(57)【要約】【課題】本発明のディスプレイは、画像を両面で同時にフルカラー表示でき、可視範囲が広く、コントラストが高く、表示効果に優れ、薄型化・軽量化され、環境に優しく、輻射がない。【解決手段】本発明に係るスメクティック液晶カラーディスプレイは、第１基体層と、第２基体層とを含み、前記第１基体層と前記第２基体層との間に混合層が設けられ、前記混合層は、スメクティック液晶と添加物とで混合して形成され、前記第１基体層は、前記混合層に向いた側に第１導電性電極層が設けられ、前記第２基体層は、前記混合層に向いた側に第２導電性電極層が設けられ、前記第１導電性電極層のうち一方側または前記第２導電性電極層のうち一方側にカラーフィルタが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基体層と第２基体層とを備えるスメクティック液晶カラーディスプレイにおいて、
前記第１基体層と前記第２基体層との間に混合層が設けられ、前記混合層は、スメクティック液晶と添加物とを混合して形成され、前記第１基体層の前記混合層に向いた側に第１導電性電極層が設けられ、前記第２基体層の前記混合層に向いた側に第２導電性電極層が設けられ、前記第１導電性電極層のうち一方側または前記第２導電性電極層のうち一方側にカラーフィルタが設けられていることを特徴とする、スメクティック液晶カラーディスプレイ。  
【請求項２】
前記カラーフィルタはＲＧＢＷ型カラーフィルタであることを特徴とする、請求項１に記載のスメクティック液晶カラーディスプレイ。
【請求項３】
前記第１導電性電極層は、平行に並べた２Ｍのストリップ状行電極で構成され、前記第２導電性電極層は、平行に並べた２Ｎのストリップ状列電極で構成され、前記第１導電性電極層と前記第２導電性電極層とが２Ｍ×２Ｎのサブピクセルアレイを構成するように、前記第１導電性電極層の２Ｍのストリップ状行電極は前記第２導電性電極層の２Ｎのストリップ状列電極と直交し、
前記ＲＧＢＷ型カラーフィルタは、Ｍ×Ｎのカラーレンダリングユニットで構成され、各当該カラーレンダリングユニットは、２×２のマトリックス構造に配列された赤（Ｒ）色ブロック、緑（Ｇ）色ブロック、青（Ｂ）色ブロック及び白（Ｗ）色ブロックの４つの色ブロックで構成され、
前記第１導電性電極層と前記第２導電性電極層とが構成した２Ｍ×２Ｎのサブピクセルが２Ｍ×２Ｎの色ブロックと一対一で対応し、
１つの当該カラーレンダリングユニットのうち４つの色ブロックが対応する４つのサブピクセルは、１つのピクセルを構成することを特徴とする、請求項２に記載のスメクティック液晶カラーディスプレイ。
【請求項４】
前記カラーフィルタはＲＧＢ型カラーフィルタであることを特徴とする、請求項１に記載のスメクティック液晶カラーディスプレイ。
【請求項５】
前記第１導電性電極層は、平行に並べたＭのストリップ状行電極で構成され、前記第２導電性電極層は、平行に並べた３Ｎのストリップ状列電極で構成され、前記第１導電性電極層と前記第２導電性電極層とがＭ×３Ｎのサブピクセルアレイを構成するように、前記第１導電性電極層のＭのストリップ状行電極は前記第２導電性電極層の３Ｎのストリップ状列電極と直交し、
前記ＲＧＢ型カラーフィルタは、Ｍ×Ｎのカラーレンダリングユニットで構成され、各当該カラーレンダリングユニットは、１×３のマトリックス構造に配列された赤（Ｒ）色ブロック、緑（Ｇ）色ブロック、及び青（Ｂ）色ブロックの３つの色ブロックで構成され、
前記第１導電性電極層と前記第２導電性電極層とが構成したＭ×３ＮのサブピクセルがＭ×３Ｎの色ブロックと一対一で対応し、
１つの当該カラーレンダリングユニットのうち３つの色ブロックが対応する３つのサブピクセルは、１つのピクセルを構成することを特徴とする、請求項４に記載のスメクティック液晶カラーディスプレイ。
【請求項６】
前記第１基体層及び前記第２基体層の外部に向いた側に保護層が設けられ、
前記第１基体層側に設けられた当該保護層の前記第１基体層に向かう表面にＡＲ膜及び／またはＡＧ膜が設けられ、
前記第２基体層側に設けられた当該保護層の前記第２基体層に向かう表面にＡＲ膜及び／またはＡＧ膜が設けられていることを特徴とする、請求項１、２または４に記載のスメクティック液晶カラーディスプレイ。
【請求項７】
前記スメクティック液晶カラーディスプレイの周囲に照明光源が設けられていることを特徴とする、請求項１、２または４に記載のスメクティック液晶カラーディスプレイ。
【請求項８】
前記スメクティック液晶カラーディスプレイの周囲に照明光源が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載のスメクティック液晶カラーディスプレイ。
【請求項９】
前記添加物は導電性化合物であることを特徴とする、請求項１に記載のスメクティック液晶カラーディスプレイ。
【請求項１０】
前記スメクティック液晶は、混合総重量の９０％〜９９．９９９％を占め、前記添加物は、混合総重量の０．００１％〜１０％を占めることを特徴とする、請求項１または９に記載のスメクティック液晶カラーディスプレイ。
【請求項１１】
