(57)【要約】【課題】  従来よりも駆動電圧が低減さ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基板１・２と、当該基板１・２に狭持された媒質層３とを備えた表示素子に、基板１に、当該基板１に略平行な電界を上記媒質層３に印加するとともに、上記媒質層３の媒質Ａを光学変調させる電極４・５を備え、他方の基板２の表面に配向膜６が設けられている。このため、配向膜６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、駆動電圧を有意に低減することができる。【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の程度が変化する媒質とを備えた表示素子であって、
上記一対の基板のうち一方の基板に、当該基板に略平行な電界を上記媒質に印加する電界印加手段を備え、
他方の基板表面に水平または垂直配向膜が設けられていることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
上記電界印加手段は、当該電界印加手段による電界印加方向が、少なくとも２方向になるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
上記電界印加手段は、当該電界印加手段による電界印加方向が、互いに垂直になるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の表示素子。
【請求項４】
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偏光板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項５】
上記電界印加手段による電界印加方向が、上記偏光板の吸収軸に対し、４５度±１０度未満の角度をなすことを特徴とする請求項４に記載の表示素子。
【請求項６】
上記他方の基板表面に水平配向膜が設けられているとともに、上記水平配向膜における配向処理方向が、上記電界印加手段による電界印加方向に対し、０度から４５度の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項７】
上記他方の基板表面に水平配向膜が設けられているとともに、上記水平配向膜における配向処理方向が、上記電界印加手段による電界印加方向と一致することを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項８】
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に記載の表示素子。
【請求項９】
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８に記載の表示素子。
【請求項１０】
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９に記載の表示素子。
【請求項１１】
各画素に、電界印加時または電界無印加時における上記媒質の光学的異方性の方向が異なる少なくとも２つのドメインが存在することを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項１２】
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偏光板を備え、
上記各ドメインにおける電界印加時または電界無印加時における上記光学的異方性の方向と、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が４５度±１０度の範囲内であることを特徴とする請求項１１に記載の表示素子。
【請求項１３】
上記各ドメインにおける電界印加時または電界無印加時における上記光学的異方性の方向と、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が４５度±１０度未満の範囲内であることを特徴とする請求項１１に記載の表示素子。
【請求項１４】
上記少なくとも２つのドメインにおける電界印加時または電界無印加時における上記光学的異方性の方向が互いに９０度±２０度の範囲内の角度をなすことを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の表示素子。
【請求項１５】
マトリクス状に配置された複数の画素の各列および各行にデータ信号線と走査信号線とがそれぞれ設けられていると共に、各画素内に、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する、上記少なくとも一対の櫛形電極としての櫛形状の画素電極と対向電極とを備え、
上記櫛形状の画素電極および対向電極の櫛歯部分は、上記基板に略平行な面内で、それぞれ９０度±２０度の範囲内の角度でジグザグ状に折れ曲がっ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１６】
上記データ信号線および走査信号線の少なくとも一方が、上記画素電極および対向電極の形状に沿って上記基板に略平行な面内で、それぞれ９０度±２０度の範囲内の角度でジグザグ状に折れ曲がっていることを特徴とする請求項１５に記載の表示素子。
【請求項１７】
上記水平または垂直配向膜が、有機薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項１８】
上記水平または垂直配向膜が、ポリイミドからなることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項１９】
上記水平または垂直配向膜は、ラビング処理または光照射を施されてなることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項２０】
上記媒質は、電界無印加時に光の波長未満の配向秩序を有していることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項２１】
上記媒質は、４００ｎｍ以下の選択波長域または螺旋ピッチを持つことを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項２２】
上記媒質には、液晶性物質が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項２３】
上記媒質が、キュービック対称性を示す秩序構造を有することを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項２４】
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に記載の表示素子。
【請求項２５】
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に記載の表示素子。
【請求項２６】
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に記載の表示素子。
【請求項２７】
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に記載の表示素子。
【請求項２８】
上記液晶微粒子は、平均粒子径が０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項２７に記載の表示素子。
【請求項２９】
上記液晶微粒子の含有量は、当該液晶微粒子および上記媒質層を構成する媒質の総重量に対して０．０５重量％〜２０重量％であることを特徴とする請求項２７または２８に記載の表示素子。
【請求項３０】
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に記載の表示素子。
【請求項３１】
上記媒質が、コレステリックブルー相を示す分子からなることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３２】
上記媒質が、スメクチックブルー相を示す分子からなることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３３】
請求項１〜３２の何れか１項に記載の表示素子を備えた表示装置。
【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及び表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、各種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、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。特に特許文献１の表示装置では、一対の基板において媒質と接する両方の基板の面に配向膜が成膜されている。
【００１４】
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、電界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、電界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. 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】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,Ｖｏｌ.５９,Ｎｏ.１２,ｐ.７５３−７５９,２００２年１２月
【非特許文献５】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６】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７】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８】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９】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１０】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１１】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１２】Michi Nakata、外３名「Blue phases induced by doping chiral nematic liquid crystals with nonchiral molecules」,PHYSICAL REVIEW E, The American Physical Society,29 October 2003,VOLUME 68,NUMBER 4,p.04710-1〜04701-6
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来の方式は、何れも、駆動電圧を十分に低減させるに至っておらず、実用に供しえない。
【００１６】
特に、特許文献１の表示装置では、一対の基板において媒質と接する両方の基板の面に配向膜が成膜されているので、電界印加時には、媒質のみならず、配向膜にも電圧が印加される。このため、媒質に印加される電圧は、配向膜に印加される電圧の分だけ減少してしまう。その結果、特許文献１の表示装置では、駆動電圧の低減効果が相殺してしまうという問題がある。
【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、従来よりも駆動電圧が低減された表示素子及び表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【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の程度が変化する媒質とを備えた表示素子であって、上記一対の基板のうち一方の基板に、当該基板に略平行な電界を上記媒質に印加する電界印加手段を備え、他方の基板表面に水平または垂直配向膜が設けられていることを特徴としている。
【００１９】
本発明において、「電界の印加により光学的異方性の程度が変化する」とは、電界の印加に伴って光学的異方性の大きさが変化すること、より具体的には、電界の印加に伴って屈折率楕円体の形状が変化することを示す。すなわち、本発明の表示素子では、電界無印加時と電界印加時とにおける屈折率楕円体の形状の変化を利用することで、異なる表示状態を実現することができる。
【００２０】
すなわち、物質中の屈折率は、一般には等方的ではなく、方向によって異なっており、この屈折率の異方性、つまり、上記物質の光学的異方性は、通常、屈折率楕円体にて示される。一般に、任意の方向に進行する光に対しては原点を通り、光波の進行方向に垂直な面が、屈折率楕円体の切り口と考えられ、この楕円の主軸方向が光波の偏光の成分方向であり、主軸の長さの半分がその方向の屈折率に相当する。よって、このような屈折率楕円体にて光学的異方性を捉えれば、従来の液晶表示装置においては、電界印加時と電界無印加時とで、液晶分子の屈折率楕円体の形状（屈折率楕円体の切り口の形状）は楕円形のまま変化せず、その長軸方向の向きが変化（回転）することで異なる表示形態を実現していたのに対し、本発明では、電界無印加時と電界印加時とにおける、上記媒質を構成する分子の屈折率楕円体の形状（屈折率楕円体の切り口の形状）の変化を利用することで、異なる表示状態を実現するようになっている。
【００２１】
このように、従来の液晶表示素子は、電界印加に伴う液晶分子の回転による配向方向の変化のみを利用して表示を行うものであり、液晶分子が一定方向に整列した状態で、揃って回転するため、液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響していた。これに対して、本発明によれば、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いて表示を行う。したがって、本発明によれば、従来の液晶表示素子のように、液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響するといった問題がないので、高速応答を実現することができる。また、本発明の表示素子は高速応答性を備えているので、例えば、フィールドシーケンシャルカラー方式の表示装置に利用することもできるという効果を奏する。
【００２２】
また、従来の液晶表示素子では、駆動温度範囲が液晶相の相転移点近傍の温度に制限され、極めて高精度な温度制御が必要であるという問題があった。これに対して、本発明によれば、上記媒質を、外場印加によって光学的異方性の程度が変化する状態となる温度に保つだけでよいので、温度制御を容易にすることができるという効果を奏する。
【００２３】
