JP4390013B2 - 液層表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、メモリ性液晶を有する２枚の液晶パネルを積層してなる液晶表示装置に関する。さらに詳しく言えば、白黒表示を可能とする液晶表示装置に関する。

カイラルネマチック液晶もしくはコレステリック液晶（メモリ性液晶）を利用した液晶パネルによって白黒表示を達成するには、Ｒ，Ｇ，Ｂの各選択反射波長を有する３枚の液晶パネルを積層して用いればよいことが知られているが、駆動電圧やコスト面などから、現実的には２層構成とすることが好ましい。

一対の平行な透明電極基板間に挟持されたカイラルネマチック液晶は、その液晶ディレクタが一定の周期（以下、ヘリカルピッチという）でねじれながら１回転するような構造を有する。そのねじれ構造の中心軸（以下、ヘリカル軸という）が基板に対して平均的に垂直になるような配列となったとき、ねじれの向きに対応した円偏光が反射される。

反射光の中心波長は、ヘリカルピッチと液晶組成物の平均屈折率の積にほぼ等しい。このヘリカルピッチは、カイラル剤などの光学活性物質の添加量ｃと光学活性物質の定数ＨＴＰ（Ｈｅｌｉｃａｌ Ｔｗｉｓｔｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ）から、関係式ｐ＝１／（ｃ・ＨＴＰ）によって決定される。このように、反射波長は光学活性物質の種類と添加量によって任意に調整することが可能である。

このように、カイラルネマチック液晶が、そのヘリカルピッチと液晶の屈折率により特定の波長の円偏光を反射する現象を選択反射と呼んでいる。この選択反射を示す液晶配列をプレナー配列と呼んでおり、複数に分かれた液晶ドメインのヘリカル軸の平均的な方向
が基板面に対してほぼ垂直となっている。

カイラルネマチック液晶は、上記の配列とは別の液晶配列として、複数の液晶ドメインのヘリカル軸が基板面に対してランダム方向または非垂直方向に配列している配列（フォーカルコニック）をとることもできる。フォーカルコニック状態の液晶層は、全体として弱い散乱状態を示し、選択反射のように特定の波長の光を反射することはない。

この２つの状態（プレナーとフォーカルコニック）は、電界が印加されていないときでも安定であり、プレナーの選択反射は偏光板を用いないため明るく、さらにプレナーでは視野角も広い。カイラルネマチック液晶を用い、その選択反射を利用する液晶表示素子は電界を印加しない状態でも、その液晶配向が保持されることによりメモリ型として機能するため、消費電力が少ない液晶表示素子を得ることができる。

また、印加電圧を調整することにより、電圧印加後にプレナー配列とフォーカルコニック配列の中間的な光学特性を発現する状態をとることもでき、その状態変化の過程で液晶分子が電界方向に揃ったホメオトロピック状態をとることもできる。

カイラルネマチック液晶を用いた液晶表示素子によれば、液晶のピッチを変化させてＲ，Ｇ，Ｂの各色の選択反射をもつ３つの液晶パネルを作製し、これらを重ね合わせることにより、フルカラー表示を行なうことができる。この重ね合わせに際して、通常では、表示品位の問題により表示観察面側から見て、ブルー、グリーンそしてレッドのように選択反射波長の短いものから順に重ねるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、フルカラー表示ではないが、２層の液晶パネルの組み合わせによりマルチカラー表示を行うことも可能であり、この場合、組み合わせる選択反射色によっては白黒表示が得られる。

特開平１１−６４８９５号公報

しかしながら、２層の液晶パネルの組み合わせによりマルチカラー表示を実現するに際して、その白黒表示は、その色純度が特にパネル仕様や液晶材料などによって変化するため、表示色が濁ったり、色純度が落ちてしまうなどのいくつかの課題があった。とりわけ、白の無彩色化は重要なポイントの一つとされており、これを実現することが本発明の課題である。

上記課題を解決するため、本発明の態様１は、電圧非印加時に少なくともプレナー状態とフォーカルコニック状態の２つの安定状態が備えられ、かつ、プレナー状態での選択反射波長が可視領域に存在するメモリ性液晶が備えられ、選択反射波長が異なる第１の液晶パネルと、第２の液晶パネルとが備えられ、選択反射波長が相対的に短い方の第１の液晶パネルを観察面側に、選択反射波長が相対的に長い方の第２の液晶パネルを反観察面側に、組み合わせて配置されてなる液晶表示装置において、第１の液晶パネルの選択反射波長は４３０〜５１０ｎｍの範囲に設けられ、第２の液晶パネルの選択反射波長は５６０〜６６０ｎｍの範囲に設けられ、 かつ、Ｃ．Ｉ．Ｅ．色度座標上で、Ｃ光源と第２の液晶パネルの選択反射色の座標間距離が、Ｃ光源と第１の液晶パネルの選択反射色の座標間距離より２０％以下の範囲で長くなるように上記２つの液晶パネルの選択波長が設定され、少なくとも白表示と黒表示を含むマルチカラー表示を行うことができることを特徴とする液晶表示装置である。

態様２は、それぞれプレナー状態にある第１の液晶パネルと第２液晶パネルの、積層状態における観察者に視認される色度が、Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標上において（０．２９，０．２９），（０．３５，０．２９），（０．２９，０．３６），（０．３５，０．３６）の４点によって囲まれる領域内に存在することを特徴とする態様１に記載の液晶表示装置である。

