JPH04310925A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH04310925A
JPH04310925A JP3077983A JP7798391A JPH04310925A JP H04310925 A JPH04310925 A JP H04310925A JP 3077983 A JP3077983 A JP 3077983A JP 7798391 A JP7798391 A JP 7798391A JP H04310925 A JPH04310925 A JP H04310925A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
さらに詳しくはワードプロセッサ、ノート型パソコンな
どのＯＡ（オフィスオートメーション）機器や、各種映
像機器およびゲーム機器などに好適に実施される反射型
液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は、時計、電卓、コンピュ
ータ端末、ワードプロセッサあるいはＴＶ受像機など、
現在、広い分野に亘って利用されている。これらの用途
に用いられる代表的な表示モードは、液晶表示素子内の
液晶分子を初期配向としてほぼ９０度捩る、いわゆるＴ
Ｎ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モードである。
【０００３】ＴＮモードは、一組の偏光板の間に液晶表
示素子を配置し、この液晶表示素子の光学的性質、すな
わち電圧無印加時の旋光特性と、電圧印加時の偏光解消
特性とを利用してモノクロ（白黒）表示を行うものであ
る。
【０００４】また、カラー表示に関しては、液晶表示素
子内にたとえば赤色、青色、緑色の各カラーフィルタを
設け、ＴＮモードにおける上述の光スイッチング特性を
利用し、加色混合によってマルチカラー表示あるいはフ
ルカラー表示を行う。上記カラー表示方式は、現在、ア
クティブマトリクス駆動や単純マトリクス駆動を適用し
た、携帯可能ないわゆるポケット液晶テレビのディスプ
レイに採用されている。
【０００５】ワードプロセッサ用ディスプレイとして広
く使用されている表示モードとしては、上記ＴＮモード
と類似の液晶表示素子構造であり、液晶分子の捩れ角を
１８０度〜２７０度に設定する、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　
ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モードがあげられる。 このＳＴＮモードの特徴は、液晶分子の捩れ角の９０度
以上の増大と、偏光板設置角の最適化とによって、印加
電圧の増加に伴う急激な分子配向変形を液晶の複屈折変
化に反映させ、鋭いしきい値を有する電気光学特性を実
現するものである。したがって、単純マトリクス駆動に
適する。
【０００６】一方、このＳＴＮモードの短所としては、
液晶の複屈折によって表示の背景色として、黄緑や濃紺
の色付きを呈することである。この改善策として、表示
用ＳＴＮパネルに光学補償用パネルやポリカーボネイト
などの高分子で形成される位相差板を重合わせることに
よって色補償を行い、白黒表示を可能とする液晶表示素
子が提案されている。現在、この液晶表示素子構造のも
のがいわゆるペーパーホワイトＬＣＤとして市場に出回
っている。また、ＳＴＮモードにおけるカラー表示に関
しては、前述のＴＮモードと同様の動作原理で、マルチ
カラー表示またはフルカラー表示が可能となる。
【０００７】また、広い視野角を要求する場合には、液
晶分子に分子の長軸方向と短軸方向とで吸光度の異なる
色素（二色性色素）を添加する、いわゆるＧＨ（ゲスト
ホスト）モードが使用される。このＧＨモードは、偏光
板を使用するＨｅｉｌｍｅｉｅｒ型と、偏向板を使用し
ないＷｈｉｔｅ−Ｔａｙｌｏｒ型（相転移型）、および
２層型などに分類できるが、いずれの型であっても動作
原理としては、色素の配向を電圧による液晶分子の配向
を介して制御し、色素分子方向の吸光度差を表示に利用
するものである。またカラー表示に関しては、色素とし
て、可視光の一部の波長を吸収する色素を用いるか、黒
色となる色素を使用したＧＨモード液晶表示素子に有色
フィルタを組合わせればカラー表示が可能となる。なお
、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＧＨモードの詳細な動作
原理は、日本学術振興会第１４２委員会編「液晶デバイ
