(57)【要約】【課題】高速応答性並びに広視野の表示性能を有する、軽量な表示パネルおよび表示装置を提供する。【解決手段】プラスチック基板１,２間に、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質層３を封入し、電極４，５によって媒質層３に印加する電界を切り替えることで表示を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、当該一対の基板間に狭持された媒質層とを備え、上記媒質層に電界を印加することによって当該媒質層を光学変調させて表示を行う表示パネルであって、
上記媒質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加により光学的異方性の程度が変化する媒質を含み、
上記一対の基板のうちの少なくとも一方は、プラスチック基板であることを特徴とする表示パネル。
【請求項２】
上記プラスチック基板は、無機酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項３】
上記無機酸化物は、微粒子状であることを特徴とする請求項２に記載の表示パネル。
【請求項４】
上記媒質層の周縁を封止する、紫外線硬化性樹脂からなる環状のシール材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項５】
上記媒質層の周縁を封止する、熱硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂とからなる環状のシール材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項６】
上記一対の基板のうちの少なくとも一方における他方の基板との対向面とは反対側の面に偏光板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項７】
上記プラスチック基板は、少なくとも一方向に配列された複数の繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項８】
上記複数の繊維のうちの少なくとも一部の繊維の配列方向は、上記偏光板の吸収軸方向に対して略平行または略垂直であることを特徴とする請求項７に記載の表示パネル。
【請求項９】
上記プラスチック基板は、第１方向に配列された複数の繊維と、上記第１方向に略直交する第２方向に配列された複数の繊維とを含むことを特徴とする請求項７に記載の表示パネル。
【請求項１０】
上記一対の基板の両方がプラスチック基板であることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１１】
上記一対の基板のうちの一方がプラスチック基板であり、他方の基板がガラス基板であることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１２】
複数の画素を有しており、上記各画素に、電界印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向が異なる少なくとも２つのドメインが存在することを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１３】
上記各ドメインにおける上記屈折率楕円体の長軸方向と、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が４５度±１０度の範囲内であることを特徴とする請求項１２に記載の表示パネル。
【請求項１４】
上記一対の基板の線膨張係数が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１５】
上記一対の基板のうちの線膨張係数が小さい方の基板に、上記媒質層を駆動するための駆動回路に接続される配線が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の表示パネル。
【請求項１６】
上記プラスチック基板のうちの少なくとも一方は、複数の繊維が織り合わされてなる繊維布と樹脂材料からなる樹脂層とを含む複合体層を有しており、上記繊維布の線膨張係数が上記樹脂材料の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載の表示パネル。
【請求項１７】
上記繊維は無機酸化物で形成されていることを特徴とする請求項７または１６に記載の表示パネル。
【請求項１８】
上記プラスチック基板のうちの少なくとも一方は、樹脂材料と充填材とを含み、上記充填材の線膨張係数が上記樹脂材料の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載の表示パネル。
【請求項１９】
上記充填材は無機酸化物で形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の表示パネル。
【請求項２０】
上記媒質は、電界無印加時に光の波長未満の配向秩序を有していることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項２１】
上記媒質は、４００ｎｍ以下の選択波長域または螺旋ピッチを持つことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項２２】
上記媒質は、電界の２次に比例して屈折率が変化する媒質を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項２３】
上記媒質は、液晶性物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項２４】
上記媒質は、コレステリックブルー相を示す分子を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項２５】
上記媒質は、スメクチックブルー相を示す分子を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項２６】
上記媒質層に、水素結合体が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項２７】
上記媒質層に、高分子が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項２８】
請求項１〜２７のいずれか１項に記載の表示パネルを備えていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速応答性並びに広視野の表示性能を有する、軽量な表示パネルおよび表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量で、かつ消費電力が低いという特徴から、テレビ等の画像表示装置、モニター等のＯＡ機器、さらに携帯情報端末機器等に広く用いられている。
【０００３】
ところで、近年、液晶表示装置の携帯情報端末機器への利用が広がるにつれて、液晶表示装置の更なる軽量化、薄型化、耐衝撃性の向上などが強く望まれるようになっている。そこで、従来使用されてきたガラス基板の代わりにプラスチック基板を用いた液晶表示パネルが提案されている。
【０００４】
しかしながら、プラスチック基板を液晶表示パネルの基板に適用するためには、いくつかの課題がある。
【０００５】
最も大きな課題の１つは、プラスチック基板の線膨張係数（線膨張率）が大きいことである。線膨張係数が大きいと、温度変化による寸法の変動が大きくなるため、ガラス基板を用いる場合よりもより高精度のパターニングが必要になる。例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のような駆動素子の作製において、特に高精度のパターン精度が必要になる。また、ＴＦＴが形成される基板（ＴＦＴ基板）として従来のガラス基板を用い、対向基板にプラスチック基板を用いる場合でも、対向基板に形成されたカラーフィルタおよび／またはブラックマトリクスと、ＴＦＴ基板の画素電極との位置合わせをより高い精度に行う必要が生じる。また、プラスチック基板は、延伸方向とその直交方向で線膨張係数に異方性がある場合が多い。このため２枚のプラスチック基板を貼り合わせて加熱するとパネルが変形してしまうことがある。
【０００６】
そこで、プラスチック基板の熱変形を少なくするために、例えば特許文献１には、電極を形成するプラスチック基板の内部に線状あるいは帯状の繊維を埋め込む技術が開示されている。
【０００７】
また、対向配置する一対の基板の線膨張係数が互いに大きく異なる場合に、紫外線硬化樹脂からなるシール材を用いて両基板を貼り合わせると、紫外線硬化樹脂が硬化する前に基板同士の相対位置が所定の位置からずれてしまう場合がある。
【０００８】
そこで、特許文献２では、内壁側から外壁側へ重ねた熱硬化性樹脂層と紫外線硬化樹脂層とを含む複数の樹脂層からなるシール材を用いることによって紫外線硬化樹脂と熱硬化性樹脂との間隔をなくし、両基板の線膨張係数の違いによる位置ずれを防止する技術が開示されている。
【０００９】
また、ガラス繊維を含有するプラスチック基板を用いる場合、プラスチック基板を形成する樹脂が硬化するときに、ガラス繊維の重なり部分において樹脂に応力がかかり、その部分の樹脂が複屈折を持つという問題がある。
【００１０】
そこで、特許文献３では、繊維布を含有する樹脂基板を用いるとともに、繊維の軸と偏光板の軸とが同軸になるように配置することで、複屈折が生じることを防止している。
【特許文献１】特開２００１−１３３７６１号公報（２００１年５月１８日公開）
【特許文献２】特開２００３−２１６０５９号公報（２００３年７月３０日公開）
【特許文献３】特開２００５−２０８１８５号公報（２００５年８月４日公開）
【特許文献４】特開２００１−２４９３６３号公報（２００１年９月１４日公開）
【非特許文献１】D.Demus、外３名編，「Handbook of Liquid Crystals  Low Molecular Weight Liquid Crystal」，Wiley-VCH，１９９８年，ｖｏｌ．２Ｂ，ｐ．８８７−９００
【非特許文献２】山本潤，「液晶マイクロエマルション」，液晶，２０００年，第４巻，第３号，ｐ.２４８−２５４
【非特許文献３】山本潤，「液晶科学実験講座第１回：液晶相の同定：（４）リオトロピック液晶」，液晶，２００２年，第６巻，第１号，ｐ.７２−８３
【非特許文献４】Hirotsugu Kikuchi、外４名，「Polymer-stabilized liquid crystal blue phases」，ｐ．６４−６８，[online]，２００２年９月２日，Nature Materials，ｖｏｌ．１，[２００３年７月１０日検索]，インターネット〈ＵＲＬ：http://www.nature.com/naturematerials〉
【非特許文献５】Eric Grelet、外３名，「Structural Investigations on Smectic Blue Phases」，PHYSICAL REVIEW LETTERS，The American Physical Society，２００１年４月２３日，ｖｏｌ．８６，Ｎｏ．１７，ｐ３７９１−３７９４
【非特許文献６】Norihiro Mizoshita、外２名,「Fast and High-Contrast Electro-optical Switching of Liquid-Crystalline Physical Gels: Formation of Oriented Microphase-Separated Structures」，Adv. Funct. Mater.，２００３年４月，ｖｏｌ．１３．Ｎｏ．４，ｐ３１３−３１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の技術では、配向膜の焼成工程においてプラスチック基板が高温にさらされるため、プラスチック基板の線膨張係数が大きいために生じるパターニング精度不足、位置ずれ等の問題を十分に解消できない場合があった。
【００１２】
つまり、従来の液晶表示パネルでは、液晶を配向させるために、ポリイミド等の配向膜を基板上に高温で焼成した後、ラビング処理を施す必要があった。このため、表示パネルの基板としてプラスチック基板を用いる場合、配向膜の焼成過程でプラスチック基板が高温にさらされてプラスチック基板の膨張が顕著になり、高品位な画像表示を行うために必要なパターニング精度、位置合わせ精度を得ることができない場合があった。
【００１３】
また、ラビング処理は、ポリイミドなどの高分子からなる配向膜を布などでこする手法であるために、微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電（局部的放電）の発生を招来するという問題があった。埃は、高精細画素電極の形成工程や、成膜、露光、エッチングの繰り返しによるＴＦＴ等のスイッチング素子の形成工程等において大きな障害となる。また、局部的放電は、配向膜自体の損傷や、ＩＴＯなどの透明電極やスイッチング素子の断線あるいは静電破壊の原因になる。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、高速応答性並びに広視野の表示性能を有する、軽量な表示パネルおよび表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の表示パネルは、上記の課題を解決するために、少なくとも一方が透明な一対の基板と、当該一対の基板間に狭持された媒質層とを備え、上記媒質層に電界を印加することによって当該媒質層を光学変調させて表示を行う表示パネルであって、上記媒質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加により光学的異方性の程度が変化する媒質を含み、上記一対の基板のうちの少なくとも一方は、プラスチック基板であることを特徴としている。
【００１６】
なお、本発明において、「電界印加により光学的異方性の程度が変化する」とは、電界の印加に伴って光学的異方性の大きさが変化すること、より具体的には、電界の印加に伴って屈折率楕円体の形状が変化することを示す。すなわち、本発明の表示パネルでは、電界無印加時と電界印加時とにおける屈折率楕円体の形状の変化を利用することで、異なる表示状態を実現することができる。
【００１７】
すなわち、物質中の屈折率は、一般には等方的ではなく、方向によって異なっており、この屈折率の異方性、つまり、上記物質の光学的異方性は、通常、屈折率楕円体にて示される。一般に、任意の方向に進行する光に対しては原点を通り、光波の進行方向に垂直な面が、屈折率楕円体の切り口と考えられ、この楕円の主軸方向が光波の偏光の成分方向であり、主軸の長さの半分がその方向の屈折率に相当する。よって、このような屈折率楕円体にて光学的異方性を捉えれば、従来の液晶表示装置においては、電界印加時と電界無印加時とで、液晶分子の屈折率楕円体の形状（屈折率楕円体の切り口の形状）は楕円形のまま変化せず、その長軸方向の向きが変化（回転）することで異なる表示形態を実現していたのに対し、本発明では、電界無印加時と電界印加時とにおける、上記媒質を構成する分子の屈折率楕円体の形状（屈折率楕円体の切り口の形状）の変化を利用することで、異なる表示状態を実現するようになっている。
【００１８】
また、従来の液晶表示パネルとは異なり、本発明の表示パネルに用いる媒質は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時により光学的異方性を示す。このため、従来の液晶表示パネルのように配向膜によって電界無印加時における液晶分子の配向状態を規定する必要が無いので、本発明の表示パネルでは、従来の液晶表示パネルで不可欠であったポリイミド等の配向膜を必要としない。
【００１９】
このため、本発明の表示パネルでは、配向膜を形成するための高温焼成プロセスを必要としないので、線膨張係数の大きいプラスチック基板を用いる場合であっても、基板上に形成される各種部材（例えば、電極、スイッチング素子、配線、接続端子、カラーフィルタ、ブラックマトリクス等）のパターニング精度、および両基板の位置合わせ精度を向上させることができる。
【００２０】
また、ラビング配向処理等の配向処理を必要としないので、埃の発生や高圧静電気による局所的放電の発生を防止し、これらに起因する基板上に形成される上記各種部材の形成不良、断線、静電破壊といった問題を防止できる。また、配向膜の焼成工程、ラビング等の配向処理工程を省くことにより、製造費用を削減できる。
【００２１】
また、従来の液晶表示パネルでは、両基板から比較的長い距離まで液晶分子の相関があったため（基板近傍の液晶分子の配向状態の変化が両基板から離れた位置の液晶分子にまで影響を及ぼしていたため）、液晶表示パネルに外力が印加されると、基板近傍で生じた配向乱れが基板から離れた位置まで大きく広がるという問題があった。特に、柔軟性を有するフレキシブル基板を用いた従来のフレキシブル液晶ディスプレイでは、この配向乱れによる表示品位の低下が大きな問題となっていた。
【００２２】
これに対して、本発明の表示パネルに用いる媒質は、電界無印加時に光学的等方性を示すので、すなわち電界無印加時に自発的に光学的等方性を示すように配向しているので、分子の相関距離が従来の液晶表示パネルに比べて短い（基板近傍の液晶分子の配向状態の変化が両基板から離れた位置の液晶分子に影響を及ぼしにくい）。このため、表示パネルに外力が印加された場合であっても、殆ど配向乱れは生じないので、配向安定性を高くできる。また、たとえ配向乱れが生じたとしても、従来の液晶表示パネルとは異なり、媒質の相関距離が短いので、配向乱れが基板から離れた位置にまで広がることがなく、外力に起因する配向乱れが表示に大きな影響を与えることを抑制できる。また、上記の構成によれば、軽量かつ、フレキシブルな特性（形状を任意に変形可能な特性）を持つ表示パネルが実現できる。
【００２３】
また、従来の液晶表示パネルは、電界印加に伴う液晶分子の回転による配向方向の変化のみを利用して表示を行うものであり、液晶分子が一定方向に整列した状態で、揃って回転するため、液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響していた。これに対して、本発明の表示パネルでは、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いて表示を行うので、従来の液晶表示パネルのように液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響するといった問題がなく、高速応答を実現することができる。なお、本発明の表示パネルは、高速応答性を備えているので、例えばフィールドシーケンシャルカラー方式の表示装置に利用することもできる。
【００２４】
また、本発明の表示パネルは、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す媒質を用いている。この場合、屈折率楕円体の形状は、電界無印加時には球状であり、電界を印加することによって楕円に変化する。つまり、光学的異方性（配向秩序度、屈折率）の程度を変化させることにより表示を行う。このため、液晶分子の配向方向を変化させて表示を行う従来の液晶表示パネルよりも、広視野角特性および高速応答性を有する表示パネルを実現できる。
【００２５】
なお、上記プラスチック基板は、無機酸化物を含む構成であってもよい。上記の構成によれば、プラスチック基板の線膨張係数を低くすることができる。
【００２６】
また、上記無機酸化物は、微粒子状であってもよい。上記の構成によれば、無機酸化物を均一に分散させてプラスチック基板に含有させることができるので、プラスチック基板の線膨張係数を均一化することができる。
【００２７】
また、上記媒質層の周縁を封止する、紫外線硬化性樹脂からなる環状のシール材を備えている構成としてもよい。上記の構成によれば、紫外線照射により基板同士を貼り合わせることができ、基板同士を貼り合わせるために高温の処理を必要としないので、線膨張係数の高い基板を表示パネルに用いる場合であっても、位置合わせ精度が低下することを防止できる。
【００２８】