態様３は、メモリ性液晶がカイラルネマチック液晶もしくはコレステリック液晶である態様１〜２のいずれか１項に記載の液晶表示装置である。

態様４は、前記第２の液晶パネルの裏面側に光吸収層を配置し、前記第１の液晶パネルが選択反射状態にある場合の標準光源下における発色と、前記第１の液晶パネルが透過状態で、前記第２の液晶パネルが選択反射状態にある場合の標準光源下における発色とをＣ．Ｉ．Ｅ．のＸＹ色度座標上に示したときに、二つの発色に対応する二つの座標を等分する点の位置が、標準光源下における白色点からＸＹ色度座標上で０．０３以下の距離にあるように、それぞれの液晶パネルの選択反射波長を調整し、少なくとも光吸収層による発色と、二つの発色を混合することにより得られる白色とを含むマルチカラー表示を呈するようにする態様１に記載の液晶表示装置の製造方法である。

本発明によれば、カイラルネマチック液晶などのメモリ性液晶を有する２枚の第１および第２液晶パネルを含み、選択反射の波長帯域が短波長側の第１液晶パネルを表示観察面側に配置し、選択反射の波長帯域が長波長側の第２液晶パネルを裏面側に配置し、それらメモリ性液晶の相状態を制御してマルチカラー表示を行うにあたって、第１および第２液晶パネルの各メモリ性液晶がともに選択反射を呈するプレナー状態での積層時における色度が、Ｃ．Ｉ．Ｅ１９３１色度座標上において（０．２９，０．２９），（０．３５，０．２９），（０．２９，０．３６），（０．３５，０．３６）の４点によって囲まれる領域内に存在するようにしたことにより、特に白表示の無彩色化が実現され、明瞭な白黒表示を得ることができる。

本発明の液晶表示装置では、選択反射色を示すメモリ性の液晶パネルを２層積層し、反観察側（裏面側）に黒色の光吸収層を設ける。観察側の液晶パネルが反射状態にあるときの標準光源下における選択反射色と、観察側の液晶パネルを透過状態とし、かつ反観察側の液晶パネルが選択反射状態にあるときの標準光源Ｃの下における選択反射色の２点をＣ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標の上に示す。二つの表示色に対応する座標の２点を等分する点が、標準光源に対応する白色点からの距離が０．０３以下となるように各層の選択波長を調整する。かつ各層の２つの相状態を反射状態あるいは透過状態の２値になるように、電界で制御することにより、全体として少なくとも白表示と黒表示の２色を表示するようにする。このとき、用いる光源が標準光源Ｃであることが好ましい。

また、２層間に特定の透過色（または透過率）が最大透過率領域の少なくとも８５％以下となる波長領域が５６０ｎｍと６００ｎｍの間に存在する赤フィルタを配置することにより、反観察側の液晶パネルの選択反射色を調整した２層積層型の液晶表示装置において、観察側の液晶パネルが反射状態にあるときの標準光源下における選択反射色と、観察側の液晶パネルを透過状態とし、かつ反観察側の液晶パネルが選択反射状態にあるときの標準光源Ｃの下における選択反射色の２点をＣ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標の上に示したとき、２点を等分する点が、標準光源下において、点Ｐ（０．４，０．４）を基準としたとき、点Ｐからの距離が０．０３以下となるように、各層の選択反射波長を調整する。この点Ｐは原点と標準光源とを結ぶ直線上にあり、白色点から距離が０．１・√２離れた点として定義される。

そして、各層の２つの相状態を反射状態あるいは透過状態の２値になるように、電界で制御することにより、少なくとも白表示、黒表示および赤表示の３つのカラー表示を行うことができるようにする。

その際に、赤表示の色度座標が、（Ｘ＝０．４３〜０．５０，ｙ＝０．２９〜０．３７）の範囲にあることが好ましい。また、目標とする白色点が、標準光源下における白色点からの距離が０．０３未満とされることが好ましい。また、液晶パネルがカイラルネマチック液晶表示素子またはコレステリック液晶表示素子であり、透過状態がフォーカルコニック状態であり、反射状態がプレナー状態であることが好ましい。また、カラーフィルタが、反観察側の液晶パネルのメモリ液晶層と接して駆動電極の下に設けられ、光感光性の光透過型レジストであることが好ましい。

赤表示を行う場合の二つの液晶パネルの構成のしかたを説明するために、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）および図７を示す。図６（ａ）はカイラルネマチック液晶表示素子を２層積層して形成した液晶表示装置の選択反射色を色度座標上にプロットしたものである。

図６（ａ）は、液晶層のピッチｐを異なるようにして形成された、単一のカイラルネマチック液晶表示素子それぞれの選択反射波長（色）を測定し、色度座標上にプロットしたものである。その際、ベース液晶とセルギャップはこれらすべてのサンプルで、ほとんど等しくなるように設けた。図６（ａ）と図６（ｂ）のなかのＡ４０７とＡ４０４は試作段階における液晶材料の番号である。Δεは約１５〜１６、Δｎは約０．２３である。Δｎ、セルギャップｄ、配向膜材料および液晶物質をチューニングすることによって、ピッチｐを調整することができる。

