JPH09510300A - 電気光学的カラーデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気光学的カラーデバイスは、少なくとも１個（９、１０）が有色である複数の偏光子（８、９、１０）の間に配置された光変調材料層、例えばポリマー分散液晶層（７）を含む。このデバイスを能動化することにより、ポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）セルに電圧が印加されてこのセルは散乱状態から非散乱状態に、またはこの逆に切り替えられ、従って（１個以上の）有色偏光子を配置することにより透過光の色が制御され得る。適当な用途には膜スイッチが含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】 電気光学的カラーデバイス 本発明は、新規な電気光学的カラーデバイスに係わり、特に液晶カラーシャッ ター及びスイッチに係わる。 液晶材料は、腕時計、計算機等といった液晶ディスプレイに広く用いられてい る。上記のようなディスプレイのほとんどは２個の基板間のセル内に挟み込まれ た液晶組成物の薄膜から成り、その際前記基板の少なくとも一方は透明であり、 またこれらの基板はその内側面上に透明電極を具備している。電極間に電位差を 印加すると、液晶組成物の分子の配列が変化する結果として材料に電気光学効果 が生じる。ディスプレイはこの効果を利用している。上記のようなディスプレイ で最も良く利用されるのは、ネマチック液晶相の電気光学効果である。ディスプ レイの種類の例には、ねじれネマチック、フレデリクス効果デバイス、コレステ リック記憶モードデバイス、コレステリック−ネマチック相変化効果デバイス、 動的散乱効果デバイス、二周波数切り替え効果デバイス及び「超ねじれ」効果デ バイスが含まれる。他の種類のデバイスに、アクティブマトリックスねじれネマ チック及びπセル（ｐｉ−ｃｅｌｌｓ）な どが有る。 通常、上述のような液晶デバイスはガラス基板から成るセルを含む。ガラスセ ルの製造、従ってデバイスの製造に関しては多くの問題が有り、例えばこのよう なデバイスの視野に関する限界は実際上上記セルの大きさを対角線の長さで約５ ０ｃｍに制限する。 適当な液晶組成物の液滴が固体の光透過性ポリマーマトリックス中に分散して いるタイプの液晶ディスプレイが開発された。このような材料は従来技術では、 その構造及び物理特性それぞれに基づきポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）及び／ま たはネマチック−曲線配列相（ＮＣＡＰ）材料として知られている。典型的には ＰＤＬＣ及びＮＣＡＰは、ネマチック液晶材料を連続ポリマーマトリックス中に 分散させた分散系から成る。このような材料から射出する光は液滴の屈折率とマ トリックスの屈折率とが相違するために散乱する。電界が印加されていない時、 入射光は液滴の屈折率とマトリックスの屈折率とが相違するので十分に散乱する 。電界が印加されると液晶の分子配列が、材料に垂直に入射する光に関して液晶 の常光線屈折率ｎ_oにより近い有効な屈折率を有する液滴をもたらす。マトリッ クスはｎ_o に実質的に等しい屈折率ｎ_pを有し、従って材料は入射光を透過させるようにな る。 このようなディスプレイに関連する問題の一つに、コントラストの低さが有る 。 最近公表された研究によれば、直交偏光子間の偏光解消特性を用いることによ ってコントラスト比を改善し得ることが判明した。Ｙｏｓｈｉｄａ等，Ｊｏｕｒ ｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ，１／４，ｐｐ．４１７−４２２，１９９３参照 。 ＰＤＬＣ及び関連デバイスの性能を最適化するうえで考慮しなければならない 特性の幾つかを以下に提示する。 液晶組成物の常光線屈折率ｎ_oはポリマー材料の屈折率と同じであるか、また は類似するべきであり、そうであれば電界印加時に材料は入射光を可能なかぎり 透過させるようになる。液晶組成物の望ましい特性には、複屈折率Δｎが高いこ と、ネマチック−等方相転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ）が高いこと、及びデバイスの動作 に関してしきい値電圧Ｖ_thが低いことなども有る。 ＰＤＬＣを製造する方法には様々なものが有る。そのうちの幾つかをＪ．Ｗ． Ｄｏａｎｅが、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ，ｖｏｌ．Ｉ ，ｅｄ．Ｂ．Ｂａｈａｄｕｒ，ｐｐ．３６１−３９５，１９９０及びその引用文 献中に述べている。それらの方法の一つが重合誘導相分離（ＰＩＰＳ）である。 ＰＩＰＳ法では、液晶材料を該材料が溶解し得るモノマーと混合しなければなら ないことが重要である。