(57)【要約】  液体充填容器（1）は、第1のシートと第2のシート（3、5）をゆうし、それらの間には、液体膜（7）が分散される。支持部材（9）は、第1のシートから第2のシートにまで延伸し、第1および第2のシートと共有結合されるため、容器の機械的ロバスト性が向上する。好適実施例では、液体薄膜、支持部材、および第2のシートは、組み合わされて、層状相分離複合材を形成する。液体充填容器は、液晶ディスプレイへの利用に特に適している。
2007501426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1のシート、第2のシート、前記第1のシートと第2のシートの間に分散された液体膜および前記第1のシートから前記第2のシートにまで延伸する支持部材を有する液体充填容器であって、前記第1のシートおよび前記支持部材は、別個の部分として構成され、前記支持部材は、前記第1および第2のシートと共有結合されることを特徴とする液体充填容器。
【請求項２】
前記第1のシートは、所定のパターンに従って、前記液体膜と面する反応領域および非反応領域を有し、前記反応領域は、化学反応基によって官能化され、各支持部材は、化学反応基によって官能化された反応領域を有し、前記第1のシートおよび前記支持部材の前記化学反応基は、相互に反応して、前記支持部材は、前記第1のシートが前記支持部材と接する位置で、前記第1のシートと共有結合されることを特徴とする請求項1に記載の液体充填容器。
【請求項３】
前記液体膜および前記支持部材は、組み合わされて相分離複合材を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の液体充填容器。
【請求項４】
前記液体膜、前記第2のシートおよび前記支持部材は、組み合わされて層状相分離複合材を形成することを特徴とする請求項3に記載の液体充填容器。
【請求項５】
前記第1のシートは、ベース膜と、該ベース膜上に設置され、前記所定のパターンに従った前記反応領域を提供する別のパターン化層とを有し、前記別のパターン化層によって覆われていない、前記液体膜に対して露出された前記ベース膜の領域は、前記非反応領域を提供することを特徴とする請求項2に記載の液体充填容器。
【請求項６】
前記第1のシートは、ベース膜と、該ベース膜上に設置され、前記所定のパターンに従った前記非反応領域を提供する別のパターン化層とを有し、前記別のパターン化層によって前記液体膜に対して露出された前記ベース膜の領域は、前記反応領域を提供することを特徴とする請求項2に記載の液体充填容器。
【請求項７】
前記別のパターン化層は、単分子層であることを特徴とする請求項5または6に記載の液体充填容器。
【請求項８】
前記別のパターン化層は、前記ベース膜と共有結合されることを特徴とする請求項5、6または7のいずれかに記載の液体充填容器。
【請求項９】
前記支持部材は、前記液体膜を複数の分離された液体充填ポケットに区画する壁として形成されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の液体充填容器。
【請求項１０】
前記液体は、液晶であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つに記載の液体充填容器。
【請求項１１】
前記第1のシートの前記液体膜と面する側には、整列層が設置されることを特徴とする請求項10に記載の液体充填容器。
【請求項１２】
請求項10または11に記載の液体充填容器を有する液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第1のシート、第2のシート、前記第1のシートと第2のシートの間に分散された液体膜および前記第1のシートから前記第2のシートにまで延伸する支持部材を有する液体充填容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述の種類の液体充填容器は、従来技術として知られている。例えば国際公開第WO02／42832号には、液晶ディスプレイ積層体型のそのような容器が示されている。積層体は、単一の基板を有し、この基板には、被覆層と、それらの間に分散された液晶層とが設置される。液晶および被覆層は、組み合わされて層状相分離複合材を形成する。支持部材は、基板から被覆層まで延伸するように提供され、層状相分離複合材の被覆層の一体化部を形成する。
【０００３】
支持部材によって、積層体の機械的ロバスト性は、有意に向上するが、機械的ロバスト性の改善に対しては、未だ強い要望がある。特に発明者は、積層体が横方向応力および剪断応力に脆いことを認識している。そのような応力は、特にフレキシブルまたは回転ディスプレイに要求される湾曲等によって、積層体が収縮されている場合、あるいは例えば50℃より高い温度に加熱されて熱応力を受けている場合に、生じやすい。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ02／42832号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、特に、薄くても機械的ロバスト性を有する液体充填容器を提供することであり、当該容器は、特に横方向または剪断の応力が加わった際に、および曲げが加わった際に、ロバスト性を有し、柔軟性のある容器が必要な用途に特に適している。容器が機械的ロバスト性を有するとは、機械的耐性を維持し、機械的応力を受けても実質的に一定の液体膜厚を維持することができることを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これらのおよび他の課題は、第1のシート、第2のシート、前記第1のシートと第2のシートの間に分散された液体膜および前記第1のシートから前記第2のシートにまで延伸する支持部材を有する液体充填容器であって、前記第1のシートおよび前記支持部材は、別個の部分として構成され、前記支持部材は、前記第1および第2のシートと共有結合されることを特徴とする液体充填容器によって達成される。
【０００６】
