JPWO2009037761A1 - 液晶表示素子及びそれを備えた積層型液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、一対の基板間に液晶を封止した液晶表示素子及びそれを用いた積層型液晶表示素子に関し、製造工程のスループットが低下せず、封止部の強度を向上させた液晶表示素子及びそれを用いた積層型液晶表示素子を提供することを目的とする。Ｂ用液晶表示素子６ｂは、表面を貫通する第１貫通孔１０ｂが形成された第１基板７ｂと、第１基板７ｂに対向配置され、第１貫通孔１０ｂに対向して第１貫通孔１０ｂより広い面積で表面を貫通する第２貫通孔１２ｂが形成された第２基板９ｂと、第１及び第２基板７ｂ、９ｂ間に挟持されたＢ用液晶層３ｂと、第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂからＢ用液晶層３ｂを構成するＢ用液晶が漏れないように第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂを封止する封止剤４ｂとを有している。

Description

本発明は、一対の基板間に液晶を封止した液晶表示素子及びそれを備えた積層型液晶表示素子に関する。

近年、各企業や大学等において、電気的に画像の書換えが可能で、電源を切っても画像表示を保持できる電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーの表示方式としては、帯電粒子を空気中や液体中で移動させる電気泳動方式、２色に色分けした帯電粒子を回転させるツイストボール方式、液晶層の干渉反射を利用した双安定性のある選択反射型液晶方式等がある。電子ペーパーの特性として、低消費電力、無電力メモリ表示及びフレキシブル性が主に求められている。

コレステリック相が形成される液晶組成物（コレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶と称される。以下、「コレステリック液晶」という。）を用いたコレステリック液晶方式では、透明電極を備えた樹脂基板やアモルファスシリコンを備えた樹脂基板を用いることにより、フレキシブルな液晶表示素子を構成することができる。当該液晶表示素子を表示部に用いることにより、フレキシブル性を有する電子ペーパーを作製することができる。

コレステリック液晶を用いたフルカラー表示が可能な積層型液晶表示素子は、表示面から順に、青色（Ｂ）の光を選択的に反射するＢ用液晶表示素子と、緑色（Ｇ）の光を選択的に反射するＧ用液晶表示素子と、赤色（Ｒ）の光を選択的に反射するＲ用液晶表示素子とが積層された構造を有している。Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶表示素子は、一対の上下基板間に液晶を封入した構造をそれぞれ有している。

液晶を一対の基板間に封止する手法として、一般的に用いられる真空注入法や液晶滴下工法（ＯＤＦ）が知られている。真空注入法では、一部が切断された枠状の周辺シール部材を一方の基板外周囲に塗布し、当該一方の基板と他方の基板とを貼り合わせて液晶セルを形成し、その後周辺シール部材の切断部を液晶注入口として用い、真空くみ上げ方式により一対の基板間に液晶を注入する。液晶の注入が完了した後に封止用の接着部材で液晶注入口を密閉して封止する。封止用の接着部材としてはアクリル系などの光硬化型の接着部材が用いられる。このような封止用の接着部材は硬化前の状態で液晶と接触するので液晶を汚染して、液晶表示素子の表示不良の発生の一因となる。このため、周辺シール部材として使用できる部材の種類は限られる。例えば、硬化前に溶媒を含んでいるような熱硬化型のエポキシ系接着部材は周辺シール部材として使用するのは困難である。

フレキシブル性を有する樹脂基板は硝子基板と比べて、液晶封止用として使用できるアクリル系接着部材に対する接着性が低い。また、樹脂基板はフレキシブル性を有しているので硝子基板と異なり、液晶表示素子の封止部は、接合部の面破壊ではなく接合部の端部から破壊される。このため、樹脂基板の強度はさらに低くなる。温度変化により液晶の体積変化が発生して内部圧力が高くなると、樹脂基板の封止部が破壊されて液晶が液晶表示素子外部へ漏れてしまうという問題が発生する。
特願２００６−３１３４０４号 ＰＣＴ／ＪＰ０６／３０４３４３号

本発明の目的は、製造工程のスループットが低下せず、封止部の強度を向上させた液晶表示素子及びそれを備えた積層型液晶表示素子を提供することにある。

上記目的は、表面を貫通する第１貫通孔が形成された第１基板と、前記第１基板に対向配置され、前記第１貫通孔に対向して前記第１貫通孔より広い面積で表面を貫通する第２貫通孔が形成された第２基板と、前記第１及び第２基板の周囲に枠状に形成されて前記第１及び第２基板を固着するシール剤と、前記第１及び第２基板間に挟持された液晶と、前記第１及び第２貫通孔から前記液晶が漏れないように前記第１及び第２貫通孔を封止する封止剤とを有することを特徴とする液晶表示素子によって達成される。

上記本発明の液晶表示素子において、前記封止剤は、前記第２基板との封止領域の面積より前記第１基板との封止領域の面積の方が広いことを特徴とする。

上記本発明の液晶表示素子において、前記封止剤は、前記第１及び第２基板間に回り込んで前記第１及び第２貫通孔を塞いでいることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示素子において、前記第１貫通孔の中心軸は、前記第２貫通孔の中心軸にほぼ一致していることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示素子において、前記第１及び第２貫通孔は、前記第１及び第２基板の基板面法線方向に見て、曲線状の開口形状を有することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示素子において、前記第１及び第２貫通孔は、前記第１及び第２基板の外周囲近傍に配置されていることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示素子において、前記液晶は、可視域に選択反射光波長を有するコレステリック液晶であることを特徴とする。

上記目的は、対向配置された第１及び第２基板間に液晶を挟持した液晶表示素子を複数積層した積層型液晶表示素子において、前記液晶表示素子は、上記本発明の液晶表示素子であることを特徴とする積層型液晶表示素子によって達成される。

上記本発明の積層型液晶表示素子において、両側に配置された前記液晶表示素子は、前記１貫通孔を外側に向けて配置されていることを特徴とする。

上記本発明の積層型液晶表示素子において、積層された複数の前記液晶表示素子にそれぞれ形成された前記第１及び第２貫通孔は、前記第１及び第２基板の基板面法線方向に見て、互いに重なる位置に配置されていることを特徴とする。

上記本発明の積層型液晶表示素子において、積層された複数の前記液晶表示素子にそれぞれ形成された前記第１及び第２貫通孔は、前記第１及び第２基板の基板面法線方向に見て、互いに重ならない位置に配置されていることを特徴とする。

上記本発明の積層型液晶表示素子において、前記液晶は、可視域に選択反射光波長を有するコレステリック液晶であり、複数の前記液晶表示素子は、前記選択反射光波長が互いに異なることを特徴とする。

本発明によれば、製造工程のスループットを低下せず、封止部の強度を向上させた液晶表示素子及びそれを積層した積層型液晶表示素子が実現できる。

本発明の一実施の形態による積層型液晶表示素子１の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による積層型液晶表示素子１の表示部の断面構成を示す図である。 従来の積層型液晶表示素子５１の表示部の断面構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による積層型液晶表示素子１の製造工程（その１）を説明する図である。 本発明の一実施の形態による積層型液晶表示素子１の製造工程（その２）を説明する図である。 本発明の一実施の形態による積層型液晶表示素子１の製造工程（その３）を説明する図である。 本発明の一実施の形態による積層型液晶表示素子１の製造工程（その４）を説明する図である。 本発明の一実施の形態による積層型液晶表示素子１の製造工程（その５）を説明する図である。 本発明の一実施の形態による液晶表示素子の表示部の断面構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の変形例による積層型液晶表示素子１の表示部の分解斜視図である。 本発明の一実施の形態の変形例による積層型液晶表示素子１の表示部の断面構成を示す図である。

