JP2013541727A

JP2013541727A - 切替可能なプライバシーフィルター

Info

Publication number: JP2013541727A
Application number: JP2013528205A
Authority: JP
Inventors: ハッサンサホウアニ，; マリー，エー．ボーロス，; ジョン，ジェイ．ストラディンガー，
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2013-11-14
Also published as: WO2012033583A1; US20130162924A1; CN103097951A; EP2614404A1

Abstract

本開示は、一般に、少なくとも２つのモードで情報を表示するのに有用な切替可能なプライバシーフィルターなどの光学素子に関する。第１のモードでは、視認をほぼ垂直の配向に限定するように視野角を制限することができる。第２のモードでは、より広い傾斜角で情報が見られるように視野角を広げることができる。本開示は、切替可能なプライバシーフィルターを含む切替可能なプライバシーディスプレイにも関する。
【選択図】図１Ａ

Description

光制御フィルム（ＬＣＦ）又は光コリメーティングフィルム（light collimating film）などのプライバシーフィルターは、光透過率を調節するように構成される光学フィルムである。各種のＬＣＦが周知であり、典型的には、光吸収材料で形成されている複数個の平行溝を有する光透過性フィルムが挙げられる。

ＬＣＦは、表示面、像表面、又は見られる他の表面に近接して設置できる。視認者が、フィルム表面に対して垂直な方向でＬＣＦを通して画像を見る垂直入射（即ち、視野角０°）では、画像を見ることができる。視野カットオフ角に達するまでは、視野角が増加するにつれてＬＣＦを通って透過される光の量が減少し、視野カットオフ角では実質的に全ての光が光吸収材料により遮断され、画像はもはや見られなくなる。これは、視野角の典型的範囲の外側にいる他者による観察を遮断することによって、視認者にプライバシーを提供することができる。

ＬＣＦは、ポリカーボネート基材上で重合性樹脂を成形し、紫外線硬化させることによって調製できる。このようなＬＣＦは、ミネソタ州セントポール（St. Paul）の３Ｍ社（3M Company）から商品名「３Ｍ（商標）ノートブックコンピュータ及びＬＣＤモニタ用フィルタ（Filters for Notebook Computers and LCD Monitors）」で市販されている。

本開示は、一般に少なくとも２つのモードで情報を表示するのに有用な切替可能なプライバシーフィルターなどの光学素子に関する。第１のモードでは、視認をほぼ垂直の配向に限定するように視野角を制限することができる。第２のモードでは、より広い傾斜角で情報が見られるように視野角を広げることができる。本開示は、切替可能なプライバシーフィルターを含む切替可能なプライバシーディスプレイにも関する。

一態様では、本開示は、外側表面と、外側表面と反対側の第１導電性層と、第１導電性層上に配置された第１方向性クロモニック配向層と、を有する第１高分子基材を含む、切替可能なプライバシーフィルターに有用な光学素子を提供する。光学素子は、第１導電性層に対向する第２導電性層と、第２導電性層上に配置された第２方向性クロモニック配向層と、を有する第２高分子基材を更に含む。光学素子は、第１吸収色素を含むゲスト・ホスト液晶材料（ＬＣＭ）を更に含み、ＬＣＭは、第１高分子基材と第２高分子基材との間に配置され、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層に直接隣接する。第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層のそれぞれは、互いに平行なクロモニック分子配向方向を含む。

別の態様では、本開示は、切替可能なプライバシーフィルターに有用な光学素子と、切替可能な電源と、を含む切替可能なプライバシーフィルターを提供する。切替可能なプライバシーフィルターに有用な光学素子は、外側表面と、外側表面と反対側の第１導電性層と、第１導電性層上に配置された第１方向性クロモニック配向層と、を有する第１高分子基材を含む。光学素子は、第１導電性層に対向する第２導電性層と、第２導電性層上に配置された第２方向性クロモニック配向層と、を有する第２高分子基材を更に含む。光学素子は、第１吸収色素を含むゲスト・ホスト液晶材料（ＬＣＭ）を更に含み、ＬＣＭは、第１高分子基材と第２高分子基材との間に配置され、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層に直接隣接する。第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層のそれぞれは、互いに平行なクロモニック分子配向方向を含む。切替可能な電源は、第１導電性層及び第２導電性層と更に接触しており、クロモニック分子配向方向に平行な配向と垂直な配向との間でＬＣＭ透過軸を切り替えることができる。

