JP3386055B2 - 液晶光変調素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶光変調素子及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶光変調素子は、基本的に一対の基板
間に液晶材料を含む液晶層を挟持している。この液晶層
に所定の駆動電圧を印加するなどして該液晶層における
液晶分子の配列を制御し、液晶光変調素子に入射される
外光を変調して目的とする画像の表示等を行う。

【０００３】このような液晶光変調素子としては、コレ
ステリック液晶を用いた液晶光変調素子が知られてお
り、種々研究されている。

【０００４】コレステリック液晶はそれ自身がコレステ
リック相を示す液晶や、ネマティック液晶にカイラル剤
を添加して得られるカイラルネマティック液晶を含む。

【０００５】かかるコレステリック液晶は液晶分子同士
が螺旋構造を形成するという特徴を有しており、一対の
基板間に狭持された上で、電界、磁界、温度等の外部刺
激が該液晶に印加されるとプレーナ状態、フォーカルコ
ニック状態、ホメオトロピック状態と呼ばれる３つの状
態を示す。

【０００６】コレステリック液晶を用いた液晶光変調素
子（例えば液晶表示素子）では、これら３つの状態は、
それぞれ光透過性及び反射性が異なるため、３つの状態
と外部刺激印加方法を適宜選択することにより表示を行
うことができる。その表示例としては、ホメオトロピッ
ク状態とフォーカルコニック状態とを用いるコレステリ
ック−ネマティック相転移モードの表示や、プレーナ状
態とフォーカルコニック状態とを用いる双安定モードの
表示などを挙げることができる。

【０００７】その中でも、双安定モードの表示はプレー
ナ状態とフォーカルコニック状態が外部刺激無印加状態
でも安定であるという特徴、すなわち、外部刺激無印加
時（例えば電圧無印加時）においても表示状態が維持さ
れるという双安定性（メモリー特性）を有している。こ
のことから、コレステリック液晶を用いた液晶光変調素
子はメモリ性素子（表示状態が安定である表示素子）と
して近年盛んに研究されている。

【０００８】特に、プレーナ状態において可視域に選択
反射特性を有するコレステリック液晶を用いた反射型液
晶光変調素子はメモリ性を有し、且つ、明るい反射状態
が得られることから、換言すれば偏光板、カラーフィル
タを用いることなく明るい表示が可能であることから、
低消費電力化に非常に有効な表示素子として、携帯情報
機器の表示素子などの省電力表示素子への応用が期待さ
れている。

【０００９】ここで双安定性とは、コレステリック液晶
の螺旋軸が基板面に対し略垂直状態となり選択反射状態
を示すプレーナ配列の状態（プレーナ状態）と、その液
晶螺旋軸が基板面に対し略平行状態となり可視光を透過
するフォーカル・コニック配列の状態（フォーカル・コ
ニック状態）の２状態で安定であることをいう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コレス
テリック液晶の選択反射特性を利用する液晶表示素子は
光干渉による反射方式を採用するため光の入射角度及び
観察角度に応じて反射波長が短波長側にシフトするとい
う問題を抱えている。

【００１１】この問題はプレーナ配列時におけるコレス
テリック液晶の螺旋軸が基板面に対して垂直に近いほど
顕著である。特に、ＴＮ液晶素子やＳＴＮ液晶素子にお
いて、一対の基板として、一般的に用いられるポリイミ
ド薄膜を成膜してラビング処理した基板を用いて液晶層
を狭持した場合、コレステリック液晶の螺旋軸は基板面
に対して完全乃至略完全に垂直となり視野角が非常に狭
くなる。これにより、この液晶素子を表示素子として用
いた場合には著しく視認性を低下させてしまう。

【００１２】また、ラビング処理したポリイミド薄膜の
ラビングによるポリイミド界面の規制力の上昇からフォ
ーカルコニック状態の維持が困難となり、結果としてコ
レステリック液晶素子の特長である双安定性が失われて
しまう場合がある。

【００１３】この現象を回避するためにコレステリック
液晶螺旋軸を基板法線に対して若干傾きを持たせる試み
がなされている。その一つはコレステリック液晶中に高
分子材料を分散させるＰＳＣＴ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｔ
ａｂｉｌｉｚｅｄ Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ Ｔｅｘｔ
ｕｒｅ）と呼ばれる手法であり、高分子−液晶界面での
相互作用により螺旋軸の方向をランダムにする手法であ
る（特表平６−５０７５０５号公報参照）。しかし、こ
の手法では液晶材料中に高分子を混入するため素子信頼
性の低下や駆動電圧の上昇を招くことがある。

【００１４】別の手法として、意図的にラビング処理を
行わないポリイミド膜を液晶に臨む基板面に成膜し螺旋
軸の角度を傾ける手法を挙げることができる。しかし、
この手法では螺旋軸の傾き方向（基板への射影方向）が
異なる領域（ドメイン）がランダムに形成されるためド
メイン間の屈折率差に起因する入射光の散乱が生じ易
く、選択反射時の表示色純度が低下してしまう。また、
積層構造により多色化を試みた積層型液晶表示素子の場
合には、下側層の反射光が上側層の光散乱の影響を受け
易く、コントラスト、色純度ともに低下してしまう。

【００１５】この無配向処理ポリイミド膜が形成された
基板で液晶を狭持したコレステリック液晶素子の特性を
改善するために、特開平１０−３１２０５号公報では、
観察側の基板に形成されたポリイミド膜と非観察側（観
察側とは反対側）の基板に形成されたポリイミド膜でポ
リイミド膜の表面処理方法を異ならせ、すなわち非観察
側基板のポリイミド膜のみにラビング処理を施し、観察
側の液晶ドメインを無配向ランダムドメイン（ポリドメ
イン）とし、非観察側の液晶の螺旋軸を基板面に対し略
完全な垂直にして非観察側の液晶ドメインを均一化（モ
ノドメイン化）する手法が提案されている。しかし、こ
の手法では非観察側基板のポリイミド膜全域にラビング
処理を施すため基板全体にわたって液晶ドメインがモノ
ドメイン化し、結果的にフォーカル・コニック状態での
安定性が低下し易く、コレステリック液晶素子の特長で
ある双安定特性が低下してしまう。またプレーナ配列状
態においてもランダムドメイン側の液晶の螺旋軸の傾き
が徐々に失われ易く、長期双安定性に欠ける。いずれに
しても、電圧無印加時において表示状態（コントラス
ト、色純度の高い良好な表示画像状態）を長期にわたっ
て維持することが難しく、高コントラスト・高色純度の
特性と双安定性との両立が困難である。

【００１６】また、コレステリック液晶のフォーカル・
コニック状態についてみると、フォーカル・コニック状
態とは、液晶分子の螺旋軸が基板平面方向に向いている
状態である。通常、液晶は複数の液晶分子領域（液晶ド
メイン）に分かれている。フォーカル・コニック状態の
とき、各液晶ドメイン内では液晶の螺旋軸の方向は同一
乃至略同一であるが、図２１に示すように、隣接する液
晶ドメイン間では液晶分子の螺旋軸の方向Ｆが異なる。
従って、液晶ドメイン間の界面で屈折率差により液晶素
子に入射した光が微小ながら散乱してしまう。特に、螺
旋ピッチが小さい場合（さらに言えば螺旋ピッチがプレ
ーナ状態で可視域に選択反射を示す程度に小さい場合）
には原理的に液晶ドメインも小さくなり、素子内での光
散乱が大きくなってしまい、表示素子に応用した場合に
はコントラストが低下してしまうという問題が生じる。

【００１７】また、複数の液晶層を積層した素子（積層
型液晶素子）、例えば選択反射波長が互いに異なる複数
の液晶層を積層することにより２色以上のカラー表示
（例えばフルカラー表示）が可能な積層型液晶光変調素
子が得られることが知られている。このような積層構造
の素子の場合には、液晶層間での多重散乱等により、前
記ドメイン間散乱による影響が特に大きくなり、コント
ラストが悪化しやすくなる。

【００１８】そこで本発明は、一対の基板間に室温でコ
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材料を含む液晶層を挟持した液
晶光変調素子であって、明るく、コントラスト及び色純
度が良好、且つ、双安定性に優れる液晶光変調素子を提
供することを課題とする。

【００１９】また本発明は、それぞれが一対の基板間に
挟持された液晶層が複数積層されてなる積層型液晶表示
素子であって、明るく、コントラスト及び色純度が良
好、且つ、双安定性に優れる積層型液晶光変調素子を提
供することを課題とする。

【００２０】また本発明は、一対の基板間に室温でコレ
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材料を含む液晶層を挟持した液晶
光変調素子の製造方法であって、明るく、コントラスト
及び色純度が良好、且つ、双安定性に優れる液晶光変調
素子を得ることができる液晶光変調素子の製造方法を提
供することを課題とする。

【００２１】

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

【００２２】すなわち、一対の基板間に室温でコレステ
リック相を示し、且つ、可視波長域に選択反射波長のピ
ークを有する液晶材料を含む液晶層を挟持した液晶光変
調素子においては、選択反射状態における前記液晶層
の、前記両基板に臨む基板近傍のうち少なくとも一方の
基板近傍の画素領域における液晶ドメインをポリドメイ
ンとモノドメインの混在状態にすると、或いは選択反射
状態における前記液晶層の前記両基板に臨む基板近傍の
画素領域における各液晶ドメインをいずれもポリドメイ
ン構造にし、該両基板近傍の画素領域における液晶ドメ
イン間で液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす
角度を異ならせると、素子観察側正面へ反射光を集める
ことができ、明るく、コントラスト、色純度の高い良好
な画像表示を行える。さらに外部刺激無印加時（例えば
電圧無印加時）において表示状態（明るく、コントラス
ト、色純度の高い良好な画像状態）を長期にわたって維
持することができることを見出した。

【００２３】ここで「ポリドメイン」は、液晶の選択反
射状態において液晶の螺旋軸が基板法線から若干傾き、
且つ、該螺旋軸の基板への射影方向がランダムに異なっ
ている領域であり、「モノドメイン」は、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領域で
ある。

【００２４】本発明はかかる知見に基づくものであり、
前記課題を解決するために次の第１及び第２の液晶光変
調素子を提供する。 （１）第１の液晶光変調素子 一対の基板間に室温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材料を
含む液晶層を挟持した液晶光変調素子において、選択反
射状態における前記液晶層の、前記両基板に臨む基板近
傍のうち少なくとも一方の基板近傍の画素領域における
液晶ドメインがポリドメインとモノドメインの混在状態
であることを特徴とする液晶光変調素子。 （２）第２の液晶光変調素子 一対の基板間に室温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材料を
含む液晶層を挟持した液晶光変調素子において、選択反
射状態における前記液晶層の前記両基板に臨む基板近傍
の画素領域における各液晶ドメインはいずれもポリドメ
イン構造をとり、該両基板近傍の画素領域における液晶
ドメイン間で液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線と
なす角度が異なることを特徴とする液晶光変調素子。

【００２５】かかる第１、第２の液晶光変調素子のいず
れにおいても、一対の基板のうち少なくとも一方は、通
常透明基板とされ、また、素子観察側の基板は、通常透
明基板とされる。

【００２６】本発明にいう「ポリドメイン」とは、液晶
の選択反射状態において液晶の螺旋軸が基板法線から若
干傾き、且つ、該螺旋軸の基板への射影方向がランダム
に異なっている領域をいい、「モノドメイン」とは、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
いる領域をいう。

【００２７】本発明に係る第１及び第２の液晶光変調素
子によると、第１の液晶光変調素子では、選択反射状態
における前記液晶層の前記両基板に臨む基板近傍のうち
少なくとも一方の基板近傍の画素領域における液晶ドメ
インがポリドメインとモノドメインの混在状態であるの
で、また、第２の液晶光変調素子では、選択反射状態に
おける前記液晶層の前記両基板に臨む基板近傍の画素領
域における各液晶ドメインはいずれもポリドメイン構造
をとり、該両基板近傍の画素領域における液晶ドメイン
間で液晶のコレステリック螺旋軸と基板法線とのなす角
度が異なる（すなわち、一方の基板近傍の画像領域にお
ける液晶ドメインの螺旋軸と基板法線とのなす角が他方
の基板近傍の画素領域におけるそれより小さい）ので、
明るく、コントラスト、色純度の高い良好な画像を表示
できるとともに、例えば電圧無印加時において表示状態
（明るく、コントラスト、色純度の高い良好な画像状
態）を長期にわたって維持することができる。換言すれ
ば、プレーナ状態での高い反射強度・高コントラスト・
高色純度の特性と双安定性とを両立させることができ
る。

【００２８】本発明に係る第１及び第２の液晶光変調素
子において、一対の基板には必要に応じてそれぞれ電極
（例えば画素電極）が形成されていてもよい。

【００２９】本発明に係る第１の液晶光変調素子では、
選択反射状態において、前記両基板近傍の画素領域にお
ける各液晶ドメインがいずれも前記混在状態であっても
よいし、前記両基板近傍の画素領域における液晶ドメイ
ンのうち一方の液晶ドメインが前記混在状態であり、他
方の液晶ドメインがポリドメインのみで構成されてもよ
い。

【００３０】選択反射状態において前記両基板近傍の画
素領域における各液晶ドメインがいずれも前記混在状態
である場合、該両基板近傍の画素領域における液晶ドメ
イン間で混在するポリドメインとモノドメインの割合が
異なることが好ましい。また、前記両基板近傍の画素領
域における液晶ドメインのうちポリドメインの比率が高
い方の液晶ドメインが素子観察側の基板近傍の画素領域
における液晶ドメインであれば、さらに好ましい。

【００３１】選択反射状態において、前記両基板近傍の
画素領域における液晶ドメインのうち一方の液晶ドメイ
ンが前記混在状態であり、他方の液晶ドメインがポリド
メインのみで構成される場合、そのポリドメインのみで
構成される液晶ドメインが素子観察側の基板近傍の画素
領域における液晶ドメインであることが好ましい。

【００３２】いずれにしても、本発明に係る第１の液晶
光変調素子では、前記一対の基板のうち少なくとも前記
混在状態の液晶ドメインに臨む基板の該液晶ドメインに
臨む側に液晶と接触する配向制御層が設けられていて、
前記混在状態における液晶分子は該配向制御層により配
向制御されてもよい。この配向制御として、次の（ａ）
及び（ｂ）の場合を例示できる。すなわち、 （ａ）該配向制御は、前記混在状態の液晶ドメインに臨
む基板に設けられている配向制御層がラビングされてい
ることによりなされる場合。この場合、ラビングされた
配向制御層のラビング密度が１０以下であることが望ま
しい。所定パターンの開口を有するマスクを介してラビ
ングを行うなどして、配向制御層を部分的にラビングす
ることにより前記混在状態を実現してもよい。

【００３３】なお、ラビングは、その方向には特に限定
はなくどの方向に向けて行ってもよい。例えば、基板上
に帯状の電極が設けられている場合はこの電極方向に沿
う方向でもよいし、電極方向に交わる方向でもよい。た
だし、配向制御層全体をラビングする場合、ラビング方
向を一つの方向にするようにする。 （ｂ）該配向制御は、前記混在状態の液晶ドメインに臨
む基板に設けられている配向制御層が所定の光の照射を
受けていることによりなされる場合。この場合、前記配
向制御は、前記配向制御層への前記所定光の照射量によ
り決定されてもよいし、前記配向制御層への前記所定光
の照射時の基板温度により決定されてもよいし、また前
記配向制御層への前記所定光の照射時の基板面に対する
光照射角度により決定されてもよい。所定パターンの開
口を有するマスクを介して光照射するなどして、配向制
御層に部分的に光を照射することにより前記混在状態を
実現してもよい。いずれにしても、前記所定光としては
紫外光を例示できる。

【００３４】モノドメインとポリドメインとが混在する
場合、液晶螺旋軸の基板に対する角度としては、平均値
でゼロより大きく１０°以下が好ましく、より好ましく
は３°以上８°以下を例示できる。

