JP3425368B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に係
り、特に液晶材料をマイクロカプセル化して用いた液晶
表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯情報機器が広く普及しつつあ
り、携帯情報機器に搭載される表示装置の需要も高まっ
ている。一般に、据置き型の機器に搭載される表示装置
としては、ＣＲＴが広く用いられている。ＣＲＴにおい
ては、表示面に塗布された蛍光体に電子線を照射するこ
とにより表示が行なわれ、表示面を構成する全ての画素
は１つの電子銃から電子を供給される。そのため、ＣＲ
Ｔでは電子銃と表示面とを離して配置する必要があり、
表示面に対する奥行き方向の長さが長い。さらに、ＣＲ
Ｔは、非常に重い或いは消費電力が高い等の欠点を有し
ているため、携帯用機器に搭載される表示装置としては
適していない。

【０００３】薄型の表示装置としては、プラズマ表示装
置、ＥＬ表示装置、及び液晶表示装置等が知られてい
る。このうち、プラズマ表示装置やＥＬ表示装置は、携
帯用機器に搭載される表示装置としては未だ問題を有し
ているため、ほとんど実用化されていない。

【０００４】一方、液晶表示装置は、薄型化及び低電圧
駆動が可能であるため、腕時計や電卓などの表示部に広
く用いられている。特に、ＴＮ型液晶表示素子を用いた
アクティブマトリクス形の液晶表示装置では、ＣＲＴ並
みの表示特性が実現されており、テレビ等の表示装置と
しても用いられている。

【０００５】しかしながら、ＴＮ型の液晶表示素子は、
表示特性が高く薄型の表示装置を実現することが可能で
ある等のように様々な長所を有する反面で、偏光板を用
いる必要があるため光の利用効率が低いという問題を有
している。それゆえ、通常、この素子には、十分な明る
さを得るためにバックライトが付設されるが、バックラ
イトの消費電力が非常に高いため素子全体の消費電力を
大幅に高めてしまうという問題を生じてしまう。

【０００６】上述のような偏光板を用いる液晶表示素子
とは別に、偏光板を用いない液晶表示素子として、ゲス
ト−ホスト型（ＧＨ型）液晶表示素子が知られている。
ＧＨ型液晶表示素子は、液晶層中の液晶化合物をホスト
として、これにゲストとして二色性色素を含有するもの
であり、特に反射型液晶表示素子として有用である。

【０００７】上記ＧＨ型液晶表示素子においては、例え
ば、それぞれ吸収（反射）波長の異なる３種以上の液晶
領域を基板上に並置することにより、フルカラー表示を
実現することができる。

【０００８】また、上記ＧＨ型液晶表示素子においてフ
ルカラー表示を行うために、それぞれ吸収（反射）波長
の異なる３種以上の液晶層を基板上に積層することが知
られている。このような液晶表示素子は、例えば、それ
ぞれの対向面に電極が形成された１対の基板間に、両面
に電極が形成された２枚の中間基板を配置して、基板面
に垂直な方向に３つに仕切られた空間を有する液晶セル
を形成し、３つの空間に吸収（反射）波長の異なる液晶
材料をそれぞれ注入することにより得ることができる。

【０００９】このように、ＧＨ型液晶表示素子はバック
ライトを必要とせずかつ原理的には良好なフルカラー表
示が可能である。しかしながら、上述したＧＨ型液晶表
示素子においては、高いコントラストを得ることができ
ない。その理由としては、液晶化合物に対する二色性色
素の溶解度が低いことが挙げられる。すなわち、溶解度
が低いため、液晶層で光を十分に吸収させることが困難
となるのである。

【００１０】また、高いコントラストを得ることができ
ない理由として、二色性色素の吸光軸が一軸であること
が挙げられる。例えば、通常の平行配向セルを用いた場
合、光吸収率は原理的な最大値でも５０％に過ぎない。
そのため、コントラストを高めるためには、液晶層の光
吸収軸を２軸以上の多軸とすることが必要である。

【００１１】光吸収軸を多軸とする方法として、それぞ
れ光吸収軸の異なる２層の液晶層を積層すること、液晶
材料をツイスト配向させること（コレステリック液晶を
用いたＷｈｉｔｅ−Ｔａｙｌｏｒ型）、及び波長板を用
いることが提案されている。しかしながら、これら方法
により液晶層の光吸収軸を多軸とするには限界がある。
その理由を、図８を参照しながら説明する。

【００１２】図８は、従来のＧＨ型液晶表示素子を概略
的に示す断面図である。図８に示すＧＨ型液晶表示素子
１０１は、一対の基板１０２，１０３間に、それぞれの
光吸収軸が直交するように積層された２層の液晶層１０
６，１０７が挟持されている。これら液晶層１０６，１
０７は隔壁１１０で仕切られており、また一対の基板１
０２，１０３のそれぞれの対向面には電極１０４，１０
５が設けられている。なお、図中、参照番号１０８，１
０９は、それぞれ液晶分子及び二色性色素分子を示して
いる。

【００１３】このように、上記ＧＨ型液晶表示素子１０
１は隔壁１１０を必要とする。そのため、上記ＧＨ型液
晶表示素子１０１を製造するためには複雑な工程を必要
とし、コストの上昇をもたらしていた。

【００１４】また、液晶層の光吸収軸を２軸以上の多軸
とするために、液晶材料をツイスト配向させた場合、液
晶材料のΔｎの影響を受け、波長板を用いた場合、偏光
解消等を生じてしまう。そのため、これら方法のいずれ
も、コントラストを向上させることは困難であった。

【００１５】ゲスト・ホスト液晶材料を用いた表示方式
としては、上述した方式の他に、例えば特開昭５８−１
４４８８５号公報及び特開平８−３１３９３９号公報等
において開示されるように、ゲスト・ホスト液晶材料を
透明被膜で包含して用いた、すなわちゲスト・ホスト液
晶材料をマイクロカプセル化して用いた表示方式が知ら
れている。この表示方式によると、液晶材料及び透明被
膜は、透明被膜の屈折率に対して液晶材料の常光屈折率
がほぼ等しくなるように、及び被膜の屈折率に対して液
晶材料の異常光屈折率が異なるように選定される。この
表示方式について、図９を参照しながら説明する。

【００１６】図９（ａ），（ｂ）は、従来の液晶マイク
ロカプセルを用いた液晶表示素子を概略的に示す断面図
である。なお、図９（ａ），（ｂ）に示す液晶表示素子
１１１において、図８に示した液晶表示素子１０１と共
通する部材には同じ参照番号を付している。図９（ａ）
に示すように、電圧無印加時における透明被膜１１２中
の液晶材料１０８の配向方向はランダムである。したが
って、多くの液晶マイクロカプセル１０７において、基
板面に垂直に入射する入射光１１５に対する液晶材料１
０８の屈折率と透明被膜１１２の屈折率との間に差を生
ずる。その結果、透明被膜１１２での光散乱を生じ、液
晶層１１３は白濁する。

【００１７】一方、図９（ｂ）に示すように、上記液晶
表示素子１１１の電極１０４，１０５間に電圧を印加す
ると、液晶材料１０８は、例えば基板面に垂直な方向に
配向する。そのため、基板面に垂直な方向に関する液晶
材料１０８の屈折率は透明被膜１１２の屈折率とほぼ一
致する。これにより、上記電圧無印加時における散乱効
果が消尽し、液晶層１１３は透明となる。

【００１８】このように、上記液晶表示素子１１１によ
ると、透明状態と白濁状態との間の変化を利用して明る
い表示が可能である。また、液晶材料１０８としてゲス
ト・ホスト液晶材料を用いた場合、着色状態と透明状態
との間の変化を利用したカラー表示が可能である。さら
に、上記液晶表示素子１１１においては、印刷や転写法
等により液晶層等を形成することができるため、それぞ
れ吸収波長の異なる３種のゲスト・ホスト型の液晶マイ
クロカプセルを用いることにより、フルカラータイプの
液晶表示素子を容易に作製することが可能である。

【００１９】しかしながら、上述のようにゲスト・ホス
ト液晶材料をマイクロカプセル化して用いた場合、高い
コントラストで表示を行うことは困難である。以下にそ
の理由を説明する。

【００２０】上記液晶表示素子１１１において、透明状
態を形成するためには、液晶材料１０８と透明被膜１１
２との屈折率を一致させることが必要である。しかしな
がら、透明状態において、これらの屈折率を常に一致さ
せることは不可能である。例えば、液晶分子の配向方向
にゆらぎを生じた場合等においては、液晶材料１０８は
複屈折性の材料であるため、液晶材料１０８と透明被膜
１１２との間に屈折率の差を生ずる。その結果、液晶材
料１０８と透明被膜１１２との間の界面で、光路曲がり
や光散乱を生じてしまう。そのため、液晶材料をマイク
ロカプセル化した従来の液晶表示素子１１１において
は、高いコントラストで表示を行うことは困難であっ
た。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
みてなされたものであり、製造が容易であり、かつ高い
コントラストで表示を行うことが可能な液晶表示素子を
提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ａ）一方の主面に電極が形成された基
板、ｂ）前記基板の一方の主面上に設けられ、光吸収性
物質を含有する液晶材料と、前記液晶材料を包含する透
明薄膜とを有する液晶層、及びｃ）前記液晶層上に設け
られた透明電極を具備し、前記液晶層を光透過状態或い
は光散乱状態と光吸収状態との間で変化させることによ
り表示が行なわれ、前記光透過状態或いは光散乱状態
は、前記液晶層に入射した入射光を前記透明薄膜に透過
させることにより形成され、前記光吸収状態は、前記液
晶層に入射した入射光を前記液晶材料に透過させて前記
光吸収性物質に吸収させることにより形成されることを
特徴とする液晶表示素子を提供する。

