(57)【要約】【課題】廉価な方法で作製可能なＬＣシャッタを提供する。【解決手段】表示パネルと、この表示パネルの前面に配置したＬＣシャッタと、このＬＣシャッタに給電するための電極手段とを有する画像表示デバイスであって、前記表示パネルは、画像を表示する有効部分を有し、前記ＬＣシャッタの大きさは、前記表示パネルの前記有効部分の大きさに相当し、前記給電は、前記表示デバイスのオン／オフ操作に従って実行し、ここで、前記ＬＣシャッタがＬＣセルを具えて、このＬＣセルが、光透過状態と不透明状態、特に散乱状態との間で切換え可能であり、前記ＬＣシャッタを接着剤によって前記表示パネルの表面に固定する。停電の場合には、前記ＬＣシャッタが透明になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと、該表示パネルの前面に配置したＬＣシャッタと、該ＬＣシャッタに給電するための電極手段とを有する画像表示デバイスであって、前記表示パネルが、画像を表示する有効部分を有し、前記ＬＣシャッタの大きさが、前記表示パネルの前記有効部分の大きさに相当し、前記給電を、前記画像表示デバイスのオン／オフ操作に従って実行する画像表示デバイスにおいて、
前記ＬＣシャッタがＬＣセルを具えて、該ＬＣセルが、光透過状態と不透明状態との間で切換え可能なＬＣゲルを具えていることを特徴とする画像表示デバイス。
【請求項２】
前記ＬＣシャッタの表面を、接着剤によって前記表示パネルの表面に固定したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示デバイス。
【請求項３】
前記表示パネルの表面と、この表面に対向する前記ＬＣシャッタの表面との間にシールを配置して、前記シールを、前記ＬＣセルの表面の周縁部に近接させて、前記表示パネル、前記シール、及び前記ＬＣセルの表面によって閉じられる空間に接着剤を充填したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示デバイス。
【請求項４】
前記ＬＣシャッタが、透明な開放状態か、光を散乱する閉状態かのいずれかに設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示デバイス。
【請求項５】
前記ＬＣゲルが配向ＬＣ網状ポリマーを含み、該網状ポリマーのキャビティ内に負のΔεを有するＬＣ材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示デバイス。
【請求項６】
前記ＬＣゲルがさらに、染料を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示デバイス。
【請求項７】
前記ＬＣシャッタに給電した際に、前記ＬＣシャッタが閉じることを特徴とする請求項１に記載の画像表示デバイス。
【請求項８】
停電の場合に、前記シャッタが開いて透明になることを特徴とする請求項７に記載の画像表示デバイス。
【請求項９】
前記セルが不透明状態においてパターンを呈示することができることを特徴とする請求項１に記載の画像表示デバイス。
【請求項１０】
前記ＬＣセルが、中性灰色の光透過状態と、黒色の光吸収状態との間で切換え可能であることを特徴とする請求項６に記載の画像表示デバイス。
【請求項１１】
表示パネルと、該表示パネルの前面に配置したＬＣシャッタと、該ＬＣシャッタに給電するための電極手段とを有する画像表示デバイスを具えた表示装置であって、前記表示パネルが、画像を表示する有効部分を有し、前記ＬＣシャッタの大きさが、前記表示パネルの前記有効部分の大きさに相当し、前記給電を、前記画像表示デバイスのオン／オフ操作に従って実行する表示装置において、
前記ＬＣシャッタがＬＣセルを具えて、該ＬＣセルが、光透過状態と不透明状態との間で切換え可能なＬＣゲルを具えて、前記表示装置が、前記ＬＣシャッタの切換えを行う制御手段と、前記ＬＣシャッタへの給電用の電源とを具えていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示パネルと、この表示パネルの前面に配置したＬＣ（Liquid Crystal：液晶）シャッタと、このＬＣシャッタに給電するために設けた電極手段とを有する画像表示デバイスに関するものであり、この表示パネルは、画像を表示する有効（アクティブ）部分を有し、このＬＣシャッタの大きさは、表示パネルの前記有効部分の大きさに相当し、前記給電は表示デバイスのオン／オフ操作に従って実行する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】
