NL1025924C2 - Liquid crystal colour light switch for e.g. low power colour liquid crystal displays, comprises liquid crystal cell with substrates coated with electrodes and controlled voltage applied to electrodes to change critical reflection wavelength - Google Patents

Liquid crystal colour light switch for e.g. low power colour liquid crystal displays, comprises liquid crystal cell with substrates coated with electrodes and controlled voltage applied to electrodes to change critical reflection wavelength Download PDF

Info

Publication number
NL1025924C2
NL1025924C2 NL1025924A NL1025924A NL1025924C2 NL 1025924 C2 NL1025924 C2 NL 1025924C2 NL 1025924 A NL1025924 A NL 1025924A NL 1025924 A NL1025924 A NL 1025924A NL 1025924 C2 NL1025924 C2 NL 1025924C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
liquid crystal
electrodes
substrates
cell
transparent electrodes
Prior art date
Application number
NL1025924A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Jingwu Wen
Original Assignee
Jingwu Wen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jingwu Wen filed Critical Jingwu Wen
Priority to NL1025924A priority Critical patent/NL1025924C2/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1025924C2 publication Critical patent/NL1025924C2/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13718Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on a change of the texture state of a cholesteric liquid crystal
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/23Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  for the control of the colour
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13478Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells based on selective reflection
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/34Colour display without the use of colour mosaic filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

The switch comprises a liquid crystal cell with upper and lower transparent substrates (101) which are sealed on all sides, transparent electrodes (103) and alignment layers (104) with an angle of inclination of 0- 90[deg] formed by coatings on the substrates and a cholesteric liquid crystal layer (105) in a focal conical state between the two electrodes. The symmetry axes (106) for all the domains of the liquid crystal layer have the same direction extending parallel to the electrodes. A control voltage is applied to the electrodes in order to alter the crystal reflection wavelength. An independent claim is also included for a method for preparing the switch, comprising the following steps:preparing a cholesteric liquid crystal composition with a nematic/chiral component ratio of 0.67:1-10:1; #applying transparent electrodes to the substrates by vapour deposition; #coating the electrodes with an organic material or applying an inorganic material (e.g. SiOx) by vapour deposition to form the alignment layers; #polishing the alignment layer material in one direction, the rubbing directions for the two layers being parallel to each other; #filling the cell with the liquid crystal composition using vacuum suction or capillary forces and sealing the cell on all sides; #cleaning the outsides of the substrates and gluing two trapezoidal prisms onto the cleaned surfaces, taking care not to form any air bubbles; and #heating the cell in an oven to a temperature above the clean point and slowly cooling in order to obtain a good ! one-dimensional focal conical state at 70-100[deg]C.

Description

Liquid crystal kleurschakelaar en werkwijze van vervaardigingLiquid crystal color switch and method of manufacture

Verwijzing naar gerelateerde aanvragenReference to related applications

Deze aanvrage is voor dezel£de uitvinding en claimt de indieningsdatum van Chinese aanvrage #02128839.9 ingediend op 15 augustus 2002, getiteld 5This application is for this invention and claims the filing date of Chinese application # 02128839.9 filed August 15, 2002, entitled 5

Verklaring betreffende federatief gesponsord onderzoek of ontwikkelingDeclaration on federally sponsored research or development

Niet van toepassing 10 Achtergrond van de uitvindingNot applicable Background of the invention

Er wordt doorlopend betere en betere kwaliteit gevraagd voor vloeibaar kristal kleurendisplays van laag vermogen. In bepaalde speciale toepassingen, bijvoorbeeld voor LCOS (Liquid Crystal On Silicon) projectie displays met groot 15 scherm, omvatten de eisen foto-realistische beelden, snelle en nauwkeurige kleuren, en een hoge lichtopbrengst. Tot dusver bestaat er geen kleurlichtschakelaar die sterke verlichting accepteert en vrijwel geen licht absorbeert tijdens het proces.Better and better quality is constantly being demanded for liquid crystal color displays of low power. In certain special applications, for example for LCOS (Liquid Crystal On Silicon) projection displays with large screen, the requirements include photo-realistic images, fast and accurate colors, and a high light output. So far there is no color light switch that accepts strong lighting and absorbs virtually no light during the process.

20 Op dit moment domineren twee belangrijke technolo gieën met gebruik van vloeibaar kristal displays voor het weergeven van kleur. Het meest gebruikelijk is STN-LCD en TFT-LCD, die kleurfilters gebruiken om zijn basiskleuren te bepalen, die niet door externe middelen gewijzigd kunnen wor-25 den. Een andere is Electrically Controlled Birefringence (ECB) vloeibaar kristal displaytechnologie, waar de basiskleuren worden verkregen door de spanningen te besturen die worden aangelegd aan de vloeibaar kristal laag om de vertraging te veranderen. Het licht concentreert zich het meest in 30 het midden, en is derhalve niet zo helder bij de randen, en de lichtopbrengst is laag. Geen van deze technologieën is in staat om kleuren snel te veranderen. Ook gebruiken beide technologieën polarisatoren en kleurfilters die licht absorberen. Wanneer men sterk licht laat schijnen op de afbeelders 35 die worden gebruikt voor projectiedisplays, zal de tempera- 1025924 2 tuur stijgen tot een punt waar het het normale werkingsgebied van de afbeelder te boven gaat. Derhalve kunnen kleurendis-plays op basis van de huidige vloeibaar kristal technologieën de behoeften aan kleurenprojectie niet vervullen.20 Two major technologies currently dominate with the use of liquid crystal displays to display color. The most common is STN-LCD and TFT-LCD, which use color filters to determine its basic colors, which cannot be changed by external means. Another is Electrically Controlled Birefringence (ECB) liquid crystal display technology, where the basic colors are obtained by controlling the voltages applied to the liquid crystal layer to change the delay. The light concentrates most in the center, and is therefore not as bright at the edges, and the light output is low. None of these technologies is able to change colors quickly. Both technologies also use polarizers and color filters that absorb light. When strong light is allowed to shine on the imagers 35 used for projection displays, the temperature will rise to a point where it exceeds the normal operating range of the imager. Therefore, color displays based on current liquid crystal technologies cannot fulfill the needs for color projection.

