(57)【要約】【課題】  液晶相‐等方相相転移温度を低下させてカー効果を安定化し、かつ、駆動電圧を低減し得る表示素子を提供する。【解決手段】  本発明の表示素子は、少なくとも一方が透明な基板１・２と、当該基板１・２に狭持された媒質層３と当該媒質層３に電界を印加する電極４・５とを備えた表示素子において、上記媒質層３中の媒質が、液晶性物質とカイラル剤と無極性物質とを含んでなる。それゆえ、上記媒質は、液晶性物質の等方相‐液晶相相転移温度近傍では、急激な構造変化が起こらず、相転移温度を低下させるという効果を奏する。また、無極性物質は、液晶性物質の構成分子の相互の束縛を弱める。それゆえ、液晶性物質分子の配向変化がより起こり易くなり、駆動電圧が下がるという効果を併せて奏する。したがって、液晶相‐等方相相転移温度を低下させてカー効果を安定化し、かつ、駆動電圧を低減し得る表示素子を実現できる。【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、電界の印加により光学的異方性が変化する媒質とを備えた表示素子であって、
上記媒質は、非液晶性物質と、
等方相−液晶相相転移温度が互いに異なる少なくとも２種類の液晶性物質とを含み、かつ、
上記各液晶性物質の等方相−液晶相相転移温度よりも低い温度で光学的等方性を有することを特徴とする表示素子。
【請求項２】
上記媒質は、さらに、カイラル剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、当該一対の基板に狭持され、電界印加により光学的異方性が変化する媒質とを備えた表示素子であって、
上記媒質は、等方相−液晶相相転移温度が互いに異なる少なくとも２種類の液晶性物質と、非液晶性物質と、カイラル剤とを含むことを特徴とする表示素子。
【請求項４】
上記非液晶性物質が無極性物質であることを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項５】
上記電界印加手段は、上記一対の基板の一方の基板における他方の基板との対向面側に設けられ、かつ、櫛歯部分が互いに噛み合う方向に対向配置された、少なくとも一対の櫛形電極を備えることを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項６】
上記櫛歯部分が、楔型形状を有することを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項７】
上記楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度が、９０度±２０度未満であることを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項８】
上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板に、配向膜が形成されていることを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項９】
上記配向膜が、有機薄膜であることを特徴とする請求項８に記載の表示素子。
【請求項１０】
上記配向膜が、ポリイミドからなることを特徴とする請求項８に記載の表示素子。
【請求項１１】
上記配向膜の少なくとも一方には、水平配向処理が施されていることを特徴とする請求項８に記載の表示素子。
【請求項１２】
上記液晶性物質は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電圧の印加により光学的異方性を示すことを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項１３】
上記液晶性物質は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電圧の印加により光学的等方性を示すことを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項１４】
上記液晶性物質は、電圧無印加時に光の波長以下の配向秩序を有していることを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項１５】
上記液晶性物質が、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または３に記載の表示素子。
【請求項１６】
上記液晶性物質が、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ことを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項１７】
上記液晶性物質が、液晶マイクロエマルションからなることを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項１８】
上記液晶性物質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示すリオトロピック液晶からなることを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項１９】
上記液晶性物質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示す液晶微粒子分散系からなることを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項２０】
上記液晶性物質が、デンドリマーからなることを特徴とする請求項１または３に記載の表示素子。
【請求項２１】
上記液晶性物質が、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または３に記載の表示素子。
【請求項２２】
上記液晶性物質が、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または３に記載の表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子に関するものであり、より詳細には、高速応答性並びに広視野の表示性能を有する表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、各種表示素子のなかでも、薄型で軽量であり、かつ、消費電力の小さい表示素子である。このため、液晶表示素子は、テレビやビデオ等の画像表示装置、モニター、ワードプロセッサー（ワープロ）、パーソナルコンピューター等のＯＡ機器に広く用いられている。
【０００３】
このような液晶表示素子の液晶表示方式（表示モード）としては、従来、例えば、ネマチック液晶を用いたＴＮ（ツイステッドネマチック）モ−ドや、強誘電性液晶（ＦＬＣ）あるいは反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）を用いた表示モード、高分子分散型液晶表示モ−ド等が知られている。
【０００４】
このなかでも、例えば、ＴＮモードの液晶表示素子が実用化されている。しかしながら、このＴＮモードの液晶表示素子には、応答が遅い、視野角が狭い等の欠点があり、これら欠点は、ＣＲＴ（cathode ray tube）を凌駕する上で大きな妨げとなっている。
【０００５】
また、ＦＬＣまたはＡＦＬＣを用いた表示モードの液晶表示素子は、応答が速いという利点を有しているものの、耐ショック性、温度特性等の面で大きな欠点があり、広く実用化されるまでには至っていない。
【０００６】
さらに、高分子分散型液晶表示モ−ドの液晶表示素子は、光散乱を利用したものであり、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、この高分子分散型液晶表示モ−ドの液晶表示素子は、画像表示の応答特性の面で課題を有している。それゆえ、高分子分散型液晶表示モ−ドの液晶表示素子は、ＴＮモードの液晶表示素子よりも優れた液晶表示素子であるとは言いがたい。
【０００７】
これら液晶表示素子では、何れも、液晶分子が一定方向に整列した状態にあり、液晶分子に対する角度によって見え方が異なるため、視角制限がある。また、これら表示方式は、何れも、電界印加による液晶分子の回転を利用するものであり、液晶分子が整列したまま揃って回転するため、応答に時間を要する。なお、ＦＬＣやＡＦＬＣを用いた表示モードの液晶表示素子の場合、応答速度や視野角の面では有利であるが、外力による非可逆的な配向破壊が問題となる。
【０００８】
一方、電界印加による分子の回転を利用するこれら液晶表示素子に対して、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液晶表示素子が提案されている。
【０００９】
ここで、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。電気光学効果には、電界の一次に比例する効果と二次に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。
【００１０】
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（カー）によって発見されたものである。これまでに、カー効果を示す材料としては、ニトロベンゼンや二硫化炭素等の有機液体等の材料が知られており、これら材料は、例えば、上記した光シャッターの他に、電力ケーブル等の高電界強度測定等に利用されている。
