エレクトロルミネッセンス表示装置
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料のバックライト（１６）の前に装着される、表示情報を規定するマスク（１３）を備えたエレクトロルミネッセンス表示装置。マスク（１３）は、硬化性ポリマーマトリックス（１５）に封入された液晶ベシクル（１４）の層を含み、ポリマーマトリックス（１５）のポリマー鎖は、放射線に暴露されることにより架橋されている。ポリマーマトリックスは、ＵＶ硬化性ポリウレタンであることが好ましい。本発明は、このような表示装置の製造方法にも関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置に関し、より詳しくは、エレクトロルミネッセンス／液晶ハイブリッド表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス材料というものが存在する。エレクトロルミネッセンス材料とは、その材料に電界が発生すると、発光して光る材料である。最初に知られたエレクトロルミネッセンス材料は、硫化亜鉛などの無機粒子状物質であったが、最近発見されたエレクトロルミネッセンス材料には、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）として知られる数多くの小分子有機発光体や、発光ポリマー（ＬＥＰ）として知られる幾つかのプラスチック（合成有機ポリマー物質）がある。無機粒子は、ドープされ封入された形態で今でも使用されており、特に、バインダと混合され、比較的厚い層として基板表面に塗布される場合に用いられている。ＬＥＰは、バインダマトリックス中の粒子状材料として、または、より好ましくは単独で比較的薄い連続膜としてのいずれでも用いることができる。
【０００３】
このエレクトロルミネッセンス効果は、表示装置の構築に用いられてきた。表示装置の中には、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料（この場合、一般的に蛍光体と呼ばれる）を備え、表示装置が表示する様々な文字を規定するマスクを通して見ることができるバックライトを形成するタイプや、ＥＬ材料の個々の小領域が選択的に活性化するように成形された電極と共に表示装置を配置するタイプがある。これら表示装置の用途は多く、例えば、単純なデジタル時間および日付表示装置（腕時計や置き時計に用いられる）、携帯電話表示装置、家電機器（食器洗浄機や洗濯機など）の制御パネル、ハンディタイプのリモコン（テレビ、ビデオまたはＤＶＤプレーヤー、デジボックス、ステレオまたはミュージックセンター、もしくは類似の娯楽装置用）などがある。
【０００４】
国際特許出願番号ＷＯ２００５／０１２１８７８号には、液晶（ＬＣ）マスクを有するエレクトロルミネッセンス表示装置が記載されており、前記マスクは、個々の領域において、「オン」／透明（これによりバックライトはマスクを通して点灯する）と、「オフ」／不透明（これによりバックライトの光はマスクにより遮断される）とに切り替え可能となっている。このＬＣマスクとＥＬバックライトは一体化形成されており、両構成要素（ＬＣマスクとＥＬバックライト）は１つの基板上で支持され、ＥＬバックライトは、液晶材料層上に直接／後ろに装着されるエレクトロルミネッセンス材料層として形成される。
【０００５】
ＬＣ材料は、通常の「液体」という用語において、この名称が暗示する形態である移動的というより、むしろ物理的に安定した形態であることが重要であると理解される。
【０００６】
本発明者は、ポリマーマトリックス（バインダ）に分散された、液晶のドロップレット、典型的には、ネマチックまたはコレステリック性のドロップレットで構成されるポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）膜が、そのようなハイブリッド表示装置のＬＣマスクに適していることが分かった。
【０００７】
ＰＤＬＣに二色性染料を含めることにより、無通電状態は、強い吸収性と散乱性を呈し、一方、通電状態は、透明性と低い吸収性とを兼ね備える。このようなタイプのＰＤＬＣは、ＮＣＡＰ（封入されたネマチック曲線状整列相）として知られており、本発明者は、ＮＣＡＰタイプのＰＤＬＣが、表示装置のＬＣ材料として用いるのに特に適していることを見出した。特に、ＮＣＡＰのＰＤＬＣは、染料のバインダへの移動を最小限にするため、所期のコントラストを劣化させることはない。
【０００８】
これらの膜は、乳化法または数多くの相分離技術の１つを用いることにより構築することができる。乳化法は、機械的せん断を用いて、染色された液晶（有機油）を水溶性ポリマーを含む水性媒体、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）に分散してポリマーマトリックスを形成する。
【０００９】
表示装置の形成は、数多くの方法により達成することができる。ＷＯ２００５／０１２１８７８号は、適切なペーストを用いて、表示装置の各層の形状、大きさおよび位置を規定するマスクに通して、（通常基板上にスパッタリングされるＩＴＯ前面電極を除く）種々の層をそれぞれ所定の位置にスクリーン印刷した後、乾燥し、適宜、凝固または硬化して、次の１つまたは複数の層を付与する方法を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者は、ＰＶＡは、非常に安定した乳濁液を提供する優れたバインダであるが、周囲環境から水分を吸収しやすく、その結果、水分依存リーク電流を介してＰＤＬＣの電気光学性能を劣化させるため、ＰＶＡをバインダとしたＮＣＡＰのＰＤＬＣ材料を用いることは適当ではないことを見出した。従って、ＬＣ層においてＰＶＡをバインダとして用いて製造された表示装置の環境安定性は悪く、その結果、表示装置の斑点などの欠陥が発生する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によると、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料のバックライトの前に装着される、表示情報を規定するマスクを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記マスクは、放射線硬化性ポリマーマトリックスに封入された液晶ベシクルの層を含み、前記ポリマーマトリックスのポリマー鎖は、放射線に暴露されることにより架橋（硬化）されているエレクトロルミネッセンス表示装置が提供される。
【００１２】
放射線に暴露してポリマーマトリックスを硬化することにより、エレクトロルミネッセンス表示装置の環境安定性が高まり、表示装置の電気光学的挙動が向上することが分かっている。放射線に暴露することにより（単にそれにより支援されるのではなく）、ポリマー鎖を架橋した結果、環境安定性が高くなると考えられる。ポリマー鎖の架橋は化学的に達成することもできるが、そのような化学的架橋では、環境安定性において、放射線誘導架橋と同様の増加が得られないことが分かっている。
【００１３】
本明細書において用いられる「前面」という用語は、表示装置が見られる側を意味するものとする。
【００１４】
放射線硬化性ポリマーマトリックスは、水性の、モノマーを含まない放射線硬化性ウレタンオリゴマー分散体；アクリル機能性ポリウレタン分散体およびアクリルウレタン乳濁液のうちのいずれか一つであり得る。最も好ましい実施形態では、ポリマーマトリックスは、ＵＶ硬化性ポリマーマトリックスであり、例えば、ＤＳＭネオレジン社（ＤＳＭ Ｎｅｏｒｅｓｉｎ）から、ネオレズ（ＮｅｏＲｅｚ）（登録商標）Ｒ４４０、Ｒ４４０、Ｒ４４５、Ｒ４０１およびＲ５０１などの商品名で販売されているＵＶ硬化性脂肪族ポリウレタン樹脂が挙げられる。しかし、マトリックスは、他の膜形成ＵＶ硬化性ポリマー、例えば、ＵＶ硬化性ポリウレタン分散体（当該技術分野においてＵＶ−ＰＵＤとして知られている）、アクリル分散体、シリコーンおよびそれらの混合体を含むと考えられる。マトリックス樹脂は、非常に少量の共溶媒を含む、好ましくは共溶媒を全く含まない水溶液または乳濁液から形成することができる。
【００１５】
ポリマーマトリックスは実質的にＰＶＡを含まないことが好ましい。ここで、「実質的にＰＶＡを含まない」という表現は、ポリマーマトリックスが、ＰＶＡを５％未満、好ましくは１％未満を含む、最も好ましくは全く含まないことを意味する。
【００１６】
複数の異なる構成材料を用いてベシクルの殻を形成することができる。殻に用いることのできる一対の構成材料としては、一例として、多官能性イソシアネート（例えば、デスモジュール（Ｄｅｓｍｏｄｕｒ）Ｎ３２００‐バイエル社（Ｂａｙｅｒ）製）と、エチレンジアミンなどのジアミンが挙げられる。その反応は、ＤＡＢＣＯなどの第三級アミンまたは当業者に公知の他の触媒により触媒作用を受けてもよい。
【００１７】
本発明の第２の態様によると、放射線硬化性ポリマーマトリックスに封入された液晶ベシクルの層で基板を被覆し、前記ポリマーマトリックスを放射線に暴露して前記ポリマーマトリックスのポリマー鎖を架橋させることにより、表示情報を規定するマスクを形成する工程；および前記マスクの後ろにエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を含む、表示装置製造方法が提供される。
【００１８】
本発明の方法は、環境安定性を高めた表示装置を形成するため有利である。