【００２３】上記液晶表示素子において好ましい態様を
以下に示す。 （１）前記光吸収性物質は前記液晶材料に溶解された等
方的に光を吸収する色素であること。

【００２４】（２）前記光吸収性物質は前記液晶材料中
に分散された光吸収性の粒状体であること。 （３）前記光吸収性物質は二色性色素であること。

【００２５】（４）前記液晶材料は液晶物質を含有し、
前記液晶物質の常光線屈折率及び異常光線屈折率の一方
と前記透明薄膜の屈折率とは実質的に等しく、前記透明
薄膜の屈折率は前記常光線屈折率及び異常光線屈折率の
他方に対してより大きいこと。

【００２６】（５）前記液晶材料は液晶物質を含有し、
前記液晶物質の常光線屈折率及び異常光線屈折率の一方
と前記透明薄膜の屈折率とは実質的に等しく、前記透明
薄膜の屈折率に対する前記常光線屈折率及び異常光線屈
折率の他方の比は０．９９以下であること。

【００２７】（６）前記液晶材料は液晶物質を含有し、
前記液晶物質の常光線屈折率及び異常光線屈折率の一方
と前記透明薄膜の屈折率とは実質的に等しく、前記透明
薄膜の屈折率に対する前記常光線屈折率及び異常光線屈
折率の他方の比は０．９１以下であること。

【００２８】（７）前記液晶材料はＰ型の液晶物質を含
有し、前記液晶物質の常光線屈折率と前記透明薄膜の屈
折率とは等しく、かつ前記透明薄膜の屈折率は前記液晶
物質の異常光線屈折率に対してより大きいこと。

【００２９】（８）前記液晶材料はＰ型の液晶物質を含
有し、前記液晶物質の異常光線屈折率と前記透明薄膜の
屈折率とは等しく、かつ前記透明薄膜の屈折率は前記液
晶物質の常光線屈折率に対してより大きいこと。

【００３０】（９）前記液晶材料はＮ型の液晶物質を含
有し、前記液晶物質の常光線屈折率と前記透明薄膜の屈
折率とは等しく、かつ前記透明薄膜の屈折率は前記液晶
物質の異常光線屈折率に対してより大きいこと。

【００３１】（１０）前記液晶材料はＮ型の液晶物質を
含有し、前記液晶物質の異常光線屈折率と前記透明薄膜
の屈折率とは等しく、かつ前記透明薄膜の屈折率は前記
液晶物質の常光線屈折率に対してより大きいこと。

【００３２】（１１）前記光吸収性物質を含有する液晶
材料は、前記透明薄膜中に液滴状に分散されたこと。 （１２）前記光吸収性物質を含有する液晶材料と前記透
明薄膜とは液晶マイクロカプセルを形成すること。

【００３３】（１３）前記光吸収性物質を含有する液晶
材料と前記透明薄膜とは液晶マイクロカプセルを形成
し、前記液晶層は、前記液晶マイクロカプセルと、透明
材料からなり前記液晶マイクロカプセルを分散させる分
散媒体とを具備すること。

【００３４】（１４）前記光吸収性物質を含有する液晶
材料と前記透明薄膜とは液晶マイクロカプセルを形成
し、前記液晶マイクロカプセルの基板面に垂直な方向の
径は、基板面に平行な方向の径に対してより長いこと。

【００３５】（１５）前記光吸収性物質を含有する液晶
材料と前記透明薄膜とは液晶マイクロカプセルを形成
し、前記液晶層は、前記液晶マイクロカプセルと液晶材
料とを透明被膜で包含してなる二重マイクロカプセルを
具備すること。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の液晶表示素子についてより詳細に説明する。図１に、
本発明の実施形態に係る液晶表示素子の断面図を概略的
に示す。図１に示す液晶表示素子１において、一対の基
板２，３間には液晶層６が挟持されている。液晶層６
は、液晶材料を透明被膜１０で包含してなる液晶マイク
ロカプセル７を分散媒体１１中に分散させた構造を有し
ている。また、一対の基板２，３のそれぞれの対向面に
は電極４，５が設けられている。なお、図中、参照番号
８及び９は、それぞれ液晶分子及び光吸収性物質を示し
ている。また、参照番号１５は入射光を示している。

【００３７】上記液晶表示素子１において、基板２，３
としてはガラスやプラスチック等からなる透明基板を用
いることができる。基板２は必ずしも設ける必要はな
く、代わりに、例えば透明フィルム等からなる保護膜を
設けてもよい。また、基板３としては、上記透明基板の
他に、光透過性を有していない基板も用いることが可能
である。

【００３８】上記基板２，３の対向面に形成される電極
４，５としては、ＩＴＯ等からなる透明電極を挙げるこ
とができる。電極４は必ずしも透明である必要はなく、
例えばアルミニウム等からなる反射電極であってもよ
い。

【００３９】上記液晶マイクロカプセル７において用い
られる液晶物質８は、液晶表示素子において用いられる
一般的な液晶物質である。液晶物質８は、Ｐ型及びＮ型
のいずれであってもよく、液晶表示素子１の駆動方式に
応じて適宜選択される。

【００４０】また、光吸収性物質９としては、等方的に
光を吸収することが可能な色素や光吸収性を有する粒状
体等を挙げることができる。液晶層６の光吸収状態にお
いて液晶分子８が基板面に平行に配向する場合は、光吸
収性物質９として、ゲスト・ホスト型液晶表示素子にお
いて一般に用いられる二色性色素を用いることも可能で
ある。なお、光吸収性物質９には、透明被膜１０との相
互作用の少ないものを選定することが好ましい。光吸収
性物質９が透明被膜１０と接して配置された場合、入射
光１５の一部が吸収されてしまうため、後述する光透過
状態を良好に形成することが困難となる。

【００４１】上記液晶表示素子１において、液晶材料中
で光吸収性物質９は２０体積％〜８０体積％であること
が望ましい。光吸収性物質９の含有量が下限値未満の場
合、十分に光吸収を行うことが困難となる場合がある。
また、光吸収性物質９の含有量が上限値を超える場合、
光透過状態を良好に形成することが困難となる。

【００４２】上記液晶マイクロカプセルにおいて用いら
れる透明被膜１０は、一般に液晶マイクロカプセルにお
いて使用される透明樹脂で構成することができる。上記
分散媒体１１は透明材料からなる。この分散媒体１１は
必ずしも用いる必要はない。しかしながら、上記液晶表
示素子１によると、液晶材料に入射光１５を透過させる
ことなく光透過状態が形成される。したがって、光を透
過させるのに十分なパスを形成するために、分散媒体１
１を用いることが好ましい。液晶マイクロカプセル７を
分散媒体１１中に分散させる場合、透明被膜１０の屈折
率と分散媒体１１の屈折率とがほぼ等しくなるように、
それぞれの材料を選定することが好ましい。この場合、
表示コントラストに与える分散媒体１１の影響が低減さ
れる。特に、分散媒体の屈折率に対する透明被膜の屈折
率の比が０．９９〜１の範囲内にある場合、その効果が
顕著となる。

【００４３】上記液晶表示素子１によると、液晶層６を
光透過状態と光吸収状態との間で変化させることにより
表示が行われる。この光透過状態は、液晶層６に入射し
た入射光１５を液晶材料８，９と透明被膜１０との界面
で反射させ、かつ透明被膜１０に透過させることにより
形成される。すなわち、光透過状態においては、図１に
示すように、液晶層６に入射した入射光１５を液晶材料
８，９と透明被膜１０との界面で全反射させる。それに
より、入射光の多くを、実質的に液晶材料８，９に透過
させることなく透明被膜１０に透過させることが可能と
なる。

【００４４】一方、光吸収状態は、液晶層６に入射した
入射光１５を液晶材料８，９に透過させることにより形
成される。すなわち、光吸収状態においては、液晶層６
に入射した入射光１５を、液晶材料８，９と透明被膜１
０との界面で全反射させることなく透過させる。それに
より、入射光１５の少なくとも一部を、透明被膜１０に
包含された光吸収性物質９に吸収させる。その結果、着
色状態を形成することが可能となる。

【００４５】このように、上記液晶表示素子１による
と、光透過状態において、入射光１５の多くは実質的に
液晶材料８，９を透過することはない。したがって、上
記液晶表示素子１によると、液晶分子８の配向方向にゆ
らぎ等を生じたとしても、光透過状態が影響を受けるこ
とは殆ど無い。すなわち、光透過状態における液晶層６
の光透過率をより高めることができる。

【００４６】また、光透過状態において、殆どの入射光
１５は実質的に液晶材料８，９を透過することはないの
で、光吸収性物質９として、等方的に光を吸収すること
が可能な一般的な色素や光吸収性の粒状体を用いること
ができる。すなわち、光吸収状態における液晶層６の光
吸収率をより高めることができる。

