JP6705109B2 - 輝度向上型イーライタデバイス - Google Patents

Description

この開示は、一般的にはコレステリックイーライタ（ｅＷｒｉｔｅｒ）に関し、例えば、先行技術において言われているような感圧ライティングタブレットを利用する。一般に、双安定性液晶ディスプレイ、特にコレステリック液晶ディスプレイ（ＣｈＬＣＤｓ）（キラルネマチック液晶とも呼ばれる）は、効率的な電力消費材であり且つ多数の独特なデバイスにおいて利用され得る低コスト感圧イーライタを創る大きな可能性を有することが知られている。

最近、ケントディスプレイ社（Ｋｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙｓ Ｉｎｃ．）のブーギーボード（ＢＯＯＧＩＥ ＢＯＡＲＤ）（登録商標）感圧コレステリック液晶イーライタが市場に出現しており、このイーライタでは、その全体が引用により本明細書に組み込まれている米国特許第６，１０４，４４８号に記載されているように、尖ったスタイラス又は指が、タブレットの表面に画像を書く又はなぞるために使用され得る。この開示で使用されるように、イーライタという用語は、複数の基板、及び、前記複数の基板間に配置されており、前記複数の基板のうちの一つに加えられる筆圧の結果として反射率の変化を示す電気光学材料を含む任意のデバイスを含み、当該デバイスは、電圧の印加で消去されることが可能である。イーライタのこの定義は、ＴＦＴアレイでアクティブに駆動されるディスプレイを利用するラップトップのケースにおけるようにディジタルで電気的に液晶のアドレスを指定することにより書き込まれることが可能であるだけのデバイスを除外する。コレステリック液晶イーライタは、イーライタ内の導電性電極に電圧パルスを印加するボタンを押すことで、画像が簡単且つ瞬間的に消去されることが可能である点において、従来技術よりも少なからぬ改善を提供する。コレステリック液晶イーライタでは、ポリマネットワーク内に分散された液晶は、特定のギャップに間隔を空けられる２枚の基板間に挟まれる。この開示においてセルギャップは、ギャップと互換的に使用され、電極間の距離である。コレステリック液晶イーライタポリマネットワークは、引用により本明細書に組み込まれているＤｒｚａｉｃ，Ｐ．Ｓ．（１９９５）液晶分散（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ）、シンガポール；Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃにおいて言われているように、イーライタの当業者にはよく知られている、重合反応誘起相分離（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）（ＰＩＰＳ）、熱誘起相分離（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）（ＴＩＰＳ）、又は溶剤誘起相分離（Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）（ＳＩＰＳ）を含むいくつかの、ポリマに分散された液晶タイプにより創られ得る。ＰＩＰＳは、重合反応を開始させるために光を利用し、最終的には液晶分子とポリマ構造とを相分離させる。ＴＩＰＳは、化学反応を開始させるために温度を利用し、したがって、ポリマ構造から液晶相が分離するという結果をもたらす。ＳＩＰＳは、液晶をポリマ構造から相分離させるために溶剤蒸発を利用する。

コレステリック液晶イーライタの両方の基板はフレキシブルであり、下部基板は、不透明な光吸収性の暗い背景材で塗られている。上部基板及び上部電極は、光学的に透明である。ギャップ内には、２つのテクスチャ、すなわち実質的に透明な（フォーカルコニックな）テクスチャ及び色反射性（プレーナ）テクスチャを示すことができる双安定性コレステリック液晶がある。セルギャップの間隔は、形状が円柱状又は球状のいずれかであるプラスチック又はガラススペーサにより通常設定される。コレステリック液晶イーライタは、電極に電圧パルスを印加してコレステリック材料を電気的に駆動して実質的に透明なテクスチャにすることにより初期化される。尖ったスタイラス又は指で上部基板を押すと、液晶は、局部的に位置を変えられる。液晶内に誘起される流れが、スタイラスの場所で実質的に透明から反射性の色へと液晶の光学的テクスチャを変化させる。反射性の色は、下側基板の暗い背景とは十分にコントラストをつける。スタイラス又は指の爪によりなぞられた画像は、消去されるまで電圧の印加なしで無期限にタブレット上に留まるであろう。消去は、２つの基板の内側表面上の透明導電性電極に電圧パルスを印加して、これによりコレステリック液晶を駆動して色反射性状態から実質的に透明な状態へと戻すことにより行われる。

上に説明した原理は、米国特許第６，１０４，４４８号にさらに詳細に開示されている。ポリマ基質中の液晶の分散は、米国特許第８，２２８，３０１号に記載されているように圧力感度及び画像の解像度を制御するために使用されることが可能であり、この開示のコレステリック輝度向上型イーライタにおける使用にとって適しており、この特許は、その全体が引用により本明細書に組み込まれている。多色画像を生成することができるコレステリック液晶イーライタ及び動作の他のモードは、この８，２２８，３０１特許に記載されており、選択消去のための手段は、その全体が引用により本明細書に組み込まれている米国特許第８，１３９，０３９号に開示されており、これらはすべてこの開示のコレステリックイーライタにおける使用にとって適している。モードＡとして知られている動作の１つのモードは、上に説明したものから負の画像を与える。そのモードでは、タブレットは、１つ又は複数の電圧パルスでタブレットディスプレイを電気的に駆動して色反射性プレーナテクスチャにすることにより初期化される。次いで、尖ったスタイラスの圧力でコレステリック材料を駆動して実質的に透明なテクスチャにし、同時にコレステリック液晶を挟んでいる電極へ電圧を印加することにより、画像を書くことができる。色反射性背景での動作のこのモードは、モードＡと名付けられるのに対して、透明な背景を有する他方のモードは、モードＢと名付けられる。

