JPH10222047A - ペーパーホワイト反射型表示器 - Google Patents
ペーパーホワイト反射型表示器Info
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- G02F1/01—Devices 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
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1347—Arrangement 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
- G02F1/13471—Arrangement 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 in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells
- G02F1/13473—Arrangement 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 in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells for wavelength filtering or for colour display without the use of colour mosaic filters
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- G02F1/13342—Holographic polymer dispersed liquid crystals
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- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/02—Materials and properties organic material
- G02F2202/022—Materials and properties organic material polymeric
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- G02F2203/02—Function characteristic reflective
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- Holo Graphy (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ペーパーホワイト反射型表示器の明所視での
白の反射率を改善し、駆動電圧を下げ、コントラスト比
を高くし、様々な角度から見たときに曇りをなくす。 【解決手段】 ペーパーホワイト反射型表示器４７は、
明所視白反射率が改善され、コントラストが高く、様々
な角度から見た場合に曇りまたは不透明さがなく、かつ
駆動電圧が低い。ペーパーホワイト反射型表示器４７
は、第１および第２の基板４８，５０と、複数の液晶層
およびポリマー層のグループ５２，５４，５６とを含
み、各グループはそれぞれ異なる波長の光を反射し、第
１と第２の基板４８，５０間には、すべての液晶層およ
びポリマー層に選択的に電圧を印加する電圧源５８が接
続される。
白の反射率を改善し、駆動電圧を下げ、コントラスト比
を高くし、様々な角度から見たときに曇りをなくす。 【解決手段】 ペーパーホワイト反射型表示器４７は、
明所視白反射率が改善され、コントラストが高く、様々
な角度から見た場合に曇りまたは不透明さがなく、かつ
駆動電圧が低い。ペーパーホワイト反射型表示器４７
は、第１および第２の基板４８，５０と、複数の液晶層
およびポリマー層のグループ５２，５４，５６とを含
み、各グループはそれぞれ異なる波長の光を反射し、第
１と第２の基板４８，５０間には、すべての液晶層およ
びポリマー層に選択的に電圧を印加する電圧源５８が接
続される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射型表示器およ
びその作製方法に関する。より特定的には、本発明は、
ペーパーホワイト液晶反射型表示器、およびその作製方
法に関する。
びその作製方法に関する。より特定的には、本発明は、
ペーパーホワイト液晶反射型表示器、およびその作製方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、複数種類の反射液晶表示器が開発
されている。これら反射液晶表示器の多くは、液晶分散
技術を利用している。このような表示器は反射モードの
動作では従来の偏光子ベースの表示器より優れている。
されている。これら反射液晶表示器の多くは、液晶分散
技術を利用している。このような表示器は反射モードの
動作では従来の偏光子ベースの表示器より優れている。
【０００３】このような反射液晶表示器の一例は、電気
的に制御された光散乱に基づいて動作するポリマー分散
型液晶（ＰＤＬＣ）表示器である。この技術では、液晶
滴はポリマーマトリクス中に埋め込まれる。オフ状態で
は、液晶滴のアライメント（回転軸）はランダムで、液
晶とポリマーとの有効屈折率の不一致のため、不透明な
散乱膜ができる。電界をかけると、液晶滴中の液晶は電
界と平行に整列し、複合材は透明になる。しかし、直視
反射モードでのコントラスト比は５〜１０：１で、セル
の厚みに大きく左右される。さらに、ポリマー分散型液
晶反射型表示器の反射率はわずか約１２〜１５％であ
る。
的に制御された光散乱に基づいて動作するポリマー分散
型液晶（ＰＤＬＣ）表示器である。この技術では、液晶
滴はポリマーマトリクス中に埋め込まれる。オフ状態で
は、液晶滴のアライメント（回転軸）はランダムで、液
晶とポリマーとの有効屈折率の不一致のため、不透明な