特開平4−132380号公報  ＣＲＴ（Cathode Ray Tube：陰極線管）、プラズマ・ディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）のような画像表示デバイスは、不動作時には、周囲と不調和な外見を有する。この問題の解決法は、特開平4−132380号公報に記載されている。この公報には、ＬＣシャッタとして機能するＬＣセルの外周を取付枠によって保持して、ＬＣセルと取付枠の組立体をテレビジョン受像機のＣＲＴの前面に取り付けることが記載されている。セル内のＬＣ材料は電極間に配置して、これらの電極は、テレビジョン受像機の電源のオン／オフ操作に従って給電される状態にする。これにより、テレビジョン受像機の使用時にはＬＣセルを透明状態にして、受像機の不使用時には光吸収状態にする。
【０００３】
表示デバイスは一般に、表示窓（ウィンドウ）を具えている。この表示窓に画像を表示する。この表示窓は、表示窓のある領域を選択的に発光させる手段を具えている。例えばＣＲＴでは、ライン単位で画像を形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
表示デバイスにおける大きな問題は、表示窓上、あるいは（ＣＲＴ及びＰＤＰにおける）蛍光体素子のような表示デバイスの構成要素における周辺光の反射である。視聴者は、デバイスが生成する画像の他に、表示窓上で反射するランプ光及び／または太陽光のような他の光源の反射も見る。こうした外部光源（即ち表示デバイス外の光源）の反射は、表示画像のコントラストを低下させて、特に、強い太陽光が表示窓に当たる際には、表示画像を見えなくすることさえある。多くの解決法が提案されており、これらは、室内の光輝度を低減すること、表示窓の反射係数を低減すること（反射防止コーティング）、及び表示窓に暗色ガラスを使用すること（これは表示窓の内側の反射を低減することである）のように広きにわたる。
【０００５】
しかし、表示パネルは大きな表面積を有し、そしてＬＣシャッタはこれに相当する大きな表面積を有する必要があり、このことが、ＬＣシャッタ、及びこれに必要な極性材料を非常に高価にする。さらに、前記組立体に枠を使用することは、ＬＣシャッタと表示パネルとの光結合を提供するためにデバイスを特に高価にし、かつ不所望な反射を生じさせる。
【０００６】
以上のことに鑑みて、本発明の目的は、費用をかけない方法で作製可能なＬＣシャッタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、表示パネルと、この表示パネルの前面に配置したＬＣシャッタと、このＬＣシャッタに給電するために設けた電極手段とを有する画像表示デバイスによって解決され、この表示パネルは、画像を表示する有効（アクティブ）部分を有し、前記ＬＣシャッタの大きさは、表示パネルの前記有効部分の大きさに相当し、前記給電は表示デバイスのオン／オフ操作に従って実行し、ここで、このＬＣシャッタがＬＣセルを具えて、このＬＣセルが、光透過状態と不透明状態との間で切換え（スイッチング）可能なＬＣゲルを具えていることを特徴とする。
【０００８】
ＬＣゲル材料は、製造が比較的廉価である。セルに電圧を供給しない場合にはＬＣゲル材料が透明であり、これによりシャッタをフェールセーフ（安全方向に作用する）にして、電圧を供給した場合には、ＬＣゲル材料が光散乱性になり、極性材料を必要としない。このことはＬＣシャッタのコストをさらに低減する、というのは、誤動作防止回路及び極性材料が必要なくなるからである。
【０００９】
前記ＬＣシャッタを、ＬＣシャッタを開放状態即ち透明状態か、閉状態即ち光散乱状態かのいずれかに設定できるようなＬＣゲルを選択することが好ましい。
【００１０】
ＬＣシャッタは、例えばパネル上に積層させる方法のような種々の方法で表示パネルに光学的に結合可能である。好適例では、ＬＣシャッタの表面を接着剤によって表示パネルの表面に固定して、これにより、表示パネルも強化する。
【００１１】
この接着剤は、例えば、エポキシ型材料、アクリル材料またはメタクリル材料、あるいはこれらの混合物のような硬化樹脂、あるいはゲルとすることができるが、本発明はこれらの材料に限定されない。
【００１２】
表示パネルが平らな表面を有する場合には、ＬＣシャッタを表示パネルに単純に結合することが保証され、このことは、現在のＰＤＰ、ＬＣＤ、及び（ＲＦ（Real Flat：真平面）型の）ＣＲＴのような画像表示デバイスでは一般的である。
【００１３】
