CN100445813C - 液晶显示元件及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有良好显示特性的液晶显示元件，具有：发光颜色不同的多个光源；可以选择性地控制透光状态和遮光状态的液晶显示部；和控制电路，将一帧分时分成多个子帧，在各子帧内使任意数量的光源发光，与该发光同步控制所述液晶显示部的多个显示区域的透光状态、遮光状态。

Description

液晶显示元件及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示元件(LCD)，特别涉及场序列方式液晶显示元件及其驱动方法。

背景技术

作为现有技术，公知有为了使液晶显示元件彩色化而使用滤色器的方法。在使用滤色器的液晶显示元件中，使用白色光的背照灯，使具有例如三原色(红(R)、绿(G)、蓝(B))的滤色器的液晶单元选择性地透射该白色光，由此进行彩色显示。但是，在该方法中，由于是从白色光中取出所选择的波长区域的光，所以光的利用效率较低，而且一个区域只能显示与该部分的滤色器颜色对应的颜色。并且，由于需要制造滤色器，所以生产成本也高。

还提出有一种场序列方式液晶显示元件。在场序列方式液晶显示元件中，液晶显示面板的背照灯具有发出不同颜色的多个光源。一面反复进行使这些光源顺序地分时发光的动作，一面根据光源发光的时间进行液晶显示元件的开闭(透光/遮光)(使液晶元件的开闭和背照灯的发光同时进行)，由此利用人眼对时间的积分能力(时间色合成)，使一个显示像素显示各种显示颜色。

背照灯的光源例如使用三原色的发光二极管(LED)。LED的响应时间是数纳秒。作为背照灯的光源，此前一般使用的冷阴极管(CCFL)的响应时间约是10毫秒，所以与此相比，LED的响应时间快3个数量级以上。因此，可以实现即使分时切换各颜色也不会给人眼带来不适的彩色显示。

图9是表示使用场序列方式的液晶显示元件的显示控制的一例的时序图。参照图9说明场序列方式的液晶驱动方法。

如图中最上字段的“光源”所示，三色光源(红(R)、绿(G)、蓝(B))按照红(R)、绿(G)、蓝(B)的顺序反复发光。把各光源顺序发光一次的期间称为1帧。1帧期间T_f被分为多个子帧，在各个子帧期间T_s中的一部分(发光期间T_b)进行特定颜色的光源的亮灯。为了将来自多个光源的光进行迭加混色，期望1帧期间T_f例如为20毫秒以下(帧频率为50Hz以上)。

使用三色光源时，把1帧期间T_f设为20毫秒，子帧期间Ts约为6.67毫秒。向列型液晶的响应速度为数毫秒，例如为2～5毫秒。因此，在使用向列型液晶的液晶显示元件时，在子帧中任何光源均不发光的期间(进行液晶的透光遮光的过渡期间T_t)例如为2～5毫秒。因此，一个光源发光的时间T_b是1.67～4.67毫秒。

图中，从第2字段(a)到最后字段(h)表示用于显示R(红)、G(绿)、B(蓝)、C(青绿)、M(深红)、Y(黄)、W(白)和BK(黑)这八种颜色的液晶单元的驱动时序图。在(a)～(h)的所有时序图中，折线位于上面(高)位置时，表示液晶显示元件的液晶单元处于透光的状态。折线位于下面(低)位置时，表示液晶单元处于遮断光的、不透光的状态。在切换透过和遮光的过渡期间，透过率逐渐变化。在图中简单描画出以线性变化连接上下(高低)位置的状态。

参照显示R(红)的(a)时序图。液晶单元在1帧中进行发红色(R)光的最初子帧中被控制成透光。在发红色(R)光的期间以外的发光期间(发绿色(G)和蓝色(B)光的期间)，液晶单元被控制成遮光状态。因此，液晶单元显示按照时间积分时的红色(R)。

参照显示G(绿)的(b)时序图。液晶单元在1帧中进行发绿色(G)光的第2个子帧中被控制成透光。在发绿色(G)光的期间以外的发光期间，液晶单元被控制成遮光状态。因此，液晶单元显示按照时间积分时的绿色(G)。

参照显示B(蓝)的(c)时序图。液晶单元在1帧中进行发蓝色(B)光的最后子帧中被控制成透光。在发蓝色(B)光的期间以外的发光期间，液晶单元被控制成遮光状态。因此，液晶单元显示按照时间积分时的蓝色(B)。

