(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 反射型キラールネマチック液晶物質からなる１つの層と、
b) 透明な第１の基板とそれから離間した透明な第２の基板であって、第１の基板の内側面と第２の基板の内側面とは前記液晶物質層を境界付けており、第１の基板は第２の基板よりディスプレイを見る人により近くにある、第１の基板および第２の基板と、
c) 第１の基板の内側面に配置された第１の組の透明な導電性電極と、第１の組の電極から離間し、前記液晶物質層を境界付ける第２の基板の内側面に配置された第２の組の透明な導電性電極と、
d) 前記第１の組の導電性電極と前記第２の組の導電性電極とに電気的に結合されて、前記第１の組の導電性電極と前記第２の組の導電性電極との間に所望の電圧差を発生するディスプレイ駆動回路素子と、
e) 前記第２の基板の外側面に隣接して位置し、かつ前記ディスプレイ駆動回路素子に電気的に結合され、前記第１の基板と前記液晶物質層と前記第２の基板とを透過した照明光を受光し、前記照明光を電気エネルギーに変換して電力をエネルギー蓄積装置に供給する光吸収ソーラーセルを含むソーラーセルアッセンブリと、
f) 前記第２の基板の外側面と前記ソーラーセルとの両方に接触する、光物質の屈折率マッチング層と
からなる液晶ディスプレイ。
【請求項２】
前記エネルギー蓄積装置は、前記ディスプレイ駆動回路素子に電気的に接続され、前記エネルギー蓄積装置に供給された電力は、前記ディスプレイ駆動回路素子に電力を供給するために使用される請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項３】
前記ソーラーセルは単結晶物質からなる請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記ソーラーセルアッセンブリは、前記ソーラーセルと前記エネルギー蓄積装置との間に配置されたダイオードを含み、電流が前記ソーラーセルから前記エネルギー蓄積装置への方向のみ流れる請求項２記載の液晶ディスプレイ。
【請求項５】
前記第１及び第２の基板はガラスからなる請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項６】
前記第１の組の電極は実質的に平行な複数の電極セグメントからなり、前記第２の組の電極は実質的に平行な複数の電極セグメントからなり、前記第１の組の電極は前記第２の組の電極に直交するよう延在する請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項７】
前記エネルギー蓄積装置は、再充電可能なバッテリである請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項８】
前記ソーラーセルアッセンブリは、前記駆動回路素子への電力の出力の大きさを増大するＤＣ／ＤＣ電圧変換器を含む請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項９】
前記液晶物質は、可視光線を反射するのに有効なピッチ長さを有する請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
前記液晶物質は、赤外線を反射するのに有効なピッチ長さを有する請求項９記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１１】
可視光線を反射するのに有効なピッチ長さを有する反射型キラールネマチック液晶物質の第１の領域と、赤外線を反射するのに有効なピッチ長さを有する反射型キラールネマチック液晶物質の第２の領域との境界となるセル壁構造体を含む、請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１２】
更に、前記基板間に配置され、互いに隔離された反射型キラールネマチック液晶物質の少なくとも２つの層からなる請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１３】
前記層内の前記液晶物質は、可視光線を反射するのに有効なピッチ長さを有する請求項１２記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１４】
反射型キラールネマチック液晶物質の１つの層と、
透明な第１の基板とそれから離間した透明な第２の基板であって、第１の基板の内側面と第２の基板の内側面とは前記液晶物質層を境界付けており、第１の基板は第２の基板よりディスプレイを見る人により近くにある、第１の基板および第２の基板と、
前記第１の基板の内側面に配置された第１の組の透明な導電性電極と、前記第１の組の電極から離間し、前記液晶物質層を境界付ける前記第２の基板の内側面に配置された第２の組の透明な導電性電極と、
ディスプレイの液晶物質層のそれぞれ異なる領域と関連する画像ピクセルのうち選択された画像ピクセルの反射状態を変化させるディスプレイ駆動回路素子とを含み、
前記ディスプレイ駆動回路素子は前記第１の組の導電性電極と前記第２の組の導電性電極とに電気的に結合されて、前記第１の組の導電性電極と前記第２の組の導電性電極との間に所望の電圧差を発生し、
前記画像ピクセルは、前記第１の組の導電性電極と前記第２の組の導電性電極との交点に近接する前記液晶物質層の領域で画定され、画像ピクセルの反射状態は、前記画像ピクセルに関連した、前記第１の組の導電性電極と前記第２の組の導電性電極との電圧差によって定められ、
前記第２の基板は、前記ディスプレイ駆動回路素子に電気的に結合される少なくとも１つの光吸収ソーラーセルからなり、この少なくとも１つのソーラーセルは、前記第１の基板と前記液晶物質層とを透過した照明光を受光し、前記照明光を電気エネルギーに変換して電力を前記ディスプレイ駆動回路素子に供給するソーラーセルである液晶ディスプレイ。
【請求項１５】
更に、前記ディスプレイ駆動回路素子に結合され、前記ディスプレイ駆動回路素子に電力を供給するエネルギー蓄積装置を含み、前記少なくとも１つのソーラーセルは、前記エネルギー蓄積装置に結合され、前記エネルギー蓄積装置に電力を供給する請求項１４記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１６】
前記第１及び第２の基板はガラスからなる請求項１４記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１７】
前記第１の組の電極は実質的に平行な複数の電極セグメントからなり、前記第２の組の電極は実質的に平行な複数の電極セグメントからなり、前記第１の組の電極は前記第２の組の電極に直交するよう延在する請求項１４記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１８】
反射型キラールネマチック液晶物質からなる複数の層と、
前記液晶物質の複数の層を境界付けており、互いに離間した複数の透明な基板であって、その透明な背面基板はディスプレイを見る人から最も遠くにある、複数の基板と、
各組が前記液晶の層の一つを境界付ける、複数の組の透明な導電性電極と、
前記導電性電極の組と電気的に結合し、ある１つの画像ピクセルからなる、液晶物質の複数の層の配列された部分の反射状態を変化させるディスプレイ駆動回路素子と、
