(57)【要約】【課題】マルチカラーにするために単独のディスプレイ要素を用いて、一部の実施形態においてコレステリックディスプレイ（１０）を構成することが可能である。【解決手段】コレステリック材料（１６）は一対の基板（１２、２４）の間に挟まれ、各々の基板は入力光の光軸（Ｏ）に対して一般に横断するように配置された対向する電極（１４、２２、２６）の対に関連付けられている。第１の対の電極（１４、２２）は２つの液晶状態の１つを生成し、特定波長の光の反射をもたらす。他の波長の光は、入射光の光軸に対して一般に横断するように配置された第２の対（又は、組）の対向電極（２６ｂ、２６ｃ）が適切にバイアスされるときに、反射されることが可能である。第３の対の電極（２６ｃ、２６ｄ）についても同様である。白黒ディスプレイは、各々の対（１４、２２、２６）においてコレステリック材料（１６）のピッチ長さを変更することにより単独の表示要素から生成されることが可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の第１電極；
該一対の第１電極間のコレステリック材料；
３つの異なる光の色を生成する能力を規定するように前記一対の第１電極間の複数の第２電極であって、該第２電極の一の電極は２つの異なる光の色を生成する能力に対して共通である、第２電極；
を有するコレステリックディスプレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のコレステリックディスプレイであって、前記３つの異なる光の色を生成する能力の各々は、対向する一対の第１電極及び対向する一対の第２電極を有する、コレステリックディスプレイ。
【請求項３】
請求項１に記載のコレステリックディスプレイであって、前記３つの異なる光の色を生成する能力のうちの第１の能力は、赤色、緑色又は青色である、コレステリックディスプレイ。
【請求項４】
請求項１に記載のコレステリックディスプレイであって、各々の電極は別個の電位に結合されている、コレステリックディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、液晶ディスプレイに関し、特に、コレステリック液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶材料は、ディスプレイを製造するために調節されることが可能である。従来の液晶ディスプレイは、通常、入射光を区別して通す又は反射することが可能である一対の状態を有するツイストネマチック（ｔｎ）液晶材料を使用する。ツイストネマチックディスプレイは反射性又は透過性であり得る一方、コレステリックディスプレイは、通常、反射性である（しかし、又、透過性になり得る）。
【０００３】
コレステリックディスプレイにおいては、コレステリック材料はかなり高い光学活性を有する。そのような液晶材料は、プレーナコレステリックテクスチャと呼ばれる反射性テクスチャと、フォーカルコニックテクスチャを有する透過性構成との間でスイッチングされる。コレステリック分子は、基板表面に対して垂直な螺旋軸を有する螺旋構造を前提としている。
【０００４】
コレステリック液晶分子は、電界に応答して、プレーナテクスチャとして光軸を一致させ、特定波長の光を反射する。一般に、プレーナコレステリックテクスチャにおける最大反射は、その材料のピッチ間隔に対して正比例の波長におけるものであり、次式のようになる。
λ０＝ｎ＊ｐ（ここで、ｐ＝ピッチ距離、ｎ＝（ｎ｜｜＋ｎ⊥）／２である。）
従来、コレステリック材料の相及びテクスチャを変化させるために、電界が光軸方向に印加される。しかしながら、これらの変化は、一般に、所定波長の光のスペクトルに対して反射性であるか又は全く反射しないかのどちらかである材料の構成において起こる。
【０００５】
それ故、所定の最終的なコレステリック液晶セルは、赤、緑又は青のような特定の色であって、それらのいずれかの組み合わせではない色を有する反射光を生成することが可能である。従って、従来の方法は、３原色（例えば、赤、緑及び青）の各々に対して個別のコレステリック表示要素を備えるようになっている。これらの個別の表示要素は、好ましいフルカラーの反射光出力を生成するために、互いに積層されることが可能である。代替として、３つの要素は互いに隣接して位置付けられ、各々が同じ色を表示することが可能である。３つの異なる色は、カラーフィルタ材料を用いて実現される。
【０００６】
カラーフィルタ材料を用いることにより、実質的に表示輝度が減少し、ディスプレイの全体的なコストが増加する。同様に、積層構造において３つの別個のセルを用いることにより、事実上、ディスプレイのコストの３倍を必要とする。積層された要素は、各々の表示画素の光の輝度を減少させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
双安定性の反射性コレステリックディスプレイは、多くの携帯用アプリケーションに対して特に有利である。双安定性材料は、異なる光学特性を有する２つの状態の１つに設定されることが可能であるために、有利である。一旦、どちらかの状態に設定されると、その材料は、電力が解除されるときでさえ、その状態を保つ。それ故、所定の表示画素は、表示される光学情報を変化させることが所望されるまで、リフレッシュを伴わずに所定の状態に保たれる。本質的に反射性であることにより、即ち、バックライトの必要性を回避し且つリフレッシュの必要性を回避することにより、ディスプレイのサブシステムの電力消費を実質的に減少させる。
【０００８】
