(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を観察者に選択的に呈示することの出来る表示装置を形成する表示装置の形成方法であって、
（ａ）透明な基板を提供する工程と、
（ｂ）前記透明な基板上に透明な導電領域を形成する工程と、
（ｃ）ポリマー結合材中に液晶物質を含む光変調層を前記透明な導電領域の上に形成する工程と、
（ｄ）前記光変調層上に前記画像を形成するために、前記光変調層上に前記画像に対応したパターンで不透明な導電性物質を直接堆積させて少なくとも1つの前記画像となる不透明な導電領域を形成する工程と、
（ｅ）前記不透明な導電領域と、前記透明な導電領域との間に電圧を印加するための電気的接続を提供する工程と、
を備え、
前記光変調層の前記液晶物質は、前記電圧に応じて、入射光を反射させて前記画像を隠蔽する第一の状態と、入射光を透過させて前記画像を視ることを可能にする第二の状態とに変化する表示装置の形成方法。
【請求項２】
画像を観察者に選択的に呈示することの出来る表示装置を形成する表示装置の形成方法であって、
（ａ）透明な基板を提供する工程と、
（ｂ）前記透明な基板上に透明な導電領域を形成する工程と、
（ｃ）ポリマー結合剤中に液晶物質を含む光変調層を前記透明な導電領域の上に形成する工程と、
（ｄ）前記光変調層上に前記画像を形成するために、前記光変調層上に前記画像に対応したパターンで不透明な導電性物質を直接堆積させて少なくとも1つの前記画像となる第一の不透明な導電領域を形成する工程と、
（ｅ）前記第一の不透明な導電領域上に該第一の導電領域の上へ開いている孔を持つ絶縁体を形成する工程と、
（ｆ）前記絶縁体上に第二の導電領域を形成して、前記絶縁体の孔の中に伸長し前記第一の不透明な導電領域との電気的接続を形成する電気的トレースを提供し、前記第一の不透明な導電領域と、前記透明な導電領域との間に電圧を印加するための電気的接続を提供する工程と、
を備え、
前記光変調層の前記液晶物質は、前記電圧に応じて、入射光を反射させて前記画像を隠蔽する第一の状態と、入射光を透過させて前記画像を視ることを可能にする第二の状態とに変化する表示装置の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光化学光線を選択的に透過、あるいは反射することの出来る画像表示装置の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現今、画像は、永久インクを保持している紙のシートか、陰極線表示あるいは液晶表示のような電子的に変調された画面上に表示される。シート材は切符発行の、あるいは財政上の情報を搬送する磁気的に記録された領域を持つことができるが、磁気的に書かれたデータは目で見ることは出来ない。
【０００３】
「多重表示頁を持つ電子ブック」と題するＰＣＴ／ＷＯ９７／０４３９８に一つの方式（機構）が開示されていて、それは薄型の電子的に記述された表示技法の（技術の）詳説である。多重の電子的に記述されたシートを「ブック」へ組み立てることが開示されており、各シートには各頁へ個別にアドレスする手段が備えられている。この特許は、薄型の電子的に記述された頁を形成する従来技術を再引用しており、柔軟な（可撓性）シート、双安定性の液晶系から形成された画像変調物質、及び各頁上の薄型の金属導電線を含んでいる。記載されている装置は、光変調層上に形成された「．．．透明な導電性ポリマー．．．」を必要とする。必要な導電性を持つ透明な導電体の形成には複雑な真空付着とフォトリソグラフィ工程が要求される。
【０００４】
柔軟な（可撓性の）電子的に記述された表現シートの構成が米国特許第４，４３５，０４７号に開示されている。第一のシートは透明なＩＴＯの導電領域を持ち、第二のシートは表示領域にプリントされた導電性のインクを持っている。これらのシートはガラスでもよいが、実際にはマイラーポリエステルから形成されてきている。固着剤中に分散された液晶物質が前記の第一シートに被覆され、第二のシートが前記の液晶物質上に圧印（プレス）される。対向する導電領域にかけられた電位が液晶物質に作用して表示領域を露出する。表示（機構）は電源が断たれると画像の表示を終える。タリック（Ｔａｌｉｑ）社が二枚シート法を用いて形成された製品を供給している。二枚のシートのオフセット（印刷）がこれら二枚のシート上の導電性のトレースへの接続を可能にした。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は典型的に画像表現を確立するために多重の個別層をいくつか必要とする。電気的なトレースおよび透明な導電性の層は典型的に基板上に素材の真空蒸着と写真製版を反復することによって形成される。これらの工程は費用がかかり、また大きな投資を必要とする装置上での永い処理時間を必要とする。
