JPH10104653A

JPH10104653A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH10104653A
Application number: JP25954196A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Otake; 利也大竹; Yutaka Nakai; 豊中井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、色再現範囲が広く明るいカラー表示
ができ、かつ生産性の高い反射型液晶表示装置を得るこ
とを目的とする。【解決手段】混入される二色性色素が異なる複数の液晶
薄膜層を連続的に形成した液晶層と、前記液晶層をはさ
む一対の基板と、前記一対の基板上に設けられ基準とな
る電界を発生する一対の画素電極と、前記一対の基板上
に設けられ前記画素電極が発生する電界の基板に対して
垂直な方向の強度分布を変化させる複数の制御電極と、
を備えていることを特徴とする。また、前記液晶層の代
わりに、二色性色素を含む液晶薄膜層と透明絶縁層を交
互に複数層積層して形成される液晶層を用いて構成され
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の液晶薄膜が積
層された画素積層型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータ、ワードプロセ
ッサ、ＥＷＳ(Engineering Work Station)等のＯＡ用表
示装置、電卓、電子ブック、電子手帳、ＰＤＡ(Persona
l Digital Assistant)用の表示装置、携帯テレビ、携帯
電話、携帯ＦＡＸ等の表示装置は携帯性が重視されてお
り、バッテリー駆動する必要があるので消費電力が低い
ことが望ましい。

【０００３】従来、薄型の表示装置としては液晶表示装
置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、フラットＣＲＴ
等が知られている。このうち、低消費電力の要求に対し
ては液晶表示装置が最も適しており実用化されている。

【０００４】液晶表示装置のうち、表示面を直接見るタ
イプを直視型という。直視型液晶表示装置には、背面に
蛍光ランプ等の光源を組み込む透過型と周囲の光を利用
する反射型とがある。このうち、透過型液晶表示装置は
バックライトが必要であり低消費電力には不向きであ
る。これは、バックライトの消費電力が１Ｗ以上であり
バッテリー駆動で２〜３時間しか使用できないからであ
る。従って、携帯性を有する情報機器のディスプレイと
しては、より消費電力が小さい反射型液晶表示装置が最
も普及している。

【０００５】反射型液晶表示装置には、ＥＣＢ(Elector
ically Controlled Birefrigence)方式、GH(Guest Hos
t)方式、TN(Twisted Nematic) 方式等がある。ＥＣＢ方
式やＴＮ方式を用いる場合には偏光板が必要である。偏
光板は光透過率が４０％程度であるので、偏光板を使用
すると光利用効率が悪くなり、反射率が低下する。

【０００６】反射型液晶表示装置の場合、その明るさは
反射率で評価される。この反射率は通常、拡散反射光を
積分球で積分することにより測定され，液晶表示装置に
入射した光に対して反射した光の割合（％）で表され
る。例えば、新聞紙の反射率は６０％程度、上質紙の反
射率は８０％程度，酸化マグネシウムや硫酸バリウム等
の粉体の反射率は９９％以上である。上記のように、Ｅ
ＣＢ方式やＴＮ方式を用いる場合には偏光板を使用する
ので、４０％以上の反射率は望めない。従って、ペーパ
ーホワイト表示と呼べる６０％以上の反射率は得られ
ず、カラー表示の性能上で問題となる。

【０００７】そこで、光利用効率の観点から偏光板を必
要としないＧＨ方式が最も有望である。ＧＨ方式でカラ
ー表示をさせる方法として簡単には、図８（ａ）に示す
ようにガラス基板１上に形成した電極４上に対向電極８
を介して液晶層を介在させ、Ｒ，Ｇ，Ｂをそれぞれ発色
するこの液晶層１６ａ、１６ｂ、１６ｃを並列配置した
構造や、図８（ａ）に示した同様の構成を持つと共に図
８（ｂ）に示すようにシアン（Ｃ）・マゼンタ（Ｍ）・
イエロー（Ｙ）を発色する液晶層１７ａ、１７ｂ、
１７ｃを並列配置した構造が考えられる。しかし、１
つの画素を面積的に３分割するこれらの構造では、白以
外の色を表示する場合に表示したい色以外の波長域の光
が混入するのを避けることができないため、色再現範囲
が狭くコントラストも低くなる。

