CN100476522C - 显示元件和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供在透明的一对基板间封入通过施加电场光学各向异性发生变化的媒质的显示元件，在与上述基板中的一个的媒质连接的表面上具有用于加电场的信号电极和对向电极。信号电极和对向电极通过绝缘层重叠。

Description

显示元件和显示装置

技术领域

本发明涉及在高速响应下具有广泛视野和高品质的显示性能的显示元件。

背景技术

液晶显示元件在各种显示元件中具有厚度薄、重量轻和消耗电力少的优点。因此，广泛用于包括电视或显示器等图像显示装置，和文字处理器、个人电脑等办公自动化OA(office Automation)设备、摄像机、数码相机、移动电话等信息终端等的图像显示装置中。

作为液晶显示元件的液晶显示方式，以往，使用向列型液晶的扭转向列(TN)模式或使用铁电液晶(FLC)或反铁电液晶(AFLC)的显示模式、高分子分散型显示模式等都是已知的。

在这些液晶显示方式中，例如TN模式的液晶显示元件已经实用化了。但是，在使用TN模式的液晶显示元件中，具有响应缓慢、视野角狭窄等缺点，这些缺点对于其超过CRT(cathode ray tube，阴极射线管)造成很大的妨碍。

使用FLC或AFLC的显示模式具有响应迅速、视野角广阔的优点，可是在耐冲击性能和温度特性等方面存在着很大的缺点，使之不能广泛地实用化。

利用光散射的高分子分散型液晶显示模式，无须偏光板就有可能进行高辉度的显示，但由于实质上不能通过相位片进行视角控制，在响应特性上具有问题，相对于TN模式的优势不大。

这些显示方式中的任何一种，由于在液晶分子处于一定方向整齐排列的状态下，从相对于液晶分子不同角度的观察都是不同的，所以其视角是有限制的。而这些显示方式中的任何一种，都利用通过施加电场使液晶分子旋转的性能，由于液晶分子保持排列一齐旋转，所以响应是需要时间的。在使用FLC或AFLC的显示模式情况下，在响应速度或视野角方面是有利的，但通过外力对取向产生不可逆的破坏成为问题。

另外，与利用通过施加电压使液晶分子旋转的显示方式不同，提出过利用二次电光效应的电子极化的显示方式。

所谓电光效应是物质的折射率受到外部电场的影响而变化的现象。在电光效应中，有与电场的一次方成比例的效应和与二次方成比例的效应，分别称为Pockels效应和Kerr效应。特别是作为二次电光效应的Kerr效应，在高速光学光闸中的应用很早已取得了迅速的进展，在特殊的计量设备中已经实用化。

Kerr效应是J.Kerr在1875年发现的，迄今为止，作为显示出Kerr效应的材料，已知有硝基苯或二硫化碳等有机液体。这些材料应用于比如上述的光学光闸、光调谐元件、光偏振元件或电力电缆等高电场强度的测定等。

其后，液晶材料显示出具有比较大的Kerr常数，对在光调谐元件、光偏振元件，特别是在光集成电路中的应用进行了基础的研究，已经报告了显示出超过硝基苯200倍Kerr常数的液晶化合物。

在这样的状况下，开始对Kerr效应在显示装置中的应用进行了研究。由于Kerr效应是与电场的二次方成比例的，与和电场的一次方成比例的Pockels效应相比，能够预见在相对低电压进行驱动，并且实质上显示出几个微秒到几个毫秒的响应特性，所以预期在高速响应的显示装置上具有应用。

在比如专利文献1(日本特开2001-249,363号公报，2001年9月14日公开)中说明了一种显示装置，它是利用Kerr效果的显示装置，它具有至少一个为透明的一对基板、包含夹持在该一对基板间的各向同性状态的有极性分子的媒体、配置在上述一对基板中至少一块基板的外侧的偏光板、和将电场施加在上述媒体上的施加电场装置。

然而，在使用因施加电场使光学的各向异性发生变化的媒质的显示元件中，在设置与一般的液晶显示元件中所用的同样的开关元件进行驱动的情况下，产生显示元件的透过率低，亮度不均匀，另外，显示元件的图像显示的响应相对于开关元件的信号电压滞后的问题。所谓信号电压是指为了驱动显示元件，由开关元件写入显示元件中的电压。

具体地是，上述驱动为在显示元件上设置由FET(电场效应型晶体管)等构成的开关元件，当开关元件在导通状态时，将电压波形发生器输出的电压施加在显示元件上，对显示元件进行充电。当开关元件不导通时，充电的电荷保持在显示元件中。

即：理想的情况是，当由电压波形发生器产生电压时，若开关元件导通状态，则显示元件开始充电，即使开关元件成为非导通状态，在显示元件中充电的电荷仍成为保持为一定的状态。

然而，在通过施加电场使光学各向异性变化的媒质中，即使形状元件成为非导通状态，充入显示元件中的电荷不能保持一定。其原因是因为由施加电场光学各向异性发生变化的媒质容易取入杂质离子。当媒质中的杂质离子浓度高时，媒质的比电阻降低，通过开关元件给像素电容(pixel capacitance)充电后，即使断开开关元件，充电的电荷减少，像素的电压降低。这样引起亮度降低，比电阻在图面内不均匀地降低，在图面上产生亮度不均匀。

另外，作为另一个问题还有，在使用由施加电场使光学各向异性变化的媒质的显示元件中，在设置一般的开关元件进行驱动的情况下，即使将一定的信号电压写入显示元件中，显示元件的实际的透过率响应波形呈台阶式上升。其原因是，所用的媒质随着电压的上升按更高的有序性取向，结果，像素电容增大。即，由于当进行施加电压时像素电容增大，不能按施加电压时算出的电压，将作为目标的电压值给与像素。

因此，结果，对于显示元件的信号电压的显示响应时间为1帧以上的长度，显示品质降低，在动画显示的可看见残像。

发明内容

本发明的目的是要提供即使在各个像素中设置开关元件进行驱动的情况下，也可在高速响应下得到高品质的图像的显示装置。

本发明的显示元件，在至少一个为透明的一对基板间，封入通过施加电场光学各向异性程度变化的媒质，其特征为，具有像素电极和对向电极通过绝缘层重叠的区域。

在现有的液晶显示元件中，由于利用液晶分子取向方向的变化，液晶固有的粘度对显示响应速度影响大。与此相对，上述结构的显示元件利用媒质的光学各向异性的变化进行显示。因此，上述结构的显示元件，由于没有如现有的液晶显示元件那样，液晶固有的粘度对显示响应速度影响大的问题，本来就具有高速响应的显示性能。

但是，上述结构的显示元件，随着电压上升，电容单调增加，在这种情况下，电压不能立即(例如在1帧中)达到应加的所希望的电压，成为动画显示时有残像残留等问题的原因。在这种显示元件中，像素电极和对向电极通过绝缘层形成重叠的区域，因此形成与显示元件的电容成并列关系的辅助电容，从而可以减少显示元件的电容变化的比例。即：通过在与显示元件的电容等价的电路上，并列地形成施加电压变化而电容值不发生变化的辅助电容，从而使显示元件全体的电容变化的比例相对地减少。因此，不会产生上述动画残像残留的问题。

即：利用上述结构可以形成相对于具有比现有的液晶显示元件高速的响应性能的显示元件，不失掉其高速响应性能的显示装置。因此，可以达到可靠地实现利用媒质的光学各向异性变化来进行显示的显示元件的高速响应的效果。

