JP2008233915A - Electro-optical switching element and electro-optical display - Google Patents

Electro-optical switching element and electro-optical display Download PDF

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JP2008233915A JP2008073141A JP2008073141A JP2008233915A JP 2008233915 A JP2008233915 A JP 2008233915A JP 2008073141 A JP2008073141 A JP 2008073141A JP 2008073141 A JP2008073141 A JP 2008073141A JP 2008233915 A JP2008233915 A JP 2008233915A
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Shigeyoshi Suzuki
成嘉 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electro-optical switching element and a display including the same. <P>SOLUTION: The electro-optical switching element contains: a cholesteric liquid crystal being a liquid crystal material containing at least one light emitting part; and an optical component capable of eliminating or reducing selective reflection of the cholesteric liquid crystal. Especially, the electro-optical switching element simultaneously uses a liquid crystal material having a spiral structure as illumination and a reflecting material. The manufacturing method of the electro-optical switching element, an electro-optical displays and their use in devices are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気光学スイッチング素子および電気光学ディスプレイにおけるそれらの使用、ならびにこれらのディスプレイに関する。特に、本発明は、らせん構造を有する液晶材料を使用する電気光学スイッチング素子に関し、最も特別には、同時に照明および反射材料としてのらせん構造を有する液晶材料を使用する電気光学スイッチング素子に関する。液晶らせん構造は、その自然に形成された微小共振構造のため、優れた発光および反射材料であるにもかかわらず、その強力な選択反射が、これまで材料のフラットパネルディスプレイデバイスへの適用の弊害となっている。本発明は、周囲光の強力な選択反射が原因の液晶らせん構造についての低コントラストの問題を解決する。したがって、得られる電気光学ディスプレイは、これらもまた本発明の一部であるが、例えばフラットパネルディスプレイデバイスに適している。   The present invention relates to electro-optic switching elements and their use in electro-optic displays and to these displays. In particular, the present invention relates to an electro-optical switching element using a liquid crystal material having a helical structure, and most particularly to an electro-optical switching element using a liquid crystal material having a helical structure as an illumination and reflection material at the same time. Although the liquid crystal spiral structure is an excellent light emitting and reflecting material due to its naturally formed microresonant structure, its strong selective reflection has been a negative effect of applying the material to flat panel display devices so far. It has become. The present invention solves the low contrast problem for liquid crystal helical structures due to strong selective reflection of ambient light. The resulting electro-optic displays are therefore suitable, for example, for flat panel display devices, although these are also part of the invention.

無機発光ダイオードは、頻繁に発光デバイスとして使用されている。2階級のこれらの無機材料が、フラットエレクトロルミネセンスディスプレイおよびフラットランプとして使用される。これらの2階級の無機材料のうちの最初の一つは、ZnS、ZnSeおよびZnS:Mnなどであり、発光中心を有する加速電荷キャリアとの衝突によって輝き、これらの階級の二つ目は、GaN、SiCおよびCaAsなどであり、電極を通じて注入した電荷キャリアの再結合により輝く。   Inorganic light emitting diodes are frequently used as light emitting devices. Two grades of these inorganic materials are used as flat electroluminescent displays and flat lamps. The first of these two-class inorganic materials is ZnS, ZnSe, ZnS: Mn, etc., which shines upon collision with accelerated charge carriers having an emission center, and the second of these classes is GaN SiC, CaAs, etc., which shine by recombination of charge carriers injected through the electrodes.

非特許文献1には、蒸着有機非晶質膜を使用したエレクトロルミネセンス(以下ELと記す)デバイスの記載がある。かかる有機EL材料は、広範囲にわたって開発され、現在、例えば車用指示器において、およびデジタルスチルカメラのディスプレイとして、頻繁に使用されている。   Non-Patent Document 1 describes an electroluminescence (hereinafter referred to as EL) device using a vapor-deposited organic amorphous film. Such organic EL materials have been developed extensively and are now frequently used, for example, in car indicators and as displays for digital still cameras.

さらに、偏光した発光を与える方法が、特許文献1に記載されている。これらの方法において、ラビングされたπ共役型高分子またはラビングされた配向層上のπ共役型高分子は、発光層として使用される。偏光の発光を達成する他の方法が、特許文献2に記載されている。同文献では、液晶化合物および有機EL材料の混合物を基板上に被覆し、混合物を配向させた後、LC材料をUV照射への曝露により重合させる。したがって、偏光の発光を表す混合物中の化合物の配向が固定される。特許文献3には、偏光した発光が、蛍光色素材料が存在するナフタレン誘導体またはビフェニル誘導体のスメクティック液晶相に高電圧を印加することにより達成することができることが記載されている。   Furthermore, Patent Document 1 discloses a method for providing polarized light emission. In these methods, the rubbed π-conjugated polymer or the π-conjugated polymer on the rubbed alignment layer is used as the light emitting layer. Another method for achieving polarized emission is described in US Pat. In this document, a mixture of a liquid crystal compound and an organic EL material is coated on a substrate, the mixture is aligned, and then the LC material is polymerized by exposure to UV irradiation. Therefore, the orientation of the compound in the mixture representing the emission of polarized light is fixed. Patent Document 3 describes that polarized light emission can be achieved by applying a high voltage to a smectic liquid crystal phase of a naphthalene derivative or a biphenyl derivative in which a fluorescent dye material is present.

特許文献4は、有機発光ダイオードデバイスの輝度を高くするために、透明な陽極電極とミラーおよび陰極として作用する金属電極との間に発光層を有し、また、陽極および基板との間にコレステリック液晶層を有する円偏光出射型発光エレクトロルミネセンスデバイスを示唆している。ここで、コレステリック液晶層は、その選択反射特性により、2つのねじれ方向のうちの1つを有する円偏光を透過し、1つの(反対の)ねじれ方向を有する円偏光を反射する。反射した円偏光は、反対の円偏光に一部変化し、変化した光は、コレステリック液晶層を透過する。このように、コレステリック液晶層は、光の利用効率が良く、二色性染料を使った典型的な直線偏光子のものよりも高い。したがって、特許文献4では、コレステリック液晶層は、高効率偏光子として使用される。   Patent Document 4 has a light emitting layer between a transparent anode electrode and a metal electrode acting as a mirror and a cathode in order to increase the luminance of the organic light emitting diode device, and cholesteric between the anode and the substrate. A circularly polarized light-emitting electroluminescent device having a liquid crystal layer is suggested. Here, the cholesteric liquid crystal layer transmits circularly polarized light having one of two twist directions and reflects circularly polarized light having one (opposite) twist direction by its selective reflection characteristic. The reflected circularly polarized light is partially changed to the opposite circularly polarized light, and the changed light is transmitted through the cholesteric liquid crystal layer. Thus, the cholesteric liquid crystal layer has good light utilization efficiency and is higher than that of a typical linear polarizer using a dichroic dye. Therefore, in Patent Document 4, the cholesteric liquid crystal layer is used as a high-efficiency polarizer.

特許文献5では、有機発光ダイオードデバイスの輝度を高くするために、透明な陽極電極とミラーおよび陰極として作用する金属電極との間に発光層を含み、また、コレステリック液晶層および陽極と基板との間に異なる屈折率を有する層が交互に積層された誘電体ミラーの両方を含む円偏光出射型発光エレクトロルミネセンスデバイスが示唆されている。発光層から発光された光は、誘電体ミラーによる微小共振効果の影響を受け、したがって光の利用効率が改善される。ここでも、コレステリック液晶層は、高効率偏光子として使用される。特許文献5にはまた、液晶セルの3色の領域(例えば赤(R)、緑(G)および青(B)、簡潔にRGB)を一致させるために、発光層は好ましくは3つの領域に分けられ、それぞれが赤、緑および青であり、それぞれ100μm以下のピッチを有し、コレステリック層を好ましくはこれらの3つのRGB色領域に対応して形成することが記載されている。   In Patent Document 5, in order to increase the luminance of an organic light emitting diode device, a light emitting layer is included between a transparent anode electrode and a metal electrode acting as a mirror and a cathode, and a cholesteric liquid crystal layer, an anode, and a substrate. A circularly polarized light-emitting electroluminescent device is suggested that includes both dielectric mirrors with alternating layers of different refractive indices in between. The light emitted from the light emitting layer is affected by the microresonance effect by the dielectric mirror, and thus the light utilization efficiency is improved. Again, the cholesteric liquid crystal layer is used as a high efficiency polarizer. Patent Document 5 also describes that the light emitting layer is preferably divided into three regions in order to match the three color regions of the liquid crystal cell (eg, red (R), green (G) and blue (B), briefly RGB)). It is described that each is red, green and blue, each having a pitch of 100 μm or less, and the cholesteric layer is preferably formed corresponding to these three RGB color regions.

特許文献6は、実質的に固定された、温度非依存性のらせんピッチを有するキラルな、らせん液晶相を有する媒体を含む組成物を円偏光出射型エレクトロルミネセンスデバイスとして示唆している。前記液晶相は、ルミネセンス部分を有するカラミティック液晶分子からなり、組成物は、ルミネセンス部分の励起が媒体に液晶相の選択反射のバンド幅において光を発光させるようになっている。
特開平08−306954号公報 国際公開第97/07654号パンフレット 特開平11−241069号公報 特開2001−244080号公報 特開2001−244068号公報 国際公開第2004/003108号パンフレット Tang et al., Applied Physics Letters, vol. 51, p. 913 ff (1987)
U.S. Patent No. 6,057,059 suggests a composition comprising a medium having a chiral, helical liquid crystal phase with a substantially fixed, temperature-independent helical pitch as a circularly polarized electroluminescent device. The liquid crystal phase is composed of calamitic liquid crystal molecules having a luminescent portion, and in the composition, excitation of the luminescent portion causes the medium to emit light in the bandwidth of selective reflection of the liquid crystal phase.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-306954 International Publication No. 97/07654 Pamphlet Japanese Patent Laid-Open No. 11-241069 JP 2001-244080 A JP 2001-244068 A International Publication No. 2004/003108 Pamphlet Tang et al., Applied Physics Letters, vol. 51, p. 913 ff (1987)

しかしながら、無機材料は、一方では、例えば割に高い駆動電圧を必要とし、青について十分に高くない発光効率である欠点を有する。さらに、無機材料を使って偏光の発光を得ることは、極めて難しい。これに対し、蒸着有機膜については、他方では、膜質が加工処理に対してとても敏感であるため、均一な膜を広領域にわたり得るのは難しい。したがって、プロセスウィンドウが非常に小さくなる。また、非晶質有機膜から偏光の発光を達成することはかなり難しい。   However, inorganic materials, on the other hand, have the disadvantage that they require a relatively high driving voltage, for example, and have a luminous efficiency that is not high enough for blue. Furthermore, it is extremely difficult to obtain polarized light emission using an inorganic material. On the other hand, with respect to the deposited organic film, on the other hand, since the film quality is very sensitive to processing, it is difficult to obtain a uniform film over a wide area. Therefore, the process window is very small. In addition, it is quite difficult to achieve polarized light emission from the amorphous organic film.

π共役型高分子に関し、従来のラビング処理は、ポリマー膜の非常に薄い表面層を配向させるのみである。それらのガラス転移温度より高い温度で、π共役型高分子を、ラビングされた配向層の上にラビング方向に向かって配向させる。しかしながら、割に高い粘度のため、この処理は非常に遅く、配向の程度が大部分非常に劣悪になる。したがって、その輝度の低さもまた、問題である。   With respect to π-conjugated polymers, the conventional rubbing process only aligns a very thin surface layer of the polymer film. At a temperature higher than their glass transition temperature, the π-conjugated polymer is aligned on the rubbed alignment layer in the rubbing direction. However, due to the relatively high viscosity, this process is very slow and the degree of orientation is largely very poor. Therefore, its low brightness is also a problem.

特許文献4に記載のコレステリック液晶層を単に高効率偏光子として使用することによっては、高い輝度が得られない。特許文献5および特許文献6に記載の微小共振効果の利用は、輝度を改善するが、それらのエレクトロルミネセンスデバイスは、次の問題を有する。最も重要なものは、コレステリック液晶層を直視型用にフラットパネルディスプレイデバイスに適用する場合に得られる、非常に低いコントラスト比である。コレステリック液晶の選択反射層がとても強力であるため、デバイスが黒の状態であるとき、周囲光を反射し、割に低いコントラスト比となる。   By simply using the cholesteric liquid crystal layer described in Patent Document 4 as a high-efficiency polarizer, high brightness cannot be obtained. Although the use of the microresonance effect described in Patent Document 5 and Patent Document 6 improves the brightness, these electroluminescent devices have the following problems. Most important is the very low contrast ratio obtained when applying cholesteric liquid crystal layers to flat panel display devices for direct view. Since the selective reflection layer of cholesteric liquid crystal is very strong, when the device is in the black state, it reflects ambient light and has a relatively low contrast ratio.

特許文献4、特許文献5および特許文献6に記載のようにコレステリック液晶層を有するエレクトロルミネセンスデバイスを液晶ディスプレイデバイス用バックライトに適用する場合、この低いコントラストの問題は改善される。しかしながら、文献には、何ら詳細なデバイス構造の明確な記載がない。円偏光を直線偏光成分を豊富に有する光に変化させるために4分の1波長板を付着した後の、エレクトロルミネセンスデバイスの液晶ディスプレイデバイス用バックライトへの適用が、非常に一般的に言及されているのみである。そして、コレステリック液晶層をバックライトシステムに適用する場合、コレステリック液晶層から発光された光に応じて反射光を利用することがさらにより重要である。これは、発光部分がコレステリック液晶層に存在するときのみ可能である。特許文献4および特許文献5に記載のコレステリック液晶層は、いずれの発光部分も含まず、したがって、コレステリック液晶層を通って発光された光は、コレステリック液晶層により反射した光のものとは逆方向の回転を有する。   When an electroluminescent device having a cholesteric liquid crystal layer is applied to a backlight for a liquid crystal display device as described in Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6, this low contrast problem is improved. However, there is no clear description of the detailed device structure in the literature. The application of electroluminescent devices to backlights for liquid crystal display devices after attaching a quarter wave plate to change circularly polarized light into light rich in linearly polarized components is very commonly mentioned. It has only been done. When the cholesteric liquid crystal layer is applied to the backlight system, it is even more important to use the reflected light according to the light emitted from the cholesteric liquid crystal layer. This is possible only when the light emitting part is present in the cholesteric liquid crystal layer. The cholesteric liquid crystal layers described in Patent Document 4 and Patent Document 5 do not include any light-emitting portion, and thus light emitted through the cholesteric liquid crystal layer is in the opposite direction to that of light reflected by the cholesteric liquid crystal layer. Have a rotation of.

発光部分は、特許文献6に記載のコレステリック液晶層に含まれている。しかしながら、バックライトユニットおよび液晶ディスプレイデバイスを組み合わせるどの種類の構造が光利用効率を改善し、同時に黒の状態で選択反射を抑制するかについて何ら記載がない。4分の1波長板および直線偏光子の組合せおよびこれらの光学素子の配置は、結果に対して決定的であり、例えばVAモードまたはIPSモードなどの異なる液晶電気光学モードに対して、また、コレステリック液晶発光材料のみ、すなわち液晶層のない直視型デバイスに対して著しく異なる。その結果、これまで高い輝度および正しいコントラスト比を有するフラットパネルディスプレイデバイスが実現されていない。   The light emitting portion is included in the cholesteric liquid crystal layer described in Patent Document 6. However, there is no description as to what kind of structure combining the backlight unit and the liquid crystal display device improves the light utilization efficiency and at the same time suppresses selective reflection in the black state. The combination of quarter wave plate and linear polarizer and the arrangement of these optical elements is decisive for the result, for example for different liquid crystal electro-optic modes such as VA mode or IPS mode, and also cholesteric This is significantly different for liquid crystal luminescent materials only, i.e. direct view devices without a liquid crystal layer. As a result, flat panel display devices with high brightness and correct contrast ratio have not been realized so far.

液晶セルの3色領域(RGB)を一致させるために、発光層を好ましくは100μm以下のピッチの3つの領域、赤(R)、緑(G)および青(B)に分け、好ましくはこれらの3つのRGB色領域に対応するコレステリック層を形成することも記載されている。しかし、発光層を100μm以下のピッチで加工するのみでは、液晶ディスプレイデバイスとエレクトロルミネセンスデバイスとの間のミスアライメントにより生じる混色の問題は解決されない。さらに、液晶ディスプレイデバイスとエレクトロルミネセンスデバイスとの間の配向を非常に正確に行う場合でさえも、発光層を100μm以下のピッチで加工するのみでは、基板の厚みにより生じる視差の問題は解決されない。   In order to match the three color regions (RGB) of the liquid crystal cell, the light emitting layer is preferably divided into three regions with a pitch of 100 μm or less, red (R), green (G) and blue (B), preferably these The formation of cholesteric layers corresponding to three RGB color regions is also described. However, the problem of color mixing caused by misalignment between the liquid crystal display device and the electroluminescent device cannot be solved only by processing the light emitting layer at a pitch of 100 μm or less. Furthermore, even when the alignment between the liquid crystal display device and the electroluminescent device is performed very accurately, the problem of parallax caused by the thickness of the substrate cannot be solved only by processing the light emitting layer at a pitch of 100 μm or less. .

本発明は、
− 少なくとも1つの発光部分を含むコレステリック液晶、および
− 前記コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分
を含む電気光学スイッチング素子に関する。
好ましくは、コレステリック液晶は1または2以上の発光部分を含む。
The present invention
A cholesteric liquid crystal including at least one light-emitting portion; and an electro-optical switching element including an optical component capable of removing or reducing selective reflection of the cholesteric liquid crystal.
Preferably, the cholesteric liquid crystal includes one or more light emitting moieties.

1または2以上の発光部分は、場合によっては、コレステリック液晶に存在するものであるが、液晶材料自体の分子にまたはこれらの分子の一部に、またはそこに溶解する1または2以上の別々の化合物に存在してもよい。好ましくはコレステリック液晶に存在する1または2以上の発光部分は、コレステリック液晶材料自体の分子の1種または2種以上に存在する。
コレステリック液晶は、低分子量の材料またはポリマー材料であってもよい。好ましくは、それは低分子量の材料である。
One or more light-emitting moieties are optionally present in the cholesteric liquid crystal, but one or more separate ones dissolved in the molecules of the liquid crystal material itself or in parts of these molecules or in it. It may be present in the compound. Preferably, one or more light emitting moieties present in the cholesteric liquid crystal are present in one or more of the molecules of the cholesteric liquid crystal material itself.
The cholesteric liquid crystal may be a low molecular weight material or a polymer material. Preferably it is a low molecular weight material.

本発明の別の好ましい態様において、コレステリック液晶は、反応性メソゲン(RM)としても知られる重合性液晶(LC)から得られたまたは得ることができるポリマー材料である。   In another preferred embodiment of the invention, the cholesteric liquid crystal is a polymeric material obtained or obtainable from a polymerizable liquid crystal (LC), also known as a reactive mesogen (RM).

また本発明は、好ましくは発光部分から発光した光の光路長と一致するらせんピッチを有するコレステリック液晶を含む電気光学スイッチング素子に関する。通常、選択反射のバンド幅は、約100nm(半値幅、FWHM)であり、発光された光の波長は、好ましくはこのバンド幅内である。選択反射のバンド幅は、コレステリック液晶の形成の状態および材料自体に依存する。しかし、発光された光の波長は選択反射のバンド幅内であることが、一般的に受け入れられている。   The present invention also relates to an electro-optic switching element comprising a cholesteric liquid crystal having a helical pitch that preferably matches the optical path length of the light emitted from the light emitting portion. Usually, the bandwidth of selective reflection is about 100 nm (half width, FWHM), and the wavelength of emitted light is preferably within this bandwidth. The bandwidth of selective reflection depends on the state of formation of the cholesteric liquid crystal and the material itself. However, it is generally accepted that the wavelength of the emitted light is within the selective reflection bandwidth.

さらに本発明は、好ましくは選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分であり、好ましくは、
− 本質的にブリュースター角である1つの角または本質的にブリュースター角である2つ以上の角を有する光学成分、および
− 直線偏光を円偏光へ変換することができる光学成分
を含む電気光学スイッチング素子に関する。
Furthermore, the present invention is preferably an optical component that can remove or reduce selective reflection, preferably,
An electro-optic comprising an optical component having one angle that is essentially a Brewster angle or more than one angle that is essentially a Brewster angle, and an optical component capable of converting linearly polarized light into circularly polarized light The present invention relates to a switching element.

本出願において、以下、用語「本質的にブリュースター角である1つの角または本質的にブリュースター角である2つ以上の角を有する構造」は、明確に別段の定めをした場合を除き、「1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造」と略称する。   In the present application, the term “a structure having one angle that is essentially Brewster's angle or more than one angle that is essentially Brewster's angle”, unless expressly stated otherwise, This is abbreviated as “a structure having one or more Brewster angles”.

ここで、ブリュースター角の理論的に計算した厳密値からの実際にブリュースター角として使用される角度の許容差は、必要なコントラスト比に依存する。p−偏光の反射、すなわち入射面においてそれぞれ入射面に平行に振動する電界のベクトルを有する偏光は、ブリュースター角の理論的に計算した厳密値に近い角度としてはかなり小さい。ブリュースター角の理論的に計算した厳密値から数度のずれ、典型的には+4°〜−8°の範囲、好ましくは+2°〜−5°の範囲のずれ、および最も好ましくは+1°〜−3°が受け入れられ、結果として、使用される現実の角度は、好ましくはブリュースター角の理論的に計算した厳密値近辺のこれらの範囲内である。   Here, the tolerance of the angle actually used as the Brewster angle from the theoretically calculated exact value of the Brewster angle depends on the required contrast ratio. The reflection of p-polarized light, that is, polarized light having a vector of an electric field that oscillates parallel to the incident surface at the incident surface is considerably small as an angle close to the theoretically calculated exact value of the Brewster angle. Deviations of several degrees from the theoretically calculated exact value of the Brewster angle, typically in the range + 4 ° to −8 °, preferably in the range + 2 ° to −5 °, and most preferably from + 1 ° to −3 ° is accepted, and as a result, the actual angle used is preferably within these ranges around the theoretically calculated exact value of the Brewster angle.

また本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、ポリマーの層を含む、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、
− 液晶層を含み、
− コレステリック液晶と液晶層との間に偏光子を含まず、および
− 液晶層の前記コレステリック液晶層と反対側に光学成分(光学成分は円偏光を直線偏光に変換することができる)、および本質的に直線偏光の電界面に平行な透過軸を有する偏光子を含む、
前記電気光学スイッチング素子に関する。
The present invention also relates to the electro-optic switching element, wherein the optical component capable of removing or reducing the selective reflection of the cholesteric liquid crystal includes a polymer layer.
Furthermore, the present invention provides an optical component capable of removing or reducing selective reflection of cholesteric liquid crystal,
-Including a liquid crystal layer,
A polarizer is not included between the cholesteric liquid crystal and the liquid crystal layer, and an optical component on the opposite side of the liquid crystal layer from the cholesteric liquid crystal layer (the optical component can convert circularly polarized light into linearly polarized light), and the essence A polarizer having a transmission axis parallel to the electric field plane of linearly polarized light,
The present invention relates to the electro-optic switching element.