上記の構成によれば、例えば、上記媒質は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時により光学的異方性を示す。この場合、屈折率楕円体の形状は、電界無印加時には球状であり、電界を印加することによって楕円に変化する。それゆえ、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ので、液晶分子の配向方向を変化させて表示を行う従来の液晶表示素子よりも、広視野角特性及び高速応答性を有する表示素子を提供することができる。また、電界無印加時に光学的異方性を示し、電界印加時により光学的等方性を示す場合も同様に広視野角特性及び高速応答性を有する。
【００２４】
また、水平及び垂直配向膜は、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、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。しかしながら、電界印加手段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。
【００２５】
このため、上記の構成によれば、上記一対の基板のうち一方の基板に、当該基板に略平行な電界を上記媒質に印加するとともに、上記媒質を光学変調させる電界印加手段を備え、他方の基板表面に水平または垂直配向膜が設けられている。すなわち、電界印加手段を備えている基板上には水平または垂直配向膜が設けられていない。それゆえ、上記の構成によれば、電界印加手段が、水平または垂直配向膜を介して上記媒質に電界を印加することがない。したがって、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、駆動電圧を有意に低減することができる。
【００２６】
また、本発明の表示素子では、上記電界印加手段は、当該電界印加手段による電界印加方向が、少なくとも２方向になるように設けられていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、上記電界印加手段は、当該電界印加手段による電界印加方向が、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、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。
【００２８】
また、本発明の表示素子では、上記電界印加手段は、当該電界印加手段による電界印加方向が、互いに垂直になるように設けられていることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、上記電界印加手段による電界印加方向が互いに垂直になっている。このため、媒質の光学異方性の方向が互いに垂直になる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。
【００３０】
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おける上記媒質との対向面とは反対側に偏光板が配置されてもよい。これにより、上記電界印加手段により電界を印加して、複屈折を発現させ、透過率を変調させることができる。
【００３１】
また、本発明の表示素子では、上記電界印加手段による電界印加方向が、上記偏光板の吸収軸に対し、４５度±１０度未満の角度をなすことが好ましい。
【００３２】
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、上記電界印加手段による電界印加方向が、上記偏光板の吸収軸に対し、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。
【００３３】
また、本発明の表示素子では、上記他方の基板表面に水平配向膜が設けられているとともに、上記水平配向膜における配向処理方向が、上記電界印加手段による電界印加方向に対し、０度から４５度の角度をなすことが好ましい。
【００３４】
上記の構成によれば、上記電界印加手段による電界印加方向と配向膜の配向方向とが０度〜４５度の角度をなすことで、上記媒質は、配向膜の水平配向方向に配向秩序度が上昇し、相転移直上の温度で、カー定数が増大する（すなわち、カー効果が増大する）。そして、カー定数が増大することにより、表示素子に印加する駆動電圧を低減することが可能になり実用に供することができるようになる。また、上記電界印加手段による電界印加方向と配向膜の配向方向とがなす角度が、４５度よりも大きい場合、カー定数が低下し、上述のような駆動電圧の低下を実現することができないので好ましくない。
【００３５】
したがって、上記構成によれば、カー定数の増大させて、駆動電圧をより低減することが可能な表示素子を実現することができる。
【００３６】
また、本発明の表示素子では、上記他方の基板表面に水平配向膜が設けられているとともに、上記水平配向膜における配向処理方向が、上記電界印加手段による電界印加方向と一致することが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、上記電界印加手段は、当該電界印加手段による電界印加方向が１方向であり、かつ、上記水平配向膜における配向処理方向と一致するように設けられている。それゆえ、カー定数が最大限に増大し、駆動電圧をさらに低減することができるという効果を奏する。
【００３８】
したがって、上記の構成によれば、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、さらに、カー定数を増大させることにより駆動電圧をさらに低減することができる表示素子を実現できる。
【００３９】
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が好ましい。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
「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。
【００４６】
また、本発明の表示素子では、各画素に、電界印加時または電界無印加時における上記媒質の光学的異方性の方向が異なる少なくとも２つのドメインが存在することが好ましい。
【００４７】
各画素に、電界印加時または電界無印加時における上記媒質の光学的異方性の方向が異なる少なくとも２つのドメインが存在することで、例えば、極角±６０度の範囲内での表示の色変化を抑制することができるので、斜め視角の色付き現象を互いに補償しあうことができ、視野角特性を従来よりも向上させることができるという効果を併せて奏する。
【００４８】
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おける上記媒質との対向面とは反対側に配置された偏光板を備え、上記各ドメインにおける電界印加時または電界無印加時における上記光学的異方性の方向と、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が４５度±１０度の範囲内であることが好ましく、４５度±１０度未満の範囲内であることがより好ましい。
【００４９】
すなわち、上記各ドメインにおける電界印加時または電界無印加時における光学的異方性の方向は、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が４５度のとき、最大透過率を与える。したがって、上記各ドメインにおける電界印加時または電界無印加時における光学的異方性の方向は、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が４５度であることが最も望ましいが、上記角度が４５度のときの透過率を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、上記角度は、３５度≦θ≦５５度の範囲内であれば、人間の目には、ほぼ最大輝度もしくは最大輝度に近い輝度を有していると感じられ、３５度＜θ＜５５度の範囲内であれば、人間の目には、最大輝度を有していると感じられる。
【００５０】
したがって、上記の構成によれば、透過率を損なうことなく、視野角特性を大きく向上させることができるという効果を奏する。
【００５１】
また、上記少なくとも２つのドメインにおける電界印加時または電界無印加時における上記光学的異方性の方向が互いに９０度±２０度の範囲内の角度をなすことが好ましく、９０度±２０度未満の範囲内の角度をなすことがより好ましい。
【００５２】
上記の構成によれば、透過率の低下を抑えるとともに、例えば、極角±６０度の範囲内での表示を損なうことなく視野角特性を大きく向上させることができるという効果を奏する。
【００５３】
特に、上記各ドメインにおける電界印加時または電界無印加時における上記光学的異方性の方向と、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が、４５度±１０度の範囲内、好適には４５度±１０度未満の範囲内であり、かつ、各ドメインにおける光学的異方性の方向が、互いに、９０度±２０度の範囲内、好適には９０度±２０度未満の範囲内の角度をなすことで、例えば、極角±６０度の範囲内での表示の色変化を十分に抑制し、斜め視角の色付き現象を確実に補償することができると共に、ほぼ最大輝度が維持された明るい表示を行うことができるので、透過率の低下を感じさせることなく、視野角特性がより一層大きく向上さ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。
【００５４】
また、本発明の表示素子では、マトリクス状に配置された複数の画素の各列および各行にデータ信号線と走査信号線とがそれぞれ設けられていると共に、各画素内に、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する、少なくとも一対の櫛形電極としての櫛形状の画素電極と対向電極とを備え、上記櫛形状の画素電極および対向電極の櫛歯部分は、上記基板に略平行な面内で、それぞれ９０度±２０度の範囲内の角度でジグザグ状に折れ曲がっていることが好ましい。
【００５５】
上記の各構成によれば、各ドメインの電界印加時または電界無印加時における光学的異方性の方向を、容易に互いに９０度±２０度の範囲内、好適には９０度±２０度未満の範囲内で異ならせることができるので、斜め視角の色付き現象を互いに補償しあうことができ、透過率を損なうことなく、視野角特性を大きく向上させることができる。
【００５６】
さらに、本発明の表示素子では、上記データ信号線および走査信号線の少なくとも一方が、上記画素電極および対向電極の形状に沿って上記基板に略平行な面内で、それぞれ９０度±２０度の範囲内の角度でジグザグ状に折れ曲がっていることが好ましい。
【００５７】
上記データ信号線および走査信号線の少なくとも一方が、上記画素電極および対向電極の形状に沿って上記基板に略平行な面内で、それぞれ、９０度±２０度の範囲内、好適には９０度±２０度未満の角度でジグザグ状に折れ曲がっていることで、前記したように上記櫛形状の画素電極および対向電極の櫛歯部分をジグザグ状に形成することで上記櫛形状の画素電極および対向電極の櫛歯部分と上記データ信号線および走査信号線との間に生じる非表示領域を大幅に減少させることができ、表示領域を大きくすることができる。
【００５８】
また、本発明の表示素子では、上記水平または垂直配向膜が、有機薄膜であることが好ましく、ポリイミドからなることが特に好ましい。
【００５９】
また、上記水平または垂直配向膜は、ラビング処理または光照射を施されてなるものであってもよい。この構成によれば、上記物質層の上記配向膜との界面付近における、上記分子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。
【００６０】
また、上記媒質は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示すものであってもよい。この場合、屈折率楕円体の形状は、電界無印加時には球状であり、電界を印加することによって楕円に変化する。また、上記媒質は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電界印加時に光学的等方性を示すものであってもよい。この場合、屈折率楕円体の形状は、電界無印加時には楕円であり、電界を印加することによって球状に変化する。
【００６１】
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、電界無印加時と電界印加時とで表示状態が異なり、駆動温度範囲が広く、広視野角特性および高速応答特性を有する表示素子を実現することができる。
【００６２】
また、上記媒質は、電界無印加時に光の波長未満の配向秩序（秩序構造）を有するものであってもよい。
【００６３】
配向秩序が光の波長未満であれば、光学的に等方性を示す。それゆえ、電界無印加時に配向秩序が光の波長未満となる媒質を用いることにより、電界無印加時における表示状態を確実に異ならせることができるという効果を奏する。
【００６４】
また、上記媒質は、４００ｎｍ以下の選択波長域または螺旋ピッチを持つことが好ましい。上記媒質が４００ｎｍより大きい螺旋ピッチを有する場合、その螺旋ピッチを反映した色に呈色してしまう場合がある。つまり、上記媒質の螺旋ピッチが４００ｎｍより大きい場合には、その螺旋ピッチを反映した波長の光が選択的に反射されてしまい、表示素子の表示色が螺旋ピッチを反映した色に呈色してしまう場合がある。このような螺旋ピッチを反映した波長の光を選択的に反射にする現象は、選択反射と呼ばれる。
【００６５】
そこで、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチを、４００ｎｍ以下とすることにより、このような呈色を防止することができる。すなわち、４００ｎｍ以下の光は、人間の目ではほとんど認識できないので、上記のような呈色が問題になることはない。
【００６６】
なお、選択反射波長は上記媒質の持つ螺旋軸への入射角度にも依存する。このため、上記媒質の有する秩序構造が一次元的な構造ではない場合、例えば三次元的な構造を持つ場合には、光の螺旋軸への入射角度は分布を持ってしまう。したがって、選択反射波長の幅にも分布ができる。よって、選択反射波長域全体が４００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００６７】
また、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチは３８０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l’Eclairage）で
は、人間の目で認識できない波長は３８０ｎｍ以下と定めている。したがって、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチが３８０ｎｍ以下であれば、上記呈色を確実に防止することができる。
