(57)【要約】      （修正有）【課題】電気光学スイッチング素子およびそれらを含むディスプレイを提供する。【解決手段】少なくとも１つの発光部分を含む液晶材料であるコレステリック液晶および前記コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分を含む電気光学スイッチング素子に関し、特に、照明としてのらせん構造を有する液晶材料と反射材料とを同時に使用する電気光学スイッチング素子に関する。また、これらの電気光学スイッチング素子の製造方法および電気光学ディスプレイおよびデバイスにおけるそれらの使用に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  少なくとも１つの発光部分を含むコレステリック液晶、および
−  前記コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分
を含む、電気光学スイッチング素子。
【請求項２】
コレステリック液晶のらせんピッチが、発光部分から発光した光の光路長と一致する、請求項１に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項３】
選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、
−  本質的にブリュースター角である１つの角または本質的にブリュースター角である２つ以上の角を有する光学成分、および
−  直線偏光を円偏光へ変換することができる光学成分
を含む、請求項１または２に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項４】
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、ポリマーの層を含む、請求項３に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項５】
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、
−  液晶層を含み、
−  コレステリック液晶と液晶層との間に偏光子を含まず、および
−  液晶層の前記コレステリック液晶層と反対側に光学成分（光学成分は円偏光を直線偏光に変換することができる）、および本質的に直線偏光の電界面に平行な透過軸を有する偏光子を含む、
請求項１〜４のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項６】
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分の液晶層が、以下の配向
−  ねじれネマティック、
−  ハイブリッド配向ネマティックまたは
−  垂直配向ネマティック
のうちの１つを有するものから選択される液晶層である、請求項１〜５のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項７】
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、
−  液晶層を含み、
−  コレステリック液晶層と同じねじれ方向を有する円偏光を直線偏光に変換することができるコレステリック液晶層に面する側に光学成分を含み、および
−  液晶層を挟んでいるそれぞれの透過軸が互いに垂直である２つの直線偏光子および円偏光から変換される直線偏光の電界面に平行なコレステリック液晶層に近い偏光子の透過軸を含む、
請求項１〜４のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項８】
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分の液晶層が、以下の群の液晶層
−  イン・プレン・スイッチング型液晶層、
−  フリンジフィールドスイッチング液晶層、
−  強誘電性液晶層、または
−  強誘電性液晶ポリマー
から選択される液晶層である、請求項７に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項９】
コレステリック液晶とコレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分との間のギャップが０．１ｍｍ以下である、請求項１〜８のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項１０】
円偏光を直線偏光に変換することができる光学成分の合計の厚さが０．１ｍｍ以下である、請求項１〜９のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項１１】
３つの発光手段を含み、それぞれ３つの異なる波長の３つのうちの１つの発光用であり、前記３つの手段のそれぞれが３つの層のそれぞれを形成する、請求項１〜１０のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項１２】
３つの異なる領域を有する発光手段を含み、それぞれが異なるエミッタを有し、それぞれが３つの異なる波長のそれぞれの発光用である、請求項１〜１１のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項１３】
３つの異なる波長のそれぞれの発光用の前記３つの異なる領域はそれぞれ、９０．０００μｍ２以下の伸展を有する、請求項１２に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項１４】
光を散乱させる手段を含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項１５】
光を散乱させる手段が、周囲材料のものと屈折率が異なる複数の領域を有するシートである、請求項１４に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項１６】
光を散乱させる手段が、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）であるか、またはＰＤＬＣを含む、請求項１４または１５に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項１７】
高分子分散液晶が、好ましくは光散乱状態と透明状態との間を切り換えるために、電気的にアドレス可能である、請求項１６に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項１８】
本質的にブリュースター角である１つの角または本質的にブリュースター角である２つ以上の角を有する光媒体が、光を散乱させる手段として作用することができる、請求項３または４に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項１９】
少なくとも１つの発光部分を含有するコレステリック液晶の少なくとも１つの面が、光吸収層で覆われている、請求項１〜１８のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項２０】
コレステリック液晶の、前記コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分に面する側が、コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層に覆われている、請求項１〜１９のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項２１】
コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層が、ハーフミラーからなる、請求項２０に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項２２】
コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層が、少なくとも１つの面が４分の１波長板で覆われている直線偏光子からなる、請求項２０に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項２３】
直線偏光子が、ワイヤーグリッドからなる、請求項２２に記載の電気光学スイッチング素子。
【請求項２４】
ディスプレイ情報への、請求項１〜２３のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子の使用。
【請求項２５】
電気光学ディスプレイにおける、請求項１〜２３のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子の使用。
【請求項２６】
請求項１〜２３のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子を１または２以上含む、電気光学ディスプレイ。
【請求項２７】
請求項２６に記載の電気光学ディスプレイを１または２以上含む、ディスプレイデバイス。
【請求項２８】
ディスプレイ情報への、請求項２６に記載の電気光学ディスプレイの使用。
【請求項２９】
サブユニットを有する１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜またはプレートの製造方法であり、サブユニットが支持体または基板から突き出るよう構築されることを特徴とする、前記方法。
【請求項３０】
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させる手段が組み込まれることを特徴とする、請求項１〜２３のいずれかに記載の電気光学スイッチング素子の製造方法。
【請求項３１】
コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させる手段が組み込まれることを特徴とする、請求項２６に記載の電気光学ディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学スイッチング素子および電気光学ディスプレイにおけるそれらの使用、ならびにこれらのディスプレイに関する。特に、本発明は、らせん構造を有する液晶材料を使用する電気光学スイッチング素子に関し、最も特別には、同時に照明および反射材料としてのらせん構造を有する液晶材料を使用する電気光学スイッチング素子に関する。液晶らせん構造は、その自然に形成された微小共振構造のため、優れた発光および反射材料であるにもかかわらず、その強力な選択反射が、これまで材料のフラットパネルディスプレイデバイスへの適用の弊害となっている。本発明は、周囲光の強力な選択反射が原因の液晶らせん構造についての低コントラストの問題を解決する。したがって、得られる電気光学ディスプレイは、これらもまた本発明の一部であるが、例えばフラットパネルディスプレイデバイスに適している。
【背景技術】
【０００２】
無機発光ダイオードは、頻繁に発光デバイスとして使用されている。２階級のこれらの無機材料が、フラットエレクトロルミネセンスディスプレイおよびフラットランプとして使用される。これらの２階級の無機材料のうちの最初の一つは、ＺｎＳ、ＺｎＳｅおよびＺｎＳ：Ｍｎなどであり、発光中心を有する加速電荷キャリアとの衝突によって輝き、これらの階級の二つ目は、ＧａＮ、ＳｉＣおよびＣａＡｓなどであり、電極を通じて注入した電荷キャリアの再結合により輝く。
【０００３】
非特許文献１には、蒸着有機非晶質膜を使用したエレクトロルミネセンス（以下ＥＬと記す）デバイスの記載がある。かかる有機ＥＬ材料は、広範囲にわたって開発され、現在、例えば車用指示器において、およびデジタルスチルカメラのディスプレイとして、頻繁に使用されている。
【０００４】
さらに、偏光した発光を与える方法が、特許文献１に記載されている。これらの方法において、ラビングされたπ共役型高分子またはラビングされた配向層上のπ共役型高分子は、発光層として使用される。偏光の発光を達成する他の方法が、特許文献２に記載されている。同文献では、液晶化合物および有機ＥＬ材料の混合物を基板上に被覆し、混合物を配向させた後、ＬＣ材料をＵＶ照射への曝露により重合させる。したがって、偏光の発光を表す混合物中の化合物の配向が固定される。特許文献３には、偏光した発光が、蛍光色素材料が存在するナフタレン誘導体またはビフェニル誘導体のスメクティック液晶相に高電圧を印加することにより達成することができることが記載されている。
【０００５】
特許文献４は、有機発光ダイオードデバイスの輝度を高くするために、透明な陽極電極とミラーおよび陰極として作用する金属電極との間に発光層を有し、また、陽極および基板との間にコレステリック液晶層を有する円偏光出射型発光エレクトロルミネセンスデバイスを示唆している。ここで、コレステリック液晶層は、その選択反射特性により、２つのねじれ方向のうちの１つを有する円偏光を透過し、１つの（反対の）ねじれ方向を有する円偏光を反射する。反射した円偏光は、反対の円偏光に一部変化し、変化した光は、コレステリック液晶層を透過する。このように、コレステリック液晶層は、光の利用効率が良く、二色性染料を使った典型的な直線偏光子のものよりも高い。したがって、特許文献４では、コレステリック液晶層は、高効率偏光子として使用される。
【０００６】
特許文献５では、有機発光ダイオードデバイスの輝度を高くするために、透明な陽極電極とミラーおよび陰極として作用する金属電極との間に発光層を含み、また、コレステリック液晶層および陽極と基板との間に異なる屈折率を有する層が交互に積層された誘電体ミラーの両方を含む円偏光出射型発光エレクトロルミネセンスデバイスが示唆されている。発光層から発光された光は、誘電体ミラーによる微小共振効果の影響を受け、したがって光の利用効率が改善される。ここでも、コレステリック液晶層は、高効率偏光子として使用される。特許文献５にはまた、液晶セルの３色の領域（例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）、簡潔にＲＧＢ）を一致させるために、発光層は好ましくは３つの領域に分けられ、それぞれが赤、緑および青であり、それぞれ１００μｍ以下のピッチを有し、コレステリック層を好ましくはこれらの３つのＲＧＢ色領域に対応して形成することが記載されている。
