説明

フレキシブル表示装置の微構造基板及び微構造基板を備えた表示装置

【課題】少なくとも1巻き、好ましくは2巻き又はより多い巻きに巻き取れる程度の可撓性を有する薄く軽量な表示装置またはこのような表示装置用の基板を提供すること。
【解決手段】 厚さを有する可撓性薄膜と、この可撓性薄膜における微構造アレイとを含むフレキシブル表示装置用の基板である。前記可撓性薄膜は、第1の表面及び第2の表面を備え、当該第2の表面と第1の表面とはこの薄膜の厚さで間隔する。各微構造は、それぞれこの第1の表面からこの可撓性薄膜に貫き込んで形成されたチャンバーを有し、このチャンバーがこの第2の表面に近いところに凹部を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、マイクロ製造に関し、特に、フレキシブル表示装置及び可撓性表示装置に用いられる微構造(microstructure)を有する基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
各種の電子製品の更なるコンパクト化、小型化、軽量化に伴って、消費者は、例えば、軽量且つコンパクトな携帯電話、ノートパソコン又は接触制御式パネル装置(一般に小さいスクリーンを有する)を選択するか、比較的に重く巨大なもの(しかし、大きいスクリーンを有する)を選択するか困る状況によく面する。一部の消費者は、往往にして小型寸法の装置に接続される外部表示装置を使用するように妥協する必要がある。しかしながら、表示装置は、一般に剛性基板(例えば、ガラス又はウェーハ)に形成されており、これらのガラス又はウェーハが重く且つ携帯不便である。一部のより軽く薄い表示装置は、ポリマーに設けられており、小程度の可撓性を有する。一般には、このような可撓性装置は、1巻きに至らないように巻き取ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
従って、少なくとも1巻き、好ましくは2巻き又はより多い巻きに巻き取れる程度の可撓性を有する薄く軽量な表示装置を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明と一致する一例は、フレキシブル表示装置用の基板を提供することができる。この基板は、厚さを有する可撓性薄膜と、この可撓性薄膜における微構造アレイとを含むことができる。この可撓性薄膜は、第1の表面及び第2の表面を備え、この第2の表面とこの第1の表面とはこの薄膜の厚さで間隔する。各微構造は、それぞれこの第1の表面からこの可撓性薄膜に貫き込んで形成されたチャンバーを有し、このチャンバーがこの第2の表面に近いところに凹部を有する。
【0005】
本発明と一致する更に1つの例は、基板を備える表示装置を提供することができる。この基板は、厚さを有し、第1の表面及び第2の表面を備え、この第2の表面とこの第1の表面とはこの厚さで間隔する可撓性薄膜と、この可撓性薄膜における微構造アレイと、を含んでよい。各微構造は、それぞれこの第1の表面からこの可撓性薄膜に貫き込んで形成されたチャンバーを有する。この表示装置は、各微構造に、静電気力によって吸引され、異なる電圧で異なる色を示すことができる少なくとも1層の粉末を更に含むことができる。
【0006】
以下の本発明の詳細例及び添付図面に基づいて本発明のその他の目的、長所及び新しい特徴を述べる。
【0007】
各添付図面を参照しながら閲覧する時に、本発明における以下に開示する要約書及び下文の好ましい例に対する詳しい説明をより好適に理解できる。しかしながら、本発明は、描かれた精確な配置方式及び設備装置に限定されないことを理解すべきである。なお、説明の簡単明瞭上、図面に示す素子は、必ずしも割合に従って描かれたものではないことを理解できる。例えば、明瞭にするために、一部の素子は、その寸法がその他の素子に対してある程度で拡大されたことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の例によるフレキシブル表示装置用の基板の3次元(3D)図である。
【図2A】本発明の更に1つの例による微構造アレイを有する可撓性薄膜の上面模式図である。
