(57)【要約】  本発明は、電極（３ａ，３ｂ）によって覆われて互いに対面する少なくとも二つの基板（２ａ，２ｂ）を含む反射セル（１）に関し、当該基板は、それらを分離してコレステリック液晶タイプの材料で満たされる容積を当該基板の間にて画定し、両方の電極は、電圧源（５）に接続されるように意図される。このセルは、当該セルが、両方の基板（２ａ，２ｂ）の間に配置されて容積（４）を二つの区画（４ａ，４ｂ）に分割する少なくとも一つの半波長板（６）を含み、前記区画が、同じコレステリック液晶の部分（８ａ，８ｂ）を各々包囲する、ことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極（３ａ，３ｂ）によって各々覆われて互いに対面する少なくとも二つの基板（２ａ，２ｂ）を含む反射セル（１）であって、前記基板は、それらを分離してコレステリック液晶タイプの材料で満たされる容積（４）を、当該基板の間にて画定し、両方の電極は、電圧源（５）に接続されるように意図され、このとき、前記セルが、両方の基板（２ａ，２ｂ）の間に配置されて前記容積（４）を二つの区画（４ａ，４ｂ）に分割する少なくとも一つの半波長板（６）を含み、当該区画が、同じコレステリック液晶の部分（８ａ，８ｂ）を各々包囲する、ことを特徴とする、反射セル（１）。
【請求項２】
前記半波長板（６）は、ポリマ材料で作られる薄膜によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の反射セル。
【請求項３】
前記半波長板（６）が、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリ（エチレンテレフタラート）（ＰＥＴ）で作られることを特徴とする請求項２に記載の反射セル。
【請求項４】
前記半波長板（６）は、その表面の各々において、光学的に透明であり導電性がある材料の被覆物（７ａ，７ｂ）によって覆われて、前記被覆物は、各基板（２ａ，２ｂ）と半波長板（６）との間に電界を設定することができるように、電圧源（５）に接続されることが意図されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の反射セル。
【請求項５】
導電性がある材料の前記被覆物（７ａ，７ｂ）は、ＩＴＯ又はＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの被覆物によって構成されることを特徴とする請求項４に記載の反射セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、コレステリック液晶を実現する反射セルの技術分野である。
【背景技術】
【０００２】
そのようなセルは、例えば、国際特許出願第２０１２／０５１１２７号（特許文献１）によって知られている。コレステリック液晶は、液晶と関連するキラルドーパント材料のタイプによって決定される可視スペクトルの一部に入射する光を反射する特異性を有する。スペクトルの他の部分は透過する。
【０００３】
これらの結晶が特定のレベルの電界を受けると、それらの状態が変化して完全に透明になる。
【０００４】
少なくとも二つの基本色の組み合わせである色を反射することを可能にする多色セルを構成するために、それらの透明性により、コレステリック液晶セルを互いの上に積み重ねることができる。
【０００５】
そのような構造は、国際特許出願第１９９８／０４３１２９号（特許文献２）に記載されており、赤外線領域での動作も検討されている。
【０００６】
原色（赤色、緑色、又は青色）に対応する、三つのコレステリックセルのスタックを各々包含する基本画素のアセンブリを含むコレステリックカラースクリーンを作成することは、周知である。各基本画素の各セルは、前記セルの反射又は透明性を制御するように電子的かつ個別的に制御自在である。画素は、当該画素のセルによってフィルタリングされなかった光の戻りを防止することを可能にする、吸収黒色背景に取り付けられる。
【０００７】
従来、各画素のセルの制御又はアドレッシングは、アクティブマトリクス、パッシブマトリクス、又は英数字ダイレクトアドレッシングによって実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際特許出願第２０１２／０５１１２７号
【特許文献２】国際特許出願第１９９８／０４３１２９号
【特許文献３】米国特許公開第２０１１／０１９１１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
コレステリック液晶セルの欠点の一つは、従来の液晶に対して、環境光のうちの５０％しか反射されないことである。
【００１０】
これは、均一な材料を実装して所与の（右旋又は左旋の）螺旋構造を有する、コレステリック液晶の場合である。実際に、そのような特性は、当該螺旋構造と同じ方向に偏光された光のみを反射する材料の螺旋構造からもたらされ、それによって、反射する割合が、受けた自然光のうちの５０％に限定されてしまう。
【００１１】
螺旋構造の複数のタイプと関連する材料が存在するが、それらの材料は、実装するのにより複雑であり、より高価である。
【００１２】
考慮されるセルのグレイレベルを制御する、コレステリック液晶表示装置は、米国特許公開第２０１１／０１９１１１号（特許文献３）によって知られている。この表示装置は、液晶の誘電率と異なる（液晶の誘電率よりも低い又は大きい）誘電率を有する中間層を備える。当該中間層は、所与の電圧に対して、電界がより強い液晶内部の領域を生成することを可能にする。そのような構成は、異なるグレイレベル間のセルの反射率を変調することを可能にする。しかしながら、セルの反射率を増大し得ない。
