JP2008533527A - 改善された可撓性を有するディスプレイ・デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、不均質材料からなり厚さが均一な可撓性基板を含む電気変調型画像形成要素のための厚さが均一の可撓性支持体であって下方の低可撓性領域と高可撓性領域とを有する支持体、および該支持体でできたディスプレイに関する。本発明はまた、低可撓性領域を含む電気変調型画像形成要素のための厚さが均一の可撓性支持体であって、該低可撓性領域が電気変調型画像形成領域、それに結合されている連続可撓性層および少なくとも１種の補強領域層の下に位置しており、該補強領域層が電気変調型画像形成領域の下に位置している支持体、および該支持体でできたディスプレイに関する。さらに本発明は、該支持体を製造するための方法および同時押出しダイ装置に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイ・デバイスに関し、そしてより具体的には、曲げを可能にするために画素領域間の剛性を低めるとともに、変形及び関連する破損を制限するために画素領域内により高い剛性の支持体を含むディスプレイ・デバイスに関する。

商業的なディスプレイ・デバイスのほとんど、例えば液晶ディスプレイは剛性である。これらは、一般に剛性ガラス材料によって製作された2つの平面基板と、前記基板間に配列された液晶材料層又は他の画像形成層とを含む。ガラス基板は、基板間に位置決めされた等しいサイズのスペーサによって互いに分離され、これにより基板間に程度の差こそあれ均一なギャップを形成する。さらに、液晶材料上に電界を形成するための電極手段が設けられ、そして基板集成体は次いで、ディスプレイを形成するために、交差偏光子間に配置される。これにより、電極手段に電圧を印加することにより、液晶ディスプレイ内に光学的な変化を形成することができ、これにより、電極間に配置された液晶材料の光学特性を変化させることが可能である。

近年、科学者及び技術者は、可撓性ディスプレイの未来像に魅了されている。可撓性ディスプレイは、機能性を損なうことなしに数センチメートル以下の曲率半径まで曲げることができる薄い可撓性基板を使用したフラットパネル・ディスプレイとして、この開示物において定義される。可撓性ディスプレイは、コンベンショナルな剛性ディスプレイよりも魅力的であると考えられる。これらは、設計のより多くの自由度を可能にし、より小さくより頑丈なデバイスを約束する。曲げモーメント下で、剛性ディスプレイは、基板間のギャップが変化し、これにより、曲がった領域から液晶材料を流れ去らせ、その結果、液晶層の厚さを変化させるという事実に起因して、大きい面積にわたってその画像を失うという傾向がある。その結果、より高可撓性の、又は曲げることさえ可能なディスプレイが望まれる場合には、ガラス基板を活用するディスプレイはあまり好適ではない。

可撓性基板を使用することの別の利点は、連続ウェブ処理、例えばリール間処理によって同時に製造できることである。或いは、大きな基板をラミネートすることによる1つ又は2つ以上のディスプレイ・デバイスの製造も可能である。使用されるリールの幅、及び基板材料一巻きの長さ及び幅に応じて、極めて多くの別個のディスプレイ・セル、又は「プラスチック電子装置」の場合には別個の半製品をこれらのプロセスにおいて製造することができる。従って、このようなプロセスは、ディスプレイ・デバイス及び半製品の大量生産にとって極めて魅力的である。

上記ガラス基板を、より低い脆性の材料、例えばプラスチックから成る基板と交換するといういくつかの努力がこの分野で為されている。プラスチック基板はより軽量であり、そして、より低い脆性のディスプレイを提供する。プラスチック基板を使用する1つのディスプレイが、米国特許第5,399,390号明細書に記載されている。しかし、液晶ディスプレイを伝統的に製造しようと試みる場合、プラスチック基板の自然の状態での可撓性は問題をはらむ。例えば、良好なピクチャ再現を伴うディスプレイを提供するために、基板間のスペースを注意深く監視しなければならない。プラスチック基板を活用する従来技術のディスプレイの製造における目的は、従って、構造をできる限り剛性にし、程度の差こそあれガラス基板を模倣することである。これにより基板の可撓性は、十分な程度まで活用されてはいない。

米国特許第6,710,841号明細書は、可撓性材料において製造された第1及び第2の基板を有するとともに、基板間に液晶材料が配置されている液晶ディスプレイ・デバイスを開示している。これとともに、基板は、それぞれが所定量の液晶を含有するセル封入体のアレイを形成する。さらに、セル封入体のそれぞれは、中間の可撓性部分によって、隣接する封入体から分離されている。可撓性材料からディスプレイを形成し、そしてディスプレイを複数の別個のセル封入体にさらに分割することにより、可撓性の曲げ可能なディスプレイが生成され、このことは、液晶を充填されたセルを通る曲げではなく、中間部分に沿った曲げを引き起こし、これにより、ディスプレイ品質を維持する。それというのも、ディスプレイのセル又は「画素」が無傷のまま残されるからである。米国特許第6,710,841号明細書は、ディスプレイ・モジュールが剛性であり、従って基板と比較して高い曲げ剛性を有するディスプレイだけに当てはまる。他方において、欧州特許出願公開第1403687号明細書に開示されているように、いくつかのディスプレイはナノ寸法の導電性層及びディスプレイ層を有する。このようなディスプレイの場合、中間部分は、液晶封入体と比較して同様の曲げ剛性を有している。従って、封入体は、中間部分と同様に曲げを被る。ディスプレイの可撓性は、ディスプレイ封入体の曲げ限界によって制限される。欧州特許出願公開第1403687号明細書はまた、ディスプレイ封入体を真ん中にサンドイッチする2つの基板を必要とする。

国際公開第02/067329号パンフレットは、可撓性基板と、基板の表面上に行と列とを成して配列された多数のディスプレイ画素と、ディスプレイ画素の隣接する2つの行又は列の間にそれぞれが形成された、基板の表面内の多数の溝と、複数のディスプレイ画素を電気的に相互接続し、これによりディスプレイ・デバイスに可撓性を提供し、そして同時にディスプレイ・デバイスが曲げられるか又は丸められたときに引き起こされる機械応力の伝達を最小化するための接続ラインと、を含む可撓性ディスプレイ・デバイスを開示している。ディスプレイ・デバイスの製造方法も開示されている。しかし、基板に溝を導入することにより、溝内に著しい応力集中を引き起こす。このことは、製造中又は使用中に基板の破断を引き起こすおそれがある。

より高可撓性のディスプレイ・デバイスが依然として必要である。

本発明は、不均質材料から成り、そして均一な厚さを有する可撓性基板を含む、電気変調型画像形成要素のための支持体であって、可撓性基板が高可撓性領域と低可撓性領域とを有しており、低可撓性領域が、電気変調型画像形成要素の電気変調型画像形成領域の下に位置している、電気変調型画像形成要素のための支持体、並びに、少なくとも1つの補強領域が取り付けられた連続的な可撓性層を含む支持体であって、前記補強領域が、電気変調型画像形成領域の下に位置している、支持体に関する。本発明はまた、セル封入体アレイを含むディスプレイであって、セル封入体が、電気変調型画像形成層と、支持体に被着された第1の透明導電性層とを含み、支持体が、高可撓性領域と低可撓性領域とを有する、不均質材料から成る均一な厚さの可撓性基板を含み、低可撓性領域が、セル封入体の下に位置している、ディスプレイ、並びに、セル封入体アレイを含むディスプレイであって、セル封入体が、電気変調型画像形成層と、支持体に被着された第1の透明導電性層とを含み、支持体が、少なくとも1つの補強領域が取り付けられた連続的な可撓性層を含み、補強領域が前記セル封入体の下に位置している、ディスプレイに関する。本発明はまた、不均質材料から成り、そして均一な厚さを有する可撓性基板を製造する方法であって、少なくとも第1の溶融ポリマー流と、少なくとも第2の溶融ポリマー流とを用意し；互いに隣接して鉛直方向に配向された前記第1の溶融ポリマー流と前記第2の溶融ポリマー流とを合体させて溶融カーテンにし；前記溶融カーテンを、冷却用ローラに接触させ；前記溶融カーテンを伸長させ；前記溶融カーテンをチルローラ上で冷却し；そして前記冷却された溶融カーテンを前記チルローラから剥ぎ取ることを含む、可撓性基板を製造する方法、並びに、異なる粘度の少なくとも2種の溶融ポリマーをダイ・マニホルドに供給するための押出し設備を含む、マルチセグメント・シートを形成するための同時押出しダイ装置であって、ダイ・マニホルドが、1つが少なくとも2種の溶融ポリマーのそれぞれのためのダイ・ブロックである少なくとも2つのダイ・ブロックを含み、ダイ・ブロックが、溶融ポリマーを受容するためのポリマー入口ポートと、ポリマー入口ポートを、出口スロットに接続された画素スロット流路に接続するポリマー分配キャビティと、出口スロットから少なくとも2種の溶融ポリマーを受容するために基板とを含む、同時押出しダイ装置を含む。

本発明は、いくつかの利点を含み、これらの利点のうちの全てが単独の実施態様に組み込まれるわけではない。可撓性支持体は、より高剛性の基板を生成することにより、画素の完全性及び製造しやすさを保証する一方、より低剛性の区分は、液晶に損傷を与えることなしにディスプレイ全体を所望の形状に湾曲させることができるように、顕著な曲げを可能にする。基板に種々異なる材料を内蔵することにより、本発明は、著しく改善された可撓性を可能にする。ディスプレイは、動作不能にさせられることなしに、小さな半径に曲げることができる。

本発明による可撓性ディスプレイは、製造中及び使用中にいくつかのタイプの機械的な曲げ及び応力に対して抵抗するように十分に頑丈であるべきである。例えば、可撓性ディスプレイは、製造中、ディスプレイが小さなローラを通過するか、又は小さな直径のローラ内で巻き上げられたときに、曲げに耐えることが可能であるべきである。可撓性ディスプレイは、湾曲形状に折り曲げられたときに動作可能のままであるべきである。

図1は、低可撓性領域と高可撓性領域とを有する、均一な厚さの可撓性の非均質基板を含む支持体を構成する本発明の1実施態様を示し、低可撓性領域は、電気変調型画像形成領域の下に位置している。より高剛性の支持体50は、発光材料、例えばLCD、OLEDを有する領域である画素の完全性及び製造しやすさを保証する一方、可撓性/低剛性支持体領域60は、支持体及び支持体上に塗布された任意の層が、損傷されることなしに所望の形状に湾曲され得るように顕著な曲げを可能にする。本発明の目的上、「画素」という用語は、画像又はピクチャの最小不連続成分、通常は有色ドットを表すことが意図される。画素(ピクセル。ピクチャエレメントの縮小形)は、ピクチャの描写を形成する多くの小さなドットのうちの1つである。通常は、ドットは、極めて小さく、そして極めて多いので、印刷又は表示された時には、これらはまとまって平滑な画像になるように見える。

