５．５７ｍｓとする。液晶表示素子としてＮＷＴＮ素子を用いる場合、例えば、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄを０．３２ｍｓとし、サブフレーム開始時刻から現サブフレームに対応する点灯色のバックライト点灯時刻までの待ち時間である応答待ち時間（点灯待ち時間Ｄ＋Ｂ）を２．５ｍｓとする。現サブフレームバックライト点灯時間Ｌは、サブフレーム時間から応答待ち時間を引いた３．０７ｍｓとなる。
【００７８】
ＲＧＢ各々の点灯時間は、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌと前サブフレームバックライト点灯時間Ｄとの和となるので、３．３９ｍｓとなる。従来のＦＳ駆動方法では、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌである３．０７ｍｓのみが１色の点灯時間となるので、実施例の駆動方法により、略１０％の点灯時間延長が実現される。
【００７９】
また、液晶表示素子として２層ＴＮ素子を用いる場合、例えば、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄを１．６２ｍｓとし、応答待ち時間を３．５ｍｓとする。現サブフレームバックライト点灯時間Ｌは２．０７ｍｓとなる。前サブフレームバックライト点灯時間を導入した場合の１色の点灯時間は３．６９ｍｓに延びる。これは、従来方法の点灯時間２．０７ｍｓに比べて、略７８％の点灯時間延長となる。
【００８０】
さらに、液晶表示素子としてＶＡ素子を用いる場合、例えば、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄを１．２６ｍｓとし、応答待ち時間を３．５ｍｓとする。現サブフレームバックライト点灯時間Ｌは２．０７ｍｓとなる。前サブフレームバックライト点灯時間を導入した場合の１色の点灯時間は３．３３ｍｓに延びる。これは、従来方法の点灯時間２．０７に比べて、略６１％の点灯時間延長となる。
【００８１】
このように、ノーマリーブラック型の液晶表示素子（２層ＴＮ素子、ＶＡ素子）で、特に長く点灯時間を延長できる。
【００８２】
３種の液晶表示素子について、上記駆動タイミングを適用した通常ＦＳ駆動液晶表示装置を作製し、表示状態を観察した結果、バックライト発光輝度が同じ条件下で、従来駆動方法の装置と比べ、すべての種類の液晶表示素子に対し、外観上の輝度向上が確認できた。色純度に関しては、従来駆動方法とほとんど違いが見られなかったが、表示輝度が向上したおかげで、より鮮やかな表示状態が得られることがわかった。
【００８３】
次に、図８を参照して、第３の実施例によるＦＳ駆動方法について説明する。第３の実施例では、前サブフレームバックライト点灯時間を、カラーブレークレスＦＳ駆動方法に導入する。図８は、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。第２の実施例と同様に、液晶表示素子として、ノーマリーブラック型のものを想定している。
【００８４】
第３の実施例はカラーブレークレスＦＳ駆動を行うので、各セグメントは、１フレーム当たり１つのサブフレームしか明表示とならない。また、サブフレーム内で、複数色の光源を同時点灯させる点灯態様が含まれることにより、例えばシアン等の混色系の発光色が、単独のサブフレーム内で得られる。
【００８５】
前サブフレームバックライト点灯時間Ｄ、ブランク時間Ｂ、及び、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌの設定方法は、第２の実施例と同様である。前サブフレームバックライト点灯時間が導入されることにより、カラーブレークレスＦＳ駆動の第３の実施例でも、通常ＦＳ駆動の第２の実施例と同様に、従来方法に比べて表示輝度向上が図られる。
【００８６】
以上説明したように、ＦＳ駆動方法に前サブフレームバックライト点灯時間を導入することにより、従来よりもバックライト点灯時間が延長されるので、例えばバックライトの輝度を向上させなくとも、表示輝度向上を図ることができる。
【００８７】
特に、混色表示でも１サブフレームしかバックライトを点灯させないカラーブレークレスＦＳ駆動方法の輝度向上技術として有用と考えられる。なお、バックライトの輝度を低下させつつ、従来と同様の表示輝度を維持するという使い方をすることもできる。
【００８８】
あるサブフレームの開始時刻から、液晶表示素子の立上りの応答遅れ時間の間に、前サブフレームの表示パタンに対応する点灯色を点灯させることにより、不要な混色による色純度の低下を抑制しつつ、表示輝度の向上を図ることができる。
【００８９】
なお、ノーマリーホワイト型の液晶表示素子に比べて、ノーマリーブラック型の液晶表示素子の方が、立上りの応答遅れ時間が長い傾向があり、さらに、立下り応答でゆっくり透過率が低下する傾向があるので、前サブフレームバックライト点灯時間を導入したＦＳ駆動方法は、ノーマリーブラック型の液晶表示素子を用いる場合に特に有効と考えられる。
【００９０】
なお、ＦＳ駆動方法で一般に、あるサブフレームで明表示の表示部は、その直後のサブフレームで明表示のままであるか、暗表示に変化することになる。通常ＦＳ駆動方法では、混色表示を行うとき、１フレーム内の連続する２つのサブフレームで、明表示から明表示に移る表示態様がある。一方、カラーブレークレスＦＳ駆動方法では、１フレーム当たり１つのサブフレームでしか表示部が明表示にならないので、1フレーム内では明表示か
ら明表示に移る表示態様がない。
【００９１】
前サブフレームバックライト点灯時間を導入した場合、明表示から暗表示に移る表示部に対して輝度向上効果が得られるのに加え、明表示から明表示に移る表示部に対しては、明表示のまま点灯時間が延びるので、特に高い輝度向上効果が得られる。
【００９２】
次に、図９を参照して、第４の実施例によるＦＳ駆動方法について説明する。第４の実施例では、前サブフレームバックライト点灯時間を、マルチプレックス駆動の通常ＦＳ駆動方法に導入する。なお、比較のため、図１７を参照して、従来のマルチプレックス駆動のＦＳ駆動方法についても説明する。
【００９３】
図９及び図１７は、それぞれ、第４の実施例、及び、従来方法の、各コモン（走査線）電極へ印加する駆動波形と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。１フレームは１６．７ｍｓとし、これを５．５７ｍｓの３つの等間隔のサブフレームＳＢ１〜ＳＢ３に分割している。１／４デューティ、１／３バイアスのマルチプレックス駆動を例に説明する。印加電圧±Ｖで走査線が選択されるコモン駆動波形とした。駆動周波数は略１８０Ｈｚとした。
【００９４】
まず、比較例として従来方法について説明する。マルチプレックス駆動のＦＳ駆動方法では、走査線が複数あるので、走査線本数をＮとすると、Ｎ−１本の走査が完了するまで、バックライト点灯に関する動作を待つ必要がある。この待ち時間を、走査待ち時間Ｗとする。走査待ち時間Ｗは、駆動周波数をｆとすると、（１／ｆ）×（Ｎ−１）／２Ｎで定義される。
【００９５】
図１７に示す例で、走査待ち時間Ｗは２．０９ｍｓとなる。その後、最後の走査線に選択電圧が印加される時刻から、液晶表示素子の応答を待つブランク時間Ｂが設定される。ブランク時間Ｂは、例えば３．０ｍｓである。
【００９６】
ブランク時間Ｂの後に、現サブフレームに対応する点灯色のバックライトを点灯させるバックライト点灯時間Ｌが続く。１色のバックライト点灯時間Ｌは、サブフレーム時間から走査待ち時間Ｗとブランク時間Ｂとを引くことで求められ、０．４８ｍｓとなる。走査線本数が多くなると、走査待ち時間Ｗが長くなるため、液晶表示装置の表示輝度が益々暗くなってしまう。
【００９７】
一方、図９に示すように、第４の実施例の駆動方法では、比較例の駆動方法において、各サブフレームに、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄが導入される。この例では、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄを１．２ｍｓとしている。これにより、１色のバックライトの点灯時間が、比較例の０．４８ｍｓから１．２ｍｓ延びて、比較例の約３倍の１．６８ｍｓとなり、大幅な輝度向上が図られる。走査待ち時間が、表示輝度向上のために有効に利用されている。
【００９８】
このように、マルチプレックス駆動で走査待ち時間が長くなり、現サブフレームでのバックライト点灯時間の確保が難しくなるような場合にも、前サブフレームバックライト点灯時間を導入したＦＳ駆動方法は有効となる。
【００９９】
液晶表示素子として、２層ＴＮ素子を用いた液晶表示装置を作製し、図９及び図１７に示した駆動シーケンスによって駆動した表示状態を比較した結果、明らかに実施例の装置の方が、表示輝度が高いことを確認した。
【０１００】
なお、１／４デューティのマルチプレックス駆動の例を説明したが、デューティ比としては、１／２デューティ〜１／８デューティ程度が適当であることがわかっている。また、マルチプレックス駆動周波数としては、１５０Ｈｚ〜１ｋＨｚが好ましく、３００Ｈｚ〜１ｋＨｚがより好ましい。
【０１０１】
なお、上記実施例で、サブフレーム数を３としたが、サブフレーム数は３に制限されない。特に、カラーブレークレスＦＳ駆動方法では、２以上であればよい。また、上記実施例で各サブフレーム時間を等しくしたが、サブフレームは等間隔に制限されない。例えば、発光色ごとに、所望の表示輝度のバランスとなるように、サブフレーム時間を変化させてもよい。さらに、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄ、ブランク時間Ｂ、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌは、サブフレームごとに異ならせることも可能である。
【０１０２】
次に、前サブフレームバックライト点灯時間を導入したＦＳ駆動方法の、パラメータの満たす条件についてまとめる。フレーム時間をＦとし、サブフレーム数をＭとし、サブフレーム時間をＳｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とし、前サブフレームバックライト点灯時間をＤｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とし、ブランク時間をＢｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とし、現サブフレームバックライト点灯時間をＬｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とし、走査待ち時間をＷとする。
【０１０３】
