(57)【要約】【課題】カー効果の温度依存性が小さく、かつ、製造が容易な表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも一方が透明な画素基板３２と対向基板３３との間に、巨視的には等方相を示す透明な液体であるが、微視的には液晶分子がある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む誘電性液体層４１を介在させる。該表示装置は、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度においても上記クラスタを含んでいることで、温度上昇に伴うカー定数の効果の低下が抑制される。例えば分子間水素結合形成能を有する液晶性化合物やスメクチック液晶化合物、微粒子等を含んでなるクラスタは、クラスタサイズが大きく、温度上昇に伴う寿命が長い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、
上記誘電性液体層は、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度で上記液晶性化合物の液晶分子が部分的に配列したクラスタを含み、かつ、可視光に対して透明であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記誘電性液体層におけるカー定数の変動率は、上記液晶−等方相相転移温度に対する二次の相転移温度を基準として＋５℃の温度範囲内において±３０％以内であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
上記クラスタは、分子間水素結合した液晶性化合物を含んでいることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
上記クラスタは、スメクチック液晶化合物を含んでいることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
上記クラスタは０．１μｍ以下の粒子径を有する微粒子を核として形成されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、
上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、分子間水素結合形成能を有する液晶性化合物を含んでいることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
上記分子間水素結合形成能を有する液晶性化合物は水酸基を有していることを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、
上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、スメクチック液晶化合物を含んでいることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
上記スメクチック液晶化合物は、分子末端にシアノ基を有していることを特徴とする請求項８記載の表示装置。
【請求項１０】
電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、
上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、上記誘電性液体層中に、０．１μｍ以下の粒子径を有する微粒子が分散されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面側に誘電体薄膜が形成されていることを特徴とする請求項１、６、８、１０の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、
上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、
上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面に接触するように、０．１μｍ以下の粒子径を有する微粒子を含む誘電体薄膜が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
上記誘電体薄膜が有機薄膜であることを特徴とする請求項１１または１２記載の表示装置。
【請求項１４】
上記有機薄膜はポリイミド薄膜であることを特徴とする請求項１３記載の表示装置。
【請求項１５】
上記微粒子は表面にパラジウムを有していることを特徴とする請求項１０または１２記載の表示装置。
【請求項１６】
上記誘電性液体層は、分子末端にシアノ基を有する液晶性化合物を含んでいることを特徴とする請求項１０または１２記載の表示装置。
【請求項１７】
上記電界印加手段は、上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面側に形成された櫛形電極であることを特徴とする請求項１、６、８、１０、１２の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項１８】
上記誘電性液体を上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度に加熱する加熱手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１、６、８、１０、１２の何れか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速応答性並びに広視野の表示性能を有する、二次の電気光学効果を利用した表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、各種表示素子のなかでも薄型で軽量かつ消費電力が小さいといった利点を有し、テレビやビデオ等の画像表示装置や、モニター、ワープロ、パーソナルコンピュータ等のＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器に広く用いられている。
【０００３】
液晶表示素子の液晶表示方式としては、従来、例えば、ネマティック液晶を用いたＴＮ（ツイステッドネマティック）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】
そのなかでも、従来、実用化されている液晶表示素子としては、例えば、ネマティック液晶を用いたＴＮ（ツイステッドネマティック）モ−ドの液晶表示素子が挙げられるが、該ＴＮモードを用いた液晶表示素子には、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あるいはＡＦＬＣを用いた表示モ−ドの場合、応答が速く、視野角が広いといった利点を有してはいるものの、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、光散乱を利用する高分子分散型液晶表示モ−ドは、偏光板を必要とせず、高輝度表示が可能であるが、本質的に位相板による視角制御ができない上、応答特性の面で課題を有しており、ＴＮモードに対する優位性は少ない。
【０００７】
これら表示方式は、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表示方式に対して、二次の電気光学効果を利用した電子分極による表示方式が提案されている。
【０００９】
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である。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。特に、カー効果と呼ばれる二次の電気光学効果は、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、特殊な計測機器において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り、これまでに、カー効果を示す材料としては、無機結晶（ＬｉＮｂＯ３）や、ニトロベンゼンおよび二硫化炭素等の有機液体が知られており、これら材料は、例えば、前記した光シャッター、光変調素子、光偏光素子、あるいは、電力ケーブル等の高電界強度測定等に利用されている。
【００１０】
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、光偏向素子、さらには光集積回路応用に向けての基礎検討が行われ、前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。
【００１１】
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。カー効果は、電界の二次に比例するため、相対的に低電圧駆動を見込むことができる上、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。
【００１２】
そのような中、カー効果を用いた表示装置として、近年、少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持された等方相状態の有極性分子を含む媒体と、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の外側に配設された偏光板と、上記媒体に電界を印加するための電界印加手段とを備えた表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
液晶材料を用いた場合、カー効果（それ自身は、等方相状態で観察される）は、液晶相−等方相相転移温度近傍で最大となり、温度上昇とともに１／（Ｔ−Ｔ＊）（なお、Ｔ＊は二次の相転移温度（臨界温度）を示す）に比例する関数で減少することが知られており、カー効果の表示装置への応用展開に当たっては、カー効果の温度依存性、言い換えれば液晶材料のカー定数の温度依存性が、実用上の大きな問題となっている。
【００１４】
これに対し、上記特許文献１では、液晶材料に、特定の非液晶物質を添加することで、カー効果の温度依存性ではなく、液晶材料の等方相転移温度を低下させることで、実用的な温度域で大きなカー効果を得ようとする試みがなされている。
【００１５】
カー効果の温度依存性を低減させる取り組みとしては、カー効果を利用した光スイッチにおいて、液晶分子を高分子中に閉じこめ、カー定数温度依存性を低減させる取り組みが提案されている（特許文献２参照）。
【００１６】
具体的には、上記特許文献２では、一対の基板と、該一対の基板に挟持され、小区域に分割された液晶材料と、この液晶材料の領域を小区域に分割する高分子材料とを含み、電圧の非印加時に光学的に等方性であり、電圧の印加時に電界強度の２乗に比例する光学異方性を示す媒質と、該媒質に電圧を印加する電圧印加手段とを備えた液晶光学スイッチ素子において、液晶材料の各小区域の平均直径を０．１μｍ以下に設定することが提案されている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００１−２４９３６３号公報（公開日２００１年９月１４日）
【００１８】
【特許文献２】
特開平１１−１８３９３７号公報（公開日１９９９年７月９日）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に記載の方法は、液晶材料の領域を小区域に分割するために光等により反応性モノマーを重合させる必要があり、かつ、液晶領域サイズを０．１μｍ以下にする必要がある等、製造が非常に困難であるという問題点を有している。また、特許文献２に記載の方法は、液晶材料と高分子材料とが接する面積が多いため、信頼性が懸念されるという問題点を有している。
【００２０】
なお、前記したように、特許文献１は、液晶材料の等方相転移温度を低下させることで加熱温度を抑えて実用的な温度域でのスイッチングを可能ならしめるものであり、カー定数の温度依存性そのものを低減させるものではない。
【００２１】
そのため、カー効果の温度依存性が小さく、かつ、製造が容易な表示装置が強く求められている。
【００２２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、カー効果の温度依存性が小さく、かつ、製造が容易な表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
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、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段（例えば櫛形電極等の電極）とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層は、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度で上記液晶性化合物の液晶分子が部分的に配列したクラスタを含み、かつ、可視光に対して透明であることを特徴としている。
【００２４】
本発明にかかる表示装置は、上記したように上記屈折率変化を用いた二次の電気光学効果（カー効果）により表示を行う表示装置であり、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。
【００２５】
通常、液晶性化合物は、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。カー効果は、入射光に対して透明な媒質中で観測される。本発明にかかる表示装置において用いられる上記誘電性液体層は、巨視的には等方相を示す透明な液体であるが、微視的にはある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。なお、本発明において上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であることから、勿論、上記クラスタも、可視光に対して透明な状態で用いられる。
【００２６】