【００４７】したがって、上記液晶表示素子１による
と、高いコントラストで表示を行うことが可能となる。
光透過状態において、液晶層６に入射した入射光１５を
液晶材料８，９と透明被膜１０との界面で全反射させる
方法として、以下に示す４つの方法を挙げることができ
る。例えば、液晶物質８としてＰ型の液晶物質を用い、
液晶物質８の常光線屈折率と透明被膜１０の屈折率とを
等しくし、かつ液晶物質８の異常光線屈折率と透明被膜
１０の屈折率とを異ならしめる。この場合、電極４，５
間に電圧を印加した際に光吸収状態が形成され、電圧無
印加時に光透過状態が形成される。なお、このような表
示方式を採用した場合、光吸収状態は液晶分子８が基板
面にほぼ垂直に配向した状態に相当するため、光吸収性
物質として等方的に光を吸収することが可能な色素或い
は光吸収性の粒状体を用いることが好ましい。

【００４８】また、液晶物質８としてＰ型の液晶物質を
用いた場合、液晶物質８の異常光線屈折率と透明被膜１
０の屈折率とを等しくし、かつ液晶物質８の常光線屈折
率と透明被膜１０の屈折率とを異ならしめてもよい。こ
の場合、電極４，５間に電圧を印加した際に光透過状態
が形成され、電圧無印加時に光吸収状態が形成される。
また、この場合、光吸収性物質としては、等方的に光を
吸収することが可能な色素或いは光吸収性の粒状体だけ
でなく、二色性色素も用いることができる。

【００４９】液晶物質８としてＮ型の液晶物質も用いる
ことができる。Ｎ型の液晶物質を用いた場合、例えば、
液晶物質８の常光線屈折率と透明被膜１０の屈折率とを
等しくし、かつ液晶物質８の異常光線屈折率と透明被膜
１０の屈折率とを異ならしめる。この場合、電圧印加時
に光透過状態が形成され、電圧無印加時に光吸収状態が
形成される。また、この場合、光吸収性物質として、等
方的に光を吸収することが可能な色素或いは光吸収性の
粒状体を用いることが好ましい。

【００５０】液晶物質８としてＮ型の液晶物質も用いた
場合、例えば、液晶物質８の異常光線屈折率と透明被膜
１０の屈折率とを等しくし、かつ液晶物質８の常光線屈
折率と透明被膜１０の屈折率とを異ならしめてもよい。
この場合、電圧印加時に光吸収状態が形成され、電圧無
印加時に光透過状態が形成される。また、この場合、光
吸収状態は液晶分子８が基板面に平行に配向した状態に
相当するため、光吸収性物質としては、等方的に光を吸
収することが可能な色素或いは光吸収性の粒状体だけで
なく、二色性色素も用いることができる。

【００５１】上述した４つの方法において、電圧印加時
に光透過状態を形成した場合、電圧無印加時に光透過状
態を形成する場合に比べて、より高い光透過率を得るこ
とができる。また、電圧印加時に光吸収状態を形成した
場合、電圧無印加時に光吸収状態を形成する場合に比べ
て、より高い光吸収率を得ることができる。これは、液
晶分子８の配向方向は、電圧無印加時には各液晶マイク
ロカプセル７毎にランダムであるのに対し、電圧印加時
には一定方向に揃うためである。また、上記全反射を生
じさせるために、透明被膜１０の屈折率が液晶物質８の
常光線或いは異常光線屈折率よりも大きいことが必要で
あることは言うまでもない。

【００５２】以上説明したように、上記液晶表示素子１
によると、光透過状態は液晶材料６，８と透明被膜１０
との界面での全反射を利用して形成される。したがっ
て、上記液晶表示素子１の光透過状態は、液晶物質８の
常光線或いは異常光線屈折率と透明被膜１０の屈折率と
の比だけではなく、上記界面に対する入射光１５の入射
角、言い換えると、液晶マイクロカプセル７の形状も影
響すると考えられる。これらが光透過状態に与える影響
を以下の方法により調べた。

【００５３】すなわち、液晶材料としてＰ型の液晶物質
８と二色性色素９との混合物を用い、電極４，５間に電
圧を印加した際に光透過状態を形成することを想定し
た。また、現実的な液晶マイクロカプセルにおいて、透
明被膜近傍の液晶物質は、界面からの影響のために印加
電圧を変化させても配向状態に変化を生じないので、こ
こでは、非可動性の液晶物質が全体の３０％を占めると
仮定した。

【００５４】さらに、図２に示すように、液晶マイクロ
カプセル７を球状或いは回転楕円体状とし、その長径が
基板面と垂直となるように配置した場合を想定した。な
お、図２は、本発明の実施形態に係る液晶表示素子を概
略的に示す断面図である。また、図２に示す液晶表示素
子２１において、図１に示す液晶表示素子１と同様に構
成される部材には同一の符号を付し、その説明は省略す
る。

【００５５】以上示した条件下で、液晶マイクロカプセ
ル７の楕円率Ｒ及び上記屈折率の比と、液晶層６の光透
過率との関係を算出した。なお、液晶層６の光透過率を
求める際に必要な全反射条件はスネルの法則における全
反射の条件に基づいている。その結果を図３に示す。

【００５６】図３は、本発明の実施形態に係る液晶表示
素子における液晶層の光透過率を示すグラフである。図
中、横軸は液晶マイクロカプセル７の楕円率Ｒを示し、
縦軸は液晶層６の光透過率を示している。また、曲線３
１〜３７は、透明被膜１０の屈折率に対する液晶物質８
の常光線屈折率の比を１、０．９、０．８、０．７、
０．６、０．４、０．２とした場合に得られたデータを
それぞれ示している。

【００５７】図３の曲線３１から明らかなように、電圧
印加時において、液晶マイクロカプセルを用いた従来の
液晶表示素子（液晶物質の常光線屈折率と透明被膜の屈
折率とが等しい）に関して得られる光透過率は７０．０
％である。また、この場合、液晶マイクロカプセルを回
転楕円体状としても光透過率に変化を生ずることはな
い。

【００５８】それに対し、例えば、屈折率の比を０．９
とし、楕円率Ｒを３とした液晶表示素子に関して得られ
る光透過率は、図３の曲線３２から明らかなように７
５．３％である。すなわち、従来の液晶表示素子に比べ
て、光透過率を５．３％程度増加させることができた。
なお、この値は、６４階調表示を行う際に認識すること
が可能な１階調分の光透過率変化量に相当する。

【００５９】次に、図３に関して説明した液晶表示素子
１について、屈折率と表示特性との関係を以下に示す方
法により調べた。すなわち、液晶マイクロカプセル７の
楕円率を３として、透明被膜１０の屈折率に対する液晶
物質８の常光線屈折率の比と、光透過時に液晶マイクロ
カプセル７関して観測される入射光強度に対する散乱
（反射）光強度の比との関係を調べた。なお、上記屈折
率の比が１である液晶表示素子、すなわち従来の液晶表
示素子においては、上記光強度比は０であると仮定し
た。また、この結果をもとに、上記屈折率の比と、光透
過状態における液晶層６の非着色率との関係を調べた。
その結果を図４（ａ），（ｂ）に示す。

【００６０】図４（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態
に係る液晶表示素子の表示特性を示すグラフである。
（ａ），（ｂ）において、横軸は、透明被膜１０の屈折
率に対する液晶物質８の常光線屈折率の比を示してい
る。また、（ａ）において、縦軸は、光透過時に液晶マ
イクロカプセル７関して観測される入射光強度に対する
散乱（反射）光強度の比を示している。一方、（ｂ）に
おいて、縦軸は、光透過時に液晶層６に関して観測され
る非着色率を示している。

【００６１】図４（ａ）から明らかなように、上記屈折
率の比を小さくすることにより、より多くの入射光を液
晶マイクロカプセル７において散乱（反射）させること
が可能となる。

【００６２】また、図４（ｂ）から明らかなように、光
透過時における液晶層６の非着色率は、上記屈折率の比
が小さい場合に、より高い値が得られている。これは、
以下の理由によるものと考えられる。

【００６３】上述したように、現実的な液晶マイクロカ
プセルにおいて、透明被膜近傍の液晶物質は、界面から
の影響のために印加電圧を変化させても配向状態に大き
な変化を生じない。すなわち、透明被膜近傍の二色性色
素は、例え液晶層に対して電圧を印加してもその配向状
態に大きな変化を生じないと考えられる。そのため、上
記屈折率の比が１である従来に液晶表示素子によると、
電圧印加時（光透過状態）においても、一部の二色性色
素は入射光を吸収してしまい、高い非着色率を得ること
が困難となる。

【００６４】それに対し、上記屈折率の比をより小さく
した場合、液晶材料と透明被膜との界面で入射光の多く
が反射されるため、二色性色素による光吸収が低減され
る。したがって、より高い非着色率を得ることができ
る。

