JP2007524114A - 複数の電気光学素子を有する電子デバイス - Google Patents

Abstract

電子デバイス（10）は単一の電極構造（120）を備える基板、及び複数の電気光学素子（140、160、180）を有する。複数の電気光学素子（140、160、180）は少なくとも、電極構造（120）の第１部分を覆う第１の電気光学素子であり、第１の透過率／電圧反応特性を備える第１電気光学材料を有する第１の電気光学素子（140）、及び電極構造（120）の第２部分を覆う第２の電気光学素子であり、第２の透過率／電圧反応特性を備える第２電気光学材料を有する第２の電気光学素子（160）を含む。従って、様々な電気光学素子（140、160、180）は、可変電圧を印加することによって、単一の電極構造で個々に制御される。

Description

本発明は、複数の電気光学素子で覆われた電極構造を有する電子デバイスに関する。

多くの電子デバイスはその関連する信号特性を表示するディスプレーを有する。例えば、移動電話のディスプレーは受信信号の強度を示す表示を有する場合があり、コンパクトカセット録画器等の記録装置のディスプレーはステレオチャネルそれぞれの記録信号強度を表示する場合があり、そしてアンプのディスプレーはステレオ出力信号の強度を示す場合がある。

特に、このようなディスプレーが専用ディスプレーであるような応用分野では、このようなディスプレーは一般的に液晶又は発光ダイオード材料を基礎とする複数の電気光学素子を有し、複数の電気光学素子は信号に応じた表示性能を実現するように個別に制御される。このことは分割された電極構造、及び各々の電極部分を制御するドライバを必要とし、このような電子デバイスのコストを増大させる。

本発明は、先述のような電子デバイスであって、より簡易に制御可能な電子デバイスを提供することを目的とする。

電子デバイスは、単一の電極構造を備える基板、並びに複数の電気光学素子であって、前記電極構造の第１部分を覆う第１の電気光学素子であり、第１の透過率／電圧反応特性を備える第１電気光学材料を有する第１の電気光学素子；及び前記電極構造の第２部分を覆う第２の電気光学素子であり、第２の透過率／電圧反応特性を備える第２電気光学材料を有する第２の電気光学素子；を少なくとも含む複数の電気光学素子を有する。

本発明は、今日では個々の電気光学素子を基板上に堆積する技術が利用可能であるという知見に基づく。これは、例えば、個々のコンテナを第１の基板に塗布し、その後、それらコンテナが（例えば、インクジェット印刷を用いて）液晶等の電気光学材料で充填され、続いて、第２基板で覆われること等による。先行公表されていない英国特許出願０３１９９０８．０、優先日２００３年８月２３日に、その他の例が開示されている。それでは、電気光学材料とポリマー前駆体との混合物の滴が、例えばインクジェット印刷等の印刷技術によって個々に堆積され、その後、所謂成層工程によって、ポリマー前駆体からポリマー表面層を電気光学材料上に形成することによって電気光学素子が形成される。これは異なる特性を有する電気光学材料を基板上の異なる位置に堆積することを容易にする。本発明は、この特性の相違は電気光学材料の透過率／電圧特性、すなわち、印加電圧に対する材料の反応特性にし得るという認識に基づく。従って、一般に信号特性の実効値に対応するような電圧を含む可変電圧を印加することによって、単一の電極構造で様々な電気光学素子を個々に制御することが可能である。これにより、信号を対応する電圧へ単純に線形変換すれば様々な電気光学素子を駆動するのに十分になるので、電極構造のための駆動回路が非常に単純に保たれるという更なる利点が得られる。

一実施形態において、前記第１の電気光学素子は第１ポリマー表面層をさらに有し、前記第１電気光学材料は該第１ポリマー表面層と前記基板との間に挟まれており；かつ前記第２の電気光学素子は第２ポリマー表面層をさらに有し、前記第２電気光学材料は該第２ポリマー表面層と前記基板との間に挟まれている。このような電子デバイスは、先行公表されていない英国特許出願０３１９９０８．０で開示された印刷法によって製造され得る。それにより、電子デバイスが低コストで製造され得るという利点が得られる。また、これは単一基板技術であり、かつこの方法の処理温度はそれほど高くないので、プラスチック基板を用いることが可能である。

