JP4137803B2 - Display element - Google Patents

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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。   The present invention relates to a display element having high-speed response and wide-field display performance.

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。   Liquid crystal display elements have the advantage of being thin, light and low in power consumption among various display elements, and can be used for OA (Office Automation) devices such as TV, video, and other image display devices, monitors, word processors and personal computers. Widely used.

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。   Conventionally, as a liquid crystal display method of a liquid crystal display element, for example, a display mode using a TN (twisted nematic) mode using a nematic liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal (FLC), or an antiferroelectric liquid crystal (AFLC). A polymer dispersion type liquid crystal display mode is known.

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。   Among them, conventionally used liquid crystal display elements include, for example, TN (twisted nematic) mode liquid crystal display elements using nematic liquid crystal, and the liquid crystal display elements using the TN mode. Have drawbacks such as a slow response and a narrow viewing angle. These disadvantages greatly hinder CRT (cathode ray tube) from surpassing.

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。   In addition, the display mode using FLC or AFLC has advantages such as quick response and wide viewing angle, but it has major drawbacks in terms of shock resistance, temperature characteristics, etc. It has not yet been realized.

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。   Furthermore, the polymer dispersion type liquid crystal display mode using light scattering does not require a polarizing plate and can display a high luminance, but the viewing angle cannot be controlled by the phase plate, and the response characteristic is not necessary. There is little advantage over the TN mode.

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。   In any of these display methods, the liquid crystal molecules are aligned in a certain direction, and the appearance differs depending on the angle with respect to the liquid crystal molecules. Each of these display systems uses rotation of liquid crystal molecules due to application of an electric field, and the liquid crystal molecules rotate in an aligned manner, so that it takes time to respond. In the case of a display mode using FLC or AFLC, although it is advantageous in terms of response speed and viewing angle, irreversible alignment breakage due to external force becomes a problem.

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。   On the other hand, a display method based on electronic polarization using a secondary electro-optic effect has been proposed in contrast to these display methods utilizing the rotation of molecules by applying an electric field.

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、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。   The electro-optic effect is a phenomenon in which the refractive index of a substance is changed by an external electric field. The electro-optic effect includes an effect proportional to the first order of the electric field and an effect proportional to the second order, which are called the Pockels effect and the Kerr effect, respectively. In particular, the secondary electro-optic effect called the Kerr effect has been applied to high-speed optical shutters from an early stage, and has been put to practical use in special measuring instruments. The Kerr effect was discovered by J. Kerr in 1875. So far, materials such as organic liquids such as nitrobenzene and carbon disulfide have been known as materials showing the Kerr effect. These materials are used for, for example, high electric field strength measurement of power cables and the like in addition to the optical shutter described above.

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。   After that, it was shown that the liquid crystal material has a large Kerr constant, and a basic study for application to a light modulation element, a light polarization element, and an optical integrated circuit was performed, and the Kerr constant exceeding 200 times that of the nitrobenzene was shown. Liquid crystal compounds have also been reported.

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。カー効果は、電界の二次に比例するため、相対的に低電圧駆動を見込むことができる上、本質的に、数マイクロ秒〜数ミリ秒の応答特性を示すため、高速応答表示装置への応用が期待される。   In such a situation, application to a display device of the Kerr effect is being studied. Since the Kerr effect is proportional to the second order of the electric field, it can be expected to drive at a relatively low voltage, and essentially exhibits a response characteristic of several microseconds to several milliseconds. Application is expected.

このような状況の中、例えば、特許文献1、特許文献2、および非特許文献1においては、液晶性物質からなる媒質を一対の基板間に封入し、基板に平行または垂直な電界を印加してカー効果を誘起し、表示素子として適用することが提案されている。   Under such circumstances, for example, in Patent Document 1, Patent Document 2, and Non-Patent Document 1, a medium made of a liquid crystal substance is sealed between a pair of substrates, and an electric field parallel or perpendicular to the substrates is applied. It has been proposed to induce the Kerr effect and apply it as a display element.

このような表示素子においては、上記基板のそれぞれの外側に、互いの吸収軸が直交する偏光板を配置し、電圧無印加時に媒質が光学的に等方であり黒表示を実現する一方、電圧印加時には複屈折が発生し、これによる透過率変化をもたらすことにより、階調表示を行っている。このため、基板法線方向のコントラストは極めて高い値を実現することができる。
特開2001−249363号公報(2001年9月14日公開) 特開平11−183937号公報(1999年7月9日公開) Shiro Matsumoto、外3名,「Fine droplets of liquid crystals in a transparent polymer and their response to an electric field」,Appl. Phys.,1996年,Lett.,69,p.1044−1046 Takashi Kato、外2名,「Fast and High-Contrast Electro-optical Switching of Liquid-Crystalline Physical Gels: Formation of Oriented Microphase-Separated Structures」,Adv. Funct. Mater.,2003年4月,vol.13.No.4,p313−317 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 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 白石 幸英、外4名,「液晶分子で保護したパラジウムナノ粒子−調製とゲスト-ホストモード液晶表示素子への応用」,高分子論文集,2002年12月,Vol.59,No.12,p.753−759 Hirotsugu kikuchi、外4名,「Polymer-stabilized liquid crystal blue phases」,p.64−68,[online],2002年9月2日,Nature Materials,vol.1,[2003年7月10日検索],インターネット〈URL:http://www.nature.com/naturematerials〉 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 D.Demus、外3名編,「Handbook of Liquid Crystals Low Molecular Weight Liquid Crystal」,Wiley-VCH,1998年,vol.2B,p.887−900 D.Demus、外3名編,「Handbook of Liquid Crystals Low Molecular Weight Liquid Crystal」,Wiley-VCH,1998年,vol.1,p.484−485 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 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 山本凉一、外1名,「有機電気光学材料」,National Technical Report,1976年12月,vol.22,No.6,p.826−834
In such a display element, polarizing plates whose absorption axes are orthogonal to each other are arranged outside each of the substrates, and the medium is optically isotropic when no voltage is applied to realize black display. When applied, birefringence occurs, resulting in a change in transmittance, thereby performing gradation display. For this reason, the contrast in the normal direction of the substrate can realize a very high value.
JP 2001-249363 A (published September 14, 2001) Japanese Patent Laid-Open No. 11-183937 (published July 9, 1999) Shiro Matsumoto, 3 others, “Fine droplets of liquid crystals in a transparent polymer and their response to an electric field”, Appl. Phys., 1996, Lett. 69, p. 1044-1046 Takashi Kato and two others, “Fast and High-Contrast Electro-optical Switching of Liquid-Crystalline Physical Gels: Formation of Oriented Microphase-Separated Structures”, Adv. Funct. Mater., April 2003, vol. 13. No. 4, p313-317 Kazuya Saito, 1 other person, “Thermodynamics of unusual thermotropic liquid crystals that are optically isotropic”, Liquid Crystals, 2001, Vol. 5, No. 1. p.20-27 Jun Yamamoto, “Liquid Crystal Microemulsion”, Liquid Crystal, 2000, Vol. 3, No. 3, p.248-254 Yukihide Shiraishi, 4 others, “Palladium nanoparticles protected with liquid crystal molecules—Preparation and application to guest-host mode liquid crystal display devices”, Polymer Papers, December 2002, Vol. 59, No. 12, p. .753-759 Hirotsugu kikuchi, 4 others, "Polymer-stabilized liquid crystal blue phases", p. 64-68, [online], September 2, 2002, Nature Materials, vol. 1, [Search July 10, 2003], Internet <URL: http://www.nature.com/naturematerials> Makoto Yoneya, “Searching for Nanostructured Liquid Crystal Phase by Molecular Simulation”, Liquid Crystal, 2003, Vol. 7, No. 3, p.238-245 D. Demus, 3 other editions, “Handbook of Liquid Crystals Low Molecular Weight Liquid Crystal”, Wiley-VCH, 1998, vol. 2B, p. 887-900 D. Demus, 3 other editions, “Handbook of Liquid Crystals Low Molecular Weight Liquid Crystal”, Wiley-VCH, 1998, vol. 1, p. 484-485 Eric Grelet, 3 others, “Structural Investigations on Smectic Blue Phases”, PHYSICAL REVIEW LETTERS, The American Physical Society, April 23, 2001, vol. 86, no. 17, p3791-3794 Jun Yamamoto, "Liquid Crystal Science Laboratory 1st: Identification of Liquid Crystal Phase: (4) Lyotropic Liquid Crystal", Liquid Crystal, 2002, Vol. 6, No. 1, p.72-83 Junichi Yamamoto, 1 outside, “Organic electro-optic material”, National Technical Report, December 1976, vol. 22, no. 6, p. 826-834