【００１９】
放射線を用いてポリマーマトリックスを硬化した結果、環境安定性が高くなると考えられる。
【００２０】
好ましい構成では、液晶ベシクルは、水性媒体に可溶な材料と液晶に可溶な材料との２つの構成材料を含む水性媒体において形成され、液晶と水性媒体との界面でこれら構成成分が反応することにより、各液晶ベシクルの殻が形成される。構成成分の反応の結果、水性媒体において、液晶ベシクルの乳濁液が得られる。これら構成材料は、多官能性イソシアネート（例えば、デスモジュールＮ３２００‐バイエル社製）と、ポリ官能性アミンまたはアルコール、特にエチレンジアミンなどのジアミンであることが好ましい。その反応は、ＤＡＢＣＯなどの第三級アミンにより触媒作用を受けてもよい。
【００２１】
前記方法は、ＰＶＡ溶液との反応中に水性媒体を安定化させることを含むことが好ましい。しかし、上述したように、ＬＣ層においてＰＶＡが存在すると、ＰＶＡが周囲環境から水分を吸収することにより欠陥が発生することがある。このため、好ましい構成では、反応段階後、その反応により生成された乳濁液からＰＶＡ溶液を除去する。乳濁液からのＰＶＡ溶液の除去は、遠心分離機を用いて乳濁液とＰＶＡ溶液に分離して行い得る。一旦ＰＶＡ溶液と乳濁液とに分離されると、ＰＶＡ溶液の大半は、乳濁液の上面から簡単にすくい取ることができる。その乳濁液を、濃度を下げたＰＶＡ溶液で、最後に水で繰り返し洗浄することにより、確実にＰＶＡ溶液のほとんど全てを除去することができる。
【００２２】
ポリマーマトリックスは、本発明の第１の態様で挙げた、任意の適切な放射線硬化性ポリマーを含んでいてもよい。ポリマーマトリックスはＵＶ硬化性ポリウレタンを含むことが好ましい。
【００２３】
本発明の第３の態様によると、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料のバックライトの前に装着される、表示情報を規定するマスクを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記マスクは、ポリウレタンマトリックス中に分散された液晶材料の層を含む、エレクトロルミネッセンス表示装置が提供される。
【００２４】
本発明の第４の態様によると、ポリウレタンマトリックス中に分散された液晶材料の層で基板を被覆することにより、表示情報を規定するマスクを形成する工程；および前記マスクの後ろにエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を含む、表示装置製造方法が提供される。ポリウレタンマトリックスは、他のポリマーマトリックスに比べて、環境安定性の良い表示装置を提供することが分かっている。
【００２５】
本発明のそれぞれの態様の特徴を、本発明の他の態様の特徴と組み合わせてもよいことは理解されるであろう。
【００２６】
本発明のすべての態様において、概念的に、ＬＣ材料は、このような材料の主な種類、すなわち、ネマチック、コレステリック、カイラルネマチックなどのいずれか１つであり得、一般的に、光を透過する電界「オン」状態と、「オン」状態ほど光を透過しない基本となる電界「オフ」状態との、偏光子を含まない高コントラスト電気光学シャッタ動作を可能にする液晶系材料が必要となる。液晶は染料を含有することが好ましい。１つの構成では、液晶は、最大６重量％までの染料、好ましくは、二色性染料を含む。好ましい構成では、液晶中の染料の量は３〜５重量％である。ＬＣ材料に電界が印加されないと、染料は液晶分子に付着して光を遮る働きをするが、電界が印加されると、染料の分子は整列し光の透過を可能にする。
【００２７】
このような材料を用いて、エレクトロルミネッセンス表示装置の前に液晶シャッタを組み合わせることにより、活性化された場合に発光するだけでなく反射率も変化するハイブリッド表示装置が得られる。このようなタイプのハイブリッド表示装置は、真暗闇から（典型的には最も明るい環境光条件であると考えられる）十分な太陽光まで非常に広範な照明条件において、良好な視認性を実現することができる。
【００２８】
ネマチック材料には、他にも重大な利点がある。すなわち、無電界時に光を吸収し、電界存在時に光を透過する液晶材料を選択することにより、液晶材料を駆動するのに用いられるのと同じ電界をエレクトロルミネッセンス材料を駆動するのに用いることが可能となる。無電界時では、液晶材料は入射する環境光を吸収するが、エレクトロルミネッセンス材料は光を発生しないため、表示素子は暗く見える。電界が印加されると、液晶は、入射する環境光（その後、その後ろにあるエレクトロルミネッセンス層に反射する）と、エレクトロルミネッセンス層が発生した光の両方を透過するため、表示装置は明るく見える。
【００２９】
ＬＣマスクとＥＬバックライトは一体として構成されてもよい。これにより、ＬＣマスクは、ＥＬバックライトに接着、または表示装置の層間に挟まれることにより、バックライトに固定されることになる。
【００３０】
バックライトは、前面から背面に向かって、以下を含む：
通常ガラスもしくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのプラスチックからなり、基板として知られる電気絶縁性透明前面層；
例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの材料からなり、バックライトの一方の電極（前面電極）を形成する第１の導電性膜；
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）蛍光体材料（通常、バインダマトリックス内の粒子状蛍光体）；
５０前後の比較的高い誘電率（比誘電率）を有する材料（通常、セラミック）の電気絶縁層（この層は、本発明のように、顕著な光反射性を有することが最も望ましい用途もあれば、低い反射率を有することが好ましい用途もある）；および
前記電気絶縁層の裏面に配置された、バックライトの第２の電極（背面電極）を形成する第２電極導電性膜を形成する導電性膜。
【００３１】
ＬＣマスクは、使用時に電極がＥＬ材料層およびＬＣマスクの両方にわたって電界を発生するように、ＥＬ材料層と前面電極との間に配置されることが好ましい。しかし、あるいは、ＬＣマスクとＥＬ材料層は、別個の電極によって活性化されてもよい。
【００３２】
ＬＣマスクは、ＥＬ材料層上に直接／後ろに装着される層として形成することができるが、ＬＣマスクとＥＬバックライトとの間にポリマー中間層を設けてもよい。
【００３３】
本発明の表示装置では、大抵、１つの（前面）電極が基板の裏面全体にわたって配置され、液晶層とエレクトロルミネッセンス層の両層の「オン」または「オフ」に切り替えるよう選択され得る領域を規定するパターン（背面）が、反射性電気絶縁層の裏面にわたって配置されることが最も便宜である。しかし、別の方法として、前面電極をパターン形成して、１つの「全面」背面電極を有してもよい。さらに、両電極をパターン形成してもよく、これは、表示装置が、明るくする領域と暗くする領域を選択することにより様々な形状および大きさの画像が表示できるように、多数の非常に小さな領域を任意に点灯できるマトリックス装置となる場合に必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の断面図を示す。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置の断面図を示す。
【図３】図３は、第１または第２の実施形態に係る表示装置の平面図を示す。
【図４】図４は、異なるポリマーを含むＰＤＬＣ材料の湿度性能を説明する表である。
【図５】図５は、異なるポリマーを含むＰＤＬＣ材料の温度性能を説明する表である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の一実施形態について、一例として、以下に列記の添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の断面図を示す。
図２は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置の断面図を示す。
図３は、第１または第２の実施形態に係る表示装置の平面図を示す。
図４は、異なるポリマーを含むＰＤＬＣ材料の湿度性能を説明する表である。
図５は、異なるポリマーを含むＰＤＬＣ材料の温度性能を説明する表である。
【００３６】
添付図面の図１に示す本発明の表示装置の第１の実施形態は、前面から背面に向かって、以下を備える：
比較的厚い電気絶縁性透明前面保護層（１１；基板）；
基板１１の裏面にわたって配置された、表示装置の前面電極を形成する非常に薄い透明導電性膜（１２）；
前面電極１２の裏面を被覆する、支持ポリマーマトリックス（１５）内に分散させて物理的に安定化させたＬＣ材料（１４）の比較的薄い層（１３）；
液晶層（１３）の裏面上に直接形成され、液晶層（１３）の裏面を被覆する、支持マトリックス（１８）内に分散されたエレクトロルミネッセンス／蛍光体材料（１７）の比較的薄い層（１６）；
蛍光体層（１６）の裏面にわたって配置された、比較的高い誘電率を有する材料からなる比較的薄い光反射性電気絶縁層（１９）（当該図では、この層は、蛍光体層（１６）のシームレスな延長として示されている）；および
反射性電気絶縁層（１９）の裏面にわたって配置された、表示装置の背面電極を形成する導電性膜（２０）。
【００３７】
