(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置であって、
基板と、
それぞれが非平坦表面を有する、前記基板上に設けられた複数の表示エレメントと、
前記表示エレメントの非平坦表面の少なくとも一部分を、その部分の形状に応じて覆う、カプセル化材料からなる光学的に透明な形状整合層と、
を備え、前記形状整合層に入射する光が前記形状整合層によって拡散するように反射されることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置に関する。より詳しくは、本発明は、非鏡面反射型で再使用可能な、紙状の、ジリコン（ｇｙｒｉｃｏｎ）表示装置やツイスト粒子表示装置、あるいはその他の類似の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙は、テキストおよびイメージを提示および表示するための好ましい媒体である。紙が好ましい媒体である理由は、紙を表示媒体として使用することによって実現される多数の利点のためである。たとえば、紙は、薄く、軽量であり、基本的には永久的であり、また容易に多様な形状に構成することができる。さらに、紙は、実用性の点を除けばサイズが全く限定されず、また同様に、幾つかを挙げれば、たとえば、粘着綴じノートなど、地図および広告掲示板、などの表示媒体として用いることができる。その上、紙は、電源、たとえば、電池および他の同様なエネルギー貯蔵源を必要とせずに、表示されたイメージを保持することができる。さらに、紙は、環境光下において読むことができるのみでなく、かなり多数の道具、たとえば、ペン、鉛筆、絵筆、プリンタ、写真複写、などによって記録することができる。
【０００３】
それに加えて、表示媒体として紙を使用することの一つの特徴は、紙は鏡面反射による被害を受けないことである。言い換えれば、従来の陰極線管（ＣＲＴ）表示装置で認められるような、光源からの光による紙の観察表面からの鏡面様反射または直接反射は存在しない。テレビジョンまたはコンピュータスクリーンによる鏡面反射光は、たとえば、不快なグレアを生成し、観察者は、直接反射光を見ないようにするため自分の頭の位置を変えねばならない。対照的に、紙の観察表面は、通常、粗いので、たとえば、光は観察表面によって拡散されて分散され、その結果、観察者は快適に紙を直接に見ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、紙は表示媒体として多数の長所を有するが、紙はリアルタイムの表示目的には都合よく適合しない。コンピュータ、ビデオ、および他の発信源からのリアルタイムのイメージ類は、たとえば、ＣＲＴ表示装置または液晶表示装置（ＬＣＤ）以外の手段によって表示することはできない。残念ながら、大部分のリアルタイム表示媒体には、たとえば、軽量で、薄く、携帯可能であり、物理的に柔軟であり、また表示されたイメージを電源を必要とせずに安定な方式で保持する機能を有するなどの紙の望ましい長所が欠落している。その上、大部分のリアルタイム表示媒体は平坦なガラス表示面を用いるので、このような媒体は光を鏡面反射し、不快なグレアを生成する。このような訳で、紙とリアルタイム表示媒体との両分野の最高の特性を示す表示装置を提供するため、紙の望ましい特質とリアルタイム表示装置の望ましい特質とを結合する試みが行われてきた。このような一つの表示装置は、エレクトリック・ペーパーである。
【０００５】
紙と同様に、エレクトリック・ペーパーは、書き込みおよび消去、環境光下での判読が可能であり電界または他の外部保持力なしに情報を保持することができる。また、普通の紙と同様に、エレクトリック・ペーパーは、軽量で柔軟な耐久性のあるシートの形態に製造することが可能であり、このシートは、折り畳みまたは軸に巻いて管状形とし、便利よくシャツまたは上衣のポケットに入れ、その後、元の状態に戻し、再び伸ばして、実質上、情報の損失なしに読むことができる。しかし、紙と異なり、エレクトリック・ペーパーは、動いているイメージ類を表示することができる可能性がある。したがって、エレクトリック・ペーパーは、オフィスや、産業界および家庭内環境において、コンピュータシステム、テレビジョン、表示板、および他の適用分野のホストとしての使用に対する適合性がある。
【０００６】
このようなエレクトリック・ペーパーの１つの形態が、ジリコンディスプレイであり、またツイスト・エレメント・ディスプレイ、ロータリー・エレメント・ディスプレイ、粒子ディスプレイ、二極性粒子ライト・バルブ、などとも呼ばれる。簡単に言うと、ジリコン表示装置は、複数の光学異方性粒子、たとえば、それぞれが選択的に回転され所望のイメージを観察者に提示する球形粒子などを含む。ジリコン表示装置は、たとえば、一つの半分部分は黒であり、一方、他の半分部分は白である別個の二つの半分部分を有する回転エレメントを組み込むことができる。
【０００７】