また、上記媒質層の周縁を封止する、熱硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂とからなる環状のシール材を備えている構成としてもよい。例えば、上記環状のシール材は、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂の混合物でもよく、化合物中に熱硬化性の反応基と紫外線硬化性の反応基の双方を含む成分を含む構成でもよく、熱硬化性樹脂からなる樹脂層と紫外線硬化性樹脂からなる樹脂層とを含む構成であってもよい。また、上記環状のシール材は、内壁側から外壁側へ重ね合わされた複数の樹脂層からなり、上記複数の樹脂層には熱硬化性樹脂からなる層と、紫外線硬化性樹脂からなる層とが含まれている構成であってもよい。
【００２９】
なお、紫外線硬化性樹脂からなるシール材は、熱硬化性樹脂からなるシール材よりも粘度が低く、基板との密着性が悪い。そこで、紫外線硬化性樹脂からなるシール材で一対の基板を仮止めしてから、熱硬化性樹脂からなるシール材で最終的に貼り合わせるようにしてもよく、この場合にはより確実に両基板を貼り合わせることができるという効果を奏する。
【００３０】
また、上記プラスチック基板は、少なくとも一方向に配列された複数の繊維を含む構成であってもよい。ここで、繊維の配列方向とは、繊維の長軸が向く方向である。
【００３１】
上記の構成によれば、プラスチック基板に、少なくとも一方向に配列された複数の繊維を含むことにより、このプラスチック基板の線膨張係数を小さくし、温度変化に対する寸法安定性を向上させることができる。つまり、温度変化による寸法の変動を抑えられる。
【００３２】
また、上記一対の基板のうちの少なくとも一方における他方の基板との対向面とは反対側の面に偏光板が配置されていてもよい。上記の構成によれば、上記媒質層の光学的異方性の程度を変化させることによって複屈折を発現させ、上記偏光板によって透過率を変調させることができる。
【００３３】
上記複数の繊維のうちの少なくとも一部の繊維の配列方向は、上記偏光板の吸収軸方向に対して略平行または略垂直であってもよい。ここで、略平行あるいは略垂直とは、実質的に平行または垂直であると見なせる範囲であり、具体的には、０°±５°または９０°±５°の範囲である。
【００３４】
上記の構成によれば、一方向に配列された複数の繊維の配列方向と偏光板の吸収軸とを、略平行または略直交させることによって、プラスチック基板の複屈折に起因する色むらの発生を抑制、あるいはユーザに視認されない程度に色むらの程度を抑制できる。
【００３５】
また、上記プラスチック基板は、第１方向に配列された複数の繊維と、上記第１方向に略直交する第２方向に配列された複数の繊維とを含む構成であってもよい。
【００３６】
上記の構成によれば、繊維を互いに略直交する２つの方向に配列させることによって、線膨張係数を始めとする物性（例えば、機械特性や熱特性）を基板面平行方向について等方的にできる。また、互いに略直交する交差する２つの方向に配列された複数の繊維は、織布であることが好ましい。織布を用いると不織布よりも機械強度を向上する効果が高い。また、平織の織布であることが好ましい。平織の織布は、繊維が互いに重なることによって形成される段差が小さいので、朱子織や綾織などに比べて、プラスチック基板の厚さのばらつき（または表面の凹凸）を小さくできる。
【００３７】
また、上記一対の基板の両方がプラスチック基板であってもよい。上記の構成によれば、表示パネルをより軽量化することができる。また、例えば、両基板に可撓性あるいは柔軟性を有するプラスチック基板を用いることにより、フレキシブルな表示パネルを実現できる。
【００３８】
また、上記一対の基板のうちの一方がプラスチック基板であり、他方の基板がガラス基板であってもよい。上記の構成によれば、表示パネルが変形したときに、一方の基板が他方の基板の曲げ変形に応じて伸縮することで２枚の基板のずれ（基板表面ずれ）が生じにくくなり、衝撃による配向不良を抑制できる。
【００３９】
また、複数の画素を有しており、上記各画素に、電界印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向が異なる少なくとも２つのドメインが存在する構成としてもよい。上記の構成によれば、斜め視角の色付き現象を上記各ドメインによって互いに補償しあうことができ、視野角特性を従来よりも向上させることができる。例えば、極角±６０度の範囲内での表示の色変化を抑制することができる。
【００４０】
また、上記各ドメインにおける上記屈折率楕円体の長軸方向と、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が４５度±１０度未満の範囲内であってもよい。
【００４１】
上記各ドメインにおける上記屈折率楕円体の長軸方向と上記偏光板の吸収軸とがなす角度が４５度のときに透過率が最大になる。したがって、上記各ドメインにおける上記屈折率楕円体の長軸方向と上記偏光板の吸収軸とがなす角度は４５度であることが最も望ましい。また、上記角度が３５度≦θ≦５５度の範囲内であれば、上記角度が４５度の場合の９０％以上の透過率が得られる。ここで、上記角度が４５度のときの透過率を１００％とすれば、透過率がほぼ９０％以上であれば人間の目には最大輝度を有していると感じられる。このため、上記角度が３５度≦θ≦５５度の範囲内であれば、人間の目には、ほぼ最大輝度もしくは最大輝度に近い輝度を有していると感じられ、３５度＜θ＜５５度の範囲内であれば、人間の目には、最大輝度を有していると感じられる。
【００４２】
また、上記一対の基板の線膨張係数が互いに異なる構成であってもよい。上記の構成によれば、例えば少なくとも一方の基板にプラスチック基板を用いることで、軽量の表示パネルを作成することができる。
【００４３】
また、上記一対の基板のうちの線膨張係数が小さい方の基板に、上記媒質層を駆動するための駆動回路に接続される配線が設けられている構成であってもよい。
【００４４】
上記の構成によれば、線膨張係数が小さい方の基板に上記配線を設けることで、当該基板の熱膨張に起因する上記配線の形成不良を防止できる。また、媒質層を駆動する配線を設けない基板として、媒質層を駆動する配線を設ける基板に比べて、線膨張係数の大きい基板を用いることができるので、軽量、安価な表示素子が作成できる。
【００４５】
また、上記プラスチック基板のうちの少なくとも一方は、複数の繊維が織り合わされてなる繊維布と樹脂材料からなる樹脂層とを含む複合体層を有しており、上記繊維布の線膨張係数が上記樹脂材料の線膨張係数よりも小さい構成としてもよい。
【００４６】
上記の構成によれば、繊維布の線膨張係数が樹脂材料の線膨張係数よりも小さいので、樹脂材料のみでプラスチック基板を形成する場合に比べて、プラスチック基板の線膨張係数を低くすることができる。
【００４７】
また、上記プラスチック基板のうちの少なくとも一方は、樹脂材料と充填材とを含み、上記充填材の線膨張係数が上記樹脂材料の線膨張係数よりも小さい構成としてもよい。
【００４８】
上記の構成によれば、充填材の線膨張係数が樹脂材料の線膨張係数よりも小さいので、樹脂材料のみでプラスチック基板を形成する場合に比べて、プラスチック基板の線膨張係数を低くすることができる。
【００４９】
また、上記繊維は無機酸化物で形成されている構成としてもよい。上記の構成によれば、プラスチック基板の線膨張係数を低くすることができる。
【００５０】
また、上記充填材は無機酸化物で形成されていてもよい。上記の構成によれば、プラスチック基板の線膨張係数を低くすることができる。
【００５１】
また、上記媒質は、電界無印加時に光の波長未満の配向秩序（秩序構造）を有するものであってもよい。配向秩序が光の波長未満であれば、光学的に等方性を示す。それゆえ、電界無印加時に配向秩序が光の波長未満となる媒質を用いることにより、電界無印加時における表示状態を確実に異ならせることができる。
【００５２】
また、上記媒質は、４００ｎｍ以下の選択波長域または螺旋ピッチを持つ構成であってもよい。
【００５３】
上記媒質が４００ｎｍより大きい螺旋ピッチを有する場合、その螺旋ピッチを反映した色に呈色してしまう場合がある。つまり、上記媒質の螺旋ピッチが４００ｎｍより大きい場合には、その螺旋ピッチを反映した波長の光が選択的に反射されてしまい、表示パネルの表示色が螺旋ピッチを反映した色に呈色してしまう場合がある。このような螺旋ピッチを反映した波長の光を選択的に反射にする現象は、選択反射と呼ばれる。
【００５４】
そこで、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチを、４００ｎｍ以下とすることにより、このような呈色を防止することができる。すなわち、４００ｎｍ以下の光は、人間の目ではほとんど認識できないので、上記のような呈色が問題になることはない。
【００５５】
なお、選択反射波長は上記媒質の持つ螺旋軸への入射角度にも依存する。このため、上記媒質の有する秩序構造が一次元的な構造ではない場合、例えば三次元的な構造を持つ場合には、光の螺旋軸への入射角度は分布を持ってしまう。したがって、選択反射波長の幅にも分布ができる。よって、選択反射波長域全体が４００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５６】
また、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチは３８０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）では、人間の目で認識できない波長は３８０ｎｍ以下と定めている。したがって、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチが３８０ｎｍ以下であれば、上記呈色を確実に防止することができる。
【００５７】
また、上記媒質の螺旋ピッチは２５３ｎｍ以下であることがさらに好ましい。上記呈色は螺旋ピッチ、入射角度だけでなく、媒質の平均屈折率とも関係する。このとき、呈色する色の光は、波長λ＝ｎＰを中心とした波長幅Δλ＝ＰΔｎの光である。ここで、ｎは平均屈折率、Ｐは螺旋ピッチである。また、Δｎは屈折率の異方性である。
【００５８】
Δｎは、誘電性物質によりそれぞれ異なるが、例えば液晶性物質を上記媒質として用いた場合、液晶性物質の平均屈折率ｎは１．５程度、Δｎは０．１程度である。この場合、呈色する色を可視域外とするためには、螺旋ピッチＰは、λ＝４００とすると、４００/１．５＝２６７ｎｍになる。また、Δλは０．１×２６７＝２６．７ｎｍになる。したがって、上記媒質の螺旋ピッチを、２６７ｎｍから２６．７ｎｍの約半分である１３．４ｎｍを引いた２５３ｎｍ以下とすることにより、このような呈色を防止することができる。
【００５９】
また、上記媒質の螺旋ピッチは２４０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。上記ではλ＝ｎＰの関係において、λを４００ｎｍ（人間の目が概ね認識できない波長）としたが、λを３８０ｎｍ（人間の目が確実に認識できない波長）とした場合には、媒質の平均屈折率を考慮した場合に上記のような呈色を防止するための上記媒質の螺旋ピッチは２４０ｎｍ以下となる。したがって、上記媒質の螺旋ピッチを２４０ｎｍ以下とすることにより、上記のような呈色を確実に防止することができる。
【００６０】
また、上記媒質が、電界の２次に比例して屈折率が変化する媒質を含む構成であってもよい。また、上記媒質は、液晶性物質を含む構成であってもよい。また、上記媒質は、コレステリックブルー相を示す分子からなるものであってもよい。また、上記媒質は、スメクチックブルー相を示す分子からなるものであってもよい。
【００６１】
上記した物質は何れも電界を印加することによって光学的異方性の程度が変化する物質であり、何れも上記媒質として用いることができる。
【００６２】
また、上記媒質層に、水素結合体が含まれている構成であってもよい。上記の構成によれば、水素結合体あるいは重合性化合物によって媒質と基板との接着性を増加させ、表示パネルを湾曲させる力が加わった場合の耐久性を増すことができる。さらに、水素結合体あるいは重合性化合物によって電界印加による光学的異方性の程度の変化を促進することができる。
【００６３】
特に、可撓性を有する柔軟なプラスティックフィルム基板を用いる場合、表示パネルに物理的外圧が加えられると、基板が容易に変形し、対向する２枚の基板間隔が変化しやすい。基板間隔が変化すると、媒質層の膜厚の均一性が損なわれ、分子の配向状態が乱れて表示機能が損なわれる場合がある。このため、基板が変形しても媒質層の膜厚を一定に保持することの要求は強い。上記の構成によれば、水素結合体あるいは重合性化合物により、媒質と基板との接着性を増加させ、表示パネルを湾曲させる力が加わった場合の耐久性を増すことができる。
【００６４】
なお、上記重合性化合物は、鎖状高分子、網目状高分子、環状高分子などの高分子であってもよい。また、上記重合性化合物は、構造的異方性を有するのものであってもよい。構造的異方性を有する重合性化合物を用いる場合、上記分子の配向方向の変化を、上記重合性化合物との分子間相互作用によって促進させることができる。したがって、構造的異方性を有する重合性化合物は、電界印加時における光学的異方性の発現を促進させるために好適である。
【００６５】
また、上記媒質層には、液晶性を示す媒質が封入されており、上記重合性化合物は、上記媒質に液晶相を発現させた状態で形成されたものであってもよい。
【００６６】
上記の構成によれば、上記重合性化合物は、上記媒質が液晶相を示す状態における、上記媒質を構成する分子の配向方向に沿う部分の割合が大きくなる。したがって、上記重合性化合物によって、電界印加時に、上記媒質を構成する分子が、上記液晶相状態における配向方向と同様の方向に配向するように、分子の配向を促進させることができる。したがって、電界印加時における光学的異方性の発現を、確実に促進させることができる。
【００６７】
また、上記重合性化合物は、電界無印加時には光学的に等方性であることが好ましい。この構成によれば、上記重合性化合物が、少なくとも電界無印加時には光学的に等方性であるので、電界無印加時の透過率が低下することがなく、良好な表示を行うことができる。
【００６８】
また、上記重合性化合物は、上記媒質層を多数の小領域に分割し、上記媒質を構成する分子の配向秩序構造を固定化するものであってもよい。
【００６９】
上記の構成によれば、上記重合性化合物によって媒質層内に多数の小領域を形成し、上記媒質層に封入されている媒質を構成する分子の配向秩序構造を固定化する。これにより、上記媒質層に電界を印加していない状態または電界を印加している状態において、上記媒質層を光学的に等方的な状態にすることができる。また、上記媒質層が光学的等方性を示す温度範囲を広くすることができる。これにより実用的な温度範囲では低電圧駆動できなかった媒質においても、低電圧駆動できる温度範囲拡大を可能にすることが出来たので、実用性を飛躍的に向上させることができる。
【００７０】
また、本発明の表示装置は、上記の課題を解決するために、上記したいずれかの表示パネルを備えていることを特徴としている。上記の構成によれば、軽量、かつ高品位な画像表示が可能な表示装置を実現できる。
【発明の効果】
【００７１】
以上のように、本発明の表示パネルは、上記媒質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加により光学的異方性の程度が変化する媒質を含み、上記一対の基板のうちの少なくとも一方は、プラスチック基板である。また、本発明の表示装置は、上記の表示パネルを備えている。
【００７２】
それゆえ、配向膜を形成するための高温焼成プロセスを必要としないので、線膨張係数の大きいプラスチック基板を用いる場合であっても、電極やスイッチング素子、配線等のパターニング精度、および両基板の位置合わせ精度を向上させることができる。また、ラビング配向処理等の配向処理を必要としないので、埃の発生や高圧静電気による局所的放電の発生を防止し、これらに起因する電極、スイッチング素子、配線等の形成不良、断線、静電破壊といった問題を防止できる。また、配向膜の焼成工程、ラビング等の配向処理工程を省くことにより、製造費用を削減できる。また、上記媒質は、分子の相関距離が従来の液晶表示パネルに比べて短いので、表示パネルに外力が印加された場合に配向乱れが生じることを抑制し、配向安定性を高くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態にかかる表示パネルは、駆動回路や信号線（データ信号線）、走査線（走査信号線）、スイッチング素子等とともに表示装置に配されて用いられるものである。
【００７４】
（表示装置６０の構成）
まず、本実施形態にかかる表示パネルを用いた表示装置について、図２および図３に基づいて説明する。図２は、本実施形態にかかる表示パネル７０を備えた表示装置の概略構成を示すブロック図である。図３は、表示パネル７０に備えられる表示素子１２０の周辺の概略構成を示す模式図である。
【００７５】
図３に示すように、表示装置６０は、画素７１…がマトリクス状に配された表示パネル７０と、駆動回路としてのソースドライバ６１およびゲートドライバ６２と、電源回路６３等とを備えている。なお、ソースドライバ６１およびゲートドライバ６２は、表示パネル７０を構成する基板上に備えられていてもよく、表示パネル７０の外部に備えられていてもよい。
【００７６】
各画素７１には、図２に示すように、表示素子１２０およびスイッチング素子５０が設けられている。
【００７７】
また、表示パネル７０には、複数のデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎ（ｎは２以上の任意の整数を示す）と、各データ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎにそれぞれ交差する複数の走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍ（ｍは２以上の任意の整数を示す）とが設けられ、これらデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎおよび走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍの組み合わせ毎に、画素７１…が設けられている。
【００７８】
電源回路６３は、ソースドライバ６１およびゲートドライバ６２に、表示パネル７０にて表示を行うための電圧を供給し、これにより、ソースドライバ６１は表示パネル７０のデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎを駆動し、ゲートドライバ６２は表示パネル７０の走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍを駆動する。
【００７９】
スイッチング素子４１としては、例えばＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）あるいはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等が用いられ、スイッチング素子５０のゲート電極４２が走査信号線ＧＬｉに、ソース電極４３がデータ信号線ＳＬｉに、さらに、ドレイン電極２４が、表示素子１２０に接続されている。また、表示素子１２０の他端は、全画素７１…に共通の図示しない共通電極線に接続されている。これにより、各画素７１において、走査信号線ＧＬｉ（ｉは１以上の任意の整数を示す）が選択されると、スイッチング素子４１が導通し、図示しないコントローラから入力される表示データ信号に基づいて決定される信号電圧が、ソースドライバ６１によりデータ信号線ＳＬｉ（ｉは１以上の任意の整数を示す）を介して表示素子１２０に印加される。表示素子１２０は走査信号線ＧＬｉの選択期間が終了してスイッチング素子５０が遮断されている間、理想的には、遮断時の電圧を保持し続ける。
【００８０】
（表示素子１２０の構成）
図１（ａ）は、電界無印加状態（ＯＦＦ状態）における表示素子１２０の要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、電界印加状態（ＯＮ状態）における表示素子１２０の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【００８１】
