JPH09218422A - 反射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型表示装置において、コントラストの高
い、明るい表示が得られ、階調表現も可能となるととも
に、カラー化が容易で、しかもカラー化する場合には、
フルカラー表示が可能となるようにする。 【解決手段】 上部液晶層４０と下部液晶層５０を積層
して設ける。上部液晶層４０は、カイラルネマティック
液晶４１により形成し、電圧が印加されないときプレー
ナ配向状態とするとともに、選択反射のピーク波長を可
視光領域中の特定波長とする。下部液晶層５０は、カイ
ラルネマティック液晶５１により形成し、電圧が印加さ
れないときプレーナ配向状態とするとともに、選択反射
のピーク波長を赤外域とする。下部液晶層５０には、黒
色の二色性色素５３を溶解する。上部液晶層４０および
下部液晶層５０に、ともに電圧が印加されないときに
は、上部液晶層４０で反射した特定波長の光１Ｇのみが
観察者の目に入る。

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、反射型液晶表示
装置などの反射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、フルカラー表示が可能
で、かつ高いコントラストを実現できるとともに、ＣＲ
Ｔディスプレイに比べて消費電力が低いことから、ＣＲ
Ｔディスプレイに代わる表示装置として各種の用途に用
いられている。

【０００３】しかし、専用の光源であるバックライトを
必要とするので、近年、各種情報機器や情報通信または
電話などとの関係で普及が目覚ましい小型情報端末ない
し携帯情報端末に用いるには、なお消費電力が大きく、
長時間にわたって使用するためにはバッテリを必要とす
るので、これら小型情報端末ないし携帯情報端末に利用
するのには適さない不都合がある。そこで、バックライ
トを使用しないで外光を利用する反射型液晶表示装置が
注目されている。

【０００４】従来、反射型液晶表示装置としては、ＴＮ
（捩じれネマティック）方式、相転移型ＧＨ（ゲストホ
スト）方式、およびＥＣＢ（複屈折制御）方式が知られ
ている。

【０００５】ＴＮ方式の反射型液晶表示装置は、それぞ
れ透明電極を形成した２枚の透明基板間に、正の誘電異
方性を有するネマティック液晶を装填して、配向膜の制
御により液晶分子の長軸が上下の基板間で９０°連続的
に捩じれたＴＮセルを形成するとともに、上下の基板の
外側に互いに直交する偏光板を配し、下側の偏光板の外
側に反射板を配したものである。

【０００６】このＴＮ方式の反射型液晶表示装置では、
ＴＮセルに電圧が印加されないときには、上側の基板に
垂直に入射した光は、セル通過中に液晶分子の捩じれに
沿って偏光面が９０°回転して下側の偏光板を透過し、
その外側の反射板で反射して観察者の目に入り、ＴＮセ
ルは白色を呈する。

【０００７】これに対して、ＴＮセルに閾値以上の電圧
が印加されると、電極面近傍の液晶分子を除く液晶分子
が電場方向と平行に、すなわち基板と垂直に配列される
ことにより、偏光面の回転が生じなくなって、入射光は
下側の偏光板を透過せず、ＴＮセルは黒色を呈する。し
たがって、電圧のオンオフによって文字などの表示が可
能となる。

【０００８】相転移型ＧＨ方式の反射型液晶表示装置
は、それぞれ透明電極を形成した２枚の透明基板間に、
カイラルネマティック液晶またはコレステリック液晶か
らなるホスト液晶中に二色性染料を溶解したＧＨセルを
形成するとともに、光の入射側と反対側の基板の外側に
反射板を配したもので、ＧＨセルに電圧が印加されない
ときには、液晶分子が基板と平行に配列されたプレーナ
配向状態とされることによって、二色性染料も液晶分子
と連動的に基板と平行に配列されるため、二色性染料で
特定波長の光が吸収されて、セル透過光が着色される。

【０００９】これに対して、ＧＨセルに閾値以上の電圧
が印加されると、液晶分子が電場方向と平行に、すなわ
ち基板と垂直に配列され、二色性染料も液晶分子と連動
的に基板と垂直に配列されるため、入射光は二色性染料
でほとんど吸収されず、セル透過光はほとんど着色され
ない。したがって、偏光板を使用しないで文字などの表
示が可能となる。

【００１０】なお、このような相転移型ＧＨ方式の反射
型液晶表示装置で、カラーフィルタにより入射光を着色
することによってカラー化を計ったものも考えられてい
る（ＮＩＫＫＥＩ ＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ１９９４
年６月号参照）。

【００１１】ＥＣＢ方式の反射型液晶表示装置、例えば
ＤＡＰ（垂直分子配列）形の反射型液晶表示装置は、そ
れぞれ透明電極を形成した２枚の透明基板間に、負の誘
電異方性を有するネマティック液晶を装填して、液晶分
子が基板と垂直に配列されたホメオトロピック配列セル
を形成するとともに、上下の基板の外側に互いに直交す
る偏光子を配し、下側の偏光子の外側に反射板を配した
ものである。

【００１２】このＤＡＰ形のＥＣＢ方式の反射型液晶表
示装置では、セルに電圧が印加されないときには、光の
進行方向がセルの光軸と平行になるので、入射光は複屈
折を受けることなくセルを通過して検光子（下側の偏光
子）を透過せず、セルは黒色を呈する。

