胆甾型液晶显示元件的制作方法

专利名称：胆甾型液晶显示元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用胆留型液晶来显示图像的显示元件及其制造方法以及使用显示 元件的电子纸张及电子终端设备
背景技术：
使用形成胆留相的液晶组成物(以下，称作“胆留型液晶”)的反射型液晶显示装 置(以下，称作“胆留型液晶显示元件”)，在无电力供给的状态下，具有半永久连续显示图 像的存储(memory 记忆)显示功能。因此，胆留型液晶显示元件只要仅在显示改写时驱动 即可，所以与现有液晶显示元件相比，能够实现低功耗、薄型、轻量，并且具有鲜艳的彩色显 示特性，高对比度特性及高分辨率特性。利用这样的特征，胆留型液晶显示元件正被用于面 向实用的开发。胆留型液晶显示元件被适当用于电子纸张的显示部，电子书籍，移动终端设 备，或IC卡等的便携设备等的电子终端设备的显示部等。胆留型液晶显示元件具有密封了胆留型液晶的一对基板。该基板是玻璃基板、树 脂基板等的透明基板。用设置在两基板的电极和该电极间的胆留型液晶构成像素。为了以 规定的间隔(单元间隙cellgap)维持一对基板，在相邻像素间配置有柱状间隔物或壁面 结构体等。通过施加液晶驱动电压，相对置的电极重叠的像素电极部能够控制胆留型液晶的 反射率。可是，在配置了该像素电极以外的壁面结构体等的相邻像素间区域，没有施加液晶 驱动电压的电极，因此难以控制胆留型液晶的反射率。通过在相邻像素电极间形成壁面结 构体，能够在维持像素的开口率(Aperture ratio)的状态下，对胆留型液晶不受控制的相 邻像素间进行遮蔽。可是，在壁面结构体的部分上必须设置开口部，该开口部不能遮蔽，这 里，上述开口部用于将液晶注入液晶单元盒内。该开口部的胆甾型液晶的定向状态成为液晶流动时所表现出来的指向性强的反 射状态。即，该区域的胆留型液晶通常呈现常时平面态来维持高反射率状态。因此，在以低 反射率的焦锥(focalconic)态进行显示的黑屏显示时，该开口部成为使显示对比度低的 主要原因。专利文献1 JP特开2005-189662号公报专利文献2 JP专利第3581925号

发明内容
本发明的目的在于，提供能够提高对比度来获得良好显示的显示元件及其制造方 法以及使用该显示元件的电子纸张及电子终端设备。为了达成上述目的，显示元件的特征在于，具有一对基板；液晶，其被密封在所 述一对基板之间；第一电极，其形成在所述一对基板的一个基板上；第二电极，其被设置在 所述一对基板的另一个基板上；像素区域，其是通过相对配置所述第一电极和所述第二电 极以使两者交叉而划定的区域；壁面结构体，其形成在所述像素区域外，包围位于所述一对基板之间的所述像素区域；开口部，其使所述壁面结构体的一部分开口，以使所述液晶流 通；反射率降低部，其形成在所述开口部，用于降低所述开口部处的所述液晶的反射率。另外，为了达成上述目的，显示图像的电子纸张的特征在于，具有上述本发明的显 示元件。另外，为了达成上述目的，显示图像的电子终端设备的特征在于，具有上述本发明 的显示元件。另外，为了达成上述目的，提供一种显示元件的制造方法，该制造方法用于在一对 基板之间密封液晶来制造显示元件，该制造方法的特征在于，在所述一对基板的一个基板 上形成第一电极，在所述一对基板的另一个基板上形成第二电极，相对配置所述第一电极 和所述第二电极以使两者交叉，从而划定像素区域，在所述像素区域外形成壁面结构体，以 包围位于所述一对基板之间的所述像素区域，使所述壁面结构体的一部分开口而形成开口 部，以使所述液晶流通，在所述开口部形成反射率降低部，该反射率降低部用于降低所述开 口部处的所述液晶的反射率。发明的效果根据本发明能够提高对比度来获得良好的显示。


图1是示意性示出了本发明的一实施方式的液晶显示元件的结构的分解立体图。图2是示出了在基板面法线方向看本发明的一实施方式的液晶显示元件的状态 的图。图3是沿着图2的图中A-A线将本发明的一实施方式的液晶显示元件截断的剖面 图。图4是示出了在基板面法线方向看现有的液晶显示元件的状态的图。图5是沿着图4的图中A-A线将现有的液晶显示元件截断的剖面图。图6是说明本发明的一实施方式的液晶显示元件的图，是示出了单元间隙和胆甾 型液晶的反射率之间的关系的曲线。图7是示意性示出了本发明的一实施方式的液晶显示元件的制造工序的剖面图 (其一)。图8是示意性示出了本发明的一实施方式的液晶显示元件的制造工序的剖面图 (其二)。图9是示出了用于形成本发明的一实施方式的液晶显示元件的壁面结构体的光 掩模的主要部分的图。图10是本发明的一实施方式的第一变形例的液晶显示元件的开口部的剖面图。图11是示出了用于形成本发明的一实施方式的第一变形例的液晶显示元件的壁 面结构体的光掩模的主要部分的图。图12是本发明的一实施方式的第二变形例的液晶显示元件的开口部的剖面图。图13示出了用于形成本发明的一实施方式的第二变形例的液晶显示元件的壁面 结构体的光掩模的主要部分的图。图14是示出了在基板面法线方向看本发明的一实施方式的第三变形例的液晶显