上記表示装置は、このように上記誘電性液体がクラスタを含むことで、大きなカー効果を得ることができる。しかしながら、従来の液晶材料を用いた場合、カー効果は、温度の上昇に伴って、１／（Ｔ−Ｔ＊）に比例する関数で減少する。本願発明者等は、鋭意検討の結果、この従来の液晶材料におけるカー効果の温度依存性が大きい主要因は、従来の液晶材料においては、クラスタは、上記液晶材料の透明点近傍では大きいものの、温度上昇とともに急激に小さくなっていくことにあり、上記誘電性液体層が、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度で上記液晶性化合物の液晶分子が部分的に配列したクラスタを含むことで、上記カー効果の温度依存性を低減させることができることを見出して本発明を完成させるに至った。
【００２７】
すなわち、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性を低減し、視野角が広く、応答速度が速い表示装置を提供することができる。
【００２８】
さらに、上記の構成によれば、前記特許文献２に示すように液晶材料の領域を小区域に分割するための手段を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明にかかる表示装置は、上記誘電性液体層におけるカー定数の変動率は、上記液晶−等方相相転移温度に対する二次の相転移温度を基準として＋５℃の温度範囲内において±３０％以内であることを特徴としている。
【００３０】
前記カー効果、すなわち、誘電性液体層のカー定数の温度依存性は、駆動電圧の温度依存性に関係する。±１５％程度の電圧変動であれば、温度変動を補償する回路、あるいは画素の電気特性をモニターし、駆動電圧値にフィードバックする回路等を用いることにより、実用的な表示装置を構成することができる。±１５％の駆動電圧変動は、カー定数の大きさでおよそ±３０％の変動に相当する。言い換えれば、カー定数の大きさが、センター値に対して±３０％以内である温度領域を如何に広げるかが重要であり、本発明によれば、前記したように上記誘電性液体層が、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度下において前記クラスタを含むことで、カー定数の変動値を、上記液晶−等方相相転移温度に対する二次の相転移温度を基準として＋５℃の温度範囲内において±３０％以内に抑えることが可能となる。
【００３１】
また、本発明にかかる表示装置は、上記クラスタは、分子間水素結合した液晶性化合物を含んでいることを特徴としている。
【００３２】
上記誘電性液体層が、分子間水素結合能を有する液晶性化合物を含んでいると、該誘電性液体層中で分子間水素結合を形成することにより、クラスタサイズを大きくすることができ、温度上昇に伴うクラスタの寿命を長くすることができる。よって、上記クラスタが、分子間水素結合した液晶性化合物を含んでいることで、温度上昇に伴うクラスタの寿命を長くすることができる。従って、上記の構成によれば、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度においてクラスタを含み、かつ、可視光に対して透明な誘電性液体層を形成することができる。このため、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性が低減され、かつ、製造が容易な表示装置を提供することができる。
【００３３】
さらに、本発明にかかる表示装置は、上記クラスタは、スメクチック液晶化合物を含んでいることを特徴としている。
【００３４】
スメクチック液晶化合物は、分子間相互作用が強く、上記誘電性液体層がスメクチック液晶化合物を含んでいる場合にも、クラスタサイズを大きくすることができ、温度上昇に伴うクラスタの寿命を長くすることができる。よって、上記クラスタが、スメクチック液晶化合物を含んでいることで、温度上昇に伴うクラスタの寿命を長くすることができる。従って、上記の構成によれば、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度においてクラスタを含み、かつ、可視光に対して透明な誘電性液体層を形成することができる。このため、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性が低減され、かつ、製造が容易な表示装置を提供することができる。
【００３５】
さらに、本発明にかかる表示装置は、上記クラスタは０．１μｍ以下の粒子径を有する微粒子を核として形成されていることを特徴としている。
【００３６】
粒子径が０．１μｍ以下、つまり、粒子の粒子径が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、粒子径が０．１μｍ以下であれば、上記微粒子もまた可視光に対して透明である。
【００３７】
そして、上記表示装置が、例えば上記誘電性液体層中もしくは該誘電性液体層と接触する層（例えば誘電体薄膜）中に微粒子を含んでいると、該微粒子を核として該微粒子表面に液晶分子が物理的あるいは化学的に吸着（配向）し易い。このため、上記微粒子を核としてクラスタサイズが大きなクラスタを形成することができる。よって、上記クラスタが上記微粒子を核として形成されていることで、温度上昇に伴うクラスタの寿命を長くすることができる。従って、上記の構成によれば、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度においてクラスタを含み、かつ、可視光に対して透明な誘電性液体層を形成することができる。このため、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性が低減され、かつ、製造が容易な表示装置を提供することができる。
【００３８】
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、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段（例えば櫛形電極等の電極）とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、分子間水素結合形成能を有する液晶性化合物を含んでいることを特徴としている。
【００３９】
このように屈折率変化を用いた二次の電気光学効果（カー効果）により表示を行う表示装置においては、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。
【００４０】
本発明にかかる表示装置において用いられる上記誘電性液体層もまた、前記した表示装置と同じく、巨視的には等方相を示す透明な液体であるが、微視的にはある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。
【００４１】
そして、上記誘電性液体層が、分子間水素結合能を有する液晶性化合物を含んでいると、該誘電性液体層中で分子間水素結合を形成することにより、クラスタサイズを大きくすることができ、温度上昇に伴うクラスタの寿命を長くすることができる。従って、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性が低減された、視野角が広く、応答速度が速い表示装置を提供することができる。
【００４２】
さらに、上記の構成によれば、前記特許文献２に示すように液晶材料の領域を小区域に分割するための手段を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【００４３】
また、本発明にかかる表示装置は、上記分子間水素結合形成能を有する液晶性化合物は水酸基を有していることを特徴としている。
【００４４】
水酸基を有する液晶性化合物は、入手が容易であり、かつ、該水酸基と酸素原子との間の結合距離が短く、分子間相互作用が大きい。このため、上記の構成によれば、温度上昇に伴うクラスタの延命効果が大きく、カー効果の温度依存性を十分に大きくすることができる。
【００４５】
また、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、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段（例えば櫛形電極等の電極）とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、スメクチック液晶化合物を含んでいることを特徴としている。
【００４６】
本発明にかかる表示装置もまた、屈折率変化を用いた二次の電気光学効果（カー効果）により表示を行う表示装置であり、このような表示装置においては、前記したように、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。
【００４７】
そして、本発明にかかる表示装置において用いられる上記誘電性液体層もまた、前記した表示装置と同じく、巨視的には等方相を示す透明な液体であるが、微視的にはある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。
【００４８】
スメクチック液晶化合物は、分子間相互作用が強く、上記誘電性液体層が、スメクチック液晶化合物を含んでいることで、クラスタサイズを大きくすることができ、温度上昇に伴うクラスタの寿命を長くすることができる。従って、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性が低減された、視野角が広く、応答速度が速い表示装置を提供することができる。
【００４９】
さらに、上記表示装置においても、前記特許文献２に示すように液晶材料の領域を小区域に分割するための手段を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【００５０】
さらに、本発明にかかる表示装置は、上記スメクチック液晶化合物は、分子末端にシアノ基を有していることを特徴としている。
【００５１】
上記スメクチック液晶化合物が分子末端にシアノ基を有していると、より大きな双極子能率を示すため、大きなカー効果を得ることができる。
【００５２】
また、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、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段（例えば櫛形電極等の電極）とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、上記誘電性液体層中に、０．１μｍ以下の粒子径を有する微粒子が分散されていることを特徴としている。
【００５３】
本発明にかかる表示装置もまた、屈折率変化を用いた二次の電気光学効果（カー効果）により表示を行う表示装置であり、このような表示装置においては、前記したように、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。
【００５４】
そして、本発明にかかる表示装置において用いられる上記誘電性液体層もまた、前記した表示装置と同じく、巨視的には等方相を示す透明な液体であるが、微視的にはある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。
【００５５】
粒子径が０．１μｍ以下、つまり、粒子の粒子径が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、粒子径が０．１μｍ以下であれば、上記微粒子もまた可視光に対して透明である。
【００５６】
そして、上記誘電性液体層が、上記微粒子を含んでいると、該微粒子を核として該微粒子表面に液晶分子が物理的あるいは化学的に吸着（配向）し易く、クラスタサイズが大きなクラスタが形成されることから、温度上昇に伴うクラスタの寿命を長くすることができる。従って、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性が低減された、視野角が広く、応答速度が速い表示装置を提供することができる。
【００５７】
さらに、上記表示装置においても、前記特許文献２に示すように液晶材料の領域を小区域に分割するための手段を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【００５８】
さらに、本発明にかかる表示装置は、上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面側に誘電体薄膜が形成されていることを特徴としている。
【００５９】
上記の構成によれば、上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面側、例えば上記誘電性液体層を挟持する、少なくなくとも一方が透明な一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内側に誘電体薄膜が形成されていることで、液晶の配向の秩序の度合いを向上させることができ、より大きなカー効果を得ることができる。
【００６０】
また、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、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段（例えば櫛形電極等の電極）とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面に接触するように、０．１μｍ以下の粒子径を有する微粒子を含む誘電体薄膜が形成されていることを特徴としている。
【００６１】
本発明にかかる表示装置もまた、屈折率変化を用いた二次の電気光学効果（カー効果）により表示を行う表示装置であり、このような表示装置においては、前記したように、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。
【００６２】
そして、本発明にかかる表示装置において用いられる上記誘電性液体層もまた、前記した表示装置と同じく、巨視的には等方相を示す透明な液体であるが、微視的にはある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。
【００６３】
粒子径が０．１μｍ以下、つまり、粒子の粒子径が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、粒子径が０．１μｍ以下であれば、上記微粒子もまた可視光に対して透明である。
【００６４】
