JPH10221708A - 反射型液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い信頼性を有し、簡便に製造し得る反射型
液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 透明電極が形成された第１の基板、この
第１の基板に離間対向して配置され、ブラインドホール
を介して表裏面が電気的に導通された中間層基板、この
中間層基板と前記第１の基板とに挟持され、外部光が入
射される第１の液晶層、前記中間層基板に離間対向して
配置され、反射電極を有する第２の基板、および、前記
中間層基板と前記第２の基板とに挟持された第２の液晶
層を具備する反射型液晶表示素子である。前記中間層基
板に設けられたブラインドホールの横断面積が、この中
間層基板の厚さ方向において変化していることを特徴と
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、反射型液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、表示素子としては、広くＣＲＴが
用いられている。このＣＲＴは、一つの電子銃で全ての
画素を表示するために、ディスプレイの奥行きを大きく
取る必要がある。しかも、消費電力や重量が大きいので
携帯用パネルとしては適していない。その他のディスプ
レイとしては、プラズマやＥＬ等が考えられているが、
いずれも携帯用パネルとしての実用化には問題がある。

【０００３】現在実用化されている唯一の携帯用表示素
子は液晶表示素子であり、薄型、低電力駆動が可能とい
う利点を有しているので、腕時計、電卓などの表示装置
として広く使用されている。特に、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅ
ｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶表示方式は、ＴＦＴなどの
アクティブスイッチ素子を組み込むことにより、ＣＲＴ
並みの表示特性を持たせることができ、テレビにも用い
られつつある。しかしながら、ＴＮ型液晶表示素子は、
偏光板を用いているために光利用効率が低く、光量を確
保するにはバックライトが必要とされる。このバックラ
イトに起因して消費電力が大きくなっていた。

【０００４】なお、液晶表示方式としては、偏光板を使
用しないタイプである二色性染料を用いたゲスト−ホス
ト（ＧＨ）型液晶表示方式と、コレステリック選択反射
型液晶表示方式とが挙げられる。単色表示の際にコント
ラストの高い表示を行なうためには、ＧＨ方式の場合で
は配向方向が直交した２層を重ねて同時に駆動すること
が好ましく、一方の選択反射方式の場合も右旋光と左旋
光とをそれぞれ反射する２層を重ねて駆動することが好
ましい。ＧＨ方式を用いてフルカラー表示を行なう場合
には、各サブピクセルに色の異なる液晶材料を配置す
る、あるいは液晶セルを３層以上に積層することが必要
となる。各サブピクセルに色の異なる数種類の液晶材料
を配置することは事実上困難であるので、液晶セルを積
層するという手法が用いられる。しかしながらこの場合
には、セルの組み立て、液晶注入、さらにはドライバー
の実装等の製造上の問題が多く、視差の問題も挙げられ
る。コレステリック選択反射方式においても、３層以上
に積層する際には同様の問題がある。

【０００５】３層の液晶層をそれぞれ駆動させるため、
図３６に示すように、ＴＦＴ等のスイッチング素子５０
１および反射電極５０２が形成された透明基板５００
と、透明電極５０４が形成された透明基板５０３とを、
スペーサー５０６を介して離間対向して配置し、これら
で液晶層５０５を挟持してなる従来の液晶パネルを３層
重ねた構造が考えられる。図示するように、かかる構造
の場合にはコントラスト向上に不可欠なスイッチ素子や
配線をそれぞれの基板上に設けるため、開口率が著しく
低下してしまう。そこで、図３７に示すように、ベース
基板５００に全ての配線とスイッチとを設け、そこから
上層に電極柱５１１により電気的導通をとり、さらに上
層には、基板に設けられたコンタクトホール５０９を介
して同様に電極柱５１１により電気的導通をとる方法が
有効になる。図３７に示す構造の場合には、最低で４種
類の電極を設けることにより３つの液晶層を駆動するこ
とが可能となるものの、かかる構造の液晶表示素子は製
造が困難であり、十分な信頼性も得られないという問題
を有している。

【０００６】図示するような構造の液晶ディスプレイパ
ネルに対して応力や熱等がかかった場合には、その応力
は電極柱のコンタクト部に集中する。例えば、熱が加え
られると液晶層は体積膨張７×１０^-4（１／℃）で膨張
し、柱の膨張係数がこれに一致しない場合には、先のコ
ンタクト部の破損につながる。中間層基板５０７に設け
られたコンタクトホール５０９についても、応力または
熱がかかった場合には、そのコンタクト部にダメージを
与えられる。特に、基板としてプラスチックを用い、コ
ンタクトホール内に導通のための金属を埋め込んだ構成
の液晶ディスプレイパネルの場合には、熱膨張率差によ
るコンタクト部へのダメージが大きい。図３８に示すよ
うに、中間層基板５０７において矢印Ｂ方向に応力が発
生した場合には、コンタクト部に破損が生じて電気的導
通が得られなくなり、さらに破損部を通じて上下の液晶
層間での液晶の混合という問題も生じてしまう。

【０００７】また、電極柱を各液晶層に配置した３層以
上の液晶セルを有するＬＣＤを製造するに当たっては、
図３９に示すようにブラインドホール部５０９には、矢
印Ｃで表わされる方向に応力が集中し、この部分のコン
タクトが破壊されるおそれがある。液晶層に配置された
スペーサー部５１２においても、図中の矢印Ｄ方向に応
力が集中する。さらに、基板５０７に設けられたブライ
ンドホール５０９と電極柱５１１との位置合わせには、
高い精度が要求される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、液晶
セルを複数層積層してなる多層の反射型液晶表示素子に
おいては、高い信頼性を得ることが困難であり、製造工
程においても種々の問題を避けることができないのが現
状である。

【０００９】そこで本発明は、高い信頼性を有し、簡便
に製造し得る反射型液晶表示素子を提供することを目的
とする。

【００１０】

【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、透明電極が形成された第１の基板、この
第１の基板に離間対向して配置され、ブラインドホール
を介して表裏面が電気的に導通された中間層基板、この
中間層基板と前記第１の基板とに挟持され、外部光が入
射される第１の液晶層、前記中間層基板に離間対向して
配置され、反射電極を有する第２の基板、および、前記
中間層基板と前記第２の基板とに挟持された第２の液晶
層を具備し、前記中間層基板に設けられたブラインドホ
ールの横断面積が、この中間層基板の厚さ方向において
変化していることを特徴とする反射型液晶表示素子を提
供する。

【００１１】前記中間層基板に設けられたブラインドホ
ールの直径は、基板の厚み中央近傍で極小値をとり、両
開孔端部で最大値をとるように基板の厚み方向において
連続的に変化させてもよい。この場合、ブラインドホー
ルの開孔端部および基板厚さ中央近傍における直径と、
基板厚さとの関係が下記数式（１）で表わされる関係を
満たすことが必要である。

【００１２】 ｔａｎ３°≧（ｄ_end −ｄ_cen.）／Ｄ （１） （上記数式（１）中、ｄ_end はブラインドホール開孔端
部の直径であり、ｄ_cen.は基板厚さ中央近傍におけるブ
ラインドホールの直径であり、Ｄは中間層基板の厚さで
ある。） また本発明は、透明電極が形成された第１の基板、この
第１の基板に離間対向して配置され、ブラインドホール
を介して表裏面が電気的に導通された中間層基板、この
中間層基板と前記第１の基板とに挟持され、外部光が入
射される第１の液晶層、前記中間層基板に離間対向して
配置され、画素電極とスイッチング素子とを有する第２
の基板、および、前記中間層基板と前記第２の基板とに
挟持された第２の液晶層を具備し、前記第１の基板およ
び前記中間層基板は、前記第２の基板のスイッチング素
子に電気的に接続されており、前記第１の液晶層には、
前記第１の基板と前記中間層基板とを繋ぐ第１の柱状突
起物が設けられ、前記第２の液晶層における前記第１の
柱状突起物の延長線上に、前記中間層基板と前記第２の
基板とを繋ぐ第２の柱状突起物が設けられていることを
特徴とする反射型液晶表示素子を提供する。

【００１３】さらに本発明は、透明電極が形成された第
１の基板、この第１の基板に離間対向して配置され、ブ
ラインドホールを介して表裏面が電気的に導通された中
間層基板、この中間層基板と前記第１の基板とに挟持さ
れ、外部光が入射される第１の液晶層、前記中間層基板
に離間対向して配置され、画素電極とスイッチング素子
とを有する第２の基板、および前記中間層基板と前記第
２の基板とに挟持された第２の液晶層を具備し、前記第
１の基板および前記中間層基板は、前記第２の基板のス
イッチング素子に電気的に接続されており、前記第１の
液晶層には、前記第１の基板と前記中間層基板とを繋ぐ
少なくとも４つの第１の柱状突起物が基板面内で四角形
を形成するように設けられ、前記第２の液晶層には、前
記中間層基板と前記第２の基板とを繋ぐ第２の柱状突起
物が設けられ、前記第２の液晶層における第２の柱状突
起物の位置は、前記４つの第１の柱状突起物により形成
される四角形の中心の延長線上であることを特徴とする
反射型液晶表示素子を提供する。

【００１４】また本発明は、透明電極が形成された第１
の基板、この第１の基板に離間対向して配置され、ブラ
インドホールを介して表裏面が電気的に導通された中間
層基板、この中間層基板と前記第１の基板とに挟持さ
れ、外部光が入射される第１の液晶層、前記中間層基板
に離間対向して配置され、画素電極とスイッチング素子
とを有する第２の基板、および、前記中間層基板と前記
第２の基板とに挟持された第２の液晶層を具備し、前記
第１の基板および前記中間層基板は、前記第２の基板の
スイッチング素子に電気的に接続されており、前記第１
の液晶層には、前記第１の基板と前記中間層基板とを繋
ぐ第１の柱状突起物が設けられ、前記第２の液晶層に
は、前記第２の基板と前記中間層基板とを繋ぐ第２の柱
状突起物が設けられ、前記第１および第２の柱状突起物
は、前記中間層基板のブラインドホール以外の領域に重
なりを有していることを特徴とする反射型液晶表示素子
を提供する。

【００１５】さらに本発明は、透明電極が形成された第
１の基板、この第１の基板に離間対向して配置され、ブ
ラインドホールを介して表裏面が電気的に導通された中
間層基板、この中間層基板と前記第１の基板とに挟持さ
れ、外部光が入射される第１の液晶層、前記中間層基板
に離間対向して配置され、画素電極とスイッチング素子
とを有する第２の基板、および、前記中間層基板と前記
第２の基板とに挟持された第２の液晶層を具備し、前記
第１の液晶層には、前記第１の基板および前記中間層基
板にそれぞれ形成された導電性突起物を接触せしめるこ
とにより構成される第１の電極柱が設けられ、前記第２
の液晶層には、前記第２の基板および前記中間層基板に
それぞれ形成された導電性突起物を接触せしめることに
より構成される第２の電極柱が設けられていることを特
徴とする反射型液晶表示素子を提供する。

【００１６】またさらに本発明は、透明電極が形成され
た第１の基板、この第１の基板に離間対向して配置さ
れ、ブラインドホールを介して表裏面が電気的に導通さ
れ、画素電極を有する中間層基板、この中間層基板と前
記第１の基板とに挟持され、外部光が入射される第１の
液晶層、前記中間層基板に離間対向して配置され、画素
電極とスイッチング素子とを有する第２の基板、およ
び、前記中間層基板と前記第２の基板とに挟持された第
２の液晶層を具備し、前記第１の基板および前記中間層
基板は、前記第２の基板に設けられたスイッチング素子
に電気的に接続されており、前記画素電極間の一部また
は全部に空隙を有することを特徴とする反射型液晶表示
素子を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
液晶表示素子を説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。

【００１８】（実施例Ｉ）図３８に示したように、熱が
加えられたり応力が発生した場合には、コンタクトをと
る材料と基板材料とが異なるために、コンタクト部に破
損が生じて電気的導通が取れなくなり、場合によっては
コンタクト部を通した上下の液晶層間での液晶の混合が
生じてしまう。このような現象を防止するために、本発
明者らは、中間層基板におけるブラインドホールを特定
の形状とするのが有効であることを見出だした。

【００１９】図１および２に、本実施例の液晶表示素子
の中間層基板におけるブラインドホールの一例を表わす
断面図を示す。図示するように、中間層基板１の両面に
は、透明電極３が形成されており、コンタクトホールに
配置されたコンタクト電極１０によって導通がとられて
いる。いずれの例においても、中間層基板の厚さ方向に
おいて一定の横断面積を持たないようにコンタクトホー
ルの形状を調整しているので、基板表面に垂直に設けら
れた円筒状のコンタクトホールの場合と比較して、充填
剤とコンタクトホールとの接触面積が増大する。これに
よって充填剤がコンタクトホールから外れることを防止
し、コンタクトを十分とることが可能となる。

【００２０】図１に示したような形状のコンタクトホー
ルは、透明ガラス基板に両面あるいは片面からエッチン
グ処理を施した後、充填材料を埋め込むことにより形成
することができ、図２（ａ）に示したような構造は、例
えば、ポリマー溶液をキャストした膜に導電性粒子を埋
め込んだ後、焼成して成膜する、または基板の特定の位
置に導電性粒子を設置した後、ポリマー溶液をキャスト
することにより形成することができる。また、図２
（ｂ）に示した構造は、例えば、ポジ型感光性樹脂層に
露光しパターニングすることにより、または曲面をもっ
た柱を基板上に形成後、ポリマー溶液をキャスト成膜す
ることにより形成することができる。

【００２１】なお、充填剤とコンタクトホールとの接触
面積を増大させるには、図３に示すような変更も可能で
ある。図３に示す例においては、中間層基板１の厚さ方
向に対して、コンタクトホールは角度をもって設けられ
ているので、基板表面に垂直な場合よりも充填剤とコン
タクトホールとの接触面積が増大する。斜めにコンタク
トホールを形成するに当たっては、例えば、ＹＡＧレー
ザーを基板表面に所定の角度をもって照射すればよい。
この場合、レーザーを照射する角度は、基板に対して
７．５〜５６°程度とすることが好ましい。７．５°未
満では、充填剤とコンタクトホールとの接触面積を十分
に増大させることができず、一方５６°を越えると、反
射による光損失が生じるおそれがある。

【００２２】また、図４および５に示すように、ブライ
ンドホールを塞ぐように、ブラインドホールより断面積
が大きい材料をカバー１１としてホール上に設けた場合
も、充填剤がコンタクトホールから外れるのを防止する
ことができる。例えば、ブラインドホールの充填材料を
ブラインドホール内で成長させる際に、ホールの口が隠
れるに十分な大きさになるまで成長させること、図示す
るような構造を得ることができる。なお、カバー材料
は、十分に基板面から厚みをもたせたり、図５に示すよ
うに凸状に設けることにより信頼性を向上させることが
できる。

【００２３】図４および５に示すようにブラインドホー
ルカバー１１を設けることによって、基板１に歪みが発
生しても、コンタクトホール１０に応力が集中せずカバ
ー周辺で歪みを吸収することができるので、クラック等
の発生を防止する効果が増大する。ここで用いられるカ
バーの材質としては、コンタクトホールの充填剤または
基板材料と近い材料、または両者の中間の性質をもつ材
料から選ばれることが好ましく、熱等による歪みを分散
する役割を十分にもたせることができる。さらに、この
カバーと上述したようなコンタクトホールの形状と組み
合わせることで、信頼性をより向上させることができ、
カバーに導電性を付与した場合には、コンタクト面積が
増加するので有利である。

【００２４】コンタクトホールへの充填材料としては、
基板より熱膨張率の大きい材料または同等の材料にする
ことが好ましい。熱がかかった場合にはホール径は広が
るものの、充填材料の熱膨張率が基板よりも低いとホー
ル内に隙間を生じてしまう。これを避けるため、充填材
料の熱膨張率は、少なくとも基板材料より小さくはない
ことが望まれ、基板と全く同等である場合に有効とな
る。ただし、低温時には、逆に熱膨張率が大きいことが
マイナスに働くので、このような充填材料の充填作業
は、低温において行なうことが必要がある。熱膨張率が
大きい材料としては、例えば、有機高分子のポリマーが
挙げられ、ポリマーを使用することによりコンタクトホ
ール界面との結合力を無機材料の場合よりも高めること
ができる。特に、プラスチック基板を用いた場合には、
その効果が大きい。