5示元件的状态的图。图15是示意性示出了将本发明的一实施方式的液晶显示元件多个层叠的能够全 色显示的液晶显示元件的剖面结构的图。图16是示出了具有本发明的一实施方式的液晶显示元件的电子纸张的具体例的 图。其中，附图标记说明如下1液晶显示元件Ib蓝色(B)用液晶显示元件Ig绿色(G)用液晶显示元件Ir红色(R)用液晶显示元件3 液晶3bB用液晶层3gG用液晶层3rR用液晶层7、7b、7g、7r 上基板9、9b、9g、9r 下基板15可见光吸收层21密封构件34反射率降低部34a平坦部36 开口部37壁面结构体38 注入口41b、41g、41r 脉冲电压源43光掩模43h半透过膜43s遮光膜43t透过区域46突起部48凹凸部D数据电极P像素区域S扫描电极
具体实施例方式用图1 图16来说明本发明的一实施方式的显示元件及其制造方法以及使用 显示元件的电子纸张及电子终端设备。首先，用图1 图6来说明本实施方式的显示元 件。图1是示意性示出了本实施方式的液晶显示元件1的结构的分解立体图。液晶显示 元件1具有以规定的单元间隙相对配置的上基板7及下基板9( 一对基板)。为了容易理解，在图1中示出了将上基板7相对于下基板9在斜上方错开的状态。上下基板7、9例如 使用聚碳酸酯(PC polycarbonate 聚碳酸酯)、聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET :polyethyl eneterephthalate)等的薄膜基板(塑料基板)或玻璃基板。在上下基板7、9间密封着带 有记忆性的胆留型液晶3。在上基板7的与液晶3之间的交界面一侧形成有互相平行延伸为带状(条纹状) 的多个数据电极Dj (j为自然数，在图1中，j = 1，2)。数据电极Dj与未图示的数据电极驱 动电路相连接。在下基板9的与液晶3之间的交界面一侧形成有互相平行地延伸为带状的多个扫 描电极Si (i为自然数，在图1中，i = 1，2，3)。扫描电极Si与未图示的扫描电极驱动电路 相连接。从基板7、9表面的法线方向看，扫描电极Si和数据电极Dj大致垂直互相交叉。交 叉区域成为像素区域P (i，j)。在图1中，举例说明6个像素区域P (1，1) P (3，2)被配置 成3行2列的矩阵状的情况。像素区域P(i，j)由未图示的数据电极驱动电路及扫描电极 驱动电路以所谓的无源驱动方式驱动。在像素区域P的周围，配置有壁面结构体37以包围像素区域P。壁面结构体37形 成在像素区域P的外侧。从基板面法线方向看，像素区域P呈由4边构成的四角形形状。因 此，在同方向看到的壁面结构体37相对于各像素区域P呈四边形的框状。另外，如果作为 基板面整体来看，壁面结构体37呈在四角形框内纵横交叉的格子状。在框状的壁面结构体37的规定的边上，设置有开口部36，上述开口部36用于使 该边的部分开口以便液晶3流通。开口部36是周期性有规则的配置的。在壁面结构体37 设置有反射率降低部34，上述反射率降低部34形成在开口部36处，用于降低存在于开口部 36处的液晶3的反射率。后面将详细说明，从反射率降低部34的平坦部34a到上基板7的 长度(以下，称作“间隙”)比像素区域P处的单元间隙短，所以反射率降低部34能够降低 开口部36处的反射率。因此，能够提高液晶显示元件1的对比度。壁面结构体37由具有粘结性的构件形成。除了开口部36之外，壁面结构体37与 一对基板7、9双方都粘结。如后所述，壁面结构体37是利用例如光刻法使用光致抗蚀剂在 一侧的基板上刻画图形而形成的。另外，反射率降低部34与壁面结构体37形成为一体。在包围壁面结构体37整体的外围配置有密封构件21。密封构件21是用由热固化 型或UV固化型的粘结剂在印刷工序中形成的。密封构件21配置在上下基板7、9间的外围 部，包围多个像素区域P及壁面结构体37。另外，为了得到规定的单元间隙，可以与壁面结 构体37并用现有的球状间隔物或柱状间隔物。使上下基板7、9的一端边的密封构件21开口，从而配置液晶液注入时的液晶注入 口 38。省略图示，但液晶注入后的液晶注入口 38用密封构件密封。全像素区域P经由各开 口部36来与注入口 38连接。用密封构件21及密封剂密封着的液晶3填充在用密封构件 21包围的内部的整个空间内。图2是示出了在基板面法线方向看液晶显示元件的状态的图。图3是沿着图2的 图中A-A线截断的剖面图。在图1中，为了图示方便而以6个像素区域P为例，但是通常有 更多数目的像素区域P被排列成矩阵。在图2中示出了排列多个像素区域P的部分区域。 使用图1、图2及图3更详细的说明像素区域P、壁面结构体37及开口部36的形状构造等。
具体地，用图2的像素区域P(i，j)来说明。从基板面法线方向看，像素区域P(i， j)具有扫描电极Si与数据电极Dj重叠形成的4边形状。在本实施方式中，像素区域P(i， j)例如具有正方形形状。就像素区域P(i，j)来看，壁面结构体37具有沿着像素形状的四 边中的各边的四角形框状结构。所形成的壁面结构体37的宽度与在上基板7上相邻的数 据电极D-D之间的宽度相同或者比其窄，并且与在下基板9上相邻的扫描电极S-S间的宽 度相同或者比其窄。因此，壁面结构体37配置成与像素区域P(i，j)不重叠。使框状的壁面结构体37的部分开口形成的开口部36，发挥液晶流通口的功能，上 述液晶流通口用于在板制造工序中的注入液晶液时使液晶填充到全像素区域P。开口部36 分别形成于壁面结构体37的相对置的各边上。开口部36形成于对向边的大致中央位置。