液晶表示素子
【課題】高度な微細加工技術を要することなく、高い階調表示を行なうことを課題とする。
【解決手段】液晶表示素子は、第一波長帯域を選択反射する第一液晶と、第一波長帯域とは異なる第二波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第一液晶とは異なる第二液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成される第一液晶層を有する。液晶表示素子は、第二波長帯域を選択反射する第三液晶と、第一波長帯域及び第二波長帯域とは異なる第三波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第三液晶とは異なる第四液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成される第二液晶層を有する。また、第一液晶層と第二液晶層とは、重ね合わせて配置される。
【解決手段】液晶表示素子は、第一波長帯域を選択反射する第一液晶と、第一波長帯域とは異なる第二波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第一液晶とは異なる第二液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成される第一液晶層を有する。液晶表示素子は、第二波長帯域を選択反射する第三液晶と、第一波長帯域及び第二波長帯域とは異なる第三波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第三液晶とは異なる第四液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成される第二液晶層を有する。また、第一液晶層と第二液晶層とは、重ね合わせて配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子は、一つの態様として、一対の基板間に液晶を含んだ液晶層を狭持して形成される。そして、液晶表示素子は、所定の駆動電圧が印加されることにより、液晶層における液晶分子の配列が制御され、入射される外光を変調して目的の画像を表示する。液晶表示素子としては、例えば、コレステリック液晶を用いたものがある。
【０００３】
コレステリック液晶を用いた液晶表示素子では、例えば、異なる波長帯域を反射するＲＧＢ（Red‐Green‐Blue color model）の各液晶としての単パネルが３層に積層される。但し、３色の単パネルを用いた３層の積層は、単パネルに対して、単純に３倍程度の製造コストを要することとなる。
【０００４】
製造コストを安価にするための技術としては、図１９に示すように、単パネル中にＲＧＢの３色の液晶を注入し、１画素を３副画素に分割する技術がある。図１９の例では、副画素としてのＲＧＢの液晶を１画素とし、３副画素それぞれに対して電極から電圧が印加されることとなる。また、単パネルを用いた技術では、副画素としてのＲＧＢの３液晶を１画素とし、当該１画素単位で電極から電圧が印加されるものがある。なお、図１９は、従来技術に係る単パネルでの３色液晶の表示素子の例を示す図である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６７０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、高度な微細加工技術を要するとともに、高い階調表示を行なうことができないという課題がある。具体的には、１画素を３副画素に分割する技術では、３層の積層時と同様の面積を１画素で維持しつつ単パネル化するため、電極線の幅が１／３となり、当該電極線に対し、より高度な微細加工技術を要することとなる。すなわち、より高度な微細加工技術を要することは、液晶表示素子の製造において、低品質になり得るとともに歩留まりが高くなる。
【０００７】
また、副画素としてのＲＧＢの３液晶を１画素とする技術では、３層の積層時と同じ微細加工技術が適用可能である。ところが、副画素としてのＲＧＢの３液晶を１画素とする技術では、３液晶の配向状態（プレーナ状態、フォーカルコニック状態及びホメオトロピック状態）の組み合わせから７色若しくは８色の低い階調表示となる。
【０００８】
そこで、本願に開示する技術は、上記に鑑みてなされたものであって、高度な微細加工技術を要することなく、高い階調表示を行なうことが可能である液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示する液晶表示素子は、第一波長帯域を選択反射する第一液晶と、第一波長帯域とは異なる第二波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第一液晶とは異なる第二液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成される第一液晶層を有する。液晶表示素子は、第二波長帯域を選択反射する第三液晶と、第一波長帯域及び第二波長帯域とは異なる第三波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第三液晶とは異なる第四液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成される第二液晶層を有する。また、第二液晶層は、第一液晶層と重ね合わせて配置される。
【発明の効果】
【００１０】
本願に開示する液晶表示素子の一つの様態によれば、高度な微細加工技術を要することなく、高い階調表示を行なうという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１に係る液晶表示素子の構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施例２に係る液晶表示素子の構成例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施例２に係る第一液晶層に含まれる各液晶を駆動する閾値電圧の例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施例２に係る第二液晶層に含まれる各液晶を駆動する閾値電圧の例を示す図である。
【図４】図４は、階調表示の一例としての所定位置を示す色度図例である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるポイント１における階調表示を説明する図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるポイント１における階調表示を説明する図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるポイント２における階調表示を説明する図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるポイント２における階調表示を説明する図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるポイント３における階調表示を説明する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるポイント３における階調表示を説明する図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるポイント４における階調表示を説明する図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるポイント４における階調表示を説明する図である。
【図９】図９は、階調表示の一例としての所定領域を示す色度図例である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＡにおける階調表示を説明する図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＡにおける階調表示を説明する図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＢにおける階調表示を説明する図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＢにおける階調表示を説明する図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＣにおける階調表示を説明する図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＣにおける階調表示を説明する図である。
【図１３】図１３は、階調表示の一例としての所定領域を示す色度図例である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＤにおける階調表示を説明する図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＤにおける階調表示を説明する図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＥにおける階調表示を説明する図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＥにおける階調表示を説明する図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＦにおける階調表示を説明する図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＦにおける階調表示を説明する図である。
【図１７】図１７は、パターンＡ〜Ｆにおける各液晶の取り得る階調の値の例について説明する図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、液晶注入前の空パネルである構造物の例を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、構造物に緑色の液晶が注入される例を示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、緑色の液晶の注入口が封止される例を示す図である。
【図１８Ｄ】図１８Ｄは、構造物に赤色の液晶が注入される例を示す図である。
【図１８Ｅ】図１８Ｅは、赤色の液晶の注入口が封止される例を示す図である。
【図１９】図１９は、従来技術に係る単パネルでの３色液晶の表示素子の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本願に開示する液晶表示素子の実施例を説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。また、各実施例は、内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【００１３】
図１を用いて、実施例１に係る液晶表示素子の構成例を説明する。図１は、実施例１に係る液晶表示素子の構成例を示す図である。なお、以下では、液晶表示素子の一つの態様として、コレステリック液晶を用いる場合を説明する。
【００１４】
図１に示すように、液晶表示素子１は、第一液晶層２、第二液晶層３及びＢＫ（Black）層４を有する。第一液晶層２は、第一波長帯域を選択反射する第一液晶７と、第一波長帯域とは異なる第二波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第一液晶７とは異なる第二液晶８とを有する。また、第一液晶層２は、第一液晶７と第二液晶８とが、画素単位で配置される同一の電極５ａ又は電極５ｂに接して形成される。なお、第一液晶層２においては、第一液晶７及び第二液晶８それぞれが隔壁１３で分離されており、電極５ａ、電極５ｂ、第一液晶７、第二液晶８、隔壁１３及び走査電極１５が基板１１で狭持される。
