(57)【要約】【課題】駆動回路に負担をかけることなく色ずれ現象を効果的に防止し、各色を精度よく表示することができる表示装置を実現する。【解決手段】本発明の表示装置１は、少なくとも一方が透明な一対のガラス基板１２・１２間に、電圧を印加することにより光学的異方性の程度が変化する媒質Ａが封入されている表示素子１０を複数備え、表示素子１０のそれぞれに、カラー画像表示に使用する複数の色のうちのいずれかを配色してカラー画像表示を行うものである。上記複数の表示素子１０は、電圧が印加される電極１４・１４を有しており、カラー画像表示に使用する例えばＲＧＢなどの複数の色のうちの一つの色が配色されている表示素子１０の電極間距離ｄが、他の色が配色されている表示素子１０の電極間距離ｄと異なっている。【選択図】図４
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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間に、電圧を印加することにより光学的異方性の程度が変化する媒質が封入されている表示素子を複数備え、上記複数の表示素子のそれぞれに、カラー画像表示に使用する複数の色のうちのいずれかを配色してカラー画像表示を行う表示装置であって、
上記複数の表示素子は、電圧が印加される電極を有しており、
上記カラー画像表示に使用する複数の色のうちの一つの色が配色されている上記表示素子の電極間距離が、他の色が配色されている上記表示素子の電極間距離と異なっていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記カラー画像表示に使用する複数の色は、赤緑青の３色であり、
赤が配色されている表示素子の上記電極間距離をｄＲ、緑が配色されている表示素子の上記電極間距離をｄＧ、青が配色されている表示素子の上記電極間距離をｄＢとしたとき、
ｄＢ＞ｄＧ＞ｄＲとなっていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
上記媒質は、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を示すことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
上記表示素子には、電界印加時における上記媒質の光学的異方性の方向が異なる少なくとも２つのドメインが存在することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
上記媒質を構成する分子が、電界印加時または電界無印加時の何れかに、光学波長以下の秩序構造を有し、電界を印加することによって秩序構造が変化するものであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
上記媒質は、４００ｎｍ以下の選択反射波長域または４００ｎｍ以下の螺旋ピッチを持つことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
上記媒質が、キュービック対称性を示す秩序構造を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
上記媒質が、コレステリックブルー相を示す分子からなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
上記媒質が、スメクチックブルー相を示す分子からなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
上記媒質は、高分子化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
上記媒質は、微粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視覚が表示装置に対して正面方向に設定されている場合、および斜め方向に設定されている場合のいずれにおいても、正確な色を表示し得る表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、各種ある表示素子のなかでも薄型で軽量、かつ低消費電力なので、テレビなどの画像表示装置や、モニターなどのＯＡ機器に広く用いられている。
【０００３】
従来、液晶表示素子としては、たとえば、ネマチック液晶を用いたツイステッドネマティック（ＴＮ）モ−ドの液晶表示素子が実用化されているが、表示の応答速度が遅い、視野角が狭いなどの欠点がある。
【０００４】
また、表示応答が速く、視野角が広い液晶表示素子として、強誘電性液晶（ＦＬＣ：Ferroelectric Liquid Crystal）、あるいは反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ：Anti-Ferroelectric Liquid Crystal）などの表示モ−ドを採用する液晶表示素子もある。しかしながらこの液晶表示素子は、耐ショック性、温度特性等に大きな欠点があり、広く実用化されてはいない。
【０００５】
また、光散乱を利用する高分子分散型液晶表示素子は、偏光板を必要とせず、高輝度表示が可能である。しかしながら、高分子分散型液晶表示素子は、画像表示の応答特性の面で課題を有しているので、ＴＮモードの液晶表示素子よりも優れた表示素子とはいい難い。
【０００６】
さらに近年、電界印加による分子の回転を利用するこれらの表示素子に対して、電界印加により光学的異方性が変化する物質、特に、電気光学効果による配向分極または電子分極を示す物質を用いた表示素子が提案されている。
【０００７】
なお、電気光学効果とは、物質の屈折率が外部電界によって変化する現象のことをいう。また、電気光学効果には、電界の１次に物質の屈折率が比例する効果と、電界の２次に物質の屈折率が比例する効果とがあり、それぞれポッケルス効果、カー効果と呼ばれている。
【０００８】
特にカー効果を示す物質は、高速の光シャッターへの応用が早くから進められており、特殊な計測機器への実用化がなされている。カー効果は１８７５年にJ.Kerrによって発見されたものであり、カー効果を示す物質の屈折率は、印加電界の２次に比例する。したがって、カー効果を示す物質を配向分極に用いると、ポッケルス効果を示す物質を配向分極に用いた場合に比べて低電圧駆動を見込むことができる。さらに、カー効果を示す物質は、数マイクロ秒〜数ミリ秒の応答特性を示すので、表示装置による表示を入力電圧に対して高速に応答させるために用いられることが期待される。
【０００９】
従来、カー効果を示す材料として、ニトロベンゼンや二硫化炭素などが知られており、電力ケーブル等における高電界強度を測定するために利用されていた。その後、液晶材料もカー効果を示すことが発見され、光変調素子、偏光素子、更には光集積回路応用に向けての基礎検討が行われた。そして、ニトロベンゼンの２００倍を越えるカー定数を示す液晶化合物も報告されている。
【００１０】
このような状況から、二次の電気光学効果（以下、カー効果と呼ぶ）を示す物質、ひいては電界印加により光学的異方性が変化する物質を表示素子へ応用することが盛んに検討され始めている。
【００１１】
図１（ａ）には、電圧印加により光学的異方性が変化する物質を用いる表示素子に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルターを配置した際の電圧透過率曲線を示す。なお、図１（ａ）に示す透過率は、表示素子に対する視覚が、表示素子の正面方向、すなわち、表示素子に設けられる基板の法線方向に設定されている際の透過率である。同図からわかるように、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれについて、同じ電圧を印加した際の透過率の値が異なっている。
【００１２】
図１（ａ）に示す透過率は、光学的異方性の程度が変化する物質として後述の〔化１〕に示す物質、すなわち４−シアノ−４’−ｎ−ペンチルビフェニルを用いた場合のものである。なお、図１（ａ）に示す透過率曲線と同様の曲線は、電界無印加時に光学的等方性を示し電界印加により異方性が発現する物質として、以下の条件を満たすものを用いると得ることができる。
【００１３】
すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂを示す時のそれらの色の中心波長をλ（Ｒ）、λ（Ｇ）、λ（Ｂ）（典型的にはそれぞれ６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍ付近）とし、それら波長の時の屈折率をｎ（Ｒ）、ｎ（Ｇ）、ｎ（Ｂ）とすると、
ｎ（Ｒ）／λ（Ｒ）  ＜  ｎ（Ｇ）／λ（Ｇ）  ＜  ｎ（Ｂ）／λ（Ｂ）
という条件を満たすものである。
【００１４】
また、図１（ｂ）に、各電圧に対応するＲ色の透過率およびＢ色の透過率の、Ｇ色の透過率に対する比を示す。図１（ｂ）からわかるように、Ｒ色の透過率またはＢ色の透過率のＧ色の透過率に対する比は、各電圧において異なっている。したがって、電界印加により光学的異方性の程度が変化する物質を用いる表示素子にカラー階調表示をさせようとしたとき、単一の階調電圧値を印加してＲ、Ｇ、Ｂの各画素を駆動すると、正確な色を表示できないという問題が生じる。なお、このように正確な色を表示できない状態を、以下、「『色ずれ』が発生している」という。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００５／０６９０６４Ａ１（国際公開日：２００５年７月２８日）
【特許文献２】特開２００１−２４９３６３号公報（２００１年９月１４日）
【特許文献３】特開平１１−１８３９３７号公報（１９９９年７月９日）
【非特許文献１】Appl. Phys. Lett., Vol.69, １９９６年６月１０日、p1044
【非特許文献２】山本  潤,「液晶マイクロエマルション」,液晶,第４巻,第３号,ｐ.２４８−２５４,２０００年
【非特許文献３】「Handbook of Liquid Crystals」, Vol.2B, p.887-900, Wiley-VCH,1998
