JP2004521396A - 電気的に切換え可能なカラーフィルタを有するカラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

カラー液晶表示装置は、入力光を変調する表示画素（１０）のアレイと、これら表示画素に関連するカラーフィルタ素子（４０）のアレイとを有し、これらカラーフィルタ素子は、所要のカラー出力を生じるカラーフィルタリング状態と、これらカラーフィルタ素子が入力光に対してほぼ透明となる状態との間で電気的に切換えうる電子‐光学フィルタリング素子を有する。このような切換えは、例えば、フィルタ素子が透明状態にある際に画素の光学的な効率が高まるということを考慮して、フルカラー出力を犠牲にするとともに、バックライトの輝度レベルを減少させることにより電力消費量を減少させるか、又は周辺照明が暗い状態で用いられる反射式表示装置の場合に視感度を高めるために用いて有利である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示画素のアレイを有するカラー液晶表示装置であって、各表示画素は入力光を変調するように駆動することができ、各表示画素には、変調された入力光を色づけするためにそれぞれ対応のカラーフィルタ素子が関連している当該カラー液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
パッシブ及びアクティブマトリックス型のカラー液晶（ＬＣ）マトリックス表示装置は周知である。個々の画素に対するスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用い、透過モードで動作しうる代表的なカラーアクティブマトリックス液晶表示装置の構成例は、米国特許第 5132821号明細書に開示されている。この構成例では、光学的に透明な画素電極の行列アレイは、（例えば、ガラスより成る）１つの透明基板上に、互いに交差する行及び列アドレス導体の組と一緒に設けられており、各画素電極はそれぞれ対応の行及び列アドレス導体間の交点に隣接して位置しているとともにその関連のＴＦＴを介して列アドレス導体に接続されており、ＴＦＴのゲートは行アドレス導体に接続されている。前記１つの透明基板から分離されて透明材料より成る他の基板が設けられ、この他の基板の内側面上に全ての画素に共通な連続電極が設けられ、赤、緑及び青のカラーフィルタ素子のアレイが画素電極アレイと整列され、各フィルタ素子がそれぞれ対応の画素電極の上に位置し、ブラックマトリックスが個々のカラーフィルタ素子間に延在しているとともにＴＦＴ及びアドレス導体の上に位置している。上述した２つの基板間には液晶材料、例えば、ねじれネマチックＬＣ材料が配置され、これら基板の各々は更に、その内側面上にＬＣ材料層にすぐ隣接して配向層を有している。これら基板の外側面上には偏光層が設けられている。動作に当っては、白色光が光源から一方の基板に向けられ、それぞれのＴＦＴを介して画素電極に与えられる制御電圧信号によって決定される個々の画素の透過特性に応じてこの白色光が変調され、表示装置の反対側に表示出力を生ぜしめ、個々の画素がそれぞれ対応のカラーフィルタ素子の色に応じたカラー出力を生ぜしめる。
【０００３】
このような表示装置の動作は、光学的な意味で極めて非能率的である。すなわち、表示出力を生ぜしめるには、ほぼ半分の入力白色光が入力偏光層により失われ、残の光のほぼ三分の二が赤、緑及び青のカラーフィルタ素子のフィルタリング作用により失われる。入力光の更なる部分がブラックマトリックス材料の存在により失われる。従って、程よい表示出力輝度を得るには、高輝度出力の光源が必要であり、この光源は、特にバッテリを用いる携帯ディスプレイの分野の場合には欠点となること明らかである。その理由は、このような光源によりかなりの量の電力を消費する為である。
【０００４】