另外，上述结构的媒质的杂质离子浓度容易增大，这样，媒质的比电阻降低。由于引起亮度降低，另外，在画面内比电阻不均匀地降低，因此，在画面上产生亮度不均匀，但是如果如上述结构那样形成辅助电容，由于可以从辅助电容向媒质供给不足的电荷，因此媒质的比电阻不降低，可以向媒质施加适当的电压，防止亮度降低和亮度不均匀。

采用本发明由于可以可靠地实现使用通过施加电压光学各向异性发生变化的媒质的显示元件本来具有的高速响应性能，还可防止透过率降低和亮度不均匀，因此可以可靠地提高该显示元件组装成的显示器(例如电视机，文字处理机，个人计算机，摄像机，数码相机，移动电话等信息终端所具有的显示器)的显示响应速度，可防止透过率降低和亮度不均匀。如上所述，由于本发明的显示元件具有高速响应特性，所以适合于大画面显示和动画显示。

本发明的其他目的，特征和优点，从以上所述中可以很好了解。另外，本发明的优点，可以参照附图的以下说明中了解。

附图说明

图1为用于说明本发明的显示元件的电极配置的图；

图2(a)为不施加电压状态的本发明的显示元件的截面图，图2(b)为施加电压状态的本发明的显示元件的截面图；

图3为说明本发明的显示元件的梳形电极和偏光板的配置的说明图；

图4(a)为不施加电压状态的现有的液晶显示元件的截面图，图4(b)为施加电压状态的现有的液晶显示元件的截面图，图4(c)为表示现有的液晶显示元件的电压透过率曲线的图形。

图5(a)为不施加电压状态的现有的液晶显示元件的截面图，图5(b)为施加电压状态的现有的液晶显示元件的截面图。

图6为说明本显示元件和现有的液晶显示元件的显示原理的不同的说明图；

图7为表示使用本发明的一个实施例的显示元件的显示装置的结构的方框图；

图8为表示本发明的显示等价电路图的图；

图9为沿着图1显示元件的A-A′线的的截面图；

图10为表示现有的显示元件的等价电路图的图；

图11为说明比较例的显示元件的电极配置的图；

图12为说明本发明的另一个实施例的显示元件的电极配置的图；

图13为沿着图11显示元件的B-B′线的的截面的截面图；

图14为说明本发明的再一个实施例的显示元件的电极配置的图；

图15为沿着图14显示元件的C-C′线的截面的截面图；

图16为表示液晶的微乳液的结构的示意图；

图17为表示液晶的微乳液的结构的示意图；

图18为溶致液晶相的分类图；

图19为表示可以使用本发明显示元件的电极的配置关系的例子的图；

图20为表示可以使用本发明显示元件的电极的配置关系的例子的图；

具体实施方式

(实施例1)

现根据附图，说明本发明的一个实施例。

图2(a)和图2(b)为表示本实施例的显示元件(本显示元件)的大致结构的截面图。

本显示元件在相对的二块基板(基板1和2)之间夹持着作为光学调制层的介电性物质层3。另外，在与基板2相对的基板1的表面上互相相对地配置作为用于将电场施加在介电性物质层3上的施加电场装置的梳形电极(第一电极和第二电极)4、5。另外，在基板1和2的与两基板的相对面的反对一侧的面上，分别具有偏光板6和7.

图1(a)表示在梳形电极4、5之间不施加电压的状态(不施加电压状态(OFF状态))，图1(b)表示在梳形电极4、5之间施加电压的状态(施加电压状态(ON状态))。

基板1和2由玻璃基板构成。但基板1和2的材质没有限制。只要基板1和2中至少一个为透明基板即可。本显示元件的两个基板之间的间隔(即介电性物质层3的厚度)为10μm。但是，两基板之间的间隔不是仅限于此，可以任意设定。

图3为说明梳形电极4、5的配置和偏光板6、7的吸收轴的方向的说明图，如图所示，在本显示元件中形成为梳齿形的梳形电极4和5相对配置。梳形电极4、5形成为线宽为5μm、电极间距离(电极间隔)为5μm，但不是仅限于此。可以根据基板1和基板2之间的间隙任意设定。另外，作为梳形电极4、5的材料，可以使用ITO(铟锡氧化物)等透明电极材料、铝等金属电极材料等；作为电极材料可以使用现有公知的各种材料。

如图3所示，分别设在两基板上的偏光板6、7的吸收轴互相垂直，同时各个偏光板的吸收轴和梳形电极4、5的梳齿部分的电极伸长方向成45°角。由于这样，各个偏光板的吸收轴与梳形电极4、5的电场施加方向大致成45°角。

在液晶显示元件的介电性物质层3中封入结构如下述化学式1所示的化合物。该化合物在小于33.3℃，显示向列相，在该温度以上的温度下，显示各向同性相。

化学式(1)

利用图中没有示出的外部加温装置将该液晶显示元件保持在向列相-各向同性相的相转移温度以上附近的温度(比相转移温度稍高的温度，例如+0.1K)，通过施加电压可以改变透过率。

另外，在两基板1、2的相对面上，根据需要，也可以形成经过磨擦处理的取向膜。在这种情况下，可使在基板1侧上形成的取向膜以覆盖梳形电极4、5的方式形成。

其次，利用图4(a)和图4(b)说明本显示元件的显示原理。图4(a)和图4(b)为表示具有上述结构的作为本发明的液晶显示元件的一个例子的液晶显示元件20的大致结构的说明图。

图4(a)为表示在不施加电压状态下的、保持在向列相-各向同性相的相转移以上附近的温度的液晶显示元件20的液晶分子的取向状态的说明图。图4b为表示在施加电压状态下，保持在向列相-各向同性相以上的附近的温度下的液晶显示元件20的液晶分子取向状态的说明图。

如图4(a)所示，在不施加电压状态下，由于由上述化合物构成的介电性物质层3a为各向同性相，光学上各向同性，因此，液晶显示元件20的显示状态为黑色显示，另一方面，如图4(b)所示，当加电压时，由于在施加电场的区域中上述化合物的分子的长轴方向在电场方向上取向，显现双折射，因此可调制透过率。

图4(c)为在将液晶显示元件20保持在向列相-各向同性相的相转移以上附近的温度，改变所加电压时的电压透过率曲线。如图所示，液晶显示元件20的透过率根据所加电压变化。

根据非专利文献4(“Handbook of Liquid Crystals(液晶手册)”第1卷，p484-485，Wiley-VCH，1998)，施加电场产生的双折射，用

Δn＝λBE²

表示，式中，λ为光的波长，B为Kerr常数，E为所加电场强度。

Kerr常数B与

B∝(T-Tni)^-1

成比例。

因此，在转移点(Tni)附近，即使以弱的电场强度驱动，在温度(T)上升的同时，必要的电场强度急剧增大。由于这样，在相转移以上的温度下，大致在100V以下的电压下，可以充分地调制透过率，而在离相转移温度很远的温度(比相转移温度高很多的温度)下，为了调制透过率，必需增大必要的电压。

在上述说明中，说明了在与基板面平行的方向上加电压的方式的液晶显示元件20，其他方式也同样。例如，如图5(a)和图5(b)所示的液晶显示元件30那样，在基板面法线方向加电压的情况下，必需高精度的温度控制。

在液晶显示元件30中，分别在基板1和2的相对面上设置透明电极4a和5a以代替液晶显示元件20的梳形电极4和5，即：液晶显示元件30与液晶显示元件20同样，为利用电光学效果的液晶显示元件的一个例子。

当将该液晶显示元件30保持在封入介电性物质层3a中的媒质的相转移温度以上附近的温度下时，如图5(a)所示，当不施加电压时，介电性物质层3a为各向同性，又如图5(b)所示，加电压时，液晶分子的长轴方向在与电场垂直的方向取向。

