JP2002287136A

JP2002287136A - 反射型液晶表示素子

Info

Publication number: JP2002287136A
Application number: JP2001093958A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Ueda; 秀昭植田; Takeshi Nozaki; 剛野崎; Shoji Kotani; 昌二小谷
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】光反射率良好に、高コントラストで画像表示
できる液晶表示供する。また、低電圧駆動可能、視野角
依存性が小さい、大面積でも容易に製作して安定した表
示特性を得ることができる液晶表示素子を提供する。【解決手段】一対の基板１１、１２間に室温でコレス
テリック相を示し可視光中の特定波長の光を選択反射可
能な液晶組成物２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ、２１ｙと基板
１１、１２間のスペースを保持するスペース保持材２
０、１８とを挟持した反射型液晶表示素子である。一対
の基板１１、１２のうち少なくとも一方に配向安定化膜
１７が形成されている。配向安定化膜１７は脂環式カル
ボン酸無水物と芳香族ジアミン化合物からなるポリイミ
ドを主成分とする物質からなる膜である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子に関
し、特に室温でコレステリック相を示し可視光中の特定
波長の光を選択反射可能な液晶組成物を含む反射型液晶
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１対の基板と、
これら基板間に挟持された液晶層とを含んでいる。この
液晶層に駆動電圧を印加することで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。

【０００４】近年、ネマチ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液晶相
を示すようにしたカイラルネマチック液晶を用いた液晶
表示素子が研究されている。

【０００５】このタイプの液晶表示素子は、例えば、カ
イラルネマチック液晶の選択反射能を利用した低消費電
力駆動可能の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。

【０００６】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。

【０００７】そして、かかるパルス電圧の印加を停止し
た後でも、プレーナ状態及びフォーカルコニック状態が
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。

【０００８】また、かかる反射型液晶表示素子でフルカ
ラー表示を実現する一つの方法として、赤色（Ｒ）表示
を行なうＲ液晶層、緑色（Ｇ）表示を行なうＧ液晶層、
青色（Ｂ）表示を行なうＢ液晶層の三層を含む液晶表示
素子を採用する場合を挙げることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カイラ
ルネマチック液晶を用いた反射型の液晶表示素子は画像
表示において光反射率が未だ満足できるほどに高くな
く、プレーナ状態とフォーカルコニック状態間で十分な
コントラストを得難いというのが実情である。

【００１０】また、カイラルネマチック液晶を用いた反
射型の液晶表示素子では視野角依存性が大きく、見る角
度によって色が変わってしまうという問題があった。

【００１１】また従来は大面積の液晶表示素子を製作す
ることは困難で、大面積の液晶表示素子において安定し
た表示特性を得ることは難しいという問題があった。

【００１２】そこで本発明は、光反射率良好に、高コン
トラストで画像表示できる液晶表示素子を提供すること
を課題とする。

【００１３】また、本発明は低電圧駆動可能な液晶表示
素子を提供することを課題とする。

【００１４】また、本発明は視野角依存性の小さい液晶
表示素子を提供することを課題とする。

【００１５】また、本発明は大面積でも容易に製作して
安定した表示特性を得ることができる液晶表示素子を提
供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】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可視光中の特定波長の
光を選択反射可能な液晶組成物と前記基板間のスペース
を保持するスペース保持材とを挟持した反射型液晶表示
素子であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方に
配向安定化膜が形成されており、該配向安定化膜は脂環
式カルボン酸無水物と芳香族ジアミン化合物からなるポ
リイミドを主成分とする物質からなる膜である反射型液
晶表示素子を提供する。

【００１７】前記の「脂環式カルボン酸無水物と芳香族
ジアミン化合物からなるポリイミドを主成分とする物質
からなる膜」には、かかるポリイミドだけからなる膜の
他、かかるポリイミドを主成分としてさらに該ポリイミ
ドの前駆体等を含む物質からなる膜も含まれる。

【００１８】本発明に係る液晶表示素子においては、こ
のように配向安定化膜に前記のポリイミドを主成分とす
る物質を採用することで、液晶と配向安定化膜の相互作
用が強くなって液晶分子が均一に配向され、フォーカル
コニック状態での散乱が少なくなり、素子としてのコン
トラストが向上する。

【００１９】また、芳香族ジアミン化合物を用いること
により配向安定化膜の配向性が向上し、プレーナー状態
での着色反射率が向上し、フォーカルコニック状態の透
明性も悪くないため、この点でもコントラストが向上す
る。

【００２０】このように配向安定化膜として脂環式カル
ボン酸無水物と芳香族ジアミン化合物からなるポリイミ
ドを主成分とする物質からなる膜を採用することで、良
好な色純度、光反射率等の特性が得られ、コントラスト
が向上する。しかも実用可能な程度に視野角依存性が少
なく、駆動電圧も低く済む。

【００２１】また、脂環式テトラカルボン酸二無水物を
用いることにより前記のポリイミドを主成分とする物質
が有機溶剤可溶となり、配向安定化膜形成時の焼成温度
を低く設定できるから、樹脂基板でも成膜可能である。

【００２２】かかるポリイミド或いはポリイミド前駆体
を形成する脂環式カルボン酸無水物としては、シクロへ
キサンテトラカルボン酸二無水物、トリカルボキシシク
ロペンチル酢酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボ
ン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水
物、トリカルボキシノルボルナン酢酸二無水物及びビシ
クロオクトエンテトラカルボン酸二無水物から選ばれた
少なくとも１種の脂環式カルボン酸無水物を例示でき
る。

【００２３】また、かかるポリイミド或いはポリイミド
前駆体を形成する芳香族ジアミン化合物としては、フェ
ニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノ
ジフェニルエタン、ジアミノジフェニルエーテル、９,
９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン及びジアミ
ノベンゾフェノンから選ばれた少なくとも１種の芳香族
ジアミン化合物を例示できる。

【００２４】これらの脂環式カルボン酸無水物及び芳香
族ジアミン化合物のうちからそれぞれ１種以上を採用し
て組み合わせることで良好な配向安定化膜を得ることが
でき、大面積の液晶表示素子を容易に作製でき、また高
温安定性が良好となり、素子駆動時での良好な表示特性
を安定して得ることもできる。

【００２５】特に、脂環式カルボン酸無水物としては、
シクロへキサンテトラカルボン酸二無水物及びトリカル
ボキシシクロペンチル酢酸二無水物が好ましく、芳香族
ジアミン化合物としては、フェニレンジアミン及びジア
ミノジフェニルメタンが好ましく、これらから選択され
た脂環式カルボン酸無水物と芳香族ジアミン化合物から
なるポリイミドを主成分とする物質からなる膜は配向安
定化膜として良好な特性を示す。

【００２６】また、既述のように脂環式テトラカルボン
酸二無水物を用いることにより前記のポリイミドを主成
分とする物質が有機溶剤可溶となり、配向安定化膜形成
時の焼成温度を低く設定できるから、樹脂基板でも成膜
可能である。

【００２７】前記配向安定化膜は、例えばＮ−メチルピ
ロリドン、ブチルセロソルブ及びγ−ブチルラクトンか
ら選ばれた少なくとも２種の溶剤からなる塗布溶剤を用
いて前記脂環式カルボン酸無水物と芳香族ジアミン化合
物からなるポリイミドを主成分とする物質を印刷塗布し
て形成できる。印刷法としては、ロールコータ法、スピ
ンコーター法、スクリーン印刷法等を採用できる。この
ような印刷法による塗布膜は２００℃以下の温度で焼成
して良好な配向安定化膜とすることができる。

【００２８】いずれにしても、配向安定化膜の膜厚は１
００Å〜２０００Å程度が適当である。薄すぎると液晶
分子の配向を制御できないことがあり、厚すぎると駆動
電圧が高くなる。

【００２９】配向安定化膜にラビング等の配向処理を施
すと反射率は向上するが視野角依存性が大きくなり、両
基板のそれぞれに配向安定化膜が形成されている場合に
おいてそれら双方の配向安定化膜にラビング等の配向処
理を施すと、フォーカルコニック状態でのメモリー性が
損なわれるおそれがある。

【００３０】そこで、反射率向上のために配向安定化膜
に配向処理を施すときには、前記一対の基板のうちいず
れか片方に形成された前記配向安定化膜のみにラビング
等の配向処理をほどこすのがよい。

【００３１】前記配向安定化膜はいずれもラビング等の
配向処理が施されていなくてもよい。配向安定化膜にラ
ビング等の配向処理を施さないでおくときには、視野角
依存性を小さくすることができる。