55

Korte samenvatting van de uitvindingBrief summary of the invention

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een kleurenlichtschakelaar en de werkwijze voor het vervaardigen daarvan. Door de besturing van een aangelegde spanning, kan 10 de kleurenlichtschakelaar zijn kritische reflectiegolflengte wijzigen, zodat het opvallend licht onder een schuine hoek rood en dan groen en dan blauw in snelle opeenvolging reflecteren, in respons op de aangelegde spanning, en zo een kleu-rendisplaysysteem realiseren.The present invention relates to a color light switch and the method for manufacturing it. By controlling an applied voltage, the color light switch can change its critical reflection wavelength, so that the incident light reflects at an oblique angle red and then green and then blue in rapid succession, in response to the applied voltage, and thus a color display system realize.

15 Het is een doel van de uitvinding om een vloeibaar kristal kleurenlichtschakelaar te verschaffen, met een cel van vloeibare kristallen, die zijn voorzien van bovenste en onderste transparante substraten, aan alle kanten afgedicht, waarbij de bijbehorende binnenoppervlakken van de transparan-20 te substraten zijn bedekt met transparante elektrodes. De binnenoppervlakken van de transparante elektrodes zijn verder gecoat met uitlijnlagen, waarbij de vooraf ingestelde schuine hoek varieert van ongeveer 1° tot ongeveer 89°. Een laag van cholesterisch vloeibare kristallen in een focaal conische 25 toestand bevindt zich tussen de twee transparante elektrodes, met de symmetrieas van alle gebieden in dezelfde richting, evenwijdig aan de twee transparante elektrodes. De bestuurde spanning wordt aangelegd om de kritisch reflectiegolflengte te wijzigen.It is an object of the invention to provide a liquid crystal color light switch, with a cell of liquid crystals, which are provided with upper and lower transparent substrates, sealed on all sides, the corresponding inner surfaces of the transparent substrates being covered with transparent electrodes. The inner surfaces of the transparent electrodes are further coated with alignment layers, with the preset oblique angle ranging from about 1 ° to about 89 °. A layer of cholesterically liquid crystals in a focally conical state is located between the two transparent electrodes, with the axis of symmetry of all regions in the same direction, parallel to the two transparent electrodes. The controlled voltage is applied to change the critical reflection wavelength.

30 Het is een ander doel van de uitvinding om een werk wijze te verschaffen van het vervaardigen van een vloeibaar kristal kleurenlichtschakelaar met vloeibare kristal in een cholesterische fase, wat een mengsel is van nematisch vloeibaar kristal en chirale componenten, in gewichtsverhouding 35 van ongeveer 0,67:1 tot ongeveer 10:1.It is another object of the invention to provide a method of manufacturing a cholesteric liquid crystal color light switch with liquid crystal, which is a mixture of nematic liquid crystal and chiral components, in a weight ratio of about 0, 67: 1 to about 10: 1.

Op de bovenste en onderste substraten zijn transparante elektrodes gedampt, die verder zijn gecoat met organisch materiaal of waarop anorganisch materiaal is opgedampt 10 2 59 2 4 , · 3 als uitlijnlagen. De voorbereide vloeibare kristalcel wordt in een oven geplaatst, verhit boven het zuiveringspunt van het vloeibare kristalmengsel, en dan langzaam afgekoeld totdat een goede één-dimensionale focale conische toestand is 5 bereikt, de bijbehorende temperatuur is 70°C tot 10O°C.Transparent electrodes are vapor-deposited on the upper and lower substrates, which are further coated with organic material or on which inorganic material has been deposited as alignment layers. The prepared liquid crystal cell is placed in an oven, heated above the purification point of the liquid crystal mixture, and then cooled slowly until a good one-dimensional focal conical state is achieved, the associated temperature being 70 ° C to 10 ° C.

Een normale vloeibare kristalcel is gevuld met cho-lesterische vloeibare kristallen die zowel een vlakke als focale conische toestanden omvatten. In de vlakke toestand staat de symmetrieas loodrecht op of vrijwel loodrecht op het 10 substraat. Wanneer er licht op valt, zal alleen dat licht met dezelfde rotatierichting als cholesterische vloeibare kristalstructuur Bragg reflectie produceren, terwijl de rest uit de vloeibare kristallaag zal worden geleid.A normal liquid crystal cell is filled with cholesteric liquid crystals that include both flat and focal conical states. In the flat state, the axis of symmetry is perpendicular to or almost perpendicular to the substrate. If light falls on it, only that light with the same direction of rotation as cholesteric liquid crystal structure will produce Bragg reflection, while the rest will be led out of the liquid crystal layer.

