(57)【要約】  本発明は、コレステリック相を示す液晶組成物を駆動して画像を表示する液晶表示装置及びそれを用いた電子ペーパーに関し、高反射率を実現し且つ表示面数の制限を緩和することを目的とする。  第１の表示ユニット１ａと、第２の表示ユニット１ｂと、第１の表示ユニット１ａの表面から入射して透過した光を吸収するように、第１の表示ユニット１ａの裏面に配置された光吸収層１５と、第１の表示ユニット１ａの裏面に光吸収層１５を介して第２の表示ユニット１ｂを対向させて積層配置し、第１の表示ユニット１ａと第２の表示ユニット１ｂとで独立した画像を表示させる両面表示モードと、第１の表示ユニット１ａの表面に第２の表示ユニット１ｂを対向させて積層配置し、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂに同一画像を表示させる高画質モードとを切替える制御回路部２３とを有するように構成する。
2008107958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定状態で所定色の光を選択的に反射する第１の液晶を対向基板間に封止した第１の液晶表示素子を備えた第１の表示ユニットと、
前記所定状態で前記所定色の光を選択的に反射する第２の液晶を対向基板間に封止した第２の液晶表示素子を備えた第２の表示ユニットと、
前記第１の表示ユニットの表面から入射して前記第１の液晶を透過した光を吸収するように、前記第１の表示ユニットの裏面に配置された光吸収層と、
前記第１の表示ユニットの前記裏面に前記光吸収層を介して前記第２の表示ユニットを対向させて積層配置し、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットとで独立した画像を表示させる両面表示モードと、前記第１の表示ユニットの前記表面に前記第２の表示ユニットを対向させて積層配置し、前記第１及び第２の表示ユニットに同一画像を表示させる高画質モードとを切替える制御回路部と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置であって、
前記第１及び第２の液晶は、コレステリック相を形成する液晶を含むこと
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２記載の液晶表示装置であって、
前記第１及び第２の液晶の旋光性は異なること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の液晶表示装置であって、
前記第１の表示ユニットは、積層した複数の前記第１の液晶表示素子を有し、
前記第２の表示ユニットは、前記複数の第１の液晶表示素子と同数の積層した複数の前記第２の液晶表示素子を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項４記載の液晶表示装置であって、
前記第１の表示ユニットは、３層に積層した前記第１の液晶表示素子を有し、
中間層の前記第１の液晶の旋光性は、上下層の前記第１の液晶の旋光性と異なること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の液晶表示装置であって、
前記第２の表示ユニットは、３層に積層した前記第２の液晶表示素子を有し、
中間層の前記第２の液晶の旋光性は、上下層の前記第２の液晶の旋光性と異なること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項６記載の液晶表示装置であって、
前記第２の表示ユニットの前記中間層の前記第２の液晶の旋光性は、前記第１の表示ユニットの前記中間層の前記第１の液晶の旋光性と異なること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７記載の液晶表示装置であって、
前記第２の表示ユニットの前記上層の前記第２の液晶の旋光性は、前記第１の表示ユニットの前記上層の前記第１の液晶の旋光性と異なり、
前記第２の表示ユニットの前記下層の前記第２の液晶の旋光性は、前記第１の表示ユニットの前記下層の前記第１の液晶の旋光性と異なること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項８記載の液晶表示装置であって、
前記第１及び第２の表示ユニットの前記上層の前記第１及び第２の液晶はプレーナ状態で青色の光を選択的に反射し、
前記中間層の前記第１及び第２の液晶はプレーナ状態で緑色の光を選択的に反射し、
前記下層の前記第１及び第２の液晶はプレーナ状態で赤色の光を選択的に反射すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記第１の表示ユニット及び前記第２の表示ユニットの少なくとも１つの表面には、反射防止膜が形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットとを回転可能に連結するヒンジ部を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の液晶表示装置であって、
前記制御回路部に対し、前記高画質モードと前記両面表示モードとを切替える切替信号を出力する表示モード切替えスイッチをさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記第２の表示ユニットは、前記第１の表示ユニットに対して着脱可能であること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記第１及び第２の液晶表示素子の各前記対向基板に互いに交差して対向配置された複数の行電極及び列電極と、
前記複数の行電極に所定電圧を印加する行電極駆動回路と、
前記複数の列電極に所定電圧を印加する列電極駆動回路と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の液晶表示装置であって、
前記行及び列電極駆動回路は、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットのそれぞれに別個に設けられていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の液晶表示装置であって、
前記列電極駆動回路は、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットのそれぞれに別個に設けられ、
前記行電極駆動回路は、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットに共有されて設けられていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の液晶表示装置であって、
前記制御回路部は、
前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットの両面の画像を書換える際に、
前記第１及び第２の表示ユニットの前記列電極駆動回路をデータ電極駆動回路として機能させ、
共有している前記行電極駆動回路を走査電極駆動回路として機能させること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１８】
請求項１６記載の液晶表示装置であって、
前記制御回路部は、
前記第１及び第２の表示ユニットの一方だけの画像を書換える際に、
前記一方の前記列電極が走査電極になるように前記一方の前記列電極駆動回路を走査電極駆動回路として機能させ、
前記行電極がデータ電極になるように、共有している前記行電極駆動回路をデータ電極駆動回路として機能させ、
前記第１及び第２の表示ユニットの他方の前記列電極駆動回路を前記他方の前記列電極に不書換用印加電圧を供給するデータ電極駆動回路として機能させること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】
請求項１４記載の液晶表示装置であって、
前記行電極駆動回路と前記列電極駆動回路は汎用のＳＴＮドライバを用いていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２０】
画像を表示する電子ペーパーであって、
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えていることを特徴とする電子ペーパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶材料、特に、コレステリック相を示す液晶組成物を駆動して画像を表示する液晶表示装置及びそれを用いた電子ペーパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各企業及び各大学等において、電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーの利用が期待されている適用分野として、電子書籍を筆頭に、モバイル端末機器のサブディスプレイやＩＣカードの表示部等の携帯機器分野がある。電子ペーパーに用いられる表示装置の一つに、コレステリック相が形成される液晶組成物（コレステリック液晶又はカイラルネマティク液晶と称される。以下、コレステリック液晶と言う）を用いた液晶表示装置がある。コレステリック液晶は、半永久的な表示保持特性（電力供給がない状態での画像表示；メモリ性）、鮮やかなカラー表示特性、高コントラスト特性、及び高解像度特性等の優れた特徴を有している。【０００３】
図２０は、コレステリック液晶を用いたフルカラー表示が可能な液晶表示装置５１の断面構成を模式的に示している。液晶表示装置５１は、表示面から順に、青色（Ｂ）用の液晶表示素子４６ｂと、緑色（Ｇ）用の液晶表示素子４６ｇと、赤色（Ｒ）用の液晶表示素子４６ｒとが積層された構造を有している。図示において、上方の基板４７ｂ側が表示面であり、外光（実線矢印）は基板４７ｂ上方から表示面に向かって入射するようになっている。なお、基板４７ｂ上方に観測者の目及びその観察方向（破線矢印）を模式的に示している。【０００４】
Ｂ用の液晶表示素子４６ｂは、一対の上下基板４７ｂ、４９ｂ間に封止された青色（Ｂ）用液晶４３ｂと、Ｂ用液晶４３ｂに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源４１ｂとを有している。Ｇ用の液晶表示素子４６ｇは、一対の上下基板４７ｇ、４９ｇ間に封止された緑色（Ｇ）用液晶４３ｇと、Ｇ用液晶４３ｇに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源４１ｇとを有している。Ｒ用の液晶表示素子４６ｒは、一対の上下基板４７ｒ、４９ｒ間に封止された赤色（Ｒ）用液晶４３ｒと、Ｒ用液晶４３ｒに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源４１ｒとを有している。図示は省略しているが、それぞれの上下基板４７、４９の液晶４３と接する界面側には、各パルス電圧源４１からのパルス電圧を液晶４３に印加する複数の電極が形成されている。Ｒ用の液晶表示素子４６ｒの下基板４９ｒ裏面には光吸収層４５が配置されている。【０００５】
各Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶４３ｂ、４３ｇ、４３ｒに用いられているコレステリック液晶は、ネマティック液晶にキラル性（掌性）の添加剤（カイラル材ともいう）を数十ｗｔ％の含有率で比較的大量に添加した液晶混合物である。ネマティック液晶にカイラル材を比較的大量に含有させると、ネマティック液晶分子を強く螺旋状に捻ったコレステリック相を形成することができる。このためコレステリック液晶はカイラルネマティック液晶とも称される。【０００６】
コレステリック液晶は双安定性（メモリ性）を備えており、液晶に印加する電界強度の調節によりプレーナ状態、フォーカルコニック状態又はプレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態のいずれかの状態をとることができ、一旦プレーナ状態、フォーカルコニック状態又はそれらが混在した中間的な状態になると、その後は無電界下においても安定してその状態を保持する。【０００７】
