JP2008510196A - アドレス指定された領域のエッジに対する悪影響を排除することにより機能が高められた液晶ディスプレイ - Google Patents

Abstract

本発明は、それぞれに電極（１２，２２）が設けられ且つ液晶分子（３０）から成る層の両側に配置された２つの基板（１０，２０）と、電界が無いときに液晶分子の２つの安定状態を規定する手段とを備える液晶ディスプレイ装置に関する。本発明は、視覚化することが望まれる領域のパターンだけを見えるようにする透明領域（１２０）と、ディスプレイの表面の残りの部分、特に電極（１２，２２）によってアドレス指定されない領域を覆う不透明領域（１１０）と備えるマスク（１００）を含み、電極（１２，２２）は、それらのエッジがマスク（１００）の透明領域（１２０）の外側の領域に位置するように構成されており、基板（１０，２０）の少なくとも一方では、電極がブロック（２８）により形成され、各電極ブロック（２８）は、第１に多重化により接続された基本領域を互いに結合し、第２にマスク（１００）の不透明領域（１１０）の下側に位置された中間領域を互いに結合することで構成され、ブロックは、当該ブロック間の電気的絶縁を確保するために必要な狭い幅の中間領域（２８１）を除く全ての基板表面を覆っていることを特徴とする。

Description

本発明は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の分野に関する。

特に、本発明はネマチック液晶を有する双安定ディスプレイに関する。本発明は、２つの安定なテクスチャが約１８０°のねじれ角だけ異なる、固定状態が崩れるネマチック液晶を有する双安定ディスプレイにおいて、特定の用途を見出す。

（本発明の目的）
本発明の目的は、双安定ディスプレイ装置の性能を高めることであり、特に、幾つかの既知のディスプレイにおけるアドレス指定された領域のエッジに現れる幾つかの視覚的悪影響を排除することである。

標準的な従来技術のＬＣＤ技術（ＴＮタイプ）
ＴＮスクリーンの機能モード：
図１を参照しながら、この機能モードについて簡単に説明する。図１では２つの基板１０，２０を示しており、これらの基板にはそれぞれ電極１２，２２が設けられており、電極１２，２２間には液晶分子から成る層３０が挟まれている。

ＴＮ構造（ねじれネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ））は液晶ディスプレイにおいて幅広く使用されている。これらのディスプレイにおいて、２つの対向する基板１０，２０（ガラスまたはプラスチック）に対する分子のアライメント方向は互いに垂直である。その結果、液晶は、図１の左側の参照符号３１の下に示されるように、ねじれたアドレス指定されないピクセルを示す四分螺旋(quarter helix)を形成する。これは、液晶の安定状態を表わしている。

この螺旋構造により、偏光の偏向方向が９０°回転されて直線状態になる。この効果で使用される液晶は、プラスの誘電異方性を有している。

２つの基板１０，２０によってそれぞれ支持される２つの電極１２，２２間に電界Ｅが印加されると、分子は、それ自体が電界に対して平行に向き、すなわち、上記基板１０，２０に対して垂直に向き、それにより、螺旋構造が取り除かれる。この状態は、不安定であり、このようにアドレス指定された１つのピクセルに関して、図１の中央および右側に参照符号３２により図示されるように、電界下でのみ得られる。その結果、液晶の光軸はそれ自体が電界に対して平行に向き、光の偏向は、液晶を通過する際にもはや変えられない。

２つの交差した偏光器間（すなわち、基板１０，２０に対する液晶のアライメント方向と平行にそれぞれ位置合わせされた偏光器間）に配置されたセルは、電界下では光を吸収し（黒状態）、休止時には光を透過する（白状態）。これは、明るい背景に対して黒の書き込みを与える（図２に示される）。この図２において、参照符号４０は、電極間に位置されたアドレス指定されていない領域に対して与えられ、参照符号４２は、電極によって具現化されたセグメントに対して与えられている。

逆は、平行な偏光器間で得られる。すなわち、この場合、セルは、電界下で光を透過し（白状態）、休止時に光を吸収する（黒状態）。

ＴＮスクリーンでは、アドレス指定モードにかかわらず、電界を印加するために使用される電極により規定されるピクセル間のアドレス指定されない領域は、常に、参照符号３３により図１に示されるように四分螺旋ねじれ状態（安定状態）となる。

結論として、図１は、ＴＮスクリーンの２つのテクスチャを概略的に示している。ねじれ構造は安定である。それは、参照符号３３で示されるピクセル間の領域および参照符号３１で示される休止時のピクセルにおいて見出される。このテクスチャは、交差する偏光器間で明るい色として現れる。電界下で、分子は、参照符号３２で示されるように、起き上がってそれ自体が電界に対して平行に向く。その後、方向付けられたテクスチャは、交差する偏光器間で黒く見える。

デジタルディスプレイを有するＴＮスクリーン
液晶スクリーンにおけるアドレス指定モードは、方向付けることができ或いは多重化することができる。液晶ディスプレイの電極の構造は、「ダイレクトディスプレイ」を有することができ、あるいは、マトリクス構造をとることができる。

