【手続補正書】
【提出日】平成17年1月7日(2005.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適切に規定された寸法、形状およびアスペクト比を有する複数のセルを有して成るＬＣディスプレイであって、該セルには液晶組成物が充填されているＬＣディスプレイ。
【請求項２】
セルは寸法および形状が実質的に均一である請求項１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項３】
セルは非球形状である請求項１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項４】
セルは、約０．０４〜約１００μｍ２の範囲の開口面積を有するマイクロカップから形成されている請求項１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項５】
セルは、約１〜約２５μｍ２の範囲の開口面積を有するマイクロカップから形成されている請求項４に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項６】
セルは、円形、多角形、六角形、長方形または正方形の形状を有する開口部を有するマイクロカップから形成されている請求項１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項７】
セルは、約０．５〜約１０ミクロンの範囲の深さを有する請求項１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項８】
セルは、約２〜約６ミクロンの範囲の深さを有する請求項７に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項９】
セルは、約０．０５〜約２０の範囲の開口対壁割合を有する請求項１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項１０】
セルは、約０．２〜約９の範囲の開口対壁割合を有する請求項９に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項１１】
所定の領域における選択されたセルは、所定の色のゲスト染料を有するＬＣで満たされている請求項１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項１２】
所定の色のゲスト染料を有するＬＣで満たされているセルは、互いに隣接している請求項１１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項１３】
所定の色のゲスト染料を有するＬＣで満たされているセルは、上部で互いに積み重なっている請求項１１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項１４】
ＬＣディスプレイにおいて使用する実質的に均一な寸法および形状の適切に規定されたセルの製造方法であって、
ａ）導体フィルム上に熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の層を被覆する工程、
ｂ）予めパターン形成した雄型を用いて熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の層をエンボス加工する工程、
ｃ）熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の層から型をリリースする工程、
ｄ）熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の層を硬化させる工程、および
ｅ）そのように形成したマイクロカップのアレイをＬＣで満たす工程
を含んで成る方法。
【請求項１５】
該熱硬化物の前駆体は、多価アクリレートまたはメタクリレート、ビニルベンゼン、ビニルシランおよびビニルエーテルを含む多価ビニル、多価エポキシド、多価アリル、ならびに架橋可能な官能基を含むオリゴマーおよびポリマー等から成る群から選択される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の層は、そのガラス転移温度付近またはそれ以上の温度でエンボス加工される請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
ガラス転移温度は、約−７０℃〜約１５０℃の範囲にある請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ガラス転移温度は、約−２０℃〜約１００℃の範囲にある請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
熱硬化物の前駆体の層の硬化は、放射線、熱、湿気による架橋、冷却または溶媒もしくは可塑剤の蒸発によって行なう請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
熱硬化物の前駆体の層の硬化は、ＵＶ、可視光、近赤外線または電子線照射によって行なう請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
予めパターン形成した雄型は、熱可塑性物もしくは熱硬化物の前駆体の層を硬化させる前、間または後に、リリースする請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
ＬＣディスプレイにおいて使用する実質的に均一な寸法および形状の適切に規定されたセルの製造方法であって、
ａ）導体フィルム上に放射線硬化性組成物の層を被覆する工程、
ｂ）放射線硬化性層を画像露光する工程、
ｃ）現像液または溶媒によって非露光領域を除去して、マイクロカップのアレイを顕在化させる工程、および
ｄ）マイクロカップをＬＣで満たす工程
を含んで成る方法。
【請求項２３】
マイクロカップはＬＣおよびゲスト染料で満たされている請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
該放射線硬化性組成物は、多価アクリレートまたはメタクリレート、ビニルベンゼン、ビニルシランおよびビニルエーテルを含む多価ビニル、多価エポキシド、多価アリル、ならびに架橋可能な官能基を含むオリゴマーおよびポリマー等から成る群から選択される材料を含んで成る請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
画像露光は、ＵＶ、可視光、近赤外線または電子線照射によって行なう請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
ＬＣディスプレイにおいて使用する適切に規定されたセルのアレイを製造する方法であって、
ａ）液晶組成物とＬＣより小さい比重を有する熱硬化物または熱可塑性物の前駆体組成物の分散物とによりマイクロカップを充填する工程、ならびに
ｂ）熱硬化物または熱可塑性物の前駆体組成物が相分離してＬＣ上に上澄層を形成する間またはその後に該組成物を硬化させることによって、マイクロカップを封止する工程
を含んで成る方法。
【請求項２７】
液晶組成物はゲスト染料を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
熱硬化物または熱可塑性物の前駆体組成物は、アクリレートまたはメタクリレート、ビニル、多価アクリレートまたはメタクリレート、シアノアクリレート、ビニルベンゼン、ビニルシランおよびビニルエーテルを含む多価ビニル、多価エポキシド、多価イソシアネート、多価アリル、ならびにそれらから誘導されるオリゴマーおよびポリマー等から成る群から選択される材料を含んで成る請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
オリゴマーおよびポリマーは架橋可能な官能基を含むものから誘導される請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
ＬＣディスプレイにおいて使用する適切に規定されたセルを製造する方法であって、
ａ）ＬＣ組成物によりマイクロカップを充填する工程、
ｂ）該ＬＣと少なくとも部分的に非混和性であり、また、該ＬＣより小さい比重を有する熱硬化物または熱可塑性物の前駆体組成物を該ＬＣ充填マイクロカップの上にオーバーコートすることによって、マイクロカップを封止する工程、ならびに
ｃ）該熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物を硬化させる工程
を含んで成る方法。
【請求項３１】
熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物は、該組成物をＬＣに被覆した後で蒸発させる揮発性溶媒または溶媒混合物によって希釈されている請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
