(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成するディスプレイを製造するための構造物において、
ａ）第１及び第２の表面を有する透過型基板と、
ｂ）上記透過型基板の上記第１の表面に設けられ、伝導性トレースを形成するためパターニング可能である感光伝導性層と、
ｃ）上記第２の表面の上に設けられ、着色画像を生成し得るアレイを画成する手段とを有し、
上記伝導性トレースはハロゲン化銀エマルジョンから形成される、
構造物。
【請求項２】
ディスプレイを形成する装置において、
ａ）第１及び第２の表面を有する第１の透過型基板と、
ｂ）光パターニングにより形成され、上記第１の透過型基板の上記第１の表面の上に設けられた第１のパターニングされた伝導性トレースと、
ｃ）上記第２の表面の上に設けられたカラー形成アレイと、
ｄ）上面及び下面を有し、上記下面に第２の伝導性トレースが形成されている第２の透過型基板と、
ｅ）上記第２の透過型基板の上記下面と、上記第１の透過型基板の上記第１の表面との間に設けられた光変調材料を含む層とを有し、
ｆ）上記第１の伝導性トレース及び上記第２の伝導性トレースは、それらの間に電位が与えられたとき、表示される画像を生成すべく、上記第２の透過型基板、上記光変調材料を含む層、上記第１の透過型基板、及び、上記カラー形成アレイを通過する光を選択的に伝達するため、上記光変調材料を含む層に作用する電界が生成されるように整列され、
上記第１の伝導性トレースはハロゲン化銀エマルジョンから形成される、
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
ディスプレイ装置を製造する方法において、
ａ）第１及び第２の表面を有する第１の透過型基板を設け、
ｂ）パターニング可能な伝導性層を上記第１の表面に層状化し、上記第１の透過型基板の上記第１の表面に第１の伝導性トレースが形成されるように上記パターニング可能な伝導性層をパターニングし、
ｃ）上記第２の表面にカラーフィルタアレイを形成し、
ｄ）上面及び下面を有する第２の透過型基板を設け、
ｅ）上記第１の伝導性トレースと整列する第２の伝導性トレースを、上記第２の透過型基板の上記下面に形成し、
ｆ）上記第２の透過型基板の上記下面と、上記第１の透過型基板の上記第１の表面との間に光変調材料を含む層を層状化し、
ｇ）表示される画像を生成すべく、上記第２の透過型基板、上記光変調材料を含む層、上記第１の透過型基板、及び、上記カラー形成アレイを通過する光を選択的に伝達するため、上記光変調材料を含む層に作用する電界が生成されるように、上記整列された第１の伝導性トレースと第２の伝導性トレースとの間に電位を与える段階を有し、
上記第１の伝導性トレースはハロゲン化銀エマルジョンから形成される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は映像ディスプレイに関する。本発明は、薄い多層プレートを通過する光を制御するため電気的に変調された信号を使用するフラットパネル形ディスプレイに関する。本発明は、特に具体的には、光変調材料の間に電位を与えるため二つの分離したトレースの組を使用する。
【０００２】
本発明は、１９９７年１０月３０日に出願されたStanley W. Stephenson による発明の名称“Single Sheet Display Having Patternable Conductive Traces （パターニング可能な伝導性トレースを有する単シート形ディスプレイ）”の米国特許出願第０８／９６１，０５６号の関連出願である。この関連出願の開示内容は参考のため本明細書に引用される。
【０００３】
【従来の技術】
フラットパネル形ディスプレイは多数の技術を用いて製造することができる。典型的な実施例は、O'Maraによる“Liquid Crystal Flat Panel Display ”及びその他の同様な刊行物に記載されている。これらのディスプレイは、基板として透過型ガラスプレートを使用し、第１の導電性トレースの組を形成する電気的トレースが平行線のパターン状にスパッタリングされる。インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）のような透過型導体は、電荷をトレースによって邪魔されない透過型領域全体に分散させるためトレース上にスパッタリングされる。第２の基板は、透過型導電性層を有するトレースの組で同様に被覆される。
【０００４】
層は基板上に塗布され、液晶をねじれネマティック（ＴＮ）又は超ねじれネマティック（ＳＴＮ）コンフィギュレーションに向けるためパターニングされる。二つの基板は空間的に離され、二つの基板間の隙間は液晶材料で充填される。いずれかの組からの導体のペアは選択され、液晶材料の光伝達特性を変えるためエネルギーが与えられる。
【０００５】