前記背面基板の外側面上に配置され、かつ前記ディスプレイ駆動回路素子に電気的に結合され、前記離間した複数の基板と前記液晶物質の複数の層とを透過した照明光を受光し、前記照明光を電気エネルギーに変換して電力を前記ディスプレイ駆動回路素子に供給する光吸収ソーラーセルを含むソーラーセルアッセンブリと
前記背面基板の外側面と前記ソーラーセルとの両方に接触する、光物質の屈折率マッチング層とからなる液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、コレステリック反射型フラットパネルディスプレイと、このディスプレイ及び関連電子装置に電気エネルギーを提供し電力を付与するソーラーセルアッセンブリとの双方の機能を果す液晶ディスプレイ装置に関し、特に、１又はそれ以上のソーラーセルを有するパッシブマトリックス双安定型コレステリック液晶ディスプレイを含む液晶ディスプレイ装置であって、この１又はそれ以上のソーラーセルは、ディスプレイに対し配列されると共にコレステリック液晶物質の層に接する基板に隣接して配置され、ディスプレイ電子装置に電気エネルギーを提供し電力を付与する、液晶ディスプレイ装置に関する。
【０００２】
背景技術
典型的には、反射型液晶ディスプレイは、概平面基板の隣接内面間に挟持される単一の液晶物質層からなる。マトリックス型液晶ディスプレイにおいて、基板の１方の内向面上には、１組又は１配列をなす列電極セグメント（列電極）が平行に配置され、さらに、基板の他方の内向面上には、１組又は１配列をなす行電極セグメント（行電極）が平行に配置され、行電極は、列電極に対し概ね直角を成すように延在する。行電極セグメントおよび列電極セグメント（以下「行電極および列電極」と称する）は、薄い層状の液晶物質で互いに離間される。ディスプレイ画素すなわちピクセルは、行電極セグメントおよび列電極セグメントの交点に近接する液晶物質の領域で画定される。
【０００３】
適当な電場を印加する際、ディスプレイのある１つのピクセルは、反射状態或いは無反射状態のいずれか１方の状態をとる。i番目の行電極セグメントとj番目の列電極セグメントとのオーバーラップ点すなわち交点に形成されたピクセルＰ(xi,yj)は、i番目の行電極セグメントに印加された電圧とj番目の列電極セグメントに印加された電圧との電圧差による電場にさらされる。液晶物質研究に関する最近の進展に、双安定性コレステリック（キラールネマチック）液晶ディスプレイ装置の発見があった。コレステリック液晶ディスプレイ物質は、電場の継続的な印加の必要無しに、与えられた反射状態（反射又は無反射）を維持することができる。反射型コレステリック液晶ディスプレイにおいて、画像ピクセルの反射率は、画像ピクセルを画定する液晶物質の構造すなわち構成（例えば、平面構造、焦点円錐構造、対象性構造）による。更に、液晶物質の状態は、適当な電場を適当な期間液晶物質に印加することで変化する。この変化は、画像ピクセルを画定する行列電極に適当にエネルギーを付与することで、所望の強さの電場（すなわち、所望の二乗平均平方根（実効）電圧値）を所望の期間発生することで、達成される。画面を見ている人から最も遠いパネルすなわち基板が、黒色に着色されている場合、低反射状態または無反射状態にあるピクセルは、画面を見ている人にとって黒色の領域として現れる。高反射状態にあるピクセルは、画面を見ている人にとってディスプレイ中に可視色の領域として現れる。
【０００４】
ディスプレイ駆動回路素子は、垂直電極および水平電極に結合される。論理制御装置の制御の基での動作において、ディスプレイ駆動回路素子は、適当な電圧波形に基づき行列電極にエネルギーを与え、各ピクセルに印加する適当な電圧を発生する。あるピクセルに印加する電圧は、現在の反射状態を維持するか、或いはその反射状態を変化させる。ディスプレイのピクセルにより生成される画像は選択されたピクセルの状態を変化させることにより変更することが可能である。この方法で、テキストデータ又はイメージデータが、画像上に可視状態で現れる。
【０００５】
従来の計算機及び腕時計は、液晶ディスプレイと、装置の電子部品にエネルギーを付与するソーラーセルアッセンブリとの双方を含む。しかしながら、このような装置において、ディスプレイとソーラーセルとは、異なる領域に配置されていた。すなわち、ディスプレイ領域とソーラーセル領域とは、重ねオーバーラップしていなかった。このため、装置は、ソーラーセル領域とディスプレイ領域との双方を収容するのに十分な大きな表面積を必要とした。このタイプの構造は、大いに需要のある小型ハンディータイプの装置としては不利であった。
【０００６】
発明の概要
本発明は、ソーラーセルアッセンブリを、ディスプレイの電子部品に電力を供給する電源として利用したコレステリック液晶ディスプレイに関する。ディスプレイは、見る人に最も近い前面基板と、後面基板と、これらに挟持された薄膜層状のコレステリック液晶物質とを含む。前面基板の内側面（すなわち、液晶物質に隣接する基板面）には、１組をなす或いは配列をなす電極セグメントが配置され、後面基板の内側面には、１組をなす或いは配列をなす、列電極配列と概ね直交するように延在する電極セグメントが配置される。本発明の１つの構成によれば、ディスプレイは、マトリックス型ディスプレイであり、１組の電極セグメントは、互いに平行な行電極セグメントの組からなり、他の組の電極セグメントは、互いに平行な列電極セグメントの組からなる。行列電極セグメントは実質的に直交する。この直交する行列電極の配置により、（正規のディスプレイにおいて）画像ピクセルは直角のパターンとなる。そして、本発明は、例えばセグメント化されたディスプレイのような正規のディスプレイに加え、更に他のタイプの液晶ディスプレイに電力を付与するのにも同様に好適である。一方で、セグメント化されたディスプレイは、また、様々な形に形成され、直交或いは非直交に配置され、所望の画像構成を生成する電極を含む。例えば、セグメント化された液晶ディスプレイによれば、電極セグメントは、７つのセグメントで数字を表示するよう有効に配置してもよい。他のセグメント化されたディスプレイによれば、不揃いの形状を有する電極セグメントを使用して、ディスプレイのアイコンを生成してもよい。更に、加えて、ディスプレイの電子部品に電力を供給するため、コレステリック液晶ディスプレイ中にソーラーセルアッセンブリを使用するという本発明の概念は、パッシブマトリックスコレステリック液晶ディスプレイに加え、アクティブマトリックスコレステリック液晶ディスプレイにも同様に応用できる。アクティブに駆動されるマトリックス型コレステリック液晶ディスプレイは、画像ピクセルの各々が、アクティブ回路素子例えばトランジスタにより独立して駆動されるものの１つである。アクティブマトリックスＣｈ−ＬＣＤは、タイトル「アモルファスシリコン薄膜トランジスタアクティブマトリックス反射型コレステリック液晶ディスプレイ」、著者J.Y.Nahm, T.Goda, B.H.Min, T.K. Chou, J Kanicki, X.Y. Huang, N. Miller, V. Sergan, P. Bos 及びJ.W. Doane、プロシィーディングス  オブ  ザ 18th インターナショナル  ディスプレイ  リサーチ  カンファレンス(Proceedings of the 18th International Display Research Conference）韓国ソウル、１９９８年９月９７９−９８２頁に開示される。前述のアクティブマトリックスＣｈ−ＬＣＤの文献は、参考文献としてその全部分を本明細書に組み入れる。
【０００７】