液晶組成物は、選択されたモノマーに十分に溶解し得、 かつポリマーに対しては相分離が生起するように十分低い溶解性を有するべきで ある。その他の技術に、熱誘導相分離（ＴＩＰＳ）、溶媒誘導相分離（ＳＩＰＳ ）及びカプセル化などが有る。 上記のような材料は、先に述べた問題を伴わずに窓、目隠しスクリーン等とい った大面積の表示デバイスに製造することができる。このような材料及びデバイ スへの言及はＭｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．Ｉｎｃ．Ｎｏｎｌｉｎ ．Ｏｐｔ．１７，ｐｐ．４２７−４４１，１９８８、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔ ａｌｓ３（１１），ｐｐ．１５４３−１５５９，１９８８、フランス特許出願公 開第２，１３９，５３７号、米国特許第４，４３５，０４７号及び同第４，６８ ８，９００号に みられる。 ＰＤＬＣ材料用の組成物中には一群の化合物が用いられている。先に触れた参 考文献では、ベンジリジンアニリン、４−アルキルまたはアルコキシ４′−シア ノビフェニルまたは４″−シアノターフェニル、アルキルまたはアルコキシシア ノフェニルシクロヘキサンまたはシアノビフェニルシクロヘキサン、及び芳香族 エステルを上記組成物中に用いることが言及されている。国際公開番号第ＷＯ ９１／０９０２号を有する国際特許出願第ＧＢ９０／０１９４７号には、側基フ ッ素化（ｌａｔｅｒａｌｌｙ ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ）４−アルキルまたはア ルコキシ４″−シアノターフェニルを他の液晶化合物と混合したものをＰＤＬＣ に用いることが開示されている。 ＰＤＬＣデバイスをカラーシャッターまたはスイッチとして用いることは公知 である。ＰＤＬＣフィルムの背後に有色カードを配置することによって、Ｍｅｒ ｃｋ Ｐａｐｅｒｗｈｉｔｅ^TMディスプレイのもののような単純なカラースイッ チを構成し得ることが判明している。しかし、このようなカラースイッチは、「 オフホワイト」状態と有色状態との切り替えしか示さない。あるいはまた、ＰＤ Ｌ Ｃ材料に染料を含有させることも公知である。染料の添加によってポリマーも着 色され、コントラストが甚だしく低下する。 英国特許第ＧＢ １，４９１，４７１号には、特に液晶フィルターを含むカラ ー表示システムが開示されており、また同第ＧＢ １，４６９，６３８号にはデ バイスを透過する光の色を制御し得る液晶デバイスが開示されている。 本発明は、カラーシャッターまたはスイッチとしてのＰＤＬＣデバイスに関す る上述の諸問題を、ポリマー分散液晶などの光変調材料（ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕ ｌａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）を有色偏光子と組み合わせて用いることによ り克服する。 本発明による電気光学的カラーデバイスは、少なくとも一方が有色である２個 の偏光子の間に位置する光変調材料層と、光変調材料に電界を印加する手段とを 含み、光変調材料に印加される電界によって透過光の色が変調されるような構成 を有する。 好ましくは、本発明のデバイスは無電界状態で或る色の光が観察され、電界印 加状態では別の色が観察されるように動作する。 好ましくは、光変調材料は液晶組成物の液滴が全体に分散したポリマーマトリ ックス、例えばポリマー分散液晶を含む。 光変調媒質に電界を印加する手段は好ましくは、例えばポリマーマトリックス を、２個のガラスなどの透明基板の表面上に設置され得る２個のインジウム錫酸 化物電極間に配置することによって実現し得る。電極は、７セグメント数字ディ スプレイ型、マトリックス電極型または（ｒ，θ）パターン型とすることも可能 である。 透明基板は偏光子によって構成され得る。 本発明のデバイスは透過モードまたは反射モードで動作し得る。光源は、例え ば電球または大面積バックライトから成り得る。光源は任意の色の可視光であり 得、本発明のデバイスにはカラーフィルターを組み込むことも可能である。 有色偏光子は１個以上、好ましくは少なくとも２個の有色偏光子から成り得る 。 本発明の単なる一例を、添付図面を参照しつつ以下に説明する。添付図面の 第１Ａ図及び第１Ｂ図は散乱状態及び非散乱状態に有るポ リマー分散液晶セルそれぞれの横断面図であり、 第１Ｃ図は液滴中の液晶分子の常光線屈折率と異常光線屈折率とを示す説明図で あり、 第２図はカラースイッチとして機能する電気光学的シャッターの説明図であり、 第３図は膜スイッチとして機能する電気光学的シャッターの説明図であり、 第４図は青色及び黄色偏光子を用いて得られた色、及び様々な周波数における青 色状態と黄色状態との切り替えの結果を示すＣＩＥ １９３１色度図である。 