【００３５】本発明に係る第２の液晶光変調素子では、
選択反射状態において前記両基板近傍の画素領域におけ
る液晶ドメインのうち素子観察側の基板近傍の画素領域
の液晶ドメインにおける液晶のコレステリック螺旋軸の
基板法線となす角度が対向側の基板近傍の画素領域の液
晶ドメインにおける液晶のコレステリック螺旋軸の基板
法線となす角度より大きいことが好ましい。

【００３６】いずれにしても、本発明に係る第２の液晶
光変調素子では、前記一対の基板の前記液晶層に臨む側
に液晶と接触する配向制御層がそれぞれ設けられてい
て、選択反射状態において前記両基板近傍の画素領域の
各液晶ドメインにおける液晶のコレステリック螺旋軸の
基板法線となす角度は該配向制御層により制御されても
よい。この配向制御層による制御によって前記両基板近
傍の画素領域における液晶ドメイン間において液晶のコ
レステリック螺旋軸の基板法線となす角度に大小が生じ
る。その角度の大小が生じる例として、次の（ｃ）及び
（ｄ）の場合を例示できる。すなわち、 （ｃ）前記両基板に設けられている配向制御層のうちの
少なくとも一方の配向制御層がラビングされていること
により生じる場合。この場合、ラビングされた配向制御
層のラビング密度が１０以下であることが望ましい。所
定パターンの開口を有するマスクを介してラビングを行
うなどして、配向制御層を部分的にラビングすることに
より前記角度の大小を生じさせてもよい。いずれの場合
も、配向膜材料やラビング条件によっては配向制御層が
モノドメイン化せず、全体として元の状態よりも螺旋軸
の傾きの小さくなったポリドメインが得られる。 （ｄ）前記両基板に設けられている配向制御層のうちの
少なくとも一方の配向制御層が所定の光の照射を受けて
いることにより生じる場合。この場合の前記両基板近傍
の画素領域における液晶ドメイン間において液晶のコレ
ステリック螺旋軸の基板法線となす角度の大小は、前記
配向制御層への前記所定光の照射量により制御されても
よいし、前記配向制御層への前記所定光の照射時の基板
温度により制御されてもよいし、また前記配向制御層へ
の前記所定光の照射時の基板面に対する光照射角度によ
り制御されてもよい。所定パターンの開口を有するマス
クを介して光照射するなどして、配向制御層に部分的に
光を照射することにより前記角度の大小を生じさせても
よい。いずれの場合も、配向膜材料や光照射条件によっ
ては配向制御層がモノドメイン化せず、全体として元の
状態よりも螺旋軸の傾きの小さくなったポリドメインが
得られる。いずれにしても、前記所定光としては紫外光
を例示できる。

【００３７】前記（ｃ）、（ｄ）の場合、配向制御層の
ラビング処理や光照射処理を受けた領域における液晶分
子の螺旋軸の傾きが他の領域のそれよりも、垂直にはな
らないものの小さくなることにより、全体として液晶分
子の螺旋軸の平均傾きが処理前のものより小さくなるも
のと考えられる。

【００３８】本発明に係る第２の液晶光変調素子におい
て、前記一対の基板の前記液晶層に臨む側に液晶と接触
する配向制御層がそれぞれ設けられていて、選択反射状
態において前記両基板近傍の画素領域の各液晶ドメイン
における液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす
角度は該配向制御層により制御されるという場合、前記
両基板に設けられている配向制御層は材料パラメータが
互いに異なっていてもよい。この場合、前記両基板近傍
の画素領域の各液晶ドメインにおける液晶のコレステリ
ック螺旋軸の基板法線となす角度は、前記両基板に設け
られている、材料パラメータが互いに異なる各配向制御
層により制御される。この各配向制御層に用いる材料と
して、各配向制御層で材料パラメータが異なるように、
例えば、各配向制御層で異なった種類の材料を用いるこ
とができる。前記材料パラメータとしては、それには限
定されないが、例えばプレチルト角を挙げることができ
る。また、後述するように、配向制御層の材料を部分的
に異ならせることにより、前記角度を制御するようにし
てもよい。

【００３９】本発明に係る第１及び第２の液晶光変調素
子のいずれにおいても、選択反射状態においては、前記
両基板近傍の画素領域の各液晶ドメインにおける液晶の
コレステリック螺旋軸の基板法線となす角度がいずれも
平均で２０°以下、より好ましくは全ての液晶ドメイン
について２０°以下であることが望ましい。この角度が
２０°より大きくなってくると、前記の双安定性が悪化
してくる。

【００４０】ところで、本発明者の研究によると、一対
の基板間に液晶層を挟持し該液晶層に含まれる液晶分子
のフォーカルコニック状態を利用して光変調を行う液晶
光変調素子おいては、フォーカルコニック状態における
コレステリック液晶分子の螺旋軸の方向を揃えることに
より、ドメイン間の散乱が著しく低下することが判明し
ている。

【００４１】すなわち、フォーカルコニック状態での液
晶分子の螺旋軸の方向が基板面と略平行な面内で規則的
に配列すると、フォーカルコニック状態における液晶層
の光透過率が著しく向上し、コントランストを向上させ
ることができる。

【００４２】そこで、本発明に係る第１及び第２の液晶
光変調素子において、フォーカルコニック状態での液晶
分子の螺旋軸の方向が基板面と略平行な面内で規則的に
配列されるようにしてもよい。こうすることでフォーカ
ルコニック状態におけるコレステリック液晶分子の螺旋
軸の方向が揃えられ、素子内での光散乱が低下する。こ
れにより、フォーカルコニック状態における液晶層の光
透過率が向上し、コントランストを向上させることがで
きる。

【００４３】この場合、フォーカルコニック状態での液
晶分子の螺旋軸の方向を基板面と略平行な面内で規則的
に配列させるために、液晶素子内に液晶分子の配列規制
手段を設けてもよい。

【００４４】この配列規制手段としては、少なくとも一
方の基板の液晶と接する面上に、部分的に設けられた配
向規制力が異なる領域を採用することができる。この領
域によって、液晶の螺旋軸の方向を規則的に配列させる
ことができる。このように配向規制力の異なる領域を設
けると、液晶分子がフォーカルコニック状態に遷移する
過程において、表面規制力の違いによる螺旋軸の方向付
けがなされるため、液晶の螺旋軸の方向を規則的に配列
させることができる。

【００４５】前記配向規制力が異なる領域は、ラビング
を施したり光照射を行ったりすることにより形成でき
る。部分的にラビングを施す手法、部分的に光照射を行
う手法、部分的に異なる材料を用いる手法等により形成
することもできる。

【００４６】以上の全面的又は部分的にラビングを施す
手法及び全面的又は部分的に光照射を行う手法は、本発
明の第１の液晶光変調素子において、前記配向制御層が
設けられている場合、選択反射状態時における前記液晶
層の前記混在状態における液晶分子が該配向制御層によ
り配向制御される場合において行われる手法と同様のも
のでもよい。また、全面的又は部分的にラビングを施す
手法、全面的又は部分的に光照射を行う手法及び部分的
に異なる材料を用いる手法は、本発明の第２の液晶光変
調素子において、前記配向制御層が設けられている場
合、選択反射状態時における前記液晶層の前記両基板近
傍の画素領域の各液晶ドメインにおける液晶のコレステ
リック螺旋軸の基板法線となす角度が該配向制御層によ
り制御される場合において行われる手法と同様のもので
もよい。

【００４７】このため、第１の液晶光変調素子において
は、モノドメインとポリドメインの混在状態を得ると同
時に、散乱の少ないフォーカルコニック状態をも実現す
ることができる。また、第２の液晶光変調素子において
も、部分ラビング処理、部分光配向処理、又は部分的に
材料を異ならせることによって螺旋軸の傾きが他方の基
板とは異ならしめられている場合は、光散乱の少ないフ
ォーカルコニック状態をも実現することができる。

【００４８】さらに言うと、第１の液晶光変調素子は、
モノドメインとポリドメインを生じさせるような配向規
制力の異なる領域を有しているため、この領域によっ
て、液晶分子がフォーカルコニック状態に遷移する過程
において、表面規制力の違いによる螺旋軸の方向付けが
なされて、液晶の螺旋軸の方向を規則的に配列させるこ
とができ、フォーカルコニック状態の散乱を低減させる
ものと考えられる。また、第２の液晶光変調素子におい
ても、部分ラビング処理、部分光配向処理、部分的異種
材料などによって、完全なモノドメイン領域は得られな
いにしても、微小な領域毎に螺旋軸の傾きが他の領域と
異なるため、やはり、液晶分子がフォーカルコニック状
態に遷移する過程において、表面規制力の違いによる螺
旋軸の方向付けがなされて、液晶の螺旋軸の方向を規則
的に配列させることができ、フォーカルコニック状態の
散乱を低減させることができるものと考えられる。

【００４９】前記配向規制力が異なる領域の幅をＷ、液
晶の螺旋ピッチをｐとしたとき、幅Ｗと螺旋ピッチｐは
以下の関係に設定することが好ましい。

【００５０】ｐ＜Ｗ＜２０ｐ 前記配向規制力が異なる領域の配列ピッチをＬ、液晶の
螺旋ピッチをｐとしたとき、配列ピッチＬと螺旋ピッチ
ｐは以下の関係に設定することが好ましい。

【００５１】５ｐ＜Ｌ＜１００ｐ 前記配向規制力の異なる領域の幅Ｗや配列ピッチＬを前
記範囲内とすることにより、液晶分子に対して良好な規
制力を保つとともに、素子製造工程の複雑化を防止する
ことができる。

【００５２】前記配向規制力が異なる領域の配列ピッチ
は、前記範囲内で非一様であってもよい。配向規制力が
異なる領域の配列ピッチを非一様とすることで、光回折
現象による視認性の低下を防止することができる。

【００５３】いずれにしても、前記画素領域に複数の画
素が設けられていてもよい。この場合、前記配向規制力
が異なる領域の配置方向が該複数の画素の画素配列方向
とは異なっていてもよく、前記配向規制力が異なる領域
の配置方向が互いに異なる複数の領域を有するようにし
てもよい。このようにすることで、光入射方向によって
視認性が変化することがなく、一様な光透過特性が得ら
れる。

【００５４】本発明に係る第１及び第２の液晶光変調素
子において、フォーカルコニック状態での液晶分子の螺
旋軸の方向を基板面と略平行な面内で規則的に配列させ
る場合には、室温でコレステリック相を示す液晶材料と
して、正の誘電異方性を有するものを用いるとよい。

【００５５】本発明はまた、次の積層型液晶光変調素子
も提供する。すなわち、 （３）積層型液晶光変調素子 それぞれが一対の基板間に挟持された液晶層が複数積層
されてなる積層型液晶光変調素子であって、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、前記の液晶光変調素子を構成
している積層型液晶光変調素子。

【００５６】この積層型液晶光変調素子においては、複
数の液晶層として、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
ることで、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。なお、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表示を行うこと
ができる。また、互いに旋光方向の異なる少なくとも２
つの液晶層を含んでいてもよく、この場合は光の利用効
率を高くすることができる。互いに旋光方向の異なる各
液晶層の選択反射のピーク波長が実質的に同一であって
もよく、この場合は液晶層からの光反射率を高くするこ
とができる。

【００５７】いずれにしても、かかる積層型液晶光変調
素子としては、本発明に係る液晶光変調素子を少なくと
も１つ含む（全部がそうでもよい）複数の液晶光変調素
子を積層した積層型液晶光変調素子を例示できる。この
場合、隣り合う液晶光変調素子において、その両者間の
基板を共通にしてもよい。

【００５８】本発明に係る積層型液晶光変調素子のいず
れにおいても、好ましい態様として次の場合を例示でき
る。すなわち、 （ｅ）各隣合う液晶光変調素子において、素子観察側の
選択反射状態の液晶光変調素子における素子観察側の基
板近傍の画素領域の液晶ドメインにおける液晶のコレス
テリック螺旋軸の基板法線となす角度は、素子観察側と
は反対側の選択反射状態における液晶光変調素子におけ
る素子観察側の基板近傍の画素領域の液晶ドメインにお
ける液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす角度
より大きい場合。 （ｆ）各隣合う液晶光変調素子において、素子観察側の
選択反射状態の液晶光変調素子における素子観察側とは
反対側の基板近傍の画素領域の液晶ドメインにおける液
晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす角度は、素
子観察側とは反対側の選択反射状態の液晶光変調素子に
おける素子観察側とは反対側の基板近傍の画素領域の液
晶ドメインにおける液晶のコレステリック螺旋軸の基板
法線となす角度より大きい場合。 （ｇ）前記（ｅ）及び（ｆ）を組み合わせる場合。

【００５９】いずれにしても、積層型液晶光変調素子の
各液晶光変調素子において、前記ポリドメイン及びモノ
ドメインの混在状態の液晶ドメインに臨む基板に前記配
向制御層が設けられていて、該配向制御層がラビングさ
れている場合、各隣合う液晶光変調素子において、素子
観察側の液晶光変調素子における前記ラビングされた配
向制御層のラビング密度は、該配向制御層に対応する素
子観察側とは反対側の液晶光変調素子における前記ラビ
ングされた配向制御層のラビング密度よりも小さけれ
ば、さらに好ましい。

【００６０】本発明に係る積層型液晶光変調素子におい
て、フォーカルコニック状態での液晶分子の螺旋軸の方
向が基板面と略平行な面内で規則的に配列される液晶層
を含んでいてもよい。この場合、少なくとも最表面側
（素子観察側）の液晶層を、フォーカルコニック状態で
の液晶分子の螺旋軸の方向が基板面と略平行な面内で規
則的に配列される液晶層としてもよい。いずれにして
も、複数の液晶層を積層したことによる散乱成分の増加
によるフォーカルコニック状態における光透過率の上昇
を効果的に抑制することができる。

【００６１】本発明は、前記説明した本発明に係る液晶
光変調素子を作製することができる次の第１及び第２の
液晶光変調素子の製造方法も提供する。第１及び第２の
いずれの製造方法及び該方法により作製される液晶光変
調素子に関しても、前記第１及び第２の液晶光変調素子
に関して述べたことと同様のことが言える。 （４）第１の液晶光変調素子の製造方法 一対の基板（通常は少なくとも一方が透明な一対の基
板）間に室温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材料を含む液
晶層を挟持した液晶光変調素子の製造方法であり、選択
反射状態における前記液晶層の、前記両基板に臨む基板
近傍のうち少なくとも一方の基板近傍の画素領域におけ
る液晶ドメインがポリドメインとモノドメインの混在状
態になるように、前記一対の基板のうち少なくも一方の
基板を処理する基板処理工程と、前記基板処理工程によ
り少なくも一方の基板が処理された前記一対の基板間に
前記液晶層を挟持する工程とを含むことを特徴とする液
晶光変調素子の製造方法。 （５）第２の液晶光変調素子の製造方法 一対の基板（通常は少なくとも一方が透明な一対の基
板）間に室温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材料を含む液
晶層を挟持した液晶光変調素子の製造方法であり、選択
反射状態における前記液晶層の前記両基板に臨む基板近
傍の画素領域における各液晶ドメインはいずれもポリド
メイン構造をとり、該両基板近傍の画素領域における液
晶ドメイン間で液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線
となす角度が異なるように、前記一対の基板を処理する
基板処理工程と、前記基板処理工程により処理された前
記一対の基板間に前記液晶層を挟持する工程とを含むこ
とを特徴とする液晶光変調素子の製造方法。

【００６２】本発明に係る第１の液晶光変調素子の製造
方法では、前記基板処理工程において、選択反射状態に
おける前記液晶層の、前記両基板に臨む基板近傍のうち
少なくとも一方の基板近傍の画素領域における液晶ドメ
インがポリドメインとモノドメインの混在状態になるよ
うに、前記一対の基板のうち少なくも一方の基板を処理
し、この基板処理工程により少なくも一方の基板が処理
された前記一対の基板間に前記液晶層を挟持する。かく
して本発明に係る第１の液晶光変調素子を製造すること
ができる。