直交化Ｃｈ−ＬＣＤの１実施例によれば、ディスプレイ駆動電子部品は、行電極の全てに付与するエネルギーを制御するため、行電極セグメントに電気的に結合される１組のロウドライバ電子装置と、列電極の複数の組において列電極の全てに付与するエネルギーを制御するため、列電極セグメントに電気的に結合される１組のカラムドライバ電子装置とを含む。ロウドライバ電子装置の組とカラムドライバ電子装置の組とは、１組のドライバ電子装置を構成する。
【０００８】
コレステリックすなわちキラールネマチック液晶物質はユニークで、ディスプレイに照らされた照明の光を液晶物質を透過させソーラーセルに照射させる。ツイステッドネマチック或いはスーパーツイステッドネマチックのような典型的なネマチック型液晶物質ディスプレイは、遮光機能、すなわち、ネマチック物質を透過した光は、ネマチック物質層の後ろの反射装置により見る人のほうへ反射される機能有する点で似ていない。しかしながら、コレステリック液晶物質は、この液晶物質の（ツイステッドプレナー構成に相当する）高反射状態において、或いは（フォーカルコニック構成に相当する）低反射状態において、或いはそれらの間の状態において、入射光の一部の透過を許容する。フォーカルコニック状態にあるディスプレイのピクセルを透過した照射光は、ディスプレイの後ろ側にあるバック層に吸収されて、反射ツイステッドプレナー状態にあるピクセルで反射した光とで、コントラストを付与する。
【０００９】
コレステリック液晶ディスプレイ（Ｃｈ−ＬＣＤ）の技術は、アクティブマトリックスディスプレイ、パッシブマトリックスディスプレイ、或いはセグメント化されたディスプレイのいずれにおいても、ディスプレイに入射される光の大部分を電気エネルギーの生成に利用するためソーラーセルアッセンブリを組込むことは理想的である。このことは、他の反射型液晶ディスプレイ技術に関しては、場合により少部分は利用できるが、確かではない。Ｃｈ−ＬＣＤにおいて、入射光は、液晶物質それ自身により反射される。反射状態において、入射光は、左右の回路素子へと分離されこの部品の１方のみ即ち光の５０％が反射される。他方の回路素子へ配向された入射光は、液晶物質を透過する。従ってモノクロのＣｈ−ＬＣＤは、約１００ナノメータ(ｎｍ)の範囲で１色の５０％を反射する。可視光の残りの部分、すなわち他の色および他の非反射回路素子も利用され、ソーラーセルアッセンブリによって電力へ変換される。コレステリック液晶物質を透過する入射光の全部分は、モノクロのＣｈ−ＬＣＤに関して言えば、入射光（或いは入射光の強度）の約７５％になるかもしれない。もっとも、積層液晶セルからなるフルカラーＣｈ−ＬＣＤにおいては、特定の画像ピクセルで反射されないこれらの色も利用され、ソーラーセルアッセンブリによって電力へ変換されるので、このようなＣｈ−ＬＣＤにおいては、画像にもよるが、入射光の約６５％乃至７５％が利用され、ソーラーセルアッセンブリによって電力へ変換される。
【００１０】
本発明のコレステリックＣｈ−ＬＣＤディスプレイは、ソーラーセルアッセンブリを有効に利用するが、この点で、ツイステッドネマチック（ＴＮ）や、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）や、強誘電性液晶（ＦＬＣ）や、ディスプレイに画像を生成するため偏光器を使用する他の液晶ディスプレイとは対照的である。このような偏光器を使用するディスプレイでは、入射光の５０％が偏光器で吸収され、電力への変換には利用されない。また、このようなディスプレイは、（特定の色を反射するコレステリック液晶物質とは正反対に）背面或いは後面基板上のミラーを使用して入射光を反射し、反射された光は同様に電力への変換には利用されない。同様に、ゲスト／ホスト型液晶ディスプレイは、反射されない光を吸収するので、ディスプレイの電子部品へ電力を供給するためソーラーセルアッセンブリを有効に利用するには不適当である。
【００１１】
コレステリック液晶ディスプレイは、他のディスプレイ技術より、双安定性メモリを有し、ディスプレイ上の画像を維持するのに電力を全く必要とせず、電力は画像を変化する際すなわち選択された画像ピクセルの反射状態を変化する際にのみ必要となる点で有利である。ＴＮおよびＳＴＮ技術を利用する液晶ディスプレイは、ディスプレイ上の画像を維持するのに１秒間に約６０回ものリフレッシュ動作が必要である。動画を表示する必要の無い装置においては、Ｃｈ−ＬＣＤでの電力消費は、他の液晶技術に比べ実質的に少ない。従って、ソーラーセルアッセンブリにより提供される電気エネルギーは、理論的には表示画像をリフレッシュするのに使用されるべきではなく、代わりに、このような電気エネルギーは、ディスプレイの他の電子部品に電力を供給するため利用されるべきである。
【００１２】
前述の特徴は、ソーラーセルアッセンブリを利用するためのＣｈ−ＬＣＤ独自の利点を引き出すものである。ＬＣＤとソーラーセルアッセンブリとの結合はとりわけ、ハンディータイプや携帯型装置にとって魅力的であり、ＬＣＤとソーラーセルアッセンブリとの結合により装置のサイズを小さくすることが容易になる。
【００１３】
本発明の第１の好適な実施の形態によれば、１又はそれ以上のソーラーセルからなる光吸収ソーラーパネルアッセンブリは、透明な後側基板の外側表面（即ち液晶物質から離間した後側基板の表面）に固定される。このアプローチは、ソーラーセルにとって有用であり、この前面は適当な黒か暗い色とすることで、フォーカルコニック構成（低反射状態）にあるピクセルとのコントラストを与える。好ましくは、薄膜層上のインデックスが適合する光物質をソーラーセルアッセンブリと後側基板との間に適用し、好適な光結合を提供すると共に、基板とソーラーセルとの界面での反射を低減する。
【００１４】
本発明の第２の好適な実施の形態によれば、可視状態の黒色又は有色でかつ赤外線透過インクからなる赤外線透過層又は被膜が、後側基板の外側表面に塗布され、光吸収ソーラーセルが後側基板の外側表面に固定される。すなわち、赤外線透過層は、後側基板の外側表面とソーラーセルとの間に挟持される。赤外線透過層は、ソーラーセルの上流側に設けられ、好ましくない反射率を有するソーラーセルが使用された場合に、適当なコントラストを保証する。赤外線透過層は、フォーカルコニック状態にあるピクセルに暗い背景を提供し、可視光（０．３８乃至０．７８マイクロメータの範囲）を吸収するが、近赤外線範囲（典型的には０．７５乃至１．５マイクロメータ）の波長を有する照射光の大部分と、中間及び遠赤外線範囲（典型的には１．５乃至１０００マイクロメータ）およびそれ以上範囲の照射光は、ソーラーセルアッセンブリにより吸収される。
【００１５】
本発明の第３の好適な実施の形態によれば、ディスプレイのソーラーセルアッセンブリは、ディスプレイの背面基板或いは背面パネルの機能を果すソーラーパネルアッセンブリを含む。便宜的には、ソーラーパネルアッセンブリは、プラスチック基本物質又はガラス基本物質と、この基本物質の外側面に被覆又は接合した太陽光線吸収性物質とからなる１又はそれ以上のソーラーセルを含む。基本物質の反対側の面には、水平に離間したＩＴＯ電極セグメントが固定され、ソーラーセルおよび電極セグメントが、共通基礎物質の反対側を占有する。
【００１６】
本発明の第４の好適な実施の形態によれば、ディスプレイは、積層反射型コレステリック液晶ディスプレイであって、具体的には、ＲＧＢ（赤、緑、青）のカラーディスプレイと、背面基板或いは背面パネルとして機能するソーラーセルアッセンブリを提供する３重積層ディスプレイである。これに代わり、ディスプレイは、オン状態即ち反射状態のピクセルの輝度向上の利点をもたらすか、或いは夜間見ることが可能な２重積層ディスプレイであってもよい。
