JP2003248227A

JP2003248227A - 液晶表示素子

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Publication number: JP2003248227A
Application number: JP2002047188A
Authority: JP
Inventors: Keiko Momotani; 桂子桃谷; Yuji Nagatomo; 雄司長友
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: JP3888181B2

Abstract

(57)【要約】【課題】一対の基板間にコレステリック相を示し、且
つ、可視波長域に選択反射波長のピークを有する液晶を
含む液晶層を挟持した液晶表示素子、及びそれぞれが一
対の基板間に挟持された液晶層を複数積層した積層型液
晶表示素子であって、液晶層の厚み（基板間ギャップ）
が小さく、それだけ低コストで駆動でき、しかも液晶層
の厚みが小さいにも拘わらず大きい光反射率を得ること
ができ、それだけ画像表示特性良好な素子を提供する。【解決手段】一対の基板１、２間にコレステリック相
を示し、且つ、可視波長域に選択反射波長のピークを有
する液晶６を含む液晶層１０を挟持した液晶表示素子に
おいて、基板間ギャップｄと液晶６の螺旋ピッチｐとの
関係がｄ／ｐ＜１２であり、液晶６をプレーナ状態にし
たときの液晶層１０における液晶ドメインＤについて、
ポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態である
領域Ｘ２と、ポリドメイン状態である領域Ｘ１とが基板
１、２面に対して垂直方向に連続的に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、基本的に一対の基板と
これら基板間に挟持された液晶を含む液晶層とを含んで
いる。この液晶層に所定の駆動電圧を印加することで該
液晶層における液晶分子の配列を制御し、素子に入射さ
れる外光を変調して目的とする画像の表示等を行う。

【０００３】液晶表示方式は様々なものが提案されてい
る。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などのコレステリック
相を示す液晶を用いた液晶表示素子が研究されている。

【０００４】このタイプの液晶表示素子は、例えば、カ
イラルネマティック液晶の選択反射能を利用した反射型
の液晶表示素子として用い得ることが知られている。こ
の反射型液晶表示素子では高低のパルス電圧を印加する
ことにより液晶をプレーナ状態（着色状態）とフォーカ
ルコニック状態（透明状態）に切り替えて表示を行なう
ことができる。そして、これらのプレーナ状態及びフォ
ーカルコニック状態は電圧印加を停止した後も保持され
るという、いわゆる双安定性或いはメモリー性を示し、
これにより、電圧の印加を停止した後も表示が保たれる
ようにすることが可能である。

【０００５】この反射型の液晶表示素子には、黒色など
の背景色を利用したモノクロ（モノカラー）画像表示や
２色画像表示及びフルカラー画像表示を行うものがあ
る。

【０００６】例えば、フルカラー表示を実現する一つの
方法として、赤色表示を行う赤色液晶層、緑色表示を行
う緑色液晶層及び青色表示を行う青色液晶層の少なくと
も三つの液晶層を含む積層型液晶表示素子を採用するこ
とができる。かかる積層型液晶表示素子では、プレーナ
状態（着色状態）のときに赤色、緑色、青色等を表示で
き、フォーカルコニック状態（透明状態）のときに黒色
などの背景色を表示できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一対の基板
間にコレステリック相を示す液晶を含む液晶層を挟持し
た液晶表示素子では、液晶層の厚み、換言すれば基板間
ギャップ（セルギャップ）が従来の程度のもの（例えば
６μｍ〜１０μｍ程度）であると、例えば高い電圧で駆
動する必要があり、液晶表示素子を駆動するための駆動
用ＩＣとして、定格電圧（耐圧）の低い汎用の安価な駆
動用ＩＣを使用することができず、素子駆動のためのコ
ストが高くつく。従って、液晶層の厚み（基板間ギャッ
プ）はできるだけ小さい方が望ましい。

【０００８】しかしながら、一対の基板間にコレステリ
ック相を示す液晶を含む液晶層を挟持した液晶表示素子
においては、液晶層の厚み（基板間ギャップ）を小さく
すると、プレーナ状態での光反射率が低下し易く、それ
により暗い画像表示となり、画像表示特性が低下する。

【０００９】そこで本発明は、一対の基板間にコレステ
リック相を示し、且つ、可視波長域に選択反射波長のピ
ークを有する液晶を含む液晶層を挟持した液晶表示素子
であって、液晶層の厚み（基板間ギャップ）が小さく、
それだけ低コストで駆動でき、しかも液晶層の厚みが小
さいにも拘わらず大きい光反射率を得ることができ、そ
れだけ画像表示特性良好な液晶表示素子を提供すること
を課題とする。

【００１０】また本発明は、それぞれが一対の基板間に
挟持された液晶層を複数積層した積層型液晶表示素子で
あって、少なくとも一つの液晶層の厚み（基板間ギャッ
プ）が小さく、それだけ低コストで駆動でき、しかも液
晶層の厚みが小さいにも拘わらず明るく、それだけ画像
表示特性良好な積層型液晶表示素子を提供することを課
題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するため研究を重ね、次のことを見出した。

【００１２】すなわち、一対の基板間にコレステリック
相を示し、且つ、可視波長域に選択反射波長のピークを
有する液晶を含む液晶層を挟持した液晶表示素子におい
ては、前記液晶層の厚み（前記両基板間ギャップ）を小
さくすることにより、駆動電圧を低減できるとともにフ
ォーカルコニック状態での光の散乱や液晶の使用量も減
らすことができる。しかし、液晶に所望の表示を行わせ
るうえで液晶の螺旋ピッチとの関係で液晶層の厚みを決
定することが望ましい。

【００１３】この点も考慮して、前記一対の基板間ギャ
ップｄ（液晶層の厚み）と前記液晶の螺旋ピッチｐとの
関係をｄ／ｐ＜１２とすれば、換言すれば前記液晶層の
厚み（前記両基板間ギャップｄ）を前記液晶の螺旋ピッ
チｐの１２倍程度より小さくすれば、概して液晶層の厚
みが小さくなり（例えば液晶の螺旋ピッチｐが０．４μ
ｍ程度であれば液晶層の厚みが５μｍ程度以下にな
り）、前記のとおり駆動電圧、フォーカルコニック状態
での光の散乱及び液晶の使用量を減らすことができる。
しかし、ｄ／ｐ＜１２として基板間ギャップｄを決定す
ると液晶の選択反射能が低下し、これによりプレーナ状
態での光反射率が不足する。

【００１４】そこで基板間ギャップｄと液晶の螺旋ピッ
チｐとの関係がｄ／ｐ＜１２である場合においては、前
記液晶をプレーナ状態にしたときの前記液晶層における
液晶ドメインについて、ポリドメイン状態とモノドメイ
ン状態の混在状態である領域と、ポリドメイン状態であ
る領域とが基板面に対して垂直方向に連続的に形成され
るようにすれば、基板間ギャップｄが小さいことで減少
しているフォーカルコニック状態での光の散乱を増加さ
せることなく、プレーナ状態での光反射率の低下を抑制
できる。

【００１５】ここで「ポリドメイン状態」とは、液晶の
プレーナ状態において各ドメインの液晶の螺旋軸が基板
法線に対し若干傾き、且つ、該螺旋軸の基板への射影方
向が各ドメイン間でランダムに異なっている複数のドメ
インの集まり状態であり、「モノドメイン状態」とは、
液晶のプレーナ状態において各ドメインの液晶の螺旋軸
が基板面に対し垂直乃至略垂直に均一化している複数ド
メインの集まり状態である。

【００１６】本発明者はかかる知見に基づき本発明を完
成した。

【００１７】すなわち、本発明は前記課題を解決するた
め、一対の基板間にコレステリック相を示し、且つ、可
視波長域に選択反射波長のピークを有する液晶を含む液
晶層を挟持した液晶表示素子において、前記一対の基板
間ギャップｄ（前記液晶層の厚み）と前記液晶の螺旋ピ
ッチｐとの関係がｄ／ｐ＜１２であり、前記液晶をプレ
ーナ状態にしたときの前記液晶層における液晶ドメイン
について、ポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在
状態である領域と、ポリドメイン状態である領域とが基
板面に対して垂直方向に連続的に形成される液晶表示素
子を提供する。

【００１８】本発明にいう「ポリドメイン状態」とは、
複数の小さなドメインが集まった状態であって液晶のプ
レーナ状態において各ドメインの液晶の螺旋軸が基板法
線に対し若干傾き、且つ、該螺旋軸の基板への射影方向
が各ドメイン間でランダムに異なっている状態をいい、
「モノドメイン状態」とは、複数の大きなドメインが集
まった状態であって液晶のプレーナ状態において各ドメ
インの液晶の螺旋軸が基板面に対し垂直乃至略垂直に均
一化している状態をいう。

【００１９】本発明に係る液晶表示素子によると、前記
一対の基板間ギャップｄと前記液晶の螺旋ピッチｐとの
関係がｄ／ｐ＜１２であるので、概して基板間ギャップ
ｄ（前記液晶層の厚み）が小さくなり、駆動電圧を低減
でき、それだけ素子駆動のためのコストを下げることが
できる。また、フォーカルコニック状態での光の散乱を
減らすことができ、黒色などの背景色を利用して画像表
示を行う場合、それだけ良好な背景色表示特性（例えば
黒色表示特性）を得ることができる。さらに、液晶の使
用量を減らすことができ、それだけ素子の低コスト化を
実現できる。