【００１３】
本発明は、受けた光のうちの実質的に１００％を反射し得るコレステリック液晶セルを提供することを意図している。
【００１４】
このセルは、簡素な構造を備え、コストが低い。
【００１５】
本発明は、受けた光のうちの１００％を反射し、減少した容積を有するようなセルを提供することをさらに意図している。
【００１６】
従って、本発明は、電極によって各々覆われて互いに対向する少なくとも二つの基板を含む反射セルに関し、当該基板は、それらを分離してコレステリック液晶タイプの材料で満たされる容積を、当該基板の間にて画定し、両方の電極は、電圧源に接続されるように意図され、このとき、セルは、当該セルが、両方の基板の間に配置されて容積を二つの区画に分割する少なくとも一つの半波長板を含み、当該区画が、同じコレステリック液晶の部分を各々包囲する、ことを特徴とする。
【００１７】
一実施形態によれば、半波長板は、ポリマ材料で作られる薄膜によって構成することができる。
【００１８】
特に、半波長板はポリエチレン（ＰＥ）又はポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）で作ることができる。
【００１９】
特定の実施形態によれば、半波長板は、その表面の各々において、光学的に透明であり導電性がある材料の被覆物によって覆われてもよく、当該被覆物は、各基板と半波長板との間に電界を設定することができるように電圧源に接続されることを意図している。
【００２０】
導電性がある材料の被覆物は、ＩＴＯ又はＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの被覆物によって構成することができる。
【００２１】
本発明は、様々な実施形態の以下の説明を読むことによって、よりよく理解されるであろう。当該説明は、以下の添付の図面を参照してなされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、先行技術に係る、コレステリックセルを概略的に示す。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る、コレステリックセルを概略的に示す。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る、コレステリックセルを概略的に示す。
【００２３】
図１は、先行技術に係る、コレステリックセル１を示す。このセルは、電極３ａ又は３ｂによってその表面の一方が夫々覆われる二つの基板２ａ及び２ｂを備える。
【００２４】
基板はガラス板であってもよく、各電極は、考慮されるガラス板に適用される透明であり導電性がある被覆物によって構成することができる。
【００２５】
透明であり導電性がある被覆物３ａ，３ｂは、例えば、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）及び酸化スズ（ＳｎＯ２）と関連する被覆物によって構成される。そのような材料は、通常、英語の頭字語であるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）で表される。
【００２６】
基板２ａ及び２ｂは、両方の基板２ａ及び２ｂの間に介在するコレステリック液晶８が配置される容積４を画定する。
【００２７】
両方の電極３ａ及び３ｂは、発電機などの電圧源５に接続され、電極３ａ及び３ｂの間に電圧Ｕを印加し、それによって、両方の基板２ａ及び２ｂの間に、従って、液晶８を画定する二つの表面の間に、電界Ｅを生成する。
【００２８】
従来、コレステリック液晶８は、（液晶のプレーナ状態と称される）印加される電界が無い場合に、周期Ｐを伴う螺旋状の巨視的な構造を含む材料である。この材料は、螺旋構造のピッチＰを調整することを可能にするキラルドーパントと関連するネマチック相を有する。液晶８によって反射される波長はピッチＰに、従って、用いられるキラルドーパントに依存する。
【００２９】
コレステリック液晶は、その休止状態において、そのピッチＰ（λ＝ｎ・Ｐ、このとき、λは反射波長であり、ｎは材料の平均屈折率であり、及びＰは螺旋構造のピッチである）と関連する波長を有する光を反射するプレーナ状態となる。
【００３０】
電界Ｅの値が増加すると、液晶は、そのプレーナ状態から、螺旋構造が部分的に切り替わる（反射率をより減少させる）フォーカルコニック状態に、その後、液晶が電界Ｅと整合されて材料が透明になるホメオトロピック状態に遷移する。
【００３１】
プレーナ及びフォーカルコニック状態は、電界が存在しないときに材料がその状態のままである安定状態である。（透明な）ホメオトロピック状態は、電界の存在を要する不安定状態である。
【００３２】
電界をオフすると、材料はホメオトロピック状態からプレーナ状態（最大反射係数）に遷移する。
【００３３】
ＥＴＨは、フォーカルコニック状態からホメオトロピック状態への遷移を可能にする閾値電界を示す。
【００３４】
多くの文献には、コレステリック液晶の構造及び組成が記載されており、従って、ここで、より詳細を提供する必要はない。
【００３５】
例えば、様々な可視波長に対する、いくつかのコレステリック液晶及び関連するキラルドーパントを記載する特許文献１を参照することができる。