【００１３】これに対して、セルに閾値以上の電圧が印
加されると、電極面近傍の液晶分子を除く液晶分子が光
の進行方向に対して傾斜するとともに、その傾斜角が印
加電圧の増加に伴って大きくなって、入射光の直線偏光
が複屈折により楕円偏光に変化し、入射光の一部が検光
子を透過する。このとき、入射光の波長によって楕円偏
光の程度が変化し、入射光の各波長の透過率が異なるた
め、検光子を透過した光が着色される。そして、セルに
印加される電圧に応じて色相が変化し、カラー表示が可
能となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＴＮ方式の反射型液晶表示装置は、偏光板を使用して入
射光の偏光方向を一方向に制限するため、入射光の半分
以上が失われ、反射光が微弱となって、白色表示のとき
の白色が非常に暗くなり、コントラストが低くなるとと
もに、カラー化が難しい欠点がある。

【００１５】また、相転移型ＧＨ方式の反射型液晶表示
装置は、偏光板を使用しないので、その分、光の有効利
用が可能であるが、カラー化のためにはカラーフィルタ
を用いるので、それによる光の吸収が大きく、カラー化
した場合には全体的に暗いディスプレイとなる欠点があ
る。さらに、フィルタを用いるため、白色を表現できな
い不都合がある。

【００１６】さらに、ＥＣＢ方式の反射型液晶表示装置
は、ＴＮ方式の反射型液晶表示装置と同様に偏光板を用
いるので、全体的に暗いディスプレイとなるとともに、
その動作原理から、階調表現ができない、表示できる色
の数が著しく限定される、色純度が悪い、という欠点が
ある。

【００１７】そこで、この発明は、反射型液晶表示装置
などの反射型表示装置において、コントラストの高い、
明るい表示が得られ、階調表現も可能となるとともに、
カラー化が容易で、しかもカラー化する場合には、フル
カラー表示が可能となるとともに、高い色純度が得られ
るようにしたものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１または４の発明
では、両者を区別するために請求項４の発明の場合を括
弧内に記し、かつ図１に示して後述する実施形態の参照
符号を各手段のあとに引用して示すと、反射型表示装置
（反射型液晶表示装置）として、外部からの刺激（電
界）の有無または程度に応じて、可視光中の特定波長の
光を反射させる選択反射状態と、可視光中の全波長領域
の光を透過させる透明状態とのいずれかをとりうる上部
表示層（上部液晶層）４０と、この上部表示層（上部液
晶層）４０に対して積層され、外部からの刺激（電界）
の有無または程度に応じて、少なくとも可視光中の前記
特定波長以外の波長の光を吸収する光吸収状態と、可視
光中の全波長領域の光を透過させる透明状態とのいずれ
かをとりうる下部表示層（下部液晶層）５０と、この下
部表示層（下部液晶層）５０の前記上部表示層（上部液
晶層）４０が積層された側と反対側に配された反射板３
０と、を設ける。

【００１９】請求項２または５の発明では、両者を区別
するために請求項５の発明の場合を括弧内に記し、かつ
図４に示して後述する実施形態の参照符号を各手段のあ
とに引用して示すと、反射型表示装置（反射型液晶表示
装置）として、それぞれ、外部からの刺激（電界）の有
無または程度に応じて、可視光中の互いに異なる特定波
長の光を反射させる選択反射状態と、可視光中の全波長
領域の光を透過させる透明状態とのいずれかをとりうる
３種類の表示層（液晶層）４０１，４０２，４０３が、
平面的に配置された上部表示層（上部液晶層）４０と、
この上部表示層（上部液晶層）４０に対して積層され、
外部からの刺激（電界）の有無または程度に応じて、可
視光中の全波長領域の光を吸収する光吸収状態と、可視
光中の全波長領域の光を透過させる透明状態とのいずれ
かをとりうる下部表示層（下部液晶層）５０と、この下
部表示層（下部液晶層）５０の前記上部表示層（上部液
晶層）４０が積層された側と反対側に配された反射板３
０と、を設ける。

【００２０】請求項３または６の発明では、両者を区別
するために請求項６の発明の場合を括弧内に記し、かつ
図５に示して後述する実施形態の参照符号を各手段のあ
とに引用して示すと、反射型表示装置（反射型液晶表示
装置）として、それぞれ、外部からの刺激（電界）の有
無または程度に応じて、可視光中の互いに異なる特定波
長の光を反射させる選択反射状態と、可視光中の全波長
領域の光を透過させる透明状態とのいずれかをとりうる
３種類の表示層（液晶層）４０１，４０２，４０３が、
平面的に配置された上部表示層（上部液晶層）４０と、
この上部表示層（上部液晶層）４０の前記３種類の表示
層（液晶層）４０１，４０２，４０３に対応して、それ
ぞれ、外部からの刺激（電界）の有無または程度に応じ
て、少なくとも可視光中の前記上部表示層（上部液晶
層）４０の対応する表示層（液晶層）４０１，４０２，
４０３における前記特定波長以外の波長の光を吸収する
光吸収状態と、可視光中の全波長領域の光を透過させる
透明状態とのいずれかをとりうる３種類の表示層（液晶
層）５０１，５０２，５０３が、平面的に配置されて、
前記上部表示層（上部液晶層）４０に対して積層された
下部表示層（下部液晶層）５０と、この下部表示層（下
部液晶層）５０の前記上部表示層（上部液晶層）４０が
積層された側と反対側に配された反射板３０と、を設け
る。

【００２１】

【作用】上記のように構成した請求項１（４）の発明の
反射型表示装置（反射型液晶表示装置）においては、上
部表示層（上部液晶層）４０が選択反射状態とされ、下
部表示層（下部液晶層）５０が光吸収状態とされるとき
には、可視光中の特定波長の光が、上部表示層（上部液
晶層）４０で反射して観察者の目に入り、特定波長以外
の波長の光は、上部表示層（上部液晶層）４０を透過す
るものの、下部表示層（下部液晶層）５０で吸収されて
観察者の目に入らない。したがって、このとき、赤、緑
または青などの特定の色が、他の色が混入しない状態
で、色付きよく表示される。