プレーナ状態は、上下基板４７、４９間に所定の高電圧を印加して液晶４３に強電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。フォーカルコニック状態は、例えば、上記高電圧より低い所定電圧を上下基板４７、４９間に印加して液晶４３に電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。【０００８】
プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態は、例えば、フォーカルコニック状態が得られる電圧よりも低い電圧を上下基板４７、４９間に印加して液晶４３に電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。【０００９】
このコレステリック液晶を用いた液晶表示装置５１の表示原理を、Ｂ用の液晶表示素子４６ｂを例にとって説明する。図２１（ａ）は、Ｂ用の液晶表示素子４６ｂのＢ用液晶４３ｂがプレーナ状態における液晶分子３３の配向状態を示している。図２１（ａ）に示すように、プレーナ状態での液晶分子３３は、基板厚方向に順次回転して螺旋構造を形成し、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ垂直になる。【００１０】
プレーナ状態では、液晶分子３３の螺旋ピッチに応じた所定波長域の光が選択的に液晶層で反射される。このとき、反射される光は螺旋ピッチの掌性に応じて左右どちらか一方の円偏光であり、これ以外の光は液晶層を透過する。自然光は左右の円偏光が入り混じった状態であるため、自然光がプレーナ状態である液晶に入射すると、所定波長域については、入射光の５０％が反射し、５０％が透過すると考えることができる。
液晶の平均屈折率をｎとし、螺旋ピッチをｐとすると、反射が最大となる波長λは、λ＝ｎ・ｐで示される。【００１１】
従って、Ｂ用の液晶表示素子４６ｂのＢ用液晶４３ｂでプレーナ状態時に青色の光を選択的に反射させるには、例えばλ＝４８０ｎｍとなるように平均屈折率ｎ及び螺旋ピッチｐを決める。平均屈折率ｎは液晶材料及びカイラル材を選択することで調整可能であり、螺旋ピッチｐは、カイラル材の含有率を調整することにより調節することができる。【００１２】
図２１（ｂ）は、Ｂ用の液晶表示素子４６ｂのＢ用液晶４３ｂがフォーカルコニック状態における液晶分子３３の配向状態を示している。図２１（ｂ）に示すように、フォーカルコニック状態での液晶分子３３は、基板面内方向に順次回転して螺旋構造を形成し、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ平行になる。フォーカルコニック状態では、Ｂ用液晶４３ｂに反射波長の選択性は失われ、入射光の殆どが透過する。透過光はＲ用の液晶表示素子４６ｒの下基板４９ｒ裏面に配置された光吸収層４５で吸収されるので暗（黒）表示が実現できる。【００１３】
プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態では、プレーナ状態とフォーカルコニック状態との存在割合に応じて反射光と透過光との割合が調整され、反射光の強度が変化する。従って、反射光の強度に応じた多階調表示が実現できる。【００１４】
このように、コレステリック液晶では、螺旋状に捻られた液晶分子３３の配向状態で光の反射量を制御することができる。上記のＢ用液晶４３ｂと同様にして、Ｇ用液晶４３ｇ及びＲ用液晶４３ｒに、プレーナ状態時に緑色又は赤色の光を選択的に反射させるコレステリック液晶をそれぞれ封入してフルカラー表示の液晶表示装置５１が作製される。液晶表示装置５１は、メモリ性があり、画面書き換え時以外には電力を消費せずにフルカラー表示が可能である。
【特許文献１】特開２０００−２９２７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、コレステリック液晶の反射スペクトルの分布は、正規分布に近い整った形状をしているものの、上述のように反射率のピークは５０％が上限であるため、液晶表示装置５１の画像表示品質は、紙等の印刷物のそれに未だ及ばない。このような整った反射スペクトル分布を有しつつ、反射率のピークを７０％から８０％程度まで向上させることができれば、印刷物の表示品質を凌駕できると考えられる。反射率を高くする方法として、ＲＧＢ各液晶にＲ体とＬ体（Ｓ体）を用いた６層構造が提案されているが、単純な６層構造では画質向上の利点よりも製造コスト高の懸念の方が大きくなるので実用的ではない。【００１６】
一般的な表示素子は光吸収層（Ｂｌａｃｋ層）を最背面に配置した片面表示であり、現に実用化されている電子書籍や案内板も片面表示である。しかし、電子書籍のような本の代替としての用途では、例えば前のページをすぐに読み返したいにもそうすることもできず、不便である。ここで、特許文献１では、ページめくりができる電子書籍で、そのページは両面にコレステリック液晶からなる表示層を備えることを提案している。しかしながらこの場合では、ＲＧＢ３層構造での両面表示であるため、電子書籍に写真など高い画質が要求されるコンテンツを表示する場合には、画質に限界がある。【００１７】
本発明の目的は、高反射率が実現でき、また、表示面数の制限が緩和された液晶表示装置及びそれを用いた電子ペーパーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的は、所定状態で所定色の光を選択的に反射する第１の液晶を対向基板間に封止した第１の液晶表示素子を備えた第１の表示ユニットと、前記所定状態で前記所定色の光を選択的に反射する第２の液晶を対向基板間に封止した第２の液晶表示素子を備えた第２の表示ユニットと、前記第１の表示ユニットの表面から入射して前記第１の液晶を透過した光を吸収するように、前記第１の表示ユニットの裏面に配置された光吸収層と、前記第１の表示ユニットの前記裏面に前記光吸収層を介して前記第２の表示ユニットを対向させて積層配置し、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットとで独立した画像を表示させる両面表示モードと、前記第１の表示ユニットの前記表面に前記第２の表示ユニットを対向させて積層配置し、前記第１及び第２の表示ユニットに同一画像を表示させる高画質モードとを切替える制御回路部とを有することを特徴とする液晶表示装置によって達成される。【００１９】
また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第１及び第２の液晶は、コレステリック相を形成する液晶を含むことを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第１及び第２の液晶の旋光性は異なることを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第１の表示ユニットは、積層した複数の前記第１の液晶表示素子を有し、前記第２の表示ユニットは、前記複数の第１の液晶表示素子と同数の積層した複数の前記第２の液晶表示素子を有することを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第１の表示ユニットは、３層に積層した前記第１の液晶表示素子を有し、中間層の前記第１の液晶の旋光性は、上下層の前記第１の液晶の旋光性と異なること  を特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第２の表示ユニットは、３層に積層した前記第２の液晶表示素子を有し、中間層の前記第２の液晶の旋光性は、上下層の前記第２の液晶の旋光性と異なることを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第２の表示ユニットの前記中間層の前記第２の液晶の旋光性は、前記第１の表示ユニットの前記中間層の前記第１の液晶の旋光性と異なることを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第２の表示ユニットの前記上層の前記第２の液晶の旋光性は、前記第１の表示ユニットの前記上層の前記第１の液晶の旋光性と異なり、前記第２の表示ユニットの前記下層の前記第２の液晶の旋光性は、前記第１の表示ユニットの前記下層の前記第１の液晶の旋光性と異なることを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第１及び第２の表示ユニットの前記上層の前記第１及び第２の液晶はプレーナ状態で青色の光を選択的に反射し、前記中間層の前記第１及び第２の液晶はプレーナ状態で緑色の光を選択的に反射し、前記下層の前記第１及び第２の液晶はプレーナ状態で赤色の光を選択的に反射することを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記上、中、下層は、前記表面からこの順に積層されていることを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第１の表示ユニット及び前記第２の表示ユニットの少なくとも１つの表面には、反射防止膜が形成されていることを特徴とする。【００２０】
また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットとを回転可能に連結するヒンジ部を有することを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記ヒンジ部は、前記第１の表示ユニットの一端辺と前記第２の表示ユニットの対応する一端辺とを回転可能に連結していることを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記制御回路部に対し、前記高画質モードと前記両面表示モードとを切替える切替信号を出力する表示モード切替えスイッチをさらに有することを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第２の表示ユニットは、前記第１の表示ユニットに対して着脱可能であることを特徴とする。また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記制御回路部は、前記第１の表示ユニットに設けられていることを特徴とする。【００２１】
また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記第１及び第２の液晶表示素子の各前記対向基板に互いに交差して対向配置された複数の行電極及び列電極と、前記複数の行電極に所定電圧を印加する行電極駆動回路と、前記複数の列電極に所定電圧を印加する列電極駆動回路とを有することを特徴とする。【００２２】
また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記行及び列電極駆動回路は、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットのそれぞれに別個に設けられていることを特徴とする。【００２３】
また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記列電極駆動回路は、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットのそれぞれに別個に設けられ、前記行電極駆動回路は、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットに共有されて設けられていることを特徴とする。【００２４】
また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記制御回路部は、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットの両面の画像を書換える際に、前記第１及び第２の表示ユニットの前記列電極駆動回路をデータ電極駆動回路として機能させ、共有している前記行電極駆動回路を走査電極駆動回路として機能させることを特徴とする。【００２５】
