WO2006100713A1

WO2006100713A1 - 液晶表示素子

Info

Publication number: WO2006100713A1
Application number: PCT/JP2005/004925
Authority: WO
Inventors: Junji Tomita; Masaki Nose; Tomohisa Shingai
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28
Also published as: JP4871265B2; US8508708B2; CN101142517A; US20110261304A1; US20080068553A1; EP1862845A4; CN100565302C; JPWO2006100713A1; KR20070108910A; KR100929962B1; EP1862845A1

Abstract

　下面基板１と上面基板２に挟まれた液晶層は、十字形状の支柱１５、壁面構造体１７、シール材１４を備えている。支柱１５は、各画素の四方に配設される。隣接する画素間は、支柱１５間の開口部２７を介して連結される。壁面構造体１７は、格子状に配列された支柱１５の周囲に設けられる。支柱１５と壁面構造体１７は、接着性を有する同一部材であり、フォトリソグラフィによるパターニングで同時形成される。壁面構造体１７の一部は、液晶の注入口１４となっている。壁面構造体１７の外周にはシール材１３が設けられる。注入口１４から注入される液晶は、開口部２７を介して全ての画素に注入される。支柱１５間の開口部が常時点灯状態となるため、上面基板２には、全ての支柱１５の上方を覆う格子状のブラックマトリクス６が設けられる。

Description

明細書

：液晶表示素子

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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、従来、紙印刷物であった書籍や雑誌、新聞などを、電気的に表示書き換え可能な装置によって実現するものであり、薄ぐ軽ぐそして見やすいという紙印刷物の優れた特性を備えるものである。電子ペーパーが紙印刷物より優れているのは、表示内容（コンテンツ）の書き換えが可能であるということである。このため、電子ペーパーは紙印刷物のように使い捨てられることはないので、紙印刷物の代替として普及した場合、紙資源消費の削減に大きく貢献でき、環境保護の観点力もも非常に有用であると考えられる。

[0003] 電子ペーパーの応用としては、電子書籍、電子新聞、電子ポスター、電子辞書などが考えられている。電子ペーパーに求められる特性としては、下記の（1)一（5)などがある。

(1)電気的に表示データの書き換えが可能である

(2)超低消費電力である

(3)目に優しぐ疲れにくい (非常に見やすい）

(4)携帯が容易 (軽くて持ち運びしゃす!/、）

(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）

電子ペーパーは、電気泳動方式やツイストボール方式、液晶表示ディスプレイや有機 EL表示ディスプレイなどを利用して研究 ·開発が行われて、る。

[0004] 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 (有機エレクト口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。

[0005] 液晶ディスプレイによる電子ペーパーは、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。

[0006] コレステリック液晶は、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に比べ明度が 1Z3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問題となっている。

[0007] このように、コレステリック液晶方式は、カラー表示が容易であるという利点を備えている力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/ z m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 μ m)を挟み込む構造でセルが形成されて!ヽる。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ィ匕が可能であり、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。

[0008] ここで、液晶パネルの均一なセルギャップを実現して、る従来の構成にっ、て説明する。

図 1は、支柱スぺーサを用いて均一なセルギャップを実現しているドットマトリクス構造の液晶表示素子のセル構造を示す分解図である。

[0009] 同図に示す液晶表示素子は、第一の基板 (上面基板） 1と第二の基板 (下面基板） 2との間に液晶層が挟持された構造となっている。液晶層は、シール材ゃ接着性支柱 5等で構成されている。第一の基板 1の表面には複数の透明な列電極 (不図示）が形成されている。また、第二の基板 2の裏面には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。上記列電極が形成された第一の基板 1 上の液晶層側にはシール材 3が形成されている。

[0010] シール材 3は、印刷工程で作製される熱硬化型または UV硬化型の接着剤であり、液晶層の外周部を構成している。シール材 3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に構成されて、る。

