專利名稱：大型液晶結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶(LC)結(jié)構(gòu)，例如用于液晶顯示器的液晶結(jié)構(gòu)，以及在高光條件或者可變環(huán)境光條件下使用的廣告牌或者其它信息顯示器(例如，機器儀表、發(fā)言板、軍用硬件控制設(shè)備或者其它在遠處可見的大型顯示器)中使用這種結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在美國專利申請20030043316中描述了一種已知的液晶顯示器，其中描述了堆疊反射式顯示器，即在圖1中概括性示出的那種類型。特別地，顯示器10包括賓主液晶材料12、14、16的堆疊層，使用紅/綠/藍(RGB)配置，每一層排列為反射選定波長的入射光?；蛘?，通過允許顏色混合的適當電極來控制液晶的旋轉(zhuǎn)度，從而確定反射程度。此外，顯示器10還設(shè)置了基礎(chǔ)反射層18。
這種排列存在以下各種問題。由于小的，重疊的LC元件引起的視差效應使得視角受到限制。此外，由于RGB配置將通過該排列的光吸收掉三分之二，所以在該排列中損失了大部分的光。
已知LC陣列還存在其它問題。特別是難以獲得純黑和純白的顏色配置。另外在許多應用中，需要起偏器來消除部分入射光，這樣就會降低顯示器的亮度。
此外，這些現(xiàn)有方法一直意圖提供的高分辨率、高刷新率顯示器適合于小型顯示應用領(lǐng)域，例如移動電話屏幕、PDA屏幕、計算機監(jiān)視器以及電視機，但是并不適合于在遠處可見的大型顯示器，例如海報、通知、廣告牌和標志等。

發(fā)明內(nèi)容
在所附權(quán)利要求中陳述本發(fā)明。
本發(fā)明的結(jié)果帶來很多好處。因為在一種方案中，反射區(qū)域橫向放置，單個像素的厚度減少，同時視角增加，光損失量最小化。在另一種方案中，堆疊對應于不同顏色的吸收區(qū)域，提供的緊密排列具有寬顏色光譜。此外，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)有利于大型顯示器(例如，廣告牌)。電子廣告牌使得能夠開發(fā)之前未開發(fā)的新位置。
在下面的描述中陳述本發(fā)明實施例的進一步優(yōu)點。


以下通過實例并參照附圖描述本發(fā)明實施例圖1是示出已知類型的LC結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LC結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；圖3示出用于形成廣告牌的根據(jù)第一實施例的LC顯示結(jié)構(gòu)的陣列的剖切示意圖；圖4是用于第一實施例的第一類型反射體的側(cè)面剖視圖；圖5是用于第一實施例的第二類型反射體的側(cè)面剖視圖；圖6示出根據(jù)第一實施例的反射體結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；圖7a示出用于第一實施例的替代反射體結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；圖7b示出圖7a的細節(jié)；圖8a示出用于第一實施例的另一替代反射體結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；圖8b示出圖8a的細節(jié)；圖8c是圖8a中像素的分解示意圖；以及圖9示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的LC結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖。
具體實施例方式
總的來說，本發(fā)明提供一種圖2所示類型的器件結(jié)構(gòu)，例如，用于在高光條件或者可變環(huán)境光條件下使用的電子廣告牌或者其它信息顯示器例如圖3所示的機器儀表、電子留言板或者廣告牌中。設(shè)備200包括第一和第二LC主動層(active layer)210、212；反射底板214，其中，主動層210、212與反射底板214聯(lián)合在一起，反射底板214包括三個構(gòu)成子像素的有色反射帶214a、214b、214c，這三個有色反射帶設(shè)置在反射方向(如箭頭R所示)的橫向上，即與底板層垂直的方向的橫向上。LC主動層210、212包括選擇器元件的陣列，這些選擇器元件分別疊置在底板子像素214a、214b、214c上。特別地，LC主動層210、212在反射方向上相互堆疊，其中，下層LC主動層212摻雜黑色染料，而上層LC主動層210為空白(不摻雜染料)。這樣，LC主動層210、212就能夠得到控制，以允許預定部分的光從各個有色底板帶214a、214b、214c反射到器件外，從而提供各種顏色的像素。另外，通過將上層空白LC主動層210切換到極端散射狀態(tài)可以獲得強烈的白色，并且，通過將下層摻雜有黑色染料的LC主動層212切換到極端散射狀態(tài)可以獲得強烈的黑色。因此，本發(fā)明能夠提供純黑和純白。在優(yōu)選實施例中，有色底板帶214a、214b、214c符合青紅黃(CMY)配置，并且LC主動層是近晶A型LC材料。