【００２０】そして前記液晶をプレーナ状態にしたとき
の前記液晶層における液晶ドメインについて、ポリドメ
イン状態とモノドメイン状態の混在状態である領域と、
ポリドメイン状態である領域とが基板面に対して垂直方
向に連続的に形成されるので、基板間ギャップｄが小さ
いことで減少しているフォーカルコニック状態での光の
散乱を増加させることなく、プレーナ状態での大きい光
反射率を得ることができ、それだけ明るい、良好な画像
表示を行うことができる。

【００２１】このように本発明に係る液晶表示素子によ
ると、液晶層の厚み（基板間ギャップｄ）が小さく、そ
れだけ低コストで駆動でき、しかも液晶層の厚みが小さ
いにも拘わらず大きい光反射率を得ることができるとと
もに、良好な背景色表示特性（例えば黒色表示特性）を
得ることができ、それだけ画像表示特性が良好である。

【００２２】本発明に係る液晶表示素子では、前記一対
の基板間ギャップｄ（前記液晶層の厚み）と前記液晶の
螺旋ピッチｐとの関係はｄ／ｐ＜１２であるが、このｄ
／ｐの値は製造上の困難性が高くなるため、小さくても
２．３、すなわち２．３以上とすることが望ましい。

【００２３】前記液晶層の厚み（前記両基板間ギャッ
プ）ｄとしては、駆動電圧低減の観点から５μｍ以下、
より好ましくは４μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以
下程度を例示でき、その下限値としては、使用可能な液
晶の螺旋ピッチも考慮すると、それに限定されないが、
１μｍ程度を例示できる。

【００２４】前記ポリドメイン状態とモノドメイン状態
の混在状態である領域と、ポリドメイン状態である領域
とが基板面に対して垂直方向に連続的に形成される場合
としては、代表例として、一方の基板近傍の液晶ドメイ
ンがポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態に
なっており、該一方の基板近傍から他方の基板近傍にか
けて、該ポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在状
態のうちポリドメイン状態の占める割合が次第に多くな
り、ついには該他方の基板近傍の液晶ドメインがポリド
メイン状態になっている場合を挙げることができる。

【００２５】いずれにしても前記ポリドメイン状態とモ
ノドメイン状態の混在状態である領域は、液晶分子配向
処理によって形成されてもよい。この配向処理は、例え
ばラビング処理によって行われてもよいし、或いは光配
向処理によって行われてもよい。特に、ラビング処理が
最も適している。ラビング処理は、他の配向処理に比べ
て、ラビング条件の調整によりポリドメイン状態とモノ
ドメイン状態の混在状態の制御がしやすく、しかも工程
が簡単である。いずれの配向処理を行うにしても部分配
向処理（配向処理を部分的に行う処理）によって行われ
てもよい。

【００２６】いずれにしても前記配向処理は、典型的に
は、前記一対の基板のうち少なくも一方の基板に対して
施す。この場合、前記一対の基板のうち配向処理が施さ
れる基板には少なくとも配向膜が設けられていてもよ
い。

【００２７】前記一対の基板のうち少なくも一方の基板
に対して施す配向処理がラビング処理によって行われる
場合、配向処理を行う領域の表面を布等で一方向にこす
る処理を例示でき、代表的には所定の毛先長さのラビン
グ布が周設されていて、所定方向に回転できるラビング
ローラと、基板を載置して所定方向に移動できるテーブ
ルとを備えているラビング装置を用いてラビング処理す
る場合を挙げることができる。すなわち、基板を載置し
たテーブルをラビングローラに対し相対的に移動させる
ととも、該ローラを所定の回転数で回転し、且つ、ロー
ラ表面を基板を載置したテーブルの移動方向とは逆方向
に移動させつつ該基板最表面に接触させることにより、
該基板最表面をラビングする。

【００２８】このラビングローラを利用したラビング装
置を用いる場合、ラビング布毛先の被配向処理面への押
し込み量（長さ）、基板の所定一端部から他端部へのラ
ビング処理を１回のラビング処理とするラビング回数、
ラビングローラ半径、ラビングローラ回転数、テーブル
のラビングローラに対する相対移動速度などの制御によ
り液晶分子の配向制御が可能である。

【００２９】ラビング回数をＮ、ラビング布毛先の押し
込み量をｘ、ラビングローラ回転数をｍ、ラビングロー
ラ半径をｒ、テーブルのラビングローラに対する相対移
動速度をｖとしたとき、ラビング密度Ｌは以下の式
（１）で表すことができる。

【００３０】Ｌ＝Ｎｘ（１＋２πｍｒ／ｖ）・・・（１）このラビング密度Ｌは３以下であることが望ましい。ラ
ビング密度Ｌが３より大きいと、液晶をプレーナ状態に
したときに、ラビング処理を施された基板近傍の液晶ド
メインはモノドメイン状態になり易く、フォーカルコニ
ック状態での部分的なプレーナ状態が増え、黒色などの
背景色を利用して画像表示を行う場合、それだけ背景色
表示特性（例えば黒色表示特性）が悪くなる。また、ラ
ビング布毛先の押し込み量を０．０１ｍｍ以下とし、ラ
ビング密度Ｌが０．０１より小さくなると、ラビングロ
ーラが被配向処理面にうまく接触せず、ラビング効果が
なくなり、液晶をプレーナ状態にしたときに、ラビング
処理を施された基板近傍の液晶ドメインはポリドメイン
状態になり易く、光の散乱が多く、光反射率が低くな
り、それだけ暗い画像表示となる。従って、ラビング密
度Ｌの下限値としては、それには限定されないが０．０
１程度を例示できる。

【００３１】光配向処理としては、例えば、基板最表面
が配向膜（例えば、ポリイミド膜のような配向膜）であ
る場合、成膜後の配向膜に無偏光若しくは直線偏光の光
（例えば、紫外線）を照射し、該膜に異性化、二量化、
分解等の反応を起こさせ、異方性を生じさせる処理を挙
げることができる。

【００３２】いずれにしても、本発明に係る液晶表示素
子において、前記一対の基板のうち前記ポリドメイン状
態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に近い方の
基板は素子観察側とは反対側（素子非観察側）に配置す
ることが望ましい。前記一対の基板のうち前記ポリドメ
イン状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に近
い方の基板が素子観察側に配置されていてもよいが、表
示素子最表面との間に拡散効果がない場合、プレーナ状
態での光の散乱が少なく、光反射率が低く、視野角特性
が低下し易い。

【００３３】前記コレステリック相を示し、且つ、可視
波長域に選択反射波長のピークを有する液晶としては、
例えば、室温（例えば略２５℃）でコレステリック相を
示す液晶を挙げることができる。このコレステリック相
を示す液晶としては、例えば、それ自体がコレステリッ
ク相を示すコレステリック液晶や、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、所定波長域の光を
選択反射するとともに、メモリ性を示すカイラルネマテ
ィック液晶などを挙げることができる。カイラルネマテ
ィック液晶は、カイラル材料の添加量によって、選択反
射波長を調整できる利点がある。

【００３４】本発明はまた、それぞれが一対の基板間に
挟持された液晶層を複数積層した積層型液晶表示素子で
あり、該複数の液晶層のうち少なくとも一つの液晶層
が、該液晶層を挟持する一対の基板とともに前記本発明
に係る液晶表示素子を構成している積層型液晶表示素子
も提供する。

【００３５】この積層型液晶表示素子においては、複数
の液晶層として、例えば、互いに異なる色表示を行う、
換言すれば選択反射のピーク波長が互いに異なる液晶層
を用い、黒色などの背景色を利用することで、モノクロ
（モノカラー）画像表示や多色表示（すなわち２色以上
のカラー表示）を行うことができる。また青色表示を行
う液晶層、緑色表示を行う液晶層、赤色表示を行う液晶
層の少なくとも三つの液晶層を採用するとフルカラー画
像表示を行うことができる。

【００３６】いずれにしても、かかる積層型液晶表示素
子としては、本発明に係る液晶表示素子を少なくとも１
つ含む（全部がそうでもよい）複数の液晶表示素子を積
層した積層型液晶表示素子を例示できる。この場合、各
隣り合う液晶表示素子が該各隣り合う液晶表示素子間に
設けられた接着層（例えば粘着層）にて互いに接着され
ていてもよい。また、各隣り合う液晶表示素子におい
て、その両者間の基板を共通にしてもよい。

【００３７】本発明に係る積層型液晶表示素子では、そ
れには限定されないが、前記複数の液晶層のうちいずれ
か一つの液晶層（例えば素子観察側からの光到達が最も
不利な、換言すれば素子観察側から最も遠い液晶層）
が、該液晶層を挟持する一対の基板とともに前記本発明
に係る液晶表示素子を構成していてもよいし、前記複数
の液晶層のうちいずれの液晶層も、該複数の液晶層を挟
持する一対の基板とともに前記本発明に係る液晶表示素
子を構成していてもよい。