如图3所示，形成在开口部36上的反射率降低部34具有高度为tr的壁面形状， 上述高度tr比壁面结构体37的高度tw低。反射率降低部34具有在与上基板7的对向面 上形成的平坦部34a。反射率降低部34的高度tr比壁面结构体37的高度tw低。因此，即 使两基板7、9粘在一起，也能维持液晶3能够在开口部36流通的开口。另外，是在包围与像素区域P (i,j)同一列的其他的像素区域P (i-l,j)、P (i+1，j) 及P(i+2，j)的各壁面结构体37上，都以同样的结构在相同的位置形成开口部36。因此， 就同一第j列来看，开口部36在壁面结构体37的延长线上连续排列成一列。在第j+Ι列 等该构成也相同。下面，用图3 图6来说明本实施方式的液晶显示元件1的效果。图4是示出了 在基板面法线方向看现有的液晶显示元件100的状态的图。图5是沿着图4的图中A-A线 截断的剖面图。在图4及图5中，与本实施方式的液晶显示元件1相同的结构标注了相同 的符号，故省略其说明。如图4所示，如果关注相邻的4个像素区域？(1，」)？(1，」+1)、？(1+1，」)及P(i+1， j+1)，现有的液晶显示元件100的壁面结构体137具有十字形状。壁面结构体137分别配 置在相邻的4个像素区域P间。因此，就像素区域P(i，j)来看，壁面结构体137被沿着像 素形状的各角部而配置。所形成的壁面结构体137的宽度与在上基板7上相邻的数据电极 D-D间的宽度相同或者比其窄，并且与在下基板9上相邻的扫描电极S-S间的宽度相同或者 比其窄。因此，壁面结构体137被配置成与像素区域P(i，j)不重叠。所形成的沿着像素区域P(i，j)各边而延伸的壁面结构体137的长度比像素区域 P(i，j)的一边的长度短。因此，在像素区域P(i，j)的各边的大致中央处，配置有没有形成 壁面结构体137的开口部136。开口部136发挥液晶流通口的功能，上述液晶流通口用与在 板制造工序中注入液晶液时使液晶填充到全像素区域P。在注入液晶液时，液晶3通过开口部136流通到相邻像素。因此，如图5所示，如 果液晶液注入结束，则液晶3除了填充全像素区域P之外，也被填充在开口部136内。液晶 显示元件100的开口部136处的单元间隙与壁面结构体137的高度tw大致相等。如图3所示，本实施方式的液晶显示元件1也与现有的液晶显示元件100同样地， 如果液晶液注入结束，则液晶3也会填充在开口部36内。可是，由于液晶显示元件1在开 口部36处具有反射率降低部34，因此开口部36处的间隙比壁面结构体37的高度tw小。密封在像素区域P的液晶3，基于施加在扫描电极S上的电位与施加在数据电极 D上的电位的电位差，变成平面状态及焦锥(Focal Conic)状态中的任一状态，其中，上述平面状态是指反射规定颜色的光的状态，上述焦锥状态是指使光透过的状态。可是，开口部 36、136配置在像素区域P外而没有形成两电极S、D。因此，密封在开口部36、136内的液晶 3不会被施加电压。液晶3流动的状态成为通常的反射率高的平面状态。因此，即使将全像 素区域P的液晶3作为焦锥(FocalConic)状态来使液晶显示元件1、100进行黑屏显示，开 口部36、136的液晶3也会因为处于平面状态而反射光。因此，液晶显示元件1、100的对比 度低。众所周知，胆甾型液晶的反射率取决于单元间隙。图6是示出了单元间隙和胆甾 型液晶的反射率之间的关系的曲线。横轴表示单元间隙(μ m)，纵轴表示反射率(％)。图 中基于“ ”标记的曲线示出了红色(R)光的反射率特性，基于“■”标记的曲线示出了绿 色(G)光的反射率特性，基于“▲”标记的曲线示出了蓝色⑶光的反射率特性。如图6所示，R(红)光、G(绿)光及B(蓝)光的任一个的反射率都随着单元间隙 的增大而变高，如果超过规定的单元间隙则反射率大致恒定。R(红)光及G(绿)光的反 射率在单元间隙约大于8. Ομπι时固定在约43%处，B(蓝)光的反射率在单元间隙约大于 6. Oym时固定在约46%处。因反射率降低部34，使得本实施方式的液晶显示元件1的开口部36处的间隙呈现 比现有液晶显示元件100的开口部136处的单元间隙窄。因此，开口部36处的反射率比开 口部136处的反射率低。因此，与现有的液晶显示元件相比，液晶显示元件1由于在黑屏显 示时反射率低而能够实现对比度的提高。下面，用图7 图9说明本实施方式的显示元件的制造方法。图7及图8是示意 性示出了本实施方式的液晶显示元件1的制造工序的剖面图。图9是示出了用于形成壁面 结构体37的光掩模43的主要部分的图。首先，如图7的(a)所示，例如使用蒸镀法在聚碳酸酯制的下基板9的整个表面上 形成透明导电膜19a。作为透明导电膜19a的形成材料例如可用IZO(铟锌氧化物)。接着， 如图7的(b)所示，在透明导电膜19a的整个表面上涂布光致抗蚀剂来形成光致抗蚀剂层 41a。接着，如图7的(c)所示，用描画了扫描电极S的图案的掩模(未图示)来刻画光致 抗蚀剂层41a，以此来形成光致抗蚀剂图案41。下面，如图7的(d)所示，将光致抗蚀剂图案41作为掩模，对透明导电膜19a进行 曝光并蚀刻。由此，在光致抗蚀剂图案41间露出的透明导电膜19a被去除，而仅光致抗蚀 剂图案41下层的透明导电膜19a残存在下基板9上。接着，如图7的(e)所示，剥离光致 抗蚀剂图案41。