(57)【要約】【課題】  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一対の基板１・２と、該一対の基板１・２間に挟持され、電界の印加により光学的異方性が変化する媒質からなる媒質層３と、上記一対の基板１・２のうち、少なくとも一方の基板１における上記媒質層３との対向面とは反対側に配置された偏光板６・７とを備えている。また、上記基板１・２のうち少なくとも一方の基板１における他方の基板２との対向面表面に、上記偏光板６・７の何れかの偏光板吸収軸に平行または直交する方向の水平配向処理、もしくは、垂直配向処理が施されている。【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、該一対の基板間に挟持され、電界の印加により光学的異方性が変化する媒質と、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面とは反対側に配置された少なくとも１つの偏光板とを備えた表示素子であって、
上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における他方の基板との対向面表面に、水平配向処理が少なくとも１つの偏光板の吸収軸に平行または直交して施されているか、もしくは、垂直配向処理が施されていることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極を備えると共に、
上記水平配向処理における配向処理方向が、上記電極による電界印加方向に対し、４５度±１０度未満の角度をなすことを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【請求項３】
上記一対の基板のうち一方の基板に、該基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極を備えると共に、
他方の基板表面に水平配向膜が設けられていることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【請求項４】
上記一対の基板における互いの対向面表面に、互いに平行または反平行に水平配向処理が施されていることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【請求項５】
上記媒質は、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記載の表示素子。
【請求項６】
上記媒質は、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記載の表示素子。
【請求項７】
上記媒質は、電圧印加時また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記載の表示素子。
【請求項８】
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記載の表示素子。
【請求項９】
上記媒質が、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記載の表示素子。
【請求項１０】
上記媒質が、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記載の表示素子。
【請求項１１】
上記媒質が、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記載の表示素子。
【請求項１２】
上記媒質が、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記載の表示素子。
【請求項１３】
上記媒質が、デンドリマーからなることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【請求項１４】
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記載の表示素子。
【請求項１５】
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記載の表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速応答性並びに広視野の表示性能を有する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】
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、ネマチック液晶を用いたＴＮ（ツイステッドネマチック）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、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、前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。
【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、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】
このような状況の中、例えば、特許文献１、特許文献２、および非特許文献１においては、液晶性物質からなる媒質を一対の基板間に封入し、基板に平行または垂直な電界を印加してカー効果を誘起し、表示素子として適用することが提案されている。
【００１３】
このような表示素子においては、上記基板のそれぞれの外側に、互いの吸収軸が直交する偏光板を配置し、電圧無印加時に媒質が光学的に等方であり黒表示を実現する一方、電圧印加時には複屈折が発生し、これによる透過率変化をもたらすことにより、階調表示を行っている。このため、基板法線方向のコントラストは極めて高い値を実現することができる。
【特許文献１】特開２００１−２４９３６３号公報（２００１年９月１４日公開）
【特許文献２】特開平１１−１８３９３７号公報（１９９９年７月９日公開）
【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.，１９９６年，Ｌｅｔｔ．，６９，ｐ．１０４４−１０４６
【非特許文献２】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
【非特許文献３】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４】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５】白石  幸英、外４名，「液晶分子で保護したパラジウムナノ粒子−調製とゲスト-ホストモード液晶表示素子への応用」,高分子論文集,２００２年１２月，Ｖｏｌ.５９，Ｎｏ.１２，ｐ.７５３−７５９
【非特許文献６】Hirotsugu kikuchi、外４名，「Polymer-stabilized liquid crystal blue phases」，ｐ．６４−６８，[online]，２００２年９月２日，Nature Materials，ｖｏｌ．１，[２００３年７月１０日検索]，インターネット〈ＵＲＬ：http://www.nature.com/naturematerials〉
【非特許文献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】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９】D.Demus、外3名編，「Handbook of Liquid Crystals  Low Molecular Weight Liquid Crystal」，Wiley-VCH，１９９８年，ｖｏｌ．１，ｐ．４８４−４８５
【非特許文献１０】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１１】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１２】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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、本願発明者等による詳細な検討によれば、上記従来の構成を有する表示素子は、場合によってはコントラスト（白表示輝度／黒表示輝度）の低下現象が起こることが見出され、上記表示素子を用いたテレビやパソコンモニタの実用性に問題があることが判った。
【００１５】
