JPH10508951A - 外部マトリクス駆動ｌｃｄ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 新しい種類のマトリクス駆動ＬＣＤで、外部マトリクス駆動ＬＣＤ（ＯＡＭ−ＬＣＤ）がＬＣＤ基盤の外側表面にマトリクス駆動部を配置することにより形成される。各駆動要素は、ＬＣＤセルの関連するドット電極に細い導線で接続されており、その導線は基盤の中に隠されている。このＯＡＭ−ＬＣＤは、巨大スクリーンＬＣＤを可能にするだけではなく、製造も容易にするものである。前記ＯＡＭ−ＬＣＤは、透過ＬＣまたは拡散ＬＣでありえる。この新しいＯＡＭ−ＬＣＤは、大型スクリーンの壁掛けテレビの製造とか室内および屋外用の巨大スクリーンのモザイクビデオディスプレイに使用できる。ＯＡＭ−ＬＣＤは高い輝度，高い効率，良い色特性，長寿命，安価で、特に、例えば直射日光等の明るい環境照明下での高いコントラストの特性を含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称： 外部マトリクス駆動ＬＣＤ発明の背景： マトリクス駆動ＬＣＤ（ＡＭ−ＬＣＤ）は、薄膜トランジスタＬＣＤ（ＴＦＴ −ＬＣＤ）や薄膜ダイオードＬＣＤ（ＴＦＤ−ＬＣＤ）を含むのものであるが、 最近、フラットパネルカラービデオディスプレイの主要な技術となっている。従 来のＡＭ−ＬＣＤ、特にＴＦＴ−ＬＣＤは、ラップトップコンピューターやポケ ットカラーテレビに幅広く使用されている。 従来のＡＭ−ＬＣＤの駆動マトリクスは、多段マスクステップ真空技術を用い て、ＬＣＤセル基盤の内面に設置されている。この種のＡＭ−ＬＣＤは、内部マ トリクス駆動ＬＣＤ（ＩＡＭ−ＬＣＤ）と呼ばれている。 しかしながら、この従来のＡＭ−ＬＣＤには、いくつか大きな制限がある。例 えば、大画面（２０インチ〔＝５０．８ｃｍ〕以上）でＩＡＭ−ＬＣＤを使用す ることは困難で、その適応性は、それよりも小さな画面サイズにのみ限られてい る。さらに、ＩＡＭ−ＬＣＤは、駆動マトリクスの処理コストが高く、高額な資 本設備投資が必要となるため、製造することも困難で ある。そのうえ、ＩＡＭ−ＬＣＤ搭載の画面は、通常、色フィルタ，より小さな アパチャ，および偏光子の透過率が低いことで生じる低輝度や低効率などのいく つかの欠点を示している。発明の要約： しかしながら、前述の制限は、駆動マトリクスを、ＬＣＤ基盤の内面ではなく 、外面に設置することで解消される。その製品は、外部マトリクス駆動ＬＣＤ（ ＯＡＭ−ＬＣＤ）と呼ばれ、ＩＡＭ−ＬＣＤでは今まで得られなかった数々の魅 力的な特徴をもっている。簡潔に言うと、これらの特徴とは以下のものである。 （１）ＯＡＭ−ＬＣＤは、大画面ＬＣＤ（例えば２０インチ〔＝５０．８ｃｍ〕 から１０００インチ〔＝２５４０ｃｍ〕もしくはそれ以上）の製造に適している 。 （２）ＯＡＭ−ＬＣＤは、処理コストがより低く、単純な製造プロセスででき、 真空マスクステップをなくしたスクリーン印刷技術を用いることで、従来よりも 製造しやすくなり、結果的に欠陥製品がなくなることにつながる。 （３）ＯＡＭ−ＬＣＤは、直射日光などの明るい周囲照明のもとでも、高水準の 輝度および高いコントラスト特性をもつため、屋内や屋外の両方での応用に適し 、使用することが可能となる。 （４）ＯＡＭ−ＬＣＤは、色フィルタアレイや偏光子の必要性がないため、従来 よりも大きなアパチャを使用することが可能となることで、高水準の効率が得ら れる。そして、 （５）ＯＡＭ−ＬＣＤは、全てプラスチックで作られた画面を使用しており、特 に、大画面や超大画面の取扱いがより安全で容易なものとなる。 それ故に、本発明の目的は、前述したように、大画面用に適切に使用される特 徴をもつ外部マトリクス駆動ＬＣＤを提供することである。 本発明の１つの特徴は、ＬＣＤの製造を単純化し、大画面ＬＣＤを実現するこ とである。この目的を達成するために、駆動マトリクスはＬＣＤ基盤の外面上に 設置される。駆動マトリクスのそれぞれの能動素子は、基盤内に隠されている細 い導線を通して、近接したＬＣＤセル電極に接続される。駆動マトリクスは、ス クリーン印刷技術や従来の電極装置もしくはウェーハを用いて作られる。駆動マ トリクスは、ＬＣＤの特性を高める数々の高水準の特徴を示すことが可能となる 。さらにそれは、ＬＣＤの製造方法を簡単にする。 本発明の追加的特徴は、透過ＬＣ（「ＴＯＡＭ−ＬＣＤ」）もしくは拡散ＬＣ （「ＳＯＡＭ−ＬＣＤ」）のいずれかを使用することが可能なＯＡＭ−ＬＣＤを 提供することである。また、ＯＡＭ−ＬＣＤは、反射 ＬＣＤ（ＲＯＡＭ−ＬＣＤ）もしくは透過ＬＣＤとしても作られる。それ故に、 従来のＡＭ−ＬＣＤを含んだマトリクス駆動ＬＣＤを説明するために、以下に分 類する。 本発明の他の特徴は、フルカラーの壁掛けテレビにも応用できることである。 この種のテレビは、一般的に比較的大きな画面（２０インチ〔＝５０．８ｃｍ〕 以上）が必要とされる。しかしながら、小さいサイズの画面にのみ使用可能な従 来のＡＭ−ＬＣＤは、いくつかの技術的かつ財政上の制限があるため、大画面用 に使用することは難しいことから、その使用は適切ではない。