【００２５】充填材料としては、コンタクトを十分にと
るために導電性材料を用いることが好ましい。具体的に
は、Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｄおよび
Ｗ等から選ばれる金属群、ポリアセチレン、ポリチオフ
ェン、ポリイソチアナフテン、ポリピロール、ポリアニ
リン等の導電性ポリマー群、導電性物質をドープしたポ
リマー群からそれぞれ選択することができる。

【００２６】ここで用いるＧＨ液晶表示方式は、特に限
定されないが、偏光板を用いない光利用効率が高いもの
が好ましい。メモリー性をもたない液晶表示素子の場
合、しきい値特性の急峻化によりマトリックス駆動が可
能となる。ＴＦＴなどスイッチ素子を設けることによっ
て、高コントラストのより良好な表示を行なうことがで
きる。これらは、選択反射方式についても同様である。

【００２７】本実施例で用い得る液晶材料および色素材
料は何等限定されず、任意の材料を使用することができ
る。ただし、液晶中における色素の配向秩序度は０．８
以上であることが望ましい。さらに色素材料の分光特性
は、重ね合わせによりブラックとなることが必要とされ
る。

【００２８】本実施例のＧＨ液晶素子は、反射型および
透過型のいずれにも用いることができるが、反射型の場
合には、ＧＨ積層セルの裏面または反射電極上に、散乱
面か指向性反射面を設けることが必要である。また、前
面の基板上には反射防止膜を設けることが望ましい。

【００２９】本実施例の積層した選択反射型表示素子
は、反射型に用いることができ、セル裏面または反射電
極上に、光吸収面を設けることが必要である。また、混
色を行なわせるためには、各層間と層内において散乱が
抑えられていることが必要とされる。

【００３０】次に、具体例を示して本実施例の液晶表示
素子をさらに詳細に説明する。

【００３１】（実施例Ｉ−１）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき二系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングして、一系統のＴＦＴと接続した。残り一
系統のＴＦＴからは、銅メッキにより１０μｍの高さの
電極柱を形成した。

【００３２】中間層基板としては０．５ｍｍ厚ガラス基
板を用意し、このガラス基板の両面からエッチング処理
を施して、図１（ａ）に示したような形状のブラインド
ホールを形成した。なお、ここで形成したブラインドホ
ールの開孔端部における直径は５０μｍであり、厚さ中
央から上下に０．３ｍｍ程度にわたっては、直径は３０
μｍと一定にした。さらにガラス基板の両面に厚さ５０
ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し、パターニングして画素電極を
形成し、ホール部分には導電性ペーストを埋め込んで両
面の導通をとった。画素電極が形成されたガラス基板の
両面には、全体に感光性ＰＩを塗布した後、ホール部を
ホール径より大きいカバーがかぶさるようにパターニン
グして中間層基板を得た。この中間層基板を１０μｍの
スペーサを挟み、先のＴＦＴを形成した基板を貼り合わ
せ残り一系統の電極柱と画素電極とを導通させた。

【００３３】さらに、１．１ｍｍ厚透明ガラス基板に厚
さ５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次い
で配向膜を形成した基板のＩＴＯ膜側を前述の中間層基
板に対向するように積層した。

【００３４】なお本実施例においては、基板面を全て水
平配向とし、パラレル配向セルとした。さらに、二層の
液晶層における配向方向は、それぞれ直交させた。最後
に、ＴＡＢによりドライバーＩＣの実装を行なって本実
施例の液晶表示素子を得、２層の対向した電極間に電圧
を印加したところ、コントラストが５：１の良好な色表
示が確認された。

【００３５】（実施例Ｉ−２）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングして、一系統のＴＦＴと接続した。残り二
系統のＴＦＴからは銅メッキにより１０μｍの電極柱を
設けた。この基板上にマゼンタ二色性色素を含有した液
晶マイクロカプセル層１０μｍを設けた。

【００３６】０．１ｍｍ厚ＰＥＴフィルムを成膜する
際、０．１２ｍｍ径の球状の金粉を画素毎に１個、さら
に画素間で１個、図２（ａ）に示したように上下の膜表
面に金属面が出るように埋め込み配置をした。この上に
は、厚さ５０ｎｍのＩＴＯ膜を両面に成膜し、パターニ
ングして画素電極を形成することにより第１の中間層基
板を得た。この第１の中間層基板を先のＴＦＴを形成し
た基板と合わせ、中間層基板に埋め込んだ金粉部分と電
極柱とで導通がとれるようにした。

【００３７】さらに、厚さ０．１ｍｍのフィルムの両面
に厚さ２０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜、パターニングして画
素電極を形成し、両面の電極を導通させて第２の中間層
基板を得た。一方の画素電極の上には、１０μｍの厚さ
のシアンＧＨ液晶マイクロカプセル層を形成した後、画
素パターンに合わせて１０μｍのスペーサーを挟んで先
の第１の中間層基板と貼り合わせた。このとき、パター
ニングした画素電極は、前述の第１の中間層基板に配置
した金粉部分に重なりを有しており、重なり部分にの
み、通常の絶縁性スペーサーに代えて導電性スペーサー
を配置した。積層された第２の中間層基板の上には、１
０μｍ高さでイエローＧＨ液晶マイクロカプセルを画素
毎にパターニングした。

【００３８】また、１．１ｍｍ厚さの透明ガラス基板に
厚さ５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次
いで配向膜を形成して得られた基板のＩＴＯ膜側を前述
の構成の上に積層した。最後に、ＴＡＢによりドライバ
ーＩＣの実装を行ない、本実施例の液晶表示素子を得、
３層の対向した電極間に電圧を印加したところ、コント
ラストが４：１の良好な色表示が確認された。

【００３９】（実施例Ｉ−３）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき二系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍの感光性
黒色アクリル樹脂層を形成した。さらに、厚さ１００ｎ
ｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、パターニング
して画素電極を形成した。ＩＴＯ電極は、一系統のＴＦ
Ｔのソース電極に接続し、もう一系統のＴＦＴからは銅
メッキにより１０μｍの高さの柱を形成した。

【００４０】０．３ｍｍ厚ガラス基板に、ＹＡＧレーザ
ーを基板に斜めに照射することにより、図３に示したよ
うな角度を有するブラインドホールを形成した。なおこ
こで形成したブラインドホールの直径は、３０μｍであ
り、その角度はガラス基板に対して３０°程度とした。
形成されたホール部分には、金粉をドープした導電性ア
クリル樹脂を埋め込んで両面の導通をとった。この際、
アクリル樹脂表面が基板表面より３μｍ程度高くなるよ
うにし、さらにアクリル樹脂端部における直径もホール
径より５μｍ程度大きくした。ガラス基板の両面には、
厚さ５０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し、パターニングを行な
って画素電極を形成することにより中間層基板を得た。

【００４１】このようにして得られた中間層基板を、１
０μｍのスペーサーを介して、先のＴＦＴが形成された
基板に積層した。

【００４２】さらに、１．１ｍｍ厚透明ガラス基板に厚
さ５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次い
で配向膜を形成して得られた基板のＩＴＯ膜側を前述の
中間層基板に対向するように１０μｍのスペーサーを介
して積層した。

【００４３】中間層基板の両側に形成された２つの独立
領域には、反射波長を５５０ｎｍに調整したらせん方向
が異なる２種類のコレステリック液晶を同時に２層注入
した。最後に、ＴＡＢによりドライバーＩＣの実装を行
なって本実施例の液晶表示装置を得、２層の対向した電
極間に電圧を印加したところ、コントラストが１０：１
の良好な表示が確認された。

【００４４】（実施例Ｉ−４）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングして、一系統のＴＦＴと接続した。残り二
系統のＴＦＴからは銅メッキにより５μｍの電極柱を形
成し、この上には、レッドを選択反射する液晶マイクロ
カプセル層を５μｍの高さで設けた。

【００４５】０．２ｍｍ厚のＰＥＳフィルムの両面にＩ
ＴＯ膜を５０ｎｍの膜厚で成膜し、パターニングして画
素電極を形成し、このフィルムをＮｉプレート上に貼り
付けて、画素毎に１個さらに画素間に１個のコンタクト
ホールをエッチングにより形成した。次いで、Ｎｉプレ
ートをカソードとして用いてホール内に銅メッキを成長
させた。この際、基板面より高くなるまでメッキを成長
させることで、片側を図４に示すような形状とした第１
の中間層基板を得た。

【００４６】得られた第１の中間層基板を先のＴＦＴが
形成された基板と合わせ、中間層基板に形成された銅メ
ッキ部分と電極柱とで導通がとれるようにした。

【００４７】さらに、０．２ｍｍ厚のフィルムの両面に
膜厚２０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜、パターニングして画素
電極を形成し、両面の電極を導通させて第２の中間層基
板を得た。この上には、厚さ５μｍのブルー選択反射液
晶マイクロカプセル層を形成した後、この面を対向させ
て画素パターンに合わせて５μｍスペーサーを挟んで前
述の第１の中間層基板と貼り合わせた。この際、パター
ニングした画素電極は、第１の中間層基板い配置された
銅メッキ部に重なりを有しており、重なり部分にのみ、
通常の絶縁性スペーサに代えて導電性スペーサを配置し
た。積層後の第２の中間層基板の上には、５μｍ高さで
グリーン選択性反射型液晶マイクロカプセルを設けた。

【００４８】また、１．１ｍｍ厚の透明ガラス基板に厚
さ５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次い
で配向膜を形成して得られた基板のＩＴＯ膜側を、前述
の構成の上に積層した。最後に、ＴＡＢによりドライバ
ーＩＣの実装を行なって本実施例の液晶表示素子を得、
３層の対向した電極間に電圧を印加したところ、コント
ラストが１０：１の良好な色表示が確認された。

【００４９】以上のように、本実施例においては、多層
ＧＨ液晶表示パネルの中間層基板のブラインドホールを
特定の構造としたことにより、コントラストの高い表示
を得ることができた。

【００５０】さらに、ブラインドホールの形状を以下の
ように特定することによって、中間層基板における電圧
降下を低下させ、かつ反射輝度、コントラストおよび反
射波長領域等の光学特性の向上を図ることが可能とな
る。

【００５１】まず、かかる液晶表示素子の一例の断面図
を図６に示す。

【００５２】図６に示すように、上側ガラス基板２１の
表面には、コモン電極２４および配向膜２９が順次形成
されて第１の基板を構成しており、この第１の基板に離
間対向して中間層基板２３が配置されて第１の基板とと
もに第１の液晶層３３を挟持している。中間層基板２３
には、上下面において開口径が異なった台形状の断面を
有するスルーホール内にスルーホール型中間層電極２５
が貫通して形成され、さらに配向膜３１および３２が設
けられている。この中間層２３は、光学的に旋光性を示
さないガラス等の材料により構成することが好ましい
が、高分子フィルムでも旋光性を示さない材料であれば
多くの透明基板材料を用いることができる。

【００５３】一方、第２のガラス基板２２上にはＴＦＴ
２７および画素電極２６が設けられており、さらにこれ
らの上に黒色吸収層２８および配向層３０が形成され
て、第２の基板を構成している。場合によっては、画素
電極２６は、黒色吸収層２８の上に形成してもよい。第
２の基板は、前述の中間層２３に離間・対向して配置さ
れて第２の液晶層３４を挟持している。図示するように
素子最下部に黒色吸収層２８が設けられている場合に
は、前述の中間層基板２３は、スルーホール径の小さい
側が外部光入射側、すなわち上側となるように配置され
る。

【００５４】なお、コレステリックの選択反射を用いた
表示方式では、第１および第２の液晶層には、可視光波
長領域に選択反射波長をもつピッチに制御された、捩じ
れ構造が右巻きのカイラルネマチック材料３３と、左巻
きのカイラルネマチック材料３４とを注入することによ
り、所定の反射波長幅をもって光を反射散乱せしめるこ
とができる。

【００５５】上述した液晶表示素子における配向層２
９，３０，３１および３２は、液晶分子吸着を安定化す
るためのポリイミド膜からなり、使用目的によって配向
処理が施される。配向膜を形成する場合、同一の配向膜
材料を用いてセル間隔を一定に保つための柱状のスペー
サーを形成するとさらに好ましいが、散布により基板面
に分散させた樹脂スペーサーボールでもよい。ただし、
スペーサーによる液晶配向の乱れやスペーサー自身によ
る散乱等によりコントラスト低下を防ぐためには、スペ
ーサーボールの密度を、１００個／ｍｍ² 以下とするこ
とが望まれる。

【００５６】ここで、中間層２３におけるスルーホール
の拡大図を図７に示す。図示するように、スルーホール
３６は、中間層基板の上面で直径の小さな開口端３７と
下面で直径の大きな開口端３８とを有しており、小開口
端３７と大開口端３８とによって決定されるスルーホー
ル壁面傾斜角度３９は、約１〜４°程度となることが好
ましい。より具体的には、小開口端３７の直径ｄ_S と大
開口端３８の直径ｄ_Lとは、下記数式（２）で表わされ
る関係を満たしていることが好ましい。

【００５７】 ０．０１８＜（ｄ_L −ｄ_S ）／２×Ｄ＜０．０７ （２） （上記数式（２）中、Ｄは基板の厚さである。） また、スルーホール導電層は、図８に示すように、スル
ーホール壁面に形成された導電膜４０と、中間層表裏面
に形成されたＩＴＯ等からなる透明導電膜４２，４３お
よびスルーホール穴埋め材料４１によって形成される。
特に、壁面導電膜４０と透明電極４２、４３は、スルー
ホール開口端径より１〜３μｍ大きめにパターニングさ
れたオーバーラップコンタクト領域４４を設けることに
より、接触不良を回避して確実に導通を保つことができ
る。

【００５８】本実施例の液晶表示素子において、液晶層
３３、３４に注入される液晶材料としては、コレステリ
ック液晶とネマチック液晶との混合物であるカイラルネ
マチック液晶が用いられるが、カイラルネマチック液晶
中にパーフルオロアルキル化合物系の材料を１〜３ｗｔ
％混合した複合液晶材料（特願平７−３４１１８５号）
を用いると、液晶分子配列の安定化を図ることができる
ので有利である。

【００５９】なお、中間層基板２３の材料は、その上下
に設けられる液晶層に使用する液晶材料の表示モードに
応じて、その光学特性を選択することが好ましい。すな
わち、中間層基板の上下に配置される２つの液晶材料の
円偏光選択反射が互いに異なる場合と等しい場合とで
は、中間層基板に要求される光学特性が異なる。例え
ば、独立した液晶領域の光学的特性において隣接する液
晶材料の円偏光選択反射が互いに異なる場合、具体的に
は、一方の液晶材料では右円偏光を反射し、他方の液晶
材料では左円偏光を反射する場合には、液晶層間に存在
する中間層基板は光学異方性を示さないものが好まし
い。加えて、独立する各液晶領域の選択波長プロファイ
ルは、互いに接する独立領域間で等しくても問題はない
が、広い波長領域を反射して白っぽい色表示を可能にす
るためには、２つの液晶層の選択反射波長の中心波長
に、３０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の差異を設けることが好
ましい。

【００６０】また、中間層基板２３の上下に配置される
２つの液晶層の第１層の液晶材料と第２層の液晶材料に
おいて円偏光選択反射が等しい場合、すなわち、第１層
ならびに第２層の液晶材料の捩れ方向が等しい場合に
は、各液晶層間に存在する中間層基板は光学異方性を示
す材料であることが好ましい。特にこの場合には、第２
層の液晶層の選択反射中心波長λ´＝ｎ´ｐ（ｎ´は液
晶の平均屈折率、ｐは液晶の捩れピッチ）、及びこれに
伴なう反射波長幅Δλ＝Δｎｐ（Δｎは第２層目の液晶
材料の屈折率異方性）における光の常光成分と異常光成
分との位相差を、半波長（λ´／２）だけずらすことが
可能な光学異方性を示すことが好ましい。

【００６１】あるいは、液晶材料に二色性色素を混合し
たゲストホスト型液晶材料を用いる場合には、第１の液
晶層によって決定される液晶分子長軸方向、すなわち二
色性色素の吸収軸方向と、第２の液晶層によって決定さ
れる二色性色素の吸収軸方向とが互いに直交するように
上下層の配向処理方向を揃えることが好ましい。

【００６２】中間層基板２３におけるスルーホールは、
加工進入面側のスルーホール径を大きくとることにより
加工面の均一化および加工性を向上させることが可能と
なる。ただし、大小のスルーホールの直径は、前述の関
係を満たしていることが好ましく、エッチング処理、超
音波加工、レーザー加工および打ち抜き処理などによっ
て前述の形状に加工することができる。