散乱膜ができる。電界をかけると、液晶滴中の液晶は電
界と平行に整列し、複合材は透明になる。しかし、直視
反射モードでのコントラスト比は５〜１０：１で、セル
の厚みに大きく左右される。さらに、ポリマー分散型液
晶反射型表示器の反射率はわずか約１２〜１５％であ
る。
【０００４】他の種類の反射液晶表示器は、ブラッグ反
射の原則に従って動作するポリマー分散型コレステリッ
ク液晶表示器（ＰＤＣＬＣ）である。このコレステリッ
ク液晶表示器はコントラスト比がほぼ１０：１で、環境
光下での明所視反射率が１０〜１３％、ブラッグ波長で
のピーク反射率が約４０％である。
射の原則に従って動作するポリマー分散型コレステリッ
ク液晶表示器（ＰＤＣＬＣ）である。このコレステリッ
ク液晶表示器はコントラスト比がほぼ１０：１で、環境
光下での明所視反射率が１０〜１３％、ブラッグ波長で
のピーク反射率が約４０％である。
【０００５】さらに他の種類の反射液晶表示器は、ポリ
マー安定化コレステリックテキスチャ（ＰＳＣＴ）反射
型表示器である。これはコレステリック液晶媒体中にわ
ずかな量のポリマー添加剤を加えることによって、規則
的な安定網を構成する表示器である。コントラスト比は
２０〜３０：１で、環境光下での明所視反射率が１０〜
１５％、ブラッグ波長でのピーク反射率がほぼ４０％と
報告されている。これ以外にも、ポリマーは使用しない
が、上記の表示器群に匹敵する性能を有する同様の表示
器が開発されている。
マー安定化コレステリックテキスチャ（ＰＳＣＴ）反射
型表示器である。これはコレステリック液晶媒体中にわ
ずかな量のポリマー添加剤を加えることによって、規則
的な安定網を構成する表示器である。コントラスト比は
２０〜３０：１で、環境光下での明所視反射率が１０〜
１５％、ブラッグ波長でのピーク反射率がほぼ４０％と
報告されている。これ以外にも、ポリマーは使用しない
が、上記の表示器群に匹敵する性能を有する同様の表示
器が開発されている。
【０００６】ホログラフポリマー分散型液晶表示器は、
より新しい種類の反射液晶表示器である。この表示器
は、タナカら著の「ホログラフィを用いて作製した反射
カラー表示器用の液晶／ポリマー装置（Holographicall
y formed liquid crystal/polymer device for reflect
ive color displays）」（情報表示器学会(Society for
Information Display）議事録、１９９４年、第２巻、
第１号、３７〜４０頁）で報告されている。また、この
ようなホログラフ液晶表示器の最適化については、タナ
カら著の「反射カラー表示器応用のためのホログラフＰ
ＤＬＣの最適化（Optimization of Holographic PDLC f
or Reflective Color Display Applications）」（ＳＩ
Ｄ、１９９５年抄録、２６７〜２７０頁）に報告されて
いる。このホログラフィを用いたポリマー分散型液晶
は、光干渉技術（反射ホログラフィ）を用いて試料内の
所定位置で液晶滴の面を形成し、液晶滴濃度の変調（mo
dulation）を設定して作製する。こうして得られる光干
渉は、液晶滴内に包理される液晶材料誘導体（liquid c
rystal material directors）が不整列であるオフ状態
で、ブラッグ波長を反射する。定電圧の印加後、液晶の
屈折率とポリマーの屈折率とがほぼ一致すれば、周期的
な屈折率の変調はなくなり、入射光はすべて透過する。
表示器の分光反射率は作製過程で決定され、任意の可視
波長を反射するよう選択できる。上記のホログラフ液晶
／ポリマー反射カラー表示器は等方性ポリマーを用いて
作製されるので、相分離の間に液晶滴が形成される。等
方性のためにポリマー分子の整列はランダムで、また液
晶の有効屈折率とポリマーの有効屈折率とが一致せず、
見る角度範囲が広くなるとこの不一致はさらに大きくな
る。そのため、ある角度から見ると表示装置は不透明ま
たは曇って見える。また液晶滴が球形であるため、この
表示装置はかなり高い駆動電圧が必要である。具体的に
は、表示装置の駆動に必要な電圧は液晶滴の表面積対体
積比に比例する。かかる球形の液晶滴の表面積対体積比
は、３／Ｒ（Ｒは液晶滴の半径）である。
より新しい種類の反射液晶表示器である。この表示器
は、タナカら著の「ホログラフィを用いて作製した反射
カラー表示器用の液晶／ポリマー装置（Holographicall
y formed liquid crystal/polymer device for reflect
ive color displays）」（情報表示器学会(Society for
Information Display）議事録、１９９４年、第２巻、
第１号、３７〜４０頁）で報告されている。また、この
ようなホログラフ液晶表示器の最適化については、タナ
カら著の「反射カラー表示器応用のためのホログラフＰ
ＤＬＣの最適化（Optimization of Holographic PDLC f
or Reflective Color Display Applications）」（ＳＩ
Ｄ、１９９５年抄録、２６７〜２７０頁）に報告されて
いる。このホログラフィを用いたポリマー分散型液晶
は、光干渉技術（反射ホログラフィ）を用いて試料内の
所定位置で液晶滴の面を形成し、液晶滴濃度の変調（mo
dulation）を設定して作製する。こうして得られる光干
渉は、液晶滴内に包理される液晶材料誘導体（liquid c
rystal material directors）が不整列であるオフ状態
で、ブラッグ波長を反射する。定電圧の印加後、液晶の
屈折率とポリマーの屈折率とがほぼ一致すれば、周期的
な屈折率の変調はなくなり、入射光はすべて透過する。
表示器の分光反射率は作製過程で決定され、任意の可視
波長を反射するよう選択できる。上記のホログラフ液晶
／ポリマー反射カラー表示器は等方性ポリマーを用いて
作製されるので、相分離の間に液晶滴が形成される。等
方性のためにポリマー分子の整列はランダムで、また液