或者，如同下文詳細討論的，可以采用圖9中所示類型的堆疊結(jié)構(gòu)。
圖2或圖9中所示類型的多種結(jié)構(gòu)以像素的形式布置為形成圖3中所示廣告牌的陣列，使得能夠通過對每個像素和每個像素中的子像素的單獨控制來形成彩色圖像。除了廣告牌之外，這種排列還能用于所有布置為在遠處可見的、大型的、低刷新率的或者基本上不發(fā)生變化的顯示器，例如海報，或者在高光條件或可變環(huán)境光條件下使用的其它信息顯示器，例如機器儀表、發(fā)言板、軍用硬件控制設(shè)備。
近晶A型材料容易排列和形成非常穩(wěn)定的焦點二次曲線(散射)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有多穩(wěn)定性。因為近晶A型材料通常能夠使染料很好地排列，從而給出高階參數(shù)，所以它們對于帶有染料的賓主混合物來說是好的主材料。近晶A型材料能夠在寬相溫度范圍內(nèi)制備。由于高介電各向異性，近晶A型材料在10微米厚的單元中，大約100V的條件下，可以從散射狀態(tài)被切換。由于使用了近晶A型液晶材料，所以能夠提供多穩(wěn)態(tài)(能夠達到8個或更多的穩(wěn)定狀態(tài))顯示器，這種顯示器被切換后，可以保持在切換后的狀態(tài)，從而提供靜態(tài)像素，由于摻雜有黑色染料的LC主動層，這種靜態(tài)像素具有灰度范圍。這意味著顯示器的顯示不需要連續(xù)供電。這樣的話，不僅能夠減少運行成本，而且能夠?qū)@示器放置在不能提供干線電力的偏遠位置。例如，可以使用能切換LC主動層的電池電力或者便攜式維護單元來顯示需要的圖像。此外，即使在室外使用，這種結(jié)構(gòu)也能提供長的工作壽命和良好的穩(wěn)定性。此外，在這種靜態(tài)或者準靜態(tài)排列中，由于能夠采用被動矩陣切換結(jié)構(gòu)，所以容許更長的切換時間。與需要主動矩陣切換和薄膜晶體管TFT的顯示器使用的排列相比，這使得制造工藝更簡單、更便宜。
返回圖2，可以更詳細地理解本發(fā)明。每個LC主動層210、212都全部封入合適的保護基板220、222、224、226，例如在一面或者兩面涂覆了適當?shù)膶щ姴牧侠玢熷a氧化物(ITO)的玻璃基板中。優(yōu)選地，使用在一面或者兩面涂覆了適當?shù)膶щ姴牧侠鏘TO的塑料基板。任何能夠經(jīng)受住LC主動層的對準所需處理溫度的透明塑料都是合適的。LCD中使用的傳統(tǒng)塑料制作為不產(chǎn)生雙折射。但是，與許多傳統(tǒng)LCD不同，在本發(fā)明中不使用起偏器，是否產(chǎn)生雙折射不重要。因此可以使用具有雙折射的材料，例如，聚酯(PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)，有多個商品名稱，例如，杜邦公司的“Mylar”或者“Melinex”)或者尼龍。這種材料在處理中被伸展，并且具有固有的雙折射，因此不適于使用起偏器的LCD。當然也可以使用用于液晶的傳統(tǒng)塑料材料，例如PES(聚醚砜)。
LC像素的厚度主要取決于玻璃基板。塑料基板可以做得比玻璃基板薄很多倍，例如，可以做成200μm厚。因此使用塑料有利于制作更薄的像素，從而允許更大的視角。另外，塑料基板的制造更簡單、更便宜。
每個LC主動層及其基板能夠作為單個LC元件來處理。并且，兩個LC元件通過較小的氣隙228而分開。只要在兩個基板之間沒有光學接觸，那么氣隙的相對大小就不重要，這有助于增加頂部白色層的散射效果。下層LC元件212；224；226通過氣隙230從底板214a、214b、214c分開，由于散射光路徑更多，所以增強了在底部黑色層的吸收，但是氣隙距離不應超過像素尺寸的一半。
近晶A型液晶材料優(yōu)選為氰基聯(lián)苯成分的混合物(默克)或者硅氧烷材料(可以從道康寧獲得)。任何給出非手性近晶A相的材料都是合適的，例如帶有適當?shù)腖C半族和碳氫化合物端鏈的硅氧烷，或者氰基聯(lián)苯，例如8CB和10CB混合物。
