(57)【要約】本発明は改善されたコントラスト比、スイッチング性能、Ｄｍｉｎ状態における反射率および構造的一体性を有する液晶ディスプレイ、ならびにその製造方法に関する。
2006510925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイに使用されるマイクロカップを製造するための組成物であって、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体および液晶を含む、組成物。
【請求項２】
エンボス加工可能な組成物である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
液晶はマイクロカップ組成物中におけるその溶解限度以下の濃度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体は多官能性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れらのオリゴマーまたはポリマーである、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
液晶ディスプレイに使用されるマイクロカップを製造するための組成物であって、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体および速度促進コモノマーまたはオリゴマーを含む、組成物。
【請求項６】
エンボス加工可能な組成物である、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
前記速度促進コモノマーまたはオリゴマーはポリ（エチレングリコール）またはポリ（プロピレングリコール）成分を含む、請求項５に記載の組成物。
【請求項８】
前記ポリ（エチレングリコール）またはポリ（プロピレングリコール）成分は、ポリ（エチレングリコール）モノアクリレート、ポリ（エチレングリコール）モノメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート、ポリ（プロピレングリコール）モノアクリレート、ポリ（プロピレングリコール）モノメタクリレート、ポリ（プロピレングリコール）ジアクリレートまたはポリ（プロピレングリコール）ジメタクリレートである、請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
前記熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体は多官能性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れらのオリゴマーまたはポリマーである、請求項５に記載の組成物。
【請求項１０】
マイクロカップアレイの２つ以上の層を含む液晶ディスプレイであって、該マイクロカップは、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体および液晶を含む組成物から形成される、液晶ディスプレイ。
【請求項１１】
液晶はマイクロカップ組成物中におけるその溶解限度以下の濃度を有する、請求項１０に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１２】
前記熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体は多官能性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れらのオリゴマーまたはポリマーである、請求項１０に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１３】
前記マイクロカップアレイの２つ以上の層はスタガ型で配置されている、請求項１０に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１４】
マイクロカップアレイの２つ以上の層を含む液晶ディスプレイであって、該マイクロカップは、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体および速度促進コモノマーまたはオリゴマーを含む組成物から形成される、液晶ディスプレイ。
【請求項１５】
前記速度促進コモノマーまたはオリゴマーはポリ（エチレングリコール）またはポリ（プロピレングリコール）成分を含む、請求項１４に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１６】
前記ポリ（エチレングリコール）またはポリ（プロピレングリコール）成分は、ポリ（エチレングリコール）モノアクリレート、ポリ（エチレングリコール）モノメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート、ポリ（プロピレングリコール）モノアクリレート、ポリ（プロピレングリコール）モノメタクリレート、ポリ（プロピレングリコール）ジアクリレートまたはポリ（プロピレングリコール）ジメタクリレートである、請求項１５に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１７】
前記熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体は多官能性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れらのオリゴマーまたはポリマーである、請求項１４に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１８】
前記マイクロカップアレイの２つ以上の層はスタガ型で配置されている、請求項１４に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１９】
マイクロカップアレイの２つ以上の層を有する液晶ディスプレイの製造方法であって、
ａ）マイクロカップアレイの２つの層をそれぞれ導体フィルム上に個々に作製すること；および
ｂ）これら層の一方を他方の上に、場合により接着剤層によって、ラミネートすること
を含む、方法。
【請求項２０】
前記マイクロカップは、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体および液晶を含む組成物から作製される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記マイクロカップは、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体および速度促進コモノマーまたはオリゴマーを含む組成物から作製される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
工程（ａ）は、マイクロカップを導体フィルムの上に形成し、該マイクロカップに、ゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填し、および充填したマイクロカップをポリマー封止層で封止することによって実施する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
工程（ａ）は、マイクロカップを導体フィルムの上に形成し、該マイクロカップに、ゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填し、および充填したマイクロカップをポリマー封止層で封止することによって実施する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
工程（ｂ）は、マイクロカップの一方の層を他方の層の上に、２つの層の封止側が互いに面するようにラミネートすることによって実施する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
工程（ｂ）は、マイクロカップの一方の層を他方の層の上に、２つの層の封止側が互いに面するようにラミネートすることによって実施する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
マイクロカップアレイの一方または双方の層は、（ｉ）該マイクロカップアレイにポジとして作用するフォトレジストをラミネートまたはコートすること、（ｉｉ）ポジ型フォトレジストを画像露光および現像してマイクロカップを所定の領域にて開口させること、（ｉｉｉ）開口させたマイクロカップに、第１の原色のゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填すること、（ｉｖ）充填したマイクロカップを封止すること、および（ｖ）工程（ｉｉ）〜（ｉｖ）を繰り返すことを含む方法によって作製されたフルカラーアレイである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