由此，在下基板9上形成扫描电极S。下面，如图7的(f)所示，在下基板9的整个表面上涂布负性光致抗蚀剂来形成光 致抗蚀剂层37a。接着，根据需要来对光致抗蚀剂层37a进行预烤(pre-bake)处理。接着， 如图8的(a)所示，使用描画了壁面结构体的图案的光掩模43来曝光光致抗蚀剂层37a。这里，使用图9说明光掩模43。图9的(a)是示出了光掩模43的主要部分的平面 图。图9的(b)是图9的(a)的图中α区域的放大图。如图9的(a)所示，用于形成壁面 结构体37(参照图2)的光掩模43例如在基板上具有半透过膜43h，其使紫外部光线等入 射进来的光的强度衰减后透过；遮光膜43s，遮挡入射的光。光掩模43具有透过区域43t， 该透过区域43t既没有形成半透过膜43h也没有形成遮光膜43s，从而使光以规定的光透过 率透过。半透过膜43h及遮光膜43s被刻画在基板上，使得遮光膜43s被配置于与像素区域P(参照图2)相对应的区域，透过区域43t被配置于与壁面结构体37相对应的区域，半 透过膜43h被配置于与反射率降低部34 (参照图2)相对应的区域。如图9的(b)所示，半透过膜43h形成为格子状以便使入射的光的大约56%的强 度透过。所形成的半透过膜43h的开口部的密度分布大致一致。光掩模43具有透过区域 43t和灰阶掩模，其中，上述透过区域43t是指光致抗蚀剂层37a的分辨率以上的光透过宽 度的区域，上述灰阶掩模是光致抗蚀剂37a的分辨率以下的半透过膜43h。能够利用半透过 膜43h的开口率来调整反射率降低部34的高度tr。开口率越大光的透过量越大。因此，在 使用负性光致抗蚀剂时，半透过膜43h的开口率越大则反射率降低部34的高度tr越高，该 开口率越小则反射率降低部34的高度tr越低。返回图8的(a)，如果使用光掩模43曝光光致抗蚀剂层37a，则与光掩模43的透 过区域43t相对应的区域的光致抗蚀剂层37a被以必要曝光量以上的曝光量曝光，从而大 致完全感光，与之相对，与半透过膜43h相对应的区域的光致抗蚀剂层37a被以小于必要曝 光量的曝光量曝光，从而实现不完全感光。另外，与遮光膜43s相对应的区域的光致抗蚀剂 层37a几乎不感光。因此，如果对曝光后的光致抗蚀剂层37a进行显像，则如图8的(b)所 示，与遮光膜43s相对应的区域的光致抗蚀剂层37a被完全去除，而与透过区域43t相对应 的区域的光致抗蚀剂层37a残留，并且得到特定的光致抗蚀剂图案，上述特定的光致抗蚀 剂图案的与半透过膜43h相对应的区域的厚度比与透过区域43t相对应的区域的厚度薄。 由此，形成开口部36处具有反射率降低部34的壁面结构体37。通过使用光掩模43，使反射率降低部34与壁面结构体37 —体连续性地同时形成。 由于所形成的光掩模43的半透过膜43h的开口部的密度分布大致一致，所以反射率降低部 34的上表面形成大致平坦形状。下面，省略了图示，但通过与图7的(a) (e)同样的制造方法，在上基板7上形 成数据电极D。接着，在上基板7的整个表面上形成绝缘膜18以覆盖数据电极D (参照图8 的(c))。接着，例如在下基板9上的基板的周围涂布密封构件21 (参照图1)。在密封构件 21上，在下基板9的一端边的一部分设置液晶注入用的注入口 38(参照图1)。接着，例如 在下基板9上散布间隔物。下面，如图8的(c)所示，为了能无源(passive)驱动，以使扫描电极S和数据电 极D交叉且相对置的方式将两基板7、9粘在一起。接着，加压加热使将密封构件21及壁面 结构体37固化，再将两基板7、9粘结。由此，形成空单元。下面，将空单元的内部及外围置为真空状态，使设置有注入口 38的空单元端部浸 渍在胆留型液晶中，然后使该外围空气开放来向空单元内注入液晶，之后，用密封剂(密封 构件)密封注入口 38。由此，制成液晶显示板。之后，将扫描电极驱动电路及数据电极驱动 电路等的驱动电路连接在液晶显示板上，则制成液晶显示元件1。下面，参照实施例及比较例进一步具体地说明液晶显示元件1。(第一实施例)本实施例的液晶显示板用上述的制造方法制造而成，所以省略制造工序的说明。 上下基板7、9使用厚度为IOOym的聚碳酸酯制基板。，在蒸镀由IZO构成的透明导电膜之 后，通过在基板表面上刻画规定形状而形成扫描电极S及数据电极D。使用正性光致抗蚀剂 而在下基板9上形成壁面结构体37。壁面结构体37的形状如图2所示，形成包围像素区域P的格子状。像素区域P的各边的大致中央处设置有开口部36。开口部36上形成有反射率降 低部34，上述反射率降低部34的高度低于壁面结构体37的平均高度。因为反射率降低部 34的高度比壁面结构体37的平均高度低，所以即使将上下基板7、9粘在一起，平坦部34a 也不接触上基板7，其中，上述平坦部34a是反射率降低部34的最上表面。用于形成壁面结构体37的光掩模，是将如图9的(a)及图9的(b)所示的光掩模 43的遮光膜及透过区域的形成位置对调而成的。即，所使用的光掩模用于，在配置壁面结构 体37的区域形成遮光膜，使配置像素区域P的区域成为透过区域。另外，为了形成具有反 射率降低部34的壁面结构体37，该光掩模在与反射率降低部34的形成位置相对应的区域 具有遮光部分，其中，上述遮光部分是指，具有规定的开口率(例如56% )的半透过膜。开口部36形成在像素区域P的各边。