JP5207813B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）に関する。

カーオーディオ表示部等の車載用情報表示装置に用いられるセグメント表示またはセグメント表示＋ドットマトリクス表示が可能な液晶表示装置において、表示部をカラー表示させるために、カラーフィルタを用いる方法がある。

カラーフィルタを用いず、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液晶セルと同期駆動してカラー表示を行ういわゆるフィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動によるカラー液晶表示装置がある。

近年、表示パターンを任意色に表示すると共に、表示パターン部分以外の非表示領域（以下、背景領域と呼ぶ）の表示色を任意に表示させたいという要求が存在する。

発明者らは、特開２００６−３３０６１２号公報において、表示パターンを表示する液晶セル（以下表示セル）と、表示パターンの反転パターン（背景パターン）を表示する液晶セル（以下背景セル）を積層して配置する液晶表示装置を開示した。同公報においては、液晶セルの積層構造の背面に例えば任意色に発光可能なマルチカラーＬＥＤを具備したバックライトを配置させて、液晶セルとバックライトを同期駆動することにより表示パターン、背景パターン共に任意の表示色に設定可能な液晶表示装置を提案している。

特開２００６−３３０６１２号公報

特開２００６−３３０６１２号公報に記載の液晶表示装置では、背景セルの表示パターンを表示セルの表示パターンの反転パターンとしているために、表示セルと背景セルの位置合わせ精度が非常に厳しく、パターン同士が面内でずれてしまうと意図した表示状態が実現できなくなる。また、２層構造であるために、液晶表示装置の表示面の法線方向に対して斜めから見た場合に、表示パターンのエッジ付近が２重に映る、立体的な表示状態となるなどして表示品位が低下する。

本発明の目的は、表示品位の向上した液晶表示装置を提供することである。

本発明の一観点によれば、液晶セルと該液晶セルを挟む上下偏光板とを含み、該液晶セルは、複数本の電極を含む表示セグメント電極と、表示面内で前記表示セグメント電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景セグメント電極と、該表示セグメント電極および該背景セグメント電極が形成されたセグメント基板と、複数本の電極を含む表示コモン電極と、該表示面内で該表示コモン電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景コモン電極であって、有効表示エリアの周に接する形状で配置される背景コモン電極と、該表示コモン電極および該背景コモン電極が形成されたコモン基板と、該セグメント基板と該コモン基板の間に挟まれた液晶層とを含み、該表示セグメント電極と表示コモン電極との重なり部分で表示パターンが画定され、該表示パターンの外側が背景を画定し、マルチプレックス駆動される液晶表示素子と、前記液晶表示素子に光を入射させる多色光源を有するバックライトと、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記表示コモン電極及び前記背景コモン電極を順次走査しながら、前記表示セグメント電極及び前記背景セグメント電極の各電極それぞれにオン電圧またはオフ電圧を印加して、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動し、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にすることにより、該背景の全体をオフ表示にする制御を行うか、または、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にすることにより、該背景の全体をオン表示にする制御を行うとともに、駆動電圧の１フレームを複数のサブフレームに分割し、前記バックライトから該サブフレームごとに異なる色を出射させるフィールドシーケンシャル駆動の液晶表示装置が提供される。

カラーブレークレスのＦＳ駆動を行う液晶表示装置の表示品位が向上する。

図１のブロック図を参照して、液晶表示装置の概略構成について説明する。バックライト１００は多色発光可能な光源を含む。バックライト１００から放出された光が、液晶表示素子１０１に入射する。液晶表示素子１０１で光の透過状態を制御することにより、情報表示が行われる。制御装置１０２が、バックライト１００及び液晶表示素子１０１の動作を制御する駆動回路及び制御回路を含む。

マルチプレックス駆動によりセグメント表示を行う、参考例及び実施例の液晶表示素子について説明する。参考例として、２層の液晶セルを有する液晶表示素子について説明する。

図２は、参考例による液晶表示素子の概略断面図である。液晶表示素子は、上側液晶セル３０、下側液晶セル４０、視角補償板６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、偏光板５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを含んで構成される。

上側液晶セル３０は、上側基板３１ａ、上側基板３１ａに略平行で対向配置される下側基板３１ｂ、上側基板３１ａと下側基板３１ｂとの間に保持される液晶層３２を含む。上側基板３１ａの液晶層３２側に、透明電極３３ａが形成されている。透明電極３３ａを覆うように、配向膜３４ａが形成されている。透明電極３３ａはコモン電極であり、上側基板３１ａをコモン基板とも呼ぶこととする。下側基板３１ｂの液晶層３２側に、透明電極３３ｂが形成されている。透明電極３３ｂを覆うように、配向膜３４ｂが形成されている。透明電極３３ａはセグメント電極であり、下側基板３１ｂをセグメント基板とも呼ぶこととする。なお、コモン基板３１ａとセグメント基板３１ｂを位置を入れ替えても良い。必要に応じて、電極と配向膜との間に、例えばＳｉＯ_２からなる絶縁膜を形成してもよい。

スペーサー３５が、上下ガラス基板３１ａ、３１ｂ間に挟まれ、液晶層厚を定める。スペーサー３５は、例えば、球状、矩形状、台形状等の形状を有する。シール部３６が、液晶層３２をシールする。シール部３６の一部、または別の部分に、下側ガラス基板３１ｂ側から上側ガラス基板３１ａのコモン電極３３ａに電気導通を図るための導通材３７が設けられている。

下側液晶セル４０は、液晶表示素子の表示パターンを表示する。この液晶セル４０を表示セルとも呼ぶこととする。上側液晶セル３０は、液晶表示素子の背景パターンを表示することから、この液晶セル３０を背景セルとも呼ぶこととする。なお、表示セルと背景セルの位置は上下逆でも良い。

下側液晶セル４０は、上側基板４１ａ、上側基板４１ａに略平行で対向配置される下側基板４１ｂ、上側基板４１ａと下側基板４１ｂとの間に保持される液晶層４２を含む。上側基板４１ａの液晶層４２側に、透明電極４３ａが形成されている。透明電極４３ａを覆うように、配向膜４４ａが形成されている。透明電極４３ａはコモン電極であり、上側基板４１ａをコモン基板とも呼ぶこととする。下側基板４１ｂの液晶層４２側に、透明電極４３ｂが形成されている。透明電極４３ｂを覆うように、配向膜４４ｂが形成されている。透明電極４３ａはセグメント電極であり、下側基板４１ｂをセグメント基板とも呼ぶこととする。なお、コモン基板４１ａとセグメント基板４１ｂを位置を入れ替えても良い。必要に応じて、電極と配向膜との間に、例えばＳｉＯ_２からなる絶縁膜を形成してもよい。

スペーサー４５が、上下ガラス基板４１ａ、４１ｂ間に挟まれ、液晶層厚を定める。スペーサー４５は、例えば、球状、矩形状、台形状等の形状を有する。シール部４６が、液晶層４２をシールする。シール部４６の一部、または別の部分に、下側ガラス基板４１ｂ側から上側ガラス基板４１ａのコモン電極４３ａに電気導通を図るための導通材４７が設けられている。

