專利名稱：彩色液晶顯示裝置及其顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用場序驅(qū)動液晶顯示元件的彩色液晶顯示裝置及其顯示方法。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1特開2002-221700號公報(bào)作為使液晶顯示元件彩色化的方法，有使用濾色器的方法，但該情況下存在成本高等問題。另外，在該方法中還存在一個(gè)顯示區(qū)域只能顯示與該部分的濾色器顏色相對應(yīng)的顏色的問題。
為了解決這些問題，提出了場序方式的液晶顯示元件。該方法具有發(fā)出各不相同的顏色光的多個(gè)光源，反復(fù)進(jìn)行使這些光源順序發(fā)光的動作，根據(jù)該光源發(fā)光的定時(shí)，進(jìn)行液晶顯示元件的接通、斷開，由此利用人眼對時(shí)間的積分能力，使在一個(gè)顯示象素中顯示各種顯示色。
使用圖1的時(shí)序圖，更詳細(xì)地說明在上述場序驅(qū)動液晶顯示元件中使用紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種顏色的光源的情況下的顯示方法。如該圖所示，這些三種顏色的光源反復(fù)進(jìn)行按照RGB順序發(fā)光的動作。在各種發(fā)光顏色間存在所有光源都不發(fā)光的期間，這是因?yàn)樵谠撈陂g進(jìn)行液晶顯示元件的接通、斷開動作。
如圖1的(a)、(b)、(c)所示，如果僅在與三種顏色光源中任一種顏色對應(yīng)的期間使液晶顯示元件為透射狀態(tài)，可以顯示紅、綠、藍(lán)任一種顏色，如該圖的(d)、(e)、(f)所示，如果在與三種顏色光源中任兩種顏色對應(yīng)的期間使液晶顯示元件為透射狀態(tài)，由于對該兩種顏色進(jìn)行了加色法混色，所以能夠顯示青綠(C)、深紅(M)、黃色(Y)中的任意一種顏色。并且，如該圖(g)所示，如果在與三種顏色光源的全部顏色對應(yīng)的期間使液晶顯示元件為透射狀態(tài)，由于對該三種顏色進(jìn)行了加色法混色，所以能夠顯示白色(W)，另外如該圖(h)所示，如果在三種顏色光源的任意期間都將液晶顯示元件保持為遮光狀態(tài)，由于不透射任何光源的光，所以能夠顯示黑色(BK)。
這樣，在場序法中，不使用濾色器即可進(jìn)行彩色顯示。并且，通過調(diào)整透射狀態(tài)的定時(shí)，可以在一個(gè)區(qū)域顯示多種顏色。
在使用向列型液晶作為液晶顯示元件的情況下，其響應(yīng)速度是幾毫秒，所以圖1的時(shí)序圖中所有光源都不發(fā)光的時(shí)間(進(jìn)行液晶的接通、斷開的時(shí)間)是幾毫秒，代表性的值是2～5毫秒。為了對多個(gè)光源進(jìn)行加色法混色，多個(gè)光源逐個(gè)依次發(fā)光的時(shí)間(1幀)必須足夠短，具體地最好是小于等于20毫秒，如果用幀頻率來表述則為大于等于50Hz。在幀頻率為50Hz的情況下，如圖1所示，在使用三種顏色的光源的情況下，分配給每種顏色的時(shí)間(子幀)約為6.67毫秒。因此，各個(gè)光源發(fā)光的時(shí)間為4.67～1.67毫秒。
在液晶顯示元件的顯示容量變大的情況下，在使一個(gè)顯示筆段對應(yīng)一個(gè)端子進(jìn)行顯示的、所謂靜態(tài)驅(qū)動中，將導(dǎo)致端子數(shù)量增多以及從顯示筆段到端子的回繞復(fù)雜化。因此，使用對一個(gè)端子連接兩個(gè)或兩個(gè)以上的顯示筆段、按照時(shí)間劃分進(jìn)行顯示的所謂多路驅(qū)動。在筆段型液晶顯示元件中，一般使用TN模式，隨著筆段數(shù)量的增加，使用從1/2到1/16左右的占空比的多路驅(qū)動。在點(diǎn)陣型液晶顯示元件中，由于與筆段型相比顯示筆段(點(diǎn))的數(shù)量多，所以使用STN模式，可以應(yīng)用從1/32到1/480左右的占空比的多路驅(qū)動。
