(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度拡散反射体を備えるエレクトロウェッティング表示構造であって、前記エレクトロウェッティング表示構造は、パネルガラス、ＥＦＤ切替層である表示層、ガラス基板及び拡散反射ポリマーシートが順に積層され、前記反射体は拡散反射ポリマーシート材料であり、
前記拡散反射ポリマーシート材料は拡散反射微粒子が充填されて、入射光を拡散反射させるように設けられ、
前記反射体は、９３％の環境光を反射することが可能であることを特徴とする、高輝度拡散反射体を備えるエレクトロウェッティング表示構造。
【請求項２】
前記拡散反射ポリマーシート材料はＰＥＴを基調とした材料であり、厚みが１７５〜３５０μｍであることを特徴とする請求項１記載の高輝度拡散反射体を備える表示構造。
【請求項３】
前記ガラス基板は、０．５ｍｍ未満の厚さで設けられており、前記ガラス基板と拡散反射ポリマーシート材料の間には接着層が設けられ、当該接着層は、拡散反射ポリマーシート材料を前記表示構造の基板側に接着するために用いられ、前記接着層の光学特性は、入射光と出射光を前記接着層に通過させるのに適していることを特徴とする請求項１記載の高輝度拡散反射体を備える表示構造。
【請求項４】
エレクトロウェッティング表示構造であって、前記表示構造は、フロントパネル、ＥＦＤ切替層及び反射体を含み、フロントパネル、ＥＦＤ切替層及び反射体が順に積層され、前記フロントパネルはパネルガラス又はシートを含み、前記反射体はＰＥＴを基調とする拡散反射ポリマーシート材料であり、
前記拡散反射ポリマーシート材料はＰＥＴを基調とする材料であり、前記拡散反射ポリマーシート材料は拡散反射微粒子が充填されて、入射光を拡散反射させるよう設けられ、
前記反射体は９３％の環境光を反射することが可能であることを特徴とするエレクトロウェッティング表示構造。
【請求項５】
高輝度拡散反射体を備えるエレクトロウェッティング表示構造の製造方法であって、
ガラス基板に表示層を設けるステップと、
前記表示層にパネルガラスを設けるステップと、
ガラス基板における前記表示層から遠い側に接着層を設けるステップと、
前記接着層におけるガラス基板から遠い側に反射体を設けるステップと、を含み、
前記反射体が拡散反射ポリマーシート材料であり、前記接着層の光学特性は入射光と出射光を前記接着層に通過させるのに適しており、
前記拡散反射ポリマーシート材料はＰＥＴを基調とする材料であり、厚みが１７５〜３５０μｍであり、前記拡散反射ポリマーシート材料は拡散反射微粒子が充填されて、入射光を拡散反射させるよう設けられ、
前記反射体は９３％の環境光を反射することが可能であることを特徴とする方法。
【請求項６】
エレクトロウェッティング表示構造の製造方法であって、
反射体である拡散反射ポリマーシート上にＥＦＤ切替層を設けるステップと、
ＥＦＤ切替層上に直接パネルガラスを設けるか、或いは、溶液法によってＥＦＤ切替層上に直接フロントパネルシートを加工するステップ、を含み、
前記拡散反射ポリマーシート材料はＰＥＴを基調とする材料であり、前記拡散反射ポリマーシート材料は拡散反射微粒子が充填されて、入射光を拡散反射させるよう設けられ、
前記反射体は９３％の環境光を反射することが可能であることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示構造に関し、特に、高輝度拡散反射体を備える表示構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、文字、画像、映像及びインタラクティブインターフェース用の表示ユニットとしては、一般的にフラットパネルディスプレイ構造が用いられている。当該分野では、例えばエレクトロフルイディック・ディスプレイシステム（Ｅｌｅｃｔｒｏ  ｆｌｕｉｄｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ  ｓｙｓｔｅｍ，ＥＦＤ）、電気泳動ディスプレイシステム（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｓｙｓｔｅｍ）、インプレーンスイッチング（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ，ＩＰＳ）、電気浸透流ディスプレイシステム（Ｅｌｃｔｒｏ−ｏｓｍｏｓｉｓ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｓｙｓｔｅｍ）及び液晶ディスプレイＬＣＤ等が広く用いられている。