JP5267066B2

JP5267066B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP5267066B2
Application number: JP2008296377A
Authority: JP
Inventors: 尚森川; 敦資平野; 宏有沢
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-11-20
Also published as: US20100123840A1; US8094248B2; JP2010122484A

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

一対の電極間にコレステリック液晶層を有し、駆動電圧を印加することで、当該コレステリック液晶層の配向パターンを、フォーカルコニック相（Ｆ相）、プレーナ相（Ｐ相）、又はホメオトロピック相（Ｈ相）に適宜変化させ、外光を反射又は透過させて画像を表示する媒体（例えば電子ペーパー）が提案されている。

このようなコレステリック液晶層を使用した表示装置では、高い反射率と、低い駆動電圧が求められる。例えば、消去電圧を不要とするため、液晶層を挟む基板間の一部に圧力を加えて液晶層の流れを作ることにより画像を消去する表示装置が提案されている（特許文献１参照）。また、感熱性の形状記憶材料層と、コレステリック液晶層とを備え、サーマルヘッド又はレーザー光を利用した温度変化により描画を行う記録媒体が提案されている（特許文献２参照）。
特表２００５−５０１２９４公報特開２００２−００６２８０公報

本発明は、低電圧でメモリー性のある表示を実現する液晶表示装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、対向配置された一対の電極間にコレステリック液晶層が配置され、該液晶層の配向状態により外光を反射又は透過させて画像を表示する液晶表示媒体と、前記液晶表示媒体の表示面とは反対側に配置され、それぞれ電極が形成された一対の基板が対向配置された対向平板型の静電アクチュエータと、を具備し、前記静電アクチュエータにより前記液晶表示媒体に圧力を印加して前記液晶層をプレーナ状態にした後、画像データに応じて前記液晶表示媒体の特定領域に前記一対の電極を通じて電圧が印加されることにより前記液晶層の配向状態を変化させて画像を表示することを特徴とする液晶表示装置である。
請求項２の発明は、前記液晶表示媒体が、前記コレステリック液晶層が配置された電極間に前記液晶層を仕切る隔壁を有し、前記静電アクチュエータの前記基板間には、前記液晶表示媒体の前記隔壁に対応する位置に隔壁を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置である。
請求項３の発明は、前記液晶表示媒体が、互いに異なる波長域の光を選択的に反射する複数の液晶層が積層された構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置である。

請求項１に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、低電圧でメモリー性のある表示を実現する液晶表示装置を提供することができる。
請求項２に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、低電圧でメモリー性のある表示をより確実に実現する液晶表示装置を提供することができる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、低電圧でメモリー性があり、多色表示を実現する液晶表示装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら実施形態について具体的に説明する。なお、実質的に同一の機能及び作用を有する部材には、適宜全図面を通じて同じ符合を付与又は符号を省略し、重複する説明は適宜省略する。

まず、コレステリック液晶の配向特性について説明する。図１は、コレステリック液晶の配向状態を模式的に示している。コレステリック液晶は、液晶分子が層状に配列するとともに層ごとに螺旋状にねじれた構造となる特性がある。このような螺旋構造を有するコレステリック液晶層の螺旋軸方向から入射した光のうち、螺旋ピッチに依存した特定の光を干渉反射し、電界強度によって配向が変化して反射率が変化する。具体的には、螺旋軸がセル表面に対してほぼ垂直になり、入射光に対して特定波長の光を選択的に反射するプレーナ相（図１（Ａ））、螺旋軸がほぼセル表面に平行になり、入射光を前方散乱させながら透過させるフォーカルコニック相（図１（Ｂ））、及び、螺旋構造がほどけて入射光をほぼ完全に透過させるホメオトロピック相（図１（Ｃ））、の３つの状態を示す。