モードＢで動作する市販のブーギーボード（登録商標）コレステリック液晶イーライタは、固定の不透明な光吸収性背景用に黒色を有する。暗い黒の背景は、タブレット上に書かれた色反射性画像に対して高いコントラストを提供する。その全体が引用により本明細書に組み込まれている米国特許第５，４９３，４３０号に開示されているように、他の不透明色も、コレステリック液晶ディスプレイの固定の背景用に使用されてもよい。背景の色は、反射性色とさらに混ざり合うことでコレステリック液晶の色と異なる色を表す。背景に多数の色があってもよく、これらの色がパターンを形成してもよい。例として、パターンは、罫線紙タブレットと似ているようなテキストを書く際に便利な線書きタブレットを提供する線であってもよい。

先行技術での問題は、反射能が筆記テクスチャに関して低く、改善される必要があることである。筆記する及び描画するためにより高輝度のデバイスに対する要望が常にある。先行技術は、手書き作業を見るためには十分である筆記反射能及びコントラスト比を有するコレステリック液晶イーライタを開示しているが、より望ましい筆記経験のためには改善が必要である。先行技術の理解では、プレーナテクスチャになるように電気的に駆動される典型的なコレステリックディスプレイからの反射能を増加させるとき、ディスプレイのセルギャップを大きくしなければならない［Ｗ．Ｄ．Ｓｔ．Ｊｏｈｎら、「コレステリック液晶からのブラッグ反射（Ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｓ）」、Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ、１１９１〜１１９８（１９９５）］。

概要

開示したものは、セルギャップが小さくなるにつれて増加する筆記反射能を有する輝度向上型コレステリック液晶イーライタデバイスである。筆記反射率のこの増加は、基準セルギャップよりも下で生じることがあり、１〜５μｍとの間の範囲内のセルギャップで典型的に生じる。セルギャップが基準セルギャップ値よりも上であるときには、イーライタディスプレイは、セルギャップが大きくなるにつれて、比較的平坦な又は従来から予期される筆記反射能の増加を示す。しかしながら、本発明者らは、基準セルギャップ値よりも一旦下になると、意外なことに、同じ材料で作られたイーライタは、セルギャップが小さくなるにつれて筆記反射能の増加を示すことを見出している。これは、先行技術の文献がこのタイプの傾向とは反対に教示しているので、自明ではない解である。

論じたように、先行技術の問題は、反射能がコレステリック液晶イーライタの筆記テクスチャに関して低く、そして改善される必要があることである。この開示では「筆記テクスチャ（ｗｒｉｔｔｅｎ ｔｅｘｔｕｒｅ）」又は「筆記反射能（ｗｒｉｔｔｅｎ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）」への言及は、イーライタ上に筆記すること又は描画することを含むテクスチャを意味し、このテクスチャは、スタイラス又は指の爪を用いるなどでイーライタの外側筆記面への加圧で生じ、この押圧がイーライタの背景に対してコレステリック液晶材料の反射率を変化させる。筆記テクスチャを形成する際に、電圧は印加されても印加されなくてもよい。モードＢとして知られている本開示の一態様では、加圧は、液晶を挟んでいる電極に電圧が印加されずにフォーカルコニックテクスチャから反射性プレーナテクスチャへと反射率を変化させる液晶の流れを引き起こす。これは、画像を生成するために電気的にアドレスを指定するだけである先行技術のコレステリック液晶ディスプレイとは対照的である。

本開示の第１の態様は、筆記する及び描画するための輝度向上型コレステリック液晶イーライタデバイスを特色とする。上記イーライタは、下記の構成を含む。複数の基板は、イーライタの一部である。複数の導電性層が上記複数の基板上に配置されており、上記複数の導電性層の間にギャップｄがある。ポリマに分散されたコレステリック液晶材料が、上記ギャップ内に配置されている。ポリマに分散されたコレステリック液晶材料は、上記複数の基板のうちの一つに加えられ上記コレステリック液晶材料の反射率を変化させる圧力に応じて生じる筆記反射率Ｒを示す。上記デバイスは、Ｒｄ１＜Ｒｄ２及びｄ１＞ｄ２の関係にしたがい、ここで、Ｒｄ２はギャップｄ２を有するイーライタデバイスの筆記反射率であり、Ｒｄ１はギャップｄ１を有するもう１つのイーライタデバイスの筆記反射率である。