更に別の態様では、本開示は、切替可能なプライバシーフィルターと、切替可能なプライバシーフィルターに隣接して配置された情報表示ディスプレイ（information bearing display）と、を含む、切替可能なプライバシーディスプレイを提供する。切替可能なプライバシーフィルターは、切替可能なプライバシーフィルターに有用な光学素子と、切替可能な電源と、を含む。切替可能なプライバシーフィルターに有用な光学素子は、外側表面と、外側表面と反対側の第１導電性層と、第１導電性層上に配置された第１方向性クロモニック配向層と、を有する第１高分子基材を含む。光学素子は、第１導電性層に対向する第２導電性層と、第２導電性層上に配置された第２方向性クロモニック配向層と、を有する第２高分子基材を更に含む。光学素子は、第１吸収色素を含むゲスト・ホスト液晶材料（ＬＣＭ）を更に含み、ＬＣＭは、第１高分子基材と第２高分子基材との間に配置され、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層に直接隣接する。第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層のそれぞれは、互いに平行なクロモニック分子配向方向を含む。切替可能な電源は、第１導電性層及び第２導電性層と更に接触しており、クロモニック分子配向方向に平行な配向と垂直な配向との間でＬＣＭ透過軸を切り替えることができる。

更に別の態様では、本開示は、外側表面を有する情報表示ディスプレイと、外側表面に隣接する第１導電性層と、第１導電性層上に配置された第１方向性クロモニック配向層と、を含む、切替可能なプライバシーディスプレイを提供する。切替可能なプライバシーディスプレイは、第１導電性層に対向する第２導電性層と、第２導電性層上に配置された第２方向性クロモニック配向層と、を有する高分子基材を更に含む。切替可能なプライバシーディスプレイは、第１吸収色素を含むゲスト・ホスト液晶材料（ＬＣＭ）を更に含み、ＬＣＭは、外側表面と高分子基材との間に配置され、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層に直接隣接しており、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層のそれぞれは、互いに平行なクロモニック分子配向方向を含む。

上記の概要は、本開示の開示されるそれぞれの実施形態又は全ての実現形態を説明することを目的としたものではない。以下の図面及び詳細な説明により、例示的実施形態をより詳細に例示する。

本明細書の全体を通じ、同様の参照符合が同様の要素を示す添付の図面を参照されたい。
切替可能なプライバシーディスプレイの概略断面図。切替可能なプライバシーディスプレイの概略断面図。切替可能なプライバシーフィルターの概略断面図。切替可能なプライバシーフィルターの概略断面図。非公開モード時の切替可能なプライバシーフィルターの概略図。公開モード時の切替可能なプライバシーフィルターの概略図。

図面の縮尺は必ずしも正確ではない。図面で用いられる同様の番号は、同様の構成要素を示すものとする。しかしながら、特定の図中のある要素を示す数字の使用は、同じ数字によって示される別の図中のその要素を限定するものではないことは理解されよう。

ディスプレイ技術の進歩により、消費者が欲する輝度、解像度、及びエネルギー効率の向上したディスプレイがもたらされた。セキュリティ又は他の目的でＬＣＦなどのプライバシーフィルターをディスプレイの前側に配置した場合、ディスプレイの輝度及び解像度が低下する可能性がある。ディスプレイの輝度及び解像度を低下させないＬＣＦを有することが望ましい。ディスプレイの真正面にいる視認者のみが情報を見られる非公開モード、及びより広い角度から見る視認者同士で情報を共有できる公開モードなどの、２つの異なる表示モード間で切り替えられるプライバシーフィルターを有することも望ましい。

従来のコンピュータ用プライバシーフィルターは、側方の視認者がディスプレイの表面に対して垂直以外の角度でコンピュータディスプレイを見ることができないように、構造化したフィルムに典型的に依拠している。しかしながら、隣り合って座る人同士がコンピュータの表示領域を共有することを望む場合がある。コンピュータが従来のプライバシーフィルターの１つを備えているとき、この作業は単にディスプレイからスクリーンを取り除けば実現できることがある。所望のプライバシーに応じてオン又はオフを切り替えられる能動的なプライバシーフィルターにより、この問題は解決できる。液晶シャッターの形態を取ることができる、このような能動的なプライバシーフィルターは、好ましくは高分子フィルムなどの薄くて軽い材料で構成されるであろう。

一般的な液晶ディスプレイ（即ち、「ＬＣＤ」）は、２次元画素（即ち、ピクセル）の配列を含む。各ピクセルは多数の光学素子を含むことができ、通常、多数の光学素子を含んでいるが、それぞれは液晶セルで構成されている。液晶セルは一般に、一対の透明基材間に保持された液晶材料で構成され、これらの基材は、最も一般的には、ガラス又はポリイミドなどの高分子材料から製造される。液晶材料と基材との間に配置されるのは、電気的に活性化すると液晶材料の状態を変化させる外部信号装置に電気接続された電極である。このような液晶セルは、ディスプレイだけでなく他の光学装置（光通信装置及び他の光学処理機器など）でも応用される。