このような光学的な能率の悪さは、前方照明又は単なる周辺光の何れかを用いる反射モードのＬＣ表示装置においても見られ、この表示装置では、画素電極が反射性材料から成り、カラーフィルタ素子と偏光層とを有する基板を通過する入力光が変調されるとともに画素電極により反射されてこの基板を通って戻り、表示出力を生じる。アクティブマトリックス型の表示装置と同様に、透過式及び反射式の双方の簡単なパッシブマトリックス型のカラー液晶表示装置も同様な光学的な非能率性を受ける。
【０００５】
本発明の目的は、改善したカラー液晶表示装置を提供することにある。特に、本発明の目的は、カラー液晶表示装置の使用中に上述した光学的な非能率性により生じるおそれのある或る問題を軽減しうるカラー液晶表示装置を提供することにある。
【０００６】
本発明によれば、頭書に記載した種類のカラー液晶表示装置において、前記カラーフィルタ素子が、少なくとも、カラーフィルタリングを行なう状態と、これらカラーフィルタ素子が入力光に対しほぼ透明となる状態との間で電気的に切換えうる電子‐光学素子を有しているカラー液晶表示装置を提供する。本発明によれば、採用する動作モードの種類に応じて省電力化又は反射率の改善がフルカラー表示よりも重要であるとみなした場合に、所望に応じ、フィルタ素子のカラーフィルタリング機能を選択的にスイッチオフさせて、多色（白色）入力光が殆ど濾波されることなしにこれらフィルタ素子を通過するようにしうる。従って、バックライトを用いる透過モード又は例えば前方照明を用いる反射モードで動作する表示装置の場合、カラーフィルタ素子をこれらのほぼ透明な状態に切換えることにより、フルカラーの情報内容がなくなりグレースケールを持つ白黒画像を有するようになるが、光の通過量を増大させ、それゆえ、出力表示の輝度を増大させる。従って、この場合には、通常そうであるように、光源の出力輝度は消費電力に比例するものとすると、鑑賞目的に適した明るさの表示出力を依然として保ったまま、光源から生じる光の輝度を減少させて、光源による電力消費量を低減させることができる。この能力は特に、省電力化を保証しうるラップトップ型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話、電子手帳等のようなバッテリ駆動携帯製品において有益となる。
【０００７】
周辺照明に頼る反射モードの表示装置の場合には、周辺照明が暗い状態で視感度（鮮明度）を高めた表示出力を得るために、カラーフィルタ素子をスイッチオフさせることができる。この場合は、カラーフィルタ素子をスイッチオフさせないと、視覚的にはっきりしない、ぼやけたカラー表示しか得られない場合である。
【０００８】
電気的に且つ選択的に切換えうるような電子‐光学フィルタ素子に対しては、種々の材料及び構造を採用しうることが考えられる。必要な切換えは、少なくとも、フィルタ素子が、場合に応じ必ずしも全体的ではないが、入力光の可視光スペクトルの少なくとも殆どに対し透明となる第１の状態と、フィルタ素子が、選択した可視カラー波長範囲、例えば、赤、緑又は青のみを通す第２の状態（フィルタリング状態）との間で行なわれるものである。使用する材料により中間状態が許容される場合には、出力光を僅かに色づけするようにしうる。
【０００９】
好適例においては、フィルタ素子に対し既知のゲスト‐ホスト型の材料を用いる。この材料は、染料を含む液晶材料であって、染料の分子がＬＣ材料と同じ配向に保持され、与えられる電界に応答してＬＣ分子とともに回転する材料を有する。このような材料の光吸収特性は配向に依存する為、染料はこの材料を所定方向で通過する光に対し実効的に有色から無色に変化しうる。
【００１０】
行列マトリックスアレイの表示装置の場合、カラーフィルタ素子を一連の直線状のカラーフィルタ細条として設け、各フィルタ細条が画素行又は画素列にそれぞれ対応しているとともに、例えば、適切な（赤、緑又は青の）カラー染料を含むゲスト‐ホスト材料のセルを有し、しかも画素行又は画素列の長さ全体に亙って延在しているようにするのが便利である。例えば、ゲスト‐ホスト材料を入れた一連の平行溝を有する透明プレートを、ＬＣＤ基板の外側面に対向するように装着し、この透明プレート及び基板の表面に、前記材料を色づけ状態と透明状態との間で切換えるための制御電圧が印加される対向透明電極を設置することにより、前記のセルの組を液晶表示装置の１つの基板の外側面上に設けることができる。このような溝は、例えば、プラズマアドレス液晶（ＰＡＬＣ）表示装置でイオン化可能ガスを収容したり、電極を設置したりする溝を形成するのに採用されている技術と類似する技術を用いて形成しうる。