作為使用了上述的場序驅(qū)動液晶顯示元件的液晶顯示裝置，提出了采用光柵元件(光柵單元)的液晶顯示裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。但是，已經(jīng)公知一般地，即使使用在相同條件下制作的液晶顯示元件，進(jìn)行多路驅(qū)動時(shí)的響應(yīng)速度也比進(jìn)行靜態(tài)驅(qū)動時(shí)的響應(yīng)速度慢。特別是當(dāng)時(shí)間劃分?jǐn)?shù)量變大時(shí)，這種趨勢變得更明顯，在1/480占空比驅(qū)動的STN-LCD中，響應(yīng)速度將為數(shù)百毫秒。
因此，使用響應(yīng)速度慢的液晶顯示元件進(jìn)行場序驅(qū)動在理論上是不可行的，在以上述的50Hz幀頻率強(qiáng)制對這種遲緩的液晶顯示元件進(jìn)行場序驅(qū)動的情況下，完全不進(jìn)行顯示，或者即使顯示了顏色也很淡，甚至很難看清楚。雖然若根據(jù)液晶顯示元件的響應(yīng)速度降低幀頻率，可以確認(rèn)是何種顯示或可以加深顏色，但是這種情況下的顏色變化本身就被視認(rèn)為閃爍，依舊很難看清楚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一種低成本、且可以在一個(gè)筆段(點(diǎn))進(jìn)行多色顯示的彩色液晶顯示元件及其顯示方法，其特征是，即使是需要高占空比驅(qū)動的大顯示容量的液晶顯示元件也能夠進(jìn)行場序驅(qū)動。
本發(fā)明的彩色液晶顯示裝置構(gòu)成為，組合了可以單色顯示的液晶顯示元件和可以彩色顯示的場序驅(qū)動液晶顯示元件。
并且，所述場序驅(qū)動液晶顯示元件具有多個(gè)顯示區(qū)域，該多個(gè)顯示區(qū)域與可以單色顯示的液晶顯示元件的一個(gè)筆段或點(diǎn)的區(qū)域、或者集中了兩個(gè)或兩個(gè)以上的筆段或點(diǎn)的區(qū)域相對應(yīng)，并且，可以單色顯示的液晶顯示元件是多路驅(qū)動的筆段型液晶顯示元件、或者是多路驅(qū)動的全點(diǎn)陣型液晶顯示元件、或者是由這些液晶顯示元件組合而構(gòu)成的液晶顯示元件。
本發(fā)明的彩色液晶顯示裝置的顯示方法，將可以單色顯示的液晶顯示元件和場序驅(qū)動液晶顯示元件組合來進(jìn)行彩色顯示，該場序驅(qū)動液晶顯示元件具有多個(gè)顯示區(qū)域，該多個(gè)顯示區(qū)域與可以單色顯示的液晶顯示元件的一個(gè)筆段或點(diǎn)區(qū)域、或者集中了兩個(gè)或兩個(gè)以上的筆段或點(diǎn)的區(qū)域相對應(yīng)，并且，將可以單色顯示的液晶顯示元件和場序驅(qū)動液晶顯示元件組合來進(jìn)行彩色顯示，所述可以單色顯示的液晶顯示元件是多路驅(qū)動的筆段型液晶顯示元件、或者是多路驅(qū)動的全點(diǎn)陣型液晶顯示元件、或者是組合了這些液晶顯示元件的液晶顯示元件。
根據(jù)本發(fā)明具有如下效果成本低，可以在一個(gè)筆段(點(diǎn))進(jìn)行多種顏色顯示，其特征為，即使是需要高占空比驅(qū)動的大顯示容量的液晶顯示元件也能夠進(jìn)行場序驅(qū)動。


圖1是場序方式的驅(qū)動時(shí)序圖。
