JP4027941B2 - 表示素子および表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施の一形態について図1〜図14および図22〜24に基づいて説明すれば、以下の通りである。
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、その格子定数が可視光波長未満である。このため、スメクチックD相は、光学的には等方性を示す。
液晶マイクロエマルションとは、前記非特許文献4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。
リオトロピック(ライオトロピック)液晶とは、液晶を形成する主たる分子が、他の性質を持つ溶媒(水や有機溶剤など)に溶けているような他成分系の液晶を意味する。本実施の形態においては、上記リオトロピック液晶として、特定の相を有するリオトロピック液晶を適用することができる。ここで、上記特定の相とは、電界印加時と電界無印加時とで、光学的異方性の程度が変化する相であり、例えば、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11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9に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
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、つまり、電界印加時と電界無印加時とで光学的異方性の程度が変化する相を示す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。
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、可視光波長未満の秩序(秩序構造、配向秩序)を有しているので透明な物質であり、電界印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する(光学的異方性の程度が変化する)。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80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。
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、前記非特許文献6・7参照)。コレステリックブルー相は、可視光波長未満の秩序(秩序構造、配向秩序)を有しているのでほぼ透明な物質であり、電界印加によって配向秩序の程度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くために格子が歪み、光学的異方性を発現する(光学的異方性の程度が変化する)。
スメクチックブルー(BPSm)相は、コレステリックブルー相と同様、高い対称性の構造を有し(例えば、前記非特許文献7、および非特許文献10等参照)、可視光波長未満の秩序(秩序構造、配向秩序)を有しているのでほぼ透明な物質であり、電界印加によって配向秩序の程度が変化して光学的異方性が発現する(光学的異方性の程度が変化する)。すなわち、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くために格子が歪み、光学的異方性を発現する。
で表される楕円体(屈折率楕円体)で示される(例えば非特許文献12参照)。ここで、上記関係式(1)を楕円体の主軸方向の座標系(Y1,Y2,Y3)を使用して書き直すと、下記関係式(2)
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。
P(%)=Sin2(2θ) …(4)
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度の範囲内であれば、人間の目には、ほぼ最大輝度もしくは最大輝度に近い輝度を有していると感じられ、好適には35度<θ<55度の範囲内、最も好適には45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。
Δn=C・E2=C・(V/ds)2 …(5)
で表される。なお、Eは印加電界(V/m)、Vは印加電圧(V)、dsは電極間距離(m)、Cは定数(m2/V2)であり、Cは典型的には、前記したようにλ・Bk(λは真空中での入射光の波長(m)、Bkはカー定数(m/V2))で示される。
δ=2π・deff・Δn/λ ・・・(6)
で表される。なお、deffは、図3(b)に示すように、電界印加により媒質層3において応答している領域の見掛け上の厚さ(実効厚み)を示す。
PT=sin2(δ/2) ・・・(7)
で表される。
deff・Δn=λ/2 …(8)
を満足するときに与えられることが判る。
本発明の実施の他の形態について図15および図16に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、主に、前記実施の形態1との相違点について説明するものとし、前記実施の形態1で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
本発明の実施のさらに他の形態について図17〜図19に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、主に、前記実施の形態1および2との相違点について説明するものとし、前記実施の形態1および2で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
本発明の実施のさらに他の形態について図21(a)および図21(b)に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、主に、前記実施の形態1〜3との相違点について説明するものとし、前記実施の形態1〜3で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
2 基板
3 媒質層
3a 屈折率楕円体
4 櫛形電極(電極)
4a 櫛歯部分
4A1,…,4Ar 櫛形電極(電極)
5 櫛形電極(電極)
5a 櫛歯部分
5A1,…,5Ar 櫛形電極(電極)
6 偏光板
6a 吸収軸
7 偏光板
7a 吸収軸
9 凹部
11 画素基板
12 対向基板
21 絶縁層
21A1,…,21Ar 櫛形電極(電極)
32 最大電界領域
33 最大電界領域
41 反射層
42 絶縁層
51 絶縁層
52 絶縁層
53 電極層(電極)
53a 電極層(電極)
53b 電極層(電極)
54 電極層(電極)
54a 電極層(電極)
54b 電極層(電極)
60 表示装置
80 表示素子
H 表示素子
Claims (22)
- 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、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極とを備えた表示素子であって、
少なくとも一対の電極のうち、少なくとも一方の電極は、絶縁層を間に介して電極同士が複数積層された構造を有していることを特徴とする表示素子。 - 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、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極とを備えた表示素子であって、
上記電極は、凸状に形成された絶縁層の側面に設けられていると共に、
上記絶縁層の側面に、上記電極とは非導通の電極をさらに備えていることを特徴とする表示素子。 - 上記媒質は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示すことを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 上記媒質は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電界印加時に光学的等方性を示すことを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 上記媒質は、電界印加時または電界無印加時に可視光波長未満のスケールでの配向秩序を有していることを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 上記媒質が、キュービック対称性を示す秩序構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 上記媒質が、キュービック相またはスメクチックD相を示す分子からなることを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 上記媒質が、液晶マイクロエマルションからなることを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 上記媒質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示すリオトロピック液晶からなることを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 上記媒質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示す液晶微粒子分散系からなることを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 上記媒質が、デンドリマーからなることを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 上記媒質が、コレステリックブルー相を示す分子からなることを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 上記媒質が、スメクチックブルー相を示す分子からなることを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
- 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、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極とを備えた表示素子であって、
少なくとも一対の電極は、最大電界領域が、上記基板界面から離間した位置に形成されるように設けられているとともに、
上記媒質は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電界印加時に光学的等方性を示すことを特徴とする表示素子。 - 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、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極とを備えた表示素子であって、
少なくとも一対の電極間に、上記電極よりも下方に窪んだ凹部が形成されているとともに、
上記媒質は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電界印加時に光学的等方性を示すことを特徴とする表示素子。 - 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、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極とを備えた表示素子であって、
少なくとも一対の電極のうち、少なくとも一方の電極は、上記基板上に、凸状に形成された絶縁層を介して設けられているとともに、
上記媒質は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電界印加時に光学的等方性を示すことを特徴とする表示素子。 - 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、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極とを備えた表示素子であって、
少なくとも一対の電極のうち、少なくとも一方の電極は、その基板法線方向の高さが、0.5μm以上となるように形成されているとともに、
上記媒質は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電界印加時に光学的等方性を示すことを特徴とする表示素子。 - 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、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する少なくとも一対の電極とを備えた表示素子であって、
少なくとも一対の電極のうち、少なくとも一方の電極は、凸状に形成された絶縁層の少なくとも一部を覆うように形成されているとともに、
上記媒質は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電界印加時に光学的等方性を示すことを特徴とする表示素子。 - 上記絶縁層は透光性を有していることを特徴とする請求項1、2、16、18の何れか1項に記載の表示素子。
- 少なくとも一対の電極のうち少なくとも一方の電極は透光性を有していることを特徴とする請求項1〜19の何れか1項に記載の表示素子。
- 上記媒質が、4’−n−アルコキシ−3’−ニトロビフェニル−4−カルボン酸であることを特徴とする請求項4、14〜18の何れか1項に記載の表示素子。
- 請求項1〜20の何れか1項に記載の表示素子を備えていることを特徴とする表示装置。
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