[0011] シール材 3に囲まれた領域内には、液晶層のスぺーサとしての役割を果たす複数の接着性支柱 5が形成されている。これらの接着性支柱 5は液晶層の各画素の四隅に形成されている。

[0012] 接着性支柱 5は円柱形状をしており、第二の基板 2と接着可能な部材である。このため、シール材 3及び接着性支柱 5が形成された第一の基板 1と第二の基板 2とを重ね合わせると、第一の基板 1と第二の基板 2はシール材 3及び接着性支柱 4によって固着される。シール材 3は、例えば、加熱すると硬化する部材である。

[0013] 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、第二基板 2上にブラックマトリクス 6を形成するようにしている。このブラックマトリクス 6は、下方または上方に電極 (行電極または列電極）が配設されてヽな、液晶層の部分 (画素の四方）に対応した格子状のパターンとなって、る。

[0014] 上記構成の液晶表示素子においては、接着性支柱 5がスぺーサとして機能するので第一基板 1と第二基板 2間の幅 (セルギャップ)が均一に保たれる。

接着性支柱 6のような支柱は、例えば、実開昭 58— 13515号公報ゃ特開平 8— 76 131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ユングで形成することがでさる。

[0015] 上記構成の液晶表示素子において、注入口 4からコレステリック液晶を注入することにより、選択反射型のコレステリック液晶表示素子を実現できる。し力しながら、選択反射型のコレステリック液晶表示素子では、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、。

[0016] 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。 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。

[0017] コレステリック液晶表示素子において、図 1に示すような接着性支柱 5のような支柱を形成する方法については、例えば、特開 2000— 146527号公報に開示されている力この公報に開示されている発明は、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、その表示面が押圧された場合において、コレステリック液晶表示素子のメモリ性を保持するものではない。

[0018] 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、電子ぺーパーを押したり、曲げたりしても表示が変化しない構造を実現することが最大の課題であった。

図 1に示す支柱構造を有する液晶セルを 0. 125 m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。

[0019] 本発明者は、従来支柱構造を有するコレステリック液晶を用いた液晶セルが、その表示面を押す力で表示変化してしまうメカニズムを、実験により突き止めた。このメカ

-ズムについては、本発明者が先に出願した特願平 16— 82380号に開示している。

[0020] 上記表示変化の原因は、表示面に加わる押圧力や液晶セルの曲げに起因する液晶（コレステリック液晶）の流動性であり、この流動性を抑制することで表示変化の問題を解決することができる。円柱や角柱を用いたスぺーサ構造では、液晶の流動性を抑制することはできな、。セルギャップ均一化のためのストライプ構造の支柱も提案されて!、るが、この構造では液晶は容易に流動してしまう。

特許文献 1 :実開昭 58-13515号公報

特許文献 2：特開平 8-76131号公報

特許文献 3：特開 2000-147527号公報

特許文献 4：特願平 16 - 81380号

発明の開示

[0021] 本発明の目的は、表示面が押圧されたり、素子が曲げられたりしても、表示が変化しないマトリクス構造の液晶表示素子を実現することである。

本発明は、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方式の液晶表示素子を前提とする。

[0022] 本発明の第一態様の液晶表示素子は、前記液晶層は、各画素の各辺の側面に配設された接着性を有する第一の壁面構造体と、該第一の壁面構造体の周囲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!/、ることを特徴とする。

[0023] 第一態様の液晶表示素子においては、前記第一及び第二の壁面構造体が接着性を有するので、これらの壁面構造体はスぺーサとして機能し、セルギャップの均一性、液晶層の耐圧力、及び液晶表示素子の耐衝撃性が向上する。

本発明の第二態様の液晶表示素子は、第一の態様において、複数の前記液晶パネルが積層されてヽることを特徴とする。

第二態様の液晶表示素子においては、複数の液晶パネルが積層されるので、各液晶パネルの表示色を異ならせることにより、カラー表示が可能となる。 [0024] 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。

