JP2004078221A - ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】　コレステリック液晶ディスプレイのコントラストを改善する。
【解決手段】　ａ）透明基板、
　ｂ）前記透明基板上に配置され、第一および第二面を規定するポリマー分散されたコレステリック液晶を含む状態変化層であって、第一面が前記透明基板により近く存在し、電界無しに２つ以上の安定な光学状態を有する状態変化層、
　ｃ）前記状態変化層の第一面と同じディスプレイの側で、状態変化層と透明支持体との間に配置された第一透明導電体、
　ｄ）前記状態変化層の第二面の上にある第二導電体であって、第一および第二導電体間に電界が印加されたときに、コレステリック液晶が状態を変化させる第二導電体、および
　ｅ）光吸収層を提供する、ポリマー分散されたコレステリック液晶の状態変化層と第二導電体との間に配置された、バインダー中に顔料粒子を含む不導電性の電界非拡張層
を含んでなる、ポリマー分散された液晶を有するディスプレイ。
【選択図】　　　図１

Description

　本発明は可視画像を提供するために状態を変えることができるコレステリック液晶層を有するディスプレイシートに関する。

　現行では、情報は、永久インクを載せた紙からなる集成されたシートを用いて表示されるか、または陰極管もしくは液晶ディスプレイのような電子変調される面上に表示される。他のシート材料はチケット情報または金融情報を載せるために磁気的に書き込まれた領域を載せることができるが、磁気書込みされたデータは目に見えない。

　電力を用いないで電子的に変更可能なデータを維持する媒体システムがある。そのようなシステムは、電気泳動（Eink）、ジリコン（Gyricon）またはポリマー分散させたコレステリック材料であることができる。電子的にアップデートできるディスプレイの例は、Churchillの米国特許第3,600,060号明細書（1971年8月17日発行）に見ることができ、そこでは、電界応答バイステイブルディスプレイを形成するために、塗布してその後乾燥させた、水性ゼラチンのコレステリック液晶のエマルジョンを有するデバイスが示されている。米国特許第3,816,786号明細書には、電界に応答するカプセル封入されたコレステリック液晶の層が記載されている。この特許明細書の電極は、透明または不透明となることができ、種々の金属または炭素から形成されている。１つの電極は光吸収性でなければなないと記載されており、この光吸収性電極が、炭素のような導電性材料を含有するペイントから調製されることが提案されている。

　可撓性の電子書込みされるディスプレイシートの製造が、Fergasonの米国特許第4,435,047号（1984年3月6日発行）に記載されている。基板が、第一導電電極、１つまたは複数のカプセル封入された液晶層、および導電性インクの第二導電電極を支持している。この導電性インクは光を吸収するためのバックグランドを形成し、その結果、表示領域は非表示領域に対して暗く見える。反対の導電性領域に印加された電位が、液晶材料に作用して表示領域をあらわにする。この液晶材料がネマチック液晶であるために、電圧を印加しないときは画像の提供を止める。

　この特許明細書はポリマーカプセル材料または液晶材料中において入射光を吸収する色素の使用を開示する。この色素は溶液の一部であって、固体のサブミクロン粒子ではない。この明細書は、さらにその実施例２においてキラルドーパントの使用を開示している。このドーパントはネマチック液晶の応答時間を改善するが、光反射状態を創出しない。開示されているディスプレイ構造は電界がないときにバイステイブルではない。

　米国特許第5,251,048号明細書は、ポリマー分散された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、特定の可視波長光を反射するプレーナ状態と光散乱フォーカルコニック状態との間を電気駆動する特性を有している。キラルネマチック液晶は、コレステリック液晶としても知られており、電界の無い複数の所与の状態のうちの一つを維持する能力を有する。ブラックペイントを背面基板の最外面に適用して、セグメントラインと走査ラインによって規定される領域の外側の光吸収層を提供する。

　Gruppの米国特許公開第2002/0089625号明細書には、反射型液晶ディスプレイ装置内に、通常背面基板の下側面に付着される吸収性ブラック層を配置し、それを当該背面基板のレベルよりも高いレベルに配列することが開示されている。この方法では、二種類の材料間または屈折率の異なる媒体間の界面のところでの入射光のいわゆるパラサイト反射または後方散乱の数を少なくする。これにより、ディスプレイコントラストを改善することができる。図４で、Gruppは、第一群の透明電極および第二群の電極を有するポリマー分散された液晶装置を開示している。ブラック着色吸収性層は、絶縁性ラッカー（Heatsinkpast（商標）HSP2741,Lack Verke GmbH製）である不導電材料から形成されている。Gruppの発明は、吸収性ブラック層および第二導電体を付着させる別個のプロセスを必要とする。さらに、吸収性ブラック層とポリマー分散された液晶層に用いられるポリマーとの間の屈折率適合を条件とすることは記載されていない。光吸収を最大にするために、このポリマー分散された液晶材料と第二電極との間に、吸収性層を配置することは有利であろう。