参照显示C(青绿)的(d)时序图。C(青绿)是通过绿色(G)光和蓝色(B)光的色迭加而得到的。液晶单元在1帧中从进行发绿色(G)光的第2个子帧到进行发蓝色(B)光的最后子帧的连续期间中被控制成透光。在除此以外的发光期间，液晶单元被控制成遮光状态。因此，液晶单元显示按照时间积分时的青绿色(C)。

参照显示M(深红)的(e)时序图。M(深红)是通过红色(R)光和蓝色(B)光的色迭加而得到的。液晶单元在1帧中在进行发红色(R)光的最初子帧、和进行发蓝色(B)光的最后子帧的发光期间(以及从帧的最后子帧的发蓝色(B)光的期间到后面的帧的最初子帧的发红色(R)光的期间的连续期间)被控制成透光。在除此以外的发光期间，液晶单元被控制成遮光状态。因此，液晶单元显示按照时间积分时的深红色(M)。

参照显示Y(黄)的(f)时序图。Y(黄)是通过红色(R)光和绿色(G)光的色迭加而得到的。液晶单元在1帧中从进行发红色(R)光的最初子帧到进行发绿色(G)光的第2个子帧的连续期间中被控制成透光。在除此以外的发光期间，液晶单元被控制成遮光状态。因此，液晶单元显示按照时间积分时的黄色(Y)。

参照显示W(白)的(g)时序图。W(白)是通过红色(R)光、绿色(G)光和蓝色(B)光的色迭加而得到的。液晶单元经常被控制成透光。因此，液晶单元显示按照时间积分时的白色(W)。

参照显示BK(黑)的(h)时序图。液晶单元通常被控制成不透光。因此，液晶单元显示黑色(BK)。

这样使用场序列法，不使用滤色器，而通过分时驱动彩色光源和液晶单元，可以进行彩色显示。在使用帧频率为50Hz的红(R)、绿(G)、蓝(B)三色光源使场序列方式的液晶显示元件进行显示的情况下，可以显示红(R)、绿(G)、蓝(B)、青绿(C)、深红(M)、黄(Y)、白(W)和黑(BK)八种颜色。通过调整液晶透光的时间，可以在一个显示区域显示多种颜色。另外，在使用红(R)、绿(G)、蓝(B)的LED的背照灯的情况下，通过控制流过各LED的电流，可以调整彩色平衡。

以上说明了对各液晶单元进行透光/遮光控制来显示八种颜色的情况，但如果对各种颜色采用中间调，也可以合成许多中间色调。

但是，在一面观看通过两色以上的迭加混色而得到的显示部分(青绿(C)、深红(M)、黄(Y)、白(W))一面眨巴眼的情况下，或将视线从显示部分错开的情况下等，有时会观察到各光源的颜色瞬间分离的现象，即所谓的色乱现象。例如，在将视线从白色(W)显示部分错开的情况下，有时看起来好像红(R)、绿(G)、蓝(B)色带连续呈托尾状。在周围光线暗淡时明显产生色乱现象。例如，在夜间驾驶安装有场序列方式监视器的汽车时，在将视线从监视器错开时，有时会产生剧烈的色乱。

为了提高液晶显示元件的显示质量，提出使用响应速度快的液晶，例如强介电液晶，对结构和控制进行了优化的液晶显示元件(例如，参照专利文献1和2)。

专利文献1 特开2000-180825号公报

专利文献2 特开平7-281150号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有良好的显示特性的液晶显示元件以及可以实现良好的显示特性的液晶显示元件的驱动方法。

根据本发明的一个观点提供的液晶显示元件，具有：发光颜色不同的多个光源；可以选择性地控制透光状态和遮光状态的液晶显示部；和控制电路，将一帧分时分成多个子帧，在各子帧内使任意数量的光源发光，与该发光同步控制所述液晶显示部的多个显示区域的透光状态、遮光状态。

该液晶显示元件由于进行不依赖于观察者视觉的时间色合成作用的显示，所以是不会产生色乱，并且能够实现良好的显示的液晶显示元件。

另外，根据本发明的其他观点提供的液晶显示元件的驱动方法，液晶显示元件具有：发光颜色不同的多个光源；可以选择性地控制透光状态和遮光状态的液晶显示部；和控制电路，将一帧分时分成多个子帧，在各子帧内使任意数量的光源发光，与该发光同步控制所述液晶显示部的多个显示区域的透光状态、遮光状态，包括：在每个子帧，使形成期望颜色的光源发光的步骤；在每个子帧，把期望的显示区域控制成透光状态的步骤，通过控制，使得在某个子帧形成为透光状态的显示区域在其他子帧中被控制成遮光状态，并且在某个子帧中使多种颜色的光源同时发光。