【００１７】
本発明の１つの側面によれば、 a) キラールネマチック液晶物質の１つの層と、 b) 第１の基板とそれから離間した第２の基板であって、第１の基板の内側面と第２の基板の内側面とは前記液晶物質層と境界を接しており、第１の基板は第２の基板よりディスプレイを見る人により近い、第１の基板および第２の基板と、 c) 第１の基板の内側面に配置された第１の組の導電性電極と、第１の組の電極から離間し、前記液晶物質層と境界を接する第２の基板の内側面に配置された第２の組の導電性電極と、 d) 前記第１の組の導電性電極と前記第２の組の導電性電極とに電気的に結合されて、前記第１の組の導電性電極と前記第２の組の導電性電極との間に所望の電圧差を発生するディスプレイ駆動回路素子と、 e) 電気的に直列に結合され、前記第２の基板に隣接して位置し、かつ前記ディスプレイ駆動回路素子に電気的に結合された１又はそれ以上のソーラーセルであって、前記ソーラーセルは、前記第１の基板と前記液晶物質を透過した照明光を受光し、ソーラーセルに入射した照明光を電気エネルギーに変換して電力を前記ディスプレイ駆動回路素子に供給するソーラーセルを含むソーラーセルアッセンブリとからなる液晶ディスプレイが開示される。
【００１８】
液晶ディスプレイは、前記ディスプレイ駆動回路素子に電気的に結合され、電力を前記ディスプレイ駆動回路素子に供給するエネルギー蓄積装置を含む。前記ソーラーセルアッセンブリは、エネルギー蓄積装置に電気的に結合され、エネルギー蓄積装置に電力を供給する。好ましくは、１又はそれ以上のソーラーセルからなる前記ソーラーセルアッセンブリは、前記第２の基板の外側面に隣接して配置されるか、或いは第２の基板からなる。即ち、ソーラーセルは、第２基板として機能するプラスチック或いはガラス性物質からなる。
【００１９】
本発明の他の側面によれば、キラールネマチック液晶物質と、前記キラールネマチック液晶物質と接し、電場が印加されない状態で安定なフォーカルコニック反射ツイステッドプレナー構造を形成するセル壁構造体と、前記液晶物質を透過した電磁場放射を電気エネルギーに変換するソーラーセル装置と、電場を前記液晶物質に印加して、少なくともその１部を前記フォーカルコニック反射ツイステッドプレナー構造の１つへ変化させる手段とからなる液晶ディスプレイが開示される。
【００２０】
本発明のこれらおよびその他の目的及び利点は、添付の図面と合わせて説明する発明の好適な実施の形態の詳細な説明に基づきより良く理解できるであろう。
【００２１】
好適な実施例の詳細な説明
図面に戻り、本発明の“結合型反射液晶ディスプレイ−ソーラーセルアッセンブリ”２０（以下“ディスプレイ”という）は、光透過性基板２２、２４間に挟持される単層のコレステリック液晶物質４０を含む双安定性コレステリック液晶ディスプレイを含む（図１及び２）。ディスプレイ２０は、パッシブマトリックスディスプレイでもアクティブマトリックスディスプレイでも良い。好適には、ディスプレイ２０は、ディスプレイに対し配列されたソーラーセルアッセンブリ３００（図６に概略的に示す）を更に含み、電気エネルギーを再充電可能なエネルギー蓄積装置３４０に供給し、ディスプレイ２０のディスプレイ駆動回路素子２００に電力供給する。ソーラーセルアッセンブリ３００は、電気的に直列に結合した１組のソーラーセル３１２、３１４からなるソーラーパネルアッセンブリ３１０を含む。各ソーラーセル３１２、３１４は、電磁放射を直接電気エネルギーへ変換する薄形状のシリコン光起電力セルからなる。
【００２２】
ソーラーセルアッセンブリ３００で発生したエネルギーで、エネルギー蓄積装置３４０への電力の充電を行う（図６に概略的に示す）。このため、エネルギー蓄積装置３４０への充電の間、ディスプレイ２０の動作時間が増加する。更に、ディスプレイ２０にエネルギーが与えられているか否かに係わらず、ソーラーセルアッセンブリ３００は、エネルギー蓄積装置３４０へエネルギーを充電即ち供給するのに寄与するよう動作する。エネルギー蓄積装置３４０が完全に充電されている場合、ソーラーセルアッセンブリ３００からエネルギー蓄積装置３４０への電流の流れは、実質的にゼロアンペアまで落ちる。但し、ソーラーセルアッセンブリ３００の出力電圧が、完全に充電されているエネルギー蓄積装置３４０の出力電圧より等しいか或いは大きいことが条件である。液晶ディスプレイ領域のサイズや、表示された画像の要求される更新速度（例えば、どれくらい頻繁に各画像ピクセルを更新するか）のようなディスプレイ２０の特性に依存して、そして更に、ディスプレイ２０を使用する際の照明条件に依存して、ソーラーセルアッセンブリ３００は、実際に、十分な電力をエネルギー蓄積装置３４０を供給しすることで、エネルギー蓄積装置へ非太陽光方法による定期的再充電の必要無しに、例えば、エネルギー蓄積装置を充電するＡＣ／ＤＣバッテリー充電器を使用する必要無しに、ディスプレイ２０を動作させることが可能である。たとえ仮にディスプレイ２０が、ソーラーセルアッセンブリ３００単独により発生した電力により非連続的に動作可能であっても、ソーラーセルアッセンブリ３００により発生しエネルギー蓄積装置３４０に入力される電力により、太陽エネルギーを利用しない場合に比べ、エネルギー蓄積装置が再充電される間、動作時間が延長される。
【００２３】
本発明にとって重要なことは、ディスプレイ２０が、液晶物質４０の構造に関係無く（入射光がソーラーセルアッセンブリ３００に到達し電磁場放射を電力へ変換する目的で）入射光透過性の単層のコレステリック液晶物質４０（キラールネマチック液晶物質としても知られる）を使用することである。このことは、液晶物質４０が、ツイステッドプレナー構造（光反射状態）か、フォーカルコニック状態（無反射状態）か、或いは、反射状態と無反射状態との中間の構造（即ち、反射状態と無反射状態との中間の状態であるグレイスケール値、参考文献としてここに全部分を加入するタイトル「多安定性キラールネマチックディスプレイ」１９９３年５月４日発行米国特許第５，４５３，８６３号に開示）のいずれかであり、液晶物質４０に入射された光の少なくとも１部がその液晶物質を介してソーラーセルアッセンブリ３００に到達することを意味する。具体的には、厚さ５マイクロメータ（μｍ）のコレステリック液晶層並びに第１及び第２の基板２２、２４中を、垂直に入射された可視光が伝達し、フォーカルコニック構造の場合（第１及び第２の基板２２、２４の各々での反射が近似値で約４％であると仮定すると）、入射光の約９２％が液晶物質及び基板２２、２４を透過しソーラーセルアッセンブリ３００に達する。ツイステッドプレナー構造の場合、入射光の約７５％が液晶物質及び基板２２、２４を透過しソーラーセルアッセンブリに達する。
【００２４】
これに対し、ツイステッドネマチック（ＴＮ）や、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）液晶物質は、液晶物質の全ての状態において、入射光の認識できる程度の割合での実効的な伝達がない。更に、コレステリック液晶物質は、ソーラーセルアッセンブリ３００へ、電磁場スペクトルの可視光部分以外の波長を有する電磁場放射を実効的に伝達する。具体的には、コレステリック液晶物質が、フォーカルコニック構造か、ツイステッドプレナー構造にある場合、前述の可視光と概ね同じ比率で赤外線を伝達する。様々なタイプや量の適当なキラールネマチック物質や、添加剤、基板表面処理が、参考文献としてここに全部分を加入するタイトル「低粘性液晶物質」出願日１９９７年５月２３日で本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第０８／８６２，５６１号に開示されている。