【００６５】なお、図４（ｂ）において、破線３８は、
２５６階調表示を行う際に、非着色率０．７に対して認
識可能な１階調分の着色率の最小値を示している。ま
た、図４（ｂ）において、破線３９は、６４階調表示を
行う際に、非着色率０．７に対して認識可能な１階調分
の着色率の最小値を示している。すなわち、２５６階調
表示を行う場合、上記屈折率の比を０．９９以下とする
ことにより、表示特性を向上させる効果を得ることがで
きる。また、６４階調表示を行う場合、上記屈折率の比
を０．９１以下とすることにより、表示特性を向上させ
る効果を得ることができる。したがって、上記屈折率の
比は０．９９以下であることが好ましく、０．９１以下
であることがより好ましい。また、透明被膜１０の屈折
率と液晶物質８の他方の屈折率との差は、０．２以上で
あることが好ましく、０．３３以上であることがより好
ましい。この場合、上記界面において、より多くの入射
光を反射させることができる。

【００６６】また、上述したように、上記液晶表示素子
１の光透過状態は、光透過状態は液晶材料６，８と透明
被膜１０との界面に対する入射光の入射角、言い換える
と、液晶マイクロカプセル７の形状も影響する。したが
って、上記界面においてより多くの入射光を全反射させ
るために、図２に示すように、液晶マイクロカプセル７
を回転楕円体状とし、その長径が基板面と垂直となるよ
うに配置することが好ましい。また、図５に示すよう
に、液晶マイクロカプセル７を２つの円錐を組み合せた
形状としてもよい。この場合、上記界面に到達する入射
光の殆どを全反射させることができる。なお、図５は、
本発明の実施形態に係る液晶表示素子を概略的に示す断
面図である。また、図５に示す液晶表示素子２２におい
て、図１に示す液晶表示素子１と同様に構成される部材
には同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００６７】液晶層６の光透過時における光透過率を向
上させるために、液晶マイクロカプセル７を２重構造と
することも可能である。図６に、本発明の実施形態に係
る液晶表示素子において用いられる液晶マイクロカプセ
ルの断面図を概略的に示す。図６に示す液晶マイクロカ
プセル１７は、液晶物質８-1及び光吸収性物質９を透明
被膜１０-1で包含してなる液晶マイクロカプセル７-1
と、液晶物質８-2とを透明被膜１０-2で包含してなる。
このように、液晶マイクロカプセル１７を２重構造とし
た場合、たとえ、光透過時に入射光が液晶物質８-2に到
達したとしても、その殆どを透明被膜１０-1と液晶物質
８-1との界面で全反射させることができるため、高い光
透過率を得ることが可能となる。

【００６８】上記液晶マイクロカプセル１７において、
液晶物質８-1及び８-2の双方にＰ型或いはＮ型の液晶物
質を用いることができる。ここで、液晶物質８-1の異常
光線屈折率ｎ_e （ａ）、液晶物質８-2の異常光線屈折率
ｎ_e （ｂ）、透明被膜１０-1の屈折率ｎ_m （ａ）、及び
透明被膜１０-2の屈折率ｎ_m （ｂ）が実質的に等しくな
るように、液晶物質８-1，８-2及び透明被膜１０-1，１
０-2を選定した場合、屈折率ｎ_m （ａ）、ｎ_m （ｂ）、
液晶物質８-1の常光線屈折率ｎ_o （ａ）、及び液晶物質
８-2の常光線屈折率ｎ_o （ｂ）は、下記不等式に示す関
係を満たすことが好ましい。Ｐ型の液晶物質を用いた場
合には、液晶層６を、電圧印加時に光透過状態とし、電
圧無印加時に光吸収状態とすることができる。また、Ｎ
型の液晶物質を用いた場合には、液晶層６を、電圧印加
時に光吸収状態とし、電圧無印加時に光透過状態とする
ことができる。

【００６９】ｎ_o （ａ）＜ｎ_m （ａ） ｎ_o （ｂ）＜ｎ_m （ｂ） また、この場合、ｎ_o （ａ）及びｎ_o （ｂ）が、さらに
下記不等式に示す関係を満たすことが好ましい。

【００７０】ｎ_o （ｂ）＜ｎ_o （ａ） 上記関係を満たす場合、白表示時に液晶分子８-1及び８
-2の全てが基板面に対して垂直に配向するため、効率的
に光を散乱させることができる。

【００７１】上記液晶マイクロカプセル１７において、
液晶物質８-1としてＰ型の液晶物質を用い、液晶物質８
-2としてＮ型の液晶物質を用いることもできる。また、
液晶物質８-1としてＮ型の液晶物質を用い、液晶物質８
-2としてＰ型の液晶物質を用いることもできる。この場
合、屈折率ｎ_o （ｂ）、ｎ_m （ａ）、及びｎ_m （ｂ）が
実質的に等しくなるように、及び屈折率ｎ_e （ｂ）及び
ｎ_m （ａ）が少なくとも下記不等式に示す関係を満たす
ように、液晶物質８-1，８-2及び透明被膜１０-1，１０
-2を選定してもよい。

【００７２】これにより、液晶物質８-1としてＰ型の液
晶物質を用い、液晶物質８-2としてＮ型の液晶物質を用
いた場合には、液晶層６を、電圧印加時に光透過状態と
し、電圧無印加時に光吸収状態とすることができる。ま
た、液晶物質８-1としてＮ型の液晶物質を用い、液晶物
質８-2としてＰ型の液晶物質を用いた場合には、液晶層
６を、電圧印加時に光吸収状態とし、電圧無印加時に光
透過状態とすることができる。

【００７３】ｎ_m （ａ）＜ｎ_e （ｂ） この場合、さらに、屈折率ｎ_e （ａ）、ｎ_o （ｂ）、ｎ
_m （ａ）、及びｎ_m （ｂ）が実質的に等しく、かつ屈折
率ｎ_o （ａ）、ｎ_e （ｂ）、及びｎ_m （ａ）が少なくと
も下記不等式に示す関係を満たすことが好ましい。これ
により、白表示時に液晶分子８-1は基板面に対して垂直
に配向し、液晶分子８-2は基板面に対して平行に配向す
るため、光散乱効果を高めることができる。

【００７４】ｎ_o （ａ）＜ｎ_m （ａ）＜ｎ_e （ｂ） 以上説明した液晶表示素子１は透過型及び反射型のいず
れであってもよいが、特に反射型に適している。上記液
晶表示素子１を反射型とする場合は、基板２の電極４を
形成した面の裏面に反射板を設けるか、或いは電極４を
反射電極とすることが必要である。また、基板３上には
反射防止膜を設けることが望ましい。

【００７５】また、それぞれ吸収波長の異なる３層の液
晶層を積層し、各液晶層間に透明電極を形成することに
より、上記液晶表示素子１をフルカラー表示対応として
もよい。例えば、シアン、マゼンタ、イエローの液晶層
を積層する場合は、基板２側からイエロー、シアン、マ
ゼンタを順次積層することが好ましい。このような順序
で積層した場合、最も良好な表示特性を得ることができ
る。これは、液晶表示素子１を反射型とした場合に特に
顕著となる。なお、それぞれの光吸収性物質９は、３つ
の液晶層全てを光吸収状態とした場合に黒色が表示され
るように選定することが好ましい。

【００７６】また、液晶物質８がメモリ性を有していな
い場合、閾値特性を急峻化することによりマトリクス駆
動が可能となる。したがって、上記液晶表示素子１にＴ
ＦＴ等のようなスイッチング素子を設けることにより、
高コントラストであり、かつより良好な表示を行うこと
が可能となる。

【００７７】なお、上記実施形態においては液晶材料を
マイクロカプセル化したが、電極４，５間に、上述した
透明被膜や分散媒体に用いたのと同様の材料からなる透
明薄膜を形成し、その透明薄膜中に液晶材料を液滴状に
分散させてもよい。このような液晶表示素子において
も、上述したのと同様の効果を得ることができる。

【００７８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例１）図１に示す液晶表示素子１を以下に示す方
法により作製した。

【００７９】まず、液晶材料として、Ｐ型の液晶物質８
であるメルク社製ＺＬＩ−３２７７に対し、黒色顔料９
を０．５重量％添加した混合物を調製した。この液晶材
料を、ｉｎ ｓｉｔｕ法によりフェノール樹脂からなる
透明被膜１０で被覆して、平均粒径１０μｍの液晶マイ
クロカプセル７を得た。なお、上記液晶物質８の常光線
屈折率は１．５１６２であり、異常光線屈折率は１．６
７６７である。また、透明被膜１０の屈折率は１．６９
である。すなわち、液晶物質８の異常光線屈折率と透明
被膜１０の屈折率とは等しく、透明被膜１０の屈折率は
液晶物質８の常光線屈折率に対して０．１７程度大き
い。

【００８０】次に、厚さ０．７ｍｍの２枚のガラス基板
２，３上に、蒸着法により厚さ１０００オングストロー
ムのＩＴＯ膜４，５をそれぞれ成膜した後、これらＩＴ
Ｏ膜４，５をパターニングした。以上のようにしてＩＴ
Ｏ膜４が形成された基板２上に、上記液晶マイクロカプ
セル７を所定の液体中に分散させた液晶マイクロカプセ
ル塗布液を塗布・乾燥することにより、液晶マイクロカ
プセル７を分散媒体１１中に分散してなる液晶層６を得
た。なお、分散媒体１１は、屈折率が１．７９のポリフ
ッ化ビニリデンからなる。すなわち、透明被膜１０と分
散媒体１１との間での屈折率の差は０．１である。

【００８１】さらに、真空下で、液晶層６上に透明電極
５が形成されたガラス基板３を圧着し、周辺部をシール
剤を用いてシールすることにより、液晶表示素子１を作
製した。