该液晶显示元件的驱动方法由于不依赖于观察者视觉的时间色合成作用，所以能够实现不会产生色乱的良好的显示。

根据本发明，可以提供具有良好的显示特性的液晶显示元件以及可以实现良好的显示特性的液晶显示元件的驱动方法。

附图说明

图1是表示比较例的在预备实验中使用的液晶显示元件的显示部分的概略俯视图。

图2是表示第1实施例的液晶显示元件的发光和液晶取向状态的控制的一例的表。

图3是表示第2实施例的液晶显示元件的显示部分的俯视图。

图4(A)是在前光灯为弱光束状态，以时速72km/h(低速)行驶的车辆的驾驶席显示的液晶显示的图，(B)表示控制进行(A)的显示的发光和液晶取向状态的内容的表。

图5(A)是在前光灯形成为强光束状态，以时速83km/h(中速)行驶的车辆的驾驶席显示的液晶显示的图，(B)表示控制进行(A)的显示的发光和液晶取向状态的内容的表。

图6(A)是在前光灯形成为强光束状态，以时速106km/h(高速)行驶的车辆的驾驶席显示的液晶显示的图，(B)表示控制进行(A)的显示的发光和液晶取向状态的内容的表。

图7是表示第3实施例的液晶显示元件的概略剖面图。

图8(A)是表示点式有源矩阵液晶显示元件的一个像素的俯视图，(B)是沿(A)的8B-8B线的剖视图。

图9是表示使用场序列方式的液晶显示元件的显示控制的一例的时序图。

图中：D1～D4显示区域；1a～1g显示区域；2a～2g显示区域；3a～3g显示区域；4前光灯状态显示区域；5“速度”文字显示区域；6“km/h”文字显示区域；11偏光薄膜；12玻璃基板；13共用电极；14取向膜；15液晶层；16取向膜；17字段电极；18玻璃基板；19偏光薄膜；20导光板·光漫射板；21LED阵列；22液晶显示面板；23控制装置；24背照灯；25TFT；26点显示部；27像素电极。

具体实施方式

本申请的发明者们为了确认在何种情况下产生色乱、在何种情况下不产生色乱，能否实现良好的显示，进行了预备实验。

本申请的发明者们，首先作为比较例，制造了按照图9所示的时序控制其发光及液晶的取向状态(透光/遮光状态)的液晶显示元件，并观察了其显示质量。

作为液晶显示元件，使用常黑型模式的扭曲向列型液晶显示元件(Twisted Nematic-Liquid Crystal Display，TN-LCD)，作为光源使用红(R)、绿(G)、蓝(B)的LED。在LCD和LED上配置按照图9所示时序进行时分颜色合成控制的控制装置，制造了包括它们的场序列方式的TN-LCD。

图1是表示比较例的预备实验中使用的液晶显示元件的显示部分的概略俯视图。显示部分形成为包括没有彼此重叠部分的4个显示区域D₁～D₄。在各个显示区域D₁～D₄中，可以独立变更液晶的取向状态并独立进行显示。在比较例中，进行了使4个显示区域D₁～D₄的液晶取向状态相同的控制。

把1帧期间T_f设为16.5毫秒(设帧频率约为60.6Hz)，把子帧期间T_s设为5.5毫秒。由于所使用的TN-LCD具有对于上升和下降均能够在约2毫秒内响应的性能，所以把任何光源都不发光的期间(进行液晶的透光遮光的过渡期间T_t)设为2.5毫秒，把红(R)、绿(G)、蓝(B)的各个LED发光的期间T_b设为3.0毫秒。

进行基于图9的(a)～(h)的时序的控制，观察TN-LCD的显示部分，在显示区域D₁～D₄显示青绿色(C)、深红色(M)、黄色(Y)、白色(W)时产生了色乱。特别是在显示白色(W)时，色乱明显，观察者每次眨巴眼时都能感觉到颜色的分离。并且，在将该TN-LCD灭灯的房屋较暗淡的状态下观察时，色乱明显。