上側セル３０の下側偏光板５１ｂと下側セル４０の上側偏光板５１ｃの偏光軸は略平行であることが好ましい。平行に設定した場合、どちらか一方の偏光板を省略しても良い。

図３に、液晶表示素子の表示パターンの例を示す。この表示パターンの例は、参考例及び後述の実施例で共通である。液晶表示素子の表示部として外部に露出する有効表示エリア１２４の内部に、１セグメントとして扱われる「ＴＥＭＰ」という文字表示部１２２と、２桁の７セグメント表示部１２１とから構成される表示パターン１２０が画定されている。表示パターン１２０内を斜線で示す。この表示パターン１２０は、例えば自動車内の温度を表示するような表示装置に用いられるセグメント表示である。有効表示エリア１２４内で、表示パターン１２０の外側の領域が、背景部１２３である。

図４は、図３に示した表示パターンを表示する、参考例のセグメント電極パターンである。上述の表示部１２１及び１２２に対応するように、１０本のセグメント電極が形成されている。

有効表示エリア１２４の外に、１０本のセグメント電極それぞれに接続するセグメント電極端子Ｓ１〜Ｓ１０が配置されている。セグメント電極端子Ｓ１〜Ｓ１０を介して、セグメント電極が、外部回路に接続される。セグメント電極の参照符号は、接続されているセグメント電極端子の参照符号と同一とする。セグメント電極端子は１０本であり、２桁の７セグメントに対して４本足りないが、７セグメントの表示はコモン電極との組み合わせで切り分けて行うものとする。

セグメント電極端子Ｓ１〜Ｓ１０と並んで、セグメント基板側に、コモン電極を接続するコモン電極端子Ｃ１及びＣ２も配置されている。コモン電極端子Ｃ１及びＣ２が、トランスファー部３７を介して、コモン基板側に形成されたコモン電極に接続される。コモン電極の参照符号は、接続されているコモン電極端子の参照符号と同一とする。

図５は、図３に示した表示パターンを実現する、参考例のコモン電極パターンである。上述の表示部２１及び２２に対応するように、２本のコモン電極Ｃ１及びＣ２が形成されており、それぞれ、トランスファー端子Ｔ１、Ｔ２を介して、セグメント基板側のコモン電極端子Ｃ１、Ｃ２に接続される。２本のコモン電極Ｃ１及びＣ２が順次走査されて表示を行う。参考例の液晶表示素子は、１／２デューティ、１／２バイアスのマルチプレックス駆動で駆動されることを想定している。

次に、本発明の第１の実施例による液晶表示素子について説明する。第１の実施例の表示パターンは、参考例と同様に、図３に示す構成である。

図６は、第１の実施例による液晶表示素子の概略断面図である。参考例との違いについて説明する。

セグメント基板３上において、セグメント電極４が形成され、セグメント電極４の外側に、電極４Ａが形成されている。セグメント電極４が、表示パターンの表示に用いられるので、セグメント電極４を、表示セグメント電極４と呼ぶこととする。電極４Ａは、背景となるように配置されるので、背景セグメント電極４Ａと呼ぶこととする。

コモン基板８の液晶層６側において、コモン電極８が形成され、コモン電極８の外側に、電極８Ａが形成されている。コモン電極８が、表示パターンの表示に用いられるので、コモン電極８を、表示コモン電極８と呼ぶこととする。電極８Ａは、背景となるように配置されるので、背景コモン電極８Ａと呼ぶこととする。

以下、表示セグメント電極４と背景セグメント電極４Ａとを合わせて（あるいは、表示セグメント電極４と背景セグメント電極４Ａとを区別せずに説明する場合は）単にセグメント電極と呼ぶこともある。また、表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとを合わせて（あるいは、表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとを区別せずに説明する場合は）単にコモン電極と呼ぶこともある。

表示セグメント電極４と表示コモン電極８とを区別せずに説明する場合は、単に表示電極と呼び、背景セグメント電極４Ａ及び背景コモン電極８Ａとを区別せずに説明する場合は、単に背景電極と呼ぶこともある。

背景セグメント電極４Ａ及び背景コモン電極８Ａにも、表示セグメント電極４及び表示コモン電極８と同様に、マルチプレックス駆動の駆動信号が印加される。

図７は、図３に示した表示パターンを表示する、第１の実施例のセグメント電極パターンである。参考例と同様に、１０本のセグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０からなる表示セグメント電極４が配置されている。

有効表示エリア１２４内の、表示セグメント電極４が配置されていない領域を埋めるように、１本の背景セグメント電極４Ａが配置されている。背景セグメント電極４Ａは、セグメント電極端子Ｂ１に接続されている。コモン電極端子Ｃ１、Ｃ２の他に、コモン電極端子Ｃ３が追加されている。背景セグメント電極４Ａを、右上りの斜線で示す。

表示セグメント電極４と、背景セグメント電極４Ａとの間には、両者が短絡しないように隙間を設ける必要がある。この隙間の距離は、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。ただし、短絡防止のため、電極間距離は１０μｍ以上確保することが好ましい。

有効表示エリア１２４の左下隅に囲みで示すＡ領域内のように、引き回し線部同士の間隔も、極力狭くされている。引き回し線部の間隔も、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。ただし、短絡防止のため、電極間距離は１０μｍ以上確保することが好ましい。

有効表示エリア１２４の中央付近の上部に囲みで示すＢ領域内のように、「Ｐ」という文字の閉ループ状の部分の内部（浮島）は、閉ループに切り込みを入れることにより、背景セグメント電極４Ａに繋げている。なお、切り込みの幅（切り込み部分の背景セグメント電極４Ａの幅）は、最小線間幅の２倍以上が好ましく、より好ましくは３倍以上とする。

このように、第１の実施例のセグメント基板上には、有効表示エリア内の、電極間の隙間（線間）を除くほぼ全面に、透明電極が形成されている。背景セグメント電極が、有効表示エリアの周縁に接する形状で配置される。

この実施例では、背景セグメント電極を１本に配線したが、必要ならば複数本の背景セグメント電極を設けてもよい。ただし、背景セグメント電極の本数が少ない方が、それを取り出す端子数も少なくできるので、駆動回路の規模を小さくできる。なお、少なくとも１つの背景セグメント電極が、有効表示エリアの周縁に接する形状で配置される。

図８は、図３に示した表示パターンを表示する、第１の実施例のコモン電極パターンである。参考例と同様に、２本のコモン電極Ｃ１、Ｃ２からなる表示コモン電極８が配置されている。

有効表示エリア１２４内の、表示コモン電極８の外側に、１本の背景コモン電極８Ａが配置されている。背景コモン電極８Ａは、トランスファー端子Ｔ３を介して、セグメント基板側のコモン電極端子Ｃ３に接続される。コモン電極８Ａを、コモン電極端子Ｃ３と一体としてコモン電極Ｃ３と呼ぶ場合もある。背景コモン電極８Ａを、左上りの斜線で示す。

