JP2001519053A - モジュール型の前方から照明されるデイスプレーパネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 前方から照明されるデイスプレーパネルが２次元のアレー内に配置された複数の画素受け位置で組立基板に取り付けられる複数の画素ユニット（１０）を具備している。各画素ユニットは１連の透明な導体（２０）と、液晶型分子（liquid-crystal-type molecules）を含むアクチブ層（２２）と、そして後部導電層（２４）とを有する層構造体を備えている。該後部導電層（２４）の該アクチブ層（２２）から遠い側の上にある該画素ユニット（１０）の部分は該画素ユニット（１０）の”後部部分（rear portion）”と呼称されている。又各画素ユニット（１０）は該後部導電層（２４）と電気的に接触する第１電気コネクター（２６）と該透明な導体（２０）と電気的に接触する第２電気コネクター（２８）とを備えている。両導体（２０，２４）は該画素ユニット（１０）の該後部部分へ伸びている。該組立基板上の各画素受け位置は該画素ユニット（１０）の１つの該第１及び第２電気コネクター（２６，２８）と電気的に接触するよう適合された１対の接触部を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 モジュール型の前方から照明されるデイスプレーパネル 発明の属する技術分野及び背景技術 本発明はデイスプレーパネル（display panels）に関し、特に液晶技術に基づ き動的に制御され前方から照明される（front-lit）デイスプレーパネルに関す る。 デイスプレーパネル用に液晶技術を使用することは公知である。典型的に、こ の様なパネルは後方から照明される設計であり、そこでは見る人の眼に達するア クチブ（active）な後方の照明の量を制御することにより該デイスプレーが生ず る。この種のデイスプレーパネルは反射された光のレベルがアクチブなデイスプ レー照明に典型的には等しいか、又はそれより大きい時は明るい周囲照明条件で は見るのが難しい。 明るい周囲照明条件下で使用されるデイスプレースクリーン（display screen ）を生産する企てで、前方から照明される反射型デイスプレー（front-lit refl ective displays）が開発された。この様なデイスプレーの例は、そこに表明さ れた様に全部ここに引用により組み入れられているコヌマ他（Konuma et al.） への米国特許第５,５４１,７４９号に開示されている。該反射型デイスプレーは その反射率を変えるように該液晶の層の状態を変調することにより動作する。か くして、ポリマー分散液晶（polymer-dispersed liquid crystal）｛ピーデーエ ルシー（ＰＤＬＣ）｝の場合、該層は高度に反射する乳白色の（milky-white） 分散状態から澄んだ（clear）透過性の状態迄変化出来る。画素の背後にカラー の又は黒色の層を置くことにより、該画素を白色からカラーの又は黒色の表現（ appearance）まで変えることが可能である。 幾つかの従来のピーデーエルシー（ＰＤＬＣ）技術は暗色（dark color）又は 高コントラスト（high contrast）を作る能力に欠ける。各画素は白色の最大反 射率状態とカラーの最小反射率状態の間を切り代わるので、該デイスプレーは白 色の多量の混合物を含む或る範囲のパステルカラー（pastel colors）を産み出 す。利用可能なコントラストは黒色裏打ち材で画素の特徴付けで幾分向上出来る が、利用可能な最も暗い結果は全てのカラーの画素から反射されるカラーの組み 合わせをなお含んでおり、オフホワイト効果（off-white effect）を生ずる。 反射型デイスプレースクリーンの各画素上の独立した電気制御の必要性により 更に問題が提起される。かくして、例えば、コヌマ他（Konuma et al.）の設計 は該光変調層を切り変えるための薄膜トランジスターの複雑な配置に頼っている 。又この様な複雑な設計は広告等用の室外デイスプレーパネルの様な大規模な応 用品には典型的に適しない。 ドアン他（Doan et al.）への米国特許第５、３８４、０６７号はポリマー安 定化カイラルネマチック液晶材料（polymer stabilized chiral nematic liquid crystal material）の基づく光変調装置を開示している。適当な電界パルスを 印加することにより、該装置は実質的に透明な状態と反射する状態の間の連続性 の中で安定状態に調整出来る。該反射状態は与えられたカラーを選択的に反射し その波長は該液晶のピッチ長さ（pitch length）により固定される。該ピッチ長 さは、今度は、使用されるネマチック液晶とカイラル材料の比率により固定され る。該前記特許はそこで表明された全体を引用によりここに組み入れられる。 又最近表面安定化されたコレステリック液晶（surface stabilized cholester ic liquid crystal）の開発が進んでいるが該液晶は該ポリマ ー安定化カイラル材料（polymer stabilized chiral material）と同様な光学特 性を有するがその生産過程には利点がある。この技術はそこに表明された全体を 引用によりここに組み入れられるゼットジェイルー他（Z.-J．Lu et al.）によ る論文｛１９９５年、エスアイデー論文集１７２頁から１７５頁（1995 SID Pro c.，pp.172-175）｝で説明されている。 種々の色のポリマー安定化及び表面安定化双方の液晶セルの製造の実用的説明 書は英国、メルク社（Merck Ltd.，England）から入手可能な”メルク液晶−リ クリライト（Merck Liquid Crystals-Licrilte）”｛１９９５年１２月発行、４ 版（Version 4，Dec．1995）｝の名称の冊子で与えられている。