JP2000267063A

JP2000267063A - 表示素子およびその駆動方法

Info

Publication number: JP2000267063A
Application number: JP11070222A
Authority: JP
Inventors: Haruo Harada; 陽雄原田; Hiroshi Arisawa; 宏有沢
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる色を表示する副画素が平面状に配置さ
れ、これら副画素が表示する色光を空間混合することに
よってカラー表示を行う表示素子において、高精細、高
解像の表示素子を低コストで実現できるようにする。【解決手段】表示素子１は、基板２、３間に、それぞ
れレッド、グリーン、ブルーの色光を選択反射するコレ
ステリック液晶からなる表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃを、駆
動単位内において平面状に配置するとともに、表示体８
Ａ、８Ｂ、８Ｃを構成するコレステリック液晶のしきい
値電圧を互いに変える。駆動電極４、５間に、少なくと
も、リフレッシュ期間およびセレクト期間と、その後の
無電圧の表示期間とによって構成され、そのリフレッシ
ュ期間での電圧Ｖｒおよびセレクト期間での電圧Ｖｓ
が、Ｖｒ＞Ｖｓの関係をもって上記のしきい値電圧を境
界とする７段階の電圧から選定された電圧となる駆動信
号を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラー表示が可
能な表示素子と、その駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー表示が可能な表示素子として、調
光層とカラーフィルタを組み合わせたものが知られてい
る。図２０に、この従来のカラー表示素子の一例を示
す。

【０００３】この表示素子では、観察側の基板１６の内
面に、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光の
みを透過させるカラーフィルタ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ
を形成し、その内面に共通駆動電極１９を設ける。非観
察側の基板１７の内面には、それぞれカラーフィルタ１
８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに対応させて、個別駆動電極２０
Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを設ける。共通駆動電極１９および
個別駆動電極２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、図示しない駆
動回路に接続する。

【０００４】共通駆動電極１９と個別駆動電極２０Ａ、
２０Ｂ、２０Ｃとの間には、これら電極間に印加される
電圧に応じて光透過量が変化する調光層２１を設ける。
調光層２１としては、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａ
ｔｉｃ）方式、ＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄ
Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
ｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎ
ｃｅ）方式、ＧＨ（ＧｕｅｓｔＨｏｓｔ）方式、ＦＬ
Ｃ（ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒ
ｙｓｔａｌ）方式などの液晶素子を用いることができ
る。

【０００５】カラー表示を行う場合には、調光層２１
の、それぞれカラーフィルタ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに
対応した領域を透過する光量を、それぞれ共通駆動電極
１９と個別駆動電極２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとの間に印
加する電圧によって制御し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光の空間
的な混合によって、複数の色を表現する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２０
に示した従来のカラー表示素子では、調光層２１の、
Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに
対応する領域に対して、それぞれ個別に電圧を印加する
手段が必要になるため、表示画素あたり、３つの独立し
た個別駆動電極２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと、それらを駆
動する個別の駆動回路が必要となる。

【０００７】したがって、モノクロ表示素子、あるいは
異なる色の表示層が積層されたカラー表示素子のよう
に、一つの駆動単位が一つの表示画素になる表示素子に
比べて、同じ画素数の表示を行うために、３倍の電極と
駆動回路が必要となり、画素数の多い表示素子を低コス
トで実現することが難しいという問題がある。

【０００８】また、上述した一つの駆動単位が一つの表
示画素になる表示素子に比べて、同じ画素サイズの表示
を行うために、３倍の電極パターニング精度、駆動ＩＣ
実装精度が必要となり、画素サイズの小さい表示素子を
低コストで実現することが難しいという問題がある。

【０００９】さらに、能動素子などを設ける場合には、
上述した一つの駆動単位が一つの表示画素になる表示素
子に比べて、同じ画素サイズでは、能動素子による開口
率の低下が３倍になってしまうという問題もある。

【００１０】一方、図２１に示すように、図２０に示し
たカラー表示素子から共通駆動電極１９および個別駆動
電極２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを分離して、駆動回路３１
を有する別体の書き込み装置２３を形成し、表示素子２
２の外部から、画像を書き込む構成にすることが考えら
れる。

【００１１】しかしながら、この場合、上述した高精細
化、高解像度化の問題に加えて、表示素子２２と書き込
み装置２３の相対的な位置を正確に合わさないと、調光
層２１の、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ１８Ａ、１８
Ｂ、１８Ｃに対応する領域に、所望の電圧が印加され
ず、色ずれが発生して画像が劣化するという問題があ
る。

【００１２】そこで、この発明は、異なる色を表示する
副画素が平面状に配置され、これら副画素が表示する色
光を空間混合することによってカラー表示を行う表示素
子において、高精細、高解像の表示素子を低コストで実
現できるとともに、外部から画像を書き込む場合には、
色ずれのない画像が容易に得られるようにすることを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、表
示素子として、互いに異なるピーク波長の光を選択反射
するコレステリック液晶によって構成された複数の表示
体が、駆動単位内に平面状に配置されるとともに、前記
複数の表示体を構成するコレステリック液晶のしきい値
電圧が互いに異なるものとする。

【００１４】請求項２の発明では、請求項１の表示素子
において、前記複数の表示体を構成するコレステリック
液晶の、少なくとも一つが、二周波駆動コレステリック
液晶からなるものとする。

【００１５】請求項３の発明では、請求項１の表示素子
を駆動する方法として、前記駆動単位内の複数の表示体
に、少なくとも、リフレッシュ期間およびセレクト期間
と、その後の無電圧の表示期間とによって構成され、そ
のリフレッシュ期間での電圧Ｖｒおよびセレクト期間で
の電圧Ｖｓが、Ｖｒ＞Ｖｓの関係をもつ駆動信号を印加
するものとする。