【００１５】
一方、第二液晶層３は、第二波長帯域を選択反射する第三液晶９と、第一波長帯域及び第二波長帯域とは異なる第三波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第三液晶９とは異なる第四液晶１０とを有する。また、第二液晶層３は、第三液晶９と第四液晶１０とが、画素単位で配置される同一の電極６ａ又は電極６ｂに接して形成され、第一液晶層２と重ね合わせて配置される。なお、第二液晶層３においては、第三液晶９及び第四液晶１０それぞれが隔壁１４で分離されており、電極６ａ、電極６ｂ、第三液晶９、第四液晶１０、隔壁１４及び走査電極１６が基板１２で狭持される。また、第二液晶８及び第三液晶９は、同一の波長帯域を選択反射する同一色の液晶である。
【００１６】
上述した構成において、液晶表示素子１では、例えば、駆動回路（図示せず）等から出力された信号に基づいて、１画素単位で配置される電極５ａ及び電極５ｂと、走査電極１５とにより電圧が印加される。また、液晶表示素子１では、例えば、同様に、駆動回路等から出力された信号に基づいて、１画素単位で配置される電極６ａ及び電極６ｂと、走査電極１６とにより電圧が印加される。
【００１７】
そして、液晶表示素子１では、各液晶がプレーナ状態である場合に、第一液晶層２のうち閾値電圧が異なる第一液晶７及び第二液晶８と、第二液晶層３のうち閾値電圧が異なる第三液晶９及び第四液晶１０とに当てられた光が反射される。その後、各液晶で反射された光は、所定の表示画面に目的の画像として出力される。また、表示画面は、各液晶がフォーカルコニック状態である場合に、可視光吸収層であるＢＫ層４に当てられた光が反射されることで黒色を出力する。なお、ＢＫ層４は、表示画面に出力される画像の用途に応じて配置されれば良い。
【００１８】
詳細には、閾値電圧が異なる液晶を用いた液晶表示素子１では、例えば、第一液晶７の明るさの最大値（一定値）をとるとともに、第二液晶８、第三液晶９及び第四液晶１０を階調表示させることで、所定のパターンの色が出力される。すなわち、液晶表示素子１では、各液晶の色の階調表示の組み合わせから種々のパターンの色が出力される。
【００１９】
上述したように、液晶表示素子１は、画素単位に配置される電極を有する。また、液晶表示素子１は、異なる波長帯域を選択反射するとともに、駆動に要する閾値電圧が異なる複数の液晶を、二層構造の液晶層にそれぞれ有する。これらの結果、液晶表示素子１は、液晶単位に配置される電極を有する従来技術や、単パネルで液晶の配向状態の組み合わせから階調表示する従来技術等と比較して、高度な微細加工技術を要することなく、高い階調表示を行なうことができる。
【実施例２】
【００２０】
［実施例２に係る液晶表示素子の構成］
次に、図２を用いて、実施例２に係る液晶表示素子の構成例を説明する。図２は、実施例２に係る液晶表示素子の構成例を示す図である。なお、以下では、液晶表示素子の一つの態様として、コレステリック液晶を用いる場合を説明する。
【００２１】
例えば、図２に示すように、液晶表示素子１００は、第一液晶層１０１、第二液晶層１０２及びＢＫ層１０３を有する。このうち、第一液晶層１０１は、第一波長帯域を選択反射する青色のＢ（Blue）用液晶１０６と、第一波長帯域とは異なる第二波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧がＢ用液晶１０６とは異なる緑色のＧ（Green）用液晶１０７とを有する。
【００２２】
また、第一液晶層１０１は、Ｂ用液晶１０６とＧ用液晶１０７とが、画素単位で配置される同一の電極１０４ａ又は電極１０４ｂに接して形成される。また、第一液晶層１０１においては、Ｂ用液晶１０６及びＧ用液晶１０７それぞれが隔壁１１２で分離されており、電極１０４ａ、電極１０４ｂ、Ｂ用液晶１０６、Ｇ用液晶１０７、隔壁１１２及び走査電極１１４が基板１１０で狭持される。
【００２３】
なお、第一液晶層１０１は、実施例１に係る第一液晶層２の一例として挙げられる。また、電極１０４ａは、実施例１に係る電極５ａの一例として、電極１０４ｂは、実施例１に係る電極５ｂの一例として挙げられる。また、Ｂ用液晶１０６は、実施例１に係る第一液晶７の一例として、Ｇ用液晶１０７は、実施例１に係る第二液晶８の一例として挙げられる。
【００２４】
一方、第二液晶層１０２は、第二波長帯域を選択反射する緑色のＧ用液晶１０８と、第一波長帯域及び第二波長帯域とは異なる第三波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧がＧ用液晶１０８とは異なる赤色のＲ（Red）用液晶１０９とを有する。また、第二液晶層１０２は、Ｇ用液晶１０８とＲ用液晶１０９とが、画素単位で配置される同一の電極１０５ａ又は電極１０５ｂに接して形成され、第一液晶層１０１と重ね合わせて配置される。
【００２５】
また、第二液晶層１０２においては、Ｇ用液晶１０８及びＲ用液晶１０９それぞれが隔壁１１３で分離されており、電極１０５ａ、電極１０５ｂ、Ｇ用液晶１０８、Ｒ用液晶１０９、隔壁１１３及び走査電極１１５が基板１１１で狭持される。なお、第二液晶層１０２は、実施例１に係る第二液晶層３の一例として挙げられる。また、電極１０５ａは、実施例１に係る電極６ａの一例として、電極１０５ｂは、実施例１に係る電極６ｂの一例として挙げられる。また、Ｇ用液晶１０８は、実施例１に係る第三液晶９の一例として、Ｒ用液晶１０９は、実施例１に係る第四液晶１０の一例として挙げられる。
【００２６】
上述した構成において、液晶表示素子１００では、例えば、駆動回路（図示せず）等から出力された信号に基づいて、１画素単位で配置される電極１０４ａ及び電極１０４ｂと、走査電極１１４とにより電圧が印加される。また、液晶表示素子１００では、例えば、同様に、駆動回路等から出力された信号に基づいて、１画素単位で配置される電極１０５ａ及び電極１０５ｂと、走査電極１１５とにより電圧が印加される。
【００２７】
各液晶がプレーナ状態である場合に、液晶表示素子１００では、第一液晶層１０１のうち閾値電圧が異なるＢ用液晶１０６及びＧ用液晶１０７と、第二液晶層１０２のうち閾値電圧が異なるＧ用液晶１０８及びＲ用液晶１０９とに当てられた光が反射される。その後、各液晶で反射された光は、所定の表示画面に目的の画像として出力される。また、表示画面は、各液晶がフォーカルコニック状態である場合に、可視光吸収層であるＢＫ層１０３に当てられた光が反射されることで黒色を出力する。なお、ＢＫ層１０３は、表示画面に出力される画像の用途に応じて配置されれば良い。
【００２８】
［閾値電圧］
次に、図３Ａ及び図３Ｂを用いて、実施例２に係る第一液晶層１０１及び第二液晶層１０２に含まれる各液晶を駆動する閾値電圧について説明する。図３Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１に含まれる各液晶を駆動する閾値電圧の例を示す図である。図３Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２に含まれる各液晶を駆動する閾値電圧の例を示す図である。
【００２９】
例えば、図３Ａに示すように、第一液晶層１０１に含まれるＢ用液晶１０６及びＧ用液晶１０７それぞれを駆動する閾値電圧は、青色のＢ用液晶１０６と緑色のＧ用液晶１０７とで異なる。また、例えば、各液晶の厚みが同一の状態であれば、閾値電圧は、Ｂ用液晶１０６とＧ用液晶１０７とが誘電率異方性を有することで異なる。なお、図３Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、破線を青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を示し、実線を緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を示している。
【００３０】
また、例えば、図３Ｂに示すように、第二液晶層１０２に含まれるＧ用液晶１０８及びＲ用液晶１０９それぞれを駆動する閾値電圧は、緑色のＧ用液晶１０８と赤色のＲ用液晶１０９とで異なる。また、例えば、各液晶の厚みが同一の状態であれば、閾値電圧は、Ｇ用液晶１０８とＲ用液晶１０９とが誘電率異方性を有することで異なる。なお、図３Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、実線を緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を示し、一点破線を赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を示している。
【００３１】
［階調表示］
次に、図４〜図１６Ｂを用いて、実施例２に係る液晶表示素子１００による階調表示について説明する。以下では、図４〜図８Ｂを用いて、色度図における所定位置の階調表示について説明し、図９〜図１２Ｂ及び図１３〜図１６Ｂを用いて、色度図における異なる階調表示手法をそれぞれ説明する。
【００３２】
図４は、階調表示の一例としての所定位置を示す色度図例である。例えば、図４に示すように、色度図は、白、緑、黄、橙、赤、紫及び青等の色の度合いを示す。なお、図４では、図示の関係上、上記の色それぞれの境界があるように図示されているが、実際には各色が滑らかに変化する図となる。以下では、図４に図示されたポイント１、ポイント２、ポイント３及びポイント４それぞれの位置における階調表示を説明する。
【００３３】
図５Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるポイント１における階調表示を説明する図である。図５Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるポイント１における階調表示を説明する図である。なお、図５Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図５Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線は、各液晶層で利用される位置を示している。
【００３４】
例えば、図５Ａに示すように、第一液晶層１０１では、青色及び緑色の双方について最小値付近が利用される。また、例えば、図５Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、緑色について最小値付近が利用され、赤色について最大値付近が利用される。すなわち、ポイント１における階調表示について、液晶表示素子１００は、赤色の色調が強い色を出力することとなる。
【００３５】
図６Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるポイント２における階調表示を説明する図である。図６Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるポイント２における階調表示を説明する図である。なお、図６Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図６Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線は、各液晶層で利用される位置を示している。
【００３６】
例えば、図６Ａに示すように、第一液晶層１０１では、青色について最大値付近が利用され、緑色について最小値付近が利用される。また、例えば、図６Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、緑色について最小値付近が利用され、赤色について最大値付近が利用される。すなわち、ポイント２における階調表示について、液晶表示素子１００は、赤色と青色との色調が強い紫に近い色を出力することとなる。
【００３７】
