(57)【要約】  本発明は、表示素子並びにそれを用いた電子ペーパーおよび電子端末に関し、表示の変化を防止できる表示素子並びにそれを用いた電子ペーパーおよび電子端末を実現することを目的とする。  画素領域１２ａの側面は、図４中右側の側面を除いて、壁面構造体３１によって囲まれている。画素領域１２ｂの側面は、図４中左側の側面を除いて、壁面構造体３１によって囲まれている。画素領域１２ａと画素領域１２ｂとの間にはコレステリック液晶が流通する流路５１が形成されている。流路５１は、画素領域１２ａ、１２ｂ外に形成されている。
2008023416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
前記一対の基板の双方に接触して画素領域を囲むように形成された壁面構造体と、
前記画素領域外に前記液晶が流通するように前記壁面構造体の一部を開口した開口部と
を有することを特徴とする表示素子。
【請求項２】
請求項１記載の表示素子において、
前記画素領域は、格子状に複数配置されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表示素子において、
前記開口部は、隣接する前記複数の画素領域間に形成されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の表示素子において、
前記開口部は、前記画素領域毎に１つずつ形成されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項５】
請求項４記載の表示素子において、
前記画素領域外に形成され、前記液晶が流通する流路を有し、
前記流路は２つの前記画素領域間に形成され、
２つの前記開口部は前記流路を挟んで対向配置されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項６】
請求項４記載の表示素子において、
前記画素領域外に形成され、前記液晶が流通する流路を有し、
前記流路は２つの前記画素領域間に形成され、
前記開口部は前記流路を挟んで他の前記開口部と対向配置されていないこと
を特徴とする表示素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記壁面構造体は、前記一対の基板の双方に接着されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記画素領域は、複数の辺を有し、
前記壁面構造体は、前記開口部と同じ前記辺に形成された衝立部を有すること
を特徴とする表示素子。
【請求項９】
請求項５又は６に記載の表示素子において、
前記流路の観察側に、前記流路からの反射光をカットする層を有すること
を特徴とする表示素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記液晶は、メモリ性を有すること
を特徴とする表示素子。
【請求項１１】
請求項１０記載の表示素子において、
前記液晶は、コレステリック液晶であること
を特徴とする表示素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記一対の基板の対向面側にそれぞれ形成された一対の電極をさらに有し、
前記画素領域は、基板面法線方向に見て前記一対の電極が重なる領域であること
を特徴とする表示素子。
【請求項１３】
請求項５又は６に記載の表示素子において、
前記画素領域及び前記壁面構造体を囲み、前記液晶を注入するための注入口を備えたシール材をさらに有し、
前記画素領域は、前記流路を介して前記注入口と接続されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の表示素子において、
基板面法線方向に見て、前記画素領域はほぼ矩形であること
を特徴とする表示素子。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の表示素子において、
基板面法線方向に見て、前記画素領域はほぼ正六角形であること
を特徴とする表示素子。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の表示素子が２層以上積層されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の表示素子が２層積層され、
一方の前記液晶が反射する光の色と他方の前記液晶が反射する光の色とは補色関係にあること
を特徴とする表示素子。
【請求項１８】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の表示素子が３層積層され、
一の前記液晶は、青色の光を反射し、
他の前記液晶は、緑色の光を反射し、
さらに他の前記液晶は、赤色の光を反射すること
を特徴とする表示素子。
【請求項１９】
画像を表示する電子ペーパーにおいて、
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の表示素子を備えていること
を特徴とする電子ペーパー。
【請求項２０】
画像を表示する電子端末装置において、
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の表示素子を備えていること
を特徴とする電子端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子並びにそれを用いた電子ペーパーおよび電子端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
今後、電源が無くても表示保持可能で、表示内容を電気的に書き換え可能な電子ペーパーが急速に普及すると予想されている。電子ペーパーは、従来、紙印刷物であった書籍や雑誌、新聞等を、電気的に表示書き換え可能な装置によって実現する。電子ペーパーは、薄く、軽く、そして見やすいという紙印刷物の優れた特性を備える。電子ペーパーは、表示内容（コンテンツ）の書き換えが可能であるという点で、紙印刷物より優れている。このため、電子ペーパーは紙印刷物のように使い捨てられることはない。従って、電子ペーパーが紙印刷物の代替として普及することは、紙資源消費の削減に大きく貢献し、環境保護の観点からも非常に有用であると考えられる。電子ペーパーの応用として、電子書籍、電子新聞、電子ポスターおよび電子辞書等が考えられている。【０００３】
電子ペーパーに求められる特性として、（１）電気的に表示データの書き換えが可能であること、（２）超低消費電力であること、（３）目に優しく、疲れにくい（非常に見やすい）こと、（４）携帯が容易である（軽くて持ち運びしやすい）こと、（５）紙のように薄くて折り曲げ可能である（軽量で可撓性がある）こと等がある。【０００４】
電子ペーパーの表示方式には、電気泳動方式、ツイストボール方式、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイを用いる方式および液晶表示素子を用いる方式等があり、各表示方式を用いて電子ペーパーの研究・開発が行われている。電気泳動方式は、帯電粒子を空気中や液体中で移動させる方式である。ツイストボール方式は、二色に色分けされた帯電粒子を回転させる方式である。有機ＥＬディスプレイは、有機材料からなる複数の薄膜を陰極と陽極とで挟み込んだ構造を有する自発光型のディスプレイである。液晶表示素子は、それぞれ電極を備えた一対の基板と、一対の基板間に液晶が封止されて形成された液晶層とを有する非自発光型のディスプレイである。液晶表示素子の動作方式には、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方式等がある。【０００５】
電子ペーパーに用いられる液晶表示素子の１つに、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またはカイラルネマティク液晶と称される。以下、コレステリック液晶と言う）を用いた液晶表示素子がある。コレステリック液晶は、双安定性（メモリ性）を有している。双安定性とは、液晶が２つの異なった配向状態で安定性を示す性質である。コレステリック液晶は、液晶に印加する電界強度の調節によりプレーナ（ｐｌａｎｅｒ）状態またはフォーカルコニック（ｆｏｃａｌ  ｃｏｎｉｃ）状態のいずれかの状態をとることができ、一旦プレーナ状態またはフォーカルコニック状態になると、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。【０００６】
プレーナ状態では、所定波長の光が選択的に反射される。フォーカルコニック状態では、光の選択反射性は失われ、入射光のほとんどが透過する。このように、コレステリック液晶では、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。このため、コレステリック液晶を用いる液晶表示素子では、偏光板が不要となる。このように、コレステリック液晶を用いる液晶表示素子は、選択反射型の液晶表示素子である。コレステリック液晶を用いる液晶表示素子は、半永久的な表示保持特性（メモリ性）を有し、画面書き換え時以外には電力を消費せずに表示が可能である。【０００７】
コレステリック液晶を用いる液晶表示素子では、例えばプレーナ状態でそれぞれ青色、緑色または赤色の波長の光を反射するコレステリック液晶を備えた３つの液晶表示パネルを積層するだけでカラー表示が可能になる。このため、コレステリック液晶を用いる液晶表示方式は、電気泳動方式等他の表示方式に比べ、カラー表示の点で圧倒的に優れている。他の表示方式では、画素毎に３色のカラーフィルタを配置する必要があるため、コレステリック液晶を用いる液晶表示方式に比べ明度が１／３となる。このため、他の表示方式では、明るさの向上が、電子ペーパーを実現する上での大きな問題となっている。【０００８】