【図2B】本発明の更に1つの例による微構造アレイを有する可撓性薄膜の断面模式図である。
【図3】1対のマイクロスタンピング金型の断面模式図である。
【図4】本発明の例によるフレキシブル表示装置用の基板を形成する方法流れ図である。
【図5】本発明の例による可撓性表示装置用の基板の断面模式図である。
【図6】本発明の更に1つの例による可撓性表示装置用の基板の断面模式図である。
【図7】本発明の更に1つの例によるフレキシブル表示装置用の基板の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明について添付図面で説明した例を詳しく参照する。できるだけすべての図面において同じな素子符号で同じ又は類似な部材を示す。
【0010】
本発明は、マイクロ製造技術によって微構造の可撓性薄膜を形成した。具体的には、マイクロ製造技術によって薄く可撓的なポリマー薄膜に微構造を形成し、このポリマー薄膜が、フレキシブル表示装置(1巻き(360°)に巻き取れる)又は可撓性表示装置(少なくとも2巻き(720°)に巻き取れる)の基板に用いることができる部品である。
【0011】
本発明の例によれば、薄膜における第1型の微構造とは、この薄膜の第1の表面からスタンピングしてこの薄膜に入り、この薄膜の開口を貫通しない構造を有するものを指し、且つこの第1の表面の反対表面に著しい突出が形成されない。なお、この微構造は、約100ミクロン(μm、micrometer)〜500μmの範囲にある直径を有してよい。
【0012】
本発明の例によれば、薄膜における第2型の微構造とは、スタンピングしてこの薄膜の開口に入り、且つこの第1の表面の反対表面に突出が形成された構造を有するものを指す。この突出の高さは、この微構造の深さより約等しい又は小さい。
【0013】
図1は、フレキシブル表示装置用の基板100の3D図である。基板100は、可撓性薄膜101と、粘着膜102とを備える。
【0014】
可撓性薄膜101の厚さtは、範囲が97.5〜102.5μmにある。可撓性薄膜101は、その厚さtで間隔する第1の表面Sと第2の表面S(図2Bに示すように)を備える。基板100は、この可撓性薄膜101に微構造アレイ103を更に含む。各微構造103のチャンバー内に、静電気力によって吸引され、異なるレベルの電圧を加える時に異なる色を示す粉末104が充填される。例えば、粉末104は、液晶粉末であってよく、この液晶粉末がメルク社(Merck&Co.,Inc.)から得られる。内部に粉末104が充填された微構造103は、それぞれフレキシブル表示装置の1画素としてよい。
【0015】
図2Aと図2Bは、それぞれ可撓性薄膜101の上面図と断面図である。各微構造103は、それぞれ第1の表面Sから可撓性薄膜101に貫き込んで形成されたチャンバーを有し、このチャンバーは、既定の深さDを有し第2の表面Sに近い凹部103aと、第1の表面Sに近い側壁部分103bとを備える。この側壁部分103bは、第1の表面Sからの既定の深さDを有する。
【0016】
側壁部分103bの深さDは、5〜75μmの間にある。例えば、側壁部分103bの深さDは、必要な可視距離によって決まる。一例において、可視距離が2メートル(2m)と増える毎に、側壁部分103bの深さDは、5μmと増える。例えば、2mの可視距離に対して、側壁部分103bの深さDが約5μmであってよく、20mの可視距離に対して、側壁部分103bの深さDが約50μmであってよい。なお、側壁部分103bの深さDは、表示装置の必要な解像度と輝度によって決めることができる。
【0017】
本発明の例によれば、側壁部分103bの深さDは、約5μmであってよい。装置において粉末104の量が非常に少ないため、発生した輝度が小さい空間、例えば住宅内の一室に適用する。
【0018】
本発明の更に1つの例によれば、側壁部分103bの深さDは、約15μmであってよい。このような表示装置は、多量の粉末104を含み、発生した輝度がやや大きい空間、例えばオフィス空間に適用する。
【0019】