【０００８】ＧＨ方式でカラー表示をさせる別の方法と
して、例えば図９に示すようにシアン、マゼンタ、イエ
ローの色素をそれぞれ含む３つのＧＨセル７ａ、７ｂ、
７ｃを積層する構造が考えられる。このような積層構造
では、各画素に入射する光のうち表現したい色の波長域
をすべて利用することができる。従って、図８（ａ）・
（ｂ）に示した構造のものよりも光の利用効率が良く、
色再現範囲の広いカラー表示を実現することができる。
しかしながら実際には、シアン・マゼンタ・イエローの
色素を含む３つのＧＨセルを積層した状態で駆動する必
要から各層間に駆動回路を搭載したガラス基板が介在す
ることとなる。この構造は公知として知られてはいない
が我々は提案している。しかし、この場合、各層の境界
に使用する基板は画素と比べて無視できない程度の厚み
を持っているため、ディスプレイに対して斜めの方向か
ら見た場合に視差が生じ、隣接画素との色の混合が起こ
って視認性が悪くなると言う問題がある。また、この様
な構造では、ＴＦＴなどのスイッチング素子やその他液
晶駆動用の回路を備えた基板を複数必要とし，アレイ基
板製造工程及びセル組立工程が増えるため，生産性及び
製造上の歩留りが著しく低下する問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、光の利
用効率や色再現性の良い反射型液晶表示装置を実現する
には、異なる色素を含む３つのＧＨセルをその境界に透
明基板を設けずに積層する構造が望まれるが、従来の方
法ではＧＨセル間にガラス基板がどうしても介在するた
めに、隣接画素との色の混合が起こって視認性が悪い、
アレイ製造工程及びセル組立工程が増えるため生産性や
歩留りが悪い，といった問題があり画素積層型の反射型
液晶表示装置開発における大きな障害となっている。

【００１０】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、光の利用効率が良く、色再現性に優れ、かつ歩留
まり良く製造ができる画素積層型の液晶表示装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は液晶の駆動に必要とする要求印加
電界がそれぞれ異なる複数の液晶薄膜を積層した液晶層
と、前記液晶層をはさみ前記液晶層に電界を印加する一
対の第１及び第２の電極とを備え、前記液晶層のうちの
所望の前記液晶薄膜の前記要求印加電界を前記一対の画
素電極から電圧を印加して発生させ、前記液晶薄膜を独
立に駆動することを特徴とする液晶表示装置を提供する
ものである。

【００１２】請求項２の発明は請求項１において、前記
液晶薄膜は、二色性色素を含有することを特徴とする液
晶表示装置を提供するものである。請求項３の発明は請
求項１において、前記一対の基板に隣接して設けられ前
記画素電極が発生する電界のうち基板に対して垂直な方
向の電界の強度分布を変化させる複数の制御電極を具備
することを特徴とする液晶表示装置を提供するものであ
る。

【００１３】請求項４の発明は請求項１において、複数
の前記液晶薄膜間に透明絶縁層を介在させることを特徴
とする液晶表示装置を提供するものである。請求項５の
発明は、液晶と二色性色素を含む第１の液晶薄膜及びこ
の第１の液晶薄膜に積層形成され前記第１の液晶薄膜と
は色が異なる二色性色素及び駆動に必要とする要求印加
電界も異なる液晶を含む第２の液晶薄膜を有する液晶層
と、この液晶層をはさむ一対の第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板にそれぞれ隣接して形成され前
記液晶層に電界を印加する一対の画素電極とを備えるこ
とを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。

【００１４】請求項６の発明は駆動に必要とする要求印
加電界がそれぞれ異なる複数の液晶薄膜を積層した液晶
層と、前記液晶層をはさみ前記液晶層に電界を印加する
一対の第１及び第２の電極とを備えた液晶表示装置の液
晶層を駆動するに際し、前記液晶層のうちの所望の前記
液晶薄膜の前記要求印加電界を前記一対の画素電極から
電圧を印加して前記液晶層を駆動することを特徴とする
液晶表示装置の駆動方法を提供するものである。

【００１５】請求項７の発明は、請求項６において前記
液晶薄膜は、二色性色素を含有することを特徴とする液
晶表示装置の駆動方法を提供するものである。ここで、
液晶薄膜は、二色性色素に液晶を混入させたゲストホス
ト液晶以外に，入射光のうち特定の波長の光を選択的に
反射するコレステリック液晶や，高分子分散型液晶（PD
LC) などでも良い。また要求印加電界とは液晶薄膜内の
液晶分子が立ち上がる最小の電界のことである。さら
に、液晶薄膜を独立駆動させるとは、各液晶薄膜が個別
に駆動される状態が少なくともあれば良く電界を変化さ
せるに従って複数の液晶薄膜が同時に駆動している状態
があっても結果的に液晶薄膜が独立駆動される印加電界
範囲があれば良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の反射型液晶表示装置は、
混入される色素特に二色性色素が異なる複数のＧＨセル
を連続的に形成した液晶層と、前記液晶層をはさむ一対
の基板と、前記一対の基板上に設けられ基準となる電界
を発生する一対の画素電極と、前記一対の基板上に設け
られ前記画素電極が発生する電界の基板に対して垂直な
方向の強度分布を変化させる複数の制御電極とを備えて
いることを望ましい発明の骨子としている。