まず、第１の条件について説明する。フレーム時間Ｆは、
という関係を満たす。なお、各サブフレームが等時間であるときは、サブフレーム時間をＳとして、
と表される
次に、第２の条件について説明する。走査待ち時間Ｗが、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄｍ以下（Ｗ≦Ｄｍ）の場合は、
という関係を満たし、走査待ち時間Ｗが、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄｍ以上（Ｗ≧Ｄｍ）の場合は、
という関係を満たす。なお、スタティック駆動の場合は走査線本数Ｎ＝１なので、走査待ち時間Ｗ＝０となる。
【０１０４】
なお、Ｗ≦Ｄｍ及びＷ≧Ｄｍのいずれの場合でも、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌｍが０であっても、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄｍが０でなければ、バックライトの点灯時間を確保することができることになる。
【０１０５】
現サブフレームバックライト点灯時間Ｌｍが非０であっても、０であっても、任意のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、当該サブフレーム内のある時点から、その直後のサブフレーム内のある時点までの間に点灯される。
【０１０６】
次に、第３の条件について説明する。液晶の立上りまたは立下りの応答時間が、最も短いサブフレーム時間Ｓｍ以下であることが好ましく、最も短いＳｍ−Ｗ以下であることがより好ましい。特に、立下りの応答時間が、最も短いＳｍ−Ｗ以下であることが好ましい。
【０１０７】
ここで、立上りの応答時間、及び、立下りの応答時間は、以下のように定義される。暗表示電圧印加時の定常状態における透過率を０％とし、明表示電圧印加時の定常状態における透過率を１００％とした相対透過率を考える。暗表示から明表示への光学応答について、相対透過率が０％から９０％まで上昇するのに要する時間が、立上り応答時間と定義される。また、明表示から暗表示への光学応答について、相対透過率が１００％から１０％まで下降するのに要する時間が、立下り応答時間と定義される。
【０１０８】
上記の条件に従って、液晶表示素子の応答速度にかかわらず良好な色純度を示すＦＳ駆動液晶表示装置を作製することができる。
【０１０９】
次に、液晶表示素子の電気光学応答の温度依存性を考慮したＦＳ駆動方法について説明する。まず、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の、電気光学応答の温度依存性について説明する。
【０１１０】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、及び図１１に、それぞれ、立上り応答時間の温度依存性、立下り応答時間の温度依存性、及び、立上りの応答遅れ時間の温度依存性のグラフを示す。横軸は温度を示し、縦軸は時間を示す。図１０（Ａ）の曲線Ａ７〜Ａ９、図１０（Ｂ）の曲線Ａ１０〜Ａ１２、及び、図１１の曲線Ａ１３〜Ａ１５が、それぞれ、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の結果である。
【０１１１】
上述のように、立上り応答時間は、相対透過率が０％から９０％まで上昇するのに要する時間で定義され、立下り応答時間は、相対透過率が１００％から１０％まで下降するのに要する時間で定義されている。また、立上りの応答遅れ時間を、電気的スイッチングから（絶対）透過率が２％まで上昇するのに要する時間としている。
【０１１２】
３種の素子すべてについて、立上り応答時間、立下り応答時間、及び、立上りの応答遅れ時間が、温度低下に伴って長くなる。ＮＷＴＮ素子の温度変化よりも、ノーマリーブラック型素子の温度変化の方が大きい傾向が見られる。ＮＷＴＮ素子の応答時間が、ノーマリーブラック型素子のそれよりも短いことについて図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して説明したが、低温になるほど、ＮＷＴＮ素子とノーマリーブラック型素子との差が拡大する傾向が見られる。
【０１１３】
立上り応答時間については、２層ＴＮ素子とＶＡ素子とはほぼ同様な温度変化を示し、立下り応答時間については、２層ＴＮ素子よりもＶＡ素子の温度変化の方が大きく、立上りの応答遅れ時間については、ＶＡ素子よりも２層ＴＮ素子の温度変化の方が大きい。
【０１１４】
このように、液晶表示素子の電気光学応答が低温になるほど遅くなる。従来のＦＳ駆動液晶表示装置では、応答時間が長くなれば、バックライト点灯時間（実施例の現サブフレームバックライト点灯時間に対応）が短くなり、輝度が低下する。また、さらに、応答待ち時間が、サブフレーム終了時刻まで長くなれば、バックライトを点灯させることができなくなる（実施例で現サブフレームバックライト点灯時間が０となることに対応）。これに起因して、意図した表示状態を実現できなくなったり、そもそもカラー表示ができなくなったりする。
【０１１５】
上記第２の条件で説明したように、前サブフレームバックライト点灯時間を導入することにより、現サブフレームバックライト点灯時間が０となっても、前サブフレームバックライト点灯時間によって、バックライト点灯時間を確保することができる。すなわち、現サブフレームの表示パタンに対応する点灯色を、現サブフレームの直後のサブフレームに入ってから点灯させることにより、所望の表示状態を実現することができる。このように、前サブフレームバックライト点灯時間を導入したＦＳ駆動方法は、低温時のような、液晶の応答時間が長い場合にも有効である。
【０１１６】
次に、図１２（Ａ）を参照して、サブフレーム時間等の駆動パラメータを温度に応じて適切に設定する第５の実施例によるＦＳ駆動方法について説明する。第５の実施例では、液晶表示素子として、スタティック駆動の２層ＴＮ素子を用いる。走査線本数Ｎ＝１となるので、走査待ち時間Ｗ＝０である。第５の実施例では、ＦＳ駆動条件を定める駆動パラメータを、温度に応じて変化させる。図１２（Ａ）は、第５の実施例における駆動パラメータをまとめた表である。
【０１１７】
表には、２５℃、１０℃、０℃、−１０℃、及び−２０℃における、立上り応答時間（黒から白表示応答時間）、立下り応答時間（白から黒表示応答時間）、立上りの応答遅れ時間（黒からＴ＝２％到達時間）、フレーム時間Ｆ、サブフレーム時間Ｓ、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄ、ブランク時間Ｂ、及び、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌがｍｓ単位で記載されている。サブフレーム数Ｍを３とし、各サブフレームは等間隔としている。
【０１１８】
１０℃以下において、サブフレーム時間Ｓを立下り応答時間と等しく設定し、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌを０ｍｓに設定している。また、全ての温度で、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄは、立上りの応答遅れ時間に等しく設定されている。
【０１１９】
前サブフレームバックライト点灯時間Ｄと、ブランク時間Ｂと、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌとの和が、サブフレーム時間Ｓと等しい。１０℃以下においては、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄと、ブランク時間Ｂとの和が、サブフレーム時間Ｓ及び立下り応答時間と等しくなっている。１０℃以下において、サブフレーム時間Ｓを立下り応答時間と等しく設定しているので、温度が下がるほど、サブフレーム時間Ｓ及びフレーム時間Ｆが長くなる。
【０１２０】
サブフレーム時間Ｓは、液晶表示素子の立下り応答時間以上の長さに設定されていることが好ましいが、サブフレーム時間Ｓが長すぎると、良好なカラー表示がし難くなる。従って、低温時、サブフレーム時間Ｓ（より好ましくは、サブフレーム時間Ｓ−走査待ち時間Ｗ）を、液晶表示素子の立下り応答時間と等しく設定することが有効であろう。
【０１２１】
この場合、立下り応答がサブフレーム終了までかかるので、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌが０となる。そして、現サブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、その直後のサブフレームで点灯されるように、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄが導入される。
【０１２２】
このような駆動パラメータを適用した液晶表示装置を、恒温槽に入れて動作させ、表示状態を観察した。恒温槽の温度に応じて、駆動パラメータは手動で変化させた。低温になるに従って表示のちらつきが激しくなる現象が見られたものの、表示色は意図した通りになっていることが分かった。
【０１２３】
次に、図１２（Ｂ）を参照して、第６の実施例によるＦＳ駆動方法について説明する。第６の実施例では、液晶表示素子として、スタティック駆動のＶＡ素子を用いる。第５の実施例と同様に、走査待ち時間Ｗ＝０である。第６の実施例も、第５の実施例と同様に、駆動パラメータを、温度に応じて変化させる。図１２（Ｂ）は、第６の実施例における駆動パラメータをまとめた表である。
【０１２４】
パラメータ同士の関係は、第５の実施例と同様である。ただし、サブフレーム数Ｍを２とし、各サブフレームは等間隔としている。第６の実施例の液晶表示装置も、温度が下がるほど、サブフレーム時間Ｓ及びフレーム時間Ｆが長くなる。２層ＴＮ素子を用いた第５の実施例の液晶表示装置と同様に、恒温槽に入れて動作させ、表示状態を観察したところ、第５の実施例の液晶表示装置と同様に、低温になるに従って表示のちらつきが激しくなる現象が見られた。また、表示部の輝度が低下する現象も見られたが、表示色は意図した通りのものであった。
【０１２５】
なお、前サブフレームバックライト点灯時間は、必ずしもサブフレームの開始時刻から開始しなくてもよい。サブフレーム開始時刻から、液晶表示素子の立上りの応答遅れ時間の間に、前サブフレームの表示パタンに対応する点灯色を点灯させれば、不要な混色を抑えて、表示輝度向上を図ることができる。
【０１２６】
なお、第５、第６の実施例では、温度に応じた適切な駆動パラメータを手動で設定したが、以下のように、駆動パラメータを自動で設定できる液晶表示装置を構成することもできる。
【０１２７】
