(57)【要約】【課題】液晶表示素子の積層数を２層にして、作製コストを削減することを課題とする。【解決手段】液晶表示装置１０は、基板の内側に所定の波長の光が反射する液晶材料が封入された表示素子であって、表示素子が二層に重ねあわされた１層目液晶表示素子１１Ａおよび２層目液晶表示素子１１Ｂを有する。液晶表示装置１０は、二層に重ねあわされた液晶表示素子のうち、少なくともいずれかの表示素子に選択反射波長が異なる二種類の液晶材料を封入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光が反射する液晶材料が封入された表示素子が二層に重ねあわされた表示部を備え、
前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子のうち、少なくともいずれかの表示素子に選択反射波長が異なる二種類の液晶材料を封入することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記表示部は、前記２層に重ねあわされた表示素子において、表示素子間で異なる種類の選択反射波長の画素の面積が、表示素子間で同一の選択反射波長の画素の面積の略二倍であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子のうち、いずれかの表示素子に封入された液晶材料が反射する選択反射波長が赤、緑、青のうちのいずれか二種類であって、選択波長が緑色である液晶材料の螺旋の方向と、選択反射波長が青色または赤色である液晶材料の螺旋の方向とが異なることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記表示部は、前記２層に重ねあわされた表示素子の電極構造が同一であり、積層する際に所定量をずらして重ね合わされたて作製されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記表示部は、前記選択反射波長が異なる二種類の液晶材料の配置が画素ごとに反転していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各企業および各大学等において、半永久的な表示保持特性を有する液晶技術として、電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーが期待されている応用市場として、電子ブック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、多用な応用携帯機器が提案されている。かかる電子ペーパーの有力な表示方式の一つに、コレステリック相が形成される液晶組成物を用いた表示素子がある。以下では、コレステリック相が形成される液晶組成物をコレステリック液晶という。コレステリック液晶は、半永久的な表示保持特性（メモリ性）、鮮やかなカラー表示特性、高コントラスト特性、および高解像度特性等の優れた特長を有している。
【０００３】
ここで、図１５を用いて、コレステリック液晶を用いたフルカラー液晶表示素子について説明する。図１５は、コレステリック液晶を利用したフルカラー表示が可能な液晶表示素子の断面図である。図１５に示すように、液晶表示素子は、表示面から順に、青色（Ｂ）表示部と、緑色（Ｇ）表示部と、赤色（Ｒ）表示部とが積層された３層構造を有している。図１５の例では、上方の基板側が表示面であり、外光（実線矢印）が基板上方から表示面に向かって入射するようになっており、基板上方に観測者の目および観察方向（図１５の例では、破線矢印）を模式的に示している。
【０００４】
青色表示部は、一対の上下基板間に封入された青（Ｂ）用液晶層と、青用液晶層に所定のパルス電圧を印加するＢ用パルス電圧源とを有している。緑色表示部は、一対の上下基板間に封入された緑色（Ｇ）用液晶層と、Ｇ用液晶層に所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源とを有している。赤色表示部は、一対の上下基板間に封入された赤色（Ｒ）用液晶層と、Ｒ用液晶層に所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源とを有している。また、Ｒ表示部の下基板裏面には、光を吸収する可視光吸収層が配置されている。
【０００５】
コレステリック液晶は、積層された３層の各表示部について、螺旋状に捻られた液晶分子の配向状態で光の反射量をそれぞれ制御する。具体的には、コレステリック液晶は、液晶に印加する電界強度の調整によりプレーナ状態、フォーカルコニック状態、プレーナ状態とフォーカルコニック状態との中間の状態のいずれかに液晶分子の配向状態を遷移させる。そして、コレステリック液晶は、その状態に応じて反射光と透過光の割合を調整して反射光の強度を可変させる。
【０００６】
ここでプレーナ状態での液晶分子とは、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。プレーナ状態では、液晶分子の螺旋ピッチに応じた所定波長の光が選択的に液晶層で反射される。また、フォーカルコニック状態での液晶分子は、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用液晶層に反射波長の選択性が失われ、入射光の殆どが透過する。
【０００７】
このように、コレステリック液晶は、赤、緑、青の光を選択的に反射する液晶表示素子を３層構造で積層し、螺旋状に捻られた液晶分子の配向状態で光の反射量をそれぞれ制御する。そして、コレステリック液晶は、画面書換え時以外は電力を消費せずに表示することで、メモリ性のあるフルカラー表示を行う。
【０００８】
