表示パネル
【課題】応答速度が速く、透過率の高い表示パネルを提供する。
【解決手段】互いに対向する上部基板３６および下部基板３０と、上記両基板間に挟持された媒質層３５と、下部基板３０に設けられた画素電極３４および対向電極３２とを備えた表示パネルにおいて、媒質層３５に、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を封入し、対向電極３２および画素電極３４を透明電極とし、対向電極３２と画素電極３４との間隔を、上部基板３６と下部基板３０との間隔よりも短くする。
【解決手段】互いに対向する上部基板３６および下部基板３０と、上記両基板間に挟持された媒質層３５と、下部基板３０に設けられた画素電極３４および対向電極３２とを備えた表示パネルにおいて、媒質層３５に、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を封入し、対向電極３２および画素電極３４を透明電極とし、対向電極３２と画素電極３４との間隔を、上部基板３６と下部基板３０との間隔よりも短くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高透過率特性、高速応答特性、および広視野角特性を有する表示パネルおよ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、テレビ等の画像表示装置、各種モニタ、パーソナルコンピュータ等の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、ＩＰＳ（In-plane switching）モードや、ＦＦＳ（Fringe Field switching）モード（特許文献１参照）等が知られている。
【０００４】
そのなかでも、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】
また、ＩＰＳモ−ドやＦＦＳモードは液晶分子を面内でスイッチングさせるものであり、視野角は広い。しかしながら、この液晶表示モ−ドはＴＮモードと同様に応答が遅い欠点があり、この欠点は、ＣＲＴ（cathode ray tube）を凌駕する上で大きな妨げとなっている。
【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、これらの表示方式は、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。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２、特許文献３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、基板に平行に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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−２０２３５６号公報（１９９９年７月３０日公開）
【特許文献２】特開２００１−２４９３６３号公報（２００１年９月１４日公開）
【特許文献３】特開平１１−１８３９３７号公報（１９９９年７月９日公開）
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】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２】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３】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４】山本潤，「液晶科学実験講座第１回：液晶相の同定：（４）リオトロピック液晶」，液晶，２００２年，第６巻，第１号，ｐ.７２−８３
【非特許文献５】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６】米谷 慎，「分子シミュレーションでナノ構造液晶相を探る」，液晶，２００３年，第７巻，第３号，ｐ.２３８−２４５
【非特許文献７】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８】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〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献２および３に開示されている表示素子では、電極上の領域（基
板面法線方向から見て電極と重畳する領域）の媒質に電界の影響が及ばないので、この領域を表示領域として用いることができず、透過率が低下するという問題がある。
【００１７】
つまり、特許文献２および３の技術では、基板面内に形成された一対の電極によって基板面にほぼ平行な電界を形成する構成になっているので、電極上の領域の媒質には電界の影響が及ばない。このため、電極上の領域の媒質は、電極間に電圧を印加しても、初期の配列状態（電界無印加時の配向状態）を維持するので、電極上の領域を表示領域として用いることができず、その分、表示パネルの透過率が低下する。その結果、適当な輝度を得るために高輝度のバックライトを使用する必要があり、消費電力が大きくなる。
【００１８】
なお、特許文献１には、対向電極と画素電極を透明な物質で形成し、電極間の距離は多数のフリンジ電界が発生できるようにセルギャップより小さく形成し、駆動電極の幅は、それの両側に発生するフリンジ電界で液晶分子が全て動けるだけ充分に狭く形成することにより、電極上の領域に存在する液晶分子を全て動かすようにした液晶表示装置が開示されている。
【００１９】
しかしながら、特許文献１の液晶表示装置は、従来の一般的な液晶材料、すなわち、電界無印加時には液晶分子が配向膜のラビング方向に向くように配向しており、電界印加によって各液晶分子が整列したまま揃って回転する液晶材料を用いており、応答速度が遅いという問題点を解決できない。
【００２０】
また、特許文献１の技術では、ラビング処理を施した配向膜を設ける必要がある。ラビング処理は、ポリイミドなどの高分子からなる配向膜を布などでこする手法であるために、微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電（局部的放電）の発生を招来するという問題がある。埃は高精細画素電極や、成膜、露光、エッチングの繰り返しによるＴＦＴの形成工程において、大きな障害となる。局部的放電は配向膜自体の損傷や、ＩＴＯなどの透明電極やＴＦＴの断線や静電破壊の原因になる。したがって、このような問題を招来するラビング工程を省くことが望まれている。
【００２１】
また、特許文献１に開示されている液晶表示装置では、電極エッジ近傍で局所的に大きな電界が発生し、その局所電界による配向乱れが生じる場合がある。そして、上記のような従来の一般的な液晶材料は、配向変化の相関距離が長いという特性を有しているので、上記の配向乱れは電極エッジ近傍から遠い領域まで大きく広がり、表示性能の低下を招いてしまう。
【００２２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、応答速度を改善するとともに、透過率を増大させた表示品位の高い表示パネルおよび表示装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ラビング工程を省略することで、ラビング処理によって生じる埃や高圧静電気による欠陥等を防止し、また製造費用を節減した表示パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の表示パネルは、上記の課題を解決するために、互いに対向する第１基板および第２基板と、上記両基板間に挟持された媒質層と、上記第１基板における上記第２基板との対向面側に設けられた第１電極および第２電極とを備え、上記第１電極と第２電極との間に電界を発生させて表示を行う表示パネルであって、上記媒質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を含み、上記第１電極および第２電極は透明電極であって、かつ、上記第１電極と第２電極との間隔が、上記第１基板と第２基板との間隔よりも短いことを特徴としている。
【００２４】
なお、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を意味する。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、本発明の表示パネルは、電界無印加時と電界印加時とにおける媒質の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ものである。
【００２５】
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、屈折率楕円体によって示される。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。
【００２６】
従来の液晶表示素子では、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。これに対して、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。
【００２７】
換言すれば、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。このため、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。なお、本発明の表示パネル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。
【００２８】
また、本発明の表示パネルでは、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体状に変化する。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、広視野角特性および高速応答性を実現できる。
【００２９】
また、本発明の表示パネルによれば、第１電極および第２電極を透明電極とし、第１電極と第２電極との間の間隔を、第１基板と第２基板との間隔よりも小さくしている。これにより、第１電極と第２電極との間にフリンジ電界を発生させ、電極上の領域（基板面法線方向から見て第１電極または第２電極と重畳する領域）において媒質の光学的異方性の程度を変化させることができる。したがって、電極上の領域を、表示領域として用い、透過率に寄与させることができるので、透過率を向上させることができる。
【００３０】
また、従来のＩＰＳモードやＦＦＳモードを利用した液晶表示素子とは異なり、本発明の液晶パネルに用いる媒質は、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。このため、従来の液晶表示素子のように配向膜によって電界無印加時における液晶分子の配向状態を規定する必要が無い。このため、本発明の表示パネルでは、配向膜を必ずしも必要としない。つまり、ラビング配向処理等の配向処理を必要としない。ラビング配向処理は、ポリイミドなどの高分子からなる配向膜を布などでこするために、微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電（局所的放電）の発生という問題を引き起こす。つまり、埃は高精細な電極の形成工程や、成膜、露光、エッチングの繰り返しに
よるＴＦＴの形成工程において、大きな障害となる。また、局部的放電は、配向膜自体の損傷、あるいは、ＩＴＯなどの透明電極、ＴＦＴの断線や静電破壊などの原因になる。本発明の表示パネルでは、従来の液晶表示素子で行われていたラビング配向処理を省略することができるので、ラビング配向処理によって生じる埃や局所的放電の問題を防止できる。さらに、ラビング等の配向処理工程を省くことにより、製造費用を削減できる。
【００３１】
また、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質は、従来の液晶材料に比べて、配向変化の相関距離が短い。このため、電極エッジ近傍で局所的に大きな電界が発生したとしても、その局所電界による配向乱れが電極エッジから遠い領域にまでは及ばない。したがって、従来の液晶表示装置よりも配向乱れに起因する表示性能の低下を防止できる。
【００３２】
なお、上記の構成において、第１電極および第２電極の基板面平行方向の幅が狭すぎたり広くしすぎたりすると、電極上の領域に印加される電界の強さが弱くなり、電極上における全ての領域において、媒質の光学的異方性の程度の変化を誘起させることができなくなる。
【００３３】
このため、上記第１電極および第２電極の基板面平行方向の幅は、第１電極と第２電極との間に発生する放物線電界によって、基板面法線方向から見て第１電極または第２電極と重畳する全ての領域における基板面法線方向の何れかの位置において、上記媒質の光学的異方性の程度の変化を誘起できる幅であることが好ましい。例えば、上記第１電極および第２電極の基板面平行方向の幅が、１μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
また、上記第１電極および第２電極は、当該各電極による電界印加方向が、基板面法線方向から見て２方向以上になるように設けられていてもよい。
【００３５】
上記の構成によれば、電界印加方向を２方向以上にできるので、媒質の光学的異方性の方向が互いに異なる複数のドメイン（微小領域）を形成できる。これにより、表示パネルの視野角特性を向上させることができる。
【００３６】
また、この場合、上記電界印加方向に、互いのなす角度が９０度±２０度未満である２方向が含まれていることが好ましい。これにより、媒質の光学異方性の方向が互いに略直交する２つのドメインを形成でき、各ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことができる。したがって、透過率を損なうことなく、視野角特性をより向上させることができる。
【００３７】
また、上記第１基板および第２基板には、互いの吸収軸方向が直交する偏光板がそれぞれ備えられており、上記第１電極および第２電極による電界印加方向が、上記各偏光板の吸収軸方向に対して４５度±１０度未満の角度をなす構成としてもよい。これにより、表示パネルの透過率を最大化させることができる。
【００３８】
また、上記第１電極および第２電極の少なくとも一方が、櫛根部分と、当該櫛根部分から当該櫛根部分の長手方向に対して所定の角度をなす方向に伸長した櫛歯部分とを含む櫛形電極であってもよい。
【００３９】
上記の構成によれば、第１電極と第２電極との間隔、すなわち第１電極の櫛歯部分と第２電極の櫛歯部分との間隔を短くすることができる。これにより、曲率および半径の大きい放射線状のフリンジ電界を形成できるので、各電極上の領域における媒質の光学的異方性の程度の変化を誘起することができる。したがって、表示パネルの開口率を向上させることができる。
【００４０】
また、上記第１電極および第２電極は、櫛根部分と、当該櫛根部分から当該櫛根部分の長手方向に対して所定の角度をなす方向に伸長した櫛歯部分とを含む櫛形電極であり、互いの櫛歯部分が噛み合うように対向配置されていてもよい。
【００４１】
上記の構成によれば、第１電極と第２電極との間隔、すなわち第１電極の櫛歯部分と第２電極の櫛歯部分との間隔を短くすることができる。これにより、曲率および半径の大きい放射線状のフリンジ電界を形成できるので、各電極上の領域における媒質の光学的異方性の程度の変化を誘起することができる。したがって、表示パネルの開口率を向上させることができる。
【００４２】
また、上記櫛歯部分は、所定の角度で折れ曲がった楔型形状を有する構成であってもよい。上記の構成によれば、電界印加方向が少なくとも２方向になる。これにより、媒質の光学的異方性の方向が互いに異なるドメインを形成できる。したがって、表示パネルの視野角特性を向上させることができる。
【００４３】
また、上記楔型形状の折れ曲がり部分の角度が、９０度±２０度であってもよい。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度以上１１０度以下であるので、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）ドメインを形成できる。これにより、各ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことができるので、透過率を損なうことなく、視野角特性を向上させることができる。
【００４４】
また、上記第１電極および第２電極の少なくとも一方に、基板面法線方向から当該電極を見たときに電極材料が配置されていない溝部が設けられていてもよい。
【００４５】
上記の構成によれば、第１電極および第２電極の少なくとも一方に溝部を形成することにより、両電極間の充電容量を大きくできる。また、媒質層に電界を印加する際、媒質層への直流電界の印加現象を抑制できるので、媒質の劣化を抑えた、信頼性・耐久性の高い表示パネルを実現できる。
【００４６】
また、互いに交差する複数のデータ信号線および複数の走査信号線を備え、上記第１電極および第２電極が、上記データ信号線と走査信号線との交差部毎に設けられる各画素に設けられており、上記第１電極および第２電極の少なくとも一方は楔型形状を有し、上記データ信号線および走査信号線の少なくとも一方は、当該信号線に対向する上記楔型形状を有する電極の形状に沿った形状であってもよい。
【００４７】
上記の構成によれば、データ信号線および走査信号線の少なくとも一方と、当該信号線に対向する上記楔型形状を有する電極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。
【００４８】
また、上記データ信号線および走査信号線の少なくとも一方は、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ，Ｗ、Ｔａ，Ｃｒ、Ｎｄ、Ｃｕのうちのいずれか１つの金属または２つ以上の金属の合金で形成されていてもよい。
【００４９】
上記の構成によれば、導電率が高く、抵抗値が低い材料で信号線を形成できるので、信号の遅延を防止できる。
【００５０】
また、上記第１電極および第２電極の一方の電極は、上記走査信号線に供給される信号によってＯＮ／ＯＦＦを制御されるスイッチング素子を介して上記データ信号線に接続さ
れており、上記他方の電極に接続された共通信号線を備え、上記共通信号線は、上記走査信号線および／またはデータ信号線と同一の物質で形成されている構成としてもよい。上記の構成によれば、製造費用を低減できる。
【００５１】
また、上記第１電極および第２電極の一方の電極は、上記走査信号線に供給される信号によってＯＮ／ＯＦＦを制御されるスイッチング素子を介して上記データ信号線に接続されており、上記他方の電極に接続された共通信号線を備え、上記共通信号線は、上記走査信号線と平行に配置されている構成としてもよい。
【００５２】
また、上記走査信号線の基板面平行方向の幅が、上記走査信号線と共通信号線との間隔よりも小さい構成としてもよい。上記の構成によれば、走査信号線と共通信号線との導通を防止できる。
【００５３】
また、上記第１電極および第２電極の一方の電極は、上記走査信号線に供給される信号によってＯＮ／ＯＦＦを制御されるスイッチング素子を介して上記データ信号線に接続されており、上記他方の電極に接続された共通信号線を備え、上記共通信号線は、上記データ信号線と平行に配置されている構成としてもよい。
【００５４】
また、上記データ信号線の基板面平行方向の幅が、上記データ信号線と共通信号線との間隔よりも小さい構成としてもよい。上記の構成によれば、データ信号線と共通信号線との導通を防止できる。
【００５５】
また、上記第２基板に、第３電極が設けられていてもよい。上記の構成によれば、上記第３電極によって外部から静電気をシールドできる。したがって、外部からの静電気によって媒質の光学的異方性の程度が変化し、輝度が変動することを防止できる。すなわち、静電気に起因する表示ムラを防止し、表示品位の低下を防止することができる。
【００５６】
なお、上記第３電極の電位は、一定値に固定されていてもよい。上記第３電極の電位を一定値に固定しておくことで、静電気のシールド効果をより一層確実なものにできる。
【００５７】
また、上記第３電極は、基板面法線方向からみたときに、上記第１電極および第２電極と重畳しない形状であってもよい。これにより、第１電極および第２電極と第３電極との間に生じる負荷容量を軽減し、表示パネルの充電特性を向上させることができる。
【００５８】
また、上記第３電極は、透明電極であってもよい。第３電極を透明電極とすることにより、透過率を損なうことなく、静電気のシールド効果を得ることができる。
【００５９】
また、上記第３電極は、上記媒質層を加熱するための加熱手段として機能する構成であってもよい。すなわち、第３電極は、静電気をシールドするシールド手段と、媒質層を加熱するための加熱手段としての機能を兼ねていてもよい。これにより、温度ムラによる表示不均一を抑制または防止することができる。
【００６０】
また、上記媒質は、電界無印加時に可視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。配向秩序が可視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可視光の波長未満となる媒質を用いることにより、電界印加時と電界無印加時とにおける透過率の変化をより大きくできる。
【００６１】
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。
【００６２】
上記媒質が４００ｎｍより大きい螺旋ピッチを有する場合、その螺旋ピッチを反映した色に呈色してしまう場合がある。つまり、上記媒質の螺旋ピッチが４００ｎｍより大きい場合には、その螺旋ピッチを反映した波長の光が選択的に反射（選択反射）されてしまい、表示パネルの表示色が螺旋ピッチを反映した色に呈色してしまう場合がある。
【００６３】
そこで、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチを、４００ｎｍ以下とすることにより、このような呈色を防止することができる。すなわち、４００ｎｍ以下の光は、人間の目ではほとんど認識できないので、上記のような呈色が問題になることを防止できる。
【００６４】
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。
【００６５】
また、上記したいずれかの表示パネルを備えた表示装置は、高透過率特性、高速応答特性、広視野角特性を実現できる。
【発明の効果】
【００６６】
以上のように、本発明の表示パネルは、上記媒質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を含み、上記第１電極および第２電極は透明電極であって、かつ、上記第１電極と第２電極との間隔が、上記第１基板と第２基板との間隔よりも短い構成である。
【００６７】
これにより、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、高速応答を実現できる。また、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、広視野角特性および高速応答性を実現できる。また、第１電極と第２電極との間にフリンジ電界を発生させ、電極上の領域において媒質の光学的異方性の程度を変化させることができる。したがって、電極上の領域を、表示領域として用い、透過率に寄与させることができるので、透過率を向上させることができる。また、従来の液晶表示素子で行われていたラビング配向処理を省略することができるので、ラビング配向処理によって生じる埃や局所的放電の問題を防止できる。さらに、ラビング等の配向処理工程を省くことにより、製造費用を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる表示パネルの要部の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる表示装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、従来の液晶表示素子において、ジグザグ形状の電極の屈曲角を９０度とした場合の、液晶分子の回転を模式的に示す図である。（ｂ）は、従来の液晶表示素子において、ジグザグ形状の電極の屈曲角を３５度とした場合の、液晶分子の回転を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図であり、（ａ）は電界無印加時の状態、（ｂ）は電界印加時の状態を示している。
【図１２】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１９】（ａ）は、電界無印加状態における本発明の一実施形態にかかる表示パネルの状態を模式的に示した断面図である。（ｂ）は、電界印加状態における本発明の一実施形態にかかる表示パネルの状態を模式的に示した断面図である。（ｃ）は、本発明の一実施形態にかかる表示パネル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２０】本発明の表示パネルと従来の液晶表示素子との表示原理の違いを模式的に示した説明図である。
【図２１】本発明の一実施形態にかかる表示パネルの媒質層における、電界印加時の屈折率楕円体の形状を示す模式図である。
【図２２】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２３】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２４】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２５】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２６】リオトロピック液晶相の分類図である。
【図２７】コレステリックブルー相、および、本発明の一実施形態における固定化のメカニズムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
本発明の一実施形態について説明する。
【００７０】
（１．表示パネル７０の構成）
図２は、本実施形態にかかる表示装置６０の要部の概略構成を示すブロック図である。また、図３は、本実施形態に表示パネル７０における各画素７１の周辺の概略構成を示す模式図である。なお、表示パネル（表示素子）７０は、駆動回路やデータ信号線、走査信号線、スイッチング素子等とともに表示装置６０に備えられる。
【００７１】
図２に示すように、本実施形態の表示装置６０は、画素７１…がマトリクス状に配され
た表示パネル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。
【００７２】
各画素７１には、図３に示すように、画素容量１２０およびスイッチング素子５０が設けられている。
【００７３】
また、表示パネル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にそれぞれ直交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、画素７１…が設けられている。なお、各データ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎと各走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍとは必ずしも直交している必要はなく、互いに交差していればよい。
【００７４】
電源回路６３は、ソースドライバ６１およびゲートドライバ６２に、表示パネル７０にて表示を行うための電圧を供給し、これにより、ソースドライバ６１は、表示パネル７０のデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎを駆動し、ゲートドライバ６２は、表示パネル７０の走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍを駆動する。
【００７５】
スイッチング素子５０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、スイッチング素子５０のゲート電極５２が走査信号線ＧＬｉに、ドレイン電極５３がデータ信号線ＳＬｉに、さらに、ソース電極５４が、画素容量１２０に接続されている。また、画素容量１２０の他端は、全画素７１…に共通の共通信号線（共通電極線：ここでは図示せず）に接続されている。これにより、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５０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）を介して画素容量１２０に印加される。画素容量１２０は走査信号線ＧＬｉの選択期間が終了してスイッチング素子５０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。
【００７６】
図４は、表示パネル７０の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。この図に示すように、表示パネル７０は、対向する２枚の基板（下部基板３０および上部基板３６）間に、光学変調層である媒質層３５が挟持されてなる。