符号の説明

１、５１ 積層型液晶表示素子
２ｂ、２ｇ、２ｒ、４２ｂ、４２ｇ、４２ｒ 液晶注入口
３ｂ Ｂ用液晶層
３ｇ Ｇ用液晶層
３ｒ Ｒ用液晶層
４ｂ、４ｇ、４ｒ、５３ｂ、５３ｇ、５３ｒ 封止剤
６ｂ、４６ｂ Ｂ用液晶表示素子
６ｇ、４６ｇ Ｇ用液晶表示素子
６ｒ、４６ｒ Ｒ用液晶表示素子
７ｂ、７ｇ、７ｒ 第１基板
８ 接着層
９ｂ、９ｇ、９ｒ 第２基板
１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ 第１貫通孔
１１ ピクセル
１１ｂ Ｂピクセル
１２ｂ、１２ｇ、１２ｒ 第２貫通孔
１５ 可視光吸収層
１７ｂ、１７ｇ、１７ｒ 走査電極
１９ｂ、１９ｇ、１９ｒ データ電極
２０ｂ、２０ｇ、２０ｒ 配向膜
２１ｂ、２１ｇ、２１ｒ シール剤
２２ スペーサ
２３ 制御回路
２４ 駆動部
２５ 走査電極駆動回路
２７ データ電極駆動回路
３０ 反射防止膜
３４ パッキン
３６ｒ Ｒ用空セル
３８ｒ 液晶表示パネル
８０ 液晶受け皿
８４、８８ ２方コック
８５ パイプ
８６ ネジ
８７ スリット
９０ ディスペンサ

本発明の一実施の形態による液晶表示素子及びそれを備えた積層型液晶表示素子について図１乃至図１１を用いて説明する。図１は、本実施の形態による積層型液晶表示素子１の概略構成を示している。図２は、第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂの中心軸を含み走査電極１７ｂに平行且つ第１及び第２基板７ｂ、９ｂに直交する仮想平面で切断した積層型液晶表示素子１の表示部の断面構成を模式的に示している。

図１及び図２に示すように、積層型液晶表示素子１は、プレーナ状態で青色（Ｂ）光を選択波長域として選択的に反射するＢ用液晶表示素子６ｂと、プレーナ状態で緑色（Ｇ）光を選択波長域として選択的に反射するＧ用液晶表示素子６ｇと、プレーナ状態で赤色（Ｒ）光を選択波長域として選択的に反射するＲ用液晶表示素子６ｒとを有している。積層型液晶表示素子１は、選択反射光波長の主波長が互いに異なるＢ、Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒを有している。Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒは、この順に光入射面（表示面）側から積層されている。Ｂ用液晶表示素子６ｂは、Ｇ用液晶表示素子６ｇ上に形成された接着層８によりＧ用液晶表示素子６ｇと固着されている。Ｇ用液晶表示素子６ｇは、Ｒ用液晶表示素子６ｒ上に形成された接着層８によりＲ用液晶表示素子６ｒに固着されている。

Ｂ用液晶表示素子６ｂは、表面を貫通する第１貫通孔１０ｂが形成された第１基板７ｂと、第１基板７ｂに対向配置され、第１貫通孔１０ｂに対向して第１貫通孔１０ｂより広い面積で表面を貫通する第２貫通孔１２ｂが形成された第２基板９ｂとを有している。また、Ｂ用液晶表示素子６ｂは、第１及び第２基板７ｂ、９ｂの周囲に枠状に形成されて第１及び第２基板７ｂ、９ｂを固着するシール剤２１ｂと、第１及び第２基板７ｂ、９ｂ間に挟持された青（Ｂ）用液晶層３ｂと、第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂからＢ用液晶層３ｂを構成するＢ用液晶が漏れないように第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂを封止する封止剤４ｂとを有している。

第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂは、開口形状が異なっており、第１及び第２基板７ｂ、９ｂの外周囲近傍であってシール剤２１ｂの内周側に配置されている。これにより、Ｂ用液晶と封止剤４ｂとの混合領域がＢ用液晶表示素子６ｂの表示面に形成されなくなるので、表示不良の発生が防止される。第１貫通孔１０ｂの中心軸は、第２貫通孔１２ｂの中心軸にほぼ一致している。また、基板面内方向の第１貫通孔１０ｂの面積は、同方向の第２貫通孔１２ｂの面積より狭くなっている。このため、第１貫通孔１０ｂは、第１基板７ｂの基板面法線方向に見て、第２貫通孔１２ｂの内周側に配置されている。

第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂにより、Ｂ用液晶の注入口となる液晶注入口２ｂが構成される。第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂは、基板面法線方向に見て、曲線状の開口形状を有している。本実施の形態では、第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂは、同方向に見て、円形状の開口形状を有している。このため、液晶注入口２ｂは、同方向に見て、同心円状になっている。第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂの開口形状は、円形状に限られず、例えば楕円形状等の角部を有しない形状であることが望ましい。第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂは、例えば第１及び第２基板７ｂ、９ｂを打ち抜いて形成されるため、多角形状のように角部を有する形状では打ち抜き時に角部から亀裂が生じてしまい好ましくない。

封止剤４ｂは、第１及び第２基板７ｂ、９ｂ間に回り込んで第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂを塞いでいる。直径の異なる第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂを封止剤４ｂで埋めると、封止剤４ｂは、直径の小さい第１貫通孔１０ｂを有する第１基板７ｂと相対的に広い接触領域αで接触することができる。封止剤４ｂは、第１及び第２基板７ｂ、９ｂ間に回り込んでいるので、第２貫通孔１２ｂを有する第１基板９ｂと接触領域βで接触することができる。

封止剤４ｂは、第２基板９ｂとの接触領域βの面積より第１基板７ｂとの接触領域αの面積の方が広くなっている。ここで、接触領域とは、第１又は第２基板７ｂ、９ｂの基板面内方向で封止剤４ｂと第１又は第２基板７ｂ、９ｂとが接触する領域をいう。後程説明するように、第２基板９ｂは、Ｇ用液晶表示素子６ｇに接着層８を介して接着される。このため、封止剤４ｂは、第２貫通孔１２ｂだけでなく接着層８にも接触し、広い領域で他の構成と接触している。封止剤４ｂは、第２基板９ｂ側では接着層８によりＢ用液晶の漏れ防止効果が補強されている。これにより、Ｂ用液晶表示素子６ｂは、後程図３を用いて説明する従来の積層型液晶表示素子５１に比べて封止部を強化できる。従って、アクリル系接着部材を封止剤４ｂの形成材料に用いても、Ｂ用液晶表示素子６ｂは、温度変化によりＢ用液晶層６ｂの体積が変化して内部圧力が高くなっても封止剤４ｂが破壊されて第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂからのＢ用液晶の漏れを防止できる。

Ｇ用液晶表示素子６ｇは、表面を貫通する第１貫通孔１０ｇが形成された第１基板７ｇと、第１基板７ｇに対向配置され、第１貫通孔１０ｇに対向して第１貫通孔１０ｇより広い面積で表面を貫通する第２貫通孔１２ｇが形成された第２基板９ｇと、第１及び第２基板７ｇ、９ｇの周囲に枠状に形成されたシール剤２１ｇと、第１及び第２基板７ｇ、９ｇ間に挟持された緑（Ｇ）用液晶層３ｇと、第１及び第２貫通孔１０ｇ、１２ｇからＧ用液晶層３ｇを構成するＧ用液晶が漏れないように第１及び第２貫通孔１０ｇ、１２ｇを封止する封止剤４ｇとを有している。第１及び第２貫通孔１０ｇ、１２ｇにより液晶注入口２ｇが構成されている。