本発明のまた1つの例によれば、側壁部分103bの深さDは、約40μmであってよい。このような基板を備える表示装置は、より大きい密閉空間、例えば式場に適用する輝度を有する。
【0020】
本発明の例によれば、側壁部分103bの深さDは、約75μmであってよい。各微構造103においてそれぞれ大量の粉末104を含有するため、発生した輝度が屋外に使用される表示装置に適用する。
【0021】
凹部103aは、深さDが側壁部分103bの深さDによって決まってよく、第2の表面Sに向かうにつれて徐々に小さくなる比率が側壁部分103bの寸法によって決まってよい。
【0022】
側壁部分103bは、第1の表面Sに平行な断面が円形、楕円形及び多角形のいずれか1つであってよい。側壁部分103bの各箇所におけるこの断面が全て同じであってよい。本発明の一例の微構造103によれば、その側壁部分103bは、90μmの長さlと70μmの幅wの矩形断面を有する。各微構造103の間にはピッチdを有し、このピッチdが15μmであってよい。
【0023】
一方、凹部103aは、円形、楕円形又は多角形の第1の表面Sに平行な断面を有してもよく、これらの断面が第2の表面Sに向かうにつれて徐々に小さくなってよい。凹部103aは、この第1の表面Sに垂直な断面が等辺三角形、二等辺三角形、放物線及び半円のいずれか1つであってよい。
【0024】
本発明による例において、凹部103aは、この第1の表面Sに垂直な断面が二等辺三角形であり、これらの二等辺三角形の2つの等しい角度が45度である。
【0025】
可撓性薄膜101は、この薄膜に90%又はそれ以上に透明度を持たせるポリマーを含む。例えば、このポリマーは、ポリエチレンテレフタラート(PET、polyethylene terephthalate)、ポリカーボネート(PC、polycarobonate)及び光学ポリエチレンナフタレート(OPEN、optical polyethylene naphthalate)のいずれか1つであってよい。
【0026】
OPENの繰り返し化学構造単位は下式である。
【化1】

【0027】
可撓性薄膜101の密度が1立方センチ当たり0.86〜0.98グラム(g/cm)の間にある。可撓性薄膜101は、引張強度が234〜246メガパスカル(MPa、megapascal)の間にあり、引張係数が4.55〜5.04ギガパスカル(GPa、gigapascal)の間にあり、引き裂き強度が697〜899ミリニュートン(mN、millinewton)の間にあるというその他の物理性質を含んでよい。
【0028】
凹部103aは、中心において液晶粉末104の濃度が最高であるため、各微構造の中心において大きく細かい発光強度を提供する。
【0029】
粘着膜102は、ポリマー層102aと、ポリマー層102aに粘着される接着剤102bとを備える。このポリマー層は、内蔵の導電パターン(未図示)を含む。ポリマー層102aは、PET、PC及びOPENのいずれか1つを含んでよく、導電パターンが銅を含んでよい。導電パターンの厚さは、約1ミルであり、約25.4μmに相当する。接着剤102bは、アクリル酸を主とするゲルのようなゲルを含んでよく、10〜15μmの間にある厚さを有してよい。
【0030】
本発明によれば、粉末104が充填された微構造103は、それぞれフレキシブル表示装置の1画素としてよい。なお、ポリマー層102aにおける導電パターンは、微構造103に対して電気アドレッシングを行うことを機能とする。
【0031】
本発明の基板100によれば、高い可撓性を有するフレキシブル表示装置を製造する部材を提供することができる。例えば、基板100で製造したフレキシブル表示装置は、1巻き(360°)に巻き取ることができる。本発明による更に1つの例において、可撓性表示装置は、少なくとも2巻き(720°)に巻き取ることができる。
【0032】
図3は、可撓性薄膜102において微構造103を製造するための1対のマイクロスタンピング金型301、302の断面模式図である。
【0033】
この1対のマイクロスタンピング金型301、302は、上金型301と、下金型302とを備える。上金型301は、複数の突出301aを含み、下金型302は、この上金型301の複数の突出301aに対する複数の微構造302aを含む。金型301、302の大きさ及び突出301aと微構造302aの数量は、薄膜の用途によって変化したり、カスタマイズ化したりできる。
