表示素子
【課題】カー効果の高い安定性を有するとともに、容易に製造することが可能な表示素子を提供する。
【解決手段】本発明の表示素子は、少なくとも一方が透明な一対の基板１・２と、該一対の基板１・２間に挟持され、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電解印加時に光学的異方性を示す媒質層３とを備えており、媒質層３には、カイラル剤が含有されている。
【解決手段】本発明の表示素子は、少なくとも一方が透明な一対の基板１・２と、該一対の基板１・２間に挟持され、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電解印加時に光学的異方性を示す媒質層３とを備えており、媒質層３には、カイラル剤が含有されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速応答性並びに広視野の表示性能を有する表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、各種表示素子のなかでも薄型で軽量かつ消費電力が小さいといった利点を有し、テレビやビデオ等の画像表示装置や、モニター、ワープロ、パーソナルコンピュータ等のＯＡ（Office Automation）機器に広く用いられている。
【０００３】
液晶表示素子の液晶表示方式としては、従来、例えば、ネマチック液晶を用いたＴＮ（ツイステッドネマチック）モ−ドや、強誘電性液晶（ＦＬＣ）あるいは反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）を用いた表示モード、高分子分散型液晶表示モ−ド等が知られている。
【０００４】
そのなかでも、従来、実用化されている液晶表示素子としては、例えば、ネマチック液晶を用いたＴＮ（ツイステッドネマチック）モ−ドの液晶表示素子が挙げられるが、該ＴＮモードを用いた液晶表示素子には、応答が遅い、視野角が狭い等の欠点があり、これら欠点は、ＣＲＴ（cathode ray tube）を凌駕する上で大きな妨げとなっている。
【０００５】
また、ＦＬＣあるいはＡＦＬＣを用いた表示モ−ドの場合、応答が速く、視野角が広いといった利点を有してはいるものの、耐ショック性、温度特性等の面で大きな欠点があり、広く実用化されるまでには至っていない。
【０００６】
さらに、光散乱を利用する高分子分散型液晶表示モ−ドは、偏光板を必要とせず、高輝度表示が可能であるが、本質的に位相板による視角制御ができない上、応答特性の面で課題を有しており、ＴＮモードに対する優位性は少ない。
【０００７】
これら表示方式は、何れも、液晶分子が一定方向に整列した状態にあり、液晶分子に対する角度によって見え方が異なるため、視角制限がある。また、これら表示方式は、何れも、電界印加による液晶分子の回転を利用するものであり、液晶分子が整列したまま揃って回転するため、応答に時間を要する。なお、ＦＬＣやＡＦＬＣを用いた表示モードの場合、応答速度や視野角の面では有利であるが、外力による非可逆的な配向破壊が問題となる。
【０００８】
一方、電界印加による分子の回転を利用するこれら表示方式に対して、二次の電気光学効果を利用した電子分極による表示方式が提案されている。
【０００９】
電気光学効果とは物質の屈折率が外部電界によって変化する現象である。電気光学効果には、物質の屈折率が電界の一次に比例する効果と二次に比例する効果とがあり、それぞれポッケルス効果、カー効果と呼ばれている。特に、カー効果と呼ばれる二次の電気光学効果は、高速の光シャッターへの応用が早くから進められており、特殊な計測機器において実用化がなされている。カー効果は、１８７５年にJ. Kerr（カー）によって発見されたものであり、これまでに、カー効果を示す材料としては、ニトロベンゼンや二硫化炭素等の有機液体等の材料が知られており、これら材料は、例えば、前記した光シャッターの他に、電力ケーブル等の高電界強度測定等に利用されている。
【００１０】
その後、液晶材料が大きなカー定数を有することが示され、光変調素子、光偏光素子、さらには光集積回路応用に向けての基礎検討が行われ、前記ニトロベンゼンの２００倍を越えるカー定数を示す液晶化合物も報告されている。
【００１１】
このような状況において、カー効果の表示装置への応用が検討され始めている。カー効果を示す物質の屈折率は電界の二次に比例するため、カー効果を示す物質を配向分極に用いると、ポッケルス効果を示す物質を配向分極に用いた場合に比べて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、数マイクロ秒〜数ミリ秒の応答特性を示すため、表示装置による表示を入力電圧に対して高速に応答させるために用いられることが期待される。
【００１２】
しかしながら、カー効果を示す物質を表示素子へ応用する際の課題として、カー効果の安定性がある。すなわち、カー効果（それ自身は、等方相状態で観察される）は、液晶相−等方相相転移温度近傍で最大となり、温度上昇とともに急激に減少することが知られている。このため、カー効果の安定性が悪く、実用上の大きな問題となっている。
【００１３】
これに対して、カー効果を示す液晶分子を高分子中に閉じ込め、カー効果の安定性を高める取り組みが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−１８３９３７号公報（１９９９年（平成１１）７月９日公開）
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】斉藤一弥、外1名,「光学的に等方性である珍しいサーモトロピック液晶の熱力学」，液晶，２００１年，第５巻，第１号．ｐ.２０−２７
【非特許文献２】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
【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、上記特許文献１は、カー効果の安定性を維持するという点では有効な方法ではあるものの、光重合等によって反応性モノマーを重合させる必要があると共に、液晶領域サイズを０．１μｍ以下にする必要がある。このため、特許文献１に記載の液晶材料を用いて表示素子を製造することは容易ではない。さらに、液晶材料と高分子とが接する面積が多いため、高分子中のイオン等の不純物が液晶材料に溶けることによって信頼性が落ちてしまう。このため、表示素子としての高い信頼性を得ることが困難である。
【００１７】
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、カー効果の高い安定性を有するとともに、容易に製造することが可能な表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る表示素子は、上記課題を解決するために、少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す媒質とを備えた表示素子であって、上記媒質は、カイラル剤を含むことを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、媒質にカイラル物質としてのカイラル剤が含有されている。カイラル剤は、隣接する分子と互いに捩れた構造をとる。この場合、分子間の相互作用のエネルギーが低くなる。このため、媒質にカイラル剤を含有させることにより、媒質およびカイラル剤は自発的に捩れ構造をとり、構造が安定化する。それゆえ、カイラル剤を含む媒質は、例えば、等方相−液晶相相転移温度近傍においても元の構造が安定であるので急激な構造変化が起こらず、その結果としてカー効果を安定化させることができる。ここで、カー効果が安定化するとは、カー定数の変化が小さいことを意味する。
【００２０】
すなわち、捩れ構造によって安定化している状態を変えるためには大きなエネルギーが必要になる。つまり大きなエネルギーを与えなければ捩れ構造が壊れない。よって、捩れ構造により安定化されたある系が、ある一定のカー定数を持つ場合にその状態を変えるためには、捩れ構造によって安定化されていない状態を変えるために必要なエネルギーよりも大きなエネルギーが必要になると考えられる。つまり捩れ構造がある場合にはカー定数があまり変化しなくなる。よって、カー効果を安定化させることができる。
【００２１】
従って、カイラル剤を添加するといった簡易な方法でカー効果を安定化させた表示素子を容易に実現できるという効果を奏する。
【００２２】
本発明に係る表示素子は、上記課題を解決するために、少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す媒質とを備えた表示装置であって、上記媒質は、カイラル物質であることを特徴としている。すなわち、上記表示素子は、上記媒質が、カイラル物質であることを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によれば、媒質自体がカイラル物質からなっている。カイラル物質は、カイラル性を有する物質（光学的に活性な物質）のことである。カイラル物質は、捩れ構造をとることにより、分子間相互作用のエネルギーが低くなる。このため、媒質自身が自発的に捩れ構造をとり、構造が安定化する。それゆえ、カイラル物質からなる媒質は、例えば、等方相−液晶相相転移温度近傍においても元の構造が安定であるので急激な構造変化が起こらず、その結果としてカー効果を安定化させることができる。すなわち、上記と同様に、捩れ構造がある場合にはカー定数があまり変化しなくなるため、カー効果を安定化させることができる。
【００２４】
従って、媒質としてカイラル物質を用いるだけでカー効果を安定化させた表示素子を容易に実現できるという効果を奏する。
【００２５】
本発明に関連する表示素子では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面とは反対側に偏光板が配置されていることが好ましい。上記の構成によれば、媒質に電界を印加して複屈折を発現させることで透過率を変調させることが可能となる。
【００２６】
本発明に係る表示素子では、上記一対の基板のうち一方の基板に、基板面に対して略平行な電界を上記媒質に印加する電界印加手段を備えていることが好ましい。上記の構成によれば、基板に対して垂直な方向に通過する光に対して略直交する方向、つまり基板面に平行な方向に容易に電界を印加することができ、電界印加で発生する複屈折異方性を光信号の変化として容易に取り出すことができる。
【００２７】
本発明に係る表示素子では、上記電界印加手段は、上記一対の基板における媒質側に設けられ、かつ、櫛歯部分が互いに噛み合う方向に対向配置された、少なくとも一対の櫛型電極を備えていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、上記電界印加手段は、少なくとも１対の櫛型電極であって、上記一対の基板における媒質側に設けられ、かつ、櫛歯部分が互いに噛み合う方向に対向配置されている。上記櫛型電極における櫛歯部分が、互いに噛み合うように配置されていることで、櫛型電極による電界は、基板に略平行な電界になる。それゆえ、上記の構成によれば、櫛型電極が基板に略平行な電界を媒質に印加するので、駆動電圧の低減された表示素子を実現できる。なお、上記「櫛型電極」とは、複数の電極（櫛歯部分）が、１つの電極（櫛根部分）から、その長手方向に対して所定の方向に伸長した電極のことをいう。
【００２９】
本発明に係る表示素子では、上記櫛歯部分が、楔型形状を有することが好ましい。「楔型形状」とは、櫛歯部分が、所定の角度で折れ曲がった形状のことをいう。上記構成によれば、このような櫛型電極における楔型形状の櫛歯部分が、互いに噛み合うように対向配置されているので、この櫛型電極により生成される電界は、電界印加方向が少なくとも２方向になる。
【００３０】
それゆえ、上記の構成によれば、電界印加方向が少なくとも２方向存在することで、上記媒質の光学的異方性の方向が異なる媒質ドメインが存在する。このため、上記表示素子において視野角特性を向上させることができる。
【００３１】
本発明に係る表示素子では、上記楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度が、９０度±１０度未満であることが好ましい。「楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度」とは、櫛歯部分が折れ曲がった角度のことをいう。それゆえ、上記の構成によれば、上記楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度が、９０度±１０度未満であるので、媒質の光学異方性の方向が互いにほぼ直交する（略９０度の角度をなす）媒質ドメインが存在する。それゆえ、各媒質ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことが可能になる。したがって、透過率を損なうことなく、視野角特性をより向上させることができる表示素子を実現できる。
【００３２】
本発明に関連する表示素子では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面に配向膜が配置されていることが好ましい。また、上記配向膜が、有機薄膜であることが好ましく、上記配向膜が、ポリイミドからなることが特に好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、上記媒質の上記配向膜との界面付近における、媒質の配向方向を所望の方向に確実に規定することができる。また、上記媒質に液晶相を発現させた状態において、上記媒質を構成する分子を、所望の方向に確実に配向させることができる。
【００３４】
本発明に関連する表示素子では、上記配向膜は、基板に対して平行または反平行に水平配向処理が施されていることが好ましい。上記基板に対して平行または反平行に水平配向処理が施されていることで、コントラストの最大化を図ることができ、例えば黒輝度をより一層小さくすることができるという効果を奏する。なお、本発明において、平行とは、互いの配向処理方向が、平行でかつ向きが同じ場合を示すものとし、反平行とは、互いの配向処理方向が、平行でかつ向きが反対（逆）の場合を示すものとする。
【００３５】
本発明に係る表示素子では、上記媒質は、電界無印加時に光の波長以下の配向秩序を有していることが好ましい。配向秩序が光の波長以下であれば、光学的に等方性を示す。従って、電界無印加時に配向秩序が光の波長以下となる媒質を用いることにより、電圧無印加時と電圧印加時とにおける表示状態を確実に異ならせることができる。
【００３６】
本発明に係る表示素子では、上記媒質には、液晶性物質が含まれていることが好ましい。液晶性物質に電界を印加することにより、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。
【００３７】
また、本発明に関連する表示素子では、上記媒質は、キュービック対称性を示す秩序構造を有するものであってもよい。
【００３８】
また、上記媒質は、キュービック相またはスメクチックＤ相を示す分子からなるものであってもよい。
【００３９】
また、上記媒質は、液晶マイクロエマルションからなるものであってもよい。
【００４０】
また、上記媒質は、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示すリオトロピック液晶からなるものであってもよい。
【００４１】
また、上記媒質は、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示す液晶微粒子分散系からなるものであってもよい。
【００４２】
また、上記媒質は、デンドリマーからなるものであってもよい。
【００４３】
また、上記媒質は、コレステリックブルー相を示す分子からなるものであってもよい。
【００４４】
また、上記媒質は、スメクチックブルー相を示す分子からなるものであってもよい。
【００４５】
上記した物質は、いずれも電界を印加することによって光学的異方性が変化する。従って、上記した物質はいずれも上記媒体として用いることができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明に係る表示素子は、以上のように、少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す媒質とを備えた表示素子であって、上記媒質はカイラル物質としてのカイラル剤を含む構成である。また、媒質は、電界無印加時に光の光学波長以下の配向秩序を有している。媒質にカイラル剤を含有させることにより、媒質およびカイラル剤は自発的に捩れ構造をとり、構造が安定化する。その結果、カー効果を安定化させた表示素子を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）は、電圧無印加状態における本発明の実施の一形態にかかる表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、電圧印加状態における上記表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】上記表示素子における電極構造の一例および該電極構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。
【図３】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４】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５】リオトロピック液晶相の分類図である。
【図６】本発明の表示素子の媒質の各種構造を示す模式図である。
【図７】（ａ）は、電界無印加状態における上記表示素子の構成を模式的に示す要部断面図であり、（ｂ）は、電圧印加状態における上記表示素子の構成を模式的に示す要部断面図であり、（ｃ）は、（ａ）・（ｂ）に示す表示素子における印加電圧と透過率との関係を示すグラフである。
【図８】電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子と従来の液晶表示素子との表示原理の違いを、電圧無印加時および電圧印加時における媒質の平均的な屈折率楕円体の形状およびその主軸方向にて模式的に示す断面図であり、（ａ）は電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す表示素子の電圧印加時の断面図であり、（ｃ）はＴＮ方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｄ）は（ｃ）に示す液晶表示素子の電圧印加時の断面図であり、（ｅ）はＶＡ方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｆ）は（ｅ）に示す液晶表示素子の電圧印加時の断面図であり、（ｇ）はＩＰＳ方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｈ）は（ｇ）に示す液晶表示素子の電圧印加時の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明の実施の一形態について、本発明に関連する参考の実施の形態を含めて図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４９】