Ｒ用液晶表示素子６ｒは、表面を貫通する第１貫通孔１０ｒが形成された第１基板７ｒと、第１基板７ｒに対向配置され、第１貫通孔１０ｒに対向して第１貫通孔１０ｒより広い面積で表面を貫通する第２貫通孔１２ｒが形成された第２基板９ｒと、第１及び第２基板７ｒ、９ｒの周囲に枠状に形成されたシール剤２１ｒと、第１及び第２基板７ｒ、９ｒ間に挟持された赤（Ｒ）用液晶層３ｒと、第１及び第２貫通孔１０ｒ、１２ｒからＲ用液晶層３ｒを構成するＲ用液晶が漏れないように第１及び第２貫通孔１０ｒ、１２ｒを封止する封止剤４ｒとを有している。第１及び第２貫通孔１０ｒ、１２ｒにより液晶注入口２ｒが構成されている。

Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｇ、６ｒに形成された第１及び第２貫通孔１０ｇ、１０ｒ、１２ｇ、１２ｒは、Ｂ用液晶表示素子６ｂに形成された第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂとほぼ同様の形状に形成されているので説明は省略する。また、Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｇ、６ｒの封止剤４ｇ、４ｒは、Ｂ用液晶表示素子６ｂの封止剤４ｂとほぼ同様の形状に形成されて同様の作用・機能を奏するので説明は省略する。

積層されたＢ、Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒにそれぞれ形成された第１及び第２貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ、１２ｂ、１２ｇ、１２ｒは、各基板７ｂ、７ｇ、７ｒ、９ｂ、９ｇ、９ｒの基板面法線方向に見て、互いに重なる位置に配置されている。

Ｂ用液晶層３ｂは、青色の光を選択的に反射するように平均屈折率ｎや螺旋ピッチｐが調整されて右旋光性（掌性が右）を備えており、プレーナ状態で青色の右円偏光の光を反射してそれ以外の光を透過させ、フォーカルコニック状態でほぼ全ての光を透過させるコレステリック液晶で構成されている。

Ｇ用液晶層３ｇは、緑色の光を選択的に反射するように平均屈折率ｎや螺旋ピッチｐが調整されて左旋光性（掌性が左）を備えており、プレーナ状態で緑色の左円偏光の光を反射してそれ以外の光を透過させ、フォーカルコニック状態でほぼ全ての光を透過させるコレステリック液晶で構成されている。

Ｒ用液晶層３ｒは、赤色の光を選択的に反射するように平均屈折率ｎや螺旋ピッチｐが調整されて右旋光性（掌性が右）を備えており、プレーナ状態で赤色の右円偏光の光を反射してそれ以外の光を透過させ、フォーカルコニック状態でほぼ全ての光を透過させるコレステリック液晶で構成されている。

Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒに用いられているコレステリック液晶は、ネマティック液晶にキラル性（掌性）の添加剤（カイラル材ともいう）を例えば１０〜４０ｗｔ％の含有率で比較的大量に添加した液晶混合物である。カイラル材の添加率はネマティック液晶成分とカイラル材との合計量を１００ｗｔ％としたときの値である。ネマティック液晶にカイラル材を比較的大量に含有させると、ネマティック液晶分子を強く螺旋状に捻ったコレステリック相を形成することができる。

ネマティック液晶としては従来公知の各種のものを用いることができるが、Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒの駆動電圧を比較的低くするには、誘電率異方性Δεが２０≦Δε≦５０であることが好ましい。また、コレステリック液晶の屈折率異方性Δｎの値は、０．１８≦Δｎ≦０．２４であることが好ましい。屈折率異方性Δｎがこの範囲より小さいと、プレーナ状態での各液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒの反射率が低くなり、この範囲より大きいと、Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒはフォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなるほか、粘度も高くなり、応答速度が低下する。

コレステリック液晶は双安定性（メモリ性）を備えており、液晶に印加する電界強度の調節によりプレーナ状態、フォーカルコニック状態又はプレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態のいずれかの状態をとることができ、一旦プレーナ状態、フォーカルコニック状態又はそれらが混在した中間的な状態になると、その後は無電界下においても安定してその状態を保持する。

プレーナ状態は、例えば第１及び第２基板７ｂ、９ｂ間に所定の高電圧を印加してＢ用液晶層３ｂに強電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。フォーカルコニック状態は、例えば上記高電圧より低い所定電圧を第１及び第２基板７ｂ、９ｂ間に印加してＢ用液晶層３ｂに電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。

プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態は、例えば、フォーカルコニック状態が得られる電圧よりも低い電圧を第１及び第２基板７ｂ、９ｂ間に印加してＢ用液晶層３ｂに電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。なお、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｇ、３ｒは、Ｂ用液晶層３ｂと同様に所定の電圧を印加することによりプレーナ状態、フォーカルコニック状態又はプレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態とすることができる。

このコレステリック液晶を用いた積層型液晶表示素子１の表示原理を、Ｂ用液晶表示素子６ｂを例にとって説明する。Ｂ用液晶表示素子６ｂのＢ用液晶層３ｂがプレーナ状態の場合には、液晶分子は、基板厚方向に順次回転して螺旋構造を形成し、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ垂直になる。

プレーナ状態では、液晶分子の螺旋ピッチに応じた所定波長域の光が選択的に液晶層で反射される。このとき、反射される光は螺旋ピッチの掌性に応じて左右どちらか一方の円偏光であり、これ以外の光は液晶層を透過する。自然光は左右の円偏光が入り混じった状態であるため、自然光がプレーナ状態である液晶層に入射すると、所定波長域については、入射光の５０％が反射し、５０％が透過すると考えることができる。
液晶層の平均屈折率をｎとし、螺旋ピッチをｐとすると、反射が最大となる波長λは、λ＝ｎ・ｐで示される。

反射帯域Δλは液晶の屈折率異方性Δｎに伴って大きくなる。従って、Ｂ用液晶表示素子６ｂのＢ用液晶層３ｂでプレーナ状態時に青色の光を選択的に反射させるには、例えばλ＝４８０ｎｍとなるように平均屈折率ｎ及び螺旋ピッチｐを決める。平均屈折率ｎは液晶材料及びカイラル材を選択することで調整可能であり、螺旋ピッチｐは、カイラル材の含有率を調整することにより調節することができる。また、λ＝５４５ｎｍである液晶を用いれば、プレーナ状態で緑色を発現する液晶表示素子を形成できる。

また、Ｂ用及びＲ用のコレステリック液晶に添加されるカイラル材と、Ｇ用のコレステリック液晶に添加されるカイラル材とは、互いに旋光性が異なる光学異性体である。従って、Ｂ用及びＲ用のコレステリック液晶の旋光性は同じで、Ｇ用コレステリック液晶の旋光性と異なっている。

Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒのプレーナ状態での反射スペクトルの中心波長は、Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒの順に長くなる。Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒの積層構造において、プレーナ状態におけるＧ用液晶層３ｇでの旋光性と、Ｂ用及びＲ用液晶層３ｂ、３ｒでの旋光性とを異ならしている。また、Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒの反射スペクトルは所定の広がりを有している。このため、青と緑、及び緑と赤の反射スペクトルが重なる領域では、例えば、Ｂ用液晶層３ｂとＲ用液晶層３ｒで右円偏光の光を反射させ、Ｇ用液晶層３ｇで左円偏光の光を反射させることができる。これにより、反射光の損失を低減させて、積層型液晶表示素子１の表示画面の明るさを向上させることができる。

