JP4527987B2 - コレステリック液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、入射された光の一部を反射することによって反射光を着色するコレステリック規則性を備えたコレステリック液晶表示素子に係り、特に拡散性のコレステリック規則性を用いた液晶表示素子とその製造方法に関する。

従来から、重合型の液晶層からなる液晶表示素子が、液晶表示装置用の視野角補償板や位相差板として広く用いられている。また、コレステリック液晶の選択反射を利用したカラーフィルタや反射板、反射型偏光板、半透過板、塗料等が提案されている。
また、コレステリック液晶層の配向自体に光拡散性を付与することにより、コレステリックの鏡面反射を拡散させようとする提案がなされている（特許文献１、２、３）。この方法では、コレステリック液晶相における螺旋軸方向を膜厚方向に一様に平行でないように配向制御することにより非鏡面性のコレステリック液晶フィルムを得ている。

また、コレステリック液晶やカイラルネマティック液晶を用いたカラーフィルタとして、コレステリック構造を作り出している光学活性を変性または失活させることにより、コレステリック層の選択反射帯域を変化させた多色反射板が提案されている（特許文献４）。
特開２００１−２７９７号公報 特開２００１−４９９２号公報 特開２００１−４９９５号公報 特開平１０−５４９０５号公報

しかしながら、上述の特許文献１〜３に開示されている非鏡面性のコレステリック液晶フィルムは、光拡散性は向上しているものの、視野角による色調の変化を抑えたものであるため、元来コレステリック液晶が有するきれいな選択反射を得ることができず、反射板や反射型カラーフィルタに適していないという問題があった。また、配向膜を用いてコレステリック液晶相における螺旋軸方向を膜厚方向に一様に平行でないように配向制御しているため、十分な光拡散性を得るための膜厚が厚くなり、製造コストの増大を来たすという問題もあった。

また、特許文献４に開示されている多色反射板は、光拡散性が不充分であるという問題があった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、コレステリック液晶の選択反射色を損なうことなく、視野角依存性の少ない明るく鮮明な画像表示を可能とするコレステリック液晶表示素子とその製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明のコレステリック液晶表示素子は、少なくとも可視光領域の一部の光を選択反射するコレステリック液晶表示素子において、配向処理が施されていない基材と、コレステリック規則性を有する液晶層とを備え、該液晶層は３次元架橋によって配向が固定化されているとともに、液晶層に入射された光の一部が液晶層で入射側に拡散反射される後方散乱特性を有し、かつ、液晶層の拡散反射率を測定し、厚みＡμｍにおける拡散反射率Ｘ％と、厚み（Ａ＋１）μｍにおける拡散反射率Ｙ％との差（Ｙ％−Ｘ％）が３％以下となったときの厚み（Ａμｍ）、あるいは、拡散反射率が４０％を超えたときの厚み、のうち薄い方の厚みを後方散乱特性が飽和する厚みとしたときに、前記液晶層の厚みは後方散乱特性が飽和する厚み以上であるような構成とした。

本発明の他の態様として、前記液晶層は、少なくとも反射光が赤、緑、青の３種の液晶層であり、画素毎に各反射光の液晶層がパターニングされているような構成とし、また、画素毎の液晶層は、各反射光の波長域を複数に分割する２種以上の液晶層が積層されたものであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記液晶層は、少なくとも反射光が赤、緑、青の３種の液晶層であり、各反射光の液晶層が積層されているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記液晶層は、後方拡散性を付与するために、コレステリック液晶材料とは屈折率の異なる微粒子を含有するような構成とした。

本発明の他の態様として、前記微粒子の平均粒子径は、４００〜１０００ｎｍの範囲であるような構成、あるいは、前記微粒子の平均粒子径は、コレステリックの螺旋ピッチ長よりも大きく４００ｎｍ未満であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記液晶層は、配向を制御するための界面活性剤を含有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記液晶層の観察者側に拡散層を備えるような構成とした。

