(57)【要約】  個別の印加電圧に基づき実質的に透過な状態と散乱状態との間で切り替えられることができる電気光学スイッチが開示される。その電気光学スイッチは、マルチプレキシングを可能にするほど十分急な反射−電圧曲線を持つ。電気光学スイッチは、液晶ポリマ混合物を有する散乱層302と、その散乱層302に向かって散乱光の一部を後退反射する反射層306とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別の印加電圧に基づき実質的に透過な状態と散乱状態との間で切り替えられることができる電気光学スイッチであって、前記電気光学スイッチが、マルチプレキシングを可能にするほど十分急な反射−電圧曲線を持ち、
液晶ポリマ混合物を有する散乱層と、
前記散乱層に向かって散乱光の一部を後退反射する反射層とを有する、電気光学スイッチ。
【請求項２】
前記液晶ポリマ混合物におけるポリマ含有量が、比較的低い、請求項１に記載の電気光学スイッチ。
【請求項３】
前記液晶ポリマ混合物におけるポリマ含有量が、0.5%から10%の範囲内にある、請求項２に記載の電気光学スイッチ。
【請求項４】
前記液晶ポリマ混合物におけるポリマ含有量が、1%から6%の範囲内にある、請求項３に記載の電気光学スイッチ。
【請求項５】
前記液晶ポリマ混合物におけるポリマ含有量が、2%から4%の範囲内にある、請求項４に記載の電気光学スイッチ。
【請求項６】
前記液晶が、ネマチックである、請求項１乃至５のいずれかに記載の電気光学スイッチ。
【請求項７】
前記液晶が、キラルネマチックである、請求項１乃至６のいずれかに記載の電気光学スイッチ。
【請求項８】
前記ポリマが、前記液晶に以前に追加されたモノマのポリマ化により得られる、請求項１乃至７のいずれかに記載の電気光学スイッチ。
【請求項９】
前記モノマが、光を用いて、好ましくはUV光を用いて、ポリマ化及び／又はクロスリンク化される、請求項８に記載の電気光学スイッチ。
【請求項１０】
前記モノマが、温度を用いて、ポリマ化及び／又はクロスリンク化される、請求項８に記載の電気光学スイッチ。
【請求項１１】
前記モノマが、液晶が揃っている間に、ポリマ化及び／又はクロスリンク化される、請求項９又は１０に記載の電気光学スイッチ。
【請求項１２】
前記反射層が、アルミニウム又は銀の蒸発を用いて作られる、請求項１乃至１１のいずれかに記載の電気光学スイッチ。
【請求項１３】
前記反射層が、誘電スタックである、請求項１乃至１１のいずれかに記載の電気光学スイッチ。
【請求項１４】
前記反射層が、交互変化する屈折率を持つポリマ層のスタックである、請求項１３に記載の電気光学スイッチ。
【請求項１５】
前記反射層が、実質的に等方性ポリマと複屈折ポリマとが交互に配置されるスタックである、請求項１３に記載の電気光学スイッチ。
【請求項１６】
前記散乱層が、所定の色を持つ染料を有する、請求項１乃至１５のいずれかに記載の電気光学スイッチ。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれかに記載の電気光学スイッチと、
アドレッシングを用いて、透過状態と散乱状態との間で散乱層の個別の部分を切り替える電極セットとを有する、画像表示装置。
【請求項１８】
前記電気光学スイッチにより変調されることになる光を生成するバックライトを更に有する透過型表示装置である、請求項１７に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
反射型表示装置である、請求項１７に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
一様な散乱パターンを得るために、様々な状態間でリセットパルスが適用される、請求項１７乃至１９のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個別の印加電圧に基づき実質的に透過な状態と散乱状態との間で切り替えられることができる電気光学スイッチに関する。その電気光学スイッチは、散乱層を有する。
【０００２】
本発明は、
斯かる電気光学スイッチと、
個別の電極セットをアドレッシングすることにより、上記透過状態と散乱状態との間で上記電気光学スイッチの個別の部分を切り替える電極セットとを有する画像表示装置に更に関する。
【背景技術】
【０００３】