コレステリック液晶では、螺旋状に捻られた液晶分子の配向状態で光の反射量を制御することができる。Ｂ用液晶層３ｂ、Ｇ用液晶層３ｇ及びＲ用液晶層３ｒに、プレーナ状態時に青、緑及び赤の光を選択的に反射させるコレステリック液晶をそれぞれ封入してフルカラー表示の積層型液晶表示素子１が作製される。積層型液晶表示素子１は、メモリ性があり、画面書き換え時以外には電力を消費せずにフルカラー表示が可能である。

第１基板７ｂ、７ｇ、７ｒ及び第２基板９ｂ、９ｇ、９ｒは、透光性を有することが必要である。本実施の形態では、例えば縦横の長さが１０（ｃｍ）×８（ｃｍ）の大きさに切断した２枚のポリカーボネート（ＰＣ）フィルム基板を用いている。また、ＰＣ基板に代えてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルム基板を使用することもできる。これらのフィルム基板は十分な可撓性を備えている。本実施の形態では、第１基板７ｂ、７ｇ、７ｒ及び第２基板９ｂ、９ｇ、９ｒはいずれも透光性を有しているが、最下層に配置されるＲ用液晶表示素子６ｒの第１基板７ｒは不透光性であってもよい。

図１及び図２に示すように、Ｂ用液晶表示素子６ｂの第２基板９ｂのＢ用液晶層３ｂ側には、図１の図中上下方向に延びる複数の帯状のデータ電極１９ｂが並列して形成されている。なお、図２での符号１９ｂは、複数のデータ電極１９ｂの存在領域を示している。また、第１基板７ｂのＢ用液晶層３ｂ側には、図１の図中左右方向に延びる複数の帯状の走査電極１７ｂが並列して形成されている。図１に示すように、第１及び第２基板７ｂ、９ｂを電極形成面の法線方向に見て、複数の走査電極１７ｂとデータ電極１９ｂとは、互いに交差して対向配置されている。本実施の形態では、２４０×３２０ドットのＱＶＧＡ表示ができるように、透明電極をパターニングして０．２４ｍｍピッチのストライプ状の２４０本の走査電極１７ｂ及び３２０本のデータ電極１９ｂを形成している。両電極１７ｂ、１９ｂの各交差領域がそれぞれＢピクセル１１ｂとなる。複数のＢピクセル１１ｂは２４０行×３２０列のマトリクス状に配置されている。

Ｒ用液晶表示素子６ｒは、Ｂ用液晶表示素子６ｂとは異なり、第１基板７ｒのＲ用液晶層３ｒ側に図１の図中上下方向に延びる複数の帯状のデータ電極１９ｒが並列して形成されている。また、第２基板９ｒのＲ用液晶層３ｒ側には、図１の図中左右方向に延びる複数の帯状の走査電極１７ｒが並列して形成されている。なお、図２での符号１９ｒは、複数のデータ電極１９ｒの存在領域を示している。

後程詳細に説明するが、積層型液晶表示素子１は、封止部の強度を向上させるために開口面積の小さい第１貫通孔１０ｂ、１０ｒを外側に配置して積層されている。このため、Ｂ用液晶表示素子６ｂは、表示画面側（図２の図中上側）に第１基板７ｂが配置され、Ｒ用液晶表示素子６ｒは、表示面の裏面側に第１基板７ｒが配置される。一方、走査電極１７ｂ、１７ｒと走査電極駆動回路２５（図１参照）とを容易に接続させるために、走査電極１７ｂと走査電極１７ｒとは同方向に延伸する必要がある。同様に、データ電極１９ｂ、１９ｒとデータ電極駆動回路２７（図１参照）とを容易に接続させるために、データ電極１９ｂとデータ電極１９ｒとは同方向に延伸する必要がある。このため、Ｒ用液晶表示素子６ｒとＢ用液晶表示素子６ｂとは走査電極１７ｂ、１７ｒ及びデータ電極１９ｂ、１９ｒを形成する基板が逆になっている。

Ｇ用液晶表示素子６ｇは、Ｒ用液晶表示素子６ｒと同様に、第１基板７ｇのＧ用液晶層３ｇ側に図１の図中上下方向に延びる複数の帯状のデータ電極１９ｇが並列して形成されている。また、第２基板９ｇのＲ用液晶層３ｇ側には、図１の図中左右方向に延びる複数の帯状の走査電極１７ｇが並列して形成されている。なお、図２での符号１９ｇは、複数のデータ電極１９ｇの存在領域を示している。

Ｂ用液晶表示素子６ｂと同様に２４０本の走査電極１７ｇ、３２０本のデータ電極１９ｇ及び２４０行×３２０列のマトリクス状に配列されるＧピクセル１１ｇ（不図示）が形成されている。Ｒ用液晶表示素子６ｒにも同様に走査電極１７ｒ、データ電極１９ｒ及びＲピクセル１１ｒ（不図示）が形成されている。１組のＢ、Ｇ、Ｒピクセル１１ｂ、１１ｇ、１１ｒで積層型液晶表示素子１の１ピクセル１１が構成されている。ピクセル１１がマトリクス状に配列されて表示画面を形成している。

走査電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒ及びデータ電極１９ｂ、１９ｇ、１９ｒの形成材料としては、例えばインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｃ Ｏｘｉｄｅ；ＩＺＯ）等の透明導電膜を用いることができる。

第１基板７ｂ、７ｇ、７ｒには、複数の走査電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒを駆動する走査電極用ドライバＩＣが実装された走査電極駆動回路２５が接続されている。また、第２基板９ｂ、９ｇ、９ｒには、複数のデータ電極１９ｂ、１９ｇ、１９ｒを駆動するデータ電極用ドライバＩＣが実装されたデータ電極駆動回路２７が接続されている。走査電極駆動回路２５及びデータ電極駆動回路２７を含んで駆動部２４が構成されている。

走査電極駆動回路２５は、制御回路部２３から出力された所定の信号に基づいて、所定の３本の走査電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒを選択して、それら３本の走査電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒに対して走査信号を同時に出力するようになっている。一方、データ電極駆動回路２７は、制御回路部２３から出力された所定の信号に基づいて、選択された走査電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒ上のＢ、Ｇ、Ｒピクセル１１ｂ、１１ｇ、１１ｒに対する画像データ信号をデータ電極１９ｂ、１９ｇ、１９ｒのそれぞれに出力するようになっている。走査電極用及びデータ電極用ドライバＩＣとして、例えばＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）構造の汎用のＳＴＮ用ドライバＩＣが用いられている。

本実施の形態では、Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒの駆動電圧をほぼ同じにすることができるので、走査電極駆動回路２５の所定の出力端子は走査電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒの所定の各入力端子に共通接続されている。こうすることにより、Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒ毎に走査電極駆動回路２５を設ける必要がなくなるので積層型液晶表示素子１の駆動回路の構成を簡略化することができる。また、走査電極用ドライバＩＣの数を削減できるので積層型液晶表示素子１の低コスト化を実現することができる。なお、Ｂ、Ｇ、Ｒ用の走査電極駆動回路２５の出力端子の共通化は、必要に応じて行えばよい。

