专利名称：双面显示近晶相液晶彩色显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种近晶相液晶显示装置，尤指一种可双面全色彩显示图像的近晶相液晶显示器。
背景技术：
液晶显示器是目前应用范围最广、最有发展前景的平板显示器件之一。传统的液晶显示器都是背光源结构显示器，其包括依次层叠的偏光片、棱镜片、滤色片等多个光学膜片层，其中的偏光片和滤色片是实现图像彩色显示所不可缺少的重要组成部分。在实际应用中，由于光线通过偏光片时会有50 %左右的光能损失，再通过RGB滤色片时又会有超过40%的光能损失，这使得显示器本身的光通过率变得很小，因此，为了使显示的图像达到适宜的亮度和对比度，目前采取的措施是使用比显示器屏幕亮度亮两到三倍 的背光源来补充，但是，这就使得显示器的能耗大大增加。目前已有的能彩色显示图像的近晶相液晶显示装置(又称为近晶态液晶显示装置)使用的是液晶分层染色方案。这种近晶相液晶显示装置一般具有双层或三层结构。以三层结构为例，每层结构都主要由上、下基体层和上、下基体层间的混合层组成，由于每层结构中的混合层添加的二色性染料的颜色不同(例如，三层分别添加青蓝、洋红、黄色三种不同颜色的二色性染料)，因此每层结构显示着不同的颜色，将这三层结构互相叠加在一起且设置在一个白色反射板上就形成了该三层结构的显示装置。通过三层结构中的二色性染料颜色的组合叠加，该三层结构的显示装置便可以实现多色彩显示图像的功能，包括黑色和白色的显示。但是，这种采用液晶分层染色方案的近晶相液晶显示装置也存在着如下缺陷。在实际应用中，光线通过六个基体层后再反射回来，反射率已不会超过30 %，这使得显示装置的反射率很低，达不到显示要求。此外，即使每层结构中的近晶相液晶处于全透明状态时，二色性染料分子仍然会具有一定的吸光性，呈现出一定的颜色，这种情况会使光线的透射率进一步降低，一般会远远低于30%，显示效果难以尽如人意。同时，该显示装置的整个图像相当于在三层平面上显示，光线在不同平面上的反射就会产生视差，影响了显示效果，而且每次显示时都要驱动三层结构中的液晶分子，所以该显示装置的外围驱动电路相当复杂，整个显示装置的轻巧性受到了影响。另外，由于传统的液晶显示器上安装的背光源的限制，已有的能彩色显示图像的近晶相液晶显示装置上安装的反射板的限制，它们都只能单面显示图像。但是，随着液晶显示技术的进一步发展，人们对液晶显示器的需求也越来越多样化，双面显示的液晶屏也开始在各个领域产生应用需求，如路边广告牌等。综上可见，设计出一种光能利用率高、结构简单轻巧并且能双面显示的彩色近晶相液晶显示器是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双面显示近晶相液晶彩色显示器，该双面显示近晶相液晶彩色显示器能双面显示彩色图像。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种双面显示近晶相液晶彩色显示器，其特征在于它包括液晶显示模块，该液晶显不模块包括第一基体层和第二基体层，该第一基体层与该第二基体层之间设有混合层，该混合层由近晶相液晶、导电物、隔离物混合而成或者该混合层包括封装在聚合物结构中由近晶相液晶、导电物和隔离物组成的混合物；该第一基体层朝向该混合层的一侧设有第一导电电极层，该第二基体层朝向该混合层的一侧设有第二导电电极层，在该第一基体层的其中一侧或该第二基体层的其中一侧设有彩色像素层。本发明的优点是本发明显示器可以在前后两面同时显示一幅图像，实现双面显示效果，两面所显示的图像效果良好，且本发明显示器光利用率高，无辐射，能耗低，整个显示器十分轻薄，显示对比度强，成本低，可作为电子纸类产品、广告装置等。
图I是本发明显示器的第一实施例的结构组成俯视示意图；图2是本发明显示器的第二实施例的结构组成俯视示意图；图3是本发明显示器的第三实施例的立体示意图；图4是排列成横竖点阵列状的第一和第二导电电极层示意图；图5是RGBW型彩色像素层的结构示意图；图6是RGB型彩色像素层的结构示意图；图7是RGBY型彩色像素层的结构示意图；图8是CMYK型彩色像素层的结构示意图；图9是R色块显示为红色的显示原理说明图(光线从第一基体层入射)；图10是R色块显示为红色的显示原理说明图(光线从第二基体层入射)。
具体实施例方式如图I和图2所示,本发明双面显示近晶相液晶彩色显示器包括液晶显示模块10,该液晶显不模块10包括第一基体层11和第二基体层12,该第一基体层11与该第二基体层12之间设有混合层13,该混合层13由近晶相液晶(近晶相液晶又可称为近晶态液晶，微观下为近晶相液晶分子，见下述)、导电物、隔离物混合而成或者该混合层13包括封装在聚合物结构(微观下由聚合分子构成，见下述)中由近晶相液晶、导电物和隔离物组成的混合物；该第一基体层11朝向该混合层13的一侧设有第一导电电极层14,该第二基体层12朝向该混合层13的一侧设有第二导电电极层15,第一导电电极层14、第二导电电极层15与外部的驱动控制装置(图中未示出)连接，在该第一基体层11的其中一侧或该第二基体层12的其中一侧设有彩色像素层16。图I示出的是彩色像素层16设置在该第一基体层11朝向混合层13 —侧的表面上的情形，图2示出的是彩色像素层16设置在该第一基体层11朝向外面一侧的表面上的情形。彩色像素层16设置在该第二基体层12的其中一侧的情形未给出图示，请参考图I和图2示出的彩色像素层16设置在该第一基体层11的其中一侧的情形来理解，不再在这里赘述。无论彩色像素层16设置在该第一基体层11的其中一侧，还是设置在该第二基体层12的其中一侧，它们均可以实现本发明所要达到的有益效果。第一基体层11、第二基体层12可由透明的玻璃或有机透明材料制作而成，该第一、第二基体层11、12的厚度范围为大于Ocm且小于等于5cm。其中，玻璃可为普通玻璃、汽车玻璃、建筑外窗玻璃、钢化玻璃或特种玻璃等，有机透明材料可为PET、PMMA、丙烯酸树脂、透明硅胶等有机树脂透明层。第一基体层11、第二基体层12可同时为玻璃制成或同时为有机透明材料制成，当然，也可一个为玻璃制成，另一个为有机透明材料制成。第一导电电极层14、第二导电电极层15是透明的，其材料可为ITO(氧化铟锡)，也可为由碳纳米管掺杂的聚合物分子材料等具备透明导电性能的有机材料、无机材料或复合材料制成，或者在上述两种材料中的任一种的基础上添加含铜、银、金、碳等金属或非金属中的任一种或任几种构成的导电材料制成。对于混合层13而言，该混合层13的厚度为微米级，其可有两种组分组成形式。
