説明

ディスプレイデバイス

【課題】 カプセル化画素のアレイを備えたディスプレイデバイス。
【解決手段】 カプセル化する画素は、電位差がそれを横切って生成される時に、第1の光学状態から第2の光学状態に変更される光学素子を含む。光学素子は、電位差を生成するための画素ドライバに接続される2つの電極と接触する。カプセル化画素は封止層によって環境から密封して封止され、および、ドライバが誘導送電システム経由で、無線で電力を受け取る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、視覚的ディスプレイユニットを提供することを目的とする。より詳しくは、本発明はカプセル化によって環境から保護されているディスプレイデバイスを提供することを目的とする。
【背景技術】
【0002】
視覚的ディスプレイユニット(VDU)は、情報を視覚的に表示するのに用いられる。電子的VDUは、例えばテレビジョン受信機およびコンピュータモニタを含む。それらは電気信号として情報を受信し、かつ、スクリーン上の視覚イメージとしての表示のためにそれらを変換する。
【0003】
例えば液晶ディスプレイ(LCD)のような、電子ディスプレイユニットは個別光学素子である画素から成ることができる。これらの素子の光学状態は、それを横断して印加される電位(電圧)に応答して変化する。各画素のその偏光、散乱角および反射率のような光学特性は、これらの光学状態に依存する。ディスプレイの各画素に選択的に電圧を供給することによって、視覚イメージが造られ、表示されることができる。
【0004】
液晶のような能動光学素子は、時間とともに劣化する場合がある。環境内の湿気および空気への露出は、特に光学素子が酸化に影響されやすい所で、この劣化を早めるかもしれない。一般的に、光学素子は2枚の基板にはさまれることによって環境から保護されている。特定の構成に従いこの種の基板はガラスまたはプラスチックパネル、偏光板、位置合わせ層、カラーフィルタおよび電極のような複数の機能層を含むことができる。光学素子を横切って励起電圧を供給する電極が、導電性経路経由で外部電源に接続される。
【0005】
保護層を横切る接続ワイヤは、空気漏出が発生する可能性がある漏れやすい流路を導き、それによって光学素子の劣化を早める可能性がある。
【0006】
視覚的ディスプレイの劣化の更なる原因は、液晶のような、一部の光学素子を電気分解によって劣化させる可能性がある励起電圧自体である。多くの時間および努力が、この問題を克服するために費用効果的な解決策を見いだすために捧げられている。例えば、いくつかのシステムでは、時のたつにつれて、光学素子中を横切る正味電圧がゼロであるように、励起電圧の極性が周期的に逆転するように予め構成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
光学素子が周囲条件の影響および電気分解による劣化に対して保護される視覚的ディスプレイユニットに対する要求が、したがってある。本発明は、この要求に対処する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
第1の目的に従って、本発明は、少なくとも1つのカプセル化画素であって、この画素が少なくとも2つの光学状態を有する少なくとも1つの光学素子を備え、この光学素子が少なくとも2つの電極と導電性接触する、画素と、この電極両端に電位差を生成し、それによってこの光学素子を第1の光学状態から第2の光学状態に変更するためのドライバと、を備えるディスプレイデバイスを提供することを目的とする。カプセル化画素は、封止層によって環境から密封して封止される。任意選択で、ディスプレイはカプセル化画素のアレイを備える。
【0009】
好ましくは、電位差が除去されると、光学素子が第2の光学状態にとどまるように、光学素子が少なくとも2つの安定光学状態を有する。一般的に、光学素子は液晶である。
【0010】
特定の実施態様によれば、カプセル化画素は絶縁カプセル化、例えば、ガラス、セラミックおよびポリマーならびにその組合せから選ばれる材料を備える。
【0011】
1つの好ましい実施態様において、第1の組のn本の平行電極ストリップおよび第2の組のm本の平行電極ストリップ、ならびに、複数の光学素子であって、各光学素子が第1の組の電極から選ばれた少なくとも第1の電極および第2の組の電極から選ばれた第2の電極に導電的に接続され、各電極ストリップが、専用のドライバに導電的に接続される。
【0012】