また、上記本発明の液晶表示装置であって、前記制御回路部は、前記第１及び第２の表示ユニットの一方だけの画像を書換える際に、前記一方の前記列電極が走査電極になるように前記一方の前記列電極駆動回路を走査電極駆動回路として機能させ、前記行電極がデータ電極になるように、共有している前記行電極駆動回路をデータ電極駆動回路として機能させ、前記第１及び第２の表示ユニットの他方の前記列電極駆動回路を前記他方の前記列電極に不書換用印加電圧を供給するデータ電極駆動回路として機能させることを特徴とする。【００２６】
上記目的は、画像を表示する電子ペーパーであって、上記本発明の液晶表示装置を備えていることを特徴とする電子ペーパーによって達成される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、コレステリック液晶を用いたＲＧＢ積層構造のカラー表示素子において、印刷物並みの高画質表示と両面表示の機能切替えが実現でき、電子ペーパーの用途、また利便性を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置１の全体の概略形状及び動作状態を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置１の全体の概略形状及び動作状態を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置１の全体の概略形状及び動作状態を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による第１の表示ユニット１ａの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による第１の表示ユニット１ａを図４の左右方向に平行な直線で切断した断面構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による第１の表示ユニット１ａのプレーナ状態での反射スペクトルの一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による第１の表示ユニット１ａの駆動方法を示す図である。
【図８】コレステリック液晶の電圧−反射率特性の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態による第２の表示ユニット１ｂの概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態による第２の表示ユニット１ｂを図９の左右方向に平行な直線で切断した断面構成を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態であって、高画質モードで画像表示をさせる際の液晶表示装置１の断面を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態であって、両面表示モードで画像表示をさせる際の液晶表示装置１の断面を模式的に示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態による画像書換えの手順を示すフローチャートを示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態による画像書換え処理における行／列電極への印加電圧と各画素に印加される駆動電圧の電圧値を例示する図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態による画像書換え処理における行／列電極への印加電圧と各画素に印加される駆動電圧の電圧値を例示する図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態による画像書換え処理における行／列電極への印加電圧と各画素に印加される駆動電圧の電圧値を例示する図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態による行電極駆動回路２５及びデータ列電極駆動回路２７の各機能をデータ電極駆動回路又は走査電極駆動回路に切替える場合の画像データのアドレス手順を示す図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置１を備えた電子ペーパーＥＰの具体例を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置１及びそれを備えた電子ペーパーＥＰを示す図である。
【図２０】従来の液晶表示装置の断面構成を模式的に示す図である。
【図２１】従来の液晶表示装置の一液晶表示素子の断面構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  液晶表示装置
１ａ、１ｂ  表示ユニット
１ａ１、１ｂ１  画像表示領域
１ａ２、１ｂ２  額縁部
１ａ３  表示モード切替えスイッチ
１ｆ  フレーム部
１ｍ  不揮発性メモリ
１ｔ  端末
１ａ５、１ａ６、１ｂ５  信号入出力端子部
１ｘ、１ｙ  スロット部
２  ヒンジ部
３ｂ、３ｇ、３ｒ  第１の液晶
３ｂ’、３ｇ’、３ｒ’  第２の液晶
６ｂ、６ｇ、６ｒ  第１の液晶表示素子
６ｂ’、６ｇ’、６ｒ’  第２の液晶表示素子
７  上基板
９  下基板
１２  ピクセル
１５  光吸収層
１７  行電極
１９  列電極
２１  シール材
２３  制御回路部
２４  駆動部
２５  行電極駆動回路
２７、２７’  列電極駆動回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置及びそれを用いた電子ペーパーについて図１乃至図１８を用いて説明する。図１乃至図３は、本実施の形態による液晶表示装置１の全体の概略形状及び動作状態を示している。液晶表示装置１は、後程詳述する両面表示モードと高画質モードの２つの表示モードを有している。図１は、両面表示モードでの液晶表示装置１を示している。図１（ａ）は、液晶表示装置１の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での切断面を示している。図２は、両面表示モードと高画質モードとを切り替える途中の状態を示している。図３は、高画質モードでの液晶表示装置１を示している。図３（ａ）は、液晶表示装置１の斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線での切断面を示している。【００３１】
〔液晶表示装置の構成及び動作の概要〕
図１乃至図３に示すように、液晶表示装置１は、第１の表示ユニット１ａと第２の表示ユニット１ｂとを有している。第１の表示ユニット１ａは、長方形の薄板状に形成されている。第１の表示ユニット１ａは、所定状態で所定色の光を選択的に反射する第１の液晶を対向基板間に封止した第１の液晶表示素子を備えている。図１(ａ)に示すように、第１の表示ユニット１ａの表面中央部に画像表示領域１ａ１が画定されている。画像表示領域１ａ１周囲には遮光性を有する額縁部１ａ２が形成されている。また、第１の表示ユニット１ａの額縁部１ａ２の左上部には、押圧力を受けて沈み込む機械式のボタンを備えた表示モード切替えスイッチ１ａ３が設けられている。表示モード切替えスイッチ１ａ３は、ボタンが沈み込むとオン状態となり、それ以外でオフ状態となるように構成されている。額縁部１ａ２内部には図１乃至３では不図示の制御回路部２３が組み込まれており、表示モード切替えスイッチ１ａ３がオン状態で表示モードを両面表示モードに、オフ状態で高画質モードに切替えるようになっている。第１の表示ユニット１ａの裏面には、画像表示領域１ａ１全体を覆う広さの光吸収層１５が取り付けられている。【００３２】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の表示ユニット１ａの裏面側に光吸収層１５を介して第２の表示ユニット１ｂを対向させて積層配置した状態を示している。一方、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の表示ユニット１ａの画像表示領域１ａ１に第２の表示ユニット１ｂの画像表示領域１ｂ１を対向させて積層配置した状態を示している。第２の表示ユニット１ｂは、第１の表示ユニット１ａとほぼ同形状に形成されている。第２の表示ユニット１ｂは、所定状態で所定色の光を選択的に反射する第２の液晶を対向基板間に封止した第２の液晶表示素子を備えている。第２の表示ユニット１ｂには光吸収層は取り付けられていない。従って、第２の表示ユニット１ｂの画像表示領域１ｂ１は表面側及び裏面側の双方から観察可能になっている。画像表示領域１ｂ１周囲には遮光性を有する額縁部１ｂ２が形成されている。【００３３】
第１の表示ユニット１ａの一端辺と、第２の表示ユニット１ｂの対応する一端辺とは、これら一端辺に沿って延びる円筒形状のヒンジ部２に連結されている。第１の表示ユニット１ａと第２の表示ユニット１ｂとは、ヒンジ部２を回転軸として一方に対して他方をほぼ３６０°回転させることができるようになっている。図２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１の表示ユニット１ａの裏面側に積層配置した第２の表示ユニット１ｂを回転させて、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１の表示ユニット１ａの表面側に第２の表示ユニット１ｂを対向させて積層配置する途中の状態を例示している。【００３４】
以上の構成を有する液晶表示装置１の画像表示動作について再び図１乃至図３を用いて説明する。まず、両面表示モードでの表示について説明する。画像を観察する観察者は、ヒンジ部２を回転軸として第１の表示ユニット１ａと第２の表示ユニット１ｂとを図２に示すように相対的に回転させて、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１の表示ユニット１ａの裏面側に光吸収層１５を介して第２の表示ユニット１ｂを対向させて積層配置する。【００３５】
この状態では表示モード切替えスイッチ１ａ３のボタンは押圧されないので、不図示の制御回路部２３は両面表示モードと判断して、第１の表示ユニット１ａと第２の表示ユニット１ｂとで個別の独立した画像を表示させる。【００３６】
観察者は、第１の表示ユニット１ａの画像表示領域１ａ１に対面して画像ｉを観察でき、液晶表示装置１を裏返して第２の表示ユニット１ｂの画像表示領域１ｂ１に対面して画像ｉと異なる画像ｊ（共に不図示）を観察できる。【００３７】
次に、高画質モードでの表示について説明する。画像を観察する観察者は、ヒンジ部２を回転軸として第１の表示ユニット１ａと第２の表示ユニット１ｂとを図２に示すように相対的に回転させて、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１の表示ユニット１ａの画像表示領域１ａ１に第２の表示ユニット１ｂの画像表示領域１ｂ１を対向させて積層配置する。【００３８】
この状態では表示モード切替えスイッチ１ａ３のボタンは第２の表示ユニット１ｂの額縁部１ｂ２で押圧されるので、不図示の制御回路部２３は高画質モードと判断して、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂに同一画像を表示させる。【００３９】
観察者は、第２の表示ユニット１ｂの画像表示領域１ｂ１に対面して第２の表示ユニット１ｂの画像ｉを観察すると共に、その下層の第１の表示ユニット１ａの画像表示領域１ａ１にも対面して同一画像ｉを観察することになる。原理は後述するが、高画質モードの構成によれば両面表示モードの約２倍の輝度が得られるため印刷物と同程度の高い画像品質が得られる。【００４０】
このように、本実施の形態による液晶表示装置１によれば、印刷物並みの高画質表示と両面表示の機能を切替えることができるので、種々の用途に用いて利便性を大きく向上させることができる。【００４１】
〔第１の表示ユニット１ａの構成〕
次に、第１の表示ユニット１ａの構成について図４乃至図８を用いて詳細に説明する。図４は、本実施の形態による第１の表示ユニット１ａの概略構成を示している。本実施の形態の第１の表示ユニット１ａは、カラー表示をさせるために  青（Ｂ）、緑（Ｇ）及び赤（Ｒ）用に３層に積層した第１の液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒを有している。図５は、図４において図左右方向に平行な直線で第１の表示ユニット１ａを切断した断面構成を模式的に示している。【００４２】