【００１１】
その後、液晶材料が大きなカー定数を有することが示され、光変調素子、光偏光素子、さらには光集積回路応用に向けての基礎検討が行われ、上記ニトロベンゼンの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。
【００１２】
このような状況において、カー効果の表示装置への応用が検討され始めている。カー効果を示す物質の屈折率は、印加された電界の２次に比例する。カー効果を示す物質の屈折率は、印加された電界の２次に比例する。このため、カー効果を示す物質を配向分極として用いた場合、ポッケルス効果を示す物質を配向分極として用いた場合に比べ、相対的に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、本質的に、数マイクロ秒〜数ミリ秒の応答特性を示すため、高速応答表示装置への応用が期待される。
【００１３】
このような状況の中、カー効果の安定性が、カー効果を示す物質の表示素子への応用に当たって、大きな課題となっている。すなわち、カー効果は、等方相の状態で観察されるが、液晶相‐等方相相転移温度近傍で最大となる。そして、カー効果は、液晶相‐等方相相転移温度から温度が上昇するとともに、急激に減少することが知られており、実用上大きな問題となっている。それゆえ、このような液晶相‐等方相相転移温度よりも高い温度におけるカー効果の急激な変動を安定化することが課題となっている。
【００１４】
このようなカー効果の安定性に関する課題に対して、例えば特許文献１の表示装置では、カー効果を示す物質にエチルアルコール等の分子を添加することにより、液晶相‐等方相相転移温度を低下させ、カー効果を安定化させている。
【特許文献１】特開２００１−２４９３６３号公報（２００１年９月１４日）
【非特許文献１】Shiro Matsumoto、外３名，「Fine droplets of liquid crystals in a transparent polymer and their response to an electric field」，Appl. Phys. Lett.，１９９６年８月，vol.６９，No.8, ｐ．１０４４−１０４６
【非特許文献２】斉藤一弥、外1名,「光学的に等方性である珍しいサーモトロピック液晶の熱力学」，液晶，２００１年，第５巻，第１号．ｐ.２０−２７
【非特許文献３】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４】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５】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６】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７】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
【非特許文献８】山本凉一、外１名，「有機電気光学材料」，National Technical Report，１９７６年１２月，ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．６，ｐ.８２６−８３４
【非特許文献９】Takashi Kato、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】
【００１５】
特許文献１の表示装置では、液晶相‐等方相相転移温度を低下させることには有効である。しかしながら、その反面、特許文献１の表示装置は、駆動電圧の上昇を引き起こすという問題を有している。
【００１６】
すなわち、特許文献１の表示装置では、媒質にエチルアルコールを添加することにより、液晶相‐等方相相転移温度を低下させることが可能になる。しかしながら、この液晶相‐等方相相転移温度の低下に伴いカー定数の低下も引き起こされる。そして、このカー定数の低下により、表示装置を駆動する電圧が増大してしまうという問題を有する。
【００１７】
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、液晶相‐等方相相転移温度を低下させてカー効果を安定化し、かつ、駆動電圧を低減し得る表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の表示素子は、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、電界の印加により光学的異方性が変化する媒質とを備えた表示素子であって、上記媒質は、非液晶性物質と、等方相−液晶相相転移温度が互いに異なる少なくとも２種類の液晶性物質とを含み、かつ、上記各液晶性物質の等方相−液晶相相転移温度よりも低い温度で光学的等方性を有することを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、上記媒質には、非液晶物質と、等方相−液晶相相転移温度が互いに異なる少なくとも２種類の液晶性物質とが含まれている。上記液晶性物質は、上記各液晶性物質の等方相−液晶相相転移温度よりも低い温度で光学的等方性を有するので、等方相―液晶相相転移がブロードになり、電場による影響が少なくなり、等方相−液晶相相転移直後での電界印加に必要な駆動電圧が大きく変化することがない。
【００２０】
また、非液晶性物質は、上記液晶性物質への混合において、相溶性に劣る。そして、上記非液晶性物質は、液晶性物質の構成分子間の相互の束縛を弱めることができるので、液晶性物質の配向変化が容易になり、電界印加に必要な駆動電圧をより低減することができる。
【００２１】
以上のように、上記の構成によれば、液晶相‐等方相相転移温度を低下させてカー効果を安定化し、かつ、駆動電圧を低減し得る表示素子を実現できる。
【００２２】
また、本発明の表示素子では、上記媒質は、さらに、カイラル剤を含むことが好ましい。
【００２３】
カイラル剤は、液晶性物質において隣接する分子と互いにねじれ構造をとる。そして、液晶性物質中の分子間の相互作用のエネルギーが低くなり、液晶性物質は、自発的にねじれ構造をとり、構造が安定化する。それゆえ、上記媒質は、液晶性物質の等方相‐液晶相相転移温度近傍では、急激な構造変化が起こらず、上記液晶性物質における、異なる等方相−液晶相相転移温度を近似させることができるという効果を奏する。
【００２４】
本発明の表示素子は、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、当該一対の基板に狭持され、電界印加により光学的異方性が変化する媒質とを備えた表示素子であって、上記媒質は、等方相−液晶相相転移温度が互いに異なる少なくとも２種類の液晶性物質と、非液晶性物質と、カイラル剤とを含むことを特徴としている。
【００２５】
また、本発明の表示素子では、上記非液晶性物質は、非極性物質であることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、無極性物質は、上記媒質における分子集合体において、双極子相互作用等の影響を比較的受けやすいため、配向変化が起こりやすくなり、光学変調に必要な駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００２７】
以上のように、上記の構成によれば、液晶相‐等方相相転移温度を低下させてカー効果を安定化し、かつ、駆動電圧を低減し得る表示素子を実現できる。
【００２８】
また、本発明の表示素子では、上記電界印加手段は、上記一対の基板における媒質側に設けられ、かつ、櫛歯部分が互いに噛み合う方向に対向配置された、少なくとも一対の櫛形電極を備えることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、上記電界印加手段は、少なくとも１対の櫛形電極であって、上記一対の基板における媒質側に設けられ、かつ、櫛歯部分が互いに噛み合う方向に対向配置されている。上記櫛形電極における櫛歯部分が、互いに噛み合うように配置されていることで、櫛形電極による電界は、基板に略平行な電界になる。それゆえ、上記の構成によれば、櫛形電極が基板に略平行な電界を媒質に印加するので、駆動電圧の低減された表示素子を実現できる。なお、上記「櫛形電極」とは、複数の電極（櫛歯部分）が、１つの電極（櫛根部分）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。
【００３０】
また、本発明の表示素子では、上記櫛歯部分が、楔型形状を有することが好ましい。
【００３１】
上記「楔形形状」とは、櫛歯部分が、所定の角度で折れ曲がった形状のことをいう。上記構成によれば、このような櫛形電極における楔型形状の櫛歯部分が、互いに噛み合うように対向配置されているので、この櫛形電極により生成される電界は、電界印加方向が少なくとも２方向になる。
【００３２】
それゆえ、上記の構成によれば、電界印加方向が少なくとも２方向存在することで、上記媒質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。