【００７７】
下部基板３０および上部基板３６は、例えばガラス基板等の透明な基板からなる。なお、ガラス基板の表面には、例えばアルカリイオンの浸透を防止するために保護膜（図示せず）を形成してもよい。また、媒質層３５は、下部基板（画素基板）３０と上部基板（対向基板）３６とを、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（図示せず）を介して、画素領域を取り囲むようにシール剤（図示せず）によって貼り合わせ、両基板間の空隙に媒質Ａを封入することにより形成される。
【００７８】
媒質Ａとしては、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界を印加することによって光学的異方性の程度が変化する媒質を用いることができる。本実施形態では、媒質Ａとして、下記の化合物を以下に示す分量比で混合した混合物を用いた。
【００７９】
ＪＣ−１０４１ｘｘ （５０．０ｗｔ％）
５ＣＢ （３８．５ｗｔ％）
ＺＬＩ−４５７２ （１１．１ｗｔ％）
ここで、ＪＣ１０４１ｘｘ（チッソ社製）はネマチック液晶混合体、５ＣＢ（4-cyano-4’-pentyl biphenyl、アルドリッチ（Aldrich）社製）はネマチック液晶、ＺＬＩ−４５
７２（メルク（Merck）社製）はカイラル剤である。上記組成で調製した試料は約５３℃で等方相から光学的等方相に相転移した。５ＣＢの化学構造式を下記に示す。
【００８０】
【化１】
【００８１】
下部基板３０と上部基板３６との間隔であるセルギャップはｄ１１である。また、下部基板３０における上部基板３６との対向面側には、媒質層３５に電界を印加するための電界印加手段である対向電極（第１電極）３２と画素電極（第２電極）３４とが絶縁膜３３を介して配置される。また、下部基板３０における上部基板３６との対向面側には、データ信号線および走査信号線（ここでは図示せず）が形成されている。また、上部基板３６における下部基板３０との対向面側には、カラーフィルタ３９およびブラックマトリクス（図示せず）が形成されている。なお、このブラックマトリクスは、基板面法線方向から見て走査信号線と重畳するように、走査信号線と同じ幅で形成されている。さらに、下部基板３０および上部基板３６における、両基板の対向面とは反対側には、それぞれ偏光板３７および３８が備えられている。
【００８２】
図１は、下部基板（第１基板）３０を上部基板（第２基板）３６側から見たときの、一画素の構成を示す平面図である。この図に示すように、多数の走査信号線４１（４１a，４１ｂ，・・・）が、下部基板３０上に一定間隔を有するように互いに略平行に配列されている。また、多数のデータ信号線４７（４７a，４７ｂ・・・）も下部基板３０上に一定間隔を有し、各走査信号線４１に直交するように配列されている。また、一対の走査信号線４１・４１と一対のデータ信号線４７・４７とによって区画される領域ごとに単位画素が設けられている。なお、走査信号線４１とデータ信号線４７との間には、絶縁膜３３（図４参照）が設けられ、走査信号線４１とデータ信号線４７とは互いを絶縁されている。
【００８３】
また、図１に示したように、スイッチング素子としてのＴＦＴ５０が、走査信号線４１とデータ信号線４７とが交差する位置の近傍に形成されている。そして、各画素の蓄積容量（画素容量）は対向電極３２と画素電極３４との間で発生する。この蓄積容量は一つのフレームにデータ信号を保持させる役割をする。
【００８４】
共通信号線４２は、一対の走査信号線４１・４１の間に位置し、走査信号線４１と略平行な方向に延在するように設けられている。なお、走査信号線４１、共通信号線４２、およびデータ信号線４７は、例えば、導電率の高いＡｌ、Ｍｏ、Ｔｉ，Ｗ、Ｔａ，Ｃｒ、Ｎｄ、Ｃｕのうちいずれか一つの金属、または、これらのうち二つ以上の金属から構成される合金で形成される。本実施形態ではＭｏＷ合金を使用している。
【００８５】
また、走査信号線４１の幅は、走査信号線４１と共通信号線４２との間の距離より小さくするよう形成されている。
【００８６】
画素電極３４は、下部基板３０の単位画素領域にそれぞれ形成される。画素電極３４は、透明導電体（例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなど）からなり、角度α（本実施形態ではα＝９０度、ただしこれに限るものではない）の屈曲角を有するジグザグ形状の櫛歯部分が複数備えられた櫛形電極（櫛歯電極）である。ここでいう「櫛形電極」とは、図１に示すように、複数の電極（櫛歯部分３４ｂ）が、１つの電極（櫛根部分３４ａ）から、この１つの電極（櫛根部分３４ａ）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。
【００８７】
対向電極３２は、下部基板３０の単位画素領域にそれぞれ形成される。ここで対向電極３２は走査信号線４１と同一面、すなわち下部基板３０表面に、共通信号線４２と導通するよう形成されている。対向電極３２は、対向電極３２と同様、透明導電体からなり、角度αの屈曲角を有するジグザグ形状をしている。
【００８８】
また、対向電極３２および画素電極３４は、図１に示すように、間に絶縁膜３３を介して、互いの櫛歯部分が平行になるように、交互に配置されている。これにより、図１に示すように、基板面法線方向から見て２方向（第１方向４９ａ，第２方向４９ｂ）の電界が媒質層３５に印加され、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに異なるドメイン（媒質ドメイン）ＤＭ，ＤＭ’が形成されるようになっている。
【００８９】
また、対向電極３２は、図４に示したように、基板面内方向の幅がＰ１となるように形成され、画素電極３４は、基板面内方向の幅がＰ２となるように形成されている。なお、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２、および、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１は、従来のＩＰＳ方式の液晶表示素子に備えられる電極の幅よりも狭く設定されている。具体的には、従来のＩＰＳ方式の液晶表示素子では対向電極および画素電極の幅が１０μｍ〜２０μｍ程度であるのに対して、表示パネル７０では、上記の幅Ｐ１およびＰ２を、１μｍ〜８μｍ（より好ましくは１μｍ〜５μｍ）としている。
【００９０】
また、本実施形態では、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２を、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１よりも狭く形成している。そして、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂは、両側に隣接する対向電極３２の櫛歯部分３２ｂとそれぞれ間隔Ｌ１だけ隔たるように形成している。すなわち、櫛歯部分３４ｂと櫛歯部分３２ｂとの最短距離がＬ１となっている。なお、本実施形態では、上記の間隔Ｌ１を、セルギャップｄ１１よりも短く設定している。
【００９１】
また、図１に示したように、本実施形態では、下部基板３０に備えられる偏光板３７と上部基板３６に備えられる偏光板３８とを、互いの吸収軸方向が直交し、かつ、偏光板３７および３８の吸収軸が、データ信号線４７（４７ａ，４７ｂ）の延在方向、走査信号線４１（４１ａ，４１ｂ）の延在方向、および、共通信号線４２の延在方向に対して、垂直あるいは平行になるように配置した。
【００９２】
また、上部基板３６の下部基板３０に対向する面にはカラーフィルタ３９、ブラックマトリクス４０が形成されている。なお、ブラックマトリクス４０は、基板面法線方向から見たときに、走査信号線４１、共通信号線４２、データ信号線４７と重畳するように形成されている。また、ブラックマトリクス４０の幅は、走査信号線４１、共通信号線４２、データ信号線４７の幅と同じ幅で形成されている。ただし、これに限るものではなく、走査信号線４１、共通信号線４２、データ信号線４７の幅以下であってもよい。なお、各信号線の幅は、１００μｍ以下であることが好ましい。より詳細には、各信号線の幅は、表示パネル７０の大きさや、画素７１の数により異なるが、例えば、表示パネル７０の対角線の長さが１０インチ（２５．４ｃｍ）より小さい場合には、走査信号線４１の幅は１５μｍ以下であることがより好ましく、データ信号線４７の幅は８μｍ以下であることがより好ましい。また、表示パネル７０の対角線の長さが１０インチ（２５．４ｃｍ）以上で、３０インチ（７６．２ｃｍ）より小さい場合には、走査信号線４１の幅は３０μｍ以下であることがより好ましく、データ信号線４７の幅は１０μｍ以下であることがより好ましい。また、表示パネル７０の対角線の長さが３０インチ（７６．２ｃｍ）以上で、５０インチ（１２７ｃｍ）より小さい場合には、走査信号線４１の幅は６５μｍ以下であることがより好ましく、データ信号線４７の幅は２０μｍ以下であることがより好ましい。
【００９３】
（２．表示パネル７０の製造方法）
次に、表示パネル７０の製造方法の一例について説明する。まず、下部基板３０上に４００Å〜１０００Åの厚さでＩＴＯ層を蒸着により形成する。次に、金属層、例えばＭｏＷ層を２５００Å〜３５００Åの厚さでＩＴＯ層上に形成する。次に、フォトリソグラフィにより金属層の所定部分をパターニングし、走査信号線４１および共通信号線４２を形成する。その後、ＩＴＯ層を所定の形状、例えば、図１に示すような櫛歯状にパターニングして対向電極３２を形成する。ここで対向電極３２の櫛歯部分３２ｂは一定の幅Ｐ１を有し、一定の間隔Ｌ１を隔てて形成する。また、対向電極３２は共通信号線４２と導通するよう形成する。なお、本実施形態では上記の順序で対向電極３２、共通信号線４２および走査信号線４１を形成したが、これに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。例えば、金属層を形成した後、ＩＴＯ層を形成してもよい。
【００９４】
次に、絶縁膜（ゲート絶縁膜）３３を対向電極３２、共通信号線４２および走査信号線４１上に形成する。ゲート絶縁膜３３としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜、あるいは金属酸化膜などを用いることができる。なお、本実施形態では、ゲート絶縁膜３３の厚さ（対向電極３２が形成されていない部分の厚さ）を１０００Å〜７５００Åとした。本実施形態では、ＴＦＴ５０のゲート絶縁膜と、走査信号線４１−データ信号線４７間を絶縁する絶縁膜とを共通の絶縁膜で形成しているが、これに限るものではない。
【００９５】
次に、シリコン膜（結晶形態は、アモルファス、ポリシリコン、または単結晶）を蒸着した後に、所定部分をパターニングしてＴＦＴ５０のチャネル層を形成する。
【００９６】
次に、４００Å〜１２００Åの厚さでＩＴＯ層を蒸着により形成し、画素電極３４をパターニングする。なお、本実施形態では、ゲート絶縁膜３３の厚さ（対向電極３２が形成されていない部分の厚さ）を１０００Å〜７５００Åとし、対向電極３２の厚さを４００Å〜１０００Åとしているので、対向電極３２と画素電極３４との基板面法線方向の間隔は、０Å〜７１００Åになっている。
【００９７】
次に、導電率の高い不透明金属膜を形成する。例えば、Ａｌ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ、Ｔａ，Ｃｒ、Ｎｄ、Ｃｕのうちいずれか１つの金属または２つ以上の金属からなる合金で形成する。なお、本実施形態ではＭｏＷ合金を使用し、厚みは３５００Å〜５５００Åにした。
【００９８】
次に、所定部分をパターニングして、データ信号線４７、ＴＦＴ５０のドレイン電極およびソース電極を形成する。
【００９９】
そして、上部基板３６および下部基板３０を所定のセルギャップｄ１１の間隔を保つように貼り合わせ、媒質Ａを注入する。なお、媒質Ａの粘性が高い場合には、例えば、媒質Ａを一方の基板上に滴下等により供給した後、上部基板３６および下部基板３０を所定のセルギャップｄ１１の間隔を保つように貼り合わせてもよい。
【０１００】
その後、上部基板３６および下部基板３０における、両基板の対向面とは反対側の面に、偏光板３７，３８をそれぞれ貼り合わせることで、表示パネル７０が完成する。
【０１０１】
（３．表示パネル７０が奏する効果）
以上のように、本実施形態にかかる表示パネル７０では、下部基板３０における上部基板３６との対向面側に、幅Ｐ１の画素電極３４と幅Ｐ２の対向電極３２とが絶縁膜３３を介して間隔Ｌ１を隔てて設けられている。また、画素電極３４および対向電極３２は透明電極である。
【０１０２】
なお、従来のＩＰＳ方式の液晶表示素子では、インプレーン電界を形成するために対向電極と画素電極との間隔をセルギャップに比べて相対的に大きくする必用があった。具体的には、セルギャップが４．５μｍの場合、対向電極と画素電極との間隔を２０μｍ程度（セルギャップの約４倍以上）にする必用があった。これに対して、表示パネル７０では、セルギャップｄ１１よりも、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂと画素電極３４の櫛歯部分３４ｂとの間隔Ｌ１を短くしている。上記の間隔Ｌ１は、例えば、単位画素の大きさが３３０μｍ×１１０μｍの場合、０．１μｍ以上５μｍ以下となるように形成することが好ましい。また、セルギャップｄ１１は２μｍ以上２０μｍ以下となるように形成することが好ましく、２.５μｍ以上１２μｍ以下となるように形成することがより好ましい。セルギャップｄ１１が狭くなりすぎると、製造が困難になり良品率が悪くなり製造コストが上昇してしまう。また、セルギャップｄ１１が厚くなりすぎると、媒質Ａの量が多くなり製造コストが上昇してしまう。
【０１０３】
このような電極配置にすることにより、電極間の間隔Ｌ１を短くでき、また、従来に比べて曲率および半径の大きい放射線状のフリンジ電界が形成されるので、各電極上の領域（基板面法線方向から見て各電極と重畳する領域）における媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を誘起することができる。つまり、電界印加の際に対向電極３２と画素電極３４との間に形成される等電位線が、対向電極３２と画素電極３４の上部領域にも形成される。このため、対向電極３２および画素電極３４上部の媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を電界印加によって誘起することができる。したがって、表示パネル７０の開口率を向上させることができる。
【０１０４】
なお、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１および画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２は、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂ上の領域および画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ上の領域における媒質Ａの光学的異方性の程度を変化させることができるように適宜設定すればよいが、従来の液晶表示装置における一般的な電極幅よりも狭く設定することが好ましい。
【０１０５】
具体的には、従来のＩＰＳ方式の液晶表示素子では、表示に必要な電界を得るために、単位画素の大きさが３３０μｍ×１１０μｍの場合、対向電極および画素電極の幅を１０μｍ〜２０μｍ程度にする必用があった。これに対して、表示パネル７０では、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１、および、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２を、１μｍ〜８μｍ（より好ましくは１μｍ〜５μｍ）としている。
【０１０６】
両電極幅をこのような幅に形成することにより、対向電極３２と画素電極３４との間に形成される放物線電界によって、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂ上の領域および画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ上の全ての領域（基板面法線方向から見て対向電極３２の櫛歯部分３２ｂと重畳する領域および画素電極３４の櫛歯部分３４ｂと重畳する領域）における媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を誘起させることができる。換言すれば、櫛歯部分３２ｂおよび櫛歯部分３４ｂの幅が狭すぎたり広くしすぎたりすると、電極上の領域に印加される電界の強さが弱くなり、電極上における全ての領域（基板面法線方向から見た領域）において、媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を誘起させることができない。
【０１０７】
なお、両電極のそれぞれの上部に存在する全ての媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を誘起できるとは、両電極間に電界を印加した場合に描かれる図１９（ｃ）に示すような電圧透過率曲線において、透過率が最大になる印加電圧Ｖｍａｘのときに、上記両電極上の全ての領域において、媒質層３５における基板面法線方向の何れかの位置で媒質Ａの光学的異方性の程度が電圧無印加時と異なっていることを示す。（つまり、必ずしも、上記両電極上における全ての領域において、媒質層３５における基板面法線方向の全ての位置で
光学的異方性の程度が電圧無印加時と異なっている必要はない。）
また、本実施形態では、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２を、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１よりも狭く形成しているが、これに限るものではなく、両電極の櫛歯部分の幅Ｐ１とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。ただし、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２が、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１の０．２倍〜４倍であることが好ましい。Ｐ１およびＰ２を上記比率にすることにより、電界印加により対向電極３２の櫛歯部分３２ｂ上の領域、および、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ上の領域における媒質Ａの光学的異方性の程度を適切に変化させることができる。
【０１０８】
また、表示パネル７０では、各走査信号線４１と各データ信号線４７とが互いに直交するように配置され、各共通信号線４２が各走査信号線４１に平行に配置されている。そして、上部基板３６に備えられる偏光板３７と下部基板３０に備えられる偏光板３８とが、互いの吸収軸方向が直交し、かつ、偏光板３７および３８の吸収軸が、データ信号線４７、走査信号線４１、共通信号線４２の延在方向に対して、垂直または平行になっている。
【０１０９】
このため、データ信号線４７、走査信号線４１、共通信号線４２の各信号線と、画素電極３４および対向電極３２との間に形成される電界が媒質Ａにおける光学的異方性の程度の変化を誘起し、その結果、媒質Ａが光学的等方性を示さなくなった場合でも、誘起された光学的異方性の方向、つまり屈折率楕円体の長軸の方向が、偏光板３７および３８の吸収軸と平行または垂直になるので、光漏れを抑制できる。
【０１１０】
また、従来は光漏れを防止するために信号線（データ信号線，走査信号線，共通信号線）と電極（画素電極３４，対向電極３２）との間の領域をブラックマトリクスで覆い隠す必用があったが、本実施形態にかかる表示パネル７０では、信号線と電極との間の領域に生じる光漏れを防止できるので、当該領域をブラックマトリクスで覆い隠す必要がない。したがって、ブラックマトリクスの幅を信号線の幅以下にすることができるので、表示パネルの開口率を向上させることができる。
【０１１１】
なお、本実施形態では、偏光板３７と偏光板３８の吸収軸方向が互いに直交し、かつ、偏光板３７および３８の吸収軸方向が、データ信号線４７、走査信号線４１、共通信号線４２の延在方向に対して、垂直または平行になっているが、これに限るものではない。ただし、偏光板３７と偏光板３８の吸収軸方向が互いに直交し、かつ、偏光板３７および３８の吸収軸方向が、走査信号線４１，データ信号線４７，共通信号線４２のうちいずれか１つ以上と垂直または平行になっていることが好ましい。これにより、偏光板３７と偏光板３８の吸収軸方向に対して、延在方向が平行または垂直となる信号線と電極との間に生じる電界に起因する光漏れを防止できる。
【０１１２】
また、従来のＩＰＳモードやＦＦＳモードを利用した液晶表示素子とは異なり、本実施形態にかかる表示パネル７０では、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性を示す媒質を用いている。このため、従来の液晶表示素子のように配向膜によって電界無印加時における液晶分子の配向状態を規定する必要が無い。したがって、本実施形態にかかる表示パネル７０では、配向膜を必ずしも必要としない。つまり、従来の液晶表示素子の製造工程において必要であったラビング工程を省略できる。
【０１１３】
ラビング工程（ラビング配向処理）を行う場合、ポリイミドなどの高分子からなる配向膜を布などでこするために、微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電の発生という問題がある。埃が発生すると、高精細画素電極や、成膜、露光、エッチングの繰り返しによるＴＦＴの形成工程において、大きな障害となる。また、局部的放電が発生すると、配向膜自体の損傷、ＩＴＯなどの透明電極やＴＦＴの断線や静電破壊などの原因になる。
【０１１４】
これに対して、本実施形態にかかる表示パネル７０では、ラビング工程を省略することができるので、埃や局部的放電が発生することがなく、上記のような問題が生じない。また、ラビング工程を省くことにより、製造費用を削減できる。
【０１１５】
なお、表示パネル７０において、上部基板３６および下部基板３０における互いの対向面に、配向膜（図示せず）を塗布してもかまわない。この場合、例えば、配向膜に施す配向処理（ラビング処理あるいは光配向処理方向）の方向は、上記偏光板３７，３８の何れか一方の吸収軸方向と一致させることが好ましい。このような配向処理を施すことにより、基板（配向膜）界面に吸着した分子を、いずれかの偏光板の吸収軸方向に配向させることができるので、黒表示時の光の漏れを軽減でき、高いコントラストを実現することができる。
【０１１６】
また、画素電極３４および対向電極３２による電界印加方向に配向処理を施してもよい。この場合、配向膜近傍の分子が電界印加方向に配向しやすくなる。つまり、電界印加時に、配向処理を行わない場合に比べて配向しやすくなることにより駆動電圧を低下させることができる。ただし、本実施形態に用いる媒質Ａは電界無印加時に光学的等方性を示すものであり、従来の液晶表示素子に用いられる媒質に比べて分子の相関距離（分子間での配向規制力が伝搬する距離）が短い。つまり、従来の液晶表示素子では比較的長い距離まで分子の相関があるので、基板に配向膜を形成してラビングなどの配向処理を施すと、その配向処理の影響によって液晶分子が広い範囲にわたって配向した。しかしながら、媒質Ａは上記のように、従来の液晶表示素子に用いられる媒質に比べて分子の相関距離が短いので、配向膜の影響は、配向膜近傍の狭い範囲に限定される。このため、配向処理による駆動電圧の低減効果は、従来の液晶表示素子よりも小さいと考えられる。
【０１１７】
図１の構成では、対向電極３２および画素電極３４は、角度（鋸歯角度）αの屈曲角を有するジグザグ形状（鋸歯形状）の櫛歯部分が複数備えられた櫛歯電極である。なお、「鋸歯形状（楔型形状）」とは、図１に示したように、櫛歯部分３４ｂが、櫛根部分３４ａ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ような形状をいう。なお、上記の鋸歯は、その形状の構成単位が、「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。また、上記の鋸歯は、その形状の構成単位が、「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。
【０１１８】
また、図１の構成では、対向電極３２および画素電極３４の櫛歯部分は絶縁膜３３を介して互いに平行に配置されている。これにより、基板面法線方向から見て２方向（第１方向４９ａ，第２方向４９ｂ）の電界が媒質層３５に印加され、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに異なるドメイン（媒質ドメイン）ＤＭ，ＤＭ’が形成されるようになっている。
【０１１９】
すなわち、本実施形態にかかる表示パネル７０は、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線４７および走査信号線４１と、上記データ信号線４７と走査信号線４１との各交差点に対応して設けられた少なくとも一つのＴＦＴ５０（スイッチング素子）と、該ＴＦＴ５０に接続された櫛形状の画素電極３４と、上記画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ・３４ｂ間に挿設され、上記櫛歯部分３４ｂと咬合するように形成された櫛歯部分３２ｂを有する対向電極３２とを備え、各櫛歯部分３２ｂと３４ｂとがそれぞれ湾曲角（屈曲角）９０度でジグザグ状（楔型形状）に折れ曲がった形状に形成されており、これによって、各
画素７１内に、互いに９０度の角度をなす２方向以上の電界が印加され、媒質層３５に少なくとも２つのドメイン（微小領域）ＤＭ・ＤＭ’が形成されるようになっている。
【０１２０】
このように、電界印加方向が２方向以上になるように両電極を形成することにより、媒質層３５において、媒質Ａの光学的異方性の方向が異なる複数の媒質ドメインを形成できる。これにより、表示パネル７０の視野角特性を向上させることができる。
【０１２１】
なお、電界印加方向が２方向以上になるように両電極を形成する場合、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することが好ましい。これにより、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）媒質ドメインを形成できる。このため、表示パネル７０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。
【０１２２】
また、図１に示した構成では、電界印加方向４９ａ，４９ｂが互いに直交しており、かつ、電界印加方向４９ａ，４９ｂと偏光板３７，３８の吸収軸方向３７ａ，３８ａとの角度がいずれも４５度になっている。これにより、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ことができる。
【０１２３】
なお、表示パネル７０は、電界印加方向に配向秩序度が上昇することにより媒質Ａの光学的異方性が発現し、媒質層３５の透過率が変化するシャッタ型の表示パネルとして機能し得る。媒質Ａの各媒質ドメインの光学的異方性が発現する方向が、両偏光板の吸収軸方向にそれぞれ±θ（度）の角度に存在するとしたときの透過率（Ｐ）は、Ｐ（％）＝Ｓｉｎ２（２θ）より見積もられる。したがって、互いに直交する両偏光板の吸収軸方向に対して、その光学的異方性の方向が４５度の角度をなす時に最大透過率が得られえる。
【０１２４】
また、上記θが４５度の時の透過率を１００％とすれば、透過率がほぼ９０％以上であれば人間の目には最大輝度を有していると感じられる。このため、上記θが３５度＜θ＜５５度であれば、人間の目には最大輝度を有していると感じられる。すなわち、本実施形態に示すように、電界が基板面内方向に印加される表示パネルでは、各電界印加方向４９ａ・４９ｂ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３７，３８の吸収軸方向３７ａ，３８ａ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４９ａ・４９ｂ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。
【０１２５】
また、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。
【０１２６】
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、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（ＤＭ：ＤＭ’）が１：１になるようにドメイン分割した場合には、色変化を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（ＤＭ／ＤＭ’）が１／９から１／１に向かって大きくなるのにしたがって小さくなり、１／１のときが最も小さくなった。したがって、ドメインＤＭ・ＤＭ’の割合は１:１であることがより好ましい。
【０１２７】
（４．表示パネル７０の変形例）
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３７・３８の吸収軸３７ａ・３８ａ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、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。
