CN1584722A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

在至少一方是透明的像素基板和对置基板之间存在在宏观上是显示各向同性相的透明液体、但微观上包含作为具有液晶分子按某一方向取向的短程有序的分子集合体的团簇的电介性液体层。该显示装置即使在上述液晶性化合物的液晶－各向同性相相变温度或以上的温度，也含有上述团簇，因此抑制伴随温度上升的克尔常数效应的降低。例如含具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物或具有近晶相的液晶化合物、微粒子等的团簇的尺寸大，伴随温度上升的寿命长。

Description

显示装置
技术区域
本发明是关于具有高速应答性和广视野的显示性能，利用电光效应、合适的是二级电光效应的显示装置。
背景技术
液晶显示元件，即使在各种显示元件中具有薄型、轻量而且消耗电能小这样的优点，在电视和视频等的图像显示装置或监视器、文字处理机、个人计算机等OA(办公自动化)设备中广泛使用。
作为液晶显示元件的液晶显示方式，以往例如使用向列液晶的TN(扭曲向列)模式、或利用强电介性液晶(FLC)或者反强电介性液晶(AFLC)的显示模式、高分子分散型液晶显示模式等是已知的。
其中作为以往已实用化的液晶显示元件，例如可举出使用向列液晶的TN(扭曲向列)模式的液晶显示元件，但使用该TN模式的液晶显示元件存在应答慢、视野角狭小等缺点，这些缺点在超越CRT(阴极射线管)方面成为大的妨碍。
另外，在使用FLC或者AFLC的显示模式的情况下，虽然具有应答快、视野角广这样的优点，但在耐冲击性、温度特性等方面存在大的缺点，还没有达到广泛实用化。
再有，利用光散射的高分子分散型液晶显示模式，不需要偏振片，高亮度显示是可能的，但在本质上不能利用位相板进行视角控制，在应答特性方面存在问题，相对TN模式的优势性少。
这些显示方式，液晶分子都处于沿一定方向定向的状态，取决于对液晶分子的角度不同，看上去也不同，因此存在视角限制。另外，这些显示方式都是利用由施加电场引起的液晶分子的旋转，液晶分子保持定向一致进行旋转，因此在应答时需要时间。再者，在使用FLC或AFLC的显示模式时，在应答速度或视野角方面是有利的，但由外力产生的非可逆的取向破坏已成为问题。
另一方面，提出了与利用由施加电场引起的分子旋转的这些显示方式相反，由利用二级电光效应的电子极化产生的显示方式。
所谓电光效应是物质的折射率根据外部电场发生变化的现象。电光效应有与电场的一次方成比例的电光效应和与电场的平方成比例的电光效应，分别称为普克尔斯效应、克尔效应。特别称为克尔效应的二级电光效应，很早就开展向高速光闸的应用，在特殊的计测仪器中完成实用化。克尔效应是1875年由J.kerr(克尔)发现的，到现在为止，作为显示克尔效应的材料，无机晶体(LiNbO3)或硝基苯和二硫化碳等有机液体是已知的，这些材料，例如应用于上述的光闸、光调制元件、光偏振元件、或者电力电缆等的高电场强度测定等。
以后，液晶材料示出具有大的克尔常数，进行向光调制元件、光偏振元件、还有光集成电路应用的基础研究，也报道了显示超过上述硝基苯的200倍的克尔常数的液晶化合物。
在这样的状况中，开始克尔效应向显示装置的应用研究。克尔效应与电场的平方成比例，因此能够预料相对地低电压驱动，而且本质上显示数微秒～数毫秒的应答特性，因此期待向高速应答显示装置的应用。
其中作为使用克尔效应的显示装置，近年来提出了以下的显示装置，该显示装置具备至少一方透明的一对基板、含有夹持在该一对基板之间的各向同性相状态的有极性分子的媒质、在上述一对基板中至少一个基板的外侧设置的偏振片、用于在上述媒质上施加电场的施加电场手段(例如，参照日本国公开公报的特开2001-249363号公报(公开日2001年9月14日，以下记作专利文献1))。
在使用液晶材料的情况下，已知克尔效应(在各向同性相状态观察其自身)在液晶相-各向同性相相变温度附近最大，随温度上升，以比例于1/(T-T*)(再者，T*表示二级相变温度(临界温度))的函数减少，在开展克尔效应向显示装置的应用时，克尔效应的温度依赖性，换言之，液晶材料的克尔常数的温度依赖性成为实用上的大问题。
与此相反，在上述专利文献1中，通过在液晶材料中添加特定的非液晶物质，不使克尔效应的温度依赖性，而使液晶材料的各向同性相变温度降低，由此进行想要在实用的温度范围得到大的克尔效应的尝试。
作为降低克尔效应的温度依赖性的组合，在利用克尔效应的光开关中，提出了将液晶分子封闭在高分子里面，降低克尔常数温度依赖性的组合(例如，参照是日本国公开公报的特开平11-183937号公报(公开日1999年7月9日、对应的美国专利第6266109号，以下，记作专利文献2))。
具体地说，在上述专利文献2中提出了，一对基板、被该一对基板夹持并分割成小区域的液晶材料、包含将该液晶材料的区域分割成小区域的高分子材料、在不外加电压时光学上是各向同性而在外加电压时显示比例于电场强度平方的光学各向异性的媒质、在该媒质上外加电压的电压外加手段的液晶光学开关元件中，将液晶材料的各小区域的平均直径设定在小于或等于0.1μm。
但是，专利文献2中记载的方法，为了将液晶材料的区域分割成小区域，需要利用光等使反应性单体聚合，而且需要使液晶区域大小达到小于或等于0.1μm等，具有制造是非常困难这样的问题。另外，专利文献2中记载的方法，液晶材料和高分子材料接触的面积多，因此有担心可靠性的问题。
再者，如上所述，专利文献1，通过降低液晶材料的各向同性相变温度而控制加热温度，是使实用温度范围下的开关成为可能，而不是降低克尔常数的温度依赖性本身。
因此，迫切要求像以克尔效应为代表的电光效应的温度依赖性小、而且容易制造的显示装置。
发明内容
本发明就是鉴于上述以往的问题而完成的，其目的在于提供，像克尔效应的电光效应的温度依赖性小、而且容易制造的显示装置。
为了达到上述的目的，有关本发明的显示装置是具备含有在无外加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层，以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层在高于或等于上述液性晶化合物的液晶-各向同性相相变温度的温度下，含有上述液晶化合物的液晶分子局部取向的团簇，而且对可见光是透明的。
更具体而言，例如，为了达到上述的目的，有关本发明的显示装置是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层，以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过上述折射率与电场的平方成比例的二次电光效应进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层在高于或等于上述液晶化合物的液晶-各向同性相相变温度的温度下，含有上述液晶化合物的液晶分子局部取向的团簇，而且对可见光是透明的。
有关本发明的显示装置，如上所述，例如是通过使用上述折射率变化的二次电光效应(克尔效应)进行显示的显示装置，通过控制一个分子内的电子的偏压(deviation)，无规取向的各个分子各自分别进行旋转而改变方向，因此应答速度非常迅速，另外，因为分子无序地取向，所以没有视角限制。
通常，液晶性化合物，伴随温度上升，从保持短程有序的液晶相向具有分子级无规则定向的各向同性相转移。在对入射光透明的媒质中观察克尔效应。在有关本发明的显示装置中使用的上述电介性液体层，宏观上是显示各向同性相的透明液体，但微观上包含作为具有沿某一方向取向的短程有序的分子集合体的团簇。在本发明中，上述电介性液体层对可见光是透明的，因此，当然上述团簇也以对可见光透明的状态使用。
上述显示装置，如上所述，上述电介性液体包含团簇，因此能够得到大的克尔效应。但是，在使用以往的液晶材料的情况下，克尔效应，伴随温度的上升，以比例于1/(T-T*)的函数减少。本申请发明人等，锐意研究的结果发现，以往的液晶材料中的克尔效应的温度依赖性大的主要原因在于，在以往的液晶材料中，虽然团簇在上述液晶材料的透明点附近大，但随温度上升急剧地变小，上述电介性液体层在高于或等于上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度的温度下，包含上述液晶性化合物的液晶分子局部取向的团簇，因此能够降低像上述克尔效应的电光效应的温度依赖性，从而完成了本发明。
即，按照上述的构成能够提供，降低像克尔效应的电光效应的温度依赖性、视野角宽广、应答速度快的显示装置。
再有，按照上述的构成，没有必要如上述专利文献2所示，采取将液晶材料的区域分割成小区域的手段，能够提供制造容易、而且可靠性高的显示装置。
另外，为了达到上述的目的，有关本发明的显示装置是具备含有在无外加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层，以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层对可见光是透明的、而且含有具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物。
更具体的说，例如有关本发明的显示装置，为了达到上述的目的是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层对可见光是透明的、而且含有具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物。
另外，为了达到上述的目的，有关本发明的显示装置是具备含有在无外加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层对可见光是透明的、而且含有具有近晶相的液晶化合物。
更具体的说，例如有关本发明的显示装置，为了达到上述的目的是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层对可见光是透明的、而且含有具有近晶相的液晶化合物。
再有，为了达到上述的目的，有关本发明的显示装置是具备含有在无外加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层对可见光是透明的，而且在上述电介性液体层中分散着具有小于或等于0.1μm粒径的微粒子。
更具体的说，例如有关本发明的显示装置，为了达到上述的目是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层对可见光是透明的，而且在上述电介性液体层中分散着具有小于或等于0.1μm粒径的微粒子。
另外，为了达到上述的目的，有关本发明的显示装置是具备含有在无外加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层对可见光是透明的，而且为了与上述电介性液体层的至少一方的表面接触，形成含有小于或等于0.1μm粒径的微粒子的电介质薄膜。
更具体的说，例如有关本发明的显示装置，为了达到上述的目的是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层对可见光是透明的，而且为了与上述电介性液体层的至少一方的表面接触，形成含有小于或等于0.1μm粒径的微粒子的电介质薄膜。