【０００７】
特許文献６は、実質的に固定された、温度非依存性のらせんピッチを有するキラルな、らせん液晶相を有する媒体を含む組成物を円偏光出射型エレクトロルミネセンスデバイスとして示唆している。前記液晶相は、ルミネセンス部分を有するカラミティック液晶分子からなり、組成物は、ルミネセンス部分の励起が媒体に液晶相の選択反射のバンド幅において光を発光させるようになっている。
【特許文献１】特開平０８−３０６９５４号公報
【特許文献２】国際公開第９７／０７６５４号パンフレット
【特許文献３】特開平１１−２４１０６９号公報
【特許文献４】特開２００１−２４４０８０号公報
【特許文献５】特開２００１−２４４０６８号公報
【特許文献６】国際公開第２００４／００３１０８号パンフレット
【非特許文献１】Tang et al., Applied Physics Letters, vol. 51, p. 913 ff (1987)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、無機材料は、一方では、例えば割に高い駆動電圧を必要とし、青について十分に高くない発光効率である欠点を有する。さらに、無機材料を使って偏光の発光を得ることは、極めて難しい。これに対し、蒸着有機膜については、他方では、膜質が加工処理に対してとても敏感であるため、均一な膜を広領域にわたり得るのは難しい。したがって、プロセスウィンドウが非常に小さくなる。また、非晶質有機膜から偏光の発光を達成することはかなり難しい。
【０００９】
π共役型高分子に関し、従来のラビング処理は、ポリマー膜の非常に薄い表面層を配向させるのみである。それらのガラス転移温度より高い温度で、π共役型高分子を、ラビングされた配向層の上にラビング方向に向かって配向させる。しかしながら、割に高い粘度のため、この処理は非常に遅く、配向の程度が大部分非常に劣悪になる。したがって、その輝度の低さもまた、問題である。
【００１０】
特許文献４に記載のコレステリック液晶層を単に高効率偏光子として使用することによっては、高い輝度が得られない。特許文献５および特許文献６に記載の微小共振効果の利用は、輝度を改善するが、それらのエレクトロルミネセンスデバイスは、次の問題を有する。最も重要なものは、コレステリック液晶層を直視型用にフラットパネルディスプレイデバイスに適用する場合に得られる、非常に低いコントラスト比である。コレステリック液晶の選択反射層がとても強力であるため、デバイスが黒の状態であるとき、周囲光を反射し、割に低いコントラスト比となる。
【００１１】
特許文献４、特許文献５および特許文献６に記載のようにコレステリック液晶層を有するエレクトロルミネセンスデバイスを液晶ディスプレイデバイス用バックライトに適用する場合、この低いコントラストの問題は改善される。しかしながら、文献には、何ら詳細なデバイス構造の明確な記載がない。円偏光を直線偏光成分を豊富に有する光に変化させるために４分の１波長板を付着した後の、エレクトロルミネセンスデバイスの液晶ディスプレイデバイス用バックライトへの適用が、非常に一般的に言及されているのみである。そして、コレステリック液晶層をバックライトシステムに適用する場合、コレステリック液晶層から発光された光に応じて反射光を利用することがさらにより重要である。これは、発光部分がコレステリック液晶層に存在するときのみ可能である。特許文献４および特許文献５に記載のコレステリック液晶層は、いずれの発光部分も含まず、したがって、コレステリック液晶層を通って発光された光は、コレステリック液晶層により反射した光のものとは逆方向の回転を有する。
【００１２】
発光部分は、特許文献６に記載のコレステリック液晶層に含まれている。しかしながら、バックライトユニットおよび液晶ディスプレイデバイスを組み合わせるどの種類の構造が光利用効率を改善し、同時に黒の状態で選択反射を抑制するかについて何ら記載がない。４分の１波長板および直線偏光子の組合せおよびこれらの光学素子の配置は、結果に対して決定的であり、例えばＶＡモードまたはＩＰＳモードなどの異なる液晶電気光学モードに対して、また、コレステリック液晶発光材料のみ、すなわち液晶層のない直視型デバイスに対して著しく異なる。その結果、これまで高い輝度および正しいコントラスト比を有するフラットパネルディスプレイデバイスが実現されていない。
【００１３】
液晶セルの３色領域（ＲＧＢ）を一致させるために、発光層を好ましくは１００μｍ以下のピッチの３つの領域、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）に分け、好ましくはこれらの３つのＲＧＢ色領域に対応するコレステリック層を形成することも記載されている。しかし、発光層を１００μｍ以下のピッチで加工するのみでは、液晶ディスプレイデバイスとエレクトロルミネセンスデバイスとの間のミスアライメントにより生じる混色の問題は解決されない。さらに、液晶ディスプレイデバイスとエレクトロルミネセンスデバイスとの間の配向を非常に正確に行う場合でさえも、発光層を１００μｍ以下のピッチで加工するのみでは、基板の厚みにより生じる視差の問題は解決されない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、
−  少なくとも１つの発光部分を含むコレステリック液晶、および
−  前記コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分
を含む電気光学スイッチング素子に関する。
好ましくは、コレステリック液晶は１または２以上の発光部分を含む。
【００１５】
１または２以上の発光部分は、場合によっては、コレステリック液晶に存在するものであるが、液晶材料自体の分子にまたはこれらの分子の一部に、またはそこに溶解する１または２以上の別々の化合物に存在してもよい。好ましくはコレステリック液晶に存在する１または２以上の発光部分は、コレステリック液晶材料自体の分子の１種または２種以上に存在する。
コレステリック液晶は、低分子量の材料またはポリマー材料であってもよい。好ましくは、それは低分子量の材料である。
【００１６】
本発明の別の好ましい態様において、コレステリック液晶は、反応性メソゲン（ＲＭ）としても知られる重合性液晶（ＬＣ）から得られたまたは得ることができるポリマー材料である。
【００１７】
また本発明は、好ましくは発光部分から発光した光の光路長と一致するらせんピッチを有するコレステリック液晶を含む電気光学スイッチング素子に関する。通常、選択反射のバンド幅は、約１００ｎｍ（半値幅、ＦＷＨＭ）であり、発光された光の波長は、好ましくはこのバンド幅内である。選択反射のバンド幅は、コレステリック液晶の形成の状態および材料自体に依存する。しかし、発光された光の波長は選択反射のバンド幅内であることが、一般的に受け入れられている。
【００１８】
さらに本発明は、好ましくは選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分であり、好ましくは、
−  本質的にブリュースター角である１つの角または本質的にブリュースター角である２つ以上の角を有する光学成分、および
−  直線偏光を円偏光へ変換することができる光学成分
を含む電気光学スイッチング素子に関する。
【００１９】
本出願において、以下、用語「本質的にブリュースター角である１つの角または本質的にブリュースター角である２つ以上の角を有する構造」は、明確に別段の定めをした場合を除き、「１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造」と略称する。
【００２０】
ここで、ブリュースター角の理論的に計算した厳密値からの実際にブリュースター角として使用される角度の許容差は、必要なコントラスト比に依存する。ｐ−偏光の反射、すなわち入射面においてそれぞれ入射面に平行に振動する電界のベクトルを有する偏光は、ブリュースター角の理論的に計算した厳密値に近い角度としてはかなり小さい。ブリュースター角の理論的に計算した厳密値から数度のずれ、典型的には＋４°〜−８°の範囲、好ましくは＋２°〜−５°の範囲のずれ、および最も好ましくは＋１°〜−３°が受け入れられ、結果として、使用される現実の角度は、好ましくはブリュースター角の理論的に計算した厳密値近辺のこれらの範囲内である。
【００２１】
また本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、ポリマーの層を含む、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、
−  液晶層を含み、
−  コレステリック液晶と液晶層との間に偏光子を含まず、および
−  液晶層の前記コレステリック液晶層と反対側に光学成分（光学成分は円偏光を直線偏光に変換することができる）、および本質的に直線偏光の電界面に平行な透過軸を有する偏光子を含む、
前記電気光学スイッチング素子に関する。
【００２２】
また本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分の液晶層が、以下の配向
−  ねじれネマティック、
−  ハイブリッド配向ネマティックまたは
−  垂直配向ネマティック
のうちの１つを有するものから選択される液晶層である、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分が、
−  液晶層を含み、
−  コレステリック液晶層と同じねじれ方向を有する円偏光を直線偏光に変換することができるコレステリック液晶層に面する側に光学成分を含み、および
−  液晶層を挟んでいるそれぞれの透過軸が互いに垂直である２つの直線偏光子および円偏光から変換される直線偏光の電界面に平行なコレステリック液晶層に近い偏光子の透過軸を含む、
前記電気光学スイッチング素子に関する。
【００２３】
また本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分の液晶層が、以下の群の液晶層
−  イン・プレン・スイッチング型液晶層、
−  フリンジフィールドスイッチング液晶層、
−  強誘電性液晶層、または
−  強誘電性液晶ポリマー
から選択される液晶層である、請求項７に記載の電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、コレステリック液晶とコレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分との間のギャップが０．１ｍｍ以下である、前記電気光学スイッチング素子に関する。
【００２４】
また本発明は、円偏光を直線偏光に変換することができる光学成分の合計の厚さが０．１ｍｍ以下である、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、３つの発光手段を含み、それぞれ３つの異なる波長の３つのうちの１つの発光用であり、前記３つの手段のそれぞれが３つの層のそれぞれを形成する、前記電気光学スイッチング素子に関する。
【００２５】
また本発明は、３つの異なる領域を有する発光手段を含み、それぞれが異なるエミッタを有し、それぞれが３つの異なる波長のそれぞれの発光用である、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、３つの異なる波長のそれぞれの発光用の前記３つの異なる領域はそれぞれ、９０．０００μｍ２以下の伸展を有する、前記電気光学スイッチング素子に関する。
【００２６】
また本発明は、光を散乱させる手段を含む、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、光を散乱させる手段が、周囲材料のものと屈折率が異なる複数の領域を有するシートである、前記電気光学スイッチング素子に関する。
【００２７】
また本発明は、光を散乱させる手段が、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）であるか、またはＰＤＬＣを含む、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、高分子分散液晶が、好ましくは光散乱状態および透明状態間を切り換えるために、電気的にアドレス可能である、前記電気光学スイッチング素子に関する。
【００２８】
また本発明は、本質的にブリュースター角である１つの角または本質的にブリュースター角である２つ以上の角を有する光媒体が、光を散乱させる手段として作用することができる、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、少なくとも１つの発光部分を含有するコレステリック液晶の少なくとも１つの面が、光吸収層で覆われている、前記電気光学スイッチング素子に関する。
【００２９】
また本発明は、コレステリック液晶の、前記コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させることができる光学成分に面する側が、コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層に覆われている、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層が、ハーフミラーからなる、前記電気光学スイッチング素子に関する。
【００３０】
また本発明は、コレステリック液晶のねじれ方向と反対方向の回転を有する円偏光に対して透明ではない層が、少なくとも１つの面が４分の１波長板で覆われている直線偏光子からなる、前記電気光学スイッチング素子に関する。