【００８２】以上のようにして作製した液晶表示素子１
に、１０００Ｈｚ、１０Ｖの交流電圧を印加したとこ
ろ、電圧無印加時の黒色から白色状態へと変化した。ま
た、透過コントラスト比は２：１と良好であった。

【００８３】（実施例２）図１に示す液晶表示素子１を
以下に示す方法により作製した。まず、Ｐ型の液晶物質
８であるメルク社製Ｅ２１００−１００に対し、黒色顔
料９を０．５重量％及びコレステロールノナノネート２
重量％を添加した混合物を調製した。この混合物を、ｉ
ｎ ｓｉｔｕ法によりフェノール樹脂からなる透明被膜
１０で被覆して、平均粒径１０μｍの液晶マイクロカプ
セル７を得た。なお、上記液晶物質８の常光線屈折率は
１．５０８５であり、異常光線屈折率は１．６７９８で
ある。また、透明被膜１０の屈折率は１．６９である。
すなわち、液晶物質８の異常光線屈折率と透明被膜１０
の屈折率とは等しく、透明被膜１０の屈折率は液晶物質
８の常光線屈折率に対して０．１８程度大きい。

【００８４】次に、厚さ０．７ｍｍの２枚のガラス基板
２，３上に、蒸着法により厚さ１０００オングストロー
ムのＩＴＯ膜４，５をそれぞれ成膜した後、これらＩＴ
Ｏ膜４，５をパターニングした。その後、ガラス基板２
のＩＴＯ膜４が形成された面上に、粒径２０μｍのスペ
ーサ粒子（図示せず）を散布した。さらに、ガラス基板
３のＩＴＯ膜５が形成された面の周辺部にシール剤を塗
布し、ガラス基板３，４をスペーサ粒子を介して貼り合
せることにより液晶セルを作製した。なお、液晶セルの
端部には開口部が形成されている。

【００８５】次に、上記液晶マイクロカプセル７に、ア
クリルモノマー２０重量％と重合開始剤とを混合して液
晶マイクロカプセル分散液を調製した。この分散液を上
記液晶セル中に真空注入した。さらにＵＶ光を照射して
アクリルモノマーを重合させることにより液晶表示素子
１を作製した。なお、アクリルモノマーを重合すること
により形成した分散媒体１１の屈折率は１．７０であ
る。

【００８６】以上のようにして作製した液晶表示素子１
に、１０００Ｈｚ、１５Ｖの交流電圧を印加したとこ
ろ、電圧無印加時の黒色から白色状態へと変化した。ま
た、透過コントラスト比は２．５：１と良好であった。

【００８７】（実施例３）以下に示す方法により、図７
に示す液晶表示素子を作製した。なお、図７は、本発明
の実施例に係る液晶表示素子を概略的に示す断面図であ
る。

【００８８】まず、液晶材料として、Ｐ型の液晶物質で
あるメルク社製Ｅ２２００−１００に対し、イエローの
顔料を１重量％添加した混合物を調製した。この液晶材
料を、ｉｎ ｓｉｔｕ法によりフェノール樹脂からなる
透明被膜で被覆して、平均粒径８μｍのイエローの液晶
マイクロカプセル７-1を得た。また、イエローの顔料の
代わりにマゼンタの顔料及びシアンの顔料を用いたこと
以外は同様にして、マゼンタの液晶マイクロカプセル７
-2及びシアンの液晶マイクロカプセル７-3を得た。さら
に、これら液晶マイクロカプセル７-1〜７-3をそれぞれ
延伸法によりフットボール型に成形し、長軸方向の平均
径を９μｍ、長軸に垂直な方向の最大径の平均を３μｍ
とした。なお、上記液晶マイクロカプセル７-1〜７-3に
おいて、液晶物質の常光線屈折率は１．５０８５であ
り、異常光線屈折率は１．６８１２である。また、透明
被膜１０の屈折率は１．６９である。すなわち、上記液
晶マイクロカプセル７-1〜７-3において、液晶物質の異
常光線屈折率と透明被膜の屈折率とは等しく、透明被膜
の屈折率は液晶物質の常光線屈折率に対して０．１８程
度大きい。

【００８９】次に、厚さ１．１ｍｍの透明ガラス基板２
上に、一画素について３系統のＴＦＴ、及びゲート、信
号配線２４を設け、さらにポリイミドからなる厚さ２μ
ｍの下地膜２５を形成した。この下地膜２５には、型押
し加工を施すことによりディンプルを形成した。このよ
うにして型押しした下地膜２５上に、アルミニウム膜を
１０００オングストロームの厚さで成膜し、これをパタ
ーニングすることにより、反射電極４を形成した。

【００９０】以上のようにして形成した反射電極４と、
３系統のＴＦＴの内の１つのソース電極とを接続し、他
の２系統のＴＦＴのソース電極上には、疎水性導電ペー
ストを用いて、それぞれ高さ１０μｍの電極柱２６，２
７を形成した。

【００９１】次に、厚さ１００μｍの透明フィルム２８
の両面に、反射電極４と同様のパターンで厚さ５０ｎｍ
のＩＴＯ膜４０を形成した。なお、透明フィルム２８の
一方の面に形成したＩＴＯ膜４０と他方の面に形成した
ＩＴＯ膜４０とは、各画素毎に電気的に接続されてい
る。さらに、透明フィルム２８に、電極柱２７に対応し
たパターンでパンチングにより開口部を形成し、その開
口部内に導電性部材４２を充填した。

【００９２】次に、上記液晶マイクロカプセル７-1とア
クリルモノマー２０重量％と重合開始剤とを混合して液
晶マイクロカプセル分散液を調製した。この分散液を、
上記反射電極４上に塗布した。さらに、基板２上に、電
極柱２６とＩＴＯ膜４０とが接するように、及び電極柱
２７と導電性部材４２とが接するように透明フィルム２
８を配置した。ここで反射電極４とＩＴＯ膜４０との間
に１００Ｖの電圧を印加することにより、液晶マイクロ
カプセル７-1はその長軸が基板面に垂直となるように配
向させた。この状態でＵＶ光を照射することによりアク
リルモノマーを重合させて、厚さ１５μｍの液晶層６-1
を形成した。なお、アクリルモノマーの重合体は、液晶
マイクロカプセル７-1を分散させる分散媒体１１であ
る。また、アクリルモノマーを重合することにより形成
した分散媒体１１の屈折率は１．７０である。以上のよ
うにして形成した構造体をセル（１）とする。

【００９３】次に、厚さ１．１ｍｍの透明ガラス基板３
の一方の主面にスパッタリング法によりＩＴＯ膜５を形
成した。また、１００μｍの透明フィルム２９の両面
に、反射電極４と同様のパターンで厚さ５０ｎｍのＩＴ
Ｏ膜４１を形成した。なお、透明フィルム２９の一方の
面に形成したＩＴＯ膜４１と他方の面に形成したＩＴＯ
膜４１とは、各画素毎に電気的に接続されている。さら
に、透明フィルム２９の非画素部に酸化チタン層を形成
した。

【００９４】次に、これらガラス基板３と透明フィルム
２９との間に、上述したのと同様の方法により、液晶マ
イクロカプセル７-3を分散媒体１１中に分散させてなる
液晶層６-3を形成した。以上のようにして形成した構造
体をセル（２）とする。

【００９５】次に、上記セル（１），（２）間に、上述
したのと同様の方法により、液晶マイクロカプセル７-2
を分散媒体１１中に分散させてなる液晶層６-2を形成し
た。なお、導電性部材４２とＩＴＯ膜４１とは、それら
の間に高い光反射率を有する導電性のスペーサ４３を配
置することにより電気的に接続した。以上のようにして
液晶表示素子４５を作製した。

【００９６】以上のようにして作製した液晶表示素子４
５にＴＡＢによりドライバＩＣを実装し、それぞれの電
極間に１０００Ｈｚ、１０Ｖの交流電圧を独立に印加し
たところ、非印加時の黒色から白色へと変化し、反射濃
度計により求めたコントラスト比は５：１であった。ま
た、色調の良好なカラー表示が可能であった。

【００９７】（実施例４）図１に示す液晶表示素子１を
以下に示す方法により作製した。まず、液晶材料とし
て、Ｐ型の液晶物質８であるメルク社製ＺＬＩ−５５０
０−１００に対し、黒色顔料９を０．５重量％添加した
混合物を調製した。この液晶材料を、ｉｎ ｓｉｔｕ法
によりフェノール樹脂からなる透明被膜１０で被覆し
て、平均粒径１０μｍの液晶マイクロカプセル７を得
た。なお、上記液晶物質８の常光線屈折率は１．５０１
７であり、異常光線屈折率は１．６７１８である。ま
た、透明被膜１０の屈折率は１．６９である。すなわ
ち、液晶物質８の異常光線屈折率と透明被膜１０の屈折
率とは等しく、透明被膜１０の屈折率は液晶物質８の常
光線屈折率に対して０．１８程度大きい。