【００３２】本発明に係る液晶表示素子においては、基
板に素子駆動電圧印加用の電極を形成することができ
る。

【００３３】また、少なくとも一方の基板に絶縁膜を形
成してもよい。電極を設けた基板に絶縁膜を形成すると
きは、該電極の上に絶縁膜を形成するとよい。

【００３４】また配向安定化膜は液晶組成物に接するよ
うに設けるとよい。

【００３５】いずれにしても、本発明に係る液晶表示素
子においてはネマチック液晶にカイラル材を混合した液
晶組成物（カイラルネマチック液晶組成物）を用いるこ
とができる。かかるカイラルネマチック液晶組成物は、
混合するカイラル材料（カイラルドーパント）の量を変
えることで、選択反射波長を制御することができる利点
がある。

【００３６】しかし、カイラルネマチック液晶組成物
は、カイラル材料の添加量が少なくすぎると十分なメモ
リー性が得られなくなる一方、多すぎると室温でコレス
テリック相を示さなくなったり、固化したりする。よっ
てカイラル材料の混合量はカイラルネマチック液晶組成
物の全量に対し７重量％〜４５重量％程度とすることを
推奨できる。カイラル材は２種以上添加してもよい。

【００３７】また、本発明に係る液晶表示素子において
採用する液晶組成物は色純度を向上させるために色素を
含有していてもよい。

【００３８】添加される色素としては、従来知られてい
る各種色素を採用することができ、液晶と相溶性の良好
なものが好ましい。例えば、アゾ化合物、キノン化合
物、アントラキノン化合物等からなる色素、或いは二色
性色素等が使用可能であり、これらの色素は複数種類用
いてもよい。添加量としては、例えば、液晶組成物がカ
イラルネマチック液晶組成物である場合、ネマチック液
晶とカイラル材の合計量に対して３重量％以下が望まし
い。添加量が多すぎると液晶の選択反射量が低くなり逆
にコントラストが下がってしまう。

【００３９】また、液晶組成物への色素添加に代えてカ
ラーフィルターを採用することもできる。この場合、例
えば液晶表示素子にフィルター層を設けることができ
る。このフィルタ層に用いられる材料としては、例え
ば、無色透明物質に色素を添加したものであってもよい
し、色素を添加せずとも本質的に着色状態にあるもので
あってもよい。例えば、フィルタ層は色素と同様の働き
をする特定の物質からなる薄膜であってもよい。液晶表
示素子を構成するための基板自体を以上のようなフィル
タ層材料で形成しても同様の効果が得られる。

【００４０】なお、カイラルネマチック液晶組成物をネ
マチック液晶にカイラル材を７重量％〜４５重量％混合
したものとし、配向安定化膜の膜厚を１００Å〜２００
０Åに設定することによって駆動電圧が低く、後述する
ように積層型液晶表示素子を構成したとき、良好なフル
カラー表示品質を達成することができる。

【００４１】また、前記のスペース保持材としては、例
えば接着性樹脂を有する無機微粒子を採用できる。さら
に言えば、表面を熱可塑性樹脂接着材でコーティングし
た無機微粒子を例示できる。

【００４２】また、前記一対の基板のうち少なくとも一
方は樹脂基板であってもよい。このように樹脂基板を採
用すると、軽量で薄型の液晶表示素子を提供できる。ま
た、樹脂基板を可撓性を有するものとすることで、曲面
の表示が可能な液晶表示素子を提供することも可能とな
る。

【００４３】前記スペース保持材として接着性樹脂を有
する無機微粒子を採用すると、基板が樹脂基板の場合で
も、一対の基板間スペースを所定のものに維持して、素
子の表示特性を安定に維持することができる。

【００４４】以上説明した液晶表示素子を複数積層する
ことで積層型液晶表示素子、例えばフルカラー表示が可
能な積層型液晶表示素子を提供することができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態の構成と表示動
作）図１は本発明の第１実施形態である反射型液晶表示
素子の断面構造を示す概略図であり、図１（Ａ）に高電
圧パルスを印加したときのプレーナ状態（Ｒ（赤色）Ｇ
（緑色）Ｂ（青色）着色状態）を示し、図１（Ｂ）に低
電圧パルスを印加したときのフォーカルコニック状態
（透明／黒色表示状態）を示す。なお、この液晶表示素
子はメモリー性を有しており、プレーナ状態及びフォー
カルコニック状態はパルス電圧印加後も維持される。す
なわち、パルス電圧印加の後もプレーナ状態であった領
域はプレーナ状態が、フォーカルコニック状態であった
領域はフォーカルコニック状態が保持される。

【００４６】図１に示す液晶表示素子は、それぞれ液晶
組成物２１ｒ、２１ｇ、２１ｂを含む、赤色表示を行な
うＲ液晶層ｒ（赤色層（赤色液晶表示素子））、緑色表
示を行なうＧ液晶層ｇ（緑色層（緑色液晶表示素
子））、青色表示を行なうＢ液晶層ｂ（青色層（青色液
晶表示素子））の三つの液晶層（液晶表示素子）をこの
順で積層したものである。

【００４７】Ｒ、Ｇ及びＢの各液晶層ｒ、ｇ、ｂは、そ
れぞれ一対の基板１１、１２間に室温でコレステリック
相を示し可視光中の特定波長の光を選択反射可能な液晶
組成物２１ｒ、２１ｇ、２１ｂと基板１１、１２間のス
ペースを保持するスペース保持材（ここでは柱状構造物
２０及びスペーサー１８）とを挟持したものである。

【００４８】一対の基板１１、１２のうち少なくとも一
方（ここでは両基板）に配向安定化膜１７が形成されて
おり、配向安定化膜１７は脂環式カルボン酸無水物と芳
香族ジアミン化合物からなるポリイミドを主成分とする
物質からなる膜である。

【００４９】図１に示す液晶表示素子だけでなく、本発
明の液晶表示素子ではＲ、Ｇ及びＢの各液晶において一
対の基板にはそれぞれ電極を形成することができる。

【００５０】図１の各液晶層ｒ、ｇ、ｂにおいては、１
１、１２は透光性を有する透明基板であり、透明基板１
１、１２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１３、１４が設けられている。こ
れらの電極１３、１４は互いに交差するように向かい合
わされている。電極上には絶縁性薄膜がコーティングさ
れていることが好ましい。ここでは電極１３、１４上に
それぞれ絶縁性薄膜１５がコーティングされている。ま
た、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。ここ
では赤色層ｒにおける基板１２の裏面に可視光吸収層１
６が設けられている。

【００５１】２０、１８はそれぞれはスペース保持部材
としての柱状構造物、スペーサーであり、２１ｒ、２１
ｇ、２１ｂは、ここでは室温でコレステリック相を示す
カイラルネマチック液晶組成物である。これらの材料や
その組み合わせについては以下の実験例によって具体的
に説明する。２４はシール材であり、液晶組成物２１
ｒ、２１ｇ、２１ｂを基板１１、１２間に封入するため
のものである。

【００５２】２５はパルス電源であり、前記電極１３、
１４にパルス状の所定電圧を印加するためのものであ
る。（基板）基板１１、１２は、既述のとおり、いずれも透
光性を有しているが、基板１１、１２を含め、本発明の
液晶表示素子に用いることができる一対の基板は、少な
くとも一方が透光性を有していることが必要である。透
光性を有する基板としては、ガラス基板を例示できる。
ガラス基板以外にも、例えばポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレー
ト（ＰＡｒ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
等のフレキシブル基板を使用することができる。（電極）電極としては、例えば、ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ
Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ：インジウム錫酸化物）、Ｉｎｄ
ｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ（ＩＺＯ：インジウム亜
鉛酸化物）等の透明導電膜や、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
（ＢｉｓｍｕｔｈＳｉｌｉｃｏｎＯｘｉｄｅ）等の
光導電性膜等を用いることができる。

【００５３】図１に示す液晶表示素子においては、既述
のとおり、透明基板１１、１２の表面に互いに平行な複
数の帯状の透明電極１３、１４が形成されており、これ
らの電極１３、１４は互いに交差するように向かい合わ
されている。

【００５４】電極をこのように形成するには、例えば透
明基板上にＩＴＯ膜をスパッタリング法等でマスク蒸着
するか、ＩＴＯ膜を全面形成した後、フォトリソグラフ
ィ法でパターニングすればよい。（絶縁性薄膜）図１に示す液晶表示素子を含め、本発明
の液晶表示素子は電極間の短絡を防止したり、ガスバリ
ア層として液晶表示素子の信頼性を向上させる機能を有
する絶縁性薄膜が形成されていてもよい。既述のとお
り、ここでは電極１３、１４上にそれぞれ絶縁性薄膜１
５がコーティングされている。