圖2是表示把本發(fā)明應(yīng)用于混合了筆段顯示和點(diǎn)陣顯示型的液晶顯示元件的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖3是表示把本發(fā)明應(yīng)用于全點(diǎn)陣型液晶顯示元件的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的顯示例的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的顯示例的圖。
具體實(shí)施例方式
具體地講，本發(fā)明的彩色液晶顯示裝置組合了以高占空比驅(qū)動的液晶顯示元件和場序驅(qū)動液晶顯示元件，該場序驅(qū)動液晶顯示元件可以劃分為多個(gè)區(qū)域，使各個(gè)區(qū)域獨(dú)立地且以多種顏色進(jìn)行顯示。
根據(jù)本方式，雖然不能使所有筆段(點(diǎn))單獨(dú)地進(jìn)行多色顯示，例如在利用全點(diǎn)陣的液晶顯示元件顯示字符時(shí)，將多個(gè)點(diǎn)作為為一個(gè)塊(例如16×16點(diǎn))來顯示一個(gè)字符，該情況下，可以按照每個(gè)塊來改變顯示顏色，而不需要逐個(gè)控制塊中的各點(diǎn)。并且，在筆段顯示、例如數(shù)字8(7筆段)的連續(xù)顯示中，和點(diǎn)的時(shí)候相同，可以按照每一塊7個(gè)筆段來改變顯示顏色。
換言之，本發(fā)明不適合使所有筆段(點(diǎn))獨(dú)立地進(jìn)行多種顏色顯示的用途，例如利用全點(diǎn)陣型液晶顯示元件顯示圖案的用途，使筆段型液晶顯示元件中的各個(gè)筆段具有獨(dú)立意義的用途。使用細(xì)微濾色器的液晶顯示元件適合于這些用途，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通過與有源矩陣驅(qū)動的組合來進(jìn)行高質(zhì)量的顯示。但是，這種液晶顯示元件的成本非常高。
即，本發(fā)明是一種雖然對彩色顯示施加了某種程度的限制，但是以非常低的成本實(shí)現(xiàn)彩色顯示的新方法。使用圖2和圖3進(jìn)一步具體說明本發(fā)明。
圖2是表示把本發(fā)明應(yīng)用于混合了筆段顯示和點(diǎn)陣顯示的液晶顯示元件的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。該液晶顯示裝置是由可以進(jìn)行普通的筆段型+點(diǎn)陣型的單色顯示(黑白顯示)的液晶顯示元件1、和可以分成多個(gè)塊進(jìn)行彩色顯示的場序驅(qū)動液晶顯示元件2構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。此處所謂的分成多個(gè)塊是指分成與普通筆段型顯示元件的分別要顯示獨(dú)立顏色的一個(gè)、或兩個(gè)或兩個(gè)以上筆段相對應(yīng)的區(qū)域。
普通的筆段型+點(diǎn)型液晶顯示元件1由于響應(yīng)速度沒有限制，所以可以使用各種模式，如圖2所示，可以是常黑(Normally Black)模式，也可以是常白(Normally White)模式。但是，由于看不到在場序液晶顯示中所顯示的顏色的連接點(diǎn)等原因，因此優(yōu)選常黑模式。當(dāng)然，也可以使用在顯示部以外實(shí)施黑色掩模的模式。該情況下，顯示模式可以是常黑模式也可以是常白模式。并且，驅(qū)動方法也沒有限制。