【００６８】
また、上記媒質の螺旋ピッチは２５３ｎｍ以下であることがさらに好ましい。上記呈色は螺旋ピッチ、入射角度だけでなく、媒質の平均屈折率とも関係する。このとき、呈色する色の光は、波長λ＝ｎＰを中心とした波長幅Δλ＝ＰΔｎの光である。ここで、ｎは平均屈折率、Ｐは螺旋ピッチである。また、Δｎは屈折率の異方性である。
【００６９】
Δｎは、誘電性物質によりそれぞれ異なるが、例えば液晶性物質を上記媒質として用いた場合、液晶性物質の平均屈折率ｎは１．５程度、Δｎは０．１程度である。この場合、呈色する色を可視域外とするためには、螺旋ピッチＰは、λ＝４００とすると、４００/１．５＝２６７ｎｍになる。また、Δλは０．１×２６７＝２６．７ｎｍになる。したがって、上記媒質の螺旋ピッチを、２６７ｎｍから２６．７ｎｍの約半分である１３．４ｎｍを引いた２５３ｎｍ以下とすることにより、このような呈色を防止することができる。
【００７０】
また、上記媒質の螺旋ピッチは２４０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。上記ではλ＝ｎＰの関係において、λを４００ｎｍ（人間の目が概ね認識できない波長）としたが、λを３８０ｎｍ（人間の目が確実に認識できない波長）とした場合には、媒質の平均屈折率を考慮した場合に上記のような呈色を防止するための上記媒質の螺旋ピッチは２４０ｎｍ以下となる。したがって、上記媒質の螺旋ピッチを２４０ｎｍ以下とすることにより、上記のような呈色を確実に防止することができる。
【００７１】
また、上記媒質には、液晶性物質が含まれていてもよい。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
この場合、上記液晶微粒子は、平均粒子径が０．２μｍ以下であってもよい。平均粒子径０．２μｍ以下の微小な大きさの微粒子を用いることにより、媒質層内における分散性が安定し、長時間経っても微粒子が凝集したり相が分離しない。したがって、例えば、微粒子が沈殿して局所的な微粒子のムラが生じることより、表示素子としてムラが生じることを充分に抑制できる。
【００７８】
また、上記液晶微粒子の含有量は、当該液晶微粒子および上記媒質層に封入される媒質の総重量に対して０．０５重量％〜２０重量％であってもよい。媒質層における液晶微粒子の含有量が０．０５重量％〜２０重量％となるように調製することにより、液晶微粒子の凝集を抑制することができる。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
上記した物質は何れも電界を印加することによって光学的異方性の程度が変化する。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。
【００８３】
また、本発明の表示装置は、上記の課題を達成するために、上記の何れかの構成を有する本発明にかかる表示素子を備えていることを特徴としている。
【００８４】
したがって、本発明によれば、駆動温度範囲が広く、広視野角特性および高速応答特性を備えた表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００８５】
本発明の表示素子は、以上のように、上記一対の基板のうち一方の基板に、当該基板に略平行な電界を上記媒質に印加するとともに、上記媒質を光学変調させる電界印加手段を備え、他方の基板表面に水平または垂直配向膜が設けられている。すなわち、電界印加手段を備えている基板上には水平または垂直配向膜が設けられていない。それゆえ、電界印加手段が、水平または垂直配向膜を介して上記媒質に電界を印加することがなく、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、駆動電圧を有意に低減することができるという効果を奏する。
【００８６】
また、本発明の表示装置は、以上のように、本発明にかかる上記表示素子を備えていることで、駆動温度範囲が広く、広視野角特性および高速応答特性を備えた表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８７】
本発明の実施の一形態について図１〜図２１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００８８】
本実施の形態の表示素子は、駆動回路や信号線（データ信号線）、走査線（走査信号線）、スイッチング素子等とともに表示装置に配されて用いられる。
【００８９】
まず、本実施の形態の表示素子を用いた表示装置（本実施の形態の表示装置）について、図１４及び図１５に基づいて説明する。図１４は、本実施の形態の表示素子を用いる表示装置の要部の概略構成を示すブロック図であり、図１５は、図１４に示す表示装置に用いられる本実施の形態の表示素子（表示素子１２０）の周辺の概略構成を示す模式図である。
【００９０】
図１４に示すように、本実施の形態の表示装置６０は、画素７１…がマトリクス状に配された表示素子７０と、駆動回路としてのソースドライバ６１およびゲートドライバ６２と、電源回路６３等とを備えている。
【００９１】
上記各画素７１には、図１５に示すように、本実施の形態の表示素子（表示素子１２０）およびスイッチング素子４１が設けられている。
【００９２】
また、上記表示素子７０には、複数のデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎ（ｎは２以上の任意の整数を示す）と、各データ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎにそれぞれ交差する複数の走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍ（ｍは２以上の任意の整数を示す）とが設けられ、これらデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎおよび走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍの組み合わせ毎に、上記画素７１…が設けられている。
【００９３】
上記電源回路６３は、上記ソースドライバ６１およびゲートドライバ６２に、上記表示素子７０にて表示を行うための電圧を供給し、これにより、上記ソースドライバ６１は、上記表示素子７０のデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎを駆動し、ゲートドライバ６２は、表示素子７０の走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍを駆動する。
【００９４】
上記スイッチング素子４１としては、例えばＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）あるいはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等が用いられ、上記スイッチング素子４１のゲート電極４２が走査信号線ＧＬｉに、ドレイン電極４３がデータ信号線ＳＬｉに、さらに、ソース電極２４が、表示素子１２０に接続されている。また、表示素子１２０の他端は、全画素７１…に共通の図示しない共通電極線に接続されている。これにより、上記各画素７１において、走査信号線ＧＬｉ（ｉは１以上の任意の整数を示す）が選択されると、スイッチング素子４１が導通し、図示しないコントローラから入力される表示データ信号に基づいて決定される信号電圧が、ソースドライバ６１によりデータ信号線ＳＬｉ（ｉは１以上の任意の整数を示す）を介して表示素子１２０に印加される。表示素子１２０は上記走査信号線ＧＬｉの選択期間が終了してスイッチング素子４１が遮断されている間、理想的には、遮断時の電圧を保持し続ける。
【００９５】
本実施の形態の表示素子は、対向する２枚の基板（基板１および２）間に、光学変調層である媒質層３が挟持されてなる。また、基板１における基板２との対向面には、媒質層３に電界を印加するための電界印加手段である櫛形電極（櫛歯状の電極）４・５が互いに対向配置されている。さらに、基板１および２における、両基板の対向面とは反対側の面には、それぞれ偏光板７および８が備えられている。
【００９６】
図１に本実施の形態の表示素子の要部の概略構成を示す。図１（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要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、電界印加状態（ＯＮ状態）における本実施の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。
【００９７】
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２０及び対向基板２１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が狭持されている構成を有している。
【００９８】
また、上記画素基板２０及び対向基板２１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２０及び対向基板２１の外側）、すなわち、これら両基板１・２の対向面とは反対側の面に、偏光板７・８がそれぞれ設けられている構成を有している。
【００９９】
上記一対の基板１・２のうち、少なくとも一方の基板は透明性を有する、例えばガラス基板等の透明な基板からなる。そして、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。
【０１００】
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る。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０．６μｍに設定されている。ただし、上記電極材料並びに線幅、電極間距離、及び厚みは、単なる一例であって、これに限定されるものではない。
【０１０１】
また、上記基板２における基板１との対向面上、すなわち、上記対向基板２１における画素基板２０との対向面表面には、ラビング処理が施された配向膜６（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。
【０１０２】
上記配向膜６は、図４に示すように、そのラビング方向が、上記偏光板７・８の吸収軸７ａ・８ａのうち何れか一方の偏光板吸収軸と一致するようにラビング処理が施されている。そして、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。
【０１０３】
また、配向膜６はラビング処理された水平配向膜ではなく、垂直配向膜を用いることも出来る。
【０１０４】
本実施の形態において用いられる上記配向膜６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を構成する分子の配向の秩序の度合いを向上させ、該分子を、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６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６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。
【０１０５】
なお、上記配向膜６としては、市販の水平及び垂直配向膜を用いることができる。
【０１０６】
また、上記配向膜６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。
【０１０７】
上記配向膜６が光官能基を有する場合、上記画素基板２０および対向基板２１表面、すなわち、上記配向膜６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。
【０１０８】
上記表示素子は、例えば、上記画素基板２０と対向基板２１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、上記媒質Ａを封入することにより形成される。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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、電界無印加状態では、等方相であるため光学的に等方的であるが、電界印加状態では、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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
【化１】
2005338800.tif 000003
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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２、５、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（８）
【０１２２】
【化２】
2005338800.tif 000004
【０１２３】
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。
【０１２４】
ＢＡＢＨ８は、１３６．７℃以上、１６１℃以下の温度範囲では、光学波長未満（可視光の波長未満）のスケールの秩序構造からなるキュービック相を示す。また、ＢＡＢＨ８は、格子定数が約６ｎｍであり、光学波長よりも１桁以上も小さい。そして、ＢＡＢＨ８の秩序構造（配向秩序）が光学波長未満であるため透明である。すなわち、上記温度範囲において、該ＢＡＢＨ８は、電界無印加時に光学的等方性を示す。したがって、ＢＡＢＨ８を本実施の形態の表示素子に適用する場合、直交ニコル下において良好な黒表示を行うことができる。
【０１２５】
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）間に電界を印加すると、キュービック対称性を有する構造（秩序構造）に歪みが生じる。すなわち、上記ＢＡＢＨ８は、上記の温度範囲において、電界無印加状態では等方的であり、電界印加により異方性が発現する。
【０１２６】
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、その大きさが電界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。
【０１２７】
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３に記載の液晶マイクロエマルションや非特許文献４及び６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。
【０１２８】