本発明のコレステリック液晶表示素子の製造方法は、配向処理が施されていない基材上に、コレステリック規則性を有する液晶材料を溶媒に溶解した塗布溶液を塗布し、室温以上で液晶転移温度以下の温度範囲で加熱して溶媒を除去してコレステリック規則性を有する液晶を分子配向を乱して配設し、該状態で３次元架橋させて固定化することにより、液晶層に入射された光の一部が液晶層で入射側に拡散反射される後方散乱特性を有し、かつ、液晶層の拡散反射率を測定し、厚みＡμｍにおける拡散反射率Ｘ％と、厚み（Ａ＋１）μｍにおける拡散反射率Ｙ％との差（Ｙ％−Ｘ％）が３％以下となったときの厚み（Ａμｍ）、あるいは、拡散反射率が４０％を超えたときの厚み、のうち薄い方の厚み以上を有することを後方散乱特性が飽和するとしたときに、該後方散乱特性が飽和した液晶層を形成するような構成とした。

本発明によれば、コレステリック規則性を有する液晶層が飽和状態の後方散乱特性を発現し、コレステリック液晶の選択反射を損なうことなく正反射成分を低減することができ、これにより視野角依存性が極めて小さく、コレステリック液晶が有する良好な選択反射が可能となる。また、本発明の製造方法により、後方散乱特性が飽和した液晶層をより薄い膜厚で得ることができ、製造効率の向上を図ることが可能である。

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。
[コレステリック液晶表示素子]
図１は本発明のコレステリック液晶表示素子の一実施形態を示す概略断面図である。図１において、コレステリック液晶表示素子１は、配向処理が施されていない基材２と、この基材２上に設けられた液晶層３とを備えている。本発明では、液晶層３は、入射された光の一部を反射することによって反射光を着色するコレステリック規則性を有する液晶層であり、３次元架橋によって配向が固定化されているとともに、後方散乱特性を有し、かつ、液晶層３の厚みは後方散乱特性が飽和する厚み以上とする。

上記の後方散乱特性とは、図１に矢印で示すように、液晶層３に入射された光の一部が液晶層３で入射側に拡散反射されることである。また、本発明において、後方散乱特性が飽和する厚みとは、拡散反射率を島津製作所（株）製ＵＶ−３１００ＰＣを用いて測定し、厚みＡμｍにおける拡散反射率Ｘ％と、厚み（Ａ＋１）μｍにおける拡散反射率Ｙ％との差（Ｙ％−Ｘ％）が３％以下となったときの厚み（Ａμｍ）、あるいは、拡散反射率が４０％を超えたときの厚み、のうち薄い方の厚みを意味する。

本発明のコレステリック液晶表示素子１を構成する液晶層３は、カイラル剤を含有した重合可能なネマチック液晶材料を、分子配向を均一に乱した状態で３次元架橋させて固定化したものである。使用するネマチック液晶材料、カイラル剤は、液晶層３に要求されるコレステリック規則性（選択反射光の色）に応じて適宜選択することができる。例えば、重合可能なネマチック液晶材料としては、下記の構造式１〜構造式９に示される９種の材料を例示することができる。

上記のような重合可能なネマチック液晶材料の重合に使用する開始剤としては、公知の光重合開始剤を使用することができ、例えば、ベンゾフェノン類、ベンゾインエーテル類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類等を挙げることができ、具体的には、Irugacure１８４、Irugacure３６９、Irugacure９０７、Irugacure６５１（以上、チバステシャリティケミカルズ社製）、ルシリンＴＰＯ（以上、ＢＡＳＦ社製）等を挙げることができる。