図１（ａ）は、電圧無印加状態（ＯＦＦ状態）における本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は電圧印加状態（ＯＮ状態）における本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【００５０】
図１（ａ）・（ｂ）に示すように、本実施の形態にかかる表示素子は、互いに対向して配置された、少なくとも一方が透明な一対の基板（以下、画素基板１１および対向基板１２と記す）を備え、これら一対の基板間に、光学変調層として、電界の印加により光学変調する媒質（以下、媒質Ａと記す）からなる媒質層３が挟持されているセル構造を有している。
【００５１】
また、上記画素基板１１および対向基板１２は、図１（ａ）・（ｂ）に示すように、媒質保持手段（光学変調層保持手段）としての基板１・２をそれぞれ有し、これら一対の基板１・２の外側（画素基板１１および対向基板１２の外側）、つまり、これら両基板１・２の対向面とは反対側の面に、偏光板６・７がそれぞれ設けられている構成を有している。
【００５２】
上記一対の基板１・２のうち、少なくとも一方の基板は透光性を有する、例えばガラス基板等の透明な基板からなり、これら一対の基板１・２のうち、一方の基板１における他方の基板２との対向面上には、図１（ａ）・（ｂ）に示すように上記基板１に略平行な電界（横向きの電界）を上記媒質層３に印加するための電界印加手段である電極４・５が互いに対向配置されている。
【００５３】
上記電極４・５は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極材料等の電極材料からなり、本実施の形態では、例えば線幅５μｍ、電極間距離（電極間隔）５μｍ、厚み０．６μｍに設定されている。但し、上記電極材料並びに線幅、電極間距離、および厚みは単なる一例であり、これに限定されるものではない。上記電極４・５の一例としては、上記媒質層３を印加するとともに、媒質層３の媒質Ａを光学変調させることが可能であれば、特に限定されるものではないが、例えば、上記基板１に略平行な電界（横向きの電界）を上記媒質層３に印加する電極が挙げられる。
【００５４】
以下、電極４・５の電極構造の一例を図２を参照にして説明する。図２は、本発明の実施の表示素子における電極４・５の構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。
【００５５】
電極４・５は、櫛歯部分４ａ・５ａが楔型形状を有し、かつ、互いに噛み合う方向に対向配置された櫛形電極である。「楔形形状」とは、櫛歯部分４ａ・５ａが、所定の角度αで折れ曲がった形状のことをいう。また、櫛歯部分４ａ・５ａは、図２に示すように、楔型形状を複数有した形状でもよい。このように、楔型形状を複数有する形状の一例としては、鋸歯形状が挙げられる。
【００５６】
ここでいう「櫛形電極」とは、複数の電極（櫛歯部分）４ａが、１つの電極（櫛根部分）４ｂから、その長手方向に対して所定の方向に伸長した電極のことをいう。また、「鋸歯形状」とは、図２に示すように、櫛歯部分が、櫛根部分４ｂの長手方向に対して遠ざかる方向に、角度αで交互に折れ曲がりながら伸長した形状のことをいう。
【００５７】
図２に示すように、電極４は、櫛歯部分４ａと櫛根部分４ｂとからなる。櫛歯部分４ａは、櫛根部分４ｂの長手方向に対して遠ざかる方向に、交互に折れ曲がりながら伸長している。また、櫛歯部分４ａは、鋸歯成分４ｃ及び鋸歯成分４ｄが構成する鋸歯単位４ｅが連続して伸長した構成になっている。この鋸歯単位４ｅは、鋸歯成分４ｃと鋸歯成分４ｄとが角度αの角度をなすように折れ曲がった構成である。そして、電極４の櫛歯部分４ａにおいては、櫛根部分４ｂの長手方向に対して遠ざかる方向に、等間隔で交互に折れ曲がりながら伸長した構成になっている。
【００５８】
また、電極５における櫛歯部分５ａも、電極４における櫛歯部分４ａと同様に、鋸歯成分５ｃ及び鋸歯成分５ｄが構成する鋸歯単位５ｅが連続して伸長した構成になっており、鋸歯単位５ｅにおける鋸歯成分５ｃと鋸歯成分５ｄとが、角度αの角度をなすように折れ曲がった構成である。
【００５９】
上記電極４及び５における角度αは、９０度±１０度未満であることが好ましく、９０度±５度未満であることがより好ましく、９０度であることが最も好ましい。
【００６０】
また、図２に示すように、電極４と電極５とは、それぞれの櫛歯部分４ａと櫛歯部分５ａとが噛み合うように対向配置されている。すなわち、電極４と電極５とは、櫛歯部分４ａにおける鋸歯成分４ｃ及び鋸歯成分４ｄが、各々櫛歯部分５ａにおける鋸歯成分５ｃ及び鋸歯成分５ｄと平行になるように、対向配置されている。それゆえ、電極４・５に電圧を印加すると、電界印加方向が互いに異なる２つの電界が形成される。すなわち、鋸歯成分４ｃと鋸歯成分５ｃとの間の電界（図２の電界印加方向４５ｃ）、及び、鋸歯成分４ｄと鋸歯成分５ｄとの間の電界（図２の電界印加方向４５ｄ）が形成される。
【００６１】
また、上記の鋸歯単位４ｅ、及び、鋸歯単位５ｅは、その形状から、「く」の字型形状を有しているとも言える。それゆえ、上記「鋸歯形状」は、鋸歯単位に相当する「く」の字成分が、櫛根部分の長手方向に対して遠ざかる方向に伸長した形状であるともいえる。また、「櫛歯部分が鋸歯形状」とは、櫛歯部分が「く」の字型形状を有するジグザグ線の形状であるともいえる。
【００６２】
また、上記の鋸歯単位４ｅ、及び、鋸歯単位５ｅは、その形状から、「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。
【００６３】
また、図２に示すように、電界印加方向４５ｃと電界印加方向４５ｄとは互いに垂直である。このため、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに直交する（９０度の角度をなす）媒質ドメインが存在し、表示素子において、各媒質ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことが可能になる。
【００６４】
また、本実施の形態では、両基板１・２にそれぞれ設けられた偏光板６・７は、図２に示すように、互いに偏光板吸収軸方向が直交するように配置されているとともに、各偏光板６・７における偏光板吸収軸６ａ・７ａは、電極４・５により形成される、上述の２方向の電界印加方向４５ｃ・４５ｄに対して４５度の角度をなしている。
【００６５】
このように、基板１に設けられた電極４・５は、その電界印加方向が、少なくとも２方向になるように設けられている。電界印加方向が少なくとも２方向存在することで、媒質層３で、媒質Ａの光学的異方性の方向が異なる媒質ドメインが存在する。このため、上記表示素子において視野角特性が向上するという効果を奏する。また、上記少なくとも２方向の電界印加方向が互いに垂直になるように、電極４・５が設けられている場合、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに直交する（９０度の角度をなす）媒質ドメインが存在する。このため、表示素子において、各媒質ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことが可能になる。したがって、透過率を損なうことなく、視野角特性をより向上させることができる表示素子を実現できる。また、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに直交し、かつ、上記偏光板６・７の偏光板吸収軸６ａ・７ａとの角度が４５度の角度をなすように配置されている場合、斜め視角の色付き現象の補償度が増し、視野角特性をさらに向上させる表示素子を実現できる。
【００６６】
さらに、上記基板１における基板２との対向面上、つまり、上記画素基板１１における対向基板１２との対向面表面には、ラビング処理が施された配向膜８（誘電体薄膜）が、上記電極４・５を覆うように、上記基板１における基板２との対向面全面に渡って形成されている。
【００６７】
また、上記基板２における基板１との対向面上、つまり、上記対向基板１２における画素基板１１との対向面表面にも、ラビング処理が施された配向膜９（誘電体薄膜）が、上記基板２における基板１との対向面全面に渡って形成されている。
【００６８】
上記配向膜８・９は、そのラビング方向が、上記偏光板６・７の吸収軸６ａ・７ａのうち何れか一方の偏光板吸収軸と一致するように、上記ラビング処理として、配向処理方向が基板面内方向の水平ラビング処理（水平配向処理）が施されている。
【００６９】
本実施の形態にかかる表示素子において、媒質層３は、図１（ｂ）に示すように電界印加方向に配向秩序度が上昇することにより光学的異方性が発現し、透過率が変化するシャッタ型の表示素子として機能し得る。したがって、互いに直交する偏光板吸収軸方向に対して、その異方性方向は、４５度の角度をなす時に最大透過率を与える。なお、媒質Ａの光学的異方性が発現する方位が、偏光板吸収軸にそれぞれ±θ（度）の角度に存在するとしたときの透過率（Ｐ）は、Ｐ（％）＝Ｓｉｎ２（２θ）より見積もられ、上記θが４５度の時の透過率を１００％とすれば、ほぼ９０％以上であれば人間の目には最大輝度を有していると感じられることから、上記θは、３５度＜θ＜５５度であれば、人間の目には最大輝度を有していると感じられる。つまり、本実施の形態に示すように、電界が例えば基板１に略平行に印加される表示素子では、偏光板吸収軸方向、言い換えれば、水平配向処理における配向処理方向（ラビング方向）が、上記電極４・５による電界印加方向に対し、４５度±１０度未満、より好適には４５度±５度未満、最も好適には４５度の角度をなすことで、透過率を最大化することができる。
【００７０】
本実施の形態では、図２に示すように、両基板１・２にそれぞれ設けられた偏光板６・７は、互いの偏光板吸収軸方向が直交すると共に、各偏光板６・７における偏光板吸収軸と電極４・５（櫛歯部分４ａ・５ａ）の電極伸長方向とが４５度の角度をなすように形成されている。
【００７１】
よって、上記表示素子において、上記電極４・５による電界印加方向は、上記偏光板６・７の偏光板吸収軸方向並びに配向膜８・９のラビング方向と４５度の角度をなしている。
【００７２】
本実施の形態において、上記配向膜８・９におけるラビング方向は、図２に示すように、上記偏光板６・７の何れか一方の偏光板吸収軸と一致してさえいれば、互いに平行（互いの配向（処理）方向が、平行でかつ向きが同じ）であってもよく、反平行（逆平行）、つまり、互いの配向（処理）方向が、平行でかつ向きが反対（逆）であってもよく、直交していてもよい。
【００７３】
本実施の形態において用いられる上記配向膜８・９は、それぞれ、有機膜であってもよいし、無機膜であってもよく、上記媒質Ａを構成する分子１０の配向の秩序の度合いを向上させ、該分子１０を、所望の方向に配向させることができさえすれば、特に限定されるものではないが、上記配向膜８・９を有機薄膜により形成した場合、良好な配向効果を示すことから、上記配向膜８・９としては有機薄膜を用いることがより望ましい。このような有機薄膜の中でもポリイミドは安定性、信頼性が高く、極めて優れた配向効果を示すことから、配向膜材料にポリイミドを使用することで、より良好な表示性能を示す表示素子を提供することができる。
【００７４】
なお、上記配向膜８・９としては、市販の水平配向膜を用いることができる。また、上記配向膜８・９としては、その配向制御が容易であることから光感応性を有する官能基（以下、光官能基と記す）を有していてもよい。上記光官能基としては、例えば二量化反応をするシンナメート系、カルコン系等や、異性化反応をするアゾ系等が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７５】
上記配向膜８・９が光官能基を有する場合、上記画素基板１１および対向基板１２表面、すなわち、上記配向膜８・９表面に、偏光された紫外線の照射（以下、偏光紫外光照射と記す）を行って配向規制力を発現させることにより、容易に所望の配向処理を行うことができる。
【００７６】
上記表示素子は、例えば、上記画素基板１１と対向基板１２とを、図示しないシール剤により、必要に応じて、例えば図示しないプラスチックビーズやガラスファイバースペーサ等のスペーサを介して貼り合わせ、その空隙に、前記媒質Ａを封入することにより形成される。
【００７７】
本実施の形態に用いられる上記媒質Ａは、電界を印加することにより、光学的異方性が変化する媒質である。物質中に外部から電界Ｅｊを加えると、電気変位Ｄｉｊ＝εｉｊ・Ｅｊを生じるが、そのとき、誘電率（εｉｊ）にもわずかな変化が見られる。光の周波数では屈折率（ｎ）の自乗は誘電率と等価であるから、上記媒質Ａは、電界の印加により、屈折率が変化する物質と言うこともできる。
【００７８】
このように、本実施の形態にかかる表示素子は、物質の屈折率が外部電界によって変化する現象（電気光学効果）を利用して表示を行うものであり、電界印加により分子（分子の配向方向）が揃って回転することを利用した液晶表示素子とは異なり、光学的異方性の方向は殆ど変化せず、その光学的異方性の程度の変化（主に、電子分極や配向分極）により表示を行うようになっている。
【００７９】
上記媒質Ａとしては、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質等、電界無印加時には光学的に等方（巨視的に見て等方であればよい）であり、電界印加により光学変調（特に電界印加により複屈折が上昇することが望ましい）を発現する媒質である。
【００８０】
ポッケルス効果、カー効果（それ自身は、等方相状態で観察される）は、それぞれ、電界の一次または二次に比例する電気光学効果であり、電圧無印加状態では、等方相であるため光学的に等方的であるが、電圧印加状態では、電界が印加されている領域において、電界方向に化合物の分子の長軸方向が配向し、複屈折が発現することにより透過率を変調することができる。例えば、カー効果を示す物質を用いた表示方式の場合、電界を印加して１つの分子内での電子の偏りを制御することにより、ランダムに配列した個々の分子が各々別個に回転して向きを変えることから、応答速度が非常に速く、また、分子が無秩序に配列していることから、視角制限がないという利点がある。なお、上記媒質Ａのうち、大まかに見て電界の一次または二次に比例しているものは、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質として扱うことができる。
【００８１】
ポッケルス効果を示す物質としては、例えば、ヘキサミン等の有機固体材料等が挙げられるが、特に限定されるものではない。上記媒質Ａとしては、ポッケルス効果を示す各種有機材料、無機材料を用いることができる。
【００８２】
また、カー効果を示す物質としては、下記構造式（１）〜（７）
【００８３】
【化１】
【００８４】
で示される液晶性物質等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００８５】
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。
【００８６】
液晶性物質等の誘電性液体は、加熱による使用環境温度（加熱温度）が高いほど、等方相状態となる。よって、上記媒質として液晶性物質等の誘電性液体を使用する場合には、該誘電性液体を透明、すなわち可視光に対して透明な液体状態で使用するために、例えば、（１）媒質層３の周辺に、図示しないヒータ等の加熱手段を設け、該加熱手段により上記誘電性液体をその透明点以上に加熱して用いてもよいし、（２）バックライトからの熱輻射や、バックライトおよび／または周辺駆動回路からの熱伝導（この場合、上記バックライトや周辺駆動回路が加熱手段として機能する）等により、上記誘電性液体をその透明点以上に加熱して用いてもよい。また、（３）上記基板１・２の少なくとも一方に、ヒータとしてシート状ヒータ（加熱手段）を貼合し、所定の温度に加熱して用いてもよい。さらに、上記誘電性液体を透明状態で用いるために、透明点が、上記表示素子の使用温度範囲下限よりも低い材料を用いてもよい。
【００８７】
上記媒質Ａは、液晶性物質を含んでいることが望ましく、上記媒質Ａとして液晶性物質を使用する場合には、該液晶性物質は、巨視的には等方相を示す透明な液体であるが、微視的には一定の方向に配列した短距離秩序を有する分子集団であるクラスタを含んでいることが望ましい。なお、上記液晶性物質は可視光に対して透明な状態で使用されることから、上記クラスタも、可視光に対して透明（光学的に等方）な状態で用いられる。また、液晶性物質は、単体で液晶性を示すものであってもよく、複数の物質が混合されることによって液晶性を示すものであってもよく、これらの物質に他の非液晶性物質が混入されたものであってもよい。
【００８８】
このために、上記表示素子は、上述したように、ヒータ等の加熱手段を用いて温度制御を行ってもよいし、媒質層３を、高分子材料等を用いて小区域に分割して用いてもよく、上記液晶性物質の直径を例えば０．１μｍ以下とする等、上記液晶性物質を、光の波長よりも小さな径を有する微小ドロップレットとし、光の散乱を抑制することにより透明状態とするか、あるいは、使用環境温度（室温）にて透明な等方相を示す液晶性化合物を使用する等してもよい。上記液晶性物質の直径、さらにはクラスタの径（長径）が０．１μｍ以下、つまり、光の波長（入射光波長）よりも小さい場合の光の散乱は無視することができる。このため、例えば上記クラスタの径が０．１μｍ以下であれば、上記クラスタもまた可視光に対して透明である。
【００８９】
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１・３・６参照）を有していてもよい。キュービック相は上記媒質Ａとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、キュービック相を示す液晶性物質としては、例えば、下記構造式（８）
【００９０】
【化２】
【００９１】
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。
【００９２】
ＢＡＢＨ８は、１３６．７℃以上、１６１℃以下の温度範囲では、光の波長以下のスケールのキュービック対称性を有する秩序構造からなるキュービック相を示す。該ＢＡＢＨ８は、光の波長以下の秩序構造を有し、上記温度範囲において、電圧無印加時に光学的等方性を示すことで、直交ニコル下において良好な黒表示を行うことができる。
【００９３】
一方、上記ＢＡＢＨ８の温度を、例えば前記した加熱手段等を用いて１３６．７℃以上、１６１℃以下に制御しながら、電極４・５（櫛形電極）間に電圧を印加すると、キュービック対称性を有する構造（秩序構造）に歪みが生じる。すなわち、上記ＢＡＢＨ８は、上記の温度範囲において、電圧無印加状態では等方的であり、電圧印加により異方性が発現する。
【００９４】
これにより、上記媒質層３において複屈折が発生するので、上記表示素子は、良好な白表示を行うことができる。なお、複屈折が発生する方向は一定であり、その大きさが電圧印加によって変化する。また、電極４・５（櫛形電極）間に印加する電圧と透過率との関係を示す電圧透過率曲線は、１３６．７℃以上、１６１℃以下の温度範囲、すなわち、約２０Ｋという広い温度範囲において安定した曲線となる。このため、上記ＢＡＢＨ８を上記媒質Ａとして使用した場合、温度制御を極めて容易に行うことができる。すなわち、上記ＢＡＢＨ８からなる媒質層３は、熱的に安定な相であるため、急激な温度依存性が発現せず、温度制御が極めて容易である。