【００３８】前記複数の液晶層のうちいずれの液晶層
も、該複数の液晶層を挟持する一対の基板とともに前記
本発明に係る液晶表示素子を構成している積層型液晶表
示素子では、典型的には、前記複数の液晶層を挟持する
一対の基板のうち前記ポリドメイン状態とモノドメイン
状態の混在状態を示す領域に近い方の基板をいずれも素
子観察側とは反対側（素子非観察側）に配置してもよ
い。また、前記複数の液晶層のうち、素子観察側から最
も遠い液晶層を挟持する一対の基板のうちの前記ポリド
メイン状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に
近い方の基板を素子観察側に配置するとともに、残りの
液晶層を挟持する一対の基板のうちの前記ポリドメイン
状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に近い方
の基板を素子観察側とは反対側（素子非観察側）に配置
してもよい。この場合、素子観察側から最も遠い液晶層
の光反射率を向上させることができる。またこの場合、
素子観察側から最も遠い液晶層より素子観察側の液晶
層、基板、或いは各隣り合う液晶表示素子が接着層（例
えば粘着層）で互いに接着されているような素子では該
接着層で光が散乱するので視野角特性を良くすることが
できる。

【００３９】いずれにしても、本発明に係る液晶表示素
子及び積層型液晶表示素子では、素子観察側に光拡散部
材が設けられていてもよい。こうすることで素子観察側
に光拡散機能が付与され、視野角を増大させることがで
きる。

【００４０】このように素子観察側に光拡散部材が設け
られ、素子観察側に光拡散機能が付与されている場合に
は、液晶層を挟持する一対の基板のうちポリドメイン状
態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に近い方の
基板を素子観察側とは反対側（素子非観察側）に配置し
てもよい。

【００４１】前記光拡散部材としては、光拡散機能を有
するものであればいずれのものでもよく、代表例として
は、拡散板を挙げることができる。この拡散板は素子を
観測側から光照射するフロントライトの導光板を兼ねた
ものであってもよいし、素子の画像表示面に配置され、
利用者の指等の接触により信号をコンピュータ等の情報
処理装置に入力できるタッチパネルを兼ねたものでもよ
い。或いはタッチパネルとフロントライトの両方を設け
てもよい。

【００４２】いずれにしても、前記光拡散部材のヘイズ
値（曇価）としては、それには限定されないが、５％〜
２０％程度を例示できる。このヘイズ値が５％より小さ
いと光拡散機能が低下し、２０％より大きいと暗い画像
表示となる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００４４】図１は液晶表示素子の１例の概略断面図で
ある。

【００４５】図１に示す液晶表示素子ＬＣＤ１は、一対
の基板（上側基板１、下側基板２）間に室温（略２５
℃）でコレステリック相を示し、且つ、可視波長域に選
択反射波長のピークを有する液晶６を含む液晶層１０を
挟持しているものである。両基板１、２間には該両基板
間ギャップｄを一定に保つ働きをするスペース保持材と
しての樹脂構造物４及びスペーサ５が配置されている。
樹脂構造物４は両基板の結合にも寄与しているが、省略
してもよい。

【００４６】また、素子観察側Ｐ（光を入射させる側）
とは反対側（素子非観察側）の基板の外面（裏面）に
は、必要に応じて、可視光吸収層が設けられる。図１の
例では基板２の外面（裏面）に可視光吸収層３が設けら
れている。例えば、下側基板２として黒色基板を用いる
などして、基板自体に光吸収機能を持たせるようにして
もよい。

【００４７】Ｓはシール材であり、液晶６を基板１、２
間に封入するためのものである。

【００４８】図１に示す液晶表示素子ＬＣＤ１では、後
述する電極１１、１２間に所定の電圧を印加することに
より液晶６をプレーナ状態（選択反射状態）とフォーカ
ルコニック状態に切り替えて表示を行う。

【００４９】基板１、２は、少なくとも一方が透光性
（ここではいずれも透光性）を有している基板とする。
基板１、２は、ここではいずれも透光性を有している
が、少なくとも画像観察のために可視光を透過させるも
のを透光性を有するものとする。透光性を有する基板と
しては、ガラス基板を例示できる。このガラス基板の
他、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルス
ルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）等のフレキシブル基板等を使用することができる。

【００５０】液晶表示素子ＬＣＤ１において、一対の基
板１、２には必要に応じてそれぞれ電極１１、１２を形
成することができる。

【００５１】電極としては、例えば、ＩＴＯ（Indium T
in Oxide：インジウム錫酸化物）に代表される透明導電
膜やアルミニウム、シリコン等の金属電極、或いはアモ
ルファスシリコン、ＢＳＯ（Bismuth Silicon Oxide ）
等の光導電性膜などを用いることができる。かかる電極
は液晶層狭持用の基板に所望のパターン形状で設けら
れ、液晶表示素子制御用の電極として使用される。電極
のパターン形状としては、互いに平行に形成された複数
の帯状パターンを例示できる。この帯状パターンの電極
が形成された一対の基板は、これらの電極が基板に垂直
な方向から見て互いに交差するように向かい合わされ
る。すなわち液晶表示素子においては、単純マトリクス
型の電極構造が使用可能である。さらに複数の画素電極
とそれに接続される薄膜トランジスタを含むアクティブ
マトリクス型の電極構造も使用可能である。

【００５２】また、これら電極材を液晶層狭持用の基板
に配する以外に電極自身を基板材として用いることも可
能である。

【００５３】図１に示す液晶表示素子ＬＣＤ１はガスバ
リア層、絶縁層として液晶表示素子の信頼性を向上させ
る機能を有する絶縁膜が形成されていてもよい。この絶
縁膜としては、任意の有機系材料、無機系材料からなる
膜を例示できる。ここでは電極１１、１２上に絶縁膜７
がそれぞれ設けられている。また、絶縁膜７の上には配
向膜８１、８２が設けられている。

【００５４】液晶表示素子に用いることができる液晶と
しては、一対の基板（例えば一対の電極付基板）間に狭
持した状態でコレステリック相を示すものを例示でき
る。例えば、コレステロール環を有するコレステリック
液晶を挙げることができる。この他、ネマティック液晶
に光学活性基を有するネマティック液晶、コレステリッ
ク液晶若しくはネマティック液晶にカイラル材料を添加
したカイラルネマティック液晶も使用可能である。これ
らの材料（ネマティック液晶、コレステリック液晶、カ
イラル材料）は単一のものでもよいし、単一のネマティ
ック液晶、コレステリック液晶、カイラル材料に限らず
各２種類以上の混合材料でもよい。

【００５５】可視波長域に選択反射波長のピークを有す
る液晶としては、単体で螺旋ピッチが可視波長域の光を
反射するに有効なコレステリック液晶を例示できる。こ
の他、ネマティック液晶材料に適量光学活性基を有する
材料を混合し螺旋ピッチを調整したものを用いることが
できる。可視波長域をいずれの波長範囲に設定するかに
ついては、可視波長域の考え方には一般に多少のバラツ
キがあり、その設定には多少のバラツキが生じることが
あるが、一般的に可視波長域と認められている範囲であ
ればよく、本実施形態及び後述する実験例では、可視波
長域を４００ｎｍから７００ｎｍの範囲としている。ま
た、コレステリック選択反射型液晶表示素子は、選択反
射波長領域よりも短い波長領域に散乱成分を含むため、
散乱成分を吸収し、色純度を向上させるために、液晶材
料に選択反射波長領域よりも短い波長領域の光を吸収す
る色素を添加してもよい。

【００５６】図２に図１に示す液晶表示素子ＬＣＤ１の
液晶６をプレーナ状態にしたときの液晶層１０における
液晶ドメインの状態の一例を模式的に示す。なお、図２
において絶縁膜７等は図示を省略してある。

【００５７】図１に示す液晶表示素子ＬＣＤ１では、図
２に示すように液晶６をプレーナ状態にしたときの液晶
層１０における液晶ドメインＤについて、ポリドメイン
状態とモノドメイン状態の混在状態である領域Ｘ２と、
ポリドメイン状態である領域Ｘ１とが基板１、２面に対
して垂直方向に連続的に形成されている。さらに言え
ば、ここでは、一方の基板２近傍の液晶ドメインＤがポ
リドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態になって
おり、一方の基板２近傍から他方の基板１近傍にかけ
て、該ポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態
のうちポリドメイン状態の占める割合が次第に多くな
り、ついには他方の基板１近傍の液晶ドメインＤがポリ
ドメイン状態になっている。

【００５８】そして、一対の基板１、２のうちポリドメ
イン状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域Ｘ２
に近い方の基板を素子観察側Ｐとは反対側（素子非観察
側）に配置（下側基板２に）してある。

【００５９】ここで「ポリドメイン状態」は、複数の小
さなドメインが集まった状態であって液晶６のプレーナ
状態時において各ドメインＤの液晶６の螺旋軸６１が基
板法線Ｈに対し若干傾き、且つ、螺旋軸６１の基板１、
２への射影方向が各ドメインＤ間でランダムに異なって
いる状態であり、「モノドメイン状態」は、複数の大き
なドメインが集まった状態であって液晶６のプレーナ状
態時において各ドメインＤの液晶６の螺旋軸６１が基板
１、２面に対し垂直乃至略垂直に均一化している状態で
ある（図２中符号Ｍ参照）。