晶の有効屈折率とポリマーの有効屈折率とが一致せず、
見る角度範囲が広くなるとこの不一致はさらに大きくな
る。そのため、ある角度から見ると表示装置は不透明ま
たは曇って見える。また液晶滴が球形であるため、この
表示装置はかなり高い駆動電圧が必要である。具体的に
は、表示装置の駆動に必要な電圧は液晶滴の表面積対体
積比に比例する。かかる球形の液晶滴の表面積対体積比
は、３／Ｒ（Ｒは液晶滴の半径）である。
【０００７】本願に引用により援用する米国特許出願
（０８／７９２，２６８）「ホログラフィを用いて作製
した反射型表示器、液晶表示器、および投写システム、
ならびにその作製方法（Holographically Formed Refle
ctive Display, Liquid Crystal Display and Projecti
on System and Methods of Forming the Same)」は、ホ
ログラフィを用いた反射型表示器及び投写システムを開
示している。また、本願に引用により援用する米国特許
出願（０８／７９２，２６９）「広帯域反射型表示器お
よびその作製方法（Broadband Reflective Display and
Methods of Forming the Same）」は、それぞれ異なる
波長の光を反射する複数の反射層グループを備えること
によって、反射波長を拡大する方法を開示している。
（０８／７９２，２６８）「ホログラフィを用いて作製
した反射型表示器、液晶表示器、および投写システム、
ならびにその作製方法（Holographically Formed Refle
ctive Display, Liquid Crystal Display and Projecti
on System and Methods of Forming the Same)」は、ホ
ログラフィを用いた反射型表示器及び投写システムを開
示している。また、本願に引用により援用する米国特許
出願（０８／７９２，２６９）「広帯域反射型表示器お
よびその作製方法（Broadband Reflective Display and
Methods of Forming the Same）」は、それぞれ異なる
波長の光を反射する複数の反射層グループを備えること
によって、反射波長を拡大する方法を開示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】また、近年、ペーパー
ホワイト反射型表示器に対する関心がますます高まって
いる。しかし、従来のペーパーホワイト表示器作製技術
では、明所視での白の反射率が低い、例えば１０〜１５
％である表示器ができてしまう。受動光成形素子（pass
ive light shaping elements）（輝度強調膜）を使用す
ると、反射率は２０〜４０％に上昇するが、コントラス
トおよび表示器を見る角度は制限される。
ホワイト反射型表示器に対する関心がますます高まって
いる。しかし、従来のペーパーホワイト表示器作製技術
では、明所視での白の反射率が低い、例えば１０〜１５
％である表示器ができてしまう。受動光成形素子（pass
ive light shaping elements）（輝度強調膜）を使用す
ると、反射率は２０〜４０％に上昇するが、コントラス
トおよび表示器を見る角度は制限される。
【０００９】従って、明所視での白の反射率が改善さ
れ、低い駆動電圧で動作可能で、コントラスト比が高
く、様々な角度から見たときに曇りのないペーパーホワ
イト反射型表示器が必要とされている。
れ、低い駆動電圧で動作可能で、コントラスト比が高
く、様々な角度から見たときに曇りのないペーパーホワ
イト反射型表示器が必要とされている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記およびその他の問題
を解決するために、本発明は、従来の装置と比較して、
明所視での白の反射率が改善され、コントラストが高
く、様々な角度から見たときに曇りや不透明さがなく、
駆動電圧が低い、ペーパーホワイト反射型表示器を提供
する。ペーパーホワイト反射型表示器は、第１の基板お
よび第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に位
置する液晶層とポリマー層との複数のグループとを含
み、液晶層とポリマー層との複数のグループは、それぞ
れ異なる波長の光を反射し、電圧源は第１の基板と第２
の基板との間に配置されて、すべての液晶層およびポリ
マー層に選択的に電圧を印加する。
を解決するために、本発明は、従来の装置と比較して、
明所視での白の反射率が改善され、コントラストが高
く、様々な角度から見たときに曇りや不透明さがなく、
駆動電圧が低い、ペーパーホワイト反射型表示器を提供
する。ペーパーホワイト反射型表示器は、第１の基板お
よび第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に位
置する液晶層とポリマー層との複数のグループとを含
み、液晶層とポリマー層との複数のグループは、それぞ
れ異なる波長の光を反射し、電圧源は第１の基板と第２
の基板との間に配置されて、すべての液晶層およびポリ
マー層に選択的に電圧を印加する。
【００１１】本発明をより完全に理解するには、添付の
図面を参照して以下の詳細な説明を考慮すればよい。図
中、同一箇所には同一参照番号を付す。
図面を参照して以下の詳細な説明を考慮すればよい。図
中、同一箇所には同一参照番号を付す。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は反射型表示器を示
す。基板群１０の間には、酸化インジウムおよび酸化ス
ズ層１２と、アライメント層１４とが形成される。アラ
イメント層１４は、ホモジニアス（平行）接地境界状態
を望む場合は磨りポリマー層（rubbed polymer layer）
で構成してもよく、またはホメオトロピック（垂直）接
地境界状態を望む場合は例えばシラン界面活性剤層で構
