JP2002287128A - ポリマー分散型コレステリック液晶上に導体層を有するディスプレイシート - Google Patents

ポリマー分散型コレステリック液晶上に導体層を有するディスプレイシート

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、光吸収性及び電導性のある
コレステリック液晶用電極を有するディスプレイシート
を提供することにある。 【解決手段】 本発明によるポリマー分散型液晶を有す
るディスプレイシートは、基板と；、上記基板上に設け
られ、第１及び第２の面を画成し、第１及び第２の光学
的な状態を有するポリマー分散型の液晶を有し、状態を
変化できる状態変化層と；、上記状態変化層の上記第１
の表面側に設けられた第１の透明な導体と；を含む。上
記ディスプレイシートは、更に、上記状態変化層の上記
第２の表面側にあり、異なる材料の少なくとも２つの層
からなる積層構造を有した第２の導体とを含み、上記積
層構造は、電場が上記第１及び第２の導体間に印加され
たときに上記液晶が状態変化するように、光を吸収する
と共に電導性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、視認可能なイメー
ジを提供するため状態変化可能な層を有したディスプレ
イシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在では、情報は、不変色インキを保持
する紙を使用して表示されるか、或いは、陰極線管表示
装置若しくは液晶ディスプレイのような電気的に変調さ
れた表面に表示される。他のシート状の材料は、チケッ
ト若しくは金額に関する情報を保持する磁気的に書込み
可能な領域を持つことができるが、磁気的に書込まれた
データは、視認可能ではない。
【０００３】電気的書込み薄膜ディスプレイ技術の分野
の完全な記述である“Electronic Book With Multiple
Display Pages”と題されたＰＣＴ／ＷＯ９７／０４３
９８に、構成が開示されている。“本”に装丁される複
数のディスプレイシートの組立が開示され、各シート
は、個々にアドレス指定されるように配列される。本特
許は、フレキシブルシートと、双安定液晶システムから
形成される画像変調材料と、各ページ上の薄膜金属導体
ラインと、薄膜の電気的書込みページとを形成する際の
先行技術を詳説する。
【０００４】柔軟性のある電気的書込みディスプレイシ
ートの製造は、米国特許第4,435,047号に開示される。
第１のシートは、透明なＩＴＯ伝導性領域を有し、第２
のシートは、ディスプレイ領域にプリントされる電導性
のあるインキを有する。シートは、ガラスであることが
できるが、実際には、マイラー（Mylar）ポリエステル
により形成される。バインダー内の液晶材料の分散は、
第１のシートに被覆され、第２のシートは、液晶材料に
結合する。対向する伝導性領域に印加される電位は、デ
ィスプレイ領域を露出するため、液晶材料に作用する。
このディスプレイは、電源が切られたときイメージを表
示するのを停止するネマチック液晶材料を使用する。
【０００５】米国特許第5,223,959号は、複数のポリマ
ー分散型液晶材料を開示し、それらのそれぞれは、赤、
緑、青の染色材料からなる異なる染色材料を有する。共
通の電極への電気信号を変更することにより、各材料に
影響を与えて、液晶材料の各種の状態を制御する。本特
許は、光を吸収するため、染色材料を用いた従来的なネ
マチック液晶の使用を要求する。液体粒子は、透明な状
態若しくは光吸収状態のいずれかで安定するように化学
的に処理される。本発明は、電気信号への異なる応答時
間を有する材料を要求する。デバイスは、人間の目が補
色を知覚するように、連続的に駆動させられなければな
らない。この配列は、材料がそれらの状態を保持しない
ことから、連続的で高速の電気的な駆動を必要とすると
いう欠点を有する。材料は、中立の色密度を実現するよ