【００６０】ここで液晶分子の配向処理について説明す
る。液晶表示素子ＬＣＤ１では、図２に示すように、液
晶６をプレーナ状態にしたときに、上側基板１（の配向
膜８１）近傍の液晶はポリドメイン状態に、下側基板２
（の配向膜８２）近傍の液晶はポリドメイン状態とモノ
ドメイン状態の混在状態（図２中Ｍがモノドメイン状
態）になる。

【００６１】このような両基板１、２近傍の液晶分子の
配向状態の違いは、例えば、液晶分子配向処理の違いに
より実現できる。典型的には、一対の基板（ここでは基
板１、２上の配向膜８１、８２）におけるラビング処理
の有無やラビング処理の程度の調整によってこの違いを
発現させることができる。

【００６２】基板に対してラビング処理を施す場合、代
表的には所定の毛先長さのラビング布が周設されてい
て、所定方向に回転できるラビングローラと、基板を載
置して所定方向に移動できるテーブルとを備えているラ
ビング装置を用いてラビング処理する場合を挙げること
ができる。すなわち、基板を載置したテーブルをラビン
グローラに対し相対的に移動させるととも、該ローラを
所定の回転数で回転し、且つ、ローラ表面を基板を載置
したテーブルの移動方向とは逆方向に移動させつつ該基
板最表面に接触させることにより、該基板最表面をラビ
ングする。

【００６３】このラビングローラを利用したラビング装
置を用いる場合、ラビング布毛先の被配向処理面への押
し込み量（長さ）、基板の所定一端部から他端部へのラ
ビング処理を１回のラビング処理とするラビング回数、
ラビングローラ半径、ラビングローラ回転数、テーブル
のラビングローラに対する相対移動速度により液晶分子
の配向制御が可能である。

【００６４】ラビング回数をＮ、ラビング布毛先の押し
込み量をｘ、ラビングローラ回転数をｍ、ラビングロー
ラ半径をｒ、テーブルのラビングローラに対する相対移
動速度をｖとしたとき、ラビング密度Ｌは以下の式
（１）で表すことができる。

【００６５】Ｌ＝Ｎｘ（１＋２πｍｒ／ｖ）・・・（１）液晶６をプレーナ状態にしたときに、下側基板２の配向
膜８２近傍の液晶ドメインＤについては下側基板２の配
向膜８２に対して比較的弱いラビング条件（例えば、ラ
ビング密度０．０１〜３程度）でラビング処理を施すこ
とでポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態
を、上側基板１の配向膜８１近傍の液晶ドメインＤにつ
いては基板１の配向膜８１に対してラビング処理を施さ
ないことでポリドメイン状態を実現することができる。

【００６６】基板２の配向膜８２に対しラビング処理を
施すとき、ラビング密度Ｌが３より大きいと、液晶６を
プレーナ状態にしたときに、ラビング処理を施された基
板２の配向膜８２近傍の液晶ドメインＤはモノドメイン
状態になり易く、フォーカルコニック状態での部分的な
プレーナ状態が増え、それだけ背景色表示特性（ここで
は黒色表示特性）が悪くなる。また、ラビング密度Ｌが
０．０１より小さいとラビングローラがうまく配向膜８
２に接触せず、ラビング効果がなくなり、液晶６をプレ
ーナ状態にしたときに、ラビング処理を施された基板２
の配向膜８２近傍の液晶ドメインＤはポリドメイン状態
になり易く、光の散乱が多く、光反射率が低くなり、そ
れだけ暗い画像表示となる。

【００６７】このようなラビング処理の有無や程度に代
えて光配向処理の有無や光配向処理の程度の調整によっ
て前記の混在状態を実現することも可能である。光配向
処理を行う場合においては、配向処理を行う領域に、例
えば紫外線を照射する場合、紫外線の照度、照射時間、
照射時の基板温度、照射時の紫外線方向に対する基板傾
斜角度のうち少なくとも一つを変えることにより、液晶
分子の配向制御が可能である。

【００６８】配向処理を部分的に行う部分配向処理を行
うことでも前記の混在状態を実現できる。図３に図１に
示す素子において基板２の配向膜８２に対して部分配向
処理を施した一例を示す。なお、図３において６５は部
分配向処理により部分的に配向処理された領域を示す。
樹脂構造物４は図示を省略してある。

【００６９】例えば、ラビング処理による配向処理を部
分的に行う部分ラビング処理では、マスク層を用いるな
どすることでラビング処理を部分的に行うことができ
る。光配向処理による配向処理を部分的に行う部分光配
向処理では、前記の部分ラビング処理と同様、マスク層
（フォトマスク）を介して露光を行うことで光配向処理
を部分的に行うことができる。

【００７０】配向膜に対し部分的にラビング処理を施す
手法としては、例えば、形成した配向膜にフォトレジス
ト材料をスピンコート等により塗布し、既存のフォトリ
ソグラフィー工程によりラビング処理を行いたい部分の
みレジストを除去し、ラビング処理を行った後、レジス
トを除去する手法を挙げることができる。これによりラ
ビング領域が部分的に得られる。なお、ラビング方向は
特に問わない。

【００７１】配向膜に対し部分的に光配向処理を施す手
法としては、例えば、形成した配向膜にフォトマスク及
び偏光板を介して紫外線露光する手法を挙げることがで
きる。これにより容易に光配向領域が部分的に得られ
る。

【００７２】図４にかかる手法により配向膜を部分的に
配向処理する工程の一例を示す。本例は以下の各工程を
含む。・図４（Ａ）：電極１２がパターン形成された基板２の
電極面に絶縁膜７を形成する。・図４（Ｂ）：絶縁膜７上に配向膜８２を形成する。・図４（Ｃ）：光源７０にてマスク７２の開口部７３を
介して配向膜８２を露光する。

【００７３】または、・図４（Ｃ’）：配向膜８２上にレジスト膜４０を形成
し、レジスト膜４０をパターニングする。そして、レジ
スト膜４０の開口部４１を介して配向膜８２をラビング
処理６４する。その後、レジスト膜４０を除去する。・図４（Ｄ）：以上により、部分的に処理された領域６
５が形成される。

【００７４】以上の工程により、比較的簡単な手法で、
所望の形状を有した領域６５を任意の位置に形成するこ
とができる。

【００７５】このようにして得られる領域６５は、図１
の液晶液晶素子ＬＣＤ１において、図３に示すように、
配向膜８２に設けることができる。

【００７６】以上のようにして、基板に配向処理を施す
ことで、プレーナ状態にしたときに、下側基板２の配向
膜８２近傍の液晶ドメインＤがポリドメイン状態とモノ
ドメイン状態の混在状態となる。

【００７７】いずれにしても、配向処理は一対の基板
１、２のうち少なくも一方の基板に対して施されてもよ
い。両方の基板に対し配向処理を施すことを妨げるもの
ではないが、この場合、液晶分子の配向規制力が強くな
りすぎてラビング密度が大きい時と同様に部分的なプレ
ーナ状態が増え、フォーカルコニック状態の表示状態が
悪くなる恐れがある。これを防止する観点からは、いず
れか一方の基板のみに対して配向処理を施しておくとよ
い。

【００７８】また、図１に示す液晶表示素子ＬＣＤ１で
は、液晶層１０の厚み（換言すれば基板間ギャップ（セ
ルギャップ））ｄと液晶６の螺旋ピッチｐについて、こ
れらの関係がここでは２．３≦ｄ／ｐ＜１２となるよう
に設定されている。

【００７９】基板間ギャップｄと螺旋ピッチｐが、この
ような関係であると、概して液晶層１０の厚みが小さく
なり（ここでは液晶６の螺旋ピッチｐが０．３４４μｍ
程度、液晶層１０の厚みが３μｍ程度であり）、プレー
ナ状態での光反射率が不足しがちになるところ、液晶６
の配向状態が前記のように制御され、これにより液晶６
をプレーナ状態にしたときの液晶層１０における液晶ド
メインＤについて、ポリドメイン状態とモノドメイン状
態の混在状態である領域Ｘ２と、ポリドメイン状態であ
る領域Ｘ１とが基板１、２面に対して垂直方向に連続的
に形成されているため、プレーナ状態での光反射率の低
下が抑制される。このとき基板間ギャップｄが小さいこ
とで減少しているフォーカルコニック状態での光の散乱
の増加は抑制されたままである。

【００８０】なお、液晶層１０の厚みの好適な範囲は、
駆動電圧低減の観点から１μｍ〜５μｍ程度である。

【００８１】以上説明した液晶表示素子ＬＣＤ１による
と、一対の基板１、２間ギャップｄと液晶６の螺旋ピッ
チｐとの関係が２．３≦ｄ／ｐ＜１２であるので、概し
て両基板間ギャップｄ（液晶層１０の厚み）が小さくな
り、駆動電圧を低減でき、それだけ素子駆動のためのコ
ストを下げることができる。また、フォーカルコニック
状態での光の散乱を減らすことができ、それだけ良好な
背景色表示特性（ここでは黒色表示特性）を得ることが
できる。さらに、液晶６の使用量を減らすことができ、
それだけ素子の低コスト化を実現できる。