本開示の上記第１の態様に含まれてもよい具体的な特徴についてここで言及すると、上記筆記反射率Ｒは少なくとも１２％であり、上記ギャップの厚さｄは０．５μｍ≦ｄ≦５μｍである。もう１つの特徴は、上記筆記反射率Ｒが１２％以上であり、上記ギャップの厚さｄが１μｍ≦ｄ≦３μｍであることである。もう１つの特徴は、消去デバイスが上記導電性層に電圧パルスを印加することである。さらに、上記基板のうちの第１の基板が、透明フレキシブルポリマ材料から形成され、筆記面が、上記第１の基板又は上記第１の基板に隣接する外側透明フレキシブルポリマ層により形成され；上記圧力が、上記筆記面に加えられて上記筆記面から見られる上記筆記反射率Ｒを形成する。

本開示の上記第１の態様に含まれてもよいさらにもう１つの具体的な特徴は、上記導電性層が、連続してパターンが形成されていない部分を含むことである。もう１つの特徴は、上記導電性層の上記連続してパターンが形成されていない部分が、上記筆記面の表面積の少なくとも大半に広がることである。

本開示の第２の態様は、セルギャップｄ内に配置されたコレステリック液晶材料の層を含むコレステリック液晶イーライタデバイスを特色とし、ここでは、ｄ＜３．０μｍである。

本開示の上記第２の態様に含まれてもよい具体的な特徴についてここで言及すると、ｄ≧０．５μｍである。もう１つの特徴は、ｄ≦２．５μｍであり、特にｄ≦２．０μｍであることである。もう１つの特徴は、上記イーライタが、筆記反射能Ｒを有し、ここでＲ≧１５％であることである。さらに、上記イーライタは、双安定性コレステリック液晶材料を含む。

本開示の上記第２の態様に含まれてもよいさらに他の具体的な特徴は、上記イーライタデバイスが；
複数のフレキシブルポリマ基板と；
上記複数の基板上に配置された複数の導電性層であって、ギャップｄが上記複数の導電性層の間に位置する、複数の導電性層と；
上記ギャップ内に配置されており、ポリマ中の上記コレステリック液晶材料の分散体であって、上記コレステリック液晶材料は、上記複数の基板のうちの一つに加えられた圧力が上記コレステリック液晶材料の反射率を変化させる上記コレステリック液晶材料の流れを引き起こすときに生じる筆記反射率Ｒを示す、分散体と
を含むことである。

本開示の上記第２の態様に含まれてもよいさらに他の具体的な特徴は、上記導電性層が、連続してパターンが形成されていない部分を含むことである。もう１つの特徴は、上記導電性層の上記連続してパターンが形成されていない部分が、上記筆記面の表面積の少なくとも大半に広がることである。

本開示の第３の態様は、複数のポリマ基板の間に配置されており、筆記反射能Ｒを含み、Ｒ≧１５％である、ポリマに分散されたコレステリック液晶材料を備える、輝度向上型コレステリック液晶イーライタデバイスを特色とする。

本開示の第４の態様は、下記の特徴を含む輝度向上型コレステリック液晶イーライタデバイスを特色とし、上記特徴は：
第１の基板がフレキシブルで透明な材料を含む、第１の基板及び第２の基板と；
上記第１の基板上に配置された第１の透明な導電性層及び上記第２の基板上に配置された第２の導電性層であって、上記第１の導電性層と上記第２の導電性層との間にギャップｄがある、第１の導電性層及び第２の導電性層と；
上記ギャップ内に配置された、ポリマに分散された双安定性コレステリック液晶材料であって、ポリマに分散された双安定性コレステリック液晶材料が、上記第１の基板に加えられ、上記液晶材料の反射率を変化させる圧力に応じて生じる筆記反射率Ｒを示し、Ｒ≧１５％であり、上記ギャップの厚さｄが０．５μｍ≦ｄ≦５μｍである、ポリマに分散された双安定性コレステリック液晶材料と
である。

本開示の上記第４の態様に含まれてもよいさらに他の具体的な特徴は、上記ギャップの上記厚さｄが＜３μｍであることである。もう１つの特徴は、ｄ≦２．５μｍであり、特にｄ≦２．０μｍであることである。

本開示の第５の態様は、セルギャップの関数としての筆記反射率の負の勾配にしたがう状態を満足している、筆記する及び描画するための一連の輝度向上型コレステリック液晶イーライタデバイスを特色とする。

本開示の第６の態様は、筆記する及び描画するための輝度向上型コレステリック液晶イーライタデバイスを構築するための方法であって、下記のステップ：
セルギャップの関数としての筆記反射率の負の勾配がある状態を特定するために、ポリマに分散されたコレステリック液晶材料を評価するステップと；
上記状態を満足しているセルギャップを選択するステップと；
ポリマに分散された双安定性コレステリック液晶材料及び上記状態を満足している上記ギャップを含むように上記イーライタを設計するステップと
を含む。

