JP2010060940A

JP2010060940A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2010060940A
Application number: JP2008227562A
Authority: JP
Inventors: Takuto Kato; 拓人加藤; Toshiaki Yoshihara; 敏明吉原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】視野角と明るさに対する要求をバランスさせた液晶表示素子の実現。
【解決手段】対向して配置される２枚の基板11,13と、２枚の基板間11,13に封入された所定の波長の光を選択的に反射する液晶12と、を備える液晶表示素子10であって、各画素30の中央部31と周辺部32で、反射特性が異なる。反射特性は、配向膜16,17のプレチルト角、画素を区切るスペーサ用構造物22などにより設定する。
【選択図】図４

Description

開示の技術は、液晶表示素子に関し、特に入射光を透過する状態と所定の波長の光を選択的に反射する状態を取り得る液晶を利用した液晶表示素子に関する。

液晶表示素子は、一対の基板間に液晶材料を含む液晶層を挟持する基本的構造を有する。この液晶層に駆動電圧を印加するなどして液晶層における液晶分子の配列を制御し、液晶表示素子に入射される光を変調して画像の表示を行う。各種の液晶材料が知られているが、その１つにコレステリック液晶がある。コレステリック液晶は、それ自体がコレステリック相を示す液晶や、ネマティック液晶にカイラル材を添加して得られるカイラルネマティック液晶を含む。カライラルネマティック液晶は、ネマティック液晶にキラル性の添加剤（カイラル材）を比較的多く（数十％）添加することにより、ネマティック液晶の分子が螺旋状のコレステリック相を形成する液晶である。

コレステリック液晶は、液晶分子同士が螺旋構造を形成するという特徴を有しており、一対の基板間に挟持された上で、電界、磁界、温度などの外部刺激が液晶に印加されるとプレーナ状態、フォーカルコニック状態、ホメオトロピック状態と呼ばれる３つの状態を示す。これら３つの状態はそれぞれ光透過性および反射性が異なるため、コレステリック液晶を使用する液晶表示素子では、３つの状態と外部刺激印加方法を適宜選択することにより、表示を行うことができる。その表示例としては、ホメオトロピック状態とフォーカルコニック状態とを使用するコレステリック−ネマティック相転移モードの表示や、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とを使用する双安定モードの表示などがある。この中で、双安定モードの表示は、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が外部刺激無印加状態でも安定であるという特徴、すなわち外部刺激無印加時（例えば電圧無印加時）においても表示状態が維持されるという双安定性（メモリ性）を有している。このことから、コレステリック液晶を使用した液晶表示素子は、電子ペーパーに使用する場合には、メモリ性を有するプレーナ状態とフォーカルコニック状態の双安定モードを利用するのが一般的である。

特に、プレーナ状態において可視域に選択反射特性を有するコレステリック液晶を使用した反射型液晶表示素子は、メモリ性を有し、且つ明るい反射状態が得られることから、言い換えれば偏光板、カラーフィルタを用いることなく明るい表示が可能であることから、低消費電力化に非常に有効な表示素子として、携帯情報機器の表示素子などの省電力表示素子への応用が期待されている。

ここで、双安定性とは、コレステリック液晶の螺旋軸が基板面に対し略垂直状態となり選択反射状態を示すプレーナ配列の状態（プレーナ状態）と、その液晶螺旋軸が基板面に対し略平行状態となり可視光を透過するフォーカルコニック配列の状態（フォーカルコニック状態）の２状態で安定であることをいう。

図１は、コレステリック液晶の２安定状態を説明する図である。図１の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、コレステリック液晶を利用した表示素子１０は、上側帯状電極層１４が設けられた上側基板１１と、下側帯状電極層１５が設けられた下側基板１３と、上側帯状電極層１４と下側帯状電極層１５が所定の間隔で対向するように貼り合わされた空間に充填されたコレステリック液晶を含む液晶層１２と、有する。なお、図１は、後述するように、上側帯状電極層１４および下側帯状電極層１５の上に、さらに配向膜１６、１７を設けた例を示している。

図１の（Ａ）は入射光を反射するプレーナ状態を、図１の（Ｂ）は入射光を透過するフォーカルコニック状態を、示す。これらの状態は、無電界下でも安定してその状態が保持される。