底板可以通過在普通塑料片412上涂覆固體彩色涂料410a、410b、410c來制作，如圖4所示，也可以通過在透明彩色塑料片510a、510b、510c的背面涂覆高反射性鋁涂層來制作，以獲得更高的亮度，如圖5所示。這兩種結(jié)構(gòu)都可以為子像素提供彩色帶。在這些表面上可以采用表面浮雕結(jié)構(gòu)以增加亮度，但是會損失視角。也可以使用白色反射體、其它非鏡面反射體或者帶增益的反射體。優(yōu)選使用發(fā)光的或者熒光的涂料或者塑料，因為能夠增加亮度。
如上所述，為了控制LC顯示器，可以提供任何合適的切換結(jié)構(gòu)，其中，以ITO基板涂層作為LC主動層的每個選擇器元件的電極。例如，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的被動矩陣結(jié)構(gòu)類型。適當?shù)谋粍泳仃嚺渲檬且环N空白的和“第三選擇”配置，其中，單元首先在低頻(例如50Hz)電壓(空白)下完全散射，然后在等于“數(shù)據(jù)”電壓(Vd)兩倍的高頻(例如2kHz)“選通”電壓(Vs)(即Vs＝2Vd)下，以一次一條線的方式選定各行，將器件中的圖案清除。Vs和Vd在同一時間、以相同的頻率提供給每個列。數(shù)據(jù)電壓與選通電壓同相(從Vs減去)或者異相(加入Vs)。因此，未清除的像素上的電壓是Vs-(+Vd)＝Vd，而被清除的像素上的電壓是Vs-(-Vd)＝3Vd。沒有被選定的行則被接地，因此上面的電壓大小僅為Vd。因此，如果單元以3Vd大小的電壓來切換，并且不受Vd大小的電壓影響，就能形成圖案。
顯示器能夠遠程刷新，即，它可以被遠程刷新、改變、更新或者維護，而不需要維護工程師來到現(xiàn)場，接近顯示器。因此，在之前無法接近、難以維護的地點，顯示器能夠得到方便的、成本有效的維護。
遠程刷新是通過能夠被遙控的切換結(jié)構(gòu)來進行。例如，通過無線連接或者有線連接可以將顯示器控制信號發(fā)送到切換結(jié)構(gòu)?；蛘呖梢岳酶聲r間表對切換結(jié)構(gòu)進行預先編程，更新時間表用于在需要時自動更新顯示器。
再次參考圖2，在運行中近晶A型液晶像素的頂部空白(沒有摻雜染料)LC主動層210被用于控制光透射或散射的比例。當頂部LC主動層210被切換為極端散射狀態(tài)時，大多數(shù)光將被散射，而不是通過LC主動層透射。因此，像素將會呈現(xiàn)白色?；蛘?，如果被切換為極端透明狀態(tài)(clear state)，光將通過頂部LC主動層，然后到達底部黑色染料LC主動層212。類似地，黑色染料LC主動層212可以以不同的比例控制透射的光和吸收的光，使得一些光將通過氣隙230到底部彩色帶214a、214b、214c。通過黑色LC主動層212來混合三種基本顏色(青色，絳紅色和黃色-CMY)和黑色(K)，顯示器具有基于CMYK顏色系統(tǒng)的全部顏色范圍。由于在反射模式中的亮度，這些基本顏色優(yōu)選為三原色(紅、綠和藍)。理論上，青色、絳紅色和黃色僅可以吸收白色環(huán)境光的三分之一并且反射剩余的光，而紅色、綠色和藍色分別將吸收光的三分之二。因此，獲得了更多的亮度，這對于反射模式的顯示器是非常重要的優(yōu)點。但是，在某些需要高顏色飽和度的環(huán)境下，采用RGB系統(tǒng)，而不是采用CMYK系統(tǒng)。
氣隙228和230(可以以任何合適的光學或者分離間隙中斷替代)的尺寸選擇也可以影響結(jié)構(gòu)200的運行。在底部黑色染料LC元件224；212；226與彩色底板214a、214b、214c之間的氣隙230非常重要，因為當氣隙的距離增加時，散射效果會顯著增加。此外，在兩個液晶元件220；210；222與224；212；226之間的氣隙228有助于增加頂部空白LC主動層的散射效果。
特別地，下層LC元件224；212；226與底板212a、212b、212c之間的氣隙230提供的分離對于優(yōu)化對比度和顏色飽和度很重要?？梢园l(fā)現(xiàn)顯示器的對比度和顏色飽和度是通過增加該氣隙的距離來提高的。但是，需要找到一個平衡，因為氣隙越大，視角越?。惶貏e地，從某一角度而不是在正前方觀察具有大氣隙的結(jié)構(gòu)將損失一些顏色信息。在氣隙距離大于像素尺寸的情況下，特別地，會出現(xiàn)這種視差問題。在一個可能的實施例中，像素(即，一組三個基本彩色底板帶)尺寸是毫米量級，例如，每個彩色帶間距寬2毫米，因此每個像素為6毫米，那么氣隙優(yōu)選地小于2毫米，大約在1到2毫米之間。通常氣隙設(shè)定為能夠在盡可能小以提高視角與足夠大以提供良好的黑色狀態(tài)(即，高對比度和顏色飽和度)，使得光不能進入LC主動層之間找到合適的折衷方案。氣隙(或者任何合適的光學分離中斷)和像素的準確尺寸以及兩者的相對比取決于顯示器的使用目的，并且能夠通過例行試驗來確定。