図６（ｂ）は、これらの多数の発色のプロットの集合に沿って描いた発色曲線の帯を色度座標上に示す。図６（ｃ）は、同じ表示画面上に「白」と「赤」を含む表示を得るための方法を示すものである。

液晶パネルの選択反射色のみでは、色良好な純度の赤を発色させることが難しい。図６の発色領域を結ぶ発色曲線は、赤ラッカーの座標を通過していない。そのため、本発明の第１の形態では、着色層を液晶パネルと併用し、発色に不要な波長成分を除去するようにする。図７に、カイラルネマチック液晶表示素子の選択反射特性のスペクトラムを示す。着色層であるカラーフィルタと併用することで、不要な波長域の成分を除去するようにしている。長波長側の選択反射曲線がカラーフィルタによって、その特性が調整されていることがわかる。

選択反射波長が異なる第１の液晶パネルと第２の液晶パネルとを、両者の表示面が重なるようにして使用する場合、長波長側の第２の液晶パネルを反観察側に置くと、ニュートラル側への色ずれも発生し、結果として、着色層のない単層状態の場合の表示色よりも、やや赤よりに（ｙ座標で下方向に）移動する。

このような場合、斜め方向から表示を見た場合、発色の色ずれを観察する。これは、表示面に対して垂直方向での観察と、斜め方向での観察とにおいて、液晶層内における、実質的に実効的なピッチｐが変化することによって起こるためである。

図６（ｃ）において、「赤」を含む表示は、カラーフィルタと組み合わせることで得ることができる。発色の変位は、単層で観察する場合と比べると、二つの液晶表示パネルを積層することによっても引き起こされる。二つの液晶パネルが積層された状態で、より
長い選択反射波長を有する方の液晶パネルは図面上で□の符号で表される。フィルタ層を備えた単一の液晶パネルの発色は図面上で◇の符号で表される。マルチカラー表示を行うために、液晶パネルを積層することによって発色の変位が生ずるのである。

端に◆を有する二つの線分の組み合わせは、二つの液晶パネルを組み合わせることによって、本例において「赤」を含む表示を発生させる方法を示すものである。

短波長側の第１の液晶パネルに関しては、視角、明るさ、色味などを考慮したうえで、目標とする白色点に対して、上記の赤とほぼ等距離となる発色を組み合わせて選択すればよい。着色層を併用する場合には、視角依存性が大きくなるために、良好な発色が得られる正面方向ではない、斜め方向で著しい色変化を生ずる。これを防止するために、たとえば、真っ赤よりはやや橙よりの明るい赤に設定することが好ましく、また、白をやや緑よりに設定することが好ましい。このように設定することで、視角依存性を小さくすることができる。白の視感反射率の向上のためには、着色層による輝度低下（吸収）が大きいほど、中心となる白を緑よりに設定しておくようにする。着色層での低波長側の吸収によって、表示の黒レベルが向上し、結果として、コントラスト比が改善される。

赤表示を行わずに、基本的に白表示と黒表示を行う表示の場合には、仮想的に色度座標上で、Ｃ光源を中心として、二つの液晶パネルの選択反射色が等距離になるように、設定すればよい。実際には、反観察側からの反射光に損失が生じるので、色度座標上でやや長
波長側が長くなるように設定する。好ましくは、２０％以下程度とする。

また、白色表示時の視感反射率を上げるためには、色の中心点をＣ光源からやや緑側に移動すればよい。ただし、着色層の存在の有無にかかわらず、この移動量（緑側へのシフト量）が大きいほど、白表示が緑がかるようになる。表示で白表示を重視した組み合わせ
と、表示の輝度を重視した場合の組み合わせをそれぞれ図８，図９を示す。

図９（ａ）において、相対的に明るい表示が、二つの液晶パネルの、それぞれの発色点を緑の発色領域の方にシフトさせることによって、得ることができる。なぜならば、緑色は他の色に比較して、人間にとって視感度がよいからである。それぞれの色は緑色の領域の方向にずらされることによって、やや緑がかって見える傾向を示す。しかし、表示が観察者にとって、より明るくなって見えるのである。

また、図１０（ａ），（ｂ）、図１１（ａ），（ｂ）に白表示の白の度合いを調整する方法を示す。図１０は、液晶パネルのみの構成（着色層を用いない）で単一液晶パネルの発色が積層することで変化することを示している。積層することで下流側である第２液晶パネルの発色の変化が大きい。また、図１１は着色層を用い、第２液晶パネルのみ発色、それと着色層とを組み合わせた時の発色、それらと第１液晶パネルとを組合わせたときの発色を示し、これも積層することで下流側の第２液晶パネルの発色の変化が大きいことを示している。図１０，１１中の「Ｂｌａｃｋ」は光吸収層の黒色塗料の発色とほとんど同じである。なお、本発明で用いる標準光源はＪＩＳ Ｚ８７２０に規定されている。これは、Ｃ．Ｉ．Ｅ． ＮＯ．１５．２の技術を内包するものである。そのなかで、Ｃ光源は「昼光で照明される物体色を表示する際に利用される。」と規定されている。以下、図を参照しながら説明を行う。