【０１２８】
ところで、本願発明者が検討した結果、従来の液晶材料を用いた、基板面内方向において液晶分子の配向方向を変化させて表示を行うモード（例えばＩＰＳモードやＦＦＳモード）において、２方向以上の電界印加方向を設ける電極配置にして、２つ以上のドメインに分割した場合、各ドメインの好適な電界印加方向は本実施形態にかかる表示パネル７０とは異なることがわかった。つまり、本実施形態にかかる表示パネル７０では、上記したように電界印加方向が９０度であることが好ましいが、従来の液晶表示素子では、好適な角度は９０度ではなく、むしろ、０度に近い方が好ましいことがわかった。この理由を、図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して以下に説明する。
【０１２９】
図５（ａ）は、上記従来の液晶表示モードにおいてジグザグ形状の電極を、それぞれ湾曲角（屈曲角）９０度、つまり、隣接するドメイン同士の電界印加方向が９０度の角度をなすように設けた場合における液晶分子の回転を模式的に示す図である。また、図５（ｂ）は、上記従来の液晶表示モードにおいてジグザグ形状の電極を、それぞれ、湾曲角（屈曲角）３５度、つまり、隣接するドメイン同士の電界印加方向が３５度の角度をなすように設けた場合における液晶分子の回転を模式的に示す図である。
【０１３０】
前記したように透過率が最大になるためには、各ドメインにおける液晶分子は、電界の印加により４５度回転する必要があり、これら液晶分子は、電界印加方向に向こうとして回転する。図５（ａ）に示す場合、電界印加方向と液晶分子の方向とが完全に一致しなければならず、大きな電界印加が必要となる。一方、図５（ｂ）の場合は、４５度の回転は、電界無印加時の配向方向から電界印加方向までの通過点であるため、４５度までの回転にはさほど大きな電圧を必要としない。
【０１３１】
すなわち、従来の液晶材料を用いた、面内において液晶分子の配向方向を変化させて表示を行うモード（例えばＩＰＳモードやＦＦＳモード）において行うドメイン分割は、互いの電界印加方向が異なってさえいればよく、９０度よりもむしろ０度に近い方が有利になる。
【０１３２】
なお、従来の液晶表示モード（例えばＩＰＳモードの一種であるＳＩＰＳ（Super In Plane Switching）モード）で配向方向と電界印加方向とを０度から少しずらしておくのは、電界印加によって液晶分子が回転する方向を２通り（時計回りまたは反時計回り）のうちのどちらかに規定するためのものであり、典型的には数度〜２０度程度ずらしておけば十分である。
【０１３３】
このように、本実施形態にかかる表示パネル７０は、従来の液晶表示素子とは表示原理が全く異なっており、従来の液晶表示モード（例えばＳＩＰＳモード）における電極の最適形状は本実施形態では逆に好ましくない。
【０１３４】
なお、対向電極３２および画素電極３４によって印加される電界の方向は、３方向以上
であってもよく、１方向であってもかまわない。例えば、各櫛歯部分３２ｂ・３４ｂが、それぞれ、互いに９０度の角度をなす屈曲部（鋸歯成分）３２ｂ１，３２ｂ２，…，３２ｂｒ・３４ｂ１．３４ｂ２，…，３４ｂｒ（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方向の数を示す任意の整数）からなり、互いにほぼ直交する方向を含む３方向以上の電界が印加される構成としてもよい。
【０１３５】
このような構成とする場合にも、偏光板３７・３８の吸収軸方向３７ａ・３８ａが互いに直交し、吸収軸方向３７ａ・３８ａと上記直交する電界印加方向とが４５度の角度をなすように形成されていることが好ましい。
【０１３６】
本願発明者等の検討によれば、このような構成によっても、透過率を損なうことなく、あらゆる方向について着色現象が抑制された視野角の広い表示パネル７０を実現できることが判った。
【０１３７】
また、図１に示した構成では、データ信号線４７と画素７１内においてデータ信号線４７に対向するように設けられたの対向電極３２との間の領域５９の一部に、非表示領域が存在する。
【０１３８】
そこで、図６に示すように、データ信号線４７を図１のような直線形状とせず、画素７１内の対向電極３２および画素電極３４の折れ曲がり（櫛歯部分）と平行になるように、ジグザグ形状としてもよい。これにより、領域５９に生じる非表示領域の面積を大幅に減少させることができる。
【０１３９】
ただし、データ信号線４７をジグザグ形状にした場合、非表示領域の面積を減少させることができるものの、データ信号線４７が偏光板３７，３８の吸収軸方向３７ａ，３８ａと平行あるいは垂直ではなくなる。このため、データ信号線４７と画素における電極（画素電極３４または対向電極３２）との間に形成される電界が、媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を誘起し、その結果、光漏れが生じてしまう。したがって、データ信号線４７をジグザグ形状にする場合には、閾値（光学的異方性の程度の変化が生じるときの電圧値）の大きい媒質を用いることが好ましい。閾値が大きいと、媒質Ａの光学的異方性の程度の変化に必要な電界強度が大きくなるので、データ信号線４７と画素における電極間に発生する電界によって、媒質の光学的異方性の程度の変化が誘起されにくくなり、光漏れが生じにくくなる。
【０１４０】
なお、データ信号線４７をジグザグ形状にする構成に限らず、走査信号線（ゲート信号線）４１や共通信号線４２をジグザグ形状としてもよい。
【０１４１】
また、本実施形態では、対向電極３２および画素電極３４がデータ信号線４７に沿って設けられているが、これに限るものではない。例えば、対向電極３２および画素電極３４を走査信号線４１に沿って配置してもよい。また、共通信号線４２は、データ信号線４７と平行になるように配置してもよい。また、走査信号線４１を、対向電極３２および画素電極３４の櫛歯部分の折れ曲がりと平行となるようにジグザグ形状に形成してもよい。なお、走査信号線４１をジグザグ形状にする場合、図６に示したデータ信号線４７をジグザグ形状にする場合と同様、閾値の大きい媒質Ａを用いることが好ましい。
【０１４２】
ここで、共通信号線４２をデータ信号線４７と平行に形成する場合の製造方法の一例について説明する。
【０１４３】
まず、導電率の高い金属（例えば、ＭｏＷ）を下部基板３０上に蒸着した後に所定部分をパターニングして走査信号線４１を形成する。その後、シリコン窒酸化膜、シリコン窒
化膜、非晶質シリコン層などを蒸着した後に所定部分をパターニングする。その後、ＩＴＯを蒸着後、所定部分をパターニングして対向電極３２を形成する。
【０１４４】
次に、導電率の高いアルミニウムを含む金属膜を蒸着により形成し、所定部分をパターニングしてデータ信号線４７および共通信号線４２を形成する。このとき、共通信号線４２は対向電極３２と導通するように形成する。また、データ信号線４７と共通信号線４２との間隔は、データ信号線４７の幅よりも広くなるように形成する。データ信号線４７と共通信号線４２との間隔をデータ信号線４７の幅よりも広くすることにより、両信号線４２・４７間の導通を抑制することができる。
【０１４５】
次に、保護膜を形成後に、ＩＴＯを蒸着し、所定部分をパターニングして画素電極３４を形成する。
【０１４６】
なお、この製造方法では、走査信号線４１を表示パネル形成工程における初期に形成している。このため、走査信号線４１は、表示パネル形成工程全般において、温度に対する耐久性を満たす必要がある。つまり、走査信号線４１を、耐熱性に優れた金属（例えばＭｏＷなど）で形成する必要がある。一方、共通信号線４２およびデータ信号線４７は表示パネル形成工程の後半工程で形成するので、走査信号線４１に用いた金属よりも、耐熱性の劣る金属を用いることができる。このため、共通信号線４２およびデータ信号線４７の材料として、例えば、走査信号線４１の材料に比べて耐熱性には劣るものの、導電性のより優れた金属（例えばアルミニウムなど）を用いることができる。導電率の高い金属で共通信号線４２を形成することにより、共通信号線４２の線幅をより小さくすることができる。これにより、単位画素あたりの共通信号線４２の面積を減少させることができ、透過率を向上させることができる。
【０１４７】
また、図１に示した構成では、走査信号線４１と共通信号線４２との間隔を、走査信号線４１の幅よりも大きくなるように形成している。このように、走査信号線４１と共通信号線４２との間隔を大きくとることにより、走査信号線４１と共通信号線４２との間の導通を抑制することができる。
【０１４８】
また、図１の構成では、対向電極３２および画素電極３４の櫛歯部分をジグザグ形状にしているが、これに限るものではない。例えば、図７に示すように、対向電極３２および画素電極３４の櫛歯部分が直線状であってもよい。また、図６に示す構成では、共通信号線４２が隣接する走査信号線４１・４１のほぼ中間の位置に各走査信号線４１と略平行に配置されており、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂが共通信号線４２から上記各走査信号線４１の方向に延在するように設けられているが、これに限るものではない。
【０１４９】
例えば、図８に示すように、共通信号線４２が隣接する画素を駆動するための走査信号線４１に近い位置に設けられ、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂが共通信号線４２から当該共通信号線４２に対応する画素を駆動するための走査信号線４１側に延在するように設けられていてもよい。
【０１５０】
また、図９に示すように、各櫛歯部分３２ｂの先端部分同士が接続部分３２ｃによって接続され、各櫛歯部分３４ｂの先端部分同士が接続部分３４ｃによって接続されていてもよい。
【０１５１】
また、隣接する対向電極３２の櫛歯部分３２ｂ同士の間隔Ｌ２は、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２と同じであっても異なっていてもよい。また、隣接する画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ同士の間隔Ｌ３は、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１と同じであってもよく、異なっていてもよい。
【０１５２】
また、図４に示した構成では、基板面法線方向から見て画素電極３４と対向電極３２とが重畳しないように設けられているが、これに限るものではない。例えば、基板面法線方向から見たときに、画素電極３４の一部または全部が対向電極３２と重畳するように形成してもよい。
【０１５３】
つまり、対向電極３２は、櫛歯形状でなくてもよい。例えば、図１０に示すように、対向電極３２を単位画素の面積よりも面積の小さい四角形としてもよい。
【０１５４】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、例えば図１０の構成のように、基板面法線方向から見たときに、画素電極３４を対向電極３２とが重畳するように両電極を形成した場合の一例を示す断面図であり、図１１（ａ）は電界無印加時の状態、図１１（ｂ）は電界印加時の状態を示している。
【０１５５】
図１１（ｂ）に示すように、画素電極３４を基板面法線方向から見て対向電極３２に重畳するように形成した場合にも、従来の両電極を同じ層に配置した構成に比べて、曲率および半径の大きい放射線状のフリンジ電界を形成でき、電極上の領域における媒質Ａの配向変化を誘起することができる。つまり、電界印加の際に対向電極３２と画素電極３４との間に形成される等電位線が、対向電極３２と画素電極３４の上部領域にも形成される。これにより、対向電極３２と画素電極３４の上部の領域における媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を電界印加によって誘起することができる。
【０１５６】
なお、対向電極３２を図１０に示した形状にした場合、表示パネル７０の最大透過率は概ね４％程度であり、従来の一般的な表示装置よりも透過率が向上した。このことは、図１０に示した構成でも、両電極間に電界を印加することにより、両電極間に電気力線が発生することを示している。つまり、基板面法線方向から見て対向電極３２と画素電極３４とが重畳するように両電極を配置することで、電界印加の際に画素電極３４と対向電極３２との間に形成される等電位線が、画素電極３４および対向電極３２の上部の領域にも形成される。このため、画素電極３４および対向電極３２の上部の領域における媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を電界印加により誘起することができる。したがって、対向電極３２を櫛歯状に形成した場合とほぼ同様な領域に等電位線が形成されるので、対向電極３２を櫛歯状に形成した場合と同様の効果が得られる。
【０１５７】
また、図１１（ａ）および図１１（ｂ）のように、基板面法線方向から見たときに、画素電極３４と対向電極３２とが重畳するように両電極を形成する場合にも、走査信号線４１と共通信号線４２との間の距離を、走査信号線４１の幅より大きくすることが好ましい。走査信号線４１と共通信号線４２との間の距離を大きくとることにより、両信号線間の導通を抑制することができる。
【０１５８】
また、対向電極３２の形状は、上記四角形や櫛歯形状に限定されるものではなく、対向電極３２が備えられる各画素の媒質Ａに適切に電界を印加できるように、適宜変更してもよい。
【０１５９】
例えば、データ信号線４７がジグザグ形状の場合には、図１２に示すように、対向電極３２におけるデータ信号線４７と対向する辺の形状を、データ信号線４７の形状に沿った形状としてもよい。また、走査信号線４１がジグザグ形状の場合には、図１３に示すように、対向電極３２における走査信号線４１と対向する辺の形状を、走査信号線４１の形状に沿った形状としてもよい。
【０１６０】
また、図１４に示すように、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂを直線形状とし、対向電極
３２を矩形形状としてもよい。また、図１５に示すように、図１４に示した構成において、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの先端同士が接続部分３４ｃによって接続された形状にしてもよい。また、図１６に示すように、共通信号線４２をデータ信号線４７に平行に配置してもよい。
【０１６１】
なお、上記した各構成において、画素電極３４の配置および形状と対向電極３２の配置および形状とを入れ替えた構成としてもよい。
【０１６２】
また、本実施形態では、ブラックマトリクス４０を上部基板３６側に設けているが、これに限るものではなく、下部基板３０側に設けてもよい。例えば、データ信号線４７の上側（上部基板３６側）に絶縁膜を形成し、さらにその上にデータ信号線４７を覆うようにしてブラックマトリクス４０を形成してもよい。上部基板３６側にブラックマトリクスを形成する場合、下部基板３０との貼り合わせの精度が低い場合には、ある程度のマージンが必要になり、その分、開口率が低下してしまう。これに対して、下部基板３０側にブラックマトリクスを形成する場合には、貼り合わせマージンの部分を無くすことができるので、その分、開口率を向上させることができ、透過率を向上させることができる。
【０１６３】
また、本実施形態では、下部基板３０に対向電極３２および画素電極３４を備えているが、これに加えて、上部基板３６に基板面を覆うようにシールド電極（第３電極）を形成してもよい。
【０１６４】
図１７（ａ）〜図１７（ｅ）は、上部基板３６にシールド電極３１を設ける場合の構成例を示す断面図である。図１７（ａ）に示す例では、図１１に示した構成に加えて、上部基板３６における下部基板３０との対向面側に、カラーフィルタ３９を覆うようにシールド電極３１が備えられている。図１７（ｂ）に示す例では、上部基板３６とカラーフィルタ３９との間にシールド電極３１が備えられている。図１７（ｃ）に示す例では、上部基板３６における下部基板３０との対向面とは反対側の面に、偏光板３７を覆うようにシールド電極３１が備えられている。図１７（ｄ）に示す例では、上部基板３６と偏光板３７との間にシールド電極３１が備えられている。
【０１６５】
また、図１７（ａ）〜図１７（ｄ）の例では、上部基板３６側にのみシールド電極３１が設けられているが、これに限らず、下部基板３０側にもシールド電極を設けてもよい。例えば、図１７（ｅ）に示すように、下部基板３０における上部基板３６との対向面とは反対側の面にシールド電極３１を設けてもよい。シールド電極３１を両基板に設けることにより、より一段と顕著なシールド効果を発揮できる。なお、図１７（ｅ）の例では、偏光板３８を覆うようにシールド電極３１を設けているが、これに限らず、例えば下部基板３０と偏光板３８との間にシールド電極３１を備えてもよい。
【０１６６】
なお、シールド電極３１としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＺｎＯ）等の透明電極材料等の電極材料を用いることが好ましい。図１７（ａ）〜図１７（ｅ）の例では、シールド電極３１としてＩＴＯを用い、厚さを０．３μｍとした。ただし、電極材料および厚さは単なる一例であり、これに限定されるものではない。
【０１６７】
図１７（ａ）〜図１７（ｅ）の構成において、シールド電極３１の電位をＧＮＤ電位、つまり、電界無印加状態における対向電極３２および画素電極３４と同じ電位にしたところ、輝度の変動を、シールド電極３１を設けない構成よりも抑制することができた。
【０１６８】
これは、シールド電極３１を設けていない表示パネルの場合、静電気がセル内に影響し、静電気に媒質Ａが応答してしまって輝度の変動が生じる場合があったが、図１７（ａ）
〜図１７（ｅ）のようにシールド電極３１を設けることにより、外部からの静電気をシールドし、静電気に起因する上述のような問題を抑制することができたものと考えられる。
【０１６９】
実際、表示パネル７０にシールド電極３１を設けない場合、例えば、静電気を帯びた物体を表示パネル７０に接触させると、特に黒表示時に光漏れが発生し、コントラストの低下といった表示不良が発生したが、シールド電極３１を設けた場合、上記した問題は生じなかった。
【０１７０】
なお、シールド電極３１は、必ずしもゼロ電位である必要はなく、一定の電位に固定されている状態にあれば、上記のようなシールド効果が得られる。例えば、表示パネル７０に備えられる他の電極や信号線との電気的接続が完全に切断された電気的に完全にフローティングな状態にすればよい。また、シールド電極３１を、ＧＮＤ電位に固定（接続）することで、上記のようなシールド効果を増大させることができる。
【０１７１】
また、表示パネル７０に、シールド電極３１を設けることで、温度ムラによる表示不均一についても抑制することができる。以下にこの理由を説明する。
【０１７２】
温度ムラが発生してしまう要因としては、外部環境および表示パネルの光源（バックライト）および表示パネルの形状が考えられる。特に、外部環境は表示装置の設計に拘らず変動する要因であるために、特別の対策が必要である。対策としては、表示パネルの外側（最表面）に電気伝導物質を設けることが最も効果的であった。
【０１７３】
表示パネル７０において、例えば、媒質Ａとして５ＣＢ（4-cyano-4’-pentyl biphenyl、アルドリッチ（Aldrich）社製）を用い、媒質Ａをネマチック−等方相相転移直上近傍の温度に保ち、表示を行う場合を考える。この場合、少なくとも±０．１Ｋの範囲に温度制御しなければ、透過率が大きく変動する。
【０１７４】
つまり、電界印加による光学的異方性は、
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。
【０１７５】
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、表示パネルの温度（Ｔ）の影響を受け易い。
【０１７６】
したがって、カー効果を用いた表示パネルにおいては、僅かに温度ムラがあっても、媒質層３５における媒質Ａの光学的異方性（Δｎ：複屈折）が大きく変化し、結果として透過率が大きく変動するので、表示ムラや、表示の不均一性が生じる恐れがある。
【０１７７】
しかしながら、本実施形態にかかる表示パネル７０のように、上記媒質層３５が熱伝導率の高い物質（シールド電極３１）で覆われていると、温度ムラを軽減することができるため、表示特性を向上させることができる。
【０１７８】
一般的には、有機物（例えば媒質Ａや偏光板３７・３８）は０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、基板３０・３６に用いられる例えばガラス基板は０．８Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率を有しているが、透明電極として用いることができるＩＴＯでは、熱伝導率が８Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、ガラス基板の１０倍となる。通常、電気伝導物質は熱伝導率も大きい。したがって、上記媒質Ａが、例えばＩＴＯ等のような電気伝導物質で覆われていると、温度ムラを抑制する効果を発揮することができる。
【０１７９】
なお、上記した効果は、従来の液晶表示素子では得ることができない。つまり、従来の液晶材料は、数Ｋの温度では殆どその物性値が変動することはない。これに対して、光学的異方性の程度の変化を利用して表示を行う表示パネルでは、温度変動が上述のように原理的に大きいため、温度ムラによる表示不均一が生じる。言い換えれば、数Ｋ程度の温度ムラによって表示不均一が生じるのは、本実施形態にかかる表示パネル７０のように、光学的異方性の程度の変化を利用する表示パネルに特有の問題であり、本実施形態ではシールド電極３１を設けることでそれを解消している。
【０１８０】
また、対向電極３２と画素電極３４との間隔（電極間距離）Ｌ１に対して、画素電極３４とシールド電極３１との間隔ｄｉが、ｄｉ＞Ｌ１であることが好ましい。これにより、駆動電圧を増大させることなく、シールド効果を得ることができる。ただし、ｄｉがＳよりも小さい場合においても、駆動電圧は高くなるものの、静電気シールド効果および温度ムラ抑制効果は得ることができる。特に、ｄｉ＞３μｍであれば、駆動電圧が高くはなるものの、透過率の低減を小さくできる。典型的には、完全に媒質Ａが配向したΔｎが０．１程度であるため、透過率を維持するためには、ｄｉ・Δｎ＝３００ｎｍ程度（＞λ／２）は確保されていることが好ましく、このため、ｄｉ＞３μｍであることが望ましい。
【０１８１】
図１７（ａ）〜図１７（ｅ）に示したように、シールド電極３１の位置は特に限定されるものではないが、より媒質層３５に近い位置でシールドを行うこと、すなわちシールド電極３１を、上部基板３６および／または下部基板３０の内側（対向面側）に設けることで、よりシールド効果を高めることができる。
【０１８２】
本実施形態にかかる表示パネル７０では、従来のＩＰＳモードの液晶表示素子と異なり、媒質Ａが電界の影響を受け難いことから、シールド電極３１を、上記基板３０・３６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側（内側）に設けることが可能である。
【０１８３】
このように、シールド電極３１の形成位置は特に限定されるものではなく、各画素７１において、少なくとも表示部（光が透過する領域（表示領域））と重なる位置に存在すれば、効果が認められた。
【０１８４】
なお、シールド電極３１は、上記したように表示に寄与する領域全域に形成されていることが好ましい。これにより、より顕著なシールド効果を得ることができる。言い換えれば、表示に寄与しない領域にはシールド電極３１を設けなくてもよい。つまり、シールド電極３１を形成する際、表示に寄与する領域のみを覆うようにパターニングして形成してもよい。表示に寄与しない領域を避けてシールド電極３１を形成することで、負荷容量が軽減され、ＴＦＴ等のスイッチング素子５０による充電特性を向上させることができる。
【０１８５】
また、シールド電極３１は、上記各画素７１を連続的に覆うように設けられていてもよい。より具体的には、シールド電極３１は、上記一対の基板における少なくとも一方の基板全体（つまり、上記一対の基板の主面（表面および／または裏面）のうち、上記第１の電極および第２の電極が形成されている主面とは異なる主面における該主面全面）に形成されていてもよく、上記少なくとも一方の基板における少なくとも表示画面に対応する領域（上記主面における表示画面に対応する領域（つまり上記表示画面に重なる領域）全体）に形成されていてもよく、各画素７１に独立して設けられていてもよい。
【０１８６】
また、シールド電極３１は、静電気をシールドするシールド電極、温度ムラを軽減するための機能に加えて、媒質層３５を加熱する加熱手段としての機能を兼ねていてもよい。これにより、媒質層３５の温度ムラによる表示不均一をより好適に抑制または防止できる
。
【０１８７】
また、シールド電極３１の形状を、基板面法線方向から見たときに、対向電極３２および画素電極３４と重畳しないような形状にしてもよい。これにより、対向電極３２および画素電極３４とシールド電極３１との間に生じる負荷容量を軽減し、画素の充電特性を向上させることができる。
【０１８８】
また、シールド電極３１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＺｎＯなどの透明電極から形成されていることが好ましい。透明電極で形成することにより、透過率を損なうことを抑えるとともに、静電気シールドの効果をえることができ、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
【０１８９】
また、対向電極３２または画素電極３４に溝（溝部）を形成してもよい。つまり、対向電極３２および対向電極３２の少なくとも一方に、基板面法線方向から当該電極を見たときに電極材料が配置されていない領域である溝部を設けてもよい。このような溝部を設けることにより、対向電極３２と画素電極３４との間の充電容量を大きくできる。また、媒質層３５に電界を印加する際、媒質層３５への直流電界の印加現象を抑制できるので、媒質の劣化を抑え、表示パネルの信頼性・耐久性を向上させることができる。
【０１９０】
例えば、図１８（ａ）に示すように、基板面法線方向から見て画素電極３４の櫛歯部分３４ｂと重畳する位置に形成してもよい。この場合、溝４８ｂの幅は、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅より狭く形成することが好ましく、図１８（ａ）の例では溝４８ｂの幅を１．５μｍ〜３μｍとした。溝４３ｇを形成することにより、シールド電極３１と画素電極３４との間に生じる容量により懸念される充電不足の問題を軽減することができる。
【０１９１】
また、図１８（ｂ）のように溝４３ｇを隣り合う画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ・３４ｂ間の領域（基板法線方向から見て画素電極３４の櫛歯部分３４ｂと重畳しない領域）に設けてもよい。
【０１９２】
図１８（ｂ）のように溝４３ｇを形成しない場合、媒質Ａに電界を印加すると、（＋）フレーム状態と（−）フレーム状態における媒質Ａの配向状態の違いに起因して、媒質Ａに直流電圧が生じ、その直流電圧が媒質Ａを劣化させることがある。このような媒質Ａの劣化が生じると、画素欠陥が生じる。
【０１９３】
これに対して、図１８（ｂ）のように溝４３ｇを櫛歯部分３４ｂ・３４ｂ間の領域に設けると、（＋）フレーム状態と（−）フレーム状態における媒質Ａの配向状態は、ほぼ同様なために、媒質Ａに直流電圧は殆ど生じない。よって、直流電圧による媒質Ａの劣化、さらに媒質Ａの劣化により画素欠陥発生を抑制できる。
【０１９４】
このように、表示パネル７０において、対向電極３２および画素電極３４とは別に、さらにシールド電極３１を形成することで、静電気（帯電電位）をアース（シールド）し、表示パネル７０を静電気から保護し、媒質Ａが静電気に応答することによって生じる輝度の変動並びに温度ムラによる表示不均一を防止することができる。
【０１９５】
（５．表示パネル７０の表示原理）
次に、本実施形態にかかる表示素子（表示パネル）における表示原理について説明する。なお、以下の説明では、主に、本実施形態にかかる表示パネルとして透過型の表示パネルを使用し、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。
【０１９６】
本実施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、光学的異方性の程度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。
【０１９７】
このように、本実施形態にかかる表示パネルは、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。
【０１９８】
図１９（ａ）は、電界無印加状態（ＯＦＦ状態）における本実施形態の表示パネルの構成を模式的に示す断面図であり、図１９（ｂ）は、電界印加状態（ＯＮ状態）における本実施形態の表示パネルの構成を模式的に示す断面図である。また、図１９（ｃ）は、本実施形態の表示パネル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２０は、本実施形態にかかる表示パネル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説明図である。なお、図２０中に示した（ａ）〜（ｈ）は、順に、本実施形態にかかる表示パネルの電界無印加時（ＯＦＦ状態）の断面図、該表示パネルの電界印加時（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。