少ない数の画素に対して適合される最も簡単なアドレス指定モードはダイレクトモードと呼ばれる。このモードでは、各ピクセルが独立にアドレス指定され、したがって、アドレス指定トレースラインすなわちコマンド電気信号の印加が画素毎に必要とされる。通常、ダイレクトアドレス指定モードは、２つの基板上にそれぞれ設けられ且つその間で電界が印加される２つの電極が、得られる画像を形成するダイレクトディスプレイを有する電極構造において使用される。このモードは、一般に、言葉または頭文字を書き込むために使用される。例えば、７個のセグメント（７つの基本単位）から成る図形または数字を表示するために、電極がセグメントの形状を成しており、各セグメントを独立に接続できる７つのトレースラインが存在する。

画素の数が非常に多くなると、画素毎に接続トレースを設けることが技術的に不可能になる。この場合、多重化アドレス指定モードを伴ってマトリクス電極構造が使用される。

多重化アドレス指定は、基板の一方に行を形成するとともに基板の他方に列を形成するように特定数の画素を互いに結合する。この場合、アドレス指定は、行ごとに行なわれ、一度に１つの行を指定する。１つの行を指定すると、その列に対応する電圧が全ての列へ同時に与えられる。その後、アドレス指定は、最後の行に至るまで、次の行などへと移行する。

マトリクスディスプレイにおいて、電極１２，２２は、２つの基板１０，２０上に行および列の状態でそれぞれ配置される。これらの電極の交差部分は、画像を形成するために多重化モードで「書き込まれる」ピクセル（すなわち、これらのピクセルは、電界を印加することにより選択的に命令される）を形成する。このタイプのディスプレイの機能図が図３に示されている。この図において、参照符号４４は、第１の基板、例えば上側基板上に位置された列の電極に対して与えられており、また、参照符号４６は、第２の基板、例えば下側基板上に位置された行電極に対して与えられている。例えば、座標３，４のピクセルを表示するため、行信号が行４に対して印加され、列信号が列３に対して印加される。

デジタルモードと呼ばれる表示モードは、ダイレクトタイプの電極構造および多重化タイプのアドレス指定モードを有している。このモードは、数字（桁）（殆どの場合、図形）を形成するセグメントと呼ばれる簡単な要素の書き込みを可能にする。図２は、デジタルディスプレイを有する計算器のＴＮパネルを示している。表示は、５つの数字と１つの小数点とから成っている。数字はそれぞれ７個のセグメントによって書き込まれる。すなわち、多重化モードでは、全体で３６個の数の画素がアドレス指定され、それにより、これらのセグメントの幾つかが行および列を形成するために互いに接続される。セグメントは、表示されるべき数字に応じて、黒状態または白状態にある。図２から分かるように、セグメントは明確であり、アドレス指定されない領域では欠陥が見えない。

図４は、５つの数字（それぞれ７つのセグメントにより形成される）および１つの小数点、すなわち３６個の基本単位（５つの数字×７つのセグメント＝３５セグメント＋小数点）を伴うデジタルディスプレイにおける電極の輪郭を示している。表示は多重化される。すなわち、アドレス指定がマトリクス態様で行なわれる。つまり、１２個の「列」（「主電極」上−図４ａ参照）と３個の「行」（「反対の電極」上−図４ｂ参照）とが存在し、それにより、３×１２＝３６個の要素をアドレス指定することができる。この表示の多重比率は３である。したがって、マトリクスディスプレイにおける図３の場合と同じ原理に従って行と列とを接続することにより各セグメントを独立にアドレス指定することができる。例えば、小数点を書き込むためには、図４ｂのトレースｐ１と図４ａのトレースｐ１０との間に電圧を印加しなければならない。これらのトレースは図４ｃにも示されている。

より正確には、図４ａは、第１の基板、例えば下側基板上に設けられた電極（ここでは、１２個の列の形態を成す）を示しており、図４ｂは、第２の基板、例えば上側基板上に設けられた電極（ここでは、３個の行の形態を成す）を示しており、一方、図４ｃは、これらの２つのタイプの電極の重ね合わせを示している。電極を含まない領域をアドレス指定することはできない。また、より正確には、図４ｃには、図４ｂに図示された電極が暗い灰色で示されており、また、図４ａに図示された電極が明るい灰色で示されている。

いわゆる「ＢｉＮｅｍ」テクノロジーの従来技術
近年、「双安定」ディスプレイと呼ばれる新世代のネマチックディスプレイが出現してきた。すなわち、これらのネマチックディスプレイは、電界が印加されない場合に２つの安定状態間で切り換わることにより動作する。したがって、液晶のテクスチャを一方の状態から他方の状態へ切り換えるために必要な時間にわたって外部電界が印加されるだけである。コマンド電気信号が与えられない場合、ディスプレイは同じ状態のままである。その作動原理により、このタイプのディスプレイは、画像変化の数に比例するエネルギを消費する。したがって、これらの変化の頻度を低減すると、ディスプレイの機能に必要な電力がゼロに向かう傾向がある。このタイプのディスプレイは、携帯機器市場の拡大により急速に発展している。