本願発明者等の検討によれば、コントラストが低下する要因としては、以下の２つの要因が挙げられる。
【００１６】
まず一つには、電界の印加により光学的異方性が発現する媒質を表示媒質に用いた従来の表示素子または該表示素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、上記媒質が本来駆動されるべき温度に達しておらず、媒質の物理的な状態が、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、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。
【００１７】
もう一つは、セル内部における、基板界面から離れたバルク領域では、媒質（表示媒質）が光学的等方状態を実現していても、基板界面では基板により媒質を構成する分子が強固に吸着されてしまうために、光学的等方状態を実現できなくなる場合があることが挙げられる。例えば、ネマチック−等方相の相転移温度直上０．１Ｋの温度で駆動させる場合、基板界面付近はネマチック状態になっている。
【００１８】
いずれにせよ、基板界面付近では、吸着現象により、上記媒質の物理状態が、素子駆動時に本来有しているべき状態とは異なり、セル内部における、基板界面から離れたバルク領域とは異なる、基板界面近傍の媒質により、黒表示時においても光が透過してしまう現象が発生し、この結果、コントラストが低下してしまう。
【００１９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、上記問題点を招来しない表示素子、つまり、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提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明にかかる表示素子は、上記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、該一対の基板間に挟持され、電界の印加により光学的異方性が変化する媒質と、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面とは反対側に配置された少なくとも１つの偏光板とを備えた表示素子であって、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における他方の基板との対向面表面に、水平配向処理が少なくとも１つの偏光板の吸収軸に平行または直交して施されているか、もしくは、垂直配向処理が施されていることを特徴としている。
【００２１】
上記の構成によれば、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における他方の基板との対向面表面に、少なくとも１つの偏光板の吸収軸、つまり、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面とは反対側に配置された何れかの偏光板の吸収軸に平行または直交する方向の水平配向処理、もしくは、垂直配向処理が施されていることで、例えば周囲温度が低く、電源投入時に、媒質が、本来駆動されるべき温度に達しておらず、媒質の物理的状態が、本来の駆動時の状態と異なっている場合であっても、上記媒質を、上記配向方向（配向処理方向）に配向させることができるので、該媒質（物理的状態が、本来の駆動時の状態と異なる媒質）による光学的寄与を消失させることができ、上記表示素子の温度が上昇するまでにおいても、良好な表示を実現することが可能になる。また、上記の構成によれば、所望の駆動温度に達したとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができる。よって、上記の構成によれば、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提供することができるという効果を奏する。
【００２２】
また、本発明にかかる表示素子は、上記課題を解決するために、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極を備えると共に、上記水平配向処理における配向処理方向が、上記電極による電界印加方向に対し、４５度±１０度未満の角度をなすことを特徴としている。
【００２３】
上記したように電界が基板に略平行に印加される表示素子では、水平配向処理における配向処理方向が、上記電極による電界印加方向に対し、４５度±１０度未満の角度をなすことで、透過率を最大化することができるという効果を奏する。
【００２４】
上記表示素子は、上記一対の基板のうち一方の基板に、該基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極を備えると共に、他方の基板表面に水平配向膜が設けられていることが望ましい。
【００２５】
電極上に配向膜を形成すると、上記媒質、すなわち表示媒質に有効に印加される電圧が低下する。さらに、前記効果は、両基板表面に上記水平配向膜が形成されている場合ほどではないが、一方の基板表面にのみ水平配向膜が形成されている場合にも得ることができる。
【００２６】
よって、一方の基板、例えば一方の基板における他方の基板との対向面表面にのみ、該基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極を備えると共に、他方の基板表面、つまり、電極非形成側の基板表面に上記水平配向膜が設けられていることで、配向膜による電圧降下が発生せず、素子の駆動電圧が上昇することなく、黒輝度を小さくすることができるという効果を奏する。また、上記の構成によれば、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができるという効果を併せて奏する。
【００２７】
また、上記表示素子は、上記一対の基板における互いの対向面表面に、互いに平行または反平行に水平配向処理が施されていることが望ましい。
【００２８】
上記一対の基板における互いの対向面表面に、互いに平行または反平行に水平配向処理が施されていることで、コントラストの最大化を図ることができ、例えば黒輝度をより一層小さくすることができるという効果を奏する。なお、本発明において、平行とは、互いの配向処理方向が、平行でかつ向きが同じ場合を示すものとし、反平行とは、互いの配向処理方向が、平行でかつ向きが反対（逆）の場合を示すものとする。
【００２９】
また、上記媒質は、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。
【００３０】
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媒質の屈折率楕円体の形状を変化させることができ、光学的異方性の方向は一定のまま、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って表示を行うことができる。よって、上記の何れの構成においても、広視野角特性および高速応答特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。
【００３１】
また、上記媒質は、電圧印加時また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。
【００３２】
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。従って、電圧印加時または電圧無印加時に配向秩序が光の波長以下とな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という効果を奏する。
【００３３】
また、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
また、上記媒質は、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。
【００３７】