そして、例えば上記誘電性液体層を挟持する、少なくなくとも一方が透明な一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内側の表面に形成された誘電性液体層、つまり、上記誘電性液体層に隣接して設けられた層が、上記微粒子を含んでいることで、該微粒子を核として該微粒子表面に液晶分子が物理的あるいは化学的に吸着（配向）し易くなり、クラスタサイズが大きなクラスタが形成される。このため、上記の構成によれば、温度上昇に伴うクラスタの寿命を長くすることができる。従って、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性が低減された、視野角が広く、応答速度が速い表示装置を提供することができる。
【００６５】
さらに、上記表示装置においても、前記特許文献２に示すように液晶材料の領域を小区域に分割するための手段を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【００６６】
さらに、本発明にかかる表示装置は、上記誘電体薄膜が有機薄膜であることを特徴としている。
【００６７】
上記の構成によれば、上記表示装置が、有機薄膜からなる誘電体薄膜を備えていることで、良好な配向効果を得ることができ、液晶の配向の秩序の度合いの向上効果が大きく、より大きなカー効果を得ることができる。
【００６８】
また、本発明にかかる表示装置は、上記有機薄膜はポリイミド薄膜であることを特徴としている。
【００６９】
ポリイミド薄膜は、極めて優れた配向効果を示すため、上記の構成によれば、液晶の配向の秩序の度合いの向上効果をさらに高めることができ、この結果、より大きなカー効果を安定して得ることができる。また、ポリイミドは安定性が高い材料であり、信頼性が高いことから、ポリイミドを使用することにより、良好な表示性能を示す表示装置を提供することができる。
【００７０】
さらに、本発明にかかる表示装置は、上記微粒子は表面にパラジウムを有していることを特徴としている。
【００７１】
上記の構成によれば、上記微粒子が、表面にパラジウムを有することで、該微粒子表面に液晶分子が物理的あるいは化学的に吸着し易く、クラスタサイズが大きく、温度上昇に対して寿命が長いクラスタを形成することができる。
【００７２】
また、本発明にかかる表示装置は、上記誘電性液体層は、分子末端にシアノ基を有する液晶性化合物を含んでいることを特徴としている。
【００７３】
上記スメクチック液晶化合物が末端基としてシアノ基を有していると、該シアノ基中の窒素原子が上記微粒子に対して配向し易いことからクラスタを形成し易い。このため、上記の構成によれば、クラスタサイズが大きく、寿命が長いクラスタを形成することができる。
【００７４】
さらに、本発明にかかる表示装置は、上記電界印加手段は、上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面側に形成された櫛形電極であることを特徴としている。
【００７５】
二次の電気光学効果は、前記したように屈折率変化が電界の二次に比例する効果であり、通常、ｐ型ネマチック液晶材料の場合、電界の印加方向と発生する複屈折異方性の方向とは平行の関係になる。このため、上記電界印加手段として上記櫛形電極、例えば上記誘電性液体層を挟持する、少なくなくとも一方が透明な一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内側面に形成された櫛形電極を用いることで、上記誘電性液体層表面、つまり、基板面に対して垂直の方向に通過する光に対して、直交する方向、つまり、基板面に平行な方向に容易に電界を印加することができ、これにより、電界印加で発生する複屈折異方性を光信号の変化として取り出すことが容易にできる。
【００７６】
さらに、本発明にかかる表示装置は、上記誘電性液体を上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度に加熱する加熱手段（例えば、セルとは別にセルの周辺に設けられたヒータや、セルに例えば直接貼合されたシート状ヒータ等）をさらに備えていることを特徴としている。
【００７７】
上記の構成によれば、上記液晶性化合物が室温で液晶相を示す場合、すなわち、該液晶性化合物の等方相転移温度が室温よりも高い場合であっても該液晶性化合物の等方相転移を生じさせることができ、この結果、可視光に対して透明でかつ巨視的には等方相状態の液体を容易に得ることができる。
【００７８】
【発明の実施の形態】
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。
【００７９】
本実施の形態にかかる表示装置は、少なくとも一方が透明な一対の基板間に、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体を挟持してなる表示素子を備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果、すなわち、カー効果を用いて表示を行う表示装置である。以下に、本実施の形態にかかる表示装置の一例について具体的に説明する。
【００８０】
図１は、本実施の形態にかかる表示装置の概略構成の一例を示す断面図であり、図２は、図１に示す表示装置の要部の概略構成を示す分解斜視図である。また、図３は、図１に示す表示装置におけるセルを構成する基板の配向処理方向を示す説明図である。
【００８１】
図１に示すように、本実施の形態にかかる表示装置は、表示素子としてセル３１を備えると共に、必要に応じて、加熱手段としてヒータ５１を備えている。
【００８２】
セル３１は、図１に示すように、少なくとも一方が透明な一対の基板（以下、それぞれ画素基板３２、対向基板３３と記す）間に、誘電性液体層４１が挟持され、さらに、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の外側（つまり、対向面とは反対側）に偏光板が設けられた構成を有している。図１および図２に示すセル３１においては、上記画素基板３２の外側に偏光板２２が、対向基板３３の外側に偏光板２９がそれぞれ設けられている。
【００８３】
上記一対の基板のうち、一方の画素基板３２は、図１および図２に示すように、例えばガラス基板等の透明な基板２３上に、上記誘電性液体層４１に電界を印加するための電界印加手段としての櫛形電極２４・２５が互いに対向配置された構成を有し、図１に示すように、これら櫛形電極２４・２５を覆うように、ラビング処理が施された誘電体薄膜２６（配向膜）が必要に応じて形成されている。
【００８４】
上記櫛形電極２４・２５の線副並びに電極間隔は特に限定されるものではなく、例えば上記画素基板３２と対向基板３３との間のギャップＡ（図１参照）に応じて任意に設定することができる。なお、本実施の形態では、一例として上記ギャップＡを１０μｍ、櫛形電極２４・２５の線副並びに電極間隔を１０μｍにて作製したが、これらの数値は単なる一例にすぎず、これらの数値にのみ限定されるものではない。また、上記櫛形電極２４・２５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、電極材料として従来公知の各種材料を用いることができる。
【００８５】
一方、上記誘電性液体層４１を挟んで上記画素基板３２と対向して設けられた対向基板３３は、例えばガラス基板等の透明な基板２８上に、ラビング処理が施された誘電体薄膜２７（配向膜）が必要に応じて形成された構成を有している。
【００８６】
このように、表面に誘電体薄膜２７が必要に応じて製膜された基板２８と、櫛形電極２４・２５を有し、かつ、その表面が誘電体薄膜２６で必要に応じて覆われた基板２３とを、図３に示すように、各々の表面に上記櫛形電極２４・２５の櫛歯に沿って互いに逆方向にラビング処理を施した後、シール剤３４および図示しない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、その空隙に誘電性液体を導入することにより、誘電性液体層４１が形成される。該誘電性液体層４１については、後に詳述する。
【００８７】
本実施の形態にかかる表示装置において用いられる上記誘電体薄膜２６・２７としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリイミド等の配向膜材料からなる配向膜を用いることができる。なお、該誘電体薄膜２６・２７としては、液晶を配向させる効果を有する膜であればよく、ポリイミド材料に限定されるものではない。上記画素基板３２および対向基板３３表面に設けられる上記誘電体薄膜２６・２７は、各々、有機膜であってもよいし、無機膜であってもよく、必ずしも形成されている必要もない。上記誘電体薄膜２６・２７は、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内側、例えば、上記画素基板３２における櫛形電極２４・２５上に形成されていればよい。また、上記誘電体薄膜２６・２７の膜厚も特に限定されるものではない。
【００８８】
但し、上記表示装置が、上記誘電体薄膜２６・２７、好適には有機薄膜、特に好適にはポイミドからなる誘電体薄膜２６・２７を備えていることで、液晶分子の配向の秩序の度合いを向上させることができ、より大きなカー効果を得ることができる。特に、上記誘電体薄膜２６・２７を、有機薄膜により形成した場合、良好な配向効果、特にポリイミドの場合は極めて優れた配向効果を示すため、より大きなカー効果を得ることができる。また、ポリイミドは安定性が高い材料であり、信頼性が高いことから、ポリイミドを使用することにより、良好な表示性能を示す表示装置を提供することができる。なお、本実施の形態で用いられる誘電性液体については、後に詳述する。
【００８９】
また、ヒータ５１は、上記誘電性液体層４１として、等方相転移温度が、使用環境温度、すなわち室温よりも高い液晶性化合物を用いる場合に、該液晶性化合物の等方相転移を生じさせるために使用される。上記ヒータ５１は、上記液晶性化合物が使用環境温度にて可視光（可視光領域の光）に対し透明でかつ等方相状態の液体である場合（液晶相を有さない場合）には必ずしも必要ではない。該ヒータ５１は、上記誘電性液体層４１の加熱が可能であれば、その配置位置や具体的な構成は特に限定されない。なお、本実施の形態において、単に透明と記す場合には、可視光に対して透明であることを示す。
【００９０】
本実施の形態にかかる表示装置に用いられる誘電性液体は透明状態で用いられ、例えば、（１）セル３１（液晶セル）の周辺に設けられたヒータ（例えば図１に示すヒータ５１等の加熱手段）や（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）等によりセル３１を加熱し、液晶性化合物をその透明点以上に加熱して用いてもよいし、（３）セル３１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、表示装置の使用温度範囲下限よりも低い液晶材料を用いてもよい。
【００９１】
次に、本実施の形態にかかる表示装置における表示原理について図４を参照して以下に説明する。
【００９２】
図４はカー定数の測定系の概略構成を示す模式図であり、図１および図２に示す表示装置において、ギャップＡを隔てて互いに対向配置された一対の基板（画素基板３２および対向基板３３）がセル３に、櫛形電極２４・２５が電極４・５に、誘電性液体層４１がセル３内の誘電性液体６に、偏光板２２・２９が偏光子２および検光子７に、光線２０が光線８にそれぞれ相当する。
【００９３】
図４において、対向する一対の電極４・５および誘電性液体６を内部に含むセル３は、図示しない変調電源より電力の供給を受ける。また、上記セル３の外側にそれぞれ設けられた偏光板（図４においては偏光子２および検光子７）の偏光軸は互いに直交した位置関係にあり、これら偏光子２および検光子７は、上記偏光軸がセル３の電界印加方向に対して４５度傾いた状態で配置されている。セル３に電界が加わらない場合、誘電性液体６は等方相であるから、光線８は偏光方向を変えないでセル３中を通過する。このため、上記偏光子２および検光子７の配置から考えて検知器９に光線８は達しない。セル３に電界が加われば誘電性液体６は複屈折性を示し、電界印加方向とそれに垂直な方向との屈折率に差異が生じるため、それぞれの方向に伝搬する光の位相が異なり、位相差が生じる。このため、セル３を通過した光線８は、一般には楕円偏光となっている。従って、一部の成分は検光子７を通過できるようになり、検知器９には光線８が到達するようになる。
【００９４】
そして、上記位相差がπラジアン（半波長に相当）になった時、セル３を通過した光線８は、検光子７と同一の偏光方向を有する直線偏光に変化し、光線８は、ほぼ１００％検知器９に到達するようになる。この時のセル３に加わる電圧を半波長電圧（Ｖπ）という。
【００９５】
以下に、より詳細に説明する。
カー定数とは、二次の電気光学効果の大きさを示す定数である。等方相状態の液晶性化合物に電界Ｅを加えると複屈折を生じるが、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、下記式（１）
Δｎ＝ＢλＥ２      ・・・（１）
で表される。ここでＢはカー定数（ｍ／Ｖ２）、λは真空中での入射光の波長（ｍ）である。
【００９６】
図４に示すように、光源１から、偏光子２を通って偏波面が電界方向に４５度傾いた直線偏光をセル３に入射させると、セル３の終端では電界方向とそれに垂直な方向の偏光成分との間に次式（２）のような位相差Γが生じる。
Γ＝２πＬΔｎ／λ      ・・・（２）
なお、式（２）中、Ｌは電界により複屈折を生じる物質中を走行する光路長（ｍ）であり、図４に示す測定系においては、セル３における光の通過方向（光線通過方向）の電極４・５の長さ（ｍ）に等しい。また、式（２）中でも、Δｎは屈折率変化、λは真空中での入射光の波長（ｍ）を示す。
【００９７】
このため、セル３を透過した光は上記（２）式に応じた楕円偏光となる。このため、その一部は検光子７（偏光板）を透過できるようになり、楕円偏光の一部は、直線偏光となって検光子７を透過する。このときの透過光強度Ｉは次式（３）
Ｉ＝Ｉ０ｓｉｎ２（Γ／２）            ・・・（３）
で表される。
【００９８】
ここでＩ０は入射光強度を表す。セル３に電界Ｅを加えない場合、自然屈折率を補償しておけばΓ＝０であるから、上記（３）式よりＩ＝０であるが、セル３に電界が加わりΓ＝πになると、上記（３）式よりＩ＝Ｉ０となり、１００％の光強度変調が行えることになる。この時の電圧、つまり、１００％の光強度変調に必要な電圧を半波長電圧（Ｖπ）という。一方、Ｅ＝Ｖ／ｄの関係（ここでｄは電極間隔（ｍ）を示す）を使うと、上記（１）・（２）式より、位相差Γは、下記式（４）