オーバーコートした熱硬化物の前駆体組成物を、放射線、熱、湿気、またはオーバーコートとＬＣとの間の界面における界面反応によって硬化させる請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物は、アクリレートまたはメタクリレート、ビニル、多価アクリレートまたはメタクリレート、シアノアクリレート、ビニルベンゼン、ビニルシランおよびビニルエーテルを含む多価ビニル、多価エポキシド、多価イソシアネート、多価アリル、ならびにそれらから誘導されるオリゴマーおよびポリマー等から成る群から選択される材料を含んで成る請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
オリゴマーおよびポリマーは架橋可能な官能基を含むものから誘導される請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
ＬＣディスプレイの製造方法であって、
ａ）導体フィルム上に熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層を初めにコーティングし、その後、雄型によって熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層をエンボス加工するか、あるいは熱硬化物の前駆体層を画像露光して非露光領域を除去することによって、マイクロカップを形成する工程、
ｂ）そのように形成したマイクロカップのアレイをＬＣによって充填する工程、
ｃ）マイクロカップを封止する工程、ならびに
ｄ）好ましくは接着剤層を予めコーティングした第２導体フィルムによって、ＬＣセルの封止したアレイをラミネートする工程
を含んで成る方法。
【請求項３６】
接着剤層を予めコーティングした第２導体フィルムによって、ＬＣセルの封止したアレイをラミネートする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
接着剤層は、熱、湿気または放射線によって硬化可能または架橋可能であり、ラミネートする間またはその後に硬化させる請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
マルチカラーのＬＣディスプレイを製造する方法であって、
ａ）導体フィルム上に熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層を初めにコーティングし、その後、雄型によって熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層をエンボス加工するか、あるいは熱硬化物の前駆体層を画像露光して非露光領域を除去することによって、マイクロカップを形成する工程、
ｂ）そのように形成したマイクロカップのアレイをポジ型フォトレジストの層によってラミネートする工程、
ｃ）ポジ型フォトレジストを画像露光して所定領域においてマイクロカップを選択的に開口する工程、
ｄ）第１カラーのゲスト染料を有するＬＣを開口したマイクロカップに充填する工程、
ｅ）マイクロカップを封止して、第１カラーのゲスト染料を有する閉じたＬＣを形成する工程、
ｆ）必要な場合に、異なる領域において工程ｃ）〜ｅ）を繰り返し、異なる色のＬＣ流体を含むマイクロカップのグループを形成する工程、
ｇ）存在する場合には、残っているポジ型フォトレジストを除去する工程、ならびに
ｈ）接着剤層を予めコーティングした第２透明導体フィルムによって、ＬＣセルの封止したアレイをラミネートする工程
を含んで成る方法。
【請求項３９】
マイクロカップの封止は、ＬＣとＬＣより小さい比重を有する熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物の分散物とによりマイクロカップを充填し、その後、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物が相分離してＬＣ上に上澄層を形成する間、またはその後に該組成物を硬化させることによって行なう請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
マイクロカップの封止は、ＬＣおよびゲスト染料によりマイクロカップを充填することによって行う請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
マイクロカップの封止は、ＬＣとＬＣより小さい比重を有する熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物の分散物とによりマイクロカップを充填し、その後、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物が相分離してＬＣ上に上澄層を形成する間、またはその後に該組成物を硬化させることによって行なう請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
マイクロカップの封止は、ＬＣおよびゲスト染料によりマイクロカップを充填することによって行う請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
充填したマイクロカップの封止は、該ＬＣと少なくとも部分的に非混和性であり、また、該ＬＣより小さい比重を有する熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物を該ＬＣ上にオーバーコートし、その後、該熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物を硬化させることによって行なう請求項３５に記載の方法。
【請求項４４】
充填したマイクロカップの封止は、該ＬＣと少なくとも部分的に非混和性であり、また、該ＬＣより小さい比重を有する熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物を該ＬＣ上にオーバーコートし、その後、該熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物を硬化させることによって行なう請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
接着剤層は、ポジ型フォトレジスト上に予めコーティングされ、マイクロカップのアレイにラミネートされる請求項３５に記載の方法。
【請求項４６】
接着剤層は、ポジ型フォトレジスト上に予めコーティングされ、マイクロカップのアレイにラミネートされる請求項３８に記載の方法。
【請求項４７】
該接着剤は、ポジ型フォトレジストの現像剤によって現像可能である請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
該接着剤は、ポジ型フォトレジストの現像剤によって現像可能である請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
カラーフィルターがディスプレイ上にラミネートまたはコーティングされている請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
該カラーフィルターは赤色、緑色または青色のカラーフィルターである請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
ＬＣがゲスト染料により着色されている請求項１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項５２】
ゲスト染料の色は、減法表色系または加法表色系である請求項５１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項５３】
ディスプレイは液晶組成物が充填されたマイクロカップアレイの２つ以上の層を含んで成る請求項１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項５４】
該ＬＣディスプレイはマルチカラーであり、カラーフィルターがディスプレイ上にラミネートまたはコーティングされている請求項１に記載のＬＣディスプレイ。
【請求項５５】
該カラーフィルターは赤色、緑色または青色のカラーフィルターである請求項５４に記載のＬＣディスプレイ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】改良された透過型または反射型液晶ディスプレイおよびその新規な製造方法
【背景技術】
【０００１】
ａ）発明の分野
本発明は、適切に規定された形状、寸法およびアスペクト比のセルを有して成る液晶ディスプレイに関し、そのようなセルには、液晶が好ましくはゲスト染料と共に充填されている。また、本発明は、そのようなディスプレイの新規な製造方法に関する。
