JPH11258578A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶マイクロカプセルの破壊が生じにくく、か
つ液晶マイクロカプセルからなる画素の形状の経時変化
を生じにくい液晶表示素子を提供すること。 【解決手段】本発明の液晶表示素子１は、基板２、前記
基板２の一方の主面上に、所定の間隙を隔てて並置され
た複数の画素電極４、液晶材料を透明被膜で包含してな
り、前記複数の画素電極４のそれぞれの上に配置された
液晶マイクロカプセル７を含む液晶層６、及び前記液晶
層６上に設けられた対向電極５を具備し、前記複数の画
素電極４の輪郭は、それぞれ、前記液晶マイクロカプセ
ル７の平均粒径より大きな曲率半径を有する角部を含む
ことを特徴とする。

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、液晶マイクロカプセルを用いた液晶表示素子
に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報機器のディスプレイに用いられる表
示素子として、これまでに多くの液晶表示素子が提案さ
れている。これら液晶表示素子の中で、現在は、特開昭
４７−１１７３７号で開示されるＴＮモード（twisted
nematic mode）や特開昭６０−１０７０２０号で開示さ
れるＳＴＮモード（super twisted nematic mode）を代
表とする、ネマチック液晶を用いるタイプの液晶表示素
子が多用されている。

【０００３】これら表示方式の液晶表示素子は、ＣＲＴ
（cathode ray tube）ディスプレイに比べて消費電力が
著しく少なく、薄型化が可能であるという利点を有して
おり、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等の
オフィス用情報機器に広く用いられている。

【０００４】しかしながら、上記表示方式の液晶表示素
子は、偏光子を用いているため、入射光を有効に利用し
ているとは言い難い。そのため、上記液晶表示素子の多
くにおいては、出射光の強度を確保するために、液晶表
示素子の後方に光源（バックライト）が付設されてい
る。また、カラーフィルタが設けられた液晶表示素子に
おいては、光の透過率がさらに減少するため、より強力
な光源が必要となる。

【０００５】ところが、この光源の電力は、駆動回路を
含む液晶表示素子の消費電力に匹敵する。そのため、上
記表示方式の液晶表示素子は、電池で電力を供給される
携帯用情報機器のディスプレイには適していない。

【０００６】すなわち、従来の表示方式の液晶表示素子
においては、カラーディスプレイであるか白黒ディスプ
レイであるかに関わらず、明るさの向上と低消費電力化
とが二律背反の関係にあった。そのため、バックライト
を必要としない、光の利用効率の高い表示方式の開発が
望まれている。

【０００７】このような要望に対し、偏光子を用いない
様々な表示方式が提案されている。例えば、ジャーナル
・オブ・アプライド・フィジックス（J. Appl. Phy
s.）、４５巻、４７１８〜４７２３頁（１９７４年）で
は、Ｗｈｉｔｅ−Ｔａｙｌｏｒ型ゲスト・ホスト液晶表
示素子が開示されている。この液晶表示素子において
は、カイラルネマチック相を示す液晶と二色性色素との
混合物が液晶層に用いられ、それらは初期状態において
基板面に平行に配列している。

【０００８】この液晶層に電圧を印加すると、液晶分子
の配列が変化し、それに伴って二色性色素の向きが変わ
り、その結果、光の透過率が変化する。また、この素子
においては、カイラルネマチック相に起因する捩れ構造
のために、色素による光吸収が効率よく起こるので、原
理的には偏光子なしでも高い表示コントラストを得るこ
とができる。

【０００９】しかしながら、この液晶表示素子において
高いコントラストを達成するためには、カイラルネマチ
ック相を呈する液晶分子配列の螺旋ピッチを光の波長オ
ーダーとすることが必要である。このように螺旋ピッチ
を短くした場合、ディスクリミネーションラインが数多
く発生するため表示品質が損なわれ、同時に、ヒステリ
シス現象が発生するため電圧印加に対する応答速度が極
端に遅くなる。したがって、上述のＴＮモード及びＳＴ
Ｎモードの液晶表示素子に比べて、いまひとつ実用性に
乏しい。

【００１０】偏光子を用いない他の表示方式としては、
ＮＣＡＰ（Nematic Curvilinear Aligned Phase ）或い
はＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）と呼
ばれる方式が知られている。この表示方式においては、
高分子マトリクス中に、正の誘電異方性を有するネマチ
ック液晶が直径数μｍ程度の粒子状に分散されて液晶層
が形成される。また、この液晶は、常光についての屈折
率が高分子マトリクスそれとほぼ同じとなり、異常光に
ついての屈折率が高分子マトリクスのそれと異なるよう
に選ばれる。

【００１１】この表示方式によると、初期状態において
は、それぞれの液晶粒子中の液晶分子は歪んだ配列構造
をとる。しかも、液晶分子は各液晶粒子間で配列方向が
異なるため、大部分の液晶粒子と高分子マトリクスとの
間で屈折率の差が生じ、その結果、すりガラスのように
光散乱が生じる。

【００１２】この液晶層に十分な電圧を印加すると、そ
れぞれの液晶粒子中で液晶分子の再配列が生じ、液晶粒
子と高分子マトリクスとの間で、液晶層に垂直に入射す
る光に対する屈折率が等しくなる。その結果、液晶粒子
と高分子マトリクスとの間の界面での屈折及び反射がな
くなり、透過状態となる。なお、入射光は直線光である
必要はない。

【００１３】また、この表示方式によると、上述の動作
原理により表示が行われるため、偏光子は不要であり、
入射光を有効に活用することができるため、明るい表示
が可能となる。なお、この表示方式においては、液晶中
に二色性色素を混合させることにより、着色−消色変化
を生じさせることができることも知られている。