好ましい実施態様の場合、支持体は、可撓性ディスプレイ・デバイス内で基板として使用され、画素領域内の剛性領域50と、画素領域間の可撓性/低剛性支持体領域60とを有する。図1及び7のディスプレイ・モジュール10は、米国特許第5,695,682号明細書(参考のため本明細書中に引用する)に開示された、導電性層を含んでもよいコレステリック液晶ディスプレイのようなディスプレイ要素である。注目すべき例は、有機又はポリマー発光性ディスプレイ(OLED又はPLED)である。各画素内の光変調材料にアドレスするために、通常はディスプレイ・モジュール10の両側に位置する接続ライン20が利用される。

図1は、本発明の平面図である。画素をオンにするために、集積回路は1つの接続ライン20の適切な列に電荷を送り、そして、他の適切な行の接続ライン20に対して接地が活性化される。行及び列は指定の画素で交差し、そしてLCDの場合には、その画素における液晶のねじれを除去するために、電圧が供給される。

図2は、高剛性支持体がストリップの形態で存在する別の実施態様を示す平面図である。この実施態様の1つの利点は、可撓性ディスプレイのための支持体を形成するために、高剛性支持体領域50と低剛性支持体領域60との両方を同時押出しすることができるスロット付きダイの使用を可能にすることである。このようなディスプレイは、ストリップの方向に沿って曲げられると、曲げ変形が主として低剛性支持体領域60内で発生するので、著しく改善された可撓性を示す。

本発明の利点は、下記のようなビーム又はプレートの曲げの理論を用いて説明することができる。図4に示されているように、ビームは曲げモーメントMを受けると、湾曲形状に変化する。一般に、加えられた所与の曲げモーメントに起因する曲率は、ビームのヤング率(E)及び慣性モーメント(I)に関連する。より具体的には、曲率半径は、加えられたモーメントに対して比例し、そしてE及びIの積に対して反比例する。

フラットシートの場合、我々は、

を有し、上記hはシートの厚さであり、そしてbはシートの幅である。等式(1)はこの場合、

と記される。従って、曲げ曲率半径は、所与のモーメント及びシート幅のEh³に対して比例する。

ビーム内に存在する法線応力は、図4に示されているように、中立軸からの距離yに対して比例する。

フックの法則が当てはまり、したがってε = σ/Eなので、すなわちビーム内の歪みは

となる。従って、ビーム内の最大引張り/圧縮歪みは

であり、上記式中y_maxは、ビームの中立軸から外側の繊維までの距離である。

所与の材料に関して、破断強さは、破断前の材料の最大歪みを表す材料特性である。従って、曲率を増大させる(半径を小さくする)ことにより、破断強さに達して破断を引き起こすための材料中の最大歪みを増大させることができる。破断を防止するために、閾値未満に曲率を制限する必要がある。ディスプレイ・モジュール10は、低い破断強さを有し、そして比較的低い引張り歪みを被ると破損(破断)することになる導電性層、及び他の有機材料を含有する。図3〜5を参照すると、ディスプレイ80が曲げられると、ディスプレイ・モジュールは引張り歪みを被る。等式(6)によれば、ディスプレイ・モジュール内の最大引張り歪みは、曲げ曲率半径、及びディスプレイ・モジュールからディスプレイ80の中立軸までの距離に対して比例する。従って、破断による破損を防止するために、ディスプレイ・モジュールの曲げ曲率は、所定のレベル未満に制限されることが必要である。

本発明のディスプレイが曲げられると、モーメントは、高剛性支持体領域50を含有する区分に対しても、低剛性支持体領域60を含有する区分とに対しても同じである。しかし支持体領域50と支持体領域60とは、異なる反応を示す。図5(a)及び5(b)に示されているように、同じ曲げモーメント下では、支持体領域50は、支持体領域60と比較して、著しく低い曲率を発生させる。しかし全体としては、ディスプレイ80は依然として、主に支持体領域50からの関与に起因して、小さな半径に曲がることができる。

その値を下回るとディスプレイが破断する最小曲率半径を、支持体領域60(高可撓性領域)及び支持体領域50(低可撓性領域)に関して、それぞれρ₁及びρ₂と呼ぶことにする。パラメータρ₁は、支持体領域50だけ(支持体領域60なし)を有する従来技術のディスプレイの最小曲率半径を表し、これに対して、パラメータρ₂は、支持体領域50及び支持体領域60の両方を有する本発明のディスプレイの最小曲率半径を表す。曲げ剛性比ηは、

と定義される。比ηは、本発明の可撓性の改善を示す。例えば比ηが0.5に等しい場合、このことはディスプレイの最小曲率半径が従来技術レベルの50%まで低減されることを意味する。可撓性の改善を剛性の変化によって達成できることを等式(7)から見てとるのは容易である。

支持体領域60(高可撓性領域)及び支持体領域50(低可撓性領域)の最小曲率半径の比が、支持体領域60に対する支持体領域50の剛性(ヤング率)の比によって決定されることは、等式(7)から明らかである。例えば、支持体領域60及び支持体領域50のヤング率が、それぞれ1.2 GPa(高密度ポリエチレン)及び4.76 GPa(ポリエチレンテレフタレート(PET))である場合、低可撓性領域(支持体領域50)は、高可撓性領域(支持体領域60)の3.97倍の最小曲率半径を有している。数値3.97は、剛性比4.76/1.2から得られる。剛性比は1.5(ポリマー対ポリマー)〜16(ポリマー対金属又は複合体)である。好ましくは低可撓性領域は、高可撓性領域の1.5倍〜16倍の曲率半径を有し、そして最も好ましくは低可撓性領域は、高可撓性領域の3倍〜10倍の曲率半径を有する。

図6は、低剛性支持体領域90が連続的であるのに対して、高剛性支持体領域70は画素領域を覆っているだけであり、また低剛性支持体領域と一体であってもなくてもよい、本発明の別の実施態様を示している。高剛性支持体領域50は、図2に示されたストリップの形態で存在することもできる。

米国特許第6,710,841号明細書には、それぞれが所定量の液晶を含有するセル封入体のアレイを含有する液晶ディスプレイ・デバイスが開示されていることが指摘されるべきである。セル封入体のそれぞれは、中間の可撓性部分によって、隣接する封入体から分離されている。米国特許第6,710,841号明細書における記述内容によれば、可撓性ディスプレイを形成するという目的を達成するために、液晶を充填されたセル封入体は、液晶を充填されたセルを通るのではなく、中間部分に沿って曲げが発生するように、基板と比較して相対的に剛性であることが必要である。米国特許第6,710,841号明細書に開示されたディスプレイ・デバイスのいくつかにおいて、ディスプレイ・モジュールは、薄い液晶と導体層(例えば10μm以下のLCD、及び0.1μmのITO導電性層)から成っている。封入体は、ディスプレイ基板の曲げ剛性に対してほとんど影響を及ぼさない。従って、液晶を充填されたセルは、中間部分と本質的に同じ曲率を被ることになる。さらに、米国特許第6,710,841号明細書は、本発明とは異なり、ディスプレイ封入体を真ん中にサンドイッチする2つの基板を必要とする。本発明の基板内に、より高い剛性の領域を導入する結果として、曲げは、ディスプレイ封入体の剛性とは無関係に画素間領域に集中される。

本発明は、図1に示された第1の好ましい実施態様において支持体領域50及び支持体領域60のために、そして図6に示された第2の好ましい実施態様において支持体90及び支持体補強材70のために使用することができる、支持体内で使用するための2つのタイプの材料を必要とする。本発明の鍵は、曲げ剛性比η(画素領域の曲げ剛性に対する画素間領域の曲げ剛性)である。一般的な多層プレート/ビームの定義の詳細は、「Analysis and Performance of Fiber Composites(繊維複合体の分析及び性能)」(B. D Agarwal及びL. J. Broutman、第2版、John Wiley & Sons, Inc., New York, 1990)に見いだすことができる。一般に、曲げ剛性は、材料のヤング率と厚さとの増加関数である。図1に示された第1の好ましい実施態様の場合、曲げ剛性比は、等式(7)によれば、領域60及び領域50における支持体材料のヤング率比に等しく、このことは、支持体領域50が剛性であるのに対して支持体領域60はより低剛性であることを必要とする。図6に示された第2の好ましい実施態様の場合、曲げ剛性比は、支持体90及び補強材70のヤング率及び厚さに依存する。一般に、曲げ剛性は0.5以下であることが好ましい。

支持体領域50及び領域60(第2の好ましい実施態様の場合、領域70及び90)に適した可撓性プラスチック基板は、薄い金属材料(例えばアルミニウム・フォイル)、可撓性プラスチック・フィルム、又はこれらの組合わせであってよい。「プラスチック」は、他の成分、例えば硬化剤、充填剤、強化剤、着色剤、及び可塑剤と組合わせることができる、通常、高分子合成樹脂から形成された高分子化合物を意味する。プラスチックは熱可塑性材料及び熱硬化性材料を含む。

可撓性プラスチック・フィルムは、自己支持型であるのに十分な厚さと機械的完全性とを有さなければならないが、しかし、剛性であるほどには厚くあるべきではない。典型的には、可撓性プラスチック基板は、複合体フィルムの最も厚い層である。結果として、基板は、完全に構造化された複合体フィルムの機械安定性及び熱安定性をかなりの程度まで決定する。

可撓性プラスチック基板材料の別の重要な特徴は、そのガラス転移温度(Tg)である。Tgは、プラスチック材料がガラス状態からゴム状態に変化するときのガラス転移温度として定義される。Tgは、材料が実際に流動する前の所定の範囲を含む。可撓性プラスチック基板に適した材料は、ガラス転移温度が比較的低い、例えば150℃までの熱可塑性材料、並びに、ガラス転移温度がより高い、例えば150℃を上回る材料を含む。可撓性プラスチック基板のための材料は、製造プロセス条件(例えば堆積温度及びアニール温度)、並びに製造後条件(例えばディスプレイ製造業者のプロセス・ライン内の条件)のようなファクターに応じて選択することができる。下記のプラスチック基板のうちの或る特定のものは、少なくとも約200℃まで、いくつかのものは300〜350℃までのより高い処理温度に、損傷なしで耐えることができる。

典型的には、可撓性プラスチック基板は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリスルホン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルアミド、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、脂肪族ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ(メチルx-メタクリレート)、脂肪族又は環状ポリオレフィン、ポリアリーレート(PAR)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド(PI)、テフロン（登録商標）ポリ(ペルフルオロ-アルボキシ)フルオロポリマー(PFA)、ポリ(エーテルエーテルケトン)(PEEK)、ポリ(エーテルケトン)(PEK)、ポリ(エチレンテトラフルオロエチレン)フルオロポリマー(PETFE)、及びポリ(メチルメタクリレート)及び種々のアクリレート/メタクリレートコポリマー(PMMA)である。脂肪族ポリオレフィンは、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、及び、延伸ポリプロピレン(OPP)を含むポリプロピレンを含んでよい。環状ポリオレフィンは、ポリ(ビス(シクロペンタジエン))を含んでよい。好ましい可撓性プラスチック基板は、環状ポリオレフィン又はポリエステルである。種々の環状ポリオレフィンが可撓性プラスチック基板に適している。その例は、日本国東京在、Japan Synthetic Rubber Co.によって製造されたArton（登録商標）；日本国東京在、Zeon Chemicals L.P.によって製造されたZeanor T；及び独国Kronberg在、Celanese A.G.によって製造されたTopas（登録商標）を含む。Artonは、ポリマーフィルムであるポリ(ビス(シクロペンタジエン))縮合物である。或いは、可撓性プラスチック基板はポリエステルであってもよい。好ましいポリエステルは芳香族ポリエステル、例えばAryliteである。プラスチック基板の種々の例を上述したが、基板の領域が他の材料、例えば繊維、例えばガラス又は石英ファイバー、及び充填剤、例えばカーボン、グラファイト、及び無機粒子から形成することもできることは言うまでもない。