像这样有关本发明的上述各显示装置都是，作为利用光学各向异性的电光效应，例如利用折射率变化的二级电光效应(克尔效应)而进行显示的显示装置，在这样的显示装置中，通过控制一个分子内的电子的偏压，无规取向的各个分子各自分别旋转而变化方向，因此应答速度非常迅速，另外，因为分子无序地取向，所以没有视角限制。
在有关本发明的显示装置中使用的上述电介性液体层也和上述的显示装置一样，宏观上是显示各向同性相的透明液体，但微观上包含作为具有沿某一方向取向的短程有序的分子集合体的团簇。
于是，上述电介性液体层如果含具有分子间氢键能力的液晶性化合物，在该电介性液体层中通过形成分子间氢键，就能够使团簇的尺寸变大，能够使伴随温度上升的团簇的寿命延长。因此，按照上述的构成能够提供像克尔效应这样的电光效应的温度依赖性降低、视野角宽广、应答速度迅速的显示装置。
另外，具有近晶相的液晶化合物，分子间相互作用强，上述电介性液体层因为含具有近晶相的液晶化合物，所以能够使团簇尺寸变大，能够使伴随温度上升的团簇的寿命延长。因此，按照上述的构成能够提供，像克尔效应这样的电光效应的温度依赖性降低、视野角宽广、应答速度迅速的显示装置。
另外，粒径小于或等于0.1μm，即，粒子的粒径比入射光波长小时的光的散射可以忽略。因此，如果粒径是小于或等于0.1μm，上述微粒子都对可见光是透明的。
于是，上述电介性液体层如果含有上述微粒子，以该微粒子作为核，液晶分子就容易物理地或者化学地吸附(取向)在该微粒子表面，形成团簇尺寸大的团簇，因而能够使伴随温度上升的团簇的寿命长。因此，按照上述的构成能够提供，像克尔效应这样的电光效应的温度依赖性降低、视野角宽广、应答速度迅速的显示装置。
另外，夹持例如上述电介性液体层的、至少一方是透明的一对基板的至少一个基板的内侧表面上形成的电介质薄膜，即与上述电介性液体层接触设置的层，因为含有上述微粒子，所以液晶分子以该微粒子作为核，容易物理地或者化学地吸附(取向)在该微粒子表面，形成团簇尺寸大的团簇。因此，按照上述构成能够延长伴随温度上升的团簇的寿命。因此，按照上述的构成能够提供，像这样的克尔效应的电光效应的温度依赖性降低、视野角宽广、应答速度迅速的显示装置。
再有，按照上述的各构成，不必要采取如上述专利文献2所示，将液晶材料的区域分割成小区域的手段，能够提供制造容易、而且可靠性高的显示装置。
本发明的其他目的、特征和优点，由以下所示的记载会明了。另外，本发明的益处，以参照附图的以下的说明变得明显。
附图说明
图1是表示有关本发明一种实施方式的显示装置的概略构成一例的剖面图。
图2是表示图1所示显示装置的主要部分的概略构成的分解斜视图。
图3是表示构成图1所示显示装置中的盒的基板取向处理方向的说明图。
图4是表示克尔常数的测定系统的概略构成的示意图。
图5是表示伴随温度上升的液晶取向的变化的示意图。
图6是表示在图1所示显示装置中，使用梳形电极时的光程长的示意图。
图7是表示在本发明一种实施方式中使用的电介性液体的克尔常数的温度依赖性测定结果的曲线图。
图8是表示在本发明的其他实施方式中使用的电介性液体的克尔常数的温度依赖性测定结果的曲线图。
图9是表示在本发明的另一种实施方式中使用的电介性液体的克尔常数的温度依赖性测定结果的曲线图。
图10是表示在本发明的又一种实施方式中使用的电介性液体的克尔常数的温度依赖性测定结果的曲线图。
图11是表示在本发明的再一种实施方式中使用的电介性液体的克尔常数的温度依赖性测定结果的曲线图。
具体实施方式
关于本发明的一种实施方式，根据图1～图11说明的话，则如下。
有关本实施方式的显示装置是具备在至少一方透明的一对基板之间夹持着包含在无外加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性(折射率、取向有序度)发生变化的液晶性化合物的电介性液体而成的显示元件，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，更具体的说是，例如上述电介性液体，含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物作为上述液晶性化合物，使用电光效应、合适的是上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应，即克尔效应进行显示的显示装置。以下，具体地说明有关本实施方式的显示装置的一例。
图1是表示有关本发明一种实施方式的显示装置的概略构成一例的剖面图。图2是表示图1所示显示装置的主要部分的概略构成的分解斜视图。另外，图3是表示构成图1所示显示装置中的盒的基板取向处理方向的说明图。
如图1所示，有关本实施方式的显示装置，作为显示元件，在具备盒31的同时，根据需要，作为加热手段(加热部件)具备加热器51。
盒31，如图1所示，具有在至少一方透明的一对基板(以下，分别记作像素基板32、对置基板33)之间夹持电介性液体层41，而且在上述一对基板中的至少一个基板的外侧(即和对置面相反的一侧)设置偏振片的结构。在图1和图2所示的盒31中，分别在上述像素基板32的外侧设置偏振片22，在对置基板33的外侧设置偏振片29。
上述一对基板之中，一方的像素基板32，如图1和图2所示，具有例如在玻璃基板等透明的基板23上彼此相对配置了作为用于在上述电介性液体层41上施加电场的施加电场手段(电场施加部件)的梳形电极24·25的结构，如图1所示，为了覆盖这些梳形电极24·25，根据需要形成实施摩擦处理的电介质薄膜26(取向膜)。
上述梳形电极24·25的线宽和电极间隔没有特别的限制，例如根据上述像素基板32和对置基板33之间的间隙A(参照图1)，可以任意地设定。再者，在本实施方式中，作为一例，制成上述间隙A在10μm、梳形电极24·25的线宽和电极间隔在10μm，但这些数值只不过是一例，不仅仅限于这些数值。另外，作为上述梳形电极24·25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、作为电极材料以往公知的各种材料。
另一方面，夹持上述电介性液体层41、与上述像素基板32相对设置的对置基板33，具有例如在玻璃基板等透明的基板28上，根据需要形成实施摩擦处理的电介质薄膜27(取向膜)的结构。
像这样，具有根据需要在表面上将电介质薄膜27成膜的基板28和梳形电极24·25，而且如图3所示，在各个表面上沿上述梳形电极24·25的梳齿在彼此相反方向实施摩擦处理后，通过密封剂34和未图示的玻璃纤维隔片等隔片贴合上根据需要用电介质薄膜26覆盖其表面的基板23，在其空隙中导入电介性液体而形成电介性液体层41。关于该电介性液体层41，以后详述。
作为在有关本实施方式的显示装置中使用的上述电介质薄膜26·27，没有特别的限制，例如可以使用由聚酰亚胺等取向膜材料构成的取向膜。作为该电介质薄膜26·27，只要是具有使液晶取向效果的膜就行，不限于聚酰亚胺材料。在上述像素基板32和对置基板33表面设置的上述电介质薄膜26·27，各自可以是有机膜，也可以是无机膜，也不一定非得形成。上述电介质薄膜26·27，可以在上述一对基板中的至少一个基板的内侧，例如可以在上述像素基板32中的梳形电极24·25上形成。另外，上述电介质薄膜26·27的膜厚也没有特别的限制。
但是，上述显示装置具备上述电介质薄膜26·27、合适的是有机薄膜，特别合适的是聚酰亚胺构成的电介质薄膜26·27，因此能够提高液晶分子的取向的有序程度，能够得到更大的克尔效应。尤其，在使用有机薄膜形成上述电介质薄膜26·27时，显示良好的取向效果，特别在聚酰亚胺的情况下，显示极优良的取向效果，因此能够得到更大的克尔效应。另外，聚酰亚胺是稳定性高的材料，因为可靠性高，所以使用聚酰亚胺能够提供显示良好的显示性能的显示装置。关于在本实施方式中使用的电介性液体，以后详述。
另外，作为上述电介性液体层41，在使用各向同性相相变温度比使用环境温度，即室温高的液晶性化合物的情况下，为了产生该液晶性化合物的各向同性相转变，使用加热器51。在上述液晶性化合物在使用环境温度对可见光(可见光区域的光)是透明、而且在无外加电压时光学上是各向同性相状态的液体的情况下(没有液晶相的情况下)，也不一定非得需要上述加热器51。该加热器51，如果是能够加热上述电介性液体层41的，就不特别限制其配置位置或具体的构成。在本实施方式中，在仅记作透明时，表示对可见光是透明的。
在有关本实施方式的显示装置中使用的电介性液体层以透明状态使用，例如，使用(1)设置在盒31(液晶盒)的周围的加热器(例如图1所示的加热器51等加热手段(加热部件))或(2)来自背照光的热辐射或来自背照光和/或周边驱动电路的热传导(在此场合，上述背照光或周边驱动电路发挥作为加热手段(加热部件)的机能)等加热盒31，可以将液晶性化合物加热至其透明点以上使用，(3)也可以在盒31上贴合作为加热器的片状加热器(加热手段、加热部件)，加热至规定的温度使用。还有，因为以透明状态使用上述电介性液体，所以也可以使用透明点比显示装置使用温度范围下限低的液晶材料。
接着，有关本实施方式的显示装置的显示原理，参照图4在以下加以说明。
图4是表示克尔常数的测定系统的概略构成的示意图，在图1和图2所示的显示装置中，以间隙A隔开、彼此相对设置的一对基板(像素基板32和对置基板33)相当于盒3，梳形电极24·25相当于电极4·5，电介性液体层41相当于盒3内的电介性液体6，偏振片22·29相当于起偏器2和检偏器7，光线20相当于光线8。
在图4中，在内部包含相对的一对电极4·5和电介性液体6的盒3，从未图示的调制电源接受电力的供给。另外，分别设置在上述盒3的外侧的偏振片(在图4中是起偏振器2和检偏振器7)的偏振轴处于相互垂直的位置关系，这些起偏振器2和检偏振器7以上述偏振轴相对盒3的施加电场方向倾斜45度的状态配置。在盒3上不施加电场时，电介性液体6是各向同性相，因此光线8以不改变偏振光方向在盒3中通过。因而从上述起偏振器2和检偏振器7的配置考虑，光线8不到达检测器9。在盒3上一施加电场，电介性液体6就显示双折射性，在施加电场方向和与其垂直方向的折射率上产生差异，因而传播到各个方向的光的位相不同，而产生位相差。因而通过盒3的光线8，一般成为椭圆偏振光。因此，部分的成分能够通过检偏振器7，光线8开始能够到达检测器9。
于是，在上述位相差成为π弧度(相当于半波长)时，通过盒3的光线8，变成具有和检偏振器7同一偏振光方向的线性偏振光，光线8能够大致100％到达检测器9。施加在此时的盒3上的电压称为半波长电压(Vπ)。
以下，更详细地说明。
克尔常数是表示二级电光效应大小的常数。在各向同性相状态的液晶性化合物上施加电场E，产生双折射性，但如果设电场方向的折射率为n∥，设垂直于电场方向的折射率为n⊥，则双折射变化(Δn＝n∥-n⊥)和外部电场，即电场E(V/m)的关系以下述式(1)
Δn＝BλE2       ...(1)
表示。式中，B是克尔常数(m/V2)，λ是在真空中的入射光的波长(m)。
如图4所示，从光源1通过偏振器2，偏振面与电场方向倾斜45度的线性偏振光射入盒3，在盒3的末端在电场方向和与此垂直的方向的偏振光成分之间就产生如下式(2)的位相差Γ。
Γ＝2πLΔn/λ    ...(2)
式(2)中，L是在由电场产生双折射的物质中行走的光程长(m)，在图4所示的测定系统中，等于盒3中的光通过方向(光线通过方向)的电极4·5的长度(m)。另外，在式(2)中，Δn也表示折射率变化，λ也表示在真空中的入射光的波长(m)。