マイクロカップアレイの一方または双方の層は、（ｉ）該マイクロカップアレイにポジとして作用するフォトレジストをラミネートまたはコートすること、（ｉｉ）ポジ型フォトレジストを画像露光および現像してマイクロカップを所定の領域にて開口させること、（ｉｉｉ）開口させたマイクロカップに、第１の原色のゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填すること、（ｉｖ）充填したマイクロカップを封止すること、および（ｖ）工程（ｉｉ）〜（ｉｖ）を繰り返すことを含む方法によって作製されたフルカラーアレイである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
マイクロカップアレイの２つ以上の層を有する液晶ディスプレイの製造方法であって、
ａ）マイクロカップの第１の層を導体フィルム上に形成すること、
ｂ）マイクロカップの第２の層を転写リリース基板上に形成すること、
ｃ）該第２の層を該第１の層の上にラミネートし、および該転写リリース基板を除去すること、
ｄ）場合により、マイクロカップの追加の層を転写リリース基板上に別個に形成すること、
ｅ）該追加の層を既に形成された層の積層体の上部層の上にラミネートし、および転写リリース基板を除去すること、および
ｆ）第２の導体フィルムを該積層体の最上部層の上にラミネートすること
を含む、方法。
【請求項２９】
前記マイクロカップは、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体および液晶を含む組成物から作製される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記マイクロカップは、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体および速度促進コモノマーまたはオリゴマーを含む組成物から作製される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
工程（ａ）は、マイクロカップを導体フィルム上に形成し、該マイクロカップに、ゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填し、および充填したマイクロカップをポリマー封止層で封止することによって実施する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
工程（ａ）は、マイクロカップを導体フィルム上に形成し、該マイクロカップに、ゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填し、および充填したマイクロカップをポリマー封止層で封止することによって実施する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
工程（ｂ）および（ｄ）は、マイクロカップを前記転写リリース層上に形成し、該マイクロカップに、ゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填し、および充填したマイクロカップをポリマー封止層で封止することによって実施する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
工程（ｂ）および（ｄ）は、マイクロカップを前記転写リリース層上に形成し、該マイクロカップに、ゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填し、および充填したマイクロカップをポリマー封止層で封止することによって実施する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
工程（ｃ）は、前記第２の層を前記第１の層の上に、２つの層の封止側が互いに面するようにラミネートし、その後、前記転写リリース基板を除去することによって実施する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
工程（ｃ）は、前記第２の層を前記第１の層の上に、２つの層の封止側が互いに面するようにラミネートし、その後、前記転写リリース基板を除去することによって実施する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３７】
工程（ｅ）は、前記追加の層を前記既に形成された層の積層体における上部層の上に、追加の層の封止側がその下方の層に面するようにラミネートし、その後、前記転写リリース基板を除去することによって実施する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
工程（ｅ）は、前記追加の層を前記既に形成された層の積層体における上部層の上に、追加の層の封止側がその下方の層に面するようにラミネートし、その後、前記転写リリース基板を除去することによって実施する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３９】
工程（ｆ）は接着剤層によって、または接着剤層なしでラミネートすることによって実施する、請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
工程（ｆ）は接着剤層によって、または接着剤層なしでラミネートすることによって実施する、請求項３０に記載の方法。
【請求項４１】
工程（ａ）、（ｂ）、（ｄ）またはそれらの組合せにおけるマイクロカップアレイは、（ｉ）該マイクロカップアレイにポジとして作用するフォトレジストをラミネートまたはコートすること、（ｉｉ）ポジ型フォトレジストを画像露光および現像してマイクロカップを所定の領域にて開口させること、（ｉｉｉ）開口させたマイクロカップに、第１の原色のゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填すること、（ｉｖ）充填したマイクロカップを封止すること、および（ｖ）工程（ｉｉ）〜（ｉｖ）を繰り返すことを含む方法によって作製されたフルカラーアレイである、請求項２９に記載の方法。
【請求項４２】
工程（ａ）、（ｂ）、（ｄ）またはそれらの組合せにおけるマイクロカップアレイは、（ｉ）該マイクロカップアレイにポジとして作用するフォトレジストをラミネートまたはコートすること、（ｉｉ）ポジ型フォトレジストを画像露光および現像してマイクロカップを所定の領域にて開口させること、（ｉｉｉ）開口させたマイクロカップに、第１の原色のゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填すること、（ｉｖ）充填したマイクロカップを封止すること、および（ｖ）工程（ｉｉ）〜（ｉｖ）を繰り返すことを含む方法によって作製されたフルカラーアレイである、請求項３０に記載の方法。
【請求項４３】
マイクロカップアレイの２つ以上の層を有する液晶ディスプレイの製造方法であって、
ａ）マイクロカップアレイの第１の層を導体フィルム上に作製すること、
ｂ）マイクロカップアレイの第２の層を第１の層の上部に作製すること、
ｃ）場合により、マイクロカップアレイの追加の層を既に形成された層の積層体の上部に作製すること、および
ｆ）第２の導体フィルムをマイクロカップアレイの最上部層の上部に、場合により接着剤層によって、ラミネートすること
を含む、方法。
【請求項４４】
前記マイクロカップは、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体および液晶を含む組成物から作製される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記マイクロカップは、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体および速度促進コモノマーまたはオリゴマーを含む組成物から作製される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
工程（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、マイクロカップを導体フィルムの上に形成し、該マイクロカップに、ゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填し、および充填したマイクロカップをポリマー封止層で封止することによって実施する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