相对于像素间距220 μ m，将开口部36的开 口宽度设计为14ym。所谓的开口宽度，是指沿着与开口部36相邻的像素区域P的一边的 方向的开口部36的长度。壁面结构体37形成为如下规格壁面宽度为15 μ m，高度tw(参 照图3)为4. 2 μ m，反射率降低部34的高度tr为3. 5 μ m。在上基板7上形成有绝缘膜18。 为了维持规定的单元间隙，在上下基板7、9上散布有二乙烯基苯(divinylbenzene)制的塑 料间隔物。上下基板7、9间密封有调制为反射绿色光的胆留型液晶。设定反射率测定装置使得液晶显示板上的光的入射角度为30°，且在液晶显示板 的正面接受反射光，并对液晶刚注入之后的液晶显示板的反射率进行了评价。在上下基板 7、9间施加规定的电压，测定液晶显示板的反射率为平面状态或焦锥状态。在平面状态下的 反射率为25%，在焦锥状态下的反射率为1. 1%。因此，本实施例的液晶显示板的对比度为 22.7( = 25% /1. 1% )0另外，在平面状态及焦锥状态的任一状态反射波长均为535nm。(第一比较例)本比较例的液晶显示板具有同图4及图5所示的液晶显示元件100所具有的液晶 显示板同样的构造。本比较例的液晶显示板与上述第一实施例使用同样的材料，且使用同 样的制造方法制造而成。在本变形例中，为了在壁面结构体形成时开口部处不残存光致抗 蚀剂，使用在与开口部相对应的区域形成透过区域的光掩模。用与上述第一实施例同样的方法估计本比较例的液晶显示板的反射率。将标准白 色板的反射率作为参考(100% )，则在平面状态下的反射率为25%，在焦锥状态下的反射 率为1.9%。因此，本比较例的液晶显示板的对比度为13. 2( = 25%/1.9%)。这样，相对 于本比较例的液晶显示板，上述第一实施例的液晶显示板提高了对比度。(第二实施例)本实施例的液晶显示板除了用负性光致抗蚀剂来形成壁面结构体37这一点之 外，其它方面与上述第一实施例相同。由于本实施例和上述第一实施例中使反射率降低部 34的高度相同，所以光致抗蚀剂的半透过膜的开口率形成为44%。用与上述第一实施例同样的方法估计本实施例的液晶显示板的反射率。在平面状 态下的反射率为30%，在焦锥状态下的反射率为2. 1%。因此，本实施例的液晶显示板的对 比度为 14. 2( = 30% /2. 1% )0(第二比较例)本比较例的液晶显示板除了用负性光致抗蚀剂来形成壁面结构体37这一点之
11外，其它方面与上述第一比较例具有同样的结构。在本比较例中，为了在壁面结构体形成时 开口部处不残存光致抗蚀剂，使用在与开口部相对应的区域形成遮光膜的光掩模。用与上述第一实施例同样的方法估计本比较例的液晶显示板的反射率。以标准白 色板的反射率作为参考(100% )，在平面状态下的反射率为30%，在焦锥状态下的反射率 为2. 8%。因此，本比较例的液晶显示板的对比度为10. 7( = 30% /2. 8% )。这样，相对于 本比较例的液晶显示板，上述第二实施例的液晶显示板提高了对比度。如以上的说明，根据本实施方式的显示元件，液晶显示元件1具有特定的壁面结 构体37，该特定的壁面结构体是指，像素区域P的周边部分连续形成为格子状的壁面结构 体。为了保持液晶显示元件1的单元间隙，壁面结构体37的一部分被粘结在上下基板7、9 上。另外，壁面结构体37具有开口部36，该开口部36处于上述粘结上下基板7、9上的部分 以外的部分，用于使液晶3流通。开口部36具有反射率降低部34。所形成的反射率降低部 34的高度比壁面结构体37的粘结在上下基板7、9上的部分的高度低，从而与上下基板7、9 的任意一方都不接触。液晶显示元件11在确保液晶3的流动通道同时，使开口部36处的 间隙比像素区域P处单元间隙变小。液晶显示元件1能够降低开口部36处的反射率来提 高对比度。因此，液晶显示元件1能够获得良好的显示。另外，根据本实施方式的显示元件的制造方法，由于能够7同时一体的形成具有 反射率降低部34的开口部36与壁面结构体3，所以能够用与现有的液晶显示元件100相同 的制造工序及工数来制造出液晶显示元件1。下面，使用图10及图11来说明本实施方式的第一变形例的显示元件及其制造方 法。本变形例的液晶显示元件1除了反射率降低部34的构造之外，其它部分具有与图2及 图3所示的液晶显示元件1相同的构造。图10是本变形例的液晶显示元件1的开口部附 近的剖面图。如图10所示，在本变形例的液晶显示元件1中，开口部36所具有的反射率降 低部34具有从下基板9突出形成的多个的突起部46。突起部46形成为与壁面结构体37 的平均高度大致相同的高度。突起部46与上基板9接触。另外，突起部46也可以形成为 比壁面结构体37的平均高度低，而不与上基板9相接触。多个的突起部46以规定的间隔配置。因此，相邻突起部46的间隙发挥液晶3的 流动通道的功能。因此，本变形例的液晶显示元件1即使在开口部36处具有突起也能够确 保液晶3的流通。另外，突起部46具有破坏液晶分子的定向状态的效果，即扰乱液晶分子的螺旋构 造的效果。因此，开口部36所填充的胆留型液晶呈垂直状态，使入射光透过。由此，开口部 36处的反射率降低。因此，能够提高液晶显示元件1的对比度，且能够得到与图2及图3所 示的液晶显示元件1相同的效果。下面，用图11说明本变形例的显示元件的制造方法。