In de rusttoestand, wanneer er geen spanning is aan-15 gelegd, zijn de golflengte van het gereflecteerde licht en de bandbreedte respectievelijk: (formula, etc.)In the rest state, when no voltage is applied, the wavelength of the reflected light and the bandwidth are respectively: (formula, etc.)

In de normale focale conische toestand, ligt de sym-20 metrieas evenwijdig of ongeveer evenwijdig aan het substraat en de gebieden zijn twee-dimensionaal willekeurig verdeeld. Wanneer het wordt beschenen met opvallend licht, wordt een kleine hoeveelheid teruggekaatst, terwijl de rest door de inrichting wordt geleid.In the normal focal conical state, the symmetry axis is parallel or approximately parallel to the substrate and the regions are two-dimensionally distributed randomly. When illuminated with incident light, a small amount is reflected, while the rest is guided through the device.

25 In de rusttoestand zijn er twee verschillende struc turen/toestanden en tal van grijstint middentoestanden, die allen stabiel zijn. Er zijn tal van kleine gebieden waarvan de symmetrieassen verschillende richtingen hebben. Bij een bepaald elektrisch veld, kunnen twee verschillende toestanden 30 heen en weer wijzigen in dezelfde fase.In the rest state there are two different structures / states and numerous gray-tinted middle states, all of which are stable. There are numerous small areas whose axes of symmetry have different directions. At a certain electric field, two different states 30 can change back and forth in the same phase.

De onderhavige uitvinding maakt gebruik van speciale oppervlaktebehandelingen en stuurtechnologie om binnen de hele of een deel van de vloeibare kristallaag een stabiele één dimensionale uitgelijnde focale conische toestand te verkrij-35 gen. Het opvallend licht en het gereflecteerde licht bevinden zich op tegenoverliggende zijden van de vloeibare kristalcel.The present invention uses special surface treatments and control technology to achieve a stable one-dimensional aligned focal conical state within all or part of the liquid crystal layer. The striking light and the reflected light are located on opposite sides of the liquid crystal cell.

Volgens formule (1), wordt de kritische reflectie-golflengte bepaald door de hoogte P, de invalshoek theta, en 162.56-24 4 de gemiddelde brekingsindex van het vloeibare kristalmateri-aal.According to formula (1), the critical reflection wavelength is determined by the height P, the incident angle theta, and 162.56-24, the average refractive index of the liquid crystal material.

De hoogte P van het cholesterisch vloeibare kristal kan gewijzigd worden door het wijzigen van de aangelegde 5 spanning. Met andere woorden, P is een functie van V. Wanneer het aangelegde elektromagnetische veld sterk genoeg is, wordt de hoogte P oneindig lang.The height P of the cholesteric liquid crystal can be changed by changing the applied voltage. In other words, P is a function of V. When the applied electromagnetic field is strong enough, the height P becomes infinitely long.

Deze vloeibare kristallen kleuren lichtschakelaar werkt wanneer P zich binnen begrensde waarden bevindt, zodat 10 het vloeibaar kristal zijn focale conische toestand behoudt en er zich geen vlakke toestand voordoet. Bij een verschillend elektromagnetisch veld, komt de overeenkomstige hoogte P(V) overeen met verschillende reflectiegolflengte. Wanneer de reflectiegolflengte zich binnen het zichtbaar lichtspec-15 trum bevindt, zal het overeenkomen met verschillende kleuren. Als gevolg daarvan is het midden van de reflectiegolflengte continu instelbaar.This liquid crystal color light switch operates when P is within limited values, so that the liquid crystal maintains its focal conical state and no flat state occurs. With a different electromagnetic field, the corresponding height P (V) corresponds to different reflection wavelength. When the reflection wavelength is within the visible light spectrum, it will match different colors. As a result, the center of the reflection wavelength is continuously adjustable.

De onderhavige uitvinding heeft de volgende voordelen ten opzichte van de bestaande technologieën: 20 1. De onderhavige uitvinding maakt gebruik van de elektro- optische karakteristieken van cholesterische vloeibare kristallen, door de aangelegde spanning op de vloeibare kristallaag te gebruiken om de golflengte van het gereflecteerde licht te wijzigen, zodat de spanning snel de 25 gereflecteerde kleuren kan wijzigen.The present invention has the following advantages over the existing technologies: 1. The present invention uses the electro-optical characteristics of cholesteric liquid crystals, by applying the applied voltage to the liquid crystal layer to the wavelength of the reflected light so that the voltage can quickly change the reflected colors.

2. De onderhavige uitvinding is niet geconstrueerd met lagen die licht absorberen (bijv. polarisatoren, kleurfilters), die de werktemperatuur van de inrichting bij sterke verlichting zouden doen stijgen, en de lichtopbrengst van de 30 inrichting zouden verminderen. De onderhavige inrichting staat het gebruik van sterke verlichting toe, en is geschikt voor het gebruik met LCOS, DMD en andere afbeelders en andere telecommunicatie-inrichtingen.2. The present invention is not constructed with layers that absorb light (e.g., polarizers, color filters) that would increase the operating temperature of the device under strong lighting, and reduce the light output of the device. The present device allows the use of strong illumination, and is suitable for use with LCOS, DMD and other displays and other telecommunication devices.

3. De onderhavige uitvinding produceert heel weinig ver-35 strooiing van licht. Het doorgelaten licht en het gereflecteerde licht heeft geen verstrooiingseffecten.3. The present invention produces very little light scattering. The transmitted light and the reflected light have no scattering effects.