また本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分の液晶層が、以下の配向
− ねじれネマティック、
− ハイブリッド配向ネマティックまたは
− 垂直配向ネマティック
のうちの1つを有するものから選択される液晶層である、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、
− 液晶層を含み、
− コレステリック液晶層と同じねじれ方向を有する円偏光を直線偏光に変換することができるコレステリック液晶層に面する側に光学成分を含み、および
− 液晶層を挟んでいるそれぞれの透過軸が互いに垂直である2つの直線偏光子および円偏光から変換される直線偏光の電界面に平行なコレステリック液晶層に近い偏光子の透過軸を含む、
前記電気光学スイッチング素子に関する。
Further, according to the present invention, the liquid crystal layer of the optical component capable of removing or reducing the selective reflection of the cholesteric liquid crystal has the following alignment-twisted nematic,
The present invention relates to the electro-optical switching element, which is a liquid crystal layer selected from one having hybrid alignment nematic or vertical alignment nematic.
Furthermore, the present invention provides an optical component capable of removing or reducing selective reflection of cholesteric liquid crystal,
-Including a liquid crystal layer,
-An optical component is included on the side facing the cholesteric liquid crystal layer capable of converting circularly polarized light having the same twist direction as the cholesteric liquid crystal layer into linearly polarized light, and-the transmission axes sandwiching the liquid crystal layer are perpendicular to each other Including two linear polarizers and a transmission axis of the polarizer close to a cholesteric liquid crystal layer parallel to the electric field plane of linearly polarized light converted from circularly polarized light,
The present invention relates to the electro-optic switching element.

また本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分の液晶層が、以下の群の液晶層
− イン・プレン・スイッチング型液晶層、
− フリンジフィールドスイッチング液晶層、
− 強誘電性液晶層、または
− 強誘電性液晶ポリマー
から選択される液晶層である、請求項7に記載の電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、コレステリック液晶とコレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分との間のギャップが0.1mm以下である、前記電気光学スイッチング素子に関する。
Further, according to the present invention, the optical component liquid crystal layer capable of removing or reducing the selective reflection of the cholesteric liquid crystal is a liquid crystal layer of the following group: an in-plane switching type liquid crystal layer,
-Fringe field switching liquid crystal layer,
The electro-optical switching element according to claim 7, which is a liquid crystal layer selected from a ferroelectric liquid crystal layer or a ferroelectric liquid crystal polymer.
Furthermore, the present invention relates to the electro-optical switching element, wherein a gap between the cholesteric liquid crystal and the optical component capable of removing or reducing selective reflection of the cholesteric liquid crystal is 0.1 mm or less.

また本発明は、円偏光を直線偏光に変換することができる光学成分の合計の厚さが0.1mm以下である、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、3つの発光手段を含み、それぞれ3つの異なる波長の3つのうちの1つの発光用であり、前記3つの手段のそれぞれが3つの層のそれぞれを形成する、前記電気光学スイッチング素子に関する。
The present invention also relates to the electro-optic switching element, wherein the total thickness of optical components capable of converting circularly polarized light into linearly polarized light is 0.1 mm or less.
Further, the present invention relates to the electro-optical switching element comprising three light emitting means, each for light emission of one of three of three different wavelengths, each of the three means forming each of three layers. About.

また本発明は、3つの異なる領域を有する発光手段を含み、それぞれが異なるエミッタを有し、それぞれが3つの異なる波長のそれぞれの発光用である、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、3つの異なる波長のそれぞれの発光用の前記3つの異なる領域はそれぞれ、90.000μm以下の伸展を有する、前記電気光学スイッチング素子に関する。
The present invention also relates to the electro-optical switching element including light emitting means having three different regions, each having a different emitter, each for emitting light of three different wavelengths.
Furthermore, the present invention relates to the electro-optic switching element, wherein the three different regions for light emission at three different wavelengths each have an extension of 90.000 μm 2 or less.

また本発明は、光を散乱させる手段を含む、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、光を散乱させる手段が、周囲材料のものと屈折率が異なる複数の領域を有するシートである、前記電気光学スイッチング素子に関する。
The present invention also relates to the electro-optical switching element including means for scattering light.
Furthermore, the present invention relates to the electro-optical switching element, wherein the means for scattering light is a sheet having a plurality of regions having a refractive index different from that of the surrounding material.

また本発明は、光を散乱させる手段が、高分子分散液晶(PDLC)であるか、またはPDLCを含む、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、高分子分散液晶が、好ましくは光散乱状態および透明状態間を切り換えるために、電気的にアドレス可能である、前記電気光学スイッチング素子に関する。
The present invention also relates to the electro-optical switching element, wherein the light scattering means is a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) or includes PDLC.
The present invention further relates to the electro-optic switching element, wherein the polymer dispersed liquid crystal is electrically addressable, preferably for switching between a light scattering state and a transparent state.

また本発明は、本質的にブリュースター角である1つの角または本質的にブリュースター角である2つ以上の角を有する光媒体が、光を散乱させる手段として作用することができる、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、少なくとも1つの発光部分を含有するコレステリック液晶の少なくとも1つの面が、光吸収層で覆われている、前記電気光学スイッチング素子に関する。
The invention also provides that the electrical medium having one angle that is essentially a Brewster angle or more than one angle that is essentially a Brewster angle can act as a means for scattering light. The present invention relates to an optical switching element.
Furthermore, the present invention relates to the electro-optical switching element, wherein at least one surface of a cholesteric liquid crystal containing at least one light emitting portion is covered with a light absorption layer.

また本発明は、コレステリック液晶の、前記コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分に面する側が、コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層に覆われている、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層が、ハーフミラーからなる、前記電気光学スイッチング素子に関する。
The present invention also provides that the side of the cholesteric liquid crystal facing the optical component capable of removing or reducing the selective reflection of the cholesteric liquid crystal is transparent to circularly polarized light having a rotation opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal. The present invention relates to the electro-optical switching element covered with no layer.
Furthermore, the present invention relates to the electro-optical switching element, wherein the layer that is not transparent to circularly polarized light having a rotation opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal is a half mirror.

また本発明は、コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層が、少なくとも1つの面が4分の1波長板で覆われている直線偏光子からなる、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、直線偏光子が、ワイヤーグリッドからなる、前記電気光学スイッチング素子に関する。
In the present invention, the layer that is not transparent to circularly polarized light having a rotation opposite to the twisted direction of the cholesteric liquid crystal comprises a linear polarizer in which at least one surface is covered with a quarter-wave plate. The present invention relates to the electro-optic switching element.
Furthermore, the present invention relates to the electro-optic switching element, wherein the linear polarizer is a wire grid.

また本発明は、ディスプレイ情報への、前記電気光学スイッチング素子の使用に関する。
さらに本発明は、電気光学ディスプレイにおける、前記電気光学スイッチング素子の使用に関する。
The invention also relates to the use of the electro-optic switching element for display information.
The invention further relates to the use of the electro-optic switching element in an electro-optic display.

また本発明は、前記電気光学スイッチング素子を1または2以上含む、電気光学ディスプレイに関する。
さらに本発明は、前記電気光学ディスプレイを1または2以上含む、ディスプレイデバイスに関する。
The present invention also relates to an electro-optic display including one or more electro-optic switching elements.
The present invention further relates to a display device comprising one or more electro-optic displays.

また本発明は、ディスプレイ情報への、前記電気光学ディスプレイの使用に関する。
さらに本発明は、サブユニットを有する1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜またはプレートの製造方法であり、サブユニットが支持体または基板から突き出るよう構築されることを特徴とする、前記方法に関する。
The invention also relates to the use of said electro-optic display for display information.
Furthermore, the present invention is a method of manufacturing a film or plate having a structure having one or more Brewster angles having subunits, wherein the subunits are constructed so as to protrude from a support or a substrate. To the method.

また本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させる手段が組み込まれることを特徴とする、前記電気光学スイッチング素子の製造方法に関する。
さらに本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させる手段が組み込まれることを特徴とする、前記電気光学ディスプレイの製造方法に関する。
The present invention also relates to a method for manufacturing the electro-optic switching element, characterized in that means for removing or reducing selective reflection of the cholesteric liquid crystal is incorporated.
Furthermore, the present invention relates to a method for manufacturing the electro-optic display, characterized in that means for removing or reducing the selective reflection of the cholesteric liquid crystal is incorporated.

本発明によると、電気光学スイッチング素子は、コレステリック液晶からの選択反射の除去または少なくとも低減をもたらす。コレステリック液晶を発光デバイスに適用するとき、それらは周囲光を非常に効率的に反射し、したがって、それらはオフ状態で完全に黒の状態を表示することができない。これは典型的に、コントラスト比の著しい低下をもたらす。本発明は、しかしながら、高いコントラストを有する電気光学スイッチング素子をもたらす。   According to the present invention, the electro-optic switching element provides removal or at least reduction of selective reflection from the cholesteric liquid crystal. When applying cholesteric liquid crystals to light emitting devices, they reflect ambient light very efficiently, and therefore they cannot display a completely black state in the off state. This typically results in a significant reduction in contrast ratio. The present invention, however, provides electro-optic switching elements with high contrast.

したがって、本発明の電気光学スイッチング素子は、フラットパネルディスプレイにおいて有益に使用される。これもまた、それらを含むディスプレイデバイスと同時に、本発明の主題である。   Therefore, the electro-optic switching element of the present invention is beneficially used in flat panel displays. This is also the subject of the present invention, as well as the display devices containing them.

本発明の1番目に好ましい態様において、電気光学スイッチング素子は、好ましくは1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造および4分の1(λ/4)波長板を有する膜またはプレートを含む光学成分を含む。この組合せにより、コレステリック液晶層からの選択反射を抑制し、そのコレステリック液晶層から発光された光を透過する。本発明の1番目に好ましい態様の別の形態として、電気光学スイッチング素子は、膜および4分の1波長板の代わりに液晶層を含み、コレステリック液晶層からの選択反射を抑制し、コレステリック液晶層から発光された光を切り換える。   In a first preferred embodiment of the invention, the electro-optic switching element preferably comprises a film or plate having a structure having one or more Brewster angles and a quarter (λ / 4) wave plate. Contains optical components. By this combination, selective reflection from the cholesteric liquid crystal layer is suppressed, and light emitted from the cholesteric liquid crystal layer is transmitted. As another form of the first preferred embodiment of the present invention, the electro-optic switching element includes a liquid crystal layer instead of the film and the quarter-wave plate, suppresses selective reflection from the cholesteric liquid crystal layer, and reduces the cholesteric liquid crystal layer. Switch the light emitted from.

1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜および4分の1波長板を使用したコレステリック液晶層からの選択反射の抑制について、図1を参考に説明する。   The suppression of selective reflection from a cholesteric liquid crystal layer using a film having a structure having one or more Brewster angles and a quarter-wave plate will be described with reference to FIG.

例えば日光などの最も強力な周囲光は、上方向からデバイスに入るものと予想される。屈折率nを有する膜101は、ディスプレイ面に対してθ傾斜するよう提供および位置決めされ、tan(θ)=nである。上方向からの膜上の光の入射は、異なる偏光を有する2つの光線に分かれる。一つの光線は、入射面(に平行に振動する電気ベクトルを有する光106であるp−偏光)。この光線は、反射しない。もう一つの光線は、入射面に垂直の振動する電気ベクトルを有する光107であり(s−偏光)、膜101により反射する。光107のみが偏光子102に達する。ここで、偏光子102の透過軸を、光107が偏光子102に入ることができないよう、光107の振動方向に垂直に設定してもよい。したがって、上方向からの光は、コレステリック液晶層104に達しない。他方では、コレステリック液晶層104から発光された円偏光108が偏光子102を通り抜けることができるよう、偏光子102および広バンド幅(本願では、広波長範囲の4分の1波長板とも呼ばれる)を有する4分の1波長板103の組合せを設定することができる。 The strongest ambient light, such as sunlight, is expected to enter the device from above. A film 101 having a refractive index n is provided and positioned to tilt θ B relative to the display surface, where tan (θ B ) = n. Incident light on the film from above is split into two rays with different polarizations. One ray is the incident plane (p-polarized light, which is light 106 with an electric vector oscillating parallel to). This ray does not reflect. The other ray is light 107 having an oscillating electric vector perpendicular to the incident surface (s-polarized light) and is reflected by the film 101. Only the light 107 reaches the polarizer 102. Here, the transmission axis of the polarizer 102 may be set perpendicular to the vibration direction of the light 107 so that the light 107 cannot enter the polarizer 102. Accordingly, light from above does not reach the cholesteric liquid crystal layer 104. On the other hand, the polarizer 102 and a wide bandwidth (also referred to herein as a quarter-wave plate in the wide wavelength range) so that the circularly polarized light 108 emitted from the cholesteric liquid crystal layer 104 can pass through the polarizer 102. A combination of the quarter-wave plate 103 can be set.

例えば、コレステリック液晶層が左回りのねじれ方向を有する場合、4分の1波長板103の光軸のみを、偏光子102の透過軸に対して反時計回りに回転する45°の角度に設定しなければならない。円偏光108は、直線偏光に変化し、偏光子102を通り抜ける。それはさらに、膜101を通り抜ける。透過は、入射角(90°−θ)で100%ではないが、反射による損失は一般的に、この効果がコントラスト比を低減させ過ぎないため、有意ではなく、ほとんどの場合、許容できる。直線偏光はそして、視角を高め、光散乱膜に当たる。このディスプレイ設定は、選択反射に寄与する光がコレステリック液晶層に達しないことから、強力なコレステリック液晶層からの選択反射を抑制する。 For example, when the cholesteric liquid crystal layer has a counterclockwise twist direction, only the optical axis of the quarter-wave plate 103 is set to an angle of 45 ° that rotates counterclockwise with respect to the transmission axis of the polarizer 102. There must be. Circularly polarized light 108 changes to linearly polarized light and passes through the polarizer 102. It further passes through the membrane 101. Transmission is not 100% at the angle of incidence (90 ° −θ B ), but the loss due to reflection is generally not significant and is acceptable in most cases because this effect does not reduce the contrast ratio too much. Linearly polarized light then increases the viewing angle and strikes the light scattering film. This display setting suppresses selective reflection from a strong cholesteric liquid crystal layer because light contributing to selective reflection does not reach the cholesteric liquid crystal layer.

偏光106を吸収する観測方向と反対側のコレステリック液晶層104側に光吸収シートまたは素子を配することが可能である。この光吸収シートまたは素子は、黒のシートであってもよい。図1において、このシートは、好ましくは光学素子103および102と反対のコレステリック液晶層104側に配してもよい。図1において、これは、右側にある。直線偏光106は、直線偏光子102および4分の1波長板103の組合せを通り抜ける。コレステリック液晶層104は、この光を反射しないが、それは、外側の素子によって反射してもよい。この反射光度は、選択反射の光と比較してさほど強力ではないが、一般的にそれを除去するのが好ましい。ディスプレイを、折り曲げ可能にし、使用するときのみ、それを伸ばすことも可能である。また、追加の光吸収層109を、入射偏光106を好ましくは完全に除去するために使用することが可能である。この追加の光吸収層109は、上記のように、黒い層であってもよい。この層は、膜101を通り抜ける偏光106を吸収する。   A light absorbing sheet or element can be disposed on the cholesteric liquid crystal layer 104 side opposite to the observation direction in which the polarized light 106 is absorbed. The light absorbing sheet or element may be a black sheet. In FIG. 1, this sheet may be preferably disposed on the cholesteric liquid crystal layer 104 side opposite to the optical elements 103 and 102. In FIG. 1, this is on the right side. Linearly polarized light 106 passes through the combination of linear polarizer 102 and quarter wave plate 103. The cholesteric liquid crystal layer 104 does not reflect this light, but it may be reflected by the outer element. Although this reflected light intensity is not so strong as compared with the light of selective reflection, it is generally preferable to remove it. It is also possible to make the display foldable and stretch it only when in use. Also, an additional light absorbing layer 109 can be used to preferably remove the incident polarized light 106 completely. The additional light absorbing layer 109 may be a black layer as described above. This layer absorbs polarized light 106 that passes through film 101.

本発明の2番目に好ましい態様において、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜および4分の1波長板を一緒に、図2に説明するように、コレステリック液晶層からの選択反射を抑制するために使用する。本発明のこの2番目の態様は、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜201が、ブリュースター角を形成するよう構築される複数の部品またはサブユニットを有するよう構築されるデバイスである点で1番目の態様と異なる。好ましくは、部分構造は、例えばくさびのような角柱形である。これらの部分構造は、好ましくは支持体または基板から突出していてもよく、例えばそれらを、図2に示すように一連のくさび型を有する薄膜上に実現してもよい。好ましくは、各くさびは、ブリュースター角θを有し、ここでtan(θ)=nであり、nは、膜の屈折率である。かかる膜を、射出成形技術またはUV硬化技術を使って調製してもよい。すべてのくさびの細い側を、同じ方向に配向してもよく、またはくさびのいくつかを、図2に示すように、他のものと反対方向に配向してもよい。 In a second preferred embodiment of the present invention, a film having a structure having one or more Brewster angles and a quarter wave plate together from a cholesteric liquid crystal layer as illustrated in FIG. Used to suppress selective reflection. This second aspect of the invention is constructed such that the membrane 201 having a structure having one or more Brewster angles has a plurality of parts or subunits that are constructed to form the Brewster angles. This is different from the first aspect in that it is a device. Preferably, the partial structure has a prismatic shape such as a wedge. These partial structures may preferably protrude from a support or substrate, for example they may be realized on a thin film having a series of wedge shapes as shown in FIG. Preferably, each wedge has a Brewster angle θ B , where tan (θ B ) = n, where n is the refractive index of the film. Such films may be prepared using injection molding techniques or UV curing techniques. The narrow side of all the wedges may be oriented in the same direction, or some of the wedges may be oriented in the opposite direction as the others, as shown in FIG.

本発明の1番目に好ましい態様と同様に、上方向から来て、入射面206に平行に振動する電気ベクトルを有する、偏光した周囲光の一部は、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜201によって反射せず、一方、入射面207に平行に振動する電気ベクトルを有する、偏光した周囲光の他の部分は、反射する。この反射光は、透過軸が偏光207の振動方向に垂直に設定されている偏光子202を通り抜けられない。したがって、周囲光は、コレステリック液晶層に達しない。コレステリック液晶層から発光された円偏光208は、広帯域幅203を有する4分の1波長板により直線偏光に変化する。この光は、偏光子202および1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜201を通り抜け、そして、視角を高める光散乱膜205に入る。   Similar to the first preferred embodiment of the present invention, a portion of the polarized ambient light having an electrical vector coming from above and oscillating parallel to the entrance surface 206 is one or more Brewster angles. The other part of the polarized ambient light that has an electrical vector that oscillates parallel to the entrance surface 207 is reflected off the film 201 having a structure with This reflected light cannot pass through the polarizer 202 whose transmission axis is set perpendicular to the vibration direction of the polarized light 207. Therefore, ambient light does not reach the cholesteric liquid crystal layer. Circularly polarized light 208 emitted from the cholesteric liquid crystal layer is changed to linearly polarized light by a quarter-wave plate having a wide bandwidth 203. This light passes through the polarizer 202 and the film 201 having a structure having one or more Brewster angles, and then enters the light scattering film 205 that enhances the viewing angle.

比較的広い視野を必要としないフラットパネルディスプレイ用に、この光散乱膜は任意であり、省略してもよい。くさびのより細い部分すべてが一方向に配向するとき、本発明の1番目に好ましい態様の場合と同様に、くさびのより太い側を有する構造側に光吸収膜または素子を配することが可能である。このディスプレイ設定は、選択反射に寄与する光がコレステリック液晶層に達しないよう、強力なコレステリック液晶層からの選択反射を抑制する。   For flat panel displays that do not require a relatively wide field of view, this light scattering film is optional and may be omitted. When all the narrower portions of the wedge are oriented in one direction, it is possible to place a light absorbing film or element on the structure side having the thicker side of the wedge, as in the first preferred embodiment of the present invention. is there. This display setting suppresses selective reflection from a strong cholesteric liquid crystal layer so that light contributing to selective reflection does not reach the cholesteric liquid crystal layer.

コレステリック液晶層からの選択反射の抑制のための本発明の3番目に好ましい態様は、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造および4分の1波長板を含む膜を使う。この態様は、図3を参考に、以下に説明する。   A third preferred embodiment of the present invention for suppressing selective reflection from a cholesteric liquid crystal layer uses a film comprising a structure having one or more Brewster angles and a quarter wave plate. This aspect will be described below with reference to FIG.

本発明の3番目に好ましい態様では、1または2以上の部品、好ましくは2または3以上の部品、より好ましくは複数の部品を含む膜構造310であり、それぞれが2つのくさびまたは部分的くさび、好ましくは2つの部分的くさびまたは、最も好ましくは、1つのくさびおよび1つの部分的くさびを含み、前記くさびまたは部分的くさびの一方は、本質的にブリュースター角θである角度を有し、他方は、異なる角度αを有するものを使用する。好ましくは、前記くさびまたは部分的くさびは、一方を他方の上に順に重ねて実現させる。かかる構造を代表的に実現したものを、図3に示す。これらの膜を、好ましくは透明プレートまたは基板301の上に築く。本明細書において、部分的くさびとは、台形の断面を持つ物体、すなわち先端を切断したくさびを意味する。これらの部分的くさびの1つの面が、基板および/またはディスプレイの面に平行または本質的に平行であるのに対し、その反対側は、前記最初の面に対して傾斜していることが好ましい。部分的くさびの断面の残りの2面は、互いに平行であることが好ましく、前記最初の面、すなわち基板および/またはディスプレイの面に対して直交であることが好ましい。 In a third preferred embodiment of the present invention is a membrane structure 310 comprising one or more parts, preferably two or more parts, more preferably a plurality of parts, each comprising two wedges or partial wedges, Preferably two partial wedges or most preferably one wedge and one partial wedge, one of said wedges or partial wedges having an angle that is essentially the Brewster angle θ B The other uses a different angle α. Preferably, the wedge or partial wedge is realized by superimposing one on top of the other in sequence. A typical implementation of such a structure is shown in FIG. These films are preferably built on a transparent plate or substrate 301. In this specification, the partial wedge means an object having a trapezoidal cross section, that is, a wedge having a tip cut off. Preferably, one surface of these partial wedges is parallel or essentially parallel to the surface of the substrate and / or display, whereas the opposite side is inclined with respect to the first surface. . The remaining two surfaces of the partial wedge cross section are preferably parallel to each other and are preferably orthogonal to the first surface, ie the surface of the substrate and / or the display.