基板として、一般的にガラス基板が用いられている。また、透明な特殊樹脂で形成されたフィルム基板（プラスチック基板）を用いる液晶表示素子も実現されている。プラスチック基板を用いる液晶表示素子は、ガラス基板を用いた液晶表示素子に比べて薄型化や軽量化が可能であり、さらに、十分な可撓性を備えているので、耐久性が高く曲げに対する強度も大きい。従って、プラスチック基板を用いる液晶表示素子は、薄型、軽量で高い可撓性が求められる電子ペーパーの表示素子として適している。【０００９】
液晶表示素子では、液晶層の厚さ（セルギャップ）を均一（数μｍ）に保持する必要がある。均一なセルギャップを実現している従来の液晶表示素子について図１６を用いて説明する。図１６は、支柱スペーサを用いて均一なセルギャップを実現しているドットマトリクス構造の液晶表示素子９０６のセル構造を示す分解斜視図である。図１６に示すように、液晶表示素子９０６は、対向配置された上下基板７、９と、上下基板７、９間に液晶が封止されて形成された液晶層（不図示）とを有している。【００１０】
下基板９の上基板７側の表面には、複数の透明な列電極（不図示）が形成されている。上基板７の下基板９側の表面には、当該列電極と垂直に交差する複数の透明な行電極（不図示）が形成されている。上下基板７、９の基板面法線方向（以下、単に基板面法線方向と言う）に見て、列電極および行電極が重なる領域が画素領域となる。下基板９の上基板７側の表面には、シール材２１が形成されている。シール材２１は、印刷工程で作製される熱硬化型またはＵＶ硬化型の接着剤である。シール材２１は、上下基板７、９間の外周部に形成されている。シール材２１の図１６中右側の短辺２１ｂの中央には開口部が設けられており、当該開口部の両端が延伸して液晶の注入口２１ａを形成している。液晶表示素子９０６は、注入口２１ａを介して、シール材２１で囲まれた領域内に液晶を注入するように構成されている。【００１１】
下基板９上のシール材２１に囲まれた領域内には、液晶層のスペーサとしての機能を果たす複数の接着性支柱９０５が形成されている。接着性支柱９０５は、各画素領域の四隅に形成されている。接着性支柱９０５は円柱形状を有しており、上基板７と接着可能な部材である。このため、シール材２１および接着性支柱９０５が形成された下基板９と上基板７とを重ね合わせると、上下基板７、９はシール材２１および接着性支柱９０５によって接着される。接着性支柱９０５は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されているようなフォトリソグラフィ法によるパターニングで形成することができる。【００１２】
画素領域間の領域は、基板面法線方向に見て列電極および行電極が重なっていない。液晶としてコレステリック液晶を用いる液晶表示素子９０６では、画素領域間の領域のコレステリック液晶は常時プレーナ状態となり、画素領域間の領域が常時点灯してしまう。このため、画素領域間の領域の常時点灯を防止して画素のコントラストを向上させるために、上基板７の下基板９側の表面には、ブラックマトリクス３６が形成されている。ブラックマトリクス３６は、画素領域間の領域を遮光するように格子状に形成されている。【００１３】
液晶表示素子９０６では、接着性支柱９０５がスペーサとして機能するので、セルギャップが均一に保たれる。注入口２１ａからコレステリック液晶を注入することにより、選択反射型の液晶表示素子９０６を実現できる。【００１４】
上述したように、電子ペーパーには可撓性が求められている。しかしながら、コレステリック液晶を用いる液晶表示素子９０６では、均一なセルギャップを実現しただけでは可撓性を付与することはできないという問題があった。【００１５】
液晶表示素子９０６は、液晶表示パネルを曲げたり、その表示面を押圧したりすると、それらの動作によって加わる力によって液晶が流動し、表示が変化してしまう。ＴＮ型やＳＴＮ型の液晶表示素子では、液晶は電気的に常時駆動されている状態にある。従って、表示が変化しても、すぐに元の表示に復帰することができる。しかしながら、表示のメモリ性を有するコレステリック液晶を用いる液晶表示素子９０６では、一旦表示が変化してしまうと、再駆動されるまで表示は元に戻らない。【００１６】
コレステリック液晶を用いる液晶表示素子９０６において、接着性支柱９０５のような支柱を形成する方法は、例えば、特許文献３に開示されている。しかしながら、特許文献３に開示された方法は、セルギャップの均一性の確保を主な目的としており、液晶表示パネルを曲げた場合や、その表示面が押圧された場合において、コレステリック液晶を用いる液晶表示素子９０６のメモリ性を保持するものではない。【００１７】
コレステリック液晶を用いる液晶表示素子を電子ペーパーに応用するために、電子ペーパーを押圧したり、曲げたりしても表示が変化しない構造が求められる。また、当該構造は、コレステリック液晶を用いる液晶表示素子に限られず、表示のメモリ性を有する液晶を用いる液晶表示素子に求められる。コレステリック液晶を用いる液晶表示素子９０６を厚さ０．１２５ｍｍのフィルム基板を用いて作製したところ、手に持つだけで、表示が変化してしまった。液晶表示素子９０６の支柱構造では、表示の変化を防ぐためには、頑丈な筐体が必要である。しかしながら、当該筐体を用いる液晶表示素子９０６を可撓性が求められる電子ペーパーに応用することはできなかった。【００１８】
【特許文献１】実開昭５８−１３５１５号公報
【特許文献２】特開平８−７６１３１号公報
【特許文献３】特開２０００−１４７５２７号公報
【特許文献４】特開２００２−８２３４０号公報
【特許文献５】特開２００４−２１９９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、表示の変化を防止できる表示素子並びにそれを用いた電子ペーパーおよび電子端末を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的は、対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶と、前記一対の基板の双方に接触して画素領域を囲むように形成された壁面構造体と、前記画素領域外に前記液晶が流通するように前記壁面構造体の一部を開口した開口部とを有することを特徴とする表示素子によって達成される。【００２１】
また、上記目的は、画像を表示する電子ペーパーにおいて、上記本発明の表示素子を備えていることを特徴とする電子ペーパーによって達成される。【００２２】
また、上記目的は、画像を表示する電子端末装置において、上記本発明の表示素子を備えていることを特徴とする電子端末装置によって達成される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、表示の変化を防止できる表示素子並びにそれを用いた電子ペーパーおよび電子端末を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００４９２５に提案された液晶表示素子８０６を基板面法線方向に見た構成を示す平面図である
【図２】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子６の構成を模式的に示す分解斜視図である
【図３】走査電極１７およびデータ電極１９を基板面法線方向に見た平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子６において、基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂおよび壁面構造体３１を模式的に示す平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線で切断した断面を示す断面図である。
【図６】基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂおよび壁面構造体３１を、図４よりもさらに広範囲に示す平面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子１の断面構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子６の変形例を示す図面（その１）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子６の変形例を示す図面（その２）である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による液晶表示素子２０６において、基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄおよび壁面構造体２３１を模式的に示す平面図である。
【図１１】基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄおよび壁面構造体２３１を、図１０よりもさらに広範囲に示す平面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態による液晶表示素子２０６の変形例を示す図面である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態による液晶表示素子４０６の走査電極４１７およびデータ電極４１９を基板面法線方向に見た平面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態による液晶表示素子４０６において、基板面法線方向に見た画素領域４１２ａ、４１２ｂおよび壁面構造体４３１を模式的に示す平面図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態による液晶表示素子４０６の変形例を示す図である。