この図に示すように、表示素子１２０は、対向する一対のプラスチック基板１,２と、プラスチック基板１,２との間に挟持された、光学変調層である媒質層３とを備えている。媒質層３には、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質（以下、媒質Ａと記す）が含まれている。
【００８２】
また、プラスチック基板（ＴＦＴ基板）１におけるプラスチック基板（対向基板）２との対向面には、媒質層３に電界を印加するための電界印加手段である電極（櫛歯状の電極）４,５が互いに対向配置されている。さらに、プラスチック基板１,２における、両基板の対向面とは反対側の面には、それぞれ偏光板７,８が備えられている。
【００８３】
（プラスチック基板１，２）
プラスチック基板１およびプラスチック基板２は、媒質層３に封入される媒質を保持する媒質保持手段（光学変調層保持手段）としての機能を有している。なお、プラスチック基板１，２に挟まれる領域の周縁部には、図３に示したように、媒質層３を封止するための環状のシール材１０が設けられている。
【００８４】
また、プラスチック基板１および２は、従来の液晶素子に用いられるガラス基板と同様に、可視光に対する透過率が高く（可視光に対して透明であり）、かつ、複屈折を有しないことが望まれる。
【００８５】
プラスチック基板１，２としては、耐熱性に優れた熱可塑性プラスチックを用いることが好ましい。例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ノルボルネン系樹脂等が好ましく、機械的強度、光学的特性、耐熱性等の観点からポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂が特に好ましい。
【００８６】
また、プラスチック基板１，２としては、板状のプラスチック基板や、フィルム状のプラスチック基板を用いることができる。板状のプラスチック基板としては、例えば、アクリル樹脂よりなる厚さ約０．４ｍｍ程度のものを用いることができる。
【００８７】
また、フィルム状のプラスチック基板としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、アセチルセルロース、ポリスチレン、ポリエチレンおよびそれらの変性体などからなる厚さ約０．０５〜０．２ｍｍ程度のものを用いることができる。また、これらの材料からなるフィルム状のプラスチック基板の表裏両面にエチレンビニルアルコール、ポリビニルアルコールまたはＳｉＯｘなどからなるガスバリヤ層と、エポキシ樹脂などからなる表面層がそれぞれ形成されていてもよい。これらのフィルム状のプラスチック基板を用いることにより、形状を任意に変形可能なフレキシブルな表示パネルを作成できる。
【００８８】
なお、プラスチック基板１，２の厚さは０．０５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下であることが好ましい。厚さが０．０５ｍｍ未満の場合には十分な剛性が得られない。また、１．１ｍｍ以下の厚さにすることで、ガラス基板を用いる場合よりも軽量化を図ることができる。
【００８９】
また、プラスチック基板１および２の平均線膨張係数と配線に用いられる金属の平均線膨張係数との差が大きい場合、高温にさらされたとき断線を生じるおそれがある。このため、プラスチック基板１および２は、３０℃以上２００℃以下での平均熱線膨張係数が−５ｐｐｍ以上７０ｐｐｍ以下であることが好ましく、−３ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【００９０】
また、プラスチック基板１，２に、無機酸化物からなる微粒子が含めてもよい。プラスチック基板１，２に含める無機酸化物は特に限定されるものではないが、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム等が好ましい。また、プラスチック基板１，２における微粒子の濃度（含有量）を、この微粒子とプラスチック基板１，２に封入される媒質との総重量に対して、５ｗｔ％〜９０ｗｔ％とすることが好ましい。プラスチック基板１，２における微粒子の濃度が５ｗｔ％未満であると、剛性向上の効果が十分に得られない。また、プラスチック基板１，２における微粒子の濃度が、９５重量％を超えると粒子を均一に分散させることが困難になり透明性が低下する。
【００９１】
また、プラスチック基板１，２に含める無機酸化物の粒径は１ｎｍ以上３８０ｎｍ以下であることが好ましい。国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）によると、人間の目の認識できない波長は３８０ｎｍ以下であると定められている。よって、無機酸化物の粒径を３８０ｎｍ以下にすることで、人間の目に微粒子が認識されることを防止できる。また、無機酸化物の粒径が１ｎｍ未満の場合には粒子を均一に分散させることが困難であるが、１ｎｍ以上であれば、粒子を均一に分散させることができる。なお、粒子を均一に分散させる方法としては、例えば、基板に用いる熱可塑性プラスチックを、有機溶剤により溶解し、同じ有機溶剤を分散媒とした無機酸化物ゾルを添加・攪拌する方法などがある。
【００９２】
また、無機酸化物の粒径は１ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがより好ましい。粒径が３００ｎｍを超えると可視領域の波長の光を散乱してしまうため基板の透明性を損なってしまう場合があるためである。
【００９３】
本実施形態では、プラスチック基板１,２として、酸化珪素（シリカ）を含有させた約０．４ｍｍ厚のＰＥＳ（PolyEther Sulfone；ポリエーテルスルホン）フィルムを用いた。具体的には、プラスチック基板１，２として、ＰＥＳの粉末８重量部をジメチルアセトアミド７２重量部に溶解させたものに、粒径約１５ｎｍの酸化珪素（シリカ）を２０重量％含み分散媒がジメチルアセトアミドであるシリカゾル２０重量部を添加して室温で攪拌した後、トルエン中に静かに沈殿させて凝固させ、凝固分を濾別し、残ったトルエンとジメチルアセトアミドの混合液を蒸発させ、押出機で厚さ０．４ｍｍのシート状に押し出して得たプラスチック基板を用いた。
【００９４】
環状のシール材１０は、表示パネル７０の内壁側（媒質層３側）に配置される熱硬化性樹脂からなる樹脂層１０ａと、表示パネル７０の外壁側に樹脂層１０ａに重ねられて配置される紫外線硬化性樹脂からなる樹脂層１０ｂとからなる。表示パネル７０（表示素子１２０）は、プラスチック基板１とプラスチック基板２とを、環状のシール材１０によって貼り合わせ、その空隙に、上記媒質Ａを封入することにより形成される。
【００９５】
本実施形態では、プラスチック基板２の光変調領域（各画素が設けられている領域）の周縁に熱硬化性樹脂をディスペンサ法で環状に塗布して樹脂層１０ａを形成した。さらに樹脂層１０ａの外周と重なるように（樹脂層１０ａを取り囲むように）紫外線硬化性樹脂からなる樹脂層１０ｂをディスペンサ法で環状に塗布して樹脂層１０ｂを形成した。なお、熱硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂は幅約０．３ｍｍ、厚さ約２０μｍでそれぞれ塗布した。
【００９６】
次に、プラスチック基板１とプラスチック基板２とが、所定の位置で対向するように位置合わせを行ったうえで、プラスチック基板１とプラスチック基板２とを対向させて貼り合わせた。これにより、プラスチック基板２上に設けられていた樹脂層１０ａ,１２は、プラスチック基板１とプラスチック基板２に挟まれた状態となる。
【００９７】
この状態において、ＵＶプレス装置を用いて紫外線を紫外線硬化性樹脂からなる樹脂層１０ｂに照射し、樹脂層１０ｂを硬化させてプラスチック基板１とプラスチック基板２とを仮止めした。紫外線を照射するランプ光源は特に限定されないが、本実施形態ではメタルハライドランプを用いた。次に、貼り合わされたプラスチック基板１とプラスチック基板２とを加熱し、熱硬化性樹脂からなる樹脂層１０ａを硬化させた後、徐々に冷却した。
【００９８】
ここで、一対の基板の熱膨張係数が大きく異なる場合には、内壁側の樹脂層を硬化させるための熱を加えた際に熱膨張係数が大きい方の基板が膨張によって凸状に変形するが、外壁側の樹脂層で仮止めされた部分は所定の基板間隔に保持される。これにより、内壁側の樹脂層は外壁側の樹脂層とほぼ同じ位置で最終的に一対の基板を固定されるので、内壁側の樹脂層の硬化が完了し、膨張した基板が元のサイズに収縮すると、一対の基板は所望の位置関係と所定間隔を保持したまま精度良く貼り合わせることができる。
【００９９】
このようにして、プラスチック基板１とプラスチック基板２は所望の位置関係で、かつ、所定間隔で精度良く貼り合わされる。つまり、本実施形態では、内壁側の樹脂層として紫外線硬化性樹脂を用い、外壁側の樹脂層として紫外線硬化性樹脂を用い、まず、外壁側の樹脂層で仮止めを行って一対の基板が横方向にずれることを防止したうえで、内壁側の樹脂層で最終的に一対の基板を固定する。これにより、良好な表示品位の表示素子が得られる。
【０１００】
なお、上記熱硬化性樹脂としては、表示装置用のシール材として従来より用いられている樹脂を用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、熱硬化型エポキシ樹脂を用いることができる。また、上記紫外線硬化性樹脂としては、一般的に紫外線硬化型接着剤と呼ばれているものを用いることができ、例えば、日本ロックタイト社製の速硬化型ＬＸ１３４７、ＮＯＲＬＡＮＤ社製のＮＯＡ−６１、ＴＨＲＥＥ  ＢＯＮＤ社製のＡＶＲ−１００などを用いることができる。
【０１０１】
また、樹脂層１０ａとして用いられる熱硬化性樹脂および樹脂層１０ｂとして用いられる紫外線硬化性樹脂に、ロッド状のスペーサを２重量％程度含有してもよい。このスペーサによって、プラスチック基板１とプラスチック基板２との間隔を所定値に適切に保つことができる。本実施形態では、媒質層３の層厚（すなわちプラスチック基板１,２間の距離）を５μｍとした。また、本実施形態では、熱硬化性樹脂に含有されるロッド状スペーサおよび紫外線硬化性樹脂に含有されるロッド状スペーサとして、同じロッド径のものを用いた。具体的には、日本電気硝子社製のマイクロ・ロッドを用いた。ただし、スペーサの種類はこれに限るものではなく、例えば球形のスペーサを用いてもよい。
【０１０２】
また、必要に応じて、プラスチック基板１とプラスチック基板２との間に図示しないスペーサ（例えばリブ状スペーサ、プラスチックビーズやガラスファイバースペーサ等のスペーサなど）を配置してもよい。本実施形態では、リブ状スペーサをプラスチック基板２上に形成した。リブ状スペーサは、プラスチック基板２上に感光性樹脂を塗布し、塗布された感光性樹脂の層をフォトリソグラフィ法によってパターニングすることにより形成される。
【０１０３】
また、本実施形態ではプラスチック基板２側に熱硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂の両方を塗布したが、これはプラスチック基板１側であっても構わない。また、一方の基板に熱硬化性樹脂、他方の基板に紫外線硬化性樹脂を塗布し、一対の基板が貼り合わされた時に熱硬化性樹脂からなる樹脂層１０ａと紫外線硬化性樹脂からなる樹脂層１０ｂが内壁側から外壁側へ向かって重なるようにしてもよい。
【０１０４】
つまり、一対の基板が貼り合わされた状態において、熱硬化性樹脂からなる樹脂層１０ａと紫外線硬化性樹脂からなる樹脂層１０ｂとが内壁側から外壁側へ向かって重なるようにしてもよく、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂の塗布パターンは特に限定されるものではない。また、塗布方法についても、上記ディスペンサ法に限定されるものではなく、オフセット法などの印刷法であってもよい。
【０１０５】
（媒質Ａ）
本実施形態に用いられる上記媒質Ａは、電界を印加することにより、光学的異方性が変化する媒質である。物質中に外部から電界Ｅjを加えると、電気変位Ｄij＝εij・Ｅjを生じるが、そのとき、誘電率（εij）にもわずかな変化が見られる。光の周波数では屈折率（ｎ）の自乗は誘電率と等価であるから、上記媒質Ａは、電界の印加により、屈折率が変化する物質と言うこともできる。
【０１０６】
このように、表示素子１２０は、物質の屈折率が外部電界によって変化する現象（電気光学効果）を利用して表示を行うものであり、電界印加により分子（分子の配向方向）が揃って回転することを利用した液晶表示素子とは異なり、光学的異方性の方向は殆ど変化せず、その光学的異方性の程度の変化（主に、電子分極や配向分極）により表示を行うようになっている。
【０１０７】
上記媒質Ａとしては、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質等、電界無印加時に光学的には等方（巨視的に見て等方であればよい）であり、電界印加により光学的異方性が発現する物質、典型的には、電界印加により光学変調（特に電界印加により複屈折が上昇することが望ましい）を発現する媒質であればよい。
【０１０８】
ポッケルス効果、カー効果（それ自身は、等方相状態で観察される）は、それぞれ、電界の一次または二次に比例する電気光学効果であり、電圧無印加状態では、等方相であるため光学的に等方的であるが、電圧印加状態では、電界が印加されている領域において、電界方向に化合物の分子の長軸方向が配向し、複屈折が発現することにより透過率を変調することができる。例えば、カー効果を示す物質を用いた表示方式の場合、電界を印加して１つの分子内での電子の偏りを制御することにより、ランダムに配列した個々の分子が各々別個に回転して向きを変えることから、応答速度が非常に速く、また、分子が無秩序に配列していることから、視角制限がないという利点がある。なお、上記媒質Ａのうち、大まかに見て電界の一次または二次に比例しているものは、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質として扱うことができる。
【０１０９】
ポッケルス効果を示す物質としては、例えば、ヘキサミン等の有機固体材料等が挙げられるが、特に限定されるものではない。上記媒質Ａとしては、ポッケルス効果を示す各種有機材料、無機材料を用いることができる。
また、カー効果を示す物質としては、「５ＣＢ」（４−シアノ−４’−ペンチルビフェニル、ネマチック液晶）等が挙げられるが、特に限定されるものではない。５ＣＢの化学構造式を下記に示す。
【０１１０】
【化１】
2008046396.tif 000003
【０１１１】
カー効果は、入射光に対して透明な媒質中で観測される。このため、カー効果を示す物質は、透明媒質として用いられる。通常、液晶性物質は、温度上昇に伴って、短距離秩序を持った液晶相から、分子レベルでランダムな配向を有する等方相に移行する。つまり、液晶性物質のカー効果は、ネマチック相ではなく、液晶相−等方相温度以上の等方相状態の液体に見られる現象であり、上記液晶性物質は、透明な誘電性液体として使用される。
【０１１２】
液晶性物質等の誘電性液体は、加熱による使用環境温度（加熱温度）が高いほど、等方相状態となる。よって、上記媒質として液晶性物質等の誘電性液体を使用する場合には、該誘電性液体を透明、すなわち可視光に対して透明な液体状態で使用するために、例えば、（１）媒質層３の周辺に、図示しないヒータ等の加熱手段を設け、該加熱手段により上記誘電性液体をその透明点以上に加熱して用いてもよいし、（２）バックライトからの熱輻射や、バックライトおよび／または周辺駆動回路からの熱伝導（この場合、上記バックライトや周辺駆動回路が加熱手段として機能する）等により、上記誘電性液体をその透明点以上に加熱して用いてもよい。また、（３）上記プラスチック基板１,２の少なくとも一方に、ヒータとしてシート状ヒータ（加熱手段）を貼合し、所定の温度に加熱して用いてもよい。さらに、上記誘電性液体を透明状態で用いるために、透明点が、上記表示素子の使用温度範囲下限よりも低い材料を用いてもよい。
【０１１３】
上記媒質Ａは、液晶性物質を含んでいることが望ましく、上記媒質Ａとして液晶性物質を使用する場合には、該液晶性物質は、巨視的には等方相を示す透明な液体であるが、微視的には一定の方向に配列した短距離秩序を有する分子集団であるクラスタを含んでいることが望ましい。なお、上記液晶性物質は可視光に対して透明な状態で使用されることから、上記クラスタも、可視光に対して透明（光学的に等方）な状態で用いられる。
【０１１４】
このために、上記表示素子は、上述したように、ヒータ等の加熱手段を用いて温度制御を行ってもよいし、媒質層３を、高分子材料等を用いて小区域に分割して用いてもよく、上記液晶性物質の直径を例えば０．１μｍ以下とする等、上記液晶性物質を、光の波長よりも小さな径を有する微小ドロップレットとし、光の散乱を抑制することにより透明状態とするか、あるいは、使用環境温度（室温）にて透明な等方相を示す液晶性化合物を使用する等してもよい。上記液晶性物質の直径、さらにはクラスタの径（長径）が０．１μｍ以下、つまり、光の波長（入射光波長）よりも小さい場合の光の散乱は無視することができる。このため、例えば上記クラスタの径が０．１μｍ以下であれば、上記クラスタもまた可視光に対して透明である。
【０１１５】
なお、上記媒質Ａは、上述したようにポッケルス効果またはカー効果を示す物質に限定されない。このため、上記媒質Ａは、分子の配列が、光の波長以下（例えばナノスケール）のスケールのキュービック対称性を有する秩序構造を有し、光学的には等方的に見えるキュービック相（非特許文献１、３参照）を有していてもよい。キュービック相は上記媒質Ａとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、キュービック相を示す液晶性物質としては、例えば、下記構造式（２）
【０１１６】
【化２】
2008046396.tif 000004
【０１１７】
で示されるＢＡＢＨ８等が挙げられる。このような液晶性物質に電界を印加すれば、微細構造に歪みが与えられ、光学変調を誘起させることが可能となる。
【０１１８】
ＢＡＢＨ８は、１３６．７℃以上、１６１℃以下の温度範囲では、光学波長未満（可視光の波長未満）のスケールの秩序構造からなるキュービック相を示す。また、ＢＡＢＨ８は、格子定数が約６ｎｍであり、光学波長よりも１桁以上も小さい。そして、ＢＡＢＨ８の秩序構造（配向秩序）が光学波長未満であるため透明である。すなわち、上記温度範囲において、該ＢＡＢＨ８は、電界無印加時に光学的等方性を示す。したがって、ＢＡＢＨ８を本実施形態の表示素子に適用する場合、直交ニコル下において良好な黒表示を行うことができる。
【０１１９】
一方、上記ＢＡＢＨ８の温度を、例えば上記した加熱手段等を用いて１３６．７℃以上、１６１℃以下に制御しながら、電極４,５（櫛形電極）間に電圧を印加すると、キュービック対称性を有する構造（秩序構造）に歪みが生じる。すなわち、上記ＢＡＢＨ８は、上記の温度範囲において、電界無印加状態では等方的であり、電界印加により異方性が発現する。
【０１２０】
これにより、上記媒質層３において複屈折が発生するので、上記表示素子は、良好な白表示を行うことができる。なお、複屈折が発生する方向は一定であり、その大きさが電圧印加によって変化する。また、電極４,５（櫛形電極）間に印加する電圧と透過率との関係を示す電圧透過率曲線は、１３６．７℃以上、１６１℃以下の温度範囲、すなわち、約２０Ｋという広い温度範囲において安定した曲線となる。このため、上記ＢＡＢＨ８を上記媒質Ａとして使用した場合、温度制御を極めて容易に行うことができる。すなわち、上記ＢＡＢＨ８からなる媒質層３は、熱的に安定な相であるため、急激な温度依存性が発現せず、温度制御が極めて容易である。
【０１２１】
また、上記媒質Ａとしては、液晶分子が光の波長以下のサイズで放射状に配向した集合体で充填された、光学的に等方的に見えるような系を実現することも可能であり、その手法としては非特許文献２に記載の液晶マイクロエマルションや非特許文献３に記載の液晶・微粒子分散系（溶媒（液晶）中に微粒子を混在させた混合系、以下、単に液晶微粒子分散系と記す）の手法を応用することも可能である。これらに電界を印加すれば、放射状配向の集合体に歪みが与えられ、光学変調を誘起させることが可能である。