また、上記媒質は、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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媒質として用いることができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明にかかる表示素子は、以上のように、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における他方の基板との対向面表面に、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における他方の基板との対向面表面に、水平配向処理が少なくとも１つの偏光板の吸収軸に平行または直交して施されているか、もしくは、垂直配向処理が施されていることで、例えば周囲温度が低く、電源投入時に、媒質が、本来駆動されるべき温度に達しておらず、媒質の物理的状態が、本来の駆動時の状態と異なっている場合であっても、上記媒質を、上記配向方向（配向処理方向）に配向させることができるので、該媒質（物理的状態が、本来の駆動時の状態と異なる媒質）による光学的寄与を消失させることができ、上記表示素子の温度が上昇するまでにおいても、良好な表示を実現することが可能になる。また、上記の構成によれば、所望の駆動温度に達したとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができる。よって、上記の構成によれば、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提供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】
本発明の実施の一形態について図１ないし図１３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４４】
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。また、図２は、上記表示素子における偏光板吸収軸と電界（配向）方向とラビング方向との関係を説明する図である。さらに、図３は、上記表示素子における電極構造の一例および該電極構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。
【００４５】
図１（ａ）・（ｂ）に示すように、本実施の形態にかかる表示素子は、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が挟持されているセル構造を有している。
【００４６】
また、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、媒質保持手段（光学変調層保持手段）としての基板１・２をそれぞれ有し、これら一対の基板１・２の外側（画素基板１１および対向基板１２の外側）、つまり、これら両基板１・２の対向面とは反対側の面に、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。
【００４７】
上記一対の基板１・２のうち、少なくとも一方の基板は透光性を有する、例えばガラス基板等の透明な基板からなり、これら一対の基板１・２のうち、一方の基板１における他方の基板２との対向面上には、図１（ａ）・（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。
【００４８】
上記電極４・５は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極材料等の電極材料からなり、本実施の形態では、例えば線幅５μｍ、電極間距離（電極間隔）５μｍ、厚み０．３μｍに設定されている。但し、上記電極材料並びに線幅、電極間距離、および厚みは単なる一例であり、これに限定されるものではない。上記電極４・５の一例としては、例えば図３に示すように櫛歯部分４ａ・５ａが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が、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に印加することができさえすれば、特に限定されるものではない。
【００４９】
さらに、上記基板１における基板２との対向面上、つまり、上記画素基板１１における対向基板１２との対向面表面には、ラビング処理が施された配向膜８（誘電体薄膜）が、上記電極４・５を覆うように、上記基板１における基板２との対向面全面に渡って形成されている。
【００５０】
また、上記基板２における基板１との対向面上、つまり、上記対向基板１２における画素基板１１との対向面表面にも、ラビング処理が施された配向膜９（誘電体薄膜）が、上記基板２における基板１との対向面全面に渡って形成されている。
【００５１】
上記配向膜８・９は、図２に示すように、そのラビング方向が、上記偏光板６・７の吸収軸６ａ・７ａ（図３参照、偏光板吸収軸）のうち何れか一方の偏光板吸収軸と一致するように、上記ラビング処理として、配向処理方向が基板面内方向の水平ラビング処理（水平配向処理）が施されている。
【００５２】
また、図２および図３に示すように、偏光板６・７は、互いの偏光板吸収軸方向が直交するように配置されていると共に、各偏光板６・７における偏光板吸収軸は、電極４・５の電界印加方向に対して４５度の角度をなしている。
【００５３】
本実施の形態にかかる表示素子において、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、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。つまり、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、言い換えれば、水平配向処理における配向処理方向（ラビング方向）が、上記電極４・５による電界印加方向に対し、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できる。
【００５４】
本実施の形態では、図２・３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、互いの偏光板吸収軸方向が直交すると共に、各偏光板６・７における偏光板吸収軸と電極４・５（櫛歯部分４ａ・５ａ）の電極伸長方向とが４５度の角度をなすように形成されている。
【００５５】
よって、上記表示素子において、上記電極４・５による電界印加方向は、上記偏光板６・７の偏光板吸収軸方向並びに配向膜８・９のラビング方向と４５度の角度をなしている。
【００５６】
本実施の形態において、上記配向膜８・９におけるラビング方向は、図２に示すように、上記偏光板６・７の何れか一方の偏光板吸収軸と一致してさえいれば、互いに平行（互いの配向（処理）方向が、平行でかつ向きが同じ）であってもよく、反平行（逆平行）、つまり、互いの配向（処理）方向が、平行でかつ向きが反対（逆）であってもよく、直交していてもよい。
【００５７】
本実施の形態において用いられる上記配向膜８・９は、それぞれ、有機膜であってもよいし、無機膜であってもよく、上記媒質Ａを構成する分子１０の配向の秩序の度合いを向上させ、該分子１０を、所望の方向に配向させ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、上記配向膜８・９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、上記配向膜８・９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、配向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。
【００５８】
なお、上記配向膜８・９としては、市販の水平配向膜を用いることができる。
【００５９】
また、上記配向膜８・９としては、その配向制御が容易であることから光感応性を有する官能基（以下、光官能基と記す）を有していてもよい。上記光官能基としては、例えば二量化反応をするシンナメート系、カルコン系等や、異性化反応をするアゾ系等が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６０】
上記配向膜８・９が光官能基を有する場合、上記画素基板１１および対向基板１２表面、すなわち、上記配向膜８・９表面に、偏光された紫外線の照射（以下、偏光紫外光照射と記す）を行って配向規制力を発現させることにより、容易に所望の配向処理を行うことができる。
【００６１】
上記表示素子は、例えば、上記画素基板１１と対向基板１２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。
【００６２】
本実施の形態に用いられる上記媒質Ａは、電界を印加することにより、光学的異方性が変化する媒質である。物質中に外部から電界Ｅｊを加えると、電気変位Ｄｉｊ＝εｉｊ・Ｅｊを生じるが、そのとき、誘電率（εｉｊ）にもわずかな変化が見られる。光の周波数では屈折率（ｎ）の自乗は誘電率と等価であるから、上記媒質Ａは、電界の印加により、屈折率が変化する物質と言うこともできる。
【００６３】