工程（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、マイクロカップを導体フィルムの上に形成し、該マイクロカップに、ゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填し、および充填したマイクロカップをポリマー封止層で封止することによって実施する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）またはそれらの組合せにおけるマイクロカップアレイは、（ｉ）該マイクロカップアレイにポジとして作用するフォトレジストをラミネートまたはコートすること、（ｉｉ）ポジ型フォトレジストを画像露光および現像してマイクロカップを所定の領域にて開口させること、（ｉｉｉ）開口させたマイクロカップに、原色のゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填すること、（ｉｖ）充填したマイクロカップを封止すること、および（ｖ）工程（ｉｉ）〜（ｉｖ）を繰り返すことを含む方法によって作製されたフルカラーアレイである、請求項４４に記載の方法。
【請求項４９】
工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）またはそれらの組合せにおけるマイクロカップアレイは、（ｉ）該マイクロカップアレイにポジとして作用するフォトレジストをラミネートまたはコートすること、（ｉｉ）ポジ型フォトレジストを画像露光および現像してマイクロカップを所定の領域にて開口させること、（ｉｉｉ）開口させたマイクロカップに、原色のゲスト染料を場合により含む液晶組成物を充填すること、（ｉｖ）充填したマイクロカップを封止すること、および（ｖ）工程（ｉｉ）〜（ｉｖ）を繰り返すことを含む方法によって作製されたフルカラーアレイである、請求項４５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ａ）発明の分野
本発明は改善されたコントラスト比、スイッチング性能、Ｄｍｉｎ状態における反射率（または反射性）および構造的一体性を有する液晶ディスプレイ、ならびにその製造方法に関する。
【０００２】
ｂ）背景
ポリマー分散液晶（または高分子分散型液晶、ＰＤＬＣ：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、液晶が充填された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「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、染料分子は液晶に対して平行に配向する特性を有する。よって、棒状構造を有する二色性染料を液晶に添加する場合、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が当該技術分野において知られている。
【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液晶が充填された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明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。透過型および反射型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】
従来から使用されている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、このプロセスでは製造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。全ての場合において、従来から使用されているこのプロセスは、水相から粒子を分離してきれいにするための費用のかかるプロセスおよびその後に粒子を有機バインダー中に再分散させるプロセスを要する。
【０００７】
改善された液晶ディスプレイが、同時係属出願である２００１年１月１１日に出願された米国出願第０９／７５９，２１２号（国際公開第０２／５６０７９号に対応）に開示され、この内容は参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。改善された液晶ディスプレイは隔離されたセルを含み、このセルは適切に規定された形状、寸法およびアスペクト比を有するマイクロカップから形成され、ゲスト染料を場合により含む液晶組成物が充填されている。充填されたセルはポリマー封止層（これは好ましくは熱可塑性物、熱可塑性エラストマー、熱硬化物およびそれらの前駆体からなる群より選択される材料を含む組成物から形成される）により個々に封止されている。
【０００８】
マイクロカップ構造により、フォーマットに対して融通がきき、液晶ディスプレイを製造するための効率的なロール・トゥ・ロール連続製法が可能となる。このディスプレイはＩＴＯ／ＰＥＴなどの導体フィルムの連続ウェブ上に作製することができ、これは例えば、（１）ＩＴＯ／ＰＥＴフィルム上に放射線硬化性組成物をコートし、（２）マイクロエンボス加工またはフォトリソグラフィー法によってマイクロカップ構造を形成し、（３）液晶組成物をマイクロカップに充填し、そして充填されたマイクロカップを封止し、（４）封止したマイクロカップに別の導体フィルムをラミネートし、および（５）ディスプレイを組立てのために所望の寸法またはフォーマットへとスライスおよび切断することによる。
【０００９】
このタイプの液晶ディスプレイの１つの利点は、液晶がマイクロカップに封入されて（または閉じ込められて）いることである。１つの態様において、マイクロカップは均一な寸法および形状を有していてよい。このことは、ヒステリシスおよび再配向電界強度を著しく小さくする。加えて、最適なコントラスト比および応答速度を得るため、マイクロカップは液晶組成物を充填する前に、表面特性が変わるように表面処理または改質されていてよい。
【００１０】
このタイプの液晶ディスプレイのもう１つの利点は、マイクロカップ壁が事実上、上部および底部基材を所定の距離だけ離して維持するビルトイン（または組込み）スペーサーとなっていることである。マイクロカップに基づくディスプレイの機械的特性および構造的一体性は、従来の分散液晶ディスプレイよりも極めて優れている。更に、マイクロカップは例えば色およびスイッチング速度などの所定の特性が異なる液晶組成物を順次充填し、封止層で隔離してよい。Clikemanによる単分散液晶粒子の製造方法とは異なり、時間がかかったり費用が高くつく手順を要することなく、マイクロカップに基づく液晶ディスプレイにゲスト染料を容易に組み込むことができる。
【００１１】
従来の分散液晶ディスプレイにおいては、液晶およびポリマーの相の双方の組成物の調製範囲（formulation window）は極めて限られている。これに対して、マイクロカップに基づく液晶ディスプレイではこれら２つの相は独立して最適化することができる。更に、様々な用途に対して最適な電気光学応答性を得るため、マイクロカップは必要であれば液晶とマイクロカップ壁との間の相互作用を改変するように表面処理されていてよい。
【００１２】
本願において言及する各文献の全ての内容は参照することによりその全体が本願に組み込まれる。
【発明の要旨】
【００１３】
本願は改善されたコントラスト比、スイッチング性能および構造的一体性を有する新規な分散（または分散型）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：liquid crystal display）ならびにその製造方法を指向したものである。
【００１４】
本発明の第１の要旨は、マイクロカップに基づく（またはマイクロカップをベースとする）液晶ディスプレイを製造するための液晶を含む組成物を指向したものである。１つの態様において、液晶濃度は硬化したマイクロカップ組成物中におけるその溶解限度以下である。この組成物はエンボス加工可能な組成物であってよい。
【００１５】
本発明の第２の要旨は、液晶ディスプレイに使用されるマイクロカップを製造するための組成物であって、スイッチング速度を改善し、および駆動電圧または再配向電界を低くするために速度促進（speed enhancing）コモノマーまたはオリゴマーを含む組成物を指向したものである。マイクロカップを製造するのに適切な速度促進コモノマーまたはオリゴマーには、ポリ（エチレングリコール）またはポリ（プロピレングリコール）成分（moiety）、例えばポリ（エチレングリコール）モノアクリレート、ポリ（エチレングリコール）モノメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート、ポリ（プロピレングリコール）モノアクリレート、ポリ（プロピレングリコール）モノメタクリレート、ポリ（プロピレングリコール）ジアクリレートまたはポリ（プロピレングリコール）ジメタクリレートなどを包含するコモノマーまたはオリゴマーが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
本発明の第１および第２の要旨の組成物の主成分は、熱可塑性物、熱硬化物およびそれらの前駆体からなる群より選択される材料であってよい。
【００１７】
上記の２種のマイクロカップ組成物のいずれか一方を、単層または多層のマイクロカップアレイを有する液晶ディスプレイに用いることができる。