さらなる実施形態において、前記第１電気光学材料は第１液晶材料を有し、かつ前記第２電気光学材料は第２液晶材料を有する。液晶材料の透過率／電圧（Ｔ／Ｖ）特性は液晶混合物の組成を変えることによって容易に調整可能であるので、これは有利である。液晶材料のＴ／Ｖ特性はよく文書化されており、商業的に利用可能な液晶材料が多数知られている。従って、所望のＴ／Ｖ特性を有する液晶材料を作成することは容易である。

液晶材料に関連する電気光学効果の性質に応じて、所望の光バルブ効果を確立するために、電子デバイスは、第１偏光層及び第２偏光層をさらに有し；前記電気光学素子は該第１偏光層及び該第２偏光層との間に挟まれていてもよい。

有利には、前記第１電気光学素子は第１カラーフィルタで覆われており、かつ前記第２電気光学素子は第２カラーフィルタで覆われている。故に、単一電極構造に印加される駆動電圧を変化させることによって、電子デバイスの色の見えを変化させることが可能である。

図面は概略図に過ぎず、一定の縮尺で描かれていないことは理解されるべきところである。また、同一又は同様の構成要素を示すために、全図面を通して、同一の参照符号を用いることとする。

図１は本発明に係る電子デバイス10を示している。電子デバイス10は単一の電極構造120を備える基板100を有している。なお、本発明においては、単一の電極構造とは、電子デバイス10の全ての電気光学素子を扱う電極構造を意味する。電極構造120は、本発明の教示を逸脱することなく、図１に示されるように互いに噛み合わされた電極構造としてもよいし、頂部・底部の電極構造としてもよい。

基板100は複数の電気光学素子140、160、180によって覆われており、第１の透過率／電圧反応特性を備える第1の電気光学材料を有する第１の電気光学素子140の２つの部分が電極構造120の第１部分を覆い、第２の透過率／電圧反応特性を備える第２の電気光学材料を有する第２の電気光学素子160の２つの部分が電極構造120の第２部分を覆い、第３の透過率／電圧反応特性を備える第３の電気光学材料を有する第３の電気光学素子180の２つの部分が電極構造120の第３部分を覆っている。

電子デバイス10は、例えば、液晶材料に基づく電子デバイス10で一般的に用いられる配向膜、光反射型電子表示装置10の場合の光反射層、又は光反射型液晶効果に基づく光反射性電子表示装置10（コレステリックテクスチャ液晶；ＣＴＬＣ）の場合の光吸収層等の周知の層をさらに有してもよい。また、マルチカラー電子デバイス10を製造するために、異なる電気光学素子140、160及び180は異なるカラーフィルタ（図示せず）で覆われてもよい。

図２は、先行公表されていない英国特許出願０３１９９０８．０に記載の製造方法を用いて製造される本発明に係る電子デバイス10の側面図である。第１の電気光学素子140は第１ポリマー表面層142、及び第１電気光学材料の実施形態としての第１液晶材料144を有しており、第２の電気光学素子160は第２ポリマー表面層162、及び第２電気光学材料の実施形態としての第２液晶材料164を有しており、そして、第３の電気光学素子180は第３ポリマー表面層182、及び第３電気光学材料の実施形態としての第３液晶材料184を有している。この実施形態では、基板100は配向膜（図示せず）をも備えている。加えて、電子デバイス10は電気光学素子140、160及び180の周囲を挟み込む第１偏光層190及び第２偏光層192を有している。第２偏光層192は様々な表面層142、162及び182の頂部に直接的に堆積されてもよい。あるいは、平坦化層194が様々な表面層142、162及び182を覆うように堆積された後に、第２偏光層192、及び頂部・底部電極配置の場合の選択的な頂部電極構造（図示せず）が堆積されてもよい。

ここで、さらなる層の上に堆積されるべき電気光学材料及びポリマー前駆体の混合物の一例は、非限定的であるが、以下の通りである：
50重量％の液晶混合物、例えばメルク社から販売されている混合物Ｅ７であり、この液晶混合物は電気光学材料112の実施形態である；
45重量％のフォト重合性イソボルニルメタクリル樹脂（サルトメール社から供給されている）；
4.5重量％のスチルベンジメタクリル酸染料：