對此，由于場序驅(qū)動液晶顯示元件2需要高速響應(yīng)，所以液晶模式受限定，驅(qū)動也采用靜態(tài)驅(qū)動或最多到1/3占空比的低占空比驅(qū)動。顯示模式可以是常黑模式也可以是常白模式，可以根據(jù)設(shè)計(jì)選擇一種。3表示具有紅、綠、藍(lán)各種顏色的發(fā)光燈的面光源的RGB背照燈單元。
圖3是表示把本發(fā)明應(yīng)用于全點(diǎn)陣型液晶顯示元件11的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。原理和圖2完全相同，只是使用全點(diǎn)陣型液晶顯示元件11代替圖2的普通筆段型+點(diǎn)型液晶顯示元件1。即，是由普通的全點(diǎn)陣型液晶顯示元件11和分成多個(gè)塊的場序驅(qū)動液晶顯示元件12構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。此處所謂的分成多個(gè)塊是指分成與普通點(diǎn)陣型顯示元件的分別要顯示獨(dú)立顏色的兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)相對應(yīng)的區(qū)域。
由于普通的全點(diǎn)陣型液晶顯示元件11對響應(yīng)速度沒有限制，所以可以使用各種模式，如圖3所示，可以是常黑模式，也可以是常白模式。但是，由于看不到在場序液晶顯示中所顯示的顏色的連接點(diǎn)等原因，因此優(yōu)選常黑模式。并且，驅(qū)動方法也沒有限制。
對此，由于場序驅(qū)動液晶顯示元件12需要高速響應(yīng)，所以液晶的模式受限定，驅(qū)動也采用靜態(tài)驅(qū)動或最多到1/3占空比的低占空比驅(qū)動。顯示模式可以是常黑模式也可以是常白模式，可以根據(jù)設(shè)計(jì)選擇一種。13表示具有紅、綠、藍(lán)各種顏色發(fā)光燈的面光源的RGB背照燈單元。
下面，利用實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
(實(shí)施例1)對把本發(fā)明應(yīng)用于圖2所示的混合了筆段顯示和點(diǎn)陣顯示的液晶顯示元件的實(shí)施例進(jìn)行說明。
作為普通的筆段型+點(diǎn)陣型液晶顯示元件，使用常黑模式的90度扭轉(zhuǎn)TN-LCD。基本結(jié)構(gòu)和普通的TN-LCD相同，但是為了強(qiáng)調(diào)基底的黑度減小透射率，把液晶的雙折射與單元厚度的積、即延遲值設(shè)定為2.5微米。液晶的雙折射是0.2，單元厚度是12.5微米。以1/8占空比的多路驅(qū)動方式驅(qū)動該液晶顯示元件。此時(shí)的響應(yīng)速度由于單元厚度較厚所以非常慢，上升、下降時(shí)間合計(jì)約250ms。
另一方面，作為場序液晶顯示，使用常白模式的90度扭轉(zhuǎn)TN-LCD。其基本結(jié)構(gòu)也和普通的TN-LCD相同，但為了使響應(yīng)速度優(yōu)先，所以把單元厚度設(shè)定得盡量薄。具體地講，單元厚度是2.0微米，并對其組合了雙折射為0.25的液晶。因此，該液晶單元的延遲值是0.5微米。
液晶單元的驅(qū)動采用靜態(tài)驅(qū)動來進(jìn)行，與普通的場序液晶顯示元件相同，在對用作背照燈的RGB三色LED的發(fā)光調(diào)整定時(shí)的同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動。并且，當(dāng)以液晶單元單體來測定響應(yīng)速度時(shí)，上升、下降共為2ms左右。
將這兩個(gè)液晶顯示元件和背照燈單元疊合，制作目的顯示元件并進(jìn)行觀察，可獲得和預(yù)期相同的可以在各筆段改變顏色的顯示。圖4表示顯示的示意圖。在該圖(a)、(b)中，各個(gè)字符和數(shù)字的顏色不同。