然后，对图1所示的液晶显示元件的显示部分的每个显示区域D₁～D₄进行了液晶的取向状态的控制。在显示区域D₁、D₂、D₃和D₄中，分别按照图9(a)、(b)、(c)和(h)的时序改变液晶的取向状态。结果，在显示区域D₁～D₄中，分别同时连续确认到红(R)、绿(G)、蓝(B)和黑(BK)的显示。在眨巴眼睛或使房屋变暗淡的各种条件下进行了观察，未确认到色乱。判明如果不依赖于时分的颜色合成(基于人眼的颜色合成)，即使在画面内进行各种颜色显示，也不产生色乱。

然后，使显示区域D₁～D₄的液晶取向状态相同，在最初的100帧期间，按照图9(a)的时序控制液晶的取向状态。在第2个、第3个和第4个的100帧期间，分别按照图9的(b)、(c)和(h)的时序进行控制。另外，在各个100帧期间的之间，在2帧期间使液晶的取向为遮光状态。

在显示部分(显示区域D₁～D₄)中，顺序进行了红(R)、绿(G)、蓝(B)和黑(BK)的显示。该情况下也未产生伴随眨巴眼或房屋照明度降低等的色乱。

在场序列方式的液晶显示元件中，在1帧内顺序反复多种颜色的发光，在仅任一种颜色发光的期间、例如只在包括1子帧期间内的至少发光期间的一部分的期间，使液晶形成为透光状态，或者在某种颜色发光的整个期间、例如在1帧中的整个期间，使液晶形成为遮光状态，由此即使在使用响应速度为数毫秒的液晶显示元件时，也能进行不会产生色乱的显示质量良好的显示。

本申请的发明者们制造了具有控制内容与比较例的液晶显示元件不同的控制装置的液晶显示元件，作为第1实施例的液晶显示元件。使用和比较例相同的TN-LCD和LED，并且设定与比较例和确认例相同的1帧期间T_f(帧频率)、子帧期间T_s、过渡期间T_t、和发光T_b。

在第1实施例的液晶显示元件中，使LED的发光控制与比较例的情况不同。切换透光/遮光的液晶取向状态的控制是在仅使只有任一种颜色发光的期间，使液晶形成为透光状态，或者在任何颜色发光的整个期间使液晶形成为遮光状态。

在比较例中，使发红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)光的3个LED在1帧中顺序地逐个亮灯。因此，可以进行彩色显示的颜色限于LED的发光颜色(三原色)。在第1实施例中，在1帧内至少一个子帧的发光期间，使大于等于2个的三原色的LED同时发光并进行同时迭加混色(同时颜色合成)，由此获得发光颜色(混合发光色)。另外，在各个子帧中通过同时迭加混色获得颜色分别不同的光，使它们透过(入射)到彼此不同的显示区域，在画面内同时进行多种颜色的显示。

同时发光的大于等于2个的LED的发光强度的平衡可以在能够发光的范围内容易变更，所以能够表现多种颜色。但是，可以同时显示的颜色数量为比1帧内的子帧数量仅多1的数量。通过在整个发光期间使液晶形成为遮光状态，可以显示黑色(BK)。

另外，1帧中的子帧数量不限于3个，可以划分为2个或大于等于4个。在划分为多个子帧的情况下，可以同时显示的颜色数量变多，但为了防止闪烁，不能延长1帧的期间T_f，所以一个子帧期间T_s变短，因此LED的发光时间T_b变短，显示变暗。并且，由于液晶的透光遮光转换所花费的时间(过渡期间T_t)也变短，所以根据情况产生不能追随液晶的响应速度的问题。在划分为2个的情况下，由于可以延长LED的发光期间T_b，所以能够实现明亮的显示。

图2是表示第1实施例的液晶显示元件的发光和液晶取向状态的控制的一例的表。表中的“光源的亮灯状态”中的“1”表示LED在发光，“0”表示未发光。“液晶的显示状态”中的“1”表示液晶显示元件的液晶单元透光的取向状态，“0”表示液晶单元遮光的取向状态。另外，在第1实施例的液晶显示元件中，对于图1所示的显示部分的各显示区域D₁～D₄的液晶可以分别独立控制其取向状态。

在子帧1(最初的子帧)的发光期间T_b，红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的所有LED发光。因此，背照灯发出白色(W)光。