在这种结构的液晶显示元件30中，与液晶显示元件20的情况同样，在比相转移温度高很多的温度下，为了调制透过率，要增大必要的电压，从而得不到高速响应性。另外，透过性降低，产生亮度不均匀。

在这种情况下，与横电场方式的显示元件20同样，通过设置辅助电容可有效地使显示品质变好。

其次，详细说明本显示元件和现有的液晶显示元件的显示原理的不同点。

图6为说明本显示元件和现有的液晶显示元件的显示原理的不同的说明图，它示意性地表示加电压和不施加电压的折射率椭圆体的形状和方向。在图6中，作为现有的液晶显示元件，表示使用TN方式，VA(Vertical Alignment，垂直取向)方向，IPS(In Plane Switching，面内响应)方式的液晶显示元件的显示原理。

如图所示，TN方式的液晶显示元件，在相对基板间夹持液晶层，在两基板上分别具有透明电极(电极)。当不施加电压时，液晶层的液晶分子的长轴方向呈螺旋状扭转取向，而加电压时，液晶分子的长轴方向沿着电场方向取向。如图6所示，这时的平均折射率圆体，在不施加电压时，其长轴方向向着与基板面平行的方向，加电压时，长轴方向向着基板面法线方向。即：不施加电压和加电压时，折射率椭圆体的形状不变，其方向变化(折射率椭圆体旋转)。

VA方式的液晶显示元件与TN方式同样，在相对的基板间夹持液晶层，在两个基板上分别具有透明电极(电极)。在VA方式的液晶显示元件中，不施加电压时，液晶层的液晶分子的长轴方向在大致与基板面垂直的方向上取向；加电压时，液晶分子的长轴方向在与电场垂直的方向上取向。如图6所示，这时的平均折射率椭圆体，在不施加电压时，长轴方向向着基板面法线，加电压时，长轴方向向着与基板面平行的方向。  即：不施加电压和加电压时，折射率椭圆体的形状不变，其方向变化。

IPS方式的液晶元件，在一个基板上具有相对的一对电极，在两电极间的区域上，形成液晶层。通过施加电压，可改变液晶分子的取向方向，在不施加电压和加电压时，可以实现不同的显示状态。因此，如图6所示，在IPS方式的液晶显示元件中，不施加电压和施加电压时，折射率椭圆体的形状不变，其方向变化。

这样，在现有的液晶显示元件中，在不施加电压时，液晶分子在任何方向取向，通过施加电压改变其取向方向，进行显示(透过率的调制)。即：折射率椭圆体的形状不变化，利用加电压造成的折射率椭圆体方向旋转(变化)进行显示。即：在现有的液晶显示元件中，液晶分子的取向有序顺序度一定，通过改变取向方向，进行显示。

与此相对，如图6所示，在本显示元件中，不施加电压时，折射率椭圆体成球状。即：不施加电压时，为各向同性的(取向有序度＝0)。通过施加电压，发现各向异性(取向有序度＞0)。即：在本显示元件中，不施加电压时，折射率椭圆体的形状是各向同性的(nx＝ny＝nz)，通过施加电压，折射率椭圆体的形状出现各向异性(nx＞ny)。这里，nx、ny、nz分别表示在与基板面平行、与两电极的相对方向平行的方向；与基板面平行、与两电极的相对方向垂直的方向；和与基板面垂直方向的折射率。

这样，在本显示元件中，光学各向异性一定(电压施加方向不变化)，通过调制可见光以上的取向有序度，进行显示。即：在本显示元件中，媒质的各向异性(或取向有序)方式变化。因此，本显示元件和现有的液晶显示元件的显示原理大不相同。

即：在显示元件中，通过施加电压改变折射率椭圆体的形状，上述媒质的光学各向异性的程度变化，因此，本显示元件的折射率椭圆体的长轴方向与电场方向平行或垂直。

另一方面，在现有的液晶显示元件中，由于使折射率椭圆体的长轴旋转，进行显示，所以折射率椭圆体的长轴方向不限于与电场方向平行或垂直。

接着，说明使用以上显示元件的显示装置的结构。如图7所示，本实施例的显示装置21包含：具有上述的本显示元件的像素成矩阵状配置的显示面板22；驱动显示面板22的数据信号线SL1-SLn的源极驱动器23；驱动显示面板的扫描信号线GL1-GLm的栅极驱动器24；控制器25；将在显示面板上显示用的电压供给至源极驱动器23和栅极驱动器24的电源电路26。

另外，显示装置21还具有：积蓄从外部装置输入的一帧图像信号的帧存储器27；和根据从外部装置输入的现在的帧的图像信号(现在帧图像信号、这次的图像信号)与现在的帧前的一个帧的图像信号(前帧图像信号、上次的图像信号)，将对现在帧的图像信号进行校正后的校正后图像信号输出至控制器25的图像信号校正处理部分28。所谓帧为从外部装置输入的图像信号的传送单位。关于图像信号校正处理部分28进行图像信号的校正处理，将在后面说明。

控制器25将数字化的显示数据信号(例如，与红、绿、蓝对应的RGB各种图像视频信号)和控制源极驱动器动作的源极驱动器控制信号，输出至源极驱动器23，同时，将控制栅极驱动器动作的栅极驱动器控制信号输出至栅极驱动器24。作为源极驱动器控制信号有水平同步信号、起动脉冲信号和源极驱动器用的时钟信号等，另一方面，作为栅极驱动器控制信号有垂直同步信号和栅极驱动器用的时钟信号等。另外，控制器25根据从图像信号校正处理部分28输入的校正后的图像信号，决定输入源极驱动器23的显示数据信号。

另外，上述显示面板22具有多根数据信号线SL1～SLn和与各条数据信号线SL1～SLn分别交叉的多根扫描信号线GL1～GLm。在数据信号线和扫描信号线的每一个组合上设有像素29...。如图8所示各个像素29具有后述结构的显示元件31和开关元件32。

开关元件32为TFT，栅极与扫描信号组GLj连接，漏极与数据信号线SLi连接。另外开关元件32的源极与并联连接的显示元件的电容31和辅助电容33连接。另外，显示元件的电容31和辅助电容33的另一端，与全部像素共通的共通电极线连接。

在上述各个像素29中，当选择扫描信号线GLj时，开关元件32导通，根据从控制器5输入的显示数据信号决定的信号电压，由源极驱动器23通过数据信号线SLi，加在显示元件的电容31和辅助电容33上。另一方面，当该扫描信号线GLj的选择期间结束，开关元件32遮断时，理想的情况是，显示元件31继续保持遮断时的电压。

显示元件31的透过率或反射率，根据开关元件32所加的信号电压而发生变化。因此，如果选择扫描信号线GLj，将与通往各个像素29的显示数据信号相应的信号电压，从源极驱动器23，加在数据信号线SLi上，则可使各个像素29的显示状态与图像数据合在一起变化。

其次，说明用于形成辅助电容33的结构。在本实验例中，如图7所示，通过在显示元件上进行布线和作出电极，形成上述辅助电容。图1表示通过上述数据信号线SL1和扫描信号线GLi的组合形成的像素29i的线路和电极。该电极的配置为图3所示的梳形电极4、5的其他实施例。

在图1中，在基板1上形成与开关元件32的源极连接的梳形的信号电极(第一电极：上述梳形电极中的一个)14。该信号电极14可作为像素电极的一部分。

信号电极14的形状由从开关元件32与扫描信号线GLm大致平行地延伸的部分(第一电极)14a，从该部分与数据信号线SLn大致平行地分支的2个分支部分(第一电极)14b，将信号电极的二个分支部分大致垂直地连接的辅助电容部分(辅助电极，第二电极)14c构成。另外，使对向电极线16(第二电极，上述梳形电极的另一个)在扫描信号线GLj和下一条线的扫描信号线GLk之间平行通过，使与该对向电极线16连接的对向电极(第二电极)15与上述梳形信号电极14啮合。即：对向电极15大致垂直地从上述对向电极线16，在信号电极这二个分支部分14b之间延伸。这样，在信号电极的分支部分14b和对向电极15之间形成电场，起图3的梳形电极的作用。