【００２２】また、上部表示層（上部液晶層）４０およ
び下部表示層（下部液晶層）５０がともに透明状態とさ
れるときには、可視光中の全波長領域の光が、上部表示
層（上部液晶層）４０を透過し、さらに下部表示層（下
部液晶層）５０を透過して、反射板３０により散乱反射
し、下部表示層（下部液晶層）５０を透過し、さらに上
部表示層（上部液晶層）４０を透過して、観察者の目に
入る。したがって、このとき、白色が高明度で表示され
る。

【００２３】さらに、下部表示層（下部液晶層）５０の
光吸収状態のときには可視光中の全波長領域の光が下部
表示層（下部液晶層）５０で吸収される場合で、上部表
示層（上部液晶層）４０が透明状態とされ、下部表示層
（下部液晶層）５０が光吸収状態とされるときには、可
視光中の全波長領域の光が、上部表示層（上部液晶層）
４０を透過したのち、下部表示層（下部液晶層）５０で
吸収される。したがって、このとき、黒色が高濃度で表
示される。

【００２４】上記のように構成した請求項２（５）の発
明の反射型表示装置（反射型液晶表示装置）において
は、下部表示層（下部液晶層）５０が光吸収状態とされ
た状態において、上部表示層（上部液晶層）４０の各表
示層（液晶層）４０１，４０２，４０３に対する外部か
らの刺激（電界）の制御によって、上部表示層（上部液
晶層）４０のそれぞれの表示層（液晶層）４０１，４０
２，４０３が選択反射状態とされるときには、可視光中
の赤、緑、青などの色光が、それぞれの表示層（液晶
層）４０１，４０２，４０３で反射して観察者の目に入
り、赤、緑、青など、ないしそれらの混色によるカラー
表示がなされる。

【００２５】このとき、上部表示層（上部液晶層）４０
の、それぞれの表示層（液晶層）４０１，４０２，４０
３を透過した他の色光、および選択反射状態とされずに
透明状態とされた表示層（液晶層）を透過した色光は、
下部表示層（下部液晶層）５０で吸収されて観察者の目
に入らないので、請求項１（４）の発明の反射型表示装
置（反射型液晶表示装置）と同様に、色付きのよい表示
がなされる。

【００２６】また、上部表示層（上部液晶層）４０のす
べての表示層（液晶層）４０１〜４０３および下部表示
層（下部液晶層）５０が透明状態とされるときには、可
視光中の全波長領域の光が、上部表示層（上部液晶層）
４０の各表示層（液晶層）４０１〜４０３および下部表
示層（下部液晶層）５０を透過し、反射板３０により散
乱反射して、白色が高明度で表示される。

【００２７】さらに、上部表示層（上部液晶層）４０の
すべての表示層（液晶層）４０１〜４０３が透明状態と
され、下部表示層（下部液晶層）５０が光吸収状態とさ
れるときには、可視光中の全波長領域の光が、上部表示
層（上部液晶層）４０の各表示層（液晶層）４０１〜４
０３を透過したのち、下部表示層（下部液晶層）５０で
吸収されて、黒色が高濃度で表示される。

【００２８】上記のように構成した請求項３（６）の発
明の反射型表示装置（反射型液晶表示装置）において
は、下部表示層（下部液晶層）５０のすべての表示層
（液晶層）５０１〜５０３が光吸収状態とされた状態に
おいて、上部表示層（上部液晶層）４０の各表示層（液
晶層）４０１，４０２，４０３に対する外部からの刺激
（電界）の制御によって、上部表示層（上部液晶層）４
０のそれぞれの表示層（液晶層）４０１，４０２，４０
３が選択反射状態とされるときには、可視光中の赤、
緑、青などの色光が、それぞれの表示層（液晶層）４０
１，４０２，４０３で反射して観察者の目に入り、赤、
緑、青など、ないしそれらの混色によるカラー表示がな
される。

【００２９】このとき、請求項２（５）の発明の反射型
表示装置（反射型液晶表示装置）と同様に、色付きのよ
い表示がなされる。

【００３０】また、上部表示層（上部液晶層）４０のす
べての表示層（液晶層）４０１〜４０３および下部表示
層（下部液晶層）５０のすべての表示層（液晶層）５０
１〜５０３が透明状態とされるときには、可視光中の全
波長領域の光が、上部表示層（上部液晶層）４０の各表
示層（液晶層）４０１〜４０３および下部表示層（下部
液晶層）５０の各表示層（液晶層）５０１〜５０３を透
過し、反射板３０により散乱反射して、白色が高明度で
表示される。

【００３１】さらに、上部表示層（上部液晶層）４０の
すべての表示層（液晶層）４０１〜４０３が透明状態と
され、下部表示層（下部液晶層）５０のすべての表示層
（液晶層）５０１〜５０３が光吸収状態とされるときに
は、可視光中の全波長領域の光が、上部表示層（上部液
晶層）４０の各表示層（液晶層）４０１〜４０３を透過
したのち、下部表示層（下部液晶層）５０の各表示層
（液晶層）５０１〜５０３で吸収されて、黒色が高濃度
で表示される。

【００３２】

【発明の実施の形態】

〔請求項１，４の発明の一実施形態…図１〜図３〕図１
は、この発明の反射型表示装置の一例を示し、請求項
１，４の発明の一実施形態の反射型液晶表示装置として
構成した場合である。