第一种组分组成形式是混合层13由近晶相液晶、导电物、隔离物混合而成。近晶相液晶为A类近晶相液晶，例如，带硅基的化合物、四氰基四辛基联苯或四乙酸癸酯四氰基联苯中的任一种或任几种的混合。导电物为带导电特性的无机纳米粒子、碳纳米管、石墨烯、碳酸钠、十六烷基三乙基溴化铵乙基三苯基碘化膦、(二茂铁基甲基)三甲基碘化铵、1，2-二甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐、四乙基胺对甲苯磺酸酯、苯基三乙基碘化铵、I-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、双(四正丁基胺)双(I，3-二噻环戊二烯-2-硫酮-4，5-二硫醇)钯(II)、四正丁基合双(I，3-二噻环戊二烯-2-硫酮-4，5-二硫醇)镍(III)、双(四正丁基铵)合双(I，3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4，5-二硫醇)锌、双(四正丁基铵)合四氰基二苯酚醌二甲烷、四丁基溴化铵、十六烷基高氯酸铵、十六烷基溴化四铵、I-丁基-3-甲基咪唑四氯高铁酸盐、甲基三苯基碘化鱗、四苯基碘化膦中的任一种或任几种的混合。隔离物为聚酯类材料或聚苯乙烯类高分子材料或玻璃材质制成的透明的隔离球或隔离棒。第一种组成形式的混合层13的组成为近晶相液晶占混合总重量的O. 0002% -99. 99%，导电物占混合总重量的O. 0001 % -10%,隔离物占混合总重量的O. 0001% -90%。例如，该近晶相液晶可占混合总重量的99. 99%,该导电物占混合总重量的O. 0001 %,隔尚物占混合总重量的O. 0099%。又例如，该近晶相液晶可占混合总重量的O. 0002%，该导电物占混合总重量的9. 9998%，隔离物占混合总重量的90%。再例如，该近晶相液晶可占混合总重量的89. 9999 %,该导电物占混合总重量的10 %,隔尚物占混合总重量的O. 0001%。再例如，该近晶相液晶可占混合总重量的15%，该导电物占混合总重量的7%，隔离物占混合总重量的78%。再例如，较佳地，该近晶相液晶可占混合总重量的80 %，该导电物占混合总重量的7 %，隔离物占混合总重量的13 %。对于第一种组成形式的混合层而言导电物主要是增加混合层13的导电性，在电压作用下导电物被驱动产生运动而改变近晶相液晶分子的排列形态，从而改变近晶相液晶的光电性能，所以导电物的用量应适量。若导电物占混合总重量的比例小于O. 0001%，则由于导电物太少，导电物中的离子根据行列电极间电势差变化产生的往复运动无法改变近晶相液晶分子的排列形态，即无法控制子像素点的颜色显示。若该导电物占混合总重量的比例大于10%，则第一与第二导电电极层之间将有可能因为大量的导电物而短路、无法驱动，同时，大量的导电物会使混合层13的电阻率降低，影响了其使用寿命。隔离物是起支撑作用的，用来控制混合层13的厚度。在实际应用中，隔离物的用量少些为宜，只要能达到控制混合层13厚度的作用即可。隔离物的直径即是混合层的厚度，隔离物的数量应根据预达到的混合层厚度和采用球或棒的选择而适当确定。当近晶相液晶分子规则排列时，由于隔离物的光折射系数与近晶相液晶分子的光折射系数非常相近，所以隔离物不会影响光线的透射性，近晶相液晶分子的光学属性不会受到影响，而且隔离物也不会影响本发明的散光性和“多稳态”特性。而近晶相液晶是起到调光、图像显示作用的，因此，在实际应用中，近晶相液晶的用量较多为宜。第二种组分组成形式是混合层13包括封装在聚合物结构中由近晶相液晶、导电物和隔离物组成的混合物。近晶相液晶为A类近晶相液晶，例如，带硅基的化合物、四氰基四辛基联苯或四乙酸癸酯四氰基联苯中的任一种或任几种的混合。导电物为 带导电特性的无机纳米粒子、碳纳米管、石墨稀、碳酸纳、十TK烧基二乙基漠化按乙基二苯基鹏化勝、(_■茂铁基甲基)三甲基碘化铵、1，2_ 二甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐、四乙基胺对甲苯磺酸酯、苯基三乙基碘化铵、I-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、双(四正丁基胺)双(1，3-二噻环戊二烯-2-硫酮-4，5-二硫醇)钯(II)、四正丁基合双(I，3-二噻环戊二烯-2-硫酮-4，5- 二硫醇)镍(III)、双(四正丁基铵)合双(1，3- 二硫杂环戊烯-2-硫酮-4，5- 二硫醇)锌、双(四正丁基铵)合四氰基二苯酚醌二甲烷、四丁基溴化铵、十六烷基高氯酸铵、十六烷基溴化四铵、I-丁基-3-甲基咪唑四氯高铁酸盐、甲基三苯基碘化鱗或四苯基碘化膦中的任一种或任几种的混合。隔离物为聚酯类材料或聚苯乙烯类高分子材料或玻璃材质制成的透明的隔离球或隔离棒。