【００１６】請求項４の発明では、請求項２の表示素子
を駆動する方法として、前記駆動単位内の複数の表示体
に、少なくとも、リフレッシュ期間、第１セレクト期間
および第２セレクト期間と、その後の無電圧の表示期間
とによって構成され、そのリフレッシュ期間での電圧Ｖ
ｒおよび第１セレクト期間での電圧Ｖｓ１が、Ｖｒ＞Ｖ
ｓ１の関係をもつとともに、少なくとも、第１セレクト
期間および第２セレクト期間での周波数が異なる駆動信
号を印加するものとする。

【００１７】

【作用】上記のように構成した、この発明の表示素子お
よびその駆動方法においては、一つの駆動信号によっ
て、複数の表示体の表示状態を同時に、かつ別個に制御
することができる。したがって、駆動単位内に異なる色
を表示する副画素を平面状に配置した場合でも、所望の
表示色を選択することが可能となり、一つの駆動単位を
一つの表示画素とするカラー表示を実現することができ
る。さらに、外部の書き込み装置によって画像を書き込
む場合においても、書き込み装置と表示素子の相対的な
位置関係を気にすることなく、所望の表示色を選択する
ことが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１に、この発明の表示素子の第
１の実施形態を示す。

【００１９】この実施形態では、表示素子１は、図示し
ないスペーサで間隔が制御された、駆動電極４を内面に
形成した基板２と、駆動電極５を内面に形成した基板３
との間に、互いに異なるピーク波長の光を選択反射する
３つの表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃからなる表示層９を、分
離隔壁６を介して形成し、非表示面側の基板３の裏面に
光吸収層７を設けたものとする。

【００２０】基板２、３は、ガラスやシリコン、または
ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）、ポリエ
ーテルスルホン、ポリカーボネートなどの高分子フィル
ムにより形成し、少なくとも表示面側の基板２は、光透
過性を有する材料により形成する。基板２、３には必要
に応じて、その表面に、耐摩耗層、表示素子１内へのガ
スの混入を防止するバリア層などの公知の機能性膜を形
成してもよい。

【００２１】駆動電極４、５は、ＮＥＳＡ膜やＩＴＯ膜
などにより形成し、少なくとも表示面側の駆動電極４
は、光透過性を有する材料により形成する。駆動電極
４、５には必要に応じて、その表面に、液晶配向膜、絶
縁膜などの公知の機能性膜を形成してもよい。

【００２２】なお、この実施形態は、駆動電極４を基板
２の全面に形成し、駆動電極５を基板３に複数形成し
て、複数の表示画素を１次元的に配置した例であるが、
駆動電極４、５を互いに直交する方向に、それぞれスト
ライプ状に形成し、その２次元的に配置した駆動電極
４、５の交点を一つの表示画素とする、単純マトリック
ス駆動型の表示素子としてもよい。あるいは、駆動電極
４を共通電極として基板２の全面に形成し、駆動電極５
はＴＦＴ、ＭＩＭなどの能動素子を設けて２次元的に配
置した、アクティブマトリックス駆動型の表示素子とし
てもよい。

【００２３】分離隔壁６は、ガラスやシリコン、または
ポリイミド、アクリル、メタクリルなどの高分子によ
り、フォトリソグラフィ法、スクリーン印刷、オフセッ
ト印刷などの印刷法、ディスペンサなどの描画法、ゼロ
グラフィ、熱転写、インクジェットなどのマーキング
法、凹凸板による型押し法、などによって形成する。

【００２４】光吸収層７は、表示層９を透過した入射光
を吸収するものであれば、特に限定されるものではな
く、例えば、カーボンブラックなどの色素が含有された
高分子膜を用いることができる。なお、非表示面側の基
板３の裏面に光吸収層７を形成する代わりに、基板３の
内面あるいは駆動電極５上に光吸収層７を形成し、また
は基板３に光吸収性を持たせて光吸収層７を省略するこ
ともできる。

【００２５】表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、それぞれ少な
くとも低周波の電場変化に対して正の誘電異方性を有
し、互いに異なるピーク波長の光を選択反射するコレス
テリック液晶（カイラルネマチック液晶およびカイラル
スメクチック液晶を含む）によって形成する。表示体８
Ａ、８Ｂ、８Ｃとして、コレステリック液晶と高分子の
複合体、コレステリック液晶と色素の混合材料などを用
いることもできる。

【００２６】コレステリック液晶としては、ステロイド
系コレステロール誘導体、あるいは不斉炭素を有するシ
ッフ塩基系、アゾ系、エステル系、ビフェニル系などの
カイラル物質、あるいは、これらのカイラル物質を、シ
ッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、エタン系、ビフェニ
ル系、ターフェニル系、シクロヘキシルカルボン酸エス
テル系、フェニルシクロヘキサン系、安息香酸エステル
系、ピリミジン系、ジオキサン系、トラン系、シクロヘ
キシルシクロヘキサンエステル系、アルケニル系などの
ネマチック液晶、またはこれらの混合物に添加した材料
を用いることができる。

【００２７】なお、表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃのいずれか
を二周波駆動コレステリック液晶とする場合には、例え
ば、分子短軸方向に極性基を有する３環以上の構造を持
ち、駆動周波数によって誘電異方性が大きく変化するネ
マチック液晶を用いて、コレステリック液晶を形成す
る。

【００２８】表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃが反射する光のピ
ーク波長は、例えば、表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃを構成す
るコレステリック液晶の螺旋ピッチによって制御する。
コレステリック液晶の螺旋ピッチは、カイラル物質の化
学構造や、カイラル物質のネマチック液晶に対する添加
割合によって調整することができる。