プレーナ状態の時には、液晶分子の螺旋ピッチに応じた波長の光を反射する。反射が最大となる波長λは、液晶の平均屈折率ｎ、らせんピッチｐから次の式で表される。
λ＝ｎ・ｐ

一方、反射帯域Δλは、液晶の屈折率異方性Δｎにより大きく異なる。

プレーナ状態の時には、入射光が反射するので「明」状態、すなわち白を表示することができる。一方、フォーカルコニック状態の時には、下側基板１３の下に光吸収層を設けることにより、液晶層を透過した光が吸収されるので「暗」状態、すなわち黒を表示することができる。

コレステリック液晶を利用した表示素子の駆動方法は各種提案されており、例えば、特許文献１などに記載されているので、ここでは詳しい説明は省略する。

液晶表示素子の明るさ、コントラストなどを向上するために、液晶層と配向膜の界面において液晶分子の配向を制御する技術が用いられてきた。従来の技術において、指向性を強くするように配向を制御すると、液晶表示素子の視認側表面に対して垂直方向の明るさは高くなるが、視認角度を垂直方向から平行方向に変化させていくと急激に暗くなる、すなわち、視野角が非常に狭いという問題があった。一方、指向性を弱くするように配向を制御すると、視野角は広いがいずれの角度からみても暗くなるという問題があった。このように、液晶層と配向膜の界面においてのみ配向を制御するだけでは視野角と明るさに対する要求を両立させるのが難しいという問題があった。

国際公開ＷＯ２００７／１１０９４９Ａ１特開２００５−１２８０８４号公報特許第３３０１３８１号特開２００７−９３８４８号公報

開示の技術は、視野角と明るさに対する要求をバランスさせた液晶表示素子を提供する。

開示の液晶表示素子は、対向して配置される２枚の基板と、２枚の基板間に封入された所定の波長の光を選択的に反射する液晶と、を備える液晶表示素子であって、各画素の中央部と周辺部で、反射特性が異なる。

開示の技術によれば、広い視野角と高輝度という２つの要求をバランスさせた実用上見易い液晶表示素子が実現できる。

実施形態を説明する前に、実施形態で使用する表示素子の基本構成を図２および図３を使用して説明する。

図２は、実施形態で使用する表示素子１０の構成を示す図である。図２に示すように、この表示素子１０は、見る側から順番に、青（ブルー）用パネル１０Ｂ、緑（グリーン）用パネル１０Ｇ、および赤（レッド）用パネル１０Ｒの３枚のパネルが積層されており、レッド用パネル１０Ｒの下側には光吸収層１９が設けられている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、同じ構成を有するが、パネル１０Ｂは反射の中心波長が青色（約４８０ｎｍ）、パネル１０Ｇは反射の中心波長が緑色（約５５０ｎｍ）、パネル１０Ｒは反射の中心波長が緑色（約６３０ｎｍ）になるように、液晶材料およびカイラル材が選択され、カイラル材の含有率が決定されている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、青層用制御回路２０Ｂ、緑層用制御回路２０Ｇおよび赤層用制御回路２０Ｒで、それぞれ駆動される。

図３は、パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに共通する構成を有する１枚の表示素子（パネル）１０Ａを示す図である。パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの構成を、図３を参照して説明する。

図３に示すように、表示素子１０Ａは、上側基板１１と、上側基板１１の表面に設けられた上側電極層１４と、上側電極層１４の上に設けられた上側配向膜１６と、下側基板１３と、下側基板１３の表面に設けられた下側電極層１５と、下側電極層１５の上に設けられた下側配向膜１７と、シール剤１８と、光吸収層１９と、上側配向膜１６と下側配向膜１７の間隔を規制するスペーサ（図示せず）と、上側配向膜１６と下側配向膜１７の間に充填されたコレステリック液晶の層１２と、駆動回路２０と、を有する。

上側基板１１と下側基板１３は、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート製フィルム基板である。上側電極層１４と下側電極層１５の電極は、互いに平行な複数の透明な帯状電極で、上側電極層１４の帯状電極と下側電極層１５の帯状電極が互いに直交するように配置され、パッシブ駆動される。透明電極の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO: Indium Tin Oxide)が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物(IZO: Indium Zic Oxide)などの透明導電膜を使用することが可能である。透明電極の形成方法については広く知られているので説明は省略する。

