JP2008515015A - 大規模液晶構造 - Google Patents

Abstract

第１の色および第２の色を反射するためにアレンジされた第１および第２の反射領域（２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ）を備える液晶構造体（２００）である。第１および第２の反射領域（２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ）は反射の方向（Ｒ）に対して横方向に配置される。各領域は、反射型背面エリアと、領域から反射される光を制御するために制御可能であるセレクタ（２１０）とを含む。さらに、制御可能な反射器（２１２）が反射の方向（Ｒ）に反射領域の上に重ね合わされ、入射光を透過または散乱させるために制御可能である。

Description

本発明は、たとえば、液晶ディスプレイのための液晶（ＬＣ）構造体と、明るいまたは可変の周辺光環境で使用される広告板またはその他の情報ディスプレイ、たとえば、遠方から見ることができる機械計装、呼び出し板、軍事ハードウェア制御機器、または、その他の大型ディスプレイにおけるこのような構造体の使用とに関係する。

一つの従来の液晶ディスプレイは、図１に非常に一般的に示されているタイプの積層反射型ディスプレイについて記載する米国特許出願第２００３００４３３１６号に開示されている。特に、ディスプレイ１０は、それぞれが赤／緑／青（ＲＧＢ）スキームを使用して入射光の選択された波長を反射するためにアレンジされたゲストホスト液晶材料の積層１２、１４、１６を含む。代替的に、反射のレベルは、カラー混合を可能にする適切な電極を介して液晶の回転ピッチを制御することにより決定される。基本反射層１８がさらに設けられる。

この配置に伴って種々の問題が起こる。視角は、小さな重畳ＬＣ素子から生じる視差効果のために制限される。さらに、ＲＧＢスキームは内部を通る光の３分の２を吸収するので、この配置では光の大部分が失われる。

従来のＬＣアレイに伴ってその他の問題が起こる。特に、純粋な黒と白を含むカラースキームは実現することが難しい。その上、多数の実施において、入射光の一部を取り除き、したがって、ディスプレイの明るさを低減させる偏光子が必要とされる。

さらに、これらの従来のアプローチは、携帯電話機画面、ＰＤＡ画面、コンピュータモニター、および、テレビのような小型ディスプレイアプリケーションに適し、ポスター、掲示板、広告板および標識のような遠方から見ることができる大型ディスプレイに適さない高解像度、高リフレッシュレートディスプレイを提供するため試みられている。

本発明は特許請求の範囲に記載されている。

種々の利点が本発明の結果として生じる。一つのアプローチでは、反射領域は横向きに配置されるので、個々の画素の厚さが低減され、その上、視角を増大し、失われる光の量を最小限に抑える。異なる色に対応する吸収領域が積み重ねられる別のアプローチでは、広い色スペクトルを伴う小型配置が提供される。さらに、発明による構造体は、広告板のような大型ディスプレイのため有利である。電子広告板はこれまでに利用されていなかった新しい位置の利用を可能にさせる。

本発明の実施形態のさらなる利点は以下の説明に記載されている。

本発明の実施形態は、今度は、一例として、図面を参照して説明される。

概略すると、本発明は、たとえば、明るいまたは可変の周辺光環境で使用される電子広告板またはその他の情報ディスプレイ、たとえば、図３に示されるような機械計装、呼び出し板、または、広告板に使用される図２に示されたタイプの装置構造体を提供する。装置２００は、第１のＬＣアクティブ層２１０および第２のＬＣアクティブ層２１２を、（矢印Ｒによって示された）反射の方向に対して横向きに、すなわち、背面の層に垂直な方向に対して横向きに配置されたサブ画素を形成する３個の着色反射ストリップ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃを含む反射背面２１４と共に備える。ＬＣアクティブ層２１０、２１２は、各背面サブ画素２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃの上に重なるそれぞれのセレクタ素子のアレイを備える。特に、ＬＣアクティブ層２１０、２１２は反射の方向に互いに積み重ねられ、下方のＬＣアクティブ層２１２は黒色素がドープされ、上方のＬＣアクティブ層２１０はブランクである（ドープされていない）。その結果として、ＬＣアクティブ層２１０、２１２は、光の所定の一部がそれぞれの着色背面ストリップ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃから装置の外へ反射されるように、したがって、完全な色の全域を与える画素を提供するように制御される。その上、強い白色は上方のブランクＬＣアクティブ層２１０を極端な散乱状態へ切り換えることにより実現され、強い黒色は下方の黒色素ドープトＬＣアクティブ層２１２を極端な散乱状態へ切り換えることにより実現される。よって、発明は、純粋な黒と純粋な白を提供する。好ましい実施形態では、着色背面ストリップ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃは、シアン・マゼンタ・イエロー（ＣＭＹ）スキームに従い、ＬＣアクティブ層はスメクティックＡ液晶材料で作られる。