さらに本発明は、直線偏光子が、ワイヤーグリッドからなる、前記電気光学スイッチング素子に関する。
【００３１】
また本発明は、ディスプレイ情報への、前記電気光学スイッチング素子の使用に関する。
さらに本発明は、電気光学ディスプレイにおける、前記電気光学スイッチング素子の使用に関する。
【００３２】
また本発明は、前記電気光学スイッチング素子を１または２以上含む、電気光学ディスプレイに関する。
さらに本発明は、前記電気光学ディスプレイを１または２以上含む、ディスプレイデバイスに関する。
【００３３】
また本発明は、ディスプレイ情報への、前記電気光学ディスプレイの使用に関する。
さらに本発明は、サブユニットを有する１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜またはプレートの製造方法であり、サブユニットが支持体または基板から突き出るよう構築されることを特徴とする、前記方法に関する。
【００３４】
また本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させる手段が組み込まれることを特徴とする、前記電気光学スイッチング素子の製造方法に関する。
さらに本発明は、コレステリック液晶の選択反射を除去するまたは低減させる手段が組み込まれることを特徴とする、前記電気光学ディスプレイの製造方法に関する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によると、電気光学スイッチング素子は、コレステリック液晶からの選択反射の除去または少なくとも低減をもたらす。コレステリック液晶を発光デバイスに適用するとき、それらは周囲光を非常に効率的に反射し、したがって、それらはオフ状態で完全に黒の状態を表示することができない。これは典型的に、コントラスト比の著しい低下をもたらす。本発明は、しかしながら、高いコントラストを有する電気光学スイッチング素子をもたらす。
【００３６】
したがって、本発明の電気光学スイッチング素子は、フラットパネルディスプレイにおいて有益に使用される。これもまた、それらを含むディスプレイデバイスと同時に、本発明の主題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の１番目に好ましい態様において、電気光学スイッチング素子は、好ましくは１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造および４分の１（λ／４）波長板を有する膜またはプレートを含む光学成分を含む。この組合せにより、コレステリック液晶層からの選択反射を抑制し、そのコレステリック液晶層から発光された光を透過する。本発明の１番目に好ましい態様の別の形態として、電気光学スイッチング素子は、膜および４分の１波長板の代わりに液晶層を含み、コレステリック液晶層からの選択反射を抑制し、コレステリック液晶層から発光された光を切り換える。
【００３８】
１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜および４分の１波長板を使用したコレステリック液晶層からの選択反射の抑制について、図１を参考に説明する。
【００３９】
例えば日光などの最も強力な周囲光は、上方向からデバイスに入るものと予想される。屈折率ｎを有する膜１０１は、ディスプレイ面に対してθＢ傾斜するよう提供および位置決めされ、ｔａｎ（θＢ）＝ｎである。上方向からの膜上の光の入射は、異なる偏光を有する２つの光線に分かれる。一つの光線は、入射面（に平行に振動する電気ベクトルを有する光１０６であるｐ−偏光）。この光線は、反射しない。もう一つの光線は、入射面に垂直の振動する電気ベクトルを有する光１０７であり（ｓ−偏光）、膜１０１により反射する。光１０７のみが偏光子１０２に達する。ここで、偏光子１０２の透過軸を、光１０７が偏光子１０２に入ることができないよう、光１０７の振動方向に垂直に設定してもよい。したがって、上方向からの光は、コレステリック液晶層１０４に達しない。他方では、コレステリック液晶層１０４から発光された円偏光１０８が偏光子１０２を通り抜けることができるよう、偏光子１０２および広バンド幅（本願では、広波長範囲の４分の１波長板とも呼ばれる）を有する４分の１波長板１０３の組合せを設定することができる。
【００４０】
例えば、コレステリック液晶層が左回りのねじれ方向を有する場合、４分の１波長板１０３の光軸のみを、偏光子１０２の透過軸に対して反時計回りに回転する４５°の角度に設定しなければならない。円偏光１０８は、直線偏光に変化し、偏光子１０２を通り抜ける。それはさらに、膜１０１を通り抜ける。透過は、入射角（９０°−θＢ）で１００％ではないが、反射による損失は一般的に、この効果がコントラスト比を低減させ過ぎないため、有意ではなく、ほとんどの場合、許容できる。直線偏光はそして、視角を高め、光散乱膜に当たる。このディスプレイ設定は、選択反射に寄与する光がコレステリック液晶層に達しないことから、強力なコレステリック液晶層からの選択反射を抑制する。
【００４１】
偏光１０６を吸収する観測方向と反対側のコレステリック液晶層１０４側に光吸収シートまたは素子を配することが可能である。この光吸収シートまたは素子は、黒のシートであってもよい。図１において、このシートは、好ましくは光学素子１０３および１０２と反対のコレステリック液晶層１０４側に配してもよい。図１において、これは、右側にある。直線偏光１０６は、直線偏光子１０２および４分の１波長板１０３の組合せを通り抜ける。コレステリック液晶層１０４は、この光を反射しないが、それは、外側の素子によって反射してもよい。この反射光度は、選択反射の光と比較してさほど強力ではないが、一般的にそれを除去するのが好ましい。ディスプレイを、折り曲げ可能にし、使用するときのみ、それを伸ばすことも可能である。また、追加の光吸収層１０９を、入射偏光１０６を好ましくは完全に除去するために使用することが可能である。この追加の光吸収層１０９は、上記のように、黒い層であってもよい。この層は、膜１０１を通り抜ける偏光１０６を吸収する。
【００４２】
本発明の２番目に好ましい態様において、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜および４分の１波長板を一緒に、図２に説明するように、コレステリック液晶層からの選択反射を抑制するために使用する。本発明のこの２番目の態様は、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜２０１が、ブリュースター角を形成するよう構築される複数の部品またはサブユニットを有するよう構築されるデバイスである点で１番目の態様と異なる。好ましくは、部分構造は、例えばくさびのような角柱形である。これらの部分構造は、好ましくは支持体または基板から突出していてもよく、例えばそれらを、図２に示すように一連のくさび型を有する薄膜上に実現してもよい。好ましくは、各くさびは、ブリュースター角θＢを有し、ここでｔａｎ（θＢ）＝ｎであり、ｎは、膜の屈折率である。かかる膜を、射出成形技術またはＵＶ硬化技術を使って調製してもよい。すべてのくさびの細い側を、同じ方向に配向してもよく、またはくさびのいくつかを、図２に示すように、他のものと反対方向に配向してもよい。
【００４３】
本発明の１番目に好ましい態様と同様に、上方向から来て、入射面２０６に平行に振動する電気ベクトルを有する、偏光した周囲光の一部は、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜２０１によって反射せず、一方、入射面２０７に平行に振動する電気ベクトルを有する、偏光した周囲光の他の部分は、反射する。この反射光は、透過軸が偏光２０７の振動方向に垂直に設定されている偏光子２０２を通り抜けられない。したがって、周囲光は、コレステリック液晶層に達しない。コレステリック液晶層から発光された円偏光２０８は、広帯域幅２０３を有する４分の１波長板により直線偏光に変化する。この光は、偏光子２０２および１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜２０１を通り抜け、そして、視角を高める光散乱膜２０５に入る。
【００４４】
比較的広い視野を必要としないフラットパネルディスプレイ用に、この光散乱膜は任意であり、省略してもよい。くさびのより細い部分すべてが一方向に配向するとき、本発明の１番目に好ましい態様の場合と同様に、くさびのより太い側を有する構造側に光吸収膜または素子を配することが可能である。このディスプレイ設定は、選択反射に寄与する光がコレステリック液晶層に達しないよう、強力なコレステリック液晶層からの選択反射を抑制する。
【００４５】
コレステリック液晶層からの選択反射の抑制のための本発明の３番目に好ましい態様は、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造および４分の１波長板を含む膜を使う。この態様は、図３を参考に、以下に説明する。
【００４６】
本発明の３番目に好ましい態様では、１または２以上の部品、好ましくは２または３以上の部品、より好ましくは複数の部品を含む膜構造３１０であり、それぞれが２つのくさびまたは部分的くさび、好ましくは２つの部分的くさびまたは、最も好ましくは、１つのくさびおよび１つの部分的くさびを含み、前記くさびまたは部分的くさびの一方は、本質的にブリュースター角θＢである角度を有し、他方は、異なる角度αを有するものを使用する。好ましくは、前記くさびまたは部分的くさびは、一方を他方の上に順に重ねて実現させる。かかる構造を代表的に実現したものを、図３に示す。これらの膜を、好ましくは透明プレートまたは基板３０１の上に築く。本明細書において、部分的くさびとは、台形の断面を持つ物体、すなわち先端を切断したくさびを意味する。これらの部分的くさびの１つの面が、基板および／またはディスプレイの面に平行または本質的に平行であるのに対し、その反対側は、前記最初の面に対して傾斜していることが好ましい。部分的くさびの断面の残りの２面は、互いに平行であることが好ましく、前記最初の面、すなわち基板および／またはディスプレイの面に対して直交であることが好ましい。
【００４７】
好ましくは、本発明のデバイスまたは膜構造は、２または３セット以上の下部構造を含む複数の構造化された領域を含む。これらの下部構造は、好ましくはくさびまたは部分的くさびであるが、類似の物体をまた使用してもよい。以下、本明細書全体において、これらの構造を単にくさびまたは部分的くさびと呼ぶ。
【００４８】
好ましくは、膜構造の各領域は、２または３以上のくさびまたは部分的くさびを含む。第１のセットのくさびまたは部分的くさびの好ましくは１または２以上、好ましくは本質的にすべてのおよび最も好ましくはすべてのくさびまたは部分的くさびは、第１のセットのくさびまたは部分的くさびのそれぞれのくさびまたは部分的くさびと少なくとも一部重なる第２のセットのくさびまたは部分的くさびのくさびまたは部分的くさびによって覆われる。好ましくは、第１のおよび第２のセットのくさびまたは部分的くさびのそれぞれのくさびまたは部分的くさびは、それらの全領域にわたり、互いに重なり合っている。本発明のデバイスまたは膜構造は、２または３セット以上のくさびまたは部分的くさびを含むことも可能である。その場合、構造化された領域の各々は、２つの異なるセットのくさびまたは部分的くさびからの少なくとも１つのくさびまたは部分的くさびを含む。
【００４９】
異なるセットのくさびまたは部分的くさびからのくさびまたは部分的くさびは、互いに異なる屈折率を有する。
【００５０】
この種の構造化された膜またはプレートは、例えば以下の方法により得ることができる。角度αを有するくさびを、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術を使ってガラス基板上に形成してもよく、プラスチックまたはガラス材料をこれらのくさびのに上に適用および成形する。この種の構造化された膜またはプレートを調製する別の方法は、くさびを有する基板状への光硬化性樹脂の適用および樹脂を好ましい型内で重合することである。第１のくさびは、ガラスのエッチングにより形成する代わりに、プラスチック材料を使って実現してもよい。ここで、透明基板および第１のセットのくさびが同じ屈折率を有する場合を、簡単にするために説明する。
【００５１】
１番目のおよび２番目の態様とは異なる本発明のこの３番目の態様において、例えば日光などの最も強力な周囲光は、ディスプレイ面に対して直角方向からディスプレイに入る。構造化された膜３１０の個々の構造化された部品（くさび）の正面側の面を、ディスプレイ面に対してブリュースター角θＢ、傾斜させて設定することができる。入射光を、２つの光線、入射面に平行に振動する電気ベクトルを有する直線偏光を有するもの（３０６）および入射面３０６に垂直に振動する電気ベクトルを有するもの（３０７）に分裂させる。入射面３０６に平行に振動する電気ベクトルを有する直線偏光を有する入射光の一部は、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜を、反射を全くせずに通り抜け、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜３１０と角度α３０９を有するくさびとの間の界面で屈折し、透明基板３０１を通り抜け、偏光子３０２に達する。ここで、偏光子３０２の透過軸を偏光３０６の振動方向に平行に設定することが可能であり、したがって、偏光３０６は、偏光子３０２を通り抜けない。
【００５２】
入射面３０７に垂直に振動する電気ベクトルを有する他の偏光は、空気と１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜３１０との間の界面で反射部および透過部に分裂する。反射部は、ディスプレイの側面方向に行き、コレステリック液晶層３０４に達せず、おそらく無視されるだろう。透過部は、偏光３０６のように屈折し、偏光子３０２に達する。偏光３０７は、偏光子３０２を通り抜け、選択反射へと至る。しかしながら、事実上は許容できるコントラストが維持されるよう、ディスプレイを設計することが可能である。これは、以下のように達成される。