発明者は、液体支持部材の薄膜を有する従来の液体充填容器が、横方向または剪断の応力を受けた際に、基板から剥がれ、剥離が生じることを観測している。これは、曲げ試験において特に明瞭である。支持部材を第1および第2のシートに共有結合させることにより、強固な密着性が得られ、液体充填容器の機械的ロバスト性が向上する。また支持部材により提供される一定の空間が実質的に維持され、シートが変形および／または曲げを受けるなど、局部的な力を受けたときも、液体膜の厚さは、実質的に維持される。広い意味では、支持部材は、無秩序に設置されても良いが、所定のパターンで提供されることが好ましい。
【０００７】
液体膜は、薄いことが好ましく、通常、約5mm未満の厚さであり、より好ましくは、約1mmである。約500μmの厚さであっても良く、より好ましくは、約200μm以下の厚さである。最小厚さは、約0.5μmであるが、約1.0μmであることがより好ましい。
【０００８】
本発明の液体充填容器の特定の実施例では、前記第1のシートは、所定のパターンに従って、前記液体膜と面する反応領域および非反応領域を有し、前記反応領域は、化学反応基によって官能化され、各支持部材は、化学反応基によって官能化された反応領域を有し、前記第1のシートおよび前記支持部材の前記化学反応基は、相互に反応して、前記支持部材は、前記第1のシートが前記支持部材と接する位置で、前記第1のシートと共有結合される。
【０００９】
さらに特定の実施例では、第1のシートに加えて、液体膜と面する第2のシートの主表面が、所定のパターンに従って、化学反応基によって官能化され、支持部材の化学反応基との反応によって、主表面と支持部材が接する位置に共有結合が形成される。
【００１０】
本発明の液体充填容器の特定の実施例では、液体膜と支持部材は、組み合わされて相分離複合材を形成する。
【００１１】
この実施例の液体充填容器は、製作が特に容易である。重合体相分離複合材、特に光重合体相分離複合材が好ましい。相分離複合材は、（重合体）固相および液（晶）相を有する。特定の所望の層を有する（重合体）固相が形成されても良い。（重合体）相分離複合材、そのような複合材を形成する相分離材料、およびそのような複合材を製作する方法は、従来から知られている。高分子分散液晶は、そのような複合材の一例である。所望の形状の固体状態を形成する複合材は、例えば米国特許第5,729,318号で知られている。
【００１２】
分離部分を形成する代わりに、高分子のような一体化共有結合材料として、第2のシートと支持部材を形成しても良い。この場合、第2のシートと支持部材の間に強固な共有結合が得られるという利点が得られる。そのような一体化は、層状相分離複合材を用いて容易に得ることができる。
【００１３】
従って本発明の好適実施例では、前記液体膜、前記第2のシートおよび前記支持部材は、組み合わされて層状相分離複合材を形成する。
【００１４】
層状相分離複合材は、例えばWO02／42832号で知られている。実施例の液体充填容器は、特に薄く、機械的ロバスト性があり、柔軟性がある。支持部材は、自己整合法で製作することができる。
【００１５】
反応および非反応領域は、多くの異なる方法で配置される。
【００１６】
第1の実施例では、前記第1のシートは、ベース膜と、該ベース膜上に設置され、前記所定のパターンに従った前記反応領域を提供する別のパターン化層とを有し、前記別のパターン化層によって覆われていない、前記液体膜に対して露出された前記ベース膜の領域は、前記非反応領域を提供する。
【００１７】
第2の実施例では、前記第1のシートは、ベース膜と、該ベース膜上に設置され、前記所定のパターンに従った前記非反応領域を提供する別のパターン化層とを有し、前記別のパターン化層によって前記液体膜に対して露出された前記ベース膜の領域は、前記反応領域を提供する。
【００１８】
別のパターン層は、単分子層であることが好ましい。
【００１９】
単分子層を使用することにより、単純で高分解能の印刷法であるマイクロコンタクト印刷法で、単分子層を設置することができる。また単分子層は、必要であれば、溶媒を使用しない処理プロセス等を用いて、比較的簡単にベース膜と共有結合させることも可能である。
【００２０】
特定の実施例では、別のパターン層をベース層に共有結合させても良い。
【００２１】
反応領域は、所定のパターンに従って設置され、支持部材は、それらの位置に形成される。従って、支持部材は、同じ所定のパターンにしたがって形成される。広い意味では、個々の支持部材の形状、特にその高さ、径および支持部材が占める全体積は、本発明にとって重要ではなく、液体充填容器の特定の用途に応じて定められる。好適な形状は、柱および壁状である。一般に容器が保持する液量を最大にするには、支持部材が占める全体積を最小とする。しかしながら通常の場合、体積が減少すると、機械的ロバスト性は、低下する。
【００２２】
別の特定の実施例では、支持部材は、液体膜を複数の分離された液体充填ポケットに区画する壁として形成される。
【００２３】
分離された液体充填ポケットを形成する壁構造を有する場合、液体充填容器は、大きな機械的ロバスト性および柔軟性を有する。相当の範囲までの曲げを何回か繰り返しても、液体膜の厚さは、実質的に一定である。これは、多くの用途において有益である。例えばフレキシブルまたは回転式（液晶）ディスプレイを製作することが可能となる。また部分的に大きな圧力を受けても、液体薄膜の厚さが影響を受けないため、これは、タッチ式スクリーン用に適している。特に、観者から遠い方の面にタッチ感応式回路を提供することが可能となる。
【００２４】
本発明による液体充填容器は、広い意味では、いかなる液体を有しても良い。液体は、水のような無機液体、または有機系のものであっても良い。液体は、油、ペースト、クリーム、泡、インク、エマルジョン、コロイドサスペンションまたは粒子を含む他の液体の形態であっても良い。特定の実施例では、液体は液晶である。
【００２５】
