JP2001042278A

JP2001042278A - 液晶素子

Info

Publication number: JP2001042278A
Application number: JP11220408A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Kobayashi; 信幸小林; Kenji Nishiguchi; 憲治西口
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】少なくとも一方が透光性の一対の基板と、両
基板間に挟まれた液晶を有する液晶素子であって、コン
トラスト及び反射率の双方が良好な液晶素子を提供す
る。【解決手段】基板１、２と、これら基板間に挟まれた
カイラルネマティック液晶３を有する液晶素子Ｅ１。基
板１は、基層１１、電極層１２及び配向膜１３からな
り、配向膜１３が液晶３に接触している。基板２は、基
層２１、電極層２２及び配向膜２３からなり、配向膜２
３が液晶３に接触している。基板１（２）の液晶３と接
触する液晶接触面と、液晶３の接触角が２０°以上８０
°以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の基板と、両
基板間に挟まれた液晶を有する液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ネマティック液晶にカイラル材料
を添加することにより、室温においてコレステリック相
を示すようにしたカイラルネマティック液晶を用いた反
射型の液晶表示素子が種々提案されている。この液晶素
子においては、基板間にカイラルネマティック液晶が挟
まれ、該基板に液晶は保持されている。カイラルネマテ
ィック液晶がプレーナ状態であるときには、液晶分子の
ヘリカルピッチに対応した波長の光を反射する。その選
択反射波長は、ネマティック液晶に添加するカイラル材
料の量などによって調整できる。可視光域に選択反射波
長を有するカイラルネマティック液晶を用いた液晶素子
は、可視光を選択反射することによって表示を行うため
バックライトが不要であるという利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
液晶素子は概して反射率が低い。また、反射率を高くす
ると、コントラストが低下してしまい、良好な表示を行
うことが難しかった。そこで本発明は、少なくとも一方
が透光性の一対の基板と、両基板間に挟まれた液晶を有
する液晶素子であって、コントラスト及び反射率の双方
が良好な液晶素子を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、少なくとも一方が透光性の一対の基板と、
前記基板間に挟まれた液晶とを含む液晶素子であって、
前記液晶は前記両基板に同時に接触しており、前記液晶
は室温でコレステリック相を示す液晶であり、前記基板
の前記液晶が接触する液晶接触面と該液晶との接触角が
２０°以上８０°以下であることを特徴とする液晶素子
を提供する。

【０００５】本発明の液晶素子は、一対の基板と、液晶
を有している。一対の基板のうち少なくとも一方の基板
は透光性を有している。少なくとも一方の基板は透明で
あることが望ましい。これら基板は所定距離離して互い
に対向しており、その間に液晶が挟まれている。液晶は
これら両基板に同時に接触するように挟持されている。
すなわち、本発明の液晶素子は、網目状の高分子マトリ
ックスに液晶が分散されてなるいわゆる高分子分散型液
晶素子や、液晶を微小な樹脂のカプセルに封入したもの
を用いた液晶素子などのように、液晶が両基板と同時に
接触するのを妨げるような高分子体が存在するものとは
異なる。本発明の液晶素子は、例えば、柱状の樹脂構造
物を設けて液晶が両基板に同時に接触できるようにした
液晶素子や、基板間に樹脂構造物が存在しない液晶素子
である。

【０００６】基板は、液晶を挟み込んで支持するための
基層（支持層）を含む、少なくとも一層からなるものと
すればよい。基板は、二層以上の積層構造であってもよ
い。基板は基層の他、例えば、電極層、配向膜層、絶縁
層及びガスバリア層のうち１又は２以上を含むものとす
ればよい。ガスバリア層は、大気中から基板を通過して
液晶（液晶層）にガスが侵入するのを防止するためのも
のである。基板は、例えば、基層（支持層）と、電極層
を含むものとしてもよい。基板は、例えば、基層、電極
層、配向膜層を含むものである。基板は、例えば、基
層、電極層、絶縁層を含むものである。透明基層の材料
としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
カーボネイト、ポリエーテルスルホン等の樹脂や、ガラ
ス等を挙げることができる。透明電極層としては、ＩＴ
Ｏ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ₂、ＩｎＯ₃等の材料
からなる電極層、薄い金属膜からなる電極層等を挙げる
ことができる。本発明は、液晶素子のコントラスト及
び反射率が、液晶とその液晶に接触する基板面（基板の
液晶接触面）との接触角によって変化するという知見に
基づくものである。さらに言うと、本発明は、該接触角
が所定の範囲内に収まる液晶と基板の組み合わせで液晶
素子を作成することによって、コントラスト及び反射率
の双方を良好にすることができるという知見に基づいて
いる。

【０００７】本発明の液晶素子においては、基板の液晶
接触面と、液晶との接触角が２０°以上８０°以下であ
る。基板の液晶接触面は、基板間に挟まれた液晶が該基
板に接触する面である。例えば、基板の基層を液晶に接
触させるときには、液晶接触面は基層面である。例え
ば、基板の配向膜層を液晶に接触させるときには、液晶
接触面は配向膜層面である。