しかしながら、本願発明者等による詳細な検討によれば、上記従来の構成を有する表示素子は、場合によってはコントラスト(白表示輝度/黒表示輝度)の低下現象が起こることが見出され、上記表示素子を用いたテレビやパソコンモニタの実用性に問題があることが判った。   However, according to a detailed examination by the inventors of the present application, it has been found that a display element having the above-described conventional configuration may exhibit a phenomenon of decreasing contrast (white display luminance / black display luminance). It turned out that there was a problem in the practicality of televisions and personal computer monitors using the element.

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。   According to the study by the inventors of the present application, the following two factors can be cited as factors that cause the contrast to decrease.

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、上記媒質が本来駆動されるべき温度に達しておらず、媒質の物理的な状態が、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。   First, when power is turned on in a conventional display element using a medium that exhibits optical anisotropy by application of an electric field as a display medium or a display device including the display element, the ambient temperature is If the temperature is low, the medium does not reach the temperature at which it should be driven, and the physical state of the medium may be different from the state that the medium should have at the time of driving the element. . For example, when the medium must be driven in an isotropic phase state immediately above the phase transition temperature of the nematic-isotropic phase, the medium may be in a nematic state lower than the phase transition temperature when the power is turned on. is there. In this case, when nematics that have optical anisotropy even when no electric field is applied must transmit black due to the optical anisotropy when black display must be achieved in an isotropic state when no electric field is applied. Will end up. Therefore, in such a case, good black display cannot be performed and the contrast is lowered. Of course, the display element can be overheated by a heater or a light source (backlight) to obtain a good display, but it is not easy to raise the temperature and stabilize it instantaneously.

もう一つは、セル内部における、基板界面から離れたバルク領域では、媒質(表示媒質)が光学的等方状態を実現していても、基板界面では基板により媒質を構成する分子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。   The other is that in the bulk region away from the substrate interface inside the cell, even if the medium (display medium) realizes an optically isotropic state, the molecules constituting the medium are firmly adsorbed by the substrate at the substrate interface. Therefore, there are cases where the optically isotropic state may not be realized. For example, when driving at a temperature of 0.1 K just above the nematic-isotropic phase transition temperature, the vicinity of the substrate interface is in a nematic state.

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。   In any case, near the substrate interface, due to the adsorption phenomenon, the physical state of the medium is different from the state that should originally have when the element is driven, and is different from the bulk region inside the cell that is away from the substrate interface. The medium in the vicinity of the interface causes a phenomenon that light is transmitted even during black display, and as a result, the contrast is lowered.

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、上記問題点を招来しない表示素子、つまり、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提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is a display element that does not cause the above-described problems, that is, a display element that does not deteriorate contrast and has excellent high-speed response and viewing angle characteristics. Is to provide.

本発明にかかる表示素子は、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、電界の印加により光学的異方性が発現する媒質と、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配置された少なくとも1つの偏光板とを備え、上記媒質が、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で表示を行う表示素子であって、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における他方の基板との対向面表面に、水平配向処理が少なくとも1つの偏光板の吸収軸に平行または直交して施されているか、もしくは、垂直配向処理が施されていることを特徴としている。 Display element according to the present invention, in order to solve the above problems, and at least one of the pair of transparent substrates, being interposed between the pair of substrates, and the medium optical anisotropy is expressed by the application of an electric field, Of the pair of substrates, at least one of the substrates is provided with at least one polarizing plate disposed on a side opposite to the surface facing the medium, and the medium exhibits optical isotropy when no electric field is applied. A display element that performs display by exhibiting optical anisotropy when an electric field is applied, wherein at least one of the pair of substrates has at least one horizontal alignment treatment on a surface facing the other substrate. It is characterized by being applied in parallel or perpendicular to the absorption axis of the polarizing plate or by being subjected to a vertical alignment treatment.

上記の構成によれば、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における他方の基板との対向面表面に、少なくとも1つの偏光板の吸収軸、つまり、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配置された何れかの偏光板の吸収軸に平行または直交する方向の水平配向処理、もしくは、垂直配向処理が施されていることで、例えば周囲温度が低く、電源投入時に、媒質が、本来駆動されるべき温度に達しておらず、媒質の物理的状態が、本来の駆動時の状態と異なっている場合であっても、上記媒質を、上記配向方向(配向処理方向)に配向させることができるので、該媒質(物理的状態が、本来の駆動時の状態と異なる媒質)による光学的寄与を消失させることができ、上記表示素子の温度が上昇するまでにおいても、良好な表示を実現することが可能になる。また、上記の構成によれば、所望の駆動温度に達したとしても、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る。よって、上記の構成によれば、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提供することができるという効果を奏する。また、上記媒質は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電圧の印加により光学的異方性を示す。したがって、上記の構成によれば、電界の印加により、電界無印加時と電界印加時とで上記媒質の屈折率楕円体の形状を変化させることができ、光学的異方性の方向は一定のまま、光学的異方性(配向秩序度、屈折率)の程度を変化させることによって表示を行うことができる。よって、上記構成によれば、広視野角特性および高速応答特性を有する表示素子を実現することができるという効果を奏する。 According to the above configuration, the absorption axis of at least one polarizing plate on the surface of the at least one of the pair of substrates facing the other substrate, that is, at least one of the pair of substrates. By performing a horizontal alignment process or a vertical alignment process in a direction parallel or perpendicular to the absorption axis of any polarizing plate disposed on the side opposite to the surface facing the medium, for example, the ambient temperature is Low, when the power is turned on, the medium does not reach the temperature at which it should be driven, and the medium is placed in the orientation even when the physical state of the medium is different from the state at the time of driving. Since it can be oriented in the direction (orientation processing direction), the optical contribution due to the medium (medium whose physical state is different from the original driving state) can be eliminated, and the temperature of the display element is increased. Also in until it becomes possible to realize a good display. Further, according to the above configuration, even when the desired driving temperature is reached, light leakage due to molecules adsorbed on the substrate interface does not occur, and high contrast can be obtained. Therefore, according to the above configuration, there is an effect that it is possible to provide a display element excellent in high-speed response and viewing angle characteristics without lowering contrast. The medium exhibits optical isotropy when no electric field is applied, and exhibits optical anisotropy when a voltage is applied. Therefore, according to the above configuration, by applying an electric field, the shape of the refractive index ellipsoid of the medium can be changed between when no electric field is applied and when an electric field is applied, and the direction of optical anisotropy is constant. The display can be performed by changing the degree of optical anisotropy (degree of orientation order, refractive index). Therefore, according to the said structure, there exists an effect that the display element which has a wide viewing angle characteristic and a high-speed response characteristic is realizable.