前記スメクティック液晶は、シロキシ基含有化合物、テトラシアノ−テトラオクチル−ビフェニルまたはテトラ（デシルアセテート）−テトラシアノ−ビフェニルのうちいずれか１つまたは幾つかの混合であり、前記添加物は、セチルトリエチルアンモニウムブロミドであることを特徴とする、請求項１０に記載のスメクティック液晶カラーディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年１１月０９日に中国特許庁へ提出した、発明の名称が「スメクティック液晶カラーディスプレイ」である中国特許出願第２０１０１０５３４２８２．５号に基づく優先権を主張し、その内容全体が引用により本出願に組み込まれる。
本発明は、表示装置に関し、特に、画像を両面でフルカラー表示可能なスメクティック液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、現在適用範囲が最も幅広く、最も有望なフラットパネルディスプレイの一つである。
【０００３】
従来の液晶ディスプレイは、いずれも、バックライト構造のディスプレイであって、順に積層された偏光板とプリズムとカラーフィルタなどの複数の光学シート層を含み、そのうち、偏光板とカラーフィルタは、画像のカラー表示を実現するために不可欠な重要な組成部分である。実際に使用するときは、光が偏光板を通過する際に５０％程度の光エネルギーのロスが生じ、さらにＲＧＢカラーフィルタを通過する際に４０％程度以上の光エネルギーのロスが生じてしまうことから、ディスプレイ自体の光透過率が非常に小さくなるため、表示する画像が適切な輝度及びコントラストに達するように、現在は、ディスプレイスクリーンの輝度よりも２〜３倍明るいバックライトにより補充するような措置をとっているが、逆にディスプレイのエネルギー消費が大幅に増加することになる。
【０００４】
現在、既存のカラー画像表示可能なスメクティック液晶表示装置は、液晶分層型染色といった方案を使用している。このようなスメクティック液晶表示装置は、一般に２層または３層の構造を備える。３層の構造を例とすると、各層の構造は、いずれも、主に上下の基体層と、上下の基体層の間の混合層とで構成されており、各層の構造における混合層に添加された二色性色素の色が異なるため（例えば、３層にはそれぞれシアン、マゼンタ、イエローの３色の異なる色の二色性色素が添加される）、各層の構造は、異なる色を表示し、このような３層の構造を積層して白色の反射板に設ければ、当該３層の構造の表示装置が形成される。３層の構造内の二色性色素の色を組み合わせて積層することにより、当該３層の構造の表示装置は、黒色及び白色の表示を含む、多色化画像表示の機能を実現することができる。しかし、このような液晶分層型染色方式を用いるスメクティック液晶表示装置には、以下の欠陥が存在している。実際に使用するときは、光が６つの基体層を通過した後反射し、反射率が３０％を超えていないため、表示装置の反射率が低く、表示要求を満たしていない。また、各層の構造におけるスメクティック液晶が完全透明状態にあっても、二色性色素分子が依然一定の吸光性を有することから、一定の色が現れてしまい、このような場合、光の透過率がより低くなり、一般に３０％よりもかなり低く、表示効果が期待を裏切るようなことになる。同時に、当該表示装置の画像全体は、３層の平面に表示されることに相当するため、異なる平面での光の反射により視差が発生し、表示効果に影響を与えてしまう。しかも、表示するたびに３層の構造の液晶分子を駆動しなければならないため、当該表示装置の外部駆動回路が非常に複雑で、表示装置全体の軽量性に影響してしまう。
【０００５】
また、従来の液晶ディスプレイに取り付けられたバックライトによる制限や、既存のカラー画像表示可能なスメクティック液晶表示装置に取り付けられた反射板による制限のため、これらは、いずれも画像を片面でしか表示できない。しかしながら、液晶表示技術の更なる発展に伴い、人々の液晶ディスプレイに対する要求も多様化し、両面表示可能な液晶スクリーンも、例えば、路上の広告板などの各分野において、応用のニーズが生じ始めている。
【０００６】
以上のように、光エネルギーの利用効率が高く、構造が簡単でコンパクト且つ両面表示可能なカラースメクティック液晶ディスプレイを設計することは、現在解決されなければならない課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、カラー画像を両面で表示可能なスメクティック液晶カラーディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を実現するため、本発明は、以下の技術案を採用する。
【０００９】