【０００８】いずれにしても、基板の液晶接触面と液晶
の接触角が２０°〜８０°となる基板材料と液晶材料の
組み合わせで液晶素子を作成することによって、後述す
る実験結果に示されるように、その液晶素子のコントラ
スト及び反射率は双方とも良好になる。したがって、本
発明の液晶素子を用いて表示を行うときには、観察者に
とって見やすい表示を行うことができる。基板の液晶接
触面と液晶の接触角を３０°以上５０°以下とすること
で、液晶素子のコントラスト及び反射率をさらに良好に
することができる。

【０００９】本発明の液晶素子において用いる液晶は、
室温でコレステリック相を示す液晶（コレステリック液
晶、ネマティック液晶に所定のヘリカルピッチが得られ
るようにカイラル材料を添加したカイラルネマティック
液晶）である。液晶としてカイラルネマティック液晶を
採用するときには、該カイラルネマティック液晶のネマ
ティック液晶成分は、エステル系液晶、トラン系液晶及
びピリミジン系液晶のうち１又は２以上を主成分とする
ものとしてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。（１）図１に、本発明に係る液晶素子の一例の概略断
面図を示す。図１に示す液晶素子Ｅは、一対の基板１、
２と、両基板間に挟まれた液晶３を有している。

【００１１】基板１と２は、互いに対向している。基板
１と２は、これら基板間に配置された柱状構造体４１
と、球状スペーサー４２によって、所定距離離間してい
る。柱状構造体４１は、本例ではドット状に形成されて
いる。柱状構造体４１は基板１と２に融着しており、両
基板は一体化している。スペーサー４２によって、基板
間隔が精度よく保たれている。

【００１２】液晶３は、このように所定間隔を開けて配
置された基板間に注入されて、或いは、いずれか一方の
基板上に配置されたのち他方の基板がその上に重ねて配
置されることで、両基板間に保持されている。両基板の
周辺部からの液晶の漏れを防止するなどのために、基板
周辺部にはシール壁５が設けられている。基板１は、本
例では、基層（支持層）１１と、基層１１上に形成され
た電極層１２及び配向膜（配向膜層）１３を有してい
る。電極層１２は、図示されていないが、所定間隔で並
んだ複数の帯状電極部からなる。基板１の配向膜１３が
液晶３と接触している。配向膜１３は、液晶３を所定方
向に配向するために設けられている。

【００１３】基板２も、基板１と同様に、本例では、基
層２１と、基層２１上に形成された電極層２２及び配向
膜２３を有している。電極層２２は、所定間隔で並んだ
複数の帯状電極部２２１からなる。この電極層２２の帯
状電極部２２１と、前記電極層１２の帯状電極部は互い
に交差するように配置されており、いわゆるマトリック
ス構造となっている。基板２の配向膜２３が液晶３と接
触している。

【００１４】基板１及び基板２は、本例ではいずれも透
明である。基板２の基層２１の外側には、黒色の光吸収
体６が配置されている。液晶素子Ｅを用いて表示を行う
ときには、基板１側から観察する。両基板の間に挟まれ
た液晶３は、本例では、室温でコレステリック相を示す
カイラルネマティック液晶である。このカイラルネマテ
ィック液晶は、所定のヘリカルピッチが得られるよう
に、さらに言うと、所定の波長領域が選択反射波長領域
となるように、ネマティック液晶にカイラル剤を添加し
たものである。

【００１５】コレステリック相を示す液晶は、ヘリカル
軸が基板に対して垂直に並んだプレーナ配列状態でヘリ
カルピッチと該液晶の平均屈折率の積に対応する波長の
光を選択的に反射する。したがって、選択反射波長が例
えば赤色域、青色域、緑色域にある液晶を用いれば、プ
レーナ配列状態で各波長の光を選択的に反射してそれぞ
れ赤、青、緑に着色して見える。各色の液晶層を積層す
ることで、マルチカラー表示も可能である。また、選択
反射波長を例えば赤外域に設定することにより透明に見
える。カイラルネマティック液晶では、カイラル剤の添
加量を調整してヘリカルピッチを調整することにより、
選択反射波長を調整できる。

【００１６】また、コレステリック相を示す液晶は、ヘ
リカル軸が不規則な方向を向いたフォーカルコニック配
列状態で入射光を散乱する。この散乱によって、フォー
カルコニック配列状態のコレステリック相を示す液晶
は、ヘリカルピッチが可視光波長より大きいときには白
濁して見える。また、フォーカルコニック配列状態のコ
レステリック相を示す液晶は、選択反射波長が可視域に
ある場合のように、ヘリカルピッチが短いと散乱が小さ
くなって、ほぼ透明に見える。