【００１１】
フィルタ素子とこれに関連する画素との間の間隔を減少させ、従って、ＬＣＤ基板及びフィルタ素子のセルの厚さにより視差に関して生じるおそれのある問題を低減させるためには、カラーフィルタ素子をＬＣＤ基板とＬＣ材料層との間でＬＣＤの内部に配置することができる。この配置は、例えば、ゲスト‐ホスト材料をポリマーマトリックス中に液滴（ドロップレット）の形態で入れたＰＤＬＣ（高分子分散型液晶）のようにしてカラーフィルタセルを形成することにより達成しうる。
【００１２】
カラーフィルタセルは、例えば、これらの全てのセルに共通な電極構造を用いることにより集合的に切換えるようにでき、すなわち、これらセルが全て一緒に切換わるようにでき、或いは異なるカラーフィルタセルの３つの組の各組に対し別々の制御電極を用い、これら制御電極にそれぞれの制御電圧を印加することにより、これら３つの組をそれぞれ互いに独立的に切換えるようにしうる。前者の場合で、カラーフィルタ素子を全てオフ状態にした場合には、表示データ信号を解析することにより、表示画像に必要とする最も明るい画素を識別することができ、この情報を用いてＬＣ画素をその完全に透明となった状態に設定でき、その必要なグレーレベルは、バックライトの出力を減少させることにより得られる。この場合、他の画素は、入力光に対し適切に減衰するように動作させることによりこれらの必要とする（より低い）輝度を生じる。特に暗い画像の場合、バックライトの出力を減少させる結果としての電力の節約が重要となりうる。
【００１３】
カラーフィルタ素子の３つの異なる色の組を互いに独立して制御しうるようにすると、制限したカラー出力を依然として生ぜしめることにより電力の節約が可能となる。
【００１４】
次に、本発明によるカラー液晶表示装置の実施例を、添付図面を参照して説明する。
図面は線図的であり、実際のものに正比例して描いていないことに注意すべきである。又、図面中同一の符号は同じ又は類似の部分を示すものである。
図１を参照するに、フルカラーの表示を行なうのに適した表示装置は、透過モードで動作しうるアクティブマトリックスＬＣ表示パネル１１を具えており、この表示パネルは、個別に動作しうる一般に方形の表示画素１０より成る行及び列のアレイを有する。図示のパネルの部分には、これら表示画素のうちの数個のみが存在する。
【００１５】
各表示画素１０は対応する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１６を有し、各薄膜トランジスタは、列アドレス導体１２の組と行アドレス導体１４の組との対応する交点に位置しており、表示画素間の境界は、対を成す隣接する行導体間及び対を成す隣接する列導体間の間隔により決定される。図面を簡単にするために、導体１２及び１４とＴＦＴ１６とをそれぞれ単純なライン及び記号で図１に示してある。ＴＦＴは、多結晶シリコン又は非晶質シリコンの装置を有しうる。
【００１６】
同じ行における表示画素と関連する全てのＴＦＴ１６のゲート電極は、選択（ゲーティング）信号が供給される共通の行アドレス導体１２に接続され、同じ列における表示画素と関連する全てのＴＦＴ１６のソース電極は、データ（ビデオ情報）信号が供給される共通の列アドレス導体１４に接続されている。ＴＦＴのドレイン電極はそれぞれ、関連の表示画素の一部を成し且つこの関連の表示画素を規定する透明画素電極２０に接続されており、この透明画素電極は、例えば、ＩＴＯより成っている。
【００１７】
行アドレス導体１２、列アドレス導体１４、ＴＦＴ１６及び電極２０は全て、例えば、ガラス又はポリマー材料より成る透明プレート２２上に載置されている。
【００１８】
