JPH10177167A

JPH10177167A - 反射型液晶表示素子

Info

Publication number: JPH10177167A
Application number: JP8339258A
Authority: JP
Inventors: Kei Yoshikawa; 圭好川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】明るい多色表示可能な反射型液晶表示素子を
提供する。【解決手段】少なくとも３つの領域に分割され、かつ
該分割領域ではお互いに異なる波長の光強度を変調する
液晶層４と、可視光領域の透過光強度を変調する液晶層
５と、１絵素の中で液晶層４の空間的分割に対応して少
なくとも３つの領域に分割され、かつ該分割領域ではお
互いに異なる波長の光を反射する反射カラーフィルター
層１２とを備えた反射型液晶表素子において、液晶層４
は外部電場の印加に応じて特定波長光の反射と透過を行
い、液晶層５は外部電場の印加に応じて可視光領域の吸
収と透過を行い、液晶層４の各分割領域の反射波長と前
記反射カラーフィルター層１２の各領域の反射波長が異
なり、液晶層５が分割されていないことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に関
するものであり、特に反射型液晶表示素子に関するもの
であって、さらに詳しくは反射型でかつ積層型の液晶表
示素子の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶表示素子は時計や電子卓
上計算機をはじめとして、ノート型コンピュータやワー
ドプロセッサ、更にはテレビジョン受像機など、広い分
野にわたって使用されている。特に、液晶表示素子の中
でも、外部から入射した光を反射させて表示を行う反射
型液晶表示素子は、バックライトが不要であるので消費
電力が低く、薄型、軽量化が可能であり、現在携帯用の
表示素子をして特に注目されている。

【０００３】上記の液晶表示素子の表示モードとして、
代表的なＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モー
ドでは、一組の偏光板の間に液晶セルを配し、この液晶
の電気光学特性を利用してモノクロ表示が行われる。ま
た、カラー化に関しては、液晶セル内に表示画素毎に、
例えば赤、緑、青の微小寸法のマイクロカラーフィルタ
を設け、ＴＮモードの前記光スイッチング特性を利用す
ることにより、加色混合によりマルチカラー表示やフル
カラー表示が行われる。そして、現在、アクティブマト
リックス駆動や単純マトリックス駆動を採用した液晶テ
レビジョンなどの透過型液晶表示に採用されている。

【０００４】また、ワードプロセッサなどの表示素子で
は、ＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔ
ｉｃ）モードが広く採用されている。ＳＴＮモードは、
印加電圧の増加に伴う急激な分子配向状態の変化を液晶
の複屈折変化に急激に反映させることができ、シャープ
なしきい値を有する電気光学特性が実現できるため、単
純マトリックス駆動の液晶表示素子に適する。

【０００５】しかし、マルチカラー表示やフルカラー表
示において、１層型の液晶表示素子のＴＮモードやＳＴ
Ｎモードに、通常の透過型液晶表示素子で行われている
ように、赤、緑、青の微小寸法の吸収型マイクロカラー
フィルタを設けると、カラーフィルタにより光が吸収さ
れ、反射型液晶表示素子では、素子の表面側（表示面
側）から入射し、素子の反射板で反射されて表面側に出
射する光は、カラーフィルタを２回も通過することにな
り、表示内容が暗く、殆ど見えなくなるという問題が発
生する。

【０００６】そこで、広い視野角を要求される用途の場
合、分子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）を液晶に添加する、いわゆるゲストホス
トモードが採用される。ゲストホストモードは、偏光板
を使用するハイルマイヤー型、偏光板を使用しないホワ
イト／テイラー型（相転移型）、及び二層型等に分類さ
れるが、いずれの場合でも表示動作原理は同じである。

【０００７】例えば、二色性色素を含有する液晶層を積
層したカラー表示については、特表昭６２−５０２７８
０号公報や米国特許４９５３９５３号公報（特開平２−
１１０４３０号公報）に開示されている。二色性色素を
用いた二層型液晶表示素子においては、図９に示すよう
に、画素一層毎に、それぞれ異なった色素を含有し、カ
プセル化された液晶６１、６２、６３を並置させ、上下
方向に補色関係にある色素をそれぞれ含有しカプセル化
された液晶画素６１ａ・６１ｂ、６２ａ・６２ｂ、６３
ａ・６３ｂが積層される。そして、３画素を一絵素と
し、カプセル化された液晶を独立に駆動させることによ
って、フルカラー表示が行われる。つまり、赤色素を含
有した液晶画素６１ａの下に、その補色に対応するシア
ン色素を含有した液晶画素６１ｂが積層される。同様
に、緑とマゼンタ、及び青とイエローの組み合わせとし
て６２ａと６２ｂ、及び６３ａと６３ｂが積層される。
そして、３画素を一絵素とし、カプセル化された液晶を
独立に駆動させることによって、フルカラー表示が行わ
れる。この場合、例えば、シアン色素を含有した液晶画
素６１ｂに対してのみ、所定の電圧を印加して透明状態
に移行させ、且つその他の液晶画素をＯＦＦ状態にさせ
ることによって赤が表示される。

