JP2008510195A - 表示装置周縁部における改良された切替え手段を備える液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、それぞれの電極（１２、２２）が設けられ、液晶分子の層（３０）の両側に配置された２枚の基板（１０、２０）を備える液晶表示装置であって、２枚の基板（１０、２０）の少なくとも一方に配置された電極が、アンカーが破断され、両基板間の流体力学的結合によって、ねじれの差が＋／−１８０°程度である２つの液晶分子テクスチャが切り替えられることを可能とする僅かな天頂アンカリングを規定するアンカリング層（１４、２４）で被覆される液晶表示装置に関する。本発明は、２枚の基板（１０、２０）の少なくとも一方上に、電極（１２、２２）の厚さと少なくともほぼ同一の少なくとも１つの厚さを有し、且つ、前記アンカリング層（１４、２４）に対して、電極（１２、２２）の接着特性とほぼ同一の接着特性を有するパターン（１２０）を備え、前記パターン（１２０）は、表示装置のアドレッシングに関与せず、且つ、表示装置の、活性帯域（６４）に隣接した非活性帯域（６２）に、活性帯域（６４）の少なくとも両側で、ブラシング方向（４０）、及びブラシング方向に平行な流体力学的流動方向に垂直に配置されることを特徴とする。

Description

本発明は、液晶表示装置の分野に関する。

より正確には、本発明は、ネマチック液晶を有する双安定表示装置に関する。本発明は、特に、ネマチック液晶を有し、且つ、２つの安定したテクスチャ（ｔｅｘｔｕｒｅ）が約１８０°のねじれで異なる剪断破壊（ｓｈｅａｒ ｂｒｅａｋ）状態を有する、双安定表示装置に適用される。

（従来の設計）
（従来のＬＣＤ表示装置）
最も一般に使用されている液晶表示装置は、ネマチック型の液晶を使用している。これらの液晶表示装置は、２枚のガラス基板から構成され、その上には、導電電極と、次いで配向層とが堆積されている。２枚の基板の間に、液晶層が注入される。セルの厚さは、セル全体にわたって分散されたボールによって一定に保持され、これらのボールの直径は、所望の厚さ（一般に２〜６μｍ）に等しい。

現在、提案され作成されている液晶ベースの装置のほとんどは、単安定である。電界がない状態では、装置内に単一のテクスチャが形成される。この状態は、セルの総エネルギーが絶対最小にある状態に対応する。電界がある状態では、このテクスチャは絶えず変形され、その光学的特性は、印加される電圧に応じて変動する。電界をオフにするとすぐ、ネマチックは、再び単安定テクスチャだけに戻る。これらのシステムには、ネマチック表示装置の最も普及した動作モード、すなわち、ツイステッド・ネマチック（ＴＮ）、スーパーツイステッド・ネマチック（ＳＴＮ）、電界制御複屈折（ＥＣＢ）、垂直配向ネマチック（ＶＡＮ）、等があることを当業者は理解するであろう。アドレッシングに関しては、これらの表示装置は、直接（極めて低解像度）、マルチプレクス・モード（中解像度）、又は能動モード（高解像度）でアドレッシングされることができる。

（ＢｉＮｅｍ技術の現状）
「双安定」として知られる、ネマチック表示装置の新世代が、この数年にわたり出現してきた。これらの表示装置は、電界のない状態での安定した２つの状態間の切替えによって動作する。液晶のテクスチャを一方の状態から他方の状態に切り替えさせる必要があるときだけ、外部電界が印加される。電界制御信号がない状態では、表示装置は、その表示装置が達した状態のままとなる。その動作原理によって、この種の表示装置は、画像変化の回数に比例してエネルギーを消費する。従って、画像変化の頻度が減少すると、表示装置を動作させるのに必要な電力は、ゼロに近付く。

（動作原理）
ＢＩＮＥＭ（登録商標）双安定表示装置（文献［１］、［２］及び［３］）が、図１に概略的に示されている。この表示装置は２つのテクスチャを使用し、一方は、一様（ｕｎｉｆｏｒｍ）又は僅かにねじれた（ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｔｗｉｓｔｅｄ）テクスチャＵ（図１の左側に示される）であり、このテクスチャでは、分子は、互いにほぼ平行であり、他方のＴ（図１の右側に示される）は、約±１８０°のねじれを有する点において前者とは異なっている。液晶層３０は、２枚の基板１０、２０、すなわち、液晶の強いアンカリング（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ）をもたらし、基板表面に対して、通常値約５°でプレチルトされる（ｐｒｅ−ｔｉｌｔｅｄ）「プレチルト」層をもたらす配向層２４を含む主プレート２０と、液晶の弱いアンカリングをもたらし、非常に弱い「プレチルト」Ψ（Ψ＜＜１°［４］）をもたらす配向層１４を含む従プレート１０との間に配置される。これらの２つのプレチルトは同じ方向であり、このことは、液晶分子が、セルの厚さ全体にわたって、同じチルト・サイン（ｔｉｌｔ ｓｉｇｎ）で傾斜されたままとなることを意味する。２枚のプレート、すなわち基板１０、２０上に堆積された透明電極１２、２２が、基板に垂直に電界を印加するために使用される。