成してもよい。これについては以下に詳述する。アライ
メント層１４群間には、液晶溶剤に溶解した異方性ポリ
マーが配置される。異方性ポリマー１８は光活性のある
モノマーおよび適当な光イニシエータを含んでもよい。
液晶／ポリマー混合物１６は、機械的攪拌および熱によ
って均質化される。
す。基板群１０の間には、酸化インジウムおよび酸化ス
ズ層１２と、アライメント層１４とが形成される。アラ
イメント層１４は、ホモジニアス（平行）接地境界状態
を望む場合は磨りポリマー層（rubbed polymer layer）
で構成してもよく、またはホメオトロピック（垂直）接
地境界状態を望む場合は例えばシラン界面活性剤層で構
成してもよい。これについては以下に詳述する。アライ
メント層１４群間には、液晶溶剤に溶解した異方性ポリ
マーが配置される。異方性ポリマー１８は光活性のある
モノマーおよび適当な光イニシエータを含んでもよい。
液晶／ポリマー混合物１６は、機械的攪拌および熱によ
って均質化される。
【００１３】その後、装置に例えば干渉用レーザビーム
ＡおよびＢを照射すると、装置中に干渉縞ができる。こ
の構造を図１（ｂ）に示す。液晶／ポリマー混合物１６
内でレーザの干渉パターン強度の高い領域はポリマー濃
度が高くなりポリマーシート２０を形成する。一方、強
度の低い領域はポリマーの空洞ができ、液晶領域２２と
なる。図１（ｂ）に示すように、ポリマーシート２０お
よび液晶領域２２は多層構造となる。
ＡおよびＢを照射すると、装置中に干渉縞ができる。こ
の構造を図１（ｂ）に示す。液晶／ポリマー混合物１６
内でレーザの干渉パターン強度の高い領域はポリマー濃
度が高くなりポリマーシート２０を形成する。一方、強
度の低い領域はポリマーの空洞ができ、液晶領域２２と
なる。図１（ｂ）に示すように、ポリマーシート２０お
よび液晶領域２２は多層構造となる。
【００１４】図２（ａ）は、ホログラフィを用いた反射
型表示器８のオフ状態の様子を示す図である。オフ状態
は、酸化インジウムおよび酸化スズ層１２間に電界をか
けない場合に発生する。オフ状態では、液晶領域２２の
分子とポリマーシート２０を構成する分子とは屈折率が
効果的に一致し、かつ互いに整列しているため、表示器
は透明で、すべての光を透過する。
型表示器８のオフ状態の様子を示す図である。オフ状態
は、酸化インジウムおよび酸化スズ層１２間に電界をか
けない場合に発生する。オフ状態では、液晶領域２２の
分子とポリマーシート２０を構成する分子とは屈折率が
効果的に一致し、かつ互いに整列しているため、表示器
は透明で、すべての光を透過する。
【００１５】図２（ｂ）および図２（ｃ）は、図２
（ａ）の液晶層２２およびポリマーシート２０の丸で囲
った部分１５の拡大図であり、それぞれホモジニアスお
よびホメオトロピック接地境界状態についてのオフ状態
での屈折率の一致の様子を示す。具体的には、図２
（ｂ）はアライメント層１４が磨りポリマー層である場
合に形成されるホモジニアス接地境界状態を示す。この
ような摩りポリマー層は当該技術分野では公知であり、
従来の技術で作製される。摩りポリマー層は、ポリマー
シート２０および液晶領域２２内の分子を、ネマチック
液晶媒体の平らなアライメント方向沿いに基板１０の表
面と概平行に形成させる。図２（ｂ）に示すように、ポ
リマーシート２０を形成するポリマー分子は異方性ポリ
マー分子であるから、分子は細長く、一方向に整列して
いる。同様に、液晶領域２２を形成する分子も異方性で
あるから、ポリマーシートを形成する分子と同じ方向に
整列している。このようにアライメントの屈折率が一致
しているため、ホログラフィを用いた反射型表示器８を
様々な角度から見た場合に、表示器８の曇りを大幅に抑
えることができる。これに対して、従来のホログラフィ
を用いた反射型表示器は、ランダム整列の等方性ポリマ
ーを使用するため、様々な角度から見た場合に曇りおよ
び不透明さが生じる。
（ａ）の液晶層２２およびポリマーシート２０の丸で囲
った部分１５の拡大図であり、それぞれホモジニアスお
よびホメオトロピック接地境界状態についてのオフ状態
での屈折率の一致の様子を示す。具体的には、図２
（ｂ）はアライメント層１４が磨りポリマー層である場
合に形成されるホモジニアス接地境界状態を示す。この
ような摩りポリマー層は当該技術分野では公知であり、
従来の技術で作製される。摩りポリマー層は、ポリマー
シート２０および液晶領域２２内の分子を、ネマチック
液晶媒体の平らなアライメント方向沿いに基板１０の表
面と概平行に形成させる。図２（ｂ）に示すように、ポ
リマーシート２０を形成するポリマー分子は異方性ポリ
マー分子であるから、分子は細長く、一方向に整列して
いる。同様に、液晶領域２２を形成する分子も異方性で
あるから、ポリマーシートを形成する分子と同じ方向に
整列している。このようにアライメントの屈折率が一致
しているため、ホログラフィを用いた反射型表示器８を
様々な角度から見た場合に、表示器８の曇りを大幅に抑
えることができる。これに対して、従来のホログラフィ
を用いた反射型表示器は、ランダム整列の等方性ポリマ
ーを使用するため、様々な角度から見た場合に曇りおよ
び不透明さが生じる。
【００１６】図２（ｃ）は、図２（ａ）の丸１５内の部
分拡大図で、反射型表示器８のホメオトロピック接地境
界状態を示す。ホメオトロピック接地境界状態は、アラ
イメント層１４が垂直アライメントを含む場合、例えば
シラン界面活性剤層などの場合に生じる。これは、図２
（ｃ）に示すように、ポリマーシート２０内の異方性ポ
リマーを基板１０の表面とほぼ垂直に整列させる。同様
に、液晶領域２２内の分子も異方性であるため、ポリマ
ーシート２０を形成する異方性ポリマー分子と同じ方向
に整列する。このような異方性ポリマーの使用によって
も、ホログラフィを用いた反射型表示器８を様々な角度
から見た場合に表示器８の曇りおよび不透明さを大幅に
抑えることができる。
分拡大図で、反射型表示器８のホメオトロピック接地境
界状態を示す。ホメオトロピック接地境界状態は、アラ