別の例では、トレースは直交格子を画成しないが、英数字ディスプレイ又はグラフィック画像を形成するよう構造化される。他の例では、透過型基板上のアクティブディスプレイは、スパッタリング若しくは印刷され、書き込まれた情報に依存して各ディスプレイ素子を連続的に駆動するためメモリ素子を使用する。他の例では、SID  DIGEST  90,  article  12.6に記載されているように、液晶は、液晶ポリマーマトリクス（ＬＣＰＣ）を形成するため重合的に分散させられる。ＬＣＰＣは、典型的に紫外重合アクリルポリマーに配列される。液晶はポリマーに均質化され、エマルジョンは基板上に被覆される。紫外線がエマルジョンに当てられる。エマルジョンは硬化し、液晶材料のバブルが剛性のある重合体マトリクスに保持される。
【０００６】
画像ディスプレイは、カラーフィルタアレイがディスプレイの画素上に形成された場合、カラー画像を出現させる。米国特許第５，４６２，８３３号の場合、三つのカラー層が透過型基板上に形成される。この特許の場合、透過型電極層はカラーフィルタ上に形成される。フィルタープレートは液晶層に揃えられる。フィルタプレートはガラスであり、ハロゲン化銀、カラー形成層を有する。透過型電極材料はＣＦＡ上に高温でスパッタリングされる。実際上、透過型電極材料が存在するため、色素が色素層にイオン移動させられる。導電性層を色素層から分離することができれば有利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術によれば、ディスプレイを作成するため、多数のプレート上に多数の多層分離層が必要とされる。電気的トレース及び透過型伝導性層は、典型的に、材料を基板上に繰り返し真空沈着させることにより形成される。この工程は、コスト高であり、かつ、資本集約的な設備で長い処理時間を必要とする。フラットパネル形ディスプレイのコストを低下させることができれば有利である。また、従来の構造は、低コスト大型フラットパネル形ディスプレイの作成に適当ではない。低コストの大型フラットパネル形ディスプレイを作成することができれば有利である。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題点を解決するディスプレイ装置を提供することである。
本発明の別の目的は、光変調層と組み合わせて使用する伝導性トレースを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、画像を形成するディスプレイを製造するための構造物において、
ａ）第１及び第２の表面を有する透過型基板と、
ｂ）上記透過型基板の上記第１の表面に設けられ、伝導性トレースを形成するためパターニング可能である感光伝導性層と、
ｃ）上記第２の表面の上に設けられ、着色画像を生成し得るアレイを画成する手段とを有する構造物によって実現される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のディスプレイ装置の分解図である。ディスプレイ５は、ポリエステルプラスチックから形成されるKodak Estar フィルムのような透明な透過型材料でもよく、２０乃至２００ミクロン（μｍ）の厚さを有する基板１２を使用する。本実施例の場合、基板１２は８０ミクロンの厚さのポリエステルフィルムベースのシートである。ポリカーボネートのような他の透明なポリマーを使用しても構わない。第１の基板１２は、感光金属形成層１４を支持する第１の表面１２ａを有する。
【００１１】
好ましい実施例の場合、感光金属形成層１４はハロゲン化銀粒状物のエマルジョンである。或いは、金又は銅の塩類のような他の感光金属形成層を使用してもよい。ハロゲン化銀エマルジョンの場合、高濃度のゼラチン状のハロゲン化銀塩が従来の映像化エマルジョンの伝導性を改良するため使用される。粒子径が０．５乃至２ミクロンの高純度インジウム・スズ・酸化物又は高純度銀のような伝導性添加剤が写真的に生成された金属性の銀の伝導性を改良するためエマルジョンに添加される。
【００１２】
第１の基板１２の第２の表面１２ｂはカラーフィルタアレイ４０を支持する。カラーフィルタアレイ４０は、第１の感光層１４が第１の基板１２に塗布される前に第１の基板１２に印刷された単層でもよい。或いは、カラーフィルタアレイ４０は、３層のハロゲン化銀色素形成化学物質でもよく、各層はカラーフィルタアレイ４０の別個のカラーを形成する。このような多層アレイの一例は、米国特許第５，４６２，８２２号に記載されている。この引例に記載された発明は、カラーフィルタアレイ上に伝導性層を高温でスパッタリングする。一方、本発明によれば、伝導性層は、カラーフィルタアレイ４０とは反対側の第１の基板１２側に沈着した金属性トレースである。
【００１３】
多層感光色素形成ＣＦＡの場合、赤色フィルタ層５０は、赤色フィルタ色付き領域５２及び赤色フィルタ色無し領域５４を作成するため露光、現像されたハロゲン化銀エマルジョン層である。第２の緑色フィルタ層６０は、緑色フィルタ色付き領域６２及び緑色フィルタ色無し領域６４を作成するため露光、現像されたハロゲン化銀エマルジョン層である。青色フィルタ層７０は、青色フィルタ色付き領域７２及び青色フィルタ色無し領域７４を作成するため露光、現像されたハロゲン化銀エマルジョン層である。多層カラーフィルタアレイの露光及び現像は、第１の感光伝導性層１４を塗布する前に行ってもよい。第１の感光層１４にトレースを形成する露光マスクは、水平方向トレース１６がカラーフィルタアレイ４０と整列するように、カラーフィルタアレイ４０に揃えられる。