また、コレステリック液晶を用いたフルカラー液晶表示素子として、１つの層が３種類の選択反射波長を有するようにコレステリック液晶を封入し、かかるコレステリック液晶素子を２層重ねた２層構造の液晶表示装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−９０７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した表示素子が３層構造である液晶表示装置の技術では、カラー表示を行うために、選択反射波長が異なる３層の液晶表示素子を重ねあわせて作製するので、作製コストが高くなるという課題があった。
【００１１】
また、１つの層が３種類の選択反射波長を有する液晶表示素子の技術では、３種類の選択反射波長を有する２層に対して、３種類の選択反射波長のそれぞれにドライバを設ける必要がある。そして、２層の液晶の種類もそれぞれ３種類必要となる。このため、表示素子の駆動用ドライバ数が多くなり、また、液晶の種類も多くなる結果、作製コストが高くなるという課題があった。
【００１２】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、作製コストを削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願の開示する液晶表示装置は、一つの態様において、所定の波長の光が反射する液晶材料が封入された表示素子が二層に重ねあわされた表示部を有する。かかる表示部は、二層に重ねあわされた表示素子のうち、少なくともいずれかの表示素子に選択反射波長が異なる二種類の液晶材料を封入する。
【発明の効果】
【００１４】
本願の開示する液晶表示装置の一つの態様によれば、液晶表示素子の積層数を２層とする結果、コストを削減すことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１に係る液晶表示装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、二層構造の液晶表示素子の一例を説明するための図である。
【図３】図３は、液晶表示素子の断面構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、コレステリック液晶を用いた液晶表示装置の表示原理を説明する図である。
【図５】図５は、赤、緑、青の反射スペクトルの一例を示す図である。
【図６】図６は、電圧−反射率特性の一例を示す図である。
【図７】図７は、パルス数と明度の関係の一例を示す図である。
【図８】図８は、液晶表示素子の作製について説明する図である。
【図９】図９は、実施例２に係る液晶表示装置の概略構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、液晶表示素子の断面構成の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、液晶表示素子の作製について説明する図である。
【図１２】図１２は、二層構造の液晶表示素子の一例を説明するための図である。
【図１３】図１３は、二層構造の液晶表示素子の一例を説明するための図である。
【図１４】図１４は、液晶表示素子の作製について説明する図である。
【図１５】図１５は、従来のコレステリック液晶を用いたフルカラー液晶表示素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る液晶表示装置の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
まず最初に、図１を用いて、液晶表示装置１０の構成を説明する。図１は、実施例１に係る液晶表示装置１０の概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、液晶表示装置１０は、１層目液晶表示素子１１Ａ、２層目液晶表示装置１１Ｂ、走査電極１１ａ、データ電極１１ｂ、可視光吸収層１２、データ電極駆動回路１３、走査電極駆動回路１４、制御回路１５を有する。
【００１８】
液晶表示装置１０は、サンドイッチ状の基板の内側に所定の波長の光を反射する液晶材料が封入された表示素子が２層に重ねあわされている。具体的には、液晶表示装置１０は、表示素子の積層枚数が２枚（１層目液晶表示素子１１Ａ、２層目液晶表示素子１１Ｂ）であり、一方の表示素子に封入された液晶材料が反射する選択反射波長が二種類である。液晶表示素子の選択反射波長は、赤、緑、青のうちのいずれか二種類である。なお、液晶表示素子の選択反射波長は、赤、緑、青の三種類の波長のうち一方の表示素子の選択反射波長とはされていない一種類の波長が、他方の表示素子の選択反射波長に含まれる。言い換えると、３種類のうちの１種類の選択反射波長のみが両方の液晶表示素子の選択反射波長となり、残り２種類の選択反射波長が２層の液晶表示素子にそれぞれ振り分けられている。また、２層に重ねあわされた表示素子の最下部に光を吸収するための可視光吸収層１２が配置されている。
【００１９】
液晶表示装置１０は、１層目に１層目液晶表示素子１１Ａを有し、２層目に２層目液晶表示装置１１Ｂを有する。１層目液晶表示素子１１Ａおよび２層目液晶表示装置１１Ｂは、液晶材料がコレステリック液晶である。
【００２０】
ここで、図２の例を用いて、二層構造の液晶表示素子の一例を説明する。図２は、二層構造の液晶表示素子の一例を説明するための図である。例えば、一層目に１層目液晶表示素子１１Ａは、緑色と青色を選択反射する液晶材料が分離して封入されている。２層目液晶表示装置１１Ｂは、赤色と青色を選択反射する液晶材料が分離して封入されている。
【００２１】
また、液晶表示装置１０では、２層に重ねあわされた表示素子において、液晶表示素子間で異なる種類の選択反射波長の画素面積が、液晶表示素子間で同一の選択反射波長の画素面積の略２倍である。具体的には、各層が２種類の選択反射波長の液晶材料が封入されており、各層で一種類の選択反射波長の液晶材料が共通している。各層共通の液晶つまり、図２の例を用いて説明すると、１層目液晶表示素子１１Ａは、液晶表示素子間で異なる緑の液晶材料の画素面積が、液晶表示間で同一である青の液晶材料の画素面積の略２倍である。