テクスチャＵとＴとは光学的に異なり、交差した、又は平行な偏光板の間に配置されたＢｉＮｅｍセルが、黒（オフ状態）と白（オン状態）との間での光の変調を可能とする。

ネマチックは、前述された２つのテクスチャのエネルギーを等しくするために、セルの厚さｄの４倍近くに選択された、自然発生的なピッチｐ_０によってキラル化されている（ｃｈｉｒａｌｉｓｅｄ）。従って、セルの厚さｄと自然発生的なピッチｐ_０との比率、すなわち、ｄ／ｐ_０は、０．２５±０．１にほぼ等しくなる。電界がない状態では、これらのテクスチャは最小エネルギー状態となり、セルは双安定となる。

強い電界がある状態では、図１の中央にＨの符号で示された、ほとんど垂直配向（ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ）のテクスチャが形成される。従表面１０側では、その表面近傍で分子はこのプレートに垂直となり、アンカリングは「破壊されている」と言えよう。電界をオフにするとすぐ、セルは、双安定テクスチャＵ又はＴの一方又は他方の方に移動する（図１参照）。使用される制御信号が、主プレート板２０近傍の液晶に強い流動を誘起するときに、主プレート２０と従プレート１０との間での流体学的結合が、Ｔテクスチャを生じる。一方、Ｕテクスチャは、弱いアンカリングのどのような傾斜によっても支援される弾性結合によって得られる。

以下では、ＢｉＮｅｍ画面素子の「切替え（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）」とは、電界をオフにした際に、液晶分子が垂直配向状態Ｈ（剪断破壊）から移行し、その後、２つの双安定テクスチャＵ又はＴの一方に、又はそれらの２つのテクスチャの組合せの方に移動することを指す。

従プレート１０と主プレート２０との間の流体力学的結合５は、液晶の粘性に関連する。電界をオフにするとすぐ、主プレート２０にアンカリングされる分子の、平衡状態への復元が、主プレート２０付近に流動を生じる。この流動は、粘性のため、１マイクロ秒未満でセルの厚さ全体にわたって拡散することになる。この流動が従プレート１０付近で十分に強い場合、この流動は、分子を、Ｔテクスチャを誘起する方向に傾斜させる。分子は、２枚のプレート１０側と２０側とで反対方向に回転する。従プレート１０付近での分子の平衡状態への復元は、この流動プロセスを強化し、画素のＴテクスチャへの均質な移行を支援するという点で、流動プロセスの第２のエンジンとなる。従って、電界がある状態での、ＨテクスチャからＴテクスチャへの移行は、流動によって実現され、従って、主プレート２０側の分子のアンカリングが傾斜される方向への液晶の移動が実現される（図２参照）。この方向は、図２の４０で参照されるラビング方向に平行である。

２枚のプレート１０、２０間の弾性結合は、電界がある状態では、印加された電界が、Ｈテクスチャの従プレート１０付近の分子をプレート１０、２０に垂直に向ける傾向にあるとしても、それらの分子に極く僅かな傾斜をもたらす。実際には、主プレート２０の強いアンカリング傾斜は、隣接する分子の傾斜を維持する。主プレート２０付近の傾斜は、液晶の配向弾性（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）によって従プレート１０まで伝達される。従プレート１０では、アンカリング力と、従プレート１０の任意の傾斜とが、分子の傾斜を増幅させる［６］。電界をオフにする際に、流体力学的結合が従プレート１０付近の分子の残存傾斜に抵抗するのに不十分である場合、次いで２枚のプレート１０、２０付近の分子は、同じ方向に回転することによって平衡状態に戻り、ここでＵテクスチャが得られる。これらの２つの回転は、同時である。これらの回転は、互いに相反する反対方向に流動を誘起する。全体の流動は、ゼロとなる。従って、ＨテクスチャからＵテクスチャへの移行の間、液晶の全体的な動きは生じない。

従って、画素のＵへの、又はＴへの切替えは、主プレート２０近傍の流体力学的流動の強度又は大きさの直接の関数となる。Ｔテクスチャを生じる大きな流体力学的流動を得るには、スロット化（ｓｌｏｔｔｅｄ）、又は方形波（ｓｑｕａｒｅ−ｗａｖｅ）型の信号等の急峻な立下り縁を有する電界パルスを印加する必要がある。Ｕテクスチャを得るには、極く弱い流体力学的流動を発生する、緩やかな立下り縁を有する電界パルスが必要であり、例えば、段階的な減衰（ｆａｌｌ−ｏｆｆ）によって、又は連続したステップの１つで実現される［７］、［８］。