このようなコレステリック液晶を用いた反射型の液晶表示装置では、一般的に、ホメオトロピック配向への閾値以上の電圧を印加した後、急速に電界を除くとプレーナ配向となり、コレステリック液晶の螺旋ピッチに応じた反射色を示すことになる。しかし、一旦ホメオトロピック配向を経由するため、駆動電圧が高く、高価な駆動ＩＣが必要であり、高精細化に伴い駆動ＩＣの数が飛躍的に増加しコストが高くなるといった問題がある。また、電界によるプレーナ配向状態では、反射率が低く、液晶本来の反射率が十分利用できていないという問題もある。そのため、十分な反射率を得るためには液晶層の厚さを大きくする必要があり、その結果、駆動電圧が高くなってしまう。
一方、圧力印加によってコレステリック液晶層をプレーナ状態にすれば、電界によってプレーナ配向状態とする場合に比べて反射率を高くすることが可能である。

図２は、コレステリック液晶層（厚み：２μｍ）を圧力印加によって初期化した場合（菱形プロットを結ぶ特性曲線）と、電圧印加（２０Ｖ）によって初期化した場合（四角プロットを結ぶ特性曲線）において、ある矩形電圧を３００ｍｓ印加することによって書込みを行うときの駆動電圧−反射率特性を示している。図２に示されるように、コレステリック液晶の配向状態は、電界強度に応じて、プレーナ状態（Ｐ）、フォーカルコニック状態（Ｆｃ）、ホメオトロピック状態を超える電圧からは再びプレーナ状態（Ｐ）に変化する。

通常、電圧のみで画像書き込みを行う場合、特定領域の液晶層をホメオトロピック状態からプレーナ状態（Ｐ‘）又はフォーカルコミック状態（Ｆｃ）に配向状態を変化させて画像の書き込みが行われるため、液晶層の厚みを２μｍ程度に薄くしても少なくとも２０Ｖ程度の駆動電圧が要求される。
一方、液晶層を圧力によってプレーナ状態（Ｐ）とした場合、プレーナ状態で高い反射率が得られ、１０Ｖ程度でフォーカルコニック状態（Ｆｃ）となる。すなわち、圧力によって液晶層全体をプレーナ状態（Ｐ）とした後、画像データに応じた特定領域に１０Ｖ程度の電圧を印加してフォーカルコニック状態（Ｆｃ）として反射率を変化させることで、画像書き込みを行うことができる。

＜第１の実施形態＞
図３は、第１の実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示している。本実施形態に係る液晶表示装置１１は、液晶表示媒体２０と静電アクチュエータ３０とを備えている。静電アクチュエータ３０は液晶表示媒体２０の表示面とは反対側に配置され、液晶表示媒体２０と一体化されている。このような構成の液晶表示装置１１では、静電アクチュエータ３０により液晶表示媒体２０の液晶層２３に応力を印加してプレーナ状態にした後、液晶表示媒体２０の一対の電極２２，２５を通じて画像データに応じた特定領域に電圧が印加されることにより液晶層２３の配向状態が変化して画像が表示される。また、画像の書き込み時以外では無電源で画像が保持されるため、低電圧での画像表示が可能である。

（液晶表示媒体）
図４は、液晶表示媒体２０の構成を概略的に示している。この液晶表示媒体２０は、片面にそれぞれ電極２２，２５が形成された２つの基板２１，２６が対向配置され、一対の電極２２，２５間にコレステリック液晶層（適宜「液晶層」という）２３が配置されている。液晶層２３の配向状態によって外光（入射光）を反射又は透過させて画像が表示される。

−基板−
各基板２１，２６は、液晶層２３等を間に保持するとともに、外力に耐える強度を有するシート状の部材で構成される。
基板２１，２６を構成する具体的な材料としては、無機シート（例えばガラス、シリコン基板）、高分子フィルム（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート）等が挙げられる。例えば、本実施形態に係る液晶表示装置を電子ペーパとする場合は、基板２１，２６はフレキシブル性を有することが好ましく、高分子フィルムが好適である。

表示面側の基板２１は、少なくとも入射光を透過し、液晶層２３の配向状態によって表示される画像を目視することが可能な透明基板である。通常は、可視光全域にわたって透過性を有する透明基板を用いればよいが、表示する特定の波長域のみ光透過性を有する透明基板を用いてもよい。また、外側表面に、防汚膜、耐磨耗膜、光反射防止膜、ガスバリア膜など公知の機能性膜を形成してもよい。
表示面側の基板２１の厚みは、材質等にもよるが、液晶層２３等を保護するための強度、フレキシブル性等を考慮し、通常は、０．０２５〜２ｍｍ程度とする。