スメクティック液晶カラーディスプレイであって、第１基体層と、第２基体層とを含み、前記第１基体層と前記第２基体層との間に混合層が設けられ、前記混合層は、スメクティック液晶と添加物とで混合して形成され、前記第１基体層は、前記混合層に向いた側に第１導電性電極層が設けられ、前記第２基体層は、前記混合層に向いた側に第２導電性電極層が設けられるスメクティック液晶カラーディスプレイにおいて、前記第１導電性電極層のうちの一方側または前記第２導電性電極層のうちの一方側にカラーフィルタが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の利点としては、１．本発明のディスプレイは、一つの画像を前後両面で同時に表示できるとともに、両面で表示される画像の効果が優れている。２．従来の液晶ディスプレイ及び既存のカラー画像表示可能なスメクティック液晶表示装置に比べ、本発明のディスプレイは、偏光板も多層構造も使用していないため、本発明のディスプレイは、偏光板または多層構造による光エネルギーのロスを大幅に低減し、光エネルギーの利用率が大きく向上し、ディスプレイの輝度が増加し、表示効果が改善される。３．本発明のディスプレイは、単層のカラーフィルタを用いることでフルカラー表示の効果を達成できるとともに、本発明のディスプレイは、既存のカラー画像表示可能なスメクティック液晶表示装置の多層構造による視差の欠陥を解消したため、画像表示が鮮明で、コントラストが高く、ディスプレイ全体が軽量・薄型化し、外部駆動回路も複雑でなく簡単なものであり、ディスプレイの製作プロセスの複雑度及び製作コストが大きく抑えられる。４．本発明のディスプレイは、散乱光方式で結像し、透過及び反射式の結像に比べ、散乱光はあらゆる方向に存在しているため、本発明のディスプレイの視野角が拡大し、本発明のディスプレイは、各方向においていずれも優れた表示効果を備える。５．ＡＲ膜及び／またはＡＧ膜を設計することにより、本発明の保護層がディスプレイの表面に生じる鏡面反射を抑制する役割を果たし、ディスプレイの表面には光反射、眩光を発生しなくなり、見る者の視力を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付図面により、本発明の上述及びその他の目的、特徴、利点が一層明らかになる。全ての添付図面において、同じ符号は、同じ部分を示す。特に意図して、実際のサイズなどの比率に応じて縮小拡大し図面を作成したわけではなく、本発明の主旨を示すことに重点を置いている。
【００１２】
【図１】図１は、本発明に係るスメクティック液晶カラーディスプレイの第１実施例の構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係るスメクティック液晶カラーディスプレイの第２実施例の構造を示す図である。
【図３】図３は、横と縦のアレイ状に配列された第１及び第２の導電電極層を示す図である。
【図４】図４は、ＲＧＢＷ型カラーフィルタの構造を示す図である。
【図５】図５は、ＲＧＢ型カラーフィルタの構造を示す図である。
【図６】図６は、Ｒ色ブロックが赤色に示される場合の表示原理の説明図（光が第１の基体層から入射する）である。
【図７】図７は、Ｒ色ブロックが赤色に示される場合の表示原理の説明図（光が第２の基体層から入射する）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の上記目的、特徴及び利点をより明確で分かりやすくするため、以下、添付図面を参照しながら本発明の具体的実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
以下の説明において、異なる実施形態または例を複数提供することにより本発明の異なる構造を実現する。本発明を簡素化するため、以下の説明において特定の例の部材及び配置について説明する。勿論、これらは例示に過ぎず、本発明を限定することを意図していない。また、本発明は、異なる例において数字及び／またはアルファベットを重複して参考することができる。このような重複は、簡素化及び明瞭のためであり、それ自体は検討する各種の実施例及び／または配置の間の関係を示すものではない。また、本発明は、さまざまな特定の工程及び材料の例を挙げているが、当該分野における通常の技術者は、他の工程の適用可能性及び／または他の材料の使用も考慮することが可能である。
【００１５】
図１〜図２に示すように、本発明のスメクティック液晶カラーディスプレイは、第１基体層１１と第２基体層１２とを含み、第１基体層１１と第２基体層１２の材料は、ガラスまたはプラスチックから選択されてよい。そのうち、プラスチックは、透明プラスチックフィルムでもよいし、透明硬質プラスチック板でもよい。当該第１基体層１１と当該第２基体層１２との間に混合層１３が設けられ、当該混合層１３は、スメクティック液晶と添加物とで混合して形成され、当該第１基体層１１は、当該混合層１３に向いた側に第１導電性電極層１４が設けられ、当該第２基体層１２は、当該混合層１３に向いた側に第２導電性電極層１５が設けられている。第１導電性電極層１４及び第２導電性電極層１５が外部の駆動制御装置（図示せず）と接続され、第１導電性電極層１４及び第２導電性電極層１５が透明であって、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などであってよい。かつ、必要に応じて、例えば、アルミニウム、銅、銀など、補助用の金属電極を使用してもよい。当該第１導電性電極層１４のうちの一方側または当該第２導電性電極層１５のうちの一方側にカラーフィルタ１６が設けられている。
【００１６】