(光ビームに対して)実質的に透過な状態と散乱状態との間で切り替えられることができる散乱層は、様々な用途に使用されることができる。例えば、散乱層の後ろに配置される物を交互に隠したり表示させたりするのに、又はプライバシー保護のために適用されることができる。広告及び標識が他のタイプの適用対象である。通常、完全な散乱層は、実質的に透過な状態と散乱状態との間で切り替えられる。また、散乱層の反対側にある不規則形状の電極に対応する、オプションの所定の同じく不規則形状をした散乱層の部分が、実質的に透過な状態と散乱状態との間で切り替えられることができる。言い換えると、電極の形状が、表示されることになる情報に対応する(図５Ａ参照)。他の情報を表示することは、電極の形状を適合させることを必要とすることは明らかであろう。
【０００４】
パッシブマトリクス・アドレッシングスキームを持つ斯かる散乱層に基づく画像表示装置は希少である。その理由は、所定の時間期間内又は同時に特定のコントラストで電気的に独立して駆動されることができる散乱層の隣接ストリップに対応する最大行数が、非常に限られてしまうからである。それは、マルチプレクス率が低いことを意味する。パッシブマトリクス・アドレッシングにおいて、所定のコントラストで駆動されることができる最大行数(Nmax)は、Alt & Pleshkoによる式１により決定される(Alt, P.M. 及び P. PleshkoによるIEEE Trans. Electron. Devices. ,1974, ED-21: 146-155参照)。
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ここで、Vthは、反射量がこの値以上で実質的に変化し始める閾値電圧であり、ΔVは、VsatとVthとの差を２で割った値であり、Vsatは、反射がこの値以上で実質的に変化がないような電圧である。
【０００５】
特定の散乱層に対して、VthとΔVとの値を決めるには、特定の散乱層に対する印加電圧の関数として散乱照明の反射率が測定されなければならない。図１は、通常の散乱層に対する電圧の関数としての測定された反射率を示す。図１から、以下の値が決定されることができる。Vth = 2V、ΔV = 29V。式１を用いて、パッシブマトリクス・アドレッシングで駆動されることができる最大行数(Nmax、言い換えるとマルチプレクス率)は、この通常の散乱層に対しては１であることが計算されることができる。この例における散乱層は、(米国の会社である)Chelixから商業的に販売されている物質に基づかれ、米国特許第6897936号により特定される。他の切り替え可能な散乱層に対して複数の測定が実行され、結果として、同様な反射−電圧曲線を生じさせる。反射−電圧曲線は、電圧の関数として反射率を表すものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
市販の散乱層からの電気光学特性を仮定すると、比較的高いマルチプレクス率を持ったパッシブマトリクス・アドレッシングは、特殊な手段を用いない限り実現できないことは明らかであろう。
【０００７】
本発明の目的は、比較高いマルチプレクス率を持った、冒頭部に述べられたような種類の電気光学スイッチ及び画像表示装置を提供することである。比較的高いマルチプレクス率とは、マルチプレキシングを用いて、電気光学スイッチの少なくとも８つの部分が独立にアドレッシングされることができることを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、
液晶ポリマ混合物を有する散乱層と、
上記散乱層に向かって散乱光の一部を後退反射する反射層とを有する、電気光学スイッチにより達成される。
【０００９】
切り替え可能な散乱層に反射層を追加することにより、マルチプレクス率が実質的に増加される。図２は、電圧の関数として測定された反射率を、即ち図１の散乱層に反射層が追加されたものに対する反射−電圧曲線を示す。図２から、Vth = 52V、ΔV = 4Vであることが決定されることができる。式１を用いると、散乱層と反射層とのこの組み合わせに対して、パッシブマトリクス・アドレッシングで駆動されることができる最大行数(Nmax)が183であることが計算されることができる。
【００１０】
電場を印加することにより、電気光学スイッチは、透過と散乱との間で切り替えられることができる。散乱から透過への切り替えも可能である。前進散乱と後退散乱との間の比と、前進散乱光の空中分布と、その空間分布とにより与えられるような電気光学スイッチの散乱プロファイルは、反射層と組み合わされるとき、後退散乱された光の量が限定された電圧範囲を超えて飽和するようにされる。
【００１１】
散乱を用いることは、ランダムな方向に光が向けられることを意味する。散乱は、拡散反射も有する。拡散反射の効果は、環境光の一部が後退方向に向けられることを意味する。即ち、本発明による電気光学スイッチを有する画像表示装置の観者の方向に向けられる。
【００１２】