因此，通过盒3的光成为对应上式(2)的椭圆偏振光。因此，其一部分能够透过检偏振器7(偏振片)，椭圆偏振光的一部分成为线性偏振光而透过检偏振器7。此时的透射光强度I以下式(3)
I＝I0sin2(Γ/2)     ...(3)表示。
式中，I0表示入射光强度。在盒3上不施加电场E时，如果预先补偿寻常折射率，使Γ＝0，因此由上述(3)式I＝0，但如果在盒3上施加电场而成为Γ＝π，由上述(3)式则成为I＝I0，变成进行100％的光强度调制。此时的电压，即100％的光强度调制时需要的电压称为半波长电压(Vπ)。另一方面，如果使用E＝V/d的关系(在此d表示电极间隔(m))，从上述(1)、(2)，位相差Γ以下述式(4)
Γ＝2πBV2(L/d2)    ...(4)
表示，因此如果以Γ＝π解该式(4)的话，半波长电压Vπ可以用下式(5)
Vπ＝d/(2LB)0.5     ...(5)求出。
因此，克尔常数B，可以使(5)式变形，用下述式(6)
B＝d2/2LVπ2        ...(6)求出。
例如，在向盒3中封入4′-正戊基-4-氰基联苯，设定成是向列各向同性相相变温度附近的33.3℃，作为光线8(被调制光线)使用He-Ne激光(633nm)时，在盒3上一施加电压，检测器9的输出就以517V达到最高。该值表示上述光学位相差达到π弧度，因此相当于半波长电压Vπ。在此，在将盒3中的电极间隔d规定为1mm、将光线通过方向的电极长度L规定为10mm的情况下，实测I＝I0的半波长电压Vπ，如果从上式(6)通过计算求出克尔常数B，则4′-正戊基-4-氰基联苯的克尔常数B为1.87×10-8cm/V2。
以下，本实施方式实测I＝I0的半波长电压Vπ，从上式(6)通过计算求出克尔常数B。
如上所述，克尔效应与电场的平方成比例，因此在能够预料相对地低电压驱动时，本质上显示数微秒～数毫秒的应答特性。即，液晶本身，如图5的(a)所示，是具有短程有序的液体，液晶性化合物的取向随温度上升，从具有图5的(a)所示的短程有序的液晶相状态，经过如图5的(b)所示取向有序度降低的状态，最终如图5的(c)所示，成为分子级无规取向。图5是表示伴随温度上升的液晶取向变化的示量图，(a)表示液晶相状态的分子取向，(c)表示各个分子无规取向的状态，(b)表示(a)和(c)的中间的取向状态。
在本实施方式中，如在图5的(b)中用点线包围所示，以具有分子局部取向的块(以下，称为团簇)的、在宏观上各向同性的透明液体使用液晶性化合物。再者，在本实施方式中，所谓团簇表示在上述电介性液体6中形成上述液晶性化合物的分子集合体，在本实施方式中使用的电介性液体6在微观上形成具有沿某一方向取向的短程有序的分子集合体，但在宏观上显示各向同性相。
像这样，按照本实施方式，不是像以往的液晶显示装置那样以保持图5的(a)所示的短程有序的液晶状态使用液晶性化合物，而在包含上述团簇的、在宏观上显示各向同性相的透明液体状态使用，因此通过控制一个分子内的电子的偏压，能够使无规取向的各个分子各自分别旋转而改变方向，在能够实现高应答速度的同时，因为分子无序地取向，所以能够提供没有视角限制、宽广视野角的显示装置。
作为显示克尔效应的材料，是本来光学上各向同性的材料，但如果通过摩擦处理等对电介性液体层41赋予取向性，那么即使在本来成为各向同性，液晶分子的取向成为无规的温度下，在基板界面附近，数个液晶分子作为团簇进行动作(宏观上看显示各向同性相)，因此外观上也能够得到大的克尔常数B。
在本实施方式中，如上所述，为了以在使用环境温度(室温)下对可见光是透明的液体使用上述液晶性化合物，例如使用上述加热器51(参照图1)，在高温进行温度控制。但是，本发明不限于此，为了以在使用环境温度(室温)下对可见光是透明的液体使用上述液晶性化合物，使上述液晶性化合物的直径例如达到小于或等于0.1μm等，将上述液晶性化合物制成具有比光波长小的直径的微小液滴，通过抑制光散射而达到透明状态，或者也可以使用在使用环境温度(室温)显示透明的各向同性相的液晶性化合物等。
克尔效应，如上所述，物质的折射率变化Δn与电场E的平方成比例，通常，电场E的外加方向和发生双折射各向异性的方向成为平行的关系。因此，为了将该双折射率变化Δn作为光信号取出，例如电场E的外加方向和光的进行方向垂直的光学配置是必要的。通常的显示装置，光沿对基板面垂直的方向通过，因此此时的电场E的外加方向需要平行于基板面的方向。
这样，作为在平行于基板面的方向施加电场E的方法，例如像图2所示，在一对基板中的至少一个基板的内侧面，作为施加电场手段(电场施加部件)有使用梳形电极24·25的方法。像这样，通过在一个基板(像素基板23)上彼此相对地形成梳形电极24·25，就能够容易将在施加电场时产生的双折射各向异性作为光信号的变化取出。
但是，为了像这样与光的进行方向垂直地施加电场E，在一个像素基板32上彼此相对地设置梳形电极24·25，由这些梳形电极24·25产生的电力线达到的范围，即光程长L，以如图6所示厚度来看时，不太大。因此，作为这样的构成的情况下，因为不能够使光程长L变大，希望使用由克尔常数B，即克尔效应尽可能大的电介性液体6(参照图4)构成的电介性液体层41。因此，希望在克尔常数B尽可能大的状态使用在电介性液体层41中使用的液晶性化合物。
也就是说，液晶的克尔效应，不是在向列相，而是在液晶相-各向异性相相变温度(一次转变温度Tc)或以上的各向同性相状态的液体中看到的现象，如图5的(a)～(c)所示，由加热产生的使用环境温度(加热温度)越高，液晶性化合物，即液晶材料越成为各向同性相状态。
但是，另一方面已知，克尔效应(其本身，在各向同性相状态观察)在液晶相-各向同性相相变温度附近为最大，随着温度上升以比例于1/(T-T*)的函数减少。T*表示二次液晶相-各向同性相相变温度(临界温度)，一般T*＜Tc，具体地说，是比透明点低1～2℃的温度。
因此，为了在克尔常数B尽可能大的状态使用在电介性液体层41中使用的液晶性化合物，需要严格地控制温度。
另外，克尔常数B的温度依赖性，如从上述(6)式所清楚看出，直接与半波长电压Vπ，即驱动电压的温度依赖性有关。如果是±15％程度的电压波动，通过使用补偿温度波动的电路、或者监控像素的电特性，反馈至驱动电压值的电路等，就能够构成实用的显示装置。±15％的驱动电压波动按克尔常数B的大小，相当于大约±30％波动。换言之，如何扩大克尔常数B的大小相对于中心值在±30％以内的温度范围，很重要。另外，不用说，在克尔常数B充分大、驱动电压小于或等于100V的情况下，上述克尔常数B的变动幅度允许值变得更大。
因此，改善液晶材料的克尔效应的温度依赖性是实用上的大课题。
本申请发明人等认为，液晶材料显示大的克尔效应，如图5的(b)所示，是因为形成分子局部取向的团簇。实际上，不形成这样的团簇的分子，克尔常数B与液晶材料相比，只显示小2位数的值。因此，本申请发明人等再反复研究的结果发现，液晶材料中的克尔效应的温度依赖性大的主要因素在于，在通常的液晶材料中，这样的团簇在液晶材料的透明点附近大，但随温度上升而急剧地变小，通过使该团簇的寿命长，能够减低克尔效应的温度依赖性。
本申请发明人等进行研究的结果，在本实施方式中，作为使团簇的寿命长的方法，具体地说，例如可考虑
(i)在使分子间力加强的同时，使团簇尺寸大，或者
(ii)为了容易形成团簇，在与上述电介性液体6或者由该电介性液体6构成的电介性液体层41接触的电介质薄膜26·27中添加拟成为团簇的核的材料的方法。
在此，作为用于满足上述(i)的条件的具体方法，例如可考虑在上述电介性液体6中，
(1)加入具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物、
(2)加入具有近晶相的液晶化合物(以下记为近晶型液晶化合物)、
(3)加入具有络合物形成能力的液晶性化合物等方法。
另外，作为用于满足上述(ii)的条件的具体方法，例如可考虑
(4)在电介性液体6中添加应该成为团簇的核的微粒子、
(5)在与电介性液体6，即电介性液体层41接触的电介质薄膜26·27中添加应该成为团簇的核的微粒子等方法。
但是，不论在哪种场合，在有关本实施方式的显示装置中，上述电介性液体6都以在使用环境温度对可见光是透明的液体状态使用。
也就是说，在对入射光是透明的媒质中观测克尔效应。向某种媒质中入射光时，发生透射、吸收、反射。一般说来，在任意的透明媒质中分散不透明的粒子的情况下，光被吸收或者反射(散射)。在此情况下，粒子在可见光区域，如果无任何吸收，有无散射就决定透射、不透射。
一般说来，在粒子的粒径比入射光波长大时，发生Mie散射，在粒径是小于或等于光波长的1/10时，发生瑞利散射。但是，像有关本实施方式的显示装置，在光程长L充分短的情况下，粒径比光波长小时的散射可以忽略。因此，粒径(更正确的说，是团簇长轴的长度)如果是小于或等于0.1μm，可以说上述媒质是透明的。
因此，为了使上述电介性液体6在使用环境温度维持透明液体状态，例如可以使团簇尺寸(粒径，更正确的是团簇长轴的长度)达到小于或等于0.1μm，合适的是达到小于或等于0.08μm。
以下，更具体的说明有关本实施方式的显示装置。
以下，首先说明使用含具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物的电介性液体6的显示装置。该显示装置的构成和显示原理如前所述。因此在此主要说明在所述显示装置中使用的电介性液体6。
所谓分子间氢键，例如是使氢原子介于比氢原子更电负性的2个原子之间形成的键，表示上述原子属于相互不同的分子。这样的氢键，在像OH或NH那样酸性度稍高的氢原子和电负性度大的负性原子、或不饱和键、苯环等之间形成。作为在本实施方式中使用的具有分子间氢键能力的液晶性化合物，例如可举出电负性度大的负性原子，例如具有与Cl或F等卤素、O、N、P、S、Se等结合的氢原子的极性分子。
作为具有上述液晶性化合物具有的氢键能力的官能基的一例，具体的例如可举出羟基、羧基、羰基、醚基、氨基、亚胺基、磺酸基、膦酸基等，但没有特别的限制。这些官能基，在同一分子中可以含有1个，也可以含有数个。即，上述液晶性化合物只要至少具有分子间氢键形成能力就行。
作为在本实施方式中使用的具有分子间氢键能力的液晶性化合物，更具体的，例如可顺序地举出以下述结构式(1)～(4)
表示的4-正己氧基苯甲酸、4-(4-辛氧苯基乙炔基)吡啶、对氰基苯亚甲基-对氨基苯甲酸、对正戊基苯甲酸等。
另外，作为在本实施方式中使用的具有分子间氢键能力的液晶性化合物，除上述的液晶性化合物以外，还可顺序地举出以下述结构式(5)～(11)
Figure A20041005762200222
表示的ω-正烷基山梨酸、对正烷氧基-间卤代苯甲酸、对取代多氧苯甲酸、反式-对正烷氧基肉桂酸、对′正烷氧基-对联苯羧酸、7-正烷氧基-2-芴酸、6-正烷氧基-2-萘甲酸以及其衍生物；以下述结构式(12)和(13)
表示的酚衍生物；以下述结构式(14)
Figure A20041005762200232
表示的化合物等的液晶性化合物。在上述结构式(5)～(14)中，R1～R11分别表示碳原子数1～12的烷基。另外，在上述结构式(6)中，X表示卤基。