図１にはカラーフィルタ１６が当該第１導電性電極層１４の第１基体層１１に向いた表面に設けられた場合が示され、図２にはカラーフィルタ１６が当該第１導電性電極層１４の混合層１３に向いた表面に設けられた場合が示されている。カラーフィルタ１６が当該第２導電性電極層１５のうち一方側に設けられた場合は図示されていない。図１及び図２に示された、カラーフィルタ１６が当該第１導電性電極層１４のうちの一方側に設けられた場合を参照してご理解いただきたい。ここでは繰り返して説明しない。カラーフィルタ１６が当該第１導電性電極層１４のうちの一方側に設けられても、当該第２導電性電極層１５のうちの一方側に設けられても、いずれも本発明が達成しようとする有益な効果を実現できる。
【００１７】
当該混合層１３において、スメクティック液晶は、シロキシ基含有化合物、テトラシアノ−テトラオクチル−ビフェニル、テトラ（デシルアセテート）−テトラシアノ−ビフェニルのうちいずれか一つまたは幾つかの混合であり、当該添加物は、導電特性を含有する化合物、例えば、臭化セチルトリエチルアンモニウムなどの導電性イオン含有化合物である。当該混合層１３の厚さは、マイクロメートル級である。当該スメクティック液晶（ミクロには、スメクティック液晶分子と表現する。下記を参照）は、混合重量合計の９９％〜９９．９９９％を占め、当該添加物は、混合重量合計の０．００１％〜１０％を占める。当該添加物が合計混合重量に占める割合が、０．００１％を下回ると、添加物が少なすぎるため、添加物内のイオンの行列電極間電位差の変化による往復運動がスメクティック液晶分子の配列形態を変えることができず、すなわち、サブピクセルの色表示を制御できなくなる。当該添加物が合計混合重量に占める割合が、１０％を超えると、第１及び第２導電性電極層の間は、大量の添加物によりショートし駆動できなくなる可能性があるとともに、大量の添加物のため、混合層の抵抗率が低下し、その使用寿命に影響してしまう。例えば、当該スメクティック液晶が、混合重量合計の９０％を占めれば、当該添加物は、混合重量合計の１０％を占めてよい。さらに、例えば、当該スメクティック液晶が、混合重量合計の９９．９９９％を占めれば、当該添加物は、混合重量合計の０．００１％を占めてよい。さらに、例えば、当該スメクティック液晶が、混合重量合計の９５％を占めれば、当該添加物は、混合重量合計の５％を占めてよい。さらに、例えば、当該スメクティック液晶が、混合重量合計の９８％を占めれば、当該添加物は、混合重量合計の２％を占めてよい。さらに、例えば、当該スメクティック液晶が、混合重量合計の９１％を占めれば、当該添加物は、混合重量合計の９％を占めてよい。さらに、例えば、当該スメクティック液晶が、混合重量合計の９９％を占めれば、当該添加物は、混合重量合計の１％を占めてよい。さらに、例えば、当該スメクティック液晶が、混合重量合計の９２％を占めれば、当該添加物は、混合重量合計の８％を占めてよい。
【００１８】
実際には、スメクティック液晶と添加物とで混合してなる混合物は、注入により作製されている。図１に示すディスプレイを例として、まず、第１基体層１１にカラーフィルタ１６を貼り付け、次に、カラーフィルタ１６及び第２基体層１２に第１導電性電極層１４及び第２導電性電極層１５をそれぞれ電気めっきし、最後に、第１基体層１１、カラーフィルタ１６及び第１導電性電極層１４からなる構造と第２基体層１２及び第２導電性電極層１５からなる構造との間（第１導電性電極層１４と第２導電性電極層１５との間）の隙間に混合層１３を注入する。当該注入過程は、従来のＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ：超ねじれネマティック）の注入過程と似ているが、相違点として、本発明に用いる注入過程は、従来のＳＴＮの注入過程におけるＰＩ（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ,ポリイミド）配向層の塗布、偏向膜の貼り付け及びカラーフィルタの貼り付けの三つのステップを備えていない。しかも、スメクティック液晶材料は、それ自体の粘着度の問題により、添加物がドーピングされたスメクティック液晶を注入する前に、一般に６０℃以上である一定の温度まで加熱しなければならない。添加物がドーピングされたスメクティック液晶が流動可能な液体になれば、従来のＳＴＮの注入過程を用いて真空注入するができる。
【００１９】
本発明のディスプレイ内のカラーフィルタは、ＲＧＢＷ型カラーフィルタであってよい。図４に示すように、ＲＧＢＷ型カラーフィルタは、Ｍ×Ｎのカラーレンダリングユニット１６１で構成され（図４の丸印は、一つのカラーレンダリングユニット１６１を示し、カラーレンダリングユニットは、Ｍ×Ｎマトリックス構造で配列されている）、各当該カラーレンダリングユニット１６１は、２×２のマトリックス構造に配列されたＲ色のブロック、Ｇ色のブロック、Ｂ色のブロック及びＷ色のブロックの四つのブロックで構成される。カラーフィルタに、ＲＧＢＷ型カラーフィルタを用いれば、第１導電性電極層１４及び第２導電性電極層１５は次のように設置する必要がある。