液晶セルにおいて、液晶材料の分子は、セル内のそれぞれの基材に沿って好ましい方向に配列（即ち、配向）されている。通常、この配列は、配列構造層の使用により実現される。一般に、配向層は、接触している液晶に配向効果を付与するように、単一方向に機械的に摩擦されたガラス基材又は高分子フィルム（典型的にはポリイミド）である。液晶セルの光学活性は、１つには各基材表面での液晶の相対的な配向及び基材間での結晶方向の規則的な変化の作用である。

このような従来の配向層は、無数の欠点を有することがある。例えば、多くの有用な高分子基材の処理に必要な高温は、色素などの温度に敏感な添加剤の、配列構造への組み込みを防止する。また、層フィルム及び基材の製造に使用される従来の摩擦、洗浄、及び乾燥工程は、時間と費用がかかり、重大な欠点及び低収率を生じることがある。

特定の一実施形態では、本発明の切替可能なプライバシーフィルターは、ゲスト・ホスト液晶（ＬＣ）であってもよく、ＬＣは、吸収色素と混合され、並列「ｐｉ」セル（parallel “pi” cell）型の構成で非偏光クロモニック配向層と偏光クロモニック層との間に挟まれている。側視を防ぐ能動（即ち、非公開）モードでは、ゲスト・ホストＬＣを取り囲む２つの導電性層に電圧を加えて、液晶及び色素にホメオトロピック配列構成を取らせる（ＬＣは基材の表面に対して垂直になる）。この状態では、ゲスト・ホストＬＣ中の色素の吸収方向は、上部のクロモニック吸収層の透過軸に平行であり、したがって画像が横方向の角度で見られるのを防止する。この構成は、垂直（即ち、ディスプレイに対して垂直）な角度でのディスプレイの視認性には影響を及ぼさない。電圧を加えないその受動（即ち、公開）状態では、ＬＣ／色素は平面配向を取ると考えられ、ゲスト・ホストＬＣ中の色素の透過軸は上部のクロモニック偏光層の透過軸に平行であり、したがってディスプレイの側視を可能にする。

別の特定の実施形態では、上部のクロモニック層は、吸収色素を含まず、配向層としてのみ働く。この場合、上部基材を標準的な吸収若しくは反射偏光子のいずれかに置き換えてもよく、又は標準的な吸収若しくは反射偏光子を上部基材に隣接して配置してもよい。

別の特定の実施形態では、切替可能なプライバシーフィルターは、ディスプレイ（ＬＣＤディスプレイなど）の既存のガラス表面上に直接組み立てられてもよい。この場合、一方の基材を省略することができ、電極及び方向性クロモニック配向層を既存のガラス表面上に直接配置することができる。

本明細書に記載の種類のクロモニック配列及び偏光層は、例えば、米国特許第６，５２４，６６５号（Ｓａｈｏｕａｎｉら）の題名「ＬＩＱＵＩＤＣＲＹＳＴＡＬＡＬＩＧＮＭＥＮＴＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳＡＮＤＯＰＴＩＣＡＬＤＥＶＩＣＥＳＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧＳＡＭＥ」及び同第６，２４５，３９９号（Ｓａｈｏｕａｎｉら）の題名「ＧＵＥＳＴ−ＨＯＳＴＰＯＬＡＲＩＺＥＲＳ」に見ることができる。

図１Ａは、本開示の一態様による切替可能なプライバシーディスプレイ１００の概略断面図を示す。図１Ａでは、情報表示ディスプレイ１１０は、切替可能なプライバシーフィルター１２０などの光学素子１２０に隣接して配置される。切替可能なプライバシーフィルター１２０は、切替可能なプライバシーフィルター１２０を能動（即ち、非公開表示）モードと受動（即ち、公開表示）モードとの間で切り替えるのに使用可能な電源１３０に接続されている。スイッチ１３２は非公開表示モードを作動するための回路を完結しており、切替可能なプライバシーフィルター１２０内の吸収素子１２５の配列は、情報表示ディスプレイ１１０での情報１５０の直視１４０は許可するが、直視１４０から傾斜観測角θで回転した間接視１４５による視認は防止する。一般に、間接視１４５は、吸収素子１２５による光の吸収によって阻止される。

図１Ｂは、本開示の一態様による切替可能なプライバシーディスプレイ１００の概略断面図を示す。図１Ｂに示されている要素１００〜１５０のそれぞれは、前述の、図１Ａに示されている同じ参照数字の要素１００〜１５０に対応している。図１Ｂでは、スイッチ１３２は開いており、非公開表示モードを作動するための回路を完結しておらず、切替可能なプライバシーディスプレイ１００は受動（即ち、公開表示）モードになっている。情報表示ディスプレイ１１０で情報１５０を直視１４０及び間接視１４５’することは共に可能である。