【非特許文献４】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,第６巻,第１号,ｐ.７２−８２
【非特許文献５】Eric Grelet、外３名「Structural Investigations on Smectic Blue Phases」,PHYSICAL REVIEW LETTERS, The American Physical Society,23 APRIL 2001,VOLUME 86,NUMBER 17,p.3791-3794
【非特許文献６】米谷  慎，「分子シミュレーションでナノ構造液晶相を探る」，液晶，２００３年，第７巻，第３号，ｐ.２３８−２４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、特許文献１には、上記の色ずれ現象を抑制する方法として、（１）基準電圧値の設定をＲＧＢ間で異ならせる方法が提案されている。さらに、基準電圧値の設定をＲＧＢ間で異ならせるために、（２）各色についての信号電圧値とＬＵＴなどにより予め記憶しておく方法が提案されている。
【００１６】
しかしながら、上記（１）の方法では、ＲＧＢの各色について異なる参照電圧を設定したり、それに対応してソースドライバの電源入力端子数を増やしたりする必要がある。また、上記（２）の方法を採用した場合、正確な階調レベルの補正を行うためには、表示データ信号と信号電圧値とを細かく対応させたルックアップテーブルが必要となる。
【００１７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ドライバに負担をかけることなく確実に色ずれ現象を効果的に防止することのできる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明にかかる表示装置は、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間に、電圧を印加することにより光学的異方性の程度が変化する媒質が封入されている表示素子を複数備え、上記複数の表示素子のそれぞれに、カラー画像表示に使用する複数の色のうちのいずれかを配色してカラー画像表示を行う表示装置であって、上記複数の表示素子は、電圧が印加される電極を有しており、上記カラー画像表示に使用する複数の色のうちの一つの色が配色されている上記表示素子の電極間距離が、他の色が配色されている上記表示素子の電極間距離と異なっていることを特徴とする。
【００１９】
ここで、電極間距離とは、電圧が印加される電極間の電界印加方向における距離のことをいう。
【００２０】
上記の構成によれば、上記カラー画像表示に必要な複数の色のそれぞれを同一階調レベルにて表示する際、各色の表示素子の電極間距離が互いに異なっているため、各色の表示素子における印加電圧を同じにしても、各色の表示素子における透過率を各電圧にわたってほぼ同じ値とすることができる。このように、複数の色を同一階調レベルにて表示する際に、各色の表示素子の電極間距離を異ならせておくことによって、各表示素子を同一電圧で駆動することができるとともに、各色を精度よく表示することができる。それゆえ、本発明の表示装置によれば、駆動回路に負担をかけることなく色ずれ現象を効果的に防止し、各色を精度よく表示することができる。
【００２１】
さらに、上記媒質は、電圧を印加することにより光学的異方性の程度が変化するだけであるので、表示素子における印加電圧と透過率との関係が、基板の法線方向に視角が設定されている場合と、該法線と鋭角をなす方向に視角が設定されている場合とにおいて、略一致する。したがって、本発明の表示装置によれば、これら２つの場合のいずれにおいても、色ずれ現象を抑制し、正確な色を表示することができる。
【００２２】
本発明の表示装置は、上記の構成に加え、上記カラー画像表示に使用する複数の色は、赤緑青の３色であり、赤が配色されている表示素子の上記電極間距離をｄＲ、緑が配色されている表示素子の上記電極間距離をｄＧ、青が配色されている表示素子の上記電極間距離をｄＢとしたとき、ｄＢ＞ｄＧ＞ｄＲとなっていることが好ましい
上記の構成によれば、赤緑青（ＲＧＢ）の３色を用いてカラー画像表示を行う場合に、同じ電圧を印加した場合に各色の表示素子の透過率をほぼ同じ値とすることができるため、各色を精度よく表示することができ、色ずれ現象を効果的に防止することができる。
【００２３】
本発明の表示装置において、上記媒質は、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を示すことが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、電界無印加時と電界印加時とで表示状態が異なり、駆動温度範囲が広く、広視野角特性および高速応答特性を有する表示装置を実現できる。
【００２５】
本発明の表示装置において、上記表示素子には、電界印加時における上記媒質の光学的異方性の方向が異なる少なくとも２つのドメインが存在することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、媒質の光学的異方性の方向が互いに異なる複数のドメイン（微小領域）を形成できる。これにより、表示パネルの視野角特性を向上させることができる。
【００２７】
そのための構成として、上記表示素子において、上記電極に印加される電界の方向が、基板面法線方向から見て２方向以上になるように上記電極が配置されているものがあげられる。また、ドメイン領域ごとに異なる配向膜を使用することによって、媒質の光学的異方性の方向が互いに異なる複数のドメインを形成してもよい。
【００２８】
この場合、上記電界印加方向に、互いのなす角度が９０度±２０度未満である２方向が含まれていることが好ましい。これにより、媒質の光学異方性の方向が互いに略直交する２つのドメインを形成でき、各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できる。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。
【００２９】
また、媒質を封入する２つの基板には、互いの吸収軸方向が直交する偏光板がそれぞれ備えられており、電極による電界印加方向が、上記各偏光板の吸収軸方向に対して４５度±１０度未満の角度をなす構成としてもよい。電界印加方向、すなわち光学的異方性の発現する方向が、各偏光板の吸収軸方向にそれぞれ±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。したがって、上記電界印加方向と上記各偏光板の吸収軸方向とのなす角度が４５度の時に最大透過率が得られる。また、上記θが４５度の時の透過率を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θが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。したがって、上記の構成によれば、高透過率を実現できる。
【００３０】
本発明の表示装置は、上記の構成に加え、上記媒質を構成する分子が、電界印加時または電界無印加時の何れかに、光学波長以下の秩序構造を有し、電界を印加することによって秩序構造が変化するものであることが好ましい。
【００３１】
秩序構造が光学波長以下であれば、光学的に等方性を示す。したがって、電界印加時または電界無印加時の何れかにおいて秩序構造が光学波長以下となり、電界を印加することによってその秩序構造が変化する媒質を用いることにより、電圧無印加時と電圧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。
【００３２】
本発明の表示装置において、上記媒質は、４００ｎｍ以下の選択反射波長域または４００ｎｍ以下の螺旋ピッチを持つことが好ましい。
【００３３】
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（選択反射）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。
【００３４】
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を防止できる。
【００３５】
また、本発明の表示装置においては、上記媒質は、キュービック対称性を示す秩序構造を有するものであってもよい。
また、上記媒質は、キュービック相またはスメクチックＤ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、液晶マイクロエマルションからなるものであってもよい。また、上記媒質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、キュービック相のいずれかを示すリオトロピック液晶からなるものであってもよい。
また、上記媒質は、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、キュービック相のいずれかを示す液晶微粒子分散系からなるものであってもよい。
また、上記媒質は、デンドリマーからなるものであってもよい。
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。
【００３６】
本発明の表示装置において、上記媒質は、高分子化合物を含むことが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、上記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。また、この場合、上記高分子化合物は、モノマーを重合させて得られる重合体であってもよく、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、上記高分子化合物は、構造的異方性を有するのものであってもよい。この場合、上記分子の配向方向の変化を、上記高分子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高分子化合物は、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。