図７Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるポイント３における階調表示を説明する図である。図７Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるポイント３における階調表示を説明する図である。なお、図７Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図７Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線は、各液晶層で利用される位置を示している。
【００３８】
例えば、図７Ａに示すように、第一液晶層１０１では、青色について最大値付近が利用され、緑色について最小値付近が利用される。また、例えば、図７Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、緑色及び赤色の双方について最大値付近が利用される。すなわち、ポイント３における階調表示について、液晶表示素子１００は、青色、緑色及び赤色の色調から白色を出力することとなる。
【００３９】
図８Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるポイント４における階調表示を説明する図である。図８Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるポイント４における階調表示を説明する図である。なお、図８Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図８Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線は、各液晶層で利用される位置を示している。
【００４０】
例えば、図８Ａに示すように、第一液晶層１０１では、青色及び緑色の双方について最小値付近が利用される。また、例えば、図８Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、緑色及び赤色の双方について最大値付近が利用される。すなわち、ポイント４における階調表示について、液晶表示素子１００は、緑色と赤色との色調が強い黄色に近い色を出力することとなる。
【００４１】
図９は、階調表示の一例としての所定領域を示す色度図例である。例えば、図９に示すように、色度図は、白、緑、黄、橙、赤、紫及び青等の色の度合いを示す。なお、図９では、図示の関係上、上記の色それぞれの境界があるように図示されているが、実際には各色が滑らかに変化する図となる。以下では、図９に図示されたパターンＡ、パターンＢ及びパターンＣそれぞれの領域における階調表示を説明する。
【００４２】
図１０Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＡにおける階調表示を説明する図である。図１０Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＡにおける階調表示を説明する図である。なお、図１０Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図１０Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００４３】
例えば、図１０Ａに示すように、第一液晶層１０１では、点線の領域において、青色について最小値付近から最大値付近までが利用され、緑色について最小値付近が利用される。また、例えば、図１０Ｂに示すように、第二液晶層１０２は、点線の領域において、緑色について最大値付近から最小値付近までが利用され、赤色について最大値付近が利用される。すなわち、パターンＡにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１０Ａ及び図１０Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、黄、橙、赤及び紫に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００４４】
図１１Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＢにおける階調表示を説明する図である。図１１Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＢにおける階調表示を説明する図である。なお、図１１Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図１１Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００４５】
例えば、図１１Ａに示すように、第一液晶層１０１は、点線の領域において、青色について最大値付近から最小値付近までが利用され、緑色について最大値付近が利用される。また、例えば、図１１Ｂに示すように、第二液晶層１０２は、点線の領域において、緑色について最大値付近が利用され、赤色について最小値付近から最大値付近までが利用される。すなわち、パターンＢにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１１Ａ及び図１１Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、青と緑の中間色、緑及び黄に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００４６】
図１２Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＣにおける階調表示を説明する図である。図１２Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＣにおける階調表示を説明する図である。なお、図１２Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。図１２Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００４７】
例えば、図１２Ａに示すように、第一液晶層１０１は、点線の領域において、青色について最大値付近が利用され、緑色について最小値付近から最大値付近までが利用される。また、例えば、図１２Ｂに示すように、第二液晶層１０２は、点線の領域において、緑色において最小値付近が利用され、赤色について最大値付近から最小値付近までが利用される。すなわち、パターンＣにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１２Ａ及び図１２Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、青と緑の中間色、青及び紫に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００４８】
図１３は、階調表示の一例としての所定領域を示す色度図例である。例えば、図１３に示すように、色度図は、白、緑、黄、橙、赤、紫及び青等の色の度合いを示す。なお、図１３では、図示の関係上、上記の色それぞれの境界があるように図示されているが、実際には各色が滑らかに変化する図となる。以下では、図１３に図示されたパターンＤ、パターンＥ及びパターンＦそれぞれの領域における階調表示を説明する。
【００４９】
図１４Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＤにおける階調表示を説明する図である。図１４Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＤにおける階調表示を説明する図である。なお、図１４Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図１４Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００５０】
例えば、図１４Ａに示すように、第一液晶層１０１では、点線の領域において、青色について最小値付近から最大値付近までが利用され、緑色について最小値付近が利用される。また、例えば、図１４Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、点線の領域において、緑色について最小値付近から最大値付近までが利用され、赤色について最小値付近が利用される。すなわち、パターンＤにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１４Ａ及び図１４Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、青及び緑に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００５１】
図１５Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＥにおける階調表示を説明する図である。図１５Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＥにおける階調表示を説明する図である。なお、図１５Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図１５Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１５Ａ及び図１５Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００５２】
例えば、図１５Ａに示すように、第一液晶層１０１では、点線の領域において、青色について最小値付近から最大値付近までが利用され、緑色について最小値付近が利用される。また、例えば、図１５Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、点線の領域において、緑色について最小値付近が利用され、赤色について最大値付近から最小値付近までが利用される。すなわち、パターンＥにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１５Ａ及び図１５Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、青、紫、赤及び橙に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００５３】
図１６Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＦにおける階調表示を説明する図である。図１６Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＦにおける階調表示を説明する図である。なお、図１６Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図１６Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１６Ａ及び図１６Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００５４】
例えば、図１６Ａに示すように、第一液晶層１０１では、点線の領域において、青色について最小値付近が利用され、緑について最大値付近から最小値付近までが利用される。また、例えば、図１６Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、点線の領域において、緑色について最小値付近が利用され、赤色について最大値付近から最小値付近までが利用される。すなわち、パターンＦにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１６Ａ及び図１６Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、橙、黄及び緑に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００５５】