好ましい実施態様の場合、低可撓性領域は好ましくは、可撓性金属、金属フォイル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリスルホン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルアミド、及びポリ(メチルメタクリレート)である。高可撓性領域は好ましくは、酢酸酪酸セルロース、脂肪族ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、脂肪族又は環状ポリオレフィン、ポリアリーレート(PAR)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド(PI)、テフロン（登録商標）ポリ(ペルフルオロ-アルボキシ)フルオロポリマー(PFA)、ポリ(エチレンテトラフルオロエチレン)フルオロポリマー(PETFE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリプロピレン、及び延伸ポリプロピレン(OPP)である。

可撓性プラスチック基板は、硬質塗膜で強化することができる。好ましくは、硬質塗膜はアクリル塗膜である。このような硬質塗膜は典型的には、厚さ1〜15μm、好ましくは2〜4μmであり、そしてラジカル重合によって提供することができる。ラジカル重合は、適切な重合性材料を熱又は紫外線によって開始される。基板に応じて、種々異なる硬質塗膜を使用することができる。基板がポリエステル又はArtonの場合、特に好ましい硬質塗膜は、「Lintec」として知られる塗膜である。LintecはUV硬化型ポリエステルアクリレート及びコロイドシリカを含有する。Arton上に堆積される場合には、硬質塗膜は水素を除いて、35原子%のC、45原子%のO、及び20原子%のSiから成る表面組成を有する。別の特に好ましい硬質塗膜は、Wisconsin, New Berlin在Tekra Corporationによる「Terrapin」の商品名で販売されているアクリル塗膜である。

1実施態様において、シートは、コンベンショナルなポリマー分散型光変調材料を支持する。シートは基板を含む。基板は、高分子材料、例えばポリエステル・プラスチックから形成されたKodak Estarフィルムベースから成っていてよく、そして20〜200μmの厚さを有することができる。例えば、基板は、透明ポリエステルの80μm厚のシートであってよい。他のポリマー、例えば透明ポリカーボネートを使用することもできる。或いは、基板は薄い透明ガラスであってもよい。

図8は、本発明を製造するために使用されるマルチセグメント・シート及び可撓性支持体同時押出しダイ200を含む同時押出し装置の外観を示す。図9は、可撓性支持体同時押出しダイ200の2-2線に沿って示す断面図である。

図8に示されているように、可撓性支持体同時押出しダイ200はマニホルド100及び110を含み、マニホルドには、スクリュ押出し機(図示せず)から、支持体領域50及び支持体領域60のためのそれぞれの溶融樹脂が供給される。マニホルド118及び120、流路、及びスロットを可撓性支持体同時押出しダイ200内に構成するために、複数のダイブロックが組み合わされる。

同時押出し装置が、ディスプレイ支持体のためのマルチセグメント・シート136を形成するときには、粘度が測定可能に異なる溶融樹脂がマニホルド118及び120上に供給される。粘度は、最大約2倍だけ変化することができる。溶融樹脂は、冷却用ローラ138上を動く基板139上に押出される。基板139は、冷却用ローラ138とニップローラ141との間で押出し樹脂層で覆われ、そして、種々異なる区分に支持体領域50と支持体領域60とを有するシート136になる。シート136は、剥離ローラ142を介して冷却用ローラ138から離れる。

この新しい可撓性ディスプレイ・デバイスの製造方法は、レーザ画素配置、スロット付きダイを用いた塗布又は同時押出し、マイクロマシニング、金属マスキング、及びパターン化プロセス、及び反応性イオンエッチング・プロセスを含むことができる。

図11は、可撓性支持体ダイ200を等角的に示す断面図である。図12は、可撓性支持体同時押出しダイ200、冷却用ローラ230、及び溶融状態の可撓性支持体、可撓性支持体溶融カーテン210、及びウェブ形式の可撓性支持体220から成る製造配列を示す。可撓性支持体ダイ200は、連続的なベース上にほぼ20 mm幅 x 0.2 mm厚の可撓性支持体要素を製造するための構成を有する。ポリマー1のペレットとポリマー2のペレットとを、ポリマー入口ポート130, 160(図11)への加圧溶融供給流に変換するために、商業的に入手可能な押出し装置が利用される。この説明のために、ポリマー1は支持体50の剛性画素領域と連携し、そしてポリマー2は画素間の可撓性領域60と連携するものとする。図11において、ポリマー1は、ダイ・マニホルド120の部分であるポリマー1入口ポート130に入り、次いで、ポリマー1分配キャビティ150に入る。溶融ポリマー1は、画素スロット・ダイ要素100内に機械加工された画素スロット流路140に流れ続ける。ポリマー2は供給(流)ポート160に入り、そしてポリマー2分配キャビティ170内に流入し、そして可撓性スロット流路180上に流れる。2種のポリマーは、出口スロット190に沿ってポリマー1とポリマー2とから成る反復配列を成して組合わさる。図13は、画素スロット要素100と可撓性スロット要素110との界面の断面図を示す。画素スロット流路140は、1 mm高さ x 0.8 mm幅の流れ領域を有する状態で、ほぼ30 mm の長さである。ほぼ0.2 mm幅の画素流チャンバ隔壁240がある。これらの流路は、画素スロット・ダイ要素内に機械加工された領域と、可撓性スロット・ダイ要素110の底面との間に形成されている。可撓性スロット流路260は、1 mm高さ x 0.2 mm幅の流れ領域を有する状態で、ほぼ6 mm の長さである。出口スロット190(図11)は、1 mm高さ x 20 mm幅の流れ領域を有する状態で、ほぼ10 mm の長さである。これらの測定値は好ましい実施態様を例示するものである。しかしながら、これらの測定値はより大きくてよく、また、2分の1〜4分の1であってもよい。2つのポリマーは、0.2 mmのポリマー2に隣接した0.8 mm幅のポリマー1から成る、1mmのピッチを有する反復パターンを成して配列されている。ダイ要素の設計は、両ポリマーのための層流条件を提供するように構成されている。各溶融流は、画素流移行領域270(図13)で、出口スロット190への流入部に加わり、そしてこの領域を流過するときには、妨害されないままである。層流がほとんど又は全く混合されないことは一般に知られている。溶融ポリマーアレイがダイを一旦出ると、これは溶融カーテン210(図12)と呼ばれる。この溶融カーテンは、冷却用ローラ230との接触により伸長させられる。加速する結果として、溶融カーテンが伸長させられる。溶融カーテンのほぼ75 %が平面変形を被る。このことは、溶融カーテンの厚さが、冷却用ローラ表面速度をダイ出口速度で割算したものから計算した引落し比に正比例して低減されることを単に意味する。本発明とともに使用するための共通の引落し比は、1:1〜100:1である。典型的な範囲は少なくとも5:1、好ましくは少なくとも10:1であってよい。このことは結果として、最終可撓性支持体の厚さを0.1 mmにする。より厚いウェブを形成するために、より低い引落し比を使用することもできる。中央領域は主に厚さ方向における歪みを被り、従って画素領域寸法及び可撓性領域寸法は厚さを変化させるだけである。それぞれの幅及び分布は、ダイ・キャビティ内で配列された状態のままとなる。均一に分布された領域の寸法はほぼ15 mm幅 x 1mm厚となり、0.2 mm幅の可撓性要素領域によって分離されたそれぞれ0.8 mm幅の15個の画素要素領域から成る。溶融カーテンの外側領域は多軸歪みを被り、そしておそらくは、最終生成物を巻取る前に切落とされることになる。ポリマー物理特性に応じて、供給温度は150℃〜350℃である。次いで溶融ポリマーはチルローラ上で冷却され、そして所望のバルク温度に達したら、表面から剥ぎ取られる。この構成は20 mm幅の支持体要素のための一般的な形態を表す。この構成は、1000 mmを超える可撓性支持体を製造するために、容易に改変される。支持体はウェブ状材料内に直接的に形成するか、又は図8に示されているように、キャリヤ・ウェブ基板139上に流延することができる。

図16は、本発明の別の実施態様であるラミネート支持体要素280を表し、この要素において、低曲げ剛性領域である可撓性ビーム要素300が高剛性画素支持体領域290とともに方形パターンを成して配列されている。一般的なビーム曲げ分析は、材料特性、並びに幾何学的剛性に基づく。或る成分の幾何学的剛性は、領域慣性モーメントと呼ばれる。所定の区分の慣性モーメントを改変することにより、支持体可撓性を同等に改善することができる。

下記計算は、一体構造に対するラミネート構造における層間の剪断連関を除去することに起因する、曲げ剛性に対する効果を示す。一体構造の領域慣性モーメントは、I_solidによって示され、そしてベース幅b_modと、区分の高さhの三乗との積を次いで定数12で割算した量に基づいて計算される。これは、長さ寸法の四乗を伴う値をもたらす。多層構造の領域慣性モーメントは、別個に計算された各層の領域慣性モーメント値の和である。I_lamはこの量を表し、そして比較のためのベース幅b_modの同じ値と、トップ層厚の高さh_top及び中間層厚h_midlをそれぞれ三乗したものとを利用して、再び計算される。多層構造の領域慣性モーメントは、6つの層、すなわち、それぞれh_topの厚さを有するトップ層及びボトム層、及びそれぞれh_midlの厚さを有する4つの中間層に基づく。パラメータ・ラムダは、一体領域慣性モーメントI_solidをラミネート領域慣性モーメントI_lamで割算することにより計算される。その結果は、非融着層から成る構造要素と比較した一体構造要素の構造剛性比を示す無次元パラメータである。50という値は、一体構造が非融着層構造よりも50倍高い剛性を有することを示す。

可撓性領域は、隣接する画素領域よりもほぼ50倍弱い。図14及び図15には、提案された構造に対する有限要素計算の結果が示されている。図14は、頂面に加えられた小さな圧力荷重から生じる構造の撓みとともにフォン・ミーゼス応力分布を示す。輪郭線は、変形されていない構造を表す。図15は、図14のラミネート構造の頂面に加えられたものと同一の圧力荷重から生じる一体構造の撓みとともにフォン・ミーゼス応力分布を示す。輪郭線は両図面において、変形されていない構造を表す。ラミネート構造は、同じ荷重が加えられた一体構造よりも大きく撓み、そして応力分布は、可撓性領域においてより多く局在化され、これにより、画素成分に対する影響を最小化する。従って、ラミネート構造は、同等の厚さの一体構造よりも大きい曲率が可能である。

この方法は、可撓性軸が機械方向又は機械方向に対して垂直方向に沿って配向されること、そして所望の場合には、両軸方向において、可撓性領域間に結合された剛性画素領域網を形成することを可能にする。単一軸可撓性は、円筒形に成形された可撓性支持体構造を可能にする。二重軸可撓性は、球形に成形された可撓性支持体構造を可能にする。図17は、グラビア塗布・ラミネート機械を概略的に示す。