因為例如通過在兩個LC元件之間使用反射率匹配液而產(chǎn)生的光學接觸不能提高散射效果，特別是在這種排列下底板彩色帶214a、214b、214c不能被有效阻擋，所以在LC元件220；210；222與224；212；226之間(即支撐基板222、224之間)提供氣隙228或者任何合適的光學分離中斷。但是，留下例如寬度范圍小于1毫米的非常小的氣隙或者其它中斷，能夠改善結(jié)果，并且發(fā)現(xiàn)，有了氣隙后，底部黑色染料LC元件224；212；226確實有助于頂部空白LC元件220；210；222阻擋來自彩色底板214a、214b、214c的光。這是因為這種三明治結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中相鄰的層(基板、LC主動層和氣隙)具有不同的折射率。在這些層之間，從底板反射的光將被更多地散射，從而獲得更好的散射效果。
如上所述，盡管在下層LC元件與底板214之間的氣隙優(yōu)選為較大，但是這是以減少視角為代價。因此，提出了一種優(yōu)選的頂板形式，如圖6所示。特別地，可以看出底板600包括不同顏色的子像素600a、600b、600c，這些子像素通過氣隙604與上述類型的LC結(jié)構(gòu)(一般標記為602)分離。每個子像素600a、600b、600c包括位于底板600上的底部平坦部分以及從底板上垂直延伸一直到LC結(jié)構(gòu)602的側(cè)壁。例如從子像素600a可以看出，側(cè)壁606a、606b也是有色的，或者以與底板相同的方式被涂覆。這樣，即使視角較大，觀察者608仍然可以通過所示凹進的像素顏色反射體從每個子像素600a、600b、600c看到顏色信息。同樣地，關(guān)于氣隙大小，需要找到一個平衡，特別地，如果氣隙比子像素尺寸更大，那么由于光在氣隙中通過的距離不同，顏色將以不同的灰度呈現(xiàn)，所以子像素不能均勻呈現(xiàn)，因此同樣地，氣隙的尺寸優(yōu)選為與一個子像素的尺寸同量級。
圖7a和7b示出子像素的另一形式。特別地，每個子像素700通常是半球形，并且其朝向LC結(jié)構(gòu)(一般標記為702)的內(nèi)表面是有色的，或者被涂覆。這樣，觀察者704在法線的任一側(cè)視角都能達到90度。由于所示的這種結(jié)構(gòu)，即使氣隙大，子像素700也能均勻呈現(xiàn)。例如，如果像素直徑是5毫米，對于所有視角，由于光在氣隙中通過的距離總是相同，那么氣隙也可以增加到5毫米。
現(xiàn)在參考圖8a和8b，可以看到多個子像素800與LC結(jié)構(gòu)(一般標記為802)聯(lián)合在一起，多個子像素800分別具有如上所述的不同子像素顏色，LC結(jié)構(gòu)具有如上所述的類型。從圖8b可以看出，在這種情況下，子像素底板的外形通常是半圓柱形。這樣，盡管如圖8c所示，觀察者804在垂直平面上的視角更加有限，例如在法線的任一側(cè)視角都為10度，但是在水平尺度上視角范圍仍然達到180度。
在圖9所示的第二實施例中示出了另一個替代LC結(jié)構(gòu)(一般標記為900)。該結(jié)構(gòu)包括涂覆有鋁或者其它金屬的底部基板或者底部區(qū)域902，具有高反射性?；蛘撸梢允褂冒咨瓷潴w、其它非鏡面反射體或者帶增益的反射體。如同第一實施例那樣，該反射性底部區(qū)域的形狀可以為矩形、半球形或者半圓柱形的其中之一。三個摻雜彩色染料的近晶A型LC主動層904、906、908設(shè)置為全部夾在適當?shù)谋Ｗo基板910(例如一面或者兩面涂覆了銦錫氧化物(ITO)的塑料或玻璃基板)之間。每個LC主動層及其基板可以作為單個LC元件來處理。三個摻雜彩色染料的近晶A型LC主動層通過氣隙912(可以用任何合適的光學分離中斷替代)與底部反射區(qū)域分開。對于優(yōu)化對比度和顏色飽和度而言，下層LC元件908；910與底部反射區(qū)域902之間的氣隙912提供的分離對于優(yōu)化對比度和顏色飽和度很重要。但是需要找到一個平衡，因為氣隙越大，視角越小。像素尺寸范圍優(yōu)選為2-10毫米，更優(yōu)選為3-6毫米。在一個適合6-sheet規(guī)格海報的可能實施例中，像素尺寸是6毫米量級，并且氣隙優(yōu)選為大約1到2毫米。同樣地，通常氣隙設(shè)定為能夠在盡可能小以提高視角與足夠大以提供良好的顏色狀態(tài)(即，高對比度和顏色)之間找到合適的折衷方案。優(yōu)選地，氣隙設(shè)定為最大值達到像素尺寸的20％。
堆疊的摻雜彩色染料的LC主動層摻雜基本染料青色、絳紅色和黃色(以任意順序)，這些基本染料分別吸收三原色紅、綠、藍中的一種?；诙燎侗降娜玖线m合于提供穩(wěn)定的顏色，在日照下不褪色、不脫色、適合室外使用。