本発明により記述 されたＯＡＭ−ＬＣＤの開発により、大画面（２０インチ〔＝５０．８ｃｍ〕以 上）が実現可能になる。 しかし、本発明の他の特徴は、モザイク大画面や超ビデオ大画面にも応用でき ることである。それは、直射日光のもとでも、非常に高い水準の輝度およびコン トラストを得られる。 本発明のさらなる特徴は、高速ＬＣＤにも応用できることである。外部駆動マ トリクスが、より高水準の作動電圧（例えば５から５００ボルトもしくはそれ以 上）に耐性である従来の電極装置を用いて組み立てられるので、高速ＬＣＤはビ デオ応答時間を得ることがより容易になる。 しかし、本発明の他の特徴は、特に明るい周囲照明の下で、微量消費電力の反 射ＯＡＭ−ＬＣＤにも応用されることである。反射ＯＡＭ−ＬＣＤはまた、マル チカラーやフルカラーディスプレイにも使用可能である。図面の簡単な説明： 図１は、従来のＡＭ−ＬＣＤの断面図である。 図２は、本発明の透過ＯＡＭ−ＬＣＤの断面図である。 図３は、反射ＯＡＭ−ＬＣＤの断面図である。 図４は、図３で図示された反射ＯＡＭ−ＬＣＤの異なるタイプの断面図である 。 図５は、拡散ＯＡＭ−ＬＣＤの断面図である。 図６は、モザイク大画面ＯＡＭ−ＬＣＤの断面図である。 図７は、図５で図示された拡散ＯＡＭ−ＬＣＤの異なるタイプの断面図である 。 図８は、反射ＯＡＭ−ＰＤＬＣＤの断面図である。 図９は、異なるタイプの拡散ＯＡＭ−ＬＣＤの略図である。好適な実施形態の詳細な説明： 比較および説明をするために、先行技術であるＡＭ−ＬＣＤの断面図が図１に 記されている。１０１は、ＬＣＤの透明な面板である。１０２は、透明な電極で ある。１０３は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のフィルタアレイである。１０ ４は、ブラックマトリクスである。１０２，１０３，１０４は、面板１０１の内 面に設置される。１０５は、ＬＣ層である。１０６はＬＣＤの背板である。１０ ７は、背板１０６の内面に設置されるＬＣＤを動かす駆動マトリクス（ＡＭ）で ある。駆動マトリクスは、非晶質シリコンＴＦＴ，多結晶シリコンＴＦＴ，カド ミウムセレンＴＦＴのような、ＴＦＴアレイもしくはＭＩＭダイオード，非晶質 シリコンダイオードのようなＴＦＴアレイである。１０８は、ＬＣＤセルの背面 の透明電極である。 １０９および１１０は偏光子である。 図１に示されているように、駆動マトリクス１０７は、基盤の内面に設置され 、かくして、内部マトリクス駆動ＬＣＤ（ＩＡＭ−ＬＣＤ）と呼ばれる。 図２を参照すると、本発明の透過ＯＡＭ−ＬＣＤの断面図が示されている。２ ０１は、透明な面基盤である。２０２は、面基盤の内面に設置された透明電極で ある。２０３は、ブラックマトリクスである。２０４は、ＬＣ層である。２０５ は、ＬＣＤの背基盤である。背基盤２０５の内面上に、透明な電極アレイ２０６ が分離して設置されている。前記の分離された電極アレイ２０６および前記電極 ２０２が、ディスプレイマトリクスを形成する。前記背基盤の外面上に、外部駆 動マトリクス２０７と一連の導線２０８が設置されている。外部駆動マトリクス ２０７および導線２０８は、それぞれ近接して置かれている。外部駆動マトリク ス２０７は、トランジスタ，ダイオード，厚膜回路，薄膜回路，もしくはハイブ リッド回路を含む。導線２０８は、一連の隠された細い導線２０９を形成するた めに、背基盤の外面から背基盤の内部へと延びている。それぞれの細い導線２０ ９は、２つの接続端をもつ。接続端の１つは、近接する透明なドット電極２０６ に接続されており、また、他端は、導線２０８と接続し、それを通して細い導線 は外部駆動マトリクス２０７と 接続状態になる。２１０および２１１は、偏光子である。 細い導線２０９および外部駆動マトリクス２０７の接続の高い信頼度を得るた めに、ある程度多くの細い導線が、それぞれのドット電極２０６用に使用される 。 外部駆動マトリクス２０７が背基盤２０５の外側に配置されているので、高品 質の構成要素、例えば１５から５００ボルトのような高い作動電圧、およびある 程度のハイスピード構成要素をＬＣＤに組み入れることで、ＬＣＤの高速応答時 間（例えばビデオ速度）が得られる。 次に図３には、反射ＯＡＭ−ＬＣＤの断面図が示されている。３０１は、ＬＣ Ｄの透明な面基盤である。３０２は、面基盤３０１上に設置された透明な電極で ある。３０３は、面基盤上に形成されたブラックマトリクスである。３０４は、 ＬＣ層である。３０５は、ＬＣＤの背基盤である。背基盤３０５の内面上には、 引き離された反射ドット電極アレイ３０６が設置されている。前記の分離された 電極アレイ３０６および透明な電極３０２はディスプレイマトリクスを形成する 。外面には、外部駆動マトリクス３０７および一連の導線３０８が設置されてい る。背基盤内に、一連の細い導線３０９は隠されている。それぞれの細い導線３ ０９は、２つの接続端をもつ。そのうちの１つは、近接 の反射ドット電極３０６の１つに接続され、他方は導線３０８の１つに接続され 、それを通して、細い導線は外部駆動マトリクス３０７と接続状態になる。３１ ０は、偏光子である。 