【００３８】
本発明の表示装置において、上記媒質は、微粒子を含むことが好ましい。
【００３９】
誘電性物質層中に微粒子を分散させた系においては、液晶分子などの誘電性物質が微粒子の界面の影響を受けて配向する。したがって、上記微粒子が分散された系では、その分散状態に起因して誘電性物質の配向状態が安定化されるので、上記電界印加による光学的異方性の程度の変化を促進させることができる。
【００４０】
また、この場合、上記微粒子は平均粒子径が０．２μｍ以下であってもよい。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、誘電性物質層内における分散性が安定し、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。
【発明の効果】
【００４１】
本発明にかかる表示装置において、上記複数の表示素子は、電圧が印加される電極を有しており、上記カラー画像表示に使用する複数の色のうちの一つの色が配色されている上記表示素子の電極間距離が、他の色が配色されている上記表示素子の電極間距離と異なっている。
【００４２】
従って、本発明の表示装置は、駆動回路に負担をかけることなく色ずれ現象を効果的に防止し、各色を精度よく表示することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
〔１．表示素子の構成および表示原理〕
先ず、本実施の形態の表示素子を用いる表示装置の構成について説明する。図４は、表示素子１０の構成を詳細に示す断面図である。図４（ａ）に示すように、表示素子１０は、互いに対向するように配置された２枚のガラス基板（基板）１２・１２と、ガラス基板１２・１２の外側に配置された偏光板１３・１３とを備えている。さらに、表示素子１０においては、２枚のガラス基板１２・１２の間に、電圧印加により媒質そのものの異方性または配向秩序が変化する媒質（電圧を印加することにより光学的異方性の程度が変化する媒質、以下単に「媒質Ａ」と記載する）が封入される。なお、媒質Ａは、たとえば、１０μｍ程度の厚みに設定されるとともに、３３．３℃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ものである。また、媒質Ａとしては、たとえば以下の（化１）にて表される物質を用いることができる。その他の媒質Ａの具体例については後述する。
【００４５】
【化１】
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【００４６】
また、ガラス基板１２の表面には、２枚の電極１４・１４（具体的には、画素電極と対向電極）が互いに対向するように形成されている。具体的には、図５に示すように、２枚の電極１４・１４はそれぞれ櫛歯状に形成され、一方の電極の櫛歯が他方の電極の櫛歯に噛み合うようにされている。また、電極１４の幅は５μｍに設定されている。電極の幅はこれに限らず、たとえば、２枚の基板１２の間のギャップに応じて任意に設定することができる。
【００４７】
２枚の電極１４・１４の間の距離（すなわち、電極間距離ｄ）については、各表示素子に設けられたカラーフィルターの色（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））ごとにそれぞれ設定されている。この電極間距離の設定方法については後述する。また、電極１４の材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極材料、アルミニウム等の金属電極材料等、電極材料として公知の各種材料を用いることができる。
【００４８】
また、図５に示すように、両基板にそれぞれ設けられた偏光板は、互いの吸収軸が直交するとともに、各偏光板における吸収軸と電極１４・１４における櫛歯部分の電極伸長方向とが約４５度の角度をなすように備えられている。このため、各偏光板における吸収軸は、電極１４・１４の電界印加方向に対して、約４５度の角度をなす。
【００４９】
このように電極１４・１４を配置することにより、図４（ｂ）に示すように、電極１４に電界を印加すると、基板１２に略平行な方向に電界が印加されることになる。そして、このように構成された表示素子の温度を、加温装置を用いて、媒質Ａのネマチック相と等方相とが転移する温度の近傍（相転移温度よりもわずかに高い温度、たとえば＋０．１Ｋ）に保った状態で、電極１４に電界を印加すると、透過率を変化させることができる。
【００５０】
次に、本実施形態の表示素子による画像表示の原理を、図６を用いて説明する。図６（ａ）に示すように、電極１４に電界を印加していない状態では、基板１２の間に封入される媒質Ａは等方相を示し、光学的にも等方となるので、表示素子は黒色を表示する。
【００５１】
また、図６（ｂ）に示すように、電極１４に電界を印加すると、媒質Ａの分子が、その長軸方向が電極１４の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、図６（ｃ）に示すように、電極間の電圧に応じて表示素子の透過率を変調できる。
【００５２】
なお、表示素子の温度が、媒質Ａの相転移温度と大きく異なっている場合、表示素子の透過率を変調させるために必要な電圧は大きくなる。一方、表示素子の温度が、媒質Ａの相転移温度と略一致する場合、０〜１００Ｖ前後の電圧を電極１４に印加すると、十分に表示素子の透過率を変調させることが可能になる。
【００５３】
また、電極の配置は図５の配置に限られるものではない。他の電極は位置の例として、図７に示すような電極配置を挙げることができる。図７に示す表示素子２０では、その電界印加方向が、図中の矢印４５ｃ・４５ｄで示されるように、少なくとも２方向になるように設けられている。電界印加方向が少なくとも２方向存在することで、媒質層で、媒質Ａの光学的異方性の方向が異なる媒質ドメインが存在する。このため、上記表示素子において視野角特性が向上するという効果を奏する。
【００５４】
また、図７に示すように、上記少なくとも２方向の電界印加方向が互いに垂直になるように、電極が設けられている場合、媒質Ａの光学異方性の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する。このため、表示素子において、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表示素子を実現できる。また、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに直交し、かつ、上記偏光板の偏光板吸収軸２６ａ・２７ａとの角度が４５度の角度をなすように配置されている場合、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表示素子を実現できる。
【００５５】
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、櫛歯部分は、図７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。なお、図７は、本実施の形態の表示素子における電極構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。
【００５６】
ここでいう「櫛形電極」とは、図７に示すように、複数の電極（櫛歯部分）２４ａが、１つの電極（櫛根部分）２４ｂ・２５ｂ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７に示すように、櫛歯部分が、櫛根部分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。
【００５７】
このような鋸歯形状を有する電極の一例としては、図７に示す電極構成が挙げられる。図７に示すように、電極２４は、櫛根部分２４ｂと櫛歯部分２４ａとからなる。櫛歯部分２４ａは、櫛根部分２４ｂ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２４ａは、鋸歯成分２４ｃ及び鋸歯成分２４ｄが構成する鋸歯単位２４ｅが連続して伸長した構成になっている。この鋸歯単位２４ｅは、鋸歯成分２４ｃと鋸歯成分２４ｄ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２４の櫛歯部分２４ａにおいては、櫛根部分２４ｂ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。
【００５８】
また、電極２５における櫛歯部分も、電極２４における櫛歯部分２４ａと同様に、鋸歯成分２５ｃ及び鋸歯成分２５ｄが構成する鋸歯単位２５ｅが連続して伸長した構成になっており、鋸歯単位２５ｅにおける鋸歯成分２５ｃと鋸歯成分２５ｄ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。
【００５９】
また、図７に示すように、電極２４と電極２５とは、それぞれの櫛歯部分２４ａと櫛歯部分２５ａとが噛み合うように対向配置されている。すなわち、電極２４と電極２５とは、櫛歯部分２４ａにおける鋸歯成分２４ｃ及び鋸歯成分２４ｄが、各々櫛歯部分２５ａにおける鋸歯成分２５ｃ及び鋸歯成分２５ｄと平行になるように、対向配置されている。それゆえ、電極２４・２５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２４ｃと鋸歯成分２５ｃとの間の電界（図７の電界印加方向４５ｃ）、及び、鋸歯成分２４ｄと鋸歯成分２５ｄとの間の電界（図７の電界印加方向４５ｄ）が形成される。
【００６０】
また、上記の鋸歯単位２４ｅ、及び、鋸歯単位２５ｅ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。
【００６１】
また、上記の鋸歯単位２４ｅ、及び、鋸歯単位２５ｅ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。
【００６２】