【０００８】さらに、二色性色素を含有してなる三層型
液晶表示素子は、図１０に示すように、カプセル化した
３つの液晶色層７６、７７、７８と、４つの電極層７
９、８０、８１及び８２とから構成される。液晶色層７
６、７７、７８には、それぞれカプセル化された液晶材
料に色素が含まれており、液晶色層７６はイエロー色素
を含み、液晶色層７７はシアン色素を含み、液晶色層７
８はマゼンタ色素を含み、各液晶色層に対して所定の電
圧を選択的に印加するかしないかによってカラー表示が
行われる。

【０００９】同様に、二色性色素と、吸収型カラーフィ
ルタを用いたカラー液晶表示素子の例が、例えば、米国
特許４８８６３４３号公報や特開平６−２０２０９９号
公報等に開示されている。米国特許４８８６３４３号公
報のカラー液晶表示素子は、異なる二色のカラーフィル
タが並置された層と、二色性色素が含有された液晶層
と、シャッタ機能を有する液晶層とから構成されてお
り、二色のカラーフィルタを選択的に使用することによ
って多色表示を可能としている。

【００１０】また、特開平６−２０２０９９号公報のカ
ラー液晶表示素子は、異なる二色のカラーフィルタが並
置された層と、それぞれ異なる二色の二色性色素が含有
された第１、及び第２液晶層とから構成されている。こ
の第１、及び第２液晶層は、それぞれ異なった閾値電圧
を有し、一対の電極により第１、及び第２液晶層が挟持
され、これらの液晶層に対して、従属的に電圧を印加す
ることによって、多色表示を可能としている。また、第
１液晶層と第２液晶層との間に共通電極を設け、これら
の液晶層に対して別々に電圧を印加することによって、
一対の電極のみを設けた場合よりも多くの色の表示を可
能としている。

【００１１】その他、カラーフィルタの代わりに、カラ
ー偏光子を用いることによってカラー表示を行う例が特
開昭６３−２６４７３１号公報に提案されている。この
例では、二層型液晶表示素子の各層に、それぞれ補色関
係にある二層のカラー偏光子を画素ごとにパターン化す
ることによって、カラー表示を可能としている。この場
合、一層のみのカラー偏光子を用いるよりも、単色によ
る表示が明るく、加えて黒表示が可能となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術では、以下の問題点を有している。まず
第１に、赤、緑、青のカラーフィルタを並置する１層型
の上記カラー液晶表示素子では、カラーフィルタを透過
する光強度は入射光の１／３になってしまい、光の利用
効率が悪くなる。特に、反射型液晶表示素子において、
素子の表面側（表示面側）から入射し、素子の反射板で
反射されて表面側に出射する光は、カラーフィルタを２
回も通過することになり、表示内容が暗くなり殆ど見え
なくなるという問題がある。

【００１３】第２に、三層型ゲストホスト液晶表示素子
によれば、一つの画素でフルカラー表示が行えるため、
光の利用効率は良くなり、十分な明るさを得ることがで
きるが、駆動素子が層ごとに必要となり、それぞれ別々
に駆動させなければならないという技術的困難を伴う。
加えて、三層を積層した厚みにより視差が生じてしまう
という問題もある。

【００１４】第３に、カラー偏光子を用いた上記の液晶
表示素子によれば、吸収型偏光板を用いるために、光の
利用効率が入射光の半分以下になり、カラー表示に関し
ても、中間調の明るさが単色の表示に比べて暗くなり、
フルカラー化に適さない。

【００１５】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、明るい多色表示可能な反射型液晶表
示素子を提供することを目的とする。