また、本発明にかかる表示素子は、上記課題を解決するために、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を備えると共に、上記水平配向処理における配向処理方向が、上記電極による電界印加方向に対し、45度±10度未満の角度をなすことを特徴としている。   In addition, in order to solve the above problems, the display element according to the present invention includes at least a pair of electrodes for applying an electric field substantially parallel to the substrate to the medium, and the alignment treatment direction in the horizontal alignment treatment is the above. It is characterized in that it forms an angle of less than 45 degrees ± 10 degrees with respect to the direction of electric field application by the electrodes.

上記したように電界が基板に略平行に印加される表示素子では、水平配向処理における配向処理方向が、上記電極による電界印加方向に対し、45度±10度未満の角度をなすことで、透過率を最大化することができるという効果を奏する。   As described above, in the display element in which the electric field is applied substantially parallel to the substrate, the alignment process direction in the horizontal alignment process forms an angle of less than 45 degrees ± 10 degrees with respect to the electric field application direction by the electrodes. The effect is that the rate can be maximized.

上記表示素子は、上記一対の基板のうち一方の基板に、該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を備えると共に、他方の基板表面に水平配向膜が設けられていることが望ましい。   The display element includes at least a pair of electrodes for applying an electric field substantially parallel to the substrate to the medium on one of the pair of substrates, and a horizontal alignment film is provided on the surface of the other substrate. It is desirable.

電極上に配向膜を形成すると、上記媒質、すなわち表示媒質に有効に印加される電圧が低下する。さらに、前記効果は、両基板表面に上記水平配向膜が形成されている場合ほどではないが、一方の基板表面にのみ水平配向膜が形成されている場合にも得ることができる。   When an alignment film is formed on the electrode, the voltage effectively applied to the medium, that is, the display medium is reduced. Furthermore, the effect is not as great as when the horizontal alignment film is formed on the surfaces of both substrates, but can also be obtained when the horizontal alignment film is formed only on one substrate surface.

よって、一方の基板、例えば一方の基板における他方の基板との対向面表面にのみ、該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を備えると共に、他方の基板表面、つまり、電極非形成側の基板表面に上記水平配向膜が設けられていることで、配向膜による電圧降下が発生せず、素子の駆動電圧が上昇することなく、黒輝度を小さくすることができるという効果を奏する。また、上記の構成によれば、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るという効果を併せて奏する。   Accordingly, at least one pair of electrodes for applying an electric field substantially parallel to the substrate to the medium is provided on only one surface of the substrate, for example, one substrate facing the other substrate, and the other substrate surface, that is, Since the horizontal alignment film is provided on the surface of the substrate on the non-electrode-forming side, the voltage drop due to the alignment film does not occur, and the black luminance can be reduced without increasing the drive voltage of the element. Play. Further, according to the above configuration, even when the desired driving temperature is reached, light leakage due to molecules adsorbed on the substrate interface does not occur, and there is an effect that a high contrast can be obtained.

また、上記表示素子は、上記一対の基板における互いの対向面表面に、互いに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望ましい。   In the display element, it is preferable that the surfaces of the pair of substrates facing each other are subjected to a horizontal alignment process in parallel or antiparallel to each other.

上記一対の基板における互いの対向面表面に、互いに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。   Since the surfaces of the pair of substrates facing each other are subjected to horizontal alignment processing in parallel or antiparallel, the contrast can be maximized, for example, the black luminance can be further reduced. There is an effect. In the present invention, “parallel” means that the alignment treatment directions are parallel and the same direction, and “anti-parallel” means that the alignment treatment directions are parallel and opposite (reverse). This case shall be shown.

また、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するものであってもよい。 Further, the medium may have an alignment order equal to or less than the wavelength of light when no electric field is applied.

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。従って電圧無印加時(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(電界無印加時)と電圧印加時(電界印加時)とにおける表示状態を確実に異ならせることができるという効果を奏する。 If the alignment order is less than the wavelength of light, it is optically isotropic. Therefore, the display in by using a medium which is orientational order when no voltage is applied (when no electric field is applied) becomes less than the wavelength of light, when no voltage is applied (the absence of an applied electric field) when a voltage is applied and (when an electric field is applied) There exists an effect that a state can be varied reliably.

また、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。   Further, the medium may have an ordered structure exhibiting cubic symmetry.

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。   The medium may be composed of molecules exhibiting a cubic phase or a smectic D phase.

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。   The medium may be made of a liquid crystal microemulsion.

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。   The medium may be composed of a lyotropic liquid crystal exhibiting a micelle phase, a reverse micelle phase, a sponge phase, or a cubic phase.

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。   The medium may be composed of a liquid crystal fine particle dispersion system exhibiting a micelle phase, reverse micelle phase, sponge phase, or cubic phase.

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。   The medium may be a dendrimer.

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。   The medium may be composed of molecules exhibiting a cholesteric blue phase.

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。   The medium may be composed of molecules exhibiting a smectic blue phase.

上記した物質は何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、上記した物質は何れも上記媒質として用いることができる。   In any of the above substances, the optical anisotropy changes when an electric field is applied. Therefore, any of the above substances can be used as the medium.