スハンドブック」（１９８９）Ｐ．３１５〜３４６に記
載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】偏光板を使用する表示
モードでは、偏光板の光学的性質によって、少なくとも
光利用率は５０％以下に減少する。したがって、反射型
ディスプレイや投射型ディスプレイに要望されるいわゆ
る明るい表示を実現するためには、偏光板不用型表示モ
ードの方が有利となる。この観点から前述の表示モード
の中から候補となるのは、Ｗｈｉｔｅ−Ｔａｙｌｏｒ型
（相転移型）ＧＨモード、２層型ＧＨモードである。
【０００９】この両者の表示モードを比較すると、２層
型ＧＨモードの方が、コントラスト、明るさの点で優れ
ていることが、すでに報告されている〔Ｐｒｏｃ．　ｏ
ｆ　ｔｈｅ　ＳＩＤ．２５１４（１９８４）Ｐ．２７５
］。しかしながら従来の２層型ＧＨモードの液晶表示素
子では、液晶層間に通常のガラス基板を用いるため、視
角によって上下液晶層間に視差が生じ、表示がだぶると
いう欠点があった。
【００１０】この改善策として液晶層間のガラス厚を極
めて薄くすることが考えられるが、取扱いに難点がある
こと、液晶表示素子厚制御が難しいことなどの問題があ
る。したがって、比較的大面積で精細度の高いディスプ
レイには適用はできない。
【００１１】また、上述の視差に対しては、Ｗｈｉｔｅ
−Ｔａｙｌｏｒ型ＧＨモードの方が１層で構成されるた
め適するが、表示精度の点では上述のように劣り、特に
多色表示の場合にはマイクロカラーフィルタを用いる必
要性から明るさが失われ、表示の精彩が劣っている。
【００１２】本発明は、上記課題を解消し、高精彩、か
つ明るい表示を行うことができる液晶表示装置を提供す
ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板と、
該透明基板側からの入射光を反射する光反射手段が設け
られる基板との対向する表面にそれぞれ電極を形成し、
電極の重なる領域を表示領域とし、前記透明基板と基板
との間に液晶を介在して構成される液晶表示素子と、前
記透明基板側に配置され、液晶表示素子への入射光の波
長を予め定める単位時間毎に変化させる光選択手段とを
含むことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１４】また本発明は、前記光選択手段は、一対の
透明基板の対向する表面にそれぞれほぼ全面に亘る透明
電極を形成し、前記一対の透明基板間に、シアンの二色
性色素を含んだ液晶を介在して構成されるシアンフィル
タと、一対の透明基板の対向する表面にそれぞれほぼ全
面に亘る透明電極を形成し、前記一対の透明基板間に、
マゼンタの二色性色素を含んだ液晶を介在して構成され
るマゼンタフィルタと、一対の透明基板の対向する表面
にそれぞれほぼ全面に亘る透明電極を形成し、前記一対
の透明基板間に、黄色の二色性色素を含んだ液晶を介在
して構成される黄色フィルタと、前記シアン、マゼンタ
および黄色フィルタの各透明電極に、選択的に電圧を印
加するフィルタ駆動手段とを含むことを特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明に従えば、光選択手段によって予め定め
る単位時間毎に波長の異なる入射光が、すなわち特定の
色彩を有する光が液晶表示素子に入射される。液晶表示
素子では、たとえば電極への電圧無印加時には入射光が
遮断され、電極への電圧印加時には入射光が光反射手段
によって反射されるように設定することによって、いわ
ゆるノーマリブラックモードでの表示領域の白黒表示が
可能となる。この液晶表示素子には、上述のように光選
択手段によって特定の色彩光が入射されるので、表示領
域が白色表示となるオン状態では、その表示領域は前記
特定の色彩光に基づく色彩の表示が行われる。たとえば
青色光を入射させれば青色表示が行われ、赤色光を入射
させれば赤色表示が行われる。ここで液晶表示素子にお
いて中間階調表示が可能である場合は、たとえば青色表
示であっても、階調の異なる青色、つまり淡い青色や濃
い青色などを表示させることができる。
【００１６】さらに、入射光の色彩を予め定める単位時
間毎に変化させることによって、複数の色彩を組合わせ
て表示させることができる。すなわち、赤色、緑色、青
色の色の３原色の組合わせによって、さらに異なる色彩
を表示させることができる。このとき、オン／オフ表示
が行われる液晶表示素子であれば、赤、緑、青、黄、マ