【００２２】
このように、液晶表示装置１０は、液晶表示素子が２層構造であり、１層目液晶表示素子１１Ａおよび２層目液晶表示装置１１Ｂそれぞれの反射強度を電界等で調整することにより、従来の３層から２層へと１層少ない層数でカラー表示を実現できる。これにより、２層構造でカラー表示を実現でき、かつ、作製コストを削減することができる。また、１つの層が３種類の選択反射波長を有する２層構造の液晶表示装置に比べて、液晶表示素子の駆動用ドライバ数と各層の液晶の種類とを削減することができる。
【００２３】
次に、図３の例を用いて、液晶表示素子の液晶表示素子について具体的に説明する。図３は、液晶表示素子の断面構成の一例を示す図である。１層目液晶表示素子１１Ａは、上基板３０１と下基板３０５との間に、互いに交差して対向配置されている走査電極１１ａおよびデータ電極１１ｂと、上下基板３０１、３０５の外周囲に塗布されたシール材３０３とを有する。また、１層目液晶表示素子１１Ａは、プレーナ状態で緑色の光を反射するＧ用液晶層３１１を含むＧ表示部３１０と、プレーナ状態で青色の光を反射するＢ用液晶層３２１を含むＢ表示部３２０とを有するとともに、Ｇ用液晶層３１１とＢ用液晶層３２１とを隔離する隔壁３４０を有する。
【００２４】
また、２層目液晶表示装置１１Ｂも同様に、上基板３０１と下基板３０５との間に、互いに交差して対向配置されている走査電極１１ａおよびデータ電極１１ｂと、上下基板３０１、３０５の外周囲に塗布されたシール材３０３とを有する。また、２層目液晶表示装置１１Ｂは、プレーナ状態で青色の光を反射するＢ用液晶層３２１を含むＢ表示部３２０と、プレーナ状態で赤色の光を反射するＲ用液晶層３３１を含むＲ表示部３３０とを有するとともに、Ｂ用液晶層３２１とＲ用液晶層３３１とを隔離する隔壁３４０を有する。
【００２５】
上基板３０１および下基板３０５は、透光性を有することが必要である。上基板３０１および下基板３０５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）フィルム基板が用いられている。なお、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。本実施例では、上基板３０１および下基板３０５は、いずれも透光性を有しているが、最下層に配置される基板は不透光性であってもよい。
【００２６】
また、最下部の２層目液晶表示素子１１Ｂの下基板３０５の外面（裏面）には、可視光吸収層１２が設けられている。このため、Ｂ、Ｇ、Ｒの各液晶層の全てがフォーカルコニック状態の際に、液晶表示装置の表示画面には黒色が表示される。なお、可視光吸収層１２は必要に応じて設ければよい。
【００２７】
Ｇ表示部３１０は、対向配置された一対の上下基板と、両基板間に封入されたＧ用液晶層３１１とを有している。Ｇ用液晶層３１１は、緑色を選択的に反射するように調整されたＧ用コレステリック液晶を有している。Ｂ表示部３２０は、対向配置された一対の上下基板と、両基板間に封入されたＢ用液晶層３２１とを有している。
【００２８】
Ｂ用液晶層３２１は、青色を選択的に反射するように調整されたＢ用コレステリック液晶を有している。同様に、Ｒ表示部３３０は、対向配置された一対の上下基板と、両基板に封入されたＲ用液晶層３３１とを有している。Ｒ用液晶層３３１は、赤色を選択的に反射するように調整されたＲ用コレステリック液晶を有している。
【００２９】
ここで、液晶組成物について詳しく述べる。液晶層を構成する液晶組成物は、ネマティック液晶混合物にカイラル材を１０〜４０ｗｔ％添加したコレステリック液晶である。カイラル材の添加量はネマティック液晶成分とカイラル材の合計量を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。
【００３０】
屈折率異方性（Δn）は、０．１８〜０．２４の範囲であることが好ましい。屈折率異方性（Δn）が０．１８〜０．２４の範囲より小さいと、プレーナ状態の反射率が低くなり、屈折率異方性（Δn）が０．１８〜０．２４の範囲より大きいと、フォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなる他、粘度も高くなり、応答速度が低下する。
【００３１】
また、この液晶の厚みは、３〜６μmが好ましく、これより小さいとプレーナ状態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。誘電率異方性（Δε）は、１０〜４０の範囲が好ましく、これより小さいと駆動電圧が高くなり、これより大きくなると粘度が高くなり、応答速度が低下する。実施例１にかかる液晶表示装置１０では、Ｂ用液晶材料のΔεをもっとも大きくし、Ｒ用液晶材料のΔεを最も小さくするのが好ましく、Ｇ用液晶材料のΔεはＢ用液晶材料とＲ用液晶材料の中間がよい。なお、各色の液晶材料の駆動電圧は、駆動側からも調整可能なので、Δεの調整は必要に応じて行えばよい。
【００３２】
ここで、コレステリック液晶を用いた液晶表示素子の表示原理について、図４を用いて説明する。図４は、コレステリック液晶を用いた液晶表示素子の表示原理を説明する図である。図４の（ａ）は、Ｂ表示部のＢ用液晶層がプレーナ状態におけるコレステリック液晶の液晶分子の配向状態を示している。図４の（ａ）に示すように、プレーナ状態での液晶分子は、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。
【００３３】