【０００２】
ｂ）背景技術
ポリマー分散液晶（ＰＤＬＰ：Polymer dispersed Liquid Crystal）ディスプレイは通常、互いに対向して配置され、スペーサで隔間された電極付きの２枚の透明板を有する。２枚の板の間にはＰＤＬＣの薄いフィルムが閉じ込められている。ＰＤＬＣフィルムは２００ミクロン以下の厚さであり得るが、通常は２ミクロン〜５０ミクロンの間の厚さを有する。酸素および湿気はいずれも液晶を化学的に攻撃し得、これらを排除するためにセルはハーメチックにシールされる。ＰＤＬＣ技術の詳細な報告はP. S. Drzaicによる書籍「液晶分散物（Liquid Crystal Dispersions）」（１９９５年）に見ることができる。
【０００３】
ＰＤＬＣは典型的にはポリマーバインダー中に分散した低分子量のネマティック液晶のミクロンサイズの小滴から成る。ネマティック小滴は光を強く散乱させ、この物質は白色の不透明または半透明な外観を呈する（「オフ状態」）。２枚の電極間に電圧差を印加すると（「オン状態」）、液晶の常光屈折率（ordinary refractive index）が等方性ポリマーマトリックスの屈折率とほぼ整合するように電界が小滴を配向させて、小滴の散乱力を実質的に減少させ、これにより光を透過させる。このようにして、セルはオン状態では透明または透過性であり、オフ状態では不透明である。
【０００４】
ゲスト−ホストＰＤＬＣディスプレイにおいては、カラーコントラストの高いディスプレイを製造するため、染料、特に多色性または二色性染料がゲストとして液晶に添加される。例えば、棒状構造を有する二色性染料を液晶に添加する場合、染料分子は液晶に対して平行に配向する特性を有するので、対向電極に電界を印加することにより液晶の分子の向きが変化すると染料分子の向きも変化する。この染料は配向方向に依存して着色または非着色状態になるので、２枚の電極に電圧を印加することにより着色状態（「オフ状態」）と無色状態（「オン状態」）との間で切り替えることができる。コントラスト比を向上させるためにゲスト−ホストＰＤＬＣディスプレイにおいて二色性または多色性染料を用いることは当該技術分野において周知である。
【０００５】
ＰＤＬＣディスプレイは透過型および／または反射型であり得る。透過型ＰＤＬＣディスプレイは内部照明源を有する。２枚の電極に電圧を印加することにより光はセルを透過することができる。透過型ＰＤＬＣディスプレイの典型的な例にはＰＤＬＣオーバーヘッドプロジェクタがある。反射型ＰＤＬＣディスプレイは典型的には透過状態において視認可能となる反射性の黒色または着色フィルターを有する。反射型ＰＤＬＣディスプレイはＰＤＡ（携帯情報端末：Personal Digital Assistant）デバイスに見られ得る。透過型ぽよび反射型ＰＤＬＣディスプレイは、偏光器が無いので特に魅力的である。偏光器は光を実質的に低減し、直視型および投影型のディスプレイの双方の輝度を減少させる。また、偏光器がないことはより優れた視野角を提供する。
【０００６】
従来のプロセスにより製造されるＰＤＬＣディスプレイには多くの難点がある。例えば、ポリマー分散液晶は粒子寸法分布が非常に広い小滴を典型的に有し、このため著しいヒステリシス、高駆動電圧、低コントラスト比、望ましくない赤色の滲み（bleedthrough）および低レベルの多重化をもたらす。しかしながら、ＰＤＬＣフィルムのヒステリシスは再現性のあるグレースケールを示すように低くなければならず、デバイスの低電圧駆動および高コントラスト比はほとんどのＰＤＡ用途に対して必須である。ヒステリシスおよび駆動電圧を低減し、多重化レベルを向上させるためのミクロンサイズ範囲の単分散液晶粒子が米国特許第５，８３５，１７４号（Clikemanら）、同第５，９７６，４０５号（Clikemanら）、および同第６，０３７，０５８号（Clikemanら）に教示されている。単分散粒子から作製したＰＤＬＣデバイスのコントラスト比はほとんどの用途に対して低いまま維持される。ＰＤＬＣフィルムの厚さおよび駆動電圧をトレードオフすることなくコントラスト比を向上させるために、ゲスト染料、好ましくは多色性染料または二色性染料が必要である。しかしながら、従来のプロセスでは製造プロセスの間に液晶相中にゲスト染料を高濃度で正確に閉じ込めることはできず、低濃度の染料しか単分散ポリマー粒子中に封入できない。ゲスト染料は粒子の外に残されるものもあり、このためＤｍｉｎ（バックグラウンドの最小光学濃度）の増加および低コントラスト比を招く。
【０００７】
高駆動電圧の要件を緩和し、高コントラスト比および高レベルの多重化を可能にし、また、ヒステリシスを低減するような単分散液晶ドメインを形成することが非常に望ましい。
【発明の要旨】
【０００８】
本発明の第１の要旨は、実質的に均一な形状、寸法およびアスペクト比を有するセルを有して成る液晶（ＬＣ：liquid crystal）ディスプレイに関する。このセルには、ＬＣが好ましくはゲスト染料を有して充填されている。
【０００９】
本発明のもう１つの要旨は、そのようなＬＣディスプレイの新規な製造方法に関する。
【００１０】
本発明の別の要旨は、実質的に均一な形状、寸法およびアスペクト比を有するセルの製造方法に関する。このセルは、好ましくはゲスト染料を有するＬＣを閉じ込め、本発明に基づいて製造されるマイクロカップ（microcup）から形成される。要約すれば、そのマイクロカップの製造方法は、予めパターンを設けた雄型によって導体（または導電性）フィルム上にコーティングした熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層をエンボス加工すること、その後、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層が放射線、冷却、溶媒蒸発または他の手段によって硬化する前、その間、またはその後、型をリリースすることを含む。別法では、放射線硬化性層をコーティングした導体フィルムを画像露光（またはイメージ通りに曝露、imagewise exposure）し、その後、露光領域が硬くなってから非露光領域を除去することによってマイクロカップを形成することができる。
【００１１】
実質的に単分散の寸法および形状を有する、耐溶剤性を有する、熱機械的に安定なマイクロカップを上述のいずれかの方法で形成することができる。ほとんどのディスプレイ用のマイクロカップの寸法はサブミクロン〜１０ミクロン、より好ましくは０．５ミクロン〜５ミクロンの範囲にある。形状は、液晶とマイクロカップとの間の界面の全面積をより大きくする形状が好ましいが、任意の形状であってよい。次に、マイクロカップに好ましくはゲスト染料を有するＬＣを充填し、シール（または封止）する。
【００１２】
本発明の更にもう１つの要旨は、ＬＣが好ましくはゲスト染料を有して充填されたマイクロカップを封止（またはシール）することに関する。この封止は、種々の方法で実施できる。充填工程前に、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体を含む封止（またはシーラント）組成物をＬＣ相中に分散することにより実施するのが好ましい。封止組成物は、ＬＣと非混和性であり、ＬＣより小さい比重を有する。充填後、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体相が分離してＬＣの上部に上澄層（または浮上層）を形成する。この場合、マイクロカップのシールは、溶媒蒸発、界面反応、湿気（または水分）、熱または放射線によって前駆体層を硬化させることによって実施するのが好都合である。紫外線照射はマイクロカップをシールする好ましい方法であるが、上述の硬化機構の２またはそれ以上を組み合わせて使用でき、シールの処理量を増やすことができる。別法では、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体を含む封止組成物によりＬＣの上を覆う（またはオーバーコート）することによってシールを実施することができる。封止組成物に用いる溶媒は重要である。これはＬＣと非混和性であり、ＬＣより小さい比重を有することが好ましい。また、良好な均一コーティングを確保するには封止組成物の表面張力および粘度を調節することも重要である。その後、溶媒蒸発、界面反応、湿気（または水分）、熱、放射線またはこれらの硬化機構の組み合わせによって封止組成物を硬化させることによってシールを実施する。これらのシール方法もまた本発明の特有な特徴である。
【００１３】