動作モード
Ｂｉｎｅｍ（登録商標）双安定ディスプレイ（文献仏国特許第２ ７４０ ８９３Ａ号、仏国特許第２ ７４０ ８９４Ａ号および米国特許第６ ３２７ ０１７号に記載されている）が図５に概略的に示されている。この図は、それぞれが電極１２，２２を備える２つの基板１０，２０を有するディスプレイを示している。図５は、参照符号１４，２４により、２つの基板１０，２０上にそれぞれ設けられたアライメント層を示している。上記ディスプレイは、２つのテクスチャ、すなわち、分子が互いに略平行な僅かにねじられた均一なＵテクスチャ（図５の左側に示されている）と、約±１８０°のねじれ角だけ最初とは異なっているＴテクスチャ（図５の右側に示されている）とを使用する。ネマチック液晶は、２つのテクスチャのエネルギを等しくするためにセルの厚さｄの４倍に近い自発ピッチ（spontaneous pitch）ｐ_０を有するように対掌性(chiralized)を成している。したがって、セル厚と自発ピッチｐ_０との間の比率、すなわちｄ／ｐ_０は約０．２５±０．１である。電界が無いと、これらは最小エネルギ状態である。すなわち、セルは双安定である。強い電界の下では、ホメオトロピックに近いテクスチャＨが得られる。この状態が参照符号Ｈによりセルの中央に示されている。分子の固定状態は、少なくとも一方の基板１０において崩される。すなわち、隣り合う分子がそれに対して垂直に位置する。パルスコマンドの終わりに、セルは、その固定状態が崩されていない表面に近い分子の平衡点への戻り速度にしたがって、いずれか一方のテクスチャＵまたはＴへと戻る。ゆっくりとした戻りは、２つの表面に近い分子間の弾性結合によりＵ状態を与える。速い戻りは、流体結合によりＴ状態を与える。テクスチャＵ，Ｔは光学的に異なっており、また、交差する或いは平行な偏光器間のＢｉＮｅｍセルは、黒（遮断状態）と白（通過状態）との間で光の変調を可能にする。

数字表示のためのＢｉＮｅｍパネルに伴って直面する問題
セグメントを有するＢｉＮｅｍパネルの製造時に直面する第１の問題は、アドレス指定されない領域、すなわち、電極間に位置される領域におけるテクスチャの制御の欠如である。

双安定性とは、その名が示すとおり、２つの安定な状態（均一状態Ｕ及びねじれ状態Ｔ）が得られることを可能とするので、充填後またはセルに機械的制約を加えた後における２つのテクスチャがアドレス指定されない領域内に共存する場合には、これらの領域が電極を全く有していないため、電界の印加によってこの欠陥を修正することはできない。図６はこの問題を概略的に示している。

マトリクスパネルを用いると、この現象は、ピクセルを分離するアドレス指定されない領域で観察される。この現象は、制御することがかなりランダムで難しいが、ピクセルを分離するアドレス指定されない領域のサイズが小さいため殆ど見えない。デジタルディスプレイパネルにおいて、アドレス指定されない領域（電極を有していない）は、（図４から分かるように）表示部分の表面の主要部を表わしている。これらのアドレス指定されない領域内の２つのテクスチャの無作為な共存は主要な視覚障害である。

この影響が図７に示されており、この図において、２つのテクスチャは、有効表面領域のアドレス指定されない領域に位置している。このセルにおいて、テクスチャの違いは、液晶によるセルの充填段階中に現れ、もはや修正することができない。図７は、透過モードのＢｉＮｅｍパネルの写真を示している。この図では、Ｕテクスチャが白であり、Ｔテクスチャが黒である。アドレス指定されない領域は完全にランダムな状態であり、そのため、数字（ここでは、Ｕの白）の読み取りが困難である。

図８ａにおいて、２つのテクスチャＵおよびＴは、参照符号６０により表わされるアドレス指定されない領域では見えないスケールで混ぜ合わされており、これらの領域では視覚的印象が灰色がかっている。

アドレス指定されない領域６０のための１つの解決策は、電極（一般に、インジウムスズ酸化物−ＩＴＯの薄い層から成る）を再びパターニングして、有効ピクセル間に位置される領域にトレースを加え、それにより、これらの領域を各切り換え時にリフレッシュできるようにすることである。しかしながら、この選択肢の結果、ＩＴＯのリード線およびエレクトロニクスに関してパネルが複雑になり、それにより、コストが大幅に増大する。また、これは、フリンジ効果の問題（以下の段落を参照）である他の主要な問題を解決せず、また、２つのＩＴＯブロック間の狭いアドレス指定されない領域（いわゆるブロック間領域）の数を更に増大させて、所謂フリンジ効果のこの問題を更に悪化させる。