図４及び図５に示すように、第１の表示ユニット１ａは、プレーナ状態で青（Ｂ）色光を選択波長域として選択的に反射する第１の液晶表示素子６ｂと、プレーナ状態で緑（Ｇ）色光を選択波長域として選択的に反射する第１の液晶表示素子６ｇと、プレーナ状態で赤（Ｒ）色光を選択波長域として選択的に反射する第１の液晶表示素子６ｒとを有している。Ｂ、Ｇ、Ｒの各第１の液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒは、第１の表示ユニット１ａの表面側からこの順に積層されている。【００４３】
第１の液晶表示素子６ｂは、対向配置された一対の上下基板７ｂ、９ｂと、両基板７ｂ、９ｂ間に封止された第１の液晶３ｂとを有している。第１の液晶３ｂは、青色の光を選択的に反射するように平均屈折率ｎや螺旋ピッチｐが調整されて右旋光性（掌性が右）を備えており、プレーナ状態で青色の右円偏光の光を反射してそれ以外の光を透過させ、フォーカルコニック状態でほぼ全ての光を透過させるコレステリック相を形成する液晶を含んで構成されている。【００４４】
第１の液晶表示素子６ｇは、対向配置された一対の上下基板７ｇ、９ｇと、両基板７ｇ、９ｇ間に封止された第１の液晶３ｇとを有している。第１の液晶３ｇは、緑色の光を選択的に反射するように平均屈折率ｎや螺旋ピッチｐが調整されて左旋光性（掌性が左）を備えており、プレーナ状態で緑色の左円偏光の光を反射してそれ以外の光を透過させ、フォーカルコニック状態でほぼ全ての光を透過させるコレステリック相を形成する液晶を含んで構成されている。【００４５】
第１の液晶表示素子６ｒは、対向配置された一対の上下基板７ｒ、９ｒと、両基板７ｒ、９ｒ間に封止された第１の液晶３ｒとを有している。第１の液晶３ｒは、赤色の光を選択的に反射するように平均屈折率ｎや螺旋ピッチｐが調整されて右旋光性を備えており、プレーナ状態で赤色の右円偏光の光を反射してそれ以外の光を透過させ、フォーカルコニック状態でほぼ全ての光を透過させるコレステリック相を形成する液晶を含んで構成されている。【００４６】
Ｂ、Ｇ、Ｒ用の各第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒを構成するコレステリック液晶は、ネマティック液晶混合物にカイラル材を１０〜４０ｗｔ％添加して形成されている。カイラル材の添加率はネマティック液晶成分とカイラル材との合計量を１００ｗｔ％としたときの値である。ネマティック液晶としては従来公知の各種のものを用いることができるが、第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒの駆動電圧を比較的低くするには、誘電率異方性Δεが２０≦Δε≦５０であることが好ましい。誘電率異方性が上記範囲より低すぎると駆動電圧が高くなってしまい、逆に上記範囲より高すぎると素子としての安定性や信頼性が悪くなり、画像欠陥、画像ノイズが発生しやすくなってしまう。また、比抵抗値は、望ましくは１０１０〜１０１３Ω・ｃｍの範囲が望ましい。また、粘性は低い方が低温時の電圧上昇やコントラスト低下を抑制できる。【００４７】
また、コレステリック液晶の屈折率異方性Δｎの値は、０．１８≦Δｎ≦０．２４であることが好ましい。屈折率異方性Δｎがこの範囲より小さいと、プレーナ状態での各第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒの反射率が低くなり、この範囲より大きいと、第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒはフォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなるほか、粘度も高くなり、応答速度が低下する。【００４８】
また、Ｂ用及びＲ用の第１の液晶３ｂ、３ｒにはＲ体のカイラル材が添加され、Ｇ用の第１の液晶３ｇには、旋光性が逆の光学異性体であるＬ体のカイラル材が添加されている。従って、Ｂ用及びＲ用の第１の液晶３ｂ、３ｒの旋光性は同じで、Ｇ用の第１の液晶３ｇの旋光性と異なっている。【００４９】
図６は、各第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒのプレーナ状態での反射スペクトルの一例を示している。横軸は、反射光の波長（ｎｍ）を表し、縦軸は、反射率（白色板比（％））を表している。Ｂ用の第１の液晶３ｂでの反射スペクトルは図中黒三角（▲）印を結ぶ曲線で示されている。同様に、Ｇ用の第１の液晶３ｇでの反射スペクトルは黒四角（■）印を結ぶ曲線で示し、Ｒ用の第１の液晶３ｒでの反射スペクトルは黒菱形（◆）印を結ぶ曲線で示している。【００５０】
図６に示すように、各第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒのプレーナ状態での反射スペクトルの中心波長は、第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒの順に長くなる。Ｂ、Ｇ、Ｒの各第１の液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒの積層構造において、プレーナ状態におけるＧ用の第１の液晶３ｇでの旋光性と、Ｂ用及びＲ用の第１の液晶３ｂ、３ｒでの旋光性とを異ならしているので、図６に示す青と緑、及び緑と赤の反射スペクトルが重なる領域では、例えば、Ｂ用の第１の液晶３ｂとＲ用の第１の液晶３ｒで右円偏光の光を反射させ、Ｇ用の第１の液晶３ｇで左円偏光の光を反射させることができる。これにより、反射光の損失を低減させて、第１の表示ユニット１ａの表示画面の明るさを向上させることができる。【００５１】
上基板７ｂ、７ｇ、７ｒ、及び下基板９ｂ、９ｇ、９ｒは、透光性を有することが必要である。本実施の形態では、縦横の長さが１０（ｃｍ）×８（ｃｍ）の大きさに切断した２枚のポリカーボネート（ＰＣ）フィルム基板を用いている。また、ＰＣ基板に代えてガラス基板やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルム基板を使用することもできる。これらのフィルム基板は十分な可撓性を備えている。本実施の形態では、上基板７ｂ、７ｇ、７ｒ及び下基板９ｂ、９ｇ、９ｒはいずれも透光性を有しているが、最下層に配置されるＲ表示用の第１の液晶表示素子６ｒの下基板９ｒは不透光性であってもよい。【００５２】
図４及び図５に示すように、Ｂ表示用の第１の液晶表示素子６ｂの下基板９ｂのＢ用の第１の液晶３ｂ側には、図４の図中上下方向に延びる複数の帯状の列電極１９ｂが並列して形成されている。なお、図５での符号１９ｂは、複数の列電極１９ｂの存在領域を示している。また、上基板７ｂのＢ用の第１の液晶３ｂ側には、図４の図中左右方向に延びる複数の帯状の行電極１７ｂが並列して形成されている。【００５３】
図４に示すように、上下基板７ｂ、９ｂを電極形成面の法線方向に見て、複数の行電極１７ｂと列電極１９ｂとは、互いに交差して対向配置されている。本実施の形態では、２４０×３２０ドットのＱＶＧＡ表示ができるように、透明電極をパターニングして０．２４ｍｍピッチのストライプ状の２４０本の行電極１７ｂ及び３２０本の列電極１９ｂを形成している。両電極１７ｂと１９ｂとの各交差領域がそれぞれＢピクセル１２ｂとなる。複数のＢピクセル１２ｂは２４０行×３２０列のマトリクス状に配置されている。【００５４】
Ｇ表示用の第１の液晶表示素子６ｇにも、Ｂ表示用の第１の液晶表示素子６ｂと同様に２４０本の行電極１７ｇ、３２０本の列電極１９ｇ及び２４０行×３２０列のマトリクス状に配列されるＧピクセル１２ｇ（不図示）が形成されている。Ｒ表示用の第１の液晶表示素子６ｒにも同様に行電極１７ｒ、列電極１９ｒ及びＲピクセル１２ｒ（不図示）が形成されている。１組のＢ、Ｇ、Ｒピクセル１２ｂ、１２ｇ、１２ｒで第１の表示ユニット１ａの１ピクセル１２が構成されている。ピクセル１２がマトリクス状に配列されて表示画面を形成している。【００５５】
行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒ及び列電極１９ｂ、１９ｇ、１９ｒの形成材料としては、例えばインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ；ＩＺＯ）等の透明導電膜、アルミニウムあるいはシリコン等の金属電極、又はアモルファスシリコン等の透明導電膜等を用いることができる。【００５６】
上基板７ｂ、７ｇ、７ｒには、複数の行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒを駆動する行電極用ドライバＩＣが実装された行電極駆動回路２５が接続されている。また、下基板９ｂ、９ｇ、９ｒには、複数の列電極１９ｂ、１９ｇ、１９ｒを駆動する列電極用ドライバＩＣが実装された列電極駆動回路２７が接続されている。行電極駆動回路２５及び列電極駆動回路２７を含んで駆動部２４が構成されている。【００５７】
駆動部２４は、制御回路部２３から種々の制御信号及びデータ信号等が入出力されるように、制御回路部２３と電気的に接続されている。また、制御回路部２３には、表示モード切替えスイッチ１ａ３も電気的に接続されて、表示モード切替えスイッチ１ａ３からの  切替信号が入力されるようになっている。【００５８】
複数の行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒを走査電極とし、複数の列電極１９ｂ、１９ｇ、１９ｒをデータ電極とする場合には、制御回路部２３から駆動部２４に制御信号が送出されて、行電極駆動回路２５は走査電極駆動回路として機能し、列電極駆動回路２７はデータ電極駆動回路として機能する。行電極駆動回路２５は、制御回路部２３から出力された所定の信号に基づいて、所定の３本の行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒを選択して、それら３本の行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒに対して走査信号を同時に出力するようになっている。一方、列電極駆動回路２７は、制御回路部２３から出力された所定の信号に基づいて、選択された行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒ上のＢ、Ｇ、Ｒピクセル１２ｂ、１２ｇ、１２ｒに対する画像データ信号を列電極１９ｂ、１９ｇ、１９ｒのそれぞれに出力するようになっている。列電極用及び行電極用ドライバＩＣとして、例えば汎用のＳＴＮ用ドライバＩＣが安価なため好ましく用いられている。【００５９】
なお、複数の行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒをデータ電極として機能させ、複数の列電極１９ｂ、１９ｇ、１９ｒを走査電極として機能させることも可能である。この場合は、制御回路部２３から駆動部２４に所定の制御信号を送出して、行電極駆動回路２５をデータ電極駆動回路として機能させ、列電極駆動回路２７を走査電極駆動回路として機能させる。【００６０】
また、Ｂ、Ｇ、Ｒ用の各第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒの駆動電圧をほぼ同じにすることができる場合であって、複数の行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒを走査電極として機能させる場合には、行電極駆動回路２５の所定の出力端子を行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒの所定の各入力端子に共通接続するようにしてもよい。こうすることにより、Ｂ、Ｇ、Ｒ用の各第１の液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒ毎に行電極駆動回路２５を設ける必要がなくなるので第１の表示ユニット１ａの駆動回路の構成を簡略化することができる。また、走査電極用ドライバＩＣの数を削減できるので第１の表示ユニット１ａの低コスト化を実現することができる。【００６１】