在這種結(jié)構(gòu)中，環(huán)境白光將在每個LC主動層904，906，908中被部分地吸收，而另一些將被散射。散射光部分將被直接反射，其余的將通過主動層，被底板902的金屬涂層表面所反射。通過控制每個主動層中的顏色吸收比例，獲得具有完整的顏色范圍的像素。在顯示面板上的不同顏色像素陣列將形成經(jīng)過調(diào)整的彩色圖像。
優(yōu)選地，環(huán)境白光通過全部三個主動層904，906，908，以實現(xiàn)平衡的顏色選擇。如果液晶具有高雙折射，那么大量光將被頂層散射和阻擋，而不是通過以達到下層。因此，優(yōu)選采用低雙折射液晶。另外，任何兩個相鄰LC元件之間的光學接觸是必要的。因此，在必要時，單元之間使用折射率匹配液。
在所示實施例中，優(yōu)選的LC材料具有低雙折射。因為具有低雙折射，這種材料可以不具有共軛環(huán)(conjugated ring)。折射率匹配液的折射率非常接近基板的折射率，比如說，玻璃基板的折射率1.50。
本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知制造單個子像素和全部陣列的方式，所以在此不再詳細描述。類似地，可以采用任何合適的工藝來進行近晶A型LC材料的生產(chǎn)以及適當?shù)念伾珦诫s和LC單元的形成。如上所述的反射底板和反射體外形的制造可以按照任何適當?shù)姆绞蕉淖?，如同對被動矩陣控制的介紹那樣。像素或者子像素可以單獨制造，然后安裝在陣列中，也可以同時制造整個陣列。
應當理解，可以采用任何合適的顏色系統(tǒng)，例如CMY或者RGB。采用CMY時，如同本領(lǐng)域技術(shù)人員易知的那樣，可以利用現(xiàn)有RGB方案結(jié)合適當?shù)挠成?mapping)，以獲得任何想要的顏色，并且能夠利用簡單的軟件或者硬件調(diào)整實現(xiàn)現(xiàn)有RGB控制軟件來控制器件。實際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用每個子像素為8位顏色范圍(因此一個像素24位)的CMYK方案可以提供2.5×107種顏色，這對于提供1.7×107種顏色的24位RGB系統(tǒng)而言是一個進步。
由于穩(wěn)定性和象素的大尺寸，該LC結(jié)構(gòu)優(yōu)選應用于圖3所示的海報或者類似結(jié)構(gòu)。LC結(jié)構(gòu)200包括上層空白(沒有染料)LC元件310、下層黑色LC元件312以及反射底板214)，該LC結(jié)構(gòu)排列為陣列，形成顯示器300，例如，廣告牌、公共通知或者告示板，圍墻(hoarding)或者其它信號顯示以及任何在遠處可見和/或同時供多人觀看的室內(nèi)或者室外顯示器。這些應用既不需要高分辨率也不需要高刷新率。它們通常從遠距離觀看，例如，在10米以上，與用于小型顯示器的數(shù)十厘米或者幾米的觀看距離形成對比。
廣告業(yè)需要大型顯示器，尺寸范圍從6-sheet(1.8m×1.2m，用于肖像)一直到64-sheet(3.0m×8.0m，用于風景)，這種顯示器具有大視角(優(yōu)選地，以顯示器的法線為中心，角度為120°)，同時具有合理的圖像質(zhì)量。傳統(tǒng)顯示器不具備這種大視角，通常視角范圍只有60°。
而且，很多公司具有與他們的標識或者廣告相關(guān)聯(lián)的特殊顏色，并且希望高保真的顏色匹配，即在海報中準確地再現(xiàn)所需的顏色。因此顯示器必須能夠產(chǎn)生全部顏色范圍。與根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相比，很多顯示器(例如采用Bragg反射體的顯示器)不能再現(xiàn)高保真顏色匹配所需的全部顏色范圍。
此外，當海報位置無法接近、難以維護時，對顯示器的維護，特別是改造所需要的費用急劇增加。無法接近、難以維護的海報位置包括橋梁、高架橋的一側(cè)，或者在舉行活動的同時不允許進行顯示器維護的地點。由于電子廣告牌能夠遠程更新，不需要實際接近來進行維護，維護的進度、廣告牌同步的更新以及相關(guān)的健康和安全這些問題都得到緩解。由于這些地點觀看范圍大，潛在觀眾多，所以將具有很高的價值，但是之前沒有得到有效的開發(fā)。另外，這些地點的尺寸通常不是工業(yè)標準的尺寸和形狀(例如，從6-sheet到64-sheet)，這意味著需要翻印(off print)運行的額外費用。而根據(jù)本發(fā)明這就不是問題，因為本發(fā)明可以簡單地將像素、像素陣列或者陣列面板鋪設(shè)成為想要的尺寸和形狀。