【００６３】本発明に係る第２の液晶光変調素子の製造
方法では、前記基板処理工程において、選択反射状態に
おける前記液晶層の前記両基板に臨む基板近傍の画素領
域における各液晶ドメインはいずれもポリドメイン構造
をとり、該両基板近傍の画素領域における液晶ドメイン
間で液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす角度
が異なるように、前記一対の基板を処理し、この基板処
理工程により処理された前記一対の基板間に前記液晶層
を挟持する。かくして本発明に係る第２の液晶光変調素
子を製造することができる。

【００６４】本発明に係る第１及び第２の液晶光変調素
子の製造方法によると、第１の液晶光変調素子の製造方
法では、選択反射状態における前記液晶層の、前記両基
板に臨む基板近傍のうち少なくとも一方の基板近傍の画
素領域における液晶ドメインがポリドメインとモノドメ
インの混在状態である本発明に係る第１の液晶光変調素
子を製造できるので、また、第２の液晶光変調素子の製
造方法では、選択反射状態における前記液晶層の前記両
基板に臨む基板近傍の画素領域における各液晶ドメイン
はいずれもポリドメイン構造をとり、該両基板近傍の画
素領域における液晶ドメイン間で液晶のコレステリック
螺旋軸の基板法線となす角度が異なる本発明に係る第２
の液晶光変調素子を製造できるので、明るく、コントラ
スト、色純度の高い良好な画像を表示できるとともに、
例えば電圧無印加時において表示状態（明るく、コント
ラスト、色純度の高い良好な画像状態）を長期にわたっ
て維持することができる液晶光変調素子を得ることがで
きる。換言すれば、高反射強度・高コントラスト・高色
純度の特性と双安定性とを両立させることができる液晶
光変調素子を得ることができる。

【００６５】本発明に係る第１の液晶光変調素子の製造
方法では、前記基板処理工程において、選択反射状態に
おける前記両基板近傍の画素領域における各液晶ドメイ
ンがいずれも前記混在状態になるように、前記一対の基
板を処理してもよいし、選択反射状態における前記両基
板近傍の画素領域における液晶ドメインのうち一方の液
晶ドメインが前記混在状態になり、他方の液晶ドメイン
がポリドメインのみで構成されるように、前記一対の基
板を処理してもよい。

【００６６】前記両基板近傍の画素領域における各液晶
ドメインがいずれも前記混在状態になるように処理する
場合、該両基板近傍の画素領域における液晶ドメイン間
で、混在するポリドメインとモノドメインの割合が異な
るように処理することが好ましい。さらに好ましくは、
素子観察側の基板近傍の画素領域における液晶ドメイン
がポリドメインの比率が高い方の液晶ドメインになるよ
うに処理してもよい。

【００６７】前記両基板近傍の画素領域における液晶ド
メインのうち一方の液晶ドメインが前記混在状態にな
り、他方の液晶ドメインがポリドメインのみで構成され
るように処理する場合、前記両基板近傍の画素領域にお
ける液晶ドメインのうち素子観察側とは反対側の基板近
傍の画素領域における液晶ドメインが前記混在状態にな
り、素子観察側の基板近傍の画素領域における液晶ドメ
インがポリドメインのみで構成されるように処理しても
よい。

【００６８】本発明の第１の液晶光変調素子の製造方法
のいずれにおいても、前記基板処理工程は、前記一対の
基板のうち少なくとも前記混在状態の液晶ドメインに臨
む基板の該液晶ドメインに臨む側に配向制御層を設ける
工程と、前記混在状態の液晶ドメインに臨む基板に設け
られている配向制御層をラビングするラビング処理工程
とを含んでいてもよい。この場合、前記ラビング処理工
程ではラビングされる配向制御層のラビング密度を１０
以下にすることが望ましい。所定パターンの開口を有す
るマスクを介してラビングを行うなどして、配向制御層
を部分的にラビングすることにより前記混在状態を実現
する素子を得るようにしてもよい。

【００６９】また、前記基板処理工程は、前記一対の基
板のうち少なくとも前記混在状態の液晶ドメインに臨む
基板の該液晶ドメインに臨む側に配向制御層を設ける工
程と、前記混在状態の液晶ドメインに臨む基板に設けら
れている配向制御層に配向制御のための所定の光を照射
する光照射工程とを含んでいてもよい。この場合、前記
光照射工程では、前記配向制御層への前記所定光の照射
量を変化させてもよいし、前記配向制御層への前記所定
光の照射時の基板温度を変化させてもよいし、また前記
配向制御層への前記所定光の照射時の基板面に対する光
照射角度を変化させてもよい。所定パターンの開口を有
するマスクを介して光照射するなどして、配向制御層に
部分的に光を照射することにより前記混在状態を実現す
る素子を得るようにしてもよい。いずれにしても、前記
所定光としては紫外光を例示できる。

【００７０】かかる基板処理工程においては、処理の条
件により（例えば、前記ラビング処理工程を含む場合で
はラビングの程度により、前記光照射工程を含む場合で
は光照射量、光照射時の基板温度、光照射時の基板面に
対する光照射角度の程度により）、得られる液晶光変調
素子の視野角の制御が可能である。

【００７１】本発明に係る第２の液晶光変調素子の製造
方法では、前記基板処理工程において、選択反射状態時
における前記両基板近傍の画素領域における液晶ドメイ
ンのうち素子観察側の基板近傍の画素領域の液晶ドメイ
ンにおける液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線とな
す角度が、対向側の基板近傍の画素領域の液晶ドメイン
における液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす
角度より大きくなるように、前記一対の基板を処理して
もよい。

【００７２】本発明に係る第２の液晶光変調素子の製造
方法のいずれにおいても、前記基板処理工程は、前記一
対の基板の前記液晶層に臨む側に配向制御層をそれぞれ
設ける工程と、前記両基板に設けられている配向制御層
のうちの少なくとも一方の配向制御層をラビングするラ
ビング処理工程とを含んでいてもよい。この場合、前記
ラビング処理工程ではラビングされる配向制御層のラビ
ング密度を１０以下にすることが望ましい。所定パター
ンの開口を有するマスクを介してラビングを行うなどし
て、配向制御層を部分的にラビングすることにより前記
混在状態を実現する素子を得るようにしてもよい。

【００７３】また、前記基板処理工程は、前記一対の基
板の前記液晶層に臨む側に配向制御層をそれぞれ設ける
工程と、前記両基板に設けられている配向制御層のうち
の少なくとも一方の配向制御層に所定の光を照射する光
照射工程とを含んでいてもよい。この場合、前記光照射
工程では、前記配向制御層への前記所定光の照射量を変
化させてもよいし、前記配向制御層への前記所定光の照
射時の基板温度を変化させてもよいし、また前記配向制
御層への前記所定光の照射時の基板面に対する光照射角
度を変化させてもよい。所定パターンの開口を有するマ
スクを介して光照射するなどして、配向制御層に部分的
に光を照射することにより前記混在状態を実現する素子
を得るようにしてもよい。いずれにしても、前記所定光
としては紫外光を例示できる。

【００７４】また、前記基板処理工程は、前記一対の基
板の前記液晶層に臨む側に、材料パラメータが互いに異
なるように、配向制御層をそれぞれ設ける工程を含んで
いてもよい。この場合、配向制御層に用いる材料とし
て、各配向制御層で材料パラメータが異なるように、例
えば、各配向制御層で異なった種類の材料を用いること
ができる。この材料パラメータとしては、それには限定
されないが、例えばプレチルト角を挙げることができ
る。また、配向制御層の材料を部分的に異ならせること
により、前記角度を制御するようにしてもよい。

【００７５】かかる基板処理工程においては、処理の条
件により（例えば、前記ラビング処理工程を含む場合で
はラビングの程度により、前記光照射工程を含む場合で
は光照射量、光照射時の基板温度、光照射時の基板面に
対する光照射角度の程度により、或いは材料パラメータ
が互いに異なるように各配向制御層を設ける工程を含む
場合では、配向制御層に用いる材料の選択により）、得
られる液晶光変調素子の視野角の制御が可能である。

【００７６】いずれにしても、本発明に係る第１及び第
２の液晶光変調素子の製造方法では、前記基板処理工程
において、選択反射状態での前記両基板近傍の画素領域
の各液晶ドメインにおける液晶のコレステリック螺旋軸
の基板法線となす角度をいずれも平均で２０°以下、よ
り好ましくは全ての液晶のドメインについて２０°以下
することが望ましい。

【００７７】本発明に係る第１及び第２の液晶光変調素
子の製造方法はまた、少なくとも一方の基板の液晶と接
する面上に、フォーカルコニック状態での液晶分子の螺
旋軸の方向を規則的に配列させるための、部分的に配向
規制力が異なる領域を設ける工程と、少なくとも一方に
部分的に配向規制力が異なる領域を設けた一対の基板間
に液晶層を挟持させる工程とを含んでいてもよい。

【００７８】この製造方法では、前記配向規制力が異な
る領域を形成するにあたって、その形状・位置・配列ピ
ッチ・配列方向等を任意に形成することができる。従っ
て、液晶の配列規制の制御を行いやすい。また、液晶の
配列規制のために別の部材を設けるための工程が不要で
ある。

【００７９】前記部分的に配向規制力が異なる領域を設
ける工程では、全面的又は部分的にラビングを施すこと
によって前記領域を形成してもよいし、全面的又は部分
的に光照射を行うことによって前記領域を形成してもよ
い。いずれにしても、前記部分的に配向規制力が異なる
領域を設ける工程は、部分的に開口が設けられたマスク
層を基板上に配置する工程と、該マスク層を除去する工
程とを含んでいてもよい。

【００８０】前記部分的に配向規制力が異なる領域を設
ける工程において、部分的に材料種の異なる配向膜を形
成することによって、配向規制力の異なる領域を形成す
るようにしてもよい。

【００８１】以上の全面的又は部分的にラビングを施す
手法及び全面的又は部分的に光照射を行う手法は、本発
明の第１及び第２の液晶光変調素子の製造方法における
ラビング処理工程において行われる手法を利用できる。
また、部分的に異なる材料を用いる手法は本発明の第２
の液晶光変調素子の製造方法における前記一対の基板の
前記液晶層に臨む側に、材料パラメータが互いに異なる
ように、配向制御層をそれぞれ設ける工程において行わ
れる手法を利用できる。

【００８２】

【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。

【００８３】本発明に係る液晶光変調素子（ここでは液
晶表示素子）は例えば次の構造に形成することができ
る。

【００８４】図１は本発明に係る液晶光変調素子の１例
の概略断面図である。

【００８５】図１に示す液晶光変調素子は、一対の基板
１、２間に室温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材料６を含
む液晶層１０が挟持されている。両基板１、２間には該
両基板の間隔を保持するための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。

【００８６】また、素子観察側Ｐ（光を入射させる側）
とは反対側の基板の外面（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、
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。

【００８７】Ｓはシール材であり、液晶材料６を基板
１、２間に封入するためのものである。

【００８８】図１に示す液晶光変調素子では、所定の電
圧印加により液晶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。

【００８９】基板１、２は、少なくとも一方が透光性を
有している基板とする。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、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、
ポリエチレンテレフタレート等のフレキシブル基板等が
使用可能である。また、本発明に係る液晶光変調素子を
反射型液晶光変調素子として用いる場合は、一方の基板
は透明である必要はない、換言すれば両方とも透明であ
る必要はない。ここでは、基板１、２はいずれも透光性
を有している。

【００９０】図１に示す液晶光変調素子だけでなく、本
発明の液晶光変調素子において、一対の基板には必要に
応じてそれぞれ電極を形成することができる。

【００９１】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
は液晶光変調素子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、これらの電極が互
いに交差するように向かい合わされる。すなわち本発明
の液晶光変調素子においては、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。

【００９２】また、これら電極材を液晶光変調素子層狭
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。

【００９３】図２に図１に示す液晶光変調素子の画素パ
ターンの概略平面図を示す。

【００９４】図１の液晶光変調素子においては、既述の
とおり、基板１、２は透光性を有する透明基板であり、
透明基板１、２のそれぞれの表面に、互いに平行な複数
の帯状に形成された透明電極１１、１２が設けられてい
る。これらの透明電極１１、１２は互いに交差するよう
に向かい合わされてあり、電極１１、１２が重なり合う
領域が画素領域Ｘとなる（図２参照）。

【００９５】図１に示す液晶光変調素子を含め、本発明
の液晶光変調素子はガスバリア層、絶縁層として液晶光
変調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。

【００９６】液晶材料６だけでなく、本発明に係る液晶
光変調素子に用いることができる液晶材料としては、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剤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、カイラル剤）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、カイラル剤に限らず各２種類以上の混合
材料でもよい。

【００９７】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光変調素子は、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。

【００９８】図３に図１に示す液晶光変調素子の選択反
射状態時における液晶層１０の両基板１、２に臨む基板
近傍の画素領域Ｘにおける各液晶ドメインの例を示す。
なお、図３において絶縁膜７等は図示を省略してある。

【００９９】図１に示す液晶光変調素子は、選択反射状
態時における液晶層１０の両基板１、２に臨む基板近傍
の画素領域Ｘにおける各液晶ドメインが次のいずれかの
状態になるように形成する。すなわち、 （１）選択反射状態時における液晶層１０の、両基板
１、２に臨む基板近傍１ａ、２ａのうち少なくとも一方
の基板近傍の画素領域Ｘにおける液晶ドメインはポリド
メインとモノドメインの混在状態である場合（図３
（Ａ）参照）。 （２）選択反射状態時における液晶層１０の両基板１、
２に臨む基板近傍１ａ、２ａの画素領域Ｘにおける各液
晶ドメインはいずれもポリドメイン構造をとり、両基板
近傍１ａ、２ａの画素領域Ｘにおける液晶ドメイン間で
液晶６のコレステリック螺旋軸６１、６２の基板法線Ｈ
となす角度θ１、θ２が異なる場合（図３（Ｂ）参
照）。

【０１００】ここで「ポリドメイン」は、液晶の選択反
射波長状態時において液晶の螺旋軸が基板法線から若干
傾き、且つ、該螺旋軸の基板への射影方向がランダムに
異なっている領域であり、「モノドメイン」は、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
領域である。

【０１０１】前記（１）の場合を図３（Ａ）の例示によ
って説明すると、両基板近傍１ａ、２ａの画素領域Ｘに
おける液晶ドメインのうち一方の液晶ドメインが前記混
在状態（図３（Ａ）の符合Ｍはモノドメインを示す。）
であり、他方の液晶ドメインがポリドメインのみで構成
される。さらに言うと、両基板近傍１ａ、２ａの画素領
域Ｘにおける液晶ドメインのうち素子観察側Ｐとは反対
側の基板近傍２ａの画素領域Ｘにおける液晶ドメインが
前記混在状態であり、素子観察側Ｐの基板近傍１ａの画
素領域Ｘにおける液晶ドメインがポリドメインのみで構
成される。

【０１０２】そして、一対の基板１、２のうち少なくと
も前記混在状態の液晶ドメインに臨む基板２の該液晶ド
メインに臨む側に液晶６と接触する配向制御層８２が設
けられていて、前記混在状態における液晶分子６０は配
向制御層８２により配向制御される。この配向制御とし
て、次の（ａ）及び（ｂ）の場合を例示できる。すなわ
ち、 （ａ）該配向制御は、前記混在状態の液晶ドメインに臨
む基板２に設けられている配向制御層８２がラビングさ
れていることによりなされる場合。この場合、ラビング
された配向制御層８２のラビング密度が１０以下である
ことが望ましい。所定パターンの開口を有するマスクを
介してラビングを行うなどして、配向制御層を部分的に
ラビングすることにより前記混在状態を実現してもよ
い。 （ｂ）該配向制御は、前記混在状態の液晶ドメインに臨
む基板２に設けられている配向制御層８２が所定の光の
照射を受けていることによりなされる場合。この場合、
前記配向制御は、配向制御層８２への前記所定光の照射
量により決定されてもよいし、配向制御層８２への前記
所定光の照射時の基板温度により決定されてもよいし、
また配向制御層８２への前記所定光の照射時の基板面に
対する光照射角度により決定されてもよい。所定パター
ンの開口を有するマスクを介して光照射するなどして、
配向制御層に部分的に光照射することにより前記混在状
態を実現してもよい。いずれにしても、前記所定光とし
ては紫外光を例示できる。