1 025924 51 025924 5

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

Figuur 1 geeft een blokdiagram van de uitvinding weer (kleurenlichtschakelaar).Figure 1 shows a block diagram of the invention (color light switch).

Figuur 2 geeft de wisselwerking weer van licht met 5 de kleurenlichtschakelaar.Figure 2 shows the interaction of light with the color light switch.

Figuur 3 geeft het kleurenspectrum weer van het gereflecteerde licht onder verschillend aangelegde bestuurs-spanningen.Figure 3 shows the color spectrum of the reflected light under differently applied control voltages.

10 Gedetailleerde beschrijving van de uitvindingDetailed description of the invention

Figuur 1 illustreert een voorbeeld van een vloeibare kristal-kleurlichtschakelaar. In dit voorbeeld hebben we een vloeibare kristalcel, bestaand uit bovenste en onderste transparante substraten (101), gemaakt van glas of andere raa-15 terialen, aan alle zijden afgedicht (102), met bijbehorende binnenoppervlakken van de transparante substraten gecoat met transparante elektrodes (103), waarbij transparante geleidende coatings typisch zijn gemaakt met ITO (indiumtinoxide, wat indiumoxide is verontreinigd met tinoxide), waarbij het bin-20 nenoppervlak van de transparante elektrodes is gecoat met uitlijnlagen (104), met de voorgeschuinde hoek tussen 1° en 89°, waarbij een grotere voorgeschuinde hoek (>30°) een stabielere focale conische toestand geeft en de uitlijnlaag de vloeibare kristallen helpt uitlijnen met een juiste uitlij-25 ning en voorhel lingshoek. In dit voorbeeld is de voorhel-lingshoek ongeveer 60°.Figure 1 illustrates an example of a liquid crystal color light switch. In this example we have a liquid crystal cell consisting of upper and lower transparent substrates (101) made of glass or other materials, sealed on all sides (102), with corresponding inner surfaces of the transparent substrates coated with transparent electrodes ( 103), wherein transparent conductive coatings are typically made with ITO (indium tin oxide, which is indium oxide contaminated with tin oxide), wherein the inner surface of the transparent electrodes is coated with alignment layers (104), with the slanted angle between 1 ° and 89 °, wherein a larger slanted angle (> 30 °) gives a more stable focal conical state and the alignment layer helps align the liquid crystals with proper alignment and tilt angle. In this example, the pretension angle is approximately 60 °.

Er is een laag van cholesterisch vloeibare kristallen (105) tussen de twee transparante substraten, waarbij de vloeibare kristallen zich in een één dimensionaal uitgelijnde 30 focale conische toestand bevinden, waarbij de symmetrieassen (106) van alle domeinen in dezelfde richting liggen, en evenwijdig aan de twee transparante substraten. De aangelegde spanning wordt bestuurd om de kritische reflectiegolflengte te veranderen. Het cholesterisch vloeibaar kristalmateriaal 35 dat wordt gebruikt is een mengsel van nematisch vloeibaar kristal en een chirale component, waarbij hun gewichtsverhouding van 2:3 tot 10:1 is. De beste verhouding is ongeveer 1:1 of tot 4:1. Andere inactieve ingrediënten, zoals stollings- 1025924 6 middelen en surfactanten, kunnen ook worden toegevoegd, waarbij zij 5 gew.% van het mengsel niet te boven dienen te gaan.There is a layer of cholesterically liquid crystals (105) between the two transparent substrates, the liquid crystals being in a one dimensionally aligned focal conical state, the axes of symmetry (106) of all domains being in the same direction, and parallel to the two transparent substrates. The applied voltage is controlled to change the critical reflection wavelength. The cholesteric liquid crystal material that is used is a mixture of nematic liquid crystal and a chiral component, wherein their weight ratio is from 2: 3 to 10: 1. The best ratio is around 1: 1 or up to 4: 1. Other inactive ingredients, such as coagulants and surfactants, can also be added, not exceeding 5% by weight of the mixture.

De sleutel voor een succesrijke vloeibare kristal-kleurenlichtschakelaar is de constructie van de vloeibare 5 kristalcel en de keuze van het vloeibare kristalmengsel. De dikte van het vloeibaar kristal zou gering moeten zijn. In ons voorbeeld is de dikte 1 tot 10 micrometer. De vloeibare kristalcel meet 0,8 inch bij 0,8 inch, zonder het gebruik van afstandhouders.The key to a successful liquid crystal color light switch is the construction of the liquid crystal cell and the choice of the liquid crystal mixture. The thickness of the liquid crystal should be small. In our example, the thickness is 1 to 10 microns. The liquid crystal cell measures 0.8 inches by 0.8 inches, without the use of spacers.

10 (formule voor hoogte, etc.)10 (formula for height, etc.)