【００５５】絶縁性薄膜の膜厚としては、例えば２０ｎ
ｍ〜２００ｎｍ程度が望ましい。絶縁性薄膜の材料とし
ては、例えば、有機ケイ素化合物に無機化合物微粒子を
含有した透明被膜形成用塗布液を用いることができる。
無機化合物微粒子としては、酸化シリコン、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウムの無機酸化物微粒子の他にバナジ
ウム、ニオブ、クロム、モリブデン、タングステン、ア
ルミニウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル等の酸
化物微粒子を例示できる。これらのうち１種以上の酸化
物微粒子を用いることができる。

【００５６】有機ケイ素化合物としては、例えば、ケイ
素のアルコキシドを用いることができる。有機ケイ素化
合物には３次元的な架橋を形成する遷移金属元素が含有
されており、これにより十分な強度と絶縁性を得ること
ができる。該遷移金属元素としては、例えば、チタン、
ジルコニウムのほかにバナジウム、ニオブ、クロム、モ
リブデン、タングステン、アルミニウム、マンガン、
鉄、コバルト、ニッケル、及びイットリウム等の元素を
挙げることができる。

【００５７】絶縁性薄膜は、これらの材料を用いてスピ
ンコート法、ロールコート法などの公知の方法によって
形成することができる。

【００５８】絶縁性薄膜は前記の材料に色素を添加すれ
ばカラーフィルタとしても機能する。（配向安定化膜）配向安定化膜材料としては、ポリイミ
ド又はポリイミド前駆体を用いる。ポリイミド或いはポ
リイミド前駆体を形成する脂肪族炭化水素環式カルボン
酸無水物としては、例えば、シクロへキサンテトラカル
ボン酸二無水物、トリカルボキシシクロペンチル酢酸二
無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シ
クロブタンテトラカルボン酸二無水物、トリカルボキシ
ノルボルナン酢酸二無水物、ビシクロオクトエンテトラ
カルボン酸二無水物等を挙げることができる。これらの
うち１種類又は２種類以上を用いることができる。

【００５９】また、ポリイミド或いはポリイミド前駆体
を形成する芳香族ジアミン化合物としては、例えば、フ
ェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミ
ノジフェニルエタン、ジアミノナフタレン、２，７−ジ
アミノフルオレノン、ジアミノジフェニルエーテル、
９, ９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、ジア
ミノベンゾフェノン等を挙げることができる。

【００６０】これらの芳香族ジアミン化合物は、例えば
アルキル基等のチルト角を調整するような置換基を有し
ていてもよい。

【００６１】これらの脂環式カルボン酸無水物及び芳香
族ジアミン化合物のうちからそれぞれ１種以上を採用し
て組み合わせることによって、良好な配向安定化膜を得
ることができ、良好な色純度、光反射率等の特性が得ら
れ、コントラストが向上する。

【００６２】配向安定化膜の成膜は、例えば、以下のよ
うにして行う。すなわち、まず、前記脂肪族炭化水素環
テトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンとの重合によ
り得られたポリイミドをＮ−メチル−２−ピロリドン、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホル
ムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン
などに溶解して塗布液とする。この塗布液を、前記絶縁
性薄膜と同様に、スピンコート法、ロールコート法など
の方法を用いて基板上に塗布する。その時、高温のオー
ブン又はホットプレートで乾燥させる。かくして配向安
定化膜を得ることができる。

【００６３】これらの材料を用いて形成した配向安定化
膜は、特にラビング処理等を施す必要はない。しかし、
両基板１１、１２のそれぞれに形成されている配向安定
化膜１７のうちの片面に弱いラビングを施すことにより
反射率を向上させることができる。その場合、視野角依
存性が大きくなり、両面の配向安定化膜をラビング処理
するとフォーカルコニック状態でのメモリー性が無くな
ってしまうおそれがある。

【００６４】また、配向安定化膜及び絶縁性薄膜を形成
する構成において、配向安定化膜を絶縁性薄膜と兼用
し、配向安定化膜だけの構成にしてもよい。（スペーサー）図１に示す液晶表示素子を含め、本発明
の液晶表示素子は、一対の基板間に、該基板間のギャッ
プを均一に保持するためのスペーサーが設けられていて
もよい。本例の液晶表示素子には、基板１１、１２間に
スぺーサー１８を配置してある。

【００６５】このスぺーサーとしては、樹脂製又は無機
酸化物製の球体を例示できる。樹脂製の球体に比べ無機
酸化物の球体の方が、セルの厚み精度を出しやすく耐熱
性が良いという利点がある。また、表面に熱可塑性の樹
脂がコーティングしてある固着スペーサーも好適に用い
ることができる。スペーサーを固着スペーサーとするこ
とにより、基板として樹脂基板を用いた場合でもセルの
厚みを均一に保つことができ、熱処理を施しても安定な
表示特性を保つことができる。なお、本例のように図示
を省略したスペーサー及び柱状構造物２０をいずれも設
けてもよいが、柱状構造物２０に代えて、スぺーサーの
みをスペース保持部材として使用してもよい。（液晶組成物）液晶層に含まれる液晶組成物は、ここで
は、カイラルネマチック液晶組成の屈折率異方性（Δ
ｎ）が０．１６〜０．２２、誘電率異方性（Δε）が１
０〜４０であり、粘度が３０［ｃＰ］〜２００［ｃＰ］
で、さらにカイラル材の含有量が８重量％〜４０重量％
であるカイラルネマチック液晶である。

【００６６】なお、カイラル材の含有量はネマチック液
晶成分とカイラル材の合計量を１００重量％としたとき
の値である。

【００６７】カイラル材の含有量が８重量％より少なす
ぎると、希望する選択反射波長が得られなかったり、十
分なメモリー性を得られないことがあり、４０重量％よ
り多すぎると室温でコレステリック相を示さなくなった
り、固化したりすることがある。

【００６８】屈折率異方性は、ここでは０．１６〜０．
２２であるが、これが低すぎると反射光の色純度が悪
く、反射率も悪くなる。逆に高すぎる場合は視野角依存
性が大きくなってしまう。

【００６９】誘電率異方性は、ここでは１０〜４０であ
るが、これが低すぎると駆動電圧が高くなってしまい、
逆に高すぎると素子としての安定性や信頼性が悪くな
り、画像欠陥、画像ノイズが発生し易くなってしまう。（柱状構造物）図１に示す液晶表示素子を含め、本発明
の液晶表示素子は、強い自己保持性を付与するために、
一対の基板間が構造物で支持されていてもよい。本例の
液晶表示素子には、基板１１、１２間に柱状構造物２０
が設けられている。

【００７０】柱状構造物に関しては、まず、構造面につ
いて説明する。柱状構造物としては、例えば、格子配列
等の所定のパターンに一定の間隔で配列された、円柱状
体、四角柱状体、楕円柱状体、台形柱状体、円錐柱状体
等の柱状構造物を挙げることができる。また、所定間隔
で配置されたストライプ状のものでもよい。この柱状構
造物はランダムな配列ではなく、等間隔な配列、間隔が
徐々に変化する配列、所定の配置パターンが一定の周期
で繰り返される配列等、基板の間隙を適切に保持でき、
且つ、画像表示を妨げないように考慮された配列である
ことが好ましい。柱状構造物は液晶表示素子の表示領域
に占める面積の割合が１％〜４０％であれば、適度な強
度を保持しながら液晶表示素子として実用上満足できる
特性が得られる。

【００７１】次に、材料について説明する。柱状構造物
は、例えば、重合性単量体（モノマー）に重合開始剤を
添加してなる重合性組成物を用いて形成できる。重合性
組成物としては、例えば、光硬化性モノマー又はオリゴ
マーと光重合開始剤とを混合した混合液などからなる市
販の光硬化性樹脂材料を用いることができる。光硬化性
樹脂材料に光照射して重合させ柱状構造物を形成する
と、柱状構造物を所定の形状、間隔で配置するのが容易
となる。

【００７２】柱状構造物を構成する材料として特に好適
なものとしては、アクリル酸エステル化合物を主成分と
するものを例示できる。アクリル酸エステルは、例え
ば、２以上のアリル基を有するアクリレート化合物又は
メタクリレート化合物であって、アリル基間の主鎖上に
は芳香環等の構造が含まれていてもよく、その他、主鎖
上にはＣＯ、ＣＯ₂、ＣＨ₂、Ｏ等の２価の基が含まれ
ていてもよい。また、アクリレート化合物には、エポキ
シアクリレート化合物、ウレタンアクリレート化合物等
も含まれる。また、柱状構造物を構成する材料として、
他の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いてももちろん構
わない。