【００６３】スルーホール壁面への導電性膜の付与は、
主に無電解メッキ処理などが用いられる。この場合にお
いても、メッキ液侵入が容易なスルーホール径が大きい
面から処理を施すことにより、処理性および処理均一性
が向上する。無電解メッキ以外にも、メタルを直接スパ
ッター処理などによってスルーホール壁面に付与する場
合においても、スルーホール径が大きい面から成膜処理
を行なうことにより、ホール内部に均一に導電性膜を析
出させることが可能となる。

【００６４】中間層基板により分離された上下の液晶層
には、一般的には液晶組成の異なる材料が注入されるの
で、中間層基板に設けられたスルーホール電極は、上下
液晶層を完全に分離しなければならない。スルーホール
径が小さい場合には、導電性を付与する成膜工程により
スルーホール部を閉鎖することが可能であるが、比較的
径の大きなスルーホールでは、別途穴埋めを施す必要が
生じる。スルーホールにおける抵抗を軽減することを目
的とした場合には、スルーホールメッキ処理後に部分的
な電界メッキによりメタル材料での穴埋めを行なうこと
が好ましい。また、光利用効率が妨げられるのを軽減す
る場合には、可視光領域の吸収が比較的小さな透明樹脂
材料により穴埋めを行なうことが好ましい。

【００６５】反射型液晶表示素子に中間層を組み込む場
合には、図６に示したような素子最下部に黒色吸収層を
設けた構成では、スルーホールに埋め込んだメタルなど
のよる光反射に起因した黒表示時のコントラスト低下を
生じるため、スルーホール径が小さい面が外部光入射面
となるように設定して積層する必要がある。

【００６６】一方、素子最下部に反射層をもつ構成の場
合には、素子の視認性を考慮したうえで、スルーホール
径が大きい面およびスルーホール径が小さい面のいずれ
の面が外部光入射側となるように中間層基板を配置して
もよい。

【００６７】上述したような液晶表示素子においては、
中間層基板に設けられるスルーホールの直径が、基板の
厚み中央近傍から両開孔端部に向けて連続的に増大する
ような形状としてもよい。一般的な表現を用いると、か
かるスルーホールの断面形状は、鼓状の形ということが
できる。

【００６８】まず、かかる液晶表示素子の一例の断面図
を図９に示す。

【００６９】図９に示すように、上側ガラス基板５１の
表面には、コモン電極５４および配向膜６１が順次形成
されて第１の基板を構成しており、この第１の基板に離
間対向して中間層基板５３が配置されて第１の基板とと
もに第１の液晶層６５を挟持している。中間層基板５３
には、断面が鼓状のスルーホール５７内にスルーホール
型中間層電極が貫通して形成され、両面に中間層画素電
極５８，５９が設けられている。中間層画素電極５８お
よび５９の上には、配向膜６３および６４がそれぞれ形
成されている。この中間層５３は、光学的に旋光性を示
さないガラス等の材料により構成することが好ましい
が、高分子フィルムでも旋光性を示さない材料であれば
多くの透明基板材料を用いることができる。

【００７０】一方、第２のガラス基板５２上にはＴＦＴ
５５および黒色吸収層６０が設けられ、黒色吸収層の上
には画素電極５６が形成されている。さらにこれらの上
に配向膜６２が形成されて、第２の基板を構成してい
る。第２の基板は、前述の中間層５３に離間・対向して
配置されて第２の液晶層６６を挟持している。

【００７１】図１０には、スルーホール基板のスルーホ
ール部を拡大した模式図を示す。図１０（ａ）に示すよ
うに、中間層基板５３に形成されたスルーホールの直径
は、開口端部では最大値ｄ_end であり、基板厚み中央近
傍においては最小値ｄ_cen.である。中間層基板５３の厚
さをＤとすると、これらの関係は、下記数式（１）で表
わされる。

【００７２】 ｔａｎ３°≧（ｄ_end −ｄ_cen.）／Ｄ （１） かかる関係を満たすスルーホールは、基板厚みとスルー
ホール径との比が大きい場合に形成され易く、また、エ
ッチング処理等により基板を削ってスルーホールを形成
する際の加工性や応用性の観点から、このようなスルー
ホールを形成するのが有利である。

【００７３】なお、開口端径ｄ_end が大きくなってこの
関係をはずれると、各画素単位での開口率、すなわち画
素内における非表示領域が増加してしまう。

【００７４】スルーホール内部に金属を充填する際に
は、基板片側面の開口部径の広いｄ_{en d} から侵入して最
小径部ｄ_cen.を通過後、減速しながら対向面の開口端に
進む。ガラス基板と充填金属との熱膨張の差に起因し
て、スルーホール内部ではガラス基板に対してストレス
を与える働きが生じる。このとき、ガラス厚み中心部よ
り広く形成された開口端では、内部応力を図１０（ｂ）
中の矢印Ａ方向に発散するためスルーホール開口端での
エッジ部６７における歪みが生じ難い。したがって、金
属をスルーホール内に充填する際にエッジ部６７におけ
るガラス欠け等の不良の発生を防ぐことができる。

【００７５】スルーホール内へ導電性を付与するに当た
っては、無電解メッキ処理、溶融金属注入、および真空
成膜法などを用いることができる。無電解メッキ処理を
行なう場合、メッキ液の侵入はスルーホール径が大きい
表面から始まり、厚さ中央近傍において両面からのメッ
キ液が合流するので、処理性および処理均一性が向上す
る。かかる構造のスルーホールは、基板表面付近でのス
ルーホール径が大きいため、無電解メッキ以外の方法、
例えば、メタルを直接スパッター処理などで真空成膜す
る場合でも、金属蒸気がホール内部に侵入し易く均一に
導電層を成膜析出させることが可能となる。

【００７６】特に、溶融金属を注入するプロセスにおい
て、鼓型スルーホールの効果が顕著に表われる。融点以
上に加熱したメタル浴に基板を浸漬してスルーホール開
口部より溶融金属を充填する際には、広い開口端から侵
入した金属は狭くなるスルーホール形状により効果的に
充填される。金属はスルーホール中間付近の極小領域を
通過後、広くなるスルーホール形状により徐々に速度を
落としながら、一方の開口部付近で表面張力により停止
する。

【００７７】この効果により、基板表面に残留する不要
金属領域は最小限に抑えられる。また、基板厚み中央近
傍から開口両端部に向かってスルーホール径が大きくな
る鼓構造は、上述したようにガラス基板と金属材料との
熱膨張係数の違いから生じる応力による問題を回避する
点においても有効である。一般に、スルーホール径が基
板厚み方向で変化を持たない場合、あるいは基板厚み方
向で変化をもつが開口端付近で狭くなるような場合に
は、内部金属の応力により基板表面付近に歪み破壊が生
じ易い。これは、開口部に集中した歪み応力が狭まった
開口端部で開放し難いために生じる。これに対して、上
述した構造のスルーホールは、開口端部においてスルー
ホール径が大きくなっているため、歪み応力は開口端部
に蓄積されず基板表面付近の歪み破壊が生じ難い。

【００７８】スルーホール内部に充填する溶融金属は、
一般的には、はんだ材料に用いられるＰｂ−Ｓｎ合金な
どを用いることが可能であるが、基板に加えられる温度
範囲から種々の合金等を用いることができる。図１１に
示す相図は、Ｐｂ−Ｓｎ合金の特性であるが、ガラス基
板を用いる場合には、プロセス温度を３００℃前後に設
定するとＰｂリッチの合金が使用できることから、スル
ーホール内導電層を形成する金属として粘性が高く気密
性が優れて好ましい。

【００７９】以下、具体例を示して、図６および図９に
示した構造の液晶表示素子を説明する。

【００８０】（実施例Ｉ−５）まず、透明電極が形成さ
れた第１のガラス基板の液晶層と接する面にポリイミド
（オプトマーＡＬ−３０４６：日本合成ゴム（株））を
７０ｎｍの厚さにスピナーによりキャストして配向膜を
形成し、第１の基板（上側基板）とした。また、ＴＦＴ
および画素電極が設けられた第２のガラス基板上には、
黒色レジスト（ＣＫ−６０２０Ｌ、フジハントテクノロ
ジ（株）製）により黒色吸収層を形成した後、前述と同
様のポリイミドを用いて配向膜を形成して第２の基板
（下側基板）とした。

【００８１】一方、中間層を形成するためのガラス基板
には、厚さ０．４ｍｍの感光性ガラスＰＥＧ３（ＨＯＹ
Ａ（株）製）を用い、所定位置にエッチング処理によっ
てスルーホールを形成した。ここで、スルーホールの２
つの開口径は、それぞれ３０μｍおよび５０μｍとし、
これら２つの開口端部は直線で繋がるように形成して、
断面が台形状のスルーホールを得た。ここで、スルーホ
ールの大開口径ｄ_L 、小開口径ｄ_S 、および基板の厚さ
Ｄとすると、下記数式（３）で表わされる値は、約０．
０２５（ｔａｎ １．４°）であり、前述の数式（２）
の関係を満たしている。

【００８２】（ｄ_L −ｄ_S ）／２×Ｄ （３） なお、スルーホール内のコンタクトは、無電解メッキ処
理を用い、基板面に導電性の膜を形成した後にスルーホ
ール内を感光性ポリイミド（富士ハント、プロピミド４
０８）で満たして穴埋めを施した。次いで、両面にＩＴ
Ｏ膜をスパッタ成膜し、エッチングにより各画素電極を
形成し、さらに、各画素電極上に前述と同様のポリイミ
ドを用いて配向膜を形成して中間層基板を得た。

【００８３】その後、上下基板面には、貼り合わせのた
めのエポキシ接着剤を所定の位置に常法によって塗布
し、基板面に直径２μｍの樹脂性のスペーサーボールを
密度１００個／ｍｍ² 以上となるように散布した。

【００８４】上述のようにして配向膜が形成された第１
および第２の基板の周囲にそれぞれシール剤を塗布した
後、スルーホール分離層を挟み込みスペーサーボール同
士が中間層基板を支持するように貼り合わせて空セルを
構成した。基板と中間層基板とによって画定された２つ
の独立空間には、基板端に設けられたそれぞれの注入口
より組成の異なる液晶材料を注入した。なお、上側の液
晶層（第１の液晶層）には、ネマチック液晶Ｅ４８（Ｍ
ＥＲＣＫ社製）５９％と、カイラル剤ＣＢ１５（ＭＥＲ
ＣＫ社製）４１ｗｔ％とを混合したカイラルネマチック
液晶を注入し、下側の液晶層（第２の液晶層）には、ネ
マチック液晶Ｅ４８（ＭＥＲＣＫ社製）６１ｗｔ％、カ
イラル剤Ｃ１５（ＭＥＲＣＫ社製）３９ｗｔ％とを混合
したカイラルネマチック液晶を注入し、図６に示した構
成の液晶表示素子を製造した。

【００８５】（実施例Ｉ−６）スルーホール型両面電極
構造を有する中間層基板として厚さ０．１ｍｍの樹脂基
板を用い、この基板の所定位置にエッチング処理により
両端の開口径がそれぞれ１０μｍおよび１７μｍの台形
状のスルーホールを形成した。ここで、スルーホールの
大開口径ｄ_L 、小開口径ｄ_S 、および基板の厚さＤとす
ると、下記数式（３）で表わされる値は、約０．０３５
（ｔａｎ ２°）であり、前述の数式（２）の関係を満
たしている。

【００８６】（ｄ_L −ｄ_S ）／２×Ｄ （３） なお、ここで用いた樹脂基板は、第２の液晶材料の選択
反射中心波長（５７０ｎｍ）およびこれに伴なう波長域
の光の常光成分と異常光成分の位相をほぼλ／２ずらす
ことのできるものである。

【００８７】スルーホール内のコンタクトは、バンプを
溶融充填して表裏における電気的な導通をとった後、両
面にＩＴＯ膜をスパッタ成膜し、エッチングにより各画
素電極を形成して中間層基板を作製した。

【００８８】第１および第２の基板は、前述の実施例
（Ｉ−５）の場合と同様にして作製し、中間層基板と貼
り合わせて空セルを構成した。基板と中間層基板とによ
って画定された２つの独立空間には、基板端に設けられ
たそれぞれの注入口より組成の異なる液晶材料を注入し
た。なお、上側の液晶層（第１の液晶層）には、ネマチ
ック液晶Ｅ４８（ＭＥＲＣＫ社製）５９％と、カイラル
剤ＣＢ１５（ＭＥＲＣＫ社製）４１ｗｔ％とを混合した
カイラルネマチック液晶を注入し、下側の液晶層（第２
の液晶層）には、ネマチック液晶Ｅ４８（ＭＥＲＣＫ社
製）６１ｗｔ％、カイラル剤ＣＢ１５（ＭＥＲＣＫ社
製）３９ｗｔ％とを混合したカイラルネマチック液晶を
注入し、図６に示した構成の液晶表示素子を製造した。

【００８９】（実施例Ｉ−７）まず、透明電極が形成さ
れた第１のガラス基板の液晶層と接する面にポリイミド
（オプトマーＡＬ−３０４６：日本合成ゴム（株））を
４０ｎｍの厚さにスピナーによりキャストして配向膜を
形成し、第１の基板（上側基板）とした。また、ＴＦＴ
および画素電極が設けられた第２のガラス基板上には、
黒色レジスト（ＣＫ−６０２０Ｌ、フジハントテクノロ
ジ（株）製）により黒色吸収層を形成した後、前述と同
様のポリイミドを用いて配向膜を形成して第２の基板
（下側基板）とした。

【００９０】中間層を形成するためのガラス基板として
は厚さ０．４ｎｍの感光性ガラスＰＥＧ３（ＨＯＹＡ
（株）製）を用い、所定位置にエッチング処理によって
スルーホールを形成した。ここで、スルーホールの直径
は、開口両端部においては４５μｍとし、厚さ方向中央
においては３０μｍとして連続的に変化するように形成
して、断面が鼓状のスルーホールを得た。ここで、スル
ーホールの開口端部径ｄ_end 、中央近傍径ｄ_cen.および
基板の厚さＤとすると、下記数式（４）で表わされる値
は、約０．０３７５（ｔａｎ ２°）であり、前述の数
式（１）の関係を満たしている。

【００９１】（ｄ_end −ｄ_cen.）／Ｄ （４） なお、スルーホール内のコンタクトは、バンプ（Ｐｂ−
Ｓｎ）を溶融充填して表裏における電気的な導通をとっ
た後、両面にＩＴＯをスパッタ成膜し、エッチングによ
り各画素電極を形成した。さらに、各画素電極上に前述
と同様のポリイミドを用いて配向膜を形成して中間層基
板を得た。

【００９２】その後、上下基板面には、貼り合わせのた
めのエポキシ接着剤を所定の位置に常法によって塗布
し、基板面に直径２μｍの樹脂性のスペーサーボールを
密度１００個／ｍｍ² 以上となるように散布した。

【００９３】上述のようにして配向膜が形成された第１
および第２の基板の周囲にそれぞれシール剤を塗布した
後、スルーホール分離層を挟み込みスペーサーボール同
士が中間層基板を支持するように貼り合わせて空セルを
構成した。基板と中間層基板とによって画定された２つ
の独立空間には、基板端に設けられたそれぞれの注入口
より組成の異なる液晶材料を注入した。なお、上側の液
晶層（第１の液晶層）には、ネマチック液晶ＢＬ０１１
（ＭＥＲＣＫ社製）６３％と、カイラル剤ＣＢ１５（Ｍ
ＥＲＣＫ社製）３７ｗｔ％とを混合したカイラルネマチ
ック液晶を注入し、下側の液晶層（第２の液晶層）に
は、ネマチック液晶ＢＬ０１１（ＭＥＲＣＫ社製）７２
ｗｔ％、カイラル剤Ｃ１５（ＭＥＲＣＫ社製）２８ｗｔ
％とを混合したカイラルネマチック液晶を注入し、図９
に示した構成の液晶表示素子を製造した。