好ましくは、散乱層と反射層との間の距離は、できるだけ短い。散乱層と反射層とは、その２つの層間にいずれの追加的な層も必要とせず直接隣接することができる。また、光の散乱量を制御するため散乱層に対して電圧を印加する電極の１つが、その２つの層間に配置される。好ましくは、散乱層と反射層との間の光学接触を実現するため反射係数マッチング流体、即ち接着剤が適用される。
【００１３】
反射層の追加的な利点は、有効駆動電圧が減じられることができる点である。その結果、電力消費も減らされる。
【００１４】
マルチプレキシングを可能にするほど十分急な反射−電圧曲線を実現するには、上記液晶ポリマ混合物におけるポリマ含有量が影響する。上記液晶ポリマ混合物におけるポリマ含有量は好ましくは0.5重量%から10重量%の範囲内にあるよう選択されるが、好ましくは1重量%から6重量%の範囲内にあるよう選択され、更に好ましくは2重量%から4重量%の範囲内にあるよう選択されることもできる。
【００１５】
通常、商業的に利用可能な散乱層における液晶に対するポリマの濃度は、かなり高い。特に、切替可能な散乱層において、液晶に対するポリマの濃度は、通常20%である。その理由は、ポリマネットワークの機械特性が関連するためである。液晶に対して相対的に低いポリマ濃度を持つ散乱層の異なる光学状態間で頻繁に切り替えが発生することは、結果として、ポリマネットワークの破壊を生じさせる。
【００１６】
それは、散乱層におけるポリマネットワークの特定の濃度の選択が、
ポリマネットワークが比較的耐久性があり安定しているべきであるための機械的側面と、
表示デバイスのマルチプレクス率が比較的高くあるべきであるための電気光学的側面とにより決定されることを意味する。
【００１７】
上記液晶は、ネマチック液晶にキラルドーパントを加えて、ネマチック又はキラルネマチックとすることができる。
【００１８】
好ましくは、上記ポリマが、上記液晶に以前に追加されたモノマのポリマ化により得られる。好ましい実施形態においては、上記モノマが、(UV)光を用いて、ポリマ化及び／又はクロスリンク化される。更により好ましい実施形態においては、液晶が揃っている間に、上記ポリマ化及び／又はクロスリンク化が行われる。ポリマ化の間印加される外部場が、液晶の整列を実現することができる。また、液晶の整列は、ラビングされたポリイミド、界面活性剤、ポリイミドを含む界面活性剤、又は斜角で蒸着されたSiO2といった整列導入表面により誘起される。
【００１９】
反射層の存在は、重要である。反射層は、蒸着されたアルミニウム、銀又は誘電スタックとすることができる。また、反射層は、半透明ミラーとすることができる。
【００２０】
本発明による電気光学スイッチの実施形態において、反射層は偏光板である。第１の偏光方向に対するBragg効果を可能にし、直交する第２の偏光方向に対する伝達を提供するよう、反射偏光板は、定期的に複屈折層と非複屈折層とが交互に存在するスタックとすることができる。本原理に基づかれる反射偏光板の例は、Vikuity(登録商標) Dual Brightness Enhancement Films(DBEF)の名で3Mカンパニーにより供給される偏光板フィルムである。
【００２１】
反射偏光板を製造する別の方法は、米国特許第5506704号、米国特許第5793456号、米国特許第5948831号、米国特許第6193937号、及びD.J Broer、J. Lub, G.N. Molによる「Wide-band reflective polarizers from cholecteric polymer networks with a pitch gradient」、Nature 378(6556)、467-9(1995)に記載されるようなコレステリックフィルムに基づかれる。４分の１波長フィルムと組み合わせて、このフィルムは、DBEFと同じ光学機能を提供する。
【００２２】
また、反射偏光板は、光の波長より短い周期性を持った金属の狭い周期性のあるラインが、ガラス又はプラスチック基板上に適用されるような、いわゆるワイヤグリッド原理に基づかれる。
【００２３】
また、反射層は散乱偏光板であり、それは、特定の偏光方向を持つ散乱光ビームの一部を反射するよう構成される。散乱偏光板は、個別の偏光方向に対する異なった振る舞いを持つ物質である。散乱偏光板は、第１の偏光方向を持つ光に対して実質的に透過であり、その第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向を持つ光を散乱させるよう構成される。散乱偏光板の例は、Henri JagtのPhD論文である「Polymetric polarization optics for energy efficient liquid crystal display illumination」、2001、2章及び特許出願WO 01/90637号に記載される。