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。

[0025] 本発明の第一または第二態様の液晶表示素子において、前記画素は矩形であることを特徴とする。この場合、前記開口部は、例えば、各画素の少なくとも二辺の側壁に設けられる。

[0026] 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、縦方向に非直線的に配置される。

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、縦方向及び横方向に非直線的に配置される。

[0027] 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。

第四態様の液晶表示素子においては、液晶の滴下により、液晶層の全ての画素に液晶を注入した後、第一の基板と第二の基板を貼り合わせることで、液晶表示素子を作製できる。第四態様の液晶表示素子は、隣接する画素間に開口部が設けられない。このため、画素内の液晶の流動性を完全に防止できる。また、さらに、第一壁面構造体の体積及び表面積を大きくできる。したがって、第三態様の液晶表示素子よりも、表示面に対する耐押圧力を向上できる。

[0028] 本発明の第五態様の液晶表示素子は、上記構成の第一または第二態様の液晶表示素子にお、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、ることを特徴とする。この場合、例えば、前記液晶パネルの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。

[0029] 第五態様の液晶表示素子では、シール材に液晶が接触しな!、ので、液晶がシール材により汚染される事態を回避できる。このため、シール材の選択肢が増え、安価な材料や接着力の強い材料をシール材として使用することが可能となる。

[0030] 本発明の第六態様の液晶表示素子は、上記構成の第一または第二態様の液晶表示素子にお、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、なヽことを特徴とする。

この場合、例えば、前記第一の基板と前記第二の基板は、前記第一及び第二の壁面構造体によって接着固定されている。

[0031] 第六態様の液晶表示素子では、シール材を省略できるので、安価な液晶表示素子を実現できる。

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。

[0032] 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。

[0033] 本発明の第八態様の液晶表示素子は、上記各態様の液晶表示素子において、ブラックマトリクスを備えて、な、ことを特徴とする。

第八態様の液晶表示素子では、ブラックマトリクスを省略できるので、安価な液晶表示素子を実現できる。

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。

[0034] 本発明の電子情報機器は、上記本発明の第一乃至第八態様のいずれ力 1つの液晶表示素子を搭載している。

図面の簡単な説明

[0035] [図 1]支柱スぺ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。

圆 2]本発明の実施形態である液晶表示素子の全体構成を示す分解図である。

[図 3]本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である。

[図 4]本実施形態の液晶表示素子において支柱間に設けられる画素の開口部の配置構成を示す図である。

[図 5]本実施形態の液晶表示素子の実施例 1における液晶層の支柱配置パターンを示す図である。

[図 6]本実施形態の液晶表示素子の実施例 2における液晶層の支柱配置パターンを示す図である。

[図 7]本実施形態の液晶表示素子の実施例 3における液晶層の支柱配置パターンを示す図である。

[図 8]本実施形態の液晶表示素子の実施例 4における液晶層の支柱配置パターンを示す図である。

[図 9]本実施形態の液晶表示素子の実施例 5における液晶層の支柱配置パターンを示す図である。

[図 10]本実施形態の液晶表示素子の実施例 6における液晶層の支柱配置パターンを示す図である。

[図 11]本実施形態の液晶表示素子の実施例 7における液晶層の支柱配置パターンを示す図である。

[図 12]本実施形態の液晶表示素子の実施例 8における液晶層の支柱配置パターンを示す図である。

[図 13]本実施形態の液晶表示素子の実施例 9における液晶層の支柱配置パターンを示す図である。

[図 14]実施例 10の液晶層を有する本実施形態の液晶表示素子の全体構成を示す分解図である。

[図 15]実施例 10の液晶層における壁面構造体のパターンを示す図である。

[図 16]本発明の実施例 11である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。 [図 17] (a)—（c)は、それぞれ、実施例 11のカラー液晶表示素子における B (青色）表示パネル、 G (緑色）表示パネル及び R (赤色）表示パネルの支柱配置パターンを示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0036] 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。