本発明の更にもう１つの要旨は、ＬＣディスプレイのヒステリシスが無いことに関する。本発明のＬＣディスプレイは液晶および好ましくはゲスト染料が充填された実質的に単分散のマイクロカップから成る。カップの等方的な屈折率がＬＣの常光屈折率と整合するようにマイクロカップの組成を最適化する。従来のＰＤＬＣディスプレイと同様に、本発明のＬＣディスプレイは電界の存在しない場合に光を強く散乱させる（「オフ状態」）。２枚の電極間に電圧差を印加すると、電界によりＬＣが配向し、散乱力が実質的に減少して、光が「オン状態」を透過することができる。しかしながら、本発明のＬＣディスプレイは、従来のＰＤＬＣディスプレイとは異なり、はるかに小さな電圧で光学的に最も透明な状態に達し、印加電圧を除くと、望ましくないヒステリシス無しに、元の「オフ」状態に戻る。本発明のディスプレイの低駆動電圧、速い応答時間およびヒステリシスが無いことは、低消費電力、再現性のあるグレースケールおよびビデオレートが高く求められる高品質ディスプレイ用途に対して重要である。
【００１４】
本発明の更にもう１つの要旨は、マイクロカップの層のスタック（または積み重なった物もしくは積層体）を含むＬＣディスプレイの製造に関する。このプロセスの工程は、上述のいずれかの方法によって導電性基板の上に第１のマイクロカップの層を形成すること、マイクロカップにＬＣ組成物を充填すること、封止すること、および接着剤層を予めコーティングした第２の導電性基板によって、封止したマイクロカップを最後にラミネート（または積層）することを含む。接着剤はホットメルト、熱硬化性、湿気硬化性または放射線硬化性接着剤であってよい。特に関心があることに、紫外線硬化性接着剤を本発明において使用する。コントラスト比を向上させるため、マイクロカップアレイの層を２つ以上用いてよい。このプロセスの工程は、マイクロカップを形成すること、ＬＣ組成物を充填すること、封止すること、マイクロカップを形成する組成物の第２の層によって、封止したマイクロカップアレイをオーバーコーティングまたはラミネートすること、上述のいずれかの方法、好ましくはエンボス加工方法によって第２のマイクロカップアレイを形成すること、マイクロカップの充填工程および封止工程を何度か繰り返すこと、マイクロカップを形成する組成物のもう１つの層によって、封止したマイクロカップアレイをオーバーコーティングまたはラミネートすること、および接着剤層を予めコーティングした第２の導電性基板によって、マイクロカップの層のスタックを最後にラミネートすることを含む。
【００１５】
本発明の更にもう１つの要旨は、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）カラーフィルターおよび好ましくはブラックマトリックスを予めコーティングした導電性基板を用いることによって、フルカラーの反射型ＬＣディスプレイを製造する方法に関する。別法では、フルカラーディスプレイは、ポジ型（またはポジとして作用する）フォトレジストの層と予め形成したマイクロカップを積層し、ポジのフォトレジストを画像露光することによってある数のマイクロカップを選択的に開口し、その後、レジストを現像し、開いたマイクロカップに第１のカラーのゲスト染料（好ましくは二色性染料）を有するＬＣ組成物を充填し、上述のシールプロセスによって充填したマイクロカップをシールすることによって製造できる。これらの工程を繰り返して、第２および第３のカラーのゲスト染料を有するＬＣ組成物が充填されてシールされたマイクロカップを形成することができる。コントラスト比および彩度を改善するためにブラックバックグラウンドを用いてよい。
【００１６】
上述のこれらのマルチステップ・プロセスは、ロールからロールへと連続的または半連続的に実施できる。従って、これらのプロセスは、大量に低コストで製造する場合に特に適当である。また、これらのプロセスは、大量生産の他のプロセスと比較して、効率的であり、低コストである。本発明に基づいて製造されるＬＣディスプレイは、環境、特に湿度および温度に対して敏感ではない。ディスプレイは非常に薄く、フレキシブルであり、耐久性であり、取り扱いが容易であり、フォーマットに対して融通がきき得る。本発明に基づいて製造されるＬＣディスプレイは、好ましいアスペクト比および実質的に単分散の形状および寸法のセルを有するので、本発明に基づいて製造されるディスプレイは、望ましくないヒステリシスが存在しないことにより、低消費電力、速い応答時間、高レベルの多重化、高コントラスト比および再現性のあるグレースケール表示などの多くの望ましい特性を示す。
【発明の詳細な説明】
【００１７】
定義
本明細書において、全ての技術的な用語は、特に断らない限り、それらが一般的に使用されているように、また、当該分野の当業者に理解されるように、従来から用いられている定義に基づいて使用する。
【００１８】
用語「マイクロカップ(microcup)」は、マイクロエンボス加工または画像露光により形成されるカップ状の窪み（または凹部、indentation）である。
用語「セル」は、本発明に関連して、シールされたマイクロカップから形成される単一のユニットを意味することを意図する。セルには、好ましくはゲスト染料を有する液晶が充填されている。
用語「適切に規定された」は、マイクロカップまたはセルについて記載する場合、マイクロカップまたはセルが、製造プロセスの特定のパラメーターに基づいて予め決められる明確な形状、寸法およびアスペクト比を有することを意味することを意図する。
用語「単分散」は、マイクロカップまたはセルについて記載する場合、マイクロカップまたはセルが、例えば直径、長さ、幅および高さなどの寸法について狭い分布を有することを意味することを意図する。
用語「アスペクト比」は、ＰＤＬＣディスプレイの分野では一般的に知られた用語である。本願においては、マイクロカップの長さまたは幅に対する深さの比である。
【００１９】
好ましい態様
図１ａに示すように、典型的なＰＤＬＣディスプレイには、少なくとも一方（１０）は透明な（または透過性の）２枚の電極板（１０、１１）、および等方性ポリマーマトリックス中で分散した液晶ドメインの層が含まれる。また、図１ａは、電圧（１３）を２枚の電極板（１０、１１）に印加していない場合に液晶分子の方向がランダムなことを示す。よって、入射光（１４）はランダムな向きの液晶分子によって散乱する（１５）。
【００２０】
図１ｂは、電圧（１３）を２枚の電極板に印加した場合に液晶分子が所定の方向に向いていることを示す。よって、液晶の常光屈折率はポリマーマトリックス（１２）の等方性の屈折率と整合するので、入射光（１６）は透過する（１７）。
【００２１】
本発明のモノクロ液晶ディスプレイは、図１ｃに概略的に示すように、２枚の電極（１０、１１）間に閉じ込められ、適切に規定されたセル（１８）を含む。このセル（１８）は実質的に均一な形状および寸法を有し、ＬＣ組成物で充たされている。観者側にある電極は透明であり、２枚の電極の少なくとも一方はパターン形成されている。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）などの三原色フィルターを用いる場合（図１ｄ）、全範囲の色（フルカラー）を得ることができる。
【００２２】
別法では、本発明のフルカラーディスプレイは、Ｒ、ＧおよびＢのゲスト染料、好ましくはそれぞれ二色性染料を含むＬＣ組成物を、適切に規定せされたセル（１、２および３）に充填することによって得てよい。例えば、セル（１）は赤色ゲスト染料を有するＬＣで充填し、隣のセル（２）は緑色ゲスト染料を有するＬＣで充填し、および、隣のセル（３）は青色ゲスト染料を有するＬＣで充填する。ＬＣを含有するセルの層の数は２以上であってよい（図１ｅ）。
【００２３】
このようなＬＣディスプレイの製造方法にはいくつかの局面がある。
【００２４】
Ｉ．マイクロカップの製造
（ａ）雄型の製造
雄型は、フォトレジスト・プロセスおよびその後のエッチングまたは電気メッキによって製造できる。雄型の製造の代表的な例を図２ａ〜２ｄに示す。電気メッキを用いて（図２ａ）、ガラスベース（２０）にクロムインコネルのようなシード・メタルの薄い層（２１）（典型的には３０００オングストローム）をスパッタ形成する。次に、フォトレジストの層（２２）により被覆して、ＵＶに曝露する。マスク（２４）をＵＶとフォトレジストの層（２２）との間に配置する。フォトレジストの露光領域は硬化状態となる。次に、非露光領域を適当な溶媒によって洗浄して除去する。残った硬化フォトレジストを乾燥し、シード・メタルの薄層を再びスパッタ形成する。このようにして電鋳用のマスター（図２ｂ）が完成する。電鋳用の典型的な材料はニッケル・コバルト（２３）である。別法では、マスターは、「コンティニュアス・マニュファクチャリング・オブ・シン・カバー・シート・オプティカル・メディア（Continuous manufacturing of thin cover sheet optical media）」（SPIE Proc.）第１６６３巻、第３２４頁（１９９２年）に記載されているように無電解ニッケル付着またはニッケルスルファメート電鋳によってニッケルにより形成してよい。型（図２ｄ）のフロア（底部分）は典型的には１〜５ミクロンである。マスターは、ｅ（電子）−ビーム・ライティング、ドライ・エッチング、ケミカル・エッチング、レーザー・ライティングまたはレーザー・インタフェアランス（laser interference）（例えば「リプリケーション・テクニクス・フォー・マイクロ−オプティックス（Replication techniques for micro-optics）」（SPIE Proc.）第３０９９巻、第７６−８２頁（１９９７年）に記載されているようなもの）を含む他のマイクロエンジニアリング技術を用いて形成することもできる。別法では、型は、プラスチック、セラミックまたは金属を用いるフォトマシニング（photomachining、光学的加工）によって形成できる。