ゼンタ、シアン、白、黒の８色のマルチカラー表示が実
現され、中間階調表示が可能な液晶表示素子であれば、
フルカラー表示が実現される。
【００１７】また、本発明に従えば、前記光選択手段は
、シアン光のみを透過させるシアンフィルタと、マゼン
タ光のみを透過させるマゼンタフィルタと、黄色光のみ
を透過させる黄色フィルタとを積層して構成され、各フ
ィルタの色彩光の透過はフィルタ駆動手段によって制御
される。シアンフィルタは、シアンを呈する二色性色素
を含んだ液晶を含んで構成される。この二色性色素は、
その分子の長軸方向と短軸方向とでは吸光度が異なる。 したがって、色素分子の配向状態を、電圧印加による液
晶分子の配向状態の変化によって制御し、シアンフィル
タにおいてシアン光のみを透過させるシアン着色状態と
、入射光（白色光）をそのまま透過する無着色状態に選
択的に設定される。他のマゼンタフィルタ、黄色フィル
タも、シアンフィルタと同様の構成であり、同様の動作
を行う。
【００１８】フィルタ駆動手段は、前記シアン、マゼン
タおよび黄色フィルタの各透明電極に選択的に電圧を印
加する。電圧無印加時において各フィルタの液晶が着色
するように設定することによって、減法混色の原理に従
って電圧無印加状態では黒色表示、すなわち入射光はす
べて遮断される。任意のフィルタに電圧を印加すること
によって、液晶表示素子の入射光の色彩を上記８色のう
ち任意の１色に選ぶことができる。
【００１９】
【実施例】本発明は、白黒表示を行う反射型液晶表示素
子の上に電圧印加手段によって透過光の波長変換が可能
な色彩可変フィルタを設置し、このフィルタの色彩変化
に同期して上記反射型液晶表示素子の表示パターンを変
化させることによってマルチカラー表示もしくはフルカ
ラー表示を行うものである。すなわち、前記色彩可変フ
ィルタとして、たとえば赤、青、緑に対応する光の波長
を電圧印加状態で透過変化できるものを選択すると、色
彩可変フィルタの透過変化にタイミングを合わせて液晶
表示素子の表示パターンを代えることによって、所望の
カラー表示が可能である。液晶表示素子が中間階調表示
が可能であればフルカラー表示が可能となり、白黒表示
のみであれば８色のマルチカラー表示が可能となる。
【００２０】図１は、本発明の一実施例である液晶表示
装置１の概略的構成を示す図である。液晶表示装置１は
、反射型液晶表示素子２と、反射型液晶表示素子２に積
層される光選択手段３と、反射型液晶光素子２を駆動す
る駆動回路４と、光選択手段３を駆動するフィルタ駆動
回路５と、液晶表示装置１に所望の色彩で所望の表示を
行うために駆動回路４およびフィルタ駆動回路５をそれ
ぞれ制御する表示制御回路６とを含んで構成される。
【００２１】反射型液晶表示素子２は、アクティブマト
リクス型の液晶表示素子であり、透明基板７と、透明基
板７側からの入射光を反射する光反射手段が設けられる
基板８とを対向して配置し、透明基板７と基板８との間
に液晶９を介在して構成される。透明基板７の基板８に
対向する表面のほぼ全面には１枚の共通電極が形成され
、基板８の透明基板７に対向する表面にはマトリクス状
に複数の表示電極が形成され、それぞれの電極の重なる
領域が表示領域（画素）となる。反射型液晶表示素子２
は、駆動回路４からの駆動電圧が共通電極および表示電
極間に印加され、所定の表示が行われる。駆動回路４は
、表示制御回路６からの表示制御信号によって制御され
る。
【００２２】光選択手段３は、シアンフィルタ１９Ｃ、
マゼンタフィルタ１９Ｍ、黄色フィルタ１９Ｙがこの順
序で積層され、反射型液晶表示素子２の透明基板７側に
配置される。シアンフィルタ１９Ｃは、一対の透明基板
１０，１１の対向する表面の全面に亘って図示しない透
明電極をそれぞれ形成し、基板１０，１１間に後述する
シアンの二色性色素を含む液晶１２を介在して構成され
る。マゼンタフィルタ１９Ｍは一対の透明基板１３，１
４の対向する表面の全面に亘って図示しない透明電極を
それぞれ形成し、基板１３，１４間に後述するマゼンタ
の二色性色素を含む液晶１５を介在して構成される。黄
色フィルタ１９Ｙは、一対の透明基板１６，１７の対向
する表面の全面に亘って図示しない透明電極をそれぞれ
形成し、基板１６，１７間に後述する黄色の二色性色素
を含む液晶１８を介在して構成される。
【００２３】シアンフィルタ１９Ｃとマゼンタフィルタ
１９Ｍと黄色フィルタ１９Ｙとは、それぞれスイッチン
グ回路２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙを介して交流電源２１か