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。

[0037] まず、図 2を参照して、本実施形態のマトリクス方式液晶表示素子（以下、単に液晶表示素子と記載)の全体構成を説明する。図 2おいて、図 1と同一の構成要素には同じ符号を付与している。

[0038] 図 2に示す本実施形態のマトリクス方式液晶表示素子 10のセル構造力従来のマトリタス方式液晶表示素子と異なる最大の特徴は、液晶層における支柱 (接着性支柱 ) 15の形状である。

[0039] 液晶表示素子 10の液晶層に設けられる支柱 15は、横断面が十字形状の壁面構造体 (第一の壁面構造体)であり、例えば、フォトリソグラフィにより作製される。この支柱 15は、対向する第二基板 2と接着する性質を有する材料である。支柱 15は、各画素の四方に設けられる。また、液晶層のスぺーサは、この壁面構造体と従来型の球状スぺーサまたは柱状スぺーサと併用しても良い。

[0040] 図 3は、支柱 15の配置形態（配置パターン）を示す模式図である。

列電極 21と行電極 (走査電極） 23が交差する部分が画素 25となる力この画素 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 1 7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ぐこの場合、それらをフォトリソグラフイエ程で同時に形成することが可能である。

[0041] 壁面構造体 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、液晶表示素子セルの外周に配設される。本実施例は、基板 1と基板 2を貼りあわせる際に、接着性を有する壁面構造体 17をシール材 13と併用できるような構成となってヽる。

[0042] 上述したように、選択反射型のコレステリック液晶は、画素間の電極が無い間隙部分では、常時点灯となるため、ブラックマトリクスを設けることが必要となる。このため、本実施例でも、ブラックマトリクス 6を第二基板 2の裏面上に設けている（図 2参照)。図 3に示すように、ブラックマトリクス 6は支柱 15と縦方向（表示面に垂直な方向）に重なる位置に設けられる。

[0043] 図 4に示すように、隣接する画素 25間は支柱 15間に設けられた開口部 27を介して連結されている。この開口部 27は、液晶層の全ての画素 25に液晶を注入するために設けられる。液晶は、例えば、真空注入法などにより注入される。

[0044] ところで、本実施形態の液晶表示素子 10のセル構造では、支柱 15が十字形状であるため、画素 25間を連結する開口部 27を極めて微小にすることが可能である。このように、開口部 27を極めて微小にした場合、支柱 15をブラックマトリクスの代替として利用できるため、ブラックマトリクス 6を省略することも可能となる。

[0045] 図 2—図 4に示す本実施形態の液晶表示素子 10では、画素の外周が、四辺の中央部の微小な間隙（開口部 27)を除いて、十字構造の壁面構造体である支柱 15によって囲まれるため、画素内部に注入された液晶の流動が制限される。このため、表示面に押圧力が加わった場合や素子が折り曲げられた場合でも、画素の表示変化を防止できる。

[0046] 実際、本実施形態の液晶表示素子 10を、画素ピッチが 0. 24mm,開口部 27が 0.

03mm,表示サイズが 3. 8インチ、 0. 125mmの厚さのフィルム基板、液晶層の厚さが 4. 0 mのコレステリック液晶表示素子として作製し、それに対して実用試験を実施した。その結果、そのコレステリック液晶表示素子は、曲率半径が 60mmとなるように曲げても表示に変化が生じないことを確認できた。従来の図 1に示すコレステリック液晶表示素子の場合には、素子を手に持つだけで、表示が変化した。

[0047] このように、本実施形態の液晶表示素子 10により、（電子ペーパーに応用可能な）可撓性のある選択反射型液晶表示素子を実現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。

[0048] 本実施形態の液晶表示素子 10は、壁面構造体 17が接着力を有する材料であるので、シール材 13を省略した構造にすることも可能である。また、シール材を使用する構造にした場合でも、上記理由により、シール材 13を限定する必要もない。このため、本実施形態の液晶表示素子 10により、安価な液晶表示素子を実現することが可能となる。

[0049] [実施例 1]

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。し力しながら、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)。