ＢｉＮｅｍセルの切替えに重要なもう１つのパラメータは、プレチルト値Ψである。文献［４］は、プレチルト値が非常に弱く（１°よりも遙かに小さい）なければならないことを示している。また、プレチルト値は、Ｕへの、及びＴへの２つの切替え動作が生じ得るように、２つの値Ψ１とΨ２との間に留まらなければならない。Ψ＜Ψ１である場合、Ｕへの切替えが困難となり、従って不可能となり、また、Ψ＞Ψ２である場合、Ｔへの切替えが困難となり、従って不可能となる。２つの切替え動作が生じ得る枠（ｗｉｎｄｏｗ）ΔΨ＝Ψ２−Ψ１のΨ値の範囲は低減され、一般には０．５°程度である。プレチルト値に対するこの高い感度は、ＢｉＮｅｍセルの動作に特有である。例えばＴＮやＳＴＮ等の、強いアンカリングを利用した従来の方法は、こうした挙動（ｂｅｈａｖｉｏｕｒ）は示さない。

（アドレッシング）
ＢｉＮｅｍ表示装置には、標準の液晶用に開発された３つのアドレッシング・モードが使用され得る。ＢｉＮｅｍ表示装置に最も一般的なアドレッシング・モードは、マルチプレクス・アドレッシングである。このモードは、能動素子を含まないので簡単であり、また、表示装置の双安定性質のため、数多くの行（ｌｉｎｅ）までアドレッシングするのに使用されることができる。このモードでは、ＢｉＮｅｍ表示装置は、ｎ×ｍの、画素（ｐｉｘｅｌ）と呼ばれる画像素子（ｐｉｃｔｕｒｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）で形成されたマトリクス画面であり、これらの画素は、主基板２０上と従基板１０上とにそれぞれ堆積された互いに垂直な導電ストリップの交点に形成される（図３を参照）。所与の基板によって担持された、隣接する２本の導電ストリップ間に位置する帯域は、画素間空間（ｉｎｔｅｒｐｉｘｅｌ ｓｐａｃｅ）と呼ばれる。アドレッシングされた全ての画素によって形成される表示領域、すなわち活性帯域の外側では、これらの導電ストリップは、例えば、画面に溶接された可撓性接続素子上に配置された、ドライバと呼ばれる制御回路への接続を行うトラックに変わる。図３では、４２は、第１の基板、例えば上部基板２０上に配置された列電極を指し、４４は、第２の基板、例えば底部従基板１０上に配置された行電極を指す。座標Ｎ、Ｍにある画素を表示するには、列信号が列Ｍに、行信号が行Ｎに印加される。

従来の設計に適合した（ｃｏｍｆｏｒｍ）従来の表示装置の２枚のガラス基板１０、２０上に形成された、既に知られている電極の概略設計図が図４に示されている。一般に、導電電極は、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物混合物）と呼ばれる透明導電体で形成される。しかし、表示装置が反射式である場合、見る側（ｏｂｓｅｒｖｅｒ）とは反対側に配置される電極は、透明性の制約を有さず、アルミニウム等の不透明な導電材料で形成されてもよい。薄い電極層が、２枚のガラス基板１０、２０上に堆積され、次いで、電極に求められる設計に従ってエッチングされる。図４ａは、いわゆる上部プレート２０の、本発明者らの例では列をエッチングするために使用されるマスクを示している。図４ｂは、いわゆる底部プレート１０の、本発明者らの例では行をエッチングするために使用されるマスクを示している。図４ａ及び４ｂでは、５０、５２は、使用される帯域をアドレッシングするために使用される列及び行電極のストリップを指し、５４、５６は、前述のストリップのドライバへの接続に使用されるトラックを指す。

以下では、本発明者らは、ＩＴＯ電極を使用することを選択しているが、この例は、電極が構成される材料に関して、決して本発明を限定するものではない。従来の設計によるマルチプレクスＢｉＮｅｍ画面の、ＩＴＯの透明電極の構造体を示すマスクの例が、図５に示されている。図５ａは、本発明者らの例では列である、上部プレート２０のマスクを示し、図５ｂは、本発明者らの例では行である、底部プレート１０のマスクを示している。

表示装置の実際の寸法は、広範囲にわたって変えることができる。図５の例では、この表示装置は、寸法３５０μｍ×３５０μｍの正方形画素が１６０×１６０ある活性帯域を有し、従って５６ｍｍ×５６ｍｍの活性帯域を形成し、１０μｍの画素間空間を備えている。画素サイズが非常に小さいため、ＩＴＯの構造体は、この規模では目に見えない。図５のＶＩで参照される、活性帯域の一縁部の拡大図が、図６に示されている。図６ａは、本発明者らの例では列である、上部プレート２０のマスクを示し、図６ｂは、本発明者らの例では行である、底部プレート１０のマスクを示している。図６ａ及び６ｂに示される２つの帯域は、セルの組立て及び封止の際に重ね合わされる。