特に、液体充填容器内の液晶は、異なる光学特性を有する第1および第2の状態を切り替えることができることが好ましい。第1および第2の状態のうちの少なくとも一方は、配向された液晶状態である。液晶層をそのような配向状態からあるいはそのような配向状態に切り替えるには、電場および磁場等の従来の手段が利用される。あるいは、整列層を用いて、そのような配向状態を生じさせても良い。このように好適実施例では、液体膜側の第1のシートには、整列層が設置される。
【００２６】
液晶を充填することにより、液体充填容器は、液晶ディスプレイとして使用することができる。このように、好適実施例では、液晶を含む液体充填容器を有する液晶ディスプレイが提供される。
【００２７】
本発明による液晶ディスプレイは、薄くて機械的ロバスト性がある。実際に、このディスプレイを薄く製作した場合、ロバスト性を維持したままで柔軟性のあるディスプレイが得られる。これは特に、第2のシートおよび液晶が、層状相変化複合材で構成される場合に有効である。
【００２８】
使用されるLC効果に関しては、適した液晶ならびに偏光層、電極層、第1および第2のシート材料等のディスプレイに必要な他の層が、国際公開WO02／42832号に示されている。
【００２９】
本発明のこれらのおよび他の態様は、以降に示す例と図面を参照することによって、明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図1には、本発明による液体充填容器の実施例の断面図を概略的に示す。液体充填容器1は、第1のシート3と、第2のシート5とを有する。シート3および5は、平行に配置され、これらの間の空間には液体膜7が収容される。支持部材9は、第1のシート3から第2のシート5まで延伸している。支持部材9と第1のシート3は、別の部品として形成される。また図1に示す実施例では、支持部材9と第2のシート5も、別の部品として形成されているが、これは本発明にとって重要ではない。シート5および支持部材9は、以降に詳細を示すように、一体化形成されても良い。
【００３１】
第1のシート3（および第2のシート5）は、反応領域15と非反応領域17とを有する。波線11で概略的に示すように、支持部材9は、反応領域15において、第1のシート3および第2のシート5と共有結合される。反応領域15は、所定のパターンで設置されている。シート3およびシート5と支持部材9との間の距離は、共有結合を明確に示すため、誇張されている。共有結合は、化学的反応基同士の反応の結果として形成され、領域15は、支持部材9の化学的反応基によって官能化される。
【００３２】
図2では、支持部材9は、化学的反応基22によって官能化された反応領域21を有する。図1および2に示す実施例では、支持部材9の表面は、所定の位置で選択的に官能化され、領域21は、第1のシート3の対応する領域15と関係付けられる。この配置は、好ましいものではあるが、本質的なものではない。代わりに領域21を支持部材支持部材9の表面全体に広げても良い。
【００３３】
図3Aでは、ベース膜3aの上部に、所定のパターンに従って、化学的反応基16によって官能化された表面を有する別のパターン化層3bが設置される。化学的反応基16および22は、相互に反応して、図1に示す共有結合11を形成する。
【００３４】
図3Aに示す実施例では、ベース膜3aの表面領域には、パターン化層3bによって被覆されない、液体層7と接触する非反応領域17が提供される。パターン化層3bは、ベース膜3aに物理吸着している。あるいは、層3bは、ベース膜3aに化学吸着していても良く、この場合密着性が向上する。図3Bに示すように、パターン化層3bをベース層3aに共有結合させた場合、特に強固な密着性が得られる。
【００３５】
あるいは図3Cに示すように、所定のパターンに従って、化学反応基16で官能化された単分子層3bを備えるベース膜3aを有するシート3によって、所定のパターンを設置することも可能であり、これにより反応領域15が提供される。パターン化された別の単分子層3bは、ベース膜に物理吸着または化学吸着されるが、特に単分子層3bは、ベース膜3aに共有結合されることが好ましい。
【００３６】
図3Dに示すように、反応領域15および非反応領域17は、所定のパターンに従って、
シート3の同じ層として一体形成されても良い。
【００３７】
容器がディスプレイの一部の場合、層3bは、パターン化層3b内に黒色色素を有することが好ましく、これによりコントラストが向上する。このためには、層3bは、約2μm以上の厚さである必要がある。
【００３８】
シート3および5を構成する材料は、同じであっても異なっていても良く、原則として、液体を収容することの可能ないかなる種類の材料であっても良い。この材料は、用途に応じて、収容液体に対して不透過性または透過性としても良い。シート3および5は、金属、セラミック、ガラスまたは他の無機材料で構成される。液体充填容器に柔軟性が必要な場合、シート材料として合成樹脂が適している。そのような材料を積層状に組み合わせて使用しても良い。シートは、用途に応じて、液体を保持すること以外の機能を有しても良い。例えば、液体充填容器を透過性が必要な光学用途に使用する場合、シート3および／または5は、透明である必要がある。容器が液晶ディスプレイの一部として使用される場合、シート3および／または5は、通常、液晶、電極層、偏光層を整列させる整列層等の各層を有する。
【００３９】
シート3および5は、通常約5mm未満の厚さを有し、しばしば約2mm未満の厚さである。好適な厚さは、約1mm以下である。厚さが大きくなると、柔軟性がなくなり、重量が増加し、容器空間に収容できる液体の量が減少する。一方、厚さが極めて薄くなると、例えば約10μm未満、あるいは約20μm未満になると、シートは、極めて脆くなり、液体充填容器の使用または製作段階でのハンドリング時に、簡単に破損してしまう。
【００４０】
本発明による液体充填容器は、広い意味では、いかなる種類の液体を収容しても良い。液体は、水のような無機液体または有機液体であっても良い。液体は、油、ペースト、クリーム、泡、インク、エマルジョン、コロイドサスペンション、または粒子を収容することが可能な他の形態の液体である。液体は、用途に応じて、色素、調合薬またはイオン等の機能粒子または添加物を有しても良い。
【００４１】