【００９８】次に、厚さ０．７ｍｍの２枚のガラス基板
２，３上に、蒸着法により厚さ１０００オングストロー
ムのＩＴＯ膜４，５をそれぞれ成膜した後、これらＩＴ
Ｏ膜４，５をパターニングした。以上のようにしてＩＴ
Ｏ膜４が形成された基板２上に、所定の液体中に上記液
晶マイクロカプセル７を３０重量％の割合で分散させた
液晶マイクロカプセル塗布液を塗布・乾燥することによ
り、液晶マイクロカプセル７を分散媒体１１中に分散し
てなる液晶層６を得た。なお、分散媒体１１は、屈折率
が１．７９のポリフッ化ビニリデンからなる。すなわ
ち、透明被膜１０と分散媒体１１との間での屈折率の差
は０．１である。

【００９９】さらに、真空下で、液晶層６上に透明電極
５が形成されたガラス基板３を圧着し、周辺部をシール
剤を用いてシールすることにより、液晶表示素子１を作
製した。

【０１００】以上のようにして作製した液晶表示素子１
に、１０００Ｈｚ、１０Ｖの交流電圧を印加したとこ
ろ、電圧無印加時の黒色から白色状態へと変化した。ま
た、透過コントラスト比は２：１と良好であった。

【０１０１】（実施例５）図１に示す液晶表示素子１を
以下に示す方法により作製した。まず、Ｐ型の液晶物質
８であるメルク社製ＺＬＩ−３２７７に対し、黒色顔料
９を０．５重量％及びコレステロールノナノネート２重
量％を添加した混合物を調製した。この混合物を、ｉｎ
ｓｉｔｕ法によりフェノール樹脂からなる透明被膜１
０で被覆して、平均粒径１０μｍの液晶マイクロカプセ
ル７を得た。なお、上記液晶物質８の常光線屈折率は
１．５１６２であり、異常光線屈折率は１．６７６７で
ある。また、透明被膜１０の屈折率は１．６９である。
すなわち、液晶物質８の異常光線屈折率と透明被膜１０
の屈折率とは等しく、透明被膜１０の屈折率は液晶物質
８の常光線屈折率に対して０．１７程度大きい。

【０１０２】次に、厚さ０．７ｍｍの２枚のガラス基板
２，３上に、蒸着法により厚さ１０００オングストロー
ムのＩＴＯ膜４，５をそれぞれ成膜した後、これらＩＴ
Ｏ膜４，５をパターニングした。その後、ガラス基板２
のＩＴＯ膜４が形成された面上に、粒径２０μｍのスペ
ーサ粒子（図示せず）を散布した。さらに、ガラス基板
３のＩＴＯ膜５が形成された面の周辺部にシール剤を塗
布し、ガラス基板３，４をスペーサ粒子を介して貼り合
せることにより液晶セルを作製した。なお、液晶セルの
端部には開口部が形成されている。

【０１０３】次に、上記液晶マイクロカプセル７に、ア
クリルモノマー２０重量％と重合開始剤とを混合して液
晶マイクロカプセル分散液を調製した。この分散液を上
記液晶セル中に真空注入した。さらにＵＶ光を照射して
アクリルモノマーを重合させることにより液晶表示素子
１を作製した。なお、アクリルモノマーを重合すること
により形成した分散媒体１１の屈折率は１．７０であ
る。

【０１０４】以上のようにして作製した液晶表示素子１
に、１０００Ｈｚ、１５Ｖの交流電圧を印加したとこ
ろ、電圧無印加時の黒色から白色状態へと変化した。ま
た、透過コントラスト比は２．５：１と良好であった。

【０１０５】（実施例６）図２に示す液晶表示素子２１
を以下に示す方法により作製した。まず、厚さ０．７ｍ
ｍの透明ガラス基板２上に、ＴＦＴ及びゲート・信号配
線（図示せず）を設け、画素部上に酸化チタン膜（図示
せず）を形成した。さらに、酸化チタン膜上に、蒸着法
によりＩＴＯ膜を１０００オングストロームの厚さで成
膜し、これをパターニングすることにより、電極４を形
成した。この電極４はソース電極と接続した。また、厚
さ０．７ｍｍの透明ガラス基板３上に、蒸着法によりＩ
ＴＯ膜５を１０００オングストロームの厚さで成膜し
た。

【０１０６】次に、液晶材料として、Ｎ型の液晶物質８
であるメルク社製ＺＬＩ−１９３６に対し、黒色のＮ型
二色性色素９を１重量％添加した混合物を調製した。こ
の液晶材料を、ｉｎ ｓｉｔｕ法によりフェノール樹脂
からなる透明被膜１０で被覆して、平均粒径８μｍの液
晶マイクロカプセル７を得た。なお、上記液晶物質８の
常光線屈折率は１．５１７であり、異常光線屈折率は
１．７１０である。また、透明被膜１０の屈折率は１．
７０である。すなわち、液晶物質８の異常光線屈折率と
透明被膜１０の屈折率とは等しく、透明被膜１０の屈折
率は液晶物質８の常光線屈折率に対して０．１８程度大
きい。

【０１０７】次に、上記液晶マイクロカプセル７と３０
重量％のアクリル樹脂とを金型に投入し、キューブ状の
成型体を形成した。この成型体を一方向に延伸し、さら
にその延伸方向に垂直な面が露出するようにスライスし
て、厚さ５０μｍの薄膜を得た。この薄膜は液晶層６と
して用いられる。なお、上記薄膜において、液晶マイク
ロカプセル７は回転楕円体状の形状を有している。ま
た、液晶マイクロカプセル７は、その長軸が上記薄膜の
主面に垂直となるように配向している。

【０１０８】この薄膜を、上記ガラス基板２，３間に配
置し、さらに周辺部をシール剤を用いてシールすること
により、液晶表示素子１を作製した。以上のようにして
作製した液晶表示素子１に、１０００Ｈｚ、３５Ｖの交
流電圧を印加したところ、電圧無印加時の白色から黒色
状態へと変化した。また、反射濃度計により求めたコン
トラスト比は５：１と良好であった。

【０１０９】（実施例７）以下に示す方法により、図７
に示す液晶表示素子を作製した。まず、液晶材料とし
て、Ｐ型の液晶物質であるメルク社製Ｅ２１００−１０
０に対しイエローの顔料を１重量％添加した混合物を調
製した。この液晶材料をｉｎ ｓｉｔｕ法によりフェノ
ール樹脂からなる透明被膜で被覆して、平均粒径８μｍ
のイエローの液晶マイクロカプセル７-1を得た。また、
イエローの顔料の代わりにマゼンタの顔料及びシアンの
顔料を用いたこと以外は同様にして、マゼンタの液晶マ
イクロカプセル７-2及びシアンの液晶マイクロカプセル
７-3を得た。さらに、これら液晶マイクロカプセル７-1
〜７-3をそれぞれ延伸法によりフットボール型に成形
し、長軸方向の平均径を９μｍ、長軸に垂直な方向の最
大径の平均を３μｍとした。なお、上記液晶マイクロカ
プセル７-1〜７-3において、液晶物質の常光線屈折率は
１．５０８５であり、異常光線屈折率は１．６７９８で
ある。また、透明被膜１０の屈折率は１．６８である。
すなわち、上記液晶マイクロカプセル７-1〜７-3におい
て、液晶物質の異常光線屈折率と透明被膜の屈折率とは
等しく、透明被膜の屈折率は液晶物質の常光線屈折率に
対して０．１７程度大きい。

【０１１０】以上のようにして作製した液晶マイクロカ
プセル７-1〜７-3を用いたこと以外は実施例３に示した
のと同様にして液晶表示素子４５を作製した。この液晶
表示素子４５にＴＡＢによりドライバＩＣを実装し、そ
れぞれの電極間に１０００Ｈｚ、１０Ｖの交流電圧を独
立に印加したところ、非印加時の黒色から白色へと変化
し、反射濃度計により求めたコントラスト比は５：１で
あった。また、色調の良好なカラー表示が可能であっ
た。

【０１１１】（実施例８）本実施例においては、図１に
示す液晶表示素子１を、液晶マイクロカプセル７を用い
る代りに図６に示す液晶マイクロカプセル１７を用いて
作製した。

【０１１２】まず、以下に示す方法により図６に示す液
晶マイクロカプセル１７を作製した。液晶材料として、
Ｐ型の液晶物質８-1であるメルク社製Ｅ６３に対し、黒
色顔料９を１重量％添加した混合物を調製した。この液
晶材料を、ｉｎ ｓｉｔｕ法によりＤＩＢＦを主成分と
するポリマーからなる透明被膜１０-1で被覆して、平均
粒径３μｍの液晶マイクロカプセル７-1を得た。

【０１１３】次に、上述したのと同様の方法により、Ｐ
型の液晶物質８-2であるメルク社製Ｅ６３と、この液晶
マイクロカプセル７-1とをＤＩＢＦを主成分とするポリ
マーからなる透明被膜１０-2で被覆して、平均粒径８μ
ｍの二重液晶マイクロカプセル１７を得た。なお、上記
液晶物質８-1，８-2の常光線屈折率は１．５１であり、
異常光線屈折率は１．７４である。また、透明被膜１０
-1，１０-2の屈折率は１．７５である。すなわち、液晶
物質８-1，８-2の異常光線屈折率と透明被膜１０-1，１
０-2の屈折率とはほぼ等しく、透明被膜１０-1，１０-2
の屈折率は液晶物質８-1，８-2の常光線屈折率に対して
０．２５程度大きい。