【０１２２】
なお、これら液晶性物質は、何れも、単体で液晶性を示すものであってもよいし、複数の物質が混合されることにより液晶性を示すものであってもよいし、これらの物質に他の非液晶性物質が混入されていてもよい。また、非特許文献６に記載されているようなゲル化剤を添加してもよい。
【０１２３】
また、上記媒質Ａとしては、有極性分子を含有することが望ましく、例えばニトロベンゼン等が媒質Ａとして好適である。なお、ニトロベンゼンもカー効果を示す媒質の一種である。
【０１２４】
以下に、上記媒質Ａとして用いることができる物質もしくは該物質の形態の一例を示すが、本発明は以下の例示にのみ限定されるものではない。
【０１２５】
〔スメクチックＤ相（ＳｍＤ）〕
スメクチックＤ相（ＳｍＤ）は、上記媒質Ａとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、図５および図６に示すように、三次元格子構造を有し、その格子定数が光の波長以下である。すなわち、スメクチックＤ相はキュービック対称性を有する。このため、スメクチックＤ相は、光学的には等方性を示す。
【０１２６】
スメクチックＤ相を示す液晶性物質としては、例えば、非特許文献１に記載の下記一般式（３）で表されるＡＮＢＣ１６等が挙げられる。
【０１２７】
【化３】
2008046396.tif 000005
【０１２８】
上記ＡＮＢＣ１６は、１７１．０℃〜１９７．２℃の温度範囲において、スメクチックＤ相が発現する。スメクチックＤ相は、複数の分子がジャングルジム（商標登録）のような三次元的格子を形成しており、その格子定数は光学波長以下である。すなわち、スメクチックＤ相は、キュービック対称性を有する。なお、上記ＡＮＢＣ１６の格子定数は約６ｎｍである。このため、スメクチックＤ相は、光学的に等方性を示す。
【０１２９】
ＡＮＢＣ１６がスメクチックＤ相を示す上記の温度領域において、ＡＮＢＣ１６に電界を印加すれば、ＡＮＢＣ１６の分子自身に誘電異方性が存在するため、分子が電界方向に向こうとして格子構造に歪が生じる。すなわち、ＡＮＢＣ１６に光学的異方性が発現する。なお、ＡＮＢＣ１６に限らず、スメクチックＤ相を示す物質であれば、本実施形態の表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１３０】
〔液晶マイクロエマルション〕
液晶マイクロエマルションとは、非特許文献２において提案された、Ｏ／Ｗ型マイクロエマルション（油の中に水を界面活性剤で水滴の形で溶解させた系で、油が連続相となる）の油分子をサーモトロピック液晶分子で置換したシステム（混合系）の総称である。
【０１３１】
液晶マイクロエマルションの具体例としては、例えば、非特許文献２に記載されている、ネマチック液晶相を示すサーモトロピック液晶であるペンチルシアノビフェニル（５ＣＢ）と、逆ミセル相を示すリオトロピック（ライオトロピック）液晶であるジドデシルアンモニウムブロマイド（ＤＤＡＢ）の水溶液との混合系がある。
【０１３２】
また、この混合系は、典型的には逆ミセルの直径が５０Å程度、逆ミセル間の距離が２００Å程度である。これらのスケールは光の波長より一桁程度小さい。また、逆ミセルが三次元空間的にランダムに存在しており、各逆ミセルを中心に５ＣＢが放射状に配向している。したがって、この混合系は、光学的には等方性を示す。
【０１３３】
そして、この混合系からなる媒質に電界を印加すれば、５ＣＢに誘電異方性が存在するため、分子自身が電界方向に向こうとする。すなわち、逆ミセルを中心に放射状に配向していたため光学的に等方であった系に、配向異方性が発現し、光学的異方性が発現する。なお、上記の混合系に限らず、電界無印加時には光学的に等方性を示し、電界印加によって光学的異方性が発現する液晶マイクロエマルションであれば、本実施形態の表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１３４】
〔リオトロピック液晶〕
リオトロピック（ライオトロピック）液晶とは、液晶を形成する主たる分子が、他の性質を持つ溶媒（水や有機溶剤など）に溶けているような他成分系の液晶を意味する。また、上記の特定の相とは、電界無印加時に光学的に等方性を示す相である。このような特定の相としては、例えば、非特許文献３に記載されているミセル相、スポンジ相、キュービック相、逆ミセル相がある。
【０１３５】
両親媒性物質である界面活性剤には、ミセル相を発現する物質がある。例えば、イオン性界面活性剤である硫酸ドデシルナトリウムの水溶液やパルチミン酸カリウムの水溶液等は球状ミセルを形成する。また、非イオン性界面活性剤であるポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルと水との混合液では、ノニルフェニル基が疎水基として働き、オキシエチレン鎖が親水基として働くことにより、ミセルを形成する。他にも、スチレン−エチレンオキシドブロック共重合体の水溶液でもミセルを形成する。
【０１３６】
例えば、球状ミセルは、分子が空間的全方位にパッキング（分子集合体を形成）して球状を示す。また、球状ミセルのサイズは、光の波長以下であるため、異方性を示さず、等方的に見える。しかしながら、このような球状ミセルに電界を印加すれば、球状ミセルが歪むため異方性を発現する。よって、球状ミセル相を有するリオトロピック液晶もまた、本実施形態の表示素子の媒質Ａとして適用することができる。なお、球状ミセル相に限らず、他の形状のミセル相、すなわち、紐状ミセル相、楕円状ミセル相、棒状ミセル相等を媒質Ａとして使用しても、同様の効果を得ることができる。
【０１３７】
また、濃度、温度、界面活性剤の条件によっては、親水基と疎水基とが入れ替わった逆ミセルが形成されることが一般に知られている。このような逆ミセルは、光学的にはミセルと同様の効果を示す。したがって、逆ミセル相を媒質Ａとして適用することにより、ミセル相を用いた場合と同等の効果を奏する。なお、前述した液晶マイクロエマルションは、逆ミセル相（逆ミセル構造）を有するリオトロピック液晶の一例である。
【０１３８】
また、非イオン性界面活性剤であるペンタエチレングリコール−ドデシルエーテルの水溶液には、スポンジ相やキュービック相を示す濃度および温度領域が存在する。このようなスポンジ相やキュービック相は、光の波長以下の秩序を有しているので透明な物質である。すなわち、これらの相からなる媒質は、光学的には等方性を示す。そして、これらの相からなる媒質に電圧を印加すると、配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。したがって、スポンジ相やキュービック相を有するリオトロピック液晶もまた、本実施形態の表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１３９】
〔液晶微粒子分散系〕
また、媒質Ａは、例えば、非イオン性界面活性剤ペンタエチレングリコール−ドデシルエーテル（Pentaethylenglychol-dodecylether、Ｃ12Ｅ5）の水溶液に、表面を硫酸基で修飾した直径１００Å程度のラテックス粒子を混在させた、液晶微粒子分散系であってもよい。また、この液晶微粒子分散系の配向秩序（秩序構造）は光学波長未満である。上記液晶微粒子分散系ではスポンジ相が発現するが、本実施形態において用いられる媒質Ａとしては、前述したミセル相、キュービック相、逆ミセル相等を発現する液晶微粒子分散系であってもよい。なお、上記ラテックス粒子に代えて上記ＤＤＡＢを使用することによって、前述した液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることもできる。
【０１４０】
また、溶媒中に分散させる微粒子（液晶微粒子）は、１種または２種以上のものにより構成されることが好ましい。
【０１４１】
また、平均粒子径が０．２μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。平均粒子径０．２μｍ以下の微小な大きさの微粒子を用いることにより、媒質層３内における微粒子の分散性が安定し、長時間経っても微粒子が凝集したり、相が分離したりしない。したがって、例えば、微粒子が沈殿して局所的な微粒子のムラが生じることより、表示素子としてムラが生じることを充分に抑制できる。
【０１４２】
また、各微粒子の粒子間距離は２００ｎｍ以下であることが好ましく、１９０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【０１４３】
三次元的に分布した粒子に光を入射すると、ある波長において回折光が生じる。この回折光の発生を抑制すれば、光学的等方性が向上し、表示素子のコントラストが上昇する。
【０１４４】
三次元的に分布した粒子による回折光は入射する角度にも依存するが、回折される波長λは概ねλ＝２ｄで与えられる。ここで、ｄは粒子間距離である。
【０１４５】
ここで、回折光の波長が４００ｎｍ以下であれば、人間の目にほとんど認識されない。このため、λ≦４００ｎｍとすることが好ましく、その場合、粒子間距離ｄを２００ｎｍ以下とすればよい。
【０１４６】
さらに、国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）では、人間の目で認識できない波長は３８０ｎｍ以下と定めている。このため、λ≦３８０ｎｍとすることがさらに好ましく、その場合、粒子間距離ｄを１９０ｎｍ以下とすればよい。
【０１４７】
また、粒子間距離が長いと粒子間の相互作用が充分に働かず、ミセル相、スポンジ相、キュービック相、逆ミセル相などの相が発現しにくくなるので、この観点からも、粒子間距離は２００ｎｍ以下であることが好ましく、１９０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【０１４８】
また、媒質層３における微粒子の濃度（含有量）を、この微粒子と媒質層３に封入される媒質との総重量に対して、０．０５ｗｔ％〜２０ｗｔ％とすることが好ましい。媒質層３における微粒子の濃度が０．０５ｗｔ％〜２０ｗｔ％となるように調製することにより、微粒子の凝集を抑制することができる。
【０１４９】
なお、媒質層３に封入する微粒子は特に限定されるものではなく、透明なものでも不透明なものでもよい。また、微粒子は、高分子などの有機質微粒子であってもよく、無機質微粒子や金属系微粒子などであってもよい。
【０１５０】
有機質微粒子を用いる場合、例えば、ポリスチレンビーズ、ポリメチルメタクリレートビーズなどのポリマービーズ形態の微粒子を用いることが好ましい。また、これらの微粒子は架橋されていてもよく、架橋されていなくてもよい。無機質微粒子を用いる場合、例えば、ガラスビーズやシリカビーズ等の微粒子を用いることが好ましい。
【０１５１】
金属系微粒子を用いる場合、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属が好ましい。例えば、チタニア、パラジウム、銀、金、銅が好ましく、これらの金属あるいはこれら金属元素の酸化物などからなる微粒子を用いることが好ましい。これら金属系微粒子は１種類の金属のみで用いてもよいし、２種類以上の金属を合金化、複合化して形成してもよい。例えば、銀粒子の周りをチタニアで覆ってもよい。銀粒子だけで金属微粒子を構成すると、銀の酸化により表示素子の特性が変化する恐れがあるが、パラジウムなどの金属で表面を覆うことにより銀の酸化が防げる。また、ビーズの形態の金属系微粒子はそのまま用いても良く、加熱処理したものや、ビーズ表面に有機物を付与したものを用いてもよい。付与する有機物としては液晶性を示すものが好ましい。
【０１５２】
上記の有機物を付与した金属系微粒子は、例えば、金属イオンを水、アルコール類、エーテル類などの溶媒に溶解または分散してから、上記有機物と混合し、これを還元することによって得られる。
【０１５３】
また、分散させる微粒子としてフラーレン、および/または、カーボンナノチューブで形成されたものを用いてもよい。フラーレンとしては、炭素原子を球殻状に配置したものであればよく、例えば炭素原子数ｎが２４から９６の安定した構造のものが好ましい。このようなフラーレンとしては、例えば、炭素原子６０個からなるＣ６０の球状閉殻炭素分子群などが上げられる。また、カーボンナノチューブとしては、例えば、厚さ数原子層のグラファイト状炭素原子面を丸めた円筒形状のナノチューブなどが好ましい。
【０１５４】
また、微粒子の形状は特に限定されるものではなく、例えば、球状、楕円体状、塊状、柱状、錐状や、これらの形態に突起を持った形態、これらの形態に孔が開いている形態などであってもよい。また、微粒子の表面形態についても特に限定されるものではなく、例えば、平滑でも良く、凹凸や孔、溝を有していてもよい。
【０１５５】
〔デンドリマー〕
デンドリマーとは、モノマー単位毎に枝分かれのある三次元状の高分岐ポリマーである。デンドリマーは、枝分かれが多いために、ある程度以上の分子量になると球状構造となる。この球状構造は、光の波長以下の秩序を有しているので透明な物質であり、電界印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。したがって、デンドリマーもまた、本実施形態の表示素子の媒質Ａとして適用することができる。また、前述した液晶マイクロエマルションにおいてＤＤＡＢに代えて上記デンドリマーを使用することにより、前述した液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることができる。このようにして得られた媒質もまた、上記媒質Ａとして適用することができる。
【０１５６】
〔コレステリックブルー相〕
また、媒質Ａとして、コレステリックブルー相を適用することができる。なお、図７には、コレステリックブルー相の概略構成が示されている。
【０１５７】
図７に示すように、コレステリックブルー相は、螺旋軸が３次元的に周期構造を形成しており、その構造は、高い対称性を有していることが知られている（例えば、非特許文献１,４参照）。コレステリックブルー相は、光の波長以下の秩序を有しているのでほぼ透明な物質であり、電界印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する（光学的異方性の程度が変化する）。すなわち、コレステリックブルー相は、光学的に概ね等方性を示し、電界印加によって液晶分子が電界方向に向こうとするために格子が歪み、異方性を発現する。よって、コレステリックブルー相を示す分子からなる媒質を、本表示素子の媒質Ａとして適用できる。
【０１５８】
なお、コレステリックブルー相を示す物質としては、例えば、「ＪＣ１０４１」（商品名、チッソ社製混合液晶）を４８．２ｍｏｌ％、「５ＣＢ」（４−シアノ−４’−ペンチルビフェニル、ネマチック液晶）を４７．４ｍｏｌ％、「ＺＬＩ−４５７２」（商品名、メルク社製カイラルドーパント）を４．４ｍｏｌ％の割合で混合してなる組成物がある。該組成物は、３３０．７Ｋから３３１．８Ｋの温度範囲で、コレステリックブルー相を示す。
【０１５９】
また、この混合物質に、重合性モノマー、あるいは、重合性モノマーおよび重合開始剤を加えてもよい。すなわち、上記の混合物質からなる媒質を構成する分子の配向秩序構造を、重合性化合物によって媒質層内に多数の小領域（微細ドメイン）を形成することにより固定化してもよい。また、この場合、この媒質が本表示素子の媒質層３に封入された後、媒質層３に電界が印加されていないときにも分子の配向秩序構造を固定化する構成としてもよい。つまり、電界無印加時における光学的等方性の秩序構造（電界無印加時における媒質層３に封入した媒質の秩序構造（配向秩序））を、重合性化合物により安定化してもよい。
上記構成によれば、重合性化合物によって、電界無印加時における光学的等方性の秩序構造を安定化することができる。これにより、駆動電圧が大きな温度依存性を示すために実用的な温度範囲において実質的に低電圧で駆動することができない媒質（低電圧で駆動できる温度範囲が狭く、重合性化合物がない場合には実用的でない媒質）を用いる場合でも、重合性化合物を設けることにより広い温度範囲で駆動電圧を低電圧化することができる。したがって、低電圧で光学的異方性を発現させる（光学的異方性の程度を変化させる）ことが可能となるので、実用レベルの駆動電圧で動作可能であり、高速応答特性および広視野特性を備えた表示素子を実現することができる。
【０１６０】
例えば、光重合性モノマーとしてＥＨＡ（2-ethylhexyl acrylate、モノアクリレート、アルドリッチ（Aldrich）社製）およびＲＭ２５７（ジアクリレートモノマー（diacrylate monomer）、メルク社製）、光重合開始剤としてＤＭＰＡＰ（2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenon、アルドリッチ社製）を、以下に示す分量比で加えてもよい。
【０１６１】
ＥＨＡ              ４．０ｍｏｌ％
ＲＭ２５７          ２．６ｍｏｌ％
ＤＭＰＡＰ          ０．３３ｍｏｌ％
ＪＣ−１０４１ｘｘ  ４４．７ｍｏｌ％
５ＣＢ              ４３．４ｍｏｌ％
ＺＬＩ−４５７２    ４．９ｍｏｌ％
なお、上記の分量比で混合した後、混合物質が常にコレステリックブルー相になるように温度調節しながら、電界を印加せず紫外線照射を行って得られた媒質は、３２６．４Ｋから２６０Ｋ以下まで安定してコレステリックブルー相を示した。すなわち、温度範囲を従来の１．１Ｋから大幅に拡大することができた。これにより、液体相よりも低い駆動電圧を有するものの、実用的な温度範囲を有していなかった相の温度範囲を飛躍的に拡大することができた。このようなコレステリックブルー相は、例えば後述する図４のような電極構造にて駆動することが可能であり、表示素子として広い温度範囲において低電圧で駆動することが可能になる。図７にコレステリックブルー相および固定化のメカニズムを示す。
【０１６２】
また、上記構成によれば、重合性化合物によって、媒質と基板との接着性が増し、素子を湾曲させる力が加わった場合の耐久性を増すことができる。
【０１６３】
また、上記したように、本発明に適したコレステリックブルー相は光学波長未満の欠陥秩序を有しているので、光学波長領域では概ね透明であり、概ね光学的に等方性を示す。ここで、概ね光学的に等方性を示すというのは、コレステリックブルー相は液晶の螺旋ピッチを反映した色を呈するが、この螺旋ピッチによる呈色を除いて、光学的に等方性を示すことを意味する。なお、螺旋ピッチを反映した波長の光を選択的に反射にする現象は、選択反射と呼ばれる。この選択反射の波長域が可視域に無い場合には呈色しない（呈色が人間の目に認識されない）が、可視域にある場合にはその波長に対応した色を示す。
【０１６４】
ここで、４００ｎｍ以上の選択反射波長域または螺旋ピッチを持つ場合、コレステリックブルー相（ブルー相）では、その螺旋ピッチを反映した色に呈色する。すなわち、可視光が反射されるので、それによって呈する色が人間の目に認識されてしまう。したがって、例えば、本発明の表示素子でフルカラー表示を実現してテレビなどに応用する場合、その反射ピークが可視域にあるのは好ましくない。
【０１６５】
なお、選択反射波長は、上記媒質の持つ螺旋軸への入射角度にも依存する。このため、上記媒質の構造が一次元的ではないとき、つまりコレステリックブルー相のように三次元的な構造を持つ場合には、光の螺旋軸への入射角度は分布を持ってしまう。したがって、選択反射波長の幅にも分布ができる。
【０１６６】
このため、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチは可視域以下、つまり４００ｎｍ以下であることが好ましい。ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチが４００ｎｍ以下であれば、上記のような呈色が人間の目にほとんど認識されない。
【０１６７】