直面する第２の問題は、フリンジ効果が事実上セグメントに沿って存在することである。全てのＢｉＮｅｍセルで見出されるこの効果が技術に起因している。すなわち、Ｔアドレス指定されるべきピクセルまたはセグメントのエッジには、小さな領域がＵ状態のままであり決してＴへ切り換わらない。したがって、完全にＴ状態となるべきセグメントではＵ領域が見えない。この現象は、ピクセルのエッジにおける液晶の流体力学的な流れの緩慢さに起因し得る。切り換え時、アドレス指定されない領域の分子は静止したままであり、したがって、ピクセル内の液晶の流れはピクセルのエッジで遅くなる。このエッジ上において、流体力学的な流れは、液晶分子をねじれ状態へ切り換えるのに不十分であり、その結果、弾性結合が液晶をその均一状態Ｕへ戻す。

長さが長い長方形セグメントを有するデジタルディスプレイパネルにおいて、この欠陥は、かなり正方形であり、又は殆ど長方形ではないマトリクスパネルのピクセルにおいて観察される欠陥よりも非常に大きい。

図８ｂにおいて、参照符号７０で示されるフリンジ効果は、水平セグメントに沿って明確に見ることができる。これらのセグメントがＴ状態（図８ｂにおける黒）で配置されると、エッジはＵ状態（図８ｂにおける白）のままであり、そのため、セグメントの内側にコントラストの差が生まれる。これらの位置は、常に、同一の態様でラビングされる全てのセルにおいて同じである。すなわち、フリンジ効果は、参照符号７２で示されるラビング方向と垂直な方向に沿って現れる（図８ｂ参照）。これは、ラビング方向が切り換えを命じる流体力学的な流れの方向と一致するという事実によって説明できる。したがって、それは、事実上、フリンジ効果を示すこの流れの方向に対して垂直なセグメントのエッジである。

フリンジ効果は、使用される製造方法のパラメータ（ラビング強さ、層硬化）に関連して大体顕著である。セグメントの方向に対して４５°でセルをラビングすると、これらのフリンジ効果の表面積が減少するが、それでもなお、フリンジ効果が残る。

液晶ディスプレイで使用される電極のタイプ
一般に、導体電極は、薄層中に堆積されるＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）と呼ばれる透明な導体で形成される。

しかし、ディスプレイが反射型である場合、観察者と反対の側に位置される電極は、透明度の制約を有しておらず、不透明な導電材料、例えばアルミニウムで形成されても良い。

本発明の範囲内に入る実施例を含む後述する実施例においては、ＩＴＯ電極が選択されるが、この実施例は電極の構成材料を決して限定するものではない。

本発明の目的は、基本的に、ＢｉＮｅｍ技術に特有の２つの前述した欠点、すなわち、フリンジ効果およびアドレス指定されない領域を同時に解決することである。

この目的は、本発明においては、対応する電極が設けられ且つ液晶分子から成る層の両側に配置された２つの基板と、電界が無いときに液晶分子における２つの安定状態を規定する手段とを備える液晶ディスプレイ装置であって、視覚化することが望ましい領域のパターンだけを見えるようにする透明領域と、ディスプレイの表面の残りの部分、特に前記電極によってアドレス指定されない領域を覆う不透明領域と備えるマスクも含み、前記電極は、それらのエッジが前記マスクの前記透明領域の外側の領域に位置されるようになっており、前記基板の少なくとも一方では、電極がブロックにより形成され、前記各電極ブロックは、第１に多重化により接続された基本領域を互いに結合し、第２に前記マスクの前記不透明領域の下側に位置された中間領域を互いに結合することで構成され、これらのブロックは、当該ブロック間の電気的絶縁を確保するために必要な狭い幅の中間領域を除く全ての基板表面を覆っていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置によって達成される。

したがって、本発明者等は、視覚化されることが望ましいセグメントのパターンだけを見えるようにするマスクを使用することにより、また、新たな電極パターンを再設計することにより、液晶ディスプレイセルを製造する従来の方法を変更することを提案する。

本発明の他の特徴、目的、利点は、非限定的な実施例として与えられた添付図面に関する以下の詳細な説明を読むことにより明らかとなる。

以下、添付の図９〜１９を参照しながら、本発明の特徴について更に詳しく説明する。

前述したように、また、添付の図９から分かるように、本発明の下では、ディスプレイ装置は、不透明な或いはほぼ不透明なマスク１００を備えている。このマスク１００は、視覚化することが望ましいセグメントのパターンだけを見えるようにする透明領域１２０と、表面の残りの部分を覆う不透明或いは略不透明領域１１０とを備えている。

マスク１００は任意の適当な材料で形成されていても良い。

マスクは、任意の適当な表示点に堆積されても良い。

したがって、マスク１００は、観察者側またはその反対側で（例えば、図９ａに示されるように観察者側に配置された偏光器２００と基板２０との間、または、観察者側の偏光器よりも前、すなわち、図９ｂに示されるように偏光器２００と観察者との間で）、セル自体の上に或いはセルの外側にも形成することができる。

後側偏光器２５０は、透過型ディスプレイ用に透過型であっても良く、あるいは、反射型ディスプレイ用に反射型であっても良く、または、トランスフレクティブ（カラー逆反射型）ディスプレイ用にカラー逆反射型であっても良い。