活性帯域の外側の帯域は、非活性帯域と呼ばれる。

（従来の設計によって形成されたＢｉＮｅｍ表示装置の限界：「周縁部作用（ｔｈｅ ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ ｅｆｆｅｃｔ）」）
先の段落で説明されたＩＴＯの設計を有する従来の設計に従って形成されたＢｉＮｅｍ画面をアドレッシングする際、活性帯域の縁部において、Ｕテクスチャへの切替えに問題が生じることがときとして観察される。図７は、こうした切替え障害（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｆａｕｌｔ）を示している。図５のマスクに従って形成されたＢｉＮｅｍ表示装置の活性帯域が、図７に示されている。表示装置が透過モードで実装（ｍｏｕｎｔ）される場合、Ｔテクスチャは、オフすなわち黒状態に対応し、Ｕテクスチャは、オンすなわち白状態に対応する。全てのセルは、（文献［７］に記載されているように）Ｔ画素をオフすなわち黒状態（図７ａ）に切り替えるように設計されたマルチプレクシングによって、まず電気信号を受け取る。次いで、全てのセルは、（文献［７］に記載されているように）Ｕ画素をオンすなわち白状態（図７ｂ）に切り替えるように設計されたマルチプレクシングによって電気信号を受け取る。図７ｂでは、活性帯域の縁部において、いくつかの領域が黒いままであることが観察され、ここではＵ切替えが起こらず、これらの帯域はＴテクスチャ（オフすなわち黒状態）のままであることを意味している。これらの帯域は、乱れた状態（ｄｉｓｔｕｒｂｅｄ ｓｔａｔｅ）として知られる。それらの乱れた帯域が、図７ｂの６０で参照されている。図７ａ及び７ｂでは、４０がラビング方向、及び流体力学的流動の方向を指している。

乱れた帯域６０に配置されたこれらの画素では、Ｕ切替えが行われなかった。従って、図７の乱れた帯域６０は、切替えレベルにおいて、セルの残りの部分とは異なる挙動を示す。僅かに異なる条件で形成された他のＢｉＮｅｍセルも、Ｔ切替えに関することを除いて同じ障害を示す。

活性帯域の縁部における、テクスチャの一方への切替え障害に対応するこの種の障害は、「周縁部作用（ｔｈｅ ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ ｅｆｆｅｃｔ）」と呼ばれている。

（周縁部作用の原因）
本発明者らによって実施された分析は、この「周縁部作用」を以下のように説明する傾向がある。

「周縁部作用」は、活性帯域の、数ミリメートルの距離にわたる縁部に配置されたＵ又はＴの切替え問題である。

活性帯域の縁部は、電極形成のためにＩＴＯ（ラフ（ｒｏｕｇｈ））が上に堆積された基板の帯域と、ＩＴＯがないガラス基板の帯域との間の接合部の位置に一致する。電極１２が含まれた状態で基板１０を完全に覆う、弱いアンカリング層１４を形成するために使用される材料は、例えば文献［９］に記載されているものでよい。堆積された後は、このアンカリング層は、強いアンカリング層用に従来から使用されているポリイミド型の層に比べて比較的軟質となる。基板との接触領域が約１０ミリメートル程度であるラビング・ローラ７０が、ガラス（非活性帯域）とＩＴＯ（活性帯域縁部）との接合部に到達すると、このローラはまず、平滑なガラス１０上に堆積された材料１４の上に載る。この材料１４の、平滑なガラス１０に対する接着（ａｄｈｅｓｉｏｎ）は、ＩＴＯ １２に対する接着ほどには強くなく、ローラ７０は、堆積された材料１４の一部分を、ガラス１０から、活性帯域の始まりを示すＩＴＯ層１２に動かす、すなわち「押しのける（ｃｈａｓｅ）」（材料１４の、ローラ７０によるこの移動が、図８の７２で示されている）ことになり、その結果、この位置で局所的にラビング作用の乱れ、従って、材料のアンカリング特性の乱れを生じることになる。ＢｉＮｅｍの切替えは、弱いアンカリング層１４側のプレチルト値（枠ΔΨ）に非常に敏感であるので、その後のＵ又はＴ切替えは、この乱れた帯域では困難となり、更には不可能にさえなり得る。１回転当たり約１ｍｍ移動するローラでは、乱れた帯域は、ラビング作用の方向に数ミリメートルとなる。

図８では、７４はローラの毛足（ｈａｉｒ）を、７５はローラの回転方向を、７６はローラの移動方向を、７７はローラの圧潰領域（ｃｒｕｓｈｉｎｇ ａｒｅａ）を、７８はＩＴＯ層１２によって形成される活性帯域の始まりを、７９は乱れた帯域を指している。

ローラ７０が、セルの他方側のＩＴＯ−ガラス境界面に到達した場合も、ガラスに対する弱い接着のため「押しのけられた」材料が、ローラ７０上で１回転して（ｄｏｅｓ ａ ｔｕｒｎ）から、ＩＴＯ層１２上に再度堆積されることを除いては、その理論（ｒｅａｓｏｎｉｎｇ）は同じである。１回転につき約１ｍｍ移動するローラ７０では、活性帯域の数ミリメートルもまた、乱れることになる。

図７では、乱れた帯域６０が、ラビング方向４０に垂直に位置する活性帯域縁部に近接して（各縁部の数ミリメートル）対応することがわかる。

弱いアンカリング層１４側のプレチルト値Ψの狭い枠、すなわちΔΨに関連するラビング条件に対するこの極めて高い感度は、剪断破壊状態における双安定表示装置の切替えモードに特有である。この高い感度は、例えば、ＴＮ又はＳＴＮ型の標準の液晶表示装置には存在しない。