うに駆動させられなければならない。
【０００６】米国特許第5,437,811号は、ポリマー分散
型キラルネマチック液晶を有する光変調セルを開示す
る。キラルネマチック液晶は、特定の光の可視波長を反
射するプレーナ状態と、光を散乱するフォーカルコニッ
ク状態との間で駆動される特性を有する。当該構成は、
電場無しで一の所与の状態を維持する能力を有する。
【０００７】米国特許第3,816,786号は、電場に反応す
るポリマーマトリックスのコレステリック液晶の液体粒
子を開示する。本特許の電極は、透明若しくは不透明で
あることができ、種々の金属若しくはグラファイトから
形成される。一の電極が光吸収性を有しなければならな
いことが開示され、また、光吸収性の電極が炭素のよう
な伝導性材料を含むペイントから用意されることが提案
される。
【０００８】米国特許第5,289,301号は、第２の導体を
形成するために液晶被覆の上に導体層を形成することに
ついて開示する。好ましい実施例の説明は、液晶被覆の
上に透明な電極を生成する酸化インジウムスズ（ＩＴ
Ｏ）を開示する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本分野の現状は、ポリ
マー分散型液晶材料の上の第２の導体の必要性を開示す
る。特に、コレステリック材料は、２の導体のうちの１
の導体が光吸収性及び伝導性を有することを必要とす
る。材料は、ポリマー分散型コレステリック液晶用の黒
色且つ伝導性の面を作製するため、炭素若しくは金属酸
化物を含むアプリケーションに対して提案されている。
【００１０】そこで、本発明の目的は、コレステリック
液晶用の光吸収性及び電導性のある電極を有するディス
プレイシートを提供することにある。
【００１１】また、本発明のその他の目的は、光吸収性
があり、高い伝導性及び耐久性を有する電導性の電極を
提供することにある。
【００１２】また、本発明の更なる目的は、ディスプレ
イシート用の光吸収性及び電導性のある電極を形成す
る、効率的且つ高速な方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、ａ）基
板と、ｂ）上記基板上に設けられ、第１及び第２の面を
画成し、第１及び第２の光学的な状態を有するポリマー
分散型の液晶を有し、状態を変化できる状態変化層と、
ｃ）上記状態変化層の上記第１の表面側に設けられた第
１の透明な導体と、ｄ）上記状態変化層の上記第２の表
面側にあり、異なる材料の少なくとも２つの層からなる
積層構造を有した第２の導体とを含み、上記積層構造
は、電場が上記第１及び第２の導体間に印加されたとき
に上記液晶が状態変化するように、光を吸収すると共に
電導性を有する、ポリマー分散型液晶を有するディスプ
レイシートによって、達成される。
【００１４】本発明は、第２の導体の光吸収性及び電導
性を最大化する第１及び第２の導体を提供する。単一の
マルチステーション型真空蒸着器で付着でき、低コスト
で、耐久性が優れた伝導性の面を提供する材料が、開示
される。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１Ａは、先行技術により作製さ
れた、ポリマーが分散されたポリマー分散型コレステリ
ック液晶を有する先行技術ディスプレイシート１０の断
面を示す。より永久的なディスプレイのような他の媒体
形態も、本発明により使用できることは、理解されるべ
きである。シート１０は、ポリエステル樹脂により形成
されるKodak Estarフィルムベースのような、厚さ２０
〜２００ミクロンの薄い透明な高分子材料であるフレキ
シブル基板１５を含む。模範的な実施例では、基板１５
は、ポリエステルフィルムベースの１２５ミクロンの厚
みのシートであることができる。但し、他のポリマーも
使用できる。
【００１６】第１の導体２０は、基板１５上に形成され
る。第１の導体２０は、酸化スズ、若しくは、好ましい
材料であるＩＴＯ（indium tin oxide；酸化インジウム