【００５３】
最初に、偏光３０７の一部は、既に反射し、透過した光の強度が、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜を使用しない場合と比較して低減する。使用する１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の屈折率ｎが大きいほど、透過した光の強度が小さくなり、したがって、得られるコントラストがより高くなる。偏光３０７は、異なる屈折率を有する媒体間の界面で屈折し、コレステリック液晶層に斜め方向から入る。コレステリック液晶層への偏光３０７の入射角を制御すること、およびくさび３０９の屈折率ｎ’およびそれらの角度αを制御することによって、選択反射の波長域をより長い波長、したがってスペクトルのより重要ではない領域へ移動させることが可能であり、また、発光された偏光３０８の伝播方向からの反射光の方向を移動させることが可能であり、したがって、事実上は許容できるコントラストを保ち、良質なディスプレイを得ることが可能である。
【００５４】
さらに、視角増大(enhancement)膜として作用する光散乱膜３０５を、省略することもできる。膜３０５を除去する場合、視角は狭くなるが、発光された光のみを、典型的な方向から観察することができ、この場合、コントラストは極めて高くなる。
【００５５】
透明基板３０１は屈折率１．４５のガラスから作られ、角度αのくさびは同じ屈折率１．４５を有すると仮定すると、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜のβ（ディスプレイ面に対する垂直線と、入射面３０７に垂直に振動する電気ベクトルを有する偏光、すなわちｐ−偏光との間の角度）を、屈折率ｎの異なる値についての角度αの関数として、図４に示す。明らかに実用的な理由から、角度αの値は、９０°より大きくはならない。
【００５６】
同様に、図５において、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の、γの変化、つまりディスプレイ面に対する垂直線（すなわち光散乱膜に対する垂直線）とコレステリック液晶層から発光された偏光との間の角度を、屈折率ｎの異なる値についての角度αの関数として示す。
【００５７】
図４および５は、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の屈折率ｎが小さ過ぎるとき、コレステリック液晶層から発光された光は、観察することができないことを示す。１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の屈折率が２．０であるとき、αの値が８２°で、βは６．１°に等しく、γは−３．２°に等しい。この場合、この反射角度β（６．１°）を有するコレステリック液晶層３０４により反射した光は、透明基板３０１およびブリュースター角を有する膜３１０に再度入るが、反射した光は、膜３１０と空気との間の界面で全反射し、反射光が観察されない状態となる。したがって、著しく増大したコントラストを達成することができる。視角を増大させるための光散乱膜３０５を省略するとき、視角は狭くなる。しかしながら、ディスプレイが「傾斜角」と呼ばれる３．２°の角度から観察される場合、コレステリック液晶層から光が反射しないことから、非常に高いコントラストが得られる。コレステリック液晶層で反射した光が観察されるとしても、光散乱膜を除去するとき、光路は、反射光およびコレステリック液晶層３０８から発光された光について異なる。したがって、ディスプレイを、発光された光のみが観察され、高いコントラスト得られる方向から見てもよい。光散乱膜を使用するとき、コレステリック液晶層で反射された光の強度が既に低減されていることから、十分に高いコントラストが得られる。
【００５８】
本発明の４番目に好ましい態様において、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の代わりに、液晶層をコレステリック液晶層からの選択反射を抑制するために使用する。垂直配向を有する液晶層が、この特別な態様には最も好適である。
【００５９】
図６は、垂直配向を有する液晶層を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する、本発明の４番目に好ましい態様の断面を示す。液晶６０１は、基板上で一組の透明電極と配向層との間に挟まれ、それらは両方とも図６に示されておらず、そのディレクタは、ディスプレイ面に垂直に配向する。この場合、液晶は、好ましくは負の誘電異方性を有する。
【００６０】
広波長範囲の４分の１波長板６０２および偏光子６０３を、コレステリック液晶層６０５のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光のみがそれらを通り抜けるよう、調整する。例えば日光などの最も強力な周囲光は、ディスプレイ面に直角の方向からディスプレイに入る。一方では、コレステリック液晶層６０６のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光の入射光は、偏光子６０３および４分の１波長板６０２の組合せを通ることができず、コレステリック液晶層に達しない。他方では、コレステリック液晶層６０７のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光は、偏光子６０３および４分の１波長板６０２を通り抜ける。電界を液晶層に印加しないとき、円偏光６０７は、回転方向を変えることなくコレステリック液晶層に達する。円偏光６０７はコレステリック液晶層６０５のねじれ方向と反対の回転方向を有することから、それは、コレステリック液晶層と相互作用することなく、それを通り抜ける。したがって、選択反射は生じず、したがって、コントラストは低減されない。必要である場合および／または所望の場合、コレステリック液晶層の後ろで光吸収層を使用することが可能である。その場合、コレステリック液晶に存在する発光部分を励起させる光源を、コレステリック液晶層６０５の側面に配してもよい。
【００６１】
例えば看板用に使用される、液晶層および発光コレステリック液晶層の画素を簡単に配向することができ、別々に駆動することができる、大きなディスプレイのために、コレステリック液晶層からの発光を、黒の画素用にスイッチを切ることができる。ここで、発光層およびスイッチング層を分離し、各画素を一致させるようそれらを配向させることが可能である。この場合、スイッチング液晶層を、発光コレステリック液晶層とは別に駆動させることができる。後者は、ＯＬＥＤ自体として電気的励起により、または、例えばＬＥＤ、ＯＬＥＤまたは蛍光灯などの外部光源からの励起により、作動させることができる。
【００６２】
しかしながら、例えば、小さい画素のディスプレイ、例えば発光層およびスイッチング層の分離が不可能で、カラー表示用にカラーフィルターを典型的に使用しなければならないディスプレイ用に、コレステリック液晶層が全ディスプレイ領域にわたり輝いている場合でも、本発明の改善を達成できるだろう。ここで、コレステリック液晶層６０８から発光された円偏光は主に、共鳴効果により、コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ方向の円偏光を有する増大された円偏光であり、必要な場合、２つの４分の１波長板および偏光子の組合せを使って、発光された光を純粋な円偏光に変換することもできる。コレステリック液晶層からの円偏光は、いかなる相互作用を有することもなく液晶層６０１を通り抜け、４分の１波長板６０２および偏光子６０３に達する。それは、４分の１波長板６０２および偏光子６０３の組合せを通ることができず、したがって、完全に黒の画素が得られる。
【００６３】
ディスプレイのスイッチを入れるとき、電界を液晶層６０１に印加し、液晶層６０１における光学リターデーションを誘導する一方、光を、ＯＬＥＤとしてコレステリック液晶層自体を作動させることにより、または外部光による励起により、コレステリック液晶層から発光する。誘導された位相差がπと等しい場合、液晶層６０１は、２分の１波長板として作用する。コレステリック液晶層６０７のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光は、液晶層６０１を通ってその回転方向を変え、コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光に変化する。コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ回転方向を有するこの円偏光を、回転方向を変えることなくコレステリック液晶層６０５により反射させ、再び液晶層６０１に入れる。液晶層６０１を通って、それはその回転方向を再度変え、４分の１波長板６０２および偏光子６０３を通り抜けることができるコレステリック液晶層のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光となる。
【００６４】
コレステリック液晶層６０８から発光された円偏光もまた、液晶層６０１を通ってその回転方向を変え、４分の１波長板６０２および偏光子６０３の組合せを通り抜ける。したがって、本発明のこの好ましい態様において、コレステリック液晶に達し、コレステリック液晶層６０５により反射した周囲光およびコレステリック液晶層６０８から発光された光は両方、液晶層６０１と同じ光の相互作用を有する。したがって、周囲光の選択反射は、コントラストを下げず、むしろ、ディスプレイ輝度を上げ、コントラストを増大させる。
【００６５】
本発明のこの好ましい態様は原則、カラーフィルターの使用を必要としない。しかしながら、カラーフィルターを使用し、色純度を改善し、小さい画素を有するディスプレイの可能性のある配向の問題（視差）を除去するすることは可能である。本発明のこの好ましい態様において、液晶層６０１をスイッチング素子として作動してもよく、それはスイッチを入れて切る基本機能のみ有し、輝度をコレステリック液晶層６０５の発光の強度により制御してもよく、または代替的に、コレステリック液晶層を常にオン状態のバックライトとして作動してもよく、輝度を従来の液晶デバイスのように、液晶層６０１によって制御する。後者の場合、周囲光が明るいほど、選択反射も強力になり、したがって、コレステリック液晶層の放射強度を制御する、周囲光用のモニタリングシステムを準備することが望ましいだろう。特に後者の場合、本発明のこの好ましい態様は、独特の特徴を有し、通常の液晶ディスプレイデバイスとはかなり異なる。
【００６６】
本発明のこの好ましい態様において、光散乱膜６０４を、好ましくは視角の増大のために使用し、広視野を得る。
【００６７】
液晶層６０１は、その位相差を０およびπ間のみで変えなければならない。したがって、本発明のこの好ましい態様によって、従来の垂直配向モード液晶ディスプレイデバイスでは使用することのできない値を有するかなり大きい値のΔｎ・ｄ（ここで、ｄは液晶層の厚さであり、Δｎは液晶の光学異方性である）の液晶層６０１を使うことが可能になる。なぜなら、Δｎ・ｄの値が大き過ぎると、許容できない狭い視角の特徴をもたらすこととなるからである。大きい値のΔｎ・ｄを有する液晶層は、ディレクタの角度のわずかな変化でさえもスイッチングのために十分に大きなリターデーションの変化を誘導することから、非常に速い応答という利点を有する。
【００６８】
従来の垂直配向モード液晶ディスプレイデバイスにおいて、各画素を、広視野を得るために、４つの縮退領域(degenerate domain)に分割することが提案される。これらの４つの縮退領域の各々において、液晶ディレクタは、４つの四分円の１つに各々１つある、４つの異なる方向の１つにおいて基板に向かって傾斜する。これは、追加の処理を必要とし、例えば、各画素用に突起を築くこと、透明電極のパターニングまたは異なる領域についてのそれぞれ異なる表面処理の提供が挙げられる。しかしながら、これらの処理の各々は、より高い製造コストを引き起こす。
【００６９】
しかしながら、本発明のこの好ましい態様は、そのような追加の処理のいずれも必要としない。なぜなら、円偏光は液晶層６０１に入り、したがって、液晶が、どの方向に液晶ディレクタが傾斜しているかにかかわらず、そのリターデーションのみを変えなければならないからである。さらに、垂直配向モードを使用する従来の液晶ディスプレイデバイスにおいて、開口率が低減するが、これは、光が偏光子の透過軸の方向およびそれに垂直な方向に透過しないからである。本発明のこの好ましい態様において、円偏光が液晶層６０１に入ることから、画素が複数の領域に分割されるか否かにかかわらず、開口率が低減し、明るい画像が得られる。
【００７０】
コレステリック液晶層６０５から発光された光は、比較的小さな拡がりを有する、すなわち層の面に対する垂直線を軸として展開する狭い範囲の角度のみにわたり分配されることから、選択反射を抑制して高いコントラスト比を実現させるコレステリック液晶層６０５と液晶層６０１との間のギャップは、薄くてもよい。しかし、選択反射の角度依存を考慮すると、より大きなギャップが一般的に好ましい。特に、カラーフィルターを使用するとき、ギャップをできるだけ厚くすることが望ましい。しかしながら、ギャップの厚さに実用的な限界、ならびに理論的な限界がある。特にあらゆる視差を抑制するために、１．０ｍｍ以下、より好ましくは７５０μｍ以下、最も好ましくは４３０μｍ以下のギャップ厚が好ましい。
【００７１】