在大型顯示器中一個重要的概念是圖像融合距離，圖像融合距離定義為在此距離內(nèi)，顯示器的像素或者元件看起來不是單獨顯示而是合并或融合在一起。為了所顯示的圖像看起來正確并且沒有像素化，觀看距離必須比融合距離大；像素尺寸越大，融合距離就越大。較大的觀看距離允許較大的融合距離，因此允許使用大像素尺寸。更大像素，或者更準確地說，更大的像素寬度(反射方向橫向的尺寸)與像素厚度(反射方向平行方向的尺寸，即，底板、氣隙、LC主動層和基板的總厚度)的比，還能夠獲得更大的視角。
本發(fā)明利用了以下事實，即根據(jù)使用目的，能夠應用尺寸在2到10毫米范圍內(nèi)的大像素尺寸。例如與用于小型顯示器的亞毫米像素尺寸相比，6-sheet規(guī)格的海報的像素尺寸可以為3到6毫米。另外本發(fā)明使用高像素寬度與像素厚度比，例如像素寬度/厚度比在5/1到20/1的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地，第一實施例在8/1到12/1的范圍，第二實施例在10/1到14/1的范圍。最優(yōu)選地，第一實施例的像素寬度/厚度比為10/1，這提供了大約120°的滿意視角。最優(yōu)選地，第二實施例的像素寬度/厚度比為12/1。
這樣，在可視性與融合距離之間取得了很好的折衷方案，并且對于6-sheet海報而言，得到了低至10m的融合距離。
上述排列的結(jié)果是對已知方法提供了顯著改善。例如一種已知的由“Magink”生產(chǎn)的LC海報采用Bragg反射體(包括緊密間距膽甾型液晶(tightpitch cholesterics))。這種排列限于由Bragg反射體所選定的光譜顏色。因此不能再現(xiàn)全部顏色范圍，也不能提供高保真顏色匹配。
應當理解，任何實施例或者子實施例的任何元件和特征，如果合適，可以與任何其它實施例合并?？梢允褂镁哂袑诮型的所要求屬性的任何類型的液晶。例如，可以使用塑料液晶或者將液晶分散在基板中。
上述實施例包括氣隙。但是，在替代性實施例中，可以沒有氣隙或者其它光學或者分離間隙中斷。即，可以在替代性實施例中，取消第一實施例的氣隙228和230中的一個或兩個，或者取消第二實施例中的氣隙912，使得LC元件彼此之間以及與底板之間產(chǎn)生光學接觸。
盡管在上文中討論了反射模式(其中入射光是來自例如陽光、環(huán)境光或者特定的適當光源)，應當理解的是，可以采用背光可透射模式代替，其中反射底板由任何合適類型的光源和濾色器(如果合適)來替代以便替換顏色反射部分。在背光模式，不是采用反射區(qū)域和有色反射性底部區(qū)域，而是采用顏色顯示區(qū)域或者顏色顯示底部區(qū)域(使用濾色器)，其中背光在顯示方向上產(chǎn)生顯示光，并且LC主動層設(shè)置在顯示方向上(顯示方向即反射方向)。
類似地，盡管描述了CMYK顏色方案，也可以采用能提供更飽和的RGB顏色的RGB方案，或者任何其它合適的顏色方案。不管是否摻雜顏色、空白或者染黑，LC元件可以以任何適當順序排列。為了獲得想要的顯示，像素和子像素可以是任何合適的配置，子像素可以是任何合適的形狀。
權(quán)利要求
1.一種液晶結(jié)構(gòu)，包括第一和第二反射區(qū)域，排列為分別反射第一和第二顏色，并且橫向設(shè)置在反射方向上，每個區(qū)域包括反射底部區(qū)域；以及選擇器，所述選擇器可控制，用以控制從所述區(qū)域反射的光。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述選擇器是液晶元件。
3.如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述液晶元件包括近晶A型液晶。
4.如權(quán)利要求2或3所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述液晶元件還包括包含在玻璃基板中的液晶。
5.如權(quán)利要求2或3所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述液晶元件還包括包含在塑料基板中的液晶。
6.如權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述塑料基板包括雙折射塑料。
7.如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)，還包括光學分離間隙，在反射方向上位于所述反射底部區(qū)域與所述選擇器之間。
8.如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述選擇器摻雜黑色染料。
9.如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)，包括多個反射區(qū)域，所述多個反射區(qū)域包括青色、絳紅色和黃色或者紅色、綠色和藍色的其中一個。