【０００６】
従来の技術は表示機構の別々の側に各導電体を分離し、ハンダ溶接、電線結合、あるいは加圧接触を用いてトレースを接続して電子装置を稼動することを開示している。このような接続は両方のトレースセットが接続操作のために表面に露出していることが是非必要である。均一な多重層構造が内部の導電領域への接続を防止している。
【０００７】
従って、本発明の目的は工程数が少なく効果的な方法で形成された不透光な導電性の画像を持つ表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的は画像が観察者に選択的に提供され得る表示方式を形成する方法によって達成することが出来、以下の過程から成っている。
【０００９】
第１の本発明は、画像を観察者に選択的に呈示することの出来る表示装置を形成する表示装置の形成方法であって、（ａ）透明な基板を提供する工程と、（ｂ）前記透明な基板上に透明な導電領域を形成する工程と、（ｃ）ポリマー結合材中に液晶物質を含む光変調層を前記透明な導電領域の上に形成する工程と、（ｄ）前記光変調層上に前記画像を形成するために、前記光変調層上に前記画像に対応したパターンで不透明な導電性物質を直接堆積させて少なくとも1つの前記画像となる不透明な導電領域を形成する工程と、（ｅ）前記不透明な導電領域と、前記透明な導電領域との間に電圧を印加するための電気的接続を提供する工程と、を備え、前記光変調層の前記液晶物質は、前記電圧に応じて、入射光を反射させて前記画像を隠蔽する第一の状態と、入射光を透過させて前記画像を視ることを可能にする第二の状態とに変化することを要旨とする。
【００１０】
第２の本発明は、画像を観察者に選択的に呈示することの出来る表示装置を形成する表示装置の形成方法であって、（ａ）透明な基板を提供する工程と、（ｂ）前記透明な基板上に透明な導電領域を形成する工程と、（ｃ）ポリマー結合剤中に液晶物質を含む光変調層を前記透明な導電領域の上に形成する工程と、（ｄ）前記光変調層上に前記画像を形成するために、前記光変調層上に前記画像に対応したパターンで不透明な導電性物質を直接堆積させて少なくとも1つの前記画像となる第一の不透明な導電領域を形成する工程と、（ｅ）前記第一の不透明な導電領域上に該第一の導電領域の上へ開いている孔を持つ絶縁体を形成する工程と、（ｆ）前記絶縁体上に第二の導電領域を形成して、前記絶縁体の孔の中に伸長し前記第一の不透明な導電領域との電気的接続を形成する電気的トレースを提供し、前記第一の不透明な導電領域と、前記透明な導電領域との間に電圧を印加するための電気的接続を提供する工程と、を備え、前記光変調層の前記液晶物質は、前記電圧に応じて、入射光を反射させて前記画像を隠蔽する第一の状態と、入射光を透過させて前記画像を視ることを可能にする第二の状態とに変化することを要旨とする。
【００１１】
第１及び第２の本発明の表示装置の形成方法では、不透光な導電性の物質を画像様のパターンに直接形成し、それによって透明な導電性画像に必要な過程の数を軽減するという利点を持っている。不透光な導電性の物質はスクリーン印刷を用いて沈着される導電性のインクであってもよい。これらのプリント工程は広く利用出来、注文に従った表示を提供するための簡単で効果的な手段が利用出来る。本発明に記載の表示方式は、通常の塗布技術を用いて作製出来るシートの型式であってもよい。シート材の一つの大きな領域を塗布して不透光な導電性の標印を塗布シートにプリントすることによっていくつかの異なったタイプの表示に形成することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態の未処理のシート１０の断面図が図１（ａ）に示されている。シート１０は本発明に従って処理されて表示装置５を形成する。シート１０は基板１２を含む。基板１２はポリエステルのプラスティックから形成されたコダックエスターフイルム基剤のような透明なポリマー物質で形成されており、２０から２００μｍの厚さを持つ。実施の形態の一例において、基板１２は８０μｍの厚さのポリエステルフイルム基材のシートであってもよいし、透明なポリカーボネートのような他のポリマーも用いることも出来る。光学的に透明な導電領域１３が基板１２の上に形成される。透明な導電領域１３は酸化錫あるいはインジュウム・酸化錫（ＩＴＯ）から形成することが出来、ＩＴＯが好適な素材である。典型的には、透明な導電領域１３は基板１２上に１シート当たり２５０オーム以下の抵抗になるまで付着される。
【００１３】