【００１４】さらに、高い光の利用効率を有するカラー
液晶表示素子を得るために、吸収波長の異なるゲスト・
ホスト液晶マイクロカプセルを作製し、それらを混合し
て液晶層を形成すること（特開昭５８−１４４８８５
号）や、ゲスト・ホスト液晶マイクロカプセルを用い
て、３色の液晶層をガラスやプラスチック等の中間基板
を用いることなく積層すること（特願平７−５６０８６
号）が知られている。

【００１５】このように、液晶マイクロカプセルを用い
た液晶表示素子においては、偏光子等を用いる必要がな
い。そのため、光の利用効率が高くなり、高い表示コン
トラストを得ることができる。

【００１６】また、上記液晶マイクロカプセルを用いた
場合、液晶層は、液晶マイクロカプセルを所定の液体中
に分散させた液晶マイクロカプセル塗布液を塗布或いは
印刷することにより形成することができる。特に、印刷
法を用いた場合、液晶層を連続的な膜として形成するこ
とができるだけでなく、任意のパターンに形成すること
が可能である。

【００１７】したがって、例えば、基板上に形成された
画素電極上のみに選択的に液晶マイクロカプセルを配置
させることが可能である。また、液晶マイクロカプセル
を所望の領域のみに選択的に配置することが可能である
ので、基板上に電極柱等を容易に形成することができ
る。さらに、画素電極上に液晶マイクロカプセルを印刷
する場合、吸収波長の異なる液晶マイクロカプセルを用
いることにより、隣接する画素間で異なる色を表示させ
ることが可能となる。

【００１８】しかしながら、液晶マイクロカプセルを画
素電極上に印刷する場合、液晶マイクロカプセルの一部
が破壊される、或いは液晶マイクロカプセルからなる画
素の形状が経時変化を生じるという問題を生ずる。特
に、液晶マイクロカプセルが破壊されると、液晶マイク
ロカプセル中の液晶材料が漏出するため、不純物の吸着
やスクリーン版等の汚れを生じ易い。また、この場合、
電界集中が生じて液晶層に電圧を均一に印加することが
できない、及び画素間を充填物で埋めにくい等の問題を
生ずる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するためになされたものであり、液晶マイクロカプ
セルの破壊が生じにくく、かつ液晶マイクロカプセルか
らなる画素の形状の経時変化を生じにくい液晶表示素子
を提供することを目的とする。

【００２０】

【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、基板、前記基板の一方の主面上に、所定
の間隙を隔てて並置された複数の画素電極、液晶材料を
透明被膜で包含してなり、前記複数の画素電極のそれぞ
れの上に配置された液晶マイクロカプセルを含む液晶
層、及び前記液晶層上に設けられた対向電極を具備し、
前記複数の画素電極の輪郭は、それぞれ、前記液晶マイ
クロカプセルの平均粒径より大きな曲率半径を有する角
部を含むことを特徴とする液晶表示素子を提供する。

【００２１】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）前記輪郭に含まれる全ての角部が、前記液晶マイ
クロカプセルの平均粒径より大きな曲率半径を有するこ
と。

【００２２】（２）前記輪郭に含まれる角部の一部が、
前記液晶マイクロカプセルの平均粒径より大きな曲率半
径を有し、前記輪郭に含まれる角部の残りの内角が９０
°より大きいこと。

【００２３】（３）前記液晶材料は二色性色素を含有す
ること。 （４）前記液晶層は、イオン吸着剤、吸水剤、脱酸素
剤、三重項酸素失活剤、及び黒色色素からなる群より選
ばれる少なくとも１つを含有すること。

【００２４】また、本発明は、基板、前記基板の一方の
主面上に、所定の間隙を隔てて並置された複数の画素電
極、液晶材料を透明被膜で包含してなり、前記複数の画
素電極のそれぞれの上に配置された液晶マイクロカプセ
ルを含む液晶層、及び前記液晶層上に設けられた対向電
極を具備し、前記複数の画素電極のそれぞれの輪郭に含
まれる全ての角部の内角は９０°より大きいことを特徴
とする液晶表示素子を提供する。

【００２５】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）前記輪郭に含まれる全ての角部の内角は、角度が
等しいこと。 （２）前記角度は１２０°であること。

【００２６】（３）前記輪郭は、前記液晶マイクロカプ
セルの平均粒径より大きな曲率半径を有する角部を含む
こと。 （４）前記輪郭に含まれる全ての角部が、前記液晶マイ
クロカプセルの平均粒径より大きな曲率半径を有するこ
と。

【００２７】（５）前記液晶材料は二色性色素を含有す
ること。 （６）前記液晶層は、イオン吸着剤、吸水剤、脱酸素
剤、三重項酸素失活剤、及び黒色色素からなる群より選
ばれる少なくとも１つを含有すること。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
しながら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示す。図１において、
参照番号２、３は基板を示しており、基板２、３の対向
面には、画素電極４および対向電極５がそれぞれ設けら
れている。基板２、３間には、液晶マイクロカプセル７
を含む液晶層６が挟持されている。

【００２９】上記液晶表示素子１において、基板２とし
ては、ガラスやプラスチック等の透明基板等が用いら
れ、画素電極４としては、ＩＴＯ等の透明導電膜やアル
ミニウム等の金属膜等が用いられる。基板３は必ずしも
設ける必要はなく、代わりに透明樹脂等の保護膜を設け
てもよい。対向電極５としては、ＩＴＯ等の透明導電膜
が用いられる。

【００３０】液晶マイクロカプセル７は、液晶材料と、
液晶材料を包含する透明被膜とで構成される。液晶材料
には、フッ素系液晶材料、シアノ系液晶材料、及びエス
テル系液晶材料等を用いることができ、この液晶材料と
して、例えば、下記一般式（１）〜（１０）に示す液晶
化合物及びこれらの混合物を挙げることができる。