プレーナ状態では、液晶分子の螺旋ピッチに応じた所定波長の光が選択的に液晶層で反射される。例えば、液晶層の平均屈折率を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。したがって、Ｂ表示部のＢ用液晶層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および螺旋ピッチ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。
【００３４】
図４の（ｂ）は、Ｂ表示部のＢ用液晶層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液晶分子の配向状態を示している。図４の（ｂ）に示すように、フォーカルコニック状態での液晶分子は、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用液晶層に反射波長の選択性は失われ、入射光のほとんどが透過する。透過光は、Ｒ表示部の下基板裏面に配置された光吸収層で吸収されるので暗（黒）表示が実現できる。
【００３５】
また、プレーナ状態とフォーカルコニック状態の中間の状態においては、その状態に応じて反射光と透過光の割合を調整できるので、反射光の強度を可変できる。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の配向状態で光の反射量を制御することができる。
【００３６】
上記のＢ用液晶層と同様にして、Ｇ用液晶層およびＲ用液晶層に、プレーナ状態時に緑または赤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素子が作製される。このように、コレステリック液晶を用い、赤、緑、青の光を選択的に反射する液晶表示素子を積層することで、画面書換え時以外は、電力を消費せずにカラー表示を行う結果、メモリ性のあるフルカラーの表示が可能となる。
【００３７】
次に、各表示部３１０、３２０、３３０の旋光性について、図５を用いて説明する。図５は、赤、緑、青の反射スペクトルの一例を示す図である。Ｇ、Ｂ、Ｒの各表示部３１０、３２０、３３０の積層構造において、プレーナ状態におけるＧ用液晶層での旋光性と、Ｂ用およびＲ用液晶層での旋光性とを異なるようにしている。このため、図５に示すように、青と緑の反射スペクトルが重なる領域、および、緑と赤の反射スペクトルが重なる領域では、例えば、Ｂ用液晶層とＲ用液晶層で右円偏光の光を反射させ、Ｇ用液晶層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、液晶表示装置の表示画面の明るさを向上させることができる。
【００３８】
図１の説明に戻ると、各表示層の上基板３０１の液晶層側には、図１の図中左右方向に延びる複数の帯状の走査電極１１ａが並列して形成されている。また、各表示層の下基板の液晶層側には、図１の図中上下方向に延びる複数の帯状のデータ電極１１ｂが並列して形成されている。また、液晶表示装置１０では、３２０×２４０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複数の走査電極１１ａおよび複数のデータ電極１１ｂを形成している。ここで０．２４ｍｍピッチの例として、例えば、データ電極が電極幅０．０７＋電極間ギャップ０．０１５＋電極幅０．１４＋電極間ギャップ０．０１５ｍｍであり、走査電極が電極幅０．２２５＋電極間ギャップ０．０１５ｍｍであるものとする。
【００３９】
また、図１に示すように、上下基板の電極形成面を法線方向に見た場合に、走査電極１１ａおよびデータ電極１１ｂは、互いに交差して対向配置されている。両電極の各交差領域がそれぞれピクセル（画素）となる。ピクセルがマトリクス状に配列されて表示画面を形成している。
【００４０】
走査電極１１ａおよびデータ電極１１ｂ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  Ｚｉｃ  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、またはアモルファスシリコンや珪酸ビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｘｉｄｅ；ＢＳＯ）等の光導電性膜等を用いることができる。
【００４１】
走査電極１１ａおよびデータ電極１１ｂの電極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ることが好ましい。絶縁膜は、電極間の短絡を防止したり、ガスバリア層として液晶表示装置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およ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。また、電極上の基板全面には、配向膜が塗布（コーティング）されている。なお、配向膜は絶縁性薄膜と兼用されてもよい。また、配向膜の表面には、必要に応じてラビング処理が行われてもよい。
【００４２】
液晶表示装置１０は、上下基板の外周囲に塗布されたシール材と、シール材の内側に形成された隔壁とを有することにより、各液晶層が両基板間に封入されている。また、液晶表示装置１０は、２種類の液晶材料を１層の液晶表示素子に封入するため、シール材の内側には図３に示すように、２種類の液晶層を隔離するように構造物が形成されており、構造物は電極間ギャップの位置に形成されるのが好ましい。構造体の材料としては、アクリル系やノボラック系のレジスト材料が利用でき、フォトリソグラフィにより形成できる。
【００４３】
また、液晶表示装置１０は、印刷可能な材料を用いて、印刷やインクジェットなどの手法を用いて形成してもよい。さらに、液晶表示装置１０は、構造物は上下基板と接着力を示すものが好ましい。そして、液晶表示装置１０は、上下基板を貼り合わせた後に液晶を封入された場合には、注入口が２つ設けられる。なお、上下基板を貼り合わせる前に液晶を基板上に滴下し、その後、上下基板を貼り合わせる場合には、注入口はなくてもよい。