らの交流電圧が供給される。スイッチング回路２０Ｃ，
２０Ｍ，２０Ｙは、表示制御回路６からの切換信号に基
づいて、選択的にシアンフィルタ１９Ｃ、マゼンタフィ
ルタ１９Ｍ、黄色フィルタ１９Ｙに交流電圧を印加し、
各フィルタを駆動する。このように各フィルタのオン／
オフを制御することによって、色の３原色である赤色光
、緑色光、青色光を反射型液晶表示素子２に入射させる
ことができる。下記の表１には、各フィルタの駆動状態
と入射光の色彩との対応関係が示されている。
【００２４】
【表１】
【００２５】図２は、光選択手段３の基本的動作を示す
タイミングチャートである。時刻ｔ１から時刻ｔ３まで
の期間において、シアンフィルタ１９Ｃに電圧が印加さ
れる。液晶分子は、電圧を印加しても直ちに配向状態が
変化するわけではなく、一定の遷移期間τを必要とする
。この期間τは、液晶分子の電界に対する応答回復速度
に対応している。したがって、時刻ｔ１に電圧の印加が
開始されても、実際にシアンフィルタ１９Ｃがその電圧
に応答して配向状態の変化が安定するのは、前記遷移期
間τ経過後の時刻ｔ２である。したがって、時刻ｔ２か
ら時刻ｔ３までの期間ＴＲにおいて、光選択手段３の透
過光は赤色光となる。
【００２６】以下同様に、マゼンタフィルタ１９Ｍ、黄
色フィルタ１９Ｙ、シアンフィルタ１９Ｃ、…の順で各
フィルタへの電圧の印加が繰返される。これによって、
期間ＴＧでは透過光は緑色光となり、期間ＴＢでは透過
光は青色光となり、以下同様に、赤色光、緑色光、青色
光、赤色光、…と繰返される。
【００２７】図３は、駆動回路４の基本的構成を示す回
路図である。図３において、コンデンサ３１は、反射型
液晶表示素子２における１表示領域（１絵素）の液晶を
表している。駆動回路４は、信号走査部３２と、信号保
持用コンデンサ３３と、絵素駆動部３４とを含んで構成
される。信号走査部３２は、ＮチャネルＭＯＳトランジ
スタ３６であり、表示制御回路６からの走査信号ＶＤが
ゲートに与えられ、駆動信号ＶＳがソースに与えられ、
ドレインは信号保持用コンデンサ３３と、絵素駆動部３
４であるバッファ回路３５とに接続されている。バッフ
ァ回路３５には、液晶駆動電圧Ｖ０が供給され、バッフ
ァ回路３５からの出力電圧が液晶３１に印加される。
【００２８】ハイレベルの走査信号ＶＤが前記トランジ
スタ３６のゲートに与えられると、トランジスタ３６は
、ＯＮ状態となり、駆動信号ＶＳがバッファ回路３５を
介して液晶３１に与えられる。また、前記駆動信号ＶＳ
は信号保持用コンデンサ３３にも与えられ、次の走査信
号ＶＤがトランジスタ３６のゲートに与えられるまでの
期間、前記駆動信号ＶＳは信号保持用コンデンサ３３に
よって保持される。
【００２９】一方、アクティブマトリクス型の反射型液
晶表示素子２において、走査電極数（ゲート電極数）を
Ｎとし、信号電極数（ソース電極数）をＭとすると、駆
動方法として下記の２つの駆動方法が提案される。
【００３０】図４は、第１の駆動方法を説明するための
タイミングチャートである。この第１の駆動方法は、期
間τ＋期間ＴＲ（ＴＧ，ＴＢ）の期間に比べて極めて短
時間でＮ個の走査電極を走査し、Ｎ×Ｍの画素に所望の
電荷を注入し、上記期間ＴＲ，ＴＧ，ＴＢにほぼタイミ
ングを合わせて表示する方法である。
【００３１】図４（１）に示すようにまず期間τにおい
て反射型液晶表示素子２の走査電極Ｎ本すべてを走査し
、Ｎ×Ｍの画素に順次電荷を注入する。前記走査期間τ
の開始時刻から信号電極に所望の駆動信号が印加され、
液晶に所定の電圧が印加される。
【００３２】液晶分子は、前述のように電圧無印加時に
おける配向状態から、電圧印加時における配向状態に変
化して安定するまでには一定の過渡期間が必要とされる
。したがって、図４（２）に示すように、反射型液晶表
示素子２が安定した表示状態に至るまでには期間Ｗ１を
必要とする。期間Ｗ１は、期間τと反射型液晶表示素子
２に適用した表示モードの応答時間との総和とされる。
【００３３】したがって、液晶表示素子２の走査期間の
開始時刻から期間Ｗ１経過後の時刻から、次の走査期間
の開始時刻までの表示期間ＤＲ，ＤＧ，ＤＢ，…におい
て、赤色、緑色、青色の３色の表示が順次行われる。こ
れによって、絵素毎に透過光を選択することによって、
加法混色の原理によって８色のマルチカラー表示が可能
である。また、液晶表示素子２において、中間階調表示
が可能である場合は、フルカラー表示が可能となる。
【００３４】なお、図４では、走査電極Ｎ本をすべて走
査する期間として、前記光選択手段３における遷移期間