本発明の実施態様は、種々の方法によって形成される。1つの方法において、支持体は、少なくとも第1の溶融ポリマー流と、少なくとも第2の溶融ポリマー流とを用意し；第1の溶融ポリマー流と第2の溶融ポリマー流とを合体させて溶融カーテンにし；前記溶融カーテンを、冷却用ローラに接触させ；前記溶融カーテンを伸長させ；前記溶融カーテンをチルローラ上で冷却し；そして前記冷却された溶融カーテンを前記チルローラから剥ぎ取る、ことによって形成される。溶融カーテンにおいて、ポリマーは、隣接して並列に位置決めされ、合体させられるか又は押し出されて鉛直方向に整列させられる。従来技術の溶融ポリマーの同時押出しは、本発明の並列配向とは異なり、水平方向、すなわち互いに上下に配向される層を提供する。

可撓性支持体は、薄い基板から成る複数の層をラミネートすることにより形成される。より高い構造剛性を必要とする領域において、これらの層は、層間の剪断力を形成するように融着される。低構造剛性の隣接領域は、撓み時には互いにスライドすることができる。融着プロセスは、そのいくつかが下記表に要約されている多くの種々異なる技術によって達成することができる：

超音波ホーンは、基板を局所的に加熱するために高周波振動を利用する装置である。この用途のために、薄い基板から成る複数の層のスタックの外面を接触させ、接触面間の加圧点、及び多層スタックの最外面における支持点を形成する工具が、超音波発生装置に取り付けられる。界面に形成された局在的な振動及び圧力は、局在的な高温及び高圧の領域内で各界面に結合を形成するために、薄い基板層を十分に軟化させるのに十分な熱を発生させる。ストックロールから複数の薄い基板を繰出し、次いで薄い基板層のスタック構造を形成するために互いに上下に層を配列させることができるニップ点に、各ウェブを搬送することにより、多層スタックが形成される。ニップ点の後で、スタックは超音波融着ステーションに向かって搬送される。下流の張力kは、超音波融着接触領域を通してスタックを引張る。超音波融着接触領域を出るスタック構造は今や、超音波工具のスペースと一致する機械方向融着領域から成る。融着された領域及び融着されていない領域の所望の頻度を形成するために、基板の全幅にわたって複数の超音波装置が配列される。プラスチック部分を融合させるために、超音波融着装置が一般に使用される。工具の構成は、融着されるべき材料、層厚、接触滞留時間、及び接触圧に依存する。超音波技術は、前述の連続ウェブ搬送方法と比較して、不連続式に適用することもできる。スタックの機械方向及びスタックの横方向の両方に融着領域の格子状パターンを形成するために、超音波工具を使用することができる。スタックが超音波融着装置に対して固定された状態で所望の融着領域を発生させるために、格子状工具のステップ及び反復の作用が用いられる。

2つのローラ間のニップ作用によって熱融着を達成することができる。ストックロールから複数の薄い基板を繰出し、次いで薄い基板層のスタック構造を形成するために互いに上下に層を配列させることができるニップ点に、各ウェブを搬送することにより、多層スタックが形成される。ローラ面に沿って軸方向に位置決めされた一連の周面リングを有するように、少なくとも1つのニップローラが機械加工されている。リングは、残りのローラ面に対して僅かに隆起した領域の表面を形成する。ニップにおける第2のローラは、平滑面を形成されるか、又は第1のローラの鏡像パターンを形成するように機械加工される。2つのローラを一緒に半径方向に負荷することにより形成されるニップは、スタック材料上に、局在的により高い圧力の領域を形成する。この高圧領域は、各層を軟化させるために熱をスタック内に容易に伝導し、そして圧力との組み合わせにおいて、複数の薄い基板層の各界面を融着するのに適した条件を提供する。このことは、機械搬送方向に沿った融着領域と非融着領域とから成る横方向幅構造をもたらす。ニップ点を出ると、ウェブはさらなる処理のために、巻取られたローラを形成するために、巻取りステーションに搬送させることになる。

接着剤融着方法を実施するために商業的に利用可能なグラビア塗布プロセスが、図16に概略的に示されている。ラミネート層1 305は圧ローラ310に搬送される。グラビア胴(彫刻ローラ)320は、塗布トラフ330からの接着剤が充填されてスクレーパ・ブレード340によって計量される微細なセル・パターンから成る。このグラビア胴はラミネート層と接触させられる。接着剤の液滴は、ラミネート表面に規則的なパターンを成して移される。液滴のサイズ及び分布は、画素のジオメトリ、可撓性領域のジオメトリ、最終接着剤厚、及び接着剤に依存する。接着剤融着方法は、多層スタックを形成するように繰り返され、この繰り返しにおいて、各グラビア・ステーションは、前の層に、同様のパターンを成して融着された薄い基板の別の層を加える。

可撓性支持体は、少なくとも1つの表面上に電気変調型画像形成層を担持する。好適な材料は、好適な基板構造上に、例えば1つ又は2つ以上の電極上又は電極間に配置された電気変調型材料を含むことができる。本明細書中に使用される「電気変調型材料」という用語は、任意の好適な不揮発性材料を含むものとする。電気変調型材料に適した材料は、米国特許出願第09/393,553号明細書及び米国特許仮出願第60/099,888号明細書に記載されている。これら両明細書を参考のため本明細書中に引用する。

電気変調型材料は、粒子又は微視的容器又はマイクロカプセルの配列を有する印刷可能な導電性インクであってもよい。各マイクロカプセルは、流体、例えば誘電流体又はエマルジョン流体の電気泳動組成物と、着色又は荷電粒子又はコロイド材料の懸濁液とを含有する。マイクロカプセルの直径は典型的には約30〜約300μmである。1実施態様によれば、粒子は誘電流体と視覚的にコントラストを成す。別の実施態様によれば、電気変調型材料は、異なる着色表面域を見せるように回転することができ、そして前方観察位置と後方非観察位置との間を移動することができる回転可能な球体、例えばジリコンを含んでよい。具体的には、ジリコンは、液体を充填された球形キャビティ内に含有され、そしてエラストマー媒質中に埋め込まれたねじれ回転要素から成る材料である。回転要素は、外部電界が課せられることによって、光学特性の変化を示すように形成することができる。所与の極性の電界が印加されると、回転要素の1セグメントが、ディスプレイの観察者に向かって回転し、そしてこれは観察者によって見ることができる。対向極性の電界が印加されると、要素は回転させられ、第2の異なるセグメントが観察者に明らかにされる。ジリコン・ディスプレイは、電界がディスプレイ集成体にアクティブに印加されるまで、所与の形態を維持する。ジリコン粒子は典型的には直径約100μmである。ジリコン材料は、米国特許第6,147,791号明細書、同第4,126,854号明細書及び同第6,055,091号明細書に開示されている。これらの内容を参考のため本明細書中に引用する。

1実施態様によれば、マイクロカプセルには、黒色色素又は有色色素中の荷電白色粒子を充填することができる。電気的変調型材料、及び本発明とともに使用するのに適した、インクの配向を制御するか又はインクの配向を生じさせることができる集成体を製作する方法の例が、国際公開第98/41899号パンフレット、同第98/19208号パンフレット、同第98/03896号パンフレット、及び同第98/41898号パンフレットに示されている。これらの内容を参考のため本明細書中に引用する。

電気変調型材料は、米国特許第6,025,896号明細書(この内容を参考のため本明細書中に引用する)に開示された材料を含むこともできる。この材料は、多数のマイクロカプセル内に封入された液体分散媒質中の荷電粒子を含む。荷電粒子は異なるタイプの色及び電荷極性を有することができる。例えば、黒色の負荷電粒子とともに白色の正荷電粒子を採用することができる。上記マイクロカプセルは電極対間に配置されるので、荷電粒子の分散状態を変化させることにより、材料によって所望の画像が形成され、そして表示される。荷電粒子の分散状態は、電気変調型材料に印加された、制御された状態の電界を介して変化させられる。好ましい実施態様によれば、マイクロカプセルの粒子直径は、約5μm〜約200μmであり、荷電粒子の粒子直径は、マイクロカプセルの粒子直径サイズの約1000分の1〜約5分の1である。

さらに、電気変調型材料は、サーモクロミック材料を含むことができる。サーモクロミック材料は、熱を加えると透明状態と不透明状態との間でその状態を交互に変化させることができる。こうして、画像を形成するために特定の画素位置に熱を加えることにより、サーモクロミック画像形成材料は画像を発生させる。材料に熱が再び加えられるまで、サーモクロミック画像形成材料は、特定の画像を保持する。再書込み可能な材料は透明なので、下側のUV蛍光印刷物、デザイン及びパターンを透視することができる。

電気変調型材料は、表面安定化型強誘電性液晶(SSFLC)を含むこともできる。表面安定化型強誘電性液晶は、結晶の自然の螺旋形態を抑えるために、密な間隔を置いて配置されたガラス板間に強誘電性液晶を閉込める。セルは、印加される電界の符号を単に交互に代えるだけで、光学的に区別可能な2つの安定状態間で迅速に切換えられる。

エマルジョン中に懸濁された磁性粒子は、本発明とともに使用するのに適した付加的な画像形成材料を含む。人間及び/又は機械によって読取り可能な表示を形成、更新、又は変化させるために、磁力を加えることにより、磁性粒子で形成された画素に変更を加える。種々の双安定不揮発性画像形成材料が入手可能であり、そしてこれらを本発明において導入できることが当業者には明らかである。

電気変調型材料は、単色、例えば黒色、白色、又は透明色として構成することもでき、そして、蛍光性、真珠光沢性、生物発光性、白熱光性、紫外性、赤外性であってよく、或いは、波長特異的な輻射線吸収材料又は輻射線放射材料を含んでもよい。電気変調型材料から成る複数の層があってよい。電気変調型材料から成るディスプレイ材料の種々異なる層又は領域は、種々異なる特性又は色を有することができる。さらに、種々の層の特性は互いに異なっていてよい。例えば、可視光範囲内の情報を見るか又は表示するために、1つの層を使用することができるのに対して、第2の層は、紫外線に応答するか又は紫外線を放射する。或いは不可視層は、前記輻射線吸収特性又は放射特性を有する、非電気変調型材料に基づく材料から構成することもできる。本発明との関連において採用される電気的に画像形成可能な材料は、好ましくは、表示内容のディスプレイを維持するための電力を必要としないという特徴を有する。

好ましい電気変調型画像形成層は、液晶材料を含む。液晶は、中間相における分子の配列に応じて、ネマティック(N)、キラル・ネマティック(N*)、又はスメクティックであることが可能である。キラル・ネマティック液晶(N*LC)ディスプレイは典型的には反射性であり、すなわち、バックライトが必要でなく、偏向フィルム又はカラーフィルターの使用なしに機能することができる。