【００１７】上記構成の反射型液晶表示装置では、特
に、一対の基板上に設けた一対の画素電極と複数の制御
電極の電位を変えることで液晶層での光の透過及び吸収
を制御する。複数の制御電極は、各ＧＨセルに対して独
立に、一対の画素電極が発生する電界を全画素領域に広
げたり、方向を変えて基板に対して垂直な電界成分を弱
めたりする機能を有する。従って、制御電極は、画素上
から見て隣の画素との間を色分けするブラック領域を形
成するものでコントラスト向上の上では望ましい態様と
しては必要である。

【００１８】上記構成では、各ＧＨセル間に，透明基板
のみならず、透明画素電極及び駆動回路などを必要とし
ないため、アレイ製造工程やセル組立工程が増えること
はなく、歩留まりが向上すると共に工程数が削減される
ためスループットも向上し、生産性が上がる。

【００１９】また、上述の構成では、複数のＧＨセルが
連続的に形成されているため、各ＧＨセルの境界付近に
おいて液晶の制御が難しくなり、結果として不必要な光
の吸収や透過が生じてディスプレイのコントラストが下
がることがある。このような場合には、各ＧＨセルの間
に透明絶縁層を設けて各ＧＨセルを互いに分離すること
ができる。これによって各ＧＨセルの境界付近での液晶
制御の困難さを取り除き、各ＧＨセルを互いに完全に独
立に制御できるためコントラストが向上する。透明絶縁
膜は、有機材料、無機材料に拘わらずその性質が透明で
且つ絶縁性を呈する材料であればよく、望ましい材料と
しては特に液晶層の平坦化に優れた，ポリイミド，アク
リルなどの樹脂が望ましい。

【００２０】

【実施例】

（実施例１)図１は、本発明の反射型液晶表示装置の実
施例１の一部断面を示した概略図である。図中１はガラ
ス基板、２ａ及び２ｂは図示していないがＴＦＴ及び配
線等の駆動回路を含む層、３は絶縁層、４は光反射層、
５は透明絶縁層、６ａ及び６ｃは制御電極、６ｂ及び６
ｄは画素電極、７ａ・７ｂ・７ｃはそれぞれシアン・イ
エロー・マゼンタに対応する色素を含むＧＨ液晶層、８
は対向ガラス基板を示す。

【００２１】上記構造を製造する手順は以下の通りであ
る。まず、ガラス基板１上にＴＦＴ及びＴＦＴを駆動す
るためのゲート線、信号線、補助容量を含む層２ｂをス
パッタ及びCVD などの成膜プロセスとウェットエッチン
グ及びドライエッチング等を用いて形成する。ＴＦＴは
１画素につき２つずつ形成する。ここで、１画素とは、
シアン・イエロー・マゼンタに対応する色素を含むＧＨ
液晶層７ａ・７ｂ・７ｃを重ねたものを図１ａの位置か
ら眺めて制御電極６ａ及び６ｃの領域の内を指す。駆動
回路を含む層２ａ及び２ｂ上にはポリイミドやアクリル
樹脂などの絶縁層３を介して、AlやAg等の反射率の高い
金属からなり、入射光を効率的にディスプレイの視野範
囲内に反射する機能を有する光反射層４が形成される。
この際，絶縁層３は樹脂をスピンコートにより塗布（例
として厚さ２μｍ）した後、ウェットエッチングを用い
て表面に凹凸を有するように加工する。また、光反射層
４はスパッタにより（例として０．１μm の厚さに）形
成され、その表面は絶縁層３の表面の凹凸に沿った形状
となり、入射光を散乱反射して特定の視野範囲に強い反
射光強度を与えるものとなる。この凹凸は平均の山と谷
の高低差が０．５〜２μm 程度が視角特性向上の点から
望ましい。さらに、光反射層４の上にポリイミドやアク
リル樹脂などの透明絶縁層５を（例として厚さ約２μm
）スピンコートで形成した後に、ＩＴＯなどの透明導
電性材料をスパッタで成膜してパターニングし、制御電
極６ｃ及び画素電極６ｄを形成する。制御電極６ｃ及び
画素電極６ｄは絶縁層３、反射板４、透明絶縁層５を貫
通してあけられたスルーホールを介してそれぞれＴＦＴ
と電気的に接続される。また、画素電極６ｄは一辺の長
さが１〜１００μｍ（本実施例では２０μｍ）の正方形
であり、制御電極６ｃは一辺の長さが５０〜３００（本
実施例では２００μｍ）の正方形から一辺の長さが３０
〜２９０μｍ（本実施例では１８０μｍ）の正方形を取
り除いた形状で、画素電極６ｄを囲むように（本実施例
では中心が一致するように）形成する。制御電極６ｃ及
び画素電極６ｄを形成後、液晶及び二色性色素を封入し
たマイクロカプセルにより構成される液晶層７ａ〜ｃを
３層連続して形成する（例として各々厚さ１０μｍ）。
７ａ、７ｂ、７ｃはそれぞれシアン・イエロー・マゼン
タに対応する。本実施例では、液晶層７ａ〜ｃは、各マ
イクロカプセル内の液晶については一軸配向しているが
異なるマイクロカプセル間では内部の液晶の配向方向に
相関はなく、液晶層全体では無配向の状態となるように
形成し、マイクロカプセルに封入する液晶はｐ型（Δε
＞０）を用いる。また、液晶層７ａ〜ｃは、３層の液晶
層の最上部と最下部に電圧を０から徐々に上げながら印
加した場合に、先に液晶層７ａ及び７ｃの透過率が変化
し最後に液晶層７ｂの透過率が変化するように、液晶層
の材料を決定する。その方法を以下に説明する。