【００３３】この例の反射型液晶表示装置は、上部基板
１０、中間基板２０および下部基板３０を備え、上部基
板１０と中間基板２０の間に、上部表示層として上部液
晶層４０が形成され、中間基板２０と下部基板３０の間
に、下部表示層として下部液晶層５０が形成されて、構
成される。

【００３４】上部基板１０は、１ｍｍ程度の厚みのガラ
ス基板などの透明基板１１の図において下面に、ＩＴＯ
膜による透明電極１２が形成され、さらに透明電極１２
上に、ＳｉＯｘ膜による絶縁膜を兼ねた配向膜１３が形
成されて、構成される。

【００３５】ＩＴＯ膜による透明電極１２の表面は、荒
れた面をしていて、光の散乱が生じやすい。そのため、
後述するカイラルネマティック液晶による選択反射の際
には、見る角度による色の違いや見え方が小さく抑えら
れる利点がある。

【００３６】中間基板２０は、１００μｍ程度の厚みの
ガラス基板などの透明基板２１の上下の面に、ＩＴＯ膜
による透明電極２２，２４が形成され、さらに透明電極
２２，２４上に、ポリイミド膜による絶縁膜を兼ねた配
向膜２３，２５が形成されて、構成される。このように
中間基板２０の透明基板２１を薄くするのは、見る方向
による色ずれを防止するためである。

【００３７】下部基板３０は、上部基板１０の透明電極
１１と同様の１ｍｍ程度の厚みのガラス基板などの透明
基板３１の図において上面に、反射面を構成するために
表面を荒らしたアルミニウム膜による反射電極３４が形
成され、さらに反射電極３４上に、ポリイミド膜による
絶縁膜を兼ねた配向膜３５が形成されて、構成される。

【００３８】図示していないが、上部基板１０と中間基
板２０の間、および中間基板２０と下部基板３０の間に
は、それぞれスペーサが介在されて、上部基板１０と中
間基板２０の間隔、および中間基板２０と下部基板３０
の間隔が、それぞれ一定に、例えばそれぞれ５μｍに保
持される。

【００３９】そして、上部基板１０と中間基板２０の間
には、この例ではカイラル剤をネマティック液晶に混合
したカイラルネマティック液晶４１を注入することによ
って、上部液晶層４０が形成される。

【００４０】カイラルネマティック液晶４１は、これに
電圧が印加されないときには、後述するように、特定波
長の光を選択的に反射させる。しかも、その選択反射の
波長は、カイラル剤の種類や添加量により決まる、カイ
ラルネマティック液晶４１のヘリカルピッチにより決定
される。したがって、カイラル剤の添加量を調整し、カ
イラルネマティック液晶４１のヘリカルピッチを調整す
ることによって、選択反射の波長を設定することができ
る。

【００４１】具体的に、選択反射のピーク波長λｏは、
カイラルネマティック液晶４１のヘリカルピッチをｐ、
ヘリカル軸４２に直交する平面内での平均屈折率をｎａ
とすると、 λｏ＝ｐ×ｎａ …（１） で与えられる。

【００４２】平均屈折率ｎａは、液晶分子の長軸に対し
て平行、垂直な方向の屈折率を、それぞれｎｘ，ｎｙと
すると、 ｎａ＝〔（ｎｘ＊＊２＋ｎｙ＊＊２）／２〕＊＊（１／２） …（２） である。ただし、「＊＊２」は２乗を、「＊＊（１／
２）」は（１／２）乗を、それぞれ示す。

【００４３】また、このときの反射光の波長のバンド幅
Δλは、 Δλ＝（ｎｘ−ｎｙ）ｐ …（３） で表される。

【００４４】この例では、この選択反射のピーク波長λ
ｏが、可視光領域中の緑の波長とされる。ただし、可視
光領域中の特定波長であれば、赤または青などの波長で
もよい。

【００４５】カイラルネマティック液晶４１は、上記の
ように配向膜１３および２３が形成されることにより、
これに電圧が印加されないときには、図示するようにヘ
リカル軸４２が上部基板１０および中間基板２０に対し
て垂直となり、液晶分子が上部基板１０および中間基板
２０と平行に配列されたプレーナ配向状態とされる。

【００４６】したがって、上部液晶層４０に電圧が印加
されないときには、上部基板１０に入射して上部基板１
０を透過した周辺光１のうちの特定波長の光、すなわち
上記の例では緑の色光は、カイラルネマティック液晶４
１のヘリカル方向と同一の旋光方向を有する５０％の円
偏光が、反射光１Ｇとして示すように上部液晶層４０で
反射する。

【００４７】特定波長の光のうちのカイラルネマティッ
ク液晶４１のヘリカル方向と逆の旋光方向を有する残り
５０％の円偏光、および特定波長以外の波長の光は、上
部液晶層４０を透過する。

【００４８】上部液晶層４０に、ある閾値以上の電圧が
印加されると、上部液晶層４０のカイラルネマティック
液晶４１は、液晶分子が上部基板１０および中間基板２
０と垂直に配列されたホメオトロピック様の配向状態に
相転移して、ヘリカル構造が消失する。そのため、上部
液晶層４０への入射光のほとんどが、上部液晶層４０で
反射することなく、上部液晶層４０を透過する。すなわ
ち、上部液晶層４０は透明状態を呈する。

【００４９】上部液晶層４０に電圧が印加されないと
き、下部液晶層５０が存在しない場合には、特定波長の
光のうちの上記のように上部液晶層４０を透過した残り
５０％の円偏光、および同様に上部液晶層４０を透過し
た特定波長以外の波長の光は、多重反射によって入射側
に戻ってくることが多い。そのため、これらの光が上部
液晶層４０で反射した特定波長の光１Ｇと混合されて観
察者の目に入り、色付きが不十分となって、表示色の区
別がつきにくくなる。