此时，液晶与发光同步，被控制成在显示区域D₁为透光的取向状态，在其他显示区域D₂、D₃、D₄中为不透光的取向状态。

在子帧2(第2个子帧)的发光期间T_b，绿色(G)LED发光。因此，从背照灯发出绿色(G)光。

此时，液晶与发光同步，被控制成在显示区域D₂为透光的取向状态，在其他显示区域D₁、D₃、D₄中为不透光的取向状态。

在子帧3(第3个子帧)的发光期间T_b，红色(R)和绿色(G)的LED发光。因此，从背照灯发出黄色(Y)光。

此时，液晶与发光同步，被控制成在显示区域D₃为透光的取向状态，在其他显示区域D₁、D₂、D₄中为不透光的取向状态。

按照图2所示控制发光及液晶的取向状态时，在图1所示显示部分同时进行四种颜色显示，即，显示区域D₁显示白色(W)，显示区域D₂显示绿色(G)，显示区域D₃显示黄色(Y)，显示区域D₄显示黑色(BK)。

在第1实施例的液晶显示元件的情况下，各个显示区域D₁～D₄被控制成，在包含3个子帧中的任一个子帧的发光期间T_b的至少一部分的期间内，液晶处于透光状态(显示区域D₁～D₃)，或者在包含所有进行发光的期间的整个期间(例如所有子帧)，液晶单元处于遮光状态。

在显示LED光源的颜色以外的颜色的情况下，不是象以往的场序列法那样，进行多种发光颜色的分时发光，通过观察者眼睛的时间合成作用，在显示部分使人看到它们的合成色，而是从背照灯射出由多个光源同时迭加混色而成的合成色的光，直接在显示部分上显示。即，背照灯的发光色和显示部分的显示色是直接相同的，而不依赖于观察者的识别作用。

无论是在一面眨眼一面观察、或在暗淡环境下观察第1实施例的液晶显示元件的显示时，在各种环境下都未观察到色乱。

通过把发光及液晶的取向状态控制成，使1帧中的某子帧从背照灯射出的光透过某显示区域，使在该帧的从背照灯射出的其他颜色的光不透过该显示区域，可以实现良好的显示。

在第1实施例的液晶显示元件中，说明了使用3个LED显示多种颜色的情况，但LED的数量不限于3个。例如，可以使用2个LED获得三色加一色(黑(BK))的显示颜色。例如，可以使用黄色(Y)和蓝色(B)LED，进行黄色(Y)、蓝色(B)和白色(W)这三色和黑色(BK)的显示。

然后，本申请的发明者们制造了作为第二事实例的液晶显示元件的、具有显示部分的结构及控制内容与比较例及第1实施例的液晶显示元件不同的控制装置的液晶显示元件。但是，控制的方针和第1实施例相同。

即，关于发光的控制，不象比较例那样，在1帧中的各个子帧中进行使红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)LED顺序亮灯，并按照每帧反复该动作的发光，而是和第1实施例相同，使各LED光源亮灯，以使显示在显示部分的颜色的光从背照灯射出。并且，液晶的控制是在某显示区域中，仅在只有任一种颜色发光的期间、例如仅在包括一个子帧期间内的至少发光期间的一部分的期间，使液晶形成为透光状态，或者在任何颜色发光的整个期间、例如1帧中的整个期间，使液晶形成为遮光状态。

使用和比较例等相同的扭曲向列型(Twisted Nematic，TN)液晶和LED，把1帧期间T_f(帧频率)、子帧期间T_s、过渡期间T_t、和发光期间T_b设定为与比较例相同。

在第2实施例的液晶显示元件中，通过控制，能够自由选择可同时显示的多种颜色，而且可以使所选择的颜色组合随着时间的经过而变化。第2实施例的液晶显示元件是可以显示多种显示颜色的液晶显示元件。

图3是表示第2实施例的液晶显示元件的显示部分的俯视图。第2实施例的液晶显示元件例如安装在车辆等上。在显示部分的中央部附近形成有相互邻接的被分为3个单位的一组字段显示区域1a～1g、2a～2g、3a～3g，通过分别使其中几个亮灯，可以显示一个数字，由它们可以表现3位数数字。在可以显示3位数数字的显示区域的左侧，形成“速度”文字显示区域5，在右侧上方形成前光灯状态显示区域4，并且在右侧下方形成“km/h”文字显示区域6。

中央部附近的3个数字表示车辆的速度。“速度”文字显示区域5通过亮灯来表示速度。“km/h”文字显示区域6通过亮灯来显示速度单位。前光灯状态显示区域4通过亮灯表示前光灯处于强光束状态，通过灭灯表示前光灯处于弱光束状态。

可以表示3位数字的显示区域的各字段(显示区域1a～1g、2a～2g、3a～3g)根据车辆的速度变化利用不同颜色进行显示。车辆的速度被控制成例如在车辆低速行驶时显示为绿色数字，中速行驶时显示为黄色数字，高速行驶时显示为红色数字。