[0050] [実施例 2]

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ユ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。

[0051] [実施例 3]

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ユ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。

[0052] 本実施例の液晶表示素子の基本構造にお!、ては、開口部 27が少な、ほど、画素 25内に注入された液晶の流動性は強く制限されるため、素子の曲げや表示面への押圧力に対する表示変化の耐性は強くなる。また、開口部 27の間隙幅が小さいほど、上記表示変化耐性は向上する。但し、開口部 27の隙間が小さいほど、液晶注入ェ程で要する時間が増加する。また、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、。加圧することも時間短縮には有効である。

[0053] [実施例 4]

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。

[0054] 同図に示す支柱は 4種類あり、一つは略 L字状の支柱 35— 1であり、他の 3つは、その支柱 35-1を時計回りに 90度、 180度、 270度回転させた形状となっている。支柱

35—2が 90度回転させたもの、支柱 35— 3が 180度回転させたもの、支柱 35— 4が 27

0度回転させたものである。

[0055] 本実施例では、画素 25の四方にこれら 4種類の支柱 35— 1— 35-4を配置する。すなわち、左上隅に支柱 35— 1を、右上隅に支柱 35— 2を、右下隅に支柱 35— 3を、左下隅に支柱 35— 4を配設する。

[0056] 画素 25の外周をこれら 4種類の支柱 35 (35— 1一 35— 4)で囲む構成としたため、本実施例における開口部 37は、実施例 1の開口部 27を上下または左右に移動した位置に配置される。 [0057] 実施例 1の支柱 15のパターン構成では、開口部 27が上下または左右に直線的に並ぶため、画素 15内の液晶がこの直線方向に沿って流動しやすい構成となっている。実際、実施例 1の液晶表示素子 10を試作して実験したところ、開口部 27が直線的に並ぶ部分力表示が変化することが判明した。

[0058] そこで、図 8に示すように開口部 37が直線的に並ばないように支柱 37をパターニングすることにより、実施例 1の液晶表示素子 10で問題となった表示変化を防止することが可能となった。

[0059] [実施例 5]

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。

[0060] 実施例 5では、実施例 2と同様な方法で、実施例 4の隣接する支柱 35同士を連結する。この結果、画素 25aは左右の画素 25c、 25dと下方の画素 25eと開口咅を介して連結される力上方の画素 25bとは連結されない。

このように、実施例 5では、各画素 25は、上下左右に隣接する 4つの画素の内、 3 つ

の画素と開口部 37を介して連結される。

[0061] [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 6では、実施例 3と同様な方法で、実施例 4の隣接する支柱 35同士を連結する。この結果、画素 25aは左の画素 25cと下方の画素 25eと開口部 37を介して連結される力上方の画素 25b及び右方の画素 25dとは連結されな!、。

[0062] このように、実施例 6では、各画素 25は、上下左右に隣接する 4つの画素の内、 2 つの画素と開口部 37を介して連結される。

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。

[0063] 上記実施例 4一 6の液晶層の場合、支柱が微細であるとフォトリソグラフイエ程でパターンの一部（例えば、細長い部分）が欠損することがあり、歩留まりの低下が懸念される。例えば、支柱において、細長い形状部分の幅が約 10 m、長さが約 150 /z m であった場合、フォトリソグラフイエ程で形成された支柱は倒れやすぐ剥離してしまう確率が高い。

このため、支柱を図 11に示すような形状に変えてみたところ、フォトリソグラフイエ程での現像時において剥離による欠損を防止できた。

[0064] [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。

実施例 7の液晶層では、支柱 45aと支柱 45bの 2種類の支柱を交互に配置したパターン構成となっている。支柱 45bは、支柱 45aをその中心を軸として 180度時計回りに回転させることによって得られる形状となっている。

[0065] 実施例 7の液晶層では、隣接する画素 25の開口部 47が直線的に並ぶこと無いので、画素 25内の液晶の流動性を抑止できる。また、 1つ 1つの支柱 45 (45a、 45b)は対称性が高、形状である（点対称の形状となって、る)ため、フォトリソグラフイエ程で剥離され難いことが判明した。