【００７３】次に、光硬化性樹脂を用いた柱状構造物の
製作方法について説明する。例えば、まず、ＩＴＯ電極
を形成した基板と所定のパターンが形成されたマスクと
の間に、紫外線硬化性の化合物（柱状構造物形成のため
の組成物）を挟持するか、基板の電極等が形成された面
上に紫外線硬化性化合物を塗布してマスクを被せ、これ
に紫外線を照射する。次に、マスクを剥がし、所定の溶
剤で未露光部分の化合物を洗浄し、乾燥、硬化させる。

【００７４】また、予め液晶材料と光硬化性樹脂材料と
を混合したものをガラス基板間に挟持した上で、ガラス
基板にフォトマスクを載せて光照射を行なって重合相分
離を行い、柱状構造物を形成することも可能である。

【００７５】液晶表示素子とするには、柱状構造物を挟
持した基板間に液晶組成物を真空注入法等によって注入
すればよい。或いは、基板を貼り合わせる際に、液晶組
成物を滴下しておき、基板の貼り合わせと同時に液晶組
成物を封入するようにしてもよい。

【００７６】さらに、基板間ギャップ制御の精度向上の
ため、柱状構造物を形成するときに、基板間に柱状構造
物の膜厚より小さいサイズのスペーサー材料、例えば、
ガラスファイバー、ボール状のガラスやセラミックス
粉、或いは有機材料からなる球状粒子を配置し、加熱や
加圧でギャップが変化しないようにする。こうすること
で、よりギャップ精度を向上させることができ、それだ
け電圧ムラ、表示ムラ等を低減できる。（第２実施形態の構成）図２に本発明の第２実施形態で
ある液晶表示素子の断面構造を示す。なお、図２（Ａ）
は高電圧パルス印加時のプレーナ状態を示すものであ
り、図２（Ｂ）は低電圧パルス印加時のフォーカルコニ
ック状態を示すものである。

【００７７】この液晶表示素子は、液晶表示素子表示領
域内に柱状構造物が設けられていないことを除いて、図
１に示した前記第１実施形態の液晶表示素子と実質上同
じものである。なお、図２の液晶表示素子において、図
１の素子と基本的に同じ構成、作用を有する箇所には同
じ参照符号を付してある。（第３の実施形態の構成）本発明の第３実施形態は、図
１に示した液晶表示素子において、柱状構造物をスクリ
ーン印刷法で形成したものである。

【００７８】スクリーン印刷法による柱状構造物の形成
は、例えば、次のようにして行う。すなわち、所定のパ
ターンが形成されたスクリーンを少なくとも一方の基板
の電極等が形成された面上に被せ、該スクリーン上に印
刷材料（柱状構造物形成のための組成物、例えば光硬化
性樹脂など）を載せる。そして、スキージを所定の圧
力、角度、速度で移動させる。これによって、印刷材料
がスクリーンのパターンを介して該基板上に転写され
る。次に、転写された材料を硬化、乾燥させる。

【００７９】スクリーン印刷法で柱状構造物を形成する
場合、それに用いる樹脂材料としては、既述の光硬化性
樹脂に限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等
の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂も使用できる。熱可塑性
樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化
ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリメタクリル
酸エステル樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリス
チレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ
プロピレン樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ
アクリロニトリル樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリ
ビニルケトン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルピロ
リドン樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボネート
樹脂、塩素化ポリエーテル樹脂等を挙げることができ
る。なお、樹脂材料は、例えば樹脂を適当な溶剤に溶解
するなどして、ペースト状にして用いることが望まし
い。

【００８０】柱状構造物に用いる樹脂材料として熱硬化
性樹脂や熱可塑性樹脂材料を用い、一対の基板間にスペ
ーサーを設ける場合、例えば、次のようにして液晶表示
素子を作製することができる。

【００８１】すなわち、まず樹脂材料を少なくとも一方
の基板上に配置した後、スペーサーを少なくとも一方の
基板上に散布し、一対の基板を複数の帯状電極等の形成
面を対向させて重ね合わせる。重ね合わせた一対の基板
を両側から加圧しながら加熱することによって、樹脂材
料を軟化させた後、冷却することにより再びこれを固化
させ、空セルを形成する。

【００８２】この空セルを液晶表示素子とするには、柱
状構造物を挟持した基板間に液晶組成物を、例えば真空
注入法によって注入すればよい。（第４実施形態の構成）図３に本発明の第４実施形態で
ある液晶表示素子の断面構造を示す。なお、図３（Ａ）
は高電圧パルス印加時のプレーナ状態を示すものであ
り、図３（Ｂ）は低電圧パルス印加時のフォーカルコニ
ック状態を示すものである。

【００８３】この液晶表示素子は、図１に示した前記液
晶表示素子における各液晶層を単層構成で使用したもの
で、図１の各液晶層と実質的には同様の構造のものであ
りモノカラー又はモノクロの表示素子として用いること
ができるものである。なお、図３において、図１の素子
と基本的に同じ構成、作用を有する箇所には同じ符号を
付してある。

【００８４】図３に示す液晶表示素子は、一対の基板１
１、１２間に室温でコレステリック相を示し可視光中の
特定波長の光を選択反射可能な液晶組成物２１ｙ（ここ
ではカイラルネマチック液晶組成物）と基板１１、１２
間のスペースを保持するスペース保持材１８、２０とを
挟持したものである。

【００８５】一対の基板１１、１２のうち少なくとも一
方（ここでは両基板）に配向安定化膜１７が形成されて
おり、配向安定化膜１７は、脂環式カルボン酸無水物と
芳香族ジアミン化合物からなるポリイミドを主成分とす
る物質からなる膜である。

【００８６】また、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１６
が設けられる。（第５実施形態の構成）図４に本発明の第５実施形態で
ある液晶表示素子の断面構造を示す。なお、図４（Ａ）
は高電圧パルス印加時のプレーナ状態を示すものであ
り、図４（Ｂ）は低電圧パルス印加時のフォーカルコニ
ック状態を示すものである。

【００８７】この液晶表示素子は、液晶表示素子表示領
域内に柱状構造物が設けられていないことを除いて、図
３に示した前記第４実施形態の液晶表示素子と実質的に
は同様の構造のものでありモノカラー又はモノクロの表
示素子として用いることができるものである。なお、図
４において、図３の素子と基本的に同じ構成、作用を有
する箇所には同じ符号を付してある。

【００８８】以上説明した第１から第５の実施形態の液
晶表示素子においては、配向安定化膜１７に前記のポリ
イミドを主成分とする物質を採用することで、液晶２１
ｒ、２１ｇ、２１ｂ、２１ｙと配向安定化膜１７の相互
作用が強くなって液晶分子が均一に配向され、フォーカ
ルコニック状態での散乱が少なくなり、素子としてのコ
ントラストが向上する。

【００８９】また、芳香族ジアミン化合物を用いること
により配向安定化膜１７の配向性が向上し、プレーナー
状態での着色反射率が向上し、フォーカルコニック状態
の透明性も悪くないため、この点でもコントラストが向
上する。

【００９０】このように配向安定化膜１７として脂環式
カルボン酸無水物と芳香族ジアミン化合物からなるポリ
イミドを主成分とする物質からなる膜を採用すること
で、良好な色純度、光反射率等の特性が得られ、コント
ラストが向上する。しかも実用可能な程度に視野角依存
性が少なく、駆動電圧も低く済む。

【００９１】また、脂環式テトラカルボン酸二無水物を
用いることにより前記のポリイミドを主成分とする物質
が有機溶剤可溶となり、配向安定化膜形成時の焼成温度
を低く設定できるから、樹脂基板でも成膜可能である。

【００９２】次に本発明に係る液晶表示素子の性能評価
実験を行なったので、比較実験とともに具体的に説明す
る。但し、本発明はそれらの実験例に限定されるもので
はない。

【００９３】以下の各実験例、比較実験例において、ネ
マチック液晶成分の屈折率異方性は２５℃で、アッベ屈
折計により測定した。

【００９４】反射率の測定は白色光源を有する反射型分
光測色計ＣＭ−３７００ｄ（ミノルタ社製）を用いて視
感反射率（Ｙ値）を測定することで行った。Ｙ値が小さ
いほど透明である。また、コントラストは（高反射率状
態でのＹ値／低反射率状態でのＹ値）で与えられる。以
下に説明する各実験例、比較実験例における液晶表示素
子においては、液晶表示素子をプレーナ状態としたとき
に高反射率状態（着色状態）となり、フォーカルコニッ
ク状態としたときに低反射率状態（透明状態）となる。