聚合物结构是透明的，其由单分子体材料或(热塑性)聚合分子材料通过直接印刷或刻蚀或纳米压印或喷撒打点在第一和/或第二导电电极层的内侧面上，热固化或紫外固化为具有设定结构的聚合分子材料而形成，该单分子体材料为环氧树月旨、聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯类单体中的任一种。该聚合物结构形成有容纳近晶相液晶、导电物和隔离物组成的混合物的容纳腔室，聚合物结构可以是规则的球状、微圆柱状、丝状、半球状、平行条状、立方体、长方体、交叉线装、网络结构(如六角蜂窝墙结构)、方形格子结构、不规则多边形结构或上述多种结构的混合结构中的任一种，该聚合物结构可以是均匀的，也可是不均匀的。该聚合物结构与近晶相液晶、导电物和隔离物之间可以是相互混溶、分散、相互接触或间隔等。第二种组成形式的混合层的组成为近晶相液晶占混合总重量的O. 0002% -99. 99%，聚合分子材料占混合总重量的O. 0001% -80 %，导电物占混合总重量的O. 0001% -10%，隔离物占混合总重量的O. 0001% -80%。例如，近晶相液晶占混合总重量的99. 99%，聚合分子材料占混合总重量的O. 0098%，导电物占混合总重量的O. 0001%,隔离物占混合总重量的O. 0001%。又例如,近晶相液晶占混合总重量的O. 0002%,聚合分子材料占混合总重量的45%，导电物占混合总重量的9. 9998%，隔离物占混合总重量的45%。又例如,近晶相液晶占混合总重量的15%,聚合分子材料占混合总重量的80%,导电物占混合总重量的3%，隔离物占混合总重量的2%。又例如，近晶相液晶占混合总重量的85 %，聚合分子材料占混合总重量的O. 0001 %，导电物占混合总重量的10 %，隔离物占混合总重量的4. 9999%。又例如,近晶相液晶占混合总重量的15%,聚合分子材料占混合总重量的3 %，导电物占混合总重量的2 %，隔离物占混合总重量的80 %。又例如，近晶相液晶占混合总重量的55%，聚合分子材料占混合总重量的30%，导电物占混合总重量的5%，隔离物占混合总重量的10 %。对于第二种组成形式的混合层而言导电物主要是增加混合层13的导电性，在电压作用下导电物被驱动产生运动而改变近晶相液晶分子的排列形态，从而改变近晶相液晶的光电性能，所以导电物的用量应适量。若导电物占混合总重量的比例小于O. 0001%，则由于导电物太少，导电物中的离子根据行列电极间电势差变化产生的往复运动无法改变近晶相液晶分子的排列形态，即无法控制子像素点的颜色显示。若该导电物占混合总重量的比例大于10%，则第一与第二导电电极层之间将有可能因为大量的导电物而短路、无法驱动，同时，大量的导电物会使混合层13的电阻率降低，影响了其使用寿命。隔离物是起支撑作用的，用来控制混合层13的厚度。在实际应用中，隔离物的用量少些为宜，只要能达到控制混合层13厚度的作用即可。隔离物的直径即是混合层的厚度，隔离物的数量应根据预达到的混合层厚度和采用球或棒的选择而适当确定。当近晶相液晶分子规则排列时，由 于隔离物的光折射系数与近晶相液晶分子的光折射系数非常相近，所以隔离物不会影响光线的透射性，近晶相液晶分子的光学属性不会受到影响，而且隔离物也不会影响本发明的散光性和“多稳态”特性。聚合物结构是起粘合并支撑两个基体层作用的。在混合层13中，当近晶相液晶分子规则排列时，由于聚合分子的光折射系数与近晶相液晶分子的光折射系数非常相近，所以聚合分子不会影响光线的透射性，近晶相液晶分子的光学属性不会受到影响，即不会影响调光能力(指透光能力和散光能力)，当近晶相液晶分子不规则排列时，光线不会透射过混合层13是因为近晶相液晶分子本身的分子轴两个方向上的光折射系数不同而形成的，与聚合分子无关。而本发明的“多稳态”特性是近晶相液晶分子的属性，与聚合分子无关。但是，聚合分子材料越多，用于图像显示(调光)的面积所占整体比例就越小，显示效果自然就会变差。因此，在实际应用中，聚合分子材料的用量适量为宜，不能太多。而近晶相液晶是起到调光进行图像显示作用的，因此，在实际应用中，近晶相液晶的用量较多为宜。在本发明中，彩色像素层16可为RGBW型彩色像素层或RGB型彩色像素层或RGBY型彩色像素层或CMYK型彩色像素层。当然，彩色像素层16也可为由任意几种颜色构成的某种类型的彩色像素层，颜色组成形式可按实际需要设定。若彩色像素层16为RGBW型彩色像素层，如图5所示，则RGBW型彩色像素层由MXN个显色单元161(图5中的圆圈示出了一个显色单元161，显色单元以MXN矩阵结构排列)组成，每个该显色单元161由排列成2X2矩阵结构的R(红色)色块、G(绿色)色块、B (蓝色)色块、W色块四个色块组成。若彩色像素层16采用RGBW型彩色像素层，则第一导电电极层14、第二导电电极层15需要进行如下设置第一导电电极层14由2M个平行排列的条状行电极141组成(相邻行电极间具有一定间距)，第二导电电极层15由2N个平行排列的条状列电极151组成(相邻列电极间具有一定间距)，第一导电电极层14的2M个条状行电极141与第二导电电极层15的2N个条状列电极151相正交，以使第一导电电极层14与第二导电电极层15形成一个2MX2N的子像素点阵列。如图4，图中示意性地示出了行列电极所形成的子像素点阵列，图中标号20所指部分即为一个子像素点。第一导电电极层14与第二导电电极层15所构成的2MX2N个子像素点20与RGBW型彩色像素层16的2MX 2N个色块——对应，也就是RGBW型彩色像素层的一个色块与相对应的一个子像素点20对应，而一个该显色单元161中的四个色块所对应的四个子像素点20构成一个像素点。对于采用RGBW型彩色像素层16的本发明而言，像素点为显示图像的基本单位，所显示的图像由若干个像素点组成的，而一个像素点是由与其相应的四个色块分别对应的四个子像素点共同构造的。