典型的なコレステリックディスプレイからの反射能を増加させるためにディスプレイのセルギャップを大きくしなければならないという先行技術の理解に関して［Ｗ．Ｄ．Ｓｔ．Ｊｏｈｎら、「コレステリック液晶からのブラッグ反射（Ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｓ）」、Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ、１１９１〜１１９８（１９９５）］、この開示の発明者らは、意外なことに正反対の振舞いがいくつかのコレステリック液晶イーライタについて存在することを見出し、すなわち筆記反射能は、セルギャップが小さくなるにつれて増加する。それで、本発明者らは、コレステリック液晶ディスプレイのセルギャップを非常に小さな厚さまで小さくすることによって、目覚ましく見事に彩色された筆記線が暗い背景上にあるぴかぴかし人目を引く効果をともなう大いに改善された見事な筆記反射能を実現することが可能である。

本開示の実施形態の多くの追加の特徴、利点及びより十分な理解は、添付の図面及び下記に続く詳細な説明からもたらされるであろう。上記の概要が、広義には本開示の実施形態を説明する一方で、下記の詳細な説明が、より念入りに本開示の実施形態を説明し、そして特許請求の範囲に広く規定されるように本発明の必要な限定として解釈されるべきではない具体的な実施形態を提示することは、理解されるはずである。

セルギャップ厚さに対するＦＷＨＭにおけるピーク反射能（下部）を示している先行技術のグラフ（Ｗ．Ｄ．Ｓｔ．Ｊｏｈｎら）である。ピーク反射能は、（１）Δｎ＝０．３５、（２）Δｎ＝０．３、（３）Δｎ＝０．２５、（４）Δｎ＝０．２０、（５）Δｎ＝０．１５、（６）Δｎ＝０．１０を有する複屈折によりパラメータ化されている。反射能は、提示した液晶複屈折のすべての値に対してセルギャップが小さくなるにつれて明らかに減少する。

コレステリック液晶分子の配向回転に関するピッチ長さを示している図である。

先行技術の市販されているブーギーボード（登録商標）フレキシブルコレステリック液晶イーライタの構成要素を示している図であり、その構成要素が本開示で使用されることが可能である。

３つの異なるコレステリック液晶イーライタについてのセルギャップに対する反射率の図である。イーライタＣは、他の２つのイーライタよりも幾分か低い反射率を示す（すべてのイーライタＡ、Ｂ、及びＣは、本開示の輝度向上型コレステリック液晶イーライタの態様を満足しているが、異なるコレステリック液晶材料を含む）が、イーライタＣも、一旦、より薄いセルギャップで造られると相当にもっと目覚ましく見事に彩色された筆記線を示す。

好ましい実施形態の詳細な説明

Ｓｔ．Ｊｏｈｎらに記載されたディスプレイなどの先行技術のコレステリック液晶ディスプレイでは、ディスプレイの反射能は、図１に示したようにセルギャップが大きくなるにつれて増加するという関係がある。コレステリック液晶のキラル構造及び周期的構造のため、コレステリック液晶は、ブラッグの式λ＝＜ｎ＞Ｐにより与えられる波長のところにピークがある光をブラッグ反射し、ここで、＜ｎ＞は平均屈折率であり、Ｐはピッチである。ピーク反射能は、ブラッグ条件を満足する波長で測定される。（コレステリック液晶ピッチの数としての）セル厚さに対するピーク反射能が、１ Δｎ＝０．３５、２ Δｎ＝０．３、３ Δｎ＝０．２５、４ Δｎ＝０．２０、５ Δｎ＝０．１５、６ Δｎ＝０．１０を有する様々な複屈折コレステリック液晶について示されており、ここで、複屈折率は、液晶の通常成分と異常成分との屈折率の差である。反射能は、コレステリック液晶においてピッチ長がある数を満たすまでセルギャップ（又は厚さ）が大きくなるにつれて増加する。反射能は、コレステリック層のピッチ長が一旦ある数を満たすと、最大反射能のところで頭打ちになる。コレステリック液晶に関する重要なパラメータは、図２に図示したようにピッチ長である。ピッチ１７は、ロッド状のコレステリック液晶分子１８の配向が螺旋内で完全に１回転する（１９）ために必要とする距離として定義され、ここで、配向は、液晶分子が関係するある方向を向こうとする向きである。螺旋内でのコレステリック液晶分子の回転は、２０により示されている。