【００９５】
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２に記載の液晶マイクロエマルションや、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。
【００９６】
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、高分子・液晶分散系の物質を適用することもできる。また、ゲル化剤を添加してもよい。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
〔スメクチックＤ相（ＳｍＤ）〕
スメクチックＤ相（ＳｍＤ）は、上記媒質Ａとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、三次元格子構造を有し、その格子定数が光の波長以下である。このため、スメクチックＤ相は、光学的には等方性を示す。
【０１００】
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１もしくは非特許文献３に記載の下記一般式（９）・（１０）
【０１０１】
【化３】
【０１０２】
で表されるＡＮＢＣ１６等が挙げられる。なお、上記一般式（６）・（７）において、ｍは任意の整数、具体的には、一般式（６）においてはｍ＝１６、一般式（７）においてはｍ＝１５を示し、Ｘは−ＮＯ２基を示す。
【０１０３】
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（登録商標）のような三次元的格子を形成しており、その格子定数が光学波長以下である。このため、スメクチックＤ相は、光学的には等方性を示す。
【０１０４】
また、ＡＮＢＣ１６がスメクチックＤ相を示す上記の温度領域において、ＡＮＢＣ１６に電界を印加すれば、ＡＮＢＣ１６の分子自身に誘電異方性が存在するため、分子が電界方向に向こうとして格子構造に歪が生じる。すなわち、ＡＮＢＣ１６に光学的異方性が発現する。なお、ＡＮＢＣ１６に限らず、スメクチックＤ相を示す物質であれば、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１０５】
〔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２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。
【０１０６】
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２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３および図４に示すような模式図で表される構造を有している。
【０１０７】
また、この混合系は、典型的には逆ミセルの直径が５ｎｍ（５０Å）程度、逆ミセル間の距離が２０ｎｍ（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。
【０１０８】
そして、この混合系からなる媒質に電界を印加すれば、５ＣＢに誘電異方性が存在するため、分子自身が電界方向に向こうとする。すなわち、逆ミセルを中心に放射状に配向していたため光学的に等方であった系に、配向異方性が発現し、光学的異方性が発現する。なお、上記の混合系に限らず、電圧無印加時には光学的に等方性を示し、電圧印加によって光学的異方性が発現する液晶マイクロエマルションであれば、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１０９】
〔リオトロピック液晶〕
媒質Ａとして、特定の相を有するリオトロピック（ライオトロピック）液晶を適用できる。リ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５に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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、光学波長以下であるため、光学波長領域では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を、本表示素子の媒質Ａとして適用することができる。なお、球状ミセル相に限らず、他の形状のミセル相、すなわち、紐状ミセル相、楕円状ミセル相、棒状ミセル相等を媒質Ａとして使用しても、略同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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５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、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では透明な物質である。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を、本表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１１４】
〔液晶微粒子分散系〕
また、媒質Ａは、例えば、非イオン性界面活性剤ペンタエチレングリコール−ドデシルエーテルの水溶液に、表面を硫酸基で修飾した直径１０ｎｍ（１００Å）程度のラテックス粒子を混在させた、液晶微粒子分散系であってもよい。上記液晶微粒子分散系ではスポンジ相が発現するが、本実施の形態において用いられる媒質Ａとしては、前述したミセル相、キュービック相、逆ミセル相等を発現する液晶微粒子分散系であってもよい。なお、上記ラテックス粒子に代えて前記ＤＤＡＢを使用することによって、前述した液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることもできる。
【０１１５】
〔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、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では透明な物質であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。したがって、デンドリマーもまた、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。また、前述した液晶マイクロエマルションにおいてＤＤＡＢに代えて上記デンドリマーを使用することにより、前述した液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることができる。このようにして得られた媒質もまた、上記媒質Ａとして適用することができる。
【０１１６】
〔コレステリックブルー相〕
また、液晶性物質として、コレステリックブルー相を適用することができる。なお、図６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。
【０１１７】
図６に示すように、コレステリックブルー相は、螺旋軸が３次元的に周期構造を形成しており、その構造は、高い対称性を有していることが知られている（例えば、非特許文献６参照）。コレステリックブルー相は、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では概ね透明な物質であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。すなわち、コレステリックブルー相は、光学的に概ね等方性を示し、電界印加によって液晶分子が電界方向に向こうとするために格子が歪み、異方性を発現する。よって、媒質Ａとして、コレステリックブルー相を適用できる。
【０１１８】
なお、コレステリックブルー相を示す物質としては、例えば、「ＪＣ１０４１」（商品名、チッソ社製混合液晶）を４８．２重量％、「５ＣＢ」（４−シアノ−４’−ペンチルビフェニル、ネマチック液晶）を４７．４重量％、カイラル剤「ＺＬＩ−４５７２」（商品名、メルク社製）を４．４重量％の割合で混合してなる組成物が知られている。該組成物は、３３０．７Ｋから３３１．８Ｋの温度範囲で、コレステリックブルー相を示す。
【０１１９】
〔スメクチックブルー相〕
また、液晶性物質として、スメクチックブルー相を適用することができる。なお、図６にはスメクチックブルー相の概略構成が示されている。
【０１２０】
図６に示すように、スメクチックブルー（ＢＰＳｍ）相は、コステリックブルー相と同様、高い対称性の構造を有している（例えば、非特許文献５・６等参照）。また、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では概ね透明な物質であり、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。よって、媒質Ａとして、スメクチックブルー相を適用できる。
【０１２１】
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６に示すように、高い対称性の構造を有するため、概ね光学的等方性が示される。また、物質ＦＨ／ＦＨ／ＨＨ−１４ＢＴＭＨＣに電界を印加すると、液晶分子が電界方向に向こうとすることにより格子が歪み、同物質は異方性を発現する。よって、同物質は、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして使用することができる。
【０１２２】
以上のように、本実施の形態にかかる表示素子において媒質Ａとして使用することができる物質は、電界の印加により光学的異方性（屈折率、配向秩序度）が変化するものであればよく、キュービック相、スメクチックＤ相、コレステリックブルー相、スメクチックブルー相の何れかを示す分子からなるものであってもよく、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、キュービック相の何れかを示すリオトロピック液晶もしくは液晶微粒子分散系であってもよい。また、上記媒質Ａは、液晶マイクロエマルションやデンドリマー（デンドリマー分子）、両親媒性分子、コポリマー、もしくは、上記以外の有極性分子等であってもよい。
【０１２３】
また、上記媒質は、液晶性物質に限らず、電圧無印加時に光の波長以下の秩序構造（配向秩序）を有することが好ましい。秩序構造が光の波長以下であれば、光学的に等方性を示す。従って、電圧無印加時に秩序構造が光の波長以下となる媒質を用いることにより、電圧無印加時と電圧印加時とにおける表示状態を確実に異ならせることができる。
【０１２４】
本発明の媒質Ａは、さらにカイラル剤を含んでいる。カイラル剤は、液晶性物質において隣接する分子と互いにねじれ構造をとる。そして、液晶性物質中の分子間の相互作用のエネルギーが低くなり、液晶性物質は、自発的にねじれ構造をとり、構造が安定化する。それゆえ、カイラル剤を含む媒質Ａは、等方相−液晶相相転移温度近傍では、急激な構造変化が起こらず、光学的等方性を有する液晶相が発現し、相転移温度を低下させるという効果を奏する。このようなカイラル剤としては、例えば、ＺＬＩ‐４５７２（メルク社製）、Ｃ１５（メルク社製）、ＣＮ（メルク社製）、または、ＣＢ１５（メルク社製）などが挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。
【０１２５】
上記媒質Ａにおけるカイラル剤の濃度は、媒質Ａにおいて液晶性物質の構造を安定化させることが可能な濃度であれば、特に限定されるものではないが、例えば、１〜１５重量％が好ましく、３〜１０重量％が特に好ましい。ただし、媒質Ａにおけるカイラル剤の濃度は、カイラル剤の種類、表示素子の構成、または設計等に応じて適宜設定することができる。
【０１２６】
なお、本発明では、媒質Ａにカイラル剤を添加したものではなく、媒質Ａ自体がカイラル性を有する（光学的に活性な）カイラル物質からなっていてもよい。この場合には、媒質Ａは光学的に活性なため、媒質Ａ自身が自発的に捩れ構造をとり、安定な状態になる。カイラル性を有するカイラル物質としては、分子中に光学活性炭素を有する化合物であればよい。具体的には、下記構造式（１１）
【０１２７】
【化４】
【０１２８】
で表される４−（２−メチルブチル）フェニル−４’−オクチルビフェニル−４−カルボキシレート（略名：８ＳＩ*）を挙げることができる。すなわち、本発明の媒質Ａは、カイラル性を有するものであればよく、光学的に活性なものであればよい。
【０１２９】
ここで、図７（ａ）に示すように、電圧が印加されていない場合には、この捩れ構造が等方的に空間を埋めているため、表示素子は光学的に等方性である。一方、図７（ｂ）に示すように、電圧を印加すると徐々に分子の長軸方向が電場の方向に向くようになる。これに従って、捩れ構造もほどけていく。つまり、電圧の印加によってその構造が変化し、これにより光学的異方性を生じる。
【０１３０】
このように、媒質Ａにカイラル剤を添加する、または、媒質Ａとしてカイラル物質を用いることにより、媒質Ａは捩れ構造をとる。その結果、カー定数はあまり変化せず、カー効果の安定性が増大する。なお、カイラル剤を添加することにより、媒質Ａは左捩れまたは右捩れのいずれかの捩れ構造を誘起させることもできる。この場合、透過率をより向上させることが可能となる。
【０１３１】
次に、本実施の形態にかかる表示素子における表示原理について、図１（ａ）・（ｂ）、図７（ａ）〜（ｃ）、及び図８（ａ）〜（ｇ）を参照して以下に説明する。なお、以下の説明では、主に、上記表示素子として透過型の表示素子を使用し、電界無印加時に光学的にはほぼ等方、好適には等方であり、電界印加により光学的異方性が発現する物質を用いる場合を例に挙げて説明するものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１３２】
図７（ａ）は、電界無印加状態（ＯＦＦ状態）における本実施の形態にかかる表示素子の構成を模式的に示す要部平面図であり、図７（ｂ）は、電圧印加状態（ＯＮ状態）における上記表示素子の構成を模式的に示す要部平面図である。なお、図７（ａ）・（ｂ）は、上記表示素子における１画素中の構成を示すものとし、説明の便宜上、対向基板１２の構成については図示を省略する。なお、上記電極４・５としては、図２に示したように、櫛形電極であってもよく、上記基板１・２に略平行な電界を印加することができるものでさえあれば、特に限定されるものではない。
【０１３３】
さらに、図７（ｃ）は、図７（ａ）・（ｂ）に示す表示素子における印加電圧と透過率との関係を示すグラフであり、図８（ａ）〜（ｇ）は、電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子と従来の液晶表示素子との表示原理の違いを、電圧無印加時（ＯＦＦ状態）および電圧印加時（ＯＮ状態）における媒質の平均的な屈折率楕円体の形状（屈折率楕円体の切り口の形状にて示す）およびその主軸方向にて模式的に示す断面図であり、図８（ａ）〜（ｇ）は、順に、電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子の電圧無印加時（ＯＦＦ状態）の断面図、該表示素子の電圧印加時（ＯＮ状態）の断面図、ＴＮ(Twisted Nematic)方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図、該ＴＮ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図、ＶＡ（Vertical Alignment）方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図、該ＶＡ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図、該ＩＰＳ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図を示す。
【０１３４】
物質中の屈折率は、一般には等方的でなく方向によって異なっている。この屈折率の異方性は、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向、基板面に垂直な方向（基板法線方向）、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向に垂直な方向を、それぞれｘ，ｙ，ｚ方向とすると、任意の直交座標系（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）を用いて下記関係式（１）
【０１３５】
【数１】
【０１３６】
（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）
【０１３７】
【数２】
【０１３８】
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。
【０１３９】
まず、電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子と従来の液晶表示素子との表示原理の相違について、従来の液晶表示素子として、ＴＮ方式、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式を例に挙げて説明する。
【０１４０】
図８（ｃ）・（ｄ）に示すように、ＴＮ方式の液晶表示素子は、対向配置された一対の基板１０１・１０２間に液晶層１０５が挟持され、上記両基板１０１・１０２上にそれぞれ透明電極１０３・１０４（電極）が設けられている構成を有し、電圧無印加時には、液晶層１０５における液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向しているが、電圧印加時には、上記液晶分子の長軸方向が電界方向に沿って配向するようになっている。この場合における平均的な屈折率楕円体１０５ａは、電圧無印加時には、図８（ｃ）に示すように、その主軸方向（長軸方向）が基板面に平行な方向（基板面内方向）を向き、電圧印加時には、図８（ｄ）に示すように、その主軸方向が基板面法線方向を向く。すなわち、電圧無印加時と電圧印加時とで、屈折率楕円体１０５ａの形状は変わらずに、その主軸方向が変化する（屈折率楕円体１０５ａが回転する）。
【０１４１】
ＶＡ方式の液晶表示素子は、図８（ｅ）・（ｆ）に示すように、対向配置された一対の基板２０１・２０２間に液晶層２０５が挟持され、上記両基板２０１・２０２上にそれぞれ透明電極（電極）２０３・２０４が備えられている構成を有し、電圧無印加時には、液晶層２０５における液晶分子の長軸方向が、基板面に対して略垂直な方向に配向しているが、電圧印加時には、上記液晶分子の長軸方向が電界に垂直な方向に配向する。この場合における平均的な屈折率楕円体２０５ａは、図８（ｅ）に示すように、電圧無印加時には、その主軸方向（長軸方向）が基板面法線方向を向き、図８（ｆ）に示すように、電圧印加時にはその主軸方向が基板面に平行な方向（基板面内方向）を向く。すなわち、ＶＡ方式の液晶表示素子の場合にも、ＴＮ方式の液晶表示素子と同様、電圧無印加時と電圧印加時とで、屈折率楕円体２０５ａの形状は変わらずに、その主軸方向が変化する（屈折率楕円体２０５ａが回転する）。