该第一、第二导电电极层14、15与中间的混合层13间形成了一个面积很大的电容结构，而每个像素点中的四个子像素点位置处又形成了四个单独的面积很小的电容结构。本发明中的彩色像素层也可为RGB型彩色像素层。如图6所示，RGB型彩色像素层16由MXN个显色单元162(图6中的圆圈示出了一个显色单元162，显色单元以MXN矩阵结构排列)组成，每个该显色单元162由排列成1X3矩阵结构的R色块、G色块、B色块三个色块组成。若彩色像素层采用RGB型彩色像素层，则第一导电电极层14、第二导电电极层15需要进行如下设置第一导电电极层14由M个平行排列的条状行电极141组成(相邻行电极间具有一定间距)，第二导电电极层15由3N个平行排列的条状列电极151组成(相邻列电极间具有一定间距)，第一导电电极层14的M个条状行电极141与第二导电电极层15的3N个条状列电极151相正交，以使第一导电电极层14与第二导电电极层15形成一个MX3N的子像素点阵列。如图4，图中示意性地示出了行列电极所形成的子像素点 阵列，图中标号20所指部分即为一个子像素点。第一导电电极层14与第二导电电极层15所构成的MX 3N个子像素点20与RGB型彩色像素层的MX 3N个色块——对应，也就是RGB型彩色像素层的一个色块与相对应的一个子像素点20对应，而一个该显色单元162中的三个色块所对应的三个子像素点20构成一个像素点。对于采用RGB型彩色像素层的本发明而言，像素点为显示图像的基本单位，所显示的图像由若干个像素点组成的，而一个像素点是由与其相应的三个色块分别对应的三个子像素点共同构造的。该第一、第二导电电极层14,15与中间的混合层13间形成了一个面积很大的电容结构，而每个像素点中的三个子像素点位置处又形成了三个单独的面积很小的电容结构。若彩色像素层16为RGBY型彩色像素层，如图7所示，则RGBY型彩色像素层由MXN个显色单元163(图7中的圆圈示出了一个显色单元163，显色单元以MXN矩阵结构排列)组成，每个该显色单元163由排列成2X2矩阵结构的R(红色)色块、G(绿色)色块、B (蓝色)色块、Y (黄色)色块四个色块组成。若彩色像素层16采用RGBY型彩色像素层，则第一导电电极层14、第二导电电极层15需要进行如下设置第一导电电极层14由2M个平行排列的条状行电极141组成(相邻行电极间具有一定间距)，第二导电电极层15由2N个平行排列的条状列电极151组成(相邻列电极间具有一定间距)，第一导电电极层14的2M个条状行电极141与第二导电电极层15的2N个条状列电极151相正交，以使第一导电电极层14与第二导电电极层15形成一个2MX2N的子像素点阵列。如图4，图中示意性地示出了行列电极所形成的子像素点阵列，图中标号20所指部分即为一个子像素点。第一导电电极层14与第二导电电极层15所构成的2MX2N个子像素点20与RGBY型彩色像素层16的2MX 2N个色块——对应，也就是RGBY型彩色像素层的一个色块与相对应的一个子像素点20对应，而一个该显色单元163中的四个色块所对应的四个子像素点20构成一个像素点。对于采用RGBY型彩色像素层16的本发明而言，像素点为显示图像的基本单位，所显示的图像由若干个像素点组成的，而一个像素点是由与其相应的四个色块分别对应的四个子像素点共同构造的。该第一、第二导电电极层14、15与中间的混合层13间形成了一个面积很大的电容结构，而每个像素点中的四个子像素点位置处又形成了四个单独的面积很小的电容结构。若彩色像素层16为CMYK型彩色像素层，如图8所示，则CMYK型彩色像素层由MXN个显色单元164(图8中的圆圈示出了一个显色单元164，显色单元以MXN矩阵结构排列)组成，每个该显色单元164由排列成2X2矩阵结构的C(青色)色块、M(品红色)色块、Y (黄色)色块、K (黑色)色块四个色块组成。若彩色像素层16采用CMYK型彩色像素层，则第一导电电极层14、第二导电电极层15需要进行如下设置第一导电电极层14由2M个平行排列的条状行电极141组成(相邻行电极间具有一定间距)，第二导电电极层15由2N个平行排列的条状列电极151组成(相邻列电极间具有一定间距)，第一导电电极层14的2M个条状行电极141与第二导电电极层15的2N个条状列电极151相正交，以使第一导电电极层14与第二导电电极层15形成一个2MX2N的子像素点阵列。如图4，图中示意性地示出了行列电极所形成的子像素点阵列，图中标号20所指部分即为一个子像素点。第一导电电极层14与第二导电电极层15所构成的2MX2N个子像素点20与CMYK型彩色像素层16的2MX 2N个色块——对应，也就是CMYK型彩色像素层的一个色块与相对应的一个子 像素点20对应，而一个该显色单元164中的四个色块所对应的四个子像素点20构成一个像素点。对于采用CMYK型彩色像素层16的本发明而言，像素点为显示图像的基本单位，所显示的图像由若干个像素点组成的，而一个像素点是由与其相应的四个色块分别对应的四个子像素点共同构造的。该第一、第二导电电极层14、15与中间的混合层13间形成了一个面积很大的电容结构，而每个像素点中的四个子像素点位置处又形成了四个单独的面积很小的电容结构。在实际实施时，上述色块可为滤光片或荧光粉制成。在本发明中，除了对彩色像素层进行的上述描述外，关于彩色像素层的其他方面均属于公知技术，不再详细描述。在本发明中，彩色像素层16可采用印刷或涂覆在基体层上的方式制作，第一、第二导电电极层14、15可采用溅镀在相应层表面上的方式制作，混合层13可采用灌制夹层的方式或涂覆的方式制作。下面以采用RGBW型彩色像素层16且彩色像素层16设置在第一基体层11朝向混合层13 —侧表面上的本发明来说明图像显示原理。