液体膜7は、通常約5μm未満の厚さであり、特に約1mm未満である。厚さは、約500μmであっても良く、約200μm以下であることが好ましい。最大厚さは、約0.5μm以下であり、特に1.0μm以下であることが好ましい。
【００４２】
化学的反応基によって官能化されること以外は、支持部材9の性質は、従来のものと変わらない。通常LCDにおいて使用されるスペーサは、適切に使用される。次に、そのような官能化表面は、化学反応基によって官能化される。支持部材は、柱状、球状、長軸を有する棒状などいかなる形状であっても良く、シート3と平行に配列される。支持部材は、ガラス、セラミック、金属または他の種類の材料であっても良い。好適な支持部材の材料は、合成樹脂、高分子である。これらの材料は、比較的容易に官能化され得るからである。
【００４３】
支持部材9は、第1のシート3から第2のシート5まで延伸しており、液体充填容器には、機械的ロバスト性が得られる。支持部材は、実質的にシート間の距離、さらには液体が収容される空間を定める。支持部材が十分な密度で提供される場合、シートに垂直な角度の圧縮応力が局部的に加わっても、厚さが維持される。また支持部材は、剪断および横方向の応力に対して耐性を有する。これらの支持部材は、第1および第2のシートに共有結合されているため、機械的ロバスト性が良好な容器を得ることができる。
【００４４】
支持部材の高さは、所望の液体膜の厚さに適合するように選定される。支持部材の幅および支持部材が占める体積は、用途によって変化する。通常の場合、支持部材の幅は、パターン処理によって形成されるため、約0.1μmよりも大きく、0.2μmであることが好ましく、0.5μmであることがより好ましい。支持部材は、約1.0μm以上の幅を有することが好ましい。この幅は、用途によって、約5μm以上、または約10μm以上である場合がある。幅は、約100μmよりも狭いことが好ましい。機械的強度を最適化させるため、アスペクト比は、少なくとも0.5以上であり、少なくとも1.0であることが好ましい。アスペクト比は、高さに対する幅の比で表される。好適なアスペクト比は、約5以上であり、約10以上であることが好ましい。支持部材が占める体積は、シート3および5の間の全体積の約1%から20％である。
【００４５】
化学的反応基16および22は、相互に反応して、共有結合を形成することができる。通常の合成化学技術によって、本目的に適した化学反応基の多数の組み合わせが提供される。光化学反応基が使用されることが好ましい。また追加の反応によって、共有結合する化学反応基が好ましい。この反応では、いかなる他の生成物も生じないからである。また溶媒のない条件下で反応する反応基が好ましい。
【００４６】
化学反応基22の好適な例は、これに限定されるものではないが、ビニルエーテル等の反応基を有する（メタ）アクリレートおよびビニル等の二重結合を含む反応基である。そのような化学反応基と反応して共有結合を形成することができる化学的反応基16は、これに限定されるものではないが、（メタ）アクリレートならびにビニルエーテル、アミン（アクリレートの場合、ミッシェル添加物が使用される）およびチオール等の反応基を有するビニル等の二重結合を有する反応基である。
【００４７】
別の例としては、ヒドロキシ基、アミン基、(カルボキシル)酸基、およびそのような酸基の無水和物または酸塩化物と反応するエポキシ基がある。
【００４８】
支持部材9は、反応領域15に選択的に結合され、支持部材9は、所定のパターンに従って配置される。広い意味では、いかなるパターンが用いられても良い。例えば、シート間、またはリブと全ての液体膜が一つにつながったまま液体層を貫通して延伸するリブのネットワーク間に、規則的に設置された複数の支持部材を用いても良い。また、支持部材を連結格子状に設置し、液体のポケットを形成しても良い。
【００４９】
液体充填容器は、通常シール手段（図1には示されていない）を有し、このシール手段は、第1および第2のシートの外周に沿って設置され、液体が外部にリークすることを防止する。通常このシール手段として、接着剤、テープ、ゴムまたは金属ガスケットが使用される。支持部材を用いて、シール手段を形成しても良い。
【００５０】
図1の液体充填容器では、第2のシート5は、シート3と同様に構成されているが、これは重要ではない。例えば、シート5をパターンの代わりに全表面を化学反応基で官能化しても良い。また以下に詳細を示すように、シート5は、支持部材9と一体形成しても良い。
【００５１】
化学反応基16で官能化されたパターン化層3bは、例えば前述の化学反応基で官能化された合成樹脂で構成されても良い。適当な材料は、（メタ）アクリレート基のような反応基を有するペンダント二重結合を有する高分子（本発明では、「高分子」という言葉は、「オリゴマー」、「コポリマー」、「ターポリマー」および相同物を含む）等である。ペンダントアミンまたはヒドロキシ基を有する高分子を使用しても良い。高分子の代わりに、対応するモノマーを使用しても良い。通常そのような場合、光開始剤が使用される。適当なモノマーの例は、ビスフェノールAジ（メタ）アクリレートおよびトリプロピレングリコールジアクリレート等である。
【００５２】
パターン化層3bは、単分子層の場合、通常厚さが約1nmから約100μmの範囲である。
【００５３】