【００２９】表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃを構成するコレス
テリック液晶のしきい値電圧は、コレステリック液晶の
誘電異方性、弾性率および螺旋ピッチによって制御す
る。さらに、表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃをコレステリック
液晶と高分子の複合体で構成する場合には、高分子への
分圧や、高分子とコレステリック液晶の界面でのアンカ
リングを左右する、高分子の誘電率、高分子とコレステ
リック液晶の混合割合、相分離プロセスなどによって、
しきい値電圧を制御することもできる。

【００３０】図２に、この発明の表示素子の第２の実施
形態を示す。

【００３１】この実施形態では、表示体８Ａ、８Ｂ、８
Ｃとして、コレステリック液晶が高分子のマトリックス
１０中にドロップレット分散されたＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙ
ｍｅｒＤｉｓｐｅｒｓｅｄＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓ
ｔａｌ）構造を用いる。ＰＤＬＣ構造を用いることによ
って、表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃを構成するコレステリッ
ク液晶同士が混ざり合うことが無くなり、分離隔壁６を
省略することができる。

【００３２】ＰＤＬＣ構造は、エマルジョン法、ＰＩＰ
Ｓ法、ＴＩＰＳ法、ＳＩＰＳ法など、公知の方法によっ
て形成することができ、表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃを、そ
れぞれ印刷法などを用いて、順番に形成していく。

【００３３】一方、図３に示す第３の実施形態のよう
に、あらかじめ表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃを、それぞれコ
レステリック液晶が高分子膜１１内に閉じ込められたマ
イクロカプセルにしておき、全ての表示体をバインダ１
２とともに混合した後、平面状に配置するように塗布形
成していくこともできる。

【００３４】マイクロカプセルは、相分離（コアセルベ
ーション）法、界面重合法、液中乾燥法、ｉｎｓｉｔ
ｕ重合法など、公知の方法によって形成することがで
き、異なる表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃが表示層９の厚み方
向に重なり合わないように、ふるい、電気泳動などによ
りフィルタリングして、マイクロカプセルの直径を表示
層９の厚みの１／２以上に揃えておくことが好ましい。

【００３５】第１〜第３の実施形態は、基板２、３の内
面に駆動電極４、５を設け、その駆動電極４、５を駆動
回路に接続することによって、表示層９に所望の電場を
印加する構成であるが、この発明の表示素子は、図４に
示す第４の実施形態のように、表示素子１内に駆動電極
を具備せず、書き込み電極１４、１５および駆動回路３
１を有する別体の書き込み装置１３によって、外部から
表示層９に電場を印加する構成にすることもできる。

【００３６】次に、この発明の駆動方法について示す。

【００３７】正の誘電異方性を有するコレステリック液
晶は、図１８（Ａ）に示すように、螺旋軸がセル表面に
垂直になり、入射光に対して選択反射現象を起こすプレ
ーナー、同図（Ｂ）に示すように、螺旋軸がほぼセル表
面に平行になり、入射光を少し前方散乱させながら透過
させるフォーカルコニック、および同図（Ｃ）に示すよ
うに、螺旋構造がほどけて液晶ダイレクタが電界方向を
向き、入射光をほぼ完全に透過させるホメオトロピッ
ク、の３つの状態を示す。

【００３８】上記３つの状態のうち、プレーナーとフォ
ーカルコニックは、無電場で双安定に存在することがで
きる。したがって、コレステリック液晶の配向状態は、
電場に対して一義的に決まらず、プレーナーが初期状態
の場合には、印加電圧の増加に伴って、プレーナー、フ
ォーカルコニック、ホメオトロピックの順に変化し、フ
ォーカルコニックが初期状態の場合には、印加電圧の増
加に伴って、フォーカルコニック、ホメオトロピックの
順に変化する。

【００３９】一方、電場を急激にゼロにした場合には、
プレーナーとフォーカルコニックはそのままの状態を維
持し、ホメオトロピックはプレーナーに変化する。

【００４０】したがって、パルス信号を印加した直後の
コレステリック液晶層は、図１９に示すような電気光学
応答を示し、印加されたパルス信号の電圧が、Ｖｆｈ，
９０以上のときには、ホメオトロピックからプレーナー
に変化した選択反射状態となり、Ｖｐｆ，１０とＶｆ
ｈ，１０の間のときには、フォーカルコニックによる透
過状態となり、Ｖｐｆ，９０以下のときには、パルス信
号印加前の状態を継続した状態、すなわちプレーナーに
よる選択反射状態またはフォーカルコニックによる透過
状態となる。

【００４１】ただし、図中、縦軸は正規化反射率であ
り、最大反射率を１００、最小反射率を０として、正規
化している。また、反射率の変化には遷移領域が存在す
るため、正規化反射率が９０以上の場合を選択反射状
態、正規化反射率が１０以下の場合を透過状態と定義
し、プレーナーとフォーカルコニックのしきい値電圧
を、遷移領域の前後に対して、それぞれＶｐｆ，９０、
Ｖｐｆ，１０とし、フォーカルコニックとホメオトロピ
ックのしきい値電圧を、遷移領域の前後に対して、それ
ぞれＶｆｈ，１０、Ｖｆｈ，９０とする。

【００４２】図５に、図１に示した表示素子の等価回路
を示す。図中、Ｒ_Eは駆動電極４、５の抵抗値、Ｃ_A、Ｃ
_B、Ｃ_CおよびＲ_A、Ｒ_B、Ｒ_Cは、それぞれ表示体８Ａ、
８Ｂ、８Ｃの静電容量および抵抗値を示す。