任意選択で、ディスプレイはカプセル化画素のアレイを組み込む。一般的に、このアレイが、第1の組のn本の平行電極ストリップおよび第2の組のm本の平行電極ストリップであって、電極ストリップがnxm個の交点で交差するように、第1の組がある角度で第2の組に位置合わせされる、電極ストリップと、第1の組からの第1の電極および第2の組からの第2の電極と導電性接触してこの交点に配置され、それによってnxm個のカプセル化画素のアレイを形成するnxm個の光学素子と、を含む。
【0013】
本発明の特定の実施態様によれば、ドライバが電源に配線される外部一次誘導コイルから電力を誘導的に受け取るように構成される少なくとも1つの二次インダクタを備える。
【0014】
一般的に、電極および二次コイルがITOのような透明導電材料を備える。任意選択で、二次コイルがこのアレイの少なくとも一部を包含する。
【0015】
ディスプレイは、一次誘導コイルと二次インダクタとの間の誘導結合を向上させるための強磁性体を更に含むことができる。
【0016】
ディスプレイデバイス用の少なくとも1つのカプセル化画素を製造するための方法であって、この方法が以下のステップ、すなわち、
a.第1の透明導電体を備えた第1の基板を準備するステップ、
b.第1の透明導電体から第1の電極を製作するステップ、
c.第1の透明導電体上に第1のコイルを製作するステップ、
d.第2の透明導電体を備えた第2の基板を準備するステップ、
e.第2の透明導電体から第2の電極を製作するステップ、
f.第2の透明導電体上に第2のコイルを製作するステップ、
g.第2の基板と共に第1の基板を積み重ねるステップ、
h.第1の基板と第2の基板との間に能動光学材料を導入して画素を形成するステップ、および
i.環境から画素を封止するステップ、を含む方法を教示することが、本発明の更なる1つの目的である。
【0017】
任意選択で、少なくとも1つの電極がストリップ電極である。電極は、導電体をエッチングすることによって製作されることができる。代わりとして、電極は導電体上へ印刷することによって製作されることができる。
【0018】
一般的に、少なくとも1つのコイルが導電体をエッチングすることによって製作される。代わりとして、コイルは導電体上へ印刷することによって製作される。
【0019】
さまざまに、ディスプレイデバイスは広告ボード、フレーム画像ディスプレイ、電卓、デジタル時計ディスプレイ、車両ダッシュボード、電気モニタ、コンピュータスクリーン、テレビスクリーン、ebookディスプレイ、プレゼンテーションボード、壁ユニット、フローリング、ルーフィングおよびその組合せからなる群から選ばれることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
本発明のより良い理解のために、かつ、それがどのように実行に移されることができるかを示すために、参照がここで、単に一例として添付の図面になされる。
【0021】
ここで詳細に図面に対する特定の参照によって、示される詳細が例として、かつ、本発明の好適な実施態様に関する例証となる議論のためだけにあり、ならびに、本発明の原理および概念上の態様の最も役立って容易に理解される説明であると信じられることを提供するために提示される、と強調される。この点に関しては、本発明の基本理解のために必要であるより、より詳細に本発明の構造細部を示すために何の試みもなされず、図面と共になされる記述は、本発明のいくつかの形態が実際問題としてどのように具体化されることができるかを当業者にとって明らかにする。添付の図面において:
【0022】
【図1】本発明の第1の実施態様に従う複数のカプセル化画素を組み込むディスプレイデバイスの概略図を示すブロック図である。
【図2a】単純な7セグメントディスプレイの概略図である。
【図2b】ドットマトリックスディスプレイの概略図である。
【図3】本発明の1つの例示的な実施態様に従うカプセル化誘導画素の模式図である。
【図4】例示的な実施態様の画素ドライバの回路図である。および、
【図5】本発明のさらに別の実施態様に従うカプセル化画素を製造するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0023】
本発明の第1の実施態様に従うカプセル化ディスプレイデバイス100の主構成要素を代表するブロック図を示す図1を、ここで、参照する。ディスプレイデバイス100は、複数の画素120を備える。
【0024】
各画素120は、画素ドライバ140に配線される2つの電極124a、124bにはさまれる光学素子122を含む。画素120および画素ドライバ140がその周囲にカプセル化封止層160によって環境から密封して封止されることが、本発明の1つの特定の特徴である。