このように、本実施の形態にかかる表示素子は、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。
【００６４】
上記媒質Ａとしては、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質等、電界無印加時に光学的には等方（巨視的に見て等方であればよい）であり、電界印加により光学的異方性が発現する物質であってもよく、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。
【００６５】
ポッケルス効果、カー効果（それ自身は、等方相状態で観察される）は、それぞれ、電界の一次または二次に比例する電気光学効果であり、電圧無印加状態では、等方相であるため光学的に等方的であるが、電圧印加状態では、電界が印加されている領域において、電界方向に化合物の分子の長軸方向が配向し、複屈折が発現することにより透過率を変調することができる。例えば、カー効果を示す物質を用いた表示方式の場合、電界を印加して１つの分子内での電子の偏りを制御することにより、ランダムに配列した個々の分子が各々別個に回転して向きを変えることから、応答速度が非常に速く、また、分子が無秩序に配列していることから、視角制限がないという利点がある。なお、上記媒質Ａのうち、大まかに見て電界の一次または二次に比例しているものは、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質として扱うことができる。
【００６６】
ポッケルス効果を示す物質としては、例えば、ヘキサミン等の有機固体材料等が挙げられるが、特に限定されるものではない。上記媒質Ａとしては、ポッケルス効果を示す各種有機材料、無機材料を用いることができる。
【００６７】
また、カー効果を示す物質としては、下記構造式（１）〜（４）
【００６８】
【化１】
2005215339.tif 000003
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
上記媒質Ａは、液晶性物質を含んでいることが望ましく、上記媒質Ａとして液晶性物質を使用する場合には、該液晶性物質は、巨視的には等方相を示す透明な液体であるが、微視的には一定の方向に配列した短距離秩序を有する分子集団であるクラスタを含んでいることが望ましい。なお、上記液晶性物質は可視光に対して透明な状態で使用されることから、上記クラスタも、可視光に対して透明（光学的に等方）な状態で用いられる。
【００７３】
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。
【００７４】
なお、上記媒質Ａは、上述したようにポッケルス効果またはカー効果を示す物質に限定されない。このため、上記媒質Ａは、分子の配列が、光の波長以下（例えばナノスケール）のスケールのキュービック対称性を有する秩序構造を有し、光学的には等方的に見えるキュービック相（非特許文献３・６〜８参照）を有していてもよい。キュービック相は上記媒質Ａとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、キュービック相を示す液晶性物質としては、例えば、下記構造式（５）
【００７５】
【化２】
2005215339.tif 000004
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
一方、上記ＢＡＢＨ８の温度を、例えば前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。
【００７９】
これにより、上記媒質層３において複屈折が発生するので、上記表示素子は、良好な白表示を行うことができる。なお、複屈折が発生する方向は一定であり、その大きさが電圧印加によって変化する。また、電極４・５（櫛形電極）間に印加する電圧と透過率との関係を示す電圧透過率曲線は、１３６．７℃以上、１６１℃以下の温度範囲、すなわち、約２０Ｋという広い温度範囲において安定した曲線となる。このため、上記ＢＡＢＨ８を上記媒質Ａとして使用した場合、温度制御を極めて容易に行うことができる。すなわち、上記ＢＡＢＨ８からなる媒質層３は、熱的に安定な相であるため、急激な温度依存性が発現せず、温度制御が極めて容易である。
【００８０】
また、上記媒質Ａとしては、液晶分子が光の波長以下のサイズで放射状に配向した集合体で充填された、光学的に等方的に見えるような系を実現することも可能であり、その手法としては非特許文献４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。
【００８１】
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２に記載されているようなゲル化剤を添加してもよい。
【００８２】
また、上記媒質Ａとしては、有極性分子を含有することが望ましく、例えばニトロベンゼン等が媒質Ａとして好適である。なお、ニトロベンゼンもカー効果を示す媒質の一種である。
【００８３】
以下に、上記媒質Ａとして用いることができる物質もしくは該物質の形態の一例を示すが、本発明は以下の例示にのみ限定されるものではない。
【００８４】
〔スメクチックＤ相（ＳｍＤ）〕
スメクチックＤ相（ＳｍＤ）は、上記媒質Ａとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、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。このため、スメクチックＤ相は、光学的には等方性を示す。
【００８５】
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３もしくは非特許文献８に記載の下記一般式（６）・（７）
【００８６】
【化３】
2005215339.tif 000005
【００８７】
で表されるＡＮＢＣ１６等が挙げられる。なお、上記一般式（６）・（７）において、ｍは任意の整数、具体的には、一般式（６）においてはｍ＝１６、一般式（７）においてはｍ＝１５を示し、Ｘは−ＮＯ２基を示す。
【００８８】
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。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、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【００８９】
〔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４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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【００９３】
〔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１１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。
【００９４】
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。
【００９５】
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、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。なお、球状ミセル相に限らず、他の形状のミセル相、すなわち、紐状ミセル相、楕円状ミセル相、棒状ミセル相等を媒質Ａとして使用しても、同様の効果を得ることができる。
【００９６】
また、濃度、温度、界面活性剤の条件によっては、親水基と疎水基とが入れ替わった逆ミセルが形成されることが一般に知られている。このような逆ミセルは、光学的にはミセルと同様の効果を示す。したがって、逆ミセル相を媒質Ａとして適用することにより、ミセル相を用いた場合と同等の効果を奏する。なお、前述した液晶マイクロエマルションは、逆ミセル相（逆ミセル構造）を有するリオトロピック液晶の一例である。
【００９７】
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、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【００９８】
〔液晶微粒子分散系〕
また、媒質Ａは、例えば、非イオン性界面活性剤ペンタエチレングリコール−ドデシルエーテルの水溶液に、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前記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。