【００４３】このように、この発明の表示素子１の駆動
電極４、５間に電圧Ｖが印加された場合、表示体８Ａ、
８Ｂ、８Ｃには、駆動電極４、５での電圧ドロップＶ_E
を差し引いた電圧Ｖ_Lが、同時に印加されることにな
り、この電場に対して、表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃが、そ
れぞれ電気光学応答を示す。図２〜図４に示した表示素
子でも、原理は同じである。

【００４４】図６に、各表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃを構成
するコレステリック液晶として二周波駆動コレステリッ
ク液晶ではないものを用いた表示素子の、駆動電極４、
５間に印加される電圧Ｖに対する、各表示体８Ａ、８
Ｂ、８Ｃの電気光学応答を示す。

【００４５】この場合の表示素子は、３つの表示体８
Ａ、８Ｂ、８Ｃの、選択反射状態と透過状態の間の遷移
領域が、同じ印加電圧で存在しないように構成する。し
きい値電圧が最も大きい表示体を８Ａ、中間の表示体を
８Ｂ、最も小さい表示体を８Ｃとした場合、電圧Ｖａ、
Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅ、Ｖｆ、Ｖｇを、Ｖａ：８ＣのＶｐｆ，９０以下の電圧、Ｖｂ：８ＣのＶｐｆ，１０と８ＢのＶｐｆ，９０との間
の電圧Ｖｃ：８ＢのＶｐｆ，１０と８ＡのＶｐｆ，９０との間
の電圧、Ｖｄ：８ＡのＶｐｆ，１０と８ＣのＶｆｈ，１０との間
の電圧、Ｖｅ：８ＣのＶｆｈ，９０と８ＢのＶｆｈ，１０との間
の電圧、Ｖｆ：８ＢのＶｆｈ，９０と８ＡのＶｆｈ，１０との間
の電圧、Ｖｇ：８ＡのＶｆｈ，９０以上の電圧、とする。

【００４６】そして、駆動回路によって、図７に示すよ
うな、少なくとも、リフレッシュ期間Ｔｒおよびセレク
ト期間Ｔｓと、その後の無電圧の表示期間Ｔｄとによっ
て構成され、そのリフレッシュ期間Ｔｒでの電圧Ｖｒお
よびセレクト期間Ｔｓでの電圧Ｖｓが、Ｖｒ＞Ｖｓの関
係をもって、入力画像データに基づいて、上記の７段階
の電圧Ｖａ〜Ｖｇから選定された電圧となる駆動信号
を、駆動電極４、５間に印加する。

【００４７】図８は、この場合のリフレッシュ電圧Ｖｒ
とセレクト電圧Ｖｓとの組み合わせによる、表示体８
Ａ、８Ｂ、８Ｃの配向状態を示したもので、「ｐ」はプ
レーナーによる選択反射状態、「ｆ」はフォーカルコニ
ックによる透過状態、「？」は駆動信号の印加前の状態
に依存する未確定状態、をそれぞれ表し、表示体８Ｃ、
８Ｂおよび８Ａの順に示している。

【００４８】これから明らかなように、上記の表示素子
および駆動方法によれば、（１）８Ａ、８Ｂおよび８Ｃ
の３層全てがプレーナーの状態、（２）８Ａ、８Ｂおよ
び８Ｃの３層全てがフォーカルコニックの状態、（３）
８Ａがプレーナー、８Ｂと８Ｃがフォーカルコニックの
状態、（４）８Ｂがプレーナー、８Ａと８Ｃがフォーカ
ルコニックの状態、（５）８Ｃがプレーナー、８Ａと８
Ｂがフォーカルコニックの状態、（６）８Ａと８Ｂがプ
レーナー、８Ｃがフォーカルコニックの状態、（７）８
Ｂと８Ｃがプレーナー、８Ａがフォーカルコニックの状
態、の７種類の配向状態が得られる。

【００４９】したがって、例えば、表示体８Ａをブルー
の色光、表示体８Ｂをグリーンの色光、表示体８Ｃをレ
ッドの色光、をそれぞれ選択反射するように構成した場
合には、図９に示すように（同図中の「Ｔ」は、対応す
る表示体がフォーカルコニックによる透過状態であるこ
とを示す）、（１）Ｖｒ＝Ｖｇ、Ｖｓ＝Ｖａの駆動信号
によって、Ｂ、Ｇ、Ｒの色光の空間混合によるホワイト
（Ｗ）が表示される状態、（２）例えば、Ｖｒ＝Ｖｅ、
Ｖｓ＝Ｖｃの駆動信号によって、ブラック（Ｂｋ）が表
示される状態、（３）例えば、Ｖｒ＝Ｖｇ、Ｖｓ＝Ｖｃ
の駆動信号によって、ブルー（Ｂ）が表示される状態、
（４）Ｖｒ＝Ｖｆ、Ｖｓ＝Ｖｂの駆動信号によって、グ
リーン（Ｇ）が表示される状態、（５）例えば、Ｖｒ＝
Ｖｅ、Ｖｓ＝Ｖａの駆動信号によって、レッド（Ｒ）が
表示される状態、（６）Ｖｒ＝Ｖｇ、Ｖｓ＝Ｖｂの駆動
信号によって、Ｂ、Ｇの色光の空間混合によるシアン
（Ｃ）が表示される状態、（７）Ｖｒ＝Ｖｆ、Ｖｓ＝Ｖ
ａの駆動信号によって、Ｇ、Ｒの色光の空間混合による
イエロー（Ｙ）が表示される状態、の７つの表示状態を
取りうるようになり、駆動単位を一つの表示画素とし
て、ホワイト、ブラック、ブルー、グリーン、レッド、
シアンおよびイエローの７色を表示することができる。

【００５０】ここで、上記の例のようにブラックを表示
させる駆動信号が電圧Ｖｄを含まない場合には、表示体
８ＣのＶｆｈ，１０が表示体８ＡのＶｐｆ，１０より高
い値になっていてもよい。