図２は、本開示の一態様による切替可能なプライバシーフィルター２００の概略断面図を示す。切替可能なプライバシーフィルター２００は、外側表面２０５と、外側表面と反対側の第１導電性層２４０と、を有する第１基材２１０を含む。第１基材２１０を介した水蒸気、酸素などの移送を低減するために、第１基材２１０と第１導電性層２４０との間に任意の障壁層２３０を配置してもよい。第１方向性クロモニック配向層２５０は、第１導電性層２４０上に配置される。

切替可能なプライバシーフィルター２００は、第１導電性層２４０に対向する第２導電性層２４０’を有する、第２基材２２０を更に含む。第２基材２２０を介した水蒸気、酸素などの移送を低減するために、第２基材２２０と第２導電性層２４０’との間に任意の障壁層２３０’を配置してもよい。第２方向性クロモニック配向層２５５は、第１導電性層２４０上に配置される。第１吸収色素を含むゲスト・ホスト液晶材料（ＬＣＭ）２６０は、第１基材２１０と第２基材２２０との間に配置され、第１方向性クロモニック配向層２５０及び第２方向性クロモニック配向層２５５に直接隣接する。切替可能なプライバシーフィルター２００は、ゲスト・ホストＬＣＭ２６０の均一な厚さをもたらす複数のスペーサ素子２７０と、ゲスト・ホストＬＣＭ２６０が切替可能なプライバシーフィルター２００から流出するのを防止する端封部材２８０とを更に含む。

特定の一実施形態では、第１基材２１０及び第２基材２２０のそれぞれは、他に記載するように、高分子又はガラスなどの任意の好適な基材であってもよいが、高分子基材が特に有用である。一般に、高分子基材を使用するとき、障壁層は、切替可能なプライバシーフィルター２００の寿命を向上させるのに有益なことがある。高分子フィルムを介した水分及び酸素の透過を低減するための任意の障壁層２３０、２３０’は、十分周知であり、透明な無機酸化物などの副層と透明な高分子の副層との組み合わせを含むことができる。本開示に有用な代表的な障壁層には、例えば、米国特許第５，４４０，４４６号（Ｓｈａｗら）、同第５，７２５，９０９号（Ｓｈａｗら）、同第７，０１８，７１３号（Ｐａｄｉｙａｔｈら）、及び米国特許出願公開第２００９／０２５２８９４号（ＭｃＣｏｒｍｉｃｋら）に記載されているものが挙げられる。

特定の一実施形態では、第１導電性層２４０及び第２導電性層２４０’のそれぞれは、例えば、酸化インジウムスズなどの透明な導電性酸化物、金属増強酸化物導電体（metal enhanced oxide conductors）などの透明なハイブリッド導電体、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））及び同様の材料などの有機導電体、銀ナノワイヤー、カーボンナノチューブ、グラフェン、又はこれらの組み合わせなどの、当業者に周知の任意の好適な導電性材料を含んでいてもよい。

特定の一実施形態では、第１方向性クロモニック配向層２５０及び第２方向性クロモニック配向層２５５の少なくとも一方は、クロモニック分子配向方向（即ち、「ｘ」方向）に平行に配列された第２吸収色素を含む。例えば、記載したように配列された第２吸収色素を含む第２方向性クロモニック配向層２５５は、他に記載するように、切替可能なプライバシーフィルター２００の、非公開表示モードへの切り替えを可能にする。

図３は、本開示の一態様による切替可能なプライバシーフィルター３００の概略断面図を示す。図３に示されている要素２０５〜２８０のそれぞれは、前述の、図２に示されている同じ参照数字の要素２０５〜２８０に対応している。図３では、第１方向性クロモニック配向層２５０及び第２方向性クロモニック配向層２５５は共に、いずれの吸収色素も含まない。この特定の実施形態では、吸収（又は反射性）偏光子２９０は、吸収偏光子２９０の透過軸がクロモニック分子配向方向（「ｘ」方向）に垂直に（即ち、「ｙ」方向に）配列されるように、第２の外側表面２０７に隣接して配置される。この実施形態では、クロモニック分子配向に対する偏光子２９０の配列は、他に記載するように、切替可能なプライバシーフィルター２００の、非公開表示モードへの切り替えを可能にする。