このうち、例えばイーインク（Ｅｉｎｋ）や電子ペーパーに応用されるＥＦＤのように、一部の表示構造では反射型表示が用いられている。ＥＦＤはエレクトロウェッティングディスプレイ（Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ  ｄｉｓｐｌａｙ）とも呼ばれる。エレクトロウェッティングとは、液滴と絶縁基板の間の電圧を変化させることで基板上の液滴の濡れ性を変化させること、即ち、接触角を変化させることで液滴に形状変化と変位を発生させる現象をいう。濡れとは、固体表面の流体が別の流体に置き換えられる過程である。液体が固体表面において広がり可能であり、固体と液体の接触面に拡大傾向があること、即ち、固体表面に対する液体の付着力が凝集力よりも大きいことを濡れという。一方、液体が固体表面において広がり不可能であり、接触面が球状に収縮する傾向があることを非濡れという。非濡れとは、固体表面に対する液体の付着力が凝集力よりも小さいことをいう。耐水表面の濡れ性は、電圧を用いることで表面がより親水（濡れ）となるよう変更可能である（よって、エレクトロウェッティングという）。元々疎水性であった表面がより吸水性となることで、それまで疎水表面と良好に接触していた例えば油膜のような不活性液体は態様を変えざるを得なくなる。このような界面属性制御が、エレクトロウェッティングの応用の基礎となる。エレクトロウェッティングディスプレイの原理の応用に関しては、特許文件ＷＯ０３０７１３４７及び出版物『Ｎａｔｕｒｅ』の発表４２５３８３３８５に詳細に記載されている。図１にその原理的構造図を示すが、電極に電圧Ｖが印加されると電荷が水層の下面に蓄積する。続いて、静電気力Ｆｅｌが静電容量の力Ｆｃａｐに抗して油膜を破壊し、基板上の疎水性コーティング層を覆う結果、水層が電圧の作用下で疎水性のコーティング層と接触する。更に電圧を上げると、破壊された油膜が画素領域の角へと押しやられる。そして、電圧を解除すると、圧縮された油は電圧を印加する前の状態に戻る。
【０００３】
他の表示技術と比べて、ＥＦＤ表示技術とその構造には多くの強みがある。これは、光電変換効率と切替速度の双方に優れているためである。ＥＦＤユニットは、本質的にはアパーチャ可変フィルタである。電圧駆動の起動状態において視認される外観は、カラー油膜消失時に表示される反射材料によって決まる。良好な反射材料であれば、ユーザが紙上で目にしていたものと同等の効果を再現すべく、表示ユニットに対し好適な拡散反射効果をもたらすことが可能であるとともに、好適なコントラストも提供できる。
【０００４】
従来の電子ペーパーにおいて、透明化を実現するＥＰＤは横方向駆動原理を必要とする。通常、透明なディスプレイではＡｌ、Ａｇ被膜をガラス基板に付加し、鏡面又は反射面を形成するが、紙との差は大きい。
【０００５】
また、現在市場で紙質模倣効果を実現しているディスプレイとしては、ソニー、Ａｍａｚｏｎ  Ｋｉｎｄｌｅ等のイーインク、又は電子ペーパーディスプレイと呼ばれるものがある。これらは電気泳動（ＥＰＤ）の原理に基づくとともに、一般的にはＥＰＤの垂直又は縦方向駆動原理に基づいており、反射型（非透明）の表示システムを実現する。この紙質効果は、基板に例えばＴｉＯ2粒子を噴き付けるというような真空コーティング技術を用いて被膜を形成し、実現する。ＴｉＯ2被膜はできるだけ紙質に近づけるとの効果を意図したものであるが、反射率が低いためコントラストが高くはなく、且つ高コストである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の技術的課題における瑕疵を解決し、高輝度拡散反射体を備える表示構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を実現するために、本発明では以下の技術方案を用いる。