【００９４】（実施例Ｉ−８）各セルに注入する液晶材
料を次のように変更する以外は、前述の実施例（Ｉ−
７）と同様にして液晶表示素子を製造した。上側の液晶
層（第１の液晶層）には、ネマチック液晶ＺＬＩ−４９
００（ＭＥＲＣＫ社製）６３％と、カイラル剤ＣＢ１５
（ＭＥＲＣＫ社製）３７ｗｔ％とを混合したカイラルネ
マチック液晶を注入し、下側の液晶層（第２の液晶層）
には、ネマチック液晶ＺＬＩ−４９００（ＭＥＲＣＫ社
製）７２ｗｔ％、カイラル剤ＣＢ１５（ＭＥＲＣＫ社
製）２８ｗｔ％とを混合したカイラルネマチック液晶を
注入した。

【００９５】（比較例Ｉ）中間層として、厚さ０．４ｍ
ｍのガラス基板を用い、この基板の所定位置にエッチン
グ処理により、開口径が５０μｍと一定の円筒状のスル
ーホールを形成した。スルーホール内のコンタクトは、
溶融したインジウムの充填により電気的な導通をとった
後、両面にＩＴＯをスパッタ成膜し、エッチングにより
各画素電極を形成し、中間層基板を作製した。

【００９６】このようにして得られた中間層基板を用い
る以外は、前述の実施例（Ｉ−５）と同様にして、比較
例Ｉの液晶表示素子を製造した。

【００９７】（参考例Ｉ）スルーホール開口端部の直径
を３０μｍとし、厚さ中央近傍の直径を１０μｍとする
以外は、前述の（実施例−７）の場合と同様にして中間
層基板を作製した。この中間層基板に設けられたスルー
ホールの開口端部径ｄ_end 、中央近傍径ｄ_cen.および基
板の厚さＤとすると、下記数式（４）で表わされる値
は、約０．２（ｔａｎ １１．３°）であり、ｔａｎ３
°より大きいので前述の数式（１）の関係を満たしてい
ない。

【００９８】（ｄ_end −ｄ_cen.）／Ｄ （４） このような中間層基板を用いる以外は、前述の（実施例
Ｉ−７）と同様にして、参考例Ｉの液晶表示素子を作製
した。

【００９９】実施例（Ｉ−５）〜（Ｉ−８）および比較
例Ｉ、参考例Ｉの液晶表示素子のコンタクト特性を、表
示特性と併せて下記表１に示す。

【０１００】

【表１】

【０１０１】表１に示されるように、スルーホールの開
口径が中間層基板の厚み方向で一定の比較例の液晶表示
素子は、短絡不良の発生が多く、コントラストも低い。
これに対して、スルーホールの開口径が中間層基板の表
裏で異なる（実施例Ｉ−５）および（実施例Ｉ−６）の
液晶表示素子においては、短絡不良が著しく少なく、コ
ントラストの高い良好な表示を行なうことができる。な
お、鼓状のスルーホールを設けた中間層基板を用いた場
合も、その形状が数式（１）に示す関係を満たしていれ
ば、同様に良好な液晶表示素子が得られることが（実施
例Ｉ−７）および（実施例Ｉ−８）の結果として示され
ている。

【０１０２】また、開口端部の直径、厚み中央近傍にお
ける直径、および基板厚さの関係が前記数式（１）に示
した関係を満たさないスルーホールを形成した中間層基
板を用いると、スルーホール径を小さくした場合にはコ
ンタクト不良が生じ易く、結果としてコントラスト低下
の原因となる。また、スルーホール径を大きくして中央
部でのコントラスト不良を改善した場合には、開口率が
低下して結果としてコントラスト低下を引き起こすこと
が、参考例Ｉの結果からわかる。

【０１０３】さらに、実施例（Ｉ−５）〜（Ｉ−８）の
液晶表示素子と、単層型の液晶表示素子との反射率およ
びコントラストを調べ、下記表２にまとめた。

【０１０４】

【表２】

【０１０５】表２に示されるように、単層型の液晶表示
素子では、反射率は３７％にすぎず、コントラストも２
５にとどまっているのに対し、本発明の液晶表示素子
は、反射率が６０％以上であり、コントラストは最大で
６２：１にも及んでいる。

【０１０６】このように、第１の液晶層と第２の液晶層
との間に配置された中間層基板におけるスルーホールの
形状を特定することにより、電圧降下を引き起こすこと
なく、反射輝度および反射波長域等の光学特性が向上し
た反射型液晶表示素子を得ることができる。

【０１０７】（実施例II）本実施例においては、多層型
液晶表示素子において、各液晶層中の同一位置に電極柱
またはスペーサーを形成することにより、中間層基板の
裏面の取扱いを簡単にするとともにコンタクト部の信頼
性の向上を図った。

【０１０８】まずここで、従来の液晶表示素子を製造す
る際の不都合を説明する。図３７に示したような構造を
実現するためには、図１２に示すように、コンタクトホ
ールを介して両面が電気的に接続された画素電極５０８
および配向膜５１４が形成された透明基板５０７、また
はフィルムをステージ５１６でホールドして、ＴＦＴ等
が形成された基板５００に対し位置合わせを行なわなけ
ればならない。この際、下部電極とのコンタクトをとる
ために、さらにホールドした状態で十分加圧さらには加
熱が必要される。

【０１０９】このような加圧や加熱処理は、中間基板ま
たはフィルムの両面に配向処理を施す場合に悪影響を及
ぼし、例えば、予め両面に配向処理を施した基板を上述
のようにして合わせると、その処理によって配向能が損
なわれてしまう。一方、処理後に配向膜を形成して配向
処理を行なう場合には、表面が汚染されているために均
一配向を得ることが困難となる。

【０１１０】そこで本実施例においては、１つの液晶層
に配置された電極柱の延長線上には、その上下の液晶層
においてもスペーサー等を設けた構造とした。かかる構
造とすることにより、電極コンタクトは各層毎行なわ
ず、一括して行なうことができる。スペーサー等を設け
ることは、一括して全層に圧力をかけるために必要な構
造といえる。

【０１１１】本実施例の液晶表示素子の一例を表わす断
面図を図１３に示す。図１３に示す液晶表示素子７０に
おいては、ＴＦＴ７６および反射電極７７が設けられ、
表面に配向膜８３が形成されてなるＴＦＴ基板７２上に
は、両面画素電極８０，８１および配向膜８６，８７が
形成された第１の中間層基板７４が離間対向して配置さ
れ、さらに両面画素電極７８，７９および配向膜８４，
８５が形成された第２の中間層基板７３、そして表面に
透明電極７５および配向膜８２が形成されたＩＴＯ基板
７１が積層されている。

【０１１２】図示するように、中間層基板７３および７
４は、電極柱８８によりＴＦＴ基板のＴＦＴ７６に接続
されており、この電極柱は各基板に挟持された液晶層内
において重なるように設けられている。さらに、その上
方の液晶層内では、電極柱の延長線上にスペーサー８９
が配置されている。すなわち、図示する例においては、
電極柱およびスペーサーは、全液晶層を通して同一直線
上に存在している。

【０１１３】なお、図３９に示すような構造とした場合
には、コンタクト部に力をかけることができるが、ブラ
インドホール部分５０９に応力が集中するので、この部
分のコンタクトが破壊されるおそれがある。図１３に示
したような本実施例の構造とすることにより、コンタク
トの破壊という問題を完全に回避することが可能となっ
た。

【０１１４】本実施例の構造においては、柱の大きさや
配置される位置が各液晶層内で完全に一致している必要
はなく、全層で柱部分の一部でも一致していればよいの
で、多少のずれは許容される。なお、電極柱部分のコン
タクトを十分とるためには、先のスペーサーの大きさは
液晶層の厚さとほぼ同程度であることが必要とされる。
この場合、スペーサーが液晶層の厚さより若干大きい
と、液晶層部分に基板同士を合わせる力を働かせること
が有効になるので、より好ましい。

【０１１５】これらのことにより、合わせずれを防止、
さらにはコンタクト部の破損を防止することができる。
具体的には、液晶層を設ける工程において、減圧または
加熱する等の操作が有効である。さらにこの工程におい
ては、基板の押さえを強く行なう必要がないため、配向
不良の発生度合いが著しく抑制される。

【０１１６】なお、図３９において説明したような上方
からの応力に対するコンタクト部、特にブラインドホー
ルの信頼性を向上させるためには、ブラインドホールと
電極柱またはスペーサーとの位置を完全には一致させな
いことも有効である。

【０１１７】変更例を図１４に示す。図１４（ａ）に示
すように電極柱８８とブラインドホール９０とが重なり
を有しない構造の場合には、下または上からの応力がブ
ラインドホール９０の集中することはなく、ブラインド
ホールのコンタクトは保持される。この際、ブラインド
ホール９０に対し電極柱８８またはスペーサーが、図１
４（ｂ）に示すように少しずれていてもよく、さらに図
１４（ｃ）に示すようにブラインドホール９０に対して
電極柱８８またはスペーサーが十分大きい場合でも同様
の効果が期待できる。ブラインドホールと電極柱との配
置関係をこれらのいずれかとし、さらに前述の図１３に
示したように各液晶層における電極柱やスペーサーが同
一直線上となる構成と組み合わせた場合には、素子の信
頼性をよりいっそう向上させることができる。

【０１１８】本実施例の液晶表示素子において、電極柱
部分のコンタクト方法としては、ハンダ、固相拡散、導
電性ペースト等による完全に接合する方法と、接触のみ
でコンタクトする方法とが挙げられるが、これらに限定
されるものではない。

【０１１９】コンタクトホールの充填材料としては、コ
ンタクトを十分にとるために導電性材料を用いることが
好ましい。具体的には、Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｉ
ｎ，Ｓｎ，ＰｄおよびＷ等から選択される金属群；ポリ
アセチレン、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテンお
よびポリピロール等の導電性ポリマー群；導電性物質を
ドープしたポリマー群からそれぞれ選択することができ
る。

【０１２０】ここで用いるＧＨ型液晶表示方式は、特に
限定されないが、偏光板を用いない光利用効率が高いも
のが好ましい。メモリー特性を持たない液晶表示素子の
場合には、しきい値特性の急峻化によりマトリックス駆
動が可能となる。ＴＦＴなどスイッチ素子を設けること
により、コントラストが高い良好な表示を得ることがで
きる。これらは、選択反射方式についてもＧＨ型液晶表
示方式の場合と同様である。

【０１２１】また、液晶層に注入される液晶材料と色素
材料も特に限定されず、任意の材料を使用することがで
きるが、液晶中の色素の配向秩序度は０．８以上である
ことが望ましい。なお色素材料の分光特性は、重ね合わ
せによりブラックとなることが必要である。

【０１２２】本実施例のＧＨ液晶表示素子は、透過型お
よび反射型のいずれにも用いることができるが、反射型
の場合には、ＧＨ積層セルの裏面または反射電極上に、
散乱面か指向性反射面を設けることが必要である。ま
た、前面の基板上には、反射防止膜を設けることが望ま
しい。

【０１２３】本実施例の積層した反射型表示素子は、反
射型に用いることができ、セル裏面または反射電極上
に、光吸収面を設けることが必要である。また、混色を
行なわせるためには、各層間と層内とにおいて散乱が抑
えられていることが必要とされる。

【０１２４】以下に具体例を示して本実施例をさらに詳
細に説明する。

【０１２５】（実施例II−１）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき二系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングし、て一系統のＴＦＴと接続した。残り一
系統のＴＦＴからは、銅メッキにより１０μｍの電極柱
を形成した。

【０１２６】中間層基板としては０．５ｍｍ厚ガラス基
板を用意し、このガラス基板の両面からエッチング処理
を施して、直径５０μｍのブラインドホールを形成し
た。さらに、ガラス基板の両面に厚さ５０ｎｍのＩＴＯ
膜を成膜し、パターニングして画素電極を形成し、ホー
ル部分には導電性ペーストを埋め込んで両面の導通をと
った。画素電極が形成されたガラス基板の両面には、全
体に感光性ＰＩを塗布した後、ホール部をホール径より
大きいカバーがかぶさるようにパターニングして中間層
基板を得た。

【０１２７】この中間層基板を、１０μｍスペーサーを
挟み、残り一系統の電極柱にハンダを印刷して先のＴＦ
Ｔを形成した基板と貼り合わせ導通させた。

【０１２８】さらに、１．１ｍｍ厚の透明ガラス基板に
厚さ５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次
いで配向膜を形成した基板のＩＴＯ膜側を前述の中間層
基板に対向するように積層した。この際、電極柱部分に
は、高さ１０μｍのスペーサーを感光性ＰＩにより形成
し、圧着させて電極柱部分のハンダによる接合を行なっ
た。これにより、各基板間に挟持された液晶層における
電極柱は、ほぼ同一直線上に存在する構成が得られた。

【０１２９】なお本実施例の液晶表示素子においては、
基板面を全て水平配向とし、パラレル配向セルとした。
さらに、二層の液晶層における配向方向は、それぞれ直
交させた。最後に、ＴＡＢによりドライバーＩＣの実装
を行なって本実施例の液晶表示素子を得、２層の対向し
た電極間に電圧を印加したところ、コントラストが５：
１の良好な色表示が確認された。

【０１３０】（実施例II−２）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングして、一系統のＴＦＴと接続した。残り二
系統のＴＦＴからは、Ｎｉメッキにより高さ１０μｍの
電極柱を形成した。

【０１３１】０．１ｍｍ厚ＰＥＴフィルムを成膜する
際、０．１２ｍｍ径の球状のＡｕ粉を画素毎に１個、さ
らに画素間に１個、上下の膜表面に金属面が出るように
埋め込み配置した。この上には、厚さ５０ｎｍのＩＴＯ
膜を両面に成膜し、パターニングして画素電極を形成す
ることにより第１の中間層基板を得、この第１の中間層
基板を先のＴＦＴを形成した基板と合わせで、中間層基
板に埋め込んだ金粉部分と電極柱とで導通がとれるよう
にした。

【０１３２】さらに、厚さ０．１ｍｍのフィルムの両面
に厚さ２０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜、パターニングして画
素電極を形成し、両面の電極を導通させて第２の中間層
基板を得た。この第２の中間層基板を、画素パターンに
合わせて１０μｍスペーサーを挟んで、先の第１の中間
層基板と貼り合わせた。このとき、パターニングした画
素電極は、第１の中間層基板に配置された金粉部分に重
なりを有しており、重なり部分にのみ、通常の絶縁性ス
ペーサーに代えて導電性スペーサーを配置した。

【０１３３】また、１．１ｍｍ厚の透明ガラス基板に厚
さ５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次い
で配向膜を形成して得られた基板のＩＴＯ膜側を前述の
構成の上に積層した。

【０１３４】このデバイスは、図１３のように電極柱部
分の上に接着性のスペーサーを配置し、コンタクトは接
触のみで行ない、また、配向は、垂直配向膜塗布により
全ての面を垂直配向とした。カイラル剤を添加したマゼ
ンタＧＨ液晶、シアンＧＨ液晶、およびイエローＧＨ液
晶を順番に減圧注入した。最後に、ＴＡＢによりドライ
バーＩＣの実装を行なって本実施例の液晶表示素子を
得、３層の対向した電極間に電圧を印加したところ、コ
ントラストが４：１の良好な表示が確認された。

【０１３５】（実施例II−３）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき二系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍの感光性
黒色アクリル樹脂層を形成した。さらに、厚さ１００ｎ
ｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、パターニング
して画素電極を形成した。ＩＴＯ電極は、一系統のＴＦ
Ｔのソース電極に接続し、もう一系統のＴＦＴからは銅
メッキにより１０μｍの高さの柱を形成した。

【０１３６】０．３ｍｍ厚ガラス基板に対し、ＹＡＧレ
ーザーを照射することにより直径３０μｍのブラインド
ホールをパターニングした。形成されたホール部分に
は、金粉をドープした導電性アクリル樹脂を埋め込んで
導通をとった。この際、アクリル樹脂が基板表面より高
くなるようにし、さらにアクリル樹脂端部における断面
積もホール径より大きくした。ガラス基板の両面には、
厚さ５０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し、パターニングを行な
って画素電極を形成して中間層基板を得た。このように
して得られた中間層基板を、１０μｍのスペーサーを介
して、先のＴＦＴが形成された基板に積層した。

【０１３７】さらに、１．１ｍｍ厚さ透明ガラス基板に
厚さ５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次
いで配向膜を形成して得られた基板のＩＴＯ膜側を、前
述の中間層基板に対向するように１０μｍのスペーサー
を挟んで積層した。この際、電極柱の位置は、中間層基
板のブラインドホールの位置とは異なるように配置し
た。