【００１７】したがって、プレーナ配列とフォーカルコ
ニック配列の間で配列状態を切り替えることで、コレス
テリック相を示す液晶は、例えば、選択反射状態（プレ
ーナ配列）又は透明状態（フォーカルコニック配列）と
なる。また、選択反射波長が赤外域にあるようなとき
は、配列状態を切り替えることで、コレステリック相を
示す液晶は、例えば、透明状態（プレーナ配列）又は白
濁状態（フォーカルコニック配列）となる。コレステリ
ック相を示す液晶は、プレーナ配列とフォーカルコニッ
ク配列との間の中間状態とすることもできる。

【００１８】例えば、電極層１２、２２間に電源ＰＳか
ら所定電圧を印加することで、液晶３の配列状態を切り
替えることができる。なお、電源ＰＳは、電極層１２、
２２それぞれの各帯状電極部に電圧印加できる。例え
ば、比較的高い電圧を電極層間に印加すると液晶３はプ
レーナ配列となり、比較的低い電圧を電極層間に印加す
ると液晶３はフォーカルコニック配列となる。これら液
晶３の各配列状態は、電圧印加停止後も安定的に保持さ
れる。

【００１９】本例では、液晶３はプレーナ配列で選択反
射状態となり、フォーカルコニック配列で透明状態とな
る。本例では、プレーナ配列の液晶３は、波長が約５６
０ｎｍの緑色波長領域の光を選択反射し、液晶素子Ｅは
緑色に見える。また、フォーカルコニック配列の液晶３
は透明となるため、液晶素子Ｅは光吸収体６の黒色に見
える。したがって、液晶素子Ｅで、緑色表示又は黒色表
示を行うことができる。電極層１２、２２をマトリック
ス状であるため、例えば単純マトリックス駆動すること
で、任意の文字、図形等を表示できる。

【００２０】本発明の液晶素子Ｅは、基板１の液晶３と
接触する液晶接触面１Ｓと、液晶３の接触角θ（図２参
照）が、２０°〜８０°の範囲にある。基板１の液晶接
触面１Ｓは、本例では、配向膜１３の面である。さらに
言うと、接触角θが、２０°〜８０°となる基板材料
（本例では配向膜材料）と、液晶材料を用いて、液晶素
子Ｅは形成されている。

【００２１】基板２の液晶３と接触する液晶接触面２Ｓ
と、液晶３の接触角も同様に２０°〜８０°の範囲にあ
る。基板２の液晶接触面２Ｓは、本例では、配向膜２３
の面である。本発明の液晶素子Ｅは、基板と液晶の接触
角が２０°〜８０°の範囲にあるため、次の実験例にお
いて示すように、コントラストが良いとともに、反射率
も良い。したがって、本発明の液晶素子Ｅを用いること
で、それだけ良好な表示を行うことができる。（２）以下、本発明の液晶素子の実施例（実施例１〜
７）を示す。本発明は、勿論、これら実施例に限定され
ない。これら実施例で示される本発明の液晶素子は、い
ずれも基板の液晶接触面と、液晶との接触角が２０°〜
８０°の範囲にある。

【００２２】本発明の液晶素子との比較のために、接触
角が２０°未満又は８０°より大きい液晶素子（比較例
１〜３）についても以下に示す。これら本発明に係る実
施例１〜７の液晶素子と、比較例１〜３の液晶素子につ
いての、コントラスト及び反射率を比較することで、本
発明の液晶素子のコントラストと反射率の双方の良好性
が確認できる。コントラスト（Ｙ値比）は、（（高反射
率状態でのＹ値）／（低反射率状態でのＹ値））であ
る。液晶素子は、Ｙ値（視感反射率）が小さいほど透明
である。Ｙ値は、分光測色計ＣＭ３７００ｄ（ミノルタ
社製）を用いて測定した。また、接触角は、接触角計Ｃ
Ａ−Ｘ（協和界面科学社製）を用いて測定した。（２−１）実施例１実施例１において作成した液晶素子Ｅ１の概略断面図を
図３に示す。なお、図３においては、液晶の漏れを防止
するための両基板周縁部間のシール壁は図示が省略され
ている。図４〜図１２においても同様にシール壁は図示
が省略されている。

【００２３】液晶素子Ｅ１は、次のようにして作成し
た。まず、次の基板１Ａ、２Ａ及び液晶３Ａを用意し
た。基板１Ａは、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）を主
成分とする厚み１００μｍの透明基層１１Ａ、ＩＴＯか
らなる透明導電膜（透明電極層）１２Ａ及び厚さ約８０
０Åのポリイミド系配向膜１３Ａがこの順に積層形成さ
れたものである。配向膜１３Ａは透明である。配向膜１
３Ａは、導電膜１２Ａ上にポリイミド系配向膜材料をス
ピンコートして、それを１５０°Ｃで１時間焼成して形
成した。この配向膜１３Ａの表面エネルギーは、３５ｄ
ｙｎ／ｃｍであった。