代替的に、図９に示されたタイプの積層コンフィギュレーションが以下で詳述されるように実施され得る。

図２〜９に示されたタイプの複数の構造体は、各画素および各画素内のサブ画素の個々の制御によってカラー画像フォーメーションを可能にする図３に示されるような広告板を形成するアレイとして、画素フォーメーションに配列される。広告板に加えて、この配置は、遠方から見ることができるようにアレンジされた、大型、低リフレッシュレートまたは実質的に変化しないディスプレイ、たとえば、明るいまたは可変の周辺光環境で使用される、機械計装、呼び出し板、軍事ハードウェア制御機器のような、ポスター、または、その他の情報ディスプレイに有用である。

スメクティックＡ液晶材料は、整列させ、多安定性を可能にする非常に安定したフォーカルコニック（散乱）構造体を形成することが容易である。スメクティックＡ液晶材料は、高次パラメータを得るため十分に色素を概ね整列するときに、色素を伴うゲストホスト混合物のための優れたホストを作る。スメクティックＡ液晶材料は、広い相温度範囲で調製され得る。高い誘電体異方性のために、スメクティックＡ液晶材料は、１０マイクロメートルの厚さのセル内において約１００Ｖの付近で散乱状態から切り換えられる。スメクティックＡ液晶材料の使用のため、（８個以上の安定状態が可能である）多安定ディスプレイが提供され、この多安定ディスプレイは、切り換えられたときに、切り換えられた状態に留まり、黒色素ドープトＬＣアクティブ層によって、階調範囲を有する静的画素を与える。これは、ディスプレイが機能するために継続的な電気の供給を必要としないことを意味する。これは、動作コストの削減を意味するだけでなく、ディスプレイが商用電気を利用できない遠隔位置に設置できることを意味する。たとえば、バッテリー電力、または、ＬＣアクティブ層を切り換える能力を備えた携帯型サービスユニットが希望の像を表示するため導入される。さらに、この構造体は、屋外視聴の場合でさえ、長い寿命と優れた安定性とを提供する。さらに依然として、このような静的または準静的配置では、スイッチング時間の減速化が許容され、その結果として、パッシブマトリクススイッチング構造体が採用され得る。これは、アクティブマトリクススイッチングおよび薄膜トランジスタＴＦＴを必要とするディスプレイによって使用される製造プロセスより容易かつ安価な製造プロセスをもたらす。

図２へ戻って、発明がより詳細に理解される。各ＬＣアクティブ層２１０、２１２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）のような適当な導電性材料内で一方側または両側が覆われたガラス基板のような適切な保護基板２２０、２２２、２２４、２２６に上部および下部で閉じ込められる。好ましくは、ＩＴＯのような適当な導電性材料内で一方側または両側が覆われたプラスチック基板が使用される。ＬＣアクティブ層の整列のため必要とされる処理温度に耐え得る透明プラスチックが適当であろう。ＬＣＤで使用される従来型のプラスチックは複屈折を伴わずに作られる。しかし、多数の従来型のＬＣＤとは異なり、偏光子が本発明では使用されないので、複屈折は重要ではない。したがって、複屈折を有する材料、たとえば、（ＤｕＰｏｎｔからのＭｙｌａｒまたはＭｅｌｉｎｅｘのような様々な商標名で知られている）ポリエステル（ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート））、または、ナイロンが使用される。このような材料は、処理中に伸張が可能であり、固有の複屈折を有し、偏光子に基づくＬＣＤに不適当になる。当然ながら、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）のような液晶に使用された従来型のプラスチック材料が使用される。

ＬＣ画素の厚さは主としてガラス基板によって決まる。プラスチック基板はガラス基板より何倍も薄くすることが可能であり、たとえば、２００μｍの厚さにされ得る。よって、プラスチックの使用は、大きな視角を可能にするより薄い画素を作ることができるという利点がある。付加的な利点は、プラスチック基板がより容易かつ安価に製造できることである。

各ＬＣアクティブ層とその基板は、単一ＬＣ素子として取り扱える。２個のＬＣ素子は比較的小さな空隙２２８によってさらに隔てられる。この空隙の相対的なサイズは、上部白色層の散乱効果を高めるために役立つ光学的接触が２枚の基板の間で行われない限り、重要ではない。下方のＬＣ素子２１２；２２４；２２６は、より散乱性の光経路に起因した下部黒色層における吸収を高めるために空隙２３０によって背面２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃから隔てられるが、空隙距離は画素寸法の半分を超えるべきではない。

スメクティックＡ液晶材料は、好ましくは、シアノビフェニル成分（Ｍｅｒｃｋ）またはシロキサン材料（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能）の混合物である。非キラルスメクティックＡを与える材料、たとえば、適当なＬＣ部分および炭化水素直鎖を伴うシロキサン、または、８ＣＢと１０ＣＢの混合物のようなシアノビフェニルが適当である。

背面は、図４に示されているように、通常のプラスチックシート４１２上の固体カラー塗装４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、または、図５に示されているように、高輝度のための高反射性アルミニウムコーティング５１２を背面に伴う透明カラープラスチックシート５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃの何れかによって作られる。両方の構造体は、サブ画素のためのカラーストリップを提供する。表面レリーフ構造体が、たとえ、視角を犠牲にしても、明度を高めるためにこれらの表面にエンボス加工される。代替的に、白色反射器、その他の非鏡面反射器、または、利得付きの反射器が使用される。発光性若しくは蛍光性の塗料またはプラスチックは、輝度を高めるので有利である。