また、図７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の光学異方性の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、表示素子において、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。
【００６３】
また、本実施の形態の表示素子において、媒質層は、図６（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。
【００６４】
すなわち、本実施の形態に示すように、電界が例えば基板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、上記偏光板の吸収軸２６ａ・２７ａ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の電界印加により発生する光学的異方性の方向が互いに約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。
【００６５】
〔２．その他の表示素子の構成例〕
本表示素子において、媒質Ａは、透明な誘電性物質である4’-n-alkoxy-3’-nitrobiphenyl-4-carboxylic acids (ANBC-22)としてもよい。
【００６６】
なお、基板１２・１２には、ガラス基板を用いた。また、両基板間の間隔は、ビーズをあらかじめ散布しておくことにより、４μｍになるように調整した。すなわち、媒質Ａの厚さを４μｍとした。
【００６７】
また、電極１４・１４は、ＩＴＯからなる透明電極とした。また、両基板の内側（対向面）には、ラビング処理を施したポリイミドからなる配向膜を形成した。ラビング方向はスメクチックＣ相において明状態となる方向が望ましく、典型的には偏光板軸方向と４５度の角度をなしていることが望ましい。なお、基板１２側の配向膜については、電極１４・１４を覆うように形成した。
【００６８】
偏光板１３・１３は、図５に示したように、互いの吸収軸が直交するとともに、各偏光板における吸収軸と電極１４・１４における櫛歯部分の電極伸長方向とが約４５度の角度をなすように、それぞれ基板１２・１２の外側（対向面の反対側）に設けた。
【００６９】
このようにして得られた表示素子は、スメクチックＣ相−キュービック相相転移温度よりも低温側の温度では、スメクチックＣ相となる。なお、スメクチックＣ相は、電界無印加状態において光学的異方性を示す。
【００７０】
そして、この表示素子を、外部加温装置によりスメクチックＣ相−キュービック相の相転移近傍の温度（相転移温度の低温側１０Ｋ程度まで）に保ち、電界印加（５０Ｖ程度の交流電場（０より大きく数百ｋＨｚまで））を行ったところ、透過率を変化させることができた。すなわち、電界無印加時に光学的異方性を示すスメクチックＣ相（明状態）に、電界を印加することにより、等方的なキュービック相（暗状態）に変化させることができた。
【００７１】
なお、各偏光板の吸収軸と櫛形電極がなす角度は４５度に限らず、０〜９０度のあらゆる角度で表示を行うことができた。なぜなら、明状態は電界無印加時で実現しており、ラビング方向と偏光板吸収軸方向の関係だけで達成できる。また、暗状態は電界印加による媒質の光学的等方相への電界誘起相転移で実現しているために、各偏光板吸収軸が互いに直交していさえすればよく、櫛型電極方向との関係によらない。したがって、配向処理は必ずしも必要ではなく、アモルファス配向状態（ランダム配向状態）でも表示を行うことができた。
【００７２】
また、基板１２・１２に、それぞれ電極を設け、基板の法線方向の電界を発生させても、ほぼ同様の結果が得られた。すなわち、電界方向は基板面水平方向だけでなく、基板面法線方向でもほぼ同様な結果が得られた。
【００７３】
このように、本表示素子の媒質Ａとして、電界無印加時に光学的異方性を有し、電界印加により光学的異方性が消失して光学的等方性を示す媒質を用いてもよい。
【００７４】
なお、本表示素子における媒質Ａは、正の誘電異方性を有するものであっても、負の誘電異方性を有するものであってもよい。正の誘電率異方性を有するものを媒質Ａとして用いた場合には、基板におおむね平行な電界にて駆動する必要があるが、負の誘電異方性を有する媒質を適用した場合にはその限りではない。
【００７５】
例えば、基板に斜めの電界によっても駆動可能であり、垂直な電界によっても駆動可能である。この場合には、対向する一対の基板（基板１２・１２）の双方に電極を備え、両基板に備えられた電極間に電界を印加することによって、媒質Ａに電界を印加することになる。
【００７６】
また、電界を基板面平行方向に印加する場合であっても、あるいは、基板面垂直方向または基板面に対して斜め方向に印加する場合であっても、電極の形状、材質、電極の数、および配置位置等は適宜変更すればよい。たとえば、透明電極を用いて基板面に対して垂直に電界を印加すれば、開口率の点で有利である。
【００７７】
〔３．既存の液晶表示素子と本実施の形態の表示素子との相違点〕
次に、本実施形態の表示素子１０および従来の液晶表示素子における、表示原理の相違点について、図６（ａ）・（ｂ）・（ｃ）、図８（ａ）〜（ｈ）を用いて説明する。
なお、以下の説明では、主に、上記表示素子として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であり、電界印加により光学異方性を示すもの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。
【００７８】
図６（ａ）は、電界無印加状態（ＯＦＦ状態）における本実施の形態の表示素子の構成を模式的に示す要部断面図であり、図６（ｂ）は、電界印加状態（ＯＮ状態）における本実施の形態の表示素子の構成を模式的に示す要部断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）・（ｂ）に示す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。また、図８（ａ）〜（ｈ）は、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、図８（ａ）〜（ｈ）は、順に、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、本実施形態の液晶表示素子の電界無印加時の断面図、本実施形態の液晶表示素子の電界印加時の断面図を示す。
【００７９】
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）でかつ両画素電極の対向方向、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両画素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）
【００８０】
【数１】
2008076567.tif 000004
【００８１】
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）
【００８２】
【数２】
2008076567.tif 000005
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
図８（ａ）・（ｂ）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間に液晶層が挟持され、上記両基板上にそれぞれ透明電極が設けられている構成を有している。ＴＮ方式の液晶表示素子は、電界無印加時には、液晶層における液晶分子の長軸方向が螺旋状に捻られて配向しているが、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は、電界無印加時には、図８（ａ）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８（ｂ）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、屈折率楕円体の向き）が変化する。すなわち、屈折率楕円体が回転する。なお、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体の形状および大きさは、ほぼ変わらない。
【００８６】
また、ＶＡ方式の液晶表示素子は、図８（ｃ）・（ｄ）に示すように、対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持され、上記両基板上にそれぞれ透明電極(電極)が備えられている構成を有し、電界無印加時には、液晶層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は、図８（ｃ）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８（ｄ）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、屈折率楕円体の形状および大きさは、ほぼ変わらない。
【００８７】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、図８（ｅ）・（ｆ）に示すように、同一の基板上に、１対の電極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８（ｅ）に示す電界無印加時と図８（ｆ）に示す電界印加時とで、屈折率楕円体の形状は変わらずに、その主軸方向が変化する（屈折率楕円体が回転する）。
【００８８】
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。
【００８９】
これに対し、本実施の形態にかかる表示素子は、図８（ｇ）・（ｈ）に示すように、電界無印加時における屈折率楕円体の形状は球状、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の長軸方向は、誘電性物質の誘電異方性が負の場合は電界方向と垂直になり、正の場合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、屈折率楕円体の長軸方向は電界方向に垂直（直交状態）になり、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、屈折率楕円体の長軸方向は電界方向に平行になる。