図１の模式的断面図に示すように、本発明の第１の形態による液晶表示装置は、観察者側（図１において上側）に配置される第１液晶パネル１０と、反観察者側（図１において下側，裏面側ともいう）に配置される第２液晶パネル２０の２枚の液晶パネルを含み、各液晶パネル１０，２０を、それらの間に着色層であるカラーフィルタ３０を挟んで積層してなる。

各液晶パネル１０，２０ともに、対向的に配置された一対の透明電極基板１１，１１；２１，２１を備え、それらの間には、電圧非印加時に少なくともプレナー状態とフォーカルコニック状態の２つ安定した光学状態を示すメモリ性液晶（この実施形態ではカイラルネマチック液晶）が挟持されている。

裏面側の第２液晶パネル２０の裏面には光吸収層４０（この実施形態では黒色塗料）が設けられている。なお、この液晶表示装置の表示形態は、セグメント型もしくはドットマトリクス型のいずれであってもよい。

各液晶パネル１０，２０のプレナー状態での選択反射の波長帯域はともに可視領域にあるが、相対的に観察者側の第１液晶パネル１０の波長帯域が短波長側に存在し、反観察者側の第２液晶パネル２０の波長帯域がそれよりも長波長側に存在している。

白黒表示の明るさを損なうことなく、きれいな赤表示を可能とするため、本発明において、カラーフィルタ３０には、裏面側の第２液晶パネル２０の選択反射波長（主波長）よりも７０ｎｍ低波長側での透過率が、同選択反射波長（主波長）よりも３０ｎｍ低波長側での透過率の８５％以下である透過率特性を有するものが用いられる。これは、次の理由による。

白黒の表示品位をある程度確保しつつ、赤の表示色純度を上げるに際して重要なのは、できるだけ全波長域にわたる反射率を確保しながら、所定の発色に不必要な波長成分のみを抑制することである。赤発色のみを考えれば、所定の波長より低波長側の波長成分をすべて除去すればよいが、そうすると明るい白表示に必要な反射成分もかなり失われてしまう。

すなわち、明るい白黒表示を実現するためには、長波長側である第２液晶パネル２０の反射率をできる限り広い帯域にわたって確保することが望ましく、同時に色純度の高い赤を発色するためには、長波長側の反射成分の中から赤発色に致命的なダメージを与えると思われる特定の波長領域成分のみを抑制することが重要である。この特定の波長領域成分の抑制の程度としては、完全に除去するのではなく、他の波長領域での反射率と比較して一定レベル以下の反射率となっていれば十分である。

このような知見に基づいて、特定の波長帯域、すなわち反観察者側の第２液晶パネル２０の選択反射波長（主波長）より３０ｎｍ程度低波長のところから、同選択反射波長より７０ｎｍ程度低波長の範囲での光透過率が鋭く低下し、かつ、それ以外の波長帯域における光透過率が高いカラーフィルタ３０を液晶パネル１０，２０間に配置したところ、白の明るさが大幅に損なわれることがなく、かつ、鮮明な赤発色が実現できた。

なお、観察者側の第１液晶パネル１０の選択反射波長については、わずか±５ｎｍ程度の変化によっても、着色フィルタ３０と組み合わせて白を表示する際の色味が変化する。例えば、第２液晶パネル２０の選択反射波長が６３０ｎｍ近傍の場合は、第１液晶パネル１０の選択反射波長を変化させていくと黄緑がかった白から緑系の白に変わり、第２液晶パネル２０の選択反射波長が６５０ｎｍ近傍の場合には、赤紫がかった白から無彩色の白、さらには黄緑系の白へと変化していく。

すなわち、長波長側の第２液晶パネル２０の選択反射波長の設定によって、白の無彩色化の限界がある程度決まってしまうが、短波長側の第１液晶パネル１０の選択反射波長を適当に設定することにより、用途にあった適当な色味に調整することができる。次に本発明の第２の形態について説明する。

図４の模式的断面図に示すように、本発明の第２の形態による液晶表示装置は、表示観察面側（図４において上側）に配置される第１液晶パネル１０と、その裏面側（図１において下側，反観察面側とも言う）に配置される第２液晶パネル２０の２枚の液晶パネルを積層してなる。

各液晶パネル１０，２０ともに、対向的に配置された一対の透明電極基板１１，１１；２１，２１を備え、それらの間には、電圧非印加時に少なくともプレナー状態とフォーカルコニック状態の２つの異なる安定した光学状態を示すメモリ性液晶（この実施形態ではカイラルネマチック液晶）が挟持されている。

裏面側の第２液晶パネル２０の裏面には光吸収層４０（この実施形態では黒色塗料）が設けられている。なお、この液晶表示装置の表示形態は、セグメント型もしくはドットマトリクス型のいずれであってもよい。

各液晶パネル１０，２０のプレナー状態での選択反射の波長帯域はともに可視領域にあるが、相対的に表示観察面側の第１液晶パネル１０の波長帯域が短波長側に存在し、裏面側の第２液晶パネルの波長帯域がそれよりも長波長側に存在している。

このように、短波長側の第１液晶パネル１０を表示観察面側とし、長波長側の第２液晶パネル２０をその裏面側に配置して積層した状態で、良好な白黒表示を得るには、各液晶パネル内のカイラルネマチック液晶をともに選択反射を呈するプレナー状態としたときの色度が、Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標上において（０．２９，０．２９），（０．３５，０．２９），（０．２９，０．３６），（０．３５，０．３６）の４点によって囲まれる領域内（図５に示す鎖線枠内）に存在するようにすることが重要である。

