JP4653168B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、ドットマトリクス方式の液晶表示素子に係り、特に可撓性に優れた液晶表示素子に関する。

今後、電源が無くても表示保持可能で、表示内容を電気的に書き換え可能な電子ペーパーが急速に普及するものと予想されている。電子ペーパーは、電源を切断してもメモリ表示可能な超低消費電力と、目に優しく、疲れない反射型の表示と紙のような可撓性があるフレキシブルで薄型の表示体の実現を目指して研究が進められている。電子ペーパーの応用としては、電子ブック、電子新聞、電子ポスター等などが考えられている。

電子ペーパーは、表示方式の違いにより、電気泳動方式、ツイストボール方式、液晶表示ディスプレイ、有機ＥＬ表示ディスプレイなどに分類される。
電気泳動方式は、帯電粒子を空気中や液体中で移動させる方式である。ツイストボール方式は、二色に色分けされた帯電粒子を回転させる方式である。有機ＥＬ表示ディスプレイ（有機エレクトロ・ルミネッセンス表示ディスプレイ）は、有機材料からなる複数の薄膜を陰極と陽極で挟み込んだ構造の自発光型のディスプレイである。液晶ディスプレイは、液晶層をそれぞれ画素電極と対向電極で挟み込んだ構造を有する非自発光型のディスプレイである。

液晶ディスプレイによる電子ペーパーは、液晶層の干渉反射を利用した双安定性のある選択反射型のコレステリック液晶を用いて研究・開発が進められている。ここで、双安定性とは、液晶が２つの異なった配向状態で安定性を示す性質であり、コレステリック液晶は、プレーナ（planer）とフォーカルコニック（focal_conic）という２つの安定状態が電場除去後にも長時間保持される性質を有している。コレステリック液晶では、プレーナ状態で入射光が干渉反射され、フォーカルコニック状態では入射光が透過する。このため、液晶層にコレステリック液晶を用いた液晶パネルでは、液晶層での入射光の選択反射により光の明暗を表示できるため、偏光板が不要となる。尚、コレステリック液晶はカイラネマティック液晶とも呼ばれる。

液晶ディスプレイのカラー表示において圧倒的に有利なのがコレステリック液晶方式である。コレステリック液晶方式は、液晶の干渉で色を反射するため、積層するだけで、カラー表示が可能になる。このため、コレステリック液晶を用いる液晶表示方式（ここでは、便宜上、コレステリック液晶方式と呼ぶ）は、上記電気泳動方式などの他の方式に比べ、カラー表示の点で圧倒的に優位である。他の方式の場合には、画素毎に３色に塗り分けたカラーフィルターを配置する必要があるため、コレステリック液晶方式と比較した場合、明度が１／３となる。このため、他の方式では、明るさの向上が、電子ペーパーを実現化する上での大きな障害となる。

以上述べたように、コレステリック液晶方式は、カラー表示の電子ペーパーの有力な方式であるが、電子ペーパーの特徴である可撓性の付与が最大の課題であった。
液晶表示素子は、数μｍギャップの均一なセルが必要であり、一般的には、上下のガラス基板の間に液晶層（数μｍ）を挟み込む構造でセルが形成されている。一般的なＴＮ（Twisted Nematic）型やＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型の液晶パネルでは、透明な特殊樹脂で作ったフィルム基板を用いた液晶表示素子（プラスチック液晶）も一部実現されている。プラスチック液晶は、ガラス基板の液晶に比べて薄型化や軽量化が可能であり、さらに、高耐久性があり曲げに対する強度も大きい。したがって、紙のように自由自在に折り曲げ可能であり電子ペーパーに適している。

ＴＮ型やＳＴＮ型の液晶パネルにおいて均一なセルギャップを実現するため、従来、図１に示すような円柱形状の支柱スペーサ５を画素の四隅に配設する構成が提案されている。

同図に示すＴＮ型もしくはＳＴＮ型の液晶パネルは、上面基板１上のブラックマトリクス６の格子点に対応する位置に支柱スペーサ５を配設した構成となっており、該支柱スペーサ５によって等間隔に保たれた上面基板１と下面基板２との間に液晶層が配設された構成となっている。

支柱スペーサ５は下面基板２上に形成されており、下面基板２上には支柱スペーサ５以外に、その外周部に、上面基板１と下面基板２とを接着するためのシール材３が形成されている。シール材３は印刷等で形成する接着材であり、その一辺３ａの中央には開口部が設けられており、その開口部の両端が延伸して液晶の注入口４を形成している。すなわち、シール材３の一部が液晶の注入口４となっており、この注入口４を介して、シール材３で囲まれた領域内に液晶を注入するような構成となっている。