【０１３８】中間層基板の両側に形成された２つの独立
領域には、反射波長が異なる２種類のコレステリック液
晶を同時に２層注入した。最後に、ＴＡＢによりドライ
バーＩＣの実装を行なって本実施例の液晶表示素子を
得、２層の対向した電極間に電圧を印加したところ、コ
ントラストが１０：１の良好な表示が確認された。

【０１３９】（実施例II−４）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングして、一系統のＴＦＴと接続した。残り二
系統のＴＦＴからは銅メッキにより５μｍの電極柱を形
成し、この基板上に、レッドを選択反射する液晶マイク
ロカプセル層５μｍを設けた。

【０１４０】０．２ｍｍ厚さのＰＥＳフィルムの両面に
ＩＴＯ膜を５０ｎｍの膜厚で成膜し、パターニングして
画素電極を形成し、このフィルムをＮｉプレート上に貼
り付けて、画素毎に１個さらに画素間に１個のコンタク
トホールをエッチングにより形成した。次いで、Ｎｉプ
レートをカソード電極として用いてホール内に銅メッキ
を成長させた。この際、基板面より高くなるまでメッキ
を成長させて第１の中間層基板を得、先のＴＦＴが形成
された基板と合わせて、中間層基板に形成された銅メッ
キ部分以外の画素電極部と電極柱とで導通がとれるよう
にした。

【０１４１】さらに、０．２ｍｍ厚のフィルムの両面に
膜厚２０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜、パターニングして画素
電極を形成し、両面の電極を導通させて第２の中間層基
板を得た。この上には、厚さ５μｍのブルー選択波長液
晶マイクロカプセルを形成した後、画素パターンに合わ
せて５μｍスペーサーを挟んで第１の中間層基板と貼り
合わせた。この際、図１５に示すようにパターニングし
た画素電極７３は、対応した銅メッキ部分とつながった
電極パターンに重なりを有しており、重なり部分にの
み、通常の絶縁性スペーサーに代えて導電性スペーサー
を配置した。積層後の第２の中間層基板の上には、５μ
ｍの高さでグリーン選択波長液晶マイクロカプセルを設
けた。

【０１４２】また、１．１ｍｍ厚の透明ガラス基板に厚
さ５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次い
で配向膜を形成して得られた基板のＩＴＯ膜側を、前述
の構成の上に積層した。

【０１４３】このデバイスでは、図１３に示すように電
極柱の延長線上には、接着性のスペーサーを配置し、コ
ンタクトは接触のみで行なった。最後に、ＴＡＢにより
ドライバーＩＣの実装を行なって本実施例の液晶表示素
子を得、３層の対向した電極間に電圧を印加したとこ
ろ、コントラストが１０：１の良好な色表示が確認され
た。

【０１４４】このように、３層液晶表示パネルの各液晶
層に設けられた電極またはスペーサーが同一直線上とな
るような構成、あるいはブラインドホールと電極柱とが
重なりを有しないような構成とすることで、信頼性の高
い液晶表示素子を提供することができる。

【０１４５】（実施例 III）本実施例においては、中間
層基板を介して隣接する２つの液晶層に配置する電極柱
またはスペーサーが同一直線上とならないよう、特定の
位置関係とすることにより、多層液晶表示素子における
応力集中の問題を回避するとともに強度の向上を図っ
た。

【０１４６】（実施例 III−１）図１６に、本実施例の
液晶表示素子の断面図を示す。

【０１４７】図示するように、本実施例の液晶表示素子
は、ＴＦＴ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ等が形成され
た基板１０１、両面に設けられた画素電極１１１，１１
２がブラインドホール１１３により電気的に接続された
第１の中間層基板１０３、両面に設けられた画素電極１
１４，１１５がブラインドホール１１６により電気的に
接続された第２の中間層基板１０４、および対向電極１
１７が形成された基板１０２が順次積層され、各基板の
間には第１の液晶層１２８、第２の液晶層１２９および
第３の液晶層１３０が挟持されている。

【０１４８】ＴＦＴが設けられた基板１０１には、絶縁
膜１０６を介して反射電極１０７が形成されており、こ
の反射電極は、導体の配線または絶縁層内に設けられた
柱１３１によりＴＦＴ１０５ｃに電気的に接続されてい
る。

【０１４９】第１の中間層基板１０３の両面には、さら
に連結用透明電極１０８および１０９が形成されてお
り、これらの電極は、ブラインドホール１１０により電
気的に接続されている。連結用透明電極１０８は、導電
性の柱１１８を介してＴＦＴ１０５ａに電気的に接続さ
れている。また、画素電極１１１は、導電性の柱１１９
を介して、基板１０１に形成されたＴＦＴ１０５ｂに電
気的に接続されているので、このＴＦＴ１０５ｂにより
第１の中間層基板１０３に設けられた透明電極１１１お
よび１１２の電位を制御することができる。

【０１５０】第２の中間層基板１０４に設けられた透明
の画素電極１１４は、導電性の柱１２２を介して第１の
中間層基板の連結用透明電極１０９と電気的に接続され
ている。上述したように、連結用透明電極１０９は、ブ
ラインドホール１１０、連結用透明電極１０８、および
導電性の柱１１８を介してＴＦＴ１０５ａに電気的に接
続されているので、第２の中間層基板における画素電極
１１４および１１５の電位は、ＴＦＴ１０５ａにより制
御することができる。

【０１５１】さらに、対向電極１１７が形成された基板
１０２が、絶縁性の柱１２４，１２５および１２６を介
して第２の中間層基板１０４の上に積層されている。

【０１５２】ここで、図１６に示した液晶セルの平面構
成を図１７に示す。なお、図１７は、図１６中の第２の
液晶層１２９から第１の中間層基板１０３をみた図であ
り、第１の液晶層１２８に配置された導電性の柱１１
８，１１９および１２０を黒塗りで示し、第２の液晶層
１２９に配置された導電性の柱１２２等の白抜きで示し
ている。さらに参考のために、第２の中間層基板１０４
に形成された画素電極１１４を破線で示している。図示
するように、第２の液晶層に配置された導電性の柱１２
２等をつないでなる四角形の中心には、第１の液晶層に
配置された柱が存在している。なお、図示していない
が、第１の液晶層に配置された近接する４本の柱をつな
いで形成される四角形の中心には、第２の液晶層に配置
された柱が存在している。すなわち、本実施例の液晶表
示素子においては、中間層基板を介して隣接する液晶層
に配置された柱の配置関係は、互い違いの千鳥格子状で
ある。

【０１５３】なお図１７では、第１の液晶層１２８に設
けられた柱と第２の液晶層１２９に設けられた柱との配
置関係を説明したが、第３の液晶層１３０に配置される
絶縁性の柱は、第１の液晶層に設けられた導電性の柱と
全く同様に、それらの延長線上に配置されているので、
第３の液晶層に設けられた柱と第２の液晶層に設けられ
た柱との配置関係も前述と同様である。

【０１５４】図１８および１９に、本実施例の中間層基
板の製造工程の一例を示す。まず、図１８（ａ）に示す
ように、両面にＩＴＯ等の透明電極１３３を成膜した透
明基板１３２を用意する。ここで基板としては、５０〜
２００μｍの厚さのポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリカーボネート（ＰＣ）およびポリエチレンサ
ルファイド（ＰＥＳ）などの透明性のポリマーフィル
ム；厚さ５０〜７００μｍのガラス板などが好ましく用
いられる。

【０１５５】次に、図１８（ｂ）に示すように、透明基
板１３２と透明電極１３３とに貫通した穴（スルーホー
ル）１３４を形成する。スルーホールの形成に当たって
は、レーザー、ウェットエッチング、およびドライエッ
チングなどを利用することができる。また、スルーホー
ルの直径は製造方法、光の径、マスクの径等により適宜
選択することができるが、通常５〜５０μｍ程度であ
る。続いて、図１８（ｃ）に示すように、画素の透明電
極として素子分離することを目的で、ウェットエッチン
グ、ドライエッチングなどを利用して透明電極１３３を
画素形状に溝１３５を形成する。

【０１５６】その後、スルーホール１３４内にメッキを
成長させたり、導電性ペーストやはんだを流し込んだり
することにより、図１８（ｄ）に示すようなブラインド
ホール１３６を形成する。

【０１５７】ブラインドホール１３６が形成された基板
には、例えば、図１９（ａ）に示すように、ブラインド
ホール１３６の上に柱１３７を形成する。あるいは図１
９（ｂ）に示すように、ブラインドホール１３６から位
置をずらして重ならないように柱１３７を形成してもよ
い。柱の材質としては、導体としては電鋳加工が可能な
ＮｉやＣｕ、はんだバンプなどを用いることができ、絶
縁体とする場合には、感光性ポリイミドやレジストを用
いることができる。

【０１５８】本実施例の液晶表示素子においては、中間
層基板を介して隣接する２つの液晶層に設けられる柱の
位置をできるだけ均等に分散させたので、従来柱にかか
っていた応力集中の問題を回避することができた。ま
た、中間層基板に形成されたブラインドホールと柱との
位置をずらしているので、製造は容易となり、強度も高
められて壊れ難くなっている。

【０１５９】さらに、本実施例の構造では、図２０に示
すように中間層基板はしなりを生じることができるの
で、液晶層に設けられた柱と基板表面の透明電極との電
気的接続は、より強固なものとなる。しかも、柱の高さ
に若干のバラツキがあった場合でも画素単位でこのしな
り量に調整することができるので、全画面で良好な電気
的接続が可能となる。

【０１６０】（実施例 III−２）図２１に本実施例の液
晶表示素子における柱配置の平面図を示す。基本的な構
成は、前述の実施例（ III−１）で説明した図１６の場
合と同様であるが、第２の液晶層における柱の配置を変
更している。なお、図２１に示した平面図は、前述の図
１７の場合と同様に、第２の液晶層から下方の第１の中
間層基板をみた図であり、第１の液晶層の柱を黒塗りで
表わし、第２の液晶層の柱を白抜きで表わしている。

【０１６１】図示するように、本実施例においては、第
２の液晶層の柱を若干少なくしているが、この構造とし
た場合も本発明の効果を発揮することができる。

【０１６２】（実施例 III−３）図２２に本実施例の液
晶表示素子の断面図を示す。基本的な構成は、前述の実
施例（ III−１）で説明した図１６の場合と同様である
が、第３の液晶層における絶縁性の柱をスペーサーに変
更している。具体的には、第３の液晶層１３０において
は、スペーサー１３９および１４０がアトランダムに配
置されている。

【０１６３】前述の実施例（ III−１）の場合よりは多
少劣るものの、この実施例（ III−３）の構造でも本発
明の効果を発揮することができる。

【０１６４】（比較例 III）図４０には、柱の配置が従
来構造の液晶表示素子の断面図を示す。図示するよう
に、第１の液晶層に設けられた柱５３５、第１の中間層
基板に形成されたブラインドホール５３８、第２の液晶
層に設けられた柱５３６、および第２の中間層基板に形
成されたブラインドホール５３９が直接接合されている
ので、中間層基板５３２、５３３や柱にスペーサー５３
７等から応力がかかった場合には、ブラインドホール部
に応力が集中して壊れやすい。また、第３の液晶層５４
２に配置されたスペーサー５３７の位置がアトランダム
であるので、これも一部の柱やブラインドホールに応力
が集中する原因となる。さらに、柱の高さにバラツキが
あった場合には、一部に電気的接続に不良が生じるおそ
れがある。

【０１６５】本実施例では、液晶層に設けられる柱の位
置をできるだけ均等に分散させ、従来柱にかかっていた
応力集中を防止して、これらの欠点を全て回避すること
ができた。しかも、ブラインドホールと柱との位置をず
らしているので、製造も容易となった。さらに、中間層
基板を介して隣接する液晶層における柱が、同一直線上
に存在していないので、この中間層基板がしなることに
より、柱と透明電極との電気的接続をより強固なものと
し、かつ柱の高さに若干のバラツキがあったとしても、
画素単位でこのしなり量に調整することができ、結果と
して全画面で良好な電気的接続が可能となる。

【０１６６】（実施例IV）本実施例では、２つの液晶層
を隔離する中間層基板と各液晶層に設けられた柱との接
続、あるいは対向する２つの基板を繋ぐ柱自体に柔軟性
を付与することにより、温度変化等に対する導通信頼性
の向上を図った。

【０１６７】図２３に、本実施例の液晶表示素子の一例
の断面図を示す。

【０１６８】図示するように、本実施例の液晶表示素子
は、ＴＦＴ１５５と画素電極１５６とが形成されたＴＦ
Ｔ基板１５０、両面に画素電極１５８，１５９が形成さ
れた第１の中間層基板、両面に画素電極１６０，１６１
が形成された第２の中間層基板、および画素電極１５７
が形成された基板１５１が順次積層され、各基板の間に
は、第１の液晶層１６５、第２の液晶層１６６および第
３の液晶層１６７がそれぞれ挟持されている。

【０１６９】第１の中間層基板１５３の両面に設けられ
た画素電極１５８および１５９は、ビアホールの側面に
メッキを施して得られたビア１６２により電気的に接続
されている。このビアは、ビアホール内に差し込まれた
状態のバンプ１６３を介してＴＦＴ１５５ｂに接続され
ているので、このＴＦＴにより前述の２つの画素電極１
５８および１５９に印加する電圧を制御することができ
る。また、第１の中間層基板に設けられた他のビア１６
２は、前述と同様のバンプ１６３によりＴＦＴ１５５ａ
に電気的に接続されている。第１の中間層基板の上面に
は、パッド１６４がビアホールから少し離れた位置にビ
ア１６２に導通して形成されている。なお、バンプ１６
３およびパッド１６４の両面には、メッキなどにより接
続用の金属が形成されていてもよい。

【０１７０】同様に、第２の中間層基板１５４の両面に
設けられた画素電極１６０と１６１とは、ビアホールの
側面にメッキを施して得られたビア１６２により電気的
に接続されている。このビアは、ビアホール内に差し込
まれた状態のバンプ１６３を介して前述の第１の中間層
基板のパッド１６４に接続されているので、ＴＦＴ１５
５ａにより、第２の中間層基板の両面に設けられた画素
電極１６０および１６１に印加する電圧を制御すること
ができる。

【０１７１】かかる構成の液晶表示素子は、例えば、以
下のようにして製造することができる。

【０１７２】隣接する２つの液晶層を隔離する中間層基
板としては、厚さ１０〜２００μｍ程度のガラス板ある
いは樹脂フィルムが用いられるが、ガラス板としては、
遊離ナトリウム等のない無アルカリガラスが好ましい。
ソーダガラスのようにナトリウムが容易に遊離するガラ
スを用いると、このナトリウムが液晶中に遊離して電圧
保持率の低下を招くので非実用的である。なお、ガラス
板を用いる場合には、作業上の扱い易さの点から、０．
７〜０．２ｍｍ程度の厚さのものが好ましい。一方、樹
脂フィルムとしては透明樹脂を用いることができ、特
に、耐熱性の高い樹脂が好ましい。具体的には、ポリア
リレート、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ＴＰ
Ｘ（ポリメチルペンテン）、ポリカーボネート、ポリカ
ーボネイト、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、ポリウレタン、ポリエーテルスルホ
ン、シリコーン樹脂、架橋したアクリル樹脂、エポキシ
樹脂などの熱硬化樹脂等の架橋状態を調整することによ
り脆さを補った樹脂等が挙げられる。樹脂フィルムは、
強度および入手し易さの点で、２０〜１００μｍの厚さ
のものが好ましい。

【０１７３】上述したようなガラス板あるいは樹脂フィ
ルムに対し、まず、レーザー加工、エッチング等を用い
てビアホールを形成する。開口率を高める観点からビア
等の陰になる部分は極力少ないことが望ましく、具体的
にはビアホールの孔径は、１０〜２０μｍが適切であ
る。ビアホールを形成後、両面に透明導電膜であるＩＴ
Ｏなどを２０〜５０ｎｍの厚さでスパッタにより成膜す
る。

【０１７４】さらに、ＩＴＯ膜上にレジスト膜を形成
し、現像処理によりレジストパターンを得、これをマス
クとして用いてＩＴＯ膜をエッチングして透明電極を画
素毎に分割した後、最後に洗浄する。このような工程を
両面のＩＴＯ膜について行なう。

【０１７５】ＩＴＯ等の透明電極を形成する工程は、ビ
アホールの形成に先だって行なわれてもよい。この場
合、ビアホールの形成と画素電極毎の分割とは、いずれ
が先であっても差し支えない。