【００５１】図１０に、表示体８Ｃをクロスオーバー周
波数ｆｃの二周波駆動コレステリック液晶で構成した表
示素子の、駆動電極４、５間に印加される電圧Ｖに対す
る、各表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃの電気光学応答を示す。
同図（Ａ）は、ｆｃより低い周波数ｆａの駆動信号に対
する、同図（Ｂ）は、ｆｃ近傍の周波数ｆｂの駆動信号
に対する、それぞれ電気光学応答を示す。周波数ｆａは
直流を含む。

【００５２】周波数ｆａの駆動信号に対して、この表示
素子は、３つの表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃの、選択反射状
態と透過状態の間の遷移領域が、同じ印加電圧で存在し
ないように構成する。

【００５３】しきい値電圧が最も大きい表示体を８Ａ、
中間の表示体を８Ｂ、最も小さい表示体を８Ｃとした場
合、電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅ、Ｖｆ、Ｖｇ
を、Ｖａ：８ＣのＶｐｆ，９０以下の電圧、Ｖｂ：８ＣのＶｐｆ，１０と８ＢのＶｐｆ，９０との間
の電圧、Ｖｃ：８ＢのＶｐｆ，１０と８ＡのＶｐｆ，９０との間
の電圧、Ｖｄ：８ＡのＶｐｆ，１０と８ＣのＶｆｈ，１０との間
の電圧、Ｖｅ：８ＣのＶｆｈ，９０と８ＢのＶｆｈ，１０との間
の電圧、Ｖｆ：８ＢのＶｆｈ，９０と８ＡのＶｆｈ，１０との間
の電圧、Ｖｇ：８ＡのＶｆｈ，９０以上の電圧、とする。

【００５４】一方、周波数ｆｂの駆動信号に対して、こ
の表示素子は、少なくとも表示体８Ａ、８Ｂの、プレー
ナーからフォーカルコニックへの配向変化に伴う選択反
射状態と透過状態の間の遷移領域が、同じ電圧で存在し
ないとともに、表示体８Ｃが配向変化を生じない不感帯
の上限電圧Ｖｐｆ，９０が、表示体８ＢのＶｐｆ，１０
以上になるように構成する。

【００５５】電圧Ｖｈ、Ｖｉを、Ｖｈ：８ＢのＶｐｆ，９０以下の電圧、Ｖｉ：８Ｃの不感帯で、かつ８ＢのＶｐｆ，１０と８Ｃ
のＶｐｆ，９０との間の電圧、とする。

【００５６】なお、図１０（Ｂ）は、表示体８Ｃの誘電
異方性が正になるｆｂ＜ｆｃの場合で、ｆｂ＝ｆｃの場
合には、表示体８Ｃの誘電異方性が無くなって、全ての
印加電圧領域が不感帯になり、表示体８Ｃの誘電異方性
が負になるｆｂ＞ｆｃの場合には、図１０（Ｂ）に示す
ｆｂ＜ｆｃの場合とは逆に、フォーカルコニックからプ
レーナーへの配向変化が不感帯の上限で生じる。

【００５７】そして、駆動回路によって、図１１に示す
ような、少なくとも、それぞれ周波数ｆａのリフレッシ
ュ期間Ｔｒおよび第１セレクト期間Ｔｓ１と、周波数ｆ
ｂの第２セレクト期間Ｔｓ２と、その後の無電圧の表示
期間Ｔｄとによって構成され、そのリフレッシュ期間Ｔ
ｒでの電圧Ｖｒおよび第１セレクト期間Ｔｓ１での電圧
Ｖｓ１が、Ｖｒ＞Ｖｓ１の関係をもって、入力画像デー
タに基づいて、上記の周波数ｆａにおける７段階の電圧
Ｖａ〜Ｖｇから選定された電圧となるとともに、第２セ
レクト期間Ｔｓ２での電圧Ｖｓ２が、入力画像データに
基づいて、上記の周波数ｆｂにおける２段階の電圧Ｖ
ｈ、Ｖｉから選定された電圧となる駆動信号を、駆動電
極４、５間に印加する。

【００５８】図１２は、この場合のリフレッシュ電圧Ｖ
ｒ、第１セレクト電圧Ｖｓ１および第２セレクト電圧Ｖ
ｓ２の組み合わせによる、表示体８Ａ、８Ｂ、８Ｃの配
向状態を示したもので、「ｐ」はプレーナーによる選択
反射状態、「ｆ」はフォーカルコニックによる透過状
態、「？」は駆動信号の印加前の状態に依存する未確定
状態、をそれぞれ表し、表示体８Ｃ、８Ｂおよび８Ａの
順に示している。

【００５９】これから明らかなように、上記の表示素子
および駆動方法によれば、（１）８Ａ、８Ｂおよび８Ｃ
の３層全てがプレーナーの状態、（２）８Ａ、８Ｂおよ
び８Ｃの３層全てがフォーカルコニックの状態、（３）
８Ａがプレーナー、８Ｂと８Ｃがフォーカルコニックの
状態、（４）８Ｂがプレーナー、８Ａと８Ｃがフォーカ
ルコニックの状態、（５）８Ｃがプレーナー、８Ａと８
Ｂがフォーカルコニックの状態、（６）８Ａと８Ｂがプ
レーナー、８Ｃがフォーカルコニックの状態、（７）８
Ｂと８Ｃがプレーナー、８Ａがフォーカルコニックの状
態、（８）８Ａと８Ｃがプレーナー、８Ｂがフォーカル
コニックの状態、の８種類の配向状態が得られる。