【００８２】そして液晶６をプレーナ状態にしたときの
液晶層１０における液晶ドメインＤについて、ポリドメ
イン状態とモノドメイン状態の混在状態である領域Ｘ２
と、ポリドメイン状態である領域Ｘ１とが基板１、２面
に対して垂直方向に連続的に形成されているので、基板
間ギャップｄが小さいことで減少しているフォーカルコ
ニック状態での光の散乱を増加させることなく、プレー
ナ状態での大きい光反射率を得ることができ、それだけ
明るい、良好な画像表示を行うことができる。

【００８３】このように図１に示す液晶表示素子ＬＣＤ
１によると、液晶層１０の厚み（基板間ギャップｄ）が
小さく、それだけ低コスト、低電圧で駆動でき、しかも
液晶層１０の厚みが小さいにも拘わらず大きい光反射率
を得ることができるとともに、良好な黒色表示特性を得
ることができ、それだけ画像表示特性が良好である。つ
まり低コストで低駆動電圧特性と良好な画像表示特性と
を両立させることができる。

【００８４】図５（Ａ）は積層型液晶表示素子の一例の
概略断面図であり、図５（Ｂ）は積層型液晶表示素子の
他の例の概略断面図である。

【００８５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す積層型液
晶表示素子ＬＣＤ２、ＬＣＤ３は、いずれも青色表示を
行う液晶表示素子Ｂ、緑色表示を行う液晶表示素子Ｇ、
赤色表示を行う液晶表示素子Ｒの三つの液晶表示素子を
この順に積層したものである。なお、図５の積層型液晶
表示素子ＬＣＤ２、ＬＣＤ３における各液晶表示素子
Ｒ、Ｇ、Ｂは、図１に示す液晶表示素子ＬＣＤ１と実質
的に同様のものであり、基本的に同じ構成、作用を有す
る箇所については同じ参照符号を付してある。

【００８６】図５（Ａ）の素子ＬＣＤ２は、基板の枚数
が液晶層数の２倍である例、換言すれば各隣り合う液晶
層間に基板が２枚配置されている例を示すものであり、
各隣り合う液晶表示素子が該各隣り合う液晶表示素子間
に設けられた接着層（ここではアクリル系粘着剤からな
る粘着層）Ｔにて互いに接着されているものである。

【００８７】また、図５（Ｂ）の素子ＬＣＤ３は、各隣
り合う液晶層間に基板が１枚だけ配置されている例を示
すものであり、各隣り合う液晶表示素子において、その
両者間の基板を共通にしてあるものである。すなわち、
素子Ｂを構成している下側基板２は素子Ｇを構成してい
る上側基板１を、素子Ｇを構成している上側基板１は素
子Ｂを構成している下側基板２を兼ねており、素子Ｇを
構成している下側基板２は素子Ｒを構成している上側基
板１を、素子Ｒを構成している上側基板１は素子Ｇを構
成している下側基板２を兼ねている。

【００８８】図５に示す積層型液晶表示素子ＬＣＤ２、
ＬＣＤ３における各液晶表示素子Ｂ、Ｇ、Ｒは、一対の
基板１、２間に室温（略２５℃）でコレステリック相を
示し、且つ、可視波長域に選択反射波長のピークを有す
る液晶６ｂ、６ｇ、６ｒを含む青色表示、緑色表示、赤
色表示を行う液晶層１０ｂ、１０ｇ、１０ｒがそれぞれ
挟持されている。

【００８９】また、素子観察側Ｐ（光を入射させる側）
とは反対側（素子非観察側）の基板の外面（裏面）に
は、必要に応じて、可視光吸収層が設けられる。図５の
例では液晶表示素子Ｒにおける基板２の外面（裏面）に
可視光吸収層３が設けられている。

【００９０】図５に示す積層型液晶表示素子ＬＣＤ２、
ＬＣＤ３では、各素子の電極１１、１２間に所定の電圧
を印加することにより液晶６ｂ、６ｇ、６ｒをプレーナ
状態（選択反射状態）とフォーカルコニック状態に切り
替えて表示を行う。

【００９１】この積層型液晶表示素子ＬＣＤ２、ＬＣＤ
３では、それには限定されないが、複数の液晶層１０
ｂ、１０ｇ、１０ｒのうちいずれか一つの液晶層（例え
ば素子観察側Ｐからの光到達が最も不利な、換言すれば
観察側Ｐから最も遠い液晶層１０ｒ）が、該液晶層を挟
持する一対の基板１、２とともに図１に示す液晶表示素
子を構成していてもよいし、複数の液晶層１０ｂ、１０
ｇ、１０ｒのうちいずれの液晶層も、該複数の液晶層を
挟持する一対の基板１、２とともに図１に示す液晶表示
素子を構成していてもよい。

【００９２】いずれの液晶層１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ
も、該液晶層を挟持する一対の基板１、２とともに図１
に示す液晶表示素子を構成している積層型液晶表示素子
ＬＣＤ２、ＬＣＤ３では、典型的には、液晶層１０ｂ、
１０ｇ、１０ｒを挟持する一対の基板１、２のうちポリ
ドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域
Ｘ２（図２参照）に近い方の基板をいずれも素子観察側
Ｐとは反対側（素子非観察側）に配置してもよい。ま
た、液晶層１０ｂ、１０ｇ、１０ｒのうち、観察側Ｐか
ら最も遠い液晶層１０ｒを挟持する一対の基板１、２の
うちの領域Ｘ２に近い方の基板を観察側Ｐに配置すると
ともに、残りの液晶層１０ｂ、１０ｇを挟持する一対の
基板１、２のうちの領域Ｘ２に近い方の基板を観察側Ｐ
とは反対側（素子非観察側）に配置してもよい。この場
合、観察側Ｐから最も遠い液晶層１０ｒの光反射率を向
上させることができる。またこの場合、液晶層１０ｒよ
り観察側Ｐの液晶層１０ｂ、１０ｇ、基板、或いは図５
（Ａ）の素子ＬＣＤ２のように、各隣り合う液晶表示素
子が粘着層Ｔで互いに接着されているような素子では粘
着層Ｔで光が散乱するので視野角特性を良くすることが
できる。

【００９３】なお、図５（Ｂ）に示す素子ＬＣＤ３で
は、基板の枚数が図５（Ａ）に示す素子ＬＣＤ２よりも
少なく、基板や接着層での光の吸収・散乱による反射率
の低下が少ないため、素子ＬＣＤ２よりもコントラスト
特性向上に有利である。

【００９４】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に図１に示す液
晶表示素子ＬＣＤ１及び図５（Ａ）に示す積層型液晶表
示素子ＬＣＤ２において素子観察側Ｐにそれぞれ光拡散
部材（ここでは拡散板）１００を設けた一例を示す。

【００９５】図６（Ｂ）に示す液晶表示素子ＬＣＤ１及
び図６（Ｂ）に示す積層型液晶表示素子ＬＣＤ２では、
素子観察側に光拡散部材１００が設けられているので、
観察側Ｐに光拡散機能が付与され、視野角を増大させる
ことができる。

【００９６】また図６（Ａ）に示す積層型液晶表示素子
ＬＣＤ２のように、素子観察側Ｐに光拡散部材１００が
設けられ、観察側Ｐに光拡散機能が付与されている場合
には、液晶層を挟持する一対の基板１、２のうちポリド
メイン状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域Ｘ
２に近い方の基板をいずれも素子観察側Ｐとは反対側
（素子非観察側）に配置してもよい。

【００９７】次に、液晶表示素子及び積層型液晶表示素
子の性能評価実験を行ったので、比較実験とともに以下
に説明する。但し、本発明はこれらの各実験例に限定さ
れるものではない。

【００９８】実験は、単層型液晶表示素子及び積層型液
晶表示素子について、画像表示における液晶のプレーナ
状態時の明るさ及び液晶のフォーカルコニック状態時の
黒色表示特性を評価した。

【００９９】実験に先立ち、単層型液晶表示素子として
図１に示すタイプの素子を、積層型液晶表示素子として
図５（Ａ）に示すタイプの素子を、次のようにして作製
した。（液晶材料の作製）ネマティック液晶Ｅ４８（メルクジ
ャパン社製）にカイラル材料ＣＢ−１５（メルクジャパ
ン社製）をネマティック液晶とカイラル材料の合計重量
に対して４７重量％、４０重量％、３３重量％混合した
カイラルネマティック液晶ａ、ｂ、ｃをそれぞれ調製し
た。このカイラルネマティック液晶は、コレステリック
相を示し、液晶ａは０．４８μｍ付近に、液晶ｂは０．
５５μｍ付近に、液晶ｃは０．６６μｍ付近にピーク波
長（λ）がある選択反射特性を示した。