【００３３】
また、本発明の表示素子では、上記楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度が、９０度±２０度であることが好ましい。
【００３４】
「鋸歯形状の折れ曲がり部分のなす角度」とは、櫛歯部分が折れ曲がった角度のことをいう。それゆえ、上記の構成によれば、上記楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度が、９０度±２０度、すなわち７０度〜１１０度であるので、媒質の光学異方性の方向が互いにほぼ直交する（９０度±２０度の角度をなす）媒質ドメインが存在する。それゆえ、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。
【００３５】
また、本発明の表示素子では、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板に、配向膜が形成されていることが好ましい。また、上記配向膜が、有機薄膜であることがさらに好ましく、ポリイミドからなることが特に好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、上記媒質の上記配向膜との界面付近における、媒質の配向方向を所望の方向に確実に規定することができる。上記の構成によれば、上記媒質に液晶相を発現させた状態において、上記媒質を構成する分子を、所望の方向に確実に配向させることができる。特に、上記配向膜の少なくとも一方には、水平配向処理が施されていることが尚好ましい。
【００３７】
また、上記液晶性物質は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電圧の印加により光学的異方性を示すものであってもよく、電界無印加時に光学的異方性を示し、電圧の印加により光学的等方性を示すものであってもよい。
【００３８】
上記何れの構成においても、電界の印加により、電界無印加時と電界印加時とで上記液晶性物質の屈折率楕円体の形状を変化させることができる。それゆえ、光学的異方性の方向は一定のままで、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なうことができる。したがって、上記の何れの構成においても、広視野角特性及び高速応答性を有する表示素子を実現することができるという効果を奏する。
【００３９】
また、上記液晶性物質は、電圧無印加時に光の波長以下の配向秩序を有するものであってもよい。
【００４０】
配向秩序が光の波長以下であれば、光学的に等方性を示す。それゆえ、電圧無印加に配向秩序が光の波長以下となる液晶性物質を用いることにより、電圧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という効果を奏する。
【００４１】
また、上記液晶性物質は、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。
【００４２】
また、上記液晶性物質は、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。
【００４３】
また、上記液晶性物質は、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。
【００４４】
また、上記液晶性物質は、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相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。
【００４５】
また、上記液晶性物質は、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示す液晶微粒子分散系からなるものであってもよい。
【００４６】
また、上記液晶性物質は、デンドリマーからなるものであってもよい。
【００４７】
また、上記液晶性物質は、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。
【００４８】
また、上記液晶性物質は、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。
【００４９】
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が変化する。従って、上記した物質は何れも上記液晶性物質として用いることができる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明の表示素子では、以上のように、媒質は、非液晶性物質と、等方相−液晶相相転移温度が互いに異なる少なくとも２種類の液晶性物質とを含み、かつ、上記各液晶性物質の等方相−液晶相相転移温度よりも低い温度で光学的等方性を有する。上記液晶性物質は、上記各液晶性物質の等方相−液晶相相転移温度よりも低い温度で光学的等方性を有するので、等方相―液晶相相転移がブロードになり、電場による影響が少なくなり、等方相−液晶相相転移直後での電界印加に必要な駆動電圧が大きく変化することがない。また、無極性物質は、上記液晶性物質との混合において、相溶性が僅かに劣るので、上記媒質内でのパッキングにおいて、液晶性物質の構成分子の相互の束縛を弱める。したがって、液晶性物質分子の配向変化がより起こり易くなり、駆動電圧が下がるという効果を奏する。それゆえ、本発明は、液晶相‐等方相相転移温度を低下させてカー効果を安定化し、かつ、駆動電圧を低減し得る表示素子を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
本発明の実施の一形態について図１〜図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５２】
図１（ａ）は、電圧無印加状態（ＯＦＦ状態）における本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は電圧印加状態（ＯＮ状態）における本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【００５３】
図１（ａ）・（ｂ）に示すように、本実施の形態の表示素子は、互いに対向して配置された、少なくとも一方が透明な一対の基板（以下、画素基板１１および対向基板１２と記す）を備え、これら一対の基板間に、光学変調層として、電界の印加により光学変調する媒質（以下、媒質Ａと記す）からなる媒質層３が挟持されている構成を有している。また、上記一対の基板の外側、つまり、上記画素基板１１および対向基板１２の互いの対向面とは反対側の面には、偏光板６・７がそれぞれ設けられている構成を有している。
【００５４】
上記画素基板１１および対向基板１２は、図１（ａ）・（ｂ）に示すように、例えばガラス基板等の透明な基板１・２をそれぞれ備えている。また、上記画素基板１１における基板１の上記基板２との対向面、つまり、上記対向基板１２との対向面には、図１（ｂ）に示すように上記基板１に略平行な電界（横向きの電界）を上記媒質層３に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。
【００５５】
上記電極４・５は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極材料からなり、本実施の形態では、例えば線幅５μｍ、電極間距離（電極間隔）５μｍに設定されている。但し、上記線幅および電極間距離は単なる一例であり、これに限定されるものではない。電極４・５の一例としては、上記媒質層３を印加するとともに、媒質層３の媒質Ａを光学変調させることが可能であれば、特に限定されるものではないが、例えば、上記基板１に略平行な電界（横向きの電界）を上記媒質層３に印加する電極が挙げられる。
【００５６】
以下、電極４・５の電極構造の一例を図２を参照にして説明する。図２は、本発明の実施の表示素子における電極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。
【００５７】
電極４・５は、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である。「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２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。
【００５８】
ここでいう「櫛形電極」とは、複数の電極（櫛歯部分）４ａが、１つの電極（櫛根部分）４ｂ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２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。
【００５９】
図２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及び鋸歯成分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。
【００６０】