一方、静電アクチュエータ３０と接する非表示側の基板２６には、液晶層２３を透過した光を吸収する光吸収層２７が形成されている。光吸収層２７は、可視波長域全域（４００〜７００ｎｍ）を吸収する黒色の色材、例えば、カーボンブラックやアニリンブラックなどの黒色顔料や黒色染料を含む塗料や、酸化クロムなどの無機材料を用いて形成される。
非表示側の基板２６の厚みは、静電アクチュエータ３０による応力が液晶層２３に伝わる厚みとする必要があり、材質等にもよるが、通常は、２５〜２００μｍ程度とする。

−電極−
本実施形態に係る液晶表示装置はパッシブマトリクス型であり、各基板２１，２６には、一方は陽極、他方は陰極となるように、ストライプ状の電極２２，２５がそれぞれ形成されている。このようなストライプ状の電極２２，２５が交差するように配置され、電極２２が交差する領域の液晶層２３に電圧が印加される。画像データに応じた特定領域において電極２２，２５を通じて液晶層２３に電圧を印加することで配向状態が変化し、それにより特定波長の光に対する反射率が変化することになる。

電極２２，２５としては、具体的には、金属（例えば金、アルミニウム）、金属酸化物（例えば酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ））、導電性有機高分子（例えばポリチオフェン系、ポリアニリン系）などで形成された導電性薄膜を挙げることができる。なお、表示面側の電極は少なくとも入射光を透過する透明電極とする。透明電極は、可視光全域にわたって透過性をもつものでもよいし、表示させる波長域のみ透過性を有していてもよい。光透過性、成膜性などの観点から、ＩＴＯ電極が好ましい。

−配向膜−
電極２２，２５上には配向膜（不図示）が形成されている。配向膜は液晶分子を一定の方向に配列するための膜であり、本実施形態では、液晶層２３の配向状態をフォーカルコニックにするための垂直配向膜が設けられている。配向膜の形成は、ポリイミドやポリビニルアルコールなどの樹脂、アルキルアンモニウム化合物やアルキルシラン化合物などの低分子表面改質剤、ＳｉＯなどの無機薄膜などが用いられる。例えば、電極膜上にポリイミド樹脂などの樹脂材料を用いて成膜した後、ラビングにより一定方向に溝を形成することで垂直配向膜を形成する事もできる。

−隔壁−
上下の電極２２，２５間には、液晶層２３を区画する隔壁（リブ）２４が形成されている。例えば、上下の電極２２，２５の間に格子状の隔壁２４を形成することで、隔壁２４により囲まれた液晶層２３がそれぞれ画素を形成することになる。
隔壁２４は、例えば、透明基板２１上に形成した配向膜上にネガレジスト又はポジレジストを塗布し、フォトマスクを用いて所定のパターンに露光した後、現像することにより形成する。

−液晶層−
液晶層２３は主にコレステリック液晶により構成されている。液晶層２３は、対向する電極２２，２５間に隔壁２４によって区画された状態で配置されており、特定の領域における液晶層２３の配向状態が変化することで、入射光のうち特定波長の光の反射・透過状態が変調する。また、コレステリック液晶の特性であるメモリ性により、選択された配向状態が電圧無印加で保持される。

コレステリック液晶として使用可能な具体的な液晶としては、ネマチック液晶（例えばシッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、安息香酸エステル系、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、ビフェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサンエステル系、シクロヘキシルエタン系、シクロヘキサン系、トラン系、アルケニル系、スチルベン系、縮合多環系）、またはこれらの混合物に、カイラル剤（例えばステロイド系コレステロール誘導体、シッフ塩基系、アゾ系、エステル系、ビフェニル系）を添加したもの等を挙げることができる。