米国特許第3,600,060号明細書 米国特許第3,816,786号明細書 米国特許第4,435,047号明細書 米国特許第5,251,048号明細書 米国特許公開第2002/0089625号明細書

　コレステリック液晶を有するディスプレイのために、コントラストが改善された光吸収層を創出することは有用である。ポリマー分散された液晶材料の付着と同時にダーク層を同時付着することは、さらなる改善となるであろう。

　本発明は、ポリマー分散されたコレステリック液晶ディスプレイ上で動作する薄く、間隔を開けた平行する２つの電極の間にある薄い、ダーク光吸収性層に向けられている。本発明者は、ポリマー分散されたコレステリック液晶を有するディスプレイ用の光吸収層が、電界運搬（field-carrying）性でなく且つ導電性でないときに、そのような層を電極間に配置して画質を向上させることが可能であることを見出した。したがって、この光吸収層は２つの電極の交差またはオーバーラップによって規定される範囲をこえて電界を運ばない。

　特に、本発明は、
　ａ）透明基板、
　ｂ）前記基板上に配置され、第一および第二面を規定するポリマー分散されたコレステリック液晶であって、電界無しに２つ以上の安定な光学状態を有するポリマー分散されたコレステリック液晶、
　ｃ）前記状態変化層の第一面の上に配置された第一透明導電体、
　ｄ）前記状態変化層の第二面の上に配置された第二導電体であって、前記第一および第二導電体間に電界が印加されたときに、前記液晶が状態を変化させる第二導電体、および
　ｅ）光吸収層を提供するために、前記ポリマー分散されたコレステリック液晶層と前記第二導電体との間に配置された、サブミクロン顔料およびバインダーを含む不導電性の電界非拡張層
を含んでなる、ポリマー分散された液晶を有するディスプレイに向けられている。

　本発明は顔料含有層の光吸収を最大にし、第二電極の縁部を越えて拡張する電界を防止する。バインダー中の、微細な、好ましくはサブミクロンの顔料粒子が、電気化学的に安定な光吸収体を提供する。

　図１は、本発明にしたがって作製された１０で示すポリマー分散材料ディスプレイの斜視図である。ディスプレイ１０は、可撓性ディスプレイ基板１５を含み、この基板は、２０〜２００μｍの厚みのポリエステルプラスチックから形成されたKodak Estarフィルム等の薄い透明ポリマー材料である。典型的な態様では、ディスプレイ基板１５は１２５μｍ厚のポリエステルフィルムベースのシートとなることができる。また他のポリマー、透明ポリカーボネート等も用いることができる。

　１つまたは複数の第一透明導電体２０がディスプレイ基板１５上に形成されている。第一透明導電体２０は、スズ酸化物、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、またはポリチオフェンとなることができ、ＩＴＯが好ましい材料である。典型的には、第一透明導電体２０の材料を、１０００オーム／□未満の抵抗率を有するディスプレイ基板１５上の層としてスパッタまたは塗布する。第一透明導電体２０は、通常のリソグラフィック法またはレーザーエッチング法によって導電性層内に形成することができる。

　光変調層３０が、第一透明導電体（複数であってもよい）２０の最初の部分にかぶさっており、そしてむき出し部分（第一透明導電体２０との電気的接触を提供するために露出された第一導電体２０’）を有する。光変調層３０はコレステリック液晶材料、例えば、Doane等の米国特許第5,695,682号（1997年12月9日発行）に記載されている液晶材料を有する。種々の強度と時間で電界を適用して、キラルネマチック材料（コレステリック）を反射状態、光散乱状態、または中間状態にすることができる。これらの材料は、電界無しに双安定状態である第一および第二光学状態を有する利点を有する。この材料は電界を除いた後いつまでも、所与の光学状態を維持することができる。コレステリック液晶材料は、Merck BL112、BL118、またはBL126（Hawthorn, N.Y.のE.M. Industries製）となることができる。

　好ましい態様では、光変調層３０は、脱イオン化された写真用ゼラチンに分散されたE.M. Industries製のコレステリック材料BL-118である。この液晶材料は、５％ゼラチン水溶液中に８％濃度で混合されている。この混合物を分散させて水性懸濁物中８〜１０μｍ径領域の液晶を有するエマルジョンを作製する。Stephenson等の米国特許出願第09/478,683号（2000年1月6日出願、2002年3月7日特許査定）に記載されている限定凝集技法を用いて、この領域を形成することができる。このエマルジョンを、ポリエステルディスプレイ基板上で第一透明導電体（複数可）を覆って塗布し、乾燥させて約９μｍ厚のポリマー分散されたコレステリック塗膜を提供する。ゼラチンの代わりに、他の有機バインダー、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）を用いることができる。塗布して乾燥させると、追加の処理無しにこの材料は光反射プレーナ状態である。このようなエマルジョンを写真フィルムの製造に用いるタイプの塗工機を使って機械塗布することができる。Stephenson等の米国特許第6,423,368号明細書に記載されているように、光変調層３０を適用する前に第一透明導電体２０の上にゼラチン下引き層を適用することができる。