根据图像显示需要，驱动控制装置控制施加在第一导电电极层14和第二导电电极层15上各个电极的电压信号，使得各个显色单元161中的R、G、B、W色块分别对应的混合层部分呈现为雾状避光状态或全透明状态或其他渐进状态，从而，各个显色单元161中的R、G、B、W色块对外显示出相应的颜色。由于R、G、B、W色块组成的显色单元161的面积很小(显色单元的面积即为像素点的面积)，为微米级，例如107±5μπι，因此，对于一个显色单元161而言，该显色单元161中的R、G、B、W色块分别显示的颜色混合在一起所构成的颜色为该显色单元161所对应的像素点最终对外显示出的颜色(即观看者能实际看到的颜色)。也就是说，通过控制各个显色单元161所对应的四个子像素点20的颜色来使各个像素点显示出所需的颜色，从而使显示器呈现出所需的彩色显示状态。其中，W色块所显示的颜色可由其所在显色单元161中的其它三个R、G、B色块的显示颜色来决定，W色块的调节目标是使其所在显色单元161对应的像素点的亮度和色彩纯度达到一个平衡点。下面以一个像素点为例进行具体说明若该像素点需要显示为红色，则在该像素点对应的R色块所对应的行列电极上施加低频高压电信号(例如100v、50Hz左右的正负双向脉冲，行列电极上施加的低频高压电信号叠加后形成的电压波形的电压幅值大于阈值电压幅值，阈值电压是为使近晶相液晶分子被驱动而发生排列形态改变的电压值，其是根据混合层的组成和厚度来确定的，一般为5V以上。)，在该像素点对应的G、B色块所对应的行列电极上均施加高频高压电信号(例如IOOvUkHz左右的正负双向脉冲，行列电极上施加的高频高压电信号叠加后形成的电压波形的电压幅值大于阈值电压幅值)。该R色块对应的混合层部分中的近晶相液晶分子发生扭转，变为乱序排列形态。该G色块、B色块对应的混合层部分中的近晶相液晶分子变为规则排列形态。从第一基体层11 一侧入射的光线30经由第一基体层11、彩色像素层16、第一导电电极层14射向混合层13。在R色块对应的混合层部分中，如图9，因为近晶相液晶分子的各向相异性(即由于入射该混合层部分的光线通过各个液晶分子的长光轴不同，各个液晶分子的光折射角度不同，因而各个液晶分子的折射率不同)，入射各个近晶相液晶分子的光线的折射存在很大差异，即在该R色块对应的很薄的混合层部分内，光折射率产生了剧烈的变化，光线在该R色块对应的混合层部分内发生强烈散射，宏观上看为一种散 光效应(该R色块对应的混合层部分呈现出雾状避光状态，如磨砂毛玻璃一般)，在该R色块对应的混合层部分内散射的光线大量射向该R色块(在该混合层部分内，散射的光线射向其它色块的光线很少，经由第二基体层12射出的光线不会对彩色像素层16的颜色显示造成影响，而经由第二基体层12反射回的光线也很微弱。)。若R色块采用滤光片制成，则R色块对红光具有选择性透过功能，从而使得R色块对外显示出红色。若R色块采用荧光粉制成，则射到R色块的光线产生受激辐射，从而使得R色块对外显示出红色。在本发明中，上述这种显示颜色的方式采用了散射光线方式成像原理。在G色块对应的混合层部分中，规则排列的近晶相液晶分子的长光轴垂直于第一、第二导电电极层14、15的平面，因而，入射各个近晶相液晶分子的光线的折射不产生剧烈变化，光线可自由透过该G色块对应的混合层部分(该G色块对应的混合层部分宏观上呈现出全透明状态)而直接从第二基体层12射出，由于显示器显示图像是依靠环境光实现的，垂直入射第一基体层11的光线是很少的，大多光线是倾斜入射到显示区域50上的，因此，最终能透过G色块的光线是很少的，G色块对外不显示为任何颜色。同理，在B色块对应的混合层部分中，规则排列的近晶相液晶分子的长光轴垂直于第一、第二导电电极层14、15的平面，因而，入射各个近晶相液晶分子的光线的折射不产生剧烈变化，光线可自由透过该B色块对应的混合层部分(该B色块对应的混合层部分宏观上呈现出全透明状态)而直接从第二基体层12射出，由于显示器显示图像是依靠环境光实现的，垂直入射第一基体层11的光线是很少的，大多光线是倾斜入射到显示区域50上的，因此，最终能透过B色块的光线也是很少的，B色块对外也不显示为任何颜色。于是，显示红色的R色块和不显示颜色的G、B色块组合起来便使得它们所对应的像素点最终显示为红色。若R色块对应的混合层部分呈现为渐进状态(近晶相液晶分子为部分扭曲形态)，则R色块显示出渐进状态的红色(例如，半透明状态的红色)，从而，整个像素点对外显示出该渐进状态的红色。对于W色块，其所对应的混合层部分中液晶分子的排列形态同样受对应的行列电极上的电压信号的控制而排列为乱序状态(呈现雾状避光状态)或规则状态(呈现全透明状态)或其他过渡状态(呈现渐进状态)。W色块对光线没有选择性透过功能或受激辐射作用，所有光线总是全部透过该W色块，因此，例如，如果W色块对应的混合层部分为雾状避光状态，则W色块对外显示白色，于是，该像素点的亮度增大，但该像素点显示的红色纯度受到了影响，如果W色块对应的混合层部分为全透明状态，则W色块对外不显示颜色(原理同上述G、B色块)，于是，该像素点显示的红色纯度提高(最高纯度)，但该像素点的亮度相对变低。在实际实施中，为了使图像亮度和色彩纯度之间达到平衡，W色块的显示可由R、G、B色块共同决定，例如，可取R、G、B色块三者颜色值的平均值来作为W色块的亮度值。当光线30从第二基体层12 —侧射入时，R色块显示为红色的显示原理(如图10)与上述光线30从第一基体层11 一侧射向R色块的情形基本相同，不同的是，与图9所示光线入射情形相比，R色块对红光选择性透过(对于滤光片制作的色块)或受激辐射(对于荧光粉制作的色块)的时间晚些。而G、B色块不显示颜色的原理与上述光线30从第一基体层11 一侧射入的情形相同。