10.如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)，還包括可控制反射體，在反射方向上疊置在所述反射區(qū)域上，并且可控制，用以透射或者散射入射光。
11.如權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述反射體是液晶元件。
12.如權(quán)利要求11所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述液晶元件包括近晶A型液晶。
13.如權(quán)利要求11或12所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述液晶元件還包括包含在玻璃基板中的液晶。
14.如權(quán)利要求11或12所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述液晶元件還包括包含在塑料基板中的液晶。
15.如權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述塑料基板包括雙折射塑料。
16.如權(quán)利要求10到15任一項所述的結(jié)構(gòu)，還包括光學分離間隙，在反射方向上位于所述反射體與所述選擇器之間。
17.如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述底部區(qū)域包括中心部，通常位于反射方向的橫向；以及側(cè)部，通常平行于反射方向。
18.如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述底部區(qū)域的形狀為矩形、半球形或者半圓柱形的其中之一。
19.如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)在反射方向橫向上的尺寸是所述結(jié)構(gòu)在反射方向上的尺寸的大約5到20倍，優(yōu)選為8到12倍，更優(yōu)選為10倍。
20.如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述反射區(qū)域包括反射彩色帶。
21.如權(quán)利要求1到19任一項所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述反射區(qū)域包括濾色器，在反射方向上疊置在所述反射體上。
22.液晶陣列，包括多個如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求22所述的陣列，還包括被動矩陣，排列為控制所述選擇器。
24.一種液晶結(jié)構(gòu)，包括反射區(qū)域；選擇器，所述選擇器可控制，用以控制從所述反射區(qū)域反射的光；以及反射體元件，在反射方向上疊置在所述反射區(qū)域上，所述反射體元件可控制，用以透射或散射入射光。
25.如權(quán)利要求24所述的結(jié)構(gòu)，還包括光學分離間隙，在反射方向上位于所述反射底部區(qū)域與所述選擇器之間。
26.如權(quán)利要求24或25所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述選擇器摻雜黑色染料。
27.一種液晶結(jié)構(gòu)，包括反射區(qū)域，所述反射區(qū)域包括反射底部區(qū)域；選擇器，所述選擇器可控制，用以控制從所述反射區(qū)域反射的光；光學分離間隙，位于所述反射底部區(qū)域與所述選擇器之間。
28.一種液晶結(jié)構(gòu)，包括反射區(qū)域，所述反射區(qū)域包括反射底部區(qū)域；選擇器，所述選擇器可控制，用以控制從所述反射區(qū)域反射的光，其中，所述底部區(qū)域包括中心部，通常位于反射方向的橫向；以及側(cè)面區(qū)域，通常平行于反射方向。
29.如權(quán)利要求28所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述底部區(qū)域的形狀為矩形、半球形或者半圓柱形的其中之一。
30.一種液晶結(jié)構(gòu)，包括第一和第二吸收區(qū)域，排列為吸收各種顏色，并且以堆疊關(guān)系設(shè)置，每個吸收區(qū)域包括摻雜彩色染料的近晶A型液晶。
31.如權(quán)利要求30所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述吸收區(qū)域包括摻雜彩色染料的近晶A型液晶，并且包括青色、絳紅色和黃色區(qū)域或者紅色、綠色和藍色吸收區(qū)域的其中一個。