（本発明の目的）
本発明の目的は、双安定表示装置の性能を向上させることである。特に、本発明は、その目的として、新しい技術の使用によって、表示装置の、「活性帯域」と呼ばれる表示領域の縁部における状態の切替えを向上させることを有する。

「周縁部作用」等の、従来の設計に固有の欠点を克服するために、本発明は、それぞれに電極が備えられ、且つ液晶分子層の両側に配置された２枚の基板を有する液晶表示装置を提案し、２枚の基板の少なくとも一方に設けられた電極が、剪断破壊が起こり、２枚の基板間の流体力学的結合によって、ねじれがほぼ±１８０°異なる２つの液晶分子テクスチャ間で切り替えることを可能とする弱い天頂アンカリング（ｚｅｎｉｔｈａｌ ａｎｃｈｏｒｉｎｇ）を決定するアンカリング層で被覆された液晶表示装置であって、２枚の基板の少なくとも一方上に、電極の厚さと少なくともほぼ同じ厚さを有し、且つ前記アンカリング層に対して、電極の接着特性とほぼ同一の接着特性を有するパターンを含み、これらのパターンが、表示装置のアドレッシングに寄与せず、且つ、表示装置の、活性帯域に沿った非活性帯域に、活性帯域の少なくとも両側で、ラビング方向と、ラビング方向に平行な流体力学的流動方向とに垂直に配置されることを特徴とする。

本発明の有利な別の特徴によれば、前述のパターンは、表示装置の電極を構成するのに使用する材料と同じ材料で構成される。

従って、本発明によれば、活性帯域の縁部における２つのテクスチャ間の切替えは、表示装置の活性帯域中央部における２つのテクスチャ間の切替えと同じ条件で起こる。

本発明の有利な一特徴によれば、非活性帯域にある、表示装置のアドレッシングに寄与しない前記パターンは、電気的に絶縁されている。

本発明のその他の特徴、目的及び利点は、非限定的な例によって示される添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読むと明白となるであろう。

次に、図９以下を参照して、本発明が更に詳細に説明される。

本発明は、ＢｉＮｅｍ型の双安定ネマチック表示装置に適用されるものであり、その概括的な技術は、現在当業者に知られており、その概括的な原理が上述されてきた。

本発明による双安定液晶表示装置の場合、活性帯域の縁部におけるラビング作用の乱れを解消するために使用される手段は、図９に示されるもののような、低エネルギー天頂アンカリング層１４に対する厚さ及び接着特性が、表示装置の電極１２、２２の厚さ及び接着特性とほぼ等しいパターン１２０を、活性帯域に沿って位置する非活性帯域に加えることからなる。通常、ブロック１２０の厚さは、電極１２、２２の厚さの１０％を超えるほど大きくは異ならない。従って、ブロック１２０の上部表面は、電極１２、２２の上部表面と少なくともほぼ同一平面となる。

図９では、１２０は、本発明によるパターンを指し、このパターンは、電気的に接続されておらず、表示装置の活性帯域６４の外側にある非活性帯域６２に配置されている。

従って、弱いアンカリング配向層１４の材料は、全てのパターン、すなわち１２（活性帯域６４の電極を形成する）と、非活性帯域６２に配置された１２０とを覆って良好な接着で均質に堆積される。ラビング・ローラ７０が、非活性帯域６２から活性帯域６４に、またその逆に通過するとき、材料１４が、非活性部分６４から活性部分６２に「押しのけられる」ことはなく、プレチルトを形成するラビング・パラメータが乱れることはない。

本発明の例で加えられるこれらのパターン１２０は、電気的に接続されていない。これらのパターンは、液晶帯域をアドレッシングする役割（ｖｏｃａｔｉｏｎ）を有しない。これらのパターンは、活性帯域６４の縁部におけるラビング・パラメータの連続性を保証するためのものである。本発明のこれらの加えられたパターン１２０は、「中性（ｎｅｕｔｒａｌ）」パターンと呼ばれる。

非限定的に、本発明による「中性」パターンは、表示装置の導電電極を構成するものと同じ材料から構成されることができる。この材料は、例えば、液晶表示装置の透明電極として一般に使用されるＩＴＯでよい。

本発明による「中性」パターンは、セルの厚さの良好な均質性を保証するように、好ましくは表示装置の２枚の基板上に堆積される。しかし、適当な場合には、かかる中性パターン１２０は、単一の基板上に設けられてもよく、この単一の基板は、弱い天頂アンカリング・エネルギーを形成するアンカリング層１４を担持している基板１０が好ましい。

「中性」パターン１２０のレベルにおいて、いくつかの変形形態が可能であり、本発明者らは、以下では、一例として、ＩＴＯで構成されたパターンを選択する。

図１０に示される第１の変形形態は、ラビング方向４０に垂直な活性帯域６４の両側に、本発明の「中性パターン」１２０を配置することからなる。図１０ａは、いわゆる上部プレート２０上の、本発明者らの例では列であるＩＴＯパターン１２０を示し、図１０ｂは、底部プレート１０上の、本発明者らの例では行であるＩＴＯパターン１２０を示す。