両電極１７ｂ、１９ｂ上には機能膜として、それぞれ絶縁膜や液晶分子の配列を制御するための配向膜（いずれも不図示）がコーティングされていてももちろんよい。絶縁膜は、電極１７ｂ、１９ｂ間の短絡を防止したり、ガスバリア層として第１の表示ユニット１ａの信頼性を向上させたりする機能を有している。また、配向膜には、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂及びアクリル樹脂等の有機膜や、酸化シリコン、酸化アルミニウム等の無機材料を用いることができる。配向膜は絶縁性薄膜と兼用されてもよい。【００６２】
図５に示すように、上下基板７ｂ、９ｂの外周囲に塗布されたシール材２１ｂにより、Ｂ用の第１の液晶３ｂは両基板７ｂ、９ｂ間に封止されている。また、Ｂ用の第１の液晶３ｂの厚さ（セルギャップ）ｄは均一に保持する必要がある。所定のセルギャップｄを維持するには、樹脂製又は無機酸化物製の球状スペーサをＢ用の第１の液晶３ｂ内に散布したり、柱状スペーサをＢ用の第１の液晶３ｂ内に複数形成したりする。本実施の形態の第１の表示ユニット１ａにおいても、Ｂ用の第１の液晶３ｂ内にスペーサ（不図示）が挿入されてセルギャップｄの均一性が保持されている。また、接着性のある壁面構造体を画素の周囲に形成することもより好適に用いられる。Ｂ用の第１の液晶３ｂのセルギャップｄは、３μｍ≦ｄ≦６μｍの範囲であることが好ましい。セルギャップｄがこれより小さいとプレーナ状態での第１の液晶３ｂの反射率が低くなり、これより大きいと駆動電圧が高くなりすぎる。【００６３】
Ｇ表示用の第１の液晶表示素子６ｇ及びＲ表示用の第１の液晶表示素子６ｒは、Ｂ表示用の第１の液晶表示素子６ｂと同様の構造を有しているため、説明は省略する。Ｒ表示用の第１の液晶表示素子６ｒの下基板９ｒの外面（裏面）には、可視光吸収層１５が設けられている。可視光吸収層１５が設けられているので、Ｂ、Ｇ、Ｒの各第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒで反射されなかった光が効率よく吸収される。従って、第１の表示ユニット１ａはコントラスト比の高い表示を実現できる。【００６４】
次に、第１の表示ユニット１ａの駆動方法について図７を用いて説明する。図７は、第１の表示ユニット１ａの駆動波形の一例を示している。図７（ａ）は、コレステリック液晶をプレーナ状態にさせるための駆動波形であり、図７（ｂ）は、コレステリック液晶をフォーカルコニック状態にさせるための駆動波形である。図７（ａ）及び図７（ｂ）において、図上段は、データ電極駆動回路として機能させている列電極駆動回路２７から出力されるデータ信号電圧波形Ｖｄを示し、図中段は、走査電極駆動回路として機能させている行電極駆動回路２５から出力される走査信号電圧波形Ｖｓを示し、図下段は、Ｂ用の第１の液晶３ｂのピクセル１２ｂに印加される印加電圧波形Ｖｌｃを示している。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）において、図の左から右に時間経過を表し、図の上下方向は電圧を表している。【００６５】
図８は、コレステリック液晶の電圧−反射率特性の一例を示している。横軸はコレステリック液晶に印加される電圧値（Ｖ）を表し、縦軸はコレステリック液晶の反射率（％）を表している。図８に示す実線の曲線Ｐは、初期状態がプレーナ状態におけるコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示し、破線の曲線ＦＣは、初期状態がフォーカルコニック状態におけるコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示している。【００６６】
ここでは、図４に示すＢ表示用の第１の液晶表示素子６ｂの第１列目の列電極１９ｂと第１行目の行電極１７ｂとの交差部の青（Ｂ）ピクセル１２ｂ（１，１）に所定の駆動電圧を印加する場合を例にとって説明する。図７（ａ）に示すように、第１行目の行電極１７ｂが選択される選択期間Ｔ１の前側の約１／２の期間では、データ信号電圧Ｖｄが高輝度データ電圧（＝＋３２Ｖ）となるのに対し走査信号電圧Ｖｓが０Ｖとなり、後側の約１／２の期間では、データ信号電圧Ｖｄが高輝度データ電圧（＝０Ｖ）となるのに対し走査信号電圧が＋３２Ｖとなる。このため、Ｂピクセル１２ｂ（１，１）のＢ用の第１の液晶３ｂには、選択期間Ｔ１の間に±３２Ｖのパルス電圧が印加される。図８に示すように、コレステリック液晶に所定の高電圧ＶＰ１００（例えば、３２Ｖ）が印加されて強い電界が生じると、液晶分子の螺旋構造は完全にほどけ、全ての液晶分子が電界の向きに従うホメオトロピック状態になる。従って、Ｂピクセル１２ｂ（１，１）のＢ用の第１の液晶３ｂの液晶分子は選択期間Ｔ１では、ホメオトロピック状態になる。【００６７】
選択期間Ｔ１が終了して非選択期間Ｔ２になると、第１行目の行電極１７ｂには、例えば＋２８Ｖ又は＋４Ｖの電圧が選択期間Ｔ１の１／２の周期で印加される。一方、１列目の列電極１９ｂには、所定のデータ信号電圧Ｖｄが印加される。図７（ａ）では、選択期間Ｔ１終了後の非選択期間Ｔ２では、例えば＋３２Ｖ及び０Ｖの電圧が選択期間Ｔ１の１／２の周期で第１列目の列電極１９ｂに印加されている。このため、Ｂピクセル１２ｂ（１，１）のＢ用の第１の液晶３ｂには、非選択期間Ｔ２の間に±４Ｖのパルス電圧が印加される。これにより、非選択期間Ｔ２の間では、Ｂピクセル１２ｂ（１，１）のＢ用の第１の液晶３ｂに生じる電界はほぼゼロになる。【００６８】
液晶分子がホメオトロピック状態のときに液晶印加電圧がＶＰ１００（±３２Ｖ）からＶＦ０（±４Ｖ）に変化して急激に電界がほぼゼロになると、液晶分子は螺旋軸が両電極１７ｂ、１９ｂに対してほぼ垂直な方向に向く螺旋状態になり、螺旋ピッチに応じた光を選択的に反射するプレーナ状態になる。従って、Ｂピクセル１２ｂ（１，１）のＢ用の第１の液晶３ｂはプレーナ状態になって光を反射するため、Ｂピクセル１２ｂ（１，１）には青色が表示される。【００６９】
一方、図７（ｂ）に示すように、選択期間Ｔ１の前側の約１／２の期間及び後側の約１／２の期間で、データ信号電圧Ｖｄが低輝度データ電圧の２４Ｖ／８Ｖとなるのに対し、走査信号電圧Ｖｓが０Ｖ／＋３２Ｖとなると、Ｂピクセル１２ｂ（１，１）のＢ用の第１の液晶３ｂには、±２４Ｖのパルス電圧が印加される。図８に示すように、コレステリック液晶に所定の低電圧ＶＦ１００ｂ（例えば、２４Ｖ）が印加されて弱い電界が生じると、液晶分子の螺旋構造が完全には解けない状態になる。非選択期間Ｔ２になると、第１行目の行電極１７ｂには、例えば＋２８Ｖ／＋４Ｖの電圧が選択期間Ｔ１の１／２の周期で印加され、列電極１９ｂには、所定のデータ信号電圧Ｖｄ（例えば＋２４Ｖ／８Ｖ）の電圧が選択期間Ｔ１の１／２の周期で印加される。このため、Ｂピクセル１２ｂ（１，１）のＢ用の第１の液晶３ｂには、非選択期間Ｔ２の間に、−４Ｖ／＋４Ｖのパルス電圧が印加される。これにより、非選択期間Ｔ２の間では、Ｂピクセル１２ｂ（１，１）のＢ用の第１の液晶３ｂに生じる電界はほぼゼロになる。【００７０】
液晶分子の螺旋構造が完全には解けない状態において、コレステリック液晶の印加電圧がＶＦ１００ｂ（±２４Ｖ）からＶＦ０（±４Ｖ）に変化して急激に電界がほぼゼロになると、液晶分子は螺旋軸が両電極１７ｂ、１９ｂに対してほぼ平行な方向に向く螺旋状態になり、入射光を透過するフォーカルコニック状態になる。従って、Ｂピクセル１２ｂ（１，１）のＢ用の第１の液晶３ｂはフォーカルコニック状態になって光を透過する。なお、図８に示すように、ＶＰ１００（Ｖ）の電圧を印加して、液晶層に強い電界を生じさせた後に、緩やかに電界を除去しても、コレステリック液晶はフォーカルコニック状態にすることができる。【００７１】
上記駆動電圧、駆動方法は一例であり、室温で、両電極間に３０〜３５Ｖのパルス状電圧を実効時間２０ｍｓの間印加すると、Ｂ用の第１の液晶は選択反射状態（プレーナ状態）となり、１５〜２２Ｖのパルス状の電圧を実効時間２０ｍｓの間印加すると、良好な透過状態（フォーカルコニック状態）となる。  【００７２】
上述のＢピクセル１２ｂ（１，１）の駆動と同様にして緑（Ｇ）ピクセル１２ｇ（１，１）及び赤（Ｒ）ピクセル１２ｒ（１，１）を駆動することにより、３つのＢ、Ｇ、Ｒピクセル１２ｂ（１，１）、１２ｇ（１，１）、１２ｒ（１，１）を積層したピクセル１２（１，１）にカラー表示をすることができる。また、第１行から第ｍ行までの走査側電極をいわゆる線順次駆動させて１行毎にデータ側電極のデータ電圧を書き換えることにより、ピクセル１２（１，１）からピクセル１２（ｍ，ｎ）までの全てに表示データを出力して１フレーム（表示画面）分のカラー表示が実現できる。  【００７３】
なお、コレステリック液晶に図８の２つの枠Ａ、Ｂ内の電圧を印加して中間的な強さの電界を与え、急激に当該電界を除去すると、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態となり、フルカラーの表示が可能となる。  【００７４】
次に、本実施の形態の第１の表示ユニット１ａの製造方法について具体的に説明する。
縦横の長さが１０（ｃｍ）×８（ｃｍ）の大きさに切断した２枚のＰＣフィルム基板上にスパッタリング法を用いてＩＴＯ透明電極を形成する。次に、フォトリソグラフィ工程によりＩＴＯ電極をパターニングし、０．２４ｍｍピッチのストライプ状の電極（行電極１７又は列電極１９）をそれぞれ形成する。２４０×３２０ドットのＱＶＧＡ表示ができるよう、２枚のＰＣフィルム基板上にそれぞれストライプ状の電極が形成される。  【００７５】
次に、一方のＰＣフィルム基板上の周縁部にエポキシ系のシール材をディスペンサを用いて塗布する。次いで、他方のＰＣフィルム基板９又は７に平均粒径が４μｍのスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布する。次いで、２枚のＰＣフィルム基板７、９を貼り合わせて１６０℃で１時間加熱し、シール材２１を硬化させる。次に、真空注入法によりＢ用の第１のコレステリック液晶３ｂを注入した後、エポキシ系の封止材で注入口を封止し、Ｂ表示用の第１の液晶表示素子６ｂを作製する。同様の方法により、Ｇ、Ｒ表示用の第１の液晶表示素子６ｇ、６ｒを作製する。  【００７６】
次に、表示面側からＢ、Ｇ、Ｒ表示用の第１の液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒをこの順に積層する。次いで、Ｒ表示用の第１の液晶表示素子６ｒの下基板９ｒ裏面に可視光を吸収する光吸収層１５を配置する。次に、積層したＢ、Ｇ、Ｒ表示用の第１の液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒの行電極１７の端子部及び列電極１９の端子部にＴＣＰ構造の汎用のＳＴＮ用ドライバＩＣを圧着し、さらに電源回路及び制御回路部２３を接続する。こうしてＱＶＧＡ表示が可能な第１の表示ユニット１ａが完成する。【００７７】
〔第２の表示ユニット１ｂの構成〕
次に、第２の表示ユニット１ｂの構成について図９及び図１０を用いて詳細に説明する。図９は、第２の表示ユニット１ｂの概略構成を示している。図１０は、図９において図左右方向に平行な直線で第２の表示ユニット１ｂを切断した断面構成を模式的に示している。本実施の形態の第２の表示ユニット１ｂは、カラー表示をさせるために  青（Ｂ）、緑（Ｇ）及び赤（Ｒ）用に３層に積層した第２の液晶表示素子６ｂ’、６ｇ’、６ｒ’を有している。つまり、第２の表示ユニット１ｂは、第１の表示ユニット１ａの第１の液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒと同数の積層した複数の第２の液晶表示素子６ｂ’、６ｇ’、６ｒ’を有している。【００７８】
図９及び図１０に示すように、第２の表示ユニット１ｂは、プレーナ状態で青（Ｂ）色光を選択波長域として選択的に反射する第２の液晶表示素子６ｂ’と、プレーナ状態で緑（Ｇ）色光を選択波長域として選択的に反射する第２の液晶表示素子６ｇ’と、プレーナ状態で赤（Ｒ）色光を選択波長域として選択的に反射する第２の液晶表示素子６ｒ’とを有している。Ｂ、Ｇ、Ｒの各第２の液晶表示素子６ｂ’、６ｇ’、６ｒ’は、第２の表示ユニット１ｂの表面側からこの順に積層されている。【００７９】