【０１０３】ここでの配向制御は、前記混在状態の液晶
ドメインに臨む基板２に設けられている配向制御層８２
がラビングされていることによりなされている。このラ
ビングされた配向制御層８２のラビング密度は、ここで
は１０以下である。

【０１０４】なお、ここではポリドメインのみで構成さ
れる液晶ドメインに臨む基板１の該液晶ドメインに臨む
側にも配向制御層８１が設けられている。この配向制御
層８１は、配向制御層８２と同じ材料からなるがラビン
グされていない。

【０１０５】前記（２）の場合を図３（Ｂ）の例示によ
って説明すると、両基板近傍１ａ、２ａの画素領域Ｘに
おける液晶ドメインのうち素子観察側Ｐの基板近傍１ａ
の画素領域Ｘの液晶ドメインにおける液晶６のコレステ
リック螺旋軸６１の基板法線Ｈとなす角度θ１が対向側
の基板近傍２ａの画素領域Ｘの液晶ドメインにおける液
晶６のコレステリック螺旋軸６２の基板法線Ｈとなす角
度θ２より大きい。

【０１０６】そして、一対の基板１、２の液晶層１０に
臨む側に液晶６と接触する配向制御層８１、８２がそれ
ぞれ設けられていて、両基板近傍１ａ、２ａの画素領域
Ｘの各液晶ドメインにおける液晶６のコレステリック螺
旋軸６１、６２の基板法線Ｈとなす角度θ１、θ２は配
向制御層８１、８２により制御される。この配向制御層
８１、８２による制御によって両基板近傍１ａ、２ａの
画素領域Ｘにおける液晶ドメイン間において液晶６のコ
レステリック螺旋軸６１、６２の基板法線Ｈとなす角度
θ１、θ２に大小が生じている。その角度の大小が生じ
ている例として、次の（ｃ）及び（ｄ）の場合を例示で
きる。すなわち、 （ｃ）両基板１、２に設けられている配向制御層８１、
８２のうちの少なくとも一方の配向制御層がラビングさ
れていることにより生じている場合。この場合、ラビン
グされた配向制御層のラビング密度が１０以下であるこ
とが望ましい。所定パターンの開口を有するマスクを介
してラビングを行うなどして、配向制御層を部分的にラ
ビングすることにより前記角度の大小を生じさせてもよ
い。いずれの場合も、配向膜材料やラビング条件によっ
ては配向制御層がモノドメイン化せず、全体として元の
状態よりも螺旋軸の傾きの小さくなったポリドメインが
得られる。 （ｄ）両基板１、２に設けられている配向制御層８１、
８２のうちの少なくとも一方の配向制御層が所定の光の
照射を受けていることにより生じている場合。この場合
の角度θ１、θ２の大小は、配向制御層への前記所定光
の照射量により制御されてもよいし、配向制御層への前
記所定光の照射時の基板温度により制御されてもよい
し、また配向制御層への前記所定光の照射時の基板面に
対する光照射角度により制御されてもよい。所定パター
ンの開口を有するマスクを介して光照射するなどして、
配向制御層に部分的に光を照射することにより前記角度
の大小を生じさせてもよい。いずれの場合も、配向膜材
料や光照射条件によっては配向制御層がモノドメイン化
せず、全体として元の状態よりも螺旋軸の傾きの小さく
なったポリドメインが得られる。いずれにしても、前記
所定光としては紫外光を例示できる。

【０１０７】また、両基板１、２に設けられている配向
制御層８１、８２は材料パラメータが互いに異なってい
てもよい。この場合、両基板近傍１ａ、２ａの画素領域
Ｘの各液晶ドメインにおける液晶６のコレステリック螺
旋軸６１、６２の基板法線Ｈとなす角度θ１、θ２は、
両基板１、２に設けられている、材料パラメータが互い
に異なる各配向制御層８１、８２により制御される。こ
の各配向制御層８１、８２に用いる材料として、各配向
制御層８１、８２で材料パラメータが異なるように、例
えば、各配向制御層８１、８２で異なった種類の材料を
用いることができる。前記材料パラメータとしては、そ
れには限定されないが、例えばプレチルト角を挙げるこ
とができる。

【０１０８】ここでの角度θ１、θ２の大小は、両基板
１、２に設けられている配向制御層８１、８２がいずれ
もラビングされていることにより生じている。このラビ
ングされた配向制御層８１、８２のラビング密度は、こ
こではいずれも１０以下である。

【０１０９】また、図１に示す液晶光変調素子において
は、選択反射状態において両基板近傍１ａ、２ａの画素
領域Ｘの各液晶ドメインにおける液晶６のコレステリッ
ク螺旋軸６１、６２の基板法線Ｈとなす角度θ１、θ２
がいずれも２０°以下である。

【０１１０】図１に示す液晶光変調素子を含め、本発明
の液晶光変調素子において、フォーカルコニック状態で
の光散乱効果を低減させる目的で、フォーカルコニック
状態での液晶分子の螺旋軸の方向が基板面と略平行な面
内で規則的に配列されてもよい。

【０１１１】この場合、フォーカルコニック状態での液
晶分子の螺旋軸の方向を基板面と略平行な面内で規則的
に配列させるために、液晶素子内に液晶分子の配列規制
手段を設けてもよい。

【０１１２】螺旋軸の方向を基板と平行な面内において
規則的に配列させる配列規制手段としては、例えば、電
界の制御による手段、配向規制力を異ならせることによ
る手段を挙げることができる。 （Ａ）電界の制御による手段（電界の方向に異方性を生
じさせる突起状構造物又は溝） 図４に図１に示す液晶光変調素子において、配列規制手
段の一例であるリブ構造の突起状構造物１３が形成され
ている状態を示す。また、図５にリブ構造の突起状構造
物１３が形成されている液晶光変調素子において、等電
位線２６が該突起状構造物１３近傍で歪を生じる状態を
示し、図６に電界方向Ｅが部分的に特定方向に傾斜する
状態を示す。なお、図４において樹脂構造物４は図示を
省略してある。以下に説明する図９及び図１１について
も同様である。

【０１１３】図４に示すように、リブ構造の突起状構造
物１３を一方の基板２に設けている場合、突起状構造物
１３を設けたことにより、電極１１、１２間に電圧印加
した場合に、図５に示すように等電位線２６が突起状構
造物１３近傍で歪を生じる。そのため、図６に示すよう
に電界方向Ｅが部分的に特定方向に傾斜する。そして、
この状態から電圧の印加を停止して液晶をフォーカル・
コニック状態にすると、それまで存在していた傾斜電界
の影響により、液晶の螺旋軸方向が規制されるものと考
えられ、結果的に図７及び図８に示すように、基板に略
平行な面内において、液晶の螺旋軸６１が規則的に揃っ
た状態となる。従って、液晶分子の螺旋軸６１が一定の
方向に向いた光散乱の少ないフォーカル・コニック状態
を実現することができる。なお、図８に示す状態は液晶
光変調素子を上から見たときの状態である。

【０１１４】なお、突起構造物としては前記の構造物１
３に限定されるものではなく、各種の形状のものを用い
ることができる。

【０１１５】図９に図１に示す液晶光変調素子におい
て、電極１２に配列規制手段の他の例である溝（スリッ
ト）１５が形成されている状態を示す。また、図１０に
電極１２にスリット１５が形成されている液晶光変調素
子において、スリット１５近傍で等電位線２６に歪みを
生じる状態を示す。

【０１１６】図９に示すように、透明電極１２にスリッ
ト１５を形成した場合にも、やはり図１０に示すように
スリット１５近傍で等電位線２６に歪みを生じるため、
同様の理由で液晶の螺旋軸が一定の方向に向いた散乱の
少ないフォーカル・コニック状態を実現することができ
る。

【０１１７】なお、溝については、電極に形成されるも
のに限定されない。例えば絶縁膜等に形成されてもよ
い。 （Ｂ）配列規制力を異ならせることによる手段 螺旋軸の方向を基板と平行な面内において規則的に配列
させる他の手段としては、配向規制力の異なる領域が挙
げられる。配向規制力の異なる領域とは液晶分子に対す
るアンカリング力や配向方向が異なる領域をいう。この
配向規制力の異なる領域は、電極面に均一に塗布された
ポリイミド等の配向膜（配向制御層）をラビング処理し
たり紫外線等による光配向処理を施すことにより得られ
る。特に、密度の低い（例えば、ラビンク密度１０以下
の）ラビングを配向制御層全体に施したり、所定パター
ンの開口を有するマスクを用いるなどして配向制御層を
部分的にラビングしたり、所定パターンの開口を有する
マスクを介して光照射するなどして部分的に光照射を行
ったりして、配向規制力の異なる領域を形成することが
好ましい。また、部分的に材料種の異なる配向膜を形成
することによっても配向規制力の異なる領域が得られ
る。

【０１１８】このような配向規制力の異なる領域は、ラ
ビング処理等により電界方向の傾斜が発現するのではな
く、液晶分子がフォーカルコニック状態に遷移する過程
において、表面規制力の違いによる螺旋軸の方向付けが
なされるため、前記の電界方向を傾斜させる手段と同様
の効果を得ることができるものと考えられる。

【０１１９】いずれにしても、かかる配向処理を施すこ
とによって、螺旋軸の方向を基板と平行な面内において
規則的に配列させる場合、液晶素子中に新たな部材を追
加する必要がないため信頼性が高まるという利点があ
る。特に、光配向処理は塵の発生等の恐れが少なく優れ
た手段である。

【０１２０】全面的又は部分的にラビングを施す手法及
び全面的又は部分的に光照射を行う手法は、本発明に係
る第１の液晶光変調素子において、配向制御層が設けら
れている場合、選択反射状態時における液晶層の前記混
在状態における液晶分子が該配向制御層により配向制御
される場合（ここでは図３（Ａ）の場合）において行わ
れる配向制御手法と同様のものでもよい。また、部分的
にラビングを施す手法、部分的に光照射を行う手法及び
部分的に異なる材料を用いる手法は、本発明に係る第２
の液晶光変調素子において、配向制御層が設けられてい
る場合、選択反射状態時における液晶層の両基板近傍の
画素領域の各液晶ドメインにおける液晶のコレステリッ
ク螺旋軸の基板法線となす角度が該配向制御層により制
御される場合（ここでは図３（Ｂ）の場合）において行
われる配向制御手法と同様のものでもよい。このように
先の配向制御手法と同様の手法を用いることにより、前
記混在状態や上下基板における角度の違いを実現すると
同時に、散乱の少ないフォーカルコニック状態をも実現
することができる。

【０１２１】図１１に図１に示す液晶光変調素子におい
て、かかる手法により部分的に処理された領域１６を配
向制御層（配向膜）８２上に設けた例を示す。

【０１２２】このように部分的に処理された領域が設け
られた配向制御層は、図３（Ａ）の場合のように、選択
反射状態時における液晶層の前記混在状態を得るように
液晶分子を配向制御することができるものでもよい。ま
た、図３（Ｂ）の場合のように、選択反射状態時におけ
る液晶層の両基板近傍の画素領域の各液晶ドメインにお
ける液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす角度
を制御することができるものでもよい。いずれにしても
フォーカルコニック状態において螺旋軸の方向を基板と
平行な面内において規則的に配列させることも可能であ
る。

【０１２３】選択反射状態時における前記両基板近傍の
画素領域の各液晶ドメインにおける液晶のコレステリッ
ク螺旋軸の基板法線となす角度を制御する手法として、
狭持されたコレステリック液晶に臨む基板最表面（例え
ば基板表面の膜）の材料種、処理方法をコレステリック
液晶材料種に合わせて適宜選択する手法も有効である。

【０１２４】基板最表面が膜である場合、基板最表面の
材料としては、前述の電極材料、絶縁膜に用いられる材
料の他、ポリイミドが利用可能である。このうち、後述
する配向処理によりコレステリック液晶との相互作用を
容易に変化させられるという観点からポリイミドが最も
適する。また、膜の厚みは、コレステリック液晶層への
電圧印加を行うことができ、光透過率を著しく低下させ
ない程度の厚みであればよい。

【０１２５】配向処理を行う手法としては、配向処理を
行う部分の表面を布等で一方向にこするラビング法、基
板最表面が膜（例えば、ポリイミド膜）である場合、成
膜後の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光配向処理が好適であ
る。

【０１２６】ここでラビング法を採用する場合、所定の
毛先長さのラビング布を有するラビングローラを備え、
基板を所定方向に所定の速度で移動させるとともに、所
定方向に所定の回転数で回転するラビングローラと該基
板最表面とを相互に接触させることにより、該基板最表
面をラビングするラビング装置を用いることができる。
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、ラビング布の毛先押し込み長さ、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、基板移動速
度により液晶分子の配向制御が可能である。

【０１２７】ラビング回数を（Ｎ）、ラビングローラ半
径を（ｒ）、ラビングローラ回転数を（ｍ）、基板移動
速度を（ｖ）としたときの以下の式（１）で表されるラ
ビング密度（Ｌ）は重要なパラメータである。

【０１２８】

【数１】

【０１２９】このラビング密度が１００程度以上の場
合、コレステリック液晶の螺旋軸は基板面に対して完全
乃至略完全に垂直となるため、前述したように双安定効
果が失われやすくなる。ラビング密度が１００以下の場
合には、基板面全面がラビングされるわけではなく部分
的にラビング効果がはたらくものと考えられ、液晶の螺
旋軸は一部が基板面に対して完全乃至略完全に垂直な構
成をとり、一部が基板法線に対して傾きを有する構成を
とる。液晶光変調素子の一画素程度の範囲（例えば１０
０μｍ□以上）で見れば、液晶の螺旋軸の傾きはその範
囲の平均として基板法線方向に対してある角度を有する
ことになる。また、同様の効果はマスク層を用いるなど
してラビング処理を部分的に行う部分ラビング法を用い
てマスク層の開口部に相当するラビング対象領域のラビ
ング密度を大きくした場合でも得ることができる。

【０１３０】一方、光配向処理を行う場合において、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により、液晶分子の配向
制御が可能である。前記の部分配向法（部分ラビング
法）と同様、フォトマスクを介して露光を行う部分光配
向処理も有効である。

【０１３１】また、両基板間で最表面膜材料（例えば、
ポリイミド膜材料）そのものを異なる材料にする場合
も、同様の効果が得られる。すなわち、両基板間で最表
面材料としてラビングにより発現するプレチルト角の異
なる材料を選択する場合やプレチルト角が同じであって
も材料構成が異なる材料を選択する場合でも、同様の効
果が得られる。

【０１３２】配向制御層（配向膜）を部分的にラビング
処理を行う手法としては、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を行いたい部
分のみレジストを除去し、ラビングを行った後、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
ビング領域が得られる。なお、ラビング方向は特に問わ
ない。

【０１３３】部分的に光配向処理を行う手法としては、
例えば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
域が得られる。

【０１３４】図１２にかかる手法により配向膜を部分的
に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１２（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１２（Ｂ）：絶縁膜７上に配向膜８２を形成する。 ・図１２（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。

【０１３５】または、 ・図１２（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１２（Ｄ）：以上により、部分的に処理された領域
１６が形成される。