前述のように、ＬＣアクティブ層の各セレクタ素子のための電極として機能するＩＴＯ基板コーティングを伴う適切なスイッチング構造体がＬＣディスプレイを制御するため設けられる。たとえば、熟練した読者によく知られているタイプのパッシブマトリックス構造体が採用され得る。適当なパッシブマトリックススキームは、ブランキングおよび「第３のセレクト」スキームであり、ここで、セルが最初に低周波数（たとえば、５０Ｈｚ）電圧で完全に散乱させられ（ブランク化され）、次に、パターンが「データ」電圧（Ｖｄ）の２倍に等しい高周波（たとえば、２ｋＨｚ）「ストローブ」電圧（Ｖｓ）を用いて、すなわち、Ｖｓ＝２Ｖｄを用いて同時に１ラインずつ行をアドレス指定することにより装置内でクリアされる。Ｖｄは、同時に、かつ、Ｖｓと同じ周波数で各列に供給される。データ電圧は、ストローブ電圧と同位相である（Ｖｓからの減算）か、または、位相が一致しない（Ｖｓへの加算）。よって、クリアされていない画素は、Ｖｓ−（＋Ｖｄ）＝Ｖｄを受け、クリアされた画素は、Ｖｓ−（−Ｖｄ）＝３Ｖｄを受ける。行がアドレス指定されていないとき、行は接地されるので、両端間にＶｄだけを受ける。したがって、セルが３Ｖｄによって切り換えられ、Ｖｄによる影響を受けないと仮定するならば、パターンが形成される。

ディスプレイは、遠隔リフレッシュの機能を備え、すなわち、ディスプレイは、ディスプレイの直ぐ近くにサービスエンジニアが物理的に存在することを要求することなく、遠隔的にリフレッシュされ、変更され、更新され、サービスされる。したがって、従来はアクセスが不可能であり、サービスすることが困難であったディスプレイ位置がより容易かつ高い費用効率でサービスされる。

遠隔リフレッシュは、遠隔制御可能なスイッチング構造体を備えることによって実行される。たとえば、ディスプレイ制御信号は、無線接続または有線接続を介してスイッチング構造体へ伝送される。代替的に、スイッチング構造体は、希望の時間にディスプレイを自動的に更新させる更新スケジュールを用いて予めプログラムされてもよい。

再度図２を参照すると、動作中に、スメクティックＡ液晶画素の上部ブランク（ドープされた色素無し）ＬＣアクティブ層２１０は、透過される光または散乱される光の比率を制御するため使用される。上部ＬＣアクティブ層２１０が極端な散乱状態へ切り換えられるとき、光の大部分は、ＬＣアクティブ層の中を透過するのではなく、散乱される。したがって、画素は白色に見える。代替的に、上部ＬＣアクティブ層が極端なクリア状態へ切り換えられるならば、光は上部ＬＣアクティブ層を通過し、次に、下部黒色素ＬＣアクティブ層２１２に達する。同様に、黒色素ＬＣアクティブ層２１２は、光の一部が空隙２３０を通過して黒色ストリップ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃへ至るように、異なる比率で透過される光および吸収される光を制御する。３色の主色（シアン、マゼンタおよびイエロー、ＣＭＹ）と、黒色ＬＣアクティブ層２１２を介する黒さ（Ｋ）とを混合することにより、ディスプレイは、ＣＭＹＫ表色系に基づく色域の範囲が設けられる。これらの３色の主色は、輝度が反射モードに入るので、３原色（赤、緑および青）よりも好ましい。理論的に、シアン、マゼンタおよびイエローは、白色周辺光の３分の１だけを吸収し、残りを反射するのに対し、赤、緑および青は、それぞれ、光の３分の２を吸収する。したがって、反射モードディスプレイの場合に非常に重要な利点である、はるかに強い明るさが達成される。しかし、高い色飽和が必要とされるある種の状況では、ＣＭＹＫ系ではなく、ＲＧＢ系が適用される。

（適切な光学的またはデカップリングギャップ不連続性で置き換えることができる）空隙２２８および２３０の寸法の選択もまた構造体２００の動作に影響を与える。下部黒色素ＬＣ素子２２４；２１２；２２６とカラー背面２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃとの間の空隙２３０は、空隙距離を増大するときに散乱効果が著しく増大されるので、非常に重要である。同様に、２個の液晶素子２２０；２１０；２２２と２２４；２１２；２２６との間の空隙２２８は、上部ブランクＬＣアクティブ層の散乱効果を高めるために役立つ。