下面基板１の表面と上面基板２の裏面には、それぞれ、複数の透明な列電極（不図示）と該列電極と垂直に交差する複数の透明な行電極（不図示）が形成されている。また、上面基板２の裏面には、ブラックマトリクス６が形成されている。液晶層に選択反射型のコレステリック液晶を用いた上記構成の液晶表示素子では、上方または下方の対向位置に電極が設けられていない画素間の部分が常時点灯してしまう。このため、この常時点灯を防止して画素のコンストラストを向上させるために、ブラックマトリクス６が設けられている。支柱スペーサ５のような円柱または角柱のスペーサの形成方法については、実開昭５８−１３５１５号公報や特開平８−７６１３１号公報において、フォトリソグラフィ法を用いた形成方法が提案されている。また、スペーサの形状が十字型の液晶表示素子については、特開２００１−３６２４０号公報や特許第３４５６８９６号に提案されている。

しかしながら、選択反射型のコレステリック液晶方式の表示パネルの場合には、均一なセルギャップを実現しただけでは可撓性を付与することはできない。その理由は、液晶は液体であるため、液晶パネルを曲げたり、その表示面を押したりすると、それらの動作によって加わる力によって液晶が流動し、表示状態が変化してしまうからである。ＴＮ型やＳＴＮ型の液晶パネルの表示は、常時、電気的に駆動状態であるので、表示状態が変化しても、すぐに元の状態に復帰することができる。しかし、表示のメモリ性を有するコレステリック液晶では、再駆動されるまで、表示は元に戻らない。

コレステリック液晶方式の素子パネルにおいても、図１に示すような支柱スペーサを形成する方法が、例えば、特開２０００−１４６５２７号公報に開示されているが、この公報に開示されている液晶光変調表示素子は、セルギャップの均一性の確保を主な目的としたものであり、液晶パネルを曲げる、その表示面を押圧するなどの操作が行われた場合に、コレステリック液晶方式の表示素子パネルのメモリ性を保持するものではない。

また、従来から知られている液晶のカプセル構造には、表示状態の変化を防止する効果があるが、カプセル壁からの光散乱ノイズによるコントラストの低下やカプセル壁による駆動電圧の上昇という問題が有り、製品化する上で実現可能性は低い。特に、ＲＧＢの各色の液晶層が積層構造となるカラー表示の液晶表示パネルにおいては、光散乱ノイズは大きな問題となる。

このような背景の下で、選択反射型のコレステリック液晶を電子ペーパーに応用するためには、電子ペーパーを押したり、曲げたりしても表示が変化しない構造の液晶表示素子を実現することが最大の課題であった。

そこで、本出願人は、電子ペーパーに応用可能なコレステリック液晶の液晶表示素子として、図２乃至図４に示す構成の液晶表示素子をＰＣＴ／ＪＰ２００５／００４９２５で提案した。図２は該液晶表示素子の全体的な立体構造を示す斜視図であり、図３は該液晶表示素子における支柱１５とマトリクス電極との位置関係を示す平面図である。また、図４（ａ）は、下面基板１上に形成される支柱１５の全体的な配置パターン、同図（ｂ）は支柱１５の水平方向の断面図である。

図２に示すように、接着性の支柱スペーサ１５を略十字形状の壁面構造体とし、隣接する支柱スペーサ（支柱）１５間に画素への液晶注入用の隙間（開口部）を設けた構成をしている。また、下面基板１の表面外周に表示領域を囲む壁面構造体１７（以後、便宜上、壁面シール構造体１７と呼ぶ）を設けている。支柱１５と壁面シール構造体１７は同一部材であってよいので、それらは同一のフォトリソグラフィ工程で形成可能である。

液晶層において、列電極（信号電極）２１と行電極（走査電極）２３が交差する部分が画素２５となるが、この画素２５の四方に支柱１５が設けられる。シール構造体１７の外側には、所定距離だけ隔てて、シール材１３が配設されている。このシール材１３は無くてもかまわない。また、上面基板２の裏面にブラックマトリクス６を配設しているが、複数の支柱１５がブラックマトリクス６とほぼ類似したパターンを構成しており、そのパターンの（鉛直方向の）配置位置もブラックマトリクス６とほとんど重なるため、ブラックマトリクス６は省略可能である。また、図３に示すように、画素２５の開口率が最も高くなるように、信号電極２１と走査電極２３間の空隙部分に支柱１５を配置している。

また、本出願人は、図５（ａ）に示すようなパターンで、下面基板１上に２種類の支柱１５ａ、１５ｂを画素２５の四方に配置した構成の液晶表示素子についても上記ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００４９２５で提案している。この液晶表示素子は、図５（ｂ）に示す支柱１５ａと図５（ｃ）に示す支柱１５ｂを交互に配置した構成であり、各走査電極２３間で、隣接する支柱が異なるようにしている。

また、図６は、上記ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００４９２５で提案した液晶表示素子の下面基板１上の外周（シール材１３の内側）に形成される壁面シール構造体１７の平面形状を示す図である。この壁面シール構造体１７は支柱１５と同一部材であるため、支柱１５を形成する工程で同時に形成される。

しかしながら、図２乃至図４に示す構造のコレステリック液晶表示素子を試作したところ、該液晶表示素子には以下に述べるような問題点があることが判明した。
表示素子には明るく高精細な表示が望まれるため、電極構造と壁面構造体（支柱１５）の微細化が必要である。バックライト等の光源を用いない電子ペーパーは、反射型の表示素子であって、表示の明るさ（明度）を高めるためには開口率の向上が必須である。