コレステリック液晶の螺旋ピッチは、ネマチック液晶に対するカイラル剤の添加量で調整される。例えば、表示色を青、緑、又は赤とする場合には、それぞれ選択反射の中心波長が、例えば４００ｎｍ〜５００ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、又は６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲になるようにネマチック液晶とカイラル剤の配合量を調整すればよい。
また、コレステリック液晶の螺旋ピッチの温度依存性を補償するために、ねじれ方向が異なる、または逆の温度依存性を示す複数のカイラル剤を添加する公知の手法を用いてもよい。

（静電アクチュエータ）
図５は、静電アクチュエータ３０の構成を概略的に示している。本実施形態に係る静電アクチュエータ３０は対向平板型であり、液晶表示媒体２０の表示面の背後（表示面とは反対側）において液晶表示媒体２０と一体化されている。対向配置された基板３１，３６にそれぞれ電極３２，３５が形成されており、電極３２，３５間に電圧を印加することで上部基板３１が変形する。静電アクチュエータ３０は液晶表示媒体２０と一体化されているため、静電アクチュエータ３０の上部基板３１の変形に伴い、液晶表示媒体２０に応力が印加されて液晶層２３をプレーナ状態とすることができる。

−基板−
静電アクチュエータ３０の上部基板３１は、電極３２，３５間の電圧の印加の有無によって上下動するように構成される。例えば、液晶表示媒体２０の基板２１，２６を構成する材料として挙げた高分子材料のほか、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリオレフィン等が挙げられる。上部基板３１の厚みは、その材質等にもよるが、上下動して液晶表示媒体２０に対して応力を印加できるように、通常は１〜２５μｍ程度とする。

一方、背面基板３６は、電極３２，３５間に電圧が印加されてもほとんど変形しないものとし、具体的な材質としては、前記した液晶表示媒体の基板２１，２６を構成する材料として挙げた高分子材料が挙げられる。背面基板３６の厚みはその材質等にもよるが、電圧を印加したときに変形することを防ぐため、通常は５０μｍ〜２ｍｍ程度とする。

−電極−
静電アクチュエータ３０を構成する上下の電極３２，３５としては、導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、液晶表示媒体２０を構成する電極２２，２５と同様の導電性材料により形成される。導電性、成膜性等の観点から、特に、Ａｌ電極が好ましい。なお、静電アクチュエータ３０は、液晶表示媒体２０の液晶層全体に対して一括して応力を印加するため、上下の電極３２，３５は各基板３１，３６の片面全体にそれぞれ共通電極として形成される。

−隔壁−
静電アクチュエータ３０の基板３１，３６間には、液晶表示媒体２０の液晶層２３を仕切る隔壁２４に対応した位置に隔壁３４が設けられている。ここで、「対応した位置」とは、基板３１の垂直上から平面視したときに略同一の位置に存在することを意味し、具体的には、静電アクチュエータ３０の電極３２，３５間に電圧を印加したときに、液晶表示媒体２０の隔壁２４の存在によって中央の基板３１，２６の上下動が抑制されない位置を意味する。
液晶表示媒体２０の隔壁２４を形成する際に用いたマスクと同じものを用いれば、同様のパターンで隔壁３４を形成することができる。隔壁３４を構成する材料としては、ネガレジスト又はポジレジストが挙げられる。隔壁３４で仕切られた基板３１，３６間の空間には空気が封入されている。
このような静電アクチュエータ３０側の隔壁３４は必須ではないが、液晶表示媒体２０の液晶層２３の隔壁２４に対応して静電アクチュエータ３０の基板３１，３６間にも隔壁３４が設けられていれば、静電アクチュエータ３０の電極３２，３５間に電圧を印加したときに、液晶表示媒体２０側の隔壁２４で仕切られている個々の液晶層２３に対し、より均等に応力を印加して全体の液晶層２３をより確実に初期化（プレーナ配向状態の生成）することができる。

このような構成の静電アクチュエータ３０において、静電気力は、ギャップ間隔の２乗に反比例する。従って、低電圧で大きな力を得るには電極間隔ｄを小さくすればよい。例えば、上部基板３１の厚みを薄くするほど静電アクチュエータ３０により生じる応力は大きくなる。本実施形態では上部基板３１の電極３２が液晶表示媒体２０に面するように配置され、電極３２，３５間には上部基板３１が介在しているため、上部基板３１が上下動しても電極３２，３５間のショートが防止されるが、両基板３１，３６の電極３２，３５同士を対向させ、電極３２，３５間に絶縁体を配置してショートを防止してもよい。