【００１８】
マイクロカップ組成物は、硬化後のマイクロカップ組成物の等方的な屈折率が液晶の常光屈折率と整合するように最適化される。
【００１９】
積層された２つ以上のマイクロカップアレイ（の）層を有する液晶ディスプレイにおいてマイクロカップは、ゲスト染料を場合により（またはオプションとして）含む液晶組成物が充填され、個々に封止（またはシール）されている。多層液晶ディスプレイのマイクロカップは、異なる光学密度またはスイッチング速度を有する異なるゲスト染料を含む液晶組成物が充填されていてよい。マイクロカップアレイの層を２つ以上有するフルカラーまたはマルチカラー液晶ディスプレイについては、マイクロカップアレイは、例えば赤、緑および青のゲスト染料を各々含む液晶組成物が充填された赤、緑または青のマイクロカップを含んでいてよい。１つの態様において、マイクロカップは異なる形状、寸法（または大きさ）または全面積に対する開口部の比を有していてよい。
【００２０】
加えて、ある１つの層の非アクティブな仕切領域は、その上方または下方の層のアクティブな領域と少なくとも部分的に重なり合う。用語「スタガ（型）（staggered）」は本願を通じてこの配置を説明するために用いるものとする。１つの態様において、非アクティブな領域とアクティブな領域とは完全に重なり合う。
【００２１】
従来のＰＤＬＣディスプレイと同様に、本発明の液晶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、電界により液晶が配向し、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、本発明の液晶ディスプレイは、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。駆動電圧または再配向電界強度が小さく、応答時間が速くおよびヒステリシスが無いことは、低消費電力ならびに再現性のあるグレースケールおよびビデオレートが強く要望される高品質ディスプレイ用途に対して重要である。
【００２２】
本発明の多層液晶ディスプレイは単層ディスプレイより著しく高いコントラスト比を示す。マイクロカップ組成物に液晶または速度促進コモノマー／オリゴマーを添加することにより更にスイッチング速度を改善し、および駆動電圧または再配向電界を小さくする。
【００２３】
本発明の多層液晶ディスプレイは、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、耐久性があり、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。更に、本発明の多層液晶ディスプレイは、優れたコントラスト比、スイッチング性能、駆動電圧および構造的一体性を示す。
【００２４】
本発明の第３の要旨は、積層された２つ以上のマイクロカップアレイ層を有する液晶ディスプレイを製造するための方法を指向したものである。
【００２５】
単層のマイクロカップに基づく液晶ディスプレイは、次の一連の処理工程によって製造できる。このプロセス工程は、マイクロカップを導体フィルム上にマイクロエンボス加工、フォトリソグラフィーまたは予め穿孔された（または予めパンチ形成された）穴によって、国際公開第０２／５６０９７号および米国同時係属出願第０９／９４２，５３２号（米国出願公開２００２−７５５５６号に対応）に記載されるようにして作製し、マイクロカップに液晶組成物（場合によりゲスト染料を含む）を充填し、充填したマイクロカップをワンパスまたはトゥーパスプロセスのいずれかにより、国際公開第０２／５６０９７号に記載されるようにして封止し、そして最後に、封止したマイクロカップに第２の導体フィルム（場合により接着剤層で予めコートされている）をラミネートする（または重ね合わせる）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。１つの態様において、ＵＶ硬化性接着剤が使用される。
【００２６】
単層のフルカラーまたはマルチカラー反射型液晶ディスプレイは、空のマイクロカップにポジとして作用するフォトレジスト（またはポジ型フォトレジスト）の層をラミネートまたはコートすること、ポジ型フォトレジストを画像露光し、その後、このフォトレジストを現像することにより、特定の数のマイクロカップを所定の領域にて選択的に開口させること、開口させたマイクロカップに、第１の色のゲスト染料、好ましくは二色性染料を場合により含む液晶組成物を充填すること、および充填したマイクロカップをワンパスまたはトゥーパスプロセスのいずれかにより、国際公開第０２／５６０９７号に記載されるようにして封止することによって製造できる。これらの工程は、第２または第３の色のゲスト染料を含む液晶組成物が充填され、封止されたマイクロカップを形成するように繰り返すことができる。液晶組成物の充填は、コーティングプロセスおよびその後の過剰の流体を除去するための掻き取りまたはドクター処理（doctoring、またはドクターブレードによる処理）プロセスによって実施できる。別法では、インクジェット印刷などの印刷プロセスによって充填を実施できる。
【００２７】
本発明の多層液晶ディスプレイは、コート、エンボス加工、充填および封止から成るサイクルを繰り返し、そして最後に積層体（またはスタック）上に第２の導体基板を（場合により接着剤層により）ラミネートすることによって、一層ずつ形成できる。別法では、マイクロカップアレイの２つ以上の層を導体基板上に別個に作製した後、これらを合わせてラミネートして、二層または多層のマイクロカップに基づく液晶ディスプレイを形成できる。更なる別法では、マイクロカップアレイの層を一時的なリリース基板上に別個に作製することを含む。その後、この予め形成したディスプレイ層を導体基板上のディスプレイ層の上へ、または導体基板の上へ直接に転写することによって多層液晶ディスプレイを完成することができる。
【００２８】
これら多数工程プロセスはロール・トゥ・ロールで連続的または半連続的に実施できる。このため、それらは大量および低コスト生産に適する。また、これらプロセスは大量生産のための他のプロセスに比べて効率的でコストがかからない。
【発明の詳細な説明】
【００２９】
定義
本明細書において特に断りのない限り、全ての技術的な用語は本明細書において、それらが当業者に一般的に使用および理解されているように、従来から用いられている定義に基づいて使用する。
用語「マイクロカップ（microcup）」は、マイクロエンボス加工、フォトリソグラフィーまたは予め穿孔された（または予めパンチ形成された）穴により形成されるカップ状の窪み（または凹部、indentation）を言うものである。
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において一般的に知られた用語である。本願においては、マイクロカップの深さ対幅比または深さ対長さ比（あるいは幅に対する深さまたは長さに対する深さの比）を言うものである。
用語「Ｄｍａｘ」はディスプレイの達成可能な最大光学密度を言うものである。
用語「Ｄｍｉｎ」はディスプレイの背景（またはバックグラウンド）の最小光学密度を言うものである。
用語「コントラスト比」はＤｍａｘ状態における液晶ディスプレイの％反射率に対するＤｍｉｎ状態における該ディスプレイの％反射率の比として定義されるものである。
用語「アクティブ領域」はゲスト染料を場合により含む液晶組成物が充填されたマクロカップの領域を言うものである。
用語「非アクティブ領域」はゲスト染料を場合により含む液晶組成物が充填されたマクロカップの間の仕切領域を言うものである。
【００３０】
マイクロカップ技術により作製した液晶ディスプレイセルは、図１ｃに示すように、少なくとも一方（１０）は透明である２つの電極板（１０、１１）と、この２つの電極間に収められたマイクロカップの層（１２）とを含む。マイクロカップは、ゲスト染料を場合により含む液晶組成物（１５）が充填され、そして封止層（１３）で封止されている。図１ｃには示していないが、封止層は仕切壁（１６）を覆って延在し、接触する（または連続する、contiguous）層をその上に形成することが好ましい。封止されたマイクロカップは第２の導体フィルム（１０）に、オプションとして接着剤層（１４）によりラミネートされる（または重ね合わされる）。２つの電極間に電圧差が印加されると、液晶ディスプレイは透明導体フィルム（１０）を通して見た場合、着色または無色状態の間でスイッチングする（または切り替わる）。コントラスト比を増大させるため、非表示側にある電極板（１１）は着色されていてよい。
【００３１】
図１ａおよび１ｂは常套のポリマー分散液晶ディスプレイの「オフ」および「オン」状態をそれぞれ示す。「オフ」状態では、小滴状の液晶はランダムに配向しており、ディスプレイは観者に対して不透明である。「オン」状態では、液晶は電界によって配向させられ、液晶の常光屈折率がポリマー連続相の等方的な屈折率と整合するので、ディスプレイは観者に対して透明である。