該材料は同じ入 手源から商業的に入手可能である。 他の最近の開発は２色性の染料（dichroic dyes）を該液晶の滴（droplets） に導入することによりピーデーエルシー（ＰＤＬＣ）材料を使用すると同様な機 能を達成した。該ピーデーエルシー（ＰＤＬＣ）層を通る光の光路は澄んだ状態 でよりも散乱状態（scattering state）での方が非常に長いので、全体の効果は カラーの散乱状態になっており一方該透明状態は殆どカラーのない状態に留まる 。 従って構造が簡単で、作り易く、高いコントラストと暗色を作る能力とを提供 する、そして大規模な応用に適した前方から照明されるデイスプレーパネルの必 要性が存在する。 発明の概要 本発明は複数の独立した画素ユニットから組立られた前方から照明されるデイ スプレーパネルである。 本発明の技術に依れば、前方から照明されるデイスプレーパネルが提 供されるが、該パネルは（ａ）複数の画素ユニットを具備しており、各画素ユニ ットは（ｉ）１連の、透明な導体と、液晶型分子（liquid-crystal-type molec ules）を含むアクチブ層と、そして後部導電層とを有する層構造体を備えており 、該後部導電層の該アクチブ層から遠い側上にある該画素ユニットの部分は該画 素ユニットの”後部部分（rear portion）”と呼称されており、各画素ユニット は又（ii）該後部導電層と電気的に接触しておりそして該画素ユニットの該後部 部分へ伸びている第１電気コネクターと、そして（iii）該透明な導体と電気的 に接触しておりそして該画素ユニットの該後部部分へ伸びている第２電気コネク ターとを備えており、そして該パネルは又（ｂ）２次元のアレー内に配置された 複数の画素受け位置で該複数の画素ユニットを受けるための組立基板を具備して おり、各画素受け位置は該画素ユニットの１つの該第１及び第２電気コネクター と電気的に接触するよう適合された少なくとも２つの接触部を有している。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該アクチブ層はカラーの染料を含んでいる 。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該透明な導体の前に位置付けされたカラー のフイルターが備えられている。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該アクチブ層はピーデーエルシー（ＰＤＬ Ｃ）かカイラルネマチック液晶材料（chiral nematic liquid crystal material ）を含んでいる。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該組立基板は複数のソケットを有し、該ソ ケットの１つは該画素受け位置の各々に配置されており、そして各画素ユニット の該後部部分は該ソケットの１つと係合するような形 状の突起を有している。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該第１及び第２コネクターは該突起の少な くとも１つの外面と組み合わされる接続用ストリップ（connecting strips）を 含んでいる。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該後部導電層は透明であり、そして該画素 ユニットの該後部部分は黒色裏打ち材料（black backing material）を含んでい る。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該複数の画素ユニットは該アクチブ層が第 １のカラーが反射される比較的高反射率の状態を取る第１グループの画素ユニッ トと、該アクチブ層が第２のカラーが反射される比較的高反射率の状態を取る第 ２グループの画素ユニット、そして該アクチブ層が第３のカラーが反射される比 較的高反射率の状態を取る第３グループの画素ユニットとを含んでいる。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該透明な導体と該後部導電層の１つは複数 の不連続領域にさらに分割されており、該領域の各々は該領域と電気的に接触し 該画素ユニットの後部部分へ伸びている分離された電気コネクターを備えている 。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該領域は２次元のアレーに配置されており 、該次元の１つが該領域の２つに対応している。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該画素の各々の該層構造体は（ａ）中間の 透明導体と液晶型分子を含む第２のアクチブ層とを有しており、該中間の透明な 導体と該第２のアクチブ層は該第１の前述のアクチブ層と該後部導電層の間に配 置されており、そして該層構造体は又（ｂ）該中間の透明な導体に電気的に接触 しており該画素ユニットの該後部部分 へ伸びる第３の電気コネクターを有している。 又本発明の更に進んだ特徴によれば、複数の画素ユニットを具備する前方から 照明されるデイスプレーパネルが提供されるが、各画素ユニットは１連の、透明 な導体と、安定化されたカイラルネマチック液晶（chiral nematic liquid crys tal）を含むアクチブ層と、そして後部導電層とを有する層構造体を備えており 、そして該複数の画素ユニットは該安定化されたカイラルネマチック液晶が第１ のカラーが反射される反射状態を取る第１グループの画素ユニットと、該安定化 されたカイラルネマチック液晶が第２のカラーが反射される反射状態を取る第２ グループの画素ユニットと、そして該安定化されたカイラルネマチック液晶が第 ３のカラーが反射される反射状態を取る第３グループの画素ユニットとを備えて いる。