上記のような液晶表示媒体２０の光吸収層２７側の面と、静電アクチュエータ３０の上部電極３２が形成されている面を、接着層（不図示）を介して張り合わせる。このとき、液晶表示媒体２０の隔壁２４の位置と静電アクチュエータ３０の隔壁３４の位置とが一致するように張り合わせる。これにより本実施形態に係る反射型の液晶表示装置１１が得られる。
そして、本実施形態に係る液晶表示装置１１では、静電アクチュエータ３０の両電極３２，３５間に電圧を印加して上部基板３１が変形することにより液晶表示媒体２０の液晶層２３に応力が加わり、液晶層２３がプレーナ配向状態となって入射光を反射し、液晶表示媒体２０の一面全体において白表示となる。

このように静電アクチュエータ３０によって液晶層２３をプレーナ状態にして一括してリセットした後、例えば画像データの入出力を制御するメインコントローラ等の外部からの画像データに応じて液晶表示媒体２０の電極２２，２５間の特定領域に電圧が印加される。電圧が印加された液晶層２３では、プレーナ配向状態からフォーカルコニック状態に変化する。フォーカルコニック状態では、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ平行になり、入射光は液晶層２３を透過する。従って、フォーカルコニック状態となった液晶層２３では、入射光は液晶層２３を透過して光吸収層２７に吸収され、選択的に暗表示（黒表示）が形成される。

このように画像データに応じた特定領域の液晶層２３をプレーナ状態からフォーカルコニック状態に変化させることで画像表示が行われるが、例えば液晶層２３の厚みが２μｍであれば、プレーナ状態からフォーカルコニック状態への変化は１０Ｖ程度の低電圧で実現される。すなわち、静電アクチュエータ３０の応力印加により液晶表示媒体２０の液晶層２３をプレーナ配向状態として初期化した上で、外部から入力された画像データに基づいて特定領域の液晶層２３をフォーカルコニック状態とすることにより、低電圧で画像の書き込みが行われることとなる。
従って、例えば、液晶表示媒体の電極間電界のみで駆動させる従来の液晶表示装置では約４０Ｖの駆動電圧が出力可能な駆動ＩＣが必要であった場合に比べ、本実施形態に係る液晶表示装置１１では、静電アクチュエータ３０を駆動する電圧には構成により大きな電圧が必要であるが、１０Ｖ程度の駆動電圧が出力可能な駆動ＩＣで駆動することができ、大幅な低コスト化を図ることができる。

＜第２の実施形態＞
図６は、第２の実施形態に係る液晶表示装置を示している。本実施形態に係る液晶表示装置１２では、液晶表示媒体において透明基板２６ａを介して第１の液晶層２３ａと第２の液晶層２３ｂが積層されており、一方が左旋光の液晶層であり、他方が右旋光の液晶層である。各液晶層２３ａ，２３ｂは別々の電極２２ａ，２５ａ，２２ｂ，２５ｂ間に配置され、また、対応するパターンで形成された隔壁２４ａ，２４ｂによってそれぞれ仕切られている。静電アクチュエータ３０の構成は第１の実施形態と同様である。

コレステリック液晶が示すプレーナ相は、螺旋軸に平行に入射した光を右旋光と左旋光に分け、螺旋のねじれ方向に一致する円偏光成分をブラッグ反射し、残りの光を透過させる選択反射現象を起こす。従って、右旋光又は左旋光のいずれか単層の液晶層では、入射光の約半分が反射されずに透過することになる。

一方、図６に示すように、左旋光と右旋光の各液晶層２３ａ，２３ｂが積層された構成であれば、単層の場合に比べて反射率が向上するため、一層明るい表示が可能となるとともに、コントラストの向上が図られる。各液晶層２３ａ，２３ｂは、各液晶層２３ａ，２３ｂを挟み込む電極２２ａ，２５ａ，２２ｂ，２５ｂによって別々に駆動される。従って、同じ画素内で積層している２つの液晶層２３ａ，２３ｂを別々に駆動して異なる配向状態にすることもできるため、単層の場合に比べて反射率を他段階に調整することも可能である。