第１導電性電極層１４が、平行に配置された２Ｍ個のストリップ状の行電極１４１からなり（隣接の行電極間は一定のピッチを有する）、第２導電性電極層１５が、平行に配置された２Ｎ個のストリップ状の列電極１５１からなり（隣接の行電極間は一定のピッチを有する）、第１導電性電極層１４と第２導電性電極層１５とが２Ｍ×２Ｎのサブピクセルアレイを形成するように、第１導電性電極層１４の２Ｍ個のストリップ状の行電極１４１と第２導電性電極層１５の２Ｎ個のストリップ状の列電極１５１とは直交している。図３は、行列電極からなるサブピクセルアレイを示し、図中の符号２０で示された部分は、一つのサブピクセルである。第１導電性電極層１４と第２導電性電極層１５とで構成された２Ｍ×２Ｎのサブピクセル２０は、ＲＧＢＷ型カラーフィルタの２Ｍ×２Ｎの色ブロックに一対一で対応し、すなわち、ＲＧＢＷ型カラーフィルタの一つの色ブロックは、対応する一つのサブピクセル２０に対応し、一つの当該カラーレンダリングユニット１６１のうち四つの色ブロックが対応する四つのサブピクセル２０は、一つのピクセルを構成する。ＲＧＢＷ型カラーフィルタを用いる本発明のディスプレイにとって、ピクセルは画像を表示する基本単位であり、表示された画像は、複数のピクセルで構成され、一つのピクセルは、これに応じた四つの色ブロックがそれぞれ対応する四つのサブピクセルで共同で構成される。当該二つの導電性電極層１４及び１５とこれらの間の混合層１３との間には、面積の非常に大きいキャパシタ構造が形成され、各ピクセルのうち四つのサブピクセルの箇所で四つの独立した面積の非常に小さいキャパシタ構造が形成されている。
【００２０】
本発明のディスプレイ内のカラーフィルタは、ＲＧＢ型カラーフィルタであってもよい。図５に示すように、ＲＧＢ型カラーフィルタは、Ｍ×Ｎのカラーレンダリングユニット１６２で構成され（図５の丸印は、一つのカラーレンダリングユニット１６２を示し、カラーレンダリングユニットは、Ｍ×Ｎマトリックス構造で配列される）、各当該カラーレンダリングユニット１６２は、１×３のマトリックス構造に配列されたＲ色のブロック、Ｇ色のブロック及びＢ色のブロックの三つのブロックで構成される。カラーフィルタに、ＲＧＢ型カラーフィルタを用いれば、第１導電性電極層１４及び第２導電性電極層１５は次のように設置する必要がある。第１導電性電極層１４が平行に配置されたＭ個のストリップ状の行電極１４１からなり（隣接の行電極間は一定のピッチを有する）、第２導電性電極層１５が平行に配置された３Ｎ個のストリップ状の列電極１５１からなり（隣接の列電極間は一定のピッチを有する）、第１導電性電極層１４と第２導電性電極層１５とがＭ×３Ｎのサブピクセルアレイを形成するよう第１導電性電極層１４のＭ個のストリップ状の行電極１４１と第２導電性電極層１５の３Ｎ個のストリップ状の列電極１５１とは直交している。図３は、行列電極からなるサブピクセルアレイを示し、図中の符号２０で示された部分は、一つのサブピクセルである。第１導電性電極層１４と第２導電性電極層１５とで構成されたＭ×３Ｎのサブピクセル２０は、ＲＧＢ型カラーフィルタのＭ×３Ｎの色ブロックに一対一で対応し、すなわち、ＲＧＢ型カラーフィルタの一つの色ブロックは、対応する一つのサブピクセル２０に対応し、一つの当該カラーレンダリングユニット１６１のうち三つの色ブロックが対応する三つのサブピクセル２０は、一つのピクセルを構成する。ＲＧＢ型カラーフィルタを用いる本発明のディスプレイにとって、ピクセルは画像を表示する基本単位であり、表示された画像は、複数のピクセルで構成され、一つのピクセルは、これに応じた三つの色ブロックがそれぞれ対応する三つのサブピクセルで共同で構成される。当該二つの導電性電極層１４及び１５とこれらの間の混合層１３との間には、面積の非常に大きいキャパシタ構造が形成され、各ピクセルのうち三つのサブピクセルの箇所で三つの独立した面積の非常に小さいキャパシタ構造が形成されている。
【００２１】
本発明では、カラーフィルタは、既存製品であるため、その材料や具体的構造について詳細に説明しない。
【００２２】
第１基体層１１及び第２基体層１２の外部に向いた側に保護層（図示せず）が設けられてもよい。保護層は、ＰＥＴ、ＰＣまたはガラス材料で作製され、当該保護層は第１基体層１１及び第２基体層１２に塗布または貼着されている。また、ディスプレイを保護し、読むときや見るときの快適性を高めるように、第１基体層１１の一方側に設けられた該保護層の第１基体層１１に向いた表面に反射光防止用のＡＲ膜及び／または防眩用のＡＧ膜を設けることもできる。好ましくは、当該保護層の第１基体層１１に向いた表面にＡＲ膜を先にコーティングし、その後ＡＧ膜をコーティングする。また、ディスプレイを保護し、閲読や見るときの快適性を高めるように、第２基体層１２の一方側に設けられた該保護層の第２基体層１２に向いた表面にＡＲ膜及び／またはＡＧ膜を設けられることもできる。好ましくは、当該保護層の第２基体層１２に向いた表面にＡＲ膜を先にコーティングし、その後ＡＧ膜をコーティングする。もちろん、ＡＲ膜及び／またはＡＧ膜を第１基体層１１、第２基体層１２の表面に保護層を設けずに直接コーティングすることもできる。
【００２３】
以下に、ＲＧＢＷ型カラーフィルタを用いる本発明のディスプレイにより画像表示原理を説明する。