τを選んだけれども、期間τに限定するものではなく、
走査期間τは可能な限り短時間の方が、良好な色彩でか
つ明るい表示を得る上で好ましい。また、走査期間τで
は、３色のうち２色が混在した光漏れが生じているため
、この期間τでは液晶表示素子２の表示を黒色とし、期
間ＴＲ，ＴＧ，ＴＢにおいて所望の表示パターンの走査
を行ってもよい。ただし、この場合でも、より明るい表
示を得る上では、遷移期間τと、走査期間τとができる
限り短時間の方が望ましい。さらに、図４において期間
Ｗ１は、走査期間τと液晶表示素子２に適用した表示モ
ードの応答時間との総和となっており、期間Ｗ１を短く
する必要から、走査期間τとともに表示モードの応答速
度も高速であることが望ましい。
【００３５】図５は、第２の駆動方法の実行時に使用さ
れる駆動回路４ａの基本的構成を示す回路図であり、図
６は第２の駆動方法を説明するためのタイミングチャー
トである。図５に示す駆動回路４ａは、前述の図３に示
す駆動回路４と類似しており、対応する構成には同一の
参照符号を付す。駆動回路４ａでは、信号走査部３２か
らの駆動信号を保持するために２つの信号保持用コンデ
ンサ３３ａ，３３ｂを設け、さらに、信号走査部３２か
らの駆動信号をコンデンサ３３ａまたは３３ｂに切換え
て与えるスイッチＳＷ１と、コンデンサ３３ａまたは３
３ｂに保持されている駆動信号を絵素駆動部３４に切換
えて与えるスイッチＳＷ２とを設けている。
【００３６】第２の駆動方法は、上記駆動回路４ａを用
いて、所望の表示を行っている間に、次画面の駆動信号
を駆動回路４ａに書込む方法である。これによって、前
述の第１の駆動方法に比べ、すでに駆動回路４ａ内に駆
動信号が取込まれているため、高速走査を行う必要がな
く、したがって、走査電極駆動回路や信号電極駆動回路
の高速特性の要求が緩和される。
【００３７】図５および図６を参照して、各液晶（絵素
）３１がコンデンサ３３ｂに蓄積されている駆動信号情
報によって駆動されている間に、信号走査部３２および
スイッチＳＷ１を介して次に絵素に表示させるべき駆動
信号情報をコンデンサ３３ａに蓄積させておく。このよ
うな動作をＮ×Ｍの全絵素に対して行い、各画素の次に
表示させるべき駆動信号情報を液晶表示素子２（駆動回
路４）内に取込んだ後に適当なタイミングで各絵素に対
応して設けられているスイッチＳＷ１を端子ａ１に、ス
イッチＳＷ２を端子ｂ２にそれぞれ切換える。このスイ
ッチＳＷ１，ＳＷ２の切換えによって、液晶表示素子２
の表示画面は瞬時に次の画面に切換わる。その後、次に
表示される駆動信号情報をコンデンサ３３ｂに蓄積し、
液晶表示素子２（駆動回路４）内に駆動信号情報を取込
んでおく。以下、上述の動作を繰返し、画面の切換タイ
ミング、すなわちスイッチＳＷ１，ＳＷ２の切換タイミ
ングを光選択手段３の色彩変化のタイミングと同期させ
ることによって、カラー表示が可能となる。なお、図６
（４）において期間Ｗ２は液晶表示素子２に適用される
表示モードの応答特性に対応しており、より短時間であ
ることが好ましい。
【００３８】なお、図２において、シアンフィルタ１９
Ｃ、マゼンタフィルタ１９Ｍ、黄色フィルタ１９Ｙへの
各印加電圧の印加タイミングを適当に取ることによって
、２色（青と赤、赤と緑、緑と青）の混合を避けること
は可能であり、それに伴い、図４に示す期間Ｗ１および
図６に示す期間Ｗ２の開始タイミングも適当に設計する
ことができる。さらに、反射型液晶表示素子２において
は、光反射手段以外の層、たとえば透明基板上、透明電
極界面、各種薄膜界面上での光反射が問題となるが、こ
れらの個所に反射防止膜を形成すれば、コントラスト特
性の向上に有効となる。
【００３９】ここで問題となるのは、各液晶素子の応答
特性である。人間の目が表示のフリッカを感じることの
ない周波数の下限は約３０Ｈｚであるため、上述の実施
例では、赤、青、緑の各色に対応して表示される許容時
間は約１０ｍｓｅｃである。１０ｍｓｅｃ間で十分な表
示を行わせるためには、光選択手段３と、反射型液晶表
示素子２とは、それぞれ応答速度が数ｍｓｅｃ以下で、
色変調および表示が実現可能なものが要求される。
【００４０】本件発明者は、上記応答特性を考慮し、各
種液晶表示素子を検討した結果、液晶表示モードとして
は、二色性色素を添加した相転移モード、高分子分散型
液晶表示モード、および強誘電性液晶表示モードが好ま
しく、反射型液晶表示素子としては、アクティブマトリ
クス駆動型の液晶表示素子が好ましいことを見い出した
。特に、アクティブマトリクス駆動型液晶表示素子にお