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及び鋸歯成分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。
【００６１】
また、図２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及び鋸歯成分４ｄが、各々櫛歯部分５ａにおける鋸歯成分５ｃ及び鋸歯成分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２の電界印加方向４５ｃ）、及び、鋸歯成分４ｄと鋸歯成分５ｄとの間の電界（図２の電界印加方向４５ｄ）が形成される。
【００６２】
また、上記の鋸歯単位４ｅ、及び、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。
【００６３】
また、上記の鋸歯単位４ｅ、及び、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。
【００６４】
また、図２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。
【００６５】
また、本実施の形態では、図１・２に示すように、両基板１・２にそれぞれ設けられた偏光板６・７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６・７における偏光板吸収軸６ａ・７ａ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。
【００６６】
このように、基板１に設けられた電極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３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。また、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４・５がもうけられている場合、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６・７の偏光板吸収軸６ａ・７ａ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。
【００６７】
また、本実施の形態の表示素子において、媒質層３は、図１（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。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、偏光板吸収軸方向、換言すれば、水平配向処理における配向処理方向（ラビング方向）が、電極４・５による電界印加方向に対して、４５度±１０度未満、より好適には４５度±５度未満、最も好適には４５度の角度をなすことで、透過率を最大化することが可能になる。また、上記θが、３５度＜θ＜５５度であれば、上述の色付き現象の補償に対して、互いの媒質ドメインの領域における輝度が１０％程度の差が生じ、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６・７の吸収軸６ａ・７ａ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。
【００６８】
上記表示素子は、例えば、上記櫛形電極４・５が設けられた基板１と、基板２とを、図示しないシール剤により、必要に応じて、例えば図示しない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を介して貼り合わせ、その空隙に、前記媒質Ａを封入することにより形成される。
【００６９】
本実施の形態の表示素子における媒質Ａは、液晶性物質とカイラル剤と非液晶性物質とを含んでなることを特徴としている。
【００７０】
本実施の形態に用いられる上記液晶性物質は、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、上記液晶性物質は、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。
【００７１】
このように、本実施の形態の表示素子は、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。
【００７２】
上記液晶性物質としては、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であってもよく、電界無印加時に光学的異方性を有し、電界印加により異方性が消失し、光学的に等方性（巨視的に見て等方であればよい）を示す物質であってもよい。典型的には、電界無印加時には光学的に等方（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る。
【００７３】
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、上記液晶性物質のうち、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。
【００７４】
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。上記液晶性物質としては、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。
【００７５】
また、カー効果を示す物質としては、下記構造式（１）〜（７）で示される液晶性物質等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００７６】
【化１】
2005316013.tif 000003
【００７７】
構造式（１）で示される液晶性物質は、３ＯＣＢ（４‐シアノ‐４’‐ｎ‐プロピルオキシビフェニル）、構造式（２）で示される液晶性物質は、５ＯＣＢ（４‐シアノ‐４’‐ｎ‐ペンチルオキシビフェニル）、構造式（３）で示される液晶性物質は、７ＯＣＢ（４‐シアノ‐４’‐ｎ‐ヘプチルオキシビフェニル）、構造式（４）で示される液晶性物質は、５ＣＢ（４‐シアノ‐４’‐ｎ‐ペンチルビフェニル）、構造式（５）で示される液晶性物質は、３ＨＰＦＦ（１，２‐ジフルオロ‐４‐［トランス‐４‐（トランス‐４‐ｎ‐プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン）、構造式（６）で示される液晶性物質は、５ＨＰＦＦ（１，２‐ジフルオロ‐４‐［トランス‐４‐（トランス‐４‐ｎ‐ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン）、構造式（７）で示される液晶性物質は、７ＨＰＦＦ（１，２‐ジフルオロ‐４‐［トランス‐４‐（トランス‐４‐ｎ‐ヘプチルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン）である。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
上記液晶性物質は、液晶性物質を含んでいることが望ましく、上記液晶性物質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。
【００８１】
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、特許文献２に記載されているように、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。
【００８２】
なお、上記液晶性物質は、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、上記液晶性物質は、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２、４、７参照）を有していてもよい。キュービック相は上記液晶性物質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（８）
【００８３】
【化２】
2005316013.tif 000004
【００８４】
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。
【００８５】
ＢＡＢＨ８は、１３６．７℃以上、１６１℃以下の温度範囲では、光の波長以下のスケールのキュービック対称性を有する秩序構造からなるキュービック相を示す。該ＢＡＢＨ８は、光の波長以下の秩序構造を有し、上記温度範囲において、電圧無印加時に光学的等方性を示すことで、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。
【００８６】
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、電圧無印加状態では等方的であり、電圧印加により異方性が発現する。
【００８７】
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を上記液晶性物質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。
【００８８】