また、国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）では、人間の目の認識できない波長は３８０ｎｍ以下であると定められている。したがって、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチが３８０ｎｍ以下であることがより好ましい。この場合、上記のような呈色が人間の目に認識されることを確実に防止できる。
【０１６８】
また、上記のような呈色は、螺旋ピッチ、入射角度だけでなく、誘電性媒質の平均屈折率とも関係する。このとき、呈色する色の光は波長λ＝ｎＰを中心とした波長幅Δλ＝ＰΔｎの光である。ここで、ｎは平均屈折率、Ｐは螺旋ピッチである。また、Δｎは屈折率の異方性である。
【０１６９】
Δｎは、誘電性物質によりそれぞれ異なるが、例えば液晶性物質を上記媒質層３に封入する物質として用いた場合、液晶性物質の平均屈折率は１．５程度、Δｎは０．１程度なので、この場合、呈色する色が可視域にないためには、螺旋ピッチＰは、λ＝４００とすると、Ｐ＝４００/１．５＝２６７ｎｍになる。また、ΔλはΔλ＝０．１×２６７＝２６．７になる。したがって、上記のような呈色が人間の目にほとんど認識されないようにするためには、上記媒質の螺旋ピッチを、２６７ｎｍから２６．７ｎｍの約半分である１３．４ｎｍを引いた２５３ｎｍ以下にすればよい。すなわち、上記のような呈色を防止するためには、上記媒質の螺旋ピッチが２５３ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１７０】
また、上記の説明では、λ＝ｎＰの関係において、λを４００ｎｍとしたが、λを国際照明委員会ＣＩＥが人間の目の認識できない波長として定めている３８０ｎｍとした場合には、呈色する色が可視域外とするための螺旋ピッチは２４０ｎｍ以下となる。すなわち、上記媒質の螺旋ピッチを２４０ｎｍ以下とすることにより、上記のような呈色を確実に防止することができる。
【０１７１】
例えば、ＪＣ１０４１（混合液晶、チッソ社製）を５０．０ｗｔ％、５ＣＢ（4-cyano-4'-pentyl biphenyl、ネマチック液晶）を３８．５ｗｔ％、ＺＬＩ−４５７２（カイラルドーパント、メルク社製）を１１．５ｗｔ％混合した物質がある。この物質は、約５３℃以下で液体的な等方相から光学的な等方相に相転移するが、螺旋ピッチが約２２０ｎｍであり、可視域未満にあるために呈色しなかった。
【０１７２】
また、上記混合試料を８７．１ｗｔ％、ＴＭＰＴＡ（trimethylolpropane triacrylate、アルドリッチ（Aldrich）社製）を５．４ｗｔ％、ＲＭ２５７を７．１ｗｔ％、ＤＭＰＡ（2,2-dimethoxy-2-phenyl-acetophenone）を０．４ｗｔ％を混合し、コレステリック−コレステリックブルー相転移温度近傍においてコレステリックブルー相に保ちながら紫外線を照射して、光反応性モノマーを重合した試料を作成した。この試料がコレステリックブルー相を示す温度範囲は、上記混合試料よりも広がった。
【０１７３】
上述のように、本発明に適したコレステリックブルー相は光学波長未満の欠陥秩序を有している。欠陥構造は隣り合う分子が大きく捩れていることに起因していているので、コレステリックブルー相を示す誘電性媒質は大きなねじれ構造を発現させるためにカイラル性を示す必要がある。大きな捩れ構造を発現させるためには、誘電性媒質にカイラル剤を加えることが好ましい。
【０１７４】
カイラル剤の濃度としてはカイラル剤の持つ捩れ力にもよるが、８ｗｔ％または４ｍｏｌ％以上であることが好ましい。カイラル剤の割合が８ｗｔ％または４ｍｏｌ％以上とすることにより、コレステリックブルー相の温度範囲が約１℃以上になった。カイラル剤の割合が８ｗｔ％または４ｍｏｌ％未満の場合は、コレステリックブルー相の温度範囲が狭くなった。
【０１７５】
また、カイラル剤の濃度が１１．５ｗｔ％以上であることが、さらに好ましい。カイラル剤の濃度が１１．５ｗｔ％以上の場合、螺旋ピッチが約２２０ｎｍになり呈色しなかった。
【０１７６】
このように、カイラル剤の濃度が高いとコレステリックブルー相を発現しやすくなり、さらにコレステリックブルー相が持つ螺旋ピッチも短くなるので好ましい。
【０１７７】
ただし、カイラル剤の添加量が多くなり過ぎると、媒質層３全体の液晶性が低下するという問題が生じる。液晶性の欠如は、電界印加時における光学的異方性の発生度合いの低下に繋がり、表示素子としての機能の低下を招く。また、液晶性が低下することにより、コレステリックブルー相の安定性の低下に繋がり、コレステリックブルー相の温度範囲の拡大が見込めなくなる。このため、カイラル剤の添加濃度の上限値が決まり、本願本発明者等の解析によれば、その上限濃度は８０ｗｔ％であることがわかった。すなわち、カイラル剤の濃度は８０ｗｔ％以下であることが好ましい。
【０１７８】
また、本実施形態では、カイラル剤としてはＺＬＩ−４５７２を用いたが、これに限るものではない。
【０１７９】
なお、上記の説明では、コレステリックブルー相におけるカイラル剤添加による効果を述べてきたが、カイラル剤添加による上記の効果はコレステリックブルー相に限定されるものではなく、スメクチックブルー相やネマチック相等の液晶相を示す誘電性媒質においても、略同様の効果を得ることができる。
【０１８０】
〔スメクチックブルー相〕
また、媒質Ａとして、スメクチックブルー相を適用することができる。スメクチックブルー（ＢＰSm）相は、コステリックブルー相と同様、高い対称性の構造を有し（例えば、非特許文献５参照）、光の波長以下の秩序を有しているのでほぼ透明な物質であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。すなわち、スメクチックブルー相は、光学的に概ね等方性を示し、電界印加によって液晶分子が電界方向に向こうとするために格子が歪み、異方性を発現する。
【０１８１】
なお、スメクチックブルー相を示す物質としては、例えば、非特許文献５に記載されているＦＨ／ＦＨ／ＨＨ−１４ＢＴＭＨＣ等が挙げられる。該物質は、７４．４℃〜７３．２℃でＢＰSm３相、７３．２℃〜７２．３℃でＢＰSm２相、７２．３℃〜７２．１℃でＢＰSm１相を示す。ＢＰSm相は、非特許文献５に示すように、高い対称性の構造を有するため、概ね光学的等方性が示される。また、物質ＦＨ／ＦＨ／ＨＨ−１４ＢＴＭＨＣに電界を印加すると、液晶分子が電界方向に向こうとすることにより格子が歪み、同物質は異方性を発現する。よって、同物質は、本実施形態の表示素子の媒質Ａとして使用することができる。
また、媒質Ａとして、水素結合ネットワーク（水素結合体、水素結合性材料）を用いることもできる。ここで、水素結合ネットワークとは、化学結合ではなく水素結合によって形成された結合体を意味する。
【０１８２】
このような水素結合ネットワークは、例えば、ゲル化剤（水素結合性材料）を媒質層３に封入する媒質に混合することによって得られる。ゲル化剤としては、アミド基を含むゲル化剤が好ましく、１つの分子内にアミド基を少なくとも２つ含むゲル化剤、尿素系、リシン系のゲル化剤がさらに好ましい。例えば、下記の構造式（４）からなるゲル化剤Ａまたは構造式（５）ゲル化剤Ｂを用いることができる。
【０１８３】
【化４】
2008046396.tif 000006
【０１８４】
【化５】
2008046396.tif 000007
【０１８５】
これらのゲル化剤は液晶性物質などの誘電性物質を少量のゲル化剤を混入することでゲル化することができる。
【０１８６】
また、例えば、非特許文献６（p.３１４,Fig.２）に記載されているゲル化材（水素結合性材料）、Ｌｙｓ１８（下記構造式（６）参照）を媒質層３に封入する媒質に０．１５ｍｏｌ％混合することによって得られる。
【０１８７】
【化６】
2008046396.tif 000008
【０１８８】
すなわち、Ｌｙｓ１８を媒質に０．１５ｍｏｌ％混合することによって実現される、非特許文献６（p.３１４,Fig.1）のようなＧｅｌ（ゲル）状態を示す水素結合ネットワークを、配向秩序の安定化に用いることができる。これらの水素結合ネットワークを用いる場合でも、重合性化合物を重合させて得られる配向秩序の安定化と同等の効果を得られる。
【０１８９】
また、高分子ネットワークの場合、紫外線照射のプロセス増加、紫外線照射による材料の劣化、未反応基による信頼性の低下といった懸念事項があるが、これらはゲル化剤の場合、発生しないという利点がある。
また、上記構成によれば、水素結合ネットワークによって、媒質と基板との接着性が増し、素子を湾曲させる力が加わった場合の耐久性が増した。
【０１９０】
以上のように、本実施形態の表示素子において媒質Ａとして使用することができる物質は、電界の印加により光学的異方性（屈折率、配向秩序度）が変化するものでありさえすれば、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質であってもよく、キュービック相、スメクチックＤ相、コレステリックブルー相、スメクチックブルー相の何れかを示す分子からなるものであってもよく、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、キュービック相の何れかを示すリオトロピック液晶もしくは液晶微粒子分散系であってもよい。また、上記媒質Ａは、液晶マイクロエマルションやデンドリマー（デンドリマー分子）、両親媒性分子、コポリマー、もしくは、上記以外の有極性分子等であってもよい。
【０１９１】
また、上記媒質は、液晶性物質に限らず、電界印加時に光の波長以下の秩序構造（配向秩序）を有することが好ましい。秩序構造が光の波長以下であれば、光学的に等方性を示す。したがって、電界印加時に秩序構造が光の波長以下となる媒質を用いることにより、電界無印加時と電界印加時とにおける表示状態を確実に異ならせることができる。
【０１９２】
以下、本実施形態では、上記媒質Ａとして、上記構造式（１）で示される液晶性物質５ＣＢを使用するものとするが、上記媒質Ａとしては、これに限定されるものではなく、上述した各種物質そのもの、または、各種物質の混合物を適用することができる。
【０１９３】
なお、外部加温装置（加熱手段）により上記液晶性物質５ＣＢをネマチック等方相の相転移直上近傍の温度（相転移温度よりも僅かに高い温度、例えば＋０．１Ｋ）に保ち、電極４，５間に電圧を印加することにより、透過率を変化させることができた。なお、上記液晶性物質５ＣＢは、約３４℃未満の温度でネマチック相、それ以上の温度で等方相を示す。
【０１９４】
（表示素子１２０の表示原理）
次に、本実施形態の表示素子における表示原理について、図８（ａ）、図８（ｂ）、図９、図１０を参照して以下に説明する。
【０１９５】
なお、以下の説明では、主に、透過型の表示素子を使用し、電界無印加時に光学的にはほぼ等方（好適には等方）であり、電界印加により光学異方性を用いる場合を例に挙げて説明する。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。
【０１９６】
図８（ａ）は、電界無印加状態（ＯＦＦ状態）における表示素子１２０の構成を模式的に示す要部平面図であり、図８（ｂ）は、電界印加状態（ＯＮ状態）における表示素子１２０の構成を模式的に示す要部平面図である。
【０１９７】
また、図８（ｃ）は、図８（ａ）および図８（ｂ）に示した表示素子１２０における印加電圧と透過率との関係を示すグラフである。また、図９に示した（ａ）〜（ｇ）は、表示素子１２０と従来の液晶表示素子との表示原理の違いを、電界無印加時（ＯＦＦ状態）および電界印加時（ＯＮ状態）における媒質の平均的な屈折率楕円体の形状（屈折率楕円体の切り口の形状にて示す）およびその主軸方向にて模式的に示す断面図であり、（ａ）〜（ｇ）は、順に、電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子１２０の電界無印加時（ＯＦＦ状態）の断面図、該表示素子の電界印加時（ＯＮ状態）の断面図、ＴＮ(Twisted Nematic)方式の液晶表示素子の電界無印加時の断面図、該ＴＮ方式の液晶表示素子の電界印加時の断面図、ＶＡ（Vertical Alignment）方式の液晶表示素子の電界無印加時の断面図、該ＶＡ方式の液晶表示素子の電界印加時の断面図、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示素子の電界無印加時の断面図、該ＩＰＳ方式の液晶表示素子の電界印加時の断面図を示す。
【０１９８】
物質中の屈折率は、一般には等方的でなく方向によって異なっている。この屈折率の異方性（光学的異方性）は、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極の対向方向、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極の対向方向に垂直な方向、基板面に垂直な方向（基板法線方向）を、それぞれｘ，ｙ，ｚ方向とすると、任意の直交座標系（Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3）を用いて下記関係式（１）
【０１９９】
【数１】
2008046396.tif 000009
【０２００】
（ｎji＝ｎij、ｉ，ｊ＝１，２，３）
で表される楕円体（屈折率楕円体）で示される。ここで、上記関係式（１）を楕円体の主軸方向の座標系（Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3）を使用して書き直すと、下記関係式（２）
Ｙ12/ｎ12＋Ｙ22/ｎ22＋Ｙ32/ｎ32＝１      ・・・（２）
で示される。ｎ1，ｎ2，ｎ3（以下、ｎｘ，ｎｙ，ｎｚと記す）は主屈折率と称され、楕円体における三本の主軸の長さの半分に相当する。原点からＹ3＝０の面と垂直な方向に進行する光波を考えると、この光波はＹ1とＹ2との方向に偏光成分を有し、各成分の屈折率はそれぞれｎｘ，ｎｙである。一般に、任意の方向に進行する光に対しては原点を通り、光波の進行方向に垂直な面が、屈折率楕円体の切り口と考えられ、この楕円の主軸方向が光波の偏光の成分方向であり、主軸の長さの半分がその方向の屈折率に相当する。
【０２０１】
まず、電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子と従来の液晶表示素子との表示原理の相違について、従来の液晶表示素子として、ＴＮ方式、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式を例に挙げて説明する。
【０２０２】
図９の（ｃ）および（ｄ）に示すように、ＴＮ方式の液晶表示素子は、対向配置された一対の基板１０１,１０２間に液晶層１０５が挟持され、上記両基板１０１,１０２上にそれぞれ透明電極１０３,１０４（電極）が設けられている構成を有し、電界無印加時には、液晶層１０５における液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向しているが、電界印加時には、液晶分子の長軸方向が電界方向に沿って配向するようになっている。この場合における平均的な屈折率楕円体１０５ａは、電界無印加時には、図９の（ｃ）に示すように、その主軸方向（長軸方向）が基板面に平行な方向（基板面内方向）を向き、電界印加時には、図９の（ｄ）に示すように、その主軸方向が基板面法線方向を向く。すなわち、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体１０５ａの形状は楕円であり、電界印加によって、その長軸方向（主軸方向、屈折率楕円体１０５ａの向き）が変化する。すなわち、屈折率楕円体１０５ａが回転する。なお、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体１０５ａの形状および大きさは、ほぼ変わらない。
【０２０３】
ＶＡ方式の液晶表示素子は、図９の（ｅ）および（ｆ）に示すように、対向配置された一対の基板２０１,２０２間に液晶層２０５が挟持され、上記両基板２０１,２０２上にそれぞれ透明電極（電極）２０３,２０４が備えられている構成を有し、電界無印加時には、液晶層２０５における液晶分子の長軸方向が、基板面に対して略垂直な方向に配向しているが、電界印加時には、上記液晶分子の長軸方向が電界に垂直な方向に配向する。この場合における平均的な屈折率楕円体２０５ａは、図９の（ｅ）に示すように、電界無印加時には、その主軸方向（長軸方向）が基板面法線方向を向き、図９の（ｆ）に示すように、電界印加時にはその主軸方向が基板面に平行な方向（基板面内方向）を向く。すなわち、ＶＡ方式の液晶表示素子の場合にも、ＴＮ方式の液晶表示素子と同様、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体２０５ａの形状は楕円であり、電界印加によって、その長軸方向が変化する（屈折率楕円体２０５ａが回転する）。また、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体２０５ａの形状および大きさは、ほぼ変わらない。
【０２０４】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、図９の（ｇ）および（ｈ）に示すように、同一の基板３０１上に、１対の電極３０２,３０３が対向配置された構成を有し、図示しない対向基板との間に挟持された液晶層に、上記電極３０２,３０３により電圧が印加されることで、上記液晶層における液晶分子の配向方向（屈折率楕円体３０５ａの主軸方向（長軸方向））を変化させ、電界無印加時と電界印加時とで、異なる表示状態を実現することができるようになっている。すなわち、ＩＰＳ方式の液晶表示素子の場合にも、ＴＮ方式およびＶＡ方式の液晶表示素子と同様、図９の（ｇ）に示す電界無印加時と図９の（ｈ）に示す電界印加時とで、屈折率楕円体３０５ａの形状は変わらずに、その主軸方向が変化する（屈折率楕円体３０５ａが回転する）。
【０２０５】
このように、従来の液晶表示素子では、電界無印加時でも液晶分子が何らかの方向（典型的には一方向）に配向している。そして、電界を印加することによって、各液晶分子の配向方向が揃った状態で、その配向方向を変化させて表示（透過率の変調）を行っている。すなわち、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体の形状および大きさを保ったまま（つまり楕円形のまま）になっており、屈折率楕円体の主軸（長軸）方向のみが、電界印加によって回転（変化）することを利用して表示を行っている。したがって、屈折率楕円体の長軸方向は電界印加方向に対して、垂直あるいは平行とは限らない。つまり、従来の液晶表示素子では、液晶分子の配向秩序度はほぼ一定であり、配向方向を変化させることによって表示（透過率の変調）を行っている。さらに換言すれば、従来の液晶表示素子では、電界印加によって、配向秩序度はほぼ一定のまま、配向容易軸の方向が変化する。
【０２０６】
これに対し、本実施形態にかかる表示素子１２０は、図９の（ａ）および（ｂ）に示すように、電界無印加時における屈折率楕円体３５ａの形状は球状、すなわち、光学的に等方（ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｚ、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度≒０（ほぼゼロ））であり、電界を印加することによって異方性（ｎｘ＞ｎｙ、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度＞０）が発現して、屈折率楕円体３５ａが楕円になる（光学的異方性を示す）。また、このとき屈折率楕円体３５ａの長軸方向は電界方向と平行になる。つまり、誘電性物質の誘電異方性が正（ポジ型液晶）の場合、全ての電圧値において、屈折率楕円体３５ａの長軸方向は電界方向に平行になり、誘電異方性が負（ネガ型液晶）の場合、全ての電圧値において、屈折率楕円体３５ａの長軸方向は電界方向に平行垂直（直交状態）になる。本発明において、電界方向と屈折率楕円体３５ａの主軸方向の少なくとも一つとは、常に平行もしくは直交である。なお、本発明において、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度≒０（配向秩序度が殆ど無い）というのは、可視光より小さいスケールで見た場合には、液晶分子等が、ある方向に並んでいる割合が多い（配向秩序がある）が、可視光より大きいスケールで見ると、配向方向が平均化されていて配向秩序が無いことを意味している。すなわち、配向秩序度が可視光波長域、および、可視光波長域より大きい波長の光に対して何ら影響を与えない程度に小さいことを示す。例えば、クロスニコル下で黒表示を実現している状態を示す。一方、本発明において、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度＞０とは、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度が、ほぼゼロの状態よりも大きいことを示し、例えば、クロス二コル下で白表示を実現している状態を示す。（この場合、階調表示であるグレーも含まれる）。