いては、ＭＩＭやダイオードのような２端子型アクティ
ブ素子、ａ−Ｓｉ、ｐ−Ｓｉなどを用いた薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）、単結晶シリコンや単結晶ＧａＡｓを用
いたＭＯＳ−ＦＥＴなどの３端子型アクティブ素子、プ
ラズマアドレス型液晶表示素子（Ｔ．Ｓ．Ｂｕｚａｋ；
ＳＩＤ９０　　ＤＩＧＥＳＴ，Ｐ．４２０）や光走査型
液晶表示素子が使用可能である。この中でも特に、高精
細なディスプレイを量産性よく、実現するうえでは、ａ
−Ｓｉ　　ＴＦＴ−ＬＣＤやｐ−Ｓｉ　　ＴＦＴ−ＬＣ
Ｄおよび、単結晶シリコンＭＯＳ−ＦＥＴ−ＬＣＤが好
ましい。また表示モードとしては、明るい反射型表示を
得るうえでは、偏光板不用型の二色性色素を添加した相
転移モード（ホワイトテイラーモード）、あるいは高分
子分散型液晶表示モードが望ましい。
【００４１】光選択手段３としては、表示面全面に亘っ
て透明電極が形成されている液晶素子が複数枚形成され
た構造であり、各液晶素子には可視光領域波長において
異なった波長で光吸収を、電圧印加時もしくは電圧無印
加時に呈示する。
【００４２】このような光吸収機能は、アントラキノン
系、アゾ系、アゾメチン系、スチリル系、メロシアニン
系などの二色性色素を、ホスト液晶に添加するいわゆる
ゲストホスト液晶で実現できる。
【００４３】たとえば、赤色、緑色、青色の各透過光を
前記光選択手段３を用いて得るには、シアン、マゼンタ
、黄色の色素を使用すればよく、一例として、次の色素
が一般に知られている。
【００４４】
【化１】
【００４５】
【化２】
【００４６】
【化３】
【００４７】上記の色素を、ビフェニル系液晶、フェニ
ルシクロヘキサン系液晶、シクロヘキシルシクロヘキサ
ン系液晶、フェニルエステル系液晶、フェニルピリミジ
ン系液晶、フェニルジオキサン系液晶、トラン系液晶、
フッソ系液晶などの液晶系、もしくはこれらの混合液晶
系にそれぞれ適量添加した３種類のゲストホスト液晶に
よって、前記光選択手段３を構成するシアンフィルタ１
９Ｃ、マゼンタフィルタ１９Ｍ、黄色フィルタ１９Ｙを
構成する。
【００４８】さらに前述のように高速応答特性の要求に
答えるため、高速応答特性の観点から検討を行った結果
、上記のゲストホスト液晶にカイラルネマティック液晶
を添加し、ｄ／ｐ≧２（ｄ；セル厚、ｐ；固有螺旋ピッ
チ）、かつｄ≦１０μｍとし、ホスト液晶材料としてフ
ェニルシクロヘキサン系液晶もしくはフッソ系液晶を少
なくとも含有することによって、高速応答性（数ｍｓｅ
ｃ以下）を達成できることが確認された。
【００４９】なお、このホスト液晶は誘電率異方性（Δ
ε）が正のものまたは負のものが基板配向との組合わせ
で使用でき、また駆動周波数によって低周波で正、高周
波では負になるもの（２周波駆動用液晶）も高速応答を
得るうえで有効である。
【００５０】さらに、他の実現方法として、上述のゲス
トホスト材料もしくはカイラルネマティック液晶を添加
したゲストホスト材料を、マイクロカプセル化し、高分
子材料中に分散させたり、あるいは直接網目状の高分子
マトリックス中に分散させた、いわゆる高分子分散型液
晶の構成によっても、さらには、該液晶に同様の動作を
行う超極細繊維の集合体に液晶を含浸させた構成であっ
ても、容易に高速応答性を実現することができる。
【００５１】また、強誘電性液晶を用いても可能である
が、この場合は偏光板を必要とするため、表示の明るさ
が損なわれる点を考慮する必要がある。なお、本実施例
では３層積層型の光選択手段３を例示したけれども、こ
れに限定されることはなく、所望の表示色に応じて、色
素の種類や積層枚数を設計することができる。
【００５２】反射型液晶表示素子２を構成するアクティ
ブマトリクス基板に関しては、高速走査が必要となる。 この点に関しては、アクティブ素子として、移動度の大
きい単結晶シリコン基板を用いたＭＯＳ−ＦＥＴや、ｐ
−Ｓｉ　　ＴＦＴ（反射型構造）が望ましい。さらに走
査電極数の少ない液晶表示素子であれば、量産性と大形
化に有利なａ−Ｓｉ　　ＴＦＴ（反射型構造）も使用可
能である。
【００５３】なお、前述の単結晶シリコンＭＯＳ−ＦＥ
Ｔやｐ−Ｓｉ　　ＴＦＴでは液晶駆動回路を周辺に一体
化できることや、Ｎチャネル、Ｐチャネルの制御が容易
であるため、抵抗値が極めて低く、電荷保持用コンデン
サの並列付加でも対応しきれない液晶であっても、前述
の図３に示すようなＣＭＯＳ構造の絵素用スイッチング
素子を形成することで対応できる。なお前述の図３では
