JP4871265B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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Description
(2)超低消費電力である
(3)目に優しく、疲れにくい(非常に見やすい)
(4)携帯が容易(軽くて持ち運びしやすい)
(5)紙のように薄くて折り曲げ可能である(軽量で可撓性がある)
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。
接着性支柱6のような支柱は、例えば、実開昭58−13515号公報や特開平8−76131号公報に開示されているようなフォトリソグラフィによるパターニングで形成することができる。
図1に示す支柱構造を有する液晶セルを0.125μmのフィルム基板を用いて作製したところ、手に持つだけで、表示が変化してしまった。この液晶セルの支柱構造では、表示変化を防ぐためには、頑丈な筐体が必要であり、その液晶セルを可撓性のある電子ペーパーに応用することはできなかった。
本発明の第三態様の液晶表示素子は、前記第一または第二態様の液晶表示素子において、前記第一の壁面構造体は、例えば、隣接する画素間を連結する開口部を有する。
本発明の第一または第二態様の液晶表示素子において、前記開口部は、例えば、横方向に非直線的に配置される。
本発明の第四態様の液晶表示素子は、本発明の第一または第二態様の液晶表示素子において、前記第一の壁面構造体は、例えば、各画素の側面全体を囲んでいる。この場合、例えば、前記液晶層における前記第一の壁面構造体に囲まれた画素内の液晶は、滴下されたものである。
本発明の第七態様の液晶表示素子は、本発明の第二態様の液晶表示素子において、最上位層の液晶パネルは、青色を表示することを特徴とする。
本発明の第一または第二態様の液晶表示素子において、前記第一の壁面構造体は、例えば、横断面が十字形状である。また、本発明の第一または第二態様の液晶表示素子において、前記液晶層の液晶は、例えば、メモリ性の液晶である。該メモリ性の液晶は、例えば、コレステリック液晶である。
第三態様の液晶表示素子においては、隣接する画素間が開口部を介して連結されるので、開口部を液晶の注入路として活用することで、液晶層内の全ての画素に液晶を注入することができる。
第七態様の液晶表示素子では、最上位の液晶パネルの表示色が、人間の眼の光波長に対する視覚感度が低い青色となるので、最上位の液晶パネルの開口部が点灯状態となっても表示の品質に対する影響は小さい。
図2〜図3は、本発明の一実施形態である、コレステリック液晶を用いたマトリクス方式液晶表示素子のセル構造を示す図である。図2は上記実施形態の液晶表示素子の全体構成を示す分解図、図3は上記実施形態の液晶表示素子における支柱の配置構成を示す模式図、図4は上記実施形態の液晶表示素子において支柱間に設けられる開口部の配置構成図である。
列電極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。全ての支柱15の外周には、液晶が注入される領域(液晶注入領域)16の外枠を規定している壁面構造体(第二の壁面構造体)17が配設されている。この壁面構造体17は、全体が略矩形状であり、その一辺17aの中央には液晶の注入口14が設けられている。すなわち、この注入口14は、壁面構造体17の一部である。この壁面構造体17は、接着性を有する部材である。支柱15及び壁面構造体17は、同一部材であってもよく、この場合、それらをフォトリソグラフィ工程で同時に形成することが可能である。
また、本実施形態の液晶表示素子10は、図2に示すように、シール材13の内側に、シール材と併用した形で壁面構造体17が配設された構造となっている。このため、本実施形態の液晶表示素子10では、液晶は壁面構造体17の外部に漏れず、従来の液晶表示素子のように、シール材13と液晶が接触することは無い。従来の液晶表示素子では、液晶がシール材に接触して不純物に汚染されることを回避するため、シール材に高価な材料を用いる必要があった。また、シール材として接着力が強い材料を選定することも困難であった。
図5は、上述した液晶表示素子10における支柱15の配置パターン(支柱配置パターン)を示す図である。液晶表示素子10では、画素25は、それに隣接する全ての画素と開口部27を介して連結されている。しかしながら、開口部27は液晶を各画素25に注入するために必要なものであり、隣接する画素25間に必ず設ける必要はない(画素25を、4つの隣接する全ての画素と開口部27で連結する必要はない)。
図6は、液晶表示素子10における支柱配置パターンの他の構成例を示す。
図6に示す例では、画素25は隣接する3つの画素と開口部27を介して連結されている。このため、例えば、画素25aと画素25bは開口部27で連結されていない。図6に示す支柱構造は、実施例1の液晶表示素子において、左右に隣接する支柱15同士が交互に連結されるようにパターニングすることによって形成される。このとき、奇数行と偶数行とでは、連結する支柱15を左右に1個分だけシフトさせる。
図7は、液晶表示素子10における支柱の配置パターンのさらに他の構成例を示す。
図7に示す例では、画素25は、隣接する2つの画素と開口部27を介して連結されている。図7に示す支柱構造は、実施例1の液晶表示素子において、上下に隣接する支柱15同士が交互に連結されるようにパターニングすることによって形成される。このとき、奇数列と偶数列とでは、連結する支柱15を上下に1個分だけシフトさせる。
図8は、本実施形態における液晶表示素子における支柱配置パターンの別の構成例を示す図である。
図9は、本実施形態の液晶表示素子における支柱配置パターンのさらに別の例を示す図である。
[実施例6]
図10は、本実施形態の液晶表示素子における支柱配置パターンのさらに別の例を示す図である。
実施例5と実施例6の液晶表示素子においては、実施例4の液晶表示素子よりも効果的に、画素25内部の液晶の流動を抑制することができる。
[実施例7]
図11は、本実施形態の液晶表示素子における支柱配置パターンのさらに別の例を示す図である。
図12は、本実施形態の液晶表示素子における支柱配置パターンのさらに別の例を示す図である。
図13は、本実施形態の液晶表示素子における支柱配置パターンのさらに別の例を示す図である。