前記液晶表示素子において、電極間の空隙を１０μｍ〜３０μｍとし、その空隙幅に合わせて支柱１５の幅を狭くし、高精細化したところ、フォトリソグラフィ工程における現像工程で、支柱１５の剥離が発生する問題が生じる。

電子ペーパーの液晶表示素子は、基板にプラスチィックフィルムを用いるのが一般的である。基板上の電極間の空隙部では、基板の樹脂面が露出している。電極には、ＩＴＯなどの透明電極材料を用いる。電極間空隙部に配置される壁面構造体は、該樹脂面との密着力が低い。基板１との接着面積が小さくなる壁面構造体の精細パターンは、前記樹脂面から剥離し易い構造である。このため、上記支柱１５の剥離が発生したものと考えられる。さらに、この剥離の現象を観察すると、十字形状の支柱１５の枝部分の先端部から剥離が始まることを見出した。

また、図６に示すような壁面シール構造体１７は、従来、耐久性を考慮して、数ｍｍ幅の太いパターンで形成していた。液晶表示素子の高精細化を実現するためには、パターンの微細化を必要とする。しかしながら、パターンの微細化は支柱１５を形成するフォトリソグラフィ工程の現像工程で、さらに顕著に剥離が発生するようになる。これは、ライン形状のシール構造体１７が細長くなるにつれて生じる密着性の低下に起因するものである。

また、壁面シール構造体１７の材料は、加圧加熱処理を加えることで、上下の基板を接着させる機能を発揮する。この材料が接着硬化する過程で、反応ガスを発生する。そして、このガスによって、下面基板１と壁面シール構造体１７との密着面に多数の気泡が残り、接着不良となることも、剥離の要因であることを見出した。また、さらに、残留したガスが表示部の液晶層に流れ込み、そのまま残存した気泡が原因で表示不良を発生させる。
実開昭５８−１３５１５号公報 特開平８−７６１３１号公報 特開２００１−３５４２０号公報 特許第３４５６６８９６号 特開２０００−１４７５２７号公報 ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００４９２５

本発明の目的は、壁面構造を有する支柱及び／またはシール構造体が基板上に設けられた構成の液晶表示素子において、該支柱や該シール構造体の基板との密着を向上させ、精細な壁面構造を実現させることである。

本発明の液晶表示素子は、第一の電極が配設された第一の基板と、第二の電極が配設された第二の基板と、該第一の基板と該第二の基板間に設けられた液晶層で構成される液晶パネルを備えるドットマトリクス構造を前提とする。

本発明の第１態様の液晶表示素子は、前記液晶層は、接着性を有する壁面構造の支柱を備え、該支柱は部分的に幅が広い箇所を有していることを特徴とする。
本発明の第１態様の液晶表示素子によれば、壁面構造の支柱に部分的に幅が広い箇所を設けたので、該支柱を細くしても、それを形成するフォトリソグラフィ工程における現像処理において該支柱の剥離を抑制できる。

したがって、壁面構造の支柱を微細化することができる。このため、該支柱を画素の外周に配置することにより、液晶層の画素に加わる押圧力を緩和でき、押圧や折り曲げなどの操作が加わった場合でも表示状態が変化しない超薄型の液晶表示素子を実現することが可能となる。

本発明の第２態様の液晶表示素子は、前記液晶層は、部分的に幅が広い箇所を有し、接着性を有する壁面構造の支柱と、該支柱と同一の部材であって、前記支柱が形成された表示領域を囲むように形成され、液晶注入口を有する壁面構造のシール構造体と、を備えることを特徴とする。

本発明の第２態様の液晶表示素子によれば、前記フォトリソグラフィ工程における現像処理での支柱の剥離を抑制できると共に、シール材としての機能を有するシール構造体と支柱を、同一のフォトリソグラフィ工程で形成できる。

したがって、支柱とシール材（前記シール構造体）を一つの工程で同時に形成できる。このため、製造コストの上昇を招くことなく、耐押圧特性や耐曲げ性に優れ、可撓性に富む、超薄型の液晶表示素子を実現することが可能となる。

本発明の電子機器は、請求項１記載の液晶表示素子を搭載したことを特徴とする。
本発明の電子機器によれば、表示部に、耐押圧特性や耐曲げ性に優れ、可撓性に富む高精細な超薄型の液晶表示素子を採用した電子機器を実現できる。このため、電子ペーパー、電子ブック、電子新聞、電子ポスターなどの実用化が可能となる。