これの総合体は特許文献ＷＯ０２／４２３８２で開示されており、それは本明細書に組み込まれるが、２つのアクリレートはポリマー前駆体114の実施形態である；及び
0.5重量％のベンジルジメチルケタール、チバガイギー社からイルガキュア６５１という商品名で販売されている。

また、先行公表されていない英国特許出願０３１９９０８．０に記載の印刷処理の一例は、非限定的であるが、次の通りである。試験設定では、製造される電子デバイス10の数に対応する多数の互いに噛み合わされた電極構造120を備える6×6平方インチのガラス基板に、配向処理されたポリイミド配向膜Ａｌ３０４６が設けられる。ここで、Ａｌ３０４６は日本のＪＳＲ社から供給されている。ガラス基板100が、1乃至30mm/sの可変速度を有するコンピュータ制御Ｘ−Ｙテーブルに搭載される。

マイクロドロップ・インクジェット印刷装置がＸ−Ｙテーブル上の固定位置に配置される。マイクロドロップ・インクジェット印刷装置の吐出ヘッドは一方がノズル形状にされたガラスキャピラリーを有し、キャピラリーは当該キャピラリーを通して圧力波を発生するようにチューブ状の圧電活性部で囲まれている。圧力波はキャピラリーから第１の液体の一滴を吐出する誘因となる。形成される電気光学素子の大きさを増大させるために、多数の滴が基板上の同一箇所に堆積されてもよい。異なるＴ／Ｖ特性を有する様々な液晶混合物に対してこの処理が繰り返される。続いて、これら様々な滴がフィリップス社のＴＬ０８紫外ランプからの光強度0.1mW/cm²の紫外光に30分間40℃で曝され、その後、電気光学素子140、160及び180の形成が完了する。

図３は、公知のセル技術を基礎とする製造技術に基づく本発明に係る電子デバイス10の他の実施形態の側面図である。この実施形態では、様々な電気光学材料144、164及び184が、側壁202及び203並びに蓋部206を有する予備形成されたコンテナの中に堆積されている。これらのコンテナは公知のリソグラフィ法によって形成されてもよい。図３では、コンテナは互いに完全に分離されるように表されているが、このようなコンテナは隣接するコンテナと側壁を共有してもよいことは当業者にとって明らかであり、その場合、単一の連続した蓋部206が用いられ得る。電気光学材料144、164及び184が液晶材料である場合、電子デバイス10には第１偏光層190及び第２偏光層192も設けられる。

ここで、本発明は信号表示用途に限られない。電子デバイス10の他の用途には、電子商標、電子ポスター、電子広告板、電子交通標識などが含まれる。例えば、第１の電気光学素子140は、傘の形状の第２の電気光学素子160を手に持つ人物等の第１の所定の形状に成形し、傘をスイッチでオン・オフするために使用される駆動電圧を変化させてもよい。広告板又はポスターをさらに引き立てるために、第３の電気光学素子180が雨雲の形状に成形されてもよい。さらなる電気光学素子が、より複雑なデザインを創造するために追加されてもよい。あるいは、電気光学素子140が第１の文字列状に成形され、第２の電気光学素子160が第２の文字列状に成形されてもよい。その他多くの例が容易に案出される。

電子デバイス10はまた、第１の電気光学素子140が第１のカラーフィルタで覆われ、第２の電気光学素子160が第２のカラーフィルタで覆われ、第３の電気光学素子180が第３のカラーフィルタで覆われた電子壁紙でもよい。そして、電子壁紙で覆われた壁を備える部屋にて、駆動電圧を変化させて異なる雰囲気を作り出してもよい。本発明はこのような用途で特に有利である。なぜなら、大面積を覆う複数の電気光学素子を制御するために、単純で単一の電極構造120で十分だからである。

本発明に係る電子デバイス10で可能な動作モードについて、図４に表されるグラフの助けを借りて説明する。これらのグラフは典型的に、交差した偏光子間のねじれネマティック液晶モード（ノーマリーホワイトモード）を例示するものである。図４ａを参照して、電圧V=0Vにて、３つ全ての電気光学材料144、164及び184が透過状態（ノーマリーホワイトモード）にある。ここで、例えば信号強度を増大させると、電極構造120にかかる電圧が対応して増大する。およそV=1Vにて第１の電気光学材料144が印加電圧に反応するようになり、V=2Vにて第１の電気光学材料144は透過状態から非透過状態に切り替えられることになる。