マトリクス駆動回路および導線を設置するために、印刷配線基盤（ＰＣＢ）の 単層もしくは多層は背基盤３０５の外面上で使用される。 図４に関して、図３で示されている物の変形である反射ＯＡＭ−ＬＣＤの断面 図が示されている。４０１は、ＬＣＤの透明な面基盤である。４０２は、面基盤 ４０１の内面に設置された透明電極である。４０３は、ブラックマトリクスであ る。４０４は、ＬＣ層である。４０５は、ＬＣＤの背基盤である。背基盤４０５ の内面上には、引き離された透明なドット電極アレイ４０６が設置されている。 前記の分離された電極アレイ４０６および前記の透明な電極４０２は、ディスプ レイマトリクスを形成する。背基盤４０５の外面上に、外部駆動マトリクス４０ ７および一連の導線４０８が設置されている。外部駆動マトリクス４０７および 導線４０８は、ドット電極４０６間の隙間に位置する。背基盤４０５内に、一連 の細い導線４０９が隠されている。それぞれの細い導線４０９は２つの終端を持 っており、そのうちの１つは、ドット電極４０６と接続しており、他端は、導線 ４０８に接続され、そして外 部駆動マトリクス４０７に接続された状態になる。４１０は反射板であり、その 内面上には、白黒画面を形成するために高反射材でコートされている。単色蛍光 材もしくはカラー蛍光材が反射板４１０の内面にコートされていれば、単色画面 もしくはマルチカラーやフルカラー画面が得られるのである。４１１は偏光子で ある。 図５は、拡散ＯＡＭ−ＬＣＤの断面図である。５０１は、一連の平行光５０２ を発光するための平行光バックライトである。５０３は、一連の等間隔に配置さ れた焦点レンズを持つ焦点レンズ配列板である。５０４は、例えばＰＤＬＣＤ（ 高分子分散ＬＣＤ）、（もしくはＬＣＰＣ（液晶と高分子合成物）、ＮＣＰＴ（ ネマチックおよびコレステリック状態の位相転位）そして、ＰＮＬＣ（高分子ネ ットワークＬＣＤ）等）、ＯＡＭ−ＰＤＬＣＤと呼ばれる、拡散ＬＣＤである。 バックライト５０１からの平行光５０２は、焦点レンズ５０３によりＬＣＤ基盤 ５０６の外面５０５上に集束する。背基盤５０６の内面上に、分離した透明な電 極アレイ５０７が配置されている。背基盤５０６の外面上に、一連の導線５０８ および外部駆動マトリクス５０９が設置されている。５１０は、焦点間に焦点レ ンズ板５０３に形成されている一連の室であり、駆動マトリクス５０９の構成部 分を保持する。焦点の点が 微小なため、焦点間にある背基盤５０６のほとんどの外面部分は、外部駆動マト リクスおよび導線の構成部分を設置するために使用され、そのため、高作動電圧 や高速装置のような高品質の構成部分および装置は、ＬＣＤの高品質性かつ高速 応答時間を得るために使用される。例えば、５から５００ボルトの作動電圧を使 用することで、ＬＣＤ応答時間のビデオ速度応答速度が得られる。背板５０６内 に、一連の細い導線５１１が隠された状態になっている。それぞれの細い導線は ２つの終端を持っており、そのうちの１つは、近接して分離された電極５０７に 接続されており、他端は、導線５０８に接続されて、外部駆動マトリクス５０９ につながる。５１２は、ＬＣＤの別の基盤である。５１３は、基盤５１２上に設 置された透明電極である。前記透明電極５１３と前記分離電極アレイ５０７は、 ディスプレイマトリクスを形成する。５１４はＬＣ層である。５１５は投影レン ズ板であり、ＬＣＤ５０４の前面に配置された一連の投影レンズをもつ。５１７ はアパチャ配列板であり、投影レンズ板５１５の前面に配置された一連のアパチ ャをもつ。５１８は面板であり、ホログラフィフィルムかレンズアレイもしくは その両方のような光学的構造をもっており、視角および出力光５２０の方向を調 整したり、高いコントラスト画像を得るために使用される。アパチャは、同光軸 で近接の投影レンズ、焦点レンズそして分離されたドット電極を一直線にする。 オンにすると、作動電圧がＬＣＤにかかる。ＬＣＤは、透明な状態に変化する 。バックライト５０１からの光５０２は、円滑にＬＣＤを通り、投影レンズアレ イ５１５に達し、ブラックアパチャ配列板５１７にあるアパチャ５１６に集束す る。この場合、光は円滑にアパチャ５１６を通り、面板５１８に進む。以上がデ ィスプレイがオンの状態である。 オフになると、作動電圧がＬＣＤ５０４にかかる。ＬＣＤは拡散状態に変化す る。入射光は、５１９に示されているように、ＬＣＤにより拡散される。この場 合、拡散光のほとんどの部分は、ブラックアパチャ板に吸収され、そして唯一小 さな部分だけが小さいアパチャ５１６を通り、面板５１８から出力される。一方 で、周囲照明から面板５１８への入射光は、ブラックアパチャ配列板５１７によ り全て吸収され、入射光の微小部分だけが小さなアパチャ５１６を通り、ＬＣＤ でさらに反射され、面板５１８から出力される前に再度小さなアパチャを通る。 それ故に、この過程はディスプレイの背後輝度を非常に低くし、特に、直射日光 のような高い周囲照明のもとでも、コントラストを非常に高く維持する。さらに 、ブラックアパチャ板５１７は、紫外線光を含む入射光を吸収することで、ＬＣ Ｄの寿命を長くする。 このＯＡＭ−ＬＣＤのコントラストもまたＬＣＤの光学的な特徴やディスプレ イの光学的システムに依存している。