【０１３６】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１６を任意の位置に形成するこ
とができる。

【０１３７】なお、異種配向膜を使用する手法として
は、例えば、図１２（Ｃ’）の工程において、レジスト
膜のパターニング後、異なる種類の配向膜を塗布し焼成
してレジスト膜を除去する手法を採用できる。

【０１３８】このようにして得られる領域１６は、図１
の液晶光変調素子において、図３（Ａ）の場合は配向制
御層８２に、図３（Ｂ）の場合は配向制御層８１、８２
にそれぞれ設けることができる。

【０１３９】以上のようにして、基板に表面処理を施
し、或いは基板最表面の材料を選択することで、コレス
テリック液晶螺旋軸の傾き（基板法線となす角度）を両
基板間で変化させた場合、各基板近傍でのコレステリッ
クドメインの構造が異なり、プレーナ状態での光反射特
性が異なることになる。

【０１４０】コレステリック液晶による可視光の選択反
射による表示を行う液晶光変調素子においては、液晶の
螺旋軸の傾き（基板法線となす角度）が比較的大きい場
合には、素子観察側正面の光反射率は低いもののスペク
トル半値巾は広く視野角特性に優れた構造をとる。一
方、液晶の螺旋軸の傾き（基板法線となす角度）が比較
的小さい場合には、素子観察側正面の光反射率及び色純
度が高く視野角特性のやや劣る構造をとる。従って、無
配向処理コレステリック液晶素子に比べ、双安定特性を
維持したまま素子観察側正面での優れた明るさ、色純度
特性が得られる。さらに素子観察側の液晶の螺旋軸の傾
き（基板法線となす角度）が非観察側（観察側とは反対
側）に比べて大きい場合には、螺旋軸の傾きの小さい側
のコレステリックドメインから反射した光が螺旋軸の傾
きの大きい側のコレステリックドメインにより若干散乱
するため、視野角特性の観点からみると有利である。

【０１４１】コレステリック液晶のプレーナ配列の螺旋
軸方向に対して斜めに入射した光の選択反射光の波長λ
は以下の式（２）により表される。

【０１４２】

【数２】

【０１４３】よって、液晶の螺旋軸の傾き（基板法線と
なす角度）は両基板間で同等の液晶の螺旋軸の傾きを有
する液晶セルを作製し、該液晶セルの分光透過率測定を
行って、両面ラビングコレステリックセルの分光透過率
測定と選択反射波長を比較することにより容易に計算可
能である。

【０１４４】高密度ラビングを行ったセルは螺旋軸角度
が０°となる。この場合のセル透過率を測定し、得られ
たスペクトルより選択反射中心波長を読み取る。

【０１４５】

【数３】

【０１４６】次に螺旋軸角度が数度のセルを測定し同様
に中心波長を読み取る。

【０１４７】

【数４】

【０１４８】この手法により液晶の螺旋軸の傾き（基板
法線となす角度）を計算し、表示特性と比較したところ
螺旋軸傾きが２０°以下である液晶光変調素子では、明
るさ、色純度の点で優れる。これに対し、液晶の螺旋軸
傾きが２０°より大きい液晶光変調素子では、ドメイン
間の散乱効果が大きくなり色純度が劣る。積層型液晶光
変調素子を構成した場合には光透過率も低下してしま
う。従って、液晶の螺旋軸傾きは２０°以下であること
が望ましい。

【０１４９】図１に示す液晶光変調素子を含め、本発明
の液晶光変調素子は、一対の基板間に、ギャップを規定
するスペーサ材として該基板間のギャップを均一に保持
するためのスペーサが設けられていてもよい。ギャップ
を規定するスペーサ材としては、ガラス製、プラスチッ
ク製等の球状のスペーサ粒子を例示できる。この他、熱
可塑性若しくは熱硬化性柱状接着剤等を用いることが可
能である。図１の液晶光変調素子は、既述のとおり、基
板１、２間にスペーサ５を配置してある。

【０１５０】図１に示す液晶光変調素子を含め、本発明
の液晶光変調素子は、強い自己保持性を付与するため
に、一対の基板間がスペース保持部材としての構造物で
支持されていてもよい。図１の液晶光変調素子には、基
板１、２間に樹脂構造物４が設けられている。樹脂構造
物４は、例えば、格子配列などの所定の配置規則に基づ
いて、一定の間隔をおいて配列された、円柱状、断面四
角柱状、断面楕円柱状などのドット状のものとすること
ができる。

【０１５１】液晶材料を一対の基板間に狭持する方法と
しては、一般によく知られた真空注入法や液晶滴下法が
利用可能であり、作製する液晶セルのサイズ、セルギャ
ップ等を考慮して適宜選択することができ、液晶の螺旋
軸の基板法線方向に対する傾きの効果については液晶の
狭持方法による差は無い。

【０１５２】シール材の材料としては、例えば、エポキ
シ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化型或いは光硬化型接着
剤が使用可能である。

【０１５３】本発明に係る液晶光変調素子を駆動する場
合、高低矩形波電圧（電圧パルス）の組み合わせにより
行うことが望ましい。この場合、コレステリック液晶の
プレーナ状態は、液晶分子全てが電界方向に並んだホメ
オトロピック状態から急峻に電圧をオフすることで得る
ことができ、フォーカル・コニック状態は、プレーナ状
態への低電圧パルス若しくはホメオトロピック状態直後
に低電圧パルスを印加することにより得ることができ
る。

【０１５４】以上のような特性を有するコレステリック
液晶光変調素子として、選択反射波長の異なる素子を複
数積層することにより多色表示の反射型素子が構成され
る。特に選択反射波長を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色
（Ｂ）とすることにより、フルカラー表示素子が得られ
る。

【０１５５】図１３は青色表示を行う液晶光変調素子、
緑色表示を行う液晶光変調素子、赤色表示を行う液晶光
変調素子の三つの液晶光変調素子をこの順に積層した積
層型液晶光変調素子の概略断面図である。なお、図１３
の積層型液晶光変調素子における各液晶光変調素子は、
図１に示す液晶光変調素子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。

【０１５６】図１３に示す積層型液晶光変調素子におけ
る各液晶光変調素子Ｂ、Ｇ、Ｒは、一対の基板１、２間
に室温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材料６ｂ、６ｇ、６
ｒを含む青色表示、緑色表示、赤色表示を行う液晶層１
０ｂ、１０ｇ、１０ｒがそれぞれ挟持されている。

【０１５７】また、素子観察側Ｐ（光を入射させる側）
とは反対側の基板の外面（裏面）には、必要に応じて、
可視光吸収層が設けられる。図１３の例では液晶光変調
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。

【０１５８】図１３に示す積層型液晶光変調素子では、
所定の電圧印加により液晶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。

【０１５９】図１３に示す積層型液晶光変調素子を含
め、本発明の積層型液晶光変調素子では、隣り合う液晶
光変調素子において、その両者間の基板を共通にしても
よい。図１４に図１３の積層型液晶光変調素子につい
て、隣り合う液晶光変調素子ＢとＧ、ＧとＲにおいて、
その両者間の基板１、２を共通にした状態を示す。

【０１６０】積層型液晶光変調素子において、高い色純
度を実現するためには各セル（各液晶光変調素子）を透
過する光について如何に散乱成分を低減させることがで
きるかが重要であり、前記したように液晶の螺旋軸の傾
き（基板法線となす角度）を小さくすることによりセル
の光透過率を向上させることができる。但し、螺旋軸の
傾きが小さくなると前述のように視野角特性が低下する
ため、一方は螺旋軸の傾きが比較的小さく、もう一方は
螺旋軸の傾きが大きくなる構成をとる。こうすること
で、明るさ、コントラスト、色純度の最適な反射型液晶
光変調素子が得られる。

【０１６１】また、積層型液晶光変調素子を構成する場
合には各液晶光変調素子層ごとに液晶の螺旋軸の傾き
（基板法線となす角度）を制御する。こうすることで、
さらに視認性に優れた特性が得られる。すなわち、コレ
ステリック液晶ドメインはプレーナ状態においても少な
からず散乱体であるため、素子観察側から遠い側の液晶
光変調素子層は液晶の螺旋軸の傾きを小さくし、該層よ
りも上層の液晶光変調素子の散乱効果を用いて光を拡散
させることにより高い色純度と高い光反射率を両立させ
ることができる。

【０１６２】よって、素子観察側から順にＢ液晶光変調
素子−Ｇ液晶光変調素子−Ｒ液晶光変調素子と積層する
場合には、液晶の螺旋軸の傾きは大きい順にＢ液晶光変
調素子−Ｇ液晶光変調素子−Ｒ液晶光変調素子となるこ
と、例えば、各隣合う液晶光変調素子において、素子観
察側の液晶光変調素子における素子観察側の基板近傍の
画素領域の液晶ドメインにおける液晶のコレステリック
螺旋軸の傾き（基板法線となす角度）は、素子観察側と
は反対側の液晶光変調素子における素子観察側の基板近
傍の画素領域の液晶ドメインにおける液晶のコレステリ
ック螺旋軸の傾き（基板法線となす角度）より大きく、
素子観察側の液晶光変調素子における素子観察側とは反
対側の基板近傍の画素領域の液晶ドメインにおける液晶
のコレステリック螺旋軸の傾き（基板法線となす角度）
は、素子観察側とは反対側の液晶光変調素子における素
子観察側とは反対側の基板近傍の画素領域の液晶ドメイ
ンにおける液晶のコレステリック螺旋軸の傾き（基板法
線となす角度）より大きくなることが液晶光変調素子の
視認性向上には望ましい。

【０１６３】また、各層の液晶光変調素子で隣合う液晶
光変調素子の液晶の螺旋軸の傾きを異ならせることによ
り、例えば、各隣合う液晶光変調素子において、素子観
察側の液晶光変調素子における素子観察側の基板近傍の
画素領域の液晶ドメインにおける液晶のコレステリック
螺旋軸の傾き（基板法線となす角度）と、素子観察側と
は反対側の液晶光変調素子における素子観察側の基板近
傍の画素領域の液晶ドメインにおける液晶のコレステリ
ック螺旋軸の傾き（基板法線となす角度）とを互いに異
ならせ、素子観察側の液晶光変調素子における素子観察
側とは反対側の基板近傍の画素領域の液晶ドメインにお
ける液晶のコレステリック螺旋軸の傾き（基板法線とな
す角度）と、素子観察側とは反対側の液晶光変調素子に
おける素子観察側とは反対側の基板近傍の画素領域の液
晶ドメインにおける液晶のコレステリック螺旋軸の傾き
（基板法線となす角度）とを互いに異ならせることによ
り、さらにその効果を高めることができる。

【０１６４】図１３及び図１４に示す積層型液晶光変調
素子では、各隣合う液晶光変調素子ＢとＧ（ＧとＲ）に
おいて、素子観察側Ｐの液晶光変調素子Ｂ（Ｇ）におけ
る素子観察側Ｐの基板近傍１ａの画素領域Ｘの液晶ドメ
インにおける液晶６ｂ（６ｇ）のコレステリック螺旋軸
の基板法線となす角度は、素子観察側Ｐとは反対側の液
晶光変調素子Ｇ（Ｒ）における素子観察側Ｐの基板近傍
１ａの画素領域Ｘの液晶ドメインにおける液晶６ｇ（６
ｒ）のコレステリック螺旋軸の基板法線となす角度より
大きく、素子観察側Ｐの液晶光変調素子Ｂ（Ｇ）におけ
る素子観察側Ｐとは反対側の基板近傍２ａの画素領域Ｘ
の液晶ドメインにおける液晶６ｂ（６ｇ）のコレステリ
ック螺旋軸の基板法線となす角度は、素子観察側Ｐとは
反対側の液晶光変調素子Ｇ（Ｒ）における素子観察側Ｐ
とは反対側の基板近傍２ａの画素領域Ｘの液晶ドメイン
における液晶６ｇ（６ｒ）のコレステリック螺旋軸の基
板法線となす角度より大きい。

【０１６５】また、各隣合う液晶光変調素子ＢとＧ（Ｇ
とＲ）において、素子観察側Ｐの液晶光変調素子Ｂ
（Ｇ）におけるラビングされた配向制御層のラビング密
度は、該配向制御層に対応する素子観察側Ｐとは反対側
の液晶光変調素子Ｇ（Ｒ）における前記ラビングされた
配向制御層のラビング密度よりも小さい。

【０１６６】以上説明した液晶光変調素子（積層型液晶
光変調素子）によると、選択反射状態時における液晶層
１０（１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ）の両基板１、２に臨む
基板近傍１ａ、２ａの画素領域Ｘにおける各液晶ドメイ
ンが前記（１）の場合、選択反射状態時における液晶層
１０（１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ）の両基板１、２に臨む
基板近傍１ａ、２ａのうち少なくとも一方の基板近傍２
ａの画素領域Ｘにおける液晶ドメインがポリドメインと
モノドメインの混在状態であるので、また前記（２）の
場合、選択反射状態時における液晶層１０（１０ｂ、１
０ｇ、１０ｒ）の両基板１、２に臨む基板近傍１ａ、２
ａの画素領域Ｘにおける各液晶ドメインはいずれもポリ
ドメイン構造をとり、両基板近傍１ａ、２ａの画素領域
Ｘにおける液晶ドメイン間で液晶のコレステリック螺旋
軸６１、６２と基板法線Ｈとのなす角度θ１、θ２が異
なるので、明るく、コントラスト、色純度の高い良好な
画像を表示できるとともに、電圧無印加時において表示
状態（明るく、コントラスト、色純度の高い良好な画像
状態）を長期にわたって維持することができる。換言す
れば、プレーナ状態での高い反射強度・高コントラスト
・高色純度の特性と双安定性とを両立させることができ
る。

【０１６７】また、フォーカルコニック状態での液晶分
子の螺旋軸の方向を基板面と略平行な面内で規則的に配
列させるために、配向膜（配向制御層）に配向規制力の
異なる領域が設けられているので、フォーカルコニック
状態における液晶層の光透過率が向上し、コントランス
トを向上させることができる。

【０１６８】次に、本発明に係る液晶光変調素子の性能
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。

【０１６９】各実験例・比較実験例では、基板の処理条
件（配向制御膜材料の選択、ラビング処理、光配向処理
など条件）の異なる液晶表示素子を作製し、それについ
て素子観察側正面ので視認性（素子観察側正面の反射
率、色純度）、メモリ特性（双安定性）、視野角特性
（所定観察角度の反射率）を評価した。

【０１７０】なお、各実験例・比較実験例において、液
晶表示素子における液晶の螺旋軸の傾き（基板法線とな
す角度）の測定は、上下各基板において同一構成の配向
制御膜を形成したセルを用い、該セルに液晶を注入した
後、液晶が注入されたセルに所定の高電圧パルスを印加
して該セルをプレーナ状態にし、プレーナ状態でのセル
の光線透過率を測定することにより行った。その際、選
択反射ピーク波長を読み取り、前記式（２）により、液
晶の螺旋軸の平均傾きを算出した。 （実験条件） ・単層セルの液晶層の厚みは全て５μｍ ・駆動は下記のパルスを用いたパルス電圧駆動とする。

【０１７１】３ｍｓ、８０Ｖ〜６０Ｖのパルスでプレー
ナ状態を選択、３ｍｓ、４０Ｖのパルスでフォーカル・
コニック状態を選択 ・メモリ性の安定性の評価は、前記パルス電圧印加直後
の反射特性値（Ｙ値）と、その状態のまま一ヵ月放置し
た後の反射特性値（Ｙ値）との比較により行った。 ・視野角特性の評価は、素子観察側法線に対して３０°
の方向から光照射を行い、素子観察側法線に対する検出
角度を変化させてピーク反射率を測定することにより行
った。 ・ラビング処理は、所定の毛先長さのラビング布を有す
るラビングローラを備え、基板を所定方向に所定の速度
で移動させるとともに、所定方向に所定の回転数で回転
するラビングローラと該基板最表面とを相互に接触させ
ることにより、該基板最表面をラビングすることができ
るラビング装置を用いて行った。 ・ラビング密度は、前記式（１）により求めた。