第２の液晶表示素子６ｂ’は、対向配置された一対の上下基板７ｂ’、９ｂ’と、両基板７ｂ’、９ｂ’間に封止された第２の液晶３ｂ’とを有している。第２の液晶３ｂ’は、青色の光を選択的に反射するように平均屈折率ｎや螺旋ピッチｐが調整されて左旋光性を備えており、プレーナ状態で青色の左円偏光の光を反射してそれ以外の光を透過させ、フォーカルコニック状態でほぼ全ての光を透過させるコレステリック相を形成する液晶を含んで構成されている。つまり、第２の表示ユニット１ｂの第２の液晶３ｂ’の旋光性は、第１の表示ユニット１ａの第１の液晶３ｂの旋光性と異なっている。【００８０】
第２の液晶表示素子６ｇ’は、対向配置された一対の上下基板７ｇ’、９ｇ’と、両基板７ｇ’、９ｇ’間に封止された第２の液晶３ｇ’とを有している。第２の液晶３ｇ’は、緑色の光を選択的に反射するように平均屈折率ｎや螺旋ピッチｐが調整されて右旋光性を備えており、プレーナ状態で緑色の右円偏光の光を反射してそれ以外の光を透過させ、フォーカルコニック状態でほぼ全ての光を透過させるコレステリック相を形成する液晶を含んで構成されている。つまり、第２の表示ユニット１ｂの第２の液晶３ｇ’の旋光性は、第１の表示ユニット１ａの第１の液晶３ｇの旋光性と異なっている。【００８１】
第２の液晶表示素子６ｒ’は、対向配置された一対の上下基板７ｒ’、９ｒ’と、両基板７ｒ’、９ｒ’間に封止された第２の液晶３ｒ’とを有している。第２の液晶３ｒ’は、赤色の光を選択的に反射するように平均屈折率ｎや螺旋ピッチｐが調整されて左旋光性を備えており、プレーナ状態で赤色の左円偏光の光を反射してそれ以外の光を透過させ、フォーカルコニック状態でほぼ全ての光を透過させるコレステリック相を形成する液晶を含んで構成されている。つまり、第２の表示ユニット１ｂの第２の液晶３ｒ’の旋光性は、第１の表示ユニット１ａの第１の液晶３ｒの旋光性と異なっている。【００８２】
また、Ｂ用及びＲ用の第２の液晶３ｂ’、３ｒ’にはＬ体のカイラル材が添加され、Ｇ用の第２の液晶３ｇ’には、Ｒ体のカイラル材が添加されている。従って、Ｂ用及びＲ用の第２の液晶３ｂ’、３ｒ’の旋光性は同じで、Ｇ用の第２の液晶３ｇ’の旋光性と異なっている。従って、Ｂ用の第１の液晶３ｂと第２の液晶３ｂ’とは互いに旋光性が異なり、Ｇ用の第１の液晶３ｇと第２の液晶３ｇ’とは互いに旋光性が異なり、Ｒ用の第１の液晶３ｒと第２の液晶３ｒ’とは互いに旋光性が異なっている。これらを除き、第２の液晶３ｂ’、３ｇ’、３ｒ’は、それぞれ第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒを構成するコレステリック液晶材料と同様であるのでその説明は省略する。【００８３】
また、図６に示すプレーナ状態での反射スペクトルにおいて、各第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒの旋光性と、各第２の液晶３ｂ’、３ｇ’、３ｒ’の旋光性と旋光性とを異ならしているので、図６に示す青の反射スペクトル領域では、Ｂ用の第１の液晶３ｂで右円偏光の光を反射させ、Ｂ用の第２の液晶３ｂ’で左円偏光の光を反射させることができる。また、緑の反射スペクトル領域では、Ｇ用の第１の液晶３ｇで左円偏光の光を反射させ、Ｇ用の第２の液晶３ｇ’で右円偏光の光を反射させることができる。さらに、赤の反射スペクトル領域では、Ｒ用の第１の液晶３ｒで右円偏光の光を反射させ、Ｒ用の第２の液晶３ｒ’で左円偏光の光を反射させることができる。これにより、第１の表示ユニット１ａ表面に第２の表示ユニット１ｂを積層配置した高画質モードの場合には、反射光の損失を低減させて、従来表示に比して表示画面の明るさを約２倍に向上させることができる。【００８４】
上基板７ｂ’、７ｇ’、７ｒ’、及び下基板９ｂ’、９ｇ’、９ｒ’の具体的構成は上基板７ｂ、７ｇ、７ｒ、及び下基板９ｂ、９ｇ、９ｒと同様なのでその説明は省略する。また、行電極１７ｂ’、１７ｇ’、１７ｒ’及び列電極１９ｂ’、１９ｇ’、１９ｒ’の配置構成や形成材料等は行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒ及び列電極１９ｂ、１９ｇ、１９ｒと同様なのでその説明は省略する。【００８５】
本実施の形態では、各第２の液晶表示素子６ｂ’、６ｇ’、６ｒ’の行電極１７ｂ’、１７ｇ’、１７ｒ’は、各第１の液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒの行電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒを駆動する行電極駆動回路２５に共通接続されている。これにより、上基板７ｂ’、７ｇ’、７ｒ’に、複数の行電極１７ｂ’、１７ｇ’、１７ｒ’を駆動する行電極用ドライバＩＣが実装された行電極駆動回路２５’を設けずにすむので製造コストを低減させることができる。代わりに、上基板７ｂ’、７ｇ’、７ｒ’には、複数の行電極１７ｂ’、１７ｇ’、１７ｒ’を行電極駆動回路２５に接続するための複数の配線が形成された不図示のフレキシブル・プリント基板（ＦＰＣ）が配置されている。【００８６】
下基板９ｂ’、９ｇ’、９ｒ’には、複数の列電極１９ｂ’、１９ｇ’、１９ｒ’を駆動する列電極用ドライバＩＣが実装された列電極駆動回路２７’が接続されている。これ以降、行電極駆動回路２５、列電極駆動回路２７、及び列電極駆動回路２７’を含んで駆動部２４が構成されているものとする。【００８７】
列電極駆動回路２７’の構成及び動作は列電極駆動回路２７の構成及び動作と同様なのでその説明は省略する。また、両電極１７’、１９’上の機能膜や、上下基板７’、９’の外周囲に塗布されたシール材２１’、第２の液晶３’のセルギャップｄ等は第1の表示ユニット１ａのそれらと同一であるのでその説明は省略する。また、第２の表示ユニット１ｂを単独で駆動させる場合の駆動方法は図７及び図８を用いて説明した第１の表示ユニット１ａのそれと同一であるのでその説明は省略する。【００８８】
図７及び図８を用いて説明した駆動方法により、３つのＢ、Ｇ、Ｒピクセル１２ｂ’（１，１）、１２ｇ’（１，１）、１２ｒ’（１，１）を積層した第２の表示ユニット１ｂのピクセル１２’（１，１）にカラー表示をすることができる。また、第１行から第ｍ行までの走査側電極をいわゆる線順次駆動させて１行毎にデータ側電極のデータ電圧を書き換えることにより、ピクセル１２’（１，１）からピクセル１２’（ｍ，ｎ）までの全てに表示データを出力して１フレーム（表示画面）分のカラー表示が実現できる。  【００８９】
なお、本実施の形態の第２の表示ユニット１ｂの製造方法は、行電極駆動回路２５を共有化する以外は第１の表示ユニット１ａの製造方法と同様なのでその説明は省略する。  【００９０】
〔液晶表示装置１の構成と動作〕
第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂを各一端辺で回転可能に保持するヒンジ部２は、回転機構を備えていると共に第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂに設けられた電気電子回路部に電力を供給する電源部（共に不図示）を内蔵している。また、ヒンジ部２を介して複数の行電極１７ｂ’、１７ｇ’、１７ｒ’を行電極駆動回路２５に接続するための上基板７ｂ’、７ｇ’、７ｒ’から延びる不図示のフレキシブル・プリント基板（ＦＰＣ）が第１の表示ユニット１ａ内の行電極駆動回路２５に接続されている。この構造により、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂをヒンジ部２を回転軸にして相対的に回転させても、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂに設けられた電気電子回路部に電力を供給することが可能であり、また、複数の行電極１７ｂ’、１７ｇ’、１７ｒ’に対して行電極駆動回路２５からの信号を出力することができる。【００９１】
図１１は、高画質モードで画像表示をさせる際の液晶表示装置１の断面を模式的に示している。本実施の形態による液晶表示装置１によれば、高画質モードにおいて、光吸収層１５を下層とするとその上に第１の表示ユニット１ａが位置し、さらにその上に第２の表示ユニット１ｂが位置する。より詳細には、光吸収層１５上に第１の液晶表示素子３ｒ、３ｇ、３ｂがこの順に積層され、第１の液晶表示素子３ｂの上に、第２の液晶表示素子３ｒ’、３ｇ’、３ｂ’がこの順に積層されて、全部で６層の積層状態となっている。第１の表示ユニット１ａと第２の表示ユニット１ｂとの界面での反射を低減させるために、第１の液晶表示素子３ｂ表面あるいは第２の液晶表示素子３ｒ’表面の少なくとも一方に、誘電体多層膜等からなる反射防止膜ＡＲが形成されていてももちろんよい。【００９２】
高画質モードでは、Ｒ表示用に光学異性がＲ体の第１の液晶３ｒを備えた第１の液晶表示素子３ｒとＬ体の第２の液晶３ｒ’を備えた第２の液晶表示素子３ｒ’とが積層されている。同様に、Ｇ表示用に光学異性がＬ体の第１の液晶３ｇを備えた第１の液晶表示素子３ｇとＲ体の第２の液晶３ｇ’を備えた第２の液晶表示素子３ｇ’とが積層されている。また、Ｂ表示用に光学異性がＲ体の第１の液晶３ｂを備えた第１の液晶表示素子３ｇとＬ体の第２の液晶３ｂ’を備えた第２の液晶表示素子３ｇ’とが積層されている。【００９３】
これにより、各色の反射率のピークを７０％から８０％程度まで向上させることができるので、非常に明るく色鮮やかな表示が可能になり、印刷物の表示品質に匹敵する高品質表示を実現できる。【００９４】
図１２は、両面表示モードで画像表示をさせる際の液晶表示装置１の断面を模式的に示している。本実施の形態による液晶表示装置１によれば、両面表示モードにおいて、光吸収層１５の一方の面に第１の表示ユニット１ａが位置し、光吸収層１５の他方の面に第２の表示ユニット１ｂが位置する。より詳細には、光吸収層１５の一方の面上に第１の液晶表示素子３ｒ、３ｇ、３ｂがこの順に積層され、光吸収層１５の他方の面上に第２の液晶表示素子３ｂ’、３ｇ’、３ｒ’がこの順に積層されて、それぞれ３層の積層状態となっている。光吸収層１５の他方の面と第２の表示ユニット１ｂとの界面での反射を低減させるために、第２の液晶表示素子３ｂ’表面に、誘電体多層膜等からなる反射防止膜ＡＲが形成されていてももちろんよい。【００９５】
両面表示モードでは、従来と同様の反射率であるものの、同時に２つの異なる画像を表示することができる。このように本実施の形態によれば、高反射率が実現でき、また、表示面の数の制限もない液晶表示装置を実現できる。【００９６】
次に、液晶表示装置１の高品質モード及び両面表示モードでの駆動方法について図１３乃至図１７を用いて説明する。本実施の形態では、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂの行電極駆動回路２５を共有化しているので、第１の表示ユニット１ａで表示させる画像と第２の表示ユニット１ｂで表示させる画像の両方を同時に書換える場合と、一方の表示内容は変更せずに他方の表示内容を書換える場合とで、駆動方法が異なる。以下、汎用のＳＴＮドライバを用いた場合で説明する。  【００９７】
図１３は、本実施の形態における画像書換えの手順を示すフローチャートである。図１４乃至図１６は、画像書換え処理における行／列電極への印加電圧と各画素に印加される駆動電圧の電圧値を例示している。  【００９８】
図１３乃至図１６において、［２５］は行電極駆動回路２５を表し、［２７］は列電極駆動回路２７を表し、［２７’］は列電極駆動回路２７’を表している。また、「ＣＯＭ」は、走査電極駆動回路を表し、「ＳＥＧ」はデータ電極駆動回路を表すものとする。さらに、図１４乃至図１６において、「ＯＮ−ＳＥＧ」は、データ電極に印加される高輝度データ電圧を表し、「ＯＦＦ−ＳＥＧ」は、データ電極に印加される低輝度データ電圧を表している。また、「ＯＮ−ＣＯＭ」は、選択された走査電極に印加されるパルス電圧値を表し、「ＯＦＦ−ＣＯＭ」は、非選択の走査電極に印加されるパルス電圧値を表している。【００９９】
また、「ＯＮ−ＣＯＭ（ＳＥＧモード）」は、画像書換えをしないデータ電極の選択時に印加されるパルス電圧値を表し、「ＯＦＦ−ＣＯＭ（ＳＥＧモード）」は、画像書換えをしないデータ電極の非選択時に印加されるパルス電圧値を表している。本実施の形態では、「ＯＮ−ＣＯＭ（ＳＥＧモード）」と「ＯＦＦ−ＣＯＭ（ＳＥＧモード）」のパルス電圧値は同一であり、パルス印加時間の前半では２８Ｖ、後半では４Ｖの電圧値を有している。本実施の形態では、「ＯＮ−ＣＯＭ（ＳＥＧモード）」と「ＯＦＦ−ＣＯＭ（ＳＥＧモード）」のパルス電圧を不書換用印加電圧と呼ぶことにする。【０１００】