【００２２】液晶層７ａ、７ｂ、７ｃの誘電率及び厚さ
をそれぞれεa ，εb ，εc 及びｄa ，ｄb ，ｄc とす
ると、３層の液晶層を平行平板電極ではさんで電位差Ｖ
を加えたとき、液晶層７ａの電界Ｅａは、Ｅa ＝εb ×εc ×Ｖ／（εa ×εb ×ｄc ＋εb ×εc ×ｄa ＋εc ×εa ×ｄb ）＝εb ×εc ×Ｖ／ε×ｄ … 式１で表される。ただし、ε×ｄ＝εa ×εb ×ｄc ＋εb
×εc ×ｄa ＋εc ×εa ×ｄb とおいた。この層の液
晶の臨界電界をＥtha とすると，Ｖを０から徐々に大き
くしていったときＥa ＞Ｅtha で透過率が変化する。従
って，液晶層７ａの透過率が変化し始めるのはＥa ＝Ｅ
tha のときであり、このときの電圧をＶtha とすると、Ｖtha ＝ε×ｄ×Ｅtha ／εb ×εc … 式２となる。液晶層７ｂ，７ｃについても同様の計算をする
と、液晶層７ａ及び７ｃの透過率変化が起こった後に液
晶層７ｂの透過率変化が起こるためには、Ｖthb ＞Ｖtha かつＶthb ＞Ｖthc … 式３であることが必要になる。この条件に上で求めたＶtha
等を代入して整理すると、 εb ×Ｅthb ＞εa ×Ｅtha かつ εb ×Ｅthb ＞εc ×Ｅthc … 式４となる。実際には、液晶層の誘電率は液晶の誘電異方性
のため液晶の配向状態によって変化する。液晶層７ａ及
び７ｃの透過率変化がほぼ完了した時誘電率はほぼ最大
値εamax，εcmaxとなり、この時点で液晶層７ｂの透過
率変化が始まっていない条件は、初期状態での液晶層７
ｂの誘電率をεb0として、 εb0×Ｅthb ＞εamax×Ｅthb かつ εb0×Ｅthb ＞εcmax×Ｅthc …式５となる。以上から、各液晶層の材料は上記の条件を満た
すように決定すればよい。

【００２３】次に、対向ガラス基板８上にＴＦＴ層２ａ
及び透明絶縁層５、さらにその上に制御電極６ａ、画素
電極６ｂを上記方法と同様にして形成する。材料は同一
のものを使用した。制御電極６ａ及び画素電極６ｂはそ
れぞれ制御電極６ｃ及び画素電極６ｄと同じ形状とす
る。

【００２４】ただし、ＴＦＴは１画素当たり１つ作製す
れば良く、これを制御電極６ａに透明絶縁層５を貫通し
て形成されたスルーホールを通して接続する。画素電極
６ｂは全画素に対して共通の電位を与える電極とし、す
べての画素に対して電気的に接続する。従って、３原色
を確保するにはガラス基板１上に３原色用のＴＦＴを横
に並べて作成すればよく、従来例の様に３枚のガラス基
板を使用し各ガラス基板に形成されたＴＦＴが上から見
て重なる様な複雑なセル構造を取る必要がない。

【００２５】こうして作製された電極付きガラス基板８
を、既に作製したガラス基板１上に制御電極６ａ、画素
電極６ｂと液晶層７ａが接触するように貼り合わせる。
このとき開口率が最大になるように、制御電極６ａと６
ｃ、画素電極６ｂと６ｄが基板に対して垂直方向から見
てそれぞれ完全に重なるように位置合わせを行う。

【００２６】以上の工程により本実施例の反射型液晶表
示装置が完成する。なお、本実施例ではＴＦＴを１画素
に対して３つずつ形成したが、本発明はこれに限定され
るものではない。ＴＦＴの代わりにＴＦＤなどの他の能
動素子を用いる方法、単純マトリクス駆動のようにＴＦ
Ｔを使わない方法、あるいはそれらを組み合わせた構造
にすることもでき、この場合生産工程が減るためスルー
プットが上がりまた歩留まりも向上する。また、ガラス
基板１及びガラス基板８に形成するＴＦＴ及び画素電極
パターン及び制御電極パターンを全く同じ形状にする
と、フォトマスクを共有できフォトマスク数が減るとと
もに、共通の生産工程となるため生産設備の効率化をは
かることができる。この場合はＴＦＴを１画素に対して
４つ形成することとなる。