【００２４】基板２Ａは、透明基層２１Ａ、透明導電膜
（透明電極層）２２Ａ、透明配向膜２３Ａがこの順に積
層形成されたものである。基板２Ａの基層２１Ａ、導電
膜２２Ａ、配向膜２３Ａは、基板１Ａの基層１１Ａ、導
電膜１２Ａ、配向膜１３Ａとそれぞれ同じ材料、厚みか
らなる。液晶３Ａは、カイラルネマティック液晶であ
る。このカイラルネマティック液晶は、エステル系液晶
性化合物を主成分（４７ｗｔ％）とするネマティック液
晶に、不斉炭素を有するカイラル材料（メルクジャパン
製Ｓ−８１１）を２２．５ｗｔ％添加したものである。
このネマティック液晶の屈折率異方性Δｎは０．１９、
誘電率異方性Δεは１８、相転移温度Ｔ_NIは１００°
Ｃ、粘度は２５°Ｃにおいて５０ｃｐｓであった。この
液晶３Ａは、室温でコレステリック相を示し、緑色をし
ている。

【００２５】次いで、基板１Ａの配向膜１３Ａ上に、直
径１００μｍの孔が４００μｍピッチで形成された乳剤
厚１５μｍのスクリーン版を配向膜１３Ａとの距離が、
所望の基板間ギャップより若干大きくなる位置に配置
し、該スクリーン版を介して熱可塑性樹脂材料を配向膜
１３Ａ上に塗布した。スキージでスクリーン版上を所定
印圧、所定速度で走査することにより、配向膜１３Ａ上
に熱可塑性樹脂材料を塗布した。

【００２６】これにより、配向膜１３Ａ上に所定ピッ
チ、所定厚み（所定高さ）の熱可塑性樹脂材料パターン
を形成した。この熱可塑性樹脂材料は、後述する工程で
加熱冷却処理を施すことで、柱状構造体４１となる。ま
た、基板２Ａの配向膜２３Ａの周縁部上には、液晶３Ａ
の漏れ防止のためのシール剤（三井化学社製ＸＮ２１
Ｓ）を枠状に印刷した。このシール剤が前記のシール壁
５となる。配向膜２３Ａ上には、基板間隔を制御するた
めの、さらに言うと、液晶の厚みを制御するための直径
７μｍの球状スペーサー４２（積水ファインケミカル社
製ミクロパール）を散布した。

【００２７】そして、インクが塗布された基板１Ａと、
シール剤が印刷され、スペーサー４２が散布されている
基板１Ｂの間に液晶３Ａを挟んで、これら基板を重ね合
わせ、１５０°Ｃに加熱した。この加熱の後、冷却する
ことで、液晶素子Ｅ１を得た。液晶素子Ｅ１において
は、液晶３Ａと基板１Ａの配向膜１３Ａとの接触角及び
液晶３Ａと基板２Ａの配向膜２３Ａとの接触角は、いず
れも２５°であった。

【００２８】液晶素子Ｅ１は、次のように非常に反射率
が高く、コントラストも良好であった。液晶素子Ｅ１特性：Ｙ値（黒）：３．８Ｙ値（緑）：２５．２コントラスト：６．６ピーク反射率：３８．１％（反射波長５６０ｎｍ）なお、Ｙ値（黒）は、液晶がフォーカルコニック配列
で、透明であるときの反射率であり、基板外側に配置し
た黒色の背景色が見えるときの反射率である。また、Ｙ
値（緑）は、液晶がプレーナ配列であるときの反射率で
あり、液晶が緑色の波長領域の光を選択反射していると
きの反射率である。（２−２）実施例２実施例２において作成した液晶素子Ｅ２の概略断面図を
図４に示す。

【００２９】液晶素子Ｅ２は、次に述べることを除け
ば、前記液晶素子Ｅ１と同様にして作成した。液晶素子
Ｅ２においては、基板１Ａ、２Ａに代えて、それぞれ次
の基板１Ｂ、２Ｂを採用した。基板１Ｂは、基板１Ａと
同様に、透明基層１１Ｂ、透明導電膜１２Ｂ及び透明配
向膜１３Ｂがこの順に積層形成されたものである。基板
１Ｂは、基板１Ａと、次に述べることを除けば同じもの
である。基板１Ｂの配向膜１３Ｂは、基板１Ａの配向膜
１３Ａと、表面エネルギーが異なる。配向膜１３Ｂの表
面エネルギーは、２５ｄｙｎ／ｃｍである。

【００３０】基板２Ｂは、透明基層２１Ｂ、透明導電膜
（透明電極層）２２Ｂ、透明配向膜２３Ｂがこの順に積
層形成されたものである。基板２Ｂの基層２１Ｂ、導電
膜２２Ｂ、配向膜２３Ｂは、基板１Ｂの基層１１Ｂ、導
電膜１２Ｂ、配向膜１３Ｂとそれぞれ同じ材料、厚みか
らなる。液晶素子Ｅ２においては、液晶３Ａと基板１Ｂ
の配向膜１３Ｂとの接触角及び液晶３Ａと基板２Ｂの配
向膜２３Ｂとの接触角は、いずれも３５°であった。

【００３１】液晶素子Ｅ２は、次のように非常に反射率
が高く、コントラストも良好であった。液晶素子Ｅ２特性：Ｙ値（黒）：３．０Ｙ値（緑）：２４．６コントラスト：８．２ピーク反射率：３７．６％（反射波長５６０ｎｍ）（２−３）実施例３実施例３において作成した液晶素子Ｅ３の概略断面図を
図５に示す。