　図１では、第二導電体４０をダーク層３５の上にオーバーレイする。第二導電体４０は、光変調層３０にわたって第一および第二導電体間にこのポリマー材料の光学状態を変えるのに十分強い電界を誘導するのに十分な導電率を有する。アルミニウム、スズ、銀、プラチナ、炭素、タングステン、モリブデン、スズまたはインジウムまたはそれらの組合せ等の導電材料の層を形成するために、第二導電体４０を、例えば周知の蒸着技法で形成することができる。導電性材料の層を、フォトリソグラフィ、レーザーエッチングまたはマスクを介した適用による周知の技法を用いてパターン付けすることができる。

　好ましい態様では、第二導電体４０を、Electrodag（商標）423SS（Acheson Corporation製のスクリーン印刷可能な導電性材料）のような導電性インクをスクリーン印刷することによって形成する。そのようなスクリーン印刷可能な導電性材料は、微細分割されたグラファイト粒子を熱可塑性樹脂中に含んでなる。スクリーン印刷はディスプレイの製造コストを最小限するので好ましい。ダーク層３５において十分量のポリマーを顔料に与えてダーク層３５上に印刷可能な表面を創出する。

　図１の態様では、第二導電体４０の上に誘電層４２を提供することができる。誘電層４２は、第二導電体４０と導電性列接触子４４との間を相互に連結させる貫通路４３（図９Ａに示されている）が提供される。誘電層４２を、例えば、溶剤に溶解したビニル等のポリマーを印刷または塗布することによって形成することができる。ダーク層３５において十分量のポリマーを顔料に与えてダーク層３５上に印刷可能な表面を創出する。列接触子４４を、第二導電体４０の形成に用いたのと同じスクリーン印刷可能な導電性材料をスクリーン印刷することによって形成することができる。列接触子４４は、一連の第二導電体４０の接合部が、ポリマー分散層中に電気的にアドレス可能な領域の機能列を創出することができるようにする。列接触子および暴露されている第一導電体２０が、このディスプレイを電気的にアドレスするのに用いられる一組の裏面ディスプレイ接点を形成する。

　図１のディスプレイ基板用可撓性支持体、薄い第一透明導電体２０、機械塗布される光変調層３０、および印刷される第二導電体４０を用いると、低コスト可撓性ディスプレイの製造が可能となる。ダーク層３５は、そのようなディスプレイのコントラストを改善する簡単且つ効率的な方法を提供する。安価で、限定的な書き換え用途の電気的に書き換え可能なタグとして、本発明にしたがう小ディスプレイを用いることができる。

　図２は、図１の光変調層３０に使用されるキラルネマチック材料の説明図である。キラルネマチック材料は入射光に応答するプレーナ状態およびフォーカル−コニック状態を有する。左側の図では、高電界を印加し、急速にゼロ電位にスイッチした後、液晶分子がプレーナ液晶７２になり、入射光６０の一部を反射光６２として反射する。図２の右側の図では、より低い電界を印加すると、キラルネマチック材料の分子が、フォーカルコニック液晶７４として知られている弱く前方に散乱するセルに別れる。低電圧パルスの持続時間を次第に増加させると、もとは反射プレーナ状態７２であった分子を、完全に展開して、光を散乱するフォーカルコニック状態７４の方向に向かわせる。

　本発明では、図１のダーク層３５を入射光６０と向かい合う側に配置する。完全に展開したフォーカルコニック状態７４では、コレステリック液晶は光散乱であり、入射光６０は散乱されてダーク層３５に吸収されブラック像の外観を創出する。フォーカルコニック状態に向けて次第に展開させると、コレステリック材料が反射プレーナ状態７２から完全に展開した光散乱フォーカルコニック状態７４に変化するときのブラックへ遷移する反射される光６２を知覚させる。電界を解除すると、光変調層３０は所与の光学状態をいつまでも維持する。この状態は、Doane等の米国特許第5,437,811号明細書（1995年8月1日発行）に詳細に検討されている。

　図１の光変調層３０およびダーク層３５に使用したポリマー間の屈折率が適合しないと、光変調層３０がフォーカルコニック状態のとき、入射光６０がすこし、バック散乱光６４として後方に反射される。したがって、双方のポリマーバインダーが同じ屈折率を有することが非常に望ましい。また、第一透明導電体およびダーク層の屈折率が実質的に同じであることも非常に望ましい。バック散乱光６４は吸光率を低下させ、ブラック像のかわりにグレイ像を生成する。フォーカルコニック状態で光変調層３０を通過する入射光６０は、光変調層と共通のポリマー（ゼラチン）中に分散されたサブミクロン（ナノ粒子）炭素によって非常に効率よく吸収され、バック散乱光６４を除去する。