另外，对向电极线16(或对向电极15)/扫描信号线GL和数据信号线SL(或信号电极14)，通过绝缘膜17重叠，但不导通。这时，在包含对向电极15、对向电极线16和扫描信号线GL的第一层上层叠绝缘膜17(优选为与TFT的栅极绝缘膜相同的层)，再在其上层叠包含信号电极14和数据信号线SL的第二层。

信号电极14的辅助电容部分14c与对向电极线16重叠地形成。这样，如图9所示，形成辅助电容部分14c的部分的显示元件的截面(图1中的A-A′截面)，夹住绝缘膜17，使信号电极14的一部分和对向电极15重叠。这样，产生与图8的显示元件的电容成并联关系的辅助电容。通过形成辅助电容33，利用施加电场可以防止由光学各向异性变化的媒质构成的显示元件中的亮度不均匀，透过率降低和动画时的残像。

以下详细说明其理由。在使用不形成图10所示的等价电路那样的辅助电容的显示元件的情况下，即在使用不形成图11所示的辅助电容部分14c的显示元件的情况下，在将该显示元件配置成矩阵状的显示画面上，存在透过率降低、亮度不均匀常常发生、动画显示时可看见残像的缺点。

上述透过率降低，亮度不均匀的原因在于通过施加电压，各向异性发生变化的媒质的特性。即：这种媒质在媒质中有大的极化，有大的极化的媒质，杂质离子容易进入。另外，从显示原理来看，与现有的液晶显示元件相比必需增大驱动电压，这样，媒质本身容易劣化。另外，媒质中的杂质离子浓度增大。当媒质的杂质离子浓度高时，媒质的比电阻降低，在通过开关元件32给像素电容充电后，当断开开关元件32时，充电的电荷减少，像素的电压降低。这样，由于引起亮度降低，比电阻在画面内不均匀地降低，因此在画面上产生亮度不均匀。

动画显示的产生的残像也是由本显示元件的媒质的性质引起的。即：在本显示元件中，随着电压的上升，媒质按更高的有序性取向，结果，电容增大。即：本实施例的显示元件随着电压上升，电容单调增加。在这种情况下，加电压后，不能立即达到目标电压(电压不足)。

例如，使显示元件从电压为0.0V、电容为0.325nF的状态，响应电压为40.0V，电容为0.590nF的状态。在以下的说明中，将0.0V＝V0，0.325nF＝C0，40.0V＝V1，0.590nF＝C1来说明。

当电压为V0状态时，如果写入显示元件的信号电压应达到的电压为V1，则当在施加电压V1的瞬间，充入显示元件中的电荷为Q01时，则

Q01＝C0·V1(＝13.0(nC)).

另一方面，在电压为V1，电容为C1的状态下，应充电的电荷量Q1为：

Q1＝C1·V1＝(＝23.6(nC))。

这里，从C0＜C1可看出

Q01＜Q1，

因此充电电荷量不足。即当将电压施加在显示元件上时，由于显示元件的电容增加，不能达到目标电压。

为了解决这个问题，随着电压上升，电容应尽可能不变化。换句话说，如果断开(黑色)时显示元件的电容为Coff，接通(白色)时的显示元件电容为Con，则Con/Coff应接近1。

在形成上述辅助电容33的显示元件中，可以减小显示元件的电容变化的比例。由于在电极间只夹住绝缘膜而不夹住媒质，因此电压不会使辅助电容的电容值变化。由于该不变化的辅助电容33在等价电路中与像素电容并联形成，因此显示元件全体的电容变化的比例相对地较低。即：如果辅助电容为Cs，则上述显示元件全体的电容变化比例为(Con+Cs)/(Coff+Cs)，可确实地得到

(Con+Cs)/(Coff+Cs)＜Con/Coff

如果极端地说，当Cs为无限大时，左边为1(即，显示元件全体的电容不变化)。

另外，辅助电容的形成方法不是仅限于通过图1那样的电极配置形成，例如，在形成矩阵状画面的情况下，图12的结构有效。即：使对向电极15的辅助电容部分(辅助电极)15′从对向电极线16伸出，在信号电极的分支部分14b(与数据信号线平行的部分)下面通过(虚线)形成第二辅助电容也可以。这样，如图13所示，图12的B-B′截面夹住绝缘膜17，使信号电极14和对向电极的辅助电容部分15′重叠。

另外，将别的线路配置在辅助电容用的电极上，与将电场给与媒质的电极独立地形成辅助电容用的电极也可以。

如上所述，优选辅助电容用的电极与用于将电场给与媒质的本来设置的电极重叠地形成。这样，不降低显示元件的开口率而可以形成更大的辅助电容。上述所谓的开口率表示当显示元件的光所透过面积为A，显示元件全体的面积为B时，A/B的值。当开口率降低时，图面变暗。一般而言，辅助电容是层叠与将电压施加在媒质上的电极不同地、形成对向电极和扫描信号线的层(遮光性物质)；形成栅极绝缘膜的层；和形成数据信号线的层(遮光性物质)而形成的，因此增加了新的电极光不能透过的部分，开口率降低。与此相对，在本实施例中，与将电压施加在媒质上的电极重叠，形成电极，该电极可兼作将电压施加在媒质上的电极和形成辅助电容用的电极使用，因此光不透过的部分小，开口率不降低。另外，通过以容纳在将电场施加在媒质上的电极的范围内的方式形成，光不透过的部分成为最小限，开口率最大。

这样，在使辅助电容形成用的电极与将电场给与媒质的电极重叠来形成的情况下，如图8的截面图所示，信号电极覆盖对向电极，因此信号电极屏蔽对向电极，对向电极的辅助电容部分对显示没有影响。

另外，由于在显示元件中形成辅助电容，可以不设置电极，只配置辅助电容电极线也可以。例如，如图5所示的液晶显示元件30那样，如图15所示，当在基板面法线方向加电压时，由于对向电极45和像素电极(第一电极)44，通过介电性物质层43，在另一个面上形成，像素电极44可在比较大的面积上形成。具体地是，如图14所示，在被信号线SL和扫描线GL分割的全体像素区域上，形成作为透明电极(典型的为ITO)的像素电极44。在这种显示元件的情况下，如图14或者作为图14的显示元件的C-C′截面图的图15所示，可按任意形状配置辅助电容电极线(辅助电极)46，使它与和像素电极44的介电性物质层43连接的面相反一侧的面的一部分相对。这样，在像素电极44的一部分和辅助电容电极线46之间，产生辅助电容。辅助电容电极线46，由于与对向电极45的电位相同，因此实质上，可看作对向电极。

希望辅助电容电极线46在形成扫描信号线GL的层上形成，这样，不需要追加用于制造辅助电容电极线46的制造过程。又如图14所示，如果在扫描线之间，与扫描线平行地配置，则辅助电容电极线46的制造简单。

另外，由于必需使辅助电容电极线46与像素电极44绝缘，因此优选是通过绝缘膜47，与像素电极44相对。另外，辅助电容电极线46在显示区域外，与在对向基板上形成的对向电极45(典型的由ITO构成)连接，保持与对向电极45相同的电位。