这些具有分子间氢键能力的液晶性化合物，可以仅使用1种，也可以适宜地混合大于或等于2时使用。这些具有分子间氢键能力的液晶性化合物，分子间相互作用大，能够使上述团簇尺寸大。其中，特别是在其分子结构中具有羟基的液晶性化合物，容易买到，而且该羟基和氧原子之间的键合距离短，结合能，即分子间相互作用大，因此伴随温度上升的团簇的寿命延长效果大，特别适合使用。再者，上述羟基，可以是酚性的羟基，也可以是醇性的羟基，在本实施方式中，所谓在分子结构中具有羟基的液晶性化合物，也包含构成羧基的羟基，表示在分子结构中含有羟基的液晶性化合物的全体。
另外，这些具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物，可以与以下述结构式(15)～(19)
Figure A20041005762200241
顺序表示的对丁氧基亚苄基-氰基苯胺、对己氧基亚苄基-氰基苯胺、对辛氧基亚苄基-氰基苯胺、4-正戊基-4-氰基联苯(5CB)、4′4′-联吡啶，和以下述结构式(20)
Figure A20041005762200242
表示的化合物等的其他液晶性化合物混合，作为上述电介性液体6使用。在上述结构式(20)中，以n表示的重复单元表示0或者1～9的整数。
作为在本实施方式中使用的其他液晶性化合物，还可顺序地举出以下述结构式(21)～(23)
Figure A20041005762200243
表示的1，2-二氟-4-[反式-4-(反式-4-乙基环己基)环己基]
苯、1，2-二氟-4-[反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基]
苯和1，2-二氟-4-[反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己基]
苯等，但没有特别的限制。
和这些具有分子间氢键能力的液晶性化合物混合而使用的其他液晶性化合物，都可以仅使用1种，也可以适宜地混合大于或等于2种使用。
在本实施方式中使用的电介性液体6的组成，只要在该电介性液体6中含具有分子间氢键能力的液晶性化合物就没有特别的限制，具体的说，作为其一例，例如可举出以上述结构式(1)表示的4-正己氧基苯甲酸、以上述结构式(2)表示的4-(4-辛氧苯基乙炔基)吡啶、以上述结构式(15)表示的对丁氧基亚苄基-氰基苯胺、以上述结构式(16)表示的对己氧基亚苄基-氰基苯胺、以上述结构式(17)表示的对辛氧基亚苄基-氰基苯胺的混合物，和以上述结构式(3)表示的对氰基亚苄基-对氨基苯甲酸、以上述结构式(4)表示的对正戊基苯甲酸、以上述结构式(18)表示的5CB的混合物。
另外，以上述结构式(15)～(17)表示的液晶性化合物及从以上述结构式(5)～(11)表示的化合物及其衍生物中选择的至少一种液晶性化合物的混合物，作为有关本实施方式的电介性液体6的一例也是适当的材料。除此之外，作为有关本实施方式的电介性液体6的适当材料的一例，例如可举出以上述结构式(12)和/或以上述结构式(13)表示的酚衍生物、以上述结构式(19)表示的4，4′-联吡啶的混合物；以上述结构式(14)表示的液晶性化合物或苯甲酸衍生物及以上述结构式(20)表示的液晶性化合物的混合物；等等，但没有特别的限制。
本实施方式中具有分子间氢键能力的液晶性化合物的使用量，可以根据所使用的电介性液体6的组成、特别是具有分子间氢键能力的液晶性化合物的种类等适宜地设定，没有特别的限制，作为上述电介性液体6，也可以使用仅由具有分子间氢键能力的液晶性化合物构成的液晶性组合物(混合液晶)，但希望按在上述电介性液体6中具有分子间氢键能力的液晶性化合物的合计含量为10重量％至70重量％的范围内的方式设定上述电介性液体6的组成。
在上述含量不到10重量％时，对于团簇尺寸扩大的效果小，有不充分得到使用具有上述分子间氢键能力的液晶性化合物的效果的担心。另一方面，在上述含量多于70重量％时，电介性液体6的电阻率变小，盒31的电压保持特性往往降低。
上述电介性液体6中具有分子间氢键能力的液晶性化合物的合计含量，从克尔常数B的温度依赖性的减低效果高、看不到显著的电压保持特性的降低来看，优选是20重量％至60重量％的范围内。
由含具有分子间氢键能力的液晶性化合物的液晶材料构成的上述电介性液体6，由于在液体中形成分子间氢键，因而团簇尺寸大，团簇的寿命长。因此，按照本实施方式，能够提供克尔效应的温度依赖性减低的显示装置。
上述分子间氢键，可以在具有分子间氢键能力的液晶性化合物之间形成，但不用说，通过添加具有分子间氢键能力的非液晶性化合物，即，可以和具有上述分子间氢键能力的液晶性化合物之间形成分子间氢键能力的非液晶性化合物，也可以在具有上述分子间氢键能力的液晶性化合物和具有分子间氢键能力的非液晶性化合物之间形成。
作为具有分子间氢键能力的非液晶性化合物，只要是不阻害上述电介性液体6的物理性质，能够使该电介性液体6为对可见光透明的各向同性相状态就可以，没有特别的限制。作为这样的非液晶性化合物，具体的例如可举出乙醇等醇类或酚、硫酚类等，但没有特别的限制。
上述电介性液体6，在含具有分子间氢键能力的非液晶性化合物时，上述电介性液体6中的上述非液晶性化合物的比例，较好是小于或等于10重量％，更好是小于或等于3重量％。上述非液晶性化合物的比例如果超过10重量％，就有电介性液体6丧失团簇形成能力的担心。
另外，在本发明中，不限于如上所述分子间氢键，通过络合物形成，上述的团簇尺寸变大的情况也期望同样的效果。
接着，关于使用含具有近晶相，即近晶型液晶相(Sm相)的近晶型液晶化合物的电介性液体6的显示装置在以加以说明。在该显示装置中，该显示装置的构成和显示原理也如上述。因此，在以下说明中，主要说明在上述显示装置中使用的电介性液体6。
在本实施方式中使用的近晶型液晶化合物是除了向列相具有的分子长轴的取向有序以外，具有在分子重心位置也具有有序化一维平移周期性的层结构的液晶性化合物，具体的例如可顺序地举出以下述结构式(24)～(27)
Figure A20041005762200271
表示的对氯苯甲酸、4-己氧苯基-4′-偶氮吡啶、1-(4-正戊基联苯)-2-(4-三氟甲氧基苯基)乙烷、4′-2-甲基丁基-4-氰基联苯等。上述近晶型液晶化合物，例如像以上述结构式(24)表示的对氯苯甲酸那样，也可以具有分子间氢键能力。
另外，作为在本实施方式中使用的近晶型液晶化合物，除了上述的液晶性化合物以外，可顺序地举出以下述结构式(28)～(41)
表示的化合物等，但没有特别的限制。再者，在上述结构式(33)和(34)中，R12～R15各自表示碳原子数1～12的烷基、烷氧基、或者烷基氧烷基。
这些近晶型液晶化合物，可以仅使用1种，也可以适宜地组合大于或等于2种使用。在这些近晶型液晶化合物之中，由于显示更大的偶极矩，特别优选在分子末端具有氰基的液晶性化合物。
这些近晶型液晶化合物，可以和从以上述结构式(15)～(23)表示的其他液晶性化合物，和上述具有分子间氢键的液晶性化合物选择的至少一种液晶性化合物等混合，作为上述电介性液体6使用。
上述近晶型液晶化合物可以具有SmA相、SmB相、SmC相等的任何相，可以是右旋性的手征液晶，也可以是左旋性的材料，还可以是没有旋光性的近晶型液晶化合物。
作为上述电介性液体6使用的含有上述近晶型液晶化合物的液晶性组合物的组成，只要在该电介性液体6中含有近晶型液晶化合物，就没有特别的限制，但作为其一例，具体的例如可举出以上述结构式(24)表示的对氯苯甲酸、以上述结构式(25)表示的4-己氧苯基-4′-偶氮吡啶、以上述结构式(15)表示的对丁氧基亚苄基-氰基苯胺、以上述结构式(16)表示的对己氧基亚苄基-氰基苯胺、以上述结构式(17)表示的对辛氧基亚苄基-氰基苯胺的混合物，和以上述结构式(26)表示的1-(4-正戊基联苯)-2-(4-三氟甲氧基苯基)乙烷、以上述结构式(15)～(17)表示的液晶性化合物的混合物，以上述结构式(27)表示的4′-2-甲基丁基-4-氰基联苯、以上述结构式(21)表示的1，2-二氟-4-[反式-4-(反式-4-乙基环己基)环己基]苯、以上述结构式(22)表示的1，2-二氟-4-[反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基]苯、以上述结构式(23)表示的1，2-二氟-4-[反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己基]苯的混合物等。
另外，代替以上述结构式(24)～(27)表示的近晶型液晶化合物，使用以上述结构式(28)～(41)表示的近晶型液晶化合物的液晶性组合物，也是作为有关本实施方式的电介性液体6的一例的适当材料。再者，在上述各结构式中，式中“C*”表示不对称碳原子(手性中心)。
在本实施方式中的近晶型液晶化合物的使用量，可以根据所使用的电介性液体6的组成，特别是近晶型液晶化合物的种类等适宜地设定，没有特别的限制。作为上述电介性液体6，也可以使用仅由近晶型液晶化合物构成的液晶性组合物(混合液晶)，但希望在上述电介性液体6中的近晶型液晶化合物的合计含量成为10重量％至90重量％的范围而设定上述电介性液体6的组成。
在上述含量不到10重量％时，对团簇尺寸扩大的效果小，有不充分得到使用上述具有分子间氢键能力的液晶性化合物的效果的担心。另一方面，在上述含量多于90重量％时，电介性液体6的电阻率变小，盒31的电压保持特性往往降低。
上述电介性液体6中的近晶型液晶化合物的合计含量，从克尔常数B的温度依赖性的减低效果高，能够得到实用的电压保持特性的同时、使能够将克尔常数B的温度波动抑制在不到±30℃的温度范围更广来看，其下限值更合适的是20重量％，再合适的是30重量％，其上限值更合适的是60重量％，再合适的是40重量％。
在电介性液体6中含有的近晶型液晶化合物的克尔效应液晶，分子间相互作用强，减低克尔常数B的温度依赖性，其实用的价值极大。按照本实施方式，如上所述，作为电介性液体6使用含有近晶型液晶化合物的液晶材料，也能够提供克尔效应的温度依赖性减低的显示装置。
接着，关于作为团簇的核含有微粒子的显示装置，在以下加以说明。在该显示装置中，该显示装置的构成和显示原理也如上所述。因此，在以下说明中，主要说明在上述显示装置中使用的电介性液体6。
在本实施方式中使用的微粒子，如上所述，作为团簇的核使用，含有该微粒子的电介性液体6，从在使用环境温度必须对可见光是透明的液体来看，是比光波长小、对可见光是透明的粒子，具体的是小于或等于0.1μm的粒子。
在这样的粒径是小于或等于0.1μm，即粒子的粒径比入射光波长小时的光的散射可以忽略。因此，如果粒径是小于或等于0.1μm，上述微粒子对可见光都是透明的。
因此，在本实施方式中，作为满足上述条件的微粒子，具体地说，例如使用称为所谓的纳米粒子。上述微粒子的粒径，在以该微粒子作为核的团簇的粒径(更正确的是团簇长轴的长度)比光波长小、得到在使用环境温度对可见光透明的电介性液体6方面，较好是小于或等于80nm，更好是小于或等于50nm。如上所述，粒径比光波长小时的散射可以忽略。
作为上述微粒子，例如如果如上所述，是粒径小于或等于0.1μm、而且在该微粒子表面液晶分子容易物理地或者化学地吸附的粒子，就能够适合使用。作为该微粒子，具体地说，例如使用钯、二氧化硅、二氧化镁、氧化铝、二氧化钛等无机化合物，或聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚噻吩等有机化合物，以及对其实施表面处理的粒子等。这些微粒子，可以仅使用1种，即使适宜地混合大于或等于2种使用也没关系。