特定の一実施形態では、液晶の配列（即ち、同義語として配向）構造は、規則的な分子構造を有するクロモニック液晶材料の層がコーティングされた基材を含む。クロモニック液晶材料は、例えば、水溶液から材料をコーティングする間に生じるような、材料に剪断力を加えることにより、容易に配列され得る。十分に剪断力を加えた場合、液晶材料は、液晶セル内のバルク液晶材料を配向するのに有用な、又は非液晶コーティングを配列する若しくは規則的に配置するのに有用な、配向又は配列基材を乾燥時に提供する規則的な配向を呈することができる。クロモニック液晶材料の配向中に生じる剪断応力の値は、材料が塗布された基材の力学的変形を引き起こし得る剪断応力に比べて低いため、配列構造の形成過程が基材の光学的性質を歪め得る応力を生じる傾向は低い。特定の用途では、配列又は配向構成により、光学的性質の低下を考慮せずに、より可撓性の基材を使用することができる。

好適な基材に塗布する場合、規則的な構造を形成する任意のリオトロピック液晶材料を使用してもよい。このように有用なリオトロピック材料には、結晶構造、リオトロピックフィルム、及び他の分子配列などの、塗布時に様々な規則的構造を形成するものが挙げられる。典型的には、最も有用なリオトロピック液晶材料は、米国特許第５，９４８，４８７号（Ｓａｈｏｕａｎｉら）の表題「ＡＮＩＳＯＴＲＯＰＩＣＲＥＴＡＲＤＡＴＩＯＮＬＡＹＥＲＳＦＯＲＤＩＳＰＬＡＹＤＥＶＩＣＥＳ」に開示されている種類のものなど、少なくとも１つのトリアジン基を含むネマチック液晶材料であろう。好ましくは、リオトロピック液晶材料は無色である。特に有用なリオトロピック材料の一種は、「クロモニック」として周知のものである。例えば、Ａｔｔｗｏｏｄ，Ｔ．Ｋ．，ａｎｄＬｙｄｏｎ，Ｊ．Ｅ．，１９８４，ＩＭｏｌｅｃ．Ｃｒｙｓｔａｌｓｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔａｌｓ，１０８，３４９を参照されたい。クロモニックは、典型的に種々の親水基が取り囲む疎水性のコアの存在を特徴とする大きな多環分子である。疎水性のコアは、芳香環及び／又は非芳香環を含むことができる。溶液中では（典型的には溶液の約５重量％を超える場合）、これらのクロモニック分子は、長距離秩序を特徴とするネマチック配列に凝集する傾向がある。

場合によっては、クロモニック液晶材料の性能は、１つ以上の添加剤化合物を組み込むことで高められ得る。１つの有用な添加剤はジメチルアミノピリジン（「ＤＭＡＰ」）であり、約１〜５重量％（より好ましくは約１〜２重量％）の量でクロモニック液晶材料に添加すると、液晶材料の光学的透明性を向上させる。他の有用な添加物には、色素及び単糖（例えば、スクロース、グルコース、及びフルクトース）が挙げられ、同様の濃度で添加され得る。配列構造を組み込む素子の作製に使用される技術によっては、比較的温度安定性の添加剤物質（例えば、ＤＭＡＰ）が好ましいことがある。

剪断コーティング溶液から乾燥されたこれら及び他のクロモニック分子の層は、液晶又は非液晶コーティングを平面構成に容易かつ均一に配向する自己形成表面構造を示す。クロモニック液晶材料のコーティングは、塗布される基材の平面に沿って液晶の規則的な配列をもたらす任意の簡便な手段で予備形成され得る。典型的には、コーティング中に付与される剪断応力は、規則的なクロモニック液晶分子の大規模かつ均一な分子内領域を形成するのに役立つことがあるため、コーティング工程中にコーティング材料に剪断応力を付与するコーティング技術が好ましいであろう。このような剪断応力を付与するコーティング技術には、巻線ロッドコーティング（wire-wound rod coating）及び従来の押出し色素コーティングが挙げられる。

コーティングされたクロモニック層の乾燥は、水性コーティングを乾燥させるのに適した任意の手段を使用して実施することができる。有用な乾燥技術は、コーティングを損傷したり、又はコーティング中若しくは塗布中に印加される剪断応力若しくは他の配列効果により付与されるコーティング層のいずれの分子配列も著しく破壊したりしないであろう。