は、支柱スペーサを用いて均一なセルギャップを実現している従来のドットマトリクス構造の液晶表示素子におけるセル構造を示す分解図である。 は、選択反射型のコレステリック液晶を電子ペーパーに応用する液晶表示素子の全体構成を示す分解図である。 は、図２の液晶表示素子の下面基板上に設けられる支柱の配置パターンを示す平面図である。 （ａ）は図３の支柱配置パターンの部分拡大図、図４（ｂ）は該支柱の形状を示す図である。 （ａ）は電子ペーパーに応用する液晶表示素子における支柱の配置パターンの構成例を示す図であり、図５（ｂ）は上記液晶表示素子の基板上に形成される第１の支柱を示す図、図５（ｃ）は上記液晶表示素子の基板上に形成される第２の支柱を示す図である。 は、図２に示す液晶表示素子の基板上に形成されるシール構造体の形状を示す図である。 （ａ）は本発明の第１実施例の液晶表示素子の下面基板上に形成される支柱の配置パターンを示す図であり、図７（ｂ）は第１実施例の液晶表示素子の支柱の形状を示す図である。 は、第１実施例の液晶表示素子が備える支柱の立体構造を示す図である。 は、図７（ａ）に示す第１実施例の液晶表示素子のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は本発明の第２実施例の液晶表示素子の下面基板上に形成される支柱の配置パターンを示す図であり、図１０（ｂ）は第２実施例の液晶表示素子の第１の支柱の形状を示す図であり、図１０（ｃ）は第２実施例の液晶表示素子の第２の支柱の形状を示す図である。 （ａ）は本発明の第３実施例の液晶表示素子の下面基板上に形成される支柱の配置パターンを示す図であり、図１１（ｂ）は第３実施例の液晶表示素子の第１の支柱の形状を示す図であり、図１１（ｃ）は第３実施例の液晶表示素子の第２の支柱の形状を示す図である。 （ａ）は本発明の第４実施例の液晶表示素子の下面基板上に形成される支柱の配置パターンを示す図であり、図１２（ｂ）は第４実施例の液晶表示素子の第１の支柱の形状を示す図であり、図１２（ｃ）は第４実施例の液晶表示素子の第２の支柱の形状を示す図である。 （ａ）は本発明の第５実施例の液晶表示素子の下面基板上に形成される支柱の配置パターンを示す図であり、図１３（ｂ）は第５実施例の液晶表示素子の第１の支柱の形状を示す図であり、図１３（ｃ）は第５実施例の液晶表示素子の第２の支柱の形状を示す図である。 （ａ）は本発明の第６実施例の液晶表示素子の下面基板上に形成される支柱の配置位置を示す図であり、図１４（ｂ）は第６実施例の液晶表示素子の第１の支柱の形状を示す図であり、図１４（ｃ）は第６実施例の液晶表示素子の第２の支柱の形状を示す図である。 は、本発明の第７実施例の液晶表示素子の下面基板上に形成されるシール構造体を示す図である。 は、本発明の第８実施例の液晶表示素子のシール構造体の部分拡大図である。 は、本発明の第９実施例の液晶表示素子のシール構造体の部分拡大図である。 は、本発明の第１０実施例の液晶表示素子のシール構造体の部分拡大図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の液晶表示素子はドットマトリクス型(ドットマトリクス構造)であり、その全体構成は、図１の液晶表示素子とほぼ同様である。本実施形態の液晶表示素子と図１の従来の液晶表示素子との構成の相違は、下面基板上に形成される壁面構造の支柱の形状である。また、後述するいくつかの実施例では、支柱の形状に加え、壁面構造のシール構造体の構成も異なる。

ドットマトリクス型の液晶表示素子では、走査電極が下面基板上に等間隔でストライプ状に形成されるため、走査電極間の空間では下面基板の表面（樹脂面）が露出している。支柱は、走査電極間に形成されるため、支柱は樹脂面と接触することになる。樹脂面は、走査電極４３の面（走査電極面）よりも支柱との密着力が弱く、このため、支柱を形成するフォトリソグラフィ工程の現象処理で、支柱が剥離しやすい。そこで、以下に述べる実施例では、十字形状の枝の先端部または中心部を太くして、その太くした部分が走査電極面に接触するような形状にして支柱が走査電極面と密着するようにしている。この結果、上記現像処理における支柱の剥離を抑制するようにしている。

以下では、本発明をドットマトリクス型のコレステリック液晶表示素子に適用した実施例について説明する。
［第1の実施例］
図７〜図９は、第1実施例の液晶表示素子の構成を示す図である。
図７は、本実施例の液晶表示素子の下面基板上に形成される支柱の形状及び配置パターンを示す図である。

本実施例の壁面構造の支柱１０１は、図７（ｂ）に示すように、略十字形状をしており、４本の全ての枝で、それらの先端部が太くなっている。支柱１０１は接着性を有する素材でできており、スペーサとしての機能も有する。

支柱１０１は、図７（ｂ）に示すように、走査電極４３上に配設される画素４５の四辺の外周に設けられる。支柱１０１の２つの枝は、隣接する２つの走査電極４３の間に形成される。