In figuur 2 is de onderhavige uitvinding geïntegreerd met twee ondersteunende trapezevormige prisma's (200, 202) . Om de vervaardiging ten behoeve van de massaproductie te vereenvoudigen, is het het beste om materiaal met compati-15 bele brekingsindices te gebruiken, zoals Canadese Balsem of gevulkaniseerde hars, om de transparante prisma's aan de substraten van de vloeibaar kristal cel te lijmen. Binnen de vloeibaar kristal cel bevindt het een dimensionaal uitgelijnd cholesterisch vloeibaar kristal materiaal (201) zich in foca-20 le conische toestand, waarbij de symmetrieassen (206) evenwijdig aan elkaar zijn en aan de substraten. Opvallend licht (203) en gereflecteerd licht (205) bevinden zich op tegenover elkaar liggende zijden van de vloeibaar kristal cel, en in het zelfde vlak met de symmetrieas. Als het opvallend witte 25 licht beschouwen als links en rechts cirkelvormig gepolariseerd licht, wordt alleen het licht met dezelfde polariteit als het cholesterische vloeibaar kristal bij een bepaalde golflengte gereflecteerd, de rest zal worden doorgelaten en vormt het doorgelaten licht (204). Het doorgelaten licht is 30 het complement van het gereflecteerde licht, wat het opvallend licht is minus het gereflecteerde licht.In Figure 2, the present invention is integrated with two supporting trapezoidal prisms (200, 202). To simplify manufacture for mass production, it is best to use material with compatible refractive indices, such as Canadian Balm or vulcanized resin, to glue the transparent prisms to the substrates of the liquid crystal cell. Within the liquid crystal cell, the dimensionally aligned cholesteric liquid crystal material (201) is in a focal conical state, the axes of symmetry (206) being parallel to each other and to the substrates. Striking light (203) and reflected light (205) are located on opposite sides of the liquid crystal cell, and in the same plane with the axis of symmetry. Considering the striking white light as left and right circularly polarized light, only the light with the same polarity as the cholesteric liquid crystal at a certain wavelength is reflected, the remainder will be transmitted and form the transmitted light (204). The transmitted light is the complement of the reflected light, which is the incident light minus the reflected light.

De midden golflengte van het gereflecteerde licht is: (formule, etc.) 35The middle wavelength of the reflected light is: (formula, etc.) 35

In figuur 3, wanneer een spanning van v0 is aangelegd aan de vloeibare kristalcel, toont kromme 301 dat het gereflecteerde lichtspectrum is gecentreerd bij een golflengte 1 025924 , » 7 van 400 nm. Wanneer een spanning van Vi wordt aangelegd aan de vloeibare kristalcel, toont kromme 302 het gereflecteerde licht spectrum gecentreerd bij een golflengte van 450 nm. Wanneer een spanning van Va aan de vloeibare kristalcel wordt 5 aangelegd, toont kromme 303 dat het gereflecteerde lichtspec-trum gecentreerd is bij een golflengte van 550 nm. Wanneer een spanning van V3 wordt aangelegd aan de vloeibare kristalcel, toont kromme 304 dat het gereflecteerde lichtspectrum gecentreerd is bij een golflengte van 610 nm.In Figure 3, when a voltage of v0 is applied to the liquid crystal cell, curve 301 shows that the reflected light spectrum is centered at a wavelength of 1,025,924, 7 of 400 nm. When a voltage of Vi is applied to the liquid crystal cell, curve 302 shows the reflected light spectrum centered at a wavelength of 450 nm. When a voltage of Va is applied to the liquid crystal cell, curve 303 shows that the reflected light spectrum is centered at a wavelength of 550 nm. When a voltage of V3 is applied to the liquid crystal cell, curve 304 shows that the reflected light spectrum is centered at a wavelength of 610 nm.

10 In dit voorbeeld is de aangelegde spanning een ge pulseerde spanning die geen gelijkspanningscomponent heeft wanneer deze over de tijd wordt gemiddeldIn this example, the applied voltage is a pulsed voltage that has no DC component when averaged over time

Voorbeeld 1 van de werkwijze die wordt gebruikt bij het ver- 15 vaardigen van de kleurenlichtschakelaar: a. het voorbereiden van het vloeibaar kristal mengsel met gebruikmaking van EM verschafte chemicaliën Het gewichtsdeel van ZLI-5400-100: R1011: CB-15 : R-811 » 76 : 5 : 12 : 7.Example 1 of the method used in manufacturing the color light switch: a. Preparing the liquid crystal mixture using EM-provided chemicals. The weight part of ZLI-5400-100: R1011: CB-15: R- 811 »76: 5: 12: 7.

b. het deponeren van de dunne filmlagen van de bovenste en 20 onderste substraten van ITO door opdampen om transparante elektrodes te vormen, waar bovenop SiOx wordt gedeponeerd, waarbij de voorhellingshoeken ongeveer 60° zijn.b. depositing the thin film layers of the upper and lower substrates of ITO by vapor deposition to form transparent electrodes, on which SiOx is deposited on top, the prediction angles being approximately 60 °.

c. de voorhellingshoeken van de uitlijnlaag op de bovenste en onderste elektrodes zijn evenwijdig maar in tegengestelde 25 richting.c. the inclination angles of the alignment layer on the upper and lower electrodes are parallel but in opposite directions.