【００９５】各実験例で用いた配向安定化膜材料の化学
構造式を以下に示す。

【００９６】

【化１】

【００９７】（実施例１）ネマチック液晶混合物Ａに対
して、カイラル材料Ｓ−８１１（メルク社製）を２６重
量％添加した液晶組成物ａ１を調製した。液晶組成物ａ
１の屈折率異方性Δｎは０．１６、誘電率異方性Δεは
２６．９であった。液晶組成物ａ１は５６０ｎｍ付近の
波長の光を選択反射するように調製されている。

【００９８】まず、一方のポリカーボネート（ＰＣ）フ
ィルム基板上に設けられた透明電極上に式（１），
（２），（３）で示される化合物から合成されるポリイ
ミド塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その後、１４０
℃のオーブン中で焼成し、厚み５０ｎｍのポリイミド系
配向安定化膜Ｉａを得た。

【００９９】また、もう一方のＰＣフィルム基板上の透
明電極上には、まず厚み２００ｎｍの絶縁膜ＨＩＭ３０
００（日立化成工業（株）製）を形成した後、その上に
式（１），（２），（３）で示される化合物から合成さ
れるポリイミド塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その
後、１４０℃のオーブン中で焼成し、厚み５０ｎｍのポ
リイミド系配向安定化膜Ｉａを得た。

【０１００】これらの基板を対向させ、基板間に６μｍ
径のスペーサ（積水ファインケミカル（株）製）を挟ん
でセルギャップを調整し、前記液晶混合物ａ１を挟持
し、液晶セル（液晶素子）Ａ１を作製した。

【０１０１】さらに液晶セルＡ１の裏面（光を入射させ
る側とは反対側の基板面）に黒色の光吸収体を設けた。

【０１０２】この液晶セルを着色状態と消色（黒色）状
態にするために所定電圧で駆動した。この時の着色状態
及び消色（黒色）状態の電圧は３２Ｖ／１６Ｖであっ
た。また、着色表示時のＹ値は２７．４、黒色表示時の
Ｙ値は１．８、コントラストは１５．２：１であり、着
色・黒色表示特性共に良好で、特に黒色表示特性が良好
なためコントラストの高い素子となった。（実施例２）ネマチック液晶混合物Ｂに対して、カイラ
ル材料Ｓ−８１１（メルク社製）を７．５重量％とカイ
ラル材料ＭＬＣ−６２４７（メルク社製）を３２．５重
量％添加した液晶組成物ｂ１を調製した。液晶組成物ｂ
１の屈折率異方性Δｎは０．１７、誘電率異方性Δεは
２９．３であった。液晶組成物ｂ１は５６０ｎｍ付近の
波長の光を選択反射するように調製されている。

【０１０３】まず、一方のポリカーボネート（ＰＣ）フ
ィルム基板上に設けられたＩＴＯ透明電極上に式
（１），（３），（４）で示される化合物から合成され
る可溶性ポリイミドの塗布液をフレキソ印刷で塗布し
た。その後、１４０℃のオーブン中で焼成し、厚み６０
ｎｍのポリイミド系配向安定化膜Ｉｂを得た。そして、
その上に６μｍ径の接着スペーサー（積水ファインケミ
カル（株）製）を散布した。

【０１０４】また、もう一方のＰＣフィルム基板上のＩ
ＴＯ透明電極上にも同様にして配向安定化膜Ｉｂを形成
し、これを対向基板とした。

【０１０５】続いて、一方の基板上の周縁部にシール材
ＸＮ２１（三井化学（株）製）をスクリーン印刷して所
定の高さの壁を形成した。

【０１０６】その後、該一方の基板上にシール材の高さ
とシール材に囲まれた部分の面積から計算された量の液
晶組成物ｂ１を塗布した後、両基板を貼り合わせ、１５
０℃で１時間加熱し、液晶セル（液晶素子）Ｂ１を作製
した。

【０１０７】さらに液晶セルＢ１の裏面（光を入射させ
る側とは反対側の基板面）に黒色の光吸収体を設けた。

【０１０８】この液晶セルを着色状態と消色（黒色）状
態にするために所定電圧で駆動した。この時の着色状態
及び消色（黒色）状態の電圧は３４Ｖ／１８Ｖであっ
た。また、着色表示時のＹ値は２６．５、黒色表示時の
Ｙ値は１．６、コントラストは１６．６：１であり、着
色・黒色表示特性共に良好で、特に黒色表示特性が良好
なためコントラストの高い素子となった。（実験例３）ネマチック液晶混合物Ｃに対して、カイラ
ル材料Ｓ−８１１（メルク社製）を８重量％とカイラル
材料ＭＬＣ−６２４７（メルク社製）を３０．３重量％
添加し、さらに黄色色素（ kayaset Yellow ＧＮ：日本
化薬（株）製）を０．６重量％添加した液晶組成物ｃ１
を調製した。液晶組成物ｃ１の屈折率異方性Δｎは０．
２０、誘電率異方性Δεは３３．５であった。液晶組成
物ｃ１は５６０ｎｍ付近の波長の光を選択反射するよう
に調製されている。

【０１０９】まず、一方のポリカーボネート（ＰＣ）フ
ィルム基板上に設けられたＩＴＯ透明電極上に酸化ケイ
素微粒子を含有する有機ケイ素化合物を含む絶縁膜材料
の塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その後、８０℃の
オーブン中で溶剤を乾燥させ、高圧水銀灯でＵＶ（紫外
線）照射（３Ｊ）し、さらに１４０℃のオーブンで１時
間焼成して厚み１５０ｎｍの絶縁膜Ｈａを得た。

【０１１０】前記絶縁膜の上に式（５），（２），
（３）で示される化合物から合成される可溶性ポリイミ
ドの塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その後、１４０
℃のオーブン中で焼成し、厚み１００ｎｍのポリイミド
系配向安定化膜Ｉｃを得た。そして、その上に６μｍ径
の接着スペーサー（積水ファインケミカル（株）製）を
散布した。

【０１１１】また、もう一方のＰＣフィルム基板上のＩ
ＴＯ透明電極上にも同様にして絶縁膜Ｈａと配向安定化
膜Ｉｃを形成し、これを対向基板とした。

【０１１２】続いて、一方の基板上の周縁部にシール材
ＸＮ２１（三井化学（株）製）をスクリーン印刷して所
定の高さの壁を形成した。

【０１１３】その後、該一方の基板上にシール材の高さ
とシール材に囲まれた部分の面積から計算された量の液
晶組成物ｃ１を塗布した後、両基板を貼り合わせ、１５
０℃で１時間加熱し、液晶セル（液晶素子）Ｃ１を作製
した。

【０１１４】さらに液晶セルＣ１の裏面（光を入射させ
る側とは反対側の基板面）に黒色の光吸収体を設けた。

【０１１５】この液晶セルを着色状態と消色（黒色）状
態にするために所定電圧で駆動した。この時の着色状態
及び消色（黒色）状態の電圧は３０Ｖ／１５Ｖであっ
た。また、着色表示時のＹ値は３０．３、黒色表示時の
Ｙ値は２．０、コントラストは１５．２：１であり、着
色・黒色表示特性共に良好で、特に黒色表示特性が良好
なためコントラストの高い素子となった。（実験例４）ネマチック液晶混合物Ｄに対して、カイラ
ル材料ＭＬＣ−１０１１（メルク社製）を８重量％添加
した液晶組成物ｄ１を調製した。液晶組成物ｄ１の屈折
率異方性Δｎは０．２２、誘電率異方性Δεは３８．７
であった。液晶組成物ｂ１は５６０ｎｍ付近の波長の光
を選択反射するように調製されている。

【０１１６】まず、一方のポリエーテルスルホン（ＰＥ
Ｓ）フィルム基板上に設けられたＩＴＯ透明電極上に式
（５），（３），（４）で示される化合物から合成され
る可溶性ポリイミドの塗布液をフレキソ印刷で塗布し
た。その後、１４０℃のオーブン中で焼成し、厚み７０
ｎｍのポリイミド系配向安定化膜Ｉｄを得た。そして、
その上に６μｍ径の接着スペーサー（積水ファインケミ
カル（株）製）を散布した。

【０１１７】また、もう一方のＰＥＳフィルム基板上の
ＩＴＯ透明電極上にも同様にして配向安定化膜Ｉｄを形
成し、これを対向基板とした。

【０１１８】続いて、一方の基板上の周縁部にシール材
ＸＮ２１（三井化学（株）製）をスクリーン印刷して所
定の高さの壁を形成した。

【０１１９】その後、該一方の基板上にシール材の高さ
とシール材に囲まれた部分の面積から計算された量の液
晶組成物ｄ１を塗布した後、両基板を貼り合わせ、１５
０℃で１時間加熱し、液晶セル（液晶素子）Ｄ１を作製
した。