【００３２】液晶素子Ｅ３は、次に述べることを除け
ば、前記液晶素子Ｅ１と同様にして作成した。液晶素子
Ｅ３においては、基板１Ａ、２Ａに代えて、それぞれ次
の基板１Ｃ、２Ｃを採用した。基板１Ｃは、基板１Ａと
同様に、透明基層１１Ｃ、透明導電膜１２Ｃ及び透明配
向膜１３Ｃがこの順に積層形成されたものである。基板
１Ｃは、基板１Ａと、次に述べることを除けば同じもの
である。基板１Ｃの配向膜１３Ｃは、基板１Ａの配向膜
１３Ａと、表面エネルギーが異なる。配向膜１３Ｃの表
面エネルギーは、２０ｄｙｎ／ｃｍである。

【００３３】基板２Ｃは、透明基層２１Ｃ、透明導電膜
（透明電極層）２２Ｃ、透明配向膜２３Ｃがこの順に積
層形成されたものである。基板２Ｃの基層２１Ｃ、導電
膜２２Ｃ、配向膜２３Ｃは、基板１Ｃの基層１１Ｃ、導
電膜１２Ｃ、配向膜１３Ｃとそれぞれ同じ材料、厚みか
らなる。液晶素子Ｅ３においては、液晶３Ａと基板１Ｃ
の配向膜１３Ｃとの接触角及び液晶３Ａと基板２Ｃの配
向膜２３Ｃとの接触角は、いずれも４５°であった。

【００３４】液晶素子Ｅ３は、次のように非常にコント
ラストが高く、反射率も良好であった。液晶素子Ｅ３特性：Ｙ値（黒）：１．２Ｙ値（緑）：１２．８コントラスト：１０．７ピーク反射率：３３．８％（反射波長５６０ｎｍ）（２−４）実施例４実施例４において作成した液晶素子Ｅ４の概略断面図を
図６に示す。

【００３５】液晶素子Ｅ４は、次に述べることを除け
ば、前記液晶素子Ｅ１と同様にして作成した。液晶素子
Ｅ４においては、基板１Ａ、２Ａに代えて、それぞれ次
の基板１Ｄ、２Ｄを採用した。基板１Ｄは、基板１Ａと
同様に、透明基層１１Ｄ、透明導電膜１２Ｄ及び透明配
向膜１３Ｄがこの順に積層形成されたものである。基板
１Ｄは、基板１Ａと、次に述べることを除けば同じもの
である。基板１Ｄの配向膜１３Ｄは、基板１Ａの配向膜
１３Ａと、表面エネルギーが異なる。配向膜１３Ｄの表
面エネルギーは、１０ｄｙｎ／ｃｍである。

【００３６】基板２Ｄは、透明基層２１Ｄ、透明導電膜
（透明電極層）２２Ｄ、透明配向膜２３Ｄがこの順に積
層形成されたものである。基板２Ｄの基層２１Ｄ、導電
膜２２Ｄ、配向膜２３Ｄは、基板１Ｄの基層１１Ｄ、導
電膜１２Ｄ、配向膜１３Ｄとそれぞれ同じ材料、厚みか
らなる。液晶素子Ｅ４においては、液晶３Ａと基板１Ｄ
の配向膜１３Ｄとの接触角及び液晶３Ａと基板２Ｄの配
向膜２３Ｄとの接触角は、いずれも７５°であった。

【００３７】液晶素子Ｅ４は、次のように非常にコント
ラストが高く、反射率も良好であった。液晶素子Ｅ４特性：Ｙ値（黒）：１．０Ｙ値（緑）：１１．３コントラスト：１１．３ピーク反射率：３０．３％（反射波長５６０ｎｍ）（２−５）実施例５実施例５において作成した液晶素子Ｅ５の概略断面図を
図７に示す。

【００３８】液晶素子Ｅ５は、次に述べることを除け
ば、前記液晶素子Ｅ１と同様にして作成した。液晶素子
Ｅ５においては、基板１Ａ、２Ａに代えて、それぞれ次
の基板１Ｇ、２Ｇを採用した。基板１Ｇは、ＰＥＳを主
成分とする厚み１００μｍの透明基層１１Ｇ上にＩＴＯ
からなる透明導電膜（透明電極層）１２Ｇが形成された
ものである。基板１Ｇには、配向膜は設けられていな
い。基板１Ｇの液晶と接触する基層１１Ｇの表面エネル
ギーは、２７ｄｙｎ／ｃｍであった。