【０１７６】ビアホールが設けられたガラス板等には、
ニッケルあるいは銅をスパッタまたは蒸着により成膜し
て電極を作製し、次いで、両面に感光性フィルムを接着
し、露光・現像処理を施すことにより孔開け部およびパ
ッドを露出する。次いで、光沢ニッケルメッキ液に浸漬
して０．１〜１μｍの厚さでニッケルメッキを薄く行な
い、洗浄乾燥した後、空気中に曝してニッケル表面に酸
化膜を形成する。この際、空気中で紫外線に曝すとオゾ
ンにより積極的にニッケルの酸化を進行させることがで
きる。

【０１７７】続いて、感光性フィルムを剥離して、一方
の面に保護フィルムを接着し、バンプを形成する他方の
面には感光性フィルムを接着して、露光・現像処理を施
すことによりバンプ形成領域を露出させる。再度、ニッ
ケルメッキ液に浸漬して、メッキを行ないバンプを作製
する。ここで形成するバンプの光沢ニッケルメッキ厚さ
は、液晶層に必要な量とすることができ、一般には１０
μｍ前後である。さらに表面にはんだメッキあるいは金
メッキ等を１〜２μｍ前後行ない、上下の接続ができる
ようにバンプを作製した後、感光性フィルムおよび保護
フィルムを剥離する。

【０１７８】上述のようにしてバンプが形成された面に
は保護フィルムを接着し、パッドを形成する他方の面に
は感光性フィルムを接着して、露光・現像処理によりパ
ッド部を露出し、ここに厚さ２μｍ前後の銅メッキを行
なってパッドを作製する。その後、保護フィルムおよび
感光性フィルムを剥離して、メッキ用電極をエッチング
除去し、洗浄して各中間層基板を作製する。なお、透明
画素電極とパッドおよびバンプの作製順が逆であっても
差し支えない。

【０１７９】各層の中間層基板を作製した後、各々シー
ル剤を印刷し、ＴＦＴ基板上にスペーサーを散布して厚
さ調整を行ないながら順次位置合わせを行なう。次い
で、仮止めして重ね合わせた後、シール剤の加熱本硬化
を行なう。さらに、リフロー炉を通してはんだと銅とを
溶融接続することにより、あるいは高周波加熱によりパ
ッドとバンプとを接続してセルを作製する。

【０１８０】なお３層を１回で作製せずに、シール剤を
印刷した各基板と中間層基板とを順次、スペーサーによ
る厚み保持、位置合わせ、シール剤の硬化、パッドとバ
ンプとのリフロー炉加熱あるいは高周波加熱による接続
を行なって、１層づつ順次積層しても構わない。一層づ
つ行なうと工程が増加するものの、接続不良の点検を層
別に行なうことができ、不良個所の修正も可能となる。

【０１８１】得られたセルにＧＨ色素を添加溶解した液
晶材料を注入することにより、本実施例の液晶表示素子
が得られる。

【０１８２】本実施例の液晶表示素子においては、中間
層基板におけるバンプとビアとが別個に作製されるの
で、これらが一体化されている際に生じる不都合を全て
回避することができる。バンプとビアとが一体化してい
る液晶表示素子が温度変化に曝されると、液晶の膨張収
縮に起因してバンプにストレスがかかり、場合によって
は破損が生じてしまう。バンプの破損は導通不良の原因
となるので、素子の信頼性が低下する。

【０１８３】これに対し本実施例の液晶表示素子では、
ビア部とバンプ部とが一体化されておらず、バンプはビ
アホール内に差し込まれた状態であるため、温度変化が
生じても上述したような問題は起こらない。すなわち、
温度変化の際には、バンプのビアホール内に入り込んで
いる部分で摺動が起こり、ストレスが緩和されるために
破損に至らない。したがって、導通不良を引き起こすこ
とはなく、信頼性を維持することができる。また、ニッ
ケル金属表面の酸化膜は非常に強固であるが、薄いため
に電気伝導性には影響がない。

【０１８４】以下に、具体例を示して本実施例の液晶表
示素子をさらに詳細に説明する。

【０１８５】（実施例IV−１）まず、厚さ１００μｍの
ポリエチレンテレフタレート膜に、レーザーにより直径
２０μｍのビア部の孔加工を施し、両面に厚さ５０ｎｍ
のＩＴＯ膜をスパッタにより成膜した。ＩＴＯ膜の上に
はレジストパターンを形成し、これをマスクとして用い
てエッチングを行なうことにより、３００μｍ×３００
μｍの画素電極をパターニングした。なお、上部接続用
のビア孔付近は、直径４０μｍおよびこれに接続したパ
ッド部として５０μｍ×５０μｍ繋がった状態でＩＴＯ
膜を除去した。

【０１８６】画素電極が形成された基板の両面に１００
ｎｍの膜厚で銅膜をスパッタ法により成膜して、メッキ
用電極を作製した。この上に感光性フィルムを接着し、
直径３０μｍのビア部およびこれに接続するパッド部４
０μｍ×４０μｍを露光・現像処理により形成してパタ
ーニングされた感光性フィルムを得た。次いで、光沢ニ
ッケルメッキ液に浸漬して１μｍの膜厚で光沢メッキを
行ない、洗浄した後、感光性フィルムを除去して空気中
に１０分間曝した。

【０１８７】続いて、パッド部となる方に保護フィルム
としてのポリエチレンフィルムを接着し、対向するバン
プを形成する面には感光性フィルムを接着して直径２５
μｍのビア部を露光・現像処理によりパターニングし
た。これを光沢ニッケルメッキ液に浸漬し、高さ８μｍ
の光沢メッキを行なって洗浄し、さらにはんだメッキを
３μｍ行なうことによりバンプを作製した。

【０１８８】洗浄後、感光性フィルムおよび保護フィル
ムを除去し、先の工程とは逆にバンプ面に保護フィルム
を接着し、他方のパッド面には感光性フィルムを接着し
てパッド部を露光現像した。ニッケル表面の酸化膜を酸
洗いにより除去した後、銅メッキ２μｍ、はんだメッキ
２μｍを行ない、洗浄した後、感光性フィルムおよび保
護フィルムを除去した。最後に、メッキ電極として用い
た銅をエッチング除去し、洗浄して１層目の中間層基板
を作製した。

【０１８９】２層目の中間層基板は、１層目のパッドの
位置に合うように孔加工し、パッド部の加工を除き同様
に作製した。ただし、ビアのニッケル部の高さは５μｍ
とした。

【０１９０】常法により作製したＴＦＴ基板にシール剤
を印刷し、スペーサーを規定量散布し、前述の工程で得
られた第１の中間層基板を位置合わせして重ね接着し
た。その後、高周波で加熱し、バンプのはんだをＴＦＴ
パッドに溶融接続し、接続の良否を検査したところ、不
良個所は認められなかった。

【０１９１】第１の中間層基板にシール剤を印刷しスペ
ーサーを散布後、その上に第２の中間層基板を位置合わ
せして重ね、シール剤を加熱硬化した。バンプとパッド
とを接続するため高周波加熱によりはんだを溶融接続
し、接続の良否を検査したところ、不良個所は認められ
なかった。

【０１９２】さらに、その上にシール剤を塗布してスペ
ーサーを散布し、５０ｎｍ厚のＩＴＯ膜が形成されたガ
ラス基板を接着硬化した。このように作製したセルにゲ
ストホスト液晶にイエロー、マゼンタおよびシアンの染
料を溶解し、それぞれ減圧注入を行ない３層表示素子を
作製した。

【０１９３】作製した表示素子をサイクルテストとして
−２０℃から８０℃までのサイクルを５０回行なう表示
試験を行なった結果、欠陥は全く生じなかった。

【０１９４】以上の例では、液晶層内に設けられた電極
柱であるバンプと、このバンプが接続されるビアとの間
で接続に柔軟性をもたせることにより素子の信頼性を高
めたが、柱の構成そのものに柔軟性を付与してもよい。

【０１９５】図２４に、かかる構成の液晶セルの一例を
表わす断面図を示す。図示する液晶セルにおいては、反
射電極１７１および配向膜１７２が順次形成された透明
基板１７０と、両面に画素電極１７４，１７５および配
向膜１７６，１７７が順次形成された透明基板１７３と
は、電極柱１７８により接続されている。この電極柱１
７８は、透明基板１７０に設けられた導電性の突起１７
８ａと、透明基板１７３に設けられた導電性の突起１７
８ｂとを接触させることにより構成される。このよう
に、電極柱を構成する導電性の突起を上下それぞれの基
板に設け、これらの突起を接触させることでコンタクト
の信頼性と合わせの冗長性とを高めることができる。

【０１９６】一方の基板のみに突起物を設けて電極柱と
した場合には、突起物を設けない他方の基板の接合面の
特定位置に突起物を配置するのは非常に困難であり、他
の電極部分と導通してしまうおそれがある。特に、接合
部にハンダまたは導電性ペースト等を使用していると、
その確率が高くなる。さらに、突起物の高さに対する精
度も厳密に要求されてしまう。それに対し、本実施例の
ように上下に突起物を設けて電極柱を構成することによ
り、合わせ精度は緩和され、コンタクト不良の発生も抑
制される。

【０１９７】また、図２５（ａ）に示すように軟らかい
導電体１７９を、上下の突起物１７６ａおよび１７６ｂ
の間に挟み込んだ場合も、コンタクトを十分にとること
が可能である。図２５（ｂ）に示すように、上下の基板
に設けられる突起物の一方を軟らかい材料１７９とした
場合にも、同様の効果が期待できる。

【０１９８】ここで用い得る軟らかい導電体としては、
Ａｕ等の金属；有機導電材料；または有機物に導電体を
コートした材料が挙げられ、中間に挟み込む材料として
は、さらにハンダ、導電性ペースト等が挙げられる。

【０１９９】コンタクトの信頼性をさらに向上させるた
めには、図２６に示すように、上下基板の突起物の材質
の両方または片方に有機物等の弾性体１８０を用いるこ
とが有効である。ここで、弾性体を突起物に用いること
により、熱または応力がかかった場合でも、それをコン
タクト部分で吸収することができるので、コンタクト面
のずれも大幅に緩和される。特に、上下の基板に設けら
れる突起物の一方がメタル等の固い物質からなり、他方
の突起物が弾性体である場合に、上述の効果が十分に期
待できる。

【０２００】なおここでいう弾性体は、変形した後、も
との形状に戻ろうとする性質を有する材料を意味してお
り、有機物のように材料的に弾性を有しているもののみ
ならず、図２７（ａ）および（ｂ）に示すように形状に
よりバネ弾性を発生させる場合も含めている。一方、前
述の軟らかい導電体とは、変形後の回復がないものを含
んでおり、その点で弾性体とは異なる。

【０２０１】また、コンタクトの信頼性をさらに向上さ
せる別の手段として、図２８に示すように、上下の基板
に設けられた突起１８１ａ、１８１ｂを、側面同士で接
触させることも有効である。図示するように上下の突起
を側面同士で接触させていると、縦方向に応力が発生し
た場合でも上下の突起部分がすべり動くので、コンタク
トを保ちながら応力を吸収することができる。

【０２０２】上下の基板に設けられた突起物の合わせの
冗長性をもたせるには、図２９に示すように導電性突起
物１８２ａ，１８２ｂを壁状に形成し、さらにこれらが
上下で直交するように配置するのが特に効果的である。
このような構成とすることにより、壁の大きさの分だけ
合わせに冗長性をもたせることが可能となる。さらに
は、突起物に弾性をもたせたり、あるいは図３０に示す
ように上下の突起物１８３ａ，１８３ｂが横方向でコン
タクトが取れる構造とすることにより、相乗効果が期待
できる。

【０２０３】ここで、上下に設ける突起物の高さは、液
晶層の半分に相当するようにそれぞれ設けてもよいが、
これに限定されるものではない。しかしながら、一方の
突起物の高さが液晶層の厚さとほとんど同じ場合には、
上述したような本実施例の効果が期待できない。このた
め、突起物の高さは、一方の大きさが少なくとも液晶層
の厚みの１／４以上であることが好ましい。

【０２０４】電極柱部分のコンタクト方法としては、は
んだ、固相拡散および導電性ペースト等による完全に接
合する方法と、接触のみでコンタクトする方法とが挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。

【０２０５】導電性突起物としては、コンタクトを十分
にとるために導電性材料が挙げられる。具体的には、Ａ
ｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｄ，ＷおよびＡ
ｌ等から選ばれる金属群；ポリアセチレン、ポリチオフ
ェン、ポリイソチアナフテンおよびポリピロール等の導
電性ポリマー群；導電性物質をドープしたポリマー群か
ら選択することができる。さらに、シリコン酸化膜、シ
リコン窒化物等の無機絶縁材料またはポリマ等の有機材
料で突起物の形を設けた後、表面に導電膜を成膜する方
法も有効である。

【０２０６】ここで用いるＧＨ液晶表示方式は特に限定
されないが、偏光板を用いない光利用効率が高いものが
好ましい。メモリー性をもたない液晶表示素子の場合に
は、しきい値特性の急峻化によりマトリックス駆動が可
能となる。ＴＦＴなどスイッチング素子を設けることに
より、コントラストが高い良好な表示を行なうことがで
きる。これらは、選択反射方式についても同様である。

【０２０７】本実施例の液晶表示素子に用い得る液晶材
料および色素材料も限定されず、任意の材料を用いるこ
とができる。ただし、液晶中の色素の配向秩序度は０．
８以上であることが望ましく、色素材料の分光特性は重
ね合わせによりブラックになることが必要である。

【０２０８】本実施例のＧＨ液晶表示素子は、透過型お
よび反射型のいずれにも用いることができるが、反射型
の場合にはＧＨ積層セルの裏面または反射電極上に、散
乱面あるいは指向性反射面を設けることが必要である。
また、前面の基板上には反射防止膜を設けることが望ま
しい。

【０２０９】本実施例の積層した選択反射型表示素子
は、反射型に用いることができ、セル裏面または反射電
極上に、光吸収面を設けることが必要である。また、混
色を行なわせるためには、各層間と層内において散乱が
抑えられていることが必要とされる。

【０２１０】以下に具体例を示して、かかる構造の液晶
表示素子をさらに詳細に説明する。

【０２１１】（実施例IV−２）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき二系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングして、一系統のＴＦＴと接続した。残り一
系統のＴＦＴからは、Ｔｉを下地膜としてＮｉメッキに
より高さ５μｍの突起を形成してＴＦＴ基板を得た。

【０２１２】中間層基板としては０．５ｍｍ厚ガラス基
板を用意し、このガラス基板の両面からエッチング処理
を施して、直径１０μｍの形状のブラインドホールを形
成した。さらに、ガラス基板の両面に厚さ５０ｎｍのＩ
ＴＯ膜を成膜し、パターニングして画素電極を形成し、
ホール部分には導電性ペーストを埋め込んで両面の導通
をとった。画素電極が形成されたガラス基板の両面に
は、全体に感光性ＰＩを塗布した後、ホール部をホール
径より大きいカバーがかぶさるようにパターニングし
た。さらに、先に形成したＴＦＴ基板の突起に合わせて
Ｔｉを下地膜として用い、Ｎｉメッキの５μｍの突起を
形成して中間層基板を得た。

【０２１３】この中間層基板を１０μｍのスペーサを挟
み、突起部にハンダを印刷し、先のＴＦＴ基板と貼り合
わせ導通させた。

【０２１４】また、１．１ｍｍ厚透明ガラス基板に厚さ
５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次いで
配向膜を形成した基板のＩＴＯ膜側を前述の中間層基板
に対向するように積層した。この際、電極柱部分には１
０μｍのスペーサーを感光性ＰＩにより形成し、圧着さ
せて電極柱部分をハンダにより接合した。

【０２１５】なお本実施例においては、基板面を全て水
平配向とし、パラレル配向セルとした。さらに、二層の
液晶層における配向方向は、それぞれ直交させた。最後
に、ＴＡＢによりドライバーＩＣの実装を行なって本実
施例の液晶表示素子を得、２層の対向した電極間に電圧
を印加したところ、コントラストが５：１の良好な色表
示が確認された。

【０２１６】（実施例IV−３）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングして、一系統のＴＦＴと接続した。残り二
系統のＴＦＴからはＣｕメッキにより高さ７μｍの電極
柱を設けた。