光変調層３０は透明な導電領域１３上に形成される。光変調層３０はポリマーマトリックス内に分散されたポリマーに封入された通常の液晶である。液晶はキラル体を添加したネマティック液晶であってもよく、これは、例えば米国特許第５，６９５，６８２号に開示されているようなコレステリック液晶としても知られている。種々の強度と継続時間を異にする電場を適用すると、キラル体を添加したネマティックな物質の状態を反射状態から透過状態に変えることが出来る。これらの物質は電場が取り除かれた後も無期限に与えられた状態を維持する利点を持っている。ミクロカプセルに封入された電気泳動性物質のような光を反射し電気的に変調される他の物質もまた塗布することが出来る。光変調層３０は以下に更に詳述される二つの状態で有効である。
【００１４】
図２（ａ）と図２（ｂ）とはコレステリック液晶の状態を示す。図２（ａ）においては高電圧電場がかけられて直ちにゼロ電位に切り替えられ、それによって液晶分子は平行液晶２０となる。入射光５５は白色光の赤、緑および青の分光から成る。分子ピッチは、与えられた（任意の）色と極性を持つ光から成る反射光のＢｒａｇｇ回折を引き起こすように調整されている。本例においては、平行液晶２０のキラリティ緑色光を反射するように調節されている。
【００１５】
図２（ｂ）においては、より低電圧の電場がかけられてキラルなネマティック物質の分子が焦点錘体（フォーカルコニック）液晶２２として知られている傾斜したセルを形成してる。より低い電圧の電場はコレステリック構造の物質の分子を累進的に透明な状態にする。光吸収体２４は入射光に対向する側に配置することが出来る。光が完全に透過される十分に進展した焦点錘体（フォーカルコニック）状態においては、入射光５５は吸収光６４となる。完全な焦点錘体状態への累進的進展により、観察者は緑色光を感知するがこれがコレステリック構造の物質が平行的状態から完全に焦点錘体状態へ変化するにつれて黒色に移行するようにする。光透過状態への移行は累進的であり、低電圧を印加する時間の変更することにより種々のレベルの反射を可能にする。これらの可変レベルは対応するグレイレベルに精密に区分することが出来、電場が取り除かれた場合、光変調層１１は与えられた光学的状態を無期限に維持する。これらの状態はさらに十分に米国特許第５，４３７，８１１号に論じられている。
【００１６】
図３はコレステリック物質を含む領域２６の断面図である。領域２６は直径約１０μｍの球状の領域であり、コレステリック物質はこの領域の表面に定着している。領域表面が球状であるので、いかなる観察角度からの入射光５５でも反射される。その結果、これらのポリマーに分散された（コレステリック構造の）液晶（ＰＤＣｈＬＣ）は良好な軸はずれ（オフ軸）反射性を有する。
【００１７】
ある実験において、Ｅ．Ｍ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（イー・エム工業）のコレステリック物質であるＢＬ−１１８が脱イオン化された写真用ゼラチンに分散された。この液晶物質は５％の脱イオン化ゼラチン溶液に８％の濃度で分散された。混合物をホモジェナイズして水懸濁液中に２〜１０μｍの液晶領域を創り出した。この物質を写真フイルム被覆機上で被覆して９μｍ厚のポリマー状に分散されたコレステリックな被覆が提供された。他の有機結合材、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）あるいはポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）も用いることが出来ている。このような化合物もまた写真フイルムに関連する装置上で機械被覆が可能である。
【００１８】
脱イオン化された写真用ゲルはイオン含量の低い結合材を提供する際に重要である。このような結合材中にイオンが存在すると分散された液晶物質を横切る電場の発達を阻害する。それに加えて結合材中のイオンは電場の存在下で移動することが出来て化学的に光変調層３０に障害を与える。液晶とゼラチン乳濁液は５から３０μｍの厚さに被覆して光変調層３０の光変調を最適にすることが出来る。被覆の厚さ、液晶バブルの大きさ、ならびに液晶物質のバブルの濃度はその物質の電気的切替を最大限にし、その物質の反射あるいは透過状態の両方における光学的特性を最適にするように設計される。
【００１９】