【０１７２】なお、各実験例・比較実験例において反射
率、色純度、反射特性値（Ｙ値）の測定は、反射型分光
測色計ＣＭ３７００ｄ（ミノルタ社製）を用いて行っ
た。 ＜実験例１＞この実験では、上下基板間で液晶の螺旋軸
の傾き（選択反射状態時における液晶の螺旋軸の基板法
線となす角度）が異なる単層の液晶表示素子の一例（配
向制御膜材料が上下基板間で異なる液晶表示素子）を作
製した。 ・観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＪＡＬＳ−１０２４−Ｒ（ＪＳＲ社製） ノンラビング 螺旋軸傾き（平均）：約１８° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →８０℃ ２ｍｉｎ仮焼成 →１４０℃ ６０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å ・非観察側（観察側とは反対側）における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＡＬ１４５４（ＪＳＲ社製） ノンラビング 螺旋軸傾き（平均）：約７° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →８０℃ ２ｍｉｎ仮焼成 →１４０℃ ６０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å ・液晶 液晶材料 ：メルク社製ネマティック液晶Ｅ３１−ＬＶ ＋メルク社製カイラル剤Ｓ−８１１（２４．５重量％） 選択反射ピーク波長：λ＝５５０ｎｍ 偏光顕微鏡による観察で、いずれの配向制御膜ともにプ
レーナ状態における基板近傍の液晶はほぼ全域にわたっ
てポリドメインであることが確認された。

【０１７３】この実験では、素子観察側正面の反射率＝
３５％、色純度＝７５％となり、素子観察側正面での視
認性の高い液晶表示素子が得られた。

【０１７４】この液晶表示素子の視野角特性を図１５に
示す。図１５に示すように、観察角度３０°での反射率
は、０°観察時の反射率の５０％以上あり、視野角特性
は十分実用範囲内であると言える。

【０１７５】パルス電圧印加を行い、フォーカル・コニ
ック状態とした場合、電圧印加直後のＹ値は１．２であ
り、一ヵ月放置後のＹ値は１．３であった。従って、こ
の実験の液晶表示素子は、表示特性変化の少ないメモリ
性に優れた素子である。 ＜実験例２＞この実験では、上下基板間で液晶の螺旋軸
の傾き（選択反射状態時における液晶の螺旋軸の基板法
線となす角度）が異なる単層の液晶表示素子の他の例
（片側基板の配向制御膜のみラビングした液晶表示素
子）を作製した。 ・観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＪＡＬＳ−１０２４−Ｒ（ＪＳＲ社製） ノンラビング 螺旋軸傾き（平均）：約１８° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →８０℃ ２ｍｉｎ仮焼成 →１４０℃ ６０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å ・非観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＪＡＬＳ−１０２４−Ｒ（ＪＳＲ社製） 全域にわたってラビング 螺旋軸傾き（平均）：約４° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →８０℃ ２ｍｉｎ仮焼成 →１４０℃ ６０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å ラビング条件 ：毛先押し込み長さ ０．４ｍｍ ロール半径 ７５ｍｍ ロール回転数 ｎｏｎｅ 基板移動速度 ３０ｍｍ／ｓｅｃ ラビング回数 ５ ラビング密度 ５ ・液晶 液晶材料 ：メルク社製ネマティック液晶Ｅ３１−ＬＶ ＋メルク社製カイラル剤Ｓ−８１１（２４．５重量％） 選択反射ピーク波長：λ＝５５０ｎｍ 偏光顕微鏡による観察で、観察側の配向制御膜近傍のプ
レーナ状態における液晶は全てポリドメインであり、非
観察側の配向制御膜近傍の液晶はポリドメインとモノド
メインの混在状態であることが確認された。

【０１７６】この実験では、素子観察側正面の反射率＝
４０％、色純度＝７８％となり、素子観察側正面での視
認性の高い液晶表示素子が得られた。

【０１７７】この液晶表示素子の視野角特性を図１６
（プロット○）に示す。図１６（プロット○）に示すよ
うに、観察角度３０°での反射率は、０°観察時の反射
率の５０％以上あり、視野角特性は十分実用範囲内であ
ると言える。

【０１７８】パルス電圧印加を行い、フォーカル・コニ
ック状態とした場合、電圧印加直後のＹ値は１．３であ
り、一ヵ月放置後のＹ値は１．５であった。従って、こ
の実験の液晶表示素子は、表示特性変化の少ないメモリ
性に優れた素子である。 ＜比較実験例１＞この実験では、実験例２において、非
観察側におけるポリイミド膜のラビング密度を大きくす
ることで、このポリイミド膜近傍の液晶がプレーナ状態
において全域にわたってモノドメインとなるようにした
液晶表示素子を作製した。それ以外は実験例２の場合と
同様であり、以下に実験例２の場合と異なる点について
のみ記載する。

【０１７９】 ラビング条件 ：ロール回転数 ５５０ｒｐｍ ラビング回数 ２ ラビング密度 約２９０ 螺旋軸傾き （平均）約０° 偏光顕微鏡による観察で、非観察側の配向制御膜近傍の
プレーナ状態でほぼ全域にわたってモノドメインである
ことが確認された。

【０１８０】この液晶表示素子の視野角特性を図１６
（プロット●）に示す。図１６（プロット●）に示すよ
うに、正面での反射率は高くなっているものの、視野角
特性は実験例２の液晶表示素子に比べ劣っており、観察
角度３０°での反射率は０°観察時の反射率の１０％程
度にまで低下することがわかる。

【０１８１】パルス電圧印加を行い、フォーカル・コニ
ック状態とした場合、電圧印加直後のＹ値は１．４であ
り、一ヵ月放置後のＹ値は６．７であった。従って、こ
の実験の液晶表示素子では、メモリ特性に劣化が見られ
た。 ＜比較実験例２＞この実験では、実験例２において、上
下各基板のポリイミド膜ともラビングを行わない液晶表
示素子を作製した。

【０１８２】この液晶表示素子の視野角特性を図１７に
示す。図１７に示すように、視野角特性は十分な特性で
あるが、素子観察側正面での反射率は実験例２に比べ約
３８％低くなっている。

【０１８３】メモリ特性は、電圧印加直後、一ヵ月放置
後いずれもＹ値が１．２で変化は見られなかった。 ＜実験例３＞この実験では、実験例２において、非観察
側におけるポリイミド膜のラビング密度のやや大きい
（ラビング密度を１０とする）液晶表示素子を作製し
た。螺旋軸傾き（平均）は約４°であった。偏光顕微鏡
による観察で、非観察側の配向制御膜近傍の液晶はプレ
ーナ状態でポリドメインとモノドメインの混在状態であ
ることが確認された。

【０１８４】この液晶表示素子の視野角特性を図１８
（プロット○）に示す。なお、図１８中プロット●は実
験例２の結果を示す。図１８に示すように、視野角特性
は実験例２の場合とほぼ同様であった。正面での反射
率、色純度、長期間でのメモリ特性についても実験例２
と同様の結果を示した。＜実験例４＞この実験では、上
下基板間で液晶の螺旋軸の傾き（選択反射状態時におけ
る液晶の螺旋軸の基板法線となす角度）が異なる単層の
液晶表示素子のさらに他の例（片側基板の配向制御膜の
み光配向処理した液晶表示素子）を作製した。 ・観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＴＴ−０５４（日立化成製） ノンラビング 螺旋軸傾き（平均）：約１６° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →１００℃ １ｍｉｎ仮焼成 →２３０℃ ３０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å ・非観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＴＴ−０５４（日立化成製） 光配向処理 螺旋軸傾き（平均）：約６° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →１００℃ １ｍｉｎ仮焼成 →２３０℃ ３０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å 紫外線照射条件 ：５Ｊ／ｃｍ² 照射角度１５度 基板温度２３℃ 偏光板を使用して基板全面に照射する ・液晶 液晶材料 ：メルク社製ネマティック液晶Ｅ３１−ＬＶ ＋メルク社製カイラル剤Ｓ−８１１（２４．５重量％） 選択反射ピーク波長：λ＝５５０ｎｍ 偏光顕微鏡による観察で、観察側の配向制御膜近傍のプ
レーナ状態における液晶は全てポリドメインであり、非
観察側の配向制御膜近傍の液晶はポリドメインとモノド
メインの混在状態であることが確認された。

【０１８５】この実験では、素子観察側正面の反射率＝
３８％、色純度＝７２％となり、素子観察側正面での視
認性の高い液晶表示素子が得られた。

【０１８６】この液晶表示素子の視野角特性は図示を省
略したが、観察角度３０°での反射率は２０％となり、
０°観察時の反射率の５０％以上あり、視野角特性は十
分実用範囲内であると言える。

【０１８７】パルス電圧印加を行い、フォーカル・コニ
ック状態とした場合、電圧印加直後のＹ値は１．３であ
り、一ヵ月放置後のＹ値は１．４であった。従って、こ
の実験の液晶表示素子は、表示特性変化の少ないメモリ
性に優れた素子である。 ＜実験例５＞この実験では、上下基板間で液晶の螺旋軸
の傾き（選択反射状態時における液晶の螺旋軸の基板法
線となす角度）が異なる単層の液晶表示素子のさらに他
の例（両側基板の配向制御膜を光配向処理し、両側光配
向処理で露光量が異なる液晶表示素子）を作製した。 ・観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＴＴ−０５４（日立化成製） 光配向処理 螺旋軸傾き（平均）：約１２° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →１００℃ １ｍｉｎ仮焼成 →２３０℃ ３０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å 照射条件 ：２Ｊ／ｃｍ² 照射角度１５度 基板温度２３℃ 偏光板を使用して基板全面に照射する ・非観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＴＴ−０５４（日立化成製） 光配向処理 螺旋軸傾き（平均）：約６° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →１００℃ １ｍｉｎ仮焼成 →２３０℃ ３０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å 照射条件 ：５Ｊ／ｃｍ² 照射角度１５度 基板温度２３℃ 偏光板を使用して基板全面に照射する ・液晶 液晶材料 ：メルク社製ネマティック液晶Ｅ３１−ＬＶ ＋メルク社製カイラル剤Ｓ−８１１（２４．５重量％） 選択反射ピーク波長：λ＝５５０ｎｍ 偏光顕微鏡による観察で、いずれの配向制御膜近傍の液
晶とも、モノドメインとポリドメインの混在状態である
ことが確認された。

【０１８８】この実験では、素子観察側正面の反射率＝
４１％、色純度＝８０％となり、素子観察側正面での視
認性の高い液晶表示素子が得られた。

【０１８９】この液晶表示素子の視野角特性は図示を省
略したが、観察角度３０°での反射率は２１％となり、
０°観察時の反射率の５０％以上あり、視野角特性は十
分実用範囲内であると言える。

【０１９０】パルス電圧印加を行い、フォーカル・コニ
ック状態とした場合、電圧印加直後のＹ値は１．２であ
り、一ヵ月放置後のＹ値は１．４であった。従って、こ
の実験の液晶表示素子は、表示特性変化の少ないメモリ
性に優れた素子である。 ＜実験例６＞この実験では、上下基板間で液晶の螺旋軸
の傾き（選択反射状態時における液晶の螺旋軸の基板法
線となす角度）が異なる単層の液晶表示素子のさらに他
の例（両側基板の配向制御膜を光配向処理し、両側光配
向処理で露光時の基板温度が異なる液晶表示素子）を作
製した。 ・観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＴＴ−０５４（日立化成製） 光配向処理 螺旋軸傾き（平均）：約１２° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →１００℃ １ｍｉｎ仮焼成 →２３０℃ ３０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å 照射条件 ：２Ｊ／ｃｍ² 照射角度１５度 基板温度２３℃ 偏光板を使用して基板全面に照射する ・非観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＴＴ−０５４（日立化成製） 光配向処理 螺旋軸傾き（平均）：約７° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →１００℃ １ｍｉｎ仮焼成 →２３０℃ ３０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å 照射条件 ：２Ｊ／ｃｍ² 照射角度１５度 基板温度１２０℃ 偏光板を使用して基板全面に照射する ・液晶 液晶材料 ：メルク社製ネマティック液晶Ｅ３１−ＬＶ ＋メルク社製カイラル剤Ｓ−８１１（２４．５重量％） 選択反射ピーク波長：λ＝５５０ｎｍ 偏光顕微鏡による観察で、いずれの配向制御膜近傍の液
晶とも、モノドメインとポリドメインの混在状態である
ことが確認された。

【０１９１】この実験では、素子観察側正面の反射率＝
４０％、色純度＝７７％となり、素子観察側正面での視
認性の高い液晶表示素子が得られた。

【０１９２】この液晶表示素子の視野角特性は図示を省
略したが、観察角度３０°での反射率は２１％となり、
０°観察時の反射率の５０％以上あり、視野角特性は十
分実用範囲内であると言える。

【０１９３】パルス電圧印加を行い、フォーカル・コニ
ック状態とした場合、電圧印加直後のＹ値は１．３であ
り、一ヵ月放置後のＹ値は１．５であった。従って、こ
の実験の液晶表示素子は、表示特性変化の少ないメモリ
性に優れた素子である。 ＜実験例７＞この実験では、上下基板間で液晶の螺旋軸
の傾き（選択反射状態時における液晶の螺旋軸の基板法
線となす角度）が異なる単層の液晶表示素子のさらに他
の例（片側基板の配向制御膜のみ部分ラビングした液晶
表示素子）を作製した。 ・観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＪＡＬＳ−１０２４−Ｒ（ＪＳＲ社製） ノンラビング 螺旋軸傾き（平均）：約１８° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →８０℃ ２ｍｉｎ仮焼成 →１４０℃ ６０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å ・非観察側における配向制御膜 配向制御膜材料 ：ポリイミド ＪＡＬＳ−１０２４−Ｒ（ＪＳＲ社製） 下記のレジストパターンを用いて部分ラビング 螺旋軸傾き（平均）：約７° 成膜条件 ：配向制御膜材料をフレキソ印刷 →８０℃ ２ｍｉｎ仮焼成 →１４０℃ ６０ｍｉｎ焼成 配向制御膜の膜厚 ：５００Å レジストパターン フォトマスク：斜光部／開口部＝７μｍ／３μｍ （ピッチ１０μｍ） スピンコート：ＯＦＰＲ−８００（東京応化製） プリベイク ：８０℃、１５ｍｉｎ クリーンオーブン 露光 ：３０ｍＪ／ｃｍ² 紫外線露光装置 現像 ：ＳＤ‐１（トクヤマ製、現像液） リンス ：超純水流水 ポストベイク：１２０℃、１５ｍｉｎ エッチング ：塩鉄液Ｄ（林純薬製）、２０ｍｉｎ レジスト剥離：イソプロピルアルコール（ＩＰＡ：トクヤマ製） 剥離時間：２ｍｉｎ ラビング条件 ：毛先押し込み長さ ０．４ｍｍ ロール半径 ７５ｍｍ ロール回転数 ９００ｒｐｍ 基板移動速度 ３０ｍｍ／ｓｅｃ ラビング回数 ２ ラビング密度 約４７０ ・液晶 液晶材料 ：メルク社製ネマティック液晶Ｅ３１−ＬＶ ＋メルク社製カイラル剤Ｓ−８１１（２４．５重量％） 選択反射ピーク波長：λ＝５５０ｎｍ 偏光顕微鏡による観察で、観察側の配向制御膜近傍のプ
レーナ状態における液晶は全てポリドメインであり、非
観察側の配向制御膜近傍の液晶は全てポリドメインとモ
ノドメインの混在状態であることが確認された。

【０１９４】この実験では、素子観察側正面の反射率＝
３９％、色純度＝７２％となり、素子観察側正面での視
認性の高い液晶表示素子が得られた。

【０１９５】この液晶表示素子の視野角特性は図示を省
略したが、観察角度３０°での反射率は２１％となり、
０°観察時の反射率の５０％以上あり、視野角特性は十
分実用範囲内であると言える。