【００１４】
別の実施例において、カラーフィルタアレイ４０と第１の感光層１４は同時に被覆される。付加的な光吸収性材料７５の層は、第１の基板１２の一方若しくは両方の表面１２ａ及び１２ｂに被覆される。光吸収性材料７５は、ハロゲン化銀フィルム上にハレーション防止層を設ける従来技術で周知の方法で調製され得る。光吸収性材料７５は、第１の基板１２の両側の表面上で独立した層の露光を可能にさせる。光吸収性材料７５は、感光層を現像するため使用される溶液中で溶解可能であるため、基板はシートが処理された後、光学的に透過性である。
【００１５】
第２のシート２０は、第１の基板１２と類似した特性をもつ透明なポリマーからなる第２の透明な基板２２を有する。第２の感光層２４は第２の基板の表面に塗布される。第２の感光層２４は第１の感光層と類似した性質をもつ。第２の感光層２４は、非伝導性領域２６及び伝導性領域２８を形成するためマスクを通して露光される。
【００１６】
第１のシート１０及び第２のシート２０は、伝導性トレース１４及び２８が整列されるように向きが決められる。光変調材料層３０は、第１のシート１０と第２のシート２０の間に設けられ、２枚のシートは光変調材料層３０の方に押しつけられる。光変調材料層３０は、通常の設計の液晶３２でもよく、第１のシート１０と第２のシート２０の間に較正間隔を与えるスペーサベッド３４を含む。他の実施例の場合、液晶材料は２枚のシートの中の一方に塗布され、他方のシートはポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）に対し押圧される。乾燥後、ゼラチンは、２枚のシートを一つに維持するバインダーとして作用する。強誘電性（ＦＬＣ）材料のような他の光変調型電気的作動材料を２枚のシートの間に設けても良い。
【００１７】
図３には本発明による完成後のディスプレイ５が示されている。簡単のため、光変調材料は透過状態に駆動された場合を想定する。第２のシート２０の垂直方向トレース２８は最上層にある。光変調層３０は図面では透明に示されている。水平方向トレース１６は、第１の感光層１４上に形成される。赤色フィルタ色素領域５２、緑色フィルタ色素領域６２及び青色フィルタ色素領域７２は、カラーフィルタアレイ４０を作成すべく画素８０内に形成される。
【００１８】
この好ましい実施例の場合に、ディスプレイ５は、ビデオ標準ＳＭＰＴＥ  ２７４Ｍに準拠して画像を表示するように設計されている。水平方向トレース１６は、１００ミクロンの幅と、４００ミクロンのライン間のギャップを有する１０８０本のトレースを含む。１９２０本の垂直方向トレース２８は、幅が１００ミクロンであり、ライン間のギャップは４００ミクロンである。透明なアパーチャは、５００ミクロン平方の画素内で４００ミクロン平方である。
【００１９】
図４及び５には、各画素８０内に形成することができる伝導性構造物の詳細が示されている。水平方向トレース１６及び垂直方向トレース２８は不透明であり、かつ、本実施例の場合、各画素を組み立てる。透明なアパーチャ８２は、各画素の光変調領域として作用する。水平方向トレース１６は、透明なアパーチャ８２の全域に垂直方向フィラメント格子８４を有する。垂直方向フィラメント格子８４は、相互に直交し、かつ、４５°の角度で傾けられ、５ミクロンの幅及び１５ミクロンのピッチ間隔を備えた２組のフィラメントにより構成してもよい。水平方向フィラメント格子８６は、垂直方向フィラメント８４と構造的に類似し、各垂直方向トレース２８から水平方向に延びる。透明なアパーチャ８２全域に亘る２組のフィラメントの交差は、透明なアパーチャ８２の全域にトレース１６及び２８からの電荷を拡げる。換言すれば、垂直及び水平方向の第１及び第２の伝導性トレースは、それらの間に電位が与えられたとき、表示される画像を生成するため、第２の透過型基板２２、光変調層３０、第１の透過型基板１２及びカラーフィルタアレイ４０を通過する光を選択的に伝達するため、光変調材料層３０上に作用する電界が生成されるように整列される。
【００２０】
他の一実施例において、画素は、図３に示される如く、トレースの交点の周りの４象限として画成される。フィラメント格子８４及び８６は、４個の各象限の中に配置される。この他の一実施例の構造物の場合、電界が透明なアパーチャ８２の中間点の前までしか延びない利点が得られる。このため、フィラメント格子８４及び８６が電荷を拡散させる距離を短縮することにより、格子８４及び８６に亘る電界損失が減少する。
【００２１】