【００３２】
図２ａは、液晶組成物（２２）が充填されたマイクロカップアレイの層を含むモノクロ多層液晶ディスプレイを示す。２つの電極板（２０、２１）の少なくとも一方は透明である。コントラスト比を改善するため、非表示側にある電極板は場合により着色され、または黒色にされていてよい。
【００３３】
図２ｂは導体層（２１）とマイクロカップアレイの底部層との間にカラーフィルター（２４）を用いたフルカラー多層液晶ディスプレイを示す。黒色の二色性染料を場合により含み得る液晶組成物（２３）がマイクロカップに充填される。
【００３４】
図２ｃは、例えば緑色、赤色および青色の二色性染料をそれぞれ含む液晶組成物（２５、２６、２７）を用いたフルカラー多層液晶ディスプレイを示す。
【００３５】
マイクロカップ層は仕切壁を通じて光が漏れることを低減するためにスタガ型で配置されることが好ましい。図２ｃに示していないが、フルカラー多層液晶ディスプレイの層もスタガ型で配置することができる。
【００３６】
図示する目的のため、図面に示すような多層液晶ディスプレイにおいて、上部（または上方の）層は表示（viewing）側であり、他方、底部（または下方の）層は非表示側である。
【００３７】
Ｉ．マイクロカップの作製
マイクロカップアレイはマイクロエンボス加工、フォトリソグラフィーまたは予め穿孔された（または予めパンチ形成された）穴のいずれかにより、国際公開第０２／５６０９７号および２００２年８月２９日に出願された米国出願第０９／９４２，５３２号（２００２年６月２０に公開された米国出願公開２００２−７５５５６号）に開示されるようにして作製できる。これらはいずれも参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００３８】
また、マイクロカップを作製するのに適切な組成物もこれら文献に開示されている。国際公開第０２／５６０９７号に開示されるマイクロエンボス加工またはフォトリソグラフィーに用いるための組成物の例には、熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体、例えば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れらのオリゴマーまたはポリマーなどが含まれる。１つの態様において、多官能性アクリレートおよびそのオリゴマーが使用され得る。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を通常加える。この組成物はモノマー、オリゴマー、添加剤、および場合によりポリマーを含んでよい。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。
【００３９】
エンボス加工処理の許容範囲（latitude）およびスイッチング性能を改善するため、エンボス加工に用いるためのマイクロカップ組成物は液晶組成物で予め飽和させてよい。１つの態様において、液晶組成物は硬化したマイクロカップ壁または仕切領域におけるその溶解限度以下の濃度である。マイクロカップに充填するのに用いるものと同じ液晶組成物を用いて仕切壁を飽和させてよいが、このことは必須ではない。１つの態様において、最適なスイッチング性能を得るため、光散乱ドメインが仕切壁にて観察可能に形成されるのを防止するように、硬化した仕切壁における液晶の濃度を最適化する。
【００４０】
スイッチング速度を改善し、および駆動電圧または再配向電界強度を小さくするため、マイクロエンボス加工またはフォトリソグラフィーに用いるためのマイクロカップ組成物に速度促進コモノマーまたはオリゴマーを添加してよい。本発明のマイクロカップを作製するのに適切な速度促進コモノマーまたはオリゴマーには、ポリ（エチレングリコール）またはポリ（プロピレングリコール）成分、例えばポリ（エチレングリコール）モノアクリレート、ポリ（エチレングリコール）モノメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート、ポリ（プロピレングリコール）モノアクリレート、ポリ（プロピレングリコール）モノメタクリレート、ポリ（プロピレングリコール）ジアクリレートまたはポリ（プロピレングリコール）ジメタクリレートなどを包含するコモノマーまたはオリゴマーが含まれるが、これらに限定されるものではない。マイクロカップ組成物中の速度促進コモノマーまたはオリゴマーの濃度は、約１重量％〜約５０重量％、好ましくは約３重量％〜約３０重量％、およびより好ましくは約５重量％〜約２０重量％の範囲であり得る。
【００４１】
一般的に、マイクロカップは任意の形状を有してよく、また、その寸法および形状は様々であってよい。マイクロカップは、１つのシステムにおいて実質的に一様な寸法および形状であってよい。しかしながら、光学的効果を最大限にするために、異なる形状および寸法が混在するマイクロカップを製造してよい。例えば、赤色のゲスト染料を含む液晶組成物が充填され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または寸法を有してよい。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構成されていてよい。例えば、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構成されていてよい。異なる色に対して同じ形状および数とする必要はない。
【００４２】
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、六角形または他の任意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。従って、ハニカム形状の開口部が、例えば円形開口部より好ましい。
【００４３】
各個のマイクロカップの寸法は約０．０４〜約１００μｍ２、好ましくは約１〜約３６μｍ２の範囲であり得る。マイクロカップの深さは約０．５〜約１０ミクロン、好ましくは約１〜約６ミクロンの範囲であり得る。多層マイクロカップ液晶ディスプレイにおけるマイクロカップ層の全面積に対する開口面積の比は広範に様々であってよい。１つの態様において、これは通常、約０．０５〜約０．９７の範囲にある。別の態様において、これは約０．３〜約０．９５の範囲にあってよい。また、この比は０．０５未満であってもよい。
【００４４】
ＩＩ．液晶、二色性染料およびそれらの混合物
マイクロカップのアレイに液晶を、通常はコーティングまたは印刷法によって充填する。ディスプレイに色を付与し、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。
【００４５】
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、ＢＬ００９およびＢＬ０３７（イー・メルク社（E. Merck Co.、ドイツ）製）があるが、これに限定されない。他の有用な液晶材料は米国特許第５，８３５，１７４号（Clikemanら）に見ることができる。また、コレステリック液晶も同じ用途に使用してよい。
【００４６】
１つの態様において液晶はゲスト染料を含んでいてよい。ゲスト染料は当該技術分野において周知の二色性のものであってよい。米国特許第５，５８９，１００号（Grassoら）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、他の適切な二色性染料が列挙されている。
【００４７】
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。適切なゲスト染料は、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表示特性を提供する必要がある。１つの態様において、この染料は高い配向（order）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するものである。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。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、ドイツ）製）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）（三井東圧製）がある。
【００４８】
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。こ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 Spirit Black）およびファスト・スピリット・ブラック（Fast Spirit Black）（ピラム・プロダクツ社（Pylam Products Co.、アリゾナ州）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）、アントラキノン・ブルー（anthraquinone blue）、アントラキノン・イェロー（anthraquinone yellow）１１４、アントラキノン・レッド（anthraquinone red）１１１、１３５、およびアントラキノン・グリーン（anthraquinone green）２８（アルドリッチ製）。いずれにせよ、染料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。