【０１４２】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、図８（ｆ）・（ｇ）に示すように、同一の基板３０１上に、１対の電極３０２・３０３が対向配置された構成を有し、図示しない対向基板との間に挟持された液晶層に、上記電極３０２・３０３により電圧が印加されることで、上記液晶層における液晶分子の配向方向（屈折率楕円体３０５ａの主軸方向（長軸方向））を変化させ、電圧無印加時と電圧印加時とで、異なる表示状態を実現することができるようになっている。すなわち、ＩＰＳ方式の液晶表示素子の場合にも、ＴＮ方式およびＶＡ方式の液晶表示素子と同様、図８（ｆ）に示す電圧無印加時と図８（ｇ）に示す電圧印加時とで、屈折率楕円体３０５ａの形状は変わらずに、その主軸方向が変化する（屈折率楕円体３０５ａが回転する）。
【０１４３】
このように、従来の液晶表示素子では、電圧無印加時でも液晶分子が何らかの方向に配向しており、電圧を印加することによってその配向方向を変化させて表示（透過率の変調）を行っている。すなわち、屈折率楕円体の形状は変化しないが、屈折率楕円体の主軸方向が電圧印加によって回転（変化）することを利用して表示を行っている。つまり、従来の液晶表示素子では、液晶分子の配向秩序度は一定であり、配向方向を変化させることによって表示（透過率の変調）を行っている。
【０１４４】
これに対し、本実施の形態にかかる表示素子も含め、電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子は、図８（ａ）・（ｂ）に示すように、電圧無印加時における屈折率楕円体３ａの形状は球状、すなわち、光学的に等方（ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｚ、配向秩序度＝０）であり、電圧を印加することによって異方性（ｎｘ＞ｎｙ、配向秩序度＞０）が発現するようになっている。なお、上記ｎｘ，ｎｙ，ｎｚは、それぞれ、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向の主屈折率、基板面に垂直な方向（基板法線方向）の主屈折率、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向に垂直な方向の主屈折率を表している。
【０１４５】
このように、本実施の形態にかかる表示素子は、光学的異方性の方向は一定（電圧印加方向は変化しない）で例えば配向秩序度を変調させることによって表示を行うものであり、従来の液晶表示素子とは表示原理が大きく異なっている。
【０１４６】
本実施の形態にかかる表示素子は、図１（ａ）に示すように、電極４・５に電圧を印加していない状態では、基板１・２間に封入される媒質Ａ（媒質層３）が等方相を示す。また、媒質Ａは捩れ構造をとっており、この捩れ構造が等方的に空間を埋めているため光学的にも等方となるため、黒表示になる。
【０１４７】
一方、図１（ｂ）に示すように、電極４・５に電圧を印加すると、上記媒質Ａの各分子１０が、その長軸方向が上記電極４・５間に形成される電界に沿うように配向され、捩れ構造もほどけていくため、複屈折現象が発現する。この複屈折現象により、電極４・５間の電圧に応じて表示素子の透過率を変調することができる。
【０１４８】
なお、相転移温度（転移点）から十分遠い温度においては表示素子の透過率を変調させるために必要な電圧は大きくなるが、転移点のすぐ直上の温度では０〜１００Ｖ前後の電圧で、十分に透過率を変調させることが可能になる。
【０１４９】
例えば、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。
【０１５０】
カー定数Ｂは、温度（Ｔ）の上昇とともに１／（Ｔ−Ｔｎｉ）に比例する関数で減少することが知られており、転移点（Ｔｎｉ）近傍では弱い電界強度で駆動できていたとしても、温度（Ｔ）が上昇するとともに急激に必要な電界強度が増大する。このため、転移点から十分遠い温度（転移点よりも十分に高い温度）では透過率を変調させるために必要な電圧が大きくなるが、相転移直上の温度では、約１００Ｖ以下の電圧で、透過率を十分に変調させることができる。
【０１５１】
しかしながら、本願発明者等が検討した結果、配向秩序度を変調させることによって表示を行う場合、場合によっては、コントラストが低下することがあることが判った。
【０１５２】
本願発明者等の検討によれば、コントラストが低下する要因としては、以下の２つの要因が挙げられる。
【０１５３】
まず一つには、電界の印加により光学的異方性が発現する媒質Ａを表示媒質に用いた従来の表示素子または該表示素を備えた表示装置において電源の投入を行ったとき、周囲温度が低い場合には、上記媒質Ａが本来駆動されるべき温度に達しておらず、媒質Ａの物理的な状態が、素子駆動時に本来有しているべき状態とは異なっていることがあることが挙げられる。例えば、上記媒質Ａがネマチック−等方相の相転移温度直上の等方相状態で、本来駆動しなければならない場合、電源投入時に、上記相転移温度よりも低温のネマチック状態になっていることがある。この場合、電界無印加状態では本来等方状態により黒表示を達成しなければならないときに、無電界印加でも光学的異方性を有するネマチックでは、その光学的異方性により光を透過させてしまうことになる。したがって、このような場合には、良好な黒表示ができなくなり、コントラストが低下してしまう。もちろん、ヒータや光源（バックライト）により表示素子を過熱し、良好な表示を得ることができるが、瞬時に温度を上昇させ、また安定化させることは容易なことではない。
【０１５４】
もう一つは、基板界面から離れた領域では上記媒質Ａ（表示媒質）が光学的等方状態を実現していても、基板界面、特に基板１界面では、基板１により媒質Ａを構成する分子１０が強固に吸着されてしまうために、光学的等方状態を実現できなくなる場合があることが挙げられる。例えば、ネマチック−等方相の相転移温度直上０．１Ｋの温度で駆動させる場合、基板界面付近はネマチック状態になっている。
【０１５５】
いずれにせよ、基板界面付近では、吸着現象により、上記媒質Ａの物理状態が、素子駆動時に本来有しているべき状態とは異なり、セル内部における、基板界面から離れたバルク領域とは異なる、基板界面近傍の媒質Ａにより、黒表示時においても光が透過してしまう現象が発生し、この結果、コントラストが低下してしまうという問題がある。
【０１５６】
本実施の形態にかかる表示素子でも、転移点未満の温度ではネマチック液晶相が析出する点は、上記従来の表示素子と同様である。しかしながら、本実施の形態にかかる表示素子によれば、例えば、電源投入時に周囲温度が上記転移点よりも低く、媒質Ａが、本来駆動されるべき温度に達していない場合、析出したネマチック液晶相は、上記配向膜８・９における配向（処理）方向、この場合は、偏光板吸収軸方向に配向するために、上記ネマチック液晶相、つまり、物理的状態が本来の駆動時の状態と異なる媒質による光学的な寄与は無い。この結果、ヒータおよびバックライトにより表示素子の温度が上昇するまでの間においても良好な黒表示を実現することができた。
【０１５７】
すなわち、本実施の形態によれば、たとえ電圧無印加時に光学異方性が発現したとしても、上記画素基板１１および対向基板２における互いの対向表面に、一方の偏光板吸収軸と平行または直交する方向の水平配向処理を施し、その光学異方性の方向、つまり、配向方向を、上記偏光板吸収軸と平行または直交する方向にしておくことで、その光学的寄与を消失させることができる。つまり、本実施の形態において、上記画素基板１１および対向基板１２における互いの対向面表面に水平配向処理が施されていることで、基板界面の媒質Ａ、厳密には該媒質Ａを構成する分子１０は、素子駆動温度未満の温度で、上記配向処理における配向（処理）方向に沿って配向する。
【０１５８】
また、本実施の形態にかかる表示素子によれば、所望の駆動温度領域に達したとしても、基板界面に吸着した分子による黒表示時の光の漏れは観測されず、高いコントラストを実現することができた。この結果、コントラストが低下することがなく、高速応答性、視野角特性に優れた表示素子を得ることができた。
【０１５９】
なお、上記基板１・２における互いのラビング方向は、前記したように、直交、平行または反平行であることが望ましいが、より望ましくは、平行または反平行のときである。上記両基板１・２に水平配向処理を行うと共に、互いの水平配向方向を平行または反平行とすることで、コントラストを最大化することができ、この結果、黒輝度をより小さくすることができた。
【０１６０】
なお、本実施の形態では、両基板１・２（画素基板１１および対向基板１２）に対し、配向膜８・９の形成並びにラビング処理を行ったが、上記した効果は、一方の基板のみにラビング処理を行った場合であっても得ることはできる。この場合、両基板１・２に上記配向膜８・９を形成した場合、つまり、両基板１・２に配向処理を施した場合ほどの効果は得られないが、電極４・５を形成した基板１とは反対側の基板２だけに配向膜（配向膜９）を形成しておけば、基板１側の配向膜８に由来する電圧降下が発生せず、素子の駆動電圧が上昇することもなく、実用上のメリットが大きい。また、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができた。また、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができた。
【０１６１】
なお、本実施の形態では、主に、透過型の表示素子を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型の表示素子としてもよい。
【０１６２】
以下に、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１６３】
〔実施例１〕
以下の説明は、本実施の形態に係る、媒質にカイラル剤を含む表示素子について記載する。また〔比較例〕として、媒質にカイラル剤を含まない表示素子について記載する。
【０１６４】
図１に示す構成の表示素子として、電極４および５としてＩＴＯを使用した。具体的には、線幅５μｍ、電極間距離５μｍ、電極の厚み０．６μｍとし、上述したように基板表面上に、９０度±１０度未満をなす楔型構造を有する電極が櫛歯状に形成した。基板にはガラス基板を用いた。また媒質として、構造式（１）〜（３）
【０１６５】
【化５】
【０１６６】
で示される化合物を等量ずつ混合した混合物を使用し、さらにこの混合物にカイラル剤「ＺＬＩ−４５７２」（商品名、メルク社製）を７重量％添加したものを用いた。
【０１６７】
媒質層３の層厚（すなわち基板１と２との間の距離）は１０μｍとした。さらに、両方の上記ガラス基板の外側には偏光板を配置し、両方の上記ガラス基板の内側にはポリイミドからなる配向膜を形成した。配向膜にはあらかじめ水平ラビング処理を施した。
【０１６８】
外部加温装置（加熱手段）により上記混合物（媒質）をネマティック−等方相の相転移直上近傍の温度に保ち、電圧印加を行った。等方相−液晶相相転移温度は６３℃であった。また、最大透過率は４９Ｖで得られ、表示素子作成１ヶ月後の電圧保持率は９８％であった。
【０１６９】
〔比較例〕
媒質として、ネマチック液晶である５ＣＢ（９０ｗｔ％）と、重合性モノマーである１，４−ジ（４−（６−アクリロイルオキシ）ヘキシルオキシ）ベンゾイルオキシ）−２−メチルベンゼン（１０ｗｔ％）とを混合し、重合開始剤としてイルガキュア（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）を重合性モノマーに対して０．５ｗｔ％添加して混合物を調製した。この混合物を２枚のガラス基板間に注入した後、等方相の状態で高圧水銀ランプを用いて３６５ｎｍ近傍の紫外線を照射し表示素子を作成した。
【０１７０】
外部加温装置により上記混合物をネマチック−等方相相転移直上近傍の温度に保ち、電圧印加を行った。等方相−液晶相相転移温度は２８℃であった。また、最大透過率は６６Ｖで得られ、表示素子作成１ヶ月後の電圧保持率は８９％であった。
【０１７１】
上記の結果から、本発明に係る表示素子に用いられる媒質は、比較例より最大透過率が得られる印加電圧が小さいことが分かる。すなわち、媒質にカイラル剤を添加することによって、カー効果の安定性が向上した媒質を実現できる。
【０１７２】
すなわち、比較例では、モノマーの重合過程において、未反応の重合性モノマーや重合開始剤が残ってしまう。このため、重合性モノマーを光照射し、網目状高分子とすることでカー効果の安定性を向上させている反面、残余物が液晶の電圧保持率を悪化させてしまっている。
【０１７３】
これに対して、本実施例１では、カイラル剤を添加している。このため、媒質が自発的に捩れ構造をとり、その結果カー効果も安定化される。また、高分子などで安定化する必要がないため、残余物等の液晶の電圧保持率を悪化させる原因を排除することができる。すなわち、信頼性の問題を解決できる。さらに、比較例では光重合のための紫外光照射過程が必須であるのに対して、本実施例１ではその必要がなく、製造上の問題も同時に解決できる。
【０１７４】
〔実施例２〕
本実施例では、媒質として、構造式（５）〜（７）
【０１７５】
【化６】
【０１７６】
で示される化合物を混合した混合物を使用した以外は、カイラル剤も含めて実施例１と同様のものを用いた。なお、上記構造式（５）〜（７）に示す化合物の混合割合は、構造式（５）に示す化合物を３０ｗｔ％、構造式（６）に示す化合物を４０ｗｔ％、構造式（７）に示す化合物を３０ｗｔ％とした。
【０１７７】
実施例１では、正の誘電異方性を有する化合物からなる媒質を用いていたが、本実施例では負の誘電異方性を有する化合物からなる媒質を用いている。この場合であっても、上記実施例１と同様の効果を得ることができた。すなわち、本発明では、正の誘電異方性を有する媒質のみならず、負の誘電異方性を有する媒質をも用いることができる。
【０１７８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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。
【０１７９】
なお、本発明に関連する表示装置では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面とは反対側に偏光板を配置することができる。
【０１８０】
また、本発明に関連する表示装置では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面に配向膜を配置することができる。
【０１８１】
また、本発明に関連する表示装置では、上記配向膜を、有機薄膜とすることができる。
【０１８２】
また、本発明に関連する表示装置では、上記配向膜を、ポリイミドとすることができる。
【０１８３】
また、本発明に関連する表示装置では、上記配向膜に、基板に対して平行または反平行な水平配向処理を施すことができる。
【０１８４】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、電圧印加時に光の波長以下の配向秩序を有するようにすることができる。
【０１８５】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質に、液晶性物質を含ませることができる。
【０１８６】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、キュービック対称性を示す秩序構造を有するようにすることができる。
【０１８７】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、キュービック相またはスメクチックＤ相を示す分子からなるようにすることができる。
【０１８８】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、液晶マイクロエマルションからなるようにすることができる。
【０１８９】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示すリオトロピック液晶からなるようにすることができる。
【０１９０】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示す液晶微粒子分散系からなるようにすることができる。
【０１９１】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、デンドリマーからなるようにすることができる。
【０１９２】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、コレステリックブルー相を示す分子からなるようにすることができる。
【０１９３】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、スメクチックブルー相を示す分子からなるようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９４】
本発明の表示素子は、広視野角特性および高速応答特性に優れた表示素子であり、例えば、テレビやモニタ等の画像表示装置や、ワードプロセッサ（ワープロ）やパーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、あるいは、ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話等の情報端末等に備えられる画像表示装置に、広く適用することができる。また、本発明の表示素子は、上記したように、広視野角特性および高速応答特性を有し、また、液晶相−等方相相転移温度を低下させてカー効果を安定化し、かつ、駆動電圧を低減することができるので、大画面表示や動画表示にも適している。
【符号の説明】
【０１９５】
１ 基板
２ 基板
３ 媒質層
４ 電極（電界印加手段）
４ａ 櫛歯部分
５ 電極（電界印加手段）
５ａ 櫛歯部分
６ 偏光板
７ 偏光板
１１ 画素基板（基板）
１２ 対向基板（基板）
４５ｃ、４５ｄ 電界印加方向
Ａ 媒質
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速応答性並びに広視野の表示性能を有する表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、各種表示素子のなかでも薄型で軽量かつ消費電力が小さいといった利点を有し、テレビやビデオ等の画像表示装置や、モニター、ワープロ、パーソナルコンピュータ等のＯＡ（Office Automation）機器に広く用いられている。
【０００３】
液晶表示素子の液晶表示方式としては、従来、例えば、ネマチック液晶を用いたＴＮ（ツイステッドネマチック）モ−ドや、強誘電性液晶（ＦＬＣ）あるいは反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）を用いた表示モード、高分子分散型液晶表示モ−ド等が知られている。
【０００４】
そのなかでも、従来、実用化されている液晶表示素子としては、例えば、ネマチック液晶を用いたＴＮ（ツイステッドネマチック）モ−ドの液晶表示素子が挙げられるが、該ＴＮモードを用いた液晶表示素子には、応答が遅い、視野角が狭い等の欠点があり、これら欠点は、ＣＲＴ（cathode ray tube）を凌駕する上で大きな妨げとなっている。
【０００５】
また、ＦＬＣあるいはＡＦＬＣを用いた表示モ−ドの場合、応答が速く、視野角が広いといった利点を有してはいるものの、耐ショック性、温度特性等の面で大きな欠点があり、広く実用化されるまでには至っていない。
【０００６】