【００４４】
また、液晶表示装置１０においては、液晶層内に図示しないスペーサが挿入されてセルギャップの均一性が保持されている。つまり、液晶層の厚さ、いわゆるセルギャップを均一に保持するため、所定のセルギャップを維持するには、樹脂製又は無機酸化物製の球状スペーサを液晶層内に散布したり、構造体による柱状スペーサを液晶層内に複数形成したりする。なお、液晶層のセルギャップは、３μｍ≦ｄ≦６μｍの範囲であることが好ましい。
【００４５】
各表示素子の上基板３０１には、複数の走査電極を駆動する走査電極用ドライバＩＣが実装された走査電極駆動回路１４が接続されている。また、下基板３０５には、複数のデータ電極を駆動するデータ電極用ドライバＩＣが実装されたデータ電極駆動回路１３が接続されている。これらのデータ電極駆動回路１３および走査電極駆動回路１４は、制御回路１５から出力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定の走査電極あるいはデータ電極に出力する。
【００４６】
液晶表示装置１０は、Ｂ、Ｇ、Ｒ用の各液晶層の駆動電圧をほぼ同じにすることもできるので、走査電極駆動回路１３の所定の出力端子が走査電極１１ａの所定の各入力端子に共通接続されている。つまり、Ｂ、Ｇ、Ｒ用の各表示部に走査電極駆動回路１４を設ける必要がなくなるので、液晶表示装置の駆動回路の構成を簡略化することができる。なお、Ｂ、Ｇ、Ｒ用の走査電極駆動回路の出力端子の共通化は、必要に応じて行えばよい。
【００４７】
次に、表示装置の駆動方法の一例について図６および図７を用いて説明する。図６は、電圧−反射率特性の一例を示す図である。図７は、パルス数と明度の関係の一例を示す図である。液晶表示装置１０では、画素内の液晶に電圧パルスを累積的に印加して、コレステリック液晶の累積応答特性を利用して明るさを低下させることにより多階調表示が実現される。コレステリック液晶に所定電圧値のパルス電圧を印加するごとに、累積応答特性によりフォーカルコニック状態の混在比を増やして、プレーナ状態からフォーカルコニック状態に徐々に遷移させることができる。
【００４８】
図６の例では、横軸は、コレステリック液晶を挟む両電極間に所定のパルス幅（例えば、４．０ｍｓ）で印加されるパルス電圧の電圧値（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６に示す実線の曲線Ｐは、初期状態がプレーナ状態の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のコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示している。
【００４９】
図６に示すように、両電極間に所定の高電圧ＶＰ１００（例えば、±３６Ｖ）を印加して、コレステリック液晶中に相対的に強い電界を発生させると、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。液晶分子がホメオトロピック状態のときに、印加電圧をＶＰ１００から０Ｖ、あるいは所定の低電圧（例えば、ＶＦ０＝±４Ｖ）に急激に低下させて、液晶中の電界を急激にほぼゼロにさせると、液晶分子は螺旋軸が両電極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波長の光を選択的に反射するプレーナ状態になる。
【００５０】
また、図６に示す曲線Ｐにおいて、破線枠Ａ内では、両電極間に印加するパルス電圧の電圧値（Ｖ）を高くするに従ってコレステリック液晶の反射率を低下させることができる。また、図６に示す曲線Ｐ及び曲線ＦＣにおいて、破線枠Ｂ内では、両電極間に印加するパルス電圧の電圧値（Ｖ）を低くするに従ってコレステリック液晶の反射率を低くさせることができる。
【００５１】
ここで、パルス数と明度の関係について図７を用いて説明する。図７では、横軸は印加された電圧パルスのパルス数を表し、縦軸は明度を表している。液晶表示装置１０における液晶表示素子の特性は、パルス数が０〜７回までは図中「◇」印を結ぶ曲線で示し、パルス数が８〜１５回までは図中「□」印を結ぶ曲線で示している。ここで、低階調側（□）においては、高階調側（◇）に比べ、パルスに対する応答性が低いため、長いパルス幅としている。
【００５２】
例えば、液晶表示装置１０は、電圧パルスのパルス数が０〜７回までのパルス幅を１とすると、パルス数が８〜１５回までパルス幅を３とする。つまり、パルス幅を１とし続けた場合には、パルス数が８〜１５回における図７中「◇」印を結ぶ曲線が示すように、パルスに対する応答性が低いため、明度の変化が少ない。
【００５３】
これに対して、液晶表示装置１０では、電圧パルスのパルス数が０〜７回におけるパルス幅を１とし、パルス数が８〜１５回におけるパルス幅を３に増やす。このため、パルス数が０〜７回における図７中「◇」印を結び、かつ、パルス数が８〜１５回における図中「□」印を結ぶ曲線が示すように、明度の変化を適切にすることができる。このように、液晶表示装置は、上述のリセット処理と書込み処理の特性を利用して、Ｂ、Ｇ、Ｒ表示部の各ピクセルの印加電圧を制御することで、カラー表示を実現できる。
【００５４】
次に、図８を用いて、液晶表示素子の作製例について説明する。図８は、液晶表示素子の作製について説明する図である。まず、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）フィルム基板上にＩＺＯ透明電極を形成してエッチングによりパターニングし、０．２４ｍｍピッチのストライプ状の電極を形成する。ここで０．２４ｍｍピッチのストライプ状の電極の例として、例えば、データ電極が電極幅０．０７＋電極間ギャップ０．０１５＋電極幅０．１４＋電極間ギャップ０．０１５ｍｍであり、走査電極が電極幅０．２２５＋電極間ギャップ０．０１５ｍｍであるものとする。