本発明にかかる表示素子は、以上のように、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における他方の基板との対向面表面に、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における他方の基板との対向面表面に、水平配向処理が少なくとも1つの偏光板の吸収軸に平行または直交して施されているか、もしくは、垂直配向処理が施されていることで、例えば周囲温度が低く、電源投入時に、媒質が、本来駆動されるべき温度に達しておらず、媒質の物理的状態が、本来の駆動時の状態と異なっている場合であっても、上記媒質を、上記配向方向(配向処理方向)に配向させることができるので、該媒質(物理的状態が、本来の駆動時の状態と異なる媒質)による光学的寄与を消失させることができ、上記表示素子の温度が上昇するまでにおいても、良好な表示を実現することが可能になる。また、上記の構成によれば、所望の駆動温度に達したとしても、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る。よって、上記の構成によれば、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提供することができるという効果を奏する。   As described above, the display element according to the present invention has a surface facing the other substrate of at least one of the pair of substrates and the other substrate of at least one of the pair of substrates. The surface of the opposing surface is subjected to a horizontal alignment treatment parallel or perpendicular to the absorption axis of at least one polarizing plate, or a vertical alignment treatment, for example, at a low ambient temperature, when power is turned on. Even if the medium does not reach the temperature to be driven and the physical state of the medium is different from the original driving state, the medium is moved in the orientation direction (orientation processing direction). ), The optical contribution due to the medium (medium whose physical state is different from the original driving state) can be eliminated, and before the temperature of the display element rises. Even, it is possible to realize a good display. Further, according to the above configuration, even when the desired driving temperature is reached, light leakage due to molecules adsorbed on the substrate interface does not occur, and high contrast can be obtained. Therefore, according to the above configuration, there is an effect that it is possible to provide a display element excellent in high-speed response and viewing angle characteristics without lowering contrast.

本発明の実施の一形態について図1ないし図13に基づいて説明すれば、以下の通りである。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 13 as follows.

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。また、図2は、上記表示素子における偏光板吸収軸と電界(配向)方向とラビング方向との関係を説明する図である。さらに、図3は、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。   FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a main part of the display element according to the present embodiment in a voltage non-application state (OFF state), and FIG. It is sectional drawing which shows typically schematic structure of the principal part of the display element concerning this Embodiment in an ON state. FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship among the polarizing plate absorption axis, the electric field (orientation) direction, and the rubbing direction in the display element. Further, FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an electrode structure in the display element and a relationship between the electrode structure and a polarizing plate absorption axis.

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。   As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the display element according to the present embodiment includes a pair of substrates (hereinafter referred to as a pixel substrate 11 and a counter substrate 12) that are arranged to face each other and at least one of them is transparent. And a cell structure in which a medium layer 3 made of a medium that is optically modulated by applying an electric field (hereinafter referred to as medium A) is sandwiched between the pair of substrates as an optical modulation layer. Yes.

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。   Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, the pixel substrate 11 and the counter substrate 12 have substrates 1 and 2 as medium holding means (optical modulation layer holding means), respectively. A configuration in which polarizing plates 6 and 7 are respectively provided on the outside of the substrates 1 and 2 (outside of the pixel substrate 11 and the counter substrate 12), that is, on the surface opposite to the facing surfaces of both the substrates 1 and 2. Have.

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。   Of the pair of substrates 1 and 2, at least one substrate is made of a transparent substrate such as a glass substrate having translucency, and the other substrate of the pair of substrates 1 and 2 is the other substrate. 2 is an electric field applying means for applying an electric field (lateral electric field) substantially parallel to the substrate 1 to the medium layer 3 as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). The electrodes 4 and 5 are arranged to face each other.

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0.3μm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、例えば図3に示すように櫛歯部分4a・5aが互いに噛み合う方向に対向配置された櫛形電極が挙げられるが、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に印加することができさえすれば、特に限定されるものではない。   The electrodes 4 and 5 are made of an electrode material such as a transparent electrode material such as ITO (indium tin oxide). In the present embodiment, for example, the line width is 5 μm, the distance between electrodes (electrode interval) is 5 μm, and the thickness is 0. It is set to 3 μm. However, the electrode material, the line width, the distance between the electrodes, and the thickness are merely examples, and are not limited thereto. As an example of the electrodes 4 and 5, for example, as shown in FIG. 3, a comb-shaped electrode in which the comb-tooth portions 4a and 5a are opposed to each other is arranged. There is no particular limitation as long as an electric field can be applied to the medium layer 3.

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。   Further, on the surface of the substrate 1 facing the substrate 2, that is, on the surface of the pixel substrate 11 facing the counter substrate 12, a rubbing alignment film 8 (dielectric thin film) is provided on the electrode. 4 and 5 so as to cover the entire surface of the substrate 1 facing the substrate 2.

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。   An alignment film 9 (dielectric thin film) that has been subjected to rubbing treatment on the surface of the substrate 2 facing the substrate 1, that is, on the surface of the counter substrate 12 facing the pixel substrate 11, also has the substrate. 2 over the entire surface facing the substrate 1.

上記配向膜8・9は、図2に示すように、そのラビング方向が、上記偏光板6・7の吸収軸6a・7a(図3参照、偏光板吸収軸)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。   As shown in FIG. 2, the alignment films 8 and 9 have a rubbing direction of either one of the absorption axes 6a and 7a of the polarizing plates 6 and 7 (see FIG. 3, polarizing plate absorption axis). As the rubbing process, a horizontal rubbing process (horizontal alignment process) in which the alignment process direction is the in-plane direction of the substrate is performed so as to coincide with the absorption axis.

また、図2および図3に示すように、偏光板6・7は、互いの偏光板吸収軸方向が直交するように配置されていると共に、各偏光板6・7における偏光板吸収軸は、電極4・5の電界印加方向に対して45度の角度をなしている。   2 and 3, the polarizing plates 6 and 7 are arranged so that the polarizing plate absorption axis directions thereof are orthogonal to each other, and the polarizing plate absorption axes of the polarizing plates 6 and 7 are An angle of 45 degrees is formed with respect to the electric field application direction of the electrodes 4 and 5.

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(%)=Sin(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。 In the display element according to the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the medium layer 3 exhibits optical anisotropy due to an increase in the degree of orientational order in the direction of electric field application, and the transmittance changes. It can function as a shutter-type display element. Therefore, with respect to the polarizing plate absorption axis directions orthogonal to each other, the anisotropic direction gives the maximum transmittance when forming an angle of 45 degrees. Note that the transmittance (P) when the orientation in which the optical anisotropy of the medium A develops exists at an angle of ± θ (degrees) to the polarizing plate absorption axis is P (%) = Sin 2 ( 2θ). If the transmittance when θ is 45 degrees is 100%, it is felt that the human eye has the maximum luminance when the transmittance is approximately 90% or more. If θ is 35 degrees <θ <55 degrees, it is felt that the human eye has the maximum luminance. That is, as shown in the present embodiment, in a display element in which an electric field is applied, for example, substantially parallel to the substrate 1, the polarizing plate absorption axis direction, in other words, the alignment treatment direction (rubbing direction) in the horizontal alignment treatment is The transmittance can be maximized by forming an angle of less than 45 degrees ± 10 degrees, more preferably less than 45 degrees ± 5 degrees, and most preferably 45 degrees with respect to the direction of electric field application by the electrodes 4 and 5. it can.

本実施の形態では、図2・3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。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the polarizing plates 6 and 7 provided on both the substrates 1 and 2 are orthogonal to each other and the polarizing plates 6 and 7 are orthogonal to each other. Is formed at an angle of 45 degrees between the polarizing plate absorption axis and the electrodes 4 and 5 (comb portions 4a and 5a).

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。   Therefore, in the display element, the electric field application direction by the electrodes 4 and 5 forms an angle of 45 degrees with the polarizing plate absorption axis direction of the polarizing plates 6 and 7 and the rubbing direction of the alignment films 8 and 9.