【０１００】これらのカイラルネマティック液晶ａ、
ｂ、ｃの平均屈折率（ｎ）はいずれも１．６であった。（単層型液晶表示素子の作製）ＩＴＯ（インジウム錫酸
化物）の透明電極を有する厚さ１００μｍのポリカーボ
ネート（ＰＣ）フィルム基板を用意し、第１及び第２の
ＰＣフィルム基板上に設けられたＩＴＯ透明電極上に配
向膜をそれぞれ形成した。このとき後述する各実験条件
に応じて、第１及び第２のＰＣフィルム基板のうちいず
れか一方の基板に対して液晶分子配向処理（ラビング処
理、部分ラビング処理又は光配向処理）を施したり、或
いはいずれの基板に対しても液晶分子配向処理を施さな
かったりした。

【０１０１】次に第１ＰＣフィルム基板上に所定の径
（３μｍ又は７μｍ径）のスペーサ（積水ファインケミ
カル社製ミクロパールＳＰシリーズ）を散布し、また第
２ＰＣフィルム基板上に熱可塑性樹脂からなる接着剤
（テクノアルファ社製ステイスティック３７１）をスク
リーン印刷して柱状構造物を形成した。

【０１０２】続いて、第１基板上の周縁部に熱硬化性シ
ール材をスクリーン印刷してシール壁を形成した後、該
第１基板上に前記のカイラルネマティック液晶ｂを滴下
した。その後第１基板上に第２基板を重ね合わせてから
重ね合わされた２枚の基板をそれぞれ加熱してシール材
を硬化させた。このようにして緑色（Ｇ）表示用の液晶
表示素子（Ｇパネル）を作製した。

【０１０３】さらに、Ｇパネルの裏面（素子観察側とは
反対側の基板の外面）に黒色の光吸収膜を設けた。この
とき基板に対して配向処理を施したパネルについては後
述する各実験条件に応じて、該配向処理が施された基板
を素子観察側或いは素子観察側とは反対側（非観察側）
に配置した。かくして単層型液晶表示素子を得た。（積層型液晶表示素子の作製）ＩＴＯ（インジウム錫酸
化物）の透明電極を有する厚さ１００μｍのポリカーボ
ネート（ＰＣ）フィルム基板を用意し、それぞれ３枚の
第１及び第２のＰＣフィルム基板上に設けられたＩＴＯ
透明電極上に配向膜をそれぞれ形成した。このとき後述
する各実験条件に応じて、それぞれ２枚又は３枚の第１
及び第２のＰＣフィルム基板のうちいずれか一方の基板
に対して液晶分子配向処理（ラビング処理）をそれぞれ
施したり、或いはいずれの基板に対しても液晶分子配向
処理を施さなかったりした。

【０１０４】次に３枚の第１ＰＣフィルム基板上に所定
の径（青色（Ｂ）表示用のＢパネルでは３μｍ、４μｍ
又は６μｍ径、緑色（Ｇ）表示用のＧパネルでは３μ
ｍ、４μｍ又は７μｍ径、赤色（Ｒ）表示用のＲパネル
では４μｍ又は９μｍ径）のスペーサ（積水ファインケ
ミカル社製ポリマービーズ：ミクロパールＳＰシリー
ズ）をいずれも散布し、また３枚の第２ＰＣフィルム基
板上に熱可塑性樹脂接着剤（テクノアルファ社製ステイ
スティック３７１）をスクリーン印刷して柱状構造物を
それぞれ形成した。

【０１０５】続いて、３枚の第１基板上の周縁部に熱硬
化性シール材をスクリーン印刷してシール壁をそれぞれ
形成した後、該３枚の第１基板上に前記のカイラルネマ
ティック液晶ａ、ｂ、ｃをそれぞれ滴下した。その後そ
れぞれの第１基板上に１枚ずつ第２基板を重ね合わせて
から重ね合わされた２枚の基板をそれぞれ加熱してシー
ル材を硬化させた。このようにして青色（Ｂ）表示用の
液晶表示素子（Ｂパネル）、緑色（Ｇ）表示用の液晶表
示素子（Ｇパネル）、赤色（Ｒ）表示用の液晶表示素子
（Ｒパネル）をそれぞれ作製した。

【０１０６】さらに、Ｒパネルの裏面（素子観察側とは
反対側の基板の外面）に黒色の光吸収膜を設け、３枚の
Ｂ、Ｇ、Ｒパネルを上からＢ、Ｇ、Ｒの順に積層し、各
隣り合うパネル（Ｂ、Ｇ）間及び（Ｇ、Ｒ）間をアクリ
ル系粘着剤からなる粘着層で接着した。このとき基板に
対して配向処理を施したパネルについては後述する各実
験条件に応じて、該配向処理が施された基板を素子観察
側或いは素子観察側とは反対側（非観察側）に配置し
た。かくして積層型液晶表示素子を得た。（液晶分子配向処理）基板に対して施す液晶分子配向処
理は、素子作製のところで述べたように、ラビング処
理、光配向処理或いは部分ラビング処理とした。

【０１０７】このうちラビング処理には、配向膜として
基板上に配向膜材料ＪＡＬＳ−１０２４−Ｒ（ＪＳＲ社
製）を１０００Åの厚みで形成したものを用い、ランビ
ング装置として所定の毛先長さのラビング布が周設され
ていて、所定方向に回転できるラビングローラと、基板
を載置して所定方向に移動できるテーブルとを備えてい
るラビング装置を用いた。このラビング装置では、基板
を載置したテーブルをラビングローラに対し相対的に移
動させるととも、該ローラを所定の回転数で回転し、且
つ、ローラ表面を基板を載置したテーブルの移動方向と
は逆方向に移動させつつ該基板最表面に接触させること
により、該基板最表面をラビングする。

【０１０８】ラビング密度Ｌは、Ｌ＝Ｎｘ（１＋２πｍ
ｒ／ｖ）（Ｎ：ラビング回数、ｘ：ラビング布毛先の押
し込み量、ｍ：ラビングローラ回転数、ｒ：ラビングロ
ーラ半径、ｖ：テーブルのラビングローラに対する相対
移動速度）にて算出した。

【０１０９】ラビング密度が０．０１〜３の場合のラビ
ング処理を弱ラビング処理とし、ラビング密度が３より
大きい場合のラビング処理を強ラビング処理とした。

【０１１０】光配向処理には、配向膜として基板上に配
向膜材料ＴＴ−０５４（日立化成社製）を７００Åの厚
さに塗布して形成したものを用いた。この光配向処理
は、照度条件を、照射強度０．５Ｊ／ｃｍ²、照射方向
に対する基板傾斜角度１５度、基板温度２３℃として紫
外線を照射することにより行った。この場合の光配向処
理を弱光配向処理とした。

【０１１１】部分ラビング処理は、図４に示すような方
法で、マスク層を用いることでラビング処理を部分的に
行った。（単層型液晶表示素子の実験条件）基板間ギャップｄが
いずれも３μｍでラビング密度Ｌがそれぞれ０．６、
１．０の弱ラビング処理を施した基板を素子観察側とは
反対側（素子非観察側）に配置した（下基板とした）素
子を用いた実験を実験例１、２とした。

【０１１２】基板間ギャップｄが３μｍでラビング密度
Ｌが０．６の弱ラビング処理を施した基板を素子観察側
に配置し（上基板とし）、画像表示面にタッチパネル
（全光線透過率９０％ヘイズ値１０％のタッチパネル）
を設けた素子を用いた実験を実験例３とした。

【０１１３】基板間ギャップｄがいずれも３μｍでそれ
ぞれ弱光配向処理、部分ラビング処理を施した基板を素
子観察側とは反対側（素子非観察側）に配置した（下基
板とした）素子を用いた実験を実験例４、５とした。

【０１１４】基板間ギャップｄがそれぞれ３μｍ、７μ
ｍでいずれも基板に対して配向処理を施さなかった素子
を用いた実験を比較実験例１、６とした。

【０１１５】基板間ギャップｄが３μｍでラビング密度
Ｌが１１４の強ラビング処理を施した基板を素子観察側
とは反対側（素子非観察側）に配置した（下基板とし
た）素子を用いた実験を比較実験例２とした。

【０１１６】基板間ギャップｄが３μｍでラビング密度
Ｌが０．６の弱ラビング処理を施した基板を素子観察側
に配置した（上基板とした）素子を用いた実験を比較実
験例３とした。（積層型液晶表示素子の実験条件）基板間ギャップｄが
それぞれ３μｍ、３μｍ、４μｍでラビング密度Ｌがい
ずれも０．６の弱ラビング処理を施した基板をいずれも
素子観察側とは反対側（素子非観察側）に配置した（下
基板とした）Ｂ、Ｇ、Ｒパネルを積層した素子を用いた
実験を実験例６とした。

【０１１７】基板間ギャップｄがいずれも３μｍでラビ
ング密度Ｌがいずれも０．６の弱ラビング処理を施した
基板をいずれも素子観察側とは反対側（素子非観察側）
に配置した（下基板とした）Ｂ、Ｇパネルと、ギャップ
ｄが４μｍでラビング密度Ｌが０．６の弱ラビング処理
を施した基板を素子観察側に配置した（上基板とした）
Ｒパネルとを積層した素子を用いた実験を実験例７とし
た。

【０１１８】基板間ギャップｄがそれぞれ３μｍ、３μ
ｍ、４μｍでラビング密度Ｌがいずれも０．６の弱ラビ
ング処理を施した基板をいずれも素子観察側に配置した
（上基板とした）Ｂ、Ｇ、Ｒパネルを積層し、画像表示
面にタッチパネル（全光線透過率９０％ヘイズ値１０％
のタッチパネル）を設けた素子を用いた実験を実験例８
とした。