前面および背面電極は共に、「オン」または「オフ」に切り替え選択できる液晶層とエレクトロルミネッセンス層の両層の離散領域を規定する。
【００３８】
また、バック電極層は、保護膜（図示せず）で被覆されてもよい。
【００３９】
「比較的厚い」という表現は、３０〜３００ミクロンの範囲の厚さという意味に理解されるものとする。さらに、「比較的薄い」という表現は、５０ミクロン以下の厚さという意味に理解されるものとする。好ましい実施形態では、前記比較的厚い層は１００ミクロン前後であり、前記比較的薄い層は２５ミクロン以下である。
【００４０】
電気絶縁層の誘電率は、５０前後であり得る。
【００４１】
別の実施形態では、添付図面の図２に示すように、ＥＬ材料およびＬＣ材料は、互いに接して形成されるのではなく、絶縁中間層（１０）によって分離される。他のすべての点においては、全実施形態は同じであり、共通の参照符号が用いられる。
【００４２】
図３は、表示装置に表示され得る情報のタイプの一例である。
【００４３】
表示装置のＰＤＬＣ材料は、最初に液晶ドロップレットが水性媒体中に分散される乳化法により形成される。液晶ドロップレットは、高い機械的せん断を用いて、例えば、直径４ｃｍのインペラを３０００ｒｐｍで８〜１０分間回転させることにより、分散される。これにより、ミクロンサイズの液晶ドロップレットが得られ、基準を満たした性能の表示装置を作製できることが分かる。
【００４４】
液晶ドロップレットは、多官能性イソシアネートなどの液晶に可溶な構成成分を含み、乳濁液の形成後、水溶性のポリ官能性アルコールまたはアミン、例えばエチレンジアミンをバルク水相に加える。これら構成成分の反応を促進するのに、第三級アミン、例えば、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（ＤＡＢＣＯ）または、ジラウリン酸ジブチルスズなどの錫化合物などの触媒を用いてもよい。これら２つの構成成分はその後、液晶ドロップレットと水性媒体との界面で反応して、液晶ドロップレットの周囲に殻を形成することにより、水性媒体において液晶ベシクルの乳濁液を形成する。
【００４５】
水性媒体は、液晶ベシクルの殻を形成する２つの構成成分の反応段階中、乳濁液を安定化する（液晶ドロップレットの大きさを維持し、液晶と水性媒体の分離を防止する）のに用いるＰＶＡ溶液を含む。この反応段階は適宜選択され、典型的には、４〜９時間の間であり得る。重合終了時に、少量のアンモニア水溶液、典型的には１０％濃度を加えて未反応のイソシアネート部分を急冷する。
【００４６】
一旦ベシクル形成段階が終了すると、遠心分離機を用いて乳濁液からＰＶＡ溶液を分離し、乳濁液上の分離されたＰＶＡ溶液をすくい取ることによりＰＶＡを除去する。次に、その乳濁液を濃度を下げたＰＶＡ溶液で洗浄し、次いで水で洗浄して、乳濁液に残った微量のＰＶＡ溶液を除去する。乳濁液を、最初に水ではなく濃度を下げたＰＶＡ溶液で洗浄することにより、ＰＶＡが溶液から分離して、分離したベシクルを汚染する可能性のある分離乳濁液への衝撃を防ぐことができる。
【００４７】
ＰＶＡ除去された乳濁液は、その後、ＵＶ硬化性ポリウレタンバインダに混合され、液晶ベシクルが封入されるマトリックスを形成する。この時、ＵＶ硬化反応を促進するのに必要な光開始剤を、追加の塗布助剤または界面活性剤やその他必要な添加剤と共に添加する。その後、この混合物を基板に塗布し乾燥することによりＰＤＬＣ層を形成することができる。
【００４８】
表示装置は、スクリーン印刷などの方法を用いて、表示装置の層を連続的に被着することにより形成される。典型的には、最初に、前面電極を形成する導電性基板上にＰＤＬＣ乳濁液を塗布し乾燥することによりＰＤＬＣ層を形成する。その後、ＰＤＬＣ層をＵＶ光に曝露してポリウレタンマトリックスを硬化する。そして、硬化したＰＤＬＣ層にＥＬバックライトを形成する層を被着する。
【００４９】
紫外線への曝露によりポリマーマトリックスが架橋されたＰＤＬＣ層を有する表示装置は、環境安定性が向上することが分かっている。優れた環境安定性は、湿度／温度試験により実証されており、その結果は図４と図５に示す通りである。これらの試験を数多くの可能性のあるバインダに対して行った。
【００５０】
湿度試験は、ＩＴＯポリエステルに被着したバインダ材料（架橋剤または光開始剤を含む）からなる薄層（およそ１０ミクロン）に対して行った。そして、そのバインダ上に標準的なＥＬテストランプパターンを印刷した。テストランプパターンは電極に導電性銀インクを用いた。その後、ランプを動作させてエージングを行い、ランプの劣化時間を記録した。顕著なコントラストの低下または層に斑点がある場合に劣化が起こったとみなした。
【００５１】
図４の結果からわかるように、ポリウレタンバインダが、劣化時間が６時間以上と、湿度試験において最も高い性能を示した。
【００５２】
温度試験は、顕微鏡スライドガラスに被着したＰＤＬＣ材料（架橋剤または光開始剤を含む）からなる薄層に対して行った。乾燥硬化した膜の上に液晶を一滴のせ、一定時間放置した。その後、流水を用いてポリマー表面から液晶を洗い落とし、ポリマーを目視により観察して、膜における染料／液晶の拡散具合を判定した。
【００５３】
図５からわかるように、Ｒ４４０（ＵＶ硬化されたポリウレタン）は、２４時間室温にさらした後も着色は見られず、６８時間後にわずかな着色が見られただけであり、（カイナー・アクアテック（Ｋｙｎａｒ Ａｑｕａｔｅｃ）と同様に）優れた温度性能を示している。
【００５４】
以上、湿度／温度試験から、ＵＶ硬化されたポリウレタンバインダが優れた環境安定性を有することがわかる。
【実施例】
【００５５】
（実施例１）
２％の黒染料Ｓ４２８（三井化学（Ｍｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））を含有するネマチック液晶ＢＬ００６（メルク化学（Ｍｅｒｃｋ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））の原液を、１ｇｍのＳ４２８を４９ｇｍのＢＬ００６に加え、得た混合物をおよそ６０℃で１時間攪拌することにより調製した。この混合物を６０℃でさらに１８時間オーブン内に置いた後、室温まで冷却し、０．２ミクロンのフィルタに通した。デスモジュールＮ３２００（バイエル社）（１．８ｇｍ）を染色した液晶（３６ｇｍ）の一部に加え、得た混合物を、均一な溶液になるまで（およそ１０分）６０℃で攪拌した。その後、この溶液を、再循環水浴を用いて５０℃の温度に維持されている攪拌された（３５０ｒｐｍ、直径４ｃｍのインペラ）１０％のポリビニルアルコール（セルヴォル（Ｃｅｌｖｏｌ）２０５、セラニーズ・ケミカル社（Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））（１２０ｇｍ）に加えた。加えた後、インペラ速度を３０００ｒｐｍに上げて８分間維持し、８分経ったところで７５０ｒｐｍに下げた。温度を５０℃に維持してさらに８時間攪拌を続けた。この間、１０％のＤＡＢＣＯ（シグマ・アルドリッチ社（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ））（２．８８ｇｍ）と１０％のエチレンジアミン（シグマ・アルドリッチ社）（２．４４ｇｍ）との混合物をおよそ３０分間隔で７回加えた。１０％のアンモニア水溶液（２．８４ｇｍ）を３分間にわたって滴下し、攪拌速度を５００ｒｐｍに下げ、乳濁液を室温になるまで一晩冷ました。
【００５６】
得られた乳濁液を軽圧下で２０ミクロンのフィルタに通し、その後、３６００ｒｐｍで遠心分離して液晶ベシクルを分離した。上澄み液を除去し、ウェットケーキを、２％のポリビニルアルコール（２回）と、１％のポリビニルアルコールと、水（３回）とで連続的に洗浄した。このように生成されたウェットケーキの重量および固形分割合はそれぞれ、３０．６５ｇｍおよび７３．６％であった。
【００５７】
このウェットフィルタケーキから、以下の方法でポリウレタンマトリックス乳濁液を調製した。ネオラッド（Ｎｅｏｒａｄ）Ｒ４４０（ＤＳＭネオレジン社）をウェットフィルタケーキ試料に混合し、５５％の不揮発性物質と（不揮発性物質含有量に対して）６０％の液晶（Ｓ４２８を含む）とを含有する乳濁液を得た。
【００５８】
ネオラッドＲ４４０と、ＦＣ４４３０（スリーエム社（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ））とダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））との混合物を、ネオラッドＲ４４０とＦＣ４４３０とを混合し、次に、攪拌中のダロキュア１１７３に加えることにより調製した。ネオラッドＲ４４０、ＦＣ４４３０およびダロキュア１１７３の量は、この混合物を、上で調製したネオラッド／ウェットケーキ乳濁液の一部に混ぜた場合に、５０％の全固形分（不揮発性物質）と、（ネオラッドＲ４４０の合計に対し）１％のダロキュア１１７３と、（乳濁液の合計に対し）１％のＦＣ４４３０とを含有する組成物が最終的に得られるように計算される。得られたＰＤＬＣ乳濁液を２０ミクロンのフィルタに通し、１５分間超音波浴で脱気し、次いでＩＴＯ‐ＰＥＴ（シェルダール社（Ｓｈｅｌｄａｈｌ）に塗布し、乾燥し（９０℃でおよそ１０分）、ＵＶ硬化して、厚さがおよそ１５ミクロンの乾燥膜を得た。その後、この膜の裏に、スクリーン印刷法を用いて、蛍光体（デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）８１５３）と、２つの誘電体層（デュポン７１５３）と、絶縁体（デュポン５０１８）と、炭素（コーツ（Ｃｏａｔｅｓ）ＸＺ３０２ ＭＶ）を連続的に被着することにより、ＥＬランプ構成を印刷した。