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該後部導電層は透明であり、そして該画素 ユニットの該後部部分は黒色の裏打ち材料（black backing material）を含んで いる。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該透明導体と該後部導電層の１つは複数の 不連続領域にさらに分割されており、該領域の各々は該領域と電気的に接触しそ して該画素ユニットの該後部部分へ伸びる分離された電気コネクターを備えてい る。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該第１グループの画素ユニットの該領域の 各々は該第２及び第３グループの各々からの画素ユニットの該領域の１つに隣接 するように配置されている。 又本発明の更に進んだ特徴によれば、複数の画素ユニットを具備し前方から照 明されるカラーのデイスプレーパネルが提供されるが、各画素 ユニットは１連の、フイルターと、透明な導体と、液晶型分子（liquid-crystal -type molecules）を含むアクチブ層と、そして後部導電性層とを有する層構造 体を備えており、そして該複数の画素ユニットは該フイルターが第１のカラーに 選択的に透明である第１のグループの画素ユニットと、該フイルターが第２のカ ラーに選択的に透明である第２グループの画素ユニットと、そして該フイルター が第３のカラーに選択的に透明である第３グループの画素ユニットを備えている 。 又本発明の更に進んだ特徴によれば、複数の画素ユニットを具備し前方から照 明されるカラーのデイスプレーパネルが提供されるが、各画素ユニットは１連の 、透明な導体と、液晶型分子（liquid-crystal-type molecules）と染料とを含 むアクチブ層と、そして後部導電層とを有する層構造体を備えており、そして該 複数の画素ユニットは該染料が第１のカラーが反射される反射状態を生ずる第１ グループの画素ユニットと、該染料が第２のカラーが反射される反射状態を生ず る第２グループの画素ユニットと、そして該染料が第３のカラーが反射される反 射状態を生ずる第３グループの画素ユニットとを備えている。 又本発明の更に進んだ特徴によれば、１連の、透明な導体と、液晶型分子（li quid-crystal-type molecules）を含む第１のアクチブ層と、中間透明導体と、 液晶型分子を含む第２のアクチブ層と、そしてミラー素子（mirror element）を 含む後部導体組立体を有する層構造体を備えている。 本発明の更に進んだ特徴によれば、該第２のアクチブ層は実質的に黒色の散乱 する（scattering）状態を取る。 図面の簡単な説明 本発明を、単に例に過ぎないが、その例により付属する図面を参照してここで 説明する。 図１は本発明の開示により作られそして動作する、デイスプレーパネルで使用 するための画素ユニットの前部の斜視図である。 図２は図１の該画素の断面図である。 図３は図１の該画素の後部の斜視図である。 図４は本発明の開示により作られそして動作する、デイスプレーパネルで使用 するための組立基板の斜視図である。 図５は、図１の画素ユニットが図４の該組立基板に取り付けられている、本発 明の開示により作られそして動作する、デイスプレーパネルの切除のある斜視図 である。 図６は図５のデイスプレーパネルの斜視図である。 図７は本発明の開示により作られそして動作する、さらに分割された画素ユニ ットの正面図である。 図８Ａと８Ｂは図７の画素ユニットの部品層（component layers）の斜視図で ある。 図９Ａは図７の画素ユニットを使用する、本発明の開示により作られそして動 作する、デイスプレーパネルの正面図である。 図９Ｂは本発明の開示により作られそして動作する、多数セル画素ユニットの 層構造体の等角略図である。 図１０は本発明の開示により作られそして動作する、２重アクチブ層画素ユニ ットの層構造体の等角略図である。 図１１Ａは図１０の画素ユニットを通る第１の横断面図である。 図１１Ｂは図１１Ａの図面に直角に図１０の画素ユニットを通る第２ の横断面図である。 図１２は図１０の画素ユニットを使う１つの応用品の機能表現略図である。そ して、 図１３Ａと１３Ｂは該画素ユニットの２つの極端な状態を示す図１２と同様な 図面である。 好ましい実施例の説明 本発明は複数の独立する画素ユニットから組み立てられた前方から照明される デイスプレーパネルである。 本発明のデイスプレーパネルの原理と動作とは図面と付随する説明を参照すれ ばより良く理解される。 今該図面を参照すると、図１から３は本発明の開示により作られそして動作し 、全体を１４（図５と６）と呼称され、前方から照明されるデイスプレーパネル を形成するため組立基板１２（図４）と共に使用される画素ユニット１０を示す 。共通の組立基板上に設置される個別画素ユニットの使用は各画素内の液晶シャ ッター（liquid crystal shutter）への接続を該シャッターの周辺を回る該画素 の該後部部分へのコネクターにより簡単に行えるようにする。 本発明はここでは”前方から照明される（front-lit）”デイスプレーパネル として説明される好ましい実施例を参照して説明されるが、本発明は又後方から の照明（rear illumination）を有するデイスプレーにも適用してよいことは注 意されるべきである。該開示した実施例を後方から照明される（back-lit）実施 例に変換するに要する構造的な適合は当業者には容易に理解されるところである 。 画素ユニット１０の好ましい実施例は図１から３を参照してここでは 説明される。一般的に云って、各画素ユニット１０は１連の、透明基盤（transp arent substrate）１８、透明導体２０，液晶型分子（liquid-crystal-type mol ecules）を含むアクチブ層２２、そして後部導電層２４を有する層構造体（laye red structure）１６を備えている。