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。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the rubbing directions in the alignment films 8 and 9 are parallel to each other as long as they coincide with the polarizing plate absorption axis of the polarizing plates 6 and 7 ( The orientation (treatment) directions of each other may be parallel and the same direction), and anti-parallel (anti-parallel), that is, the orientation (treatment) directions of each other are parallel and opposite (reverse). It may be present or orthogonal.

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。   Each of the alignment films 8 and 9 used in the present embodiment may be an organic film or an inorganic film, and improves the degree of alignment order of the molecules 10 constituting the medium A. As long as the molecules 10 can be aligned in a desired direction, the alignment is not particularly limited. However, when the alignment films 8 and 9 are formed of an organic thin film, a good alignment effect is exhibited. Therefore, it is more desirable to use an organic thin film as the alignment films 8 and 9. Among such organic thin films, polyimide has high stability and reliability, and exhibits an extremely excellent alignment effect. Therefore, by using polyimide as an alignment film material, a display element having better display performance is provided. be able to.

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。   A commercially available horizontal alignment film can be used as the alignment films 8 and 9.

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。   Further, the alignment films 8 and 9 may have a functional group having photosensitivity (hereinafter referred to as a photofunctional group) because the alignment control is easy. Examples of the photofunctional group include a cinnamate system and a chalcone system that perform a dimerization reaction, and an azo system that performs an isomerization reaction, but the present invention is not limited thereto.

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。   When the alignment films 8 and 9 have a photofunctional group, the surfaces of the pixel substrate 11 and the counter substrate 12, that is, the surfaces of the alignment films 8 and 9 are irradiated with polarized ultraviolet rays (hereinafter referred to as polarized ultraviolet light irradiation). ) To develop the alignment regulating force, the desired alignment treatment can be easily performed.

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。   In the display element, for example, the pixel substrate 11 and the counter substrate 12 are bonded to each other with a sealing agent (not shown) through a spacer such as a plastic bead or a glass fiber spacer (not shown) as necessary. The medium A is encapsulated.

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Eを加えると、電気変位Dij=εij・E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。 The medium A used in the present embodiment is a medium whose optical anisotropy changes when an electric field is applied. When an electric field E j is applied to the material from the outside, an electric displacement D ij = ε ij · E j is generated, and at that time, a slight change is also seen in the dielectric constant (ε ij ). Since the square of the refractive index (n) is equivalent to the dielectric constant at the frequency of light, the medium A can also be said to be a substance whose refractive index changes when an electric field is applied.

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。   As described above, the display element according to the present embodiment performs display using a phenomenon (electro-optic effect) in which the refractive index of a substance is changed by an external electric field. Unlike liquid crystal display elements that utilize the fact that they rotate together, the direction of optical anisotropy hardly changes, and the degree of optical anisotropy changes (mainly electronic polarization and orientation polarization). Is displayed.

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、電界無印加時に光学的には等方(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的異方性が発現する物質であってもよく、電界無印加時に光学的異方性を有し、電界印加により異方性が消失し、光学的に等方性(巨視的に見て等方であればよい)を示す物質であってもよい。典型的には、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。   As the medium A, a substance exhibiting the Pockels effect or the Kerr effect is optically isotropic when no electric field is applied (may be macroscopically isotropic). May be a substance that exhibits optical anisotropy when no electric field is applied, and disappears when the electric field is applied, and is optically isotropic (as long as it is macroscopically isotropic) It may be a substance exhibiting good). Typically, it is optically isotropic when no electric field is applied (it should be isotropic when viewed macroscopically), and optical modulation (especially, it is desirable that birefringence is increased by applying an electric field) by applying an electric field. It is a medium to express.

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。   The Pockels effect and the Kerr effect (which are themselves observed in the isotropic phase state) are electro-optic effects that are proportional to the primary or secondary electric field, respectively, and are in the isotropic phase when no voltage is applied. Although optically isotropic, in the voltage application state, in the region where an electric field is applied, the long axis direction of the compound molecules is oriented in the electric field direction, and birefringence is expressed, thereby modulating the transmittance. be able to. For example, in the case of a display method using a substance exhibiting the Kerr effect, by controlling the bias of electrons within one molecule by applying an electric field, each randomly arranged individual molecule rotates and becomes oriented. Is advantageous in that the response speed is very fast and the molecules are arranged randomly, and there is no viewing angle limitation. The medium A that is roughly proportional to the primary or secondary electric field can be treated as a substance exhibiting the Pockels effect or the Kerr effect.

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。   Examples of the substance exhibiting the Pockels effect include, but are not limited to, organic solid materials such as hexamine. As the medium A, various organic materials and inorganic materials exhibiting the Pockels effect can be used.

また、カー効果を示す物質としては、下記構造式(1)〜(4)   Moreover, as a substance which shows a Kerr effect, following structural formula (1)-(4)

Figure 0004137803
Figure 0004137803

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。 Although the liquid crystalline substance shown by these is mentioned, it does not specifically limit.

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。   The Kerr effect is observed in a medium transparent to incident light. For this reason, the substance showing the Kerr effect is used as a transparent medium. Usually, a liquid crystalline substance shifts from a liquid crystal phase having a short-range order to an isotropic phase having random orientation at a molecular level as the temperature rises. In other words, the Kerr effect of liquid crystalline substances is not a nematic phase, but a phenomenon seen in liquids in the isotropic phase state above the liquid crystal phase-isotropic phase temperature. The liquid crystalline substance is used as a transparent dielectric liquid. Is done.

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。   A dielectric liquid such as a liquid crystal substance is in an isotropic phase state as the use environment temperature (heating temperature) by heating is higher. Therefore, when a dielectric liquid such as a liquid crystal substance is used as the medium, in order to use the dielectric liquid in a liquid state that is transparent, that is, transparent to visible light, for example, (1) medium layer 3 may be provided with heating means such as a heater (not shown), and the dielectric liquid may be heated to the clearing point or higher by the heating means. (2) Thermal radiation from the backlight, The dielectric liquid may be used by heating it above its clearing point by light conduction and / or heat conduction from the peripheral driving circuit (in this case, the backlight or the peripheral driving circuit functions as a heating means). (3) A sheet heater (heating means) may be bonded to at least one of the substrates 1 and 2 as a heater and heated to a predetermined temperature. Furthermore, in order to use the dielectric liquid in a transparent state, a material having a clearing point lower than the lower limit of the operating temperature range of the display element may be used.

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。   The medium A preferably contains a liquid crystalline substance. When a liquid crystalline substance is used as the medium A, the liquid crystalline substance is a transparent liquid that shows a macroscopic isotropic phase. However, microscopically, it is desirable to include a cluster which is a molecular group having a short-range order arranged in a certain direction. Since the liquid crystalline substance is used in a state transparent to visible light, the cluster is also used in a state transparent (optically isotropic) to visible light.