【００５９】
このように作製された３つの試験用ランプの電気光学性能の特徴を、６０℃／相対湿度９５％で７２時間のエージングの前後で調べた。
【００６０】
（実施例２）
実施例１の方法の後、ＢＬ００６の代わりにＢＬ０９３（メルク化学）を用いて、ＰＤＬＣ被膜を成膜した。最終的に得たＰＤＬＣは、６０重量％のＢＬ０９３（（ＢＬ０９３に対して）３重量％のＳ４２８を含む）を含有していた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置に関し、より詳しくは、エレクトロルミネッセンス／液晶ハイブリッド表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス材料というものが存在する。エレクトロルミネッセンス材料とは、その材料に電界が発生すると、発光して光る材料である。最初に知られたエレクトロルミネッセンス材料は、硫化亜鉛などの無機粒子状物質であったが、最近発見されたエレクトロルミネッセンス材料には、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）として知られる数多くの小分子有機発光体や、発光ポリマー（ＬＥＰ）として知られる幾つかのプラスチック（合成有機ポリマー物質）がある。無機粒子は、ドープされ封入された形態で今でも使用されており、特に、バインダと混合され、比較的厚い層として基板表面に塗布される場合に用いられている。ＬＥＰは、バインダマトリックス中の粒子状材料として、または、より好ましくは単独で比較的薄い連続膜としてのいずれでも用いることができる。
【０００３】
このエレクトロルミネッセンス効果は、表示装置の構築に用いられてきた。表示装置の中には、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料（この場合、一般的に蛍光体と呼ばれる）を備え、表示装置が表示する様々な文字を規定するマスクを通して見ることができるバックライトを形成するタイプや、ＥＬ材料の個々の小領域が選択的に活性化するように成形された電極と共に表示装置を配置するタイプがある。これら表示装置の用途は多く、例えば、単純なデジタル時間および日付表示装置（腕時計や置き時計に用いられる）、携帯電話表示装置、家電機器（食器洗浄機や洗濯機など）の制御パネル、ハンディタイプのリモコン（テレビ、ビデオまたはＤＶＤプレーヤー、デジボックス、ステレオまたはミュージックセンター、もしくは類似の娯楽装置用）などがある。
【０００４】
国際特許出願番号ＷＯ２００５／０１２１８７８号には、液晶（ＬＣ）マスクを有するエレクトロルミネッセンス表示装置が記載されており、前記マスクは、個々の領域において、「オン」／透明（これによりバックライトはマスクを通して点灯する）と、「オフ」／不透明（これによりバックライトの光はマスクにより遮断される）とに切り替え可能となっている。このＬＣマスクとＥＬバックライトは一体化形成されており、両構成要素（ＬＣマスクとＥＬバックライト）は１つの基板上で支持され、ＥＬバックライトは、液晶材料層上に直接／後ろに装着されるエレクトロルミネッセンス材料層として形成される。
【０００５】
ＬＣ材料は、通常の「液体」という用語において、この名称が暗示する形態である移動的というより、むしろ物理的に安定した形態であることが重要であると理解される。
【０００６】
本発明者は、ポリマーマトリックス（バインダ）に分散された、液晶のドロップレット、典型的には、ネマチックまたはコレステリック性のドロップレットで構成されるポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）膜が、そのようなハイブリッド表示装置のＬＣマスクに適していることが分かった。
【０００７】
ＰＤＬＣに二色性染料を含めることにより、無通電状態は、強い吸収性と散乱性を呈し、一方、通電状態は、透明性と低い吸収性とを兼ね備える。このようなタイプのＰＤＬＣは、ＮＣＡＰ（封入されたネマチック曲線状整列相）として知られており、本発明者は、ＮＣＡＰタイプのＰＤＬＣが、表示装置のＬＣ材料として用いるのに特に適していることを見出した。特に、ＮＣＡＰのＰＤＬＣは、染料のバインダへの移動を最小限にするため、所期のコントラストを劣化させることはない。
【０００８】
これらの膜は、乳化法または数多くの相分離技術の１つを用いることにより構築することができる。乳化法は、機械的せん断を用いて、染色された液晶（有機油）を水溶性ポリマーを含む水性媒体、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）に分散してポリマーマトリックスを形成する。
【０００９】
表示装置の形成は、数多くの方法により達成することができる。ＷＯ２００５／０１２１８７８号は、適切なペーストを用いて、表示装置の各層の形状、大きさおよび位置を規定するマスクに通して、（通常基板上にスパッタリングされるＩＴＯ前面電極を除く）種々の層をそれぞれ所定の位置にスクリーン印刷した後、乾燥し、適宜、凝固または硬化して、次の１つまたは複数の層を付与する方法を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者は、ＰＶＡは、非常に安定した乳濁液を提供する優れたバインダであるが、周囲環境から水分を吸収しやすく、その結果、水分依存リーク電流を介してＰＤＬＣの電気光学性能を劣化させるため、ＰＶＡをバインダとしたＮＣＡＰのＰＤＬＣ材料を用いることは適当ではないことを見出した。従って、ＬＣ層においてＰＶＡをバインダとして用いて製造された表示装置の環境安定性は悪く、その結果、表示装置の斑点などの欠陥が発生する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によると、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料のバックライトの前に装着される、表示情報を規定するマスクを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記マスクは、放射線硬化性ポリマーマトリックスに封入された液晶ベシクルの層を含み、前記ポリマーマトリックスのポリマー鎖は、放射線に暴露されることにより架橋（硬化）されているエレクトロルミネッセンス表示装置が提供される。
【００１２】
放射線に暴露してポリマーマトリックスを硬化することにより、エレクトロルミネッセンス表示装置の環境安定性が高まり、表示装置の電気光学的挙動が向上することが分かっている。放射線に暴露することにより（単にそれにより支援されるのではなく）、ポリマー鎖を架橋した結果、環境安定性が高くなると考えられる。ポリマー鎖の架橋は化学的に達成することもできるが、そのような化学的架橋では、環境安定性において、放射線誘導架橋と同様の増加が得られないことが分かっている。
【００１３】
本明細書において用いられる「前面」という用語は、表示装置が見られる側を意味するものとする。
【００１４】
放射線硬化性ポリマーマトリックスは、水性の、モノマーを含まない放射線硬化性ウレタンオリゴマー分散体；アクリル機能性ポリウレタン分散体およびアクリルウレタン乳濁液のうちのいずれか一つであり得る。最も好ましい実施形態では、ポリマーマトリックスは、ＵＶ硬化性ポリマーマトリックスであり、例えば、ＤＳＭネオレジン社（ＤＳＭ Ｎｅｏｒｅｓｉｎ）から、ネオレズ（ＮｅｏＲｅｚ）（登録商標）Ｒ４４０、Ｒ４４０、Ｒ４４５、Ｒ４０１およびＲ５０１などの商品名で販売されているＵＶ硬化性脂肪族ポリウレタン樹脂が挙げられる。しかし、マトリックスは、他の膜形成ＵＶ硬化性ポリマー、例えば、ＵＶ硬化性ポリウレタン分散体（当該技術分野においてＵＶ−ＰＵＤとして知られている）、アクリル分散体、シリコーンおよびそれらの混合体を含むと考えられる。マトリックス樹脂は、非常に少量の共溶媒を含む、好ましくは共溶媒を全く含まない水溶液または乳濁液から形成することができる。
【００１５】
ポリマーマトリックスは実質的にＰＶＡを含まないことが好ましい。ここで、「実質的にＰＶＡを含まない」という表現は、ポリマーマトリックスが、ＰＶＡを５％未満、好ましくは１％未満を含む、最も好ましくは全く含まないことを意味する。
【００１６】
複数の異なる構成材料を用いてベシクルの殻を形成することができる。殻に用いることのできる一対の構成材料としては、一例として、多官能性イソシアネート（例えば、デスモジュール（Ｄｅｓｍｏｄｕｒ）Ｎ３２００‐バイエル社（Ｂａｙｅｒ）製）と、エチレンジアミンなどのジアミンが挙げられる。その反応は、ＤＡＢＣＯなどの第三級アミンまたは当業者に公知の他の触媒により触媒作用を受けてもよい。
【００１７】
本発明の第２の態様によると、放射線硬化性ポリマーマトリックスに封入された液晶ベシクルの層で基板を被覆し、前記ポリマーマトリックスを放射線に暴露して前記ポリマーマトリックスのポリマー鎖を架橋させることにより、表示情報を規定するマスクを形成する工程；および前記マスクの後ろにエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を含む、表示装置製造方法が提供される。