透過型のセルの場合、マスク１００は、照明側または観察者側に位置されても良い。

反射型パネル（セルの外側または内側に反射体を有する）の場合、マスク１００は、観察者側、すなわち、パネルの表側（top side）に位置されることが好ましい。

また、観察者側またはその反対側でディスプレイの内側にマスク１００を組み入れることも考えることができる。

全ての場合において、マスク１００は、５０μｍ未満の範囲内まで電極のパターンと位置合わせされることが好ましい。

マスク１００は、視覚化することが望ましい領域を除く全ての表面を覆い、したがって、最初に挙げた問題を解決する。すなわち、マスク１００の不透明領域の下側に位置された領域における液晶の実際の状態とは関係なく、このレベルで、ディスプレイの外観が常にマスクの外観となる。それにもかかわらず、フリンジ効果が依然として目に見える場合がある。

しかしながら、マスク１００の存在が電極パターンを特定数の制約から解放し、このパターンは、形状、ここでは視覚化することが望ましいセグメントに正確に一致する必要がもはやない。そのため、本発明にしたがって電極を完全に設計し直すことができる。本発明の新規なパターンを用いると、電極セグメント２２のエッジは、マスクの不透明または略不透明領域１１０の下側で、マスクの透明領域１２０の外側の領域に位置するようになる。したがって、前述したフリンジ効果がマスク１００によって目に見えなくなる。

また、（例えばＩＴＯにおける）電極のブロックを行および列から形成することにより、アドレス指定されていない領域を表示させないことができる。

また、ＢｉＮｅｍディスプレイにおけるマスク１００の存在も、ディスプレイのコントラストを最適化する機会を与える。黒の背景に対して白の数字を表示することを選択することができる。この場合、マスク１００は黒である。あるいは、白の背景に対して黒の数字を表示することを選択することができる。この場合、マスク１００は「白」である。

マスク１００は、実際には、完全に黒でなくても良く、あるいは、完全に白でなくても良い。マスクは、数字の状態にできる限り近い色相を有していても良い。明るい背景に対して黒の数字が表示される場合、マスク１００の色相は、数字が高輝度のときに数字の色にできる限り近くなければならず、あるいは逆に、暗い背景に対して白の表示が選択される場合、マスク１００の色相は、数字の暗状態にできる限り近くなければならない。

電極の輪郭
ここでは、発明者等によってとられた方法について説明するが、この方法により発明者等は電極２２の幾何学的形状を設計し直した。

観察者に見えるフリンジ効果の低減
数字および小数点だけを目に見えるようにする（例えば、図１６に示されるように）マスク１００は、従来のパターンにしたがってアドレス指定されない領域を覆うために使用される。しかし、その存在は、前述したフリンジ効果を覆い隠すことも目的として従来の幾何学的構成と比べて電極２２のパターンを完全に変更するために使用することができる。

フリンジ効果は、ラビングが電極のパターンに対して垂直であるときに非常に顕著になる。電極は、図８中の１つのように特定の表示部上に０．５ｍｍにわたって延びていても良い。

フリンジ効果を隠すため、電極のパターンを再設計するための幾つかのステップが必要であった。

図１０に示される第１のステップは、電極セグメントをそれらの最初の形状を維持しつつ広げることから成っていた。より正確には、図１０ａは従来の電極パターン（ラビングの方向７２およびフリンジ効果７０を示している）を示しており、一方、図１０ｂは本発明下におけるドラフトパターンを示している。図１０ｂおよび図１１において、破線７４は、従来技術の電極（図１０ａ）の輪郭に対応する、視覚化することが望ましいセグメントの輪郭を定めている。しかしながら、図１０ｂは、そのサイズを制御できない幾つかのフリンジ効果が見えたままであることを示している。これらの効果は、図１０ｂに示される破線の画定範囲７４のある一部の内側に現われている。

フリンジ効果のサイズを最小にするため、本発明者等は、電極パターンが常にラビング方向に対して、したがってラビング機のローラに対して４５°という最小の角度で位置することが望ましいと決定した。

したがって、図１１は、この第２の変更がもたらす理論的なパターンを示している。図１１において、電極のエッジは、もはやラビング方向に対して垂直ではない。フリンジ効果７０は、三角形の輪郭で局在化されている。これらのフリンジ効果はもはやマスク１００を通じてはっきり見えない。この構成において、フリンジ効果７０は、より小さいだけでなく、マスク１００により隠された領域へと引っ込められる。図１１で見ることができるフリンジ効果７０は、画定範囲７４の内側に配置された透明領域７５の外側に効果的に位置している。

しかしながら、実際には、図１１に示される態様で電極セグメントを広げることはかなり難しい。それにもかかわらず、この理論的なパターンを発端として、本発明者等は、図１２に示されるように、電極の再設計における第３の最後のステップに到達した。

より正確には、図１２ａは、従来技術に従った（基板のうちの１つにおける）従来の電極パターン（ここでは、列パターン）を示しており、図１２ｂは、図１２ａの従来のパターン上に重ね合わせて示される本発明に従った電極画定範囲を示しており、また、図１２ｃは、本発明の一実施形態に従った最終的な電極パターンを示している。