【図１６】従来の液晶表示素子９０６のセル構造を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１、６、２０６、４０６、８０６、９０６  液晶表示素子
３ｂ  Ｂ用液晶層
３ｇ  Ｇ用液晶層
３ｒ  Ｒ用液晶層
６ｂ  Ｂ表示部
６ｇ  Ｇ表示部
６ｒ  Ｒ表示部
７、７ｂ、７ｇ、７ｒ  上基板
９、９ｂ、９ｇ、９ｒ  下基板
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、４１２、４１２ａ、４１２ｂ  画素
１５  可視光吸収層
１７、４１７  走査電極
１９、４１９  データ電極
２１  シール材
２１ａ、３７ａ  注入口
２１ｂ、３７ｂ  短辺
３１、２３１、４３１、８３１  壁面構造体
３２ａ、３２ｂ、１３２ａ、１３２ｂ、２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄ、４３２  衝立部
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄ、４３３、４３３ａ、４３３ｂ、８３３  開口部
３６  ブラックマトリクス
３７  第２壁面構造体
４１ｂ、４１ｇ、４１ｒ  パルス電圧源
５１、４５１  液晶の経路
４１７ａ、４１９ａ  正六角形部
４１７ｂ、４１９ｂ  矩形部
９０５  接着性支柱
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態による表示素子並びにそれを用いた電子ペーパーおよび電子端末について図１乃至図９を用いて説明する。本願発明者は、コレステリック液晶を用いる液晶表示素子９０６が、表示面が押圧されたり曲げられたりすることにより表示が変化してしまうメカニズムを、実験により突き止めた。本願発明者は、先に出願した国際出願「ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１３３８０（国際公開番号：ＷＯ２００６／０３０４９５）」および「ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００４９２５」でこのメカニズムを説明している。【００２７】
表示の変化の原因は、液晶表示素子の表示面に加わる押圧力や液晶表示素子の曲げに起因するコレステリック液晶の流動性にある。この流動性を大幅に抑制することで表示の変化を防止することができる。円柱状や角柱状のスペーサ構造では、液晶の流動性を抑制することはできない。セルギャップ均一化のためのストライプ構造の支柱も提案されているが、この構造では液晶は容易に流動してしまう。【００２８】
本実施の形態の前提となる液晶表示素子について説明する。本願発明者は、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００４９２５において、表示の変化を抑制することができる液晶表示素子を提案している。国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００４９２５に提案された液晶表示素子は、液晶表示素子９０６と同様に、対向配置された上下基板７、９と、上下基板７、９間に液晶が封止されて形成された液晶層とを有している。下基板９上の対向面側には、互いに平行に延びる複数の走査電極が形成されている。上基板７上の対向面側には、基板面法線方向に見て複数の走査電極と垂直に交差する複数のデータ電極が形成されている。複数のデータ電極は、互いに平行に延びている。【００２９】
図１は、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００４９２５に提案された液晶表示素子８０６を基板面法線方向に見た構成を示す平面図である。基板面法線方向に見て、走査電極およびデータ電極が重なる領域が画素領域１２となる。以下の説明において、走査電極およびデータ電極が重なる領域の液晶層を画素領域と定義する。図１に示すように、複数の画素領域１２は、マトリクス状に配置されている。図１では、１６個の画素領域１２を図示している。【００３０】
液晶表示素子８０６は、液晶表示素子９０６に対して、接着性支柱９０５の代わりに壁面構造体８３１が形成されている点に特徴を有している。壁面構造体８３１は、下基板９上に形成されて、上基板（図１では不図示）７に接触している。基板面法線方向に見て、壁面構造体８３１は２辺の長さが異なる略十字形状を有している。壁面構造体８３１は、接着性を有する部材である。１つの画素領域１２は、４つの壁面構造体８３１によって囲まれている。壁面構造体８３１の中心は、画素領域１２の角部に位置している。【００３１】
隣接する２つの壁面構造体８３１間には開口部８３３が形成されている。壁面構造体８３１の短辺の両端部は、開口部８３３を挟んで隣接する壁面構造体８３１の長辺の端部と対向している。壁面構造体８３１の長辺の両端部は、開口部８３３を挟んで隣接する壁面構造体８３１の短辺の端部と対向している。開口部８３３は、画素領域１２の４つの側面それぞれの中央近傍に形成されている。１つの画素領域１２は、４つの開口部８３３と接している。隣接する画素領域１２は、開口部８３３を介して連結されている。【００３２】
液晶表示素子８０６では、画素領域１２の側面が、開口部８３３を除いて壁面構造体８３１によって囲まれるため、画素領域１２内部の液晶の流動が制限される。このため、液晶表示素子８０６表示面に押圧力が加わった場合や液晶表示素子８０６が折り曲げられた場合でも、画素の表示の変化を抑制できる。【００３３】
しかしながら、液晶表示素子８０６においても液晶の流動が若干残存し、そのために強い押圧や曲げ、あるいは急激な温度変化によって表示が変化してしまうことがあった。図１を用いてその原因を説明する。液晶表示素子８０６では、画素領域１２の４つの側面それぞれに開口部８３３が形成されている。従って、図１中の矢印で模式的に示すように、複数の開口部８３３を通り複数の画素領域１２を行方向および列方向に横断する液晶の流路が形成される。当該流路は画素領域１２内を通る。従って、液晶表示素子８０６では画素領域１２内の液晶が流動する余地が残っている。そのために、押圧や曲げ、温度変化によって画素領域１２内の液晶が流動し、表示の変化が起こってしまう。【００３４】
第１２回ディスプレイ国際ワークショップ／アジアディスプレイ２００５（ＩＤＷ／ＡＤ’０５）では、画素領域の側面四方を壁面構造体で完全に囲むことにより耐久性を向上させる方法が発表されている。この方法では、画素領域の側面四方が壁面構造体で完全に囲まれるので、複数の画素領域を横断する液晶の流路は形成されない。従って、押圧や曲げによる液晶の流動が生じないので、表示の変化が生じない。しかしながら、この方法では、液晶材料を注入するために、インクジェット方式等の特殊な方法を用いる必要がある。例えば、インクジェット方式では、液晶の噴射をより円滑にするために、液晶に有機溶剤を混入させ、各画素領域に有機溶剤を混入させた液晶を滴下した後に、有機溶剤を揮発させることが提案されている。しかしながら、液晶材料に有機溶剤を混入させることは液晶表示素子の信頼性低下の原因となり得る。液晶の注入法の中では、一般に用いられている真空注入法が信頼性においても実績がある。また、液晶の熱膨張率は、一般的に壁面構造体の熱膨張率よりも大きい。従って、画素領域の側面四方を壁面構造体で完全に囲むと、画素領域内の液晶が壁面構造体によって完全に密閉されるので、壁面構造体が液晶の熱膨張によって破壊される可能性もある。【００３５】
本実施の形態による液晶表示素子は、液晶表示素子８０６と比較して、表示の変化をさらに防止する。また、本実施の形態による液晶表示素子は、真空注入法を用いて液晶を注入することを可能とする。【００３６】
本実施の形態による液晶表示素子について図２乃至図７を用いて説明する。図２は、本実施の形態による液晶表示素子６の構成を模式的に示す分解斜視図である。図２では、隠れ線を破線で示している。液晶表示素子６は、液晶表示素子８０６に対して、液晶の流路が画素領域１２ａ、１２ｂ外に形成されている点に特徴を有している。また、液晶表示素子６は、液晶表示素子８０６に対して、壁面構造体３１の構造に特徴を有している。【００３７】
図２に示すように、液晶表示素子６は、対向配置された上基板７および下基板９（一対の基板）と、上下基板７、９間にコレステリック液晶が封止されて形成された液晶層（不図示）とを有している。上下基板７、９として、例えばポリカーボネート（ＰＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルム基板（プラスチック基板）が用いられている。【００３８】
下基板９上の対向面側には、互いに平行に延びる複数の走査電極１７（図２では不図示）が形成されている。上基板７上の対向面側には、基板面法線方向に見て複数の走査電極１７と垂直に交差する複数のデータ電極１９（図２では不図示）が形成されている。複数のデータ電極１９は、互いに平行に延びている。【００３９】
図３は、走査電極１７およびデータ電極１９を基板面法線方向に見た平面図である。図３に示すように、基板面法線方向に見て、走査電極１７およびデータ電極１９が重なる領域が画素領域１２ａ、１２ｂとなる。基板面法線方向に見て、画素領域１２ａ、１２ｂはほぼ正方形である。従って、画素領域１２ａ、１２ｂは４つの辺を有している。図２および図３に示すように、複数の画素領域１２ａ、１２ｂは、交互にマトリクス状に配置されている。【００４０】
