JP2010532497A - カラー液晶ディスプレイパネル設計 - Google Patents

Abstract

本願の液晶ディスプレイを形成する方法は、青色発光体ピーク波長、緑色発光体ピーク波長、及び赤色発光体ピーク波長を測定する工程と、青色発光体ピーク波長よりも短い波長である青色ピーク反射波長を有する青色光反射液晶層、実質的に緑色発光体ピーク波長と等しい、又はそれよりも長い緑色ピーク反射波長を有する緑色光反射液晶層、及び赤色発光体ピーク波長よりも長い波長である赤色ピーク反射波長を有する赤色光反射液晶層を備える液晶ディスプレイをアセンブリする工程と、を含む。上記方法で形成された液晶ディスプレイもまた、本発明の範囲内である。
【選択図】図１

Description

本開示は、カラー液晶ディスプレイパネル設計、具体的には、フルカラー反射ディスプレイパネルの色設計に関する。

反射ディスプレイの色域は、ディスプレイの固有の赤、緑、及び青原色、並びに照射スペクトルの両方に依存する。コレステリック液晶層は、特定の波長の光を反射し、他の全ての光波長を伝送するように、反射ディスプレイにおいて利用される。

コレステリック液晶は、規定のピッチを有する螺旋構造を自発的に形成するように、ともに混合されたネマチック液晶及びキラル添加物からなる。このピッチによって、反射される光の波長、ひいては、材料の知覚色が決まる。コレステリック液晶ディスプレイのピクセルは、適切な駆動スキームを適用することによって、その平面反射状態と、その半透明の焦点円錐状態との間で切り替わることができる。その反射状態では、デバイスの観察色は、コレステリック反射と背景色との組み合わせである。

フルカラーコレステリック液晶ディスプレイは、一組の赤色、緑色、及び青色の反射液晶パネルを互いの上部に積層することによって作製することができる。全ての角度で拡散照射できる典型的なディスプレイ構成は、一部分において、観察視角に依存する、観察色を提供する。この観察色は、垂直又は軸上からより傾斜した角度でより短い波長へと変化する。この効果は、観察画像において色彩度の減退につながるため、ディスプレイでは望ましくない。

本開示は、カラー液晶ディスプレイパネル設計、具体的には、フルカラー反射ディスプレイパネルの色設計に関する。本開示は、更に、最適な軸上色性能をもたらし、特定の照射条件下での軸外色シフトを最小化する、赤、青、及び緑原色を有する、反射コレステリック液晶ディスプレイの設計に関する。観察色域は最小化され得、軸外色シフトは、照射スペクトルに対する、コレステリック液晶の赤、青、及び緑原色の反射率ピークの慎重な配置によって最小化され得る。

第１の実施形態において、液晶ディスプレイを形成する方法は、青色発光体ピーク波長、緑色発光体ピーク波長、及び赤色発光体ピーク波長を決定する工程と、青色発光体ピーク波長よりも短い波長である青色ピーク反射波長を有する青色光反射液晶層、及び実質的に緑色発光体ピーク波長と等しい、又はそれよりも長い緑色ピーク反射波長を有する緑色光反射液晶層、及び赤色発光体ピーク波長よりも長い波長である赤色ピーク反射波長を有する赤色光反射液晶層を備える、液晶ディスプレイをアセンブリする工程と、を含む。

別の実施形態において、液晶ディスプレイは、青色ピーク反射波長を有する青色光反射液晶層と、緑色ピーク反射波長を有する緑色光反射液晶層と、赤色ピーク反射波長を有する赤色光反射液晶層と、を含む。液晶ディスプレイは、青色発光体ピーク波長、緑色発光体ピーク波長、及び赤色発光体ピーク波長を有する発光体によって照射されるように構成される。青色光反射液晶層の青色ピーク反射波長は、青色発光体ピーク波長よりも短い波長である。緑色光反射液晶層の緑色ピーク反射波長は、実質的に緑色発光体ピーク波長と等しい、又はそれよりも長い。赤色光反射液晶層の赤色ピーク反射波長は、赤色発光体ピーク波長よりも長い波長である。

添付の図面と共に以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解され得る。
例示的な液晶ディスプレイの概略側面図。 別の例示的な液晶ディスプレイの概略側面図。 発光体可視光スペクトルに重ね合わせた２つの青色光反射液晶セルの可視光スペクトル。 発光体可視光スペクトルに重ね合わせた２つの赤色光反射液晶セルの可視光スペクトル。 発光体可視光スペクトルに重ね合わせた３つの緑色光反射液晶セルの可視光スペクトル。

図は正確な縮尺である必要はない。図で用いられる同様の番号は同様の構成部品を指す。しかしながら、所定の図中の構成要素を指す数字の使用は、同じ数字を付けられた別の図中の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されよう。