【００９０】
本発明において、電界方向と屈折率楕円体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、及び、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）。
【００９１】
すなわち、本実施の形態にかかる表示素子では、電界無印加時には、図８（ｇ）に示すように、分子は、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８（ｇ）に示すように、屈折率楕円体の形状が球状となる。しかしながら、図８（ｈ）に示すように、電界印加時には、個々の分子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、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の形に異方性が発現する。つまり、本実施形態にかかる表示素子では、電界印加によって屈折率楕円体の形状、大きさが変化する。
【００９２】
本実施の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。
【００９３】
そこで、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。
【００９４】
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。
【００９５】
また、上記電界印加時の屈折率楕円体の長軸方向は、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。
【００９６】
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。
【００９７】
このように、本実施形態にかかる表示素子は、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。
【００９８】
なお、上記媒質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、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。
【００９９】
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の形状が変化することを示す。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、屈折率楕円体の形状は、電界の印加により、球状から楕円に変化する。なお、本発明においては、電界の印加により光学異方性の程度が変化する媒質Ａは、電界の印加に伴って屈折率楕円体の形状が変化するものであれば、どのように変化するかについては特に限定はされない。
【０１００】
本実施の形態にかかる表示素子は、図６（a）に示すように、電極に電界（電圧）を印加していない状態では、基板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。
【０１０１】
一方、図６（ｂ）に示すように、電極間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、図６（ｃ）に示すように電極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。
【０１０２】
〔４．視角が基板に対して斜めに設定されている場合の色ずれ防止について〕
図１（ａ）に示す曲線は、表示素子に対する視角が、表示素子の正面方向、すなわち、表示素子に設けられる基板の法線方向に設定されている際の透過率を示すものであった。したがって、例えば特許文献１のように、同一階調のＲＧＢ色を表示する際の信号電圧の値をＲＧＢ色のそれぞれについて異ならせる手法は、表示素子に対する視角が表示素子の正面方向に設定されている場合に発生する色ずれを抑制するために有効な手法である。
【０１０３】
さらに、上記手法は、表示素子に対する視角が、表示素子に対して斜め方向、すなわち表示素子に設けられる基板の法線と鋭角をなす方向に設定されている場合に発生する色ずれを抑制することも可能である。この理由について以下に説明する。
【０１０４】
すなわち、２枚の直交する偏光板に挟まれた光学異方性媒質の、複屈折による透過率Ｔは、
Ｔ＝ｓｉｎ２（２θ）・ｓｉｎ２（δ／２）…式（３）
なお、θは、２枚の偏光板のうち一方の透過軸と、光学的異方性媒質の遅相軸とがなす角度を示すものである。また、δは、光学的異方性媒質の位相差を示すものである。
【０１０５】
そして、本実施形態の表示素子１０は、上記透過率Ｔを示す式において、θが４５°として設定されているものであるといえる。また、電圧印加により媒質Ａの光学異方性を変化させているので、本実施の形態の表示素子１０は、δを０°から１８０°までの範囲で変化させるものであるといえる。
【０１０６】
特に、本発明の表示装置において使用される媒質Ａは、カー効果を利用しており、光学的異方性の変化する方向が基板平面内で実質的に一定であるので、表示素子における印加電圧と透過率との関係が、基板の法線方向に視覚が設定されている場合と、該法線と鋭角をなす方向に視覚が設定されている場合とにおいて、略一致する。したがって、同一階調のＲＧＢ色を表示する際の信号電圧の値をＲＧＢ色のそれぞれについて異ならせる手法を用いれば、表示素子の斜め方向に視角が設定されている場合においても、色ずれ現象を抑制することができる。
【０１０７】
これに対して、ＴＮ方式、ＶＡ方式、およびＩＰＳ方式の液晶表示素子では、視覚が表示素子の正面方向に設定されている場合、および表示素子の斜め方向に設定されている場合の色ずれ問題を同時に解決することはできない。この理由について以下に説明する。
【０１０８】
（４−１）ＴＮ方式の液晶表示素子に関して
上述の式（３）のような簡略化した形で、ＴＮ方式の液晶表示素子の透過率を記述することはできない。ＴＮ方式の液晶表示素子は、基本的に、液晶分子が有する一軸性屈折率楕円体の光軸と基板の法線とがなす角度が、電圧によって変化することによって階調表示を行う。したがって、電圧透過率曲線の形状が、表示素子の平面方向に視覚を設定した場合と、表示素子の斜め方向に視覚を設定した場合とで大きく異なってしまう。よって、ＴＮ方式の液晶表示素子では、視覚が表示素子の正面方向に設定されている場合、および表示素子の斜め方向に設定されている場合の色ずれ問題を同時に解決することはできない。
（４−２）ＶＡ方式の液晶表示素子に関して
ＶＡ方式の液晶表示素子は、上記の式（３）において、θが４５°に固定されており、δが印加電圧に応じて変化するものであるといえる。理想的には、δは０°〜１８０°の範囲で変化する。したがって、ＶＡ方式の液晶表示素子においてδには波長分散特性があるので、色ずれの問題が発生する。したがって、本実施形態の表示素子１０と同様に、同一階調のＲＧＢ色を表示する際の信号電圧の値をＲＧＢ色のそれぞれについて異ならせる手法を用いれば、色ずれを補正することはできる。
【０１０９】
しかしながら、ＶＡ方式の液晶表示素子では、視覚が表示素子の正面方向に設定されている場合、および表示素子の斜め方向に設定されている場合の色ずれ問題を同時に解決することはできない。なぜなら、これら２つの場合における色ずれの量が同じではないからである。
【０１１０】
つまり、ＶＡ方式の液晶表示素子は、電界無印加時において液晶分子の長軸が基板の法線方向に配向しており、電界印加によりその配向方向が基板の法線方向から傾く。すなわち、ＶＡ方式の液晶表示素子は、一軸性屈折率楕円体の光軸を基板の法線方向から傾けることによって発生する複屈折を用いて、表示を行う。したがって、ＶＡ方式の液晶表示素子では、視覚の変化に応じて透過率の特性が大きく変化してしまう。特に、視角と、上記光軸または該光軸に直交する軸とがほぼ一致するときに、透過率は極大値または極小値をとる。
【０１１１】
したがって、ＶＡ方式の液晶表示素子では、原理上、電圧透過率曲線の形状が、表示素子の平面方向に視覚を設定した場合と、表示素子の斜め方向に視覚を設定した場合とで大きく異なってしまう。よって、ＶＡ方式の液晶表示素子では、視覚が表示素子の正面方向に設定されている場合、および表示素子の斜め方向に設定されている場合の色ずれ問題を同時に解決することはできない。
（４−３）ＩＰＳ方式の液晶表示素子に関して
ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、基板面内にある光学異方性媒質の遅相軸が、基板の法線を軸として電圧により回転するものであるといえる。つまり、ＩＰＳ方式の液晶表示素子では、上記式（３）において、θが０°から４５°までの値で変化し、δが一定である。なお、透過率が最大となるためには、δ＝１８０°である必要がある。
【０１１２】
そして、θは、単に光学異方性媒質の回転角を示すものであるので、上記の色ずれ問題の原因となる波長分散特性は当然ない。また、δは波長分散特性を有しているが、上述したとおりδは変化しないので、Ｒ、Ｇ、Ｂ色についてのバランスが不変であるということになる。つまり、表示階調を変化させても、Ｒ、Ｇ、Ｂ色についてのバランスは崩れない。よって、ＩＰＳ方式の液晶表示素子では、視覚が表示素子の正面方向に設定されている場合、および表示素子の斜め方向に設定されている場合の色ずれ問題が同時に解決されることはない。
【０１１３】
なお、ＩＰＳ方式の液晶表示素子では、電圧透過率曲線の形状が、表示素子の平面方向に視覚を設定した場合と、表示素子の斜め方向に視覚を設定した場合とで略一致する。なぜなら、ＶＡ方式の液晶表示素子と異なり、一軸性屈折率楕円体の光軸が常に基板面内に存在するため、視角が色ずれに与える影響がほとんどないからである。
【０１１４】
〔５．本実施形態における階調電圧値の設定方法〕
本発明者らは、上述の色ずれの原因を検討し、この問題の原因が、電圧印加によって媒質Ａにおいて発生した光学的異方性が波長によって異なるという波長分散特性を有していることにあることを確認した。