【００３９】基板２Ｇは、透明基層２１Ｇ上に透明導電
膜（透明電極層）２２Ｇが形成されたものである。基板
２Ｇの基層２１Ｇ、導電膜２２Ｇは、基板１Ｇの基層１
１Ｇ、導電膜１２Ｇとそれぞれ同じ材料、厚みからな
る。液晶素子Ｅ５においては、基板１Ｇの液晶３Ａと接
触する面（基層１１Ｇ面）と液晶３Ａとの接触角及び基
板２Ｇの液晶３Ａと接触する面（基層２１Ｇ面）と液晶
３Ａとの接触角は、いずれも３２°であった。なお、基
板１Ｇの導電膜１２Ｇは帯状に間欠的に設けてあるた
め、液晶３Ａは比較的広い面積で基板１Ｇの基層１１Ｇ
面に直接接触する。基板２Ｇの導電膜１２Ｇについても
同様に帯状に間欠的に設けてあるため、液晶３Ａは比較
的広い面積で基板２Ｇの基層１２Ｇ面に直接接触する。

【００４０】液晶素子Ｅ５は、次のように非常に反射率
が高く、コントラストも良好であった。液晶素子Ｅ５特性：Ｙ値（黒）：３．４Ｙ値（緑）：２５．９コントラスト：７．６ピーク反射率：３８．７％（反射波長５６０ｎｍ）（２−６）実施例６実施例６において作成した液晶素子Ｅ６の概略断面図を
図８に示す。

【００４１】液晶素子Ｅ６は、次に述べることを除け
ば、前記液晶素子Ｅ１と同様にして作成した。液晶素子
Ｅ６においては、液晶３Ａに代えて、次の液晶３Ｂを採
用した。液晶３Ｂは、液晶３Ａと同様に、カイラルネマ
ティック液晶である。液晶３Ｂは、トラン系液晶性化合
物を主成分（３５ｗｔ％）とするネマティック液晶に、
不斉炭素を有するカイラル材料（メルクジャパン製Ｓ−
８１１）を２０．５ｗｔ％添加したものである。このネ
マティック液晶の屈折率異方性Δｎは０．２３、誘電率
異方性Δεは８、相転移温度Ｔ_NIは９５°Ｃ、粘度は２
５°Ｃにおいて２５ｃｐｓであった。この液晶３Ｂも、
液晶３Ａと同様に、室温でコレステリック相を示し、緑
色をしている。

【００４２】液晶素子Ｅ６においては、液晶３Ｂと基板
１Ａの配向膜１３Ａとの接触角及び液晶３Ｂと基板２Ａ
の配向膜２３Ａとの接触角は、いずれも３３°であっ
た。液晶素子Ｅ６は、次のように非常に反射率が高く、
コントラストも良好であった。液晶素子Ｅ６特性：Ｙ値（黒）：３．１Ｙ値（緑）：２４．６コントラスト：７．９ピーク反射率：３７．４％（反射波長５６０ｎｍ）（２−７）実施例７実施例７において作成した液晶素子Ｅ７の概略断面図を
図９に示す。

【００４３】液晶素子Ｅ７は、次に述べることを除け
ば、前記液晶素子Ｅ１と同様にして作成した。液晶素子
Ｅ７においては、液晶３Ａに代えて、次の液晶３Ｃを採
用した。液晶３Ｃは、液晶３Ａと同様に、カイラルネマ
ティック液晶である。液晶３Ｃは、ピリミジン系液晶性
化合物を主成分（３７ｗｔ％）とするネマティック液晶
に、不斉炭素を有するカイラル材料（メルクジャパン製
Ｓ−８１１）を２４．５ｗｔ％添加したものである。こ
のネマティック液晶の屈折率異方性Δｎは０．２１、誘
電率異方性Δεは１２、相転移温度Ｔ_NIは９８°Ｃ、粘
度は２５°Ｃにおいて４８ｃｐｓであった。この液晶３
Ｃも、液晶３Ａと同様に、室温でコレステリック相を示
し、緑色をしている。

【００４４】液晶素子Ｅ７においては、液晶３Ｃと基板
１Ａの配向膜１３Ａとの接触角及び液晶３Ｃと基板２Ａ
の配向膜２３Ａとの接触角は、いずれも３４°であっ
た。液晶素子Ｅ７は、次のように非常に反射率が高く、
コントラストも良好であった。液晶素子Ｅ７特性：Ｙ値（黒）：３．０Ｙ値（緑）：２４．８コントラスト：８．３ピーク反射率：３７．８％（反射波長５６０ｎｍ）（２−８）比較例１比較例１において作成した液晶素子ＣＥ１の概略断面図
を図１０に示す。

【００４５】液晶素子ＣＥ１は、次に述べることを除け
ば、前記液晶素子Ｅ１と同様にして作成した。液晶素子
ＣＥ１においては、基板１Ａ、２Ａに代えて、それぞれ
次の基板１Ｅ、２Ｅを採用した。基板１Ｅは、基板１Ａ
と同様に、透明基層１１Ｅ、透明導電膜１２Ｅ及び透明
配向膜１３Ｅがこの順に積層形成されたものである。基
板１Ｅは、基板１Ａと、次に述べることを除けば同じも
のである。基板１Ｅの配向膜１３Ｅは、基板１Ａの配向
膜１３Ａと、表面エネルギーが異なる。配向膜１３Ｅの
表面エネルギーは、５０ｄｙｎ／ｃｍである。