【００２７】また、本実施例では光反射層をＴＦＴ層と
液晶層の間に設けたが、光反射層はＴＦＴ層の下に配置
したり、ガラス基板の液晶層と反対側に形成することも
できる。この場合、ＴＦＴへの光入射によるリーク電流
増加を抑制するための遮光層が必要で開口率も低下する
が、光反射層へのスルーホール形成が不必要であるなど
光反射層作製が容易となり、歩留まりは向上する。

【００２８】また、本実施例では画素電極及び制御電極
を上述の形状としたが、画素電極は別な形状であっても
良い。画素電極の形状は製造するディスプレイの画面形
状に合わせて長方形や六角形などの他の多角形や円形を
利用することもできる。５角形以上の多角形または円形
を用いて各電極の中心が一致するように配置する場合
は、液晶層に印加される電界が画素の中心を通り基板に
垂直な軸に対して対称となり、画素内での着色が均一に
なるため色再現性及びコントラストが高い表示が得られ
る。また、画素電極６ｂ及び６ｄと制御電極６ａ及び６
ｃは互いにその機能を交換し、６ａ及び６ｃを画素電
極、６ｂ及び６ｄを制御電極としてもよい。

【００２９】また、本実施例の反射型液晶表示装置の表
示原理は後に詳述するが、原理的に画素電極６ｂ及び６
ｄにはさまれた領域は液晶の向きを制御できないため、
画素領域の内この範囲は表示に寄与しない。従って、Ｔ
ＦＴ層２ａ及び光反射層をＴＦＴ層の下側或いはガラス
基板の液晶層と反対側に形成した場合にはＴＦＴ層２ｂ
を構成するＴＦＴや補助容量などを基板に垂直な方向か
ら見て画素電極６ｂ、ＴＦＴ層２ｂに対しては画素電極
６ｄと重なるように配置することにより、開口率の低下
を防ぐことができる。開口率をできるだけ大きくするた
めには、上記重なりの面積が最も大きくなるような配置
とすることが望ましい。さらに、ＴＦＴ層２ａ及び光反
射層をＴＦＴ層の下側或いはガラス基板の液晶層と反対
側に形成した場合にはＴＦＴ層２ｂに１画素に対して２
つ以上のＴＦＴを含むような時は、ＴＦＴ層を透明絶縁
層を介して積層構造とし、各層のＴＦＴをいずれも画素
電極６ｂや６ｄと重なるように配置することにより、開
口率の向上をはかることもできる。

【００３０】また、本実施例ではガラス基板８上にＴＦ
Ｔを形成したが、この構造でＴＦＴの光リーク電流が問
題となる場合にはＴＦＴ付近に適当な遮光層を設けるこ
ともできる。

【００３１】また、本実施例では液晶層７ａ，７ｂ，７
ｃにそれぞれシアン、イエロー、マゼンタの色素を用い
たが、この順番は任意である。さらに、本実施例では各
液晶層の厚さを同じにしたが、各液晶層の厚さは異なっ
ていてもよい。各液晶層の厚さは、それぞれの層に含ま
れる色素の光吸収の度合いによって変え、コントラスト
や明るさが適当になるように決定される。

【００３２】次に、本実施例の反射型液晶表示装置の表
示原理について説明する。図２、図３は表示原理を説明
するための概念図であり、それぞれ各画素電極及び制御
電極に異なる電位を加えたときの電界分布を示してい
る。画素電極６ｂ、６ｄ及び制御電極６ａ、６ｃに印加
する電位をそれぞれＶb 、Ｖd 及びＶa 、Ｖc として表
示している。

【００３３】図２( ａ) は各電極に電圧を印加していな
い状態( Ｖa ＝Ｖb ＝Ｖc ＝Ｖd ＝０である。上述のよ
うに液晶層は無電界状態で配向していないのでシアン・
イエロー・マゼンタの３つの層で入射光は完全に吸収さ
れ、黒表示となる。

【００３４】図２( ｂ) は制御電極６ｃ及び画素電極６
ｄにＶc ＝Ｖd ＝Ｖmax を印加し、Ｖa ＝Ｖb ＝０とし
た場合を示している。Ｖmax は各層の液晶層がすべて完
全に基板に対して垂直に立ち上がるだけ十分大きな電圧
とする。この状態では３つの層いずれも入射光を透過
し、反射層により反射され再び各層を透過して装置外部
に出射されて明るい白表示となる。