図1に示す液体充填容器の製作方法は、別のパターン化層3bを備えるベース膜3aを有する第1のシート3を提供するステップを有する。別のパターン化層3bは、化学反応基16で官能化された領域15を有する。パターン化層3bで被覆されていないベース膜3aの表面領域には、非反応領域17が提供される（図3A参照）。次にシート3は、図2に示すように、化学反応基16と反応することが可能な化学反応基22によって官能化された領域21を有する、予め形成された支持部材本体と接続される。次に、熱および／または放射線の付与および／または反応媒体中への浸漬によって、化学反応基16と22を反応させるために必要な条件に移行し、共有結合11が形成される。反応媒体は、溶媒、共反応体および／または触媒および／または所望の共有結合の形成に必要な他の添加物を有しても良い。共有結合を形成させた後、反応領域15で反応しなかった、予め形成された支持部材本体は、シート3から除去される。シート3と同様の構造を有するシート5は、シート3の反応領域15のパターンの反応領域に対応する、パターン内に設置された反応領域を有し、シート5は、支持部材支持部材9の上に設置され、シート5の反応領域が、支持部材9の反応領域と関係付けられる。対応化の前に、整列マークが必要となるが、そのようなマークは、従来から使用されている。後続の処理プロセスの間、整列位置を維持するため、（一時的な）固定化手段が使用される。必要であれば、シール手段をこの段階で設置しても良い。そのようなシール手段があれば、これを整列位置の維持に使用しても良い。第2のシート5は、第1のシート3を支持部材9に共有結合させる際に使用されるものと同様のまたは異なる方法を用いて、支持部材9に共有結合される。シール手段がまだ設置されていない場合は、ここでシール手段が設置され、空の容器に液体を充填するための小さな開口が設置される。空の容器を所望の液体で充填することにより、容器の製作が完了する。
【００５４】
容器形成後に、これに液体を充填する代わりに、第1のシート3を液体で被覆してから、第2のシート5を設置しても良い。
【００５５】
図3Aに示すように、ベース膜3aの上部にある、パターン化層3bを有するシート3は、パターン化層3bをベース膜3aの上に印刷することによって製作しても良い。この目的のため、いかなる印刷法を使用しても良く、例えばインクジェット印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、タンポン印刷法等がある。好適な印刷法は、タンポン印刷法またはマイクロコンタクト印刷法である。パターン化（フォト）レジストを設置する成膜法を用いても良いが、ベース膜3aが処理ステップに対して感度を有する場合、この方法は好ましくない。
【００５６】
シートに支持部材を共有結合させるためには、パターン化層3bは、ベース膜3aと良好に密着している必要がある。図3Aに示すシートでは、パターン化層3bは、ベース膜3aと物理的に密着している。密着性が不十分な場合、密着性を向上させる従来の方法を用いても良い。物理的な密着性を向上させる効果的な方法は、成膜したパターン化層の中に、ベース膜を浸食する溶媒を使用することである。これにより、界面でパターン化層材料がベース膜に拡散するとともに、この逆の現象も生じる。ベース膜とパターン化層が高分子である場合、これは特に有効である。高分子鎖が交錯して、継ぎ目のない界面が得られるからである。例えば、パターン化されたポリアミドエステル層にポリイミドベース膜を強固に密着させることができる。ベース膜に共有結合されたパターン化層は、良好な密着性を示す。
【００５７】
図3Cに示すシートは、ベース膜へのマイクロコンタクト印刷法で製作することができる。化合物の単分子層は、化学反応基16を有するとともに、共有結合が形成される間、ベース膜3aの化学反応基と反応する化学反応基を有する。図3Cに示すシートの実施例では、マイクロコンタクト印刷されたクロロシラン単分子層官能基化（メタ）アクリレートは、UV／オゾン処理ポリイミドベース膜と反応する。そのようなシートの別の例は、ポリビニルアルコールベース膜であり、これは、パターン化されたマイクロコンタクト印刷（メタ）アクリレートクロロシラン単分子層と反応するOH基を有する。さらに別の実施例では、（メタ）アクリレート官能化チオールのパターン化単分子層が、表面に例えば桂皮酸またはクマリン酸から生じる二重結合を有する光整列材料のベース膜上に、マイクロコンタクト印刷される。
【００５８】
前述のシランをインジウムスズ酸化物またはガラス製のベース膜に結合させても良い。
【００５９】
支持部材9は、シート3および5のベース膜と同様の材料で構成されても良い。好適な材料には、ガラスおよび合成樹脂等がある。図3A乃至3Dに示す反応領域の各実施例が、支持部材に対して使用されても良い。例えば、図2には図3Dに示す実施例に対応する、化学反応基によって表面官能化された支持部材が概略的に示されている。化学反応基を有するスペーサ領域の設置手順は、そのような反応基を持つシートを提供する方法と同様である。
【００６０】
図2に示す支持部材は、例えば、官能基22を有するシートを官能化させる反応媒体に、支持部材材料のシートの両側を露出させることにより製作され、すなわち化学反応基を有するシートの主表面が官能化され、その後、このシートは、各々が相互に反対側に化学反応基22によって官能化された2つの表面21を有する、所定の形状の別の支持部材本体に切断される。
【００６１】
液体充填容器1の製造では、支持部材9は、液体層7の前、後または液体層7と同時に、予め形成された支持部材本体として提供される。あるいは、支持部材は、in-situで形成されても良い。
【００６２】
図4には、図1に示す液体充填容器を製作する方法のある段階の概略断面図を示す。
【００６３】
支持部材9のin-situ形成のため、固相と液相に相分離する相分離材料が使用され、液相および固相は、ともに相分離複合材を形成する。従って、液体層7および支持部材9は、相分離複合材を形成する。本方法の図4に示す段階では、光励起型相分離材料が使用される。
【００６４】
そのような材料では、相分離は、光子によって誘起され、通常紫外線光子によって誘起される。本発明では、相分離は、光誘起型（光励起型）である必要はない。代わりに熱および溶媒誘起相分離を利用しても良い。光励起型相分離を用いた場合、図4に示すパターン露光によってパターン化された固相を容易に得ることができる。
【００６５】
固相は、高分子層であることが好ましく、相分離材料は、重合可能な材料を有し、特に光重合材料の場合、相分離は重合誘起と呼ばれる。重合誘起相分離では、モノマー（プレポリマー）と液体の間の混和性の差異、およびモノマーから得られる高分子と液体の間の混和性の差異が、相分離の駆動力となる。
【００６６】
相分離材料、相分離複合材およびそのような複合材を得る方法は、従来から知られている。そのような既知の材料、複合材および方法は、本発明の容器への使用、およびこれを製作する方法に適している。例えば、液晶を有する重合相分離材料は、液晶内に分散された高分子を得るために使用されている。さらに別の例として、米国特許第5,729,318号には、液晶セル内に高分子壁を形成する際に、光重合誘起型相分離が使用されている。