【００１６】

【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記載の反射型液晶表示素子は、第１外部電
場の印加に応じて透過光強度を変調させる第１液晶層
と、第２外部電場の印加に応じて透過光強度を変調させ
る第２液晶層と、反射カラーフィルター層とを備え、前
記第１液晶層は少なくとも３つの領域に分割され、各液
晶層の分割領域ではお互いに異なる波長の光強度を変調
し、前記第２液晶層は可視光領域の透過光強度を変調
し、反射カラーフィルター層は１絵素の中で上記第１液
晶層の空間的分割に対応して少なくとも３つの領域に分
割され、各反射カラーフィルターの分割領域ではお互い
に異なる波長の光を反射するように配置される反射型液
晶表素子において、前記第１液晶層は第１外部電場の印
加に応じて特定波長光の反射と透過を行い、前記第２液
晶層は第２外部電場の印加に応じて可視光領域の吸収と
透過を行い、前記第１液晶層の各分割領域の反射波長と
前記反射カラーフィルター層の各領域の反射波長が異な
り、前記第２液晶層が分割されていないことを特徴とす
る。

【００１７】このように構成することにより、明るい反
射型液晶ディスプレイを得ることができる。すなわち、
２層の液晶層を用いることにより１層型の液晶表示素子
よりも少なくとも２倍の明るさを得ることができ、また
第２液晶層を分割しないので、各層を分割するタイプの
２層型液晶液晶表示素子よりも作製プロセスが容易で、
製造コストが低いフルカラー表示を実現することが出来
る。

【００１８】請求項２記載の反射型液晶表示素子は、前
記反射カラーフィルター層が、誘電体ミラー、ホログラ
フィックフィルター、コレステリック液晶、ネマティッ
ク液晶と高分子材料との複合体、コレステリック液晶と
高分子材料との複合体、コレステリック液晶ポリマーの
少なくとも１つから選択されて構成されることを特徴と
する。

【００１９】請求項３記載の反射型液晶表示素子は、前
記反射カラーフィルター層が、特定の波長光を選択的に
吸収する吸収型カラーフィルターと反射膜の組み合わせ
から成ることを特徴とする。このように構成することに
より、より低コストで明るいカラー表示が可能となる。

【００２０】請求項４記載の反射型液晶表示素子は、前
記反射カラーフィルター層が、表示電極を兼ねることを
特徴とする。このように構成することにより、視差をな
くした表示が可能となる。

【００２１】請求項５記載の反射型液晶表示素子は、前
記反射カラーフィルター層の背後に、可視光領域の波長
を吸収する吸収層を配置することを特徴とする。このよ
うに構成することにより、色がはっきり出る、色再現性
が良いなどの特徴を持つ良好なカラー表示が可能とな
る。

【００２２】請求項６記載の反射型液晶表示素子は、前
記第１液晶層が、液晶と高分子からなる多層膜またはコ
レステリック液晶から成ることを特徴とする。このよう
に構成することにより、反射率が高く明るく見えるなど
の特徴を持つ良好なカラー表示が可能となる。

【００２３】請求項７記載の反射型液晶表示素子は、前
記第２液晶層が、ゲストホスト液晶またはゲストホスト
液晶をマイクロカプセル化した複合体から成ることを特
徴とする。このように構成することにより、電圧に応じ
た吸収／透過による光変調を行うことができ、コントラ
ストの高い明るい表示が可能となる。

【００２４】請求項８記載の反射型液晶表示素子におい
て、液晶層を構成する基板上に液晶駆動用スイッチング
素子を備え、かつ該液晶駆動用スイッチング素子が、薄
膜トランジスタまたは薄膜ダイオードにより構成される
ことを特徴とする。

【００２５】請求項９記載の反射型液晶表示素子におい
て、反射カラーフィルター層の下側に液晶駆動用スイッ
チング素子を備え、かつ該液晶駆動用スイッチング素子
が、薄膜トランジスタまたは薄膜ダイオードにより構成
されることを特徴とする。このように構成することによ
り、開口率を上げることができ、より明るい表示が可能
となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００２７】＜実施形態１＞図１は本発明による第１の
実施形態である反射型液晶表示素子の構造断面図を示
す。第１の実施形態の液晶表示素子は、図１に示すよう
に所定の間隔で配された透明基板１と２、３を有し、透
明基板１と２との間には、特定波長域の光の反射率を変
化させる液晶層４が設けられ、液晶層４を挟持するよう
に透明電極６、７が設けられている。透明基板２と３間
には特定波長域の光の透過率を変化させる液晶層５が設
けられ、液晶層５を挟持するように透明電極８、９が設
けられている。基板３には反射カラーフィルター１２が
形成されている。反射カラーフィルター１２は、３つの
領域に分割され、これらの分割領域はお互いに異なる波
長域の色を反射するように設定される。つまり、反射カ
ラーフィルター層１２はたとえば青の波長を反射する領
域１２ａと、赤の波長領域を反射する領域１２ｂと、緑
の波長を反射する領域１２ｃからなる。上記青、赤、緑
の組み合わせは上記実施形態に限定されない。