【0034】
本発明の例によれば、金型301、302の大きさは、A4、A3及びA2の紙寸法のいずれか1つであってよく、その寸法がそれぞれ297mm×210mm、420mm×297mm及び594mm×420mmである。本発明の例によれば、下金型302の複数の微構造302aは、上述した可撓性薄膜101の複数の微構造103と同じな構造を有する。
【0035】
図4を参照して本発明の例による基板100の製造方法を述べる。
【0036】
まず、PET、PC及びOPENのいずれか1つを含む1巻きの可撓性薄膜を展開してこの1対のマイクロスタンピング金型301、302の間に置く。この1巻きの可撓性薄膜は、0.75〜0.85g/cmの間にある密度を有する。ステップ401において、この1対のマイクロスタンピング金型301、302で「タッチ」方法によってこの可撓性薄膜をスタンピングする。具体的には、上金型301が可撓性薄膜101をスタンピングして貫通することなく、必要な深さを有する複数の微構造103をスタンピングできるように、上金型301の可撓性薄膜101に対するスタンピング力を制御する。なお、スタンピングプロセスを便利にするために、この上金型301のアレイと対応するこの下金型302のアレイとを用いることができ、このアレイ寸法が薄膜寸法に合わせるように設計されている。
【0037】
ステップ402において、複数の微構造103をスタンピングした後、可撓性薄膜101を反転して、微構造103の開口を下に向かわせて微構造103のチャンバーに充填されるための粉末104が満ちたトレーに面させる。その後、静電場を発生するツールを起動すると、トレー中の粉末104は、静電気力によって上に向かって吸引されて微構造103のチャンバーのそれぞれに充填される。
【0038】
一部の粉末が微構造間の表面に吸着されるので、ステップ403において、粉末10が充填された可撓性薄膜101を超音波振動を発生する1セットのロールの間を通させることによってこれらの粉末を除去する。微構造103間の表面に粘着された多すぎる粉末は、超音波振動によってゆり落とされる。
【0039】
次に、ステップ404において、導電パターンを有する粘着膜102を粉末104が充填された可撓性薄膜101に粘着して、基板100を形成する。基板100を1セットのロールの間を通させることにより、粘着膜102と可撓性薄膜101とを適当に一体に押し付け、基板100の可撓性を確保することができる。
【0040】
図5は、本発明の例による可撓性表示装置用の基板500の断面模式図であり、この可撓性表示装置は、少なくとも2巻き(720°)に巻き取ることができる。基板500は、薄膜101、第1の粘着膜502及び第2の粘着膜505を備える。基板500は、薄膜101に第1型の微構造503のアレイを更に備え、各微構造503がそれぞれ底表面に1層の粉末104を含む。
【0041】
図5における第1の粘着膜502及び第2の粘着膜505は、図1に示す粘着膜102と類似しており、いずれも微構造503に対して電気アドレッシングを行うための導電パターンを含まないことで異なる。
【0042】
基板500は、第2の表面Sに1層のシリコン粉末506を含み、微構造503に対してアドレッシングを行う導電パターンを有しない。この1層のシリコン粉末506は、静電吸着の方式で第2の表面Sに粘着され、第2の粘着膜505によってシールされる。
【0043】
この1層のシリコン粉末506は、太陽エネルギーパネルとすることを機能の1つとする。太陽光中の光子は、この1層のシリコン粉末506に衝突してシリコン粉末506に吸収される。電子は、その原子が衝突されてゆるみ、電位差を発生する。電流は、シリコン粉末506を流れ始めて電位差を取り除き、当該電流の発生した電力が保存されることができる。
【0044】