上側配向膜１６と下側配向膜１７は、ポリイミド樹脂配向膜で、スピンナで形成される。上側配向膜１６と下側配向膜１７は、ラビング処理される場合とされない場合がある。

次に、基板間ギャップを均一に保持するためのスペーサを設ける。スペーサは、樹脂製または無機酸化物製の球体で、一方の基板上に散布するのが一般的である。また、画素間に設けた所定の高さの構造物をスペーサとする場合もある。ここでは、両方のスペーサの使用例を示す。さらに、一方の基板に基板端部に液晶注入用の開口部を設けることができるようにシール材１８を塗布し、２倍の基板を貼り合わせ、加圧・加熱することで接着する。上記のように、上側電極層１４の帯状電極と下側電極層１５の帯状電極が互いに直交するように且つ上側配向膜１６と下側配向膜１７のラビング処理の方向が液晶表示装置の使用時に水平方向となるように、貼り合わされる。

以上のようにして準備した空セル（上側配向膜１６と下側配向膜１７の間の空間）を真空状態とし、セル端部をコレステリック液晶に浸漬させ、大気開放することで、空セルに液晶を注入する。その後、注入用の開口を封止材で封止する。

注入する液晶組成物は、ネマティック液晶混合物にカイラル材を１０〜４０重量％（ｗｔ％）添加したコレステリック液晶である。ここで、カイラル材の添加量は、ネマティック液晶成分とカイラル材の合計量を１００ｗｔ％とした時の値である。

ネマティック液晶としては、従来から公知の各種のものを使用可能であるが、誘電率異方性（Δε）が１５〜３５の範囲の液晶材料であることが望ましい。誘電率異方性が１５以上であれば、駆動電圧が比較的低くなり、この範囲より大きいと駆動電圧自体は低下するが比抵抗が小さくなり、特に高温時の消費電力が増大する。

また、屈折率異方性（Δｎ）は、０．１８〜０．２４であることが望ましい。屈折率異方性が、この範囲より小さいと、プレーナ状態の反射率が低くなり、この範囲より大きいと、フォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなるのに加えて、粘度も高くなり、応答速度が低下する。

液晶表示素子を駆動する回路については、特許文献１などに記載され、広く知られているので、説明は省略する。

以上が、実施形態で使用する表示素子の基本構成を説明した。以下に説明する実施形態の表示素子は、上記の基本構成を有し、各実施形態での説明では、基本構成の説明を省略する。

図４は、第１実施形態のコレステリック液晶表示素子の構成を示す図であり、（Ａ）は画素３０の拡大された断面を、（Ｂ）は画素配列を示す。図４の（Ｂ）に示すように、各画素は、スペーサとして働く構造物２２で区切られる。構造物２２は、隣接する画素をつなぐように開口２３を有する。上側基板１１と下側基板１３を貼り合わせた後基板の間の部分を真空状態にして液晶を注入するが、この時液晶はこの開口２３を介して隣接する画素に移動し、全画素に液晶が注入できる。なお、図４では、１個の画素が構造物２２により囲まれているが、１個の画素を複数の副画素に分けるように構造物２２を設けてもよく、ここではこの場合の副画素を含めて画素と称する。

第１実施形態の液晶表示素子では、図４の（Ａ）に示すように、構造物２２に近い液晶分子２１Ｂは構造物２２の表面に垂直に、すなわち上下基板１１、１３に対して平行に配向するので強い指向性を有する。これに対して、構造物２２から離れた液晶分子２１Ａは、上下基板１１、１３に対して平行にならず弱い指向性を有する。従って、図４の（Ｂ）に示すように、構造物２２で囲まれる画素の領域のうち、参照番号３１で示す中央部の領域は弱い指向性を有し、参照番号３２で示す周辺部の領域は強い指向性を有する。このため、領域３１と領域３２で反射特性が異なることになる。

図５は、第１実施形態の表示素子における、視野角と明度（明るさ）Ｙの関係を示す図である。視野角は、表示素子の表面に垂直な方向を０°としている。図５において、曲線Ａが第１実施形態の表示素子における反射特性を示す。図５では、画素のすべてにおいて指向性が弱い従来例の表示素子の特性Ｂと、画素のすべてにおいて指向性が強い従来例の表示素子の特性Ｃを、参考例として示している。