【００３５】図２( ｃ) はＶd ＝Ｖmax 、Ｖc ＝ｋ1 Ｖ
max 、Ｖa ＝Ｖb ＝０とした場合を示している。ただ
し、ｋ1 は０＜ｋ1 ＜１を満たす定数で、各液晶層の液
晶が基板に対して垂直に配向しているときの誘電率をε
amax、εbmax、εcmaxとしてほぼｋ1 ＝(1/ εamax＋1/
εbmax) ／(1/ εamax+1/ εbmax+1/ εcmax) なる値と
する。この場合は、液晶層７ａ及び７ｂの液晶は基板に
対して垂直な方向を向くためこれらの層を光は透過し、
液晶層７ｃの液晶は向きが揃わないため光は色素により
吸収される。従って、入射光はマゼンタ層だけで吸収を
受けマゼンタ色を表示する。

【００３６】図２（ｄ）はＶd ＝Ｖmax 、Ｖc ＝ｋ2 Ｖ
max 、Ｖa ＝Ｖb ＝０とした場合を示している。ただ
し、ｋ2 は０＜ｋ2 ＜ｋ1 ＜１を満たす定数で、ほぼｋ
2 ＝1/εamax／(1/ εamax+1/ εbmax+1/ εcmax) とな
る値である。この場合は、液晶層７ａの液晶は基板に対
して垂直な方向を向き、７ｂ及び７ｃ層の液晶は向きが
揃わないため、入射光はイエロー及びマゼンタ層で吸収
を受け赤色の表示となる。

【００３７】図３（ａ）はＶc ＝Ｖd ＝Ｖmax 、Ｖa ＝
ｋ2 Ｖmax 、Ｖb ＝０とした場合を示している。この場
合は、液晶層７ｂ及び７ｃの液晶は基板に対して垂直な
方向を向き、７ａ層の液晶は向きが揃わないため、入射
光はシアン層だけで吸収を受けシアン色を表示する。

【００３８】図３（ｂ）はＶc ＝Ｖd ＝Ｖmax 、Ｖa ＝
ｋ1 Ｖmax 、Ｖb ＝０とした場合を示している。この場
合は、液晶層７ｃの液晶のみが基板に対して垂直方向に
向くため、入射光はシアン及びイエロー層で吸収を受け
緑色を表示する。

【００３９】図３（ｃ）はＶd ＝Ｖmax 、Ｖc ＝ｋ1 Ｖ
max 、Ｖa ＝ｋ2 Ｖmax 、Ｖb ＝０とした場合を示して
いる。この場合は、液晶層７ｂの液晶だけが基板に対し
て垂直な方向を向くため、入射光はイエロー層のみで吸
収を受けイエロー色の表示となる。

【００４０】図３（ｄ）はＶc ＝Ｖd ＝ｋ3 Ｖmax ，Ｖ
a ＝Ｖb ＝０とした場合を示している。ただし、ｋ3 は
０＜ｋ3 ＜１を満たす定数で、液晶層７ａ及び７ｃの液
晶が基板に対して垂直な方向を向き、７ｂの液晶は向き
が揃わない状態となるような値を選ぶ。既に述べたよう
な条件に従って適当に液晶層の材料を選定してあるため
このような値は必ず存在する。この場合には、入射光は
シアン、マゼンタ層で吸収を受け青色の表示となる。

【００４１】以上のようにして８色のカラー表示が行わ
れる。さらに、各画素電極及び制御電極に印加する電圧
を図３のそれぞれの場合の中間に設定すれば中間調を表
示することになり、明るく色再現性の良いフルカラー表
示が実現される。

【００４２】なお、本実施例の表示原理の説明では、各
画素電極及び制御電極に印加する電圧を上記のように設
定したが、表示を行うために印加する電圧はこれに限っ
たものではない。実際に液晶を駆動する場合には、焼き
付きを避けるために交流電圧により駆動する場合がある
が、このような場合には上記の各電圧を実行値とする交
流電圧とすればよい。また、印加する電圧の絶対値を小
さくし消費電力を下げるために、液晶層のちょうど中間
の位置が常に０となるような電位設定をするか、もしく
は簡単に上記表示原理の説明で用いた各電極の電位をそ
れぞれ−Ｖmax／２だけずらした電位として駆動するこ
ともできる。

【００４３】なお、本実施例では液晶にｐ型（Δε＞
０）のものを用い、電界を印加していない状態で液晶層
全体として配向性をもたない構成としたが、液晶にｎ型
のものを用い、液晶層を形成した時点での初期配向は基
板に対して垂直となっている構成とすることもできる。
この場合には、各液晶層の光の透過、吸収が本実施例の
場合と反対になる。また、このような構成では無電界時
の光の透過性に優れているため、明るい表示をすること
が可能である。

【００４４】（実施例２）図４に本発明の実施例２の反
射型液晶表示装置の平面図、及び断面図を示す。この実
施例２が実施例１と異なる点は、実施例１の反射型液晶
表示装置において、液晶層の構成を変更したものであ
り、液晶層の間に透明絶縁層を挟み込んだ点にある。図
中９がその透明絶縁層を示す。以下では、実施例１と同
一箇所は同一番号を付し、その詳しい説明は省略する。