図１３は、第７の実施例の液晶表示装置を概略的に示すブロック図である。この液晶表示装置は、液晶表示素子１の近傍、表面、または液晶セル内に、液晶表示素子１の温度を測定する温度センサ４が配置されている。温度センサ４が測定した温度のデータが、駆動装置３に入力される。
【０１２８】
第７の実施例では、予め、液晶表示素子１の電気光学応答特性の温度依存性が測定されており、測定された温度依存性に基づいて、例えば上述の図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）の表に示したように、温度ごとの駆動パラメータが定められている。駆動装置３のメモリ５に、例えば１℃ごとに、駆動パラメータが記憶されている。
【０１２９】
駆動装置３は、温度センサ４から入力された温度データに基づき、メモリ５からその温度に対応する駆動パラメータを読み出して、マルチカラーバックライト２と液晶表示素子１とを同期駆動させる。このようにして、環境の温度が変化しても、温度に応じた適切な駆動パラメータを自動的に選択して動作する液晶表示装置が実現される。
【０１３０】
なお、周波数発信源をアナログ的に可変することにより、温度に応じた適切な駆動パラメータを設定するようにしてもよい。駆動装置の周波数発信源が１つで、これによってＬＣ素子、バックライト動作タイミングが決まる回路構造の場合は、温度によりこの発信源の周波数のみ変化させれば、ある程度の動作はできる。これによってメモリを不要とすることが可能となる。
【０１３１】
以上説明したように、液晶表示素子の電気光学応答が、温度低下に伴い遅くなっても、それに応じてサブフレーム時間、前サブフレームバックライト点灯時間等の駆動パラメータを設定することにより、良好なＦＳ駆動を行うことができる。
【０１３２】
例えば低温により、応答時間が長くなって、サブフレーム内で、当該サブフレームに対応する表示パタンの点灯色を点灯できなくなっても、その直後のサブフレームの初期に、当該点灯色を点灯させることにより、所望の表示状態を得ることができる。
【０１３３】
例えば、１サブフレームの長さの目安は５．５７ｍｓであり、立下り応答時間が５．５７ｍｓ以上である場合に、サブフレームに対応する点灯色を当該サブフレームでは点灯させず、その直後のサブフレームで点灯させるモードの駆動が好ましいといえよう。このモードでの駆動は、例えば−１０℃〜―３０℃で特に好ましいであろう。
【０１３４】
なお、サブフレームに対応する点灯色を当該サブフレームで点灯させ、さらにその直後のサブフレームまで延長して点灯させるモードの駆動は、例えば、立下り応答時間が５．５７ｍｓより短い場合に好ましいといえよう。このモードでの駆動は、室温以上、例えば＋１５℃〜＋９５℃で特に好ましいであろう。
【０１３５】
なお、上記実施例では、立上りの応答遅れ時間を、絶対透過率が２％まで上昇する時間としていたが、立上りの応答遅れ時間は、相対透過率を用いて定義した方が一般的となり好ましい。絶対透過率２％は、相対透過率としては１０％に相当するので、立上りの応答遅れ時間は、電気的スイッチングから相対透過率が１０％まで上昇するのに要する時間で定義される。
【０１３６】
なお、実施例の液晶表示装置、ＦＳ駆動方法は、以下のような製品に適用することができる。例えば、セグメント表示部、または、セグメント表示部及びドットマトリクス表示部を含む車載用情報表示装置に適用することができる。また、例えば、カーオーディオの表示部、コピー機等の操作パネル表示部、情報表示装置全般（薄膜トランジスタ液晶表示装置を含む）に適用することもできる。
【０１３７】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【０１３８】
１ 液晶表示素子
２ マルチカラーバックライト
３ 駆動装置
２１、２２ 偏光板
１１ （ＴＮモード）液晶セル
６１、６２ 偏光板
５１ （ＴＮモード）補償セル
５２ （ＴＮモード）駆動セル
８１、８２ 偏光板
９１、９２ 視角補償板
７１ （ＶＡモード）液晶セル
４ 温度センサ
５ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、フィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動を行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用情報表示装置や、カーオーディオの表示部等に、セグメント表示、またはセグメント表示に加えてドットマトリクス表示が可能な液晶表示装置が用いられる。セグメント表示部をカラー表示可能な液晶表示装置の１つとして、カラーフィルタの形成された液晶表示素子に、白色のバックライト光を照射する構成のものがある。
【０００３】
カラーフィルタを用いた液晶表示装置の短所としては、液晶表示素子のガラス基板上にカラーフィルタを形成する工程が必要なことや、各セグメントの表示色がカラーフィルタの色に限定されること等が挙げられる。
【０００４】
セグメント表示部をカラー表示可能な、他の液晶表示装置として、いわゆるフィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動を行うものがある。このような液晶表示装置では、液晶表示素子にカラーフィルタを形成しない代わりに、例えば赤緑青（ＲＧＢ）発光可能なマルチカラー発光ダイオード（ＬＥＤ）光源などにより構成されたマルチカラーバックライトを用い、点灯色を順次時間的に切り替えることにより、カラー表示を行う。
【０００５】
図１４を参照して、従来のＦＳ駆動方法の具体例について説明する。図１４は、各セグメントの入力信号とバックライト点灯状態のタイミングチャートである。液晶表示素子として、オン状態で光を透過させ、オフ状態で光を透過させないノーマリーブラック型のものを想定している。
【０００６】
１つの画像を表示する時間的単位である１フレーム内に、バックライトがＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに点灯する３つのサブフレームＳＢ１〜ＳＢ３が設定されている。例えば、１フレームの長さは、ＮＴＳＣ規格に従った１６．７ｍｓであり、各サブフレームの長さは、５．５７ｍｓである。
【０００７】
液晶表示素子に印加される駆動波形は、例えば矩形波で、駆動周波数は、１つのサブフレーム内で１周期以上になるように設定し、入力信号に対して液晶表示素子が明暗表示できるように、オン時及びオフ時の振幅（駆動電圧）が調整される。
【０００８】
一般に、液晶表示素子は、印加電圧に対する応答がバックライトのそれに比べて遅いため、液晶表示素子がある程度応答するまでバックライトを点灯させないブランク時間を要する。
【０００９】
図１５に、ノーマリーブラック型液晶表示素子の１セグメント部分における、明表示から暗表示への切り替え時の立下り電気光学応答の測定例を示す。縦軸の上側が透過率を示し、縦軸の下側がセグメント部上下電極間駆動波形の電位を示し、横軸が経過時間を示す。
【００１０】
駆動電圧が、閾値以上の電圧Ｖから０に低下しても、すぐには透過率が充分低下しないことが分かる。透過率が充分に低下していない状態で、サブフレーム内で指定された色のバックライト光を点灯すれば、このセグメントで消光すべき色の光が漏れるため、色純度が低下することになる。
【００１１】
従って、透過率が充分に低下するまでの期間は、バックライトを点灯させないブランク時間とする必要がある。例えば、液晶セルが明表示から暗表示に変化する立下り応答時間が３ｍｓ程度の場合、ブランク時間は２．５ｍｓ程度、好ましくは３ｍｓ程度必要である。
【００１２】
図１４に戻って説明を続ける。各サブフレームの切り替え直後から、ブランク時間Ｂが設けられている。ブランク時間Ｂの後、各サブフレームの終了時刻までが、サブフレームに対応する色のバックライトを点灯させるバックライト点灯時間Ｌとなっている。
【００１３】
サブフレーム動作を人間の目に認識されない速度（例えば約１６．７ｍｓ／フレーム、約５．５７ｍｓ／サブフレーム、約３ｍｓ／ブランク時間）で駆動させれば、狙い通りの、ちらつきの抑えられたカラー表示を実現可能である。図１４に示す例で、セグメント１はＲとＧの混色である黄色、セグメント２はＲとＢの混色であるマゼンタ、セグメントｎはＧのみの緑の表示として、人間の目に認識される。
【００１４】
なお、上述のＦＳ駆動方法（このＦＳ駆動方法を、後述するカラーブレークレスＦＳ駆動方法と区別する場合には、通常ＦＳ駆動方法と呼ぶこととする）では、特に観察者の周囲が暗い場合に、観察者の視線が表示素子から離れた時や、素子自体に振動が加わった場合など（例えば自動車内環境において）、通常状態では人間の目に認識されない、各サブフレームの画像が分離して観察されるカラーブレークと呼ばれる現象が現れる場合がある。この現象は、人間の心理的要因からあまり好ましい表示状態とはいえない。
【００１５】
カラーブレーク現象は、特に、白表示部分にはっきり現れることから、通常ＦＳ駆動方法において、１つのセグメント表示部にて複数のサブフレームで点灯動作が行われている場合、即ち白色、黄色やマゼンタなどの混色表示状態で顕著に確認されると考えられる。
【００１６】
カラーブレーク現象を低減する方法として、１フレーム内に白表示サブフレームを挿入する等の方法が提案されているが、このような方法でカラーブレーク現象を除去することはできない。
【００１７】
本願発明者らは、特許文献１において、カラーブレーク現象を解消可能なＦＳ駆動方法（以下、上述の通常ＦＳ駆動方法と区別する場合には、カラーブレークレスＦＳ駆動方法と呼ぶこととする）を提案した。
【００１８】
この駆動方法の基本的な考え方は、１サブフレーム内において、バックライトの点灯色として原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のみではなく、混色（白やオレンジ等）も用い、各セグメントにおいては１サブフレームでのみバックライト光を透過させることにより、カラーブレーク現象を生じさせない、というものである。
【００１９】
図１６を参照して、カラーブレークレスＦＳ駆動方法の具体例について説明する。図１６は、各セグメントの入力信号とバックライト点灯状態のタイミングチャートである。液晶表示素子として、ノーマリーブラック型のものを想定している。
【００２０】
この例のバックライト発光色は、第１のサブフレームで白色とし、第２のサブフレームでオレンジとし、第３のサブフレームで青としている。この駆動方法では、１フレーム内で可能な表示色は、サブフレーム数をＭとすると、発光色数Ｍに黒を足して、Ｍ＋１色となる。
【００２１】
なお、フレームごとにバックライト点灯色を可変にできるので、液晶表示素子の動作が明と暗の２値動作である場合は、上記通常ＦＳ駆動方法に比べて、表示色が大幅に増加可能であることは明白であろう。
【００２２】
この例では、１６．７ｍｓの１フレームを、等間隔の３つのサブフレームに分割している。なお、各サブフレームの間隔は、バックライトの発光色に応じて変化させても良い。即ち、サブフレームは不等間隔でも動作可能である。