ここで、図１７を用いて、上記各パターンにおける各液晶の取り得る階調の値について説明する。図１７は、パターンＡ〜Ｆにおける各液晶の取り得る階調の値の例について説明する図である。
【００５６】
図１７に示すように、図９に図示したパターンＡにおける階調の値は、例えば、赤色について最大値付近となり、緑色について所定領域内で変動し、青色について所定領域内で変動する。また、図１７に示すように、図９に図示したパターンＢにおける階調の値は、例えば、赤色について所定領域内で変動し、緑色について最大値付近となり、青色について所定領域内で変動する。また、図１７に示すように、図９に図示したパターンＣにおける階調の値は、例えば、赤色について所定領域内で変動し、緑色について所定領域内で変動し、青色について最大値付近となる。
【００５７】
また、図１７に示すように、図１３に図示したパターンＤにおける階調の値は、例えば、赤色について最小値付近となり、緑色について所定領域内で変動し、青色について所定領域内で変動する。また、図１７に示すように、図１３に図示したパターンＥにおける階調の値は、例えば、赤色について所定領域内で変動し、緑色について最小値付近となり、青色について所定領域内で変動する。また、図１７に示すように、図１３に図示したパターンＦにおける階調の値は、例えば、赤色について所定領域内で変動し、緑色について所定領域内で変動し、青色について最小値付近となる。
【００５８】
［構造物］
次に、図１８Ａ〜図１８Ｅを用いて、実施例２に係る液晶表示素子１００のパネルについて説明する。図１８Ａは、液晶注入前の空パネルである構造物の例を示す図である。また、図１８Ｂは、構造物に緑色の液晶が注入される例を示す図である。また、図１８Ｃは、緑色の液晶の注入口が封止される例を示す図である。また、図１８Ｄは、構造物に赤色の液晶が注入される例を示す図である。また、図１８Ｅは、赤色の液晶の注入口が封止される例を示す図である。なお、以下では、液晶表示素子１００の各液晶層に注入される色が、赤色及び緑色と、青色及び緑色とである場合を説明する。
【００５９】
例えば、基板は、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート製フィルム基板である。そして、基板表面には、透明導電膜が成膜される。また、２枚の基板は、パッシブ駆動ができるように、互いに直交する方向に駆動電極が形成される。液晶表示素子１００は、上記の基板を４枚（２組）有する。
【００６０】
続いて、構造物は、スピンナにてアクリル系ネガレジストが一方の基板に成膜され、フォトプロセスを通すことにより、２つに仕切られた液晶の注入領域を規定するためのアクリル系ネガレジストから形成される。その後、構造物は、基板端部の液晶の注入用の開口部を２つ設けるためにシール剤が一方の基板に塗布され、２枚の基板を貼り合わせて加圧及び加熱することで接着される。
【００６１】
これらにより準備された構造物としての空パネル（図１８Ａ参照）２枚は、それぞれ真空状態にされる。そして、構造物には、緑色のコレステリック液晶に浸漬させ、大気開放が行なわれることで緑色の液晶が注入される（図１８Ｂ参照）。続いて、構造物は、緑色の液晶が注入された注入口が封止される（図１８Ｃ参照）。その後、構造物には、赤色の液晶が注入される（図１８Ｄ参照）。そして、構造物は、赤色の液晶が注入された注入口が封止される（図１８Ｅ参照）。
【００６２】
青色と緑色とを注入する液晶層については、緑色と赤色とを含んだ液晶層の作製と同様であるためその説明を省略する。また、各液晶層（液晶パネル）の作製後には、光を反射する方向から青色及び緑色のパネル、赤色及び緑色のパネルの順に２層に積層される。なお、このようにして作製される液晶パネルには、誘電率異方性を有することで駆動に要する閾値電圧が異なる赤色及び緑色と、青色及び緑色との液晶がそれぞれ注入されていることとなる。
【００６３】
［実施例２による効果］
上述したように、液晶表示素子１００は、波長帯域の異なる液晶を１画素単位で配置される共通の電極で駆動させる。また、液晶表示素子１００は、二層構造の各層に閾値電圧が異なる複数の液晶を有し、各液晶の駆動パターンを組み合わせて階調表示する。これらの結果、液晶表示素子１００は、高度な微細加工技術を要することなく、高い階調表示を行なうことができる。また、液晶表示素子１００では、二層構造にすることで電極のライン数を三層構造と比較して削減することができるので、電極に電圧を提供するドライバの数を削減し、より低コストである液晶表示素子を実現することができる。
【実施例３】
【００６４】
さて、これまで本願に開示する液晶表示素子の実施例について説明したが、上述した実施例以外にも種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、（１）配向膜、（２）配向膜の膜厚、（３）液晶の組み合わせ、（４）閾値電圧の制御、（５）基板の種類、（６）レジスト、において異なる実施例を説明する。
【００６５】
（１）配向膜
上記実施例２では、各液晶の駆動に要する閾値電圧が異なるようにするために、誘電率異方性を有する液晶それぞれを用いる場合を説明したが、液晶と電極との界面に配向膜を介在させることで閾値電圧が異なるようにすることもできる。
【００６６】
例えば、第一液晶層１０１は、Ｂ用液晶１０６及びＧ用液晶１０７と、電極１０４ａ及び電極１０４ｂとの間に配向膜を介在させて形成される。また、例えば、第二液晶層１０２は、Ｇ用液晶１０８及びＲ用液晶１０９と、電極１０５ａ及び電極１０５ｂとの間に配向膜を介在させて形成される。
【００６７】
（２）配向膜の膜厚
また、上記実施例２では、各液晶の駆動に要する閾値電圧が異なるようにするために、誘電率異方性を有する液晶それぞれを用いる場合を説明したが、液晶と電極との界面に膜厚の異なる配向膜を介在させることで閾値電圧が異なるようにすることもできる。
【００６８】
例えば、第一液晶層１０１は、Ｂ用液晶１０６及びＧ用液晶１０７と、電極１０４ａ及び電極１０４ｂとの間に膜厚が異なる配向膜を介在させて形成される。また、例えば、第二液晶層１０２は、Ｇ用液晶１０８及びＲ用液晶１０９と、電極１０５ａ及び電極１０５ｂとの間に膜厚が異なる配向膜を介在させて形成される。
【００６９】
ここで、配向膜の膜厚が異なる液晶表示素子１００のパネルについて説明する。例えば、基板は、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート製フィルム基板である。そして、基板表面には、透明導電膜が成膜される。また、２枚の基板は、パッシブ駆動ができるように、互いに直交する方向に駆動電極が形成される。液晶表示素子１００は、上記の基板を４枚（２組）有する。
【００７０】
続いて、配向膜は、各基板の単パネル内の異なる各液晶を形成する領域別に、駆動に要する閾値電圧が異なるようにするため、異なる膜厚で形成される。具体的には、配向膜は、ＵＶ（UltraViolet）キュアラブル液晶がスピンナにて塗布され、一方の液晶を形成する領域のみをＵＶ硬化させて、洗浄されることで一方の液晶を形成する領域のみ形成される。そして、配向膜は、回転数を変えつつＵＶキュアラブル液晶がスピンナにて塗布され、もう一方の液晶を形成する領域をＵＶ硬化させて、洗浄されることでもう一方の液晶を形成する領域に異なる膜厚が形成される。
【００７１】
続いて、構造物は、スピンナにてアクリル系ネガレジストが一方の基板に成膜され、フォトプロセスを通すことにより、２つに仕切られた液晶の注入領域を規定するためのアクリル系ネガレジストから形成される。その後、構造物は、基板端部の液晶の注入用の開口部を２つ設けるためにシール剤が一方の基板に塗布され、２枚の基板を貼り合せて加圧及び加熱することで接着される。
【００７２】
これらにより準備された構造物としての空パネル（図１８Ａ参照）２枚は、それぞれ真空状態にされる。そして、構造物には、緑色のコレステリック液晶に浸漬させ、大気開放が行なわれることで緑色の液晶が注入される（図１８Ｂ参照）。続いて、構造物は、緑色の液晶が注入された注入口が封止される（図１８Ｃ参照）。その後、構造物には、赤色の液晶が注入される（図１８Ｄ参照）。そして、構造物は、赤色の液晶が注入された注入口が封止される（図１８Ｅ参照）。
【００７３】
青色と緑色とを注入する液晶層については、緑色と赤色とを含んだ液晶層の作製と同様であるためその説明を省略する。また、各液晶層（液晶パネル）の作成後には、光を反射する方向から青色及び緑色のパネル、赤色及び緑色のパネルの順に２層に積層される。なお、このようにして作製される液晶パネルには、膜厚の異なる配向膜を有することで駆動に要する閾値電圧が異なる赤色及び緑色と、青色及び緑色との液晶がそれぞれ注入されていることとなる。また、配向膜は、ＵＶキュアラブル液晶だけでなく、配向制御効果を有する膜であれば何であっても良い。
【００７４】
（３）液晶の組み合わせ
また、上記実施例２では、１つのパネルに赤色及び緑色の組み合わせ、もう一方のパネルに青色及び緑色の組み合わせである場合を説明したが、これら以外の組み合わせであっても良い。
【００７５】
（４）閾値電圧の制御
また、上記実施例２では、液晶の駆動に要する閾値電圧が異なるようにするため、誘電率異方性を有する液晶を用いる場合を説明したが、液晶の粘度を変更するようにしても良い。
【００７６】
（５）基板の種類
また、上記実施例２では、フィルム基板を有する液晶表示素子である場合を説明したが、例えば、ガラス基板等のフィルム基板とは異なる基板を用いることとしても良い。また、フィルム基板は、ポリエチレンテレフタレート製以外のフィルム基板であっても良い。
【００７７】
（６）レジスト
また、上記実施例２では、アクリル系ネガレジストを基板に成膜する場合を説明したが、アクリル系以外のネガレジスト又はポジレジストであっても良い。なお、ポジレジストである場合には、樹脂性等の球状スペーサを別途基板に散布する。
【符号の説明】
【００７８】
１００ 液晶表示素子
１０１ 第一液晶層
１０２ 第二液晶層
１０３ ＢＫ層
１０４ａ、１０４ｂ 電極
１０５ａ、１０５ｂ 電極
１０６ Ｂ用液晶
１０７ Ｇ用液晶
１０８ Ｇ用液晶
１０９ Ｒ用液晶
１１０、１１１ 基板
１１２、１１３ 隔壁
１１４、１１５ 走査電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子は、一つの態様として、一対の基板間に液晶を含んだ液晶層を狭持して形成される。そして、液晶表示素子は、所定の駆動電圧が印加されることにより、液晶層における液晶分子の配列が制御され、入射される外光を変調して目的の画像を表示する。液晶表示素子としては、例えば、コレステリック液晶を用いたものがある。
【０００３】
コレステリック液晶を用いた液晶表示素子では、例えば、異なる波長帯域を反射するＲＧＢ（Red‐Green‐Blue color model）の各液晶としての単パネルが３層に積層される。但し、３色の単パネルを用いた３層の積層は、単パネルに対して、単純に３倍程度の製造コストを要することとなる。
【０００４】
製造コストを安価にするための技術としては、図１９に示すように、単パネル中にＲＧＢの３色の液晶を注入し、１画素を３副画素に分割する技術がある。図１９の例では、副画素としてのＲＧＢの液晶を１画素とし、３副画素それぞれに対して電極から電圧が印加されることとなる。また、単パネルを用いた技術では、副画素としてのＲＧＢの３液晶を１画素とし、当該１画素単位で電極から電圧が印加されるものがある。なお、図１９は、従来技術に係る単パネルでの３色液晶の表示素子の例を示す図である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６７０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、高度な微細加工技術を要するとともに、高い階調表示を行なうことができないという課題がある。具体的には、１画素を３副画素に分割する技術では、３層の積層時と同様の面積を１画素で維持しつつ単パネル化するため、電極線の幅が１／３となり、当該電極線に対し、より高度な微細加工技術を要することとなる。すなわち、より高度な微細加工技術を要することは、液晶表示素子の製造において、低品質になり得るとともに歩留まりが高くなる。