　好ましい態様では、ダーク層３５は粉砕された不導電顔料を含む。この材料は１μｍ未満に粉砕されて「ナノ顔料」を形成する。そのような顔料は、非常に薄い（サブミクロン）層内の光の波長を吸収するのに有用である。好ましい態様では、ダーク層３５は可視光スペクトル（４００ｎｍ〜７００ｎｍ波長）全体の全ての波長を吸収する。

　図３は顔料分散物の吸光度の組である。図３の態様では、３種類の顔料はそれぞれ、イエロー顔料８０（中央値直径１２０ｎｍに粉砕されたピグメントイエロー７４）、マゼンタ顔料８２（中央値直径２１０ｎｍに粉砕されたピグメントバイオレット２９）、およびシアン顔料８４（中央値直径１１０ｎｍに粉砕されたSunfas（商標）Blue Pigment 15:4）である。

　図４は、可視スペクトル（４００〜７００ｎｍの波長の光）全体にわたって均一な光吸収を有する、顔料８０、８２、および８４の混合物を示す。そのような混合物はダーク層３５を作製するのに有用である。そのような顔料は容易に入手可能であり、可視スペクトル全体にわたって光を吸収するように容易に設計される。さらに、そのような顔料は不活性であり、電界を運ばない。

　顔料または顔料組合せ物の好ましい色はブラックであり、塗膜中に導入したとき、ディスプレイの画像に高コントラストバックグランドを提供する。本発明に用いられる好適な顔料は、導入される媒体に実際的に不溶であるいずれの着色剤にもなることができる。好ましい顔料は、水素原子に炭素が結合しており、少なくとも１つの他の原子が例えば窒素、酸素および／または遷移金属である有機物である。有機顔料の色相は１種または２種以上の発色団（分子中の共役二重結合の系であって、可視光吸収能を有する）の存在によって主として規定される。好適な顔料には、W. HerbstおよびK. Hunger著、「Industrial Organic Pigments: Production, Properties, Applications」、1993、Wiley Publishers 出版に記載されているものが含まれる。これらには、モノアゾイエローおよびオレンジ、ジアゾ、ナフトール、ナフトールレッド、アゾレーキ、ベンズイミダゾロン、ジアゾコンデンセーション、金属錯体、イソインドリノンおよびイソインドリンなどのアゾ顔料、フタロシアニン、キナクドリン、ペリレン、ペリノン、ジケトピロロピロールおよびチオインジゴなどの多環式顔料、ならびにアントラピリミジン、トリアリールカルボジウムおよびキノフタロンなどのアントラキノン顔料が含まれるが、これらに限定されない。

　好ましい顔料は、NPIRI Raw Materials Data Handbook,Vol.4,Pigments,1983,National Printing Research Instituteに掲げられたPigment Blue60などのアントラキノン、Pigment Red122などのキナクドリン、Pigment Yellow74およびPigment Yellow155などのアゾ顔料である。これらの顔料は、一定の割合で混合したときバインダー層の実質的に中性色相を与えるように十分な色相を有し、水性溶液に容易に分散する。好ましくは、ディスプレイ中のダーク層は、可視スペクトル（４００〜７００ｎｍ）の少なくとも８０％にわたって平均光学濃度から±２０％の変動があるように実質的に中性の光学濃度を提供するバックグランドを与える。

　この着色剤をゼラチンまたは他の親水性コロイドを含有する水性媒体と混合することによって、塗布溶融物に着色剤を直接添加して、画像形成要素に着色剤を導入することができる。また、着色剤を水溶性または水分散性の界面活性剤もしくはポリマーの溶液と混合し、この予混合物を所望の粒径が得られるまでミルを通すこともできる。ミルは高エネルギー装置、例えば、コロイドミル、高圧ホモジナイザ等のいずれもにもなることができる。あるいは、余り好ましくはないが顔料を有機溶媒に分散させることもできる。

　好ましい態様では、着色剤を以下に示すように固体粒子分散体の形態でバインダーに分散させる。そのような分散物を、最初に着色剤を水溶性または水分散性の界面活性剤もしくはポリマーの溶液と混合して粗製の水性予混合物にし、この予混合物をミルに添加することによって生成する。水溶性または水分散性の界面活性剤もしくはポリマーの量は広範囲に変わることができるが、一般的には０．０１％〜１００％、好ましくは０．３％〜６０％、そしてより好ましくは０．５％〜５０％である（１００分率はこの用途に有用な着色剤の質量を基準とする）。