【０１９９】
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）でかつ電極３２・３４の対向方向、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ電極３２・３４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）
【０２００】
【数１】
【０２０１】
（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。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）
Ｙ１２/ｎ１２＋Ｙ２２/ｎ２２＋Ｙ３２/ｎ３２＝１ ・・・（２）
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。
【０２０２】
ここで、本実施形態にかかる表示パネル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。
【０２０３】
図２０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２０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、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。換言すれば、電界印加によって屈折率楕円体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。
【０２０４】
ＶＡ方式の液晶表示素子は、図２０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２０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、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。
【０２０５】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、図２０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、電界無印加時と電界印加時とで、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）。
【０２０６】
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
。
【０２０７】
これに対し、本実施形態にかかる表示パネルは、図２０に示すように、電界無印加時における屈折率楕円体３５ａ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３５ａ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３５ａの長軸方向は、媒質層３５の誘電異方性が負の場合は電界方向と垂直になり、正の場合は電界方向と平行になる。つまり、媒質Ａ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３５ａ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３５ａ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３５ａ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。
【０２０８】
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、および、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）。
【０２０９】
すなわち、本実施形態にかかる表示パネルでは、電界無印加時には、図１９（ａ）に示すように、媒質Ａを構成する分子は、領域５９を除いて、他の領域ではあらゆる方向を向いている。ただし、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２０に示すように、屈折率楕円体３５ａの形状が球状となる。しかしながら、図１９（ｂ）に示すように、電界印加時には、個々の分子が正の誘電異方性を有しているため基板面内方向（基板面に平行な方向）を向こうとして配向状態が変化する。また、この際、可視光波長未満の秩序構造に歪みが生じて光学的異方性（可視光波長以上のスケールでの配向秩序度＞０）が発現する。このように、本実施形態にかかる表示パネルでは、電界無印加時には屈折率楕円体３５ａ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３５ａの形に異方性が発現する。つまり、本実施形態にかかる表示パネルでは、電界印加によって屈折率楕円体３５ａの形状、大きさが変化する。
【０２１０】
また、図２１は、本実施形態にかかる表示パネルにおける電界印加時の媒質Ａの一分子の屈折率楕円体３５ａ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３５ａ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。
【０２１１】
本実施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３５ａ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。
【０２１２】
そこで、図２１に示すように電界方向に平行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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
また、上記電界印加時の屈折率楕円体３５ａ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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
このように、本実施形態にかかる表示パネルは、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。
【０２１７】
なお、上記媒質層３５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。
【０２１８】
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３５ａ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３５ａの形状は、電界の印加により、球状から楕円に変化する。
【０２１９】
本実施形態にかかる表示パネルは、図１９（ａ）に示すように、電極３２・３４に電界（電圧）を印加していない状態では、領域５９を除く領域においては、基板３０・３６間に封入される媒質Ａには電界が印加されないので等方相を示し、光学的にも等方となるので、黒表示になる。また、領域５９には、データ信号線４７と電極３４間に電界が印加されるが、媒質Ａに誘起される光学的異方性の方向が、偏光板３７，３８の吸収軸３７ａ，３８ａと平行もしくは垂直方向になるために、黒表示になる。
【０２２０】
一方、図１９（ｂ）に示すように、電極３２・電極３４間に電界を印加すると、領域５９を除く領域において、上記媒質Ａの各分子が、その長軸方向が上記電極３２・電極３４間に形成される電界に沿うように配向されるので、複屈折現象が発現する。この複屈折現
象により、図１９（ｃ）に示すように電極３２・電極３４間の電圧に応じて表示パネルの透過率を変調することが可能になる。
【０２２１】
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パネル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。
【０２２２】
例えば、非特許文献３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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
（６．媒質例）
また、本実施形態では、媒質ＡとしてＪＣ−１０４１ｘｘ（５０．０ｗｔ％）と５ＣＢ（３８．５ｗｔ％）とＺＬＩ−４５７２（１１．１ｗｔ％）との混合物を用いたが、これに限るものではなく、媒質Ａは、電界無印加時に光学的等方性（巨視的に見て、少なくとも基板面平行方向について等方であればよい）を示し、電界を印加することによって光学的異方性（少なくとも基板面平行方向についての光学的異方性）の程度が変化する媒質であればよい。なお、電界印加により複屈折が上昇する媒質が特に好ましい。
【０２２５】
例えば、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（各種有機材料、無機材料）を用いることができる。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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
なお、媒質層３５に電界印加時における媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を促進させるため、あるいは光学的等方相を安定化させるための配向補助材を設けてもよい。例えば、上記の混合物（ＪＣ−１０４１ｘｘ（５０．０ｗｔ％）、５ＣＢ（３８．５ｗｔ％）、ＺＬＩ−４５７２（１１．１ｗｔ％））を８７．１ｗｔ％、ＴＭＰＴＡ（trimethylolpropane triacrylate、アルドリッチ社製、アクリレートモノマー）を５．４ｗｔ％、ＲＭ２５７（メルク社製、ジアクリレートモノマー）を７．１ｗｔ％、ＤＭＰＡ（2,2-dimethox
y-2-phenyl-acetophenone、光重合開始剤）を０．４ｗｔ％を混合し、コレステリック−光学的等方相の相転移温度近傍において光学的等方相を保ちながら紫外線を照射して、光反応性モノマーを重合してもよい。配向補助材を形成することにより、媒質Ａ（媒質層３５）が光学的等方相を示す温度範囲を広げることができる。なお、上記光反応性モノマーを重合させた混合物は正の誘電異方性を示す。
【０２２８】
また、カー効果を示す他の物質としては、特に限定されるものではないが、例えば下記構造式（２）〜（４）で示される液晶性物質の混合物等が挙げられる。
【０２２９】
【化２】
【０２３０】
構造式（２）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（３）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（４）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。上記混合物は負の誘電異方性を示す。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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３５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３０および３６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。なお、上記したシールド電極を加熱手段として用いてもよい。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、上記表示パネルの使用温度範囲下限よりも低い材料を用いてもよい。
【０２３３】
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てもよい。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。
【０２３４】
このために、上記表示パネルは、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３に記載されているように、媒質層３５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。
【０２３５】
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、４参照）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）
【０２３６】
【化３】
【０２３７】
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。
【０２３８】
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を本実施形態の表示パネルに適用する場合、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。
【０２３９】
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、対向電極３４・画素電極３２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。
【０２４０】
これにより、上記媒質層３５において複屈折が発生するので、上記表示パネルは、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、対向電極３４・画素電極３２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３５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。
【０２４１】
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１に記載の液晶マイクロエマルションや非特許文献２および４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。
【０２４２】
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４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７に記載されているような水素結合体を添加してもよい。水素結合体（水素結合ネットワーク、水素結合性材料）とは、化学結合ではなく水素結合によって形成された結合体を意味する。
【０２４３】
このような水素結合体は、例えば、ゲル化剤（水素結合性材料）を媒質層３５に封入する媒質に混合することによって得られる。ゲル化剤としては、アミド基を含むゲル化剤が好ましく、１つの分子内にアミド基を少なくとも２つ含むゲル化剤、尿素系、リシン系のゲル化剤がさらに好ましい。例えば、下記の構造式（６）および（７）からなるゲル化剤（ゲル化剤Ａまたはゲル化剤Ｂ）を用いることができる。
【０２４４】
【化４】
【０２４５】
【化５】
【０２４６】
これらのゲル化剤は液晶性物質などの誘電性物質を少量のゲル化剤を混入することでゲル化することができる。
【０２４７】
また、例えば、非特許文献７（p.３１４,Fig.２）に記載されているゲル化材（水素結合性材料）、Ｌｙｓ１８（下記構造式（８）参照）を媒質層３５に封入する媒質に０．１５ｍｏｌ％混合することによって得られる。
【０２４８】
【化６】
【０２４９】
すなわち、Ｌｙｓ１８を媒質に０．１５ｍｏｌ％混合することによって実現される、非特許文献７（p.３１４、Ｆｉｇ.１）のようなＧｅｌ（ゲル）状態を示す水素結合ネットワークを、電界印加による光学的異方性の程度の変化を誘起する際に、配向を補助する配向補助材として、あるいは光学的等方相を安定化させるための安定化手段として用いることができる。また、上記光反応性の重合性化合物添加試料の場合、紫外線照射のプロセス増加、紫外線照射による材料の劣化、未反応基による信頼性の低下といった懸念事項があるが、これらはゲル化剤の場合、発生しないという利点がある。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
〔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２２および図２３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。
【０２５３】
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に記載の下記一般式（９）
【０２５４】
【化７】
【０２５５】
で表されるＡＮＢＣ１６等が挙げられる。なお、上記一般式（９）において、ｍは任意の
整数、具体的には、ｍ＝１６を示す。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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、本実施形態の表示パネルの媒質Ａとして適用することができる。
【０２５８】
〔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１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。
【０２５９】
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１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２４および図２５に示すような模式図で表される構造を有している。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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、本実施形態の表示パネルの媒質Ａとして適用することができる。
【０２６２】
〔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４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２６に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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、本実施形態の表示パネルの媒質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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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２６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、本実施形態の表示パネルの媒質Ａとして適用することができる。
【０２６７】
〔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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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３５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、表示パネルに表示ムラが生じることを充分に抑制できる。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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、表示パネルのコントラストが上昇する。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
また、媒質層３５における微粒子の濃度（含有量）を、この微粒子と媒質層３５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３５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。
【０２７７】
なお、媒質層３５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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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、鉄あるいはこれらの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。また、軽金属を用いる場合には、軽金属の酸化物などからなる微粒子を用いることが好ましい。例えば、酸化マグネシウムなどがあげられる。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パネル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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
〔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、本実施形態の表示パネルの媒質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。
【０２８５】
〔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２７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。
【０２８６】
図２７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３・８参照）。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、本表示パネルの媒質Ａとして適用できる。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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、本発明の表示パネル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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
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。
【０２９３】
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、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。
【０２９４】
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３５に封入する媒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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
上記の通りＪＣ１０４１を５０．０ｗｔ％、５ＣＢを３８．５ｗｔ％、ＺＬＩ−４５７２を１１．５ｗｔ％混合した物質は、約５３℃以下で液体的な等方相から光学的な等方相に相転移するが、螺旋ピッチが約２２０ｎｍであり、可視域未満にあるために呈色しなかった。
【０２９７】
また、電極近傍には配向欠陥は見られなかった。これは、上記媒質の相関距離が従来の液晶に比べて短いためと考えられる。
【０２９８】
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。
【０２９９】
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。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
ただし、カイラル剤の添加量が多くなり過ぎると、媒質層３５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、表示パネル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。
【０３０３】
また、本実施形態では、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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
〔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。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３、５参照）、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。
【０３０６】
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５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５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、本実施形態の表示パネルの媒質Ａとして使用することができる。
【０３０７】
以上のように、本実施形態の表示パネルにおいて媒質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）の程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は微粒子、水素結合体、重合性化合物が含まれていてもよい。また、上記媒質Ａは、液晶マイクロエマルションやデンドリマー（デンドリマー分子）、両親媒性分子、コポリマー、もしくは、上記以外の有極性分子等であってもよい。
【０３０８】
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。
【０３０９】
また、上記媒質を本実施形態にかかる表示パネルに用いた場合、電極近傍には表示に影響を与えるような、大きな配向欠陥は見られなかった。これは、上記媒質の相関距離が従来の液晶に比べて短いので、たとえ電極近傍の局所電界により配向乱れが生じても、その配向乱れが従来の液晶のように広がらないためと考えられる。
【０３１０】
なお、本実施形態では、主に、透過型の表示パネル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、反射型の表示パネルに適用してもよい。
【０３１１】
また、本実施形態に示した各部材の材料、単位画素の大きさ、電極幅、電極間距離、各部材の厚み等は、単なる一例であって、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
【０３１２】
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、特許請求の範囲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】
【０３１３】
本発明の表示パネルは、広視野角特性および高速応答特性を実現できる表示パネルであり、例えば、テレビやモニタ等の画像表示装置（表示装置）や、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）などに適用できる。また、本発明の表示パネルは、高透過率特性、高速応答特性、広視野角特性を有し、かつ、従来よりも製造費用を低減できるので、大画面の表示装置や動画表示を行う表示装置にも適している。
【符号の説明】
【０３１４】
３０ 下部基板
３１ シールド電極
３２ 対向電極
３２ｂ 櫛歯部分
３３ 絶縁膜
３４ 画素電極
３４ａ 櫛根部分
３４ｂ 櫛歯部分
３５ 媒質層
３５ａ 屈折率楕円体
３６ 上部基板
３７，３８ 偏光板
３７ａ，３８ａ 吸収軸方向
３９ カラーフィルタ
４０ ブラックマトリクス
４１ 走査信号線
４２ 共通信号線
４７ データ信号線
４９ａ，４９ｂ 電界印加方向
５０ スイッチング素子
６０ 表示装置
７０ 表示パネル
７１ 画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高透過率特性、高速応答特性、および広視野角特性を有する表示パネルおよ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、テレビ等の画像表示装置、各種モニタ、パーソナルコンピュータ等の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、ＩＰＳ（In-plane switching）モードや、ＦＦＳ（Fringe Field switching）モード（特許文献１参照）等が知られている。