【００３６】
コレステリック材料８の右旋又は左旋の螺旋構造は、液晶の螺旋構造と同じ（右旋又は左旋の）方向に偏光される、受けた光のうちの一部の（プレーナ状態における）反射を引き起こす。当然のことながら、この偏光は、液晶に関連する反射波長に対して生じる。
【００３７】
従って、従来のコレステリック結晶では、反射率は５０％を超えることができず、それによって、反射画像の視認性が損なわれる。
【００３８】
図２は、本発明の第１の実施形態を示す。
【００３９】
この実施形態によれば、半波長板６は、両方の基板２ａ及び２ｂの間に配置され、これらの基板によって画定される容積４を二つの区画４ａ及び４ｂに分割し、当該区画は、同じコレステリック液晶材料の部分８ａ，８ｂを各々包囲する（それによって、各部分８ａ，８ｂに対して同じ螺旋構造を備える）。
【００４０】
半波長板６は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）などのポリマ材料で作られる薄膜によって構成される。この板６は、約１０ミクロンの厚さを有する。
【００４１】
半波長板６が存在するので、右旋円偏光は左旋円偏光に変換され、逆もまた同様である。
【００４２】
よって、右旋螺旋構造のコレステリック結晶により、入射放射線Ｉの右旋偏光部分ＩＤは、液晶の部分８ａによって反射される。
【００４３】
反対に、この放射の左旋偏光部分ＩＧは、反射されることなく部分８ａを通過する。当該左旋偏光部分ＩＧは、半波長板６を通過し、この半波長板６の出力において右旋偏光される。
【００４４】
従って、放射線のこの部分は、液晶の部分８ｂによって反射され得る。放射線のこの部分は、反射後に、それを再び左旋偏光する半波長板６を通過し、このことにより、それは液晶の部分８ａを通過できる。
【００４５】
従って、セル１は、入射放射線Ｉの左旋偏光される部分ＩＧも反射する。
【００４６】
従って、本発明に係るセル１は、受けた放射線のうちの１００％を反射する。
【００４７】
しかしながら、半波長板６の存在は、両方の電極３ａ，３ｂに割って入り、半波長板６の厚さｅだけ離間して広げる。従って、状態変化電界ＥＴＨを得るために要する電圧は、より高い。
【００４８】
必要な電圧上昇は、液晶の総厚２εに対する半波長板６の厚さｅの比率に比例する。
【００４９】
コレステリック液晶が厚さ２ε＝４０マイクロメートルを有する先行技術に係るセルを考慮するならば、及び二つの液晶の部分が厚さε＝２０マイクロメートルを各々有し、厚さｅ＝１０マイクロメートルを有する半波長板６によって分離される本発明に係るセルを提供するならば、電極３ａ，３ｂを分離する距離は、４０マイクロメートルではなくｅ+２ε＝５０マイクロメートルに等しく、電圧レベルを必然的に２５％上昇させる。
【００５０】
これは、適度なサイズの表示装置に対しては許容され得る。
【００５１】
図３は、本発明の別の実施形態を示し、当該実施形態は、要求される電圧を大幅に低減し、それによって、セルのアドレッシングの実行を簡素化し得る。
【００５２】
この実施形態は、（ポリマ材料で作られる薄膜の形態で今でもなお作られる）半波長板６が、その表面の各々において、導電性があり光学的に透明である材料の被覆物７ａ及び７ｂによって覆われるという点で先の実施形態と異なる。
【００５３】
透明であり導電がある材料は、ＩＴＯ（酸化インジウム／酸化スズ）又はＰＥＤＯＴ−ＰＳＳであってもよい。ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳは、二つのポリマ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（即ち、ＰＥＤＯＴ）及びポリスチレンスルホン酸ナトリウム（即ち、ＰＳＳ）、の混合物を指す。
【００５４】
両方の導電性がある被覆物７ａ及び７ｂは、電圧源５の入力５７に両方とも接続される。
【００５５】
さらに、両方の電極３ａ及び３ｂは、電圧源５の別の入力５３に両方とも接続されている。
【００５６】
電圧源５は、導電性がある被覆物７ａと電極３ａとの間に電位差Ｕａを、導電性がある被覆物７ｂと電極３ｂとの間に電位差Ｕｂを適用する。
【００５７】
両方の電極３ａ及び３ｂが互いに接続され、両方の導電性がある被覆物７ａ及び７ｂも互いに接続されるので、電位差ＵａとＵｂは等しい。
【００５８】
コレステリック液晶の部分８ａ及び８ｂの厚さεもさらに等しく、電圧源５は、各基板２ａ，２ｂと半波長板６との間において、従って、各コレステリック液晶の部分８ａ及び８ｂにおいて等しい電界Ｅａ及びＥｂを印加する。
【００５９】
本実施形態を用いて、状態変化電界ＥＴＨを得るのに要求される電圧は、Ｖａ＝Ｖｂ＝ε×ＥＴＨに等しい。（このとき、εは部分８ａ若しくは８ｂの厚さであり、又は電極３ａ（それぞれ３ｂ）と被覆物７ａ（それぞれ７ｂ）との間の距離である）。
【００６０】
厚さεは、材料８の最初の厚さ２εの半分であり（図１）、それによって、要求される電圧は、先行技術によれば必要であった電圧の半分である。
【００６１】
さらに、反射率は、先の実施形態のように１００％である。
【００６２】
この最後の実施形態は、大きい寸法を有する、又はほとんどエネルギーを消費しないことが要求される反射デバイスに、特によく適合する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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