選択反射の波長は、直角入射のためにコレステリック液晶層６０８から発光された光のものと一致する。入射角が０°からずれるとき、選択反射の波長の変化（Δλ）は、選択反射の元の波長（λ）に比例し、ｓｉｎ（Δθ）×Δθであり、ここで、Δθは、コレステリック液晶層への入射角である。選択反射の元の波長からの１０％の選択反射の波長のずれは、Δθの二乗の値（すなわち（Δθ）２）がおよそ０．１（すなわち（Δθ）２＝０．１）であるときに生じる。これは、Δθ＝０．３２（弧度、ｒａｄ）が約２０°に対応する結果をもたらす。
【００７２】
したがって、２０°より大きい入射角を有する周囲光がコレステリック液晶層６０５に達するのを防ぐことが望ましい。例えば、画素の幅を１００μｍと仮定する場合、各画素が、高さおよそ１３７μｍ（１００μｍ／（２×ｔａｎ（２０°））＝１３７μｍから得た）の「壁」に囲われることが望ましく、それは同時に横方向にできるだけ薄いべきである。さらに、周囲光を収束し、光のコレステリック液晶層６０５への入射角を±２０°の範囲内の値に調節するマイクロレンズアレイを、光散乱膜６０４と液晶層６０１との間に挿入することが望ましく、その場合、光散乱膜６０４は任意となり、除去してもよい。
【００７３】
この態様において、２つの広波長域４分の１波長板により挟まれる偏光子からなる光学素子を、コレステリック液晶層からの円偏光の円偏光化を完成させるために適用することもできる。
【００７４】
本発明の５番目に好ましい態様において、その４番目の態様のように、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する膜の代わりに、液晶層をコレステリック液晶層からの選択反射を抑制するために使用する。しかしながら、本発明のこの５番目に好ましい態様における液晶層は、ねじれネマティック液晶層である。この場合、液晶は、正の誘電異方性を有する。
【００７５】
図７は、ねじれネマティック液晶層である液晶層を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する、本発明の５番目に好ましい態様の断面を示す。液晶７０１は、基板上で一組の透明電極と配向層との間に挟まれ、それらは両方とも図７に示していない。典型的に、互いに面する２つの基板の表面を、液晶のホモジニアス配向、すなわちディスプレイ面に平行な液晶のディレクタの配向のために配向処理する。ホモジニアス配向のための配向層に、１つの好ましい方向の配向を導入するための、ラビングなどの配向処理を施す。ねじれネマティック配向のために、２つの基板を、相互に互いに対して回転する好ましい配向のそれらのそれぞれの方向を有するセルを形成するために、組み立てる。
【００７６】
したがって、液晶のディレクタの配向は、いくつかの所定の角度にわたり、セルを通じて、１つの基板からもう１つの基板へ横断方向にねじる。このねじり角は、通常９０°に設定するが、７０°から９０°までの範囲、または、特に、セルギャップからの反射光の強度の依存性を改善するために、９０°より大きく、例えば９０°から１１０°までの範囲でもあり得る。しかしながら、ねじり角を、０°に近くまたは０°に設定することもできる。
【００７７】
ここで、本発明の４番目に好ましい態様と同様に、広波長範囲の４分の１波長板７０２および偏光子７０３を、コレステリック液晶層７０５のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光のみがそれらを通り抜けるよう、調整する。例えば日光などの最も強力な周囲光は、ディスプレイ面に直角の方向からディスプレイに入る。一方では、コレステリック液晶層７０６のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光入射光は、偏光子７０３および４分の１波長板７０２の組合せを通ることができず、コレステリック液晶層に達しない。他方では、コレステリック液晶層７０７のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光は、偏光子７０３および４分の１波長板７０２を通り抜ける。電界を全く液晶層に印加しないとき、円偏光７０７は、回転方向を変えることなくコレステリック液晶層に達する。円偏光７０７はコレステリック液晶層７０５のねじれ方向と反対の回転方向を有することから、それは、コレステリック液晶層と相互作用することなく、それを通り抜ける。したがって、選択反射は生じず、よって、コントラストは低減されない。必要である場合および／または所望の場合、コレステリック液晶層の後ろで光吸収層を使用することが可能である。この場合、コレステリック液晶に存在する発光部分を励起させる光源を、コレステリック液晶層７０５の側面に配してもよい。
【００７８】
例えば看板用に使用される、液晶層および発光コレステリック液晶層の画素を簡単に配向することができ、別々に駆動することができる、大きなディスプレイのために、コレステリック液晶層からの発光を、黒の画素用にスイッチを切ることができる。ここで、発光層およびスイッチング層を分離し、各画素を一致させるようそれらを配向させることが可能である。この場合、スイッチング液晶層を、発光コレステリック液晶層とは別に駆動させることができる。後者は、ＯＬＥＤ自体として電気的励起により、または、例えばＬＥＤ、ＯＬＥＤまたは蛍光灯などの外部光源からの励起により、作動させることができる。
【００７９】
しかしながら、例えば、小さい画素のディスプレイ、例えば発光層およびスイッチング層の分離が不可能で、カラー表示用にカラーフィルターを典型的に使用しなければならないディスプレイ用に、コレステリック液晶層が全ディスプレイ領域にわたり輝いている場合でも、本発明の改善を達成できるだろう。ここで、コレステリック液晶層７０８から発光された円偏光は主に、共鳴効果により、コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ方向の円偏光を有する増大された円偏光であり、必要な場合、２つの４分の１波長板および偏光子の組合せを使って、発光された光を純粋な円偏光に変換することもできる。コレステリック液晶層からの円偏光は、いかなる相互作用を有することもなく液晶層７０１を通り抜け、４分の１波長板７０２および偏光子７０３に達する。それは、４分の１波長板７０２および偏光子７０３の組合せを通ることができず、したがって、完全に黒の画素が得られる。
【００８０】
ディスプレイのスイッチを入れるとき、電界を液晶層７０１に印加し、液晶層７０１における光学リターデーションを誘導する一方、ＯＬＥＤとしてコレステリック液晶層自体を作動させることにより、または外部光による励起により、コレステリック液晶層から光を発光する。誘導された位相差がπと等しい場合、液晶層７０１は、２分の１波長板として作用する。コレステリック液晶層７０７のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光は、液晶層７０１を通ってその回転方向を変え、コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光に変化する。コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ回転方向を有するこの円偏光を、回転方向を変えることなくコレステリック液晶層７０５により反射させ、再び液晶層７０１に入れる。液晶層７０１を通って、それはその回転方向を再度変え、４分の１波長板７０２および偏光子７０３を通り抜けることができるコレステリック液晶層のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光となる。
【００８１】
コレステリック液晶層７０８から発光された円偏光もまた、液晶層７０１を通ってその回転方向を変え、４分の１波長板７０２および偏光子７０３の組合せを通り抜ける。したがって、本発明のこの好ましい態様において、コレステリック液晶に達し、コレステリック液晶層７０５により反射した周囲光およびコレステリック液晶層７０８から発光された光は両方、液晶層７０１と同じ光の相互作用を有する。したがって、周囲光の選択反射は、コントラストを下げず、むしろ、ディスプレイ輝度を上げ、コントラストを増大させる。
【００８２】
本発明のこの好ましい態様は原則、カラーフィルターの使用を必要としない。しかしながら、カラーフィルターを使用し、色純度を改善し、小さい画素を有するディスプレイの可能性のある配向の問題（視差）を除去するすることは可能である。本発明のこの好ましい態様において、液晶層７０１をスイッチング素子として作動してもよく、それはスイッチを入れて切る基本機能のみ有し、輝度をコレステリック液晶層７０５の発光の強度により制御してもよく、または代替的に、コレステリック液晶層を常にオン状態のバックライトとして作動してもよく、輝度を従来の液晶デバイスのように、液晶層７０１によって制御する。後者の場合、周囲光が明るいほど、選択反射が強力になり、したがって、コレステリック液晶層の放射強度を制御する、周囲光用のモニタリングシステムを提供することが望ましいだろう。特に後者の場合、本発明のこの好ましい態様は、独特の特徴を有し、通常の液晶ディスプレイデバイスとはかなり異なる。
【００８３】
本発明のこの好ましい態様において、光散乱膜７０４を、好ましくは視角の増大のために使用し、広視野を得る。
【００８４】
液晶層７０１は、その位相差を０およびπ間のみで変えなければならない。したがって、本発明のこの好ましい態様によって、従来のＴＮ液晶ディスプレイデバイスでは使用することのできない値を有するかなり大きい値のΔｎ・ｄ（ここで、ｄは液晶層の厚さであり、Δｎは液晶の光学異方性である）の液晶層７０１を使うことが可能になる。なぜなら、Δｎ・ｄの値が大き過ぎると、許容できない狭い視角の特徴をもたらすこととなるからである。大きい値のΔｎ・ｄを有する液晶層は、ディレクタの角度のわずかな変化でさえもスイッチングのために十分に大きなリターデーションの変化を誘導することから、非常に速い応答という利点を有する。
【００８５】
従来のＴＮモード液晶ディスプレイデバイスにおいて、少なくとも１つの基板でのＬＣディレクタの配向の方向を正確に調整すべきであり、ほとんどの場合、隣接する偏光子の透過軸と一致する。しかしながら、本発明のこの好ましい態様において、スイッチング素子は円偏光を使って作動させることから、１つまたは２つ以上の偏光子の配向の方向の正確な制御は必要ない。したがって、基板での偏光子の配向の方向を、任意に選択することができる。これによって、製造における収率の改善がもたらされる。
【００８６】
コレステリック液晶層７０５から発光された光は、比較的小さな拡がりを有する、すなわち層の面に対する垂直線を軸として展開する狭い範囲の角度のみにわたり分配されることから、選択反射を抑制して高いコントラスト比を実現させるコレステリック液晶層７０５と液晶層７０１との間のギャップは、薄くてもよい。しかし、選択反射の角度依存を考慮すると、より大きなギャップが一般的に好ましい。特に、カラーフィルターを使用するとき、ギャップをできるだけ厚くすることが望ましい。しかしながら、ギャップの厚さに実用的な限界、ならびに理論的な限界がある。特にあらゆる視差を抑制するために、１．０ｍｍ以下、より好ましくは７５０μｍ以下、最も好ましくは４３０μｍ以下のギャップ厚が好ましい。
【００８７】
選択反射の波長は、直角入射のためにコレステリック液晶層７０８から発光された光のものと一致する。入射角が０°からずれるとき、選択反射の波長の変化（Δλ）は、選択反射の元の波長（λ）に比例し、ｓｉｎ（Δθ）×Δθであり、ここで、Δθは、コレステリック液晶層への入射角である。選択反射の元の波長からの１０％の選択反射の波長のずれは、Δθの二乗の値（すなわち（Δθ）２）がおよそ０．１（すなわち（Δθ）２＝０．１）であるときに生じる。これは、Δθ＝０．３２（弧度、ｒａｄ）が約２０°に対応する結果をもたらす。
【００８８】
したがって、２０°より大きい入射角を有する周囲光がコレステリック液晶層７０５に達するのを防ぐことが望ましい。例えば、画素の幅を１００μｍと仮定する場合、各画素が、高さおよそ１３７μｍ（１００μｍ／（２×ｔａｎ（２０°））＝１３７μｍから得た）の「壁」に囲われることが望ましく、それは同時に横方向にできるだけ薄いべきである。さらに、周囲光を収束し、光のコレステリック液晶層７０５への入射角を±２０°の範囲内の値に調節するマイクロレンズアレイを、光散乱膜７０４と液晶層７０１との間に挿入することが望ましく、その場合、光散乱膜７０４は任意となり、除去してもよい。
【００８９】
この態様において、２つの広波長域４分の１波長板により挟まれる偏光子からなる光学素子を、コレステリック液晶層からの円偏光の円偏光化を完成させるために適用することもできる。
【００９０】
図８は、ハイブリッド配向ネマティック液晶を有する液晶層を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する、本発明の６番目に好ましい態様の断面を示す。液晶８０１は、それぞれの基板上で一組の透明電極と配向層との間に挟まれ、それらは両方とも図８に示していない。
【００９１】
本発明の６番目に好ましい態様において、ハイブリッド配向のために、異なる基板を異なる配向のために配向処理する。典型的に、１つの基板の表面を、液晶のホモジニアス配向、すなわちディスプレイ面に平行な液晶のディレクタの配向のために配向処理し、これに対し、もう１つの基板の表面を、ホメオトロピック配向、すなわちディスプレイ面に垂直な液晶のディレクタの配向のために配向処理する。したがって、液晶のディレクタの配向は、１つの基板から対になる基板に対していくらかの角度にわたり縦方向に傾斜する。この傾斜角は通常、９０°に設定されるが、また、７０°から９０°までの範囲であってもよい。
【００９２】
一方では、本発明のこの好ましい態様において、本発明の５番目に好ましい態様と同様に、液晶層８０１がノーマリーホワイトモードで作動するとき、より高いコントラストが表面の配向処理により実現される。他方では、それをノーマリーブラックモードで作動するとき、高いコントラストが配向について表面処理のいずれも行わずに達成されるが、その場合、開口率がわずかに低減する。