また、上記のカイラル剤としては、下記の構造式１０〜構造式１２に示される３種の材料を例示することができる。

このようなカイラル剤の含有量は、カイラル剤のヘリカルツイストパワーや所望する色によって異なるが、液晶性を失活させない範囲で添加させることができ、一般的には、ネマチック液晶材料１００重量部に対して２〜３０重量部の範囲で設定することができる。
本発明のコレステリック液晶表示素子１における液晶層３の厚みは、上述のように後方散乱特性が飽和する厚み以上であり、後方散乱特性が飽和する厚みは、液晶層３を構成する重合可能なネマチック液晶材料、カイラル剤の種類、カイラル剤の含有量等により決まる。液晶層３の厚みが後方散乱特性が飽和する厚みを超える場合、本発明の効果の更なる向上はほとんど得られず、材料コストの増大、製造効率の低下を来たすので、後方散乱特性が飽和する厚みから０〜５μｍ程度厚い範囲で液晶層３の厚みを設定することが好ましい。

本発明のコレステリック液晶表示素子１を構成する基材２としては、ガラス、石英ガラス、耐熱ガラス、合成石英板等の可撓性のない基材、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリスルホン等の樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する基材を使用することができる。このような基材２は従来公知のいずれの配向処理も施されていないものである。基材２として配向処理が施されていない基材を使用することにより、コレステリック規則性を有する液晶層が飽和状態となる厚みを薄くすることができる。
また、基材２には、必要に応じて、黒色樹脂層、保護層、ハードコート層、易接着層、粘着層等を設けることができる。

尚、上記の液晶層３は、後方拡散性を付与するための微粒子を含有するものであってもよい。このように液晶層３に微粒子が含有されることにより、液晶の分子配向が乱れ、後方散乱特性が飽和する厚みを更に薄くすることができる。
含有する微粒子としては、平均粒子径が可視光の波長程度、例えば、４００〜１０００ｎｍの範囲のものを使用することができる。これにより、液晶の分子配向を乱し、かつ、微粒子自体による光拡散性を得ることができる。このような微粒子としては、コレステリック液晶材料とは屈折率の異なる微粒子であり、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム等の無機微粒子、有機微粒子等を挙げることができ、液晶層３における微粒子の含有量は、０．１〜１０重量％の範囲で設定することが好ましい。

また、含有する微粒子として、平均粒子径がコレステリックの螺旋ピッチ長よりも大きく４００ｎｍ未満であるものを使用することができる。これにより、コレステリック液晶の分子配向のみが乱され、液晶層３の表面をより平坦なものとすることができる。このような微粒子としては、上記の微粒子の中から粒径の小さいものを適宜選択して使用することができ、液晶層３における微粒子の含有量は、０．１〜１０重量％の範囲で設定することが好ましい。

さらに、上記の液晶層３は、配向を制御するための界面活性剤を含有するものであってもよい。このように液晶層３に界面活性剤が含有されることにより、液晶の分子配向が乱れ、後方散乱特性が飽和する厚みを薄くすることができる。このような界面活性剤としては、ポリアクリル酸エステル、ポリシリコン、ポリシクロヘキシルメタクリル酸エステル、ポリメチルメタクリル酸エステル等を挙げることができ、液晶層３における界面活性剤の含有量は、０．００１〜５重量％の範囲で設定することが好ましい。

図２は本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。図２において、コレステリック液晶表示素子１１は、配向処理が施されていない基材１２と、この基材１２上に光吸収層１４を介して設けられた液晶層１３とを備えている。

また、図３は本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。図３において、コレステリック液晶表示素子１１′は、配向処理が施されていない基材１２と、この基材１２の一方の面に設けられた液晶層１３と、基材１２の他方の面に設けられた光吸収層１４とを備えている。

これらのコレステリック液晶表示素子１１，１１′においても、液晶層１３は、入射された光の一部を反射することによって反射光を着色するコレステリック規則性を有する液晶層であり、３次元架橋によって配向が固定化されているとともに、後方散乱特性を有し、かつ、液晶層１３の厚みは後方散乱特性が飽和する厚み以上とする。この液晶層１３は、上述の実施形態における液晶層３と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