使用图4～图6说明第2实施例的液晶显示元件的控制和显示。在第2实施例的液晶显示元件中，把随着时间经过而变化的车辆速度和前光灯的状态作为输入的一部分进行控制。把1帧划分为3个子帧，同时把画面(显示部)划分为3个显示范围。利用最初的子帧的发光，可以进行“速度”文字显示区域5和“km/h”文字显示区域6的显示。利用第2个子帧的发光，可以进行表示车辆速度的数字显示。利用第3个子帧的发光，可以进行前光灯状态显示区域4的显示。另外，图4(B)、图5(B)和图6(B)的“光源的亮灯状态”和“液晶的显示状态”中的“0”和“1”的意思和图2所示相同。

图4(A)是表示在前光灯为弱光束状态，以时速72km/h(低速)行驶的车辆的驾驶席显示的液晶显示的图，图4(B)是表示控制用于进行图4(A)的显示的发光及液晶的取向状态的内容的表。

在图4(A)的液晶显示中，用白色(W)显示“速度”，用绿色(G)显示“72”，用白色显示“km/h”。

参照图4(B)，为了进行图4(A)的显示，在子帧1(第1个子帧)的发光期间T_b，使红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的所有LED发光。因此，从背照灯发出白色(W)光。

此时，在显示部分中控制成在“速度”文字显示区域5和“km/h”文字显示区域6透光的状态。

在子帧2(第2个子帧)的发光期间T_b中，使绿色(G)LED发光。因此，从背照灯发出绿色(G)光。

此时，在显示部分中控制成在8个显示区域的2a、2b、2c、3a、3b、3d、3e、3g透光的状态。

在子帧3(第3个子帧)的发光期间T_b中，使绿色(G)和蓝色(B)的LED发光。因此，从背照灯发出青绿色(C)光。

此时，在显示部分中控制成使所有显示部分不透光的状态。

例如，在这样控制发光和液晶的取向状态时，可以实现图4(A)所示的显示。

图5(A)是表示在前光灯为强光束状态，以时速83km/h(中速)行驶的车辆的驾驶席显示的液晶显示的图，图5(B)是表示控制用于进行图5(A)的显示的发光及液晶的取向状态的内容的表。

在图5(A)的液晶显示中，用白色(W)显示“速度”，用黄色(Y)显示“83”，用白色显示“km/h”，用青绿色(C)进行表示前光灯亮灯的标志的显示。

参照图5(B)，为了进行图5(A)的显示，在子帧1(第1个子帧)的发光期间T_b，进行和图4(B)所示的子帧1的控制相同的发光控制。并且，液晶的取向状态的控制也和图4(B)所示的子帧1的控制相同。

在子帧2(第2个子帧)的发光期间T_b，使红色(R)和绿色(G)的LED发光。因此，从背照灯发出黄色(Y)光。

此时，在显示部分中控制成在12个显示区域的2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、3a、3b、3c、3d、3g中，液晶为透光的取向状态。

在子帧3(第3个子帧)的发光期间T_b，进行和图4(B)所示的子帧3的控制相同的发光控制。因此，从背照灯发出青绿色(C)光。

此时，在显示部分中控制成只有在前光灯状态显示区域4，液晶为透光的取向状态。

例如，在这样控制发光和液晶的取向状态时，可以实现图5(A)所示的显示。

图6(A)是表示在前光灯为强光束状态，以时速106km/h(高速)行驶的车辆的驾驶席显示的液晶显示的图，图6(B)是表示控制用于进行图6(A)的显示的发光及液晶的取向状态的内容的表。

在图6(A)的液晶显示中，用白色(W)显示“速度”，用红色(R)显示“106”，用白色显示“km/h”，用青绿色(C)进行表示前光灯亮灯的标志的显示。

参照图6(B)，为了进行图6(A)的显示，在子帧1(第1个子帧)的发光期间T_b，进行和图4(B)所示的子帧1的控制相同的发光控制。并且，液晶的取向状态的控制也和图4(B)所示的子帧1的控制相同。