【００２３】
この例では、セグメント１で白表示を行い、セグメント２で黒表示を行い、セグメントｎでオレンジ表示を行っている。バックライトの点灯タイミングについて、通常ＦＳ駆動方法と同様に、サブフレーム切り替え直後は、液晶表示素子の電気光学応答を待つため約３ｍｓのブランク時間Ｂを設けている。ブランク時間Ｂの後、サブフレームの終了まで、サブフレームに対応する色のバックライトを点灯させるバックライト点灯時間Ｌが設けられる。
【００２４】
このような動作を行うことにより、外観上狙い通りの、ちらつきの無いカラー表示を、カラーブレークなしに実現することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特許第３８９４３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
通常ＦＳ駆動方法及びカラーブレークレスＦＳ駆動方法ともに、サブフレーム間の不要な混色を抑制するためにブランク時間を設けている。例えば上述の例のように、１６．７ｍｓのフレームを、５．５７ｍｓの３つの等間隔のサブフレームに分け、ブランク時間が３ｍｓ程度の場合、１サブフレーム内でバックライトが点灯している時間は略２．５７ｍｓとなり、点灯時間はサブフレーム時間の半分にも満たない。
【００２７】
例えば、バックライトの常時点灯が可能な、カラーフィルタを用いた液晶表示装置と比べると、ＦＳ駆動を行う液晶表示装置では、このように、表示輝度を高めることが難しい。ＦＳ駆動方法で、表示輝度を高める技術が望まれる。
【００２８】
なお、上述の例の条件で、例えば通常ＦＳ駆動方法で白表示を行った場合は、１フレーム内のバックライト点灯時間を、ＲＧＢを点灯させる３つのサブフレーム合計で略７．７１ｍｓまでは長くできる。しかし、カラーブレークレスＦＳ駆動方法では、混色表示でも１サブフレームのみしかバックライトを点灯させない。特に、カラーブレークレスＦＳ駆動方法において、表示輝度を高める技術が望まれる。
【００２９】
本発明の一目的は、表示輝度の向上が図られたＦＳ駆動を行う液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の一観点によれば、明表示と暗表示とが切り換わる複数の表示部を含む液晶表示素子と、複数色の光源を有し、該光源から出射した光を、前記液晶表示素子に入射させるバックライトと、前記液晶表示素子と前記バックライトとを同期させフィールドシーケンシャル駆動を行う駆動装置とを有し、前記駆動装置は、フレームを複数に分割したサブフレームごとに、サブフレームに対応する表示パタンが実現されるように、前記液晶表示素子の明暗の表示状態を制御するとともに、任意の第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、該第１のサブフレームの直後のサブフレームである第２のサブフレームの開始時刻から、前記液晶表示素子の暗表示から明表示への立上りの応答遅れ時間の間に点灯され、前記応答遅れ時間の終了後、前記第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されないブランク時間を間に挟んで、前記第２のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されるように、前記バックライトの点灯状態を制御する液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００３１】
例えば、第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、第１のサブフレーム内で点灯され、さらに、第１のサブフレームの直後の第２のサブフレーム内まで延長して点灯される。これにより、表示輝度の向上が図られる。
【００３２】
また例えば、第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、第１のサブフレーム内で点灯されなくても、第１のサブフレームの直後の第２のサブフレーム内で点灯される。例えば、低温により液晶の応答速度が遅いとき、サブフレームの終了時刻まで液晶が充分に応答せず（明表示から暗表示への立下りが充分でなく）、第１のサブフレーム内で、第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色を点灯できない状況が生じうる。そのような場合に、第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色を、直後の第２のサブフレーム内で点灯することにより、バックライト点灯時間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例による液晶表示装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）は、ＮＷＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図であり、図２（Ｂ）は、ガラス基板上の構造の一例を示す概略断面図であり、図２（Ｃ）は、ガラス基板上の構造の他の例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、２層ＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図である。
【図４】図４は、ＶＡモード液晶表示素子の概略斜視図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ、暗表示から明表示へのスイッチング時、及び、明表示から暗表示へのスイッチング時における電気光学応答の過渡応答波形を示すグラフである。
【図６】図６は、２層ＴＮ液晶表示素子の立上り及び立下りの電気光学過渡応答特性を、１サブフレームのタイミングに対応付けて示したグラフである。
【図７】図７は、第２の実施例による駆動方法の、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、第３の実施例による駆動方法の、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】図９は、第４の実施例の駆動方法の、各コモン（走査線）電極へ印加する駆動波形と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の、立上り応答時間の温度依存性、及び、立下り応答時間の温度依存性を示すグラフである。
【図１１】図１１は、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の、立上りの応答遅れ時間の温度依存性を示すグラフである。
【図１２】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ、第５及び第６の実施例における駆動パラメータをまとめた表である。
【図１３】図１３は、第７の実施例の液晶表示装置を概略的に示すブロック図である。
【図１４】図１４は、従来の通常ＦＳ駆動方法の、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、ノーマリーブラック型液晶表示素子の１セグメント部分における、明表示から暗表示への切り替え時の立下り電気光学応答を示すグラフである。
【図１６】図１６は、従来のカラーブレークレスＦＳ駆動方法の、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１７】図１７は、従来のマルチプレックス駆動の通常ＦＳ駆動方法の、各コモン（走査線）電極へ印加する駆動波形と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施例による液晶表示装置について説明する。図１は、実施例の液晶表示装置を概略的に示すブロック図である。実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子１と、マルチカラーバックライト２と、駆動装置３とを含んで構成される。マルチカラーバックライト２は、液晶表示素子１の背面に備えられ、例えば赤緑青（ＲＧＢ）発光可能なマルチカラー発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んで構成される。駆動装置３は、液晶表示素子１とマルチカラーバックライト２とを所望のタイミングで同期駆動させて、フィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動によるカラー表示を行う。
【００３５】
液晶表示素子１として、本願発明者らは、以下の３つの動作モードで動作するものを作製し、それらの電気的特性を評価した。
【００３６】
まず、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）を参照して、ノーマリーホワイト（ＮＷ）ツイステッドネマチック（ＴＮ）モード液晶表示素子について説明する。図２（Ａ）は、ＮＷＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図である。液晶セル１１が、上下のガラス基板１２、１３と、それらの間に形成された液晶層１４とを含んで構成される。
【００３７】
図２（Ｂ）に示すように、液晶セルのガラス基板１２、１３それぞれの、液晶層側内面に、表示パタンに対応するパタンを形成した透明電極３１が配置され、さらにその内面に、水平配向膜３２が形成されている。上下の水平配向膜３２に、上下基板間で左ねじれ９０°で液晶分子が配向するようラビング処理が施されている。
【００３８】
上下水平配向膜３２の間に、左ねじれのカイラル材が添加されたΔε＞０の液晶材料が満たされて、液晶層１４が形成されている。液晶層１４の厚さ、即ちセル厚は、略２μｍに設定されており、液晶セル厚ｄと液晶材料のねじれピッチｐとの比ｄ／ｐは、略０．３５に設定されている。なお、液晶材料の複屈折率Δｎとセル厚ｄとの積であるリタデーションΔｎｄは、略４４６ｎｍに設定されている。液晶層中央分子配向方位が、液晶表示素子を法線方向から観察したとき、素子面内において６時方位となるように、ラビング方向が調整されている。
【００３９】
液晶セル１１は、相互にクロスニコル配置された上側偏光板２１と下側偏光板２２との間に配置されている。偏光板２１、２２は、それぞれ、液晶セル１１の近接する基板のラビング方向に直交するように、吸収軸が配置されている。偏光板２１、２２として、例えばポラテクノ製ＳＫＮ１８２４３Ｔが用いられる。
【００４０】