【００３１】

【化１】

【００３２】

【化２】

【００３３】なお、上記一般式（１）〜（１０）におい
て、置換基Ｒ及びＸは、それぞれアルキル基、アルコキ
シ基、アルキルフェニル基、アルコキシアルキルフェニ
ル基、アルコキシフェニル基、アルキルシクロヘキシル
基、アルコキシアルキルシクロヘキシル基、アルキルシ
クロヘキシルフェニル基、シアノフェニル基、シアノ
基、ハロゲン原子、フルオロメチル基、フルオロメトキ
シ基、アルキルフェニルアルキル基、アルコキシアルキ
ルフェニルアルキル基、アルコキシアルキルシクロヘキ
シルアルキル基、アルキルシクロヘキシルアルキル基、
アルコキシアルコキシシクロヘキシルアルキル基、アル
コキシフェニルアルキル基、及びアルキルシクロヘキシ
ルフェニルアルキル基を示し、置換基Ｙは水素原子及び
ハロゲン原子を示す。

【００３４】上記置換基Ｒ及びＸは、アルキル鎖及びア
ルコキシ鎖が光学活性を有するものであってもよく、フ
ェニル基またはフェノキシ基を、フッ素原子や塩素原子
等のハロゲン原子で置換したものでもよい。また、上記
置換基Ｒ及びＸは、フェニル基が、水素原子を１個また
は２個のフッ素原子や塩素原子等のハロゲン原子で置換
されたものであってもよい。

【００３５】上記一般式（１）〜（１０）に示す液晶化
合物は、いずれも誘電異方性が正であるが、誘電異方性
が負の液晶化合物も、誘電異方性が正の液晶化合物と混
合して混合後の誘電異方性を正とすることにより用いる
ことができる。また、適当な素子構成及び駆動方式を用
いることにより、誘電異方性が負の液晶化合物も、誘電
異方性が正の液晶化合物と混合することなく用いること
ができる。

【００３６】上記液晶化合物は、二色性色素と混合して
用いることができる。この二色性色素としては、下記化
学式（１１）〜（１９）に示すイエロー色素、下記化学
式（２０）〜（２７）に示すマゼンタ色素、及び下記化
学式（２８）〜（３１）に示すシアン色素等を挙げるこ
とができる。

【００３７】

【化３】

【００３８】

【化４】

【００３９】

【化５】

【００４０】

【化６】

【００４１】

【化７】

【００４２】これら二色性色素は、液晶化合物に対して
０．０１〜１０重量％混合されることが好ましく、０．
１〜５重量％混合されることがより好ましい。二色性色
素の混合比が下限値未満の場合、十分なコントラストを
得ることができず、上限値を超える場合、電圧印加時に
おいても着色が残るためコントラストが低下するおそれ
がある。

【００４３】上述の液晶化合物と二色性色素との混合物
で構成される液晶材料を包含する透明被膜の材料には、
ポリエチレン類；塩素化ポリエチレン類；エチレン・酢
酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸・無水マレイ
ン酸共重合体等のエチレン共重合体；ポリブタジエン
類；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル
類；ポリプロピレン類；ポリイソブチレン類；ポリ塩化
ビニル類；天然ゴム類；ポリ塩化ビニリデン類；ポリ酢
酸ビニル類；ポリビニルアルコール類；ポリビニルアセ
タール類；ポリビニルブチラール類；四フッ化エチレン
樹脂類；三フッ化塩化エチレン樹脂類；フッ化エチレン
・プロピレン樹脂類；フッ化ビニリデン樹脂類；フッ化
ビニル樹脂類；四フッ化エチレン・パーフルオロアルコ
キシエチレン共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン
・六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレン・エ
チレン共重合体等の四フッ化エチレン共重合体；含フッ
素ポリベンゾオキサゾール等のフッ素樹脂類；アクリル
樹脂類；メタクリル樹脂類；フマル酸樹脂類；マレイン
酸樹脂類；ポリアクリロニトリル類；アクリロニトリル
・ブタジエン・スチレン共重合体等のアクリロニトリル
共重合体；ポリスチレン類；スチレン・アクリロニトリ
ル共重合体等のスチレン共重合体；アセタール樹脂類；
ナイロン６６等のポリアミド類；ポリカーボネート類；
ポリエステルカーボネート類；セルロース樹脂類；フェ
ノール樹脂類；ユリア樹脂類；エポキシ樹脂類；不飽和
ポリエステル樹脂類；アルキド樹脂類；メラミン樹脂
類；ポリウレタン類；ジアリールフタレート樹脂類；ポ
リフェニレンオキサイド類；ポリフェニレンスルフィド
類；ポリスルフォン類；ポリフェニルスルフォン類；シ
リコーン樹脂類；ポリイミド類；ビスマレイミドトリア
ジン樹脂類；ポリイミドアミド類；ポリエーテルイミド
類；ポリビニルカルバゾール類；ノルボルネン系非晶質
ポリオレフィン類；セルロース類等のように、殆ど全て
の高分子材料を用いることができる。

【００４４】以上のように構成される液晶マイクロカプ
セル７は、膜乳化法、相分離法、液中乾燥法、界面重合
法、ｉｎ ｓｉｔｕ重合法、液中硬化被覆法、噴霧乾燥
法等のように、従来から用いられているマイクロカプセ
ル化法を用いることができる。

【００４５】上記液晶表示素子１において、液晶層６は
液晶マイクロカプセル７の他に、イオン吸着剤、吸水
剤、脱酸素剤、三重項酸素失活剤、及び黒色色素等の充
填剤を含有することができる。