[0066] [実施例 8]

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。

[0067] 実施例 8の液晶層は、実施例 7の液晶層における 2種類の支柱 45a、 45bを、実施例 5の液晶層と同様な規則で連結したものである。すなわち、実施例 8の液晶層は、実施例 7の液晶層における横方向に隣接する 2つの支柱 (支柱 45aと支柱 45b)を連結 ·統合した構成となって、る。

[0068] この隣接する 2つの支柱 45 (支柱 45aと支柱 45b)の連結 ·統合は、奇数行と偶数行では 1個分だけずらすようにする。この結果、全ての奇数行は、支柱 451の同一配置パターン (第 1の配置パターン）を有する。また、全ての偶数行は、支柱 451の同一配置パターン (第 2の配置パターン)を有する。

[0069] 実施例 8の液晶層では、各画素 25は 3個の開口部 47を有し、左右及び上もしくは下に存在する 3個の隣接画素と開口部 47を介して連結する。しカゝしながら、奇数行と偶数

行とでは開口部 47の配列位置が異なるため、画素 25の開口部 47は直線的に並ばない。このため、画素 25内の液晶の流動性は実施例 7よりも抑制される。

[0070] [実施例 9]

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。

[0071] 実施例 9の液晶層は、実施例 7の液晶層における 2種類の支柱 45a、 45bを、実施例 6の液晶層と同様な規則で連結したものである。実施例 9の液晶層は、実施例 7の液晶層おける 2種類の支柱 (支柱 45aと支柱 45b)を、縦方向と横方向の両方向で連結'統合した構成となっている。具体的には、縦方向に配設された開口部 47tを 1つ置きに連結すると共に、横方向に配設された開口部 47yを 1つ置きに連結している。

[0072] 上記のように開口部 47tと開口部 47yを連結した結果、実施例 9の液晶層の画素 2 5は、 2つの開口部 47 (開口部 47tと開口部 47y)を有する。実施例 9の液晶層の画素 25は、左もしくは右の隣接する画素と、上もしくは下の隣接する画素の 2つの画素と、開口部 47 (開口部 47tと開口部 47y)を介して連結する。し力しながら、これらの開口部 47は直線状に並ばない。したがって、実施例 9の液晶層の画素は、実施例 7 液晶層の画素よりも内部の液晶の流動性は抑制される。また、実施例 9の画素は実施例 8の画素よりも開口部の数が少ないので、実施例 9の画素の方が実施例 8の画素よりも注入された液晶の流動性は小さ、。

[0073] [実施例 10]

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。

[0074] 図 14に示す液晶表示素子 50において、図 2の液晶表示素子 10が備える構成要素と同じ構造の構成要素には同じ符号を付与している。

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。

[0075] 実施例 10の液晶表示素子 50の製造工程において、画素 55への液晶の注入は、例えば、画素 55に液晶を滴下することにより行う。そして、画素 55内への液晶注入が完了した後、壁面構造体 57, 59とシール材 54を利用して基板 1と基板 2を貼りあわせる (接合する）ことにより、液晶セルが作製される。

[0076] 実施例 10も、画素内に注入される液晶がシール材 54と接触しない構造となっている。第一及び第二の壁面構造体 59、 58の内部もしくは第一の壁面構造体 59内部のみに液晶を滴下すればいいからである。このため、シール材 54に安価な材料や接着性の高い材料を使用できる。また、第一及び第二の壁面構造体 (59, 57)が接着性を有するため、シール材 54を省略することも可能である。

[0077] ところで、上記画素に液晶（コレステリック液晶）を滴下し、その後 2つの基板を貼り合わせる工程の際に、液晶に気泡が入る可能性がある。このため、液晶の滴下及び基板の貼り合わせは真空中で実施することが望ましい。