好ましくは、本発明のデバイスまたは膜構造は、2または3セット以上の下部構造を含む複数の構造化された領域を含む。これらの下部構造は、好ましくはくさびまたは部分的くさびであるが、類似の物体をまた使用してもよい。以下、本明細書全体において、これらの構造を単にくさびまたは部分的くさびと呼ぶ。   Preferably, the device or membrane structure of the present invention comprises a plurality of structured regions including two or more sets of substructures. These substructures are preferably wedges or partial wedges, but similar objects may also be used. Hereinafter, throughout this specification, these structures are simply referred to as wedges or partial wedges.

好ましくは、膜構造の各領域は、2または3以上のくさびまたは部分的くさびを含む。第1のセットのくさびまたは部分的くさびの好ましくは1または2以上、好ましくは本質的にすべてのおよび最も好ましくはすべてのくさびまたは部分的くさびは、第1のセットのくさびまたは部分的くさびのそれぞれのくさびまたは部分的くさびと少なくとも一部重なる第2のセットのくさびまたは部分的くさびのくさびまたは部分的くさびによって覆われる。好ましくは、第1のおよび第2のセットのくさびまたは部分的くさびのそれぞれのくさびまたは部分的くさびは、それらの全領域にわたり、互いに重なり合っている。本発明のデバイスまたは膜構造は、2または3セット以上のくさびまたは部分的くさびを含むことも可能である。その場合、構造化された領域の各々は、2つの異なるセットのくさびまたは部分的くさびからの少なくとも1つのくさびまたは部分的くさびを含む。   Preferably, each region of the membrane structure includes two or more wedges or partial wedges. Preferably one or more of the first set of wedges or partial wedges, preferably essentially all and most preferably all wedges or partial wedges, respectively, of the first set of wedges or partial wedges Covered by a second set of wedges or partial wedges or partial wedges at least partially overlapping the wedges or partial wedges. Preferably, the respective wedges or partial wedges of the first and second sets of wedges or partial wedges overlap each other over their entire area. The device or membrane structure of the present invention can also include two or more sets of wedges or partial wedges. In that case, each of the structured regions includes at least one wedge or partial wedge from two different sets of wedges or partial wedges.

異なるセットのくさびまたは部分的くさびからのくさびまたは部分的くさびは、互いに異なる屈折率を有する。   Wedges or partial wedges from different sets of wedges or partial wedges have different refractive indices.

この種の構造化された膜またはプレートは、例えば以下の方法により得ることができる。角度αを有するくさびを、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術を使ってガラス基板上に形成してもよく、プラスチックまたはガラス材料をこれらのくさびのに上に適用および成形する。この種の構造化された膜またはプレートを調製する別の方法は、くさびを有する基板状への光硬化性樹脂の適用および樹脂を好ましい型内で重合することである。第1のくさびは、ガラスのエッチングにより形成する代わりに、プラスチック材料を使って実現してもよい。ここで、透明基板および第1のセットのくさびが同じ屈折率を有する場合を、簡単にするために説明する。   Such a structured membrane or plate can be obtained, for example, by the following method. Wedges having an angle α may be formed on glass substrates using photolithography and etching techniques, and a plastic or glass material is applied and molded over these wedges. Another way to prepare this type of structured film or plate is to apply a photocurable resin to the substrate with wedges and polymerize the resin in the preferred mold. The first wedge may be realized using a plastic material instead of being formed by glass etching. Here, the case where the transparent substrate and the first set of wedges have the same refractive index will be described for simplicity.

1番目のおよび2番目の態様とは異なる本発明のこの3番目の態様において、例えば日光などの最も強力な周囲光は、ディスプレイ面に対して直角方向からディスプレイに入る。構造化された膜310の個々の構造化された部品(くさび)の正面側の面を、ディスプレイ面に対してブリュースター角θ、傾斜させて設定することができる。入射光を、2つの光線、入射面に平行に振動する電気ベクトルを有する直線偏光を有するもの(306)および入射面306に垂直に振動する電気ベクトルを有するもの(307)に分裂させる。入射面306に平行に振動する電気ベクトルを有する直線偏光を有する入射光の一部は、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜を、反射を全くせずに通り抜け、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜310と角度α309を有するくさびとの間の界面で屈折し、透明基板301を通り抜け、偏光子302に達する。ここで、偏光子302の透過軸を偏光306の振動方向に平行に設定することが可能であり、したがって、偏光306は、偏光子302を通り抜けない。 In this third aspect of the invention, which differs from the first and second aspects, the most intense ambient light, eg sunlight, enters the display from a direction perpendicular to the display surface. The front side surfaces of the individual structured parts (wedges) of the structured film 310 can be set at a Brewster angle θ B with respect to the display surface. The incident light is split into two rays, one having linear polarization with an electrical vector oscillating parallel to the entrance plane (306) and one having an electrical vector oscillating perpendicular to the entrance plane 306 (307). A portion of incident light having linearly polarized light having an electric vector oscillating parallel to the entrance surface 306 passes through the film having a structure having one or more Brewster angles without any reflection. The light is refracted at the interface between the film 310 having a structure having one or more Brewster angles and the wedge having the angle α 309, passes through the transparent substrate 301, and reaches the polarizer 302. Here, the transmission axis of the polarizer 302 can be set parallel to the vibration direction of the polarized light 306, and thus the polarized light 306 does not pass through the polarizer 302.

入射面307に垂直に振動する電気ベクトルを有する他の偏光は、空気と1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜310との間の界面で反射部および透過部に分裂する。反射部は、ディスプレイの側面方向に行き、コレステリック液晶層304に達せず、おそらく無視されるだろう。透過部は、偏光306のように屈折し、偏光子302に達する。偏光307は、偏光子302を通り抜け、選択反射へと至る。しかしながら、事実上は許容できるコントラストが維持されるよう、ディスプレイを設計することが可能である。これは、以下のように達成される。   Other polarized light having an electric vector that oscillates perpendicular to the entrance surface 307 splits into reflective and transmissive portions at the interface between the air and the film 310 having a structure having one or more Brewster angles. . The reflector goes in the direction of the side of the display and does not reach the cholesteric liquid crystal layer 304 and will probably be ignored. The transmission part is refracted like the polarized light 306 and reaches the polarizer 302. The polarized light 307 passes through the polarizer 302 and reaches selective reflection. However, it is possible to design the display so that practically acceptable contrast is maintained. This is accomplished as follows.

最初に、偏光307の一部は、既に反射し、透過した光の強度が、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜を使用しない場合と比較して低減する。使用する1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の屈折率nが大きいほど、透過した光の強度が小さくなり、したがって、得られるコントラストがより高くなる。偏光307は、異なる屈折率を有する媒体間の界面で屈折し、コレステリック液晶層に斜め方向から入る。コレステリック液晶層への偏光307の入射角を制御すること、およびくさび309の屈折率n’およびそれらの角度αを制御することによって、選択反射の波長域をより長い波長、したがってスペクトルのより重要ではない領域へ移動させることが可能であり、また、発光された偏光308の伝播方向からの反射光の方向を移動させることが可能であり、したがって、事実上は許容できるコントラストを保ち、良質なディスプレイを得ることが可能である。   Initially, some of the polarized light 307 is reflected and the intensity of the transmitted light is reduced compared to not using a film having a structure with one or more Brewster angles. The greater the refractive index n of the film having a structure having one or more Brewster angles used, the lower the intensity of the transmitted light and thus the higher the contrast obtained. The polarized light 307 is refracted at the interface between media having different refractive indexes and enters the cholesteric liquid crystal layer from an oblique direction. By controlling the angle of incidence of the polarized light 307 on the cholesteric liquid crystal layer, and controlling the refractive index n ′ of the wedge 309 and their angle α, the wavelength range of selective reflection is longer, and thus more important in the spectrum. Can be moved to a non-existing region, and the direction of the reflected light from the direction of propagation of the emitted polarized light 308 can be moved, thus maintaining a practically acceptable contrast and good quality display. It is possible to obtain

さらに、視角増大(enhancement)膜として作用する光散乱膜305を、省略することもできる。膜305を除去する場合、視角は狭くなるが、発光された光のみを、典型的な方向から観察することができ、この場合、コントラストは極めて高くなる。   Furthermore, the light scattering film 305 acting as an enhancement film can be omitted. When the film 305 is removed, the viewing angle is narrowed, but only the emitted light can be observed from a typical direction, in which case the contrast is very high.

透明基板301は屈折率1.45のガラスから作られ、角度αのくさびは同じ屈折率1.45を有すると仮定すると、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜のβ(ディスプレイ面に対する垂直線と、入射面307に垂直に振動する電気ベクトルを有する偏光、すなわちp−偏光との間の角度)を、屈折率nの異なる値についての角度αの関数として、図4に示す。明らかに実用的な理由から、角度αの値は、90°より大きくはならない。   Assuming that the transparent substrate 301 is made of glass with a refractive index of 1.45 and the wedges with an angle α have the same refractive index of 1.45, β of a film having a structure with one or more Brewster angles. 4 (angle between the normal to the display surface and polarized light having an electric vector oscillating perpendicular to the entrance surface 307, ie p-polarized light) as a function of the angle α for different values of the refractive index n. Shown in For obvious practical reasons, the value of the angle α should not be greater than 90 °.

同様に、図5において、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の、γの変化、つまりディスプレイ面に対する垂直線(すなわち光散乱膜に対する垂直線)とコレステリック液晶層から発光された偏光との間の角度を、屈折率nの異なる値についての角度αの関数として示す。   Similarly, in FIG. 5, the change in γ of a film having a structure having one or two or more Brewster angles, that is, a vertical line with respect to the display surface (that is, a vertical line with respect to the light scattering film) and light emission from the cholesteric liquid crystal layer The angle with respect to the polarized light is shown as a function of the angle α for different values of the refractive index n.

図4および5は、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の屈折率nが小さ過ぎるとき、コレステリック液晶層から発光された光は、観察することができないことを示す。1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の屈折率が2.0であるとき、αの値が82°で、βは6.1°に等しく、γは−3.2°に等しい。この場合、この反射角度β(6.1°)を有するコレステリック液晶層304により反射した光は、透明基板301およびブリュースター角を有する膜310に再度入るが、反射した光は、膜310と空気との間の界面で全反射し、反射光が観察されない状態となる。したがって、著しく増大したコントラストを達成することができる。視角を増大させるための光散乱膜305を省略するとき、視角は狭くなる。しかしながら、ディスプレイが「傾斜角」と呼ばれる3.2°の角度から観察される場合、コレステリック液晶層から光が反射しないことから、非常に高いコントラストが得られる。コレステリック液晶層で反射した光が観察されるとしても、光散乱膜を除去するとき、光路は、反射光およびコレステリック液晶層308から発光された光について異なる。したがって、ディスプレイを、発光された光のみが観察され、高いコントラスト得られる方向から見てもよい。光散乱膜を使用するとき、コレステリック液晶層で反射された光の強度が既に低減されていることから、十分に高いコントラストが得られる。   4 and 5 show that when the refractive index n of a film having a structure having one or more Brewster angles is too small, light emitted from the cholesteric liquid crystal layer cannot be observed. When the refractive index of a film having a structure having one or more Brewster angles is 2.0, the value of α is 82 °, β is equal to 6.1 °, and γ is −3.2. Equal to °. In this case, the light reflected by the cholesteric liquid crystal layer 304 having the reflection angle β (6.1 °) reenters the transparent substrate 301 and the film 310 having the Brewster angle, but the reflected light is reflected between the film 310 and the air. Is totally reflected at the interface between the two and the reflected light is not observed. Thus, a significantly increased contrast can be achieved. When the light scattering film 305 for increasing the viewing angle is omitted, the viewing angle becomes narrower. However, when the display is viewed from an angle of 3.2 ° called the “tilt angle”, very high contrast is obtained because no light is reflected from the cholesteric liquid crystal layer. Even if the light reflected by the cholesteric liquid crystal layer is observed, when the light scattering film is removed, the optical path is different for the reflected light and the light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 308. Therefore, the display may be viewed from a direction in which only emitted light is observed and high contrast is obtained. When using a light scattering film, a sufficiently high contrast is obtained because the intensity of the light reflected by the cholesteric liquid crystal layer has already been reduced.

本発明の4番目に好ましい態様において、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の代わりに、液晶層をコレステリック液晶層からの選択反射を抑制するために使用する。垂直配向を有する液晶層が、この特別な態様には最も好適である。   In a fourth preferred embodiment of the present invention, instead of a film having a structure having one or more Brewster angles, a liquid crystal layer is used to suppress selective reflection from the cholesteric liquid crystal layer. A liquid crystal layer having a vertical alignment is most suitable for this particular embodiment.

図6は、垂直配向を有する液晶層を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する、本発明の4番目に好ましい態様の断面を示す。液晶601は、基板上で一組の透明電極と配向層との間に挟まれ、それらは両方とも図6に示されておらず、そのディレクタは、ディスプレイ面に垂直に配向する。この場合、液晶は、好ましくは負の誘電異方性を有する。   FIG. 6 shows a cross section of a fourth preferred embodiment of the present invention that suppresses selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer using a liquid crystal layer having a vertical alignment. A liquid crystal 601 is sandwiched between a set of transparent electrodes and an alignment layer on a substrate, both of which are not shown in FIG. 6, and its director is aligned perpendicular to the display surface. In this case, the liquid crystal preferably has negative dielectric anisotropy.

広波長範囲の4分の1波長板602および偏光子603を、コレステリック液晶層605のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光のみがそれらを通り抜けるよう、調整する。例えば日光などの最も強力な周囲光は、ディスプレイ面に直角の方向からディスプレイに入る。一方では、コレステリック液晶層606のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光の入射光は、偏光子603および4分の1波長板602の組合せを通ることができず、コレステリック液晶層に達しない。他方では、コレステリック液晶層607のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光は、偏光子603および4分の1波長板602を通り抜ける。電界を液晶層に印加しないとき、円偏光607は、回転方向を変えることなくコレステリック液晶層に達する。円偏光607はコレステリック液晶層605のねじれ方向と反対の回転方向を有することから、それは、コレステリック液晶層と相互作用することなく、それを通り抜ける。したがって、選択反射は生じず、したがって、コントラストは低減されない。必要である場合および/または所望の場合、コレステリック液晶層の後ろで光吸収層を使用することが可能である。その場合、コレステリック液晶に存在する発光部分を励起させる光源を、コレステリック液晶層605の側面に配してもよい。   The quarter-wave plate 602 and the polarizer 603 in the wide wavelength range are adjusted so that only circularly polarized light having a rotation direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 605 passes through them. For example, the most intense ambient light, such as sunlight, enters the display from a direction perpendicular to the display surface. On the other hand, circularly polarized incident light having the same rotation direction as the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 606 cannot pass through the combination of the polarizer 603 and the quarter wave plate 602 and does not reach the cholesteric liquid crystal layer. On the other hand, circularly polarized light having a rotation direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 607 passes through the polarizer 603 and the quarter-wave plate 602. When no electric field is applied to the liquid crystal layer, the circularly polarized light 607 reaches the cholesteric liquid crystal layer without changing the rotation direction. Since the circularly polarized light 607 has a rotational direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 605, it passes through it without interacting with the cholesteric liquid crystal layer. Therefore, selective reflection does not occur and therefore the contrast is not reduced. If necessary and / or desired, a light absorbing layer can be used behind the cholesteric liquid crystal layer. In that case, a light source that excites a light emitting portion present in the cholesteric liquid crystal may be disposed on a side surface of the cholesteric liquid crystal layer 605.

例えば看板用に使用される、液晶層および発光コレステリック液晶層の画素を簡単に配向することができ、別々に駆動することができる、大きなディスプレイのために、コレステリック液晶層からの発光を、黒の画素用にスイッチを切ることができる。ここで、発光層およびスイッチング層を分離し、各画素を一致させるようそれらを配向させることが可能である。この場合、スイッチング液晶層を、発光コレステリック液晶層とは別に駆動させることができる。後者は、OLED自体として電気的励起により、または、例えばLED、OLEDまたは蛍光灯などの外部光源からの励起により、作動させることができる。   For example, for large displays, the pixels of the liquid crystal layer and the light-emitting cholesteric liquid crystal layer used for signage can be easily aligned and driven separately, the light emission from the cholesteric liquid crystal layer can be It can be switched off for the pixel. Here, it is possible to separate the light emitting layer and the switching layer and to orient them to match each pixel. In this case, the switching liquid crystal layer can be driven separately from the light emitting cholesteric liquid crystal layer. The latter can be activated by electrical excitation as the OLED itself or by excitation from an external light source such as an LED, OLED or fluorescent lamp.

しかしながら、例えば、小さい画素のディスプレイ、例えば発光層およびスイッチング層の分離が不可能で、カラー表示用にカラーフィルターを典型的に使用しなければならないディスプレイ用に、コレステリック液晶層が全ディスプレイ領域にわたり輝いている場合でも、本発明の改善を達成できるだろう。ここで、コレステリック液晶層608から発光された円偏光は主に、共鳴効果により、コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ方向の円偏光を有する増大された円偏光であり、必要な場合、2つの4分の1波長板および偏光子の組合せを使って、発光された光を純粋な円偏光に変換することもできる。コレステリック液晶層からの円偏光は、いかなる相互作用を有することもなく液晶層601を通り抜け、4分の1波長板602および偏光子603に達する。それは、4分の1波長板602および偏光子603の組合せを通ることができず、したがって、完全に黒の画素が得られる。   However, the cholesteric liquid crystal layer shines over the entire display area, for example for small pixel displays, such as those where separation of the emissive and switching layers is not possible and color filters must typically be used for color display. Even in this case, the improvement of the present invention will be achieved. Here, the circularly polarized light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 608 is increased circularly polarized light having circular polarization in the same direction as the twisted direction of the cholesteric liquid crystal layer mainly due to a resonance effect. A combination of a quarter wave plate and a polarizer can be used to convert the emitted light to pure circular polarization. Circularly polarized light from the cholesteric liquid crystal layer passes through the liquid crystal layer 601 without any interaction and reaches the quarter-wave plate 602 and the polarizer 603. It cannot pass through the combination of quarter wave plate 602 and polarizer 603, thus resulting in a completely black pixel.

ディスプレイのスイッチを入れるとき、電界を液晶層601に印加し、液晶層601における光学リターデーションを誘導する一方、光を、OLEDとしてコレステリック液晶層自体を作動させることにより、または外部光による励起により、コレステリック液晶層から発光する。誘導された位相差がπと等しい場合、液晶層601は、2分の1波長板として作用する。コレステリック液晶層607のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光は、液晶層601を通ってその回転方向を変え、コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光に変化する。コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ回転方向を有するこの円偏光を、回転方向を変えることなくコレステリック液晶層605により反射させ、再び液晶層601に入れる。液晶層601を通って、それはその回転方向を再度変え、4分の1波長板602および偏光子603を通り抜けることができるコレステリック液晶層のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光となる。   When the display is switched on, an electric field is applied to the liquid crystal layer 601 to induce optical retardation in the liquid crystal layer 601 while light is activated by activating the cholesteric liquid crystal layer itself as an OLED or by excitation by external light, Light is emitted from the cholesteric liquid crystal layer. When the induced phase difference is equal to π, the liquid crystal layer 601 acts as a half-wave plate. Circularly polarized light having a rotation direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 607 changes its rotation direction through the liquid crystal layer 601 and changes to circularly polarized light having the same rotation direction as the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer. This circularly polarized light having the same rotational direction as the twisted direction of the cholesteric liquid crystal layer is reflected by the cholesteric liquid crystal layer 605 without changing the rotational direction, and enters the liquid crystal layer 601 again. Through the liquid crystal layer 601, it changes its rotational direction again and becomes circularly polarized light having a rotational direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer that can pass through the quarter wave plate 602 and the polarizer 603.

コレステリック液晶層608から発光された円偏光もまた、液晶層601を通ってその回転方向を変え、4分の1波長板602および偏光子603の組合せを通り抜ける。したがって、本発明のこの好ましい態様において、コレステリック液晶に達し、コレステリック液晶層605により反射した周囲光およびコレステリック液晶層608から発光された光は両方、液晶層601と同じ光の相互作用を有する。したがって、周囲光の選択反射は、コントラストを下げず、むしろ、ディスプレイ輝度を上げ、コントラストを増大させる。   Circularly polarized light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 608 also changes its rotational direction through the liquid crystal layer 601 and passes through the combination of the quarter wave plate 602 and the polarizer 603. Thus, in this preferred embodiment of the present invention, the ambient light that reaches the cholesteric liquid crystal and is reflected by the cholesteric liquid crystal layer 605 and the light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 608 both have the same light interaction as the liquid crystal layer 601. Thus, selective reflection of ambient light does not reduce contrast, but rather increases display brightness and increases contrast.

本発明のこの好ましい態様は原則、カラーフィルターの使用を必要としない。しかしながら、カラーフィルターを使用し、色純度を改善し、小さい画素を有するディスプレイの可能性のある配向の問題(視差)を除去するすることは可能である。本発明のこの好ましい態様において、液晶層601をスイッチング素子として作動してもよく、それはスイッチを入れて切る基本機能のみ有し、輝度をコレステリック液晶層605の発光の強度により制御してもよく、または代替的に、コレステリック液晶層を常にオン状態のバックライトとして作動してもよく、輝度を従来の液晶デバイスのように、液晶層601によって制御する。後者の場合、周囲光が明るいほど、選択反射も強力になり、したがって、コレステリック液晶層の放射強度を制御する、周囲光用のモニタリングシステムを準備することが望ましいだろう。特に後者の場合、本発明のこの好ましい態様は、独特の特徴を有し、通常の液晶ディスプレイデバイスとはかなり異なる。   This preferred embodiment of the invention in principle does not require the use of color filters. However, it is possible to use color filters to improve color purity and eliminate possible orientation problems (parallax) of displays with small pixels. In this preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal layer 601 may operate as a switching element, which has only the basic function of switching on and off, and the brightness may be controlled by the intensity of light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 605, Alternatively, the cholesteric liquid crystal layer may operate as a backlight that is always on, and the brightness is controlled by the liquid crystal layer 601 as in a conventional liquid crystal device. In the latter case, the brighter the ambient light, the stronger the selective reflection, so it would be desirable to have a monitoring system for ambient light that controls the radiant intensity of the cholesteric liquid crystal layer. Especially in the latter case, this preferred embodiment of the present invention has unique features and is quite different from ordinary liquid crystal display devices.