特に、下部ＬＣ素子２２４；２１２；２２６と背面２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとの間に空隙２３０によって設けられた分離は、最適化されたコントラストおよび色飽和のため重要である。ディスプレイのコントラストおよび色飽和は、この空隙距離を増大させることによって改良されることが分かった。しかし、空隙が大きくなると、視角が小さくなるので、トレードオフがあり、特に、正面から直接的ではなく、ある角度から大きな空隙を伴う構造体を見ることによって、一部の色情報は失われる。空隙距離が画素寸法より大きい場合、このような視差問題が特に起こり得る。一つの可能な実施形態では、画素（すなわち、３個の基本色背面ストリップの組）の寸法はミリメートルのオーダーであり、たとえば、カラーストリップ毎に２ｍｍピッチ幅、したがって、画素毎に６ｍｍであり、好ましい空隙は、２ｍｍ未満であり、約１〜２ｍｍである。一般的に、空隙の寸法は、視角を改善するためできるだけ小さくすることと、優れた黒色状態、すなわち、光がＬＣアクティブ層へ浸透しないように高いコントラストおよび色飽和を与えるため十分に大きくすることとの間で、適当な妥協が行われるように決められる。空隙（または、適切な光学的デカップリング不連続性）の精密な寸法および相対的な比、ならびに、画素寸法は、ディスプレイの意図されたアプリケーションに依存し、決まりきった実験によって決定される。

ＬＣ素子２２０；２１０；２２２と２２４；２１２；２２６との間（すなわち、支持基盤２２２と２２４との間）の空隙２２８、または、適切な光学的デカップリング不連続性が設けられる理由は、たとえば、２個のＬＣ素子の間で屈折率が一致する液体を使用することによる光学的接触が、散乱効果を高めることがなく、特に、背面カラーストリップ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃはこのような配置において効率的に遮られないからである。しかし、たとえば、１ｍｍ未満の範囲内の非常に小さな空隙またはその他の不連続性を残すことは、結果を改善し、確かに、空隙を用いると、下部黒色素ＬＣ素子２２４；２１２；２２６は、カラー背面２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃからの光を遮るために、上部ブランクＬＣ素子２２０；２１０；２２２を実際に補助することが分かった。これは、システムが異なる屈折率の隣接層（基板、ＬＣアクティブ層および空隙）を伴うサンドイッチ状の構造体であるからである。背面から反射される光は、より良い散乱効果が得られるように、これらの層の間でより多く散乱される。

前述のように、下部ＬＣ素子と背面２１４との間には比較的大きな空隙が好ましいが、これは視角を減少させるという代償を払うことになる。したがって、背面の一つの提案された好ましい形式が図６に示されている。特に、背面６００は、空隙６０４によって、全体的に６０２で表された前述のタイプのＬＣ構造体から隔てられた異なる色６００ａ、６００ｂ、６００ｃからなるサブ画素を含むことが分かる。各サブ画素６００ａ、６００ｂ、６００ｃは、背面に対して垂直にＬＣ構造体６０２まで延びる側壁と共に、背面６００上に後方平面部を含む。たとえば、サブ画素６００ａから分かるように、側壁６０６ａ、６００６ｂもまた、背面と同じように着色されるか、または、覆われる。その結果、見る人６０８は、図示された凹型の画素カラー反射器のために、大きな視角であっても、各サブ画素６００ａ、６００ｂ、６００ｃからカラー情報を見ることができる。この場合もまた、空隙サイズに関するトレードオフがあり、特に、空隙がサブ画素寸法と比較して大きい場合に、カラーは光が空隙内を移動する距離の差に起因して異なる階調で見えるため、サブ画素は均一に見えないので、したがって、この場合もまた、空隙の好ましいサイズは１サブ画素のサイズのオーダーである。

図７ａおよび７ｂを参照すると、サブ画素の代替的な形式が示されている。特に、各サブ画素７００は、一般的に形が半球状であり、全体的に７０２で表されたＬＣ構造体に対向する内面が着色されまたは覆われている。その結果、見る人７０４は、法線の両側に９０°までの視角を有する。図示された構造体のため、サブ画素７００は、空隙が大きな場合でさえ、視角とは無関係に同じように見える。たとえば、画素が直径５ｍｍであるならば、光は空隙内を常に同じ距離だけ移動するので、空隙もまたすべての視角に対して５ｍｍまで増大し得る。

今度は図８ａおよび８ｂを参照すると、前述のようにそれぞれが異なるサブ画素カラーからなる複数のサブ画素８００が、全体的に８０２によって表された、前述のタイプのＬＣ構造体と共に示されている。図８ｂから分かるように、この場合、サブ画素背面は、側面がほぼ半円筒である。その結果、１８０°の範囲の視角が水平次元内で依然として利用可能であるが、図８ｃにおいて分かるように、垂直面内では、より制限された視角、たとえば、法線の両側で１０°の視角が見る人８０４によって利用可能である。