【０００７】
また、副画素としてのＲＧＢの３液晶を１画素とする技術では、３層の積層時と同じ微細加工技術が適用可能である。ところが、副画素としてのＲＧＢの３液晶を１画素とする技術では、３液晶の配向状態（プレーナ状態、フォーカルコニック状態及びホメオトロピック状態）の組み合わせから７色若しくは８色の低い階調表示となる。
【０００８】
そこで、本願に開示する技術は、上記に鑑みてなされたものであって、高度な微細加工技術を要することなく、高い階調表示を行なうことが可能である液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示する液晶表示素子は、第一波長帯域を選択反射する第一液晶と、第一波長帯域とは異なる第二波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第一液晶とは異なる第二液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成される第一液晶層を有する。液晶表示素子は、第二波長帯域を選択反射する第三液晶と、第一波長帯域及び第二波長帯域とは異なる第三波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第三液晶とは異なる第四液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成される第二液晶層を有する。また、第二液晶層は、第一液晶層と重ね合わせて配置される。
【発明の効果】
【００１０】
本願に開示する液晶表示素子の一つの様態によれば、高度な微細加工技術を要することなく、高い階調表示を行なうという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１に係る液晶表示素子の構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施例２に係る液晶表示素子の構成例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施例２に係る第一液晶層に含まれる各液晶を駆動する閾値電圧の例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施例２に係る第二液晶層に含まれる各液晶を駆動する閾値電圧の例を示す図である。
【図４】図４は、階調表示の一例としての所定位置を示す色度図例である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるポイント１における階調表示を説明する図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるポイント１における階調表示を説明する図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるポイント２における階調表示を説明する図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるポイント２における階調表示を説明する図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるポイント３における階調表示を説明する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるポイント３における階調表示を説明する図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるポイント４における階調表示を説明する図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるポイント４における階調表示を説明する図である。
【図９】図９は、階調表示の一例としての所定領域を示す色度図例である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＡにおける階調表示を説明する図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＡにおける階調表示を説明する図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＢにおける階調表示を説明する図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＢにおける階調表示を説明する図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＣにおける階調表示を説明する図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＣにおける階調表示を説明する図である。
【図１３】図１３は、階調表示の一例としての所定領域を示す色度図例である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＤにおける階調表示を説明する図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＤにおける階調表示を説明する図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＥにおける階調表示を説明する図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＥにおける階調表示を説明する図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施例２に係る第一液晶層によるパターンＦにおける階調表示を説明する図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、実施例２に係る第二液晶層によるパターンＦにおける階調表示を説明する図である。
【図１７】図１７は、パターンＡ〜Ｆにおける各液晶の取り得る階調の値の例について説明する図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、液晶注入前の空パネルである構造物の例を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、構造物に緑色の液晶が注入される例を示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、緑色の液晶の注入口が封止される例を示す図である。
【図１８Ｄ】図１８Ｄは、構造物に赤色の液晶が注入される例を示す図である。
【図１８Ｅ】図１８Ｅは、赤色の液晶の注入口が封止される例を示す図である。
【図１９】図１９は、従来技術に係る単パネルでの３色液晶の表示素子の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本願に開示する液晶表示素子の実施例を説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。また、各実施例は、内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【００１３】
図１を用いて、実施例１に係る液晶表示素子の構成例を説明する。図１は、実施例１に係る液晶表示素子の構成例を示す図である。なお、以下では、液晶表示素子の一つの態様として、コレステリック液晶を用いる場合を説明する。
【００１４】
図１に示すように、液晶表示素子１は、第一液晶層２、第二液晶層３及びＢＫ（Black）層４を有する。第一液晶層２は、第一波長帯域を選択反射する第一液晶７と、第一波長帯域とは異なる第二波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第一液晶７とは異なる第二液晶８とを有する。また、第一液晶層２は、第一液晶７と第二液晶８とが、画素単位で配置される同一の電極５ａ又は電極５ｂに接して形成される。なお、第一液晶層２においては、第一液晶７及び第二液晶８それぞれが隔壁１３で分離されており、電極５ａ、電極５ｂ、第一液晶７、第二液晶８、隔壁１３及び走査電極１５が基板１１で狭持される。
【００１５】
一方、第二液晶層３は、第二波長帯域を選択反射する第三液晶９と、第一波長帯域及び第二波長帯域とは異なる第三波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が第三液晶９とは異なる第四液晶１０とを有する。また、第二液晶層３は、第三液晶９と第四液晶１０とが、画素単位で配置される同一の電極６ａ又は電極６ｂに接して形成され、第一液晶層２と重ね合わせて配置される。なお、第二液晶層３においては、第三液晶９及び第四液晶１０それぞれが隔壁１４で分離されており、電極６ａ、電極６ｂ、第三液晶９、第四液晶１０、隔壁１４及び走査電極１６が基板１２で狭持される。また、第二液晶８及び第三液晶９は、同一の波長帯域を選択反射する同一色の液晶である。
【００１６】
上述した構成において、液晶表示素子１では、例えば、駆動回路（図示せず）等から出力された信号に基づいて、１画素単位で配置される電極５ａ及び電極５ｂと、走査電極１５とにより電圧が印加される。また、液晶表示素子１では、例えば、同様に、駆動回路等から出力された信号に基づいて、１画素単位で配置される電極６ａ及び電極６ｂと、走査電極１６とにより電圧が印加される。
【００１７】
そして、液晶表示素子１では、各液晶がプレーナ状態である場合に、第一液晶層２のうち閾値電圧が異なる第一液晶７及び第二液晶８と、第二液晶層３のうち閾値電圧が異なる第三液晶９及び第四液晶１０とに当てられた光が反射される。その後、各液晶で反射された光は、所定の表示画面に目的の画像として出力される。また、表示画面は、各液晶がフォーカルコニック状態である場合に、可視光吸収層であるＢＫ層４に当てられた光が反射されることで黒色を出力する。なお、ＢＫ層４は、表示画面に出力される画像の用途に応じて配置されれば良い。
【００１８】
詳細には、閾値電圧が異なる液晶を用いた液晶表示素子１では、例えば、第一液晶７の明るさの最大値（一定値）をとるとともに、第二液晶８、第三液晶９及び第四液晶１０を階調表示させることで、所定のパターンの色が出力される。すなわち、液晶表示素子１では、各液晶の色の階調表示の組み合わせから種々のパターンの色が出力される。
【００１９】
上述したように、液晶表示素子１は、画素単位に配置される電極を有する。また、液晶表示素子１は、異なる波長帯域を選択反射するとともに、駆動に要する閾値電圧が異なる複数の液晶を、二層構造の液晶層にそれぞれ有する。これらの結果、液晶表示素子１は、液晶単位に配置される電極を有する従来技術や、単パネルで液晶の配向状態の組み合わせから階調表示する従来技術等と比較して、高度な微細加工技術を要することなく、高い階調表示を行なうことができる。
【実施例２】
【００２０】
［実施例２に係る液晶表示素子の構成］
次に、図２を用いて、実施例２に係る液晶表示素子の構成例を説明する。図２は、実施例２に係る液晶表示素子の構成例を示す図である。なお、以下では、液晶表示素子の一つの態様として、コレステリック液晶を用いる場合を説明する。
【００２１】
例えば、図２に示すように、液晶表示素子１００は、第一液晶層１０１、第二液晶層１０２及びＢＫ層１０３を有する。このうち、第一液晶層１０１は、第一波長帯域を選択反射する青色のＢ（Blue）用液晶１０６と、第一波長帯域とは異なる第二波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧がＢ用液晶１０６とは異なる緑色のＧ（Green）用液晶１０７とを有する。