表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとを合わせて、３本のコモン電極Ｃ１〜Ｃ３が配置されており、１／３デューティ、１／３バイアスのマルチプレックス駆動が想定されている。

表示コモン電極８と、背景コモン電極８Ａとの間には、両者が短絡しないように隙間を設ける必要がある。この隙間の距離は、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。ただし、電極間距離は、１０μｍ以上確保することが好ましい。

このように、コモン基板上には、有効表示エリア内の、電極間の隙間を除くほぼ全面に、透明電極が形成されている。背景コモン電極は、有効表示エリアの周に接する形状で配置される。背景コモン電極は、マルチプレックス駆動の観点からは、デューティ数増加を抑えるように、少ない本数にできれば好ましい。

なお、液晶表示素子を駆動する駆動回路には、セグメント出力及びコモン出力共に、出力電流容量に制限があるため、駆動可能な表示面積に制限がある場合が多い。能力以上の出力電流を要する広い表示領域を駆動すると、オン表示時に印加電圧の降下を生じ、表示輝度低下、さらには表示ムラを生じさせる懸念がある。

背景は広い面積になりうる。背景セグメント電極あるいは背景コモン電極を、１本のみ設けると印加電圧の観点で面積が広くなりすぎる場合は、複数本の電極に分割して、各電極の面積を狭くすることも有効であろう。

図９に、背景コモン電極を２つの背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂに分割する例を示す。背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂそれぞれに、トランスファー端子Ｔ３、Ｔ４が用意されている。なお、複数本の背景コモン電極を設けた場合、少なくとも１つの背景コモン電極は、有効表示エリアの周縁に接する形状で配置される。以下では、１本の背景コモン電極とした場合を例に説明する。

セグメント電極とコモン電極との重なり構造について説明するとともに、表示パターン及び背景のオン・オフを制御するための駆動方法について説明する。

図１０は、図７に示したＡ領域の拡大図であり、図１１は、図７に示したＢ領域の拡大図である。これら２つの図は、セグメント電極とコモン電極とが重なった状態を示している。

表示セグメント電極と表示コモン電極とが重なっている領域Ｒ１１が、表示パターンとなり、それ以外が背景となる。上述のように、表示セグメント電極及び表示コモン電極の、表示パターン部以外が、それぞれの引き回し線部である。

背景は、線間以外、表示セグメント電極の引き回し線部と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ１２と、背景セグメント電極と表示コモン電極の引き回し線部とが重なっている領域Ｒ２１と、背景セグメント電極と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ２２とに分割される。領域Ｒ１２、Ｒ２１で、表示電極（表示セグメント電極、表示コモン電極）の引き回し線部は、対向側の背景電極（背景コモン電極、背景セグメント電極）と対向する。

図１０及び図１１において、表示セグメント電極と表示コモン電極とが重なっている領域Ｒ１１及び表示セグメント電極と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ１２を、左上りの斜線で示している。背景セグメント電極と表示コモン電極とが重なっている領域Ｒ２１及び背景セグメント電極と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ２２を、クロスハッチで示している。

なお、上述のように、図１１に示す「Ｐ」という文字の閉ループ状の部分の内部１２５は、閉ループに切り込みを入れることにより、背景セグメント電極に繋がっている。

図１２に、有効表示エリア１２４全体でのセグメント電極とコモン電極との重なりを示す。図１２を参照して、表示パターン及び背景のオン・オフをマルチプレックス駆動で制御する方法について説明する。

表示パターンは、表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０（表示セグメント電極４）と、表示コモン電極Ｃ１、Ｃ２（表示コモン電極８）との重なり部分で画定される。表示パターンのオン・オフを制御する場合は、表示コモン電極Ｃ１またはＣ２が選択される期間に、表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０の各々にオンまたはオフの駆動信号を印加する。

背景は、線間以外、背景セグメント電極４Ａと表示コモン電極８の引き回し線部との重なり（領域Ｒ２１）、表示セグメント電極４の引き回し線部と背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ１２）、及び、背景セグメント電極４Ａと背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ２２）で画定される。領域Ｒ１１〜Ｒ２２のうちのいくつかを図に例示する。

まず、背景全体をオフにする制御について説明する。背景セグメント電極４Ａには、コモン電極Ｃ１〜Ｃ３が選択される期間でいずれもオフの駆動信号を印加する。これにより、背景セグメント電極４Ａと表示コモン電極８の引き回し線部との重なり（領域Ｒ２１）は、表示コモン電極Ｃ１、Ｃ２が選択される期間にオフに保たれる。

さらに、背景コモン電極Ｃ３が選択される期間は、すべての表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０にオフの駆動信号を印加する。これにより、表示セグメント電極４の引き回し線部と背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ１２）、及び、背景セグメント電極４Ａと背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ２２）も、オフとなる。

つまり、背景のうち表示コモン電極を含む領域は、表示コモン電極が選択されたときに、背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にするとともに、背景のうち背景コモン電極を含む領域は、背景コモン電極が選択されたときに、表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にすることにより、背景の全体をオフ表示にする。

背景の全体をオンにする制御は、この逆となる。すなわち、背景セグメント電極４Ａには、コモン電極Ｃ１〜Ｃ３が選択される期間でいずれもオンの駆動信号を印加する。これにより、背景セグメント電極４Ａと表示コモン電極８の引き回し線部との重なり（領域Ｒ２１）は、表示コモン電極Ｃ１、Ｃ２が選択される期間にオンに保たれる。

さらに、背景コモン電極Ｃ３が選択される期間は、すべての表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０にオンの駆動信号を印加する。これにより、表示セグメント電極４の引き回し線部と背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ１２）、及び、背景セグメント電極４Ａと背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ２２）も、オンとなる。

つまり、背景のうち表示コモン電極を含む領域は、表示コモン電極が選択されたときに、背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にするとともに、背景のうち背景コモン電極を含む領域は、背景コモン電極が選択されたときに、表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にすることにより、背景の全体をオン表示にする。

以上説明したように、第１の実施例では、表示パターン及び背景双方のオン・オフを、表示コモン電極及び背景コモン電極を順次選択していくマルチプレックス駆動で制御することができる。

例えば、ノーマリーブラック表示の液晶表示素子で、表示パターンがオフ（暗表示）のとき、すなわちオフ電圧が印加されているとき、背景にもマルチプレックス駆動のオフ電圧を印加して、表示パターンと背景の透過率を揃えることにより、オフ電圧印加の表示パターンと電圧無印加の背景とで見え方が異なるクロストークを防止することができる。

また例えば、ノーマリーブラック表示の液晶表示素子で、背景をオン（明表示）とすることにより、ノーマリーホワイト型の液晶表示素子のような表示を行うこともできる。

次に、第２の実施例の液晶表示素子について説明する。ノーマリーブラック表示を行う垂直配向（ＶＡ）モードの液晶表示素子では、暗表示時であっても、オフ電圧印加に伴う斜め電界に起因して、電極エッジ近傍で光抜けが生じやすい。第２の実施例の技術は、そのような電極エッジ近傍の光抜け抑制に有効である。