この透明プレート２２は、同じくガラスより成る他の透明プレート２４に対し平行で且つ離間されており、この他の透明プレート２４上には、表示装置の全ての表示画素に対する共通電極２６を構成する、例えば、ＩＴＯより成る連続する透明導電層が形成されている。２つのプレート２２及び２４間には、ねじれネマチック液晶材料２８が配置されており、これら２つのプレートは、この材料を収容するために、これらプレートの周辺を囲んで互いに封じられている。
【００１９】
基板（プレート）２２及び２４の外側面上には、偏光フィルム２７及び２９が設けられている。
【００２０】
表示パネル１１は、プレート２２に面するようにこの表示パネルの一方の側に配置された白色光源３２、例えば、平面の蛍光ランプ又はエレクトロルミネッセントランプにより照明され、矢印Ａで示すように、光が表示装置に入ってこのプレート２２を通過し、表示画素１０の透過特性に応じて正しく変調されてプレート２４を通って出射する。或いはまた、光がプレート２４上に直接向けられるように光源３２を配置し、表示出力がプレート２２を経て得られるようにしうる。光源３２は白色光を生じるか、又は少なくとも赤、緑及び青の波長領域でピークとなるスペクトル出力特性を有するものであり、後に明らかとなるであろう理由で可変出力（調光可能）光源である。
【００２１】
この種類の表示装置の動作は一般に周知であり、それ自体はここで詳細に説明しない。しかし、手短に言えば、液晶材料は、これにまたがって印加される電圧に応じて表示装置を通る光を変調する作用をし、画素電極２０により規定される各表示画素が、共通電極２６の対向部分及び中間の液晶材料と相俟って、個々に動作し、これら電極間に印加される駆動電圧に応じて表示装置を通る光透過度を変えるようにしうる。
【００２２】
画素アレイの行アドレス指定は、ゲート信号を各行アドレス導体１２に印加し、次にこれによりこの行における全てのＴＦＴ１６をターンオンさせることにより達成される。ビデオデータ信号は、ゲート信号と順次同期する画素の各行に対し列アドレス導体１４に印加し、これらデータ信号をこの行でオン状態にあるＴＦＴを介して表示画素の適切な行に伝達する。１フレーム期間中に画素の全ての行を順番にアドレスすることにより、完全な１画像が形成される。
【００２３】
基板２２上に載置されるアクティブマトリックス回路の構造やその製造方法は、例えば前記米国特許第 5132821号明細書に且つ米国特許第 5130829号明細書に記載されているような通常のものであり、これら米国特許明細書の内容をここに導入するが、この内容自体の説明は省略する。ＴＦＴ１６は、当業者にとって明らかなように、種々の方法で製造しうる。
【００２４】
図２は、数個の代表的な表示画素を有するパネルの一部の線図的断面図である。この図２において、ＴＦＴ１６は、図面を簡単にするためにブロックとして示してある。画素電極２０と、ＴＦＴ１６と、行及び列アドレス導体１２及び１４とを有する基板２２上の構造は、通常のように連続するＬＣ配向層４２で被覆されている。同様に、基板２４はＬＣ層２８に即隣接するこの基板の内面上にＬＣ配向層４３を有する。
【００２５】
基板２４は、ＬＣ配向層４３及び共通電極２６に加えて、表示画素１０の光出力を色づけするために、これら表示画素と位置合せした赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のフィルタ素子（セル）４０の組を有するカラーフィルタ素子アレイ３８をも具えている。本例のカラーフィルタ素子４０は、列方向に延在する一連の平行細条として構成し、各細条を表示画素の対応の列上に位置するようにこの列と位置合せさせ、且つこれらカラーフィルタ素子を３つの素子の群の繰返しパターンに配置し、各群がカラートリプレットを構成する赤、緑及び青の素子を有するようにする。
【００２６】