【００１８】
本発明の方法は、環境安定性を高めた表示装置を形成するため有利である。
【００１９】
放射線を用いてポリマーマトリックスを硬化した結果、環境安定性が高くなると考えられる。
【００２０】
好ましい構成では、液晶ベシクルは、水性媒体に可溶な材料と液晶に可溶な材料との２つの構成材料を含む水性媒体において形成され、液晶と水性媒体との界面でこれら構成成分が反応することにより、各液晶ベシクルの殻が形成される。構成成分の反応の結果、水性媒体において、液晶ベシクルの乳濁液が得られる。これら構成材料は、多官能性イソシアネート（例えば、デスモジュールＮ３２００‐バイエル社製）と、ポリ官能性アミンまたはアルコール、特にエチレンジアミンなどのジアミンであることが好ましい。その反応は、ＤＡＢＣＯなどの第三級アミンにより触媒作用を受けてもよい。
【００２１】
前記方法は、ＰＶＡ溶液との反応中に水性媒体を安定化させることを含むことが好ましい。しかし、上述したように、ＬＣ層においてＰＶＡが存在すると、ＰＶＡが周囲環境から水分を吸収することにより欠陥が発生することがある。このため、好ましい構成では、反応段階後、その反応により生成された乳濁液からＰＶＡ溶液を除去する。乳濁液からのＰＶＡ溶液の除去は、遠心分離機を用いて乳濁液とＰＶＡ溶液に分離して行い得る。一旦ＰＶＡ溶液と乳濁液とに分離されると、ＰＶＡ溶液の大半は、乳濁液の上面から簡単にすくい取ることができる。その乳濁液を、濃度を下げたＰＶＡ溶液で、最後に水で繰り返し洗浄することにより、確実にＰＶＡ溶液のほとんど全てを除去することができる。
【００２２】
ポリマーマトリックスは、本発明の第１の態様で挙げた、任意の適切な放射線硬化性ポリマーを含んでいてもよい。ポリマーマトリックスはＵＶ硬化性ポリウレタンを含むことが好ましい。
【００２３】
本発明の第３の態様によると、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料のバックライトの前に装着される、表示情報を規定するマスクを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記マスクは、ポリウレタンマトリックス中に分散された液晶材料の層を含む、エレクトロルミネッセンス表示装置が提供される。
【００２４】
本発明の第４の態様によると、ポリウレタンマトリックス中に分散された液晶材料の層で基板を被覆することにより、表示情報を規定するマスクを形成する工程；および前記マスクの後ろにエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を含む、表示装置製造方法が提供される。ポリウレタンマトリックスは、他のポリマーマトリックスに比べて、環境安定性の良い表示装置を提供することが分かっている。
【００２５】
本発明のそれぞれの態様の特徴を、本発明の他の態様の特徴と組み合わせてもよいことは理解されるであろう。
【００２６】
本発明のすべての態様において、概念的に、ＬＣ材料は、このような材料の主な種類、すなわち、ネマチック、コレステリック、カイラルネマチックなどのいずれか１つであり得、一般的に、光を透過する電界「オン」状態と、「オン」状態ほど光を透過しない基本となる電界「オフ」状態との、偏光子を含まない高コントラスト電気光学シャッタ動作を可能にする液晶系材料が必要となる。液晶は染料を含有することが好ましい。１つの構成では、液晶は、最大６重量％までの染料、好ましくは、二色性染料を含む。好ましい構成では、液晶中の染料の量は３〜５重量％である。ＬＣ材料に電界が印加されないと、染料は液晶分子に付着して光を遮る働きをするが、電界が印加されると、染料の分子は整列し光の透過を可能にする。
【００２７】
このような材料を用いて、エレクトロルミネッセンス表示装置の前に液晶シャッタを組み合わせることにより、活性化された場合に発光するだけでなく反射率も変化するハイブリッド表示装置が得られる。このようなタイプのハイブリッド表示装置は、真暗闇から（典型的には最も明るい環境光条件であると考えられる）十分な太陽光まで非常に広範な照明条件において、良好な視認性を実現することができる。
【００２８】
ネマチック材料には、他にも重大な利点がある。すなわち、無電界時に光を吸収し、電界存在時に光を透過する液晶材料を選択することにより、液晶材料を駆動するのに用いられるのと同じ電界をエレクトロルミネッセンス材料を駆動するのに用いることが可能となる。無電界時では、液晶材料は入射する環境光を吸収するが、エレクトロルミネッセンス材料は光を発生しないため、表示素子は暗く見える。電界が印加されると、液晶は、入射する環境光（その後、その後ろにあるエレクトロルミネッセンス層に反射する）と、エレクトロルミネッセンス層が発生した光の両方を透過するため、表示装置は明るく見える。
【００２９】
ＬＣマスクとＥＬバックライトは一体として構成されてもよい。これにより、ＬＣマスクは、ＥＬバックライトに接着、または表示装置の層間に挟まれることにより、バックライトに固定されることになる。
【００３０】
バックライトは、前面から背面に向かって、以下を含む：
通常ガラスもしくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのプラスチックからなり、基板として知られる電気絶縁性透明前面層；
例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの材料からなり、バックライトの一方の電極（前面電極）を形成する第１の導電性膜；
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）蛍光体材料（通常、バインダマトリックス内の粒子状蛍光体）；
５０前後の比較的高い誘電率（比誘電率）を有する材料（通常、セラミック）の電気絶縁層（この層は、本発明のように、顕著な光反射性を有することが最も望ましい用途もあれば、低い反射率を有することが好ましい用途もある）；および
前記電気絶縁層の裏面に配置された、バックライトの第２の電極（背面電極）を形成する第２電極導電性膜を形成する導電性膜。
【００３１】
ＬＣマスクは、使用時に電極がＥＬ材料層およびＬＣマスクの両方にわたって電界を発生するように、ＥＬ材料層と前面電極との間に配置されることが好ましい。しかし、あるいは、ＬＣマスクとＥＬ材料層は、別個の電極によって活性化されてもよい。
【００３２】
ＬＣマスクは、ＥＬ材料層上に直接／後ろに装着される層として形成することができるが、ＬＣマスクとＥＬバックライトとの間にポリマー中間層を設けてもよい。
【００３３】
本発明の表示装置では、大抵、１つの（前面）電極が基板の裏面全体にわたって配置され、液晶層とエレクトロルミネッセンス層の両層の「オン」または「オフ」に切り替えるよう選択され得る領域を規定するパターン（背面）が、反射性電気絶縁層の裏面にわたって配置されることが最も便宜である。しかし、別の方法として、前面電極をパターン形成して、１つの「全面」背面電極を有してもよい。さらに、両電極をパターン形成してもよく、これは、表示装置が、明るくする領域と暗くする領域を選択することにより様々な形状および大きさの画像が表示できるように、多数の非常に小さな領域を任意に点灯できるマトリックス装置となる場合に必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の断面図を示す。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置の断面図を示す。
【図３】図３は、第１または第２の実施形態に係る表示装置の平面図を示す。
【図４】図４は、異なるポリマーを含むＰＤＬＣ材料の湿度性能を説明する表である。
【図５】図５は、異なるポリマーを含むＰＤＬＣ材料の温度性能を説明する表である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の一実施形態について、一例として、以下に列記の添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の断面図を示す。
図２は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置の断面図を示す。
図３は、第１または第２の実施形態に係る表示装置の平面図を示す。
図４は、異なるポリマーを含むＰＤＬＣ材料の湿度性能を説明する表である。
図５は、異なるポリマーを含むＰＤＬＣ材料の温度性能を説明する表である。
【００３６】
添付図面の図１に示す本発明の表示装置の第１の実施形態は、前面から背面に向かって、以下を備える：
比較的厚い電気絶縁性透明前面保護層（１１；基板）；
基板１１の裏面にわたって配置された、表示装置の前面電極を形成する非常に薄い透明導電性膜（１２）；
前面電極１２の裏面を被覆する、支持ポリマーマトリックス（１５）内に分散させて物理的に安定化させたＬＣ材料（１４）の比較的薄い層（１３）；
液晶層（１３）の裏面上に直接形成され、液晶層（１３）の裏面を被覆する、支持マトリックス（１８）内に分散されたエレクトロルミネッセンス／蛍光体材料（１７）の比較的薄い層（１６）；
蛍光体層（１６）の裏面にわたって配置された、比較的高い誘電率を有する材料からなる比較的薄い光反射性電気絶縁層（１９）（当該図では、この層は、蛍光体層（１６）のシームレスな延長として示されている）；および