【００９３】
液晶層８０１がノーマリーホワイトモードで作動する場合、偏光子８０３および４分の１波長板８０２を、コレステリック液晶層７０５のねじれ方向と反対の回転方向を有する円偏光のみがそれらを通り抜けるよう、調整する。ハイブリッド配向ネマティック（ＨＡＮ）モードを有する液晶層８０１のΔｎ・ｄ値を、液晶層８０１が２分の１波長板として作用するよう調整する。液晶層８０１のセルの厚さを変えることによって、コレステリック液晶層８０５の色に対応する各セルのために、三原色、Ｒ、ＧおよびＢについて、液晶層８０１のリターデーションを調整することが可能であり、または代替的に、１つの代表の色、例えばヒトの目が最も高い感度を有する緑について調整してもよい。
【００９４】
図８の下半分に示すように、偏光子８０３および４分の１波長板８０２を通り抜ける円偏光は、液晶層を通ってその回転方向を変え、コレステリック液晶層８０５のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光としてコレステリック液晶層８０５に達する。この円偏光は、コレステリック液晶層８０５により反射され、液晶層８０１を通ってその回転方向を再度変え、および４分の１波長板８０２および偏光子８０３を通り抜ける。コレステリック液晶層８０５から発光された円偏光８０８も、液晶層を通ってその回転方向を変え、４分の１波長板８０２および偏光子８０３を通り抜ける。
【００９５】
図８の上半分に示すように、電界を液晶層８０１に印加するとき、液晶のディレクタは、基板面に垂直に配向し、そのリターデーションはほとんど消える（すなわち０に近くまたは０になる）。コレステリック液晶８０５のねじれ方向と逆方向の回転を有する円偏光層はこのとき、偏光子８０３および４分の１波長板８０２を通り抜け、回転方向を変えることなくコレステリック液晶層に達し、コレステリック液晶層によって反射されない。コレステリック液晶層８０５から発光された円偏光８０８も、偏光子８０３を通り抜けることができない。
【００９６】
したがって、ディスプレイは、液晶層８０１に関してノーマリーホワイトモードで作動する。この場合、ディスクリネーションラインの発生を回避するために、配向層について配向処理を使用することが望ましい。ただし、偏光子８０３の透過軸を有する基板での液晶ディレクタの正確な配向は必要ない。他方では、液晶層８０１がノーマリーブラックモードで作動するとき、液晶層８０１の変化に関係なく、ディスクリネーションラインはリターデーションを変えず、黒いままであり、したがって、コントラストの悪化が生じない。本発明の５番目に好ましい態様と同様に、ディスクリネーションラインの全領域は小さく、開口率の低減はほとんどない。
【００９７】
液晶層８０１がノーマリーブラックモードで作動するとき、偏光子８０３および４分の１波長板８０２を、それらがコレステリック液晶層８０５のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光を透過させるよう、設定する。
【００９８】
ここで、本発明の４番目および５番目に好ましい態様と同様に、カラーフィルターを付着させることができ、コレステリック液晶層から発光された光の強度を制御するための周囲光についてのフィードバックシステムが望ましい。
【００９９】
コレステリック液晶層８０５から発光された光は、比較的小さな拡がりを有する、すなわち層の面に対する垂直線を軸として展開する狭い範囲の角度のみにわたり分配されることから、選択反射を抑制して高いコントラスト比を実現させるコレステリック液晶層８０５と液晶層８０１との間のギャップは、薄くてもよい。しかし、選択反射の角度依存を考慮すると、より大きなギャップが一般的に好ましい。特に、カラーフィルターを使用するとき、ギャップをできるだけ厚くすることが望ましい。しかしながら、ギャップの厚さに実用的な限界、ならびに理論的な限界がある。特にあらゆる視差を抑制するために、１．０ｍｍ以下、より好ましくは７５０μｍ以下、最も好ましくは４３０μｍ以下のギャップ厚が好ましい。
【０１００】
選択反射の波長は、直角入射のためにコレステリック液晶層８０８から発光された光のものと一致する。入射角が０°からずれるとき、選択反射の波長の変化（Δλ）は、選択反射の元の波長（λ）に比例し、ｓｉｎ（Δθ）×Δθであり、ここで、Δθは、コレステリック液晶層への入射角である。選択反射の元の波長からの１０％の選択反射の波長のずれは、Δθの二乗の値（すなわち（Δθ）２）がおよそ０．１（すなわち（Δθ）２＝０．１）であるときに生じる。これは、Δθ＝０．３２（弧度、ｒａｄ）が約２０°に対応する結果をもたらす。
【０１０１】
したがって、２０°より大きい入射角を有する周囲光がコレステリック液晶層８０５に達するのを防ぐことが望ましい。例えば、画素の幅を１００μｍと仮定する場合、各画素が、高さおよそ１３７μｍ（１００μｍ／（２×ｔａｎ（２０°））＝１３７μｍから得た）の「壁」に囲われることが望ましく、それは同時に横方向にできるだけ薄いべきである。さらに、周囲光を収束し、光のコレステリック液晶層８０５への入射角を±２０°の範囲内の値に調節するマイクロレンズアレイを、光散乱膜８０４と液晶層８０１との間に挿入することが望ましく、その場合、光散乱膜８０４は任意となり、除去してもよい。
【０１０２】
本発明の７番目に好ましい態様について図９に示すように、ベンド配向モードの液晶層を、前述の態様と同様に選択反射を抑制するのに有益に使用してもよい。ベンド配向は、例えばラビングにより、逆平行配向のためにその基板を表面処理することによって、液晶を配向することにより達成される。液晶層９０１に電界を印加する際、初期のスプレイ配向をベンド配向に変化させる。このモードは、液晶層９０１の応答速度が特に速いという利点がある。液晶層９０１を、ノーマリーホワイトモードで作動する場合でも、コントラストを劣化させるディスクリネーションラインの発生は、配向処理の適用により、回避されるだろう。ベンドモードで液晶層を使用する本発明のこの好ましい態様はまた、それぞれの偏光子の透過軸に対して基板表面で液晶の配向の方向の精密な配向を必要としないという利点がある。
【０１０３】
図１０は、イン・プレン・スイッチング（ＩＰＳ）型液晶層を使ってコレステリック液晶層の選択反射を抑制する、本発明の８番目に好ましい態様の断面を示す。この説明を、電極が液晶層の１つの面の基板のみに位置する従来のＩＰＳ型液晶モードに適用する。この種類の電極をまた、インターデジタル電極と呼ぶ。
【０１０４】
ここで、液晶は、好ましくはネマティック相であり、正のまたは負の誘電異方性のいずれかを有するが、正の誘電異方性が好ましい。この態様において、電極を、１つの基板上に形成し、液晶１００１を、基板に垂直な電界により、また、平行に基板な電界により駆動する。しかしながら、最も効率的なのは、電界の不均一成分である。液晶層をまた、過渡電界、すなわち恒久的には存在しない電界により駆動してもよい。このモードはまた、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）モードという。図１０では２つの電極を１つの層に描写しているが、絶縁層を挟んでいる異なる層に存在してもよい。電極は、透明な、導電材料または金属のいずれかからなってもよい。特に、２つの電極が絶縁体を挟んでいるとき、基板に近い電極は、好ましくは透明な材料からなり、好ましくは画素の全領域を覆っている。
【０１０５】
この好ましい態様、すなわち本発明の８番目の好ましい態様において、配向層を、好ましくは両方の基板上に形成し、小さな表面傾斜角度のみを有する配向層で液晶１００１のディレクタをホモジニアス配向するために、配向処理する。２つの基板での液晶のディレクタの配向は、互いに平行であるか、または異なる角度を形成する。好ましくは、それは平行である。
【０１０６】
本発明のこの好ましい態様の代替的に実現したものでは、ネマティック液晶の代わりに強誘電性液晶を使用する。表面安定化モード（ＳＳＦＬＣ）の強誘電性液晶は、好ましくは両方がそれらの内表面上に電極および配向層を有する２つの基板の間に挟まれたＳＣ＊相のキラルなスメクティック液晶を使用する。この形状で、液晶ディレクタはまた、従来のＴＮ素子におけるように、スイッチング素子の面において切り換える。
【０１０７】
本発明のこの好ましい態様において、液晶層１００１がノーマリーブラックモードで作動する場合、ノーマリーホワイトモードで作動するのと比較して、液晶層１００１の波長分散のより小さな効果のため、より高いコントラストが達成される。偏光子１００３および１００６を、それらの透過軸が互いに垂直となるよう液晶層１００１の両側に配し、広波長範囲の４分の１波長板１００２を、コレステリック液晶層のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光が偏光子１００３および４分の１波長板１００２を通り抜けるよう偏光子１００３とコレステリック液晶層１００５との間に配する。基板上で液晶層１００１のディレクタは、好ましくは２つの偏光子１００３または１００６のうちの１つの透過軸とと一致する。図１０では、観察者側に位置する偏光子１００６と一致する場合を、例示する。
【０１０８】
一方では、図１０の下半分において、電界を液晶層１００１に印加しないとき、偏光子１００６を通り抜ける周囲光は、その偏光状態を変えることなく液晶層１００１を通過し、偏光子１００３に達する。しかしながら、それは、この偏光子１００３を通ることはできない。コレステリック液晶層１００５から発光された円偏光１００８は、４分の１波長板１００２により直線偏光に変化し、そして偏光子１００３を直線偏光として通り、その偏光状態を変えることなく液晶層１００１を移動し、偏光子１００６にブロックされる。
【０１０９】
他方では、図１０の上半分に示すように、実質的水平成分（すなわちスイッチング素子の表面に対して横方向）を有する電界を、電界の印加の際に液晶層１００１が２分の１波長板として作動するよう、πのリターデーションを誘導するために調整されたΔｎ・ｄ値を有する液晶層１００１に印加するとき、偏光子１００６を通り抜ける周囲光１００７は、液晶層１００１を通ってその偏光状態を変え、偏光子１００３および４分の１波長板１００２を通り抜ける。その偏光状態は、コレステリック液晶層１００５のねじれ方向と同じ回転方向を有する円偏光である。したがって、コレステリック液晶層１００５は同じ光路を移動する周囲光を逆方向に反射する。この光は最初、液晶層１００１を、そして再度偏光子１００６を通り抜ける。コレステリック液晶層１００５から発光された円偏光１００８もまた、同じ光路を移動し、偏光子１００６を通り抜ける。両方の光線を、直接、または必要な場合に観測視野（すなわち視角）を増やすために適用してもよい任意で存在する光散乱膜１００４を通して、観察してもよい。
【０１１０】
したがって、本発明の４番目、５番目および６番目に好ましい態様と同様に、ディスプレイが液晶層１００１に関してノーマリーブラックモードで作動する。ディスプレイが黒の状態であるとき、周囲光の選択反射は、コレステリック液晶層１００５で生じず、周囲光の選択反射は、ディスプレイが白の状態であるときのみに生じる。これは、白の状態のための光の強度の増大、したがって、コントラストの増加をもたらす。
【０１１１】
本発明のこの好ましい態様において、光散乱膜１００４は、好ましくは視角を増大させ、広視野とする。
【０１１２】
液晶層１００１は、切換え可能な２分の１波長板として作用するのみでなければならない、すなわちそのリターデーションを０からπに変えるのみでなければならない。液晶層１００１のために大きなΔｎ・ｄ値を使用することが可能である。したがって、ディレクタの配向の小さな変化であっても、リターデーションの大きな変化をもたらす。これは、言い替えると、それらは液晶層のためにより低い電圧を使って作動するため、スイッチング素子の改善をもたらし、スイッチング素子の応答時間の改善（すなわちより速い応答）をもたらす。
【０１１３】
液晶層１００１のためのノーマリーホワイトモードは、偏光子１００６および１００３の透過軸を互いに平行に設定することにより、簡単に得ることができる。この場合、ノーマリーブラックモードの場合と同様に、コレステリック液晶層１００５からの選択反射を抑制することができ、高いコントラスト比を有するスイッチング素子を実現することができる。
【０１１４】
コレステリック液晶層１００５から発光された光は、比較的小さな拡がりを有する、すなわち層の面に対する垂直線を軸として展開する狭い範囲の角度のみにわたり分配されることから、選択反射を抑制して高いコントラスト比を実現させるコレステリック液晶層１００５と液晶層１００１との間のギャップは、薄くてもよい。しかし、選択反射の角度依存を考慮すると、より大きなギャップが一般的に好ましい。特に、カラーフィルターを使用するとき、ギャップをできるだけ厚くすることが望ましい。しかしながら、ギャップの厚さに実用的な限界、ならびに理論的な限界がある。特にあらゆる視差を抑制するために、１．０ｍｍ以下、より好ましくは７５０μｍ以下、最も好ましくは４３０μｍ以下のギャップ厚が好ましい。
【０１１５】
選択反射の波長は、直角入射のためにコレステリック液晶層１００８から発光された光のものと一致する。入射角が０°からずれるとき、選択反射の波長の変化（Δλ）は、選択反射の元の波長（λ）に比例し、ｓｉｎ（Δθ）×Δθであり、ここで、Δθは、コレステリック液晶層への入射角である。選択反射の元の波長からの１０％の選択反射の波長のずれは、Δθの二乗の値（すなわち（Δθ）２）がおよそ０．１（すなわち（Δθ）２＝０．１）であるときに生じる。これは、Δθ＝０．３２（弧度、ｒａｄ）が約２０°に対応する結果をもたらす。
【０１１６】