本变形例的显示元件的制造 方法除了用于形成壁面结构体37的光掩模的构造之外，其它部分与图7的(a) 图8(c) 相同。图11是放大示出了用于制造本变形例的液晶显示元件1光掩模43的半透过膜43h 的平面图。如图11所示，为了使入射的光的大约56%的强度透过，光掩模43具有形成为格 子状的半透过膜43h。半透过膜43h与反射率降低部34的形成位置相对应而形成。半透过膜43h的透过率与如图9的(b)所示的半透过膜43h的透过率下相同，但 开口部的密度分布变大。因此，光掩模43能够将与半透过膜43h对应的光致抗蚀剂层的局部以必要曝光量以上的曝光量曝光。由此，用必要曝光量以上的曝光量曝光了的光致抗蚀 剂层残存在开口部36，从而成为突起部46。通过使用半透过膜43h的开口率空间性变化的图案，能够使用与图2所示的液晶 显示元件1相同的制造方法制造本变形例的液晶显示元件1。下面，使用图12及图13来说明本实施方式的第二变形例的显示元件及其制造方 法。本变形例的液晶显示元件1除了反射率降低部34的结构之外，其它部分具有与图2及 图3所示的液晶显示元件1相同的结构。图12是本变形例的液晶显示元件1的开口部36 附近的剖面图。如图12所示，在本变形例的液晶显示元件1中，开口部36所具有的反射率 降低部34，具有在与上基板7相对的面形成凹凸部48的壁面形状。所形成的凹凸部48的 凹部的高度比壁面结构体37的平均高度低。另外，凹凸部48的凸部形成为与壁面结构体 37的平均高度大致相同的高度，与上基板7相接触。另外，凹凸部48的凸部也可以形成为 比壁面结构体37的平均高度低，与上基板7并不接触。凹凸部48的凹部比壁面结构体37的高度低。因此，上基板7和反射率降低部34 之间的间隙发挥液晶3的流动通道的功能。由此，本变形例的液晶显示元件1即使在反射 率降低部34上具有凹凸部48，也能够确保液晶的流通。另外，凹凸部48具有破坏与上述变形例1的突起部46相同的液晶分子的定向状 态的效果，即扰乱液晶分子的螺旋构造的效果。因此，存在于开口部36的胆留型液晶呈垂 直状态，使入射光透过。由此，开口部36处的反射率降低。进而，通过反射率降低部34，使 开口部36处的间隙变得比像素区域P的单元间隙小。因此，本变形例的液晶显示元件1利 用与图2所示的液晶显示元件1相同的效果来降低开口部36处的反射率。因此能够提高 对比度，本变形例的液晶显示元件1能够得到与图2所示的液晶显示元件1相同的效果。下面，用图13说明本变形例的显示元件的制造方法。除了用于形成壁面结构体37 的光掩模的结构之外，本变形例的显示元件的制造方法与图7的(a) 图8(c)相同。图13 是放大示出了用于制造本变形例的液晶显示元件1的光掩模43的半透过膜43h的平面图。 如图13所示，为了使入射的光的大约56%的强度透过，光掩模43具有形成为格子状的半透 过膜43h。半透过膜43h是与反射率降低部34的形成位置相对应而形成的。半透过膜43h的透过率与图13所示的半透过膜43h的透过率大致相同。可是，半 透过膜43h的开口部的密度分布比图13所示的半透过膜43h的开口部的密度分布小。本 变形例中的光掩模43像图13所示的光掩模43那样，并不开口到以必要曝光量以上的曝光 量对光致抗蚀剂层进行曝光的程度。可是，由于本变形例的光掩模43在开口部具有密度分 布，因此虽然不能实现必要以上的曝光，但能够使曝光量局部加大。由此，在壁面结构体37 的开口部形成有具有凹凸部48的反射率降低部34。通过使用半透过膜43h的开口率空间性变化的图案，能够用与图2所示的液晶显 示元件1相同的制造方法制造本变形例的液晶显示元件1。下面，用图14说明本实施方式的第三变形例的显示元件。本变形例的液晶显示元 件1除了开口部36的形成位置不同这点之外，其它部分具有与如图2所示的液晶显示元件 1相同的结构。图14示出了在基板面法线方向看本变形例的液晶显示元件1的状态。如 图14所示，就像素区域P(i，j)来看，本变形例的液晶显示元件1的开口部36形成于与扫 描电极Si大致平行延伸的壁面结构体37的相对的边的一端。
另外，关于包围像素区域P(i，j)、同一列的其他的像素区域P(i_l，j)、P(i+l，j)、 P(i+2，j)的各壁面结构体37以同样的构成在同样的位置形成有开口部36。因此，就同一 第j列来看，开口部36在壁面结构体37的延长线上连续排列成一列。即使在相邻的第j+1 列等，这种构成也相同。在本变形例中，开口部36处所形成的反射率降低部34形成有与图2及图3所示 的反射率降低部34相同的壁形状。另外，反射率降低部34在与上基板7相对的面上具有 平坦形状的平坦部34a。反射率降低部34的形状并不仅限于图14所示的形状，当然也可以 是图10或图12所示的形状。在像素区域P的侧面，利用壁面结构体37的包围来堵塞除了开口部36之外的部 分。可是，像素区域P内的液晶能够通过开口部36移动到像素区域P外。因此，本变形例 的液晶显示元件1能够确保液晶3的流动。另外，由于液晶显示元件1在开口部36处具有 反射率降低部34，利用与图2所示的液晶显示元件1同样的效果来降低开口部36处的反射 率。由此，提高对比度，本变形例的液晶显示元件1能够得到与图2所示的液晶显示元件1 相同的效果。本变形例的显示元件的制造方法仅仅改变半透过膜43h的形成位置，能够通过与 图2所示的液晶显示元件1同样的制造方法来制造。