高水準なコントラストを得るためには、オ ン状態のＬＣＤの透過率は高くなければならないし、オフ状態のＬＣＤの拡散効 果は、大きい（大きな拡散角）ものでなければならず、そしてそれによりバック ライトからの光の高い平行度が得られる。この目的を達成するために、前記光学 システムにより光がオン状態のＬＣＤを通り、微小点に集束され、円滑に小さな アパチャ５１６を通らなければならない。アパチャ５１６は、ピクセルピッチの ２分の１から１００分の１の範囲で、可能な限り小さいものである。ＬＣＤとア パチャ間の距離ｄはピクセルピッチの１０分の１から１００倍までの範囲でより 大きなものである。 高いコントラストを得るために、黒色素がＬＣ部材に混合される。ＬＣＤがオ フ状態（拡散状態）のとき、ＬＣ層は黒色素のために暗くなることで、オフ状態 の背後輝度は下がる。 例えばＰＤＬＣＤのようなＬＣＤは、アナロジー変調（例えばアナロジー変調 方法等）を行うことが可能である。この場合、ＬＣＤの透過率および出力光の強 度は、データ信号に依存している。 平行光バックライト５０１は、点光源，放物面反射 器もしくは楕円鏡やフレネルレンズもしくはレンズ板のいずれか一方かその両方 、そして赤外線、紫外線吸収板を含む。平行光バックライト５０１はさらに、線 光源，放物面筒反射器もしくは楕円筒鏡やフレネルレンズもしくはレンズ板のい ずれか一方かその両方を含む。線光源は、冷陰極もしくは熱陰極の蛍光灯である 。好ましくは、アパチャ板のアパチャは一連のスリットである。これらのスリッ トは線光源に平行である。一つのディスプレイ装置には、ひとつ以上のそのよう なバックライトがある。 さらに、点光源および線光源は、Ｒ，Ｇ，Ｂカラー点光源やＲ，Ｇ，Ｂ線光源 のいずれか一方かその両方を含んでおり、ディスプレイ信号に応じて、赤，緑， 青のパルス光を連続して発生する装置で調整することができ、結果として、カラ ーフィルタなしでフルカラー画像を得ることができる。 平行光バックライト５０１は、反射器，拡散器，そしてホログラフィフィルム もしくは光ファイバ板とともに、いくつかの熱陰極か冷陰極の蛍光灯のような拡 散光源も含む。拡散器からの拡散光は、ホログラフィフィルムか光ファイバプレ ートを通って平行光に変わることができる。 さらに、画像に一定な輝度をもたせるために、もしバックライトがいくつかの 光源で構成されるならば、 輝度を一定に調整するための輝度自動調整回路がある。 図６は、拡散ＯＡＭ−ＬＣＤ、例えばＰＤＬＣＤで作られたモザイク大画面デ ィスプレイの断面図である。６０１は、バックライトからの平行光である。６０ ２は焦点レンズアレイである。６０３はＰＤＬＣＤである。６０４は投影レンズ 配列板である。６０５はブラックアパチャ配列板である。６０６はディスプレイ の面板である。 平行光６０１は、焦点レンズ６０２により屈折され、ＰＤＬＣＤ６０３の透明 な背基盤６１０の外面６０９に集束する。６１１は、背基盤６１０の内面に置か れた分離された電極アレイである。６１２は、ＰＤＬＣＤの別の透明な基盤であ る。６１３は、他の基盤６１２の内面に置かれた透明電極である。電極６１３は 、一連の平行電極帯を含む。電極６１３および分離された電極アレイ６１１は、 ディスプレイマトリクスを形成する。６１４は、ＰＤＬＣ層である。 背基盤６１０内には、一連の細い導線６１５が隠されている。それぞれの細い 導線６１５は、２つの接続端を持っており、そのうちの一つは、近接に分離され た透明な電極６１１に接続されており、他方は、背基盤６１０の外面に設置され た導線６１６に接続されて、外部駆動マトリクス６１７につながる。外部駆動マ トリクス６１７は、ダイオード，トランジスタ，厚膜回 路，薄膜回路もしくはハイブリッド回路を含む。 入射光６０１が背基盤６１０の外面６０９に集束するので、基盤の外面部分の ほとんどは、導線６１６を配置し、マトリクス駆動構成部分を設置するために使 用され、そして、集束レンズ配列板６０２は、マトリクス駆動構成部分を保持す るために、一連の室６１８をつくる。 ＰＤＬＣＤがオン状態のとき、平行入射光６０１は、焦点レンズ６０２，ＰＤ ＬＣＤ６０３，投影レンズ６０４，そしてアパチャ６０５を通り、６１９に示さ れている面板６０６から出力する。ＰＤＬＣＤがオフの状態のとき、入射光６０ １は、ＰＤＬＣＤ６０３により拡散され、ブラックアパチャ板６０５により吸収 される。 超大画面ディスプレイには、画面は多数のモザイクディスプレイタイル６０８ により組み立てられる。タイル間には、組立用のギャップ６０７が設けられてい る。この点で、アパチャ板６０５および面板６０６は、タイルと同様の方法で、 別々に組み立てられるか、その代わり、それらは６０５や６０６のように図６で 示された一つの画面用の連続した構造として組み立てられる。 カラーディスプレイでは、Ｒ，Ｇ，Ｂカラーフィルタ配列はＬＣＤ基盤の内面 もしくは外面上か、焦点レ ンズ配列板，投影レンズ配列板，アパチャ板上に配置され、マルチカラーもしく はフルカラー画像を表示する。 カラーディスプレイでは、Ｒ，Ｇ，Ｂカラー連続パルスバックライトも使用さ れる。