【００９９】
〔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、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。また、前述した液晶マイクロエマルションにおいてＤＤＡＢに代えて上記デンドリマーを使用することにより、前述した液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることができる。このようにして得られた媒質もまた、上記媒質Ａとして適用することができる。
【０１００】
〔コレステリックブルー相〕
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
〔スメクチックブルー相〕
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７、非特許文献１０等参照）、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。
【０１０３】
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１０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、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして使用することができる。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態にかかる表示素子において媒質Ａとして使用することができる物質は、電界の印加により光学的異方性（屈折率、配向秩序度）が変化するものでありさえすれば、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質であってもよく、キュービック相、スメクチックＤ相、コレステリックブルー相、スメクチックブルー相の何れかを示す分子からなるものであってもよく、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、キュービック相の何れかを示すリオトロピック液晶もしくは液晶微粒子分散系であってもよい。また、上記媒質Ａは、液晶マイクロエマルションやデンドリマー（デンドリマー分子）、両親媒性分子、コポリマー、もしくは、上記以外の有極性分子等であってもよい。
【０１０５】
また、上記媒質は、液晶性物質に限らず、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。
【０１０６】
以下、本実施の形態では、上記媒質Ａとして、前記構造式（１）で示されるペンチルシアノビフェニル（５ＣＢ）を使用するものとするが、上記媒質Ａとしては、これに限定されるものではなく、上記５ＣＢに代えて、上述した各種物質を適用することができる。
【０１０７】
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１０μｍとし、媒質Ａとして５ＣＢを使用し、外部加温装置（加熱手段）により上記５ＣＢをネマチック等方相の相転移直上近傍の温度（相転移温度よりも僅かに高い温度、例えば＋０．１Ｋ）に保ち、電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５ＣＢは、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。
【０１０８】
次に、本実施の形態にかかる表示素子における表示原理について、図１（ａ）・（ｂ）、図４（ａ）・（ｂ）、図６、および図７（ａ）〜（ｇ）を参照して以下に説明する。
【０１０９】
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的異方性が発現する物質を用いる場合を例に挙げて説明するものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１０】
図４（ａ）は、電界無印加状態（ＯＦＦ状態）における本実施の形態にかかる表示素子の構成を模式的に示す要部平面図であり、図４（ｂ）は、電圧印加状態（ＯＮ状態）における上記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４（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１２の構成については図示を省略する。なお、上記電極４・５としては、図３に示したように、櫛形電極であってもよく、上記基板１・２に略平行な電界を印加することができるものでさえあれば、特に限定されるものではない。また、図中、矢印は、偏光板吸収軸を示す。
【０１１１】
さらに、図６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り、図７（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７（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。
【０１１２】
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）
【０１１３】
【数１】
2005215339.tif 000006
【０１１４】
（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）
【０１１５】
【数２】
2005215339.tif 000007
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
図７（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７（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７（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）。
【０１１９】
ＶＡ方式の液晶表示素子は、図７（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７（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７（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）。
【０１２０】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、図７（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７（ｆ）に示す電圧無印加時と図７（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）。
【０１２１】
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。
【０１２２】
これに対し、本実施の形態にかかる表示素子も含め、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７（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。
【０１２３】
このように、本実施の形態にかかる表示素子は、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。
【０１２４】
本実施の形態にかかる表示素子は、図１（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。
【０１２５】
一方、図１（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１０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できる。
【０１２６】
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。
【０１２７】
例えば、非特許文献９および非特許文献１２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。
【０１２８】
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おり、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。