クロモニック材料を塗布することができる基材には、液晶材料のコーティングを受容すると考えられ、その意図される用途に望まれ得るいかなる光学特性も有する、任意の固体材料が挙げられる。例えば、所定の用途には、透明性、透光性、又は反射性が示され得る。好適な基材材料には、例えば、ガラス、剛性高分子材料、可撓性高分子フィルム、多層フィルム、及び光学的積層体が挙げられる。液晶材料の層に加えて、基材は、ディスプレイ装置又は他のディスプレイに有用な構成要素に通常見られる任意の他の層も含むことができる。このような追加の層には、例えば、偏光子、リターダー、カラーフィルター、ブラックマトリックス、及び電子的にアドレス可能な能動又は受動素子（例えば、透明電極、有機及び無機発光素子、並びに薄膜トランジスタ）などが挙げられる。したがって、有用な基材は、１つ以上の光学活性層（例えば、偏光子、カラーフィルターなど）、及び／又はディスプレイ構成全体を通過する光の透過、反射、又は吸収に影響を及ぼすか又はこれらを制御するために使用可能な１つ以上の追加の層又は材料を含むことができる。好適な基材材料は、有色又は透明であってもよく、複屈折性又は非複屈折性であってもよいが、透明な低複屈折性の材料が好ましい。

クロモニック材料のコーティング溶液は、水及びｐＨ調整化合物（ＮＨ４ＯＨなど）の単純な水溶液を調製することにより生成され得る。次に、界面活性剤並びに１つ以上の偏光及び／又は濾過色素などの他の添加剤と共にクロモニック材料を水溶液に溶解することにより、コーティング溶液を調製することができる。好適な水溶性高分子結合剤を約１重量％未満〜５％、又はそれ以上の範囲の量で溶液に少量添加してもよい。この目的に有用なことが判明している高分子には、デキストラン型高分子及びその硫酸塩、並びにスルホン化ポリスチレンが挙げられる。一般に、液晶材料は、クロモニック材料の溶液を形成するのに十分な量で、溶液の約８〜約２０重量％の範囲の濃度で添加され得るが、より多くの場合に約１０〜約１６％の範囲の濃度が好まれる。所望のレベルの機能性が維持できれば、この濃度範囲外のクロモニック材料の溶液も使用することができる。例えば、クロモニック材料の溶液は、最終基材上に配列材料の十分な濃度を提供する必要があり、したがって適切なコーティング厚及び乾燥性を提供するのに十分に濃縮されているが、コーティング及び／又は配向するのが極めて困難なほど濃縮されていない必要がある。

場合によっては、配列構造に直接１つ以上の色素を組み込み、偏光及び／又は色濾過機能を提供することが、特に望ましいことがある。このような組み込みにより、ディスプレイ構成全体での更なる別個の偏光子又はカラーフィルター層の必要性を排除することができる。例えば、クロモニック材料の規則的なマトリックスに１つ以上の多色性色素を組み込み、規則的な色偏光子を提供してもよい。組み込まれた色素は、ディスプレイ構成に種々の有用な濾過及び偏光の光学的効果を提供するように選択され得る。例えば、米国特許第６，７３０，４４６号（Ｓａｈｏｕａｎｉら）表題「ＤＵＡＬＣＯＬＯＲＧＵＥＳＴ−ＨＯＳＴＰＯＬＡＲＩＺＥＲＳＡＮＤＤＥＶＩＣＥＳＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧＧＵＥＳＴ−ＨＯＳＴＰＯＬＡＲＩＺＥＲＳ」に多数のこのような構成が記載されている。

本開示の一態様に従って、図４Ａは、非公開モード時の切替可能なプライバシーフィルター４００の概略図を示し、図４Ｂは、公開モード時の切替可能なプライバシーフィルター４０１の概略図を示す。図４Ａ〜４Ｂに示されている要素２５０〜２６０のそれぞれは、前述の、図２に示されている同じ参照数字の要素２５０〜２６０に対応している。図４Ａ〜４Ｂでは、第２方向性クロモニック配向層２５５は、他に記載するような第２吸収色素を含む。ゲスト・ホストＬＣＭ２６０は、液晶（ＬＣ）材料２６２及びＬＣ材料２６２中に分散されてＬＣ材料２６２と整列した第１吸収色素２６４の、２つの異なる構成要素を含むように示されている。図４Ａに示す能動モードでは、第１吸収色素の透過軸は、第２吸収色素を含む第２方向性クロモニック配向層２５５の透過軸に垂直であり、公開表示方向はいずれも遮断されている。図４Ｂに示す受動モードでは、第１吸収色素の透過軸は、第２吸収色素を含む第２方向性クロモニック配向層２５５の透過軸に平行であり、公開表示方向はいずれも遮断されていない。第２方向性クロモニック配向層２５５から第２吸収色素を除去して、図４Ａ〜４Ｂに偏光子２９０を追加してもよく（結果として図３に示す構成になる）、その結果、同様の能動から受動への切り替えが得られるであろうことは、理解されるべきである。