さらに、光散乱を利用する高分子分散型液晶表示モ−ドは、偏光板を必要とせず、高輝度表示が可能であるが、本質的に位相板による視角制御ができない上、応答特性の面で課題を有しており、ＴＮモードに対する優位性は少ない。
【０００７】
これら表示方式は、何れも、液晶分子が一定方向に整列した状態にあり、液晶分子に対する角度によって見え方が異なるため、視角制限がある。また、これら表示方式は、何れも、電界印加による液晶分子の回転を利用するものであり、液晶分子が整列したまま揃って回転するため、応答に時間を要する。なお、ＦＬＣやＡＦＬＣを用いた表示モードの場合、応答速度や視野角の面では有利であるが、外力による非可逆的な配向破壊が問題となる。
【０００８】
一方、電界印加による分子の回転を利用するこれら表示方式に対して、二次の電気光学効果を利用した電子分極による表示方式が提案されている。
【０００９】
電気光学効果とは物質の屈折率が外部電界によって変化する現象である。電気光学効果には、物質の屈折率が電界の一次に比例する効果と二次に比例する効果とがあり、それぞれポッケルス効果、カー効果と呼ばれている。特に、カー効果と呼ばれる二次の電気光学効果は、高速の光シャッターへの応用が早くから進められており、特殊な計測機器において実用化がなされている。カー効果は、１８７５年にJ. Kerr（カー）によって発見されたものであり、これまでに、カー効果を示す材料としては、ニトロベンゼンや二硫化炭素等の有機液体等の材料が知られており、これら材料は、例えば、前記した光シャッターの他に、電力ケーブル等の高電界強度測定等に利用されている。
【００１０】
その後、液晶材料が大きなカー定数を有することが示され、光変調素子、光偏光素子、さらには光集積回路応用に向けての基礎検討が行われ、前記ニトロベンゼンの２００倍を越えるカー定数を示す液晶化合物も報告されている。
【００１１】
このような状況において、カー効果の表示装置への応用が検討され始めている。カー効果を示す物質の屈折率は電界の二次に比例するため、カー効果を示す物質を配向分極に用いると、ポッケルス効果を示す物質を配向分極に用いた場合に比べて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、数マイクロ秒〜数ミリ秒の応答特性を示すため、表示装置による表示を入力電圧に対して高速に応答させるために用いられることが期待される。
【００１２】
しかしながら、カー効果を示す物質を表示素子へ応用する際の課題として、カー効果の安定性がある。すなわち、カー効果（それ自身は、等方相状態で観察される）は、液晶相−等方相相転移温度近傍で最大となり、温度上昇とともに急激に減少することが知られている。このため、カー効果の安定性が悪く、実用上の大きな問題となっている。
【００１３】
これに対して、カー効果を示す液晶分子を高分子中に閉じ込め、カー効果の安定性を高める取り組みが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−１８３９３７号公報（１９９９年（平成１１）７月９日公開）
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】斉藤一弥、外1名,「光学的に等方性である珍しいサーモトロピック液晶の熱力学」，液晶，２００１年，第５巻，第１号．ｐ.２０−２７
【非特許文献２】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
【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、上記特許文献１は、カー効果の安定性を維持するという点では有効な方法ではあるものの、光重合等によって反応性モノマーを重合させる必要があると共に、液晶領域サイズを０．１μｍ以下にする必要がある。このため、特許文献１に記載の液晶材料を用いて表示素子を製造することは容易ではない。さらに、液晶材料と高分子とが接する面積が多いため、高分子中のイオン等の不純物が液晶材料に溶けることによって信頼性が落ちてしまう。このため、表示素子としての高い信頼性を得ることが困難である。
【００１７】
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、カー効果の高い安定性を有するとともに、容易に製造することが可能な表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る表示素子は、上記課題を解決するために、少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す媒質とを備えた表示素子であって、上記媒質は、カイラル剤を含むことを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、媒質にカイラル物質としてのカイラル剤が含有されている。カイラル剤は、隣接する分子と互いに捩れた構造をとる。この場合、分子間の相互作用のエネルギーが低くなる。このため、媒質にカイラル剤を含有させることにより、媒質およびカイラル剤は自発的に捩れ構造をとり、構造が安定化する。それゆえ、カイラル剤を含む媒質は、例えば、等方相−液晶相相転移温度近傍においても元の構造が安定であるので急激な構造変化が起こらず、その結果としてカー効果を安定化させることができる。ここで、カー効果が安定化するとは、カー定数の変化が小さいことを意味する。
【００２０】
すなわち、捩れ構造によって安定化している状態を変えるためには大きなエネルギーが必要になる。つまり大きなエネルギーを与えなければ捩れ構造が壊れない。よって、捩れ構造により安定化されたある系が、ある一定のカー定数を持つ場合にその状態を変えるためには、捩れ構造によって安定化されていない状態を変えるために必要なエネルギーよりも大きなエネルギーが必要になると考えられる。つまり捩れ構造がある場合にはカー定数があまり変化しなくなる。よって、カー効果を安定化させることができる。
【００２１】
従って、カイラル剤を添加するといった簡易な方法でカー効果を安定化させた表示素子を容易に実現できるという効果を奏する。
【００２２】
本発明に係る表示素子は、上記課題を解決するために、少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す媒質とを備えた表示装置であって、上記媒質は、カイラル物質であることを特徴としている。すなわち、上記表示素子は、上記媒質が、カイラル物質であることを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によれば、媒質自体がカイラル物質からなっている。カイラル物質は、カイラル性を有する物質（光学的に活性な物質）のことである。カイラル物質は、捩れ構造をとることにより、分子間相互作用のエネルギーが低くなる。このため、媒質自身が自発的に捩れ構造をとり、構造が安定化する。それゆえ、カイラル物質からなる媒質は、例えば、等方相−液晶相相転移温度近傍においても元の構造が安定であるので急激な構造変化が起こらず、その結果としてカー効果を安定化させることができる。すなわち、上記と同様に、捩れ構造がある場合にはカー定数があまり変化しなくなるため、カー効果を安定化させることができる。
【００２４】
従って、媒質としてカイラル物質を用いるだけでカー効果を安定化させた表示素子を容易に実現できるという効果を奏する。
【００２５】
本発明に関連する表示素子では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面とは反対側に偏光板が配置されていることが好ましい。上記の構成によれば、媒質に電界を印加して複屈折を発現させることで透過率を変調させることが可能となる。
【００２６】
本発明に係る表示素子では、上記一対の基板のうち一方の基板に、基板面に対して略平行な電界を上記媒質に印加する電界印加手段を備えていることが好ましい。上記の構成によれば、基板に対して垂直な方向に通過する光に対して略直交する方向、つまり基板面に平行な方向に容易に電界を印加することができ、電界印加で発生する複屈折異方性を光信号の変化として容易に取り出すことができる。
【００２７】
本発明に係る表示素子では、上記電界印加手段は、上記一対の基板における媒質側に設けられ、かつ、櫛歯部分が互いに噛み合う方向に対向配置された、少なくとも一対の櫛型電極を備えていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、上記電界印加手段は、少なくとも１対の櫛型電極であって、上記一対の基板における媒質側に設けられ、かつ、櫛歯部分が互いに噛み合う方向に対向配置されている。上記櫛型電極における櫛歯部分が、互いに噛み合うように配置されていることで、櫛型電極による電界は、基板に略平行な電界になる。それゆえ、上記の構成によれば、櫛型電極が基板に略平行な電界を媒質に印加するので、駆動電圧の低減された表示素子を実現できる。なお、上記「櫛型電極」とは、複数の電極（櫛歯部分）が、１つの電極（櫛根部分）から、その長手方向に対して所定の方向に伸長した電極のことをいう。
【００２９】
本発明に係る表示素子では、上記櫛歯部分が、楔型形状を有することが好ましい。「楔型形状」とは、櫛歯部分が、所定の角度で折れ曲がった形状のことをいう。上記構成によれば、このような櫛型電極における楔型形状の櫛歯部分が、互いに噛み合うように対向配置されているので、この櫛型電極により生成される電界は、電界印加方向が少なくとも２方向になる。
【００３０】
それゆえ、上記の構成によれば、電界印加方向が少なくとも２方向存在することで、上記媒質の光学的異方性の方向が異なる媒質ドメインが存在する。このため、上記表示素子において視野角特性を向上させることができる。
【００３１】
本発明に係る表示素子では、上記楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度が、９０度±１０度未満であることが好ましい。「楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度」とは、櫛歯部分が折れ曲がった角度のことをいう。それゆえ、上記の構成によれば、上記楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度が、９０度±１０度未満であるので、媒質の光学異方性の方向が互いにほぼ直交する（略９０度の角度をなす）媒質ドメインが存在する。それゆえ、各媒質ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことが可能になる。したがって、透過率を損なうことなく、視野角特性をより向上させることができる表示素子を実現できる。
【００３２】
本発明に関連する表示素子では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面に配向膜が配置されていることが好ましい。また、上記配向膜が、有機薄膜であることが好ましく、上記配向膜が、ポリイミドからなることが特に好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、上記媒質の上記配向膜との界面付近における、媒質の配向方向を所望の方向に確実に規定することができる。また、上記媒質に液晶相を発現させた状態において、上記媒質を構成する分子を、所望の方向に確実に配向させることができる。
【００３４】
本発明に関連する表示素子では、上記配向膜は、基板に対して平行または反平行に水平配向処理が施されていることが好ましい。上記基板に対して平行または反平行に水平配向処理が施されていることで、コントラストの最大化を図ることができ、例えば黒輝度をより一層小さくすることができるという効果を奏する。なお、本発明において、平行とは、互いの配向処理方向が、平行でかつ向きが同じ場合を示すものとし、反平行とは、互いの配向処理方向が、平行でかつ向きが反対（逆）の場合を示すものとする。
【００３５】
本発明に係る表示素子では、上記媒質は、電界無印加時に光の波長以下の配向秩序を有していることが好ましい。配向秩序が光の波長以下であれば、光学的に等方性を示す。従って、電界無印加時に配向秩序が光の波長以下となる媒質を用いることにより、電圧無印加時と電圧印加時とにおける表示状態を確実に異ならせることができる。
【００３６】
本発明に係る表示素子では、上記媒質には、液晶性物質が含まれていることが好ましい。液晶性物質に電界を印加することにより、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。
【００３７】
また、本発明に関連する表示素子では、上記媒質は、キュービック対称性を示す秩序構造を有するものであってもよい。
【００３８】
また、上記媒質は、キュービック相またはスメクチックＤ相を示す分子からなるものであってもよい。
【００３９】
また、上記媒質は、液晶マイクロエマルションからなるものであってもよい。
【００４０】
また、上記媒質は、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示すリオトロピック液晶からなるものであってもよい。
【００４１】
また、上記媒質は、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示す液晶微粒子分散系からなるものであってもよい。
【００４２】
また、上記媒質は、デンドリマーからなるものであってもよい。
【００４３】
また、上記媒質は、コレステリックブルー相を示す分子からなるものであってもよい。
【００４４】
また、上記媒質は、スメクチックブルー相を示す分子からなるものであってもよい。
【００４５】
上記した物質は、いずれも電界を印加することによって光学的異方性が変化する。従って、上記した物質はいずれも上記媒体として用いることができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明に係る表示素子は、以上のように、少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す媒質とを備えた表示素子であって、上記媒質はカイラル物質としてのカイラル剤を含む構成である。また、媒質は、電界無印加時に光の光学波長以下の配向秩序を有している。媒質にカイラル剤を含有させることにより、媒質およびカイラル剤は自発的に捩れ構造をとり、構造が安定化する。その結果、カー効果を安定化させた表示素子を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）は、電圧無印加状態における本発明の実施の一形態にかかる表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、電圧印加状態における上記表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】上記表示素子における電極構造の一例および該電極構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。
【図３】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４】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５】リオトロピック液晶相の分類図である。
【図６】本発明の表示素子の媒質の各種構造を示す模式図である。
【図７】（ａ）は、電界無印加状態における上記表示素子の構成を模式的に示す要部断面図であり、（ｂ）は、電圧印加状態における上記表示素子の構成を模式的に示す要部断面図であり、（ｃ）は、（ａ）・（ｂ）に示す表示素子における印加電圧と透過率との関係を示すグラフである。
【図８】電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子と従来の液晶表示素子との表示原理の違いを、電圧無印加時および電圧印加時における媒質の平均的な屈折率楕円体の形状およびその主軸方向にて模式的に示す断面図であり、（ａ）は電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す表示素子の電圧印加時の断面図であり、（ｃ）はＴＮ方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｄ）は（ｃ）に示す液晶表示素子の電圧印加時の断面図であり、（ｅ）はＶＡ方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｆ）は（ｅ）に示す液晶表示素子の電圧印加時の断面図であり、（ｇ）はＩＰＳ方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｈ）は（ｇ）に示す液晶表示素子の電圧印加時の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明の実施の一形態について、本発明に関連する参考の実施の形態を含めて図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４９】
図１（ａ）は、電圧無印加状態（ＯＦＦ状態）における本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は電圧印加状態（ＯＮ状態）における本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【００５０】
図１（ａ）・（ｂ）に示すように、本実施の形態にかかる表示素子は、互いに対向して配置された、少なくとも一方が透明な一対の基板（以下、画素基板１１および対向基板１２と記す）を備え、これら一対の基板間に、光学変調層として、電界の印加により光学変調する媒質（以下、媒質Ａと記す）からなる媒質層３が挟持されているセル構造を有している。
【００５１】
また、上記画素基板１１および対向基板１２は、図１（ａ）・（ｂ）に示すように、媒質保持手段（光学変調層保持手段）としての基板１・２をそれぞれ有し、これら一対の基板１・２の外側（画素基板１１および対向基板１２の外側）、つまり、これら両基板１・２の対向面とは反対側の面に、偏光板６・７がそれぞれ設けられている構成を有している。
【００５２】
上記一対の基板１・２のうち、少なくとも一方の基板は透光性を有する、例えばガラス基板等の透明な基板からなり、これら一対の基板１・２のうち、一方の基板１における他方の基板２との対向面上には、図１（ａ）・（ｂ）に示すように上記基板１に略平行な電界（横向きの電界）を上記媒質層３に印加するための電界印加手段である電極４・５が互いに対向配置されている。
【００５３】
上記電極４・５は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極材料等の電極材料からなり、本実施の形態では、例えば線幅５μｍ、電極間距離（電極間隔）５μｍ、厚み０．６μｍに設定されている。但し、上記電極材料並びに線幅、電極間距離、および厚みは単なる一例であり、これに限定されるものではない。上記電極４・５の一例としては、上記媒質層３を印加するとともに、媒質層３の媒質Ａを光学変調させることが可能であれば、特に限定されるものではないが、例えば、上記基板１に略平行な電界（横向きの電界）を上記媒質層３に印加する電極が挙げられる。
【００５４】
以下、電極４・５の電極構造の一例を図２を参照にして説明する。図２は、本発明の実施の表示素子における電極４・５の構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。