【０１２０】さらに液晶セルＤ１の裏面（光を入射させ
る側とは反対側の基板面）に黒色の光吸収体を設けた。

【０１２１】この液晶セルを着色状態と消色（黒色）状
態にするために所定電圧で駆動した。この時の着色状態
及び消色（黒色）状態の電圧は２７Ｖ／１２Ｖであっ
た。また、着色表示時のＹ値は３１．５、黒色表示時の
Ｙ値は１．９、コントラストは１６．５：１であり、着
色・黒色表示特性共に良好で、特に着色表示特性が良好
なためコントラストの高い素子となった。（実験例５）ネマチック液晶混合物Ｅに対して、カイラ
ル材料Ｓ−８１１（メルク社製）を２３重量％添加した
液晶組成物ｅ１を調製した。液晶組成物ｅ１の屈折率異
方性Δｎは０．１９、誘電率異方性Δεは２３．７であ
った。液晶組成物ｅ１は５６０ｎｍ付近の波長の光を選
択反射するように調製されている。

【０１２２】まず、一方のポリカーボネート（ＰＣ）フ
ィルム基板上に設けられたＩＴＯ透明電極上に酸化チタ
ン微粒子を含有する有機ケイ素化合物を含む絶縁膜材料
の塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その後、８０℃の
オーブン中で溶剤を乾燥させ、高圧水銀灯でＵＶ（紫外
線）照射（３Ｊ）し、さらに１４０℃のオーブンで１時
間焼成して厚み２００ｎｍの絶縁膜Ｈｂを得た。

【０１２３】前記絶縁膜の上に式（５），（２），
（６）で示される化合物から合成される可溶性ポリイミ
ドの塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その後、１４０
℃のオーブン中で焼成し、厚み３０ｎｍのポリイミド系
配向安定化膜Ｉｅを得た。そして、その上に６μｍ径の
接着スペーサー（積水ファインケミカル（株）製）を散
布した。

【０１２４】また、もう一方のＰＣフィルム基板上のＩ
ＴＯ透明電極上にも同様にして絶縁膜Ｈｂと配向安定化
膜Ｉｅを形成し、これを対向基板とした。

【０１２５】続いて、一方の基板上の周縁部にシール材
ＸＮ２１（三井化学（株）製）をスクリーン印刷して所
定の高さの壁を形成した。

【０１２６】その後、該一方の基板上にシール材の高さ
とシール材に囲まれた部分の面積から計算された量の液
晶組成物ｅ１を塗布した後、両基板を貼り合わせ、１５
０℃で１時間加熱し、液晶セル（液晶素子）Ｅ１を作製
した。

【０１２７】さらに液晶セルＥ１の裏面（光を入射させ
る側とは反対側の基板面）に黒色の光吸収体を設けた。

【０１２８】この液晶セルを着色状態と消色（黒色）状
態にするために所定電圧で駆動した。この時の着色状態
及び消色（黒色）状態の電圧は３１Ｖ／１５Ｖであっ
た。また、着色表示時のＹ値は２８．０、黒色表示時の
Ｙ値は１．８、コントラストは１５．６：１であり、着
色・黒色表示特性共に良好で、特に黒色表示特性が良好
なためコントラストの高い素子となった。（実験例６）ネマチック液晶混合物Ｆに対して、カイラ
ル材料ＣＢ１５（メルク社製）を１２重量％とカイラル
材ＭＬＣ１０１１（メルク社製）を５重量％添加した液
晶組成物ｆ１を調製した。液晶組成物ｆ１の屈折率異方
性Δｎは０．１６、誘電率異方性Δεは２５．５であっ
た。液晶組成物ｆ１は５６０ｎｍ付近の波長の光を選択
反射するように調製されている。

【０１２９】まず、一方のポリエーテルスルホン（ＰＥ
Ｓ）フィルム基板上に設けられたＩＴＯ透明電極上に式
（７），（２），（３）で示される化合物から合成され
る可溶性ポリイミドの塗布液をフレキソ印刷で塗布し
た。その後、１４０℃のオーブン中で焼成し、厚み１５
０ｎｍのポリイミド系配向安定化膜Ｉｆを得た。そし
て、その上に６μｍ径の接着スペーサー（積水ファイン
ケミカル（株）製）を散布した。

【０１３０】また、もう一方のＰＥＳフィルム基板上の
ＩＴＯ透明電極上にも同様にして配向安定化膜Ｉｆを形
成し、その上にエポキシ樹脂により樹脂柱をスクリーン
印刷により形成し、これを対向基板とした。

【０１３１】続いて、一方の基板上の周縁部にシール材
ＸＮ２１（三井化学（株）製）をスクリーン印刷して所
定の高さの壁を形成した。

【０１３２】その後、該一方の基板上にシール材の高さ
とシール材に囲まれた部分の面積から計算された量の液
晶組成物ｆ１を塗布した後、両基板を貼り合わせ、１５
０℃で１時間加熱し、液晶セル（液晶素子）Ｆ１を作製
した。

【０１３３】さらに液晶セルＦ１の裏面（光を入射させ
る側とは反対側の基板面）に黒色の光吸収体を設けた。

【０１３４】この液晶セルを着色状態と消色（黒色）状
態にするために所定電圧で駆動した。この時の着色状態
及び消色（黒色）状態の電圧は３０Ｖ／１５Ｖであっ
た。また、着色表示時のＹ値は２６．７、黒色表示時の
Ｙ値は１．７、コントラストは１５．７：１であり、着
色・黒色表示特性共に良好で、特に黒色表示特性が良好
なためコントラストの高い素子となった。（実験例７）ネマチック液晶混合物Ｇに対して、カイラ
ル材料Ｓ−８１１（メルク社製）を２８重量％添加した
液晶組成物ｇ１を調製した。液晶組成物ｇ１の屈折率異
方性Δｎは０．２０、誘電率異方性Δεは３２．１であ
った。液晶組成物ｇ１は５６０ｎｍ付近の波長の光を選
択反射するように調製されている。

【０１３５】まず、一方のガラス基板上に設けられたＩ
ＴＯ透明電極上に酸化ケイ素微粒子と酸化チタン微粒子
を含有する有機ケイ素化合物を含む絶縁膜材料の塗布液
をフレキソ印刷で塗布した。その後、８０℃のオーブン
中で溶剤を乾燥させ、高圧水銀灯でＵＶ（紫外線）照射
（３Ｊ）し、さらに１４０℃のオーブンで１時間焼成し
て厚み２００ｎｍの絶縁膜Ｈｃを得た。

【０１３６】前記絶縁膜の上に式（５），（２），
（８）で示される化合物から合成される可溶性ポリイミ
ドの塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その後、１４０
℃のオーブン中で焼成し、厚み８０ｎｍのポリイミド系
配向安定化膜Ｉｇを得た。そして、その上に６μｍ径の
接着スペーサー（積水ファインケミカル（株）製）を散
布した。

【０１３７】また、もう一方のガラス基板上のＩＴＯ透
明電極上にも同様にして絶縁膜Ｈｃと配向安定化膜Ｉｇ
を形成し、これを対向基板とした。

【０１３８】続いて、一方の基板上の周縁部にシール材
ＸＮ２１（三井化学（株）製）をスクリーン印刷して所
定の高さの壁を形成した。

【０１３９】その後、該一方の基板上にシール材の高さ
とシール材に囲まれた部分の面積から計算された量の液
晶組成物ｇ１を塗布した後、両基板を貼り合わせ、１５
０℃で１時間加熱し、液晶セル（液晶素子）Ｇ１を作製
した。

【０１４０】さらに液晶セルＧ１の裏面（光を入射させ
る側とは反対側の基板面）に黒色の光吸収体を設けた。

【０１４１】この液晶セルを着色状態と消色（黒色）状
態にするために所定電圧で駆動した。この時の着色状態
及び消色（黒色）状態の電圧は２８Ｖ／１３Ｖであっ
た。また、着色表示時のＹ値は２８．６、黒色表示時の
Ｙ値は１．６、コントラストは１７．９：１であり、着
色・黒色表示特性共に良好で、特に黒色表示特性が良好
なためコントラストの高い素子となった。（実験例８）ネマチック液晶混合物Ｈに対して、カイラ
ル材料Ｓ−８１１（メルク社製）を３．３重量％とカイ
ラル材料ＭＬＣ−６２４７（メルク社製）を２９重量％
添加し、液晶組成物ｈ１を調製した。次に、ネマチック
液晶混合物Ｈに対して、カイラル材料Ｓ−８１１（メル
ク社製）を２．９重量％とカイラル材料ＭＬＣ−６２４
７（メルク社製）を３２．５重量％添加し、液晶組成物
ｈ２を調製した。また、ネマチック液晶混合物Ｈに対し
て、カイラル材料Ｓ−８１１（メルク社製）を３．０重
量％とカイラル材料ＭＬＣ−６２４７（メルク社製）を
３５．０重量％添加し、液晶組成物ｈ３を調製した。