本発明によるデバイスに含まれる光変調材料の使用例を、第１図〜第３図を参 照して以下に説明する。 第１図及び第２図に示した電気光学的シャッターはポリマー分散液晶（ＰＤＬ Ｃ）セル７を含み、セル７は屈折率ｎ_pを有する透明な固体ポリマーマトリック ス１のフィルムから成る。マトリックス中には液晶組成物の液滴２が分散してい る。分散液滴２を伴ったマトリックス１は２個のインジウム錫酸化物電極３、４ 間に配置されており、電極３、４は、例えばガラスから成る２個の透明基板５、 ６の表面上に設置されている。液滴２において液晶の配向ベク トルの向きは液滴−マトリックス界面の、液晶とポリマーマトリックス１との表 面相互作用の結果として定まる。 液晶組成物は、配向ベクトルに対して垂直に常光線屈折率ｎ_oを有し、かつ配 向ベクトルに対して平行に異常光線屈折率ｎ_eを有する。常光線屈折率ｎ_oはマト リックスの屈折率ｎ_pに類似するが、ｎ_eとｎ_pとは相違する。第１Ａ図に示した ように、フィルム１に電界が印加されていない場合液晶液滴２の配向ベクトルは 任意の向きを有し、このことは液滴の屈折率を周囲のポリマーの屈折率より高く し、従って液滴は散乱中心として機能し、入射光Ｉ_Oは散乱光Ｉ_Sとして散乱する 。散乱光（Ｉ_S）の幾分かは反射され、また幾分かはセル７を透過する。 第１Ｂ図に示したように、電極３、４間に電位差Ｖを印加することによりフィ ルム１に電界を印加すると、液晶液滴（正の誘電異方性）の配向ベクトルの向き は電界の方向に対して平行となる。この条件下に、ポリマーの屈折率と液滴の屈 折率とは実質的に同じとなり、デバイスは透明となって入射光Ｉ_Oを透過光Ｉ_Tと して透過させる。 液晶が負の誘電異方性を有する場合、または二周波数型である場合は、ＰＤＬ Ｃを逆モードで機能するように製造 し得る。逆モードでは、屈折率の相違はＶ_ON状態で起こり、Ｖ_OFF状態では実質 的に起こらない。 第２図において、ＰＤＬＣセル７は平面偏光子８と、交叉有色偏光子９、１０ との間に配置されている。セル７に印加される電圧によって透過光Ｉ_Tの色が変 調される。シャッターは、光が平面偏光子８を透過し得るように配置された光源 １１を含む。光源は、例えば電球または大面積バックライトであり得る。平面偏 光子８を通過する光は平面偏光され、その後ポリマー分散液晶セル７に入射する 。ＰＤＬＣセル７は入射する平面偏光を散乱させ得、またはほとんど変更せずに 透過させ得る。ＰＤＬＣは電圧の印加により、散乱モードと非散乱モードとの間 で切り替えられる。ＰＤＬＣが散乱モードに有る場合、入射偏光はセル７を通過 する際の散乱によって偏光を解消される。交叉有色偏光子９、１０の配置によっ て、透過光Ｉ_Tの色が決定される。 一変形例では、光源１１と平面偏光子８との間、または平面偏光子８とポリマ ー分散液晶セル７との間、または７と９との間、または１０の次にカラーフィル ターが配置され得る。 第３図に膜スイッチを示す。この膜スイッチは２個の可撓性透明基板１２、１ ３間に配置されたポリマー分散液晶セル７を含み、偏光子１４、１５は前記可撓 性透明基板を構成しても、あるいはまた（図示のように）独立体として前記基板 に取り付けられてもよい。偏光子１４は典型的には交叉有色偏光子である。基板 １２、１３の、ＰＤＬＣデバイスに面した内側面上に、例えばインジウム錫酸化 物から成る透明導電層１６、１７が配置されており、このことによりセルに電界 を印加することができる。例えば空気または接着剤から成る絶縁層１８が、外側 面上に１個以上の透明電極１９を支持する平面偏光子１５を、１個以上の透明電 極２１を支持する層２０から分離する。層２０の背後に光源２２、例えば電球ま たは大面積バックライトが位置する。 好ましくは、上記ポリマー基板は光学的に等方性であるか、または該基板に入 射する光の偏光状態に影響しないように設置され、例えばポリマー基板は一軸延 伸され、かつ偏光子または検光子と同じ向きを付与される。 第３図の膜スイッチを操作するべく、該膜スイッチの表面１４を押圧して変形 させると後続する各層も変形し、２ 個の透明電極１９と２１とが接触する。１個以上のデバイスを制御し得るスイッ チが能動化され、このスイッチは例えばテレビジョンセット用のオン／オフボタ ンであり得る。デバイスの能動化によってポリマー分散液晶セルに電圧が印加さ れ、セルは散乱状態から非散乱状態に、またはこの逆に切り替えられる。 ＰＤＬＣが散乱状態に有る場合、光源２２からの光は偏光子２０に入射して平 面偏光され、その後ポリマー分散液晶セル７を通過しての散乱によって偏光を解 消される。後にデバイスから射出する光Ｉ_Tの色は有色偏光子１４の配置に依存 する。