【００２８】液晶層４は、３つの領域に分割され、これ
らの分割領域はお互いに異なる波長域の色を反射するよ
うに設定される。例えば、赤の波長を反射する領域４ａ
と、緑の波長を反射する領域４ｂと、青の波長を反射す
る領域４ｃにより液晶層４が形成される。前記液晶層４
の赤、緑、青の組合せは、前記実施形態に限定されず、
反射カラーフィルター層１２の各領域での反射波長領域
と、液晶層４の反射波長領域が同じとならないよう設定
されることが重要である。液晶層４として、本実施形態
では、液晶と光硬化性樹脂からなる高分子材料の複数の
薄層を用いた。液晶層４は、それぞれ対応する電極間に
電界が印加されないときに、高分子と液晶の干渉フィル
ターとなり、特定の波長域の光を反射する。電界を印加
した場合には、液晶の屈折率が変化し、高分子と液晶分
子の屈折率の差が小さくなるため、特定波長域における
光の反射率は大幅に低下し、液晶層４への入射光は液晶
層４を通過する。このような構造は特開平６―２９４９
５２号公報に開示されているものと同じである。

【００２９】液晶層５は可視波長領域での光を吸収／透
過する液晶層からなる。上記液晶層５として本実施形態
では、黒色の二色性色素含有するゲストホスト液晶層を
用いた。また、液晶層５には、ゲストホスト液晶をマイ
クロカプセル化したものを用いてもよい。

【００３０】次に、図１に示する液晶表示素子の製造方
法を以下に説明する。透明基板１、および３として、厚
みが１．１ｍｍの７０５９ガラス基板（コーニンググラ
スワークス社）を使用した。透明基板２として、視差を
最小限に抑えるために、比較的薄い０．５ｍｍ厚の７０
５９ガラス基板（コーニンググラスワークス社）を使用
した。透明基板３には、反射カラーフィルター１２とし
て、屈折率の異なる２種類の透明な無機誘電体薄膜を交
互に積層させた干渉フィルターを形成した。本実施形態
では、屈折率の低い物質として、二酸化珪素ＳｉＯ₂
（ｎ＝１．４６）、屈折率の高い物質とし二酸化チタン
ＴｉＯ₂ （ｎ＝２．４）を用いた。

【００３１】以下に干渉フィルターの詳細な作製条件を
示す。干渉フィルターは、ＳｉＯ₂ とＴｉＯ₂ のターゲ
ットをスパッタリングすることにより、交互に薄膜積層
し、多層膜として形成する。反射カラーフィルター層１
２ａ、１２ｂ、１２ｃの領域は、それぞれ青、赤、緑の
光を反射するように、層数と厚さを最適化する。上記透
明な誘電体薄膜の層数を増やしていくと分光特性が急峻
になり、色分離の優れた干渉フィルターが得られる。例
えば、青では全体の厚さは１．０５２μｍ、赤では０．
８２１μｍ、緑では１．７２５μｍに設定される。その
後、フォトレジスト塗布、露光、現像のフォトプロセス
を３回繰り返して青、赤、緑の反射カラーフィルター１
２を形成する。図２に、本実施形態に使用した干渉フィ
ルターの反射特性を示す。

【００３２】また、光吸収層１３としてカーボン微粒子
をバインダーに添加したものを印刷法によって、透明基
板３の透明電極９と反対側の面に印刷した。この光吸収
層１３は、有機系色素かまたは顔料系色素をバインダー
に添加したものを、印刷法あるいはスピンナー法によっ
て基板に形成してもよい。その他に、黒色紙などの光吸
収性シートを、接着剤によって透明基板３に貼り付けて
もよい。前記透明基板３および光吸収層１３に代えて、
光吸収性を有する基板、たとえば、ポリカーボネート、
ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、
アクリル系とエポキシ系の重合体、架橋性のアクリルな
どの高分子にカーボンや黒色の顔料系または有機系の色
素を添加したものを用いてもよい。このような場合に
は、光吸収層１３が基板をも兼ねるため、製造プロセス
が簡略化されるという優れた特徴をも有する。