【００２４】
この散乱偏光板は、ポリママトリクスに埋め込まれる粒子に基づかれることができる。例えばPEN又はPETといった知られたポリマに小さな粒子を混ぜ、この混合物をフォイルに押し出し、このフォイルを伸ばすと、散乱偏光板ができる。伸ばすことは、１本の軸を持つ方向を提供し、そのことが、第１の偏光方向に対して透過的としつつ、直交する偏光方向に対しては散乱的とすることを可能にする。
【００２５】
本発明による電気光学スイッチの実施形態において、上記散乱層は、所定の色を持つ染料を有する。好ましくは、２色性染料が散乱層の液晶物質に加えられる。染料の色は、散乱状態では強調され、非散乱状態では実質的にかなりの程度まで隠される。また、かすかな態様で電気光学スイッチの見栄えを変化させるのに、色の付いた偏光板フィルタが使用される。それは、電気光学スイッチの審美的特性が修正されることを意味する。
【００２６】
好ましくは、電極が、インジウムスズ酸化物(ITO)を有するが、時には、インジウム亜鉛酸化物(IZO)又は透過型電極として当業者にも知られる有機導電物質とすることができる。
【００２７】
本発明による画像表示装置は、反射型表示装置とすることができる。それにより、光は環境光に対応する。散乱層は、散乱層に降り注ぐ環境光の一部を散乱させるよう構成される。環境光を用いることは、表示装置に属さない任意の光源から光が生じることを意味する。光源は、表示装置が置かれる部屋にあるランプとすることができる。環境光は、表示装置が置かれる部屋の窓から入る太陽光とすることもできる。
【００２８】
また、本発明による画像表示装置は、透過型表示装置である。本発明による画像表示装置の実施形態は、光を生成するバックライトを更に有する。散乱層は、そのバックライトにより生成され、その散乱層に降り注ぐ光の一部を散乱するよう構成される。反射層は、そのバックライトにより生成される光ビームの伝達のための穴を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明による電気光学スイッチ及び画像表示装置のこれら及び他の側面が、対応する図面を参照し、本書において説明される実現及び実施形態に関して明らかとなり、説明されることになる。
【００３０】
図面を通して類似する部分を表すのに同じ参照符号が使用される。
【００３１】
電気光学スイッチの修正及び変形は、説明される画像表示装置における修正及び変形に対応することができる。
【００３２】
図１は、反射層の無い通常の散乱層に対する電圧の関数として測定された反射率を示す図である。測定の間、散乱層は、閉じられた箱に配置される。その箱は、環境光が入ることを防止する。箱の中には、拡散白色光で散乱層を照射するための光源と、その散乱層により反射される反射光の量を検出する光検出器とが配置される。散乱層の反対側には実質的に透過な電極が配置され、その電極を用いてある範囲の電圧がその散乱層に印加される。一方、生成される白色光の量は一定に保たれる。サンプル数が得られる。即ち、異なる電圧に対する反射光の量が測定される。図１のy軸は、反射光について計算された量に対応する。即ち、生成された光の量と反射光の量との比である。図１のx軸は、印加電圧に対応する。
【００３３】
図１の反射−電圧曲線は、印加電圧が3ボルトから60ボルトに増加するとき、反射量が約14%から約3%へと徐々に減少することを示す。反射の最大量と最小量との差は、比較的小さく、約11%である。しかしながら、反射量が、急勾配のステップではなく、比較的大きな電圧範囲にわたり徐々に変化するという事実はより深刻な問題である。それは、特定の散乱層を、画像表示装置における適用にほとんど又は完全にふさわしくないものにしてしまう。その散乱層が反射層と結合されない場合には、本発明に基づき、光変調がパッシブマトリクス・アドレッシングに基づかれることになる。
【００３４】
図２は、反射層の付いた図１の散乱層に対する電圧の関数として測定された反射率を示す。図２の反射−電圧曲線は、電圧が0ボルトから52ボルトまで大きく変化しても反射の量がほぼ一定であることを示す。その先では、比較的小さな電圧範囲に対して、反射量がはっきり降下する。最大反射量と最小反射量との差は、比較的大きく、約35%である。比較的小さな電圧範囲に対して反射量がかなりの量で変化するという事実、及び最大反射量と最小反射量との差が比較的大きいという事実の両方の側面が、画像表示装置への適用に適した、特定の散乱層と特定の反射層との組み合わせを作り出す。それにより、光変調がパッシブマトリクス・アドレッシングに基づかれる。
【００３５】