以下の説明では、その一部を形成する添付図面を参照し、そこでは実例としていくつかの具体的な実施形態が示される。本発明の範囲又は趣旨を逸脱せずに、その他の実施形態が考えられ、実施され得ることを理解すべきである。したがって、以下の「発明を実施するための形態」は、限定する意味で理解すべきではない。

本発明で使用する全ての科学用語及び専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に使用される意味を有する。本明細書にて提供される定義は、本明細書でしばしば使用されるある種の用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。

他に指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴サイズ、量、物理特性を表わす数字は全て、どの場合においても用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、当業者が本明細書で開示される教示内容を用いて、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。

端点による数値範囲の詳述には、その範囲内に組み入れられる全ての数が包含され（例えば、１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が包含される）並びにその範囲内のあらゆる範囲が包含される。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が特に明確に指示しない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その内容が特に明確に指示しない限り、一般的に「及び／又は」を包含する意味で用いられる。

本開示は、カラー液晶ディスプレイパネル設計、具体的には、フルカラー反射ディスプレイパネルの色設計に関する。本開示は、更に、最適な軸上色性能をもたらし、特定の照射条件下での軸外色シフトを最小化する、赤、青、及び緑原色を有する、反射コレステリック液晶ディスプレイの設計に関する。観察色域は最小化され得、軸外色シフトは、照射スペクトルに対する、コレステリック液晶の赤、青、及び緑原色の反射率ピークの慎重な配置によって最小化され得る。本発明を限定するものではないが、本発明の種々の態様は以下に提供する実施例の考察を通して正しく認識されるだろう。

図１は、例示的な液晶ディスプレイ１００の概略側面図である。多くの実施形態において、液晶ディスプレイ１００は、青色ピーク反射波長を有する青色光反射液晶層１１０と、緑色ピーク反射波長を有する緑色光反射液晶層１２０と、赤色ピーク反射波長を有する赤色光反射液晶層１３０とを有する、フルカラー液晶ディスプレイである。色層の順序は任意であり、いかなる色順で積層されてもよく、図面に示される色順に限定されない。液晶ディスプレイ１００は、所望に応じて、照射される際に、背景色１５５を提供することができる基盤又は基材層１４０を含むことができる。

多くの実施形態において、液晶ディスプレイ１００は、コレステリック液晶ディスプレイ、又はコレステリック液晶反射ディスプレイである。一部の実施形態において、コレステリック液晶反射ディスプレイは、例えば、受動マトリクスディスプレイ等の双安定コレステリック液晶反射ディスプレイである。従来のネマチック液晶ベースのディスプレイとは異なり、コレステリック液晶ディスプレイは、偏光子又は色フィルタを必要とせず、結果として、単純なディスプレイデバイス構造をもたらす。フルカラーネマチック液晶ベースのディスプレイにおいて、赤色、青色、及び緑色のサブピクセルは、並べて配置される。結果として、表示画面の３分の１のみが、個々の赤、青、及び緑原色のそれぞれによって占有される。一方で、それぞれのコレステリック液晶の赤色、青色、及び緑色サブピクセルは、他の２つの原色を伝送する間に単一原色を反射する。フルカラーコレステリック液晶ディスプレイは、個々の赤色、青色、及び緑色ピクセルを互いの上部に積層した状態で、一組の赤色、青色、及び緑色パネルを互いの上部に積層することによって構築することができる。したがって、表示画面全体は、３色のそれぞれによって利用することができ、結果として、改良されたディスプレイ輝度をもたらす。

これらのディスプレイは、電界（Ｅ）を電極に印加すると、弱く散乱する焦点円錐状態から反射平面状態へ切り替わることができる、透明電極間に挟まれる高分子分散液晶フィルムを含むことができる。これらの状態はいずれも、Ｅ＝０で安定している。これは、テクスチャが「固定」され、再度作用を受けるまで元の状態のままである（すなわち、デバイスは双安定性である）ことを意味する。平面状態から焦点円錐状態への切り替えには低電圧のパルスが必要になる一方で、焦点円錐状態から平面状態へ戻るのには高電圧のパルスが必要となり、デバイスをホメオトロピック状態とした後、最終的な平面状態となる。

液晶ディスプレイ１００は、発光体１５０によって照射されるように構成される。発光体１５０は、例えば、太陽源、白熱光源、蛍光源、及び／又は固体光源等の、任意の有用な照射源であってもよい。発光体１５０の光１５１は、例えば、分光法等の従来の技術を使用して測定することができる、青色発光体ピーク波長、緑色発光体ピーク波長、及び赤色発光体ピーク波長を有する。第１の層１１０は、主に青色光１５２等の第１の色の光を反射することができる。第２の層１２０は、主に緑色光１５３等の第２の色の光を反射することができる。第３の層１３０は、主に観察者１６０に赤色光１５４等の第３の色の光を反射することができる。