【００２５】
ディスプレイ２０の全体構造
本発明の概念は、特定のディスプレイのサイズに限定するものではなく、かつマトリックス型あるいはセグメント型に限定するものではない旨認識すべきである。１つの典型的な実施例によれば、ディスプレイ２０は、ＶＧＡ（ビデオグラフィックスアレイ）サイズの液晶ディスプレイであり、４８０行×６４０列からなり、３．８インチ×５インチのディスプレイ視野領域を有し、かつ１インチ(dpi)当り１２７ドット又は１２７ピクセルを有し、高い強度と耐久性を有するプラスチック製の好適なハウジング（図示せず）内に支持される。ＶＧＡサイズとは、ディスプレイ２０が、３０７，２００個の画像ピクセル（４８０行×６４０列）からなることを意味する。前述したように、本発明のディスプレイ２０は、ＶＧＡサイズ以外のサイズに作成してもよいことを理解すべきである。ディスプレイ２０は、マトリックス型でもセグメント型でもよいことを当業者は認識すべきである。セグメント型ディスプレイにおいて、電極は様々な形状に形成してよく、所望の画像構成を生成するよう所望の方位に配置してよい。例えば、あるセグメント型液晶ディスプレイにおいて、短い電極セグメントは、７つのセグメント数のディスプレイを形成するよう好適に配置し得る。他のセグメント型ディスプレイにおいて、不揃いの形状を有する電極セグメントは、ディスプレイのアイコンを生成するのに使用してもよい。
【００２６】
双安定性液晶ディスプレイ２０は、電場の不存在下でも反射状態を維持するのに好適なキラールネマチック液晶物質からなる単層４０を含む。ディスプレイ２０は、好ましくは、パッシブマトリックスであり、ディスプレイの画像ピクセルを画定する水平（行）及び垂直（列）電極セグメント３７、３５がパッシブな抵抗性回路素子素子である。電極セグメントは、トランジスタのようなアクティブ回路素子であってもよく、すなわち、アクティブマトリックスディスプレイ用の回路素子であってもよい。ディスプレイ２０のようなパッシブマトリックスディスプレイは、アクティブマトリックスディスプレイに比べコストが低く好適である。パッシブマトリックスディスプレイは、アクティブマトリックスディスプレイに比べずっとシンプルなデザインであり、従って、製造者にとって容易でかつ高い収率で製造できる。
【００２７】
ディスプレイ２０は、（図２及び４中の矢印で示される方向に沿ってディスプレイを見る場合、ディスプレイ２０を見る人“Ｖ”に最も近い）透明な矩形前面基板２２と、透明な矩形後面基板２４とからなる。基板２２、２４間には、コレステリック液晶物質４０の薄膜層が配置される。基板２２、２４は、好ましくは（例えば０．５ミリメータ（ｍｍ）乃至１．５ミリメータ（ｍｍ）厚さの）ガラスか、或いは（例えば０．１８ミリメータ（ｍｍ）乃至約７ミリメータ（ｍｍ）厚さの）プラスチックのような液晶技術で良く知れた材料で形成することができる。液晶物質４０は、基板２２、２４間に、例えば、約４マイクロメータ乃至６マイクロメータ或いは約１０マイクロメータ以上の空間を形成するセル中に充填され得る。
【００２８】
対を成すディスプレイ電極３５、３７
第１の基板２２はその内側に面した表面２２ａ、即ち液晶物質４０に面し隣接する基板面に固定された６４０個からなる１組の列電極セグメント３５を含む。好ましくは、１組の列電極３５は、基板内側表面２２ａ上を被膜する平行な酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の配列からなる。第２の基板２４はその内側に面した表面２４ａ、即ち液晶物質４０に面し隣接する基板面に固定された４８０個からなる１組の列電極セグメント３７を含む。好ましくは、１組の列電極３７は、基板内側表面２４ａ上を被膜する平行な酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の配列からなる。
【００２９】
ディスプレイ駆動回路素子２００
ディスプレイ駆動回路素子は、図５および６に２００として概略的に示されており、（行駆動盤２０２ａに実装された２０２として概略的に示された）１組の行駆動回路素子と、（列駆動盤２０４ａに実装された２０４として概略的に示された）１組の列駆動回路素子とからなる。１組の行駆動回路素子２０２は、行電極３７に接続される。同様に、１組の列駆動回路素子２０４は、列電極３５に接続される。
【００３０】
適当な駆動構成の十分な議論が１９９７年６月４日出願の米国特許出願第０８/８６８、７０９号、タイトル「累積的駆動構成及び液晶ディスプレイの方法」に開示される。出願第０８/８６８，７０９号は、本発明の譲受人へ譲渡され、その全体を参考文献としてここに加える。１９９８年４月２１日出願の米国特許出願第０９/０６３，９０７号、タイトル「双安定型液晶ディスプレイのユニポーラ波形駆動方法並びに装置」に開示される発明によれば、双安定型コレステリック液晶ディスプレイを活性化する方法およびディスプレイ駆動回路素子は、ユニポーラ波形とパイプライン構成とを利用し、ディスプレイの多数行をアドレスし、ディスプレイを高速で更新する。出願第０９/０６３，９０７号は、本発明の譲受人へ譲渡され、その全体を参考文献としてここに加える。コレステリック液晶ディスプレイのその他の安定型駆動構成が当業者により知られている。本発明のディスプレイ２０は、ある特定の駆動構成に限定されないと認識すべきである。
【００３１】
行駆動回路素子２０２は、行駆動基板２０２ａに実装され、（図５に概略的に示すように）適当なエッジコネクタ２０３を介し、それぞれ異なる行電極セグメント３７に結合される出力チャンネルを有する。同様に、列駆動回路素子２０４は、列駆動基板２０４ａに実装され、（図５に概略的に示すように）適当なエッジコネクタ２０５を介し、それぞれ異なる列電極セグメント３５に結合される出力チャンネルを有する。
【００３２】
行駆動回路素子２０２及び列駆動回路素子２０４は、論理制御装置１５０に電気的に接続され、論理制御装置１５０は、ディスプレイ２０を構成する３０７，２００個のピクセルの配列中の各ピクセルの反射状態を制御することで、ディスプレイ２０上のデータの表示を制御する回路素子を含む。マイクロプロセッサは、論理制御装置１５０の回路素子動作を制御する。
【００３３】
ディスプレイ及びソーラーセルアッセンブリの第１、第２、第３及び第４の実施例
ディスプレイ２０の３つの好適な実施例は、図１及び２に（２０で示した）示す第１の実施例と、図３及び４に（２０’で示した）示す第２の実施例と、図９に示す第３の実施例とを含む。３つの実施例中で、共通の参照番号を同一構成要素に使用する。
【００３４】
第１の好適な実施例
ディスプレイ２０の第１の実施例によれば、ソーラーセルアッセンブリ３００のソーラーパネルアッセンブリ３１０は、第２の基板２４の外側表面２４ｂに隣接して（図２に示す見る人Ｖの方向から離間して）配置される。ソーラーパネルアッセンブリ３１０は、通常黒色で、光を吸収する。ソーラーパネルアッセンブリ３１０は、非常に暗い色か或いは黒色でなければならず、無反射状態においてディスプレイの画像ピクセルが、見る人にとって黒か暗い色になる必要がある。収容性と最大エネルギー回復性に関連して選択されるソーラーパネルアッセンブリ３１０は、ディスプレイの活性領域に密接に整合する光起電力受光領域を有する。他の重要な検討事項は、ソーラーセルアッセンブリ３００の選択であり、この出力電圧は、ソーラーセルアッセンブリ３００出力電圧を利用して、エネルギー蓄積装置３４０を充電するのに必要な回路素子を最小にするものである。