カラーフィルタ素子４０は、フルカラー画像を表示する場合に、少なくとも、これらカラーフィルタ素子のそれぞれ関連する列の表示画素が赤か緑か青のいずれかのカラー光出力を生じる所要の色づけ機能をこれらカラーフィルタ素子が実行する第１の状態と、カラーフィルタ素子が入力光に対しほぼ透明で、カラーフィルタ機能を呈さずに、表示画素が入力光、すなわち、白色光を変調するだけの作用をする第２の状態との間で電気的に切換えうる電気光学材料を有する。従って、この場合のフィルタ素子は、通常用いられているカラーフィルタ素子と相違して、パッシブフィルタではなくアクティブフィルタとなる。
【００２７】
本例のカラーフィルタ素子４０は、ゲスト‐ホストＬＣ材料を有し、この材料はＰＤＬＣ（ポリマー分散液晶）材料のように透明なポリマーマトリックス内に含めるのが好ましく、これらカラーフィルタ素子は、表示画素電極２０のそれぞれの列上に位置するプレーナアレイにおけるリニアセルの組として配置され、各セルは、列アドレス導体１４の上方に位置して表示画素の隣接列を互いに分離するセル壁部を形成する直線細条として延在する光吸収材料４４により画成されているとともにその隣接のセルから分離されている。
【００２８】
共通電極２６は、ＬＣ層２８に面するカラーフィルタセルの平面アレイの面上に延在する。この電極２６は、ＰＤＬＣ材料及びセル壁部上に直接形成するか、或いはまた、そのようにせずに、これらＰＤＬＣ材料及びセル壁部にガラスマイクロシートを被覆し、その上に電極２６を設けることができる。セルアレイの反対側では、セルアレイと基板２４の面との間に、電極２６と平行に延在する他のＩＴＯ電極層５０を設け、この層５０が電極２６のようにセルアレイの領域を連続的に覆うようにする。
【００２９】
セルの３つの群は選択的に動作して、それぞれ対応する１つの原色（赤又は緑又は青）を透過し、他の２つの原色を吸収する。
【００３０】
カラーフィルタセル４０におけるゲスト‐ホスト材料は、適切な染料を加えたＬＣ材料を有する。このような材料は当該技術において既知である。この材料では、染料分子がＬＣ材料と同じ配向で保持され、電界が加わるとＬＣ分子と一緒に回転する。これらセルを通過する光は染料の光吸収特性の影響を受け、これらの影響は配向に依存する為、透過光は、加える電界を適切に制御することにより、特定の染料に応じた有色から無色（すなわち、殆ど濾波されない白色光）に切換えることができる。このことは、適切な電圧を電極２６及び５０に印加することにより達成される。電極２６における電圧は、既知のＴＦＴＬＣＤ駆動方式に応じた表示画素の条件により決定される。従って、電極５０に印加される電圧が電圧制御回路５５により電極２６の電圧に対して切換えられ、セルをこれらの第１のほぼ透明な状態と選択性のある光吸収による第２の色づけ状態との間で切換える所要の応答特性が得られるようにする。この簡単な実施例では、パターン化されていない共通電極によりセルが制御され、従って、全てのセルが一緒に２つの状態間で切換えられる。
【００３１】
通常の動作モードでは、フィルタ素子４０が一色の光を通すことによりこれらフィルタ素子の色づけ機能を実行し、これにより関連の画素列から適切なカラー光を出力に生ぜしめるようにする電圧を電極２６及び５０間に印加するように、制御回路５５が制御入力端５６を介して設定される。表示装置を省電力モードで動作させたい場合には、入力端５６に制御信号を供給することにより、制御回路５５が電極５０に印加される電圧を切換え、これにより素子４０をこれらのほぼ透明な色づけしない状態に切換える。これと同時に、制御回路５５が輝度制御信号Ldを光源附勢回路５８に供給し、この光源附勢回路５８が光源３２を、僅かな電力しか消費しない低輝度出力レベルに切換えるようにする。従って、光源からの変調された白色光を有する、色づけされていない白黒表示出力が得られる。光源放射の輝度レベルは減少するが、フィルタ素子の濾波機能が無効にされている為、表示出力の輝度は光源放射の輝度レベルの減少に相応して減少しない。
【００３２】
前方の光を用いる反射式ディスプレイデバイスを有する表示装置の場合にも、上述したのと同様な動作を採用することができる。このような装置では、画素電極２０は光沢のある反射性材料から形成され、その代り光源は基板２４に面するように配置される。
【００３３】