図１２ｂおよび図１２ｃから分かるように、本発明者等は、多重化により一緒に接続された当初のセグメント２２から電極ブロック２８を形成すること、および、視覚化されるべき領域を十分に超えてこれらのブロックを広げることを推奨した。不透明なマスクが電極の形状に関する全ての制約を除去したため、これらのブロックのサイズは、これらのブロックが実際に繋がるまで増大することができ、一般的には２〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの狭い幅のブロック間領域２８１によってのみ分離することができる。

添付図面、例えば図１２ｃ，１３ｂ，１４ｂから分かるように、本発明においては、隣り合い、ほぼ繋がっている電極ブロック２８は、互いに平行な好ましくは直線状の領域から成る輪郭により画定することができる。その結果、ブロック間領域は、一般的には２〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの距離で離間される互いに平行な２つの直線状領域によりその寸法のうちの１つが定められる。

得られる最終的な図１２ｃに示されるパターンは、図１２ａの最初のパターンとは全く異なっている。

従来技術と比べてブロックの表面が広げられているため、この表面は、２つの狭いトレース２３により接続される３つの従来のセグメント２２よりも抵抗がかなり小さい。

要約すると、図１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、多重化およびマスクの使用に起因する、最初のパターンから最終的なパターンへの進展を示している。図１２ａから分かるように、数字のセグメント２２は、細いトレース２３により互いに接続されている。このパターンにおいて多重比率は３であるため、電極のセグメント２２は前述したように３で接続される。図１２ｂは、数字の最初のパターン（マスクパターンと略等しい）と最終的なパターンとの重ね合わせを示し、第１に多重化により繋がれた基本領域またはセグメントを互いに結合し、並びに、第２に従来のパターンにおいてセグメント間にアドレス指定されない領域を形成した中間領域を互いに結合することで構成される例えばＩＴＯにおける３つの電極ブロック２８がその重ね合わせに形成された。最後に、図１２ｃは、最終的なパターンにおいてＩＴＯ表面が従来のパターンにおける場合よりも十分に大きいことを示している。アドレス指定されない領域はもはや何ら存在せず、そのため、視覚化することが望ましい領域を含む表示面の全体のリフレッシュを行なうことができる。フリンジ効果７０は、観察者に見える領域からかなり離れているパターンの隅へ引き戻される。

図１２ｂおよび図１２ｃにおいては、電極の表面を減少させるため、したがって短絡の危険を減らすため、参照符号２８０が付されたＩＴＯブロックの上側リッジに関して、もはや単一チップの形態ではなく幾つかの鋸歯の形態で、ラビング方向７２に対する４５°の角度の原理が保たれる。

また、図１２ｂから分かるように、マスクパターンと電極との間のアライメントを容易にするために、従来技術に係るパターンの２つのセグメント間の最初の幅と比べてブロック間領域２８１の幅を減少させることができる。

また、本発明に係るこの新たな電極パターンは、対向する基板、ここでは行電極を備える基板にも適用される。

（本発明に係る新規な電極パターンの利点）
図１２ｃに示される最終的な電極パターンは、観察者に見える領域の外側へフリンジ効果７０を引き出すという利点に加えて、幾つかの利点を示す。

１つの第１の利点は、トレースパターンの簡略化であり、それにより、製造歩留まりが高まる。

第２の利点は、マスクパターンと電極パターンとの間の簡略化されたアライメントである。本発明の電極パターンにおいては、アドレス指定されない領域がもはや存在せず、そのため、従来技術に比べてブロック間領域の幅を小さくすることができ、一方、マスク１００の幅は僅かに増大し得る。ＩＴＯブロック２８全体がアドレス指定されるため、マスク１００をＩＴＯ電極に対して位置合わせする（あるいは、逆に、リソグラフィをマスク１００に対して位置合わせする）ためのセグメント２２の形状に関する限定制約はもはや存在しない。したがって、位置合わせに関する制限は、ブロック間領域２８１によってのみもたらされる。その容易化のため、本発明者等は、以下の前述した変更を行なった。
− マスク１００上のピクセル間を広げる
− ブロック間領域２８１を狭める、並びに
− 最初の小数点を１つの点とした

第３の利点は、各電極ブロックの表面の増大に起因してその全抵抗が減少されるという点である。同様に、従来技術に係る図１３ａの接続トレース２８２は、本発明に係る図１３ｂにおいて広げられている。

第４の利点は、有効な領域が実際には固体ＩＴＯであり、それにより、液晶セルの厚さの非常に良好な均一性が保証されるという点である。前記均一性はセルの充填を容易にする。均一性を更に高めるため、電気的に接続されない図１３ｂ，１４ｂに参照符号２８４で示されるブロックを有効領域の外側に加えることができる。これらのブロック２８４は活性電極と同じ厚さを有している。これらのブロックは、これらの活性電極と同じ材料で、すなわち、ＩＴＯで形成されることが好ましい。これらのＩＴＯブロック２８４を互いに離間させる距離、および、これらのＩＴＯブロック２８４を電極２８から離間させる距離は、１〜５００μｍの範囲であり、最も好ましくは５〜５０μｍの範囲である。