【００３５】
もちろん、ソーラーパネルアッセンブリ３１０は、電気的に直列に接続された２つ又はそれ以上のソーラーセルから構成し、ソーラーセルアッセンブリの出力電圧の増大を図ってもよい。ＶＧＡディスプレイ２０に関し、ディスプレイ領域が概ね３．８×５インチであり、ソーラーセルアッセンブリ３００の所望の出力電圧が、少なくとも０．８５ボルトであるとすると、好適なソーラーパネルアッセンブリ３１０は、電気的に直列に接続された２つ又はそれ以上のソーラーセル３１２、３１４から構成する。好適なソーラーセルは、私書箱５７８号ウェブスターマサチューセッツ０１５７０のプラスティクス社製の部品番号ＳＰ４−２００−８であり、単結晶ソーラーセル物質から構成し、０．５ボルトの通常出力電圧を有し、直列に接続され、ソーラーパネル３１０の出力電圧は、概算で１．０ボルトである。前述のプラスティクス社のソーラーセルは、４”×４”で、所望により小さなサイズに削減できる。従って、各ソーラーセル３１２、３１４が、概ね３．８×２．５インチにサイズを削減し、好適に位置決めされた場合、光が入射されるアクティブディスプレイ領域全体が、ソーラーセルアッセンブリから電気エネルギーを発生するのに利用される。
【００３６】
ディスプレイ２０の第１の基板２２の外側表面２２ｂに入射される周囲光は、第１の基板２２及び液晶物質４０並びに第１の基板２４を透過し、光吸収性ソーラーパネルアッセンブリ３１０に到達する。入射光に露光されると、各ソーラーセル３１２、３１４は、それぞれのセルに入射した光の強度に比例した大きさを有する出力電力を発生する。
【００３７】
好ましくは、（図２の）インデックス適合光物質５０からなる薄膜層が、ソーラーパネルアッセンブリ３１０と、背面基板２４との間に塗布され、好適な光結合がもたらされ、基板とソーラーセルとの界面での反射を低減する。１つの好適なインデックス適合光物質はグリセリンであり、高い粘性を示す液体であり、アルドリッヒケミカル社、１００１ウェストセントポールアヴェニュー、ミルウォーキー、ウイスコンシン州５３２３３から市販されているガラスに近い反射指数を有する。その他の好適なインデックス適合光物質は、ノーランドプロダクツ社、６９５、ジョイスキルマーアベニュー、ニューバーンスウィック、ニュージアジー州０８９０２で製造されている「ノーランドＮＯＡ６５およびＮＯＡ７２」のような光接着剤である。その他の好適なインデックス適合光物質は、オイ-ルブリカント社、１２、ホウランドロード、フェアーヘイブン、マサチューセッツ州０２７１９で製造されている「ＯＣ−４４０およびＯＣＫ−４５１」のような光ゲルである。
【００３８】
好適なエネルギー蓄積装置３４０は、ニッケル-カドミウム（ＮｉＣｄ）製再充電可能なバッテリーパックであり、直列に接続された２つの１．２ボルトＮｉＣｄバッテリーセルであり、２．４ボルトの出力電圧を有する。好適な、ＮｉＣｄバッテリーは、パナソニック（例えばパナソニック部品番号Ｐ−２５ＡＡＡ）を含む多くのバッテリーベンダーから購入できる。他の好適な再充電可能エネルギー蓄積装置は、キャパシター及びその他のタイプの再充電可能バッテリーパック、例えば、２つの水酸化ニッケル−メタル（ＮｉＭＨ）再充電可能バッテリー（例えば、パナソニック部品番号ＨＨＲ−６５ＴＡ、通常出力２．４ボルト）からなる水酸化ニッケル−メタル（ＮｉＭＨ）バッテリーパックや、二酸化リチウムのようなリチウムパワーセル（Ｌｉ−ＳＯ２、通常出力３．０ボルト）を含む。
【００３９】
ソーラーセルアッセンブリの出力電圧が増加すると、もちろん必要な容量は式Ｅ＝1/2ＣＶ２に従って、指数関数的に減少する。
【００４０】
エネルギー蓄積装置３４０の出力電圧が２．４ボルトであると仮定すると、ソーラーセルアッセンブリ３００の出力は、２．４ボルト以上に昇圧して、エネルギー蓄積装置３４０をフルチャージする必要がある。ソーラーパネルの出力が、１．０ボルト（各ソーラーセル３１２、３１４からの出力は０．５ボルト）である場合、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器を使用して、電圧を１．０ボルトから２．４ボルトへ昇圧する必要がある。同様に、ソーラーパネルアッセンブリ３１０をＤＣ／ＤＣ電圧変換器３２０およびダイオード３３０を介して再充電可能なエネルギー蓄積装置３４０へ電気的に結合する。導電体３５０（図１参照）は、ソーラーパネルアッセンブリ３１０で発生した電力を電圧変換器３２０へ電気的に結合する。
【００４１】
ＤＣ／ＤＣ電圧変換器３２０は、ソーラーパネル出力電圧（１．０ボルト）を再充電可能なエネルギー蓄積装置３４０の出力電圧例えば２．４ボルトより高い電圧まで昇圧する。好適なＤＣ／ＤＣ変換器は、マキシムエレクトロニクス社、１２０サンガブリエルドライブサニーベイルカリフォルニア９４０８６から市販のマキシム製品番号ＭＡＸ８６６である。このＭＡＸ８６６は、３．３Ｖ／５Ｖ又は可変出力型単一セルＤＣ／ＤＣ変換器であって、ＤＣ電圧を最小値である０．８ボルトから３．３ボルトまたは５ボルト（ピンの選択により）へ、３３０μＨのインダクタと４７μＦ及び０．２２μＦのキャパシタを利用して昇圧する。他の好適なＤＣ／ＤＣ変換器は、マキシムエレクトロニクス社から市販されるＭＡＸ１６４２であり、ＤＣ電圧を０．７ボルト乃至１．６５ボルトの範囲から２．０ボルト乃至５．２ボルトの範囲へと、１つのインダクタと２つのキャパシタを利用して昇圧する。ソーラーパネル出力電圧を昇圧するために電圧変換器を使用する代わりとして、必要な数のソーラーセルを電気的に直列に結合して、エネルギー蓄積装置の出力電圧を超える所望の電圧を発生してもよい。例えば、各ソーラーセルの出力が０．５ボルトの場合、５つ直列に結合し、出力電圧を２．５ボルトとすることで、２．４ボルト電源３４０を十分に充電する。この方法の利点は、５つのソーラーセルを購入し必要に応じトリミングして電気的に結合できる点である。
【００４２】
ダイオード３３０（図６）は、電流の流れをＤＣ／ＤＣ電圧変換器３２０からエネルギー蓄積装置３４０へと限定し、ディスプレイ２０が低周囲照明か周囲照明が無い場合、エネルギー蓄積装置３４０からソーラーパネルアッセンブリ３１０へ電流が流れるのを防止する。選択されたソーラーセルの性質によるが、あるタイプのソーラーセルは、ソーラーセル物質の特定の内部シリコン構造によりダイオードの機能を果すので、ダイオード３３０を必要としない場合があることを留意すべきである。
【００４３】
ソーラーセルアッセンブリ３００は、典型的には、ディスプレイ駆動回路素子２００が連続的にディスプレイの画像を更新するのに十分なエネルギーを供給する能力が無いので、エネルギー蓄積装置３４０は必要である。更に、たとえディスプレイ２０が連続更新を必要としなくても、エネルギー蓄積装置３４０により、ディスプレイ２０が暗い間動作できる。もちろん、連続更新や少しの明かりでの動作が要求された場合でも、ソーラーセルアッセンブリ３００で発生した電力でディスプレイ２０を駆動することは可能であることを理解すべきである。
【００４４】