【００５０】しかし、中間基板２０と下部基板３０の間
には、この例では黒色の、すなわち可視光中の全波長領
域の光を吸収する二色性色素５３を溶解したカイラルネ
マティック液晶５１を注入することによって、下部液晶
層５０が形成される。

【００５１】二色性色素５３は、その分子の長軸方向と
短軸方向で可視光の吸収に異方性を有し、かつ液晶分子
と平行に配列されるもので、これがカイラルネマティッ
ク液晶５１に溶解されることによって、カイラルネマテ
ィック液晶５１は、後述するようにゲストホスト効果を
呈する。

【００５２】この場合、カイラルネマティック液晶５１
は、上記のように配向膜２５および３５が形成されるこ
とにより、上部液晶層４０のカイラルネマティック液晶
４１と同様に、これに電圧が印加されないときには、図
示するようにヘリカル軸５２が中間基板２０および下部
基板３０に対して垂直となり、液晶分子が中間基板２０
および下部基板３０と平行に配列されたプレーナ配向状
態とされる。

【００５３】なお、カイラルネマティック液晶５１に混
合されるカイラル剤は、カイラルネマティック液晶５１
の選択反射のピーク波長が観察者に認識されない赤外域
となるものにされる。

【００５４】したがって、下部液晶層５０に電圧が印加
されないときには、図示するように二色性色素５３も中
間基板２０および下部基板３０と平行に配列されて、下
部液晶層５０に入射した光は、その偏光方向に関係な
く、かつ可視光の全波長領域にわたって、二色性色素５
３に吸収される。

【００５５】そのため、上部液晶層４０および下部液晶
層５０に、ともに電圧が印加されないときには、上述し
た特定波長の光のうちの上部液晶層４０を透過した残り
５０％の円偏光、および上部液晶層４０を透過した特定
波長以外の波長の光は、下部液晶層５０で吸収されて、
上部液晶層４０で反射した特定波長の光１Ｇのみが観察
者の目に入り、特定の色、すなわち上記の例では緑が、
色付きよく、高いコントラストで表示される。

【００５６】下部液晶層５０に、ある閾値以上の電圧が
印加されると、下部液晶層５０のカイラルネマティック
液晶５１は、液晶分子が中間基板２０および下部基板３
０と垂直に配列されたホメオトロピック様の配向状態に
相転移し、それに伴って二色性色素５３も中間基板２０
および下部基板３０と垂直に配列される。

【００５７】そのため、下部液晶層５０への入射光のほ
とんどが、下部液晶層５０で吸収されることなく、下部
液晶層５０を透過する。すなわち、下部液晶層５０は透
明状態を呈する。この場合、下部液晶層５０を透過した
光は、反射電極３４により散乱反射するので、白色に見
えることになる。

【００５８】上述した反射型液晶表示装置は、一例とし
て、以下の第１、第２および第３の駆動モードで駆動さ
れる。

【００５９】すなわち、第１の駆動モードでは、上部液
晶層４０および下部液晶層５０に、ともに電圧が印加さ
れない。

【００６０】したがって、このとき、図１に示し、かつ
上述したように、上部液晶層４０のカイラルネマティッ
ク液晶４１および下部液晶層５０のカイラルネマティッ
ク液晶５１が、ともにプレーナ配向状態とされるととも
に、カイラルネマティック液晶５１中の二色性色素５３
が中間基板２０および下部基板３０と平行に配列され
て、上部液晶層４０で反射した特定波長の光１Ｇのみが
観察者の目に入り、特定の色、すなわち上記の例では緑
が、色付きよく、高いコントラストで表示される。

【００６１】第２の駆動モードでは、上部液晶層４０お
よび下部液晶層５０に、ともに閾値以上の電圧が印加さ
れる。

【００６２】したがって、このとき、上部液晶層４０の
カイラルネマティック液晶４１および下部液晶層５０の
カイラルネマティック液晶５１が、ともにホメオトロピ
ック様の配向状態とされるとともに、図２に示すよう
に、カイラルネマティック液晶５１中の二色性色素５３
が中間基板２０および下部基板３０と垂直に配列され
て、同図に示すように、上部液晶層４０への入射光２の
ほとんどが、上部液晶層４０で反射することなく上部液
晶層４０を透過し、さらに下部液晶層５０で吸収される
ことなく下部液晶層５０を透過し、反射電極３４により
散乱反射光３として散乱反射して、白色が高明度で表示
される。

【００６３】第３の駆動モードでは、上部液晶層４０に
閾値以上の電圧が印加されるとともに、下部液晶層５０
には電圧が印加されない。

【００６４】したがって、このとき、上部液晶層４０の
カイラルネマティック液晶４１がホメオトロピック様の
配向状態とされ、下部液晶層５０のカイラルネマティッ
ク液晶５１がプレーナ配向状態とされるとともに、図３
に示すように、カイラルネマティック液晶５１中の二色
性色素５３が中間基板２０および下部基板３０と平行に
配列されて、同図に示すように、上部液晶層４０への入
射光４のほとんどが、上部液晶層４０で反射することな
く上部液晶層４０を透過するが、下部液晶層５０で吸収
されて、黒色が高濃度で表示される。

【００６５】このように、上述した例によれば、上部液
晶層４０および下部液晶層５０に対する電圧印加を制御
することによって、表示色を、特定の色、上記の例では
緑色、白色および黒色の間で変えることができるととも
に、コントラストの高い、明るい表示が得られる。

