电光切换元件和电光显示器制造技术

本发明专利技术涉及电光切换元件及包括其的显示器。具体地说，本发明专利技术涉及包括胆甾相液晶层和光控制元件的电光切换元件，所述胆甾相液晶层具体地说具有左右旋扭曲方向，选择性反射可见光和/或嵌入所述胆甾相液晶层或其他层中的发光部分，所述光控制元件控制透射光和/或反射光的量。所述显示器在明亮或黑暗条件下以小的功率消耗提供亮像。它们尤其适用于电子纸应用和/或数字标识应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电光切换元件(electro-optical switching element)和它们在电光显示器中的使用以及这些显示器。具体地说，本专利技术涉及引起亮像(bright image)的电光切换元件，所述亮像在明亮的环境光条件下具有极佳的可见性，因此具有低功率消耗，此外具有长期可靠性。这些电光切换元件包括至少一个胆留相液晶(cholesteric liquidcrystal)层,所述胆留相液晶层可选地包含这样的材料，该材料转而包含一个或多个发光部分(moiety)。根据本申请的电光切换元件尤其适用于所谓的电子纸(e-paper)应用。
技术介绍
在公开的日本专利申请JP 2008-233915 (A)中描述了使用具有螺旋结构的液晶材料作为发光和/或反射材料的电光切换元件，该液晶材料可选地包含荧光染料，这些电 光切换元件通过避免液晶螺旋结构对环境光的典型的强选择性反射而具有改善了对比度。在尚未公开的国际专利申请PCT/EP2009/005866中描述了使用具有螺旋结构的液晶材料作为能够转换光(例如环境光和/或来自背光系统的光)的光转换装置的电光切换元件，该液晶材料可选地包含荧光染料，每个所述光转换装置〇能够将光的偏振状态从非偏振光转换为线偏振光或圆偏振光，同时〇可选地能够将光的波长转变为较长的值然而，它们使用包括一个或多个偏振器的液晶单元，这导致设备仅使用总光的一半和/或很难利用具有记忆效应的显示效果。在公开的日本专利申请JP H08-286214(A) (1996)中，描述了使用客体-主体型液晶和金属反射器的反射式液晶显示器。在WO 2007/007384中，描述了其中层叠了胆甾相液晶层的反射式液晶显示设备，这些胆留相液晶层通过施加电压而改变其选择性反射。使用胆甾相液晶作为对寻址电压(addressing voltage)做出反应而控制和修改光的传播的材料(即，作为切换介质)的显示设备通常呈现记忆效应，在寻址电压关断之后保持所显示的图像。然而，这些类型的电子纸即使在弱环境光条件下，也不能显示具有良好对比度和良好可读性的清晰图像。如果在此类型的显示器中使用滤色器，情况甚至更糟糕。在这种情况下，所显示的图像甚至在强光条件下很差。吸收了大部分入射光的滤色器大大降低了显示器的光使用效率。除了其中使用液晶作为切换介质的这些显示器之外，其中使用双色粒子的电泳切换元件例如被称为“快速响应液态粉末”或显示器。这些显示设备通常也具有记忆效应，即使在寻址电压关断之后也会保持图像。例如，在公开的日本专利申请JP 2003-005225 (A)中，描述了一种显示设备，其中带电粒子被收集和集中在具有小面积的电极上，或被分散在具有大面积的电极上。因此，该设备可以从白色状态切换为黑色状态。在W02005/098525中，描述了这种粒子的优选尺寸。在公开的日本专利申请JP 2004-045643 (A)和JP 2007-206365 (A)中，描述了一种显示设备，其中具有小的双色球体。这些小球悬浮/分散在流体中并被包入由一对基板连同框架形成的单元中。这些球的每一个都具有两个不同的半球。这些半球中的一个为黑色，而另一个为白色。同时，两个半球都带电，具有彼此符号相反的电荷。在对基板内侧上的一对电极施加具有适当极性的电压时，产生具有特定方向的电场。根据带有不同电荷的半球的取向，双色球经受扭矩并旋转。因此，通过施加具有适当极性的电压，使得半球向观察者选择性地呈现其黑色半球或其白色半球，因此可以显示黑色和白色状态。