【００５５】
電極４・５は、櫛歯部分４ａ・５ａが楔型形状を有し、かつ、互いに噛み合う方向に対向配置された櫛形電極である。「楔形形状」とは、櫛歯部分４ａ・５ａが、所定の角度αで折れ曲がった形状のことをいう。また、櫛歯部分４ａ・５ａは、図２に示すように、楔型形状を複数有した形状でもよい。このように、楔型形状を複数有する形状の一例としては、鋸歯形状が挙げられる。
【００５６】
ここでいう「櫛形電極」とは、複数の電極（櫛歯部分）４ａが、１つの電極（櫛根部分）４ｂから、その長手方向に対して所定の方向に伸長した電極のことをいう。また、「鋸歯形状」とは、図２に示すように、櫛歯部分が、櫛根部分４ｂの長手方向に対して遠ざかる方向に、角度αで交互に折れ曲がりながら伸長した形状のことをいう。
【００５７】
図２に示すように、電極４は、櫛歯部分４ａと櫛根部分４ｂとからなる。櫛歯部分４ａは、櫛根部分４ｂの長手方向に対して遠ざかる方向に、交互に折れ曲がりながら伸長している。また、櫛歯部分４ａは、鋸歯成分４ｃ及び鋸歯成分４ｄが構成する鋸歯単位４ｅが連続して伸長した構成になっている。この鋸歯単位４ｅは、鋸歯成分４ｃと鋸歯成分４ｄとが角度αの角度をなすように折れ曲がった構成である。そして、電極４の櫛歯部分４ａにおいては、櫛根部分４ｂの長手方向に対して遠ざかる方向に、等間隔で交互に折れ曲がりながら伸長した構成になっている。
【００５８】
また、電極５における櫛歯部分５ａも、電極４における櫛歯部分４ａと同様に、鋸歯成分５ｃ及び鋸歯成分５ｄが構成する鋸歯単位５ｅが連続して伸長した構成になっており、鋸歯単位５ｅにおける鋸歯成分５ｃと鋸歯成分５ｄとが、角度αの角度をなすように折れ曲がった構成である。
【００５９】
上記電極４及び５における角度αは、９０度±１０度未満であることが好ましく、９０度±５度未満であることがより好ましく、９０度であることが最も好ましい。
【００６０】
また、図２に示すように、電極４と電極５とは、それぞれの櫛歯部分４ａと櫛歯部分５ａとが噛み合うように対向配置されている。すなわち、電極４と電極５とは、櫛歯部分４ａにおける鋸歯成分４ｃ及び鋸歯成分４ｄが、各々櫛歯部分５ａにおける鋸歯成分５ｃ及び鋸歯成分５ｄと平行になるように、対向配置されている。それゆえ、電極４・５に電圧を印加すると、電界印加方向が互いに異なる２つの電界が形成される。すなわち、鋸歯成分４ｃと鋸歯成分５ｃとの間の電界（図２の電界印加方向４５ｃ）、及び、鋸歯成分４ｄと鋸歯成分５ｄとの間の電界（図２の電界印加方向４５ｄ）が形成される。
【００６１】
また、上記の鋸歯単位４ｅ、及び、鋸歯単位５ｅは、その形状から、「く」の字型形状を有しているとも言える。それゆえ、上記「鋸歯形状」は、鋸歯単位に相当する「く」の字成分が、櫛根部分の長手方向に対して遠ざかる方向に伸長した形状であるともいえる。また、「櫛歯部分が鋸歯形状」とは、櫛歯部分が「く」の字型形状を有するジグザグ線の形状であるともいえる。
【００６２】
また、上記の鋸歯単位４ｅ、及び、鋸歯単位５ｅは、その形状から、「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。
【００６３】
また、図２に示すように、電界印加方向４５ｃと電界印加方向４５ｄとは互いに垂直である。このため、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに直交する（９０度の角度をなす）媒質ドメインが存在し、表示素子において、各媒質ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことが可能になる。
【００６４】
また、本実施の形態では、両基板１・２にそれぞれ設けられた偏光板６・７は、図２に示すように、互いに偏光板吸収軸方向が直交するように配置されているとともに、各偏光板６・７における偏光板吸収軸６ａ・７ａは、電極４・５により形成される、上述の２方向の電界印加方向４５ｃ・４５ｄに対して４５度の角度をなしている。
【００６５】
このように、基板１に設けられた電極４・５は、その電界印加方向が、少なくとも２方向になるように設けられている。電界印加方向が少なくとも２方向存在することで、媒質層３で、媒質Ａの光学的異方性の方向が異なる媒質ドメインが存在する。このため、上記表示素子において視野角特性が向上するという効果を奏する。また、上記少なくとも２方向の電界印加方向が互いに垂直になるように、電極４・５が設けられている場合、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに直交する（９０度の角度をなす）媒質ドメインが存在する。このため、表示素子において、各媒質ドメインにおける斜め視角の色つき現象を互いに補償しあうことが可能になる。したがって、透過率を損なうことなく、視野角特性をより向上させることができる表示素子を実現できる。また、媒質Ａの光学異方性の方向が互いに直交し、かつ、上記偏光板６・７の偏光板吸収軸６ａ・７ａとの角度が４５度の角度をなすように配置されている場合、斜め視角の色付き現象の補償度が増し、視野角特性をさらに向上させる表示素子を実現できる。
【００６６】
さらに、上記基板１における基板２との対向面上、つまり、上記画素基板１１における対向基板１２との対向面表面には、ラビング処理が施された配向膜８（誘電体薄膜）が、上記電極４・５を覆うように、上記基板１における基板２との対向面全面に渡って形成されている。
【００６７】
また、上記基板２における基板１との対向面上、つまり、上記対向基板１２における画素基板１１との対向面表面にも、ラビング処理が施された配向膜９（誘電体薄膜）が、上記基板２における基板１との対向面全面に渡って形成されている。
【００６８】
上記配向膜８・９は、そのラビング方向が、上記偏光板６・７の吸収軸６ａ・７ａのうち何れか一方の偏光板吸収軸と一致するように、上記ラビング処理として、配向処理方向が基板面内方向の水平ラビング処理（水平配向処理）が施されている。
【００６９】
本実施の形態にかかる表示素子において、媒質層３は、図１（ｂ）に示すように電界印加方向に配向秩序度が上昇することにより光学的異方性が発現し、透過率が変化するシャッタ型の表示素子として機能し得る。したがって、互いに直交する偏光板吸収軸方向に対して、その異方性方向は、４５度の角度をなす時に最大透過率を与える。なお、媒質Ａの光学的異方性が発現する方位が、偏光板吸収軸にそれぞれ±θ（度）の角度に存在するとしたときの透過率（Ｐ）は、Ｐ（％）＝Ｓｉｎ２（２θ）より見積もられ、上記θが４５度の時の透過率を１００％とすれば、ほぼ９０％以上であれば人間の目には最大輝度を有していると感じられることから、上記θは、３５度＜θ＜５５度であれば、人間の目には最大輝度を有していると感じられる。つまり、本実施の形態に示すように、電界が例えば基板１に略平行に印加される表示素子では、偏光板吸収軸方向、言い換えれば、水平配向処理における配向処理方向（ラビング方向）が、上記電極４・５による電界印加方向に対し、４５度±１０度未満、より好適には４５度±５度未満、最も好適には４５度の角度をなすことで、透過率を最大化することができる。
【００７０】
本実施の形態では、図２に示すように、両基板１・２にそれぞれ設けられた偏光板６・７は、互いの偏光板吸収軸方向が直交すると共に、各偏光板６・７における偏光板吸収軸と電極４・５（櫛歯部分４ａ・５ａ）の電極伸長方向とが４５度の角度をなすように形成されている。
【００７１】
よって、上記表示素子において、上記電極４・５による電界印加方向は、上記偏光板６・７の偏光板吸収軸方向並びに配向膜８・９のラビング方向と４５度の角度をなしている。
【００７２】
本実施の形態において、上記配向膜８・９におけるラビング方向は、図２に示すように、上記偏光板６・７の何れか一方の偏光板吸収軸と一致してさえいれば、互いに平行（互いの配向（処理）方向が、平行でかつ向きが同じ）であってもよく、反平行（逆平行）、つまり、互いの配向（処理）方向が、平行でかつ向きが反対（逆）であってもよく、直交していてもよい。
【００７３】
本実施の形態において用いられる上記配向膜８・９は、それぞれ、有機膜であってもよいし、無機膜であってもよく、上記媒質Ａを構成する分子１０の配向の秩序の度合いを向上させ、該分子１０を、所望の方向に配向させることができさえすれば、特に限定されるものではないが、上記配向膜８・９を有機薄膜により形成した場合、良好な配向効果を示すことから、上記配向膜８・９としては有機薄膜を用いることがより望ましい。このような有機薄膜の中でもポリイミドは安定性、信頼性が高く、極めて優れた配向効果を示すことから、配向膜材料にポリイミドを使用することで、より良好な表示性能を示す表示素子を提供することができる。
【００７４】
なお、上記配向膜８・９としては、市販の水平配向膜を用いることができる。また、上記配向膜８・９としては、その配向制御が容易であることから光感応性を有する官能基（以下、光官能基と記す）を有していてもよい。上記光官能基としては、例えば二量化反応をするシンナメート系、カルコン系等や、異性化反応をするアゾ系等が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７５】
上記配向膜８・９が光官能基を有する場合、上記画素基板１１および対向基板１２表面、すなわち、上記配向膜８・９表面に、偏光された紫外線の照射（以下、偏光紫外光照射と記す）を行って配向規制力を発現させることにより、容易に所望の配向処理を行うことができる。
【００７６】
上記表示素子は、例えば、上記画素基板１１と対向基板１２とを、図示しないシール剤により、必要に応じて、例えば図示しないプラスチックビーズやガラスファイバースペーサ等のスペーサを介して貼り合わせ、その空隙に、前記媒質Ａを封入することにより形成される。
【００７７】
本実施の形態に用いられる上記媒質Ａは、電界を印加することにより、光学的異方性が変化する媒質である。物質中に外部から電界Ｅｊを加えると、電気変位Ｄｉｊ＝εｉｊ・Ｅｊを生じるが、そのとき、誘電率（εｉｊ）にもわずかな変化が見られる。光の周波数では屈折率（ｎ）の自乗は誘電率と等価であるから、上記媒質Ａは、電界の印加により、屈折率が変化する物質と言うこともできる。
【００７８】
このように、本実施の形態にかかる表示素子は、物質の屈折率が外部電界によって変化する現象（電気光学効果）を利用して表示を行うものであり、電界印加により分子（分子の配向方向）が揃って回転することを利用した液晶表示素子とは異なり、光学的異方性の方向は殆ど変化せず、その光学的異方性の程度の変化（主に、電子分極や配向分極）により表示を行うようになっている。
【００７９】
上記媒質Ａとしては、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質等、電界無印加時には光学的に等方（巨視的に見て等方であればよい）であり、電界印加により光学変調（特に電界印加により複屈折が上昇することが望ましい）を発現する媒質である。
【００８０】
ポッケルス効果、カー効果（それ自身は、等方相状態で観察される）は、それぞれ、電界の一次または二次に比例する電気光学効果であり、電圧無印加状態では、等方相であるため光学的に等方的であるが、電圧印加状態では、電界が印加されている領域において、電界方向に化合物の分子の長軸方向が配向し、複屈折が発現することにより透過率を変調することができる。例えば、カー効果を示す物質を用いた表示方式の場合、電界を印加して１つの分子内での電子の偏りを制御することにより、ランダムに配列した個々の分子が各々別個に回転して向きを変えることから、応答速度が非常に速く、また、分子が無秩序に配列していることから、視角制限がないという利点がある。なお、上記媒質Ａのうち、大まかに見て電界の一次または二次に比例しているものは、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質として扱うことができる。
【００８１】
ポッケルス効果を示す物質としては、例えば、ヘキサミン等の有機固体材料等が挙げられるが、特に限定されるものではない。上記媒質Ａとしては、ポッケルス効果を示す各種有機材料、無機材料を用いることができる。
【００８２】
また、カー効果を示す物質としては、下記構造式（１）〜（７）
【００８３】
【化１】
【００８４】
で示される液晶性物質等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００８５】
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。
【００８６】
液晶性物質等の誘電性液体は、加熱による使用環境温度（加熱温度）が高いほど、等方相状態となる。よって、上記媒質として液晶性物質等の誘電性液体を使用する場合には、該誘電性液体を透明、すなわち可視光に対して透明な液体状態で使用するために、例えば、（１）媒質層３の周辺に、図示しないヒータ等の加熱手段を設け、該加熱手段により上記誘電性液体をその透明点以上に加熱して用いてもよいし、（２）バックライトからの熱輻射や、バックライトおよび／または周辺駆動回路からの熱伝導（この場合、上記バックライトや周辺駆動回路が加熱手段として機能する）等により、上記誘電性液体をその透明点以上に加熱して用いてもよい。また、（３）上記基板１・２の少なくとも一方に、ヒータとしてシート状ヒータ（加熱手段）を貼合し、所定の温度に加熱して用いてもよい。さらに、上記誘電性液体を透明状態で用いるために、透明点が、上記表示素子の使用温度範囲下限よりも低い材料を用いてもよい。
【００８７】
上記媒質Ａは、液晶性物質を含んでいることが望ましく、上記媒質Ａとして液晶性物質を使用する場合には、該液晶性物質は、巨視的には等方相を示す透明な液体であるが、微視的には一定の方向に配列した短距離秩序を有する分子集団であるクラスタを含んでいることが望ましい。なお、上記液晶性物質は可視光に対して透明な状態で使用されることから、上記クラスタも、可視光に対して透明（光学的に等方）な状態で用いられる。また、液晶性物質は、単体で液晶性を示すものであってもよく、複数の物質が混合されることによって液晶性を示すものであってもよく、これらの物質に他の非液晶性物質が混入されたものであってもよい。
【００８８】
このために、上記表示素子は、上述したように、ヒータ等の加熱手段を用いて温度制御を行ってもよいし、媒質層３を、高分子材料等を用いて小区域に分割して用いてもよく、上記液晶性物質の直径を例えば０．１μｍ以下とする等、上記液晶性物質を、光の波長よりも小さな径を有する微小ドロップレットとし、光の散乱を抑制することにより透明状態とするか、あるいは、使用環境温度（室温）にて透明な等方相を示す液晶性化合物を使用する等してもよい。上記液晶性物質の直径、さらにはクラスタの径（長径）が０．１μｍ以下、つまり、光の波長（入射光波長）よりも小さい場合の光の散乱は無視することができる。このため、例えば上記クラスタの径が０．１μｍ以下であれば、上記クラスタもまた可視光に対して透明である。
【００８９】
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１・３・６参照）を有していてもよい。キュービック相は上記媒質Ａとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、キュービック相を示す液晶性物質としては、例えば、下記構造式（８）
【００９０】
【化２】
【００９１】
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。
【００９２】
ＢＡＢＨ８は、１３６．７℃以上、１６１℃以下の温度範囲では、光の波長以下のスケールのキュービック対称性を有する秩序構造からなるキュービック相を示す。該ＢＡＢＨ８は、光の波長以下の秩序構造を有し、上記温度範囲において、電圧無印加時に光学的等方性を示すことで、直交ニコル下において良好な黒表示を行うことができる。
【００９３】
一方、上記ＢＡＢＨ８の温度を、例えば前記した加熱手段等を用いて１３６．７℃以上、１６１℃以下に制御しながら、電極４・５（櫛形電極）間に電圧を印加すると、キュービック対称性を有する構造（秩序構造）に歪みが生じる。すなわち、上記ＢＡＢＨ８は、上記の温度範囲において、電圧無印加状態では等方的であり、電圧印加により異方性が発現する。
【００９４】
これにより、上記媒質層３において複屈折が発生するので、上記表示素子は、良好な白表示を行うことができる。なお、複屈折が発生する方向は一定であり、その大きさが電圧印加によって変化する。また、電極４・５（櫛形電極）間に印加する電圧と透過率との関係を示す電圧透過率曲線は、１３６．７℃以上、１６１℃以下の温度範囲、すなわち、約２０Ｋという広い温度範囲において安定した曲線となる。このため、上記ＢＡＢＨ８を上記媒質Ａとして使用した場合、温度制御を極めて容易に行うことができる。すなわち、上記ＢＡＢＨ８からなる媒質層３は、熱的に安定な相であるため、急激な温度依存性が発現せず、温度制御が極めて容易である。
【００９５】
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２に記載の液晶マイクロエマルションや、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。
【００９６】
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、高分子・液晶分散系の物質を適用することもできる。また、ゲル化剤を添加してもよい。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
〔スメクチックＤ相（ＳｍＤ）〕
スメクチックＤ相（ＳｍＤ）は、上記媒質Ａとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、三次元格子構造を有し、その格子定数が光の波長以下である。このため、スメクチックＤ相は、光学的には等方性を示す。
【０１００】
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１もしくは非特許文献３に記載の下記一般式（９）・（１０）
【０１０１】
【化３】
【０１０２】
で表されるＡＮＢＣ１６等が挙げられる。なお、上記一般式（６）・（７）において、ｍは任意の整数、具体的には、一般式（６）においてはｍ＝１６、一般式（７）においてはｍ＝１５を示し、Ｘは−ＮＯ２基を示す。
【０１０３】
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（登録商標）のような三次元的格子を形成しており、その格子定数が光学波長以下である。このため、スメクチックＤ相は、光学的には等方性を示す。
【０１０４】
また、ＡＮＢＣ１６がスメクチックＤ相を示す上記の温度領域において、ＡＮＢＣ１６に電界を印加すれば、ＡＮＢＣ１６の分子自身に誘電異方性が存在するため、分子が電界方向に向こうとして格子構造に歪が生じる。すなわち、ＡＮＢＣ１６に光学的異方性が発現する。なお、ＡＮＢＣ１６に限らず、スメクチックＤ相を示す物質であれば、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１０５】
〔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２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。
【０１０６】