反射性電気絶縁層（１９）の裏面にわたって配置された、表示装置の背面電極を形成する導電性膜（２０）。
【００３７】
前面および背面電極は共に、「オン」または「オフ」に切り替え選択できる液晶層とエレクトロルミネッセンス層の両層の離散領域を規定する。
【００３８】
また、バック電極層は、保護膜（図示せず）で被覆されてもよい。
【００３９】
「比較的厚い」という表現は、３０〜３００ミクロンの範囲の厚さという意味に理解されるものとする。さらに、「比較的薄い」という表現は、５０ミクロン以下の厚さという意味に理解されるものとする。好ましい実施形態では、前記比較的厚い層は１００ミクロン前後であり、前記比較的薄い層は２５ミクロン以下である。
【００４０】
電気絶縁層の誘電率は、５０前後であり得る。
【００４１】
別の実施形態では、添付図面の図２に示すように、ＥＬ材料およびＬＣ材料は、互いに接して形成されるのではなく、絶縁中間層（１０）によって分離される。他のすべての点においては、全実施形態は同じであり、共通の参照符号が用いられる。
【００４２】
図３は、表示装置に表示され得る情報のタイプの一例である。
【００４３】
表示装置のＰＤＬＣ材料は、最初に液晶ドロップレットが水性媒体中に分散される乳化法により形成される。液晶ドロップレットは、高い機械的せん断を用いて、例えば、直径４ｃｍのインペラを３０００ｒｐｍで８〜１０分間回転させることにより、分散される。これにより、ミクロンサイズの液晶ドロップレットが得られ、基準を満たした性能の表示装置を作製できることが分かる。
【００４４】
液晶ドロップレットは、多官能性イソシアネートなどの液晶に可溶な構成成分を含み、乳濁液の形成後、水溶性のポリ官能性アルコールまたはアミン、例えばエチレンジアミンをバルク水相に加える。これら構成成分の反応を促進するのに、第三級アミン、例えば、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（ＤＡＢＣＯ）または、ジラウリン酸ジブチルスズなどの錫化合物などの触媒を用いてもよい。これら２つの構成成分はその後、液晶ドロップレットと水性媒体との界面で反応して、液晶ドロップレットの周囲に殻を形成することにより、水性媒体において液晶ベシクルの乳濁液を形成する。
【００４５】
水性媒体は、液晶ベシクルの殻を形成する２つの構成成分の反応段階中、乳濁液を安定化する（液晶ドロップレットの大きさを維持し、液晶と水性媒体の分離を防止する）のに用いるＰＶＡ溶液を含む。この反応段階は適宜選択され、典型的には、４〜９時間の間であり得る。重合終了時に、少量のアンモニア水溶液、典型的には１０％濃度を加えて未反応のイソシアネート部分を急冷する。
【００４６】
一旦ベシクル形成段階が終了すると、遠心分離機を用いて乳濁液からＰＶＡ溶液を分離し、乳濁液上の分離されたＰＶＡ溶液をすくい取ることによりＰＶＡを除去する。次に、その乳濁液を濃度を下げたＰＶＡ溶液で洗浄し、次いで水で洗浄して、乳濁液に残った微量のＰＶＡ溶液を除去する。乳濁液を、最初に水ではなく濃度を下げたＰＶＡ溶液で洗浄することにより、ＰＶＡが溶液から分離して、分離したベシクルを汚染する可能性のある分離乳濁液への衝撃を防ぐことができる。
【００４７】
ＰＶＡ除去された乳濁液は、その後、ＵＶ硬化性ポリウレタンバインダに混合され、液晶ベシクルが封入されるマトリックスを形成する。この時、ＵＶ硬化反応を促進するのに必要な光開始剤を、追加の塗布助剤または界面活性剤やその他必要な添加剤と共に添加する。その後、この混合物を基板に塗布し乾燥することによりＰＤＬＣ層を形成することができる。
【００４８】
表示装置は、スクリーン印刷などの方法を用いて、表示装置の層を連続的に被着することにより形成される。典型的には、最初に、前面電極を形成する導電性基板上にＰＤＬＣ乳濁液を塗布し乾燥することによりＰＤＬＣ層を形成する。その後、ＰＤＬＣ層をＵＶ光に曝露してポリウレタンマトリックスを硬化する。そして、硬化したＰＤＬＣ層にＥＬバックライトを形成する層を被着する。
【００４９】
紫外線への曝露によりポリマーマトリックスが架橋されたＰＤＬＣ層を有する表示装置は、環境安定性が向上することが分かっている。優れた環境安定性は、湿度／温度試験により実証されており、その結果は図４と図５に示す通りである。これらの試験を数多くの可能性のあるバインダに対して行った。
【００５０】
湿度試験は、ＩＴＯポリエステルに被着したバインダ材料（架橋剤または光開始剤を含む）からなる薄層（およそ１０ミクロン）に対して行った。そして、そのバインダ上に標準的なＥＬテストランプパターンを印刷した。テストランプパターンは電極に導電性銀インクを用いた。その後、ランプを動作させてエージングを行い、ランプの劣化時間を記録した。顕著なコントラストの低下または層に斑点がある場合に劣化が起こったとみなした。
【００５１】
図４の結果からわかるように、ポリウレタンバインダが、劣化時間が６時間以上と、湿度試験において最も高い性能を示した。
【００５２】
温度試験は、顕微鏡スライドガラスに被着したＰＤＬＣ材料（架橋剤または光開始剤を含む）からなる薄層に対して行った。乾燥硬化した膜の上に液晶を一滴のせ、一定時間放置した。その後、流水を用いてポリマー表面から液晶を洗い落とし、ポリマーを目視により観察して、膜における染料／液晶の拡散具合を判定した。
【００５３】
図５からわかるように、Ｒ４４０（ＵＶ硬化されたポリウレタン）は、２４時間室温にさらした後も着色は見られず、６８時間後にわずかな着色が見られただけであり、（カイナー・アクアテック（Ｋｙｎａｒ Ａｑｕａｔｅｃ）と同様に）優れた温度性能を示している。
【００５４】
以上、湿度／温度試験から、ＵＶ硬化されたポリウレタンバインダが優れた環境安定性を有することがわかる。
【実施例】
【００５５】
（実施例１）
２％の黒染料Ｓ４２８（三井化学（Ｍｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））を含有するネマチック液晶ＢＬ００６（メルク化学（Ｍｅｒｃｋ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））の原液を、１ｇｍのＳ４２８を４９ｇｍのＢＬ００６に加え、得た混合物をおよそ６０℃で１時間攪拌することにより調製した。この混合物を６０℃でさらに１８時間オーブン内に置いた後、室温まで冷却し、０．２ミクロンのフィルタに通した。デスモジュールＮ３２００（バイエル社）（１．８ｇｍ）を染色した液晶（３６ｇｍ）の一部に加え、得た混合物を、均一な溶液になるまで（およそ１０分）６０℃で攪拌した。その後、この溶液を、再循環水浴を用いて５０℃の温度に維持されている攪拌された（３５０ｒｐｍ、直径４ｃｍのインペラ）１０％のポリビニルアルコール（セルヴォル（Ｃｅｌｖｏｌ）２０５、セラニーズ・ケミカル社（Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））（１２０ｇｍ）に加えた。加えた後、インペラ速度を３０００ｒｐｍに上げて８分間維持し、８分経ったところで７５０ｒｐｍに下げた。温度を５０℃に維持してさらに８時間攪拌を続けた。この間、１０％のＤＡＢＣＯ（シグマ・アルドリッチ社（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ））（２．８８ｇｍ）と１０％のエチレンジアミン（シグマ・アルドリッチ社）（２．４４ｇｍ）との混合物をおよそ３０分間隔で７回加えた。１０％のアンモニア水溶液（２．８４ｇｍ）を３分間にわたって滴下し、攪拌速度を５００ｒｐｍに下げ、乳濁液を室温になるまで一晩冷ました。
【００５６】
得られた乳濁液を軽圧下で２０ミクロンのフィルタに通し、その後、３６００ｒｐｍで遠心分離して液晶ベシクルを分離した。上澄み液を除去し、ウェットケーキを、２％のポリビニルアルコール（２回）と、１％のポリビニルアルコールと、水（３回）とで連続的に洗浄した。このように生成されたウェットケーキの重量および固形分割合はそれぞれ、３０．６５ｇｍおよび７３．６％であった。
【００５７】
このウェットフィルタケーキから、以下の方法でポリウレタンマトリックス乳濁液を調製した。ネオラッド（Ｎｅｏｒａｄ）Ｒ４４０（ＤＳＭネオレジン社）をウェットフィルタケーキ試料に混合し、５５％の不揮発性物質と（不揮発性物質含有量に対して）６０％の液晶（Ｓ４２８を含む）とを含有する乳濁液を得た。
【００５８】
ネオラッドＲ４４０と、ＦＣ４４３０（スリーエム社（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ））とダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））との混合物を、ネオラッドＲ４４０とＦＣ４４３０とを混合し、次に、攪拌中のダロキュア１１７３に加えることにより調製した。ネオラッドＲ４４０、ＦＣ４４３０およびダロキュア１１７３の量は、この混合物を、上で調製したネオラッド／ウェットケーキ乳濁液の一部に混ぜた場合に、５０％の全固形分（不揮発性物質）と、（ネオラッドＲ４４０の合計に対し）１％のダロキュア１１７３と、（乳濁液の合計に対し）１％のＦＣ４４３０とを含有する組成物が最終的に得られるように計算される。得られたＰＤＬＣ乳濁液を２０ミクロンのフィルタに通し、１５分間超音波浴で脱気し、次いでＩＴＯ‐ＰＥＴ（シェルダール社（Ｓｈｅｌｄａｈｌ）に塗布し、乾燥し（９０℃でおよそ１０分）、ＵＶ硬化して、厚さがおよそ１５ミクロンの乾燥膜を得た。その後、この膜の裏に、スクリーン印刷法を用いて、蛍光体（デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）８１５３）と、２つの誘電体層（デュポン７１５３）と、絶縁体（デュポン５０１８）と、炭素（コーツ（Ｃｏａｔｅｓ）ＸＺ３０２ ＭＶ）を連続的に被着することにより、ＥＬランプ構成を印刷した。