【０１１９】基板間ギャップｄが４μｍで基板に対して
配向処理を施さなかったＢパネルと、ギャップｄがいず
れも４μｍでラビング密度Ｌがいずれも０．６の弱ラビ
ング処理を施した基板をいずれも素子観察側とは反対側
（素子非観察側）に配置した（下基板とした）Ｇ、Ｒパ
ネルとを積層した素子を用いた実験を実験例９とした。

【０１２０】基板間ギャップｄがそれぞれ３μｍ、３μ
ｍ、４μｍでいずれも基板に対して配向処理を施さなか
ったＢ、Ｇ、Ｒパネルを積層した素子を用いた実験を比
較実験例４とした。

【０１２１】基板間ギャップｄがそれぞれ３μｍ、３μ
ｍ、４μｍでラビング密度Ｌがいずれも０．６の弱ラビ
ング処理を施した基板をいずれも素子観察側に配置した
（上基板とした）Ｂ、Ｇ、Ｒパネルを積層した素子を用
いた実験を比較実験例５とした。

【０１２２】基板間ギャップｄがそれぞれ６μｍ、７μ
ｍ、９μｍでいずれも基板に対して配向処理を施さなか
ったＢ、Ｇ、Ｒパネルを積層した素子を用いた実験を比
較実験例７とした。（共通の実験条件）液晶の螺旋ピッチｐは、液晶の選択
反射ピーク波長λと液晶の平均屈折率ｎとから式λ／ｎ
で求めることができる。従って、（基板間ギャップｄ）
／（液晶の螺旋ピッチｐ）＝ｄ／λ×ｎとなる。

【０１２３】実験では、既述のとおり平均屈折率ｎがい
ずれも１．６で選択反射ピーク波長λがそれぞれ０．４
８μｍ、０．５５μｍ、０．６６μｍの液晶ａ、ｂ、ｃ
を用い、基板間ギャップｄは、Ｂパネルでは３μｍ、４
μｍ又は６μｍ、Ｇパネルでは３μｍ、４μｍ又は７μ
ｍ、Ｒパネルでは４μｍ又は９μｍとするので、Ｂパネルのｄ／ｐ＝３／０．４８×１．６＝１０Ｂパネルのｄ／ｐ＝４／０．４８×１．６＝１３．３Ｂパネルのｄ／ｐ＝６／０．４８×１．６＝２０Ｇパネルのｄ／ｐ＝３／０．５５×１．６＝８．７Ｇパネルのｄ／ｐ＝４／０．５５×１．６＝１１．６Ｇパネルのｄ／ｐ＝７／０．５５×１．６＝２０．４Ｒパネルのｄ／ｐ＝４／０．６６×１．６＝９．４Ｒパネルのｄ／ｐ＝９／０．６６×１．６＝２１．８となる。（評価方法）素子の画像表示における明るさの評価は、
素子観察側の正面反射率、２５°反射率を測定すること
で行った。

【０１２４】正面反射率及び２５°反射率の測定は図７
（Ａ）に示すリング状光照射部材を用い、図７（Ｂ）に
示すように測定した。

【０１２５】図７（Ａ）に示すリング状光照射部材は、
被測定面（パネルの画像表示面）に光を略リング状に照
射できるリング状ファイバー（内径φ₁＝３０ｍｍ、外
径φ ₂＝４０ｍｍ）からなるものであり、被測定面から
の反射光の該被測定面から測定器（分光計）に至る光路
を確保できるように、一部（スリット幅ｓ＝１０ｍｍの
スリット部）で途切れているとともに、ファイバーの一
端部から他端部に向かう途中の中央部分が鏡面反射成分
を測定から除くためにマスク幅ｔ＝１０ｍｍでマスクさ
れているものである。

【０１２６】正面反射率及び２５°反射率の測定は、図
７（Ｂ）に示すように、液晶をプレーナ状態（着色状
態）にしたときに、パネルの画像表示面から高さｈ＝４
００ｍｍ上方に配置されたリング状光照射部材にて液晶
表示素子（パネル）観察側法線Ｈ’に対してθ＝１０°
の方向から略リング状に光照射を行い、パネルの画像表
示面から反射した光のピーク反射率を、正面反射率測定
では光検出角度ψ＝０°で、２５°反射率測定では光検
出角度ψ＝２５°で、分光計（ミノルタ社製ＣＳ−１０
００）にミノルタ社製ＡＦレンズＡＰＯＴＥＬＥＭＡ
ＣＲＯ２００ｍｍを装着したものによって、液晶パネル
表面からレンズまでの距離を４００ｍｍとして測定し
た。この測定値が大きいほど明るい画像表示となる。な
お、積層型液晶表示素子の場合は、測定色パネルの液晶
をプレーナ状態（着色状態）にし、他の色パネルの液晶
をフォーカルコニック状態（無着色状態）にして測定し
た。

【０１２７】黒色表示特性の評価は、液晶をフォーカル
コニック状態にしたときの黒色表示時のＹ値（視感反射
率）を測定することで行った。

【０１２８】黒色表示時のＹ値は、反射型分光測色計Ｃ
Ｍ−３７００ｄ（ミノルタ社製）を用い、ＳＣＥモード
で分光測色計の駆動１０秒後の値を測定した。なお、積
層型液晶表示素子の場合は、すべてのパネルの液晶をフ
ォーカルコニック状態（無着色状態）にし、測定色を黒
色表示状態にして測定した。この測定値が小さいほど黒
色表示特性が良好である。（単層型液晶表示素子による実験結果）単層型液晶表示
素子による実験結果を以下の表１に示す。

【０１２９】

【表１】実験例１〜５に用いた液晶表示素子について偏光顕微鏡
を用い、目視にて観察したところ、いずれの素子につい
ても液晶をプレーナ状態にしたときに、両基板のうち一
方の基板近傍の液晶ドメインがポリドメイン状態に、他
方の基板近傍の液晶ドメインがポリドメイン状態とモノ
ドメイン状態の混在状態になっていて、該混在状態であ
る領域と、該ポリドメイン状態である領域とが基板面に
対して垂直方向に連続的に形成されていた。

【０１３０】また、実験例１〜５に用いた液晶表示素子
では、液晶層を挟持する電極間にホメオトロピックリセ
ット電圧として６０Ｖの比較的低いパルス電圧を３ｍｓ
印加するとホメオトロピック状態を示した。このホメオ
トロピック状態において、プレーナ電圧として４０Ｖの
比較的低いパルス電圧を３ｍｓ印加するとプレーナ状態
を示し、またフォーカルコニック電圧として２６Ｖの比
較的低いパルス電圧を３ｍｓ印加するとフォーカルコニ
ック状態を示した。このときの正面反射率及び２５°反
射率は大きく、黒色表示時のＹ値は小さかった。このよ
うに実験例１〜５の素子では、低電圧駆動可能で、液晶
層の厚みが３μｍと小さいにも拘わらず視野角が広く、
大きい光反射率及び良好な黒色表示特性が得られた。

【０１３１】これに対し、比較実験例１に用いた基板に
対して配向処理を施さなかった素子では、プレーナ状態
での散乱成分が多く、正面反射率が低くなり、実際に見
た目も暗かった。

【０１３２】比較実験例２に用いた下基板に対して強ラ
ビング処理を施した素子では、黒色表示特性が悪くなっ
た。

【０１３３】比較実験例３に用いた上基板に対して弱ラ
ビング処理を施した素子では、上側基板をラビング処理
し、且つ、表面に拡散層がないので、鏡面反射成分が強
くなり、鏡面反射成分を除いて反射率を測定する本測定
法の場合には正面反射率及び２５°反射率ともに低くな
った。

【０１３４】比較実験例６に用いた基板間ギャップｄが
７μｍで基板に対して配向処理を施さなかった素子で
は、液晶層を挟持する電極間にホメオトロピックリセッ
ト電圧として１００Ｖという比較的高いパルス電圧を印
加しないとホメオトロピック状態を示さなかった。この
ホメオトロピック状態において、プレーナ電圧として８
０Ｖという比較的高いパルス電圧をしないとプレーナ状
態を示さず、またフォーカルコニック電圧として５２Ｖ
という比較的高いパルス電圧を印加しないとフォーカル
コニック状態を示さなかった。このときのフォーカルコ
ニック状態での散乱成分が多く、黒色表示時のＹ値は大
きくなり、黒色表示特性が悪かった。（積層型液晶表示素子による実験結果）積層型液晶表示
素子による実験結果を以下の表２に示す。

【０１３５】

【表２】実験例６〜９に用いた積層型液晶表示素子におけるＢ、
Ｇ、Ｒパネルのうち基板に対し配向処理を施したパネル
について偏光顕微鏡にて目視観察したところ、いずれの
パネルについても液晶をプレーナ状態にしたときに、両
基板のうち一方の基板近傍の液晶ドメインがポリドメイ
ン状態に、他方の基板近傍の液晶ドメインがポリドメイ
ン状態とモノドメイン状態の混在状態になっていて、該
混在状態である領域と、該ポリドメイン状態である領域
とが基板面に対して垂直方向に連続的に形成されてい
た。