表示パネルの表面と、この表面に対向するＬＣシャッタの表面（これは最上層の表面でも基板の表面でもよい）との間にシールを配置すれば、この結合ステップがさらに簡略化されて、このシールは前記最上層または表面の周縁部に近接して、これにより、これらの表示パネル、シール、及び最上層または基板によって閉じられる空間のほとんどに、液体接着剤を充填することができ、この液体接着剤は、硬化型（熱またはＵＶ（Ultra Violet：紫外線）放射を当てることによって硬化する）であることが好ましい。
【００１４】
本発明のさらなる要点によれば、前記ＬＣゲルが配向ＬＣ網状ポリマー（重合体）を含み、前記網状ポリマーのキャビティ内に負のΔεを有するＬＣ材料を含む。この種の材料系が、透過状態と（乳白色の）散乱状態との間で切換え可能なシャッタを提供することが判明している。この種の材料系の利点は、こうした効果をもたらすための極性材料が不要であり、このため、光損失がなく、かつ極性材料のコストを節減できる、ということにある。
【００１５】
他の適切な材料は、染料、特に有色性染料を含むＬＣゲル系である。これらの材料は、設計を最適化するためにき、例えば、開放状態で中性灰色（グレー）であり、閉状態で黒色（ブラック）であるシャッタを提供するために使用することができる。こうしたシャッタを使用する際には、ＣＲＴ表示パネルは塗装せずにクリア（無塗装）にする。適切な染料が二色効果をもたらす。
【００１６】
本発明は、ＣＲＴの前面に配置した切換え（スイッチング）可能なパネル（シャッタ）によって、ＣＲＴ、あるいはプラズマ・パネルまたはＬＣＤのような他の種類のディスプレイを隠す手段を提供する。この特徴は、テレビジョンがオン状態でない際にテレビジョンを「見えなく」するために用いることができ、そしてパネルの透明状態では、妨げのないテレビジョンの視聴が可能になる。この切換え可能なパネルは、開放状態で透明であり、閉状態では物体を隠すべきである。従って閉状態は、強い光吸収性（例えば黒色）あるいは散乱性（例えば乳白色、つや消し）にすることができる。設計上の理由では、乳白色の外見が好ましい。経済性の理由では、ＬＣセルを閉状態、即ち（光吸収状態の代わりに）散乱状態にすることが可能なＬＣゲル系が好ましい、というのは、このＬＣゲル系は極性材料を必要としないからである。
【００１７】
透明状態と散乱状態との切換えを行うパネルは、Saint-Gobainが市販している形態のＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal：ポリマー分散液晶）にもとづくものとすることができるが、原則的には、Privaliteと称するより高価な製品を使用することができる。ＬＣ材料のキャビティに負のΔεを持つＬＣ材料を有するＬＣ網状ポリマーを含む上記材料を生産する方が、ずっと安価になる。切換え時間（約1ms）は、想定される用途に十分な程度よりも高速になる。そして、最後に重要なこととして、この材料を用いたシャッタ・パネルが、停電の場合に「フェールセーフ」であり、即ちパネルが透明になり、テレビジョンの視聴を可能にする。活電時の散乱状態では、電力消費が小さい。（32インチのＷＳＲＦ寸法を有する大型パネルに対して1W未満である）。
【００１８】
開放状態で映像を妨害しないために、シャッタ・パネルは好適には、ＣＲＴのスクリーンと光学的に接触状態であるべきである。このようにして、パネル−空気の境界面、及びＣＲＴのスクリーン−空気の境界面での正反射が回避される。
【００１９】
従って、シャッタ・パネルとＲＦ（真平面）型のＣＲＴとを積層によって組み合わせることが望ましい。このことは、ＬＣシャッタと表示パネルを組立てる廉価な方法を提供する。この積層プロセスは、前面パネルと管との結合媒体として鋳造樹脂（キャスト・レジン）を用いる点で有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のこれら及びさらなる要点について、図面を参照した実施例を用いてより詳細に説明する。
これらの図面は一定寸法比で描いたものではない。原則として、同じ部分は同じ参照番号で表わす。
【実施例１】
【００２１】
カラー表示デバイス（図１）は、表示窓３、円錐（コーン）部４、及びネック（首部）５を具えた、真空排気した外被（エンベロープ）２を具えている。ネック５は、電子ビーム７、８、及び９を発生する電子銃６を収容する。表示スクリーン１０は、表示窓３の内側に存在する。表示スクリーン１０は、赤色、緑色、及び青色に発光する蛍光体素子の蛍光体パターンを具えている。電子ビーム７、８、及び９は表示スクリーンに至る途中で、偏向装置１１によって、表示スクリーン１０を横切るように偏向されて、シャドウマスク１２を通過して、シャドウマスク１２は、表示窓３の手前に配置した、開口部（アパーチャ）１３を有する薄板から成る。シャドウマスク１２は、支持手段１４によって表示窓３内に支持する。３本の電子ビーム７、８、及び９は収束して、シャドウマスク１２の開口部１３を互いに対して小さい角度で通過して、結果的に、各電子ビームが一色のみの蛍光体素子に当たる。図１には、外被２の（Ｚ）軸も示す。光の透過、及び散乱または吸収を行うシャッタ手段１５を、表示窓３の前面に配置する。