　ミルは、例えば、ボールミル、媒体ミル、摩砕機ミルまたは振動ミルなどであることができる。例えば、シリカ、窒化珪素、砂、酸化ジルコニウム、イットリア安定化酸化ジルコニウム、アルミナ、チタン、ガラス、ポリスチレンなどのビーズなどの適切なミリング媒体がミルに投入される。ビーズのサイズは、典型的には直径で０．２５〜３．０ｍｍの範囲であるが、必要ならばさらに小さい媒体を用いることができる。所望の粒子サイズ範囲に達するまでこの予混合物を粉砕する。

　固体着色剤粒子をミリング媒体との繰返し衝突に曝し、結晶割れ、解凝集および結果として起きる粒子サイズの減少を生じさせる。着色剤の固体粒子分散体は、乾燥ダーク層の厚み未満、好ましくは、乾燥ダーク層の厚みの５０％未満の最終平均粒子サイズを有するのがよい。したがって、粒子は２μｍ未満、好ましくは、０．０１〜２μｍ、もっとも好ましくは、０．０１〜１μｍの中央値直径を有するのがよい。もっとも好ましくは、固体着色粒子の中央値直径は、サブミクロンまたは「ナノ粒子」平均サイズを有する。０．０１〜０．５μｍの固体粒子中央値直径が最良の顔料利用率を提供し、１μｍを超える中央値粒径を有する顔料と比較して好ましくない光吸収が少ない。「ナノ粒子」の用語は、粒子の中央値直径が１μｍ未満であることを意味するが、１μｍを超える粒子が存在していてもよい。

　従来技術の固体粒子分散手順に従って、本明細書において記載された分散プロセスにおいて界面活性剤、ポリマーおよび他の別の従来型付加物も用いることができる。こうした界面活性剤、ポリマーおよび他の添加物は、着色剤の分散プロセスにおける米国特許5,468,598号、5,300,394号、5,278,037号、4,006,025号、4,924,916号、4,294,917号、4,940,654号、4,950.586号、4,927,744号、5,279,931号、5,158,863号、5,135,844号、5,091,296号、5,089,380号、5,103,640号、4,990,431号、4,970,139号、5,256,527号、5,089,380号、5,103,640号、4,990,431号、4,970,139号、5,256,527号、5,015,564号、5,008,179号、4,957,857号および2,870,012号ならびに英国特許明細書1,570,362号および1,131,179号に開示されている。

　追加の界面活性剤もしくは他の水溶性ポリマーを、着色剤分散体の生成後、その後画像形成要素支持体上に塗布する場合の水性コーティング媒体に着色剤分散物を加える前もしくは後に添加することができる。好ましくはこの水性媒体は、画像形成の技術分野において周知であるように、安定化剤及び分散剤（例えば、追加のアニオン性、非イオン性、両性イオン性、もしくはカチオン性界面活性剤）、並びに水溶性バインダー（例えば、ゼラチン）を含有する。水性コーティング媒体は、さらに画像形成に有用な化合物の他の分散物もしくはエマルジョンを含んでもよい。

　そのような分散物中のナノ粒子は凝集を防止するために大量の界面活性剤を必要とする。好ましくは、本発明にしたがうダーク層のバインダーは、ダーク層を生成するのに用いられる混合物中の界面活性剤と密接に結びつくゼラチンである。ゼラチン濃度が低すぎると、ダーク層面上の高濃度の界面活性剤が、次の層がダーク層の表面に接着するのを妨げる。また、塗膜中のバインダーの量は駆動電圧が高くなるのを防止するために少なくならねばならない。次に適用される層に対して良好な結合力を有する表面を創出し、そして駆動電圧の増加を最小限にするためには、ポリマーバインダー、ゼラチンが顔料に対して１：１比で提供されるのがよいことが実験で分かった。

　本発明の用途では、駆動電圧を高くしないで、容認できる程度の光吸収を提供するために、本発明のダーク層はできるだけ薄い方がよい。好ましい態様では、光変調層は４〜１０μｍの厚みである。コレステリック材料の場合、状態変更電界は、一般的に塗膜厚１μｍ当たり１０ボルトである。ダーク層は、２つの電界運搬導電体の間に配置されるので、ダーク層は光変調層よりもかなり薄い方がよい。実際、ダーク層は１．０μｍ未満、好ましくは０．５μｍ胃かの厚みが好ましい。ダーク層の厚みは好ましくは、光変調層の厚みの２５％未満、より好ましくは１０％未満である。ダーク層の背後にある目に見える特徴を隠すために、ダーク層の光学濃度が十分高いことはさらに有用である。ダーク層の場合の目標光学濃度は、１．０超光学濃度、好ましくは２．０光学濃度であるのがよい。