特性Ｂでは視野角が０°に近い付近で十分な明度が得られないという問題があり、特性Ｃでは視野角が０°に近い付近で非常に大きな明度が得られるが、視野角が大きくなると明度が急激に低下するという問題があった。これに対して、第１実施形態の表示素子の反射特性Ａは、視野角が０°に近い付近である程度以上の明度が得られ、視野角が大きくなっても明度はあまり低下しない。このように、第１実施形態の表示素子は、視野角と明るさに対する要求をバランスさせた特性を有する。

図６は、第２実施形態のコレステリック液晶表示素子の構成を示す図であり、（Ａ）は画素３０の拡大された断面を、（Ｂ）は画素配列を示す。図４と比較して明らかなように、第２実施形態のコレステリック液晶表示素子は第１実施形態のコレステリック液晶表示素子と類似の構成を有するが、領域３１と領域３２の指向性が第１実施形態とは異なる。

第２実施形態では、図６の（Ａ）に示すように、構造物２２から離れた液晶分子２１Ａは、上下基板１１、１３に対して平行に配向し、強い指向性を有する。これに対して、構造物２２に近い液晶分子２１Ｂは構造物２２の表面に対して小さな接触角で、すなわち上下基板１１、１３に対して大きな角度で配向するので弱い指向性を有する。従って、図６の（Ｂ）に示すように、構造物２２で囲まれる画素の領域のうち、参照番号３１で示す中央部の領域は強い指向性を有し、参照番号３２で示す周辺部の領域は弱い指向性を有する。このため、領域３１と領域３２で反射特性が異なることになる。

第２実施形態の表示素子の視野角に対する反射特性は、図５においてＡで示した第１実施形態の表示素子と同様の特性であった。

第１および第２実施例で説明したように、各画素に、指向性の強い領域と弱い領域を設けることにより、視野角０°の明度と高視野角での明度の低下具合をバランスさせて適度な反射特性を得ることができる。このような特性は各種の構成で実現可能である。以下、そのような構成を製造工程の例で説明する。

図７は、第３実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。

図７の（Ａ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の上側基板１１の上に透明導電膜を形成し、帯状の上側電極１４にパターニングする。同様に、図７の（Ｌ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の下側基板１３の上に透明導電膜を形成し、帯状の下側電極１５にパターニングする。

図７の（Ｂ）および（Ｍ）に示すように、上側電極１４および下側電極１５の上に、スピンナで高プレチルト角のポリイミド樹脂配向膜１６、１７を形成する。

図７の（Ｃ）および（Ｎ）に示すように、ポリイミド樹脂配向膜１６、１７の表面をラビング処理する。

図７の（Ｄ）に示すように、上側基板１１のポリイミド樹脂配向膜１６の上に、スピンナで疎水性のアクリル系ネガレジスト２２を成膜する。さらに、図７の（Ｅ）に示すように、ネガレジスト２２をフォトプロセスによりパターニングして、画素を区切るように構造物２２を形成する。

図７の（Ｏ）に示すように、下側基板１３の表示領域の周囲を囲むようにシール材１８を塗布する。

図７の（Ｐ）に示すように、上側基板１１と下側基板１３を貼り合わせ、加圧および加熱して接着する。

図７の（Ｑ）に示すように、シール材１８の開口部から内部の空気を排気して、内部を真空状態とし、開口部をコレステリック液晶を入れた槽に浸漬し、この槽を大気開放することで、表示素子内部に液晶１２を注入する。

図７の（Ｒ）に示すように、液晶の注入に使用された開口部を封止材２３で封止してパネルが完成する。

以上のような製造工程で、反射波長の異なる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３枚のパネルを製作して積層することによりカラー表示素子が完成する。

第３実施形態の表示素子では、上側電極１４および下側電極１５の上には高プレチルト角の配向膜１６、１７が形成されているため、配向膜１６、１７に接する液晶分子は上下基板１１、１３に垂直に近い角度で配向する弱い指向性を有する。一方、構造物２２は、疎水性であるため、構造物２２の近傍の液晶分子は構造物２２に対して大きな角度で、例えば垂直に近い角度で配向する。言い換えれば、構造物２２の近傍の液晶分子は上下基板１１、１３に平行配向する強い指向性を有する。このように、第３実施形態では、第１実施形態と同様に、画素の中央部の領域３１では弱い指向性を有し、画素の周辺部の領域３２では強い指向性を有する。これにより、図５においてＡで示す反射特性が得られる。