イメント層１４が垂直アライメントを含む場合、例えば
シラン界面活性剤層などの場合に生じる。これは、図２
（ｃ）に示すように、ポリマーシート２０内の異方性ポ
リマーを基板１０の表面とほぼ垂直に整列させる。同様
に、液晶領域２２内の分子も異方性であるため、ポリマ
ーシート２０を形成する異方性ポリマー分子と同じ方向
に整列する。このような異方性ポリマーの使用によって
も、ホログラフィを用いた反射型表示器８を様々な角度
から見た場合に表示器８の曇りおよび不透明さを大幅に
抑えることができる。
【００１７】図３（ａ）は、ホログラフィを用いた反射
型表示器８のオン状態の様子を示す。オン状態では、酸
化インジウムおよび酸化スズ層１２間に電圧源２４から
電圧が印加される。これにより矢印Ｅで示す方向に電界
が形成され、表示器に所望の波長の光を反射させる。反
射光の所望の波長は、装置の作製時に、レーザまたは他
のホログラフィを用いた手段によって形成される干渉縞
の波長を適宜制御して選択できる。
型表示器８のオン状態の様子を示す。オン状態では、酸
化インジウムおよび酸化スズ層１２間に電圧源２４から
電圧が印加される。これにより矢印Ｅで示す方向に電界
が形成され、表示器に所望の波長の光を反射させる。反
射光の所望の波長は、装置の作製時に、レーザまたは他
のホログラフィを用いた手段によって形成される干渉縞
の波長を適宜制御して選択できる。
【００１８】図３（ｂ）は、ホモジニアス接地境界状態
の場合における図３（ａ）の丸１７内の部分拡大図であ
る。図３（ｂ）に示すように、酸化インジウムおよび酸
化スズ層間に電界Ｅをかけることによって液晶領域２２
内の正の誘電異方性をもつ分子を方向Ｅと平行に整列さ
せる。これにより所望の波長をもつ光だけを反射させ、
それ以外の光はすべて透過する。
の場合における図３（ａ）の丸１７内の部分拡大図であ
る。図３（ｂ）に示すように、酸化インジウムおよび酸
化スズ層間に電界Ｅをかけることによって液晶領域２２
内の正の誘電異方性をもつ分子を方向Ｅと平行に整列さ
せる。これにより所望の波長をもつ光だけを反射させ、
それ以外の光はすべて透過する。
【００１９】図３（ｃ）は、ホログラフィを用いた反射
型表示器８のオン状態のホメオトロピック接地境界状態
を示す。ホメオトロピックアライメントの場合は、使用
する液晶材料は負の誘電異方性をもつ。電界Ｅをかける
と、液晶領域２２内の負の誘電異方性をもつ分子が電界
方向Ｅと垂直に整列し、やはり所望の波長の光だけを反
射する。
型表示器８のオン状態のホメオトロピック接地境界状態
を示す。ホメオトロピックアライメントの場合は、使用
する液晶材料は負の誘電異方性をもつ。電界Ｅをかける
と、液晶領域２２内の負の誘電異方性をもつ分子が電界
方向Ｅと垂直に整列し、やはり所望の波長の光だけを反
射する。
【００２０】図４はフルカラー液晶表示器を示す。表面
アライメントがホモジニアスな場合、使用する液晶材料
は正の誘電異方性をもつ。フルカラー液晶表示器２６
は、ホログラフィを用いた３つの反射型表示器２５，２
７および２９（ホログラフィを用いた反射型表示器８と
同じ）を含み、各表示器はそれぞれ異なる波長の光を反
射する。フルカラー液晶表示器２６は、反射しない波長
の光を吸収し表示器のコントラストを強調する黒い吸収
体２８を含む。図４に示すように、フルカラー液晶表示
器２６の上面３１に矢印Ｆの方向に環境光を露光させ
る。像を形成するには、各電圧源２４を独立制御して、
ホログラフィを用いて、それぞれ異なる光を反射する各
反射型表示器８から選択的に光を反射させる。例えば図
４では、上部反射型表示器２５は４６５ｎｍの波長の光
を反射し、中央の反射型表示器２７は５４５ｎｍの波長
の光を反射し、下部反射型表示器２９は６２０ｎｍの波
長の光を反射するように構成して、それぞれ青、緑、赤
の波長を反射するようにしてもよい。３つのホログラフ
反射表示層を選択的に駆動することによって、入射光の
広範な帯域からフルカラー画像を形成することができ
る。
アライメントがホモジニアスな場合、使用する液晶材料
は正の誘電異方性をもつ。フルカラー液晶表示器２６
は、ホログラフィを用いた３つの反射型表示器２５，２
７および２９（ホログラフィを用いた反射型表示器８と
同じ）を含み、各表示器はそれぞれ異なる波長の光を反
射する。フルカラー液晶表示器２６は、反射しない波長
の光を吸収し表示器のコントラストを強調する黒い吸収
体２８を含む。図４に示すように、フルカラー液晶表示
器２６の上面３１に矢印Ｆの方向に環境光を露光させ
る。像を形成するには、各電圧源２４を独立制御して、
ホログラフィを用いて、それぞれ異なる光を反射する各
反射型表示器８から選択的に光を反射させる。例えば図
４では、上部反射型表示器２５は４６５ｎｍの波長の光
を反射し、中央の反射型表示器２７は５４５ｎｍの波長
の光を反射し、下部反射型表示器２９は６２０ｎｍの波
長の光を反射するように構成して、それぞれ青、緑、赤
の波長を反射するようにしてもよい。３つのホログラフ
反射表示層を選択的に駆動することによって、入射光の
広範な帯域からフルカラー画像を形成することができ
る。
【００２１】図５はフルカラー投写システム３１を示
す。このシステムは、波長約６２０ｎｍの赤の光を選択
的に反射する第１のホログラフィを用いた反射型表示器
３０と、波長約５４５ｎｍの緑の光を反射する第２の反
射型表示器３２と、波長約４６５ｎｍの青の光を反射す
る第３の反射型表示器３４とを含む。
す。このシステムは、波長約６２０ｎｍの赤の光を選択
的に反射する第１のホログラフィを用いた反射型表示器
３０と、波長約５４５ｎｍの緑の光を反射する第２の反
射型表示器３２と、波長約４６５ｎｍの青の光を反射す
る第３の反射型表示器３４とを含む。
【００２２】光源３６から発せられた光が、ホログラフ
ィを用いた第１の反射型表示器３０に入射すると、波長
約６２０ｎｍの赤の光が矢印Ｇの方向に反射してミラー
３８に入射し、そこから矢印Ｈに沿って出力方向に反射
する。波長約６２０ｎｍの赤以外の光は、第１の反射型
表示器３０を透過して矢印Ｉの方向に進み、第２の反射