例えば、交叉有色偏光子１４に散乱光が入射するのであれば、透過光Ｉ_T の色は有色偏光子の相対吸収率（ａｂｓｏｒｐｔｉｖｉｔｉｅｓ）によって決定 される。有色偏光子に入射する光が平面偏光されている場合は、有色偏光子は平 面偏光を透過させ得るように配置され、それによって前記光は有色平面偏光とな る。 有色偏光子は、他の有色偏光子の上に重ねられた有色偏光子を含み得る。これ らの偏光子は互いに対して角度を成し得る。その角度は好ましくは、６０〜１２ ０°の値を含むかまたはこの値である。更に好ましくは、上記角度は可 能なかぎり９０°に近似する。 好ましくは、有色偏光子と無色偏光子とは、無色偏光子が１個の有色偏光子に 対しては０〜５°の角度を成し、別の有色偏光子に対しては８５〜９５°の角度 を成すような関係を有する。更に好ましくは、上記角度は０°及び９０°である 。 上述の特定例のいずれにおいても、適当な周波数でＰＤＬＣセル７を散乱状態 と非散乱状態との間で切り替えることにより、第三の色を導入することが可能で ある。例えば、散乱状態と非散乱状態との切り替えを十分急速に行ない、その際 交叉偏光子の色が青色及び黄色であったとすれば、透過光は緑色に見える。 上述の例の一変形例では、光源としてのバックライトを用いる替わりに偏光維 持反射器を用い得、それによってデバイスは反射モードで動作する。やはり一変 形例において、光源をブラウン管（ＣＲＴ）によって置き換えることも可能であ る。 別の変形例では、反射器は部分反射鏡であり得、従ってデバイスは反射モード でも透過モードでも動作し得る。 有色偏光子の次に第二のＰＤＬＣ層を配置し、その次に 第三の有色偏光子を配置してもよい。第二のＰＤＬＣ層の変調機能が透過光の色 を変調する。多層複合体が構成され得る。 液滴がＰＤＬＣ中に見出される液滴の通常の大きさを上回る大きさに形成され 、例えばその直径が約１０μｍに達し、かつそのような液晶液滴が負の誘電異方 性を有するコレステリック液晶材料から成る場合、該液滴は光の偏光状態を変更 する効果を有する。ピッチ、液滴寸法及び層厚が適正に設定されていれば、層か ら射出する光は円偏光されるか、または入射光の偏光に直交して直線偏光され得 、即ち有色偏光子通過後に異なる色を示す。 ＰＤＬＣは正常モードでも逆モードでも動作し得るが、通常は正常モードで動 作する。本発明のＰＤＬＣに用い得るネマチック液晶材料の例には、正常モード ＰＤＬＣデバイスの場合には１より大きい誘電異方性を有し、逆モードＰＤＬＣ デバイスの場合には０より小さく、好ましくは−２より小さい誘電異方性を有す る任意のネマチック材料が含まれる。 本発明のＰＤＬＣデバイスに用い得る液晶モノマーの例には特に、 〔式中Ｒは１〜１２個の炭素を有する直鎖または分枝鎖アルキルまたはアルコキ シである〕、 〔式中Ｒは１〜１２個の炭素を有する直鎖または分枝鎖アルキルまたはアルコキ シである〕、及び 〔式中Ｒは１〜１２個の炭素を有する直鎖または分枝鎖アルキルまたはアルコキ シであり、ｎは１または２であり得る〕 が含まれる。好ましくは上記ｎは１であり、かつ好ましくはＰＤＬＣ液滴中に次 の化合物が存在する。 本発明の開示するデバイスに用い得る液晶材料の適当な組成物は、式Ｉ 〔式中ｎは１または２であり、１個以上のフッ素置換基は任意の利用可能置換部 位に位置し得、Ｒ₁はＣ_1〜12アルキニル、水素、Ｒ、ＲＯまたはＲＣＯであり、 その際Ｒはアルキルまたはペルフルオロアルキルである〕を有する化合物を少な くとも１種含有し、その他の化合物のうちの少なくとも１種は一般式II 〔式中ｍは０または１であり、Ｒ₂は水素またはＣ_1〜12 アルキルもしくはアルコキシである〕を有する。 式Ｉ及びIIによって表わされる物質に加えて、液晶組成物は次のような化合物 〔式中Ｒ₃はＣ_1〜12アルキルまたはアルコキシであり、１は０または１である〕 も含有し得る。 式Ｉ、II及びIIIによって表わされる化合物に加えて、液晶組成物は次のよう な化合物IV、Ｖ、VI、VII 〔式中Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₅₁、Ｒ₆及びＲ₇はそれぞれ独立にＣ_1〜12アルキルまたはア ルコキシであり、環Ａ及びＢは独立にフェニルまたはシクロヘキシルであり、ｐ 、ｑ、ｒ及びｓはそれぞれ独立に１または２であり、式VIのフッ素置換基は任意 の利用可能置換部位に位置し得る〕も１種以上含有し得る。 一般式IV、VI及びVIIによって表わされる化合物のうちで適当なものは式IVＡ 、VIＡ及びVIIＡ 〔式中Ｒ₄、Ｒ₆及びＲ₇は先に規定したとおりである〕をそれぞれ有する。 その他の適当な化合物に次式 〔式中ＲはＣ_1〜12アルキルまたはアルコキシであり、Ｒ′はＲとは別個にＣ_{1〜 12} アルキルまたはアルコキシの中から選択される〕の化合物が含まれる。 