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、特許文献2に記載されているように、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。   Therefore, as described above, the display element may be temperature-controlled using heating means such as a heater, or the medium layer 3 may be made of a polymer material as described in Patent Document 2. The liquid crystalline material may be divided into small areas using, for example, a diameter of 0.1 μm or less, and the liquid crystalline material is a micro droplet having a diameter smaller than the wavelength of light. Alternatively, it may be made transparent by suppressing light scattering, or a liquid crystalline compound exhibiting a transparent isotropic phase at the use environment temperature (room temperature) may be used. Light scattering can be ignored when the diameter of the liquid crystalline substance, and further, the diameter (major axis) of the cluster is 0.1 μm or less, that is, smaller than the wavelength of light (incident light wavelength). Therefore, for example, if the diameter of the cluster is 0.1 μm or less, the cluster is also transparent to visible light.

なお、上記媒質Aは、上述したようにポッケルス効果またはカー効果を示す物質に限定されない。このため、上記媒質Aは、分子の配列が、光の波長以下(例えばナノスケール)のスケールのキュービック対称性を有する秩序構造を有し、光学的には等方的に見えるキュービック相(非特許文献3・6〜8参照)を有していてもよい。キュービック相は上記媒質Aとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、キュービック相を示す液晶性物質としては、例えば、下記構造式(5)   The medium A is not limited to a substance exhibiting the Pockels effect or the Kerr effect as described above. For this reason, the medium A has an ordered structure in which the molecular arrangement has cubic symmetry of a scale equal to or smaller than the wavelength of light (for example, nanoscale), and is optically isotropic cubic phase (non-patent document) You may have literature 3 * 6-8). The cubic phase is one of the liquid crystal phases of the liquid crystalline substance that can be used as the medium A. As the liquid crystalline substance exhibiting the cubic phase, for example, the following structural formula (5)

Figure 0004137803
Figure 0004137803

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。 BABH8 etc. which are shown by these. When an electric field is applied to such a liquid crystalline substance, the fine structure is distorted and optical modulation can be induced.

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。   BABH8 shows a cubic phase composed of an ordered structure having cubic symmetry of a scale below the wavelength of light in a temperature range of 136.7 ° C. or more and 161 ° C. or less. The BABH 8 has an ordered structure equal to or less than the wavelength of light, and exhibits optical isotropy when no voltage is applied in the above temperature range, whereby good black display can be performed under crossed Nicols.

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。   On the other hand, when a voltage is applied between the electrodes 4 and 5 (comb-shaped electrodes) while controlling the temperature of the BABH 8 to 136.7 ° C. or more and 161 ° C. or less using, for example, the heating means described above, cubic symmetry is obtained. Distortion occurs in the structure (ordered structure). That is, the BABH8 is isotropic in the above temperature range when no voltage is applied, and anisotropy is exhibited when a voltage is applied.

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。   As a result, birefringence occurs in the medium layer 3, so that the display element can perform good white display. Note that the direction in which birefringence occurs is constant, and its magnitude changes with voltage application. The voltage transmittance curve showing the relationship between the voltage applied between the electrodes 4 and 5 (comb electrodes) and the transmittance is a temperature range of 136.7 ° C. or higher and 161 ° C. or lower, that is, a wide temperature range of about 20K. Becomes a stable curve. For this reason, when the BABH 8 is used as the medium A, temperature control can be performed very easily. That is, since the medium layer 3 made of BABH8 is a thermally stable phase, it does not exhibit abrupt temperature dependence and is extremely easy to control the temperature.

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4に記載の液晶マイクロエマルションや非特許文献5に記載の液晶・微粒子分散系(溶媒(液晶)中に微粒子を混在させた混合系、以下、単に液晶微粒子分散系と記す)の手法を応用することも可能である。これらに電界を印加すれば、放射状配向の集合体に歪みが与えられ、光学変調を誘起させることが可能である。   Further, as the medium A, it is also possible to realize a system that is optically isotropic, in which liquid crystal molecules are filled with aggregates that are radially aligned with a size equal to or smaller than the wavelength of light. As a technique, the liquid crystal microemulsion described in Non-Patent Document 4 or the liquid crystal / fine particle dispersion system described in Non-Patent Document 5 (mixed system in which fine particles are mixed in a solvent (liquid crystal), hereinafter simply referred to as a liquid crystal fine particle dispersion system). ) Method can also be applied. When an electric field is applied to these, a set of radial orientations is distorted, and optical modulation can be induced.

なお、これら液晶性物質は、何れも、単体で液晶性を示すものであってもよいし、複数の物質が混合されることにより液晶性を示すものであってもよいし、これらの物質に他の非液晶性物質が混入されていてもよい。さらには、非特許文献1に記載されているような高分子・液晶分散系の物質を適用することもできる。また、非特許文献2に記載されているようなゲル化剤を添加してもよい。   Any of these liquid crystalline substances may be liquid crystalline as a single substance, or may be liquid crystalline by mixing a plurality of substances. Other non-liquid crystalline substances may be mixed. Furthermore, a polymer / liquid crystal dispersion material as described in Non-Patent Document 1 can also be applied. Further, a gelling agent as described in Non-Patent Document 2 may be added.

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。   The medium A preferably contains a polar molecule. For example, nitrobenzene or the like is suitable as the medium A. Nitrobenzene is also a type of medium that exhibits the Kerr effect.

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。   Hereinafter, examples of the substance or the form of the substance that can be used as the medium A will be shown, but the present invention is not limited to the following examples.

〔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。
[Smectic D phase (SmD)]
The smectic D phase (SmD) is one of liquid crystal phases of a liquid crystalline material that can be used as the medium A, has a three-dimensional lattice structure, and has a lattice constant equal to or less than the wavelength of light. For this reason, the smectic D phase is optically isotropic.

スメクチックD相を示す液晶性物質としては、例えば、非特許文献3もしくは非特許文献8に記載の下記一般式(6)・(7)   Examples of liquid crystalline substances exhibiting a smectic D phase include the following general formulas (6) and (7) described in Non-Patent Document 3 or Non-Patent Document 8.

Figure 0004137803
Figure 0004137803

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−NO基を示す。 ANBC16 represented by the following. In the general formulas (6) and (7), m represents an arbitrary integer, specifically, m = 16 in the general formula (6), m = 15 in the general formula (7), and X Represents a —NO 2 group.

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。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。   The ANBC16 exhibits a smectic D phase in a temperature range of 171.0 ° C. to 197.2 ° C. When an electric field is applied to the ANBC 16 in the above temperature range in which the ANBC 16 exhibits a smectic D phase, the ANBC 16 molecules themselves have dielectric anisotropy, so that the molecules are distorted in the lattice structure as the molecules move in the direction of the electric field. That is, the optical anisotropy appears in ANBC16. Note that the material is not limited to ANBC16, and any material exhibiting a smectic D phase can be applied as the medium A of the display element according to the present embodiment.

〔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。
[Liquid crystal microemulsion]
A liquid crystal microemulsion is an O / W microemulsion proposed in Non-Patent Document 4 (a system in which water is dissolved in oil in the form of water droplets in an oil, and the oil becomes a continuous phase). A generic term for a system (mixed system) in which oil molecules are replaced with thermotropic liquid crystal molecules.