Ｂ用液晶表示素子６ｂの第２基板９ｂの走査電極１９ｂ上の基板全面には機能膜として、液晶分子の配列を制御するための配向膜２０ｂが塗布されている。配向膜２０ｂには、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂を用いることができる。配向膜２０ｂは、絶縁性薄膜と兼用されてもよい。配向膜２０ｂは、両電極１７ｂ、１９ｂ間の短絡を防止したり、ガスバリア層としてＢ用液晶表示素子６ｂの信頼性を向上させたりする機能を発揮する。本実施の形態では、配向膜２０ｂは、第２基板９ｂ側のみに形成されているが、第１基板７ｂ上にも形成されていてもよい。

Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｇ、６ｒの第１基板７ｇ、７ｒの走査電極１９ｇ、１９ｒ上の基板全面には機能膜として、液晶分子の配列を制御するための配向膜２０ｇ、２０ｒがそれぞれ塗布されている。配向膜２０ｇ、２０ｒは、配向膜２０ｂと同様の材料で形成されて同様の機能を有するため説明は省略する。また、本実施の形態では、配向膜２０ｇ、２０ｒは、第１基板７ｇ、７ｒ側のみに形成されているが、第２基板９ｇ、９ｒ上にも形成されていてもよい。

図２に示すように、第１及び第２基板７ｂ、９ｂの外周囲に塗布されたシール剤２１ｂにより、Ｂ用液晶層３ｂは両基板７ｂ、９ｂ間に封入されている。また、Ｂ用液晶層３ｂの厚さ（セルギャップ）は均一に保持する必要がある。所定のセルギャップを維持するために、樹脂製又は無機酸化物製の球状スペーサ２２がＢ用液晶層３ｂ内に散布されている。これにより、Ｂ用液晶表示素子６ｂのセルギャップの均一性は保持されている。

Ｇ用液晶層３ｇは、第１及び第２基板７ｇ、９ｇの外周囲に塗布されたシール剤２１ｇにより両基板７ｇ、９ｇ間に封入されている。また、Ｇ用液晶層３ｇのセルギャップは均一に保持されるように、球状スペーサ２２がＧ用液晶層３ｇ内に散布されている。Ｒ用液晶層３ｒは、第１及び第２基板７ｒ、９ｒの外周囲に塗布されたシール剤２１ｒにより両基板７ｒ、９ｒ間に封入されている。また、Ｒ用液晶層３ｒのセルギャップは均一に保持されるように、球状スペーサ２２がＲ用液晶層３ｒ内に散布されている。

また、接着性のある壁面構造体（不図示）を画素の周囲に形成することも好適に用いられる。Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒのセルギャップは、例えば３μｍ≦ｄ≦６μｍの範囲であることが好ましい。セルギャップがこれより小さいとプレーナ状態でのＢ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒの反射率が低くなり、これより大きいと駆動電圧が高くなりすぎる。

Ｒ用液晶表示素子６ｒの第２基板９ｒの外面（裏面）には、可視光吸収層１５が設けられている。可視光吸収層１５が設けられているので、Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒで反射されなかった光が効率よく吸収される。これにより、フォーカルコニック状態を黒色表示として利用できる。従って、積層型液晶表示素子１はコントラスト比の高い表示を実現できる。このように、反射型の積層型液晶表示素子１では、表示画面の裏面側に可視光吸収層１５を設けることにより、プレーナ状態を「明状態」、フォーカルコニック状態を「暗状態」として表示に利用することができる。なお、可視光吸収層１５は必要に応じて設ければよい。

なお図示は省略するが、完成された積層型液晶表示素子１に入出力装置及び全体を統括制御する制御装置（いずれも不図示）を設けることにより電子ペーパーが完成する。

次に、本実施の形態による積層型液晶表示素子１の効果について図２及び図３を用いて説明する。図３は、従来の積層型液晶表示素子５１の断面構成を模式的に示している。図３において、本実施の形態の積層型液晶表示素子１と同様の作用・機能を奏する構成要素には同じ符号を付してその説明は省略する。図３に示すように、積層型液晶表示素子５１は、Ｂ用液晶表示素子４６ｂ、Ｇ用液晶表示素子４６ｇ及びＲ用液晶表示素子４６ｒを有している。Ｂ用液晶表示素子４６ｂ、Ｇ用液晶表示素子４６ｇ及びＲ用液晶表示素子４６ｒは、表示面側からこの順に積層されている。

Ｂ用液晶表示素子４６ｂは、シール剤２１ｂ及び液晶注入口４２ｂの形状が本実施の形態のＢ用液晶表示素子６ｂと異なっている。Ｂ用液晶表示素子４６ｂのシール剤２１ｂは、第２基板９ｂの外周囲に液晶注入口４２ｂの形成位置で切断された枠状に形成されている。液晶注入口４２ｂには、封止剤５３ｂが形成されている。封止剤５３ｂの形成材料には、アクリル系樹脂が用いられている。封止剤５３ｂは、シール剤２１ｂと略同じ幅を有し全体として直方体状に形成されている。Ｂ用液晶層３ｂは、シール剤２１ｂと封止剤５３ｂとで第１及び第２基板７ｂ、９ｂ間に封止される。Ｇ、Ｒ用液晶表示素子４６ｇ、４６ｒは、Ｂ用液晶表示素子４６ｂと同様の構成を有しているため説明は省略する。

図３に示すように、封止剤５３ｂ、５３ｇ、５３ｒの幅はシール剤２１ｂ、２１ｇ、２１ｒとほぼ同じ幅になるので短くなる。このため、封止剤５３ｂ、５３ｇ、５３ｒと、第１及び第２基板７ｂ、７ｇ、７ｒ、９ｂ、９ｇ、９ｒのそれぞれの接触領域γは、相対的に狭くなる。さらに上述したように、アクリル系樹脂を形成材料とする封止剤５３ｂ、５３ｇ、５３ｒは、第１及び第２基板７ｂ、７ｇ、７ｒ、９ｂ、９ｇ、９ｒに対する接着性が低い。このため、積層型液晶表示素子５１は、封止剤５３ｂ、５３ｇ、５３ｒと第１及び第２基板７ｂ、７ｇ、７ｒ、９ｂ、７ｇ、９ｒとの接合部の端部、すなわち第１及び第２基板７ｂ、７ｇ、７ｒ、９ｂ、７ｇ、９ｒ及びＢ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒと、封止剤５３ｂ、５３ｇ、５３ｒとの接触部から破壊される。このように、積層型液晶表示素子５１は、封止剤５３ｂ、５３ｇ、５３ｒの形成された封止部で第１及び第２基板７ｂ、７ｇ、７ｒ、９ｂ、７ｇ、９ｒが剥離し易く封止部の強度が弱くなる。

これに対し図２に示すように、本実施の形態の積層型液晶表示素子１は、直径の短い第１貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒを第１基板７ｂ、７ｇ、７ｒにそれぞれ有している。後程説明するが、液晶注入口２ｂ、２ｇ、２ｒは、液晶セル内部を減圧する際の吸引口としても用いられる。第２貫通孔１２ｂ、１２ｇ、１２ｒは、空気、液晶及び封止剤が容易に通過できる程度の開口形状に形成されているのに対し、第１貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒは、空気及び液晶は容易に通過できるが液晶より粘度の高い封止剤は容易に通過できない開口形状に形成されている。例えば、第２貫通孔１２ｂ、１２ｇ、１２ｒは、直径が約４ｍｍの円形状の開口形状であり、第１貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒは、直径が約０．５ｍｍの開口形状である。