可撓性表示装置は、粉末104の色変化を制御するために、この1層のシリコン粉末506の発生した電力を制御・収集して微構造503に異なる電圧を提供するための太陽エネルギー電池と集積回路(IC、integrated circuit)を備えることができる。ICと太陽エネルギー電池は、薄膜101と第1の粘着膜502又は第2の粘着膜505との間に位置してよい。可撓性表示装置の合計厚さが200μmより小さい。
【0045】
図6は、本発明の更に1つの例による可撓性表示装置用の基板600の断面模式図であり、この可撓性表示装置は、少なくとも2巻き(720°)に巻き取ることができる。図6に示す基板600と図5に示す基板500は、類似しており、微構造603が凹部を含まないことで異なる。代わりに、微構造603は、平坦な底部を有する。
【0046】
図7は、本発明の更に1つの例によるフレキシブル表示装置用の基板700の断面模式図である。基板700と図6における基板600とは、類似しており、可撓性薄膜101が第2型の微構造703のアレイを含み、微構造703が第2の表面Sからの突出703bを含むことで異なる。なお、微構造703には、粉末104が充填されており、突出703b間に介在する空間には、太陽エネルギーから電力を発生するために、結晶シリコン706が充填されている。
【0047】
本発明の代表的な例を説明する時に、本明細書は、本発明の操作方法及び/又はプロセスを特定なステップ順序に示すことができ、しかし、この方法又はプロセスの範囲が本文で提出した特定なステップ順序に依存しないので、この方法又はプロセスが上述した特定なステップ順序に限定されないべきである。その他のステップ順序も可能であることが当業者に明らかである。よって、本明細書で提出した特定なステップ順序を特許請求の範囲に対する制限と見なすべきではない。なお、本発明の方法及び/又はプロセスに関する特許請求の範囲は、書面で記載したステップ順序による実施だけに限るものでもなく、これらの順序を変更することもでき、且つ本発明の精神及び範囲に含まれることを当業者は理解しやすい。
【0048】
当業者は、上述した各例に対して変化を加えられることが広義の発明的概念から逸脱したわけではないことを理解すべきである。従って。本発明は、本文で開示した特定例に限定されなく、以下に記載の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神及び範囲内に属する修飾を含むことを理解すべきである。
【符号の説明】
【0049】
100…基板
101…可撓性薄膜
102…粘着膜
102a…ポリマー層
102b… 接着剤
103…微構造
103a…凹部
103b…側壁部分
104…粉末
301…マイクロスタンピング金型
301a…突出
302…マイクロスタンピング金型
302a…微構造
500…基板
502…第1の粘着膜
503…微構造
505…第2の粘着膜
506…シリコン粉末
600…基板
603…微構造
700…基板
703…微構造
703b…突出
706…結晶シリコン
d…ピッチ
…深さ
…深さ
l…長さ
…第1の表面
…第2の表面
t…厚さ
w…幅

【特許請求の範囲】
【請求項1】
厚さを有し、第1の表面及び第2の表面を備え、前記第2の表面と前記第1の表面とは前記厚さで間隔する可撓性薄膜と、
各微構造がそれぞれ前記第1の表面から前記可撓性薄膜に貫き込んで当該可撓性薄膜に形成されたチャンバーを有し、前記チャンバーが前記第2の表面に近いところに凹部を有する前記可撓性薄膜における微構造マトリックスと
を含むことを特徴とする、フレキシブル表示装置用の基板。
【請求項2】
第1の表面に近い側壁部分を有し、側壁部分が前記第1の表面から5Nミクロン(μm)の深さを備え、Nが1〜15の自然数であり、また前記側壁部分が円形断面、楕円形断面及び多角形断面のいずれか1つを設けられるチャンバーを有することを特徴とする、請求項1に記載の基板。
【請求項3】
前記側壁部分の前記断面が90μm×70μmの矩形であり、また各矩形の間の距離が15μmであることを特徴とする、請求項2に記載の基板。
【請求項4】
前記凹部は、円形断面、楕円形断面及び多角形断面のいずれか1つを有し、また前記断面が前記第2の表面に向かうにつれて徐々に小さくなる、請求項1に記載の基板。
【請求項5】