図２に示すように、下基板９および走査電極１７上の画素領域１２ａ、１２ｂ間には、画素領域１２ａ、１２ｂを囲むように壁面構造体３１が形成されている。また、下基板９上には、複数の画素領域１２ａ、１２ｂおよび壁面構造体３１を囲む第２壁面構造体３７が形成されている。第２壁面構造体３７は、液晶が注入される領域の外枠を規定している。第２壁面構造体３７は、基板面法線方向に見て略矩形状を有している。第２壁面構造体３７の図１６中右側の短辺３７ｂの中央には開口部が設けられており、当該開口部の両端が延伸して液晶の注入口３７ａを形成している。第２壁面構造体３７で囲まれた領域内にコレステリック液晶が注入口３７ａを介して注入される。【００４１】
壁面構造体３１および第２壁面構造体３７は、接着性を有する部材である。壁面構造体３１および第２壁面構造体３７は、例えばフォトレジストで形成される。壁面構造体３１および第２壁面構造体３７は、例えば、フォトリソグラフィ法により作製される。壁面構造体３１および第２壁面構造体３７は同一部材であってもよく、この場合、それらをフォトリソグラフィ工程で同時に形成することが可能である。【００４２】
壁面構造体３１および第２壁面構造体３７の接着性は、以下のようにして発現させることができる。壁面構造体３１および第２壁面構造体３７にポストベークを行う前に、壁面構造体３１および第２壁面構造体３７を形成した下基板９と上基板７とを貼り合わせ、上下基板７、９を貼り合わせた後に、壁面構造体３１および第２壁面構造体３７にポストベークを行う。これにより、壁面構造体３１および第２壁面構造体３７の形成材料によっては、壁面構造体３１および第２壁面構造体３７に接着性を発現させることができる。【００４３】
下基板９上の第２壁面構造体３７外側には、所定距離だけ隔てて、シール材２１が形成されている。シール材２１は、例えば印刷工程で作製される熱硬化型またはＵＶ硬化型の接着剤である。シール材２１は、上下基板７、９間の外周部に形成されて、複数の画素領域１２ａ、１２ｂ、壁面構造体３１および第２壁面構造体３７を囲んでいる。シール材２１の図１中右側の短辺２１ｂの中央には開口部が設けられており、当該開口部の両端が延伸して第２壁面構造体３７と共に液晶の注入口３７ａを形成している。液晶表示素子６は、上下基板７、９を貼り合せる際に、接着性を有する壁面構造体３１および第２壁面構造体３７をシール材２１と併用できるような構成となっている。すなわち、上下基板７、９は、シール材２１、壁面構造体３１および第２壁面構造体３７によって接着される。また、壁面構造体３１および第２壁面構造体３７と従来型の球状スペーサまたは柱状スペーサとを併用してもよい。【００４４】
上述したように、コレステリック液晶を用いる液晶表示素子６では、画素領域１２ａ、１２ｂ間の領域のコレステリック液晶は常時プレーナ状態となり、画素領域１２ａ、１２ｂ間の領域は常時点灯してしまう。このため、画素領域１２ａ、１２ｂ間の領域の常時点灯を防止して画素のコントラストを向上させるために、上基板７の下基板９側の表面には、ブラックマトリクス３６が形成されている。図２に示すように、ブラックマトリクス３６は、画素領域１２ａ、１２ｂ間の領域を遮光するように格子状に形成されている。ブラックマトリクス３６は、基板面法線方向に見て、壁面構造体３１および第２壁面構造体３７と重なる位置に形成されている。壁面構造体３１および第２壁面構造体３７は、下基板９と上基板７側のブラックマトリクス３６との双方に接着されている。ブラックマトリクス３６は、流路５１の観察側にも形成されている。ブラックマトリクス３６は、流路５１からの反射光をカットする。【００４５】
図４は、基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂおよび壁面構造体３１を模式的に示す平面図である。図４では、４つの画素領域１２ａ、１２ｂを示している。図５は、図４のＡ−Ａ線で切断した断面を示す断面図である。液晶表示素子６は、図４に示す画素領域１２ａ、１２ｂ、壁面構造体３１、開口部３３ａ、３３ｂおよび流路５１が周期的に配置された構造を有している。図４および図５に示すように、２つの画素領域１２ａ、１２ｂは、図４および図５中左右に隣接して配置されている。画素領域１２ａの側面は、図４中右側の側面を除いて、壁面構造体３１によって囲まれている。画素領域１２ｂの側面は、図４中左側の側面を除いて、壁面構造体３１によって囲まれている。画素領域１２ａと画素領域１２ｂとの間にはコレステリック液晶が流通する流路５１が形成されている。流路５１は、画素領域１２ａ、１２ｂ外に形成されている。流路５１は、図４中縦方向に延びている。【００４６】
画素領域１２ａの流路５１に面する側面（図４中右側の側面）には、壁面構造体３１を開口した開口部３３ａが形成されている。画素領域１２ｂの流路５１に面する側面（図４中左側の側面）には、壁面構造体３１を開口した開口部３３ｂが形成されている。開口部３３ａは画素領域１２ａ毎に１つずつ形成され、開口部３３ｂは画素領域１２ｂ毎に１つずつ形成されている。開口部３３ａおよび開口部３３ｂは、流路５１を挟んで対向配置されている。画素領域１２ａは、開口部３３ａを介して流路５１と連結している。画素領域１２ｂは、開口部３３ｂを介して流路５１と連結している。【００４７】
画素領域１２ａ、１２ｂの一辺の長さ（画素サイズ）ｌおよび壁面構造体３１の幅ｗ１は、例えば以下の通りである。対角３．８インチ・１００ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の液晶表示素子６では、画素領域１２ａ、１２ｂの一辺の長さｌは例えば２１０μｍであり、壁面構造体３１の幅ｗ１は例えば３０μｍである。対角１１インチ・３６ｐｐｉの液晶表示素子６では、画素領域１２ａ、１２ｂの一辺の長さｌは例えば６９０μｍであり、壁面構造体３１の幅ｗ１は例えば１０μｍである。開口部３３ａ、３３ｂの幅は、画素領域１２ａ、１２ｂの一辺の長さｌと等しい。流路５１の幅ｗ２は、例えば壁面構造体３１の幅ｗ１と等しい。【００４８】
図５に示すように、液晶表示素子６のセルギャップｔは、ブラックマトリクス３６の厚さｔ１および壁面構造体３１の厚さｔ２の合計でほぼ決まる。セルギャップｔは、例えば３μｍ≦ｔ≦１０μｍである。ブラックマトリクス３６の厚さｔ１は、例えばｔ１≦１μｍである。ブラックマトリクス３６の直下には、壁面構造体３１または流路５１が形成されている。【００４９】
画素領域１２ａ、１２ｂの側面は、開口部３３ａ、３３ｂを除いて、壁面構造体３１およびブラックマトリクス３６によって囲まれ、塞がれている。従って、画素領域１２ａ、１２ｂ内の液晶は、開口部３３ａ、３３ｂを介してのみ画素領域１２ａ、１２ｂ外に移動することができる。【００５０】
壁面構造体３１は、ブラックマトリクス３６および下基板９（または走査電極１７）の双方に接着されている。液晶の熱膨張率は、一般的に壁面構造体の熱膨張率よりも大きい。従って、仮に、壁面構造体３１に接着性がない場合、温度変化等によって液晶が膨張すると、壁面構造体３１とブラックマトリクス３６との間に空間が形成される。この場合、画素領域１２ａ、１２ｂ内の液晶は当該空間を介して他の画素領域１２ａ、１２ｂに移動することが可能となるので、液晶は上下基板７、９間を自由に流動してしまい、その結果表示の変化が著しく生じてしまう。一方、本実施の形態では壁面構造体３１は接着性を有し、ブラックマトリクス３６および下基板９の双方に接着されている。従って、熱膨張等が原因で生じる液晶の流動を防止することができる。従って、液晶表示素子６は、急激な温度変化による表示の変化を防止することができる。【００５１】
図６は、基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂおよび壁面構造体３１を、図４よりもさらに広範囲に示す平面図である。図６では、１６個の画素領域１２ａ、１２ｂを図示している。図６の図中下方には注入口３７ａ（図６では不図示）が形成されている。画素領域１２ａ、１２ｂは、流路５１を介して注入口３７ａと接続されている。注入口３７ａからコレステリック液晶を例えば真空注入法により注入すると、図６に矢印で模式的に示すように、注入された液晶は流路５１内を進行し、流路５１を介して全ての画素領域１２ａ、１２ｂ内に液晶が充填される。このように、流路５１は全ての画素領域１２ａ、１２ｂに液晶を充填するための液晶の流路となる。液晶を注入した後に、注入口３７ａを封止材によって封止することで、液晶表示素子６が作製される。本実施の形態による液晶表示素子６によれば、信頼性の高い真空注入法を用いて液晶を注入することができる。【００５２】
液晶表示素子６を図６中縦方向に曲げた場合、液晶の流動は図６中縦方向に延びる流路５１に限定される。流路５１は画素領域１２ａ、１２ｂ外にあるので、画素領域１２ａ、１２ｂ内の液晶は液晶表示素子６を曲げることによる影響をほとんど受けない。従って、液晶表示素子６は、図６中縦方向に曲げた場合の表示の変化を防止できる。また、液晶表示素子６を図６中横方向に曲げた場合、液晶の流動は流路５１を挟んで図６中左右に隣接する２つの画素領域１２ａ、１２ｂ内に閉じられ、２つの画素領域１２ａ、１２ｂ内の液晶は他の画素領域１２ａ、１２ｂに移動しない。すなわち、液晶の流動はほとんど生じない。従って、液晶表示素子６は、図６中横方向に曲げた場合の表示の変化を防止できる。【００５３】
このように、液晶の図６中縦方向の流動は流路５１に限定され、図６中横方向の流動は２つの画素領域１２ａ、１２ｂ内に閉じられる。液晶表示素子６の表示面が押圧された場合の液晶の流動も同様である。従って、液晶表示素子６は、表示面が押圧された場合の表示の変化を防止できる。【００５４】
以上説明したように、本実施の形態による液晶表示素子６は、表示面が押圧されたり曲げられたりしても、さらには急激な温度変化が生じても、表示の変化を防止することができる。従って、本実施の形態による液晶表示素子６は、良好な表示品質が得られる。【００５５】