なお、ここでの説明において、プレチルト角は、一般的なネマティック液晶、ZLI-4792メルク社製に対するプレチルト角を意味し、高プレチルト角というのは８０°以上のプレチルト角を示し、後述する低プレチルト角というのは１０°以下のプレチルト角を示す。

また、疎水性レジストは、レジストに対する液晶分子の接触角が４０°以上の材料であり、親水性レジストは、レジストに対する液晶分子の接触角が２７°以下の材料である。

第３実施形態において、配向膜１６、１７を低プレチルト角のポリイミド樹脂で形成し、ネガレジスト２２として親水性のアクリル系ネガレジストを使用するように変形すれば、第２実施形態と同様の特性を有する液晶表示素子が実現できる。この第３実施形態の変形例では、上側電極１４および下側電極１５の上には低プレチルト角の配向膜１６、１７が形成されているため、配向膜１６、１７に接する液晶分子は上下基板１１、１３に平行に配向する強い指向性を有する。一方、構造物２２は、親水性であるため、構造物２２の近傍の液晶分子は、構造物２２に対して小さな角度で、すなわち上下基板１１、１３に垂直に近い角度で配向するので、弱い指向性を有する。これにより、画素の中央部の領域３１では強い指向性を有し、画素の周辺部の領域３２では弱い指向性を有する液晶表示素子が実現でき、図５においてＡで示す反射特性が得られる。

第３実施形態では、配向膜１６、１７を設けたが、所定のプレチルト角の透明導電膜を形成して、配向膜１６、１７の代わりにすることも可能である。次に説明する第４実施形態は、この例である。

図８は、第４実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。

図８の（Ａ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の上側基板１１の上に、低プレチルト角の透明導電膜を形成し、帯状の上側電極１４にパターニングする。同様に、図８の（Ｌ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の下側基板１３の上に、低プレチルト角の透明導電膜を形成し、帯状の下側電極１５にパターニングする。

図８の（Ｂ）に示すように、上側基板１１の上に、スピンナで親水性のアクリル系ネガレジスト２２を成膜する。さらに、図８の（Ｃ）に示すように、ネガレジスト２２をフォトプロセスによりパターニングして、画素を区切るように構造物２２を形成する。

図８の（Ｍ）に示すように、下側基板１３の表示領域の周囲を囲むようにシール材１８を塗布する。シール材１８は、図示していない開口部を有する。

図８の（Ｐ）に示すように、上側基板１１と下側基板１３を貼り合わせ、加圧および加熱して接着する。

図８の（Ｑ）に示すように、シール材１８の開口部から内部の空気を排気して、内部を真空状態とし、開口部をコレステリック液晶を入れた槽に浸漬し、この槽を大気開放することで、表示素子内部に液晶１２を注入する。液晶は図４の構造物２２の開口部２３を介してすべての画素に注入される。

図８の（Ｒ）に示すように、液晶の注入に使用された開口部を封止材２３で封止してパネルが完成する。

第４実施形態の表示素子では、上側電極１４および下側電極１５として低プレチルト角の透明導電膜が形成されているため、液晶分子は基板１１、１３に平行に配向し、強い指向性を有する。一方、構造物２２は、親水性であるため、構造物２２の近傍の液晶分子は、構造物２２に対して小さな角度で配向し、上下基板１１、１３に垂直に配向する弱い指向性を有する。このように、第６実施形態では、第２実施形態と同様に、画素の中央部の領域３１では強い指向性を有し、画素の周辺部の領域３２では弱い指向性を有する。これにより、図５においてＡで示す反射特性が得られる。

第４実施形態においても、高プレチルト角の透明導電膜で上側電極１４および下側電極１５を形成し、疎水性のレジストで構造物２２を形成すれば、第１実施形態と同様に、画素の中央部の領域３１では弱い指向性を有し、画素の周辺部の領域３２では強い指向性を有する液晶表示素子を実現できる。