また、上記液晶性物質としては、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３に記載の液晶マイクロエマルションや非特許文献５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。
【００８９】
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。さらには、非特許文献１に記載されているような高分子・液晶分散系の物質を適用することもできる。また、非特許文献９に記載されているようなゲル化剤を添加してもよい。
【００９０】
また、上記液晶性物質としては、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液晶性物質として好適である。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。
【００９１】
以下に、上記液晶性物質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。
【００９２】
〔スメクチックＤ相（ＳｍＤ）〕
スメクチックＤ相（ＳｍＤ）は、上記液晶性物質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６及び図７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。
【００９３】
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２もしくは非特許文献４に記載の下記一般式（９）・（１０）
【００９４】
【化３】
2005316013.tif 000005
【００９５】
で表されるＡＮＢＣ１６等が挙げられる。なお、上記一般式（９）・（１０）において、ｍは任意の整数、具体的には、一般式（９）においてはｍ＝１６、一般式（１０）においてはｍ＝１５を示し、Ｘは−ＮＯ２基を示す。
【００９６】
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。このため、スメクチックＤ相は、光学的に等方性を示す。
【００９７】
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液晶性物質として適用することができる。
【００９８】
〔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３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。
【００９９】
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３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。この混合系は、図８および図９に示すような模式図で表される構造を有している。
【０１００】
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。
【０１０１】
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、本実施の形態の表示素子の液晶性物質として適用することができる。
【０１０２】
〔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１０に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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、本実施の形態の表示素子の液晶性物質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、棒状ミセル相等を液晶性物質として使用しても、同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
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、逆ミセル相を液晶性物質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。
【０１０６】
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、図１０に示したような、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、本実施の形態の表示素子の液晶性物質として適用することができる。
【０１０７】
〔液晶微粒子分散系〕
また、液晶性物質は、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。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液晶性物質としては、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。
【０１０８】
〔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。したがって、デンドリマーもまた、本実施の形態の表示素子の液晶性物質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、上記液晶性物質として適用することができる。
【０１０９】
〔コレステリックブルー相〕
また、液晶性物質として、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１１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。
【０１１０】
図１１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６・７参照）。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、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。
【０１１１】
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４８．２重量％、「５ＣＢ」（４−シアノ−４’−ペンチルビフェニル、ネマチック液晶）を４７．４重量％、「ＺＬＩ−４５７２」（商品名、メルク社製カイラルドーパント）を４．４重量％の割合で混合してなる組成物が知られている。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。
【０１１２】
〔スメクチックブルー相〕
また、液晶性物質として、スメクチックブルー相を適用することができる。なお、図１１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。
【０１１３】
図１１に示すように、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６、７参照）、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。
【０１１４】
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７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、本実施の形態の表示素子の液晶性物質として使用することができる。
【０１１５】
以上のように、本実施の形態の表示素子において液晶性物質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、上記液晶性物質は、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。
【０１１６】
また、上記液晶性物質は、電圧印加時または電圧無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。従って、電圧印加時または電圧無印加時に秩序構造が光の波長以下となる液晶性物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。
【０１１７】
上記媒質Ａには、非液晶物質と、等方相−液晶相相転移温度が異なる２種類以上の液晶性物質とが含まれている。そして、上記媒質は、上記各液晶性物質の等方相−液晶相相転移温度よりも低い温度で光学的等方性を有する。それゆえ、媒質は、等方相―液晶相相転移がブロードになり、電場による影響が少なくなる。したがって、本発明によれば、等方相−液晶相相転移直後での電界印加に必要な駆動電圧が大きく変化することがない表示素子を実現できる。
【０１１８】
上記「各液晶性物質の等方相−液晶相相転移温度よりも低い温度」とは、具体的には、等方相−液晶相相転移温度よりも僅かに低い温度、例えば−０・１Ｋの温度のことをいう。
【０１１９】