【００２４】
画像表示の要求に応じて、駆動制御装置は、各カラーレンダリングユニット１６１のうちＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ色ブロックがそれぞれ対応する混合部分が、霞んだ遮光状態、完全透明状態またはその他の漸進状態として現れるように、第１導電性電極層１４と第２導電性電極層１５の各電極に印加される電圧信号を制御することで、各カラーレンダリングユニット１６１のうちＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ色ブロックは、外部に相応する色を表示する。Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ色ブロックからなるカラーレンダリングユニット１６１の面積がとても小さく（カラーレンダリングユニットの面積はピクセルの面積である）、マイクロメートル級で、例えば１０７±５μｍであるため、一つのカラーレンダリングユニット１６１にとって、当該カラーレンダリングユニット１６１のうちＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ色ブロックがそれぞれ表示する色が混合されてなる色は、該カラーレンダリングユニット１６１が対応するピクセルが最終的に外に表示する色（すなわち、見る者が実際に見られる色）である。すなわち、各カラーレンダリングユニット１６１が対応する四つのサブピクセル２０の色を制御することで各ピクセルが必要な色を表示することにより、ディスプレイが必要なカラー表示状態を示す。そのうち、Ｗ色ブロックが表示する色は、その所在するカラーレンダリングユニット１６１のうち他の三つのＲ、Ｇ、Ｂ色ブロックの表示色により決められてよく、Ｗ色ブロックの調節の目的は、その所在するカラーレンダリングユニット１６１が対応するピクセルの輝度及び色純度にバランスを取ることである。
【００２５】
以下に、一つのピクセルを例として具体的に説明する。
【００２６】
当該ピクセルが赤色を表示する必要があれば、当該ピクセルに対応するＲ色ブロックが対応する行列電極に低周波数高圧電気信号（例えば、１００ｖ、５０Ｈｚ程度の正負双方向パルスである。行列電極に印加された低周波数高圧電気信号が重ねられた後形成された電圧波形の電圧幅が閾値電圧幅より大きく、閾値電圧とは、スメクティック液晶分子が駆動されて配列形態の変化を生じさせる電圧値であり、混合層の組成及び厚さにより特定され、一般に５Ｖ以上である）を印加し、当該ピクセルに対応するＧ、Ｂ色ブロックが対応する行列電極にいずれも高周波数高圧電気信号（例えば、１００ｖ、１ｋＨｚ程度の正負双方向パルスである。行列電極に印加された高周波数高圧電気信号が重ねられた後形成された電圧波形の電圧幅が閾値電圧幅より大きい）を印加する。当該Ｒ色ブロックが対応する混合層部分うちのスメクティック液晶分子がねじられ、順序が乱れた配列形態になる。当該Ｇ、Ｂ色ブロックが対応する混合層部分のうちのスメクティック液晶分子は規則的配列形態になる。第１基体層１１の一方側から入射した光３０は、第１基体層１１、カラーフィルタ１６、第１導電性電極層１４を介して混合層１３に照射する。Ｒ色ブロックが対応する混合層部分では、図６に示すように、スメクティック液晶分子の異方性（すなわち、当該混合層部分に入射した光が液晶分子のそれぞれを通る長軸が異なっており、各液晶分子の屈折角が異なっているため、各液晶分子の屈折率も異なっている）のため、スメクティック液晶分子のそれぞれに入射した光の屈折には大きな差があり、すなわち、当該Ｒ色ブロックが対応する非常に薄い混合層部分内に、屈折率が急激な変化を生じ、光は該Ｒ色ブロックが対応する混合層部分内で強烈な散乱を生じ、巨視的に見れば、散乱光効果（該Ｒ色ブロックが対応する混合層部分が、例えばすりガラスのような、霞んだ遮光状態となって現れる）である。当該Ｒ色ブロックが対応する混合層部分内に散乱する光が、当該Ｒ色ブロックに大量に照射し（当該混合層部分内において、散乱する光のうち他の色ブロックに照射する光は非常に少なく、第２基体層１２を介して出射する光はカラーフィルタ１６の色表示に影響を与えておらず、また第２基体層１２を介して反射される光も弱い）、Ｒ色ブロックは、赤色を選択的に透過させる機能を有するため、Ｒ色ブロックは、外には赤色を表示する（本発明では、このような色表示の方式は、散乱光方式の結像原理を用いている）。Ｇ色ブロックが対応する混合層部分では、規則的に配列するスメクティック液晶分子の長軸が第１、第２導電性電極層１４、１５の平面に直交するため、スメクティック液晶分子のそれぞれに入射した光の屈折が急激な変化を生じず、光は当該Ｇ色ブロックが対応する混合層部分（Ｇ色ブロックが対応する混合層部分は、巨視的には完全透明状態となっている）を自由に透過して第２基体層１２から直接に出射することができる。ディスプレイが、環境光により画像表示を実現し、第１基体層１１に垂直に入射する光が非常に少なく、光の大部分が斜めに入射するため、最終的にＧ色ブロックを透過可能な光が極めて少なく、Ｇ色ブロックは、外には如何なる色も表示しない。