コレステリック液晶は、規定のピッチを有する螺旋構造を自発的に形成するように、ともに混合されたネマチック液晶及びキラル添加物からなる。このピッチによって、反射される光の波長、ひいては、材料の知覚色が決まる。出願人等は、コレステリック液晶ディスプレイの観察色域を最小化することができ、照射スペクトルに対して、コレステリック液晶の赤、青、及び緑原色を慎重に配置することによって、軸外色シフトを最小化することができることを発見した。特定の実施形態において、青色光反射液晶層の青色ピーク反射波長は、青色発光体ピーク波長よりも短い波長であり、緑色光反射液晶層の緑色ピーク反射波長は、実質的に緑色発光体ピーク波長と等しい、又はそれよりも長く、赤色光反射液晶層の赤色ピーク反射波長は、赤色発光体ピーク波長よりも長い波長である。

一部の実施形態において、青色光反射液晶層は、ピーク反射率値を有し、青色光反射液晶層は、青色発光体ピーク波長にてピーク反射率値の５０〜９０％の範囲の反射率値を有し、赤色光反射液晶層は、ピーク反射率値を有し、赤色光反射液晶層は、青色発光体ピーク波長にてピーク反射率値の５０〜９０％の範囲の反射率値を有する。他の実施形態において、青色光反射液晶層は、ピーク反射率値を有し、青色光反射液晶層は、青色発光体ピーク波長にてピーク反射率値の７０〜９０％、又は８０〜９０％の範囲の反射率値を有し、赤色光反射液晶層は、ピーク反射率値を有し、赤色光反射液晶層は、赤色発光体ピーク波長にてピーク反射率値の７０〜９０％、又は８０〜９０％の範囲の反射率値を有する。これらの実施形態のうちの多くにおいて、緑色光反射液晶層の緑色ピーク反射波長は、実質的に緑色発光体ピーク波長と等しい、又はそれよりも長い。

図２は、別の例示的な液晶ディスプレイ１００の概略側面図である。液晶ディスプレイ１００は、青色ピーク反射波長を有する青色光反射液晶層１１０と、緑色ピーク反射波長を有する緑色光反射液晶層１２０と、赤色ピーク反射波長を有する赤色光反射液晶層１３０とを有する、フルカラー液晶ディスプレイである。色層の順序は任意であり、いかなる色順で積層されてもよく、図面に示される色順に限定されない。液晶ディスプレイ１００は、所望に応じて、照射される際に、背景色を提供することができる基盤又は基材層１４０を含むことができる。

それぞれの液晶層１１０、１２０、１３０は、第１の基材１１２、１２２、１３２と、第２の基材１１４、１２４、１３４との間に堆積された液晶材料１１１、１２１、１３１の層を含む。それぞれの第１の基材１１２、１２２、１３２は、第１の導電性内面１１３、１２３、１３３を含み、それぞれの第２の基材１１４、１２４、１３４は、第２の導電性内面１１５、１２５、１３５を含む。このディスプレイ１００は、上記のとおり、フルカラーコレステリック液晶ディスプレイ、及び双安定ディスプレイデバイスであり得る。液晶材料１１１、１２１、１３１のそれぞれの層は、第１の導電性内面１１３、１２３、１３３及び第２の導電性内面１１５、１２５、１３５と接触している。一部の実施形態において、１つ以上のスペーサ（図示せず）が、第１の基材１１２、１２２、１３２と第２の基材１１４、１２４、１３４との間に堆積される。スペーサは、第１の基材１１２、１２２、１３２と第２の基材１１４、１２４、１３４との間の距離を設定することができる。

第１の基材１１２、１２２、１３２及び第２の基材１１４、１２４、１３４は、例えば、ガラス又は高分子等の任意の有用な材料で形成することができる。多くの実施形態において、一方若しくは両方の基材は、可視光線を透過することができる。多くの実施形態では、第１基材と第２基材は、ロール・ツー・ロール装置で加工されるのに十分な特性（例えば、強度及び可撓性）を有する好適な高分子材料から形成される。ロール・ツー・ロールは、材料が支持体に巻取られるか又は支持体から巻出され、加えて何らかの方法で更に加工されるプロセスを意味する。更なるプロセスの例としては、コーティング、スリット加工、打ち抜き加工、及び放射線への曝露などが挙げられる。このようなポリマー類の例としては、熱可塑性ポリマー類が挙げられる。有用な熱可塑性ポリマーの例としては、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、及びビフェノール系又はナフタレン系の液晶ポリマーが挙げられる。有用な熱可塑性樹脂の更なる例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ビスフェノールＡのポリカーボネート、ポリ（塩化ビニル）、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びポリ（フッ化ビニリデン）が挙げられる。これらのポリマーの一部は更に、特定のディスプレイ用途に特に良く適合する光学的特性（例えば、透明性）も有しており、それらがポリカーボネート、ポリイミド、及び／又はポリエステル等のパターン化された伝導体を支持する。