【００６７】
（重合誘起型）相分離材料を使用して液体充填容器を製作する場合、シートの化学反応基と反応できる化学反応基によって、（重合体）固相が形成される材料が官能化され、共有結合が形成する。重合誘起型相分離材料では、化学反応基は、相分離材料の重合反応基と異なっていても良いが、同じであることが好ましい。好適な化学反応基、（重合体）材料および液体は、前述のものである。
【００６８】
重合誘起型相分離材料に好適な重合化材料は、追加重合の可能なモノマーであり、例えば、スチレン、（メタ）アクリレート、ビニルエーテル等の、モノマーを有するビニル等の二重結合を有するモノマーである。そのような二重結合は、例えばアクリレート、チオールまたはアミン基のような二重結合を有する官能化シートと反応する。チオール基とビニル基を有するモノマーを組み合わせて、チオレン（thiolene）を形成しても良い。チオレンは、チオール基、ビニル基、アミン基またはアクリレート基で官能化されたシートと組み合わせて使用しても良い。モノマーを有するエポキシ基を使用しても良い。そのような反応基は、エポキシ基、アミン基、（有機）酸、無水和物、またはそのような酸の酸塩化物によって官能化されたシートと反応することができる。
【００６９】
図5には、本発明による液体充填容器の別の実施例の製造方法のある段階での概略断面図を示す。
【００７０】
図5に示す液体充填容器51は、図1に示す液体充填容器とは異なっており、液体充填容器51では、第2のシートおよび支持部材は、一体化形成され、シート部55と支持部材部59が区画される。
【００７１】
シート部55、支持部材部59および液体層7は、相互に層状相分離複合材58を形成する。層状相分離複合材は、シート部55がin-situで形成されるため、別のシートを用いた場合よりも、液体充填容器を十分に薄くすることができるという利点を有する。これにより、機械的ロバスト性を維持したまま、液体充填容器に柔軟性を付与することが可能となる。
【００７２】
層状相分離複合材の厚さは、1から200μmまたは2から150μmの間であり、3から100μmの間であることが好ましい。好適な範囲は、5から50μmであり、より好ましくは、10から30μmである。層状相分離複合材の液晶層は、0.5から20μmの厚さであって、1から10μmの厚さであることが好ましい。
【００７３】
層状相分離複合材、そのような複合材を得る方法、およびそのような複合材構成する材料は、例えば、米国特許第6,486,932号、国際公開第WO02／48281号、02／48282号および02／48783号等に示されている。そのような公知の複合材、方法および材料は、本発明の液体充填容器に使用することができ、そのような複合材および材料が、シート3の反応領域15の化学反応基と反応し得る化学反応基を有する場合、共有結合11が形成される。重合層状相分離複合材の場合、化学反応基は、重合可能な反応基であることが好ましい。
【００７４】
層状相分離材料の特定の例は、相分離材料について前述した材料である。
【００７５】
前述のように、層状相分離複合材を得るため、特別な手段が用いられる。特別な手段には、液体および固体材料に対して異なる濡れ性を有する、第1および第2のシートが使用されても良い。光相分離材料に色素を加えても良く、この場合、形成される層に対して垂直な勾配の強度が得られる。
【００７６】
図5に示す段階では、製作される液体充填容器は、液体に対して露出される。意外なことに、この場合も支持部材は、所定のパターンに従って形成される。「重合層状相分離複合材およびその製造方法」という題目の同時出願された特許出願には、このことがさらに詳しく記載されている。
【００７７】
図6には、ほぼ図5のI−I線に沿った、液体充填容器の概略上面図が示されている。支持部材区画55は、液体層7を複数の分離された液体充填ポケットに仕切る長方形格子として設置される。長方形の代わりに、液体充填ポケットを六角形、円状等の丸い形、または他の形状としても良い。連結格子上に設置された支持部材は、良好なロバスト性を有する液体充填容器を提供し、極めて薄い柔軟性のある液体充填容器が構成される。またポケットは、支持部材によって相互に分離されているため、あるポケットから別のポケットへの液体の流動は生じない。これには、液体充填容器の主表面に局部的に力が加わった場合にも、液体充填容器を一定の厚さに維持できるという利点がある。ディスプレイ等の多くの用途において、この特性は重要である。必要であれば、複数の分離された支持部材（柱）を使用できることは明らかである。
【００７８】
本発明は、層状分離複合材を使用する際に材特に有益である。所望の層状化処理を行うため、固体層は、液体層の上部に形成する必要がある。このため、形成される固体層は、シート3と高い親和性を有さないことが重要となる。一方、ロバスト性のある容器を得るには、固相を形成する支持部材が、シート3と良好に密着する必要がある。これらは、相反する要求である。本発明では、この二律背反を解消する。シートは、化学反応基で官能化されるため、複合材とシートの密着性の問題は、層状化の最適化とは別に解消され、改善されたロバスト性を有する容器が得られる。
【００７９】
本発明による液体充填容器は、エレクトロウェッティング式および電気泳動式ディスプレイ等の流体をベースとするディスプレイでの使用に適しており、特に液晶ディスプレイに適している。
【００８０】
好適な液体は、液晶であり、光学特性が異なる状態が得られる液晶がより好ましい。光学特性が異なる状態は、液晶の配向によって得ることができる。これは、従来の技術で行うことができる。そのような手段は、第1のシート3の上に設置される整列層であることが好ましい。必要であれば、シート5またはシート部55に、整列層を設置しても良い。
【００８１】
