(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の基板；
該一対の基板間のコレステリック材料；
前記一対の基板に対して平行に位置合わせされた一対の第１電極であって、前記一対の第１電極の一の電極は前記一対の基板の一の基板に備えられ、前記一対の第１電極の他の電極は前記一対の基板の他の基板に備えられた、一対の第１電極；及び
異なる波長について３つの副画素を有する画素を規定するように、前記一対の基板間で前記一対の基板に対して垂直に備えられた複数の第２電極；
を有するコレステリックディスプレイであって、
各々の副画素は少なくとも一対の第２電極により規定される；
ことを特徴と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、前記コレステリック材料は双安定性コレステリック材料である、ことを特徴と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、前記第２の電極は、前記ディスプレイが可変波長の光を生成することを可能にする、ことを特徴とす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、前記コレステリック材料は、複数の有効な波長の１つの光を選択的に生成する、ことを特徴とするコレステリックディスプレイ。
【請求項５】
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、前記一対の第１電極は前記一対の対向する基板において形成されている、ことを特徴とするコレステリックディスプレイ。
【請求項６】
請求項５に記載のコレステリックディスプレイであって、前記一対の第１電極は透明な導電性材料から構成されている、ことを特徴とするコレステリックディスプレイ。
【請求項７】
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、前記第２電極は前記コレステリック材料のピッチを変えるように備えられている、ことを特徴とするコレステリックディスプレイ。
【請求項８】
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、前記ディスプレイは反射性ディスプレイである、ことを特徴とするコレステリックディスプレイ。
【請求項９】
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、前記一対の第１電極が動作しているとき、前記コレステリックディスプレイは第１の光の波長を生成し、前記第２の電極が動作しているとき、前記コレステリックディスプレイは、前記第１の光の波長より長い波長と前記第１の光の波長より短い波長とを含む２つの付加的な光の波長を生成する、ことを特徴とするコレステリックディスプレイ。
【請求項１０】
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、前記コレステリックディスプレイはカラーフィルタを含まない、ことを特徴とするコレステリックディスプレイ。
【請求項１１】
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、前記副画素の各々は略同じ大きさである、ことを特徴とするコレステリックディスプレイ。
【請求項１２】
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、前記副画素の各々は前記第２電極の少なくとも２つの電極を含む、ことを特徴とす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変調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が非常に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どちらかのである材料の構成において起こる。
【０００５】
それ故、所定の完成した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素子を備えるようになっている。これらの個別の表示素子は、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つの素子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、実質的に表示輝度は減少し、ディスプレイの全体的なコストは増加する。同様に、積層することにおいて３つの個別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。積層された素子は、各々の表示画素の光学輝度を減少させる。
【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、多くの携帯型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、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、所定の状態にリフレッシュを伴わないで保たれる。本質的に反射しないことにより、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
サイドウェイ（ｓｉｄｅｗａｙ）電極２６ｂ、対向するサイドウェイ電極２６ｃ及びそれに対向するサイドウェイ電極２６ｄが基板１２及び２４の間に挟まれている。電極２６と基板２４との間には素材２０がある。アクティブマトリクスの実施形態においては、素材２０は、実際のディスプレイを駆動するために、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、素材２０は行又は列接触若しくは電極であることが可能である。
【００１１】
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の形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。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ようにする。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。
【００１２】
各々の副画素４２は、対向して横断する電極の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において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に対する電極である。
【００１３】
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”の方向に一致している。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ために、光ビームＲにより示されているように、上部表面及び電極１４を通り、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、それから反射されるため、光軸Ｏは、一般に、基板１２及び２４に対して横断するようにして方向付けられている。
【００１４】
従来の方式においては、電極１４及び２２により形成された電界は、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。これらの遷移が起こるようにするための電位を印加するための手法は、従来技術において周知である。
【００１５】
一般に、電界は、電極１４及び２２に電気的に結合されている交流電圧源３０により印加されることが可能である。一部の実施形態において、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、所定の波長の光は反射される。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、このピッチは規定され、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、各々の表示素子は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。
【００１６】
本発明の一実施形態に従って、電極２６は、光軸Ｏｎに対して横断する方向に電界を印加する。一実施形態においては、この横断する方向の電界は、一般に、電極１４及び２２に対して横断する方向に配列されたフラットなプレーナ電極２６から印加されることが可能である。
【００１７】
電極２６は、それら自体の個別の電位３２に結合されることが可能である。電極２６は透明である必要はないが、透明であることは可能である。
【００１８】
電極２６は、電極１４及び２２により設定されたピッチが変化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。一実施形態においては、例えば、赤色、緑色及び青色の光が、単一の表示素子１０から選択的に生成されることを可能にする。
【００１９】
一部の実施形態においては、光軸Ｏに対して、一般に横断する方向の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できる。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方向のサイドウェイ電界（３６０°から）を与える。
【００２０】
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。このような極性は、光軸に対して横断する方向の電界が材料のピッチ長さを変更するようにする。
【００２１】
黒色を生成するために、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はアドレスされた後、暗く又は黒色になる。
【００２２】
白黒表示に対して光を生成するためには、例えば、各々の副画素４２内の材料の螺旋は、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３色の完全反射は、全体としての色が白である画素４０をレンダリングする。それ故、いずれの色は３つの副画素４２の１つを操作す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の全てを操作す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は暗く又は黒色であるように現れる。
【００２３】
副画素４２の幾何学的配置は、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、副画素は同様の面積を有することのみが好ましい。
【００２４】
電極群２６を使用することにより、単一のコレステリック表示素子を有するマルチカラー表示画素を製造す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つの異なる表示画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つの表示素子が、側面に沿って位置がずらされた配置において使用されるとき、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非常に増加させる。
【００２５】
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により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、セル又は素子の反射カラーを変化させる。
【００２６】
他の変化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、反射波長を長く又は短く調節することは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、スペクトルの異なる波長を選択的に反射する及び／又は透過するために、ピッチの変化を用いることが可能である。
【００２７】
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、素材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。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。
【００２８】
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、素材２０において行及び列電位を用いて電気的アドレッシングを与える必要はない。
【００２９】
本発明は限定された数の実施形態に関して説明してきたが、それら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であろう。同時提出の特許請求の範囲は、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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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