【００２２】
図２に、本発明に用いるＬＣセル１５を図式的に示す。ＬＣセル１５は、基板２９、ＬＣゲル２３、（例えばＩＴＯ（Indium-Tin Oxide：インジウム−錫の酸化物）製の）透明電極２６、障壁層２５、ポリアミド層２４、（例えばガラス）基板２７、及び随意的に、反射防止層２８を具えて、ＬＣゲル２３は、負のΔεを有するＬＣ材料を配向ＬＣ網状ポリマー中に含む。
【００２３】
配向ポリマー行列（マトリクス）を有するＬＣセル、及び負のΔεを有するが（多色性の）染料なしに「閉」状態になるＬＣ材料は、光を非常に効率的に散乱させる。従って、こうした系は、テレビジョンのスクリーンを「隠し」たり見せたりすることを可能にする「完全な」ＬＣシャッタの用途にとって非常に魅力的に見える。
【００２４】
配向ポリマー行列の含有量は、5〜15％であることが好ましい。この％割合がより低ければ、受動的な切換え（スイッチング）時間が比較的長くなり、この％割合がより高ければ、閉状態でも比較的高輝度になる。
【００２５】
配向した網状ポリマーは、例えば、ＵＶ（紫外）光の影響下での、図３に図式的に示すような反応性モノマー材料の連鎖付加反応によって形成する。液晶分子は、堅固な中心コアＡ、フレキシブル（軟質）・スペーサＢ、及び重合可能な末端基Ｃから成る。図３には、強固な中心コアＡ及びフレキシブル・スペーサ基Ｂのいくつかの例を示す。中心コア部分の１つ以上の環（リング）にアルキル基を付加することによって、あるいは、中心コア部分を付加的な環で拡張することによって、あるいは、より長いフレキシブル・スペーサＢ（即ち、図３のｘが12より大きい-(CH2)-基、-O-(CH2)-基、またはこれらの基の混合物）によって、多数の変更が可能であることは明らかであり、またフレキシブル基は線状でなければならない、ということはなく、側鎖を有し得る。中心コアＡの両側のフレキシブル基は同一であることが好ましいが、異なってもよい。重合可能な末端基は、例えば、アクリル酸エステル（アクリレート）またはメタクリル酸エステル（メタクリレート）、ビニル・エーテル、エポキシド、及びチオランから選択することができる。
【００２６】
図４に、重合可能な液晶の特定例を示す。
例えば図３及び図４に示すような液晶を重合するために、例えば図５に示すような光開始物質を使用する。
図６に、多色性染料のいくつかの例を示す。
セル内のＬＣ材料は、次の特性を有することができる：
ε‖＝4.5
ε⊥＝10.2
Δε＝-5.7
ｎo＝1.486
ｎe＝1.650
Δεは負である。
こうしたＬＣ材料は、いくつかのＬＣ要素を混合することによって得ることができ、ＬＣ材料の製造業者から入手することができる。
【００２７】
光を透過／散乱または吸収する「完全な」ＬＣシャッタ手段は、慣例の方法を用いることによって作製することができる。この目的のために、ガラス板を、通常はＩＴＯ製の（構造化した）透明電極で覆う。これらの透明電極を、ポリアミドまたは代替材料の薄膜フィルムでコーティングして、液晶の配向を確立する。これらのガラス板には随意的に、カラーフィルタ、ブラック・マトリクス、平坦化層、パシベーション層、等を設けることができる。アクティブマトリクス・ディスプレイを使用する際には、これらの板に何らかの論理素子も設ける。これらのフィルムに施すべきコーティング及びリソグラフィの手順をすべて実行した後に、これらのガラス板どうしを、正確に配置した接着ストライプ（帯）で接着する。例えばガラスまたはプラスチックの球体またはファイバのような、事前に加えたスペーサが、セルの間隙（ギャップ）を、例えば4.5μmの一定値に維持すべきである。前記接着シールは開口部を伴って残り、これらの開口部は、セルの充填用に用いる。セル（即ち、前記２枚の基板間の空間）に、例えば図３または図４に示すような重合可能な液晶材料を充填し、そして好適には、（例えば図５に示すような）光開始物質及びＬＣ材料を充填する。この充填の後に、前記電極間に電圧を印加して、これらの重合可能な液晶材料の分子及びＬＣ材料の分子を共に配向させる。その後、このセルをＵＶ光で露光して、前記重合可能な液晶を重合して、配向したＬＣ網状ポリマーを形成する。前記ＬＣ材料は、この配向した網状ポリマーの一部を構成する。