キラル・ネマティック液晶は、よく出会うLCデバイスにおいて使用されているねじれネマティック及び超ねじれネマティックよりもピッチが細かい液晶のタイプを意味する。キラル・ネマティック液晶がこのように名付けられたのは、このような液晶配合物が、キラル剤をホスト・ネマティック液晶に添加することにより一般に得られるからである。双安定又は多安定ディスプレイを製造するために、キラル・ネマティック液晶を使用することができる。これらのデバイスは、不揮発性「メモリー」特性により電力消費量を著しく低減している。このようなディスプレイは、画像を維持するための連続的な駆動回路を必要としないので、消費電力を著しく低減する。キラル・ネマティック・ディスプレイは場の不存在において双安定であり、2つの安定なテキスチャーは、反射性の平面テキスチャー、及び弱散乱性のフォーカル・コニック・テキスチャーである。平面テキスチャーの場合、キラル・ネマティック液晶分子の螺旋軸は、液晶が配置された基板に対して実質的に垂直である。フォーカル・コニック状態の場合、液晶分子の螺旋軸は、概ねランダムに配向される。キラル・ネマティック材料中のキラル・ドーパントの濃度を調節することにより、中間相のピッチ長が変調され、ひいては反射される輻射線の波長が変調される。科学的な研究を目的として、赤外線及び紫外線を反射させるキラル・ネマティック材料が使用されている。商業的なディスプレイは、最も多くの場合、可視光を反射させるキラル・ネマティック材料から製作される。いくつかの周知のLCDデバイスは、米国特許第5,667,853号明細書(参考のため本明細書中に引用する)に記載されているようなガラス基板を覆う、化学エッチングされた透明な導電性層を含む。

1実施態様の場合、連続マトリックス中にキラル・ネマティック液晶組成物を分散することができる。このような材料は、「ポリマー分散型液晶」材料又は「PDLC」材料と呼ばれる。このような材料は種々の方法によって形成することができる。例えば、Doane他(Applied Physics Letters,48, 269(1986))は、ポリマーバインダー中にほぼ0.4 μm液滴のネマティック液晶5 CBを含むPDLCを開示している。このPDLCを調製するために相分離法が用いられる。モノマー及び液晶を含有する溶液がディスプレイ・セル内に充填され、次いで材料は重合される。重合されると、液晶は不混和性になり、液滴を形成するために核生成する。West他(Applied Physics Letters,63, 1471(1993))は、ポリマーバインダー中にキラル・ネマティック混合物を含むPDLCを開示している。ここでもまた、PDLCを調製するために相分離法が用いられる。液晶材料及びポリマー(ヒドロキシ官能化ポリメチルメタクリレート)を、ポリマーのための架橋剤とともに、共通の有機溶剤トルエン中に溶解し、そして酸化インジウム錫(ITO)基板上に塗布する。高温でトルエンを蒸発させると、ポリマーバインダー中の液晶材料の分散体が形成される。Doane他及びWest他の相分離法は、或る特定の製造環境中で好ましくない場合がある有機溶剤の使用を必要とする。

1実施態様の場合、液晶は実質的な単層として被着することができる。「実質的な単層」という用語は、ディスプレイ平面に対して垂直な方向において、ディスプレイ(又は画像形成性層)のほとんどの点、好ましくはディスプレイの点(又は面積)の75パーセント以上で、最も好ましくはディスプレイの点(又は面積)の90パーセント以上で、電極間にサンドイッチされたドメインから成る層が単層を上回らないことを意味するものとして、出願人によって定義される。換言すれば、電極間に単一ドメインだけが存在するディスプレイの点(又は面積)の量と比較して、最大の場合でも、ディスプレイの点(又は面積)のわずかな部分(好ましくは10パーセント未満)だけしか、ディスプレイ平面に対して垂直な方向において、電極間に単一ドメインを上回るドメイン(2つ又は3つ以上のドメイン)を有することはない。

単層のために必要となる液晶材料の量は、ドメインの完全に閉じた充填配列を想定して、個々のドメインサイズに応じて計算することにより、正確に見極めることができる。(実際には、ギャップが発生する欠陥、及びオーバーラップする液滴又はドメインに起因する何らかの不均一が存在することがある。)これに基づいて、算出量は、好ましくは、単層ドメイン被覆に必要な量の約150パーセント未満、好ましくは単層ドメイン塗布に必要な量の約125パーセント以下、より好ましくはドメイン単層に必要な量の約110パーセント以下である。さらに、塗布される液滴の幾何学的形状及びブラック反射条件に基づいて、異なる状態でドープされたドメインを適切に選択することにより、改善された視角及び広帯域の特徴を得ることができる。

本発明の好ましい実施態様の場合、ディスプレイ・デバイス又はディスプレイ・シートは単に、ディスプレイ前面に対して垂直な線に沿って、液晶材料の単一画像形成層、好ましくは可撓性基板上に塗布された単層を有するにすぎない。このような構造は、互いに対向する基板間にそれぞれ鉛直方向に積み重ねられた画像形成層と比較して、モノクローム棚ラベルなどのために特に有利である。しかし、積み重ねられた画像形成層を有する構造が、場合によっては付加的な利点を提供するために任意に使用される。

好ましくは、ドメインは平坦化された球体であり、平均して厚さが長さよりも相当に小さく、好ましくは少なくとも50%小さい。より好ましくは、ドメインは平均して、厚さ(深さ)と長さとの比が1:2〜1:6である。ドメインの平坦化は、塗膜を適正に調製し、そしてこれを十分に迅速に乾燥させることにより達成することができる。ドメインは好ましくは、平均直径2〜30μmである。画像形成層の厚さは好ましくは、最初の塗布時には10〜150μmであり、乾燥時には2〜20μmである。

液晶材料の平坦化ドメインは、長軸と短軸とを有するものとして定義することができる。ディスプレイ又はディスプレイ・シートの好ましい実施態様の場合、長軸のサイズは、ドメインの大部分のセル(又は画像形成性層)厚よりも大きい。このような寸法の関係は米国特許第6,061,107号明細書に示されている。

現在のキラル・ネマティック液晶材料は通常、キラル・ドーパントと組み合わされた少なくとも1種のネマティック・ホストを含む。一般に、ネマティック液晶相は、有用な複合体特性を提供するように組合わされた1つ又は2つ以上のメソゲニック成分から成っている。多くのこのような材料は、商業的に入手可能である。キラル・ネマティック液晶混合物のネマティック成分は、適切な液晶特性を有する任意の好適なネマティック液晶混合物又は組成物から成っていてよい。ネマティック液晶相は典型的には2〜20、好ましくは2〜15種の成分から成っている。上記材料リストは、包括的又は限定的なものであることを意図するものではない。このリストは、使用に適した種々の代表的な材料又は混合物を開示する。これらの混合物は、電気光学的液晶組成物中に活性要素を含む。

好適なキラル・ネマティック液晶組成物は好ましくは、正の誘電異方性を有し、そして、フォーカル・コニック・テキスチャとねじれ平面テキスチャとを形成するのに効果的な量で、キラル材料を含む。キラル・ネマティック液晶材料は、その優れた反射特性、双安定性及びグレースケール・メモリーの理由から好ましい。キラル・ネマティック液晶は典型的には、所期ピッチ長を形成するのに十分な量の、ネマティック液晶とキラル材料との混合物である。好適な商業的ネマティック液晶は、例えば、E. Merck(独国Darmstadt)によって製造された、E7、E44、E48、E31、E80、BL087、BL101、ZLI-3308、ZLI-3273、ZLI-5048-000、ZLI-5049-100、ZLI-5100-100、ZLI-5800-000、MCL-6041-100、TL202、TL203、TL204及びTL205を含む。正の誘電異方性を有するネマティック液晶、特にシアノビフェニルが好ましいが、負の誘電異方性を有するネマティック液晶を含む、当業者に知られた事実上いかなるネマティック液晶も、本発明における使用に適しているはずである。当業者には明らかなように、他のネマティック材料も、本発明における使用に適することがある。

中間相の螺旋ねじれを誘発し、これにより可視光の反射を可能にするためにネマティック混合物に添加されるキラル・ドーパントは、任意の有用な構造クラスから形成することができる。ドーパントは、とりわけ、ネマティック・ホストとの化学的相容性、螺旋ねじれ力、温度感受性、及び耐光堅牢性を含むいくつかの特性に応じて選択される。多くのキラル・ドーパント・クラス、例えばG. Gottarelli及びG. Spada, Mol. Cryst. Liq. Crys., 123, 377(1985); G. Spada及びG. Proni, Enantiomer, 3, 301(1998)；米国特許第6,217,792号明細書；米国特許第6,099,751号明細書；及び米国特許出願第10/651,692号明細書(参考のため本明細書中に引用する)に記載されているものが、当業者に知られている。

キラル・ネマティック液晶材料及びセル、並びにポリマー安定化キラル・ネマティック液晶及びセルが当業者によく知られており、例えば同時係属中の米国特許出願第07/969,093号明細書(1992年10月30日付け出願)；同第08/057,662号明細書(1993年5月4日付け出願)；Yang他、Appl. Phys. Lett. 60(25)第3102-04頁(1992)；Yang他、J. Appl. Phys. 76(2) 第1331頁(1994)；公開された国際特許出願PCT/US92/09367；及び公開された国際特許出願PCT/US92/03504に記載されている。これら全てを参考のため本明細書中に引用する。

キャリヤ
好ましい実施態様の場合、光変調層が第1の導体上に堆積される。光変調層は、キラル・ネマティック液晶を含有する。光変調層は、キラル・ネマティック液晶を含有する。選択された材料は、これが電気的に配向されると、高い光学的且つ電気的な異方性を示し、そしてキャリヤポリマーの屈折率と合致する。このような材料の例は、Hawthorne, NYのEM Industriesから入手可能なE. MerckのBL-03、BL-048、又はBL-033である。他の光反射又は光拡散変調性の電気的に操作可能な材料、例えば油中のマイクロカプセル化電気泳動材料を塗布することもできる。

液晶材料は、コレステリック液晶としても知られているキラル・ドープ型ネマティック液晶、例えば米国特許第5,695,682号明細書に開示されたコレステリック液晶であってよい。種々の強度及び継続時間の電界を印加すると、このことは、キラル・ドープ型ネマティック材料の状態を反射状態から透過状態へ変化させる。これらの材料は、電界が除去された後で所与の状態を無限に維持するという利点を有している。コレステリック液晶材料は、Hawthorne, NYのEM Industriesから入手可能なMerck BL112、BL118、又はBL126であってよい。光変調層は2つの状態で効果的である。

本明細書中に使用される「液晶ディスプレイ」(LCD)は、種々の電子デバイスにおいて使用されるフラット・パネル・ディスプレイの一種である。最小限に見ても、LCDは、基板と、少なくとも1つの導電性層と、液晶層とを含む。LCDは2つの偏光子材料シートと、これらの偏光子シート間に位置する液晶溶液とを含んでもよい。偏光子材料シートは、ガラス又は透明プラスチックから成る基板を含んでよい。LCDは機能層を含んでもよい。LCD物品の1実施態様の場合、透明な多層可撓性支持体には、パターン化されていてよい第1の導電性層が塗布されており、第1の導電性層上には、光変調液晶層が塗布されている。第2の導電性層には、誘電導電性の行コンタクトが取り付けられた誘電層が被着され上塗りされており、誘電層は、導電性層と誘電導電性の行コンタクトとの間の相互接続を可能にするビアを含む。液晶層と第2の導電性層との間には、任意のナノ顔料含有機能層が被着されていてよい。