また、上記液晶性物質としては、上記のように等方相−液晶相相転移温度がブロードになるような液晶性物質であれば、特に限定されない。例えば、上記液晶性物質における各種分子量分布が２００〜５００のものを用いることが好ましい。分子量分布が２００よりも低い場合、等方相−液晶相相転移温度が室温より低くなり、また液晶相を示しにくくなるので実用上好ましくない。また、分子量分布が５００よりも高い場合、等方相−液晶相相転移温度が１００℃より高くなり、また液晶相を示しにくくなるので実用上好ましくない。
【０１２０】
また、上記液晶性物質における各種等方相−液晶相相転移温度の分布が２０℃以上のものを用いることが好ましい。等方相−液晶相相転移温度が２０℃よりも低い場合、室温程度の温度でも、液晶性物質が気化し易いので、上記媒質Ａを調製後、液晶性物質揮発による媒質Ａの成分変化が起こり易く好ましくない。
【０１２１】
また、上記液晶性物質には、フッ素系液晶やシアノ系液晶が含まれていることが好ましい。フッ素系やシアノ系液晶のように双極子モーメントの大きい化学構造が含まれていることで、液晶性物質に双極子−双極子相互作用を及ぼし、このために、等方相−液晶相相転移温度がブロードなる。
【０１２２】
以下、本実施の形態では、上記液晶性物質として、上記構造式（１）〜（３）で示される液晶性物質、すなわち、３ＯＣＢ、５ＯＣＢ、及び、７ＯＣＢをそれぞれ等量混合したものにフッ素系混合液晶ＪＣ‐１０４１ＸＸ（チッソ社製）１７重量％混合したものを使用するものとするが、上記液晶性物質としては、これに限定されるものではなく、上述した条件に適合していれば、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。
【０１２３】
また、本実施の形態の表示素子では、上記媒質Ａは、上記液晶性物質に加えて、カイラル剤を含んでなる。カイラル剤は、液晶性物質において隣接する分子と互いにねじれ構造をとる。そして、液晶性物質中の分子間の相互作用のエネルギーが低くなり、液晶性物質は、自発的にねじれ構造をとり、構造が安定化する。それゆえ、カイラル剤を含む媒質Ａは、等方相‐液晶相相転移温度近傍では、急激な構造変化が起きにくく、光学的等方性を有する液晶相が発現し、相転移温度を低下させるという効果を奏する。このようなカイラル剤としては、例えば、ＺＬＩ‐４５７２（メルク社製）、Ｃ１５（メルク社製）、ＣＮ（メルク社製）、または、ＣＢ１５（メルク社製）などが挙げられる。また、本実施の形態の表示素子では、上記液晶性物質が、カイラル性を示していてもよい。
【０１２４】
また、本実施の形態の表示素子では、上記媒質Ａは、さらに、非液晶性物質を含んでなる。非液晶性物質は、上記液晶性物質への混合において、相溶性に劣る。そして、上記非液晶性物質は、液晶性物質の構成分子間の相互の束縛を弱めることができるので、液晶性物質の配向変化を容易になり、電界印加に必要な駆動電圧をより低減することができる。このような非液晶性物質としては、液晶性物質の構成分子間の相互の束縛を弱める物質であれば、特に限定されないが、例えば、極性溶媒、例としてアルコール類、また無極性物質も挙げられる。
【０１２５】
中でも、無極性物質は、液晶性物質との混合において、相溶性が僅かに劣る。それゆえ、媒質Ａ中の混合物質内でのパッキングにおいて、双極子相互作用等の影響を比較的受けにくいため液晶性物質の構成分子の相互の束縛を弱める。したがって、液晶性物質分子の配向変化がより起こり易くなり、駆動電圧が下がるという効果を奏する。このような無極性物質としては、液晶性物質の構成分子の相互の束縛を弱める物質であれば、特に限定されないが、例えば、n−ドデカン、n−オクタン、n−デカン等の直鎖アルカンやベンゼン、エーテル等が挙げられる
また、上記媒質Ａにおけるカイラル剤の濃度は、媒質Ａにおいて、液晶性物質の構造を安定化させることが可能な濃度であれば、特に限定されないが、例えば、１〜１５重量％が好ましく、３〜１０重量％が特に好ましい。しかしながら、上記媒質Ａにおけるカイラル剤の濃度は、カイラル剤の種類、表示素子の構成、または、設計等に応じて適宜設定することができる。
【０１２６】
また、上記媒質Ａにおける無極性物質の濃度は、媒質Ａにおいて、液晶性物質の構成分子の相互の束縛を弱めることが可能な濃度であれば、特に限定されないが、例えば、０．５〜１０重量％が好ましく、１〜６重量％が特に好ましい。しかしながら、上記媒質Ａにおける無極性物質の濃度は、無極性物質の種類、表示素子の構成、または、設計等に応じて適宜設定することができる。
【０１２７】
本実施の形態によれば、上記電極４・５としてＩＴＯを使用し、線幅５μｍ、電極間距離５μｍ、媒質層３の層厚（すなわち基板１・２間の距離）を５μｍとし、媒質Ａとして上記媒質懇望物を使用した。そして、外部加温装置（加熱手段）により上記媒質混合物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、電圧印加を行うことにより、透過率を変化させることができた。なお、上記媒質Ａは、５４℃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。
【０１２８】
次に、本実施の形態の表示素子における表示原理について、図３（ａ）・（ｂ）、図４、及び、図５（ａ）〜（ｇ）を参照にして以下に説明する。
【０１２９】
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、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。
【０１３０】
図３（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平面図であり、図３（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平面図である。なお、図３（ａ）・（ｂ）は、上記表示素子における１画素中の構成を示すものとし、説明の便宜上、対向基板２１の構成については図示を省略する。
【０１３１】
さらに、図４は、図１（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５（ａ）〜（ｇ）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、電圧無印加時（ＯＦＦ状態）および電圧印加時（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５（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の電圧無印加時（ＯＦＦ状態）の断面図、該表示素子の電圧印加時（ＯＮ状態）の断面図、ＴＮ(Twisted Nematic)方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図、該ＴＮ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図、ＶＡ（Vertical Alignment）方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図、該ＶＡ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図、該ＩＰＳ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図を示す。
【０１３２】
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は、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向、基板面に垂直な方向（基板法線方向）、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向に垂直な方向を、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）
【０１３３】
【数１】
2005316013.tif 000006
【０１３４】
（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（例えば非特許文献１２参照）。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）
【０１３５】
【数２】
2005316013.tif 000007
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
図５（ｃ）・（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、電圧無印加時には、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、電圧印加時には、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１０５ａは、電圧無印加時には、図５（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、電圧印加時には、図５（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、電圧無印加時と電圧印加時とで、屈折率楕円体１０５ａ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１０５ａが回転する）。
【０１３９】