以下は、本開示の実施形態の一覧である。

項目１は、光学素子であって、外側表面と、外側表面と反対側の第１導電性層と、第１導電性層上に配置される第１方向性クロモニック配向層と、を有する第１高分子基材と、第１導電性層に対向する第２導電性層と、第２導電性層上に配置された第２方向性クロモニック配向層と、を有する第２高分子基材と、第１吸収色素を含むゲスト・ホスト液晶材料（ＬＣＭ）であって、第１高分子基材と第２高分子基材との間に配置され、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層に直接隣接する、ＬＣＭと、を含み、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層のそれぞれが、互いに平行なクロモニック分子配向方向を含む、光学素子である。

項目２は、外側表面に隣接する吸収偏光子を更に含み、クロモニック分子配向方向に垂直に配列された透過軸を有する、項目１に記載の光学素子である。

項目３は、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層の少なくとも一方が、クロモニック分子配向方向に平行に配列された第２吸収色素を更に含む、項目１又は項目２に記載の光学素子である。

項目４は、第２吸収色素が、クロモニック分子配向方向に配列された二色性色素を含む、項目３に記載の光学素子である。

項目５は、第１高分子基材及び第２高分子基材のそれぞれとそれらのそれぞれの第１導電性層及び第２導電性層との間に配置された障壁層を更に含む、項目１〜項目４に記載の光学素子である。

項目６は、それぞれの障壁層が複数の副層を含む、項目１〜項目５に記載の光学素子である。

項目７は、副層の少なくとも１つが、高分子材料又は無機材料を含む、項目６に記載の光学素子である。

項目８は、無機材料がシリカを含む、項目７に記載の光学素子である。

項目９は、導電性層の少なくとも１つが、透明な導電性酸化物を含む、項目１〜項目８に記載の光学素子である。

項目１０は、透明な導電性酸化物が酸化インジウムスズを含む、項目９に記載の光学素子である。

項目１１は、導電性層の少なくとも１つが、有機導電体を含む、項目１〜項目１０に記載の光学素子である。

項目１２は、導電性層の少なくとも１つが、有機及び無機材料の配合物を含む、項目１〜項目１１に記載の光学素子である。

項目１３は、第１方向性クロモニック配向層と第２方向性クロモニック配向層との間に配置された複数のスペーサを更に含む、項目１〜項目１２に記載の光学素子である。

項目１４は、複数のスペーサが高分子ビーズを含む、項目１３に記載の光学素子である。

項目１５は、切替可能なプライバシーフィルターであって、項目１〜項目１４に記載の光学素子と、第１導電性層及び第２導電性層と接触している切替可能な電源と、を含み、切替可能な電源が、クロモニック分子配向方向に平行な配向と垂直な配向との間でＬＣＭの透過軸を切り替えることができる、切替可能なプライバシーフィルターである。

項目１６は、項目１５に記載の切替可能なプライバシーフィルターと、切替可能なプライバシーフィルターに隣接して配置された情報表示ディスプレイと、を含む、切替可能なプライバシーディスプレイである。

項目１７は、情報表示ディスプレイが、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ、コレステリック液晶ディスプレイ、又は電気泳動ディスプレイを含む、項目１６に記載の切替可能なプライバシーディスプレイである。

項目１８は、切替可能なプライバシーディスプレイであって、外側表面を有する情報表示ディスプレイと、外側表面に隣接する第１導電性層と、第１導電性層上に配置された第１方向性クロモニック配向層と、第１導電性層に対向する第２導電性層と、第２導電性面上に配置された第２方向性クロモニック配向層と、を有する高分子基材と、第１吸収色素を含むゲスト・ホスト液晶材料（ＬＣＭ）であって、外側表面と高分子基材との間に配置され、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層に直接隣接する、ＬＣＭと、を含み、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層のそれぞれが、互いに平行なクロモニック分子配向方向を含む、切替可能なプライバシーディスプレイである。

項目１９は、外側表面に隣接する吸収偏光子を更に含み、クロモニック分子配向方向に垂直に配列された透過軸を有する、項目１８に記載の光学素子である。

項目２０は、第１方向性クロモニック配向層及び第２方向性クロモニック配向層の少なくとも一方が、クロモニック分子配向方向に平行に配列された第２吸収色素を更に含む、項目１８又は項目１９に記載の光学素子である。

指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特性となる大きさ、量、及び物理特性を示す全ての数字は、「約」と言う用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限りは、本明細書及び添付の請求項に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。

本明細書に引用した全ての参照文献及び刊行物は、本開示と直接矛盾しうる場合を除いて、それらの全容を本開示に明確に援用するものである。以上、本明細書において特定の実施形態について図示及び説明してきたが、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な代替的及び／又は同等の実施形態を、図示及び説明した特定の実施形態に置き換えることが可能である点は認識されるであろう。本出願は、本明細書において考察した特定の実施形態のあらゆる適合形態又は変形形態を網羅するものである。したがって、本開示は特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されるものとする。