【００４６】以下、本発明の原理について説明する。上
述のように、従来の液晶表示素子においては、液晶層の
形成時に液晶マイクロカプセルの一部が破壊される、或
いは液晶マイクロカプセルからなる画素の形状が経時変
化を生じるという問題を生ずる。これら問題は以下に示
す理由により生ずると考えられる。

【００４７】通常、液晶マイクロカプセルを用いた液晶
層は、液晶マイクロカプセル塗布液を画素電極上に塗布
或いは印刷した後、これを蒸発・乾燥することにより形
成される。この蒸発・乾燥の際、液晶マイクロカプセル
間には引力が生じ、液晶マイクロカプセルは相互に融着
する。このとき、画素の中央部に位置する液晶マイクロ
カプセルは、基板面に平行な方向に隣接する複数の液晶
マイクロカプセルにより周囲を取り囲まれるため、基板
面に平行な全ての方向から等しく引力を受けて（等方的
に引力を受けて）安定化される。

【００４８】しかしながら、画素の端部に位置する液晶
マイクロカプセルは、周囲全体を複数の液晶マイクロカ
プセルで取り囲まれている訳ではない。すなわち、画素
の端部に位置する液晶マイクロカプセルは画素の外側方
向に隣接する液晶マイクロカプセルを有していないので
ある。そのため、画素の端部の液晶マイクロカプセルは
画素の中心へ向けて引力を受け、画素電極上に形成され
た液晶マイクロカプセルからなる画素は、収縮や画素電
極からの剥離等を生ずるのである。これは、特に画素の
角部において顕著である。

【００４９】また、画素の端部においては、上述のよう
に、液晶マイクロカプセルは偏った方向に引力を付与さ
れる（異方的に引力を受ける）。この偏りは、特に画素
の角部において顕著である。したがって、画素の角部の
液晶マイクロカプセルは、画素の中心に向けて非常に大
きな引力が加えられる。そのため、画素の角部の液晶マ
イクロカプセルは破壊され易いのである。

【００５０】本発明者らは、画素電極４の輪郭（外形）
を液晶マイクロカプセル７の平均粒径より大きな曲率半
径を有する角を含む形状とすることにより、或いは画素
電極４を全ての角の内角が９０°を超える大きさとなる
ように形成することにより、その角部における液晶マイ
クロカプセル７の破壊や画素の変形を防止することがで
きることを見出した。すなわち、画素電極の外形を上記
形状とすることにより、画素電極の角部において、液晶
マイクロカプセル７に加えられる引力の方向の偏りを低
減することができるのである。

【００５１】画素電極４は、全ての角が、液晶マイクロ
カプセル７の平均粒径より大きな曲率半径を有するよう
に形成することが好ましい。画素電極４をこのような形
状に形成した場合、画素の変形や液晶マイクロカプセル
７の破壊をより効果的に防止することができる。

【００５２】また、画素電極４の外形を液晶マイクロカ
プセル７の平均粒径より大きな曲率半径を有する角を含
む形状とする場合、液晶マイクロカプセル７の平均粒径
を４〜１０μｍ程度とすることが好ましい。液晶マイク
ロカプセル７の平均粒径を上記範囲内とすることによ
り、光散乱を低減することができる。さらに、上記曲率
半径は、液晶マイクロカプセル７の平均粒径の２倍以上
であることが好ましく、３倍以上であることがより好ま
しい。この場合、画素の変形や液晶マイクロカプセル７
の破壊をより効果的に防止することができる。

【００５３】画素電極４を全ての角の内角が９０°を超
える大きさとなるように形成する場合、画素電極４の全
ての角の内角を１００°以上とすることがより好まし
く、１１０°以上とすることがさらにより好ましい。画
素電極４の全ての角の内角を上記範囲内に制御すること
により、画素の変形や液晶マイクロカプセル７の破壊を
より効果的に防止することができる。

【００５４】画素電極４を、全ての角の内角が９０°を
超える大きさとなるように形成した場合、全ての角の内
角を等しい角度とすることが好ましい。全ての角の内角
を等しい角度とすることにより画素の外形は円に近い形
状となるため、画素全体の表面エネルギーが低減され
る。すなわち、それぞれの液晶マイクロカプセル７はよ
り安定化され、液晶マイクロカプセル７の局所的な破壊
が防止される。

【００５５】また、画素電極４の全ての角の内角を１２
０°とすることが好ましい。この場合、上記効果を得る
ことができるだけでなく、画素電極４の外形が正六角形
となるため、基板２上に画素電極４を最密配置すること
ができる。

【００５６】なお、画素電極４を、一部の角が、液晶マ
イクロカプセル７の平均粒径より大きな曲率半径を有す
るように、及び他の角が内角が９０°を超える大きさと
なるように形成してもよい。画素電極４をこのような形
状に形成した場合、上述したのと同様の効果を得ること
ができる。

【００５７】また、画素電極４を、全ての角が、液晶マ
イクロカプセル７の平均粒径より大きな曲率半径を有
し、かつ全ての角の内角が９０°を超える大きさとなる
ように形成してもよい。画素電極４をこのような形状に
形成した場合、上述した効果がさらに顕著となる。

【００５８】以上説明したように、上記液晶表示素子１
によると、作製時に液晶マイクロカプセル７の破壊が生
じにくく、かつ液晶マイクロカプセル７からなる画素の
形状の経時変化を生じにくい。

【００５９】また、液晶材料中に二色性色素を含有させ
た場合、二色性色素が透明被膜内壁に吸着すると、電圧
印加によるスイッチングが阻害されるため、コントラス
トの低下を生ずる。しかしながら、上記液晶表示素子１
においては、液晶マイクロカプセル７の表面エネルギー
が小さく、かつこの吸着は表面エネルギーが小さいほど
起こりにくい。したがって、上記液晶表示素子１による
と、画素端部の液晶マイクロカプセル７における色素吸
着を防止することができる。