在这些微粒子之中，适合使用在表面具有钯(Pd)的微粒子，特别由Pd构成的纳米粒子(Pd纳米粒子)或者在载体上担载Pd而构成的纳米粒子。尤其其中，以Pd纳米粒子更好。上述微粒子，因为在表面有Pd，所以在该微粒子表面容易物理地或者化学地吸附液晶分子，能够形成团簇尺寸大、对温度上升寿命长的团簇。
上述微粒子，可以分散在电介性液体6中使用，即使分散在与由该电介性液体6构成的电介性液体层41接触的电介质薄膜26·27中的至少一个，例如作为设置在像素基板32上的梳形电极24·25的表面上设置的有机薄膜的电介质薄膜26中使用，也没关系。
在上述微粒子分散在电介性液体6中使用时，上述微粒子可以添加、混合在上述的液晶性化合物(液晶性组合物)中使用。另外，在上述微粒子分散在电介质薄膜26·27中的至少一个中使用时，可以在电介质薄膜26和/或电介质薄膜27的制膜前，在电介质薄膜材料中预先添加、混合上述微粒子后，再进行制膜而使用，即使在未固化状态的电介质薄膜26·27中的至少一个的表面添加上述微粒子后再进行固化，也没关系。
作为在电介性液体6中分散上述微粒子使用时所使用的上述液晶性化合物(液晶性组合物)，即，微粒子以外的电介性液体6的组成(成分)，可以使用上述的各种液晶性化合物(液晶性组合物)。
同样地，在电介质薄膜26·27中的至少一个中分散上述微粒子使用时所使用的电介性液体6中，也可以使用上述的各种液晶性化合物(液晶性组合物)。
像这样，在上述电介性液体6或者上述电介质薄膜26·27中的至少一个含有上述微粒子的情况下，以上述微粒子作为核，在该微粒子表面物理地或者化学地吸附液晶分子，而形成团簇尺寸大、寿命长的团簇。因此即使在此情况下，也能够提供克尔效应的温度依赖性减低的显示装置。
再者，在上述显示装置中，作为在电介性液体6中使用的液晶性化合物(液晶性组合物)，如上所述，可以适宜地选择上述的各种液晶性化合物(液晶性组合物)使用，没有特别的限制，但优选该液晶性组合物，即电介性液体6含有在分子末端具有氰基的液晶性化合物。像这样，在上述电介性液体6中含有的液晶性化合物，如果作为末端基具有氰基，该氰基中的氮原子就容易对上述微粒子取向，因此容易形成团簇，形成团簇尺寸大、寿命长的团簇。
例如，在上述电介性液体6含有5CB时，5CB使其氰基朝向Pd侧而对齐(取向)，形成团簇。该团簇在5CB的透明点以上的宽广的温度范围是稳定的，对克尔效应的温度依赖性的减低是极有效的。
在上述显示装置中，克尔效应有随上述微粒子含有比例的增加而变大的倾向。但是，从微粒子的分散性的观点出发，上述微粒子的含有比例一超过一定量，就有其效果饱和的倾向。
前者，即在电介性液体6中添加微粒子时，该电介性液体6中的微粒子的含有比例一超过10重量％，其效果就饱和。另一方面，后者，即在上述电介质薄膜26·27中的至少一个含有微粒子时，这些电介质薄膜26·27中的微粒子的微粒子含有比例一超过20重量％，其效果就饱和。
因此，上述含有比例，在前者时，在实用上较好是3重量％至10重量％的范围内，更好是5重量％至10重量％的范围内。另外，在后者时，在实用上较好是3重量％至20重量％的范围内，更好是5重量％至20重量％的范围内。
如以上所述，有关本实施方式的显示装置是具备至少一方透明的一对基板即像素基板32和对置基板33、夹持在该一对基板之间的含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层41、以及在上述电介性液体层41上施加电场的例如梳形电极24·25等的电极，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，上述电介性液体层41具有在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度下含有上述液晶性化合物的液晶分子局部取向的团簇，而且对可见光是透明的构成。
如上所述，在团簇含有例如分子间氢键合的液晶性化合物、近晶型液晶化合物、微粒子中的至少一种的情况下，比通常的液晶材料，即不含这些时，团簇尺寸大，即使在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度，在上述电介性液体层41中也残留团簇。于是，像这样在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度，存在团簇的情况下，在该温度下的克尔效应的降低被抑制。
因此，按照本实施方式，能够提供伴随温度上升的团簇寿命长、克尔效应的温度依赖性小、以广视野角具有高速应答性的显示装置。即，作为在有关本实施方式的显示装置中使用的电介性液体层41的克尔常数B的温度依赖性小的理由，认为如以下那样。即，液晶性化合物本身如上所述，是具有短程有序的液体，随温度上升，取向有序的程度降低，最终成为分子级无规取向，但如上所述，因为提高了构成上述电介性液体层41的液晶性化合物的分子间相互作用，所以能够使团簇尺寸大，认为这与伴随温度上升的团簇的寿命变长、克尔常数B的温度依赖性变小有关。
在此，所谓克尔效应的温度依赖性小，意味着驱动电压的温度依赖性(和显示特性的温度依赖性同义)小，其实用的价值极大。
如上所述，电介性液体层41的克尔常数的温度依赖性与驱动电压的温度依赖性有关，如果是±15％程度的电压波动，通过使用补偿温度波动的电路、或者监控像素的电特性，反馈至驱动电压值的电路等，就能够构成实用的显示装置。±15％的驱动电压波动按克尔常数B的大小，相当于大概±30％的波动。按照本发明，如上所述，上述电介性液体层41，在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度下，含有上述团簇，因此以相对上述液晶-各向同性相相变温度的二级相变温度为基准，至其+5℃的温度范围内，将克尔常数的波动值抑制在±30％以内成为可能。
另外，按照本发明，因为克尔常数B不降低，所以外加电压不增大，能够以低电压驱动上述显示装置。
再有，按照本实施方式，没有必要像以往那样采取将液晶材料的区域分割成小区域的手段，能够提供制造容易、而且可靠性高的显示装置。
以下，使用实施例和对比例具体地说明有关本实施方式的显示装置中的克尔效应的温度依赖性，但本发明不限于以下的实施例。
盒(A)的制作
在以下的实施例1～7和对比例1中使用的盒(A)，像以下那样制作。首先，在玻璃制的基板23的表面，以0.2μm的厚度叠层作为电极材料的铝，制作布线图案，形成如图2和图3所示线宽和电极间隔为10μm的梳形电极24·25。接着，在上述基板23的表面上，为了覆盖上述梳形电极24·25，作为电介质薄膜26，将聚酰亚胺膜(日产化学工业株式会社制取向膜“SE-7792(商品名)”)制膜，如图3所示，沿梳形电极24·25的梳齿沿箭头J方向将其表面进行摩擦处理，就制成像素基板32。
另一方面，在玻璃制的基板28的表面上，作为电介质薄膜27，将和电介质薄膜26相同的聚酰亚胺膜制膜，如图3所示，沿上述梳形电极24·25的梳齿，沿和箭头J方向相反的方向(箭头K方向)将其表面进行摩擦处理，就制成对置基板33。
接着，为了两基板间的间隙A成为10μm，通过玻璃纤维隔片和密封剂34将上述像素基板32和对置基板33贴合，在上述间隙A中导入作为电介性液体6的液晶材料(液晶性组合物)，在这些像素基板32和对置基板33的外侧，如图1所示，按彼此吸收轴方向垂直的同时，与作为上述摩擦方向的箭头J方向和箭头K方向各自形成45度的角度的方式贴着偏振片22·29，由此制成作为盒31的盒(A)。
当测定克尔常数B时，盒31的温度控制是重要的。因此，以下的实施例和对比例，当测定克尔常数B时，作为盒31的盒在电子冷却装置(日本电子株式会社(定制))中保持，进行温度控制(PID：比例、积分、微分控制)，测定使该盒(A)的温度变化时的I＝I0的半波长电压Vπ，从上述(6)式计算出克尔常数B。此时的温度精度，在-20℃～40℃时是±0.05℃，在40℃～150℃时是±0.1℃。
另外，在以下的实施例中，以结构式(1)表示的4-正己氧基苯甲酸和以结构式(2)表示的4-(4-辛氧苯基乙炔基)吡啶，使用キサンギソン等的方法(Liquid Crystals，2002，Vol.29，No.12，pp.1533-1537)合成。其他的化合物使用市售的化合物。
实施例1
制备20.7重量份数的以上述结构式(1)表示的4-正己氧基苯甲酸、29.3重量份数的以上述结构式(2)表示的4-(4-辛氧苯基乙炔基)吡啶、50重量份数以上述结构式(15)表示的对丁氧基亚苄基-氰基苯胺、以上述结构式(16)表示的对己氧基亚苄基-氰基苯胺及以上述结构式(17)表示的对辛氧基亚苄基-氰基苯胺的等量混合物(以下，记作等量混合物(I))的混合物，用加热器进行加热，得到作为有关本实施方式的电介性液体6的透明液晶材料(液晶性组合物)。使用该液晶材料，采用上述的方法，一边使盒(A)的温度发生变化一边测定克尔常数B。该结果示于图7中。在图7中，本实施例1的横轴表示测定温度T和二级转变温度T*(＝106.3℃)的差。
对比例1
除了在实施例1中不使用具有分子间氢键的液晶性化合物以外，和实施例1同样地测定克尔常数B的温度依赖性。也就是，制备以上述结构式(15)表示的对丁氧基亚苄基-氰基苯胺、以上述结构式(16)表示的对己氧基亚苄基-氰基苯胺和以上述结构式(17)表示的对辛氧基亚苄基-氰基苯胺的等量混合物(I)，使用加热器加热，得到透明的液晶材料(液晶性组合物)。使用该液晶材料，和实施例1同样地一边使盒(A)的温度发生变化一边测定克尔常数B。该结果和上述实施例1的结果一并示于图7中。在图7中，对比例1的横轴表示测定温度T和二级转变温度T*(＝95.7℃)的差。
如从图7所清楚可知，在有关本实施方式的显示装置中使用的电介性液体6，与不使用具有分子间氢键能力的液晶性化合物的场合相比，具有克尔常数B的温度依赖性小的特征。即，这意味着驱动电压的温度依赖性(和显示特性的温度依赖性同义)小，其实用的价值极大。
在有关本实施方式的显示装置中使用的电介性液体6的克尔常数B的温度依赖性小的理由，认为像以下那样。也就是，如上述实施例1所述，认为具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物，分子间相互作用强，与不使用具有分子间氢键能力的液晶性化合物的场合相比，能够使上述团簇尺寸大，该结果使团簇对温度上升的寿命变长。于是，认为这关系到使克尔常数B的温度依赖性变小。
再者，在上述实施例1中，作为具有分子间氢键能力的液晶性化合物使用具有羟基的液晶性化合物，但不是以此对本发明进行任何限制。另外，不限于氢键，在通过形成络合物，使上述的团簇尺寸变大的场合也预期相同的效果。
实施例2
在上述等量混合物(I)中添加在实施例1中使用的以上述结构式(1)表示的4-正己氧基苯甲酸和以上述结构式(2)表示的4-(4-辛氧苯基乙炔基)吡啶的等摩尔混合物(以下，记作等摩尔混合物(II))，和实施例1相同地测定此时的克尔常数B的温度依赖性。表1给出了相对由这些液晶性化合物构成的液晶性组合物中具有分子间氢键能力的液晶性化合物的含有比例，即，相对上述等摩尔混合物(II)的含有比例，测定温度T和二级转变温度T*的差是2℃时的克尔常数B的大小。
                        表1
  等摩尔混合物(II)的含有比例(重量％)   克尔常数B(cm/V2)