32.如權(quán)利要求30或31所述的結(jié)構(gòu)，還包括背光區(qū)域，所述吸收區(qū)域堆疊在所述背光區(qū)域上。
33.如權(quán)利要求30或31所述的結(jié)構(gòu)，還包括反射底部區(qū)域，所述吸收區(qū)域堆疊在所述反射底部區(qū)域上。
34.如權(quán)利要求33所述的結(jié)構(gòu)，還包括光學分離間隙，位于所述反射底部區(qū)域與所述吸收區(qū)域之間。
35.如權(quán)利要求33或34所述結(jié)構(gòu)，其中，所述反射底部區(qū)域包括中心部，通常位于反射方向的橫向；以及側(cè)部，通常平行于反射方向。
36.如權(quán)利要求33到35任一項所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述反射底部區(qū)域的形狀為矩形、半球形或者半圓柱形的其中之一。
37.如權(quán)利要求30到36的任一項所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)在反射方向橫向上的尺寸是所述結(jié)構(gòu)在反射方向上的尺寸的5到20倍，更優(yōu)選為10到14倍，最優(yōu)選為10倍。
38.一種液晶陣列，包括多個如權(quán)利要求30到37的任一項所述的結(jié)構(gòu)。
39.如權(quán)利要求38所述的陣列，還包括被動矩陣，排列為控制所述吸收區(qū)域。
40.一種液晶像素結(jié)構(gòu)，包括反射底部區(qū)域；液晶選擇器，所述液晶選擇器可控制，用以控制從所述區(qū)域反射的光，其中所述像素結(jié)構(gòu)的尺寸是所述反射方向上的尺寸的5到20倍，更優(yōu)選為10到12倍。
41.一種液晶像素結(jié)構(gòu)，包括反射底部區(qū)域；液晶元件，其中所述像素結(jié)構(gòu)的尺寸為2到10毫米。
42.一種遠程刷新LC顯示器的方法，包括遠程控制用于控制所述顯示器的切換結(jié)構(gòu)。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，包括通過有線或者無線連接傳輸控制信號來遠程控制所述切換結(jié)構(gòu)。
44.一種液晶結(jié)構(gòu)，包括第一和第二顏色顯示區(qū)域，排列為分別顯示第一和第二顏色，并且設(shè)置在顯示方向的橫向上，每個區(qū)域包括顏色顯示底部區(qū)域；以及選擇器，所示選擇器可控制，用以控制來自所述區(qū)域的顯示光。
45.如權(quán)利要求44所述的結(jié)構(gòu)，其中，每個彩色顯示底部區(qū)域包括反射底部區(qū)域。
46.如權(quán)利要求44所述的結(jié)構(gòu)，其中，每個彩色顯示底部區(qū)域包括背光區(qū)域。
47.如權(quán)利要求1、24、28或33所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述反射底部區(qū)域或者區(qū)和所述選擇器或者吸收區(qū)域在光學上連續(xù)連接。
48.一種顯示器，包括至少一個如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)或者陣列。
49.一種顯示器，包括如前述權(quán)利要求任一項所述的任意鋪設(shè)的結(jié)構(gòu)或者鋪設(shè)的陣列。
50.一種廣告牌，包括如前述權(quán)利要求任一項所述的結(jié)構(gòu)陣列。
51.一種結(jié)構(gòu)、陣列、顯示器或者廣告牌，實質(zhì)上參考附圖描述于此。
全文摘要
一種液晶結(jié)構(gòu)(200)，包括第一和第二反射區(qū)域(214a，214b，214c)，排列為分別反射第一和第二顏色。所述第一和第二反射區(qū)域(214a，214b，214c)橫向設(shè)置在反射方向(R)上，每個區(qū)域包括反射底部區(qū)域；以及選擇器(210)，所述選擇器可控制，用以控制從所述區(qū)域反射的光。此外，可控制反射體(212)在反射方向(R)上疊置在所述反射區(qū)域上，并且可控制，用以透射或者散射入射光。
文檔編號G02F1/1347GK101048696SQ200580036988
公開日2007年10月3日 申請日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者威廉·奧爾登·克羅斯蘭, 安東尼·伯納德·戴維, 孫剛, 艾倫·科林·狄克遜 申請人:劍橋?qū)崢I(yè)有限公司, 阿德韋克斯有限公司