像素点除了可显示为红、绿、蓝色外，还可通过对R、G、B色块对应的混合层部分的控制来使像素点显示为其它颜色，于是，显示器的整个屏幕就具有了丰富多彩的颜色效果， 达到了全色彩显示的要求。像素点显示为绿色、蓝色及其它颜色的显示原理与上述像素点显示红色的显示原理相同，故不在这里赘述。无论像素点显示为何种颜色，显示原理均可归纳为分别控制R、G、B、W色块对应的行列电极上施加的电压信号(控制该电压信号的脉冲对个数、频率、电压幅值)，使R、G、B、W色块对应的混合层部分内的近晶相液晶分子排列成相应形态(例如，规则排列形态、乱序排列形态、部分扭曲形态等)，R、G、B、W色块对应的混合层部分分别产生相应的散光效应(例如，雾状避光状态、全透明状态、诸如半透明状态的渐进状态等)，从而R、G、B、W色块分别显示出相应的颜色，R、G、B、W色块所显示的颜色组合起来即为它们所对应的像素点最终显示出的颜色。对于RGB型彩色像素层16，其与RGBW型彩色像素层的区别是没有W色块，RGB型彩色像素层不能对像素点显示颜色的亮度和色彩纯度进行调节，但其图像显示原理与RGBW型彩色像素层是相同的，在这里不再赘述。同理，对于RGBY型彩色像素层16，其与RGBW型彩色像素层的区别是没有W色块，RGBY型彩色像素层不能对像素点显示颜色的亮度和色彩纯度进行调节，一个像素点最终显示出的颜色是由R、G、B、Y四个色块各自显示的颜色组合起来构成的，RGBY型彩色像素层的图像显示原理与RGBW型彩色像素层是相同的，在这里不再赘述。同理，对于CMYK型彩色像素层16，其与RGBW型彩色像素层的区别也是没有W色块，CMYK型彩色像素层不能对像素点显示颜色的亮度和色彩纯度进行调节，一个像素点最终显示出的颜色是由C、M、Y、K四个色块各自显示的颜色组合起来构成的，CMYK型彩色像素层的图像显示原理与RGBW型彩色像素层是相同的，在这里不再赘述。由上述显示原理可知，当本发明显示器处于室外光线较好(光线充足)的环境中时，环境光线从各个角度入射该显示器，所以该显示器可以前后两面同时清晰显示同一幅图像，一面显示的图像内容相对另一面显示的图像内容是翻转的。也就是说，观看者不管在显示器的哪一侧，都可以看到具有相同显示效果的图像。但是，当本发明显示器处于室内或光线不好的环境中时，环境光线太弱，就无法满足图像显示的亮度要求，因此，为了改善图像显示的亮度，可在本发明显示器的液晶显示模块10的至少一侧边上或附近设置照射组件17，液晶显示模块10的前后两面为显示区域50 (如图I和图2)，照射组件17不能遮挡显示区域50，照射组件包括多个照射灯171，该多个照射灯171旁设有将照射灯171发射的光进行偏转，以便光线倾斜均匀地射向其中一个显示区域50或两个显示区域50上的透镜172。这里的倾斜射向是指射向显示区域50的光线与显示区域50的平面形成一个锐角，且光线是均匀地向显示区域50的整个平面发射的，这样才能使显示区域50的整个平面呈现需要显示的图像。照射灯171可采用LED或CCFL，LED可以是蓝色的或白色的。透镜172可以是PMMA、PC等透明材质制成的。在本发明显示器中，该照射组件17所起的作用即是较好的室外光线所起的作用，它们射向显示区域50的光线均是倾斜的。如图3所示，图中示出的是照射组件17设置在本发明显示器的液晶显示模块10的下侧边附近的情形，该照射组件17位于液晶显示模块10的前面，该照射组件17的照射灯171发射的光经过透镜172 (透镜172设置在照射灯171的上方)偏转后，倾斜均匀地射向液晶显示模块10前面的那个显示区域50上。如图3所示，该照射组件17所起的作用即是较好的室外光线所起的作用，它们射向该一个显示区域50的光线均是倾斜的。由于图3 所示的本发明显示器只设置有向一个显示区域50照射光线的照射组件17，没有光源照射的另一个显示区域50只能受到较弱的环境光的照射，因此，该显示器虽然可以前后两面同时显示同一幅图像，但是，只有光源照射的显示区域50可以清晰地显示图像，而没有光源照射的显示区域50显示出的图像不是很清晰。图3所示的本发明显示器的图像显示原理与不设置照射组件17的本发明是相同的，在这里不再赘述。向本发明显示器的液晶显示模块10的两个显示区域50上倾斜均匀发射光线的照射组件17没有给出图示，请结合图3所示情形理解。本发明显示器的液晶显示模块10的前后两个显示区域50均有照射灯171发出的光线照射时，本发明显示器可以前后两面同时清晰显示同一幅图像，其图像显示原理与不设置照射组件17的本发明是相同的，在这里不再赘述。需要注意的是，由于在光源(指照射组件17)照射方向上存在大量透射光，而不是图像显示所需的散射光，且这些透射光会使各色块始终显示颜色，因此，观看方向要尽量避免与光源的照明方向平行，光源的照明方向与观看者的视线方向应相错开，这样才能达到良好的观看效果。关于混合层内的调光原理(即近晶相液晶分子如何被驱动进行相应的排列)还可参阅专利申请号为200710175959. 9的中国发明专利申请“一种电控调光介质”以及专利申请号为200810102000. 7的中国发明专利申请“电控调光介质”等中的相应描述来理解。在本发明中，当给第一、第二导电电极层加载电压信号、本发明产生散射、全透明等光效应后，便可撤去电压。这种光效应的保持是不需要电压来维持的，即撤去电压后，本发明仍然能够保持加载电压时产生的光效应，而作用的电压信号只是为了改变近晶相液晶分子的排列形态。在本发明中，将这种不需要电驱动而维持光效应的状态称为“多稳态”或“准静态”。而这种“多稳态”是因为导电物采用了带导电特性的化合物，当电压信号施加在第一、第二导电电极层上时，带导电特性的化合物中的离子根据电势差变化产生往复运动，这种运动可以改变近晶相液晶分子的排列形态，而变化后的近晶相液晶分子排列形态并不需要离子的持续运动来维持，是稳定的。