図９に示された第２の実施形態では、全体的に９００で表された代替的なＬＣ構造体が示されている。この構造体は、高反射率を与えるアルミニウムまたはその他の金属で覆われた背面基板または背面エリア９０２を含む。代替的に、白色反射器、その他の非鏡面反射器、または、利得付きの反射器が使用される。第１の実施形態と同じように、この反射型背面エリアは、矩形形状、半球形状、または、半円筒形状のうちの一つを有する。これらのカラー色素をドープされたスメクティックＡ液晶アクティブ層９０４、９０６、９０８が設けられ、それぞれ、一方側または両側がインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）で覆われたプラスチックまたはガラス基板のような適切な保護基板９１０の間に挿まれる。各ＬＣアクティブ層とその基板は、単一ＬＣ素子として取り扱われる。３層のカラー色素ドープトスメクティックＡ液晶アクティブ層は、（適切な光学的デカップリング不連続性によって置き換えてもよい）空隙９１２によって背面反射エリアから隔てられる。下部ＬＣ素子９０８；９１０と反射背面エリア９０２との間に空隙２３０によって設けられた分離は、最適化されたコントラストおよび色飽和のため重要である。しかし、空隙が大きくなると、視角が小さくなるので、トレードオフがある。画素のサイズは、好ましくは、２〜１０ｍｍ、より好ましくは、３〜６ｍｍのサイズ範囲内に入る。６シートのサイズのポスターに適した一つの可能な実施形態では、画素の寸法は６ミリメートルのオーダーであり、好ましい空隙は、約１〜２ｍｍである。この場合も、一般的に空隙は、視角を改善するためできるだけ小さくすることと、優れたカラー状態、すなわち、高いコントラストおよび色飽和を与えるため十分に大きくすることとの間で、適当な妥協が行われるように寸法が決められる。好ましくは、空隙は画素の寸法の２０％という最大値までの寸法が決められる。

積層カラー色素ドープトＬＣアクティブ層は、３原色の赤、緑および青のうちの一つをそれぞれ吸収する主色素のシアン、マゼンタおよびイエロー（順不同）でドープされる。ペリレンに基づく色素は、直射日光下で色あせたり、白くなったりすることがなく、屋外用途のため適切な安定した色を与えるため適している。

本構造体では、周囲白色光は、各ＬＣアクティブ層９０４、９０６、９０８において部分的に吸収されるが、一部は散乱される。散乱された光の一部分は直接的に反射され、残りはアクティブ層の中を通過し、背面９０２の金属被覆表面によって反射される。各アクティブ層中の色吸収比率を制御することにより、完全な色範囲を伴う画素が得られる。ディスプレイパネル上の異なる着色画素のアレイは、変調されたカラー画像を形成する。

周囲白色光は、好ましくは、バランスのとれたカラー選択を行うため、３層のアクティブ層９０４、９０６、９０８のすべてを通過する。液晶が高複屈折を有するならば、多くの光は、通過して次の層へ達するのではなく、上部層によって散乱され、遮られる。したがって、低複屈折液晶が好ましい。その上、２個の隣接したＬＣ素子の間での光学的接触が必要である。よって、屈折率が一致する液体が必要に応じてセル間に使用される。

図示された実施形態では、好ましいＬＣ材料は低複屈折を有する。一つのこのような材料は、低複屈折を有するので共役環をもたない材料である。屈折率が一致する液体は、基板と非常に近い屈折率、すなわち、ガラス基板の場合に１．５０を有する。

個々のサブ画素と完全なアレイとが製造される方法は当業者によく知られているので、ここでは詳細に説明されない。同様に、スメクティックＡ液晶材料の生産、および、適切な場合に、カラードーピングと、ＬＣセルの形成は、適切なプロセスを使用して実行される。前述されたような反射型背面と反射器側面の製造は、パッシブマトリックス制御の導入を可能にするような適切な方法に準拠する。画素またはサブ画素は個別に製造され、アレイ状に取り付けられ、または、アレイ全体が同時に製造される。

適切な色系、たとえば、ＣＭＹまたはＲＧＢが採用されることが理解されるであろう。ＣＭＹが採用される場合、希望の色の取得を可能にさせ、既存のＲＧＢ制御ソフトウェアが装置を制御するための簡単なソフトウェアまたはハードウェア調整を用いて実施されることを可能にさせるため、読者に明白であるような適切なマッピングと共に既存のＲＧＢスキームを使用することが可能である。実際には、これらのサブ画素のそれぞれに８ビットの色範囲（したがって、１画素について２４ビット）を伴うＣＭＹＫスキームを使用すると、２．５×１０^７色が得られ、１．７×１０^７色が得られる２４ビットＲＧＢ系を改良することが分かった。

画素の安定性と大型サイズのため、ＬＣ構造体の一つの好ましい実施は、図３に示されているように、ポスターまたは類似した構造体の中にある。上部ブランク（色素無し）ＬＣ素子３１０と、下部黒色ＬＣ素子３１２と、反射型背面２１４とを備えるＬＣ構造体２００は、ディスプレイ３００、たとえば、遠方から、および／または、多数の見る人によって同時に見ることができる、掲示板、公共の標識若しくは標識板、広告板若しくはその他の看板、および、実際には、あらゆる屋内若しくは屋外ディスプレイを形成するようにアレイ状に並べられる。これらのアプリケーションは、高解像度も高リフレッシュレートも必要としない。これらのアプリケーションは、小型ディスプレイのため使用される数十センチメートル、または、数メートルの視距離とは異なり、典型的に、長い距離、たとえば、１０メートル以上の距離から見られる。