また、コレステリック液晶表示素子１１，１１′を構成する光吸収層１４は、液晶層１３において選択反射されずに透過された波長域の光を吸収するためのものである。このような光吸収層１４は、黒色顔料や、赤色光、青色光を吸収する顔料等を含有した黒色樹脂層等とすることができ、厚みは０．５〜３μｍの範囲で適宜設定することができる。このような光吸収層１４を備えることにより、液晶層３で選択反射されず透過された表示色以外の光が吸収されるため、コントラストが良好なものとなる。
尚、本発明のコレステリック液晶表示素子１１，１１′を構成する基材１２は、上述の実施形態における基材２と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

図４は本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。図４において、コレステリック液晶表示素子２１は、配向処理が施されていない基材２２と、この基材２２上に設けられた液晶層２３とを備えている。液晶層２３は、入射された光の一部を反射することによって反射光を着色するコレステリック規則性を有する液晶層であり、３次元架橋によって配向が固定化されているとともに、後方散乱特性を有し、かつ、液晶層１３の厚みは後方散乱特性が飽和する厚み以上のものである。そして、図示例では、液晶層２３は、反射光が赤、緑、青の３種の液晶層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂからなり、画素毎に各反射光の液晶層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂがパターニングされ配設されている。
液晶層２３を構成する各反射光の液晶層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、各液晶層に要求されるコレステリック規則性（選択反射光の色）に応じて使用するネマチック液晶材料、カイラル剤を適宜選択する他は、上述の実施形態における液晶層３と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

また、このようなコレステリック液晶表示素子２１においても、基材２２と液晶層２３の間に光吸収層を介在させたり、基材２２の液晶層２３配設面の反対面に光吸収層を配してもよい。光吸収層を備えることにより、液晶層２３で選択反射されず透過された光が吸収されるため、コントラストが向上し、良好な表示が可能となる。
尚、本発明のコレステリック液晶表示素子２１を構成する基材２２は、上述の実施形態における基材２と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

図５は本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。図５において、コレステリック液晶表示素子３１は、配向処理が施されていない基材３２と、この基材３２上に設けられた液晶層３３とを備えている。
この実施形態では、液晶層３３は、反射光が赤、緑、青の３種の液晶層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂからなり、画素毎に各反射光の液晶層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂがパターニングされ配設されている。さらに、各液晶層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは、それぞれ、赤色反射光波長域内でピークが異なる２種の液晶層３３Ｒ₁，３３Ｒ₂の積層、緑色反射光波長域内でピークが異なる２種の液晶層３３Ｇ₁，３３Ｇ₂の積層、青色反射光波長域内でピークが異なる２種の液晶層３３Ｂ₁，３３Ｂ₂の積層となっている。このように、各液晶層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを、反射光波長域内でピークが異なる２種の液晶層の積層とすることにより、反射帯域を広帯域化することや、表示色以外の光を反射させないようにすることが可能となる。

液晶層３３を構成する各液晶層３３Ｒ₁，３３Ｒ₂、３３Ｇ₁，３３Ｇ₂、３３Ｂ₁，３３Ｂ₂は、それぞれが入射された光の一部を反射することによって反射光を着色するコレステリック規則性を有する液晶層であり、３次元架橋によって配向が固定化されているとともに、後方散乱特性を有し、かつ、各液晶層の厚みは後方散乱特性が飽和する厚み以上のものである。このような各液晶層３３Ｒ₁，３３Ｒ₂、３３Ｇ₁，３３Ｇ₂、３３Ｂ₁，３３Ｂ₂は、要求されるコレステリック規則性（選択反射光の色）に応じて使用するネマチック液晶材料、カイラル剤を適宜選択する他は、上述の実施形態における液晶層３と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