第１の電気コネクター２６は後部導電層２ ４と電気的に接触するよう位置付けられており、そして第２の電気コネクター２ ８は透明な導体２０と電気的に接触するように位置付けられている。第２の電気 コネクター２８は画素ユニット１０の該後部部分内での接触を提供するために透 明な導体２０から層構造体１６の周辺の縁の部分付近に伸びている。 より詳細に層構造体１６に転ずると、透明な基盤１８は一般的にガラス又はプ ラスチックの層でその上に透明な導体がコーテイング（coating）として付けら れている。該透明な導体自身用の最も普通の選択は酸化インジウム錫（indium t in oxide）｛アイテーオー（ITO）｝である。しかしながら、これらの材料は透 明電極構造体を提供するための従来技術で公知の或る範囲の他の材料で置換され てもよいことは強調されるべきである。或る場合には、導体２０は基盤１８を省 略出来る程充分強い、導電性プラスチックの様な物の層で実施されてもよい。更 に代替えとして、該”透明”電極は光の８０％を上回って、そして好ましくは９ ０又は９５％を上回って通過させる程充分微細な金属網又はネットで実施されて もよい。本発明の目的で、この様な構造体も又それが光を通過させる意味で”透 明（tansparent）”の用語を用いている。該用語”透明”は更にカラーフイルタ ーの様な、波長に左右される透明度の可能性を排除しない。 アクチブ層２２は”液晶型分子を含む（containing liquid-crystal- type molecules）”と説明される。ここではこの語句は印加された電界での分子 の配向により光学特性が変化する如何なる材料も引用するため該説明及び請求項 で使用している。より特定的には、少なくとも何等かの波長の可視光に対する反 射率の度合いが偏光子の使用を要することなく印加電界の変化により変わる材料 の組を引用するよう意図されている。この様な材料の典型的例には、それに限定 されないが、ポリマー分散液晶（polymer dispersed liquid crystal）｛ピーデ ーエルシー（ＰＤＬＣ）｝材料及び安定化カイラルネマチック液晶材料（stabil ized chiral nematic liquid crystal material）が含まれる。 本発明が液晶型分子（liquid-crystal-type molecules）を含む種々の種類の 材料を使用する多くの形式で実施してもよいことは理解されるべきである。各実 施例の詳細は使用される材料の特性に依って２つの主要な点で異なる。第１に、 当業者には明白な様に異なる物理的特性は異なる制御電圧を要求する。例えば、 ピーデーエルシー（ＰＤＬＣ）は該材料が澄んで（clear）保たれるべき限りの 間保持されねばならない交流電界（AC field）の印加で賦活されるが、安定化カ イラルネマチック液晶材料（stabilized chiral nematic liquid crystal mater ial）は過渡的パルス電界（transient pulsed field）の印加で切替られる定常 状態を取る。第２に、そしてより重要なこととして、異なる材料の光学特性は有 効な高コントラスト及び／又は鮮明なカラーデイスプレーを達成するために向い ている手法が異なっている。今多数の特定の例を説明する。 ピーデーエルシー（ＰＤＬＣ）の場合、該２つの極端な光学的状態は通常は該 材料が比較的高い反射率を持つ乳白色の外観を有する不透明な 散乱状態（opaque scattering state）と実質的に透明な低反射率状態とである 。かくして、もしこの様な層の背後にカラーの又は黒色の面が位置付けされると 、該装置は白色とカラー又は黒色との間の切替に使用出来る。もし、黒色の裏打 ち材に加えて、カラーのフイルターが該前面に印加されると、該装置はカラーの 状態と黒色の間で切替が出来る。同様な効果は該液晶材料と該ポリマーマトリッ クス（polymer matrix）の何れか又は両方の、ピーデーエルシー（ＰＤＬＣ）材 料自体の中へ染料を追加することによりフイルター無しで得ることが出来る。 安定化カイラルネマチック液晶材料（stabilized chiral nematic liquid cry stal material）の場合、各セルは与えられたカラーの反射状態を有する。この 場合、好ましくは画素ユニット１０が３原色又はそれらの補色の１つに対応する アクチブ層２２を有して作られるのがよい。該材料の配合と製造はここに引用に より組み入れられる上記引用のメルク社（Merck Ltd.）の小冊子と他の該引用文 献の説明と例から当業者には容易に理解される。 この関連では例えそれらの化学的性質が該用語の厳密な解釈から幾分変化して いても、該語句”安定化カイラルネマチック液晶（stabilized chiral nematic liquid crystal）”はこの様な材料に付随する特性を有する何れの材料もそし て全ての材料を含むようここでは該説明と請求項で使用されていることは注意さ れるべきである。 前に述べた様に、上記実施例の何れも後方から照明される応用品用に適合され てもよいことは当業者の理解範囲内あるところである。 後部導電層２４は適当なカラーの固体電極（下記説明の様に）としてそして適 当な選択反射率を伴ってもっとも簡単に実施される。好ましい 実施例では、層構造体１６は実質的に透明な最小反射状態を有しカラーに依存し ないユニットとして設計される。次いで該層構造体は、説明される様に、適当な カラーの及び／又は反射する裏打ち材料３２の前に位置付けされる。かくして、 示された該好ましい実施例では、後部導電層２４は後部透明基盤３０に取り付け られた第２の透明層として実現する。後部導電層２４と後部透明基盤３０とは、 逆の順序で、透明基盤１８と透明な導体２０の組み合わせと典型的に等価である 。