この場合、ビデオ信号はＲ，Ｇ，Ｂの３つのサブフィールドに分けられ、 そしてＬＣＤはいくつかのグループに分けられ、それぞれのグループはある一定 の数のラインを持つ。ＬＣＤはラインごとに処理される。ライン配列のグループ がアドレスされ、そして、前記グループのＬＣＤセルの透過率が飽和状態に達し たとき、Ｒ（もしくはＧかＢであり、サブフィールドの信号色による）バックラ イトは光を放ち、赤いサブフィールド画像を表示する。このようにして、サブフ ィールドは、グループごとにアドレスされ、終了する。一つのサブフィールドの アドレスが全て終了したとき、フルカラー画像を表示するために、次のサブフィ ールドのアドレスおよびバックライトの閃光を始めて、それを繰り返す。この場 合、色フィルタは必要とされない。このようなＬＣＤは、高水準の輝度および効 率をもつ。 図７は、異なる拡散ＯＡＭ−ＬＣＤの断面図であり、一つのレンズのみが、レ ンズ装置とよばれる一つの画像ドット用に使用される。７０１は、バックライト ７０２からの平行光である。７０３は、焦点レンズ板で ある。７０４は、ＰＤＬＣＤのような拡散ＬＣＤである。７０５は、ＬＣＤの透 明な背基盤である。７０６は、背基盤７０５の内面に設置された一連の透明電極 である。７０７はＬＣ層である。７０８はＬＣＤの透明な面基盤である。７０９ は、面基盤７０８の内面に設置された分離された透明な電極アレイである。前記 分離電極アレイ７０９および透明電極７０６は、ディスプレイマトリクスを形成 する。７１０は、一連のアパチャ７１１をもつブラックアパチャ配列板である。 バックライト７０２からの平行ビーム７０１は、焦点レンズ７０３によりＬＣＤ の面基盤７０８の外面に集束する。ＬＣＤの面基盤７０８内に、一連の細い導線 ７１２が隠されている。それぞれの細い導線７１２は、２つの接続端をもってお り、そのうちの１つは、近接して分離された電極７０９と接続されており、他方 は導線７１３に接続されて、外部駆動マトリクス７１４につながる。７１５は、 焦点間でアパチャ板７１０上に形成された一連の室であり、外部駆動マトリクス ７１４の構成部分を保持する。７１６はディスプレイの面板である。ディスプレ イの構造を単純化するために、面板７１６は使用されていない。この場合、ブラ ックアパチャ板７１０はディスプレイの面板でもある。この装置の構造は大変簡 単なものであり、一つの画像ドットに一つのレンズしかないので、単一レンズ 装置と呼ぶことができる。 図８は、反射ＯＡＭ−ＬＣＤの断面図である。８０１は、ディスプレイの面板 である。８０２は、面基盤８０１の内面に設置された透明電極である。８０３は 、ブラックマトリクスである。８０４はＰＤＬＣ層である。８０５は背基盤であ る。背基盤８０５の内面には、一連の分離された反射電極８０６が配置されてい る。前記分離電極と透明電極８０２は、ディスプレイマトリクスを形成する。背 基盤８０５内に、一連の細い導線８０７が隠されている。背基盤８０５の外面に 、導線板８０８が設置されている。前記板８０８は、単層か多層のＰＣＢである 。８０９は、ＰＣＢ８０８の外部に設置された外部駆動マトリクスである。それ は、リード板８０８や細い導線８０７を通して、近接して分離された電極８０６ に接続され、ＬＣＤを駆動する。 コントラストを高めるために、高反射部材か蛍光部材の層は、反射電極８０６ の表面に設置される。ある異なったカラー蛍光部材が使用された場合、マルチカ ラーかフルカラーディスプレイが得られる。さらに、反射電極は黒電極でもある 。この場合、ＰＤＬＣＤが透明な状態であるとき、ディスプレイは黒であり、Ｐ ＤＬＣＤが拡散状態であるとき、ディスプレイは白である。それは、黒と白画像 の両方を表示することもできる。 図９は、異なる拡散ＯＡＭ−ＬＣＤの断面図であり、一つのライン画像ドット は、一つのライン光源をもつ。図９は、フルカラーディスプレイを示す。９０１ はバックライトである。９０２は、楕円筒鏡もしくは放物面筒反射器である。９ ０３は、Ｒ，Ｇ，Ｂ線光源であり、例えば、楕円か放物状の焦点に設置された、 熱陰極か冷陰極の蛍光灯である。９０４は、楕円鏡による光源の画像である。９ ０５は、焦点レンズアレイ９０６をもつ焦点レンズ板である。９０７は拡散ＬＣ Ｄ、例えばＰＤＬＣＤである。９０８は、ＬＣＤの背基盤である。９０９は、前 記背基盤の内面に設置された一連の透明電極である。９１０は、ＬＣ層である。 ９１１は、ＬＣＤの面基盤である。９１２は、前記面基盤の内面に設置された分 離された透明な電極アレイである。前記分離電極アレイ９１２および透明電極９ ０９は、ディスプレイマトリクスを形成する。９１３は、アパチャアレイ９１４ をもつブラックアパチャ板である。バックライト９０１からの入射光は、面基盤 ９１１の外面で集束する。９１５はディスプレイの面板であり、出力光９１６の 視角および方向を調整し、画像のコントラストを高くする光学構造をもつ。９１ ７は、焦点とＲ，Ｇ，Ｂのライングループとの間の面基盤９１１の外面に設置さ れた一連の導線である。９１８は、焦点もしくはＲ，Ｇ，Ｂライングループの間 の面基盤 ９１１の外面上に設置された外部駆動マトリクスであり、導線９１７に接続され ている。９１９は、面基盤９１１に隠されている一連の細い導線である。