【０１２９】
しかしながら、本願発明者等が検討した結果、配向秩序度を変調させることによって表示を行う場合、場合によっては、コントラストが低下することがあることが判った。
【０１３０】
本願発明者等の検討によれば、コントラストが低下する要因としては、以下の２つの要因が挙げられる。
【０１３１】
まず一つには、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従来の表示素子または該表示素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、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。
【０１３２】
もう一つは、基板界面から離れた領域では上記媒質Ａ（表示媒質）が光学的等方状態を実現していても、基板界面、特に基板１界面では、基板１により媒質Ａを構成する分子１０が強固に吸着されてしまうために、光学的等方状態を実現できなくなる場合があることが挙げられる。例えば、ネマチック−等方相の相転移温度直上０．１Ｋの温度で駆動させる場合、基板界面付近はネマチック状態になっている。
【０１３３】
いずれにせよ、基板界面付近では、吸着現象により、上記媒質Ａの物理状態が、素子駆動時に本来有しているべき状態とは異なり、セル内部における、基板界面から離れたバルク領域とは異なる、基板界面近傍の媒質Ａにより、黒表示時においても光が透過してしまう現象が発生し、この結果、コントラストが低下してしまうという問題がある。
【０１３４】
本実施の形態にかかる表示素子でも、転移点未満の温度ではネマチック液晶相が析出する点は、上記従来の表示素子と同様である。しかしながら、本実施の形態にかかる表示素子によれば、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８・９における配向（処理）方向、この場合は、図５に示すように、偏光板吸収軸方向（図中、矢印にて示す）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た。
【０１３５】
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２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および対向基板１２における互い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１０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。
【０１３６】
また、本実施の形態にかかる表示素子によれば、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た。
【０１３７】
なお、上記基板１・２における互いのラビング方向は、前記したように、直交、平行または反平行であることが望ましいが、より望ましくは、平行または反平行のときである。上記両基板１・２に水平配向処理を行うと共に、互いの水平配向方向を平行または反平行とすることで、コントラストを最大化することができ、この結果、黒輝度をより小さくすることができた。
【０１３８】
なお、本実施の形態では、両基板１・２（画素基板１１および対向基板１２）に対し、配向膜８・９の形成並びにラビング処理を行ったが、上記した効果は、一方の基板のみにラビング処理を行った場合であっても得ることはできる。この場合、両基板１・２に上記配向膜８・９を形成した場合、つまり、両基板１・２に配向処理を施した場合ほどの効果は得られないが、電極４・５を形成した基板１とは反対側の基板２だけに配向膜（配向膜９）を形成しておけば、基板１側の配向膜８に由来する電圧降下が発生せず、素子の駆動電圧が上昇することもなく、実用上のメリットが大きい。また、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができた。また、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができた。
【０１３９】
一方、比較のために、図１１（ａ）・（ｂ）に示すように、配向膜８・９を形成せず、配向処理を行わない以外は上記した本実施の形態と同様の構成を有する表示素子を用いて、電源投入時に周囲温度が上記転移点よりも低い場合に、表示素子の温度が上昇するまでの間の黒表示時の光の漏れを調べた。
【０１４０】
図１１（ａ）は、電圧無印加状態（ＯＦＦ状態）における比較用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、図１１（ｂ）は電圧印加状態（ＯＮ状態）における比較用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。また、図１２（ａ）は、駆動温度未満の温度における比較用の表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す表示素子における偏光板吸収軸と電界（配向）方向との関係を示す説明図である。
【０１４１】
配向処理を行わない場合には、図１２（ａ）に示すように、低温時の析出したネマチック液晶相は、ランダムに配向しており、この析出したネマチック液晶相の分子１０の配向方向は基板面内方向、すなわち、基板面に平行な方向のあらゆる方向を向いてしまう。この結果、光漏れを発生させ、バックライトおよびヒータによる加温時において所望の駆動温度となるまでの間、電圧無印加であっても大きな黒輝度の上昇を発生させた。また、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れが発生するために、高いコントラストを得ることができなかった。
【０１４２】
なお、前記特許文献１には、カー効果を増大させるために、基板の外側面に、偏光板を、互いの吸収軸方向が平行または直交すると共にラビング方向とは４５度の角度をなすように配設することが開示されている。しかしながら、該構成によっても、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寄与を消失させることができず、良好な黒表示を得ることができず、高いコントラストを得ることはできなかった。具体的には、ΔＴ＝０．１Ｋにおいて、５０Ｖ印加時を白、０Ｖ印加時を黒とした場合、本発明によれば５００以上のコントラストが得られるのに対して、特許文献１の構成では２００以下のコントラストしか得られなかった。なお、コントラストは、例えば、ＥＬＤＩＭ社（フランス）製の「ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ」によって容易に測定することができる。  よって、上記結果から、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表示素子では、偏光板吸収軸方向と基板表面の配向処理方向とが特定の関係を有することで、前記効果を得ることができることが判る。
【０１４３】
なお、本実施の形態では、主に、透過型の表示素子を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型の表示素子としてもよい。
【０１４４】
図１３に、本発明を適用した、本実施の形態にかかる反射型の表示素子の概略構成の一例を示す。
【０１４５】
上記反射型の表示素子は、画素基板１１が、例えば、ガラス基板等からなる一方の基板１上に反射層２１を設けると共に、該反射層２１上に、必要に応じて絶縁層２２を介して、例えばＩＴＯ等の電極４・５（例えば櫛形電極）が設けられている構成を有している。なお、その他の構成については、前記した通りである。上記絶縁層２２としては、アクリル系樹脂等の有機膜；窒化ケイ素、酸化ケイ素等の無機膜；を適用することができる。また、上記反射層２１としては、アルミニウムや銀の薄膜等を適用することができる。上記の構成においては、反射層２１がガラス基板等の透明基板からなる他方の基板２から入射してきた光を反射することができるため、反射型の表示素子として機能する。
【０１４６】
なお、本実施の形態にかかる表示素子を反射型の表示素子として使用する場合、上記電極４・５としては、透過型の表示素子として用いる場合のようにＩＴＯ等の透明電極材料以外にも、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。また、電極４・５の線幅や電極間距離（電極間隔）等も特に限定されるものではなく、例えば、基板１と基板２との間のギャップ等に応じて任意に設定することができる。
【０１４７】