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２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３および図４に示すような模式図で表される構造を有している。
【０１０７】
また、この混合系は、典型的には逆ミセルの直径が５ｎｍ（５０Å）程度、逆ミセル間の距離が２０ｎｍ（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。
【０１０８】
そして、この混合系からなる媒質に電界を印加すれば、５ＣＢに誘電異方性が存在するため、分子自身が電界方向に向こうとする。すなわち、逆ミセルを中心に放射状に配向していたため光学的に等方であった系に、配向異方性が発現し、光学的異方性が発現する。なお、上記の混合系に限らず、電圧無印加時には光学的に等方性を示し、電圧印加によって光学的異方性が発現する液晶マイクロエマルションであれば、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１０９】
〔リオトロピック液晶〕
媒質Ａとして、特定の相を有するリオトロピック（ライオトロピック）液晶を適用できる。リ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５に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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、光学波長以下であるため、光学波長領域では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を、本表示素子の媒質Ａとして適用することができる。なお、球状ミセル相に限らず、他の形状のミセル相、すなわち、紐状ミセル相、楕円状ミセル相、棒状ミセル相等を媒質Ａとして使用しても、略同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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５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、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では透明な物質である。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を、本表示素子の媒質Ａとして適用することができる。
【０１１４】
〔液晶微粒子分散系〕
また、媒質Ａは、例えば、非イオン性界面活性剤ペンタエチレングリコール−ドデシルエーテルの水溶液に、表面を硫酸基で修飾した直径１０ｎｍ（１００Å）程度のラテックス粒子を混在させた、液晶微粒子分散系であってもよい。上記液晶微粒子分散系ではスポンジ相が発現するが、本実施の形態において用いられる媒質Ａとしては、前述したミセル相、キュービック相、逆ミセル相等を発現する液晶微粒子分散系であってもよい。なお、上記ラテックス粒子に代えて前記ＤＤＡＢを使用することによって、前述した液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることもできる。
【０１１５】
〔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、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では透明な物質であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。したがって、デンドリマーもまた、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして適用することができる。また、前述した液晶マイクロエマルションにおいてＤＤＡＢに代えて上記デンドリマーを使用することにより、前述した液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることができる。このようにして得られた媒質もまた、上記媒質Ａとして適用することができる。
【０１１６】
〔コレステリックブルー相〕
また、液晶性物質として、コレステリックブルー相を適用することができる。なお、図６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。
【０１１７】
図６に示すように、コレステリックブルー相は、螺旋軸が３次元的に周期構造を形成しており、その構造は、高い対称性を有していることが知られている（例えば、非特許文献６参照）。コレステリックブルー相は、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では概ね透明な物質であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。すなわち、コレステリックブルー相は、光学的に概ね等方性を示し、電界印加によって液晶分子が電界方向に向こうとするために格子が歪み、異方性を発現する。よって、媒質Ａとして、コレステリックブルー相を適用できる。
【０１１８】
なお、コレステリックブルー相を示す物質としては、例えば、「ＪＣ１０４１」（商品名、チッソ社製混合液晶）を４８．２重量％、「５ＣＢ」（４−シアノ−４’−ペンチルビフェニル、ネマチック液晶）を４７．４重量％、カイラル剤「ＺＬＩ−４５７２」（商品名、メルク社製）を４．４重量％の割合で混合してなる組成物が知られている。該組成物は、３３０．７Ｋから３３１．８Ｋの温度範囲で、コレステリックブルー相を示す。
【０１１９】
〔スメクチックブルー相〕
また、液晶性物質として、スメクチックブルー相を適用することができる。なお、図６にはスメクチックブルー相の概略構成が示されている。
【０１２０】
図６に示すように、スメクチックブルー（ＢＰＳｍ）相は、コステリックブルー相と同様、高い対称性の構造を有している（例えば、非特許文献５・６等参照）。また、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では概ね透明な物質であり、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。よって、媒質Ａとして、スメクチックブルー相を適用できる。
【０１２１】
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６に示すように、高い対称性の構造を有するため、概ね光学的等方性が示される。また、物質ＦＨ／ＦＨ／ＨＨ−１４ＢＴＭＨＣに電界を印加すると、液晶分子が電界方向に向こうとすることにより格子が歪み、同物質は異方性を発現する。よって、同物質は、本実施の形態にかかる表示素子の媒質Ａとして使用することができる。
【０１２２】
以上のように、本実施の形態にかかる表示素子において媒質Ａとして使用することができる物質は、電界の印加により光学的異方性（屈折率、配向秩序度）が変化するものであればよく、キュービック相、スメクチックＤ相、コレステリックブルー相、スメクチックブルー相の何れかを示す分子からなるものであってもよく、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、キュービック相の何れかを示すリオトロピック液晶もしくは液晶微粒子分散系であってもよい。また、上記媒質Ａは、液晶マイクロエマルションやデンドリマー（デンドリマー分子）、両親媒性分子、コポリマー、もしくは、上記以外の有極性分子等であってもよい。
【０１２３】
また、上記媒質は、液晶性物質に限らず、電圧無印加時に光の波長以下の秩序構造（配向秩序）を有することが好ましい。秩序構造が光の波長以下であれば、光学的に等方性を示す。従って、電圧無印加時に秩序構造が光の波長以下となる媒質を用いることにより、電圧無印加時と電圧印加時とにおける表示状態を確実に異ならせることができる。
【０１２４】
本発明の媒質Ａは、さらにカイラル剤を含んでいる。カイラル剤は、液晶性物質において隣接する分子と互いにねじれ構造をとる。そして、液晶性物質中の分子間の相互作用のエネルギーが低くなり、液晶性物質は、自発的にねじれ構造をとり、構造が安定化する。それゆえ、カイラル剤を含む媒質Ａは、等方相−液晶相相転移温度近傍では、急激な構造変化が起こらず、光学的等方性を有する液晶相が発現し、相転移温度を低下させるという効果を奏する。このようなカイラル剤としては、例えば、ＺＬＩ‐４５７２（メルク社製）、Ｃ１５（メルク社製）、ＣＮ（メルク社製）、または、ＣＢ１５（メルク社製）などが挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。
【０１２５】
上記媒質Ａにおけるカイラル剤の濃度は、媒質Ａにおいて液晶性物質の構造を安定化させることが可能な濃度であれば、特に限定されるものではないが、例えば、１〜１５重量％が好ましく、３〜１０重量％が特に好ましい。ただし、媒質Ａにおけるカイラル剤の濃度は、カイラル剤の種類、表示素子の構成、または設計等に応じて適宜設定することができる。
【０１２６】
なお、本発明では、媒質Ａにカイラル剤を添加したものではなく、媒質Ａ自体がカイラル性を有する（光学的に活性な）カイラル物質からなっていてもよい。この場合には、媒質Ａは光学的に活性なため、媒質Ａ自身が自発的に捩れ構造をとり、安定な状態になる。カイラル性を有するカイラル物質としては、分子中に光学活性炭素を有する化合物であればよい。具体的には、下記構造式（１１）
【０１２７】
【化４】
【０１２８】
で表される４−（２−メチルブチル）フェニル−４’−オクチルビフェニル−４−カルボキシレート（略名：８ＳＩ*）を挙げることができる。すなわち、本発明の媒質Ａは、カイラル性を有するものであればよく、光学的に活性なものであればよい。
【０１２９】
ここで、図７（ａ）に示すように、電圧が印加されていない場合には、この捩れ構造が等方的に空間を埋めているため、表示素子は光学的に等方性である。一方、図７（ｂ）に示すように、電圧を印加すると徐々に分子の長軸方向が電場の方向に向くようになる。これに従って、捩れ構造もほどけていく。つまり、電圧の印加によってその構造が変化し、これにより光学的異方性を生じる。
【０１３０】
このように、媒質Ａにカイラル剤を添加する、または、媒質Ａとしてカイラル物質を用いることにより、媒質Ａは捩れ構造をとる。その結果、カー定数はあまり変化せず、カー効果の安定性が増大する。なお、カイラル剤を添加することにより、媒質Ａは左捩れまたは右捩れのいずれかの捩れ構造を誘起させることもできる。この場合、透過率をより向上させることが可能となる。
【０１３１】
次に、本実施の形態にかかる表示素子における表示原理について、図１（ａ）・（ｂ）、図７（ａ）〜（ｃ）、及び図８（ａ）〜（ｇ）を参照して以下に説明する。なお、以下の説明では、主に、上記表示素子として透過型の表示素子を使用し、電界無印加時に光学的にはほぼ等方、好適には等方であり、電界印加により光学的異方性が発現する物質を用いる場合を例に挙げて説明するものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１３２】
図７（ａ）は、電界無印加状態（ＯＦＦ状態）における本実施の形態にかかる表示素子の構成を模式的に示す要部平面図であり、図７（ｂ）は、電圧印加状態（ＯＮ状態）における上記表示素子の構成を模式的に示す要部平面図である。なお、図７（ａ）・（ｂ）は、上記表示素子における１画素中の構成を示すものとし、説明の便宜上、対向基板１２の構成については図示を省略する。なお、上記電極４・５としては、図２に示したように、櫛形電極であってもよく、上記基板１・２に略平行な電界を印加することができるものでさえあれば、特に限定されるものではない。
【０１３３】
さらに、図７（ｃ）は、図７（ａ）・（ｂ）に示す表示素子における印加電圧と透過率との関係を示すグラフであり、図８（ａ）〜（ｇ）は、電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子と従来の液晶表示素子との表示原理の違いを、電圧無印加時（ＯＦＦ状態）および電圧印加時（ＯＮ状態）における媒質の平均的な屈折率楕円体の形状（屈折率楕円体の切り口の形状にて示す）およびその主軸方向にて模式的に示す断面図であり、図８（ａ）〜（ｇ）は、順に、電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子の電圧無印加時（ＯＦＦ状態）の断面図、該表示素子の電圧印加時（ＯＮ状態）の断面図、ＴＮ(Twisted Nematic)方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図、該ＴＮ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図、ＶＡ（Vertical Alignment）方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図、該ＶＡ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示素子の電圧無印加時の断面図、該ＩＰＳ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図を示す。
【０１３４】
物質中の屈折率は、一般には等方的でなく方向によって異なっている。この屈折率の異方性は、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向、基板面に垂直な方向（基板法線方向）、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向に垂直な方向を、それぞれｘ，ｙ，ｚ方向とすると、任意の直交座標系（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）を用いて下記関係式（１）
【０１３５】
【数１】
【０１３６】
（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）
【０１３７】
【数２】
【０１３８】
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。
【０１３９】
まず、電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子と従来の液晶表示素子との表示原理の相違について、従来の液晶表示素子として、ＴＮ方式、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式を例に挙げて説明する。
【０１４０】
図８（ｃ）・（ｄ）に示すように、ＴＮ方式の液晶表示素子は、対向配置された一対の基板１０１・１０２間に液晶層１０５が挟持され、上記両基板１０１・１０２上にそれぞれ透明電極１０３・１０４（電極）が設けられている構成を有し、電圧無印加時には、液晶層１０５における液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向しているが、電圧印加時には、上記液晶分子の長軸方向が電界方向に沿って配向するようになっている。この場合における平均的な屈折率楕円体１０５ａは、電圧無印加時には、図８（ｃ）に示すように、その主軸方向（長軸方向）が基板面に平行な方向（基板面内方向）を向き、電圧印加時には、図８（ｄ）に示すように、その主軸方向が基板面法線方向を向く。すなわち、電圧無印加時と電圧印加時とで、屈折率楕円体１０５ａの形状は変わらずに、その主軸方向が変化する（屈折率楕円体１０５ａが回転する）。
【０１４１】
ＶＡ方式の液晶表示素子は、図８（ｅ）・（ｆ）に示すように、対向配置された一対の基板２０１・２０２間に液晶層２０５が挟持され、上記両基板２０１・２０２上にそれぞれ透明電極（電極）２０３・２０４が備えられている構成を有し、電圧無印加時には、液晶層２０５における液晶分子の長軸方向が、基板面に対して略垂直な方向に配向しているが、電圧印加時には、上記液晶分子の長軸方向が電界に垂直な方向に配向する。この場合における平均的な屈折率楕円体２０５ａは、図８（ｅ）に示すように、電圧無印加時には、その主軸方向（長軸方向）が基板面法線方向を向き、図８（ｆ）に示すように、電圧印加時にはその主軸方向が基板面に平行な方向（基板面内方向）を向く。すなわち、ＶＡ方式の液晶表示素子の場合にも、ＴＮ方式の液晶表示素子と同様、電圧無印加時と電圧印加時とで、屈折率楕円体２０５ａの形状は変わらずに、その主軸方向が変化する（屈折率楕円体２０５ａが回転する）。
【０１４２】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、図８（ｆ）・（ｇ）に示すように、同一の基板３０１上に、１対の電極３０２・３０３が対向配置された構成を有し、図示しない対向基板との間に挟持された液晶層に、上記電極３０２・３０３により電圧が印加されることで、上記液晶層における液晶分子の配向方向（屈折率楕円体３０５ａの主軸方向（長軸方向））を変化させ、電圧無印加時と電圧印加時とで、異なる表示状態を実現することができるようになっている。すなわち、ＩＰＳ方式の液晶表示素子の場合にも、ＴＮ方式およびＶＡ方式の液晶表示素子と同様、図８（ｆ）に示す電圧無印加時と図８（ｇ）に示す電圧印加時とで、屈折率楕円体３０５ａの形状は変わらずに、その主軸方向が変化する（屈折率楕円体３０５ａが回転する）。
【０１４３】
このように、従来の液晶表示素子では、電圧無印加時でも液晶分子が何らかの方向に配向しており、電圧を印加することによってその配向方向を変化させて表示（透過率の変調）を行っている。すなわち、屈折率楕円体の形状は変化しないが、屈折率楕円体の主軸方向が電圧印加によって回転（変化）することを利用して表示を行っている。つまり、従来の液晶表示素子では、液晶分子の配向秩序度は一定であり、配向方向を変化させることによって表示（透過率の変調）を行っている。
【０１４４】
これに対し、本実施の形態にかかる表示素子も含め、電界の印加による光学的異方性の変化を利用して表示を行う表示素子は、図８（ａ）・（ｂ）に示すように、電圧無印加時における屈折率楕円体３ａの形状は球状、すなわち、光学的に等方（ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｚ、配向秩序度＝０）であり、電圧を印加することによって異方性（ｎｘ＞ｎｙ、配向秩序度＞０）が発現するようになっている。なお、上記ｎｘ，ｎｙ，ｎｚは、それぞれ、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向の主屈折率、基板面に垂直な方向（基板法線方向）の主屈折率、基板面に平行な方向（基板面内方向）でかつ両電極４・５の対向方向に垂直な方向の主屈折率を表している。
【０１４５】
このように、本実施の形態にかかる表示素子は、光学的異方性の方向は一定（電圧印加方向は変化しない）で例えば配向秩序度を変調させることによって表示を行うものであり、従来の液晶表示素子とは表示原理が大きく異なっている。
【０１４６】
本実施の形態にかかる表示素子は、図１（ａ）に示すように、電極４・５に電圧を印加していない状態では、基板１・２間に封入される媒質Ａ（媒質層３）が等方相を示す。また、媒質Ａは捩れ構造をとっており、この捩れ構造が等方的に空間を埋めているため光学的にも等方となるため、黒表示になる。