スズ）であってよい。典型的には、第１の導体２０を構
成するＩＴＯは、基板１５上に層としてスパッタリング
され、スクエア（１００平方フィート）あたり２５０オ
ームより小さいシート抵抗を有する層を形成する。第１
の導体２０は、従来のリソグラフィー法若しくはレーザ
エッチング法によりパターン形成されてよい。
【００１７】状態変化層は、パターン形成された第１の
導体２０上にポリマー分散型コレステリック液晶３０を
被覆することによって、形成される。ポリマー分散型コ
レステリック液晶３０は、光変調器として作用する。ポ
リマー分散型コレステリック液晶は、第１及び第２の表
面を画成する。赤外線透過スペクトルから可視スペクト
ルにかけてピーク反射率を有するコレステリック材料
は、ネマチック液晶内のキラル不純物の濃度を変化させ
ることによって、作製される。種々の強度の電場の印加
及び継続は、キラルネマチック材料（コレステリック）
を、反射状態、透過状態、若しくは中間状態へと駆動す
ることができる。コレステリック液晶材料であってよい
このような材料は、EM Industries of Hawthorne，NY
（Merck BL112, BL118, BL126）より入手可能である。
【００１８】図２は、脱イオン写真用ゼラチンに分散さ
れたコレステリック材料であってよいポリマー分散型コ
レステリック液晶３０の部分を示す。液晶材料は、５％
の脱イオンゼラチン水溶液に８％の濃度で分散される。
水性懸濁液中の直径１０ミクロンのドメインのコレステ
リック液晶は、コレステリック材料の電気光学特性を最
適化する。かかるドメインサイズでは、所与の波長での
入射光５４の部分は、反射光５６となるだろう。カプセ
ル封入処理は、コレステリック液晶の視野角（viewing
angle）を改善する耐圧性材料を提供する。ポリマー分
散型コレステリック液晶３０の第１の表面は、第１の導
体２０の上を被覆し、厚さ１０ミクロンのポリマー分散
型コレステリック被覆を提供する。ポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）やポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）のよう
な他の有機バインダーも、高分子剤として使用できる。
【００１９】図３は、コレステリック液晶の２つの安定
状態を示す。左側の図では、高電場が、印加されてすぐ
に電位ゼロに切り換えられており、プレーナ（planar）
液晶５０にコレステリック液晶を変えている。入射光５
４のプレーナ液晶５０に当たる部分は、反射光５６にな
り、明るいイメージを生成する。右側で図では、より低
い電場の印加が、透明なフォーカルコニック（focal-co
nic）液晶５２にコレステリック液晶を変えている。フ
ォーカルコニック液晶５２に当たる入射光５４は、透過
される。結果として、観測者は、コレステリック液晶が
プレーナ液晶５０若しくはフォーカルコニック液晶５２
であるかに依存して、それぞれ明領域、暗領域を有する
イメージを視認できる。ポリマー分散型コレステリック
液晶３０を有するシート１０は、一の透明な導体と、一
の光吸収性のある導体とを有する必要がある。第１の模
範的実施例では、第１の導体２０は、透明なＩＴＯであ
る。
【００２０】図１Ａでは、第２の導体４０は、ポリマー
分散型コレステリック液晶３０の第２の表面に設けられ
た光吸収面５８を提供するため、光吸収性を有する必要
がある。第２の導体４０は、ポリマー分散型コレステリ
ック液晶３０の材料を横断する電場を保持するのに十分
な伝導性を有するべきである。第２の導体４０は、アル
ミニウム、スズ、銀、プラチナ、カーボン、タングステ
ン、モリブデン、スズ若しくはインジウム若しくはそれ
らの組み合わせのような電導性のある材料であること
で、先行技術によって特徴付けられている。これらの金
属の多くの酸化物も光吸収体５８を提供する光吸収性を
有することは、公知である。また、先行技術は、第２の