適当なポリマーマトリックスの例には、エポキシ樹脂、ポリビニルポリマー、 ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリエステル及びポリアリールアルケンのう ちの１種以上が含まれる。これらのポリマーは官能基によって置換されていても よい。 本発明に用いるのに適すると述べた物質を多孔質ポリマーに保持させることも 可能であり得、その場合には液晶含浸多孔質ポリマーが得られる。多孔質ポリマ ーまたは高内相（ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｐｈａｓｅ）乳濁液（ＨＩＰＥ ）の周知の例に、ｐｏｌｙＨＩＰＥ^TMが有る。 ＨＩＰＥは連続気泡フォームに至る一経路である。Ｗｉｌｌｉａｍｓ及びＷｒ ｏｂｌｅｓｋｉ，Ｌａｎｇｍｕｉｒ ４，ｐｐ．６５６−６６２，１９８８及び Ｗｉｌｌｉａｍｓ，Ｇｒａｙ及びＷｉｌｋｅｒｓｏｎ，Ｌａ ｎｇｍｕｉｒ ６，ｐｐ．４３７−４４４，１９９０を参照されたい。 ＨＩＰＥは、モノマー、架橋剤、界面活性剤及び水を用いて製造する。乳濁液 を製造し、薄膜を形成する。次いで系を重合させ、その後水を除去する。残った 連続気泡フォームの薄膜に液晶が充填され得る。このようなＰＤＬＣの利点は、 ポリマーの網が液晶の不在下に形成されることであり、このことは液晶とモノマ ー物質との混合が実質的に起こらないことを意味する。ＨＴＰＥは液晶充填前に 入念に清浄化され、及び／または（例えば配向剤で）被覆され得る。本発明の発 明者は、スチレン及びジビニルベンゼンから製造したＨＩＰＥを採用し、これに 液晶を充填したものを散乱状態から非散乱状態に切り替えることに成功した。Ｍ ａｓｏｎ、Ｇｕｙ及びＭ^cＤｏｎｎｅｌｌが得た未公表の成果である。 表１に掲げたデータを得るべく、６０重量％未満の、Ｔｅｃｈ Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｔｄ．，Ｋｅｎｔから入手可能なＮｏｒｌａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｈ ｅｓｉｖｅ Ｎｏ．６５と４０％のＢＬ３６即ちＭｅｒｃｋ ＵＫから入手可能 なネマチック液晶混合物とを混合して透明な等方 性物質を得、これを２個のガラスプレートから成るセルに流し込んで充填した。 前記ガラスプレートの一方の面上には透明なインジウム錫酸化物導体を設け、ガ ラスプレートの間にはマイラースペーサが挟まれている。接着剤−液晶混合物を 充填したセルを紫外線に曝露した。混合物中に光重合開始剤を存在させた。光重 合開始剤の幾つかの例にＤａｒｏｃｕｒｅ １１７３または４２６５及びＩｇａ ｃｕｒｅ ６５１などの、Ｍｅｒｃｋ ＵＫから入手可能なＤａｒｏｃｕｒｅ及 びＩｇａｃｕｒｅが含まれる。入手可能な紫外線硬化性物質には様々なものが有 り、例えばＩｎｔｅｒｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｔｄ．，Ｋｉｄｌｉｎｇｔｏｎ，Ｏｘ ｏｎから入手可能なＥＬＣ ４４８１のようなＥｌｅｃｔｒｏｌｉｔｅコーポレ ーション（ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）物質などである。 色偏光子の上に重ねて用いた。Ｖ_OFF状態では射出光は赤く見え、Ｖ_ON状態での 色は緑であった。色を、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ^TM ＰＲ−７１３ Ｓｐ ｏｔｓｐｅｃｔｒｏｓｃａｎ^TM高速スペクトルスキャナーで測定した。 典型的には１ｋＨｚ矩形波で、ＯＮ状態の場合６０Ｖ実効値を印加し、ＯＦＦ 状態は０Ｖに対応した。 第４図に、本発明に関して得られたＣＩＥ １９３１色度図データを示す。こ のデータは、上掲の表１に示した青色及び黄色偏光子を用いて得られたものであ る。適当な周波数で黄色状態と青色状態とを切り替えることにより、緑色を得る ことができた。黄色光と青色光とを切り替える様々な周波数（５Ｈｚ、１０Ｈｚ 及び３０Ｈｚ）における 緑色の「座標」を第４図に示す。３０Ｈｚにおける座標はＸ＝０．３０４３及び Ｙ＝０．３８１８である。 上記表中の「緑色、緑色、赤色」は、３個の有色偏光子を用いたことを示す。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年１月２６日 【補正内容】 上記のような材料は、先に述べた問題を伴わずに窓、目隠しスクリーン等とい った大面積の表示デバイスに製造することができる。このような材料及びデバイ スへの言及はＭｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．Ｉｎｃ．Ｎｏｎｌｉｎ ．Ｏｐｔ．１７，ｐｐ．