另外，在兩個(gè)液晶顯示元件的兩面分別粘貼使用偏光板，在這兩個(gè)液晶顯示元件的相對側(cè)的偏光板的偏光軸方位相同的情況下，即使沒有任一方的液晶顯示元件的相對側(cè)的偏光板，也能夠進(jìn)行完全相同的顯示。實(shí)際上本實(shí)施例表示的方式，由于在這種條件下設(shè)置偏光板，所以可以確信能夠進(jìn)行這樣的顯示，而且完全沒有問題。
(實(shí)施例2)對把本發(fā)明應(yīng)用于圖3所示的全點(diǎn)陣型液晶顯示元件的實(shí)施例進(jìn)行說明。
作為普通的全點(diǎn)陣型液晶顯示元件，使用常黑模式的膠片補(bǔ)償型240度扭轉(zhuǎn)STN-LCD?；窘Y(jié)構(gòu)和普通的STN-LCD完全相同。把液晶的雙折射與單元厚度的積、即延遲值設(shè)定為0.9微米。利用1/240占空比的多路驅(qū)動方式驅(qū)動該液晶顯示元件。此時(shí)的響應(yīng)速度為上升、下降時(shí)間合計(jì)約200ms。
另一方面，作為場序液晶顯示，使用和實(shí)施例1完全相同的單元條件的液晶單元。與實(shí)施例1的不同點(diǎn)只是分成塊時(shí)的圖案形狀的差異。此處，制作了對橫480×縱240點(diǎn)的顯示以60×60點(diǎn)為一個(gè)塊來劃分，即分成橫8塊×4塊合計(jì)32塊的顯示元件。此次所有塊的形狀相同，但當(dāng)然可以根據(jù)設(shè)計(jì)將其形狀作成任何形狀。
將這兩個(gè)液晶顯示元件和背照燈單元疊合，制作了目標(biāo)顯示元件并進(jìn)行觀察，可獲得與預(yù)期相同的可以在各區(qū)域自由改變顏色的顯示。圖5表示顯示的示意圖。在該圖(a)、(b)中，各字符的顏色不同。
另外，在兩個(gè)液晶顯示元件的兩面分別粘貼使用偏光板，在這兩個(gè)液晶顯示元件的相對側(cè)的偏光板的偏光軸方位相同的情況下，即使沒有任意一方的液晶顯示元件的相對側(cè)的偏光板，也能夠進(jìn)行完全相同的顯示。實(shí)際上在本實(shí)施例中由于使用了市場銷售的STN-LCD，所以偏光板的透射軸方位偏離場序側(cè)的TN-LCD的偏光板透射軸方位，不能確認(rèn)其方位一致，但是在旋轉(zhuǎn)STN-LCD使與偏光軸方位對準(zhǔn)的狀態(tài)下，取下相對側(cè)的偏光板后，就可以確認(rèn)是否完全沒有問題。
如以上的實(shí)施例所說明，通過組合正常黑白顯示的液晶顯示元件、劃分成每個(gè)適當(dāng)?shù)膮^(qū)域的場序液晶顯示元件、以及背照燈系統(tǒng)，可以容易且低成本地獲得彩色顯示，其中，背照燈系統(tǒng)可以使與該場序液晶顯示元件組合使用的多個(gè)光源順序閃爍。
另外，在實(shí)施例中對筆段型+點(diǎn)陣型和全點(diǎn)陣型進(jìn)行了說明，但本發(fā)明當(dāng)然可以適用于只是筆段型顯示的裝置。
并且，在實(shí)施例中作為正常黑白顯示的液晶顯示元件均使用常黑模式的液晶顯示元件，作為場序液晶顯示元件均使用常白模式的液晶顯示元件，但是本發(fā)明不限于這些組合，無論利用何種組合均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
并且，在實(shí)施例中作為黑白顯示的液晶顯示元件示出了TN-LCD和STN-LCD，作為場序液晶顯示元件示出了TN-LCD，但是，同樣地，本發(fā)明不限于這些組合，作為黑白顯示的液晶顯示元件，除此以外還可以使用垂直取向型LCD和賓主型LCD、強(qiáng)感應(yīng)型LCD等所有模式的LCD，作為場序液晶顯示元件，從高速響應(yīng)方面考慮，STN-LCD不適合，但當(dāng)然可以使用強(qiáng)感應(yīng)型LCD等各種模式的LCD。