【0025】
光学素子122は、その状態に従い、その光学特性が2つ以上の物理的な状態を取ることが可能な、液晶のような、光学能動材料を含む。スイッチング電圧が所定の閾値を上回ると光学素子の光学状態が第1の光学状態から第2の光学状態に変化するように、ドライバ140は電極124両端にスイッチング電圧を供給するように構成される。例えば、スイッチング電圧によって偏光効果が生じることができ、それを通して通り抜ける光ビームの輝度が電圧によって変化するように、液晶を通り抜ける光の一部を吸収する。
【0026】
いくつかの実施態様によれば、光学素子は、スイッチング電圧が閾値より上に維持される限りその第2の光学状態に能動的に保たれる単安定材料であってもよい。複数の単安定ディスプレイ技術が公知技術であり、および、例えば散乱デバイス、ねじれネマティックデバイス(TN)、超ねじれネマティックデバイス(STN)、垂直配向ネマティックデバイス(VAN)、面内スイッチング(IPS)、電気制御表面(ECS)などを含む。
【0027】
好適な実施態様において、光学素子は第1の光学状態および第2の光学状態が両方とも安定している双安定材料であるように選ばれる。双安定デバイスにおいて、スイッチング電圧は光学素子を第1の安定光学状態から第2の安定光学状態に切替え、および、スイッチング電圧が除去されると、第2の光学状態が維持される。複数の双安定ディスプレイ技術が公知技術であり、および、例えば強誘電性液晶デバイス(FLC)、BiNemデバイス、天頂双安定デバイス(ZBD)、ポスト配向双安定ディスプレイ(PABN)、コレステリック液晶デバイス(CLCD)などを含む。
【0028】
次に、本発明の更なる実施態様に従うカプセル化ディスプレイデバイスにおいて画素によってイメージを造る2つの方法を示す図2aおよび2bに参照がなされる。図2aは、さまざまなディスプレイ、特にポケット電卓、デジタル時計ディスプレイ、車両ダッシュボードなどのような数値ディスプレイにて用いられているような単純な7セグメントディスプレイ200を示す。セグメント駆動方法において、形状化された電極セグメント224が専用の画素ドライバ(図示せず)に配線されて、数字、文字、アイコンなどを造るのに用いられることができる。
【0029】
図2bはテレビスクリーンおよびコンピュータモニタのような、高解像度ディスプレイのために使われるような、ドットマトリックス300を示す。マトリックス駆動方法は、画素ドットのマトリックスから文字およびイメージを造る。マトリックスの画素320は、セグメント駆動方法のセグメントと同様の方法で専用のドライバを使用して直接駆動されてもよい。しかしながら、n行およびm列がある場合、直接駆動方法はnxm個の接続部を必要とする。したがって、画素数が増大されるにつれて、専用のドライバの配線はますます複雑になる。
【0030】
代わりとして、いわゆるマルチプレックス駆動方法が使われることができる。画素は、垂直信号電極(または列電極)322と水平走査電極(または行電極)323の交点に配置される。したがって、各行を横切る全ての画素が1つの基板上に共に接続され、および、各列内の全ての画素が反対側の基板上に接続される。画素を切替えるために、電圧(+V)がその画素を含む行に印加され、そして次に、反対側の電圧(−V)がその画素を含む列に印加され、切替えられる必要がない列には何の電圧も印加されない。したがって、nxm個の接続部を必要とする代わりに、マルチプレックス方法はn+m個の接続部を必要とするだけである。
【0031】
理解されるであろうことは、電極および接続ワイヤがさもなければ光学素子に対する視聴者視線を不明瞭にするであろう用途において、例えばインジウム酸化スズ(ITO)のような透明導電材料から造られる電極を使用することが有利である、ということである。
【0032】
カプセル化ディスプレイデバイスの封止層160(図1)が、通気および酸化を通しての劣化から光学素子122を保護するために設けられる。本発明の特定の実施態様によれば、封止層160は個々に単一の画素をカプセル化するように構成される。代わりとして、封止層160は複数の画素またはディスプレイマトリックス全体さえカプセル化するように設けられることができる。一般的に、封止層160は、ガラス、セラミック、ポリマー、エポキシ、ラッカー、シリコンベースの接着剤、RTV等のような、電気絶縁コーティングであり、それが画素または画素の群の表面上へ積層される。
【0033】
何の導電性経路もこの種の絶縁コーティングを通して可能でないので、本発明の好ましい実施態様では、画素ドライバ140(図1)が絶縁層を横切って誘導的に電力を受け取るように構成される。