d. construeer een vloeibaar kristalcel met dikte van 2,3 micrometer, en afmeting van 0,8 inch bij 0,8 inch. Door vacuüm zuigen of capillaire werking, wordt de cel gevuld met het voorbereide vloeibare kristalmengsel, en alle zijden 30 worden af gedicht met een af dichtmiddel; e. de buitenoppervlakken van de bovenste en onderste glassubstraten worden grondig schoon gemaakt, Canadese balsem wordt aangebracht, en twee trapezevormige prisma's worden op de gereinigde oppervlakken gelijmd, waarbij er voor 35 wordt gezorgd dat er geen bellen worden opgesloten tijdens dit proces; f. de bereide vloeibare kristalcel wordt binnen een oven geplaatst, verwarmd tot of boven het reinigingspunt van het 10 2 59 24 8 vloeibare kristalmengsel en dan langzaam afgekoeld/ totdat een goede enkelvoudige domein focale conische toestand bereikt is, waarbij de bijbehorende temperatuur van 70°C tot 100°C is. (80° is het beste).d. construct a liquid crystal cell with a thickness of 2.3 micrometers, and a dimension of 0.8 inches by 0.8 inches. By vacuum suction or capillary action, the cell is filled with the prepared liquid crystal mixture, and all sides are sealed with a sealant; e. the outer surfaces of the upper and lower glass substrates are thoroughly cleaned, Canadian balm is applied, and two trapezoidal prisms are glued to the cleaned surfaces, ensuring that no bubbles are trapped during this process; f. the prepared liquid crystal cell is placed inside an oven, heated to or above the cleaning point of the liquid crystal mixture and then cooled slowly until a good single domain focal conical state is reached, with the associated temperature of 70 ° C to 100 ° C. (80 ° is the best).

55

Voorbeeld 2 van de werkwijze die wordt gebruikt bij het vervaardigen van de kleurenlichtschakelaar: a. het voorbereiden van het vloeibaar kristalmengsel met gebruikmaking van EM verschafte chemicaliën. De gewichtsver- 10 houding van ZLI-5400-100 : R1011 : CB-15 : R-811 = 76 : 5 : 12 : 7.Example 2 of the method used in manufacturing the color light switch: a. Preparing the liquid crystal mixture using EM-provided chemicals. The weight ratio of ZLI-5400-100: R1011: CB-15: R-811 = 76: 5: 12: 7.

b. het opdampen op de transparante elektrodes op de bovenste en onderste glassubstraten is SiOx, met voorhellingshoek van 65°; 15 c. het in een enkelvoudige richting wrijven toegepast tegenover het organisch uitlijnmateriaal op het oppervlak; d. door vacuüm zuigen of capillaire werking, het vullen van de cel met het voorbereide vloeibare kristalmengsel, en het afdichten aan alle zijden; 20 e. het grondig reinigen van de buitenoppervlakken van de bovenste en onderste glassubstraten, het aanbrengen van Canadese balsem, en het lijmen van twee trapezevormige prisma's, gelijmd op de gereinigde oppervlakken, waarbij er voor gezorgd wordt dat er geen bellen worden gevangen 25 in het proces; en f. het aanleggen van een spanning groter dat de ontwarrings-spanning tussen de twee substraten, waarbij de wisselfre-quentie 1kHz is, de spanning ongeveer 25 V en de duur groter dan 10 microseconden, en daarna valt de spanning 30 geleidelijk af naar 10 V in ongeveer 2 seconden of langer, om de vloeibare kristallen in staat te stellen om in veld geïnduceerde nematische toestand te geraken, en dan wordt de spanning langzaam verder verlaagd, totdat een goede één dimensionale focale conische toestand bereikt is.b. the vapor deposition on the transparent electrodes on the upper and lower glass substrates is SiOx, with an inclination angle of 65 °; C. rubbing in a single direction applied to the organic alignment material on the surface; d. by vacuum suction or capillary action, filling the cell with the prepared liquid crystal mixture, and sealing on all sides; 20 e. thoroughly cleaning the outer surfaces of the upper and lower glass substrates, applying Canadian balm, and gluing two trapezoidal prisms glued to the cleaned surfaces, ensuring that no bubbles are trapped in the process; and f. applying a voltage greater than the disentanglement voltage between the two substrates, the alternating frequency being 1 kHz, the voltage approximately 25 V and the duration greater than 10 microseconds, and thereafter the voltage 30 gradually drops to 10 V in approximately 2 seconds or longer to allow the liquid crystals to get into field-induced nematic state, and then the voltage is slowly lowered further until a good one-dimensional focal conical state is achieved.

10259241025924

Claims (6)