【００５５】
ストライプ状の電極は、３２０×２４０ドットのＱＶＧＡ表示ができるよう、２枚のＰＣフィルム基板上には、それぞれ３２０×２本、または２４０本のストライプ状の電極が形成されている。次に、電極が形成された基板を洗浄し、配向膜としてポリイミドを厚さ５００Åで塗布し、１５０℃、１時間で焼成し、その後、レーヨン製の布でラビングを行う。ラビングの方向は、２枚の基板を重ね合わせたとき、直交する方向（クロスラビング）とする。
【００５６】
次に、一方のＰＣフィルム基板上にフォトレジストを塗布し、フォトリソ工程を経てレジストをパターニングし、１５０℃で１２０分焼成することで、図８に示すような形状で、高さ５μｍの構造体を作製する。この構造体は、２枚の基板を重ねたときに、反射波長の異なる２枚の液晶層を隔離する隔壁である。
【００５７】
次に、ディスペンサを用いて、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３０３を塗布する。次いで、２枚のＰＣフィルム基板を貼り合わせて、１ｋｇ／ｃｍ２の力で加圧しながら１６０℃で１時間加熱する。これにより、シール材３０３が硬化し両基板と接着する。また同時に構造体も両基板と接着する。
【００５８】
次に、真空注入法により、Ｇ用コレステリック液晶とＢ用コレステリック液晶を、それぞれ異なる注入口から注入した後、エポキシ系の封止材で注入口１、２を封止し、Ｇ反射層とＢ反射層を有する液晶表示素子を作製する。同様にして、Ｒ反射層とＢ反射層を有する液晶表示素子を作製する。このとき、電極、隔壁のデザインは同一とし，２枚の液晶表示素子を図２の画素配置となるようにずらして積層した。なお、Ｒ用液晶とＢ用液晶は、螺旋の方向をＧ用液晶と逆とする。また、誘電率異方性（Δε）をＢ用液晶＞Ｇ用液晶＞Ｒ用液晶とした。具体的には、Ｂ用液晶のΔεを２６、Ｇ用液晶のΔεを２０、Ｒ用液晶のΔεを１５とした。
【００５９】
[実施例１の効果]
上述してきたように、液晶表示装置１０は、所定の波長の光が反射する液晶材料が封入された表示素子が二層に重ねあわされた表示部を有する。かかる表示部は、二層に重ねあわされた表示素子のうち、少なくともいずれかの表示素子に選択反射波長が異なる二種類の液晶材料を封入する。基板の内側に所定の波長の光が反射する液晶材料が封入された表示素子であって、表示素子が二層に重ねあわされた１層目液晶表示素子１１Ａおよび２層目液晶表示素子１１Ｂを有する。液晶表示装置１０は、２層に重ねあわされた液晶表示素子のうち、少なくともいずれか一方の液晶表示素子に封入された液晶材料が反射する選択反射波長が二種類である。このため、液晶表示素子の積層数を２層とする結果、コストを削減すことができるという効果を奏する。
【００６０】
また、実施例１によれば、２層に重ねあわされた液晶表示素子のうち、いずれかの液晶表示素子に封入された液晶材料が反射する選択反射波長が赤、緑、青のうちのいずれか二種類である。このため、２層構造、３種類の液晶で効率よくカラー表示を行うことが可能である。
【００６１】
また、実施例１によれば、２層に重ねあわされた液晶表示素子において、液晶表示素子間で異なる種類の選択反射波長の画素の面積が、液晶表示素子間で同一の選択反射波長の画素の面積の略二倍である。このため、赤、緑、青の反射領域を同一にすることができ、カラーバランスの調整を容易に行うことが可能である。
【００６２】
また、実施例１によれば、２層に重ねあわされた液晶表示素子において、液晶表示素子に封入された液晶材料が反射する選択反射波長が青色および緑色、または、青色および赤色の組み合わせである。このため、２層構造でのカラー表示が実現することが可能である。
【００６３】
また、実施例１によれば、２層に重ねあわされた液晶表示素子において、緑色または赤色の画素面積が、青色の略二倍である液晶表示素子を積層している。このため、赤、緑、青の反射領域を同じにでき、カラーバランスの調整を容易にすることが可能である。
【００６４】
また、実施例１によれば、２層に重ねあわされた液晶表示素子において、選択反射波長が短い液晶材料の誘電率異方性が、選択反射波長が長い液晶材料の誘電率異方性よりも大きい。このため、色毎の電圧差を小さくでき、セルギャップがほぼ等しい同一層内に、選択反射波長が異なる２種類の液晶を封入した場合においても、駆動電圧をほぼ同じにすることが可能である。
【００６５】
また、実施例１によれば、２層に重ねあわされた液晶表示素子のうち、いずれかの液晶表示素子に封入された液晶材料が反射する選択反射波長が赤、緑、青のうちのいずれか二種類である、そして、選択波長が緑色である液晶材料の螺旋の方向と、選択反射波長が青色または赤色である液晶材料の螺旋の方向とが異なる。積層した場合の光の利用効率が向上し、明るさの向上を図ることが可能である。
【００６６】
また、実施例１によれば、２層に重ねあわされた液晶表示素子の電極構造が同一であり、積層する際に所定量をずらして重ね合わされたて作製する。このため、２枚の液晶表示素子の電極構造、その他を同一設計として、本発明の積層構造を実現することが可能である。
【００６７】
また、実施例１によれば、２層に重ねあわされた液晶表示素子の最下部に光を吸収するための光吸収層が配置されているので、良好な黒表示を実現することが可能である。
【００６８】
また、実施例１によれば、液晶材料がコレステリック液晶である。このため、コレステリック液晶を用いて、比較的容易に選択反射波長の調整を行うことが可能となる。
【実施例２】
【００６９】
ところで、上記の実施例１では、２層に重ねあわされた表示素子のうち、いずれかの表示素子に封入された液晶材料が反射する波長が２種類である場合を説明したが、本実施例はこれに限定されるものではない。２種類の液晶材料の配置が画素ごとに反転するようにしてもよい。