【０００４】
そのなかでも、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】
また、ＩＰＳモ−ドやＦＦＳモードは液晶分子を面内でスイッチングさせるものであり、視野角は広い。しかしながら、この液晶表示モ−ドはＴＮモードと同様に応答が遅い欠点があり、この欠点は、ＣＲＴ（cathode ray tube）を凌駕する上で大きな妨げとなっている。
【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、これらの表示方式は、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。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２、特許文献３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、基板に平行に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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−２０２３５６号公報（１９９９年７月３０日公開）
【特許文献２】特開２００１−２４９３６３号公報（２００１年９月１４日公開）
【特許文献３】特開平１１−１８３９３７号公報（１９９９年７月９日公開）
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】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２】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３】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４】山本潤，「液晶科学実験講座第１回：液晶相の同定：（４）リオトロピック液晶」，液晶，２００２年，第６巻，第１号，ｐ.７２−８３
【非特許文献５】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６】米谷 慎，「分子シミュレーションでナノ構造液晶相を探る」，液晶，２００３年，第７巻，第３号，ｐ.２３８−２４５
【非特許文献７】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８】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〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献２および３に開示されている表示素子では、電極上の領域（基
板面法線方向から見て電極と重畳する領域）の媒質に電界の影響が及ばないので、この領域を表示領域として用いることができず、透過率が低下するという問題がある。
【００１７】
つまり、特許文献２および３の技術では、基板面内に形成された一対の電極によって基板面にほぼ平行な電界を形成する構成になっているので、電極上の領域の媒質には電界の影響が及ばない。このため、電極上の領域の媒質は、電極間に電圧を印加しても、初期の配列状態（電界無印加時の配向状態）を維持するので、電極上の領域を表示領域として用いることができず、その分、表示パネルの透過率が低下する。その結果、適当な輝度を得るために高輝度のバックライトを使用する必要があり、消費電力が大きくなる。
【００１８】
なお、特許文献１には、対向電極と画素電極を透明な物質で形成し、電極間の距離は多数のフリンジ電界が発生できるようにセルギャップより小さく形成し、駆動電極の幅は、それの両側に発生するフリンジ電界で液晶分子が全て動けるだけ充分に狭く形成することにより、電極上の領域に存在する液晶分子を全て動かすようにした液晶表示装置が開示されている。
【００１９】
しかしながら、特許文献１の液晶表示装置は、従来の一般的な液晶材料、すなわち、電界無印加時には液晶分子が配向膜のラビング方向に向くように配向しており、電界印加によって各液晶分子が整列したまま揃って回転する液晶材料を用いており、応答速度が遅いという問題点を解決できない。
【００２０】
また、特許文献１の技術では、ラビング処理を施した配向膜を設ける必要がある。ラビング処理は、ポリイミドなどの高分子からなる配向膜を布などでこする手法であるために、微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電（局部的放電）の発生を招来するという問題がある。埃は高精細画素電極や、成膜、露光、エッチングの繰り返しによるＴＦＴの形成工程において、大きな障害となる。局部的放電は配向膜自体の損傷や、ＩＴＯなどの透明電極やＴＦＴの断線や静電破壊の原因になる。したがって、このような問題を招来するラビング工程を省くことが望まれている。
【００２１】
また、特許文献１に開示されている液晶表示装置では、電極エッジ近傍で局所的に大きな電界が発生し、その局所電界による配向乱れが生じる場合がある。そして、上記のような従来の一般的な液晶材料は、配向変化の相関距離が長いという特性を有しているので、上記の配向乱れは電極エッジ近傍から遠い領域まで大きく広がり、表示性能の低下を招いてしまう。
【００２２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、応答速度を改善するとともに、透過率を増大させた表示品位の高い表示パネルおよび表示装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ラビング工程を省略することで、ラビング処理によって生じる埃や高圧静電気による欠陥等を防止し、また製造費用を節減した表示パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の表示パネルは、上記の課題を解決するために、互いに対向する第１基板および第２基板と、上記両基板間に挟持された媒質層と、上記第１基板における上記第２基板との対向面側に設けられた第１電極および第２電極とを備え、上記第１電極と第２電極との間に電界を発生させて表示を行う表示パネルであって、上記媒質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を含み、上記第１電極および第２電極は透明電極であって、かつ、上記第１電極と第２電極との間隔が、上記第１基板と第２基板との間隔よりも短いことを特徴としている。
【００２４】
なお、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を意味する。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、本発明の表示パネルは、電界無印加時と電界印加時とにおける媒質の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ものである。
【００２５】
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、屈折率楕円体によって示される。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。
【００２６】
従来の液晶表示素子では、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。これに対して、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。
【００２７】
換言すれば、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。このため、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。なお、本発明の表示パネル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。
【００２８】
また、本発明の表示パネルでは、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体状に変化する。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、広視野角特性および高速応答性を実現できる。
【００２９】
また、本発明の表示パネルによれば、第１電極および第２電極を透明電極とし、第１電極と第２電極との間の間隔を、第１基板と第２基板との間隔よりも小さくしている。これにより、第１電極と第２電極との間にフリンジ電界を発生させ、電極上の領域（基板面法線方向から見て第１電極または第２電極と重畳する領域）において媒質の光学的異方性の程度を変化させることができる。したがって、電極上の領域を、表示領域として用い、透過率に寄与させることができるので、透過率を向上させることができる。
【００３０】
また、従来のＩＰＳモードやＦＦＳモードを利用した液晶表示素子とは異なり、本発明の液晶パネルに用いる媒質は、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。このため、従来の液晶表示素子のように配向膜によって電界無印加時における液晶分子の配向状態を規定する必要が無い。このため、本発明の表示パネルでは、配向膜を必ずしも必要としない。つまり、ラビング配向処理等の配向処理を必要としない。ラビング配向処理は、ポリイミドなどの高分子からなる配向膜を布などでこするために、微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電（局所的放電）の発生という問題を引き起こす。つまり、埃は高精細な電極の形成工程や、成膜、露光、エッチングの繰り返しに
よるＴＦＴの形成工程において、大きな障害となる。また、局部的放電は、配向膜自体の損傷、あるいは、ＩＴＯなどの透明電極、ＴＦＴの断線や静電破壊などの原因になる。本発明の表示パネルでは、従来の液晶表示素子で行われていたラビング配向処理を省略することができるので、ラビング配向処理によって生じる埃や局所的放電の問題を防止できる。さらに、ラビング等の配向処理工程を省くことにより、製造費用を削減できる。
【００３１】
また、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質は、従来の液晶材料に比べて、配向変化の相関距離が短い。このため、電極エッジ近傍で局所的に大きな電界が発生したとしても、その局所電界による配向乱れが電極エッジから遠い領域にまでは及ばない。したがって、従来の液晶表示装置よりも配向乱れに起因する表示性能の低下を防止できる。
【００３２】
なお、上記の構成において、第１電極および第２電極の基板面平行方向の幅が狭すぎたり広くしすぎたりすると、電極上の領域に印加される電界の強さが弱くなり、電極上における全ての領域において、媒質の光学的異方性の程度の変化を誘起させることができなくなる。
【００３３】
このため、上記第１電極および第２電極の基板面平行方向の幅は、第１電極と第２電極との間に発生する放物線電界によって、基板面法線方向から見て第１電極または第２電極と重畳する全ての領域における基板面法線方向の何れかの位置において、上記媒質の光学的異方性の程度の変化を誘起できる幅であることが好ましい。例えば、上記第１電極および第２電極の基板面平行方向の幅が、１μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
また、上記第１電極および第２電極は、当該各電極による電界印加方向が、基板面法線方向から見て２方向以上になるように設けられていてもよい。
【００３５】
上記の構成によれば、電界印加方向を２方向以上にできるので、媒質の光学的異方性の方向が互いに異なる複数のドメイン（微小領域）を形成できる。これにより、表示パネルの視野角特性を向上させることができる。
【００３６】
また、この場合、上記電界印加方向に、互いのなす角度が９０度±２０度未満である２方向が含まれていることが好ましい。これにより、媒質の光学異方性の方向が互いに略直交する２つのドメインを形成でき、各ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことができる。したがって、透過率を損なうことなく、視野角特性をより向上させることができる。
【００３７】
また、上記第１基板および第２基板には、互いの吸収軸方向が直交する偏光板がそれぞれ備えられており、上記第１電極および第２電極による電界印加方向が、上記各偏光板の吸収軸方向に対して４５度±１０度未満の角度をなす構成としてもよい。これにより、表示パネルの透過率を最大化させることができる。
【００３８】
また、上記第１電極および第２電極の少なくとも一方が、櫛根部分と、当該櫛根部分から当該櫛根部分の長手方向に対して所定の角度をなす方向に伸長した櫛歯部分とを含む櫛形電極であってもよい。
【００３９】
上記の構成によれば、第１電極と第２電極との間隔、すなわち第１電極の櫛歯部分と第２電極の櫛歯部分との間隔を短くすることができる。これにより、曲率および半径の大きい放射線状のフリンジ電界を形成できるので、各電極上の領域における媒質の光学的異方性の程度の変化を誘起することができる。したがって、表示パネルの開口率を向上させることができる。
【００４０】
また、上記第１電極および第２電極は、櫛根部分と、当該櫛根部分から当該櫛根部分の長手方向に対して所定の角度をなす方向に伸長した櫛歯部分とを含む櫛形電極であり、互いの櫛歯部分が噛み合うように対向配置されていてもよい。
【００４１】
上記の構成によれば、第１電極と第２電極との間隔、すなわち第１電極の櫛歯部分と第２電極の櫛歯部分との間隔を短くすることができる。これにより、曲率および半径の大きい放射線状のフリンジ電界を形成できるので、各電極上の領域における媒質の光学的異方性の程度の変化を誘起することができる。したがって、表示パネルの開口率を向上させることができる。
【００４２】
また、上記櫛歯部分は、所定の角度で折れ曲がった楔型形状を有する構成であってもよい。上記の構成によれば、電界印加方向が少なくとも２方向になる。これにより、媒質の光学的異方性の方向が互いに異なるドメインを形成できる。したがって、表示パネルの視野角特性を向上させることができる。
【００４３】
また、上記楔型形状の折れ曲がり部分の角度が、９０度±２０度であってもよい。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度以上１１０度以下であるので、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）ドメインを形成できる。これにより、各ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことができるので、透過率を損なうことなく、視野角特性を向上させることができる。
【００４４】
また、上記第１電極および第２電極の少なくとも一方に、基板面法線方向から当該電極を見たときに電極材料が配置されていない溝部が設けられていてもよい。
【００４５】
上記の構成によれば、第１電極および第２電極の少なくとも一方に溝部を形成することにより、両電極間の充電容量を大きくできる。また、媒質層に電界を印加する際、媒質層への直流電界の印加現象を抑制できるので、媒質の劣化を抑えた、信頼性・耐久性の高い表示パネルを実現できる。
【００４６】
また、互いに交差する複数のデータ信号線および複数の走査信号線を備え、上記第１電極および第２電極が、上記データ信号線と走査信号線との交差部毎に設けられる各画素に設けられており、上記第１電極および第２電極の少なくとも一方は楔型形状を有し、上記データ信号線および走査信号線の少なくとも一方は、当該信号線に対向する上記楔型形状を有する電極の形状に沿った形状であってもよい。
【００４７】
上記の構成によれば、データ信号線および走査信号線の少なくとも一方と、当該信号線に対向する上記楔型形状を有する電極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。
【００４８】
また、上記データ信号線および走査信号線の少なくとも一方は、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ，Ｗ、Ｔａ，Ｃｒ、Ｎｄ、Ｃｕのうちのいずれか１つの金属または２つ以上の金属の合金で形成されていてもよい。
【００４９】
上記の構成によれば、導電率が高く、抵抗値が低い材料で信号線を形成できるので、信号の遅延を防止できる。
【００５０】
また、上記第１電極および第２電極の一方の電極は、上記走査信号線に供給される信号によってＯＮ／ＯＦＦを制御されるスイッチング素子を介して上記データ信号線に接続さ
れており、上記他方の電極に接続された共通信号線を備え、上記共通信号線は、上記走査信号線および／またはデータ信号線と同一の物質で形成されている構成としてもよい。上記の構成によれば、製造費用を低減できる。
【００５１】
また、上記第１電極および第２電極の一方の電極は、上記走査信号線に供給される信号によってＯＮ／ＯＦＦを制御されるスイッチング素子を介して上記データ信号線に接続されており、上記他方の電極に接続された共通信号線を備え、上記共通信号線は、上記走査信号線と平行に配置されている構成としてもよい。
【００５２】
また、上記走査信号線の基板面平行方向の幅が、上記走査信号線と共通信号線との間隔よりも小さい構成としてもよい。上記の構成によれば、走査信号線と共通信号線との導通を防止できる。
【００５３】
また、上記第１電極および第２電極の一方の電極は、上記走査信号線に供給される信号によってＯＮ／ＯＦＦを制御されるスイッチング素子を介して上記データ信号線に接続されており、上記他方の電極に接続された共通信号線を備え、上記共通信号線は、上記データ信号線と平行に配置されている構成としてもよい。
【００５４】
また、上記データ信号線の基板面平行方向の幅が、上記データ信号線と共通信号線との間隔よりも小さい構成としてもよい。上記の構成によれば、データ信号線と共通信号線との導通を防止できる。
【００５５】
また、上記第２基板に、第３電極が設けられていてもよい。上記の構成によれば、上記第３電極によって外部から静電気をシールドできる。したがって、外部からの静電気によって媒質の光学的異方性の程度が変化し、輝度が変動することを防止できる。すなわち、静電気に起因する表示ムラを防止し、表示品位の低下を防止することができる。
【００５６】
なお、上記第３電極の電位は、一定値に固定されていてもよい。上記第３電極の電位を一定値に固定しておくことで、静電気のシールド効果をより一層確実なものにできる。
【００５７】
また、上記第３電極は、基板面法線方向からみたときに、上記第１電極および第２電極と重畳しない形状であってもよい。これにより、第１電極および第２電極と第３電極との間に生じる負荷容量を軽減し、表示パネルの充電特性を向上させることができる。
【００５８】
また、上記第３電極は、透明電極であってもよい。第３電極を透明電極とすることにより、透過率を損なうことなく、静電気のシールド効果を得ることができる。
【００５９】
また、上記第３電極は、上記媒質層を加熱するための加熱手段として機能する構成であってもよい。すなわち、第３電極は、静電気をシールドするシールド手段と、媒質層を加熱するための加熱手段としての機能を兼ねていてもよい。これにより、温度ムラによる表示不均一を抑制または防止することができる。
【００６０】
また、上記媒質は、電界無印加時に可視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。配向秩序が可視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可視光の波長未満となる媒質を用いることにより、電界印加時と電界無印加時とにおける透過率の変化をより大きくできる。
【００６１】
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。
【００６２】
上記媒質が４００ｎｍより大きい螺旋ピッチを有する場合、その螺旋ピッチを反映した色に呈色してしまう場合がある。つまり、上記媒質の螺旋ピッチが４００ｎｍより大きい場合には、その螺旋ピッチを反映した波長の光が選択的に反射（選択反射）されてしまい、表示パネルの表示色が螺旋ピッチを反映した色に呈色してしまう場合がある。
【００６３】
そこで、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチを、４００ｎｍ以下とすることにより、このような呈色を防止することができる。すなわち、４００ｎｍ以下の光は、人間の目ではほとんど認識できないので、上記のような呈色が問題になることを防止できる。
【００６４】
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。
【００６５】
また、上記したいずれかの表示パネルを備えた表示装置は、高透過率特性、高速応答特性、広視野角特性を実現できる。
【発明の効果】
【００６６】
以上のように、本発明の表示パネルは、上記媒質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を含み、上記第１電極および第２電極は透明電極であって、かつ、上記第１電極と第２電極との間隔が、上記第１基板と第２基板との間隔よりも短い構成である。
【００６７】
これにより、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、高速応答を実現できる。また、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、広視野角特性および高速応答性を実現できる。また、第１電極と第２電極との間にフリンジ電界を発生させ、電極上の領域において媒質の光学的異方性の程度を変化させることができる。したがって、電極上の領域を、表示領域として用い、透過率に寄与させることができるので、透過率を向上させることができる。また、従来の液晶表示素子で行われていたラビング配向処理を省略することができるので、ラビング配向処理によって生じる埃や局所的放電の問題を防止できる。さらに、ラビング等の配向処理工程を省くことにより、製造費用を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる表示パネルの要部の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる表示装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、従来の液晶表示素子において、ジグザグ形状の電極の屈曲角を９０度とした場合の、液晶分子の回転を模式的に示す図である。（ｂ）は、従来の液晶表示素子において、ジグザグ形状の電極の屈曲角を３５度とした場合の、液晶分子の回転を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図であり、（ａ）は電界無印加時の状態、（ｂ）は電界印加時の状態を示している。
【図１２】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる表示パネルにおける各画素の構成の変形例を示す断面図である。
【図１９】（ａ）は、電界無印加状態における本発明の一実施形態にかかる表示パネルの状態を模式的に示した断面図である。（ｂ）は、電界印加状態における本発明の一実施形態にかかる表示パネルの状態を模式的に示した断面図である。（ｃ）は、本発明の一実施形態にかかる表示パネル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２０】本発明の表示パネルと従来の液晶表示素子との表示原理の違いを模式的に示した説明図である。
【図２１】本発明の一実施形態にかかる表示パネルの媒質層における、電界印加時の屈折率楕円体の形状を示す模式図である。
【図２２】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２３】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２４】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２５】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２６】リオトロピック液晶相の分類図である。
【図２７】コレステリックブルー相、および、本発明の一実施形態における固定化のメカニズムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
本発明の一実施形態について説明する。
【００７０】
（１．表示パネル７０の構成）
図２は、本実施形態にかかる表示装置６０の要部の概略構成を示すブロック図である。また、図３は、本実施形態に表示パネル７０における各画素７１の周辺の概略構成を示す模式図である。なお、表示パネル（表示素子）７０は、駆動回路やデータ信号線、走査信号線、スイッチング素子等とともに表示装置６０に備えられる。
【００７１】
図２に示すように、本実施形態の表示装置６０は、画素７１…がマトリクス状に配され
た表示パネル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。
【００７２】
各画素７１には、図３に示すように、画素容量１２０およびスイッチング素子５０が設けられている。
【００７３】
また、表示パネル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にそれぞれ直交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、画素７１…が設けられている。なお、各データ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎと各走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍとは必ずしも直交している必要はなく、互いに交差していればよい。
【００７４】
電源回路６３は、ソースドライバ６１およびゲートドライバ６２に、表示パネル７０にて表示を行うための電圧を供給し、これにより、ソースドライバ６１は、表示パネル７０のデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎを駆動し、ゲートドライバ６２は、表示パネル７０の走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍを駆動する。
【００７５】
スイッチング素子５０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、スイッチング素子５０のゲート電極５２が走査信号線ＧＬｉに、ドレイン電極５３がデータ信号線ＳＬｉに、さらに、ソース電極５４が、画素容量１２０に接続されている。また、画素容量１２０の他端は、全画素７１…に共通の共通信号線（共通電極線：ここでは図示せず）に接続されている。これにより、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５０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）を介して画素容量１２０に印加される。画素容量１２０は走査信号線ＧＬｉの選択期間が終了してスイッチング素子５０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。
【００７６】
図４は、表示パネル７０の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。この図に示すように、表示パネル７０は、対向する２枚の基板（下部基板３０および上部基板３６）間に、光学変調層である媒質層３５が挟持されてなる。
【００７７】
下部基板３０および上部基板３６は、例えばガラス基板等の透明な基板からなる。なお、ガラス基板の表面には、例えばアルカリイオンの浸透を防止するために保護膜（図示せず）を形成してもよい。また、媒質層３５は、下部基板（画素基板）３０と上部基板（対向基板）３６とを、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（図示せず）を介して、画素領域を取り囲むようにシール剤（図示せず）によって貼り合わせ、両基板間の空隙に媒質Ａを封入することにより形成される。
【００７８】
媒質Ａとしては、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界を印加することによって光学的異方性の程度が変化する媒質を用いることができる。本実施形態では、媒質Ａとして、下記の化合物を以下に示す分量比で混合した混合物を用いた。
【００７９】
ＪＣ−１０４１ｘｘ （５０．０ｗｔ％）
５ＣＢ （３８．５ｗｔ％）
ＺＬＩ−４５７２ （１１．１ｗｔ％）
ここで、ＪＣ１０４１ｘｘ（チッソ社製）はネマチック液晶混合体、５ＣＢ（4-cyano-4’-pentyl biphenyl、アルドリッチ（Aldrich）社製）はネマチック液晶、ＺＬＩ−４５
７２（メルク（Merck）社製）はカイラル剤である。上記組成で調製した試料は約５３℃で等方相から光学的等方相に相転移した。５ＣＢの化学構造式を下記に示す。
【００８０】