図３は、本発明による反射型画像表示装置３００を概略的に示す。反射型画像表示装置３００は、
光ビーム３３２に対して実質的な透過状態と散乱状態との間で切替可能な液晶を有する散乱層３０２と、
個別の電極セットのパッシブマトリクス・アドレッシングを用いて、透過状態と散乱状態との間で上記散乱層３０２の個別の部分３２４−３３０を切り替える電極セット３１４−３２２と、
上記散乱された光ビーム３３４の一部３３６を散乱層３０２に向かって後退反射する反射層３０６と、
カバープレートのセット３１０−３１２であって、少なくとも１つのカバープレート３１０が、透過的であり、好ましくは、少なくとも１つのカバープレート３１０が、ガラスでできているようなカバープレートのセットと、
上記電極セット３１４−３２２に適切な電圧を与える駆動手段とを有する。
【００３６】
反射型画像表示装置３００は、環境光３３２の変調を用いて画像を生成するよう構成される。環境光は、散乱層３０２に降り注ぐ。散乱層３０２の独立して制御可能な異なった部分３２４−３３０にわたり電圧を変調することにより、多かれ少なかれ散乱する対応パターン、即ち拡散反射が作成される。これらのパターンは、環境光源３０８により生成される環境光３３２の反射部分の変調をもたらす。通常、環境光源３０８は、反射型画像表示装置３００には属さない。
【００３７】
好ましくは、電極は、インジウムスズ酸化物(ITO)を有するが、時には、インジウム亜鉛酸化物(IZO)又は透過型電極として当業者にも知られる有機導電物質とすることもできる。
【００３８】
好ましくは、電極３１４−３２２は、透過型導電物質のストリップの２つのグループとして構築される。それは、散乱層の反対側に配置される。図５Ｂを参照されたい。好ましくは、第１のグループの電極３１４は、第２のグループの電極３１６−３２２に実質的に直交する向きを向く。第１のグループの電極のうちの電極３１４は、散乱層３０２の個別の列の上に延在する一方、第２のグループの電極のうちの電極３１６−３２２は、散乱層３０２の個別の行の上に延在する。第１のグループの電極のうちの選択された電極３１４と第２のグループの電極のうちの選択された電極３１６とをそれぞれが有する電極ペア間に適切に電圧を印加することにより、散乱層３０２の異なる部分３２４−３３０がアドレッシングされることができる。即ち、散乱の局所量が変調されることができる。この種の変調は、画像表示駆動の分野において当業者にはパッシブマトリクス・アドレッシングとして知られる。
【００３９】
図３には、光ビームの通常の経路が図示される。環境光源３０８により生成される光ビームは、散乱層３０２に入る。その光ビームは、散乱層３０２において散乱し、散乱の量は、散乱層の反対側にある電極３１４−３２０間の局所電位差に依存する。散乱した光ビーム３３４の一部は、反射層３０６により反射され、追加的な散乱の後、光ビーム３３６は、観者３０４に向かう。
【００４０】
散乱層３０２は、ポリマネットワークにより安定化される液晶を有する。ポリマネットワークの濃度は約2%である。例えば、米国特許第6897936号には、斯かる散乱層がどのように製造されることができるかが開示される。
【００４１】
図４は、本発明による半透過型画像表示装置４００を概略的に示す。半透過型画像表示装置４００の要素のほとんどは、図３に関連して説明される反射型画像表示装置３００の要素に等しい。以下の違いは重要となる。
【００４２】
半透過型画像表示装置４００は、自身の光源４０４を有する。散乱層３０２に降り注ぐことができる環境光に加えて、半透過型画像装置自身により生成される光も散乱されて光ビーム３３４となり、最終的に観者３０４に向かう光ビーム３３６となる。
【００４３】
両方のカバープレート３１０−３１２は透過型である。また、光源４０４に対して最短距離を持つカバープレート３１２は、光源４０４により生成される光の伝達のための穴構造を有する。
【００４４】
反射層３０６は、光源４０４により生成される光の伝達のための手段を有する。好ましくは、これらの手段は、穴の構造をしている。
【００４５】
図５Ａは、電極５１５−５２２の構造を概略的に示す。電極５１５−５２２は、相互に異なる形状を持つ。図５Ａにおいて、２つのグループの電極が描かれる。第１のグループの電極５１５は、散乱層３０２(図示省略)の第１の側に配置される。第２のグループの電極５１６−５２２は、第２の側、即ち散乱層３０２の反対側に配置される。電極５１５−５２２の形状は相互に異なる。第２のグループの電極の異なる電極５１６−５２２は、個別の文字に対応する形状を持つ。例えば、第２のグループの電極のうち第１の電極５１６は、文字「T」に対応する形状を持つ。第２のグループの電極のうち第２の電極５１８は、文字「e」に対応する形状を持つ。第２のグループの電極のうち第３の電極５２０は、文字「x」に対応する形状を持つ。第２のグループの電極のうち第４の電極５２２は、文字「t」に対応する形状を持つ。