従って、基本的にこれらの両側に現れる「周縁部作用」は、解消される。しかし、この設計は、表示装置のラビング方向４０に従属する（ｔｒｉｂｕｔａｒｙ）。

設計をラビング方向４０から独立させるために、第２の変形形態（図１１）は、本発明による「中性ＩＴＯパターン」１２０を、活性帯域６４に沿って位置する非活性帯域６２の縁部全周に配置することを提案している。図１１ａは、上部プレート２０上の、本発明者らの例では列であるＩＴＯパターン１２０を示し、図１１ｂは、底部プレート１０上の、本発明者らの例では行であるＩＴＯパターン１２０を示している。

短絡（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ）や電界効果（ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ）を回避するために、第３の変形形態は、図１２に示されるもののような連続したブロックを使用するのではなく、ＩＴＯ「中性」パターン１２０を、例えば矩形、又は他の適当な任意の形の小タイルに分割することからなる。前述のタイルは、互いに同一の形状を有しても、又は多様な形状を有してもよい。図１２ａは、上部プレート２０上の、本発明者らの例では列であるＩＴＯパターン１２０を示し、図１２ｂは、底部プレート１０上の、本発明者らの例では行であるＩＴＯパターン１２０を示す。

第４の変形形態は、図１３に示されるように、活性帯域６４に沿った非活性帯域６２に、できるだけ高密度に「中性」ＩＴＯパターン１２０のタイリング（ｔｉｌｉｎｇ）を形成することからなる。

第５の変形形態は、各プレート上に、２枚のプレート１０、２０が、セル封止のために互いに対向した後、厳密に重ね合わせることが可能なパターン１２０を形成することからなる。図１４は、本発明の第４及び第５の変形形態を組み込んだ、上述の１６０×１６０画素表示装置の活性帯域の一縁部の拡大図を示す。図１４ａは、上部プレート２０上の、本発明者らの例では列であるＩＴＯパターン１２０を示し、図１４ｂは、底部プレート１０上の、本発明者らの例では行であるＩＴＯパターン１２０を示す。

当然ながら、上述の様々な変形形態のあらゆる組合せが可能である。

図１５は、本発明の変形形態４及び５を組み込んだ、本発明による１６０×１６０表示装置の活性帯域６４を示す。切替えは、「従来の設計によって作成されたＢｉＮｅｍ表示装置の限界：周縁部作用」と題された段落で説明された条件と同じ条件で起こる。まず、表示装置は全てＴに切り替えられる（図１５ａの黒）。次いで、表示装置は全てＵに切り替えられる（図１５ｂの白）。図７ｂと比較すると、「周縁部作用」がなくなり、活性帯域６４が全てＵ状態（白）に切り替わったことが図１５ｂからわかる。

図１３及び１４でわかるように、「中性」ＩＴＯパターン１２０は、好ましくは、活性帯域６４に形成された電極１２の輪郭に嵌合（ｆｉｔ）するように成形される。言い換えれば、「中性」ＩＴＯパターン１２０と、活性電極１２とを分離する間隔は、これらの導電領域間に求められる電気的絶縁を保証する最小幅まで低減される。

好ましくは、本発明の例では、「中性」ＩＴＯパターン１２０と、隣接する活性電極活性体（ａｃｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ａｃｔｉｖｅｓ）１２とを分離する間隔（図９のｄ１で参照される）は、１〜５００μｍの間、最も好ましくは５〜５０μｍの間である。

更に、本発明の例では、中性ＩＴＯパターン１２０を互いに分離する間隔もまた、好ましくは１〜５００μｍの間、最も好ましくは５〜５０μｍの間である。

当然ながら、本発明は、上述されてきた特定の実施方法のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合するどのような変形形態にも及ぶものである。

例えば、本発明の説明は、マルチプレクス受動又は直接アドレッシングを用いた双安定液晶表示装置に関する。しかし、本発明はまた、例えば文献［８］に記載されているような、ガラス上に堆積され、画素の切替えを制御するトランジスタを使用した能動アドレッシングを用いた双安定液晶表示装置にも適用されることができる。

本発明の例では、約１８０°異なる２つのテクスチャは、必ずしも、一方が一様又は僅かにねじれており（０°に近いねじれ）、他方が、半回転近く（１８０°に近いねじれ）である必要はない。実際には、本発明の例では、これらの２つのテクスチャが、例えば４５°と２２５°等の異なるねじれを有することも可能であり、重要なことは、２つのテクスチャ間のねじれが、約１８０°の角度で異なっていることである。

（参照文献）
文献［１］：仏国特許第２７４０８９３号
文献［２］：仏国特許第２７４０８９４号
文献［３］：米国特許第６３２７０１７号
文献［４］：Ｐ．Ｍａｒｔｉｎｏｔ Ｌａｇａｒｄｅ等、ＳＰＩＥ第５００３巻（２００３年）、２５〜３４頁
文献［５］：Ｍ．Ｇｉｏｃｏｎｄｏ、Ｉ．Ｌｅｌｉｄｉｓ、Ｉ．Ｄｏｚｏｖ、Ｇ．Ｄｕｒａｎｄ、Ｅｕｒ．Ｐｈｙｓ．Ｊ．ＡＰ５、２２７（１９９９年）。
文献［６］：Ｉ．Ｄｏｚｏｖ、Ｐｈ．Ｍａｒｔｉｎｏｔ−Ｌａｇａｒｄｅ、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｅ．、５８、７４４２（１９９８年）。
文献［７］：仏国特許第２８３５６４４号
文献［８］：仏国特許第２８４７７０４号
文献［９］：仏国特許第２８４０６９４号