なお、液晶表示素子の視角特性等を改善するため、表示パタン部以外の領域の、片側または両側のガラス基板上に、表示パタン電極から非導電物により電気的に絶縁したブラックマスク膜を配置する場合もある。ブラックマスク膜は、例えばクロムやモリブデン等の金属薄膜からなる。なお、ブラックマスク膜として、顔料、カーボンを分散したアクリル等の樹脂膜を用いてもよい。
【００４１】
図２（Ｃ）に示すように、絶縁膜４１、ブラックマスク膜４２は、例えば、液晶セルのガラス基板１２（１３）と透明電極３１との間に形成される。必要に応じて、透明電極３１と配向膜３２との間に形成してもよい。特に、カラーブレークレスＦＳ駆動の液晶表示装置には、このような遮光構造を採用することが好ましい。
【００４２】
次に、図３を参照して、２層ＴＮモード液晶表示素子について説明する。図３は、２層ＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図である。上側偏光板６１と下側偏光板６２とが、相互にクロスニコル配置されている。偏光板６１、６２として、ポラテクノ製ＳＫＮ１８２４３Ｔを用いることができる。偏光板６１、６２の間に、上側から、２層の液晶セル５１、５２が配置されている。
【００４３】
下側の液晶セル５２は、図２（Ａ）を参照して説明したＮＷＴＮモード液晶セルと同等なものであり、「駆動セル」として動作させる。駆動セル５２は、このセル側に外部から駆動電圧を印加して、表示素子の明暗をスイッチングするために用いる。
【００４４】
上側の液晶セル５１は、「補償セル」として用いる。補償セル５１では、上下のガラス基板間で液晶分子が右ねじれ９０°に配向するように、ラビング方向が設定されている。補償セル５１の液晶層には、右ねじれを誘起するカイラル材が添加され、液晶層中央分子の配向方位は３時方位としている。また、補償セル５１のガラス基板表面には、表示パタン電極が形成されていない。その他の条件は、駆動セル５２と同様である。
【００４５】
補償セル５１により、駆動セル５２で発生したリタデーションがキャンセルされ、正面観察時におけるリタデーションが略０となり、ほぼ偏光板クロスニコルの暗表示が得られる。このように２層の液晶セルを用いることにより、ノーマリーブラック（ＮＢ）動作が得られる。
【００４６】
なお、補償セルの代わりに、補償セルと同様な光学特性を有する光学フィルム、例えばポラテクノ製Ｔｗｉｓｔａｒフィルムを用いることができることは明らかであり、実際の液晶表示素子に適用して、同様な動作が可能であることを確認済みである。
【００４７】
次に、図４を参照して、垂直配向（ＶＡ）モード液晶表示素子について説明する。図４は、ＶＡモード液晶表示素子の概略斜視図である。ＶＡモード液晶表示素子の液晶セル７１では、上下ガラス基板７２、７３それぞれの液晶層側内面に、表示パタンを形成した透明電極が配置され、さらにその内面に、垂直配向膜が形成されている。上下の垂直配向膜に、上下基板間でアンチパラレル配向となるようにラビング処理が施されている。
【００４８】
上下垂直配向膜間に、Δε＜０の液晶材料が満たされて、液晶層７４が形成されている。液晶層７４の厚さは略２μｍに設定され、リタデーションΔｎｄは略３００ｎｍに設定され、液晶層中央分子の配向方位は１２時方位に設定されている。
【００４９】
液晶セル７１は、相互にクロスニコル配置された上側偏光板８１と下側偏光板８２との間に配置されている。上側の偏光板８１の吸収軸は、１２時方位から反時計回りに４５°回転させた位置に設定されている。
【００５０】
液晶セル７１と、上下の偏光板８１、８２との間に、それぞれ、視角補償板９１、９２が配置されている。視角補償板９１、９２として、負の二軸光学異方性を有する光学フィルムを用いることができる。試作した液晶表示素子では、住友化学製ヨウ素系偏光板に、負の二軸光学異方性を有する光学フィルムを貼り合わせた視角補償板貼合偏光板を用いた。
【００５１】
視角補償板９１、９２の面内遅相軸は、それぞれ、近接する偏光板８１、８２の透過軸にほぼ平行に配置した。視角補償板９１、９２各々について、面内位相差は、略４５ｎｍとし、厚さ方向の（厚さ断面内の）位相差は略１２０ｎｍとしている。
【００５２】
なお、負の二軸光学異方性を有する視角補償板は、液晶セルの上面側または下面側の一方のみに配置されていてもよい。さらに他方に、負の一軸光学異方性を有する視角補償板を配置してもよい。光学フィルムのパラメータとしては、厚さ方向の位相差（光学フィルム２枚以上使用の場合はその合計）を、液晶セルのΔｎｄに対して略０．５倍〜略１倍に設定することが好ましい。また、負の二軸光学異方性を有する光学フィルムの面内位相差は、略３０ｎｍ〜略６５ｎｍに設定することが好ましい。
【００５３】
２層ＴＮ素子、ＶＡ素子は、ノーマリーブラック型素子となる。ノーマリーブラック型素子を用いると、ブラックマスクを用いない構造で、コントラストの高いカラーブレークレスＦＳ駆動液晶表示装置を作製することが容易である。さらに、視角特性を考慮すると、ＶＡ素子が最適である。ＦＳ駆動液晶表示装置として動作させた場合、ＶＡ素子を用いた場合に、圧倒的に良好な表示品位が得られることを確認している。
【００５４】
次に、上述のように作製したＮＷＴＮモード、２層ＴＮモード、及びＶＡモードの３種の液晶表示素子の、室温時の電気光学応答特性の測定結果について説明する。測定には、大塚電子製ＬＣＤ５２００を用いた。
【００５５】
駆動条件について説明する。駆動波形は矩形波とし、駆動周波数は５００Ｈｚとした。駆動電圧は、オフ電圧を０Ｖとし、オン電圧は、ＮＷＴＮ素子では６Ｖとし、２層ＴＮ素子では５Ｖとし、ＶＡ素子では６．５Ｖとした。ＮＷＴＮ素子では、オン電圧時の暗透過率が１％程度になる条件、２層ＴＮ素子及びＶＡ素子では、オン電圧時の透過率が２５％程度になる条件を狙って、各素子のオン電圧を設定した。
【００５６】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に、それぞれ、暗表示から明表示へのスイッチング時、及び、明表示から暗表示へのスイッチング時における電気光学応答の過渡応答波形測定結果を示す。横軸が経過時間を示し、縦軸が透過率を示す図５（Ａ）の曲線Ａ１〜Ａ３が、それぞれ、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の結果であり、図５（Ｂ）の曲線Ａ４〜Ａ６が、それぞれ、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の結果である。
【００５７】
暗表示から明表示に変化させる場合、ＮＷＴＮ素子は、オン電圧からオフ電圧に切り替え、２層ＴＮ素子及びＶＡ素子、すなわちノーマリーブラック型素子は、オフ電圧からオン電圧に切り替える。明表示から暗表示に変化させる場合は、各素子について、電気的に逆の切り替えを行う。
【００５８】
いずれの種類の素子についても、暗表示から明表示への切り替え時の応答を、立上り応答と呼ぶこととし、明表示から暗表示への切り替え時の応答を、立下り応答と呼ぶこととする。
【００５９】
図５（Ａ）に示すように、立上りの電気的スイッチングは、時刻１００ｍｓに行われている。３種の素子すべてについて、スイッチング直後には透過率が変化しない応答遅れが存在する。
【００６０】
ＮＷＴＮ素子が、最も早く透過率上昇が現れる。ノーマリーブラック型素子は、これに比べて、透過率が上昇するまでの時間が長い。応答遅れを評価するために、電気的スイッチングが行われた時刻から透過率が２％まで上昇する時間を応答遅れ時間とし、各素子の応答遅れ時間を測定した。応答遅れ時間は、ＮＷＴＮ素子が０．３２ｍｓであり、２層ＴＮ素子が１．６２ｍｓであり、ＶＡ素子が１．２６ｍｓであった。
【００６１】
図５（Ｂ）に示すように、立下りの電気的スイッチングは、２００ｍｓに行われている。立上り応答では、応答遅れの後に透過率が上昇しているのに対し、立下り応答では、ほぼ応答遅れなく透過率が下降している。
【００６２】
ＮＷＴＮ素子が、最も急峻な透過率の立下りを示し、ノーマリーブラック型素子に比べて応答速度が速い。ただし、いずれの液晶表示素子でも、立下り応答が完了するまでに数ｍｓ程度の長い時間がかかる。なお、ＮＷＴＮ素子の応答が相対的に速いのは、電気的な立上り応答であるためと推測される。また、２層ＴＮ素子と比べると、オン電圧が高めに設定されていることも影響していると推測される。
【００６３】
ＮＷＴＮ素子は、立下り応答時間が比較的短いので、ノーマリーブラック型の素子に比べると、従来のＦＳ駆動において、バックライト点灯時間を長く取ることができることになる。
【００６４】
ノーマリーブラック型素子は、上述のように、例えば、表示品位を高めたカラーブレークレスＦＳ駆動に好適である。しかし、ＮＷＴＮ素子に比べると、立下り応答時間が長く、従来のＦＳ駆動において、バックライト点灯時間を長く取ることが難しくなる。
【００６５】
ノーマリーブラック型液晶表示素子を用いた場合でも、バックライトの点灯時間を長く取れるＦＳ駆動方法が望まれる。このような駆動方法があれば、表示部の輝度を向上させることや、または、バックライトに用いる発光素子の部品点数を減少させて低コスト化を図れること等の利点がある。
【００６６】
次に、図６を参照して、このような駆動方法について検討する。図６は、２層ＴＮ液晶表示素子の立上り及び立下りの電気光学過渡応答特性を、１サブフレームのタイミングに対応付けて示したグラフである。縦軸が透過率を示し、横軸がサブフレームの開始時刻を時刻０とした経過時間を示す。
【００６７】
サブフレームの開始時刻０に、立上り及び立下りの電気的スイッチングが行われている。上述したように、立下りの応答がスイッチング直後から始まっているのに対し、立上りの応答（透過率上昇）は応答遅れの後に開始している。立下り応答が完了するまでの時間が長いので、立下り応答するセグメントの、立上り応答遅れ時間中の透過率は、充分に低下していない。
【００６８】
従って、立上りの応答遅れ時間中に、このサブフレーム（現サブフレーム）の直前のサブフレーム（前サブフレーム）に対応する点灯色のバックライトを延長して点灯させるのであれば、明表示から暗表示に切り替えられるセグメントの表示輝度を高めることができ、一方、暗表示から明表示に切り替えられるセグメントでは透過率がまだ充分上昇しておらず光漏れが抑制されるので、不要な混色も抑えることができる。
【００６９】
図６に示すように、例えば、現サブフレームの開始時刻から、立上りの応答遅れ時間分の期間を、前サブフレームに対応するバックライトを点灯させる、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄとして設定することができる。
【００７０】
前サブフレームバックライト点灯時間Ｄに引き続き、立下り応答するセグメントの透過率が充分に低下するまでバックライトを消灯させるブランク時間Ｂが続く。ブランク時間Ｂの後に、現サブフレームで点灯すべきバックライトを点灯する、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌが続く。