【００５９】
このように作製された３つの試験用ランプの電気光学性能の特徴を、６０℃／相対湿度９５％で７２時間のエージングの前後で調べた。
【００６０】
（実施例２）
実施例１の方法の後、ＢＬ００６の代わりにＢＬ０９３（メルク化学）を用いて、ＰＤＬＣ被膜を成膜した。最終的に得たＰＤＬＣは、６０重量％のＢＬ０９３（（ＢＬ０９３に対して）３重量％のＳ４２８を含む）を含有していた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料のバックライトの前に装着される、表示情報を規定するマスクを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記マスクは、放射線硬化性ポリマーマトリックスに封入された液晶ベシクルの層を含み、前記ポリマーマトリックスのポリマー鎖は、放射線に暴露されることにより架橋されているエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項２】
前記ポリマーマトリックスは、水性の、モノマーを含まない放射線硬化性ウレタンオリゴマー分散体；アクリル機能性ポリウレタン分散体およびアクリルウレタン乳濁液のうちのいずれか１つである、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項３】
前記ポリマーマトリックスは、放射線硬化性ポリウレタンを含む、請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項４】
前記ポリマーマトリックスは、ＵＶ硬化性脂肪族ポリウレタンを含む、請求項３に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項５】
前記ポリマーマトリックスは、ＵＶ硬化性ポリマーマトリックスである、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】
前記ポリマーマトリックスは、ＰＶＡを実質的に含まない、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項７】
各液ベシクルの殻を形成するのに用いられる構成材料は、多官能性イソシアネートおよびポリ官能性アミンまたはアルコールを含む、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項８】
前記殻を形成するのに用いられる構成材料は、ジアミンまたはジオールを含む、請求項７に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項９】
前記ＰＤＬＣ材料の液晶は、ネマチック材料である、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１０】
前記液晶は染料を含有する、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１１】
前記液晶は、前記染料を最大６重量％まで含む、請求項１０に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１２】
前記マスクおよび前記ＥＬバックライトは、一体として構成される、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１３】
先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記バックライトは、前面から背面に向かって、
基板として知られる電気絶縁性透明前面層；
前記バックライトの一方の電極（前面電極）を形成する第１の導電性膜；
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）蛍光体材料；
比較的高い誘電率（比誘電率）を有する材料からなる電気絶縁層；および
前記電気絶縁層の裏面に配置された、前記バックライトの第２の電極（背面電極）を形成する導電性膜を含む、エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１４】
使用時に前記電極が前記ＥＬ材料層およびマスクの両方にわたって電界を発生するように、前記マスクは前記ＥＬ材料層と前面電極との間に配置されている、請求項１３に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１５】
前記マスクは前記ＥＬ材料層の上に直接装着される、請求項１４に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１６】
絶縁性ポリマーを含む中間層を、前記マスクとＥＬバックライトとの間に備えた、請求項１５に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１７】
実質的に、上記で添付図面を参照して説明したようなエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１８】
放射線硬化性ポリマーマトリックスに封入された液晶ベシクルの層で基板を被覆し、前記ポリマーマトリックスを放射線に暴露して前記ポリマーマトリックスのポリマー鎖を架橋させることにより、エレクトロルミネッセンス表示装置の前に、表示情報を規定するマスクを形成する工程；および
前記マスクの後ろにエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を含む、表示装置製造方法。
【請求項１９】
前記ポリマーマトリックスは、水性の、モノマーを含まない放射線硬化性ウレタンオリゴマー分散体；アクリル機能性ポリウレタン分散体およびアクリルウレタン乳濁液のうちのいずれか１つである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ポリマーマトリックスは、放射線硬化性ポリウレタンを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記液晶ベシクルを、水性媒体に溶解するものと前記液晶に溶解するものとの２つの構成材料を含む水性媒体において形成することを含み、前記液晶と前記水性媒体との界面における前記構成成分の反応により各液晶ベシクルの殻を形成する、請求項１８〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記構成材料は、多官能性イソシアネートおよびポリ官能性アミンまたはアルコールである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記構成成分間の反応は、第三級アミンにより触媒作用を受ける、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
ＰＶＡ溶液との反応中に前記水性媒体を安定化させることを含む、請求項２１〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
反応段階後、前記反応により形成された乳濁液から前記ＰＶＡ溶液を除去する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ＰＶＡ溶液は、遠心分離機を用いて前記乳濁液と前記ＰＶＡ溶液に分離して除去される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ＰＶＡ溶液は、前記乳濁液を、濃度を下げたＰＶＡ溶液で、さらに水で繰り返し洗浄することによりさらに除去される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
実質的に、添付図面を参照して本明細書中で説明したような表示装置製造方法。
【請求項２９】
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料のバックライトの前に装着される、表示情報を規定するマスクを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記マスクは、ポリウレタンマトリックス中に分散された液晶材料の層を含む、エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項３０】
ポリウレタンマトリックス中に分散された液晶材料の層で基板を被覆することにより、エレクトロルミネッセンス表示装置の前に、表示情報を規定するマスクを形成する工程；および
前記マスクの後ろにエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を含む、表示装置製造方法。
【請求項１】