(实施例)下面，说明本变形例的液晶显示元件1的实施例。制造了如图14所示结构的形成 有开口部36及壁面结构体37的液晶显示元件。本实施例的液晶显示元件1中除了用于形 成壁面结构体37的光掩模的掩模图案之外，其它部分均可用与图7的(a) 图8(c)所示的 制造方法来制造。上下基板7、9用板厚为100 μ m的聚碳酸酯制基板。上下基板7、9表面 的扫描电极Si及数据电极Dj是通过蒸镀由IZO构成的透明导电膜而形成的。另一方面， 例如在下基板9上，将2枚基板7、9粘在一起时，通过负性光致抗蚀剂来形成用于粘结并固 定基板7、9之间的壁面结构体37。壁面结构体37具有在注入口朝向铅直上方时在铅直方 向无缝隙连续的图案和在水平方向形成开口部36形成的图案。除去开口部36而观察的情况下，壁面结构体37具有连续的“ 二 ”字形。壁面结构 体37具有连续壁面，其在与数据电极Dj的延伸方向大致平行的方向延伸；开口部36，其位 于与“ 二 ”字的前端之间、例如是与上基板7不接触的非粘结的壁面上。在开口部36处形成 有反射率降低部34。反射率降低部34具有与如图9的(b)所示的遮光膜43h同等的适当 的开口率，该反射率降低部34是通过使用光掩模而与壁面结构体37 —体形成的，这里，上 述光掩模是指在与图14所示的反射率降低部34相对应的位置设置遮光膜的光掩模。另外， 当在反射率降低部34的上表面形成凹凸部或在反射率降低部34上形成突起部时，也可以 使用特定的光掩模，该特定的光掩模是指开口率相同且具有遮光膜的密度分布的光掩模。开口部36形成在包围像素区域P的壁面结构体37的相对的两边上。相对于像素 间距220 μ m，开口部36的开口宽度被设计为14 μ m。开口部36的壁面宽度形成为15 μ m。 壁面结构体37的壁面高度为4. 2 μ m2。反射率降低部34的开口部高度为3. 5 μ m。在上基板9上形成绝缘膜。在密封构件12上设置注入口，该注入口在基板端部开 口而用于液晶注入。使两张基板7、9贴合并加压、加热来使之粘结。使上述那样准备了的 空单元处于真空状态，使空单元端部浸渍在胆留型液晶中，再通过空气开放来注入液晶，上
14述胆留型液晶是调制成反射绿色光的胆留型液晶。通过与上述第一实施例相同的方法来估计液晶刚注入后的液晶显示板的反射率。 在平面状态下的反射率为30. 4%，在焦锥状态下的反射率为1. 8%。因此，本实施例的液晶 显示板的对比度为16. 8( = 30. 4% /1. 8% )。另外，在平面状态及焦锥状态的任一状态反 射波长均为535nm。(彩色显示)图15示意性示出了使用胆留型液晶的能够全色显示的液晶显示元件1的截面构 成。本液晶显示元件1从显示面开始依次层叠蓝色(B)用液晶显示元件lb、绿色(G)用液 晶显示元件lg、红色(R)用液晶显示元件Ir而构成。在图中，上方的上基板7b—侧为显示 面，外部光线(实线箭头标记)从上基板7b的上方向显示面入射。另外，示意性示出了在 上基板7b上方的观测者的眼睛及其观察方向(虚线箭头标记)。B (蓝色)用液晶显示元件Ib具有在一对上下基板7b、9b之间所形成的蓝色(B) 用液晶层3b和用于在B (蓝色)用液晶层Ib上施加规定脉冲电压的脉冲电压源41b。B (蓝 色)用液晶层3b在平面状态下具有反射蓝色的光的胆留型液晶。G(绿色)用液晶显示元 件Ig具有在一对上下基板7g、9g之间所形成的绿色(G)用液晶层3g和用于在G (绿色)用 液晶层3g上施加规定脉冲电压的脉冲电压源41g。G (绿色)用液晶层3g在平面状态具有 反射绿色的光的胆留型液晶。R(红色)用液晶显示元件Ir具有一对在上下基板7r、9r之 间所形成的红色(R)用液晶层3r和用于在R(红色)用液晶层3r上施加规定脉冲电压的 脉冲电压源41r。R(红色)用液晶层3r在平面状态具有反射红色的光的胆留型液晶。在 R (红色)显示部Ir的下基板9r背面配置有可见光吸收层15。越是反射短波长的光的胆留型液晶越具有驱动电压高的倾向。单元间隙d越窄则 驱动电压越低。因此，为了使各液晶层3b、3g、3r的驱动电压相等，可以使各液晶层3b、3g、 3r的单元间隙不同，使B(蓝色)用液晶层3b的单元间隙最小。液晶显示元件1有记忆性，除了画面改写时以外不消耗电力，能够进行明亮且颜 色鲜艳的全彩色显示。本实施方式的液晶显示元件1，由于挠性(韧性)优异、耐冲击性及显示面的耐按 压性优异，所以可作为理想的电子纸张的显示元件。使用液晶显示元件1作为显示元件的 电子纸张能够用于电子书籍，电子报纸，电子海报，电子辞典等。另外，本实施方式的液晶显 示元件1对于PDA (Personal DataAssistant)等的便携终端或手表等的要求挠性及大幅度 保存温度的便携设备来说，也是理想的显示元件。另外，也能够适用于将来有望实现的纸型 计算机的显示器的显示元件、店铺等装饰陈列用显示器等各种领域显示设备。通过在完成的液晶显示元件1中设置输入输出元件及用于综合控制整体的控制 元件(任一项均未图示)来完成电子纸张。图16示出了具有本实施方式的液晶显示元件1 的电子纸张EP的具体例。图16的(a)示出了在本实施方式的液晶显示元件1内具有通过 插拔预先存储图像数据的非易失性存储器Im来使用的结构的电子纸张EP。