それ故、より低コストで製造することができるディスプレイに対する要請、特に、双安定性コレステリックディスプレイに対する要請が存在している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の、非常に拡大された模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に従った、図１に示している構造の一部の、非常に拡大された平面図である。
【図３】図１に示す実施形態の一部の模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に従った、アクティブマトリクスディスプレイの配置における双安定性コレステリックディスプレイを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に従った、パッシブマトリクスディスプレイの配置における双安定性コレステリックディスプレイセルを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照するに、コレステリックディスプレイは、本発明の一実施形態における双安定性コレステリック材料１６を有することが可能である。材料１６は２つの基板１２及び２４の間に挟まれている。基板２４は、有利であることに、実質的に透明であり、カーボンブラック等の光吸収性アンダーコーティングを有する、従来のガラスであることが可能である。基板２４は透明である又は非透明であることが可能である。基板２４は、種々の材料から成ることが可能である。一実施形態においては、基板１２及び２４は、透明電極１４及び２２を有することが可能である。一実施形態においては、透明電極１４及び２２はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）から成ることが可能である。
【００１１】
サイドウェイ（ｓｉｄｅｗａｙ）電極２６ｂ、対向するサイドウェイ電極２６ｃ及びそれらに対向するサイドウェイ電極２６ｄが基板１２と２４との間に挟まれている。電極２６と基板２４との間には材料２０がある。アクティブマトリクスの実施形態においては、材料２０は、実際のディスプレイを駆動するように、薄膜トランジスタ又は他の能動素子であることが可能である。パッシブマトリクスの実施形態においては、その材料２０は行コンタクト、列コンタクト又は電極であることが可能である。
【００１２】
図２に示すように、ディスプレイ１０は、グリッドワークアレイ状に配列された複数の画素４０により構成されることが可能である。画素４２のような各々の画素４０は３つ又はそれ以上の副画素４２ａ、４２ｂ及び４２ｃに分割されることが可能である。一実施形態においては、各々の副画素４２は異なる波長の光を生成する役割を果たすことが可能である。それ故、各々の画素４０は、赤色、緑色及び青色の波長のような、３つの異なる光の波長を生成することが可能である。
【００１３】
各々の副画素４２は、対向していて横断的な電極２６の２つの集合を有することが可能である。例えば、副画素４２ａは、対向する電極の対２６ｂ及び２６ｃ並びに対向する電極の対２６ａ及び２６ｅを有することが可能である。それ故、画素４０ｅは、本発明の一実施形態における各々の副画素４２において略同じ面積を有するように、３つの副画素４２に分割されている。一部の場合には、電極２６ｃ、２６ｆ及び２６ｅは２つの異なる副画素間で共通であることが可能である。例えば、電極２６ｃは、本発明の一実施形態における副画素４２ａ及び副画素４２ｂについての電極である。
【００１４】
図３を参照するに、電極１４及び２２は、ディスプレイ１０の光軸Ｏに沿って電界を印加する。光軸Ｏは入射光“Ｌ”の方向に位置合わせされている。基板１２の上部表面の方に方向付けられた光Ｌは、知覚される画像を生成するように、光ビームＲにより表されているように、上部表面及び電極１４を透過し、コレステリック材料１６により反射される。その光は上部表面に達し、その上部表面から反射されるために、光軸Ｏは、一般に、基板１２及び２４に対して横断するように方向付けられている。
【００１５】
従来の方式においては、電極１４及び２２により形成される電界は、双安定性コレステリック材料１６が反射性プレーナコレステリックテクスチャと透明性フォーカルコニックテクスチャとの間で遷移するようにすることを可能にする。そのような遷移をもたらすための電位を印加する手法は、当該技術分野において周知である。
【００１６】
一般に、電極１４及び２２に電気的に結合されている交流電圧源３０により電界が印加されることが可能である。一部の実施形態においては、コレステリック材料１６が透明テクスチャの状態にあるとき、下部基板２４は視認可能になる。コレステリック材料１６がプレーナコレステリックテクスチャの状態にあるとき、所定の波長の光が反射される。その所定の波長は、一般に、コレステリック材料１６の螺旋ピッチにより決定される。従来のコレステリックディスプレイにおいては、このピッチが規定され、固定されている。それ故、従来のコレステリックディスプレイにおいては、各々のディスプレイ要素は１つの反射された色を与えるか又は透明であり、基板２２の色を表示する。
【００１７】
本発明の一実施形態に従って、電極２６は、光軸Ｏに対して横断するように電界を印加する。一実施形態においては、この横断電界は、一般に、電極１４及び２２に対して横断するように配列された平坦なプレーナ電極２６から印加されることが可能である。
【００１８】
電極２６は、その電極自体の個別の電位３２に結合されることが可能である。電極２６は必ずしもそうではないが、透明であることは可能である。