当初のパターンにおいて、充填フロント（ｆｉｌｌｉｎｇ ｆｒｏｎｔ）は全く均一ではない。液晶は、最初に、最も細い領域すなわちＩＴＯを有する対向領域を満たし、その後、ＩＴＯを有さない領域を満たす。したがって、最初に満たされるのがセグメントであり、その後、数字の内側およびセルの底部である。この不均一な充填がこれらの領域で小さな泡を残すといったことが定期的に起こる。これらの泡は、視覚的に良くなく、圧力下でセル上を移動する可能性がある。

逆に、本発明に係るセル厚の良好な均一性は、より均一な充填をもたらし、それにより、泡の数が限られる。

（本発明の実施形態の具体例）
５つの数字、７つのセグメント表示が本発明にしたがって生み出される。

図１３，１４および１５においては、それぞれの完全電極で本発明に係るＩＴＯパターンの一例を見ることができる。この例によれば、電極の１２個の列（図１３ｂ）に対応して１２個のＩＴＯブロックが形成され、３個の行（図１４ｂ）に対応して反対の電極に３個のＩＴＯブロックが形成される。得られる最終的なパターンが図１５ｂに示されている。これは、図１５ａに示される当初の従来のパターンとはまるで違っている。この新たなパターンは実際には固体電極である。

電極の再設計を補うものとして、本発明のマスク１００がディスプレイ中に埋め込まれた。この実施形態において、発明者等によって採用された解決策は、先にリソグラフィが施された上側基板２０に対してセリグラフィーにより浅黒いインクを加えることであった。図１５ｂは、ディスプレイおよびマスク１００の本発明に係る２つの電極の重ね合わせ（図１３ｂおよび図１４ｂ）を示している。

図１６はリソグラフィ基板上に黒インクを堆積した結果を示している。この非限定的な例において、マスクは、図１７に示されるように、表面基板２０と偏光器２００との間に配置されている。このマスクを着色すると、パネル製造後、表示は黒背景に対して白になる。

本発明の電極パターン２８およびマスク１００を用いて形成される表示の例が図１８および図１９に示されている。これらの表示では、白数字が黒背景に対して表示されている。表示図１８においては、アドレス指定されない領域およびフリンジ効果がもはやはっきり見えない。しかしながら、マスクの色は、依然として黒中の数字の色とはいえず、また、マスクは電極パターンと完全に位置合わせされず、したがって、ブロック間領域２８１を依然として白状態で見ることができる。図１９に示される表示において、マスクの色は、数字の色に完全に合わせられており、完全に位置合わせされている。

言うまでもなく、本発明は、ここで説明した特定の実施形態に限定されるものではなく、その思想に従う全ての変形にまで及ぶものである。

前述したＴＮディスプレイの２つの既知のテクスチャを概略的に示している。 前述した従来のＴＮデジタルディスプレイの写真である。 前述したマトリクスディスプレイの機能図である。 前述した５つの数字、７つのセグメントディスプレイの電極を示しており、より正確には、図４ａおよび図４ｂはそれぞれセルの２つの基板上に設けられた電極のパターンを示しており、図４ｃはこれらの電極の重ね合わせを示している。 前述したＢｉＮｅｍディスプレイの機能図である。 前述したＢｉＮｅｍディスプレイ中に存在する２つのテクスチャを示している。 前述した透過モードのＢｉＮｅｍディスプレイの写真であり、アドレス指定されない領域のランダム状態を示している。 前述した透過モードのＢｉＮｅｍディスプレイの他の写真を示しており、より正確には、図８ａは灰色の影のアドレス指定されない領域を示しており、図８ｂは有害フリンジ効果を示している。 マスクを備える本発明に係るディスプレイの図であり、より正確には、図９ａおよび図９ｂは本発明に従ったマスクの２つの位置の変形を示している。 本発明の電極パターンをもたらす機構のステップを示す図である。 本発明の電極パターンをもたらす機構のステップを示す図である。 本発明の電極パターンをもたらす機構のステップを示す図である。 図１３ａは従来技術における主電極のパターンを示しており、一方、図１３ｂは本発明に係る主電極のパターンを示している。 図１４ａは従来技術に係る反対の電極のパターンを示しており、一方、図１４ｂは本発明に係る反対の電極のパターンを示している。 図１５ａは例えば図１３ａ，１４ａに示される従来技術に係る電極の重ね合わせを示しており、一方、図１５ｂは例えば図１３ｂ，１４ｂに示される本発明に係る電極の重ね合わせを示している。 例えばセリグラフィーによりディスプレイの基板または他の要素の上に堆積された、本発明に従ったマスクの写真である。 マスクが組み込まれた本発明に従ったディスプレイを形成する要素の重ね合わせを示す分解斜視図である。 黒マスクを有する透過型の本発明に従ったデジタルＢｉＮｅｍディスプレイを示しており、図１８ａは非通過状態（黒＝Ｔ−状態）、図１８ｂは図１８ａで見られる僅かなずれの存在下での通過状態（白＝Ｕ−状態）をそれぞれ示している。 黒マスクを有する透過型の本発明に従ったデジタルＢｉＮｅｍディスプレイの他の図を示しており、図１９ａは非通過状態（Ｔ−状態）、図１９ｂはずれが無い通過状態（Ｕ−状態）をそれぞれ示している。