ソーラーセルの選択に関し、異なるソーラーセル物質は、スペクトル反応が異なることを理解すべきである。ソーラーセル物質のスペクトル反応即ち感度は、ソーラーセル物質が入射光を電気エネルギーへ放射波長の機能として変換する際の効率をプロットすることで視覚することが可能である。典型的なソーラーセル物質のスペクトル反応を図７中に５００として概略的に示す。一般的には、ソーラーセル物質のスペクトル反応は、概ねベルの形をした曲線か、或いは図７に示すように正規分布である。この特定の単結晶ソーラーセル物質に関し、最大のスペクトル反応と電磁場のエネルギーを電気エネルギーに変換する際の最大効率は、入射光の波長が図７中の“Ｘ”で示した約０．６μｍで現れることをグラフは示している。異なるソーラーセル物質は、“Ｘ”とは異なる値の波長で最大のスペクトル反応を示すので、ディスプレイを使用する際の照明条件を好適に決定するには、ディスプレイを使用する際の照明条件の見積もりに合わせて、最も効率の良いソーラーセル物質を選択することが可能である。例えば、蛍光の環境では、発光した輻射中心は、０．４５μｍである。このような環境でのみ使用するディスプレイの場合、“Ｘ”の値が０．４５μｍであるソーラーセル物質を使用することが最善である。アウトドアで太陽光のもとで使用するディスプレイの場合、太陽光の輻射波長中心は０．４５μｍより高い値であるため、ソーラーセル物質はより大きな“Ｘ”の値を有するべきである。
【００４５】
第２の好適な実施例
図３及び４中に２０’で示すディスプレイの第２の実施例によれば、赤外線透過薄膜層４００’が、第２の基板即ち背面基板２４’の外側表面２４ｂ’（図３）上に被覆される。ソーラーセルアッセンブリ３００’のソーラーパネルアッセンブリ３１０’の２つのソーラーセル３１２’及び３１４’は、第２の基板の外側表面２４ｂ’に隣接位置にある。赤外線透過薄膜層４００’が暗い色で、反射状態の画像ピクセルに対する無反射状態の画像ピクセルのコントラストを提供するため、ソーラーパネルアッセンブリ３１０’のソーラーセル３１２’及び３１４’は、どんな色でもよい。好ましい赤外線透過薄膜層または被膜４００’は、エクセルシオマーキングプロダクツ社、４５２４ハドソンドライブ、ストウ、オハイオ州４４２２４製の４０Ｅブラックインクである。ＩＲ被膜４００’は、第２の基板の外側表面２４ｂ’上に、フローコーティング、含浸、或いはスプレイにより形成することができる。ＩＲ被膜４００’のスプレイは、プレシジョンバルブ社のプレバルスプレイヤー部門、私書箱３０９、ヨンカーズ、ニューヨーク州１０７０２で製造されるプレバルパワースプレイユニットを使用して実現できる。
【００４６】
ＲＩ透過層４００’を利用する以外に、ディスプレイ２０’の動作、およびディスプレイ２０’のソーラーセルアッセンブリの動作および利点は、第１の実施例（具体的にはディスプレイ２０）中に記載したのと同じである。ＲＩ透過層４００’の存在によりソーラーエネルギーセル３１０’によるソーラーエネルギー回復が、波長に依存するが約２５％乃至約９８％も減少する。図８はこの概念を示す。輻射のＲＩ被膜層４００’中の透過率は、図８中の６００で示すように概ね階段状の関数で表わされ、正確な関数の関連性は、被覆用に選択されたＩＲインクの特定の特性に依存する。この、特定ＲＩ透過層４００’に関し、０．７μｍ未満の波長を有する輻射では、入射した輻射の内非常に低い割合の輻射が層４００’中を透過する一方で、０．８μｍ以上の波長では、入射した輻射の内約８０−８５％が層４００’中を透過する。ＩＲ透過関数とソーラーセル物質スペクトル反応曲線５００とが交わる領域（図８中に７００で示す）ができるだけ大きくなるよう、ソーラーセル物質がより高いスペクトル反応輻射波長中心値（Ｘ）を有することが大変好ましい。
【００４７】
従って、ディスプレイ２０’の第２の実施例は、（第１の実施例）のディスプレイ２０に比べ、ソーラーエネルギーの利用より効率が低い。しかしながら、入射する近赤外線輻射（０．７５μｍ乃至１．５μｍの波長）を有する輻射のより多くの部分を透過する能力の有る他のＩＲ透過物質、並びにこの輻射波長範囲において輻射を電気エネルギーへ変換するより大きな効率を有するソーラーセルを、本発明に従って使用することは、当業者であれば本開示の視点に基づき実現できるであろう。好ましくは、（図４の）インデックス適合光物質５０’からなる薄膜層が、ＲＩ被膜４００’とソーラーパネルアッセンブリ３１０’との間に塗布され、好適な光結合がもたらされ、基板とソーラーセルとの界面での反射を低減する。
【００４８】
第３の好適な実施例
ソーラーセルアッセンブリのソーラーセル及び基板或いはベース材料は、単一ユニットに集積して、ソーラーパネルアッセンブリと第２の基板即ち背面基板の双方の機能を好適に果すことで、背面基板をソーラーパネルアッセンブリから隔離する必要がなくなることを認識すべきである。本発明のディスプレイ２０”の第３の実施例は、図９に示す構成を用いる。ディスプレイ２０”は、背面基板としても機能するソーラーパネルアッセンブリ３１０”を含むソーラーセルアッセンブリ３００”を含む。ソーラーパネルアッセンブリ３１０”は、ソーラーセルを構成するベース材料２４”の外側表面２４ｂ”に設けられた光起電力物質３１２”の単一層からなるソーラーセルを含む。光起電力物質３１２”は、シリコンや他の物質例えば有機ソーラーセル物質であってよい。ベース材料２４”は、プラスチックやガラスベース材料であってよい。ソーラーセルアッセンブリ３００”は、ベース材料２４”の内側表面２４ａ”に設けられた好適な電極配列３７”を含む。好ましくは、電極配列３７”は、平行な酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の転写物からなる１配列からなり、最初の２つの実施例でも説明したように、ベース材料の内側表面２４ａ”に被覆された１組の行電極セグメント３７”からなる。ディスプレイ２０”がアクティブマトリックスディスプレイとして構成されることが望まれる場合は、代替的に、シリコントランジスタのマトリックスをベース材料２４の内側表面に設けて、アクティブ及びパッシブマトリックスディスプレイの作成として知られるように、能動的に駆動されるディスプレイを構成する。もし、アクティブマトリックスディスプレイが望まれる場合は、４つの実施例全てについて、背面基板に同様のアクティブマトリックス構造を適用してもよい。
【００４９】
第３の実施例のソーラーセルアッセンブリ３００”の１つの好適な製造方法によれば、ソーラーパネルアッセンブリ３１０”は、ガラスあるいはプラスチック製ベース材料２４”の外側表面２４ｂ”に設けた光起電力物質３１２”で構成し、光起電力物質３１２”は、最初にベース材料に形成しておく。好適な薄膜ソーラーセルは、フォトンテクノロジー社、私書箱７９０、セベルナパーク、メリーランド州２１１４６から購入可能である。もし製ベース材料２４”のベース材料としてガラスが選択された場合、好適な薄膜ソーラーセルは、アモルファス薄膜ソーラーセルＡＳＥ３．０Ｖ、２７ｍＡである。もし製ベース材料２４”のベース材料としてプラスチックが選択された場合、好適な薄膜ソーラーセルは、３．０Ｖ、４０−５０ｍＡのソーラーセルである。内側表面２４ａ”をディスプレイ２０”を見る人が覗いた際に、ソーラーパネルアッセンブリ３１０”が黒でなく暗い色でもない場合、ＩＲ透過層即ち被膜（図示せず）をソーラーパネルアッセンブリ３１０”の内側表面２４ａ”に設けることで、暗い色の背景を提供し、ディスプレイのコントラストを向上する。もちろん、このようなＩＲ透過層は、可視スペクトルで輻射をフィルター或いはブロックし、これにより輻射がソーラーセルのシリコンに到達するのを阻害するという不利な点もある。第２の実施例で述べたように、このフィルターリングは、ソーラーセルにより電気エネルギーへ変換されるために利用される輻射エネルギーを減少させる。