【００６６】また、上部液晶層４０ないし下部液晶層５
０に印加する電圧を連続的ないし段階的に変えることに
よって、表示される色の色相や彩度ないし明度を連続的
ないし段階的に変化させることもできる。

【００６７】上述した反射型液晶表示装置は、他の例と
して、以下の第１および第２の駆動モードで駆動され
る。

【００６８】すなわち、第１の駆動モードでは、上部液
晶層４０および下部液晶層５０に、ともに電圧が印加さ
れない。したがって、このとき、特定の色、例えば上部
液晶層４０における選択反射のピーク波長λｏを青の波
長とするときには青が、色付きよく、高いコントラスト
で表示される。

【００６９】第２の駆動モードでは、上部液晶層４０お
よび下部液晶層５０に、ともに閾値以上の電圧が印加さ
れる。したがって、このとき、白色が高明度で表示され
る。

【００７０】したがって、この例によれば、例えば白黒
のモノクロ表示の場合における黒を黒に近い青に置き換
えたような表示を実現することができる。もちろん、こ
の場合も、上部液晶層４０ないし下部液晶層５０に印加
する電圧を連続的ないし段階的に変えることによって、
表示される色の色相や彩度ないし明度を連続的ないし段
階的に変化させることができる。

【００７１】なお、図１の例の場合、下部液晶層５０中
の二色性色素５３は、少なくとも可視光中の上部液晶層
４０における選択反射の波長以外の波長の光を吸収する
ものであればよい。

【００７２】また、上部液晶層４０および下部液晶層５
０は、それぞれカイラルネマティック液晶の代わりにコ
レステリック液晶により形成することもでき、その場合
でも、上述したカイラルネマティック液晶の場合と同様
の作用により、カイラルネマティック液晶の場合と同様
の効果が得られる。

【００７３】〔請求項２，５の発明の一実施形態…図
４〕図４は、この発明の反射型表示装置の他の例を示
し、請求項２，５の発明の一実施形態の反射型液晶表示
装置として構成した場合である。

【００７４】すなわち、この例の反射型液晶表示装置
は、上部基板１０、上部液晶層４０、中間基板２０、下
部液晶層５０および下部基板３０の積層構造とされる点
は、図１の例の反射型液晶表示装置と同じであるが、そ
の上部液晶層４０は、それぞれ電圧が印加されないとき
の上述した選択反射のピーク波長が可視光領域中の互い
に異なる特定波長とされた、平面的に配置された３種類
の液晶層４０１，４０２，４０３で構成される。

【００７５】液晶層４０１，４０２，４０３は、その３
つで１画素を構成するもので、それぞれの選択反射のピ
ーク波長は、例えば赤、緑、青の波長とされる。

【００７６】また、液晶層４０１，４０２，４０３は、
隔壁６１，６２，６３によって互いに分離されるととも
に、透明電極１２および２２のうちのいずれか一方、例
えば透明電極１２が、液晶層４０１，４０２，４０３に
対応して、透明電極１２１，１２２，１２３に分離され
る。

【００７７】ただし、この例では、下部液晶層５０の二
色性色素５３は、可視光中の全波長領域の光を吸収する
ものとされる。

【００７８】この例では、カラー表示モードでは、液晶
層４０１〜４０３の少なくとも一つに電圧が印加されず
に、液晶層４０１〜４０３の少なくとも一つが選択反射
状態とされるとともに、下部液晶層５０には電圧が印加
されずに、下部液晶層５０が光吸収状態とされる。

【００７９】したがって、液晶層４０１〜４０３のう
ち、液晶層４０１にのみ電圧が印加されず、液晶層４０
２，４０３には閾値以上の電圧が印加されるときには、
赤の色光のみが液晶層４０１で反射して、赤が、色付き
よく、高いコントラストで表示される。

【００８０】液晶層４０１〜４０３のうち、液晶層４０
２にのみ電圧が印加されず、液晶層４０１，４０３には
閾値以上の電圧が印加されるときには、緑の色光のみが
液晶層４０２で反射して、緑が、色付きよく、高いコン
トラストで表示される。

【００８１】液晶層４０１〜４０３のうち、液晶層４０
３にのみ電圧が印加されず、液晶層４０１，４０２には
閾値以上の電圧が印加されるときには、青の色光のみが
液晶層４０３で反射して、青が、色付きよく、高いコン
トラストで表示される。

【００８２】また、液晶層４０１〜４０３の２つまたは
３つに電圧が印加されないときには、赤、緑、青の２つ
または３つの混色が表示される。

【００８３】液晶層４０１〜４０３のすべてに閾値以上
の電圧が印加されて、液晶層４０１〜４０３のすべてが
透明状態とされるとともに、下部液晶層５０に閾値以上
の電圧が印加されて、下部液晶層５０も透明状態とされ
るときには、図１の例の図２に示したモードと同様に、
白色が高明度で表示される。

【００８４】もっとも、上記のカラー表示モードで、液
晶層４０１〜４０３のすべてに電圧が印加されずに、液
晶層４０１〜４０３のすべてが選択反射状態とされると
きにも、白色の表示が可能である。ただし、この場合、
上記のような特別の白色表示モードのときに比べて、白
色の強度が１／３となる。

【００８５】液晶層４０１〜４０３のすべてに閾値以上
の電圧が印加されて、液晶層４０１〜４０３のすべてが
透明状態とされるとともに、下部液晶層５０には電圧が
印加されずに、下部液晶層５０が光吸収状態とされると
きには、図１の例の図３に示したモードと同様に、黒色
が高濃度で表示される。