【００２２】
また、第一液晶層１０１は、Ｂ用液晶１０６とＧ用液晶１０７とが、画素単位で配置される同一の電極１０４ａ又は電極１０４ｂに接して形成される。また、第一液晶層１０１においては、Ｂ用液晶１０６及びＧ用液晶１０７それぞれが隔壁１１２で分離されており、電極１０４ａ、電極１０４ｂ、Ｂ用液晶１０６、Ｇ用液晶１０７、隔壁１１２及び走査電極１１４が基板１１０で狭持される。
【００２３】
なお、第一液晶層１０１は、実施例１に係る第一液晶層２の一例として挙げられる。また、電極１０４ａは、実施例１に係る電極５ａの一例として、電極１０４ｂは、実施例１に係る電極５ｂの一例として挙げられる。また、Ｂ用液晶１０６は、実施例１に係る第一液晶７の一例として、Ｇ用液晶１０７は、実施例１に係る第二液晶８の一例として挙げられる。
【００２４】
一方、第二液晶層１０２は、第二波長帯域を選択反射する緑色のＧ用液晶１０８と、第一波長帯域及び第二波長帯域とは異なる第三波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧がＧ用液晶１０８とは異なる赤色のＲ（Red）用液晶１０９とを有する。また、第二液晶層１０２は、Ｇ用液晶１０８とＲ用液晶１０９とが、画素単位で配置される同一の電極１０５ａ又は電極１０５ｂに接して形成され、第一液晶層１０１と重ね合わせて配置される。
【００２５】
また、第二液晶層１０２においては、Ｇ用液晶１０８及びＲ用液晶１０９それぞれが隔壁１１３で分離されており、電極１０５ａ、電極１０５ｂ、Ｇ用液晶１０８、Ｒ用液晶１０９、隔壁１１３及び走査電極１１５が基板１１１で狭持される。なお、第二液晶層１０２は、実施例１に係る第二液晶層３の一例として挙げられる。また、電極１０５ａは、実施例１に係る電極６ａの一例として、電極１０５ｂは、実施例１に係る電極６ｂの一例として挙げられる。また、Ｇ用液晶１０８は、実施例１に係る第三液晶９の一例として、Ｒ用液晶１０９は、実施例１に係る第四液晶１０の一例として挙げられる。
【００２６】
上述した構成において、液晶表示素子１００では、例えば、駆動回路（図示せず）等から出力された信号に基づいて、１画素単位で配置される電極１０４ａ及び電極１０４ｂと、走査電極１１４とにより電圧が印加される。また、液晶表示素子１００では、例えば、同様に、駆動回路等から出力された信号に基づいて、１画素単位で配置される電極１０５ａ及び電極１０５ｂと、走査電極１１５とにより電圧が印加される。
【００２７】
各液晶がプレーナ状態である場合に、液晶表示素子１００では、第一液晶層１０１のうち閾値電圧が異なるＢ用液晶１０６及びＧ用液晶１０７と、第二液晶層１０２のうち閾値電圧が異なるＧ用液晶１０８及びＲ用液晶１０９とに当てられた光が反射される。その後、各液晶で反射された光は、所定の表示画面に目的の画像として出力される。また、表示画面は、各液晶がフォーカルコニック状態である場合に、可視光吸収層であるＢＫ層１０３に当てられた光が反射されることで黒色を出力する。なお、ＢＫ層１０３は、表示画面に出力される画像の用途に応じて配置されれば良い。
【００２８】
［閾値電圧］
次に、図３Ａ及び図３Ｂを用いて、実施例２に係る第一液晶層１０１及び第二液晶層１０２に含まれる各液晶を駆動する閾値電圧について説明する。図３Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１に含まれる各液晶を駆動する閾値電圧の例を示す図である。図３Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２に含まれる各液晶を駆動する閾値電圧の例を示す図である。
【００２９】
例えば、図３Ａに示すように、第一液晶層１０１に含まれるＢ用液晶１０６及びＧ用液晶１０７それぞれを駆動する閾値電圧は、青色のＢ用液晶１０６と緑色のＧ用液晶１０７とで異なる。また、例えば、各液晶の厚みが同一の状態であれば、閾値電圧は、Ｂ用液晶１０６とＧ用液晶１０７とが誘電率異方性を有することで異なる。なお、図３Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、破線を青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を示し、実線を緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を示している。
【００３０】
また、例えば、図３Ｂに示すように、第二液晶層１０２に含まれるＧ用液晶１０８及びＲ用液晶１０９それぞれを駆動する閾値電圧は、緑色のＧ用液晶１０８と赤色のＲ用液晶１０９とで異なる。また、例えば、各液晶の厚みが同一の状態であれば、閾値電圧は、Ｇ用液晶１０８とＲ用液晶１０９とが誘電率異方性を有することで異なる。なお、図３Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、実線を緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を示し、一点破線を赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を示している。
【００３１】
［階調表示］
次に、図４〜図１６Ｂを用いて、実施例２に係る液晶表示素子１００による階調表示について説明する。以下では、図４〜図８Ｂを用いて、色度図における所定位置の階調表示について説明し、図９〜図１２Ｂ及び図１３〜図１６Ｂを用いて、色度図における異なる階調表示手法をそれぞれ説明する。
【００３２】
図４は、階調表示の一例としての所定位置を示す色度図例である。例えば、図４に示すように、色度図は、白、緑、黄、橙、赤、紫及び青等の色の度合いを示す。なお、図４では、図示の関係上、上記の色それぞれの境界があるように図示されているが、実際には各色が滑らかに変化する図となる。以下では、図４に図示されたポイント１、ポイント２、ポイント３及びポイント４それぞれの位置における階調表示を説明する。
【００３３】
図５Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるポイント１における階調表示を説明する図である。図５Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるポイント１における階調表示を説明する図である。なお、図５Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図５Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線は、各液晶層で利用される位置を示している。
【００３４】
例えば、図５Ａに示すように、第一液晶層１０１では、青色及び緑色の双方について最小値付近が利用される。また、例えば、図５Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、緑色について最小値付近が利用され、赤色について最大値付近が利用される。すなわち、ポイント１における階調表示について、液晶表示素子１００は、赤色の色調が強い色を出力することとなる。
【００３５】
図６Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるポイント２における階調表示を説明する図である。図６Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるポイント２における階調表示を説明する図である。なお、図６Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図６Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線は、各液晶層で利用される位置を示している。
【００３６】
例えば、図６Ａに示すように、第一液晶層１０１では、青色について最大値付近が利用され、緑色について最小値付近が利用される。また、例えば、図６Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、緑色について最小値付近が利用され、赤色について最大値付近が利用される。すなわち、ポイント２における階調表示について、液晶表示素子１００は、赤色と青色との色調が強い紫に近い色を出力することとなる。
【００３７】
図７Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるポイント３における階調表示を説明する図である。図７Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるポイント３における階調表示を説明する図である。なお、図７Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図７Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線は、各液晶層で利用される位置を示している。
【００３８】
例えば、図７Ａに示すように、第一液晶層１０１では、青色について最大値付近が利用され、緑色について最小値付近が利用される。また、例えば、図７Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、緑色及び赤色の双方について最大値付近が利用される。すなわち、ポイント３における階調表示について、液晶表示素子１００は、青色、緑色及び赤色の色調から白色を出力することとなる。
【００３９】
図８Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるポイント４における階調表示を説明する図である。図８Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるポイント４における階調表示を説明する図である。なお、図８Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図８Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線は、各液晶層で利用される位置を示している。
【００４０】
例えば、図８Ａに示すように、第一液晶層１０１では、青色及び緑色の双方について最小値付近が利用される。また、例えば、図８Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、緑色及び赤色の双方について最大値付近が利用される。すなわち、ポイント４における階調表示について、液晶表示素子１００は、緑色と赤色との色調が強い黄色に近い色を出力することとなる。
【００４１】
図９は、階調表示の一例としての所定領域を示す色度図例である。例えば、図９に示すように、色度図は、白、緑、黄、橙、赤、紫及び青等の色の度合いを示す。なお、図９では、図示の関係上、上記の色それぞれの境界があるように図示されているが、実際には各色が滑らかに変化する図となる。以下では、図９に図示されたパターンＡ、パターンＢ及びパターンＣそれぞれの領域における階調表示を説明する。
【００４２】
図１０Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＡにおける階調表示を説明する図である。図１０Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＡにおける階調表示を説明する図である。なお、図１０Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図１０Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００４３】