【００５０】
第４の好適な実施例
第４の好適な実施例によれば、ディスプレイ２０”’は、前述の第１、第２又は第３の実施例において構成されたソーラーセルアッセンブリ３００”’を含む積層型コレステリック液晶ディスプレイである。図１０から判るように、ディスプレイは、液晶物質の３つの層４０ａ”’、４０ｂ”’、４０ｃ”’及び１連の基板２２”’、２３ａ”’、２３ｂ”’、２４”’からなる。液晶物質層４０ａ”’は基板２２”’および２３ａ”’に挟まれる。液晶物質層４０ｂ”’は基板２３ａ”’および２３ｂ”’に挟まれる。液晶物質層４０ｃ”’は基板２３ｂ”’およびソーラーセルアッセンブリ３００”’のソーラーパネルアッセンブリ３１０”’に挟まれる。ソーラーパネルアッセンブリ３１０”’は、背面基板として機能するベース材料２４”を含む。ソーラーパネルアッセンブリ３１０”’は、ソーラーセルを構成するベース材料２４”’の外側面２４ｂ”’に設けられた光起電力物質３１２”’の単層からなるソーラーセルを含む。光起電力物質３１２”’はシリコンでも、或いは、有機ソーラーセル物質のようなその他の物質でもよい。ベース材料２４”’は、プラスチック或いはガラス系物質のいずれで構成してもよい。
【００５１】
代替として、ディスプレイ２０”’のソーラーセルアッセンブリ３００”’は、本発明のディスプレイの第１及び第２の実施例を参照して説明したソーラーセルアッセンブリ３００及び３００’の構造のいずれかで構成することができる。ソーラーセルアッセンブリ３００”’は、ベース材料２４”’の内側面２４ａ”’に設けられた好適な電極配列３７ｃ”’を含んでもよい。好適には、電極配列３７ｃ”’は、平行な酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の転写物からなる１配列からなり、最初の３つの実施例でも説明したように、ベース材料の内側表面２４ａ”’に被覆された１組の行電極セグメント３７”からなる。垂直電極配列３５ａ”’は、前面基板２２”’の内側表面２２ａ”’に設けられる。垂平電極配列３７ａ”’は、基板２３”’の前面基板２２”’に面する側に設けられ、垂直電極配列３５ｂ”’は、基板２３ａ”’の基板２３ｂ”’に面する側に設けられる。垂平電極配列３７ｂ”’は、基板２３ｂ”’の前面基板２３ａ”’に面する側に設けられ、垂直電極配列３５ｃ”’は、基板２３ｂ”’の背面基板２４”’に面する側に設けられる。
【００５２】
ディスプレイ２０”がアクティブマトリックスディスプレイとして構成されることが望まれる場合は、代替的に、シリコントランジスタのマトリックスを基板２３ａ”’、２３ｂ”’、２４”’（即ち２４ａ”’）の前面に設けて、アクティブ及びパッシブマトリックスディスプレイの作成として知られるように、能動的に駆動されるディスプレイを構成する。ソーラーセルアッセンブリ３００”’の製造方法は、第３の実施例で説明した方法のいずれでもよい。
【００５３】
積層型コレステリック液晶ディスプレイ２０”’はカラーディスプレイであり、コレステリック液晶物質層４０ａ”’、４０ｂ”’、４０ｃ”’は、赤、緑、青の可視スペクトル部分における波長の光を反射するようそれぞれのピッチ長さを有するよう適当に選択される。従って、ディスプレイ２０”’を見る人にとって見ることができる画像ピクセルの色は、ディスプレイ２０”’ を見る人により見られる画像ピクセルを共に構成する第１、第２及び第３の液晶物質層の３つの並んだピクセルにより反射される色の混合色である。米国特許出願第０８／８２３，３２９、１９９７年３月２２日出願、タイトル「可視及び赤外光反射ディスプレイ装置」、米国特許出願第０９／３３０，１０４、１９９９年６月１０日出願、タイトル「積層型カラー液晶ディスプレイ装置」、タイトル「可視及び赤外光反射ディスプレイ装置」、米国特許出願第０９／３２９，５８７、１９９９年６月１０日出願、タイトル「積層型カラー液晶ディスプレイ装置」、はそれぞれ、マルチカラーディスプレイ用積層型液晶ディスプレイ装置を開示する。出願番号第０８／８２３，３２９号、第０９／３３０，１０４号、及び第０９／３２９，５８７号は、本発明の譲受人に譲渡され、各々の全部分をここに参考文献として加入する。
【００５４】
たとえもしカラーディスプレイが必要とされなくとも、ディスプレイ２０”’を積層型ディスプレイ、例えば２重積層型ディスプレイ（液晶物質の２つの層）として構成してもよい。このような２重積層型構造は反射状態にある画像ピクセルの明るさを増大させる利点がある。２重積層型ディスプレイは、米国特許出願第０９／２４４，７３１、１９９９年２月５日出願、タイトル「１組の駆動電子部品を利用する積層型層安定性コレステリック液晶ディスプレイ」に開示される。この出願第０９／２４４，７３１は、本発明の譲受人に譲渡され、各々の全部分をここに参考文献として加入する。
【００５５】
本発明は、好適な実施の形態として説明したが、当業者にとって、本発明を逸脱しない範囲で他の変更が可能であることは言うまでもなく、本発明の範囲内での全ての改変や変更をクレームするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の双安定性コレステリック液晶ディスプレイ及びソーラーセルアッセンブリの第１の好適な実施例の概略分解組立て斜視図である。
【図２】  図１の２−２線により示された面から見た図１のディスプレイとソーラーセルアッセンブリの断面図である。
【図３】  本発明の双安定性コレステリック液晶ディスプレイ及びソーラーセルアッセンブリの第２の好適な実施例の概略分解組立て斜視図である。
【図４】  図３の４−４線により示された面から見た図３のディスプレイとソーラーセルアッセンブリの断面図である。
【図５】  図１のディスプレイとソーラーセルアッセンブリの概略図およびディスプレイに接続されたディスプレイ駆動電子部品を表わすブロック図である。
【図６】  ディスプレイとソーラーセルアッセンブリのディスプレイ駆動電子部品およびソーラーセル電子部品表わす概略的ブロック図である。
【図７】  特定のソーラーセル物質のスペクトル反応を示すグラフを概略的に表わした図である。
【図８】  ディスプレイの赤外線透過層或いは被膜で利用する赤外線透過インクの透過率を示すグラフを概略的に表わした図である。
【図９】  本発明の双安定性コレステリック液晶ディスプレイ及びソーラーセルアッセンブリの第３の好適な実施例の概略分解組立て斜視図である。
【図１０】  本発明の双安定性コレステリック液晶ディスプレイ及びソーラーセルアッセンブリの第４の好適な実施例の概略分解組立て斜視図である。
【図１】
0004836378.tif 000002
【図２】
0004836378.tif 000003
【図３】
0004836378.tif 000004
【図４】
0004836378.tif 000005
【図５】
0004836378.tif 000006
【図６】
0004836378.tif 000007
【図７】
0004836378.tif 000008
【図８】
0004836378.tif 000009
【図９】
0004836378.tif 000010
【図１０】
0004836378.tif 000011