ここでも又、導電層２４と基盤３０とは透明基盤１８と透明導体２０との意味 で上記説明の何れの代替え形式ででも実施出来る。導電層２４、基盤３０そして 裏打ち材料３２又は等価の機能を達成するための何れかの代替え構造体も”後部 導体組立体（rear conductor assembly）”として一般名（generically）で引用 される。 既に述べた様に、裏打ち材料のカラーの選択は特定の実施例の詳細に左右され る。透明な低反射率状態を有するアクチブ層用には、透明な導体２０の後部への 、それぞれ、カラーの又は黒色の裏打ち材料３２の使用でカラー又は黒色の効果 が達成される。他の応用品では、高度に反射性の又はミラーの様な（mirror-lik e）裏打ち材（backing）を使用してもよい。裏打ち材料３２は層構造体１６の背 後に位置付けされた局所層であっても、又は、例えば、適当なカラーのプラスチ ック材料で作られた該画素ハウジング３４の一体部品（integral part）であっ てもよい。ハウジング３４は典型的に層構造体１６の全周辺付近に伸びている。 該画素ユニットの前部から見えるハウジング３４の周辺部品は好ましくは該前面 面積の小部分を、そして典型的には約５％以下を形成するのがよい。ある場合に は、該ハウジングの周辺で見える部分は黒色のためそれ らは観察者の眼に達する反射に著しくは貢献しないことが好ましい。 透明な導体２０と後部導電層２４との接続の形成を容易化するために、該層は 、それらの基盤と共に、好ましくは僅かに横のオーバーハング（overhang）又は 重ね合わせを伴って取り付けられるのがよい。これでコネクター２６と２８用に 露出された各導電層の部分が残される。該オーバーハングは同じ層の非対称取り 付け又は同一でない層の使用により作られる。後者の場合、該オーバーハングは 層構造体１６の２つの隣接する側面に沿っていてもよい。 コネクター２６と２８はそれぞれ後部導電層２４と導体２０とから層構造体１ ６の周辺付近を通過し、それらが組立基板への電気的接続用に形成された接触部 を提供する画素１０の後部パート（rear part）迄のどんな種類の直接の電気的 接続でもよい。この文では、該画素の”後部パート（rear part）”の語句は後 部導電層２４の平面の後方にある該画素の全てのパート（parts）を引用するよ うここでは説明と請求項で使用されていることは注意すべきである。本発明の画 素構造体が該画素の該後部パート内で該画素の制御用の両方の電気的接触部を提 供している事実は上記説明の従来技術を上まわる構造的簡単さと大規模応用への 適合性の卓越した利点を提供する。 該接触部は画素１０の後部から突出する個別接触ピンであってもよい。図示す る好ましい実施例では、ハウジング３４は組立基板１２内の画素受けソケットと 係合するための後方への突起３６を有するよう形成されている。この場合コネク ター２６と２８の接触部は突起３６の外面上に備えられる外方へばね作用のある （outwardly-sprung）コネクターストリップ（connector strips）３８として実 現されるのが好ましい。 画素ユニット１０の寸法は意図する応用品の寸法により変化出来ることが評価 される。約３ｍ×４ｍの典型的デイスプレーボード用に、各画素ユニットの寸法 は典型的に約５ｍｍ×５ｍｍに選ばれ約６００×８００画素のデイスプレーを作 る。カラーのデイスプレー用には、異なるカラーの３つ又は４つの隣接する画素 ユニット一緒になって複合、カラー画素ユニットとして動作する。明らかに、該 画素寸法は所要のデイスプレー寸法と解像度に依って変えることが可能である。 例えば、差し渡し数センチメートルの大きさの寸法のスケールアップされた画素 ユニットはスポーツスタジアム内での使用及び遠距離から見る他の応用品用に適 した低解像度及び／又は非常に大きいデイスプレーを作るために使用出来る。特 に大きいデイスプレーでは、デイスプレー全体はより大きいアレーを形成するた めに一緒に位置付けされた又は相互に取り付けられた多数の個別デイスプレーか ら作り上げられるのが典型的である。 図４を振り返ると、組立基板１２の詳細がここで説明されている。組立基板１ ２は２次元の、典型的には、長方形の、アレー内に配置された複数の画素受け位 置４０を有している。各画素受け位置４０は１つの画素ユニットのコネクター２ ６と２８の接触部と電気的接触をするよう適合された少なくとも２つの接触部４ ２と４４を有している。好ましい実施例では、各画素受け位置４０は画素ユニッ ト１０の組立基板１２への精確な位置決めと取り付けを容易化するために突起３ ６との嵌合用のソケット４６を備えている。この場合、接触部４２と４４はコネ クターストリップ３８の付近に位置付けされている。 又組立基板１２はデイスプレーパネル１４の動作用の全ての電気的接続を含ん でいるベース層（base layer）４８を特徴としている。典型的 には、接触部４２と４４の１つは全ての画素ユニット用の共通接続として接続さ れる一方他の接触部は従来のマルチプレキシング（multiplexing）技術により別 々に制御される。所要制御電圧の特性は，従来技術で公知の様に、該画素内で使 用される該アクチブ層の精確な特性により決定される。 ここで説明する組立基板１２の実施例は本発明の範囲内で多数の可能な変種の １つである。特定的には、該画素ユニットの該組立基板への接続は電子部品組立 の分野で公知の広範な技術で達成出来る。それに限定されないが、例としてはプ リント基板の予備半田された接触点上に直接位置決めしその後自己半田ベーキン グ工程（self-soldering bakng process）、ウエーブ半田付け（wave-soldering process）又は何れかの他の半田付け工程が続くものが含まれる。本文では、組 立基板１２は該デイスプレーの電子部品を含む層とは特異のインターフエース基 板（interface board）は必ずしも含まないことは注意すべきである。 組立られたデイスプレーパネル構造体１４が図５と６に示されている。