また、「選択ＯＮ」は、データ電極に高輝度データ電圧が印加された選択画素の駆動電圧を表し、「選択ＯＦＦ」は、データ電極に低輝度データ電圧が印加された選択画素の駆動電圧を表し、「非選択ＯＮ」は、データ電極に高輝度データ電圧が印加された非選択画素の駆動電圧を表し、「非選択ＯＦＦ」は、データ電極に低輝度データ電圧が印加された非選択画素の駆動電圧を表している。【０１０１】
さて、制御回路部２３は、表示モード切替えスイッチ１ａ３の状態を検出して、高画質モードか両面表示モードかを判断すると共に、不図示のシステム側から入力される画像データを解析して第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂの画像書換えの要否を決定する。【０１０２】
例えば、高画質モードにおいて画像を書換える場合には、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂの両面の画像書換えが必要となる。一方、両面表示モードから高画質モードに変更した場合は、第１の表示ユニット１ａの画像はそのままにして、第２の表示ユニット１ｂを第１の表示ユニット１ａの画像と同じ画像に書換える必要が生じる。【０１０３】
また、両面表示モードにおいては、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂに異なる画像をほぼ同時に書換える必要が生じたり、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂの一方だけを画像書換えする必要が生じたりする。【０１０４】
制御回路部２３は、画像書換えが必要であると判断すると、図１３に示す画像書換え処理手順を実行する。図１３に示すように、制御回路部２３は、まず、両面書換えの要否を判断する（ステップＳ１）。制御回路部２３は、両面書換えが必要であると判断したら、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂの列電極駆動回路２７、２７’をデータ電極駆動回路として機能させ、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂで共有している行電極駆動回路２５を走査電極駆動回路として機能させるように、各駆動回路２５、２７、２７’を設定する（ステップＳ２）。【０１０５】
次いでステップＳ６の画像書換え処理に移行する。ステップＳ６での画像書換え処理は、図１４に示すパルス電圧設定で画素を駆動する。第１の表示ユニット１ａの各色の第１の液晶表示素子３ｒ、３ｇ、３ｂの各列電極１９はデータ電極として機能する。図１４（ａ）に示すように、データ電極駆動回路として機能する列電極駆動回路２７から各列電極１９に対し、所定の画像データ電圧（ＯＮ−ＳＥＧ又はＯＦＦ−ＳＥＧ）が印加される。【０１０６】
一方、第２の表示ユニット１ｂの各色の第２の液晶表示素子３ｒ’、３ｇ’、３ｂ’の各列電極１９’はデータ電極として機能する。図１４（ｂ）に示すように、データ電極駆動回路として機能する列電極駆動回路２７’から各列電極１９’に対し、所定の画像データ電圧（ＯＮ−ＳＥＧ又はＯＦＦ−ＳＥＧ）が印加される。【０１０７】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、複数の列電極１９と複数の列電極１９’のそれぞれに所定のデータ電圧が印加される度に、走査電極駆動回路として機能する共有された行電極駆動回路２５により、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂの行電極１７、１７’の同一行が線順次に選択されて（線順次に走査されて）、第１の表示ユニット１ａと第２の表示ユニット１ｂの両方の画像が同時に書換えられる。このようにして、両面書換えが同時に実行される。なお、図１４に示す印加電圧及び駆動電圧は図７に示したタイミングチャートに用いられているものと同一である。【０１０８】
ステップＳ６での画像書換え処理において、高画質モードの場合には、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂの複数の列電極１９、１９’の同一行には同一の画像データ電圧が印加される。両面表示モードの場合には、一般に、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂの複数の列電極１９、１９’の同一行には異なる画像データ電圧が印加される。また、両面表示モードの場合には、複数の列電極１９’の列アドレスを反転させて複数の列電極１９の列アドレスと逆の関係にして画像データ電圧を印加するようになっている。これにより、両面表示モードでの第２の表示ユニット１ｂの画像が反転表示されるのを防止できる。【０１０９】
次に、ステップＳ１において、制御回路部２３が両面書換えを不要であると判断したら、さらに第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂのいずれの画像を書換えるのかを判断する（ステップＳ３）。第１の表示ユニット１ａの画像だけを書換える場合にはステップＳ４を実行し、第２の表示ユニット１ｂの画像だけを書換える場合にはステップＳ５を実行する。【０１１０】
第１の表示ユニット１ａの画像だけを書換える場合には、制御回路部２３は、第１の表示ユニット１ａの列電極１９が走査電極になるように列電極駆動回路２７を走査電極駆動回路として機能させ、行電極１７、１７’がデータ電極になるように、共有している行電極駆動回路２５をデータ電極駆動回路として機能させ、第２の表示ユニット１ｂの列電極駆動回路２７’を列電極１９’に不書換用印加電圧を供給するデータ電極駆動回路として機能するように、各駆動回路２５、２７、２７’を設定する（ステップＳ４）。【０１１１】
次いでステップＳ６の画像書換え処理に移行する。ステップＳ６での画像書換え処理は、図１５に示すパルス電圧設定で画素を駆動する。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂの各色の第１及び第２の液晶表示素子３ｒ、３ｇ、３ｂ、３ｒ’、３ｇ’、３ｂ’の各行電極１７、１７’はデータ電極として機能する。データ電極駆動回路として機能する行電極駆動回路２５から各行電極１７、１７’に対し、所定の画像データ電圧（ＯＮ−ＳＥＧ又はＯＦＦ−ＳＥＧ）が印加される。同一の行アドレスの行電極１７、１７’には同一の画像データ電圧が印加される。【０１１２】
図１５（ａ）に示すように、複数の行電極１７のそれぞれに所定のデータ電圧が印加される度に、走査電極駆動回路として機能する列電極駆動回路２７により、第１の表示ユニット１ａの行電極１９が線順次に選択されて（線順次に走査されて）、第１の表示ユニット１ａの画像が書換えられる。【０１１３】
これに対し、図１５（ｂ）に示すように、複数の行電極１７’のそれぞれに所定のデータ電圧が印加される際に、データ電極駆動回路として機能する列電極駆動回路２７’からは、不書換用印加電圧（前半２８Ｖ、後半４Ｖ）が各列電極１９’に印加される。このため、第２の表示ユニット１ｂの選択画素及び非選択画素のいずれの駆動電圧も±４Ｖ以下の微弱なパルス電圧値になるので、第２の表示ユニット１ｂの画像は書換えられず現画像が保持される。【０１１４】
第２の表示ユニット１ｂの画像だけを書換えるステップＳ５及びその後のステップＳ６での動作は、ステップＳ４及びその後のステップＳ６と同様なので、図１６に画像書換え処理における行／列電極への印加電圧と各画素に印加される駆動電圧の電圧値を例示してその説明は省略する。【０１１５】
図１７は、行電極駆動回路２５及びデータ列電極駆動回路２７の各機能をデータ電極駆動回路又は走査電極駆動回路に切替える場合の画像データのアドレス手順を示している。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第１の表示ユニット１ａの例えば青色用の第１の液晶表示素子６ｂを簡略に示している。図１７（ａ）では、行電極駆動回路２５が走査電極駆動回路として機能し、列電極駆動回路２７がデータ電極駆動回路として機能する場合を示している。この場合には、制御回路部２３は、図示の画像データｉの左上端の座標（０，０）から右に向かって座標（０、ｎ）を定義して、列電極駆動回路２７から列電極１９のアドレス０〜ｎに画像データを出力する。【０１１６】
一方、図１７（ｂ）では、列電極駆動回路２７が走査電極駆動回路として機能し、行電極駆動回路２５がデータ電極駆動回路として機能する場合を示している。この場合には、制御回路部２３は、図１７（ａ）の画像データｉを座標変換して、左上端の座標（０，０）から右に向かって座標（０、ｍ）を定義して、行電極駆動回路２５から行電極１７のアドレス０〜ｍに画像データを出力する。こうすることにより、図１４又は図１５に示す駆動構成のいずれの場合であっても正常に画像を表示できる。また、列電極駆動回路２７’が走査電極駆動回路として機能し、行電極駆動回路２５がデータ電極駆動回路として機能する図１６に示す駆動構成にも、図１７に示す動作を同様に適用して、正常な画像表示を得ることができる。【０１１７】
なお、画像書換え速度が高速で、保持画像を書き換えても画像の観察者が気にならない程度に瞬時に画像書換えができるのであれば、上記の画像書換え方法に代えて、図１３に示したステップＳ１−Ｓ２−Ｓ６の手順だけに統一してももちろんよい。【０１１８】
図１８は、本実施の形態による液晶表示装置１を備えた電子ペーパーＥＰの具体例を示している。図１８（ａ）は、本実施の形態による液晶表示装置１の額縁部１ａ２内等に、画像データを予め格納した不揮発性メモリ１ｍを挿抜して用いる構成を備えた電子ペーパーＥＰを示している。例えば、パーソナル・コンピュータ等に記憶された画像データを不揮発性メモリ１ｍに格納し、電子ペーパーＥＰに装着することにより、上述の高画質モード及び両面表示モードを選択して画像表示をすることができる。【０１１９】
図１８（ｂ）は、本実施の形態による液晶表示装置１の額縁部１ａ２内等に不揮発性メモリ１ｍが内蔵された構成を備えた電子ペーパーＥＰを示している。例えば、画像データを記憶した端末１ｔ（端末１ｔは電子ペーパーＥＰの一部を構成していてもよい）から有線で不揮発性メモリ１ｍに画像データを記憶させて、上述の高画質モード及び両面表示モードを選択して画像表示をすることができる。【０１２０】
図１８（ｃ）は、端末１ｔ及び液晶表示装置１とが無線送受信システム（例えば、無線ＬＡＮやブルートゥース）を有している例を示している。画像データを記憶した端末１ｔから無線通信１ｗｌで不揮発性メモリ１ｍに画像データを記憶させて、上述の高画質モード及び両面表示モードを選択して画像表示をすることができる。【０１２１】
〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置１及びそれを備えた電子ペーパーＥＰについて図１９を用いて説明する。本実施の形態による液晶表示装置１において、第１の実施の形態と同様の構成及び機能を備えた部材等には同一の符号を付してその説明を省略する。本実施の形態の液晶表示装置１の構成は、第１の実施の形態のようなヒンジ部２を中心に第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂを相対的に回転させて高画質モードと両面表示モードとを切替える構成とは異なっており、ヒンジ部２を備えていない。本実施の形態では、第１の表示ユニット１ａに対して第２の表示ユニット１ｂを着脱する構成を有している。【０１２２】
図１９（ａ）は、本実施の形態による液晶表示装置１（又は電子ペーパーＥＰ）の外観を示す斜視図である。図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＡ−Ａ線で切断した端面を模式的に示している。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、第１の表示ユニット１ａは、画像表示領域１ａ１に開口部Ｏ１、その裏面側に開口部Ｏ２が形成されたフレーム部１ｆ内のほぼ中央に収納されて固定されている。【０１２３】