例如，将存储在 个人计算机等中的图像数据存储在非易失性存储器Im中，通过将其安装在电子纸张EP上 就能够显示图像。图16的(b)示出了在本实施方式的液晶显示元件1内具有内置非易失性存储器 Im的结构的电子纸张EP。例如，能够从存储图像数据的终端It (终端It也可以是构成电子纸张EP的一部分)以有线方式使非易失性存储器Im存储图像数据来显示图像。图16的(c)示出了终端It及液晶显示元件1具有无线收发系统(例如，无线LAN 及蓝牙(Blue Tooth))的例。能够从存储图像数据的终端It以无线通信Iwl的方式使非 易失性存储器Im存储图像数据来显示图像。工业上的可利用性本发明并不仅限于上述实施方式，还能够进行各种变形。上述实施方式中，以单层结构或层叠B、G、R用液晶显示元件lb、lg、lr的三层结构 的液晶显示元件1为例进行了说明，但本发明并不仅限于此。也能够适用于层叠两层或四 层以上的液晶显示元件的结构。
权利要求
一种显示元件，其特征在于，具有一对基板；液晶，其密封在所述一对基板之间；第一电极，其形成在所述一对基板中的一个基板上；第二电极，其设置在所述一对基板中的另一个基板上；像素区域，其是通过相对配置所述第一电极和所述第二电极且使两者交叉来划定的区域；壁面结构体，其形成在所述像素区域外，包围位于所述一对基板之间的所述像素区域；开口部，其使所述壁面结构体的一部分开口而成，以使所述液晶流通；反射率降低部，其形成在所述开口部，用于降低所述开口部处的所述液晶的反射率。
2.根据权利要求1记载的显示元件，其特征在于， 所述反射率降低部与所述壁面结构体一体形成。
3.根据权利要求2记载的显示元件，其特征在于，所述反射率降低部具有壁面形状，其高度比所述壁面结构体的高度低。
4.根据权利要求3记载的显示元件，其特征在于，所述反射率降低部具有平坦部，该平坦部形成在与所述一对基板中的任意一个基板相 对的面上。
5.根据权利要求3记载的显示元件，其特征在于，所述反射率降低部具有凹凸部，该凹凸部形成在与所述一对基板中的任意一个基板相 对的面上。
6.根据权利要求1记载的显示元件，其特征在于，所述反射率降低部具有突起部，该突起部从所述一对基板中的任意一个基板突出而形成。
7.根据权利要求1 6中任意一项记载的显示元件，其特征在于， 所述像素区域为四边形状。
8.根据权利要求7记载的显示元件，其特征在于， 所述开口部形成在所述边的大致中央。
9.根据权利要求7记载的显示元件，其特征在于， 所述开口部形成在相对置的所述边的一端部。
10.根据权利要求1记载的显示元件，其特征在于，所述壁面结构体的宽度与形成在一个基板上的相邻的所述电极的间隔相同，或者比所 述间隔窄。
11.根据权利要求1记载的显示元件，其特征在于，所述壁面结构体与所述一对基板中的两个基板都粘结在一起。
12.根据权利要求1记载的显示元件，其特征在于， 所述液晶具有记忆性。
13.根据权利要求13记载的显示元件，其特征在于， 所述液晶为胆甾型液晶。
14.根据权利要求1记载的显示元件，其特征在于， 所述显示元件被层叠两层以上。
15.根据权利要求1记载的显示元件，其特征在于， 所述显示元件被层叠三层，一层上述液晶反射蓝色光， 另外一层上述液晶反射绿色光， 其他另外一层上述液晶反射红色光。
16.一种显示图像的电子纸张，其特征在于， 具有权利要求1记载的显示元件。
17.—种显示图像的电子终端设备，其特征在于， 具有权利要求1记载的显示元件。
18.—种显示元件的制造方法，用于在一对基板之间密封液晶来制造显示元件，其特征 在于，在所述一对基板中的一个基板上形成第一电极， 在所述一对基板中的另一个基板上形成第二电极， 相对配置所述第一电极和所述第二电极且使两者交叉，从而划定像素区域， 在所述像素区域外形成壁面结构体，包围位于所述一对基板之间的所述像素区域， 使所述壁面结构体的一部分开口而形成开口部，以使所述液晶流通， 在所述开口部形成反射率降低部，该反射率降低部用于降低所述开口部处的所述液晶 的反射率。
19.根据权利要求18记载的显示元件的制造方法，其特征在于， 将所述反射率降低部与所述壁面结构体一体地同时形成。
20.根据权利要求18记载的显示元件的制造方法，其特征在于，将所述反射率降低部形成为高度比所述壁面结构体的高度低的壁面形状。全文摘要
使用胆甾型液晶显示图像的显示元件及其制造方法及使用显示元件的电子纸张及电子终端设备，目的是提供能够提高对比度来获得良好显示的显示元件及其制造方法以及使用显示元件的电子纸张及电子终端设备。该显示元件具有一对基板；液晶，被密封在所述一对基板间；第一电极，设置在所述一对基板的一个；第二电极，设置在所述一对电极的另一个；像素区域，是通过相对配置所述第一电极和所述第二电极以使两者交叉从而划定的区域；壁面结构体，形成在所述像素区域外以包围位于所述一对基板之间的所述像素区域；开口部，使所述壁面结构体的部分开口以使所述液晶流通；反射率降低部，形成在所述开口部来降低所述开口部处的所述液晶的反射率。
文档编号G02F1/1333GK101903823SQ200780102030
公开日2010年12月1日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者只木进二 申请人:富士通株式会社