そのためには、表示観察面側の第１液晶パネル１０の選択反射波長帯域を４３０〜５１０ｎｍとし、これに対して、裏面側の第２液晶パネル２０の選択反射波長帯域を５６０〜６６０ｎｍとすることが好ましい。

なお、一般的に定義される白表示とは、上記Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標上における４点（０．２９，０．２９），（０．３５，０．２９），（０．２９，０．４４），（０．３５，０．４４）を結ぶ色度座標空間に含まれる色純度である。ペーパーライクな見栄えを実現する際の目標の一つとして新聞紙があり、同じ反射光学系で測定した場合、新聞紙の色度は（０．３３，０．３３）、明るさを示すＹ値は８３％となる。ここで、Ｙ値は白色校正板に対する相対値である。

次に、本発明の参考実施例Ａ１〜Ａ６と参考比較例Ａ１〜Ａ５について説明する。各例ともに、液晶パネルの基本仕様は以下の通りとした。
ガラス基板の厚みは０．４ｍｍ、絶縁層を両面に設け、配向膜層には両面ポリイミド樹脂膜を用いた。セルギャップは、短波長側４μｍ，長波長側４．５μｍとした。液晶材料は、市販のネマチック液晶（メルクジャパン社製ＭＪ００４２３，Ｔｃ＝９４．０℃，Δｎ＝０．２３０，Δε＝１５．０）に下記に示す光学活性化合物式（ａ１），（ａ２），（ａ３）を添加した。光学活性化合物は所定の選択反射波長が得られるように添加量を調整した。

そして、長波長側（反観察者側）の液晶パネルの裏面側に艶消し黒色塗料を塗装した。

なお、参考実施例Ａ１〜Ａ６を行うにあたっては、たいへん明るく色純度の高い白黒表示のほかに赤や青などの有彩色を得るようにした。赤を表示する際には、選択反射波長が長波長側のメモリ性液晶の選択反射波長と関連付けられた所定のカラーフィルタを併用して良好な赤発色を得るようにした。赤の明るさ、色純度、色味は、長波長側の選択反射波長の設定とカラーフィルタの特性でほぼ決定できることを見出した。

また、特定の明るさ・色純度をもつ赤表示を実現する長波長側の選択反射波長とカラーフィルタとの組み合わせが選択されると、実現可能な白の無彩色レベルもある範囲に限定されることがわかった。上述したように、良好な白を実現するための短波長側の選択反射波長の設定はきわめて限定される。

白の表示レベルとしては、カラーフィルタを含めることによって、カラーフィルターを併用しない後述する２層積層型の場合と比較すると、ある程度の輝度・白の色純度低下が生ずることがわかった。また、特に真正面と斜め方向とで表示色が異なって見えるなど視野角依存性もやや悪くなる傾向が見られた。これをできる限り抑制するように上記の条件を選択して構成した。

ここで、図２を参照して、赤表示とは、４点（０．４７，０．３０），（０．６０，０．３０），（０．４７，０．４０）および（０．６０，０．４０）を結ぶ境界を含む色度座標空間に含まれる色純度である。また、白表示とは、４点（０．２９，０．２９），（０．３５，０．２９），（０．２９，０．４４），（０．３５，０．４４）を結ぶ色度座標空間に含まれる色純度である。なお、各座標はＣ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標による表記である。

この際、（長波長側の設定波長−７０）ｎｍ付近での透過率が、（長波長側の設定波長−３０）ｎｍ付近での透過率の８５％以下となる透過率特性（フィルタ透過率低下度）を有するカラーフィルタを用いることが好ましい。また、長波長側の設定波長域での透過率が６０％以上である接着層を介して、一方の液晶パネルとカラーフィルタとが接着されていることが好ましい。

なお、着色層は、１枚のフィルム状物でもよいし、または同等の光学性能を有する材料を液晶パネルの表面に塗布して用いることもできる。塗布の方が量産に適しているので好ましい。