【００６０】さらに、上記液晶表示素子によると、各画
素は所定の間隙を隔てて配置され、かつ液晶材料の漏出
等を生ずることがないので、画素間へ充填剤を均一に、
隙間なく、及び容易に充填することが可能となる。

【００６１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例１）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。

【００６２】液晶材料としては、正の誘電異方性を有す
るネマチック液晶であるメルク社製ＺＬＩ−１８４０を
用いた。この液晶材料８０重量部、親水性のメチルメタ
クリレートモノマー７重量部、疎水性のイソブチルメタ
クリレート７重量部、架橋剤であるエチレングリコール
ジメタクリレート１重量部及びベンゾイルパーオキサイ
ド０．２重量部を混合・溶解した。次に、伊勢化学社製
の膜乳化装置を用いて、この混合液を、平均孔径１．４
μｍの孔が設けられた多孔質ガラスチューブの孔から
０．３重量％のポリビニルアルコール水溶液流中に押出
した。これにより、上記混合液をポリビニルアルコール
水溶液流中に平均粒径７μｍの液滴状に分散させて、エ
マルジョンを得た。

【００６３】このエマルジョンを８５℃の温度で１時間
攪拌して、上記モノマー成分を重合させた。１時間経過
後、１μｍの孔径のフィルタを用いて、上記エマルジョ
ンを濾過し、純水で３回洗浄することにより、液晶材料
が透明被膜で包含された液晶マイクロカプセル７を得
た。なお、この液晶マイクロカプセル７は、平均粒径が
７μｍであった。

【００６４】次に、この液晶マイクロカプセル７を、１
０重量％のイソプロピルアルコール水溶液中に３０重量
％の濃度で分散させて液晶マイクロカプセル塗布液を調
製した。なお、液晶マイクロカプセル塗布液には、予め
４重量％のヒドロキシエチルセルロースを溶解させてお
いた。

【００６５】次に、マイクロテック社のスクリーン印刷
機を用いて、この液晶マイクロカプセル塗布液を、図２
に示す透明電極４が形成されたガラス基板２上にパター
ン印刷した。なお、図２は、本発明の実施例に係る液晶
表示素子の画素電極を示す平面図である。図２に示すよ
うに、本実施例においては、ガラス基板２上に、画素電
極４として透明電極を４０μｍ×５０μｍの長方形状
に、及び全ての角の曲率半径が８μｍとなるように形成
した。また、それぞれの画素電極４間の間隔は１０μｍ
とした。

【００６６】上記液晶マイクロカプセル塗布液を画素電
極４上に印刷した後、８０℃で乾燥することにより、液
晶層６を形成した。液晶層６上に、透明電極５が形成さ
れたガラス基板３を配置し、さらに全体をポリアミド製
の袋に入れた。このポリアミド製の袋の内部を減圧し、
１２０℃の温度に加熱・密着することにより、液晶表示
素子１を作製した。

【００６７】以上のようにして作製した液晶表示素子１
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル７
の透明被膜の破壊は確認されなかった。また、この液晶
表示素子１に５０Ｈｚ、１２Ｖの交流電圧を印加したと
ころ、非印加時の白色から透明状態へと変化した。透過
吸光度から求めたコントラスト比は３０であった。

【００６８】さらに、室温下で１週間放置して放置前後
の電圧保持率を調べたところ、保持率の低下は２％であ
った。なお、電圧保持率は、電極４，５間に所定の電圧
を印加し、電圧の印加停止から所定の時間経過後の電圧
値を測定することにより求めた。

【００６９】（比較例１）画素電極４の全ての角の曲率
半径を３μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして
液晶表示素子を作製した。この液晶表示素子について、
顕微鏡で観察したところ、画素電極の角部において液晶
マイクロカプセルが一部破壊され、液晶材料が漏出して
いることが確認された。

【００７０】（比較例２）画素電極４の全ての角の曲率
半径を５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして
液晶表示素子を作製した。この液晶表示素子について、
顕微鏡で観察したところ、画素電極の角部における液晶
マイクロカプセルの破壊は確認されなかった。しかしな
がら、室温下で１週間放置して放置前後の電圧保持率を
調べたところ、放置後の保持率は放置前の保持率に比べ
て１４％低下していた。このように、この液晶表示素子
は、電圧保持率の大幅な低下を生じ、不純物による汚染
が生じ易いことが分かった。

【００７１】（実施例２）図１に示す液晶表示素子を、
以下に示す方法により作製した。まず、チッソ社製フッ
素系液晶ＬＩＸＯＮ−５０６５ＸＸに三井東圧社製の黒
色二色性色素Ｓ−４３５を１重量％溶解して液晶材料を
調製した。この液晶材料８０重量部、親水性モノマーで
あるアクリロニトリル７重量部、疎水性モノマーである
２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレー
ト７重量部、架橋剤であるジビニルベンゼン１重量部及
びベンゾイルパーオキサイド０．２重量部を混合・溶解
した。次に、伊勢化学社製の膜乳化装置を用いて、この
混合液を、平均孔径１．４μｍの孔が設けられた多孔質
ガラスチューブの孔から０．３重量％のポリビニルアル
コール水溶液流中に押出した。これにより、上記混合液
をポリビニルアルコール水溶液流中に平均粒径７μｍの
液滴状に分散させて、エマルジョンを得た。

【００７２】このエマルジョンを８５℃の温度で１時間
攪拌して、上記モノマー成分を重合させた。１時間経過
後、１μｍの孔径のフィルタを用いて、上記エマルジョ
ンを濾過し、純水で３回洗浄することにより、液晶材料
が透明被膜で包含された液晶マイクロカプセル７を得
た。なお、この液晶マイクロカプセル７は、平均粒径が
７μｍであった。