【００７１】
ノーマリーブラック型の液晶表示素子の方が、立上りの応答遅れ時間が長い。また、ノーマリーブラック型の方が、立下り応答でゆっくり透過率が低下するので、立上り応答遅れ時間中の透過率が高い。このような観点から、前サブフレームバックライト点灯時間を導入したＦＳ駆動方法は、特に、ノーマリーブラック型の液晶表示素子の表示輝度向上に有効となろう。
【００７２】
次に、図７を参照して、第２の実施例によるＦＳ駆動方法について説明する。第２の実施例では、前サブフレームバックライト点灯時間を、通常ＦＳ駆動方法に導入する。図７は、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。液晶表示素子として、ノーマリーブラック型のものを想定している。なお、液晶表示素子として、ＮＷＴＮ素子等のノーマリーホワイト型のものを用いる場合は、セグメントのオン・オフ制御が逆になる。
【００７３】
１フレーム内に、３つのサブフレームＳＢ１〜ＳＢ３が設定されている。サブフレームごとに、サブフレームに対応する表示パタンが実現されるように、各セグメントの明暗の表示状態が制御される。サブフレームＳＢ１〜ＳＢ３それぞれの表示パタンに対応する点灯色として、Ｒ、Ｇ、Ｂが設定されている。
【００７４】
各サブフレーム内の、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌに、各サブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯される。各サブフレームに対応する点灯色は、さらに、その直後のサブフレームの初期に設定された前サブフレームバックライト点灯時間Ｄだけ、延長して点灯される。現サブフレームバックライト点灯時間Ｌと前サブフレームバックライト点灯時間Ｄとを合わせた点灯状態が、ブランク時間Ｂを挟んで繰り返される。
【００７５】
本明細書「背景技術」の欄で図１４を参照して説明したように、従来の通常ＦＳ駆動方法では、あるサブフレームで点灯させていたバックライトが、そのサブフレームの終了時刻で消灯されていた。
【００７６】
これに対し、第２の実施例の駆動方法では、あるサブフレームの表示パタンに対応する点灯色を、その直後のサブフレームまで延長して点灯させることにより、表示輝度の向上を図ることができる。
【００７７】
例えば、１フレームの長さを１６．７ｍｓとし、各サブフレームの長さを５．５７ｍｓとする。液晶表示素子としてＮＷＴＮ素子を用いる場合、例えば、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄを０．３２ｍｓとし、サブフレーム開始時刻から現サブフレームに対応する点灯色のバックライト点灯時刻までの待ち時間である応答待ち時間（点灯待ち時間Ｄ＋Ｂ）を２．５ｍｓとする。現サブフレームバックライト点灯時間Ｌは、サブフレーム時間から応答待ち時間を引いた３．０７ｍｓとなる。
【００７８】
ＲＧＢ各々の点灯時間は、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌと前サブフレームバックライト点灯時間Ｄとの和となるので、３．３９ｍｓとなる。従来のＦＳ駆動方法では、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌである３．０７ｍｓのみが１色の点灯時間となるので、実施例の駆動方法により、略１０％の点灯時間延長が実現される。
【００７９】
また、液晶表示素子として２層ＴＮ素子を用いる場合、例えば、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄを１．６２ｍｓとし、応答待ち時間を３．５ｍｓとする。現サブフレームバックライト点灯時間Ｌは２．０７ｍｓとなる。前サブフレームバックライト点灯時間を導入した場合の１色の点灯時間は３．６９ｍｓに延びる。これは、従来方法の点灯時間２．０７ｍｓに比べて、略７８％の点灯時間延長となる。
【００８０】
さらに、液晶表示素子としてＶＡ素子を用いる場合、例えば、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄを１．２６ｍｓとし、応答待ち時間を３．５ｍｓとする。現サブフレームバックライト点灯時間Ｌは２．０７ｍｓとなる。前サブフレームバックライト点灯時間を導入した場合の１色の点灯時間は３．３３ｍｓに延びる。これは、従来方法の点灯時間２．０７に比べて、略６１％の点灯時間延長となる。
【００８１】
このように、ノーマリーブラック型の液晶表示素子（２層ＴＮ素子、ＶＡ素子）で、特に長く点灯時間を延長できる。
【００８２】
３種の液晶表示素子について、上記駆動タイミングを適用した通常ＦＳ駆動液晶表示装置を作製し、表示状態を観察した結果、バックライト発光輝度が同じ条件下で、従来駆動方法の装置と比べ、すべての種類の液晶表示素子に対し、外観上の輝度向上が確認できた。色純度に関しては、従来駆動方法とほとんど違いが見られなかったが、表示輝度が向上したおかげで、より鮮やかな表示状態が得られることがわかった。
【００８３】
次に、図８を参照して、第３の実施例によるＦＳ駆動方法について説明する。第３の実施例では、前サブフレームバックライト点灯時間を、カラーブレークレスＦＳ駆動方法に導入する。図８は、各セグメント表示部の入力信号と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。第２の実施例と同様に、液晶表示素子として、ノーマリーブラック型のものを想定している。
【００８４】
第３の実施例はカラーブレークレスＦＳ駆動を行うので、各セグメントは、１フレーム当たり１つのサブフレームしか明表示とならない。また、サブフレーム内で、複数色の光源を同時点灯させる点灯態様が含まれることにより、例えばシアン等の混色系の発光色が、単独のサブフレーム内で得られる。
【００８５】
前サブフレームバックライト点灯時間Ｄ、ブランク時間Ｂ、及び、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌの設定方法は、第２の実施例と同様である。前サブフレームバックライト点灯時間が導入されることにより、カラーブレークレスＦＳ駆動の第３の実施例でも、通常ＦＳ駆動の第２の実施例と同様に、従来方法に比べて表示輝度向上が図られる。
【００８６】
以上説明したように、ＦＳ駆動方法に前サブフレームバックライト点灯時間を導入することにより、従来よりもバックライト点灯時間が延長されるので、例えばバックライトの輝度を向上させなくとも、表示輝度向上を図ることができる。
【００８７】
特に、混色表示でも１サブフレームしかバックライトを点灯させないカラーブレークレスＦＳ駆動方法の輝度向上技術として有用と考えられる。なお、バックライトの輝度を低下させつつ、従来と同様の表示輝度を維持するという使い方をすることもできる。
【００８８】
あるサブフレームの開始時刻から、液晶表示素子の立上りの応答遅れ時間の間に、前サブフレームの表示パタンに対応する点灯色を点灯させることにより、不要な混色による色純度の低下を抑制しつつ、表示輝度の向上を図ることができる。
【００８９】
なお、ノーマリーホワイト型の液晶表示素子に比べて、ノーマリーブラック型の液晶表示素子の方が、立上りの応答遅れ時間が長い傾向があり、さらに、立下り応答でゆっくり透過率が低下する傾向があるので、前サブフレームバックライト点灯時間を導入したＦＳ駆動方法は、ノーマリーブラック型の液晶表示素子を用いる場合に特に有効と考えられる。
【００９０】
なお、ＦＳ駆動方法で一般に、あるサブフレームで明表示の表示部は、その直後のサブフレームで明表示のままであるか、暗表示に変化することになる。通常ＦＳ駆動方法では、混色表示を行うとき、１フレーム内の連続する２つのサブフレームで、明表示から明表示に移る表示態様がある。一方、カラーブレークレスＦＳ駆動方法では、１フレーム当たり１つのサブフレームでしか表示部が明表示にならないので、1フレーム内では明表示か
ら明表示に移る表示態様がない。
【００９１】
前サブフレームバックライト点灯時間を導入した場合、明表示から暗表示に移る表示部に対して輝度向上効果が得られるのに加え、明表示から明表示に移る表示部に対しては、明表示のまま点灯時間が延びるので、特に高い輝度向上効果が得られる。
【００９２】
次に、図９を参照して、第４の実施例によるＦＳ駆動方法について説明する。第４の実施例では、前サブフレームバックライト点灯時間を、マルチプレックス駆動の通常ＦＳ駆動方法に導入する。なお、比較のため、図１７を参照して、従来のマルチプレックス駆動のＦＳ駆動方法についても説明する。
【００９３】
図９及び図１７は、それぞれ、第４の実施例、及び、従来方法の、各コモン（走査線）電極へ印加する駆動波形と、バックライトの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。１フレームは１６．７ｍｓとし、これを５．５７ｍｓの３つの等間隔のサブフレームＳＢ１〜ＳＢ３に分割している。１／４デューティ、１／３バイアスのマルチプレックス駆動を例に説明する。印加電圧±Ｖで走査線が選択されるコモン駆動波形とした。駆動周波数は略１８０Ｈｚとした。
【００９４】
まず、比較例として従来方法について説明する。マルチプレックス駆動のＦＳ駆動方法では、走査線が複数あるので、走査線本数をＮとすると、Ｎ−１本の走査が完了するまで、バックライト点灯に関する動作を待つ必要がある。この待ち時間を、走査待ち時間Ｗとする。走査待ち時間Ｗは、駆動周波数をｆとすると、（１／ｆ）×（Ｎ−１）／２Ｎで定義される。
【００９５】
図１７に示す例で、走査待ち時間Ｗは２．０９ｍｓとなる。その後、最後の走査線に選択電圧が印加される時刻から、液晶表示素子の応答を待つブランク時間Ｂが設定される。ブランク時間Ｂは、例えば３．０ｍｓである。
【００９６】
ブランク時間Ｂの後に、現サブフレームに対応する点灯色のバックライトを点灯させるバックライト点灯時間Ｌが続く。１色のバックライト点灯時間Ｌは、サブフレーム時間から走査待ち時間Ｗとブランク時間Ｂとを引くことで求められ、０．４８ｍｓとなる。走査線本数が多くなると、走査待ち時間Ｗが長くなるため、液晶表示装置の表示輝度が益々暗くなってしまう。
【００９７】
一方、図９に示すように、第４の実施例の駆動方法では、比較例の駆動方法において、各サブフレームに、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄが導入される。この例では、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄを１．２ｍｓとしている。これにより、１色のバックライトの点灯時間が、比較例の０．４８ｍｓから１．２ｍｓ延びて、比較例の約３倍の１．６８ｍｓとなり、大幅な輝度向上が図られる。走査待ち時間が、表示輝度向上のために有効に利用されている。