ＢｉＮｅｍ型表示装置の切替え原理を概略的に示す。 ＢｉＮｅｍ型装置において、電界が突然遮断（ｃｕｔ−ｏｆｆ）された際の流体力学的流動２０を概略的に示す。 従来のマトリクス画面の動作の概略図である。 ２枚の基板上にそれぞれ形成されるべきものとなる、既に知られている電極の設計の概略図である。 ２枚の基板上にそれぞれ形成されるべきものとなる、既に知られている電極の設計の概略図である。 これらの電極を形成するためのマスクの例を示す。 これらの電極を形成するためのマスクの例を示す。 図５ａ及び５ｂに示されたマスクの一縁部の拡大図を示す。 図５ａ及び５ｂに示されたマスクの一縁部の拡大図を示す。 従来の設計によるＢｉＮｅｍ表示装置の活性帯域の写真であり、第１の、Ｔ切替え状態（黒）にある表示装置全体を示す。 従来の設計によるＢｉＮｅｍ表示装置の活性帯域の写真であり、第２の、Ｕ切替え状態（白）にある同じ表示装置を示す。 ＢｉＮｅｍ装置の弱いアンカリング層上のラビングによって引き起こされた、活性帯域の縁部におけるアンカリング特性の乱れを概略的に示す。 本発明の基礎となる原理を概略的に示し、活性帯域に沿った非活性帯域にパターンを加えることからなる。 ラビング方向に垂直な活性帯域の両側に配置された、本発明による「中性」パターン（本明細書ではＩＴＯ）の、表示装置の２枚のプレートそれぞれの平面図である。 ラビング方向に垂直な活性帯域の両側に配置された、本発明による「中性」パターン（本明細書ではＩＴＯ）の、表示装置の２枚のプレートそれぞれの平面図である。 活性帯域に沿って位置する非活性帯域の縁部全周に配置された、本発明によるかかる「中性」パターン（本明細書ではＩＴＯ）の変形形態を、表示装置の２枚のプレートについてそれぞれ示す。 活性帯域に沿って位置する非活性帯域の縁部全周に配置された、本発明によるかかる「中性」パターン（本明細書ではＩＴＯ）の変形形態を、表示装置の２枚のプレートについてそれぞれ示す。 個々の小タイルに分割された、本発明による「中性」パターン（本明細書ではＩＴＯ）の別の変形形態を、表示装置の２枚のプレートについてそれぞれ示す。 個々の小タイルに分割された、本発明による「中性」パターン（本明細書ではＩＴＯ）の別の変形形態を、表示装置の２枚のプレートについてそれぞれ示す。 本発明による表示装置プレートの活性帯域の一縁部の拡大図であり、より正確には、活性帯域に沿った非活性帯域にある「中性」パターン（本明細書ではＩＴＯ）の高密度タイリング（ｔｉｌｉｎｇ）を示す。 「中性」パターン（本明細書ではＩＴＯ）の２つのシリーズをそれぞれ示し、これらのパターンは、セル封止のために２枚のプレートが互いに向き合った後、厳密に（ｓｔｒｉｃｔｌｙ）重ね合わせることが可能である。 「中性」パターン（本明細書ではＩＴＯ）の２つのシリーズをそれぞれ示し、これらのパターンは、セル封止のために２枚のプレートが互いに向き合った後、厳密に（ｓｔｒｉｃｔｌｙ）重ね合わせることが可能である。 本発明によるＢｉＮｅｍ表示装置の活性帯域の写真であり、活性領域が、全ての画素をＴ状態（オフすなわち黒状態）に切り替えるための電気信号を受け取った後の表示装置の活性帯域を示す。 本発明によるＢｉＮｅｍ表示装置の活性帯域の写真であり、活性領域が、全ての画素をＵ状態（オンすなわち白状態）に切り替えるための電気信号を受け取った後の表示装置の同じ活性帯域を示す。

符号の説明

１０、２０ 基板
１２、２２ 電極
１４、２４ アンカリング層
２０ 液晶分子層
４０ ラビング方向
６２ 非活性帯域
６４ 活性帯域
１２０ パターン

Claims (26)