図８は、本実施例の液晶表示素子の支柱１０１の立体構造を示す図であり、同図には、液晶表示素子の端部に配設される支柱１０１が示されている。
図８に示すように、支柱１０１は水平方向の断面が略十字形状である壁面構造体である。下面基板（第１の基板）３１の表面には複数の走査電極（第１の電極）４３が等間隔で形成され、支柱１０１の２つの枝は隣接する２つの走査電極４３間に下面基板３１に接して形成される。支柱１０１の他の２つの枝は走査電極４３上に形成される。支柱１０１の先端は太くなっているので、その走査電極４３側の端面は走査電極４３上に形成される。電極には、ＩＴＯなどの透明電極材料を用いる。

図９は、図７のＡ−Ａ断面図である。
下面基板３１上には、複数の走査電極４３が等間隔で形成されると共に、隣接する走査電極４３の間に接着性の支柱１０１が形成されている。下面基板３１に対向して設けられた上面基板（第２の基板）３２上（下面基板３１側）には、複数の信号電極（第２の電極）４１が走査電極４３と垂直に交差するようにして設けられている。下面基板３１と上面基板３２は、共に、接着性の支柱１０１と接着・固定されており、両基板間はスペーサである支柱１０１により一定の距離が保たれている。信号電極４１、走査電極４３及び支柱１０１で囲まれた領域には液晶が注入されており、画素４５となっている。

支柱１０１は、下面基板３１の表面が露出した走査電極４３間に形成される。上述したように、接着性材料である支柱１０１は、下面基板３１の表面（樹脂）よりも走査電極４３の表面（以下、走査電極面と記載）との密着力が高い。

本実施例の支柱１０１の４つの枝は、その一部または全てが走査電極面と接着するので、２つの枝が走査電極面に接着しない図３の支柱１５よりも走査電極面との接着面積が大きなる。このため、支柱１０１は支柱１５よりも走査電極との密着力が強くなる。また、電極材料（ＩＴＯなど）は基板材料であるプラスチックフィルムに比べて支柱との密着性が高いため、この点においても剥離を防止する効果をさらに向上させることができる。この結果、フォトリソグラフィ工程における現像処理で、支柱１０１が下面基板３１から剥離する事態を抑制することが可能となる。

また、支柱１０１は、枝の先端部の両側のみが電極面（信号電極４１及び走査電極４３）に重なるだけので、本実施例の液晶表示素子の画素４５の開口率は、図３の液晶表示素子の画素２５よりも若干低くなるだけである。

ところで、本実施例の支柱１０１は枝の先端部が太い構造となっているが、枝の面積を大きくする箇所は、先端部に限定されず、支柱の中心から先端の間であればどこであってもかまわない。但し、剥離防止のためには先端部を太くするのが最も効果的である。図中枝の太い構造部分が矩形形状で示されているが、特に矩形形状に限定するものではなく、丸みを帯びた形状であってもよい。

また、液晶層のスペーサは、支柱１０１と従来型の球状スペーサもしくは柱状スペーサと併用してもよい。このようなスペーサの併用は、以下に述べる全ての実施例の液晶表示素子に共通に適用できる。
［第２の実施例］
図１０は、第２実施例の液晶表示素子における支柱の構成を示す図である。
本実施例は、上述した第１実施例の液晶表示素子の支柱１０１よりも、画素の開口率を向上できる構造となっている。

本実施例では、支柱として、図１０（ｂ）、（ｃ）に示す壁面構造の２つの支柱１０２ａ、１０２ｂを、図１０（ａ）に示すように配置する。支柱１０２ａは、走査電極４３の長手方向に平行な枝の先端部を太くした構造となっている。支柱１０２ｂは、走査電極４３の長手方向に垂直な枝の先端部を太くした構造となっている。

本実施例では、これら２つの支柱１０２ａ、１０２ｂを、図１０（ａ）に示すように交互に配置する。このとき、上下方向（信号電極の長手方向）と左右方向（走査電極４３の長手方向）の両方で、支柱１０２ａ、１０２ｂが交互に配置させる。

このような配置構成にすることで、支柱１０２ｂを支柱１０２ａを９０度回転させた形状にした場合、画素４５の形状をほぼ正方形に保つことができる。
画素の形状が長方形になった場合、直線を表示したときに、該直線の線幅が縦方向と横方向とで異なってしまう。したがって、画素の形状は正方形に近い方が望ましい。このため、本実施例は、直線表示に優れている。

本実施例の場合、支柱１０２ａ、１０２ｂの走査電極面との接着面積は、第１実施例の支柱１０１よりも小さいので、支柱１０１よりも走査電極４３との密着力は小さくなる。しかし、画素４５の開口率は、本実施例の方が大きくなる。画素４５の開口率は図３の画素２５の開口率よりもわずかに低下するだけである。
［第３の実施例］
図１１は、第３実施例の液晶表示素子における支柱の構成を示す図である。

本実施例では、支柱として、図１１（ｂ）、（ｃ）に示す壁面構造の２つの支柱１０３ａ、１０３ｂを下面基板上に形成することで、第２実施例よりも、支柱の電極面（走査電極面及び信号電極面）に対する密着力を向上させている。

支柱１０３ａは、支柱１０２ａの中心部を太くした形状となっている。支柱１０３ｂは、支柱１０２ｂの中心部を太くした構造となっている。また、支柱１０３ｂは、図１１（ａ）に示すように、信号電極４１と走査電極４３の両電極の空隙部分に配置されるため、下面基板と上面基板の双方に対して、密着力の弱い樹脂面と接する。