回転エレメントは、光学的に透明な材料のシートに埋め込まれるこのシートは、複数のキャビティを含み、光学的に透明な誘電性流体が浸透されている。回転エレメントがシート内で移動することを防止するため、流体を充満されたキャビティは、回転エレメントを、一キャビティ当たり一エレメントずつ収容する。各エレメントは、別個の電気特性を有するので、エレメントは電気的および光学的に異方性である。したがって、たとえば、エレメントは、電界の印加によって各エレメントの各キャビティ内で選択的に回転され、これによりシートの表面を見る観察者に黒半球または白半球のいずれかが提示される。しかし、大部分のリアルタイム表示媒体の場合と同様に、通常、エレクトリック・ペーパー表示装置も、実質上透明で平坦な表面を有し、この表面のため、観察者は鏡面反射に関連する不快なグレアに悩まされ、このグレアのため観察者は回転エレメントの表面から散乱される拡散光を見ることが阻害される。
【０００８】
鏡面反射の問題を解決するため、多数の試みが行われた。このような解決策の一例は、たとえば、自動預金支払機、携帯用計算器およびラップトップコンピュータの表示装置に見られるように、表示媒体の被観察面の粗面化である。しかし、表示装置の暗い領域散乱が起こって明るく見えたり、粗表面を通じて見ることによりイメージがゆがんだりすることによって、表示装置の性能が相当に低下されると考えられる。その上、ＣＲＴなどの一部のリアルタイム表示媒体は、平坦表面の完全性が弱いのでＣＲＴが破壊する恐れがあり、被観察表面を粗面化できない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によって、紙に非常に似た外観を実現する非鏡面反射表示装置およびその製法が提供される。
【００１０】
本発明の一態様においては、表示装置内のエレメントの形状に整合した実質上薄いカプセル化層が用いられる。この形状整合層によって光の鏡面反射は生成されないので、表示装置のカプセル化材料からなる形状整合層によって、紙状の外観が実現される。言い換えれば、光は、形状整合層の表面によって拡散するように反射される。
【００１１】
本発明の別の態様においては、マイクロカプセル化表示エレメントは、基板上に形成される。この表示エレメントを被覆する表面層がないので、環境光は表示装置によって鏡面反射されない。
【００１２】
本発明のこれらの態様および他の態様は、特定の実施形態についての以下の記述に述べられており、それによって明らかになる。
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を述べる。図面においては同じ構成要素は同じ符号で示す。
【００１４】
【発明の実施の形態】
公知のジリコン表示装置は、種々の形式の表示エレメントまたは回転エレメントから構成される。米国特許第４，１２６，８５４号には、図１に示すツイスト・エレメント表示装置パネル１０が開示されている。米国特許第４，１４３，１０３号には、ツイスト・エレメント表示装置１０の製造方法が開示されている。これらの特許に開示されている表示装置１０は、最初に、未硬化の光学的に透明な材料、たとえばエラストマーなどと混合された複数の表示エレメント１１を有する。次に、未硬化材料１２が硬化され、その結果、固形表示パネル１３が形成され、パネル１３においては、表示エレメント１１は固定されているので、表示エレメント１１は回転または並進運動を実施することはできない。
【００１５】
材料１２の硬化後、表示パネル１３は誘電性液状可塑剤１４中に置かれる。材料１２は可塑剤１４を吸収し、その結果、表示パネル１３は膨潤し、キャビティ１５が各表示エレメント１１の回りに形成される。キャビティ１５は、可塑剤１４によって充満され、表示エレメント１１の回転が可能となる。一方、表示エレメント１１の並進運動は許容されない。次に、可塑化された材料は、２枚のプラスチックまたはガラスの保護シート１６および１７の間に接合される。シート１６および１７の一つまたは両者は、透明である。
【００１６】
この表示装置１０を電気的に書込可能な表示装置として用いるため、当該分野で公知の多数のアドレス指定機構（図示してない）を用いて、表示エレメント１１を、イメージに対応する電界パターン（図示してない）に応じて回転させる。電界パターンは、たとえば、表示装置１０の表面上にスタイラスペンによって電荷を付着させることによって、または表示装置１０の上面または下面に電気的にアドレッシングされる透明電極パターンを付加することによって、実現することができる。このようなすべての場合において、表示エレメント１１の別々の色の部分同士の間の電荷の差によって、各エレメント１１が、図１〜５に示すように、印加された電界に応じて個別に回転され、その結果、パターンと同じイメージが形成される。
【００１７】
しかし、アドレス指定技術とは無関係に、上部シート１６は実質上平坦であるので、光１８が表示装置１０に入射すると、一部の光１８は、鏡面反射して表示装置１０のシート１６で鏡面反射され、位置Ｉにある観察者に対して不快なグレアを生成する。グレアのため、観察者は直接反射光１９を見ないように、目の位置を変えなければならない。