【００３３】次に、透明基板１、２および３に、透明電
極としてＩＴＯ膜６、７、８、９を公知のスパッタリン
グ法によりそれぞれ形成した。本実施形態では、ＩＴＯ
の膜厚を１０００Åに設定した。

【００３４】次に、公知の方法によりスイッチング素子
として、水素化アモルファスシリコンによる薄膜トラン
ジスタを透明基板１および３上に形成した。このスイッ
チング素子は、薄膜ダイオードでもよい。これらのスイ
ッチング素子を反射カラーフィルター１２の液晶に面し
ない側に設けることで、さらに画素の開口率をあげるこ
とができ、より明るい表示を得ることができる。

【００３５】各基板間の間隔は小さすぎると製造上の問
題に加えて、光の変調が不十分となるし、大きすぎると
必要な駆動電圧が大きくなると共に応答速度が遅くなる
といった制約を有している。そこで、透明基板１と透明
基板２との間隔、および透明基板２と透明基板３との間
隔としては、いずれも３μｍ〜１５μｍの範囲が適当で
あり、好ましくは４μｍ〜１０μｍであり、本実施形態
ではスペーサーとしてファイバーグラス（日本電気硝子
社製）を使用して基板１と２、基板２と３の間隔をいず
れも１０μｍに設定した。

【００３６】液晶層４は特開平６―２９４９５２号公報
に開示された方法にしたがって作成した。まず、ネマテ
ィック液晶（例えばメルク社製：Ｅ−７）と光硬化性樹
脂（例えば、ラックストラックＬＡ０２０８）との混合
液を配する。次に、例えばシングルモードのアルゴンレ
ーザー（波長５１４．５ｎｍ）光をマスクを配置して、
図１に示す４ｃの部分にのみ照射する。このとき、図３
に示すようにアルゴンレーザーによる光２１と２２は干
渉を起し、波長に対応して光の強弱が生じ干渉パターン
が液晶セル内部に得られる。この光の強弱は光の波長
（５１４．５ｎｍ）と２つの光の入射角により決定され
る微細な間隔で、光の進行方向に対応して生じる。この
干渉パターンが照射された混合物は、図３に示すよう
に、光強度が強い領域で光硬化性樹脂が硬化し、光の弱
い領域には主に液晶が集まる。この結果、液晶２３と光
硬化性樹脂２４とが分離された構造が作製でき、波長５
１４．５ｎｍを中心とした特定波長域の光を反射でき、
その反射光を電気的に制御できる光学素子が形成でき
る。

【００３７】次に、赤色の領域４ｂおよび青色の領域４
ａを照射レーザーの波長を変えることにより同様な方法
で作製した。この作成方法によれば、照射レーザー光の
波長を変えることにより、反射光の波長を容易に制御で
き、青色（例えば波長４８８ｎｍのアルゴンレーザー
光）、緑色（例えば波長５１４．５ｎｍのアルゴンレー
ザー光）、赤色（例えば波長６３２．８ｎｍのヘリウム
ネオンレーザーー光）のレーザー光を利用することによ
って、青色、緑色、赤色、の波長を反射する光学素子を
形成することができる。本実施形態における反射液晶層
４の反射特性を図４に示す。

【００３８】液晶層５には、ホストとしての液晶（ＺＬ
Ｉ−４７９２：メルク社製）と、ゲストとしての２色性
色素（Ｓ−４９７、Ｍ−６１８、Ｙ−７１０：三井東圧
化学社製）とを混合したものを用いた。

【００３９】液晶層５の液晶配向膜１０、１１として、
基板表面の液晶分子を垂直に配向させる特性を有する
Ｎ，Ｎ−ジメチルーＮーオクタデシルー３ーアミノプロ
ピルトリメトキシシリル・クロライド（Ｎ，Ｎ−ｄｉｍ
ｅｔｈｙｌ−Ｎ−ｏｃｔａｄｅｃｙｌ−３−ａｍｉｎｏ
ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｃｈｌ
ｏｒｉｄｅ）を使用した。液晶層４には、配向制御手段
を設けていないが、必要に応じて配向膜等を設けてもよ
い。このような構成によれば、１絵素を構成する画素１
４、１５、１６ごとに液晶層４、５に対して別々に電界
を印加して制御することができる。