【００４６】基板２Ｅは、透明基層２１Ｅ、透明導電膜
（透明電極層）２２Ｅ、透明配向膜２３Ｅがこの順に積
層形成されたものである。基板２Ｅの基層２１Ｅ、導電
膜２２Ｅ、配向膜２３Ｅは、基板１Ｅの基層１１Ｅ、導
電膜１２Ｅ、配向膜１３Ｅとそれぞれ同じ材料、厚みか
らなる。液晶素子ＣＥ１においては、液晶３Ａと基板１
Ｅの配向膜１３Ｅとの接触角及び液晶３Ａと基板２Ｅの
配向膜２３Ｅとの接触角は、いずれも１７°であった。

【００４７】液晶素子ＣＥ１は、次のように非常に反射
率は高いが、コントラストは悪かった。黒表示のとき
に、散乱が多く、表示品質が悪かった。液晶素子ＣＥ１特性：Ｙ値（黒）：４．５Ｙ値（緑）：２５．６コントラスト：５．７ピーク反射率：３８．６％（反射波長５６０ｎｍ）（２−９）比較例２比較例２において作成した液晶素子ＣＥ２の概略断面図
を図１１に示す。

【００４８】液晶素子ＣＥ２は、次に述べることを除け
ば、前記液晶素子Ｅ１と同様にして作成した。液晶素子
ＣＥ１においては、基板１Ａ、２Ａに代えて、それぞれ
次の基板１Ｆ、２Ｆを採用した。基板１Ｆは、基板１Ａ
と同様に、透明基層１１Ｆ、透明導電膜１２Ｆ及び透明
配向膜１３Ｆがこの順に積層形成されたものである。基
板１Ｆは、基板１Ａと、次に述べることを除けば同様の
ものである。配向膜１３Ｆは、シリコン系配向膜材料か
らなる。配向膜１３Ｆの表面エネルギーは、８ｄｙｎ／
ｃｍである。

【００４９】基板２Ｆは、透明基層２１Ｆ、透明導電膜
（透明電極層）２２Ｆ、透明配向膜２３Ｆがこの順に積
層形成されたものである。基板２Ｆの基層２１Ｆ、導電
膜２２Ｆ、配向膜２３Ｆは、基板１Ｆの基層１１Ｆ、導
電膜１２Ｆ、配向膜１３Ｆとそれぞれ同じ材料、厚みか
らなる。液晶素子ＣＥ２においては、液晶３Ａと基板１
Ｆの配向膜１３Ｆとの接触角及び液晶３Ａと基板２Ｆの
配向膜２３Ｆとの接触角は、いずれも８７°であった。

【００５０】液晶素子ＣＥ２は、次のようにコントラス
トは良好ではあるが、反射率が非常に低かった。液晶素子ＣＥ２特性：Ｙ値（黒）：０．９Ｙ値（緑）：１０．８コントラスト：１２ピーク反射率：２５．１％（反射波長５６０ｎｍ）（２−１０）比較例３比較例３において作成した液晶素子ＣＥ３の概略断面図
を図１２に示す。

【００５１】液晶素子ＣＥ３は、次に述べることを除け
ば、前記液晶素子Ｅ１と同様にして作成した。液晶素子
ＣＥ３においては、液晶３Ａに代えて、次の液晶３Ｄを
採用した。液晶３Ｄは、液晶３Ａと同様に、カイラルネ
マティック液晶である。液晶３Ｄは、ビフェニル系液晶
性化合物を主成分（４０ｗｔ％）とするネマティック液
晶に、不斉炭素を有するカイラル材料（メルクジャパン
製Ｓ−８１１）を２４．０ｗｔ％添加したものである。
この液晶３Ｃも、液晶３Ａと同様に、室温でコレステリ
ック相を示し、緑色をしている。

【００５２】液晶素子ＣＥ３においては、液晶３Ｄと基
板１Ａの配向膜１３Ａとの接触角及び液晶３Ｄと基板２
Ａの配向膜２３Ａとの接触角は、いずれも１８°であっ
た。液晶素子ＣＥ３は、次のように反射率は良好ではあ
るが、コントラストが悪かった。液晶素子ＣＥ３特性：Ｙ値（黒）：４．３Ｙ値（緑）：２４．６コントラスト：５．７ピーク反射率：３８．２％（反射波長５６０ｎｍ）以上述べた実施例及び比較例における接触角、コントラ
スト、反射率等をまとめると、次表１のようになる。

【００５３】

【表１】

【００５４】接触角が２０°〜８０°の範囲にある実施
例１〜７で作成した液晶素子Ｅ１〜Ｅ７は、コントラス
ト及び反射率のいずれについても良好であることがわか
る。これに対して、接触角が２０°未満又は８０°より
大きい比較例１〜３で作成した液晶素子ＣＥ１〜ＣＥ３
は、コントラスト及び反射率のうちのいずれか一方が良
好でないことがわかる。