【０１９６】パルス電圧印加を行い、フォーカル・コニ
ック状態とした場合、電圧印加直後のＹ値は１．３であ
り、一ヵ月放置後のＹ値は１．４であった。従って、こ
の実験の液晶表示素子は、表示特性変化の少ないメモリ
性に優れた素子である。また、フォーカルコニック状態
では、約８０％という非常に高い透過率が得られた。 ＜実験例８＞この実験では、上下基板間で液晶の螺旋軸
の傾き（選択反射状態時における液晶の螺旋軸の基板法
線となす角度）が異なる単層の液晶表示素子を複数積層
した積層型液晶表示素子の一例（各素子において選択反
射状態時における液晶の螺旋軸の基板法線となす角度が
互いに異なる積層型液晶表示素子）を作製した。 ・基板 基板材料 ：ＩＴＯ付ポリカーボネート基板 厚み ：０．１ｍｍ厚 ・液晶（ネマティック液晶に添加するカイラル材の量を変えて液晶組成物の選択 反射のピーク波長を調整した） 赤色表示（Ｒ）素子：選択反射ピーク波長λ＝６８０ｎｍになるように調整 セルギャップ９μｍ 緑色素子（Ｇ）素子：選択反射ピーク波長λ＝５５０ｎｍになるように調整 セルギャップ５μｍ 青色素子（Ｂ）素子：選択反射ピーク波長λ＝４８０ｎｍになるように調整 セルギャップ５μｍ なお、Ｒ、Ｇ、Ｂの各液晶表示素子積層後の最低面（Ｒ
素子の基板底面）には黒色吸収層を配置した。

【０１９７】配向制御膜は各層の液晶表示素子とも実施
例１と同じ材料の組合せを用い、ラビングを施すことな
く各素子において非観察側の螺旋軸の傾きより観察側の
螺旋軸の傾きが大きくなるように配置した。液晶の螺旋
軸の傾斜角度（選択反射状態時における液晶の螺旋軸の
基板法線となす角度）の効果はコレステリック液晶の螺
旋ピッチにより異なり、螺旋ピッチが大きいほど傾斜角
度は小さくなる。Ｒ、Ｇ、Ｂ各層の液晶表示素子での傾
斜角度の測定値は以下のとおりである。

【０１９８】 Ｒ液晶表示素子：観察側１６°、非観察側５° Ｇ液晶表示素子：観察側１８°、非観察側７° Ｂ液晶表示素子：観察側２０°、非観察側８° 傾斜角度が上下基板間で同等（上下各基板とも１８°〜
２０°程度）の液晶表示素子を積層した積層型液晶表示
素子に比較して、傾斜角度が上下基板間で異なる液晶表
示素子を積層した積層型液晶表示素子では、各層の液晶
表示素子の色純度が向上し、素子の透過率も向上するた
め、傾斜角度が上下基板間で異なる液晶表示素子を積層
した積層型液晶表示素子の方が色純度は向上する。

【０１９９】この実験の積層型液晶表示素子による表示
画像の色度図及び３層の液晶表示素子とも両側基板の配
向制御膜を同じ材料（ＪＳＲ社製ＪＡＬＳ−１０２４−
Ｒ）で形成するとともにラビングを施さないようにした
積層型液晶表示素子（比較例）による表示画像の色度図
を図１９に示す。図１９中の実線が本実験例の液晶表示
素子による表示画像の色度図であり、点線が比較例の液
晶表示素子による表示画像の色度図である。図１９に示
すように、本実験例の積層型液晶表示素子は表現可能な
色範囲が拡大していることがわかる。 ＜実験例９＞この実験では、積層型液晶表示素子の他の
例（各素子においてラビングされた配向制御膜のラビン
グ密度が互いに異なる積層型液晶表示素子）を作製し
た。 ・基板 基板材料 ：ＩＴＯ付ポリカーボネート基板 厚み ：０．１ｍｍ厚 ・液晶（ネマティック液晶に添加するカイラル材の量を変えて液晶組成物の選択 反射のピーク波長を調整した） 赤色表示（Ｒ）素子：選択反射ピーク波長λ＝６８０ｎｍになるように調整 セルギャップ９μｍ 緑色素子（Ｇ）素子：選択反射ピーク波長λ＝５５０ｎｍになるように調整 セルギャップ５μｍ 青色素子（Ｂ）素子：選択反射ピーク波長λ＝４８０ｎｍになるように調整 セルギャップ５μｍ なお、Ｒ、Ｇ、Ｂの各液晶表示素子積層後の最低面（Ｒ素子の基板底面）には 黒色吸収層を配置した。 ・配向制御膜 ：ポリイミド ＪＡＬＳ−１０２４−Ｒ（ＪＳＲ社製） 配向制御膜は各層の液晶表示素子とも上下基板間で同一
の材料を用い、各層の液晶表示素子とも観察側の配向制
御膜はラビングを行わず、非観察側の配向制御膜にラビ
ング処理を施した。ラビング密度はラビング回数（前記
（１）式中のＮ）により制御し、Ｒ液晶表示素子の非観
察側配向制御膜については１０、Ｇ液晶表示素子の非観
察側配向制御膜については５、Ｂ液晶表示素子の非観察
側配向制御膜については３とした。Ｒ、Ｇ、Ｂ各層の液
晶表示素子での傾斜角度（選択反射状態時における液晶
の螺旋軸の基板法線となす角度）の測定値は以下のとお
りである。

【０２００】 Ｒ液晶表示素子：観察側１６°、非観察側３° Ｇ液晶表示素子：観察側１８°、非観察側４° Ｂ液晶表示素子：観察側２０°、非観察側６° 傾斜角度が上下基板間で同等（上下各基板とも１８〜２
０°程度）の液晶表示素子を積層した積層型液晶表示素
子に比較して、傾斜角度が上下基板間で異なる液晶表示
素子を積層した積層型液晶表示素子では、各層の液晶表
示素子の色純度が向上し、素子の透過率も向上するた
め、傾斜角度が上下基板間で異なる液晶表示素子を積層
した積層型液晶表示素子の方が色純度は向上する。

【０２０１】この実験の積層型液晶表示素子による表示
画像の色度図を図２０に示す。図２０に示すように、図
１９の場合と同様、本実験例の積層型液晶表示素子は表
現可能な色範囲が拡大していることがわかる。

【０２０２】次に、フォーカルコニック状態での液晶分
子の螺旋軸の方向を基板面と略平行な面内で規則的に配
列させるために、配向規制力の異なる領域を設けた液晶
光変調素子について実験を行ったので、それについて以
下に説明する。 ＜実験例１０＞本実験例では、配向制御膜にラビング処
理を施す。

【０２０３】ＩＴＯ付ガラス基板（セントラルガラス社
製）を２枚使用し、各基板のＩＴＯをフォトリソ法によ
って帯状にパターニングした（電極幅３００μｍ、ピッ
チ３５０μｍ）。

【０２０４】次に、両基板のＩＴＯ形成面に、それぞれ
絶縁性材料を塗布し焼成することにより絶縁膜を形成し
た。そして、フレキソ印刷によってポリイミド材料（Ｊ
ＳＲ社製ＡＬ−８０４４）を塗布し、８０℃で２分間仮
焼成した。さらに、１６０℃で６０分間、焼成すること
により配向制御膜を形成した。

【０２０５】次に、一方の基板の配向制御膜形成面にポ
ジ型レジスト（東京応化社製ＯＦＰＲ−８００）を配向
制御膜上にスピンコートし、クリーンオーブンを用い
て、８０℃で１５分間プリベイクした。

【０２０６】そして、帯状の開口部（幅４μｍ）がピッ
チ１０μｍで形成されたフォトマスクを使用し、紫外線
露光装置を用いて、３０ｍＪ／ｃｍ² 露光した。次に、
現像液（トクヤマ社製ＳＤ−１）を用いて現像し、超純
水流水を用いてリンスすることにより不要部分を除去し
た。その後、１２０℃で１５分間ポストベイクした。こ
うして、次のラビング処理に対するマスク層を形成し
た。

【０２０７】次に、マスク層の形成された基板に対して
ラビング処理を行った。ラビング処理は、毛先押し込み
長さ０．４ｍｍ、ロール半径７５ｍｍの植毛ロールを用
いて、ロール回転数９００ｒｐｍ、基板移動速度３０ｍ
ｍ／秒の条件で、マスク層の上から２回ラビングするこ
とで行った。ラビング密度は約４７０であり、螺旋軸傾
き（平均）は約５°であった。

【０２０８】ラビング処理後、イソプロピルアルコール
（ＩＰＡ）を用いて２分間レジスト剥離を行ってマスク
層を除去した。そして、ラビング処理された基板上に５
μｍのスペーサ（積水化学社製ミクロパールＳＰ２０５
０μｍ）を散布し、他方の基板に液晶注入口を残してシ
ール剤（三井化学社製ＸＮ２１Ｓ）を形成した上で両基
板を貼り合せ、空セルを作製した。

【０２０９】液晶組成物としては、メルク社製ネマティ
ック液晶Ｅ−３１ＬＶに、メルク社製カイラル剤Ｓ−８
１１を２４．５ｗｔ％添加して、選択反射のピーク波長
がλ＝５５０ｎｍに調整されたカイラルネマティック液
晶を用いた。液晶組成物の螺旋ピッチは約３４３ｎｍで
あった。そして、この液晶組成物を真空注入法によりセ
ルに注入した。最後に液晶注入口を封止剤で封止して液
晶光変調素子とした。

【０２１０】こうして得られた液晶光変調素子に電圧を
印加しフォーカルコニック状態にした後、素子の特性評
価を行った。評価は分光光度計（日立）を用い、積分球
から離して透過率を測定することによって行った。その
結果、素子の透過率は約８０％であった。比較のため、
ラビングを施さない以外は実験例１０と同様の手順で液
晶表示素子を作製したところ、該素子のフォーカルコニ
ック状態での透過率は約６２％であった。

【０２１１】ラビング処理部の幅や配列ピッチを種々変
更してその影響を調べたところ、これらの値が大きすぎ
たり小さすぎて先に説明した範囲（すなわち配向規制力
が異なる領域の幅をＷ、液晶の螺旋ピッチをｐとしたと
きｐ＜Ｗ＜２０ｐ、配向規制力が異なる領域の配列ピッ
チをＬ、液晶の螺旋ピッチをｐとしたとき、５ｐ＜Ｌ＜
１００ｐ）を越えると透過率が低下する傾向が見られ
た。

【０２１２】また、ラビング処理部の配列ピッチを一様
なものとランダムなものとに変化させてその影響を調べ
たところ、透過率は同等の値を示したが、配列ピッチが
一様なものでは、特定の角度で回折光が観察され、視認
性が低下しやすくなる傾向が見られた。

【０２１３】さらに、ラビング処理部の配列方向と画素
配列方向とを種々変更してその影響を調べたところ、透
過率はいずれも同等の値を示したが、両者の方向が揃っ
ている場合は、モアレにより表示品位が悪化しやすくな
る傾向が見られた。

【０２１４】ラビング処理部の形状を直線状のものとく
の字状にしたものとに変化させてその影響を調べたとこ
ろ、いずれの場合も透過率は同等であったが、ラビング
処理部の形状が直線状である場合は、ラビング処理部の
配列方向と同一方向から観察した場合と垂直方向から観
察した場合とで視認性が異なりやすくなる傾向が見られ
た。

【０２１５】なお、ラビング処理を行わないものと比較
すると、メモリ特性には大きな変化は見受けられず、一
方、視野角特性は５０％以上が確保され、正面反射率は
増大することが確認された。 ＜実験例１１＞本実験例では、配向制御膜に光配向処理
を施す。

【０２１６】ＩＴＯ付ガラス基板（セントラルガラス社
製）を２枚使用し、各基板のＩＴＯをフォトリソ法によ
って帯状にパターニングした（電極幅３００μｍ、ピッ
チ３５０μｍ）。

【０２１７】次に、両基板のＩＴＯ形成面に、それぞれ
ポリシラザン溶液Ｌ１２０（東燃社製）を用い、スピン
コート法により両基板の電極面に厚さ１０００Åの薄膜
を形成し、１２０℃の恒温槽中で２時間加熱し、さら
に、９０℃、湿度８５％の恒温恒湿槽中で３時間加熱す
ることにより絶縁膜を形成した。そして、ポリイミド材
料（日立化成社製ＴＴ−０５４）を、３０００ｒｐｍ、
３０秒間の条件でスピンコートし、１００℃で１分間仮
焼成した。さらに、２３０℃で３０分間焼成することに
より、配向制御膜を形成した。

【０２１８】そして、一方の基板の配向制御膜に対し
て、実験例１０と同様の開口部が形成されたフォトマス
クと偏光板とを介して、紫外線照射装置により５Ｊ／ｃ
ｍ² で照射角度１５度として光照射を行い、部分的に光
配向処理を行った。螺旋軸傾き（平均）は約７°であっ
た。

【０２１９】その後、実験例１０と同様の手順で、スペ
ーサ散布、シール剤形成、基板貼り合せ、液晶注入を行
い、液晶光変調素子を作製した。

【０２２０】得られた液晶光変調素子に電圧を印加しフ
ォーカルコニック状態にした後、実験例１０と同様にし
て測定を行ったところ、透過率は約８０％であった。

【０２２１】光配向処理部の幅や配列ピッチが大きすぎ
たり小さすぎて先に説明した範囲を越えると透過率が低
下する傾向にある点、光配向処理部の配列ピッチを素子
内で一様とすると透過率は同等であるが回折光による影
響で視認性が低下しやすくなる傾向にある点、光配向処
理部の配列方向を画素配列方向と同一とした場合に透過
率は同等であるが、モアレの影響で表示品位が悪化しや
すくなる傾向にある点、光配向処理部の配列を一直線と
した場合に透過率は同等であるが、配列と同一方向から
観察した場合と垂直方向から観察した場合とで視認性が
異なりやすくなる点は、実験例１０と同様であった。

【０２２２】なお、光配向処理を行わないものと比較す
ると、メモリ特性には大きな変化は見受けられず、一
方、視野角特性は５０％以上が確保され、正面反射率が
増大することが確認された。

【０２２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、一
対の基板間に室温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材料を含
む液晶層を挟持した液晶光変調素子であって、明るく、
コントラスト及び色純度が良好、且つ、双安定性に優れ
る液晶光変調素子を提供することができる。

【０２２４】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が複数積層されてなる積層型液
晶表示素子であって、明るく、コントラスト及び色純度
が良好、且つ、双安定性に優れる積層型液晶光変調素子
を提供することができる。

【０２２５】また本発明によると、一対の基板間に室温
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材料を含む液晶層を挟持し
た液晶光変調素子の製造方法であって、明るく、コント
ラスト及び色純度が良好、且つ、双安定性に優れる液晶
光変調素子を得ることができる液晶光変調素子の製造方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶光変調素子の１例の概略断面
図である。

【図２】図１に示す液晶光変調素子の画素パターンの概
略平面図である。

【図３】図（Ａ）は図１に示す液晶光変調素子の選択反
射状態時における液晶層の、両基板に臨む基板近傍のう
ち少なくとも一方の基板近傍の画素領域における液晶ド
メインがポリドメインとモノドメインの混在状態を示す
図であり、図（Ｂ）は図１に示す液晶光変調素子の選択
反射状態時における液晶層の両基板に臨む基板近傍の画
素領域における各液晶ドメインがいずれもポリドメイン
構造をとり、両基板近傍の画素領域における各液晶ドメ
インで液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす角
度が異なる状態を示す図である。