【００４０】以下に、１絵素において、画素ごとに液晶
層４、５に対する所定電界のＯＮ、ＯＦＦの状態につい
て表１〜８を用いて説明する。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】赤表示は、表１に示すような印加電界の組
合せにより得られる。つまり画素１６のみが黒表示を行
い、画素１４、１５が共に赤表示を行うので、この絵素
は全体として赤表示となる。緑表示は、表２に示すよう
な印加電界の組合せにより得られる。つまり画素１４の
みが黒表示を行い、画素１５、１６が共に緑表示を行う
ので、この絵素は全体として緑表示となる。青表示は、
表３に示すような印加電界の組合せにより得られる。つ
まり画素１５のみが黒表示を行い、画素１４、１６が共
に青表示を行うので、この絵素は全体として青表示とな
る。

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】

【表６】

【００４８】シアン表示は表４に示すような印加電界の
組合せにより得られる。つまり画素１４が青表示を行
い、画素１５が緑表示、画素１６がシアン表示を行う。
青の光と緑の光が加法混色されるとシアン色となり、こ
の画素は全体がシアン色となる。マゼンタ表示は表５に
示すような印加電界の組合せにより得られる。つまり画
素１４がマゼンタ表示を行い、画素１５が赤表示、画素
１６が青表示を行う。青の光と赤の光が加法混色される
とマゼンタ色となり、この画素は全体がマゼンタ色とな
る。イエロー表示は表６に示すような印加電界の組合せ
により得られる。つまり画素１４が赤表示を行い、画素
１５がイエロー表示、画素１６が緑表示を行う。緑の光
と赤の光が加法混色されるとイエロー色となり、この画
素は全体がイエロー色となる。

【００４９】

【表７】

【００５０】

【表８】

【００５１】白表示は表７に示すように、各画素に対応
する液晶層４に所定の電界を印加し、液晶層５に電界を
印加した場合に得られ、これらの画素をそれぞれシア
ン、マゼンタ、イエローの表示を行い、加法混色により
白表示が得られる。黒表示は、表８に示すように各画素
に対応する液晶層４に所定の電界を印加し、液晶層５に
は電界を印加しないことで各画素が黒表示を行うことで
得られる。

【００５２】本実施形態では、１つの色を表示に、１絵
素のうちの２つ以上の画素を用いるため、明るいカラー
表示が得られる。

【００５３】＜実施形態２＞本実施形態では、上記実施
形態１の構造において、液晶層４にコレステリック液晶
の選択反射を利用することを特徴とする。コレステリッ
ク液晶層４は、以下のようにして作製した。液晶材料
（ＺＬＩ−５０８７：メルク社製）に、カイラル材（Ｓ
−８１１：メルク社製）を適量混合し、可視光域に選択
波長が重なるように調整する。例えば、カイラル材を１
８％混合し、セル厚８μｍで作成した反射スペクトルを
図６に示す。この場合の選択波長中心は５７０ｎｍ、反
射波長幅は４０ｎｍであり、反射光は緑色を呈してい
た。

【００５４】選択波長幅は数式１に示すように、用いる
液晶の屈折率異方性の大きさに依存するため、液晶を選
択することで可変できる。 Δλ＝２Δｎ・Ｐここで、Δλは反射中心波長、Δｎは液晶の屈折率異方
性、Ｐは液晶のピッチである。例えば、液晶材料（ＢＬ
００１：ＢＤＨ社製）にカイラル材（ＣＢ１５：メルク
社製）を３９％ｗｔ混合したとき、反射波長幅は８０ｎ
ｍであった。

【００５５】このようにして、選択波長がそれぞれ赤、
緑、青であるよう調整したコレステリック液晶層４ａ、
４ｂ、４ｃを形成した。また、ねじれの向きが反対のカ
イラル剤（例：Ｒ−８１１、メルク社製）を用いてもよ
く、また液晶層４としてねじれの向きが互いに反対なコ
レステリック液晶層を積層したものを用いれば、反射率
は向上する。

【００５６】コレステリック液晶層を各領域に分割して
作製する方法としては、液晶セル内にガラス等の無機材
料もしくは有機高分子などを用いて壁を作り、そこに異
なる液晶を注入する方法、もしくは印刷法もしくはロー
ルコート法により異なる液晶を分割してセル内に配置す
る方法、もしくは光照射によりカイラルピッチを変化さ
せ、場所ごとに呈色を変化させる方法（Ｌ．−Ｃ．ｃｈ
ａｉｅｎ，ｅｔａｌ．ＳＩＤ９５Ｄｉｇｅｓｔ，１６
９−１７１（１９９５））などがあげられる。