Γ＝２πＢＶ２（Ｌ／ｄ２）      ・・・（４）
で表されるので、該式（４）をΓ＝πとして解くと、半波長電圧Ｖπは、次式（５）
Ｖπ＝ｄ／（２ＬＢ）０．５      ・・・（５）
にて、求めることができる。
【００９９】
よって、カー定数Ｂは、（５）式を変形して、下記式（６）
Ｂ＝ｄ２／２ＬＶπ２      ・・・（６）
にて、求めることができる。
【０１００】
例えば、セル３に、４’−ｎ−ペンチル−４−シアノビフェニルを封入し、ネマティック−等方相相転移温度近傍である３３．３℃に設定し、光線８（被変調光線）としてＨｅ−Ｎｅレーザ光（６３３ｎｍ）を用いた場合、セル３に電圧を加えていくと、検知器９の出力は５１７Ｖで最高に達する。この値は、前記光学位相差がπラジアンに達したことを示すもので、半波長電圧Ｖπに相当する。ここで、セル３における電極間隔ｄを１ｍｍとし、光線通過方向の電極長さＬを１０ｍｍとした場合に、Ｉ＝Ｉ０となる半波長電圧Ｖπを実測し、上記（６）式から計算によりカー定数Ｂを求めると、４’−ｎ−ペンチル−４−シアノビフェニルのカー定数Ｂは、１．８７×１０−８ｃｍ／Ｖ２となる。
【０１０１】
以下、本実施の形態では、Ｉ＝Ｉ０となる半波長電圧Ｖπを実測し、上記（６）式から計算によりカー定数Ｂを求めるものとする。
【０１０２】
上述したように、カー効果は電界の二次に比例するため、相対的に低電圧駆動を見込むことができる上、本質的に、数マイクロ秒〜数ミリ秒の応答特性を示す。つまり、液晶そのものは、図５の（ａ）に示すように短距離秩序を持った液体であり、液晶性化合物の配向は、温度上昇とともに、図５の（ａ）に示す短距離秩序を有する液晶相状態から、図５の（ｂ）に示すように配向秩序度が低下した状態を経て、ついには、図５の（ｃ）に示すように分子レベルでランダムな配向となる。なお、図５は、温度上昇に伴う液晶配列の変化を示す模式図であり、（ａ）は液晶相状態の分子配列を示し、（ｃ）は個々の分子がランダムに配列している状態を示し、（ｂ）は（ａ）と（ｃ）の中間の配列状態を示している。
【０１０３】
本実施の形態においては、液晶性化合物を、図５の（ｂ）において点線で囲んだように、分子が部分的に配列した塊（以下、クラスタと称する）を有する、巨視的には等方的な透明な液体として用いる。なお、本実施の形態においてクラスタとは、前記誘電性液体６中で上記液晶性化合物が形成している分子集団を示し、本実施の形態で使用する誘電性液体６は、微視的にはある方向に配列した短距離秩序を有する分子集団を形成しているが、巨視的には等方相を示す。
【０１０４】
このように、本実施の形態によれば、従来の液晶表示装置のように液晶性化合物を図５の（ａ）に示す短距離秩序を持った液晶状態で使用するのではなく、上記したクラスタを含む巨視的には等方相を示す透明な液体状態で使用するため、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を各々別個に回転させて向きを変えることができ、高速応答性を実現することができると共に、分子が無秩序に配列していることから、視角制限がなく、広視野角な表示装置を提供することができる。
【０１０５】
なお、カー効果を示す材料としては、本来等方的な材料であるが、ラビング処理等により誘電性液体層４１に配向性を付与させると、本来等方的になり液晶分子の方位がランダムとなる温度においても、基板界面近傍においては、複数の液晶分子はクラスタとして振る舞うため（巨視的に見れば等方相を示している）、見かけ上、大きなカー定数Ｂを得ることができる。
【０１０６】
本実施の形態では、上記したように、上記液晶性化合物を、使用環境温度（室温）にて可視光に対して透明な液体として用いるために、例えば、前記ヒータ５１（図１参照）を使用し、高温で温度制御を行っている。但し、本発明は、これに限定されるものではなく、上記液晶性化合物を、使用環境温度（室温）にて可視光に対して透明な液体として用いるために、上記液晶性化合物の直径を例えば０．１μｍ以下とする等、上記液晶性化合物を、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。
【０１０７】
カー効果は、前記したように、物質の屈折率変化Δｎが電界Ｅの二乗に比例し、通常、電界Ｅの印加方向と発生する複屈折異方性の方向とは平行の関係になる。従って、この複屈折率変化Δｎを光信号として取り出すためには、例えば、電界Ｅの印加方向と光の進行方向とが直交するような光学配置にする必要がある。通常の表示装置では、光は基板面に対して垂直の方向に通過するため、この時の電界Ｅの印加方向は、基板面に平行な方向にする必要がある。
【０１０８】
このように基板面に平行な方向に電界Ｅを印加する方法としては、例えば、図２に示すように、一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内側面に、電界印加手段として櫛形電極２４・２５を用いる方法がある。このように櫛形電極２４・２５を一方の基板（画素基板２３）に互いに対向するように形成することで、電界印加で発生する複屈折異方性を、光信号の変化として容易に取り出すことができる。
【０１０９】
しかしながら、このように光の進行方向に垂直に電界Ｅを印加するために一方の画素基板３２に櫛形電極２４・２５を互いに対向して設けると、これら櫛形電極２４・２５による電気力線が及ぶ範囲、つまり光路長Ｌは、図６に示すように厚みとして見た場合、あまり大きくはない。このため、このような構成とした場合、光路長Ｌを大きくとることができないため、できるだけカー定数Ｂ、つまり、カー効果が大きな誘電性液体６（図４参照）からなる誘電性液体層４１を使用することが望ましい。このためには、誘電性液体層４１に用いられる液晶性化合物を、できるだけカー定数Ｂが大きな状態で使用することが望ましい。
【０１１０】
つまり、液晶のカー効果は、ネマチック相ではなく、液晶相−等方相転移温度（一次転移温度Ｔｃ）以上の等方相状態の液体に見られる現象であり、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すように、加熱による使用環境温度（加熱温度）が高いほど、液晶性化合物、つまり、液晶材料は等方相状態となる。
【０１１１】
しかしながら、その一方で、カー効果（それ自身は、等方相状態で観察される）は、液晶相−等方相相転移温度近傍で最大となり、温度上昇とともに１／（Ｔ−Ｔ＊）に比例する関数で減少することが知られている。なお、Ｔ＊は二次の液晶相−等方相相転移温度（臨界温度）を示し、一般的に、Ｔ＊＜Ｔｃ、具体的には、透明点より１〜２℃低い温度である。
【０１１２】
このため、誘電性液体層４１に用いられる液晶性化合物を、できるだけカー定数Ｂが大きな状態で使用するためには、厳しい温度制御が必要とされる。
【０１１３】
また、カー定数Ｂの温度依存性は、直接的には、前記（６）式から明らかなように、半波長電圧Ｖπ、つまり、駆動電圧の温度依存性に関係する。±１５％程度の電圧変動であれば、温度変動を補償する回路、あるいは画素の電気特性をモニターし、駆動電圧値にフィードバックする回路等を用いることにより、実用的な表示装置を構成することができる。±１５％の駆動電圧変動は、カー定数Ｂの大きさでおよそ±３０％の変動に相当する。言い換えれば、カー定数Ｂの大きさが、センター値に対して±３０％以内である温度領域を如何に広げるかが重要となる。また、言うまでもなく、カー定数Ｂが充分大きく、駆動電圧が１００Ｖ以下の場合には前記カー定数Ｂの変動幅の許容値はさらに大きくなる。
【０１１４】
このため、液晶材料のカー効果の温度依存性を改善することは、実用上の大きな課題である。
【０１１５】
本願発明者等は、液晶材料が大きなカー効果を示すのは、図５の（ｂ）に示すように分子が部分的に配列したクラスタを形成しているためであると考えた。実際、このようなクラスタを形成しない分子では、カー定数Ｂは、液晶材料に比べて２桁小さい値しか示さない。そこで、本願発明者等は、さらに検討を重ねた結果、液晶材料におけるカー効果の温度依存性が大きい主要因は、通常の液晶材料では、このようなクラスタは液晶材料の透明点近傍では大きいものの、温度上昇とともに急激に小さくなっていくことにあり、このクラスタの寿命を長くすることによりカー効果の温度依存性を低減させることができることを見出した。
【０１１６】
本願発明者等が検討した結果、本実施の形態において、クラスタの寿命を長くする方法としては、具体的には、例えば、
（ｉ）分子間力を強くするとともに、クラスタサイズを大きくする、あるいは、（ｉｉ）クラスタを形成し易くするため、クラスタの核となるべき材料を、上記誘電性液体６もしくは該誘電性液体６からなる誘電性液体層４１と接する誘電体薄膜２６・２７に添加する方法が考えられる。
【０１１７】
ここで、上記（ｉ）の条件を満足するための具体的な方法としては、例えば、上記誘電性液体６に、
（１）分子間水素結合形成能を有する液晶性化合物を加える、
（２）スメクチック液晶化合物を加える、
（３）錯体形成能を有する液晶性化合物を加える、
等の方法が考えられる。
【０１１８】
また、上記（ｉｉ）の条件を満足するための具体的な方法としては、例えば、
（４）誘電性液体６にクラスタの核となるべき微粒子を添加する、
（５）誘電性液体６、つまり、誘電性液体層４１と接する誘電体薄膜２６・２７にクラスタの核となるべき微粒子を添加する、
等の方法が考えられる。
【０１１９】
但し、何れの場合にも、本実施の形態にかかる表示装置においては、上記誘電性液体６は、使用環境温度で可視光に対して透明な液体状態で用いられる。
【０１２０】
つまり、カー効果は、入射光に対して透明な媒質中で観測される。ある媒質中に光が入射した場合、透過、吸収、反射が起こる。一般に、不透明な粒子を任意の透明な媒質中に分散させた場合、光は吸収、あるいは反射（散乱）される。この場合、粒子が可視域において何ら吸収が無ければ、散乱の有無が透過、不透過を決めることになる。
【０１２１】
一般的に、入射光波長に比べて、粒子の粒子径が大きい場合にはミー散乱が起こり、粒子径が光の波長の１／１０以下ではレーリー散乱が起こると言われている。しかしながら、本実施の形態にかかる表示装置のように光路長Ｌが充分短い場合には、粒子径が光の波長よりも小さい場合の散乱は無視することができる。このため、粒子径（より正確には、クラスタ長軸の長さ）が０．１μｍ以下であれば、前記媒質は透明であると言っても差し支えない。
【０１２２】
このため、上記誘電性液体６を、使用環境温度で透明な液体状態を維持するためには、例えば、クラスタサイズ（粒子径、より正確には、クラスタ長軸の長さ）を０．１μｍ以下、好適には０．０８μｍ以下とすればよい。
【０１２３】
以下に、本実施の形態にかかる表示装置について、より具体的に説明する。
まず、分子間水素結合形成能を有する液晶性化合物を含む誘電性液体６を用いた表示装置について以下に説明する。なお、該表示装置の構成並びに表示原理は前記した通りである。よって、ここでは、主に、上記表示装置に用いられる誘電性液体６について説明するものとする。
【０１２４】
分子間水素結合とは、例えば、水素原子より電気的に陰性な原子２つの間に水素原子が介在して形成される結合であり、上記原子が、互いに異なる分子に属している場合を示す。このような水素結合は、ＯＨやＮＨのように酸性度が少し高い水素原子と、電子陰性度が大きい陰性原子や、不飽和結合、ベンゼン環等との間で形成される。本実施の形態において用いられる分子間水素結合能を有する液晶性化合物としては、例えば、電子陰性度が大きい陰性原子、例えば、ＣｌやＦ等のハロゲン、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ等と結合している水素原子を有する極性分子が挙げられる。
【０１２５】
上記液晶性化合物が有する水素結合能を有する官能基の一例としては、具体的には、例えば、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、エーテル基、アミノ基、イミノ基、スルホン酸基、フォスホン酸基等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これら官能基は、同一分子中に１つ含まれていてもよく、複数含まれていてもよい。すなわち、上記液晶性化合物は、少なくとも分子間水素結合能を有していればよい。
【０１２６】
本実施の形態において用いられる分子間水素結合能を有する液晶性化合物としては、より具体的には、例えば、順に下記構造式（１）〜（４）
【０１２７】
【化１】
2005070076.tif 000003
【０１２８】
で表される４−ｎ−ヘキシルオキシ安息香酸、４−（４−オクチルオキシフェニルエチニル）ピリジン、ｐ−シアノベンザル−ｐ−アミノ安息香酸、ｐ−ｎ−アミル安息香酸等が挙げられる。
【０１２９】
また、本実施の形態で用いられる分子間水素結合能を有する液晶性化合物としては、上記した液晶性化合物以外にも、順に下記構造式（５）〜（１１）
【０１３０】
【化２】
2005070076.tif 000004
【０１３１】
で表されるω−ｎ−アルキルソルビン酸、ｐ−ｎ−アルコキシ−ｍ−ハロゲン安息香酸、ｐ−置換ポリオキシ安息香酸、トランス−ｐ−ｎ−アルコキシ桂皮酸、ｐ’−ｎ−アルコキシ−ｐ−ビフェニルカルボン酸、７−ｎ−アルコキシ−２−フルオレン酸、６−ｎ−アルコキシ−２−ナフチル酸、およびそれらの誘導体；下記構造式（１２）および（１３）
【０１３２】
【化３】
2005070076.tif 000005
【０１３３】
で表されるフェノール誘導体；下記構造式（１４）
【０１３４】
【化４】
2005070076.tif 000006
【０１３５】
で表される化合物等の液晶性化合物が挙げられる。なお、上記構造式（５）〜（１４）中、Ｒ１〜Ｒ１１は、それぞれ炭素数１〜１２のアルキル基を示す。また、上記構造式（６）中、Ｘはハロゲン基を示す。
【０１３６】
これら分子間水素結合能を有する液晶性化合物は、１種類のみを用いてもよく、適宜２種類以上を混合して用いてもよい。これら分子間水素結合能を有する液晶性化合物は、分子間相互作用が大きく、上記クラスタサイズを大きくすることができる。その中でも特に、その分子構造中に水酸基を有する液晶性化合物は、入手が容易であり、かつ、該水酸基と酸素原子との間の結合距離が短く、結合エネルギー、すなわち、分子間相互作用が大きいことから、温度上昇に伴うクラスタの延命効果が大きく、特に適している。なお、上記水酸基は、フェノール性の水酸基であってもよく、アルコール性の水酸基であってもよく、本実施の形態において、分子構造中に水酸基を有する液晶性化合物とは、カルボキシル基を構成する水酸基も含めて、分子構造中に水酸基が含まれる液晶性化合物全般を示すものとする。