例えば、図１０Ａに示すように、第一液晶層１０１では、点線の領域において、青色について最小値付近から最大値付近までが利用され、緑色について最小値付近が利用される。また、例えば、図１０Ｂに示すように、第二液晶層１０２は、点線の領域において、緑色について最大値付近から最小値付近までが利用され、赤色について最大値付近が利用される。すなわち、パターンＡにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１０Ａ及び図１０Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、黄、橙、赤及び紫に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００４４】
図１１Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＢにおける階調表示を説明する図である。図１１Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＢにおける階調表示を説明する図である。なお、図１１Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図１１Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００４５】
例えば、図１１Ａに示すように、第一液晶層１０１は、点線の領域において、青色について最大値付近から最小値付近までが利用され、緑色について最大値付近が利用される。また、例えば、図１１Ｂに示すように、第二液晶層１０２は、点線の領域において、緑色について最大値付近が利用され、赤色について最小値付近から最大値付近までが利用される。すなわち、パターンＢにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１１Ａ及び図１１Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、青と緑の中間色、緑及び黄に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００４６】
図１２Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＣにおける階調表示を説明する図である。図１２Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＣにおける階調表示を説明する図である。なお、図１２Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。図１２Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００４７】
例えば、図１２Ａに示すように、第一液晶層１０１は、点線の領域において、青色について最大値付近が利用され、緑色について最小値付近から最大値付近までが利用される。また、例えば、図１２Ｂに示すように、第二液晶層１０２は、点線の領域において、緑色において最小値付近が利用され、赤色について最大値付近から最小値付近までが利用される。すなわち、パターンＣにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１２Ａ及び図１２Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、青と緑の中間色、青及び紫に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００４８】
図１３は、階調表示の一例としての所定領域を示す色度図例である。例えば、図１３に示すように、色度図は、白、緑、黄、橙、赤、紫及び青等の色の度合いを示す。なお、図１３では、図示の関係上、上記の色それぞれの境界があるように図示されているが、実際には各色が滑らかに変化する図となる。以下では、図１３に図示されたパターンＤ、パターンＥ及びパターンＦそれぞれの領域における階調表示を説明する。
【００４９】
図１４Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＤにおける階調表示を説明する図である。図１４Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＤにおける階調表示を説明する図である。なお、図１４Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図１４Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００５０】
例えば、図１４Ａに示すように、第一液晶層１０１では、点線の領域において、青色について最小値付近から最大値付近までが利用され、緑色について最小値付近が利用される。また、例えば、図１４Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、点線の領域において、緑色について最小値付近から最大値付近までが利用され、赤色について最小値付近が利用される。すなわち、パターンＤにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１４Ａ及び図１４Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、青及び緑に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００５１】
図１５Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＥにおける階調表示を説明する図である。図１５Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＥにおける階調表示を説明する図である。なお、図１５Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図１５Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１５Ａ及び図１５Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００５２】
例えば、図１５Ａに示すように、第一液晶層１０１では、点線の領域において、青色について最小値付近から最大値付近までが利用され、緑色について最小値付近が利用される。また、例えば、図１５Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、点線の領域において、緑色について最小値付近が利用され、赤色について最大値付近から最小値付近までが利用される。すなわち、パターンＥにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１５Ａ及び図１５Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、青、紫、赤及び橙に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００５３】
図１６Ａは、実施例２に係る第一液晶層１０１によるパターンＦにおける階調表示を説明する図である。図１６Ｂは、実施例２に係る第二液晶層１０２によるパターンＦにおける階調表示を説明する図である。なお、図１６Ａでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、青色のＢ用液晶１０６の閾値電圧及び明るさの値を破線で示し、緑色のＧ用液晶１０７の閾値電圧及び明るさの値を実線で示している。また、図１６Ｂでは、縦軸を「明るさ」、横軸を「電圧」とし、緑色のＧ用液晶１０８の閾値電圧及び明るさの値を実線で示し、赤色のＲ用液晶１０９の閾値電圧及び明るさの値を一点破線で示している。また、図１６Ａ及び図１６Ｂにおいて、縦軸と水平に図示された点線の領域は、各液晶層で利用される領域を示している。
【００５４】
例えば、図１６Ａに示すように、第一液晶層１０１では、点線の領域において、青色について最小値付近が利用され、緑について最大値付近から最小値付近までが利用される。また、例えば、図１６Ｂに示すように、第二液晶層１０２では、点線の領域において、緑色について最小値付近が利用され、赤色について最大値付近から最小値付近までが利用される。すなわち、パターンＦにおける階調表示について、液晶表示素子１００は、図１６Ａ及び図１６Ｂに図示された点線の領域の移動により出力可能な色であって、白、橙、黄及び緑に囲まれる領域に含まれる階調を出力することとなる。
【００５５】
ここで、図１７を用いて、上記各パターンにおける各液晶の取り得る階調の値について説明する。図１７は、パターンＡ〜Ｆにおける各液晶の取り得る階調の値の例について説明する図である。
【００５６】
図１７に示すように、図９に図示したパターンＡにおける階調の値は、例えば、赤色について最大値付近となり、緑色について所定領域内で変動し、青色について所定領域内で変動する。また、図１７に示すように、図９に図示したパターンＢにおける階調の値は、例えば、赤色について所定領域内で変動し、緑色について最大値付近となり、青色について所定領域内で変動する。また、図１７に示すように、図９に図示したパターンＣにおける階調の値は、例えば、赤色について所定領域内で変動し、緑色について所定領域内で変動し、青色について最大値付近となる。
【００５７】
また、図１７に示すように、図１３に図示したパターンＤにおける階調の値は、例えば、赤色について最小値付近となり、緑色について所定領域内で変動し、青色について所定領域内で変動する。また、図１７に示すように、図１３に図示したパターンＥにおける階調の値は、例えば、赤色について所定領域内で変動し、緑色について最小値付近となり、青色について所定領域内で変動する。また、図１７に示すように、図１３に図示したパターンＦにおける階調の値は、例えば、赤色について所定領域内で変動し、緑色について所定領域内で変動し、青色について最小値付近となる。
【００５８】
［構造物］
次に、図１８Ａ〜図１８Ｅを用いて、実施例２に係る液晶表示素子１００のパネルについて説明する。図１８Ａは、液晶注入前の空パネルである構造物の例を示す図である。また、図１８Ｂは、構造物に緑色の液晶が注入される例を示す図である。また、図１８Ｃは、緑色の液晶の注入口が封止される例を示す図である。また、図１８Ｄは、構造物に赤色の液晶が注入される例を示す図である。また、図１８Ｅは、赤色の液晶の注入口が封止される例を示す図である。なお、以下では、液晶表示素子１００の各液晶層に注入される色が、赤色及び緑色と、青色及び緑色とである場合を説明する。
【００５９】
例えば、基板は、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート製フィルム基板である。そして、基板表面には、透明導電膜が成膜される。また、２枚の基板は、パッシブ駆動ができるように、互いに直交する方向に駆動電極が形成される。液晶表示素子１００は、上記の基板を４枚（２組）有する。
【００６０】
続いて、構造物は、スピンナにてアクリル系ネガレジストが一方の基板に成膜され、フォトプロセスを通すことにより、２つに仕切られた液晶の注入領域を規定するためのアクリル系ネガレジストから形成される。その後、構造物は、基板端部の液晶の注入用の開口部を２つ設けるためにシール剤が一方の基板に塗布され、２枚の基板を貼り合わせて加圧及び加熱することで接着される。
【００６１】
これらにより準備された構造物としての空パネル（図１８Ａ参照）２枚は、それぞれ真空状態にされる。そして、構造物には、緑色のコレステリック液晶に浸漬させ、大気開放が行なわれることで緑色の液晶が注入される（図１８Ｂ参照）。続いて、構造物は、緑色の液晶が注入された注入口が封止される（図１８Ｃ参照）。その後、構造物には、赤色の液晶が注入される（図１８Ｄ参照）。そして、構造物は、赤色の液晶が注入された注入口が封止される（図１８Ｅ参照）。
【００６２】