【００４６】
第１のグループの電極のうち電極５１５は、第２のグループの形状に対応する形状を持つ。電極ペアの電極間で揃っていることは重要である。また、第１のグループの電極は、単一の要素のみを持つ。即ち、散乱層３０２の第１の側に唯一の電極がある。
【００４７】
図５Ａに関連して上述された電極構造を持つ表示装置を用いて表示されることができる異なる画像の数が制限されることは明らかであろう。所定の位置にある４つの文字の配列からなる画像のみが表示されることができる。
【００４８】
図５Ｂは、代替的な電極構造を概略的に示す。その電極は導電物質のストリップである。第１のグループの電極３１３−３１５は、散乱層３０２(図示省略)の第１の側に配置される。第２のグループの電極３１６−３２２は、第２の側、即ち、散乱層３０２の反対側に配置される。２つのグループの電極を用いて、及びパッシブマトリクス・アドレッシングに基づき、様々なパターンが生成されることができる。即ち、多くの異なる画像が表示されることができる。
【００４９】
図６Ａは、散乱層３０２に付けられる反射層３０６有りの場合６０４及び無しの場合６０２の液晶ゲルに基づき、散乱層３０２に対する電圧の関数として測定された反射量を示す。60ボルトを超える電位差に対する反射量は、単一の散乱層３０２より、散乱層３０２と反射層３０６との組み合わせに対するものの方が実質的に高い。散乱層３０２は、Philips Researchにより製造されるポリマLCゲルであり、ポリマ濃度は14%である。反射型偏光板は、反射層３０６として使用される。
【００５０】
図６Ｂは、散乱層３０２に付けられる反射層３０６有りの場合６０８及び無しの場合６０６の液晶ゲルに基づき、散乱層３０２に対する電圧の関数として測定された反射量を示す。46ボルトを超える電位差に対する反射量は、単一の散乱層３０２より、散乱層３０２と反射層３０６との組み合わせに対するものの方が実質的に高い。散乱層３０２は、Philips Researchにより製造されるポリマLCゲルであり、ポリマ濃度は10%である。反射型偏光板は、反射層３０６として使用される。
【００５１】
図６Ｃは、散乱層３０２に付けられる反射層３０６有りの場合６１２及び無しの場合６１０の液晶ゲルに基づき、散乱層３０２に対する電圧の関数として測定された反射量を示す。16ボルトを超える電位差に対する反射量は、単一の散乱層３０２より、散乱層３０２と反射層３０６との組み合わせに対するものの方が実質的に高い。散乱層３０２は、Philips Researchにより製造されるポリマLCゲルであり、ポリマ濃度は6%である。反射型偏光板は、反射層３０６として使用される。
【００５２】
図７は、すべてを個別の散乱層に付けられる反射層有りとしたときの図６Ａ〜Ｃの散乱層に対する電圧の関数６０４、６０８及び６１２として測定された反射量を示す。
【００５３】
下の表１は、図６Ａ〜６Ｃの反射−電圧曲線から得られる多数のパラメタを提供する。
【表１】
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表１からは、容易に以下のことが得られる。
散乱層のマルチプレクス率が反射層の使用により明らかに増加されることができる。
反射層と組み合わされる散乱層のマルチプレクス率がポリマ濃度に反比例する。濃度が低くなればなるほど、マルチプレクス率がより高くなる。
反射層と組み合わされる散乱層の駆動電圧がポリマ濃度に比例する。濃度が低くなればなるほど、駆動電圧がより低くなる。即ち、[Vth、ΔV]である。
散乱層の厚み(セルギャップ)もマルチプレクス率に影響する。もし散乱層の厚みが増大する場合、マルチプレクス率も増大する。しかしながら、マルチプレクス率に関する散乱層の厚みの効果は、ポリマ濃度の効果よりは強くない。
【００５４】
下の表２は、図１及び図２の反射−電圧曲線から得られるマルチプレクス率を記載する。
【表２】
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【００５５】
図８Ａは、本発明による画像表示装置の実施形態により生成されることになる所望のパターンを概略的に示す。パターンは、追加的な透過領域における「散乱」境界である。５つの行８０２−８１０及び５つの列８１２−８２０は、そのパターンを表現することができる。少なくとも３つの行及び３つの列が個別に駆動されるべきである。そのパターンの対称性により、いくつかの行／列は、並列に駆動されることができる。即ち、最後の２行／列は、最初の２つと同一であり、こうして、それらは並列に駆動されることができる。