４２７−４４１，１９８８、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔ ａｌｓ３（１１），ｐｐ．１５４３−１５５９，１９８８、フランス特許出願公 開第２，１３９，５３７号、米国特許第４，４３５，０４７号及び同第４，６８ ８，９００号にみられる。 ＰＤＬＣ材料用の組成物中には一群の化合物が用いられている。先に触れた参 考文献では、ベンジリジンアニリン、４−アルキルまたはアルコキシ４′−シア ノビフェニルまたは４″−シアノターフェニル、アルキルまたはアルコキシシア ノフェニルシクロヘキサンまたはシアノビフェニルシクロヘキサン、及び芳香族 エステルを上記組成物中に用いることが言及されている。国際公開番号第ＷＯ ９１／０９０２号を有する国際特許出願第ＧＢ９０／０１９４７号には、側基フ ッ素化（ｌａｔｅｒａｌｌｙ ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ）４−アルキルまたはア ルコキシ４″−シア ノターフェニルを他の液晶化合物と混合したものをＰＤＬＣに用いることが開示 されている。 Ｙｏｓｈｉｄａ等，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ，１／４，ｐｐ． ４１７−４２２，１９９３では、ＰＤＬＣを薄膜トランジスター液晶ディスプレ イに用いることが検討されている。 上述の特定例のいずれにおいても、適当な周波数でＰＤＬＣセル７を散乱状態 と非散乱状態との間で切り替えることにより、第三の色を導入することが可能で ある。例えば、散乱状態と非散乱状態との切り替えを十分急速に行ない、その際 交叉偏光子の色が青色及び黄色であったとすれば、透過光は緑色に見える。 上述の例の一変形例では、光源としてバックライトを用いる替わりに偏光維持 反射器を用い得、それによってデバイスは反射モードで動作する。やはり一変形 例において、光源をブラウン管（ＣＲＴ）によって置き換えることも可能である 。 別の変形例では、反射器は部分反射鏡であり得、従ってデバイスは反射モード でも透過モードでも動作し得る。 有色偏光子の次に第二のＰＤＬＣ層を配置し、その次に第三の有色偏光子を配 置してもよい。第二のＰＤＬＣ層の変調機能が透過光の色を変調する。多層複合 体が構成され得る。 液滴がＰＤＬＣ中に見出される液滴の通常の大きさを上回る大きさに形成され 、例えばその直径が約１０μｍに達し、かつそのような液晶液滴が負の誘電異方 性を有するコ レステリック液晶材料から成る場合、該液滴は光の偏光状態を変更する効果を有 する。ピッチ、液滴寸法及び層厚が適正に設定されていれば、層から射出する光 は円偏光されるか、または入射光の偏光に直交して直線偏光され得、即ち有色偏 光子通過後に異なる色を示す。 典型的には、光変調材料の厚みは０．５〜５００μｍ、好ましくは１．０〜２ ５０μｍ、更に好ましくは２．０〜２０μｍである。請求の範囲 １．少なくとも一方が有色である少なくとも２個の偏光子の間に位置する、液晶 組成物の分散したポリマーマトリックスの層を含む光変調材料層と、光変調材料 に電界を印加する手段とを含む電気光学的カラーデバイスであって、該デバイス が透過させる光の色が光変調材料に印加される電界によって変調されるような構 成を有するデバイス。 ２．少なくとも一方が有色である少なくとも２個の偏光子の間に位置する、液晶 組成物の分散したポリマーマトリックスの層を含む光変調材料層と、光変調材料 に電界を印加する手段とを含む電気光学的カラーデバイスであって、光変調材料 が散乱状態と非散乱状態との間で切り替えられることにより該デバイスが透過さ せる光の色が変化するような構成を有するデバイス。 ３．液晶組成物がポリマーマトリックス中に離散液滴として分散していることを 特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。 ４．ポリマーマトリックスが連続孔を有するマトリックスから成ることを特徴と する請求項１または２に記載のデバイス。 ５．光変調材料層が２個の透明電極構造体の間に挟まれており、前記電極構造体 は２個の透明基板の内側面上に設置されていることを特徴とする請求項１から４ のいずれか１項に記載のデバイス。 ６．電極構造体が７セグメント数字ディスプレイとして形成されていることを特 徴とする請求項５に記載のデバイス。 ７．電極構造体がマトリックス電極として形成されていることを特徴とする請求 項５に記載のデバイス。 ８．電極が（ｒ，θ）パターンとして形成されていることを特徴とする請求項５ に記載のデバイス。 ９．光変調材料が厚み０．５〜５００μｍであることを特徴とする請求項１から ８のいずれか１項に記載のデバイス。 １０．光変調材料が厚み１．０〜２５０μｍであることを持徴とする請求項１か ら８のいずれか１項に記載のデバイス。 １１．光変調材料が厚み２．