したがって、２０°より大きい入射角を有する周囲光がコレステリック液晶層１００５に達するのを防ぐことが望ましい。例えば、画素の幅を１００μｍと仮定する場合、各画素が、高さおよそ１３７μｍ（１００μｍ／（２×ｔａｎ（２０°））＝１３７μｍから得た）の「壁」に囲われることが望ましく、それは同時に横方向にできるだけ薄いべきである。さらに、周囲光を収束し、光のコレステリック液晶層１００５への入射角を±２０°の範囲内の値に調節するマイクロレンズアレイを、光散乱膜１００４と液晶層１００１との間に挿入することが望ましく、その場合、光散乱膜１００４は任意となり、除去してもよい。
【０１１７】
イン・プレン・スイッチング型のネマティック液晶層を、液晶の配向方向を偏光子の透過軸に合わせることにより、従来のＴＮ、ＶＡ、ハイブリッド配向またはベンドモード液晶セルによって置き換えることができる。
【０１１８】
しかしながら、より好適な代替物は、強誘電性液晶層である。この目的を達成するために、図１０に示すインターデジタル電極を、図８および９に示した液晶層を挟んでいる一組の透明電極で置き換える一方、図１０のデバイス構造を保つ。得られるスイッチング素子の光学的挙動は、イン・プレン・スイッチング型ネマティック液晶層の場合と本質的に同じであり、例えば強誘電性液晶層のためのラビング方向は、コレステリック液晶層の隣接する側の偏光子の透過軸と一致すべきである。表面安定化強誘電性液晶層は、記憶効果を有し、表示された画像が、さらなる電気アドレッシングがなくても維持される。したがって、このモードは、従来のディスプレイ以外にも、電子ペーパーおよび電気看板などの動画を示さないディスプレイに特に適している。これはまた、強誘電性液晶ポリマー層を強誘電性液晶の表面安定化層の代わりに使用する、低分子量の強誘電性液晶からなるディスプレイを保つ。強誘電性液晶ポリマー層の場合、ポリマー膜の延長を、ラビングの代わりにそのメソゲン部品を配向するのに使用してもよく、これらのメソゲン部品のディレクタは、好ましくはコレステリック液晶層の側面にある偏光子の透過軸と一致すべきである。
【０１１９】
コレステリック液晶層の発光機構は、あらゆる種類の発光機構、例えば、短波長光励起による蛍光またはリン光または電極を通じて注入した正孔および電子の再結合による発光であり得る。
【０１２０】
本発明のこの好ましい態様において、上記図６に関して説明したように、コレステリック液晶層から完全な円偏光を得るために、コレステリック液晶層と選択反射を抑制する光学素子との間に、２つの広波長範囲の４分の１波長板に挟まれた偏光子を含む光学素子を配することもできる。この光学素子は、ハーフミラーまたは直線偏光子のいずれかであり得、直線偏光子が２つの広波長範囲の４分の１波長板に挟まれた以外に、少なくとも一側面が４分の１波長板に覆われている。
【０１２１】
高いコントラスト比を達成するために、周囲励起光を、好ましくはコレステリック液晶層の外側に除去する。このために、好ましくは少なくとも１つの発光部分を含むコレステリック液晶の少なくとも一側面を、４００ｎｍ以下、好ましくは４７０ｎｍ以下の波長を有する光を吸収する層で直接的にまたは間接的に覆う。本明細書において「間接的に覆う」とは、それぞれの層が互いに傍に存在することを意味する。すなわち前記光吸収層は、コレステリック液晶層とは別々に、例えば保護層としてまたはコレステリック液晶層と光吸収層との間に存在する透明基板として存在する。この態様は、インセル型の発光コレステリック液晶層を有するディスプレイに特に有用である。この態様において、いくつかの場合、カラーフィルターは必要ない。セルの外側から、例えばＬＥＤ、ＯＬＥＤまたは蛍光灯からの励起光は、一方向からセルに入り、それを円偏光に変化させるコレステリック液晶層を横断し、そして切換え可能な液晶層に入る前に周囲光を吸収する層を通る。
【０１２２】
本発明の好ましい態様において、電気光学スイッチング素子は、発光のための２または３以上の手段、好ましくは３つの手段、好ましくは原色、例えば赤、緑および青の、３つの異なる波長の１つの発光のためにそれぞれ１つ、好ましく３つの層の１つを形成する前記３つの手段を１つずつ、好ましくは順に重ねて、好ましくは観測側から見て青、緑および赤の順序で積層したものを含む。
【０１２３】
本発明のさらに好ましい態様において、電気光学スイッチング素子は、３つの異なる領域を有し、それぞれ異なるエミッタを有し、好ましくは原色、例えば赤、緑および青である３つの異なる波長の１つの発光のためにそれぞれ１つを有する発光手段を含み、３つの領域のそれぞれは好ましくは９０．０００μｍ２以下の表面を有し、好ましくは４５０μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下および最も好ましくは２００μｍ以下の対角線を有する。
【０１２４】
発明のいずれかの態様で使用される光散乱膜がポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）デバイスを含む場合、視野角特徴の変化を電気的に切り換えることができる。
【０１２５】
本発明の好ましい態様はまた、本出願の特許請求の範囲の記載から専門家にとって明らかであり、この点において、本発明の開示の一部を形成する。
【０１２６】
例
以下の例は、いかなる限定をすることなく、本発明を説明することを意図する。
【０１２７】
しかしながら、それらの組成物、構成および物理的特性を含む異なる態様は、専門家用に非常に良く説明がなされ、その特性は、本発明により、特に改変可能な範囲内で達成することができる。したがって、特に、好ましくは達成することができる様々な特性の組合せを、専門家のために明確にする。
【０１２８】
例１ａ
コレステリック液晶層を以下のように調製する。Merck KGaAからの光重合性反応性メソゲン「RMM34」（９３．３重量％）、またMerck KGaAからの以下の構造
【化１】
2008233915.tif 000002
を有する２重量％のキラルドーパント、０．５重量％のAldrichからの蛍光色素「Coumarin 6」および０．２重量％のCiba Speciality Chemicalsからの光開始剤「Irgacure 651」をポリマー前駆物質として混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）に溶解する。溶液の総濃度は５０重量％である。
【０１２９】
Nissan Chemical Co., Ltd.からのすぐに適用可能な溶液中のポリイミド配向層「SE-7492」を、ガラス基板上に１，５００ｒｐｍでスピンコートし、得られる厚さが７００Åの膜を得る。基板を１００℃で３分間予備焼成し、そして２００℃で１時間硬化し、続いて綿布を使って一方向にラビングした。ＰＭＥＧＡ中混合した反応性液晶溶液を配向層の上端の基板上に１，５００ｒｐｍでスピンコートし、基板を１００℃で２０分間焼成し、そしてそれを等方相に（約８０℃で）加熱し、基板をゆっくり、典型的に１°／分で、およそ２０℃の大気温度に冷却する。コレステリック相を、２，０００ｍＪ／ｃｍ２の３６５ｎｍＵＶ照射への曝露により、窒素フロー下で、光重合によって安定化する。得られるキラルピッチを、紫外・可視吸収スペクトルを使って５９１ｎｍで決定する。このコレステリック液晶相は、偏光顕微鏡での観測下で１２０℃まで変わらない。
【０１３０】
３６５ｎｍ（１ｍＷ／ｃｍ２）で励起したcoumarin 6からの蛍光強度は、輝度計CS-1000（Konica Minolta Holdings, Inc.）を使って２５ｃｄ／ｍ２として測定される。
【０１３１】
比較例１
比較のために、別のサンプルを例１に記載したものと同じ条件下で調製するが、ポリマー前駆物質の溶液にキラルドーパントを含まない。その場合、蛍光強度は１０ｃｄ／ｍ２であり、これは、コレステリック液晶相を示す例１のサンプルの値の半分以下である。
【０１３２】
例１ｂ
確認のために、１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する構造を有する光学素子を使って、例１のコレステリック液晶サンプルからの選択反射が抑制されるかについて、以下の実験を行った。
【０１３３】
市販のＬ−円偏光子（すなわち偏光子および４分の１波長板の組合せであり、ここで４分の１波長板の遅軸が偏光子の吸収軸に対して４５°回転している）およびＲ−円偏光子（偏光子および４分の１波長板の組合せであり、ここで４分の１波長板の遅軸が偏光子の吸収軸に対して１３５°回転している）（両方MeCan Imaging Inc.から）を使用する。
【０１３４】
上記のようにコレステリック液晶層を形成した基板を水平に置き、輝度計を、コレステリック液晶層から垂直にそれに入る光を測定するために設定する。ガラスプレートを、水平面に対して５７°の角度を傾けて設定し、ランプからの光が、ガラスプレートにほぼ水平に移動し、コレステリック液晶層に反射する。ここで５７°とは、ガラスのブリュースター角である。
【０１３５】
選択反射強度は、円偏光子を使用しないとき、６５．１ｃｄ／ｍ２である。偏光子の透過軸がブリュースター角を有するガラス表面で反射した直線偏光に垂直となるよう、Ｒ−円偏光子を設定するとき、選択反射強度は、１６．２ｃｄ／ｍ２に低減する。したがって、反射光強度が１／４以下に低減し、高いコントラストが得られる。他方では、Ｒ−円偏光子を有するおよび有しない同じサンプルについて測定したコレステリック液晶層からの蛍光強度は、１／１．５の比率のみしか低減せず、Ｒ−円偏光子の使用にさほど強く影響を受けない。
【０１３６】
例２
例１のポリマー前駆物質の溶液を、例１と同じ配向層で覆われたガラス基板上に１．５００ｒｐｍでスピンコートし、さらに例１に記載されたように処理する。基板を１００℃で２０分間焼成し、溶剤を除去する。そして、それを約２０℃の大気温度に冷却し、続いて大気温度から液晶層が等方相を示す８０℃に加熱する（例えば３度／分で）。基板をゆっくり、１度／分で冷却する。７０℃〜７２℃の温度範囲での冷却処理中、ブルー相のテクスチャが得られる。このテクスチャはまた、例１の同じ処理段階でも、これらの温度で観察される。しかしながら、例１において、基板を、材料がブルー相ではないがキラルなネマティック相である大気温度でＵＶ照射し、結果、その例ではブルー相は固定化および安定化しない。
【０１３７】
例１と比較して、この例、すなわち例２では、基板を、大気温度、すなわち材料がキラルなネマティック相である温度でＵＶ照射に曝露せず、代わりにブルー相が観察される７０℃〜７２℃の温度範囲で行う。これ以外は、サンプルを、例１と同じ条件下でＵＶ照射に曝露する（３６５ｎｍで曝露、全用量２，０００ｍＪ／ｃｍ２、窒素フロー下で曝露）。したがって、ブルー相は、ＵＶ照射後安定し、テクスチャは、大気温度から１２０℃の間で変化しない。ブルー相が、反応性メソゲン材料RMM34およびＵＶ光重合を使った膜の形状で安定化されることが示されている。
【０１３８】
コレステリック液晶層の特別な形状と考えられるブルー相のより厚い膜を得るために、配向層で覆われ、そのうちの１つは一方向にラビングされた、２つの基板を、直径１０μｍを有する棒状のスペーサ含有のシール剤を使って一緒に貼り付ける。組立てたセルを１５０℃で１時間焼成し、シール剤を重合させる。例１と同じポリマー前駆物質混合物を、ここでは溶剤なしで、セルに８０℃で充填する。セルを、７０℃〜７２℃の温度範囲に冷却し、３６５ｎｍのＵＶ照射に、合計２，０００ｍＪ／ｃｍ２曝露し、一方、セルの温度を７０℃から７２℃の間に保つ。この方法で安定化したブルー相を、発光性のコレステリック液晶層として使用する。
【０１３９】
垂直配向モード用の液晶セルを、上にＩＴＯ電極をパターン形成し、垂直配向のためにポリイミド層で覆った２つのガラス基板を使って調製する。セルギャップは、４．９μｍである。Merck KGaAからの液晶材料「MLC-2037」をセルに充填する。この液晶は、複屈折（Δｎ）、Δｎ＝０．０６４９、および誘電異方性（Δε）、Δε＝−３．１を有する。
【０１４０】
コレステリック液晶層のセルを水平に置き、その表面に対する垂直線から５°の角度傾斜した方向から照射する。ブルー相コレステリック液晶層からの選択反射の強度は、６５４ｃｄ／ｍ２である。光源とコレステリック液晶層との間にＬ−円偏光子および垂直配向モード用の液晶セルからなる光学素子を導入することにより、選択反射の強度は４４ｃｄ／ｍ２に低減し、これは、以前の値の１／１５以下であり、高いコントラストが得られる。
【０１４１】
この測定において、垂直配向モード用の液晶セルは、コレステリック液晶層に面し、光源は、輝度計の検出器に非常に近い。Ｌ−円偏光子のみをコレステリック液晶層サンプル上に配するとき、反射光の強度は、３５ｃｄ／ｍ２である。これは、Ｌ−円偏光子自体の表面反射によるものであり、したがって、反射防止コーティングにより除去され、さらに高いコントラストが予想される。
【０１４２】
垂直配向モード用の液晶セルに５Ｖの電圧を印加することにより、１７５ｃｄ／ｍ２の選択反射の強度がもたらされる。これは、垂直配向を合わせることにより、液晶セルが選択反射の強度を制御することを示す。
【０１４３】
選択反射抑制用の光学素子なしで、コレステリック液晶層からの蛍光強度は４７ｃｄ／ｍ２である。垂直配向モード用の液晶セルに５Ｖを印加する光学素子では、２６ｃｄ／ｍ２に減少する。この光学素子、すなわちＬ−円偏光子および垂直配向モード用の液晶セルの組合せを使用することにより、蛍光強度は１／１．８しか低減しない。したがって、この光学素子のコレステリック液晶層から発光された光への効果は、割に小さい。
【０１４４】
例３
この例において、例１で調製したコレステリック液晶層のサンプルを、発光コレステリック液晶層として使用する。
【０１４５】
Ｌ−円偏光子および垂直配向モード用の液晶セルからなる例２で使用された光学素子を、ここで選択反射を抑制する光学素子として使用する。同様に例２のように、コレステリック液晶層のサンプルの基板を水平に置き、その表面に対する垂直線から５°の角度傾斜した方向から照射する。
【０１４６】
選択反射の強度を、５，５２０ｃｄ／ｍ２として決定する。Ｌ−円偏光子および垂直配向モード用の液晶セルからなる光学素子を、光源とコレステリック液晶層との間に配するとき、選択反射の強度は９７ｃｄ／ｍ２に低減し、これは、以前の値の１／５７以下であり、例２と同様に、高いコントラストが得られる。