この開示において使用されることが可能であるブーギーボード（登録商標）イーライタ（図３）などの先行技術のコレステリック液晶イーライタでは、典型的な駆動電子機器が、筆記画像を消去して初期のフォーカルコニックテクスチャにするために使用される。図３を参照すると、不透明コーティング２１が、下部透明プラスチック基板２２上に設置され、この基板は、他方の表面が透明導電性層２３でコーティングされている。ディスプレイの残りの部分は、液晶、ポリマ（米国特許第６，１０４，４４８号及び第８，２２８，３０１号に記載されたようなもの）及びスペーサの硬化された分散体の層２４と、透明導電体２５でコーティングされている光学的に透明でフレキシブルな上部ポリマ基板２６とを含む。この例では、上部基板２６の外側表面は、スタイラス又は指の爪の圧力がイーライタ上に文書／図面を形成するために加えられる筆記面Ｗを形成する。しかしながら、他の光学的に透明でフレキシブルなポリマ層（例えば、最外部ポリマ保護層）が、筆記面Ｗを形成するように上部基板に隣接して形成されてもよい。導電性層２３、２５は、典型的には連続してパターンが形成されない。しかしながら、本開示のコレステリック液晶イーライタは、パターンを形成した電極を有する筆記面の一部分及び／又は能動的に駆動される部分（例えば、ＴＦＴアレイ）を含むこともできる。この例の実施形態では、下部基板及び上部基板は、下部出張り２７及び上部出張り２８を創るように延伸されている。透明導電性層２３及び２５は、駆動電子機器に接続するために、それぞれ出張り２７及び２８上で露出され、その結果、画像を初期化する若しくは消去するため、又はモードＡ、モードＢ、マルチモードでディスプレイを動作させるため、又はそれらの全体が引用により本明細書に組み込まれている米国特許第８，２２８，３０１号及び第８，１３９，０３９号に記載されているように消去を選択するために十分であるような、電圧又は電圧パルスが、導電性層２３及び２５を横切って印加されることが可能である。全体のコレステリック液晶イーライタ２９は、これまでに示した層のすべてを組み込んでいる。先行技術のコレステリック液晶イーライタの欠点は、輝度が改善されるはずであるということであった。様々な照明条件で筆記された及び描画された画像の視認性を改善することを可能にする輝度向上型イーライタを有することは、望ましいものである。本開示の輝度向上型イーライタは、既存のイーライタが使用される任意の用途で使用され得る。これは、特に最適でない照明条件でより満足な筆記経験を与えるであろう。

この開示のコレステリック液晶輝度向上型イーライタデバイスは、スタンドアロンデバイスとして設計されてもよく、又は他のデバイスに、例えば、電子黒板若しくはホワイトボードに一体化されてもよい。

この開示のコレステリック液晶輝度向上型イーライタデバイスは、デバイスに電力を与えるための電源；メモリ記憶デバイス；タブレットデバイスに統合され、且つユーザによる加圧により描画面上に描画された及び筆記された画像の結果をユーザに表示して返すように構成された感圧描画面、ユーザへの表示返しは感圧描画面が電気エネルギーを消費せずに行われる；描画面上に描画された及び筆記された画像をメモリ記憶デバイスに記憶するためのデータへと電子的に取り込むためのデータ取り込みデバイス；並びにタブレットデバイスを外部デバイス（例えば、ラップトップ、ＰＣ又は携帯電話）に接続するように構成され、且つ引用により本明細書に組み込まれている米国特許出願第１２／７８７，８４３号に開示されたように描画面上に描画された及び筆記された画像を外部デバイス上で再生するために外部デバイスへメモリ記憶デバイスに記憶したデータを送信するように構成されたデータインターフェース、を含むデータ取り込み機能を伴って設計されることが可能である。

コレステリック液晶輝度向上型イーライタデバイスは、堅固な又はフレキシブルな保護ケーシングを含むことができる。全体のコレステリック液晶輝度向上型イーライタデバイスは、液晶ペーパを形成するようにフレキシブルであってもよい。スタイラスは、イーライタに含まれてもよい。

その全体が引用により本明細書に組み込まれている米国特許第９，１１６，３７９号に開示されているように、不透明な光吸収層２１（図３）を利用するよりはむしろ、この開示のコレステリック液晶輝度向上型イーライタデバイスは、デバイスの背景用に半透明インク又はカラーフィルタを使用することができる。この開示の目的にとって、半透明という用語は、可視光の選択した波長に透明であり、残りの波長の場合には完全に又は部分的に吸収されることを意味する。このケースでは、半透明インク又はカラーフィルタが半透明光吸収層として使用される。小さな吸収は、画像が書かれるときにコレステリック反射のコントラストを向上させる。また、半透明インクのある種の色組み合わせ及びコレステリック反射のピークを選択することは、書かれた画像に対してだけでなく背景にも新しい色を生み出すことができる。この開示のイーライタデバイスの半透明性は、デバイスの液晶上に筆記すること、描画すること、なぞること又は彩色することのために半透明光吸収層の背後に置かれる背後パターン（例えば、テンプレート又はパターン）の使用を可能にする。例えば、パターンの上方の分散層の液晶に彩色することは、パターンに接触する彩色したマーカを使用してパターンに彩色したかのように見えるであろう。液晶により反射された色を除き、半透明背後層を介して反射され、吸収されそして透過される色及びパターンの色は、ディスプレイの観察者により見られる色彩に影響を及ぼすであろう。インクコーティング又はフィルタは、背後基板とテンプレートとの間の望ましくない反射を減少させるために使用されることも可能である。彩色したテンプレートは、背景パターン、ディスプレイの色及び書かれた画像の色を変えるために使用されることが可能である。背後パターンは、除去可能であってもよく、運動競技場、コート又はアリーナのテンプレート、子供のゲーム用のパターン、子供用の塗り絵、ノートパッドの線、グラフ紙の線、又は人が選択できる品目のメニューから構成される群から選択されてもよい。もう１つの実施形態では、タブレットの背景として見られる背後パターンは、電子皮膚（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｋｉｎ）；導波路；発光型、バックライト若しくは反射型ディスプレイ、又はパターンを露出させること若しくは隠すことができる他のデバイスにより形成されることが可能である。この開示のイーライタデバイスは、ポリマ、紙等の背後パターンテンプレートがイーライタデバイスに固定されることを可能にする構造を含むことができる。この開示のイーライタデバイスは、デバイスの背面を形成する半透明背後層を有する又は関係する背後パターンなしにデバイスの背後表面として保護層により覆われたスタンドアロンデバイスでさえあり得る。