型表示器３２に入射する。第２の反射型表示器３２は波
長約５４５ｎｍの緑の光を矢印Ｊの方向に反射して、第
１のダイクロイックミラー４０表面へ入射させる。第１
のダイクロイックミラー４０は、ミラー３８が反射した
赤の光を透過し、かつ緑の光を矢印Ｈ方向に反射する。
光源３６からの光のうち、第２の反射型表示器３２で反
射されなかった光は、第３の反射型表示器３４へ進み、
ここで波長約４６５ｎｍの青の光を矢印Ｋの方向に反射
して、第２のダイクロイックミラー４２表面へ入射す
る。
ィを用いた第１の反射型表示器３０に入射すると、波長
約６２０ｎｍの赤の光が矢印Ｇの方向に反射してミラー
３８に入射し、そこから矢印Ｈに沿って出力方向に反射
する。波長約６２０ｎｍの赤以外の光は、第１の反射型
表示器３０を透過して矢印Ｉの方向に進み、第２の反射
型表示器３２に入射する。第２の反射型表示器３２は波
長約５４５ｎｍの緑の光を矢印Ｊの方向に反射して、第
１のダイクロイックミラー４０表面へ入射させる。第１
のダイクロイックミラー４０は、ミラー３８が反射した
赤の光を透過し、かつ緑の光を矢印Ｈ方向に反射する。
光源３６からの光のうち、第２の反射型表示器３２で反
射されなかった光は、第３の反射型表示器３４へ進み、
ここで波長約４６５ｎｍの青の光を矢印Ｋの方向に反射
して、第２のダイクロイックミラー４２表面へ入射す
る。
【００２３】第３の反射型表示器３４で反射されなかっ
た光は透過して、光止め３５へ進む。第２のダイクロイ
ックミラー４２は青の波長の光を矢印Ｈの方向に反射
し、かつミラー３８および第１のダイクロイックミラー
４０からの赤と緑の光を透過して出力へ進める。こうし
てフルカラー投写システム３１によって、像の形成およ
び投映が行われる。
た光は透過して、光止め３５へ進む。第２のダイクロイ
ックミラー４２は青の波長の光を矢印Ｈの方向に反射
し、かつミラー３８および第１のダイクロイックミラー
４０からの赤と緑の光を透過して出力へ進める。こうし
てフルカラー投写システム３１によって、像の形成およ
び投映が行われる。
【００２４】上記の投写システム３１の第１、第２およ
び第３のホログラフィを用いた反射型表示器３０，３２
および３４が反射する各波長は、図２（ａ）〜図３
（ｃ）で示す実施形態のところで説明したように、各表
示器が反射する光の波長を所望の値に調整して変更でき
る。
び第３のホログラフィを用いた反射型表示器３０，３２
および３４が反射する各波長は、図２（ａ）〜図３
（ｃ）で示す実施形態のところで説明したように、各表
示器が反射する光の波長を所望の値に調整して変更でき
る。
【００２５】上記のホログラフィを用いた反射型表示器
は、通常使用される一般的なネマチック液晶材料の代わ
りに、キラル・ネマチック液晶材料または強誘電性液晶
材料を使用することによって、双安定なスイッチングを
達成できる。双安定性については、本願に引用により援
用する関連出願（米国特許出願番号０８／８９７，２１
０）「キラル液晶および再構成可能な無機塊を用いた双
安定反射型表示器（Bistable Reflective Display Usin
g Chiral Liquid Crystal and ReconfigurableInorgani
c Agglomerates）」に詳細に議論されている。
は、通常使用される一般的なネマチック液晶材料の代わ
りに、キラル・ネマチック液晶材料または強誘電性液晶
材料を使用することによって、双安定なスイッチングを
達成できる。双安定性については、本願に引用により援
用する関連出願（米国特許出願番号０８／８９７，２１
０）「キラル液晶および再構成可能な無機塊を用いた双
安定反射型表示器（Bistable Reflective Display Usin
g Chiral Liquid Crystal and ReconfigurableInorgani
c Agglomerates）」に詳細に議論されている。
【００２６】図６はペーパーホワイト反射型表示器４７
を示す。ペーパーホワイト反射型表示器４７は図４の反
射型表示器２６と同じだが、２枚の基板４８および５０
だけを含み、その間に液晶層とポリマー層との３つのグ
ループ５２，５４および５６が形成される点が異なる。
を示す。ペーパーホワイト反射型表示器４７は図４の反
射型表示器２６と同じだが、２枚の基板４８および５０
だけを含み、その間に液晶層とポリマー層との３つのグ
ループ５２，５４および５６が形成される点が異なる。
【００２７】液晶層とポリマー層との各グループ５２，
５４および５６は、１層の液晶層と１層のポリマー層と
で構成してもよいし、または図１（ｂ）等に示すように
複数の液晶層と複数のポリマー層とから構成してもよ
い。このような液晶層とポリマー層とのグループ５２，
５４および５６は、上述したようにそれぞれ異なる波長
の光を反射するように形成される。例えば、液晶層とポ
リマー層とのグループ５２は中心波長約６３０ｎｍの光
を反射し、グループ５４は中心波長約５４０ｎｍの波長
を反射し、グループ５６は中心波長約４８０ｎｍの波長
を反射するように構成してもよい。電圧源５８は基板４
８と５０との間に電圧を印加するかしないかのいずれか
の選択であるから、この選択により液晶層とポリマー層
とのグループ５２，５４および５６のそれぞれに対し
て、ペーパーホワイト反射型表示器４７は、これらグル
ープ５２，５４および５６すべてを一斉に任意の所定時
間中反射または透明の状態とすることになる。液晶層と
ポリマー層とのグループ５２，５４および５６すべてが
反射状態の場合、ペーパーホワイト反射型表示器４７は
赤、緑および青のすべての光を同時に反射するため、ペ
ーパーホワイトに見える。
５４および５６は、１層の液晶層と１層のポリマー層と
で構成してもよいし、または図１（ｂ）等に示すように
複数の液晶層と複数のポリマー層とから構成してもよ
い。このような液晶層とポリマー層とのグループ５２，
５４および５６は、上述したようにそれぞれ異なる波長
の光を反射するように形成される。例えば、液晶層とポ