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4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8および図9に示すような模式図で表される構造を有している。   Specific examples of the liquid crystal microemulsion include, for example, pentylcyanobiphenyl (5CB) which is a thermotropic liquid crystal exhibiting a nematic liquid crystal phase and a lyotropic (lyotropic) liquid crystal which exhibits a reverse micelle phase, which are described in Non-Patent Document 4. There is a mixed system with an aqueous solution of didodecyl ammonium bromide (DDAB). This mixed system has a structure represented by schematic views as shown in FIGS.

また、この混合系は、典型的には逆ミセルの直径が50Å程度、逆ミセル間の距離が200Å程度である。これらのスケールは光の波長より一桁程度小さい。また、逆ミセルが三次元空間的にランダムに存在しており、各逆ミセルを中心に5CBが放射状に配向している。したがって、この混合系は、光学的には等方性を示す。   In this mixed system, the diameter of reverse micelles is typically about 50 mm, and the distance between the reverse micelles is about 200 mm. These scales are about an order of magnitude smaller than the wavelength of light. In addition, reverse micelles exist randomly in three-dimensional space, and 5CB are radially oriented around each reverse micelle. Therefore, this mixed system is optically isotropic.

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。   When an electric field is applied to a medium composed of this mixed system, the molecule itself tends to move in the direction of the electric field because there is dielectric anisotropy in 5CB. That is, orientation anisotropy appears in a system that is optically isotropic because it is oriented radially around a reverse micelle, and optical anisotropy appears. The liquid crystal microemulsion is not limited to the above-described mixed system, and is optically isotropic when no voltage is applied, and exhibits optical anisotropy when voltage is applied. It can be applied as the medium A.

〔リオトロピック液晶〕
リオトロピック(ライオトロピック)液晶とは、液晶を形成する主たる分子が、他の性質を持つ溶媒(水や有機溶剤など)に溶けているような他成分系の液晶を意味する。また、上記の特定の相とは、電界無印加時に光学的に等方性を示す相である。このような特定の相としては、例えば、非特許文献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10に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
[Lyotropic LCD]
The lyotropic liquid crystal means a liquid crystal of another component system in which the main molecules forming the liquid crystal are dissolved in a solvent having other properties (such as water or an organic solvent). The specific phase is a phase that is optically isotropic when no electric field is applied. Examples of such a specific phase include a micelle phase, a sponge phase, a cubic phase, and a reverse micelle phase described in Non-Patent Document 11. FIG. 10 shows a classification diagram of the lyotropic liquid crystal phase.

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。   Surfactants that are amphiphilic substances include substances that develop a micelle phase. For example, an aqueous solution of sodium decyl sulfate, which is an ionic surfactant, an aqueous solution of potassium palmitate, and the like form spherical micelles. Further, in a mixed solution of polyoxyethylene nonylphenyl ether, which is a nonionic surfactant, and water, micelles are formed by the nonylphenyl group acting as a hydrophobic group and the oxyethylene chain acting as a hydrophilic group. In addition, micelles are formed even in an aqueous solution of a styrene-ethylene oxide block copolymer.

例えば、球状ミセルは、分子が空間的全方位にパッキング(分子集合体を形成)して球状を示す。また、球状ミセルのサイズは、光の波長以下であるため、異方性を示さず、等方的に見える。しかしながら、このような球状ミセルに電界を印加すれば、球状ミセルが歪むため異方性を発現する。よって、球状ミセル相を有するリオトロピック液晶もまた、本実施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。なお、球状ミセル相に限らず、他の形状のミセル相、すなわち、紐状ミセル相、楕円状ミセル相、棒状ミセル相等を媒質Aとして使用しても、同様の効果を得ることができる。   For example, spherical micelles exhibit a spherical shape by packing molecules (forming molecular aggregates) in all spatial directions. Further, since the size of the spherical micelle is equal to or less than the wavelength of light, it does not show anisotropy and looks isotropic. However, when an electric field is applied to such spherical micelles, the spherical micelles are distorted, so that anisotropy is expressed. Therefore, a lyotropic liquid crystal having a spherical micelle phase can also be applied as the medium A of the display element according to this embodiment. The same effect can be obtained by using not only the spherical micelle phase but also other micelle phases, that is, string-like micelle phase, elliptical micelle phase, rod-like micelle phase, and the like as the medium A.

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。   Further, it is generally known that reverse micelles in which a hydrophilic group and a hydrophobic group are exchanged are formed depending on the conditions of concentration, temperature, and surfactant. Such reverse micelles optically show the same effects as micelles. Therefore, by applying the reverse micelle phase as the medium A, an effect equivalent to that obtained when the micelle phase is used is obtained. The liquid crystal microemulsion described above is an example of a lyotropic liquid crystal having a reverse micelle phase (reverse micelle structure).

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10に示したような、スポンジ相やキュービック相を示す濃度および温度領域が存在する。このようなスポンジ相やキュービック相は、光の波長以下の秩序を有しているので透明な物質である。すなわち、これらの相からなる媒質は、光学的には等方性を示す。そして、これらの相からなる媒質に電圧を印加すると、配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。したがって、スポンジ相やキュービック相を有するリオトロピック液晶もまた、本実施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。   Further, an aqueous solution of pentaethylene glycol-dodecyl ether, which is a nonionic surfactant, has a concentration and temperature range showing a sponge phase and a cubic phase as shown in FIG. Such a sponge phase or cubic phase is a transparent substance because it has an order equal to or less than the wavelength of light. That is, a medium composed of these phases is optically isotropic. When a voltage is applied to a medium composed of these phases, the orientation order changes and optical anisotropy appears. Therefore, a lyotropic liquid crystal having a sponge phase or a cubic phase can also be applied as the medium A of the display element according to this embodiment.

〔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。
[Liquid crystal fine particle dispersion]
The medium A may be, for example, a liquid crystal fine particle dispersion system in which latex particles having a diameter of about 100 mm whose surface is modified with a sulfate group are mixed in an aqueous solution of a nonionic surfactant pentaethylene glycol-dodecyl ether. Good. In the liquid crystal fine particle dispersion system, a sponge phase is expressed. However, the medium A used in the present embodiment may be a liquid crystal fine particle dispersion system that expresses the aforementioned micelle phase, cubic phase, reverse micelle phase, or the like. In addition, by using the DDAB in place of the latex particles, an alignment structure similar to the liquid crystal microemulsion described above can be obtained.

〔デンドリマー〕
デンドリマーとは、モノマー単位毎に枝分かれのある三次元状の高分岐ポリマーである。デンドリマーは、枝分かれが多いために、ある程度以上の分子量になると球状構造となる。この球状構造は、光の波長以下の秩序を有しているので透明な物質であり、電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。
[Dendrimer]
A dendrimer is a three-dimensional hyperbranched polymer having a branch for each monomer unit. Since dendrimers have many branches, they have a spherical structure when the molecular weight exceeds a certain level. This spherical structure is a transparent material because it has an order equal to or less than the wavelength of light, and its optical orientation is manifested by changing the orientation order when a voltage is applied. Therefore, a dendrimer can also be applied as the medium A of the display element according to this embodiment. Further, by using the dendrimer in place of DDAB in the liquid crystal microemulsion described above, an alignment structure similar to that of the liquid crystal microemulsion described above can be obtained. The medium thus obtained can also be applied as the medium A.