独自の光源を有さずに周辺光のみに頼る反射式表示装置では、周辺照明が暗い状態で表示情報の視感度を高めるために、カラーフィルタ素子４０をこれらのほぼ透明な状態に切換えることができる。この目的のためには、表示出力のカラー内容が犠牲になるが、フィルタリングされない周辺光を用いることにより表示出力の輝度が実質的に高められる。従って、さえない色の表示出力が生ぜしめられるのではなく、視感度がより高い白色光表示が得られる。
【００３４】
視差に関する問題が生じるおそれを回避するために、切換え可能なカラーフィルタ素子アレイ３８を基板２４の内面に設けることを考慮するのが好ましい。このようにせずに、カラーフィルタセルをＬＣセルの外側に設け、基板２４の厚さを画素のピッチに比べて大きくした場合に、視差に関する問題が生じた。しかし、このような構成のものは、ある状況の下では適したものとすることができ、この場合に採用しうる可能な他の構造を図３、４及び５に示す。
【００３５】
図３の装置では、透明な、例えば、ガラスの基板６０を、基板２４の上方に且つ平行な絶縁性スペーサ細条６１により基板２４から分離させて配置させることにより、切換え可能なカラーフィルタ素子アレイ３８の素子４０が形成されており、この場合、スペーサ細条６１は、２つの隣接するスペーサ細条間に規定されカラーフィルタセルを構成する各セルが表示画素１０のそれぞれの対応する列の上に位置するように画素電極２０に対して基板２４の上方に規則的に配置されている。基板２４及び６０の対向面はそれぞれ、連続するＩＴＯ電極６４及び６３を有し、これら電極には、カラーフィルタセルをこれらの色づけ状態とほぼ透明な状態との間で切換えるのを制御する電圧を印加することができ、この場合のこの切換えは、ＬＣセルの共通電極２６に必要とする動作電圧に無関係に達成される。この場合、セルに用いる切換え可能なゲスト‐ホストＬＣ材料をＰＤＬＣ材料の形態で設ける必要はなく、その代りセル中に含めることができる。スペーサ細条６１は、光を透過しない材料から形成し、これらスペーサ細条をブラックマトリックスのように作用させるのが好ましい。
【００３６】
図４の実施例は、この場合基板６０とスペーサ細条６１とを、単一片として、例えば、ガラスプレートに一組の直線状の平行溝を形成し、各溝がそれぞれ対応のカラーフィルタ素子４０を収容するようにした当該ガラスプレートとして設けていることを除いて、図３の実施例と類似する。溝は、これらの溝がイオン化可能ガスを収容する作用をするＰＡＬＣ（プラズマアドレス液晶）表示装置用の溝付基板を形成するのに用いられているような種々の技術により形成しうる。この場合、附勢用の電極６３は個々の部分に分割され、各部分がそれぞれ対応の溝の底部上に延在する。電極をこのように細分することにより、異なるカラーフィルタセルを互いに独立に制御するのを容易にする。
【００３７】
図５は図４の実施例の変形例を示し、この場合、図４と相違して溝を基板２４の外側面に設けている。溝を封止するために、基板２４上に単なる平坦なガラスプレート６８が設けられており、このガラスプレートの内面上には連続する電極６４が設けられている。
【００３８】
図４及び５の双方の実施例では、生じるおそれのある視差に関する問題を少なくするために、基板２４の厚さを薄くすることができる。その理由は、その構造上の機能は追加の基板６６及び６８により補足される為である。
【００３９】
上述した実施例では、カラーフィルタ素子を、これらの完全な色づけ（フルカラー）状態とほぼ透明な状態との間での切換えるのを採用した。しかし、カラーフィルタ素子４０は、その両端間に印加する電圧を調整することにより、中間状態（又は連続的に可変としうる状態）に切換えることができる。この状態では、カラーフィルタ素子を通常動作させる際に得られる飽和状態の色づけよりも少ないが表示画素からの光出力を依然として或る程度色づけすることができる。この部分的な色づけ状態では、光出力レベルは飽和カラーモードにおける場合よりも大きくなり、従って、光源の輝度出力を低減させることができる。このようにして達成される表示画像の僅かな色づけは、画像に或る程度の色内容を付したい場合に役に立つことができる。