０〜２０μｍであることを特徴とする請求項１から ８のいずれか１項に記載のデバイス。 １２．有色偏光子が少なくとも２枚の有色偏光材料シートから成ることを特徴と する請求項１から１１のいずれか１頃に記載のデバイス。 １３．２個の有色偏光子が互いに対して６０〜１２０°の角度に配置されている ことを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。 １４．２個の有色偏光子が互いに対して実質的に９０°の角度に配置されている ことを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。 １５．無色偏光子が有色偏光子に対して、１個の有色偏光子に対しては０〜５° の角度を成し、別の有色偏光子に対しては８５〜９５°の角度を成すような関係 を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のデバイス。 １６．液晶組成物が少なくとも２種の化合物の混合物であり、前記化合物のうち の少なくとも１種は一般式Ｉ 〔式中ｎは１または２であり、フッ素置換基は任意の利用可能置換部位に位置し 得、Ｒ₁はＣ_1〜12アルキニル、水素、Ｒ、ＲＯまたはＲＣＯであり、その際Ｒは アルキルま たはペルフルオロアルキルである〕を有し、その他の化合物のうちの少なくとも １種は一般式II 〔式中Ｒ₂は水素またはＣ_1〜12アルキルもしくはアルコキシであり、ｍは０また は１である〕を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載 のデバイス。 １７．組成物が１種以上の式III 〔式中Ｒ₃はＣ_1〜12アルキルまたはアルコキシであり、１は０または１である〕 の化合物も付加的に含有することを特徴とする請求項１６に記載のデバイス。 １８．組成物中の化合物の少なくとも１種が次式 を有することを特徴とする請求項１６または１７に記載のデバイス。 １９．組成物が次の化合物 〔式中Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₅₁、Ｒ₆及びＲ₇はそれぞれ独立にＣ_1〜12アルキルまたはア ルコキシであり、環Ａ及びＢは 独立にフェニルまたはシクロヘキシルであり、ｐ、ｑ、ｒ及びｓはそれぞれ独立 に１または２であり、式VIのフッ素置換基は任意の利用可能置換部位に位置し得 る〕の中から選択された１種以上の化合物を含有することを特徴とする請求項１ ６から１８のいずれか１項に記載のデバイス。 ２０．式IV、VI及びVIIの化合物がそれぞれ 〔式中Ｒ₄、Ｒ₆及びＲ₇は請求項１９に規定したとおりである〕であることを特 徴とする請求項１９に記載のデバイス。 ２１．ポリマーマトリックスが１種以上のエポキシ樹脂、ポリビニルポリマー、 ポリアクリレート、ポリウレタン、 ポリエステル及びポリアリールアルケンの中から選択されることを特徴とする請 求項１から２０のいずれか１項に記載のデバイス。 ２２．ポリマーマトリックスが重合した高内相乳濁液から成ることを特徴とする 請求項１から２１のいずれか１項に記載のデバイス。 ２３．逆モードで動作することを特徴とする請求項１から２２のいずれか１項に 記載のデバイス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マクドネル，デイミアン・ジエラード イギリス国、ウスターシヤー・ダブリユ・ アール・14・３・ピー・エス、モールバー ン、セント・アンドリユーズ・ロード、デ イフエンス・リサーチ・エージエンシー （番地なし) (72)発明者 ギー，サラ・キヤロリーヌ イギリス国、ウスターシヤー・ダブリユ・ アール・14・３・ピー・エス、モールバー ン、セント・アンドリユーズ・ロード、デ イフエンス・リサーチ・エージエンシー （番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも一方が有色である少なくとも２個の偏光子の間に位置する光変調 材料層と、光変調材料に電界を印加する手段とを含む電気光学的カラーデバイス であって、透過光の色が光変調材料に印加される電界によって変調されるような 構成を有するデバイス。 ２．無電界状態で或る色の光が観察され、電界印加状態では別の色が観察される ことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。 ３．少なくとも一方が有色である少なくとも２個の偏光子の間に位置する光変調 材料層と、光変調材料に電界を印加する手段とを含む電気光学的カラーデバイス であって、光変調材料が散乱状態と非散乱状態との間で切り替えられることによ り色が変化するような構成を有するデバイス。 ４．