【０１３７】
また、これら分子間水素結合能を有する液晶性化合物は、順に下記構造式（１５）〜（１９）
【０１３８】
【化５】
2005070076.tif 000007
【０１３９】
で表されるｐ−ブトキシベンジリデン−シアノアニリン、ｐ−ヘキシルオキシベンジリデン−シアノアニリン、ｐ−オクチルオキシベンジリデン−シアノアニリン、４−ｎ−ペンチル−４−シアノビフェニル（５ＣＢ）、４，４’−ビピリジンや、下記構造式（２０）
【０１４０】
【化６】
2005070076.tif 000008
【０１４１】
で表される化合物等のその他の液晶性化合物と混合して前記誘電性液体６として用いることができる。なお、上記構造式（２０）において、ｎで表される繰り返し単位は、０、あるいは１〜９の整数を示す。
【０１４２】
さらに、本実施の形態において用いられるその他の液晶性化合物としては、順に下記構造式（２１）〜（２３）
【０１４３】
【化７】
2005070076.tif 000009
【０１４４】
で表される１，２−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン、１，２−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン、および１，２−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【０１４５】
これら分子間水素結合能を有する液晶性化合物と混合して用いられるその他の液晶性化合物もまた、１種類のみを用いてもよく、適宜２種類以上を混合して用いてもよい。
【０１４６】
本実施の形態において用いられる誘電性液体６の組成は、該誘電性液体６中に分子間水素結合能を有する液晶性化合物を含んでさえいれば、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、前記構造式（１）で表される４−ｎ−ヘキシルオキシ安息香酸と、前記構造式（２）で表される４−（４−オクチルオキシフェニルエチニル）ピリジンと、前記構造式（１５）で表されるｐ−ブトキシベンジリデン−シアノアニリンと、前記構造式（１６）で表されるｐ−ヘキシルオキシベンジリデン−シアノアニリンと、前記構造式（１７）で表されるｐ−オクチルオキシベンジリデン−シアノアニリンとの混合物や、前記構造式（３）で表されるｐ−シアノベンザル−ｐ−アミノ安息香酸と、前記構造式（４）で表されるｐ−ｎ−アミル安息香酸と、前記構造式（１８）で表される５ＣＢとの混合物が、その一例として挙げられる。
【０１４７】
また、上記構造式（１５）〜（１７）で表される液晶性化合物と、前記構造式（５）〜（１１）で表される化合物およびその誘導体から選ばれる少なくとも１種の液晶性化合物との混合物も、本実施の形態にかかる誘電性液体６の一例として的確な材料である。その他、本実施の形態にかかる誘電性液体６として的確な材料の一例としては、例えば、前記構造式（１２）および／または前記構造式（１３）で表されるフェノール誘導体と、前記構造式（１９）で表される４，４’−ビピリジンとの混合物；前記構造式（１４）で表される液晶性化合物や安息香酸誘導体と前記構造式（２０）で表される液晶性化合物との混合物；等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【０１４８】
本実施の形態における分子間水素結合能を有する液晶性化合物の使用量は、用いる誘電性液体６の組成、特に、分子間水素結合能を有する液晶性化合物の種類等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではなく、上記誘電性液体６として分子間水素結合能を有する液晶性化合物のみからなる液晶性組成物（混合液晶）を用いることもできるが、上記誘電性液体６中における分子間水素結合能を有する液晶性化合物の合計の含有量が、１０重量％以上、７０重量％以下の範囲内となるように上記誘電性液体６の組成が設定されることが望ましい。
【０１４９】
上記含有量が１０重量％未満の場合には、クラスタサイズ拡大に対する効果が小さく、上記分子間水素結合能を有する液晶性化合物を使用する効果が十分に得られないおそれがある。一方、上記含有量が７０重量％よりも多い場合には、誘電性液体６の抵抗率が小さくなり、セル３１の電圧保持特性が低下する場合がある。
【０１５０】
上記誘電性液体６中における分子間水素結合能を有する液晶性化合物の合計の含有量は、カー定数Ｂの温度依存性の低減効果が高く、顕著な電圧保持特性の低下が認められないことから、２０重量％以上、６０重量％以下の範囲内であることがより好ましい。
【０１５１】
分子間水素結合能を有する液晶性化合物を含む液晶材料からなる上記誘電性液体６は、液体中で分子間水素結合を形成することによりクラスタサイズが大きく、クラスタの寿命が長い。このため、本実施の形態によれば、カー効果の温度依存性が低減された表示装置を提供することができる。
【０１５２】
なお、上記分子間水素結合は、分子間水素結合能を有する液晶性化合物間で形成されていてもよいが、分子間水素結合能を有する非液晶性化合物、つまり、上記分子間水素結合能を有する液晶性化合物との間で分子間水素結合能を形成することが可能な非液晶性化合物を添加することによって、上記分子間水素結合能を有する液晶性化合物と、分子間水素結合能を有する非液晶性化合物との間で形成されていてもよいことは言うまでもない。
【０１５３】
分子間水素結合能を有する非液晶性化合物としては、上記誘電性液体６の物性を阻害せず、該誘電性液体６を、可視光に対して透明な等方相状態とすることができるものであれば、特に限定されるものではない。このような非液晶性化合物としては、具体的には、例えば、エタノール等のアルコール類や、フェノール、チオフェノール類等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【０１５４】
上記誘電性液体６が、分子間水素結合能を有する非液晶化合物を含む場合、上記誘電性液体６中における上記非液晶化合物の割合は、１０重量％以下であることが好ましく、３重量％以下であることがより好ましい。上記非液晶化合物の割合が１０重量％を超えると、誘電性液体６がクラスタ形成能を持たなくなるおそれがある。
【０１５５】
また、本発明においては、上記したように分子間水素結合に限らず、錯体形成により上述のクラスタサイズが大きくなる場合も同様の効果が期待される。
【０１５６】
次に、スメクチック液晶相（Ｓｍ相）を有するスメクチック液晶化合物を含む誘電性液体６を用いた表示装置について以下に説明する。なお、該表示装置においても、該表示装置の構成並びに表示原理は前記した通りである。よって、以下の説明では、主に、上記表示装置に用いられる誘電性液体６について説明するものとする。
【０１５７】
本実施の形態において用いられるスメクチック液晶化合物は、ネマティック相が有する分子長軸の配列の秩序に加えて、分子重心位置にも秩序がある一次元の並進周期性を有する層構造を有する液晶性化合物であり、具体的には、例えば、順に下記構造式（２４）〜（２７）
【０１５８】
【化８】
2005070076.tif 000010
【０１５９】
で表される、ｐ−クロル安息香酸、４−ヘキシルオキシフェニル−４’−アゾピリジン、１−（４−ｎ−ペンチルビフェニル）−２−（４−トリフルオロメトキシフェニル）エタン、４‘−２−メチルブチル−４−シアノビフェニル等が挙げられる。なお、上記スメクチック液晶化合物は、例えば上記構造式（２４）で表されるｐ−クロル安息香酸のように、分子間水素結合能を有していてもよい。
【０１６０】
また、本実施の形態で用いられるスメクチック液晶化合物としては、上記した液晶性化合物以外にも、順に下記構造式（２８）〜（４１）
【０１６１】
【化９】
2005070076.tif 000011
【０１６２】
で表される化合物等が挙げられるが、特に限定されるものではない。なお、上記構造式（３３）および（３４）において、Ｒ１２〜Ｒ１５は、それぞれ炭素数１〜１２のアルキル基、アルキルオキシ基、またはアルキルオキシアルキル基を示す。
【０１６３】
これらスメクチック液晶化合物は、１種類のみを用いてもよく、適宜２種類以上を混合して用いてもよい。これらスメクチック液晶化合物の中でも、より大きな双極子能率を示すことにより、分子末端にシアノ基を有する液晶性化合物が特に好ましい。
【０１６４】
これらスメクチック液晶化合物は、前記構造式（１５）〜（２３）で表されるその他の液晶性化合物や、前記分子間水素結合を有する液晶性化合物から選ばれる少なくとも１種の液晶性化合物等と混合して前記誘電性液体６として用いることができる。
【０１６５】
上記スメクチック液晶化合物は、ＳｍＡ相、ＳｍＢ相、ＳｍＣ相等の何れの相を有していてもよく、右旋性のカイラル液晶であってもよく、左旋性の材料であってもよく、旋光性を有さないスメクチック液晶化合物であってもよい。
【０１６６】
上記誘電性液体６として用いられる上記スメクチック液晶化合物を含む液晶性組成物の組成は、該誘電性液体６中にスメクチック液晶化合物を含んでさえいれば、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、前記構造式（２４）で表されるｐ−クロル安息香酸と、前記構造式（２５）で表される４−ヘキシルオキシフェニル−４’−アゾピリジンと、前記構造式（１５）で表されるｐ−ブトキシベンジリデン−シアノアニリンと、前記構造式（１６）で表されるｐ−ヘキシルオキシベンジリデン−シアノアニリンと、前記構造式（１７）で表されるｐ−オクチルオキシベンジリデン−シアノアニリンとの混合物や、前記構造式（２６）で表される１−（４−ｎ−ペンチルビフェニル）−２−（４−トリフルオロメトキシフェニル）エタンと、上記構造式（１５）〜（１７）で表される液晶性化合物との混合物、前記構造式（２７）で表される４−２−メチルブチル−４−シアノビフェニルと、前記構造式（２１）で表される１，２−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼンと、前記構造式（２２）で表される１，２−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼンと、前記構造式（２３）で表される１，２−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼンとの混合物等が、その一例として挙げられる。
【０１６７】
また、上記構造式（２４）〜（２７）で表されるスメクチック液晶化合物に代えて、前記構造式（２８）〜（４１）で表されるスメクチック液晶化合物を用いた液晶性組成物もまた本実施の形態にかかる誘電性液体６の一例として的確な材料である。
【０１６８】
本実施の形態におけるスメクチック液晶化合物の使用量は、用いる誘電性液体６の組成、特に、スメクチック液晶化合物の種類等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではなく、上記誘電性液体６としてスメクチック液晶化合物のみからなる液晶性組成物（混合液晶）を用いることもできるが、上記誘電性液体６中におけるスメクチック液晶化合物の合計の含有量が、１０重量％以上、９０重量％以下の範囲内となるように上記誘電性液体６の組成が設定されることが望ましい。
【０１６９】
上記含有量が１０重量％未満の場合には、クラスタサイズ拡大に対する効果が小さく、上記分子間水素結合能を有する液晶性化合物を使用する効果が十分に得られないおそれがある。一方、上記含有量が９０重量％よりも多い場合には、誘電性液体６の抵抗率が小さくなり、セル３１の電圧保持特性が低下する場合がある。
【０１７０】
上記誘電性液体６中におけるスメクチック液晶化合物の合計の含有量は、カー定数Ｂの温度依存性の低減効果が高く、実用的な電圧保持特性を得ることができると共に、カー定数Ｂの温度変動を±３０℃未満に抑制することができる温度範囲が広いことから、その下限値がより好適には２０重量％、さらに好適には３０重量％であり、その上限値がより好適には６０重量％、さらに好適には４０重量％である。
【０１７１】
誘電性液体６中にスメクチック液晶化合物を含むカー効果液晶は、分子間相互作用が強く、カー定数Ｂの温度依存性が低減されることから、その実用的価値は極めて大きい。本実施の形態によれば、上記したように、スメクチック液晶化合物を含む液晶材料を誘電性液体６として用いることによっても、カー効果の温度依存性が低減された表示装置を提供することができる。
【０１７２】
次に、クラスタの核として微粒子を含む表示装置について以下に説明する。なお、該表示装置においても、該表示装置の構成並びに表示原理は前記した通りである。よって、以下の説明では、主に、上記表示装置に用いられる誘電性液体６について説明するものとする。
【０１７３】
本実施の形態において用いられる微粒子は、前記したように、クラスタの核として用いられ、該微粒子を含む誘電性液体６が、使用環境温度で可視光に対して透明な液体である必要があることから、光の波長よりも小さく、可視光に対して透明な粒子、具体的には、０．１μｍ以下の粒子である。
【０１７４】
このように粒子径が０．１μｍ以下、つまり、粒子の粒子径が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、粒子径が０．１μｍ以下であれば、上記微粒子もまた可視光に対して透明である。
【０１７５】
このため、本実施の形態では、上記条件を満たす微粒子として、具体的には、例えば、いわゆるナノ粒子と称される微粒子が使用される。上記微粒子の粒子径は、該微粒子を核とするクラスタの粒子径（より正確には、クラスタ長軸の長さ）が光の波長よりも小さく、使用環境温度で可視光に対して透明な誘電性液体６を得る上で、８０ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。前記したように、粒子径が光の波長よりも小さい場合の散乱は無視することができる。
【０１７６】
上記微粒子としては、例えば、上記したように粒子径が０．１μｍ以下であり、かつ、該微粒子表面に液晶分子が物理的あるいは化学的に吸着し易い粒子であれば、適格に用いることができる。該微粒子としては、具体的には、例えば、パラジウム、二酸化珪素、二酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、二酸化チタン等の無機化合物や、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリチオフェン等の有機化合物、およびこれらに表面処理を施した粒子等が用いられる。これら微粒子は、一種類のみを用いてもよく、二種類以上を適宜混合して用いても構わない。