本実施例の支柱１０３ａ、１０３ｂでは、第２実施例の支柱１０２ａ、１０２ｂの中心部を太くした形状とすることで、第２実施例よりも前記フォトリソグラフィ工程における現像処理での支柱の乖離を抑制するようにしている。

また、上面基板では、貼合工程における加圧・加熱処理で支柱１０３ａ、１０３ｂとの密着力が発生するが、支柱１０３ａ、１０３ｂは樹脂面（上面基板の露出面）との密着力は弱い。本実施例の支柱１０３ａ、１０３ｂは、その中心部を上面基板に形成された信号電極４１と接着させることで、上面基板に対する全体的な密着力を向上させている。
［第４の実施例］
図１２は、第４実施例の液晶表示素子の構成を示す図である。

図１２（ｂ）、（ｃ）に示すように、本実施例の液晶表示素子の２つの支柱１０４ａ、１０４ｂは、第１実施例の支柱１０１を変形した形状となっている。支柱１０４ａは、支柱１０１の縦方向の枝を短くした形状となっている。支柱１０４ｂは、支柱１０１の横方向の枝を短くした形状となっている。支柱１０４ａ、１０４ｂの配置パターンは、第１実施例の支柱１０１の配置パターンと同様である（図７（ａ）参照）。

本実施例では、第２実施例と同様な方法により、支柱１０４ａ、１０４ｂの下面基板（の走査電極面）に対する密着力を向上させ、支柱１０４ａ、１０４ｂの前記フォトリソグラフィ工程における現像処理での剥離を抑制している。

また、本実施例では、図１２（ａ）に示すように、画素４５の開口部４５ａがジグザグ配置するように構成しており、画素４５に押圧が加わったとき、画素４５内からの液晶の流出が抑制されるようにしている。
［第５の実施例］
図１３は、第５実施例の液晶表示素子の構成を示す図である。

図１３（ｂ）、（ｃ）に示すように、本実施例の液晶表示素子の２つの支柱１０５ａ、１０５ｂは、それぞれ、第２実施例の支柱１０２ａ、１０２ｂを変形した形状となっている。支柱１０５ａは支柱１０２ａの縦方向の枝を短くした形状となっている。支柱１０５ｂは、支柱１０２ｂの横方向の枝を短くした形状となっている。支柱１０５ａ、１０５ｂの配置パターンは、支柱１０２ａ、１０２ｂの配置パターンと同様である。

実験の結果、十字形状の枝の長さが異なる場合、長い枝の先端部を幅広することが最も効果的であることが判った。本実施例は、この実験結果を適用したものである。
本実施例は、第４実施例と同様に、画素４５の開口部４５ａがジグザグ配置されていており、上述した第４実施例と同様な効果が得られる。
［第６の実施例］
図１４は、第６実施例の液晶表示素子の構成を示す図である。

図１４（ｂ）、（ｃ）に示すように、本実施例の液晶表示素子の２つの支柱１０６ａ、１０６ｂは、それぞれ、第５実施例の支柱１０５ａ、１０５ｂに対して中心部を幅広くした形状となっている。このため、第５実施例の液晶表示素子と同様な効果を有する。支柱１０６ａ、１０６ｂの配置パターンは、第５実施例の液晶表示素子と同様に、図１３（ａ）に示すようになる。

また、図１４（ａ）に示すように、支柱１０６ａの中心部が下面基板上に形成された走査電極４３と上面基板上に形成された信号電極４１の面と接着する。特に図示していないが、支柱１０６ｂの中心部も、下面基板上に形成された走査電極４３と上面基板上に形成された信号電極４１の面と接着する。この結果、下面基板と上面基板を貼り合わせる密着力を向上させるという効果も有する。

上記各実施例において、例えば、電極間（走査電極間及び信号電極間）の幅を１０μｍ、先端部の幅を３０μｍする。壁面構造体である支柱を形成するフォトリソグラフィ工程の位置ずれマージンが±５μｍ程度であるため、先端部に幅が３０μｍ程度あれば、該位置ずれが生じても、電極間の空隙を介して、先端部が電極面と接触するため、密着力は保持される。
［第７の実施例］
図１５は、第７実施例の液晶表示素子の構成を説明する図である。

図１５に示すように、本実施例の液晶表示素子では、下面基板上に形成されるシール構造体を１つではなく、シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃから成る三重構造にしている。

ところで、本実施例では、シール構造体を３ラインにしているが、本発明の液晶表示素子のシール構造体は、３ラインに限定されるものではなく、２ライン以上の複数ラインを備える構成であればよい。これは、後述する他の実施例についても同様である。

各シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの幅（横幅）は、例えば、同一であり、その幅は、図１の従来の液晶表示素子のシール構造体３よりも小さく、例えば、０．００１ｍｍ〜１ｍｍ程度である。