一部の実施形態において、第１の基材及び第２の基材は、可撓性である。第１の基材及び第２の基材は、任意の有用な厚さを有することができる。これらの基材は、約５マイクロメートル〜１０００マイクロメートル、又は２５マイクロメートル〜５００マイクロメートル、又は５０マイクロメートル〜２５０マイクロメートル、又は７５マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲の種々の厚さで製造することができる。

第１の基材１１２、１２２、１３２の導電性内面１１３、１２３、１３３、及び第２の基材１１４、１２４、１３４の導電性内面１１５、１２５、１３５は、例えば、スパッタリング、化学蒸着、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の、任意の有用な方法で形成することができる。多くの実施形態において、パターン化された伝導体は、導電性内面の一方又は両方を形成する。パターン化された伝導体は、公知の技術によって１つ又は全ての基材上に形成することができる。パターン化された伝導体は、比較的導電性の透明なコーティングであり得る。多くの実施形態では、パターン化された伝導体は、可視光線を透過する。パターン化された伝導体は、可視光線を透過し得る酸化インジウムスズ又はＩＴＯを、ＩＴＯ伝導体の厚さに応じて包含することができる。多くの実施形態では、パターン化された伝導体は、一般に、均一なシート抵抗を有する。パターン化された伝導体は、例えば、１０〜１００ｎｍの厚さのような任意の有用な厚さを有することができる。伝導体のパターンは、ディスプレイのタイプ、及びエンドユーザーディスプレイ等のサイズといった設計パラメータに一部において依存し得る。パターン化された伝導体は、酸化アンチモンスズ、酸化亜鉛、又は他の適切な伝導材料を含み得る。

液晶層１１１、１２１、１３１は、受動マトリクスディスプレイ等のディスプレイの用途に有用ないかなる液晶でも形成することができる。多くの実施形態において、液晶層１１１、１２１、１３１は、コレステリック液晶で形成される。コレステリック液晶化合物には一般に、本質的にキラルである分子単位（例えば、鏡面を持たない分子）、及び、本質的にメソゲン性である分子単位（例えば、液晶相を呈する分子）が含まれるとともに、ポリマーにすることができる。コレステリック液晶組成物は更に、キラル単位と混合した、又はキラル単位を含有する非キラル液晶化合物（ネマチック）を包含してもよい。コレステリック液晶組成物又は材料には、コレステリック液晶相を有する化合物が挙げられ、その相内では、その液晶のディレクタ（平均的な局所的分子整合方向を指定する単位ベクトル）がそのディレクタと直角をなす広がりに沿って螺旋状に回転する。コレステリック液晶組成物はまたキラルネマチック液晶組成物とも呼ばれている。コレステリック液晶組成物又は材料のピッチは、そのディレクタが３６０度回転するのに要する（そのディレクタと直角をなし、コレステリック螺旋軸に沿った方向の）距離である。この距離は一般に、１００ｎｍ以上である。

コレステリック液晶材料のピッチは、キラル化合物をネマチック液晶化合物と混合させるか、さもなければそれらを結合させる（例えば、共重合によって）ことにより誘発できる。コレステリック相は、キラル非液晶材によって誘発させることもできる。前記ピッチは、キラル化合物とネマチック液晶化合物又は材料の相対重量比に左右されると思われる。そのディレクタの螺旋の捻りが、その材料の誘電テンソルの空間的な周期的変動をひき起し、その結果として光の波長選択的な反射を生じさせる。例えば、ピッチは、そのブラッグ反射が光の可視波長領域、紫外線波長領域、又は赤外線波長領域においてピークとなるように選択することができる。

コレステリック液晶ポリマーを包含するコレステリック液晶化合物は、一般に知られており、典型的にはこれら材料のうちどれを用いても光学体を作製することができる。好適なコレステリック液晶ポリマー類の例は、米国特許第４，２９３，４３５号、同第５，３３２，５２２号、同第５，８８６，２４２号、同第５，８４７，０６８号、同第５，７８０，６２９号、同第５，７４４，０５７号に記載されており、これら全てを参照によって本明細書に組み込む。また、他のコレステリック液晶化合物も用いることができる。コレステリック液晶化合物は、例えば、屈折率、表面エネルギー、ピッチ、加工性、透明度、色、問題となる波長における低い吸収、他の構成成分（例えば、ネマチック液晶化合物等）との相溶性、分子量、製造し易さ、液晶ポリマーを形成する液晶化合物又はモノマーの入手可能性、レオロジー、硬化方法及び硬化要件、溶媒の除去し易さ、物理的及び化学的性質（例えば、可撓性、引張強さ、耐溶剤性、引掻抵抗、及び相転移温度）、並びに精製し易さを包含する、１つ以上の要因に基づいて、ある特定の用途又は光学体に適合するように選択されてもよい。