なお、２つの液晶層２３ａ，２３ｂの間に配置される透明基板２６ａは、リタデーション（位相差）が大きいと、第１の液晶層２３ａを透過した光が基板内部で回って偏向し、反射率又は透過率の低下を招いてしまう。そのため、液晶層間の透明基板２６ａはリタデーションが小さいことが好ましく、具体的には、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン及び環状ポリオレフィンから選択される１種以上により構成されることが好ましく、特に、ポリエーテルスルホンが好ましい。
また、透明基板２６ａの厚みは、光透過性の低下や、液晶層２３ａ，２３ｂを初期化する際に静電アクチュエータ３０の駆動電力が大きくなることを抑制するため、１〜２５μｍ程度とすればよい。

なお、各液晶層２３ａ，２３ｂは、静電アクチュエータ３０によって同時に応力が加わるため一括して初期化されるが、液晶層ごとに静電アクチュエータを設けて液晶層ごとに加圧して初期化する構成としてもよい。このような構成とする場合は、液晶層２３ａ，２３ｂ間に配置される静電アクチュエータの基板及び電極は光透過性を有する材料によって構成すればよい。

＜第３の実施形態＞
図７は、第３の実施形態に係る液晶表示装置を示している。本実施形態に係る液晶表示装置１３では、第１の液晶層２３ａと第２の液晶層２３ｂが光透過性の膜２９を介して積層されており、一方が左旋光の液晶層であり、他方が右旋光の液晶層である。各液晶層２３ａ，２３ｂは同じ電極２２，２５間に配置されており、各液晶層２３ａ，２３ｂは同時に駆動される。静電アクチュエータ３０の構成は第１の実施形態と同様であり、２つの液晶層２３ａ，２３ｂは同時に応力が加わって一括してリセットされる。

本実施形態に係る液晶表示装置１３では、２つの液晶層２３ａ，２３ｂが同じ電極２２，２５間に配置されて同時に駆動されるため、第２の実施形態に係る液晶表示装置１２よりも駆動電圧は高くなるが、２つの液晶層２３ａ，２３ｂの間には電極が介在しないため光透過性が高くなり、コントラストを一層向上させることが可能となる。

＜第４の実施形態＞
図８は、第４の実施形態に係る液晶表示装置を示している。本実施形態に係る液晶表示装置１４では、液晶表示媒体において互いに異なる波長域の光（青、緑、又は赤）を選択的に反射する３つの液晶層２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒが積層されている。各液晶層２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒの間には透明基板２６ａ，２６ｂが設けられており、第２の実施形態と同様、各液晶層２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒはそれぞれ独立して駆動する電極２２ａ，２５ａ，２２ｂ，２５ｂ，２２ｃ，２５ｃ間に挟まれているとともに、隔壁２４ａ，２４ｂ，２４ｃによりそれぞれ区画されている。各液晶層２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒの表示色はコレステリック液晶の螺旋ピッチに依存するため、各層２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒの選択反射の中心波長が、例えば、４００ｎｍ〜５００ｎｍ（青）、５００ｎｍ〜６００ｎｍ（緑）、又は６００ｎｍ〜７００ｎｍ（赤）の範囲になるようにそれぞれネマチック液晶とカイラル剤の配合量を調整すればよい。

このようにカラー表示を行う場合は、必要に応じて、液晶層２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒの片面側にフィルター又は光吸収層を形成してもよい。表示面を斜め方向から見た場合、各液晶層で反射される光の波長が変化して違った色に見える場合がある。特に、赤色の波長の光を反射する液晶層では、反射波長の移動が大きく、反射光が短波長側に移動（いわゆるブルーシフト）して表示が見え難くなる。例えば、緑色の光を反射すべき液晶層２３Ｇと、赤色の光を反射すべき液晶層２３Ｒとの間に赤色フィルターを設けることで、ブルーシフトが抑制される。