また、このようなコレステリック液晶表示素子３１においても、基材３２と液晶層３３の間に光吸収層を介在させたり、基材３２の液晶層３３配設面の反対面に光吸収層を配してもよい。光吸収層を備えることにより、液晶層３３で選択反射されず透過された光が吸収されるため、コントラストが向上し、良好な表示が可能となる。
尚、本発明のコレステリック液晶表示素子３１を構成する基材３２は、上述の実施形態における基材２と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

図６は本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。図６において、コレステリック液晶表示素子４１は、配向処理が施されていない基材４２と、この基材４２上に設けられた液晶層４３とを備えている。
この実施形態では、液晶層４３は、反射光が赤、緑、青の３種の液晶層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂからなり、各液晶層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂは、それぞれが入射された光の一部を反射することによって反射光を着色するコレステリック規則性を有する液晶層であり、３次元架橋によって配向が固定化されているとともに、後方散乱特性を有し、かつ、各液晶層の厚みは後方散乱特性が飽和する厚み以上のものである。このような各液晶層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂは、要求されるコレステリック規則性（選択反射光の色）に応じて使用するネマチック液晶材料、カイラル剤を適宜選択する他は、上述の実施形態における液晶層３と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

このように、異なる選択反射領域を有する液晶層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂを積層することにより、拡散性を有した広帯域の反射板や、広帯域のコレステリックフィルタ、またはバンドパス反射フィルタを得ることができる。
尚、本発明のコレステリック液晶表示素子４１を構成する基材４２は、上述の実施形態における基材２と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

また、図７は本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。図７において、コレステリック液晶表示素子５１は、配向処理が施されていない基材５２と、この基材５２の一方の面に設けられた液晶層５３と、この液晶層５３上に配設された拡散層５５とを備えている。
このコレステリック液晶表示素子５１においても、液晶層５３は、入射された光の一部を反射することによって反射光を着色するコレステリック規則性を有する液晶層であり、３次元架橋によって配向が固定化されているとともに、後方散乱特性を有し、かつ、液晶層５３の厚みは後方散乱特性が飽和する厚み以上とする。この液晶層５３は、上述の実施形態における液晶層３と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

また、コレステリック液晶表示素子５１の観察者側に配設された拡散層５５は、正反射成分をより低減するものである。このような拡散層５５は、光透過性樹脂中に光散乱作用を有する微粒子を分散させたものである。上記の光透過性樹脂としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド系樹脂、ビニルエーテル系樹脂等を挙げることができ、屈折率、透明基板２や着色層４との密着性等を考慮して、１種の単独で、または、２種以上の混合物として使用することができる。

また、光散乱作用を有する微粒子としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機物、アクリル系樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、スチレン系樹脂、メラミン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等の有機物、あるいは、これらの２種以上の混合系等の微粒子を挙げることができる。これらの微粒子は、平均粒径が０．１〜５．０μｍ、好ましくは０．１〜４．０μｍ、より好ましくは０．１〜２．０μｍの範囲であり、平均粒径が０．１μｍ未満では、散乱効果が殆ど得られない。また、拡散層５５における微粒子の含有量は０．５〜７０重量％、好ましくは１．０〜５０重量％の範囲であり、光散乱層３の厚みは０．５〜２０μｍ、好ましくは１．０〜１０μｍ程度である。
尚、本発明のコレステリック液晶表示素子５１を構成する基材５２は、上述の実施形態における基材２と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

図８は、本発明のコレステリック液晶表示素子を用いた反射型カラー液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。図８において、反射型カラー液晶表示装置６１は、基材７２の一方の面に液晶層７３を備え他方の面に光吸収層７４を備えた本発明のコレステリック液晶表示素子７１と、このコレステリック液晶表示素子７１の液晶層７３上に設けられた透明共通電極７７と、透明基板８２の一方の面に画素電極を有する駆動素子層８３を備え他方の面に偏光板８４を備えた対向電極基板８１と、この対向電極基板８１と透明共通電極７７との間隙部に形成された液晶層７８を有するものである。
コレステリック液晶表示素子７１を構成する液晶層７３は、上述の図４に示される液晶層２３と同様に、画素毎に赤、緑、青の各反射光の液晶層７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂがパターニングされ配設されている。