このように、シール構造体を３つのラインから成る三重構造にすることで、上記上下基板を密着させる工程における接着硬化過程で発生するガスが基板とシール構造体との接着面に残留する現象を防止できる。これは、シール構造体間の隙間１１３は、液晶注入口１２１の付近まで連結されており、これによりシール構造体の強度を維持しつつ、接着硬化するシール構造体の反応ガスを、液晶注入口付近から効率良く排出されることが可能である。

さらに、シール構造体は複数のラインで構成されているため、仮に一部のラインが断線しても、他のラインがシール機能を維持するため、液晶表示素子の信頼性が向上することができる。液晶を注入する工程時にシールが断線していると、シールリーク現象を起こし、液晶を注入できない不良が発生する。本実施例では、複数のシール構造体を設けるため、シールリーク現象の発生を防止できる。
［第８の実施例］
図１６は、第8実施例の液晶表示素子の特徴を説明するシール構造体の部分拡大図である。

第7実施例の液晶表示素子の試作したところ、細い線状のシール構造体では、シール構造体を形成するフォトリソグラフィ工程の現像処理で、シール構造体が倒れてしまい、該シール構造体が剥離してしまう確率が高いことが判明した。

第8実施例の液晶表示素子は、第7実施例の液晶表示素子の上記問題点を解消するもので、シール構造体の下面基板との密着力を向上させることで、上記フォトリソグラフィ工程でのシール構造体の剥離を防止する構成を有するものである。

本実施例では、図１６に示すように、第7実施例のシール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを、単純な直線ではなく、ラインの両側に複数の枝２１１が設けられた形状にしている。シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃをこのような枝を有するライン形状にすることで、枝２１１が下面基板に接触し、シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの下面基板との接着面積を向上する。これにより、シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃは倒れにくい安定した状態となる。この結果、シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの幅を狭くしても、前記フォトリソグラフィ工程の現像処理において、シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが倒れにくくなり、それらの剥離を防止できるので歩留まりが向上する。

さらに、各シール構造体間には隙間１３１を設け、この隙間１３１を液晶注入口まで連結させている。この結果、各シール構造体間の隙間部分で発生する前記反応ガスを、隙間１３１を介して液晶注入口付近から排出できる。
［第９の実施例］
図１７は、第9実施例の液晶表示素子の特徴を示すシール構造体の部分拡大図である。

本実施例では、シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを、図１７に示すように、「三角波状」に屈曲したパターンが繰り返されるラインにすることで、シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを倒れにくい構造にしている。

シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃのそれぞれの「三角波状」の部分２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃの部分は、同形状かつ同程度の大きさとなっており、入れ子構造を形成している。
［第１０の実施例］
図１８は、第１０実施例の液晶表示素子の特徴を説明するシール構造体の部分拡大図である。

第１０実施例の液晶表示素子は、図１８に示すように、シール構造体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを、凸状の屈曲部２３１を有するラインにしている。該凸状の屈曲部２３１の大きさは、大きい方から順にシール構造体１１１ａの凸状屈曲部２３１ａ、シール構造体１１１ｂの凸状屈曲部２３１ｂ、シール構造体１１１ｃの凸状屈曲部２３１ｃとなっている。

シール構造体１１１ｃの凸状屈曲部２３１ｃはシール構造体１１１ｂの凸状屈曲部２３１ｂの入れ子となり、シール構造体１１１ｂの凸状屈曲部２３１ｂはシール構造体１１１ａの凸状屈曲部２３１ｃの入れ子となっている。

本実施例のシール構造体１１１ａとシール構造体１１１ｃ間の最大距離は、例えば、図１５に示す第8実施例のシール構造体１１１ａとシール構造体１１１ｃとの間の距離に等しい。第８ないし１０の実施例の構造とすることで、シール構造体は倒れにくい構造であると同時に強度も向上していることはいうまでもない。

以上述べたように、上記各実施例では、支柱の先端部または中心部の幅を枝の他の部位よりも太くすることで、支柱の一部が電極面と接着するようにして、支柱の下面基板との密着力を向上させている。このため、壁面構造体である支柱の横幅を細くしても、複数の支柱をパターン形成するフォトリソグラフィ工程における現像処理で、支柱の剥離の発生を抑制できる。また、上記先端部または中心部のみ面積が大きいので、画素の開口率の低下も最小限に抑えることができる。

ところで、上記いずれの実施例も、画素の四辺全てに開口部が設けられる構造となっているが、画素の開口部は、表示領域の端部以外の画素については、少なくとも２つ有ればよい。該端部の画素（例えば、表示領域の四隅の画素など）の場合、開口部は一つだけ設ければよいものもある。したがって、表示領域の端部に位置しない画素については、少なくとも二辺に開口部を設け、必ずしも設ける必要性がない開口部をについては、隣接する支柱の先端部同士を連結して塞ぐような構成にしてもよい。