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１０に記載されているようなゲル化剤を添加してもよい。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
〔スメクチックＤ相（ＳｍＤ）〕
スメクチックＤ相（ＳｍＤ）は、上記媒質Ａとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、図８及び９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。
【０１３２】
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５に記載の下記一般式（９）・（１０）
【０１３３】
【化３】
2005338800.tif 000005
【０１３４】
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）・（１０）においてはｍ＝１６、一般式（１０）においてＸは−ＮＯ2基を示す。
【０１３５】
上記ＡＮＢＣ１６は、１７１．０℃〜１９７．２℃の温度範囲において、スメクチックＤ相が発現する。スメクチックＤ相は、複数の分子がジャングルジム（商標登録）のような三次元的格子を形成しており、その格子定数は光学波長以下である。すなわち、スメクチックＤ相は、キュービック対称性を有する。なお、上記ＡＮＢＣ１６の格子定数は約６ｎｍである。このため、スメクチックＤ相は、光学的に等方性を示す。
【０１３６】
ＡＮＢＣ１６がスメクチックＤ相を示す上記の温度領域において、ＡＮＢＣ１６に電界を印加すれば、ＡＮＢＣ１６の分子自身に誘電異方性が存在するため、分子が電界方向に向こうとして格子構造に歪が生じる。すなわち、ＡＮＢＣ１６に光学的異方性が発現する。なお、ＡＮＢＣ１６に限らず、スメクチックＤ相を示す物質であれば、本実施の形態の表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１３７】
〔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。
【０１３８】
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１０および図１１に示すような模式図で表される構造を有している。
【０１３９】
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。
【０１４０】
そして、この混合系からなる媒質に電界を印加すれば、５ＣＢに誘電異方性が存在するため、分子自身が電界方向に向こうとする。すなわち、逆ミセルを中心に放射状に配向していたため光学的に等方であった系に、配向異方性が発現し、光学的異方性が発現する。なお、上記の混合系に限らず、電界無印加時には光学的に等方性を示し、電界印加によって光学的異方性が発現する液晶マイクロエマルションであれば、本実施の形態の表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１４１】
〔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６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１２に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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１２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媒質Ａとして適用することができる。
【０１４６】
〔液晶微粒子分散系〕
また、媒質Ａは、例えば、非イオン性界面活性剤ペンタエチレングリコール−ドデシルエーテル（Pentaethylenglychol-dodecylether、Ｃ12Ｅ5）の水溶液に、表面を硫酸基で修飾した直径１００Å程度のラテックス粒子を混在させた、液晶微粒子分散系であってもよい。また、この液晶微粒子分散系の配向秩序（秩序構造）は光学波長未満である。上記液晶微粒子分散系ではスポンジ相が発現するが、本実施の形態において用いられる媒質Ａとしては、前述したミセル相、キュービック相、逆ミセル相等を発現する液晶微粒子分散系であってもよい。なお、上記ラテックス粒子に代えて上記ＤＤＡＢを使用することによって、前述した液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることもできる。
【０１４７】
また、溶媒中に分散させる微粒子（液晶微粒子）は、１種または２種以上のものにより構成されることが好ましい。
【０１４８】
また、平均粒子径が０．２μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。平均粒子径０．２μｍ以下の微小な大きさの微粒子を用いることにより、媒質層３内における微粒子の分散性が安定し、長時間経っても微粒子が凝集したり、相が分離したりしない。したがって、例えば、微粒子が沈殿して局所的な微粒子のムラが生じることより、表示素子としてムラが生じることを充分に抑制できる。
【０１４９】
また、各微粒子の粒子間距離は２００ｎｍ以下であることが好ましく、１９０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【０１５０】
三次元的に分布した粒子に光を入射すると、ある波長において回折光が生じる。この回折光の発生を抑制すれば、光学的等方性が向上し、表示素子のコントラストが上昇する。
【０１５１】
三次元的に分布した粒子による回折光は入射する角度にも依存するが、回折される波長λは概ねλ＝２ｄで与えられる。ここで、ｄは粒子間距離である。
【０１５２】
ここで、回折光の波長が４００ｎｍ以下であれば、人間の目にほとんど認識されない。このため、λ≦４００ｎｍとすることが好ましく、その場合、粒子間距離ｄを２００ｎｍ以下とすればよい。
【０１５３】
さらに、国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l’Eclairage）では
、人間の目で認識できない波長は３８０ｎｍ以下と定めている。このため、λ≦３８０ｎｍとすることがさらに好ましく、その場合、粒子間距離ｄを１９０ｎｍ以下とすればよい。
【０１５４】
また、粒子間距離が長いと粒子間の相互作用が充分に働かず、ミセル相、スポンジ相、キュービック相、逆ミセル相などの相が発現しにくくなるので、この観点からも、粒子間距離は２００ｎｍ以下であることが好ましく、１９０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【０１５５】
また、媒質層３における微粒子の濃度（含有量）を、この微粒子と媒質層３に封入される媒質との総重量に対して、０．０５ｗｔ％〜２０ｗｔ％とすることが好ましい。媒質層３における微粒子の濃度が０．０５ｗｔ％〜２０ｗｔ％となるように調製することにより、微粒子の凝集を抑制することができる。
【０１５６】
なお、媒質層３に封入する微粒子は特に限定されるものではなく、透明なものでも不透明なものでもよい。また、微粒子は、高分子などの有機質微粒子であってもよく、無機質微粒子や金属系微粒子などであってもよい。
【０１５７】
有機質微粒子を用いる場合、例えば、ポリスチレンビーズ、ポリメチルメタクリレートビーズ、ポリヒドロキシアクリレートビーズ、ジビニルベンゼンビーズなどのポリマービーズ形態の微粒子を用いることが好ましい。また、これらの微粒子は架橋されていてもよく、架橋されていなくてもよい。無機質微粒子を用いる場合、例えば、ガラスビーズやシリカビーズ等の微粒子を用いることが好ましい。
【０１５８】
金属系微粒子を用いる場合、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属が好ましい。例えば、チタニア、アルミナ、パラジウム、銀、金、銅が好ましく、これらの金属あるいはこれら金属元素の酸化物などからなる微粒子を用いることが好ましい。これら金属系微粒子は１種類の金属のみで用いてもよいし、２種類以上の金属を合金化、複合化して形成してもよい。例えば、銀粒子の周りをチタニアやパラジウムで覆ってもよい。銀粒子だけで金属微粒子を構成すると、銀の酸化により表示素子の特性が変化する恐れがあるが、パラジウムなどの金属で表面を覆うことにより銀の酸化が防げる。また、ビーズの形態の金属系微粒子はそのまま用いても良く、加熱処理したものや、ビーズ表面に有機物を付与したものを用いてもよい。付与する有機物としては液晶性を示すものが好ましい。
【０１５９】
また、金属微粒子の表面に付与する有機物は、金属１モルに対して１モル以上５０モル以下の割合であることが好ましい。
【０１６０】
上記の有機物を付与した金属系微粒子は、例えば、金属イオンを溶媒に溶解または分散してから、上記有機物と混合し、これを還元することによって得られる。上記溶媒としては水、アルコール類、エーテル類を用いることができる。
【０１６１】
また、分散させる微粒子としてフラーレン、および/または、カーボンナノチューブで形成されたものを用いてもよい。フラーレンとしては、炭素原子を球殻状に配置したものであればよく、例えば炭素原子数ｎが２４から９６の安定した構造のものが好ましい。このようなフラーレンとしては、例えば、炭素原子６０個からなるＣ６０の球状閉殻炭素分子群などが上げられる。また、カーボンナノチューブとしては、例えば、厚さ数原子層のグラファイト状炭素原子面を丸めた円筒形状のナノチューブなどが好ましい。
【０１６２】
また、微粒子の形状は特に限定されるものではなく、例えば、球状、楕円体状、塊状、柱状、錐状や、これらの形態に突起を持った形態、これらの形態に孔が開いている形態などであってもよい。また、微粒子の表面形態についても特に限定されるものではなく、例えば、平滑でも良く、凹凸や孔、溝を有していてもよい。
【０１６３】
〔デンドリマー〕
デンドリマーとは、モノマー単位毎に枝分かれのある三次元状の高分岐ポリマーである。デンドリマーは、枝分かれが多いために、ある程度以上の分子量になると球状構造となる。この球状構造は、光の波長以下の秩序を有しているので透明な物質であり、電界印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。したがって、デンドリマーもまた、本実施の形態の表示素子の媒質Ａとして適用することができる。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。
【０１６４】
〔コレステリックブルー相〕
また、媒質Ａとして、コレステリックブルー相を適用することができる。なお、図１３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。
【０１６５】
図１３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８・１１参照）。コレステリックブルー相は、光の波長以下の秩序を有しているのでほぼ透明な物質であり、電界印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する（光学的異方性の程度が変化する）。すなわち、コレステリックブルー相は、光学的に概ね等方性を示し、電界印加によって液晶分子が電界方向に向こうとするために格子が歪み、異方性を発現する。よって、コレステリックブルー相を示す分子からなる媒質を、本表示素子の媒質Ａとして適用できる。
【０１６６】
なお、コレステリックブルー相を示す物質としては、例えば、「ＪＣ１０４１」（商品名、チッソ社製混合液晶）を４８．２ｍｏｌ％、「５ＣＢ」（４−シアノ−４’−ペンチルビフェニル、ネマチック液晶）を４７．４ｍｏｌ％、「ＺＬＩ−４５７２」（商品名、メルク社製カイラルドーパント）を４．４ｍｏｌ％の割合で混合してなる組成物が知られている。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。
【０１６７】
また、コレステリックブルー相を示す他の物質として、例えば、ＺＬＩ−２２９３（混合液晶、メルク社製）を６７．１ｗｔ％、Ｐ８ＰＩＭＢ（1,3-phenylene bis[4-(4-8-alkylphenyliminomethyl-benzoate、バナナ型（屈曲型）液晶、下記構造式（１１）参照）を１５ｗｔ％、ＭＬＣ−６２４８（カイラル剤、メルク社製）を１７．９ｗｔ％混合した物質を用いてもよい。この物質は、７７．２℃から８２．１℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。
【０１６８】
【化４】
2005338800.tif 000006
【０１６９】
また、上記の各物質の混合比を適宜変更して用いてもよい。例えば、ＺＬＩ−２２９３を６９．７ｗｔ％、Ｐ８ＰＩＭＢを１５ｗｔ％、ＭＬＣ−６２４８（カイラル剤）を１５．３ｗｔ％混合した物質は８０．８℃から８１．６℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。
【０１７０】
また、コレステリックブルー相を示すさらに他の物質として、例えば、ＺＬＩ−２２９３（混合液晶、メルク社製）を６７．１ｗｔ％、ＭＨＰＯＢＣ（4-(1-methylheptyloxycarbonyl)phenyl-4'-octylcarboxybiphenyl-4-carboxylate、直線状液晶、下記構造式（１２）参照）を１５ｗｔ％、ＭＬＣ−６２４８（カイラル剤、メルク社製）を１７．９ｗｔ％混合した物質を用いてもよい。この物質は、８３．６℃から８７．９℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。
【０１７１】
【化５】
2005338800.tif 000007
【０１７２】
また、上記の各物質の混合比を適宜変更して用いてもよい。例えば、ＺＬＩ−２２９３を６９．７ｗｔ％、ＭＨＰＯＢＣを１５ｗｔ％、ＭＬＣ−６２４８（カイラル剤）を１５．３ｗｔ％混合した物質は８７．８℃から８８．４℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。
【０１７３】
なお、ＺＬＩ−２２９３とＭＬＣ−６２４８とを混合するだけではコレステリックブルー相を発現させることはできなかったが、バナナ型（屈曲型）をした液晶Ｐ８ＰＩＭＢや直線状液晶ＭＨＰＯＢＣを添加することによりコレステリックブルー相を示した。
【０１７４】
また、上記の例では、直線状液晶としてラセミ体を用いたが、必ずしもラセミ体に限定されるものではなく、カイラル体を用いてもよい。またカイラル炭素を１つ、あるいは複数以上含んでいてよい。また、直線状液晶を用いる場合、直線状液晶ＭＨＰＯＢＣのように反傾構造（一層ごとに異なる方向を向いている）を持つものを用いることが好ましい。
【０１７５】
また、直線状液晶とは、化学構造式においてほぼ横長の直線に近い液晶分子を表すために用いた総称であり、実際の立体配置は化学構造式のように一平面内にあるとは限らず、折れ曲がっていることがあることはいうまでもない。