【図４】図１に示す液晶光変調素子において、配列規制
手段の一例であるリブ構造の突起状構造物が形成されて
いる状態を示す図である。

【図５】リブ構造の突起状構造物が形成されている液晶
光変調素子において、等電位線が該突起状構造物近傍で
歪を生じる状態を示す図である。

【図６】リブ構造の突起状構造物が形成されている液晶
光変調素子において、電界方向が部分的に特定方向に傾
斜する状態を示す図である。

【図７】基板に略平行な面内において、液晶の螺旋軸が
規則的に揃った状態を示す図である。

【図８】図７に示す状態において、液晶光変調素子を上
から見たときの状態を示す図である。

【図９】図１に示す液晶光変調素子において、電極に配
列規制手段の他の例である溝（スリット）が形成されて
いる状態を示す図である。

【図１０】電極にスリットが形成されている液晶光変調
素子において、スリット近傍で等電位線に歪みを生じる
状態を示す図である。

【図１１】図１に示す液晶光変調素子において、部分的
に処理された領域を配向制御層（配向膜）上に設けた例
を示す図である。

【図１２】本発明に係る液晶光変調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１３】青色表示を行う液晶光変調素子、緑色表示を
行う液晶光変調素子、赤色表示を行う液晶光変調素子の
三つの液晶光変調素子をこの順に積層した積層型液晶光
変調素子の概略断面図である。

【図１４】図１３の積層型液晶光変調素子について、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
にした状態を示す図である。

【図１５】実験例１で得られた液晶光変調素子の視野角
特性を示す図である。

【図１６】実験例２及び比較実験例１で得られた液晶光
変調素子の視野角特性を示す図である。

【図１７】比較実験例２で得られた液晶光変調素子の視
野角特性を示す図である。

【図１８】実験例３及び実験例２で得られた液晶光変調
素子の視野角特性を示す図である。

【図１９】実験例８で得られた液晶表示素子による表示
画像の色度図及び３層の液晶表示素子とも両側基板の配
向制御膜をノンラビングとした液晶表示素子（比較例）
による表示画像の色度図である。

【図２０】実験例９で得られた液晶表示素子による表示
画像の色度図である。

【図２１】従来の液晶素子における、フォーカルコニッ
ク状態の各液晶ドメインの螺旋軸の方向を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１、２ 一対の基板 １ａ 両基板１に臨む基板近傍 ２ａ 両基板２に臨む基板近傍 ３ 光吸収層 ４ 樹脂構造物 ５ スペーサ ６、６ｂ、６ｇ、６ｒ 液晶組成物 ７ 絶縁膜 １０、１０ｂ、１０ｇ、１０ｒ 液晶層 １１、１２ 透明電極 １３ リブ構造の突起状構造物 １５ スリット １６ 部分的に処理された領域 ２６ 等電位線 ４０ レジスト膜 ４１ レジスト膜４０の開口部 ６０ 液晶分子 ６１、６２ コレステリック螺旋軸 ６４ ラビング処理 ７０ 光源 ７２ マスク ７３ 開口部 ８１、８２ 配向制御層 Ｂ、Ｇ、Ｒ 液晶表示素子 Ｅ 電界方向 Ｆ 螺旋軸の方向 Ｈ 基板法線 Ｍ モノドメイン Ｐ 素子観察側 Ｓ シール材 Ｘ 画素領域 θ１ コレステリック螺旋軸６１の基板法線Ｈとなす角
度 θ２ コレステリック螺旋軸６２の基板法線Ｈとなす角
度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−31205（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−90726（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−5418（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−323253（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−18855（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims (38)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の基板間に室温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
   る液晶材料を含む液晶層を挟持した液晶光変調素子にお
   いて、 選択反射状態における前記液晶層の、前記両基板に臨む
   基板近傍のうち少なくとも一方の基板近傍の画素領域に
   おける液晶ドメインがポリドメインとモノドメインの混
   在状態であることを特徴とする液晶光変調素子。
2. 【請求項２】選択反射状態において、前記両基板近傍の
   画素領域における各液晶ドメインがいずれも前記混在状
   態であり、該両基板近傍の画素領域における液晶ドメイ
   ン間で混在するポリドメインとモノドメインの割合が異
   なる請求項１記載の液晶光変調素子。
3. 【請求項３】選択反射状態において前記両基板近傍の画
   素領域における液晶ドメインのうちポリドメインの比率
   が高い方の液晶ドメインが素子観察側の基板近傍の画素
   領域における液晶ドメインである請求項２記載の液晶光
   変調素子。
4. 【請求項４】選択反射状態において、前記両基板近傍の
   画素領域における液晶ドメインのうち一方の液晶ドメイ
   ンが前記混在状態であり、他方の液晶ドメインがポリド
   メインのみで構成される請求項１記載の液晶光変調素
   子。
5. 【請求項５】選択反射状態において前記両基板近傍の画
   素領域における液晶ドメインのうちポリドメインのみで
   構成される液晶ドメインが素子観察側の基板近傍の画素
   領域における液晶ドメインである請求項４記載の液晶光
   変調素子。
6. 【請求項６】前記一対の基板のうち少なくとも前記混在
   状態の液晶ドメインに臨む基板の該液晶ドメインに臨む
   側に液晶と接触する配向制御層が設けられており、選択
   反射状態での前記混在状態における液晶分子は該配向制
   御層により配向制御される請求項１から５のいずれかに
   記載の液晶光変調素子。
7. 【請求項７】前記配向制御は前記混在状態の液晶ドメイ
   ンに臨む基板に設けられている配向制御層がラビングさ
   れていることによりなされる請求項６記載の液晶光変調
   素子。
8. 【請求項８】前記ラビングされた配向制御層のラビング
   密度が１０以下である請求項７記載の液晶光変調素子。
9. 【請求項９】前記配向制御は前記混在状態の液晶ドメイ
   ンに臨む基板に設けられている配向制御層が所定の光の
   照射を受けていることによりなされる請求項６記載の液
   晶光変調素子。
10. 【請求項１０】前記配向制御は前記配向制御層への前記
    所定光の照射量により決定される請求項９記載の液晶光
    変調素子。
11. 【請求項１１】前記配向制御は前記配向制御層への前記
    所定光の照射時の基板温度により決定される請求項９記
    載の液晶光変調素子。
12. 【請求項１２】前記配向制御は前記配向制御層への前記
    所定光の照射時の基板面に対する光照射角度により決定
    される請求項９記載の液晶光変調素子。
13. 【請求項１３】前記所定光は紫外光である請求項９から
    １２記載のいずれかに記載の液晶光変調素子。
14. 【請求項１４】一対の基板間に室温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
    する液晶材料を含む液晶層を挟持した液晶光変調素子に
    おいて、 選択反射状態における前記液晶層の前記両基板に臨む基
    板近傍の画素領域における各液晶ドメインはいずれもポ
    リドメイン構造をとり、該両基板近傍の画素領域におけ
    る液晶ドメイン間で液晶のコレステリック螺旋軸の基板
    法線となす角度が異なることを特徴とする液晶光変調素
    子。
15. 【請求項１５】選択反射状態において、前記両基板近傍
    の画素領域における液晶ドメインのうち素子観察側の基
    板近傍の画素領域の液晶ドメインにおける液晶のコレス
    テリック螺旋軸の基板法線となす角度が対向側の基板近
    傍の画素領域の液晶ドメインにおける液晶のコレステリ
    ック螺旋軸の基板法線となす角度より大きい請求項１４
    記載の液晶光変調素子。
16. 【請求項１６】前記一対の基板の前記液晶層に臨む側に
    液晶と接触する配向制御層がそれぞれ設けられており、
    選択反射状態において前記両基板近傍の画素領域の各液
    晶ドメインにおける液晶のコレステリック螺旋軸の基板
    法線となす角度は該配向制御層により制御される請求項
    １４又は１５記載の液晶光変調素子。
17. 【請求項１７】選択反射状態において前記両基板近傍の
    画素領域における液晶ドメイン間において液晶のコレス
    テリック螺旋軸の基板法線となす角度の大小は、前記両
    基板に設けられている配向制御層のうちの少なくとも一
    方の配向制御層がラビングされていることにより生じて
    いる請求項１６記載の液晶光変調素子。
18. 【請求項１８】前記ラビングされた配向制御層のラビン
    グ密度が１０以下である請求項１７記載の液晶光変調素
    子。
19. 【請求項１９】選択反射状態において前記両基板近傍の
    画素領域における液晶ドメイン間において液晶のコレス
    テリック螺旋軸の基板法線となす角度の大小は、前記両
    基板に設けられている配向制御層のうちの少なくとも一
    方の配向制御層が所定の光の照射を受けていることによ
    り生じている請求項１６記載の液晶光変調素子。
20. 【請求項２０】選択反射状態において前記両基板近傍の
    画素領域における液晶ドメイン間において液晶のコレス
    テリック螺旋軸の基板法線となす角度の大小は、前記配
    向制御層への前記所定光の照射量により制御される請求
    項１９記載の液晶光変調素子。
21. 【請求項２１】選択反射状態において前記両基板近傍の
    画素領域における液晶ドメイン間において液晶のコレス
    テリック螺旋軸の基板法線となす角度の大小は、前記配
    向制御層への前記所定光の照射時の基板温度により制御
    される請求項１９記載の液晶光変調素子。
22. 【請求項２２】選択反射状態において前記両基板近傍の
    画素領域における液晶ドメイン間において液晶のコレス
    テリック螺旋軸の基板法線となす角度の大小は、前記配
    向制御層への前記所定光の照射時の基板面に対する光照
    射角度により制御される請求項１９記載の液晶光変調素
    子。
23. 【請求項２３】前記所定光は紫外光である請求項１９か
    ら２２記載のいずれかに記載の液晶光変調素子。
24. 【請求項２４】前記両基板に設けられている配向制御層
    は材料パラメータが互いに異なる請求項１６記載の液晶
    光変調素子。
25. 【請求項２５】選択反射状態において、前記両基板近傍
    の画素領域の各液晶ドメインにおける液晶のコレステリ
    ック螺旋軸の基板法線となす角度がいずれも２０°以下
    である請求項１から２４記載のいずれかに記載の液晶光
    変調素子。
26. 【請求項２６】それぞれが一対の基板間に挟持された液
    晶層が複数積層されてなる積層型液晶光変調素子であ
    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から
    ６、請求項９から１６及び請求項１９から２５のいずれ
    かに記載の液晶光変調素子を構成している積層型液晶光
    変調素子。
27. 【請求項２７】各隣合う液晶光変調素子において、素子
    観察側の選択反射状態時の液晶光変調素子における素子
    観察側の基板近傍の画素領域の液晶ドメインにおける液
    晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす角度は、素
    子観察側とは反対側の選択反射状態時の液晶光変調素子
    における素子観察側の基板近傍の画素領域の液晶ドメイ
    ンにおける液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線とな
    す角度より大きい請求項２６記載の積層型液晶光変調素
    子。
28. 【請求項２８】各隣合う液晶光変調素子において、素子
    観察側の選択反射状態時の液晶光変調素子における素子
    観察側とは反対側の基板近傍の画素領域の液晶ドメイン
    における液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす
    角度は、素子観察側とは反対側の選択反射状態時の液晶
    光変調素子における素子観察側とは反対側の基板近傍の
    画素領域の液晶ドメインにおける液晶のコレステリック
    螺旋軸の基板法線となす角度より大きい請求項２６又は
    ２７記載の積層型液晶光変調素子。
29. 【請求項２９】それぞれが一対の基板間に挟持された液
    晶層が複数積層されてなる積層型液晶光変調素子であ
    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７、
    ８、１７又は１８記載の液晶光変調素子を構成している
    積層型液晶光変調素子。
30. 【請求項３０】各隣合う液晶光変調素子において、素子
    観察側の選択反射状態時の液晶光変調素子における素子
    観察側の基板近傍の画素領域の液晶ドメインにおける液
    晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす角度は、素
    子観察側とは反対側の選択反射状態時の液晶光変調素子
    における素子観察側の基板近傍の画素領域の液晶ドメイ
    ンにおける液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線とな
    す角度より大きい請求項２９記載の積層型液晶光変調素
    子。
31. 【請求項３１】各隣合う液晶光変調素子において、素子
    観察側の選択反射状態時の液晶光変調素子における素子
    観察側とは反対側の基板近傍の画素領域の液晶ドメイン
    における液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす
    角度は、素子観察側とは反対側の選択反射状態時の液晶
    光変調素子における素子観察側とは反対側の基板近傍の
    画素領域の液晶ドメインにおける液晶のコレステリック
    螺旋軸の基板法線となす角度より大きい請求項２９又は
    ３０記載の積層型液晶光変調素子。
32. 【請求項３２】各隣合う液晶光変調素子において、素子
    観察側の液晶光変調素子における前記ラビングされた配
    向制御層のラビング密度は、該配向制御層に対応する、
    素子観察側とは反対側の液晶光変調素子における前記ラ
    ビングされた配向制御層のラビング密度よりも小さい請
    求項３０又は３１記載の積層型液晶光変調素子。
33. 【請求項３３】一対の基板間に室温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
    する液晶材料を含む液晶層を挟持した液晶光変調素子の
    製造方法であり、 選択反射状態における前記液晶層の、前記両基板に臨む
    基板近傍のうち少なくとも一方の基板近傍の画素領域に
    おける液晶ドメインがポリドメインとモノドメインの混
    在状態になるように、前記一対の基板のうち少なくも一
    方の基板を処理する基板処理工程と、 前記基板処理工程により少なくも一方の基板が処理され
    た前記一対の基板間に前記液晶層を挟持する工程とを含
    むことを特徴とする液晶光変調素子の製造方法。
34. 【請求項３４】前記基板処理工程において、選択反射状
    態における前記両基板近傍の画素領域における液晶ドメ
    インのうち素子観察側とは反対側の基板近傍の画素領域
    における液晶ドメインが前記混在状態になり、素子観察
    側の基板近傍の画素領域における液晶ドメインがポリド
    メインのみで構成されるように、前記一対の基板を処理
    する請求項３３記載の液晶光変調素子の製造方法。
35. 【請求項３５】前記基板処理工程は、前記一対の基板の
    うち少なくとも前記混在状態の液晶ドメインに臨む基板
    の該液晶ドメインに臨む側に配向制御層を設ける工程
    と、前記混在状態の液晶ドメインに臨む基板に設けられ
    ている配向制御層をラビングするラビング処理工程とを
    含んでおり、前記ラビング処理工程ではラビングされる
    配向制御層のラビング密度を１０以下にする請求項３３
    又は３４記載の液晶光変調素子の製造方法。
36. 【請求項３６】一対の基板間に室温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
    する液晶材料を含む液晶層を挟持した液晶光変調素子の
    製造方法であり、 選択反射状態における前記液晶層の前記両基板に臨む基
    板近傍の画素領域における各液晶ドメインはいずれもポ
    リドメイン構造をとり、該両基板近傍の画素領域におけ
    る液晶ドメイン間で液晶のコレステリック螺旋軸の基板
    法線となす角度が異なるように、前記一対の基板を処理
    する基板処理工程と、 前記基板処理工程により処理された前記一対の基板間に
    前記液晶層を挟持する工程とを含むことを特徴とする液
    晶光変調素子の製造方法。
37. 【請求項３７】前記基板処理工程において、選択反射状
    態における前記両基板近傍の画素領域における液晶ドメ
    インのうち素子観察側の基板近傍の画素領域の液晶ドメ
    インにおける液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線と
    なす角度が対向側の基板近傍の画素領域の液晶ドメイン
    における液晶のコレステリック螺旋軸の基板法線となす
    角度より大きくなるように、前記一対の基板を処理する
    請求項３６記載の液晶光変調素子の製造方法。
38. 【請求項３８】前記基板処理工程は、前記一対の基板の
    前記液晶層に臨む側に配向制御層をそれぞれ設ける工程
    と、前記両基板に設けられている配向制御層のうちの少
    なくとも一方の配向制御層をラビングするラビング処理
    工程とを含んでおり、前記ラビング処理工程ではラビン
    グされる配向制御層のラビング密度を１０以下にする請
    求項３６又は３７記載の液晶光変調素子の製造方法。