1. それぞれの電極（１２、２２）が取り付けられ、且つ液晶分子層（３０）の両側に配置された２枚の基板（１０、２０）を有し、前記２枚の基板（１０、２０）の少なくとも一方に設けられた前記電極が、剪断破壊が起こり、前記２枚の基板の間の流体力学的結合による、ねじれが約±１８０°異なる２つの液晶分子テクスチャ間の切替え動作を可能とする弱い天頂アンカリングを形成するアンカリング層（１４、２４）で被覆された液晶表示装置であって、前記２枚の基板（１０、２０）の少なくとも一方上に、前記電極（１２、２２）の厚さと少なくともほぼ同じ厚さを有し、且つ前記アンカリング層（１４、２４）に対して、前記電極（１２、２２）の接着特性とほぼ同一の接着特性を有するパターン（１２０）を含み、前記パターン（１２０）が、前記表示装置のアドレッシングに寄与せず、且つ、前記表示装置の、活性帯域（６４）に沿った非活性帯域（６２）に、活性帯域（６４）の少なくとも両側で、ラビング方向（４０）と、前記ラビング方向に平行な流体力学的流動方向とに垂直に配置されることを特徴とする、液晶表示装置。
2. 前記パターン（１２０）が、前記表示装置の前記電極（１２、２２）を構成するのに使用される材料と同じ材料から構成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記パターン（１２０）が、弱い天頂アンカリング・エネルギーを生成するアンカリング層（１４）を有する基板（１０）上に設けられることを特徴とする、請求項１又は２のいずれかに記載の装置。
4. 前記パターン（１２０）が、前記２枚の基板（１０、２０）上に設けられることを特徴とする、請求項１乃至３の一項に記載の装置。
5. 前記基板（１０、２０）の少なくとも一方上に、前記液晶分子のアンカリング用のリソースを含み、前記リソースが、前記基板（１０、２０）上にそれぞれ配置された電極（１２、２２）間に適当な電界を印加すると、剪断破壊が起こることを可能とすることを特徴とする、請求項１乃至４の少なくとも一項に記載の装置。
6. 電界がない状態において、前記液晶分子の２つの安定状態を形成するリソースを含むことを特徴とする、請求項１乃至５の一項に記載の装置。
7. 前記液晶表示装置が、２つの液晶分子テクスチャを使用し、その一方が一様又は僅かにねじれており、従って前記分子は互いに少なくともほぼ平行であり、その他方が、約±１８０°のねじれで前者とは異なることを特徴とする、請求項１乃至６の一項に記載の装置。
8. セルの厚さｄと、前記液晶分子の自然発生的なピッチｐ_０との比率が、０．２５±０．１にほぼ等しいことを特徴とする、請求項１乃至７の一項に記載の装置。
9. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）が、電気的に絶縁されることを特徴とする、請求項１乃至８の一項に記載の装置。
10. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）が、活性帯域（６４）の縁部全周に配置されることを特徴とする、請求項１乃至９の一項に記載の装置。
11. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）が、切れ目のないパターンで形成されることを特徴とする、請求項１乃至１０の一項に記載の装置。
12. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）が分割されることを特徴とする、請求項１乃至１１の一項に記載の装置。
13. 前記パターン（１２０）を互いに分離する間隔が、１〜５００μｍの間であり、最も好ましくは、５〜５０μｍの間であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）が、タイル化されたパターンで形成されることを特徴とする、請求項１乃至１３の一項に記載の装置。
15. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）が、少なくとも部分的に、相互にほぼ同一の幾何形状を有するタイル化されたパターンで形成されることを特徴とする、請求項１乃至１４の一項に記載の装置。
16. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）が、少なくとも部分的に、多様な形状のタイル化されたパターンで形成されることを特徴とする、請求項１乃至１４の一項に記載の装置。
17. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）が、非常に高密度であるタイル化されたパターンで形成されることを特徴とする、請求項１乃至１６の一項に記載の装置。
18. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）が、前記活性帯域（６４）に形成された前記電極（１２）の輪郭に嵌合するように成形されることを特徴とする、請求項１乃至１７の一項に記載の装置。
19. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）と、前記活性電極（１２）とを分離する間隔（ｄ１）が、これらの導電領域（２０）間に求められる電気的絶縁を保証する最小幅まで低減されることを特徴とする、請求項１乃至１８の一項に記載の装置。
20. 前記２枚の基板（１０、２０）のそれぞれが、前記表示装置の前記アドレッシングに寄与せず、且つ厳密に重ね合わせることが可能な前記パターン（１２０）をそれぞれ含むことを特徴とする、請求項１乃至１９の一項に記載の装置。
21. 前記表示装置の前記アドレッシングに寄与しない前記パターン（１２０）が、ＩＴＯで形成されることを特徴とする、請求項１乃至２０の一項に記載の装置。
22. マルチプレクス・受動アドレッシング・リソースを含むことを特徴とする、請求項１乃至２１の一項に記載の装置。
23. 直接的受動アドレッシング・リソースを含むことを特徴とする、請求項１乃至２１の一項に記載の装置。
24. 能動アドレッシング・リソースを含むことを特徴とする、請求項１乃至２１の一項に記載の装置。
25. 前記パターン（１２０）と、隣接する活性電極活性体（１２）とを分離する前記間隔（ｄ１）が、２〜５００μｍの間、最も好ましくは５〜５０μｍの間であることを特徴とする、請求項１乃至２４の一項に記載の装置。
26. 前記パターン（１２０）の上部表面が、前記電極（１２、２２）の上部表面と少なくともほぼ同一平面となることを特徴とする、請求項１乃至２５の一項に記載の装置。

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