図１（ｂ）は、直接不透明な導電性のインクをプリントして導電領域１６を形成した後のシート１０の断面図である。ある実験において、Ａｃｈｅｓｏｎコーポレーションからのスクリーンプリントの出来る不透明な導電性物質であるＥｌｅｃｔｒｏｄａｇ４２３ＳＳをスクリーンプリントして不透明な導電領域１６を形成した。この物質は、熱可塑性の樹脂中に細かく分割されたグラファイト（黒鉛）粒子である。この物質は加熱されずに、空気で乾かされるだけで２５から７５μｍの厚さの被覆を形成する。各々の不透明な導電領域１６は隣接する導電領域から非導電領域１８によって分断されている。非導電領域１８は典型的に５０〜１００μｍの幅である。導電性インクを未標印領域（ノン−インディカ）に適用して非導電領域１８である微細なトレースを除き被覆が光変調層を覆うようにすることが出来る。不透明な導電領域１６の有効なシート導電度はシート当たり２５０オーム以下である。不透明の導電領域１６は不透明で高度に光を吸収し典型的に光学密度（吸光度）２．０Ｄ以上であって黒い画像を呈示する。本実験における不透明の導電領域１６の吸光性は適切であってコレステリックな液晶物質のために吸光体２４の役目をする。多数の他の技術が当事者の念頭に浮かぶであろう。例えば、導電性のインクを画像通りのパターンで直接沈着するためにはスクリーン印刷が高度に有効であることが見出されている。別法として、インクジェット印刷技術を用いて不透明な導電性画像を形成することが出来る。もう一つの技法は、オフセット印刷技術を用いて直接に不透明な導電性インクをあるパターンでシート１０に適用することであらう。不透明の導電性物質を画像様のパターンで直接沈着するということは単一の工程を用いてこのような画像を提供出来ることを意味する。この方法の利点は工程数を減少し簡略にしてこのような不透明の導電性画像を形成することにある。
【００２０】
シート１０を、各々の不透明な導電領域１６に対して１キロヘルツの周波数で２５ｍｓの間、交流９０ボルトの電場を適用し、一方、透明な導電領域１３を接地することによって検査した。各断片上の光変調層３０は反射状態になった。各不透明な導電領域１６に対して１キロヘルツの周波数で１００ｍｓの間、もう一つの交流４０ボルトの電場を適用し、一方、導電領域１３を接地した。各不透明な導電領域１６上の光変調層３０は殆ど透明になった。この実験は、導電性インクをポリマー状に分散させたコレステリック液晶物質に適用してシート１０を創り出すことが出来ることを証明した。
【００２１】
図１（ｃ）は、表示装置５を形成するために回路基板４０に接続された処理済のシート１０の断面図である。回路基板４０は、接触パッド４７を通じて不透明な導電領域１６に接続されている一連のトレース４５を持つ。パターン形成することができる導電領域１３は柔軟であり、その場合、回路基板４０と不透明な導電領域１６との間の接続は損傷を起こすことなく行われねばならない。一つの場合、回路基板４０と不透明な導電領域１６との間に導電性の接着剤が提供されて回路基板４０と不透明な導電領域１６との間の接続が形成される。
【００２２】
回路基板４０内に形成された電源ピン５０は電源接続領域５２を通じて透明な導電領域１３に接触する。電源接続領域５２においては電源接続領域５２上の光変調層３０が透明な導電領域１３への直接の電気的接続を容易にしていることに注目すべきである。このような光変調層３０の除去は化学的エッチングによって達成することが出来る。別法として、電源ピン５０の先端を尖らせて光変調層３０を突き抜け透明な導電領域１３に接触するようにすることも出来る。電源接続領域５２は一つ以上の領域であってもよく透明な導電領域１３への電気的接続を可能にする。
【００２３】
図４は反射ならびに透明の両方の状態にあるシート１０の図面である。図の中央領域において光変調層３０は透明になっている。その領域の投射光は吸収光６４となる。シート１０の左側と右側では光変調層３０は反射状態にあり、投射光５５は反射光６０になる。
【００２４】
図５は光変調層３０の状態を変更するための外部駆動回路の構成を示す。表示駆動部７０は、一連の切り換え手段Ｄ１からＤｎ迄に接続されており、不透明な導電領域１６一つ当たり一つの切り換え手段が対応している。電源７２は表示装置５に１２０ボルト（高）あるいは４０ボルト（低）を提供することが出来る。この電圧は１キロヘルツの交流電圧として供給される。電源７２からの電圧は電源ピン５０を通じて透明な導電領域１３に接続されている。表示駆動部７０はすべての不透明な導電領域１６を接地し、高／低電源信号７４を用い、光変調層３０を横切って高い方の１２０ボルトの電場を約１２０ｍｓの間適用する。これによりすべての導電領域を反射状態に改変する。次いで表示駆動部７０はこれらの不透明な導電領域１６を接地して透明な暗黒状態にあるべきようにして、高／低電源信号７４を用いて光変調層３０を横切って１２０ｍｓの間、低い方の４０ボルトの電場を適用してこれらの領域を透明にして暗黒であるようにする。
【００２５】