ＶＡ方式の液晶表示素子は、図５（ｅ）・（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、電圧無印加時には、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、電圧印加時には、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５（ｅ）に示すように、電圧無印加時には、その主軸方向（長軸方向）が基板面法線方向を向き、図５（ｆ）に示すように、電圧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、電圧無印加時と電圧印加時とで、屈折率楕円体２０５ａ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２０５ａが回転する）。
【０１４０】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、図５（ｆ）・（ｇ）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、電圧無印加時と電圧印加時とで、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５（ｆ）に示す電圧無印加時と図５（ｇ）に示す電圧印加時とで、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）。
【０１４１】
このように、従来の液晶表示素子では、電圧無印加時でも液晶分子が何らかの方向に配向しており、電圧を印加することによって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、屈折率楕円体の形状は変化しないが、屈折率楕円体の主軸方向が電圧印加によって回転（変化）することを利用して表示を行っている。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。
【０１４２】
これに対し、本実施の形態の表示素子も含め、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は、図５（ａ）・（ｂ）に示すように、電圧無印加時における屈折率楕円体３ａの形状は球状、すなわち、光学的に等方（ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｚ、配向秩序度＝０）であり、電圧を印加することによって異方性（ｎｘ＞ｎｙ、配向秩序度＞０）が発現するようになっている。なお、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）でかつ両電極４・５の対向方向の主屈折率、基板面に垂直な方向（基板法線方向）の主屈折率、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向に垂直な方向の主屈折率を表している。
【０１４３】
このように、本実施の形態の表示素子は、光学的異方性の方向は一定（電圧印加方向は変化しない）で例えば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、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。
【０１４４】
本実施の形態の表示素子は、図３（ａ）に示すように、電極４・５に電圧を印加していない状態では、基板１・２間に封入される媒質Ａ（媒質層３）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。
【０１４５】
一方、図３（ｂ）に示すように、電極４・５に電圧を印加すると、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。
【０１４６】
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、転移点のすぐ直上の温度では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。
【０１４７】
例えば、非特許文献４および非特許文献８によれば、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。
【０１４８】
カー定数Ｂ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Ｂ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。
【０１４９】
さらに、電界の印加により光学的異方性が発現する媒質Ａを表示媒質に用いた表示素子を備えた表示装置において電源の投入を行ったとき、周囲温度が低い場合には、上記媒質Ａが本来駆動されるべき温度に達しておらず、媒質Ａの物理的な状態が、素子駆動時に本来有しているべき状態とは異なっていることがあることが挙げられる。例えば、上記媒質Ａがネマチック−等方相の相転移温度直上の等方相状態で、本来駆動しなければならない場合（なお、逆の場合もあり得る）、電源投入時に、上記相転移温度よりも低温のネマチック状態になっていることがある。この場合、電界無印加状態では本来等方状態により黒表示を達成しなければならないときに、無電界印加でも光学的異方性を有するネマチックでは、その光学的異方性により光を透過させてしまうことになる。したがって、このような場合には、良好な黒表示ができなくなり、コントラストが低下してしまう。もちろん、ヒータや光源（バックライト）により表示素子を過熱し、良好な表示を得ることができるが、瞬時に温度を上昇させ、また安定化させることは容易なことではない。
【０１５０】
そこで、本実施の形態において、基板１・２におけるそれぞれの対向面上には、ラビング処理が施された図示しない誘電体薄膜（配向膜）が必要に応じて形成されていてもよい。上記一対の基板１・２のうち少なくとも一方の基板の内側に上記誘電体薄膜が形成されていることで、上記配向の秩序の度合いを向上させることができ、より大きな電気光学効果、例えばより大きなカー効果を得ることができる。
【０１５１】
上記誘電性薄膜としては、それぞれ、有機薄膜であってもよいし、無機薄膜であってもよく、上記配向効果を得ることができさえすれば、特に限定されるものではないが、上記誘電体薄膜を有機薄膜により形成した場合、良好な配向効果を示すことから、上記誘電性薄膜としては有機薄膜を用いることがより望ましい。このような有機薄膜の中でもポリイミドは安定性、信頼性が高く、極めて優れた配向効果を示すことから、上記誘電性薄膜材料にポリイミドを使用することで、より良好な表示性能を示す表示素子を提供することができる。
【０１５２】
上記誘電体薄膜は、上記一対の基板１・２のうち少なくとも一方の基板の内側、例えば、上記基板１上に、上記櫛形電極４・５を覆うように形成すればよく、その膜厚は特に限定されない。また、上記基板１上に設けられた誘電性薄膜と、基板２上に設けられた誘電性薄膜とは、例えば、上記櫛形電極４・５の櫛歯部分４ａ・５ａに沿って互いに逆方向にラビング処理が施される。
【０１５３】
また、本実施の形態の表示素子では、例えば、電源投入時に周囲温度が上記転移点よりも低く、媒質Ａが、本来駆動されるべき温度に達していない場合、析出したネマチック液晶相は、上記配向膜における配向（処理）方向、この場合は、偏光板吸収軸方向に配向するために、上記ネマチック液晶相、つまり、物理的状態が本来の駆動時の状態と異なる媒質による光学的な寄与は無い。この結果、ヒータおよびバックライトにより表示素子の温度が上昇するまでの間においても良好な黒表示を実現することができる。
【０１５４】
すなわち、本実施の形態によれば、たとえ電圧無印加時に光学異方性が発現したとしても、上記画素基板１１および対向基板１２における互いの対向表面に、一方の偏光板吸収軸と平行または直交する方向の水平配向処理を施し、その光学異方性の方向、つまり、配向方向を、上記偏光板吸収軸と平行または直交する方向にしておくことで、その光学的寄与を消失させることができる。つまり、本実施の形態において、上記画素基板１１における対向基板１２の対向面表面に水平配向処理が施されていることで、基板界面の媒質Ａ、厳密には該媒質Ａを構成する分子は、素子駆動温度未満の温度で、上記配向処理における配向（処理）方向に沿って配向する。
【０１５５】
また、本実施の形態の表示素子によれば、所望の駆動温度領域に達したとしても、基板界面に吸着した分子による黒表示時の光の漏れは観測されず、高いコントラストを実現することができた。この結果、コントラストが低下することがなく、高速応答性、視野角特性に優れた表示素子を得ることができる。
【０１５６】
以下、本実施の形態では、上記媒質Ａとして、上記構造式（１）〜（３）で示される液晶性物質、すなわち、３ＯＣＢ、５ＯＣＢ、及び、７ＯＣＢをそれぞれ等量混合したものに、フッ素系混合液晶ＪＣ‐１０４１ＸＸ（チッソ社製）を１７重量％、カイラル剤ＺＬＩ‐４５７２（メルク社製）を３重量％、ｎ‐ドデカンを２重量％添加したものを用いた。上記媒質Ａとしては、これに限定されるものではなく、液晶性物質として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し、これにカイラル剤及び無極性物質を添加したものでもよい。