【０２０７】
すなわち、本実施形態にかかる表示素子１２０では、電界無印加時には、図８（ａ）に示すように媒質層３における分子９は、あらゆる方向を向いている。但し、これらの分子は、可視光波長スケール未満の秩序（秩序構造、配向秩序）を有しているので、光学的異方性が発現せず（可視光波長以上のスケールでの配向秩序度≒０）、図９（ａ）に示すように、屈折率楕円体３５ａの形状が球状となる。しかしながら、図８（ｂ）に示すように、電界印加時には、個々の分子９が正の誘電異方性を有しているため基板面内方向（基板面に平行な方向）を向こうとして配向状態が変化する。また、この際、図９（ｂ）に示すように、可視光波長未満の秩序構造に歪みが生じて光学的異方性（可視光波長以上のスケールでの配向秩序度＞０）が発現する。このように、本実施形態にかかる表示素子では、電界無印加時には屈折率楕円体３５ａの形が等方的（ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｚ）であり、電界印加によって屈折率楕円体３５ａの形に異方性（下界面（すなわち、図９（ｂ）においては下側の基板１との界面）付近：ｎｘ＞ｎｙ、上界面（すなわち、図９（ｂ）においては上側の基板２との界面）付近：ｎｙ＞ｎｘ）が例えばこのように発現する。つまり、本実施形態にかかる表示素子１２０では、電界印加によって屈折率楕円体３５ａの形状、大きさが変化する。ここで、上記ｎｘ，ｎｙ，ｎｚは、それぞれ、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両櫛形の電極４,５の対向方向の主屈折率、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両櫛形の電極４,５の対向方向に垂直な方向の主屈折率、基板面に垂直な方向（基板法線方向）の主屈折率を表している。
【０２０８】
また、図１０は、表示素子１２０における電界印加時の上記媒質Ａの一分子（分子９）の屈折率楕円体３５ａの形状を示す模式図である。このように、上記屈折率楕円体３５ａの形状は、原点を通り、光波の進行方向に垂直な面を切り口とする、屈折率楕円体（楕円）の切り口の形状にて示され、前記したように、楕円の主軸方向が光波の偏光の成分方向であり、主軸の長さの半分がその方向の屈折率に相当する。
【０２０９】
本実施形態かかる上記媒質Ａは、上記したように電界無印加時に光学的等方性（等方相）を示し、電界を印加することによって光学的異方性を発現させる。このため、電界無印加時における屈折率楕円体３５ａの形状は球状、すなわち、光学的に等方であり、電界を印加することによって異方性が発現するようになっている。
【０２１０】
そこで、図１０に示すように電界方向に垂直な方向の屈折率によって示される、光学的異方性の発現による、電界印加時の楕円の主軸方向（すなわち、光波の偏光の成分方向）の屈折率、つまり、上記分子９の長軸方向における屈折率（異常光屈折率）をｎｅ、上記楕円の主軸方向に垂直な方向の屈折率、つまり、上記分子の短軸方向における屈折率（常光屈折率）をｎｏとすると、上記屈折率異方性（Δｎ）（複屈折変化）は、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏで表される。
【０２１１】
すなわち、本発明において、上記屈折率異方性（Δｎ）は、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏ（ｎｅ：異常光屈折率、ｎｏ：常光屈折率）で示される複屈折変化を示し、本発明は、上記ｎｅおよびｎｏが変化するのに対し、従来の液晶表示装置は、上記ｎｅおよびｎｏは変化しない。
【０２１２】
また、上記電界印加時の屈折率楕円体３５ａの長軸方向は、電界方向に対して平行（誘電異方性が正の媒質の場合）、または、垂直（誘電異方性が負の媒質を用いる場合）となる。
【０２１３】
これに対して、従来の液晶表示素子では、電界印加によって屈折率楕円体の長軸方向を回転させて表示を行うので、屈折率楕円体の長軸方向は、電界方向に対して平行または垂直になるとは限らない。
【０２１４】
このように、本実施形態にかかる表示素子１２０は、光学的異方性の方向は一定（電界印加方向は変化しない）で例えば可視光波長以上のスケールでの配向秩序度を変調させることによって表示を行うものであり、媒質Ａそのものの光学的異方性（例えば可視光波長以上のスケールにおける配向秩序）の程度を変化させている。したがって、従来の液晶表示素子とは表示原理が大きく異なっている。
【０２１５】
なお、媒質層３に封入される媒質Ａは、電界の印加によって、光学的異方性の程度が変化するものであればよく、電界無印加時には光学的に概ね等方（可視光以上のスケールでの配向秩序度≒０）であり、電界印加により光学変調を誘起（つまり、電界印加により光学的異方性を示す）される媒質であってもよい。また、上記媒質Ａは、電界印加に伴い、分子９、または分子集合体（クラスタ）の可視光以上のスケールでの配向秩序度が上昇（光学変調が既に誘起されている状態（可視光以上のスケールでの配向秩序度＞０）から、可視光以上のスケールでの分子９の配向秩序度がさらに上昇）する物質（媒質）であってもよい。
【０２１６】
本発明において、電界の印加により媒質Ａの光学異方性の程度が変化するとは、前記したように、電界の印加に伴って屈折率楕円体３５ａの形状が変化することを示し、上記したように電界無印加時に光学的等方性を示し、電界を印加することによって光学的異方性の程度が変化する場合、つまり、電界を印加することによって光学的異方性が発現する場合、屈折率楕円体３５ａの形状は、電界の印加により、球状から楕円に変化する。
【０２１７】
本実施形態にかかる表示素子１２０は、図８（ａ）に示すように、櫛形の電極４,５に電界（電圧）を印加していない状態では、プラスチック基板１,２間に封入される媒質Ａが等方相を示し、光学的にも等方となるので、黒表示になる。
【０２１８】
一方、図８（ｂ）に示すように、電極４,５に電界を印加すると、上記媒質Ａの各分子が、その長軸方向が上記電極４,５間に形成される電界に沿うように配向されるので、複屈折現象が発現する。この複屈折現象により、電極４,５間の電圧に応じて表示素子の透過率を変調することが可能になる。
【０２１９】
なお、相転移温度（転移点）から十分遠い温度においては表示素子１２０の透過率を変調させるために必要な電圧は大きくなるが、転移点の直上（転移点より高く、かつ点移転の近傍）の温度では０〜１００Ｖ前後の電圧で、十分に透過率を変調させることが可能になる。
【０２２０】
例えば、電界方向の屈折率と、電界方向に垂直な方向の屈折率とを、それぞれｎ//、ｎ⊥とすると、複屈折変化（Δｎ＝ｎ//−ｎ⊥）と、外部電界、すなわち電界Ｅ（Ｖ／ｍ）との関係は、下記関係式（３）
Δｎ＝λ・Ｂk・Ｅ2      …（３）
で表される。なお、λは真空中での入射光の波長（ｍ）、Ｂkはカー定数（ｍ／Ｖ2）、Ｅは印加電界強度（Ｖ／ｍ）である。
【０２２１】
カー定数Ｂkは、温度（Ｔ）の上昇とともに１／（Ｔ−Ｔｎｉ）に比例する関数で減少することが知られている。このため、カー定数Ｂkは、転移点（Ｔｎｉ）近傍では弱い電界強度で駆動できていたとしても、温度（Ｔ）が上昇するとともに急激に必要な電界強度が増大する。このため、転移点から十分遠い温度（転移点よりも十分に高い温度）では透過率を変調させるために必要な電圧が大きくなるが、相転移直上の温度では、約１００Ｖ以下の電圧で、透過率を十分に変調させることができる。
【０２２２】
（電極４，５）
次に、電極４,５の詳細について説明する。図４は、本実施形態における電極４，５の構造および電極４，５の構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。
【０２２３】
本実施形態では、電極４,５としてＩＴＯを使用し、線幅５μｍ、電極間距離（電極間隔）５μｍ、厚み０．６μｍとした。ただし、上記した電極４，５の材料、線幅、電極間距離、厚みは単なる一例であって、これに限定されるものではなく、他の透明電極材料（例えば、ポリチオフェン系樹脂等の透明な有機系導電性材料など）を用いてもよい。
【０２２４】
図４に示すように、電極４,５は、その電界印加方向が、少なくとも２方向になるようにプラスチック基板１上に設けられている。電界印加方向が少なくとも２方向存在することにより、媒質層３に、媒質Ａの光学的異方性の方向（屈折率楕円体の長軸方向）が異なる媒質ドメインを形成できる。これにより、表示素子１２０の視野角特性を向上させることができる。
【０２２５】
また、図４に示すように、電極４，５は、上記２方向の電界印加方向が互いに垂直になるように設けられている、これにより、媒質Ａの屈折率楕円体の長軸方向が互いに直交する（９０度の角度をなす）媒質ドメインを形成できる。このため、各媒質ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことが可能になる。したがって、透過率を損なうことなく、視野角特性をより向上させることができる。
【０２２６】
また、図４に示すように、各ドメインにおける媒質Ａの屈折率楕円体の長軸方向が互いに直交し、かつ、各ドメインにおける媒質Ａの屈折率楕円体の長軸方向と上記偏光板７,８の偏光板吸収軸７ａ,８ａとの角度が４５度の角度をなすよう、電極４，５および偏光板７，８が配置されている。これにより、斜め視角の色付き現象の補償度が増し、視野角特性をさらに向上させることができる。
【０２２７】
このように電界印加方向が少なくとも２方向存在する電極としては、例えば、櫛歯部分４ａ,５ａが楔型形状を有し、かつ、互いに噛み合う方向に対向配置された櫛形電極が挙げられる。「楔形形状」とは、櫛歯部分４ａ,５ａが、所定の角度（鋸歯角度α）で折れ曲がった形状のことをいう。また、櫛歯部分４ａ,５ａは、図４に示すように、楔型形状複数有した形状でもよい。このように、楔型形状を複数有する形状の一例としては、鋸歯形状が挙げられる。
【０２２８】
ここでいう「櫛形電極」とは、図４に示すように、複数の電極（櫛歯部分）４ａ,５ａが、１つの電極（櫛根部分）４ｂ,５ｂから、その長手方向に対して所定の方向に伸長した電極のことをいう。また、「鋸歯形状」とは、図４に示すように、櫛歯部分が、櫛根部分４ｂの長手方向に対して遠ざかる方向に、鋸歯角度αで交互に折れ曲がりながら伸長した形状のことをいう。
【０２２９】
このような鋸歯形状を有する電極の一例としては、図４に示す電極４,５の構成が挙げられる。図４に示すように、電極４は、櫛根部分４ｂと櫛歯部分４ａとからなる。櫛歯部分４ａは、櫛根部分４ｂの長手方向に対して遠ざかる方向に、交互に折れ曲がりながら伸長している。また、櫛歯部分４ａは、鋸歯成分４ｃおよび鋸歯成分４ｄが構成する鋸歯単位４ｅが連続して伸長した構成になっている。この鋸歯単位４ｅは、鋸歯成分４ｃと鋸歯成分４ｄとが鋸歯角度αの角度をなすように折れ曲がった構成である。そして電極４の櫛歯部分４ａにおいては、櫛根部分４ｂの長手方向に対して遠ざかる方向に、等間隔で交互に折れ曲がりながら伸長した構成になっている。
【０２３０】
また、電極５における櫛歯部分５ａも、電極４における櫛歯部分４ａと同様に、鋸歯成分５ｃおよび鋸歯成分５ｄが構成する鋸歯単位５ｅが連続して伸長した構成になっており、鋸歯単位５ｅにおける鋸歯成分５ｃと鋸歯成分５ｄとが、鋸歯角度αの角度をなすように折れ曲がった構成である。
【０２３１】
また、図４に示すように、電極４と電極５とは、それぞれの櫛歯部分４ａと櫛歯部分５ａとが噛み合うように対向配置されている。すなわち、電極４と電極５とは、櫛歯部分４ａにおける鋸歯成分４ｃおよび鋸歯成分４ｄが、各々櫛歯部分５ａにおける鋸歯成分５ｃおよび鋸歯成分５ｄと平行になるように、対向配置されている。それゆえ、電極４,５に電圧を印加すると、電界印加方向が互いに異なる２つの電界が形成される。すなわち、鋸歯成分４ｃと鋸歯成分５ｃとの間の電界（図４の電界印加方向４５ｃ）、および、鋸歯成分４ｄと鋸歯成分５ｄとの間の電界（図４の電界印加方向４５ｄ）が形成される。
【０２３２】
また、上記の鋸歯単位４ｅ、および、鋸歯単位５ｅは、その形状から、「く」の字型形状を有しているとも言える。それゆえ、上記「鋸歯形状」は、鋸歯単位に相当する「く」の字成分が、櫛根部分の長手方向に対して遠ざかる方向に伸長した形状であるともいえる。また、「櫛歯部分が鋸歯形状」とは、櫛歯部分が「く」の字型形状を有するジグザグ線の形状であるともいえる。
【０２３３】
また、上記の鋸歯単位４ｅ、および、鋸歯単位５ｅは、その形状から、「ｖ」の字の形状を有しているとも言える。それゆえ、上記「鋸歯形状」は、鋸歯単位に相当する「ｖ」の字成分が、櫛根部分の長手方向に対して遠ざかる方向に伸長した形状であるともいえる。また、「櫛歯部分が鋸歯形状」とは、櫛歯部分が「ｖ」の字型形状を有するジグザグ線の形状であるともいえる。
【０２３４】
また、図４に示すように、電界印加方向４５ｃと電界印加方向４５ｄとは互いに垂直である。このため、媒質Ａの屈折率楕円体の長軸方向が互いに直交する（９０度の角度をなす）媒質ドメインが存在し、各媒質ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことが可能になる。
【０２３５】
また、本実施形態にかかる表示素子１２０において、媒質層３は、図８（ｂ）に示すように電界印加方向に配向秩序度が上昇することにより光学的異方性が発現し、透過率が変化するシャッタ型の表示素子として機能し得る。したがって、互いに直交する偏光板吸収軸方向に対して、その異方性方向は、４５度の角度をなす時に最大透過率を与える。なお、媒質Ａの各媒質ドメインの光学的異方性が発現する方位（屈折率楕円体の長軸方向）が、偏光板吸収軸にそれぞれ±θ（度）の角度に存在するとしたときの透過率（Ｐ）は、Ｐ（％）＝Ｓｉｎ2（２θ）より見積もられる。それゆえ、上記θが４５度の時の透過率を１００％とすれば、ほぼ９０％以上であれば人間の目には最大輝度を有していると感じられることから、上記θは、３５度＜θ＜５５度であれば、人間の目には最大輝度を有していると感じられる。すなわち、本実施形態に示すように、電界が例えばプラスチック基板１に略平行に印加される表示素子では、各電界印加方向４５ｃ,４５ｄの電界印加により発生する光学的異方性の方向と、上記偏光板７,８の吸収軸７ａ,８ａとがなす角度がそれぞれ約４５度（４５度±１０度未満の範囲内、好適には４５度±５度以内の範囲内、最も好適には４５度）であり、かつ、各電界印加方向４５ｃ,４５ｄの電界を印加したときの屈折率楕円体の長軸方向が互いに約９０度（９０度±２０度未満の範囲内、好適には９０度±１０度の範囲内、最も好適には９０度）の角度をなすことが望ましい。
【０２３６】
また、本実施形態では、図４に示すように、両プラスチック基板１,２にそれぞれ設けられた偏光板７,８は、互いに偏光板吸収軸方向が直交するように配置されているとともに、各偏光板７,８における偏光板吸収軸７ａ,８ａは、電極４,５により形成される、上述の２方向の電界印加方向４５ｃ,４５ｄに対して４５度の角度をなしている。
【０２３７】
また、本実施形態にかかる表示パネル７０は、マトリクス状に配置された複数の画素７１の各列および各行にデータ信号線ＳＬｉおよび走査信号線ＧＬｉがそれぞれ設けられていると共に、各画素７１内に、櫛形の電極４からなる櫛形状の画素電極と、櫛形の電極５からなる対向電極とが設けられた構成を有している。より具体的には、本実施形態にかかる表示パネル７０は、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線ＳＬｉおよび走査信号線ＧＬｉと、データ信号線ＳＬｉと走査信号線ＧＬｉとの各交差点に対応して設けられた少なくとも一つのスイッチング素子５０と、該スイッチング素子５０に接続された櫛形状の画素電極である櫛形の電極４と、上記櫛形の電極４の櫛歯部分４ａ,４ａ間に挿設され、上記櫛歯部分４ａと咬合するように形成された櫛歯部分５ａを有する櫛形状の対向電極である櫛形の電極５とを備え、各櫛歯部分４ａ,５ａが、各画素７１内に、両櫛形の電極４,５によって互いに９０度の角度をなす電界が印加される少なくとも２つのドメインＤM,ＤM’が形成されるように、プラスチック基板１,２に略平行な面内で、それぞれ湾曲角（屈曲角）９０度でジグザグ状（楔型形状）に折れ曲がっている構成を有している。
【０２３８】
これにより、本実施形態では、各櫛歯部分４ａ,５ａがそれぞれ９０度の角度で折れ曲がっていると共に、各櫛歯部分４ａ,５ａが、互いに咬合するように対向して配置されていることで、櫛歯部分４ａ,５ａ間に、互いにほぼ直交する電界が印加される少なくとも２つのドメインＤM,ＤM’（微小領域）が形成されるようになっている。
【０２３９】
すなわち、本実施形態にかかる表示パネル７０（表示素子１２０）は、各櫛歯部分４ａ,５ａが、それぞれ、互いに９０度の角度をなす屈曲部（鋸歯成分）４ａ1、４ａ2、…４ａr,５ａ1、５ａ2、…５ａr（ｒは２以上の任意の整数）からなり、屈曲部（鋸歯成分）４ａ1,５ａ1と屈曲部（鋸歯成分）４ａ2,５ａ2とで互いにほぼ直交する方向が互いに９０度の角度をなす少なくとも２つのドメインＤM,ＤM’が設けられている構成を有している。
【０２４０】
また、本実施形態では、各ドメインＤM,ＤM’の電界印加時における屈折率楕円体の方向と、偏光板７,８の吸収軸とがなす角度は、それぞれ約４５度（４５度±１０度の範囲内、より好適には４５度±１０度未満の範囲内）であることが好ましく、各ドメインＤM,ＤM’の電界印加時における光学的異方性の方向は、互いに約９０度（９０度±２０度の範囲内、より好適には９０度±２０度未満の範囲内）の角度をなしていることが好ましい。
【０２４１】
つまり、前述したように、偏光板吸収軸に対してθが３５度≦θ≦５５度の範囲内、特に、３５度＜θ＜５５度の範囲内では大きな輝度の差異を感じないために、色付き現象の補償に対しても互いのドメイン領域の輝度が１０％程度の差であれば、色の差異をほぼ感じることはなく、この範囲でほぼ実用上十分な効果が得られる。よって、互いのドメイン領域の光学的異方性のなす角度（例えばドメインＤM,ＤM’のなす角度）が、９０度±２０度の範囲内（つまり、７０度以上、１１０度以下の範囲内）であることが好ましく、９０度±２０度未満の範囲内（つまり、７０度を超えて１１０度未満の範囲内）であることがより好ましく、９０度±１０度の範囲内（つまり、８０度以上、１００度以下の範囲内）であることがより一層好ましく、最も望ましい角度が９０度ということになる。
【０２４２】
さらに、本実施形態では、各画素７１における各ドメインＤM,ＤM’の割合は、屈折率楕円体の長軸方向の異なる２つのドメインＤM,ＤM’の割合（面積和の割合）が１：９〜１：１（好適には、約１：１）であることが好ましい。上記比率が１：９〜１：１の範囲内である場合、目視上、色付きの改善（補償）効果が大きい。
【０２４３】
極角±６０度の範囲内での色変化（同じ画像を異なる角度から見たときの色変化（色度座標距離√｛△ｘ2＋△ｙ2｝で示される色度座標変化の範囲）を、測定したところ、ドメイン分割を行わない場合に比べて、ドメイン分割した場合（上記のように光学的異方性の向きが９０度異なる２つのドメインＤM,ＤM’の割合が１：１の場合）には、色変化（色度座標距離）をおよそ半分程度に収めることができた。また、色変化は、上記２つのドメインの割合が１：９から１：１に近づくのにしたがって小さくなり、１：１のときが最も小さくなった。
【０２４４】