［コレステリック液晶表示素子の製造方法］
次に、本発明のコレステリック液晶表示素子の製造方法について説明する。
本発明では、配向処理が施されていない基材上に、コレステリック規則性を有する液晶を分子配向を乱して配設し、該状態で３次元架橋させて固定化することにより、後方散乱特性が飽和した液晶層を形成する。
配向処理が施されていない基材としては、上述のコレステリック液晶表示素子の実施形態において挙げた基材を使用することができる。このように配向処理が施されていない基材を使用するのは、コレステリック規則性を有する液晶層が飽和状態となる厚みを薄くするためである。

液晶層の形成は、コレステリック規則性を有する液晶材料を溶媒に溶解した塗布溶液を基材上に塗布する塗布工程と、溶媒を除去することにより液晶の分子配向を乱す溶媒除去工程と、光または熱により３次元架橋する架橋工程とからなる。
上記の液晶材料は、重合可能なネマチック液晶材料およびカイラル剤であり、これらは上述のコレステリック液晶表示素子の実施形態において挙げた材料をそれぞれ使用することができる。

また、塗布溶液に使用する溶媒は、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のアルコールエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル等のエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族類等を挙げることができる。使用する溶媒は、使用する液晶材料の液晶転移温度を考慮して選定することができ、液晶転移温度よりも沸点が低いものを使用することが好ましい。

塗布溶液のおける重合可能なネマチック液晶材料およびカイラル剤の含有量は、例えば、５〜５０重量％の範囲で設定することができ、カイラル剤の含有量は、ネマチック液晶材料１００重量部に対して２〜３０重量部の範囲で設定することができる。
また、塗布溶液中には、微粒子、界面活性剤、光開始剤、多官能モノマー、カップリング剤、ポリマー等を、結晶性を大きく損なわせない範囲で添加することができ、これらの添加物は塗布溶液の０．００１〜１５重量％の範囲が好ましい。
上記の微粒子としては、コレステリック液晶材料とは屈折率の異なる微粒子を使用することができ、例えば、平均粒子径が４００〜１０００ｎｍの範囲にある酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム等の無機微粒子、有機微粒子等の微粒子、あるいは、上記のような材質の微粒子であって、平均粒子径がコレステリックの螺旋ピッチ長よりも大きく４００ｎｍ未満である微粒子を挙げることができる。

また、界面活性剤としては、ポリアクリル酸エステル、ポリシリコン、ポリシクロヘキシルメタクリル酸エステル、ポリメチルメタクリル酸エステル等を挙げることができる。
さらに、塗布溶液中には、液晶性を示さない重合性の化合物、例えば、アクリレート化合物等の公知の高分子形成性モノマー、高分子形成性オリゴマー等を含有させることができる。
基材上への塗布溶液の塗布は、公知のスピンコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ダイコート法、ディッピングコート法等を用いて行なうことができる。塗布膜の厚みは、後述する溶媒除去工程、架橋工程により後方散乱特性が飽和した液晶層を形成するのに必要な厚みであり、使用する材料により適宜設定することができる。

溶媒除去工程では、室温以上で液晶転移温度以下の温度範囲で加熱して溶媒を除去する。このような温度範囲で溶媒を除去することにより、分子配向の乱れをより均一に生じさせることができ、コレステリック規則性を有する液晶層が飽和状態となる厚みを薄くすることが可能となる。また、上記の温度範囲での乾燥の前に、減圧乾燥を行なってもよい。
次いで、架橋工程では、液晶転移温度以上に加熱して、光または熱により３次元架橋する。これにより、分子配向が均一に乱れた状態で液晶層が形成される。光または熱による架橋処理には特に制限はなく、従来公知の方法、手段を使用することができる。