【００１８】
本実施形態では、表示パネル上面近傍の表示エレメント群の表面全体にわたって、カプセル化材料の薄い形状整合層を設けることによって、鏡面反射に関連するグレアを実質上除去し、表示装置を改善するものである。本実施形態による構造によって、紙に非常によく似た外観を有する表示装置２０が実現される。
【００１９】
図２に示すように、複数の表示エレメント２１が、カプセル化材料からなる基層２２上に、表示エレメント２１群が、その表面層を部分的に材料層２２に埋没させた状態で配置されている。表示エレメント２１がこのように配列された後、カプセル化材料からなる実質的に薄い形状整合層２３が、表示エレメント２１の露出表面を覆って設けられる。カプセル化材料からなる形状整合層２３の厚さは、表示エレメント２１の幅より小さいことが必要であり、その結果、形状整合層２３は平面とならずに、表示エレメント２１の形状に沿った形になる。例示のためのみに述べると、表示エレメント２１が５０μｍの幅を有する場合、形状整合層２３は５μｍ以下の厚さを有することが望ましい。しかし、これより厚い層でも、実質上表示エレメント２１の輪郭通りになり、同様な結果が得られる。また、カプセル化材料からなる形状整合層２３は、光学的に透明である。カプセル化材料は、たとえば、エラストマーであってもよいことにも留意すべきである。
【００２０】
カプセル化材料からなる基層２２および形状整合層２３の硬化後、前述した方式と類似の方法によって、カプセル化材料は可塑剤２４によって膨張するので、従来の表示装置１０の場合と同様に、各表示エレメント２１はそれぞれのキャビティ２５内で回転できるようになる。その上、可塑化された材料は、表示装置２０の底面および／または上面のプラスチック、ガラスなどからなる保護用底面シート２６Ａおよび／または保護用上面シート２６Ｂと結合することができる。上面保護シート２６Ｂが形状整合層２３の上に形成される場合、上面保護シート２６Ｂは形状整合層に沿った形であることが好ましい。そうでなければ、シート２６Ｂは光を鏡面反射することになる。
【００２１】
カプセル化材料からなる形状整合層２３によって、本実施形態の表示装置２０の紙状の外観が生まれる。その上、表示装置２０の形状整合した面は、鏡面反射を生成しない。その代わり、カプセル化材料からなる形状整合層２３は粗い上面を形成するので、表示装置２０に入射する光２７は、カプセル化材料２２からなる形状整合層２３から反射され拡散する。このようにして、拡散される反射光２８は、形状整合層２３から散乱され、グレアを生成しないので、観察者は、Ｉの位置において頭を移動させる必要なく快適に表示装置２０を見ることが可能となる。
【００２２】
図３は、本発明による他の実施形態の表示装置３０を示す図であり、米国特許第５，６０４，０２７号に開示されているように、表示装置３０は、回転表示エレメント３１を有することができる。この表示装置は、独立したカプセル化殻３６により回転表示エレメント３１および十分な厚さの誘電性流体３４の両者を囲い込み、各キャビティ３５内での各回転表示エレメント３１の自由回転を可能とする。表示エレメント３１は、カプセル化材料からなる基層３２上に配置され、単層中に密に詰め込まれ、優秀な輝度特性を与える。各表示エレメント３１は部分的に材料層３２に埋め込まれ、上面が露出している。カプセル化材料からなる実質上薄い形状整合層３３は、形状整合層３３がカプセル化殻３６の形に沿うように、図２に示す表示装置と同様に、表示エレメント３１の露出表面を覆って配置される。その結果、表示装置３０に入射する光３８は、カプセル化材料からなる形状整合層３３から拡散するように反射される。拡散される反射光３９は、形状整合層から散乱され、グレアを生成せず、観察者は、位置Ｉにおいて頭を移動させる必要なく快適に表示装置３０を見ることが可能となる。その上、カプセル化材料が可塑化されると、可塑化された材料は、表示装置２０について前述したように、プラスチック、ガラスなどの保護シート３７と結合することができる。
【００２３】
図４は、本発明による他の実施形態の表示装置４０を示す図である。表示装置４０は、図３に示すようにカプセル化材料からなる基層３２に配置されることなく、保護シート４７に直接に接着される独立したカプセル化殻４６を有する。殻４６は、周知のまたは今後開発される接着剤によって、加熱によって、あるいは周知のまたは今後に開発される接着技術によって、シート４７に直接に接着される。
【００２４】
カプセル化材料からなる実質上薄い形状整合層４３は、カプセル化殻４６の形状に沿うように、カプセル化殻４６を覆って被着される。したがって、表示装置４０に入射する光４８は、形状整合層４３で反射して拡散される。キャビティ４５内の表示エレメント４１および誘電性流体４４は、殻４６内に含まれる。拡散される反射光４９は、形状整合層４３から散乱され、グレアを生成せず、観察者は、位置Ｉにおいて頭を移動させる必要なく快適に表示装置４１を見ることが可能となる。