【0034】
誘導電力結合によって、エネルギーがその間に導電接続なしで電源から電気負荷へ転送されることができる。電源が一次インダクタ、一般的に誘導コイルに配線され、および、振動電位が一次インダクタ両端に印加され、それによって振動磁界を誘導する。振動磁界は一次インダクタの近くに、しかしそれと導電性接触をせずに配置される二次インダクタ内に振動電流を誘導することができる。このようにして、電気エネルギーが導電的に接続される2つのコイルなしで電磁誘導によって一次コイルから二次コイルまで伝送されることができる。
【0035】
参照が、次に本発明の1つの例示的な実施態様に従う封止層460によって環境から密封して封止される誘導的に使用可能なカプセル化画素420を示す図3になされる。誘導カプセル化画素420は、上部基板410aと下部基板410bにはさまれる光学素子422を含む。各基板は、ガラスプレート412a、412bおよび必要な所で偏光板416a、416b、位置合わせ層414a、414b、カラーフィルタまたはミラーのような、付加機能層を含む。
【0036】
基板410はさらに、光学素子422と導電性接触する2つの電極424a、424bから成る画素ドライバ420を支持する。電極424a、424bは、互いに導電性接触する誘導コイル426a、426bに配線される。特定の実施態様では、フェライト層が加えて、誘導結合の効率を向上させるために設けられることができる。
【0037】
画素ドライバ420の電気回路図が、図4内に表示される。誘導コイル426a、426bが、電気的にコンデンサとしてふるまう光学素子と直列に配線されることを示す。
【0038】
誘導コイル426a、426bは、振動電圧源429に配線される一次インダクタ428と誘導的に結合するように構成される。画素ドライバ420の誘導コイル426は、二次インダクタとしてふるまい、それによってそれとともに付近にもたらされる一次インダクタ428から電力を受け取る。振動電圧はしたがって、電極424にスイッチング電圧を供給する二次コイル426内に誘導される。
【0039】
誘導的に駆動された画素内の、電極電圧の極性が振動することが更に理解されるであろう。従って、光学素子422を横切る正味電圧は、ゼロである。したがって、従来技術の直流ドライバと対照的に、電気分解による光学素子422の劣化の累積が本質的に回避される。
【0040】
上に例示的な実施態様に記載されている単一のカプセル化画素420がセグメント駆動方法によって駆動されることができるとはいえ、理解されるであろうことは、マルチプレックス駆動方法は駆動コイルを各ストリップ電極に接続することによって誘導画素ドライバを駆動するのに用いられることができるということである。代わりとして、各コイルが単一の画素を駆動するように、各々が特定の1対の電極を接続した、nxm個のコイルが設けられることができる。
【0041】
さらに、誘導画素420の共振は二次コイル424のインダクタンスおよび光学素子422のキャパシタンスに依存している。特定の実施態様によれば、単一の一次コイルが特定の画素ドライバと関連する特定の二次コイルと共振することが公知の振動周波数を選ぶことによって複数の画素を駆動するように構成されることができるように、各画素の共振が一意的に選ばれる。
【0042】
本発明の他の実施態様によれば、自立ディスプレイが双安定光学素子による誘導画素から造られる。この種の自立ディスプレイは電気信号の形でデータを受信して、信号が除去された後でさえ、視覚イメージを維持するように構成されることができる。この種のディスプレイの1つの利点は、それが何の永続的な電気インフラストラクチャもまたは電源も必要としないということである。このタイプの自立ディスプレイは、例えば電気の供給源からある距離に位置している広告ボードに対して役立つことができる。この種の広告ボードは、それに対して信号を誘導的に印加することによって特定のイメージを表示するように構成されることができ、かつ、それに対して能動的に印加される電力を有しないにもかかわらず、能動的に戻って切り替えられるまでそのイメージを保持する。
【0043】
カプセル化画素を使用するディスプレイデバイスが例えば以下を含むがこれに限らずさまざまな用途に組み込まれることができることが、強調される:広告ボード、フレーム画像ディスプレイ、電卓、デジタル時計ディスプレイ、車両ダッシュボード、電気モニタ、コンピュータスクリーン、テレビスクリーン、ebookディスプレイ、プレゼンテーションボード、壁ユニット、フローリング、ルーフィングなど、同じくその組合せ。