適当な 電気的接続を形成するために各画素ユニット１０は１つの画素受け位置４０内に 精確に位置付けされる。一旦組み立てられると、各画素は高反射率状態とより低 い反射率の状態との間を、一般的には連続した仕方で、個々に制御される。もし 全ての画素ユニット１０が同じカラーにされると、結果は高度に制御可能な単色 の（monochrome）スクリーンとなる。好ましいカラーの実施例では、画素ユニッ トの３つのグループは異なるカラーと白色か好ましくは黒色の何れかとの間で各 々調整可能である。該３つのカラーは感じたカラーの全範囲を作るため一緒に使 用される赤、緑及び青｛アールジービー（RGB）｝の様な如何なる組み合 わせでもよい。各画素のカラーでない状態が高反射率の白の状態である場合（例 えば、基本的ピーデーエルシー（ＰＤＬＣ）の実施例に於いて）は、黒色の裏打 ち材料３２を有する第４のグループの画素ユニットを含むことも望ましい。これ は該デイスプレーのコントラストを増加する追加的能力を提供する。画素の該３ つ又は４つのグループは、該異なるカラーの局所的組み合わせを提供することに より、従来技術で公知の仕方で広範囲のカラー効果を達成出来るように、点在さ れた（interspersed）パターンで配置される。 開示された多数の独立画素ユニット１０を使用することにより、各画素の電気 的制御は簡単にそして何等複雑な透明部品を層構造体１６に付加する必要なしに 達成されることは評価されるところである。これはデイスプレー１４の生産コス トを減らし一方同時に信頼性を改善する。 今図７乃至９を振り返ると、本発明の画素ユニットは１つの分解出来ないセル に限定されないことは注意すべきである。従って、図７は多数の個別に制御可能 なセル５２にさらに分割され、本発明の開示により作られそして動作する、全体 を５０と呼称される、画素ユニットの層構造体を示す。セル５２は１次元又は２ 次元のアレー又はグループに配置される。従来技術で公知の様に、シール用スト リップ５５が接続ギャップの例外はあるが該ユニットのアクチブな領域の周辺の 周りに伸びている。図８Ａでより明確に示される、１つの透明な基盤５４上に、 セル５２の全部用の共通の電気的接続を形成する透明な導体の連続層５６がある 。オーバーハングしたフランジ５７は電気的接続を形成するために層５６の延長 部を備えている。第２の透明な導体（図８Ｂ）が隔離された領域５８のパターン として形成され、第２の透明な基盤６０上で、各々はセ ル５２の１つと対応する。領域５８はエッチング（etching）、印刷又は他の従 来技術で公知の技術で形成されてもよい。周辺のオーバーハングしたストリップ ５９を通して別々の電気的接続が各領域５８に供給され、それにより画素ユニッ ト５０内に１セットの独立して制御可能なセルが作られる。 セルの該アレーは２つのセルより大きくない１つの幅寸法を有することは画素 ユニット５０の或る好ましい実施例の特定すべき特徴である。透明基盤６０は各 導体領域５８の部分を上記説明と同様な仕方での電気的接続用に露出させるため にその寸法内で透明基盤５４にオーバーハングするのが好ましい。この構造的要 求は全てのセル５２の電気的制御が画素ユニット５０の該後部パートへ走る簡単 な電気的接続により直接達成出来ることを保証する。 カラーの後部裏打ち材か又は重ね合わせ（superimposed）前部フィルターかど ちらかでカラーが提供される実施例用に、カラーの領域の対応するアレーを有す るフイルター又は裏打ち材料を備えることに依ってカラーの画素ユニットを作る ことが出来る。この場合、カラーのデイスプレーが複数の同一画素ユニットから 作り上げられるように各画素ユニットは好ましくは丁度釣り合った種類のカラー のセル｛例えば２×アールジービー（2×RGB）｝を有するのがよい。この種類の 長方形の２×３セルの画素ユニット６４の例が図９Ｂに示されている。 染料を含んだピーデ一エルシー（ＰＤＬＣ）又はカイラルネマチック液晶（ch iral nematic liquid crystal）の様なアクチブ層自体の構成によりカラーが作 られる実施例用には、代替えの解決法が必要である。各画素ユニット５０の全体 は１つの構成で最も便利に充たされるので、 与えられた画素ユニット用のセル５２の全部は１つのカラーを持つのが典型的で ある。カラーのデイスプレーで、画素ユニット５０の可能な最大の解決法が”機 能的カラー画素（functional color pixel）”が異なるカラーの３つの隣接画素 ユニット５０からの１つのセルのグループとして規定出来るように異なるカラー のユニットを相互に並べて配置することにより開発出来る。もしカラーの後部裏 打ち材又は重ね合わせの前面フイルターによりカラーが供給される場合でも、明 らかに、この解決法も使用出来る。 図９Ａはカラーデイスプレーとして作動する画素ユニット５０のこの様な配置 を示す。この例の製造された画素ユニットは与えられたカラーの３つの独立に制 御可能なセルを含む長方形のユニットである。サイクリックなアールジービー（ RGB）の行(rows)に該ユニットは配置しそして隣接行間に１1/2画素ユニットの長 手方向シフトを与えることにより、例えば、赤画素ユニットの各構成セルは隣の 緑及び青の画素ユニットのセルに隣接する。組立基板（図示せず）内の適当なマ ルチプレクシング（multiplexing）を供給することにより、隣接するアールジー ビー（RGB）のセルのグループは”機能的カラー画素ユニット（functional colo r pixel unit）”を形成するよう組み合わされる。機能的カラー画素ユニットの 例は太い境界線で識別され６２と呼称される。 図解された画素ユニットは長方形となるよう選択されたがそれはこれが組立の 容易さのために特に魅力的な設計の選択であるからである。しかしながら、本発 明は種々の異なる形状の画素ユニットでも等しく実施出来ることは評価されるべ きである。特に、６角形の画素ユニットは或る対称の利点を提供する。