【０１４７】
Ｌ−円偏光子のみをコレステリック液晶層のサンプル上に配するとき、反射光の強度は、１０６ｃｄ／ｍ２である。これは、光学素子の反射のほとんどがＬ−円偏光子自体の表面反射であることを意味する。反射防止コーティングがこの表面反射を除去し、かなり高いコントラストがこのシステムにおいて予想されることは、かなり明らかである。
【０１４８】
垂直配向モード用の液晶セルに３Ｖおよび５Ｖの電圧を交互に印加することにより、それぞれ４７１ｃｄ／ｍ２および２，５２０ｃｄ／ｍ２の選択反射の強度がもたらされる。この結果は、垂直配向液晶セルを合わせることにより、選択反射の強度を制御することを示している。
【０１４９】
コレステリック液晶層からの蛍光強度は、選択反射抑制用の光学素子なしで１８ｃｄ／ｍ２であり、光学素子ありで３Ｖおよび５Ｖを垂直配向モード用の液晶セルに印加するとそれぞれ３．６ｃｄ／ｍ２および７ｃｄ／ｍ２である。蛍光強度は、Ｌ−円偏光子および垂直配向モード用の液晶セルの組合せを使用することにより１／２．６のみにしかならず、すなわち、光学素子のコレステリック液晶層から発光された光への効果は、割に小さい。
【０１５０】
例４
ねじれネマティック（ＴＮ）モード用の液晶セルを調製する。上にＩＴＯ電極をパターン形成し、従来の／市販のポリイミド配向層で覆った２つのガラス基板を、焼成し、ラビングする。それらを、２つの基板のラビング方向が９０°の角度を形成するよう組み立てる。セルギャップを５μｍに設定する。Merck KGaAからの液晶材料「MLC-6424」をセルに充填する。この液晶は、複屈折（Δｎ）０．０９２８および誘電異方性（Δε）１０．６を有する。
【０１５１】
例１で調製したコレステリック液晶層のサンプルを、ここで再び発光コレステリック液晶層として使用する。
【０１５２】
例２に記載したように、コレステリック液晶層の基板を水平に置き、その表面に対する垂直線から５°の角度傾斜した方向から照射する。選択反射の強度を３，６７０ｃｄ／ｍ２として測定する。例２と同様に、光学素子を導入するとき、それは低減する。光源とコレステリック液晶層との間に配される、Ｌ−円偏光子および５Ｖの電圧を印加するＴＮモード用の液晶セルからなる光学素子の使用によって、選択反射の強度が上記の３，６７０ｃｄ／ｍ２の値から９９ｃｄ／ｍ２に低減し、これは前記の値の１／３７以下であり、高いコントラストが得られる。
【０１５３】
Ｌ−円偏光子のみをコレステリック液晶層のサンプル上に配するとき、反射光の強度は、１０６ｃｄ／ｍ２である。例３と同様に、これは、光学素子の反射のほとんどがＬ−円偏光子自体の表面反射であることを意味する。
【０１５４】
代わりに、ＴＮモード用の液晶セルへの０Ｖの電圧の印加（すなわち電圧なし）によって、１２５ｃｄ／ｍ２の選択反射の強度がもたらされる。この結果は、垂直配向液晶セルを合わせることにより、選択反射の強度を制御することを示している。
【０１５５】
コレステリック液晶層からの蛍光強度は、選択反射抑制用の光学素子なしで１１ｃｄ／ｍ２であり、光学素子ありで０ＶをＴＮモード用の液晶セルに印加すると３ｃｄ／ｍ２である。Ｌ−円偏光子およびＴＮモード用の液晶セルの組合せからなる光学素子の使用によって、液晶セルは、蛍光強度をその上記の値の１／３．６に低減させる。これは、光学素子が、コレステリック液晶層から発光された光に割に小さい効果しかないことを示す。
【０１５６】
例５
例２と同様に、例２で作られた垂直配向ネマティック液晶を有する液晶セルを、液晶セルとして使用する。例１で作られたコレステリック液晶層を、コレステリック液晶層として使用する。本例である例５と例２との違いは、コレステリック液晶層をブルー相の材料を有する層の代わりに使用し、Ｒ−円偏光子をＬ−円偏光子の代わりに使用する点である。Ｒ−円偏光子が、コレステリック液晶層と４分の１波長板がコレステリック液晶層に面している液晶セルとの間に挟まれている。さらに、液晶セルが、Ｒ−円偏光子とこの透過軸をＲ−円偏光子の直線偏光子のものに垂直に有する追加の直線偏光子との間に挟まれている。
【０１５７】
例２と同様に、上にコレステリック液晶層を形成した基板を水平に置き、表面に対する垂直線から５°の角度傾斜した方向から照射する。コレステリック液晶層自体からの選択反射の強度は、６６０ｃｄ／ｍ２である。光源とコレステリック液晶層との間にＲ−円偏光子、垂直配向モード液晶セルおよび直線偏光子からなる光学素子を導入する際、コレステリック液晶層からの選択反射の強度は、１８ｃｄ／ｍ２に低減する。すなわち、以前の値の１／４０以下である。そして、同時に、高いコントラストが得られる。コレステリック液晶層を除去するとき、反射光の強度は１５ｃｄ／ｍ２である。この反射光は、光学素子自体の中の偏光子の表面反射が原因であり、したがって、反射防止コーティングにより除去される。したがって、さらに高いコントラストの達成が予想される。選択反射からの光の強度は、垂直配向を有する液晶セルに７Ｖ、５Ｖおよび３Ｖの電圧をそれぞれ印加することにより、それぞれ４２０ｃｄ／ｍ２、３６０ｃｄ／ｍ２および６６ｃｄ／ｍ２となる。この結果は、垂直配向を有する液晶セルに様々な電圧を印加することにより、選択反射からの光の強度が制御されることを明らかに示している。
【０１５８】
コレステリック液晶層からの蛍光強度は、選択反射抑制用の光学素子なしで３４ｃｄ／ｍ２であり、垂直配向を有する液晶セルに５Ｖの電圧を印加する光学素子を使用するとき、１０ｃｄ／ｍ２に減少する。したがって、蛍光強度は、Ｒ−円偏光子、垂直配向液晶セルおよび直線偏光子の組合せの使用により、その以前の値の１／３しか低減しない。すなわち、光学素子のコレステリック液晶層から発光された光への効果は、非常に小さい。さらに、液晶セルに３Ｖおよび０Ｖの電圧をそれぞれ印加することにより、それぞれ３ｃｄ／ｍ２および０．２ｃｄ／ｍ２の蛍光強度がもたらされる。これは、垂直配向を有する液晶セルに様々な電圧を印加することにより、蛍光強度も制御されることを示している。
【０１５９】
比較例１
例５の実験を繰り返す。しかしながら、ここでは、Ｒ−円偏光子の代わりにＬ−円偏光子をスイッチング素子に適用する。ここでは、コレステリック液晶層からの選択反射の強度は６６０ｃｄ／ｍ２である。そして、Ｌ−円偏光子、垂直配向モードで垂直な液晶セルおよび直線偏光子からなる光学素子を、光源とコレステリック液晶層との間に配する。これは、コレステリック液晶層からの選択反射の強度を９ｃｄ／ｍ２に低減させ、すなわち例５で得られる値とほぼ同じである。３Ｖ〜７Ｖの範囲の電圧を垂直配向モードで液晶セルに印加しても、選択反射の強度は約９ｃｄ／ｍ２の値のままである。そして、それぞれ５Ｖおよび０Ｖの電圧をそれぞれ垂直液晶セルに印加した光学素子では、観測された蛍光強度は、それぞれ５ｃｄ／ｍ２および０．２ｃｄ／ｍ２である。この結果は、ここで使用したＬ−円偏光子、液晶セルおよび直線偏光子の組合せは、コレステリック液晶層がＬ円偏光を反射することができないから、コレステリック液晶層から発光された光にしたがって反射光を利用することができないことを明らかに示している。したがって、黒の状態の素子の選択反射を抑制する間、光の利用効率を同時に改善しない。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】コレステリック液晶層の選択反射を抑制する１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する膜を含む本発明の１番目に好ましい態様の電気光学スイッチング素子の断面図である。
【図２】コレステリック液晶層の選択反射を抑制する１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する膜を含む本発明の別の電気光学スイッチング素子である２番目に好ましい態様の電気光学スイッチング素子の断面図である。
【０１６１】
【図３】コレステリック液晶層の選択反射を抑制する１つまたは２つ以上のブリュースター角を有する膜を含み、それらは各々１または２以上の部品を含む、本発明の３番目に好ましい態様の電気光学スイッチング素子の断面図である。
【図４】ディスプレイ面の垂直線とブリュースター角を有する膜の入射面に平行に振動する電気ベクトルを有する偏光との間の、屈折率ｎの異なる値についての角度αの関数としての角度βを示す図である。
【０１６２】
【図５】ディスプレイ面の垂直線（膜に対する垂直線）とブリュースター角を有する膜のコレステリック液晶層から発光された偏光との間の、屈折率ｎの異なる値についての角度αの関数としての角度γを示す図である。
【図６】垂直配向を有する液晶層を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する４番目に好ましい態様の断面図である。
【０１６３】
【図７】ねじれネマティックモードで配向／作動する液晶相を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する本発明の５番目に好ましい態様の断面図である。
【図８】ハイブリッド配向ネマティックモードで配向／作動する液晶相を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する本発明の６番目に好ましい態様の断面図である。
【０１６４】
【図９】ベンド配向ネマティックモードで配向／作動する液晶相を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する本発明の７番目に好ましい態様の断面図である。
【図１０】イン・プレン・スイッチング型液晶モードで配向／作動する液晶相を使ったコレステリック液晶層の選択反射を抑制する本発明の８番目に好ましい態様の断面図である。
【符号の説明】
【０１６５】
１０１  １つまたは２つ以上のブリュースター角θＢを有する構造を有する膜
１０２  直線偏光子
１０３  広波長範囲の４分の１波長板
１０４  コレステリック液晶層
１０５  光散乱層
１０６  入射面に平行に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
１０７  入射面に垂直に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
１０８  コレステリック液晶層から発光された円偏光
１０９  光吸収層
【０１６６】
２０１  １つまたは２つ以上のブリュースター角θＢを有する構造を有する膜
２０２  直線偏光子
２０３  広波長範囲の４分の１波長板
２０４  コレステリック液晶層
２０５  光散乱層
２０６  入射面に平行に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
２０７  入射面に垂直に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
２０８  コレステリック液晶層から発光された円偏光
【０１６７】
３０１  １つまたは２つ以上のブリュースター角θＢを有する構造を有する膜を支持する透明基板
３０２  直線偏光子
３０３  広波長範囲の４分の１波長板
３０４  コレステリック液晶層
３０５  光散乱層
３０６  入射面に平行に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
３０７  入射面に垂直に振動する電気ベクトルを有する入射偏光
３０８  コレステリック液晶層から発光された円偏光
３０９  ブリュースター角θＢと異なる角度αを有するくさび
３１０  ブリュースター角θＢおよびαを有する膜
【０１６８】
６０１  液晶
６０２  広波長範囲の４分の１波長板
６０３  直線偏光子
６０４  光散乱層
６０５  コレステリック液晶層
６０６  コレステリック液晶層と同じ方向に回転する円偏光
６０７  コレステリック液晶層と異なる方向に回転する円偏光
６０８  コレステリック液晶層から発光された円偏光
【０１６９】
７０１  液晶
７０２  広波長範囲の４分の１波長板
７０３  直線偏光子
７０４  光散乱層
７０５  コレステリック液晶層
７０６  コレステリック液晶層と同じ方向に回転する円偏光
７０７  コレステリック液晶層と異なる方向に回転する円偏光
７０８  コレステリック液晶層から発光された円偏光
【０１７０】
８０１  液晶
８０２  広波長範囲の４分の１波長板
８０３  直線偏光子
８０４  光散乱層
８０５  コレステリック液晶層
８０６  コレステリック液晶層と同じ方向に回転する円偏光
８０７  コレステリック液晶層と異なる方向に回転する円偏光
８０８  コレステリック液晶層から発光された円偏光
【０１７１】
９０１  液晶
９０２  広波長範囲の４分の１波長板
９０３  直線偏光子
９０４  光散乱層
９０５  コレステリック液晶層
９０６  コレステリック液晶層と同じ方向に回転する円偏光
９０７  コレステリック液晶層と異なる方向に回転する円偏光
９０８  コレステリック液晶層から発光された円偏光
【０１７２】
１００１  液晶
１００２  広波長範囲の４分の１波長板
１００３  直線偏光子
１００４  光散乱層
１００５  コレステリック液晶層
１００６  コレステリック液晶層と同じ方向に回転する円偏光
１００７  コレステリック液晶層と異なる方向に回転する円偏光
１００８  コレステリック液晶層から発光された円偏光
１００９  交番電位を有する電極
【図１】
2008233915.tif 000003
【図２】
2008233915.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008233915.tif 000009
【図８】
2008233915.tif 000010
【図９】
2008233915.tif 000011
【図１０】
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