權(quán)利要求
1.一種彩色液晶顯示裝置，其特征在于，組合有可以進(jìn)行單色顯示的液晶顯示元件和可以進(jìn)行彩色顯示的場序驅(qū)動液晶顯示元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，所述場序驅(qū)動液晶顯示元件具有多個(gè)顯示區(qū)域，所述多個(gè)顯示區(qū)域與可以單色顯示的液晶顯示元件的一個(gè)筆段或點(diǎn)的區(qū)域、或者集中了兩個(gè)或兩個(gè)以上的筆段或點(diǎn)的區(qū)域相對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，所述可以單色顯示的液晶顯示元件是多路驅(qū)動的筆段型液晶顯示元件，或者是多路驅(qū)動的全點(diǎn)陣型液晶顯示元件，或者是由這些液晶顯示元件組合而構(gòu)成的液晶顯示元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任意一項(xiàng)所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，所述可以單色顯示的液晶顯示元件的位于所述可以彩色顯示的場序驅(qū)動液晶顯示元件側(cè)的偏光板、和所述可以彩色顯示的場序驅(qū)動液晶顯示元件的位于所述可以單色顯示的液晶顯示元件側(cè)的偏光板，是被共用的單個(gè)偏光板。
5.一種彩色液晶顯示裝置的顯示方法，其特征在于，將可以單色顯示的液晶顯示元件和場序驅(qū)動液晶顯示元件組合來進(jìn)行彩色顯示，該場序驅(qū)動液晶顯示元件具有多個(gè)顯示區(qū)域，所述多個(gè)顯示區(qū)域與可以單色顯示的液晶顯示元件的一個(gè)筆段或點(diǎn)的區(qū)域、或者集中了兩個(gè)或兩個(gè)以上的筆段或點(diǎn)的區(qū)域相對應(yīng)。
6.一種彩色液晶顯示裝置的顯示方法，其特征在于，將可以單色顯示的液晶顯示元件和場序驅(qū)動液晶顯示元件組合來進(jìn)行彩色顯示，所述可以單色顯示的液晶顯示元件是多路驅(qū)動的筆段型液晶顯示元件、或者是多路驅(qū)動的全點(diǎn)陣型液晶顯示元件、或者是由這些液晶顯示元件組合而成的液晶顯示元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低成本、且可以在一個(gè)筆段(點(diǎn))顯示多種顏色的彩色液晶顯示元件及其顯示方法，其特征是，即使是需要高占空比驅(qū)動的大顯示容量的液晶顯示元件也能夠進(jìn)行場序驅(qū)動。該彩色液晶顯示元件被構(gòu)成為，組合有可以進(jìn)行普通的筆段型+點(diǎn)陣型的單色顯示(黑白顯示)的液晶顯示元件(1)和可以彩色顯示的場序驅(qū)動液晶顯示元件(2)。并且，場序驅(qū)動液晶顯示元件(2)具有多個(gè)顯示區(qū)域，所述多個(gè)顯示區(qū)域與可以單色顯示的液晶顯示元件(1)的一個(gè)筆段或點(diǎn)的區(qū)域、或者集中了兩個(gè)或兩個(gè)以上的筆段或點(diǎn)的區(qū)域相對應(yīng)。
文檔編號G02F1/13GK1683962SQ20051006728
公開日2005年10月19日 申請日期2005年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月14日
發(fā)明者杉山貴, 巖本宜久 申請人:斯坦雷電氣株式會社