【化１】
【００８１】
下部基板３０と上部基板３６との間隔であるセルギャップはｄ１１である。また、下部基板３０における上部基板３６との対向面側には、媒質層３５に電界を印加するための電界印加手段である対向電極（第１電極）３２と画素電極（第２電極）３４とが絶縁膜３３を介して配置される。また、下部基板３０における上部基板３６との対向面側には、データ信号線および走査信号線（ここでは図示せず）が形成されている。また、上部基板３６における下部基板３０との対向面側には、カラーフィルタ３９およびブラックマトリクス（図示せず）が形成されている。なお、このブラックマトリクスは、基板面法線方向から見て走査信号線と重畳するように、走査信号線と同じ幅で形成されている。さらに、下部基板３０および上部基板３６における、両基板の対向面とは反対側には、それぞれ偏光板３７および３８が備えられている。
【００８２】
図１は、下部基板（第１基板）３０を上部基板（第２基板）３６側から見たときの、一画素の構成を示す平面図である。この図に示すように、多数の走査信号線４１（４１a，４１ｂ，・・・）が、下部基板３０上に一定間隔を有するように互いに略平行に配列されている。また、多数のデータ信号線４７（４７a，４７ｂ・・・）も下部基板３０上に一定間隔を有し、各走査信号線４１に直交するように配列されている。また、一対の走査信号線４１・４１と一対のデータ信号線４７・４７とによって区画される領域ごとに単位画素が設けられている。なお、走査信号線４１とデータ信号線４７との間には、絶縁膜３３（図４参照）が設けられ、走査信号線４１とデータ信号線４７とは互いを絶縁されている。
【００８３】
また、図１に示したように、スイッチング素子としてのＴＦＴ５０が、走査信号線４１とデータ信号線４７とが交差する位置の近傍に形成されている。そして、各画素の蓄積容量（画素容量）は対向電極３２と画素電極３４との間で発生する。この蓄積容量は一つのフレームにデータ信号を保持させる役割をする。
【００８４】
共通信号線４２は、一対の走査信号線４１・４１の間に位置し、走査信号線４１と略平行な方向に延在するように設けられている。なお、走査信号線４１、共通信号線４２、およびデータ信号線４７は、例えば、導電率の高いＡｌ、Ｍｏ、Ｔｉ，Ｗ、Ｔａ，Ｃｒ、Ｎｄ、Ｃｕのうちいずれか一つの金属、または、これらのうち二つ以上の金属から構成される合金で形成される。本実施形態ではＭｏＷ合金を使用している。
【００８５】
また、走査信号線４１の幅は、走査信号線４１と共通信号線４２との間の距離より小さくするよう形成されている。
【００８６】
画素電極３４は、下部基板３０の単位画素領域にそれぞれ形成される。画素電極３４は、透明導電体（例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなど）からなり、角度α（本実施形態ではα＝９０度、ただしこれに限るものではない）の屈曲角を有するジグザグ形状の櫛歯部分が複数備えられた櫛形電極（櫛歯電極）である。ここでいう「櫛形電極」とは、図１に示すように、複数の電極（櫛歯部分３４ｂ）が、１つの電極（櫛根部分３４ａ）から、この１つの電極（櫛根部分３４ａ）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。
【００８７】
対向電極３２は、下部基板３０の単位画素領域にそれぞれ形成される。ここで対向電極３２は走査信号線４１と同一面、すなわち下部基板３０表面に、共通信号線４２と導通するよう形成されている。対向電極３２は、対向電極３２と同様、透明導電体からなり、角度αの屈曲角を有するジグザグ形状をしている。
【００８８】
また、対向電極３２および画素電極３４は、図１に示すように、間に絶縁膜３３を介して、互いの櫛歯部分が平行になるように、交互に配置されている。これにより、図１に示すように、基板面法線方向から見て２方向（第１方向４９ａ，第２方向４９ｂ）の電界が媒質層３５に印加され、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに異なるドメイン（媒質ドメイン）ＤＭ，ＤＭ’が形成されるようになっている。
【００８９】
また、対向電極３２は、図４に示したように、基板面内方向の幅がＰ１となるように形成され、画素電極３４は、基板面内方向の幅がＰ２となるように形成されている。なお、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２、および、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１は、従来のＩＰＳ方式の液晶表示素子に備えられる電極の幅よりも狭く設定されている。具体的には、従来のＩＰＳ方式の液晶表示素子では対向電極および画素電極の幅が１０μｍ〜２０μｍ程度であるのに対して、表示パネル７０では、上記の幅Ｐ１およびＰ２を、１μｍ〜８μｍ（より好ましくは１μｍ〜５μｍ）としている。
【００９０】
また、本実施形態では、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２を、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１よりも狭く形成している。そして、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂは、両側に隣接する対向電極３２の櫛歯部分３２ｂとそれぞれ間隔Ｌ１だけ隔たるように形成している。すなわち、櫛歯部分３４ｂと櫛歯部分３２ｂとの最短距離がＬ１となっている。なお、本実施形態では、上記の間隔Ｌ１を、セルギャップｄ１１よりも短く設定している。
【００９１】
また、図１に示したように、本実施形態では、下部基板３０に備えられる偏光板３７と上部基板３６に備えられる偏光板３８とを、互いの吸収軸方向が直交し、かつ、偏光板３７および３８の吸収軸が、データ信号線４７（４７ａ，４７ｂ）の延在方向、走査信号線４１（４１ａ，４１ｂ）の延在方向、および、共通信号線４２の延在方向に対して、垂直あるいは平行になるように配置した。
【００９２】
また、上部基板３６の下部基板３０に対向する面にはカラーフィルタ３９、ブラックマトリクス４０が形成されている。なお、ブラックマトリクス４０は、基板面法線方向から見たときに、走査信号線４１、共通信号線４２、データ信号線４７と重畳するように形成されている。また、ブラックマトリクス４０の幅は、走査信号線４１、共通信号線４２、データ信号線４７の幅と同じ幅で形成されている。ただし、これに限るものではなく、走査信号線４１、共通信号線４２、データ信号線４７の幅以下であってもよい。なお、各信号線の幅は、１００μｍ以下であることが好ましい。より詳細には、各信号線の幅は、表示パネル７０の大きさや、画素７１の数により異なるが、例えば、表示パネル７０の対角線の長さが１０インチ（２５．４ｃｍ）より小さい場合には、走査信号線４１の幅は１５μｍ以下であることがより好ましく、データ信号線４７の幅は８μｍ以下であることがより好ましい。また、表示パネル７０の対角線の長さが１０インチ（２５．４ｃｍ）以上で、３０インチ（７６．２ｃｍ）より小さい場合には、走査信号線４１の幅は３０μｍ以下であることがより好ましく、データ信号線４７の幅は１０μｍ以下であることがより好ましい。また、表示パネル７０の対角線の長さが３０インチ（７６．２ｃｍ）以上で、５０インチ（１２７ｃｍ）より小さい場合には、走査信号線４１の幅は６５μｍ以下であることがより好ましく、データ信号線４７の幅は２０μｍ以下であることがより好ましい。
【００９３】
（２．表示パネル７０の製造方法）
次に、表示パネル７０の製造方法の一例について説明する。まず、下部基板３０上に４００Å〜１０００Åの厚さでＩＴＯ層を蒸着により形成する。次に、金属層、例えばＭｏＷ層を２５００Å〜３５００Åの厚さでＩＴＯ層上に形成する。次に、フォトリソグラフィにより金属層の所定部分をパターニングし、走査信号線４１および共通信号線４２を形成する。その後、ＩＴＯ層を所定の形状、例えば、図１に示すような櫛歯状にパターニングして対向電極３２を形成する。ここで対向電極３２の櫛歯部分３２ｂは一定の幅Ｐ１を有し、一定の間隔Ｌ１を隔てて形成する。また、対向電極３２は共通信号線４２と導通するよう形成する。なお、本実施形態では上記の順序で対向電極３２、共通信号線４２および走査信号線４１を形成したが、これに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。例えば、金属層を形成した後、ＩＴＯ層を形成してもよい。
【００９４】
次に、絶縁膜（ゲート絶縁膜）３３を対向電極３２、共通信号線４２および走査信号線４１上に形成する。ゲート絶縁膜３３としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜、あるいは金属酸化膜などを用いることができる。なお、本実施形態では、ゲート絶縁膜３３の厚さ（対向電極３２が形成されていない部分の厚さ）を１０００Å〜７５００Åとした。本実施形態では、ＴＦＴ５０のゲート絶縁膜と、走査信号線４１−データ信号線４７間を絶縁する絶縁膜とを共通の絶縁膜で形成しているが、これに限るものではない。
【００９５】
次に、シリコン膜（結晶形態は、アモルファス、ポリシリコン、または単結晶）を蒸着した後に、所定部分をパターニングしてＴＦＴ５０のチャネル層を形成する。
【００９６】
次に、４００Å〜１２００Åの厚さでＩＴＯ層を蒸着により形成し、画素電極３４をパターニングする。なお、本実施形態では、ゲート絶縁膜３３の厚さ（対向電極３２が形成されていない部分の厚さ）を１０００Å〜７５００Åとし、対向電極３２の厚さを４００Å〜１０００Åとしているので、対向電極３２と画素電極３４との基板面法線方向の間隔は、０Å〜７１００Åになっている。
【００９７】
次に、導電率の高い不透明金属膜を形成する。例えば、Ａｌ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ、Ｔａ，Ｃｒ、Ｎｄ、Ｃｕのうちいずれか１つの金属または２つ以上の金属からなる合金で形成する。なお、本実施形態ではＭｏＷ合金を使用し、厚みは３５００Å〜５５００Åにした。
【００９８】
次に、所定部分をパターニングして、データ信号線４７、ＴＦＴ５０のドレイン電極およびソース電極を形成する。
【００９９】
そして、上部基板３６および下部基板３０を所定のセルギャップｄ１１の間隔を保つように貼り合わせ、媒質Ａを注入する。なお、媒質Ａの粘性が高い場合には、例えば、媒質Ａを一方の基板上に滴下等により供給した後、上部基板３６および下部基板３０を所定のセルギャップｄ１１の間隔を保つように貼り合わせてもよい。
【０１００】
その後、上部基板３６および下部基板３０における、両基板の対向面とは反対側の面に、偏光板３７，３８をそれぞれ貼り合わせることで、表示パネル７０が完成する。
【０１０１】
（３．表示パネル７０が奏する効果）
以上のように、本実施形態にかかる表示パネル７０では、下部基板３０における上部基板３６との対向面側に、幅Ｐ１の画素電極３４と幅Ｐ２の対向電極３２とが絶縁膜３３を介して間隔Ｌ１を隔てて設けられている。また、画素電極３４および対向電極３２は透明電極である。
【０１０２】
なお、従来のＩＰＳ方式の液晶表示素子では、インプレーン電界を形成するために対向電極と画素電極との間隔をセルギャップに比べて相対的に大きくする必用があった。具体的には、セルギャップが４．５μｍの場合、対向電極と画素電極との間隔を２０μｍ程度（セルギャップの約４倍以上）にする必用があった。これに対して、表示パネル７０では、セルギャップｄ１１よりも、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂと画素電極３４の櫛歯部分３４ｂとの間隔Ｌ１を短くしている。上記の間隔Ｌ１は、例えば、単位画素の大きさが３３０μｍ×１１０μｍの場合、０．１μｍ以上５μｍ以下となるように形成することが好ましい。また、セルギャップｄ１１は２μｍ以上２０μｍ以下となるように形成することが好ましく、２.５μｍ以上１２μｍ以下となるように形成することがより好ましい。セルギャップｄ１１が狭くなりすぎると、製造が困難になり良品率が悪くなり製造コストが上昇してしまう。また、セルギャップｄ１１が厚くなりすぎると、媒質Ａの量が多くなり製造コストが上昇してしまう。
【０１０３】
このような電極配置にすることにより、電極間の間隔Ｌ１を短くでき、また、従来に比べて曲率および半径の大きい放射線状のフリンジ電界が形成されるので、各電極上の領域（基板面法線方向から見て各電極と重畳する領域）における媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を誘起することができる。つまり、電界印加の際に対向電極３２と画素電極３４との間に形成される等電位線が、対向電極３２と画素電極３４の上部領域にも形成される。このため、対向電極３２および画素電極３４上部の媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を電界印加によって誘起することができる。したがって、表示パネル７０の開口率を向上させることができる。
【０１０４】
なお、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１および画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２は、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂ上の領域および画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ上の領域における媒質Ａの光学的異方性の程度を変化させることができるように適宜設定すればよいが、従来の液晶表示装置における一般的な電極幅よりも狭く設定することが好ましい。
【０１０５】
具体的には、従来のＩＰＳ方式の液晶表示素子では、表示に必要な電界を得るために、単位画素の大きさが３３０μｍ×１１０μｍの場合、対向電極および画素電極の幅を１０μｍ〜２０μｍ程度にする必用があった。これに対して、表示パネル７０では、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１、および、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２を、１μｍ〜８μｍ（より好ましくは１μｍ〜５μｍ）としている。
【０１０６】
両電極幅をこのような幅に形成することにより、対向電極３２と画素電極３４との間に形成される放物線電界によって、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂ上の領域および画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ上の全ての領域（基板面法線方向から見て対向電極３２の櫛歯部分３２ｂと重畳する領域および画素電極３４の櫛歯部分３４ｂと重畳する領域）における媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を誘起させることができる。換言すれば、櫛歯部分３２ｂおよび櫛歯部分３４ｂの幅が狭すぎたり広くしすぎたりすると、電極上の領域に印加される電界の強さが弱くなり、電極上における全ての領域（基板面法線方向から見た領域）において、媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を誘起させることができない。
【０１０７】
なお、両電極のそれぞれの上部に存在する全ての媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を誘起できるとは、両電極間に電界を印加した場合に描かれる図１９（ｃ）に示すような電圧透過率曲線において、透過率が最大になる印加電圧Ｖｍａｘのときに、上記両電極上の全ての領域において、媒質層３５における基板面法線方向の何れかの位置で媒質Ａの光学的異方性の程度が電圧無印加時と異なっていることを示す。（つまり、必ずしも、上記両電極上における全ての領域において、媒質層３５における基板面法線方向の全ての位置で
光学的異方性の程度が電圧無印加時と異なっている必要はない。）
また、本実施形態では、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２を、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１よりも狭く形成しているが、これに限るものではなく、両電極の櫛歯部分の幅Ｐ１とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。ただし、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２が、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１の０．２倍〜４倍であることが好ましい。Ｐ１およびＰ２を上記比率にすることにより、電界印加により対向電極３２の櫛歯部分３２ｂ上の領域、および、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ上の領域における媒質Ａの光学的異方性の程度を適切に変化させることができる。
【０１０８】
また、表示パネル７０では、各走査信号線４１と各データ信号線４７とが互いに直交するように配置され、各共通信号線４２が各走査信号線４１に平行に配置されている。そして、上部基板３６に備えられる偏光板３７と下部基板３０に備えられる偏光板３８とが、互いの吸収軸方向が直交し、かつ、偏光板３７および３８の吸収軸が、データ信号線４７、走査信号線４１、共通信号線４２の延在方向に対して、垂直または平行になっている。
【０１０９】
このため、データ信号線４７、走査信号線４１、共通信号線４２の各信号線と、画素電極３４および対向電極３２との間に形成される電界が媒質Ａにおける光学的異方性の程度の変化を誘起し、その結果、媒質Ａが光学的等方性を示さなくなった場合でも、誘起された光学的異方性の方向、つまり屈折率楕円体の長軸の方向が、偏光板３７および３８の吸収軸と平行または垂直になるので、光漏れを抑制できる。
【０１１０】
また、従来は光漏れを防止するために信号線（データ信号線，走査信号線，共通信号線）と電極（画素電極３４，対向電極３２）との間の領域をブラックマトリクスで覆い隠す必用があったが、本実施形態にかかる表示パネル７０では、信号線と電極との間の領域に生じる光漏れを防止できるので、当該領域をブラックマトリクスで覆い隠す必要がない。したがって、ブラックマトリクスの幅を信号線の幅以下にすることができるので、表示パネルの開口率を向上させることができる。
【０１１１】
なお、本実施形態では、偏光板３７と偏光板３８の吸収軸方向が互いに直交し、かつ、偏光板３７および３８の吸収軸方向が、データ信号線４７、走査信号線４１、共通信号線４２の延在方向に対して、垂直または平行になっているが、これに限るものではない。ただし、偏光板３７と偏光板３８の吸収軸方向が互いに直交し、かつ、偏光板３７および３８の吸収軸方向が、走査信号線４１，データ信号線４７，共通信号線４２のうちいずれか１つ以上と垂直または平行になっていることが好ましい。これにより、偏光板３７と偏光板３８の吸収軸方向に対して、延在方向が平行または垂直となる信号線と電極との間に生じる電界に起因する光漏れを防止できる。
【０１１２】
また、従来のＩＰＳモードやＦＦＳモードを利用した液晶表示素子とは異なり、本実施形態にかかる表示パネル７０では、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性を示す媒質を用いている。このため、従来の液晶表示素子のように配向膜によって電界無印加時における液晶分子の配向状態を規定する必要が無い。したがって、本実施形態にかかる表示パネル７０では、配向膜を必ずしも必要としない。つまり、従来の液晶表示素子の製造工程において必要であったラビング工程を省略できる。
【０１１３】
ラビング工程（ラビング配向処理）を行う場合、ポリイミドなどの高分子からなる配向膜を布などでこするために、微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電の発生という問題がある。埃が発生すると、高精細画素電極や、成膜、露光、エッチングの繰り返しによるＴＦＴの形成工程において、大きな障害となる。また、局部的放電が発生すると、配向膜自体の損傷、ＩＴＯなどの透明電極やＴＦＴの断線や静電破壊などの原因になる。
【０１１４】
これに対して、本実施形態にかかる表示パネル７０では、ラビング工程を省略することができるので、埃や局部的放電が発生することがなく、上記のような問題が生じない。また、ラビング工程を省くことにより、製造費用を削減できる。
【０１１５】
なお、表示パネル７０において、上部基板３６および下部基板３０における互いの対向面に、配向膜（図示せず）を塗布してもかまわない。この場合、例えば、配向膜に施す配向処理（ラビング処理あるいは光配向処理方向）の方向は、上記偏光板３７，３８の何れか一方の吸収軸方向と一致させることが好ましい。このような配向処理を施すことにより、基板（配向膜）界面に吸着した分子を、いずれかの偏光板の吸収軸方向に配向させることができるので、黒表示時の光の漏れを軽減でき、高いコントラストを実現することができる。
【０１１６】
また、画素電極３４および対向電極３２による電界印加方向に配向処理を施してもよい。この場合、配向膜近傍の分子が電界印加方向に配向しやすくなる。つまり、電界印加時に、配向処理を行わない場合に比べて配向しやすくなることにより駆動電圧を低下させることができる。ただし、本実施形態に用いる媒質Ａは電界無印加時に光学的等方性を示すものであり、従来の液晶表示素子に用いられる媒質に比べて分子の相関距離（分子間での配向規制力が伝搬する距離）が短い。つまり、従来の液晶表示素子では比較的長い距離まで分子の相関があるので、基板に配向膜を形成してラビングなどの配向処理を施すと、その配向処理の影響によって液晶分子が広い範囲にわたって配向した。しかしながら、媒質Ａは上記のように、従来の液晶表示素子に用いられる媒質に比べて分子の相関距離が短いので、配向膜の影響は、配向膜近傍の狭い範囲に限定される。このため、配向処理による駆動電圧の低減効果は、従来の液晶表示素子よりも小さいと考えられる。
【０１１７】
図１の構成では、対向電極３２および画素電極３４は、角度（鋸歯角度）αの屈曲角を有するジグザグ形状（鋸歯形状）の櫛歯部分が複数備えられた櫛歯電極である。なお、「鋸歯形状（楔型形状）」とは、図１に示したように、櫛歯部分３４ｂが、櫛根部分３４ａ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ような形状をいう。なお、上記の鋸歯は、その形状の構成単位が、「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。また、上記の鋸歯は、その形状の構成単位が、「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。
【０１１８】
また、図１の構成では、対向電極３２および画素電極３４の櫛歯部分は絶縁膜３３を介して互いに平行に配置されている。これにより、基板面法線方向から見て２方向（第１方向４９ａ，第２方向４９ｂ）の電界が媒質層３５に印加され、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに異なるドメイン（媒質ドメイン）ＤＭ，ＤＭ’が形成されるようになっている。
【０１１９】
すなわち、本実施形態にかかる表示パネル７０は、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線４７および走査信号線４１と、上記データ信号線４７と走査信号線４１との各交差点に対応して設けられた少なくとも一つのＴＦＴ５０（スイッチング素子）と、該ＴＦＴ５０に接続された櫛形状の画素電極３４と、上記画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ・３４ｂ間に挿設され、上記櫛歯部分３４ｂと咬合するように形成された櫛歯部分３２ｂを有する対向電極３２とを備え、各櫛歯部分３２ｂと３４ｂとがそれぞれ湾曲角（屈曲角）９０度でジグザグ状（楔型形状）に折れ曲がった形状に形成されており、これによって、各
画素７１内に、互いに９０度の角度をなす２方向以上の電界が印加され、媒質層３５に少なくとも２つのドメイン（微小領域）ＤＭ・ＤＭ’が形成されるようになっている。
【０１２０】
このように、電界印加方向が２方向以上になるように両電極を形成することにより、媒質層３５において、媒質Ａの光学的異方性の方向が異なる複数の媒質ドメインを形成できる。これにより、表示パネル７０の視野角特性を向上させることができる。
【０１２１】
なお、電界印加方向が２方向以上になるように両電極を形成する場合、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することが好ましい。これにより、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）媒質ドメインを形成できる。このため、表示パネル７０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。
【０１２２】
また、図１に示した構成では、電界印加方向４９ａ，４９ｂが互いに直交しており、かつ、電界印加方向４９ａ，４９ｂと偏光板３７，３８の吸収軸方向３７ａ，３８ａとの角度がいずれも４５度になっている。これにより、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ことができる。
【０１２３】
なお、表示パネル７０は、電界印加方向に配向秩序度が上昇することにより媒質Ａの光学的異方性が発現し、媒質層３５の透過率が変化するシャッタ型の表示パネルとして機能し得る。媒質Ａの各媒質ドメインの光学的異方性が発現する方向が、両偏光板の吸収軸方向にそれぞれ±θ（度）の角度に存在するとしたときの透過率（Ｐ）は、Ｐ（％）＝Ｓｉｎ２（２θ）より見積もられる。したがって、互いに直交する両偏光板の吸収軸方向に対して、その光学的異方性の方向が４５度の角度をなす時に最大透過率が得られえる。
【０１２４】
また、上記θが４５度の時の透過率を１００％とすれば、透過率がほぼ９０％以上であれば人間の目には最大輝度を有していると感じられる。このため、上記θが３５度＜θ＜５５度であれば、人間の目には最大輝度を有していると感じられる。すなわち、本実施形態に示すように、電界が基板面内方向に印加される表示パネルでは、各電界印加方向４９ａ・４９ｂ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３７，３８の吸収軸方向３７ａ，３８ａ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４９ａ・４９ｂ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。
【０１２５】
また、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。
【０１２６】
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、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（ＤＭ：ＤＭ’）が１：１になるようにドメイン分割した場合には、色変化を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（ＤＭ／ＤＭ’）が１／９から１／１に向かって大きくなるのにしたがって小さくなり、１／１のときが最も小さくなった。したがって、ドメインＤＭ・ＤＭ’の割合は１:１であることがより好ましい。
【０１２７】
（４．表示パネル７０の変形例）
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３７・３８の吸収軸３７ａ・３８ａ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、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。
【０１２８】
ところで、本願発明者が検討した結果、従来の液晶材料を用いた、基板面内方向において液晶分子の配向方向を変化させて表示を行うモード（例えばＩＰＳモードやＦＦＳモード）において、２方向以上の電界印加方向を設ける電極配置にして、２つ以上のドメインに分割した場合、各ドメインの好適な電界印加方向は本実施形態にかかる表示パネル７０とは異なることがわかった。つまり、本実施形態にかかる表示パネル７０では、上記したように電界印加方向が９０度であることが好ましいが、従来の液晶表示素子では、好適な角度は９０度ではなく、むしろ、０度に近い方が好ましいことがわかった。この理由を、図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して以下に説明する。
【０１２９】
図５（ａ）は、上記従来の液晶表示モードにおいてジグザグ形状の電極を、それぞれ湾曲角（屈曲角）９０度、つまり、隣接するドメイン同士の電界印加方向が９０度の角度をなすように設けた場合における液晶分子の回転を模式的に示す図である。また、図５（ｂ）は、上記従来の液晶表示モードにおいてジグザグ形状の電極を、それぞれ、湾曲角（屈曲角）３５度、つまり、隣接するドメイン同士の電界印加方向が３５度の角度をなすように設けた場合における液晶分子の回転を模式的に示す図である。
