JP3874028B2 - 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

Description

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 reflective 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と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 cholesteric 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 Proc.，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 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、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（ＰＤＬＣ）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 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（liquid-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（transparent substrate）１８、透明導体２０，液晶型分子（liquid-crystal-type molecules）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（layered 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２４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２８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 tin 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９０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（stabilized 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 material）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 crystal 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-like）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１６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１２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２６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４２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３６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）、ウェーブ半田付け（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）前部フイルターが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ーエルシー（ＰＤＬＣ）又はカイラルネマチック液晶（chiral 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 color 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７０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（scattering）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。

Claims (12)

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、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”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. 前記アクチブ層はカラーの染料を含む請求項１に記載のデイスプレーパネル。
3. 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請求項１に記載のデイスプレーパネル。
4. 前記アクチブ層がピーデーエルシー(ＰＤＬＣ)材料を含む請求項１に記載のデイスプレーパネル。
5. 前記アクチブ層がカイラルネマチック液晶材料を含む請求項１に記載のデイスプレーパネル。
6. 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請求項１に記載のデイスプレーパネル。
7. 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を有する請求項４に記載のデイスプレーパネル。
8. 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を含む請求項１に記載のデイスプレーパネル。
9. 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請求項１に記載のデイスプレーパネル。
10. 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請求項１に記載のデイスプレーパネル。
11. 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つに対応している請求項１０に記載のデイスプレーパネル。
12. 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請求項１に記載のデイスプレーパネル。

Images