  0   461×10-10
  10   622×10-10
  20   835×10-10
  30   878×10-10
  50   950×10-10
  60   850×10-10
  70   770×10-10
  80   444×10-10
  100   307×10-10
从表1可知，上述等摩尔混合物(II)的含有比例在10重量％至70重量％的范围内，显示大的克尔常数B。这表示，上述等摩尔混合物(II)的含有比例在10重量％至70重量％的范围内，团簇尺寸比仅有上述等量混合物(I)时变大，发现大的克尔常数B。在上述等摩尔混合物(II)的含有比例不到10重量％时，对团簇尺寸扩大的效果小，在大于70重量％时，电介性液体6的电阻率变小，盒(A)(显示元件)的电压-保持特性降低，因此是不可取的。
实施例3
除了在实施例1中，作为有关本实施方式的电介性液体6，使用由20重量份数的以上述结构式(3)表示的对氰基亚苄基-对氨基苯甲酸、20重量份数的以上述结构式(4)表示的对正戊基苯甲酸和60重量份数的以上述结构式(18)表示的4-正戊基-4-氰基联苯(5CB)构成的混合物(液晶性组合物)以外，和上述实施例1同样地测定克尔常数B。该结果示于图8中。在图8中，横轴表示测定温度T和二级转变温度T*(＝109.7℃)的差。
在本实施例中，含有以上述结构式(3)表示的对氰基亚苄基-对氨基苯甲酸和以上述结构式(4)表示的对正戊基苯甲酸的电介性液体6，据信由于在液体中形成分子间氢键，团簇尺寸变大，因此克尔常数B的温度依赖性减低。
实施例4
除了在实施例1中，作为有关本实施方式的电介性液体6，使用由17.8重量份数的以上述结构式(24)表示的对氯苯甲酸、32.2重量份数的以上述结构式(25)表示的4-己氧苯基-4′-偶氮吡啶和50重量份数的上述等量混合物(I)构成的混合物(液晶性组合物)以外，和上述实施例1同样地测定克尔常数B。该结果示于图9中。在图9中，横轴表示测定温度T和二级转变温度T*(＝108.8℃)的差。
在本实施例中，以上述结构式(24)表示的对氯苯甲酸和上述结构式(25)表示的4-己氧苯基-4′-偶氮吡啶显示近晶型液晶相，其分子间相互作用也强，因此含有这些近晶型液晶化合物的电介性液体6被认为，上述团簇尺寸大，克尔常数B的温度依赖性减低。
实施例5
除了在实施例1中，作为有关本实施方式的电介性液体6，使用由40重量份数的以上述结构式(26)表示的1-(4-正戊基联苯)-2-(4-三氟甲氧基苯基)乙烷和60重量份数的上述等量混合物(I)构成的混合物(液晶性组合物)以外，和上述实施例1同样地测定克尔常数B。该结果示于图10中。在图10中，横轴表示测定温度T和二级转变温度T*(＝110.0℃)的差。
如从上述实施例4、5所清楚，在电介性液体6中具有近晶型液晶化合物的克尔效应液晶，分子间相互作用强，克尔常数B的温度依赖性减低，其实用的价值极大。
实施例6
在以上述结构式(21)表示的1，2-二氟-4-[反式-4-(反式-4-乙基环己基)环己基]苯、以上述结构式(22)表示的1，2-二氟-4-[反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基]苯和以上述结构式(23)表示的1，2-二氟-4-[反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己基]苯的等量混合物(以下，记作等量混合物(III))中添加以上述结构式(27)表示的4′-2-甲基丁基-4-氰基联苯，和实施例1同样地测定此时的克尔常数B的温度依赖性。表2相对由这些液晶性化合物构成的液晶性组合物中的近晶型液晶化合物的含有比例，即相对以上述结构式(27)表示的4′-2-甲基丁基-4-氰基联苯的含有比例，给出测定温度T和二级转变温度T*的差为2℃时的克尔常数B的大小。
                           表2
  近晶型液晶化合物的含有比例(重量％) 克尔常数B(cm/V2)  克尔常数B的温度波动不到±30％的温度范围TR(℃)
  0     303×10-10  0.1
  10     420×10-10  10.1
  20     713×10-10  25.7
  30     810×10-10  48
  40     900×10-10  40.9
  50     850×10-10  31.4
  60     803×10-10  22.2
  70     791×10-10  8.7
  80     734×10-10  3.8
  90     710×10-10  1.7
  100     699×10-10  0.2
从表2可知，在以上述结构式(27)表示的近晶型液晶化合物的含有比例在10重量％至90重量％的范围内，显示大的克尔常数。这表示，在上述近晶型液晶化合物的含有比例在10重量％至90重量％的范围内，团簇尺寸比仅有上述等量混合物(III)时变大，表现大的克尔常数B。
另外，将在各向同性相状态下的克尔效应的温度依赖性的程度TR(℃)定义为克尔常数B的温度波动幅度不到±30％的温度范围时的实测值一并记载于表2中。从表2可知，在近晶型液晶化合物的含有比例为10重量％至60重量％时，克尔常数B的温度波动幅度不到±30％的温度范围显著地变宽，克尔常数B的温度依赖性的减低效果变大。如从上述的结果所清楚，有关本实施方式的显示装置，克尔常数B的温度依赖性大幅度地减低，其实用的价值极大。
再者，在本实施例中，作为近晶型液晶化合物使用右旋性的手征液晶，但如上所述，也可以使用左旋性的材料，不用说也可以使用没有旋光性的近晶型液晶化合物。
实施例7
使用通用的方法，通过向乙酸钯和按摩尔数是乙酸钯的10倍量的以上述结构式(18)表示的5CB的混合物的10重量％乙醇溶液中照射紫外线，进行还原，制成5CB-Pd纳米粒子。接着，变化其混合比制备该5CB-Pd纳米粒子和5CB的混合物(液晶性组合物)，针对每个测定二级转变温度T*+5℃下的克尔常数B。该结果示于表3中。
                        表3
  5CB-Pd纳米粒子的含有比例(重量％)     5CB的比例(重量％)     克尔常数B(cm/V2)
  1     99     153×10-10
  3     97     277×10-10
  5     95     440×10-10
  10     90     588×10-10
  20     80     534×10-10
  30     70     551×10-10
从表3可知，随5CB-Pd纳米粒子的含有比的增加，表现更大的克尔效应。另外，从表3可知，上述微粒子的含有比如果超过10重量％，其效果就达到饱和。
关于5重量％5CB-Pd纳米粒子和95重量％5CB的混合物组合物，和实施例1同样地测定克尔常数B的温度依赖性。该结果示于图11中。在图11中，横轴表示测定温度T和二级转变温度T*(＝32.4℃)的差。
在本实施例中，5CB使其氰基朝向Pd侧取向，形成团簇。该团簇在5CB的透明点以上的宽广温度范围是稳定的，对克尔常数温度依赖性的减低是极有效的。
本实施例，作为对Pd取向的液晶分子，使用5CB，但本发明丝毫不受此任何限制。
实施例8
首先，在玻璃制的基板23的表面，以0.2μm的厚度叠层作为电极材料的ITO，制作布线图案，形成如图2和图3所示线宽和电极间隔为10μm的梳形电极24·25。接着，在上述基板23的表面，为了覆盖上述梳形电极24·25，作为电介质薄膜26，将以5重量％的比例含有Pd微粒子的聚酰亚胺膜(日产化学工业株式会社制取向膜“SE-7792(商品名)”)制膜，对其表面如图3所示，沿梳形电极24·25的梳齿按箭头J方向实施摩擦处理，就制成像素基板32。
另一方面，在玻璃制的基板28的表面，作为电介质薄膜27，将和电介质薄膜26相同的聚酰亚胺膜制膜，对其表面如图3所示，沿梳形电极24·25的梳齿，按和箭头J方向的相反方向(箭头K方向)实施摩擦处理，就制成对置基板33。
接着，通过玻璃纤维隔片和密封剂34，使两基板间的间隙A成为10μm地将上述像素基板32和对置基板33贴合，按照通用的方法，在上述间隙A中封入上述等摩尔混合物(II)，在这些像素基板32和对置基板33的外侧，如图1所示，使偏振片22·29按彼此吸收轴方向垂直的同时，与作为上述摩擦方向的箭头J方向和箭头K方向各自形成45度的角度的方式贴着，制成作为有关本实施方式的盒31的盒(B)，作为有关本实施方式的显示装置。
一边变化上述显示装置的气氛温度，一边测定上述半波长电压Vπ，在95.0℃得到36.0V、在101.3℃得到36.4V、在107.2℃得到37.1V的值。
在本实施例中，Pd微粒子分散在电介质薄膜26·27(取向膜)中，Schiff碱系液晶中的氰基对此产生取向，因此得到大的团簇，大大抑制半波长电压Vπ的温度变化。
再者，在本实施方式中，作为上述电介质薄膜26·27使用聚酰亚胺薄膜，但本发明不限于此。另外，在本实施例中，在电极上设置电介质薄膜26·27，但本发明丝毫不受此任何限制。如本实施例那样，通过摩擦处理，为由上述电介性液体6构成的电介性液体层41赋予取向性，即使在原来成为各向同性，液晶分子的取向成为无规的温度下，在基板界面附近，数个液晶分子作为团簇进行动作(宏观上看显示各向同性相)，表观上也能够得到大的克尔常数。
实施例9
在制作上述盒(A)时，和上述实施例8相同地测定以在实施例1、3、4、5、7中制备成的液晶性组合物作为电介性液体6分别使用的同时，分别按照表4表示的条件制成的盒(C)、(D)、(E)、(F)、(G)中的二级转变温度T*+5℃下的半波长电压Vπ。上述半波长电压Vπ与各盒的设计参数一起示于表4中。
                                             表4
盒 电介性液体的组成   含有比例(重量％)     盒间隙d(μm)  电极间隔L(μm)  半波长电压Vπ(V)
(C) 以结构式(1)表示的液晶性化合物   20.7 10 10 22.9
以结构式(2)表示的液晶性化合物   29.3
等量混合物(I)   50
(D) 以结构式(3)表示的液晶性化合物   20 5 10 29.1
以结构式(4)表示的液晶性化合物   20
以结构式(18)表示的液晶性化合物   60
(E) 以结构式(24)表示的液晶性化合物   17.8 7 5 13.1
以结构式(25)表示的液晶性化合物   32.2
等量混合物(I)   50
(F) 以结构式(26)表示的液晶性化合物   40 7 7 15
等量混合物(I)   60
(G) 5CB-Pd纳米粒子   5 3 5 14
以结构式(18)表示的液晶性化合物   95
如从表4所清楚，有关本实施方式的显示装置能够以实用的电压驱动，其价值大。再者，与根据上述式(5)从克尔常数B的大小推测的半波长电压Vπ相比，表4的实测值显示大的值，认为这是因为，梳形电极24·25的电场效应在各盒的厚度方向没有必要充分，以及电场E的方向相对光的进行方向不垂直。
再者，即使在本实施例中，作为电介质薄膜26·27也使用聚酰亚胺薄膜，但本发明丝毫不受此限制。
如以上所述，有关本实施方式的显示装置，是利用显示高速应答特性的克尔效应的显示装置，能够大幅度地减低显示特性的温度依赖性，其实用的价值是极高的。