本実施の形態による液晶表示素子６では、開口部３３ａは画素領域１２ａ毎に１つずつ形成され、開口部３３ｂは画素領域１２ｂ毎に１つずつ形成されている。よって、液晶表示素子８０６と異なり、液晶の流路が画素領域１２ａ、１２ｂ内に形成されない。従って、液晶表示素子６は、液晶表示素子８０６と比較して、表示面が押圧されたり曲げられたりすることによる表示の変化をさらに防止することができる。【００５６】
また、本実施の形態による液晶表示素子６では、画素領域１２ａ、１２ｂ毎に開口部３３ａ、３３ｂが形成され、画素領域１２ａ、１２ｂの側面四方は壁面構造体３１で完全には囲まれていない。従って、温度変化等によって液晶の熱膨張が生じても、画素領域１２ａ、１２ｂ内の液晶は流路５１に移動することができる。従って、壁面構造体３１は液晶の熱膨張によっては破壊されない。【００５７】
図７は、コレステリック液晶を用いるフルカラー表示が可能な液晶表示素子１の断面構成を模式的に示している。液晶表示素子１は、液晶表示素子６が３層積層された構造を有している。３つの液晶表示素子６は、表示面から順に、青色（Ｂ）表示部６ｂ、緑色（Ｇ）表示部６ｇ、赤色（Ｒ）表示部６ｒとなっている。図示において、上方の上基板７ｂ側が表示面であり、外光（実線矢印）は上基板７ｂ上方から表示面に向かって入射するようになっている。なお、上基板７ｂ上方に観測者の目及びその観察方向（破線矢印）を模式的に示している。【００５８】
Ｂ表示部６ｂは、一対の上下基板７ｂ、９ｂ間に形成された青色（Ｂ）用液晶層３ｂと、Ｂ用液晶層３ｂに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源４１ｂとを有している。Ｂ用液晶層３ｂは、プレーナ状態で青色の光を反射するコレステリック液晶を有している。Ｇ表示部６ｇは、一対の上下基板７ｇ、９ｇ間に形成された緑色（Ｇ）用液晶層３ｇと、Ｇ用液晶層３ｇに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源４１ｇとを有している。Ｇ用液晶層３ｇは、プレーナ状態で緑色の光を反射するコレステリック液晶を有している。Ｒ表示部６ｒは、一対の上下基板７ｒ、９ｒ間に形成された赤色（Ｒ）用液晶層３ｒと、Ｒ用液晶層３ｒに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源４１ｒとを有している。Ｒ用液晶層３ｒは、プレーナ状態で赤色の光を反射するコレステリック液晶を有している。Ｒ表示部６ｒの下基板９ｒ裏面には光吸収層１５が配置されている。【００５９】
短波長の光を反射するコレステリック液晶ほど駆動電圧が高い傾向にある。駆動電圧は、セルギャップが小さいほど小さくなる。従って、各液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒの駆動電圧を等しくするために、各液晶層３ｂ、３ｇ、３ｒのセルギャップを異ならせ、Ｂ用液晶層３ｂのセルギャップを最も小さくしてもよい。【００６０】
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明るく色鮮やかなフルカラー表示が可能である。また、図示は省略するが、例えばプレーナ状態で青色の光を反射するコレステリック液晶を有する液晶表示素子６と、プレーナ状態で黄色の光を反射するコレステリック液晶を有する液晶表示素子６とを積層した液晶表示素子は、白黒表示が可能である。【００６１】
以上、説明したように本発明の実施形態によれば、双安定性を備えたコレステリック液晶を用いる液晶表示素子１、６において、表示面を曲げることや、表示面を押圧することや、急激な温度変化による表示の変化をより一層防止することができる。また、耐押圧や耐曲げ強度が向上するので、コレステリック液晶を用いる液晶表示素子１、６に可撓性を付与することが可能となる。【００６２】
本実施の形態による液晶表示素子１、６は、可撓性に優れ、耐衝撃性や表示面への耐押圧性に優れているので、電子ペーパーの表示素子として好適である。液晶表示素子１、６を表示素子として用いる電子ペーパーは、電子書籍、電子新聞、電子ポスター、電子辞書等に応用することができる。また、本実施の形態による液晶表示素子１、６は、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯端末や腕時計等、可撓性および広い保存温度が要求される携帯機器の表示素子にも好適である。また、将来実現が期待されているペーパー型コンピュータのディスプレイの表示素子や、店舗等に飾られる陳列用ディスプレイ等様々な分野の表示機器にも適用可能である。【００６３】
本実施の形態の変形例による液晶表示素子について図８および図９を用いて説明する。なお、以下の説明において、図２乃至図６に示した液晶表示素子６の構成要素と同一の機能、作用を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。【００６４】
（変形例１）
本実施の形態の変形例１による液晶表示素子について図８を用いて説明する。図８は、本変形例による液晶表示素子を示す平面図であって、基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄおよび壁面構造体３１を模式的に示している。本変形例による液晶表示素子は、図８に示す画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、壁面構造体３１、衝立部３２ａ、３２ｂ、開口部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄおよび流路５１が周期的に配置された構造を有している。図８に示すように、画素領域１２ｃは図８中画素領域１２ａの下部に配置され、画素領域１２ｄは図８中画素領域１２ｄの下部に配置されている。画素領域１２ｃ、１２ｄは、図８中左右に隣接して配置されている。【００６５】
本変形例による液晶表示素子は、図２乃至図６に示した液晶表示素子６に対して、壁面構造体３１が衝立部３２ａ、３２ｂを有し、開口部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの幅ｌ２が衝立部３２ａ、３２ｂによって狭められている点に特徴を有している。本変形例による液晶表示素子は、壁面構造体３１が衝立部３２ａ、３２ｂを有し、開口部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの幅ｌ２が衝立部３２ａ、３２ｂによって狭められている点を除いて、液晶表示素子６と同様の構成を有している。【００６６】
画素領域１２ａ、１２ｃの側面は、図８中右側の側面を除いて、壁面構造体３１によって囲まれている。画素領域１２ｂ、１２ｄの側面は、図８中左側の側面を除いて、壁面構造体３１によって囲まれている。衝立部３２ａ、３２ｂは、壁面構造体３１と一体的に形成されている。衝立部３２ａ、３２ｂは、壁面構造体３１と同一の形成材料および同一の製造工程で同層に形成されている。流路５１は、画素領域１２ａと画素領域１２ｂとの間および画素領域１２ｃと画素領域１２ｄとの間に形成されている。【００６７】
衝立部３２ａは、開口部３３ａ、３３ｃが形成されている画素領域１２ａ、１２ｃの側面と同じ側面に形成されている。衝立部３２ａは、画素領域１２ａの図８中右下の端部近傍および画素領域１２ｃの図８中右上の端部近傍に形成されている。衝立部３２ａが形成されているので、開口部３３ａ、３３ｃの幅ｌ２は、図４に示した開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌよりも狭められている。衝立部３２ａは、１組の画素領域１２ａ、１２ｃ毎に１つずつ形成されている。【００６８】
衝立部３２ｂは、開口部３３ｂ、３３ｄが形成されている画素領域１２ｂ、１２ｄの側面と同じ側面に形成されている。衝立部３２ｂは、画素領域１２ｂの図８中左上の端部近傍および画素領域１２ｄの図８中左下の端部近傍に形成されている。衝立部３２ｂが形成されているので、開口部３３ｂ、３３ｄの幅ｌ２は、図４に示した開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌよりも狭められている。衝立部３２ｂは、１組の画素領域１２ｂ、１２ｄ毎に１つずつ形成されている。【００６９】
開口部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの幅ｌ２は、例えば画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの一辺の長さｌの３分の２である。開口部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの幅ｌ２をさらに狭めてもよい。流路５１が延伸する方向に垂直な方向（図８中横方向）の衝立部３２ａ、３２ｂの幅ｗ３は、例えば流路５１の幅ｗ２の半分である。本変形例では衝立部３２ａ、３２ｂが形成されているので、流路５１の幅が一部狭められている。【００７０】
本変形例では、衝立部３２ａ、３２ｂが各開口部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの片側に形成され、開口部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの幅ｌ２は図４に示した開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌよりも狭められている。よって、本変形例による液晶表示素子は、図２乃至図６に示した液晶表示素子６と比較して、画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内の液晶の流動をより制限できる。従って、本変形例による液晶表示素子は、液晶表示素子６と比較して、表示面の押圧や曲げや、急激な温度変化による表示の変化をさらに防止することができる。なお、開口部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの幅ｌ２が小さいほど、画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内の液晶の流動は制限される。【００７１】