上記の通り、第１貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒの直径を短くすることにより、液晶注入口２ｂ、２ｇ、２ｒに埋め込まれた封止剤４ｂ、４ｇ、４ｒと第１基板７ｂ、７ｇ、７ｒとのそれぞれの接触領域αは、接触領域γより広くなる。また、封止剤４ｂ、４ｇ、４ｒは、第２基板９ｂ、９ｇ、９ｒと接触領域βで接触し、さらに第２貫通孔１２ｂ、１２ｇ、１２ｒの開口面積で接着層８と接触する。これにより、封止剤４ｂ、４ｇ、４ｒは、封止剤５３ｂ、５３ｇ、５３ｒと比較して、第１基板７ｂ、７ｇ、７ｒ等の他の構成と広い領域で接触される。さらに、両側に配置されたＢ、Ｒ用液晶表示素子６ｂ、６ｒは、第１貫通孔１０ｂ、１０ｒを外側に向けて配置されている。封止剤４ｂ、４ｒは、第１基板７ｂ、７ｒにより蓋をされた状態になる。従って、本実施の形態の積層型液晶表示素子１は、従来の積層型液晶表示素子５１と比較して、封止剤４ｂ、４ｇ、４ｒの形成された封止部の強度を極めて向上させることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、積層型液晶表示素子１は、樹脂で形成されてフレキシブル性を有する第１及び第２基板７ｂ、７ｇ、７ｒ、９ｂ、９ｇ、９ｒを用いても封止部の強度を向上させることができる。これにより、積層型液晶表示素子１は、周囲温度の変化によりＢ、Ｇ、Ｒ用液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒの体積が増加して内部圧力が高くなっても、第１及び第２貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ、１２ｂ、１２ｇ、１２ｒから外部に液晶が漏れるのを防止できる。

本実施の形態のように、液晶を注入する貫通孔の直径を短くすると、第１及び第２基板と封止剤との接触領域の面積は広くなるので、積層型液晶表示素子の封止部の強度は向上する。一方、例えば第１基板７ｂに直径の短い第１貫通孔１０ｂを形成し、第２基板９ｂには貫通孔を形成しないという形態にすると、第１及び第２基板と封止剤との接触領域の面積はさらに広くなるので、積層型液晶表示素子の封止部の強度をさらに向上させることができる。しかしながら、当該形態は、後程説明する複数の空セルに同時に液晶を注入することができなくなるので、製造工程のスループットを向上できないという欠点を有している。

次に、本実施の形態による液晶表示素子及びそれを用いた積層型液晶表示素子の製造方法について図２及び図４乃至図９を用いて説明する。図４乃至図８は、Ｒ用液晶表示素子６ｒの製造方法を説明する図である。図４は、Ｒ用の液晶を注入する前のＲ用空セル３６ｒを示している。図４（ａ）は、Ｒ用空セル３６ｒの斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の図中に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。図５は、Ｒ用空セル３６ｒに液晶を注入する液晶注入工程（その１）を模式的に示している。図６は、Ｒ用空セル３６ｒに液晶を注入する液晶注入工程（その２）を模式的に示している。図７は、Ｒ用空セル３６ｒに液晶を注入する液晶注入工程（その３）を模式的に示している。図８は、Ｒ用液晶表示パネル３８ｒに液晶を封止する液晶封止工程を模式的に示している。

本実施形態による液晶表示素子の製造方法は、空セル内部の減圧により一対の基板を貼り合わせ、さらに多数の空セルに同時に液晶を注入する点に特徴を有している。上記の通り、一般的には液晶表示素子を作製するに当たり、まず、一対の基板を貼り合わせて空セルを作製した後に、真空汲み上げ方式によって空セル内に液晶を注入し、注入口を封止用の接着部材で接着する。ところが、樹脂基板を貼り合わせてセルを形成する場合には、パーティクルによる基板破損や貼り合わせ時の加圧不均一によるセルギャップの不均一化などの問題が発生する。これらの問題を解決する手段として特許文献１及び２には、空セル内部を減圧し、対向配置された一対の基板を大気圧により加圧して、当該一対の基板を貼り合わせる手法が開示されている。特許文献１及び２には、複数の空セルを同時に貼り合わせる手法として、各空セルに貫通穴を形成し、これらの穴をパッキン等で繋ぐことにより、複数の空セルの内部を同時に減圧できることが開示されている。本実施の形態では、特許文献１及び２に開示された製造方法が利用されている。

まず、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、例えばフィルム基板上に互いにほぼ平行な帯状の複数のデータ電極１９ｒを形成し、データ電極１９ｒ上の基板面全面に配向膜２０ｒを形成する。次いて、当該フィルム基板を打ち抜いて、例えば直径が約０．５ｍｍの第１貫通孔１０ｒを形成する。これにより第１基板７ｒが完成する。次に、例えばフィルム基板に、例えば互いにほぼ平行な帯状の複数の走査電極１７ｒを形成する。次いで、当該フィルム基板を打ち抜いて、将来的に第１及び第２基板７ｒ、９ｒを対向配置したときに第１貫通孔１０ｒに対向するように、例えば直径が約４ｍｍの第２貫通孔１２ｒを形成する。これにより、第２基板９ｒが完成する。

次に、第１基板７ｒの全面にスペーサ２２を散布する。次いで、第２基板９ｒの外周囲に枠状のシール剤２１ｒを塗布する。次に、第１及び第２貫通孔１０ｒ、１２ｒの中心軸がほぼ一致すると共に走査電極１７ｒとデータ電極１９ｒとが交差するように、第１及び第２基板７ｒ、９ｒを位置合わせして貼り合せる。当該工程では、第１基板７ｒ上に第２基板９ｒを仮に載置しただけであり、第１及び第２基板７ｒ、９ｒは完全に貼り合わせ固定されてはいない。これにより、液晶注入口２ｒを備えたＲ用空セル３６ｒが形成される。

次に、図５に示すように、Ｒ用空セル３６ｒを複数枚（図５では６枚）用意し、複数のＲ用空セル３６ｒの液晶注入口２ｒの中心軸がほぼ一致するように配置する。Ｒ用空セル３６ｒが連結されたときに互いに接触して破損するのを防止するため、Ｒ用空セル３６ｒ間の連結部であって液晶注入口２ｒの形成位置にリング状のパッキン３４を挟むようにする。パッキン３４は、例えばシリコンゴムにより形成され、厚さ１．０ｍｍ、外径７．０ｍｍ径、内径４．０ｍｍ径のドーナッツ形状を有している。

次に、図５の図中の太矢印で示すように、パイプ８５をＲ用空セル３６ｒの液晶注入口２ｒに貫通させて、その端部の真空吸引用の２方コック８８に連結する。これにより、図６に示すように、複数枚（図６では６枚）のＲ用空セル３６ｒが連結される。パイプ８５は、例えばステンレスにより形成され、外径３．０ｍｍ径、内径２．５ｍｍ径の円筒形状を有している。また、パイプ８５は、例えば、幅０．５ｍｍ、長さ６．５ｍｍのスリット８７を側面に有している。パイプ８５は、スリット８７の代わりに例えば０．３ｍｍ径の複数の開口（不図示）を長さ６．５ｍｍに亘って側面に分布するように有していてもよい。

パイプ８５の端部には液晶注入用の２方コック８４が予め設けられている。２方コック８４には液晶受け皿８０が設けられている。また、Ｒ用空セル３６ｒを挟んで２方コック８４の反対側には、真空吸引用の２方コック８８が配置されている。２方コック８８の端部には逆止弁（不図示）が設けられている。