另外，从上述的实施例可知，按照本发明，在能够得到克尔常数B的中心值例如是大于或等于500×10-10cm/V2，具体的是600×10-10cm/V2～900×10-10cm/V2这样的高值的同时，以相对上述液晶-各向同性相相转变温度的二级相变温度(T*)为基准，至+5℃的温度范围内，能够将克尔常数的波动值抑制在±30％以内。
再者，在上述的实施例中，为了利用克尔效应进行显示，作为在电介性液体层41上施加电场的施加电场手段(电场施加部件)，例如使用梳形电极24·25，形成与光的进行方向垂直地施加电场E的构成，但本发明不限于此，如果具有能够利用克尔效应进行显示的构成(电极结构)，上述施加电场手段(电场施加部件)的构成就没有特别的限制。再有，在上述的实施方式和实施例中，在至少一方透明的一对电极之间注入电介性液体6，形成在上述基板之间夹持电介性液体层41的构成，但本发明不限于此，上述电介性液体层41不一定必须夹持在一对基板之间。上述电介性液体层41也可以使用能够保持电介性液体6的除基板以外的电介性液体保持部件进行保持，另外，上述电介性液体保持部件即使具有挠性也没有关系。
另外，在上述的说明中，虽然以上述电介性液体层41含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置为例说明了有关本发明的显示装置，但本发明不限于此，上述电介性液体层41含有通过施加电场光学各向异性(折射率、取向有序度)发生变化的液晶性化合物，只要通过施加电场能够使光学各向异性发生变化，就不一定折射率与电场的平方成比例。上述显示，例如也能够利用普克尔斯效应，通过施加电场使光学各向异性发生变化，因此只要能够使无施加电压时和施加电压时的显示状态不同，显示方式就没有特别的限制，但作为上述电介性液体6，希望在无施加电场时具有光学上的各向同性(宏观上看是各向同性就可以)，即光学各向同性，通过施加电场表现光学各向异性的物质，典型的是在无施加电场时是光学上各向同性(宏观上看是各向同性就可以)，通过施加电场表现光学调制(特别希望通过施加电场双折射上升)的媒质。
有关本发明的显示装置，如以上所述，其构成是具备含有在无施加电压时是光学上各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层，以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其中上述电介性液体层在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度下含有上述液晶性化合物的液晶分子局部取向的团簇，而且对可见光是透明的。
更具体的说，例如有关本发明的显示装置，如以上所述，其构成是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的施加电场手段(电场施加部件)，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其中上述电介性液体层在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度，含有上述液晶性化合物的液晶分子局部取向的团簇，而且对可见光是透明的。
按照上述的构成，上述电介性液体层含有即使在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度，上述液晶性化合物的液晶分子也局部取向的团簇，为了能够减低上述克尔效应的温度依赖性。另外，按照上述构成，为了减低克尔效应的温度依赖性，不必要例如采取将液晶材料的区域分割成小区域的手段等，能够提供制造容易、而且可靠性高的显示装置。
有关本发明的显示装置，如以上所述，上述电介性液体层中的克尔常数的波动率，以相对上述液晶-各向同性相相转变温度的二次相转变温度为基准，至+5℃的温度范围内，优选是±30％以内。
二级电光效应，即电介性液体层的克尔常数的温度依赖性，与驱动电压的温度依赖性有关。因此，按照上述的构成，能够提供克尔常数的温度依赖性减低、实用的显示装置。
另外，有关本发明的显示装置，如以上所述，上述团簇优选含有分子间氢键合的液晶性化合物。再有，有关本发明的显示装置，如以上所述，上述团簇优选含有近晶型液晶化合物。还有，有关本发明的显示装置，如以上所述，上述团簇优选以具有小于或等于0.1μm的粒径的微粒子作为核而形成。
按照上述的各构成，上述团簇随温度上升的寿命长，并且以精简的构成就能够减低克尔效应的温度依赖性，因此能够提供容易制造的显示装置。
另外，有关本发明的显示装置，如以上所述，其构成是具备含有在无施加电压时是光学上各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层，以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其中上述电介性液体层对可见光是透明的、而且含有具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物。
更具体的说，例如，有关本发明的显示装置，如以上所述，其构成是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的施加电场手段(电场施加部件)，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其中上述电介性液体层对可见光是透明的、而且含有具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物。
按照上述的构成，上述液晶性化合物形成氢键，因此能够使团簇尺寸大，能够得到即使在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度，也包含上述液晶性化合物的液晶分子局部取向的团簇的显示装置。因此，按照上述的构成，在能够减低克尔效应的温度依赖性的同时，为了使克尔效应的温度依赖性减低，就不必要例如采取将液晶材料的区域分割成小区域的手段等，能够提供容易制造、而且可靠性高的显示装置。
另外，有关本发明的显示装置，如以上所述，具有上述分子间氢键形成能力的液晶性化合物优选具有羟基。
具有羟基的液晶性化合物是容易买到的，而且该羟基和氧原子之间的键距离短，分子间相互作用大。因此，按照上述的构成，随温度上升的团簇的寿命延长效果大，能够充分地减低克尔效应的温度依赖性。
此外，有关本发明的显示装置，如以上所述，其构成是具备含有在无施加电压时是光学上各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层，以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其中上述电介性液体层对可见光是透明的、而且含有具有近晶相的液晶化合物。
更具体的说，例如有关本发明的显示装置，如以上所述，其构成是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的施加电场手段(电场施加部件)，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其中上述电介性液体层对可见光是透明的、而且含有具有近晶相的液晶化合物。
具有近晶相的液晶化合物，分子间相互作用强，因为上述电介性液体层含具有近晶相的液晶化合物，所以能够使团簇尺寸大，能够得到即使在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度，也包含上述液晶性化合物的液晶分子局部取向的团簇的显示装置。因此，按照上述的构成，在能够减低克尔效应的温度依赖性的同时，为了减低克尔效应的温度依赖性，就不必要例如采取将液晶材料的区域分割成小区域的手段等，能够提供容易制造、而且可靠性高的显示装置。
再有，有关本发明的显示装置，如以上所述，具有上述近晶相的液晶化合物，优选在分子末端具有氰基。
按照上述的构成，因为可以具有更大的偶极矩，所以能够得到更大的克尔效应。
另外，有关本发明的显示装置，如以上所述，其构成是具备含有在无施加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层，以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过施加电场使各向异性发生变化进行显示的显示装置，其中上述电介性液体层对可见光是透明的、而且在上述电介性液体层中分散着具有小于或等于0.1μm的粒径的微粒子。
更具体的说，例如，有关本发明的显示装置，如以上所述，其构成是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的施加电场手段(电场施加部件，例如梳形电极等的电极)，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其中上述电介性液体层对可见光是透明的、而且在上述电介性液体层中分散着具有小于或等于0.1μm的粒径的微粒子。
粒径小于或等于0.1μm，即粒子的粒径比入射光波长小时的光散射可以忽略。因此，粒径如果是小于或等于0.1μm，上述微粒子对可见光都是透明的。
于是，上述电介性液体层，如果包含上述微粒子，以该微粒子作为核，液晶分子就容易物理地或者化学地吸附(取向)在该微粒子表面，而形成团簇尺寸大的团簇，因而按照上述的构成，能够得到即使在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度，也包含上述液晶性化合物的液晶分子局部取向的团簇的显示装置。因此按照上述的构成，在能够减低克尔效应的温度依赖性的同时，为了减低克尔效应的温度依赖性，就不必要例如采取将液晶材料的区域分割成小区域的手段等，能够提供容易制造、而且可靠性高的显示装置。
再有，有关本发明的显示装置，如以上所述，优选在上述电介性液体层的至少一方的表面侧形成电介质薄膜。
按照上述的构成，因为在上述电介性液体层的至少一方的表面侧形成电介质薄膜，所以能够提高液晶的取向有序度，能够得到更大的克尔效应。
另外，有关本发明的显示装置，如以上所述，其构成是具备含有在无施加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层，以及在上述电介性液体层上施加电场的电场施加部件，通过施加电场使各向异性发生变化进行显示的显示装置，其中上述电介性液体层对可见光是透明的，而且为了与上述电介性液体层的至少一方的表面接触，形成包含具有小于或等于0.1μm的粒径的微粒子的电介质薄膜。
更具体的说，例如，有关本发明的显示装置，如以上所述，其构成是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层、以及在上述电介性液体层上施加电场的施加电场手段(电场施加部件，例如梳形电极等的电极)，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其中上述电介性液体层对可见光是透明的，而且为了与上述电介性液体层的至少一方的表面接触，形成包含具有小于或等于0.1μm的粒径的微粒子的电介质薄膜。