（変形例２）
本実施の形態の変形例２による液晶表示素子について図９を用いて説明する。図９は、本変形例による液晶表示素子を示す平面図であって、基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂおよび壁面構造体３１を模式的に示している。本変形例による液晶表示素子は、図２乃至図６に示した液晶表示素子６に対して、壁面構造体３１が衝立部１３２ａ、１３２ｂを有し、開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌ３が衝立部１３２ａ、１３２ｂによって狭められている点に特徴を有している。本変形例による液晶表示素子は、壁面構造体３１が衝立部１３２ａ、１３２ｂを有し、開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌ３が衝立部１３２ａ、１３２ｂによって狭められている点を除いて、液晶表示素子６と同様の構成を有している。【００７２】
衝立部１３２ａ、１３２ｂは、壁面構造体３１と一体的に形成されている。衝立部１３２ａ、１３２ｂは、壁面構造体３１と同一の形成材料および同一の製造工程で同層に形成されている。【００７３】
衝立部１３２ａは、開口部３３ａが形成されている画素領域１２ａの側面と同じ側面に形成されている。衝立部１３２ａは、画素領域１２ａの図９中右上および右下の端部近傍に形成されている。衝立部１３２ａが形成されているので、開口部３３ａの幅ｌ３は、図４に示した開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌよりも狭められている。衝立部１３２ａは、１個の画素領域１２ａ毎に１つずつ形成されている。衝立部１３２ａおよび開口部３３ａは、画素領域１２ａの中心を通り図９中左右に延びる仮想線に対して線対称になっている。【００７４】
衝立部１３２ｂは、開口部３３ｂが形成されている画素領域１２ｂの側面と同じ側面に形成されている。衝立部１３２ｂは、画素領域１２ｂの図８中左上および左下の端部近傍に形成されている。衝立部１３２ｂが形成されているので、開口部３３ｂの幅ｌ３は、図４に示した開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌよりも狭められている。衝立部１３２ｂは、１個の画素領域１２ｂ毎に１つずつ形成されている。衝立部１３２ｂおよび開口部３３ｂは、画素領域１２ｂの中心を通り図９中左右に延びる仮想線に対して線対称になっている。【００７５】
衝立部１３２ａと衝立部１３２ｂとは、流路５１の中心を通り図９中縦方向に延びる仮想線に対して線対称に形成されている。本変形例では衝立部１３２ａ、１３２ｂが形成されているので、流路５１の幅が一部狭められている。【００７６】
開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌ３は、１０μｍ程度まで狭めることができる。開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌ３は、例えば以下の通りである。対角３．８インチ・１００ｐｐｉの液晶表示素子では、開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌ３は例えば３０μｍである。対角１１インチ・３６ｐｐｉの液晶表示素子６では、開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌ３は例えば１０μｍである。【００７７】
本変形例では、衝立部１３２ａが開口部３３ａの両側に形成され、衝立部１３２ｂが開口部３３ｂの両側に形成されているので、開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌ３は図４に示した開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌよりも狭められている。よって、本変形例による液晶表示素子は、液晶表示素子６と比較して、液晶の流動をより制限できる。従って、本変形例による液晶表示素子は、液晶表示素子６と比較して、表示面の押圧や曲げや、急激な温度変化による表示の変化をさらに防止することができる。なお、開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌ３が小さいほど、液晶の流動は制限される。【００７８】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態による液晶表示素子について図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０は、本実施の形態による液晶表示素子２０６を示す平面図であって、基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄおよび壁面構造体２３１を模式的に示している。【００７９】
本実施の形態による液晶表示素子２０６は、図１０に示す画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、壁面構造体２３１、開口部２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄおよび流路５１が周期的に配置された構造を有している。【００８０】
画素領域１２ａの側面は、図１０中左側の側面を除いて、壁面構造体２３１によって囲まれている。画素領域１２ｂの側面は、図１０中左側の側面を除いて、壁面構造体２３１によって囲まれている。画素領域１２ｃの側面は、図１０中右側の側面を除いて、壁面構造体２３１によって囲まれている。画素領域１２ｄの側面は、図１０中右側の側面を除いて、壁面構造体２３１によって囲まれている。画素領域１２ａと画素領域１２ｂとの間および画素領域１２ｃと画素領域１２ｄとの間には、コレステリック液晶が流通する流路５１が形成されている。【００８１】
画素領域１２ａの流路５１（図１０では図示せず）に面する側面（図１０中左側の側面）には、壁面構造体２３１を開口した開口部２３３ａが形成されている。画素領域１２ｂの流路５１に面する側面（図１０中左側の側面）には、壁面構造体２３１を開口した開口部２３３ｂが形成されている。画素領域１２ｃの流路５１に面する側面（図１０中右側の側面）には、壁面構造体２３１を開口した開口部２３３ｃが形成されている。画素領域１２ｄの流路５１（図１０では図示せず）に面する側面（図１０中右側の側面）には、壁面構造体２３１を開口した開口部２３３ｄが形成されている。各画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、開口部２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄをそれぞれ介して流路５１と連結している。【００８２】
第１の実施の形態による液晶表示素子６では、流路５１を挟んで隣接する２つの画素領域１２ａ、１２ｂの開口部３３ａ、３３ｂは、流路５１を挟んで対向配置されている。一方、本実施の形態による液晶表示素子２０６では、流路５１を挟んで図１０中左右に隣接する２つの画素領域１２ａ、１２ｂの開口部２３３ａ、２３３ｂが、流路５１を挟んで対向配置されていない。画素領域１２ａの流路５１に面する側面（図１０中右側の側面）には壁面構造体２３１が形成され、画素領域１２ｂの流路５１に面する側面（図１０中左側の側面）には開口部２３３ｂが形成されている。【００８３】
同様に、流路５１を挟んで図１０中左右に隣接する２つの画素領域１２ｃ、１２ｄの開口部２３３ｃ、２３３ｄは、流路５１を挟んで対向配置されていない。画素領域１２ｃの流路５１に面する側面（図１０中右側の側面）には開口部２３３ｃが形成され、画素領域１２ｄの流路５１に面する側面（図１０中左側の側面）には壁面構造体２３１が形成されている。液晶表示素子２０６は、上述の点を除いて、第１の実施の形態による液晶表示素子６と同様の構成を有している。【００８４】
図１１は、基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄおよび壁面構造体２３１を、図１０よりもさらに広範囲に示す平面図である。図１１では、１６個の画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを図示している。本実施の形態による液晶表示素子２０６では、開口部２３３ａ、２３３ｂが流路５１を挟んで対向配置されず、開口部２３３ｃ、２３３ｄが流路５１を挟んで対向配置されていない。よって、液晶表示素子２０６を図１１中横方向に曲げた場合、液晶の流動は１つの画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内に留まり、各画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内の液晶は他の画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに移動しない。従って、本実施の形態による液晶表示素子２０６は、第１の実施の形態による液晶表示素子６と比較して、図１１中横方向に曲げた場合の表示の変化をより防止できる。また、本実施の形態による液晶表示素子２０６は、その他の点に関して、第１の実施の形態による液晶表示素子６と同様の効果が得られる。【００８５】
（変形例）