また、上記した各説明においては、主に、各画素７１内に、屈折率楕円体の長軸方向が同じドメインが２種類設けられている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、屈折率楕円体の長軸方向が同じドメインが２種類以上設けられていてもよい。つまり、各画素７１における媒質Ａの屈折率楕円体の長軸方向は、２方向のみに限定されるものではなく、前記したように、各画素に、電界印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向が異なる少なくとも２つのドメインＤM,ＤM’が存在していればよい。
【０２４５】
このように、各画素７１に、電界印加時における上記媒質Ａの光学的異方性の方向が異なる少なくとも２つのドメインＤM,ＤM’が存在し、各ドメインＤM,ＤM’の電界印加時または電界無印加時における屈折率楕円体の長軸方向と、上記偏光板７,８の吸収軸７ａ,８ａとがなす角度が、前記したように、それぞれ４５度±１０度の範囲内、好適には４５度±１０度未満の範囲内であり、かつ、各ドメインＤM,ＤM’の電界印加時または電界無印加時における屈折率楕円体の長軸方向が、前記したように、互いに９０度±２０度の範囲内、好適には９０度±２０度未満の範囲内の角度をなすことで、斜め視角の色付き現象を互いに補償しあうことができ、透過率を損なうことなく、視野角特性を大きく向上させることができる。
【０２４６】
なお、図４では、データ信号線ＳＬを直線になるように形成したが、データ信号線ＳＬを直線とせず、画素７１内の電極４,５の折れ曲がりと平行になるように形成してもよい。つまり、電極４,５の櫛歯部分４ａ,５ａをデータ信号線ＳＬに沿って設け、データ信号線ＳＬを、櫛歯部分４ａ,５ａの形状に沿ってジグザグ状に折れ曲がる構成にしてもよい。
【０２４７】
また、櫛歯部分４ａ・５ａは、走査信号線ＧＬに沿って延設されていてもよく、データ信号線ＳＬおよび走査信号線ＧＬの少なくとも一方が、ジグザグ状に形成されていてもよい。
【０２４８】
以上のように、本実施形態にかかる表示パネルに用いる媒質は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時により光学的異方性を示す。このため、従来の液晶表示素子のように配向膜によって電界無印加時における液晶分子の配向状態を規定する必要が無い。つまり、本実施形態の表示パネルでは、ポリイミド等の配向膜を必要としない。よって、従来、液晶表示素子において、線膨張係数の高さから、プラスチック基板を用いようとする際に問題となっていた配向膜の高温焼成プロセスが必要ない。
【０２４９】
なお、本実施形態にかかる表示パネルの周辺を支持して、中央部に３kg/cm2まで圧力を加えても、全く配向乱れは生じなかった。これは、本実施形態にかかる表示パネルに用いた媒質が、従来の液晶に比べて分子の相関距離が短いため、配向乱れの発生が抑制されたと考えられる。つまり、本実施形態にかかる表示パネルに用いられる媒質は、上記のように、分子の相関距離が従来の液晶に比べて小さい。よって、表示パネルに外力が印加された場合、殆ど配向乱れは生じない。また、たとえ配向乱れが生じても従来の液晶表示素子と異なり、媒質の相関距離が短いので、配向乱れが広がることはなく、表示に大きな影響を与えることを抑えることができるので、フレキシブルディスプレイとして用いる場合、最適である。
【０２５０】
また、本実施形態にかかる表示パネルは、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いて表示を行うので、従来の液晶表示装置よりも高視野角、高速応答を実現することができる。
【０２５１】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１で説明した部材と同じ部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
【０２５２】
実施形態１では、本発明を透過型の表示パネルに適用する場合の例について説明したが、本実施形態では、本発明を反射型の表示パネルに適用する場合の例について説明する。
【０２５３】
図１１は、本実施形態にかかる表示パネルに備えられる表示素子１２０ｂの要部の概略構成を示す断面図である。この表示素子１２０ｂは、実施形態１における表示素子１２０に代えて表示装置６０の表示パネル７０に備えられるものである。
【０２５４】
この図に示すように、本実施形態にかかる表示素子１２０ｂは、対向する２枚のプラスチック基板１ｂおよび２の間に、光学変調層である媒質層３が挟持されてなる。また、プラスチック基板１ｂにおけるプラスチック基板２との対向面には、反射板９１、および媒質層３に電界を印加するための電界印加手段である電極（櫛歯状の電極）４,５が互いに対向配置されている。さらに、プラスチック基板２におけるプラスチック基板１ｂとの対向面とは反対側の面には、位相差板９０および偏光板８が備えられている。
【０２５５】
このように、表示素子１２０ｂは、基板２側から入射した光をプラスチック基板１ｂに配置された反射板９１によって反射して基板２側から出射する、反射型の表示素子である。したがって、プラスチック基板１ｂは必ずしも光を透過する必要がなく、透明性を要求されない。
【０２５６】
プラスチック基板１ｂに使用する樹脂のガラス遷移温度Ｔｇは特に限定しないが、耐熱性の観点から２００℃以上であることが好ましい。具体的にはシアネート樹脂、ビスマレイミドを構成成分として含む熱硬化型のポリイミド樹脂、多官能エポキシ樹脂などを挙げることができる。なかでも、シアネート樹脂を主成分として含むことが特に好ましい。プラスチック基板１ｂに使用するシアネート樹脂としては、ビフェノールジシアネート、ジ（４−シアネート−３，５−ジメチルフェニル）メタン、４，４’−チオジフェニルシアネート、２，２’−ジ（４−シアネートフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ビスフェノールＥジシアネート、フェノール／ジシクロペンタジエン共重合体のシアネート、フェノールノボラック型シアネート樹脂、クレゾールノボラック型シアネート樹脂、および／またはそのプレポリマーを用いることができる。中でも耐熱性が高く線膨張係数が低いことからノボラック型シアネート樹脂および／またはそのプレポリマーが好ましい。ここでいうノボラック型シアネート樹脂とは任意のノボラック樹脂と、ハロゲン化シアン等のシアネート化試薬とを反応させることで得られるもので、またこの得られた樹脂を加熱することでプレポリマー化することができる。本発明におけるノボラック型シアネート樹脂の数平均分子量は、２５０未満であると、架橋密度が小さく、耐熱性や線膨張係数に劣る場合があり、９００を超えると、架橋密度が上がりすぎて反応が完結できない場合があるため、２６０以上９００以下であることが好ましく、３００以上６００以下であることがより好ましい。また、プレポリマーを用いる際には、上記数平均分子量のノボラック型シアネート樹脂をメチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、シクロヘキサノン等の溶媒に可溶な範囲でプレポリマー化して用いることが望ましい。本発明で言うところの数平均分子量は、東ソー株式会社製ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ装置（使用カラム：ＳＵＰＥＲ  Ｈ４０００、ＳＵＰＥＲ  Ｈ３０００、ＳＵＰＥＲ  Ｈ２０００×２、溶離液：ＴＨＦ）を用いて、ポリスチレン換算のゲルパーミエーションクロマトグラフィー報で測定した値である。本発明の基材層に用いる樹脂組成物は、上記ノボラックシアネート樹脂および／またはそのプレポリマーに、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の他の熱硬化樹脂、フェノキシ樹脂、溶剤可溶性ポリイミド樹脂、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン等の一種類以上の熱可塑性樹脂を併用しても良い。併用する量は樹脂組成物の１重量％以上４０重量％以下であることが好ましい。１重量％未満であると添加効果が発現されにくく、４０重量％を超えるとノボラック型シアネートの耐熱性、熱膨張等の特性が損なわれる場合がある。
【０２５７】
また、プラスチック基板１ｂに用いる樹脂組成物は、シアネート樹脂等の樹脂成分と共に無機充填材（充填材）を併用することが好ましい。無機充填材は弾性率を高め、線膨張係数を低下させ、吸水性を低下させるために配合されるものである。無機充填材としては、例えばタルク、アルミナ、ガラス、シリカ、マイカ等が挙げられるが、特に限定はしない。これらの中では溶融シリカが低熱膨張性に優れる点で好ましい。さらに溶融シリカの中でも平均粒径２μｍ以下の球状溶融シリカを用いることが充填性向上の点で好ましい。また、平均粒径は粘度制御の点で０．２μｍ以上が好ましい。本発明で平均粒径は株式会社堀場製作所粒度分布測定装置  ＬＡ９２０を用いて、レーザ回折／散乱法で測定を行った。無機充填材の配合量としては、シアネート樹脂等の樹脂成分１００重量部に対して、１０重量部以上４００重量部以下が好ましく、より好ましくは４０重量部以上３００重量部である。１０重量部より少ないと無機充填材を添加することによる低熱膨張化の効果が少なく、４００重量部を超えると樹脂組成物中の無機充填材の割合が大きすぎて、折り曲げなどに対して弱くなり、つまり柔軟性が低下し、また重量も増大し、ガラス基板の代わりにプラスチック基板を用いることの優位性が減少する。
【０２５８】
また、プラスチック基板１ｂに用いる樹脂組成物には、カップリング剤を添加することが好ましい。カップリング剤は樹脂と無機充填材の界面との濡れ性向上に寄与し、充填材を均一に分散させることができる。その結果として、プラスチック基板１ｂの耐熱性や吸湿性を改良する効果が認められる。カップリング剤としては通常用いられるものなら何でも使用できるが、これらの中でもエポキシシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アミノシランカップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる１種以上のカップリング剤を使用することが無機充填材界面との濡れ性が高く、耐熱性向上の点で好ましい。また、カップリング剤の添加量は、無機充填材に対して０．０５重量％以上、３重量％以下が望ましい。
【０２５９】
また、シアネート樹脂を用いる場合には、樹脂組成物に硬化促進剤を添加することが好ましい。硬化促進剤としては、公知のものを用いることができ、例としては、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト等の有機金属塩、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ[２，２，２]オクタン等の３級アミン類、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類、フェノール、ビスフェノールＡ、ノニルフェノール、フェノールノボラック樹脂等のフェノール化合物および有機酸等、またはこれらの混合物等が挙げられる。これらの中でもフェノールノボラック樹脂が硬化性、イオン性不純物が少ない等の点で好ましい。硬化促進剤の配合量は使用条件に応じて適宜変更することが可能であるが、ノボラック型シアネート樹脂および／またはそのプレポリマーを基準として０．０５重量％以上、１０重量％以下であることが望ましい。
【０２６０】
また、プラスチック基板１ｂに用いる樹脂組成物には、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、滑剤、耐熱剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、顔料、光安定剤等の成分を配合することができる。
【０２６１】
また、プラスチック基板１ｂは、樹脂層を積層しても良いし、また、銅箔等の金属板とともに加熱成形することにより、金属層と樹脂層から成る積層体とすることもできる。金属層は、水蒸気を透過させにくいため、樹脂層の吸湿による寸法変化を抑える効果が期待でき、好ましい。また、エッチング処理等により、金属層の一部または全てを剥離して用いても良い。
【０２６２】
本実施形態で用いるプラスチック基板１ｂは、以下のように作成した。すなわち、ノボラック型シアネート樹脂（ロンザジャパン株式会社製ＰＴ６０）１００重量部およびフェノールノボラック樹脂（住友デュレズ製ＰＲ−５１７１４）２重量部をメチルエチルケトンに常温で溶解し、エポキシシランカップリング剤（日本ユニカー製Ａ−１８７）１重量部、球状溶融シリカ（株式会社アドマテックス製ＳＯ−２５Ｒ  平均粒径０．５μｍ ）１５０部を添加し、高速攪拌機を用いて１０分攪拌した。そして、調製したワニスをガラスクロス（厚さ２００μｍ、日東紡績製、ＷＥＡ−７６２８）に含浸し、１２０℃の加熱炉で２分乾燥してワニス固形分（プリプレグ中に樹脂とシリカの占める成分）が約５０％のプラスチック基材を得た。そして、このプラスチック基材を２枚重ね、離型処理した鏡面のステンレス板を当て板として、圧力４ＭＰａ、温度２２０℃で１時間加熱加圧成形を行い、２５０℃の窒素雰囲気下で１時間硬化させることによってプラスチック基板１ｂを得た。なお、ノボラック型シアネート樹脂（ロンザジャパン株式会社製ＰＴ６０）１００重量部およびフェノールノボラック樹脂（住友デュレズ製ＰＲ−５１７１４）２重量部をメチルエチルケトンに常温で溶解したものをプラスチック基板１ｂの両面にコートし、平滑性を高めた。
【０２６３】
また、本実施形態で用いるプラスチック基板２は、従来のガラス基板と同様に、可視光に対する透過率が高く、かつ、複屈折を有しないことが望まれる。プラスチック基板２を構成する透明樹脂は、一般的な透明樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、フェノール―エポキシ系樹脂混合系、ビスマレイミド―トリアジン樹脂混合系などの熱硬化樹脂や、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、アセチルセルロース、ポリスチレン、ポリエチレンおよびそれらの変性体等などの熱可塑性樹脂を使用することができる。
【０２６４】
なお、プラスチック基板２の表面に保護膜（ハードコート層）を形成しても良い。保護膜は、有機材料で形成されても良いし、無機材料で形成されてもよい。典型的には、耐熱性やバリア性（水分や酸素ガスなどを遮蔽する性能）および機械的強度に優れた無機材料（例えば二酸化ケイ素膜）を用いて形成される。なお、プラスチック基板２は、可視光を透過する用途に好適に用いられるものであるので、保護膜としても当然に可視光透過性を有するものが用いられる。また、複合基板と保護膜との界面における反射を抑制するために、複合基板の樹脂マトリクスと屈折率が概ね一致する材料を用いることが好ましい。
【０２６５】
また、エポキシ樹脂に、充填材として、ガラスビーズを含浸したプラスチック基板２を用いてもよい。ガラスビーズとしては、例えば、直径１μｍ程度のガラスビーズを用いてもよい。
【０２６６】
ここで、樹脂材料、例えばエポキシ樹脂の線膨張係数（７０ｐｐｍ以上）は、ガラスビーズの線膨張係数（１０ｐｐｍ以下）よりも大きく、充填材の線膨張係数は樹脂材料の線膨張係数よりも小さい。このため、樹脂材料と充填材とを用いてプラスチック基板を形成することによって、樹脂材料のみでプラスチック基板を形成する場合に比べてプラスチック基板の線膨張係数を小さくすることができる。
【０２６７】
また、プラスチック基板２の厚さは０．０５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下が好ましい。厚さが０．０５ｍｍ未満の場合には十分な剛性が得られない。また、１．１ｍｍ以上の厚さだと重量が増し、ガラス基板に対しての軽量という優位性が薄くなる。
【０２６８】
本実施形態では、プラスチック基板２として、酸化珪素（シリカ）を含有させた約０．４ｍｍ厚のＰＥＳ（PolyEther Sulfone）フィルムを用いた。より具体的には、ポリエーテルスルホンの粉末８重量部をジメチルアセトアミド７２重量部に溶解させたものに、粒径が約１５ｎｍである酸化珪素（シリカ）を２０重量％含み分散媒がジメチルアセトアミドであるシリカゾル２０重量部を添加して室温で攪拌した後、トルエン中に静かに沈殿させて凝固させ、凝固分を濾別した。残ったトルエンとジメチルアセトアミドの混合液を蒸発させ、押出機で厚さ０．４ｍｍのシート状に押し出しプラスチック基板２を作成した。
【０２６９】
プラスチック基板１ｂにおけるプラスチック基板２との対向面上には、図１１に示すように、媒質層３に対してプラスチック基板１ｂの基板面に略平行な電界（横向きの電界）を印加するための電界印加手段である電極４,５が互いに対向配置されている。
【０２７０】
以上のように、本実施形態にかかる表示パネルに用いる媒質は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時により光学的異方性を示す。したがって、実施形態１と略同様の効果を奏する。
【０２７１】
また、本実施形態では、スイッチング素子５０としてのＴＦＴおよび電極４，５を、プラスチック基板２よりも耐熱性が高く、線膨張係数の低いプラスチック基板１ｂ上に形成している。このため、温度変化による寸法の変動の問題を抑制できる。また、本実施形態では、プラスチック基板（対向基板）２として、プラスチック基板１ｂよりも線膨張係数が大きいプラスチック基板を用いることができる。これにより、ガラス基板を用いた場合に比べて表示パネルを軽量化できる。
【０２７２】
なお、実施形態１では透過型表示パネルの例を説明し、実施形態２では反射型表示パネルの例について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、透過型表示画素と反射型表示画素とを一つの表示パネルに持つ半透過型表示パネルにも適用可能である。
【０２７３】
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１,２で説明した部材と同じ部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
【０２７４】
図１２は、本実施形態にかかる表示パネルに備えられる表示素子１２０ｃの要部の概略構成を示す断面図である。この表示素子１２０ｃは、実施形態１における表示素子１２０に代えて表示装置６０の表示パネル７０に備えられるものである。
【０２７５】
この図に示すように、本実施形態にかかる表示素子１２０ｃは、対向する２枚のプラスチック基板（ＴＦＴ基板）１ｃおよびプラスチック基板（対向基板）２ｃの間に、光学変調層である媒質層３が挟持されてなる。また、プラスチック基板１ｃにおけるプラスチック基板２ｃとの対向面には、媒質層３に電界を印加するための電界印加手段である電極（櫛歯状の電極）４,５が互いに対向配置されている。さらに、プラスチック基板１ｃ,２ｃにおける、両基板の対向面とは反対側の面には、それぞれ偏光板７,８が備えられている。
【０２７６】
図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、それぞれ、本実施形態にかかる表示パネルに用いられるプラスチック基板１ｃ,２ｃの平面図、斜視図、要部を拡大した平面図である。
【０２７７】
これらの図に示すように、プラスチック基板１ｃ,２ｃは、繊維束１１と樹脂マトリクス１２とを有する複合基板である。つまり、プラスチック基板１ｃ,２ｃは、樹脂材料中に繊維束１１が埋め込まれており、繊維束１１によって上記樹脂材料がマトリクス状の領域に分割された構成である。
【０２７８】
繊維束１１は、基板面内の互いに直交する２つの方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）に沿って配列されている。具体的には、繊維束１１は、図１３（ｃ）に示すように、ｘ軸方向に配列された繊維束１１（１１ｘ）と、ｙ方向に配列された繊維束１１（１１ｙ）とを交互に上下に交差させて織り合わせた平織の織布を構成している。繊維束１１を構成する繊維はいずれも同じで、それぞれの密度も互いに等しい。例えば、繊維束１１の幅は約２００μｍで、繊維束１１の間のピッチはｘ方向およびｙ方向のいずれにおいても約５００μｍである。繊維束１１を構成する繊維の直径は約１０μｍである。
【０２７９】