【００８６】この例によれば、液晶層４０１〜４０３お
よび下部液晶層５０に対する電圧印加を制御することに
よって、カラー表示をすることができ、フルカラー表示
も可能となる。また、図１の例と同様に、コントラスト
の高い、明るい表示が得られる。

【００８７】なお、この例でも、液晶層４０１〜４０３
および下部液晶層５０は、それぞれカイラルネマティッ
ク液晶の代わりにコレステリック液晶により形成するこ
とができる。

【００８８】〔請求項３，６の発明の一実施形態…図
５〕図５は、この発明の反射型表示装置のさらに他の例
を示し、請求項３，６の発明の一実施形態の反射型液晶
表示装置として構成した場合である。

【００８９】すなわち、この例の反射型液晶表示装置
は、上部基板１０、上部液晶層４０、中間基板２０、下
部液晶層５０および下部基板３０の積層構造とされ、か
つ上部液晶層４０が、それぞれ電圧が印加されないとき
の選択反射のピーク波長が、それぞれ例えば赤、緑、青
というように可視光領域中の互いに異なる特定波長とさ
れた、平面的に配置された３種類の液晶層４０１，４０
２，４０３で構成される点は、図４の例の反射型液晶表
示装置と同じであるが、その下部液晶層５０も、上部液
晶層４０の液晶層４０１，４０２，４０３に対応して、
平面的に配置された３種類の液晶層５０１，５０２，５
０３で構成される。

【００９０】ただし、液晶層５０１中の二色性色素５３
１は、少なくとも可視光中の液晶層４０１における選択
反射の波長以外の波長の光を吸収し、液晶層５０２中の
二色性色素５３２は、少なくとも可視光中の液晶層４０
２における選択反射の波長以外の波長の光を吸収し、液
晶層５０３中の二色性色素５３３は、少なくとも可視光
中の液晶４０３における選択反射の波長以外の波長の光
を吸収するものであればよい。

【００９１】また、液晶層５０１，５０２，５０３は、
隔壁７１，７２，７３によって互いに分離されるととも
に、透明電極２４および反射電極３４のうちのいずれか
一方、例えば透明電極２４が、液晶層５０１，５０２，
５０３に対応して、透明電極２４１，２４２，２４３に
分離される。

【００９２】この例では、カラー表示モードでは、液晶
層４０１〜４０３の少なくとも一つに電圧が印加されず
に、液晶層４０１〜４０３の少なくとも一つが選択反射
状態とされるとともに、液晶層５０１〜５０３のすべて
に電圧が印加されずに、液晶層５０１〜５０３のすべて
が光吸収状態とされる。したがって、図４の例と同様
に、赤、緑、青またはその２つもしくは３つの混色が、
色付きよく、高いコントラストで表示される。

【００９３】液晶層４０１〜４０３のすべてに閾値以上
の電圧が印加されて、液晶層４０１〜４０３のすべてが
透明状態とされるとともに、液晶層５０１〜５０３のす
べてに閾値以上の電圧が印加されて、液晶層５０１〜５
０３のすべても透明状態とされるときには、図１の例の
図２に示したモードと同様に、白色が高明度で表示され
る。

【００９４】液晶層４０１〜４０３のすべてに閾値以上
の電圧が印加されて、液晶層４０１〜４０３のすべてが
透明状態とされるとともに、液晶層５０１〜５０３のす
べてに電圧が印加されずに、液晶層５０１〜５０３のす
べてが光吸収状態とされるときには、図１の例の図３に
示したモードと同様に、黒色が高濃度で表示される。

【００９５】したがって、この例によっても、液晶層４
０１〜４０３および液晶層５０１〜５０３に対する電圧
印加を制御することによって、カラー表示をすることが
でき、フルカラー表示も可能となる。また、図１の例と
同様に、コントラストの高い、明るい表示が得られる。

【００９６】なお、この例でも、液晶層４０１〜４０３
および液晶層５０１〜５０３は、それぞれカイラルネマ
ティック液晶の代わりにコレステリック液晶により形成
することができる。

【００９７】〔他の実施形態〕図１、図４および図５の
例は、透明基板３１上に反射電極３４が形成されて下部
基板３０が反射板を構成する場合であるが、反射電極３
４の代わりに透明電極が形成されて、下部基板３０の裏
面側に別途、反射板が設けられてもよい。

【００９８】上述した実施形態は、いずれも反射型液晶
表示装置の場合であるが、この発明は、反射型液晶表示
装置に限らず、表示層として液晶材料以外のエレクトロ
クロミック材料などを用いた他の反射型表示装置にも適
用することができ、その場合、上部表示層は、外部から
の刺激の有無または程度に応じて、可視光中の特定波長
の光を反射させる選択反射状態と、可視光中の全波長領
域の光を透過させる透明状態とのいずれかをとりうるも
のとし、下部表示層は、外部からの刺激の有無または程
度に応じて、可視光中の上部表示層における選択反射の
特定波長以外の波長の光、または可視光中の全波長領域
の光を吸収する光吸収状態と、可視光中の全波長領域の
光を透過させる透明状態とのいずれかをとりうるものと
すればよい。

【００９９】

【発明の効果】上述したように、請求項１または４の発
明によれば、表示色を、特定の色、白色および黒色の間
や、特定の色と白色との間で、変えることができるとと
もに、コントラストの高い、明るい表示が得られる。ま
た、表示される色の色相や彩度ないし明度を連続的ない
し段階的に変化させることもできる。

【０１００】請求項２，３または５，６の発明によれ
ば、カラー表示をすることができ、フルカラー表示も可
能となるとともに、コントラストの高い、明るい表示が
得られ、高い色純度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の反射型表示装置の一例を示す断面図
である。