各微構造は、それぞれ静電気力によって吸引される粉末を含み、また当該粉末が前記微構造の前記チャンバーにおいて異なる電圧で異なる色を示すことができる、請求項1に記載の基板。
【請求項6】
前記粉末は、液晶粉末を含む、請求項5に記載の基板。
【請求項7】
前記第1の表面は、導電パターンを有する粘着膜に粘着される、請求項1に記載の基板。
【請求項8】
前記粘着膜は、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリカーボネート(PC)及び光学ポリエチレンナフタレート(OPEN)のいずれか1つを含むポリマーコアを有する、請求項7に記載の基板。
【請求項9】
前記可撓性薄膜は、前記薄膜に90%又はそれ以上の透明度を持たせるポリマーを含む、請求項1に記載の基板。
【請求項10】
前記ポリマーは、PET、PC及びOPENのいずれか1つである、請求項9に記載の基板。
【請求項11】
前記可撓性薄膜は、密度が0.86〜0.98g/cmの間にあり、引張強度が234〜246MPaの間にあり、張力伸長率が126〜173%の間にありし、引張係数が4.55〜5.04GPaの間にあり、引裂き強度が697〜899mNの間にあり、厚さが97.5〜102.5ミクロンの間にある、請求項1に記載の基板。
【請求項12】
厚さを有し、第1の表面及び第2の表面を備え、前記第2の表面と前記第1の表面とは前記厚さで間隔する可撓性薄膜と、各微構造がそれぞれ前記第1の表面から前記可撓性薄膜に貫き込んで形成されたチャンバーを有する前記可撓性薄膜における微構造アレイとを含む基板と、
静電気力によって吸引され、異なる電圧で異なる色を示すことができる各微構造に少なくとも1層の粉末と
を含む表示装置。
【請求項13】
前記チャンバーは、前記第2の表面に近いところに凹部を有する、請求項12に記載の表示装置。
【請求項14】
前記チャンバーは、前記第1の表面に近いところに側壁部分を有し、前記側壁部分が前記第1の表面から5Nμmの深さを備え、Nが1〜15の自然数であり、
また前記側壁部分が円形断面、楕円形断面及び多角形断面のいずれか1つを有することを特徴とする、請求項12に記載の表示装置。
【請求項15】
前記粉末は、液晶粉末を含む、請求項12に記載の表示装置。
【請求項16】
前記第2の表面に粘着される1層のシリコン粉末を更に含む、請求項12に記載の表示装置。
【請求項17】
前記第2の表面における複数の突出と、前記複数の突出の間に介在する結晶シリコンと、を更に含む、請求項12に記載の表示装置。
【請求項18】
前記第1の表面に粘着される第1の粘着膜と、前記第2の表面に粘着される第2の粘着膜とを更に含み、当該第1の粘着膜と当該第2の粘着膜がそれぞれPET、PC及びOPENのいずれか1つを含むポリマーコアを有する、請求項12に記載の表示装置。
【請求項19】
前記可撓性薄膜は、前記薄膜に90%又はそれ以上透明度を持たせ、PET、PC及びOPENのいずれか1つであるポリマーを含む、請求項12に記載の表示装置。
【請求項20】
前記可撓性薄膜は、密度が0.86〜0.98g/cmの間にあり、引張強度が234〜246MPaの間にあり、張力伸長率が126〜173%の間にあり、引張係数が4.55〜5.04GPaの間にあり、引き裂き強度が697〜899mNの間にあり、厚さが97.5〜102.5ミクロンの間にある、請求項12に記載の表示装置。

【図2A】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図1】
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【図2B】
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【公開番号】特開2013−41276(P2013−41276A)
【公開日】平成25年2月28日(2013.2.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−176011(P2012−176011)
【出願日】平成24年8月8日(2012.8.8)
【出願人】(512207113)
【Fターム(参考)】