広告業界は、大きな視角（好ましくは、ディスプレイの法線を中心として１２０°）に亘って適度な画質を有する大型ディスプレイ、６シート（１．８ｍ×１．２ｍ縦長）から６４シート（３．０ｍ×８ｍ横長）まで変化するサイズを必要とする。従来型のディスプレイは、このような広い視角を達成不可能であり、通常は、６０°の範囲内だけを達成する。

さらに、多数の企業は、それらのロゴまたは広告と関連した特定の色を有し、忠実性の高い色マッチング、すなわち、正確な色がポスターに再現されることを要求する。したがって、ディスプレイは、色の完全な全域を再現する能力を備える必要がある。ブラッグ反射器に基づくディスプレイのような多くのディスプレイは、本発明による構造体とは違って、忠実性の高い色マッチングのため必要とされる色の完全な全域を再現できない。

さらに、ポスター位置が接近不可能であり、サービスをすることがより難しい場合、サービス、特に、ディスプレイの変更に伴うコストは劇的に増加する。接近不可能であり、サービスが困難なポスター位置には、橋の側面、オーバーヘッドガントリー、または、キャンペーン立ち上げ要求と同期したポスターサービスへのアクセスを可能にしない場所が含まれる。電子広告板は、遠隔的にリフレッシュできる能力のため、サービスを受けるための物理的なアクセスを必要としないので、サービスのスケジューリングと、広告板の更新の同期と、サービスに伴う健康および安全上の問題点とが緩和される。これらの位置は、表示エリアが広く、かつ、見る可能性のある人が多いので、高価値である傾向があるが、これまでは利用することが経済的ではなかった。その上、これらの位置の寸法は、多くの場合に、たとえば、６シートから６４シートまでの業界標準サイズおよび形状ではなく、これはワンオフ印刷のランによる付加的な費用が必要であることを意味する。このことは、希望の寸法と形状で、画素、画素のアレイ、または、アレイのパネルに簡単にタイルを張る本発明によれば問題がない。

大型ディスプレイにおける重要な概念は、ディスプレイの画素または素子が個別には識別できないが、一体的に併合または融合して視距離として定義される画像融合距離である。表示された画像が正確、かつ、画素化されずに見えるため、視距離は融合距離より大きくする必要があり、画素サイズが大きくなると、融合距離が長くなる。大きな視距離は大きな融合距離を許容し、代わって、大きな融合距離は大きな画素サイズの使用を可能にする。画素が大きいほど、より正確には、画素幅（反射の方向に対して横方向の寸法）の、画素厚さ（反射の方向と平行な寸法、すなわち、背面、空隙、ＬＣアクティブ層および基板の総厚に対する比が大きいほど、大きな視角を有するという付加的な利点がある。

本発明は、発明の意図されたアプリケーションに対し、発明が２〜１０ミリメートルの範囲の寸法をもつ大きな画素サイズを使用できるという事実を利用する。たとえば、６シートサイズにされたポスターは、小型ディスプレイのため使用されるサブミリメートル画素サイズと比較して、サイズが３〜６ミリメートルの画素を有する。さらに、本発明は、５／１から２０／１まで変化する画素幅／厚さ比のような高い画素幅対画素厚さの比を使用するが、より好ましくは、第１の実施形態のため８／１から１２／１まで変化し、第２の実施形態のため１０／１から１４／１まで変化する比を使用する。１０／１の画素幅／厚さ比は、第１の実施形態のため最も好ましく、これは、約１２０°の満足できる視角を提供する。約１２／１の画素幅／厚さ比は、第２の実施形態のため最も好ましい。

その結果、可視性と融合距離との間の有利な妥協策が得られ、実際には、６シートポスターの場合に、１０ｍ程度の短い融合距離が達成される。

上記の配置の結果として、知られているアプローチに重要な改良がなされる。たとえば、「Ｍａｇｉｎｋ」によって製造された一つの知られているＬＣポスターは、堅固なピッチコレステリックを備えるブラッグ反射器に依拠する。このような配置は、ブラッグ反射器によって選択されたスペクトル色に制限される。これは、完全な色の全域を再現することが確実に不可能であり、忠実性の高い色マッチングを提供できない。

あらゆる実施形態または従属的な実施形態のコンポーネントおよび特長はいずれもが、必要に応じて、その他の実施形態と併合され得ることが理解されるであろう。スメクティックＡの特性に対応する必要な特性を有するあらゆるタイプの液晶が使用され得る。たとえば、プラスチック液晶を使用すること、または、液晶を基板中に分散させることが可能である。