【０００８】
本発明の一局面によれば、高輝度拡散反射体を備える表示構造であって、前記表示構造は、パネルガラス、表示層、ガラス基板を含み、ガラス基板の下方に反射体が設けられ、パネルガラス、表示層、ガラス基板及び拡散反射ポリマーシート材料が順に積層され、前記反射体は拡散反射ポリマーシート材料である構造を提供する。
【０００９】
好ましくは、前記拡散反射ポリマーシート材料はＰＥＴを基調とした材料であり、厚みが１７５〜３５０μｍである。
【００１０】
好ましくは、前記拡散反射ポリマーシート材料は拡散反射微粒子が充填されて、入射光を拡散反射させるように設けられる。
【００１１】
好ましくは、前記ガラス基板は、表示層と反射体との間の光路を縮小するよう十分に薄く設けられており、前記ガラス基板と拡散反射ポリマーシート材料の間には接着層が設けられ、当該接着層は、拡散反射ポリマーシート材料を前記表示構造の基板側に接着するために用いられ、前記接着層の光学特性は、入射光と出射光を前記接着層に通過させるのに適している。
【００１２】
本発明の他の局面によれば、エレクトロウェッティング表示構造であって、前記エレクトロウェッティング表示構造は前記高輝度拡散反射体を備える表示構造と類似しており、前記表示層はＥＦＤ切替層である。
【００１３】
本発明の更に別の局面によれば、エレクトロウェッティング表示構造であって、前記表示構造は、フロントパネル、ＥＦＤ切替層及び反射体を含み、フロントパネル、ＥＦＤ切替層及び反射体が順に積層され、前記フロントパネルはパネルガラス又はシートを含み、前記反射体はＰＥＴを基調とする拡散反射ポリマーシート材料である。
【００１４】
好ましくは、前記拡散反射ポリマーシート材料はＰＥＴを基調とする材料であり、前記拡散反射ポリマーシート材料は拡散反射微粒子が充填されて、入射光を拡散反射させるよう設けられる。
【００１５】
本発明の更に別の局面によれば、高輝度拡散反射体を備える表示構造の製造方法であって、ガラス基板に表示層を設けるステップと、前記表示層にパネルガラスを設けるステップと、ガラス基板における前記表示層から遠い側に接着層を設けるステップと、前記接着層におけるガラス基板から遠い側に反射体を設けるステップと、を含み、前記反射体が拡散反射ポリマーシート材料であり、前記接着層の光学特性は入射光と出射光を前記接着層に通過させるのに適している。
【００１６】
好ましくは、前記拡散反射ポリマーシート材料はＰＥＴを基調とする材料であり、厚みが１７５〜３５０μｍであり、前記拡散反射ポリマーシート材料は拡散反射微粒子が充填されて、入射光を拡散反射させるよう設けられる。
【００１７】
本発明の更に別の局面によれば、エレクトロウェッティング表示構造の製造方法であって、反射体である拡散反射ポリマーシート上にＥＦＤ切替層を設けるステップと、ＥＦＤ切替層上に直接パネルガラスを設けるか、或いは、溶液法によってＥＦＤ切替層上に直接フロントパネルシートを加工するステップ、を含み、前記拡散反射ポリマーシート材料はＰＥＴを基調とする材料であり、前記拡散反射ポリマーシート材料は拡散反射微粒子が充填されて、入射光を拡散反射させるよう設けられる。
【００１８】
本発明の表示構造及び製造方法は、エレクトロウェッティングディスプレイシステム、エレクトロフルイディック・ディスプレイシステム、電気泳動ディスプレイシステム、インプレーンスイッチングディスプレイ、電気浸透ディスプレイシステム及び液晶ディスプレイを含むどのような非透明式の表示技術にも適用可能であるが、これらに限らない。
【発明の効果】
【００１９】
従来技術と比較して、本発明は以下のような顕著な利点及び有益な効果を有する。
【００２０】
本発明の表示構造及び製造方法によれば、従来の表示構造の基板下方に拡散反射ポリマーシートを反射体として設けることで、紙に類似した所望の拡散反射及びコントラストを提供する。透明な表示プレートの裏面或いは基板の裏面に、拡散反射粒子を含有するポリマーシートを集積することで、従来の紙を完全に継承した電子ディスプレイが実現される。また、適切な配置によって、当該シート材料で９３％もの環境光を反射できる。これは用紙（約８０％）よりもはるかに高い。従来の真空コーティング工程を用いる場合、例えばＴｉＯ2被膜を付加する場合と比較して、本発明で用いる製造工程は真空コーティングよりもはるかに容易である。また、高価な真空コーティング工程が回避されるため、製造コストが大幅に低減する。