【００１９】
電極２６は、電極１４及び２２により設定されたピッチが変化されるようにすることを可能にする。本発明の一実施形態においては、電極２６は、固定ピッチが３つの異なるピッチ間で変えられることを可能にする。電極２６における所定の電位に関連する異なるピッチの各々は、３つの異なる光の色のうちの１つを生成することが可能である。一実施形態においては、例えば、赤色、緑色及び青色の光が、単独のディスプレイ要素１０から選択的に生成されることを可能にする。
【００２０】
一部の実施形態においては、光軸Ｏに対して一般に横断する軸を有する皿形状電極のような曲面的表面を有する電極を用いることが可能である。皿形状電極の局面的表面の側部は、光軸Ｏと一致する電界に対して横断するサイドウェイ電界（３６０°から）を与える。
【００２１】
液晶は、印加された電界において方向付けられる双極子を有する。この特性は、光軸に対して横断する電界が材料のピッチ長さを変更するようにする。
【００２２】
黒色を生成するように、各々の画素４０における材料のピッチは、いずれの可視光をも反射しないように較正されることが可能であり、それ故、画素４０はアドレス指定された後、濃く又は黒色になる。
【００２３】
白黒表示についての光を生成するように、例えば、副画素４２の各々における材料の螺旋は、同時に、赤色、緑色及び青色の光を個別に生成するように、適切に変えられることが可能である。これらの３色の完全反射は、画素４０が全体としての色が白であるようにレンダリングする。それ故、いずれかの色が３つの副画素４２の１つを動作させることにより生成されることが可能であり、白色は副画素４２の全てを動作させることにより生成されることが可能である。逆に、一実施形態においては、副画素のいずれもが反射性でないとき、画素４０は濃く又は黒色であるように現れる。
【００２４】
副画素４２の幾何学的形状は、種々変更される場合がある。一般に、本発明の実施形態においては、副画素４２は同様の面積を有することのみが好ましい。
【００２５】
電極群２６を使用することにより、単独のコレステリックディスプレイ要素のみを有するマルチカラー表示画素を形成されることが可能である。結果的に、互いに側面に沿って位置をずらすか又は互いに積層される、３つの異なる表示要素の必要性を回避することにより、実質的なコスト削減を達成することが可能である。更に、３つのディスプレイ要素が、横方向に位置がずらされた配置で使用されるとき、カラーフィルタアレイが一般に必要とされ、カラーフィルタアレイはディスプレイのコストをかなり増加させる。
【００２６】
本発明の一実施形態においては、材料１６は、光軸Ｏと一致している電界にさらされるとき、約５６０ｎｍの中心波長又は中間波長の光を反射する。次いで、例えば、６７０ｎｍに反射波長を増加させるか又は、例えば、４５０ｎｍの反射波長に減少させるために、電極２６を介して印加される電界を用いて、ピッチを変えることが可能である。これは、基本的に、セル又は要素についての反射カラーを変化させる。
【００２７】
他の変形を利用することも又、可能である。一部の実施形態においては、電極が動作していないとき、赤色又は青色を生成し、次いで、電極２６を用いて、反射波長を長波長又は短波長の方への調節が効率的であることが可能である。透過性モードを又、使用することが可能である。一部の実施形態においては、赤外線の波長を含む、異なる波長のスペクトルを選択的に反射する及び／又は透過するように、ピッチ変更することが可能である。
【００２８】
図４を参照するに、本発明の実施形態においては、アクティブマトリクスディスプレイを具現化することが可能である。そのような場合、材料２０は薄膜トランジスタ又は他の能動素子から構成されることが可能である。一実施形態においては、薄膜トランジスタのゲート２２´はライン３６に結合され、次に、電極２２に結合されることが可能である。同時に、トランジスタ２０のソースはライン３８を介して電極１４に結合される。本発明の一実施形態においては、ドレイン２２´´はライン４０を介して、適切に接地されることが可能である。一部の実施形態においては、外部の蓄積容量３４を備えることが可能である。
【００２９】
同様に、図５に示す受動マトリクスディスプレイの実施形態においては、電極１４は列電位に結合されることが可能であり、電極２２は行電位に結合されることが可能である。そのような受動マトリクスアドレッシングの場合、薄膜トランジスタは、材料２０において行電位及び列電位により電気的アドレッシングを与える必要はない。
【００３０】
本発明において、限定された数の実施形態に関して説明しているが、それらの実施形態からの多くの変更及び変形が可能であることを当業者は理解することができる。同時提出の特許請求の範囲においては、本発明の真の主旨及び範囲内に入るように、そのような変更及び変形全てを網羅することが意図されている。
【符号の説明】
【００３１】
１０    ディスプレイ
１２    基板
１４    透明電極
１６    コレステリック材料
２２    透明電極
２２´  ゲート
２２´´ドレイン
２４    基板
２６ｂ  サイドウェイ電極
２６ｃ  サイドウェイ電極
２６ｄ  サイドウェイ電極
３４    外部蓄積容量
３６    ライン
３８    ライン
４０    画素
４２    副画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010164994.tif 000005
【図４】
2010164994.tif 000006
【図５】
2010164994.tif 000007