【0044】
次に図5を参照して、本発明のなお別の実施態様に従うディスプレイデバイス用のカプセル化画素を製造するための方法を示すフローチャートが示される。この方法は、以下の諸ステップを含む:
a.インジウム酸化スズ(ITO)のような第1の透明導電体を備えた第1の基板を準備するステップ、
b.第1の透明導電体から第1の電極を印刷するかまたはエッチングするステップ、
c.第1の透明導電体上に第1のコイルを印刷するかまたはエッチングするステップ、
d.第2の透明導電体を備えた第2の基板を準備するステップ、
e.第2の透明導電体から第2の電極を印刷するかまたはエッチングするステップ、
f.第2の透明導電体上に第2のコイルを印刷するかまたはエッチングするステップ、
g.第2の基板と共に第1の基板を積み重ねるステップ、
h.第1の基板と第2の基板との間に能動光学材料を導入して画素を形成するステップ、および
i.環境から画素を封止するステップ。
【0045】
本発明の有効範囲は、添付の請求の範囲によって定義されて、かつ上記のさまざまな特色の組合せおよび副組合せの両方、同じく、前述の記述を読み込むと即座に、当業者に思いつくであろう、その変形例および変更態様を含む。
【0046】
請求項において、語「備える(comprise)」および「備える(comprises)」、「備えた(comprising)」のようなその変形は、リストされた構成要素が含まれるが、しかし、一般に他の構成要素の除外では無いことを示唆する。
【符号の説明】
【0047】
100 ディスプレイデバイス
120 画素
122 光学素子
124a、124b 電極
140 画素ドライバ
160 カプセル化封止層
200 7セグメントディスプレイ
224 電極セグメント
300 ドットマトリックス
320 画素
322 垂直信号電極(または列電極)
323 水平走査電極(または行電極)
410a 上部基板
410b 下部基板
412a、412b ガラスプレート
414a、414b 位置合わせ層
416a、416b 偏光板
420 カプセル化画素 画素ドライバ
422 光学素子
424a、424b 電極
426a、426b 誘導コイル
428 一次インダクタ
429 振動電圧源
460 封止層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ディスプレイデバイスであって、
a.少なくとも1つのカプセル化画素であって、前記画素が少なくとも2つの光学状態を有する少なくとも1つの光学素子を備え、前記光学素子が少なくとも2つの電極と導電性接触する、画素と、
b.前記電極両端に電位差を生成し、それによって前記光学素子を第1の光学状態から第2の光学状態に変更するためのドライバと、を備え、
前記カプセル化画素が、封止層によって環境から密封して封止される、ことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項2】
請求項1のディスプレイデバイスであって、前記カプセル化画素のアレイを備えるディスプレイデバイス。
【請求項3】
請求項1のディスプレイデバイスであって、前記電位差が除去されると、前記光学素子が前記第2の光学状態にとどまるように、前記光学素子が少なくとも2つの安定光学状態を有する、ことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項4】
請求項1のディスプレイデバイスであって、前記光学素子が液晶である、ことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項5】
請求項1のディスプレイデバイスであって、前記カプセル化画素が絶縁カプセル化を備える、ことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項6】
請求項1のディスプレイデバイスであって、前記封止層が、ガラス、セラミック、ポリマーおよびその組合せからなる群から選択される材料のものである、ことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項7】
請求項1のディスプレイデバイスであって、第1の組のn本の平行電極ストリップおよび第2の組のm本の平行電極ストリップ、ならびに、複数の前記光学素子であって、各前記光学素子が前記第1の組の電極から選ばれた少なくとも第1の電極および前記第2の組の電極から選ばれた第2の電極に導電的に接続される、前記光学素子を備え、各電極ストリップが、専用のドライバに導電的に接続される、ことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項8】