図１３は、第２の実施例による液晶表示素子の概略断面図である。以下、第１の実施例との違いについて説明する。セグメント基板３表面において、表示セグメント電極４と背景セグメント電極４Ａとの間隙を覆うように、ブラックマスク１７が形成されている。コモン基板８において、表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとの間隙を覆うように、ブラックマスク１８が形成されている。

ブラックマスク１７は、表示面内で、表示セグメント電極４と背景セグメント電極４Ａとの隙間を覆うように帯状に形成され、表示セグメント電極４の縁からその内側にある程度オーバーラップし、また、背景セグメント電極４Ａの縁からその内側にある程度オーバーラップするように形成されている。

ブラックマスク１８は、表示面内で、表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとの隙間を覆うように帯状に形成され、表示コモン電極８の縁からその内側にある程度オーバーラップし、また、背景コモン電極８Ａの縁からその内側にある程度オーバーラップするように形成されている。

電極の縁から内側にオーバーラップするようにブラックマスクが配置されていることにより、電極エッジ近傍の光抜けが良好に抑制される。電極の縁からその電極の内側にオーバーラップする距離は、５μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。

ブラックマスク１７及び１８は、例えば顔料、カーボンなどの粒子、または染料を分散させた樹脂や、クロムなどの金属等を用いて構成される。なお、ブラックマスクに金属等導電材料を用いる場合は、透明電極との間に絶縁層を配置する。なお、ブラックマスクは、透明電極と配向膜との間に配置することもでき、また、絶縁膜と配向膜との間に配置することもできる。

次に、第３及び第４の実施例の液晶表示素子について説明する。第１の実施例では、背景に新たな電極を追加し、ノーマリーブラック表示の液晶表示素子でも、表示パターン及び背景を合わせた全面をオン（明表示）にできるようにした。

しかし、引き回し線部同士の線間や背景電極と表示電極との線間は、電極が配置されていないので、全面がオンとなっても暗状態のままである。例えば全面がオン時に、このような線間の暗状態により、表示に違和感が生じる場合がある。特に、線間の距離が比較的広い（例えば２０μｍ〜５０μｍ程度）場合で、線間が不規則なパターンで配置されているような場合に、このような違和感が生じやすい。

第３の実施例では、セグメント電極及びコモン電極上の双方に開口を分布させることにより、線間以外の領域にも、オン時に暗状態のままの部分を分布させて、表示の違和感を低減させる。ただし、電極上に開口を形成すると、開口の縁が新たな電極エッジとなる。オフ（暗表示）時において、このような電極エッジに起因する開口の縁近傍での光抜けは抑制したい。

図１４は、第３の実施例の液晶表示素子の開口の配置を示す概略平面図である。セグメント電極上に、複数の開口ＯＰｓ（セグメント開口ＯＰｓと呼ぶこととする）が形成され、各セグメント開口ＯＰｓに対向する位置のコモン電極上に、開口ＯＰｃ（コモン開口ＯＰｃと呼ぶこととする）が形成されている。つまり、各セグメント開口ＯＰｓに対し、対応する１つのコモン開口ＯＰｃが配置されている。セグメント開口ＯＰｓ及びコモン開口ＯＰｃは、それぞれ、複数列に並んで配置されている。両開口ＯＰｓ、ＯＰｃは相似形状（合同も含むとする）である。

相互に対応するセグメント開口ＯＰｓとコモン開口ＯＰｃとは、重心ＧＰが一致し、セグメント開口ＯＰｓの大きさはコモン開口ＯＰｃに対して等しいか小さく、セグメント開口ＯＰｓは、コモン開口ＯＰｃと一致するか、コモン開口ＯＰｃ内に含まれる。なお、理想的には、表示面内でセグメント開口ＯＰｓの縁とコモン開口ＯＰｃの縁とが一致すれば、斜め電界抑制に最も好ましい。

図１４には、セグメント開口ＯＰｓ及びコモン開口ＯＰｃの、左右方向に伸びた列を、上下２列分示している。セグメント開口ＯＰｓ及びコモン開口ＯＰｃは、矩形形状（正方形も含むとする）であり、辺同士が平行に配置されている。開口の矩形の辺は、左右方向または上下方向に平行である。

セグメント開口ＯＰｓは、列方向の長さ（横辺長さ）がＷｓで、幅（縦辺長さ）がＨｓであり、列方向に間隔Ｇｓを隔てて規則的に並んでいる。コモン開口ＯＰｃは、列方向の長さ（横辺長さ）がＷｃで、幅（縦辺長さ）がＨｃであり、列方向に間隔Ｇｃを隔てて規則的に並んでいる。コモン開口ＯＰｃの列同士は、間隔Ｐを隔てて並んでいる。上下方向に並ぶ開口列の開口の重心ＧＰが、左右方向に関して揃っている。

セグメント開口ＯＰｓの列方向の長さＷｓ、幅Ｈｓ、列方向の間隔Ｇｓ、及び、コモン開口ＯＰｃの列方向の長さＷｃ、幅Ｈｃ、列方向の間隔Ｇｃは、以下のような関係を満たす。

セグメント開口ＯＰｓの列方向の長さＷｓは、５μｍより長いことが好ましく、５μｍ＜Ｗｓ≦Ｗｃとなる。また、セグメント開口ＯＰｓの幅Ｈｓも、５μｍより長いことが好ましく、５μｍ＜Ｈｓ≦Ｈｃとなる。さらに、コモン開口ＯＰｃの列方向の間隔Ｇｃも、５μｍより長いことが好ましく、５μｍ＜Ｇｃ≦Ｇｓとなる。

また、コモン開口ＯＰｃの幅Ｈｃが、列方向の間隔Ｇｃ以上であることが好ましく、Ｈｃ≧Ｇｃであり、セグメント開口ＯＰｓの幅Ｈｓが、列方向の間隔Ｇｓ以上であることが好ましく、Ｈｓ≧Ｇｓである。

コモン開口ＯＰｃの幅Ｈｃは、セグメント電極とコモン電極との間隔に略等しくすることが好ましく、コモン開口ＯＰｃの列方向の長さＷｃは、セグメント電極及びコモン電極の、引き回し線部及び背景電極の最小線幅に合わせることが好ましい。コモン開口ＯＰｃの列同士の間隔Ｐは、コモン開口ＯＰｃの列方向の間隔Ｇｃ以上にすることが有効である。

開口は、背景内のみに設けても、さらに表示パターン内に設けてもよい。なお、開口を持つ電極パターンの作製のために、例えば以下のようにフォトマスクを作製すればよいであろう。ポジ型のフォトマスクの作製においては、元のセグメント、コモン電極パターンのマスクデータと、開口のみを配列したマスクデータの論理積を取ったマスクデータをそれぞれ作成し、このマスクデータをもとにフォトマスクを作製することで、遮光部に開口を有するマスクパターンとすることが有効である。なお、引き回し線部や背景電極の線幅が狭い部分に開口を設けると、断線する可能性があるので、断線しないようにする配慮が必要である。線幅１００μｍ以下の電極部分、特に線幅５０μｍ以下の電極部分には、開口を設けないようにするのがよい。