1. Vloeibaar kristal kleurenlichtschakelaar, die omvat: een cel van vloeibare kristallen met bovenste en on-5 derste transparante substraten aan alle zijden afgedicht, waarin; bijbehorende binnenoppervlakken van de genoemde bovenste en onderste transparante substraten zijn gecoat met transparante elektrodes en uitlijnlagen met een voorhellings- 10 hoek die ligt tussen 0 en 90°; en een laag van cholesterisch vloeibaar kristal in een focale conische toestand is bevat tussen twee genoemde transparante elektrodes; waarbij de symmetrieassen van alle domeinen van de genoemde cholesterische vloeibare kristallen de- 15 zelfde richting hebben, evenwijdig aan de twee transparante elektrodes; en de voorziening bevat dat een stuurspanning aangelegd kan worden aan de genoemde transparante elektrodes om de kritische reflectiegolflengte te veranderen.A liquid crystal color light switch, comprising: a cell of liquid crystals with upper and lower transparent substrates sealed on all sides, wherein; associated inner surfaces of said upper and lower transparent substrates are coated with transparent electrodes and alignment layers with a prediction angle that is between 0 and 90 °; and a cholesteric liquid crystal layer in a focal conical state is contained between two said transparent electrodes; wherein the axes of symmetry of all domains of said cholesteric liquid crystals have the same direction parallel to the two transparent electrodes; and the provision includes that a control voltage can be applied to said transparent electrodes to change the critical reflection wavelength. 2. Vloeibaar kristal-kleurenlichtschakelaar volgens conclusie 1, waarin de dikte van de vloeibaar kristalcel 1-10 micrometer is zonder een afstandhouder.The liquid crystal color light switch according to claim 1, wherein the thickness of the liquid crystal cell is 1-10 micrometers without a spacer. 3. Vloeibaar kristal-kleurenlichtschakelaar volgens conclusie 2, verder omvattend: vloeibaar kristal in een cho- 25 lesterische fase, wat een mengsel is van nematisch vloeibaar kristal en chirale componenten, waarbij hun gewichtsverhouding ligt van ongeveer 0,67:1 tot 10:1.3. Liquid crystal color light switch according to claim 2, further comprising: liquid crystal in a cholesteric phase, which is a mixture of nematic liquid crystal and chiral components, their weight ratio being from about 0.67: 1 to 10: 1 . 4. Vloeibaar kristal-kleurenlichtschakelaar volgens conclusie 2, waarbij verder de voorhellingshoek ligt tussen 5 30 en 65°.The liquid crystal color light switch according to claim 2, wherein further the prediction angle is between 30 and 65 °. 5. Werkwijze voor het vervaardigen van een vloeibaar kristal-kleurenlichtschakelaar, omvattend: a. het voorbereiden van het vloeibaar kristalmengsel van cholesterische fase dat de gewenste verhouding bevat van ne- 35 matische en chirale componenten tussen 0,67:1 en 10:1, b. het opdampen van transparante elektrodes op de bovenste en 10 2 5924 . · onderste substraten, c. het verder coaten van de transparante elektrodes met organisch materiaal of het opdampen van anorganisch materiaal zoals SiOx als uitlijnlagen; 5 d. het wrijven in een enkelvoudige richting toegepast tegenover het organisch uitlijnmateriaal op het oppervlak, e. het vullen van de cel door vacuüm zuigen of capillaire werking met het voorbereide vloeibare kristalmengsel en het afdichten aan alle zijden, 10 f. het grondig reinigen van de buitenoppervlakken van de bovenste en onderste glassubstraten, en het lijmen van twee trapezevormige prisma's op de gereinigde oppervlakken, waarbij zorg wordt gedragen dat er geen bellen worden gevormd in het proces; 15 g. het plaatsen van de voorbereide vloeibare kristalcel binnen een oven, het verwarmen boven het reinigingspunt van het vloeibaar kristalmengsel en dan langzaam afkoelen totdat een goede één-dimensionale focale conische toestand bereikt is bij een temperatuur van 70°C tot 100°C.5. A method for manufacturing a liquid crystal color light switch, comprising: a. Preparing the cholesteric phase liquid crystal mixture containing the desired ratio of thermal and chiral components between 0.67: 1 and 10: 1; b. depositing transparent electrodes on the upper and 10 2 5924. · Lower substrates, c. further coating the transparent electrodes with organic material or depositing inorganic material such as SiOx as alignment layers; 5 d. rubbing in a single direction applied to the organic alignment material on the surface, e. filling the cell by vacuum suction or capillary action with the prepared liquid crystal mixture and sealing on all sides, 10 f. thoroughly cleaning the outer surfaces of the upper and lower glass substrates, and gluing two trapezoidal prisms to the cleaned surfaces, ensuring that no bubbles are formed in the process; 15 g. placing the prepared liquid crystal cell inside an oven, heating it above the cleaning point of the liquid crystal mixture and then cooling slowly until a good one-dimensional focal conical state is achieved at a temperature of 70 ° C to 100 ° C. 6. Werkwijze voor het vervaardigen van een vloeibar kristal-kleurenlichtschakelaar, die omvat: a. het voorbereiden van het vloeibaar kristalmengsel van cho-lesterische fase dat de gewenste verhouding bevat van ne-matische en chirale componenten tussen 0,67:1 en 10:1, 25 b. het opdampen van transparante elektrodes op de bovenste en onderste substraten, c. het verder coaten van de transparante elektrodes met organisch materiaal of het opdampen met anorganisch materiaal zoals SiOx als uitlijnlagen met een voorhellingshoek van 30 65° d. het in een enkelvoudige richting wrijven toegepast tegenover het organisch uitlijnmateriaal op het oppervlak, e. het vullen van de cel door vacuüm zuigen of capillaire werking met het voorbereide vloeibaar kristalmengsel en 35 af dichten, f. het grondig reinigen van de buitenoppervlakken van de bovenste en onderste glassubstraten, en het lijmen van twee trapezevormige prisma's op de gereinigde oppervlakken, er 1020924 • · voor zorg dragend dat er geen bellen worden gevormd in het proces; g. het aanleggen van een spanning groter dan de ontwarrings-spanning tussen de twee substraten, om de vloeibare kris-5 tallen in staat te stellen in de veld geïnduceerde nemati-sche toestand te geraken en dan langzaam de spanning verminderen, totdat een goede één-dimensionale focale conische toestand is verkregen. 1025924A method of manufacturing a flow bar crystal color light switch, comprising: a. Preparing the liquid crystal mixture of the cholesteric phase containing the desired ratio of thermal and chiral components between 0.67: 1 and 10: 1, 25 b. depositing transparent electrodes on the upper and lower substrates, c. further coating the transparent electrodes with organic material or depositing with inorganic material such as SiOx as alignment layers with a prediction angle of 65 ° d. rubbing in a single direction applied to the organic alignment material on the surface, e. filling the cell by vacuum suction or capillary action with the prepared liquid crystal mixture and sealing, f. thoroughly cleaning the outer surfaces of the upper and lower glass substrates, and gluing two trapezoidal prisms to the cleaned surfaces, ensuring that no bubbles are formed in the process; g. applying a voltage greater than the disentanglement voltage between the two substrates, to enable the liquid crystals to enter the field-induced nematic state and then slowly reduce the voltage until a good one-dimensional focal conical state. 1025924
NL1025924A 2004-04-13 2004-04-13 Liquid crystal colour light switch for e.g. low power colour liquid crystal displays, comprises liquid crystal cell with substrates coated with electrodes and controlled voltage applied to electrodes to change critical reflection wavelength NL1025924C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1025924A NL1025924C2 (en) 2004-04-13 2004-04-13 Liquid crystal colour light switch for e.g. low power colour liquid crystal displays, comprises liquid crystal cell with substrates coated with electrodes and controlled voltage applied to electrodes to change critical reflection wavelength