光学特性が異なる状態間を切り替えることが可能な（配向された）液晶を有する液体充填容器は、液晶ディスプレイへの使用に適している。その場合、第1のシートおよび必要であれば第2のシートは、整列層、電極層、遅延層、カラーフィルタ層、アクティブマトリクス回路等を有する複合構造を有する。ディスプレイに使用される容器を有する層状相分離複合材は、国際公開第WO02／42832号に示されている。
（例1）
図1に示す薄い液体充填容器を以下のように製作した：アクティブマトリクス面内スイッチ回路を有するガラス基板に、ポリイミド層（AL3046、JSR）を塗布する。この層は、整列層が得られるように研磨され、ベース膜3aが形成される。
【００８２】
パターン化層3bを、マイクロコンタクト（タンポン）印刷法で形成する。特に、スピンコート法（100rpmで10秒、3000rpmで30秒）によって設置された、感光ポリアミドエステル（Durimide7505、アーク化学社）の層を有するガラス基板を提供することによって、パターン化層3bを形成する。ポリアミドエステルの構造式は、
【００８３】
【化１】
2007501426.tif 000003
で表される。
【００８４】
各々幅50μm、高さ100μm、両方向に500μm離れた（中心間距離500μmの）格子線を有する、4×5cmの四角形格子パターンを有するポリジメチルシロキサンのスタンプが、液体状ポリアミドエステル層を有するスタンプに接触して、インクが塗布され、その後、このスタンプは、整列層側にベース膜3aを有するスタンプに接触して、ベース膜3aにインクが転写される。スタンプを除去した後、インクが付着したベース膜3を、ホットプレートで約10分間90℃で加熱し、溶媒を蒸発させることにより、図3Aに示す形のシート3が得られる。シート3は、ベース膜3aを有し、その上には、ポリアミドエステルの別のパターン化層3bが設置され、この別のパターン化層3bは、化学反応基16で官能化された反応領域15を提供する。化学反応基16は、この例ではメタクリレート基である。層3bによって覆われず露出した領域は、非反応領域17となり、整列層表面を露出する。
【００８５】
パターン化層の所定のパターンは、図6に示したものと同様の四角形格子であり、各格子線は、幅が50μmで、中心間距離が500μmである。測定厚さは、約150nmである。
【００８６】
エリクセンドクターブレード法を用いて、第1のシート3に、以下の組成の薄膜（約30μm）の層状相分離材料を設置しても良い：50wt％の液晶E7（いくつかのシアノ置換ビフェニルとシアノ置換テルフェニルの混合物、メルク（Merck）社、44.5wt％のイソボルニルメタクリレート、サルトマー（Sartomer）、0.5wt％の光開始剤Irgacure651（シバゲイジー（Ciba  Geigy））、および国際公開第WO02／42832号に示されている、4.5wt％の（E）−4，4’−ジ−（６−メタクリロイルオキシヘキシルオキシ）−３−メチルスチルベン合成剤である。
【００８７】
層状相分離材料は、光重合メタクリレート基を有する。パターン化層3bは、メタクリレート基で官能化された領域を提供する。メタクリレート基は、別の反応基と反応することができる。従って、パターン化層3bの化学反応基と反応し得る化学反応基が提供される。
【００８８】
層状相分離材料の薄膜層は、紫外線（フィリップス、TL08、0.3mW／cm2）を用いて、窒素雰囲気下50℃で30分、流体露光される。UV光子は、メタクリレートモノマーの重合を誘起する。重合が進行すると、時間とともに、重合材料によって形成される分子量が増大し、重合材料は、ある時点を越えると、液晶と混和性を有さなくなり、この時点で相分離が生じる。層状相分離材料は、UV放射線を吸収し（実質的にスチルベン化合物と光開始剤によって）、強度勾配が構成され、放射源に近いほど高強度となる。この勾配は、層状化の駆動力となる。層状相分離材料膜の吸収性によって、UV光子が、パターン化層3bと層状相分離材料の膜の界面に到達するため、層状相分離材料のメタクリレート基と、パターン化層3bのメタクリレート基の間で反応が始まる。この反応の結果、パターン化層3bと、in-situ形成される支持部材との間に共有結合が形成される。
【００８９】
照射の後、層状相分離複合材58が形成される。複合材58は、ほぼ半球状の分離状LCポケットの薄い配向液晶膜7を有し、ポケットの各々は、最大10μmの厚さを有する。複合材58は、さらにシート部55と支持部材部59とを有する固相を有する。
【００９０】
得られたディスプレイを、偏光顕微鏡で検査した。液晶および支持部材部59を有するポケットは、明確に識別された。ある領域では、液晶の存在を示唆する複屈折効果が認められ、他の領域では、画像は、光等方性材料で通常見られるものと一致しており、支持部材材料の存在が示唆された。
【００９１】
得られたディスプレイは、配向された液晶を有し、この液晶は、アクティブマトリクス面内スイッチ回路で、表示する画像を切り替えることができる。ディスプレイに観者の側から指で力を加えた場合、通常のLCディスプレイで見られるような、いかなる画像の歪も生じず、本発明のディスプレイでは、機械的ロバスト性が優れていることがわかった。
【００９２】
また、ディスプレイに90℃の熱応力を数時間加えても、ディスプレイは、作動したままであった。層状相分離複合材を有する従来のディスプレイ、すなわちシート3と共有結合されていない支持部材59を有するディスプレイでは、そのような評価に耐えられなかった。
（例2）
アクティブマトリクス回路を有するガラス基板の代わりに、プラスチックLCD用に設計された高分子基板（テイジンから供給されているポリカーボネート膜、DT120B60）を使用した以外は、例1に示したものと同様の液体充填容器を製作した。
【００９３】
偏光顕微鏡での観察では、支持部材および液晶膜に関する限り、例1のものと実質的に同等の画像が得られた。
【００９４】
次に液体充填容器に手で曲げを加え、曲げ試験を行った。液体充填容器は、曲げ半径約1cmで曲げた後、通常の状態に開放した。この操作を少なくとも20回繰り返した。
【００９５】
その後、液体充填容器を再び偏光顕微鏡で観察した。得られた画像は、曲げ試験前に得られたものと実質的に同じであり、本発明による液体充填容器の機械的ロバスト性が、明確に示された。