通过由电场诱导的旋转，这些显示器的电光效应也被称为“电致旋光(electro-gyric)”效应。为了实现彩色图像，公开的日本专利申请JP 2004-199022 (A)建议使用三种不同类型的双色球，其中双色球的半球(不是黑色)具有三种不同的可选颜色之一，例如三原色(红、绿和蓝)之一，而不是白色。 备选地，US 2002/0180688 (A)建议针对相应的黑色和白色显示器使用滤色器。然而，这些显示器不能显示活动图像，但在断开驱动电压之后保持其图像，这对于其中必须节省电力的某些应用而言是有利的。它们通常被称为电子纸(简写为e-paper)，并且目前进行了广泛研发以取代普通纸作为显示介质。对于其中使用具有双极电荷的两色半球的电致旋光显示器，光利用效率相当低。在此，原因是其反射效率相当低，对于彩色图像而言尤其如此，原因在于其使用滤色器。即使在强光条件下，它们也无法提供生动的图像。在SID 06DIGEST的第769至772页中描述了一种不使用偏振器的反射式液晶显示器。在此，描述了使用后向反射器(retiO-reflector)的聚合物分散液晶(PDLC)显示器。在TOLC透明的状态下，图像为黑色，而当I3DLC不散射光时，图像为白色。在此类型的显示器中，希望后向反射器小于人眼的瞳孔。当TOLC透明时，在被后向反射器反射的光当中，观察者仅可看见沿其瞳孔方向传播的部分光。这意味着观察者实际上看不到光，图像看起来是黑色的。然而，当roLC处于光散射状态时，环境光被后向反射器反射并被F1DLC散射。在这种情况下,原本来自不同于观察者瞳孔方向的方向的光也变得可见，图像看起来是白色的。然而，在这些显示器中使用的后向反射器的制备需要具有高分辨率的微光刻(micro-lithographic)步骤,并且很难将后向反射器按比例缩放(scale)到较大显示器的整个区域。
技术实现思路
在本专利技术中，使用一个或多个电光切换元件，所述电光切换元件能够响应于电压的施加而改变光强度，优选地调整或改变光强度，即控制光强度。所述电光切换元件能够调整被设备各部分透射和/或反射的光的强度。根据本专利技术的所述电光切换元件不需要并且优选地不包括用于使光偏振的装置，例如偏振器。优选地，根据本申请的设备不包括用于使光偏振或改变光的偏振的装置，并且最优选地，它们不包括偏振器。优选地，根据本申请的设备包括一个或多个能够转换和/或控制光的透射/反射/散射的程度的电光元件。优选地，根据本申请的设备包括一个或多个能够反射光(例如环境光)的光反射装置，所述光反射装置能够选择性地反射特定波长范围的光。优选地，根据本申请的设备是电子显示器。特别优选地，它们是用于显示信息的显示器，并且最优选地，它们是用于所谓的“电子纸”的显示器。有利地使用相应的仅利用反射光的新颖显示设备，这是因为它们实现了功率消耗的显著降低。本专利技术涉及一个或多个电光元件的使用，这些元件能够切换和/或控制光的透射/反射/散射的程度，这允许针对一个电光元件(即，在一个电光切换元件中)同时使用两个不同的胆留相层。胆留相液晶的这两个不同的层优选地相对于彼此具有相反的扭曲方向(即，彼此相反的旋向性)。 在本专利技术的优选实施例中，根据本专利技术的电光设备具有独特的光学元件的组合和布置，以便它们利用反射的环境光以及来自背光源的光，因此它们以低的功率消耗产生在强环境光条件下具有清晰的可见性的亮像。根据本专利技术的优选实施例，使用一个或多个光学元件，包括-一个或多个能够反射光(例如环境光)的光反射装置，所述光反射装置〇能够选择性地反射特定波长范围的光，并且同时〇可选地能够将光的波长转变为较长的值，优选地转变为可见光，以及-至少一个所述转换装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木正睦，藤原直哉，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：发明
国别省市：