【０１７７】
これら微粒子の中でも、表面にパラジウム（Ｐｄ）を有する微粒子、特に、Ｐｄからなるナノ粒子（Ｐｄナノ粒子）あるいは担体にＰｄを担持してなるナノ粒子が好適に用いられる。その中でも、より好ましくはＰｄナノ粒子である。上記微粒子が、表面にＰｄを有することで、該微粒子表面に液晶分子が物理的あるいは化学的に吸着し易く、クラスタサイズが大きく、温度上昇に対して寿命が長いクラスタを形成することができる。
【０１７８】
上記微粒子は、誘電性液体６中に分散させて用いてもよく、該誘電性液体６からなる誘電性液体層４１と接する誘電体薄膜２６・２７のうち少なくとも一方、例えば、画素基板３２上に設けられた櫛形電極２４・２５の表面に設けられた有機薄膜である誘電体薄膜２６に分散させて用いても構わない。
【０１７９】
上記微粒子を誘電性液体６中に分散させて用いる場合には、上記微粒子を、上述した液晶性化合物（液晶性組成物）に添加、混合して用いればよい。また、上記微粒子を誘電体薄膜２６・２７のうち少なくとも一方に分散させて用いる場合には、予め、誘電体薄膜２６および／または誘電体薄膜２７の製膜前に、上記微粒子を誘電体薄膜材料に添加、混合した後、製膜して用いてもよく、未硬化状態の誘電体薄膜２６・２７のうち少なくとも一方の表面に上記微粒子を添加した上で硬化を行なっても構わない。
【０１８０】
上記微粒子を誘電性液体６中に分散させて用いる場合に用いられる上記液晶性化合物（液晶性組成物）、つまり、微粒子以外の誘電性液体６の組成（成分）としては、前述の各種液晶性化合物（液晶性組成物）を用いることができる。
【０１８１】
同様に、上記微粒子を誘電体薄膜２６・２７のうち少なくとも一方に分散させて用いる場合に用いられる誘電性液体６にも、前述の各種液晶性化合物（液晶性組成物）を用いることができる。
【０１８２】
このように上記誘電性液体６もしくは上記誘電体薄膜２６・２７のうち少なくとも一方が上記微粒子を含む場合、上記微粒子を核として該微粒子表面に液晶分子が物理的あるいは化学的に吸着し、クラスタサイズが大きく、寿命が長いクラスタが形成される。このため、この場合においても、カー効果の温度依存性が低減された表示装置を提供することができる。
【０１８３】
なお、上記表示装置において、誘電性液体６に用いられる液晶性化合物（液晶性組成物）としては、上記したように前述した各種液晶性化合物（液晶性組成物）を適宜選択して用いることができ、特に限定されるものではないが、該液晶性組成物、つまり、誘電性液体６は、分子末端にシアノ基を有する液晶性化合物を含んでいることが好ましい。このように上記誘電性液体６に含まれる液晶性化合物が末端基としてシアノ基を有していると、該シアノ基中の窒素原子が上記微粒子に対して配向し易いことからクラスタを形成し易く、クラスタサイズが大きく、寿命が長いクラスタが形成される。
【０１８４】
例えば、上記誘電性液体６が５ＣＢを含む場合、５ＣＢは、そのシアノ基をＰｄ側に向けて配位（配向）しており、クラスタを形作っている。このクラスタは５ＣＢの透明点以上の幅広い温度範囲にわたって安定であり、カー効果の温度依存性の低減に極めて有効である。
【０１８５】
上記表示装置において、カー効果は、上記微粒子の含有割合の増加とともに大きくなる傾向がある。しかしながら、微粒子の分散性の観点より、上記微粒子の含有割合が一定量を越えるとその効果が飽和する傾向にある。
【０１８６】
前者、つまり、誘電性液体６中に微粒子を添加する場合、該誘電性液体６中の微粒子の含有割合が１０重量％を超えるとその効果が飽和する。一方、後者、つまり、上記誘電体薄膜２６・２７のうち少なくとも一方が微粒子を含む場合、これら誘電体薄膜２６・２７中の微粒子の微粒子の含有割合が２０重量％を超えるとその効果が飽和する。
【０１８７】
このため、上記含有割合は、前者の場合、実用的には、３重量％以上、１０重量％以下の範囲内であることが好ましく、５重量％以上、１０重量％以下の範囲内であることがより好ましい。また、後者の場合、実用的には、３重量％以上、１０重量％以下の範囲内であることが好ましく、５重量％以上、１０重量％以下の範囲内であることがより好ましい。
【０１８８】
以上のように、本実施の形態にかかる表示装置は、何れも、少なくとも一方が透明な一対の基板、つまり、画素基板３２および対向基板３３と、該一対の基板間に挟持され、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層４１と、上記誘電性液体層４１に電界を印加する例えば櫛形電極２４・２５等の電極とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層４１は、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度で上記液晶性化合物の液晶分子が部分的に配列したクラスタを含み、かつ、可視光に対して透明である構成を有している。
【０１８９】
クラスタが、前記したように、例えば分子間水素結合した液晶性化合物、スメクチック液晶化合物、微粒子のうち少なくとも一種を含む場合、通常の液晶材料、つまり、これらを含まない場合よりもクラスタサイズが大きく、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度でも上記誘電性液体層４１中にクラスタが残存する。そして、このように、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度において、クラスタが存在している場合、該温度でのカー効果の低下が抑制される。
【０１９０】
このため、本実施の形態によれば、温度上昇に伴うクラスタの寿命が長く、カー効果の温度依存性が小さく、広視野角で高速応答性を有する表示装置を提供することができる。つまり、本実施の形態にかかる表示装置に用いられる誘電性液体層４１のカー定数Ｂの温度依存性が小さい理由としては、以下のように考えられる。すなわち、液晶性化合物そのものは前記したように短距離秩序を有する液体であり、温度上昇とともに、配向秩序の度合いが低下し、ついには分子レベルでランダムな配向となるが、上記したように、上記誘電性液体層４１を構成する液晶性化合物の分子間相互作用を高めることで、クラスタサイズを大きくすることができ、このことが温度上昇に伴うクラスタの寿命を長くし、カー定数Ｂの温度依存性を小さくすることに繋がっていると考えられる。
【０１９１】
ここで、カー効果の温度依存性が小さいとは、駆動電圧の温度依存性（表示特性の温度依存性と同義）が小さいことを意味しており、その実用的価値は極めて大きい。
【０１９２】
前記したように、誘電性液体層４１のカー定数の温度依存性は、駆動電圧の温度依存性に関係し、±１５％程度の電圧変動であれば、温度変動を補償する回路、あるいは画素の電気特性をモニターし、駆動電圧値にフィードバックする回路等を用いることにより、実用的な表示装置を構成することができる。±１５％の駆動電圧変動は、カー定数Ｂの大きさでおよそ±３０％の変動に相当する。本発明によれば、前記したように上記誘電性液体層４１が、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度下において前記クラスタを含むことで、カー定数の変動値を、上記液晶−等方相相転移温度に対する二次の相転移温度を基準として＋５℃の温度範囲内において±３０％以内に抑えることが可能となる。
【０１９３】
また、本発明によれば、カー定数Ｂが低下しないので、印加電圧が増大することなく、低電圧で上記表示装置を駆動することができる。
【０１９４】
さらに、本実施の形態によれば、従来のように液晶材料の領域を小区域に分割するための手段を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【０１９５】
以下に、本実施の形態にかかる表示装置におけるカー効果の温度依存性について実施例および比較例を用いて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
【０１９６】
〔セル（Ａ）の作製〕
以下の実施例１〜７および比較例１で用いたセル（Ａ）は、以下のようにして作製した。まず、ガラス製の基板２３の表面に、電極材料としてアルミニウムを０．２μｍの厚みで積層してパターニングすることにより、図２および図３に示すように線幅並びに電極間隔が１０μｍの櫛形電極２４・２５を形成した。次いで、上記基板２３の表面に、上記櫛形電極２４・２５を覆うように、誘電体薄膜２６として、ポリイミド膜（日産化学工業（株）製配向膜「ＳＥ−７７９２（商品名）」）を製膜し、その表面を、図３に示すように、櫛形電極２４・２５の櫛歯に沿って矢印Ｊ方向にラビング処理することにより、画素基板３２を作製した。
【０１９７】
一方、ガラス製の基板２８の表面に、誘電体薄膜２７として、誘電体薄膜２６と同様のポリイミド膜を製膜し、その表面を、図３に示すように、前記櫛形電極２４・２５の櫛歯に沿って、矢印Ｊ方向とは反対向き（矢印Ｋ方向）にラビング処理することにより、対向基板３３を作製した。
【０１９８】
次いで、上記画素基板３２と対向基板３３とを、両基板間のギャップＡが１０μｍとなるようにガラスファイバースペーサおよびシール剤３４を介して貼り合わせ、上記ギャップＡに誘電性液体６としての液晶材料（液晶性組成物）を導入してこれら画素基板３２および対向基板３３の外側に、図１に示すように偏光板２２・２９を、各々、互いの吸収軸方向が直交すると共に、上記ラビング方向である矢印Ｊ方向および矢印Ｋ方向とは４５度の角度をなすように貼着することにより、セル３１としてのセル（Ａ）を作製した。
【０１９９】
なお、カー定数Ｂの測定にあたっては、セル３１の温度制御が重要である。そこで、以下の実施例および比較例では、カー定数Ｂの測定にあたって、セル３１としてのセルを、電子冷却装置（日本電子株式会社（特注品））中に保持して温度制御（ＰＩＤ；Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ制御）を行い、該セル（Ａ）の温度を変化させた時のＩ＝Ｉ０となる半波長電圧Ｖπを測定し、前記（６）式からカー定数Ｂを算出した。なお、この時の温度精度は、−２０℃〜４０℃においては±０．０５℃、４０℃〜１５０℃においては±０．１℃とした。
【０２００】
また、以下の実施例において、構造式（１）で表される４−ｎ−ヘキシルオキシ安息香酸並びに構造式（２）で表される４−（４−オクチルオキシフェニルエチニル）ピリジンは、キサンギ  ソン等の方法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ，  ２００２，  Ｖｏｌ．２９，  Ｎｏ．１２，  ｐｐ．１５３３−１５３７）にて合成した。その他の化合物は市販のものを使用した。
【０２０１】
〔実施例１〕
前記構造式（１）で表される４−ｎ−ヘキシルオキシ安息香酸２０．７重量部と、前記構造式（２）で表される４−（４−オクチルオキシフェニルエチニル）ピリジン２９．３重量部と、前記構造式（１５）で表されるｐ−ブトキシベンジリデン−シアノアニリンおよび前記構造式（１６）で表されるｐ−ヘキシルオキシベンジリデン−シアノアニリン並びに前記構造式（１７）で表されるｐ−オクチルオキシベンジリデン−シアノアニリンの等量混合物（以下、等量混合物（Ｉ）と記す）５０重量部との混合物を調製し、ヒータで加熱して本実施の形態にかかる誘電性液体６として透明な液晶材料（液晶性組成物）を得た。該液晶材料を用いて、上述の方法にて、セル（Ａ）の温度を変化させながらカー定数Ｂを測定した。この結果を図７に示す。図７において、本実施例１の横軸は測定温度Ｔと二次転移温度Ｔ＊（＝１０６．３℃）との差を表している。
【０２０２】
〔比較例１〕
実施例１において、分子間水素結合を有する液晶性化合物を用いない以外は、実施例１と同様にしてカー定数Ｂの温度依存性を測定した。つまり、前記構造式（１５）で表されるｐ−ブトキシベンジリデン−シアノアニリンと前記構造式（１６）で表されるｐ−ヘキシルオキシベンジリデン−シアノアニリンと前記構造式（１７）で表されるｐ−オクチルオキシベンジリデン−シアノアニリンとの等量混合物（Ｉ）を調製し、ヒータで加熱して透明な液晶材料（液晶性組成物）を得た。該液晶材料を用いて、実施例１と同様にしてセル（Ａ）の温度を変化させながらカー定数Ｂを測定した。この結果を図７に、前記実施例１の結果と併せて示す。なお、図７において、比較例１の横軸は測定温度Ｔと二次転移温度Ｔ＊（＝９５．７℃）との差を表している。
【０２０３】
図７より明らかなように、本実施の形態にかかる表示装置に用いられる誘電性液体６は、分子間水素結合能を有する液晶性化合物を用いない場合と比較してカー定数Ｂの温度依存性が小さい特徴を有している。すなわち、このことは駆動電圧の温度依存性（表示特性の温度依存性と同義）が小さいことを意味しており、その実用的価値は極めて大きい。
【０２０４】
本実施の形態にかかる表示装置に用いられる誘電性液体６のカー定数Ｂの温度依存性が小さい理由としては、以下のように考えられる。つまり、上記実施例１のように、分子間水素結合形成能を有する液晶性化合物は、分子間相互作用が強く、分子間水素結合能を有する液晶性化合物を用いない場合と比較して前記クラスタサイズを大きくすることが可能であり、この結果、温度上昇に対するクラスタの寿命が長くなっているものと考えられる。そして、このことがカー定数Ｂの温度依存性を小さくすることに繋がっているものと考えられる。
【０２０５】
なお、上記実施例１では、分子間水素結合能を有する液晶性化合物として水酸基を有する液晶性化合物を用いたが、これにより本発明を何ら限定するものではない。また、水素結合に限らず、錯体形成により上述のクラスタサイズが大きくなる場合も同様の効果が期待される。
【０２０６】
〔実施例２〕
実施例１で用いた前記構造式（１）で表される４−ｎ−ヘキシルオキシ安息香酸と前記構造式（２）で表される４−（４−オクチルオキシフェニルエチニル）ピリジンとの等モル混合物（以下、等モル混合物（ＩＩ）と記す）を、前記等量混合物（Ｉ）に添加していった時のカー定数Ｂの温度依存性を、実施例１と同様にして測定した。表１は、測定温度Ｔと二次転移温度Ｔ＊との差が２℃の時のカー定数Ｂの大きさを、これら液晶性化合物からなる液晶性組成物における分子間水素結合能を有する液晶性化合物の含有割合、つまり、上記等モル混合物（ＩＩ）の含有割合に対して示したものである。