さらに、本実施の形態では、上記基板１・２として、ガラス基板を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板１・２のうち、少なくとも一方が透明な基板であればよく、例えば従来公知の各種基板を使用することができる。
【０１４８】
なお、上記基板１・２としては、従来基板として用いられているものに限定されるものではなく、例えばフィルム状であってもよく、また、可撓性を有するものであってもよく、少なくとも一方が透明であり、上記媒質Ａを基板間、つまり、内部に保持（挟持）することができるものであれば、媒質Ａの種類や相の状態等に応じて、様々な材料を使用することができる。
【０１４９】
また、本実施の形態では、具体例として、媒質Ａとして電界無印加時に光学的には等方であり、電界印加により光学的異方性が発現する物質を使用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記媒質Ａが電界印加により異方性が消失し、光学的に等方性を示す物質であってもよいことは、前述した通りである。
【０１５０】
以下に、上記媒質Ａとして電界印加により異方性が消失し、光学的に等方性を示す物質を用いた具体例を示す。
【０１５１】
本具体例においては、ガラス基板からなる透明な２枚の基板１・２のうち一方の基板１における基板２との対向面に、ＩＴＯからなる、透明な電極４・５と、ポリイミドからなる配向膜とを形成すると共に、両基板１・２間に、媒質Ａとして、透明な誘電性物質である４’−ｎ−アルコキシ−３’−ニトロビフェニル−４−カルボン酸（ＡＮＢＣ−２２）を封入した。また、上記表示素子における媒質層３の厚みは、上記基板１・２の対向面に予めプラスチックビーズを散布しておくことにより、４μｍになるように調整した。なお、上記電極４・５には、図３に示したような櫛形電極を用いた。
【０１５２】
なお、偏光板６・７は、前記したように、互いの吸収軸６ａ・７ａが直交するとともに、各偏光板６・７における吸収軸６ａ・７ａと、櫛形電極である電極４・５における櫛歯部分４ａ・５ａ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１・２の外側（対向面の反対側）に設けた。
【０１５３】
このようにして得られた表示素子を、外部加温装置（加熱手段）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、電圧印加（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、電圧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、電圧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。
【０１５４】
また、基板１・２に、それぞれ電極を設け、基板面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。
【０１５５】
このように、本実施の形態にかかる表示素子に用いられる媒質Ａとしては、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。
【０１５６】
本実施の形態にかかる表示素子によれば、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た。
【０１５７】
すなわち、電界印加でバルク領域の媒質Ａの光学的異方性を消失させることができても、基板界面に吸着した分子１０（媒質Ａ）はその吸着力が大きく、電界印加でその異方性を消失させることは容易ではない。しかしながら、本発明の構成によれば、この基板界面近傍の光学的異方性による光学的寄与をなくす効果があり、このため、上記したように高いコントラストを得ることができた。
【０１５８】
また、上記媒質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。媒質Ａとして正の誘電率異方性を有する媒質を用いた場合には、基板１・２に概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。例えば、基板１・２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り、この場合には、電極の形状、材質および配置位置を適宜変更すればよい。なお、透明電極を用いて垂直に電界を印加すれば、開口率の点で有利である。
【０１５９】
〔実施の形態２〕
本発明の実施の他の形態について図１４（ａ）〜（ｃ）ないし図１６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、主に、前記実施の形態１との相違点について説明するものとし、前記実施の形態１で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【０１６０】
前記実施の形態１では、画素基板１１並びに対向基板１２の表面の配向処理に、偏光板吸収軸に平行または直交する水平配向処理を行う場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態では、上記配向処理として、垂直配向を行う場合を例に挙げて以下に説明するものとする。
【０１６１】
図１４（ａ）は、電界無印加状態（ＯＦＦ状態）における本実施の形態にかかる表示素子の構成を模式的に示す要部平面図であり、図１４（ｂ）は、電圧印加状態（ＯＮ状態）における上記表示素子の構成を模式的に示す要部平面図であり、図１４（ｃ）は、上記表示素子における偏光板吸収軸と電界（配向）方向とラビング方向との関係を説明する図である。また、図１５は、駆動温度未満の温度における上記表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図であり、図１６は、駆動温度未満の温度における比較用の表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図である。
【０１６２】
本実施の形態にかかる表示素子の構成は、例えば図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、配向膜８・９における配向処理の方向を除けば、基本的には前記実施の形態１に記載の表示素子と同様である。本実施の形態によれば、上記配向膜８・９に垂直配向処理を施しておくことで、例えば、電源投入時に周囲温度が上記媒質Ａの転移点よりも低い場合、ネマチック液晶相が析出するが、図１５に示すように、析出したネマチック液晶相の分子１０が、配向（処理）方向である基板法線方向に配向するために、光学的な寄与は無い。すなわち、本実施の形態にかかる表示素子によれば、垂直配向を実現するような配向処理を施しておくことにより、たとえ電圧無印加時に光学異方性が発現したとしても、その光学異方性の方向を、基板面に垂直になるようにしておくことで、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面表面に垂直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１０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方向に沿って配向することで、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においても良好な黒表示を実現することが可能になる。また、駆動温度領域に達成したとしても、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。また、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができた。
【０１６３】
すなわち、上記配向処理として垂直処理を行った場合でも、前記実施の形態１に示したように、低温時に析出してきたネマチック液晶相や、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生しないために、コントラストを向上させることができた。
【０１６４】
一方、配向処理を行わない場合には、図１６に示すように、低温時の析出したネマチック液晶相はランダムに配向しており、この析出したネマチック液晶相の分子１０の配向方向は基板面内方向、すなわち、基板面に平行な方向のあらゆる方向を向いてしまう。
【０１６５】
この結果、光漏れを発生させ、バックライトおよびヒータによる加温時において所望の駆動温度となるまでの間、電圧無印加であっても大きな黒輝度の上昇を発生させた。また、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れが発生するために、高いコントラストを得ることができなかった。