【０２１７】０．１ｍｍ厚ＰＥＴフィルムを成膜する
際、柱状のＡｕ粉（高さ０．１１ｍｍ、直径０．０５ｍ
ｍ）を、画素毎に１個、さらに画素間で１個、上下の膜
表面に金属面が出るように埋め込み配置をした。この上
には、厚さ５０ｎｍのＩＴＯ膜を両面に成膜し、パター
ニングして画素電極を形成することにより第１の中間層
基板を得、この第１の中間層基板を先のＴＦＴを形成し
た基板と合わせて、中間層に埋め込んだ金粉部分と電極
柱とで導通がとれるようにした。

【０２１８】さらに、厚さ０．１ｍｍのフィルムの両面
に厚さ２０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜、パターニングして画
素電極を形成し、両面の電極を導通させて第２の中間層
基板を得て、この基板を、画素パターンに合わせて１０
μｍのスペーサーを挟んで先の第１の中間層基板と貼り
合わせた。このとき、パターニングした画素電極は、対
応した金粉部に重なりを有しており、重なり部分にの
み、導電性ＰＩをパターニングし５μｍの突起を形成し
た。

【０２１９】また、１．１ｍｍ厚さの透明ガラス基板に
厚さ５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次
いで配向膜を形成して得られた基板のＩＴＯ膜側を前述
の構成の上に積層した。なお、コンタクトは接触のみで
行なった。

【０２２０】本実施例においては、垂直配向膜塗布によ
り全ての面を垂直配向とし、各基板に挟持された３つの
液晶セルには、カイラル剤を添加したマゼンタＧＨ液
晶、シアンＧＨ液晶、イエローＧＨ液晶を順番に減圧注
入した。最後に、ＴＡＢによりドライバーＩＣの実装を
行なって本実施例の液晶表示素子を得、３層の対向した
電極間に電圧を印加したところ、コントラストが４：１
の良好な色表示が確認された。

【０２２１】（実施例IV−４）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき二系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍの感光性
黒色アクリル樹脂層を形成した。さらに、厚さ１００ｎ
ｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、パターニング
して画素電極を形成した。ＩＴＯ電極は、一系統のＴＦ
Ｔのソース電極に接続し、もう一系統のＴＦＴからはＣ
ｕメッキにより高さ３μｍの柱を形成した。

【０２２２】０．３ｍｍ厚ガラス基板にＹＡＧレーザー
を照射することにより、直径１０μｍのブラインドホー
ルをパターニングした。形成されたホール部分には、金
粉をドープした導電性アクリル樹脂を埋め込んで両面の
導通をとった。この際、アクリル樹脂表面が基板表面よ
り２μｍ高くなるようにし、さらにアクリル樹脂端部に
おける断面積もホール径より大きくした。ガラス基板の
両面には、厚さ５０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し、パターニ
ングを行なって画素電極を形成して中間層基板を得た。

【０２２３】このようにして得られた中間層基板を、５
μｍのスペーサーを介して先のＴＦＴが形成された基板
に積層した。

【０２２４】また、１．１ｍｍ厚透明ガラス基板に厚さ
５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次いで
配向膜を形成して得られた基板のＩＴＯ膜側を前述の中
間層基板に対向するように５μｍのスペーサーを介して
積層した。この際、ブラインドホールとＣｕメッキ柱位
置とを一致させた。

【０２２５】中間層基板の両側に形成された２つの独立
領域には、反射波長が異なる２種類のコレステリック液
晶を同時に２層注入した。最後に、ＴＡＢによりドライ
バーＩＣの実装を行なって本実施例の液晶表示装置を
得、２層の対向した電極間に電圧を印加したところ、コ
ントラストが１０：１の良好な表示が確認された。

【０２２６】（実施例IV−５）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングして、一系統のＴＦＴと接続した。残り二
系統のＴＦＴからはＣｕメッキにより３μｍの電極柱を
形成した。この基板上に、レッドを選択反射する液晶マ
イクロカプセル層を５μｍの高さで設けた。

【０２２７】０．２ｍｍ厚のＰＥＳフィルムの両面にＩ
ＴＯ膜を５０ｎｍの膜厚で成膜した後、パターニングし
て画素電極を形成し、このフィルムをＮｉプレート上に
貼り付けて、画素毎に１個さらに画素間に１個のコンタ
クトホールをエッチングにより形成した。次いで、Ｎｉ
プレートをカソードとして用いてホール内に銅メッキを
成長させた。この際、基板面より３μｍ高くなるまでメ
ッキを成長させることにより第１の中間層基板を得た。

【０２２８】このようにして得られた第１の中間層基板
を、先のＴＦＴが形成された基板と合わせ、図２８
（ａ）に示すように中間層基板に形成された銅メッキ部
分と電極柱との側面同士で導通がとれるようにした。

【０２２９】さらに、０．２ｍｍ厚フィルムの両面に膜
厚２０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜、パターニングして画素電
極を形成し、両面の電極を導通させて第２の中間層基板
を得た。この上には、厚さ５μｍのブルー選択反射液晶
マイクロカプセル層を形成した後、画素パターンに合わ
せて５μｍスペーサーを挟んで中間層基板と貼り合わせ
た。この際、パターニングした画素電極は、図２８
（ａ）に示すように対応した銅メッキ部に重なりを有し
ており、重なり部分にのみ、通常の絶縁性スペーサに代
えて導電性スペーサを配置した。積層後の第２の中間層
基板の上には、５μｍの高さでグリーン選択性反射型液
晶マイクロカプセルを設けた。

【０２３０】また、１．１ｍｍ厚の透明ガラス基板に厚
さ５０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次い
で配向膜を形成して得られた基板のＩＴＯ膜側を、前述
の構成の上に積層した。最後に、ＴＡＢによりドライバ
ーＩＣの実装を行なって本実施例の液晶表示素子を得、
３層の対向した電極間に電圧を印加したところ、コント
ラストが１０：１の良好な色表示が確認された。

【０２３１】（実施例IV−６）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、画素反射電極をパターニングして、一
系統のＴＦＴのソース電極と接続した。残り二系統のＴ
ＦＴソース電極からは、Ｎｉメッキにより５μｍの電極
柱を図２９に示すように壁状に形成してＴＦＴ基板を得
た。

【０２３２】１００μｍ厚のフィルムの両面に５０ｎｍ
の膜厚のＩＴＯ膜を成膜し、パターニングにより画素電
極を形成し、両面の電極の導通をとった。さらに画素ピ
ッチでパンチングにより孔を開け、この孔部分には導電
性の電極柱を先の画素電極とは絶縁して埋め込んだ。電
極部分には、先のＴＦＴ基板に設けられた電極柱と直交
する方向となるように、壁状の導電性ＰＩの突起を５μ
ｍの高さで設けて第１の中間層基板を得た。

【０２３３】この第１の中間層基板を１０μｍスペーサ
ーを挟み、先の反射型ＴＦＴ基板に重ね合わせセル１と
した。先の電極柱の一方を画素電極に接続し、他方の電
極柱は第１の中間層基板の電極柱と導通させた。第１の
中間層基板の反対側の面には、導電性ＰＩ５μｍの突起
を、先に設けた突起と平行になるように設けた。

【０２３４】また、１００μｍ厚のフィルムの両面に画
素電極を形成して両面の電極の導通をとり、非画素部分
には酸化チタン層を設けた。一方の画素電極には、Ｎｉ
メッキ柱を５μｍの高さで壁状に形成して第２の中間層
基板を得た。

【０２３５】この第２の中間層基板と、ＩＴＯを全面に
スパッタした１．１ｍｍ厚の透明ガラス基板とを重ね合
わせてセル２とし、先に作製したセル１と１０μｍのス
ペーサーを挟み合わせて３層セルを構成した。３層それ
ぞれに、下から順番にイエロー、シアン、マゼンダの二
色性色素とカイラル剤とを含有した液晶を注入し、液晶
セルとした。

【０２３６】なお、本実施例の液晶表示素子において
は、電極面全てを垂直配向処理することで、全層垂直配
向とした。最後に、ＴＡＢによりドライバーＩＣの実装
を行なって本実施例の液晶表示素子を得、３層の対向し
た電極間に電圧を印加したところ、コントラストが５：
１の良好な色表示が確認された。

【０２３７】このように、本実施例によれば、積層型液
晶表示パネルの電極柱の構成と材料とを限定しているの
で、コントラストの高い表示が可能となった。

【０２３８】（実施例Ｖ）本実施例においては、多層液
晶表示パネルの画素間の一部または全部に空隙を設ける
こと、あるいは電極柱の膨張率を特定することによりコ
ンタクト部の破損を回避し、それによって液晶表示素子
の信頼性の向上を図った。

【０２３９】図３７に示したような構造の液晶表示素子
が熱等に曝されて、セル内の圧力が増大すると、横方向
へは体積膨張できないので、図４１に示すように矢印Ｆ
で表わされる縦方向に膨らむ。縦方向に広がるには、液
晶層に設けられた電極柱５１１が障害となるので、この
電極柱５１１と画素電極５０８とのコンタクト部分に力
が集中してコンタクト部が破損し導通がとれなくなって
しまう。この傾向は、シール部から離れたセル中央部に
おいて特に顕著である。

【０２４０】本発明者らは、セルの内部圧力が増加した
際に横方向に体積膨張せしめるためには、画素毎に空隙
を設けるのが有効であることを見出だした。本実施例の
液晶表示素子の一例を表わす断面図を図３１に示す。図
示する液晶表示素子においては、ＴＦＴ等（図示せず）
が形成された透明基板１９０の上には、透明画素電極１
９３により隔離されて液晶層１９５が積層されており、
さらに最上層には透明電極１９２が形成された透明基板
１９１が配置されている。各中間層基板の透明画素電極
１９３は、電極柱あるいは導電性スペーサー１９４によ
りＴＦＴに接続されている。また、中間層基板に設けら
れた各画素電極の間には、空隙１９６が配置されてい
る。

【０２４１】かかる構成の液晶表示素子に熱等がかかっ
た場合には、図３２に示すように横方向（矢印Ｅ方向）
へ体積膨張が行なわれるので、コンタクト部に対しては
力が働かない。したがって、コンタクト部の破損を防止
することができる。

【０２４２】本実施例の液晶表示素子における空隙に
は、何も存在させず真空状態であることが好ましい。こ
こで、空隙の大きさおよび形状は、何等限定されるもの
ではなく、空隙が少しでも存在していれば本実施例の効
果が得られる。例えば、１０μｍ径、１０μｍ高さの柱
で温度差１００℃の場合には、空隙の幅は１μｍ程度と
すれば、横方向の体積膨張を可能にすることができる。

【０２４３】なお、画素の周囲を全て空隙とすれば、バ
ッファーの体積が大きくなるので効果が大きいが画素開
口率が低くなってしまうので、これを避けるために空隙
の大きさは画素に対して２０％程度に抑えることが好ま
しい。さらに、電極柱部分に力が働かないように、電極
柱が設けられた部分には空隙を設けない方が好ましい。

【０２４４】空隙を設けるに当たっては、例えば、マイ
クロカプセル化した液晶等の固体化した液晶を画素単位
でパターニングして配置するという手法が挙げられる。
さらに、印刷により設けることもできる。また、高温で
設けたマイクロカプセル層を低温に戻すだけでも同様の
効果が得られる。

【０２４５】液晶の膨張に起因したコンタクト部の破損
を防止するには、柱の膨張率を調整することも有効であ
る。前述したように、理想的には液晶と電極柱の膨張率
が一致していることが好ましいが、完全に一致させるこ
とは事実上困難である。ただし、液晶の膨張率が電極柱
の膨張率よりも大きい場合の方が、コンタクト部の破損
が軽微である。図３３のグラフに示されるように、液晶
層と電極柱との膨張率差が２０％以内であると破損はほ
とんどない。これは、コンタクト部に対する力のかかり
方が、コンタクト部が剥がれる形で行なわれないためで
ある。

【０２４６】柱の組成については、全体を単一の物質で
構成する場合と、膨張率の異なる複合物質で構成する場
合とに分けられるが、後者の方が調整が行ないやすく、
抵抗値も高くとることができ、信頼性も高い。構成とし
ては、図３４のように膨張率の小さい材料からなる柱２
００の上に膨張率の大きい材料からなる柱２０１を重ね
た構成が好ましい。具体的には、Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐ
ｂ，ＩｎおよびＳｎ等から選ばれる金属群と、ポリアセ
チレン、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリ
ピロール、ポリアニリン等の導電性ポリマー群、導電性
物質をドープしたポリマー群からそれぞれ選択すること
ができる。

【０２４７】ここで用いるＧＨ液晶表示方式は特に限定
されないが、偏光板を用いない光利用効率が高いものが
好ましい。メモリー性をもたない液晶表示素子の場合に
は、しきい値特性の急峻化によりマトリックス駆動が可
能となる。ＴＦＴなどスイッチング素子を設けることに
より、コントラストが高い良好な表示を行なうことがで
きる。選択反射方式についても同様である。

【０２４８】本実施例の液晶表示素子に用いられ得る液
晶材料と色素材料も限定されず、任意の材料を用いるこ
とができるが、液晶中の色素の配向秩序度は０．８以上
であることが望ましい。また、色素材料の分光特性は重
ね合わせによりブラックになることが必要である。

【０２４９】本実施例のＧＨ液晶表示素子は、透過型お
よび反射型のいずれにも用いることができるが、反射型
の場合にはＧＨ積層セルの裏面または反射電極上に、散
乱面か指向性反射面を設けることが必要である。また、
前面の基板上には反射防止膜を設けることが望ましい。

【０２５０】本実施例の積層した選択反射型表示素子
は、反射型に用いることができ、セル裏面または反射電
極上に、光吸収面を設けることが必要である。また、混
色を行なわせるためには、各層間と層内において散乱が
抑えられていることが必要とされる。

【０２５１】以下に具体例を示して、本実施例の液晶表
示素子をさらに詳細に説明する。

【０２５２】（実施例Ｖ−１）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングして一系統のＴＦＴと接続した。残り一系
統のＴＦＴからは、銅メッキにより１０μｍの電極柱を
形成した。

【０２５３】１００μｍ厚フィルムの両面に膜厚５０ｎ
ｍのＩＴＯ膜を成膜し、パターニングして画素電極を形
成し、一系統の電極柱パターンに合わせてパンチングに
より孔を形成した。この中には導電性の電極柱を埋め込
み、絶縁物で固定して第１の中間層基板を得た。

【０２５４】この第１の中間層基板を１０μｍスペーサ
ーを挟み、画素間に２μｍの間隔をあけてマゼンタＧＨ
液晶マイクロカプセルを画素毎にパターニングした。先
のＴＦＴを形成した基板と貼り合わせ残り一系統の電極
柱と画素電極とを導通させた。なお第１の中間層基板
は、画素の一部分に導電性粒子を含有させることによっ
て、電極の両面の画素単位で電気的に導通をとった。

【０２５５】また、１００μｍ厚のフィルムの両面に膜
厚２０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し、パターニングして画素
電極を形成し、電極の両面を導通させて第２の中間層基
板を得た。この第２の中間層基板を、画素パターンに合
わせて１０μｍのスペーサーを挟み、先の第１の中間層
基板の上に積層した。ここで画素間に２μｍの間隔をあ
けてシアンＧＨ液晶マイクロカプセルを画素毎にパター
ニングした。この際、パターニングした画素電極は、第
１の中間層基板に設けた対応する電極柱に重なりを有し
ており、重なり部分にのみ、通常の絶縁性スペーサーに
代えて導電性スペーサーを配置した。積層された第２の
中間層基板の上には、１０μｍ高さで画素間に２μｍの
間隔をあけてイエローＧＨ液晶マイクロカプセルを画素
毎にパターニングした。

【０２５６】さらに、１．１ｍｍ厚の透明ガラス基板に
厚さ５０ｎｍにＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、次
いで配向膜を形成した基板のＩＴＯ膜側を前述の第２の
中間層基板に対向するように積層した。

【０２５７】最後に、ＴＡＢによりドライバーＩＣの実
装を行なって本実施例の液晶表示素子を得、３層の対向
した電極間に電圧を印加したところ、コントラストが
３：１の良好な色表示が確認された。