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料のバックライトの前に装着される、表示情報を規定するマスクを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記マスクは、放射線硬化性ポリマーマトリックスに封入された液晶ベシクルの層を含み、前記ポリマーマトリックスのポリマー鎖は、放射線に暴露されることにより架橋されているエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項２】
前記ポリマーマトリックスは、水性の、モノマーを含まない放射線硬化性ウレタンオリゴマー分散体；アクリル機能性ポリウレタン分散体およびアクリルウレタン乳濁液のうちのいずれか１つである、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項３】
前記ポリマーマトリックスは、放射線硬化性ポリウレタンを含む、請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項４】
前記ポリマーマトリックスは、ＵＶ硬化性脂肪族ポリウレタンを含む、請求項３に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項５】
前記ポリマーマトリックスは、ＵＶ硬化性ポリマーマトリックスである、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】
前記ポリマーマトリックスは、ＰＶＡを実質的に含まない、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項７】
各液ベシクルの殻を形成するのに用いられる構成材料は、多官能性イソシアネートおよびポリ官能性アミンまたはアルコールを含む、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項８】
前記殻を形成するのに用いられる構成材料は、ジアミンまたはジオールを含む、請求項７に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項９】
前記ＰＤＬＣ材料の液晶は、ネマチック材料である、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１０】
前記液晶は染料を含有する、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１１】
前記液晶は、前記染料を最大６重量％まで含む、請求項１０に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１２】
前記マスクおよび前記ＥＬバックライトは、一体として構成される、先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１３】
先行する請求項のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記バックライトは、前面から背面に向かって、
基板として知られる電気絶縁性透明前面層；
前記バックライトの一方の電極（前面電極）を形成する第１の導電性膜；
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）蛍光体材料；
比較的高い誘電率（比誘電率）を有する材料からなる電気絶縁層；および
前記電気絶縁層の裏面に配置された、前記バックライトの第２の電極（背面電極）を形成する導電性膜を含む、エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１４】
使用時に前記電極が前記ＥＬ材料層およびマスクの両方にわたって電界を発生するように、前記マスクは前記ＥＬ材料層と前面電極との間に配置されている、請求項１３に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１５】
前記マスクは前記ＥＬ材料層の上に直接装着される、請求項１４に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１６】
絶縁性ポリマーを含む中間層を、前記マスクとＥＬバックライトとの間に備えた、請求項１５に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１７】
実質的に、上記で添付図面を参照して説明したようなエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１８】
放射線硬化性ポリマーマトリックスに封入された液晶ベシクルの層で基板を被覆し、前記ポリマーマトリックスを放射線に暴露して前記ポリマーマトリックスのポリマー鎖を架橋させることにより、エレクトロルミネッセンス表示装置の前に、表示情報を規定するマスクを形成する工程；および
前記マスクの後ろにエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を含む、表示装置製造方法。
【請求項１９】
前記ポリマーマトリックスは、水性の、モノマーを含まない放射線硬化性ウレタンオリゴマー分散体；アクリル機能性ポリウレタン分散体およびアクリルウレタン乳濁液のうちのいずれか１つである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ポリマーマトリックスは、放射線硬化性ポリウレタンを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記液晶ベシクルを、水性媒体に溶解するものと前記液晶に溶解するものとの２つの構成材料を含む水性媒体において形成することを含み、前記液晶と前記水性媒体との界面における前記構成成分の反応により各液晶ベシクルの殻を形成する、請求項１８〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記構成材料は、多官能性イソシアネートおよびポリ官能性アミンまたはアルコールである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記構成成分間の反応は、第三級アミンにより触媒作用を受ける、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
ＰＶＡ溶液との反応中に前記水性媒体を安定化させることを含む、請求項２１〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
反応段階後、前記反応により形成された乳濁液から前記ＰＶＡ溶液を除去する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ＰＶＡ溶液は、遠心分離機を用いて前記乳濁液と前記ＰＶＡ溶液に分離して除去される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ＰＶＡ溶液は、前記乳濁液を、濃度を下げたＰＶＡ溶液で、さらに水で繰り返し洗浄することによりさらに除去される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
実質的に、添付図面を参照して本明細書中で説明したような表示装置製造方法。
【請求項２９】
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料のバックライトの前に装着される、表示情報を規定するマスクを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記マスクは、ポリウレタンマトリックス中に分散された液晶材料の層を含む、エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項３０】
ポリウレタンマトリックス中に分散された液晶材料の層で基板を被覆することにより、エレクトロルミネッセンス表示装置の前に、表示情報を規定するマスクを形成する工程；および
前記マスクの後ろにエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を含む、表示装置製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１０−５１４０９４（Ｐ２０１０−５１４０９４Ａ）
【公表日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４０８６７（Ｐ２００９−５４０８６７）
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００７／００４８０５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７５００１
【国際公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（５０３１８３６４０）ペリコン リミテッド (16)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００７／００４８０５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７５００１
【国際公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（５０３１８３６４０）ペリコン リミテッド (16)
【Ｆターム（参考）】
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