本発明のこの好ましい態様において、光散乱膜604を、好ましくは視角の増大のために使用し、広視野を得る。   In this preferred embodiment of the present invention, the light scattering film 604 is preferably used to increase the viewing angle to obtain a wide field of view.

液晶層601は、その位相差を0およびπ間のみで変えなければならない。したがって、本発明のこの好ましい態様によって、従来の垂直配向モード液晶ディスプレイデバイスでは使用することのできない値を有するかなり大きい値のΔn・d(ここで、dは液晶層の厚さであり、Δnは液晶の光学異方性である)の液晶層601を使うことが可能になる。なぜなら、Δn・dの値が大き過ぎると、許容できない狭い視角の特徴をもたらすこととなるからである。大きい値のΔn・dを有する液晶層は、ディレクタの角度のわずかな変化でさえもスイッチングのために十分に大きなリターデーションの変化を誘導することから、非常に速い応答という利点を有する。   The liquid crystal layer 601 must change its phase difference only between 0 and π. Thus, according to this preferred aspect of the present invention, a fairly large value of Δn · d (where d is the thickness of the liquid crystal layer and Δn is a value that cannot be used in conventional vertical alignment mode liquid crystal display devices). It is possible to use a liquid crystal layer 601 (which is optical anisotropy of liquid crystal). This is because an excessively large value of Δn · d will result in unacceptably narrow viewing angle features. A liquid crystal layer with a large value of Δn · d has the advantage of a very fast response since even a slight change in the director angle induces a sufficiently large retardation change for switching.

従来の垂直配向モード液晶ディスプレイデバイスにおいて、各画素を、広視野を得るために、4つの縮退領域(degenerate domain)に分割することが提案される。これらの4つの縮退領域の各々において、液晶ディレクタは、4つの四分円の1つに各々1つある、4つの異なる方向の1つにおいて基板に向かって傾斜する。これは、追加の処理を必要とし、例えば、各画素用に突起を築くこと、透明電極のパターニングまたは異なる領域についてのそれぞれ異なる表面処理の提供が挙げられる。しかしながら、これらの処理の各々は、より高い製造コストを引き起こす。   In conventional vertical alignment mode liquid crystal display devices, it is proposed to divide each pixel into four degenerate domains in order to obtain a wide field of view. In each of these four degenerate regions, the liquid crystal director is tilted toward the substrate in one of four different directions, one in each of the four quadrants. This requires additional processing, such as building protrusions for each pixel, patterning the transparent electrode or providing different surface treatments for different areas. However, each of these processes causes higher manufacturing costs.

しかしながら、本発明のこの好ましい態様は、そのような追加の処理のいずれも必要としない。なぜなら、円偏光は液晶層601に入り、したがって、液晶が、どの方向に液晶ディレクタが傾斜しているかにかかわらず、そのリターデーションのみを変えなければならないからである。さらに、垂直配向モードを使用する従来の液晶ディスプレイデバイスにおいて、開口率が低減するが、これは、光が偏光子の透過軸の方向およびそれに垂直な方向に透過しないからである。本発明のこの好ましい態様において、円偏光が液晶層601に入ることから、画素が複数の領域に分割されるか否かにかかわらず、開口率が低減し、明るい画像が得られる。   However, this preferred aspect of the present invention does not require any such additional processing. This is because circularly polarized light enters the liquid crystal layer 601 and therefore the liquid crystal must change only its retardation regardless of which direction the liquid crystal director is tilted. Furthermore, in the conventional liquid crystal display device using the vertical alignment mode, the aperture ratio is reduced because light is not transmitted in the direction of the transmission axis of the polarizer and the direction perpendicular thereto. In this preferred embodiment of the present invention, since circularly polarized light enters the liquid crystal layer 601, the aperture ratio is reduced and a bright image is obtained regardless of whether the pixel is divided into a plurality of regions.

コレステリック液晶層605から発光された光は、比較的小さな拡がりを有する、すなわち層の面に対する垂直線を軸として展開する狭い範囲の角度のみにわたり分配されることから、選択反射を抑制して高いコントラスト比を実現させるコレステリック液晶層605と液晶層601との間のギャップは、薄くてもよい。しかし、選択反射の角度依存を考慮すると、より大きなギャップが一般的に好ましい。特に、カラーフィルターを使用するとき、ギャップをできるだけ厚くすることが望ましい。しかしながら、ギャップの厚さに実用的な限界、ならびに理論的な限界がある。特にあらゆる視差を抑制するために、1.0mm以下、より好ましくは750μm以下、最も好ましくは430μm以下のギャップ厚が好ましい。   The light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 605 has a relatively small spread, that is, it is distributed only over a narrow range of angles that develop around the normal to the plane of the layer, so that selective reflection is suppressed and high contrast is achieved. The gap between the cholesteric liquid crystal layer 605 and the liquid crystal layer 601 that realizes the ratio may be thin. However, a larger gap is generally preferred considering the angular dependence of selective reflection. In particular, when using a color filter, it is desirable to make the gap as thick as possible. However, there are practical and theoretical limits on the gap thickness. In particular, in order to suppress any parallax, a gap thickness of 1.0 mm or less, more preferably 750 μm or less, and most preferably 430 μm or less is preferable.

選択反射の波長は、直角入射のためにコレステリック液晶層608から発光された光のものと一致する。入射角が0°からずれるとき、選択反射の波長の変化(Δλ)は、選択反射の元の波長(λ)に比例し、sin(Δθ)×Δθであり、ここで、Δθは、コレステリック液晶層への入射角である。選択反射の元の波長からの10%の選択反射の波長のずれは、Δθの二乗の値(すなわち(Δθ))がおよそ0.1(すなわち(Δθ)=0.1)であるときに生じる。これは、Δθ=0.32(弧度、rad)が約20°に対応する結果をもたらす。 The wavelength of the selective reflection matches that of light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 608 for normal incidence. When the incident angle deviates from 0 °, the change in selective reflection wavelength (Δλ) is proportional to the original wavelength (λ) of selective reflection and is sin (Δθ) × Δθ, where Δθ is a cholesteric liquid crystal The angle of incidence on the layer. The 10% selective reflection wavelength shift from the original wavelength of selective reflection is when the square value of Δθ (ie (Δθ) 2 ) is approximately 0.1 (ie (Δθ) 2 = 0.1). To occur. This results in Δθ = 0.32 (arcs, rad) corresponding to about 20 °.

したがって、20°より大きい入射角を有する周囲光がコレステリック液晶層605に達するのを防ぐことが望ましい。例えば、画素の幅を100μmと仮定する場合、各画素が、高さおよそ137μm(100μm/(2×tan(20°))=137μmから得た)の「壁」に囲われることが望ましく、それは同時に横方向にできるだけ薄いべきである。さらに、周囲光を収束し、光のコレステリック液晶層605への入射角を±20°の範囲内の値に調節するマイクロレンズアレイを、光散乱膜604と液晶層601との間に挿入することが望ましく、その場合、光散乱膜604は任意となり、除去してもよい。   Therefore, it is desirable to prevent ambient light having an incident angle greater than 20 ° from reaching the cholesteric liquid crystal layer 605. For example, assuming a pixel width of 100 μm, each pixel is preferably surrounded by a “wall” with a height of approximately 137 μm (obtained from 100 μm / (2 × tan (20 °)) = 137 μm), At the same time it should be as thin as possible in the lateral direction. Further, a microlens array that converges ambient light and adjusts the incident angle of light to the cholesteric liquid crystal layer 605 to a value within a range of ± 20 ° is inserted between the light scattering film 604 and the liquid crystal layer 601. In this case, the light scattering film 604 is optional and may be removed.

この態様において、2つの広波長域4分の1波長板により挟まれる偏光子からなる光学素子を、コレステリック液晶層からの円偏光の円偏光化を完成させるために適用することもできる。   In this embodiment, an optical element composed of a polarizer sandwiched between two wide wavelength band quarter-wave plates can be applied to complete circular polarization of circularly polarized light from a cholesteric liquid crystal layer.

本発明の5番目に好ましい態様において、その4番目の態様のように、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の代わりに、液晶層をコレステリック液晶層からの選択反射を抑制するために使用する。しかしながら、本発明のこの5番目に好ましい態様における液晶層は、ねじれネマティック液晶層である。この場合、液晶は、正の誘電異方性を有する。   In the fifth preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal layer is selectively reflected from the cholesteric liquid crystal layer in place of the film having a structure having one or more Brewster angles as in the fourth embodiment. Used to suppress. However, the liquid crystal layer in this fifth preferred embodiment of the invention is a twisted nematic liquid crystal layer. In this case, the liquid crystal has positive dielectric anisotropy.

図7は、ねじれネマティック液晶層である液晶層を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する、本発明の5番目に好ましい態様の断面を示す。液晶701は、基板上で一組の透明電極と配向層との間に挟まれ、それらは両方とも図7に示していない。典型的に、互いに面する2つの基板の表面を、液晶のホモジニアス配向、すなわちディスプレイ面に平行な液晶のディレクタの配向のために配向処理する。ホモジニアス配向のための配向層に、1つの好ましい方向の配向を導入するための、ラビングなどの配向処理を施す。ねじれネマティック配向のために、2つの基板を、相互に互いに対して回転する好ましい配向のそれらのそれぞれの方向を有するセルを形成するために、組み立てる。   FIG. 7 shows a cross section of a fifth preferred embodiment of the present invention that suppresses selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer using a liquid crystal layer that is a twisted nematic liquid crystal layer. The liquid crystal 701 is sandwiched between a pair of transparent electrodes and an alignment layer on the substrate, both of which are not shown in FIG. Typically, the surfaces of two substrates facing each other are aligned for homogeneous alignment of the liquid crystal, ie, alignment of the director of the liquid crystal parallel to the display surface. The alignment layer for homogeneous alignment is subjected to alignment treatment such as rubbing for introducing alignment in one preferred direction. For twisted nematic orientation, the two substrates are assembled to form cells with their respective directions of preferred orientation rotating relative to each other.

したがって、液晶のディレクタの配向は、いくつかの所定の角度にわたり、セルを通じて、1つの基板からもう1つの基板へ横断方向にねじる。このねじり角は、通常90°に設定するが、70°から90°までの範囲、または、特に、セルギャップからの反射光の強度の依存性を改善するために、90°より大きく、例えば90°から110°までの範囲でもあり得る。しかしながら、ねじり角を、0°に近くまたは0°に設定することもできる。   Thus, the orientation of the director of the liquid crystal twists transversely from one substrate to another through the cell over several predetermined angles. This torsion angle is usually set to 90 °, but in the range from 70 ° to 90 °, or in particular to improve the dependence of the intensity of the reflected light from the cell gap, it is greater than 90 °, for example 90 °. It can also be in the range from ° to 110 °. However, the torsion angle can also be set close to or at 0 °.

ここで、本発明の4番目に好ましい態様と同様に、広波長範囲の4分の1波長板702および偏光子703を、コレステリック液晶層705のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光のみがそれらを通り抜けるよう、調整する。例えば日光などの最も強力な周囲光は、ディスプレイ面に直角の方向からディスプレイに入る。一方では、コレステリック液晶層706のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光入射光は、偏光子703および4分の1波長板702の組合せを通ることができず、コレステリック液晶層に達しない。他方では、コレステリック液晶層707のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光は、偏光子703および4分の1波長板702を通り抜ける。電界を全く液晶層に印加しないとき、円偏光707は、回転方向を変えることなくコレステリック液晶層に達する。円偏光707はコレステリック液晶層705のねじれ方向と反対の回転方向を有することから、それは、コレステリック液晶層と相互作用することなく、それを通り抜ける。したがって、選択反射は生じず、よって、コントラストは低減されない。必要である場合および/または所望の場合、コレステリック液晶層の後ろで光吸収層を使用することが可能である。この場合、コレステリック液晶に存在する発光部分を励起させる光源を、コレステリック液晶層705の側面に配してもよい。   Here, as in the fourth preferred embodiment of the present invention, the quarter-wave plate 702 and the polarizer 703 in the wide wavelength range are changed so that only circularly polarized light having a rotation direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 705 is obtained. Adjust to get through them. For example, the most intense ambient light, such as sunlight, enters the display from a direction perpendicular to the display surface. On the other hand, circularly polarized incident light having the same rotation direction as the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 706 cannot pass through the combination of the polarizer 703 and the quarter wave plate 702 and does not reach the cholesteric liquid crystal layer. On the other hand, circularly polarized light having a rotation direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 707 passes through the polarizer 703 and the quarter-wave plate 702. When no electric field is applied to the liquid crystal layer, the circularly polarized light 707 reaches the cholesteric liquid crystal layer without changing the rotation direction. Since the circularly polarized light 707 has a rotational direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 705, it passes through it without interacting with the cholesteric liquid crystal layer. Therefore, selective reflection does not occur, and thus the contrast is not reduced. If necessary and / or desired, a light absorbing layer can be used behind the cholesteric liquid crystal layer. In this case, a light source that excites a light emitting portion present in the cholesteric liquid crystal may be disposed on the side surface of the cholesteric liquid crystal layer 705.

例えば看板用に使用される、液晶層および発光コレステリック液晶層の画素を簡単に配向することができ、別々に駆動することができる、大きなディスプレイのために、コレステリック液晶層からの発光を、黒の画素用にスイッチを切ることができる。ここで、発光層およびスイッチング層を分離し、各画素を一致させるようそれらを配向させることが可能である。この場合、スイッチング液晶層を、発光コレステリック液晶層とは別に駆動させることができる。後者は、OLED自体として電気的励起により、または、例えばLED、OLEDまたは蛍光灯などの外部光源からの励起により、作動させることができる。   For example, for large displays, the pixels of the liquid crystal layer and the light-emitting cholesteric liquid crystal layer used for signage can be easily aligned and driven separately, the light emission from the cholesteric liquid crystal layer can be It can be switched off for the pixel. Here, it is possible to separate the light emitting layer and the switching layer and to orient them to match each pixel. In this case, the switching liquid crystal layer can be driven separately from the light emitting cholesteric liquid crystal layer. The latter can be activated by electrical excitation as the OLED itself or by excitation from an external light source such as an LED, OLED or fluorescent lamp.

しかしながら、例えば、小さい画素のディスプレイ、例えば発光層およびスイッチング層の分離が不可能で、カラー表示用にカラーフィルターを典型的に使用しなければならないディスプレイ用に、コレステリック液晶層が全ディスプレイ領域にわたり輝いている場合でも、本発明の改善を達成できるだろう。ここで、コレステリック液晶層708から発光された円偏光は主に、共鳴効果により、コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ方向の円偏光を有する増大された円偏光であり、必要な場合、2つの4分の1波長板および偏光子の組合せを使って、発光された光を純粋な円偏光に変換することもできる。コレステリック液晶層からの円偏光は、いかなる相互作用を有することもなく液晶層701を通り抜け、4分の1波長板702および偏光子703に達する。それは、4分の1波長板702および偏光子703の組合せを通ることができず、したがって、完全に黒の画素が得られる。   However, the cholesteric liquid crystal layer shines over the entire display area, for example for small pixel displays, such as those where separation of the emissive and switching layers is not possible and color filters must typically be used for color display. Even in this case, the improvement of the present invention will be achieved. Here, the circularly polarized light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 708 is increased circularly polarized light having circular polarization in the same direction as the twisted direction of the cholesteric liquid crystal layer mainly due to a resonance effect. A combination of a quarter wave plate and a polarizer can be used to convert the emitted light to pure circular polarization. Circularly polarized light from the cholesteric liquid crystal layer passes through the liquid crystal layer 701 without any interaction and reaches the quarter-wave plate 702 and the polarizer 703. It cannot pass through the combination of quarter wave plate 702 and polarizer 703, thus resulting in a completely black pixel.

ディスプレイのスイッチを入れるとき、電界を液晶層701に印加し、液晶層701における光学リターデーションを誘導する一方、OLEDとしてコレステリック液晶層自体を作動させることにより、または外部光による励起により、コレステリック液晶層から光を発光する。誘導された位相差がπと等しい場合、液晶層701は、2分の1波長板として作用する。コレステリック液晶層707のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光は、液晶層701を通ってその回転方向を変え、コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光に変化する。コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ回転方向を有するこの円偏光を、回転方向を変えることなくコレステリック液晶層705により反射させ、再び液晶層701に入れる。液晶層701を通って、それはその回転方向を再度変え、4分の1波長板702および偏光子703を通り抜けることができるコレステリック液晶層のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光となる。   When the display is switched on, an electric field is applied to the liquid crystal layer 701 to induce optical retardation in the liquid crystal layer 701 while operating the cholesteric liquid crystal layer itself as an OLED or by excitation with external light. Emit light. When the induced phase difference is equal to π, the liquid crystal layer 701 acts as a half-wave plate. Circularly polarized light having a rotation direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 707 changes its rotation direction through the liquid crystal layer 701 and changes to circularly polarized light having the same rotation direction as the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer. This circularly polarized light having the same rotational direction as the twisted direction of the cholesteric liquid crystal layer is reflected by the cholesteric liquid crystal layer 705 without changing the rotational direction, and enters the liquid crystal layer 701 again. Through the liquid crystal layer 701, it changes its rotational direction again and becomes circularly polarized light having a rotational direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer that can pass through the quarter wave plate 702 and the polarizer 703.

コレステリック液晶層708から発光された円偏光もまた、液晶層701を通ってその回転方向を変え、4分の1波長板702および偏光子703の組合せを通り抜ける。したがって、本発明のこの好ましい態様において、コレステリック液晶に達し、コレステリック液晶層705により反射した周囲光およびコレステリック液晶層708から発光された光は両方、液晶層701と同じ光の相互作用を有する。したがって、周囲光の選択反射は、コントラストを下げず、むしろ、ディスプレイ輝度を上げ、コントラストを増大させる。   Circularly polarized light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 708 also changes its rotational direction through the liquid crystal layer 701 and passes through the combination of the quarter wave plate 702 and the polarizer 703. Thus, in this preferred embodiment of the invention, the ambient light that reaches the cholesteric liquid crystal and is reflected by the cholesteric liquid crystal layer 705 and the light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 708 both have the same light interaction as the liquid crystal layer 701. Thus, selective reflection of ambient light does not reduce contrast, but rather increases display brightness and increases contrast.

本発明のこの好ましい態様は原則、カラーフィルターの使用を必要としない。しかしながら、カラーフィルターを使用し、色純度を改善し、小さい画素を有するディスプレイの可能性のある配向の問題(視差)を除去するすることは可能である。本発明のこの好ましい態様において、液晶層701をスイッチング素子として作動してもよく、それはスイッチを入れて切る基本機能のみ有し、輝度をコレステリック液晶層705の発光の強度により制御してもよく、または代替的に、コレステリック液晶層を常にオン状態のバックライトとして作動してもよく、輝度を従来の液晶デバイスのように、液晶層701によって制御する。後者の場合、周囲光が明るいほど、選択反射が強力になり、したがって、コレステリック液晶層の放射強度を制御する、周囲光用のモニタリングシステムを提供することが望ましいだろう。特に後者の場合、本発明のこの好ましい態様は、独特の特徴を有し、通常の液晶ディスプレイデバイスとはかなり異なる。   This preferred embodiment of the invention in principle does not require the use of color filters. However, it is possible to use color filters to improve color purity and eliminate possible orientation problems (parallax) of displays with small pixels. In this preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal layer 701 may operate as a switching element, which has only the basic function of turning on and off, and the brightness may be controlled by the intensity of light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 705, Alternatively, the cholesteric liquid crystal layer may operate as a backlight that is always on, and the brightness is controlled by the liquid crystal layer 701 as in a conventional liquid crystal device. In the latter case, it would be desirable to provide a monitoring system for ambient light that controls the radiant intensity of the cholesteric liquid crystal layer, so that the brighter the ambient light, the stronger the selective reflection. Especially in the latter case, this preferred embodiment of the present invention has unique features and is quite different from ordinary liquid crystal display devices.

本発明のこの好ましい態様において、光散乱膜704を、好ましくは視角の増大のために使用し、広視野を得る。   In this preferred embodiment of the present invention, the light scattering film 704 is preferably used to increase the viewing angle to obtain a wide field of view.

液晶層701は、その位相差を0およびπ間のみで変えなければならない。したがって、本発明のこの好ましい態様によって、従来のTN液晶ディスプレイデバイスでは使用することのできない値を有するかなり大きい値のΔn・d(ここで、dは液晶層の厚さであり、Δnは液晶の光学異方性である)の液晶層701を使うことが可能になる。なぜなら、Δn・dの値が大き過ぎると、許容できない狭い視角の特徴をもたらすこととなるからである。大きい値のΔn・dを有する液晶層は、ディレクタの角度のわずかな変化でさえもスイッチングのために十分に大きなリターデーションの変化を誘導することから、非常に速い応答という利点を有する。   The liquid crystal layer 701 has to change its phase difference only between 0 and π. Thus, according to this preferred embodiment of the present invention, a fairly large value of Δn · d (where d is the thickness of the liquid crystal layer and Δn is the thickness of the liquid crystal) having values that cannot be used in conventional TN liquid crystal display devices. It is possible to use a liquid crystal layer 701 having optical anisotropy. This is because an excessively large value of Δn · d will result in unacceptably narrow viewing angle features. A liquid crystal layer with a large value of Δn · d has the advantage of a very fast response since even a slight change in the director angle induces a sufficiently large retardation change for switching.

従来のTNモード液晶ディスプレイデバイスにおいて、少なくとも1つの基板でのLCディレクタの配向の方向を正確に調整すべきであり、ほとんどの場合、隣接する偏光子の透過軸と一致する。しかしながら、本発明のこの好ましい態様において、スイッチング素子は円偏光を使って作動させることから、1つまたは2つ以上の偏光子の配向の方向の正確な制御は必要ない。したがって、基板での偏光子の配向の方向を、任意に選択することができる。これによって、製造における収率の改善がもたらされる。   In conventional TN mode liquid crystal display devices, the orientation direction of the LC director on at least one substrate should be precisely adjusted and in most cases coincides with the transmission axis of the adjacent polarizer. However, in this preferred embodiment of the invention, since the switching element is operated using circularly polarized light, precise control of the direction of orientation of one or more polarizers is not necessary. Therefore, the orientation direction of the polarizer on the substrate can be arbitrarily selected. This results in improved yields in manufacturing.