次に、より具体的な実施例を示して本発明を更に詳しく説明する。
［実施例］
厚さ０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）上に下記組成の光吸収層用の塗布溶液をスピンコート法により塗布し、その後、硬化処理（超高圧水銀灯を用い３０ｍＷ／ｃｍ²で１０秒間照射）を施して、厚さ１．５μｍの光吸収層を形成した。

（光吸収層用の塗布溶液組成）
・開始剤 … １．６重量部
2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1
・開始剤（4,4’-ジエチルアミノベンゾフェノン） … ０．３重量部
・開始剤（2,4-ジエチルチオキサントン） … ０．１重量部
・黒顔料 … １４．０重量部
（大日精化工業（株）製 ＴＭブラック＃９５５０）
・分散剤（ビックケミー（株）製 Disperbyk III） … １．２重量部
・ポリマー（昭和高分子（株）製 ＶＲ６０） … ２．８重量部
・モノマー（サートマー（株）製 ＳＲ３９９） … ３．５重量部
・エチレングリコールモノブチルエーテル … ７５．８重量部

次に、この光吸収層上に下記の組成を有する液晶層用の塗布溶液をスピンコート法により塗布した。
（液晶層用の塗布溶液組成）
・ネマチック液晶（上記の構造式６で示されるもの） … ２０重量部
・カイラル剤（上記の構造式１２で示されるもの） … １重量部
・開始剤 … １重量部
（チバステシャリティケミカルズ社製 Irugacure９０７）
・界面活性剤（下記の構造式１３で示されるもの） … ０．０５重量部
・シクロヘキサノン …７８．９５重量部

次いで、減圧乾燥（最終真空到達度：約５０Ｐａ）、加熱乾燥（４０℃、１分間）により溶媒を除去し、その後、液晶転移温度（本実施例で使用する液晶の場合、６０℃）以上である９０℃で３分間加熱した。
次に、超高圧水銀灯（中心波長３６５ｎｍ）にて２０ｍＷ／ｃｍ2で１０秒間照射して架橋反応を生じさせ、緑色用の液晶層（厚み６μｍ）を形成し、本発明のコレステリック液晶表示素子を得た。尚、液晶層については、目視にてコレステリック色を観察し、コレステリック層が得られていることを確認した。

また、上述と同様にして、液晶層の厚みを変化させた複数のコレステリック液晶表示素子を作製し、拡散反射率を島津製作所（株）製ＵＶ−３１００ＰＣを用いて測定した。測定用の入射光源には、偏光解消子を装着して無偏光とした。測定した拡散反射率と厚みの関係を図９に示した。図９から、実施例の液晶層では、厚みが６μｍにおいて後方散乱特性が飽和することが確認された。

［比較例］
実施例と同様に、ガラス基板上に光吸収層を形成した。次いで、この光吸収層上にポリイミド配向剤（ＪＳＲ（株）製 ＡＬ１２５４）をスピンコート法により塗布し、その後、乾燥して厚さ０．１μｍのポリイミド膜を形成した。次いで、このポリイミド膜にラビング処理を施してポリイミド配向膜とした。
上記のポリイミド配向膜上に、実施例と同様に液晶層（厚み６μｍ）を形成して、コレステリック液晶表示素子を得た。
また、上述と同様にして、液晶層の厚みを変化させた複数のコレステリック液晶表示素子を作製し、実施例と同様にして拡散反射率を測定し、測定した拡散反射率と厚みの関係を図１０に示した。図１０から、液晶層の厚み１０μｍにおいても後方散乱特性が飽和しないことが確認された。

本発明は反射型、半透過型、透過型の各種液晶表示装置、反射型表示装置の反射板等に適用することができる。

本発明のコレステリック液晶表示素子の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明のコレステリック液晶表示素子の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明のコレステリック液晶表示素子を用いた反射型カラー液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。 実施例における拡散反射率と厚みの関係を示す図である。 比較例における拡散反射率と厚みの関係を示す図である。