このようにして光変調層３０は二つの有効な状態に駆動される。第一の状態では光変調層３０は暗黒の吸光状態を不透明な導電領域１６上に呈し、第二の状態では光変調層３０は明るい光反射状態を不透明な導電領域１６上に呈する。
【００２６】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、表示装置５の二つの部分のそれぞれの平面図を示す。図６（ａ）は、回路基板４０を示し、これは各不透明な導電領域１６下の一つの位置から接続領域５２へと走る回路基板トレース４５を有する。接続パッド４７は不透明な導電領域１６の各々の下に局在していてシート１０上の各導電トレース４５への接続を提供する。図６（ｂ）は不透明な導電領域１６を示すために光変調層３０を切除されたシート１０の平面図である。非導電領域１８は不透明な導電領域１６を電気的に隔離する役目をしている。回路基板４０上の電源ピン５０は電源接続領域５２を透明な導電領域１３に接触させる。多数の電源接続領域５２に接続された多数の電源ピン５０を用いて透明な導電領域１３を横切って均等な電場を確保することが出来る。
【００２７】
表示装置の平面図が図７（ａ）および図７（ｂ）に示されている。図６（ｂ）に示したシート１０が図６（ａ）に示した回路基板４０の上に配置されている。回路基板４０は一連の回路基板トレース４５を持ち、これらは図５における駆動回路に内部接続を提供する。図７（ａ）は光変調層３０内のすべての不透明な導電領域１６が反射状態に改変されていることを示す。 図７（ｂ）は単一の不透明な導電領域１６が表示を改変する低電圧相の間に接地されていることを示す。そのセグメントにおける光変調層３０は透明となり、その不透明な導電領域１６上の領域は不透明な導電領域１６の吸光性のために暗黒を呈する。
【００２８】
図８（ａ），図８（ｂ），図８（ｃ）は本発明に従ったシート１０上に印刷を行なう印刷工程の各工程における断面図であり、図９（ａ），図９（ｂ），図９（ｃ）は対応する正面図である。この配置において回路基板４０はシート１０上の多重層の導電構造で置換されている。
【００２９】
図８（ａ）および図９（ａ）は、図１（ｂ）のシート１０が完成されたものを示しており、不透明な導電領域１６および導電領域１６を線引きするための非導電領域１８とを持ち、不透明な導電領域１６を隣接する不透明な導電領域１６から分離している。図８（ｂ）および図９（ｂ）Ｂにおいては、誘電体である非導電性のプリントされるポリマーがシート１０に適用されて不透明な導電領域１６と非導電領域１８上に絶縁体８０を創り出している。開口（或いは開孔）８２が各々の不透明な導電領域１６上の絶縁体８０に用意されている。図８（ｃ）および図９（ｃ）においては、もう一つの導電性物質８４が絶縁体８０の上に適用されてトレース８５を創成し、これが開孔８２を通じて不透明な導電領域１６へ、また、外方にシート１０の端、電源接続領域５２へと接続している。その結果、形成されたシート１０は、回路基板４０および関連する相互接続構造をその上に必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態の画像を表示するシートの各形成工程における断面図である。
【図２】  平面状態と焦点円錐光を透過している状態とにおけるキラルな状態のネマティック物質の光学的特徴を示す図である。
【図３】  キラルなネマティック液晶物質を含有する領域の断面図である。
【図４】  光が照射しているセグメントを示す断面図である。
【図５】  電気的駆動の回路系統の模式図である。
【図６】  画像表示装置の一部である回路基板及び光変調層３０を切除されたシート１０の平面図である。
【図７】  非活性化状態及び活性状態における画像表示装置の平面図である。
【図８】  シートを処理する際の各工程におけるシートの断面図である。
【図９】  シートを処理する際の各工程におけるシートの平面図である。
【符号の説明】
５  表示装置、１２  基板、１３  透明な導電領域、１４  導電領域、１６  不透明な導電領域、１８  非導電領域、３０  光変調層、４０  回路基板、４５トレース、４７  接触パッド、７０  表示駆動部、８０  絶縁体、８２  開口（開孔）。
【図１】
0004786018.tif 000002
【図２】
0004786018.tif 000003
【図３】
0004786018.tif 000004
【図４】
0004786018.tif 000005
【図５】
0004786018.tif 000006
【図６】
0004786018.tif 000007
【図７】
0004786018.tif 000008
【図８】
0004786018.tif 000009
【図９】
0004786018.tif 000010