【０１３６】また、実験例６〜９に用いた積層型液晶表
示素子では、各パネルの液晶層を挟持する電極間にホメ
オトロピックリセット電圧として６０Ｖの比較的低いパ
ルス電圧を３ｍｓ印加するとホメオトロピック状態を示
した。このホメオトロピック状態において、プレーナ電
圧として４０Ｖの比較的低いパルス電圧を３ｍｓ印加す
るとプレーナ状態を示し、またフォーカルコニック電圧
として２６Ｖの比較的低いパルス電圧を３ｍｓ印加する
とフォーカルコニック状態を示した。このときの正面反
射率及び２５°反射率は大きく、黒色表示時のＹ値は小
さかった。このように実験例６〜９の素子では、低電圧
駆動可能で、液晶層の厚みが３μｍ〜４μｍと小さいに
も拘わらず大きい光反射率及び良好な黒色表示特性が得
られた。また、実験例７に用いたＲパネルについてのみ
弱ラビング処理を施した基板を素子観察側に配置した素
子では、Ｒパネルより素子観察側のＢ、Ｇパネルの液晶
層、基板、粘着層で光が散乱し、視野角特性が良かっ
た。

【０１３７】これに対し、比較実験例４に用いたいずれ
のパネルにおいても基板に対して配向処理を施さなかっ
た素子では、正面反射率及び２５°反射率ともに低くな
り、実際に見た目も暗かった。

【０１３８】比較実験例５に用いたいずれのパネルにお
いても上基板に対して弱ラビング処理を施した素子で
は、上側基板をラビング処理し、且つ、表面に拡散層が
ないので、鏡面反射成分が強くなり、鏡面反射成分を除
いて反射率を測定する本測定法の場合には正面反射率及
び２５°反射率ともに低くなった。

【０１３９】比較実験例７に用いたＢ、Ｇ、Ｒパネルの
基板間ギャップｄがそれぞれ６μｍ、７μｍ、９μｍで
基板に対して配向処理を施さなかった素子では、各パネ
ルの液晶層を挟持する電極間にホメオトロピックリセッ
ト電圧として１００Ｖという比較的高いパルス電圧を印
加しないとホメオトロピック状態を示さなかった。この
ホメオトロピック状態において、プレーナ電圧として８
０Ｖという比較的高いパルス電圧をしないとプレーナ状
態を示さず、またフォーカルコニック電圧として５２Ｖ
という比較的高いパルス電圧を印加しないとフォーカル
コニック状態を示さなかった。このときのフォーカルコ
ニック状態での散乱成分が多く、黒色表示時のＹ値は大
きくなり、黒色表示特性が悪かった。

【０１４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、一
対の基板間にコレステリック相を示し、且つ、可視波長
域に選択反射波長のピークを有する液晶を含む液晶層を
挟持した液晶表示素子であって、液晶層の厚み（基板間
ギャップ）が小さく、それだけ低コストで駆動でき、し
かも液晶層の厚みが小さいにも拘わらず大きい光反射率
を得ることができ、それだけ画像表示特性良好な液晶表
示素子を提供することができる。

【０１４１】また本発明によると、それぞれが一対の基
板間に挟持された液晶層を複数積層した積層型液晶表示
素子であって、少なくとも一つの液晶層の厚み（基板間
ギャップ）が小さく、それだけ低コストで駆動でき、し
かも液晶層の厚みが小さいにも拘わらず明るく、それだ
け画像表示特性良好な積層型液晶表示素子を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示素子の１例の概略構成を示す断面図で
ある。

【図２】図１に示す液晶表示素子の液晶をプレーナ状態
にしたときの液晶層における液晶ドメインの状態の一例
を模式的に示す図である。

【図３】図１に示す素子において下側基板の配向膜に対
して部分配向処理を施した一例を示す図である。

【図４】液晶表示素子の製造工程の一部の一例を示す図
であり、図（Ａ）は電極がパターン形成された基板の電
極面に絶縁膜を形成する工程、図（Ｂ）は絶縁膜上に配
向膜を形成する工程、図（Ｃ）は光源にてマスクの開口
部を介して配向膜を露光する工程、図（Ｃ’）は配向膜
上にレジスト膜を形成し、レジスト膜をパターニング
し、さらにレジスト膜の開口部を介して配向膜をラビン
グ処理する工程、図（Ｄ）はレジスト膜を除去し、部分
的に処理された領域を得る工程を示す図である。

【図５】図（Ａ）は積層型液晶表示素子の一例の概略断
面図であり、図（Ｂ）は積層型液晶表示素子の他の例の
概略断面図である。

【図６】図（Ａ）及び図（Ｂ）はそれぞれ図１に示す液
晶表示素子及び図５（Ａ）に示す積層型液晶表示素子に
おいて素子観察側に光拡散部材（ここでは拡散板）を設
けた一例を示す図である。

【図７】図（Ａ）は正面反射率及び２５°反射率の測定
に用いたリング状光照射部材の平面図であり、図（Ｂ）
は正面反射率及び２５°反射率の測定を説明するための
図である。

【符号の説明】

１上側基板２下側基板３可視光吸収層４樹脂構造物４０レジスト膜４１レジスト膜４０の開口部５スペーサ６、６ｂ、６ｇ、６ｒ液晶６１液晶の螺旋軸６４ラビング処理６５部分的に処理された領域７絶縁膜７０光源７２マスク７３開口部８１、８２配向膜１０液晶層１０ｂ青色表示を行う液晶層１０ｇ緑色表示を行う液晶層１０ｒ赤色表示を行う液晶層１１、１２電極１００光拡散部材ｄ両基板１、２間ギャップｈリング状光照射部材が配置されたパネル画像表示面
からの高さｍラビングローラ回転数ｎ液晶の平均屈折率ｐ液晶の螺旋ピッチｒラビングローラ半径ｓスリット幅ｔマスク幅ｖテーブルのラビングローラに対する相対移動速度ｘラビング布毛先の押し込み量Ｂ青色（Ｂ）表示を行う液晶表示素子（Ｂパネル）Ｄ液晶ドメインＧ緑色（Ｇ）表示を行う液晶表示素子（Ｇパネル）Ｈ基板法線Ｈ’ 素子観察側法線Ｌラビング密度ＬＣＤ１液晶表示素子ＬＣＤ２、ＬＣＤ３積層型液晶表示素子Ｍモノドメイン状態Ｎラビング回数Ｐ素子観察側Ｒ赤色（Ｒ）表示を行う液晶表示素子（Ｒパネル）Ｓシール材Ｔ接着層Ｘ１ポリドメイン領域である領域Ｘ２ポリドメイン領域とモノドメイン領域の混在状態
である領域 λ 液晶の選択反射ピーク波長 φ₁ リング状光照射部材の内径 φ₂ リング状光照射部材の外径 θ 液晶表示素子観察側放線方向に対する光照射角度 ψ 液晶表示素子観察側放線方向に対する光検出角度

フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 EA16 EA67 FA03 FA20 FA30 GA03 GA12 GA17 HA01 HA02 HA03 HA04 HA11 HA14 HA15 HA21 HA24 HA28 JA05 JA15 KA02 KA05 MA01 MA02 MA06 MA07 MA17 MA20 2H089 HA18 HA21 NA09 NA37 NA39 NA41 NA44 NA45 NA60 QA14 QA16 RA05 SA02 TA01 TA02 TA04 TA05 TA13 TA16 TA17 TA18 TA20 2H090 HC05 HC06 HC13 JB02 JB03 JD03 KA05 LA01 LA02 LA03 LA04 LA05 LA12 LA16 MA01 MB01 MB02 MB13 2H091 FA14Y FA26X FA31X FA41X FC13 FC23 FC29 FD06 GA01 GA02 GA06 HA07 KA01 LA15 LA16 LA17 LA18 LA19 LA30 4H027 BA02 BD24 BE02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間にコレステリック相を示し、
且つ、可視波長域に選択反射波長のピークを有する液晶
を含む液晶層を挟持した液晶表示素子において、前記一対の基板間ギャップｄと前記液晶の螺旋ピッチｐ
との関係がｄ／ｐ＜１２であり、前記液晶をプレーナ状態にしたときの前記液晶層におけ
る液晶ドメインについて、ポリドメイン状態とモノドメ
イン状態の混在状態である領域と、ポリドメイン状態で
ある領域とが基板面に対して垂直方向に連続的に形成さ
れることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記ポリドメイン状態とモノドメイン状態
の混在状態である領域が液晶分子配向処理によって形成
される請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記一対の基板のうち前記ポリドメイン状
態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に近い方の
基板が素子観察側とは反対側に配置されている請求項１
又は２記載の液晶表示素子。
【請求項４】それぞれが一対の基板間に挟持された液晶
層を複数積層した積層型液晶表示素子であり、該複数の
液晶層のうち少なくとも一つの液晶層が、該液晶層を挟
持する一対の基板とともに請求項１、２又は３記載の液
晶表示素子を構成している積層型液晶表示素子。
【請求項５】素子観察側に光拡散部材が設けられている
請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示素子。