（例3）
（本発明ではない）
反応領域を有するパターン化層3bを排除したこと以外は、例2の手順を繰り返した。所定のパターンの支持部材を得るため、パターン露光を行った。層状化のため、改良した流体露光法を使用した。
【００９６】
特にパターン露光では、近UV源（フィリップスUHP、10ｍW／cm2）の高強度光で、層状相分離材料の膜をマスクを介して窒素雰囲気下で3分間照射した。UV源とマスクの間の距離は、約40cmで、マスクと薄膜の間の距離は、1mmである。光路には、拡散器を設置し（UV源からの距離10cm）、より均一な照射条件を得た。パターン露光の間、支持部材部55の四角形格子が形成された。
【００９７】
第2の流体露光では、薄膜は、窒素雰囲気下50℃において、低強度の近UV線（フィリップスTL08、0.3mW／cm2）で露光される。この露光では、支持部材間の領域の材料が、層状化によって相分離され、高分子層55および液体層7が形成される。
【００９８】
得られた液体充填容器は、偏光顕微鏡で観察される。ポケットに充填されたそれぞれの液晶の配列は、パターン露光されたパターンに沿って設置された、支持部材部59の四角形格子によって取り囲まれていることが観測された。
【００９９】
得られた液体充填容器を、例2の曲げ試験に供した。
【０１００】
曲げ試験の後、再び液体充填容器を偏光顕微鏡で観察した。支持部材59の形状は、基の位置からずれていることがわかった。液晶ポケットは、うまく分離されておらず、液晶は、あるポケットから別のポケットに流出していた。これは、コントラスト、点灯状態での色点など容器の（電気）光特性に大きく影響するとともに、力を受けた際に、液体膜厚を一定に維持する特性、および水平方向の耐性など機械的特性にも影響する。
（例4）
図5および6に示す液体充填容器を有する液晶ディスプレイを以下の方法で製作した：高分子膜（テイジンから供給されているポリカーボネート膜、DT120B60）に面内切替ITO電極構造を設置する。電極は、直接アドレス方式でアドレス処理される。高分子膜の電極側には、約100nm厚さの窒化珪素（SiNx）パッシベーション層がコーティングされる。窒化物層の上部には、ポリイミド整列層（AL3046、JSR）が設置され、ベース膜3aの製作が完了する。
【０１０１】
例1の方法のように、ベース膜3aには、メタクリレート基を有するポリアミドエステルのパターン化層3bが設置される。得られる第1のシート3は、化学反応基によって官能化された反応領域を有する。パターン化層は、幅50μm、中心間距離500μmの四角形格子内に設置される。
【０１０２】
例1の方法を用いて、第1のシート3に約30μmの層状相分離材料が設置され、この材料の組成は、50wt％の液晶材料  E7（メルク（Merck））、44.5wt％のイソボルニルメタクリレート（サルトマー（Sartomer））、0.5wt％の光開始剤Darocure（シバゲイジー（Ciba  Geigy））、5.0wt％のスチルベンジメタクリレートである。窒素雰囲気下50℃での、UV光（フィルップスTL08、0.3mW／cm2）での30分間の露光によって、シート部55、支持部材部59および液晶膜7を有する層状相分離複合材58が形成される。
【０１０３】
シート部55の上には、ドクターブレード法により、約20μmの厚さのトリプロピレングリコールジアクリレート平坦層が設置される。平坦層は、UV光（フィルップスHPA、4mW／cm2、10分）で硬化される。最後に、2つの塗布可能な水性偏光子（オプティバ（Optiva）社）がマイヤーロッドコーティング法によって、層スタックの両面にコーティングされる。すなわち一方は、平坦層の上部に、他方は、第1のシート3の背面にコーティングされる。
【０１０４】
製作されるLCディスプレイは、半径1cmの円筒上で回転され、その後回転が止められ、所望の画像が表示される。この手順は、千回以上繰り返される。この曲げ試験のサイクル中、表示画像は、変化しなかった。また曲げ試験が完了するまで、表示画像の歪は認められなかった。これは、本発明によるディスプレイの優れた機械的ロバスト性を示している。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の液体充填容器の実施例の概略断面図である。
【図２】反応基によって化学的に官能化された領域を有する支持部材を概略的に示す図である。
【図３Ａ】反応基によって化学的に官能化された反応領域を有する第1のシートの第1の実施例を概略的に示す図である。
【図３Ｂ】反応基によって化学的に官能化された反応領域を有する第1のシートの第2の実施例を概略的に示す図である。
【図３Ｃ】反応基によって化学的に官能化された反応領域を有する第1のシートの第3の実施例を概略的に示す図である。
【図３Ｄ】反応基によって化学的に官能化された反応領域を有する第1のシートの第4の実施例を概略的に示す図である。
【図４】図1に示す液体充填容器を製作する方法の段階を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明による液体充填容器の別の実施例の製作方法の段階を概略的に示す断面図である。
【図６】図5のI−I線に沿った、液体充填容器の概略上面図である。
【図１】
2007501426.tif 000004
【図２】
2007501426.tif 000005
【図３Ａ】
2007501426.tif 000006
【図３Ｂ】
2007501426.tif 000007
【図３Ｃ】
2007501426.tif 000008
【図３Ｄ】
2007501426.tif 000009
【図４】
2007501426.tif 000010
【図５】
2007501426.tif 000011
【図６】
2007501426.tif 000012
【国際調査報告】
2007501426.tif 000013
2007501426.tif 000014
2007501426.tif 000015
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