【００２５】
（ｂ）エンボス加工によるマイクロカップの製造
この処理工程を図３ａおよび図３ｂに示す。雄型（３０）は、ウェブ（３４）の上方（図３ａ）または下方（図３ｂ）に配置してよい。透明の導電性基材は、ガラスプレートまたはプラスチック基材上に透明の導体フィルム（３１）を形成することによって作製する。そして、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体（３２）の層を導体フィルム上に被覆する。ローラー、プレートまたはベルトの形態の雄型により、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層のガラス転移温度より高い温度にて熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層をエンボス加工する。
【００２６】
マイクロカップ（３３）の製造に用いる熱可塑性物または熱硬化物の前駆体（３２）は、多官能性のアクリレートまたはメタクリレート、ビニルエーテル、エポキシドおよびそのオリゴマー、ポリマー等であってよい。多官能性アクリレートおよびそのオリゴマーが最も好ましい。多官能性エポキシドおよび多官能性アクリレートの組み合わせも非常に有用であり、望ましい物理的−機械的性質を達成できる。エンボス加工したマイクロカップの耐屈曲性を向上させるために、可撓性を付与する架橋可能オリゴマー、例えばウレタンアクリレートまたはポリエステルアクリレートも通常加える。この組成物は、ポリマー、オリゴマー、モノマーおよび添加剤を含んでよく、あるいはオリゴマー、モノマーおよび添加剤のみを含んでよい。この種の材料のガラス転移温度（またはＴｇ）は、通常、約−７０℃〜約１５０℃、好ましくは約−２０℃〜約５０℃の範囲にある。マイクロエンボス加工処理は、典型的にはＴｇより高い温度で実施する。加熱した雄型または型を押し付ける加熱したハウジング基材を使用して、マイクロエンボス加工の温度および圧力を制御することができる。
【００２７】
図３ａおよび図３ｂに示すように、前駆体層が硬化してマイクロカップ（３３）のアレイを生じる間、またはその後、型を離す（またはリリースする）。前駆体層の硬化は、冷却、放射線、熱または湿気による架橋によって行うことができる。熱硬化物の前駆体の硬化をＵＶ照射によって実施する場合、２つの図面に示すように、ウェブ（３４）の下方からまたは上方から透明導体フィルムにＵＶを照射してよい。別法では、型の内部にＵＶランプを配置してよい。この場合、型は予めパターン形成した雄型を通して熱硬化物の前駆体層にＵＶ光を照射できるように透明である必要がある。
【００２８】
図４ａおよび４ｂはマイクロエンボス加工によって製造した２種のマイクロカップアレイのＳＥＭ写真を示す。
【００２９】
（ｃ）画像露光によるマイクロカップの製造
別法では、導体フィルム（５２）上に被覆した放射線硬化性材料（５１）をＵＶまたは他の形態の放射線にマスク（５０）を介して画像露光する（図５ａ）ことにより、マイクロカップを形成できる。導体フィルム（５２）は、プラスチック基材（５３）上に存在する。
【００３０】
ロール・トゥ・ロール・プロセスの場合、フォトマスクをウェブと同調させてウェブと同じスピードで移動させてよい。図５ａのフォトマスク（５０）において、暗い方形部（５４）は、不透明な領域を示し、暗い方形部の間の空間（５５）は、光が通過する領域を示す。ＵＶは光が通過する領域（５５）を通って放射線硬化性材料に達する。露光した領域は硬化し、その後、露光されない領域（マスクの不透明な領域により保護されている）は、適当な溶媒または現像液により除去してマイクロカップ（５６）を形成する。溶媒または現像液は、放射線硬化性材料を溶解または分散させるために一般的に使用されているもの、例えばメチルエチルケトン、トルエン、アセトン、イソプロパノール等から選択される。
【００３１】
図５ｂおよび図５ｃは、画像露光によりマイクロカップを形成する２つの他のオプションを示す。これらの２つの図面における特徴は、図５ａと本質的に同じであり、対応する部分は、同じ番号を付している。図５ｂにおいて、使用する導体フィルム（５２）は、不透明であり、予めパターン形成されている。この場合、フォトマスクとして機能する導体パターンを介して放射線感応性材料を画像露光することが有利で有り得る。その後、ＵＶ照射後に非露光領域を除去することによってマイクロカップ（５６）を形成できる。図５ｃにおいて、導体フィルム（５２）は、不透明であり、ラインのパターンが形成されている。第１のフォトマスクとして作用する導体ラインパターン（５２）を介して放射線硬化性材料をその底部から露光する。導体ラインに対して垂直なラインパターンを有する第２のフォトマスク（５０）を介して他方側から第２の露光を実施する。その後、非露光領域を溶媒または現像液により除去すると、マイクロカップ（５６）が現れる。
【００３２】
一般的に、マイクロカップ（５６）は液晶ドメインの光散乱効果を最大限にするようにいずれの形態であってもよい。１つのシステムにおいて、マイクロカップは、実質的に一様な寸法および形状である。しかしながら、異なる形状および寸法を有するマイクロカップを異なる色に対して用いてもよい。例えば、赤色のゲスト染料を有するＬＣを充填したマイクロカップは、緑色のマイクロカップまたは青色のマイクロカップと異なる形状および寸法を有してよい。更に、ピクセルは、異なる色の異なる数のマイクロカップから成ってよい。また、ピクセルは、幾つかの小さい緑色マイクロカップ、幾つかの大きい赤色マイクロカップおよび幾つかの小さい青色マイクロカップから成ってもよい。３つの色に対して同じ形状および数とする必要は必ずしもない。図６ａ〜６ｆは本発明において使用され得るマイクロカップパターンの６つの例を示す。
【００３３】
マイクロカップの開口部は、円形（または丸い形状）、正方形、矩形、六角形または他のいずれかの形状であってよい。開口部の間の仕切領域は、望ましい機械的性質を維持しながらも、大きい彩度およびコントラスト比を達成するために小さく維持することが好ましい。
【００３４】
本発明のＬＣディスプレイの場合、各々の個々のマイクロカップのディメンションは、約０．０４〜約１００μｍ２、好ましくは約０．６μｍ２〜約３６μｍ２の範囲であり得る。マイクロカップの深さは、約１〜約１０ミクロン、好ましくは約２〜約６ミクロンの範囲である。開口部の壁に対する割合は、約０．０５〜約２０、好ましくは約０．２〜約１０の範囲内にある。開口部の距離は、開口部のエッジからエッジまでで通常は約０．５〜約６ミクロン、好ましくは約１〜約４ミクロンである。
【００３５】
II．液晶、二色性染料およびそれらの混合物
以上のようにして製造したマイクロカップのアレイに液晶を、通常はコーティング法によって充填する。ディスプレイにモノクロの色を付与し、また、コントラストを増大させるため、液晶は二色性染料も含み得る。
【００３６】
本発明において使用され得る液晶材料は当該技術分野において周知である。本発明において使用され得る液晶材料の例には、Ｅ７、ＴＬ２０５、ＴＬ２１３、ＢＬ００６およびＢＬ０３７（イー・メルク社（E. Merck Co.）製、ドイツ）があるが、これに限定されない。また、他の液晶材料も米国特許第５，８３５，１７４号（Clikemanら）に列挙されている。また、コレステリック液晶も同じ用途に使用してよい。
【００３７】
本発明において液晶は好ましくはゲスト染料を含む。本発明のゲスト染料は二色性であり、当該技術分野において周知である。米国特許第５，５８９，１００号を参照でき、これには、アリールアゾまたはポリ（アリールアゾ）二色性染料を液晶と一緒に使用できることが述べられており、また、本発明に適する他の二色性染料が列挙されている。
【００３８】
染料を混ぜることによって、着色するだけでなく、いくつかのディスプレイ用途においてコントラストを実質的に向上させることもできる。適切には、染料は高い配向パラメータおよびホスト液晶材料中での適当な溶解度を有していなければならない。高い配向パラメータは、液晶ホスト材料の分子の形状と同様、分子長さ対幅の割合の大きな細長い形状を有する染料によって助長される。ゲスト染料を有するＬＣは、例えば高コントラスト、高消光度ならびに化学的および光化学的安定性などの良好な視野特性を提供するであろう。本発明において使用する高い二色比を有する二色性染料の例にはブルーＡＢ２、レッドＡＲ１およびイェローＡＧ１（フンクチオンフルイド社（Funktionfluid GmbH）製、ドイツ）ならびにＳＩ−４８６（黄色）、ＳＩ４２６（赤色）、Ｍ４８３（青色）、Ｓ３４４（黒色）、Ｓ４２８（黒色）およびＳ７（黒色）（三井東圧社製）がある。