【０１７６】
また、バナナ型（屈曲型）液晶とは、化学構造式において屈曲部を有する液晶分子を表わすために用いた総称であり、Ｐ８ＰＩＭＢに限定されるものではない。例えば、化学構造式における屈曲部が、フェニレン基などのベンゼン環であってもよく、あるいは、ナフタレン環やメチレン鎖などで結合されてなるものであってもよい。このようなバナナ型（屈曲型）液晶としては、例えば、下記構造式（１３）〜（１６）に示す化合物が挙げられる。
【０１７７】
【化６】
2005338800.tif 000008
【０１７８】
【化７】
2005338800.tif 000009
【０１７９】
【化８】
2005338800.tif 000010
【０１８０】
【化９】
2005338800.tif 000011
【０１８１】
また、上記したように、本発明に適したコレステリックブルー相は光学波長未満の欠陥秩序を有しているので、光学波長領域では概ね透明であり、概ね光学的に等方性を示す。ここで、概ね光学的に等方性を示すというのは、コレステリックブルー相は液晶の螺旋ピッチを反映した色を呈するが、この螺旋ピッチによる呈色を除いて、光学的に等方性を示すことを意味する。なお、螺旋ピッチを反映した波長の光を選択的に反射にする現象は、選択反射と呼ばれる。この選択反射の波長域が可視域に無い場合には呈色しない（呈色が人間の目に認識されない）が、可視域にある場合にはその波長に対応した色を示す。
【０１８２】
ここで、４００ｎｍ以上の選択反射波長域または螺旋ピッチを持つ場合、コレステリックブルー相（ブルー相）では、その螺旋ピッチを反映した色に呈色する。すなわち、可視光が反射されるので、それによって呈する色が人間の目に認識されてしまう。したがって、例えば、本発明の表示素子でフルカラー表示を実現してテレビなどに応用する場合、その反射ピークが可視域にあるのは好ましくない。
【０１８３】
なお、選択反射波長は、上記媒質の持つ螺旋軸への入射角度にも依存する。このため、上記媒質の構造が一次元的ではないとき、つまりコレステリックブルー相のように三次元的な構造を持つ場合には、光の螺旋軸への入射角度は分布を持ってしまう。したがって、選択反射波長の幅にも分布ができる。
【０１８４】
このため、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチは可視域以下、つまり４００ｎｍ以下であることが好ましい。ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチが４００ｎｍ以下であれば、上記のような呈色が人間の目にほとんど認識されない。
【０１８５】
また、国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l’Eclairage）では、
人間の目の認識できない波長は３８０ｎｍ以下であると定められている。したがって、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチが３８０ｎｍ以下であることがより好ましい。この場合、上記のような呈色が人間の目に認識されることを確実に防止できる。
【０１８６】
また、上記のような呈色は、螺旋ピッチ、入射角度だけでなく、誘電性媒質の平均屈折率とも関係する。このとき、呈色する色の光は波長λ＝ｎＰを中心とした波長幅Δλ＝ＰΔｎの光である。ここで、ｎは平均屈折率、Ｐは螺旋ピッチである。また、Δｎは屈折率の異方性である。
【０１８７】
Δｎは、誘電性物質によりそれぞれ異なるが、例えば液晶性物質を上記媒質層３に封入する物質として用いた場合、液晶性物質の平均屈折率は１．５程度、Δｎは０．１程度なので、この場合、呈色する色が可視域にないためには、螺旋ピッチＰは、λ＝４００とすると、Ｐ＝４００/１．５＝２６７ｎｍになる。また、ΔλはΔλ＝０．１×２６７＝２６．７になる。したがって、上記のような呈色が人間の目にほとんど認識されないようにするためには、上記媒質の螺旋ピッチを、２６７ｎｍから２６．７ｎｍの約半分である１３．４ｎｍを引いた２５３ｎｍ以下にすればよい。すなわち、上記のような呈色を防止するためには、上記媒質の螺旋ピッチが２５３ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１８８】
また、上記の説明では、λ＝ｎＰの関係において、λを４００ｎｍとしたが、λを国際照明委員会ＣＩＥが人間の目の認識できない波長として定めている３８０ｎｍとした場合には、呈色する色が可視域外とするための螺旋ピッチは２４０ｎｍ以下となる。すなわち、上記媒質の螺旋ピッチを２４０ｎｍ以下とすることにより、上記のような呈色を確実に防止することができる。
【０１８９】
例えば、ＪＣ１０４１（混合液晶、チッソ社製）を５０．０ｗｔ％、５ＣＢ（4-cyano-4'-pentyl biphenyl、ネマチック液晶）を３８．５ｗｔ％、ＺＬＩ−４５７２（カイラルドーパント、メルク社製）を１１．５ｗｔ％混合した物質がある。この物質は、約５３℃以下で液体的な等方相から光学的な等方相に相転移するが、螺旋ピッチが約２２０ｎｍであり、可視域未満にあるために呈色しなかった。
【０１９０】
上述のように、本発明に適したコレステリックブルー相は光学波長未満の欠陥秩序を有している。欠陥構造は隣り合う分子が大きく捩れていることに起因していているので、コレステリックブルー相を示す誘電性媒質は大きなねじれ構造を発現させるためにカイラル性を示す必要がある。大きな捩れ構造を発現させるためには、誘電性媒質にカイラル剤を加えることが好ましい。
【０１９１】
カイラル剤の濃度としてはカイラル剤の持つ捩れ力にもよるが、８ｗｔ％または４ｍｏｌ％以上であることが好ましい。カイラル剤の割合が８ｗｔ％または４ｍｏｌ％以上とすることにより、コレステリックブルー相の温度範囲が約１℃以上になった。カイラル剤の割合が８ｗｔ％または４ｍｏｌ％未満の場合は、コレステリックブルー相の温度範囲が狭くなった。
【０１９２】
また、カイラル剤の濃度が１１．５ｗｔ％以上であることが、さらに好ましい。カイラル剤の濃度が１１．５ｗｔ％以上の場合、螺旋ピッチが約２２０ｎｍになり呈色しなかった。
【０１９３】
また、カイラル剤の濃度は１５ｗｔ％以上であることが、さらに好ましい。バナナ型（屈曲型）液晶や反傾構造をもつ直線状液晶を添加することによりコレステリックブルー相を発現させる場合、カイラル剤の濃度が１５ｗｔ％以上であれば、コレステリックブルー相の温度範囲が約１℃になった。また、カイラル剤の濃度を１７．９ｗｔ％に増やすことにより、コレステリックブルー相の温度範囲はさらに広がった。
【０１９４】
このように、カイラル剤の濃度が高いとコレステリックブルー相を発現しやすくなり、さらにコレステリックブルー相が持つ螺旋ピッチも短くなるので好ましい。
【０１９５】
ただし、カイラル剤の添加量が多くなり過ぎると、媒質層３全体の液晶性が低下するという問題が生じる。液晶性の欠如は、電界印加時における光学的異方性の発生度合いの低下に繋がり、表示素子としての機能の低下を招く。また、液晶性が低下することにより、コレステリックブルー相の安定性の低下に繋がり、コレステリックブルー相の温度範囲の拡大が見込めなくなる。このため、カイラル剤の添加濃度の上限値が決まり、本願本発明者等の解析によれば、その上限濃度は８０ｗｔ％であることがわかった。すなわち、カイラル剤の濃度は８０ｗｔ％以下であることが好ましい。
【０１９６】
また、本実施の形態では、カイラル剤としてはＺＬＩ−４５７２やＭＬＣ−６２４８を用いたが、これに限るものではない。一例として、Ｓ８１１（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）など市販品を用いてもよい。また、軸不斉のカイラル剤を用いても良い。軸不斉のカイラル剤としては、例えば、軸不斉ビナフチル誘導体（下記化合物（１７）参照）を用いることができる。
【０１９７】
【化１０】
2005338800.tif 000012
【０１９８】
ここで、ｎは４〜１４の整数である。
【０１９９】
なお、この化合物（１７）はｎが奇数の時に単独でブルー相を示すことがある。例えば、ｎ＝７の場合には約１０３℃から約９４℃の範囲でブルー相を示す。したがって、この化合物（１７）が単独でブルー相を示す（液晶性がある）場合には、媒質層３に封入する媒質として、この化合物（１７）を単独で用いても良いし、また、化合物（１７）をカイラル剤として用いても良い。
【０２００】
なお、上記の説明では、コレステリックブルー相におけるカイラル剤添加による効果を述べてきたが、カイラル剤添加による上記の効果はコレステリックブルー相に限定されるものではなく、スメクチックブルー相やネマチック相等の液晶相を示す誘電性媒質においても、略同様の効果を得ることができる。
【０２０１】
〔スメクチックブルー相〕
また、媒質Ａとして、スメクチックブルー相を適用することができる。なお、図１３には、スメクチックブルー相の概略構成が示されている。
【０２０２】
図１３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７、８参照）、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、電界印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。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。
【０２０３】
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７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８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媒質Ａとして使用することができる。
【０２０４】
以上のように、本実施の形態の表示素子において媒質Ａとして使用することができる物質は、電界の印加により光学的異方性（屈折率、配向秩序度）が変化するものでありさえすれば、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質であってもよく、キュービック相、スメクチックＤ相、コレステリックブルー相、スメクチックブルー相の何れかを示す分子からなるものであってもよく、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、キュービック相の何れかを示すリオトロピック液晶もしくは液晶微粒子分散系であってもよい。また、上記媒質Ａ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。
【０２０５】
また、上記媒質は、液晶性物質に限らず、電界印加時に光の波長以下の秩序構造（配向秩序）を有することが好ましい。秩序構造が光の波長以下であれば、光学的に等方性を示す。従って、電界印加時に秩序構造が光の波長以下となる媒質を用いることにより、電界無印加時と電界印加時とにおける表示状態を確実に異ならせることができる。
【０２０６】
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（以下、媒質混合物とする）を使用するものとするが、上記媒質Ａとしては、これに限定されるものではなく、上述した各種物質そのもの、または、各種物質の混合物を適用することができる。
【０２０７】
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、電界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、上記媒質混合物は、約６６℃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。
【０２０８】
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２（ａ）・（ｂ）、図３、図４（ａ）〜（ｇ）、及び、図５（ａ）・（ｂ）を参照にして以下に説明する。
【０２０９】
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。
【０２１０】
図２（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２（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２（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。
【０２１１】
さらに、図３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４（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、電界無印加時（ＯＦＦ状態）および電界印加時（ＯＮ状態）における媒質の平均的な屈折率楕円体の形状（屈折率楕円体の切り口の形状にて示す）およびその主軸方向にて模式的に示す断面図であり、図４（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界無印加時（ＯＦＦ状態）の断面図、該表示素子の電界印加時（ＯＮ状態）の断面図、ＴＮ(Twisted Nematic)方式の液晶表示素子の電界無印加時の断面図、該ＴＮ方式の液晶表示素子の電界印加時の断面図、ＶＡ（Vertical Alignment）方式の液晶表示素子の電界無印加時の断面図、該ＶＡ方式の液晶表示素子の電界印加時の断面図、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示素子の電界無印加時の断面図、該ＩＰＳ方式の液晶表示素子の電界印加時の断面図を示す。
【０２１２】
物質中の屈折率は、一般には等方的でなく方向によって異なっている。この屈折率の異方性（光学的異方性）は、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向に垂直な方向、基板面に垂直な方向（基板法線方向）を、それぞれｘ，ｙ，ｚ方向とすると、任意の直交座標系（Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3）を用いて下記関係式（１）
【０２１３】
【数１】
2005338800.tif 000013
【０２１４】
（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１１参照）。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）
【０２１５】
【数２】
2005338800.tif 000014
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