リマー層とのグループ５２は中心波長約６３０ｎｍの光
を反射し、グループ５４は中心波長約５４０ｎｍの波長
を反射し、グループ５６は中心波長約４８０ｎｍの波長
を反射するように構成してもよい。電圧源５８は基板４
８と５０との間に電圧を印加するかしないかのいずれか
の選択であるから、この選択により液晶層とポリマー層
とのグループ５２，５４および５６のそれぞれに対し
て、ペーパーホワイト反射型表示器４７は、これらグル
ープ５２，５４および５６すべてを一斉に任意の所定時
間中反射または透明の状態とすることになる。液晶層と
ポリマー層とのグループ５２，５４および５６すべてが
反射状態の場合、ペーパーホワイト反射型表示器４７は
赤、緑および青のすべての光を同時に反射するため、ペ
ーパーホワイトに見える。
【００２８】また、ペーパーホワイト反射型表示器４７
は、基板５０に隣接して黒い吸収体６０を含む。黒い吸
収体６０は反射されない波長を吸収する光止めとして機
能し、これにより表示器のコントラストを強調し、かつ
液晶層とポリマー層とのグループ５２，５４，および５
６が透明の場合に表示器を黒く見せる。
は、基板５０に隣接して黒い吸収体６０を含む。黒い吸
収体６０は反射されない波長を吸収する光止めとして機
能し、これにより表示器のコントラストを強調し、かつ
液晶層とポリマー層とのグループ５２，５４，および５
６が透明の場合に表示器を黒く見せる。
【００２９】図７（ａ）は、ペーパーホワイト反射型表
示器４７の反射率を表す、複合反射率と波長との関係を
示すグラフであり、液晶層とポリマー層とのグループ５
２，５４および５６は上述した中心波長の光を反射し、
各グループは帯域幅約４０ｎｍの光を反射する。図７
（ｂ）はペーパーホワイト反射型表示器４７の色度図で
あり、ペーパーホワイト反射型表示器４７の表示器白点
の色度値と、標準光源Ｄ５０およびＤ６５からの望まし
い距離とを示す。図７（ｂ）に示すように、明所視での
白状態の反射率は約４４％である。
示器４７の反射率を表す、複合反射率と波長との関係を
示すグラフであり、液晶層とポリマー層とのグループ５
２，５４および５６は上述した中心波長の光を反射し、
各グループは帯域幅約４０ｎｍの光を反射する。図７
（ｂ）はペーパーホワイト反射型表示器４７の色度図で
あり、ペーパーホワイト反射型表示器４７の表示器白点
の色度値と、標準光源Ｄ５０およびＤ６５からの望まし
い距離とを示す。図７（ｂ）に示すように、明所視での
白状態の反射率は約４４％である。
【００３０】図８はペーパーホワイト反射型表示器６２
を示す。液晶層とポリマー層とのグループ６４，６６お
よび６８のそれぞれについて、ペーパーホワイト反射型
表示器６２は液晶層とポリマー層との複数のサブ層を含
み、各サブ層は異なる波長の光を反射する。この実施形
態では９層の液晶層とポリマー層とのサブ層７０〜８６
を含み、それぞれ３層ずつで１グループとなる。ただし
サブ層の数は９層でなくてもよい。サブ層のグループ
は、図２（ａ）〜図３（ｃ）に示した実施形態において
説明したように、それぞれ特定の波長に合わされる。
を示す。液晶層とポリマー層とのグループ６４，６６お
よび６８のそれぞれについて、ペーパーホワイト反射型
表示器６２は液晶層とポリマー層との複数のサブ層を含
み、各サブ層は異なる波長の光を反射する。この実施形
態では９層の液晶層とポリマー層とのサブ層７０〜８６
を含み、それぞれ３層ずつで１グループとなる。ただし
サブ層の数は９層でなくてもよい。サブ層のグループ
は、図２（ａ）〜図３（ｃ）に示した実施形態において
説明したように、それぞれ特定の波長に合わされる。
【００３１】液晶層とポリマー層とのグループ６４は、
液晶層とポリマー層との３つのサブ層７０，７２および
７４を含み、各サブ層は赤の光の波長を反射するが、た
だし各サブ層の中心波長は互いにずれているので、分光
反射率の範囲を広くできる。液晶層とポリマー層とのサ
ブ層７０，７２および７４の中心波長は、それぞれ６０
０ｎｍ，６３０ｎｍ，６６０ｎｍである。
液晶層とポリマー層との３つのサブ層７０，７２および
７４を含み、各サブ層は赤の光の波長を反射するが、た
だし各サブ層の中心波長は互いにずれているので、分光
反射率の範囲を広くできる。液晶層とポリマー層とのサ
ブ層７０，７２および７４の中心波長は、それぞれ６０
０ｎｍ，６３０ｎｍ，６６０ｎｍである。
【００３２】液晶層とポリマー層とのグループ６６は、
液晶層とポリマー層との３つのサブ層７６，７８および
８０を含み、各サブ層は緑の光の波長を反射するが、た
だし各サブ層の中心波長は互いにずれているので、分光
反射率の範囲を広くできる。液晶層とポリマー層とのサ
ブ層７６，７８および８０の中心波長は、それぞれ５１
０ｎｍ，５４０ｎｍ，５７０ｎｍである。
液晶層とポリマー層との３つのサブ層７６，７８および
８０を含み、各サブ層は緑の光の波長を反射するが、た
だし各サブ層の中心波長は互いにずれているので、分光
反射率の範囲を広くできる。液晶層とポリマー層とのサ
ブ層７６，７８および８０の中心波長は、それぞれ５１
０ｎｍ，５４０ｎｍ，５７０ｎｍである。
【００３３】液晶層とポリマー層とのグループ６８は、
液晶層とポリマー層との３つのサブ層８２，８４および
８６を含み、各サブ層は青の光の波長を反射するが、た
だし各サブ層の中心波長は互いにずれているので、分光
反射率の範囲を広くできる。液晶層とポリマー層とのサ
ブ層８２，８４および８６の中心波長は、それぞれ４６
０ｎｍ，４８０ｎｍ，５００ｎｍである。液晶層とポリ
マー層との各サブ層の帯域幅は４０ｎｍである。
液晶層とポリマー層との３つのサブ層８２，８４および
８６を含み、各サブ層は青の光の波長を反射するが、た
だし各サブ層の中心波長は互いにずれているので、分光
反射率の範囲を広くできる。液晶層とポリマー層とのサ
ブ層８２，８４および８６の中心波長は、それぞれ４６
０ｎｍ，４８０ｎｍ，５００ｎｍである。液晶層とポリ
マー層との各サブ層の帯域幅は４０ｎｍである。
【００３４】図９（ａ）はペーパーホワイト反射型表示
器６２の反射率を表す、複合反射率と波長との関係を示