コレステリック液晶層705から発光された光は、比較的小さな拡がりを有する、すなわち層の面に対する垂直線を軸として展開する狭い範囲の角度のみにわたり分配されることから、選択反射を抑制して高いコントラスト比を実現させるコレステリック液晶層705と液晶層701との間のギャップは、薄くてもよい。しかし、選択反射の角度依存を考慮すると、より大きなギャップが一般的に好ましい。特に、カラーフィルターを使用するとき、ギャップをできるだけ厚くすることが望ましい。しかしながら、ギャップの厚さに実用的な限界、ならびに理論的な限界がある。特にあらゆる視差を抑制するために、1.0mm以下、より好ましくは750μm以下、最も好ましくは430μm以下のギャップ厚が好ましい。   The light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 705 has a relatively small spread, that is, it is distributed over only a narrow range of angles that develop around the normal to the plane of the layer, so that selective reflection is suppressed and high contrast is achieved. The gap between the cholesteric liquid crystal layer 705 and the liquid crystal layer 701 that realizes the ratio may be thin. However, a larger gap is generally preferred considering the angular dependence of selective reflection. In particular, when using a color filter, it is desirable to make the gap as thick as possible. However, there are practical and theoretical limits on the gap thickness. In particular, in order to suppress any parallax, a gap thickness of 1.0 mm or less, more preferably 750 μm or less, and most preferably 430 μm or less is preferable.

選択反射の波長は、直角入射のためにコレステリック液晶層708から発光された光のものと一致する。入射角が0°からずれるとき、選択反射の波長の変化(Δλ)は、選択反射の元の波長(λ)に比例し、sin(Δθ)×Δθであり、ここで、Δθは、コレステリック液晶層への入射角である。選択反射の元の波長からの10%の選択反射の波長のずれは、Δθの二乗の値(すなわち(Δθ))がおよそ0.1(すなわち(Δθ)=0.1)であるときに生じる。これは、Δθ=0.32(弧度、rad)が約20°に対応する結果をもたらす。 The wavelength of the selective reflection matches that of light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 708 for normal incidence. When the incident angle deviates from 0 °, the change in selective reflection wavelength (Δλ) is proportional to the original wavelength (λ) of selective reflection and is sin (Δθ) × Δθ, where Δθ is a cholesteric liquid crystal The angle of incidence on the layer. The 10% selective reflection wavelength shift from the original wavelength of selective reflection is when the square value of Δθ (ie (Δθ) 2 ) is approximately 0.1 (ie (Δθ) 2 = 0.1). To occur. This results in Δθ = 0.32 (arcs, rad) corresponding to about 20 °.

したがって、20°より大きい入射角を有する周囲光がコレステリック液晶層705に達するのを防ぐことが望ましい。例えば、画素の幅を100μmと仮定する場合、各画素が、高さおよそ137μm(100μm/(2×tan(20°))=137μmから得た)の「壁」に囲われることが望ましく、それは同時に横方向にできるだけ薄いべきである。さらに、周囲光を収束し、光のコレステリック液晶層705への入射角を±20°の範囲内の値に調節するマイクロレンズアレイを、光散乱膜704と液晶層701との間に挿入することが望ましく、その場合、光散乱膜704は任意となり、除去してもよい。   Therefore, it is desirable to prevent ambient light having an incident angle greater than 20 ° from reaching the cholesteric liquid crystal layer 705. For example, assuming a pixel width of 100 μm, each pixel is preferably surrounded by a “wall” with a height of approximately 137 μm (obtained from 100 μm / (2 × tan (20 °)) = 137 μm), At the same time it should be as thin as possible in the lateral direction. Further, a microlens array that converges ambient light and adjusts the incident angle of light to the cholesteric liquid crystal layer 705 to a value within a range of ± 20 ° is inserted between the light scattering film 704 and the liquid crystal layer 701. In this case, the light scattering film 704 is optional and may be removed.

この態様において、2つの広波長域4分の1波長板により挟まれる偏光子からなる光学素子を、コレステリック液晶層からの円偏光の円偏光化を完成させるために適用することもできる。   In this embodiment, an optical element composed of a polarizer sandwiched between two wide wavelength band quarter-wave plates can be applied to complete circular polarization of circularly polarized light from a cholesteric liquid crystal layer.

図8は、ハイブリッド配向ネマティック液晶を有する液晶層を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する、本発明の6番目に好ましい態様の断面を示す。液晶801は、それぞれの基板上で一組の透明電極と配向層との間に挟まれ、それらは両方とも図8に示していない。   FIG. 8 shows a cross section of a sixth preferred embodiment of the present invention that suppresses selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer using a liquid crystal layer having a hybrid alignment nematic liquid crystal. The liquid crystal 801 is sandwiched between a pair of transparent electrodes and an alignment layer on each substrate, both of which are not shown in FIG.

本発明の6番目に好ましい態様において、ハイブリッド配向のために、異なる基板を異なる配向のために配向処理する。典型的に、1つの基板の表面を、液晶のホモジニアス配向、すなわちディスプレイ面に平行な液晶のディレクタの配向のために配向処理し、これに対し、もう1つの基板の表面を、ホメオトロピック配向、すなわちディスプレイ面に垂直な液晶のディレクタの配向のために配向処理する。したがって、液晶のディレクタの配向は、1つの基板から対になる基板に対していくらかの角度にわたり縦方向に傾斜する。この傾斜角は通常、90°に設定されるが、また、70°から90°までの範囲であってもよい。   In a sixth preferred embodiment of the invention, different substrates are oriented for different orientations for hybrid orientation. Typically, the surface of one substrate is oriented for homogeneous alignment of the liquid crystal, i.e., alignment of the director of the liquid crystal parallel to the display surface, while the surface of the other substrate is homeotropically aligned, That is, the alignment treatment is performed for alignment of the director of the liquid crystal perpendicular to the display surface. Therefore, the orientation of the director of the liquid crystal is tilted vertically over some angle from one substrate to the paired substrate. The inclination angle is normally set to 90 °, but may be in a range from 70 ° to 90 °.

一方では、本発明のこの好ましい態様において、本発明の5番目に好ましい態様と同様に、液晶層801がノーマリーホワイトモードで作動するとき、より高いコントラストが表面の配向処理により実現される。他方では、それをノーマリーブラックモードで作動するとき、高いコントラストが配向について表面処理のいずれも行わずに達成されるが、その場合、開口率がわずかに低減する。   On the one hand, in this preferred embodiment of the present invention, similar to the fifth preferred embodiment of the present invention, when the liquid crystal layer 801 operates in a normally white mode, a higher contrast is achieved by the surface alignment treatment. On the other hand, when it is operated in a normally black mode, high contrast is achieved without any surface treatment for orientation, in which case the aperture ratio is slightly reduced.

液晶層801がノーマリーホワイトモードで作動する場合、偏光子803および4分の1波長板802を、コレステリック液晶層705のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光のみがそれらを通り抜けるよう、調整する。ハイブリッド配向ネマティック(HAN)モードを有する液晶層801のΔn・d値を、液晶層801が2分の1波長板として作用するよう調整する。液晶層801のセルの厚さを変えることによって、コレステリック液晶層805の色に対応する各セルのために、三原色、R、GおよびBについて、液晶層801のリターデーションを調整することが可能であり、または代替的に、1つの代表の色、例えばヒトの目が最も高い感度を有する緑について調整してもよい。   When the liquid crystal layer 801 operates in a normally white mode, the polarizer 803 and the quarter wave plate 802 are adjusted so that only circularly polarized light having a rotation direction opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 705 passes through them. To do. The Δn · d value of the liquid crystal layer 801 having a hybrid alignment nematic (HAN) mode is adjusted so that the liquid crystal layer 801 functions as a half-wave plate. By changing the cell thickness of the liquid crystal layer 801, it is possible to adjust the retardation of the liquid crystal layer 801 for the three primary colors, R, G and B, for each cell corresponding to the color of the cholesteric liquid crystal layer 805. Yes, or alternatively, it may be adjusted for one representative color, for example green, where the human eye has the highest sensitivity.

図8の下半分に示すように、偏光子803および4分の1波長板802を通り抜ける円偏光は、液晶層を通ってその回転方向を変え、コレステリック液晶層805のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光としてコレステリック液晶層805に達する。この円偏光は、コレステリック液晶層805により反射され、液晶層801を通ってその回転方向を再度変え、および4分の1波長板802および偏光子803を通り抜ける。コレステリック液晶層805から発光された円偏光808も、液晶層を通ってその回転方向を変え、4分の1波長板802および偏光子803を通り抜ける。   As shown in the lower half of FIG. 8, the circularly polarized light passing through the polarizer 803 and the quarter-wave plate 802 changes its rotational direction through the liquid crystal layer and has the same rotational direction as the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 805. It reaches the cholesteric liquid crystal layer 805 as circularly polarized light. This circularly polarized light is reflected by the cholesteric liquid crystal layer 805, changes its rotational direction again through the liquid crystal layer 801, and passes through the quarter-wave plate 802 and the polarizer 803. Circularly polarized light 808 emitted from the cholesteric liquid crystal layer 805 also changes its rotational direction through the liquid crystal layer and passes through the quarter-wave plate 802 and the polarizer 803.

図8の上半分に示すように、電界を液晶層801に印加するとき、液晶のディレクタは、基板面に垂直に配向し、そのリターデーションはほとんど消える(すなわち0に近くまたは0になる)。コレステリック液晶805のねじれ方向と逆方向の回転を有する円偏光層はこのとき、偏光子803および4分の1波長板802を通り抜け、回転方向を変えることなくコレステリック液晶層に達し、コレステリック液晶層によって反射されない。コレステリック液晶層805から発光された円偏光808も、偏光子803を通り抜けることができない。   As shown in the upper half of FIG. 8, when an electric field is applied to the liquid crystal layer 801, the director of the liquid crystal is aligned perpendicular to the substrate surface, and its retardation almost disappears (ie, close to 0 or becomes 0). At this time, the circularly polarizing layer having a rotation opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal 805 passes through the polarizer 803 and the quarter-wave plate 802 and reaches the cholesteric liquid crystal layer without changing the rotation direction. Not reflected. The circularly polarized light 808 emitted from the cholesteric liquid crystal layer 805 cannot pass through the polarizer 803.

したがって、ディスプレイは、液晶層801に関してノーマリーホワイトモードで作動する。この場合、ディスクリネーションラインの発生を回避するために、配向層について配向処理を使用することが望ましい。ただし、偏光子803の透過軸を有する基板での液晶ディレクタの正確な配向は必要ない。他方では、液晶層801がノーマリーブラックモードで作動するとき、液晶層801の変化に関係なく、ディスクリネーションラインはリターデーションを変えず、黒いままであり、したがって、コントラストの悪化が生じない。本発明の5番目に好ましい態様と同様に、ディスクリネーションラインの全領域は小さく、開口率の低減はほとんどない。   Accordingly, the display operates in a normally white mode with respect to the liquid crystal layer 801. In this case, it is desirable to use an alignment treatment for the alignment layer in order to avoid the occurrence of disclination lines. However, accurate alignment of the liquid crystal director on the substrate having the transmission axis of the polarizer 803 is not necessary. On the other hand, when the liquid crystal layer 801 operates in the normally black mode, regardless of the change of the liquid crystal layer 801, the disclination line does not change the retardation and remains black, and thus no deterioration in contrast occurs. Similar to the fifth preferred embodiment of the present invention, the entire area of the disclination line is small and the aperture ratio is hardly reduced.

液晶層801がノーマリーブラックモードで作動するとき、偏光子803および4分の1波長板802を、それらがコレステリック液晶層805のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光を透過させるよう、設定する。   When the liquid crystal layer 801 operates in a normally black mode, the polarizer 803 and the quarter wave plate 802 are set so that they transmit circularly polarized light having the same rotational direction as the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 805. .

ここで、本発明の4番目および5番目に好ましい態様と同様に、カラーフィルターを付着させることができ、コレステリック液晶層から発光された光の強度を制御するための周囲光についてのフィードバックシステムが望ましい。   Here, similar to the fourth and fifth preferred embodiments of the present invention, a color filter can be attached, and a feedback system for ambient light for controlling the intensity of light emitted from the cholesteric liquid crystal layer is desirable. .

コレステリック液晶層805から発光された光は、比較的小さな拡がりを有する、すなわち層の面に対する垂直線を軸として展開する狭い範囲の角度のみにわたり分配されることから、選択反射を抑制して高いコントラスト比を実現させるコレステリック液晶層805と液晶層801との間のギャップは、薄くてもよい。しかし、選択反射の角度依存を考慮すると、より大きなギャップが一般的に好ましい。特に、カラーフィルターを使用するとき、ギャップをできるだけ厚くすることが望ましい。しかしながら、ギャップの厚さに実用的な限界、ならびに理論的な限界がある。特にあらゆる視差を抑制するために、1.0mm以下、より好ましくは750μm以下、最も好ましくは430μm以下のギャップ厚が好ましい。   The light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 805 has a relatively small spread, that is, it is distributed only over a narrow range of angles that develop around the normal to the plane of the layer, so that selective reflection is suppressed and high contrast is achieved. The gap between the cholesteric liquid crystal layer 805 and the liquid crystal layer 801 that realizes the ratio may be thin. However, a larger gap is generally preferred considering the angular dependence of selective reflection. In particular, when using a color filter, it is desirable to make the gap as thick as possible. However, there are practical and theoretical limits on the gap thickness. In particular, in order to suppress any parallax, a gap thickness of 1.0 mm or less, more preferably 750 μm or less, and most preferably 430 μm or less is preferable.

選択反射の波長は、直角入射のためにコレステリック液晶層808から発光された光のものと一致する。入射角が0°からずれるとき、選択反射の波長の変化(Δλ)は、選択反射の元の波長(λ)に比例し、sin(Δθ)×Δθであり、ここで、Δθは、コレステリック液晶層への入射角である。選択反射の元の波長からの10%の選択反射の波長のずれは、Δθの二乗の値(すなわち(Δθ))がおよそ0.1(すなわち(Δθ)=0.1)であるときに生じる。これは、Δθ=0.32(弧度、rad)が約20°に対応する結果をもたらす。 The wavelength of the selective reflection matches that of light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 808 for normal incidence. When the incident angle deviates from 0 °, the change in selective reflection wavelength (Δλ) is proportional to the original wavelength (λ) of selective reflection and is sin (Δθ) × Δθ, where Δθ is a cholesteric liquid crystal The angle of incidence on the layer. The 10% selective reflection wavelength shift from the original wavelength of selective reflection is when the square value of Δθ (ie (Δθ) 2 ) is approximately 0.1 (ie (Δθ) 2 = 0.1). To occur. This results in Δθ = 0.32 (arcs, rad) corresponding to about 20 °.

したがって、20°より大きい入射角を有する周囲光がコレステリック液晶層805に達するのを防ぐことが望ましい。例えば、画素の幅を100μmと仮定する場合、各画素が、高さおよそ137μm(100μm/(2×tan(20°))=137μmから得た)の「壁」に囲われることが望ましく、それは同時に横方向にできるだけ薄いべきである。さらに、周囲光を収束し、光のコレステリック液晶層805への入射角を±20°の範囲内の値に調節するマイクロレンズアレイを、光散乱膜804と液晶層801との間に挿入することが望ましく、その場合、光散乱膜804は任意となり、除去してもよい。   Therefore, it is desirable to prevent ambient light having an incident angle greater than 20 ° from reaching the cholesteric liquid crystal layer 805. For example, assuming a pixel width of 100 μm, each pixel is preferably surrounded by a “wall” with a height of approximately 137 μm (obtained from 100 μm / (2 × tan (20 °)) = 137 μm), At the same time it should be as thin as possible in the lateral direction. Furthermore, a microlens array that converges ambient light and adjusts the incident angle of light to the cholesteric liquid crystal layer 805 to a value within a range of ± 20 ° is inserted between the light scattering film 804 and the liquid crystal layer 801. In this case, the light scattering film 804 is optional and may be removed.

本発明の7番目に好ましい態様について図9に示すように、ベンド配向モードの液晶層を、前述の態様と同様に選択反射を抑制するのに有益に使用してもよい。ベンド配向は、例えばラビングにより、逆平行配向のためにその基板を表面処理することによって、液晶を配向することにより達成される。液晶層901に電界を印加する際、初期のスプレイ配向をベンド配向に変化させる。このモードは、液晶層901の応答速度が特に速いという利点がある。液晶層901を、ノーマリーホワイトモードで作動する場合でも、コントラストを劣化させるディスクリネーションラインの発生は、配向処理の適用により、回避されるだろう。ベンドモードで液晶層を使用する本発明のこの好ましい態様はまた、それぞれの偏光子の透過軸に対して基板表面で液晶の配向の方向の精密な配向を必要としないという利点がある。   As shown in FIG. 9 for the seventh preferred embodiment of the present invention, a bend alignment mode liquid crystal layer may be beneficially used to suppress selective reflection in the same manner as described above. Bend alignment is achieved by aligning the liquid crystal, for example by rubbing, by surface treating the substrate for antiparallel alignment. When an electric field is applied to the liquid crystal layer 901, the initial splay alignment is changed to bend alignment. This mode has an advantage that the response speed of the liquid crystal layer 901 is particularly fast. Even when the liquid crystal layer 901 is operated in the normally white mode, the occurrence of a disclination line that deteriorates the contrast will be avoided by applying the alignment treatment. This preferred embodiment of the invention using the liquid crystal layer in bend mode also has the advantage that it does not require precise alignment of the orientation of the liquid crystal at the substrate surface relative to the transmission axis of the respective polarizer.

図10は、イン・プレン・スイッチング(IPS)型液晶層を使ってコレステリック液晶層の選択反射を抑制する、本発明の8番目に好ましい態様の断面を示す。この説明を、電極が液晶層の1つの面の基板のみに位置する従来のIPS型液晶モードに適用する。この種類の電極をまた、インターデジタル電極と呼ぶ。   FIG. 10 shows a cross section of an eighth preferred embodiment of the present invention in which selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer is suppressed using an in-prene switching (IPS) type liquid crystal layer. This description applies to a conventional IPS liquid crystal mode in which the electrodes are located only on the substrate on one side of the liquid crystal layer. This type of electrode is also called an interdigital electrode.

ここで、液晶は、好ましくはネマティック相であり、正のまたは負の誘電異方性のいずれかを有するが、正の誘電異方性が好ましい。この態様において、電極を、1つの基板上に形成し、液晶1001を、基板に垂直な電界により、また、平行に基板な電界により駆動する。しかしながら、最も効率的なのは、電界の不均一成分である。液晶層をまた、過渡電界、すなわち恒久的には存在しない電界により駆動してもよい。このモードはまた、フリンジフィールドスイッチング(FFS)モードという。図10では2つの電極を1つの層に描写しているが、絶縁層を挟んでいる異なる層に存在してもよい。電極は、透明な、導電材料または金属のいずれかからなってもよい。特に、2つの電極が絶縁体を挟んでいるとき、基板に近い電極は、好ましくは透明な材料からなり、好ましくは画素の全領域を覆っている。   Here, the liquid crystal is preferably in a nematic phase and has either positive or negative dielectric anisotropy, but positive dielectric anisotropy is preferred. In this embodiment, the electrodes are formed on one substrate, and the liquid crystal 1001 is driven by an electric field perpendicular to the substrate and by an electric field that is parallel to the substrate. However, the most efficient is the non-uniform component of the electric field. The liquid crystal layer may also be driven by a transient electric field, ie an electric field that does not exist permanently. This mode is also referred to as a fringe field switching (FFS) mode. Although two electrodes are depicted as one layer in FIG. 10, they may exist in different layers sandwiching the insulating layer. The electrode may be made of either transparent, conductive material or metal. In particular, when two electrodes sandwich an insulator, the electrode close to the substrate is preferably made of a transparent material and preferably covers the entire area of the pixel.

この好ましい態様、すなわち本発明の8番目の好ましい態様において、配向層を、好ましくは両方の基板上に形成し、小さな表面傾斜角度のみを有する配向層で液晶1001のディレクタをホモジニアス配向するために、配向処理する。2つの基板での液晶のディレクタの配向は、互いに平行であるか、または異なる角度を形成する。好ましくは、それは平行である。   In this preferred embodiment, ie the eighth preferred embodiment of the present invention, an alignment layer is preferably formed on both substrates and the director of the liquid crystal 1001 is homogeneously aligned with an alignment layer having only a small surface tilt angle. Alignment treatment. The orientations of the directors of the liquid crystal on the two substrates are parallel to each other or form different angles. Preferably it is parallel.

本発明のこの好ましい態様の代替的に実現したものでは、ネマティック液晶の代わりに強誘電性液晶を使用する。表面安定化モード(SSFLC)の強誘電性液晶は、好ましくは両方がそれらの内表面上に電極および配向層を有する2つの基板の間に挟まれたS 相のキラルなスメクティック液晶を使用する。この形状で、液晶ディレクタはまた、従来のTN素子におけるように、スイッチング素子の面において切り換える。 In an alternative realization of this preferred embodiment of the invention, a ferroelectric liquid crystal is used instead of a nematic liquid crystal. Surface ferroelectric liquid crystal stabilization mode (SSFLC) are preferably used both a chiral smectic liquid crystal of S C * phase sandwiched between two substrates having electrodes and an alignment layer on the inner surface thereof To do. With this shape, the liquid crystal director also switches in the face of the switching element, as in a conventional TN element.

本発明のこの好ましい態様において、液晶層1001がノーマリーブラックモードで作動する場合、ノーマリーホワイトモードで作動するのと比較して、液晶層1001の波長分散のより小さな効果のため、より高いコントラストが達成される。偏光子1003および1006を、それらの透過軸が互いに垂直となるよう液晶層1001の両側に配し、広波長範囲の4分の1波長板1002を、コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光が偏光子1003および4分の1波長板1002を通り抜けるよう偏光子1003とコレステリック液晶層1005との間に配する。基板上で液晶層1001のディレクタは、好ましくは2つの偏光子1003または1006のうちの1つの透過軸とと一致する。図10では、観察者側に位置する偏光子1006と一致する場合を、例示する。   In this preferred embodiment of the present invention, when the liquid crystal layer 1001 operates in a normally black mode, higher contrast due to the smaller effect of chromatic dispersion of the liquid crystal layer 1001 compared to operating in a normally white mode. Is achieved. Polarizers 1003 and 1006 are arranged on both sides of the liquid crystal layer 1001 so that their transmission axes are perpendicular to each other, and a quarter-wave plate 1002 in the wide wavelength range has the same rotational direction as the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer. The circularly polarized light is disposed between the polarizer 1003 and the cholesteric liquid crystal layer 1005 so as to pass through the polarizer 1003 and the quarter-wave plate 1002. The director of the liquid crystal layer 1001 on the substrate preferably coincides with the transmission axis of one of the two polarizers 1003 or 1006. In FIG. 10, the case where it corresponds with the polarizer 1006 located in the observer side is illustrated.