【００６０】したがって、例えば、表示体８Ａをブルー
の色光、表示体８Ｂをグリーンの色光、表示体８Ｃをレ
ッドの色光、をそれぞれ選択反射するように構成した場
合には、図１３に示すように（同図中の「Ｔ」は、対応
する表示体がフォーカルコニックによる透過状態である
ことを示す）、（１）Ｖｒ＝Ｖｇ、Ｖｓ１＝Ｖａ、Ｖｓ
２＝Ｖｈの駆動信号によって、Ｂ、Ｇ、Ｒの色光の空間
混合によるホワイト（Ｗ）が表示される状態、（２）例
えば、Ｖｒ＝Ｖｅ、Ｖｓ１＝Ｖｃ、Ｖｓ２＝Ｖｈの駆動
信号によって、ブラック（Ｂｋ）が表示される状態、
（３）例えば、Ｖｒ＝Ｖｇ、Ｖｓ１＝Ｖｃ、Ｖｓ２＝Ｖ
ｈの駆動信号によって、ブルー（Ｂ）が表示される状
態、（４）Ｖｒ＝Ｖｆ、Ｖｓ１＝Ｖｂ、Ｖｓ２＝Ｖｈの
駆動信号によって、グリーン（Ｇ）が表示される状態、
（５）例えば、Ｖｒ＝Ｖｅ、Ｖｓ１＝Ｖａ、Ｖｓ２＝Ｖ
ｈの駆動信号によって、レッド（Ｒ）が表示される状
態、（６）Ｖｒ＝Ｖｇ、Ｖｓ１＝Ｖｂ、Ｖｓ２＝Ｖｈの
駆動信号によって、Ｂ、Ｇの色光の空間混合によるシア
ン（Ｃ）が表示される状態、（７）Ｖｒ＝Ｖｆ、Ｖｓ１
＝Ｖａ、Ｖｓ２＝Ｖｈの駆動信号によって、Ｇ、Ｒの色
光の空間混合によるイエロー（Ｙ）が表示される状態、
（８）Ｖｒ＝Ｖｇ、Ｖｓ１＝Ｖａ、Ｖｓ２＝Ｖｉの駆動
信号によって、Ｂ、Ｒの色光の空間混合によるマゼンタ
（Ｍ）が表示される状態、の８つの表示状態を取りうる
ようになり、駆動単位を一つの表示画素として、ホワイ
ト、ブラック、ブルー、グリーン、レッド、シアン、イ
エローおよびマゼンタの８色を表示することができる。

【００６１】ここで、上記の例のようにブラックを表示
させる駆動信号が電圧Ｖｄを含まない場合には、表示体
８ＣのＶｆｈ，１０が表示体８ＡのＶｐｆ，１０より高
い値になっていてもよい。

【００６２】なお、各表示体の反射光のピーク波長、し
きい値電圧の大小は、上記の例に限らず、任意に構成す
ることができる。

【００６３】また、この発明では、しきい値電圧および
反射光のピーク波長が異なる複数のコレステリック液晶
表示体が、駆動単位内に、それぞれ少なくとも一つ配置
されていればよく、駆動単位内での、それぞれの表示体
の配置数、配置割合は、上記の例に限らず、任意に構成
することができる。

【００６４】特に、図４に示した第４の実施形態のよう
に、表示素子１内に駆動電極を具備せず、別体の書き込
み装置１３によって外部から表示層９に電場を印加する
場合には、駆動単位内に各表示体ができるだけ多く配置
されるように構成することが好ましい。それによって、
表示素子１と外部の書き込み装置１３の相対的な位置関
係が変化しても、駆動単位内に含まれる各表示体の面積
がばらつかず、色ずれを低減することができる。

【００６５】（実施例１）イエローの副画素を構成する
材料として、ネマチック液晶（メルク社製ＺＬＩ４３８
９）を７１．２ｗｔ％、カイラル剤１（メルク社製ＣＢ
１５）を１４．４ｗｔ％、カイラル剤２（メルク社製Ｃ
Ｅ２）を１４．４ｗｔ％の割合で混合したコレステリッ
ク液晶に、高分子前駆体（ノーランド社製ＮＯＡ６５）
を１５．０ｗｔ％の割合で添加した。

【００６６】ブルーの副画素を構成する材料として、ネ
マチック液晶１（メルク社製ＺＬＩ４３８９）を１２．
８ｗｔ％、ネマチック液晶２（メルク社製ＭＬＣ２０３
８）を５１．０ｗｔ％、カイラル剤１（メルク社製ＣＢ
１５）を１８．１ｗｔ％、カイラル剤２（メルク社製Ｃ
Ｅ２）を１８．１ｗｔ％の割合で混合したコレステリッ
ク液晶に、高分子前駆体（ノーランド社製ＮＯＡ６５）
を１５．０ｗｔ％の割合で添加した。

【００６７】ＩＴＯ透明電極をスパッタ蒸着した１．１
ｍｍ厚のガラス基板（コーニング社製７０５９）に、５
μｍ径の球状スペーサ（積水ファインケミカル社製ミク
ロパールＳＰ−２０５）を湿式散布した。もう一方の、
ＩＴＯ透明電極をスパッタ蒸着した１．１ｍｍ厚のガラ
ス基板（コーニング社製７０５９）に、裏面にブラック
樹脂（日本化薬社製ＢＫＲ１０５）の光吸収層をスピン
コートした後、ＵＶ硬化型樹脂シール剤（スリーボンド
社製３０２５Ｇ）を、両端開放シール、およびシールと
平行の基板中央隔壁になるようにディスペンサ描画し
た。２枚の基板を重ね合わせ、加圧しながら、５０ｍＷ
／ｃｍ²（３６５ｎｍ）のＵＶ光を８０秒照射して、一
対の電極間に、隔てられた２つの領域を有する空セルを
作製した。