図９は、第５実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。

図９の（Ａ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の上側基板１１の上に透明導電膜を形成し、帯状の上側電極１４にパターニングする。さらに、フォトプロセスを用いて、上側電極１４上に微小な誘電体の突起４１を設ける。突起４１は、角画素の中央に１個設けても、画素内に複数個設けてもよい。同様に、図９の（Ｌ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の下側基板１３の上に透明導電膜を形成し、帯状の下側電極１５にパターニングし、下側電極１５上に微小な誘電体の突起４２を設ける。

図９の（Ｂ）に示すように、上側電極１４の上に、スピンナで疎水性のアクリル系ネガレジスト２２を成膜する。さらに、図９の（Ｃ）に示すように、ネガレジスト２２をフォトプロセスによりパターニングして、画素を区切るように構造物２２を形成する。

図９の（Ｏ）に示すように、下側基板１３の表示領域の周囲を囲むようにシール材１８を塗布する。

図９の（Ｐ）に示すように、上側基板１１と下側基板１３を貼り合わせ、加圧および加熱して接着する。

図９の（Ｑ）に示すように、シール材１８の開口部から内部の空気を排気して、内部を真空状態とし、開口部をコレステリック液晶を入れた槽に浸漬し、この槽を大気開放することで、表示素子内部に液晶１２を注入する。

図９の（Ｒ）に示すように、液晶の注入に使用された開口部を封止材２３で封止してパネルが完成する。

第５実施形態の表示素子では、上側電極１４および下側電極１５の上に微小な誘電体の突起４１、４２が形成されているため、液晶分子は基板１１、１３に対して平行にならず、弱い指向性を有する。一方、構造物２２は、疎水性であるため、構造物２２の近傍の液晶分子は、構造物２２に対して大きな角度で配向し、上下基板１１、１３に平行に配向する強い指向性を有する。このように、第５実施形態では、第１実施形態と同様に、画素の中央部の領域３１では弱い指向性を有し、画素の周辺部の領域３２では強い指向性を有する。これにより、図５においてＡで示す反射特性が得られる。

図１０は、第６実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。

図１０の（Ａ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の上側基板１１の上に低プレチルト角の透明導電膜を形成し、帯状の上側電極１４にパターニングする。同様に、図１１の（Ｌ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の下側基板１３の上に低プレチルト角の透明導電膜を形成し、帯状の下側電極１５にパターニングする。

図１０の（Ｂ）および（Ｍ）に示すように、上側電極１４および下側電極１５の上に、スピンナで高プレチルト角の可溶性ポリイミド樹脂配向膜１６、１７を形成する。そして、配向膜１６、１７の上にフォトレジストを塗布し、画素の中央部の領域３１のみを残し、周辺部の領域３２を開口するようにパターニングする。そして、開口することにより現れた配向膜１６、１７をアルカリ系溶液によりエッチングした後、フォトレジストを除去する。これにより、配向膜１６、１７は、画素の中央部の領域３１のみ残された形状になる。

図１０の（Ｃ）および（Ｎ）に示すように、ポリイミド樹脂配向膜１６、１７の表面をラビング処理する。

図１０の（Ｄ）に示すように、上側基板１１のパターニングされたポリイミド樹脂配向膜１６の上に、基板間ギャップを均一に保持するための球状のスペーサ５１を散布する。

図１０の（Ｏ）に示すように、下側基板１３の表示領域の周囲を囲むようにシール材１８を塗布する。

図１０の（Ｐ）に示すように、上側基板１１と下側基板１３を貼り合わせ、加圧および加熱して接着する。

図１０の（Ｑ）に示すように、基板間に液晶１２を注入する。

図１０の（Ｒ）に示すように、液晶の注入に使用された開口部を封止材２３で封止してパネルが完成する。

第６実施形態の表示素子では、各画素の中央部の領域３１には高プレチルト角の配向膜１６、１７が存在し、各画素の周辺部の領域３２には低プレチルト角の透明導電膜が存在する。そのため、第６実施形態では、第１実施形態と同様に、画素の中央部の領域３１では弱い指向性を有し、画素の周辺部の領域３２では強い指向性を有する。これにより、図５においてＡで示す反射特性が得られる。