其次，观察在图1的结构中，使用形成辅助电容的显示元件，观察实际的图像品质。

进行实验，在单一像素的评价单元上设置由FET构成的开关元件，如图1所示，配置电极，并联地形成辅助电容。在以断开施加电压时的像素电容为1的情况下，观察辅助电容为0、0.1、0.4、0.5、1.0、2.0、5.0的显示品质。另外，辅助电容0的条件为不形成辅助电容的条件，作为本发明的比较例。采用市场销售的电容器，调整辅助电容。

显示品质着限于亮度不均匀和响应特性，用以下方法进行评价。结果表示在表1中。

表1

辅助电容	亮度变化	响应特性
			0(无)	×	×
0.1	×	×
			0.4	△	×
0.5	△	×
			1	○	△
2	○	○
			5	○	○

亮度不均匀：在1的条件下，在5个评价单元上加电压，利用亮度计(TOPCON公司的BM-5)测定亮度。评价5个评价单元间的亮度偏差，○(良好)△(有改善效果)×(不良)，结果表示在表1中。评价时，将5个评价单元间的亮度偏差在±50％以内(即5个测定值的平均值在0.5-1.5倍范围内)认为是△；亮度偏差在±10％以内(即5个测定值的平均值在0.9-1.1倍范围内)认为是○。

响应特性：当从断开施加电压状态变化至接通加电压状态时，测定介电性物质层的透过率的响应波形。根据直至响应结束(得到给定的透过率)的时间，评价响应特性。○(良好)、△(有改善效果)、×(不良)，将结果表示在表1中。评价时，当扫描二个帧响应结束，认为是△，扫描一个帧，响应结束，认为是○。

根据表1，关于亮度不均匀是这样：当设置0.4以上电容的辅助电容时改善；当辅助电容在1以上时(即辅助电容为像素电容值的1倍以上时)，可以抑制亮度不均匀，保持良好的显示品质。另一方面，关于响应特性是这样：  辅助电容在1以上为改善，2以上(辅助电容为像素电容的2倍以上)良好；动画显示可抑制残像。

因此，为了得到没有亮度不均匀，响应特性好的显示元件，形成像素电容1倍以上的电容的辅助电容优选，更优选是形成2倍以上的辅助电容。

另外，可以采用本发明显示元件的电极的配置关系，不是仅限于图1的结构。以下，利用图19和图20，说明可以采用本发明的显示元件的电极的配置关系。

如图19所示，本发明的显示元件具有信号电极14和对向电极15分别以90度的弯曲角度呈Z字形弯曲的结构，以便通过信号电极14和对向电极15，形成施加相互成90°角的电场的至少二个区域D_M，D_M。

在采用图19所示的配置关系的显示元件的基板1、2的外侧上，设有偏光板6、7，这些偏光板6、7的吸收轴(即偏光板吸收轴方向)互相垂直。同时，各个基板6、7的吸收轴与信号电极14和对向电极15的施加电场方向成45°角。

另外，在图19所示的电极结构中，在数据信号线SLi和对向电极15之间存在大的非显示区域。如图20所示，使数据信号线SLi不成直线，而是与对向电极15的弯曲平行，则可大大减少上述非显示区域。

在本显示元件中，利用由化学式1表示的化合物作为封入介电性物质层3中的媒质，但不仅限于此，封入介电性物质层3中的媒质物性上不是液体，可以是通过施加电场，取向有序度变化(即通过施加电场光学各向异性变化)的媒质。具体地说，可以为显示Kerr效应或Pockels效应的物质。另外，媒质可以为液体，气体，固体。

例如，可以使用不施加电场的显示光学各向同性，通过施加电场，发现光学各向异性的媒质。即：可以使用不施加电场时具有光学波长以下的秩序，在光学波长区域中透明的物质，通过施加电场，取向秩序发生变化，发现光学各向异性的媒质。

或者，可使用不施加电场时，有光学各向异性，通过施加电场，光学各向异性消失，成为光学波长以下的有序结构，显示光学各向同性的媒质。

因此，可以使用由显示立方晶相分子构成的媒质，或者可以使用由具有立方晶相以外的有序结构的分子构成的媒质。另外也可使用共聚物、亲水亲油性分子，枝状聚合物(dendrimer)，液晶等构成的媒质。

另外，如非专利文献7(App.Phys.Lett.，Vol.69，1996年6月10日，p1044)所述，在媒质中加入凝胶化剂(参照非专利文献8“Adv.Func.Mater.，Vol 13，No.4，2003年4月，p313-317)，可以实现更高速响应性和高对比度的显示元件。又如非专利文献9(Nature Materials，Vol.1.，2002年9月，p64)所述，使媒质的高分子固定，可在广范围的温度区域中稳定，显示蓝色相。

作为上述媒质，希望包含有液晶性物质，这种液晶性物质，可以为单体时显示液晶性的物质，也可以为将多种物质混合显示液晶性的物质，或将其他的非液晶性物质混入这些物质中也可以。

例如，采用专利文献1的液晶性物质，也可以采用在其中添加了溶剂的物质，作为媒质中含有的液晶性物质。还可以如专利文献2(特开平11-183937号公报，1999年7月9日公开)所述，将液晶性物质分割成小区域。

所有情况下，都希望作为媒质在不施加电压时为光学各向同性，加电压时，诱发光学调制的物质。典型的是，优选将随着施加电压，分子或分子集合体(簇)的取向有序性提高的物质作为媒质。

另外，作为媒质，希望是显示Kerr效应的物质。例如，可以为PLZT(锆酸铅和钛酸铅的固溶体中添加镧(La)的金属氧化物)等。另外，希望媒质含有极性分子(例如，硝基苯等作为媒质)。

以下表示以在本显示元件的介电电性物质层3中使用的媒质的几个和为媒质例子。

(媒质例1)

立方晶相

使用显示立方晶相的分子构成的媒质作为封入本显示元件的介电性物质层3中的媒质。

作为立方晶相，有BABH8。该BABH8由于在136.7℃以上161℃以下宽的温度范围内显示立方晶相，在该宽的温度范围(约24K)上得到稳定的电压透过率曲线，因此，本显示元件中极容易进行温度控制。

另外，在BABH8显示立方晶相的上述温度区域中，如果将电场施加在由BABH8构成的介电性物质层3上，则由于分子本身有介电各向异性，分子向着电场方向在微小区域的结构(结晶的晶格)上产生变形。即：通过施加电场在介电性物质层3发现光学各向异性。

因此，可以利用BABH8作为封入本显示元件的介电性物质层3中的媒质。另外，不仅限于BABH8，如果是显示立方体体相物质，由于加电压和不施加电压时，光学各向异性变化，因此作为封入本显示元件的介电性物质层3中的媒质适用。

[媒质例1]近晶D相(Smectic D Phase，SmD)

作为封入本显示元件的介电性物质层3中的媒质，可以采用显示作为液晶相之一的近晶D相(SmD)的分子构成的媒质。

作为显示近晶D相的液晶性物质有ANBC16。ANBC16有非专利文献1(齐藤一弥、徂徕道夫著“光学各向同性的独特的热致的液晶热力学”液晶第5卷，第1号，p 20～27.2001年)中p21的图1结构1(n＝16)，和非专利文献6(“Handbook of liquid Crystals”Vol.2B，p.887-900，Wiley-VCH，1998)的p888，表1，化合物1，化合物1a，化合物1a-1中所述的物质。以下举出这些的分子结构。

〔化学式2〕

(化学式3)