【０１４２】液晶組成物ｈ１の屈折率異方性Δｎは０．
１８、誘電率異方性Δεは３２．５であった。液晶組成
物ｈ１は６８０ｎｍ付近の波長の光を選択反射するよう
に調製されている。液晶組成物ｈ２の屈折率異方性Δｎ
は０．１７、誘電率異方性Δεは３１．６であった。液
晶組成物ｈ２は５６０ｎｍ付近の波長の光を選択反射す
るように調製されている。液晶組成物ｈ３の屈折率異方
性Δｎは０．１６、誘電率異方性Δεは３０．０であっ
た。液晶組成物ｈ３は４８０ｎｍ付近の波長の光を選択
反射するように調製されている。

【０１４３】まず、一方のポリカーボネート（ＰＣ）フ
ィルム基板上に設けられたＩＴＯ透明電極上に式
（１），（５），（２），（３）で示される化合物から
合成される可溶性ポリイミドの塗布液をフレキソ印刷で
塗布した。その後、１４０℃のオーブン中で焼成し、厚
み６０ｎｍのポリイミド系配向安定化膜Ｉｈを得た。そ
して、その上に９μｍ径の接着スペーサー（積水ファイ
ンケミカル（株）製）を散布した。

【０１４４】また、もう一方のＰＣフィルム基板上のＩ
ＴＯ透明電極上にも同様にして配向安定化膜Ｉｈを形成
し、これを対向基板とした。

【０１４５】続いて、一方の基板上の周縁部にシール材
ＸＮ２１（三井化学（株）製）をスクリーン印刷して所
定の高さの壁を形成した。

【０１４６】その後、該一方の基板上にシール材の高さ
とシール材に囲まれた部分の面積から計算された量の液
晶組成物ｈ１を塗布した後、両基板を貼り合わせ、１５
０℃で１時間加熱し、液晶セル（液晶素子）Ｈ１を作製
した。

【０１４７】次に、一方のＰＣフィルム基板上に設けら
れたＩＴＯ透明電極上に、液晶セルＨ１と同様にして厚
み６０ｎｍの配向安定化膜Ｉｈを形成し、その上に６μ
ｍ径の固着スペーサー（積水ファインケミカル（株）
製）を散布した。また、もう一方のＰＣフィルム基板上
のＩＴＯ透明電極上にも同様にして配向安定化膜Ｉｈを
形成し、これを対向基板とした。

【０１４８】その後、該一方の基板上にシール材の高さ
とシール材に囲まれた部分の面積から計算された量の液
晶組成物ｈ２を塗布し、両基板を貼り合わせ、１５０℃
で１時間加熱し、液晶セル（液晶素子）Ｈ２を作製し
た。

【０１４９】また、一方のＰＣフィルム基板上に設けら
れたＩＴＯ透明電極上に、液晶セルＨ１と同様にして厚
み６０ｎｍの配向安定化膜Ｉｈを形成し、その上に４μ
ｍ径の固着スペーサー（積水ファインケミカル（株）
製）を散布した。また、もう一方のＰＣフィルム基板上
のＩＴＯ透明電極上にも同様にして配向安定化膜Ｉｈを
形成し、これを対向基板とした。

【０１５０】その後、該一方の基板上にシール材の高さ
とシール材に囲まれた部分の面積から計算された量の液
晶組成物ｈ３を塗布し、両基板を貼り合わせ、１５０℃
で１時間加熱し、液晶セル（液晶素子）Ｈ３を作製し
た。

【０１５１】これら３種類の液晶セルＨ１、Ｈ２、Ｈ３
をこの順に積層し、得られた積層体の裏面（光を入射さ
せる側とは反対側の基板面：液晶セルＨ１の外面（裏
面））には黒色の光吸収体を設けた。

【０１５２】この積層体を着色状態と消色（黒色）状態
にするために各液晶セルをそれぞれ所定電圧で駆動し
た。この時の着色状態及び消色状態の電圧はセルＨ１：
４０Ｖ／２５Ｖ、セルＨ２：３０Ｖ／２０Ｖ、セルＨ
３：２５Ｖ／１５Ｖであった。また、着色表示時（全て
の液晶セルを選択反射状態にした時）のＹ値は３０．
６、黒色表示時（全ての液晶セルを消色状態にした時）
のＹ値は３．５、コントラストは８．７：１であり、着
色・黒色表示特性共に良好で、特に黒色表示特性が良好
なためコントラストの高い素子となった。（比較例１）
ネマチック液晶混合物Ａに対して、カイラル材料Ｓ−８
１１（メルク社製）を２６重量％添加した液晶組成物ａ
１を調製した。液晶組成物ａ１の屈折率異方性Δｎは
０．１６、誘電率異方性Δεは２６．９であった。液晶
組成物ａ１は５６０ｎｍ付近の波長の光を選択反射する
ように調製されている。

【０１５３】まず、一方のポリカーボネート（ＰＣ）フ
ィルム基板上に設けられた透明電極上に芳香環式カルボ
ン酸無水物と芳香族ジアミン化合物からなる可溶性ポリ
イミド（サンエバー５２９１：日産化学工業（株）製）
の塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その後、１４０℃
のオーブン中で焼成し、厚み５０ｎｍのポリイミド系配
向安定化膜Ｉｉを得た。

【０１５４】また、もう一方のＰＣフィルム基板上の透
明電極上には、まず厚み２００ｎｍの絶縁膜ＨＩＭ３０
００（日立化成工業（株）製）を形成した後、その上に
同様に可溶性ポリイミド（サンエバー５２９１：日産化
学工業（株）製）の塗布液をフレキソ印刷で塗布した。
その後、１４０℃のオーブン中で焼成し、厚み５０ｎｍ
のポリイミド系配向安定化膜Ｉｉを得た。

【０１５５】これらの基板を対向させ、基板間に６μｍ
径のスペーサ（積水ファインケミカル（株）製）を挟ん
でセルギャップを調整し、前記液晶混合物ａ１を挟持
し、液晶セル（液晶素子）Ｉ１を作製した。

【０１５６】さらに液晶セルＩ１の裏面（光を入射させ
る側とは反対側の基板面）に黒色の光吸収体を設けた。

【０１５７】この液晶セルを着色状態と消色（黒色）状
態にするために所定電圧で駆動した。この時の着色状態
及び消色（黒色）状態の電圧は４０Ｖ／２５Ｖであっ
た。また、着色表示時のＹ値は２２．６、黒色表示時の
Ｙ値は３．８、コントラストは５．９：１であり、特に
黒色表示特性が悪いためコントラストの低い素子となっ
てしまった。また、駆動電圧も高い素子になってしまっ
た。（比較例２）ネマチック液晶混合物Ａに対して、カ
イラル材料Ｓ−８１１（メルク社製）を２６重量％添加
した液晶組成物ａ１を調製した。液晶組成物ａ１の屈折
率異方性Δｎは０．１６、誘電率異方性Δεは２６．９
であった。液晶組成物ａ１は５６０ｎｍ付近の波長の光
を選択反射するように調製されている。

【０１５８】まず、一方のポリカーボネート（ＰＣ）フ
ィルム基板上に設けられた透明電極上に、厚み２０００
Åの絶縁膜ＨＩＭ３０００（日立化成工業（株）製）を
形成した。

【０１５９】また、もう一方のＰＣフィルム基板上の透
明電極上にも厚み２０００Åの絶縁膜ＨＩＭ３０００
（日立化成工業（株）製）を形成した。

【０１６０】その後、配向安定化膜を形成せずにこれら
の基板を対向させ、基板間に６μｍ径のスペーサ（積水
ファインケミカル（株）製）を挟んでセルギャップを調
整し、前記液晶混合物ａ１を挟持し、液晶セル（液晶素
子）Ｊ１を作製した。

