(57)【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。
【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０．４μｍ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０．０１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（ＰＥＴ）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 Tin 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８２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６５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ＬＣＤ１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、ＬＣＤ３では、それには限定されないが、複数の液晶層１０ｂ、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、１０ｇ、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Ｘ２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３μｍ、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＋２πｍｒ／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、７μｍ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、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、３μｍ、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、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、７μｍ、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０．４８μｍ、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、４μｍ又は６μｍ、Ｇパネルでは３μｍ、４μｍ又は７μｍ、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＝１０
Ｂパネルのｄ／ｐ＝４／０．４８×１．６＝１３．３
Ｂパネルのｄ／ｐ＝６／０．４８×１．６＝２０
Ｇパネルのｄ／ｐ＝３／０．５５×１．６＝８．７
Ｇパネルのｄ／ｐ＝４／０．５５×１．６＝１１．６
Ｇパネルのｄ／ｐ＝７／０．５５×１．６＝２０．４
Ｒパネルのｄ／ｐ＝４／０．６６×１．６＝９．４
Ｒ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φ2 ＝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＝４００ｍｍ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−１０００）にミノルタ社製ＡＦレンズＡＰＯ  ＴＥＬＥＭＡＣＲＯ２００ｍｍ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ＣＭ−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】
0003888181.tif 000002
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８０Ｖ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】
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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８０Ｖ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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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