セグメント電極とコモン電極との間隔が例えば３０μｍである場合、例えば、コモン開口ＯＰｃの列方向の長さＷｃが３０μｍ、セグメント開口ＯＰｓの列方向の長さＷｓが２０μｍ、コモン開口ＯＰｃの幅Ｈｃが３０μｍ、セグメント開口ＯＰｓの幅Ｈｓが２０μｍ、コモン開口ＯＰｃの列方向の間隔Ｇｃが１０μｍ、セグメント開口ＯＰｓの列方向の間隔Ｇｓが２０μｍ、コモン開口ＯＰｃの列同士の間隔Ｐが１００μｍである。

なお、セグメント側とコモン側の条件を入れ替えても構わない。例えば、コモン電極側の開口を、セグメント電極側の開口より小さくするようにしてもよい。

図１５に示すように、上下方向に並ぶ開口列の開口の重心ＧＰが、左右方向に関して揃っていなくてもよい。例えば、上下方向に並ぶ開口列の重心を、左右方向に半ピッチずらして、重心ＧＰを市松状に配置してもよい。

図１６に示すように、それぞれの開口は、表示面内で、左右方向（あるいは上下方向）から所定角度θだけ傾いていてもよい。列内で隣り合う開口同士の重心の間隔がＬｐであり、隣り合う列同士の開口の重心の間隔がＶｐである。

なお、開口形状は矩形に限らない。例えば、円形や楕円形、十字形などとすることも可能である。各開口が、それに対応する対向側の開口と相似形状であり、両開口が重心を共通とし、両開口の大きさを等しいか、一方が他方を含む大きさとすれば有効である。一方が他方を含む大きさである場合、重心がややずれても、一方が他方を含む位置関係が保たれやすい。ただし両開口の大きさは近いことが斜め電界抑制に好ましく、一方を他方に対して８０％〜１２０％程度の大きさ（面積）とすることが好ましい。

第４の実施例の液晶表示素子について説明する。第３の実施例では、電極上に開口を形成した。第４の実施例では、開口を覆うように、第２の実施例で導入したようなブラックマスクを形成することにより、開口近傍の光抜けをさらに抑制する。

図１７は、セグメント開口ＯＰｓ、コモン開口ＯＰｃ、及びブラックマスクＢＭの配置関係を示す概略断面図である。コモン基板Ｓｃ側に、ブラックマスクＢＭが形成されている。なお、セグメント基板Ｓｓ側、あるいは両基板側にブラックマスクを形成することもできる。

この例では、セグメント開口ＯＰｓよりもコモン開口ＯＰｃの方が大きい。表示面内で、ブラックマスクＢＭが、相対的に大きいコモン開口ＯＰｃを覆い、コモン開口ＯＰｃの縁からコモン電極Ｅｃの内側にある程度オーバーラップするように形成されている。これにより、良好に遮光が行われる。オーバーラップの距離は、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下である。

第５及び第６の実施例による液晶表示素子について説明する。第１〜第４の実施例では、セグメント基板あるいはコモン基板の同一面上に、表示電極と背景電極とを形成した。よって、表示電極と背景電極との短絡を防ぐために、表示電極と背景電極との間に電極のない線間が残る。このような線間をなくすことが可能な構造について説明する。

図１８は、第５の実施例による液晶表示素子の概略断面図である。背景セグメント電極４Ｃを、表示セグメント電極４とは異なる層に形成する。セグメント基板３上に、背景セグメント電極４Ｃが形成され、その上に、絶縁膜１９が形成され、絶縁膜１９上に、表示セグメント電極４が形成されている。

図１９は、第６の実施例による液晶表示素子の概略断面図である。第６の実施例では、セグメント基板側に加え、さらにコモン基板側でも、表示電極と異なる層に背景電極を形成する。コモン基板８の下に、背景コモン電極８Ｃが形成され、その下に、絶縁膜１９ａが形成され、絶縁膜１９ａの下に、表示コモン電極８が形成されている。

このように、背景電極と表示電極とを異なる層に形成することにより、表示面内で両電極間に隙間を設けなくてもよくなる（背景電極と表示電極の端を揃えてよい）。線間が無くなれば、背景のオン時に線間が暗状態になるような状況をなくすことができる。

実施例で用いる液晶セルの液晶層のモードとして、ツイステッドネマチック（ＴＮ）モード、垂直配向（ＶＡ）モード、及び、２層ＴＮモードの３種類について説明する。

図２０を参照して、ノーマリーホワイト（ＮＷ）ツイストネマチック（ＴＮ）モード液晶表示素子について説明する。図２２は、ＮＷＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図である。図示の液晶表示素子は、液晶セル２１１が、クロスニコル配置の偏光板２２１、２２２に挟まれ、上下のガラス基板２１２、２１３と、それらの間に形成された液晶層２１４とを含んで構成される。偏光板２２１、２２２としてポラテクノ製ＳＫＮ１８２４３Ｔを用いている。

上下ガラス基板２１２、２１３の間で液晶層２１４が左捩れ９０°になるようにそれぞれの基板にラビング処理が施されている。液晶層２１４は、左捩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いる。液晶層２１４の厚さ（セル厚）は約２μｍに設定されている。また、液晶セル厚ｄの液晶材料の捩れピッチｐに対する比ｄ／ｐは約０．３５に設定されている。液晶材料の複屈折率Δｎとセル厚ｄの積であるリタデーションΔｎｄは約４４６ｎｍに設定されている。液晶層中央分子配向方位は液晶表示素子を法線方向から観察したときに面内において６時の方位になるようにラビング方向を調整されている。

図２１に、垂直配向モード（ＶＡ）液晶表示素子の概略斜視図を示す。ＶＡモード液晶表示素子の液晶セル２５１では、上下ガラス基板２５２、２５３それぞれの液晶層側内面に、所望のパター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。垂直配向膜は、アンチパラレル配向になるようにラビング処理が施されている。液晶層にはΔε＜０の液晶材料が満たされており、その層厚は略２μｍ、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。

液晶セル２５１外の上下にはクロスニコル配置の偏光板２６１、２６２を配置し、上側偏光板２６１の吸収軸を１２時方位から反時計回りに４５°回転させた位置に設定している。液晶セル２５１と上下偏光板２６１、２６２間には視角補償板２７１、２７２として、負の二軸光学異方性を有する光学フィルムを貼り合せている。試作した液晶表示素子においては、住友化学製のヨウ素系偏光板および負の二軸光学異方性フィルムを用いた。光学フィルム２７１、２７２の面内遅相軸（矢印）は偏光板吸収軸に略平行に配置し、面内位相差は略４５ｎｍ、フィルム厚さ方向の位相差は略１２０ｎｍとしている。なお、視角補償板は液晶セル５１の上面又は下面のいずれか一方のみに配置されていても良い。光学フィルムパラメータの適切な値について説明すると、フィルムの厚さ方向位相差（２枚以上使用時にはその合計）は液晶セルのΔｎｄに対して略０．５倍〜略１．０倍、面内位相差は略３０ｎｍ〜略６５ｎｍに設定することが好ましい。