（参考実施例Ａ１）
本例ではカラーフィルタ併用２層型で白黒赤のマルチカラー表示とした。食品売り場などの電子棚札に好ましい例である。商品の特売時に、重要な情報を赤表示とした。明るく色純度の高い赤と白黒発色の両立を達成した。赤の系統色には、やや橙の強い朱色系と濃いピンク系の２種があるが、特に食品売り場などに利用される電子棚札としては暖色系が好まれるので、朱色系を選択した。さらに、短波長側の選択波長を所定値に設定することによって、色純度の高い明るい赤表示以外に、無彩色にできるだけ近づけた白黒表示も可能となった。
裏面側（非観察者側）の選択反射波長（主波長）は６３５ｎｍ、表示観察面側の選択反射波長（主波長）は５３０ｎｍに設定した。
カラーフィルタは、分光チャート付き１００色カラーフィルタ（商品名Ｒｏｓｃｏｌｕｘ）の＃０４を用いた（フィルタ透過率６６％，フィルタ透過率低下度８２％）。
以下、Ｙ値は白色校正板に対する相対値、座標はＣ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標であり、フィルター番号は同商品の型番である。
マルチカラー発色は以下のようにした。所定の表示色のときの各２層の状態をＰ（プレナー状態）およびＦ（フォーカルコニック状態）として表す。表示を行う際の駆動には、特願２００１−２８５９７９の駆動法を用いた。（１）やや緑がかった白はＰ（短）およびＰ（長）の組み合わせ、（２）黒はＦ（短）およびＦ（長）の組み合わせ、（３）朱色系の赤はＦ（短）およびＰ（長）の組み合わせ、（４）水色がかった緑はＰ（短）およびＦ（長）の組み合わせで発色するように構成した。Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標における各表示色の座標値は、白（０．３４，０．４３），赤（０．４９，０．３５），黒（０．３１，０．２９），緑（０．２８、０．４６）であった。
なお、光源は２５０Ｗのメタルハライドランプを採用し、入射角度はおよそ２０°とし、液晶パネルからの反射光がちょうど０°になるように配置した。周囲温度は常温とし、Ｙはおよそ６０％、コントラスト比はおよそ１０であった。
本例を用いて、図３に示す電子棚札の表示で以下のようにマルチカラー表示を行うことができた。「本日の」を黒表示、「お買い得品」を赤表示、「フロリダ産グレープフルーツ」を青地に黒表示、「通常価格１４０円／個のところ」を黒表示、「９８円」を赤表示とし、全体の背景色をやや緑がかった白とした（５３０ｎｍ／６３５ｎｍで＃０４のカラーフィルタを使用）。なお、全体の背景色は正面以外の方向から見ると、おおむね良好な白に見えるように設定した。白・赤両立レベルは、白・赤ともに良好の「〇」であった。

（参考実施例Ａ２〜Ａ６，参考比較例Ａ１〜Ａ５）
参考実施例Ａ２〜Ａ３および参考比較例Ａ１〜Ａ３では、観察者側のメモリ性液晶の選択反射波長は５３０ｎｍに設定し、カラーフィルタの透過率低下度を変化させて、白表示と赤表示がともに見栄え良好となるか確認した。また、参考実施例Ａ４〜Ａ６および参考比較例Ａ４、Ａ５では、観察者側のメモリ性液晶の選択反射波長は５０５ｎｍに設定し、カラーフィルタの透過率低下度を変化させて、白表示と赤表示がともに見栄え良好となるか確認した。下記の表Ａ１において、〇は赤・白ともに良好な表示が得られたことを示し、△は赤表示は良好であるが白が出ないことを示し、×は特に赤表示が得られないことを示している。
表Ａ１の結果から、フィルタ透過率低下度が所定範囲内であれば、赤の呈色に不要な特定の波長成分を抑制することができるので、鮮やかな赤表示が得られる。

（参考実施例Ａ４）
観察者側の選択反射波長を５０５ｎｍとし、反観察者側の選択反射波長を６５０ｎｍとした組み合わせで、カラーフィルタに、分光チャート付き１００色カラーフィルタ（商品名Ｒｏｓｃｏｌｕｘ）の＃３４３を用いた（フィルタ透過率３３％，フィルタ透過率低下度３１％）。
Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標における各色の値は、白（０．３０，０．３３），赤（０．５１，０．３０），黒（０．３４，０．２８），緑（０．２１，０．３７）であり、白表示、赤表示ともに良好であった。なお、参考実施例Ａ１，Ａ４、と次の参考実施例Ａ７のｘｙ色度座標上での色度値を図２に示す。

（参考実施例Ａ７）
観察者側の選択反射波長を５２０ｎｍとした以外は、上記参考実施例Ａ１と同様にして液晶表示装置を作製した。Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標における各色の値は、白（０．３２，０．３８），赤（０．４９，０．３７），黒（０．３１，０．２８），緑（０．２２，０．３４）であり、白表示、赤表示ともに良好であった。次に、本発明の実施例を説明する。

（実施例Ｂ１）
非観察面側の上記第２液晶パネル２０に相当する長波長側の液晶パネルを次のようにして作製した。
ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）よりなる透明導電膜が成膜されたガラス基板を２枚用意し、各基板に対して、時間・分表示に対応する形状、線間隔（電極間の間隔）および電極数となるようにエッチングを施して電極群を形成した。そして、各基板の透明電極形成面側に電気絶縁層を形成した後、各基板ともその上にポリイミドの樹脂溶液を塗布し焼成して配向膜を形成した。配向膜の膜厚は約６０ｎｍであった。配向膜の表面にはラビングを施さずそのままの状態とした。
この２枚の基板を電極が対向するように配置し、その対向面間に面内スペーサとして直径４．８μｍの樹脂ビーズを散布した。そして、液晶注入口となる部分を除いて一方の基板の四辺に直径４．８μｍの微量のグラスファイバを含むエポキシ樹脂からなる周辺シール材を塗布した後、２枚の基板を貼り合わせてセルギャップ４．６μｍの液晶セルを得た。
一方、カイラルネマチック液晶としては、透明点Ｔｃ＝８７℃，屈折率異方性Δｎ＝０．２３１，誘電率異方性Δε＝１６．５，粘度η＝３２ｍＰａ・ｓ，比抵抗２×１０^１１ Ω・ｃｍのネマチック液晶８４．７部に、化ｂ１に示すカイラル剤５．１部，化ｂ２に示すカイラル剤５．１部，化ｂ３に示すカイラル剤５．１部を溶解混合したものを用いた。この液晶のヘリカルピッチは約０．３８μｍである。