図４（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、電界無印加時には、液晶層１０５における液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向しているが、電界印加時には、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、電界無印加時には、図４（ｃ）に示すように、その主軸方向（長軸方向）が基板面に平行な方向（基板面内方向）を向き、電界印加時には、図４（ｄ）に示すように、その主軸方向が基板面法線方向を向く。すなわち、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体１０５ａの形状は楕円であり、電界印加によって、その長軸方向（主軸方向、屈折率楕円体１０５ａの向き）が変化する。すなわち、屈折率楕円体１０５ａが回転する。なお、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体１０５ａの形状および大きさは、ほぼ変わらない。
【０２１９】
ＶＡ方式の液晶表示素子は、図４（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、電界無印加時には、液晶層２０５における液晶分子の長軸方向が、基板面に対して略垂直な方向に配向しているが、電界印加時には、上記液晶分子の長軸方向が電界に垂直な方向に配向する。この場合における平均的な屈折率楕円体２０５ａは、図４（ｅ）に示すように、電界無印加時には、その主軸方向（長軸方向）が基板面法線方向を向き、図４（ｆ）に示すように、電界印加時にはその主軸方向が基板面に平行な方向（基板面内方向）を向く。すなわち、ＶＡ方式の液晶表示素子の場合にも、ＴＮ方式の液晶表示素子と同様、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体２０５ａの形状は楕円であり、電界印加によって、その長軸方向が変化する（屈折率楕円体２０５ａが回転する）。また、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体２０５ａの形状および大きさは、ほぼ変わらない。
【０２２０】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、図４（ｇ）・（ｈ）に示すように、同一の基板３０１上に、１対の電極３０２・３０３が対向配置された構成を有し、図示しない対向基板との間に挟持された液晶層に、上記電極３０２・３０３により電圧が印加されることで、上記液晶層における液晶分子の配向方向（屈折率楕円体３０５ａの主軸方向（長軸方向））を変化させ、電界無印加時と電界印加時とで、異なる表示状態を実現することができるようになっている。すなわち、ＩＰＳ方式の液晶表示素子の場合にも、ＴＮ方式およびＶＡ方式の液晶表示素子と同様、図４（ｇ）に示す電界無印加時と図４（ｈ）に示す電界印加時とで、屈折率楕円体３０５ａの形状は変わらずに、その主軸方向が変化する（屈折率楕円体３０５ａが回転する）。
【０２２１】
このように、従来の液晶表示素子では、電界無印加時でも液晶分子が何らかの方向（典型的には一方向）に配向している。そして、電界を印加することによって、各液晶分子の配向方向が揃った状態で、その配向方向を変化させて表示（透過率の変調）を行っている。すなわち、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体の形状および大きさを保ったまま（つまり楕円形のまま）になっており、屈折率楕円体の主軸（長軸）方向のみが、電界印加によって回転（変化）することを利用して表示を行っている。したがって、屈折率楕円体の長軸方向は電界印加方向に対して、垂直あるいは平行とは限らない。つまり、従来の液晶表示素子では、液晶分子の配向秩序度はほぼ一定であり、配向方向を変化させることによって表示（透過率の変調）を行っている。さらに換言すれば、従来の液晶表示素子では、電界印加によって、配向秩序度はほぼ一定のまま、配向容易軸の方向が変化する。
【０２２２】
これに対し、本実施の形態にかかる表示素子は、図４（ａ）・（ｂ）に示すように、電界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、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度≒０（ほぼゼロ））であり、電界を印加することによって異方性（ｎｘ＞ｎｙ、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度＞０）が発現して、屈折率楕円体３ａが楕円になる（光学的異方性を示す）。また、このとき屈折率楕円体３ａの長軸方向は電界方向と垂直になる。つまり、誘電性物質の誘電異方性が負（ネガ型液晶）の場合、全ての電圧値において、屈折率楕円体３ａの長軸方向は電界方向に垂直（直交状態）になり、誘電異方性が正（ポジ型液晶）の場合、全ての電圧値において、屈折率楕円体３ａの長軸方向は電界方向に平行になる。本発明において、電界方向と屈折率楕円体３ａの主軸方向の少なくとも一つとは、常に平行もしくは直交である。なお、本発明において、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度≒０（配向秩序度が殆ど無い）というのは、可視光より小さいスケールで見た場合には、液晶分子等が、ある方向に並んでいる割合が多い（配向秩序がある）が、可視光より大きいスケールで見ると、配向方向が平均化されていて配向秩序が無いことを意味している。すなわち、配向秩序度が可視光波長域、及び、可視光波長域より大きい波長の光に対して何ら影響を与えない程度に小さいことを示す。例えば、クロスニコル下で黒表示を実現している状態を示す。一方、本発明において、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度＞０とは、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度が、ほぼゼロの状態よりも大きいことを示し、例えば、クロス二コル下で白表示を実現している状態を示す。（この場合、階調表示であるグレーも含まれる）。
【０２２３】
すなわち、本実施の形態にかかる表示素子では、電界無印加時に分子９は、あらゆる方向を向いている。但し、これらの分子は、可視光波長スケール未満の秩序（秩序構造、配向秩序）を有しているので、光学的異方性が発現せず（可視光波長以上のスケールでの配向秩序度≒０）、図４（ａ）に示すように、屈折率楕円体３ａの形状が球状となる。しかしながら、図４（ｂ）に示すように、電界印加時には、個々の分子９が負の誘電異方性を有しているため基板面内方向（基板面に平行な方向）を向こうとして配向状態が変化する。また、この際、可視光波長未満の秩序構造に歪みが生じて光学的異方性（可視光波長以上のスケールでの配向秩序度＞０）が発現する。このように、本実施の形態にかかる表示素子では、電界無印加時には屈折率楕円体３ａの形が等方的（ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｚ）であり、電界印加によって屈折率楕円体３ａの形に異方性（下界面（すなわち、図４（ｂ）においては下側の基板１との界面）付近：ｎｘ＞ｎｙ、上界面（すなわち、図４（ｂ）においては上側の基板２との界面）付近：ｎｙ＞ｎｘ）が例えばこのように発現する。つまり、本実施の形態にかかる表示素子では、電界印加によって屈折率楕円体３ａの形状、大きさが変化する。ここで、上記ｎｘ，ｎｙ，ｎｚは、それぞれ、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両櫛形の電極４・５の対向方向の主屈折率、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両櫛形の電極４・５の対向方向に垂直な方向の主屈折率、基板面に垂直な方向（基板法線方向）の主屈折率を表している。
【０２２４】
また、図１８は、図１に示す表示素子における電界印加時の上記媒質Ａの一分子（分子９）の屈折率楕円体３ａの形状を示す模式図である。このように、上記屈折率楕円体３ａの形状は、原点を通り、光波の進行方向に垂直な面を切り口とする、屈折率楕円体（楕円）の切り口の形状にて示され、前記したように、楕円の主軸方向が光波の偏光の成分方向であり、主軸の長さの半分がその方向の屈折率に相当する。
【０２２５】
本実施の形態かかる上記媒質Ａは、上記したように電界無印加時に光学的等方性（等方相）を示し、電界を印加することによって光学的異方性を発現させる。このため、電界無印加時における屈折率楕円体３ａの形状は球状、すなわち、光学的に等方であり、電界を印加することによって異方性が発現するようになっている。
【０２２６】
そこで、図１８に示すように電界方向に垂直な方向の屈折率によって示される、光学的異方性の発現による、電界印加時の楕円の主軸方向（すなわち、光波の偏光の成分方向）の屈折率、つまり、上記分子９の長軸方向における屈折率（異常光屈折率）をｎｅ、上記楕円の主軸方向に垂直な方向の屈折率、つまり、上記分子の短軸方向における屈折率（常光屈折率）をｎｏとすると、上記屈折率異方性（Δｎ）（複屈折変化）は、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏで表される。
【０２２７】
すなわち、本発明において、上記屈折率異方性（Δｎ）は、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏ（ｎｅ：異常光屈折率、ｎｏ：常光屈折率）で示される複屈折変化を示し、本発明は、上記ｎｅおよびｎｏが変化するのに対し、従来の液晶表示装置は、上記ｎｅおよびｎｏは変化しない。
【０２２８】
また、上記電界印加時の屈折率楕円体３ａの長軸方向は、電界方向に対して平行（誘電異方性が正の媒質の場合）、または、垂直（誘電異方性が負の媒質を用いる場合）となる。
【０２２９】
これに対して、従来の液晶表示素子では、電界印加によって屈折率楕円体の長軸方向を回転させて表示を行うので、屈折率楕円体の長軸方向は、電界方向に対して平行または垂直になるとは限らない。
【０２３０】
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（電界印加方向は変化しない）で例えば可視光波長以上のスケールでの配向秩序度を変調させることによって表示を行うものであり、媒質Ａそのものの光学的異方性（例えば可視光波長以上のスケールにおける配向秩序）の程度を変化させている。したがって、従来の液晶表示素子とは表示原理が大きく異なっている。
【０２３１】
なお、上記媒質層３に封入される媒質Ａは、電界の印加によって、光学的異方性の程度が変化するものであればよく、電界無印加時には光学的に概ね等方（可視光以上のスケールでの配向秩序度≒０）であり、電界印加により光学変調を誘起（つまり、電界印加により光学的異方性を示す）される媒質であってもよい。また、上記媒質Ａは、電界印加に伴い、分子９、または分子集合体（クラスタ）の可視光以上のスケールでの配向秩序度が上昇（光学変調が既に誘起されている状態（可視光以上のスケールでの配向秩序度＞０）から、可視光以上のスケールでの分子９の配向秩序度がさらに上昇）する物質（媒質）であってもよい。
【０２３２】
本発明において、電界の印加により媒質Ａの光学異方性の程度が変化するとは、前記したように、電界の印加に伴って屈折率楕円体３ａの形状が変化することを示し、上記したように電界無印加時に光学的等方性を示し、電界を印加することによって光学的異方性の程度が変化する場合、つまり、電界を印加することによって光学的異方性が発現する場合、屈折率楕円体３ａの形状は、電界の印加により、球状から楕円に変化する。
【０２３３】
本実施の形態にかかる表示素子は、図２（ａ）に示すように、櫛形の電極４・５に電界（電圧）を印加していない状態では、基板１・２間に封入される媒質Ａが等方相を示し、光学的にも等方となるので、黒表示になる。
【０２３４】
一方、図２（ｂ）に示すように、電極４・５に電界を印加すると、上記媒質Ａの各分子が、その長軸方向が上記電極４・５間に形成される電界に沿うように配向されるので、複屈折現象が発現する。この複屈折現象により、電極４・５間の電圧に応じて表示素子の透過率を変調することが可能になる。
【０２３５】
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。
【０２３６】
例えば、非特許文献７および非特許文献１１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。
【０２３７】
カー定数Ｂkは、温度（Ｔ）の上昇とともに１／（Ｔ−Ｔｎｉ）に比例する関数で減少することが知られている。このため、カー定数Ｂkは、転移点（Ｔｎｉ）近傍では弱い電界強度で駆動できていたとしても、温度（Ｔ）が上昇するとともに急激に必要な電界強度が増大する。このため、転移点から十分遠い温度（転移点よりも十分に高い温度）では透過率を変調させるために必要な電圧が大きくなるが、相転移直上の温度では、約１００Ｖ以下の電圧で、透過率を十分に変調させることができる。
【０２３８】
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。
【０２３９】
本実施の形態の表示素子によれば、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６における配向（処理）方向、水平配向膜の場合は後述する図６に示すような、偏光板吸収軸方向に配向するため、あるいは垂直配向膜の場合は偏光板平面と垂直になるため、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。
【０２４０】
すなわち、本実施の形態によれば、たとえ電界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２０および対向基板２１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か、あるいは垂直配向処理を施し、配向方向を上記偏光版平面と垂直にすることで、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２０における対向基板２１の対向面表面に水平あるいは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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
従来の表示素子では、一対の基板において媒質と接する両方の基板の面に配向膜が成膜されているので、電界印加時には、媒質のみならず、配向膜にも電圧が印加される。このため、媒質に印加される電圧は、配向膜に印加される電圧の分だけ減少してしまう。その結果、従来の表示素子では、駆動電圧の低減効果が相殺してしまうという問題がある。
【０２４３】