図７は、パイプ８５を含み走査電極（不図示）の延伸方向に平行な面で切断した、連結された複数のＲ用空セル３６ｒの断面を示している。図７において、２方コック８４、パイプ８５及びネジ８６は断面ではなく、当該平行な面に直交する方向に見た状態を模式的に示している。図７に示すように、複数のＲ用空セル３６ｒの液晶注入口２ｒは、パイプ８５により貫通され、ネジ８６により締め付けられ、パッキン３４を挟んで連結されている。複数のＲ用空セル３６ｒが連結されると、パイプ８５の一端には液晶注入用の２方コック８４が配置され、他端には真空吸引用の２方コック８８（図５参照）が配置される。

Ｒ用空セル３６ｒのシール剤２１ｒの内周側は、第１及び第２基板７ｒ、９ｒがスペーサ２２（図４参照）を介して対向する密閉空間となっている。一方、２方コック８４とネジ８６との間のＲ用空セル３６ｒの液晶注入口２ｒの空間は、シール剤２１ｒの内周側に通じており、パッキン３４により密閉状態となっている。この液晶注入口２ｒの空間には、スリット８７を備えたパイプ８５が貫通されている。パイプ８５の一端には２方コック８４が接続され、他端には２方コック８８が接続されている。このため、２方コック８４、８８は、パイプ８５のスリット８７及び液晶注入口２ｒの空間を介してシール剤２１ｒの内周側に通じている。

次に、連結されたＲ用空セル３６ｒを恒温槽（不図示）に入れ、真空吸引用の２方コック８８を恒温槽の接続口に接続する。続いて、真空吸引用の２方コック８８を開き、液晶注入用の２方コック８４を閉じた状態で、接続口から真空ポンプ（不図示）により真空吸引する。

この状態で、当該真空ポンプにより接続口から真空吸引すると、真空吸引用の２方コック８８、パイプ８５、スリット８７及び液晶注入口２ｒを介してシール剤２１ｒの内周側が減圧される。これにより、第１及び第２基板７ｒ、９ｒの面に大気圧がかかって第１及び第２基板７ｒ、９ｒが貼り合わせ固定される。

第１及び第２基板７ｒ、９ｒは、シール剤２１ｒの内周側が減圧されることにより、大気圧により均一に加圧されるので、従来のようにセルギャップが不均一になるという問題の発生を防止できる。

このとき、シール剤２１ｒの形成材料に熱硬化性樹脂を用いている場合には、恒温槽を、例えば１６０℃の温度に加熱してシール剤２１ｒを硬化する。また、シール剤２１ｒの形成材料に光硬化性樹脂を用いている場合には、外部からＲ用空セル３６ｒの全体に光を照射してシール剤２１ｒを硬化する。

次に、第１及び第２基板７ｒ、９ｒが貼り合わせ固定されると、液晶注入用の２方コック８４を閉じたままで、真空吸引用の２方コック８８を閉じ、連結された状態のままＲ用空セル３６ｒを当該恒温槽から取出す。

次に、液晶注入用の２方コック８４の液晶受け皿８０に、Ｒ光を選択的に反射するように調製された液晶を例えば１ｃｃ滴下する。このとき、液晶注入用の２方コック８４は閉じられたままである。連結されたＲ用空セル３６ｒを例えば７０℃の液晶注入用の温度に保った別の恒温槽（不図示）に入れる。次いで、真空吸引用の２方コック８４を恒温槽の接続口に接続する。

シール剤２１ｒの内周側は減圧状態に維持されているので、液晶注入用の２方コック８４を開くと、液晶受け皿８０に滴下された液晶は、２方コック８４、パイプ８５、スリット８７及び液晶注入口２ｒを介して、シール剤２１ｒの内周側に注入される。これにより、第１及び第２基板７ｒ、９ｒ間にＲ用液晶層３ｒが形成される。このように、複数のＲ用空セル３６ｒ内に同時に液晶を注入できる。液晶の注入が終了したら２方コック８４を閉じて、連結されたＲ用空セル３６ｒを恒温層からから取り出す。次いで、パイプ８５を液晶注入口２ｒか引き抜いて、複数のＲ用空セル３６ｒを個々に分ける。

次に、図８（ａ）に示すように、ディスペンサ９０を用いて液晶注入口２ｒに封止剤４ｒを塗布する。液晶注入口２ｒに満たされている液晶は、封止剤４ｒの自重により外部に溢れ出る。封止剤４ｒと液晶とは相容性を有しているので、封止剤４ｒはＲ用液晶層３ｒと混ざり合いながら液晶注入口２ｒ近傍の第１及び第２基板７ｒ、９ｒ間に浸透する。

特許文献１及び２に記載の液晶表示素子は、対向配置された一対の基板にそれぞれ形成された貫通孔は、第２貫通穴１０ｂとほぼ同じ開口面積を有している。このため、図８（ａ）に示すように、従来の液晶表示素子を横置きにして液晶注入口に封止剤を塗布すると、液晶注入口を封止剤が通過してしまう可能性がある。従って、従来の製造工程では、液晶表示素子を縦置きにして封止剤を塗布する必要があり、製造工程のスループットの低下の一因となる。これに対し、本実施の形態では、第１貫通穴１０ｂは、空気は容易に通過することができるが封止剤４ｒは容易に通過できない大きさに形成されている。このため、図８（ａ）に示すように、Ｒ用液晶層３ｒが注入されたＲ用空セル３６ｒを横置きにしても、封止剤４ｒは、第２貫通孔１０ｒ内に露出する第１基板７ｒの表面張力及び封止剤４ｒの粘度によって第１貫通孔１０ｒを通過しない。これにより、図８（ｂ）に示すように、封止剤４ｒを液晶注入口２ｒに溜めて第１及び第２基板７ｒ、９ｒ間に浸透させることができる。このように、本実施の形態によれば、封止剤４ｒの塗布工程が容易になる。

次に、封止剤４ｒの形成材料に光硬化性樹脂を用いる場合には、封止剤４ｒに光を照射して固化する。これにより、図８（ｂ）に示すように、Ｒ用液晶表示パネル３８ｒが完成する。次に、Ｂ、Ｇ用液晶表示パネル３８ｂ、３８ｇ（不図示）をＲ用液晶表示パネル３８ｒと同様の方法により作製する。

次に、外部に露出した走査電極１７ｒ及びデータ電極１９ｒにフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）をそれぞれ実装する。同様に、Ｂ、Ｇ用液晶表示パネルの走査電極１７ｂ、１７ｇ及びデータ電極１９ｂ、１９ｇにＦＰＣをそれぞれ実装する。次に、例えばＲ用液晶表示パネル３８ｒの第１基板７ｒ上に光学特性を満たす透明接着剤を滴下あるいは塗布する。次いで、第１基板７ｒとＧ用液晶表示パネルの第２基板９ｇとを対面させ、液晶注入口２ｒ、２ｇの中心軸がほぼ一致するように、Ｒ用液晶表示パネル３８ｒの上方からＧ用液晶表示パネル３８ｇを位置合せして貼り合わせ、透明接着剤を可視光や熱等により硬化させて接着層８を形成する。これにより、Ｒ用液晶表示パネル３８ｒとＧ用液晶表示パネル３８ｇとが積層されて接着される。同様の手法により、Ｇ用液晶表示パネル３８ｇ上にＢ用液晶表示パネル３８ｂを積層して接着する。その際、第１及び第２貫通孔１０ｇ、１２ｇの中心軸と第１及び第２貫通孔１０ｂ、１０ｂの中心軸とがほぼ一致するように、Ｂ、Ｇ用液晶表示パネル３８ｂ、３８ｇは接着される。さらに、必要に応じて、Ｒ用液晶表示パネル３８ｒの第１基板７ｒに透明接着剤を用いて可視光吸収層１５を貼付する。