先行技術ブーギーボード（登録商標）イーライタ及び本発明の輝度向上型イーライタでは、各分子上に多数の重合可能サイトを有する架橋剤及び各分子上に１つの重合可能サイトを有するモノマを含め、混合物内に多数の成分がある。重合は、各成分の重合可能基の数を使用して、官能性（Ｆ）を計算することによってポリマ／ＬＣ分散体中の架橋剤とモノマとの比率を特定することにより分類されることが可能である。官能性（Ｆ）は、次等式にしたがって求められる。

そして、分子当たりの重合可能基の平均数を計算することにより重合の割合を近似し、ここで、ｆｘは重合可能基の数であり、Ｍｘは分散材料の質量分率であり、ｎは分散体中の重合可能モノマの数である。この等式及び当該等式がどのように使用されるかの例は、その全体が引用により本明細書に組み込まれている米国特許第７，３５１，５０６号に記載されている。

本発明の輝度向上型コレステリック液晶イーライタでは、駆動電子機器は、例えば、第８，２２８，３０１号特許に記載されているような、先行のブーギーボード（登録商標）イーライタデバイスの駆動電子機器に類似のものが使用される。加えて、この開示の輝度向上型コレステリック液晶イーライタは、先行技術のブーギーボード（登録商標）イーライタデバイス又はブーギーボード（登録商標）シンク（Ｓｙｎｃ）ＴＭイーライタデバイス（図３）と同じ又は類似の構成要素を有するが、セルギャップが小さくなるにつれて反射能が増加する本開示の態様の利点を活かすためにより小さなセルギャップがある。これは、例えば、より小さなスペーサを使用することで容易にできる。加えて、この開示のイーライタの基板の表面は、化学的に処理されずしかも多少なりとも擦られていないが、プレーナ状態及びフォーカルコニック状態は両者ともに安定である。先行のブーギーボード（登録商標）イーライタ及びこの開示の輝度向上型イーライタでは、ポリマ中のコレステリック液晶の分散体のモフォロジ（例えば、ＰＩＰＳ構造）は、開放セル化され、その結果、ポリマピラー及びポリマピラー間にあるコレステリック液晶のドメインがあり、ポリマピラーが１つのドメインから次へと流れることができる。この流れは、例えば、開放セル型ポリマ構造に損傷を与えずにコレステリック液晶が輝線へと流れるという結果をもたらすようにディスプレイに圧力を加えることを可能にする。加えて、この開放セル型構造は、筆記線のはっきりとした線の鋭さを可能にし、スタイラス先端の直径をはるかに超えて大きくなる筆記領域を有する明るいぼんやりとした形を見るように圧力が加えられることがあるコレステリック液晶だけから作られポリマのないディスプレイとは異なる。

輝度向上型コレステリックイーライタでは、図４に示したように、セルギャップが小さくなるにつれて反射能が増加するという関係がある。いくつかの異なるコレステリック液晶イーライタデバイスを製造して測定し、図４を形成した。イーライタＡシリーズに関して、イーライタＡシリーズ内のデバイスについてのすべてがセルギャップを除いて同じであった、５個の異なるデバイスが作られた。イーライタＡシリーズは、１．２２２の官能性を有する。イーライタＢシリーズに関して、イーライタＢシリーズ内のデバイスについてのすべてがセルギャップを除いて同じであった、５個の異なるデバイスが作られた。イーライタＢシリーズは、１．３７４の官能性を有する。イーライタＣシリーズに関して、イーライタＣシリーズ内のデバイスについてのすべてがセルギャップを除いて同じであった、４個の異なるデバイスが作られた。イーライタＣシリーズは、１．３の官能性を有する。すべてのイーライタＡ、イーライタＢ、及びイーライタＣシリーズのデバイスは、セルギャップが小さくなるとともに輝度がより高くなるという関係にしたがう。例えば、この関係は、図４において、基準セルギャップ範囲３０として示した基準セルギャップよりも下で生じることがある。図４では測定した１μｍの増分は、範囲よりももっと正確に基準セルギャップを特定するための増分としては大き過ぎるが、基準セルギャップは、基準セルギャップ範囲３０内に存在することが知られている。基準セルギャップは、セルギャップが大きくなるとともに、セルギャップの関数としての筆記反射率について、勾配が負の勾配から正の勾配になるところであるとこの開示では規定される。この開示では「基準」セルギャップへの言及は、本特許請求の範囲により規定されるように本発明を１つの特定のセルギャップに限定することを意味しない。むしろ、基準セルギャップという用語は、セルギャップの小さいところで思いがけなく高い筆記反射率の状態が生じる変化を記述することを、この開示を読んでいる当業者に示すことが意図されている。基準セルギャップは、本開示の態様を理解するために常に必要であるということではなく、現在特許請求した主題の特徴として常に必要であるということでもない。この点に関して、図４では、セルギャップの関数としての反射率について負の勾配を有する曲線の部分内になるイーライタデバイスは、本開示の輝度向上型コレステリック液晶イーライタの態様を含む。