　図１において、図１のダーク層３５は光変調層３０の上に塗布されて、図２に示すように反射した光６２に対して高コントラスト状態を提供する光吸収層を提供する。ダーク層３５の塗布は、光変調層３０の付着と同時か、または別個の工程となることができる。好ましい態様では、多層写真塗工装置が２つ同時付着層として光変調層３０およびダーク層３５を提供する。好ましい態様では、光変調層３０はおおよそ９μｍ厚である。本発明では、ダーク層３５は２．０の光学濃度を有し、厚みは０．５０μｍ以下であり、２つの導電体で規定された領域の外に電界を運ばない。このような条件下で、ダーク層３５は光変調層よりもかなり薄く、コレステリック材料状態を変化させるのに必要な電界強度に極小の影響を有する。

　図６Ａおよび６Ｂは、それぞれ図５のＡ−ＡおよびＢ−Ｂに沿う断面図であり、図５は本発明ともに使用可能な第二タイプのディスプレイの平面図である。このタイプのディスプレイでは、第一透明導電体２０（透明基体１５の上）はディスプレイ１０の全体表面を被覆する透明導電性材料の連続するパターン付けされてない層である。光変調層３０は、第一透明導電体２０を被覆する。誘電層４２は、光変調層３０の上に印刷することによって形成され、貫通路４３として作用する表示形状のギャップを有する。

　第二導電体４０は、貫通路４３を被覆する導電性材料の離れたブロックである。貫通路４３の下にある光変調層３０の領域が、第一透明導電体２０と第二導電体４０との間に形成された電界に応答する。各層を第一透明導電体２０まで除去し、一つのカラム接触子４５を形成する導電性材料によって印刷される露出させた導電体２０’を形成する。ダーク層３５は第二導電体４０とカラム接触子４５の間のギャップを隠す不透明表面を提供する。

　図６Ａは誘電層４２内の貫通路４３のところでＡ−Ａに沿う図５のディスプレイの部分断面図である。貫通路４３は、例えば、英数字文字または記号等の表示の形状である。誘電層４２は例えば、２５μｍであり、これは第二導電体４０を第一透明導電体２０から分離するのに十分な厚みであり、その結果光変調層３０は、第一透明導電体２０と第二導電体４０との間に印加された電界に応答しない。書込み電界は、誘電層が無い場合の光変調層３０の状態を変えるのに十分である。貫通路４３のところで、第一透明導電体および第二導電体は、光変調層と極めて接近しており、導電体２０および４０にわたる電圧を印加することによって光学状態を変えることができる。

　図６Ａでは、ダーク層３５は第二導電体４０と光変調層３０との間に配置されている。ダーク層３５はできるだけ薄く、高光吸収を提供するのがよく、好ましくは１．５０超の光学濃度である。ダーク層は第一透明導電体２０と第二導電体４０との間に印加された電界を運ばない材料から形成される。

　本発明（ダーク層が非電界運搬顔料を含む）に対する比較例で、図７は電界運搬顔料を有するディスプレイの平面図である。図６Ａでは電界運搬ダーク層は、ポリマーバインダー内の炭素（不導電性であるが、電界運搬材料である）から形成されている。炭素（電界運搬）ダーク層３５は印加された電界を第一透明導電体２０と第二導電体４０内の貫通路によって形成された領域の外に運ぶ。光変調層３０の材料は拡がった電界に応答し、前記２つの導電体によって規定されてない領域の状態を変える。この電界ブルーミングは、ディスプレイの表示の可読性を悪化させる。図７のディスプレイ１０の悪化した画像を図５の非電界運搬ダーク層を有するディスプレイと比較することができる。図６Ａに示すよう不導電顔料から作製された非電界運搬材料を用いてダーク層３５を形成することが有利である。

　図６Ｂはカラム接触子４５のところでの図５のディスプレイの第二の断面図である。第一透明導電体２０の上にある層（ダーク層を含む）を除去して露出させた第一導電体２０’を創出する。導電性材料を第一透明導電体２０の上に印刷して一つのカラム接触子４５を形成する。カラム接触子４５を通して第一透明導電体にそして各第二導電体４０との個々の接続部に電界を印加することによって表示の光学状態を変える。

　図８、９Ａおよび９Ｂを参照する。７−セグメントディスプレイを本発明と共に使用でき、一般的に図１に示す構造を有する。透明基体１５上の第一透明導電体２０は、導電性材料のパターン付けされた層を有し、各７−セグメントキャラクタの、一つの共通の導電体を形成する。図９Ａは誘電層４２のギャップのところでの線Ａ−Ａに沿う図８のディスプレイの部分断面図である。光変調層３０は、ダーク層３５で上塗りされている。導電材料を用いて、ダーク層３５の上のディスプレイ１０の各セグメント用のそれぞれの第二導電体４０を印刷する。ナノ顔料に対するゼラチンの比率を、第二導電体４０がダーク層３５にうまく接着するようにコントロールする。