【０１４７】
一方、図１（ｂ）に示すように、電極４・５に電圧を印加すると、上記媒質Ａの各分子１０が、その長軸方向が上記電極４・５間に形成される電界に沿うように配向され、捩れ構造もほどけていくため、複屈折現象が発現する。この複屈折現象により、電極４・５間の電圧に応じて表示素子の透過率を変調することができる。
【０１４８】
なお、相転移温度（転移点）から十分遠い温度においては表示素子の透過率を変調させるために必要な電圧は大きくなるが、転移点のすぐ直上の温度では０〜１００Ｖ前後の電圧で、十分に透過率を変調させることが可能になる。
【０１４９】
例えば、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。
【０１５０】
カー定数Ｂは、温度（Ｔ）の上昇とともに１／（Ｔ−Ｔｎｉ）に比例する関数で減少することが知られており、転移点（Ｔｎｉ）近傍では弱い電界強度で駆動できていたとしても、温度（Ｔ）が上昇するとともに急激に必要な電界強度が増大する。このため、転移点から十分遠い温度（転移点よりも十分に高い温度）では透過率を変調させるために必要な電圧が大きくなるが、相転移直上の温度では、約１００Ｖ以下の電圧で、透過率を十分に変調させることができる。
【０１５１】
しかしながら、本願発明者等が検討した結果、配向秩序度を変調させることによって表示を行う場合、場合によっては、コントラストが低下することがあることが判った。
【０１５２】
本願発明者等の検討によれば、コントラストが低下する要因としては、以下の２つの要因が挙げられる。
【０１５３】
まず一つには、電界の印加により光学的異方性が発現する媒質Ａを表示媒質に用いた従来の表示素子または該表示素を備えた表示装置において電源の投入を行ったとき、周囲温度が低い場合には、上記媒質Ａが本来駆動されるべき温度に達しておらず、媒質Ａの物理的な状態が、素子駆動時に本来有しているべき状態とは異なっていることがあることが挙げられる。例えば、上記媒質Ａがネマチック−等方相の相転移温度直上の等方相状態で、本来駆動しなければならない場合、電源投入時に、上記相転移温度よりも低温のネマチック状態になっていることがある。この場合、電界無印加状態では本来等方状態により黒表示を達成しなければならないときに、無電界印加でも光学的異方性を有するネマチックでは、その光学的異方性により光を透過させてしまうことになる。したがって、このような場合には、良好な黒表示ができなくなり、コントラストが低下してしまう。もちろん、ヒータや光源（バックライト）により表示素子を過熱し、良好な表示を得ることができるが、瞬時に温度を上昇させ、また安定化させることは容易なことではない。
【０１５４】
もう一つは、基板界面から離れた領域では上記媒質Ａ（表示媒質）が光学的等方状態を実現していても、基板界面、特に基板１界面では、基板１により媒質Ａを構成する分子１０が強固に吸着されてしまうために、光学的等方状態を実現できなくなる場合があることが挙げられる。例えば、ネマチック−等方相の相転移温度直上０．１Ｋの温度で駆動させる場合、基板界面付近はネマチック状態になっている。
【０１５５】
いずれにせよ、基板界面付近では、吸着現象により、上記媒質Ａの物理状態が、素子駆動時に本来有しているべき状態とは異なり、セル内部における、基板界面から離れたバルク領域とは異なる、基板界面近傍の媒質Ａにより、黒表示時においても光が透過してしまう現象が発生し、この結果、コントラストが低下してしまうという問題がある。
【０１５６】
本実施の形態にかかる表示素子でも、転移点未満の温度ではネマチック液晶相が析出する点は、上記従来の表示素子と同様である。しかしながら、本実施の形態にかかる表示素子によれば、例えば、電源投入時に周囲温度が上記転移点よりも低く、媒質Ａが、本来駆動されるべき温度に達していない場合、析出したネマチック液晶相は、上記配向膜８・９における配向（処理）方向、この場合は、偏光板吸収軸方向に配向するために、上記ネマチック液晶相、つまり、物理的状態が本来の駆動時の状態と異なる媒質による光学的な寄与は無い。この結果、ヒータおよびバックライトにより表示素子の温度が上昇するまでの間においても良好な黒表示を実現することができた。
【０１５７】
すなわち、本実施の形態によれば、たとえ電圧無印加時に光学異方性が発現したとしても、上記画素基板１１および対向基板２における互いの対向表面に、一方の偏光板吸収軸と平行または直交する方向の水平配向処理を施し、その光学異方性の方向、つまり、配向方向を、上記偏光板吸収軸と平行または直交する方向にしておくことで、その光学的寄与を消失させることができる。つまり、本実施の形態において、上記画素基板１１および対向基板１２における互いの対向面表面に水平配向処理が施されていることで、基板界面の媒質Ａ、厳密には該媒質Ａを構成する分子１０は、素子駆動温度未満の温度で、上記配向処理における配向（処理）方向に沿って配向する。
【０１５８】
また、本実施の形態にかかる表示素子によれば、所望の駆動温度領域に達したとしても、基板界面に吸着した分子による黒表示時の光の漏れは観測されず、高いコントラストを実現することができた。この結果、コントラストが低下することがなく、高速応答性、視野角特性に優れた表示素子を得ることができた。
【０１５９】
なお、上記基板１・２における互いのラビング方向は、前記したように、直交、平行または反平行であることが望ましいが、より望ましくは、平行または反平行のときである。上記両基板１・２に水平配向処理を行うと共に、互いの水平配向方向を平行または反平行とすることで、コントラストを最大化することができ、この結果、黒輝度をより小さくすることができた。
【０１６０】
なお、本実施の形態では、両基板１・２（画素基板１１および対向基板１２）に対し、配向膜８・９の形成並びにラビング処理を行ったが、上記した効果は、一方の基板のみにラビング処理を行った場合であっても得ることはできる。この場合、両基板１・２に上記配向膜８・９を形成した場合、つまり、両基板１・２に配向処理を施した場合ほどの効果は得られないが、電極４・５を形成した基板１とは反対側の基板２だけに配向膜（配向膜９）を形成しておけば、基板１側の配向膜８に由来する電圧降下が発生せず、素子の駆動電圧が上昇することもなく、実用上のメリットが大きい。また、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができた。また、所望の駆動温度になったとしても、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生せず、高いコントラストを得ることができた。
【０１６１】
なお、本実施の形態では、主に、透過型の表示素子を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型の表示素子としてもよい。
【０１６２】
以下に、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１６３】
〔実施例１〕
以下の説明は、本実施の形態に係る、媒質にカイラル剤を含む表示素子について記載する。また〔比較例〕として、媒質にカイラル剤を含まない表示素子について記載する。
【０１６４】
図１に示す構成の表示素子として、電極４および５としてＩＴＯを使用した。具体的には、線幅５μｍ、電極間距離５μｍ、電極の厚み０．６μｍとし、上述したように基板表面上に、９０度±１０度未満をなす楔型構造を有する電極が櫛歯状に形成した。基板にはガラス基板を用いた。また媒質として、構造式（１）〜（３）
【０１６５】
【化５】
【０１６６】
で示される化合物を等量ずつ混合した混合物を使用し、さらにこの混合物にカイラル剤「ＺＬＩ−４５７２」（商品名、メルク社製）を７重量％添加したものを用いた。
【０１６７】
媒質層３の層厚（すなわち基板１と２との間の距離）は１０μｍとした。さらに、両方の上記ガラス基板の外側には偏光板を配置し、両方の上記ガラス基板の内側にはポリイミドからなる配向膜を形成した。配向膜にはあらかじめ水平ラビング処理を施した。
【０１６８】
外部加温装置（加熱手段）により上記混合物（媒質）をネマティック−等方相の相転移直上近傍の温度に保ち、電圧印加を行った。等方相−液晶相相転移温度は６３℃であった。また、最大透過率は４９Ｖで得られ、表示素子作成１ヶ月後の電圧保持率は９８％であった。
【０１６９】
〔比較例〕
媒質として、ネマチック液晶である５ＣＢ（９０ｗｔ％）と、重合性モノマーである１，４−ジ（４−（６−アクリロイルオキシ）ヘキシルオキシ）ベンゾイルオキシ）−２−メチルベンゼン（１０ｗｔ％）とを混合し、重合開始剤としてイルガキュア（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）を重合性モノマーに対して０．５ｗｔ％添加して混合物を調製した。この混合物を２枚のガラス基板間に注入した後、等方相の状態で高圧水銀ランプを用いて３６５ｎｍ近傍の紫外線を照射し表示素子を作成した。
【０１７０】
外部加温装置により上記混合物をネマチック−等方相相転移直上近傍の温度に保ち、電圧印加を行った。等方相−液晶相相転移温度は２８℃であった。また、最大透過率は６６Ｖで得られ、表示素子作成１ヶ月後の電圧保持率は８９％であった。
【０１７１】
上記の結果から、本発明に係る表示素子に用いられる媒質は、比較例より最大透過率が得られる印加電圧が小さいことが分かる。すなわち、媒質にカイラル剤を添加することによって、カー効果の安定性が向上した媒質を実現できる。
【０１７２】
すなわち、比較例では、モノマーの重合過程において、未反応の重合性モノマーや重合開始剤が残ってしまう。このため、重合性モノマーを光照射し、網目状高分子とすることでカー効果の安定性を向上させている反面、残余物が液晶の電圧保持率を悪化させてしまっている。
【０１７３】
これに対して、本実施例１では、カイラル剤を添加している。このため、媒質が自発的に捩れ構造をとり、その結果カー効果も安定化される。また、高分子などで安定化する必要がないため、残余物等の液晶の電圧保持率を悪化させる原因を排除することができる。すなわち、信頼性の問題を解決できる。さらに、比較例では光重合のための紫外光照射過程が必須であるのに対して、本実施例１ではその必要がなく、製造上の問題も同時に解決できる。
【０１７４】
〔実施例２〕
本実施例では、媒質として、構造式（５）〜（７）
【０１７５】
【化６】
【０１７６】
で示される化合物を混合した混合物を使用した以外は、カイラル剤も含めて実施例１と同様のものを用いた。なお、上記構造式（５）〜（７）に示す化合物の混合割合は、構造式（５）に示す化合物を３０ｗｔ％、構造式（６）に示す化合物を４０ｗｔ％、構造式（７）に示す化合物を３０ｗｔ％とした。
【０１７７】
実施例１では、正の誘電異方性を有する化合物からなる媒質を用いていたが、本実施例では負の誘電異方性を有する化合物からなる媒質を用いている。この場合であっても、上記実施例１と同様の効果を得ることができた。すなわち、本発明では、正の誘電異方性を有する媒質のみならず、負の誘電異方性を有する媒質をも用いることができる。
【０１７８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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。
【０１７９】
なお、本発明に関連する表示装置では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面とは反対側に偏光板を配置することができる。
【０１８０】
また、本発明に関連する表示装置では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板における上記媒質との対向面に配向膜を配置することができる。
【０１８１】
また、本発明に関連する表示装置では、上記配向膜を、有機薄膜とすることができる。
【０１８２】
また、本発明に関連する表示装置では、上記配向膜を、ポリイミドとすることができる。
【０１８３】
また、本発明に関連する表示装置では、上記配向膜に、基板に対して平行または反平行な水平配向処理を施すことができる。
【０１８４】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、電圧印加時に光の波長以下の配向秩序を有するようにすることができる。
【０１８５】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質に、液晶性物質を含ませることができる。
【０１８６】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、キュービック対称性を示す秩序構造を有するようにすることができる。
【０１８７】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、キュービック相またはスメクチックＤ相を示す分子からなるようにすることができる。
【０１８８】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、液晶マイクロエマルションからなるようにすることができる。
【０１８９】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示すリオトロピック液晶からなるようにすることができる。
【０１９０】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示す液晶微粒子分散系からなるようにすることができる。
【０１９１】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、デンドリマーからなるようにすることができる。
【０１９２】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、コレステリックブルー相を示す分子からなるようにすることができる。
【０１９３】
また、本発明に関連する表示装置では、上記媒質が、スメクチックブルー相を示す分子からなるようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９４】
本発明の表示素子は、広視野角特性および高速応答特性に優れた表示素子であり、例えば、テレビやモニタ等の画像表示装置や、ワードプロセッサ（ワープロ）やパーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、あるいは、ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話等の情報端末等に備えられる画像表示装置に、広く適用することができる。また、本発明の表示素子は、上記したように、広視野角特性および高速応答特性を有し、また、液晶相−等方相相転移温度を低下させてカー効果を安定化し、かつ、駆動電圧を低減することができるので、大画面表示や動画表示にも適している。
【符号の説明】
【０１９５】
１ 基板
２ 基板
３ 媒質層
４ 電極（電界印加手段）
４ａ 櫛歯部分
５ 電極（電界印加手段）
５ａ 櫛歯部分
６ 偏光板
７ 偏光板
１１ 画素基板（基板）
１２ 対向基板（基板）
４５ｃ、４５ｄ 電界印加方向
Ａ 媒質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す媒質とを備えた表示素子であって、
上記媒質は、電界無印加時に光の光学波長以下の配向秩序を有しており、
上記媒質には、カイラル物質としてのカイラル剤が含まれていることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
上記媒質が、カイラル物質であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
上記媒質には、液晶性物質が含まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示素子
【請求項４】
上記一対の基板のうち一方の基板に、基板面に対して略平行な電界を上記媒質に印加する電界印加手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項５】
上記電界印加手段は、上記一対の基板における媒質側に設けられ、かつ、櫛歯部分が互いに噛み合う方向に対向配置された、少なくとも一対の櫛型電極を備えていることを特徴とする請求項４に記載の表示素子。
【請求項６】
上記櫛歯部分が、楔型形状を有することを特徴とする請求項５に記載の表示素子。
【請求項７】
上記楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度が、９０度±１０度未満であることを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
【請求項１】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す媒質とを備えた表示素子であって、
上記媒質は、電界無印加時に光の光学波長以下の配向秩序を有しており、
上記媒質には、カイラル物質としてのカイラル剤が含まれていることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
上記媒質が、カイラル物質であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
上記媒質には、液晶性物質が含まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示素子
【請求項４】
上記一対の基板のうち一方の基板に、基板面に対して略平行な電界を上記媒質に印加する電界印加手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項５】
上記電界印加手段は、上記一対の基板における媒質側に設けられ、かつ、櫛歯部分が互いに噛み合う方向に対向配置された、少なくとも一対の櫛型電極を備えていることを特徴とする請求項４に記載の表示素子。
【請求項６】
上記櫛歯部分が、楔型形状を有することを特徴とする請求項５に記載の表示素子。
【請求項７】
上記楔型形状の折れ曲がり部分のなす角度が、９０度±１０度未満であることを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２３７５８４（Ｐ２００９−２３７５８４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４６４４（Ｐ２００９−１６４６４４）
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【分割の表示】特願２００４−１３１９６３（Ｐ２００４−１３１９６３）の分割
【原出願日】平成１６年４月２７日（２００４．４．２７）
【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２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【分割の表示】特願２００４−１３１９６３（Ｐ２００４−１３１９６３）の分割
【原出願日】平成１６年４月２７日（２００４．４．２７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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