同じ理由で、Ｂ色ブロックが対応する混合層部分では、規則的に配列するスメクティック液晶分子の長軸が第１、第２導電性電極層１４、１５の平面に直交するため、スメクティック液晶分子のそれぞれに入射した光の屈折が急激的な変化を生じず、光は当該Ｂ色ブロックが対応する混合層部分（該Ｂ色ブロックが対応する混合層部分は、巨視的には完全透明状態となっている）を自由に透過して第２基体層１２から直接出射することができる。ディスプレイが、環境光により画像表示を実現し、第１基体層１１に垂直に入射する光が非常に少なく、光の大部分が斜めに入射されているため、最終的にＢ色ブロックを透過可能な光が極めて少なく、Ｂ色ブロックも、外には如何なる色も表示しない。したがって、赤色を表示するＲ色ブロックと色を表示しないＢ、Ｇ色ブロックとを組み合わせれば、これらの色ブロックが対応するピクセルは、最終的に赤色に表示される。
【００２７】
Ｒ色ブロックが対応する混合層部分が漸進状態（スメクティック液晶分子が部分的にねじられた形態である）として現れると、Ｒ色ブロックは、漸進状態の赤色（例えば、半透明状態の赤色）を表示し、ピクセル全体は、外には当該漸進状態の赤色を表示する。
【００２８】
Ｗ色ブロックについても、その対応する混合層部分における液晶分子の配列形態は、同様に、対応する行列電極の電圧信号の制御により乱れ状態（霞んだ遮光状態として現れる）、規則的状態（完全透明状態として現れる）または他の過渡的状態（漸進状態として現れる）に配列されている。Ｗ色ブロックは、光を選択的に透過する機能を備えていないため、全ての光は、常に当該Ｗ色ブロックを全部透過している。例えば、Ｗ色ブロックが対応する混合層部分が霞んだ遮光状態であれば、Ｗ色ブロックは、外には白色を表示し、そうすると、当該ピクセルの輝度が向上する一方、該ピクセルが表示する赤色の純度が影響を受けてしまう。Ｗ色ブロックが対応する混合層部分が完全透明状態であれば、Ｗ色ブロックは、外には色を表示しておらず（前記Ｇ、Ｂ色ブロックと同じ原理）、そうすると、当該ピクセルが表示する赤色の純度が向上する（最高純度）一方、該ピクセルの輝度が相対的に低くなる。実際に実施する時、画像輝度と色純度との間でバランスを取るために、Ｗ色ブロックの表示は、Ｒ、Ｇ、Ｂ色ブロックで共同で決めればよい、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ色ブロックの三色値の平均値をＷ色ブロックの輝度値とすればよい。
【００２９】
光３０が第２基体層１２の一方側から入射すると、Ｒ色ブロックが赤色に表示される表示原理（図７）は、前記光３０が第１基体層１１の一方側からＲ色ブロックに入射する場合と基本的に同じであるが、図６に示される光入射状況よりもＲ色ブロックの赤色を選択的に透過する時間の方が遅くなる点で異なっている。Ｇ、Ｂ色ブロックが色を表示しない原理は、前記光３０が第１基体層１１の一方側から入射する場合と同じである。
【００３０】
ピクセルは、赤、緑、青色に表示することができる外、その他の色に表示してもよいので、ディスプレイのスクリーン全体は、彩り豊かなカラー効果を備え、フルカラー表示の要求を満たしている。ピクセルが緑色、青色及び他の色に表示される表示原理は、前記ピクセルが赤色を表示する表示原理と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。ピクセルは、どのような色に表示されても、その表示原理は、いずれも、次のようにまとめることができる。Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ色ブロックが対応する混合層部分内のスメクティック液晶分子が相応の形態（例えば、規則的配列形態、乱れ配列形態、部分的ねじれ形態など）に配列され、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ色ブロックが対応する混合層部分がそれぞれ相応する散乱光効果（例えば、霞んだ遮光状態、完全透明状態または半透明状態のような漸進状態など）を生じるように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ色ブロックが対応する行列電極に印加される電圧信号をそれぞれ制御する（当該電圧信号のパルス対の数、周波数、電圧幅を制御する）ことで、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ色ブロックが相応する色をそれぞれ表示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ色ブロックが表示している色を組み合わせれば、これらの色ブロックが対応するピクセルが最終的に表示する色となる。
【００３１】
ＲＧＢ型カラーフィルタは、ＲＧＢＷ型カラーフィルタとは、Ｗ色ブロックを有しない点で異なっており、ＲＧＢ型カラーフィルタは、ピクセルでの色を表示する輝度及び色純度を調節することができないが、その画像表示原理は、ＲＧＢＷ型カラーフィルタと同じであるため、ここで繰り返して説明しない。
【００３２】