【０１５７】
上記表示素子において、外部加温装置（加熱手段）により上記媒質混合物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、電圧印加を行うことにより、透過率を変化させることができた。また、電圧印加を行った場合、最大透過率を得られる印加電圧は、４６Ｖであった。なお、このとき、媒質Ａの等方相‐液晶相相転移温度は、５４℃であった。すなわち、上記媒質Ａは、５４℃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。
【０１５８】
ここで、比較のために、上述した構成を有する表示素子において、媒質Ａとして、上記構造式（２）及び（４）で示される液晶性物質、すなわち、５ＯＣＢ、及び、５ＣＢをそれぞれ、１０重量％、９０重量％混合したものに、エチルアルコールを０．１重量％添加したものを用いた（以下、比較例とする）。このとき、媒質Ａの等方相‐液晶相相転移温度は、５９℃であった。また、この表示素子において、外部加温装置（加熱手段）により上記媒質混合物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、電圧印加を行った結果、最大透過率を得られる印加電圧は、５３Ｖであった。また、比較例の表示素子では、液晶性物質の相転移温度よりも低い温度では、電圧無印加時に媒質Ａは、光学的等方性を示していなかった。それゆえ、比較例の表示素子では、欠陥構造由来と考えられる光漏れが生じていた。また、等方相‐液晶相間の相転移を境にして駆動電圧が大きく変化していた。
【０１５９】
このように本実施の形態の表示素子では、比較例の表示素子とは異なり、等方相−液晶相相転移温度はやや低く、最大透過率が得られる印加電圧が小さかった。また、本実施の形態の表示素子は、等方相−液晶相相転移近傍で駆動電圧が大きく変化しなかった。つまり、本実施の形態の表示素子では、比較例の表示素子とは異なり、相転移温度の低下だけでなく同時に駆動電圧の低下が実現できた。
【０１６０】
また、比較例の表示素子では、等方相−低温側液晶相の相転移温度を境にして、特に相転移温度より温度が高くなるにつれて駆動電圧が上昇していた。一方、本実施の形態の表示素子では、等方相直下の低温相が光学的等方性を示していた。すなわち、液晶性物質の相転移温度よりも低い温度では、電圧無印加時に媒質Ａは、光学的等方性を示していた。さらに、等方相−低温側液晶相の相転移温度を境に配向変化に必要な駆動電圧が大きく変わらない。このことは、相転移近傍において電場から受ける影響に対して温度依存性が小さいことを意味している。さらに言うなら、電場の２乗で変化するカー効果による屈性率の変化に対して、安定性が比較例よりも高いことを示している。
【０１６１】
これは、本実施の形態の表示素子の媒質Ａ中に、３ＯＣＢ、５ＯＣＢ、７ＯＣＢ、及び、フッ素系混合液晶ＪＣ‐１０４１ＸＸが混合することにより、それぞれ単体での等方相−液晶相への相転移が混合物では重なったようになり相転移がブロードになったと考えられる。その結果、構造変化も急激には起こらず、光学的に等方な液晶相が発現した。
【０１６２】
一般に低分子に比べて高分子の相転移点は明確ではない。これは高分子などでは分子量分布があり、その分布に対応した様々な相転移温度の重なり合わせが高分子全体の相転移温度になるため、不明確になる。本実施の形態においても、同様な効果により相転移点が明瞭でなくなった。
【０１６３】
本実施の形態では、媒質Ａはカイラル剤を含んでなるので、液晶性物質中で隣接する分子と互いにねじれ構造をとれば、分子間相互作用のエネルギーは低くなる。したがって、カイラル剤は、自発的にねじれ構造をとる。すなわち、本実施の形態では、あらかじめブロードになった相転移を、カイラル剤導入によりねじれ構造を発現させて、その構造を安定化させ、より相転移がブロードになる。このため、駆動電圧をより小さくできたと考えられる。
【０１６４】
また、媒質Ａはさらに無極性物質であるドデカンを含んでなる。無極性物質は、液晶性物質への混合において、相溶性が僅かに劣る。それゆえ、媒質Ａの混合物内でのパッキングにおいて、系をよりソフトにして構成分子の相互の束縛を弱める作用がある。したがって、配向変化をより容易にし、その結果駆動電圧がより低くなるように影響を与えていると考えられる。本実施の形態では、等方相−液晶相相転移での電場に対する変化が殆ど無い程度に小さくして、その上で非液晶性物質を添加することにより光学変調に必要な電圧の上昇を抑えることが出来ていると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明の表示素子は、広視野角特性および高速応答特性に優れた表示素子であり、例えば、テレビやモニタ等の画像表示装置や、ワードプロセッサ（ワープロ）やパーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、あるいは、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画像表示装置に、広く適用することができる。また、本発明の表示素子は、上記したように、広視野角特性および高速応答特性を有し、また、液晶相‐等方相相転移温度を低下させてカー効果を安定化し、かつ、駆動電圧を低減することができるので、大画面表示や動画表示にも適している。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】（ａ）は電圧無印加状態における本発明の実施の一形態の表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は電圧印加状態における本実施の一形態の表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の一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。
【図３】（ａ）は電圧無印加状態における上記表示素子の媒質を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は電圧印加状態における上記表示素子の媒質を模式的に示す断面図である。
【図４】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５】上記表示素子と従来の液晶表示素子との表示原理の違いを、電圧無印加時および電圧印加時における媒質の平均的な屈折率楕円体の形状およびその主軸方向にて模式的に示す断面図であり、（ａ）は本実施の形態にかかる表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｂ）は本実施の形態にかかる表示素子の電圧印加時の断面図であり、（ｃ）はＴＮ方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｄ）はＴＮ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図であり、（ｅ）はＶＡ方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｆ）はＶＡ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図であり、（ｇ）はＩＰＳ方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｈ）はＩＰＳ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図である。
【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、ロードネットワークモデルで示す模式図である。
【図７】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８】液晶マイクロエマルションの逆ミセル相混合系の一例を示す模式図である。
【図９】液晶マイクロエマルションの逆ミセル相混合系の他の例を示す模式図である。
【図１０】リオトロピック液晶相の分類図である。
【図１１】本発明の表示素子の媒質の各種構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１６７】
１    基板
２    基板
３    媒質層
４    電極（電界印加手段）
４ａ  櫛歯部分
５    電極（電界印加手段）
５ａ  櫛歯部分
６    偏光板
７    偏光板
１１  画素基板（基板）
１２  対向基板（基板）
４５ｃ、４５ｄ  電界印加方向
Ａ    媒質
【図１】
2005316013.tif 000008
【図２】
2005316013.tif 000009
【図３】
2005316013.tif 000010
【図４】
2005316013.tif 000011
【図５】
2005316013.tif 000012
【図６】
2005316013.tif 000013
【図７】
2005316013.tif 000014
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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