青色と緑色とを注入する液晶層については、緑色と赤色とを含んだ液晶層の作製と同様であるためその説明を省略する。また、各液晶層（液晶パネル）の作製後には、光を反射する方向から青色及び緑色のパネル、赤色及び緑色のパネルの順に２層に積層される。なお、このようにして作製される液晶パネルには、誘電率異方性を有することで駆動に要する閾値電圧が異なる赤色及び緑色と、青色及び緑色との液晶がそれぞれ注入されていることとなる。
【００６３】
［実施例２による効果］
上述したように、液晶表示素子１００は、波長帯域の異なる液晶を１画素単位で配置される共通の電極で駆動させる。また、液晶表示素子１００は、二層構造の各層に閾値電圧が異なる複数の液晶を有し、各液晶の駆動パターンを組み合わせて階調表示する。これらの結果、液晶表示素子１００は、高度な微細加工技術を要することなく、高い階調表示を行なうことができる。また、液晶表示素子１００では、二層構造にすることで電極のライン数を三層構造と比較して削減することができるので、電極に電圧を提供するドライバの数を削減し、より低コストである液晶表示素子を実現することができる。
【実施例３】
【００６４】
さて、これまで本願に開示する液晶表示素子の実施例について説明したが、上述した実施例以外にも種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、（１）配向膜、（２）配向膜の膜厚、（３）液晶の組み合わせ、（４）閾値電圧の制御、（５）基板の種類、（６）レジスト、において異なる実施例を説明する。
【００６５】
（１）配向膜
上記実施例２では、各液晶の駆動に要する閾値電圧が異なるようにするために、誘電率異方性を有する液晶それぞれを用いる場合を説明したが、液晶と電極との界面に配向膜を介在させることで閾値電圧が異なるようにすることもできる。
【００６６】
例えば、第一液晶層１０１は、Ｂ用液晶１０６及びＧ用液晶１０７と、電極１０４ａ及び電極１０４ｂとの間に配向膜を介在させて形成される。また、例えば、第二液晶層１０２は、Ｇ用液晶１０８及びＲ用液晶１０９と、電極１０５ａ及び電極１０５ｂとの間に配向膜を介在させて形成される。
【００６７】
（２）配向膜の膜厚
また、上記実施例２では、各液晶の駆動に要する閾値電圧が異なるようにするために、誘電率異方性を有する液晶それぞれを用いる場合を説明したが、液晶と電極との界面に膜厚の異なる配向膜を介在させることで閾値電圧が異なるようにすることもできる。
【００６８】
例えば、第一液晶層１０１は、Ｂ用液晶１０６及びＧ用液晶１０７と、電極１０４ａ及び電極１０４ｂとの間に膜厚が異なる配向膜を介在させて形成される。また、例えば、第二液晶層１０２は、Ｇ用液晶１０８及びＲ用液晶１０９と、電極１０５ａ及び電極１０５ｂとの間に膜厚が異なる配向膜を介在させて形成される。
【００６９】
ここで、配向膜の膜厚が異なる液晶表示素子１００のパネルについて説明する。例えば、基板は、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート製フィルム基板である。そして、基板表面には、透明導電膜が成膜される。また、２枚の基板は、パッシブ駆動ができるように、互いに直交する方向に駆動電極が形成される。液晶表示素子１００は、上記の基板を４枚（２組）有する。
【００７０】
続いて、配向膜は、各基板の単パネル内の異なる各液晶を形成する領域別に、駆動に要する閾値電圧が異なるようにするため、異なる膜厚で形成される。具体的には、配向膜は、ＵＶ（UltraViolet）キュアラブル液晶がスピンナにて塗布され、一方の液晶を形成する領域のみをＵＶ硬化させて、洗浄されることで一方の液晶を形成する領域のみ形成される。そして、配向膜は、回転数を変えつつＵＶキュアラブル液晶がスピンナにて塗布され、もう一方の液晶を形成する領域をＵＶ硬化させて、洗浄されることでもう一方の液晶を形成する領域に異なる膜厚が形成される。
【００７１】
続いて、構造物は、スピンナにてアクリル系ネガレジストが一方の基板に成膜され、フォトプロセスを通すことにより、２つに仕切られた液晶の注入領域を規定するためのアクリル系ネガレジストから形成される。その後、構造物は、基板端部の液晶の注入用の開口部を２つ設けるためにシール剤が一方の基板に塗布され、２枚の基板を貼り合せて加圧及び加熱することで接着される。
【００７２】
これらにより準備された構造物としての空パネル（図１８Ａ参照）２枚は、それぞれ真空状態にされる。そして、構造物には、緑色のコレステリック液晶に浸漬させ、大気開放が行なわれることで緑色の液晶が注入される（図１８Ｂ参照）。続いて、構造物は、緑色の液晶が注入された注入口が封止される（図１８Ｃ参照）。その後、構造物には、赤色の液晶が注入される（図１８Ｄ参照）。そして、構造物は、赤色の液晶が注入された注入口が封止される（図１８Ｅ参照）。
【００７３】
青色と緑色とを注入する液晶層については、緑色と赤色とを含んだ液晶層の作製と同様であるためその説明を省略する。また、各液晶層（液晶パネル）の作成後には、光を反射する方向から青色及び緑色のパネル、赤色及び緑色のパネルの順に２層に積層される。なお、このようにして作製される液晶パネルには、膜厚の異なる配向膜を有することで駆動に要する閾値電圧が異なる赤色及び緑色と、青色及び緑色との液晶がそれぞれ注入されていることとなる。また、配向膜は、ＵＶキュアラブル液晶だけでなく、配向制御効果を有する膜であれば何であっても良い。
【００７４】
（３）液晶の組み合わせ
また、上記実施例２では、１つのパネルに赤色及び緑色の組み合わせ、もう一方のパネルに青色及び緑色の組み合わせである場合を説明したが、これら以外の組み合わせであっても良い。
【００７５】
（４）閾値電圧の制御
また、上記実施例２では、液晶の駆動に要する閾値電圧が異なるようにするため、誘電率異方性を有する液晶を用いる場合を説明したが、液晶の粘度を変更するようにしても良い。
【００７６】
（５）基板の種類
また、上記実施例２では、フィルム基板を有する液晶表示素子である場合を説明したが、例えば、ガラス基板等のフィルム基板とは異なる基板を用いることとしても良い。また、フィルム基板は、ポリエチレンテレフタレート製以外のフィルム基板であっても良い。
【００７７】
（６）レジスト
また、上記実施例２では、アクリル系ネガレジストを基板に成膜する場合を説明したが、アクリル系以外のネガレジスト又はポジレジストであっても良い。なお、ポジレジストである場合には、樹脂性等の球状スペーサを別途基板に散布する。
【符号の説明】
【００７８】
１００ 液晶表示素子
１０１ 第一液晶層
１０２ 第二液晶層
１０３ ＢＫ層
１０４ａ、１０４ｂ 電極
１０５ａ、１０５ｂ 電極
１０６ Ｂ用液晶
１０７ Ｇ用液晶
１０８ Ｇ用液晶
１０９ Ｒ用液晶
１１０、１１１ 基板
１１２、１１３ 隔壁
１１４、１１５ 走査電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一波長帯域を選択反射する第一液晶と、前記第一波長帯域とは異なる第二波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が前記第一液晶とは異なる第二液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成される第一液晶層と、
前記第二波長帯域を選択反射する第三液晶と、前記第一波長帯域及び前記第二波長帯域とは異なる第三波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が前記第三液晶とは異なる第四液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成され、前記第一液晶層と重ね合わせて配置される第二液晶層と
を有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記第一液晶層は、
誘電率異方性を有する前記第一液晶と前記第二液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成され、
前記第二液晶層は、
誘電率異方性を有する前記第三液晶と前記第四液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成され、前記第一液晶層と重ね合わせて配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第一液晶層は、
前記第一液晶及び前記第二液晶と、前記電極との間に配向膜を介在させて形成され、
前記第二液晶層は、
前記第三液晶及び前記第四液晶と、前記電極との間に配向膜を介在させて形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第一液晶層は、
前記第一液晶及び前記第二液晶と、前記電極との間に膜厚が異なる配向膜を介在させて形成され、
前記第二液晶層は、
前記第三液晶及び前記第四液晶と、前記電極との間に膜厚が異なる配向膜を介在させて形成されることを特徴とする請求項１または３に記載の液晶表示素子。
【請求項１】
第一波長帯域を選択反射する第一液晶と、前記第一波長帯域とは異なる第二波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が前記第一液晶とは異なる第二液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成される第一液晶層と、
前記第二波長帯域を選択反射する第三液晶と、前記第一波長帯域及び前記第二波長帯域とは異なる第三波長帯域を選択反射し、駆動に要する閾値電圧が前記第三液晶とは異なる第四液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成され、前記第一液晶層と重ね合わせて配置される第二液晶層と
を有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記第一液晶層は、
誘電率異方性を有する前記第一液晶と前記第二液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成され、
前記第二液晶層は、
誘電率異方性を有する前記第三液晶と前記第四液晶とが、画素単位で配置される同一の電極に接して形成され、前記第一液晶層と重ね合わせて配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第一液晶層は、
前記第一液晶及び前記第二液晶と、前記電極との間に配向膜を介在させて形成され、
前記第二液晶層は、
前記第三液晶及び前記第四液晶と、前記電極との間に配向膜を介在させて形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第一液晶層は、
前記第一液晶及び前記第二液晶と、前記電極との間に膜厚が異なる配向膜を介在させて形成され、
前記第二液晶層は、
前記第三液晶及び前記第四液晶と、前記電極との間に膜厚が異なる配向膜を介在させて形成されることを特徴とする請求項１または３に記載の液晶表示素子。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１８Ｃ】
【図１８Ｄ】
【図１８Ｅ】
【図１９】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１８Ｃ】
【図１８Ｄ】
【図１８Ｅ】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−１０７４０９（Ｐ２０１１−１０７４０９Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６２２１３（Ｐ２００９−２６２２１３）
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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