如上所述，粒径小于或等于0.1μm，即粒子的粒径比入射光波长小时的光散射可以忽略。因此，即使在上述的情况下，粒径如果是小于或等于0.1μm，上述微粒子对可见光都是透明的。
于是，为了与上述电介性液体层的至少一方的表面接触而形成的电介性液体层，因为包含上述微粒子，所以以该微粒子作为核，液晶分子就容易物理地或者化学地吸附(取向)在该微粒子表面，而形成团簇尺寸大的团簇，因此按照上述的构成，能够得到即使在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度，也包含上述液晶性化合物的液晶分子局部取向的团簇的显示装置。因此，按照上述的构成，在能够减低克尔效应的温度依赖性的同时，为了减低克尔效应的温度依赖性，就不必要例如采取将液晶材料的区域分割成小区域的手段等，能够提供容易制造、而且可靠性高的显示装置。
再有，有关本发明的显示装置，如以上所述，优选上述电介质薄膜是有机薄膜。
按照上述的构成，上述显示装置具备由有机薄膜构成的电介质薄膜，因此能够得到良好的取向效果，液晶的取向有序度的提高效果大，能够得到更大的克尔效应。
另外，有关本发明的显示装置，如上所述，上述有机薄膜优选是聚酰亚胺薄膜。
聚酰亚胺薄膜显示极优良的取向效果，因此按照上述的构成，能够使液晶的取向有序度的提高效果更高。因此，按照上述的构成，能够稳定地得到更大的克尔效应。另外，聚酰亚胺是稳定性高的材料，从可靠性高出发，通过使用聚酰亚胺，能够提供显示良好的显示性能的显示装置。
再有，有关本发明的显示装置，如以上所述，优选上述微粒子在表面具有钯。
按照上述的构成，上述微粒子，在表面具有钯，因此液晶分子容易物理地或者化学地吸附在该微粒子表面，能够形成团簇尺寸大、相对温度上升寿命长的团簇。
另外，有关本发明的显示装置，如以上所述，优选上述电介性液体层包含在分子末端具有氰基的液晶性化合物。
按照上述的构成，上述电介性液体层包含在分子末端具有氰基的液晶性化合物，因此容易形成团簇，作为结果，能够形成团簇尺寸大、寿命长的团簇。
再有，有关本发明的显示装置，如以上所述，具有上述施加电场手段(电场施加部件)是在上述电介性液体层的至少一方的表面侧形成的梳形电极的结构。
按照上述的构成，在与沿垂直于上述电介质层表面的方向通过的光垂直的方向，即在平行于上述电介质层表面的方向，能够容易施加电场，由此，以施加电场产生的双折射各向异性作为光信号的变化，能够容易取出之。
再有，有关本发明的显示装置，如以上所述，优选还具备将上述电介性液体层加热至上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度的加热手段(加热部件)。
按照上述的构成，上述液晶性化合物在室温显示液晶相的情况下，即，即使该液晶性化合物的各向同性相变温度比室温高的情况下，也能够发生该液晶性化合物的各向同性相转变，因此能够容易得到对可见光是透明、而且宏观上是各向同性相状态的液体。
本发明不限于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围可以进行种种变更，适宜地组合在不同的实施方式中分别公开的技术手段而得到的实施方式，也包括在本发明的技术范围内。
另外，在本发明的详细说明的事项中完成的具体的实施方式或者实施例，是为使人彻底地明白本发明的技术内容的，不应该狭义地解释成只限于这样的具体例，在本发明的精神和以下记载的权利要求事项的范围内，是可以进行种种变更去实施的。

Claims (25)

1.显示装置，它是具备含有在无施加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层(41)，以及在上述电介性液体层(41)上施加电场的电场施加部件(4、5、24、25)，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度下包含上述液晶性化合物的液晶分子局部取向的团簇，而且对可见光是透明的。
2.显示装置，它是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层(41)，以及在上述电介性液体层(41)上施加电场的电场施加部件(4、5、24、25)，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)在上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度下包含上述液晶性化合物的液晶分子局部取向的团簇，而且对可见光是透明的。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(4 1)中的克尔常数的波动率，以相对上述液晶-各向同性相相变温度的二级相变温度为基准，在从该基准至该基准+5℃的温度范围内，是±30％以内。
4.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，上述团簇含有分子间氢键合的液晶性化合物。
5.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，上述团簇含具有近晶相的液晶化合物。
6.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，上述团簇是以具有小于或等于0.1μm的粒径的微粒子作为核形成的。
7.显示装置，它是具备含有在无施加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层(41)，以及在上述电介性液体层(41)上施加电场的电场施加部件(4、5、24、25)，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)对可见光是透明的，而且包含具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物。
8.显示装置，它是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层(41)，以及在上述电介性液体层(41)上施加电场的电场施加部件(4、5、24、25)，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)对可见光是透明的，而且包含具有分子间氢键形成能力的液晶性化合物。
9.根据权利要求7或8所述的显示装置，其特征在于，具有上述分子间氢键形成能力的液晶性化合物具有羟基。
10.显示装置，它是具备含有在无施加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层(41)，以及在上述电介性液体层(41)上施加电场的电场施加部件(4、5、24、25)，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)对可见光是透明的，而且包含具有近晶相的液晶化合物。
11.显示装置，它是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层(41)，以及在上述电介性液体层(41)上施加电场的电场施加部件(4、5、24、25)，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)对可见光是透明的，而且包含具有近晶相的液晶化合物。
12.根据权利要求10或11所述的显示装置，其特征在于，具有上述近晶相的液晶化合物在分子末端具有氰基。
13.显示装置，它是具备含有在无施加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层(41)，以及在上述电介性液体层(41)上施加电场的电场施加部件(4、5、24、25)，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)对可见光是透明的，而且在上述电介性液体层(41)中分散着具有小于或等于0.1μm的粒径的微粒子。
14.显示装置，它是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层(41)，以及在上述电介性液体层(41)上施加电场的电场施加部件(4、5、24、25)，利用上述折射率与电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)对可见光是透明的，而且在上述电介性液体层(41)中分散着具有小于或等于0.1μm的粒径的微粒子。
15.根据权利要求1、2、7、8、10、11、13、14中的任一权利要求所述的显示装置，其特征在于，在上述电介性液体层(41)的至少一方的表面侧形成电介质薄膜(26、27)。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其特征在于，上述电介质薄膜(26、27)是有机薄膜。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其特征在于，上述有机薄膜是聚酰亚胺薄膜。
18.显示装置，它是具备含有在无施加电压时光学上是各向同性、通过施加电场光学各向异性发生变化的液晶性化合物的电介性液体层(41)，以及在上述电介性液体层(41)上施加电场的电场施加部件(4、5、24、25)，通过施加电场使光学各向异性发生变化进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)对可见光是透明的，而且为了与上述电介性液体层(41)的至少一方的表面接触，形成含具有小于或等于0.1μm的粒径的微粒子的电介质薄膜(26、27)。
19.显示装置，它是具备含有通过施加电场折射率发生变化的液晶性化合物的电介性液体层(41)，以及在上述电介性液体层(41)上施加电场的电场施加部件(4、5、24、25)，利用上述折射率与施加电场的平方成比例的二级电光效应进行显示的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)对可见光是透明的，而且为了与上述电介性液体层(41)的至少一方的表面接触，形成含具有小于或等于0.1μm的粒径的微粒子的电介质薄膜(26、27)。
20.根据权利要求18或19所述的显示装置，其特征在于，上述电介质薄膜(26、27)是有机薄膜。
21.根据权利要求20所述的显示装置，其特征在于，上述有机薄膜是聚酰亚胺薄膜。
22.根据权利要求13、14、18、19中的任一权利要求所述的显示装置，其特征在于，上述微粒子在表面具有钯。
23.根据权利要求13、14、18、19中的任一权利要求所述的显示装置，其特征在于，上述电介性液体层(41)含有在分子末端具有氰基的液晶性化合物。
24.根据权利要求1、2、7、8、10、11、13、14、18、19中的任一权利要求所述的显示装置，其特征在于，上述电场施加部件是在上述电介性液体层(41)的至少一方的表面侧形成的梳形电极(24、25)。
25.根据权利要求1、2、7、8、10、11、13、14、18、19中的任一权利要求所述的显示装置，其特征在于，还具备将上述电介性液体层加热至上述液晶性化合物的液晶-各向同性相相变温度或以上的温度的加热部件(51)。
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