、信号走査部３２をＮチャネルＭＯＳトランジスタで構
成しているけれども、ＰチャネルＭＯＳトランジスタで
も構成は可能である。
【００５４】またさらに、単結晶シリコンＭＯＳ−ＦＥ
Ｔでは、移動度がｐ−Ｓｉやａ−Ｓｉに比べて極めて大
きいため（移動度μ＝５００ｃｍ２　／Ｖ・Ｓ）、最も
高速で走査が可能であり、表示容量の大形化が可能とな
ること、メモリ回路や演算回路も従来の半導体技術を適
用することで、液晶表示素子に内蔵可能となり、インテ
リジェント化が図れること、周辺の駆動回路上にも絵素
用スイッチング素子を形成することによって、周辺の駆
動回路搭載領域を削除し、ディスプレイの小形化が図れ
ること、さらにそれらの液晶パネルを基板上（たとえば
、石英基板）に複数個貼合わせることによって、表示面
積の大形化にも対応できること、などの特徴がある。
【００５５】このような反射型アクティブマトリクス型
液晶表示素子の表示モードとしては、前述の二色性色素
を添加した相転移モードや高分子分散型液晶が適用可能
であるが、この場合二色性色素としては黒色になるよう
に調合する必要がある。
【００５６】図７は、反射型液晶表示素子２をシリコン
単結晶アクティブ基板として形成した場合の素子構造を
示す断面図である。作成プロセスは、ＭＯＳ半導体プロ
セス技術を適用した。
【００５７】書込みから次の書込み期間までの間、絵素
に注入された電荷の保持を助ける手段としてのストレー
ジキャパシタを、絶縁膜を介したシリコン基板８と、ｐ
−Ｓｉ４１との間に形成している。
【００５８】また反射膜でもある画素電極４２はアルミ
ニウム（Ａｌ）を用いており、その凹凸はアルミニウム
下の絶縁層（ＳｉＮｘ）４３上にレジストを塗布し、そ
の表面をホトリソによって凹凸形成することで実現して
いる。
【００５９】液晶９は、メルク社製の黒色ゲストホスト
液晶ＺＬＩ−２３２７を用い、さらにメルク社製のＣＢ
−１５を微量添加することによって、ｄ／ｐ＝４（ｄ；
セル厚、ｐ；螺旋ピッチ）になるように調整した。なお
、基板間隔を調整するために８μｍのスペーサを用い、
基板配向処理はポリイミドの垂直配向処理を施している
。絵素数は２４０×３８０としている。
【００６０】図７において、４４はフィールド酸化膜を
、４５はソースラインを、４６は共通電極を示している
。
【００６１】一方、フィルタ１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙと
しては、ホスト液晶はメルク社製ＺＬＩ−１８４０に、
日本感光色素株式会社製のＧ２０９、Ｇ２３２、および
ＢＤＨ社製Ｄ３５を２ｗｔ％添加し、さらにこれにカイ
ラル材料としてＣＢ−１５を添加し、３層積層型フィル
タを形成した。なお、このときのｄ／ｐは約５であり、
基板配向処理は、ポリイミドの垂直配向処理を施してい
る。上述のフィルタを図７に示す液晶表示素子に重ね合
わせ、図４に示すタイミングで駆動したところ、良好な
カラー表示が確認された。
【００６２】前述の図７に示す液晶素子構造で、液晶と
して高分子分散型液晶を用いた場合を説明する。反射型
アクティブマトリクス基板には、２−エチルヘキシルア
クリレート（モノマ）：ウレタンアクリレートオリゴマ
：ＺＬＩ−２３２７＝１６：２４：６０の溶液に、光重
合開始材を均一に混合したものを液晶素子内に封止した
後、ＵＶ（紫外線）を照射することによって作成した。
【００６３】一方、上記の色素およびホスト液晶（ＺＬ
Ｉ−１８４０）を用い、上述と同様に液晶外の溶液と同
比率で混合することによって、それぞれ３層の液晶素子
（フィルタ）を作成した。これらの液晶表示素子および
フィルタを重ね合わせたところ、良好なカラー動作特性
を確認できた。
【００６４】さらに、前述の図７に示す液晶素子構造に
おいて、反射型アクティブマトリクス基板を前述の図３
に示す回路と等価回路になるように、Ｐチャネルおよび
Ｎチャネルを制御し、ＣＭＯＳ構成を実現した。この場
合でも、良好なカラー表示特性を確認した。
【００６５】図８は、駆動回路４ｂのさらに他の構成を
示す回路図である。図８に示す駆動回路４ｂは、前述の
図５に示す駆動回路４ａに類似しており、対応する構成
には同一の参照符号を付す。
【００６６】駆動回路４ｂでは、駆動回路４ａにおいて
設けられているスイッチＳＷ１，ＳＷ２に代えて、スイ
ッチング回路３７ａおよび３７ｂを設けたことである。 駆動回路４ｂでは、端子ＶＣにハイレベルまたはローレ
ベルの信号を与えることによって、コンデンサ３３ａま
たは３３ｂに蓄積された駆動信号で液晶３１を駆動する