4’n-Alkoxy-3’-substituted-biphenyl-4-carboxylic acids

4′n-烷氧基-3′-硝基-联苯-4-羧酸(4′n-alkoxy-3’-nitro-biphenyl-4-carboxylic acids)X＝N02

n-15 Cr 127 SmC 187 Cub 198 SmA 204 I

该液晶性物质(ANBC16)在171.0～197.2℃温度范围内显示近晶D相。近晶D相的多个分子形成jungle gym(注册商标)那样的三维晶格，该结构常数在光学波长以下。即：近晶D相的分子排列具有显示立方体对称性的有序结构。因此，近晶D相显示光学各向同性。

另外，在ANBC16显示近晶D相的上述温度区域内，如果将电场施加在由ANBC16构成的介电性物质层3上，由于分子本身存在介电各向异性，分子向着电场方向，在晶格结构上产生变形。即：在介电性物质层3中发现观光学各向异性。

因此，可使用ANBC16作为封入本显示元件的介电性物质层3中的媒质。不限于ANBC16，只要显示近晶D相的物质，由于加电压和不施加电压时光学各向异性发生变化，所以可以用作为封入本显示元件的介电性物质层3中的媒质。

(媒质例2)液晶微乳液

作为封入本显示元件的介电性物质层3中的媒质，可以采用液晶微乳液。所谓液晶微乳液是山本等人命合的、O/W型微乳液(在油中用表面活性剂，以水滴的形式把水溶解的系统，油变为连续相)的油分子，用热致液晶分子置换的系统(混合型)的总称(参照非专利文献2(山本润著“液晶微乳液”，液晶，第4卷，第3号，p248-254，2000年)。

作为液晶微乳液的具体例子，有非专利文献2所述的、作为显示向列型液晶相的热致液晶(温度转移形液晶)的戊基氰基联苯(Pentylcyanobiphenyl(5CB))，作为表现逆胶束相的溶致液晶(1yotropic liquid crystal，浓度转变型液晶、溶致液晶)的双(十二烷基)溴化铵(Didodecyl ammonium bromide(DDAB))的水溶液的混合系统。该混合系统具有由图16和图17的模式图表示的构造。

此混合体系，典型的逆胶束直径为50的程度，而逆胶束之间的距离是200

的程度。此尺度比光学波长小一个数量级。逆胶束是在三维空间中随机存在的，各个逆胶束在中心的5CB呈放射状取向。从而，上述混合体系显示出光学各向同性。

而如果在由上面的混合体系构成的媒质上施加电场，由于5CB中存在着介电各向异性，分子自身向着电场方向。这就是说，在由于逆胶束在中心呈放射状取向而在光学上具有各向同性的体系中，显现出取向的各向异性，也就呈现出光学的各向异性。因此，可将上述混合体系作为封入本显示元件的物质层3中的媒质使用。并不限于上述的混合体系，只要是在不施加电场时和施加电场时光学各向异性发生变化的液晶微乳液，就适合于作为封入本显示元件物质层3中的媒质。

[媒质例3]溶致液晶相

作为被封入本显示元件的介电性物质层3中的媒质，可以使用具有特定相的溶致液晶。在此，所谓“溶致液晶”意味着将一般形成液晶的主要分子，溶解于具有其它性质的溶剂(水或有机溶剂)中形成的其它成分系的液晶。作为上述特定相，是在施加电场时和不施加电场时，其光学各向异性的程度发生变化的相。作为这样的特定相，有比如在例如有非专利文献7中叙述的胶束相、海绵相、立方晶相、逆胶束相等。图18表示溶致液晶的分类图。

在作为亲水亲油性物质的表面活性剂中，有呈现胶束相的物质。比如，作为离子性表面活性剂的十二烷基硫酸钠水溶液或棕榈酸钾水溶液等就形成球状的胶束。而在作为非离子性表面活性剂的聚氧化乙烯壬基苯基醚(polyoxyethylene nonylphenyl ether)和水的混合物中，壬基苯基(nonylphenyl)起着疏水基团的作用，而氧乙烯基(oxyethylene)链起着亲水基团的作用，由此形成胶束。另外，苯乙烯-环氧乙烷嵌段共聚物(styrene-ethyleneoxideblock)的水溶液也会形成胶束。

比如，球状胶束显示出分子在空间的各个方位上堆积(packing)(形成分子集合体)的球状。而由于球状胶束的尺寸不到光学波长，在光学波长的范围内不能显示出各向异性，而为各向同性。但是，如果在这样的球状胶束上施加电场，由于球状胶束产生变形而显现出各向异性。由此，可以将显示球状胶束的溶致液晶作为被封入本显示装置的物质层3中的媒质加以使用。当然并不限于球状胶束，也可以将显示其它形状的胶束相，即带状(string-type)胶束相、椭圆形胶束相、棒状胶束相等的溶致液晶封入物质层3中，能够得到大致同样的效果。

一般已知，由于浓度、温度、表面活性剂的条件等不同会形成亲水基团和疏水基团互换的逆胶束。这样的逆胶束在光学上显示出与胶束同样的效果。因此，通过将显示逆胶束相的溶致液晶作为被封入物质层3中的媒质，能够起到与使用显示胶束相的溶致液晶时同样的效果。在媒质例2中说明的液晶微乳液就是显示逆胶束相(逆胶束结构)的溶致液晶的一个例子。

而在非离子性表面活性剂季戊乙二醇十二烷基醚(Pentaethyleneglycol-dodecylether，C₁₂E₅)的水溶液中，如在图18中所示，存在着显示海绵相或立方晶相的浓度和温度区域。由于这样的海绵相或立方晶相具有不到光学波长的有序性，在光学波长区域是透明的物质。这就是说，由这样的相构成的媒质，显示出光学各向同性。而在由这些相构成的媒质上施加电场时，在有序结构中产生变形而呈现出光学各向异性。从而，显示海绵相或立方晶相的溶致液晶也作为封入本显示元件物质层3中的媒质使用。

[媒质例4]液晶微粒分散系

作为被封入物质层3中的媒质，可以使用胶束相、海绵相、立方晶相、逆胶束相等在施加电场时和不施加电场时显示出光学各向异性程度变化的液晶相微粒分散系。在此，所谓“微粒分散系”是微粒混合在溶剂(液晶)中的混合体系(参照非专利文献3(白石幸英及其他4名，“液晶分子保护的钯纳米微粒-主客模式液晶显示装置的制备和应用”，高分子论文集，Vol.59，No.12，p.753-7592002年12月)))。

作为这样的液晶微粒分散系，比如是在非离子性表面活性剂季戊乙二醇十二烷基醚(Pentaethyleneglycol-dodecylether，C₁₂E₅)的水溶液中，混入表面被硫酸基团改性的直径100

左右的胶乳粒子形成的液晶微粒分散体系。在这样的液晶微粒分散系中，显现出海绵相。从而，与上述媒质例3同样，上述液晶微粒分散系作为被封入本显示装置物质层3中的媒质使用。

通过用如上所述的乳胶粒子与媒质例2的液晶微乳液中的DDAB置换，能够得到与媒质例2的液晶微乳液同样的取向结构。

[媒质例5]枝状聚合物(dendrimer)

作为被封入物质层3中的媒质，可以使用枝状聚合物(树枝状分子)。在此，所谓“枝状聚合物”是按各单体单元分支的三维高支化聚合物。

由于枝状聚合物具有很多分支，当在一定程度以上的分子量时就成为球状结构。由于此球状结构具有不到光学波长的有序性，所以在光学波长区域是透明物质，而通过施加电场能够发生取向有序性程度的变化，显现出光学各向异性。从而，可将枝状聚合物作为封入本显示元件物质层3中的媒质使用。