【００２１】
以下に、図面を組み合わせて本発明の実施例につき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ＥＦＤ表示構造の原理を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に基づく表示構造を示す図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施例に基づく表示構造を示す図である。
【図４】図４は、本発明の更に別の実施例に基づく表示構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図２は、本発明に基づく高輝度拡散反射体を備える表示構造の一実施例を示す。前記表示構造は、パネルガラス１、表示層２、ガラス基板３を含む。従来の反射型表示技術では、拡散反射効果を得るために、ガラス基板３の下方に更に拡散反射層又はランバート反射体材料を設ける必要があった。これに対し、本実施例では、ガラス基板３の下方に拡散反射ポリマーシート材料４が設けられ、パネルガラス１、表示層２、ガラス基板３及び拡散反射ポリマーシート材料４が順に積層される。前記拡散反射ポリマーシートは反射体として用いられ、入射光５を拡散反射させるよう設けられる。耐久性と信頼性を高めるために、好ましくは、前記ポリマーシート材料は透過率が小さいこと、即ち十分な厚みを有することが求められるほか、例えば十分な耐摩耗性や引裂き抵抗といった一定の物理強度を有することが求められる。これにより、技術工程における必要性を満たすとともに、例えば電子ペーパーに要されるコントラスト及び拡散反射といった反射型表示を満たす必要がある。
【００２４】
紙に近い視認効果が実現されるよう、良好な拡散反射効果と十分なコントラストを得るために、前記拡散反射ポリマーシート材料４として、Ｍｅｌｉｎｅｘ３２９やＭｅｌｉｎｅｘ３３９、或いは、極めて高い拡散反射率を有するシート材料を用いる。Ｍｅｌｉｎｅｘ材料はＰＥＴを基調としており、例えばＢａＴｉＯ3といった拡散反射微粒子が充填されている。これらは紙（約８０％）よりもはるかに高い９３％もの環境光を反射可能なため、高輝度拡散反射が実現される。反射体としては、シートの厚みを１７５〜３５０μｍとすればよいが、１７５μｍ又は３５０μｍの厚みとすることが好ましい。これによれば、通常の紙よりも厚くなり、光学特性を高める要因の１つとなる。
【００２５】
図３に示すように、本発明の高輝度拡散反射体を備える表示構造の他の実施例によれば、表示層２が透光“ＯＮ”とされた状態において、入射光５はパネルガラス１、表示層２及びガラス基板３を通過した後に、反射体である拡散反射ポリマーシート材料４の表面において反射する。そして、その出射光６が再び元の光路を通ってパネルガラス１の外側に出射される。前記表示構造において解決を要する主な課題は、外部シート材料からなる反射体を備えたフラットパネルディスプレイ構造の光学効率を高めるべく、表示層２と反射体との間隔を縮小することである。間隔が大き過ぎると、各媒体間の屈折効果が顕著となる結果、屈折による光学的ひずみで表示の有効解像度と精細度が制限されてしまう。そこで、所望の表示解像度又は精細度に基づき、本実施例では先の実施例を元にガラス基板３をより薄く加工することで、表示層２と反射体との光路を縮小可能としている。例えば、表示構造のガラス基板３の厚みは０．５ｍｍ未満とすることが好ましく、より好ましくは０．２ｍｍ未満とする。
【００２６】
更に光学性能を高めるためには、適切な光学特性を有する接着層７を使用し、紙質反射体を前記表示構造の基板側に接着すればよい。先の実施例を元に、前記ガラス基板３と拡散反射ポリマーシート材料４との間に接着層７が設けられ、接着層７が、拡散反射ポリマーシート材料４を前記表示構造の基板側に接着するために用いられる。前記接着層７の光学特性は、入射光５と出射光６を前記接着層７に通過させるのに適したものとされる。
【００２７】