図２２に、２層ＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図を示す。クロスニコル配置の偏光板２９１、２９２間に２つの液晶セル２８１、２８２が積層された構造において、下側のセル２８２を「駆動セル」、上側のセル２８１を「補償セル」として動作させる。

「駆動セル」２８２の構造は、図２２で示したＮＷＴＮモード液晶表示素子の液晶セルと同様である。駆動セルには、外部から駆動電圧を印加して表示部の明暗表示を行う。

一方、「補償セル」２８１においては、２枚のガラス基板間の液晶層が右捩れ９０°になるようにラビング処理を施す。また、液晶層中に右ねじれを誘起するようなカイラル剤を添加する。液晶層中央分子の配向方位は３時の方向である。また、ガラス基板に表示パターン電極は形成しない。この補償セルにより、正面観察時にはリタデーションがほぼ０となり、ノーマリブラックモードとなる。その他の条件は駆動セル２８２と同様である。なお、補償セル２８１は、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フィルム等で代替可能である。

ＶＡモードおよび２層ＴＮモードの液晶表示素子は、ノーマリーブラック型液晶表示素子となる。ノーマリーブラック型表示部を用いると、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。特に、ＶＡモードは視角特性に優れているので、表示品位を高めるのに好適である。

作製した３種類のモードの液晶表示素子について、室温時における電気光学応答のＤｕｔｙ比依存性を大塚電子製ＬＣＤ５２００にて測定した。スタティック駆動の場合、駆動電圧は矩形波、マルチプレックス駆動の場合、１／２Ｄｕｔｙ時には１／２バイアス、１／３および１／４Ｄｕｔｙ時には１／３バイアスの５００Ｈｚバイアス駆動とした。駆動電圧の大きさＶｄは目視により最も良好とみなされる表示状態になるように調整した。スタティック駆動のＯｆｆ電圧は０Ｖである。なお、Ｏｆｆ電圧印加時における定常状態の透過率を０％、Ｏｎ電圧印加時における定常状態の透過率を１００％としたとき、暗表示から明表示への応答時間は、透過率が０％から９０％に変化するのに要する時間とし、明表示から暗表示への応答時間は、透過率が１００％から１０％に変化するのに要する時間として定義する。

図２３に、各液晶表示素子における応答時間の表を示す。応答時間の単位はｍｓである。表に示すように、特に２層ＴＮ型とＶＡ型の液晶表示素子において、Ｄｕｔｙが大きくなるに従って暗表示から明表示への応答時間が長くなる傾向が見られる。明表示から暗表示への応答時間については、Ｖｄが大きくなるにしたがって長くなる傾向が見られる。応答時間が長くなる、言い換えると、応答速度が遅くなると、液晶表示装置の色純度を確保するためには１サブフレーム内においてブランク時間を長く取らなければならない。しかし、ブランク時間を長く取ると、液晶表示装置の表示輝度が低下するという問題がある。

図２４に、各液晶表示素子の透過率が０％から１０％に変化する時間（０％−１０％時間と呼ぶこととする）の表を示す。

ＮＷＴＮ型においては、Ｄｕｔｙが大きくなるに従って０％−１０％時間が徐々に短くなる傾向が見られた。２層ＴＮ型においては、Ｄｕｔｙが大きくなるに従って０％−１０％時間が長くなる傾向が見られた。また、ＶＡ型においては、Ｄｕｔｙによる依存性は低いが、スタティック駆動時に比べて１／２Ｄｕｔｙ〜１／４Ｄｕｔｙ駆動時のほうが０％−１０％時間が長くなる傾向が見られた。

図２３、図２４のデータをまとめると、次のことが分かる。

１）ＮＷＴＮは応答速度が最も早いため、１サブフレーム内のバックライト点灯時間を長くすることができる。
２）暗表示から明表示時における応答遅れはノーマリーブラック型表示素子のほうが圧倒的に長い。
３）走査線本数が多くなる、すなわち、Ｄｕｔｙが大きくなると応答速度が低下し、ノーマリーブラック型素子の場合は応答遅れ時間が長くなる傾向がある。
４）高コントラスト状態にて実現可能なのはノーマリーブラック型で、さらに視角特性を考慮すればＶＡ型液晶表示素子が最適である。

次に、図３で示した表示パターンにおいて、実施例によりセグメント１（１２１）を赤で表示し、セグメント２（１２２）をシアン、背景部分セグメント３（１２３）を白に表示する場合のＦＳ駆動方法について説明する。

まず、マルチカラーバックライトをＲＧＢ間欠点灯させる混色表示ＦＳ駆動の場合を想定する。ここでは、ＮＷＴＮ型を用いた例について説明する。

図２５に、１フレームにおけるコモン１〜３、セグメント１、２、および背景電極に印加される駆動波形、及びバックライト領域Ａ、領域Ｂの発光色及び点灯タイミングを表した波形図を示す。ＦＳ駆動方法として、１つの表示色につき１フレーム中１つのサブフレームでのみ明表示を行うカラーブレークレス駆動方法を用いる。サブフレーム数Ｍは３に設定した。１フレームを略１６．７ｍｓとした場合、各サブフレームを等時間に分割して１サブフレームを略５．５７ｍｓとした。また、１走査線を走査する時間は略０．９３ｍｓとした。液晶表示素子に印加する電圧は、１／３Ｄｕｔｙ、１／３Ｂｉａｓ、フレーム周波数ｆ＝１８０Ｈｚのマルチプレックス駆動電圧とした。

コモン選択電圧を±Ｖとしセグメント電極のＯｎ電圧を±Ｖｓとした。Ｏｆｆ電圧は０Ｖである。ＮＷＴＮ型液晶表示素子を用いているため、セグメント電極が±Ｖｓのときに暗表示、０Ｖのときに明表示となる。

１サブフレーム内の駆動についてさらに説明を続ける。１サブフレーム内においては、表示均一化を維持するためにコモン電極の２本分の走査を待つ「走査待ち時間」が略１．８６ｍｓ設けられる。その後、液晶表示素子の光学的応答を待つためのブランク時間を設ける必要がある。ここでは図２５に示した略２．２８ｍｓとした。最低でこの時間をブランク時間とすれば各サブフレーム間の混色による表示品位の低下を抑制することが出来る。その後の残り時間がマルチカラーバックライトを点灯させる時間となり、略１．４３ｍｓである。赤などのバックライト原色発光においては、ひとつのサブフレームのみで明表示にすれば良く、シアンや白のようなバックライトが混色発光の場合は複数のサブフレームで明表示にする必要がある。なお、セグメント電極のうち背景部分にＯｎ電圧を加えることにより背景部分を着色させたり、黒表示にしたりすることができる。