一方では、図10の下半分において、電界を液晶層1001に印加しないとき、偏光子1006を通り抜ける周囲光は、その偏光状態を変えることなく液晶層1001を通過し、偏光子1003に達する。しかしながら、それは、この偏光子1003を通ることはできない。コレステリック液晶層1005から発光された円偏光1008は、4分の1波長板1002により直線偏光に変化し、そして偏光子1003を直線偏光として通り、その偏光状態を変えることなく液晶層1001を移動し、偏光子1006にブロックされる。   On the other hand, in the lower half of FIG. 10, when no electric field is applied to the liquid crystal layer 1001, ambient light passing through the polarizer 1006 passes through the liquid crystal layer 1001 without changing its polarization state, and reaches the polarizer 1003. However, it cannot pass through this polarizer 1003. Circularly polarized light 1008 emitted from the cholesteric liquid crystal layer 1005 is converted into linearly polarized light by the quarter-wave plate 1002, and passes through the polarizer 1003 as linearly polarized light, and moves through the liquid crystal layer 1001 without changing its polarization state. , Blocked by a polarizer 1006.

他方では、図10の上半分に示すように、実質的水平成分(すなわちスイッチング素子の表面に対して横方向)を有する電界を、電界の印加の際に液晶層1001が2分の1波長板として作動するよう、πのリターデーションを誘導するために調整されたΔn・d値を有する液晶層1001に印加するとき、偏光子1006を通り抜ける周囲光1007は、液晶層1001を通ってその偏光状態を変え、偏光子1003および4分の1波長板1002を通り抜ける。その偏光状態は、コレステリック液晶層1005のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光である。したがって、コレステリック液晶層1005は同じ光路を移動する周囲光を逆方向に反射する。この光は最初、液晶層1001を、そして再度偏光子1006を通り抜ける。コレステリック液晶層1005から発光された円偏光1008もまた、同じ光路を移動し、偏光子1006を通り抜ける。両方の光線を、直接、または必要な場合に観測視野(すなわち視角)を増やすために適用してもよい任意で存在する光散乱膜1004を通して、観察してもよい。   On the other hand, as shown in the upper half of FIG. 10, when the electric field having a substantially horizontal component (that is, the lateral direction with respect to the surface of the switching element) is applied, the liquid crystal layer 1001 is a half-wave plate when the electric field is applied. When applied to a liquid crystal layer 1001 having a Δn · d value adjusted to induce π retardation, the ambient light 1007 passing through the polarizer 1006 passes through the liquid crystal layer 1001 and its polarization state. And pass through the polarizer 1003 and the quarter-wave plate 1002. The polarization state is circularly polarized light having the same rotation direction as the twist direction of the cholesteric liquid crystal layer 1005. Accordingly, the cholesteric liquid crystal layer 1005 reflects ambient light traveling in the same optical path in the reverse direction. This light first passes through the liquid crystal layer 1001 and again through the polarizer 1006. Circularly polarized light 1008 emitted from the cholesteric liquid crystal layer 1005 also travels along the same optical path and passes through the polarizer 1006. Both rays may be observed directly or through an optional light scattering film 1004 that may be applied to increase the viewing field (ie viewing angle) if necessary.

したがって、本発明の4番目、5番目および6番目に好ましい態様と同様に、ディスプレイが液晶層1001に関してノーマリーブラックモードで作動する。ディスプレイが黒の状態であるとき、周囲光の選択反射は、コレステリック液晶層1005で生じず、周囲光の選択反射は、ディスプレイが白の状態であるときのみに生じる。これは、白の状態のための光の強度の増大、したがって、コントラストの増加をもたらす。   Accordingly, the display operates in a normally black mode with respect to the liquid crystal layer 1001, as in the fourth, fifth and sixth preferred embodiments of the present invention. When the display is in the black state, ambient light selective reflection does not occur in the cholesteric liquid crystal layer 1005, and ambient light selective reflection occurs only when the display is in the white state. This results in an increase in light intensity for the white state and thus an increase in contrast.

本発明のこの好ましい態様において、光散乱膜1004は、好ましくは視角を増大させ、広視野とする。   In this preferred embodiment of the present invention, the light scattering film 1004 preferably increases the viewing angle and provides a wide field of view.

液晶層1001は、切換え可能な2分の1波長板として作用するのみでなければならない、すなわちそのリターデーションを0からπに変えるのみでなければならない。液晶層1001のために大きなΔn・d値を使用することが可能である。したがって、ディレクタの配向の小さな変化であっても、リターデーションの大きな変化をもたらす。これは、言い替えると、それらは液晶層のためにより低い電圧を使って作動するため、スイッチング素子の改善をもたらし、スイッチング素子の応答時間の改善(すなわちより速い応答)をもたらす。   The liquid crystal layer 1001 must only act as a switchable half-wave plate, i.e. only change its retardation from 0 to π. A large Δn · d value can be used for the liquid crystal layer 1001. Therefore, even a small change in director orientation results in a large change in retardation. In other words, they operate with a lower voltage for the liquid crystal layer, resulting in improved switching elements and improved switching element response time (ie, faster response).

液晶層1001のためのノーマリーホワイトモードは、偏光子1006および1003の透過軸を互いに平行に設定することにより、簡単に得ることができる。この場合、ノーマリーブラックモードの場合と同様に、コレステリック液晶層1005からの選択反射を抑制することができ、高いコントラスト比を有するスイッチング素子を実現することができる。   A normally white mode for the liquid crystal layer 1001 can be easily obtained by setting the transmission axes of the polarizers 1006 and 1003 parallel to each other. In this case, similarly to the normally black mode, selective reflection from the cholesteric liquid crystal layer 1005 can be suppressed, and a switching element having a high contrast ratio can be realized.

コレステリック液晶層1005から発光された光は、比較的小さな拡がりを有する、すなわち層の面に対する垂直線を軸として展開する狭い範囲の角度のみにわたり分配されることから、選択反射を抑制して高いコントラスト比を実現させるコレステリック液晶層1005と液晶層1001との間のギャップは、薄くてもよい。しかし、選択反射の角度依存を考慮すると、より大きなギャップが一般的に好ましい。特に、カラーフィルターを使用するとき、ギャップをできるだけ厚くすることが望ましい。しかしながら、ギャップの厚さに実用的な限界、ならびに理論的な限界がある。特にあらゆる視差を抑制するために、1.0mm以下、より好ましくは750μm以下、最も好ましくは430μm以下のギャップ厚が好ましい。   The light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 1005 has a relatively small spread, that is, it is distributed only over a narrow range of angles that develop around the normal to the plane of the layer, so that selective reflection is suppressed and high contrast is achieved. The gap between the cholesteric liquid crystal layer 1005 and the liquid crystal layer 1001 that realizes the ratio may be thin. However, a larger gap is generally preferred considering the angular dependence of selective reflection. In particular, when using a color filter, it is desirable to make the gap as thick as possible. However, there are practical and theoretical limits on the gap thickness. In particular, in order to suppress any parallax, a gap thickness of 1.0 mm or less, more preferably 750 μm or less, and most preferably 430 μm or less is preferable.

選択反射の波長は、直角入射のためにコレステリック液晶層1008から発光された光のものと一致する。入射角が0°からずれるとき、選択反射の波長の変化(Δλ)は、選択反射の元の波長(λ)に比例し、sin(Δθ)×Δθであり、ここで、Δθは、コレステリック液晶層への入射角である。選択反射の元の波長からの10%の選択反射の波長のずれは、Δθの二乗の値(すなわち(Δθ))がおよそ0.1(すなわち(Δθ)=0.1)であるときに生じる。これは、Δθ=0.32(弧度、rad)が約20°に対応する結果をもたらす。 The wavelength of the selective reflection matches that of light emitted from the cholesteric liquid crystal layer 1008 for normal incidence. When the incident angle deviates from 0 °, the change in selective reflection wavelength (Δλ) is proportional to the original wavelength (λ) of selective reflection and is sin (Δθ) × Δθ, where Δθ is a cholesteric liquid crystal The angle of incidence on the layer. The 10% selective reflection wavelength shift from the original wavelength of selective reflection is when the square value of Δθ (ie (Δθ) 2 ) is approximately 0.1 (ie (Δθ) 2 = 0.1). To occur. This results in Δθ = 0.32 (arcs, rad) corresponding to about 20 °.

したがって、20°より大きい入射角を有する周囲光がコレステリック液晶層1005に達するのを防ぐことが望ましい。例えば、画素の幅を100μmと仮定する場合、各画素が、高さおよそ137μm(100μm/(2×tan(20°))=137μmから得た)の「壁」に囲われることが望ましく、それは同時に横方向にできるだけ薄いべきである。さらに、周囲光を収束し、光のコレステリック液晶層1005への入射角を±20°の範囲内の値に調節するマイクロレンズアレイを、光散乱膜1004と液晶層1001との間に挿入することが望ましく、その場合、光散乱膜1004は任意となり、除去してもよい。   Therefore, it is desirable to prevent ambient light having an incident angle greater than 20 ° from reaching the cholesteric liquid crystal layer 1005. For example, assuming a pixel width of 100 μm, it is desirable that each pixel be surrounded by a “wall” with a height of approximately 137 μm (obtained from 100 μm / (2 × tan (20 °)) = 137 μm). At the same time it should be as thin as possible in the lateral direction. Further, a microlens array that converges ambient light and adjusts the incident angle of light to the cholesteric liquid crystal layer 1005 to a value within a range of ± 20 ° is inserted between the light scattering film 1004 and the liquid crystal layer 1001. In this case, the light scattering film 1004 is optional and may be removed.

イン・プレン・スイッチング型のネマティック液晶層を、液晶の配向方向を偏光子の透過軸に合わせることにより、従来のTN、VA、ハイブリッド配向またはベンドモード液晶セルによって置き換えることができる。   The in-plane switching type nematic liquid crystal layer can be replaced by a conventional TN, VA, hybrid alignment or bend mode liquid crystal cell by aligning the alignment direction of the liquid crystal with the transmission axis of the polarizer.

しかしながら、より好適な代替物は、強誘電性液晶層である。この目的を達成するために、図10に示すインターデジタル電極を、図8および9に示した液晶層を挟んでいる一組の透明電極で置き換える一方、図10のデバイス構造を保つ。得られるスイッチング素子の光学的挙動は、イン・プレン・スイッチング型ネマティック液晶層の場合と本質的に同じであり、例えば強誘電性液晶層のためのラビング方向は、コレステリック液晶層の隣接する側の偏光子の透過軸と一致すべきである。表面安定化強誘電性液晶層は、記憶効果を有し、表示された画像が、さらなる電気アドレッシングがなくても維持される。したがって、このモードは、従来のディスプレイ以外にも、電子ペーパーおよび電気看板などの動画を示さないディスプレイに特に適している。これはまた、強誘電性液晶ポリマー層を強誘電性液晶の表面安定化層の代わりに使用する、低分子量の強誘電性液晶からなるディスプレイを保つ。強誘電性液晶ポリマー層の場合、ポリマー膜の延長を、ラビングの代わりにそのメソゲン部品を配向するのに使用してもよく、これらのメソゲン部品のディレクタは、好ましくはコレステリック液晶層の側面にある偏光子の透過軸と一致すべきである。   However, a more preferred alternative is a ferroelectric liquid crystal layer. To achieve this object, the interdigital electrode shown in FIG. 10 is replaced with a set of transparent electrodes sandwiching the liquid crystal layer shown in FIGS. 8 and 9, while maintaining the device structure of FIG. The optical behavior of the resulting switching element is essentially the same as in the in-plane switching nematic liquid crystal layer, for example, the rubbing direction for the ferroelectric liquid crystal layer is on the adjacent side of the cholesteric liquid crystal layer. It should coincide with the transmission axis of the polarizer. The surface stabilized ferroelectric liquid crystal layer has a memory effect and the displayed image is maintained without further electrical addressing. Therefore, this mode is particularly suitable for displays that do not show moving images, such as electronic paper and electric signs, in addition to conventional displays. This also preserves displays consisting of low molecular weight ferroelectric liquid crystals that use a ferroelectric liquid crystal polymer layer instead of a ferroelectric liquid crystal surface stabilizing layer. In the case of a ferroelectric liquid crystal polymer layer, an extension of the polymer film may be used to align the mesogenic component instead of rubbing, and the director of these mesogenic components is preferably on the side of the cholesteric liquid crystal layer It should coincide with the transmission axis of the polarizer.

コレステリック液晶層の発光機構は、あらゆる種類の発光機構、例えば、短波長光励起による蛍光またはリン光または電極を通じて注入した正孔および電子の再結合による発光であり得る。   The light emission mechanism of the cholesteric liquid crystal layer may be any kind of light emission mechanism, for example, fluorescence by short wavelength light excitation or phosphorescence, or light emission by recombination of holes and electrons injected through the electrode.

本発明のこの好ましい態様において、上記図6に関して説明したように、コレステリック液晶層から完全な円偏光を得るために、コレステリック液晶層と選択反射を抑制する光学素子との間に、2つの広波長範囲の4分の1波長板に挟まれた偏光子を含む光学素子を配することもできる。この光学素子は、ハーフミラーまたは直線偏光子のいずれかであり得、直線偏光子が2つの広波長範囲の4分の1波長板に挟まれた以外に、少なくとも一側面が4分の1波長板に覆われている。   In this preferred embodiment of the present invention, as described with respect to FIG. 6 above, in order to obtain complete circular polarization from the cholesteric liquid crystal layer, there are two wide wavelengths between the cholesteric liquid crystal layer and the optical element that suppresses selective reflection. An optical element including a polarizer sandwiched between quarter-wave plates in the range can also be provided. The optical element can be either a half mirror or a linear polarizer, with at least one quarter wavelength at least on one side, except that the linear polarizer is sandwiched between two wide wavelength range quarter wave plates. It is covered with a plate.

高いコントラスト比を達成するために、周囲励起光を、好ましくはコレステリック液晶層の外側に除去する。このために、好ましくは少なくとも1つの発光部分を含むコレステリック液晶の少なくとも一側面を、400nm以下、好ましくは470nm以下の波長を有する光を吸収する層で直接的にまたは間接的に覆う。本明細書において「間接的に覆う」とは、それぞれの層が互いに傍に存在することを意味する。すなわち前記光吸収層は、コレステリック液晶層とは別々に、例えば保護層としてまたはコレステリック液晶層と光吸収層との間に存在する透明基板として存在する。この態様は、インセル型の発光コレステリック液晶層を有するディスプレイに特に有用である。この態様において、いくつかの場合、カラーフィルターは必要ない。セルの外側から、例えばLED、OLEDまたは蛍光灯からの励起光は、一方向からセルに入り、それを円偏光に変化させるコレステリック液晶層を横断し、そして切換え可能な液晶層に入る前に周囲光を吸収する層を通る。   In order to achieve a high contrast ratio, ambient excitation light is preferably removed outside the cholesteric liquid crystal layer. For this purpose, preferably at least one side of the cholesteric liquid crystal comprising at least one light-emitting moiety is covered directly or indirectly with a layer that absorbs light having a wavelength of 400 nm or less, preferably 470 nm or less. In this specification, “indirectly covering” means that the respective layers are present beside each other. That is, the light absorption layer exists separately from the cholesteric liquid crystal layer, for example, as a protective layer or as a transparent substrate existing between the cholesteric liquid crystal layer and the light absorption layer. This embodiment is particularly useful for a display having an in-cell type luminescent cholesteric liquid crystal layer. In this embodiment, in some cases, a color filter is not necessary. From the outside of the cell, for example, excitation light from an LED, OLED or fluorescent lamp enters the cell from one direction, traverses the cholesteric liquid crystal layer that changes it into circularly polarized light, and before entering the switchable liquid crystal layer Passes through a layer that absorbs light.

本発明の好ましい態様において、電気光学スイッチング素子は、発光のための2または3以上の手段、好ましくは3つの手段、好ましくは原色、例えば赤、緑および青の、3つの異なる波長の1つの発光のためにそれぞれ1つ、好ましく3つの層の1つを形成する前記3つの手段を1つずつ、好ましくは順に重ねて、好ましくは観測側から見て青、緑および赤の順序で積層したものを含む。   In a preferred embodiment of the invention, the electro-optic switching element comprises two or more means for light emission, preferably three means, preferably one emission of three different wavelengths of primary colors such as red, green and blue. One for each, preferably one of the three layers, one by one, preferably one after the other, preferably in the order of blue, green and red as viewed from the observation side including.

本発明のさらに好ましい態様において、電気光学スイッチング素子は、3つの異なる領域を有し、それぞれ異なるエミッタを有し、好ましくは原色、例えば赤、緑および青である3つの異なる波長の1つの発光のためにそれぞれ1つを有する発光手段を含み、3つの領域のそれぞれは好ましくは90.000μm以下の表面を有し、好ましくは450μm以下、好ましくは300μm以下および最も好ましくは200μm以下の対角線を有する。 In a further preferred embodiment of the present invention, the electro-optic switching element has three different regions, each having a different emitter, and preferably one emission of three different wavelengths which are primary colors, for example red, green and blue. Each of the three regions preferably has a surface of 90.000 μm 2 or less, preferably 450 μm or less, preferably 300 μm or less and most preferably 200 μm or less. .

発明のいずれかの態様で使用される光散乱膜がポリマー分散液晶(PDLC)デバイスを含む場合、視野角特徴の変化を電気的に切り換えることができる。   If the light scattering film used in any aspect of the invention comprises a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) device, the change in viewing angle characteristics can be electrically switched.

本発明の好ましい態様はまた、本出願の特許請求の範囲の記載から専門家にとって明らかであり、この点において、本発明の開示の一部を形成する。   Preferred embodiments of the invention will also be apparent to the expert from the claims of this application and in this respect form part of the disclosure of the present invention.


以下の例は、いかなる限定をすることなく、本発明を説明することを意図する。
Examples The following examples are intended to illustrate the invention without any limitation.

しかしながら、それらの組成物、構成および物理的特性を含む異なる態様は、専門家用に非常に良く説明がなされ、その特性は、本発明により、特に改変可能な範囲内で達成することができる。したがって、特に、好ましくは達成することができる様々な特性の組合せを、専門家のために明確にする。   However, the different embodiments, including their composition, composition and physical properties, are very well described for professionals, and the properties can be achieved with the invention in a particularly modifiable range. Thus, in particular, the combination of the various properties that can preferably be achieved is clarified for the expert.

例1a
コレステリック液晶層を以下のように調製する。Merck KGaAからの光重合性反応性メソゲン「RMM34」(93.3重量%)、またMerck KGaAからの以下の構造

Figure 2008233915
を有する2重量%のキラルドーパント、0.5重量%のAldrichからの蛍光色素「Coumarin 6」および0.2重量%のCiba Speciality Chemicalsからの光開始剤「Irgacure 651」をポリマー前駆物質として混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)に溶解する。溶液の総濃度は50重量%である。 Example 1a
A cholesteric liquid crystal layer is prepared as follows. Photopolymerizable reactive mesogen “RMM34” from Merck KGaA (93.3% by weight) and the following structure from Merck KGaA
Figure 2008233915
2% by weight chiral dopant, 0.5% by weight fluorescent dye “Coumarin 6” from Aldrich and 0.2% by weight photoinitiator “Irgacure 651” from Ciba Specialty Chemicals as polymer precursors. Dissolve in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). The total concentration of the solution is 50% by weight.

Nissan Chemical Co., Ltd.からのすぐに適用可能な溶液中のポリイミド配向層「SE-7492」を、ガラス基板上に1,500rpmでスピンコートし、得られる厚さが700Åの膜を得る。基板を100℃で3分間予備焼成し、そして200℃で1時間硬化し、続いて綿布を使って一方向にラビングした。PMEGA中混合した反応性液晶溶液を配向層の上端の基板上に1,500rpmでスピンコートし、基板を100℃で20分間焼成し、そしてそれを等方相に(約80℃で)加熱し、基板をゆっくり、典型的に1°/分で、およそ20℃の大気温度に冷却する。コレステリック相を、2,000mJ/cmの365nmUV照射への曝露により、窒素フロー下で、光重合によって安定化する。得られるキラルピッチを、紫外・可視吸収スペクトルを使って591nmで決定する。このコレステリック液晶相は、偏光顕微鏡での観測下で120℃まで変わらない。 A polyimide alignment layer “SE-7492” in ready-to-apply solution from Nissan Chemical Co., Ltd. is spin-coated on a glass substrate at 1,500 rpm to obtain a film having a thickness of 700 mm. The substrate was pre-baked at 100 ° C. for 3 minutes and cured at 200 ° C. for 1 hour, followed by rubbing in one direction using a cotton cloth. The reactive liquid crystal solution mixed in PMEGA is spin coated at 1,500 rpm on the substrate at the top of the alignment layer, the substrate is baked at 100 ° C. for 20 minutes, and heated to isotropic phase (at about 80 ° C.). Cool the substrate slowly, typically at 1 ° / min, to an ambient temperature of approximately 20 ° C. The cholesteric phase is stabilized by photopolymerization under nitrogen flow by exposure to 2,000 mJ / cm 2 365 nm UV radiation. The resulting chiral pitch is determined at 591 nm using ultraviolet and visible absorption spectra. This cholesteric liquid crystal phase does not change up to 120 ° C. under observation with a polarizing microscope.

365nm(1mW/cm)で励起したcoumarin 6からの蛍光強度は、輝度計CS-1000(Konica Minolta Holdings, Inc.)を使って25cd/mとして測定される。 The fluorescence intensity from coumarin 6 excited at 365 nm (1 mW / cm 2 ) is measured as 25 cd / m 2 using a luminance meter CS-1000 (Konica Minolta Holdings, Inc.).

比較例1
比較のために、別のサンプルを例1に記載したものと同じ条件下で調製するが、ポリマー前駆物質の溶液にキラルドーパントを含まない。その場合、蛍光強度は10cd/mであり、これは、コレステリック液晶相を示す例1のサンプルの値の半分以下である。
Comparative Example 1
For comparison, another sample is prepared under the same conditions as described in Example 1, but without the chiral dopant in the polymer precursor solution. In that case, the fluorescence intensity is 10 cd / m 2 , which is less than half of the value of the sample of Example 1 showing a cholesteric liquid crystal phase.

例1b
確認のために、1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する光学素子を使って、例1のコレステリック液晶サンプルからの選択反射が抑制されるかについて、以下の実験を行った。
Example 1b
For confirmation, the following experiment was conducted as to whether selective reflection from the cholesteric liquid crystal sample of Example 1 was suppressed using an optical element having a structure having one or more Brewster angles.

市販のL−円偏光子(すなわち偏光子および4分の1波長板の組合せであり、ここで4分の1波長板の遅軸が偏光子の吸収軸に対して45°回転している)およびR−円偏光子(偏光子および4分の1波長板の組合せであり、ここで4分の1波長板の遅軸が偏光子の吸収軸に対して135°回転している)(両方MeCan Imaging Inc.から)を使用する。   Commercially available L-circular polarizer (ie, a combination of a polarizer and a quarter wave plate, where the slow axis of the quarter wave plate is rotated 45 ° with respect to the absorption axis of the polarizer) And R-circular polarizer (combination of polarizer and quarter wave plate, where the slow axis of the quarter wave plate is rotated 135 ° with respect to the absorption axis of the polarizer) (both From MeCan Imaging Inc.).