【００５６】
図８Ｂは、図８Ａに表される所望のパターンを生成するため電極に印加されることができる電圧を概略的に示す。第１列８１２に対応する第１列の電極に対して、-60ボルトの電圧が印加され、第２列８１４に対応する第２列の電極に対して、20ボルトの電圧が印加され、第３列８１６に対応する第３列の電極に対して、-20ボルトの電圧が印加され、第４列８１８に対応する第４列の電極に対して、20ボルトの電圧が印加され、及び第５列８２０に対応する第５列の電極に対して、-60ボルトの電圧が印加される。第１行８０２に対応する第１行の電極に対して、+/-60ボルトの電圧が印加され、第２行８０４に対応する第２行の電極に対して、0ボルトの電圧が印加され、第３行８０６に対応する第３行の電極に対して、40ボルトの電圧が印加され、第４行８０８に対応する第４行の電極に対して、0ボルトの電圧が印加され、及び第５行８１０に対応する第５行の電極に対して、+/-60ボルトの電圧が印加される。すべての電圧は、電荷ビルドアップを避けるため、ちらつきを回避するのに十分高い周波数で反転される必要がある。散乱物資の光学効果は、二乗平均平方根電圧(Vrms)により決定される。散乱層３０２の各部分に対する実際の二乗平均平方根電圧は、イタリック体で表される。
【００５７】
好ましくは、行又は列信号の１つが、他の信号の周波数の半分(又は２倍)で反転される。
【００５８】
従来の２レベル(オン／オフ)駆動と比べると、上述の駆動スキームでは、３つの行信号に対して３つの異なる電圧レベルが使用され、３つの列信号に対して３つの電圧レベルが使用される。標準的なパッシブマトリクス・アドレッシングにおいて使用されるような、画像表示装置における「１度に１ライン」のスキャンは行われない。所望のパターンによる一様な散乱と透過領域とを得るため、好ましくは、駆動スキームにおいてリセットパルスが挿入される。そのリセットパルスは、好ましくは、散乱層３０２全体に適用される。
【００５９】
図９は、6%のポリマを含む液晶ポリマ混合物のスキャン電子顕微鏡画像を示す。
【００６０】
図１０は、液晶ポリマ混合物に基づき散乱層３０２を作る処理を概略的に示す。所定量のモノマ１１４−１１８を所定量の液晶１０４−１１２に追加することにより、散乱層３０２が作られる。電場を用いて、必要とされる方向に分子が向けられる。続いて、所定の時間期間の間、その混合物が紫外線(uv)により照射される。紫外線の影響下において、モノマ分子１２０−１２４は、ポリマネットワーク１２６−１２８に連鎖されることになる。また、所定の時間期間の間、比較的高温が、クロスリンクのために使用される。
【００６１】
図１１は、液晶ポリマ混合物に基づく散乱層３０２の散乱状態と透過状態との例を概略的に示す図である。透過状態において、液晶は、ポリマネットワークの分子に揃えられる。即ち、分子は、同じ方向に向けられる。透過状態において、液晶はポリマネットワークの分子とは揃えられない。それは、ポリマネットワークの分子の方向と液晶との方向とが相互に異なることを意味する。通常、液晶の方向はランダムである。
【００６２】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明による画像表示装置の実施形態を乗物に適用した場合を概略的に示す図である。図１２Ａ及び図１２Ｂは、車の内部を示す。そこでは、１つ又はオプションで複数の本発明による画像表示装置が、車のフロントウインドウに一体化されている。図１２Ａ及び図１２Ｂは、車及びステアリングホイール１３６の前の道の視界１３０を示す。
【００６３】
図１２Ａは、本発明による画像表示装置により与えられることができる２種類の機能を概略的に示す。実際の速度が、数値ディスプレイ１３４を用いて表示される。他の種類のステータス情報が同様にユーザに提供されることができることも明らかであろう。
【００６４】
その車のフロントウインドウの別の部分１３２は、車の運転手に対する視界を表示するディスプレイデバイスとして機能する。それは、カメラにより捕捉される画像に対応する。そのカメラは、車の後ろの景色が表示されることができるよう配置される。それは、リアビューミラーが、カメラ及び表示デバイスの組み合わせにより置き換えられることを意味する。好ましくは、ディスプレイ１３２の解像度は比較的高い。それは、マルチプレクス率も比較的高いことを意味する。この種の用途に対して、200 * 200ピクセルのディスプレイマトリクスサイズが必要とされる。上述されたように、そのオーダーの大きさを備えるマルチプレクス率は、本発明の表示装置を用いて可能である。
【００６５】