このカイラルネマチック液晶を液晶セル内に真空注入法で注入した後、その注入口を光硬化樹脂で封止した。この液晶パネルの裏面側の基板面を艶消し用の黒色塗料で塗装した。
このようにして作製したカイラルネマチック液晶パネルにおいて、プレナー状態では、一定の繰り返し周期（ピッチ）を持つねじれ構造の配向軸（ヘリカル軸）の平均的な方向が電極基板にほぼ垂直な方向となる。液晶のピッチｐと平均屈折率ｎＡＶＧ で決定される特定の波長λで選択反射が生ずる（λ＝ｎＡＶＧｐ）。
これに対して、フォーカルコニック状態では、ヘリカル軸が電極基板面に対してばらばらの方向を向いており、入射光の一部は散乱されるが大部分の光は透過する。そのため、裏面側に設けた黒色塗料の色が表側から観察される。
この液晶パネルの電極取り出し部に、最大実効電圧ＶＭＡＸ として、パルス幅５００ｍｓで３０Ｖのバイポーラ矩形波パルスを印加した後、電圧を遮断したところ、画素部分はすべてプレナー状態になり、黄色の光を反射した。このスペクトルを反射光学系にて測定したところ、５９５ｎｍがピークであった。このピーク波長が選択反射波長である。
次に、２０Ｖのバイポーラ矩形波パルスを印加した後、同様に電圧を遮断したところ、フォーカルコニック状態による弱い散乱を呈し、表側から背景色である黒色が視認され、画素部分はすべて黒色となった。このように、配向状態を変化させるのには高い電圧を必要とするが、その後電圧を遮断しても安定な配向状態が得られ、コントラスト確保がなされるのがカイラルネマチック液晶パネルの特徴である。
観察面側の上記第１液晶パネル１０に相当する短波長側の液晶パネルについても、液晶のヘリカルピッチが約０．３１μｍとなるように各カイラル剤を溶解混合することと、セルギャップを３．６μｍとしたことを除いて、上記長波長側の液晶パネルと同様の手法にて作製した。
この短波長側の液晶パネルの電極取り出し部に、最大実効電圧ＶＭＡＸ として、パルス幅５００ｍｓで３０Ｖのバイポーラ矩形波パルスを印加した後、電圧を遮断したところ、画素部分はすべてプレナー状態になり、青色の光を反射した。このスペクトルを反射光学系にて測定したところ、ピーク波長（主波長）は４９０ｎｍがであった。次に、２０Ｖのバイポーラ矩形波パルスを印加した後、同様に電圧を遮断したところ、フォーカルコニック状態による弱い散乱を呈した。
短波長側の液晶パネルを表示観察面側とし、その裏面側に長波長側の液晶パネルを配置してエポキシ樹脂を介して一体的に積層した。そして、両液晶パネルのカイラルネマチック液晶を同時にプレナー状態としたとき、輝度はＹ＝４７％，色度は（０．３０，０．３２）のほぼ良好な白表示が得られた。このときのコントラストは３．４であった。

（実施例Ｂ２）
短波長側の液晶パネルのセルギャップを３．６μｍ，選択反射のピーク波長を４４０ｎｍとし，長波長側の液晶パネルのセルギャップを４．６μｍ，選択反射のピーク波長を５７５ｎｍとしたほかは、上記実施例Ｂ１と同様にした。輝度はＹ＝５３％，色度は（０．３０，０．３２）で上記実施例Ｂ１と同じくほぼ良好な白表示が得られた。このときのコントラストは３．８であった。

（実施例Ｂ３）
短波長側の液晶パネルのセルギャップを４．０μｍ，選択反射のピーク波長を５００ｎｍとし，長波長側の液晶パネルのセルギャップを４．６μｍ，選択反射のピーク波長を６００ｎｍとしたほかは、上記実施例Ｂ１と同様にした。輝度はＹ＝５３％，色度は（０．３０，０．３５）で、明るく十分に白と認識できる表示であった。このときのコントラストは３．５であった。

（比較例Ｂ１）
短波長側の液晶パネルのセルギャップを４．０μｍ，選択反射のピーク波長を５３０ｎｍとし，長波長側の液晶パネルのセルギャップを４．６μｍ，選択反射のピーク波長を６００ｎｍとしたほかは、上記実施例Ｂ１と同様にした。輝度はＹ＝６２％，色度は（０．３３，０．４２）で、黄緑系の白であった。また、コントラストは３．５であった。

（比較例Ｂ２）
短波長側の液晶パネルのセルギャップを４．０μｍ，選択反射のピーク波長を５５０ｎｍとし，長波長側の液晶パネルのセルギャップを５．０μｍ，選択反射のピーク波長を６５０ｎｍとしたほかは、上記実施例Ｂ１と同様にした。輝度はＹ＝６２％，色度は（０．３８，０．４２）で、黄緑系の白であった。また、コントラストは３．５であった。