通过将上述媒质例2的液晶微乳液中的DDAB置换为枝状聚合物，能够得到与上述媒质例2的液晶微乳液同样的取向结构，可作为封入本显示元件物质层3中的媒质使用。

[媒质层例6]胆甾蓝相

作为被封入本显示元件的介电性物质层3中的媒质，可以使用由显示胆甾蓝相的分子构成的媒质。在图18中显示了胆甾蓝相的大致结构。

如在图18中所示，胆甾蓝相具有很高对称性的结构。而由于胆甾蓝相具有不到光学波长的有序性，在光学波长的范围内是大致透明的物质，通过施加电场能够使取向有序性的程度发生变化而显现出光学的各向异性。这就是说，显示大致的光学各向同性，由于施加电场使液晶分子朝向电场方向发生晶格变形，从而显示出各向异性。由此，适合于将由显示胆甾蓝相的分子组成的媒质作为封入本显示装置的物质层3中的媒质。

作为显示胆甾蓝相的物质，是比如由48.2％的JC 1041(混合液晶，CHISSO公司制造)、47.4％的5CB(4-氰基-4’-戊基联苯(4-cyano-4’-pentylbiphenyl)，向列相液晶)和4.4％ZLI-4572(手性掺杂剂，Merck公司制造)的混合物。此物质在从330.7K至331.8K的温度范围内显示胆甾蓝相。

[媒质例7]近晶型蓝液晶(Smectic blue phase，BP_Sm)相

作为被封入物质层3中的媒质，适合使用由显示近晶蓝相(Smecticblue phase，BP_Sm)的分子构成的媒质(参照“非专利文献5(米谷慎著“利用分子模拟研究毫微结构液晶相”，液晶，第7卷，第3号，p238-245，2003年)。图18中表示近晶蓝相的大致结构。

如图18所示，近晶蓝相与胆甾蓝相一样，具有高对称性的结构。由于具有不到光学波长的有序性，在光学波长的区域内是透明的物质，通过施加电场使取向有序性的程度发生变化，显示出各向异性。这就是说，近晶蓝相大致显示出光学的各向同性，而通过施加电场使液晶分子朝向电场方向，使晶格产生变形，显现出各向异性。由此，由显示近晶蓝相的分子构成的媒质，可以作为封入本显示元件的物质层3中的媒质使用。

作为显示近晶蓝相的物质，有比如在非专利文献10(Eric Grelet及其他三人“Structural Investigations on Smectic Blue Phases”，PHYSICAL REVIEW LETTERS，The American Physical Society，23APRIL 2001，VOLUME 86，NUMBER17，p.3791-3794)中所述的FH/FH/HH-14BTMHC。此物质在74.4～73.2℃，显示出BP_sm3相，在73.2～72.3℃，显示出BP_sm2相，在72.3～72.1℃，显示出BP_sml相。

(实施例2)

在本显示元件中，将封入介电性物质层3中的物质作成透明的介电性物质4’-正烷氧基-3’-硝基联苯-4-羧酸(ANBC～22)。

在基板1和2上使用玻璃基板。另外通过预先散布玻璃珠将两基板间的间隔调整为4μm。即：介电性物质层3的厚度为4μm。

梳形电极4、5为由ITO构成的透明电极。在两基板的内侧(相对面)上，形成进行摩擦处理的、由聚酰亚胺构成的取向膜。摩擦的方向希望为在近晶C相中为亮状态的方向，典型的是，与偏光板轴方向成45°角。基板1侧的取向膜覆盖梳形电极4、5。

如图2所示，在基板1和2的外侧(相对面的相反侧)上分别设置偏光板6、7，使其吸收轴互相垂直，同时各个偏光板的吸收轴和梳形电极4、5的梳齿部分的电极伸长方向大约成45°角。

这样得出的显示元件，在比近晶C相-立方晶相的相转移温度低的低温侧的温度下，成为近晶C相，近晶C相在不施加电压状态下，显示光学各向异性。

用外部加温装置将该显示元件保持在近晶C相-立方晶相的相转移附近的温度(至相的相转移温度的低温侧10K左右)施加电压(电压50V左右的交流电场，频率大于0至几百kHz)，可以改变透过率。即：通过将电压施加在不施加电压时显示光学各向异性的近晶C相(亮状态)上，可以变化为各向同性的立方晶相(暗状态)。

另外，各个偏光板的吸收轴和梳形电极的夹角不是仅限45°，在0-90°的所有角度内都可以进行显示。因为亮状态是不施加电场时实现的，可以用摩擦方向和偏向板吸收轴方向的关系达到。另外，由于暗状态为利用由施加电场引起的向媒质的光学各向同性相的相转移实现的，因此各个偏向板吸收轴互相垂直即可，与梳形电极方向的关系无关。

因此，取向处理并非必要的，即使在无定形的取向状态(随机取向状态)下也能够进行显示。

在基板1和2上分别设置电极，在基板面法线方向产生电场，也可得到同样的结果。即：电场方向不是基板面水平方向，在基板面法线方向也可得到同样的结果。

这样，作为封入本显示元件的介电性物质层3中的媒质，可以使用不施加电场时具有光学各向异性，加电场时，光学各向异性消失，显示光学各向同性的媒质。

在本显示元件的介电性物质层3中使用的媒质，可以为有正的介电各向异性的媒质，也可以为有负的介电各向异性的媒质。作为具有负的介电各向异性的媒质，可举出以下所示的化学式4的媒质

(化学式4)

在使用具有正的介电常数各向异性的媒质的情况下，必需由与基板大致平行的电场驱动，而在使用具有负的介电各向异性的媒质的情况下，没有这个限制。例如，可利用与基板倾斜的电场驱动，也可以利用与基板垂直的电场驱动。在这种情况下，在相对的一对基板(基板1和2)二者上具有电极，通过将电场施加在两基板具有的电极之间，可将电场施加在介电性物质层3上。

另外，在与基板面平行的方向上加电场的情况下，或在与基板面垂直的方向或与基板面倾斜的方向加电场的情况下，电极的形状，材质电极的数量和配置位置等可以适当变更。例如，使用透明电极，与基板面垂直地加电场，对开口率有利。

这样，本发明的显示元件在至少一个为透明的一对基板间，封入通过施加电场光学各向异性程度发生变化的媒质，其具有像素电极和对向电极通过绝缘层重叠的区域。

采用上述结构，可制成相对于比现有的液晶显示元件具有更高速响应性能的显示元件，不失去其高速响应性能的显示装置。因此，可以达到更可靠地实现利用媒质的光学各向异性的变化进行显示的显示元件的高速响应的效果。

另外，如果如上述结构那样，形成辅助电容，由于可以从辅助电容向媒质供给不足的电荷，因此媒质的比电阻不降低，可以将适当的电压施加到媒质上，防止亮度降低和亮度不均匀。

优选，上述像素电极和上述对向电极将电场施加在上述媒质上。这样，不降低显示元件的开口率，可以形成更大的辅助电容。

本发明的显示元件为在至少一个为透明的一对基板间，封入通过施加电场光学各向异性发生变化的媒质，形成与所述显示元件的电容成并列关系的辅助电容。

另外，本发明的显示元件优选为通过将电压施加在第一电极和第二电极上，形成电场，更优选为在上述基板的一个的、与另一个基板相对的表面上具有用于施加上述电场的第一电极和第二电极。由于这种结构，可以将电场施加在上述介电性物质层上，可以改变上述媒质的光学各向异性。

优选进行电连接的接通和断开的切换的开关元件与所述第一电极或第二电极连接。在这种结构的显示元件中，特别是在使用通过施加电场，光学各向异性变化的媒质的情况下，由于容易产生上述弊端，形成辅助电容的效果大。

以下，说明在上述结构的显示元件中容易产生上述弊病的理由。在上述结构的显示元件中，当利用媒质形成的像素电容为Cp，电阻为Rp时，通过开关元件的通断切换，充入像素中的电荷在时间常数Cp×Rp下放电。因此，当Rp值小时，像素电压大大降低，引起显示不良。