すグラフである。図９（ａ）では、所望の白点色度を得
るために、緑、赤および青ピークの相対反射率の値を調
整している。この実施形態では、図６の反射型表示器に
比べて反射率ピークの帯域幅が大幅に広がるので、明所
視白反射率は７３％まで上昇する。図９（ｂ）はペーパ
ーホワイト反射型表示器６２の色度図であり、図示する
ように、希望する白点色度が標準光源Ｄ５０およびＤ６
５に非常に近接して得られる。
器６２の反射率を表す、複合反射率と波長との関係を示
すグラフである。図９（ａ）では、所望の白点色度を得
るために、緑、赤および青ピークの相対反射率の値を調
整している。この実施形態では、図６の反射型表示器に
比べて反射率ピークの帯域幅が大幅に広がるので、明所
視白反射率は７３％まで上昇する。図９（ｂ）はペーパ
ーホワイト反射型表示器６２の色度図であり、図示する
ように、希望する白点色度が標準光源Ｄ５０およびＤ６
５に非常に近接して得られる。
【００３５】以上、本発明の特定の実施形態を用いて本
発明を説明したが、当業者には、多様な変更、変形、お
よび修正が明らかであると考える。従って、上記で説明
した本発明の好適な実施形態は一例にすぎず、これに限
定するものではなく、本発明の精神および範囲内で多数
の変更が可能である。
発明を説明したが、当業者には、多様な変更、変形、お
よび修正が明らかであると考える。従って、上記で説明
した本発明の好適な実施形態は一例にすぎず、これに限
定するものではなく、本発明の精神および範囲内で多数
の変更が可能である。
【図１】 （ａ）は反射型表示器の組立中に干渉レーザ
を当てる前の様子を示す概略図であり、（ｂ）は本発明
の反射型表示器の概略図である。
を当てる前の様子を示す概略図であり、（ｂ）は本発明
の反射型表示器の概略図である。
【図２】 反射型表示器のオフ状態のホモジニアスおよ
びホメオトロピック接地境界状態を示す図である。
びホメオトロピック接地境界状態を示す図である。
【図３】 反射型表示器のオン状態のホモジニアスおよ
びホメオトロピック接地境界状態を示す図である。
びホメオトロピック接地境界状態を示す図である。
【図４】 フルカラー反射型液晶表示器の図である。
【図５】 ３つの反射型表示器を含む投写システムの図
である。
である。
【図６】 ペーパホワイト反射型表示器の図である。
【図７】 図６のペーパーホワイト反射型表示器用の反
射率と波長との関係を示すグラフ、および白点での色度
を示す図である。
射率と波長との関係を示すグラフ、および白点での色度
を示す図である。
【図８】 複数のサブ層を有するペーパホワイト反射型
表示器の図である。
表示器の図である。
【図９】 図８のペーパホワイト反射型表示器用の反射
率と波長との関係を示すグラフ、および白点での色度を
示す図である。
率と波長との関係を示すグラフ、および白点での色度を
示す図である。
４７ ペーパーホワイト反射型表示器、４８，５０ 基
板、５２，５４，５６グループ（液晶層およびポリマー
層から構成されるグループ）、５８ 電圧源。
板、５２，５４，５６グループ（液晶層およびポリマー
層から構成されるグループ）、５８ 電圧源。
フロントページの続き (72)発明者 ルイス ディー シルバースタイン アメリカ合衆国 アリゾナ州 スコッツデ イル イースト ユッカ ストリート 9695
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の基板および第２の基板と、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する複数
の液晶層およびポリマー層のグループであって、前記複
数のグループの各々は異なる波長の光を反射し、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に接続され、前
記液晶層および前記ポリマー層のすべてに選択的に電圧
を印加する電圧源と、を含むペーパーホワイト反射型表
示器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/792,307 US6130732A (en) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | Paper-white reflective display and methods of forming the same |
| US08/792,307 | 1997-01-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10222047A true JPH10222047A (ja) | 1998-08-21 |
| JP4462651B2 JP4462651B2 (ja) | 2010-05-12 |
Family
ID=25156446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01630298A Expired - Lifetime JP4462651B2 (ja) | 1997-01-31 | 1998-01-29 | ペーパーホワイト反射型表示器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6130732A (ja) |
| EP (1) | EP0856765B1 (ja) |
| JP (1) | JP4462651B2 (ja) |
| DE (1) | DE69815560T2 (ja) |
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| JP2009531721A (ja) * | 2006-04-19 | 2009-09-03 | ザ ユニバーシティ オブ ブリティッシュ コロンビア | Ｔｉｒ変調反射型ディスプレイにおけるイオン電気泳動 |
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