前記表示原理から分かるように、本発明のディスプレイが室外または光の明るい環境に置かれると、環境光が各角度から当該ディスプレイに入射するため、当該ディスプレイは前後両面で同一の画像を表示でき、一つの面に示されている画像内容は、他の面に示されている画像内容に対して反転されたものである。すなわち、見る者は、ディスプレイのどちら側であっても、同じ表示効果を有する画像を見ることができる。
【００３３】
本発明のディスプレイが室内または光の暗い環境に置かれると、環境光が弱すぎて、画像表示の輝度の要求を満たさないため、画像表示の輝度を改善するために、本発明のディスプレイの周囲に、例えば白熱光源のような照明光源を設置すればよい。特に注意を喚起すべき点として、光源照射方向に、画像表示に必要とする散乱光でなく大量の透過光が存在し、なおかつ、これらの透過光は、各色ブロックが常に色を表示するようにするため、見る方向が、光源の照明方向に平行することを極力避けなければならず、光源の照明方向を、見る者の視線方向とずれさせることで、好ましい視認効果を得られる。
【００３４】
混合層内の光調節原理（すなわち、スメクティック液晶分子が如何に駆動されて相応する配列を行うか）は、さらに、中国発明特許“スメクティック液晶表示パネル表示用駆動回路”（特許番号２００７１０３０４４０９．２）、中国発明特許出願“電気制御光調節媒体”（特許番号２００７１０１７５９５９．９）、及び中国発明特許出願“電気制御光調節媒体”（特許番号２００８１０１０２０００．７）における対応する記述を参考して理解することもできる。
【００３５】
本発明では、第１、第２導電性電極層に電圧信号を加えて、本発明が散乱、全透明などの光効果を生じた後、電圧を消去してよい。このような光効果を保持することは、電圧により維持する必要がなく、すなわち電圧を消去した後、本発明は、なお電圧を印加したときに生じる光効果を保持することができ、作用する電圧は、スメクティック液晶分子の配列形態を変えるためだけでのものである。本発明では、このような電気駆動に頼らず光効果を維持可能な状態を“多重安定状態”または“半静止状態”と称する。また、このような“多重安定状態”では、添加物として導電特性を有する化合物を用いることから、第１、第２導電性電極層に電圧信号が印加されると、導電特性を有する化合物内のイオンは、電圧差の変化により往復動を生じ、このような動きはスメクティック液晶分子の配列形態を変えることができる。変化したスメクティック液晶分子の配列形態は、イオンの持続的運動により維持する必要はなく、安定的である。
【００３６】
本発明の利点として、以下のとおりである。
１．本発明のディスプレイは、一つの画像を前後両面で同時に表示できるとともに、両面で表示される画像の効果が優れている。２．従来の液晶ディスプレイ及び既存のカラー画像表示可能なスメクティック液晶表示装置に比べ、本発明のディスプレイは、偏光板も多層構造も使用していないため、本発明のディスプレイは、偏光板または多層構造による光エネルギーのロスを大幅に低減し、光エネルギーの稼働率が大きく向上し、ディスプレイの輝度が増加し、表示効果が改善される。３．本発明のディスプレイは、単層のカラーフィルタを用いることでフルカラー表示の効果を達成できるとともに、本発明のディスプレイは、既存のカラー画像表示可能なスメクティック液晶表示装置の多層構造による視差の欠陥をなくしたため、画像表示が鮮明で、コントラストが高く、ディスプレイ全体が軽量化・薄型化され、外部駆動回路も複雑でなく簡単なものであり、ディスプレイの作成プロセスの複雑度及び作成コストが大きく抑えられる。４．本発明のディスプレイは、散乱光方式で結像し、透過または反射式の結像に比べ、散乱光はあらゆる方向に存在しているため、本発明のディスプレイの視野角が拡大され、本発明のディスプレイは、各方向においていずれも優れた表示効果を備える。５．ＡＲ膜及び／またはＡＧ膜を設計することにより、本発明の保護層がディスプレイの表面に生じる鏡面反射を抑制する役割を果たし、ディスプレイの表面には光反射、眩光を発生しなくなり、見る者の視力を保護することができる。６．本発明のディスプレイは、スメクティック液晶と添加物とで構成される混合層を設計しているため、例えば、多重安定状態特性、低エネルギー消費、環境保護など、混合層による多くの利点も備えているが、ここでは詳細に説明しない。中国発明特許出願“電気制御光調節媒体”（特許出願番号２００７１０１７５９５９．９）及び中国発明特許出願“電気制御光調節媒体”（特許出願番号２００８１０１０２０００．７）における利点に関する記載を参考されたい。
【００３７】
上述のように、本発明の好ましい実施例及び運用する技術原理を説明したが、当該分野における技術者にとって、本発明の精神または範囲から逸脱しなければ、本発明の技術案に基づく上での等価な変更、簡単な置換などの明らかな変形は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれることは自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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