【００９８】
このように、マルチプレックス駆動で走査待ち時間が長くなり、現サブフレームでのバックライト点灯時間の確保が難しくなるような場合にも、前サブフレームバックライト点灯時間を導入したＦＳ駆動方法は有効となる。
【００９９】
液晶表示素子として、２層ＴＮ素子を用いた液晶表示装置を作製し、図９及び図１７に示した駆動シーケンスによって駆動した表示状態を比較した結果、明らかに実施例の装置の方が、表示輝度が高いことを確認した。
【０１００】
なお、１／４デューティのマルチプレックス駆動の例を説明したが、デューティ比としては、１／２デューティ〜１／８デューティ程度が適当であることがわかっている。また、マルチプレックス駆動周波数としては、１５０Ｈｚ〜１ｋＨｚが好ましく、３００Ｈｚ〜１ｋＨｚがより好ましい。
【０１０１】
なお、上記実施例で、サブフレーム数を３としたが、サブフレーム数は３に制限されない。特に、カラーブレークレスＦＳ駆動方法では、２以上であればよい。また、上記実施例で各サブフレーム時間を等しくしたが、サブフレームは等間隔に制限されない。例えば、発光色ごとに、所望の表示輝度のバランスとなるように、サブフレーム時間を変化させてもよい。さらに、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄ、ブランク時間Ｂ、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌは、サブフレームごとに異ならせることも可能である。
【０１０２】
次に、前サブフレームバックライト点灯時間を導入したＦＳ駆動方法の、パラメータの満たす条件についてまとめる。フレーム時間をＦとし、サブフレーム数をＭとし、サブフレーム時間をＳｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とし、前サブフレームバックライト点灯時間をＤｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とし、ブランク時間をＢｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とし、現サブフレームバックライト点灯時間をＬｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とし、走査待ち時間をＷとする。
【０１０３】
まず、第１の条件について説明する。フレーム時間Ｆは、
という関係を満たす。なお、各サブフレームが等時間であるときは、サブフレーム時間をＳとして、
と表される
次に、第２の条件について説明する。走査待ち時間Ｗが、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄｍ以下（Ｗ≦Ｄｍ）の場合は、
という関係を満たし、走査待ち時間Ｗが、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄｍ以上（Ｗ≧Ｄｍ）の場合は、
という関係を満たす。なお、スタティック駆動の場合は走査線本数Ｎ＝１なので、走査待ち時間Ｗ＝０となる。
【０１０４】
なお、Ｗ≦Ｄｍ及びＷ≧Ｄｍのいずれの場合でも、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌｍが０であっても、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄｍが０でなければ、バックライトの点灯時間を確保することができることになる。
【０１０５】
現サブフレームバックライト点灯時間Ｌｍが非０であっても、０であっても、任意のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、当該サブフレーム内のある時点から、その直後のサブフレーム内のある時点までの間に点灯される。
【０１０６】
次に、第３の条件について説明する。液晶の立上りまたは立下りの応答時間が、最も短いサブフレーム時間Ｓｍ以下であることが好ましく、最も短いＳｍ−Ｗ以下であることがより好ましい。特に、立下りの応答時間が、最も短いＳｍ−Ｗ以下であることが好ましい。
【０１０７】
ここで、立上りの応答時間、及び、立下りの応答時間は、以下のように定義される。暗表示電圧印加時の定常状態における透過率を０％とし、明表示電圧印加時の定常状態における透過率を１００％とした相対透過率を考える。暗表示から明表示への光学応答について、相対透過率が０％から９０％まで上昇するのに要する時間が、立上り応答時間と定義される。また、明表示から暗表示への光学応答について、相対透過率が１００％から１０％まで下降するのに要する時間が、立下り応答時間と定義される。
【０１０８】
上記の条件に従って、液晶表示素子の応答速度にかかわらず良好な色純度を示すＦＳ駆動液晶表示装置を作製することができる。
【０１０９】
次に、液晶表示素子の電気光学応答の温度依存性を考慮したＦＳ駆動方法について説明する。まず、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の、電気光学応答の温度依存性について説明する。
【０１１０】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、及び図１１に、それぞれ、立上り応答時間の温度依存性、立下り応答時間の温度依存性、及び、立上りの応答遅れ時間の温度依存性のグラフを示す。横軸は温度を示し、縦軸は時間を示す。図１０（Ａ）の曲線Ａ７〜Ａ９、図１０（Ｂ）の曲線Ａ１０〜Ａ１２、及び、図１１の曲線Ａ１３〜Ａ１５が、それぞれ、ＮＷＴＮ素子、２層ＴＮ素子、及びＶＡ素子の結果である。
【０１１１】
上述のように、立上り応答時間は、相対透過率が０％から９０％まで上昇するのに要する時間で定義され、立下り応答時間は、相対透過率が１００％から１０％まで下降するのに要する時間で定義されている。また、立上りの応答遅れ時間を、電気的スイッチングから（絶対）透過率が２％まで上昇するのに要する時間としている。
【０１１２】
３種の素子すべてについて、立上り応答時間、立下り応答時間、及び、立上りの応答遅れ時間が、温度低下に伴って長くなる。ＮＷＴＮ素子の温度変化よりも、ノーマリーブラック型素子の温度変化の方が大きい傾向が見られる。ＮＷＴＮ素子の応答時間が、ノーマリーブラック型素子のそれよりも短いことについて図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して説明したが、低温になるほど、ＮＷＴＮ素子とノーマリーブラック型素子との差が拡大する傾向が見られる。
【０１１３】
立上り応答時間については、２層ＴＮ素子とＶＡ素子とはほぼ同様な温度変化を示し、立下り応答時間については、２層ＴＮ素子よりもＶＡ素子の温度変化の方が大きく、立上りの応答遅れ時間については、ＶＡ素子よりも２層ＴＮ素子の温度変化の方が大きい。
【０１１４】
このように、液晶表示素子の電気光学応答が低温になるほど遅くなる。従来のＦＳ駆動液晶表示装置では、応答時間が長くなれば、バックライト点灯時間（実施例の現サブフレームバックライト点灯時間に対応）が短くなり、輝度が低下する。また、さらに、応答待ち時間が、サブフレーム終了時刻まで長くなれば、バックライトを点灯させることができなくなる（実施例で現サブフレームバックライト点灯時間が０となることに対応）。これに起因して、意図した表示状態を実現できなくなったり、そもそもカラー表示ができなくなったりする。
【０１１５】
上記第２の条件で説明したように、前サブフレームバックライト点灯時間を導入することにより、現サブフレームバックライト点灯時間が０となっても、前サブフレームバックライト点灯時間によって、バックライト点灯時間を確保することができる。すなわち、現サブフレームの表示パタンに対応する点灯色を、現サブフレームの直後のサブフレームに入ってから点灯させることにより、所望の表示状態を実現することができる。このように、前サブフレームバックライト点灯時間を導入したＦＳ駆動方法は、低温時のような、液晶の応答時間が長い場合にも有効である。
【０１１６】
次に、図１２（Ａ）を参照して、サブフレーム時間等の駆動パラメータを温度に応じて適切に設定する第５の実施例によるＦＳ駆動方法について説明する。第５の実施例では、液晶表示素子として、スタティック駆動の２層ＴＮ素子を用いる。走査線本数Ｎ＝１となるので、走査待ち時間Ｗ＝０である。第５の実施例では、ＦＳ駆動条件を定める駆動パラメータを、温度に応じて変化させる。図１２（Ａ）は、第５の実施例における駆動パラメータをまとめた表である。
【０１１７】
表には、２５℃、１０℃、０℃、−１０℃、及び−２０℃における、立上り応答時間（黒から白表示応答時間）、立下り応答時間（白から黒表示応答時間）、立上りの応答遅れ時間（黒からＴ＝２％到達時間）、フレーム時間Ｆ、サブフレーム時間Ｓ、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄ、ブランク時間Ｂ、及び、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌがｍｓ単位で記載されている。サブフレーム数Ｍを３とし、各サブフレームは等間隔としている。
【０１１８】
１０℃以下において、サブフレーム時間Ｓを立下り応答時間と等しく設定し、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌを０ｍｓに設定している。また、全ての温度で、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄは、立上りの応答遅れ時間に等しく設定されている。
【０１１９】
前サブフレームバックライト点灯時間Ｄと、ブランク時間Ｂと、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌとの和が、サブフレーム時間Ｓと等しい。１０℃以下においては、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄと、ブランク時間Ｂとの和が、サブフレーム時間Ｓ及び立下り応答時間と等しくなっている。１０℃以下において、サブフレーム時間Ｓを立下り応答時間と等しく設定しているので、温度が下がるほど、サブフレーム時間Ｓ及びフレーム時間Ｆが長くなる。
【０１２０】
サブフレーム時間Ｓは、液晶表示素子の立下り応答時間以上の長さに設定されていることが好ましいが、サブフレーム時間Ｓが長すぎると、良好なカラー表示がし難くなる。従って、低温時、サブフレーム時間Ｓ（より好ましくは、サブフレーム時間Ｓ−走査待ち時間Ｗ）を、液晶表示素子の立下り応答時間と等しく設定することが有効であろう。
【０１２１】