在子帧2(第2个子帧)的发光期间T_b，使红色(R)LED发光。因此，从背照灯发出红色(R)光。

此时，在显示部分中控制成在13个显示区域的1b、1c、2a、2b、2c、2d、2e、2f、3c、3d、3e、3f、3g中，液晶为透光的取向状态。

在子帧3(第3个子帧)的发光期间T_b，进行和图5(B)所示的子帧3的控制相同的发光控制和液晶的取向状态的控制。

例如，在这样控制发光和液晶的取向状态时，可以实现图6(A)所示的显示。

在第2实施例的液晶显示元件中，通过子帧1的发光和液晶的取向状态的控制，进行“速度”文字显示区域5和“km/h”文字显示区域6的显示。如果车辆在行驶中，这两个区域被控制成连续用白色(W)进行显示。

并且，通过子帧2的发光和液晶的取向状态的控制，显示车辆的行驶速度。行驶速度被控制成在低速时用绿色(G)、中速时用黄色(Y)、高速时用红色(R)显示。

在某帧中，与透过某显示区域的光的颜色不同的颜色的光，如果在该帧以后的帧中透过该显示区域，则显示颜色被变更。显示颜色的变更例如象第2实施例的液晶显示元件显示速度的数字显示控制那样，可以通过使在从某帧的最初起第k(k为自然数)个的子帧发光的光、与从在该帧以后的帧的最初起第k个的子帧发光的光不同来进行。并且，如果在两个以上连续的帧进行实质上相同的控制，可以进行连续的显示。

另外，通过子帧3的发光和液晶的取向状态的控制，利用青绿色(C)显示前光灯的亮灯状态(强或弱光束)。

在各种环境下观察了第2实施例的液晶显示元件的显示，未确认到色乱。

在上述实施例中，在1帧期间T_f中，即使从背照灯发出多种颜色的光(每一个子帧的光)的情况下，由于控制液晶的取向状态使其在一个显示区域只透过某一种颜色的光，所以能够实现不会产生色黒、显示特性良好的液晶显示元件的显示。

图7是表示第2实施例的液晶显示元件的概略剖面图。例如，两个取向膜14、16夹持着由扭曲向列型液晶形成的液晶层15。在取向膜14、16上例如通过磨擦处理赋予倾角，由此来规定液晶层15中包含的接触取向膜14、16的液晶的取向。

形成分别接触两个取向膜14、16的共用电极13以及与各个字段显示像素对应的字段电极17。在两电极之间施加电压，对应施加的电压变更液晶层15的取向状态。通过变更取向状态，可以使入射到液晶层15的光透过或将其遮断。为了夹持两电极，形成玻璃基板12、18，在各玻璃基板12、18上形成偏光薄膜11、19。

包括液晶层15、取向膜14、16、共用电极13、字段电极17、玻璃基板12、18和偏光薄膜11、19，构成液晶显示面板22。液晶显示面板22例如是常黒模式。

在形成于字段电极17侧的偏光薄膜19侧具有LED阵列21和导光板·光漫射板20，构成包括它们在内的背照灯24。

LED阵列21在与导光板·光漫射板20相对的一面具有发光颜色不同的多个光源。例如，顺序地反复排列发出红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三原色的各种颜色的光的LED。导光板·光漫射板20把从该LED阵列21的各LED发出的光导光到整个表面上，通过向上面漫射而发挥作为发光区域的作用。在从多种颜色的LED发光的情况下，导光板·光漫射板20可以将这些颜色的光进行同时迭加混色并射出。射出的光入射到液晶显示面板22的液晶层15。

控制装置23通过控制施加到共用电极13和字段电极17之间的电压等，可以选择性地控制液晶层15的透光/遮光状态。并且，可以控制LED阵列21中包含的各个LED的亮灯(发光时间)。例如，进行控制使液晶层15的透光/遮光状态和LED阵列21的各个LED的亮灯同步。

在从背照灯24射出的光透过液晶单元的情况下，利用透过的光的颜色进行显示。在被液晶单元遮断的情况下，利用黑色(BK)进行显示。

如在第1和第2实施例中说明的那样，通过控制装置23进行使背照灯24的发光和液晶层15的取向状态同步的控制，使得在帧期间T_f内仅使一种颜色的光透过或不透过一个显示区域。另外，显示区域和使该显示区域发光的子帧的关系被固定。可以根据需要变更该关系。

图8(A)是表示点型有源矩阵液晶显示元件的一个像素的俯视图，图8(B)是沿图8(A)的8B-8B线的图。此前以字段液晶显示元件为例进行了说明，但实施例的液晶显示元件也可以是点型。

参照图8(A)，在点型有源矩阵液晶显示元件中，设有在像素内通过液晶单元的透光/遮光进行显示的点显示部26和进行点显示部26的控制的TFT25(Thin Film Transistor)。