しかしながら、本実施の形態の表示素子では、図１（ａ）・（ｂ）に示すように、基板１（画素基板２０）における基板２（対向基板２１）の対向面表面にのみ水平あるいは垂直配向処理が施されている。すなわち、電極４・５を形成した基板１には配向膜が形成されていない。このため、本実施の形態の表示素子では、電極４・５が、配向膜を介して媒質層３の媒質Ａに電圧を印加することがない。したがって、本実施の形態の表示素子では、媒質Ａに印加される電圧が、配向膜に印加される電圧の分だけ減少することがなく、駆動電圧を有意に低減することができる。
【０２４４】
以下、図５（ａ）・（ｂ）を参照して、本実施の形態の表示素子と従来の表示素子とで駆動電圧を比較した結果について説明する。
【０２４５】
図５（ａ）は、電界印加状態（ＯＮ状態）における比較用の従来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５（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要部の概略構成を模式的に示す断面図である。図５（ｂ）における本実施の形態の表示素子の要部の構成は、図１（ｂ）における表示素子の要部の構成と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【０２４６】
図５（ａ）に示すように、比較用の従来の表示素子では、両基板１１・１２（画素基板３０及び対向基板３１）に対して、配向膜１６・１９の形成並びにラビング処理が行なわれている。すなわち、画素基板３０に設けられた電極１４・１５上にも配向膜１９が形成され、水平配向処理が施されている。この比較用の従来の表示素子を外部加温装置（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、電界印加を行った場合、最大透過率を得られる印加電圧は、６３Ｖであった。
【０２４７】
これに対して、図５（ｂ）に示す本実施の形態の表示素子を外部加温装置（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、電界印加を行った場合、最大透過率を得られる印加電圧は、５９Ｖであった。
【０２４８】
このように、電極上に配向膜を形成していない本実施の形態の表示素子は、電極上に配向膜を形成させた従来の表示素子と比較して、最大透過率を得られる印加電圧を顕著に低減させることができた。
【０２４９】
同じ電界強度が媒質Ａに印加された場合、配向処理が施された基板界面近傍の媒質Ａの分子は、配向処理が施されていない基板界面近傍の媒質Ａの分子に比べて、界面の影響を受けて配向処理方向により配向しやすくなる。しかしながら、図５（ａ）に示すように、配向膜１９を電極１４・１５が形成された基板１１に塗布した場合、すなわち、電極１４・１５上に配向膜１９を塗布した場合には、配向膜１９にも電圧が印加される分、光学変調を行なう媒質Ａにかかる電圧が低くなる。そのため、電極１４・１５上に配向膜１９を塗布する場合、塗布しない場合と比較して、より大きい電圧を印加しなければならない。
【０２５０】
それゆえ、図５（ａ）の配向膜１９による電圧降下、及び、配向処理による基板界面近傍分子の配向効果を考慮すると、電極が無い基板のみ配向処理を行なえば良いことがわかる。
【０２５１】
図５（ａ）の従来の表示素子では、両基板１１・１２における互いの対向面表面に配向膜１６・１９を塗布して配向処理を行なっていたために、配向膜１９にも電圧が印加され、そのぶん、光学変調される媒質層１３へ印加される電圧が減り、駆動電圧の低減効果は相殺されてしまった。一方、図５（ｂ）の本実施の形態の表示素子では、電界印加を行わない基板（基板２）のみに配向膜６が形成され配向処理を行なうので、効果的に駆動電圧を低減することが可能になった。
【０２５２】
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７・８の偏光板吸収軸７ａ・８ａとの角度が４５度の角度をなすよう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。
【０２５３】
このように電界印加方向が少なくとも２方向存在する電極としては、例えば、櫛歯部分４ａ・５ａが楔型形状を有し、かつ、互いに噛み合う方向に対向配置された櫛形電極が挙げられる。「楔形形状」とは、櫛歯部分４ａ・５ａが、所定の角度（鋸歯角度α）で折れ曲がった形状のことをいう。また、櫛歯部分４ａ・５ａは、図６に示すように、楔型形状複数有した形状でもよい。このように、楔型形状を複数有する形状の一例としては、鋸歯形状が挙げられる。なお、図６は、本実施の形態の表示素子における電極構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。
【０２５４】
ここでいう「櫛形電極」とは、図６・７に示すように、複数の電極（櫛歯部分）４ａ・２４ａが、１つの電極（櫛根部分）４ｂ・２４ｂ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６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。
【０２５５】
このような鋸歯形状を有する電極の一例としては、図６に示す電極４・５の構成が挙げられる。図６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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
また、図６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６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６の電界印加方向４５ｄ）が形成される。
【０２５８】
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。
【０２５９】
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。
【０２６０】
また、図６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。
【０２６１】
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、各電界印加方向４５ｃ・４５ｄの電界印加により発生する光学的異方性の方向と、上記偏光板７・８の吸収軸７ａ・８ａとがなす角度がそれぞれ約４５度（４５度±１０度未満の範囲内、好適には４５度±５度の範囲内、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。
【０２６２】
また、本実施の形態において、電極４・５による電界印加方向４５ｃ・４５ｄは、配向膜６の配向方向に対して、０度〜４５度の角度をなすことが好ましい。
【０２６３】
本実施の形態の表示素子において、電極４・５による電界印加方向４５ｃ・４５ｄは、配向膜６の配向方向に対して、０度〜４５度の角度をなすように配向膜６を基板２表面に配向処理を施すことで、媒質層３は、配向膜６の水平配向方向に配向秩序度が上昇する。このため、相転移直上の温度で、上記関係式（３）におけるカー定数Ｂkが増大する（すなわち、カー効果が増大する）。そして、カー定数Ｂkが増大することにより、表示素子に印加する駆動電圧を低減することが可能になり実用に供することができるようになる。また、電極４・５による電界印加方向４５ｃ・４５ｄと配向膜６の配向方向とがなす角度が、４５度よりも大きい場合、カー定数が低下し、上述のような駆動電圧の低下を実現することができないので好ましくない。
【０２６４】
したがって、電極４・５による電界印加方向４５ｃ・４５ｄと、配向膜６の配向方向とのなす角度が０度〜４５度であることで、カー定数Ｂkの増大により駆動電圧を低減させつつ、視野角特性が向上することが可能な表示素子を実現することができる。
【０２６５】
また、上述のカー定数Ｂkの増大（カー効果の増大）は、本実施の形態の表示素子において、電極４・５による電界印加方向と配向膜６の水平配向方向とが略同じ（電極４・５による電界印加方向と配向膜６の水平配向方向とがなす角度が０度）になる場合に、最大限の効果が得られる。
【０２６６】
本実施の形態において、上記配向膜６におけるラビング方向６ａは、図６に示すように、上記偏光板７・８の何れか一方の偏光板吸収軸と一致している。
【０２６７】
また、本実施の形態では、図６に示すように、両基板１・２にそれぞれ設けられた偏光板７・８は、互いに偏光板吸収軸方向が直交するように配置されているとともに、各偏光板７・８における偏光板吸収軸７ａ・８ａは、電極４・５により形成される、上述の２方向の電界印加方向４５ｃ・４５ｄに対して４５度の角度をなしている。
【０２６８】
よって、本実施の形態では、図６に示すように、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４５ｃ・４５ｄは、上記偏光板７・８の偏光板吸収軸方向７ａ・８ａ並びに配向膜６のラビング方向６ａと４５度の角度をなしている。
【０２６９】
このような表示素子の構造を用いて、スイッチング素子、信号線、走査線、対向電極線を設けることにより、マトリクス状の画素群を形成した実施形態について、図１６および図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１６および図１７は、それぞれ、本実施の形態にかかる表示素子における各画素の電極構成の一例を模式的に示す平面図である。
【０２７０】
本実施の形態にかかる表示素子７０は、図１６および図１７に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素７１の各列および各行にデータ信号線５１（ＳＬｖ）および走査信号線５２（ＧＬｗ）がそれぞれ設けられていると共に、各画素７１内に、櫛形の電極４からなる櫛形状の画素電極と、櫛形の電極５からなる対向電極とが設けられた構成を有している。より具体的には、本実施の形態にかかる表示素子７０は、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線５１および走査信号線５２と、上記データ信号線５１と走査信号線５２との各交差点に対応して設けられた少なくとも一つのＴＦＴ５３（スイッチング素子）と、該ＴＦＴ５３に接続された櫛形状の画素電極である櫛形の電極４と、上記櫛形の電極４の櫛歯部分４ａ・４ａ間に挿設され、上記櫛歯部分４ａと咬合するように形成された櫛歯部分５ａを有する櫛形状の対向電極である櫛形の電極５とを備え、各櫛歯部分４ａ・５ａが、各画素７１内に、両櫛形の電極４・５によって互いに９０度の角度をなす電界が印加される少なくとも２つのドメインＤM・ＤM’が形成されるように、基板１・２に略平行な面内で、それぞれ湾曲角（屈曲角）９０度でジグザグ状（楔型形状）に折れ曲がっている構成を有している。
【０２７１】
これにより、本実施の形態では、各櫛歯部分４ａ・５ａがそれぞれ９０度の角度で折れ曲がっていると共に、各櫛歯部分４ａ・５ａが、互いに咬合するように対向して配置されていることで、櫛歯部分４ａ・５ａ間に、互いにほぼ直交する電界が印加される少なくとも２つのドメインＤM・ＤM’（微小領域）が形成されるようになっている。
【０２７２】
すなわち、本実施の形態にかかる表示素子７０は、各櫛歯部分４ａ・５ａが、それぞれ、互いに９０度の角度をなす屈曲部（鋸歯成分）４ａ1、４ａ2、…４ａr・５ａ1、５ａ2、…５ａr（ｒは電界が印加されることで、各画素７１内に、電界の印加により発生する光学的異方性の任意の整数）からなり、屈曲部（鋸歯成分）４ａ1・５ａ1と屈曲部（鋸歯成分）４ａ2・５ａ2とで互いにほぼ直交する方向が互いに９０度の角度をなす少なくとも２つのドメインＤM・ＤM’が設けられている構成を有している。
【０２７３】
なお、本実施の形態にかかる表示素子７０もまた、基板１・２の外側に偏光板７・８が設けられ、これら偏光板７・８は、互いの吸収軸７ａ・８ａ、つまり、偏光板吸収軸方向が直交するように形成されており、各偏光板７・８における吸収軸７ａ・８ａと櫛形の電極４・５における櫛歯部分４ａ・５ａの電極伸長方向、すなわち、各屈曲部４ａr・５ａrの電極伸長方向とは４５度の角度をなすように形成されている。このため、各偏光板７・８における吸収軸７ａ・８ａは、各屈曲部４ａr・５ａrの電界印加方向に対して、４５度の角度をなすように形成されている。
【０２７４】
本願発明者等の検討によれば、以上の構成によっても、透過率を損なうことなく、あらゆる方位について着色現象が抑制された視野角の広い表示素子７０を得ることができることが判った。
【０２７５】
なお、図１６に示す電極構造においては、データ信号線５１と画素７１内の対向電極、つまり、上記データ信号線５１と対向して設けられた櫛形の電極５との間に、大きな非表示領域３４が存在することがわかる。
【０２７６】
そこで、図１７では、データ信号線５１を、直線とせず、画素７１内の櫛形の電極４・５の折れ曲がりと平行になるように形成したところ、上記非表示領域３４は大幅に減少した。
【０２７７】
すなわち、図１６に示す構造では表示領域が３０％程度であったものが、図１７に示す構造を適用することにより、表示領域を４０％にまで上昇させることができた。
【０２７８】
なお、本実施の形態では、上記櫛形の電極４・５の櫛歯部分４ａ・５ａがデータ信号線５１に沿って設けられ、上記データ信号線５１が、上記櫛歯部分４ａ・５ａの形状に沿ってジグザグ状に折れ曲がっている構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記櫛歯部分４ａ・５ａは、上記走査信号線５２に沿って延設されていてもよく、また、上記データ信号線５１および走査信号線５２は、その少なくとも一方が、ジグザグ状に形成されていればよい。
【０２７９】
また、本実施の形態では、各ドメインＤM・ＤM’の電界印加時における光学的異方性の方向と、上記偏光板７・８の吸収軸とがなす角度は、それぞれ約４５度（４５度±１０度の範囲内、より好適には４５度±１０度未満の範囲内、より一層好適には４５度±５度の範囲内）であることが好ましく、各ドメインＤM・ＤM’の電界印加時における光学的異方性の方向は、互いに約９０度（９０度±２０度の範囲内、より好適には９０度±２０度未満の範囲内、より一層好適には９０±１０度の範囲内）の角度をなしていることが好ましい。
【０２８０】
つまり、前述したように、偏光板吸収軸に対してθが３５度≦θ≦５５度の範囲内、特に、３５度＜θ＜５５度の範囲内では大きな輝度の差異を感じないために、色付き現象の補償に対しても互いのドメイン領域の輝度が１０％程度の差であれば、色の差異をほぼ感じることはなく、この範囲でほぼ実用上十分な効果が得られる。よって、互いのドメイン領域の光学的異方性のなす角度（例えばドメインＤM・ＤM’のなす角度）が、９０度±２０度の範囲内（つまり、７０度以上、１１０度以下の範囲内）であることが好ましく、９０度±２０度未満の範囲内（つまり、７０度を超えて１１０度未満の範囲内）であることがより好ましく、９０度±１０度の範囲内（つまり、８０度以上、１００度以下の範囲内）であることがより一層好ましく、最も望ましい角度が９０度ということになる。