【図２】図１の反射型表示装置の動作の説明に供する断
面図である。

【図３】図１の反射型表示装置の動作の説明に供する断
面図である。

【図４】この発明の反射型表示装置の他の例を示す断面
図である。

【図５】この発明の反射型表示装置のさらに他の例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１０ 上部基板 １１ 透明基板 １２ 透明電極 １３ 配向膜 ２０ 中間基板 ２１ 透明基板 ２２，２４ 透明電極 ２３，２５ 配向膜 ３０ 下部基板（反射板） ３１ 透明基板 ３４ 反射電極 ３５ 配向膜 ４０ 上部液晶層（上部表示層） ４１ カイラルネマティック液晶 ５０ 下部液晶層（下部表示層） ５１ カイラルネマティック液晶 ５３ 二色性色素 ６１，６２，６３ 隔壁 ７１，７２，７３ 隔壁 １２１，１２２，１２３ 透明電極 ２４１，２４２，２４３ 透明電極 ４０１，４０２，４０３ 液晶層（表示層） ５０１，５０２，５０３ 液晶層（表示層） ５３１，５３２，５３３ 二色性色素

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部からの刺激の有無または程度に応じ
   て、可視光中の特定波長の光を反射させる選択反射状態
   と、可視光中の全波長領域の光を透過させる透明状態と
   のいずれかをとりうる上部表示層と、 この上部表示層に対して積層され、外部からの刺激の有
   無または程度に応じて、少なくとも可視光中の前記特定
   波長以外の波長の光を吸収する光吸収状態と、可視光中
   の全波長領域の光を透過させる透明状態とのいずれかを
   とりうる下部表示層と、 この下部表示層の前記上部表示層が積層された側と反対
   側に配された反射板と、 を備える反射型表示装置。
2. 【請求項２】それぞれ、外部からの刺激の有無または程
   度に応じて、可視光中の互いに異なる特定波長の光を反
   射させる選択反射状態と、可視光中の全波長領域の光を
   透過させる透明状態とのいずれかをとりうる３種類の表
   示層が、平面的に配置された上部表示層と、 この上部表示層に対して積層され、外部からの刺激の有
   無または程度に応じて、可視光中の全波長領域の光を吸
   収する光吸収状態と、可視光中の全波長領域の光を透過
   させる透明状態とのいずれかをとりうる下部表示層と、 この下部表示層の前記上部表示層が積層された側と反対
   側に配された反射板と、 を備える反射型表示装置。
3. 【請求項３】それぞれ、外部からの刺激の有無または程
   度に応じて、可視光中の互いに異なる特定波長の光を反
   射させる選択反射状態と、可視光中の全波長領域の光を
   透過させる透明状態とのいずれかをとりうる３種類の表
   示層が、平面的に配置された上部表示層と、 この上部表示層の前記３種類の表示層に対応して、それ
   ぞれ、外部からの刺激の有無または程度に応じて、少な
   くとも可視光中の前記上部表示層の対応する表示層にお
   ける前記特定波長以外の波長の光を吸収する光吸収状態
   と、可視光中の全波長領域の光を透過させる透明状態と
   のいずれかをとりうる３種類の表示層が、平面的に配置
   されて、前記上部表示層に対して積層された下部表示層
   と、 この下部表示層の前記上部表示層が積層された側と反対
   側に配された反射板と、 を備える反射型表示装置。
4. 【請求項４】外部からの電界の有無または程度に応じ
   て、可視光中の特定波長の光を反射させる選択反射状態
   と、可視光中の全波長領域の光を透過させる透明状態と
   のいずれかをとりうる上部液晶層と、 この上部液晶層に対して積層され、外部からの電界の有
   無または程度に応じて、少なくとも可視光中の前記特定
   波長以外の波長の光を吸収する光吸収状態と、可視光中
   の全波長領域の光を透過させる透明状態とのいずれかを
   とりうる下部液晶層と、 この下部液晶層の前記上部液晶層が積層された側と反対
   側に配された反射板と、 を備える反射型液晶表示装置。
5. 【請求項５】それぞれ、外部からの電界の有無または程
   度に応じて、可視光中の互いに異なる特定波長の光を反
   射させる選択反射状態と、可視光中の全波長領域の光を
   透過させる透明状態とのいずれかをとりうる３種類の液
   晶層が、平面的に配置された上部液晶層と、 この上部液晶層に対して積層され、外部からの電界の有
   無または程度に応じて、可視光中の全波長領域の光を吸
   収する光吸収状態と、可視光中の全波長領域の光を透過
   させる透明状態とのいずれかをとりうる下部液晶層と、 この下部液晶層の前記上部液晶層が積層された側と反対
   側に配された反射板と、 を備える反射型液晶表示装置。
6. 【請求項６】それぞれ、外部からの電界の有無または程
   度に応じて、可視光中の互いに異なる特定波長の光を反
   射させる選択反射状態と、可視光中の全波長領域の光を
   透過させる透明状態とのいずれかをとりうる３種類の液
   晶層が、平面的に配置された上部液晶層と、 この上部液晶層の前記３種類の液晶層に対応して、それ
   ぞれ、外部からの電界の有無または程度に応じて、少な
   くとも可視光中の前記上部液晶層の対応する液晶層にお
   ける前記特定波長以外の波長の光を吸収する光吸収状態
   と、可視光中の全波長領域の光を透過させる透明状態と
   のいずれかをとりうる３種類の液晶層が、平面的に配置
   されて、前記上部液晶層に対して積層された下部液晶層
   と、 この下部液晶層の前記上部液晶層が積層された側と反対
   側に配された反射板と、 を備える反射型液晶表示装置。