在本发明中，混合层13中还可混合有二色性染料。较佳地，二色性染料可占混合总重量的5%。通过将适量的二色性染料混合入混合层13，可使本发明显示器的混合层实现全透明、有色遮光、各种有色灰度态之间的切换。对于混合层13中混合有二色性染料的本发明显示器而言，其显示的图像是彩色像素层16显示的颜色与混合层13中二色性染料显示的颜色的叠加。混合层13中混合有二色性染料的本发明显示器的图像显示原理与未添加二色性染料的本发明是基本相同的，不同的只是该显示器在彩色像素层16显示图像的基础上又叠加了一层颜色显示，使显示器的彩色更加丰富了，因此，混合层13中混合有二色性染料的本发明显示器的图像显示原理不再在这里详述。本发明的优点是I、本发明显示器可以在前后两面同时显示一幅图像，实现双面显示效果，两面所显示的图像效果良好，且本发明显示器光利用率高，无辐射，能耗低，整个显示器十分轻薄，显示对比度强，成本低，可作为电子纸类产品、广告装置等。 2、与传统的液晶显示器和已有的能彩色显示图像的近晶相液晶显示装置相比，本发明显示器没有使用偏光片，也没有使用多层结构，因此，本发明显示器大幅减少了由于偏光片或多层结构造成的光能损失，极大提高了光能的利用率，增加了显示器的亮度和色彩饱和度，改善了显示效果。3、对于仅设置彩色像素层的本发明显示器而言，本发明通过使用单层彩色像素层便可达到全色彩显示的效果，同时，消除了已有的能彩色显示图像的近晶相液晶显示装置由于多层结构所产生的视差缺陷，图像显示清晰，对比度高，外围驱动电路简单、不复杂，显示器的制作工艺复杂度和制作成本低。对于在混合层中增加二色性染料的本发明显示器而言，本发明通过彩色像素层所具有的颜色以及对混合层中近晶相液晶和二色性染料排列状态的控制，实现了色彩更加丰富的全色彩显示图像的效果，图像显示清晰，对比度高，外围驱动电路简单、不复杂，显示器的制作工艺复杂度和制作成本低。4、本发明显示器采用散射光线方式成像原理，与透射或反射式成像相比，散射的光线是各个方向都存在的，这样就增大了本发明显示器的可视角度，使本发明显示器在各个方向上都具有良好的显示效果。5、由于本发明显示器设计有混合层，因而，其也具有因混合层而带来的许多优点，例如，多稳态特性，能耗低，无电磁辐射，健康环保，切换速度快等。上述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种双面显示近晶相液晶彩色显示器，其特征在于它包括液晶显示模块，该液晶显不模块包括第一基体层和第二基体层，该第一基体层与该第二基体层之间设有混合层，该混合层由近晶相液晶、导电物、隔离物混合而成或者该混合层包括封装在聚合物结构中由近晶相液晶、导电物和隔离物组成的混合物；该第一基体层朝向该混合层的一侧设有第一导电电极层，该第二基体层朝向该混合层的一侧设有第二导电电极层，在该第一基体层的其中一侧或该第二基体层的其中一侧设有彩色像素层。
2.如权利要求I所述的双面显示近晶相液晶彩色显示器，其特征在于 所述彩色像素层为RGBW型彩色像素层或RGB型彩色像素层或RGBY型彩色像素层或CMYK型彩色像素层。
3.如权利要求2所述的双面显示近晶相液晶彩色显示器，其特征在于 若所述彩色像素层为RGBW型彩色像素层，则所述第一导电电极层由2M个平行排列的条状行电极组成，所述第二导电电极层由2N个平行排列的条状列电极组成，所述第一导电电极层的2M个条状行电极与所述第二导电电极层的2N个条状列电极相正交，以使所述第一导电电极层与所述第二导电电极层形成一个2MX2N的子像素点阵列；所述RGBW型彩色像素层由MXN个显色单元组成，每个该显色单元由排列成2X2矩阵结构的R色块、G色块、B色块、W色块四个色块组成；所述第一导电电极层与所述第二导电电极层所构成的2MX2N个子像素点与2MX2N个色块一一对应；一个该显色单元中的四个色块所对应的四个子像素点构成一个像素点； 若所述彩色像素层为RGB型彩色像素层，则所述第一导电电极层由M个平行排列的条状行电极组成，所述第二导电电极层由3N个平行排列的条状列电极组成，所述第一导电电极层的M个条状行电极与所述第二导电电极层的3N个条状列电极相正交，以使所述第一导电电极层与所述第二导电电极层形成一个MX3N的子像素点阵列；所述RGB型彩色像素层由MXN个显色单元组成，每个该显色单元由排列成1X3矩阵结构的R色块、G色块、B色块三个色块组成；所述第一导电电极层与所述第二导电电极层所构成的MX3N个子像素点与MX3N个色块一一对应；一个该显色单元中的三个色块所对应的三个子像素点构成一个像素点； 若所述彩色像素层为RGBY型彩色像素层，则所述第一导电电极层由2M个平行排列的条状行电极组成，所述第二导电电极层由2N个平行排列的条状列电极组成，所述第一导电电极层的2M个条状行电极与所述第二导电电极层的2N个条状列电极相正交，以使所述第一导电电极层与所述第二导电电极层形成一个2MX2N的子像素点阵列；所述RGBY型彩色像素层由MXN个显色单元组成，每个该显色单元由排列成2X2矩阵结构的R色块、G色块、B色块、Y色块四个色块组成；所述第一导电电极层与所述第二导电电极层所构成的2MX2N个子像素点与2MX2N个色块一一对应；一个该显色单元中的四个色块所对应的四个子像素点构成一个像素点； 若所述彩色像素层为CMYK型彩色像素层，则所述第一导电电极层由2M个平行排列的条状行电极组成，所述第二导电电极层由2N个平行排列的条状列电极组成，所述第一导电电极层的2M个条状行电极与所述第二导电电极层的2N个条状列电极相正交，以使所述第一导电电极层与所述第二导电电极层形成一个2MX2N的子像素点阵列；所述CMYK型彩色像素层由MXN个显色单元组成，每个该显色单元由排列成2X2矩阵结构的C色块、M色块、Y色块、K色块四个色块组成；所述第一导电电极层与所述第二导电电极层所构成的2MX2N个子像素点与2MX2N个色块一一对应；一个该显色单元中的四个色块所对应的四个子像素点构成一个像素点。