【０１１５】
すなわち、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、任意電圧において、ＲおよびＧおよびＢの透過率が異なるために、無彩色を表示することができない。ある電圧一点のみであれば、ＲＧＢ各画素の開口率の比率を異ならせたり、カラーフィルターの色の濃さを異ならせたりすることにより、無彩色化することも可能である。しかし、上述のように、電圧によってＲおよびＧおよびＢの透過率が異なっているために、このような方法ではあらゆる電圧における色ずれの補正は不可能である。したがって、各階調において最適な電圧補正をＲＧＢ毎に行うことにより、あらゆる階調において適正な色表示が可能になる。
【０１１６】
このように、色ずれ現象を回避するためには、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色について、異なる階調電圧値を設定する必要がある。つまり、同一階調のＲＧＢ色を表示する際の信号電圧の値を、ＲＧＢ色のそれぞれについて異ならせる必要がある。
【０１１７】
そこで、上述の特許文献１においては、信号電圧の値を異ならせるために以下に示す２つの方法を例示している。
【０１１８】
（５−１）基準電圧値の設定をＲＧＢ間で異ならせる方法
たとえば、同一階調レベルのＲＧＢの各色を表示するために、基準電圧発生回路８がＤＡ変換回路９に出力する階調表示用の各種アナログ電圧の値（基準電圧値）を、ＲＧＢ間で互いに異なるように設定する。これにより、同じ階調レベルのＲＧＢ色を表示するためにＤＡ変換回路９がデータ信号線ＳＬｉに出力する信号電圧を、ＲＧＢ３色の間で異ならせることができる。
【０１１９】
具体的には、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、同一の透過率に対するＲＧＢそれぞれの信号電圧を比較すると、
（Ｒ色の信号電圧）＞（Ｇ色の信号電圧）＞（Ｂ色の信号電圧）である。
【０１２０】
したがって、同一階調レベルのＲＧＢ色のそれぞれを表示するために、基準電圧発生回路８により発生される基準電圧の値も、
（Ｒ色の基準電圧）＞（Ｇ色の基準電圧）＞（Ｂ色の基準電圧）として設定すればよい。なお、図１（ａ）からわかるように、信号電圧が０Ｖからおよそ９５Ｖの範囲において、ＲＧＢ各色の透過率最低状態（０）から最高状態（１）を実現することが可能になる。
【０１２１】
このように、基準電圧発生回路８により発生される基準電圧の値をＲＧＢ各色についてどのように異ならせるかは、電圧−透過率曲線を予め作成しておき、該曲線にて示されるＲＧＢ色のそれぞれについての信号電圧の大小関係に応じて設定すればよい。
【０１２２】
この方法では、きわめて正確に信号電圧の値を設定することができるので、ＲＧＢ色を精度よく表示することができる。
【０１２３】
（５−２）各色についての信号電圧値を予め記憶しておく方法
同一階調のＲＧＢ色を表示する際の信号電圧の値を、ＲＧＢ色のそれぞれについて異ならせるための別の方法を説明する。以下に説明するように、表示データ信号にて示される階調レベルを正確に表示し得る信号電圧を、ＲＧＢの各色について表示データ信号と対応づけて作成したルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成しておき、該ルックアップテーブルを用いて信号電圧を設定してもよい。
【０１２４】
すなわち、図２に示すように、表示装置１にＲＯＭ等の記憶媒体により構成される記憶部１５を設けるとともに、記憶部１５に上記ＬＵＴを格納しておく。そして、表示データ信号の入力に応じて、基準電圧発生回路８およびＤＡ変換回路９が上記ＬＵＴを参照することにより、表示データ信号にて示される階調レベルを正確に表示し得る信号電圧がデータ信号線ＳＬｉに出力されるようにしてもよい。
【０１２５】
しかしながら、上記の方法はいずれも、ＲＧＢ色のそれぞれについて異なる信号電圧を設定する必要があるため、駆動回路側に大きな負担をかけることになる。
【０１２６】
具体的には、（１）の方法では、ＲＧＢの各色について異なる参照電圧を設定したり、それに対応してソースドライバの電源入力端子数を増やしたりする必要があるので、駆動回路側に負担をかけることになる。一方、上記（２）の方法を採用すれば、コスト的にはやや有利になる。しかしながら、表示データ信号と信号電圧値とを完全に対応させたルックアップテーブルを作成することは困難であり、階調レベルを完全には補正しきれない色が発生する場合もある。
【０１２７】
そこで本発明においては、色ずれ現象を回避するために、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色について、異なる階調電界を設定する。つまり、本発明の表示装置においては、カラー画像表示を行うためのＲＧＢのカラーフィルターがそれぞれ設けられた表示素子１０において、配色された色ごとに電極間距離ｄを異ならせている。図１（ａ）に示すように、印加電圧と透過率との関係がＲＧＢの各色において異なることから、色ごとに表示素子１０の２つの電極１４・１４間の距離が異なれば、各表示素子に同じ電圧を印加することで、各表示素子には配色されたカラーフィルターの色ごとに異なった電界が印加される。ここで、電極間距離ｄとは、例えば図５に示す表示素子１０においては、電圧が印加される２つの電極１４・１４間の電界印加方向における距離のことをいう。また、図７に示す表示素子２０においては、それぞれの電界印加方向における２つの電極２４ｃ・２５ｃ間、および、電極２４ｄ・２５ｄ間の距離のことをいう。
【０１２８】
この方法によれば、きわめて正確に信号電圧の値を設定し、各画素同一電圧で駆動することができるので、ＲＧＢ色を精度よく表示することができる。そのため、カラー画像表示に必要な複数の色を同一階調レベルにて表示する際に、色ずれを抑制できる。また、電極間距離ｄをＲＧＢであらかじめ異ならせておくので、上記方法（５−１）、（５−２）のように駆動回路側で信号電圧値の設定を各色ごとに行う必要がなくなる。そのため、駆動回路側の負担を軽減することができ、結果としてコストの削減につながる。
【０１２９】
本実施の形態において、ＲＧＢ各色の電極間距離ｄは、以下のようにして決定することができる。
【０１３０】
まず、図１（ａ）に示すような電圧−透過率曲線を各色について予め測定する。そして、基準となる色を決定した上で、その基準となる色の電圧−透過率曲線と、他の色の電圧−透過率曲線とのずれに基づいて各電極間距離を算出し、電極間距離を決定する。
【０１３１】
ここで、フル階調での透過率を１とした場合、ＲＧＢでの透過率の誤差が０．４％以内となるように設定することが好ましい。これにより、ＲＧＢで同一のある階調ｘを表示した場合にＲＧＢのいずれかが（ｘ±１）の階調になることを回避することができる。
【０１３２】
さらに、この電極間距離ｄは、使用する媒質Ａのカー定数に基づいて、下記の式（４）から算出することもできる。ここで、各色の表示素子における半波長電圧Ｖπは、一定とする。
【０１３３】
Ｂ＝ｄ２／２ＬＶπ２                  （４）
（Ｂ：カー定数、ｄ：電極間距離、Ｌ：光路長、Ｖπ：半波長電圧）
図１２は、図１（ａ）に示す透過率曲線を示す物質（すなわち、４−シアノ−４’−ｎ−ペンチルビフェニル）を媒質Ａとして使用し、表示素子１０の電極間距離ｄを配色される色ごとに異ならせた場合の電圧−透過率曲線を示す。
【０１３４】
上記のような媒質Ａを使用した場合、ＲＧＢそれぞれの電極間距離を、ｄＲ、ｄＢ、ｄＧとすると、各電極間距離は、ｄＢ＞ｄＧ＞ｄＲとなるように設定されている。
【０１３５】
より具体的には、基準となる電極間距離をＧ色で１０×１０−６（ｍ）とした時、それぞれの電極間距離はＲ色で９．５×１０−６（ｍ）、Ｂ色で１０．５×１０−６（ｍ）に設定される。各表示素子の電極間距離をこのような値とすることにより、本実施の形態の表示装置においては、図１２（ａ）に示すように、ＲＧＢそれぞれの表示素子において、印加電圧と透過率とをほぼ一致させることができる。
【０１３６】
このＲＧＢの各電極間距離は一例であって、本発明はこれに限定されない。なお、Ｇ色の電極間距離を基準とすれば、Ｂ色およびＲ色の電極間距離は、それぞれ±５％の範囲内にあることが好ましい。つまり、Ｇ色の電極間距離を仮に１とした場合、Ｂ色およびＲ色の電極間距離は、０．９５〜１．０５の範囲内にあることが好ましい。
【０１３７】
なお、ここで基準となる電極間距離は、Ｇ色に限られることはなく、Ｒ色、Ｂ色をそれぞれ基準としてもかまわない。また、基準となる電極間距離ｄは１０×１０−６（ｍ）に限られるものではない。電極間距離が狭くなれば、半波長電圧は減少するが、開口率も低下する。したがって、材料自体のカー定数により、ＲＧＢで最適な電極間距離を設定し、もっとも効率的な駆動電圧と開口率（透過率）のバランスをとるのは言うまでもない。また、ＲＧＢの各画素において、電極間距離の違いに起因して開口率が異なるが、これは、バックライトのスペクトルやカラーフィルターに合わせて調整するのは言うまでもない。
【０１３８】
また、図１２（ｂ）には、図１２（ａ）の各電圧に対応するＲ色の透過率またはＢ色の透過率の、Ｇ色の透過率に対する比を示す。図１２（ｂ）からわかるように、各色の表示素子の電極間距離ｄを異ならせた表示装置においては、Ｒ色の透過率またはＢ色の透過率のＧ色の透過率に対する比は、各電圧においてほぼ一致している。
【０１３９】
〔６．媒質Ａの具体例について〕
本実施形態の表示素子に用いられる媒質Ａは、上述した通り、電界印加により、媒質そのものの異方性または配向秩序が変化されるものであり、カー効果を示すものに限定されるものではない。すなわち、電界を印加していない時に光学的に等方である一方、電界を印加すると光学的異方性が発現する物質、および電界を印加していない時に光学的異方性を示し、電界を印加すると光学的異方性がなくなり光学的等方性を示す物質のいずれも、媒質Ａとして適用可能である。
【０１４０】
なお、媒質Ａとしては、液晶性物質を含有することが望ましい。この液晶性物質は、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。