【００４９】
ＩＩＩ．マイクロカップの封止
マイクロカップの封止（またはシーリング）は、幾つかの方法で実施できる。１つの方法は、ＵＶ硬化性封止剤組成物を液晶組成物中に分散させることを含む「ワンパス」法である。ＵＶ硬化性組成物は液晶と非混和性であり、液晶より小さい比重を有する。ＵＶ硬化性組成物および液晶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コート（被覆）する。揮発性溶媒を使用してコーティングの粘度および被覆率（coverage）を制御し、液晶からの封止剤相の相分離を容易にしてよい。過剰の流体はワイパーブレードまたは同様のデバイスにより掻き取り除去してよい。このようにして充填したマイクロカップをその後に乾燥させると、ＵＶ硬化性組成物は液晶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硬化性層を硬化させ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および電子ビームを使用して硬化させてマイクロカップをシールできる。別法では、熱または湿気硬化性封止剤組成物を用いる場合には、熱、湿気またはそれらの組合せを利用して硬化させてマイクロカップをシールしてもよい。ポリマー封止組成物を使用する場合、それが上に浮かんでくる間またはその後、組成物中の溶媒を単に蒸発させることによって封止層を硬化させてよい。
【００５０】
界面活性剤を使用して、マイクロカップ壁への封止層の付着および液晶と封止材料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（3M Company）製）、ゾニル(Zonyl)フルオロ界面活性剤（デュポン（DuPont）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）が含まれ得る。
【００５１】
別法では、液晶組成物および封止組成物をマイクロカップに順にコートしてよい（即ち、「トゥーパス法」として知られているものである）。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できるポリマー材料またはその前駆体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させ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、シーリング方法に極めて好都合である。液晶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著しく抑制できる。その後、後硬化工程（好ましくはＵＶ照射による）によってシーリングが完了する。混合の程度を更に小さくするため、オーバーコートの比重が液晶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使用する場合、揮発性溶媒は液晶組成物または染料と非混和性であり、液晶相の比重より小さい比重を有することが好ましい。使用する染料または液晶材料が封止層と完全に非混和性でない場合、このトゥーパスオーバーコートプロセスが特に好都合である。封止層と液晶相との間の混合の程度を更に小さくするために、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。
【００５２】
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、そして最後にリリース基板を剥離することによって行うことができる。転写ラミネーション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。
【００５３】
ＩＶ．単層液晶ディスプレイパネルの作製
このプロセスは国際公開第０２／５６０９７号に記載されるような連続的なロール・トゥ・ロールプロセスとすることができる。これは以下の工程を含み得る：
１．導体フィルム上に、場合により溶媒を含むマイクロカップ形成用組成物の層をコートする。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によって、マイクロカップ組成物のガラス転移温度より高い温度にてマイクロカップ組成物の層をエンボス加工する。
３．好ましくはマイクロカップ組成物を適当な手段によって硬化する間またはその後、マイクロカップ組成物から型をリリースする（または離す）。
４．このマイクロカップに、場合によりゲスト染料を含む液晶組成物を充填し、その後、充填したマイクロカップを上述のワンパスまたはトゥーパスオーバーコートプロセスのいずれかにより封止する。
５．封止したマイクロカップアレイに第２の導体フィルムを、オプションとして感圧接着剤、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によってラミネートする（または重ね合わせる）。
【００５４】
ラミネート接着剤は、上部導体フィルムが放射線に対して透明な場合には、ＵＶなどの放射線によって上部導体フィルムを通して後硬化させてよい。出来上がった製品は、ラミネーション工程の後で様々な寸法および形状に切断してよい。
【００５５】
１つの態様において、上記で言及したマイクロカップ組成物は液晶を含んでいてよい。もう１つの態様において、上記で言及したマイクロカップ組成物は速度促進コモノマーまたはオリゴマーを含んでいてよい。いずれの態様においても、マイクロカップ組成物の主成分は上述したように熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体であってよい。
【００５６】
上記のマイクロカップの製造は国際公開第０２／５６０９７号に記載されるようなフォトリソグラフィーまたは米国出願公開２００２−７５５５６号に記載されるような予め穿孔された（または予めパンチ形成された）穴による別の手法で簡単に置換することができる。フルカラー液晶ディスプレイは、異なるゲスト染料を含む液晶組成物をマイクロカップに順次充填し、その後、充填したマイクロカップを上述のようにワンパスまたはトゥーパス法で封止することによって製造できる。
【００５７】
Ｖ．単層のマルチカラー液晶ディスプレイパネルの作製
本発明のマルチカラー液晶ディスプレイは、図２ｂに示すようにモノクロディスプレイの下方に位置するカラー（例えばＲ、ＧおよびＢ）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。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液晶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２ｃ）。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、マサチューセッツ州ウスター）製）、ノボラックポジ型フォトレジスト、例えばマイクロポジット（Microposit、商標）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、商標）７２−８６８５（ナショナル・スターチ（National Starch）製）およびカーボセット（Carboset、商標）５１５（ビーエフ・グッドリッチ（BF Goodrich）製）の混合物を含み得るドライフィルムフォトレジストなどの、ポジとして作用するフォトレジストを、既に形成したマイクロカップにコートまたはラミネートすること；（２）ポジ型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、支持体フィルムを除去し、そして現像液、例えば希釈したマイクロポジット（商標）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）開口させたカップに液晶および第１の原色のゲスト染料を充填すること；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の原色の液晶を充填したマイクロカップを形成できる。
【００５８】
より詳しくは、マルチカラー液晶ディスプレイは、以下の工程に基づいて製造できる：
（ａ）導体フィルム上にマイクロカップ形成用組成物の層をコートする。
（ｂ）予めパターン形成した雄型によってマイクロカップ組成物の層をそのＴｇより高い温度にてエンボス加工する。