信号強度をさらに増大させると、およそV=3Vにて第２の電気光学材料164が印加電圧に反応するようになり、V=4Vにて第２の電気光学材料164は透過状態から非透過状態に切り替えられることになる。

信号強度をよりさらに増大させると、およそV=5Vにて第３の電気光学材料184が印加電圧に反応するようになり、V=6Vにて第３の電気光学材料184は透過状態から非透過状態に切り替えられることになる。明らかに、逆の動作、すなわち電極構造120にかかる電圧の増大に伴って電気光学素子140、160、180が透過性になることも、例えばデバイスに平行な偏光子を設けることによって（ノーマリーブラックモード）、等しく実現可能である。デバイスが光反射層を備えるとき、素子は反射性の明るい状態から非反射性の暗い状態に、あるいは非反射性の暗い状態から反射性の明るい状態に切り替えられ得る。

また、図４ｂに示されるように、様々な電気光学材料間でＴ／Ｖ曲線の傾きが異なっていてもよく、これは様々な電気光学素子のグレースケールでの振る舞いを調整するために用いられ得る。ここでは、第２の電気光学材料164は第１の電気光学材料144よりずっと急峻な傾きを有している。従って、第２の電気光学素子160が灰色になる電圧区間は、第１の電気光学素子140の広いグレースケール区間と比較してずっと狭くなる。

上述の実施形態は本発明を限定するものではなく例示するものである。そして、多くの代わりの実施形態が、請求項の範囲を逸脱することなく、当業者によって設計され得るところである。請求項において、“有する”という用語は請求項に挙げられたもの以外の構成要素又は工程の存在を排除するものではない。本発明は幾つかの明確な構成要素を有するハードウェアによって実施され得る。幾つかの手段を列挙するデバイスに関する請求項では、これら手段の幾つかが１つ且つ同一のハードウェア品目で統合されてもよい。特定の手段が互いに異なる従属請求項にて列挙されているという単なる事実は、これらの手段が結合されても利益が得られないことを示すものではない。

本発明に係る電子デバイスの実施形態を示す図である。 本発明に係る電子デバイスの実施形態を示す側面図である。 本発明に係る電子デバイスの他の実施形態を示す側面図である。 本発明に係る電子デバイスに用いられる電気光学材料の様々なＴ／Ｖ反応曲線の例を示す図である。

Claims (5)

1. 単一の電極構造を備える基板；並びに
   複数の電気光学素子であって：
   前記電極構造の第１部分を覆う第１の電気光学素子であり、第１の透過率／電圧反応特性を備える第１電気光学材料を有する第１の電気光学素子；及び
   前記電極構造の第２部分を覆う第２の電気光学素子であり、第２の透過率／電圧反応特性を備える第２電気光学材料を有する第２の電気光学素子；
   を少なくとも含む複数の電気光学素子；
   を有する電子デバイス。
2. 請求項１に記載の電子デバイスであって：
   前記第１の電気光学素子が第１ポリマー表面層をさらに有し、前記第１電気光学材料が該第１ポリマー表面層と前記基板との間に挟まれており；かつ
   前記第２の電気光学素子が第２ポリマー表面層をさらに有し、前記第２電気光学材料が該第２ポリマー表面層と前記基板との間に挟まれている；
   ところの電子デバイス。
3. 請求項１又は２の何れかに記載の電子デバイスであって、前記第１電気光学材料が第１液晶材料を有し、かつ前記第２電気光学材料が第２液晶材料を有するところの電子デバイス。
4. 請求項３に記載の電子デバイスであって、第１偏光層及び第２偏光層をさらに有し；前記電気光学素子が該第１偏光層及び該第２偏光層との間に挟まれているところの電子デバイス。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の電子デバイスであって、前記第１電気光学素子が第１カラーフィルタで覆われており、かつ前記第２電気光学素子が第２カラーフィルタで覆われているところの電子デバイス。

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