なお、図１０の（Ｂ）および（Ｍ）で、配向膜１６、１７の上に塗布したフォトレジストの周辺部の領域３２のみを残し、中央部の領域３１を開口するようにパターニングするように変形する。この変形例では、画素の周辺部の領域３２には、高プレチルト角の配向膜１６、１７が存在し、画素の中央部の領域３１には低プレチルト角の透明導電膜が存在する。そのため、この変形例では、第２実施形態と同様に、画素の中央部の領域３１では強い指向性を有し、画素の周辺部の領域３２では弱い指向性を有する。これにより、図５においてＡで示す反射特性が得られる。

図１１は、第７実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。

図１１の（Ａ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の上側基板１１の上に透明導電膜を形成し、帯状の上側電極１４にパターニングする。さらに、フォトプロセスを用いて、上側電極１４上に微小な誘電体の突起４１を設ける。突起４１は、角画素の中央に１個設けても、画素内に複数個設けてもよい。同様に、図１１の（Ｌ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の下側基板１３の上に透明導電膜を形成し、帯状の下側電極１５にパターニングし、下側電極１５上に微小な誘電体の突起４２を設ける。

図１１の（Ｂ）および（Ｍ）に示すように、上側電極１４の上に、スピンナで低プレチルト角の可溶性ポリイミド樹脂配向膜１６、１７を形成する。そして、配向膜１６、１７の上にフォトレジストを塗布し、画素の中央部の領域３１を開口し、周辺部の領域３２を残すようにパターニングする。そして、開口することにより現れた配向膜１６、１７をアルカリ系溶液によりエッチングした後、フォトレジストを除去する。これにより、配向膜１６、１７は、画素の周辺部の領域３２のみ残された形状になる。画素の中央の領域３１には、突起４１、４２が現れる。

図１１の（Ｃ）および（Ｎ）に示すように、ポリイミド樹脂配向膜１６、１７の表面をラビング処理する。

図１１の（Ｄ）に示すように、上側基板１１のパターニングされたポリイミド樹脂配向膜１６の上に、基板間ギャップを均一に保持するための球状のスペーサ５１を散布する。

図１１の（Ｏ）に示すように、下側基板１３の表示領域の周囲を囲むようにシール材１８を塗布する。

図１１の（Ｐ）に示すように、上側基板１１と下側基板１３を貼り合わせ、加圧および加熱して接着する。

図１１の（Ｑ）に示すように、基板間に液晶１２を注入する。

図１１の（Ｒ）に示すように、液晶の注入に使用された開口部を封止材２３で封止してパネルが完成する。

第７実施形態の表示素子では、画素の中央部の領域３１には、上側電極１４および下側電極１５の上に微小な誘電体の突起４１、４２が形成されているため、弱い指向性を有する。一方、画素の周辺部の領域３２には、低プレチルト角の配向膜１６、１７が存在するため、強い指向性を有する。このように、第８実施形態では、第１実施形態と同様に、画素の中央部の領域３１では弱い指向性を有し、画素の周辺部の領域３２では強い指向性を有する。これにより、図５においてＡで示す反射特性が得られる。

図１２は、第８実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。第８実施形態は、第７実施形態において、配向膜１６、１７の上に塗布したフォトレジストの中央部の領域３１のみを残し、周辺部の領域３２を開口するようにパターニングするように変形したものである。

図１２の（Ａ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の上側基板１１の上に透明導電膜を形成し、帯状の上側電極１４にパターニングする。さらに、フォトプロセスを用いて、上側電極１４上に微小な誘電体の突起４１を設ける。突起４１は、角画素の中央に１個設けても、画素内に複数個設けてもよい。同様に、図１２の（Ｌ）に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の下側基板１３の上に透明導電膜を形成し、帯状の下側電極１５にパターニングし、下側電極１５上に微小な誘電体の突起４２を設ける。

図１２の（Ｂ）および（Ｍ）に示すように、上側電極１４の上に、スピンナで低プレチルト角の可溶性ポリイミド樹脂配向膜１６、１７を形成する。そして、配向膜１６、１７の上にフォトレジストを塗布し、画素の中央部の領域３１を残し、周辺部の領域３２を開口するようにパターニングする。そして、開口することにより現れた配向膜１６、１７をアルカリ系溶液によりエッチングした後、フォトレジストを除去する。これにより、配向膜１６、１７は、画素の中央部の領域３１のみ残された形状になる。画素の周辺部の領域３２には、突起４１、４２が現れる。