【０１３０】
前記したように透過率が最大になるためには、各ドメインにおける液晶分子は、電界の印加により４５度回転する必要があり、これら液晶分子は、電界印加方向に向こうとして回転する。図５（ａ）に示す場合、電界印加方向と液晶分子の方向とが完全に一致しなければならず、大きな電界印加が必要となる。一方、図５（ｂ）の場合は、４５度の回転は、電界無印加時の配向方向から電界印加方向までの通過点であるため、４５度までの回転にはさほど大きな電圧を必要としない。
【０１３１】
すなわち、従来の液晶材料を用いた、面内において液晶分子の配向方向を変化させて表示を行うモード（例えばＩＰＳモードやＦＦＳモード）において行うドメイン分割は、互いの電界印加方向が異なってさえいればよく、９０度よりもむしろ０度に近い方が有利になる。
【０１３２】
なお、従来の液晶表示モード（例えばＩＰＳモードの一種であるＳＩＰＳ（Super In Plane Switching）モード）で配向方向と電界印加方向とを０度から少しずらしておくのは、電界印加によって液晶分子が回転する方向を２通り（時計回りまたは反時計回り）のうちのどちらかに規定するためのものであり、典型的には数度〜２０度程度ずらしておけば十分である。
【０１３３】
このように、本実施形態にかかる表示パネル７０は、従来の液晶表示素子とは表示原理が全く異なっており、従来の液晶表示モード（例えばＳＩＰＳモード）における電極の最適形状は本実施形態では逆に好ましくない。
【０１３４】
なお、対向電極３２および画素電極３４によって印加される電界の方向は、３方向以上
であってもよく、１方向であってもかまわない。例えば、各櫛歯部分３２ｂ・３４ｂが、それぞれ、互いに９０度の角度をなす屈曲部（鋸歯成分）３２ｂ１，３２ｂ２，…，３２ｂｒ・３４ｂ１．３４ｂ２，…，３４ｂｒ（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方向の数を示す任意の整数）からなり、互いにほぼ直交する方向を含む３方向以上の電界が印加される構成としてもよい。
【０１３５】
このような構成とする場合にも、偏光板３７・３８の吸収軸方向３７ａ・３８ａが互いに直交し、吸収軸方向３７ａ・３８ａと上記直交する電界印加方向とが４５度の角度をなすように形成されていることが好ましい。
【０１３６】
本願発明者等の検討によれば、このような構成によっても、透過率を損なうことなく、あらゆる方向について着色現象が抑制された視野角の広い表示パネル７０を実現できることが判った。
【０１３７】
また、図１に示した構成では、データ信号線４７と画素７１内においてデータ信号線４７に対向するように設けられたの対向電極３２との間の領域５９の一部に、非表示領域が存在する。
【０１３８】
そこで、図６に示すように、データ信号線４７を図１のような直線形状とせず、画素７１内の対向電極３２および画素電極３４の折れ曲がり（櫛歯部分）と平行になるように、ジグザグ形状としてもよい。これにより、領域５９に生じる非表示領域の面積を大幅に減少させることができる。
【０１３９】
ただし、データ信号線４７をジグザグ形状にした場合、非表示領域の面積を減少させることができるものの、データ信号線４７が偏光板３７，３８の吸収軸方向３７ａ，３８ａと平行あるいは垂直ではなくなる。このため、データ信号線４７と画素における電極（画素電極３４または対向電極３２）との間に形成される電界が、媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を誘起し、その結果、光漏れが生じてしまう。したがって、データ信号線４７をジグザグ形状にする場合には、閾値（光学的異方性の程度の変化が生じるときの電圧値）の大きい媒質を用いることが好ましい。閾値が大きいと、媒質Ａの光学的異方性の程度の変化に必要な電界強度が大きくなるので、データ信号線４７と画素における電極間に発生する電界によって、媒質の光学的異方性の程度の変化が誘起されにくくなり、光漏れが生じにくくなる。
【０１４０】
なお、データ信号線４７をジグザグ形状にする構成に限らず、走査信号線（ゲート信号線）４１や共通信号線４２をジグザグ形状としてもよい。
【０１４１】
また、本実施形態では、対向電極３２および画素電極３４がデータ信号線４７に沿って設けられているが、これに限るものではない。例えば、対向電極３２および画素電極３４を走査信号線４１に沿って配置してもよい。また、共通信号線４２は、データ信号線４７と平行になるように配置してもよい。また、走査信号線４１を、対向電極３２および画素電極３４の櫛歯部分の折れ曲がりと平行となるようにジグザグ形状に形成してもよい。なお、走査信号線４１をジグザグ形状にする場合、図６に示したデータ信号線４７をジグザグ形状にする場合と同様、閾値の大きい媒質Ａを用いることが好ましい。
【０１４２】
ここで、共通信号線４２をデータ信号線４７と平行に形成する場合の製造方法の一例について説明する。
【０１４３】
まず、導電率の高い金属（例えば、ＭｏＷ）を下部基板３０上に蒸着した後に所定部分をパターニングして走査信号線４１を形成する。その後、シリコン窒酸化膜、シリコン窒
化膜、非晶質シリコン層などを蒸着した後に所定部分をパターニングする。その後、ＩＴＯを蒸着後、所定部分をパターニングして対向電極３２を形成する。
【０１４４】
次に、導電率の高いアルミニウムを含む金属膜を蒸着により形成し、所定部分をパターニングしてデータ信号線４７および共通信号線４２を形成する。このとき、共通信号線４２は対向電極３２と導通するように形成する。また、データ信号線４７と共通信号線４２との間隔は、データ信号線４７の幅よりも広くなるように形成する。データ信号線４７と共通信号線４２との間隔をデータ信号線４７の幅よりも広くすることにより、両信号線４２・４７間の導通を抑制することができる。
【０１４５】
次に、保護膜を形成後に、ＩＴＯを蒸着し、所定部分をパターニングして画素電極３４を形成する。
【０１４６】
なお、この製造方法では、走査信号線４１を表示パネル形成工程における初期に形成している。このため、走査信号線４１は、表示パネル形成工程全般において、温度に対する耐久性を満たす必要がある。つまり、走査信号線４１を、耐熱性に優れた金属（例えばＭｏＷなど）で形成する必要がある。一方、共通信号線４２およびデータ信号線４７は表示パネル形成工程の後半工程で形成するので、走査信号線４１に用いた金属よりも、耐熱性の劣る金属を用いることができる。このため、共通信号線４２およびデータ信号線４７の材料として、例えば、走査信号線４１の材料に比べて耐熱性には劣るものの、導電性のより優れた金属（例えばアルミニウムなど）を用いることができる。導電率の高い金属で共通信号線４２を形成することにより、共通信号線４２の線幅をより小さくすることができる。これにより、単位画素あたりの共通信号線４２の面積を減少させることができ、透過率を向上させることができる。
【０１４７】
また、図１に示した構成では、走査信号線４１と共通信号線４２との間隔を、走査信号線４１の幅よりも大きくなるように形成している。このように、走査信号線４１と共通信号線４２との間隔を大きくとることにより、走査信号線４１と共通信号線４２との間の導通を抑制することができる。
【０１４８】
また、図１の構成では、対向電極３２および画素電極３４の櫛歯部分をジグザグ形状にしているが、これに限るものではない。例えば、図７に示すように、対向電極３２および画素電極３４の櫛歯部分が直線状であってもよい。また、図６に示す構成では、共通信号線４２が隣接する走査信号線４１・４１のほぼ中間の位置に各走査信号線４１と略平行に配置されており、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂが共通信号線４２から上記各走査信号線４１の方向に延在するように設けられているが、これに限るものではない。
【０１４９】
例えば、図８に示すように、共通信号線４２が隣接する画素を駆動するための走査信号線４１に近い位置に設けられ、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂが共通信号線４２から当該共通信号線４２に対応する画素を駆動するための走査信号線４１側に延在するように設けられていてもよい。
【０１５０】
また、図９に示すように、各櫛歯部分３２ｂの先端部分同士が接続部分３２ｃによって接続され、各櫛歯部分３４ｂの先端部分同士が接続部分３４ｃによって接続されていてもよい。
【０１５１】
また、隣接する対向電極３２の櫛歯部分３２ｂ同士の間隔Ｌ２は、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅Ｐ２と同じであっても異なっていてもよい。また、隣接する画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ同士の間隔Ｌ３は、対向電極３２の櫛歯部分３２ｂの幅Ｐ１と同じであってもよく、異なっていてもよい。
【０１５２】
また、図４に示した構成では、基板面法線方向から見て画素電極３４と対向電極３２とが重畳しないように設けられているが、これに限るものではない。例えば、基板面法線方向から見たときに、画素電極３４の一部または全部が対向電極３２と重畳するように形成してもよい。
【０１５３】
つまり、対向電極３２は、櫛歯形状でなくてもよい。例えば、図１０に示すように、対向電極３２を単位画素の面積よりも面積の小さい四角形としてもよい。
【０１５４】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、例えば図１０の構成のように、基板面法線方向から見たときに、画素電極３４を対向電極３２とが重畳するように両電極を形成した場合の一例を示す断面図であり、図１１（ａ）は電界無印加時の状態、図１１（ｂ）は電界印加時の状態を示している。
【０１５５】
図１１（ｂ）に示すように、画素電極３４を基板面法線方向から見て対向電極３２に重畳するように形成した場合にも、従来の両電極を同じ層に配置した構成に比べて、曲率および半径の大きい放射線状のフリンジ電界を形成でき、電極上の領域における媒質Ａの配向変化を誘起することができる。つまり、電界印加の際に対向電極３２と画素電極３４との間に形成される等電位線が、対向電極３２と画素電極３４の上部領域にも形成される。これにより、対向電極３２と画素電極３４の上部の領域における媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を電界印加によって誘起することができる。
【０１５６】
なお、対向電極３２を図１０に示した形状にした場合、表示パネル７０の最大透過率は概ね４％程度であり、従来の一般的な表示装置よりも透過率が向上した。このことは、図１０に示した構成でも、両電極間に電界を印加することにより、両電極間に電気力線が発生することを示している。つまり、基板面法線方向から見て対向電極３２と画素電極３４とが重畳するように両電極を配置することで、電界印加の際に画素電極３４と対向電極３２との間に形成される等電位線が、画素電極３４および対向電極３２の上部の領域にも形成される。このため、画素電極３４および対向電極３２の上部の領域における媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を電界印加により誘起することができる。したがって、対向電極３２を櫛歯状に形成した場合とほぼ同様な領域に等電位線が形成されるので、対向電極３２を櫛歯状に形成した場合と同様の効果が得られる。
【０１５７】
また、図１１（ａ）および図１１（ｂ）のように、基板面法線方向から見たときに、画素電極３４と対向電極３２とが重畳するように両電極を形成する場合にも、走査信号線４１と共通信号線４２との間の距離を、走査信号線４１の幅より大きくすることが好ましい。走査信号線４１と共通信号線４２との間の距離を大きくとることにより、両信号線間の導通を抑制することができる。
【０１５８】
また、対向電極３２の形状は、上記四角形や櫛歯形状に限定されるものではなく、対向電極３２が備えられる各画素の媒質Ａに適切に電界を印加できるように、適宜変更してもよい。
【０１５９】
例えば、データ信号線４７がジグザグ形状の場合には、図１２に示すように、対向電極３２におけるデータ信号線４７と対向する辺の形状を、データ信号線４７の形状に沿った形状としてもよい。また、走査信号線４１がジグザグ形状の場合には、図１３に示すように、対向電極３２における走査信号線４１と対向する辺の形状を、走査信号線４１の形状に沿った形状としてもよい。
【０１６０】
また、図１４に示すように、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂを直線形状とし、対向電極
３２を矩形形状としてもよい。また、図１５に示すように、図１４に示した構成において、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの先端同士が接続部分３４ｃによって接続された形状にしてもよい。また、図１６に示すように、共通信号線４２をデータ信号線４７に平行に配置してもよい。
【０１６１】
なお、上記した各構成において、画素電極３４の配置および形状と対向電極３２の配置および形状とを入れ替えた構成としてもよい。
【０１６２】
また、本実施形態では、ブラックマトリクス４０を上部基板３６側に設けているが、これに限るものではなく、下部基板３０側に設けてもよい。例えば、データ信号線４７の上側（上部基板３６側）に絶縁膜を形成し、さらにその上にデータ信号線４７を覆うようにしてブラックマトリクス４０を形成してもよい。上部基板３６側にブラックマトリクスを形成する場合、下部基板３０との貼り合わせの精度が低い場合には、ある程度のマージンが必要になり、その分、開口率が低下してしまう。これに対して、下部基板３０側にブラックマトリクスを形成する場合には、貼り合わせマージンの部分を無くすことができるので、その分、開口率を向上させることができ、透過率を向上させることができる。
【０１６３】
また、本実施形態では、下部基板３０に対向電極３２および画素電極３４を備えているが、これに加えて、上部基板３６に基板面を覆うようにシールド電極（第３電極）を形成してもよい。
【０１６４】
図１７（ａ）〜図１７（ｅ）は、上部基板３６にシールド電極３１を設ける場合の構成例を示す断面図である。図１７（ａ）に示す例では、図１１に示した構成に加えて、上部基板３６における下部基板３０との対向面側に、カラーフィルタ３９を覆うようにシールド電極３１が備えられている。図１７（ｂ）に示す例では、上部基板３６とカラーフィルタ３９との間にシールド電極３１が備えられている。図１７（ｃ）に示す例では、上部基板３６における下部基板３０との対向面とは反対側の面に、偏光板３７を覆うようにシールド電極３１が備えられている。図１７（ｄ）に示す例では、上部基板３６と偏光板３７との間にシールド電極３１が備えられている。
【０１６５】
また、図１７（ａ）〜図１７（ｄ）の例では、上部基板３６側にのみシールド電極３１が設けられているが、これに限らず、下部基板３０側にもシールド電極を設けてもよい。例えば、図１７（ｅ）に示すように、下部基板３０における上部基板３６との対向面とは反対側の面にシールド電極３１を設けてもよい。シールド電極３１を両基板に設けることにより、より一段と顕著なシールド効果を発揮できる。なお、図１７（ｅ）の例では、偏光板３８を覆うようにシールド電極３１を設けているが、これに限らず、例えば下部基板３０と偏光板３８との間にシールド電極３１を備えてもよい。
【０１６６】
なお、シールド電極３１としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＺｎＯ）等の透明電極材料等の電極材料を用いることが好ましい。図１７（ａ）〜図１７（ｅ）の例では、シールド電極３１としてＩＴＯを用い、厚さを０．３μｍとした。ただし、電極材料および厚さは単なる一例であり、これに限定されるものではない。
【０１６７】
図１７（ａ）〜図１７（ｅ）の構成において、シールド電極３１の電位をＧＮＤ電位、つまり、電界無印加状態における対向電極３２および画素電極３４と同じ電位にしたところ、輝度の変動を、シールド電極３１を設けない構成よりも抑制することができた。
【０１６８】
これは、シールド電極３１を設けていない表示パネルの場合、静電気がセル内に影響し、静電気に媒質Ａが応答してしまって輝度の変動が生じる場合があったが、図１７（ａ）
〜図１７（ｅ）のようにシールド電極３１を設けることにより、外部からの静電気をシールドし、静電気に起因する上述のような問題を抑制することができたものと考えられる。
【０１６９】
実際、表示パネル７０にシールド電極３１を設けない場合、例えば、静電気を帯びた物体を表示パネル７０に接触させると、特に黒表示時に光漏れが発生し、コントラストの低下といった表示不良が発生したが、シールド電極３１を設けた場合、上記した問題は生じなかった。
【０１７０】
なお、シールド電極３１は、必ずしもゼロ電位である必要はなく、一定の電位に固定されている状態にあれば、上記のようなシールド効果が得られる。例えば、表示パネル７０に備えられる他の電極や信号線との電気的接続が完全に切断された電気的に完全にフローティングな状態にすればよい。また、シールド電極３１を、ＧＮＤ電位に固定（接続）することで、上記のようなシールド効果を増大させることができる。
【０１７１】
また、表示パネル７０に、シールド電極３１を設けることで、温度ムラによる表示不均一についても抑制することができる。以下にこの理由を説明する。
【０１７２】
温度ムラが発生してしまう要因としては、外部環境および表示パネルの光源（バックライト）および表示パネルの形状が考えられる。特に、外部環境は表示装置の設計に拘らず変動する要因であるために、特別の対策が必要である。対策としては、表示パネルの外側（最表面）に電気伝導物質を設けることが最も効果的であった。
【０１７３】
表示パネル７０において、例えば、媒質Ａとして５ＣＢ（4-cyano-4’-pentyl biphenyl、アルドリッチ（Aldrich）社製）を用い、媒質Ａをネマチック−等方相相転移直上近傍の温度に保ち、表示を行う場合を考える。この場合、少なくとも±０．１Ｋの範囲に温度制御しなければ、透過率が大きく変動する。
【０１７４】
つまり、電界印加による光学的異方性は、
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。
【０１７５】
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、表示パネルの温度（Ｔ）の影響を受け易い。
【０１７６】
したがって、カー効果を用いた表示パネルにおいては、僅かに温度ムラがあっても、媒質層３５における媒質Ａの光学的異方性（Δｎ：複屈折）が大きく変化し、結果として透過率が大きく変動するので、表示ムラや、表示の不均一性が生じる恐れがある。
【０１７７】
しかしながら、本実施形態にかかる表示パネル７０のように、上記媒質層３５が熱伝導率の高い物質（シールド電極３１）で覆われていると、温度ムラを軽減することができるため、表示特性を向上させることができる。
【０１７８】
一般的には、有機物（例えば媒質Ａや偏光板３７・３８）は０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、基板３０・３６に用いられる例えばガラス基板は０．８Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率を有しているが、透明電極として用いることができるＩＴＯでは、熱伝導率が８Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、ガラス基板の１０倍となる。通常、電気伝導物質は熱伝導率も大きい。したがって、上記媒質Ａが、例えばＩＴＯ等のような電気伝導物質で覆われていると、温度ムラを抑制する効果を発揮することができる。
【０１７９】
なお、上記した効果は、従来の液晶表示素子では得ることができない。つまり、従来の液晶材料は、数Ｋの温度では殆どその物性値が変動することはない。これに対して、光学的異方性の程度の変化を利用して表示を行う表示パネルでは、温度変動が上述のように原理的に大きいため、温度ムラによる表示不均一が生じる。言い換えれば、数Ｋ程度の温度ムラによって表示不均一が生じるのは、本実施形態にかかる表示パネル７０のように、光学的異方性の程度の変化を利用する表示パネルに特有の問題であり、本実施形態ではシールド電極３１を設けることでそれを解消している。
【０１８０】
また、対向電極３２と画素電極３４との間隔（電極間距離）Ｌ１に対して、画素電極３４とシールド電極３１との間隔ｄｉが、ｄｉ＞Ｌ１であることが好ましい。これにより、駆動電圧を増大させることなく、シールド効果を得ることができる。ただし、ｄｉがＳよりも小さい場合においても、駆動電圧は高くなるものの、静電気シールド効果および温度ムラ抑制効果は得ることができる。特に、ｄｉ＞３μｍであれば、駆動電圧が高くはなるものの、透過率の低減を小さくできる。典型的には、完全に媒質Ａが配向したΔｎが０．１程度であるため、透過率を維持するためには、ｄｉ・Δｎ＝３００ｎｍ程度（＞λ／２）は確保されていることが好ましく、このため、ｄｉ＞３μｍであることが望ましい。
【０１８１】
図１７（ａ）〜図１７（ｅ）に示したように、シールド電極３１の位置は特に限定されるものではないが、より媒質層３５に近い位置でシールドを行うこと、すなわちシールド電極３１を、上部基板３６および／または下部基板３０の内側（対向面側）に設けることで、よりシールド効果を高めることができる。
【０１８２】
本実施形態にかかる表示パネル７０では、従来のＩＰＳモードの液晶表示素子と異なり、媒質Ａが電界の影響を受け難いことから、シールド電極３１を、上記基板３０・３６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側（内側）に設けることが可能である。
【０１８３】
このように、シールド電極３１の形成位置は特に限定されるものではなく、各画素７１において、少なくとも表示部（光が透過する領域（表示領域））と重なる位置に存在すれば、効果が認められた。
【０１８４】
なお、シールド電極３１は、上記したように表示に寄与する領域全域に形成されていることが好ましい。これにより、より顕著なシールド効果を得ることができる。言い換えれば、表示に寄与しない領域にはシールド電極３１を設けなくてもよい。つまり、シールド電極３１を形成する際、表示に寄与する領域のみを覆うようにパターニングして形成してもよい。表示に寄与しない領域を避けてシールド電極３１を形成することで、負荷容量が軽減され、ＴＦＴ等のスイッチング素子５０による充電特性を向上させることができる。
【０１８５】
また、シールド電極３１は、上記各画素７１を連続的に覆うように設けられていてもよい。より具体的には、シールド電極３１は、上記一対の基板における少なくとも一方の基板全体（つまり、上記一対の基板の主面（表面および／または裏面）のうち、上記第１の電極および第２の電極が形成されている主面とは異なる主面における該主面全面）に形成されていてもよく、上記少なくとも一方の基板における少なくとも表示画面に対応する領域（上記主面における表示画面に対応する領域（つまり上記表示画面に重なる領域）全体）に形成されていてもよく、各画素７１に独立して設けられていてもよい。
【０１８６】
また、シールド電極３１は、静電気をシールドするシールド電極、温度ムラを軽減するための機能に加えて、媒質層３５を加熱する加熱手段としての機能を兼ねていてもよい。これにより、媒質層３５の温度ムラによる表示不均一をより好適に抑制または防止できる
。
【０１８７】
また、シールド電極３１の形状を、基板面法線方向から見たときに、対向電極３２および画素電極３４と重畳しないような形状にしてもよい。これにより、対向電極３２および画素電極３４とシールド電極３１との間に生じる負荷容量を軽減し、画素の充電特性を向上させることができる。
【０１８８】
また、シールド電極３１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＺｎＯなどの透明電極から形成されていることが好ましい。透明電極で形成することにより、透過率を損なうことを抑えるとともに、静電気シールドの効果をえることができ、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
【０１８９】
また、対向電極３２または画素電極３４に溝（溝部）を形成してもよい。つまり、対向電極３２および対向電極３２の少なくとも一方に、基板面法線方向から当該電極を見たときに電極材料が配置されていない領域である溝部を設けてもよい。このような溝部を設けることにより、対向電極３２と画素電極３４との間の充電容量を大きくできる。また、媒質層３５に電界を印加する際、媒質層３５への直流電界の印加現象を抑制できるので、媒質の劣化を抑え、表示パネルの信頼性・耐久性を向上させることができる。
【０１９０】
例えば、図１８（ａ）に示すように、基板面法線方向から見て画素電極３４の櫛歯部分３４ｂと重畳する位置に形成してもよい。この場合、溝４８ｂの幅は、画素電極３４の櫛歯部分３４ｂの幅より狭く形成することが好ましく、図１８（ａ）の例では溝４８ｂの幅を１．５μｍ〜３μｍとした。溝４３ｇを形成することにより、シールド電極３１と画素電極３４との間に生じる容量により懸念される充電不足の問題を軽減することができる。
【０１９１】
また、図１８（ｂ）のように溝４３ｇを隣り合う画素電極３４の櫛歯部分３４ｂ・３４ｂ間の領域（基板法線方向から見て画素電極３４の櫛歯部分３４ｂと重畳しない領域）に設けてもよい。
【０１９２】
図１８（ｂ）のように溝４３ｇを形成しない場合、媒質Ａに電界を印加すると、（＋）フレーム状態と（−）フレーム状態における媒質Ａの配向状態の違いに起因して、媒質Ａに直流電圧が生じ、その直流電圧が媒質Ａを劣化させることがある。このような媒質Ａの劣化が生じると、画素欠陥が生じる。
【０１９３】
これに対して、図１８（ｂ）のように溝４３ｇを櫛歯部分３４ｂ・３４ｂ間の領域に設けると、（＋）フレーム状態と（−）フレーム状態における媒質Ａの配向状態は、ほぼ同様なために、媒質Ａに直流電圧は殆ど生じない。よって、直流電圧による媒質Ａの劣化、さらに媒質Ａの劣化により画素欠陥発生を抑制できる。
【０１９４】
このように、表示パネル７０において、対向電極３２および画素電極３４とは別に、さらにシールド電極３１を形成することで、静電気（帯電電位）をアース（シールド）し、表示パネル７０を静電気から保護し、媒質Ａが静電気に応答することによって生じる輝度の変動並びに温度ムラによる表示不均一を防止することができる。
【０１９５】
（５．表示パネル７０の表示原理）
次に、本実施形態にかかる表示素子（表示パネル）における表示原理について説明する。なお、以下の説明では、主に、本実施形態にかかる表示パネルとして透過型の表示パネルを使用し、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。
【０１９６】
本実施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、光学的異方性の程度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。
【０１９７】
このように、本実施形態にかかる表示パネルは、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。
【０１９８】
図１９（ａ）は、電界無印加状態（ＯＦＦ状態）における本実施形態の表示パネルの構成を模式的に示す断面図であり、図１９（ｂ）は、電界印加状態（ＯＮ状態）における本実施形態の表示パネルの構成を模式的に示す断面図である。また、図１９（ｃ）は、本実施形態の表示パネル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２０は、本実施形態にかかる表示パネル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説明図である。なお、図２０中に示した（ａ）〜（ｈ）は、順に、本実施形態にかかる表示パネルの電界無印加時（ＯＦＦ状態）の断面図、該表示パネルの電界印加時（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。
【０１９９】
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）でかつ電極３２・３４の対向方向、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ電極３２・３４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）
【０２００】
【数１】
【０２０１】
（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。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）
Ｙ１２/ｎ１２＋Ｙ２２/ｎ２２＋Ｙ３２/ｎ３２＝１ ・・・（２）
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。
【０２０２】
ここで、本実施形態にかかる表示パネル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。
【０２０３】
図２０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２０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、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。換言すれば、電界印加によって屈折率楕円体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。