【００７３】次に、この液晶マイクロカプセル７を、１
０重量％のイソプロピルアルコール水溶液中に３０重量
％の濃度で分散させて液晶マイクロカプセル塗布液を調
製した。なお、液晶マイクロカプセル塗布液には、予め
４重量％のヒドロキシエチルセルロースを溶解させてお
いた。

【００７４】次に、マイクロテック社のスクリーン印刷
機を用いて、この液晶マイクロカプセル塗布液を、図３
に示すアルミニウム反射電極４が形成されたガラス基板
２上にパターン印刷した。なお、図３は、本発明の実施
例に係る液晶表示素子の画素電極を示す平面図である。
図３に示すように、本実施例においては、ガラス基板２
上に、画素電極４としてアルミニウム反射電極を一辺が
４０μｍの正六角形状に、及び全ての角の曲率半径が６
μｍとなるように形成した（簡単のため、図３では角は
丸く表示していない）。また、それぞれの画素電極４間
の間隔は１０μｍとした。

【００７５】上記液晶マイクロカプセル塗布液を画素電
極４上に印刷した後、８０℃で乾燥することにより、液
晶層６を形成した。液晶層６上に、透明電極５が形成さ
れた高分子フィルム３を配置し、これをヒートローラで
ラミネートすることにより、液晶表示素子１を作製し
た。

【００７６】以上のようにして作製した液晶表示素子１
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル７
の透明被膜の破壊は確認されなかった。また、この液晶
表示素子１に５０Ｈｚ、１２Ｖの交流電圧を印加したと
ころ、非印加時の黒色から白色へと変化した。反射濃度
計から求めたコントラスト比は４．２であった。

【００７７】さらに、室温下で１週間放置して放置前後
の電圧保持率を調べたところ、保持率の低下は３％であ
った。 （比較例３）画素電極４の形状が異なること以外は実施
例２と同様にして液晶表示素子を作製した。すなわち、
ガラス基板２上に、画素電極４としてアルミニウム反射
電極を一辺が５０μｍの正方形状に、及び全ての角の曲
率半径が６μｍとなるように形成して液晶表示素子を作
製した。また、それぞれの画素電極４間の間隔は１０μ
ｍとした。

【００７８】この液晶表示素子について、顕微鏡で観察
したところ、画素電極の角部における液晶マイクロカプ
セルの破壊は確認されなかった。しかしながら、室温下
で１週間放置して放置前後の電圧保持率を調べたとこ
ろ、放置後の保持率は放置前の保持率に比べて１５％低
下していた。このように、この液晶表示素子は、電圧保
持率の大幅な低下を生じ、不純物による汚染が生じ易い
ことが分かった。

【００７９】（実施例３）画素電極４を図４に示す形状
に形成したこと以外は実施例２と同様にして液晶表示素
子を作製した。なお、図４は、本発明の実施例に係る液
晶表示素子の画素電極を示す平面図である。

【００８０】図４において、ガラス基板２上には、一辺
が７０μｍであり、二組の対角がそれぞれ６０°，１２
０°である菱形状のアルミニウム反射電極が画素電極４
として形成されている。また、画素電極４の角度が６０
°の角の曲率半径が１０μｍとなるように、及び角度が
１２０°の角の曲率半径が６μｍとなるように形成して
液晶表示素子を作製した（簡単のため図４では角は丸く
表示していない）。また、それぞれの画素電極４間の間
隔は１０μｍとした。

【００８１】以上のようにして作製した液晶表示素子１
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル７
の透明被膜の破壊は確認されなかった。また、この液晶
表示素子１に５０Ｈｚ、１２Ｖの交流電圧を印加したと
ころ、非印加時の黒色から白色へと変化した。反射濃度
計から求めたコントラスト比は４．２であった。

【００８２】さらに、室温下で１週間放置して放置前後
の電圧保持率を調べたところ、保持率の低下は３％であ
った。 （比較例４）画素電極４の角部の曲率半径を変えたこと
以外は実施例３と同様にして液晶表示素子を作製した。
すなわち、画素電極４の角度が６０°の角の曲率半径が
６μｍとなるように、及び角度が１２０°の角の曲率半
径が６μｍとなるように形成して液晶表示素子を作製し
た。

【００８３】この液晶表示素子について、顕微鏡で観察
したところ、画素電極の角度が６０°の角の角部におい
て液晶マイクロカプセルの破壊が確認された。また、ス
クリーン版に液晶材料が付着しているのが観測された。

【００８４】（実施例４）画素電極４の角部の曲率半径
を１０μｍとしたこと以外は実施例２と同様にして図１
に示す液晶表示素子１を作製した。

【００８５】以上のようにして作製した液晶表示素子１
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル７
の透明被膜の破壊は確認されなかった。また、この液晶
表示素子１に５０Ｈｚ、１２Ｖの交流電圧を印加したと
ころ、非印加時の黒色から白色へと変化した。反射濃度
計から求めたコントラスト比は４．５であった。

【００８６】さらに、室温下で１週間放置して放置前後
の電圧保持率を調べたところ、保持率の低下は２％であ
った。 （実施例５）図１に示す液晶表示素子を、以下に示す方
法により作製した。

【００８７】まず、画素電極４の角部の曲率半径を１０
μｍとしたこと以外は実施例２と同様にして画素電極４
上に液晶マイクロカプセル分散液を印刷した。次に、イ
オン吸着剤、吸水剤、脱酸素剤、三重項酸素失活剤、及
び黒色色素を分散させたポリスチレンのトルエン溶液
を、ガラス基板２の画素電極４間にスクリーン印刷し
た。乾燥後、液晶層６上に、透明電極５が形成された高
分子フィルム３を配置し、これをヒートローラでラミネ
ートすることにより、液晶表示素子１を作製した。