それぞ れの細い導線９１９は、２つの接続端を持っており、そのうちの一つは、近接に 分離された電極に接続され、他端は、導線９１７に接続されて、外部駆動マトリ クス９１８につながる。９２０は、Ｒ，Ｇ，Ｂのライングループか焦点近接ＬＣ Ｄのいずれか一方もしくは両方の間のブラックアパチャ板９１３にある一連の室 である。この構造は、超大画面モザイクディスプレイ装置を作る際に使用される 。 図５の５０３，図６の６０２，図７の７０３，図９の９０６にある前記焦点レ ンズ、および図５の５１５，図６の６０４にある前記投影レンズはそれぞれ、高 い光学特性を持ったディスプレイ装置を得るために、２つ以上のレンズを含む。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フアング、シ アメリカ合衆国、95131、カリフォルニア 州 サン ホセ、シホング ドライブ 1516 (72)発明者 ゲ、シャオキン 中華人民共和国、310007、ハンザウ、64− 30 ハングダ ロード、ビルディング28、 ハングダ シンカム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置（ＯＡＭ−ＬＣＤ）であって： 第１および第２の透明基盤であり，互いに平行に間隔を保って配置され，前記 ２つの基盤はそれぞれ互いに対面する内面および外面を持ち，前記各基盤の外面 はその内面に対して外面にある第１および第２の透明基盤と； 前記２つの基盤の間の液晶（ＬＣ）層と； 前記第１の基盤の内面と前記ＬＣ層間にあり１またはそれ以上の透明電極の第 １のアレイと； 前記ＬＣ層と前記第２の基盤の内面間にあり第２の分離されて設けられた電極 アレイであって，前記一方または双方がディスプレイマトリクスを形成する第２ の分離されている電極アレイと； 前記第２の基盤の外面または近接して設けられているマトリクス駆動回路と； 前記第２のアレイの少なくともいくつかの電極を前記マトリクス駆動回路に電 気的に接続する手段と； 前記マトリクス駆動回路により前記ＬＣＤを駆動するために前記２つのアレイ に電圧を印加する手段と； を含む外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ２．請求項１記載の装置において、 前記電気的接続手段は、導線を含み少なくとも前記導線のいくつかの各々は前記 第２のアレイ中の対応する電極に接続されている外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置 。 ３．請求項１記載の装置において、 前記第２のアレイはドット電極のアレイである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ４．請求項１記載の装置において、 前記外部マトリクス駆動回路は５００ボルトまでの電圧で動作可能な回路素子を 含むものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ５．請求項１記載の装置において、 前記電気的接続手段は、第２のアレイと前記回路の電極を接続する単層または多 層の印刷配線基盤（ＰＣＢ）を含むものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ６．請求項１記載の装置において、 前記第１および第２の基盤は多色の、または全色のディスプレイを得るためのフ ィルターアレイを含むものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ７．請求項１記載の装置において、 第１または第２の基盤のいずれか一方または双方にはその外面にさらに偏光子を 含む外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ８．請求項１記載の装置において、 分離された電極は前記第２のアレイ反射表面をもつものである外部マトリクス駆 動ＬＣＤ装置。 ９．請求項８記載の装置において、 前記反射電極は、単色か多色か、Ｒ，Ｇ，Ｂの蛍光材料をもち、より高いコント ラストの単色か多色か全色のディスプレイをもつものである外部マトリクス駆動 ＬＣＤ装置。 １０．請求項１記載の装置において、 前記電極の第２のアレイは透明電極であり、 前記装置は入射光をＬＣ層の方へ反射するために第２の基盤の外表面に向かう反 射プレートをさらに含むものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 １１．