参照图8(B)，与图7所示第2实施例的液晶显示元件的不同之处是，设置像素电极27和TFT25来代替字段电极17。其他构成要素及其功能和第2实施例的液晶显示元件相同。

点显示部26的透光/遮光是根据施加到像素电极27和共用电极13之间的电压来进行的。施加电压(驱动信号)通过TFT25传递给像素电极27。如果使用点显示部26，可以在同一区域进行不同方式的显示。可以设定没有重叠的多个显示区域，在各个显示区域选择显示方式、显示颜色。

实施例的液晶显示元件的光源可以使用具有多种发光颜色的光源。除LED外，可以使用放电管和有机EL元件等。

在实施例中使用了TN-LCD，但可以使用例如垂直取向型的LCD等各种LCD。优选常黒模式的LCD。这是因为在常白模式中，显示部分以外的基底部分透光，所以产生顺序亮灯的背照灯的迭加混色，在基底部分产生色黒。但是，例如，如果是字段液晶显示元件，通过利用黑色矩阵覆盖字段以外的部分，也可以使用常黒模式以外的LCD。

以上，根据实施例说明了本发明，但本发明不限于此。例如，本行业人员当然可以进行各种变更、改良、组合等。

例如，象汽车的速度仪表周围那样，在被限定了使用颜色而且不允许发生错误识别的用途方面特别有效。

Claims (13)

1.一种液晶显示元件，其特征在于，具有：发光颜色不同的多个光源；可以选择性地控制透光状态和遮光状态的液晶显示部；和控制电路，将一帧分时分成多个子帧，在各子帧内使任意数量的光源发光，与该发光同步控制所述液晶显示部的多个显示区域的透光状态、遮光状态。

2.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，所述液晶显示部的多个显示区域彼此不重叠，所述控制电路通过在每个子帧把不同的显示区域控制成透光状态，从而使一个显示区域只有在任一个子帧时成为透光状态，或者在所有子帧时成为遮光状态。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示元件，其特征在于，所述控制电路在大于等于两个连续的帧进行实质上相同的控制。

4.根据权利要求1或2所述的液晶显示元件，其特征在于，所述多个光源是LED。

5.根据权利要求4所述的液晶显示元件，其特征在于，所述多个光源由红色、绿色、蓝色的LED构成。

6.根据权利要求1或2所述的液晶显示元件，其特征在于，所述液晶显示部是常黑型。

7.根据权利要求1或2所述的液晶显示元件，其特征在于，所述液晶显示部由字段形成。

8.根据权利要求1或2所述的液晶显示元件，其特征在于，所述液晶显示部由点形成。

9.根据权利要求1或2所述的液晶显示元件，其特征在于，所述控制电路把一帧时分为包括第1子帧和第2子帧的多个子帧，在所述第1子帧和所述第2子帧中使不同的光源发光。

10.根据权利要求1或2所述的液晶显示元件，其特征在于，在设n为大于等于2的整数、设k为大于等于1且小于等于n的整数时，所述控制电路把一帧时分为n个子帧，在第1组帧的第k子帧和所述第1组帧之后的第2组帧的第k子帧中，使不同的光源发光。

11.一种液晶显示元件的驱动方法，其特征在于，该液晶显示元件具有：发光颜色不同的多个光源；可以选择性地控制透光状态和遮光状态的液晶显示部；和控制电路，将一帧时分成多个子帧，在各子帧内使任意数量的光源发光，与该发光同步控制所述液晶显示部的多个显示区域的透光状态、遮光状态，包括：

在每个子帧使形成期望颜色的光源发光的步骤；

在每个子帧把期望的显示区域控制成透光状态的步骤，

通过控制，使得在某个子帧形成为透光状态的显示区域在其他子帧中被控制成遮光状态，并且在某个子帧中使多种颜色的光源同时发光。

12.根据权利要求11所述的液晶显示元件的驱动方法，其特征在于，还包括：

在所述第1帧中的与所述第1子帧不同的第2子帧，射出与所述第1颜色不同的第2颜色的光的步骤；和

在所述第1子帧中，在与所述第1颜色的透光区域不同的区域，使所述第2颜色的光透过并进行显示的步骤。

13.根据权利要求11或12所述的液晶显示元件的驱动方法，其特征在于，还包括：

在所述第1帧之后的第2帧，在所述第1帧中透过所述第1颜色的光而进行显示的所述液晶显示部的区域，透过与所述第1颜色不同的颜色的光并进行显示的步骤。

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