ことができる。したがって、液晶表示素子２の画面表示
を行うと同時に、次に表示させるべき駆動信号の蓄積も
可能となり、前述の図６に示す駆動方法を実施すること
ができる。
【００６７】以上のように本実施例によれば、１絵素に
おいて各種の表示色が表示できるため、従来のようなマ
イクロカラーフィルタの装着によるカラー表示に比べ、
解像度があがるとともに、背面光源（いわゆるバックラ
イト）が不必要となり、薄型、軽量のカラー液晶表示が
可能となる。したがってノート型パソコン、パームトッ
プパソコン、ゲーム機器などの各種情報機器などに極め
て有効である。
【００６８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶表示
素子には、光選択手段によって特定の色彩光が入射され
るので、表示領域が白色表示となるオン状態では、その
表示領域は前記特定の色彩光に基づく色彩の表示が行わ
れる。たとえば青色光を入射させれば青色表示が行われ
、赤色光を入射させれば赤色表示が行われる。
【００６９】ここで液晶表示素子において中間階調表示
が可能である場合は、たとえば青色表示であっても、階
調の異なる青色、つまり淡い青色や濃い青色などを表示
させることができる。
【００７０】さらに、入射光の色彩を予め定める単位時
間毎に変化させることによって、複数の色彩を組合わせ
て表示させることができる。すなわち、赤色、緑色、青
色の色の３原色の組合わせによって、さらに異なる色彩
を表示させることができる。このとき、オン／オフ表示
が行われる液晶表示素子であれば、赤、緑、青、黄、マ
ゼンタ、シアン、白、黒の８色のマルチカラー表示が実
現され、中間階調表示が可能な液晶表示素子であれば、
フルカラー表示が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である液晶表示装置１の基本
的構成を示す図である。
【図２】液晶表示装置１の光選択手段３の駆動方法を説
明するタイミングチャートである。
【図３】駆動回路４の基本的構成を示す回路図である。
【図４】液晶表示装置１の第１の駆動方法を説明するた
めのタイミングチャートである。
【図５】他の駆動回路４ａの構成を示す回路図である。
【図６】液晶表示装置１の第２の駆動方法を説明するた
めのタイミングチャートである。
【図７】液晶表示装置１に用いられる反射型液晶表示素
子２の素子構造を示す断面図である。
【図８】液晶表示装置１に用いられるさらに他の駆動回
路４ｂの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１　　液晶表示装置 ２　　反射型液晶表示素子 ３　　光選択手段 ４　　駆動回路 ５　　フィルタ駆動回路 ６　　表示制御回路 １９Ｃ　　シアンフィルタ １９Ｍ　　マゼンタフィルタ １９Ｙ　　黄色フィルタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　透明基板と、該透明基板側からの入射
    光を反射する光反射手段が設けられる基板との対向する
    表面にそれぞれ電極を形成し、電極の重なる領域を表示
    領域とし、前記透明基板と基板との間に液晶を介在して
    構成される液晶表示素子と、前記透明基板側に配置され
    、液晶表示素子への入射光の波長を予め定める単位時間
    毎に変化させる光選択手段とを含むことを特徴とする液
    晶表示装置。
  2. 【請求項２】　　前記光選択手段は、一対の透明基板の
    対向する表面にそれぞれほぼ全面に亘る透明電極を形成
    し、前記一対の透明基板間に、シアンの二色性色素を含
    んだ液晶を介在して構成されるシアンフィルタと、一対
    の透明基板の対向する表面にそれぞれほぼ全面に亘る透
    明電極を形成し、前記一対の透明基板間に、マゼンタの
    二色性色素を含んだ液晶を介在して構成されるマゼンタ
    フィルタと、一対の透明基板の対向する表面にそれぞれ
    ほぼ全面に亘る透明電極を形成し、前記一対の透明基板
    間に、黄色の二色性色素を含んだ液晶を介在して構成さ
    れる黄色フィルタと、前記シアン、マゼンタおよび黄色
    フィルタの各透明電極に、選択的に電圧を印加するフィ
    ルタ駆動手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の
    液晶表示装置。
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