例えば、赤色フィルターとしては、日立化成社製ＰＤ４００Ｒ・ＦＸ１、黄色フィルターとしては、ＪＳＲ社製オプトマーＳＳ２１９１／日本化薬社製ＫａｙａｓｅｔＹｅｌｌｏｗＫ−ＣＬ（１ｗｔ％）、黄色反射層用フィルターとしては、ＪＳＲ社製オプトマーＳＳ２１９１／日本化薬社製ＫａｙａｓｅｔＯｒａｎｇｅＡ−Ｎ（１ｗｔ％）が用いられる。

本実施形態に係る液晶表示装置１４では、各液晶層２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒに印加する電圧をそれぞれ独立して制御することができるため、各液晶層２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒの配向状態、すなわち、反射・透過状態を独立して制御することでフルカラー表示が可能である。ただし、本実施形態でも液晶層２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒごとに静電アクチュエータを設けて液晶層ごとに初期化する構成としてもよい。
また、各液晶層の選択反射波長は上記３色に限定されず、互いに異なる波長域の光を選択的に反射する液晶層を２層積層した構造としても良いし、４層以上積層した構造としてもよい。

以下、実施例について説明する。
＜液晶表示媒体の作製＞
−電極の形成−
片面にＩＴＯ膜が形成されているポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）フィルム（住友ベークライト社製、１００μｍ厚、１００Ω／ｓｑ．）を２枚用意し、それぞれ１ｃｍ幅の５本の短冊状電極が１ｍｍ間隔で並列するようにＩＴＯ膜をパターニングした。

−配向膜の形成−
ＳＥ７５１１Ｌ（日産化学社製、垂直配向用）をエチルセロソルブで１０倍に希釈した。この溶液を各基板のＩＴＯ電極が形成されている面にスピンコートした後、加熱して垂直配向膜を形成した。

−リブの形成−
一方の基板に形成した配向膜上にリブ用ネガレジストＫＩ１０００−Ｖ１０（日立化成社製、４μｍ厚）をスピンコートした。フォトマスクを介して露光した後、現像した。これにより縦横１ｃｍ間隔で幅１ｍｍのリブパターンを形成した。

−液晶層の形成−
リブまで形成したＰＥＳフィルムと配向膜まで形成したフィルムを、各フィルムに形成した短冊状の電極が直交するように対向させた。そして、フィルム間に液晶組成物をラミネートし、２枚の基板の周辺部をＵＶ硬化性樹脂を介して張り合わせてＵＶ硬化した。
液晶としてはＥ４４（ホスト・ネマチック液晶、メルク社製）を用いた。また、カイラル剤としてはＲ−８１１及びＲ−１０１１（メルク社製）を用い、各々の混合比は８１１／１０１１＝４／１である。なお、各色に対する液晶組成物全体におけるカイラル剤の混合比は、例えば、青色（４４０ｎｍ）の場合は２３ｗｔ％、緑色（５２０ｎｍ）の場合は２０．２ｗｔ％、赤色の場合は（６１０ｎｍ）で１６．８ｗｔ％である。

＜静電アクチュエータの作製＞
−電極の形成−
２５０μｍ厚のＰＥＳフィルムの片面にアルミニウムを蒸着させた。

−リブの形成−
次に、Ａｌ膜上にＳＵ−８（エポキシ系樹脂、ＭｉｃｏｒＣｈｅｍ社）を用いてリブ（厚さ：５μｍ）を形成した。このとき、液晶表示媒体におけるリブの形成に用いたフォトマスクを用いて液晶表示媒体と同様のリブパターンを形成した。

−フィルムの張り合わせ−
次に、厚さ１２μｍのサラン樹脂（塩化ビニリデン樹脂）フィルムにアルミニウムを蒸着してＡｌ膜を形成し、サラン樹脂面が、ＰＥＳフィルムのリブ側になるようにサラン樹脂フィルムとＰＥＳフィルムを張り合わせた。これにより静電アクチュエータを作製した。