次に、Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶表示パネル３８ｂ、３８ｇ、３８ｒの走査電極にそれぞれ接続されたＦＰＣを走査電極駆動回路２７に実装し、データ電極にそれぞれ接続されたＦＰＣをデータ電極駆動回路２５に実装する。これにより、積層型液晶表示素子１が完成する。

ところで、図９に示すように、例えばＲ用液晶表示パネル３８ｒの表示面側の第２基板９ｒに接着層を用いて反射防止膜３０を貼付し、表示面の裏面側の第１基板７ｒに接着層８を用いて可視光吸収層１５を貼付する。次いで、不図示のＦＰＣを走査電極１７ｒ及びデータ電極１９ｒにそれぞれ実装し、当該ＦＰＣを走査電極駆動回路２７に実装し、データ電極にそれぞれ接続されたＦＰＣをデータ電極駆動回路２５に実装する。これにより、赤色表示が可能なモノクロ液晶表示素子が完成する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、複数の空セルに同時に液晶を注入することができる。さらに、液晶注入口２ｂ、２ｇ、２ｒに封止剤４ｂ、４ｇ、４ｒを容易に塗布することができる。これにより、積層型液晶表示素子１の製造工程のスループットの向上を図ることができる。

特許文献１又は２に記載の液晶表示素子の液晶注入用の貫通孔の開口形状は、本実施の形態での第２貫通孔１２ｂ、１２ｇ、１２ｒの開口形状とほぼ同じ大きさに形成されている。このため、特許文献１又は２に記載の液晶表示素子の封止剤と一対の基板との接触領域は、図２に示す接触領域βとほぼ同じ面積となる。本実施の形態の積層型液晶表示素子１は、第１基板と封止剤との接触領域αの面積が相対的に広い分だけ、特許文献１又は２に記載の液晶表示素子と比較して封止部の強度の向上が図られている。

次に、本実施の形態の変形例による積層型液晶表示素子について図１０及び図１１を用いて説明する。本変形例による積層型液晶表示素子１は、Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒのそれぞれに形成された第１及び第２貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ、１２ｂ、１２ｇ、１２ｒが、基板面法線方向に見て、互いに重ならない位置に配置されている点に特徴を有している。図１０は、Ｂ、Ｇ、Ｒ用液晶表示素子６ｂ、６ｇ、６ｒの表示部の分解斜視図である。図１１は、第１及び第２貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ、１２ｂ、１２ｇ、１２ｒの中心軸を含み走査電極１７ｂ、１７ｇ、１７ｒと平行に積層型液晶表示素子１の表示部を切断した断面図である。なお、図２に示す積層型液晶表示素子１と同様の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。

図９及び図１０に示すように、Ｂ用液晶表示素子６ｂの第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂは、走査電極１７ｂ及びデータ電極１９ｂが露出していない側の第１及び第２基板７ｂ、９ｂの角部に形成されている。Ｇ用液晶表示素子６ｇの第１及び第２貫通孔１０ｇ、１２ｇは、データ電極１９ｇが露出していない側の第１及び第２基板７ｂ、９ｂ端部中央に形成されている。Ｒ用液晶表示素子６ｒの第１及び第２貫通孔１０ｒ、１２ｒは、走査電極１７ｒが露出し且つデータ電極１９ｂが露出していない側の第１及び第２基板７ｂ、９ｂの角部に形成されている。第１及び第２貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ、１２ｂ、１２ｇ、１２ｒの各中心軸は、基板面内方向においてほぼ一直線上に配置されている。

図１１に示すように、第１及び第２貫通孔１０ｂ、１２ｂと、第１及び第２貫通孔１０ｇ、１２ｂと、第１及び第２貫通孔１０ｒ、１２ｒとが互いに重ならない位置に配置されていても、封止剤４ｂ、４ｇ、４ｒは、図２に示す積層型液晶表示素子１の封止剤４ｂ、４ｇ、４ｒとほぼ同様の接触領域α、βを有する。従って、本変形例による積層型液晶表示素子１は、図２に示す積層型液晶表示素子１と同様の効果が得られる。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。上記実施の形態では、第１及び第２貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ、１２ｂ、１２ｇ、１２ｒは、封止剤４ｂ、４ｇ、４ｒによりそれぞれ封止されているが本発明はこれに限られない。例えば、第１及び第２貫通孔１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ、１２ｂ、１２ｇ、１２ｒは、封止剤４ｂ、４ｇ、４ｒに加えて、接着層８の一部を用いてそれぞれ封止されていてもよい。

対向配置された一対の基板間に液晶を挟持した構成を有する液晶表示素子に適用できる。

Claims (12)

1. 表面を貫通する第１貫通孔が形成された第１基板と、
   前記第１基板に対向配置され、前記第１貫通孔に対向して前記第１貫通孔より広い面積で表面を貫通する第２貫通孔が形成された第２基板と、
   前記第１及び第２基板の周囲に枠状に形成されて前記第１及び第２基板を固着するシール剤と、
   前記第１及び第２基板間に挟持された液晶と、
   前記第１及び第２貫通孔から前記液晶が漏れないように前記第１及び第２貫通孔を封止する封止剤と
   を有す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において、
   前記封止剤は、前記第２基板との封止領域の面積より前記第１基板との封止領域の面積の方が広いこと
   を特徴とする液晶表示素子。
3. 請求項１又は２に記載の液晶表示素子において、
   前記封止剤は、前記第１及び第２基板間に回り込んで前記第１及び第２貫通孔を塞いでいること
   を特徴とする液晶表示素子。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示素子において、
   前記第１貫通孔の中心軸は、前記第２貫通孔の中心軸にほぼ一致していること
   を特徴とする液晶表示素子。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示素子において、
   前記第１及び第２貫通孔は、前記第１及び第２基板の基板面法線方向に見て、曲線状の開口形状を有すること
   を特徴とする液晶表示素子。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示素子において、
   前記第１及び第２貫通孔は、前記第１及び第２基板の外周囲近傍に配置されていること
   を特徴とする液晶表示素子。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示素子において、
   前記液晶は、可視域に選択反射光波長を有する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。
8. 対向配置された第１及び第２基板間に液晶を挟持した液晶表示素子を複数積層した積層型液晶表示素子において、
   前記液晶表示素子は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示素子であること
   を特徴とする積層型液晶表示素子。
9. 請求項８記載の積層型液晶表示素子において、
   両側に配置された前記液晶表示素子は、前記１貫通孔を外側に向けて配置されていること
   を特徴とする積層型液晶表示素子。
10. 請求項８又は９に記載の積層型液晶表示素子において、
    積層された複数の前記液晶表示素子にそれぞれ形成された前記第１及び第２貫通孔は、前記第１及び第２基板の基板面法線方向に見て、互いに重なる位置に配置されていること
    を特徴とする積層型液晶表示素子。
11. 請求項８又は９に記載の積層型液晶表示素子において、
    積層された複数の前記液晶表示素子にそれぞれ形成された前記第１及び第２貫通孔は、前記第１及び第２基板の基板面法線方向に見て、互いに重ならない位置に配置されていること
    を特徴とする積層型液晶表示素子。
12. 請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の積層型液晶表示素子において、
    前記液晶は、可視域に選択反射光波長を有するコレステリック液晶であり、
    複数の前記液晶表示素子は、前記選択反射光波長が互いに異なること
    を特徴とする積層型液晶表示素子。

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