液晶(LC)は光学スイッチとして使用される。基板は通常、透明導電性電極を有するように製造され、電極内では、電気的「駆動」信号がカップリングされる。駆動信号は、LC材料中の相変化又は状態変化を引き起こすことができる電界を誘発し、LCは、その相及び/又は状態に応じて、異なる光反射特性を示す。

例えばフラット・パネル・ディスプレイ内で使用することができる、LCDの代わりとなるディスプレイ技術がある。注目すべき例は、有機発光デバイス(OLED)又はポリマー発光デバイス(PLED)である。これらのデバイスは、いくつかの層から成っており、層のうちの1つは、デバイスを横切って電圧を印加することによりエレクトロルミネセンスを示すように形成することができる有機材料から成っている。OLEDデバイスは典型的には、基板、例えばガラス又はプラスチック・ポリマーにおいて形成されたラミネートである。ルミネセント有機固体の発光層、並びに隣接する半導体層が、アノードとカソードとの間にサンドイッチされる。半導体層は、正孔注入層及び電子注入層であってよい。PLEDは、ルミネセント有機材料がポリマーであるOLED亜種であると考えることができる。発光層は、数多くの発光有機固体のいずれかから、例えば適宜に蛍光性又は化学発光性の有機化合物であるポリマーから選択することができる。このような化合物及びポリマーは、8-ヒドロキシキノレートの金属イオン塩、三価金属キノレート錯体、三価金属架橋キノレート錯体、シッフ塩基二価金属錯体、錫(IV)金属錯体、金属アセチルアセトネート錯体、有機配位子、例えば2-ピコリルケトン、2-キナルジルケトン、又は2-(o-フェノキシ)ピリジンケトン、ビスホスホネートを内蔵する金属二座配位子錯体、二価金属マレオニトリルジチオレート錯体、分子電荷移動錯体、希土類混合型キレート、(5-ヒドロキシ)キノキサリン金属錯体、アルミニウムトリス-キノレート、及びポリマー、例えばポリ(p-フェニレンビニレン)、ポリ(ジアルコキシフェニレンビニレン)、ポリ(チオフェン)、ポリ(フルオレン)、ポリ(フェニレン)、ポリ(フェニルアセチレン)、ポリ(アニリン)、ポリ(3-アルキルチオフェン)、ポリ(3-オクチルチオフェン)、及びポリ(N-ビニルカルバゾール)を含む。カソード及びアノードを横切って電位差が加えられると、電子注入層からの電子と、正孔注入層からの正孔とが発光層内に注入され、これらが再結合して、光を放射する。OLED及びPLEDについては、以下の米国特許明細書：米国特許第5,507,745号(Forrest他)、同第5,721,160号(Forrest他)、同第5,757,026号(Forrest他)、同第5,834,893号(Bulovic他)、同第5,861,219号(Thompson他)、同第5,904,916号(Tang他)、同第5,986,401号(Thompson他)、同第5,998,803号(Forrest他)、同第6,013,538号(Burrows他)、同第6,046,543号(Bulovic他)、同第6,048,573号(Tang他)、同第6,048,630号(Burrows他)、同第6,066,357号(Tang他)、同第6,125,226号(Forrest他)、同第6,137,223号(Hung他)、同第6,242,115号(Thompson他)、及び同第6,274,980号(Burrows他)の各明細書に記載されている。

典型的なマトリックス-アドレス発光ディスプレイ・デバイスにおいて、単一の基板上に多数の発光デバイスが形成され、これらの発光デバイスは、規則的な格子パターンを成して群の形態で配列される。活性化は行及び列ごとに行うか、又は個々のカソード路及びアノード路を有するアクティブなマトリックスにおいて行うことができる。OLEDは、先ず基板上に透明電極を堆積し、そしてこれをパターン化して電極部分を形成することにより、しばしば製造される。次いで、透明電極上に有機層を堆積する。有機層上には、金属電極を形成することができる。例えば米国特許第5,703,436号明細書(Forrest他)(参考のため本明細書中に引用する)の場合、正孔注入電極として透明酸化インジウム錫(ITO)が使用され、そして電子注入のために、Mg--Ag--ITO電極層が使用される。

ディスプレイは、典型的には一次金属酸化物から成る少なくとも1つの導電性層を含有する。この導電性層は、他の金属酸化物、酸化インジウム、二酸化チタン、酸化カドミウム、酸化ガリウムインジウム、五酸化ニオビウム及び二酸化錫を含んでよい。Polaroid Corporationによる国際公開第99/36261号パンフレットを参照されたい。一次酸化物、例えばITOに加えて、少なくとも1つの導電性層は二次金属酸化物、例えばセリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、及び/又はタンタルの酸化物を含んでもよい。Fukuyoshi他(Toppan Printing Co.)の米国特許第5,667,853号明細書を参照されたい。他の透明導電性酸化物の一例としては、ZnO₂、Zn₂SnO₄、Cd₂SnO₄、Zn₂In₂O₅、MgIn₂O₄、Ga₂O₃--In₂O₃、又はTaO₃が挙げられる。導電性層は、下側に位置する層の1種又は2種以上の材料に応じて、例えば低温スパッタリング技術、又は直流スパッタリング技術、例えばDC-スパッタリング又はRF-DCスパッタリングによって形成することができる。導電性層は、酸化錫又は酸化インジウム錫(ITO)、又はポリチオフェンから成る透明な導電性層であってよく、ITOが好ましい材料である。典型的には、導電性層は、1スクエア当たり250オーム未満の抵抗まで、基板上にスパッタリングされる。或いは、導電性層は、金属、例えば銅、アルミニウム又はニッケルから形成された不透明な電気的導体であってもよい。導電性層が不透明な金属である場合、この金属は、光吸収導電性層を形成するための金属酸化物であってよい。

インジウム錫酸化物(ITO)が好ましい導電性材料である。それというのも、ITOは良好な環境安定性、最大90%の透過率、及びスクエア当たり最小20オームの抵抗率を有するコスト的に効果的な導体であるからである。好ましいITO層の例は、光の可視領域、すなわち400 nm超〜700 nmにおいて80 %以上の%Tを有するので、フィルムはディスプレイ用途に有用となる。好ましい実施態様の場合、導電性層は、多結晶性の低温ITO層を含む。ITO層の厚さは、プラスチック上に20〜60 オーム/スクエアの抵抗率を達成するように、10〜120 nm又は50〜100 nmである。好ましいITO層の例は、60〜80 nm厚である。

導電性層は好ましくはパターン化される。導電性層は好ましくはパターン化されることにより、複数の電極になる。パターン化された電極を使用することにより、LCDデバイスを形成することができる。別の実施態様の場合、2つの導電性基板を、互いに面した状態で位置決めし、デバイスを形成するために、これらの間にコレステリック液晶を位置決めする。パターン化されたITO導電性層は、種々の寸法を有してよい。寸法の例は、線幅10μm、線間の距離、すなわち電極幅200μm、カット深さ、すなわちITO導体の厚さ100ナノメートルを含むことができる。60、70、及び100ナノメートルを上回るオーダーのITO厚さも可能である。

ディスプレイは、光変調層の表面に被着された第2の導電性層を含有することもできる。第2の導電性層は、光変調層全体にわたって場を担持するのに十分な導電率を有するのが望ましい。第2の導電性層は、アルミニウム、錫、銀、白金、炭素、タングステン、モリブデン又はインジウムのような材料を使用して、真空環境において形成することができる。パターン化可能な導電性層を暗くするために、これらの金属の酸化物を使用することができる。金属材料は、抵抗加熱、カソード・アーク、電子ビーム、スパッタリング又はマグネトロン励起から生じたエネルギーによって励起することができる。第2の導電性層は、酸化錫又はインジウム錫酸化物から成る塗膜を含むことができ、その結果、層は透明となる。或いは、第2の導電性層は、印刷された導電性インクであってもよい。

導電率をより高くするために、第2の導電性層は、銀だけを含有するか、又は異なる元素、例えばアルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、カドミニウム(Cd)、金(Au)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、錫(Sn)、インジウム(In)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、セリウム(Ce)、ケイ素(Si)、鉛(Pb)又はパラジウム(Pd)を含有する銀を含有する、銀をベースとする層を含んでよい。好ましい実施態様の場合、導電性層は、金、銀及び金/銀合金のうちの少なくとも1つ、例えば、より薄い金層が一方又は両方の側に塗布された銀層を含む。Polaroid Corporationによる国際公開第99/36261号パンフレットを参照されたい。別の実施態様の場合、導電性層は、銀合金層、例えば酸化インジウムセリウム(InCeO)層が一方又は両方の側に塗布された銀層を含んでよい。米国特許第5,667,853号明細書を参照されたい。

第2の導電性層をパターン化して、紫外線を多層導体/基板構造に照射することができるので、導電性層の部分がこの構造からアブレートされる。プラスチック・フィルムに被さる金属導電性層をパターン化し、導体/フィルム構造上のパターンを走査することにより導電性層を直接的にアブレートするために、赤外線(IR)ファイバー・レーザーを採用することも知られている。国際公開第99/36261号パンフレット、及び「42.2: A New Conductor Structure for Plastic LCD Applications Utilizing 'All Dry' Digital Laser Patterning('全乾式'デジタル・レーザー・パターン化を利用した、プラスチックLCD用途のための新しい導体構造)」1998 SID International Symposium Digest of Technical Papers, Anaheim, Calif., 1998年5月17-22日、第29巻、1998年5月17日、第1099-1101頁を参照されたい。両文献を参考のため本明細書中に引用する。

ディスプレイは、導電性層と基板との間に少なくとも1つの「機能層」を含むこともできる。機能層は保護層又はバリア層を含んでよい。本発明の実施において有用な保護層は、よく知られた多数の技術、例えば浸漬塗布、ロッド塗布、ブレード塗布、エアナイフ塗布、グラビア塗布、リバース・ロール塗布、押出塗布、スライド塗布、及びカーテン塗布などのうちのいずれかで塗布することができる。潤滑剤粒子及びバインダーは好ましくは、塗布用組成物を形成するために、液状媒質中で混ぜ合わされる。液状媒質は、媒質、例えば水又はその他の水溶液であってよく、この媒質中に親水性コロイドが界面活性剤と共に、又は界面活性剤を伴わずに分散される。好ましいバリア層は、気体バリア又は湿分バリアとして作用することができ、またSiOx、AlOx又はITOを含むことができる。保護層、例えばアクリル硬質塗膜は、レーザー光が保護層と基板との間の機能層に達するのを防止し、これによりバリア層及び基板の双方を保護するように機能する。機能層は、基板に対する導電性層の付着力プロモーターとして役立つこともできる。