【００４０】
又、上述した全ての実施例においては、異なる色づけをするフィルタ素子４０を集合的に切換えている。しかし、必ずしもこのようにする必要はなく、カラーフィルタ素子４０と関連する透明電極の１つ、例えば、図２の実施例では電極５０を３つの別々の部分に細分し、各部分をそれぞれ１色のフィルタ素子（セル）と関連させ、１色のカラーフィルタ素子４０は一緒に制御しうるが、フィルタ素子の各組（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は他の２つの組と独立して制御しうるようにようにすることができる。この目的のためには、電極５０の代りに、各フィルタ素子に対しその長さ方向に沿って延在する別々の細条電極を用い、それぞれ対応の１色のフィルタ素子と関連する細条電極の組を基板２４のエッジで相互接続し、各組を制御回路５５により別々に附勢しうるようにしうる。
【００４１】
このような構成によれば、透過式表示装置を可変出力のバックライトと関連して用いた場合、カラーモードで動作している際にもこの表示装置の電力節約を可能にしうる。このことを説明するために、モノクロ（白黒）表示装置を動作させる既知の方法を考慮する。モノクロ表示装置に画像を表示するために、画像データを解析して、アレイ中で最も明るい表示画素を識別するようにすることができる。次に、この表示画素を完全に透過性となるように駆動し、且つバックライトの出力を適切なレベルに減少させることによりその必要なグレースケールが得られるようにする。次に、他の表示画素を減衰素子として用いることにより、これら表示画素の輝度を達成する。比較的暗い画像の場合、この技術を用いて得られる電力節約が著しいものとなりうる。異なるカラーフィルタ素子の３組を互いに独立に制御する図１及び２の装置のようなカラー表示装置にも上述したのと同様な手段を用いることができる。この場合、フィルタ素子は、前述したように単にオン状態とオフ状態との間で切換えうるのではなく、ほぼ色づけされない透明な状態と完全な色づけ状態との間で連続的に可変となるように動作する。動作に際しては、表示すべき画像を解析して赤、緑及び青の別々の各色に対し最も透明である３つの表示素子を識別する。次に、バックライトとカラーフィルタ素子の透過度とを一緒に設定し、可能な最も低いバックライト出力レベルで所望のカラー画像を得るようにする。
【００４２】
上述した実施例では、ゲスト‐ホスト材料を有する切換え可能なカラーフィルタ素子を用いたが、これに代り、少なくとも、光色づけ状態と殆ど色づけしない透明状態との間で切換えうる他の電子‐光学材料を用いることができる。例えば、上述した様に使用するのに適用しうるある種の電子‐光学（ＬＣ）カラーフィルタ装置は米国特許第 4003081号明細書に記載されている。カラーフィルタリングを行なってカラー出力を生ぜしめる状態と、フィルタリングを行なわない状態との間で切換えることができ、切換え可能なカラーフィルタ素子に用いるのにも適しうる多色性の染料を含む液晶材料の例は、欧州特許出願公開第 0108472号明細書に記載されている。
【００４３】
表示装置は必ずしもＴＦＴ（又はその他のスイッチング素子）を用いたアクティブマトリックス表示装置にする必要はなく、簡単なパッシブマトリックス型の液晶表示装置とすることができる。
【００４４】
更に、カラーフィルタ素子４０は必ずしも列方向に延在させる必要はなく、行方向に延在させて各フィルタ素子４０がそれぞれ対応の表示画素行上に位置するようにすることもできる。
【００４５】
要するに、カラー液晶表示装置は、入力光を変調する表示画素のアレイと、関連のカラーフィルタ素子のアレイとを有し、これらカラーフィルタ素子は、必要なカラー出力が生じるカラーフィルタリング状態と、これら素子が入力光に対しほぼ透明となる状態との間で電気的に切換えうる電子‐光学フィルタリング素子を有する。このような切換えは、例えば、フィルタ素子が透明状態にある際に、画素の光学的な効率を高めるために、フルカラー出力を犠牲にするとともにバックライトの輝度レベルを減少させるのに、又は暗い周辺照明の下で用いる反射式表示装置の場合に視感度を高めるのに、有利に用いることができる。