【０１６１】さらに液晶セルＪ１の裏面（光を入射させ
る側とは反対側の基板面）に黒色の光吸収体を設けた。

【０１６２】この液晶セルを着色状態と消色（黒色）状
態にするために所定電圧で駆動した。この時の着色状態
及び消色（黒色）状態の電圧は３０Ｖ／１５Ｖであっ
た。また、着色表示時のＹ値は２０．４、黒色表示時の
Ｙ値は１．８、コントラストは１１．３：１であり、特
に着色表示特性が悪いため反射率が低く、暗いためコン
トラストの低い素子となってしまった。（比較例３）ネ
マチック液晶混合物Ａに対して、カイラル材料Ｓ−８１
１（メルク社製）を２６重量％添加した液晶組成物ａ１
を調製した。液晶組成物ａ１の屈折率異方性Δｎは０．
１６、誘電率異方性Δεは２６．９であった。液晶組成
物ａ１は５６０ｎｍ付近の波長の光を選択反射するよう
に調製されている。

【０１６３】まず、一方のポリカーボネート（ＰＣ）フ
ィルム基板上に設けられた透明電極上に可溶性ポリイミ
ド前駆体（サンエバー７７９２：日産化学工業（株）
製）（比較例１で用いた可溶性ポリイミドになる前のも
の）の塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その後、１４
０℃のオーブン中で焼成し、厚み５０ｎｍのポリイミド
系配向安定化膜Ｉｊを得た。

【０１６４】また、もう一方のＰＣフィルム基板上の透
明電極上にも同様に、可溶性ポリイミド前駆体（サンエ
バー７７９２：日産化学工業（株）製）の塗布液をフレ
キソ印刷で塗布した。その後、１４０℃のオーブン中で
焼成し、厚み５０ｎｍのポリイミド系配向安定化膜Ｉｊ
を得た。

【０１６５】これらの基板を対向させ、基板間に６μｍ
径のスペーサ（積水ファインケミカル（株）製）を挟ん
でセルギャップを調整し、前記液晶混合物ａ１を挟持
し、液晶セル（液晶素子）Ｋ１を作製した。

【０１６６】さらに液晶セルＫ１の裏面（光を入射させ
る側とは反対側の基板面）に黒色の光吸収体を設けた。

【０１６７】この液晶セルを着色状態と消色（黒色）状
態にするために所定電圧で駆動した。この時の着色状態
及び消色（黒色）状態の電圧は３２Ｖ／１７Ｖであっ
た。また、着色表示時のＹ値は２１．５、黒色表示時の
Ｙ値は２．２、コントラストは９．８：１であり、特に
着色表示特性が悪いためコントラストの低い素子となっ
てしまった。また、配向安定化膜が充分にイミド化され
なかったために液晶に溶けたようで色むらが発生してし
まった。

【０１６８】実験結果を以下にまとめて示す。

【０１６９】

【表１】

【０１７０】このように、単層の液晶表示素子について
は、実験例１〜７の素子ではコントラストが１５．２：
１〜１７．９と高かった。これに対し、比較実験例１〜
３の素子ではコントラストが５．９：１〜１１．３：１
と低かった。

【０１７１】また、液晶表示素子を三層積層した実験例
８の素子では、コントラストが８．７：１と高かった。

【０１７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、光
反射率良好に、高コントラストで画像表示できる液晶表
示素子を提供することができる。

【０１７３】また、本発明によると、低電圧駆動可能な
液晶表示素子を提供することができる。

【０１７４】また、本発明によると、視野角依存性の小
さい液晶表示素子を提供することができる。

【０１７５】また、本発明によると、大面積でも容易に
製作して安定した表示特性を得ることができる液晶表示
素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である液晶表示素子の断
面構造を示す概略図であり、図（Ａ）は高電圧パルスを
印加したときのプレーナ状態（Ｒ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ
（青色）着色状態）を示すものであり、図（Ｂ）は低電
圧パルスを印加したときのフォーカルコニック状態（透
明／黒色表示状態）を示すものである。

【図２】本発明の第２実施形態である液晶表示素子の断
面構造を示す図であり、図（Ａ）は高電圧パルス印加時
のプレーナ状態を示すものであり、図（Ｂ）は低電圧パ
ルス印加時のフォーカルコニック状態を示すものであ
る。

【図３】本発明の第４実施形態である液晶表示素子の断
面構造を示す図であり、図（Ａ）は高電圧パルス印加時
のプレーナ状態を示すものであり、図（Ｂ）は低電圧パ
ルス印加時のフォーカルコニック状態を示すものであ
る。

【図４】本発明の第５実施形態である液晶表示素子の断
面構造を示す図であり。図（Ａ）は高電圧パルス印加時
のプレーナ状態を示すものであり、図（Ｂ）は低電圧パ
ルス印加時のフォーカルコニック状態を示すものであ
る。

【符号の説明】

１１、１２透明基板１３、１４透明電極１５絶縁性薄膜１６光吸収層１７配向安定化膜１８スペーサー２０柱状構造物２１ｂ、２１ｇ、２１ｒ、２１ｙ液晶組成物２４シール材２５パルス電源ｂ青色表示を行なうＢ液晶層ｇ緑色表示を行なうＧ液晶層ｒ赤色表示を行なうＲ液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００４Ｊ０４３ 1/1337 1/1337 1/1339 ５００ 1/1339 ５００ 1/1347 1/1347 1/137 1/137 (72)発明者小谷昌二大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 2H048 AA06 BA04 BA47 BA55 BB03 BB08 BB42 FA04 FA15 FA24 2H088 GA02 GA03 GA17 HA03 HA04 HA21 JA14 LA04 2H089 HA21 HA32 LA07 LA09 QA16 RA11 TA04 TA07 TA17 2H090 HB08Y HB09Y HB10Y HC06 HD14 JB03 JD17 LA02 LA20 MA05 MA16 MB01 2H091 FA14Y FD06 FD24 GA06 GA08 GA11 JA10 LA15 LA17 LA19 4J043 PA02 QB31 RA34 SA06 SB01 TA22 TA71 TB01 UA022 UA032 UA042 UA082 UA121 UA131 UA211 UB011 UB121 ZB23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に室温でコレステリック相を
示し可視光中の特定波長の光を選択反射可能な液晶組成
物と前記基板間のスペースを保持するスペース保持材と
を挟持した反射型液晶表示素子であって、前記一対の基
板のうち少なくとも一方に配向安定化膜が形成されてお
り、該配向安定化膜は脂環式カルボン酸無水物と芳香族
ジアミン化合物からなるポリイミドを主成分とする物質
からなる膜であることを特徴とする反射型液晶表示素
子。
【請求項２】前記脂環式カルボン酸無水物はシクロへキ
サンテトラカルボン酸二無水物、トリカルボキシシクロ
ペンチル酢酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン
酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、
トリカルボキシノルボルナン酢酸二無水物及びビシクロ
オクトエンテトラカルボン酸二無水物から選ばれた少な
くとも１種の脂環式カルボン酸無水物である請求項１記
載の反射型液晶表示素子。
【請求項３】前記芳香族ジアミン化合物はフェニレンジ
アミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニ
ルエタン、ジアミノジフェニルエーテル、９, ９−ビス
（４−アミノフェニル）フルオレン及びジアミノベンゾ
フェノンから選ばれた少なくとも１種の芳香族ジアミン
化合物である請求項１又は２記載の反射型液晶表示素
子。
【請求項４】前記液晶組成物はネマチック液晶と７重量
％〜４５重量％のカイラル材とを混合した液晶組成物で
ある請求項１、２又は３記載の反射型液晶表示素子。
【請求項５】前記配向安定化膜の膜厚は１００Å〜２０
００Åである請求項１から４のいずれかに記載の反射型
液晶表示素子。
【請求項６】前記配向安定化膜はＮ−メチルピロリド
ン、ブチルセロソルブ及びγ−ブチルラクトンから選ば
れた少なくとも２種の溶剤からなる塗布溶剤を用いて前
記脂環式カルボン酸無水物と芳香族ジアミン化合物から
なるポリイミドを主成分とする物質を印刷塗布して形成
されている請求項１から５のいずれかに記載の反射型液
晶表示素子。
【請求項７】前記一対の基板のうちいずれか片方に形成
された前記配向安定化膜のみにラビング等の配向処理が
施されている請求項１から６のいずれかに記載の反射型
液晶表示素子。
【請求項８】前記配向安定化膜はいずれもラビング等の
配向処理が施されていない請求項１から６のいずれかに
記載の反射型液晶表示素子。
【請求項９】前記一対の基板のうち少なくとも一方が樹
脂基板である請求項１から７のいずれかに記載の反射型
液晶表示素子。
【請求項１０】前記請求項１から９のいずれかに記載の
液晶表示素子を複数積層して構成したことを特徴とする
積層型反射型液晶表示素子。