【００３９】
また、ノニオン性アゾおよびアントラキノン染料も有用である。有用な染料の例には次のものが含まれるが、それらに限定されるものではない：オイル・レッド（Oil Red）ＥＧＮ、スーダン・レッド（Sudan Red）、スーダン・ブルー（Sudan Blue）、オイル・ブルー（Oil Blue）、マクロレックス・ブルー（Macrolex Blue）、ソルベント・ブルー（Solvent Blue）３５、ピラム・スピリット・ブラック（Pylam Sprit Black）およびファスト・スピリット・ブラック（Fast Spirit Black）（ピラム・プロダクツ（Pylam Products）社（アリゾナ）製）、スーダン・ブラック（Sudan Black）Ｂ（アルドリッチ（Aldrich）製）、サーモプラスチック・ブラック（Thermoplastic Black）Ｘ−７０（バスフ（BASF）製）、アントロキノン・ブルー（anthroquinone blue）、アントロキノン・イェロー（anthroquinone yellow）１１４、アントロキノン・レッド（anthroquinone red）１１１、１３５、アントロキノン・グリーン（anthroquinone green）２８（アルドリッチ製）。いずれにせよ、染料または色素は化学的に安定でなければならず、マイクロカップ材料中において低い溶解度を有する必要がある。液晶または染料は、どのような場合もマイクロカップを攻撃してはならない。
【００４０】
III．マイクロカップのシーリング
マイクロカップのシーリング（または封止）は、幾つかの方法で実施できる。好ましい方法は、ＵＶ硬化性封止組成物をＬＣ組成物中に分散させる方法である。ＵＶ硬化性組成物はＬＣと非混和性であり、ＬＣより小さい比重を有する。ＵＶ硬化性組成物およびＬＣ組成物をインラインミキサーで十分にブレンドして、精密なコーティング機構、例えばマイラド・バー（Myrad bar）、グラビア印刷、ドクター・ブレード、スロット・コーティングまたはスリット・コーティングによってマイクロカップ上に直ちに被覆する。揮発性溶媒を使用して粘度およびコーティングの被覆率（coverage）を制御し、ＬＣ相からの封止剤相の分離を容易にしてよい。ワイパーブレードまたは同様のデバイスを用いて過剰の流体を掻きとって除去してよい。このようにして充填したマイクロカップを乾燥すると、ＵＶ硬化性組成物はＬＣの上部に浮かんでくる。それが上に浮かんでくる間またはその後、上澄部のＵＶ硬化性層を硬化することによってマイクロカップを封止できる。ＵＶまたは他の形態の放射線、例えば可視光、ＩＲおよび電子線ビームを使用して硬化してマイクロカップをシールしてもよい。別法では、熱または湿気硬化性封止組成物を用いる場合には、熱または湿気あるいはそれらの組合せを利用して硬化してマイクロカップをシールしてもよい。
【００４１】
界面活性剤を使用して、マイクロカップ壁への封止剤の付着およびＬＣとシーリング物質との間の界面における濡れを改善することができる。有用な界面活性剤には、ＦＣ界面活性剤（３Ｍ社製）、ゾニル(Zonyl)フルオロ界面活性剤（デュポン製）、フルオロアクリレート、フルオロメタクリレート、フッ素置換長鎖アルコール、パーフルオロ置換長鎖カルボン酸およびそれらの誘導体、ならびにシルウェット（Silwet）界面活性剤（ＯＳｉ製）が含まれる。
【００４２】
別法では、ＬＣおよび封止組成物をマイクロカップ内に順に被覆してもよい。従って、マイクロカップのシーリングは、放射線、熱、湿気または界面反応によって硬化する熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物の薄層をオーバーコートし、充填したマイクロカップの表面で硬化することによって行うことができる。界面重合およびその後のＵＶ硬化は、シーリング方法に非常に有用である。ＬＣ層とオーバーコートとの間の混合は、界面重合によって界面に薄いバリヤー層を形成することによって相当抑制できる。その後、好ましくはＵＶ照射による、後硬化工程によってシーリングが完了する。混合を更に減らすために、オーバーコートの比重がＬＣの比重より小さいことが非常に望ましい。揮発性有機溶媒を使用して、コーティングの粘度および厚さを調節することができる。揮発性溶媒をオーバーコートにて使用する場合、揮発性溶媒はＬＣまたは染料と非混和性であり、ＬＣ相の比重より小さい比重を有することが好ましい。使用する染料が封止剤層において少なくとも部分的に溶解する場合、２段階オーバーコートプロセスが特に有用である。封止剤層とＬＣ層との間の混合を更に減らすために、封止剤層のオーバーコーティングの前に、充填したマイクロカップアレイを冷却してよい。
【００４３】
別法では、充填したマイクロカップのシーリングは、接着剤層をリリース基板から充填したマイクロカップに転写ラミネートし、好ましくはその後、熱、放射線によってまたは単に溶媒蒸発によって接着剤層を硬化させ、リリース基板を最後に剥離することによって行うことができる。転写ラミネートプロセスによるシーリングにおいても、充填したマイクロカップを冷却することは有用である。
【００４４】
IV．モノクロＬＣディスプレイの製造
このプロセスを図７に示すようなフローダイアグラムによって説明する。同じ色の組成物のゲスト染料を含むＬＣによって全てのマイクロカップを充填する。このプロセスは、以下の工程を含んで成る連続的なロール・トゥ・ロール・プロセスとすることができる：
１．透明導体フィルム（７１）上に適宜溶媒を含む熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の層（７０）をコートする。溶媒は存在する場合には容易に蒸発する。
２．予めパターン形成した雄型（７２）によって、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層のガラス転移温度より高い温度にて熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層をエンボス加工する。
３．熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層を適当な手段によって硬化する好ましくはその間またはその後、その層から型を離す。
４．ＬＣと非相溶性であり、ＬＣ相より小さい比重を有する熱硬化物の前駆体を含むＬＣ組成物（７４）を上述のように形成したマイクロカップ（７３）のアレイに充填する。
５．熱硬化物の前駆体が分離してＬＣ相の上部に上澄相を形成する間またはその後、好ましくは溶媒蒸発、ＵＶ（７５）のような放射線によって、または熱もしくは湿気によって、熱硬化物の前駆体を硬化させることによってマイクロカップをシールし、そのようにして、ＬＣおよび好ましくはゲスト染料を含む閉じたＬＣセルを形成する。
６．感圧接着剤、ホットメルト接着剤、熱、湿気または放射線硬化性接着剤であってよい接着剤層（７７）を予め被覆した第２導体フィルム（７６）によってＬＣセルのシールしたアレイをラミネートする。
【００４５】
ラミネートの接着剤は、熱によって、または、上部の導体フィルムが放射線に対して透明である場合には、それを介してＵＶ（７８）のような放射線によって硬化させてよい。ラミネートしたプロダクトをデバイスの組立てに適当な寸法に切断してよい（７９）。
【００４６】
上述のマイクロカップの形成は、熱硬化性物の前駆体（より詳細には放射線硬化性組成物）を被覆した導体フィルムを画像露光し、その後、非露光領域を適当な溶媒によって除去する別の方法によって置換するのが好都合である場合がある。別法では、マイクロカップのシールは、上述のオーバーコートまたは転写ラミネートプロセスにより、その後、充填したマイクロカップの表面で封止剤を硬化させることによって行ってもよい。
【００４７】
コントラスト比を改善するために、マイクロカップアレイのより多くの層を用いることができる（図１ｃ）。よって、充填したマイクロカップの上で封止剤層を硬化させた後（工程５）、シールしたマイクロカップアレイの上に、マイクロカップを形成する組成物の別の層をコートする。適当なコントラスト比が得られるまで工程２〜５を何度か繰り返す。その後、多層マイクロカップスタック（または積層体）を第２の導体層でラミネートし、ディスプレイの組立てに適当な寸法に切断する。２つの導体フィルムの少なくとも一方を予めパターン形成することに留意するのが重要である。また、少なくとも観者側にある導体フィルムは透明である。
【００４８】
Ｖ．マルチカラーＬＣディスプレイの製造