この場合、立下り応答がサブフレーム終了までかかるので、現サブフレームバックライト点灯時間Ｌが０となる。そして、現サブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、その直後のサブフレームで点灯されるように、前サブフレームバックライト点灯時間Ｄが導入される。
【０１２２】
このような駆動パラメータを適用した液晶表示装置を、恒温槽に入れて動作させ、表示状態を観察した。恒温槽の温度に応じて、駆動パラメータは手動で変化させた。低温になるに従って表示のちらつきが激しくなる現象が見られたものの、表示色は意図した通りになっていることが分かった。
【０１２３】
次に、図１２（Ｂ）を参照して、第６の実施例によるＦＳ駆動方法について説明する。第６の実施例では、液晶表示素子として、スタティック駆動のＶＡ素子を用いる。第５の実施例と同様に、走査待ち時間Ｗ＝０である。第６の実施例も、第５の実施例と同様に、駆動パラメータを、温度に応じて変化させる。図１２（Ｂ）は、第６の実施例における駆動パラメータをまとめた表である。
【０１２４】
パラメータ同士の関係は、第５の実施例と同様である。ただし、サブフレーム数Ｍを２とし、各サブフレームは等間隔としている。第６の実施例の液晶表示装置も、温度が下がるほど、サブフレーム時間Ｓ及びフレーム時間Ｆが長くなる。２層ＴＮ素子を用いた第５の実施例の液晶表示装置と同様に、恒温槽に入れて動作させ、表示状態を観察したところ、第５の実施例の液晶表示装置と同様に、低温になるに従って表示のちらつきが激しくなる現象が見られた。また、表示部の輝度が低下する現象も見られたが、表示色は意図した通りのものであった。
【０１２５】
なお、前サブフレームバックライト点灯時間は、必ずしもサブフレームの開始時刻から開始しなくてもよい。サブフレーム開始時刻から、液晶表示素子の立上りの応答遅れ時間の間に、前サブフレームの表示パタンに対応する点灯色を点灯させれば、不要な混色を抑えて、表示輝度向上を図ることができる。
【０１２６】
なお、第５、第６の実施例では、温度に応じた適切な駆動パラメータを手動で設定したが、以下のように、駆動パラメータを自動で設定できる液晶表示装置を構成することもできる。
【０１２７】
図１３は、第７の実施例の液晶表示装置を概略的に示すブロック図である。この液晶表示装置は、液晶表示素子１の近傍、表面、または液晶セル内に、液晶表示素子１の温度を測定する温度センサ４が配置されている。温度センサ４が測定した温度のデータが、駆動装置３に入力される。
【０１２８】
第７の実施例では、予め、液晶表示素子１の電気光学応答特性の温度依存性が測定されており、測定された温度依存性に基づいて、例えば上述の図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）の表に示したように、温度ごとの駆動パラメータが定められている。駆動装置３のメモリ５に、例えば１℃ごとに、駆動パラメータが記憶されている。
【０１２９】
駆動装置３は、温度センサ４から入力された温度データに基づき、メモリ５からその温度に対応する駆動パラメータを読み出して、マルチカラーバックライト２と液晶表示素子１とを同期駆動させる。このようにして、環境の温度が変化しても、温度に応じた適切な駆動パラメータを自動的に選択して動作する液晶表示装置が実現される。
【０１３０】
なお、周波数発信源をアナログ的に可変することにより、温度に応じた適切な駆動パラメータを設定するようにしてもよい。駆動装置の周波数発信源が１つで、これによってＬＣ素子、バックライト動作タイミングが決まる回路構造の場合は、温度によりこの発信源の周波数のみ変化させれば、ある程度の動作はできる。これによってメモリを不要とすることが可能となる。
【０１３１】
以上説明したように、液晶表示素子の電気光学応答が、温度低下に伴い遅くなっても、それに応じてサブフレーム時間、前サブフレームバックライト点灯時間等の駆動パラメータを設定することにより、良好なＦＳ駆動を行うことができる。
【０１３２】
例えば低温により、応答時間が長くなって、サブフレーム内で、当該サブフレームに対応する表示パタンの点灯色を点灯できなくなっても、その直後のサブフレームの初期に、当該点灯色を点灯させることにより、所望の表示状態を得ることができる。
【０１３３】
例えば、１サブフレームの長さの目安は５．５７ｍｓであり、立下り応答時間が５．５７ｍｓ以上である場合に、サブフレームに対応する点灯色を当該サブフレームでは点灯させず、その直後のサブフレームで点灯させるモードの駆動が好ましいといえよう。このモードでの駆動は、例えば−１０℃〜―３０℃で特に好ましいであろう。
【０１３４】
なお、サブフレームに対応する点灯色を当該サブフレームで点灯させ、さらにその直後のサブフレームまで延長して点灯させるモードの駆動は、例えば、立下り応答時間が５．５７ｍｓより短い場合に好ましいといえよう。このモードでの駆動は、室温以上、例えば＋１５℃〜＋９５℃で特に好ましいであろう。
【０１３５】
なお、上記実施例では、立上りの応答遅れ時間を、絶対透過率が２％まで上昇する時間としていたが、立上りの応答遅れ時間は、相対透過率を用いて定義した方が一般的となり好ましい。絶対透過率２％は、相対透過率としては１０％に相当するので、立上りの応答遅れ時間は、電気的スイッチングから相対透過率が１０％まで上昇するのに要する時間で定義される。
【０１３６】
なお、実施例の液晶表示装置、ＦＳ駆動方法は、以下のような製品に適用することができる。例えば、セグメント表示部、または、セグメント表示部及びドットマトリクス表示部を含む車載用情報表示装置に適用することができる。また、例えば、カーオーディオの表示部、コピー機等の操作パネル表示部、情報表示装置全般（薄膜トランジスタ液晶表示装置を含む）に適用することもできる。
【０１３７】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【０１３８】
１ 液晶表示素子
２ マルチカラーバックライト
３ 駆動装置
２１、２２ 偏光板
１１ （ＴＮモード）液晶セル
６１、６２ 偏光板
５１ （ＴＮモード）補償セル
５２ （ＴＮモード）駆動セル
８１、８２ 偏光板
９１、９２ 視角補償板
７１ （ＶＡモード）液晶セル
４ 温度センサ
５ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明表示と暗表示とが切り換わる複数の表示部を含む液晶表示素子と、
複数色の光源を有し、該光源から出射した光を、前記液晶表示素子に入射させるバックライトと、
前記液晶表示素子と前記バックライトとを同期させフィールドシーケンシャル駆動を行う駆動装置と
を有し、
前記駆動装置は、フレームを複数に分割したサブフレームごとに、サブフレームに対応する表示パタンが実現されるように、前記液晶表示素子の明暗の表示状態を制御するとともに、任意の第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、該第１のサブフレームの直後のサブフレームである第２のサブフレームの開始時刻から、前記液晶表示素子の暗表示から明表示への立上りの応答遅れ時間の間に点灯され、前記応答遅れ時間の終了後、前記第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されないブランク時間を間に挟んで、前記第２のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されるように、前記バックライトの点灯状態を制御する液晶表示装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、前記第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、該第１のサブフレーム内では点灯されないように、前記バックライトの点灯状態を制御する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
明表示と暗表示とが切り換わる複数の表示部を含む液晶表示素子と、
複数色の光源を有し、該光源から出射した光を、前記液晶表示素子に入射させるバックライトと、
前記液晶表示素子と前記バックライトとを同期させフィールドシーケンシャル駆動を行う駆動装置と
を有し、
前記駆動装置は、フレームを複数に分割したサブフレームごとに、サブフレームに対応する表示パタンが実現されるように、前記液晶表示素子の明暗の表示状態を制御するとともに、任意の第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、該第１のサブフレームの直後のサブフレームである第２のサブフレームの開始時刻から、前記液晶表示素子の暗表示から明表示への立上りの応答遅れ時間の間に点灯され、前記応答遅れ時間の終了後、前記第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されないブランク時間を間に挟んで、前記第２のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が点灯されるように、前記バックライトの点灯状態を制御する液晶表示装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、前記第１のサブフレームの表示パタンに対応する点灯色が、該第１のサブフレーム内では点灯されないように、前記バックライトの点灯状態を制御する請求項１に記載の液晶表示装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２１２１６２（Ｐ２０１２−２１２１６２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３９５９２（Ｐ２０１２−１３９５９２）
【出願日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【分割の表示】特願２００７−２３２６３０（Ｐ２００７−２３２６３０）の分割
【原出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【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２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【分割の表示】特願２００７−２３２６３０（Ｐ２００７−２３２６３０）の分割
【原出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【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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