（ｃ）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マイクロカップ組成物の層が硬化する間またはその後、マイクロカップ組成物の層から型をリリースする（または外す）。
（ｄ）ポジ型フォトレジストおよび除去可能プラスチックカバーシートを含み得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のアレイにラミネートまたはコートする。マイクロカップとポジ型フォト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も含んでいてよい。
（ｅ）ポジ型フォトレジストを画像露光し、カバーシートを除去し、現像して、露光領域においてマイクロカップを開口させる。工程（ｄ）および（ｅ）の目的は、マイクロカップを所定領域において選択的に開口させることである。
（ｆ）開口させたマイクロカップに、第１の原色のゲスト染料を含む液晶組成物および封止組成物（液晶相と非相溶性であり、液晶相より小さい比重を有する）を充填する。
（ｇ）上述のワンパスまたはトゥーパス法によってマイクロカップをシールして、液晶を第１の原色のゲスト染料と共に含む、閉じた液晶充填マイクロカップを形成する。
（ｈ）上述の工程（ｅ）〜（ｇ）を繰り返して、液晶を異なる領域にて異なる色のゲスト染料と共に含むマイクロカップを形成する。
（ｉ）感圧接着剤、ホットメルト接着剤、あるいは熱、湿気または放射線硬化性接着剤であってよい接着剤層を予め被覆してある第２の導体フィルムに対して、液晶充填マイクロカップのシールしたアレイをラミネートする。
（ｊ）接着剤を硬化させる。
【００５９】
１つの態様において、上記で言及したマイクロカップ組成物は液晶を含んでいてよい。もう１つの態様において、上記で言及したマイクロカップ組成物は速度促進コモノマーまたはオリゴマーを含んでいてよい。いずれの態様においても、マイクロカップ組成物の主成分は熱可塑性物、熱硬化物またはそれらの前駆体であってよい。
【００６０】
上記のマイクロカップの製造は国際公開第０２／５６０９７号に記載されるようなフォトリソグラフィーまたは米国出願公開２００２−７５５５６号に記載されるような予め穿孔された（または予めパンチ形成された）穴による別の手法で簡単に置換することができる。工程（ｅ）におけるドライフィルムポジ型フォトレジストはフォトレジスト溶液で置換して、マイクロカップに被覆することができる。また別法では、異なる色の液晶相をマイクロカップに対して位置合わせして所定の領域に、例えばインクジェット印刷によって印刷してよい。
【００６１】
ＶＩ．多層のディスプレイパネルを有する液晶ディスプレイおよびその製造
図３ａおよび３ｂは充填および封止されたマイクロカップアレイの層を２つ以上有する、マイクロカップに基づく液晶ディスプレイの製造方法を示す。
【００６２】
図３ａは、例えば第ＩＶ節にて工程１〜４または第Ｖ節にて工程（ａ）〜（ｈ）で記載した手順により作製した、充填および封止したマイクロカップアレイである上部層（３１）および底部層（３２）をラミネートすることによって、二層のマイクロカップに基づく液晶ディスプレイを製造する方法を示す。充填したマイクロカップは封止層（３３）でそれぞれ封止される。表示側の導体フィルム（３４）は透明であり、非表示側の導体フィルム（３５）は着色されていてよく、または黒色にしてよい。接着剤層を使用してラミネーション（または重ね合わせ）プロセスを容易にできる。この二層（３１および３２）は、一方の層の非アクティブな仕切領域（３６）と他方の層のアクティブなセル領域とがスタガ型となるように配置される。
【００６３】
図３ｂは二層マイクロカップ液晶ディスプレイを製造するもう１つの方法であって、（ｉ）充填および封止したマイクロカップアレイの層（３２）を導体フィルム（３５）上に、例えば第ＩＶ節にて工程１〜４または第Ｖ節にて工程（ａ）〜（ｈ）で記載した手順により作製し、（ｉｉ）充填および封止したマイクロカップアレイの別の層（３１）をリリース基板（または基材）（３７）上に、第ＩＶ節にて工程１〜４または第Ｖ節にて工程（ａ）〜（ｈ）で記載した手順に従って作製し、（ｉｉｉ）リリース基板（３７）上のマイクロカップアレイの層（３１）を層（３２）の上へ、場合により接着剤（図示せず）を用いて、封止側（３３）が互いに向かい合うようにしてラミネートし、（ｉｖ）リリース基板（３７）を除去し、および（ｖ）得られた複合体フィルムを導体フィルム（３４）の上へ、場合により接着剤層（図示せず）を用いてラミネートすることによる方法を示す。工程（ｉｉ）、（ｉｉｉ）および（ｉｖ）を繰り返して、マイクロカップアレイの層を３つ以上有する液晶ディスプレイを製造することができる。
【００６４】
別法では、多層のマイクロカップに基づく液晶ディスプレイは、（ａ）充填および封止したマイクロカップアレイの層を導体フィルム上に、例えば第ＩＶ節にて工程１〜４または第Ｖ節にて工程（ａ）〜（ｈ）で記載した手順により作製し、（ｂ）第ＩＶ節における工程１〜４または第Ｖ節における工程（ａ）〜（ｈ）を繰り返して、充填および封止したマイクロカップアレイの層を任意の数で第１の層の上部に形成し、（ｃ）最上部の層に第２の導体フィルムを、場合により感圧接着剤、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によりラミネートすることによって製造することができる。
【００６５】
上記で製造したような二層または多層液晶ディスプレイでは、１つの態様において、マイクロカップアレイ層の非アクティブな仕切領域が、その上方または下方の別の層のアクティブな領域に対してスタガ型で配置される。２つの導体フィルム（３４および３５）の少なくとも一方は予めパターン形成される。また、少なくとも表示側の導体フィルム（３４）は透明である。望ましくないモアレパターンの形成を回避するために、マイクロカップ層を適切な角度でラミネートすることが有用である。別法では、同様の目的で、対称性の劣るマイクロカップアレイを使用してよい。
【００６６】
多層液晶ディスプレイにおいて、マイクロカップの層の各々はマイクロエンボス加工、フォトリソグラフィーまたは予め穿孔された（またはパンチ形成された）穴によって別個に作製できる。液晶組成物は印刷またはコーティング、例えばインクジェット印刷によってマイクロカップに充填できる。
【００６７】
一般的に、マイクロカップに基づく液晶ディスプレイにおける２つの電極間の最小距離またはセルギャップは、２〜１００μｍの範囲にあり、好ましくは５〜３０μｍの範囲にある。各マイクロカップ層の厚さは様々であってよい。１つの態様において、この厚さは２〜５０μｍの範囲、好ましくは３〜１０μｍの範囲にあり得る。また、マイクロカップアレイの各層における染料または着色剤の濃度も、異なる用途に対して様々であってよい。
【００６８】
本発明によって製造される多層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】
【００６９】
以下の実施例は、当業者が本発明をより明確に理解し、実施することが可能となるように記載するものである。これらは本発明の範囲を制限するものとしてではなく、単に本発明を例示および代表するものとして考慮されるべきである。
【００７０】
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作製
ＩＴＯ導体層を予めコートした２ミル（mil）ＰＥＴフィルム（ＩＴＯ／ＰＥＴフィルム、５ミル  ＯＣ５０、シーピーフィルムス（CPFilms、バージニア州マーチンズビル）製）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（４μｍ幅×４μｍ長さ×４μｍ高さ×４μｍ仕切）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、この型により加圧ローラーを９０℃にて用いて、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（エーディーエーシー・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、マイクロカップ（４μｍ幅×４μｍ長さ×４μｍ深さ×４μｍ仕切）を顕在化させた。このマイクロエンボス加工はジービーシー・ラミネーター（GBC Laminator）を９０℃にて用いて実施した。
【００７１】
【表１】
2006510925.tif 000003
【００７２】
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作製
実施例１と同様の手順に従い、表２に示す調製物を被覆して、同じ４×４×４×４μｍの雄型でエンボス加工した。
【００７３】
【表２】
2006510925.tif 000004
【００７４】
マイラド・バー#１２を用いた。目標被覆厚さは約５μｍ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（ジービーシー・ラミネーター）を用いて実施した。
【００７５】