上記実施形態は空隙を含む。しかし、代替的な実施形態では、空隙またはその他の光学的若しくはデカップリングギャップ不連続性が存在しないことがある。すなわち、ＬＣ素子が相互に光学的に接触し、かつ、背面と光学的に接触するように、第１の実施形態から空隙２２８と２３０の一方または両方が取り除かれ、同様に、第２の実施形態から空隙９１２が取り除かれた代替的な実施形態がある。

（入射光が太陽光、周辺光、または、特定の適切な光源のようなソースから生じる）反射モードについて上述されているが、反射型背面が適切なタイプの光源によって置き換えられ、必要に応じて、カラーフィルタがカラー反射部を置き換えるバックライト透過モードが代わりに採用され得ることが理解されるであろう。バックライトモードでは、反射領域と着色反射型背面エリアとを有する代わりに、（着色フィルタを使用する）カラー表示領域またはカラー表示背面エリアが存在し、ここで、バックライトが表示方向に表示光を作成し、ＬＣアクティブ層が表示方向に配置される（表示方向は反射方向と等価である）。

同様に、ＣＭＹＫカラースキームについて説明されているが、代替的に、ＲＧＢスキームが使用され、より飽和したＲＧＢカラーを提供するか、または、その他の適切なカラースキームが採用され得る。ＬＣ素子は、カラードープされているか、ブランクであるか、黒色ドープされているかとは無関係に、適切な順番に設置される。画素およびサブ画素は、適切なコンフィギュレーションを構成し、サブ画素は希望のディスプレイを実現するために適切な形状からなる。

従来タイプのＬＣ構造体を示す斜視図である。 発明の第１の実施形態によるＬＣ構造体を示す側断面図である。 広告板を形成する第１の実施形態によるＬＣディスプレイ構造体のアレイの切欠斜視図である。 第１の実施形態において使用される第１のタイプの反射器の側断面図である。 第１の実施形態において使用される第２のタイプの反射器の側断面図である。 第１の実施形態による反射器構造体の側断面図である。 第１の実施形態のための代替的な反射器構造体の側断面図である。 図７ａの詳細図である。 第１の実施形態のためのさらなる代替的な反射器構造体の側断面図である。 図８ａの詳細図である。 図８ａの画素の分解図である。 発明の第２の実施形態によるＬＣ構造体の側断面図である。

Claims (51)