【０１１４】次に、上記液晶マイクロカプセル１７を用
いて、以下に示す方法により図１に示す液晶表示素子１
を作製した。まず、厚さ０．７ｍｍの２枚のガラス基板
２，３上に、蒸着法により厚さ１０００オングストロー
ムのＩＴＯ膜４，５をそれぞれ成膜した後、これらＩＴ
Ｏ膜４，５をパターニングした。以上のようにしてＩＴ
Ｏ膜４が形成された基板２上に、上記液晶マイクロカプ
セル１７を所定の液体中に分散させた液晶マイクロカプ
セル塗布液を塗布・乾燥することにより、上記液晶マイ
クロカプセル１７を分散媒体１１中に分散してなる液晶
層６を得た。分散媒体１１は、屈折率が１．７４のポリ
ビニルアルコール（ＰＶＡ）からなる。すなわち、透明
被膜１０と分散媒体１１との間での屈折率の差は０．１
である。また、液晶層６中で液晶マイクロカプセル１７
は５０重量％を占めている。

【０１１５】さらに、真空下で、液晶層６上に透明電極
５が形成されたガラス基板３を圧着し、周辺部をシール
剤を用いてシールすることにより、液晶表示素子１を作
製した。

【０１１６】以上のようにして作製した液晶表示素子１
に、１０００Ｈｚ、３０Ｖの交流電圧を印加したとこ
ろ、電圧無印加時の黒色から白色状態へと変化した。ま
た、反射濃度計により求めたコントラスト比は４：１と
良好であった。

【０１１７】（実施例９）本実施例においては、図１に
示す液晶表示素子１を、液晶マイクロカプセル７を用い
る代りに図６に示す液晶マイクロカプセル１７を用いて
作製した。

【０１１８】まず、以下に示す方法により図６に示す液
晶マイクロカプセル１７を作製した。液晶材料として、
Ｐ型の液晶物質８-1であるメルク社製Ｅ６３に対し、黒
色の二色性色素９を１重量％添加した混合物を調製し
た。この液晶材料を、ｉｎ ｓｉｔｕ法によりＰＭＭＡ
を主成分とするポリマーからなる透明被膜１０-1で被覆
して、平均粒径５μｍの液晶マイクロカプセル７-1を得
た。

【０１１９】次に、上述したのと同様の方法により、Ｐ
型の液晶物質８-2であるメルク社製Ｅ６３と、この液晶
マイクロカプセル７-1とをＰＭＭＡを主成分とするポリ
マーからなる透明被膜１０-2で被覆して、平均粒径１０
μｍの二重液晶マイクロカプセル１７を得た。なお、上
記液晶物質８-1，８-2の常光線屈折率は１．５１であ
り、異常光線屈折率は１．７４である。また、透明被膜
１０-1，１０-2の屈折率は１．７５である。すなわち、
液晶物質８-1，８-2の異常光線屈折率と透明被膜１０-
1，１０-2の屈折率とはほぼ等しく、透明被膜１０-1，
１０-2の屈折率は液晶物質８-1，８-2の常光線屈折率に
対して０．２５程度大きい。

【０１２０】次に、上記液晶マイクロカプセル１７を用
いて、以下に示す方法により図１に示す液晶表示素子１
を作製した。まず、厚さ０．７ｍｍの２枚のガラス基板
２，３上に、蒸着法により厚さ１０００オングストロー
ムのＩＴＯ膜４，５をそれぞれ成膜した後、これらＩＴ
Ｏ膜４，５をパターニングした。以上のようにしてＩＴ
Ｏ膜４が形成された基板２上に、上記液晶マイクロカプ
セル１７を所定の液体中に分散させた液晶マイクロカプ
セル塗布液を塗布・乾燥することにより液晶層６を得
た。なお、本実施例において、分散媒体１１は用いてい
ない。

【０１２１】さらに、真空下で、液晶層６上に透明電極
５が形成されたガラス基板３を圧着し、周辺部をシール
剤を用いてシールすることにより、液晶表示素子１を作
製した。

【０１２２】以上のようにして作製した液晶表示素子１
に、１０００Ｈｚ、１０Ｖの交流電圧を印加したとこ
ろ、電圧無印加時の黒色から白色状態へと変化した。ま
た、透過コントラスト比は２．５：１と良好であった。

【０１２３】（実施例１０）本実施例においては、図１
に示す液晶表示素子１を、液晶マイクロカプセル７を用
いる代りに図６に示す液晶マイクロカプセル１７を用い
て作製した。

【０１２４】まず、以下に示す方法により図６に示す液
晶マイクロカプセル１７を作製した。液晶材料として、
Ｎ型の液晶物質８-1であるチッソ社製ＬＩＸＯＮ Ｅ４
０に対し、黒色の二色性色素９を１重量％添加した混合
物を調製した。この液晶材料を、ｉｎ ｓｉｔｕ法によ
りイソプレンを主成分とするポリマーからなる透明被膜
１０-1で被覆して、平均粒径５μｍの液晶マイクロカプ
セル７-1を得た。

【０１２５】次に、上述したのと同様の方法により、Ｎ
型の液晶物質８-2であるメルク社製ＺＬＩ−４７８８
と、この液晶マイクロカプセル７-1とをイソプレンを主
成分とするポリマーからなる透明被膜１０-2で被覆し
て、平均粒径１０μｍの二重液晶マイクロカプセル１７
を得た。

【０１２６】なお、上記液晶物質８-1の常光線屈折率は
１．５１であり、異常光線屈折率は１．６５である。ま
た、透明被膜１０-1，１０-2の屈折率は１．６５であ
る。すなわち、液晶物質８-1の異常光線屈折率と透明被
膜１０-1，１０-2の屈折率とはほぼ等しく、透明被膜１
０-1，１０-2の屈折率は液晶物質８-1，８-2の常光線屈
折率に対して０．１５程度大きい。また、上記液晶物質
８-2の常光線屈折率は１．４８であり、異常光線屈折率
は１．６５である。すなわち、液晶物質８-2の異常光線
屈折率と透明被膜１０-1，１０-2の屈折率とは等しく、
液晶物質８-2の常光線屈折率は液晶物質８-1の常光線屈
折率よりも小さい。

【０１２７】次に、上記液晶マイクロカプセル１７を用
いて、以下に示す方法により図１に示す液晶表示素子１
を作製した。まず、厚さ０．７ｍｍの２枚のガラス基板
２，３上に、蒸着法により厚さ１０００オングストロー
ムのＩＴＯ膜４，５をそれぞれ成膜した後、これらＩＴ
Ｏ膜４，５をパターニングした。以上のようにしてＩＴ
Ｏ膜４が形成された基板２上に、上記液晶マイクロカプ
セル１７を所定の液体中に分散させた液晶マイクロカプ
セル塗布液を塗布・乾燥することにより液晶層６を得
た。なお、本実施例において、分散媒体１１は用いてい
ない。

【０１２８】さらに、真空下で、液晶層６上に透明電極
５が形成されたガラス基板３を圧着し、周辺部をシール
剤を用いてシールすることにより、液晶表示素子１を作
製した。

【０１２９】以上のようにして作製した液晶表示素子１
に、１０００Ｈｚ、１０Ｖの交流電圧を印加したとこ
ろ、電圧無印加時の白色から黒色状態へと変化した。ま
た、透過コントラスト比は２．０：１と良好であった。

【０１３０】（実施例１１）本実施例においては、図１
に示す液晶表示素子１を、液晶マイクロカプセル７を用
いる代りに図６に示す液晶マイクロカプセル１７を用い
て作製した。

【０１３１】まず、図１に示すように、厚さ０．７ｍｍ
の透明ガラス基板２上に、ＴＦＴ及びゲート・信号配線
（図示せず）を設け、蒸着法によりアルミニウム膜（図
示せず）を形成した。さらに、このアルミニウム膜をパ
ターニングすることにより反射電極４を形成した。な
お、反射電極４はソース電極と接続し、その表面には微
細な凹凸を形成した。また、厚さ０．７ｍｍの透明ガラ
ス基板３上に、蒸着法によりＩＴＯ膜５を１０００オン
グストロームの厚さで成膜した。

【０１３２】次に、以下に示す方法により図６に示す液
晶マイクロカプセル１７を作製した。まず、液晶材料と
して、Ｐ型の液晶物質８-1であるメルク社製Ｅ６３に対
し、０．５重量％の黒色の二色性色素９と０．５重量％
の液晶カイラル剤とを添加した混合物を調製した。この
液晶材料を、ｉｎ ｓｉｔｕ法によりポリスチレンを主
成分とするポリマーからなる透明被膜１０-1で被覆し
て、平均粒径が６μｍ程度の液晶マイクロカプセル７-1
を得た。

【０１３３】次に、上述したのと同様の方法により、Ｐ
型の液晶物質８-2であるメルク社製ＺＬＩ５０４９と、
この液晶マイクロカプセル７-1とをポリスチレンを主成
分とするポリマーからなる透明被膜１０-2で被覆して、
平均粒径１２μｍの二重液晶マイクロカプセル１７を得
た。