Claims (25)

1. それぞれに電極（１２，２２）が設けられ且つ液晶分子（３０）から成る層の両側に配置された２つの基板（１０，２０）と、電界が無いときに前記液晶分子の２つの安定状態を規定する手段とを備える液晶ディスプレイ装置であって、視覚化することが望まれる領域のパターンだけを見えるようにする透明領域（１２０）と、ディスプレイの表面の残りの部分、特に前記電極（１２，２２）によってアドレス指定されない領域を覆う不透明領域（１１０）と備えるマスク（１００）をも含み、前記電極（１２，２２）は、それらのエッジが前記マスク（１００）の前記透明領域（１２０）の外側の領域に位置するように構成されており、前記基板（１０，２０）の少なくとも一方では、前記電極がブロック（２８）により形成され、前記各電極ブロック（２８）は、第１に多重化により接続された基本領域を互いに結合し、第２に前記マスク（１００）の前記不透明領域（１１０）の下側に位置された中間領域を互いに結合することで構成され、前記ブロックは、当該ブロック間の電気的絶縁を確保するために必要な狭い幅の中間領域（２８１）を除く全ての基板表面を覆っていることを特徴とする、液晶ディスプレイ装置。
2. 前記基板（１０，２０）の少なくとも一方に、液晶分子を固定するための手段を備え、前記液晶分子は、前記基板（１０，２０）上にそれぞれ設けられた前記電極（１２，２２）間に適切な電界が加えられたときに、固定状態を崩すことができることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. ねじれ角が±１８０°程度異なる液晶分子の２つのテクスチャを使用することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 液晶分子の２つのテクスチャを使用し、一方のテクスチャは、均一であって殆どねじれず、前記分子同士が少なくとも略平行であり、他方のテクスチャは、約１８０°のねじれ角だけ最初のものとは異なっていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記セルの厚さｄと前記液晶分子の自発ピッチｐ_０との間の比率が約０．２５±０．１であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記マスク（１００）が観察者側に配置されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記マスク（１００）は、観察者側に位置された偏光器（２００）と前記基板（２０）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記マスク（１００）は、観察者側の偏光器（２００）よりも前、すなわち、前記偏光器（２００）と観察者との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記マスク（１００）が観察者と反対の側に配置されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記マスク（１００）がディスプレイの内側に組み込まれていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記ディスプレイが透過型であり、前記マスク（１００）が照明側に配置されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記ディスプレイが反射型であり、前記マスク（１００）が観察者側に配置されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記マスク（１００）は、５０μｍ未満の範囲内まで電極のパターンと位置合わせされることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記マスク（１００）は、液晶によって規定される視覚領域またはセグメントの状態の１つに近い色相を有していることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 明るい背景に対して黒のセグメントを表示するように設計されており、前記マスク（１００）の色相は、前記セグメントが高輝度のときの該セグメントの色に近いことを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 暗い背景に対して明るいセグメントを表示するように設計されており、前記マスク（１００）の色相は、前記セグメントが暗いときの該セグメントの色に近いことを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記電極ブロックの特定のエッジのパターンは、ラビング方向とほぼ４５°程度の角度を成していることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 前記電極の少なくとも１つのエッジは、ラビング方向に対してほぼ４５°で方向付けられた基本領域を備える「鋸歯」型を成していることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 隣り合う前記電極ブロック（２８）は、互いに平行な好ましくは直線状の領域から成る輪郭により画定されることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置。
20. ２つの前記基板（１０，２０）のそれぞれにおいては前記電極がブロック（２８）により形成され、これらのブロックは、当該ブロック間の電気的絶縁を確保するために必要な狭い幅の中間領域（２８１）を除く全ての前記基板表面を覆っていることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 隣り合う前記電極ブロック（２８）は、代表的に２〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの距離で離間されていることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 前記電極（２８）と同じ厚さを有し且つ好ましくは前記電極（２８）と同じ材料から成るが、セル厚の均一性を確保するためにデータの表示に関与しないブロック（２８４）を備えていることを特徴とする、請求項１から２１のいずれか一項に記載の装置。
23. 前記ブロック（２８４）を互いに離間させ且つ前記ブロック（２８４）を前記電極（２８）から離間させる距離が２〜５００μｍの範囲あり、最も好ましくは５〜５０μｍの範囲である、請求項２２に記載の装置。
24. 前記電極ブロック（２８）が前記基板（１０，２０）の少なくとも一方のＩＴＯ中にあることを特徴とする、請求項１から２３のいずれか一項に記載の装置。
25. 前記電極ブロック（２８）が前記基板（１０，２０）の両方のＩＴＯ中にあることを特徴とする、請求項１から２４のいずれか一項に記載の装置。

Images