考查与像素并列地形成辅助电容的情况。辅助电容的电容为Cs。由于可用比电阻大的物质(杂质少的无机薄膜，有机薄膜)形成辅助电容，因此辅助电容可以比像素的Rp大得多的可以忽视的值(理想情况下为无限大)，因此，附加辅助电容时的上述时间常数为(Cp+Cs)×Rp，使时间常数增大Cs。由于这样，放电时间延长，可以抑制电压降低，改善显示不良。

另外，本发明的显示元件优选形成与至少是上述第一和第二电极中的一个重叠的辅助电极。所谓辅助电极是指用于形成上述辅助电容而新配置的电极。

在这种结构中，可以利用将电场施加在显示元件上的电极，形成辅助电容，因此结构简单，制造方法简单。另外，由于与本来的电极重叠，形成辅助电极，不会减少显示元件中的光通过的部分(开口率不降低)，因此可保持显示的亮度。

上述辅助电极也可容纳在第一电极或第二电极的形成范围内，重叠形成。这样，由于在用于将电场施加在显示元件的电极的范围形成辅助电容，完全不减少显示元件中的光通过的部分，因此可保持显示的亮度。

另外，上述辅助电极与上述第一和第二电极中不与该辅助电极重叠的电极连接也可以。这样，可以只利用上述第一和第二电极的线路，形成显示元件的电容和辅助电容，因此结构简单，制造方法简单。

本发明的显示装置特征为，上述辅助电极在比基板表面的第一和第二电极更靠近基板侧形成。利用上述结果，由于辅助电极设在比将电场施加在媒质上的电极的更外侧，可以形成不影响显示元件的显示品质的辅助电容。

另外，当不施加电场时的显示元件的电容值为1时，优选上述辅助电容的值为1以上，更优选为2以上。

当辅助电容的值为上述那样时，则可以很好地防止上述的显示元件的透过率降低，亮度不均匀和响应速度的降低。

上述媒质可以为显示Kerr效果的媒质。

上述媒质可以含有液晶性物质。

上述媒质可以含有极性分子。

上述媒质可为由施加电压使取向有序度变化的物质构成的媒质。

上述媒质可由施加电压使折射率变化的物质构成。

上述媒质可为具有显示立方体对称性的有序结构的媒质。

上述媒质可以由显示立方晶相或近晶D相的分子构成。

上述媒质也可以由液晶微乳液构成。另外，上述媒质也可由显示胶束相，逆胶束相，海绵相，立方晶相中的任何一种的溶致液晶构成。

上述媒质也可由显示胶束相，逆胶束相，海绵相，立方晶相中的任何一种的液晶微粒子分散系构成。

上述媒质也可由枝状聚合物构成。

上述媒质也可由显示胆甾蓝相的分子构成。

上述媒质也可由显示近晶蓝相的分子构成。

上述各种物质通过施加电场，光学各向异性发生变化。因此，可以利用这些物质作为封入本发明的显示元件的介电性液体层中的媒质。

另外，上述媒质在不施加电场时显示光学各向异性，通过施加电场显示光学各个同性也可以。

本发明的显示装置的特征为，它具有以上的显示元件。由于显示元件形成辅助电容，因此这种显示元件可得到上述效果。

另外，本发明也可如下这样构成。

在至少一个为透明的一对基板间夹持不施加电场时为光学各向同性的媒质，在通过开关元件由施加电场驱动的显示元件中，具有与像素电容(等价电路上)并列设置的辅助电容的第一显示元件。

在第一显示元件中，在一块基板上形成第一电极和第二电极，当在第一和第二电极之间形成大致与基板平行的电场时，在上述媒质中发现光学各向异性的显示元件中，以至少是在上述第一或第二电极的一个的下面形成电容为特征的第二显示元件。

在第二显示元件中，以上述第一电极与开关元件连接，在上述第一电极的下面形成辅助电容为特征为第三显示元件。

在第一或第二显示元件中，以上述辅助电容为像素断开时的像素电容的至少1倍以上为特征的显示元件。

在第一或第二显示元件中，以上述辅助电容为像素断开时的像素电容的至少2倍以上为特征的显示元件。

另外，本发明的显示元件的上述第一电极和第二电极也可以在上述基板的一块的、与另一块基板相对的表面上形成。

发明的详细说明中所述的具体实施例只是用于说明本发明的技术内容，不是只限于狭义地解释具体的例子。在本发明的精神和下述的权利要求范围内，可作各种变更。

Claims (20)

1、一种显示元件，在第一基板(1)和第二基板(2)这一对基板间，封入通过施加电场光学各向异性的程度发生变化的媒质，所述第一基板(1)和第二基板(2)的至少一个是透明的，其特征为，

形成与显示元件的电容(31)成并列关系的辅助电容(33)，

在不施加电场时显示光学各向同性，

通过施加电场显示光学各向异性，

在所述第一基板(1)的表面具有第一电极(14a、14b)和第二电极(15)，通过将电压施加在第一电极(14a、14b)和第二电极(15)上，产生所述电场，

所述辅助电容(33)的值为不施加电场时的显示元件的电容值的1倍以上，

通过设置与至少是所述第一或第二电极中的一个通过绝缘层(17)重叠的辅助电极(14c)，形成所述辅助电容(33)。

2、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

进行电连接的接通和断开的切换的开关元件(32)与所述第一电极(14a、14b)或第二电极(15)中的一个连接。

3、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述辅助电极(14c)容纳在所述至少第一或第二电极中的一个的形成范围内。

4、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述辅助电极(14c)与所述第一和第二电极中的不与该辅助电极重叠的电极连接。

5.如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述辅助电极(14c)在比第一基板(1)表面形成的第一和第二电极更靠近基板侧上形成。

6、如权利要求1所述显示元件，其特征为，

所述辅助电容(33)的值为不施加电场时的显示元件的电容值的2倍以上。

7、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质显示Kerr效应。

8、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质含有液晶性物质。

9、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质含有极性分子。

10、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质由通过施加电场取向有序度发生变化的物质构成。

11、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质由通过施加电场折射率发生变化的物质构成。

12、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质具有显示立方体对称性的有序结构。

13、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质由显示立方晶相或近晶D相的分子构成。

14、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质由液晶微乳液构成。

15、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质由显示胶束相、逆胶束相、海绵相、立方晶相中的任何一种的溶致液晶构成。

16、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质由显示胶束相、逆胶束相、海绵相、立方晶相中的任何一种的液晶微粒子分散系构成。

17、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质由枝状聚合物构成。

18、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质由显示胆甾蓝相的分子构成。

19、如权利要求1所述的显示元件，其特征为，

所述媒质由显示近晶蓝相的分子构成。

20、一种显示装置，其特征为，具有显示元件，

该显示元件在第一基板(1)和第二基板(2)这一对基板间封入通过施加电场光学各向异性程度发生变化的媒质，所述第一基板(1)和第二基板(2)的至少一个是透明的，该显示元件形成与显示元件的电容(31)成并列关系的辅助电容(33)，

其中，在不施加电场时显示光学各向同性，

通过施加电场显示光学各向异性，

在所述第一基板(1)的表面具有第一电极(14a、14b)和第二电极(15)，通过将电压施加在第一电极(14a、14b)和第二电极(15)上，产生所述电场，

所述辅助电容(33)的值为不施加电场时的显示元件的电容值的2倍以上，

通过设置与至少是所述第一或第二电极中的一个通过绝缘层(17)重叠的辅助电极(14c)，形成所述辅助电容(33)。

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