【０２０７】
【表１】
2005070076.tif 000012
【０２０８】
表１より、上記等モル混合物（ＩＩ）の含有割合が１０重量％以上、７０重量％以下の範囲内において大きなカー定数Ｂを示していることがわかる。このことは、上記等モル混合物（ＩＩ）の含有割合が、１０重量％以上、７０重量％以下の範囲内においては、クラスタサイズが上記等量混合物（Ｉ）だけの場合に比べて大きくなっており、大きなカー定数Ｂが発現していることを示す。なお、上記等モル混合物（ＩＩ）の含有割合が１０重量％未満の場合にはクラスタサイズ拡大に対する効果は小さく、７０重量％より大きい場合には誘電性液体６の抵抗率が小さくなり、セル（Ａ）（表示素子）の電圧−保持特性が低下するため好ましくない。
【０２０９】
〔実施例３〕
実施例１において、本実施の形態にかかる誘電性液体６として、前記構造式（３）で表されるｐ−シアノベンザル−ｐ−アミノ安息香酸２０重量部と、前記構造式（４）で表されるｐ−ｎ−アミル安息香酸２０重量部と、前記構造式（１８）で表される４−ｎ−ペンチル−４−シアノビフェニル（５ＣＢ）６０重量部とからなる混合物（液晶性組成物）を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてカー定数Ｂを測定した。この結果を図８に示す。図８において、横軸は測定温度Ｔと二次転移温度Ｔ＊（＝１０９．７℃）との差を表している。
【０２１０】
本実施例において、前記構造式（３）で表されるｐ−シアノベンザル−ｐ−アミノ安息香酸と前記構造式（４）で表されるｐ−ｎ−アミル安息香酸とを含む誘電性液体６は、液体中で分子間水素結合を形成することにより、クラスタサイズが大きくなっているため、カー定数Ｂの温度依存性が低減されているものと考えられる。
【０２１１】
〔実施例４〕
実施例１において、本実施の形態にかかる誘電性液体６として、前記構造式（２４）で表されるｐ−クロル安息香酸１７．８重量部と、前記構造式（２５）で表される４−ヘキシルオキシフェニル−４’−アゾピリジン３２．２重量部と、前記等量混合物（Ｉ）５０重量部とからなる混合物（液晶性組成物）を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてカー定数Ｂを測定した。この結果を図９に示す。図９において、横軸は測定温度Ｔと二次転移温度Ｔ＊（＝１０８．８℃）との差を表している。
【０２１２】
本実施例において、前記構造式（２４）で表されるｐ−クロル安息香酸と前記構造式（２５）で表される４−ヘキシルオキシフェニル−４’−アゾピリジンとはスメクチック液晶相を示し、その分子間相互作用も強いため、これらスメクチック液晶化合物を含む誘電性液体６は、前記クラスタサイズが大きく、カー定数Ｂの温度依存性が低減されているものと考えられる。
【０２１３】
〔実施例５〕
実施例１において、本実施の形態にかかる誘電性液体６として、前記構造式（２６）で表される１−（４−ｎ−ペンチルビフェニル）−２−（４−トリフルオロメトキシフェニル）エタン４０重量部と、前記等量混合物（Ｉ）６０重量部とからなる混合物（液晶性組成物）を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてカー定数Ｂを測定した。この結果を図１０に示す。図１０において、横軸は測定温度Ｔと二次転移温度Ｔ＊（＝１１０．０℃）との差を表している。
【０２１４】
上記実施例４・５より明らかなように、誘電性液体６中にスメクチック液晶化合物を有するカー効果液晶は分子間相互作用が強く、カー定数Ｂの温度依存性が低減されており、その実用的価値は極めて大きい。
【０２１５】
〔実施例６〕
前記構造式（２７）で表される４−２−メチルブチル−４−シアノビフェニルを、前記構造式（２１）で表される１，２−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼンおよび前記構造式（２２）で表される１，２−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン並びに前記構造式（２３）で表される１，２−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼンの等量混合物（以下、等量混合物（ＩＩＩ）と記す）に添加していった時のカー定数Ｂの温度依存性を、実施例１と同様にして測定した。表２は、測定温度Ｔと二次転移温度Ｔ＊との差が２℃の時のカー定数Ｂの大きさを、これら液晶性化合物からなる液晶性組成物におけるスメクチック液晶化合物の含有割合、つまり、前記構造式（２７）で表される４−２−メチルブチル−４−シアノビフェニルの含有割合に対して示したものである。
【０２１６】
【表２】
2005070076.tif 000013
【０２１７】
表２より、前記構造式（２７）で表されるスメクチック液晶化合物の含有割合が１０重量％以上、９０重量％以下の範囲内において大きなカー定数を示していることがわかる。このことは、上記スメクチック液晶化合物の含有割合が１０重量％以上、９０重量％以下の範囲内においては、クラスタサイズが上記等量混合物（ＩＩＩ）だけの場合に比べて大きくなっており、大きなカー定数Ｂが発現していることを示す。
【０２１８】
また、等方相状態でのカー効果の温度依存性の程度ＴＲ（℃）を、カー定数Ｂの温度変動幅が±３０％未満である温度範囲と定義した時の実測値を表２に併せて記載する。表２より、スメクチック液晶化合物の含有割合が１０重量％以上、６０重量％以下の時に、カー定数Ｂの温度変動幅が±３０％未満である温度範囲が顕著に広くなり、カー定数Ｂの温度依存性の低減効果が大きくなることがわかる。上記の結果から明らかなように、本実施の形態にかかる表示装置はカー定数Ｂの温度依存性が大幅に低減されており、その実用的価値は極めて大きい。
【０２１９】
なお、本実施例では、スメクチック液晶化合物として右旋性のカイラル液晶を用いたが、前記したように、左旋性の材料を用いてもよいし、旋光性を有しないスメクチック液晶化合物を用いてもよいことは言うまでもない。
【０２２０】
〔実施例７〕
定法により、酢酸パラジウムと、モル数にして酢酸パラジウムの１０倍量の前記構造式（１８）で表される５ＣＢとの混合物の１０重量％エタノール溶液に紫外線照射することにより還元して、５ＣＢ−Ｐｄナノ粒子を作成した。次に、この５ＣＢ−Ｐｄナノ粒子と５ＣＢとの混合物（液晶性組成物）を、その混合割合を変えて調製し、それぞれについて、二次転移温度Ｔ＊＋５℃でのカー定数Ｂを測定した。この結果を表３に示す。
【０２２１】
【表３】
2005070076.tif 000014
【０２２２】
表３より、５ＣＢ−Ｐｄナノ粒子の含有割合の増加とともにより大きなカー効果が発現することがわかる。また、表３より、上記微粒子の含有割合が１０重量％を越えるとその効果が飽和することがわかる。
【０２２３】
さらに、５ＣＢ−Ｐｄナノ粒子５重量％と５ＣＢ９５重量％との混合組成物について、実施例１と同様にしてカー定数Ｂの温度依存性を測定した。この結果を図１１に示す。図１１において、横軸は測定温度Ｔと二次転移温度Ｔ＊（＝３２．４℃）との差を表している。
【０２２４】
本実施例において、５ＣＢは、そのシアノ基をＰｄ側に向けて配位しており、クラスタを形作っている。このクラスタは５ＣＢの透明点以上の幅広い温度範囲にわたって安定であり、カー定数温度依存性の低減に極めて有効である。
【０２２５】
なお、本実施例ではＰｄに配位する液晶分子として５ＣＢを用いたが、これにより何ら本発明は何ら限定されるものではない。
【０２２６】
〔実施例８〕
まず、ガラス製の基板２３の表面に、電極材料としてＩＴＯを０．２μｍの厚みで積層してパターニングすることにより、図２および図３に示すように線幅並びに電極間隔が１０μｍの櫛形電極２４・２５を形成した。次いで、上記基板２３の表面に、上記櫛形電極２４・２５を覆うように、誘電体薄膜２６として、Ｐｄ微粒子を５重量％の割合で含有するポリイミド膜（日産化学工業株式会社製配向膜「ＳＥ−７７９２（商品名）」）を製膜し、その表面を、図３に示すように、櫛形電極２４・２５の櫛歯に沿って矢印Ｊ方向にラビング処理することにより、画素基板３２を作製した。
【０２２７】
一方、ガラス製の基板２８の表面に、誘電体薄膜２７として、誘電体薄膜２６と同様のポリイミド膜を製膜し、その表面を、図３に示すように、前記櫛形電極２４・２５の櫛歯に沿って、矢印Ｊ方向とは反対向き（矢印Ｋ方向）にラビング処理することにより、対向基板３３を作製した。
【０２２８】
次いで、上記画素基板３２と対向基板３３とを、両基板間のギャップＡが１０μｍとなるようにガラスファイバースペーサおよびシール剤３４を介して貼り合わせ、定法に従い、上記ギャップＡに、前記等量混合物（ＩＩ）を封入し、これら画素基板３２および対向基板３３の外側に、図１に示すように偏光板２２・２９を、各々、互いの吸収軸方向が直交すると共に、上記ラビング方向である矢印Ｊ方向および矢印Ｋ方向とは４５度の角度をなすように貼着することにより、本実施の形態にかかるセル３１としてのセル（Ｂ）を、本実施の形態にかかる表示装置として作製した。
【０２２９】
上記表示装置の雰囲気温度を変化させながら、前記半波長電圧Ｖπを測定したところ９５．０℃で３６．０Ｖ、１０１．３℃で３６．４Ｖ、１０７．２℃で３７．１Ｖの値が得られた。
【０２３０】
本実施例においては、Ｐｄ微粒子が誘電体薄膜２６・２７（配向膜）中に分散されており、これにシッフベース系液晶中のシアノ基が配位するため、大きなクラスタが得られ、半波長電圧Ｖπの温度変化が大きく抑えられている。
【０２３１】
なお、本実施例においては、上記誘電体薄膜２６・２７としてポリイミド薄膜を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本実施例では電極上に誘電体薄膜２６・２７を配設したが、本発明は、これにより何ら限定されるものではない。本実施例のように、ラビング処理により、上記誘電性液体６からなる誘電性液体層４１に配向性を付与させると、本来等方的になり、液晶分子の方位がランダムとなる温度においても、基板界面近傍においては、複数の液晶分子はクラスタとして振る舞うため（マクロに見れば等方相を示している）、見かけ上、大きなカー定数を得ることができる。
【０２３２】
〔実施例９〕
前記セル（Ａ）の作製に際し、実施例１、３、４、５、７で調製した液晶性組成物を誘電性液体６として各々用いると共に、各々表４に示す条件に従って作製したセル（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）における二次転移温度Ｔ＊＋５℃での半波長電圧Ｖπを、前記実施例８と同様にして測定した。各セルの設計パラメータとともに、上記半波長電圧Ｖπを表４に示す。
【０２３３】
【表４】
2005070076.tif 000015
【０２３４】
表４からも明らかなように、本実施の形態にかかる表示装置は実用的な電圧で駆動可能であり、その価値は大きい。なお、前記（５）式によりカー定数Ｂの大きさから推定される半波長電圧Ｖπに比べ、表４の実測値では大きな値を示しているが、これは櫛形電極２４・２５の電界効果が各セルの厚み方向に充分には及ばないためと、電界Ｅの方向が光の進行方向に対して直交していないためであると考えられる。
【０２３５】
なお、本実施例においても誘電体薄膜２６・２７としてはポリイミド薄膜を用いたが、本発明は、これにより何ら限定されるものではない。
【０２３６】
以上のように、本実施の形態にかかる表示装置は、高速応答特性を示すカー効果を利用した表示装置であり、表示特性の温度依存性を大幅に低減することが可能であり、その実用的価値は極めて高いものである。
【０２３７】
また、上記の実施例から、本発明によれば、例えば、カー定数Ｂのセンター値が、５００×１０−１０ｃｍ／Ｖ２以上、具体的には、６００×１０−１０ｃｍ／Ｖ２〜９００×１０−１０ｃｍ／Ｖ２という高い値を得ることができると共に、カー定数の変動値を、上記液晶−等方相相転移温度に対する二次の相転移温度（Ｔ＊）を基準として＋５℃の温度範囲内において±３０％以内に抑えることが可能となることがわかる。
【０２３８】
なお、上記の実施例においては、カー効果を利用して表示を行うために、誘電性液体層４１に電界を印加する電界印加手段として、例えば櫛形電極２４・２５を用いて光の進行方向に垂直に電界Ｅを印加する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、カー効果を利用して表示を行うことが可能な構成（電極構造）を有していれば、上記電界印加手段の構成は特に限定されるものではない。さらに、上記の実施の形態および実施例においては、少なくとも一方が透明な一対の基板間に誘電性液体６を注入することにより上記基板間に誘電性液体層４１が挟持された構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記誘電性液体層４１は、必ずしも一対の基板間に挟持されている必要はない。上記誘電性液体層４１は、誘電性液体６の保持が可能な基板以外の誘電性液体保持材によって保持されていてもよく、また、上記誘電性液体保持材は可撓性を有していても構わない。
【０２３９】
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、請求項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。
【０２４０】
【発明の効果】
本発明にかかる表示装置は、以上のように、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層は、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度で上記液晶性化合物の液晶分子が部分的に配列したクラスタを含み、かつ、可視光に対して透明である構成である。
【０２４１】
上記の構成によれば、上記誘電性液体層が、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度においても上記液晶性化合物の液晶分子が部分的に配列したクラスタを含むことで、上記カー効果の温度依存性を低減させることができる。また、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性を低減させるために、例えば液晶材料の領域を小区域に分割するための手段等を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【０２４２】