【００４５】本実施例の反射型液晶表示装置を製造する
方法は、実施例１の反射型液晶表示装置製造工程に置い
て、液晶層７ａ〜ｃを形成する際、液晶層７ｃを形成し
た後に透明絶縁層９を形成し、この上に液晶層７ｂ、さ
らにその上に透明絶縁層９、液晶層７ａを順次形成す
る。透明絶縁層９は、ポリイミドやアクリルなどの透明
性樹脂をスピンコート等によって塗布して膜厚０．５〜
１０μｍ形成し、必要な場合には摂氏８０〜２５０度で
ベークする。

【００４６】本実施例の表示原理は実施例１の場合と全
く同様である。図５は、各液晶層の間に透明絶縁層を設
けた効果を説明するための概念図である。図５（ａ）に
示すように、液晶層７ａと７ｂが連続して積層されてい
るとき、ある電圧を印加した状態で等電位線が１２で表
されるとすれば、液晶層間の境界１３付近での電界は液
晶層７ａ側で電界１０、液晶層７ｂ側で電界１１のよう
に極めて近いものとなる。従って、境界付近では液晶の
挙動は同様なものとなるのを避けることができず、これ
によって不必要な光の吸収や透過が生じコントラストが
低下する。図５（ｂ）に示すように本実施例の場合、隣
合う液晶層７ａ、７ｂ間に絶縁層が存在すると、境界付
近の電界は、電界１０及び１１のように異なる電界を与
えることができ境界付近の液晶の制御性は上がる。すな
わち、境界付近の光の吸収、透過を異なる液晶層間で別
々に制御でき、コントラストの低下は生じない。この効
果に加え、もちろん、この実施例でも、実施例１と同一
の効果を得ることができる。この絶縁層の膜厚は消費電
力を小さくする目的で余り厚くない方が良く，０．５〜
２μm であることが望ましい。

【００４７】（実施例３）図６は、本発明の実施例３の
反射型液晶表示装置を示す平面図及び断面図である。

【００４８】本実施例は、液晶層を２層構造にしたもの
で、第１層をマゼンタＧＨ液晶層とし、第２層をイエロ
ーＧＨ液晶及びシアンＧＨ液晶で構成する。（マゼンタ
ＧＨ液晶＋イエローＧＨ液晶）部及び（マゼンタＧＨ液
晶＋シアンＧＨ液晶）部１対で１画素とする。この様に
実施例１の様に３層に限るものではなく２層であっても
色表示可能な画組を構成できる。画素それぞれに対して
画素電極１４ｃ及び１４ｃ’、制御電極１４ｂ、１４ｄ
及び１４ｂ’、１４ｄ’を形成，画素電極１４ａは共通
電極とし、図５に示す網目状の形状とする。その他の構
成及び製造方法は（実施例１）ど同様とする。

【００４９】なお、本実施例では、液晶層を上記構成と
したが、液晶層の構成はこれに限ったものではない。マ
ゼンタ、イエロー、シアンのＧＨ液晶はそれぞれ位置を
取り替えてもよいし、赤や緑や青等の別の色素を用いた
ものを含めてもよい。また、第１層と第２層は上下を入
れ換えても差し支えない。

【００５０】また、本実施例では図６のように画素電極
及び制御電極の形状を決めたが、（実施例１）で採用し
た形状でもよいし、（実施例１）で示したような別の形
状であってもかまわない。

【００５１】図７は、本実施例の表示原理を説明するた
めの図である。画素電極１４ａ、１４ｃ及び１４ｃ’、
制御電極１４ｂ、１４ｄ及び１４ｂ’、１４ｄ’の電位
をそれぞれＶa ，Ｖｃ及びＶｃ’、Ｖb 、Ｖd 及びＶb
’、Ｖd ’とする。図７ではそれぞれ，Ｖa ＝０、Ｖb
＝ｋ4 Ｖmax 、Ｖc ＝Ｖd ＝Ｖmax 、Ｖb ’＝０、Ｖc
’＝ｋ5 Ｖmax ’、Ｖd ’＝Ｖmax ’なる電圧を印加
した場合の電界分布を示してある。ただし、ｋ4 、ｋ5
、０＜ｋ4 、ｋ5 ＜１を満たす値とする。この場合、
（マゼンタＧＨ液晶＋イエローＧＨ液晶）部では、イエ
ロー色を表示し、（マゼンタＧＨ液晶＋シアンＧＨ液
晶）部ではマゼンタ色を表示するため、画素全体ではイ
エロー色とマゼンタ色を加法混色した表示となる。