図１２Ａは、フロントウインドウ１３８の一部が、太陽光の一部をブロックする散乱状態に置かれることを概略的に示す。フロントウインドウの一部の大きさ、形状及び位置は、運転手の目の実際の位置及びフロントウインドウに対する太陽の位置に基づき調整されることができることは明らかであろう。
【００６６】
他のタイプの用途は、広告及び／又は標識である。画像表示装置の大きさは、例えば２、３センチから数メートルまで比較的大きな寸法範囲で変化することができる。本発明による画像表示装置の構築は比較的簡単なので、比較的容易に、従って比較的安価に製造されることができる。
【００６７】
更なるタイプの用途が、本発明による画像表示装置と標準的な画像表示装置との組み合わせにより実現される。本発明による画像表示装置をモニタ又はテレビの前に配置することにより、モニタ又はテレビが電源オフにされるとき、そのモニタ又はテレビの画面を隠すことができる。モニタ又はテレビのアクティブ状態において、即ち、電源が入れられるとき、本発明による画像表示装置は、透過状態にされる。オプションで、モニタ及び／又はテレビの一部が覆われる／覆われない。それは、モニタ又はテレビの対応部分だけが実際に使用される場合には有益である。例えば、4:3放送が、16:9スクリーンに表示される場合、又はその逆である。
【００６８】
上述された実施形態は本発明を説明するものであって限定するものではなく、当業者であれば、添付された請求項の範囲から逸脱することなく、他の実施形態をデザインすることができることになることに留意されたい。請求項において、括弧内に配置されるいかなる参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。単語「comprising(有する)」は、請求項に記載される以外の他の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。単語「a」又は「an」が先行する要素は、斯かる要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、複数の個別の要素を有するハードウェアを用いて、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実現されることができる。複数の要素を列挙するユニットクレームにおいて、これらの手段の複数が１つの同じハードウェア又はソフトウェアアイテムにより実現されることができる。第１、第２及び第３等の単語の使用は、いずれかの順序を示すものではない。これらの単語は、名前として理解されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】反射層の無い通常の散乱層に対する電圧の関数として測定された反射を示す図である。
【図２】反射層の付いた図１の散乱層に対する電圧の関数として測定された反射を示す図である。
【図３】本発明による反射型画像表示装置を概略的に示す図である。
【図４】本発明による透過型画像表示装置を概略的に示す図である。
【図５Ａ】相互に異なる形状を持つ電極の構造を概略的に示す図である。
【図５Ｂ】電極が導電物質のストリップであるような、代替的な電極構造を概略的に示す図である。
【図６Ａ】反射層有り及び無しの散乱層に対する電圧の関数として測定された反射を示す図であり、ポリマ濃度が14%であるような図である。
【図６Ｂ】反射層有り及び無しの散乱層に対する電圧の関数として測定された反射を示す図であり、ポリマ濃度が10%であるような図である。
【図６Ｃ】反射層有り及び無しの散乱層に対する電圧の関数として測定された反射を示す図であり、ポリマ濃度が6%であるような図である。
【図７】すべて反射層有りとしたときの図６Ａ〜Ｃの散乱層に対する電圧の関数として測定された反射を示す図である。
【図８Ａ】生成されることになる所望のパターンを概略的に示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａに描かれる所望のパターンを生成する電極に印加されることができる電圧を概略的に示す図である。
【図９】顕微鏡により取得される散乱層の画像を示す。
【図１０】液晶ポリマ混合物に基づき散乱層を作成する工程の例を概略的に示す図である。
【図１１】液晶ポリマ混合物に基づく散乱層の散乱状態と透過状態との例を概略的に示す図である。
【図１２Ａ】本発明による画像表示装置の実施形態を乗物に適用した場合を概略的に示す図である。
【図１２Ｂ】本発明による画像表示装置の実施形態を乗物に適用した場合を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【国際調査報告】
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