【００８８】以上のようにして作製した液晶表示素子１
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル７
の透明被膜の破壊は確認されなかった。また、この液晶
表示素子１に５０Ｈｚ、１２Ｖの交流電圧を印加したと
ころ、非印加時の黒色から白色へと変化した。反射濃度
計から求めたコントラスト比は５．６であった。

【００８９】さらに、室温下で１週間放置して放置前後
の電圧保持率を調べたところ、保持率の低下は０．４％
であった。 （実施例６）図５（ａ），（ｂ）に示す３層構造のカラ
ー液晶表示素子１０を以下に示す方法により製造した。
なお、図５（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施
例に係る液晶表示素子を概略的に示す斜視図及び断面図
である。

【００９０】図５（ａ），（ｂ）において、基板２上に
は１つの画素につき３系統のＴＦＴ１２が形成されてい
る。また、基板２のＴＦＴ１２が形成された面には、画
素電極４-1が形成されており、画素電極４-1は３系統の
ＴＦＴ１２の１つのソース電極と電気的に接続されてい
る。

【００９１】画素電極４-1上には、イエロー色の液晶マ
イクロカプセルを有する液晶層６-1が形成され、液晶層
６-1上には電極４-2が形成されている。なお、電極４-2
は電極柱１３-1を介して３系統のＴＦＴ１２の１つのソ
ース電極と電気的に接続されている。電極４-2上には、
マゼンタ色の液晶マイクロカプセルを有する液晶層６-2
が形成され、液晶層６-2上には電極４-3が形成されてい
る。なお、電極４-3は電極柱１３-2を介して３系統のＴ
ＦＴ１２の１つのソース電極と電気的に接続されてい
る。電極４-3上には、シアン色の液晶マイクロカプセル
を有する液晶層６-3が形成され、液晶層６-3上には対向
電極５が形成されている。

【００９２】以上のように構成される３層構造の液晶表
示素子１０を製造するに当り、まず、チッソ社製フッ素
系液晶ＬＩＸＯＮ５０３５ＸＸに、上記化学式（１１）
に示すイエロー色のクマリン系二色性色素を溶解してイ
エロー色の液晶材料を調製した。この液晶材料を８０重
量部、イソブチルメタクリレートモノマーを１５重量
部、ベンゾイルパーオキサイドを０．２重量部の比で混
合・溶解した。

【００９３】次に、伊勢化学社製の膜乳化装置を用い
て、この混合液を、平均孔径１．４μｍの孔が設けられ
た多孔質ガラスチューブの孔から０．３重量％のポリビ
ニルアルコール水溶液流中に押出した。これにより、上
記混合液をポリビニルアルコール水溶液流中に平均粒径
５μｍの液滴状に分散させて、エマルジョンを得た。

【００９４】このエマルジョンを攪拌して重合反応を行
った後、孔径が１μｍのフィルタで濾過し、極端に粒径
の小さい液晶マイクロカプセルを除去した。さらに、純
水で３回洗浄し乾燥することにより、平均粒径５μｍの
イエロー色の液晶マイクロカプセルを得た。

【００９５】次に、上記化学式（１１）に示すイエロー
色のクマリン系二色性色素の代わりに、上記化学式（２
４）に示すマゼンタ色のポリメチン系二色性色素を用い
たこと以外は同様にして、マゼンタ色の液晶マイクロカ
プセルを得た。

【００９６】さらに、上記化学式（１１）に示すイエロ
ー色のクマリン系二色性色素の代わりに、上記化学式
（３１）に示すシアン色のアントラキノン系二色性色素
を用いたこと以外は同様にして、シアン色の液晶マイク
ロカプセルを得た。

【００９７】次に、イエロー色の液晶マイクロカプセル
を、１０重量％のイソプロピルアルコール水溶液中に３
０重量％の濃度で分散させて液晶マイクロカプセル塗布
液を調製した。なお、液晶マイクロカプセル塗布液に
は、予め４重量％のヒドロキシエチルセルロースを溶解
させておいた。

【００９８】このイエロー色の液晶マイクロカプセル塗
布液を、マイクロテック社のスクリーン印刷機を用い
て、図６に示すように、画素電極４-1が形成されたガラ
ス基板２上にパターン印刷した。なお、図６は、本発明
の実施例に係る液晶表示素子の画素電極の配列パターン
を概略的に示す平面図である。図６に示すように、本実
施例においては、ガラス基板２上に、画素電極４-1とし
てアルミニウム反射電極を一辺が５０μｍの正六角形状
に、及び全ての角の曲率半径が１０μｍとなるように形
成した（簡単のため、図６では角は丸く表示していな
い）。また、それぞれの画素電極４-1間の間隔は１０μ
ｍとした。

【００９９】以上のようにしてイエロー色の液晶層６-1
を形成した後、透明導電性材料をスクリーン印刷するこ
とにより、電極柱１３-1と電極４-2とを同時に形成し
た。なお、図６に示すように、電極柱１３-1は、画素電
極４-1の角部近傍に形成し、電極４-2は、電極柱１３-1
と接続させるために基板面に垂直な方向から見て画素電
極４-1と僅かにずれる位置に形成した。

【０１００】さらに、イオン吸着剤、吸水剤、脱酸素
剤、三重項酸素失活剤、及び黒色色素を分散させたポリ
スチレンのトルエン溶液を、電極４-2間の電極柱１３-2
を形成する位置を除く領域にスクリーン印刷した。