フィラメント８４と８６の間の領域は、フィラメント間の透明な領域に沈着される金属性銀を制限するレベルの放射線が照射される。或いは、フィラメント間の開口全域に電界を拡散させるため、０．５乃至２ミクロンの粒子径を有する高純度インジウム・スズ・酸化物のような非感光、導電性粒子を層１４及び２４に組み込んでも良い。他の実施例において、インジウム・スズ・酸化物は、感光層が何れかの表面に塗布される前に、基板１２及び２２にスパッタ被覆される。予めスパッタリングが行われる実施例の場合、ＩＴＯ（インジウム・スズ・酸化物）材料は、フィラメント間の開口全域でフィラメント上に電荷を拡散するため作用する。各画素に照射する一部の光は、トレース１６及び２８と、フィラメント格子８４及び８６の不透明性によって阻止され、残りの光が処理済みの第１の感光層１４と処理済みの第２の感光層２４の間の電界によって制御される。
【００２２】
図６には、伝導性トレースが、米国特許第３，０３３，７６５号及び米国特許第３，４６４，８２２号に記載された方法の変形に従って感光層１４及び２４に形成される様子が概略的に示されている。図６の（ａ）では、光マスク９０が、ハロゲン化銀９４を照射、露光する光源を選択的に遮断し、露光されていないハロゲン化銀９２を不活性状態のまま残す。好ましい実施例の場合、露光されていないハロゲン化銀９２は感光材料である。図６の（ｂ）において、ディスプレイ５は露光ハロゲン化銀９４を金属性銀９６に変換するため写真的に現像される。同図の（ｃ）において、従来の写真定着ステップは、露光されていないハロゲン化銀９２を除去する。同図の（ｄ）において、金属性銀９６は、ハロゲン化銀９８を形成するため漂白によって再ハロゲン化される。同図の（ｅ）において、再ハロゲン化銀９８は、再現像された銀１００を形成するため再現像される。現像器内の金属塩は、伝導性を改良するため付加的な金属１０２を沈着する。他の処理の場合、ゼラチン状の銀金属粒子は、パラジウム金属を銀粒状物状に沈着するため第１のメッキ浴に浸される。最終的な銅塩のメッキ浴は、トレースの伝導性を改良するため付加的な導体を加える。
【００２３】
ディスプレイ５への電気接続は図７の（ａ）及び（ｂ）に示されている。水平方向トレース１６及び垂直方向トレース２８は、伝導性パッド１１４の千鳥形パターンで終端する。貫通先端点１１２を有するピン１１０は、剛性のある非伝導性基板上に配置される。ピンはディスプレイ５に押しつけられ、貫通先端点１１２は各トレースの端でパッド１４を通される。貫通動作によって、ディスプレイ５のトレース１６及び２８に電気的内部接続性が与えられる。
【００２４】
或いは、トレース１６及び１８の交差の外側でシート１０及び２０の領域は、互いに重なり合わない。重なり合わない領域は、トレース１６及び１８と駆動電子回路との間で伝導性バンプ又はワイヤボンディングのような従来の相互連結技術を用いて駆動電子回路に接続される。
上記の通り、本発明の幾つかの好ましい実施例に関して本発明を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく変更及び変形をなし得ることが認められる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の構造物によれば、低コスト、低温の層及び処理を使用してディスプレイが製造できる利点が得られる。このディスプレイは、低コストの写真層技術を利用する。写真層技術は、光変調層とパターニングされた伝導性トレースとを利用する。感光材料を種々のパターンに露光することによって、大量のシート材料が被覆され、種々のタイプのディスプレイに形成され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディスプレイ装置を形成する素子の分解断面図である。
【図２】完成したディスプレイ装置の断面図である。
【図３】図２の完成したディスプレイ装置の平面図である。
【図４】図３のディスプレイ装置のアパーチャ全域に設けられたフィラメントの詳細図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】（ａ）乃至（ｅ）は、伝導性トレースを形成するため感光層を処理する種々のステップを示す図である。
【図７】（ａ）は伝導性トレースの終端を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のライン８−８による断面図である。
【符号の説明】
５    ディスプレイ
１０    第１のシート
１２    第１の基板
１２ａ    第１の表面
１２ｂ    第２の表面
１４    第１の感光金属形成層
２０    第２のシート
２２    第２の基板
２４    第２の感光層
２６    非伝導性領域
２８    伝導性領域
３０    光変調層
３２    液晶
３４    スペーサベッド
４０    カラーフィルタアレイ
５０    赤色フィルタ層
５２    赤色フィルタ色付き領域
５４    赤色フィルタ色無し領域
６０    緑色フィルタ層
６２    緑色フィルタ色付き領域
６４    緑色フィルタ色無し領域
７０    青色フィルタ層
７２    青色フィルタ色付き領域
７４    青色フィルタ色無し領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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