別の実施態様の場合、ロール搬送中又はシート仕上げ中にシート又はウェブ上の望ましくない電荷蓄積を管理するために、高分子支持体はさらに静電防止層を含んでよい。本発明の別の実施態様の場合、静電防止層の表面抵抗率は、10⁵〜10¹²である。10¹²を上回ると、静電防止層は典型的には、写真系内のカブリを防止する点まで電荷蓄積を防ぐのに十分な、又は液晶ディスプレイの望ましくない点切換えを防ぐのに十分な電荷伝導を可能にすることはない。10⁵よりも高い導電率の層は電荷蓄積を防止するものの、たいていの静電防止材料は内生的にそのような導電率を有してはおらず、また、10⁵を上回る導電率を有する材料においては、通常の場合、ディスプレイの全透過特性を低減する、材料と関連する何らかの色がある。静電防止層はITOから成る高導電性層から離れており、そしてウェブ基板の、ITO層とは反対側に位置していると、静電防止層は最良の静電制御を可能にする。ITO層はウェブ基板自体を含んでよい。

別のタイプの機能層は色コントラスト層であってよい。色コントラスト層は輻射線反射層又は輻射線吸収層であってよい。いくつかの事例において、それぞれのディスプレイの最も後ろ側の基板は、好ましくは黒くペイントされてよい。色コントラスト層は他の色であってもよい。別の実施態様の場合、暗層は粉砕された非導電性顔料を含む。材料は、「ナノ顔料」を形成するために、1μm未満に粉砕される。好ましい実施態様の場合、暗層は、400ナノメートル〜700ナノメートル波長の可視光スペクトル全体にわたる光の全ての波長を吸収する。暗層は、一組又は複数の顔料分散体を含有することもできる。色コントラスト層内に使用される好適な顔料は、任意の着色材料であってよく、これらの材料は、内蔵される媒質中で実際には不溶性である。好適な顔料は、Industrial Organic Pigments: Production, Properties, Applications(工業用有機顔料：製造、特性、用途) (W. Herbst and K. Hunger、1993年、Wiley Publishers)に記載された顔料を含む。これらの顔料の一例としては、アゾ顔料、例えばモノアゾ・イエロー及びオレンジ、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、ジアゾ縮合物、金属錯体、イソインドリノン及びイソインドリン、多環式顔料、例えばフタロシアニン、キナクリドン、ペリレン、ペリノン、ジケトピロロ-ピロール、及びチオインディゴ、及びアントリキノン顔料、例えばアントラピリミジンが挙げられる。

機能層は誘電材料を含んでもよい。本発明の目的上、誘電層は導電性ではない層、又は電気の流れをブロックする層である。この誘電材料は、UV硬化性で熱可塑性のスクリーン印刷可能な材料、例えばAcheson Corporation製のElectrodag 25208誘電塗膜を含んでよい。誘電材料は、誘電層を形成する。この層は、画像領域を画定するための開口を含んでよい。これらの画像領域は開口と合致する。画像は透明基板を通して見られるので、表示物は鏡像として画像形成される。誘電材料は、続いて光変調層に第2の電極を結合するための接着層を形成することができる。

ディスプレイは、下記のもの(すべてを全体的に参考のため本明細書中に引用する)を含む、当業者に知られた任意の好適な駆動スキーム及び電子装置を採用することができる：Doane, J. W., Yang, D. K., 「ポリマー安定化型コレステリック・テクスチャから成るフロント照明型フラット・パネル・ディスプレイ(Front-lit Flat Panel Display from Polymer Stabilized Cholesteric Textures)」、Japan Display 92、広島、1992年10月；Yang, D. K.及びDoane, J. W.,「コレステリック液晶/ポリマーゲル分散体：反射性ディスプレイ用途(Cholesteric Liquid Crystal/Polymer Gel Dispersion: Reflective Display Application)」SID Technical Paper Digest、第XXIII巻、1992年5月、第759頁以下；「双安定液晶ディスプレイのための動的駆動方法及び装置(Dynamic Drive Method and Apparatus for a Bistable Liquid Crystal Display)」と題される1995年2月17日付けで出願された米国特許出願第08/390,068号明細書、及び米国特許第5,453,863号明細書。

液晶ドメインは好ましくは、米国特許第6,556,262号明細書及び同第6,423,368号明細書(参考のため本明細書中に引用する)に開示されているように、制限付き凝集法を用いて形成することができる。制限付き凝集は、所与サイズ未満の光変調材料を分散させるものとして、そして、結果として生じるドメインのサイズを制限するために凝集制限材料を使用するものとして定義される。このような材料は、最大ドメイン・サイズと最小ドメイン・サイズとの比が2:1未満であることを特徴としている。「均一ドメイン」という用語を使用することにより、ドメイン・サイズのばらつきが2:1未満であるようなドメインが形成されていることを意味する。制限ドメイン材料は、光学特性を改善した。

支持体の種々の実施態様と一緒に使用するための、図1のディスプレイ・モジュール10は一般に、光変調層と、第1及び第2の導電性層とから成っている。図7を参照すると、本発明によるディスプレイ10は、厚さ20〜200(好ましくは125μm)のディスプレイ基板15を含む。基板15上には、第1の透明導体20が形成されている。第1の透明導体20は、酸化錫又は酸化インジウム錫(ITO)、又はポリチオフェンであってよく、ITOが好ましい材料である。典型的には、第1の透明導体20の材料は、1スクエア当たり1000オーム未満の抵抗を有するディスプレイ基板15上にスパッタリング又は塗布される。第2の導電性層40には任意には、他の層が被着され上塗りされていてよい。液晶層30と第2の導電性層40との間には、任意のナノ顔料層又は色コントラスト機能層35が被着されていてよい。

ディスプレイ・モジュール10の好ましい実施態様の場合、第1の導体カバー22が、第1の透明導体20上に印刷されている。第1の導体カバー22は、スクリーン印刷される導電性インク、例えばAcheson CorporationのElectrodag 423SSスクリーン印刷可能導電性材料であってよい。このようなスクリーン印刷可能導電性材料は、熱可塑性樹脂中の微粉砕グラファイト粒子を含む。第1の導体カバー22は、第1の透明導体20を磨耗から保護する。

光変調層30は、第1の透明導体20の第1の部分を覆う。電気的な接触を可能にするように、露出された第1の導体20'を形成するために、光変調層30の一部を除去することができる。光変調層30は、コレステリック液晶材料、例えば米国特許第5,695,682号明細書に開示された材料を含有する。この開示内容を参考のため本明細書中に引用する。キラル・ネマティック材料(コレステリック)を反射状態へ、又は実質的に透明状態へ、又は中間状態へ駆動するために、種々の強度及び継続時間の電界を印加することを採用することができる。これらの材料は、電界の不存在において両方とも安定な第1及び第2の光学状態を有するという利点を有している。これらの材料は、電界が除去された後で所与の状態を無限に維持することができる。コレステリック液晶材料は、Hawthorne, NYのEM Industriesから入手可能なMerck BL112、BL118、又はBL126であってよい。

好ましい実施態様の場合、光変調層30は、脱イオン写真用ゼラチン中に分散された、E.M. Industriesのコレステリック材料BL-118である。液晶材料は、5%ゼラチン水溶液中8%の濃度で混合される。液晶材料は、水性懸濁液中8〜10μm直径の液晶ドメインを有するエマルジョンを形成するために分散させられる。ドメインは、米国特許第6,423,368号明細書(参考のため本明細書中に引用する)に記載されている制限付き凝集技術を用いて形成することができる。エマルジョンは、第1の透明導体上でポリエステル・ディスプレイ基板上に塗布され、9ミクロン厚のポリマー分散型コレステリック塗膜を提供するように乾燥させられる。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)又はポリエチレンオキシド(PEO)を使用することができる。このようなエマルジョンは、写真用フィルムの製造に採用されるタイプの塗布設備を使用して、機械塗布することができる。同時係属中の米国特許出願第09/915,441号明細書(参考のため本明細書中に引用する)に開示されているように、光変調層30を被着するまえに、第1の透明導体20上にゲル・サブ層を被着することができる。

本発明を説明するために、下記例を提供する。
例1
表1の比較例Aは、基板領域50を有さない従来技術である(すなわち、基板領域60が基板の全域を占める)。等式(6)を参照すると、ディスプレイ内の層の最大歪みε_maxは、y_max/ρに等しく、ρは曲げ曲率半径であり、そしてy_maxは、ビームの中心から当該層までの距離である。ディスプレイ・モジュール10上の最大歪みが、1%未満であることが必要とされる場合、我々は、ε_max = 1%、及びy_max = 1 mmを得る。従って、我々は等式(6)から、ρ = 100 mmを得、これは、ディスプレイを動作不能にすることのない、比較試料Aの最小曲げ曲率半径である。例1〜4は、可撓性を改善する本発明のディスプレイを表す。可撓性は、ディスプレイを動作不能にさせることなしに曲げることができる基板領域50の最小曲率半径の観点から測定される。表1に示されているように、ディスプレイの最小曲率半径は、高い弾性率を有する基板領域50を内蔵することにより低減することができる。基板50のヤング率が基板60よりも低いので、比較例Bの最小曲げ曲率半径はより高い。

例2
図6に示された実施態様の場合、可撓性の改善は、ディスプレイを動作不能にさせることなしに曲げる上で最小のディスプレイ曲率半径の観点で示すことができる。なお、画素領域10は、支持体補強材70によって補強され、従って画素間領域よりも剛性が高い。ディスプレイの最小曲率半径は、画素間領域における曲率半径によって定義される。

例1と同様に、ディスプレイ・モジュール10の変形は、1%未満であることが必要とされ、このことは、比較例Bの最小曲げ曲率半径100 mmをもたらす。図6の画素領域の場合、2つの材料層、すなわち支持体90及び支持体補強材70があるので、我々は計算に関して、「繊維複合体の分析及び性能(Analysis and Performance of Fiber Composites)」(B. D Agarwal 及びL. J. Broutman、第2版、John Wiley & Sons, Inc., New York, 1990)に概説されたアプローチを利用する。我々は、画素領域におけるディスプレイ・モジュール10がそれぞれ1%の臨界曲げ歪みを有するときの画素間領域の曲率半径を測定する。画素間領域におけるこのような曲率半径を、最小曲率半径として表2に示す。可撓性は剛性又は厚さの変化によって改善できることが、表2から容易に明らかである。

これら2つの例は、図1及び図6の実施態様の剛性及び厚さを適正に選択することにより、ディスプレイの可撓性を改善できることを明示している。

本発明において考察されたディスプレイ・デバイスのうちのいくつかにおいて、ディスプレイ・モジュールは薄い液晶層と導体層と(例えば10μm以下のLCD、及び0.1μmのITO導電性層)から成る。これらの層は、ディスプレイ基板の曲げ剛性に対してほとんど影響を及ぼさない。従って、液晶充填セルは、中間部分と本質的に同じ曲げ曲率を被ることになる。しかし、本発明における高剛性基板の導入により、曲げは、ディスプレイ封入体の剛性とは無関係に画素間領域に集中される。このことは、米国特許第6,710,841号明細書に開示されたものとは著しく異なる。米国特許第6,710,841号明細書における記述内容によれば、可撓性ディスプレイを形成するという目的を達成するために、液晶充填セル封入体は、液晶充填セルを通るのではなく、中間部分に沿って曲げが発生するように、基板と比較して相対的に剛性であることが必要である。