先行技術、図１を見ると、セルギャップの関数としての反射率に関する勾配は、常に正又はゼロのいずれかである。図４の小さなセルギャップにおける筆記反射率の負の勾配の関係は、先行技術図１からは予測できないことがわかる。図４では、最も高い筆記反射能は、２μｍ以下のところにあるが、０μｍセルは、反射能がないことが知られているので、筆記反射能は、０と２μｍとの間のある点で減少するであろうことが、本発明者らにより理解される。いくつかのコレステリック液晶材料に関して、小さくなるセルギャップで（すなわち、セルギャップの関数としての反射率に関して負の勾配を有する曲線の部分内で）思いもかけぬほど高い筆記反射率の状態が、図４に示したよりも大きなセルギャップで生じることがあることは、理解されるはずである。

この開示のイーライタの筆記反射率の増加は、基準セルギャップ３０の下で見られる（そして、典型的には１μｍと５μｍとの間に生じる）。したがって、セルギャップが基準セルギャップ３０の上になると、コレステリック液晶イーライタデバイスシリーズは、セルギャップが大きくなるにともない比較的平坦な又は増加する反射能を示すはずであるが、一旦基準セルギャップ範囲３０の下になると、より狭いセルギャップであるだけの変更を除いて同じ方法で作られたこの開示のコレステリック液晶イーライタデバイスシリーズは、セルギャップが小さくなるにつれて反射能の増加を示すであろう。上に論じたように、異なる、ポリマに分散されたコレステリック液晶材料は、図４に示されたもの（すなわち、より大きなセルギャップまで広がる上に述べたような負の勾配領域）よりも大きな基準ギャップを有することができる。

より狭いセルギャップになることは、セルギャップよりも大きな粒子によって低い歩留まりという結果になることが予想され望ましくないことが、液晶産業ではよく知られている。本発明者らは、歩留まりが本発明の輝度向上型コレステリック液晶イーライタに関してここで特定した狭いセルギャップにより影響されないことを驚くべきことに見出している。なぜ粒子がこのような小さなセルギャップに対して問題ではないかは、良く理解されていないが、これは、電気的にアドレス指定可能な液晶ディスプレイ産業において典型的に使用されるガラス基板及び純粋な液晶に対し、光学的に透明でフレキシブルなポリマ基板及び（例えば、ＰＩＰＳにより形成された）ポリマ中の液晶の分散体を含め、材料の異なるセットである。

実施例１
輝度向上型イーライタを、先行技術の米国特許第８，２２８，３０１号及び米国特許第８，１３９，０３９号に論証されたような典型的なイーライタコレステリック液晶分散材料及び他のデバイス構成要素を使用して造った。コレステリック液晶イーライタを、２枚の光学的に透明でフレキシブルなポリマ基板及びアクティブ層から構築した。上部基板及び下部基板を、ＰＥＤＯＴ系の導電性ポリマ（ＣＰ）でフラッドコートした（ｆｌｏｏｄ ｃｏａｔｅｄ）５ミルのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作った。下部基板を、ＣＰのない側に黒色吸収体でコートした。アクティブ層は、ポリマ基質中における緑色（５５０ｎｍ）コレステリック液晶の分散体を含む。イーライタのアクティブ層を、重合可能なモノマ、架橋剤、光重合開始剤、非重合可能コレステリック液晶及びスペーサのブレンドから作った。分散体を、圧力が加えられたときにポリマ構造に損傷を与えずに液晶が流れることができる開放セル型コレステリック液晶ポリマ構造へと相分離した。使用した化学的手法（ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）は、米国特許第８，２２８，３０１号のものと同様である。イーライタＡシリーズは、１．２２２の官能性を有する。イーライタＢシリーズは、１．３７４の官能性を有する。図４に示したように２μｍ、３μｍ、４μｍ、６μｍ、及び８μｍを含め、いくつかの異なるスペーサ構成を調査した。セルギャップを、ディスプレイから反射した白色光の干渉スペクトルからのピークを使用して測定した。干渉ピークは、ＰＩＰＳ構造のＣｈＬＣ／ポリマとＣＰ層との間のインデックスミスマッチから創られた。ＣｈＬＣ／ＰＩＰＳ構造のそれぞれの側からの反射は、互いに積極的に干渉して、周期反射率スペクトルを創り出した。干渉パターンのピークの波長を使用して、参考文献、Ｆｉｌｉｐ Ｂｒｕｙｎｅｅｌ；Ｈｅｒｂｅｒｔ Ｄｅ Ｓｍｅｔ；Ｊａｎ Ｖａｎｆｌｅｔｅｒｅｎ及びＡｎｄｒｅ’ Ｖａｎ Ｃａｌｓｔｅｒ、「液晶ディスプレイのセルギャップを測定するための方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｇａｐ ｉｎ ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙｓ）」、Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．４０（２）、２５９〜２６７（Ｆｅｂ ０１、２００１）に示されたようにセルギャップを計算した。