多くの実施形態において、コレステリック液晶層は、高分子マトリクス（連続相）内に分散された液晶相（分散相）を含む、高分子分散型液晶組成物である。多くの実施形態では、高分子分散型液晶組成物は、重合誘導相分離（ＰＩＰＳ）によって形成され、形成される液晶相液滴の大きさは、重合反応速度によって少なくとも部分的に制御される。

多くの実施形態において、この構造は、双安定反射コレステリック液晶ディスプレイ又は受動マトリクスディスプレイを形成する。導電面にわたり電界（Ｅ）を印加することによって、液晶を反射平面状態又は散乱する焦点円錐状態のいずれかで整合させる。これらの状態はいずれも、Ｅ＝０では安定であり、それ故に構造は固定されており、再度作用を受けるまで元の状態のままである（すなわち、デバイスは双安定性である）。平面状態から焦点円錐状態への切り替えには低電圧のパルスが必要である一方で、焦点円錐状態から平面状態へ戻るのには高電圧のパルスが必要であって、デバイスをホメオトロピック状態とした後、最終的な平面状態となる。単一ピクセルコレステリック液晶ディスプレイ（すなわち、ＣｈＬＣＤ）セルを切り替えるための例示的な駆動スキームは、ドンクヤン（Deng-Ke Yang）ら（アニュアルレビューオブマテリアルズサイエンス（Annu. Rev. Mater. Sci.）１９７７、２７、１１７〜１４６）によって説明される。その中で記載される反射率対電圧プロットによると、ＣｈＬＣＤセルは、セルが平面状態にある電圧値、又はセルが焦点円錐状態にある電圧値に切り替えることができる。関連したパルス列（周波数及び振幅）は、当業者であれば誰でも実施可能である。

例示的な液晶組成物は、２００６年１１月８日出願の米国特許出願第１１／５５７，５４０号（代理人ドケット番号６２３８１ＵＳ００２）に説明されており、この開示は、参照によって本明細書に組み込み、その中の開示により、対応する安定した平面状態反射をもたらす。安定な状態の反射とは、セルが、電圧Ｖ５によって平面状態へ駆動させた後、周囲条件下に約３日間放置された後で反射損失を呈さないことを表す。

液晶層１１１、１２１、１３１は、例えば、１〜１５マイクロメートルの範囲の厚さ等の、任意の有用な厚さを有することができる。１〜１５マイクロメートルの範囲の厚さを有するこの高分子分散液晶層１１１、１２１、１３１は、０．１〜１０ｍＷ／ｃｍ^２の範囲、又は０．２〜３ｍＷ／ｃｍ^２の範囲の放射線硬化により形成することができる。

高分子分散液晶層１１１、１２１、１３１は、反応性プレポリマー／液晶組成物を混合し重合化するプロセスによって形成することができる。多くの実施形態では、反応性プレポリマー／液晶組成物は単相を形成しており、液晶が重合していない。組成物が重合するにつれて、ポリマーは液晶から分離して、液晶が、高分子マトリックス内に分散された液晶ドメイン（例えば、液滴）を形成する。この相分離プロセスは、重合誘導相分離（すなわち、ＰＩＰＳ）と称される。ＰＩＰＳプロセスでは、ポリマー相は、ポリマーの長さが増加するにつれて、重合中に液晶相から分離する。反応性プレポリマー／液晶組成物は、液晶構成成分、光重合開始剤及びポリマー前駆体構成成分を包含する。これら構成成分は、プレポリマー／液晶組成物が重合するまで単相を形成しているように選択される。

液晶構成成分は、例えば、コレステリック液晶材料又はネマチック液晶材料等の、いずれかの有用な液晶であり得る。液晶は、組成物中に任意の有用な量で存在することができる。多くの実施形態では、液晶は、組成物中に６０〜９５重量％、又は７０〜９５重量％の範囲で存在することができる。