本発明のマルチカラーＬＣディスプレイは、前節にて製造したモノクロディスプレイの下方に位置する（Ｒ、Ｇ、Ｂ）カラーフィルターおよびブラックマトリックスを用いることによって製造できる（図１ｄ）。あるいは、本発明のフルカラーディスプレイは、異なる色のゲスト染料を含むＬＣをマイクロカップに充填することによって製造できる（図１ｅ）。このようなカラーディスプレイには、モノクロディスプレイの製造にて説明したプロセスに加えて追加の工程が必要である。これらの追加の工程には次のものが含まれる：
（１）除去可能支持体、例えばＰＥＴ−４８５１（セント−ゴベイン（Saint-Gobain）製、マサチューセッツ州ウスター）、ノボラックポジフォトレジスト、例えばマイクロポジット（Microposit）Ｓ１８１８（シップレイ（Shipley）製）およびアルカリ現像可能な（alkali-developable）接着剤層、例えばナコー（Nacor）７２−８６８５（ナショナル・スターチ（National Starch）製）およびカーボセット（Carboset）５１５（ＢＦグッドリッチ（Goodrich）製）の混合物から少なくとも成るポジ型ドライフィルムフォトレジストを、既に形成したマイクロカップに積層すること、
（２）フォトレジストの画像露光によって、ある数のマイクロカップを選択的に開口し、除去可能支持体フィルムを除去し、現像液、例えば希釈したマイクロポジット３５１現像液（シップレイ製）によってポジ型フォトレジストを現像すること、
（３）第１原色のゲスト染料を有するＬＣを開いたカップに充填すること、および
（４）モノクロディスプレイの製造にて説明したように、充填したマイクロカップをシールすること。
これらの追加の工程を繰り返して第２および第３の原色のＬＣを充填したマイクロカップを形成する。
【００４９】
より詳しくは、マルチカラーＬＣディスプレイは、図８に示すような工程に基づいて製造できる：
１．導体フィルム（８１）上に熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の層（８０）を被覆する。
２．予めパターン形成した雄型（図示せず）によって熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層のガラス転移温度より高い温度にてその層をエンボス加工する。
３．好ましくは、溶媒蒸発、冷却あるいは放射線、熱または湿気による架橋によって熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層が硬化する間、またはその後、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層から型を外す。
４．少なくともポジ型フォトレジスト（８４）および除去可能プラスチックカバーシート（図示せず）を有して成るポジ型ドライフィルムフォトレジストをそのように形成したマイクロカップ（８２）のアレイに積層する。マイクロカップとレジストとの間の付着を改善するため、ポジ型ドライフィルムフォトレジストは接着剤層（８３）を含んでいてよい。
５．ＵＶ、可視光、または他の放射線によってポジ型フォトレジストを画像露光し（図８ｃ）、カバーシートを除去し、現像して露光領域においてカップを開く。工程４および５の目的は、所定領域においてマイクロカップを選択的に開くことである（図８ｄ）。
６．開いたマイクロカップに、第１の原色のゲスト染料（８５）を含むＬＣ組成物および封止組成物（８６）（ＬＣ相と非相溶性であり、ＬＣ相より小さい比重を有する）を充填する。
７．封止剤が分離して液晶相の上部に上澄相を形成する（図８ｅ）間またはその後、封止剤層を溶媒蒸発によって硬化させることによって、または好ましくは放射線、例えばＵＶによって、好ましさが劣るが、熱または湿気によって硬化させることによってマイクロカップをシールして、第１の原色のゲスト染料を有するＬＣを含む、閉じたＬＣセルを形成する。
８．上述の工程５〜７を繰り返して、異なる領域に異なる色のゲスト染料を有するＬＣを含む、適切に規定されたセルを形成してよい（図８ｅ、図８ｆおよび図８ｇ）。
９．第２の透明導体フィルム（８７）（感圧接着剤、ホットメルト接着剤、熱、湿気または放射線硬化性接着剤であってよい接着剤層（８８）を予め被覆してある）に対してＬＣセルのシールしたアレイをラミネートする。
１０．接着剤を硬化させる。
【００５０】
上述のプロセスにおいて説明したマイクロカップの形成は、熱硬化性物の前駆体（より詳細には放射線硬化性組成物）を被覆した導体フィルムを画像露光し、その後、非露光領域を適当な溶媒によって除去する別の方法によって置換するのが好都合である場合がある。別法では、マイクロカップのシールは、熱硬化物の前駆体物質の層を液相の表面の上に直接被覆することによって行ってもよい。
【００５１】
説明した本発明の方法によって製造されるディスプレイの厚さは、１枚の紙のように薄くすることができる。ディスプレイの幅は、被覆ウェブの幅（典型的には３〜９０インチ）である。ディプレイの長さは、ロールのサイズに応じて、数インチから何千フィートのいずれにもすることができる。
【実施例】
【００５２】
当業者が本発明をより明確に理解して実施できるように、以下に実施例を説明する。これらは、本発明の範囲を制限するものと理解すべきではなく、単に、本発明を例示して代表するものであると理解すべきである。
【００５３】
実施例１
マイクロエンボス加工によるマイクロカップの形成
ＩＴＯ導体層を予めコートした２ミル（mil）ＰＥＴフィルム（シェルダール（Sheldahl）製、ノースフィールド、ミネソタ）上に表１に示す組成物をマイラド・バー#６で被覆した。予めパターン形成（４×４×４ミクロン）したコバルト・ニッケル雄型および離型剤フレコート（Frekote）７００−ＮＣ（ヘンケル製）をマイクロエンボス加工に用いた。コーティングの厚さは約５ミクロンに制御した。その後、加圧ローラーを９０℃にて用いてステンシルによって、被覆したフィルムをエンボス加工した。その後、３６５ｎｍで８０ｍＷ／ｃｍ２の強度を有する金属フッ化物ランプを備えるキュアゾーン（Cure Zone）露光装置（ＡＤＡＣテクノロジーズ（ADAC Technologies）社製）を用いて、マイラー（Mylar）フィルムを介して約１分間に亘ってコーティングをＵＶ硬化させた。その後、エンボス加工したフィルムを型から離し、適切に規定された（４×４×４ミクロン）マイクロカップを顕在化させた。このマイクロエンボス加工はＧＢＣラミネーターを９０℃にて用いて実施した。
【００５４】
【表１】
2004521377.tif 000001
【００５５】
実施例２
マイクロエンボス加工によるマイクロカップの形成
表２に示す調製物を被覆して４×４×４ミクロンの雄型でエンボス加工したこと以外は実施例１と同じに実施した。
【００５６】
【表２】
2004521377.tif 000002
【００５７】
マイラド・バー#１２を用いた。制御厚さは５ミクロンとした。マイクロエンボス加工は９０℃に加熱した加圧ローラー（ＧＢＣラミネーター）を用いて実施した。
【００５８】
実施例３
マイクロエンボス加工によるマイクロカップの形成
ＩＴＯ導体層を予めコートした２ミル（mil）ＰＥＴフィルムと予めパターン形成（４×４×４ミクロン）したコバルト・ニッケル型との間に表３に示す組成物を、加圧ローラーを用いてラミネートした。ＰＦＴ／ＩＴＯフィルムをコロナ放電（エレクトロ−テクニックプロダクツ（Electro-Technic Products）製、モデルＢＤ−１０Ａ、シカゴ、イリノイ）により５秒間処理した。コバルト・ニッケル型は離型剤フレコート７５０−ＮＣで前処理した。その後、ＰＥＴ／ＩＴＯフィルムを介して約１分間に亘ってコーティングをＵＶ硬化させた。その後、エンボス加工したフィルムを型から離し、適切に規定された（４×４×４ミクロン）マイクロカップ（ミツトヨ厚さゲージによる測定で５．５ミクロンの厚さを有する）を顕在化させた。
【００５９】
【表３】
2004521377.tif 000003
【００６０】
実施例４
液晶溶液を充填したマイクロカップの形成
実施例３で形成したマイクロカップをヘキサンで、その後にＭＥＫで洗浄し、そしてオーブン（６６℃）で１０分間乾燥させた。１重量％のシルウェット（Silwet）Ｌ７６０８（ＯＳｉ  スペシャルティーズ（OSi Specialties）製）を含む液晶ＢＬ００６（イー・メルク社（E. Merck Co.）製、ドイツ）溶液を９倍の体積のＭＰＫと混合し、これにより得られた溶液をマイラド・バー#１６を用いてマイクロカップ上に被覆した。マイクロカップ内の過剰な溶媒をオーブン（６６℃）で１０分間蒸発させた。
【００６１】
実施例５
青色二色性染料を含む液晶溶液を充填したマイクロカップの形成
実施例３で形成したマイクロカップをヘキサンで、その後にＭＥＫで洗浄し、そしてオーブン（６６℃）で１０分間乾燥させた。３重量％の二色性染料ブルーＡＢ２（フンクチオンフルイド社（Funktionfluid GmbH）製、ドイツ）および１重量％のシルウェットＬ７６０８（ＯＳｉ  スペシャルティーズ製）を含む液晶ＢＬ００６（イー・メルク社製、ドイツ）溶液を９倍の体積のＭＰＫと混合し、これにより得られた溶液をマイラド・バー#１６を用いてマイクロカップ上に被覆した。マイクロカップ内の過剰な溶媒をオーブン（６６℃）で１０分間蒸発させた。