　誘電層４２は各第二導電体４０を全て被覆し、誘電層４２内の貫通路４３は各第二導電体４０を印刷された列接触子４４と接続させることができる。列接触子４４は全ての７−セグメントキャラクタ内の共通配置雪面とを一緒に接続する。図９Ｂはカラム接触子のところでの線Ｂ−Ｂに沿う図８のディスプレイの部分断面図である。第一透明導電体２０の上にある材料（ダーク層３５を含む）を除去して露出させた第一導電体２０’を創出する。導電性材料を第一透明導電体２０’の上に印刷してカラム接触子４５を形成する。この態様では完成したディスプレイ１０はマトリクスディスプレイを形成するように接続された一組の７−セグメントキャラクタを含む。７−セグメントディスプレイの第二導電体はお互いに分離されており、第一および第二導電体の交差によって規定される領域に限定される機能材料を必要とする。

　本発明との比較のために、図１０Ａは導電性ダーク層を有する書き込まれた７−セグメントディスプレイである。図１０Ａの電界運搬ダーク層はポリマーバインダー内の炭素（電界運搬材料である）から形成されている。電界運搬ダーク層３５は印加された電界を第一透明導電体２０と第二導電体４０との交差によって形成された外周の外に運ぶ。規定された領域外の光変調層３０のコレステリック材料が拡がった電界に応答し、前記２つの導電体によって規定された外側領域の状態を変える。このディスプレイのセグメントはぼやけて、ディスプレイの表示の可読性を低下させる。図１０Ｂは、ナノ顔料粒子から形成された不導電性ダーク層を有する本発明にしたがう書き込まれた７−セグメントディスプレイである。図１０Ａのぼやけた文字を図１０Ｂの非電界運搬顔料を用いるディスプレイのはっきりした文字と比較することができる。

　本発明のもう一つの態様は、第二導電体を適用する前に、状態変化層およびダーク層の塗膜をを逐次または同時に付着させることを含む。実質的に水性の状態変化層およびダーク層の塗膜を用いることがとりわけ有利である。好ましくは、状態変化層およびダーク層（即ち、不導電性、電界非拡張性）は、両方ともバインダーとしてゼラチンを含む。状態変化層およびダーク層が同時にコートされることがとりわけ有利である。さらに、透明第一導電体（例えば、ポリチオフェンまたは他の塗工性導電体材料から形成される）を、状態変化層およびダーク層と同時にコートすることができる。

　一つの態様では、ディスプレイは、逐次的または同時に状態変化層および不導電性の電界非拡張層を付着させる１つまたは複数の工程を順次通って移動するウェブの形態である。第一透明導電体は、逐次的または同時に状態変化層および不導電性の電界非拡張層を付着させる前に、透明支持体上に所望の導電体パターンを形成するようにスパッタされるインジウム−スズ酸化物または他の好適な材料となることができる。本発明のもう一つの態様では、ディスプレイの第一および第二導電体をアドレス可能なマトリクスを生成するようにパターン付けすることができる。

　例１
　この例は本発明にしたがうディスプレイのダーク層の用途に好適な顔料分散物の調製を具体的に説明する。着色剤Pigment Yellow 74の分散物を、１２５０ｍＬガラスジャーで、Pigment Yellow 74（Sun Chemical Corp.）５０ｇ、ｎ−メチル−ｎ−オレオイルタウレートカリウム塩の１０質量％水溶液６０２．５ｇ、脱イオン水１３７．５ｇおよび１．８ｍｍの酸化ジルコニウムビーズ６２５ｍＬを混合することにより作製した。この混合物をローラーミル上で２５．３ｍ／分（83ft／分)の速度で５日間回転させた。粉砕処理後、この分散物を高純度水で希釈した。最終分散物は顔料を１２質量％含有し、平均粒径は０．２μｍ未満であった。

　平均直径１μｍ未満に粉砕した種々の顔料から、一連の試験分散物を作製した。着色剤Pigment Blue15:4の分散物を、１２５０ｍＬガラスジャーで、Pigment Blue15:4（Sun Chemical Corp.）５０ｇ、ｎ−メチル−ｎ−オレオイルタウレートカリウム塩の１０質量％水溶液６０２．５ｇ、脱イオン水１３７．５ｇおよび１．８ｍｍの酸化ジルコニウムビーズ６２５ｍＬを混合することにより作製した。この混合物をローラーミル上で２５．３ｍ／分（83ft／分)の速度で５日間回転させた。粉砕処理後、この分散物を高純度水で希釈した。最終分散物は顔料を１２質量％含有し、平均粒径は０．２μｍ未満であった。