【００２５】
図５は、参考例の表示装置５０を示す図であり、カプセル化殻５６は、カプセル化材料層なしに、直接に保護シート５７に接着される。キャビティ５５内の表示エレメント５１および誘電性流体５４は、殻５６内に含まれる。カプセル化殻５６は、回転表示エレメント２１、３１、４１、および５１と同様な形状（エレメントに整合した形状）であるので、表示装置５０に入射する光５８は、殻５６の非平坦表面から反射され拡散する。拡散される反射光５９は、殻５６から散乱され、グレアを生成せず、観察者は、位置Ｉにおいて頭を移動させる必要なく快適に表示装置５０を見ることが可能となる。
【００２６】
前述した表示エレメント２１、３１、４１、および５１は球形であるとして図２〜５に示したが、表示エレメント２１、３１、４１、および５１は、図示した形態に限定されるものではなく、図は単に例示を目的として示したものであることは理解される。それ故、本発明に係る表示装置２０、３０、４０、および５０の他の実施形態では、米国特許出願第０８／９６０，８６５号に開示されているように、表示装置は球形表示エレメントではなく、円筒状表示エレメントを有することができる。表示エレメントは、相互に平行に配置される二色または多色のシリンダとすることができる。図３〜５に示す表示装置３０、４０、および５０によって明らかなように、このような形態によって、優秀な輝度特性ならびに比較的容易な製造が可能となる。
【００２７】
表示装置２０、３０、４０、および５０のまた別の実施形態においては、表示装置２０、３０、４０、および５０は、複数の色値を持つ回転円筒状エレメントを有するよう構成できる。
【００２８】
表示エレメントが着色されている場合は、最適レベルの彩度を保証するため、および表示装置２０、３０、４０、および５０の全体としてのイメージ品質を改善するため、各層の色は、観察者に対してできる限り完全に見えるようにすべきである。エリアを最適にカバーするための幾つかの方法が、技術上公知である。
【００２９】
表示装置２０、３０、４０、および５０のまた別の実施形態においては、前述したいずれかの実施形態の表示装置２０、３０、４０、および５０を、Ａ．Ｃｈｉａｎｇ、Ｄ．ＣｕｒｒｙおよびＭ．ＺａｒｚｙｃｈｉによってＳＩＤ  Ｄｉｇｅｓｔ  ７９、４４〜４５ページに発表された“A Stylus Writable Electrophoretic Display Device”に記載されているような電気泳動表示装置とすることができる。このような実施形態においては、形状整合層は、電気泳動（electrophoretic）表示エレメントの露出された外面の形状に整合した形となり、嚢または他のこのようなエレメントとすることができる。その結果、このような表示装置に入射する光は、カプセル化材料からなる形状整合層から反射され拡散する。
【００３０】
以上、本発明をその特定の実施形態について述べたが、多数の代替方法や変形が当業者には明らかであることは、明白である。たとえば、表示エレメント２１、３１、４１、および５１のアドレッシングのために、保護シート２６Ａ、２６Ｂ、３７、４７、５７と、カプセル化材料からなる形状整合層２３、３３、４３とのうちの一方または両方に、導電性被覆、または他の導電性のパターンや層、エレメントを設けることができる。上記実施形態は、説明を目的とするものであり、限定を意図するものではない。特許請求の範囲に述べる本発明の思想および範囲を逸脱することなく、種々の変化を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のジリコン表示装置の断面図である。
【図２】  本発明に係る表示装置の一実施形態の断面図である。
【図３】  本発明に係る表示装置の別の実施形態の断面図である。
【図４】  本発明に係る表示装置の別の実施形態の断面図である。
【図５】  参考例の表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０  表示装置、１１，２１，３１，４１，５１  表示エレメント、１２  未硬化材料、１３  表示パネル、１４，２４  可塑剤、１５，２５，３５，４５，５５  キャビティ、１６，１７，２６Ａ，２６Ｂ，３７，４７，５７  保護シート、１８，２７，３８，４８，５８  入射光、１９，２８，３９，４９，５９  反射光、２２，３２  基層（カプセル化材料層）、２３，３３，４３  形状整合層、３４，４４，５４  誘電性流体、３６，４６，５６  カプセル化殻。
【図１】
0004527221.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004527221.tif 000004
【図４】
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【図５】
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