【０２８１】
さらに、本実施の形態では、各画素７１における各ドメインＤM・ＤM’の割合は、光学的異方性の向きが異なる２つのドメインＤM・ＤM’の割合（面積和の割合）が１：９〜１：１（好適には、約１：１）であることが好ましい。上記比率が１：９〜１：１の範囲内である場合、目視上、色付きの改善（補償）効果が大きい。
【０２８２】
極角±６０度の範囲内での色変化（同じ画像を異なる角度から見たときの色変化（色度座標距離√｛△ｘ2＋△ｙ2｝で示される色度座標変化の範囲）を、測定したところ、ドメイン分割を行わない場合に比べて、ドメイン分割した場合（上記のように光学的異方性の向きが９０度異なる２つのドメインＤM・ＤM’の割合が１：１の場合）には、色変化（色度座標距離）はおよそ半分程度に収めることができた。また、色変化は、上記２つのドメインの割合が１：９から１：１になるに従い、小さくなり１：１が最も小さくなり、好ましい。
【０２８３】
また、上記した各説明においては、主に、各画素７１内に、光学的異方性の方向が同じドメインが２種類設けられている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光学的異方性の方向が同じドメインが２種類以上設けられていてもよい。すなわち、上記したように、各ドメインにおける電界印加時における上記光学的異方性の方向と、上記偏光板７・８の吸収軸７ａ・８ａとがなす角度は、約４５度（４５度±１０度の範囲内）であることが好ましく、各ドメインにおける電界印加時または電界無印加時における上記光学的異方性の方向は、互いに約９０度（９０度±２０度の範囲内）の角度をなすことが好ましいが、例えば図１９〜図２１に示したように、上記した各角度は、それぞれ独立して、４５度あるいは９０度からずれていても構わない。つまり、上記記載からも判るように、各画素７１における媒質Ａの光学的異方性の方向は、２方向のみに限定されるものではなく、前記したように、各画素に、電界印加時における上記媒質の光学的異方性の方向が異なる少なくとも２つのドメインＤM・ＤM’が存在していればよい。
【０２８４】
以上のように、各画素７１に、電界印加時における上記媒質Ａの光学的異方性の方向が異なる少なくとも２つのドメインＤM・ＤM’が存在し、各ドメインＤM・ＤM’の電界印加時における光学的異方性の方向と、上記偏光板７・８の吸収軸７ａ・８ａとがなす角度が、前記したように、それぞれ４５度±１０度の範囲内、好適には４５度±１０度未満の範囲内であり、かつ、各ドメインＤM・ＤM’の電界印加時または電界無印加時における光学的異方性の方向が、前記したように、互いに９０度±２０度の範囲内、好適には９０度±２０度未満の範囲内の角度をなすことで、斜め視角の色付き現象を互いに補償しあうことができ、透過率を損なうことなく、視野角特性を大きく向上させることができる。
【０２８５】
さらに、本実施の形態によれば、上記基板１・２と、当該基板１・２に狭持された媒質層３とを備えた表示素子に、基板１に、当該基板１に略平行な電界を上記媒質層３に印加するとともに、上記媒質層３の媒質Ａを光学変調させる電極４・５を備え、他方の基板２の表面に配向膜６を形成し、水平配向処理が施されることで、駆動電圧が低減された表示素子を実現できる。また、上記電極４・５による電界印加方向が、少なくとも２方向になるように、電極４・５が設けられていることで、視角特性が向上した表示素子を実現できる。また、本発明にかかる表示装置６０は、以上のように、本発明にかかる上記表示素子７０を備えていることで、視角特性が向上した表示素子を実現できる。
〔実施の形態２〕
本発明の実施の他の形態について図７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。
【０２８６】
本実施の形態の表示素子では、上記実施の形態１と同様に、電極２４・２５を形成した基板１には配向膜が形成されていない。このため、本実施の形態の表示素子では、電極２４・２５が、配向膜を介して媒質層３の媒質Ａに電圧を印加することがない。したがって、本実施の形態の表示素子では、媒質Ａに印加される電圧が、配向膜に印加される電圧の分だけ減少することがなく、駆動電圧を有意に低減することができる。
【０２８７】
また、上記実施の形態１では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板に設けられた電界印加手段として、鋸歯形状を有する櫛形電極を備えた場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板に設けられた電界印加手段として、電界印加方向とラビング方向とが一致する櫛形電極を備えた場合を例に挙げて説明する。なお、図７は、本実施の形態の表示素子における電極構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。
【０２８８】
本実施の形態の表示素子の構成は、例えば図７に示すように、電極構造、及び、偏光板吸収軸と配向膜と電界印加方向との関係を除けば、基本的には上記実施の形態１に記載の表示素子と同様である。
【０２８９】
図７に示すように、電極２４は、櫛根部分２４ｂと櫛歯部分２４ａとからなる。櫛歯部分２４ａは、櫛根部分２４ｂの長手方向に対して垂直方向に伸長している。また、同図に示すように、本実施の形態の表示素子における電極２４と電極２５とは、それぞれの櫛歯部分２４ａと櫛歯部分２５ａとが噛み合うように対向配置されている。すなわち、電極２４と電極２５とは、櫛歯部分２４ａが、櫛歯部分５ａと平行になるように、対向配置されている。それゆえ、電極２４・２５に電圧を印加すると、櫛歯部分２４ａ・２５ａの長手方向に対して垂直方向の電界が生成する。すなわち、本実施の形態の表示素子において、生成される電界は、鋸歯部分２４ａと鋸歯部分２５ａとの間の電界（図７の電界印加方向２４５ａ）の１方向のみである。
【０２９０】
また、本実施の形態の表示素子における配向膜２６は、図７に示すように、そのラビング方向が偏光板２７・２８の吸収軸２７ａ及び２８ａと４５度の角度をなすように設けられている。そして、そのラビング処理（図７のラビング方向２６ａ）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。
【０２９１】
また、図７に示すように、偏光板２７・２８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ともに、各偏光板２７・２８における偏光板吸収軸２７ａ・２８ａは、電極２４・２５の電界印加方向２４５ａに対して４５度の角度をなしている。
【０２９２】
本実施の形態の表示素子において、配向膜２６を基板表面に配向処理を施すことで、媒質層は、配向膜２６の水平配向方向に配向秩序度が上昇する。このため、相転移直上の温度で、上記関係式（３）におけるカー定数Ｂkが増大する（すなわち、カー効果が増大する）。そして、カー定数Ｂkが増大することにより、表示素子に印加する駆動電圧を低減することが可能になり実用に供することができるようになる。
【０２９３】
カー定数Ｂkの増大（カー効果の増大）は、本実施の形態の表示素子において、電極２４・２５による電界印加方向２４５ａと配向膜２６のラビング方向２６ａとが０度〜４５度の角度をなす場合にみられ、略同じ（電極２４・２５による電界印加方向２４５ａと配向膜６のラビング方向２６ａとがなす角度が０度）になる場合に、最大限の効果が得られる。
【０２９４】
また、本実施の形態の表示素子においても、上述のように、偏光板の吸収軸が、電極２４・２５による電界印加方向２４５ａ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。
【０２９５】
本実施の形態では、図７に示すように、偏光板２７・２８は、互いの偏光板吸収軸方向が直交するとともに、各偏光板２７・２８における偏光板吸収軸と電極２４・２５（櫛歯部分２４ａ・２５ａ）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。
【０２９６】
よって、上記表示素子において、上記電極２４・２５に電界印加方向は、配向膜２６のラビング方向と一致している（０度の角度をなす）。
【０２９７】
以上のように、本実施の形態によれば、上記基板と、当該基板に狭持された媒質層とを備えた表示素子に、上記基板の何れか一方の基板に、当該基板に略平行な電界を上記媒質層に印加するとともに、上記媒質層の媒質Ａを光学変調させる電極２４・２５を備え、他方の基板の表面に配向膜２６を形成し、水平配向処理が施されることで、駆動電圧が低減された表示素子を実現できる。また、上記電極２４・２５による電界印加方向が、上記配向膜２６のラビング方向に対し、０度から４５度の角度をなすように設けられていることで、カー定数が増大し、さらに駆動電圧を低減できる表示素子を実現できる。
【０２９８】
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】
【０２９９】
以上のように、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（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（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、視野角特性を向上させるとともに、従来よりも駆動電圧が低減させ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】
【０３００】
【図１】（ａ）は電界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）は電界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】（ａ）は電界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）は電界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３】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４】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、電界無印加時および電界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界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界印加時の断面図であり、（ｃ）はＴＮ方式の液晶表示素子の電界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界印加時の断面図であり、（ｅ）はＶＡ方式の液晶表示素子の電界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界印加時の断面図であり、（ｇ）はＩＰＳ方式の液晶表示素子の電界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界印加時の断面図である。
【図５】（ａ）は、電界印加状態（ＯＮ状態）における比較用の従来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、電界印加状態（ＯＮ状態）における本実施の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６】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７】本発明の実施の他の形態の表示素子における電極構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。
【図８】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９】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１０】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１１】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１２】リオトロピック液晶相の分類図である。
【図１３】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。
【図１４】本発明の一実施の形態にかかる表示素子を用いる表示装置の要部の概略構成を示すブロック図である。
【図１５】図１４に示す表示装置に用いられる表示素子の周辺の概略構成を示す模式図である。
【図１６】本実施の形態にかかる表示素子における各画素の電極構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図１７】本実施の形態にかかる表示素子における各画素の電極構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図１８】図１に示す表示素子における電界印加時の一分子の屈折率楕円体の形状を示す模式図である。
【図１９】各画素における各ドメイン間のなす角度、および、各ドメインの電界印加により発生する光学的異方性の方位と各偏光板吸収軸とがなす角度を示す他の説明図である。
【図２０】各画素における各ドメイン間のなす角度、および、各ドメインの電界印加により発生する光学的異方性の方位と各偏光板吸収軸とがなす角度を示す他の説明図である。
【図２１】各画素における各ドメイン間のなす角度、および、各ドメインの電界印加により発生する光学的異方性の方位と各偏光板吸収軸とがなす角度を示す他の説明図である。
【符号の説明】
【０３０１】
１    基板
２    基板
３    媒質層
４、２４    電極（電界印加手段）
４ａ  櫛歯部分
４ａ1，４ａ2，…４ａr    屈曲部
５、２５    電極（電界印加手段）
５ａ  櫛歯部分
５ａ1，５ａ2，…５ａr    屈曲部
６、２６    配向膜
６ａ、２６ａ  ラビング方向（水平配向方向）
７、２７    偏光板
７ａ，２７ａ    吸収軸
８、２８    偏光板
８ａ，２８ａ    吸収軸
２０  画素基板（基板）
２１  対向基板（基板）
４５ｃ、４５ｄ、２４５ａ  電界印加方向
５１  データ信号線
５２  走査信号線
５３  ＴＦＴ
６０  表示装置
７０  表示素子
７１  画素
ＤM    ドメイン
ＤM’  ドメイン
ＳＬ１，ＳＬ２，…ＳＬｎ    データ信号線
ＧＬ１，ＧＬ２，…ＧＬｍ    走査信号線
Ａ    媒質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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