[0078] 実施例 10の液晶表示素子 50は、実施例 1一 9の液晶表示素子を製造する工程に新たな工程を追加することによつても製造可能である。例えば、実施例 1一 9の液晶表示素子の製造工程において、画素に液晶を注入した後、開口部を閉口する工程を行う。この場合、例えば、開口部は可能な限り小さくし、液晶注入後、加熱'加圧によって、開口部が閉口するまで壁面構造体を押し広げる (膨張させる)。

[0079] [実施例 11]

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。 [0080] 同図に示すように、実施例 11のカラー液晶表示素子は、 R (赤色)表示パネル (液晶パネル） 610、 G (緑色）表示パネル (液晶パネル） 620及び B (青色）表示パネル（液晶パネル） 630を順に積層した構成となっており、 B表示パネル 630が最上層となつている。

[0081] R表示パネル 610、 G表示パネル 620及び B表示パネル 630は、それぞれ、図 17 ( a)—（c)を示すような支柱配置パターンを有している。すなわち、 R表示パネル 610 は実施例 1の支柱配置パターン（図 5参照）、 G表示パネル 620は実施例 4の支柱配置パターン（図 8参照）、 B表示パネル 630は実施例 4の支柱配置パターンを有している。但し、 B表示パネル 630の支柱パターンは、実施例 4の支柱パターンを変形した構造となっている。これにより、 G表示パネル 620と B表示パネル 630との間では、支柱間の開口部が縦方向（表示面に対して垂直な方向）に直線状に配置されないような構造となっている。

[0082] このような構造としたのは、 3つのパネル 610— 630の液晶層での支柱配置パターンを、全て実施例 1の構成にすると、縦方向に隣接する RGBの各パネルの開口部が直線的に配置されてしまうからである。支柱間の開口部に有る液晶は常時点灯状態となるので、 RGBの各パネルの開口部が縦方向に直線的に配置されてしまうと、利用者の目には RGB3色が全て点灯しているように見え、表示のコントラストが低下してしまう。このため、開口部の位置にブラックマトリクスを設ける必要が生じる。本実施例では、上記のように、 G表示パネル 620の開口部と R表示パネル 630の開口部が縦方向に直線的に配置されな、ように工夫することで、ブラックマトリクスを不要にしている。

[0083] すなわち、図 16に示すように、 R表示パネル 610の画素 25R間の開口部 617、 Gパネル 620の画素 25G間の開口部 627及び Bノネル 630の画素 25B間の開口部 637 が縦方向に直線的に配置されないように構成している。このため、支柱が完全な透明体で無ければ、下層パネル (本実施例では、 R表示パネル 610と G表示パネル 620) の開口部（617、 627)での点灯状態によるノイズ光は軽減される。支柱の透明度が低ければ、最上層パネル（本実施例では、 B表示パネル 630)の開口部 637のみが、下層パネル（610, 620)の開口部（617、 627)に対して縦方向（真上）の位置に配置されな、ように構成してもよ、。

[0084] ブラックマトリクスを設けな、構造とした場合、最上層パネルの画素の開口部が点灯状態となるが、本実施例では、最上層パネルを光波長に対する人間の目の感度特性が低い B (青色)表示パネル 630としている。このため、本実施例のカラー液晶表示 ^ こ^ olヽ

ては、ブラックマトリクスを省略しても、カラー液晶表示素子の表示特性の劣化を低減でき、その表示性能は実用上問題ないレベルとなる。したがって、本実施例のカラー液晶表示素子により、ブラックマトリクスを省いた安価なカラー液晶表示素子を実現することが可能となる。

[0085] 上記各実施例にお!、て、開口部が少な!/、ほど、液晶の注入時間が長くなることが予想されるが、液晶注入時に液晶の温度を上昇させて液晶の粘度を低下させれば、プロセス的に問題とならない時間で液晶表示素子を作製することが可能である。