【００５７】本実施形態の液晶表示素子のその他の作成
方法は、上記実施形態１と同様である。本液晶表示素子
のカラー表示の方法は上記実施形態１と同様であり、明
るい反射カラー表示が得られる。

【００５８】＜実施形態３＞本実施形態は上記実施形態
２の構造において、反射カラーフィルター１２にホログ
ラフィックカラーフィルターを用いることを特徴とす
る。透明基板１、２および基板３に透明電極として、Ｉ
ＴＯ膜６、７、８、９を公知のスパッタリング法により
それぞれ形成した。本実施形態ではＩＴＯの膜厚を１０
００Åに設定した。

【００５９】次に、公知の方法により水素化アモルファ
スシリコンによる薄膜トランジスタを透明基板１および
３上に形成した。次に、ホログラフィックカラーフィル
ター１２の詳細な作製方法を説明する。まず、感光層と
ミラーを密着させ、所定のマスクを配置して、赤の波長
のレーザー光を垂直入射させる。照射したレーザー光は
ミラーからの反射光と干渉して、露光部分には面に平行
に干渉縞が記録される。このような露光を順次マスクを
ずらして緑、青について行い干渉縞を記録する。詳細な
作製条件を以下に示す。

【００６０】

【表９】

【００６１】上記、条件により、図７に示す特性を持つ
ホログラフィックカラーフィルターが作製される。その
他の液晶表示素子材料および作製方法は、上記実施形態
２と同じである。本実施形態のカラー表示の方法は上記
実施形態１と同様であり、明るい反射カラー表示を得る
ことができた。

【００６２】上記実施形態１、２では反射カラーフィル
ターとして誘電体ミラーやホログラフィックフィルター
を用いたが、これ以外の反射カラーフィルターとしてコ
レステリック液晶、ネマティック液晶と高分子材料との
複合体、コレステリック液晶と高分子材料との複合体、
またはコレステリック液晶ポリマーを用いても、上記実
施形態と同様な効果が認められることを確認している。

【００６３】＜実施形態４＞図８は本実施形態の反射型
液晶表示素子の断面構造を示す概略図である。本実施形
態では、上記実施形態１での反射カラーフィルター１２
に、特定の波長光を選択的に吸収する吸収タイプのカラ
ーフィルターと反射膜を使用することを特徴とする。す
なわち、図１に示す反射カラーフィルター１２ａは赤お
よび緑色の光を吸収するカラーフィルタ１２１ａとアル
ミの反射膜１２２からなり、反射カラーフィルター１２
ｂは青および緑色の光を吸収するカラーフィルタ１２１
ｂとアルミの反射膜１２２からなり、反射カラーフィル
ター１２ｃは赤と青色の光を吸収するカラーフィルタ１
２１ｃとアルミの反射膜１２２からなる。このとき、図
１に示す光吸収層１３は省略できる。

【００６４】上記吸収タイプのカラーフィルターは、染
料系、顔料系などを用いることができるが、ここでは顔
料系カラーフィルタを用いた。また、カラーフィルター
のパターン形成にはフォトリソ工程を用いた染色法や顔
料分散法、印刷法、電着法などがあるが、ここでは顔料
分散法を用いた。

【００６５】反射膜１２２には、アルミのかわりに銀を
用いてもよい。また、反射膜１２２は表示電極として用
いることができ、その場合は透明電極９が省略できる。
本実施形態での、他の液晶表示素子の作成方法およびカ
ラー表示の方法は上記実施形態１と同様である。そし
て、従来型のカラーフィルターとの組み合わせで、明る
い反射カラー表示を得ることができた。

【００６６】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の発明によれば、
カラー表示時に、１絵素を構成する光の三原色対応した
画素のうちの２つ以上を用いるため、明るいカラー表示
を得ることができる。また、第２液晶層を分割しないの
で、作製プロセスが容易で、かつ低い製造コストでフル
カラー表示を実現することができる。

【００６７】また、請求項２記載の発明によれば、明る
いカラー表示を得ることができる。さらに、請求項３記
載の発明によれば、より低コストでの明るいカラー表示
ができる。

【００６８】請求項４記載の発明によれば、視差のない
明るいカラー表示を得ることができる。請求項５記載の
発明によれば、色再現性が良いカラー表示を得ることが
できる。

【００６９】請求項６記載の発明によれば、より明るい
カラー表示を得ることができる。請求項７記載の発明に
よれば、コントラストが高く、明るい表示を得ることが
できる。