光重合開始剤は、任意の有用な光重合開始剤であってもよい。多くの実施形態では、光開始剤としては、ヒドロキシ−アルキルベンゾフェノン（例えば、メルク（Merck）から入手可能なダロキュア（Darocur）（登録商標））、ベンゾインエーテル、アルキルフェノン、ベンゾフェノン、キサントン、チオキサントン、ホスフィンオキシド（例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）から入手可能なイルガキュア（Irgacure）（登録商標）８１９）、及びそれらの誘導体が挙げられる。追加の有用な光重合開始剤は、米国特許第５，５１６，４５５号に記載されており、これを本開示内容と矛盾しない範囲まで、参照として組み込む。光重合開始剤は、組成物中に任意の有用な量で存在することができる。多くの実施形態では、光重合開始剤は、０．０１〜１０重量％、又は０．１〜５重量％、又は１〜２重量％の範囲で存在することができる。

一部の実施形態において、液晶層１１１、１２１、１３１は、高分子基材間の均一な離間を提供する上で役立つスペーサビーズ（図示せず）を含む。

材料
メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランは、マサチューセッツ州ワードヒル（Ward Hill）のランキャスターシンセシス社（Lancaster Synthesis Ltd.）より市販されている。

エルバサイト（Elvacite）４０５９は、テネシー州コードバ（Cordova）のルーサイトインターナショナル（Lucite International）社より市販されている。

ヘキサンジオールジメタクリラートは、市販されている（ペンシルベニア州のエクストン（Exton）より商標名ＳＲ ２３９）。

イルガキュア（Irgacure）８１９は、スイスのバセルのチ・バスペシャリティ社（Ciba Specialty Corp）より市販されている。

ＭＤＡ−０１−１９５５は、キラル及びネマチック液晶の混合物であり、ＭＤＡ−００−３５０６は、ネマチック液晶である。これらのコレステリック液晶材料は、ドイツのダルムシュタットのメルクＫＧａＡ（Merck KgaA）の関連会社である、カリフォルニア州サンディエゴ（San Diego）のＥＭＤケミカルズ社（EMD Chemicals Inc.）からの実験材料である。

プレポリマー溶液は、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（１．３ｇ、質量で６５％）、エルバサイト（Elvacite）４０５９（０．３０ｇ、質量で１５％）、及びヘキサンジオールジメタクリラート（０．４０ｇ、質量で２０％）を混合することによって調製した。この溶液を室温で約１６時間、振とう器で撹拌して、透明な溶液を得た。光開始剤イルガキュア（Irgacure）８１９を添加し（０．０３ｇ、プレポリマー質量の１．５％）、バイアルを密封し、光開始剤が分解されるまで振とうした。

コレステリック液晶溶液は、ＭＤＡ−０１−１９５５及びＭＤＡ−００−３５０６を異なる割合で混合することによって調合し、以下の表１の反射ピーク波長を得た。

コレステリック液晶被覆溶液の混合物（それぞれの反射波長に対する）は、以下の表２に記載される割合で、プレポリマー混合物（上述）をそれぞれのコレステリック液晶溶液（上述）、及び３マイクロメートルのスペーサビーズ（日本のセキスイ（Sekisui）よりＳＰ−２０３という商標名で市販）と混合することによって調製した。

ディスプレイデバイスは、２００オーム／スクエア１２−ピクセルＩＴＯパターン化したポリエチレンテレフタレート基材間に、上記の混合物の層（厚さ約５マイクロメートル）を被覆することによって製造した。次いで、積層されたアセンブリを、１ｍＷ／ｃｍ^２紫外線（マサチューセッツ州ダンバーズ（Danvers）のシルバニア（Sylvania）社より、３５０ ＢＬという商標名で入手可能）下に配置し、被覆層を１５分間硬化して、コレステリック液晶セルを得た。上述のとおり、表１に記載のそれぞれのコレステリック液晶溶液に対して、コレステリック液晶セルを構築した。

それぞれのディスプレイデバイスを、市販される蛍光室内光で照射した。この発光体光の可視光スペクトルは図３〜５に示され、室内光として表示される。可視スペクトルにわたり調整された反射帯域をともなう７つのコレステリック液晶デバイスの反射スペクトルを、室内光として表示された蛍光室内光のものと比較する。該デバイスは、走査型のパーキンエルマー（Perkin Elmer）のラムダ（Lambda）９００スペクトロメータを使用してそれらの反射スペクトルを測定する前に、それらの平面反射状態に切り替えた。入射光は、表面に対して垂直より５度であり、正反射は遮断した。全ての拡散反射した光を、積分球によって検出器に回収した。図３は、発光体可視光スペクトルに重ね合わせた２つの青色光反射液晶セルの可視光スペクトルであり、図４は、発光体可視光スペクトルに重ね合わせた２つの赤色光反射液晶セルの可視光スペクトルであり、図５は、発光体可視光スペクトルに重ね合わせた３つの緑色光反射液晶セルの可視光スペクトルである。