[0086] 以上、説明したように本発明の実施形態によれば、双安定性を備えたコレステリック液晶表示素子において、課題であった表示面への押圧による表示状態の変化を防止させることができる。また、耐押圧ゃ耐曲げ強度が向上するので、コレステリック液晶表示素子に可撓性を付与することが可能となる。また、ブラックマトリクスが不要となるので、安価なコレステリック液晶表示素子を実現できる。また、シール材に液晶が接触しないため、シール材に安価な材料を使用できる。また、支柱の外周にある壁面構造体の接着力を高めることによりシール材を省略することも可能となる。このようにすれば、さらに安価なコレステリック液晶表示素子を提供できる。また、第二の壁面構造体は、略矩形状の囲い構造である力シール材を併用する場合には、囲い構造でなくても良い。さらにその場合には、第二の壁面構造体は、各画素に配置した第一の構造体の形状と一致させても良い。図示しないが、画素の端列の第一の壁面構造体と画素周囲の第二の壁面構造体は、接触していることが望ましぐ第二の壁面構造体により、端列の画素まで、液晶の流動性を低減することが可能となる。

[0087] ところで、上記実施例の支柱は、いずれも十字形状を基本とした形状であり、開口率を最も大きくできる形状となっているが、本発明の支柱の形状は実施例で示した形状に限定されるものではない。例えば、十字形を変形した形状など様々な形状が考えられる。また、隣接する画素との開口部は、必ずしも 1つである必要は無い。隣接する画素との間に、小さな開口部を複数設けるようにしてもよい。さらに、画素内部に円柱や角柱を併設するような構成にしてもよい。このような構成とすれば、液晶の流動を防止できるのに加え、画素の変形を小さくできるという相乗効果も見込まれる。

[0088] また、壁面構造と従来型のスぺーサと併用しても良い。

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、本発明はァクテイ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ぐその他の形状であってもよい。

[0089] 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、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。

産業上の利用可能性

[0090] 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、電子ポスタ一、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。

Claims

請求の範囲

[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方式の液晶表示素子であって、

前記液晶層は、

各画素の各辺の側面に配設された接着性を有する第一の壁面構造体と、該第一の壁面構造体の周囲に配設された接着性を有する第二の壁面構造体を備免てヽること、

を特徴とする液晶表示素子。

[2] 請求項 1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。

[3] 請求項 1または 2記載の液晶表示素子であって、

前記第一の壁面構造体は、隣接する画素間を連結する開口部を有することを特徴とする。

[4] 請求項 1または 2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。

[5] 請求項 4記載の液晶表示素子であって、

前記開口部は、各画素の少なくとも二辺の側壁に設けられていることを特徴とする。

[6] 請求項 1または 2記載の液晶表示素子であって、

前記開口部は、縦方向に非直線的に配置されることを特徴とする。

[7] 請求項 1または 2記載の液晶表示素子であって、

前記開口部は、横方向に非直線的に配置されることを特徴とする。

[8] 請求項 1または 2記載の液晶表示素子であって、

前記開口部は、縦方向及び横方向に非直線的に配置されることを特徴とする。

[9] 請求項 1または 2記載の液晶表示素子であって、

前記第一の壁面構造体は、各画素の側面全体を囲んで、ることを特徴とする。

[10] 請求項 9記載の液晶表示素子であって、

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ことを特徴とする。

[11] 請求項 1または 2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ヽることを特徴とする。

[12] 請求項 12記載の液晶表示素子であって、

前記液晶パネルの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。

[13] 請求項 1または 2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、な、ことを特徴とする

[14] 請求項 13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、前記第一及び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。

[15] 請求項 2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。

[16] 請求項 1乃至請求項 15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、な、ことを特徴とする。

[17] 請求項 1または 2記載の液晶表示素子であって、

前記第一の壁面構造体は、横断面が十字形状の支柱であることを特徴とする。

[18] 請求項 1または 2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。

[19] 請求項 18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。

[20] 請求項 1乃至請求項 19記載のいずれか 1項記載の液晶表示素子を搭載した電子情報機器。