導体４０がプリントされた線であってよいことを提案す
る。第１の導体２０及び第２の導体４０は、ピクセルの
アドレス指定可能なマトリックスを形成するため、パタ
ーン形成された直交する線であってよい。プリントされ
た導体の場合、マトリックスディスプレイの解像度は、
プリント処理の解像度によって制限される。プリント処
理は、材料無しでおよそ１２５ミクロンの領域に制限さ
れ、約１ミリメートルにピクセルピッチを制限する。
【００２１】図１Ｂは、本発明によるポリマー分散型コ
レステリック液晶３０を有するディスプレイシートの断
面図である。光吸収性のある第２の導体４０は、真空付
着された２つの層を有する。第１の層は、ポリマー分散
型コレステリック液晶３０上に直接付着された光吸収層
８０である。好ましい実施例では、光吸収層８０は、蒸
着された炭素である。蒸着による炭素は、化学的に不活
性であり且つ光吸収性を有するという利点を有する。し
かし、炭素は、銅、アルミニウム、ニッケル、クロムの
ような金属よりも大きなオーダーで乏しい伝導性を有す
る。また、蒸着による炭素層はもろい。本発明は、第２
の層を伝導性のある伝導層８２として、炭素の光吸収層
８０の上に設置する。好ましい実施例では、伝導層８２
は、高い電導性、耐磨耗性、耐腐食性、及び低コストの
最良な組み合わせを提供するニッケルである。
【００２２】ポリマー分散型コレステリック液晶３０の
光学的状態を変化するために必要な電圧は、対向する電
極間の距離に比例する。ポリマー分散型コレステリック
液晶３０は、高い反射率を有するため、少なくとも厚さ
４ミクロンでなければならない。第２の導体４０に対し
て提案される２つの真空蒸着層は、厚さ０．１ミクロン
より小さく、ポリマー分散型コレステリック液晶３０の
厚さに比して１０のオーダーで薄くなるだろう。本実施
例の第２の導体４０の厚さによって、光吸収層８０の電
導性が重要でなくなる。結果として、光吸収層８０は、
酸化銅のような伝導性のない金属酸化物でありうる。典
型的には、かかる金属酸化物は、機能的に伝導性がな
い。完全に伝導性のない光吸収層８０の上に、第２の伝
導層８２を付加することによって、高い光吸収性と高い
電導性とを有する積層材料が生成され、厚さは十分小さ
いので、伝導性のない層である光吸収層８０の厚さが、
駆動電圧を増加させないであろう。
【００２３】典型的には、高分子表面上での金属酸化物
の生成には、スッパタリング法若しくはイオン注入法の
使用を通して良好な完全制御が要求される。かかる方法
は、複雑若しくは低速である。光吸収層８０と伝導層８
２の双方を、簡易で高速な方法を用いて付与することは
効果的である。光吸収層８０と伝導層８２の双方に対し
て単原子の種として蒸着される炭素及びニッケルを使用
した既に開示した好ましい実施例は、簡易で高速な方法
を用いる。層８０，８２は、光の選ばれた波長を吸収す
る第２の導体を提供し、電導性を有するので、第１及び
第２の導体間に電場が印加されたときに液晶は状態変化
するようになる。
【００２４】図４Ａは、緑の反射性のあるコレステリッ
ク材料のポリマーが分散された１０ミクロンのドメイ
ン、第１の導体２０の上に被覆されたＢＬ１１８を有す
る実験的なシート１０の断面図である。材料は、５５０
ナノメートルのピーク反射率を有する。図４Ｂでは、第
２の導体４０は、ポリマー分散型コレステリック液晶３
０上に、２つの蒸着Ｄ１，Ｄ２を使用して、形成され
る。Ｄ１は、光吸収層８０を形成するため、ポリマー分
散型コレステリック液晶３０の上に、直接付与される蒸
発した炭素である。Ｄ２は、炭素の光吸収層８０の上に
付着される蒸発したニッケルである。図４Ｃは、１０６
４ナノメートルの波長を有するＹＡＧレーザを使用して
エッチングされたシート１０の断面図である。レーザエ
ネルギーｈｕは、ポリマー分散型コレステリック液晶３
０に穿通し第１の導体２０を気化させることなく第２の
導体４０を除去するために適用される。かかるレーザ
は、２５ミクロンよりも高い解像度で、光吸収層８０と