プラスチック基板１ｃ,２ｃは、従来のガラス基板と同様に、可視光に対する透過率が高く、かつ、複屈折を有しないことが望まれる。したがって、プラスチック基板１ｃ,２ｃを構成する繊維束１１および樹脂マトリクス１２の材料として、それぞれ可視光に対して透明で、互いの屈折率が略等しく、かつ、複屈折を有しない材料を用いることが好ましい。
【０２８０】
樹脂マトリクス（樹脂材料）１２としては、一般的な透明樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、フェノール―エポキシ系樹脂混合系、ビスマレイミド―トリアジン樹脂混合系などの熱硬化樹脂や、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、アセチルセルロース、ポリスチレン、ポリエチレンおよびそれらの変性体等などの熱可塑性樹脂を使用することができる。
【０２８１】
また、繊維束１１を構成する繊維（透明繊維）としては、Ｅガラス、Ｄガラス、Ｓガラスなどの無機繊維および芳香族ポリアミド等の樹脂などによる有機繊維を使用することができる。なお、本実施形態では、複数本の上記繊維を束にした繊維束１１を用いているが、これに限らず、例えば複数本の繊維を基板中に分散させて配置してもよい。ただし、複数本の繊維を束ねて繊維束として用いることが好ましく、織布として用いることがさらに好ましい。
【０２８２】
ここで、プラスチック基板１ｃ,２ｃに用いられる樹脂材料の線膨張係数は、プラスチック基板１ｃ,２ｃに用いられる繊維の線膨張係数よりも大きい（例えばエポキシ樹脂の線膨張係数は７０ｐｐｍ以上であり、ガラス繊維の線膨張率は１０ｐｐｍ以下である）。このため、繊維束１１あるいは繊維布の線膨張係数は樹脂材料の線膨張係数よりも小さい。したがって、樹脂材料と繊維とを用いてプラスチック基板１ｃ,２ｃを形成することによって、樹脂材料のみでプラスチック基板を形成する場合に比べてプラスチック基板の線膨張率を小さくすることができる。
【０２８３】
プラスチック基板（複合基板）１ｃ,２ｃの機械的強度を向上するため、さらに機械的特性および光学的特性の均一性を高めるために、繊維を面内に均等に配置することが好ましく、繊維径（あるいは繊維束の径）は細い方が好ましく、繊維のピッチ（あるいは繊維束のピッチ）も狭い方がよい。具体的には、個々の繊維径としては、約２０μｍ以下が好ましく、約１０μｍ以下であることがさらに好ましい。また、繊維束１１の幅としては２００μｍ以下であることが好ましく、繊維束のピッチは５００μｍ以下であることが好ましい。
【０２８４】
また、複合基板の線膨張係数を始めとする物性（例えば、機械特性や熱特性）を等方的にするために、繊維束を互いに略直交する２つの方向に配列（繊維の長軸が向く方向を配列方向という）することが好ましい。
【０２８５】
また、互いに略直交する交差する２つの方向に配列された複数の繊維あるいは繊維束は、織布（上記２方向に配列された複数の繊維あるいは繊維束を組み合わせて織った布）であることが好ましい。織布を用いると不織布よりも機械強度を向上する効果が高い。また、織布（繊維布）の織り方は、平織が特に好ましいが、朱子織および綾織等の一般的な織り方であってもよい。また、不織布を使用することもできる。平織の織布は、繊維あるいは繊維束が互いに重なることによって形成される段差が小さいので、朱子織や綾織などに比べて、複合基板の厚さのばらつき（または表面の凹凸）を小さくできるので好ましい。
【０２８６】
複合基板の透明性は高い方が好ましいので、繊維と樹脂マトリクスとの界面における拡散反射や繊維による散乱を抑制するために、繊維の屈折率と樹脂マトリクスの屈折率とを略一致させることが好ましい。一般に、繊維の材料よりも、樹脂マトリクスの材料の方が選択の範囲が広く、また、樹脂骨格に置換基（例えばフッ素原子を導入すると低屈折率化、臭素原子を導入すると高屈折率化できる）などの方法で上記の樹脂を改質することによって屈折率を調整することができる。
【０２８７】
複合基板は、上記の繊維（繊維束または織布）および樹脂マトリクスの材料を用いて、種々の公知の方法で製造される。熱硬化性樹脂を用いる場合には、圧縮成形法、圧延成形法、注型法やトランスファー成形法などで製造することができ、熱可塑性樹脂を用いる場合は、圧縮法、射出成形法、押出し法などを用いて成形することができる。
【０２８８】
プラスチック基板（複合基板）１ｃ,２ｃの表面に保護膜（ハードコート層）を形成してもよい。保護膜は、有機材料で形成されてもよく、無機材料で形成されてもよい。典型的には、耐熱性やバリア性（水分や酸素ガスなどを遮蔽する性能）および機械的強度に優れた無機材料（例えば二酸化ケイ素膜）を用いて形成される。なお、プラスチック基板１ｃ,２ｃは可視光を透過する必要があるので、保護膜としても当然に可視光透過性を有するものが用いられる。また、複合基板と保護膜との界面における反射を抑制するために、複合基板の樹脂マトリクスと屈折率が概ね一致する材料を用いることが好ましい。
【０２８９】
例えば、直径１０μｍのＥガラス繊維を約５０本有する繊維束（幅約２００μｍ）を互いに直交するように約５００μｍピッチで平織した織布を用い、樹脂マトリクスとしてエポキシ樹脂を用いて形成した複合基板（例えば厚さ０．１７ｍｍ）は、１ｎｍ未満の面内リタデーションと、約２０ｎｍの厚さ方向のリタデーションを有し、本実施形態にかかる表示パネルのプラスチック基板１ｃ,２ｃとして好適に用いられる。なお、これらの面内リタデーションは、日本分光社製分光エリプソメータＭ−２２０を用いて測定された。
【０２９０】
また、プラスチック基板１ｃ,２ｃの繊維軸は、直交する２つの方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）に沿って配列されており、偏光板７,８の吸収軸方向と平行または垂直に設けられている。
【０２９１】
また、プラスチック基板１ｃ,２ｃの厚さは０．０５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下であることが好ましい。厚さが０．０５ｍｍ未満の場合には十分な剛性が得られない。また、１．１ｍｍ以上の厚さだと重量が増し、ガラス基板に対して軽量であるという優位性が薄くなる。
【０２９２】
以上のように、本実施形態にかかる表示パネルは、ｘ方向およびｙ方向に配列された複数の繊維を含むプラスチック基板１ｃ,２ｃを備えている。これにより、このプラスチック基板の線膨張係数を小さくし、温度変化に対する寸法安定性を向上させることができる。つまり、温度変化によるプラスチック基板の寸法の変動を抑えられる。なお、本実施形態では、ｘ方向（第１方向）およびｙ方向（第２方向）に配列された複数の繊維を備えているが、これに限るものではない。ただし、少なくとも１方向に配列していることが好ましい。
【０２９３】
また、プラスチック基板１ｃ,２ｃは、ｘ方向に配列された複数の繊維と、ｘ方向に略直交するｙ方向に配列された複数の繊維とを含んでいる。このように、繊維を互いに略直交する２つの方向に配列させることによって、線膨張係数を始めとする物性（例えば、機械特性や熱特性）を等方的にできる。
【０２９４】
また、本実施形態では、両プラスチック基板１ｃ,２ｃにそれぞれ設けられた偏光板７,８は、互いに偏光板吸収軸方向が直交するように配置されている。そして、プラスチック基板１ｃ,２ｃに含まれる繊維は、直交する２つの方向（ｘ方向およびｙ方向）に沿って配列しており、この２つの方向は偏光板７,８の吸収軸７ａ,８ａに対して平行または垂直になっている。これにより、プラスチック基板１ｃ,２ｃの繊維が屈折率異方性を有している場合であっても、光漏れを抑制することができ、コントラスト比の良好な表示パネルを形成できる。
【０２９５】
なお、本実施形態では、プラスチック基板１ｃ,２ｃの両方を複合基板としているが、これに限るものではなく、対向する２枚の基板のうちの少なくとも一方が複合基板であればよい。これにより、軽量かつ安価な表示パネルを製造できる。なお、スイッチング素子、配線、電極、接続端子等を形成する基板に線膨張係数の小さい複合基板を用いることにより、基板の膨張による上記各部材の形成精度の低下や位置ずれを防止できる。
【０２９６】
〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１〜３で説明した部材と同じ部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
【０２９７】
図１４は、本実施形態にかかる表示パネルに備えられる表示素子１２０ｄの断面図である。この表示素子１２０ｄは、実施形態１における表示素子１２０に代えて表示装置６０の表示パネル７０に備えられるものである。
【０２９８】
この図に示すように、本実施形態にかかる表示素子１２０ｄは、対向配置されたガラス基板（ＴＦＴ基板）８１とプラスチック基板（対向基板）２との間に、光学変調層である媒質層３が挟持されてなる。また、ガラス基板８１におけるプラスチック基板２との対向面には、媒質層３に電界を印加するための電界印加手段である電極（櫛歯状の電極）４,５が互いに対向配置されている。さらに、プラスチック基板１ｃ,２ｃにおける、両基板の対向面とは反対側の面には、それぞれ偏光板７,８が備えられている。
【０２９９】
プラスチック基板２としては、実施形態１に示したプラスチック基板２または実施形態３に示したプラスチック基板２ｃと同様のものを用いることができる。本実施形態では、厚みが０．１ｍｍのポリエーテルスルホンからなるプラスチック樹脂フィルムを用いた。
【０３００】
ガラス基板８１としては、例えば、ホウ珪酸ガラス、ソーダ・ライムガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、シリカガラスなどからなるものを用いることができる。本実施形態では、ガラス基板８１として、無アルカリガラスからなる厚さ０．７ｍｍの基板を用いた。
【０３０１】
なお、本実施形態では、ガラス基板８１におけるプラスチック基板２との対向面にリブ状スペーサを形成した。より具体的には、ガラス基板８１上に感光性樹脂を塗布し、塗布された感光性樹脂の層をフォトリソグラフィ法によってパターニングすることによってリブ状スペーサを形成した。
【０３０２】
本実施形態で用いるガラス基板８１とプラスチック基板２は線膨張係数が互いに異なるため、貼り合わせる工程において加熱を受けて膨張すると基板間隔が広がる。ここで、スペーサとして例えばプラスチックビーズを用いた場合、基板間隔が広がった際にプラスチックビーズが移動する恐れあり、その場合には、基板間隔を均一に保持することが困難になる恐れがある。しかし、リブ状スペーサはガラス基板８１上に固定されるので、基板間隔が広がってもその位置が変わることはない。したがって、一対の基板の線膨張係数が互いに異なる場合には、例えば上記リブ状スペーサのように、少なくとも一方の基板に固定されたスペーサを用いることが好ましい。
【０３０３】
本実施形態にかかる表示パネルの周辺を支持して、ガラス基板８１側から中央部に４kg/cm2まで圧力を加えても、全く配向乱れは生じなかった。また、落下試験（落下高さを段階的に高くしていき、各落下高さで落下させたときの配向乱れの有無を調べた）でもパネルが割れるまで配向乱れは生じなかった。これは、本実施形態にかかる表示パネルに用いた媒質が、従来の液晶に比べて分子の相関距離が短いため、配向乱れの発生が抑制されたこと、および、一方の基板（プラスチック基板２）に伸縮可能な可撓性樹脂基板を用いることにより、パネル変形による両基板のずれの発生が抑制されたことによると考えられる。
【０３０４】
なお、本実施形態では、プラスチック基板２として伸縮しやすい基板（プラスチック樹脂フィルム）を用いたが、ガラスでも非常に薄くすれば基板間のずれは小さくなる。
【０３０５】
また、本実施形態では、スイッチング素子５０や、電極４，５を、プラスチック基板２に比べて線膨張係数の大きいガラス基板８１上に形成した。これにより、プラスチック基板が持つ線膨張率の大きさに起因して温度変化による寸法の変動が生じ、スイッチング素子５０や電極４,５の寸法精度が低下することを抑制できる。
【０３０６】
〔実施形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１〜４で説明した部材と同じ部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
【０３０７】
図１５は、本実施形態にかかる表示パネルに備えられる表示素子１２０ｅの断面図である。この表示素子１２０ｅは、実施形態１における表示素子１２０に代えて表示装置６０の表示パネル７０に備えられるものである。
【０３０８】
この図に示すように、本実施形態にかかる表示素子１２０ｅは、対向する２枚のプラスチック基板（ＴＦＴ基板）１ｃおよびプラスチック基板（対向基板）２の間に、光学変調層である媒質層３が挟持されてなる。また、プラスチック基板１ｃにおけるプラスチック基板２との対向面には、媒質層３に電界を印加するための電界印加手段である電極（櫛歯状の電極）４,５が互いに対向配置されている。さらに、プラスチック基板１ｃ,２における、両基板の対向面とは反対側の面には、それぞれ偏光板７,８が備えられている。
【０３０９】
プラスチック基板１ｃは、実施形態３に示したプラスチック基板１ｃと同様のものを用いることができる。また、プラスチック基板２としては、実施形態１に示したプラスチック基板２と同様のものを用いることができる。つまり、表示素子１２０ｅは、繊維束１１と樹脂マトリクス１２とを有する複合基板からなるプラスチック基板１ｃと、繊維束１１を含まないプラスチック基板２とを用いて構成されている。
【０３１０】
なお、本実施形態では、プラスチック基板２として、厚さ約０．２ｍｍのＰＥＳ（PolyEther Sulfone）フィルムを用いた。ただし、プラスチック基板２の構成はこれに限らず、例えばエポキシ系樹脂、フェノール樹脂、フェノール―エポキシ系樹脂混合系、ビスマレイミド―トリアジン樹脂混合系などの熱硬化樹脂や、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、アセチルセルロース、ポリスチレン、ポリエチレンおよびそれらの変性体等などの熱可塑性樹脂からなるフィルム状の基板を用いてもよい。
【０３１１】
以上のように、本実施形態では、一方の基板には樹脂材料中に繊維が含まれたプラスチック基板を用い、他方の基板には繊維を含まないフィルム状のプラスチック基板を用いている。これにより、両基板にプラスチック基板を用いることで、表示パネルの重量をより軽量化できる。
【０３１２】
また、本実施形態では、上記一方の基板（樹脂材料中に繊維が含まれたプラスチック基板）側にスイッチング素子５０や電極４，５を形成している。つまり、スイッチング素子５０や電極４，５を線膨張係数の小さい方の基板上に形成している。これにより、温度変化に伴う基板の寸法変動を抑制し、スイッチング素子５０や電極４，５の形成不良や位置ずれを抑制できる。
【０３１３】
なお、本実施形態では、上記一方の基板の線膨張係数を小さくするために、樹脂材料中に繊維を含ませた基板を用いているが、これに限らず、例えばエポキシ樹脂などの樹脂材料中に、充填材としてガラスビーズを含浸したプラスチック基板を用いてもよい。ガラスビーズとしては、例えば直径１μｍのガラスビーズを用いることができる。
【０３１４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３１５】
本発明の表示素子は、軽量、広視野角特性および高速応答特性、耐衝撃性に優れた表示素子であり、例えば、ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話等の情報端末等に備えられる表示装置、テレビ等の表示装置、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器に用いられる表示装置などに広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０３１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる表示パネルの要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は電界無印加状態（ＯＦＦ状態）、（ｂ）は電界印加状態（ＯＮ状態）を示している。
【図２】本発明の一実施形態にかかる表示装置の要部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる表示パネルに備えられる表示素子の周辺の概略構成を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の電極構成を示す他の説明図である。
【図５】スメクチックＤ相におけるキュービック対称性の構造を、ロードネットワークモデルで示す模式図である。
【図６】スメクチックＤ相におけるキュービック対称性の構造を示す模式図である。
【図７】コレステリックブルー相、および、本発明の一実施形態における固定化のメカニズムを示す説明図である。
【図８】（ａ）は本発明の一実施形態にかかる表示パネルに備えられる表示素子の、電界無印加状態（ＯＦＦ状態）を示す要部平面図であり、（ｂ）は上記表示素子の、電界印加状態（ＯＮ状態）を示す要部平面図である。（ｃ）は、上記表示素子における印加電圧と透過率との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態にかかる表示パネルと従来の液晶表示パネルとの表示原理の違いを示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける、媒質層の屈折率楕円体の形状を示す模式図である。
【図１１】本発明の他の実施形態にかかる表示パネルの要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態にかかる表示パネルの要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図１３】（ａ）は図１２に示した表示素子に用いられるプラスチック基板の平面図であり、（ｂ）は上記プラスチック基板の斜視図であり、（ｃ）は上記プラスチック基板の一部を拡大した平面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態にかかる表示パネルの要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態にかかる表示パネルの要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０３１７】
１,１ｂ,１ｃ  プラスチック基板（基板）
２,２ｃ  プラスチック基板（基板）
３  媒質層
４，５  電極
７，８  偏光板
７ａ,８ａ  偏光板吸収軸
１０  環状のシール材
１０ａ  樹脂層（紫外線硬化性樹脂層）
１０ｂ  樹脂層（熱硬化性樹脂層）
１１  繊維束
１２  樹脂マトリクス
３５ａ  屈折率楕円体
５０  スイッチング素子
６０  表示装置
７０  表示パネル
７１  画素
８１  ガラス基板
９０  位相差板
９１  反射板
１２０,１２０ｂ,１２０ｃ,１２０ｄ,１２０ｅ  表示素子
Ａ  媒質
【図１】
2008046396.tif 000010
【図２】
2008046396.tif 000011
【図３】
2008046396.tif 000012
【図４】
2008046396.tif 000013
【図５】
2008046396.tif 000014
【図６】
2008046396.tif 000015
【図７】
2008046396.tif 000016
【図８】
2008046396.tif 000017
【図９】
2008046396.tif 000018
【図１０】
2008046396.tif 000019
【図１１】
2008046396.tif 000020
【図１２】
2008046396.tif 000021
【図１３】
2008046396.tif 000022
【図１４】
2008046396.tif 000023
【図１５】
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