符号の説明

１，１１，１１′，２１，３１，４１，５１，７１…コレステリック液晶表示素子
２，１２，２２，３２，４２，５２，７２…基材
３，１３，２３（２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ），３３（３３Ｒ₁，３３Ｒ₂、３３Ｇ₁，３３Ｇ₂、３３Ｂ₁，３３Ｂ₂），４３（４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂ），５３，７３（７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂ）…液晶層
１４，７４…光吸収層
５５…拡散層
６１…液晶表示装置

Claims (11)

1. 少なくとも可視光領域の一部の光を選択反射するコレステリック液晶表示素子において、
   配向処理が施されていない基材と、コレステリック規則性を有する液晶層とを備え、該液晶層は３次元架橋によって配向が固定化されているとともに、液晶層に入射された光の一部が液晶層で入射側に拡散反射される後方散乱特性を有し、かつ、液晶層の拡散反射率を測定し、厚みＡμｍにおける拡散反射率Ｘ％と、厚み（Ａ＋１）μｍにおける拡散反射率Ｙ％との差（Ｙ％−Ｘ％）が３％以下となったときの厚み（Ａμｍ）、あるいは、拡散反射率が４０％を超えたときの厚み、のうち薄い方の厚みを後方散乱特性が飽和する厚みとしたときに、前記液晶層の厚みは後方散乱特性が飽和する厚み以上であることを特徴とするコレステリック液晶表示素子。
2. 前記基材と前記液晶層の間および／または前記基材の液晶層非形成面に光吸収層を備えることを特徴とする請求項１に記載のコレステリック液晶表示素子。
3. 前記液晶層は、少なくとも反射光が赤、緑、青の３種の液晶層であり、画素毎に各反射光の液晶層がパターニングされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコレステリック液晶表示素子。
4. 画素毎の液晶層は、各反射光の波長域を複数に分割する２種以上の液晶層が積層されたものであることを特徴とする請求項３に記載のコレステリック液晶表示素子。
5. 前記液晶層は、少なくとも反射光が赤、緑、青の３種の液晶層であり、各反射光の液晶層が積層されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコレステリック液晶表示素子。
6. 前記液晶層は、後方拡散性を付与するために、コレステリック液晶材料とは屈折率の異なる微粒子を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のコレステリック液晶表示素子。
7. 前記微粒子の平均粒子径は、４００〜１０００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項６に記載のコレステリック液晶表示素子。
8. 前記微粒子の平均粒子径は、コレステリックの螺旋ピッチ長よりも大きく４００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項６に記載のコレステリック液晶表示素子。
9. 前記液晶層は、配向を制御するための界面活性剤を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のコレステリック液晶表示素子。
10. 前記液晶層の観察者側に拡散層を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のコレステリック液晶表示素子。
11. 配向処理が施されていない基材上に、コレステリック規則性を有する液晶材料を溶媒に溶解した塗布溶液を塗布し、室温以上で液晶転移温度以下の温度範囲で加熱して溶媒を除去してコレステリック規則性を有する液晶を分子配向を乱して配設し、該状態で３次元架橋させて固定化することにより、液晶層に入射された光の一部が液晶層で入射側に拡散反射される後方散乱特性を有し、かつ、液晶層の拡散反射率を測定し、厚みＡμｍにおける拡散反射率Ｘ％と、厚み（Ａ＋１）μｍにおける拡散反射率Ｙ％との差（Ｙ％−Ｘ％）が３％以下となったときの厚み（Ａμｍ）、あるいは、拡散反射率が４０％を超えたときの厚み、のうち薄い方の厚み以上を有することを後方散乱特性が飽和するとしたときに、該後方散乱特性が飽和した液晶層を形成することを特徴とするコレステリック液晶表示素子の製造方法。

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