本発明の更に別の局面は、高輝度拡散反射体を備える表示構造の製造方法を提供する。当該方法は、ガラス基板３に表示層２を設けるステップと、前記表示層２にパネルガラス１を設けるステップと、ガラス基板３における前記表示層２から遠い側に接着層７を設けるステップと、前記接着層７におけるガラス基板３から遠い側に拡散反射ポリマーシート材料４を設けるステップと、を含み、前記接着層７の光学特性は入射光５及び出射光６を前記接着層７に通過させるのに適したものとされる。例えば、前記ガラス基板３の厚みは０．５ｍｍ未満とすればよく、０．２ｍｍ未満とすることがより好ましい。また、前記拡散反射ポリマーシート材料４を反射体として用いるとともに、入射光５を拡散反射させるよう設けることが好ましい。
【００２８】
上述した本発明の高輝度拡散反射体を備える表示構造は、いずれも各種フラットパネルディスプレイ構造に応用可能であり、特に、反射型表示構造及び／又はフレキシブルディスプレイ構造に応用可能である。エレクトロウェッティング表示ユニットの表示原理、機械特性及び加工工程に基づけば、本発明による高輝度拡散反射体を備える表示構造は、特にエレクトロウェッティング表示ユニットに適している。
【００２９】
図４は、本発明の高輝度拡散反射体を備えるエレクトロウェッティング表示構造を示す。当該構造の具体的な積層構造は、上述した高輝度拡散反射体を備える表示構造と類似している。前記エレクトロウェッティング表示構造では、前記表示層２がＥＦＤ切替層９とされる。ＥＦＤ切替層９の具体的構造の実例については、図１を参照すればよい。実際に、本発明の表示構造は、極めて優れた紙同様の表示効果を提供すべく、エレクトロウェッティング表示技術と良好に組み合わせ可能である。
【００３０】
本実施例によれば、ポリマーシート反射体を前記エレクトロウェッティング表示構造に応用することによる更なる利点として、フロントパネルを反射体であるポリマーシート上に直接加工可能となる。このようなポリマーシート構造はｉｎ−ｃｅｌｌ型ディフューザ（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）と称され、全体構造はｉｎ−ｃｅｌｌ型エレクトロウェッティング表示構造と称される。フロントパネル部分には、パネルガラス１又はフロントパネルシート８と、ＥＦＤ切替層９が含まれる。このようなフロントパネル部分におけるフロントパネルシート８は溶液法で製造される。また、技術工程で使用される液体が不活性であり、且つ性質が工程温度下で安定するシート材料、例えばＭｅｌｉｎｅｘ３２９又はＭｅｌｉｎｅｘ３３９が用いられる。簡略化された光学積載構造を図４に示す。
【００３１】
当該構造は、反射体が切替光学層に直接隣接しているため非常に高効率である。標準ＰＥＴは、約１２０℃の高温下であっても良好な寸法安定性を有する。帝人デュポン社は新たな熱安定性レベルのＰＥＴを公開しているが、これであれば１８０℃もの工程温度にも耐え得る。より高い工程温度が必要とされる場合には、ＰＥＮ基板を使用すればよい。やや高コストではあるものの、市場投入可能である。
【００３２】
本発明の表示構造及び製造方法は、エレクトロウェッティングディスプレイシステム、エレクトロフルイディック・ディスプレイシステム、電気泳動ディスプレイシステム、インプレーンスイッチングディスプレイ、電気浸透ディスプレイシステム及び液晶ディスプレイを含むどのような非透明式の表示技術にも適用可能であるが、これらに限らない。
【００３３】
以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明は上記の実施形態に限定されない。同様の手段で本発明の技術的効果を達成できるものは、いずれも本発明の保護の範囲とみなされる。本発明の保護の範囲内において、その技術方案及び／又は実施形態は各種の修正及び変形が可能である。各技術的特徴が別の請求項で引用される場合であっても、本発明にはこれらの特徴を共有する実施例が含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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