２つの青色反射コレステリック液晶ディスプレイデバイスの反射率スペクトル（４６８ｎｍ及び４８８ｎｍのピーク波長）を図３に示す。４８８ｎｍのサンプルは、蛍光発光体光の青色輝線のピークを中心としたピーク反射率を有する一方、４６８ｎｍのサンプルの反射率ピークは、より短い波長にシフトする。４８８ｎｍのサンプルは、青色発光体の発光波長（４８８ｎｍ）及び５４３ｎｍの緑色輝線（ΔＲ）の両方でより高い反射性を有する。４６８ｎｍのサンプルでは、ピーク反射率の約８５％まで発光体ピークでの反射率が減少した。明反応が、４８８ｎｍ線よりもはるかに５４３ｎｍ線に偏るため、軸上４８８ｎｍのサンプルは、青緑色で現れる一方で、４６８ｎｍのサンプルは、より真の青色で現れる。軸外では、４６８ｎｍ及び４８８のサンプルの両方の反射率スペクトルは、青色又はより短い波長へとシフトする。

良好な赤原色を達成することは、コレステリック液晶ディスプレイにおける重要な課題である。コレステリック液晶の反射スペクトルは広いため、赤原色のより短い波長端は、明反応がはるかに高いスペクトルの緑色領域に漏れる。これによって、赤色の色彩度が著しく悪化する。２つの赤色反射コレステリック液晶ディスプレイデバイスの反射率スペクトル（６１２ｎｍ及び６３５ｎｍのピーク波長）を図４に示す。６１２ｎｍのサンプルは、蛍光発光体光の赤色輝線のピークを中心にピーク反射率を有する一方で、６３５ｎｍのサンプルの反射率ピークは、より長い波長にシフトする。６１２ｎｍのサンプルは、５４３ｎｍでの緑色発光体光ピークに確実に重なる。これによって、サンプルが黄色がかったオレンジ色に現れる。軸上ピーク反射率波長を６１２ｎｍから６３５ｎｍに移動させることにより、発光体の５４３ｎｍ緑色輝線との重なりを低減し、赤原色を著しく改善する。軸上では、このサンプル（６３５ｎｍ）は、６１２ｎｍのサンプルよりも赤色に現れる。２つのサンプルの相違は、軸外でそれらを見る場合に識別される。両方の反射スペクトルは、より短い波長に、５４３ｎｍの緑色線に向かってシフトする。所与の波長での２つのスペクトルの勾配が異なるため、５４３ｎｍ線での２つのサンプルの反射率の相違、ΔＲ２は、軸上の相違、ΔＲ１をはるかに上回る。軸外では、６１２ｎｍのサンプルは、６３５ｎｍのサンプルよりも、５４３ｎｍ線でより高い反射性を有する。結果として、軸外から見る場合、６１２ｎｍのサンプルは、黄色がかったオレンジ色から黄緑色へと著しい色シフトを呈する。６３５ｎｍのサンプルの色シフトは認識できるが、著しいものではない。

コレステリック液晶の緑原色の反射率ピークを、発光体光に存在する優位な緑色輝線を中心とすることにより、コレステリック液晶ディスプレイの緑原色の輝度を最大化する。これはまた、発光体光に存在する赤色及び青色に対する輝線とのコレステリック液晶の反射スペクトルの重なりを最小化する。これにより、より良好な色彩度をもたらす。３つの緑色反射コレステリック液晶ディスプレイデバイスの反射率スペクトル（５１６ｎｍ、５４６ｎｍ、及び５６０ｎｍのピーク波長）を図５に示す。５４６ｎｍのサンプルは概して、５４３ｎｍの発光体緑色光ピークを「中心とする」と見なされる。軸上では、５４６ｎｍのサンプルは、最も明るく、かつ最も飽和した緑色をもたらした。５１６ｎｍのサンプルは、青色発光体光ピークとの著しい重なりを有する。結果として、このサンプルは青緑色で現れる。一方、５６０ｎｍのサンプルは、赤色（６１２ｎｍ）及びオレンジ色（５８７ｎｍ）の発光体の発光線の両方で、５４６ｎｍのサンプルよりも高い反射性を有する。この結果、このサンプルは黄緑色で現れる。軸外では、３つ全てのサンプルの反射スペクトルは、青色光領域に向かってシフトする。これにより、５１６ｎｍのサンプルは青色で現れ、５４６ｎｍのサンプルは青緑色で現れ、５６０ｎｍのサンプルは淡緑色で現れる。軸外では、５６０ｎｍのサンプルは、最良の緑色をもたらし得る。特定の応用によって決まる視角に応じて、５６０ｎｍのサンプルは、コレステリック液晶ディスプレイにおいて、緑原色に対するより良好な選択肢となり得る。