【００７０】請求項８記載の発明によれば、液晶層のス
イッチングをより性能良く行い、良好な光変調を行うこ
とができる。請求項９記載の発明によれば、開口率の高
い明るい表示を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型液晶表示素子の構成を示す断面
概略図である。

【図２】本発明の反射型液晶表示素子に用いられる干渉
フィルターの分光反射率を示すグラフである。

【図３】本発明の反射型液晶表示素子に用いられる液晶
層の作製法を示す図である。

【図４】本発明の反射型液晶表示素子に用いられる液晶
層の分光反射率を示すグラフである。

【図５】本発明の反射型液晶表示素子の構成を示す断面
概略図である。

【図６】本発明の反射型液晶表示素子に用いられる液晶
層の分光反射率を示すグラフである。

【図７】本発明の反射型液晶表示素子に用いられるホロ
グラフィックフィルターの分光反射率を示す図である。

【図８】本発明の反射型液晶表示素子の構成を示す断面
概略図である。

【図９】従来のカラー液晶表示素子の構成を示す模式図
である。

【図１０】従来の他のカラー液晶表示素子の構成を示す
模式図である。

【符号の説明】

１、２透明基板３基板４、５液晶層６、７、８、９透明電極１０、１１配向膜１２反射カラーフィルター１２１吸収型カラーフィルター１２２反射膜１３光吸収層１４、１５、１６ドット１００反射型液晶表示素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１外部電場の印加に応じて透過光強度
を変調させる第１液晶層と、第２外部電場の印加に応じ
て透過光強度を変調させる第２液晶層と、反射カラーフ
ィルター層とを備え、前記第１液晶層は少なくとも３つ
の領域に分割され、各液晶層の分割領域ではお互いに異
なる波長の光強度を変調し、前記第２液晶層は可視光領
域の透過光強度を変調し、反射カラーフィルター層は１
絵素の中で上記第１液晶層の空間的分割に対応して少な
くとも３つの領域に分割され、各反射カラーフィルター
の分割領域ではお互いに異なる波長の光を反射するよう
に配置される反射型液晶表素子において、前記第１液晶
層は第１外部電場の印加に応じて特定波長光の反射と透
過を行い、前記第２液晶層は第２外部電場の印加に応じ
て可視光領域の吸収と透過を行い、前記第１液晶層の各
分割領域の反射波長と前記反射カラーフィルター層の各
領域の反射波長が異なり、前記第２液晶層が分割されて
いないことを特徴とする反射型液晶表示素子。
【請求項２】前記反射カラーフィルター層が、誘電体
ミラー、ホログラフィックフィルター、コレステリック
液晶、ネマティック液晶と高分子材料との複合体、コレ
ステリック液晶と高分子材料との複合体、コレステリッ
ク液晶ポリマーの少なくとも１つから選択されて構成さ
れることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示素
子。
【請求項３】前記反射カラーフィルター層が、特定の
波長光を選択的に吸収する吸収型カラーフィルターと反
射膜の組み合わせから成ることを特徴とする請求項１記
載の反射型液晶表示素子。
【請求項４】前記反射カラーフィルター層が、表示電
極を兼ねることを特徴とする請求項１、２、または３記
載の反射型液晶表示素子。
【請求項５】前記反射カラーフィルター層の背後に、
可視光領域の波長を吸収する吸収層を配置することを特
徴とする請求項１、２、３、または４記載の反射型液晶
表示素子。
【請求項６】前記第１液晶層が、液晶と高分子からな
る多層膜またはコレステリック液晶から成ることを特徴
とする請求項１、２、３、４、または５記載の反射型液
晶表示素子。
【請求項７】前記第２液晶層が、ゲストホスト液晶ま
たはゲストホスト液晶をマイクロカプセル化した複合体
から成ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
または６記載の反射型液晶表示素子。
【請求項８】請求項１記載の反射型液晶表示素子にお
いて、液晶層を構成する基板上に液晶駆動用スイッチン
グ素子を備え、かつ該液晶駆動用スイッチング素子が、
薄膜トランジスタまたは薄膜ダイオードにより構成され
ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、ま
たは７記載の反射型液晶表示素子。
【請求項９】請求項１記載の反射型液晶表示素子にお
いて、反射カラーフィルター層の下側に液晶駆動用スイ
ッチング素子を備え、かつ該液晶駆動用スイッチング素
子が、薄膜トランジスタまたは薄膜ダイオードにより構
成されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
６、または７記載の反射型液晶表示素子。