外観において薄い直方体形状のフレーム部１ｆの一側面部には、第１の表示ユニット１ａの画像表示領域１ａ１側にスロット部１ｘが設けられ、その裏面の光吸収層１５側にスロット部１ｙが設けられている。スロット部１ｘ、１ｙのいずれか一方から、第２の表示ユニット１ｂを挿入してフレーム部１ｆ内に固定することができるようになっている。【０１２４】
第１の表示ユニット１ａのスロット部１ｘ側端部には信号入出力端子部１ａ５が設けられている。また、第１の表示ユニット１ａのスロット部１ｙ側端部にも信号入出力端子部１ａ６が設けられている。これら信号入出力端子部１ａ５、１ａ６は、スロット部１ｘ、１ｙから挿入された第２の表示ユニット１ｂに対し各種制御信号や画像データ信号、及び電源供給をするために用いられる。【０１２５】
本実施の形態による第２の表示ユニット１ｂは、図１９（ａ）に示すように、第１の実施の形態ではヒンジ部２を介して電源供給や各種データ信号を送受するように構成されているのに対し、額縁部１ｂ２の角部に設けられた信号入出力端子部１ｂ５を介して電源供給や各種データ信号を送受するように構成されている。【０１２６】
このような構成を有する液晶表示装置１において、図１９（ａ）は、第２の表示ユニット１ｂをフレーム部１ｆのスロット部１ｙに挿入する状態を示している。図１９（ｃ）は第２の表示ユニット１ｂをフレーム部１ｆ内に挿入固定した状態を部分断面で示している。図１９（ａ）に示すように、信号入出力端子部１ｂ５が見えるようにしてスロット部１ｙから第２の表示ユニット１ｂを挿入すると、図１９（ｃ）に示すように、２つの信号入出力端子部１ａ６及び１ｂ５が接触して電気的に接続される。【０１２７】
この接続状態で不図示の制御回路部２３は、両面表示モードであることを検知して、第１の実施の形態と同様の手順により両面表示モードで第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂに画像を表示させる。観察者は、フレーム部１ｆの開口部Ｏ１から第１の表示フレーム１ａの画像を観察でき、フレーム部１ｆを裏返して開口部Ｏ２から第２の表示フレーム１ｂの画像を観察できる。【０１２８】
また、第２の表示ユニット１ｂを図１９（ａ）に示す状態から裏返して、信号入出力端子部１ｂ５が隠れるようにしてスロット部１ｘから第２の表示ユニット１ｂを挿入すると、図１９（ｄ）に示すように、２つの信号入出力端子部１ａ５及び１ｂ５が接触して電気的に接続される。【０１２９】
この接続状態で不図示の制御回路部２３は、高画質モードであることを検知して、第１の実施の形態と同様の手順により高画質モードで第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂに画像を表示させる。観察者は、フレーム部１ｆの開口部Ｏ１から高品質の画像を観察できる。【０１３０】
なお、本実施の形態のような着脱方式の場合は、駆動回路に数百〜数千ある出力端子を全て確実に電気的に接続するのは難しいため、第１の実施の形態のような駆動回路の共有化は困難である。そのため、本実施の形態では、走査電極駆動回路及びデータ電極駆動回路の双方を第１及び第２の表示ユニット１ａ、１ｂにそれぞれ保有させるのが好ましい。電源回路や制御回路は第１の表示ユニット１ａが有し、第２の表示ユニット１ｂには数十本程度のドライバ入力信号を信号入出力端子部１ｂ５を介して転送する。【０１３１】
また、本実施の形態において、第１の表示ユニット１ａと第２の表示ユニット１ｂの間には空気層ができてしまうため、界面反射によりコントラストが低下する傾向にあるが、各表示ユニット１ａ、１ｂの表面に反射防止膜を形成すれば界面反射によるコントラスト低下を低減することができる。【０１３２】
以上説明したように、本発明の上記実施の形態によれば、コレステリック液晶を用いたＲＧＢ積層構造のカラー表示素子において、印刷物並みの高画質表示と両面表示の機能切替えが実現でき、電子ペーパーの用途、また利便性を大きく向上できる。例えば、本発明の高画質モードと両面表示モードの切替え機能は、レストランのメニューや会議に用いる資料、またチラシなどで、表示コンテンツに応じて用途を切替えることができ便利である。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、例えば第１の表示ユニット１ａで、Ｂ、Ｇ、Ｒ表示用に積層された３層構造の第１の液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られず、第１の液晶表示素子が、１層、２層又は４層以上であっても適用可能である。また同様に、第２の表示ユニット１ｂの第２の液晶表示素子が１層、２層又は４層以上であっても適用可能である。【０１３４】
また、上記実施の形態では、プレーナ状態で青、緑又は赤色の光を反射す第１の液晶３ｂ、３ｇ、３ｒを備えた第１の液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒを有する表示ユニット１ａを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られず、プレーナ状態でシアン、マゼンタ又はイエローの光を反射する液晶を備えた第１の液晶表示素子を３層有する表示ユニット１ａにも適用できる。また同様に、プレーナ状態でシアン、マゼンタ又はイエローの光を反射する液晶を備えた第２の表示ユニット１ｂに対しても同様に適用できる。【０１３５】
上記実施の形態では、表示形式がＱＶＧＡの場合で説明したが、本発明はこれに限らず、ＶＧＡやより高解像度の表示形式にももちろん適用可能である。【０１３６】
また、上記第１の実施の形態では、機械式ボタンによる表示モード切替スイッチ１ａ３を用いているが本発明はこれに限られない。機械式ボタンに代えて、表示モード切替スイッチ１ａ３に受光素子等を用い、第２の表示ユニット１ｂの額縁部１ｂ２で受光素子の受光面が塞がれるか否かによる受光素子への入射光量変化でオン状態とオフ状態とを切り替えるようにしてももちろんよい。
【図１】
2008107958.tif 000003
【図２】
2008107958.tif 000004
【図３】
2008107958.tif 000005
【図４】
2008107958.tif 000006
【図５】
2008107958.tif 000007
【図６】
2008107958.tif 000008
【図７】
2008107958.tif 000009
【図８】
2008107958.tif 000010
【図９】
2008107958.tif 000011
【図１０】
2008107958.tif 000012
【図１１】
2008107958.tif 000013
【図１２】
2008107958.tif 000014
【図１３】
2008107958.tif 000015
【図１４】
2008107958.tif 000016
【図１５】
2008107958.tif 000017
【図１６】
2008107958.tif 000018
【図１７】
2008107958.tif 000019
【図１８】
2008107958.tif 000020
【図１９】
2008107958.tif 000021
【図２０】
2008107958.tif 000022
【図２１】
2008107958.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月2日(2009.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定状態で所定色の光を選択的に反射する第１の液晶を対向基板間に封止した第１の液晶表示素子を備えた第１の表示ユニットと、
前記所定状態で前記所定色の光を選択的に反射する第２の液晶を対向基板間に封止した第２の液晶表示素子を備えた第２の表示ユニットと、
前記第１の表示ユニットの表面から入射して前記第１の液晶を透過した光を吸収するように、前記第１の表示ユニットの裏面に配置された光吸収層と、
前記第１の表示ユニットの前記裏面に前記光吸収層を介して前記第２の表示ユニットを対向させて積層配置し、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットとで独立した画像を表示させる両面表示モードと、前記第１の表示ユニットの前記表面に前記第２の表示ユニットを対向させて積層配置し、前記第１及び第２の表示ユニットに同一画像を表示させる高画質モードとを切替える制御回路部と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置であって、
前記第１及び第２の液晶は、コレステリック相を形成する液晶を含むこと
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液晶表示装置であって、
前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットとを回転可能に連結するヒンジ部を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の液晶表示装置であって、
前記制御回路部に対し、前記高画質モードと前記両面表示モードとを切替える切替信号を出力する表示モード切替えスイッチをさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記第２の表示ユニットは、前記第１の表示ユニットに対して着脱可能であること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記第１及び第２の液晶表示素子の各前記対向基板に互いに交差して対向配置された複数の行電極及び列電極と、
前記複数の行電極に所定電圧を印加する行電極駆動回路と、
前記複数の列電極に所定電圧を印加する列電極駆動回路と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項６記載の液晶表示装置であって、
前記列電極駆動回路は、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットのそれぞれに別個に設けられ、
前記行電極駆動回路は、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットに共有されて設けられていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７記載の液晶表示装置であって、
前記制御回路部は、
前記第１の表示ユニットと前記第２の表示ユニットの両面の画像を書換える際に、
前記第１及び第２の表示ユニットの前記列電極駆動回路をデータ電極駆動回路として機能させ、
共有している前記行電極駆動回路を走査電極駆動回路として機能させること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項７記載の液晶表示装置であって、
前記制御回路部は、
前記第１及び第２の表示ユニットの一方だけの画像を書換える際に、
前記一方の前記列電極が走査電極になるように前記一方の前記列電極駆動回路を走査電極駆動回路として機能させ、
前記行電極がデータ電極になるように、共有している前記行電極駆動回路をデータ電極駆動回路として機能させ、
前記第１及び第２の表示ユニットの他方の前記列電極駆動回路を前記他方の前記列電極に不書換用印加電圧を供給するデータ電極駆動回路として機能させること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項６記載の液晶表示装置であって、
前記行電極駆動回路と前記列電極駆動回路は汎用のＳＴＮドライバを用いていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
画像を表示する電子ペーパーであって、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えていることを特徴とする電子ペーパー。
【国際調査報告】
2008107958.tif 000024
2008107958.tif 000025
2008107958.tif 000026
2008107958.tif 000027