【０１３４】なお、上記液晶物質８-1の常光線屈折率は
１．５２であり、異常光線屈折率は１．７４である。ま
た、透明被膜１０-1，１０-2の屈折率は１．７２であ
る。すなわち、液晶物質８-1の異常光線屈折率と透明被
膜１０-1，１０-2の屈折率とは等しく、透明被膜１０-
1，１０-2の屈折率は液晶物質８-1，８-2の常光線屈折
率に対して０．２５程度大きい。また、上記液晶物質８
-2の常光線屈折率は１．５０であり、異常光線屈折率は
１．７２である。すなわち、液晶物質８-2の異常光線屈
折率と透明被膜１０-1，１０-2の屈折率とはほぼ等し
い。

【０１３５】次に、図１に示すように、ＩＴＯ膜４が形
成された基板２上に、上記液晶マイクロカプセル１７を
所定の液体中に分散させた液晶マイクロカプセル塗布液
を塗布・乾燥することにより、液晶マイクロカプセル１
７を分散媒体１１中に分散してなる液晶層６を得た。な
お、分散媒体１１は、屈折率が１．７１のＰＶＡからな
る。すなわち、透明被膜１０と分散媒体１１との間での
屈折率の差は０．１である。また、液晶層６中で液晶マ
イクロカプセル１７は５０重量％を占めている。

【０１３６】さらに、真空下で、液晶層６上に透明電極
５が形成されたガラス基板３を圧着し、周辺部をシール
剤を用いてシールすることにより、液晶表示素子１を作
製した。

【０１３７】以上のようにして作製した液晶表示素子１
に、１０００Ｈｚ、２０Ｖの交流電圧を印加したとこ
ろ、電圧無印加時の黒色から白色状態へと変化した。ま
た、反射濃度計により求めたコントラスト比は３．５：
１と良好であった。

【０１３８】（実施例１２）本実施例においては、図７
に示す液晶表示素子４５を、液晶マイクロカプセル７-1
〜７-3を用いる代りに図６に示す液晶マイクロカプセル
１７を用いて作製した。

【０１３９】まず、以下に示す方法により図６に示す液
晶マイクロカプセル１７を作製した。液晶材料として、
Ｐ型の液晶物質８-1であるメルク社製ＺＬＩ５０４９に
対し、イエローの二色性色素９を１重量％添加した混合
物を調製した。この液晶材料を、ｉｎ ｓｉｔｕ法によ
りＤＩＢＦを主成分とするポリマーからなる透明被膜１
０-1で被覆して、平均粒径６μｍの液晶マイクロカプセ
ル７-1を得た。

【０１４０】次に、上述したのと同様の方法により、Ｐ
型の液晶物質８-2であるメルク社製ＺＬＩ５０４９と、
この液晶マイクロカプセル７-1とをＤＩＢＦを主成分と
するポリマーからなる透明被膜１０-2で被覆して、平均
粒径１０μｍのイエローの二重液晶マイクロカプセル１
７を得た。

【０１４１】なお、上記液晶物質８-1，８-2の常光線屈
折率は１．５０であり、異常光線屈折率は１．７２であ
る。また、透明被膜１０-1，１０-2の屈折率は１．７２
である。すなわち、液晶物質８-1，８-2の異常光線屈折
率と透明被膜１０-1，１０-2の屈折率とは等しく、透明
被膜１０-1，１０-2の屈折率は液晶物質８-1，８-2の常
光線屈折率に対して０．２５程度大きい。

【０１４２】さらに、上述したのと同様の方法により、
シアン及びマゼンタの二重液晶マイクロカプセル１７を
それぞれ作製した。以上のようにして作製した３種の二
重液晶マイクロカプセル１７を用いたこと以外は実施例
３に示したのと同様にして液晶表示素子４５を作製し
た。

【０１４３】この液晶表示素子４５にＴＡＢによりドラ
イバＩＣを実装し、それぞれの電極間に１０００Ｈｚ、
３０Ｖの交流電圧を独立に印加したところ、非印加時の
黒色から白色へと変化し、反射濃度計により求めたコン
トラスト比は５：１であった。また、色調の良好なカラ
ー表示が可能であった。

【０１４４】なお、上記実施例においては液晶材料をマ
イクロカプセル化したが、一対の電極間に、上述した透
明被膜や分散媒体に用いたのと同様の材料からなる透明
薄膜を形成し、その透明薄膜中に液晶材料を液滴状に分
散させてもよい。このような液晶表示素子においても、
上述したのと同様の効果を得ることができる。

【０１４５】

【発明の効果】以上示したように、本発明の液晶表示素
子において、液晶材料は透明薄膜に包含される。そのた
め、液晶層を塗布法等により形成することができる。し
たがって、本発明によると、容易に製造することが可能
な液晶表示素子が提供される。

【０１４６】また、本発明の液晶表示素子によると、光
透過状態において、入射光の多くは実質的に液晶材料を
透過することはない。したがって、液晶分子の配向方向
にゆらぎ等を生じたとしても、光透過状態が影響を受け
ることは殆ど無い。すなわち、光透過状態における液晶
層の光透過率をより高めることができる。また、光透過
状態において、殆どの入射光は実質的に液晶材料を透過
することはないので、光吸収性物質として、等方的に光
を吸収することが可能な一般的な色素や光吸収性の粒状
体を用いることができる。すなわち、光吸収状態におけ
る液晶層の光吸収率をより高めることができる。したが
って、本発明の液晶表示素子によると、高いコントラス
トで表示を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示素子を概略的
に示す断面図。

【図２】本発明の実施形態に係る液晶表示素子を概略的
に示す断面図。

【図３】本発明の実施形態に係る液晶表示素子における
液晶層の光透過率を示すグラフ。

【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係る液
晶表示素子の表示特性を示すグラフ。

【図５】本発明の実施形態に係る液晶表示素子を概略的
に示す断面図。

【図６】本発明の実施形態に係る液晶表示素子において
用いられる液晶マイクロカプセルを概略的に示す断面
図。

【図７】本発明の実施例に係る液晶表示素子を概略的に
示す断面図。

【図８】従来のＧＨ型液晶表示素子を概略的に示す断面
図。

【図９】（ａ），（ｂ）は、従来の液晶マイクロカプセ
ルを用いた液晶表示素子を概略的に示す断面図。

【符号の説明】

１，２２，４５，１０１，１１１…液晶表示素子 ２，３，１０２，１０３…基板 ４，５，１０４，１０５…電極 ６，６-1〜６-3，１０６，１０７，１１３…液晶層 ７，７-1〜７-3…液晶マイクロカプセル ８，８-1，８-2…液晶物質 ９…光吸収性物質 １０，１０-1，１０-2，１１２…透明被膜 １１…分散媒体 ２４…ＴＦＴ及びゲート・信号配線 ２５…下地膜 ２６，２７…電極柱 ２８，２９…透明フィルム ３１〜３７…曲線 ３８，３９…破線 ４０，４１…ＩＴＯ膜 ４２…導電性部材 ４３…スペーサ １１０…隔壁 １０８…液晶分子 １０９…二色性色素分子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春原 一之 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株式会社東芝生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 平６−222340（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−286162（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−91125（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−81882（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−90321（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−318977（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1334

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ）一方の主面に電極が形成された基
   板、 ｂ）前記基板の一方の主面上に設けられ、光吸収性物質
   を含有した液晶材料と前記液晶材料を包含した透明薄膜
   とを有する液晶マイクロカプセルを含んだ液晶層、及び ｃ）前記液晶層上に設けられた透明電極を具備し、 前記液晶層を光散乱状態と光吸収状態との間で変化させ
   ることにより表示が行なわれ、 前記光散乱状態は、前記液晶層に入射した入射光を前記
   液晶材料と前記透明薄膜との界面で反射させて前記透明
   薄膜に透過させることにより形成され、 前記光吸収状態は、前記液晶層に入射した入射光を前記
   液晶材料に透過させて前記光吸収性物質に吸収させるこ
   とにより形成され、 前記液晶マイクロカプセルの基板面に垂直な方向の径
   は、基板面に平行な方向の径に対してより長い ことを特
   徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 ａ）一方の主面に電極が形成された基
   板、 ｂ）前記基板の一方の主面上に設けられ、光吸収性物質
   を含有した第１液晶材料及び前記液晶材料を包含した第
   ２透明薄膜を有する液晶マイクロカプセルと、前記液晶
   マイクロカプセルを包含した第２透明薄膜と、前記液晶
   マイクロカプセルと前記第２透明薄膜との間に介在した
   第２液晶材料とを備えた二重マイクロカプセルを含んだ
   液晶層、及び ｃ）前記液晶層上に設けられた透明電極を具備し、 前記液晶層を光散乱状態と光吸収状態との間で変化させ
   ることにより表示が行なわれ、 前記光散乱状態は、前記液晶層に入射した入射光を前記
   液晶材料と前記透明薄膜との界面で反射させて前記透明
   薄膜に透過させることにより形成され、 前記光吸収状態は、前記液晶層に入射した入射光を前記
   液晶材料に透過させて前記光吸収性物質に吸収させるこ
   とにより形成されることを特徴とする液晶表示素子。
3. 【請求項３】 前記光吸収性物質は前記液晶材料に溶解
   された等方的に光を吸収する色素であることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記光吸収性物質は前記液晶材料中に分
   散された光吸収性の粒状体であることを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載の液晶表示素子。
5. 【請求項５】 前記光吸収性物質は二色性色素であるこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表
   示素子。