【０２５８】（実施例Ｖ−２）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、画素電極をパターニングした。アルミ
ニウム反射電極は一系統のＴＦＴのソース電極に接続
し、もう二系統のＴＦＴからは銅メッキのより反射電極
と同じ高さの柱を形成した。この基板の上には、イエロ
ー二色性色素を含有した液晶マイクロカプセル樹脂層１
０μｍをパターニングして設け、ＩＴＯ２０ｎｍをスパ
ッタし、反射電極以外の一系統のＴＦＴと導通するよう
にパターニングした。同様にシアン二色性色素を含有し
た液晶マイクロカプセル樹脂層１０μｍをパターニング
して設け、ＩＴＯ２０ｎｍをスパッタし画素電極をパタ
ーニングした。この際、ＩＴＯ電極と残り一系統のＴＦ
Ｔと導通をとった。その上に、マゼンダ二色性色素を含
有した液晶マイクロカプセル樹脂層１０μｍを形成し
て、図３２に示すような積層構造を得た。

【０２５９】さらに、１．１ｍｍ厚の透明ガラス基板に
膜厚２０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜しパタ
ーニングにより画素電極を形成し、この面を前述の構造
の上に重ね、減圧した後液晶セルとした。

【０２６０】最後に、ＴＡＢによりドライバーＩＣの実
装を行なって本実施例の液晶表示素子を得、３層の対向
した電極間に電圧を印加したところ、コントラストが
３：１の良好な色表示が確認された。

【０２６１】（実施例Ｖ−３）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、画素電極をパターニングした。アルミ
ニウム反射電極は一系統のＴＦＴのソース電極に接続
し、もう二系統のＴＦＴからは銅メッキにより反射電極
と同じ高さの柱を形成した。

【０２６２】レッド、グリーンおよびブルーの選択反射
液晶層をそれぞれＩＴＯ電極を介して積層した図３５に
示すような構造の液晶容器を、前述のＴＦＴが形成され
た基板上に画素分実装した。この際、画素間には、隙間
２μｍを設けた。

【０２６３】さらに、１．１ｍｍ厚の透明ガラス基板に
厚さ２０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜し、パ
ターニングして画素電極を形成した面を上述の構成の上
に重ね、減圧した後液晶セルとした。最後に、ＴＡＢに
よりドライバーＩＣの実装を行ない本実施例の液晶表示
素子を得、３層の対向した電極間に電圧を印加したとこ
ろ、コントラストが３：１の良好な色表示が確認され
た。

【０２６４】（実施例Ｖ−４）まず、１．１ｍｍ厚さの
透明ガラス基板に、一画素につき三系統のＴＦＴおよび
ゲート、信号配線を設け、その上に厚さ２μｍのＰＩ膜
を形成し、さらに型押しにより表面にディンプル加工を
施した。次いで、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を蒸
着により成膜し、ＴＦＴ部を穴開けした反射画素電極を
パターニングして一系統のＴＦＴと接続した。残りの二
系統のＴＦＴからは、Ｃｕメッキにより８μｍの電極柱
を形成し、さらにその上には、シリコンに金粒子をドー
プした導電性ポリマー層を２μｍ設けた。

【０２６５】３００μｍ厚ガラス基板の両面に５０ｎｍ
の厚さでＩＴＯ膜を成膜し、パターニングして画素電極
を形成した。さらに、前述の一系統の電極柱パターンに
合わせてレーザーにより穴を設け、この穴部分には導電
性の電極柱を埋め込み絶縁物で固定して両面電極基板を
得た。なお両面電極基板は、電極の両面が画素単位で電
気的に導通がとれるように、画素の一部に導電性粒子を
含有させた。

【０２６６】この両面電極基板を１０μｍスペーサーを
挟み、先のＴＦＴを形成した基板と貼り合わせ、残り一
系統の電極柱と画素電極を導通させた。

【０２６７】さらに、ＩＴＯ２０ｎｍの画素電極を両面
にパターニングし、電極の両面を導通させた３００μｍ
厚ガラス基板を、画素パターンに合わせて１０μｍスペ
ーサーを挟み先の両面画素基板と貼り合わせた。ここ
で、画素間に２μｍの間隔をあけてシアンＧＨ液晶マイ
クロカプセルを画素毎にパターニングした。この際、パ
ターニングした画素電極は、前述の両面電極基板に設け
られた対応する電極柱に重なりを有しており、重なり部
分にのみ、通常の絶縁性スペーサーに代えて導電性スペ
ーサーを配置した。この導電性スペーサーの熱膨張率
は、液晶の膨張率より高いものを選んだ。具体的には、
液晶の熱膨張率は０．７×１０^-3（１／℃）程度であ
り、導電性スペーサーの熱膨張率は０．８×１０^-3（１
／℃）程度であった。

【０２６８】さらに、１．１ｍｍ厚透明ガラス基板のＩ
ＴＯ５０ｎｍをスパッタした面を、前述の構造の上に重
ねた。３層のセルにそれぞれイエロー、シアン、マゼン
タ二色性色素とカイラル剤とを含有したｎ型液晶を注入
した。また、配向膜として全ての配向面に垂直配向剤を
塗布したことで、初期状態での液晶の配向は垂直となっ
た。

【０２６９】最後に、ＴＡＢによりドライバーＩＣの実
装を行ない本実施例の液晶表示素子を得、３層の対向し
た電極間に電圧を印加したところ、コントラストが３：
１の良好な色表示が確認された。

【０２７０】このように、多層液晶表示素子において、
隣接する画素間に空隙を設ける、あるいは電極柱が特定
の構造となるようにすることにより、コントラストの高
い表示が可能となった。

【０２７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高い信頼性を有し、しかも簡便に製造し得る反射型液晶
表示素子が提供される。かかる表示素子は、光の利用効
率が高く、コントラストの高い表示が可能であり、その
工業的価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（実施例Ｉ）の液晶表示素子における中間層基
板に設けられたブラインドホールの例を示す断面図。

【図２】（実施例Ｉ）の液晶表示素子における中間層基
板に設けられたブラインドホールの他の例を示す断面
図。

【図３】（実施例Ｉ）の液晶表示素子における中間層基
板に設けられたブラインドホールの他の例を示す断面
図。

【図４】（実施例Ｉ）の液晶表示素子における中間層基
板に設けられたブラインドホールの他の例を示す断面
図。

【図５】（実施例Ｉ）の液晶表示素子における中間層基
板に設けられたブラインドホールの他の例を示す断面
図。

【図６】（実施例Ｉ）の液晶表示素子の一例を示す概略
断面図。

【図７】図６に示した液晶表示素子の中間層基板に設け
られたコンタクトホールの概略拡大図。

【図８】図６に示した液晶表示素子の中間層基板におけ
るオーバーラップコンタクト領域の概略図。

【図９】（実施例Ｉ）の液晶表示素子の他の例を示す概
略断面図。

【図１０】図９に示した液晶表示素子の中間層基板に設
けられたスルーホールの概略拡大図。

【図１１】Ｐｂ−Ｓｎ合金の特性を示す相図。

【図１２】液晶表示素子の合わせ工程を説明する概略
図。

【図１３】（実施例II）の液晶表示素子の一例を示す断
面図。

【図１４】（実施例II）の液晶表示素子の中間層基板に
おけるブラインドホールと柱との配置関係を説明する断
面図。

【図１５】（実施例II）の液晶表示素子の中間層基板に
おけるブラインドホールと柱との配置関係を説明する平
面図。

【図１６】（実施例 III）の液晶表示素子の一例を示す
概略断面図。

【図１７】図１６に示した液晶表示素子の液晶層におけ
る柱の配置を説明する平面図。

【図１８】（実施例 III）の液晶表示素子の製造工程を
示す断面図。

【図１９】（実施例 III）の液晶表示素子の製造工程を
示す断面図。

【図２０】（実施例 III）の液晶表示素子における中間
層基板にしなりが生じた状態を説明する概略断面図。

【図２１】（実施例 III）の液晶表示素子の液晶層にお
ける柱の配置の他の例を説明する平面図。

【図２２】（実施例 III）の液晶表示素子の他の例を示
す断面図。

【図２３】（実施例IV）の液晶表示素子の一例を示す概
略断面図。

【図２４】（実施例IV）の液晶表示素子における液晶セ
ルの一例を示す概略断面図。

【図２５】（実施例IV）の液晶表示素子における液晶セ
ルの他の例を示す概略断面図。

【図２６】（実施例IV）の液晶表示素子における液晶セ
ルの他の例を示す概略断面図。

【図２７】（実施例IV）の液晶表示素子における液晶セ
ルの他の例を示す概略断面図。

【図２８】（実施例IV）の液晶表示素子における液晶セ
ルの他の例を示す概略断面図。

【図２９】（実施例IV）の液晶表示素子における電極柱
の構成の一例を示す概略図。

【図３０】（実施例IV）の液晶表示素子における電極柱
の構成の他の例を示す概略図。

【図３１】（実施例Ｖ）の液晶表示素子の一例を示す概
略断面図。

【図３２】図３１に示した液晶表示素子に体積膨張が生
じた状態を示す概略断面図。

【図３３】熱膨張率差と破損率との関係を示すグラフ
図。

【図３４】（実施例Ｖ）の液晶表示素子における電極柱
の構成を示す概略図。

【図３５】（実施例Ｖ−３）の液晶表示素子における液
晶容器を示す概略断面図。

【図３６】従来の液晶表示素子の概略を示す断面図。

【図３７】従来の液晶表示素子の概略を示す断面図。

【図３８】従来の液晶表示素子の中間層基板におけるス
ルーホール部の破壊を示す概略図。

【図３９】従来の液晶表示素子を示す断面図。

【図４０】従来の液晶表示素子を示す断面図。

【図４１】従来の液晶表示素子に体積膨張が生じた状態
を示す概略断面図。

【符号の説明】

１…中間層基板 ３…透明電極 １０…コンタクト電極 １１…ブラインドホールカバー ２１，５１…上側ガラス基板 ２２，５２…下側基板 ２３，５３…中間層基板 ２４，５４…コモン電極 ２５…中間層両面電極 ２６，６０…黒色吸収膜 ２７，５５…ＴＦＴ ２８，５６…画素電極 ２９，３０，３１，３２，６１，６２，６３，６４…配
向膜 ３３，６５…第１の液晶層 ３４，６６…第２の液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 三樹 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 山田 浩 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 春原 一之 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 田中 雅男 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 菅原 淳 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 清水 征三郎 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 内藤 勝之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 榎本 信太郎 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 岩永 寛規 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 岡島 正季 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明電極が形成された第１の基板、 この第１の基板に離間対向して配置され、ブラインドホ
   ールを介して表裏面が電気的に導通された中間層基板、 この中間層基板と前記第１の基板とに挟持され、外部光
   が入射される第１の液晶層、 前記中間層基板に離間対向して配置され、反射電極を有
   する第２の基板、および 前記中間層基板と前記第２の基板とに挟持された第２の
   液晶層を具備し、 前記中間層基板に設けられたブラインドホールの横断面
   積が、この中間層基板の厚さ方向において変化している
   ことを特徴とする反射型液晶表示素子。
2. 【請求項２】 透明電極が形成された第１の基板、 この第１の基板に離間対向して配置され、ブラインドホ
   ールを介して表裏面が電気的に導通された中間層基板、 この中間層基板と前記第１の基板とに挟持され、外部光
   が入射される第１の液晶層、 前記中間層基板に離間対向して配置され、画素電極を有
   する第２の基板、および 前記中間層基板と前記第２の基板とに挟持された第２の
   液晶層を具備し、 前記中間層基板に設けられたブラインドホールの直径
   は、基板の厚み中央近傍で極小値をとり、両開孔端部で
   最大値をとるように基板の厚み方向において連続的に変
   化しており、かつブラインドホールの開孔端部および基
   板厚さ中央近傍における直径と、基板厚さとの関係が下
   記数式（１）で表わされる関係を満たすことを特徴とす
   る反射型液晶表示素子。 ｔａｎ３°≧（ｄ_end −ｄ_cen.）／Ｄ （１） （上記数式（１）中、ｄ_end はブラインドホール開孔端
   部の直径であり、ｄ_cen.は基板厚さ中央近傍におけるブ
   ラインドホールの直径であり、Ｄは中間層基板の厚さで
   ある。）
3. 【請求項３】 透明電極が形成された第１の基板、 この第１の基板に離間対向して配置され、ブラインドホ
   ールを介して表裏面が電気的に導通された中間層基板、 この中間層基板と前記第１の基板とに挟持され、外部光
   が入射される第１の液晶層、 前記中間層基板に離間対向して配置され、画素電極とス
   イッチング素子とを有する第２の基板、および前記中間
   層基板と前記第２の基板とに挟持された第２の液晶層を
   具備し、 前記第１の基板および前記中間層基板は、前記第２の基
   板のスイッチング素子に電気的に接続されており、前記
   第１の液晶層には、前記第１の基板と前記中間層基板と
   を繋ぐ第１の柱状突起物が設けられ、前記第２の液晶層
   における前記第１の柱状突起物の延長線上に、前記中間
   層基板と前記第２の基板とを繋ぐ第２の柱状突起物が設
   けられていることを特徴とする反射型液晶表示素子。
4. 【請求項４】 透明電極が形成された第１の基板、 この第１の基板に離間対向して配置され、ブラインドホ
   ールを介して表裏面が電気的に導通された中間層基板、 この中間層基板と前記第１の基板とに挟持され、外部光
   が入射される第１の液晶層、 前記中間層基板に離間対向して配置され、画素電極とス
   イッチング素子とを有する第２の基板、および前記中間
   層基板と前記第２の基板とに挟持された第２の液晶層を
   具備し、 前記第１の基板および前記中間層基板は、前記第２の基
   板のスイッチング素子に電気的に接続されており、前記
   第１の液晶層には、前記第１の基板と前記中間層基板と
   を繋ぐ少なくとも４つの第１の柱状突起物が基板面内で
   四角形を形成するように設けられ、前記第２の液晶層に
   は、前記中間層基板と前記第２の基板とを繋ぐ第２の柱
   状突起物が設けられ、前記第２の液晶層における第２の
   柱状突起物の位置は、前記４つの第１の柱状突起物によ
   り形成される四角形の中心の延長線上であることを特徴
   とする反射型液晶表示素子。
5. 【請求項５】 透明電極が形成された第１の基板、 この第１の基板に離間対向して配置され、ブラインドホ
   ールを介して表裏面が電気的に導通された中間層基板、 この中間層基板と前記第１の基板とに挟持され、外部光
   が入射される第１の液晶層、 前記中間層基板に離間対向して配置され、画素電極とス
   イッチング素子とを有する第２の基板、および前記中間
   層基板と前記第２の基板とに挟持された第２の液晶層を
   具備し、 前記第１の基板および前記中間層基板は、前記第２の基
   板のスイッチング素子に電気的に接続されており、前記
   第１の液晶層には、前記第１の基板と前記中間層基板と
   を繋ぐ第１の柱状突起物が設けられ、前記第２の液晶層
   には、前記第２の基板と前記中間層基板とを繋ぐ第２の
   柱状突起物が設けられ、前記第１および第２の柱状突起
   物は、前記中間層基板のブラインドホール以外の領域に
   重なりを有していることを特徴とする反射型液晶表示素
   子。
6. 【請求項６】 透明電極が形成された第１の基板、 この第１の基板に離間対向して配置され、ブラインドホ
   ールを介して表裏面が電気的に導通された中間層基板、 この中間層基板と前記第１の基板とに挟持され、外部光
   が入射される第１の液晶層、 前記中間層基板に離間対向して配置され、画素電極とス
   イッチング素子とを有する第２の基板、および前記中間
   層基板と前記第２の基板とに挟持された第２の液晶層を
   具備し、 前記第１の液晶層には、前記第１の基板および前記中間
   層基板にそれぞれ形成された導電性突起物を接触せしめ
   ることにより構成される第１の電極柱が設けられ、前記
   第２の液晶層には、前記第２の基板および前記中間層基
   板にそれぞれ形成された導電性突起物を接触せしめるこ
   とにより構成される第２の電極柱が設けられていること
   を特徴とする反射型液晶表示素子。
7. 【請求項７】 透明電極が形成された第１の基板、 この第１の基板に離間対向して配置され、ブラインドホ
   ールを介して表裏面が電気的に導通され、画素電極を有
   する中間層基板、 この中間層基板と前記第１の基板とに挟持され、外部光
   が入射される第１の液晶層、 前記中間層基板に離間対向して配置され、画素電極とス
   イッチング素子とを有する第２の基板、および前記中間
   層基板と前記第２の基板とに挟持された第２の液晶層を
   具備し、 前記第１の基板および前記中間層基板は、前記第２の基
   板に設けられたスイッチング素子に電気的に接続されて
   おり、前記画素電極間の一部または全部に空隙を有する
   ことを特徴とする反射型液晶表示素子。