図１２の（Ｃ）および（Ｎ）に示すように、ポリイミド樹脂配向膜１６、１７の表面をラビング処理する。

図１２の（Ｄ）に示すように、上側基板１１のパターニングされたポリイミド樹脂配向膜１６の上に、基板間ギャップを均一に保持するための球状のスペーサ５１を散布する。

図１３の（Ｏ）に示すように、下側基板１３の表示領域の周囲を囲むようにシール材１８を塗布する。

図１２の（Ｐ）に示すように、上側基板１１と下側基板１３を貼り合わせ、加圧および加熱して接着する。

図１２の（Ｑ）に示すように、基板間に液晶１２を注入する。

図１２の（Ｒ）に示すように、液晶の注入に使用された開口部を封止材２３で封止してパネルが完成する。

第８実施形態の表示素子では、画素の周辺部の領域３２では、上側電極１４および下側電極１５の上に微小な誘電体の突起４１、４２が形成されているため、弱い指向性を有する。一方、画素の中央部の領域３１には、低プレチルト角の配向膜１６、１７が存在するため、強い指向性を有する。このように、第８実施形態では、第２実施形態と同様に、画素の中央部の領域３１では強い指向性を有し、画素の周辺部の領域３２では弱い指向性を有する。これにより、図５においてＡで示す反射特性が得られる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は記載した実施形態に限定されるものでなく、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、基板はフィルム以外の基板、例えばガラス基板を使用しても同様の効果が得られ、ポリエチレンテレフタレート製以外のフィルム基板を使用しても同様の効果が得られる。

配向膜は、ポリイミド樹脂以外の材料で形成しても、同様の効果が得られる。

レジストは、アクリル系以外のネガレジストおよびポジレジストを使用しても、同様の効果が得られる。

配向処理は、光配向などのラビング処理以外の処理を使用しても同様の効果が得られる。

一般的に、ラビング密度Ｌは、ラビング回数をＮ、ローラ押し込み量をｐ、ラビングローラの半径をｒ、ラビングローラの回転数をｍ、基板移動速度をｖとした時に、次の式で表される。
Ｌ＝Ｎｐ（１＋２πｒｍ／６０ｖ^２）

ラビング密度Ｌにより配向具合が異なるので、適宜設定することが望ましい。

以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

図１は、コレステリック液晶の双安定状態（プレーナ状態とフォーカルコニック状態）を説明する図である。図２は、実施形態で使用する表示素子１０の構成を示す図である。図３は、１枚のコレステリック液晶素子の構造を示す図である。図４は、第１実施形態のコレステリック液晶素子のコレステリック液晶表示素子の構成を示す図である。図５は、第１実施形態のコレステリック液晶素子の視野角に対する明度の特性を示す図である。図６は、第２実施形態のコレステリック液晶素子のコレステリック液晶表示素子の構成を示す図である。図７は、第３実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。図８は、第４実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。図９は、第５実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。図１０は、第６実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。図１１は、第７実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。図１２は、第８実施形態のコレステリック液晶表示素子の製造工程を示す図である。

符号の説明

１０表示素子
１１上側基板
１２液晶層
１３下側基板
１４上側電極層（上側電極）
１５下側電極層（下側電極）
１６上側配向膜
１７下側配向膜
１９吸光層
２０駆動回路
２２構造物
３０画素

Claims

対向して配置される２枚の基板と、
前記２枚の基板間に封入された所定の波長の光を選択的に反射する液晶と、を備える液晶表示素子であって、
各画素の中央部と周辺部で、反射特性が異なることを特徴とする液晶表示素子。
前記液晶の配向を制御する配向膜が、各画素の中央部に設けられ、周辺部に設けられていない請求項１に記載の液晶表示素子。
前記液晶の配向を制御する配向膜が、各画素の周辺部に設けられ、中央部に設けられていない請求項１に記載の液晶表示素子。
前記２枚の基板に設けられ、前記液晶の配向が高プレチルト角になる配向膜と、
各画素を区切るように設けられ、疎水性レジストで作られた構造物と、を備える請求項１に記載の液晶表示素子。
前記２枚の基板に設けられ、前記液晶の配向が低プレチルト角になる配向膜と、
各画素を区切るように設けられ、親水性レジストで作られた構造物と、を備える請求項１に記載の液晶表示素子。