1. それぞれ第１の色及び第２の色を反射するためにアレンジされ、反射方向に対して横向きに配置された第１の反射領域および第２の反射領域を備え、
   各領域が、反射型背面エリアと前記領域から反射された光を制御するため制御可能であるセレクタとを含む、
   液晶構造体。
2. 前記セレクタが液晶素子である、請求項１に記載の構造体。
3. 前記液晶素子がスメクティックＡ液晶を備える、請求項２に記載の構造体。
4. 前記液晶素子が、ガラス基板に閉じ込められた液晶をさらに備える、請求項２または３に記載の構造体。
5. 前記液晶素子が、プラスチック基板に閉じ込められた液晶をさらに備える、請求項２または３に記載の構造体。
6. 前記プラスチック基板が複屈折（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ）プラスチックを備える、請求項５に記載の構造体。
7. 前記反射方向に前記反射型背面エリアと前記セレクタとの間に光学的デカップリングギャップをさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の構造体。
8. 前記セレクタが黒色素をドープされている、請求項１から７のいずれか一項に記載の構造体。
9. シアン、マゼンタ、および、イエロー、または、赤、緑、および、青のうちの一方を備える反射領域を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の構造体。
10. 前記反射方向に前記反射領域の上に重ね合わされ、入射光を透過または散乱させるために制御可能である、制御可能な反射器をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の構造体。
11. 前記反射器が液晶素子である、請求項１０に記載の構造体。
12. 前記液晶素子がスメクティックＡ液晶を備える、請求項１１に記載の構造体。
13. 前記液晶素子がガラス基板に閉じ込められた液晶をさらに備える、請求項１１または１２に記載の構造体。
14. 前記液晶素子がプラスチック基板に閉じ込められた液晶をさらに備える、請求項１１または１２に記載の構造体。
15. 前記プラスチック基板が複屈折プラスチックを備える、請求項１４に記載の構造体。
16. 前記反射方向に前記反射器と前記セレクタとの間に光学的デカップリングギャップをさらに備える、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の構造体。
17. 前記背面エリアが、前記反射方向に対してほぼ横向きの中央部と前記反射方向に対してほぼ平行である側方部とを備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載の構造体。
18. 前記背面エリアが、矩形形状と半球形状と半円筒形状のうちの一つを有する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の構造体。
19. 前記反射方向に対して横方向の当該構造体の寸法が、前記反射方向における当該構造体の寸法より、５〜２０倍、より好ましくは、８〜１２倍、最も好ましくは１０倍大きい近似範囲に入る、請求項１から１８のいずれか一項に記載の構造体。
20. 前記反射領域が反射カラーストリップを備える、請求項１から１９のいずれか一項に記載の構造体。
21. 前記反射領域が前記反射方向に反射器の上に重ね合わされたカラーフィルタを含む、請求項１から１９のいずれか一項に記載の構造体。
22. 請求項１から２１のいずれか一項に記載の複数の構造体を備える液晶アレイ。
23. 前記セレクタを制御するためにアレンジされたパッシブマトリックスをさらに備える、請求項２２に記載のアレイ。
24. 反射領域と、前記反射領域から反射される光を制御するため制御可能であるセレクタと、反射方向に前記反射領域の上に重ね合わされ、入射光を透過または散乱させるため制御可能である反射器素子とを備える、液晶構造体。
25. 前記反射方向に反射背面領域と前記セレクタとの間に光学的デカップリングギャップをさらに備える、請求項２４に記載の構造体。
26. 前記セレクタが黒色素をドープされている、請求項２４または２５に記載の構造体。
27. 反射型背面エリアと、反射領域から反射された光を制御するため制御可能であるセレクタとを備える反射領域を備え、
    前記反射型背面エリアと前記セレクタとの間に光学的デカップリングギャップをさらに備える、
    液晶構造体。
28. 反射型背面エリアと、反射領域から反射された光を制御するため制御可能であるセレクタとを備える反射領域を備え、
    前記背面エリアが、反射方向に対してほぼ横向きである中央部と前記反射方向に対してほぼ平行である側方エリアとを備える、
    液晶構造体。
29. 前記背面エリアが、矩形形状と半球形状と半円筒形状のうちの一つを有する、請求項２８に記載の構造体。
30. 対応する色を吸収するためにアレンジされ、スタック状の関係で配置された第１の吸収領域および第２の吸収領域を備え、
    各吸収領域がカラー色素をドープされたスメクティックＡ液晶を備える、
    液晶構造体。
31. 前記吸収領域が、シアン、マゼンタ、および、イエロー、または、赤、緑、および、青の吸収領域の一方を備えるカラー色素をドープされたスメクティックＡ液晶を備える、請求項３０に記載の構造体。
32. 前記吸収領域が積み重ねられたバックライトエリアをさらに備える、請求項３０または３１に記載の構造体。
33. 前記吸収領域が積み重ねられた反射型背面エリアをさらに備える、請求項３０または３１に記載の構造体。
34. 前記反射型背面エリアと前記吸収領域との間に光学的デカップリングギャップをさらに備える、請求項３３に記載の構造体。
35. 前記反射型背面エリアが、反射方向に対してほぼ横向きの中央部と、前記反射方向に対してほぼ平行である側方部とを備える、請求項３３または３４に記載の構造体。
36. 前記反射型背面エリアが、矩形形状と半球形状と半円筒形状のうちの一つを有する、請求項３３から３５のいずれか一項に記載の構造体。
37. 前記反射方向に対して横方向の当該構造体の寸法が、前記反射方向における当該構造体の寸法より、５から２０倍、より好ましくは、１０〜１４倍、最も好ましくは１２倍大きい範囲に入る、請求項３０から３６のいずれか一項に記載の構造体。
38. 請求項３０から３７のいずれか一項に記載の複数の構造体を備える液晶アレイ。
39. 前記吸収領域を制御するためにアレンジされたパッシブマトリックスをさらに備える、請求項３８に記載のアレイ。
40. 反射型背面領域と、前記領域から反射された光を制御するため制御可能である液晶セレクタとを備え、
    画素構造体の寸法が反射方向における寸法より、５〜２０倍、より好ましくは、１０〜２０倍大きい範囲に入る、
    液晶画素構造体。
41. 反射型背面領域と液晶素子とを備え、
    画素構造体の寸法が２〜１０ｍｍの範囲に入る、
    液晶画素構造体。
42. ディスプレイを制御するスイッチング構造体を遠隔的に制御するステップを備える、ＬＣディスプレイを遠隔的にリフレッシュする方法。
43. 有線接続または無線接続を介して制御信号を伝送することにより前記スイッチング構造体を遠隔的に制御するステップを備える、請求項４２に記載の方法。
44. それぞれ第１のカラーおよび第２のカラーを表示するためにアレンジされ、表示方向に対して横向きに配置された第１のカラー表示領域および第２のカラー表示領域を備え、
    各領域がカラー表示背面エリアと前記領域からの表示光を制御するため制御可能であるセレクタとを含む、
    液晶構造体。
45. 各カラー表示背面エリアが反射型背面エリアを備える、請求項４４に記載の構造体。
46. 各カラー表示背面エリアがバックライトエリアを備える、請求項４４に記載の構造体。
47. 前記反射型背面エリアまたは領域と前記セレクタまたは吸収領域とが光学的に連続的に結合されている、請求項１、２４、２８または３３に記載の構造体。
48. 請求項１から４７のいずれか一項に記載の少なくとも一つの構造体またはアレイを備える、ディスプレイ。
49. 請求項１から４８のいずれか一項に記載のタイルを張られた構造体またはタイルを張られたアレイを備える、ディスプレイ。
50. 請求項１から４９のいずれか一項に記載の構造体のアレイを備える、広告板。
51. 実質的に図面を参照して明細書中で説明された構造体、アレイ、ディスプレイ、または、広告板。

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