【０１０１】次に、イエロー色の液晶層６-1と同様にし
て、電極４-2上にマゼンタ色の液晶層６-2を形成した。
さらに、この液晶層６-2上に、透明導電性材料をスクリ
ーン印刷することにより、電極柱１３-2と電極４-3とを
同時に形成した。なお、図６に示すように、電極柱１３
-2は、電極柱１３-1と電極柱１３-2とが画素電極４-1の
対角近傍にそれぞれ位置するように形成した。また、電
極４-3は、電極柱１３-2と接続させるために基板面に垂
直な方向から見て画素電極４-1と僅かにずれる位置に形
成した。

【０１０２】さらに、イオン吸着剤、吸水剤、脱酸素
剤、三重項酸素失活剤、及び黒色色素を分散させたポリ
スチレンのトルエン溶液を、電極４-3間の領域にスクリ
ーン印刷した。

【０１０３】次に、イエロー色の液晶層６-1と同様にし
て、電極４-3上にシアン色の液晶層６-3を形成した。電
極４-3間の領域にも、イオン吸着剤、吸水剤、脱酸素
剤、三重項酸素失活剤、及び黒色色素を分散させたポリ
スチレンのトルエン溶液をスクリーン印刷した後、シア
ン色の液晶層６-3上に、透明導電材料からなる対向電極
５が形成された高分子フィルム（図示せず）をラミネー
トして、３層構造の液晶表示素子１０を得た。

【０１０４】なお、上記液晶表示素子１０においては、
予め対向電極５が形成された高分子フィルムが用いられ
たが、予め対向電極５が形成されたガラス基板を用いて
もよい。また、液晶層６-1、６-2、６-3の積層順に特に
制限はない。

【０１０５】図７（ａ）〜（ｈ）に、この液晶表示素子
１０の駆動方法の概略を示す。図７（ａ）〜（ｈ）は、
液晶表示素子１０に印加する電圧の組み合せ、液晶材料
の配向、及び表示色の関係を概略的に示す図である。ま
た、図中、Ｇは基準電位であるＧＮＤを意味し、Ｖは基
準電位とは異なる所定の電位を意味する。液晶層を挟持
する一対の電極の電位をそれぞれＧ及びＶとすることに
より、液晶層中の液晶材料の配向が一方向へ制御され
る。

【０１０６】上記液晶表示素子１０でカラー表示を行う
場合、図７（ａ）〜（ｈ）に示すように、印加する電圧
のパターンを演算回路で予め決めておく。なお、図中、
１つの表示色に対して２通りの電圧パターンが描かれて
いるのは、交流電圧を印加するためである。

【０１０７】液晶表示素子１０を、図７（ａ）〜（ｈ）
に示す電圧パターンで駆動したところ、それぞれの色を
良好に表示できることが確認された。また、図７（ａ）
及び（ｅ）に示すように、５０Ｈｚ、５Ｖの交流電圧を
印加して白色及び黒色表示を行ったところ、コントラス
ト比は５．０であった。

【０１０８】さらに、上記液晶表示素子１０を、顕微鏡
で観察したところ、イエロー、マゼンタ、及びシアン色
の液晶マイクロカプセルに、透明被膜の破壊は確認され
なかった。さらに、室温下で１週間放置して放置前後の
電圧保持率を調べたところ、保持率の低下は０．３％で
あった。

【０１０９】

【発明の効果】以上示したように、本発明によると、画
素電極の形状を適切に制御することにより、画素の角部
の液晶マイクロカプセルが安定化されるため、画素の形
状の経時変化や画素の角部における液晶マイクロカプセ
ルの破壊が防止される。

【０１１０】したがって、本発明によると、液晶マイク
ロカプセルの破壊が生じにくく、かつ液晶マイクロカプ
セルからなる画素の形状の経時変化を生じにくい液晶表
示素子が提供される。

【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示す断
面図。

【図２】本発明の実施例に係る液晶表示素子の画素電極
を示す平面図。

【図３】本発明の実施例に係る液晶表示素子の画素電極
を示す平面図。

【図４】本発明の実施例に係る液晶表示素子の画素電極
を示す平面図。

【図５】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施例
に係る液晶表示素子を概略的に示す斜視図及び断面図。

【図６】本発明の実施例に係る液晶表示素子の画素電極
の配列パターンを概略的に示す平面図。

【図７】（ａ）〜（ｈ）は、本発明の実施例に係る液晶
表示素子に印加する電圧の組み合せ、液晶材料の配向、
及び表示色の関係を概略的に示す図。

【符号の説明】

１，１０…液晶表示素子 ２，３…基板 ４，４-n，５…電極 ６，６-n…液晶層 ７…液晶マイクロカプセル １２…ＴＦＴ １３-n…電極柱

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板、 前記基板の一方の主面上に、所定の間隙を隔てて並置さ
   れた複数の画素電極、 液晶材料を透明被膜で包含してなり、前記複数の画素電
   極のそれぞれの上に配置された液晶マイクロカプセルを
   含む液晶層、及び前記液晶層上に設けられた対向電極を
   具備し、 前記複数の画素電極の輪郭は、それぞれ、前記液晶マイ
   クロカプセルの平均粒径より大きな曲率半径を有する角
   部を含むことを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 基板、 前記基板の一方の主面上に、所定の間隙を隔てて並置さ
   れた複数の画素電極、 液晶材料を透明被膜で包含してなり、前記複数の画素電
   極のそれぞれの上に配置された液晶マイクロカプセルを
   含む液晶層、及び前記液晶層上に設けられた対向電極を
   具備し、 前記複数の画素電極のそれぞれの輪郭に含まれる全ての
   角部の内角は９０°より大きいことを特徴とする液晶表
   示素子。
3. 【請求項３】 前記輪郭に含まれる全ての角部の内角
   は、角度が等しいことを特徴とする請求項２に記載の液
   晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記角度は１２０°であることを特徴と
   する請求項３に記載の液晶表示素子。