【００５２】同様にして画素電極及び制御電極の電位を
適当に選ぶことによりカラー表示をすることができ、
（マゼンタＧＨ液晶＋イエローＧＨ液晶）部では、白／
マゼンタ／イエロー／赤，（マゼンタＧＨ液晶＋シアン
ＧＨ液晶）部では、白／マゼンタ／シアン／青の表示が
可能である。また、印加電圧を調整することにより上記
色の階調表示も行える。従って画素全体では、これらを
組み合わせた加法混色によるカラー表示が実現される。

【００５３】以上のように、本実施例の反射型液晶表示
装置では表現できる色に制限はあるものの、（実施例
１）や（実施例２）で示した３層構造と比べると、中間
層がないために液晶をオン・オフするための電界の制御
が容易で色再現性が向上する。その他の効果について
は、実施例１と同様である。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述してきたように、本発明によれ
ば、光の利用効率が高く色再現性が良いカラー表示が行
え、かつ製造に際しては歩留り、生産性が高い反射型液
晶表示装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型液晶表示装置の実施例１を示
す平面図及び断面図

【図２】本発明の実施例１の反射型液晶表示装置の表
示原理を説明する図

【図３】本発明の実施例１の反射型液晶表示装置の表
示原理を説明する図

【図４】本発明の反射型液晶表示装置の実施例２を示
す平面図及び断面図

【図５】本発明の実施例２の液晶層が連続して形成さ
れている場合の層界面付近の電界を説明するための図

【図６】本発明の反射型液晶表示装置の実施例２を示
す平面図及び断面図

【図７】本発明の反射型液晶表示装置の実施例３の表
示原理を説明するための図

【図８】ＲＧＢを並列配置した従来の反射型液晶表示
装置の断面図

【図９】ＣＭＹ３層積層した構造の従来の反射型液晶
表示装置の断面図

【符号の説明】

１基板２ａ・２ｂＴＦＴ及び配線等の液晶駆動用回路を含む
層３絶縁層４光反射層５ａ透明絶縁層６ａ，６ｃ制御電極６ｂ，６ｄ画素電極７ａシアンＧＨ液晶層７ｂイエローＧＨ液晶層７ｃマゼンタＧＨ液晶層８対向透明基板９透明絶縁層１０界面付近の液晶層７ａ側の電界１１界面付近の液晶層７ｂ側の電界１２界面付近の等電位線１３液晶層７ａと７ｂの界面１４ａ画素電極１４ｃマゼンタ＋イエローＧＨ液晶部画素電極１４ｃ’ マゼンタ＋シアンＧＨ液晶部画素電極１４ｂ，１４ｄマゼンタ＋イエローＧＨ液晶部制御電
極１４ｂ’，１４ｄ’ マゼンタ＋シアンＧＨ液晶部制御
電極１５ａマゼンタＧＨ液晶層，１５ｂイエローＧＨ液
晶層，１５ｃシアンＧＨ液晶層１６赤ＧＨ液晶セル，１６ｂ緑ＧＨ液晶セル，１６
ｃ青ＧＨ液晶セル１７ａシアンＧＨ液晶セル，１７ｂイエローＧＨ液
晶セル，１７ｃマゼンタＧＨ液晶セル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶の駆動に必要とする要求印加電界がそ
れぞれ異なる複数の液晶薄膜を積層した液晶層と、前記
液晶層をはさみ前記液晶層に電界を印加する一対の第１
及び第２の電極とを備え、前記液晶層のうちの所望の前
記液晶薄膜の前記要求印加電界を前記一対の画素電極か
ら電圧を印加して発生させ、前記液晶薄膜を独立に駆動
することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記液晶薄膜は、二色性色素を含有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記一対の基板に隣接して設けられ前記画
素電極が発生する電界のうち基板に対して垂直な方向の
電界の強度分布を変化させる複数の制御電極を具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】複数の前記液晶薄膜間に透明絶縁層を介在
させることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
置。
【請求項５】液晶と二色性色素を含む第１の液晶薄膜及
びこの第１の液晶薄膜に積層形成され前記第１の液晶薄
膜とは色が異なる二色性色素及び駆動に必要とする要求
印加電界も異なる液晶を含む第２の液晶薄膜を有する液
晶層と、この液晶層をはさむ一対の第１及び第２の基板
と、前記第１及び第２の基板にそれぞれ隣接して形成さ
れ前記液晶層に電界を印加する一対の画素電極とを備え
ることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】駆動に必要とする要求印加電界がそれぞれ
異なる複数の液晶薄膜を積層した液晶層と、前記液晶層
をはさみ前記液晶層に電界を印加する一対の第１及び第
２の電極とを備えた液晶表示装置の液晶層を駆動するに
際し、前記液晶層のうちの所望の前記液晶薄膜の前記要
求印加電界を前記一対の画素電極から電圧を印加して前
記液晶層を駆動することを特徴とする液晶表示装置の駆
動方法。
【請求項７】前記液晶薄膜は、二色性色素を含有するこ
とを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の駆動方
法。