また、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記誘電性液体層におけるカー定数の変動率は、上記液晶−等方相相転移温度に対する二次の相転移温度を基準として＋５℃の温度範囲内において±３０％以内である構成である。
【０２４３】
二次の電気光学効果、すなわち、誘電性液体層のカー定数の温度依存性は、駆動電圧の温度依存性に関係する。それゆえ、上記の構成によれば、カー定数の温度依存性が低減された、実用的な表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【０２４４】
また、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記クラスタは、分子間水素結合した液晶性化合物を含んでいる構成である。さらに、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記クラスタは、スメクチック液晶化合物を含んでいる構成である。さらに、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記クラスタは０．１μｍ以下の粒子径を有する微粒子を核として形成されている構成である。
【０２４５】
上記の各構成によれば、上記クラスタは温度上昇に伴う寿命が長く、また、簡素な構成にてカー効果の温度依存性を低減することができるので、製造が容易な表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【０２４６】
本発明にかかる表示装置は、以上のように、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、分子間水素結合形成能を有する液晶性化合物を含んでいる構成である。
【０２４７】
上記の構成によれば、上記液晶性化合物が水素結合を形成するため、クラスタサイズを大きくすることができ、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度においても上記液晶性化合物の液晶分子が部分的に配列したクラスタを含む表示装置を得ることが可能となる。このため、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性を低減させることができると共に、カー効果の温度依存性を低減させるために、例えば液晶材料の領域を小区域に分割するための手段等を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【０２４８】
また、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記分子間水素結合形成能を有する液晶性化合物は水酸基を有している構成である。
【０２４９】
水酸基を有する液晶性化合物は、入手が容易であり、かつ、該水酸基と酸素原子との間の結合距離が短く、分子間相互作用が大きい。このため、上記の構成によれば、温度上昇に伴うクラスタの延命効果が大きく、カー効果の温度依存性を十分に大きくすることができるという効果を奏する。
【０２５０】
また、本発明にかかる表示装置は、以上のように、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、スメクチック液晶化合物を含んでいる構成である。
【０２５１】
スメクチック液晶化合物は、分子間相互作用が強く、上記誘電性液体層が、スメクチック液晶化合物を含んでいることで、クラスタサイズを大きくすることができ、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度においても上記液晶性化合物の液晶分子が部分的に配列したクラスタを含む表示装置を得ることが可能となる。このため、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性を低減させることができると共に、カー効果の温度依存性を低減させるために、例えば液晶材料の領域を小区域に分割するための手段等を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【０２５２】
さらに、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記スメクチック液晶化合物は、分子末端にシアノ基を有している構成である。
【０２５３】
上記の構成によれば、より大きな双極子能率を有することができるので、大きなカー効果が得られるという効果を奏する。
【０２５４】
また、本発明にかかる表示装置は、以上のように、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段（例えば櫛形電極等の電極）とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、上記誘電性液体層中に、０．１μｍ以下の粒子径を有する微粒子が分散されている構成である。
【０２５５】
粒子径が０．１μｍ以下、つまり、粒子の粒子径が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、粒子径が０．１μｍ以下であれば、上記微粒子もまた可視光に対して透明である。
【０２５６】
そして、上記誘電性液体層が、上記微粒子を含んでいると、該微粒子を核として該微粒子表面に液晶分子が物理的あるいは化学的に吸着（配向）し易く、クラスタサイズが大きなクラスタが形成されることから、上記の構成によれば、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度においても上記液晶性化合物の液晶分子が部分的に配列したクラスタを含む表示装置を得ることが可能となる。このため、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性を低減させることができると共に、カー効果の温度依存性を低減させるために、例えば液晶材料の領域を小区域に分割するための手段等を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【０２５７】
さらに、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面側に誘電体薄膜が形成されている構成である。
【０２５８】
上記の構成によれば、上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面側に誘電体薄膜が形成されていることで、液晶の配向の秩序の度合いを向上させることができ、より大きなカー効果を得ることができるという効果を奏する。
【０２５９】
また、本発明にかかる表示装置は、以上のように、電界の印加により屈折率が変化する液晶性化合物を含む誘電性液体層と、上記誘電性液体層に電界を印加する電界印加手段（例えば櫛形電極等の電極）とを備え、上記屈折率が電界の二次に比例する二次の電気光学効果により表示を行う表示装置であって、上記誘電性液体層は、可視光に対して透明であり、かつ、上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面に接触するように、０．１μｍ以下の粒子径を有する微粒子を含む誘電体薄膜が形成されている構成である。
【０２６０】
前記したように、粒子径が０．１μｍ以下、つまり、粒子の粒子径が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、上記の場合においても、粒子径が０．１μｍ以下であれば、上記微粒子もまた可視光に対して透明である。
【０２６１】
そして、上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面に接触するように形成された誘電性液体層が、上記微粒子を含んでいることで、該微粒子を核として該微粒子表面に液晶分子が物理的あるいは化学的に吸着（配向）し易く、クラスタサイズが大きなクラスタが形成されることから、上記の構成によれば、上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度においても上記液晶性化合物の液晶分子が部分的に配列したクラスタを含む表示装置を得ることが可能となる。このため、上記の構成によれば、カー効果の温度依存性を低減させることができると共に、カー効果の温度依存性を低減させるために、例えば液晶材料の領域を小区域に分割するための手段等を講じる必要がなく、製造が容易で、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【０２６２】
さらに、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記誘電体薄膜が有機薄膜である構成である。
【０２６３】
上記の構成によれば、上記表示装置が、有機薄膜からなる誘電体薄膜を備えていることで、良好な配向効果を得ることができ、液晶の配向の秩序の度合いの向上効果が大きく、より大きなカー効果を得ることができるという効果を奏する。
【０２６４】
また、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記有機薄膜はポリイミド薄膜である構成である。
【０２６５】
ポリイミド薄膜は、極めて優れた配向効果を示すため、上記の構成によれば、液晶の配向の秩序の度合いの向上効果をさらに高めることができる。それゆえ、上記の構成によれば、より大きなカー効果を安定して得ることができるという効果を奏する。また、ポリイミドは安定性が高い材料であり、信頼性が高いことから、ポリイミドを使用することにより、良好な表示性能を示す表示装置を提供することができるという効果を併せて奏する。
【０２６６】
さらに、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記微粒子は表面にパラジウムを有している構成である。
【０２６７】
上記の構成によれば、上記微粒子が、表面にパラジウムを有することで、該微粒子表面に液晶分子が物理的あるいは化学的に吸着し易く、クラスタサイズが大きく、温度上昇に対して寿命が長いクラスタを形成することができるという効果を奏する。
【０２６８】
また、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記誘電性液体層は、分子末端にシアノ基を有する液晶性化合物を含んでいる構成である。
【０２６９】
上記の構成によれば、上記スメクチック液晶化合物が末端基としてシアノ基を有していることでクラスタを形成し易く、結果として、クラスタサイズが大きく、寿命が長いクラスタを形成することができるという効果を奏する。
【０２７０】
さらに、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記電界印加手段は、上記誘電性液体層の少なくとも一方の表面側に形成された櫛形電極である構成である。
【０２７１】
上記の構成によれば、上記誘電体層表面に対して垂直の方向に通過する光に対して、直交する方向、つまり、上記誘電体層表面に平行な方向に容易に電界を印加することができ、これにより、電界印加で発生する複屈折異方性を光信号の変化として取り出すことが容易にできるという効果を奏する。
【０２７２】
さらに、本発明にかかる表示装置は、以上のように、上記誘電性液体を上記液晶性化合物の液晶−等方相相転移温度以上の温度に加熱する加熱手段をさらに備えている構成である。
【０２７３】
上記の構成によれば、上記液晶性化合物が室温で液晶相を示す場合、すなわち、該液晶性化合物の等方相転移温度が室温よりも高い場合であっても該液晶性化合物の等方相転移を生じさせることができるので、可視光に対して透明でかつ巨視的には等方相状態の液体を容易に得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる表示装置の概略構成の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す表示装置の要部の概略構成を示す分解斜視図である。
【図３】図１に示す表示装置におけるセルを構成する基板の配向処理方向を示す説明図である。
【図４】カー定数の測定系の概略構成を示す模式図である。
【図５】温度上昇に伴う液晶配列の変化を示す模式図である。
【図６】図１に示す表示装置において櫛形電極を用いた場合の光路長を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の一形態で用いた誘電性液体のカー定数の温度依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の他の形態で用いた誘電性液体のカー定数の温度依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実施のさらに他の形態で用いた誘電性液体のカー定数の温度依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態で用いた誘電性液体のカー定数の温度依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施のさらに他の形態で用いた誘電性液体のカー定数の温度依存性を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１    光源
２    偏光子
３    セル
４    電極（電界印加手段）
５    電極（電界印加手段）
６    誘電性液体
７    検光子
８    光線
９    検知器
２０    光線
２２    偏光板
２９    偏光板
２３    基板
２４    櫛形電極（電界印加手段）
２５    櫛形電極（電界印加手段）
２６    誘電体薄膜
２７    誘電体薄膜
２８    基板
２９    偏光板
３１    セル
３２    画素基板（基板）
３３    対向基板（基板）
３４    シール剤
４１    誘電性液体層
５１    ヒータ（加熱手段）
【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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