【００６２】
実施例６
黒色二色性染料混合物を含む液晶溶液を充填したマイクロカップの形成
実施例３で形成したマイクロカップをヘキサンで、その後にＭＥＫで洗浄し、そしてオーブン（６６℃）で１０分間乾燥させた。３種の二色性染料ブルーＡＢ２、レッドＡＲ１およびイェローＡＧ１（フンクチオンフルイド社製、ドイツ）を一緒に混合することにより黒色二色性染料を調製した。２重量％の黒色二色性染料混合物および１重量％のシルウェットＬ７６０８（ＯＳｉ  スペシャルティーズ製）を含む液晶ＢＬ００６（イー・メルク社製、ドイツ）溶液を９倍の体積のＭＰＫと混合し、これにより得られた溶液をマイラド・バー#１６を用いてマイクロカップ上に被覆した。マイクロカップ内の過剰な溶媒をオーブン（６６℃）で１０分間蒸発させた。
【００６３】
実施例７
２ステップ（オーバーコート）プロセスによるマイクロカップのシーリング
アイソパーＥ（Isopar E）（エクソン・ケミカル製）中のヴィスタロン（Vistalon）０１０６（エクソン・モービル・ケミカル製）の１０％溶液を、実施例４、５および６にて形成したＢＬ００６が充填されたマイクロカップのサンプル上に被覆した。コーティング層は均一で透明であった。#３マイラド・バーを用いて、重量被覆率が０．３９ｍｇ／インチ２のシーリングポリマー層を得、このシーリングポリマー層の厚さを測定したところ０．７μｍであった。#８マイラド・バーを用いて、重量被覆率が０．７５ｍｇ／インチ２のシーリングポリマー層を得、このシーリングポリマー層の厚さを測定したところ１．３μｍであった。ヴィスタロン０１０６の密度は０．９ｇ／ｃｍ３であった。
【００６４】
実施例８
２ステップ（オーバーコート）プロセスによるマイクロカップのシーリング
実施例７と同じ手順の後、実施例５にて形成したのと同様にＢＬ００６を充填したマイクロカップ上に、２−プロパノール中のカルボキシル化アクリルコポリマー、アンフォマー（Amphomer）２８−４９１０（ナショナル・スターチ（National Starch）製）の１０％溶液を被覆することによって、マイクロカップをシールした。コーティング層は均一で透明であった。#３マイラド・バーを用いて、重量被覆率が０．４４ｍｇ／インチ２のシーリングポリマー層を得、このシーリングポリマー層の厚さを測定したところ０．６μｍであった。#８マイラド・バーを用いて、重量被覆率が１．０ｍｇ／インチ２のシーリングポリマー層を得、このシーリングポリマー層の厚さを測定したところ１．３μｍであった。アンフォマー２８−４９１０の密度は約１．２ｇ／ｃｍ３であった。
【００６５】
実施例９
従来の重合誘発型相分離ＰＤＬＣディスプレイ
比較のために、従来の重合誘発型相分離ポリマー分散液晶ディスプレイを作製した。ノーランド６５（ノーランド（Norland）製）に対して液晶Ｅ７（イー・メルク社製、ドイツ）を種々の割合で混合し、ＩＴＯでコートした２枚のガラスの間に、４．５μｍ、２５μｍまたは５０μｍのいずれかのスペーサーと共に挟んだ。キュアゾーン露光装置（ＡＤＡＣテクノロジーズ）の下でのＵＶ硬化時間を最適化するためにステップウェッジを使用した。図９ａは、上記手順によって作製した重合誘発型相分離ＰＤＬＣについての典型的なヒステリシスカーブを示す。
【００６６】
実施例１０
シピックス社のヒステリシスフリーな液晶ディスプレイ
実施例１、２または３にて形成したマイクロカップを用いて単層液晶ディスプレイを組み立てた。実施例４、５および６に記載の手順により、二色性染料を有する、または有しない液晶をマイクロカップに充填した。その後、これらのＬＣ充填マイクロカップを実施例７または８に記載の手順によってシールした。本発明に従って作製された液晶ディスプレイについては、ヒステリシスは見られなかった。（図９ｂを参照のこと。）
【００６７】
実施例１１
多層ディスプレイの組立ておよびその性能
表示性能を向上させるように多層液晶ディスプレイを組み立てた。実施例１０に記載するようにして単層液晶ディスプレイを作製した。同様の手順を用いて、第１のＬＣディスプレイの上部に第２のマイクロカップ層をエンボス加工し、染料を有する、または有しないＬＣを充填し、そしてＬＣディスプレイの第２の層をシールした。第１層上の第２層マイクロカップの位置合せは、最大の光散乱に対して約０〜１０度で第１層からずれるようにした。２つの２層アレイをラミネートして４層の液晶ディスプレイを積み重ねた。上昇および下降の際の応答時間がそれぞれ約１ｍ秒および約１０ｍ秒（４０ボルトにて）である高コントラストのディスプレイを得た。ヒステリシスループは見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１ａ】図１ａは典型的なＰＤＬＣデバイスの「オフ」状態を示す。
【図１ｂ】図１ｂは典型的なＰＤＬＣデバイスの「オン」状態を示す。
【図１ｃ】図１ｃは本発明のＬＣディスプレイの概略図である。
【図１ｄ】図１ｄは本発明のＬＣディスプレイの概略図である。
【図１ｅ】図１ｅは本発明のＬＣディスプレイの概略図である。
【図２ａ】図２ａはマイクロエンボス加工用の雄型を製造する典型的な方法を示す。
【図２ｂ】図２ｂはマイクロエンボス加工用の雄型を製造する典型的な方法を示す。
【図２ｃ】図２ｃはマイクロエンボス加工用の雄型を製造する典型的な方法を示す。
【図２ｄ】図２ｄはマイクロエンボス加工用の雄型を製造する典型的な方法を示す。
【図３ａ】図３ａはＬＣＤの製造のためのロール・トゥ・ロール・プロセス、特にＵＶ硬化性組成物を被覆した導体フィルムをエンボス加工することによるマイクロカップの製造を示す。
【図３ｂ】図３ｂはＬＣＤの製造のためのロール・トゥ・ロール・プロセス、特にＵＶ硬化性組成物を被覆した導体フィルムをエンボス加工することによるマイクロカップの製造を示す。
【図４ａ】図４ａはマイクロエンボス加工により製造されるマイクロカップアレイのＳＥＭ写真である。
【図４ｂ】図４ｂはマイクロエンボス加工により製造されるマイクロカップアレイのＳＥＭ写真である。
【図５ａ１】図５ａ１は熱硬化性物の前駆体を被覆した導体フィルムをＵＶ放射線で画像露光することを含む、マイクロカップを製造するための別のプロセス工程を示す。
【図５ａ２】図５ａ２は熱硬化性物の前駆体を被覆した導体フィルムをＵＶ放射線で画像露光することを含む、マイクロカップを製造するための別のプロセス工程を示す。
【図５ｂ１】図５ｂ１は熱硬化性物の前駆体を被覆した導体フィルムをＵＶ放射線で画像露光することを含む、マイクロカップを製造するための別のプロセス工程を示す。
【図５ｂ２】図５ｂ２は熱硬化性物の前駆体を被覆した導体フィルムをＵＶ放射線で画像露光することを含む、マイクロカップを製造するための別のプロセス工程を示す。
【図５ｃ１】図５ｃ１は熱硬化性物の前駆体を被覆した導体フィルムをＵＶ放射線で画像露光することを含む、マイクロカップを製造するための別のプロセス工程を示す。
【図５ｃ２】図５ｃ２は熱硬化性物の前駆体を被覆した導体フィルムをＵＶ放射線で画像露光することを含む、マイクロカップを製造するための別のプロセス工程を示す。
【図６ａ】図６ａは異なる形状およびパターンを有するマイクロカップアレイの例を示す。
【図６ｂ】図６ｂは異なる形状およびパターンを有するマイクロカップアレイの例を示す。
【図６ｃ】図６ｃは異なる形状およびパターンを有するマイクロカップアレイの例を示す。
【図６ｄ】図６ｄは異なる形状およびパターンを有するマイクロカップアレイの例を示す。
【図６ｅ】図６ｅは異なる形状およびパターンを有するマイクロカップアレイの例を示す。
【図６ｆ】図６ｆは異なる形状およびパターンを有するマイクロカップアレイの例を示す。
【図７】図７はモノクロＬＣＤを製造するためのフローチャートである。
【図８ａ】図８ａは三原色ゲスト染料を用いるフルカラーディスプレイの製造方法を示す。
【図８ｂ】図８ｂは三原色ゲスト染料を用いるフルカラーディスプレイの製造方法を示す。
【図８ｃ】図８ｃは三原色ゲスト染料を用いるフルカラーディスプレイの製造方法を示す。
【図８ｄ】図８ｄは三原色ゲスト染料を用いるフルカラーディスプレイの製造方法を示す。
【図８ｅ】図８ｅは三原色ゲスト染料を用いるフルカラーディスプレイの製造方法を示す。
【図８ｆ】図８ｆは三原色ゲスト染料を用いるフルカラーディスプレイの製造方法を示す。
【図８ｇ】図８ｇは三原色ゲスト染料を用いるフルカラーディスプレイの製造方法を示す。
【図８ｈ】図８ｈは三原色ゲスト染料を用いるフルカラーディスプレイの製造方法を示す。
【図９ａ】図９ａは、従来のＰＤＬＣデバイスについての典型的なヒステリシスカーブを示す。
【図９ｂ】図９ｂは、本発明の典型的なマイクロカップＬＣＤにおいてヒステリシスループが存在しないことを示す。