光変調材料が液晶組成物の分散したポリマーマトリックス層を含むことを特 徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のデバイス。 ５．液晶組成物がポリマーマトリックス中に離散液滴として分散していることを 特徴とする請求項４に記載のデバイス。 ６．ポリマーマトリックスが連続孔を有するマトリックスから成ることを特徴と する請求項４に記載のデバイス。 ７．光変調材料に電界を印加する手段が２個の透明電極構造体によって構成され ており、これらの電極構造体は２個の透明基板の内側面上に設置されていること を特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のデバイス。 ８．電極構造体が７セグメント数字ディスプレイとして形成されていることを特 徴とする請求項７に記載のデバイス。 ９．電極構造体がマトリックス電極として形成されていることを特徴とする請求 項７に記載のデバイス。 １０．電極が（ｒ，θ）パターンとして形成されていることを特徴とする請求項 ７に記載のデバイス。 １１．光変調材料が厚み０．５〜５００μｍであることを特徴とする請求項１か ら１０のいずれか１項に記載のデバイス。 １２．光変調材料が厚み１．０〜２５０μｍであることを特徴とする請求項１か ら１０のいずれか１項に記載のデバイス。 １３．光変調材料が厚み２．０〜２０μｍであることを特徴とする請求項１から １０のいずれか１項に記載のデバイ ス。 １４．有色偏光子が少なくとも２個の有色偏光材料シートを含むことを特徴とす る請求項１から１３のいずれか１項に記載のデバイス。 １５．２個の有色偏光子が互いに対して６０〜１２０°の角度に配置されている ことを特徴とする請求項１４に記載のデバイス。 １６．２個の有色偏光子が互いに対して実質的に９０°の角度に配置されている ことを特徴とする請求項１５に記載のデバイス。 １７．無色偏光子が有色偏光子に対して、１個の有色偏光子に対しては０〜５° の角度を成し、別の有色偏光子に対しては８５〜９５°の角度を成すような関係 を有することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載のデバイス。 １８．少なくとも一方が有色である少なくとも２個の偏光子の間に配置された、 液晶組成物の離散液滴を含有するポリマーマトリックスの層と、液晶組成物の離 散液滴を含有するポリマーマトリックスに電界を印加する手段とを含む電気光学 的カラーデバイスであって、光変調材料に印加さ れる電界によって透過光の色が変調されるような構成を有するデバイス。 １９．液晶組成物が少なくとも２種の化合物の混合物であり、前記化合物のうち の少なくとも１種は一般式Ｉ 〔式中ｎは１または２であり、フッ素置換基は任意の利用可能置換部位に位置し 得、Ｒ₁はＣ_1〜12アルキニル、水素、Ｒ、ＲＯまたはＲＣＯであり、その際Ｒは アルキルまたはペルフルオロアルキルである〕を有し、その他の化合物のうちの 少なくとも１種は一般式II 〔式中Ｒ₂は水素またはＣ_1〜12アルキルもしくはアルコキシであり、ｍは０また は１である〕を有することを特徴とする請求項４から１８のいずれか１項に記載 のデバイス。 ２０．組成物が１種以上の式III 〔式中Ｒ₃はＣ_1〜12アルキルまたはアルコキシであり、１は０または１である〕 の化合物も付加的に含有することを特徴とする請求項１９に記載のデバイス。 ２１．組成物中の化合物の少なくとも１種が次式 を有することを特徴とする請求項１９または２０に記載のデバイス。 ２２．組成物が次の化合物 〔式中Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₅₁、Ｒ₆及びＲ₇はそれぞれ独立にＣ_1〜12アルキルまたはア ルコキシであり、環Ａ及びＢは独立にフェニルまたはシクロヘキシルであり、ｐ 、ｑ、ｒ及びｓはそれぞれ独立に１または２であり、式VIのフッ素置換基は任意 の利用可能置換部位に位置し得る〕の中から 選択された１種以上の化合物を含有することを特徴とする請求項１９から２１の いずれか１項に記載のデバイス。 ２３．式IV、VI及びVIIの化合物がそれぞれ 〔式中Ｒ₄、Ｒ₆及びＲ₇は請求項２２に規定したとおりである〕であることを特 徴とする請求項２２に記載のデバイス。 ２４．ポリマーマトリックスが１種以上のエポキシ樹脂、ポリビニルポリマー、 ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリエステル及びポリアリールアルケンの中 から選択されることを特徴とする請求項４から２３のいずれか１項に記載のデバ イス。 ２５．ポリマーマトリックスが重合した高内相乳濁液から成ることを特徴とする 請求項４から２４のいずれか１項に記載のデバイス。 ２６．逆モードで動作することを特徴とする請求項４から２５のいずれか１項に 記載のデバイス。