【００７０】
そこで、以下の実施例２では、２種類の液晶材料の配置が画素ごとに反転する場合として、図９〜図１１を用いて、実施例２における液晶表示装置１０ａについて説明する。図９は、実施例２に係る液晶表示装置の概略構成の一例を示す図である。図１０は、液晶表示素子の断面構成の一例を示す図である。図１１は、液晶表示素子の作製について説明する図である。
【００７１】
まず最初に、図９および図１０を用いて、実施例２にかかる液晶表示装置１０ａの構成を説明する。図９に示すように、液晶表示装置１０ａは、図１に示した液晶表示装置１０と同様に、表示素子の積層枚数が２枚（１層目液晶表示素子１１Ｃ、２層目液晶表示装置１１Ｄ）であり、少なくとも一方の液晶表示素子における選択反射波長が２種類である。液晶表示装置１０ａは、一層目に１層目液晶表示素子１１Ｃを有し、二層目に２層目液晶表示装置１１Ｄを有する。
【００７２】
ここで、図１０に示すように、液晶表示素子は、図１に示した液晶表示装置１０と比較して、２種類の液晶層の配置が画素ごとに反転している点が異なる。具体的には、液晶表示装置１０ａは、図１０に示すように、選択反射波長が異なる２種類の液晶層の配置が画素毎に反転している。
【００７３】
図１０の例を用いて説明すると、一層目液晶表示素子１１Ｃは、画素ごとに、Ｇ用液晶層とＢ用液晶層の配置が反転しており、二層目液晶表示素子１１Ｄは、画素ごとに、Ｂ用液晶層とＲ用液晶層の配置が反転している。また、液晶表示装置１０ａは、異なる液晶層同士を分離するための隔壁が表示素子内部に形成されている。
【００７４】
このため、液晶表示装置１０ａは、図２に示した液晶表示素子に比べて、隔壁の長さ（面積）を約半分にできるので、隔壁の剥がれや欠落による液晶の混合を抑制でき、製造性を高めることが可能である。なお、隔壁の剥がれや欠落による液晶の混合が合った場合には、表示不良の原因となる。
【００７５】
図９の説明に戻って、液晶表示装置１０ａは、図１に示した液晶表示装置１０と同様に、走査電極１１ａおよびデータ電極１１ｂを有する。データ電極１１ａは、一層目液晶表示素子１１Ｃが画素ごとに液晶層の配置が反転しているため、反転している液晶層の配置に合わせて電極が形成されている。
【００７６】
次に、図１１を用いて、実施例２に係る液晶表示素子の作製例について説明する。実施例２に係る液晶表示素子は、画素ごとに隣り合う液晶層の配置が反転するように、表示素子内に連続した隔壁が設けられて、緑色液晶層の液晶領域と青色液晶層の液晶領域とを分割する。そして、液晶領域を２分割し、それぞれの注入口より液晶を注入・封止する。
【００７７】
このように実施例２によれば、液晶表示装置１０ａは、選択反射波長が異なる二種類の液晶の配置が画素ごとに反転しているので、隔壁の長さ（面積）を約半分にできる結果、隔壁の剥がれや欠落による液晶の混合を抑制でき、製造性を高めることが可能である。
【実施例３】
【００７８】
さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では実施例３として本発明に含まれる他の実施例を説明する。
【００７９】
（１）液晶材料
上記の実施例１では、液晶材料がコレステリック液晶である場合を説明したが、本実施例はこれに限定されるものではなく、液晶材料がカイラルネマティック液晶であってもよい。カイラルネマティック液晶を用いて、比較的容易に選択反射波長の調整を行うことが可能となる。
【００８０】
（２）液晶表示素子
また、上記の実施例１、２で説明した二層構造の液晶表示素子における液晶材料の配置に限定されるものではない。例えば、液晶表示素子は、図１２の（ａ）〜（ｃ）に例示するように、液晶材料を配置してもよい。例えば、図１２の（ａ）では、一層目の液晶表示素子は、青の液晶層および緑の液晶層であって青の液晶層が緑の液晶層の２倍の画素面積である。また、二層目の液晶表示素子は、緑の液晶層および赤の液晶層であって赤の液晶層が緑の液晶層の２倍の画素面積である。
【００８１】
また、図１２の（ｂ）では、一層目の液晶表示素子は、青の液晶層および赤の液晶層であって青の液晶層が赤の液晶層の２倍の画素面積である。二層目の液晶表示素子は、赤の液晶層および緑の液晶層であって緑の液晶層が赤の液晶層の２倍の画素面積である。また、図１２の（ｃ）では、一層目の液晶表示素子は、全て緑の液晶層であって、二層目の液晶表示素子は、赤の液晶層および青の液晶層であって青の液晶層と赤の液晶層の画素面積が同じである。
【００８２】
また、２種類の液晶材料の配置が画素ごとに反転している液晶表示素子の例として、図１３の（ａ）〜（ｃ）のように、液晶材料を配置してもよい。例えば、図１３の（ａ）では、一層目の液晶表示素子は、青の液晶層および緑の液晶層であって青の液晶層が緑の液晶層の２倍の画素面積である。また、二層目の液晶表示素子は、緑の液晶層および赤の液晶層であって赤の液晶層が緑の液晶層の２倍の画素面積である。
【００８３】
また、図１３の（ｂ）では、一層目の液晶表示素子は、青の液晶層および赤の液晶層であって青の液晶層が赤の液晶層の２倍の画素面積である。二層目の液晶表示素子は、赤の液晶層および緑の液晶層であって緑の液晶層が赤の液晶層の２倍の画素面積である。また、図１３の（ｃ）では、一層目の液晶表示素子は、全て緑の液晶層であって、二層目の液晶表示素子は、赤の液晶層および青の液晶層であって青の液晶層と赤の液晶層の画素面積が同じである。
【００８４】
（３）注入口
また、実施例１、２では、２種類の液晶を注入する注入口が左右に設けられている例を説明したが（図８、図１１参照）、本実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、図１４に例示するように、２種類の液晶を注入する注入口が上下に設けられていてもよい。