【０２０４】
ＶＡ方式の液晶表示素子は、図２０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２０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、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。
【０２０５】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、図２０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、電界無印加時と電界印加時とで、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）。
【０２０６】
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
。
【０２０７】
これに対し、本実施形態にかかる表示パネルは、図２０に示すように、電界無印加時における屈折率楕円体３５ａ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３５ａ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３５ａの長軸方向は、媒質層３５の誘電異方性が負の場合は電界方向と垂直になり、正の場合は電界方向と平行になる。つまり、媒質Ａ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３５ａ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３５ａ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３５ａ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。
【０２０８】
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、および、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）。
【０２０９】
すなわち、本実施形態にかかる表示パネルでは、電界無印加時には、図１９（ａ）に示すように、媒質Ａを構成する分子は、領域５９を除いて、他の領域ではあらゆる方向を向いている。ただし、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２０に示すように、屈折率楕円体３５ａの形状が球状となる。しかしながら、図１９（ｂ）に示すように、電界印加時には、個々の分子が正の誘電異方性を有しているため基板面内方向（基板面に平行な方向）を向こうとして配向状態が変化する。また、この際、可視光波長未満の秩序構造に歪みが生じて光学的異方性（可視光波長以上のスケールでの配向秩序度＞０）が発現する。このように、本実施形態にかかる表示パネルでは、電界無印加時には屈折率楕円体３５ａ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３５ａの形に異方性が発現する。つまり、本実施形態にかかる表示パネルでは、電界印加によって屈折率楕円体３５ａの形状、大きさが変化する。
【０２１０】
また、図２１は、本実施形態にかかる表示パネルにおける電界印加時の媒質Ａの一分子の屈折率楕円体３５ａ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３５ａ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。
【０２１１】
本実施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３５ａ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。
【０２１２】
そこで、図２１に示すように電界方向に平行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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
また、上記電界印加時の屈折率楕円体３５ａ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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
このように、本実施形態にかかる表示パネルは、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。
【０２１７】
なお、上記媒質層３５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。
【０２１８】
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３５ａ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３５ａの形状は、電界の印加により、球状から楕円に変化する。
【０２１９】
本実施形態にかかる表示パネルは、図１９（ａ）に示すように、電極３２・３４に電界（電圧）を印加していない状態では、領域５９を除く領域においては、基板３０・３６間に封入される媒質Ａには電界が印加されないので等方相を示し、光学的にも等方となるので、黒表示になる。また、領域５９には、データ信号線４７と電極３４間に電界が印加されるが、媒質Ａに誘起される光学的異方性の方向が、偏光板３７，３８の吸収軸３７ａ，３８ａと平行もしくは垂直方向になるために、黒表示になる。
【０２２０】
一方、図１９（ｂ）に示すように、電極３２・電極３４間に電界を印加すると、領域５９を除く領域において、上記媒質Ａの各分子が、その長軸方向が上記電極３２・電極３４間に形成される電界に沿うように配向されるので、複屈折現象が発現する。この複屈折現
象により、図１９（ｃ）に示すように電極３２・電極３４間の電圧に応じて表示パネルの透過率を変調することが可能になる。
【０２２１】
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パネル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。
【０２２２】
例えば、非特許文献３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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
（６．媒質例）
また、本実施形態では、媒質ＡとしてＪＣ−１０４１ｘｘ（５０．０ｗｔ％）と５ＣＢ（３８．５ｗｔ％）とＺＬＩ−４５７２（１１．１ｗｔ％）との混合物を用いたが、これに限るものではなく、媒質Ａは、電界無印加時に光学的等方性（巨視的に見て、少なくとも基板面平行方向について等方であればよい）を示し、電界を印加することによって光学的異方性（少なくとも基板面平行方向についての光学的異方性）の程度が変化する媒質であればよい。なお、電界印加により複屈折が上昇する媒質が特に好ましい。
【０２２５】
例えば、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（各種有機材料、無機材料）を用いることができる。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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
なお、媒質層３５に電界印加時における媒質Ａの光学的異方性の程度の変化を促進させるため、あるいは光学的等方相を安定化させるための配向補助材を設けてもよい。例えば、上記の混合物（ＪＣ−１０４１ｘｘ（５０．０ｗｔ％）、５ＣＢ（３８．５ｗｔ％）、ＺＬＩ−４５７２（１１．１ｗｔ％））を８７．１ｗｔ％、ＴＭＰＴＡ（trimethylolpropane triacrylate、アルドリッチ社製、アクリレートモノマー）を５．４ｗｔ％、ＲＭ２５７（メルク社製、ジアクリレートモノマー）を７．１ｗｔ％、ＤＭＰＡ（2,2-dimethox
y-2-phenyl-acetophenone、光重合開始剤）を０．４ｗｔ％を混合し、コレステリック−光学的等方相の相転移温度近傍において光学的等方相を保ちながら紫外線を照射して、光反応性モノマーを重合してもよい。配向補助材を形成することにより、媒質Ａ（媒質層３５）が光学的等方相を示す温度範囲を広げることができる。なお、上記光反応性モノマーを重合させた混合物は正の誘電異方性を示す。
【０２２８】
また、カー効果を示す他の物質としては、特に限定されるものではないが、例えば下記構造式（２）〜（４）で示される液晶性物質の混合物等が挙げられる。
【０２２９】
【化２】
【０２３０】
構造式（２）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（３）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（４）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。上記混合物は負の誘電異方性を示す。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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３５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３０および３６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。なお、上記したシールド電極を加熱手段として用いてもよい。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、上記表示パネルの使用温度範囲下限よりも低い材料を用いてもよい。
【０２３３】
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てもよい。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。
【０２３４】
このために、上記表示パネルは、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３に記載されているように、媒質層３５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。
【０２３５】
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、４参照）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）
【０２３６】
【化３】
【０２３７】
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。
【０２３８】
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を本実施形態の表示パネルに適用する場合、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。
【０２３９】
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、対向電極３４・画素電極３２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。
【０２４０】
これにより、上記媒質層３５において複屈折が発生するので、上記表示パネルは、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、対向電極３４・画素電極３２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３５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。
【０２４１】
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１に記載の液晶マイクロエマルションや非特許文献２および４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。
【０２４２】
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４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７に記載されているような水素結合体を添加してもよい。水素結合体（水素結合ネットワーク、水素結合性材料）とは、化学結合ではなく水素結合によって形成された結合体を意味する。
【０２４３】
このような水素結合体は、例えば、ゲル化剤（水素結合性材料）を媒質層３５に封入する媒質に混合することによって得られる。ゲル化剤としては、アミド基を含むゲル化剤が好ましく、１つの分子内にアミド基を少なくとも２つ含むゲル化剤、尿素系、リシン系のゲル化剤がさらに好ましい。例えば、下記の構造式（６）および（７）からなるゲル化剤（ゲル化剤Ａまたはゲル化剤Ｂ）を用いることができる。
【０２４４】
【化４】
【０２４５】
【化５】
【０２４６】
これらのゲル化剤は液晶性物質などの誘電性物質を少量のゲル化剤を混入することでゲル化することができる。
【０２４７】
また、例えば、非特許文献７（p.３１４,Fig.２）に記載されているゲル化材（水素結合性材料）、Ｌｙｓ１８（下記構造式（８）参照）を媒質層３５に封入する媒質に０．１５ｍｏｌ％混合することによって得られる。
【０２４８】
【化６】
【０２４９】
すなわち、Ｌｙｓ１８を媒質に０．１５ｍｏｌ％混合することによって実現される、非特許文献７（p.３１４、Ｆｉｇ.１）のようなＧｅｌ（ゲル）状態を示す水素結合ネットワークを、電界印加による光学的異方性の程度の変化を誘起する際に、配向を補助する配向補助材として、あるいは光学的等方相を安定化させるための安定化手段として用いることができる。また、上記光反応性の重合性化合物添加試料の場合、紫外線照射のプロセス増加、紫外線照射による材料の劣化、未反応基による信頼性の低下といった懸念事項があるが、これらはゲル化剤の場合、発生しないという利点がある。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
〔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２２および図２３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。
【０２５３】
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に記載の下記一般式（９）
【０２５４】
【化７】
【０２５５】
で表されるＡＮＢＣ１６等が挙げられる。なお、上記一般式（９）において、ｍは任意の
整数、具体的には、ｍ＝１６を示す。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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、本実施形態の表示パネルの媒質Ａとして適用することができる。
【０２５８】
〔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１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。
【０２５９】
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１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２４および図２５に示すような模式図で表される構造を有している。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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、本実施形態の表示パネルの媒質Ａとして適用することができる。
【０２６２】
〔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４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２６に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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、本実施形態の表示パネルの媒質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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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２６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、本実施形態の表示パネルの媒質Ａとして適用することができる。
【０２６７】
〔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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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３５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、表示パネルに表示ムラが生じることを充分に抑制できる。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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、表示パネルのコントラストが上昇する。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
また、媒質層３５における微粒子の濃度（含有量）を、この微粒子と媒質層３５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３５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。
【０２７７】
なお、媒質層３５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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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、鉄あるいはこれらの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。また、軽金属を用いる場合には、軽金属の酸化物などからなる微粒子を用いることが好ましい。例えば、酸化マグネシウムなどがあげられる。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パネル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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
〔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、本実施形態の表示パネルの媒質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。
【０２８５】
〔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２７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。
【０２８６】
図２７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３・８参照）。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、本表示パネルの媒質Ａとして適用できる。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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、本発明の表示パネル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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
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。
【０２９３】
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、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。
【０２９４】
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３５に封入する媒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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
上記の通りＪＣ１０４１を５０．０ｗｔ％、５ＣＢを３８．５ｗｔ％、ＺＬＩ−４５７２を１１．５ｗｔ％混合した物質は、約５３℃以下で液体的な等方相から光学的な等方相に相転移するが、螺旋ピッチが約２２０ｎｍであり、可視域未満にあるために呈色しなかった。
【０２９７】
また、電極近傍には配向欠陥は見られなかった。これは、上記媒質の相関距離が従来の液晶に比べて短いためと考えられる。
【０２９８】
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。
【０２９９】
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。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
ただし、カイラル剤の添加量が多くなり過ぎると、媒質層３５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、表示パネル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。
【０３０３】
また、本実施形態では、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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
〔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。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３、５参照）、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。
【０３０６】
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５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５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、本実施形態の表示パネルの媒質Ａとして使用することができる。
【０３０７】
以上のように、本実施形態の表示パネルにおいて媒質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）の程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は微粒子、水素結合体、重合性化合物が含まれていてもよい。また、上記媒質Ａは、液晶マイクロエマルションやデンドリマー（デンドリマー分子）、両親媒性分子、コポリマー、もしくは、上記以外の有極性分子等であってもよい。
【０３０８】
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。
【０３０９】
また、上記媒質を本実施形態にかかる表示パネルに用いた場合、電極近傍には表示に影響を与えるような、大きな配向欠陥は見られなかった。これは、上記媒質の相関距離が従来の液晶に比べて短いので、たとえ電極近傍の局所電界により配向乱れが生じても、その配向乱れが従来の液晶のように広がらないためと考えられる。
【０３１０】
なお、本実施形態では、主に、透過型の表示パネル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、反射型の表示パネルに適用してもよい。
【０３１１】
また、本実施形態に示した各部材の材料、単位画素の大きさ、電極幅、電極間距離、各部材の厚み等は、単なる一例であって、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
【０３１２】
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、特許請求の範囲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】
【０３１３】
本発明の表示パネルは、広視野角特性および高速応答特性を実現できる表示パネルであり、例えば、テレビやモニタ等の画像表示装置（表示装置）や、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）などに適用できる。また、本発明の表示パネルは、高透過率特性、高速応答特性、広視野角特性を有し、かつ、従来よりも製造費用を低減できるので、大画面の表示装置や動画表示を行う表示装置にも適している。
【符号の説明】
【０３１４】
３０ 下部基板
３１ シールド電極
３２ 対向電極
３２ｂ 櫛歯部分
３３ 絶縁膜
３４ 画素電極
３４ａ 櫛根部分
３４ｂ 櫛歯部分
３５ 媒質層
３５ａ 屈折率楕円体
３６ 上部基板
３７，３８ 偏光板
３７ａ，３８ａ 吸収軸方向
３９ カラーフィルタ
４０ ブラックマトリクス
４１ 走査信号線
４２ 共通信号線
４７ データ信号線
４９ａ，４９ｂ 電界印加方向
５０ スイッチング素子
６０ 表示装置
７０ 表示パネル
７１ 画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１基板および第２基板と、上記両基板間に挟持された媒質層と、上記第１基板における上記第２基板との対向面側に設けられた第１電極および第２電極とを備え、上記第１電極と第２電極との間に電界を発生させて表示を行う表示パネルであって、
上記媒質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を含み、
上記第１電極および第２電極は透明電極であって、かつ、上記第１電極と第２電極との間隔が、上記第１基板と第２基板との間隔よりも短いことを特徴とする表示パネル。
【請求項１】
互いに対向する第１基板および第２基板と、上記両基板間に挟持された媒質層と、上記第１基板における上記第２基板との対向面側に設けられた第１電極および第２電極とを備え、上記第１電極と第２電極との間に電界を発生させて表示を行う表示パネルであって、
上記媒質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を含み、
上記第１電極および第２電極は透明電極であって、かつ、上記第１電極と第２電極との間隔が、上記第１基板と第２基板との間隔よりも短いことを特徴とする表示パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１０−１２２７０４（Ｐ２０１０−１２２７０４Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３４７（Ｐ２０１０−５３４７）
【出願日】平成２２年１月１３日（２０１０．１．１３）
【分割の表示】特願２００５−２７２６１５（Ｐ２００５−２７２６１５）の分割
【原出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１３日（２０１０．１．１３）
【分割の表示】特願２００５−２７２６１５（Ｐ２００５−２７２６１５）の分割
【原出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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