また、画素の形状は、必ずしも矩形である必要はない。
［製造方法］
上述した本発明の実施例の液晶表示素子の製造方法の一例を説明する。
（１）下面基板上にストライプ状の走査電極のパターンを形成する。
（２）走査電極がパターン形成されている下面基板上に感光体である壁面材料を塗布し、数μｍの壁面材料の膜を形成する。
（３）支柱及びシール構造体を形成するためのフォトマスクを介して、壁面材料を紫外線露光により感光させる。次に、露光された壁面材料を現像液に浸漬し、支柱のパターンとシール構造体を形成する。
（４）必要に応じて、シール材の塗布と、従来型の球状スペーサの塗布もしくは柱状スペーサの形成を行う。また、必要に応じて、電極面（走査電極面）上に、配向膜や絶縁膜を形成する。
（５）ストライプ状の電極パターン（信号電極のパターン）が形成された上面基板と、上記（１）〜（４）のプロセスで作製した壁面構造の支柱とシール構造体が形成された下面基板とを、両基板上に形成された電極が直交するように貼り合わせる。そして、加圧加熱処理により、壁面構造の支柱及びシール構造体を接着反応させて、下面基板と上面基板とを所定間隔で接合する。
（６）下面基板と上面基板との間に設けられた液晶注入口から、下面基板と上面基板との間に設けられた液晶層に液晶を注入する。液晶注入が終了したら、液晶層の両端の封口処理を行う。液晶は温度が高いと粘性が低下するため、液晶注入工程では、液晶を加熱することが望ましい。加圧することも、液晶注入工程の時間短縮には有効である。

以上の製造工程により、最終的に液晶表示素子（液晶表示パネル）が完成する。
上述した本実施例の液晶表示素子は、従来の液晶表示素子と同様にして、電子機器の表示装置として組み込むことができる。本実施例の液晶表示素子は、可撓性に優れ、耐衝撃性や表示面への耐押圧性に優れており、表示面が押圧された場合や表示部が折り曲げられた場合でも表示性能を維持できるので、電子ペーパーなどの超薄型電子機器の表示装置として好適である。

上記実施例は、いずれも、ドットマトリクス方式の液晶表示素子であるが、本発明はアクティブマトリクス方式の液晶表示素子にも容易に適用可能である。また、上記実施例では画素の形状は矩形となっているが、本発明の画素の形状は矩形に限定されるものではなく、その他の形状であってもよい。

また，実施例では走査電極基板に壁面構造体を形成したが，信号電極基板に形成し，走査電極基板を貼り合わせ手も良い。
また、さらに、本発明はコレステリック液晶表示素子以外にも、表示のメモリ性を有する他の液晶を使用する液晶表示素子にも適用可能である。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではない。

本発明は、電子ペーパーの表示素子以外にも、電子ブック、電子新聞、電子ポスター、さらには、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）などの携帯端末や腕時計などの可撓性が要求される携帯機器の表示素子にも好適である。また、将来実現が期待されているペーパー型コンピュータのディスプレイの表示素子や、店舗などに飾られる陳列用ディスプレイなど様々な分野の表示機器にも適用可能である。

前記メモリ性の液晶はコレステリック液晶であることを特徴とする。

Claims (8)

1. 第一の電極が配設された第一の基板と、第二の電極が配設された第二の基板と、該第一の基板と該第二の基板間に設けられた液晶層で構成される液晶パネルを備えるドットマトリクス構造の液晶表示素子であって、
   前記液晶層は、
   接着性を有する壁面構造の略十字形状の支柱を備え、
   該十字形状の支柱の枝は部分的に幅が広い箇所を有し、
   前記十字形状の支柱の幅が広い部分は、前記第一の基板上に形成された第一の電極の表面に接している
   ことを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記幅が広い箇所が、中心部から枝の先端部の間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
3. 請求項１記載の液晶表示素子であって、
   前記幅が広い箇所は、枝の先端部であることを特徴とする。
4. 請求項１記載の液晶表示素子であって、
   該十字形状の支柱の全ての枝は、前記幅が広い先端部を有することを特徴とする。
5. 請求項１記載の液晶表示素子であって、
   前記十字形状の支柱の枝は、一方向にのみ、前記幅が広い箇所を有することを特徴とする。
6. 第一の電極が配設された第一の基板と、第二の電極が配設された第二の基板と、該第一の基板と該第二の基板間に設けられた液晶層で構成される液晶パネルを備えるドットマトリクス構造の液晶表示素子であって、
   前記液晶層は、
   接着性を有する壁面構造の略十字形状の支柱と、
   該支柱と同一の部材であって、前記支柱が形成された表示領域を囲むように形成され、 液晶注入口を有する壁面構造のシール構造体と、
   を備え、
   該十字形状の支柱の枝は部分的に幅が広い箇所を有し、
   前記十字形状の支柱の幅が広い部分は、前記第一の基板上に形成された第一の電極の表面に接している
   ことを特徴とする液晶表示素子。
7. 請求項６記載の液晶表示素子であって、
   前記シール構造体を複数備え、
   各シール構造体間に設けられた隙間は、前記液晶注入口付近まで連結していることを特徴とする。
8. 請求項１記載の液晶表示素子を搭載した電子機器。