4.如权利要求3所述的双面显示近晶相液晶彩色显示器，其特征在于 所述色块为滤光片或荧光粉制成。
5.如权利要求I或2或3所述的双面显示近晶相液晶彩色显示器，其特征在于 当所述混合层由近晶相液晶、导电物、隔离物混合而成时 所述近晶相液晶为带硅基的化合物、四氰基四辛基联苯或四乙酸癸酯四氰基联苯中的任一种或任几种的混合； 所述导电物为带导电特性的无机纳米粒子、碳纳米管、石墨烯、碳酸钠、十六烷基三乙基溴化铵乙基三苯基碘化膦、(二茂铁基甲基)三甲基碘化铵、1，2- 二甲基-3- 丁基咪唑六氟磷酸盐、四乙基胺对甲苯磺酸酯、苯基三乙基碘化铵、I-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、双(四正丁基胺)双(I，3-二噻环戊二烯-2-硫酮-4，5-二硫醇)钯(II)、四正丁基合双(I，3-二噻环戊二烯-2-硫酮-4，5-二硫醇)镍(III)、双(四正丁基铵)合双(1，3_ 二硫杂环戊烯-2-硫酮-4，5-二硫醇)锌、双(四正丁基铵)合四氰基二苯酚醌二甲烷、四丁基溴化铵、十六烷基高氯酸铵、十六烷基溴化四铵、I- 丁基-3-甲基咪唑四氯高铁酸盐、甲基三苯基碘化鱗、四苯基碘化膦中的任一种或任几种的混合； 所述隔离物为聚酯类材料或聚苯乙烯类高分子材料或玻璃材质制成的隔离球或隔离棒； 所述混合层的组成为所述近晶相液晶占混合总重量的O. 0002% -99. 99%,所述导电物占混合总重量的O. 0001% -10%，所述隔离物占混合总重量的O. 0001% -90%。
6.如权利要求I或2或3所述的双面显示近晶相液晶彩色显示器，其特征在于 当所述混合层包括封装在聚合物结构中由近晶相液晶、导电物和隔离物组成的混合物时 所述近晶相液晶为带硅基的化合物、四氰基四辛基联苯或四乙酸癸酯四氰基联苯中的任一种或任几种的混合； 所述导电物为带导电特性的无机纳米粒子、碳纳米管、石墨烯、碳酸钠、十六烷基三乙基溴化铵乙基三苯基碘化膦、(二茂铁基甲基)三甲基碘化铵、1，2- 二甲基-3- 丁基咪唑六氟磷酸盐、四乙基胺对甲苯磺酸酯、苯基三乙基碘化铵、I-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、双(四正丁基胺)双(I，3-二噻环戊二烯-2-硫酮-4，5-二硫醇)钯(II)、四正丁基合双(I，3-二噻环戊二烯-2-硫酮-4，5-二硫醇)镍(III)、双(四正丁基铵)合双(1，3_ 二硫杂环戊烯-2-硫酮-4，5-二硫醇)锌、双(四正丁基铵)合四氰基二苯酚醌二甲烷、四丁基溴化铵、十六烷基高氯酸铵、十六烷基溴化四铵、I-丁基-3-甲基咪唑四氯高铁酸盐、甲基三苯基碘化鱗或四苯基碘化膦中的任一种或任几种的混合； 所述隔离物为聚酯类材料或聚苯乙烯类高分子材料或玻璃材质制成的隔离球或隔离棒;所述聚合物结构由单分子体材料或聚合分子材料通过直接印刷或刻蚀或纳米压印或喷撒打点在所述第一和/或第二导电电极层的内侧面上，热固化或紫外固化为具有设定结构的聚合分子材料而形成，该单分子体材料为环氧树脂、聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯类单体中的任一种； 所述混合层的组成为所述近晶相液晶占混合总重量的O. 0002% -99. 99%,所述聚合分子材料占混合总重量的O. 0001% -80%，所述导电物占混合总重量的O. 0001% -10%，所述隔离物占混合总重量的O. 0001% -80%。
7.如权利要求6所述的双面显示近晶相液晶彩色显示器，其特征在于 所述聚合物结构形成有容纳所述近晶相液晶、导电物和隔离物组成的混合物的容纳腔室，所述聚合物结构是规则的球状、微圆柱状、丝状、半球状、平行条状、立方体、长方体、交叉线装、网络结构、方形格子结构、不规则多边形结构或上述多种结构的混合结构中的任一种；所述聚合物结构均匀或不均匀；所述聚合物结构与所述近晶相液晶、导电物和隔离物之间相互混溶或分散或相互接触或间隔。
8.如权利要求I所述的双面显示近晶相液晶彩色显示器，其特征在于 所述混合层混合有二色性染料。
9.如权利要求I或2或3所述的双面显示近晶相液晶彩色显示器，其特征在于 所述液晶显示模块的前后两面为显示区域，在所述液晶显示模块的至少一侧边上或附近设有照射组件；该照射组件包括多个照射灯，该多个照射灯旁设有将照射灯发射的光偏转、倾斜均匀射向其中一个显示区域或两个显示区域上的透镜。
全文摘要
本发明公开了一种双面显示近晶相液晶彩色显示器，它包括液晶显示模块，液晶显示模块包括第一和第二基体层，第一基体层与第二基体层之间设有混合层，混合层由近晶相液晶、导电物、隔离物混合而成或者混合层包括封装在聚合物结构中由近晶相液晶、导电物和隔离物组成的混合物；第一基体层朝向混合层的一侧设有第一导电电极层，第二基体层朝向混合层的一侧设有第二导电电极层，在第一基体层的其中一侧或第二基体层的其中一侧设有彩色像素层。本发明可在前后两面同时显示一幅图像，实现双面显示效果，两面所显示的图像效果良好，且本发明光利用率高，无辐射，能耗低，轻薄，显示对比度强，成本低，可作为电子纸类产品、广告装置等。
文档编号G02F1/1333GK102778775SQ201110119268
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者万丽芳, 孙刚, 田丽 申请人:苏州汉朗光电有限公司