又セルの 線形のアレーを特徴とする画素ユニッ トの可能性は重要である。後者の場合、機能的カラー画素は平行に並置して位置 付けされた３つのこの様な画素ユニット内の対応するセルとして簡単に規定され る。 最後に図１０乃至１３を振り返ると、これらは全体を７０と呼称する変種の画 素ユニットの構造と動作を図解しており、それでは多数の、この場合２つの、ア クチブ層が１つが他の前になって使用されている。特定すると、画素ユニット７ ０は図２に示す画素ユニット１０の変種と見てよく、それでは中間の透明な導体 ７２と液晶型分子（liquid-crystal-type molecules）を含む第２のアクチブ層 ７４とがアクチブ層２２と後部導電層２４の間に重ね合わされている。中間の透 明な導体７２と電気的に接触している、第３の電気コネクター７６が該画素ユニ ットの該後部部分へ伸びている。組立基板１２の接続と回路は従って変型されて いる。 再び中間の透明な導体７２は導体２０と２４用に上記で述べた形式の何れかを 取ってもよい。薄いコーテイング（coating）が使用される場合には、該導体は 、示めされている様に、追加的透明基盤７８の１面又は両面上のコーテイングと して実施される。 アクチブな層２２と７４は望まれる機能に依って、組成、カラー、厚さ、又は 何等かの他の特性に於いて、同じでも又異なってもよい。例により、画素ユニッ ト７０の３つの可能な応用を今説明する。 最も簡単な応用では、該２つのアクチブ層は同一で各層を横切って同じ制御電 圧を印加することにより同等にそして同時に動作させられる。典型的には、外側 導体２０と２４は接地して保持され一方近付けない中間の導体７２には昇圧した 電圧が印加される。該外側導体用の接触部は 画素ユニット７０内で短絡されてもよく、或いは組立基板１２内の回路で又は外 部的に達成されてもよい。この応用は何等かの与えられた動作電圧用に使用出来 る該アクチブな層の２倍の有効な厚さを達成する。 図１２と１３で図解される第２の応用品では、該アクチブ層の代替えの賦活法 が使用される。これはそれぞれ該前部と後部の導体に固定した最大と最小の電圧 を供給しそして該中間の導体への供給電圧をこの範囲内に調整することにより容 易に達成出来る。図解された例では、第１のアクチブ層２２は白色散乱（scatte ring）状態と澄んだ（clear）状態の間に調整可能なカラーの着かないピーデー エルシー（ＰＤＬＣ）として実現される一方第２のアクチブ層７４は黒色染料を 含むピーデーエルシー（ＰＤＬＣ）として実現される。裏打ち材料３２はミラー （mirror）として実現される。この応用の２つの極端な状態が図１３Ａと１３Ｂ で示される。図１３Ａの第１の状態では層２２は澄んでおり層７４は含まれる染 料で黒く表現される（rendered）その散乱状態にあるように該全電界が前部アク チブ層を横切って印加される。該全電界が該第２のアクチブ層７４を横切って印 加されるように該電圧が切替られると、層２２はその白色の散乱状態となり一方 層７４は澄む。この状態では、固定した黒色の裏打ち材を有する１層のピーデー エルシー（ＰＤＬＣ）画素に比較して後部ミラーの裏打ち材３２の存在は画素ユ ニット７０により後方へ反射される光の比率を大幅に向上する。 最後に、多数アクチブ層画素ユニットの最大の多用性は明らかに各層の状態の 独立制御を供給することにより達成される。例えば、多数のアクチブ層にそれら の反射状態で異なるカラーを供給することにより１つの画素ユニットは種々のカ ラーの間を切替られたり、或いは該カラーを 中間色を形成するために組み合わせることが出来る。 上記説明は単に例としてだけ役立つよう意図されており、そして多くの他の実 施例が可能であるがそれらは本発明の精神と範囲の中にあることは評価されるべ きである。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．前方から照明されるデイスプレーパネルにおいて、 （ａ）複数の画素ユニットを具備しており、各画素ユニットは （ｉ）１連の、透明な導体と、液晶材料型分子（liquid-crystal-type mole cules）を含むアクチブ層と、そして後部導電層とを有する層構造体（a layered structure）を備えており、前記後部導電層の前記アクチブ層から遠い側の上に ある前記画素ユニットの部分は前記画素ユニットの”後部部分（rear portion） ”と呼称されており、該画素ユニットは又 （ii）前記後部導電層と電気的に接触しそして前記画素ユニットの該後部部 分へ伸びている第１電気コネクターと、 （iii）前記透明な導体と電気的に接触しそして前記画素ユニットの該後部 部分へ伸びている第２電気コネクターとを備えており、そして該デイスプレーパ ネルは又 （ｂ）２次元のアレー内に配置された複数の画素受け位置で前記複数の画素ユ ニットを受けるための組立基板を具備しており、各画素受け位置は前記画素ユニ ットの１つの前記第１及び第２電気コネクターと電気的接触をするようになって いる少なくとも２つの接触部を有することを特徴とする前方から照明されるデイ スプレーパネル。 ２．１の該デイスプレーパネルに於いて、前記アクチブ層はカラーの染料を含 むことを特徴とするデイスプレーパネル。 ３．１の該デイスプレーパネルが更に、前記透明な導体の前部に位置付けされ たカラーのフイルターを有することを特徴とするデイスプレーパネル。 ４．１の該デイスプレーパネルに於いて、前記アクチブ層がピーデーエルシー （ＰＤＬＣ）材料を含むことを特徴とするデイスプレーパネル。 ５．１の該デイスプレーパネルに於いて、前記アクチブ層がカイラルネマチッ ク液晶材料（chiral nematic liquid crystal material）を含むことを特徴とす るデイスプレーパネル。 ６．１のデイスプレーパネルに於いて、前記組立基板が複数のソケットを備え ており、前記ソケットの１つは前記画素受け位置の各々に配置されており、そし て各画素ユニットの該後部部分は前記ソケットの１つと係合するよう形付けられ た突起を有することを特徴とするデイスプレーパネル。 ７．４の該デイスプレーパネルに於いて、前記第１及び第２コネクターは前記 突起の少なくとも１つの外面と組み合わされる接続用ストリップ（connecting s trips）を有することを特徴とするデイスプレーパネル。 ８．１の該デイスプレーパネルに於いて、前記後部導電層は透明であり、そし て前記画素ユニットの該後部部分は黒色の裏打ち材料（black backing material ）を含むことを特徴とするデイスプレーパネル。 ９．１の該デイスプレーパネルに於いて、前記複数の画素ユニットは前記アク チブ層が第１のカラーが反射される比較的高反射率状態を取る第１グループの画 素ユニットと、前記アクチブ層が第２のカラーが反射される比較的高反射率状態 を取る第２グループの画素ユニットと、そして前記アクチブ層が第３のカラーが 反射される比較的高反射率状態を取る第３グループの画素ユニットとを備えるこ とを特徴とするデイスプレーパネル。 １０．１の該デイスプレーパネルに於いて、前記透明な導体と前記後部導電層 の１つが複数の不連続領域にさらに分割されており、前記領域の各々が前記領域 と電気的に接触しそして前記画素ユニットの該後部部分へ伸びる分離された電気 コネクターを備えていることを特徴とするデイスプレーパネル。 １１．１０の該デイスプレーパネルに於いて、前記領域は２次元のアレー内に 配置されており、前記次元の１つは前記領域の２つに対応していることを特徴と するデイスプレーパネル。 １２．１の該デイスプレーパネルに於いて、前記画素の各々の前記層構造体が 更に、 （ａ）中間の透明な導体と液晶型分子（liquid-crystal-type molecules）を 含む第２のアクチブ層とを有しており、前記中間の透明な導体と前記第２のアク チブ層は前記第１の前述したアクチブ層と前記後部導電層との間に配置されてお り、そして該構造体が又、 （ｂ）前記中間の透明な導体と電気的に接触しそして前記画素ユニットの該後 部部分へ伸びている第３の電気コネクターを有していることを特徴とするデイス プレーパネル。 １３．複数の画素ユニットを具備する前方から照明されるカラーのデイスプレ ーパネルに於いて、各画素ユニットは１連の、透明な導体と、安定化カイラルネ マチック液晶（stabilized chiral nematic liquid crystal）を含むアクチブ層 と、そして後部導電層とを有する層構造体を備えており、そして前記複数の画素 ユニットは前記安定化カイラルネマチック液晶が第１のカラーが反射される反射 状態を取る第１グループの画素ユニットと、前記安定化カイラルネマチック液晶 が第２のカラーが 反射される反射状態を取る第２グループの画素ユニットと、前記安定化カイラル ネマチック液晶が第３のカラーが反射される反射状態を取る第３グループの画素 ユニットとを備えることを特徴とする複数の画素ユニットを具備する前方から照 明されるカラーのデイスプレーパネル。 １４．１３の該デイスプレーパネルに於いて、前記後部導電層は透明であり、 そして前記画素ユニットの該後部部分が黒色の裏打ち材料を有することを特徴と するデイスプレーパネル。 １５．１３の該デイスプレーパネルに於いて、前記透明な導体と前記後部導電 層の１つは複数の不連続領域にさらに分割されており、前記領域の各々は前記領 域と電気的に接触しておりそして前記画素ユニットの該後部部分へ伸びている分 離された電気コネクターを有していることを特徴とするデイスプレーパネル。 １６．１５の該デイスプレーパネルに於いて、前記画素ユニットは前記第１グ ループの画素ユニットの前記領域の各々が前記第２及び第３グループの各々から の画素ユニットの前記領域の１つと隣接するように配置されていることを特徴と するデイスプレーパネル。 １７．複数の画素ユニットを具備する前方から照明されるカラーのデイスプレ ーパネルに於いて、各画素ユニットは１連の、フイルターと、透明な導体と、液 晶型分子（liquid-crystal-type molecules）を含むアクチブ層と、そして後部 導電層とを有する層構造体を備えており、そして前記複数の画素ユニットは前記 フイルターが第１のカラーに選択的に透明である第１グループの画素ユニットと 、前記フイルターが第２のカラーに選択的に透明である第２グループの画素ユニ ットと、そして前記フイルターが第３のカラーに選択的に透明である第３のグル ープの画 素ユニットとを備えることを特徴とする複数の画素ユニットを具備する前方から 照明されるカラーのデイスプレーパネル。 １８．複数の画素ユニットを具備する前方から照明されるカラーのデイスプレ ーパネルに於いて、各画素ユニットは１連の、透明な導体と、液晶型分子（liqu id-crystal-type molecules）と染料とを含むアクチブ層と、そして後部導電層 とを有する層構造体を備えており、そして前記複数の画素ユニットは前記染料が 第１のカラーが反射される反射状態を発生する第１グループの画素ユニットと、 前記染料が第２カラーが反射される反射状態を発生する第２グループの画素ユニ ットと、そして前記染料が第３のカラーが反射される反射状態を発生する第３グ ループの画素ユニットとを備えることを特徴とする複数の画素ユニットを具備す る前方から照明されるカラーのデイスプレーパネル。 １９．前方から照明されるデイスプレーにおいて、１連の、透明な導体と、液 晶型分子（liquid-crystal-type molecules）を含む第１のアクチブ層と、中間 の透明な導体と、液晶型分子を含む第２のアクチブ層と、そしてミラー素子を含 む後部導体組立体とを有する層構造体を備えることを特徴とする前方から照明さ れるデイスプレー。 ２０．１９の該デイスプレーに於いて、前記第２のアクチブ層が実質的に黒色 の散乱（scattering）状態を取ることを特徴とするデイスプレー。