【００６８】８０℃のホットプレート上で、空セルの２
つの領域に、それぞれイエローの混合溶液およびブルー
の混合溶液を毛管注入し、表示面側から、５０ｍＷ／ｃ
ｍ²（３６５ｎｍ）のＵＶ光を３０秒照射して、図１４
に示す表示素子を得た。

【００６９】得られたカラー表示素子の駆動電極を、任
意波形発生器で制御された電源装置に接続し、５０Ｈｚ
の交流リフレッシュ信号を２５０ｍ秒、５０Ｈｚの交流
セレクト信号を２５０ｍ秒、印加した。イエローおよび
ブルーの副画素の表示状態を、積分球型分光測色計を用
いて測定した。

【００７０】図１５に、リフレッシュ電圧７０Ｖ、セレ
クト電圧０Ｖを印加し、２つの副画素がいずれも選択反
射状態になった時の、それぞれの反射スペクトルを示
し、図１６に、７０Ｖのリフレッシュ電圧を印加した
後、任意のセレクト電圧を印加した場合の、それぞれの
反射率変化を示す。

【００７１】図１６の測定結果に基づき、例えば、図１
７に示す駆動信号を印加することによって、一つの表示
画素で、イエロー、ブルー、ブラック、およびイエロー
とブルーの色光を空間混合したホワイトの、４色を表示
できることを確認した。

【００７２】（実施例２）レッドの副画素を構成するコ
レステリック液晶として、ネマチック液晶（メルク社製
ＺＬＩ４３８９）を７４．０ｗｔ％、カイラル剤１（メ
ルク社製ＣＢ１５）を１３．０ｗｔ％、カイラル剤２
（メルク社製ＣＥ２）を１３．０ｗｔ％の割合で混合し
た。

【００７３】グリーンの副画素を構成するコレステリッ
ク液晶として、ネマチック液晶１（メルク社製ＺＬＩ４
３８９）を２７．２ｗｔ％、ネマチック液晶２（メルク
社製ＭＬＣ２０３８）を４０．８ｗｔ％、カイラル剤１
（メルク社製ＣＢ１５）を１６．０ｗｔ％、カイラル剤
２（メルク社製ＣＥ２）を１６．０ｗｔ％の割合で混合
した。

【００７４】ブルーの副画素を構成するコレステリック
液晶として、ネマチック液晶１（メルク社製ＺＬＩ４３
８９）を１２．８ｗｔ％、ネマチック液晶２（メルク社
製ＭＬＣ２０３８）を５１．２ｗｔ％、カイラル剤１
（メルク社製ＣＢ１５）を１８．０ｗｔ％、カイラル剤
２（メルク社製ＣＥ２）を１８．０ｗｔ％の割合で混合
した。

【００７５】ＰＶＡ（和光純薬工業社製１０００）の１
０ｗｔ％水溶液に、各コレステリック液晶を、それぞれ
１：２．５の割合で混合し、ホモジナイザーを用いて１
００００ｒｐｍで１０分間攪拌して、それぞれレッド、
グリーンおよびブルーのエマルジョンを作製した。

【００７６】粘度を調整したレッドのエマルジョンを、
ＩＴＯ透明電極をスパッタ蒸着した１２５μｍ厚のＰＥ
Ｔフィルム（東レ社製ハイビーム）上に、スクリーン印
刷機を用いてパターン塗布し、７０℃で１０分間乾燥さ
せて、約２０μｍ厚のＰＤＬＣ構造のレッド副画素を形
成した。

【００７７】同様の方法で、３色の副画素がストライプ
状に配置されるように、グリーンおよびブルーの副画素
を塗布形成し、ＩＴＯ透明電極をスパッタ蒸着した１２
５μｍ厚のＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）を、
ラミネータを用いて密着させて、表示素子を得た。

【００７８】（実施例３）レッドの副画素を構成するコ
レステリック液晶として、ネマチック液晶（メルク社製
ＺＬＩ４３８９）を７４．０ｗｔ％、カイラル剤１（メ
ルク社製ＣＢ１５）を１３．０ｗｔ％、カイラル剤２
（メルク社製ＣＥ２）を１３．０ｗｔ％の割合で混合し
た。

【００７９】グリーンの副画素を構成するコレステリッ
ク液晶として、ネマチック液晶１（メルク社製ＺＬＩ４
３８９）を２７．２ｗｔ％、ネマチック液晶２（メルク
社製ＭＬＣ２０３８）を４０．８ｗｔ％、カイラル剤１
（メルク社製ＣＢ１５）を１６．０ｗｔ％、カイラル剤
２（メルク社製ＣＥ２）を１６．０ｗｔ％の割合で混合
した。

【００８０】ブルーの副画素を構成するコレステリック
液晶として、ネマチック液晶１（メルク社製ＺＬＩ４３
８９）を１２．８ｗｔ％、ネマチック液晶２（メルク社
製ＭＬＣ２０３８）を５１．２ｗｔ％、カイラル剤１
（メルク社製ＣＢ１５）を１８．０ｗｔ％、カイラル剤
２（メルク社製ＣＥ２）を１８．０ｗｔ％の割合で混合
した。

【００８１】５０℃のホットプレート上で、ゼラチンの
８ｗｔ％水溶液に、各コレステリック液晶を、それぞれ
１：２の割合で混合し、ホモジナイザーを用いて４００
０ｒｐｍで１０分間攪拌した。さらに、低速で攪拌しな
がら、アラビアゴムの８ｗｔ％水溶液を、ゼラチン水溶
液と同量添加した。