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作製
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、イリノイ州シカゴ）製、モデルＢＤ−１０Ａ）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、マイクロカップ（４×４×４ミクロン）（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。
【００７６】
【表３】
2006510925.tif 000005
【００７７】
実施例４
液晶溶液を充填したマイクロカップの作製
実施例３で作製したマイクロカップアレイをヘキサンで、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.、ドイツ）製）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アレイ上に被覆した。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。
【００７８】
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作製
実施例３で作製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、ドイツ）製）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（ドイツ）製）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アレイ上に被覆した。マイクロカップ上の過剰な溶媒をオーブン（６６℃）で１０分間蒸発させた。
【００７９】
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作製
実施例３で作製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（ドイツ）製）を一緒に混合することにより黒色二色性染料混合物を調製した。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（ドイツ）製）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アレイ上に被覆した。マイクロカップ上の過剰な溶媒をオーブン（６６℃）で１０分間蒸発させた。
【００８０】
実施例７
トゥーステップ（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（Exxon Chemical）製）中のヴィスタロン（Vistalon）０１０６（エクソン・モービル・ケミカルズ（Exxon Mobil Chemicals）製）の１０％溶液を、実施例４、５または６にて作製したＢＬ００６が充填されたマイクロカップアレイ上に被覆した。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の密度は約０．９ｇ／ｃｍ３であった。
【００８１】
実施例８
トゥーステップ（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と同様の手順に従って、実施例５にて作製したのと同様に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、充填したマイクロカップアレイをシールした。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。
【００８２】
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（ドイツ）製）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、セルギャップを制御するために様々な高さを有するスペーサー（４．５μｍ、２５μｍまたは５０μｍ）を用いて挟んだ。キュアゾーン露光装置（エーディーエーシー・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。全ての場合において、特性電気光学応答曲線に著しいヒステリシスループが見られた。
【００８３】
実施例１０
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にて作製したマイクロカップアレイを用いて単層マイクロカップ液晶ディスプレイを組み立てた。実施例４、５または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、これらの液晶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。全ての場合において、本発明に従って作製されたマイクロカップに基づく液晶ディスプレイについてヒステリシスループは見られなかった。
【００８４】
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、（ｉ）マイクロカップアレイの第１の層の上部にマイクロカップアレイの第２の層をエンボス加工し、（ｉｉ）ゲスト染料を有する、または有しない液晶を充填し、そして（ｉｉｉ）充填したマイクロカップアレイの第２の層をシールした。光散乱の程度を最大にするため、スタガ型二層構造を形成するように、第２マイクロカップ層を第１の層上に約１０度ずれた角度でエンボス加工した。２つの二層アレイをラミネートして四層の液晶ディスプレイを形成した。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。得られた四層マイクロカップ液晶ディスプレイにおいてヒステリシスループは見られなかった。
【００８５】
実施例１２〜１７
マイクロカップ組成物を表４に示すものと置換したこと以外は実施例８と同様の手順に従った。ｔｏｎおよびｔｏｆｆは４０Ｖにて測定した。表４からわかるように、マイクロカップ組成物にコモノマーとしてＰＥＧＭＡ（ポリエチレングリコールメタクリレート）またはＰＥＧＤＭＡ（ポリエチレングリコールジメタクリレート）を添加することにより、応答時間が著しく改善されることを示した。実施例１６および１７において飽和電圧（最大光学応答に達するのに必要な電圧）は、約３Ｖの閾値電圧で、それぞれ１０Ｖおよび１２Ｖであった。
【００８６】
【表４】
2006510925.tif 000006
【００８７】
本発明の特定の形態を図示および説明して来たが、本発明の概念および範囲を逸脱することなく種々の変更がなされ得ることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１ａ】図１ａは常套のポリマー分散液晶ディスプレイの「オフ」状態を示す。
【図１ｂ】図１ｂは常套のポリマー分散液晶ディスプレイの「オン」状態を示す。
【図１ｃ】図１ｃはコントラスト比を改善するために暗い背景をオプションとして用いてマイクロカップ技術により製造される典型的な単層マイクロカップ液晶ディスプレイを示す。
【図２ａ】図２ａはモノクロの多層マイクロカップに基づく液晶ディスプレイを示す。
【図２ｂ】図２ｂはカラーフィルターを用いたフルカラーの多層マイクロカップに基づく液晶ディスプレイを示す。
【図２ｃ】図２ｃは着色された液晶組成物を用いたフルカラーの多層マイクロカップに基づく液晶ディスプレイを示す。
【図３ａ】図３ａは多層マイクロカップに基づく液晶ディスプレイの製造方法を示す。図３ａは２つのマイクロカップアレイ層を、マイクロカップの封止側を互いに向かい合わせてラミネートすることによって二層液晶ディスプレイを製造する方法を示す。
【図３ｂ】図３ｂは多層マイクロカップに基づく液晶ディスプレイの製造方法を示す。図３ｂは二層液晶ディスプレイを製造するもう１つの方法であって、（ｉ）マイクロカップアレイ層をリリース基板から導体フィルム上の第２のマイクロカップアレイ層上へ転写し（または移動させ）、および（ｉｉ）得られた複合体フィルムを導体フィルム上に（場合により接着剤によって）ラミネートすることによる方法を示す。工程（ｉ）を繰り返して、３つ以上のマイクロカップアレイ層を有する液晶ディスプレイを製造することができる。
【図１ａ】
2006510925.tif 000007
【図１ｂ】
2006510925.tif 000008
【図１ｃ】
2006510925.tif 000009
【図２ａ】
2006510925.tif 000010
【図２ｂ】
2006510925.tif 000011
【図２ｃ】
2006510925.tif 000012
【図３ａ】
2006510925.tif 000013
【図３ｂ】
2006510925.tif 000014
【国際調査報告】
2006510925.tif 000015
2006510925.tif 000016
2006510925.tif 000017
2006510925.tif 000018