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1025924A NL1025924C2 (en) 2004-04-13 2004-04-13 Liquid crystal colour light switch for e.g. low power colour liquid crystal displays, comprises liquid crystal cell with substrates coated with electrodes and controlled voltage applied to electrodes to change critical reflection wavelength
NL1025924 2004-04-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1025924C2 true NL1025924C2 (en) 2005-10-17

Family

ID=34955665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1025924A NL1025924C2 (en) 2004-04-13 2004-04-13 Liquid crystal colour light switch for e.g. low power colour liquid crystal displays, comprises liquid crystal cell with substrates coated with electrodes and controlled voltage applied to electrodes to change critical reflection wavelength

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL1025924C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020003600A1 (en) * 1998-08-18 2002-01-10 Masako Iwamatsu Liquid crystal composition and liquid crystal light modulating device
US6461693B1 (en) * 1999-09-30 2002-10-08 Minolta Co., Ltd. Liquid crystal composition and liquid crystal light control device using the same
US6524759B1 (en) * 1999-02-25 2003-02-25 Agency Of Industrial Science And Technology Reversible recording medium, and reversible recording method and apparatus using the same
US6552756B1 (en) * 1999-05-10 2003-04-22 Minolta Co., Ltd. Recording method and recording device using a heat reversible recording medium
US20040031672A1 (en) * 2002-08-15 2004-02-19 Wen Jing Wu Liquid crystal color switch and method of manufacture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020003600A1 (en) * 1998-08-18 2002-01-10 Masako Iwamatsu Liquid crystal composition and liquid crystal light modulating device
US6524759B1 (en) * 1999-02-25 2003-02-25 Agency Of Industrial Science And Technology Reversible recording medium, and reversible recording method and apparatus using the same
US6552756B1 (en) * 1999-05-10 2003-04-22 Minolta Co., Ltd. Recording method and recording device using a heat reversible recording medium
US6461693B1 (en) * 1999-09-30 2002-10-08 Minolta Co., Ltd. Liquid crystal composition and liquid crystal light control device using the same
US20040031672A1 (en) * 2002-08-15 2004-02-19 Wen Jing Wu Liquid crystal color switch and method of manufacture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6554091B2 (en) Device comprising two liquid crystal switching layers for adjusting the passage of optical energy
US5305126A (en) Polymer-dispersed liquid crystal material with in-situ polymerized liquid crystal polymer grains dispersed in a layer of liquid crystal material sealed between substrates and field electrodes
CN1643558A (en) Reflector with built-in display
KR20120031270A (en) Liquid crystal device comprising chiral nematic liquid crystal material in a helical arrangement
JPH11183937A (en) Liquid crystal optical switch element, color shutter and color image display device
KR20060098429A (en) Mirror with built-in display
WO2018145494A1 (en) Electric response infrared reflection device and preparation method therefor
CN107077023B (en) Scattering type vertical alignment liquid crystal device containing polymer
EP0856765B1 (en) Reflective-type liquid crystal display and methods of forming the same
US6950171B2 (en) Liquid crystal color switch and method of manufacture
US20190004391A1 (en) Electrically controllable optical element made of an optically isotropic liquid, in particular lens, and method for the production thereof on the basis of liquid composites
CN104090323A (en) Construction and application of electrically controlled scattering Polaroid
US20060061707A1 (en) Light adjuster and laminated glass
NL1025924C2 (en) Liquid crystal colour light switch for e.g. low power colour liquid crystal displays, comprises liquid crystal cell with substrates coated with electrodes and controlled voltage applied to electrodes to change critical reflection wavelength
US20170102577A1 (en) Electro-optical devices utilizing alternative transparent conductive oxide layers
US5724115A (en) Liquid crystal device and process for preparing the same
KR20090047070A (en) Method and apparatus for 2d-3d convertible display
JPH08106087A (en) Reflection type liquid crystal display device
Chen et al. Integration of a-Si: H solar cell with novel twist nematic liquid crystal cell for adjustable brightness and enhanced power characteristics
US5888420A (en) Liquid crystal device and process for preparing the same
JPH1010528A (en) Reflection type liquid crystal display device
Meng et al. Continuously axis-varying polaroid for power-free transmittance tunable glass
JPH11160691A (en) Liquid crystal display element
JPH10104609A (en) Color reflection type guest-host liquid crystal display device
JP2503830B2 (en) Liquid crystal display element

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20081101