【００８２】５０℃の蒸留水で希釈した後、１０ｗｔ％
の酢酸を滴下してｐＨを４に調整し、コアセルベート析
出させた。

【００８３】混合溶液の温度を、０．３℃／分の速度で
５℃まで降下させ、さらに、硬膜剤として３７ｗｔ％の
ホルマリンを添加した後、１０ｗｔ％の水酸化ナトリウ
ムを滴下して、ｐＨを９に調整し、膜を硬化させた。

【００８４】ろ過、およびイソプロピルアルコールによ
る洗浄を行った後、自然乾燥させて、それぞれレッド、
グリーンおよびブルーの副画素を構成するマイクロカプ
セルを得た。

【００８５】それぞれのマイクロカプセルを、メッシュ
サイズ３８μｍおよび４５μｍのステンレス製ふるいを
用いて、約４０μｍ径にフィルタリングした後、ＰＶＡ
水溶液のバインダに同量ずつ混合し、低速で攪拌分散さ
せた。

【００８６】得られた分散液を、５０μｍ厚のＰＥＴフ
ィルム（東レ社製ルミラー）に、約５０μｍギャップの
ドクターブレードを用いて塗布し、７０℃で１０分間乾
燥させた。さらに、５０μｍ厚のＰＥＴフィルム（東レ
社製ルミラー）を、ラミネータを用いて密着させて、外
部書き込み型の表示素子を得た。

【００８７】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、異
なる色を表示する副画素が平面状に配置され、これら副
画素が表示する色光を空間混合することによってカラー
表示を行う表示素子において、一つの駆動信号によっ
て、副画素の表示状態を個別に制御することが可能とな
り、一つの駆動単位を一つの表示画素とするカラー表示
を行うことができるので、従来の、副画素に等しい数の
駆動単位を一つの表示画素とする表示素子に比べて、高
精細、高解像の表示素子を簡易に実現することができ
る。

【００８８】さらに、外部の書き込み装置によって画像
を書き込む場合には、書き込み装置と表示素子の相対的
な位置ずれに起因する表示色のずれが低減されるため、
書き込み装置と表示素子の厳密な位置合わせが不要にな
り、簡易に画像を書き込むことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の表示素子を示す図である。

【図２】第２の実施形態の表示素子を示す図である。

【図３】第３の実施形態の表示素子を示す図である。

【図４】第４の実施形態の表示素子と外部の書き込み装
置を示す図である。

【図５】この発明の表示素子の等価回路を示す図であ
る。

【図６】二周波駆動コレステリック液晶を用いない実施
形態の表示素子の電気光学応答を示す図である。

【図７】図６の電気光学応答の表示素子に対する駆動信
号を示す図である。

【図８】図６の電気光学応答の表示素子の配向状態を示
す図である。

【図９】図６の電気光学応答の表示素子の表示状態を示
す図である。

【図１０】二周波駆動コレステリック液晶を用いる実施
形態の表示素子の電気光学応答を示す図である。

【図１１】図１０の電気光学応答の表示素子に対する駆
動信号を示す図である。

【図１２】図１０の電気光学応答の表示素子の配向状態
を示す図である。

【図１３】図１０の電気光学応答の表示素子の表示状態
を示す図である。

【図１４】実施例１の表示素子を示す図である。

【図１５】実施例１の表示素子の反射スペクトルを示す
図である。

【図１６】実施例１の表示素子のセレクト電圧に対する
反射率変化を示す図である。

【図１７】実施例１の表示素子を４色で表示する場合の
駆動信号の例を示す図である。

【図１８】正の誘電異方性を有するコレステリック液晶
の配向変化を示す図である。

【図１９】正の誘電異方性を有するコレステリック液晶
の電気光学応答を示す図である。

【図２０】従来の表示素子の一例を示す図である。

【図２１】考えられる外部書き込み型の表示素子を示す
図である。

【符号の説明】

１…表示素子２，３…基板４，５…駆動電極６…分離隔壁７…光吸収層８Ａ、８Ｂ、８Ｃ…表示体９…表示層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 EA03 GA03 GA10 GA13 GA17 HA08 HA14 JA06 KA25 KA30 MA03 2H093 NA17 NA64 NC34 NC38 ND17 ND54 NE06 NF06 NH12 NH15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに異なるピーク波長の光を選択反射す
るコレステリック液晶によって構成された複数の表示体
が、駆動単位内に平面状に配置されるとともに、前記複
数の表示体を構成するコレステリック液晶のしきい値電
圧が互いに異なることを特徴とする表示素子。
【請求項２】請求項１の表示素子において、前記複数の表示体を構成するコレステリック液晶の、少
なくとも一つが、二周波駆動コレステリック液晶からな
ることを特徴とする表示素子。
【請求項３】請求項１の表示素子を駆動する方法におい
て、前記駆動単位内の複数の表示体に、少なくとも、リフレ
ッシュ期間およびセレクト期間と、その後の無電圧の表
示期間とによって構成され、そのリフレッシュ期間での
電圧Ｖｒおよびセレクト期間での電圧Ｖｓが、Ｖｒ＞Ｖ
ｓの関係をもつ駆動信号を印加することを特徴とする駆
動方法。
【請求項４】請求項２の表示素子を駆動する方法におい
て、前記駆動単位内の複数の表示体に、少なくとも、リフレ
ッシュ期間、第１セレクト期間および第２セレクト期間
と、その後の無電圧の表示期間とによって構成され、そ
のリフレッシュ期間での電圧Ｖｒおよび第１セレクト期
間での電圧Ｖｓ１が、Ｖｒ＞Ｖｓ１の関係をもつととも
に、少なくとも、第１セレクト期間および第２セレクト
期間での周波数が異なる駆動信号を印加することを特徴
とする駆動方法。