上記のようにコレステリック液晶層を形成した基板を水平に置き、輝度計を、コレステリック液晶層から垂直にそれに入る光を測定するために設定する。ガラスプレートを、水平面に対して57°の角度を傾けて設定し、ランプからの光が、ガラスプレートにほぼ水平に移動し、コレステリック液晶層に反射する。ここで57°とは、ガラスのブリュースター角である。   The substrate on which the cholesteric liquid crystal layer is formed as described above is placed horizontally, and the luminance meter is set to measure the light that enters it vertically from the cholesteric liquid crystal layer. The glass plate is set at an angle of 57 ° with respect to the horizontal plane, and the light from the lamp moves almost horizontally to the glass plate and reflects to the cholesteric liquid crystal layer. Here 57 ° is the Brewster angle of the glass.

選択反射強度は、円偏光子を使用しないとき、65.1cd/mである。偏光子の透過軸がブリュースター角を有するガラス表面で反射した直線偏光に垂直となるよう、R−円偏光子を設定するとき、選択反射強度は、16.2cd/mに低減する。したがって、反射光強度が1/4以下に低減し、高いコントラストが得られる。他方では、R−円偏光子を有するおよび有しない同じサンプルについて測定したコレステリック液晶層からの蛍光強度は、1/1.5の比率のみしか低減せず、R−円偏光子の使用にさほど強く影響を受けない。 The selective reflection intensity is 65.1 cd / m 2 when a circular polarizer is not used. When the R-circular polarizer is set so that the transmission axis of the polarizer is perpendicular to the linearly polarized light reflected by the glass surface having a Brewster angle, the selective reflection intensity is reduced to 16.2 cd / m 2 . Therefore, the reflected light intensity is reduced to 1/4 or less, and high contrast is obtained. On the other hand, the fluorescence intensity from the cholesteric liquid crystal layer measured for the same sample with and without the R-circular polarizer is reduced only by a ratio of 1 / 1.5, which is much stronger for the use of the R-circular polarizer. Not affected.

例2
例1のポリマー前駆物質の溶液を、例1と同じ配向層で覆われたガラス基板上に1.500rpmでスピンコートし、さらに例1に記載されたように処理する。基板を100℃で20分間焼成し、溶剤を除去する。そして、それを約20℃の大気温度に冷却し、続いて大気温度から液晶層が等方相を示す80℃に加熱する(例えば3度/分で)。基板をゆっくり、1度/分で冷却する。70℃〜72℃の温度範囲での冷却処理中、ブルー相のテクスチャが得られる。このテクスチャはまた、例1の同じ処理段階でも、これらの温度で観察される。しかしながら、例1において、基板を、材料がブルー相ではないがキラルなネマティック相である大気温度でUV照射し、結果、その例ではブルー相は固定化および安定化しない。
Example 2
The polymer precursor solution of Example 1 is spin coated at 1.500 rpm onto a glass substrate covered with the same alignment layer as Example 1 and further processed as described in Example 1. The substrate is baked at 100 ° C. for 20 minutes to remove the solvent. Then, it is cooled to an atmospheric temperature of about 20 ° C., and then heated from the atmospheric temperature to 80 ° C. at which the liquid crystal layer exhibits an isotropic phase (for example, at 3 degrees / minute). Cool the substrate slowly at 1 degree / min. During the cooling process in the temperature range of 70 ° C. to 72 ° C., a blue phase texture is obtained. This texture is also observed at these temperatures in the same processing stage of Example 1. However, in Example 1, the substrate is UV irradiated at ambient temperature where the material is not a blue phase but a chiral nematic phase, so that in this example the blue phase is not immobilized and stabilized.

例1と比較して、この例、すなわち例2では、基板を、大気温度、すなわち材料がキラルなネマティック相である温度でUV照射に曝露せず、代わりにブルー相が観察される70℃〜72℃の温度範囲で行う。これ以外は、サンプルを、例1と同じ条件下でUV照射に曝露する(365nmで曝露、全用量2,000mJ/cm、窒素フロー下で曝露)。したがって、ブルー相は、UV照射後安定し、テクスチャは、大気温度から120℃の間で変化しない。ブルー相が、反応性メソゲン材料RMM34およびUV光重合を使った膜の形状で安定化されることが示されている。 Compared to Example 1, in this example, ie Example 2, the substrate is not exposed to UV radiation at ambient temperature, ie the temperature at which the material is a chiral nematic phase, and instead a blue phase is observed from 70 ° C. It is carried out in a temperature range of 72 ° C. Otherwise, the sample is exposed to UV irradiation under the same conditions as in Example 1 (exposure at 365 nm, total dose 2,000 mJ / cm 2 , exposure under nitrogen flow). Therefore, the blue phase is stable after UV irradiation and the texture does not change between ambient temperature and 120 ° C. It has been shown that the blue phase is stabilized in the form of a film using the reactive mesogenic material RMM34 and UV photopolymerization.

コレステリック液晶層の特別な形状と考えられるブルー相のより厚い膜を得るために、配向層で覆われ、そのうちの1つは一方向にラビングされた、2つの基板を、直径10μmを有する棒状のスペーサ含有のシール剤を使って一緒に貼り付ける。組立てたセルを150℃で1時間焼成し、シール剤を重合させる。例1と同じポリマー前駆物質混合物を、ここでは溶剤なしで、セルに80℃で充填する。セルを、70℃〜72℃の温度範囲に冷却し、365nmのUV照射に、合計2,000mJ/cm曝露し、一方、セルの温度を70℃から72℃の間に保つ。この方法で安定化したブルー相を、発光性のコレステリック液晶層として使用する。 In order to obtain a thicker film of blue phase, which is considered to be a special shape of the cholesteric liquid crystal layer, two substrates covered with an alignment layer, one of which is rubbed in one direction, are formed into a rod-like shape having a diameter of 10 μm. Affix together using a sealant containing spacers. The assembled cell is baked at 150 ° C. for 1 hour to polymerize the sealant. The cell is filled at 80 ° C. with the same polymer precursor mixture as in Example 1, here without solvent. The cell is cooled to a temperature range of 70 ° C. to 72 ° C. and exposed to 365 nm UV radiation for a total of 2,000 mJ / cm 2 , while the cell temperature is kept between 70 ° C. and 72 ° C. The blue phase stabilized by this method is used as a luminescent cholesteric liquid crystal layer.

垂直配向モード用の液晶セルを、上にITO電極をパターン形成し、垂直配向のためにポリイミド層で覆った2つのガラス基板を使って調製する。セルギャップは、4.9μmである。Merck KGaAからの液晶材料「MLC-2037」をセルに充填する。この液晶は、複屈折(Δn)、Δn=0.0649、および誘電異方性(Δε)、Δε=−3.1を有する。   A liquid crystal cell for vertical alignment mode is prepared using two glass substrates patterned with ITO electrodes on top and covered with a polyimide layer for vertical alignment. The cell gap is 4.9 μm. Fill the cell with liquid crystal material “MLC-2037” from Merck KGaA. This liquid crystal has birefringence (Δn), Δn = 0.0649, and dielectric anisotropy (Δε), Δε = −3.1.

コレステリック液晶層のセルを水平に置き、その表面に対する垂直線から5°の角度傾斜した方向から照射する。ブルー相コレステリック液晶層からの選択反射の強度は、654cd/mである。光源とコレステリック液晶層との間にL−円偏光子および垂直配向モード用の液晶セルからなる光学素子を導入することにより、選択反射の強度は44cd/mに低減し、これは、以前の値の1/15以下であり、高いコントラストが得られる。 A cell of a cholesteric liquid crystal layer is placed horizontally and irradiated from a direction inclined at an angle of 5 ° with respect to a vertical line with respect to the surface. The intensity of selective reflection from the blue phase cholesteric liquid crystal layer is 654 cd / m 2 . By introducing an optical element comprising an L-circular polarizer and a liquid crystal cell for vertical alignment mode between the light source and the cholesteric liquid crystal layer, the intensity of selective reflection is reduced to 44 cd / m 2 , It is 1/15 or less of the value, and a high contrast is obtained.

この測定において、垂直配向モード用の液晶セルは、コレステリック液晶層に面し、光源は、輝度計の検出器に非常に近い。L−円偏光子のみをコレステリック液晶層サンプル上に配するとき、反射光の強度は、35cd/mである。これは、L−円偏光子自体の表面反射によるものであり、したがって、反射防止コーティングにより除去され、さらに高いコントラストが予想される。 In this measurement, the liquid crystal cell for the vertical alignment mode faces the cholesteric liquid crystal layer, and the light source is very close to the detector of the luminance meter. When only the L-circular polarizer is disposed on the cholesteric liquid crystal layer sample, the intensity of the reflected light is 35 cd / m 2 . This is due to the surface reflection of the L-circular polarizer itself and is therefore removed by the anti-reflection coating, and a higher contrast is expected.

垂直配向モード用の液晶セルに5Vの電圧を印加することにより、175cd/mの選択反射の強度がもたらされる。これは、垂直配向を合わせることにより、液晶セルが選択反射の強度を制御することを示す。 By applying a voltage of 5 V to the liquid crystal cell for the vertical alignment mode, a selective reflection intensity of 175 cd / m 2 is provided. This indicates that the liquid crystal cell controls the intensity of selective reflection by adjusting the vertical alignment.

選択反射抑制用の光学素子なしで、コレステリック液晶層からの蛍光強度は47cd/mである。垂直配向モード用の液晶セルに5Vを印加する光学素子では、26cd/mに減少する。この光学素子、すなわちL−円偏光子および垂直配向モード用の液晶セルの組合せを使用することにより、蛍光強度は1/1.8しか低減しない。したがって、この光学素子のコレステリック液晶層から発光された光への効果は、割に小さい。 Without the optical element for suppressing selective reflection, the fluorescence intensity from the cholesteric liquid crystal layer is 47 cd / m 2 . In the optical element that applies 5 V to the liquid crystal cell for the vertical alignment mode, it decreases to 26 cd / m 2 . By using this optical element, that is, a combination of an L-circular polarizer and a liquid crystal cell for the vertical alignment mode, the fluorescence intensity is reduced only by 1 / 1.8. Therefore, the effect of the optical element on the light emitted from the cholesteric liquid crystal layer is relatively small.

例3
この例において、例1で調製したコレステリック液晶層のサンプルを、発光コレステリック液晶層として使用する。
Example 3
In this example, the sample of the cholesteric liquid crystal layer prepared in Example 1 is used as the light-emitting cholesteric liquid crystal layer.

L−円偏光子および垂直配向モード用の液晶セルからなる例2で使用された光学素子を、ここで選択反射を抑制する光学素子として使用する。同様に例2のように、コレステリック液晶層のサンプルの基板を水平に置き、その表面に対する垂直線から5°の角度傾斜した方向から照射する。   The optical element used in Example 2 consisting of an L-circular polarizer and a liquid crystal cell for vertical alignment mode is used here as an optical element for suppressing selective reflection. Similarly, as in Example 2, a sample substrate of a cholesteric liquid crystal layer is placed horizontally and irradiated from a direction inclined at an angle of 5 ° with respect to a vertical line with respect to the surface.

選択反射の強度を、5,520cd/mとして決定する。L−円偏光子および垂直配向モード用の液晶セルからなる光学素子を、光源とコレステリック液晶層との間に配するとき、選択反射の強度は97cd/mに低減し、これは、以前の値の1/57以下であり、例2と同様に、高いコントラストが得られる。 The intensity of selective reflection is determined as 5,520 cd / m 2 . When an optical element composed of an L-circular polarizer and a liquid crystal cell for vertical alignment mode is arranged between the light source and the cholesteric liquid crystal layer, the intensity of selective reflection is reduced to 97 cd / m 2 , It is 1/57 or less of the value, and a high contrast is obtained as in Example 2.

L−円偏光子のみをコレステリック液晶層のサンプル上に配するとき、反射光の強度は、106cd/mである。これは、光学素子の反射のほとんどがL−円偏光子自体の表面反射であることを意味する。反射防止コーティングがこの表面反射を除去し、かなり高いコントラストがこのシステムにおいて予想されることは、かなり明らかである。 When only the L-circular polarizer is disposed on the sample of the cholesteric liquid crystal layer, the intensity of the reflected light is 106 cd / m 2 . This means that most of the reflection of the optical element is the surface reflection of the L-circular polarizer itself. It is quite obvious that the anti-reflective coating removes this surface reflection and a fairly high contrast is expected in this system.

垂直配向モード用の液晶セルに3Vおよび5Vの電圧を交互に印加することにより、それぞれ471cd/mおよび2,520cd/mの選択反射の強度がもたらされる。この結果は、垂直配向液晶セルを合わせることにより、選択反射の強度を制御することを示している。 By applying a voltage of 3V and 5V are alternately in the liquid crystal cell for vertical alignment mode, each intensity of the selective reflection 471cd / m 2 and 2,520cd / m 2 results. This result shows that the intensity of selective reflection is controlled by combining vertically aligned liquid crystal cells.

コレステリック液晶層からの蛍光強度は、選択反射抑制用の光学素子なしで18cd/mであり、光学素子ありで3Vおよび5Vを垂直配向モード用の液晶セルに印加するとそれぞれ3.6cd/mおよび7cd/mである。蛍光強度は、L−円偏光子および垂直配向モード用の液晶セルの組合せを使用することにより1/2.6のみにしかならず、すなわち、光学素子のコレステリック液晶層から発光された光への効果は、割に小さい。 The fluorescence intensity from the cholesteric liquid crystal layer is 18 cd / m 2 without the optical element for suppressing selective reflection, and when 3 V and 5 V are applied to the liquid crystal cell for vertical alignment mode with the optical element, 3.6 cd / m 2 respectively. And 7 cd / m 2 . The fluorescence intensity is only 1 / 2.6 by using the combination of the L-circular polarizer and the liquid crystal cell for the vertical alignment mode, that is, the effect on the light emitted from the cholesteric liquid crystal layer of the optical element is It is small.

例4
ねじれネマティック(TN)モード用の液晶セルを調製する。上にITO電極をパターン形成し、従来の/市販のポリイミド配向層で覆った2つのガラス基板を、焼成し、ラビングする。それらを、2つの基板のラビング方向が90°の角度を形成するよう組み立てる。セルギャップを5μmに設定する。Merck KGaAからの液晶材料「MLC-6424」をセルに充填する。この液晶は、複屈折(Δn)0.0928および誘電異方性(Δε)10.6を有する。
Example 4
A liquid crystal cell for twisted nematic (TN) mode is prepared. Two glass substrates with ITO electrodes patterned thereon and covered with a conventional / commercial polyimide alignment layer are fired and rubbed. They are assembled so that the rubbing directions of the two substrates form an angle of 90 °. The cell gap is set to 5 μm. Fill the cell with liquid crystal material “MLC-6424” from Merck KGaA. This liquid crystal has birefringence (Δn) 0.0928 and dielectric anisotropy (Δε) 10.6.

例1で調製したコレステリック液晶層のサンプルを、ここで再び発光コレステリック液晶層として使用する。   The sample of the cholesteric liquid crystal layer prepared in Example 1 is again used as the luminescent cholesteric liquid crystal layer.

例2に記載したように、コレステリック液晶層の基板を水平に置き、その表面に対する垂直線から5°の角度傾斜した方向から照射する。選択反射の強度を3,670cd/mとして測定する。例2と同様に、光学素子を導入するとき、それは低減する。光源とコレステリック液晶層との間に配される、L−円偏光子および5Vの電圧を印加するTNモード用の液晶セルからなる光学素子の使用によって、選択反射の強度が上記の3,670cd/mの値から99cd/mに低減し、これは前記の値の1/37以下であり、高いコントラストが得られる。 As described in Example 2, the substrate of the cholesteric liquid crystal layer is placed horizontally and irradiated from a direction inclined at an angle of 5 ° with respect to the normal to the surface. The intensity of selective reflection is measured as 3,670 cd / m 2 . As with Example 2, when an optical element is introduced, it is reduced. By using an optical element composed of an L-circular polarizer and a liquid crystal cell for TN mode applying a voltage of 5 V, which is disposed between the light source and the cholesteric liquid crystal layer, the intensity of selective reflection is 3,670 cd / s. reduced from the value of m 2 in 99CD / m 2, this is 1/37 or less of the value, high contrast is obtained.

L−円偏光子のみをコレステリック液晶層のサンプル上に配するとき、反射光の強度は、106cd/mである。例3と同様に、これは、光学素子の反射のほとんどがL−円偏光子自体の表面反射であることを意味する。 When only the L-circular polarizer is disposed on the sample of the cholesteric liquid crystal layer, the intensity of the reflected light is 106 cd / m 2 . Similar to Example 3, this means that most of the reflection of the optical element is a surface reflection of the L-circular polarizer itself.

代わりに、TNモード用の液晶セルへの0Vの電圧の印加(すなわち電圧なし)によって、125cd/mの選択反射の強度がもたらされる。この結果は、垂直配向液晶セルを合わせることにより、選択反射の強度を制御することを示している。 Instead, application of a voltage of 0 V to the liquid crystal cell for TN mode (ie no voltage) results in a selective reflection intensity of 125 cd / m 2 . This result shows that the intensity of selective reflection is controlled by combining vertically aligned liquid crystal cells.

コレステリック液晶層からの蛍光強度は、選択反射抑制用の光学素子なしで11cd/mであり、光学素子ありで0VをTNモード用の液晶セルに印加すると3cd/mである。L−円偏光子およびTNモード用の液晶セルの組合せからなる光学素子の使用によって、液晶セルは、蛍光強度をその上記の値の1/3.6に低減させる。これは、光学素子が、コレステリック液晶層から発光された光に割に小さい効果しかないことを示す。 The fluorescence intensity of the cholesteric liquid crystal layer is 11 cd / m 2 without the optical element for the selective reflection suppressing a 3 cd / m 2 when 0V is applied to the liquid crystal cell for TN mode has the optical element. By using an optical element comprising a combination of an L-circular polarizer and a liquid crystal cell for TN mode, the liquid crystal cell reduces the fluorescence intensity to 1 / 3.6 of the above value. This indicates that the optical element has a relatively small effect on the light emitted from the cholesteric liquid crystal layer.

例5
例2と同様に、例2で作られた垂直配向ネマティック液晶を有する液晶セルを、液晶セルとして使用する。例1で作られたコレステリック液晶層を、コレステリック液晶層として使用する。本例である例5と例2との違いは、コレステリック液晶層をブルー相の材料を有する層の代わりに使用し、R−円偏光子をL−円偏光子の代わりに使用する点である。R−円偏光子が、コレステリック液晶層と4分の1波長板がコレステリック液晶層に面している液晶セルとの間に挟まれている。さらに、液晶セルが、R−円偏光子とこの透過軸をR−円偏光子の直線偏光子のものに垂直に有する追加の直線偏光子との間に挟まれている。
Example 5
As in Example 2, the liquid crystal cell having the vertically aligned nematic liquid crystal prepared in Example 2 is used as the liquid crystal cell. The cholesteric liquid crystal layer produced in Example 1 is used as the cholesteric liquid crystal layer. The difference between Example 5 and Example 2 is that a cholesteric liquid crystal layer is used instead of a layer having a blue phase material, and an R-circular polarizer is used instead of an L-circular polarizer. . An R-circular polarizer is sandwiched between a cholesteric liquid crystal layer and a liquid crystal cell with a quarter wave plate facing the cholesteric liquid crystal layer. Furthermore, a liquid crystal cell is sandwiched between the R-circular polarizer and an additional linear polarizer having this transmission axis perpendicular to that of the R-circular polarizer.

例2と同様に、上にコレステリック液晶層を形成した基板を水平に置き、表面に対する垂直線から5°の角度傾斜した方向から照射する。コレステリック液晶層自体からの選択反射の強度は、660cd/mである。光源とコレステリック液晶層との間にR−円偏光子、垂直配向モード液晶セルおよび直線偏光子からなる光学素子を導入する際、コレステリック液晶層からの選択反射の強度は、18cd/mに低減する。すなわち、以前の値の1/40以下である。そして、同時に、高いコントラストが得られる。コレステリック液晶層を除去するとき、反射光の強度は15cd/mである。この反射光は、光学素子自体の中の偏光子の表面反射が原因であり、したがって、反射防止コーティングにより除去される。したがって、さらに高いコントラストの達成が予想される。選択反射からの光の強度は、垂直配向を有する液晶セルに7V、5Vおよび3Vの電圧をそれぞれ印加することにより、それぞれ420cd/m、360cd/mおよび66cd/mとなる。この結果は、垂直配向を有する液晶セルに様々な電圧を印加することにより、選択反射からの光の強度が制御されることを明らかに示している。 In the same manner as in Example 2, a substrate on which a cholesteric liquid crystal layer is formed is placed horizontally and irradiated from a direction inclined at an angle of 5 ° with respect to a vertical line with respect to the surface. The intensity of selective reflection from the cholesteric liquid crystal layer itself is 660 cd / m 2 . When an optical element comprising an R-circular polarizer, a vertical alignment mode liquid crystal cell and a linear polarizer is introduced between the light source and the cholesteric liquid crystal layer, the intensity of selective reflection from the cholesteric liquid crystal layer is reduced to 18 cd / m 2 . To do. That is, it is 1/40 or less of the previous value. At the same time, high contrast can be obtained. When removing the cholesteric liquid crystal layer, the intensity of the reflected light is 15 cd / m 2 . This reflected light is due to the surface reflection of the polarizer in the optical element itself and is therefore removed by the antireflection coating. Therefore, higher contrast is expected to be achieved. The intensity of the light from the selective reflection, 7V the liquid crystal cell having a vertically aligned, by applying respective voltages of 5V and 3V, respectively a 420cd / m 2, 360cd / m 2 and 66 cd / m 2. This result clearly shows that the intensity of light from selective reflection is controlled by applying various voltages to the liquid crystal cell having the vertical alignment.