導体層８２を除去することができ、０．３ミリメートル
より小さいピクセルピッチを有するディスプレイを可能
とする。或いは、刃が、被覆された層を第２の導体４０
に分割するために使用される。
【００２５】図５は、光吸収層８０及び導体層８２の双
方を付与するためのプロセス図である。真空チャンバー
では、２つのｅ−ｂｅａｍ蒸着器（Ｄ１，Ｄ２）は、こ
の場合ではウェブの部分であるシート１０の上に光吸収
層８０及び導体層８２を付着させる。材料のロールは、
ポリマー分散型コレステリック液晶３０の上に光吸収性
と電導性のある層を形成するため、第１の炭素蒸着ステ
ーションＤ１に続いて、第２のニッケル蒸着ステーショ
ンＤ２を通過する。次いでエッチングは、被覆を第２の
導体４０に変化させる。
【００２６】図６は、緑の反射性のあるコレステリック
液晶を有する実験的なシート１０の断面図である。第２
の導体４０は、第１の光吸収層８０と第２の導体層８２
を真空蒸着することによって、作製されている。高い電
圧パルスは、総てのドメインを、プレーナ、反射状態に
変化させるために印加されている。低い電圧パルスは、
暗い、反射しない領域を生成すべく、ある一定のコレス
テリックのドメインを、透明なフォーカルコニック液晶
５２に変化させるために印加されている。図７は、初期
の緑の反射率６０が、低電圧パルスの印加によって、描
かれた緑の反射率６２に減少することを示す図である。
シート１０は、第１の導体２０と第２の導体４０の間に
印加される高電圧パルスによって、消去され、再書込み
できる。
【００２７】図８は、赤、緑、青の反射性のあるコレス
テリック液晶を有する実験的なシート１０の断面図であ
る。第２の導体４０は、第１の光吸収層８０と第２の導
体層８２とを真空蒸着することによって作製されてい
る。電圧は、総てのドメインを、プレーナ、反射状態に
変化させるために印加されている。高い強度の緑の書込
み光ｈｕが、シートに付与され、選択的に緑のドメイン
のみを消去する。図９は、初期の緑の反射率６０が、緑
の照射光（actinic green light）の印加によって、描
かれた緑の反射率６２に減少することを示す図である。
ドメインは、誘導されるレーザビーム若しくは投影され
る緑でフィルタされた照明光のような、種々の光書込み
法を用いて書込みできる。シート１０は、第１の導体２
０と第２の導体４０の間に電圧の印加することによっ
て、消去され、再書込みできる。この特定のアプリケー
ションでは、第１の導体２０と第２の導体４０は、レー
ザによりパターン形成されることを必要としない。
【００２８】図１０は、本発明による代替構造である。
この実施例では、光伝導性のある、電気的な層が、基板
１５の上に形成される。この実施例では、伝導層８２
は、基板１５の上に第１に付着され、次いで光吸収層８
０が付着される。２つの真空蒸着された層は、光吸収性
と電導性のある第１の導体２０を形成するように、パタ
ーン形成できる。ポリマー分散型コレステリック液晶３
０は、その後、光吸収性と電導性のある第１の導体２０
の上に被覆される。第２の導体４０は、透明な電場保持
面を生成するＩＴＯを真空蒸着することによって作製さ
れる。結果の構成は、第１の実施例と同一のプロセス及
び材料を使用するが、基板１５の上での順番が逆であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】ポリマー分散型コレステリック液晶を有する
先行技術のシートの断面図である。
【図１Ｂ】本発明によるポリマー分散型コレステリック
液晶を有するシートの断面図である。
【図２】ポリマーマトリックスのコレステリック液晶の
ドメインの断面図である。
【図３】２つの安定状態のそれぞれのコレステリック液
晶の光学的な特徴を示す図である。
【図４Ａ】本発明によるポリマー分散型コレステリック
液晶により被覆されたシートの断面図である。
【図４Ｂ】蒸着による２層の被覆を受ける図４Ａのシー
トの断面図である。
【図４Ｃ】レーザによりエッチングされる図４Ｂのシー