本実施の形態の変形例による液晶表示素子について図１２を用いて説明する。なお、以下の説明において、図１０および図１１に示した液晶表示素子２０６の構成要素と同一の機能、作用を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図１２は、本変形例による液晶表示素子を示す平面図であって、基板面法線方向に見た画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄおよび壁面構造体２３１を模式的に示している。【００８６】
本変形例による液晶表示素子は、液晶表示素子２０６に対して、壁面構造体２３１が衝立部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄを有し、開口部２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄの幅ｌ４が衝立部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄによって狭められている点に特徴を有している。本変形例による液晶表示素子は、壁面構造体２３１が衝立部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄを有し、開口部２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄの幅ｌ４が衝立部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄによって狭められている点を除いて、液晶表示素子２０６と同様の構成を有している。【００８７】
衝立部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄは、壁面構造体２３１と一体的に形成されている。衝立部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄは、壁面構造体２３１と同一の形成材料および同一の製造工程で同層に形成されている。【００８８】
衝立部２３２ａは、開口部２３３ａが形成されている画素領域１２ａの側面と同じ側面に形成されている。衝立部２３２ａは、画素領域１２ａの図１２中左上および左下の端部近傍に形成されている。衝立部２３２ａが形成されているので、開口部２３３ａの幅ｌ４は、図１０に示した開口部２３３ａの幅ｌよりも狭められている。衝立部２３２ａおよび開口部２３３ａは、画素領域１２ａの中心を通り図１２中左右に延びる仮想線に対して線対称になっている。衝立部２３２ｂは、開口部２３３ｂが形成されている画素領域１２ｂの側面と同じ側面に形成されている。衝立部２３２ｂの構造は、衝立部２３２ａと同様である。【００８９】
衝立部２３２ｃは、開口部２３３ｃが形成されている画素領域１２ｃの側面と同じ側面に形成されている。衝立部２３２ｃは、画素領域１２ｃの図１２中右上および右下の端部近傍に形成されている。衝立部２３２ｃが形成されているので、開口部２３３ｃの幅ｌ４は、図１０に示した開口部２３３ｃの幅ｌよりも狭められている。衝立部２３２ｃおよび開口部２３３ｃは、画素領域１２ｃの中心を通り図１２中左右に延びる仮想線に対して線対称になっている。衝立部２３２ｄは、開口部２３３ｄが形成されている画素領域１２ｄの側面と同じ側面に形成されている。衝立部２３２ｄの構造は、衝立部２３２ｃと同様である。【００９０】
開口部２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄの幅ｌ４は、第１の実施の形態の変形例２による液晶表示素子の開口部３３ａ、３３ｂの幅ｌ３と同様である。【００９１】
本変形例では、衝立部２３２ａが開口部２３３ａの両側に形成され、同様に衝立部２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄが開口部２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄのそれぞれ両側に形成されている。これにより、開口部２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄの幅ｌ４は、図１０に示した開口部２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄの幅ｌよりも狭められている。よって、本変形例による液晶表示素子は、液晶表示素子２０６と比較して、画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内の液晶の流動をより制限できる。従って、本変形例による液晶表示素子は、液晶表示素子２０６と比較して、表示面の押圧や曲げや、急激な温度変化による表示の変化をさらに防止することができる。なお、開口部２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄの幅ｌ４が小さいほど、画素領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内の液晶の流動は制限される。【００９２】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態による液晶表示素子について図１３（ａ）乃至図１５を用いて説明する。図１３（ａ）は、本実施の形態による液晶表示素子の走査電極４１７を基板面法線方向に見た平面図である。図１３（ｂ）は、本実施の形態による液晶表示素子のデータ電極４１９を基板面法線方向に見た平面図である。【００９３】
複数の走査電極４１７は、下基板９上の対向面側に形成され、互いにほぼ平行に延びている。図１３（ａ）に示すように、走査電極４１７は、正六角形部４１７ａおよび矩形部４１７ｂが交互に配置された構造を有している。複数の正六角形部４１７ａおよび複数の矩形部４１７ｂは、直線状に配置されている。正六角形部４１７ａの一辺は矩形部４１７ｂの一辺に接続されている。正六角形部４１７ａの当該一辺と対向する辺は他の矩形部４１７ｂの一辺に接続されている。【００９４】
複数のデータ電極４１９は、上基板７上の対向面側に形成され、互いにほぼ平行に延びている。基板面法線方向に見て、複数のデータ電極４１９は、複数の走査電極４１７とほぼ垂直に交差している。図１３（ｂ）に示すように、データ電極４１９は、正六角形部４１９ａおよび矩形部４１９ｂが交互に配置された構造を有している。複数の正六角形部４１９ａは、ジグザグ状に配置されている。正六角形部４１９ａの一辺は矩形部４１９ｂの一辺に接続されている。正六角形部４１９ａの当該一辺の２つ隣の辺は他の矩形部４１９ｂの一辺に接続されている。【００９５】
基板面法線方向に見て、走査電極４１７の正六角形部４１７ａおよびデータ電極４１９の正六角形部４１９ａの位置は一致している。基板面法線方向に見て、正六角形部４１７ａおよび正六角形部４１９ａが重なる領域が画素領域４１２となる。図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、基板面法線方向に見て、画素領域４１２はほぼ正六角形である。従って、画素領域４１２は６つの辺を有している。複数の画素領域４１２は、ハニカム構造（正六角形が格子状に配置された構造）を形成している。【００９６】
図１４は、本実施の形態による液晶表示素子４０６を示す平面図であって、基板面法線方向に見た画素領域４１２ａ、４１２ｂおよび壁面構造体４３１を模式的に示している。本実施の形態による液晶表示素子４０６は、図１４に示す画素領域４１２ａ、４１２ｂ、壁面構造体４３１、開口部４３３ａ、４３３ｂおよび流路４５１が周期的に配置された構造を有している。図１４に示すように、２つの画素領域４１２ａ、４１２ｂは、図１４中左右に隣接して配置されている。【００９７】
画素領域４１２ａの側面は、図１４中右側および右下の側面を除いて、壁面構造体４３１によって囲まれている。画素領域４１２ｂの側面は、図１４中左側および左上の側面を除いて、壁面構造体４３１によって囲まれている。隣接する画素領域４１２ａと画素領域４１２ｂとの間にはコレステリック液晶が流通する流路４５１が形成されている。流路４５１は、画素領域４１２ａ、４１２ｂ外に形成されている。流路４５１は、各画素領域４１２ａ、４１２ｂの一部（面積比で約６分の１）と重なっている。流路４５１は、直線状に延びている。液晶表示素子４０６は、上述の点を除いて、第１の実施の形態による液晶表示素子６と同様の構成を有している。【００９８】
画素領域４１２ａの流路４５１に面する側面（図１４中右側および右下の側面）には、壁面構造体４３１を開口した開口部４３３ａが形成されている。画素領域４１２ｂの流路４５１に面する側面（図１４中左側および左上の側面）には、壁面構造体４３１を開口した開口部４３３ｂが形成されている。開口部４３３ａは画素領域４１２ａ毎に１つずつ形成され、開口部４３３ｂは画素領域４１２ｂ毎に１つずつ形成されている。開口部４３３ａおよび開口部４３３ｂは、流路４５１を挟み、半ピッチずれて対向配置されている。画素領域４１２ａは、開口部４３３ａを介して流路４５１と連結している。画素領域４１２ｂは、開口部４３３ｂを介して流路４５１と連結している。【００９９】
本実施の形態では、流路４５１と画素領域４１２ａ、４１２ｂの一部とが重なっている。よって、流路４５１と重なる画素領域４１２ａ、４１２ｂ内の液晶が流動することもあり得る。しかしながら、各画素領域４１２ａ、４１２ｂの大部分は流路４５１と重ならないので、画素領域４１２ａ、４１２ｂ内の液晶の流動が大きく抑制される。従って、本実施の形態による液晶表示素子４０６は、表示面が押圧されたり曲げられたりしても、さらには急激な温度変化が生じても、表示の変化を防止することができる。【０１００】
（変形例）