【００８５】
以上の実施例１〜３を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００８６】
（付記１）所定の波長の光が反射する液晶材料が封入された表示素子が二層に重ねあわされた表示部を備え、
前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子のうち、少なくともいずれかの表示素子に選択反射波長が異なる二種類の液晶材料を封入することを特徴とする液晶表示装置。
【００８７】
（付記２）前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子のうち、いずれかの表示素子に封入された液晶材料が反射する選択反射波長が赤、緑、青のうちのいずれか二種類であることを特徴とすることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。
【００８８】
（付記３）前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子において、表示素子間で異なる種類の選択反射波長の画素の面積が、表示素子間で同一の選択反射波長の画素の面積の略二倍であることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。
【００８９】
（付記４）前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子において、該表示素子に封入された液晶材料が反射する選択反射波長が青色と緑色の組み合わせ、または、青色と赤色の組み合わせであることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【００９０】
（付記５）前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子において、緑色または赤色の画素面積が、青色の略二倍である表示素子を積層していることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【００９１】
（付記６）前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子において、選択反射波長が短い液晶材料の誘電率異方性が、選択反射波長が長い液晶材料の誘電率異方性よりも大きいことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【００９２】
（付記７）前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子のうち、いずれかの表示素子に封入された液晶材料が反射する選択反射波長が赤、緑、青のうちのいずれか二種類であって、選択波長が緑色である液晶材料の螺旋の方向と、選択反射波長が青色または赤色である液晶材料の螺旋の方向とが異なることを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【００９３】
（付記８）前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子の電極構造が同一であり、積層する際に所定量をずらして重ね合わされたて作製されたことを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【００９４】
（付記９）前記表示部は、前記選択反射波長が異なる二種類の液晶材料の配置が画素ごとに反転していることを特徴とする付記１〜８のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【００９５】
（付記１０）前記表示部は、前記二層に重ねあわされた表示素子の最下部に光を吸収するための光吸収層が配置されていることを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【００９６】
（付記１１）前記表示部は、液晶材料がコレステリック液晶、または、カイラルネマティック液晶であることを特徴とする付記１〜１０のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【符号の説明】
【００９７】
１０、１０ａ  液晶表示装置
１１Ａ  一層目液晶表示
１１Ｂ  二層目液晶表示
１２  可視光吸収層
１３  データ電極駆動回路
１４  走査電極駆動回路
１５  制御回路
３０１  上基板
３０３  シール部材
３０５  下基板
３１０  Ｇ表示部
３１１  Ｇ用液晶層
３２０  Ｂ表示部
３２１  Ｂ用液晶層
３３０  Ｒ表示部
３３１  Ｒ用液晶層
３４０  隔壁
【図１】
2011095634.tif 000003
【図２】
2011095634.tif 000004
【図３】
2011095634.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011095634.tif 000007
【図６】
2011095634.tif 000008
【図７】
2011095634.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011095634.tif 000011
【図１０】
2011095634.tif 000012
【図１１】
2011095634.tif 000013
【図１２】
2011095634.tif 000014
【図１３】
2011095634.tif 000015
【図１４】
2011095634.tif 000016
【図１５】
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