トの断面図である。
【図５】２層の蒸着による被覆を同時に付与する機械の
断面図である。
【図６】単色ディスプレイとして使用されるポリマー分
散型コレステリック液晶を有するシートの断面図であ
る。
【図７】図６のシートの分光反射率を示す図である。
【図８】選択的に光書込みされる一定数の異なるポリマ
ー分散型コレステリック液晶を有するシートの断面図で
ある。
【図９】図５のシートの分光反射率を示す図である。
【図１０】本発明により作製されたシートの代替構成を
示す図である。
【符号の説明】
１０ ディスプレイシート １５ 基板 ２０ 第１の導体 ３０ ポリマー分散型コレステリック液晶 ４０ 第２の導体 ５０ プレーナ液晶 ５２ フォーカルコニック液晶 ５４ 入射光 ５６ 反射光 ８０ 光吸収層 ８２ 伝導層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 AA06 BA04 BA64 BB02 BB42 FA04 FA15 2H089 HA04 KA01 QA01 QA05 TA02 TA12 2H091 FA01Y LA01 LA03 LA17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）基板と、 ｂ）上記基板上に設けられ、第１及び第２の面を画成
    し、第１及び第２の光学的な状態を有するポリマー分散
    型の液晶を有し、状態を変化できる状態変化層と、 ｃ）上記状態変化層の上記第１の表面側に設けられた第
    １の透明な導体と、 ｄ）上記状態変化層の上記第２の表面側にあり、異なる
    材料の少なくとも２つの層からなる積層構造を有した第
    ２の導体とを含み、上記積層構造は、電場が上記第１及
    び第２の導体間に印加されたときに上記液晶が状態変化
    するように、光を吸収すると共に電導性を有する、ポリ
    マー分散型液晶を有するディスプレイシート。
  2. 【請求項２】 ａ）基板と、 ｂ）上記基板上に設けられ、第１及び第２の面を画成
    し、光の選ばれた波長を反射する第１の光学的な状態及
    び該波長の光を透過する第２の光学的な状態を有するポ
    リマー分散型液晶を有した状態変化層と、 ｃ）上記状態変化層の上記第１の表面側に設けられた第
    １の透明な導体と、 ｄ）光の選ばれた波長を吸収すると共に、電場が上記第
    １及び第２の導体間に印加されたときに上記液晶が状態
    変化するように電導性を有する、異なる材料の少なくと
    も２つの層からなる積層構造を有した、上記状態変化層
    の上記第２の表面側の第２の導体とを含む、ポリマー分
    散型液晶を有するディスプレイシートであって、 ｅ）上記少なくとも２つの層は、上記状態変化層の近傍
    に設けられた、光を吸収する低い伝導性材料を有した層
    と、及び高い伝導性材料を有した層とを含む、ディスプ
    レイシート。
  3. 【請求項３】 ａ）基板と、 ｂ）上記基板上に、第１及び第２の面を有して設けら
    れ、第１と第２の光学的な状態を有するポリマー分散型
    コレステリック液晶を有した状態変化層と、 ｃ）上記状態変化層の上記第１の表面側に設けられた第
    １の透明な導体と、 ｄ）電場が上記第１及び第２の導体間に印加されたとき
    に上記液晶が状態変化するように、光を吸収すると共に
    電導性を有する、異なる材料の少なくとも２つの層から
    なる積層構造を有した、上記状態変化層の上記第２の表
    面側の第２の導体とを含む、ポリマー分散型液晶を有す
    るディスプレイシートであって、 ｅ）上記少なくとも２つの層は、上記状態変化層に隣接
    して設けられた、光を吸収する低い伝導性材料の層と、
    及び高い伝導性材料の層とを含む、ディスプレイシー
    ト。
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