次に液晶表示素子としてノーマリーブラック型であるＶＡ素子を用い、液晶表示素子の駆動動作とバックライト点灯動作を同期させる。

図２６に、液晶表示素子の３つのコモン電極に印加する走査線選択電圧波形、セグメント１、２と背景部分のセグメント電極に印加されるセグメント波形、マルチカラーバックライトの点灯タイミングおよび点灯色を示した波形図を示す。１フレームを略１６．７ｍｓとして３つのサブフレームに等間隔に分割した。１サブフレーム時間は略５．５７ｍｓである。

マルチプレックス波形の周波数は略１８０Ｈｚとし、１走査線を走査する時間は略０．９３ｍｓとした。ノーマリーブラック型液晶表示素子を用いているのでセグメント電極が±Ｖｓのときに明表示、０Ｖのときに暗表示となる。走査待ち時間は１．８６ｍｓである。その後、液晶表示素子の光学応答を待つためブランク時間を設ける必要がある。ここでは図２３に示したＶＡ素子の１／３Ｄｕｔｙ駆動における明から暗表示変化時の応答時間である略３．３３ｍｓとした。最低でこの時間をブランク時間とすれば各サブフレーム間の混色による表示品位の低下を抑制することが出来る。その後の残り時間がマルチカラーバックライトを点灯させる時間となり、略０．３８ｍｓである。

なお、液晶表示素子として２層ＴＮ型を用いた場合は走査待ち時間は略１．８６ｍｓ、ブランク時間は略２．５ｍｓであり、バックライト点灯時間は略１．１１ｍｓとなる。

上記のように、液晶表示素子として２つのノーマリーブラック型液晶表示素子を用いた場合、ノーマリーホワイト型に比べて応答速度が遅くなり、結果としてバックライト点灯時間が短くなって表示輝度が低下する原因となる。発明者らは、このバックライト点灯時間を長くする方法についても発案した。

図２７に駆動波形の波形図を示す。図２７ではＶＡ型液晶表示素子の場合を示している。マルチプレックス駆動周波数を１８０Ｈｚとすると、走査待ち時間は１．８６ｍｓ、ブランク時間は３．３３ｍｓとなる。バックライト点灯時間を１サブフレーム内に抑えようとすると、バックライト点灯時間は略０．３８となるが、次のサブフレームの応答遅れ時間中もバックライトの点灯を継続させることにより、バックライト点灯時間を長くすることが可能となる。このバックライト点灯が長くなる分の時間を前サブフレームバックライト点灯継続時間Ｄと定義する。

前サブフレームバックライト点灯継続時間Ｄは、図２４に示した応答遅れ時間を適用することが好ましい。ＶＡ型素子の場合は略２．２７ｍｓとなる。従って１つのバックライト点灯時間は０．３８ｍｓ＋２．２７ｍｓで２．６５ｍｓとなり、バックライト点灯時間を１サブフレーム内に収めた場合に比べ約７倍の点灯時間を確保できる。２層ＴＮ型の場合も同様にバックライト点灯時間を長くすることができる。

図２８に、いわゆるカラーブレークへの対策を施したマルチプレックス駆動波形の波形図を示す。カラーブレーク対策として、各パターンにおいて明表示を行うサブフレームを１つのみとする駆動方法を適用し、時間による混色を行わないようにしている。なお、バックライトは原色または複数光源による混色を発光する。図示のように、カラーブレーク対策を施した駆動であっても、上記と同様に前サブフレーム点灯継続時間Ｄを設けることにより、バックライトの点灯時間を長くすることができる。

ＮＷＴＮ、ＶＡ、２層ＴＮの３種類の液晶表示素子のうちいずれかに図２５〜図２８に示した駆動波形を適用して外観観察した場合、視差が観察されない、良好な表示を実現できた。これは参考例のような表示セル、背景表示セルの２層構造をなくしたためと考えられる。

なお、上記においては各サブフレームを均等時間に分割したが、必ずしも均等時間にしなくとも良い。また、サブフレーム数Ｍは３つに限らない。特にカラーブレーク対策を施した駆動方法の場合、サブフレーム数Ｍは２以上で、２〜４が好ましい。

１サブフレーム期間Ｓにおける構成要素は、前サブフレームバックライト点灯継続時間Ｄ、ブランク時間Ｂ、およびバックライト点灯時間Ｌである。これらの時間の間にはＳ＝Ｄ＋Ｂ＋Ｌが成り立つが、Ｓ＝Ｄ＋Ｂでも良い。

一方、液晶表示素子走査線本数をＮ（１／ＮＤｕｔｙ駆動）、液晶表示素子の駆動周波数をｆとすると、走査線走査待ち時間ＣはＣ＝（Ｎ−１）／（ｆ×２Ｎ）となる。Ｄ＋Ｂは、Ｃ＋（液晶表示素子の明から暗表示時の応答時間）以上を設定することが好ましい。

これらの数値の関係をより一般化して数式で表すこととする。フレーム時間Ｆ、サブフレーム数Ｍ、サブフレーム時間Ｓｍ（ｍ＝１〜Ｍ）、前サブフレームバックライト点灯継続時間Ｄｍ、走査待ち時間Ｗ、ブランク時間Ｂｍ、バックライト点灯時間をＬｍとすると、

１） Ｆ＝ＳＵＭ（Ｓｍ） （ｍ＝１〜Ｍ） −式（１）

の関係が成り立ち、各サブフレームを等時間とするとＦ＝Ｓ×Ｍとなる。

２） Ｗ≦Ｄｍの場合： Ｓｍ＝Ｄｍ＋Ｂｍ＋Ｌｍ −式（２）
Ｄｍ≦Ｗの場合： Ｓｍ＝Ｄｍ＋（Ｗ−Ｄｍ）＋Ｂｍ＋Ｌｍ ―式（３）
（式２、３ともＤｍ≠０であればＬｍ＝０でも良い）

３） 明から暗表示応答時間はＳｍ−Ｗ以下であること

上記１）〜３）の条件が満たされれば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駆動の液晶表示装置を構成可能と考えられる。

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、マルチプレックス駆動の１／２Ｄｕｔｙ〜１／１６Ｄｕｔｙ、好ましく（表示品質の観点から）は１／２Ｄｕｔｙ〜１／９Ｄｕｔｙが実施可能である。さらに、図１４のような分割領域を独立した配線で駆動させる場合には、１／２Ｄｕｔｙ〜１／８Ｄｕｔｙ、好ましくは１／２Ｄｕｔｙ〜１／４Ｄｕｔｙのマルチプレックス駆動を適用できる。

また、マルチプレックス駆動周波数は１５０Ｈｚ〜１ｋＨｚが有効である。

図２９に、液晶表示素子の他の表示パターン例を示す。図のように２桁の８セグメントを用いて数字の「２４」を赤で表示するとともに、文字「ＴＥＭＰ」をシアン、背景を白で表示する場合を考える。その場合、８セグメントのうちＯｆｆ表示させたい部分のセグメント電極に、背景と同じ電圧波形を印加すればよい。

図３０は、表示パターンの他の例を示す平面図である。これまで述べてきた説明では、液晶表示素子の表示パターンとしてセグメント表示のみ示したが、図３０のように、セグメント表示＋ドットマトリクス表示パターンの場合でも実施例を適用可能である。