【０１４１】
たとえば、特許文献２に記載してあるような液晶性物質そのものを適用したり、それに溶媒を添加したものを、媒質Ａに含まれる液晶性物質として適用できる。また、特許文献３に記載してあるような、液晶性物質を小区域に分割したものを適用することもできる。さらには、非特許文献１に記載してあるような高分子・液晶分散系の物質を適用することもできる。
【０１４２】
いずれにしても、媒質Ａとしては、電界無印加時に光学的に等方であり、電圧印加時に光学変調を誘起する物質であることが望ましい。典型的には、電界印加に伴い分子または分子集合体（クラスタ）の配向秩序性が向上する物質が媒質Ａとして好ましい。
【０１４３】
また、媒質Ａとしては、カー効果を示す物質が望ましい。たとえば、ＰＬＺＴ（ジルコン酸鉛とチタン酸鉛との固溶体にランタンを添加した金属酸化物）などがあげられる。また、媒質Ａは、有極性分子を含有することが望ましく、たとえば、ニトロベンゼンなどが媒質Ａとして好適である。
【０１４４】
さらに、媒質Ａとしては、種々のものを用いることができるので、以下にいくつか例を挙げる。
【０１４５】
（媒質例１）
先ず、媒質Ａとして、液晶相の一つであるスメクチックＤ相（ＳｍＤ）を適用できる。
【０１４６】
スメクチックＤ相を示す液晶性物質としては、例えば、ＡＮＢＣ１６がある。なお、ＡＮＢＣ１６については、非特許文献３（ｐ.８８８,Ｔａｂｌｅ１,化合物(compound no.)１,化合物１ａ,化合物１ａ−１）に記載されている。この分子構造を、以下に示す。
【０１４７】
【化２】
2008076567.tif 000006
【０１４８】
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。
【０１４９】
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、本実施の形態の表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１５０】
（媒質例２）
媒質Ａとして、液晶マイクロエマルションを適用できる。ここで、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。
【０１５１】
液晶マイクロエマルションの具体例として、例えば、非特許文献４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Pentylcyanobiphenyl（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Didodecyl ammoniumbromide（ＤＤＡＢ）の水溶液との混合系がある。この混合系は、図９および図１０のような模式図で表される構造を有している。
【０１５２】
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学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。
【０１５３】
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、光学異方性が発現する。したがって、上記の混合系を本表示素子の媒質Ａとして適用できる。なお、上記の混合系に限らず、電圧無印加時には光学的に等方性を示し、電圧印加によって光学異方性が発現する液晶マイクロエマルションであれば、本表示素子の媒質Ａとして適用できる。
【０１５４】
（媒質例３）
媒質Ａとして、特定の相を有するリオトロピック（ライオトロピック）液晶を適用できる。なお、リ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５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。図１１に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
【０１５５】
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など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。
【０１５６】
例えば、球状ミセルは、分子が空間的全方位にパッキングして（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、光学波長以下であるため、光学波長領域では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を、本表示素子の媒質Ａとして適用できる。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、棒状ミセル相などを媒質Ａとして使用しても、略同様の効果を得ることができる。
【０１５７】
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、媒質例２で説明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。
【０１５８】
また、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、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では透明な物質である。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を、本表示素子の媒質Ａとして適用できる。
【０１５９】
（媒質例４）
本表示素子の媒質Ａとして、電界印加時と電界無印加時とで光学的等方性の程度が変化する相を示す液晶微粒子分散系を適用できる。ここで、液晶微粒子分散系とは、溶媒中に微粒子を混在させた混合系である。
【０１６０】
このような液晶微粒子分散系としては、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、本実施の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。
【０１６１】
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。
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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＝２ｋで与えられる。ここで、ｋは粒子間距離である。
【０１６５】
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ｋを２００ｎｍ以下とすればよい。
【０１６６】
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ｋを１９０ｎｍ以下とすればよい。
【０１６７】
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。
【０１６８】
また、媒質層における微粒子の濃度（含有量）を、この微粒子と媒質層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。
【０１６９】
なお、媒質層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。
【０１７０】
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、ポリヒドロキシアクリレートビーズ、ジビニルベンゼン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。
【０１７１】
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、アルミナ、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やパラジウムで覆ってもよい。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。
【０１７２】
また、金属微粒子の表面に付与する有機物は、金属１モルに対して１モル以上５０モル以下の割合であることが好ましい。
【０１７３】
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。上記溶媒としては水、アルコール類、エーテル類を用いることができる。
【０１７４】
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挙げられる。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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
（媒質例５）
本表示素子の媒質Ａとして、デンドリマーを適用できる。ここで、デンドリマーとは、モノマー単位ごとに枝分かれのある三次元状の高分岐ポリマーである。
【０１７７】
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、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では透明な物質であり、電界印加によって配向秩序が変化して光学異方性が発現する。したがって、デンドリマーを、本表示素子の媒質Ａとして適用できる。
【０１７８】
また、上記媒質例２の液晶マイクロエマルションにおけるＤＤＡＢを、デンドリマー物質に置き換えることにより、上記媒質例２の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、本表示素子の媒質Ａとして適用できる。
【０１７９】
（媒質例６）
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。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。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。