請求項１記載の外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置において： 前記ＬＣ層は、前記供給手段が前記回路と前記２つの アレイに前記層にオン信号を供給するときに実質的に透明であり、 前記ＬＣ層は、前記供給手段が前記回路と前記２つのアレイに前記層にオフ信 号を供給するときに層中の光の散乱により実質的に不透明である散乱ＬＣＤであ る請求項１記載の装置において： 前記第１の基盤の外面に向けて平行光を入射する平行光バックライトと； ＬＣ層を介して前記バックライトからの光をコントロールするためのアパチャ のアレイをもつ黒色のアパチャ板と；および 前記バックライトと前記アパチャアレイ間に設けられた少なくともひとつの焦 点レンズアレイであり、一連の焦点合わせレンズをもち、各焦点合わせレンズは 前記バックライトから放出されてＬＣ層が透明なときにその層と前記回路によっ て妨げられない前記アパチャを介して入射された平行光を焦点合わせするための 一またはそれ以上のレンズを含む焦点レンズアレイと； を含む外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 １２．請求項１１記載の装置において、 視角と出力光の方向を調節してディスプレイ像の高い輝度とコントラストを得る ための光学特性を備える前記アパチャアレイプレートの前面に位置する面板をさ らに含む外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 １３．請求項１１記載の装置において、 前記データ信号にしたがって出力光の強度を変調するための手段をさらに含み、 オンとオフ状態を用いて前記出力像の表示をする外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置 。 １４．請求項１１記載の装置において、 前記レンズは前記の集束するレンズアレイによる一連の焦点を作るために前記第 ２基盤の外の表面の上または近接してバックライトから光を集束させる前記のレ ンズ装置。 １５．請求項１４記載の装置において、 前記回路は前記焦点合わせの点の間で前記第２の基盤の外側表面に素子をもつも のである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 １６．請求項１４記載の装置において、 さらに一連の焦点合わせレンズ群ををもつ第２の焦点合わせレンズアレイを含み 、前記第２のアレイの各々の焦点合わせレンズはそれらの焦点位置からのレンズ をアパチャに向かう経路に沿って焦点合わせをするものである外部マトリクス駆 動ＬＣＤ装置。 １７．請求項１４記載の装置において、 前記回路は前記第２の基盤の外側表面上に回路素子をもち、前記第１の基盤は焦 点合わせ点の間に一連の室を規定するものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置 。 １８．請求項１１記載の装置において、 前記回路は前記第２の基盤の外側表面に回路素子をもち、前記電気的接続手段は 接続導体をもち、各々の導体は前記第２の電極アレイ中に分離して設けられてい る電極に回路素子を接続するものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 １９．請求項１１記載の装置において、 前記第２の電極アレイは点の電極アレイを含むものであって、少なくともいくつ かの点電極の各々は像の点を表示するために焦点合わせレンズとアパチャの経路 に沿って位置合わせされているものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ２０．請求項１記載の装置において、 前記ＬＣＤは高分子が分散させられているＬＣＤ（「ＰＤＬＣＤ」）である外部 マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ２１．請求項２０記載の装置において、 前記ＬＣＤ層は前記ＬＣＤの拡散状態において散乱光の強度を減少させて、前記 装置のコントラストを増加させるための黒色の染料を含むものである外部マトリ クス駆動ＬＣＤ装置。 ２２．請求項１１記載の装置において、 前記面板はホログラフィのフィルムかレンズアレイを表示像の視角と出力光の方 向を調節することにより出力像のコントラストを高い水準に保つものである外部 マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ２３．請求項１記載の装置において、 背基盤または面基盤はその内面またはそこに配置された単色，多色またはＲ，Ｇ ，Ｂ色フィルタを含み、単色，多色または全色の表示を得るものである外部マト リクス駆動ＬＣＤ装置。 ２４．請求項１１記載の装置において、 前記平行光バックライトは拡散平面光源，およびホログラフィのフィルムを含み 前記拡散光を平行光に変換するものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ２５．請求項２４記載の装置において、 前記拡散平面光源はＲ，Ｇ，Ｂの冷陰極か熱陰極蛍光 ランプをもち、表示信号に応答して色フィルタを用いないで全色の像を得るため の赤、緑、および青のパルスを発生するものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装 置。 ２６．請求項１１記載の装置において、 前記平行光バックライトは前記拡散光を平行光に変換するための付加的な光ファ イバプレートを含む外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ２７．