　着色剤Pigment Red 122の分散物を、１２５０ｍＬガラスジャーで、Pigment Red 122（Sun Chemical Corp.）５０ｇ、ｎ−メチル−ｎ−オレオイルタウレートカリウム塩の１０質量％水溶液６０２．５ｇ、脱イオン水１３７．５ｇおよび１．８ｍｍの酸化ジルコニウムビーズ６２５ｍＬを混合することにより作製した。この混合物をローラーミル上で２５．３ｍ／分（83ft／分)の速度で５日間回転させた。粉砕処理後、この分散物を高純度水で希釈した。最終分散物は顔料を１２質量％含有し、平均粒径は０．２μｍ未満であった。

　例２
　顔料粒子のエマルジョンが、０．５μｍ乾燥厚のところで２．０光学濃度という設計要件に適合できるかどうかを決定するためにこの試験を行なった。溶解したゼラチン２％、平均直径１１０ｎｍにまで粉砕したSunfast（商標）Blue Pigment 15:4を０．８０％、例１の分散物と同じ様に調製し、平均直径２１０ｎｍにまで粉砕したPigment Violet 29を０．６６％および平均直径１２０ｎｍにまで粉砕したPigment Yellow 74を０．５６％を有する溶液を作製した。このエマルジョンを透明プラスチックシート上に、２５μｍ湿厚で塗布し、乾燥させた。得られた層は約０．８μｍ厚であり、光学濃度３．５０を有した。光学濃度に関して直線的に塗膜厚を縮小すると、このエマルジョンは０．５μｍより薄い層厚で２．０の光学濃度を達成できるであろう。

　同等の乾燥レイダウン量を有するエマルジョンを、写真フィルム塗工装置上で、光変調層の付着と同時に機械塗布した。得られた塗膜は、フォーカルコニック状態とプレーナ（反射）状態の間で高光学コントラストを提供した。電界強度の増加は小さかった。この層は電界運搬性でない。これはコレステリック材料が、印加した電界に平行な電界線の外側で変化しなかったことを意味する。

　本発明をその好ましい特定の態様を引用して詳細に記載したが、本発明の精神及び範囲内で種々の変更及び改造が可能であることは、理解されるであろう。

図１は、本発明を用いたポリマー分散材料ディスプレイの斜視図である。 図２は、入射光に応答するプレーナ状態およびフォーカルコニック状態のキラルネマチック材料の外略図である。 図３は本発明にしたがう各顔料分散物のスペクトルである。 図４は図３に示した顔料の混合物のスペクトルである。 図５は、本発明を用いたディスプレイの斜視図である。 図６Ａは、図５のディスプレイの誘電層のギャップのところでＡ−Ａに沿って切った部分断面図である。 図６Ｂは、図５のディスプレイのカラムトレースをとおるＢ−Ｂに沿って切った部分断面図である。 図７は、電界運搬型暗さ増強層を有する比較ディスプレイの平面図である。 図８は、図１に示した構造を有する７−セグメントディスプレイの平面図である。 図９Ａは、図８のディスプレイの誘電層のギャップのところでＡ−Ａに沿って切った部分断面図である。 図９Ｂは、図８のディスプレイのカラムトレースのところでＢ−Ｂに沿って切った部分断面図である。 図１０Ａは比較の、導電性ダーク層を有する書き込まれた７−セグメントディスプレイである。 図１０Ｂは不導電性ダーク層を有する本発明にしたがう書き込まれた７−セグメントディスプレイである。

符号の説明

１０…ディスプレイ
１５…ディスプレイ基板
２０…第一透明導電体
２０’…露出した第一導電体
３０…光変調層
３５…ダーク層
４０…第二導電体
４２…誘電層
４３…貫通路
４４…列接触子
４５…カラム接触子
６０…入射光
６２…反射光
６４…後方散乱光
７２…プレーナ液晶
７４…フォーカルコニック液晶
８０…イエローナノ顔料
８２…マゼンタナノ顔料
８４…シアンナノ顔料

Claims (1)

1. 　ａ）透明基板、
   　ｂ）前記透明基板上に配置され、第一および第二面を規定するポリマー分散されたコレステリック液晶を含む状態変化層であって、前記第一面が前記透明基板により近く存在し、電界無しに２つ以上の安定な光学状態を有するポリマー分散されたコレステリック液晶を含む状態変化層、
   　ｃ）前記状態変化層の第一面と同じディスプレイの側で、前記状態変化層と前記透明支持体との間に配置された第一透明導電体、
   　ｄ）前記状態変化層の第二面の上にある第二導電体であって、前記第一および第二導電体間に電界が印加されたときに、前記コレステリック液晶が状態を変化させる第二導電体、および
   　ｅ）光吸収層を提供する、前記ポリマー分散されたコレステリック液晶の状態変化層と前記第二導電体との間に配置された、バインダー中に顔料粒子を含む不導電性の電界非拡張層
   を含んでなる、ポリマー分散された液晶を有するディスプレイ。

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