【００５５】本発明の液晶素子Ｅ１〜Ｅ７のように、接
触角が２０°〜８０°となる基板及び液晶の組み合わせ
で液晶素子を作成すれば、コントラスト及び反射率のい
ずれも良好な液晶素子が得られる。表１から、接触角が
３０°以上５０°以下となる基板及び液晶の組み合わせ
で液晶素子を作成すれば、コントラスト及び反射率がさ
らに良好になることがわかる。

【００５６】ここで、液晶と基板の接触角が小さいとい
うことは、液晶分子が基板に対して平行に配向しやすい
ことを示している。すなわち、液晶と基板の接触角が比
較的小さい場合には、液晶分子自体はプレーナ配列をと
りやすく、反射率が比較的高く、構造的に安定してい
る。しかし、液晶と基板の接触角が小さすぎる場合に
は、液晶分子がフォーカルコニック配列状態のときに、
光を散乱しやすくなるため、例えば背景色の黒色が見え
にくくなり、結果としてコントラストが悪くなる。ま
た、接触角が小さいときには視野角が狭くなる。

【００５７】逆に液晶と基板の接触角が大きいというこ
とは、液晶分子が基板に対して垂直に配向しやすいこと
を示している。すなわち、液晶と基板の接触角が比較的
大きい場合には、液晶分子はフォーカルコニック配列を
とりやすい。そのため、フォーカルコニック配列状態に
おいて、光を比較的散乱しにくく、透明になりやすいた
め、例えば背景色の黒色が見えやすい。結果としてコン
トラストは良くなる。また、高視野角が得られる。しか
し、液晶と基板の接触角が大きすぎる場合には、反射率
が低くなり、液晶をプレーナ配列にして選択反射状態に
したときのＹ値も比較的小さくなる。

【００５８】したがって、コントラスト及び反射率の双
方が良好な液晶素子を得るためには、本発明に係る実施
例１〜７の液晶素子Ｅ１〜Ｅ７のように、液晶と基板の
接触角が適当な範囲に収まっている必要がある。比較例
１、３の液晶素子ＣＥ１、ＣＥ３のように、接触角が低
すぎるときには、反射率は良くなるが、コントラストは
悪くなる。また、比較例２の液晶素子ＣＥ２のように接
触角が大きすぎるときには、コントラストは良くなる
が、選択反射時のＹ値（Ｙ値（緑））及び反射率は悪く
なる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、少なくと
も一方が透光性の一対の基板と、両基板間に挟まれた液
晶を有する液晶素子であって、コントラスト及び反射率
の双方が良好な液晶素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶素子の一例の概略断面図であ
る。

【図２】液晶と基板の接触角を示す図である。

【図３】実施例１において作成した本発明に係る液晶素
子の概略断面図である。

【図４】実施例２において作成した本発明に係る液晶素
子の概略断面図である。

【図５】実施例３において作成した本発明に係る液晶素
子の概略断面図である。

【図６】実施例４において作成した本発明に係る液晶素
子の概略断面図である。

【図７】実施例５において作成した本発明に係る液晶素
子の概略断面図である。

【図８】実施例６において作成した本発明に係る液晶素
子の概略断面図である。

【図９】実施例７において作成した本発明に係る液晶素
子の概略断面図である。

【図１０】比較例１において作成した液晶素子の概略断
面図である。

【図１１】比較例２において作成した液晶素子の概略断
面図である。

【図１２】比較例３において作成した液晶素子の概略断
面図である。

【符号の説明】

Ｅ、Ｅ１〜Ｅ７、ＣＥ１〜ＣＥ３液晶素子１、１Ａ〜１Ｇ、２、２Ａ〜２Ｇ基板１１、１１Ａ〜１１Ｇ、２２、２２Ａ〜２２Ｇ基層１２、１２Ａ〜１２Ｇ、２２、１２Ａ〜１２Ｇ電極層１３、１３Ａ〜１３Ｆ、２３、２３Ａ〜２３Ｆ配向膜
（配向膜層）１Ｓ、２Ｓ基板の液晶と接触する液晶接触面３、３Ａ〜３Ｃ液晶４１柱状構造物４２球状スペーサー５シール壁６光吸収体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H090 HB08Y HC05 JB02 JB03 KA04 KA11 LA02 4H027 BA02 BD20 BD24 BE07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透光性の一対の基板と、
前記基板間に挟まれた液晶とを含む液晶素子であって、前記液晶は前記両基板に同時に接触しており、前記液晶は室温でコレステリック相を示す液晶であり、前記基板の前記液晶が接触する液晶接触面と該液晶との
接触角が２０°以上８０°以下であることを特徴とする
液晶素子。
【請求項２】前記液晶はカイラルネマティック液晶であ
り、該カイラルネマティック液晶のネマティック液晶成
分は、エステル系液晶、トラン系液晶及びピリミジン系
液晶のうち１又は２以上を主成分とする請求項１記載の
液晶素子。
【請求項３】前記基板の液晶接触面と前記液晶との接触
角が３０°以上５０°以下である請求項１又は２記載の
液晶素子。