【０１６６】
以上の結果から、本実施の形態においても、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表示素子では、偏光板吸収軸方向と基板表面の配向処理方向とが特定の関係を有することで、前記効果を得ることができることが判る。
【０１６７】
なお、本実施の形態でも、両基板１・２（画素基板１１および対向基板１２）に対し、配向膜８・９の形成並びにラビング処理を行ったが、上記した効果は、一方の基板のみにラビング処理を行った場合であっても得ることはできる。この場合にも、両基板１・２に上記配向膜８・９を形成した場合、つまり、両基板１・２に配向処理を施した場合ほどの効果は得られないが、電極４・５を形成した基板１とは反対側の基板２だけに配向膜（配向膜９）を形成しておけば、配向膜８に由来する電圧降下が発生せず、素子の駆動電圧が上昇することもなく、実用上のメリットが大きい。また、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができた。
【０１６８】
本実施の形態で用いられる上記垂直配向膜としては種々のものを利用でき、ポリイミドやシランカップリング剤、レシチン等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【０１６９】
上記垂直配向膜として例えばポリイミド等を用いる場合には、例えば、基板１および／または基板２上にこれらの材料を塗布して配向膜を形成した後にラビング処理を施せばよい。また、シランカップリング剤を用いる場合には、ＬＢ膜のように引き上げ法で作成すればよい。
【０１７０】
また、上記配向膜８・９としては、市販の垂直配向膜を用いることができる。
【０１７１】
さらに、本実施の形態においても、上記配向膜８・９としては、その配向制御が容易であることから、前記光官能基を有する配向膜を使用してもよい。本実施の形態においても、上記配向膜８・９が光官能基を有する場合、上記画素基板１１および対向基板１２表面、すなわち、上記配向膜８・９表面に偏光紫外光照射を行って配向規制力を発現させることにより、容易に所望の配向処理を行うことができる。
【０１７２】
なお、上記実施の形態１・２では、主に、基板に略平行な電界を印加する場合を例に挙げて説明したが、本発明にかかる表示素子は、基板に斜めの電界によっても駆動可能であり、また、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１および２）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、媒質層３に電界を印加すればよい。
【０１７３】
また、上記実施の形態１・２では、画素基板１１および対向基板１２の両基板もしくは何れか一方の基板に、前記水平配向処理もしくは垂直配向処理の何れかの配向処理が行われている場合を例に挙げて説明したが、基板界面における分子１０は、前記した配向処理方向（ラビング方向）に配向するものの、その分子間相互作用は、セル内部の基板界面から離れたバルク領域にまでは及ばず、該バルク領域の分子１０の配向方向を変化させることはないため、一方の基板に水平配向処理が施され、他方の基板には垂直配向処理が施されている構成としても構わない。
【０１７４】
なお、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。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
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、コントラストの低下を防止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】
【０１７６】
【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、（ｂ）は、電圧印加状態における上記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】上記表示素子における偏光板吸収軸と電界（配向）方向とラビング方向との関係を説明する図である。
【図３】上記表示素子における電極構造の一例および該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４】図４（ａ）は、電界無印加状態における上記表示素子の構成を模式的に示す要部平面図であり、図４（ｂ）は、電圧印加状態における上記表示素子の構成を模式的に示す要部平面図である。
【図５】駆動温度未満の温度における上記表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図である。
【図６】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。
【図７】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の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す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（ｃ）に示す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（ｅ）に示す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（ｇ）に示す液晶表示素子の電圧印加時の断面図である。
【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】（ａ）は、電圧無印加状態における比較用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上記比較用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１２】（ａ）は、駆動温度未満の温度における上記比較用の表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図であり、（ｂ）は、上記比較用の表示素子における偏光板吸収軸と電界（配向）方向との関係を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の一形態にかかる反射型の表示素子の概略構成の一例を示す断面図である。
【図１４】（ａ）は、電界無印加状態における本発明の他の実施の形態にかかる表示素子の構成を模式的に示す要部平面図であり、（ｂ）は、電圧印加状態における上記表示素子の構成を模式的に示す要部平面図であり、（ｃ）は、上記表示素子における偏光板吸収軸と電界（配向）方向とラビング方向との関係を説明する図である。
【図１５】駆動温度未満の温度における本発明の他の実施の形態にかかる表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図である。
【図１６】駆動温度未満の温度における比較用の表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図である。
【符号の説明】
【０１７７】
１                  基板
２                  基板
３                  媒質層
３ａ                屈折率楕円体
４                  電極
４ａ                櫛歯部分
５                  電極
５ａ                櫛歯部分
６                  偏光板
６ａ                吸収軸
７                  偏光板
７ａ                吸収軸
８                  配向膜
９                  配向膜
１１                  画素基板
１２                  対向基板
２１                  反射層
２２                  絶縁層
【図１】
2005215339.tif 000008
【図２】
2005215339.tif 000009
【図３】
2005215339.tif 000010
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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