コレステリック液晶層からの蛍光強度は、選択反射抑制用の光学素子なしで34cd/mであり、垂直配向を有する液晶セルに5Vの電圧を印加する光学素子を使用するとき、10cd/mに減少する。したがって、蛍光強度は、R−円偏光子、垂直配向液晶セルおよび直線偏光子の組合せの使用により、その以前の値の1/3しか低減しない。すなわち、光学素子のコレステリック液晶層から発光された光への効果は、非常に小さい。さらに、液晶セルに3Vおよび0Vの電圧をそれぞれ印加することにより、それぞれ3cd/mおよび0.2cd/mの蛍光強度がもたらされる。これは、垂直配向を有する液晶セルに様々な電圧を印加することにより、蛍光強度も制御されることを示している。 The fluorescence intensity of the cholesteric liquid crystal layer is 34 cd / m 2 without the optical element for the selective reflection suppressing, when using an optical element for applying a voltage of 5V to the liquid crystal cell having a vertically aligned, to 10 cd / m 2 Decrease. Thus, the fluorescence intensity is reduced by only 1/3 of its previous value by using a combination of R-circular polarizer, vertically aligned liquid crystal cell and linear polarizer. That is, the effect on the light emitted from the cholesteric liquid crystal layer of the optical element is very small. Further, by applying 3V and 0V voltage, respectively to the liquid crystal cell, the fluorescence intensity of 3 cd / m 2 and 0.2 cd / m 2 are respectively provided. This indicates that the fluorescence intensity is also controlled by applying various voltages to the liquid crystal cell having the vertical alignment.

比較例1
例5の実験を繰り返す。しかしながら、ここでは、R−円偏光子の代わりにL−円偏光子をスイッチング素子に適用する。ここでは、コレステリック液晶層からの選択反射の強度は660cd/mである。そして、L−円偏光子、垂直配向モードで垂直な液晶セルおよび直線偏光子からなる光学素子を、光源とコレステリック液晶層との間に配する。これは、コレステリック液晶層からの選択反射の強度を9cd/mに低減させ、すなわち例5で得られる値とほぼ同じである。3V〜7Vの範囲の電圧を垂直配向モードで液晶セルに印加しても、選択反射の強度は約9cd/mの値のままである。そして、それぞれ5Vおよび0Vの電圧をそれぞれ垂直液晶セルに印加した光学素子では、観測された蛍光強度は、それぞれ5cd/mおよび0.2cd/mである。この結果は、ここで使用したL−円偏光子、液晶セルおよび直線偏光子の組合せは、コレステリック液晶層がL円偏光を反射することができないから、コレステリック液晶層から発光された光にしたがって反射光を利用することができないことを明らかに示している。したがって、黒の状態の素子の選択反射を抑制する間、光の利用効率を同時に改善しない。
Comparative Example 1
The experiment of Example 5 is repeated. However, here, an L-circular polarizer is applied to the switching element instead of the R-circular polarizer. Here, the intensity of selective reflection from the cholesteric liquid crystal layer is 660 cd / m 2 . Then, an optical element including an L-circular polarizer, a vertical liquid crystal cell in a vertical alignment mode, and a linear polarizer is disposed between the light source and the cholesteric liquid crystal layer. This reduces the intensity of selective reflection from the cholesteric liquid crystal layer to 9 cd / m 2 , that is, almost the same value as that obtained in Example 5. Even when a voltage in the range of 3V to 7V is applied to the liquid crystal cell in the vertical alignment mode, the intensity of selective reflection remains at a value of about 9 cd / m 2 . Then, the optical element is applied 5V and 0V voltage to the respective vertical liquid crystal cell, respectively, the observed fluorescence intensity, respectively 5 cd / m 2 and 0.2 cd / m 2. As a result, the combination of the L-circular polarizer, the liquid crystal cell and the linear polarizer used here reflects the light emitted from the cholesteric liquid crystal layer because the cholesteric liquid crystal layer cannot reflect the L circularly polarized light. It clearly shows that light cannot be used. Therefore, the light use efficiency is not improved at the same time while suppressing the selective reflection of the element in the black state.

コレステリック液晶層の選択反射を抑制する1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する膜を含む本発明の1番目に好ましい態様の電気光学スイッチング素子の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of an electro-optic switching element according to a first preferred embodiment of the present invention including a film having one or more Brewster angles that suppresses selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer. コレステリック液晶層の選択反射を抑制する1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する膜を含む本発明の別の電気光学スイッチング素子である2番目に好ましい態様の電気光学スイッチング素子の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a second preferred embodiment of an electro-optic switching element that is another electro-optic switching element of the present invention including a film having one or more Brewster angles that suppresses selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer. .

コレステリック液晶層の選択反射を抑制する1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する膜を含み、それらは各々1または2以上の部品を含む、本発明の3番目に好ましい態様の電気光学スイッチング素子の断面図である。An electro-optic switching element according to a third preferred embodiment of the present invention, comprising a film having one or more Brewster angles that suppresses selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer, each comprising one or more parts FIG. ディスプレイ面の垂直線とブリュースター角を有する膜の入射面に平行に振動する電気ベクトルを有する偏光との間の、屈折率nの異なる値についての角度αの関数としての角度βを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the angle β as a function of the angle α for different values of the refractive index n between the normal of the display surface and polarized light having an electric vector oscillating parallel to the entrance surface of the film having a Brewster angle. is there.

ディスプレイ面の垂直線(膜に対する垂直線)とブリュースター角を有する膜のコレステリック液晶層から発光された偏光との間の、屈折率nの異なる値についての角度αの関数としての角度γを示す図である。Shows the angle γ as a function of the angle α for different values of the refractive index n between the normal of the display surface (perpendicular to the film) and the polarized light emitted from the cholesteric liquid crystal layer of the film having a Brewster angle FIG. 垂直配向を有する液晶層を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する4番目に好ましい態様の断面図である。It is sectional drawing of the 4th preferable aspect which suppresses the selective reflection of the cholesteric liquid crystal layer using the liquid crystal layer which has vertical alignment.

ねじれネマティックモードで配向/作動する液晶相を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する本発明の5番目に好ましい態様の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a fifth preferred embodiment of the present invention that suppresses selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer using a liquid crystal phase that is aligned / operated in a twisted nematic mode. ハイブリッド配向ネマティックモードで配向/作動する液晶相を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する本発明の6番目に好ましい態様の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a sixth preferred embodiment of the present invention that suppresses selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer using a liquid crystal phase that is aligned / operated in a hybrid alignment nematic mode.

ベンド配向ネマティックモードで配向/作動する液晶相を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する本発明の7番目に好ましい態様の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a seventh preferred embodiment of the present invention that suppresses selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer using a liquid crystal phase that is aligned / operated in a bend alignment nematic mode. イン・プレン・スイッチング型液晶モードで配向/作動する液晶相を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する本発明の8番目に好ましい態様の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of an eighth preferred embodiment of the present invention that suppresses selective reflection of a cholesteric liquid crystal layer using a liquid crystal phase that is aligned / operated in an in-prene switching type liquid crystal mode.

符号の説明Explanation of symbols

101 1つまたは2つ以上のブリュースター角θを有する構造を有する膜
102 直線偏光子
103 広波長範囲の4分の1波長板
104 コレステリック液晶層
105 光散乱層
106 入射面に平行に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
107 入射面に垂直に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
108 コレステリック液晶層から発光された円偏光
109 光吸収層
101 A film 102 having a structure having one or two or more Brewster angles θ B A linear polarizer 103 A quarter-wave plate 104 in a wide wavelength range 104 A cholesteric liquid crystal layer 105 A light scattering layer 106 Oscillates parallel to the incident surface Incident polarized light 107 having an electric vector Incident polarized light 108 having an electric vector oscillating perpendicular to the incident plane Circularly polarized light 109 emitted from a cholesteric liquid crystal layer Light absorbing layer

201 1つまたは2つ以上のブリュースター角θを有する構造を有する膜
202 直線偏光子
203 広波長範囲の4分の1波長板
204 コレステリック液晶層
205 光散乱層
206 入射面に平行に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
207 入射面に垂直に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
208 コレステリック液晶層から発光された円偏光
201 A film 202 having a structure having one or two or more Brewster angles θ B A linear polarizer 203 A quarter-wave plate 204 in a wide wavelength range 204 A cholesteric liquid crystal layer 205 A light scattering layer 206 Oscillates parallel to the incident surface Incident polarized light 207 having an electric vector Incident polarized light 208 having an electric vector oscillating perpendicularly to the incident plane 208 Circularly polarized light emitted from a cholesteric liquid crystal layer

301 1つまたは2つ以上のブリュースター角θを有する構造を有する膜を支持する透明基板
302 直線偏光子
303 広波長範囲の4分の1波長板
304 コレステリック液晶層
305 光散乱層
306 入射面に平行に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
307 入射面に垂直に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
308 コレステリック液晶層から発光された円偏光
309 ブリュースター角θと異なる角度αを有するくさび
310 ブリュースター角θおよびαを有する膜
301 Transparent substrate 302 supporting a film having a structure having one or more Brewster angles θ B Linear polarizer 303 Quarter wavelength plate 304 in a wide wavelength range Cholesteric liquid crystal layer 305 Light scattering layer 306 Incident surface Incident polarized light 307 having an electric vector oscillating parallel to the incident light 308 Incident polarized light 308 having an electric vector oscillating perpendicular to the incident plane Circularly polarized light 309 emitted from the cholesteric liquid crystal layer 309 A wedge 310 having a different angle α from the Brewster angle θ B Film with star angles θ B and α

601 液晶
602 広波長範囲の4分の1波長板
603 直線偏光子
604 光散乱層
605 コレステリック液晶層
606 コレステリック液晶層と同じ方向に回転する円偏光
607 コレステリック液晶層と異なる方向に回転する円偏光
608 コレステリック液晶層から発光された円偏光
601 Liquid crystal 602 Quarter wavelength plate 603 of wide wavelength range Linear polarizer 604 Light scattering layer 605 Cholesteric liquid crystal layer 606 Circularly polarized light 607 rotating in the same direction as the cholesteric liquid crystal layer Circularly polarized light 608 rotating in a direction different from the cholesteric liquid crystal layer Circularly polarized light emitted from a cholesteric liquid crystal layer

701 液晶
702 広波長範囲の4分の1波長板
703 直線偏光子
704 光散乱層
705 コレステリック液晶層
706 コレステリック液晶層と同じ方向に回転する円偏光
707 コレステリック液晶層と異なる方向に回転する円偏光
708 コレステリック液晶層から発光された円偏光
701 Liquid crystal 702 Quarter wavelength plate 703 in a wide wavelength range Linear polarizer 704 Light scattering layer 705 Cholesteric liquid crystal layer 706 Circularly polarized light 707 rotating in the same direction as the cholesteric liquid crystal layer Circularly polarized light 708 rotating in a different direction from the cholesteric liquid crystal layer Circularly polarized light emitted from a cholesteric liquid crystal layer

801 液晶
802 広波長範囲の4分の1波長板
803 直線偏光子
804 光散乱層
805 コレステリック液晶層
806 コレステリック液晶層と同じ方向に回転する円偏光
807 コレステリック液晶層と異なる方向に回転する円偏光
808 コレステリック液晶層から発光された円偏光
801 Liquid crystal 802 Quarter wavelength plate 803 of wide wavelength range 803 Linear polarizer 804 Light scattering layer 805 Cholesteric liquid crystal layer 806 Circular polarized light 807 rotating in the same direction as the cholesteric liquid crystal layer Circular polarized light 808 rotating in a different direction from the cholesteric liquid crystal layer Circularly polarized light emitted from a cholesteric liquid crystal layer

901 液晶
902 広波長範囲の4分の1波長板
903 直線偏光子
904 光散乱層
905 コレステリック液晶層
906 コレステリック液晶層と同じ方向に回転する円偏光
907 コレステリック液晶層と異なる方向に回転する円偏光
908 コレステリック液晶層から発光された円偏光
901 Liquid crystal 902 Quarter wavelength plate 903 in a wide wavelength range Linear polarizer 904 Light scattering layer 905 Cholesteric liquid crystal layer 906 Circularly polarized light 907 rotating in the same direction as the cholesteric liquid crystal layer Circularly polarized light 908 rotating in a different direction from the cholesteric liquid crystal layer Circularly polarized light emitted from a cholesteric liquid crystal layer

1001 液晶
1002 広波長範囲の4分の1波長板
1003 直線偏光子
1004 光散乱層
1005 コレステリック液晶層
1006 コレステリック液晶層と同じ方向に回転する円偏光
1007 コレステリック液晶層と異なる方向に回転する円偏光
1008 コレステリック液晶層から発光された円偏光
1009 交番電位を有する電極
1001 Liquid crystal 1002 A quarter-wave plate 1003 in a wide wavelength range 1003 Linear polarizer 1004 Light scattering layer 1005 Cholesteric liquid crystal layer 1006 Circularly polarized light 1007 rotating in the same direction as the cholesteric liquid crystal layer Circularly polarized light 1008 rotating in a different direction from the cholesteric liquid crystal layer Circularly polarized light emitted from a cholesteric liquid crystal layer 1009 Electrode having an alternating potential

Claims (31)

− 少なくとも1つの発光部分を含むコレステリック液晶、および
− 前記コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分
を含む、電気光学スイッチング素子。
An electro-optic switching element comprising: a cholesteric liquid crystal including at least one light-emitting portion; and an optical component capable of removing or reducing selective reflection of the cholesteric liquid crystal.
コレステリック液晶のらせんピッチが、発光部分から発光した光の光路長と一致する、請求項1に記載の電気光学スイッチング素子。   The electro-optic switching element according to claim 1, wherein a helical pitch of the cholesteric liquid crystal coincides with an optical path length of light emitted from the light emitting portion. 選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、
− 本質的にブリュースター角である1つの角または本質的にブリュースター角である2つ以上の角を有する光学成分、および
− 直線偏光を円偏光へ変換することができる光学成分
を含む、請求項1または2に記載の電気光学スイッチング素子。
An optical component that can eliminate or reduce selective reflection is
An optical component having one angle that is essentially a Brewster angle or more than one angle that is essentially a Brewster angle, and an optical component capable of converting linearly polarized light into circularly polarized light. Item 3. The electro-optical switching element according to Item 1 or 2.
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、ポリマーの層を含む、請求項3に記載の電気光学スイッチング素子。   The electro-optic switching element according to claim 3, wherein the optical component capable of removing or reducing the selective reflection of the cholesteric liquid crystal comprises a polymer layer. コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、
− 液晶層を含み、
− コレステリック液晶と液晶層との間に偏光子を含まず、および
− 液晶層の前記コレステリック液晶層と反対側に光学成分(光学成分は円偏光を直線偏光に変換することができる)、および本質的に直線偏光の電界面に平行な透過軸を有する偏光子を含む、
請求項1〜4のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
An optical component that can eliminate or reduce the selective reflection of cholesteric liquid crystals,
-Including a liquid crystal layer,
A polarizer is not included between the cholesteric liquid crystal and the liquid crystal layer, and an optical component on the opposite side of the liquid crystal layer from the cholesteric liquid crystal layer (the optical component can convert circularly polarized light into linearly polarized light), and the essence A polarizer having a transmission axis parallel to the electric field plane of linearly polarized light,
The electro-optic switching element according to claim 1.
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分の液晶層が、以下の配向
− ねじれネマティック、
− ハイブリッド配向ネマティックまたは
− 垂直配向ネマティック
のうちの1つを有するものから選択される液晶層である、請求項1〜5のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
The liquid crystal layer of the optical component capable of removing or reducing the selective reflection of the cholesteric liquid crystal has the following orientation-twisted nematic,
The electro-optic switching element according to claim 1, wherein the electro-optic switching element is a liquid crystal layer selected from one having hybrid alignment nematic or vertical alignment nematic.
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、
− 液晶層を含み、
− コレステリック液晶層と同じねじれ方向を有する円偏光を直線偏光に変換することができるコレステリック液晶層に面する側に光学成分を含み、および
− 液晶層を挟んでいるそれぞれの透過軸が互いに垂直である2つの直線偏光子および円偏光から変換される直線偏光の電界面に平行なコレステリック液晶層に近い偏光子の透過軸を含む、
請求項1〜4のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
An optical component that can eliminate or reduce the selective reflection of cholesteric liquid crystals,
-Including a liquid crystal layer,
-An optical component is included on the side facing the cholesteric liquid crystal layer capable of converting circularly polarized light having the same twist direction as the cholesteric liquid crystal layer into linearly polarized light, and-the transmission axes sandwiching the liquid crystal layer are perpendicular to each other Including two linear polarizers and a transmission axis of the polarizer close to a cholesteric liquid crystal layer parallel to the electric field plane of linearly polarized light converted from circularly polarized light,
The electro-optic switching element according to claim 1.
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分の液晶層が、以下の群の液晶層
− イン・プレン・スイッチング型液晶層、
− フリンジフィールドスイッチング液晶層、
− 強誘電性液晶層、または
− 強誘電性液晶ポリマー
から選択される液晶層である、請求項7に記載の電気光学スイッチング素子。
A liquid crystal layer of an optical component capable of removing or reducing the selective reflection of cholesteric liquid crystal is a liquid crystal layer of the following group-in-plane switching type liquid crystal layer,
-Fringe field switching liquid crystal layer,
The electro-optic switching element according to claim 7, which is a liquid crystal layer selected from a ferroelectric liquid crystal layer or a ferroelectric liquid crystal polymer.
コレステリック液晶とコレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分との間のギャップが0.1mm以下である、請求項1〜8のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。   The electro-optic switching element according to any one of claims 1 to 8, wherein a gap between the cholesteric liquid crystal and an optical component capable of removing or reducing selective reflection of the cholesteric liquid crystal is 0.1 mm or less. 円偏光を直線偏光に変換することができる光学成分の合計の厚さが0.1mm以下である、請求項1〜9のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。   The electro-optic switching element according to claim 1, wherein the total thickness of optical components capable of converting circularly polarized light into linearly polarized light is 0.1 mm or less. 3つの発光手段を含み、それぞれ3つの異なる波長の3つのうちの1つの発光用であり、前記3つの手段のそれぞれが3つの層のそれぞれを形成する、請求項1〜10のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。   11. A light emitting device according to any of claims 1 to 10, comprising three light emitting means, each for light emission of one of three of three different wavelengths, each of said three means forming each of three layers. Electro-optic switching element. 3つの異なる領域を有する発光手段を含み、それぞれが異なるエミッタを有し、それぞれが3つの異なる波長のそれぞれの発光用である、請求項1〜11のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。   The electro-optic switching element according to claim 1, comprising light emitting means having three different regions, each having a different emitter, each for light emission of three different wavelengths. 3つの異なる波長のそれぞれの発光用の前記3つの異なる領域はそれぞれ、90.000μm以下の伸展を有する、請求項12に記載の電気光学スイッチング素子。 13. The electro-optic switching element according to claim 12, wherein each of the three different regions for light emission at each of three different wavelengths has an extension of 90.000 [mu] m < 2 > or less. 光を散乱させる手段を含む、請求項1〜13のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。   The electro-optic switching element according to claim 1, comprising means for scattering light. 光を散乱させる手段が、周囲材料のものと屈折率が異なる複数の領域を有するシートである、請求項14に記載の電気光学スイッチング素子。   15. The electro-optic switching element according to claim 14, wherein the means for scattering light is a sheet having a plurality of regions having a refractive index different from that of the surrounding material. 光を散乱させる手段が、高分子分散液晶(PDLC)であるか、またはPDLCを含む、請求項14または15に記載の電気光学スイッチング素子。   The electro-optic switching element according to claim 14 or 15, wherein the means for scattering light is a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) or includes PDLC. 高分子分散液晶が、好ましくは光散乱状態と透明状態との間を切り換えるために、電気的にアドレス可能である、請求項16に記載の電気光学スイッチング素子。   17. The electro-optic switching element according to claim 16, wherein the polymer dispersed liquid crystal is electrically addressable, preferably for switching between a light scattering state and a transparent state. 本質的にブリュースター角である1つの角または本質的にブリュースター角である2つ以上の角を有する光媒体が、光を散乱させる手段として作用することができる、請求項3または4に記載の電気光学スイッチング素子。   5. An optical medium having one angle that is essentially a Brewster angle or more than one angle that is essentially a Brewster angle, can act as a means for scattering light. Electro-optic switching element. 少なくとも1つの発光部分を含有するコレステリック液晶の少なくとも1つの面が、光吸収層で覆われている、請求項1〜18のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。   The electro-optic switching element according to claim 1, wherein at least one surface of the cholesteric liquid crystal containing at least one light-emitting portion is covered with a light absorption layer. コレステリック液晶の、前記コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分に面する側が、コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層に覆われている、請求項1〜19のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。   The side of the cholesteric liquid crystal facing the optical component capable of removing or reducing the selective reflection of the cholesteric liquid crystal is covered with a layer that is not transparent to circularly polarized light having a rotation opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal. The electro-optic switching element according to claim 1. コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層が、ハーフミラーからなる、請求項20に記載の電気光学スイッチング素子。   21. The electro-optic switching element according to claim 20, wherein the layer that is not transparent to circularly polarized light having a rotation opposite to the twisted direction of the cholesteric liquid crystal is a half mirror. コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層が、少なくとも1つの面が4分の1波長板で覆われている直線偏光子からなる、請求項20に記載の電気光学スイッチング素子。   21. The layer that is not transparent to circularly polarized light having a rotation opposite to the twist direction of the cholesteric liquid crystal comprises a linear polarizer having at least one surface covered with a quarter wave plate. Electro-optic switching element. 直線偏光子が、ワイヤーグリッドからなる、請求項22に記載の電気光学スイッチング素子。   The electro-optic switching element according to claim 22, wherein the linear polarizer is made of a wire grid. ディスプレイ情報への、請求項1〜23のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子の使用。 Use of the electro-optic switching element according to any of claims 1 to 23 for display information. 電気光学ディスプレイにおける、請求項1〜23のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子の使用。   Use of the electro-optic switching element according to any of claims 1 to 23 in an electro-optic display. 請求項1〜23のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子を1または2以上含む、電気光学ディスプレイ。   An electro-optic display comprising one or more electro-optic switching elements according to claim 1. 請求項26に記載の電気光学ディスプレイを1または2以上含む、ディスプレイデバイス。   27. A display device comprising one or more electro-optic displays according to claim 26. ディスプレイ情報への、請求項26に記載の電気光学ディスプレイの使用。   27. Use of an electro-optic display according to claim 26 for display information. サブユニットを有する1つまたは2つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜またはプレートの製造方法であり、サブユニットが支持体または基板から突き出るよう構築されることを特徴とする、前記方法。   A method of manufacturing a membrane or plate having a structure having one or more Brewster angles with subunits, wherein the subunits are constructed to protrude from a support or substrate. コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させる手段が組み込まれることを特徴とする、請求項1〜23のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子の製造方法。   24. The method for manufacturing an electro-optic switching element according to claim 1, wherein means for removing or reducing selective reflection of the cholesteric liquid crystal is incorporated. コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させる手段が組み込まれることを特徴とする、請求項26に記載の電気光学ディスプレイの製造方法。   27. The method of manufacturing an electro-optic display according to claim 26, wherein means for removing or reducing selective reflection of the cholesteric liquid crystal is incorporated.
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