参考として、上記実施例Ｂ１〜３および比較例Ｂ１〜２の内容をまとめた表を下記に示す。

次に、本発明の別の実施例について説明する。この実施例においては、ガラス基板の厚みは０．４ｍｍ、絶縁層を両面に設け、配向膜層には両面ポリイミド樹脂膜を用いた。セルギャップは、短波長側４μｍ，長波長側４．５μｍとした。液晶材料は、市販のネマチック液晶（メルクジャパン社製ＭＪ００４２３，Ｔｃ＝９４．０℃，Δｎ＝０．２３０，Δε＝１５．０）に下記に示す光学活性化合物式（ｂ４），（ｂ５），（ｂ６）を添加した。光学活性化合物は所定の選択反射波長が得られるように添加量を調整した。

そして、長波長側（非観察面側）の選択反射波長（主波長）を６２０ｎｍとし、短波長側（表示観察面側）の選択反射波長（主波長）を４９０ｎｍとした。長波長側の液晶パネルの裏面側に艶消し黒色塗料を塗装した。
表示形態は、複数のコモン電極と複数のセグメント電極よりなるドットマトリクス型表示で、その駆動方法は、すべてのコモン電極を１本ずつ選択するコモン電極の走査を少なくとも１回行ってメモリ性液晶をオン表示とするための電圧をメモリ性液晶に印加し、次にオン表示とするための電圧が印加されたメモリ性液晶に表示データに対応する電圧を印加する方法を採用し、以下のようにしてマルチカラー表示を得た。
なお、（短）は短波長側，（長）は長波長側，Ｐはプレナー状態，そしてＦはフォーカルコニック状態を意味している。（１）白表示はＰ（短）およびＰ（長）の組み合わせ、（２）黒表示はＦ（短）およびＦ（長）の組み合わせ、（３）黄色表示はＦ（短）およびＰ（長）の組み合わせ、（４）青表示はＰ（短）およびＦ（長）の組み合わせとした。このように、表示データと各液晶パネルの相状態を制御することにより、上記のマルチカラー表示を達成できた。
白の輝度はＹ値で約４５％，コントラスト比は約６であった。また、各色の色度座標値は、白（０．２９，０．３１），黒（０．２４，０．２５），橙（０．４１，０．３６），青（０．１８，０．２５）であった。

本発明の参考実施形態に係る液晶表示装置を示した模式的断面図。 本発明の参考実施例Ａ１，Ａ４，Ａ７の発色状態を示す説明図。 本発明の参考実施例としての電子棚札の情報表示例を示した説明図。 本発明の実施形態に係る液晶表示素子を示した模式的断面図。 Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標上に、本発明による実施例とその比較例の色度値をプロットした説明図。 二つの液晶パネルの発色点を示す色度座標図とその座標データ。 選択反射色のスペクトル図。 白重視の場合の設定の仕方を示す色度座標図とその座標データ。 輝度重視の場合の設定の仕方を示す色度座標図とその座標データ。 液晶パネルのみの構成で色シフトを示す色度座標図とその座標データ。 フィルタ層を併用した場合の色シフトを示す色度座標図とその座標データ。

符号の説明

１０ 第１液晶パネル（表示観察面側）
２０ 第２液晶パネル（裏面側）
３０ 光吸収層
４０ カラーフィルタ

Claims (4)

1. 電圧非印加時に少なくともプレナー状態とフォーカルコニック状態の２つの安定状態が備えられ、
   かつ、プレナー状態での選択反射波長が可視領域に存在するメモリ性液晶が備えられ、選択反射波長が異なる第１の液晶パネルと、第２の液晶パネルとが備えられ、
   選択反射波長が相対的に短い方の第１の液晶パネルを観察面側に、選択反射波長が相対的に長い方の第２の液晶パネルを反観察面側に、組み合わせて配置されてなる液晶表示装置において、
   第１の液晶パネルの選択反射波長は４３０〜５１０ｎｍの範囲に設けられ、
   第２の液晶パネルの選択反射波長は５６０〜６６０ｎｍの範囲に設けられ、
   かつ、Ｃ．Ｉ．Ｅ．色度座標上で、Ｃ光源と第２の液晶パネルの選択反射色の座標間距離が、Ｃ光源と第１の液晶パネルの選択反射色の座標間距離より２０％以下の範囲で長くなるように上記２つの液晶パネルの選択波長が設定され、
   少なくとも白表示と黒表示を含むマルチカラー表示を行うことができることを特徴とする液晶表示装置。
2. それぞれプレナー状態にある第１の液晶パネルと第２液晶パネルの、積層状態における観察者に視認される色度が、Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１色度座標上において（０．２９，０．２９），（０．３５，０．２９），（０．２９，０．３６），（０．３５，０．３６）の４点によって囲まれる領域内に存在することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. メモリ性液晶がカイラルネマチック液晶もしくはコレステリック液晶である請求項１〜２のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
4. 前記第２の液晶パネルの裏面側に光吸収層を配置し、
   前記第１の液晶パネルが選択反射状態にある場合の標準光源下における発色と、前記第１の液晶パネルが透過状態で、前記第２の液晶パネルが選択反射状態にある場合の標準光源下における発色とをＣ．Ｉ．Ｅ．のＸＹ色度座標上に示したときに、二つの発色に対応する二つの座標を等分する点の位置が、標準光源下における白色点からＸＹ色度座標上で０．０３以下の距離にあるように、それぞれの液晶パネルの選択反射波長を調整し、
   少なくとも光吸収層による発色と、二つの発色を混合することにより得られる白色とを含むマルチカラー表示を呈するようにする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。

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