請求項1または請求項7のディスプレイデバイスであって、前記電極が、透明導電材料を備える、ことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項9】
請求項1または請求項7のディスプレイデバイスであって、前記ドライバが電源に配線される外部一次誘導インダクタから電力を誘導的に受け取るように構成される少なくとも1つの二次インダクタを備える、ことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項10】
請求項9のディスプレイデバイスであって、前記カプセル化画素のアレイを備えるディスプレイデバイス。
【請求項11】
請求項9のディスプレイデバイスであって、前記二次インダクタが、透明導電材料を備える、ことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項12】
請求項9のディスプレイデバイスであって、前記二次インダクタが、前記アレイの少なくとも一部を包含する、ことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項13】
請求項9のディスプレイデバイスであって、さらに、前記一次インダクタと前記二次インダクタとの間の誘導結合を向上させるための強磁性体を備えるディスプレイデバイス。
【請求項14】
ディスプレイデバイス用の少なくとも一つのカプセル化画素を製造するための方法であって、前記方法が、
a.第1の透明導電体を備えた第1の基板を準備するステップ、
b.前記第1の透明導電体から第1の電極を製作するステップ、
c.前記第1の透明導電体上に第1の誘導コイルを製作するステップ、
d.第2の透明導電体を備えた第2の基板を準備するステップ、
e.前記第2の透明導電体から第2の電極を製作するステップ、
f.前記第2の透明導電体上に第2の誘導コイルを製作するステップ、
g.前記第2の基板と共に前記第1の基板を積み重ねるステップ、
h.前記第1の基板と前記第2の基板との間に能動光学材料を導入して画素を形成するステップ、および
i.環境から前記画素を封止するステップ、を含む方法。
【請求項15】
請求項14の方法であって、少なくとも1つの電極がストリップ電極である、ことを特徴とする方法。
【請求項16】
請求項14の方法であって、少なくとも1つの電極が、前記導電体をエッチングすることによって製作される、ことを特徴とする方法。
【請求項17】
請求項14の方法であって、少なくとも1つの電極が、前記導電体上へ印刷することによって製作される、ことを特徴とする方法。
【請求項18】
請求項14の方法であって、少なくとも1つのコイルが前記導電体をエッチングすることによって製作される、ことを特徴とする方法。
【請求項19】
請求項14の方法であって、少なくとも1つのコイルが前記導電体上へ印刷することによって製作される、ことを特徴とする方法。
【請求項20】
請求項1ないし請求項14のいずれかのディスプレイデバイスであって、広告ボード、フレーム画像ディスプレイ、電卓、デジタル時計ディスプレイ、車両ダッシュボード、電気モニタ、コンピュータスクリーン、テレビスクリーン、ebookディスプレイ、プレゼンテーションボード、壁ユニット、フローリング、ルーフィングおよびその組合せからなる群から選ばれるディスプレイデバイス。

【図1】
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【図2a】
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【図2b】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公表番号】特表2012−507737(P2012−507737A)
【公表日】平成24年3月29日(2012.3.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−517310(P2011−517310)
【出願日】平成21年7月8日(2009.7.8)
【国際出願番号】PCT/IL2009/000681
【国際公開番号】WO2010/004560
【国際公開日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【出願人】(509212421)パワーマット テクノロジーズ リミテッド (15)
【Fターム(参考)】