＜液晶表示媒体と静電アクチュエータの一体化＞
液晶表示媒体の光吸収層側の面と、静電アクチュエータのサラン樹脂フィルムに形成したＡｌ面をラミネートで張り合わせた。これにより図１に示すような構成を有する液晶表示装置が製造された。この液晶表示装置は、初期化（プレーナー配向化）のための静電アクチュエータの駆動に５Ｈｚ、５０Ｖ程度、液晶のフォーカルコニック配向化に５０Ｈｚ、２３Ｖ程度の駆動電圧により表示が可能であった。

本発明は、上記実施形態及び実施例に限定されず、適宜変更を加えてもよい。例えば、上記実施形態及び実施例では、液晶表示媒体と静電アクチュエータをそれぞれ別々に作製して張り合わせて液晶表示装置としたが、例えば、図９に示すように、液晶表示媒体と静電アクチュエータが、同じ基板２８を介して一体化されている液晶表示装置１５としてもよい。例えば、光吸収層が形成された基板あるいは光吸収性を有する基板２８を用い、一方の面には液晶表示媒体の電極２５を、他方の面には静電アクチュエータの電極３２をそれぞれ形成すればよい。このような構成の液晶表示装置であれば、薄型化及び軽量化を一層図ることができるとともに、静電アクチュエータによる応力が液晶層２３に一層伝わり易くなり、一括リセットが一層容易となる。

また、液晶表示媒体と静電アクチュエータが、共通の電極を利用する形態としてもよい。例えば、図１０に示すように、液晶表示媒体の表示側の基板２１にはマトリクス状の隔壁２４によって仕切られたアクティブタイプの画素電極２２Ａを設け、液晶表示媒体と静電アクチュエータとの間には液晶表示媒体側の面に共通電極２５Ａを設けた共通基板２６を設ける。なお、共通電極２５Ａは共通基板２６の静電アクチュエータ側の面に設けてもよい。本実施形態に係る液晶表示装置１６でも、電極２５Ａ，３５間に電圧を印加して中央の基板２６が変形することにより液晶表示媒体の液晶層２３に応力が加わり、液晶層２３をプレーナ状態にした後、電極２２Ａ，２５Ａを通じて画像データに応じた特定領域に電圧が印加されることにより液晶層２３の配向状態が変化して画像が表示され、画像の書き込み時以外では無電源で画像が保持されるため、低電圧での画像表示が可能である。

コレステリック液晶の配向状態を模試的に示す図である。（Ａ）プレーナ相（Ｂ）はフォーカルコニック相（Ｃ）ホメオトロピック相コレステリック液晶層の厚みが２μｍの場合の駆動電圧−反射率特性を示す図である。第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。液晶表示媒体の構成を示す概略図である。静電アクチュエータの構成を示す概略図である。第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。第４の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。第５の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。第６の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１１，１２，１３，１４，１５，１６液晶表示装置
２０液晶表示媒体
２１，２６基板
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２Ａ電極
２３，２３ａ，２３ｂ，２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒ液晶層
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ隔壁
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５Ａ電極
２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ基板
２７光吸収層
２８基板
２９膜
３０静電アクチュエータ
３１基板
３２電極
３４隔壁
３５電極
３６基板

Claims

対向配置された一対の電極間にコレステリック液晶層が配置され、該液晶層の配向状態により外光を反射又は透過させて画像を表示する液晶表示媒体と、
前記コレステリック液晶表示媒体の表示面とは反対側に配置され、それぞれ電極が形成された一対の基板が対向配置された対向平板型の静電アクチュエータと、を具備し、
前記静電アクチュエータにより前記液晶表示媒体に圧力を印加して前記液晶層をプレーナ状態にした後、画像データに応じて前記液晶表示媒体の特定領域に前記一対の電極を通じて電圧が印加されることにより前記液晶層の配向状態を変化させて画像を表示することを特徴とする液晶表示装置。
前記コレステリック液晶表示媒体が、前記コレステリック液晶層が配置された電極間に前記液晶層を仕切る隔壁を有し、前記静電アクチュエータの前記基板間には、前記液晶表示媒体の前記隔壁に対応する位置に隔壁を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示媒体が、互いに異なる波長域の光を選択的に反射する複数の液晶層が積層された構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。