【００４６】
上述したところから、その他の変形が可能であること、当業者にとって明らかである。このような変形には、液晶表示装置及びその構成部品の分野で周知であり、上述した特徴の代りに又はこれら特徴に加えて用いうる他の特徴を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明によるアクティブマトリックス液晶表示装置の一実施例の一部を示す線図的分解斜視図である。
【図２】図１に示す装置の一部の線図的断面図である。
【図３】本発明による液晶表示装置の変形例を示す線図的断面図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の他の変形例を示す線図的断面図である。
【図５】本発明による液晶表示装置の更に他の変形例を示す線図的断面図である。

Claims (11)

1. 表示画素のアレイを有するカラー液晶表示装置であって、各表示画素は入力光を変調するように駆動することができ、各表示画素には、変調された入力光を色づけするためにそれぞれ対応のカラーフィルタ素子が関連している当該カラー液晶表示装置において、前記カラーフィルタ素子が、少なくとも、カラーフィルタリングを行なう状態と、これらカラーフィルタ素子が入力光に対しほぼ透明となる状態との間で電気的に切換えうる電子‐光学素子を有しているカラー液晶表示装置。
2. 請求項１に記載のカラー液晶表示装置において、このカラー液晶表示装置が、光出力レベルを調整しうる表示画素に入力光を与える光源を有し、この光源は、カラーフィルタ素子がそれらのほぼ透明な状態に切換えられると低い光出力レベルを生じるように制御されるようになっているカラー液晶表示装置。
3. 請求項１又は２に記載のカラー液晶表示装置において、カラーフィルタ素子は集合的に切換えうるようになっているカラー液晶表示装置。
4. 請求項１又は２に記載のカラー液晶表示装置において、１色のカラーフィルタ素子が、異なる色のカラーフィルタ素子から独立的に切換えうるようになっているカラー液晶表示装置。
5. 請求項１〜４いずれか一項に記載のカラー液晶表示装置において、カラーフィルタ素子は、変調された入力光が僅かに色づけされる中間状態に切換えうるようになっているカラー液晶表示装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のカラー液晶表示装置において、カラーフィルタ素子は、スイッチング電圧が印加される対向電極間に配置された電子‐光学カラーフィルタリング材料を有しており、これら対向電極はこれら電極に印加される電圧を選択的に制御するように動作しうる制御回路に接続されているカラー液晶表示装置。
7. 請求項６に記載のカラー液晶表示装置において、前記電子‐光学カラーフィルタリング材料は、染料を含むゲスト‐ホスト液晶材料を有しているカラー液晶表示装置。
8. 請求項７に記載のカラー液晶表示装置において、表示画素が行及び列に配置され、カラーフィルタ素子がカラーフィルタ細条として設けられ、各カラーフィルタ細条は１色であり且つそれぞれ表示画素の対応の行又は列と関連しており、これらカラーフィルタ細条は異なる色の繰返し群となるように構成配置されているカラー液晶表示装置。
9. 請求項８に記載のカラー液晶表示装置において、表示画素は、互いに離間した２つの基板の対向面に設けられた対向電極により規定され、前記基板間には液晶材料が配置され、カラーフィルタ素子は一方の基板の外側面上に設けられているカラー液晶表示装置。
10. 請求項８に記載のカラー液晶表示装置において、表示画素は、互いに離間した２つの基板の対向面に設けられた対向電極により規定され、前記基板間には液晶材料が配置され、カラーフィルタ素子は一方の基板の内側面上に設けられているカラー液晶表示装置。
11. 請求項１０に記載のカラー液晶表示装置において、ゲスト‐ホスト材料は、ポリマーマトリックス内に分散された液滴を有しているカラー液晶表示装置。