本実施の形態の変形例による液晶表示素子について図１５を用いて説明する。なお、以下の説明において、図１３および図１４に示した液晶表示素子４０６の構成要素と同一の機能、作用を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図１５は、本変形例による液晶表示素子を示す平面図であって、基板面法線方向に見た画素領域４１２および壁面構造体４３１を模式的に示している。【０１０１】
本変形例による液晶表示素子は、図１５に示す画素領域４１２、壁面構造体４３１、衝立部４３２、開口部４３３、および流路４５１が周期的に配置された構造を有している。画素領域４１２の側面は、図１５中右下の側面を除いて、壁面構造体４３１によって囲まれている。流路４５１は、図１５中左右に隣接する画素領域４１２間に形成されている。流路４５１の側面は、壁面構造体４３１によって囲まれている。流路４５１は、ジグザグ状に延びている。流路４５１は、画素領域４１２外に形成されている。【０１０２】
画素領域４１２の流路４５１に面する側面（図１５中右下の側面）には、壁面構造体４３１を開口した開口部４３３が形成されている。開口部４３３は画素領域４１２毎に１つずつ形成されている。画素領域４１２は、開口部４３３を介して流路４５１と連結している。【０１０３】
壁面構造体４３１は、衝立部４３２を有している。衝立部４３２は、壁面構造体４３１と一体的に形成されている。衝立部４３２は、壁面構造体４３１と同一の形成材料および同一の製造工程で同層に形成されている。衝立部４３２は、開口部４３３が形成されている画素領域４１２の側面と同じ側面に形成されている。衝立部４３２は、開口部４３３の両側に形成されている。衝立部４３２が形成されているので、開口部４３３の幅ｌ５は、画素領域４１２の一側面の幅ｌ６よりも狭められている。本変形例による液晶表示素子は、上述の点を除いて、液晶表示素子４０６と同様の構成を有している。【０１０４】
本変形例では、流路４５１は画素領域４１２外に形成され、画素領域４１２および流路４５１は重なっていない。また、開口部４３３は画素領域４１２の一側面のみに形成され、さらに衝立部４３２が開口部４３３の両側に形成されているので、開口部４３３の幅ｌ５は図１４に示した開口部４３３ａ、４３３ｂの幅よりも狭められている。よって、本変形例による液晶表示素子は、液晶表示素子４０６と比較して、画素領域４１２内の液晶の流動をより制限できる。従って、本変形例による液晶表示素子は、液晶表示素子４０６と比較して、表示の変化をさらに防止することができる。【０１０５】
上記各実施の形態において、液晶の流路の幅が狭いほど、また開口部の幅が狭いほど、液晶の注入時間が長くなることが予想される。しかしながら、液晶注入時に液晶の温度を上昇させて液晶の粘度を低下させれば、プロセス的に問題とならない時間で液晶表示素子を作製することができる。【０１０６】
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。
例えば、本発明は画素の配列がデルタ配列であっても応用可能である。
例えば、上記実施の形態では、パッシブマトリクス型（単純マトリクス型）の液晶表示素子を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）または薄膜ダイオード（ＴＦＤ）などのスイッチング素子が備えられたアクティブマトリクス型の液晶表示素子にも適用できる。【０１０７】
また、上記実施の形態では、コレステリック液晶を用いる液晶表示素子を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、表示のメモリ性を有する他の液晶を用いる液晶表示素子にも適用可能である。【０１０８】
また、上記実施の形態では、画素領域の形状は、基板面法線方向に見て正方形または正六角形であるが、本発明はこれに限らず、画素の形状はその他の形状であってもよい。【０１０９】
また、上記実施の形態では、壁面構造体３１、４３１は画素領域内には形成されていないが、本発明はこれに限らない。壁面構造体３１、４３１は、完全に画素領域の外側に形成する必要はない。壁面構造体３１、４３１は、壁面構造体３１、４３１の強度や接着性を安定にさせるために、画素領域内の外周部に形成されていてもよい。【０１１０】
また、上記実施の形態では、第２壁面構造体は略矩形状の囲い構造であるが、本発明はこれに限らない。第２壁面構造体およびシール材２１を併用する場合には、第２壁面構造体は囲い構造でなくても良い。さらにその場合には、第２壁面構造体の形状は、壁面構造体の形状と一致させても良い。【０１１１】
また、画素領域内部に円柱状や角柱状のスペーサを併設してもよい。このような構成とすれば、液晶の流動を防止できるのに加え、画素の変形を小さくできるという相乗効果も見込まれる。【０１１２】
また、上記実施の形態では、開口部が画素領域毎に１つずつ形成されているが、本発明はこれに限らない。開口部が画素領域毎に２つ以上形成されていてもよい。例えば、図４に示す液晶表示素子６において、開口部３３ａを２つに分割するように、開口部３３ａの一部に壁面構造体を形成してもよい。このようにすると、開口部３３ａが画素領域１２ａ毎に２つ形成される。当該構成においても、流路５１は画素領域１２ａ外に形成される。従って、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
また、本発明は液晶以外にも、メモリ性を有しながら押圧や曲げ、温度変化による流動よって表示が変化してしまうような材料にも有効である。
また、上記実施の形態では、１層構造の液晶表示素子６、２０６、４０６、またはＢ、Ｇ、Ｒ表示部６ｂ、６ｇ、６ｒが積層された３層構造の液晶表示素子１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られず、液晶表示素子６、２０６、４０６が２層以上積層された構造を備えた液晶表示素子にも適用できる。
上層（表示面側）のコレステリック液晶が反射する光の色と下層のコレステリック液晶が反射する光の色とが補色関係にある２層構造の液晶表示素子は、良好な白黒表示を実現できる。当該液晶表示素子は、上層のコレステリック液晶および下層のコレステリック液晶の双方ともがプレーナ状態の場合は白色を表示し、双方ともがフォーカルコニック状態の場合は黒色を表示する。補色の組合せは様々あるが、青色と黄色との組合せが比較的良好な白色を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上、説明したように本発明の実施形態によれば、双安定性を備えたコレステリック液晶を用いる液晶表示素子１、６において、表示面を曲げることや、表示面を押圧することや、急激な温度変化による表示の変化をより一層防止することができる。また、耐押圧や耐曲げ強度が向上するので、コレステリック液晶を用いる液晶表示素子１、６に可撓性を付与することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月26日(2009.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
前記一対の基板の双方に接触して画素領域を囲むように形成された壁面構造体と、
前記画素領域外に前記液晶が流通するように前記壁面構造体の一部を開口した開口部と
を有することを特徴とする表示素子。
【請求項２】
請求項１記載の表示素子において、
前記画素領域は、格子状に複数配置されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項３】
請求項２記載の表示素子において、
前記開口部は、前記画素領域毎に１つずつ形成されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項４】
請求項３記載の表示素子において、
前記画素領域外に形成され、前記液晶が流通する流路を有し、
前記流路は２つの前記画素領域間に形成され、
２つの前記開口部は前記流路を挟んで対向配置されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項５】
請求項３記載の表示素子において、
前記画素領域外に形成され、前記液晶が流通する流路を有し、
前記流路は２つの前記画素領域間に形成され、
前記開口部は前記流路を挟んで他の前記開口部と対向配置されていないこと
を特徴とする表示素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記画素領域は、複数の辺を有し、
前記壁面構造体は、前記開口部と同じ前記辺に形成された衝立部を有すること
を特徴とする表示素子。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の表示素子において、
前記流路の観察側に、前記流路からの反射光をカットする層を有すること
を特徴とする表示素子。
【請求項８】
請求項４又は５に記載の表示素子において、
前記画素領域及び前記壁面構造体を囲み、前記液晶を注入するための注入口を備えたシール材をさらに有し、
前記画素領域は、前記流路を介して前記注入口と接続されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示素子が２層以上積層されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項１０】
画像を表示する電子ペーパーにおいて、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示素子を備えていること
を特徴とする電子ペーパー。
【国際調査報告】
2008023416.tif 000019
2008023416.tif 000020
2008023416.tif 000021
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