本発明の1実施態様を示す断面図である。 本発明の1実施態様を示す平面図である。 本発明の実施態様を、これが曲げられている状態で示す断面図である。画素領域が平らなままである状態で可撓性ディスプレイは曲げられ、曲率は、支持体の低剛性部分の曲げによって達成される。 ビームの曲げを示す概略図である。 異なる支持体領域の異なる曲率を示す。画素領域が平らなままである状態で可撓性ディスプレイは曲げられ、曲率は、支持体の低剛性基板から成る中間領域の曲げによって達成される。 本発明の別の実施態様を表す。 ディスプレイ・モジュールの好ましい実施態様を表す。 本発明の製造に適したマルチセグメント同時押出し装置の外観を示す図である。 図8の2-2線に沿って示す断面図である。 本発明の別の実施態様を示す平面図である。 本発明とともに使用するための可撓性支持体ダイを示す断面図である。 本発明とともに使用するための可撓性支持体の押出しを示す図である。 本発明とともに使用するための可撓性支持体ダイの内部流路を示す平面図である。 ラミネートされた可撓性支持体の有限要素分析から得られた応力分布及び撓みを示すグラフである。 従来技術の固体構造可撓性支持体の有限要素分析から得られた応力分布及び撓みを示すグラフである。 可撓性ビーム領域を有する連続的な可撓性支持体を示す平面図である。 本発明とともに使用するためのグラビア塗布・ラミネート機械を示す概略図である。

符号の説明

100 画素スロット・ダイ要素
110 可撓性スロット・ダイ要素
120 ダイ・マニホルド
130 ポリマー1供給ポート
140 画素スロット流路
150 ポリマー1分配キャビティ
160 ポリマー2供給ポート
170 ポリマー2分配キャビティ
180 可撓性スロット流路
190 出口スロット
200 可撓性支持体同時押出しダイ
210 可撓性支持体溶融カーテン
220 可撓性支持体ウェブ
230 冷却用ローラ
240 画素流チャンバ隔壁
250 画素流チャンバ・ベース
260 可撓性スロット流路/開口
270 画素流移行領域
280 ラミネート支持体要素
290 高剛性画素支持体領域
300 可撓性ビーム要素
305 層1ラミネート
310 圧ローラ
320 彫刻ローラ
330 塗布トラフ
340 スクレーパ・ブレード
350 塗布されたラミネート
360 ニップローラ1
370 ニップローラ2
380 層2ストックロール
390 層2ラミネート
400 ラミネートされた支持体

Claims (50)

1. 不均質材料から成り、そして均一な厚さを有する可撓性基板を含む、電気変調型画像形成要素のための支持体であって、前記可撓性基板が高可撓性領域と低可撓性領域とを有しており、前記低可撓性領域が、前記電気変調型画像形成要素の電気変調型画像形成領域の下に位置している、電気変調型画像形成要素のための支持体。
2. 前記可撓性基板が、一方向に可撓性である、請求項1に記載の支持体。
3. 前記可撓性基板が、二方向に可撓性である、請求項1に記載の支持体。
4. 前記高可撓性領域が少なくとも1つのストリップである、請求項1に記載の支持体。
5. 前記低可撓性領域が、融着された領域である、請求項1に記載の支持体。
6. 前記低可撓性領域が、可撓性金属、金属フォイル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリスルホン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルアミド、及びポリ(メチルメタクリレート)から成る群から選択された少なくとも1種の部材を含む、請求項1に記載の支持体。
7. 前記低可撓性領域が、繊維、充填剤、及びこれらの組合わせを含む、請求項1に記載の支持体。
8. 前記高可撓性領域が、酢酸酪酸セルロース、脂肪族ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、脂肪族又は環状ポリオレフィン、ポリアリーレート(PAR)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド(PI)、テフロン（登録商標）ポリ(ペルフルオロ-アルボキシ)フルオロポリマー(PFA)、ポリ(エチレンテトラフルオロエチレン)フルオロポリマー(PETFE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリプロピレン、及び延伸ポリプロピレン(OPP)から成る群から選択された少なくとも1種の部材を含む、請求項1に記載の支持体。
9. 前記可撓性基板が自己支持型基板である、請求項1に記載の支持体。
10. 前記支持体の剛性比が、1.5/1〜16/1である、請求項1に記載の支持体。
11. 前記低可撓性領域の曲率半径が、該高可撓性領域の曲率半径の3〜10倍である、請求項1に記載の支持体。
12. 前記基板上の前記低可撓性領域内の前記最大歪みが、1%未満である、請求項1に記載の支持体。
13. 前記支持体の最小曲げ曲率半径が、100 mm未満である、請求項1に記載の支持体。
14. 前記支持体の最小曲げ曲率半径が、50 mm未満である、請求項1に記載の支持体。
15. 前記最小曲げ曲率半径が、前記高可撓性領域の曲率半径によって規定される、請求項14に記載の支持体。
16. 少なくとも1つの補強領域が取り付けられた連続的な可撓性層を含む支持体であって、前記補強領域が、電気変調型画像形成領域の下に位置している、支持体。
17. 前記支持体が一方向に可撓性である、請求項16に記載の支持体。
18. 前記支持体が二方向に可撓性である、請求項16に記載の支持体。
19. 前記補強領域が少なくとも1つのストリップである、請求項16に記載の支持体。
20. 前記補強領域が、前記連続的な可撓性層に融着されている、請求項16に記載の支持体。
21. 前記補強領域が、可撓性金属、金属フォイル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリスルホン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルアミド、及びポリ(メチルメタクリレート)から成る群から選択された少なくとも1種の部材を含む、請求項16に記載の支持体。
22. 前記連続的な可撓性層が、酢酸酪酸セルロース、脂肪族ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、脂肪族又は環状ポリオレフィン、ポリアリーレート(PAR)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド(PI)、テフロン（登録商標）ポリ(ペルフルオロ-アルボキシ)フルオロポリマー(PFA)、ポリ(エチレンテトラフルオロエチレン)フルオロポリマー(PETFE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリプロピレン、及び延伸ポリプロピレン(OPP)から成る群から選択された少なくとも1種の部材を含む、請求項16に記載の支持体。
23. 前記支持体が自己支持型基板である、請求項16に記載の支持体。
24. 前記支持体の剛性比が、1.5/1〜16/1である、請求項16に記載の支持体。
25. 前記補強領域の曲率半径が、該連続的な可撓性領域の曲率半径の3〜10倍である、請求項16に記載の支持体。
26. 前記支持体上の前記連続的な可撓性領域内の最大歪みが、1%未満である、請求項16に記載の支持体。
27. 前記支持体の最小曲げ曲率半径が、100 mm未満である、請求項16に記載の支持体。
28. 前記支持体の最小曲げ曲率半径が、50 mm未満である、請求項16に記載の支持体。
29. セル封入体アレイを含むディスプレイであって、前記セル封入体が、電気変調型画像形成層と、支持体に被着された第1の透明導電性層とを含み、前記支持体が、高可撓性領域と低可撓性領域とを有する、不均質材料から成る均一な厚さの可撓性基板を含み、前記低可撓性領域が、前記セル封入体の下に位置している、ディスプレイ。
30. 前記支持体が透明である、請求項29に記載のディスプレイ。
31. 前記電気変調型画像形成要素が光変調材料を含む、請求項29に記載のディスプレイ。
32. 前記光変調材料が液晶材料を含む、請求項31に記載のディスプレイ。
33. 前記液晶材料が、キラル・ネマティック液晶材料である、請求項32に記載のディスプレイ。
34. 前記電気変調型画像形成層が、ポリマー分散型コレステリック液晶層を含む、請求項29に記載のディスプレイ。
35. 前記ポリマーがゼラチンである、請求項34に記載のディスプレイ。
36. 前記導電性層がITOを含む、請求項29に記載のディスプレイ。
37. 前記導電性層がポリチオフェンを含む、請求項29に記載のディスプレイ。
38. 前記第1の透明導電性層が、連続的な導電性層である、請求項29に記載のディスプレイ。
39. 前記セル封入体アレイが、マトリックス・アドレス可能である、請求項29に記載のディスプレイ。
40. さらに、少なくとも第2の導電性層を含む、請求項29に記載のディスプレイ。
41. セル封入体アレイを含むディスプレイであって、前記セル封入体が、電気変調型画像形成層と、支持体に被着された第1の透明導電性層とを含み、前記支持体が、少なくとも1つの補強領域が取り付けられた連続的な可撓性層を含み、前記補強領域が前記セル封入体の下に位置している、ディスプレイ。
42. 不均質材料から成り、そして均一な厚さを有する可撓性基板を製造する方法であって：
    少なくとも第1の溶融ポリマー流と、少なくとも第2の溶融ポリマー流とを用意し；
    互いに隣接して鉛直方向に配向された前記第1の溶融ポリマー流と前記第2の溶融ポリマー流とを合体させて溶融カーテンにし；
    前記溶融カーテンを、冷却用ローラに接触させ；
    前記溶融カーテンを伸長させ；
    前記溶融カーテンをチルローラ上で冷却し；そして
    前記冷却された溶融カーテンを前記チルローラから剥ぎ取る
    ことを含む、可撓性基板を製造する方法。
43. 前記第1の溶融ポリマー流が、第1のポリマーから形成され、そして前記第2の溶融ポリマー流が、第2のポリマーから形成され、そして前記第1のポリマーは、前記第2のポリマーよりも非溶融状態で低可撓性である、請求項42に記載の方法。
44. 前記伸長が、少なくとも10:1の共通の引落し比を利用する、請求項42に記載の方法。
45. ダイ・マニホルドに接続された異なる粘度の少なくとも2種の溶融ポリマーを供給するための押出し設備を含む、マルチセグメント・シートを形成するための同時押出しダイ装置であって、前記ダイ・マニホルドが、1つが前記少なくとも2種の溶融ポリマーのそれぞれのためのダイ・ブロックである少なくとも2つのダイ・ブロックを含み、前記ダイ・ブロックが、溶融ポリマーを受容するためのポリマー入口ポートと、前記ポリマー入口ポートを、出口スロットに接続された画素スロット流路に接続するポリマー分配キャビティと、前記出口スロットから前記少なくとも2種の溶融ポリマーを受容するために基板とを含む、同時押出しダイ装置。
46. 前記画素スロット流路が、1 mm高さ x 0.8 mm幅の流れ領域を有する状態で、30 mm の長さである、請求項45に記載の同時押出しダイ装置。
47. 前記可撓性スロット流路が、1 mm高さ x 0.2 mm幅の流れ領域を有する状態で、6 mm の長さである、請求項45に記載の同時押出しダイ装置。
48. 前記出口スロットが、1 mm高さ x 20 mm幅の流れ領域を有する状態で、10 mm の長さである、請求項45に記載の同時押出しダイ装置。
49. 前記少なくとも2種の溶融ポリマーが、前記少なくとも2種の溶融ポリマーのうちの1種の幅を0.8 mmとし、前記少なくとも2種の溶融ポリマーのうちの他方の幅を0.2 mmとして隣接させてなる1 mmのピッチを有する反復パターンを成して配列されている、請求項45に記載の同時押出しダイ装置。
50. 該ダイ・マニホルドが、前記少なくとも2種のポリマーのための層流条件を提供するように構成されている、請求項45に記載の同時押出しダイ装置。

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