【０１８０】
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（混合液晶、チッソ社製）を４８．２％、５ＣＢ（4-cyano-4’-pentyl biphenyl、ネマチック液晶）を４７．４％、ＺＬＩ−４５７２（カイラルドーパント、メルク社製）を４．４％混合した物質がある。この物質は、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。
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。
【０１８１】
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画像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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
上記の通りＪＣ１０４１を５０．０ｗｔ％、５ＣＢを３８．５ｗｔ％、ＺＬＩ−４５７２を１１．５ｗｔ％混合した物質は、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。
【０１８９】
なお、媒質Ａに高分子化合物を含む構成としてもよい。例えば、上記の混合物（ＪＣ−１０４１ｘｘ（５０．０ｗｔ％）、５ＣＢ（３８．５ｗｔ％）、ＺＬＩ−４５７２（１１．１ｗｔ％））を８７．１ｗｔ％、ＴＭＰＴＡ（trimethylolpropane triacrylate、アルドリッチ社製、アクリレートモノマー）を５．４ｗｔ％、ＲＭ２５７（メルク社製、ジアクリレートモノマー）を７．１ｗｔ％、ＤＭＰＡ（2,2-dimethoxy-2-phenyl-acetophenone、光重合開始剤）を０．４ｗｔ％を混合し、コレステリック−光学的等方相の相転移温度近傍において光学的等方相を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てもよい。このように、媒質Ａが、モノマーを重合して得られた高分子化合物を含むことにより、光学的等方相が安定化され、媒質Ａが光学的等方相を示す温度範囲を広げることができる。また、この構成においても媒質Ａは呈色しなかった。
【０１９０】
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ねじ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。
【０１９１】
（媒質例７）
本表示素子の媒質Ａとして、スメクチックブルー（ＢＰＳｍ）相を適用できる。スメクチックブルー相は、コレステリックブルー相と同様、高い対称性の構造を有している。また、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では概ね透明な物質であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学異方性が発現する。すなわち、スメクチックブルー相は、おおむね光学的に等方性を示し、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、スメクチックブルー相を、本表示素子の媒質Ａとして適用できる。
【０１９２】
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６に記載されているＦＨ／ＦＨ／ＨＨ−１４ＢＴＭＨＣがある。この物質は、７４．４℃〜７３．２℃でＢＰＳｍ３相、７３．２℃〜７２．３℃でＢＰＳｍ２相、７２．３℃〜７２．１℃でＢＰＳｍ１相を示す。
【０１９３】
ここで、ＢＰＳｍ相は、高い対称性の構造を有するため、おおむ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として使用できる。
【０１９４】
また、スメクチックブルー相を示す媒質を用いる場合には、コステリックブルー相を示す媒質を用いる場合と同様、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチは４００ｎｍ以下であることが好ましく、３８０ｎｍ以下であることがより好ましい。さらに螺旋ピッチは２５３ｎｍ以下が好ましく、２４０ｎｍ以下がより好ましい。
【０１９５】
以上のように、本実施の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には、微粒子、水素結合体、高分子化合物（重合体）が含まれていてもよい。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。
【０１９６】
上記高分子化合物としては、鎖状高分子、網目状高分子、環状高分子などの高分子が挙げられる。
【０１９７】
さらに、上記高分子化合物は、上記誘電性物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。
【０１９８】
上記の構成によれば、上記高分子化合物によって誘電性物質層内に多数の小領域を形成し、上記誘電性物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、上記誘電性物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、上記誘電性物質層を光学的に等方的な状態にすることができる。また、上記誘電性物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。
【０１９９】
誘電性物質層中に微粒子を分散させた系においては、液晶分子などの誘電性物質が微粒子の界面の影響を受けて配向する。したがって、微粒子が分散された系では、その分散状態に起因して誘電性物質の配向状態が安定化されるので、上記電界印加による光学的異方性の程度の変化を促進させることができる。
【０２００】
また、この場合、上記微粒子は、平均粒子径が０．２μｍ以下であってもよい。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、誘電性物質層内における分散性が安定し、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。
【０２０１】
また、上記微粒子の含有量は、当該微粒子および上記誘電性物質層に封入される媒質の総重量に対して０．０５重量％〜３０重量％であってもよい。誘電性物質層における微粒子の含有量が０．０５重量％〜３０重量％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。
【０２０２】
また、上記媒質は、液晶性物質に限らず、電界印加時または電界無印加時の何れかにおいて光の波長以下の秩序構造（配向秩序）を有し、電界を印加することによって秩序構造が変化するものであることが好ましい。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。従って、電界印加時または電界無印加時の何れかにおいて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。
【０２０３】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態として開示した技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
本発明によれば、視角が表示装置に対して正面方向及び斜め方向に設定されている場合のいずれにおいても正確な色を表示することができるので、たとえばテレビ・ワープロ・パーソナルコンピュータ・ビデオカメラ・デジタルカメラ・携帯電話等の情報端末に備えられる表示装置の色再現性を確実に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０５】
【図１】（ａ）は、カー効果を利用した表示装置における印加電圧と透過率との関係をＲＧＢの色別に示すグラフであり、（ｂ）は、Ｇ色の透過率に対するＲ色の透過率およびＢ色の透過率の割合を示すグラフである。
【図２】本発明の表示装置の一実施形態に係る構成を示すブロック図である。
【図３】図２の表示装置に用いられる表示素子の周辺の構成を示す模式図である。
【図４】（ａ）は、図３の表示素子を電圧が印加されていない状態で示す断面図であり、（ｂ）は、図３の表示素子を電圧が印加された状態で示す断面図である。
【図５】図３の表示素子における電極の構成を詳細に説明するための模式図である。
【図６】（ａ）は、電圧無印加状態における図３の表示素子の断面図であり、（ｂ）は電圧印加状態における同表示素子の断面図であり、（ｃ）は同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７】本実施の形態の表示素子における電極の構成の他の例を示す模式図である。
【図８】図２の表示装置に用いられる表示素子および従来の液晶表示素子における、表示原理の違いを説明するための図である。
【図９】液晶マイクロエマルションの構造を示す模式図である。
【図１０】液晶マイクロエマルションの構造を示す模式図である。
【図１１】リオトロピック液晶相の分類を示す模式図である。
【図１２】（ａ）は、電極間距離を制御した本実施形態の表示装置における印加電圧と透過率との関係をＲＧＢの色別に示すグラフであり、（ｂ）は、Ｇ色の透過率に対するＲ色の透過率およびＢ色の透過率の割合を示すグラフである。
【符号の説明】
【０２０６】
１    表示装置
１０    表示素子
１２    ガラス基板（基板）
１４    電極
２０    表示素子
２４    電極
２５    電極
Ａ    媒質
ｄ    電極間距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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