請求項１１記載の装置において、 前記アパチャは前記表示の像のコントラストを増加させるためにピクセルピッチ のうち１／１００から１／２の範囲のサイズがある外部マトリクス駆動ＬＣＤ装 置。 ２８．請求項１１記載の装置において、 前記拡散ＬＣＤと前記アパチャ間の距離は、前記表示の像のコントラストを増加 させるためにピクセルピッチのうち１／１０から１００倍である外部マトリクス 駆動ＬＣＤ装置。 ２９．請求項１記載の装置において、 前記外部駆動マトリクスは、トランジスタ，ダイオー ド，集積回路，厚膜回路，薄膜回路および、混成回路を含む通常の電子装置から 構成されている外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ３０．請求項１記載の装置において、 前記外部駆動マトリクスは、さらに高品質で高速度の部品類を用いて高速ＬＣＤ 応答を得るものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ３１．請求項１記載の装置において、 さらに複数の外部駆動マトリクスを含み、各々の前記複数の外部駆動マトリクス は対応する部分のＬＣＤを駆動するものである外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ３２．請求項３１記載の装置において、 複数の分離された基盤を含むものであって、前記複数の外部駆動マトリクスは前 記複数の分離された基盤に対応している外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ３３．請求項３１記載の装置において、 前記複数の外部駆動マトリクス回路の少なくともいくつかは、ダイオード，トラ ンジスタ，厚膜回路，薄膜回路か混成回路から構成される外部マトリクス駆動Ｌ ＣＤ装置。 ３４．請求項１記載の装置において、 前記装置は平行光バックライトを含むものであり、前記バックライトは高い強度 の点光源と一連の光ファイバを含み平行光を発生するものである外部マトリクス 駆動ＬＣＤ装置。 ３５．請求項１記載の装置において、 さらに、前記バックライトはいくつかの光源から構成されている平行光バックラ イトと輝度を均一にするための自動輝度調整回路を含む外部マトリクス駆動ＬＣ Ｄ装置。 ３６．請求項１記載の装置において、 前記装置はさらに平行光バックライトを含み、前記バックライトはさらにＲ，Ｇ ，Ｂの線光源を含み、各線光源はピクセル点の線に対応しており、巨大スクリー ンまたはモザイク超巨大スクリーンの像点の線を提供するものである外部マトリ クス駆動ＬＣＤ装置。 ３７．請求項１記載の装置において、 前記装置はさらに平行光バックライトと、 放物線または楕円の反射面およびまたはフレネルレンズかレンズプレートおよび 、赤外線および紫外線吸収板を含む外部マトリクス駆動ＬＣＤ装置。 ３８．請求項１記載の装置において、 前記装置はさらに平行光バックライトと、 放物線または楕円の反射面およびまたはフレネルレンズかレンズプレートおよび 、線光源に平行である一連のスリットアパチャを含む外部マトリクス駆動ＬＣＤ 装置。 ３９．色フィルタを用いることなく高い輝度で高い能率の色ディスプレイを達 成するために、線の群に分割されたＯＡＭ−ＬＣＤで、前記ＯＡＭ−ＬＣＤは前 記線群を駆動するための外部駆動マトリクス回路を外面にもつＯＡＭ−ＬＣＤと ； バックライトはＲＧＢ色の連続パルス光源装置； とを用いる方法において： （ａ）前記回路に電気信号を供給し、一つの群の中の各線の群を逐次アドレス して各線のＬＣＤセルの透過が飽和の状態を形成するステップと； （ｂ）Ｒ，ＧまたはＢの色の光を前記光源により発生させ，前記ＬＣＤセルの 前記透過が飽和の状態にあるときに線を介して通過させるステップと； （ｃ）前記Ｒ，ＧまたはＢの色の光の残りの二つの色の像を発生させるために 前記(a)および(b)のステップを繰り返すステップと；および （ｄ）全色の像を提供するために前記（ａ），（ｂ ），（ｃ）のステップを繰り返すステップと； を含む方法。 ４０．巨大スクリーンまたは超巨大スクリーンを組立るためのモザイクＯＡＭ −ＬＣＤ装置であって： 巨大スクリーンまたは超巨大スクリーンを組立るためのモザイクＯＡＭ−ＬＣ Ｄアレイであって各ＯＡＭ−ＬＣＤは： 平行光バックライトと； ＬＣ層，外部駆動マトリクスおよび前記ＬＣＤセルを駆動するための導線を含 むＬＣＤと； 一連の投影レンズ群をもち、各投影レンズ群は一以上のレンズを含む投影レン ズアレイと； 黒いアパチャアレイプレートであり、前記レンズは前記バックライトからの光 をＬＣセル方向で前記アパチャプレートアレイのアパチャに焦点合わせをする黒 いアパチャアレイプレートと； 前記アレイを巨大スクリーンまたは超巨大スクリーンに組立るための手段；と を含む モザイクＯＡＭ−ＬＣＤ装置。 ４１．請求項４０記載の装置において、 組立られたモザイクディスプレイのスクリーン用の面板をさらに含むモザイクＯ ＡＭ−ＬＣＤ装置。 ４２．請求項４０記載の装置において、 さらに、モザイクＯＡＭ−ＬＣＤのアレイは連続する面板または連続するアパチ ャプレートのいずれかまたは両方を共用するものであるモザイクＯＡＭ−ＬＣＤ 装置。