Claims

光学素子であって、
外側表面と、前記外側表面と反対側の第１導電性層と、前記第１導電性層上に配置された第１方向性クロモニック配向層と、を有する第１高分子基材と、
前記第１導電性層に対向する第２導電性層と、前記第２導電性層上に配置された第２方向性クロモニック配向層と、を有する第２高分子基材と、
第１吸収色素を含むゲスト・ホスト液晶材料（ＬＣＭ）であって、前記第１高分子基材と前記第２高分子基材との間に配置され、前記第１方向性クロモニック配向層及び前記第２方向性クロモニック配向層に直接隣接する、前記ＬＣＭと、を含み、
前記第１方向性クロモニック配向層及び前記第２方向性クロモニック配向層のそれぞれが、互いに平行なクロモニック分子配向方向を含む、光学素子。
前記外側表面に隣接する吸収偏光子を更に含み、前記クロモニック分子配向方向に垂直に配列された透過軸を有する、請求項１に記載の光学素子。
前記第１方向性クロモニック配向層及び前記第２方向性クロモニック配向層の少なくとも一方が、前記クロモニック分子配向方向に平行に配列された第２吸収色素を更に含む、請求項１に記載の光学素子。
前記第２吸収色素が、前記クロモニック分子配向方向に配列された二色性色素を含む、請求項３に記載の光学素子。
前記第１高分子基材及び第２高分子基材のそれぞれとそれらのそれぞれの第１導電性層及び第２導電性層との間に配置された障壁層を更に含む、請求項１に記載の光学素子。
それぞれの障壁層が複数の副層を含む、請求項１に記載の光学素子。
前記副層の少なくとも１つが、高分子材料又は無機材料を含む、請求項６に記載の光学素子。
前記無機材料がシリカを含む、請求項７に記載の光学素子。
前記第１導電性層及び前記第２導電性層の少なくとも一方が、透明な導電性酸化物を含む、請求項１に記載の光学素子。
前記透明な導電性酸化物が酸化インジウムスズを含む、請求項９に記載の光学素子。
前記第１導電性層及び前記第２導電性層の少なくとも一方が、有機導電体を含む、請求項１に記載の光学素子。
前記第１導電性層及び前記第２導電性層の少なくとも一方が、有機及び無機材料の配合物を含む、請求項１に記載の光学素子。
前記第１方向性クロモニック配向層と前記第２方向性クロモニック配向層との間に配置された複数のスペーサを更に含む、請求項１に記載の光学素子。
前記複数のスペーサが高分子ビーズを含む、請求項１３に記載の光学素子。
切替可能なプライバシーフィルターであって、
請求項１に記載の光学素子と、
前記第１導電性層及び第２導電性層と接触している切替可能な電源と、を含み、
前記切替可能な電源が、前記クロモニック分子配向方向に平行な配向と垂直な配向との間で前記ＬＣＭの透過軸を切り替えることができる、切替可能なプライバシーフィルター。
切替可能なプライバシーディスプレイであって、
請求項１５に記載の切替可能なプライバシーフィルターと、
前記切替可能なプライバシーフィルターに隣接して配置された情報表示ディスプレイと、を含む、切替可能なプライバシーディスプレイ。
前記情報表示ディスプレイが、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ、コレステリック液晶ディスプレイ、又は電気泳動ディスプレイを含む、請求項１６に記載の切替可能なプライバシーディスプレイ。
切替可能なプライバシーディスプレイであって、
外側表面を有する情報表示ディスプレイと、
前記外側表面に隣接する第１導電性層と、前記第１導電性層上に配置された第１方向性クロモニック配向層と、
前記第１導電性層に対向する第２導電性層と、前記第２導電性層上に配置された第２方向性クロモニック配向層と、を有する高分子基材と、
第１吸収色素を含むゲスト・ホスト液晶材料（ＬＣＭ）であって、前記外側表面と前記高分子基材との間に配置され、前記第１方向性クロモニック配向層及び前記第２方向性クロモニック配向層に直接隣接する、前記ＬＣＭと、を含み、
前記第１方向性クロモニック配向層及び前記第２方向性クロモニック配向層のそれぞれが、互いに平行なクロモニック分子配向方向を含む、切替可能なプライバシーディスプレイ。
前記外側表面に隣接する吸収偏光子を更に含み、前記クロモニック分子配向方向に垂直に配列された透過軸を有する、請求項１８に記載の切替可能なプライバシーディスプレイ。
前記第１方向性クロモニック配向層及び前記第２方向性クロモニック配向層の少なくとも一方が、前記クロモニック分子配向方向に平行に配列された第２吸収色素を更に含む、請求項１８に記載の切替可能なプライバシーディスプレイ。