【００２８】
この系はＬＣゲルと称する。この系は連続的な３Ｄ（三次元）網から構成されるので、永久ゲルとも称する。他の種類のＬＣゲル系は、物理ゲルと称する。ＰＤＬＣ型の材料がこの範疇に属する。
【００２９】
本発明の追加的な特徴によれば、前記ＬＣセルが不透明（散乱または吸収）状態で、（例えばブロックのような）パターンを呈示することができる。
【００３０】
本発明はさらに、請求項１１に規定するような表示装置に関するものである。図７に、こうした表示装置の簡略化したブロック図を示す。入力表示データ４１を、映像検出器３１に供給する。データに音声部分が存在すれば、これを音声チャンネル３５に供給して、音声チャンネル３５はスピーカ３６で音声を再生する。映像検出器３１はさらに、表示駆動信号４２を画像表示デバイス３４に供給して、同期信号４３をアドレシング（表示位置指定）手段３２に供給する。ＣＲＴ用のアドレシング手段３２は、ライン及びフレーム偏向用の偏向回路を具えている。ＬＣＤまたはＰＤＰのような他の画像ディスプレイ用にはは、アドレシング手段３２に、ライン及び列のアドレシング用のマトリクスアドレシング回路を設けることができる。カラー信号が存在する場合には、図７に破線で示すように、特別なカラー復調器３３が存在する。
【００３１】
本発明の表示装置はさらに、表示パネルと、この表示パネルの前面に配置したＬＣシャッタ３７と、ＬＣシャッタ３７に給電するために設けた電極手段とを有する画像表示デバイス３４を具えて、この表示パネルは画像を表示する有効（アクティブ）部分を有し、ＬＣシャッタ３７の大きさは、表示パネル３４の前記有効部分の大きさに相当し、前記給電は、表示デバイス３４のオン／オフ操作に従って実行し、ここで、ＬＣシャッタ３７がＬＣセルを具えて、このＬＣセルは、光透過状態と不透明状態との間で切換え可能なＬＣゲルを具えて、この表示装置は、ＬＣシャッタ３７を切換える制御手段３８、及びＬＣシャッタ３７への給電用の電源３９を具えている。図７に示すように、表示デバイス３４のオン／オフ操作は、映像検出器３１から来る信号から導出することができる。この表示装置はさらに、好適には制御手段３８を介してＬＣシャッタ３７を駆動するための電源３９を具えている。電源３９は他の回路への給電に使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】液晶シャッタを有する表示デバイスの図式的な断面図である。
【図２】特定の液晶シャッタの断面図である。
【図３】網状ポリマーに使用可能な、重合可能な液晶の例を示す図である。
【図４】重合可能な液晶の特定例を示す図である。
【図５】光開始物質の例を示す図である。
【図６】多色性染料のいくつかの例を示す図である。
【図７】表示装置の簡略化したブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  カラー表示デバイス
２  外被
３  表示パネル
４  円錐部
５  ネック
６  電子銃
７  電子ビーム
８  電子ビーム
９  電子ビーム
１０  表示スクリーン
１１  偏向装置
１２  シャドウマスク
１３  開口部
１４  支持手段
１５  シャッタ手段（ＬＣセル）
２３  ＬＣゲル
２４  ポリアミド層
２５  障壁層
２６  透明電極
２７  基板
２８  反射防止層
２９  基板
３１  映像検出器
３２  アドレシング手段
３３  カラー復調器
３４  画像表示デバイス
３５  音声チャンネル
３６  スピーカ
３７  ＬＣシャッタ
３８  制御手段
３９  電源
４１  入力データ
４２  表示駆動信号
４３  同期信号
【図４】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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2004523875.tif 000013
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2004523875.tif 000017
2004523875.tif 000018
2004523875.tif 000019
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004523875.tif 000020
【国際調査報告】
2004523875.tif 000021
2004523875.tif 000022
2004523875.tif 000023