このように、カラー液晶ディスプレイパネル設計の実施形態を開示する。本発明は、開示されたもの以外の実施形態でも実施可能であることを当業者は理解するであろう。開示された実施形態は、例証の目的で提示されているのであって、制限するものではなく、本発明は、次に続く請求項によってのみ限定される。

Claims (20)

1. 液晶ディスプレイを形成する方法であって、
   青色発光体ピーク波長と、緑色発光体ピーク波長と、赤色発光体ピーク波長とを測定する工程と、
   前記青色発光体ピーク波長よりも短い波長である青色ピーク反射波長を有する青色光反射液晶層と、実質的に前記緑色発光体ピーク波長と等しい、又はそれよりも長い緑色ピーク反射波長を有する緑色光反射液晶層と、前記赤色発光体ピーク波長よりも長い波長である赤色ピーク反射波長とを有する赤色光反射液晶層を備える液晶ディスプレイを組み立てる工程と、を含む、液晶ディスプレイ形成方法。
2. 前記青色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記青色光反射液晶層が、前記青色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の５０〜９０％の範囲の反射率値を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記赤色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記赤色光反射液晶層が、前記赤色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の５０〜９０％の範囲の反射率値を有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記青色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記青色光反射液晶層が、前記青色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の７０〜９０％の範囲の反射率値を有し、前記赤色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記赤色光反射液晶層が、前記赤色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の７０〜９０％の範囲の反射率値を有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記青色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記青色光反射液晶層が、前記青色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の８０〜９０％の範囲の反射率値を有し、前記赤色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記赤色光反射液晶層が、前記赤色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の８０〜９０％の範囲の反射率値を有する、請求項１に記載の方法。
6. 前記組み立てる工程が、コレステリック液晶反射ディスプレイを組み立てる工程を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記組み立てる工程が、双安定コレステリック液晶反射ディスプレイを組み立てる工程を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記組み立てる工程が、前記青色光反射液晶層と、緑色光反射液晶層と、赤色光反射液晶層とを互いに積層して、３層ディスプレイ積層体を形成する積層工程を含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記測定する工程が、青色発光体ピーク波長と、緑色発光体ピーク波長と、赤色発光体ピーク波長とを測定する工程を含み、前記発光体は、蛍光光源である、請求項１に記載の方法。
10. 前記緑色光反射液晶層が、前記緑色発光体ピーク波長よりも長いピーク反射率波長を有する、請求項１に記載の方法。
11. 液晶ディスプレイであって、
    青色ピーク反射波長を有する青色光反射液晶層と、
    緑色ピーク反射波長を有する緑色光反射液晶層と、
    赤色ピーク反射波長を有する赤色光反射液晶層と、を備え、
    前記液晶ディスプレイが、青色発光体ピーク波長と、緑色発光体ピーク波長と、赤色発光体ピーク波長と、を有する発光体によって照射されるように構成され、前記青色光反射液晶層の青色ピーク反射波長が、前記青色発光体ピーク波長よりも短い波長であり、前記緑色光反射液晶層の緑色ピーク反射波長が、実質的に前記緑色発光体ピーク波長と等しい、又はそれよりも長く、前記赤色光反射液晶層の赤色ピーク反射波長が、前記赤色発光体ピーク波長を超える長さの波長である、液晶ディスプレイ。
12. 前記青色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記青色光反射液晶層が、前記青色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の５０〜９０％の範囲の反射率値を有する、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
13. 前記赤色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記赤色光反射液晶層が、前記赤色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の５０〜９０％の範囲の反射率値を有する、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
14. 前記青色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記青色光反射液晶層が、前記青色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の７０〜９０％の範囲の反射率値を有し、前記赤色光反射液晶層がピーク反射率値を有し、前記赤色光反射液晶層が、前記赤色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の７０〜９０％の範囲の反射率値を有する、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
15. 前記青色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記青色光反射液晶層が、前記青色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の８０〜９０％の範囲の反射率値を有し、前記赤色光反射液晶層が、ピーク反射率値を有し、前記赤色光反射液晶層が、前記赤色発光体ピーク波長にて前記ピーク反射率値の８０〜９０％の範囲の反射率値を有する、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
16. 液晶ディスプレイが、コレステリック液晶反射ディスプレイである、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
17. 前記液晶ディスプレイが、双安定コレステリック液晶反射ディスプレイである、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
18. 前記青色光反射液晶層と、緑色光反射液晶層と、赤色光反射液晶層とが互いに堆積され、３層ディスプレイ積層体を形成する、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
19. 前記液晶ディスプレイが、青色発光体ピーク波長と、緑色発光体ピーク波長と、赤色発光体ピーク波長とを有する蛍光発光体によって照射されるように構成される、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
20. 前記緑色光反射液晶層が、前記緑色発光体ピーク波長よりも長いピーク反射率波長を有する、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。

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