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

図１は、液晶表示装置の概略的構成を示すブロック図である。 図２は、参考例による液晶表示素子の概略断面図である。 図３は、液晶表示素子の表示パターンの例である。 図４は、図３に示した表示パターンを実現する、参考例のセグメント電極パターンである。 図５は、図３に示した表示パターンを実現する、参考例のコモン電極パターンである。 図６は、第１の実施例による液晶表示素子の概略断面図である。 図７は、図３に示した表示パターンを実現する、第１の実施例のセグメント電極パターンである。 図８は、図３に示した表示パターンを実現する、第１の実施例のコモン電極パターンである。 図９は、背景コモン電極を２つの背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂに分割する例である。 図１０は、図７に示したＡ領域の拡大図である。 図１１は、図７に示したＢ領域の拡大図である。 図１２は、有効表示エリア１２４全体でのセグメント電極とコモン電極との重なりを示す。 図１３は、第２の実施例による液晶表示素子の概略断面図である。 図１４は、第３の実施例の液晶表示素子の開口の配置を示す概略平面図である。 図１５は、開口の他の配置例を示した平面図である。 図１６は、開口の他の配置例を示した平面図である。 図１７は、セグメント開口ＯＰｓ、コモン開口ＯＰｃ、及びブラックマスクＢＭの配置関係を示す概略断面図である。 図１８は、第５の実施例による液晶表示素子の概略断面図である。 図１９は、第６の実施例による液晶表示素子の概略断面図である。 図２０は、ＮＷＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図である。 図２１は、垂直配向モード（ＶＡ）液晶表示素子の概略斜視図である。 図２２は、２層ＴＮモード液晶表示素子の概略斜視図である。 図２３は、各液晶表示素子における応答時間の表である。 図２４は、各液晶表示素子の透過率が０％から１０％に変化する時間（０％−１０％時間と呼ぶこととする）の表である。 図２５は、１フレームにおけるコモン１〜３、セグメント１、２、および背景電極に印加される駆動波形、及びバックライト領域Ａ、領域Ｂの発光色及び点灯タイミングを表した波形図である。 図２６は、液晶表示素子の３つのコモン電極に印加する走査線選択電圧波形、セグメント１、２と背景部分のセグメント電極に印加されるセグメント波形、マルチカラーバックライトの点灯タイミングおよび点灯色を示した波形図である。 図２７は駆動波形の波形図である。 図２８は、いわゆるカラーブレークへの対策を施したマルチプレックス駆動波形の波形図である。 図２９は、液晶表示素子の他の表示例を示した平面図である。 図３０は、表示パターンの他の例を示す平面図である。

符号の説明

１、１１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、２２１、２２２、２６１、２６２、２９１、２９２ 偏光板
２、１０、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、２７１、２７２ 視角補償板
３、９、３１ａ、３１ｂ、４１ａ、４１ｂ、２１２、２１３ 基板
４、８、３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂ、２３１ 透明電極
５、７、３４ａ、３４ｂ、４４ａ、４４ｂ、２３２ 配向膜
６、３２、４２、２１４ 液晶層
１２、３５、４５ スペーサー
１３、３６、４６ シール材
１４、３７、４７ 導通材
１６、３０、４０、２１１、２５１、２８１、２８２ 液晶セル
１７、１８ ブラックマスク
１９、１９ａ、１９ｂ 絶縁膜
１００ バックライト
１０１ 液晶表示素子
１０２ 制御装置

Claims (13)

1. 液晶セルと該液晶セルを挟む上下偏光板とを含み、該液晶セルは、複数本の電極を含む表示セグメント電極と、表示面内で前記表示セグメント電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景セグメント電極と、該表示セグメント電極および該背景セグメント電極が形成されたセグメント基板と、複数本の電極を含む表示コモン電極と、該表示面内で該表示コモン電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景コモン電極であって、有効表示エリアの周に接する形状で配置される背景コモン電極と、該表示コモン電極および該背景コモン電極が形成されたコモン基板と、該セグメント基板と該コモン基板の間に挟まれた液晶層とを含み、該表示セグメント電極と表示コモン電極との重なり部分で表示パターンが画定され、該表示パターンの外側が背景を画定し、マルチプレックス駆動される液晶表示素子と、
   前記液晶表示素子に光を入射させる多色光源を有するバックライトと、
   前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動する制御装置と
   を有し、
   前記制御装置は、前記表示コモン電極及び前記背景コモン電極を順次走査しながら、前記表示セグメント電極及び前記背景セグメント電極の各電極それぞれにオン電圧またはオフ電圧を印加して、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動し、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にすることにより、該背景の全体をオフ表示にする制御を行うか、または、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にすることにより、該背景の全体をオン表示にする制御を行うとともに、駆動電圧の１フレームを複数のサブフレームに分割し、前記バックライトから該サブフレームごとに異なる色を出射させるフィールドシーケンシャル駆動の液晶表示装置。
2. 前記背景コモン電極が１本である請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記背景コモン電極が複数本であり、複数本の背景コモン電極のすべてが同時に選択されるようにマルチプレックス駆動の走査が行われる請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極が、共通の第１の面上に相互に間隙を隔てて形成されており、前記表示コモン電極及び背景コモン電極が、共通の第２の面上に相互に間隙を隔てて形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記表示セグメント電極と背景セグメント電極との間隙、及び、前記表示コモン電極と背景コモン電極との間隙の距離は、１０μｍ〜５０μｍの範囲である請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記表示面内で、前記表示セグメント電極と背景セグメント電極との間隙、及び、前記表示コモン電極と背景コモン電極との間隙の少なくとも一部を覆うように、遮光膜が形成されている請求項４または５に記載の液晶表示装置。
7. 前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極の少なくとも一方に、複数の開口が形成されており、該複数の開口の各々に対向する位置の前記表示コモン電極または背景コモン電極にも、開口が形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記開口を覆う遮光膜が形成されている請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極が、相互に異なる層に形成されており、前記表示面内で、該表示セグメント電極と背景セグメント電極との間に隙間のない領域が存在するか、または、前記表示コモン電極及び背景コモン電極が、相互に異なる層に形成されており、前記表示面内で、該表示コモン電極と背景コモン電極との間に隙間のない領域が存在する請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
10. 前記制御装置が、現サブフレームで点灯したバックライトを次サブフレーム切り替え後も一定時間同一色で継続点灯する請求項１〜９のいずれか１項記載の液晶表示装置。
11. 前記液晶表示素子がノーマリホワイトツイストネマチック（ＴＮ）型である請求項１〜１０のいずれか１項記載の液晶表示装置。
12. 前記液晶表示素子がノーマリブラックモードであり、垂直配向型もしくは２層ＴＮ型である請求項１〜１０のいずれか１項記載の液晶表示装置。
13. 前記制御装置は、駆動電圧の１フレームを複数のサブフレームに分割し、１つの表示色につき１フレーム中１つのサブフレームでのみ明表示を行うカラーブレークレスのフィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動を行う請求項１〜１２のいずれか１項記載の液晶表示装置。

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