コレステリック液晶イーライタの上には、プレーナテクスチャの筆記反射能を測定するために分光計にとって十分に大きい正方形に色付けするように書かれた。内蔵型鏡面反射部品（ＳＣＩ）を有するｄ／８°ミノルタ分光光度計を使用して、３×３ｃｍ^２反射正方形を創るスタイラスで彩色したディスプレイの一部分の筆記スペクトルを決定した。すべての測定値を、１０°観測器を使用して求めた。

実施例２
いくつかの双安定性コレステリックイーライタを、セルギャップを小さくすることによりイーライタ輝度を増加させる本発明の効果を実証するために製作した。イーライタＣシリーズに関して、図４に示したように２μｍ、３μｍ、４μｍ、及び６μｍを含め、いくつかの異なるスペーサ構成を調査した。上部基板及び下部基板を、ＰＥＤＯＴ系の導電性ポリマ（ＣＰ）でフラッドコートした５ミルのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作った。下部基板を、ＣＰのない側に黒色吸収体でコートした。ライティングタブレットのアクティブ層を、重合可能なモノマ（プレポリマ）及びコレステリック液晶のブレンドから作った。分散体を、圧力が加えられたときにポリマ構造に損傷を与えずに液晶が流れることができる開放セル型コレステリック液晶ポリマ構造へと相分離した。使用した化学的手法は、米国特許第８，１３９，０３９号のものと同様である。イーライタＣシリーズ混合物は、１．３の官能性を有する。

セルギャップを、ディスプレイから反射した白色光の干渉スペクトルからのピークを使用して測定した。干渉ピークは、ＰＩＰＳ構造のＣｈＬＣ／ポリマとＣＰ層との間のインデックスミスマッチから創られた。ＣｈＬＣ／ＰＩＰＳ構造のそれぞれの側からの反射は、互いに積極的に干渉して、周期反射率スペクトルを創り出した。干渉パターンのピークの波長を使用して、参考文献、Ｆｉｌｉｐ Ｂｒｕｙｎｅｅｌ；Ｈｅｒｂｅｒｔ Ｄｅ Ｓｍｅｔ；Ｊａｎ Ｖａｎｆｌｅｔｅｒｅｎ及びＡｎｄｒｅ’ Ｖａｎ Ｃａｌｓｔｅｒ、「液晶ディスプレイのセルギャップを測定するための方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｇａｐ ｉｎ ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙｓ）」、Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．４０（２）、２５９〜２６７（Ｆｅｂ ０１、２００１）に示されたようにセルギャップを計算した。

コレステリック液晶イーライタの上には、プレーナテクスチャの筆記反射能を測定するために分光計にとって十分に大きい正方形に色付けするように書かれた。内蔵型鏡面反射部品（ＳＣＩ）を有するｄ／８°ミノルタ分光光度計を使用して、３×３ｃｍ^２反射正方形を創るスタイラスで彩色したディスプレイの一部分の筆記スペクトルを決定した。すべての測定値を、１０°観測器を使用して求めた。

開示した実施形態の多くの修正形態及び変形形態は、前述の開示に照らして当業者には明らかになるであろう。したがって、別記の特許請求の範囲の範囲内で、本発明は、具体的に示しそして説明してきたものとは別なふうに実行され得ることが理解されるはずである。

Claims (4)

1. 筆記する及び描画するための輝度向上型コレステリック液晶イーライタデバイスを構築する方法であって、
   セルギャップの関数としての反射率のプロットの負の勾配がある状態を特定するために、ポリマに分散されたコレステリック液晶材料の異なるセルギャップでの反射率を評価するステップと、
   前記状態を満足しているセルギャップを選択するステップと、
   前記ポリマに分散されたコレステリック液晶材料と、前記状態を満足している前記セルギャップとを含むように前記輝度向上型コレステリック液晶イーライタデバイスを設計するステップと
   を含み、
   前記反射率が、加えられた圧力に対する前記ポリマに分散されたコレステリック液晶材料の反応として前記圧力が取り除かれた際に生じる、方法。
2. 設計された前記輝度向上型コレステリック液晶イーライタデバイスが、前記状態を満足している前記セルギャップで反射率Ｒを示し、前記反射率ＲがＲ≧１５％であり、前記状態を満足している前記セルギャップの厚さｄが０．５μｍ≦ｄ≦４μｍである、請求項１に記載の方法。
3. 前記状態を満足している前記セルギャップの前記厚さｄがｄ＜３μｍである、請求項２に記載の方法。
4. 前記状態を満足している前記セルギャップの前記厚さｄがｄ≦２．５μｍである、請求項２に記載の方法。

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