図14は、別の構成の液晶層を有する本実施形態の液晶表示素子の全体構造を示す分解図である。
液晶表示素子50の特徴は、液晶層において、画素55間が開口部で連結されていないことである。すなわち、図15に示す様に、液晶表示素子50においては、液晶層の画素55は四方を接着性の壁面構造体(第一の壁面構造体)59で密閉されている。すなわち、各画素55は、周囲の側面全体を壁面構造体(第一の壁面構造体)59で覆われおり、隣接する画素とは連結されない構成となっている。このため、画素55内の液晶の流動性は完全に防止される。また、第一の壁面構造体59の外周に、矩形状の第二の壁面構造体57を配設する。第二の壁面構造体57も接着性を有する。第一の壁面構造体59と第二の壁面構造体57は同一部材であり、同じ工程で形成される。また、第二の壁面構造体57の外周に、矩形状のシール材54を配設する。第一及び第二の壁面構造体(59,57)とシール材54は同じ部材を使用することができ、同一工程で形成可能である。
図16及び図17は、本発明の実施例11であるカラー液晶表示素子の要部を示す図である。図16は、選択反射型のコレステリック液晶を用いたカラー液晶表示素子の横断面図である。
また、上記実施例は単純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。
本発明は、可撓性に優れ、耐衝撃性や表示面への耐押圧性に優れているので、電子ペーパーの表示素子として好適である。
1 第一の基板
2 第二の基板
6 ブラックマトリクス
13 シール材
14 注入口
15、35−1〜35−4、45a、45b、451、452 支柱
16 液晶注入領域
17 壁面構造体
17a 壁面構造体の一辺
21 列電極
23 行電極
24、25a、25b、25c、25d、25e 画素
27、47、47t、47y 開口部
50 液晶表示素子
54 シール材
55 画素
57 第二の壁面構造体
59 第一の壁面構造体
610 R(赤色)表示パネル(液晶パネル)
25R 画素
617 開口部
620 G(緑色)表示パネル(液晶パネル)
25G 画素
627 開口部
630 B(青色)表示パネル(液晶パネル)
25B 画素
637 開口部
Claims (15)
- 複数の列電極が配設された第一の基板と、前記複数の列電極に垂直に交差する方向に複数の行電極が配設されており前記第一の基板に平行になるように設けられた第二の基板と、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方式の液晶表示素子であって、
前記液晶層は、
マトリクス状の各画素のエリアを規定する、接着性を有する複数の第一の壁面構造体を備え、
前記第一の壁面構造体同士の間の間隙が、隣接する画素間を連結する開口部を構成し、
前記開口部は、
前記第一の基板及び前記第二の基板に平行な平面内において前記複数の列電極の方向に平行な方向並びに
前記第一の基板及び前記第二の基板に平行な平面内において前記複数の行電極の方向に平行な方向
に非直線的に配置される
ことを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項1記載の液晶表示素子であって、
前記複数の第一の壁面構造体の各々は、横断面が十字形状の支柱であることを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項1又は2記載の液晶表示素子であって、
前記開口部により各画素が、隣接する画素のうち少なくとも二つと連結されていることを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項1から3のいずれか1項記載の液晶表示素子であって、
前記画素は矩形であることを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項1から4のいずれか1項記載の液晶表示素子であって、
遮光用のブラックマトリクスを備えていないことを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項1から5のいずれか1項記載の液晶表示素子であって、
前記複数の第一の壁面構造体全体の外周に配設された接着性を有する第二の壁面構造体を備えていることを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項6記載の液晶表示素子であって、
前記第二の壁面構造体の外周にはシール材が配設されていることを特徴とする液晶表示
素子。 - 請求項6記載の液晶表示素子であって、
前記第二の壁面構造体の外周にはシール材が配設されていないことを特徴とする液晶表
示素子。 - 請求項8記載の液晶表示素子であって、
前記第一の基板と前記第二の基板は、前記複数の第一の壁面構造体及び前記第二の壁面構造体によって接着固定されていることを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項6から9いずれか1項記載の液晶表示素子であって、
前記液晶パネルの前記液晶層に注入される液晶は、前記第二の壁面構造体で囲まれた領域内にのみ注入されていることを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項1から10いずれか1項記載の液晶表示素子であって、
複数の前記液晶パネルが積層されていることを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項11記載の液晶表示素子であって、
最上位層の液晶パネルは、青色を表示することを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項1から12いずれか1項記載の液晶表示素子であって、
前記液晶層の液晶はメモリ性の液晶であることを特徴とする液晶表示素子。 - 請求項13記載の液晶表示素子であって、
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液晶表示素子。 - 請求項1から14いずれか1項記載の液晶表示素子であって、電子情報機器に搭載されていることを特徴とする液晶表示素子。
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