〔コレステリックブルー相〕
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・7参照)。コレステリックブルー相は、光の波長以下の秩序を有しているのでほぼ透明な物質であり、電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。
[Cholesteric blue phase]
It is known that the cholesteric blue phase has a three-dimensional periodic structure in the helical axis, and the structure has high symmetry (see, for example, Non-Patent Documents 6 and 7). The cholesteric blue phase is an almost transparent substance because it has an order equal to or less than the wavelength of light, and its orientation order is changed by application of a voltage, and optical anisotropy appears. That is, the cholesteric blue phase is optically substantially isotropic, and the liquid crystal molecules tend to move in the electric field direction when an electric field is applied, so that the lattice is distorted and anisotropy is expressed.

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%、「ZLI−4572」(商品名、メルク社製カイラルドーパント)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。   In addition, as a substance showing a cholesteric blue phase, for example, “JC1041” (trade name, mixed liquid crystal manufactured by Chisso Corporation) is 48.2 wt%, “5CB” (4-cyano-4′-pentylbiphenyl, nematic liquid crystal). 47.4% by weight and “ZLI-4572” (trade name, a chiral dopant manufactured by Merck & Co., Inc.) at a ratio of 4.4% by weight are known. The composition exhibits a cholesteric blue phase in the temperature range of 330.7K to 331.8K.

〔スメクチックブルー相〕
スメクチックブルー(BPSm)相は、コステリックブルー相と同様、高い対称性の構造を有し(例えば、非特許文献7、非特許文献10等参照)、光の波長以下の秩序を有しているのでほぼ透明な物質であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的異方性が発現する。すなわち、スメクチックブルー相は、光学的に概ね等方性を示し、電界印加によって液晶分子が電界方向に向こうとするために格子が歪み、異方性を発現する。
[Smectic blue phase]
The smectic blue (BP Sm ) phase has a highly symmetric structure (for example, see Non-Patent Document 7, Non-Patent Document 10 and the like) and has an order of less than the wavelength of light, as does the costic blue phase. Therefore, it is a substantially transparent substance, and the orientational order is changed by application of voltage, and optical anisotropy is developed. That is, the smectic blue phase is optically substantially isotropic, and the liquid crystal molecules tend to move in the direction of the electric field when an electric field is applied, so that the lattice is distorted and anisotropy is expressed.

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10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7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。 In addition, as a substance which shows a smectic blue phase, FH / FH / HH-14BTMHC etc. which are described in the nonpatent literature 10 are mentioned, for example. The material exhibits a BP Sm 3 phase at 74.4 ° C. to 73.2 ° C., a BP Sm 2 phase at 73.2 ° C. to 72.3 ° C., and a BP Sm 1 phase at 72.3 ° C. to 72.1 ° C. . Since the BP Sm phase has a highly symmetric structure as shown in Non-Patent Document 7, it generally exhibits optical isotropy. Further, when an electric field is applied to the substance FH / FH / HH-14BTMHC, the lattice is distorted by the liquid crystal molecules moving in the direction of the electric field, and the substance exhibits anisotropy. Therefore, the same substance can be used as the medium A of the display element according to this embodiment.

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りさえすれば、ポッケルス効果またはカー効果を示す物質であってもよく、キュービック相、スメクチックD相、コレステリックブルー相、スメクチックブルー相の何れかを示す分子からなるものであってもよく、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、キュービック相の何れかを示すリオトロピック液晶もしくは液晶微粒子分散系であってもよい。また、上記媒質Aは、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。   As described above, the substance that can be used as the medium A in the display element according to the present embodiment only has to change its optical anisotropy (refractive index, degree of orientation order) by applying an electric field. For example, it may be a substance exhibiting Pockels effect or Kerr effect, and may be composed of molecules exhibiting any of cubic phase, smectic D phase, cholesteric blue phase, and smectic blue phase. It may be a lyotropic liquid crystal or a liquid crystal fine particle dispersion system showing any of a phase, a sponge phase, and a cubic phase. The medium A may be a liquid crystal microemulsion, a dendrimer (dendrimer molecule), an amphiphilic molecule, a copolymer, or a polar molecule other than the above.

また、上記媒質は、液晶性物質に限らず、電圧印加時または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、電圧印加時または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。   The medium is not limited to a liquid crystalline substance, and preferably has an ordered structure (alignment order) that is equal to or less than the wavelength of light when a voltage is applied or no voltage is applied. If the ordered structure is less than the wavelength of light, it is optically isotropic. Therefore, by using a medium whose ordering structure is equal to or less than the wavelength of light when a voltage is applied or when no voltage is applied, the display state can be reliably changed between when no voltage is applied and when a voltage is applied.

以下、本実施の形態では、上記媒質Aとして、前記構造式(1)で示されるペンチルシアノビフェニル(5CB)を使用するものとするが、上記媒質Aとしては、これに限定されるものではなく、上記5CBに代えて、上述した各種物質を適用することができる。   Hereinafter, in this embodiment, pentylcyanobiphenyl (5CB) represented by the structural formula (1) is used as the medium A. However, the medium A is not limited to this. Instead of the above 5CB, the various substances described above can be applied.

本実施の形態によれば、上記電極4・5としてITOを使用し、線幅5μm、電極間距離5μm、媒質層3の層厚(すなわち基板1・2間の距離)を10μmとし、媒質Aとして5CBを使用し、外部加温装置(加熱手段)により上記5CBをネマチック等方相の相転移直上近傍の温度(相転移温度よりも僅かに高い温度、例えば+0.1K)に保ち、電圧印加を行うことにより、透過率を変化させることができた。なお、上記5CBは、33.3℃未満の温度でネマチック相、それ以上の温度で等方相を示す。   According to the present embodiment, ITO is used as the electrodes 4 and 5, the line width is 5 μm, the distance between the electrodes is 5 μm, the thickness of the medium layer 3 (that is, the distance between the substrates 1 and 2) is 10 μm, and the medium A 5CB is used, and the above 5CB is maintained at a temperature just above the phase transition of the nematic isotropic phase (a temperature slightly higher than the phase transition temperature, for example, +0.1 K) by an external heating device (heating means), and voltage is applied. As a result, the transmittance could be changed. In addition, said 5CB shows a nematic phase at the temperature below 33.3 degreeC, and an isotropic phase at the temperature beyond it.

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4(a)・(b)、図6、および図7(a)〜(g)を参照して以下に説明する。   Next, with respect to the display principle of the display element according to the present embodiment, FIGS. 1 (a) and 1 (b), FIGS. 4 (a) and 4 (b), FIG. 6, and FIGS. This will be described below with reference.

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。   In the following description, a transmissive display element is mainly used as the display element, which is optically isotropic and preferably isotropic when no electric field is applied. The case where a substance exhibiting sex is used will be described as an example, but the present invention is not limited to this.

図4(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4(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4(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3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。また、図中、矢印は、偏光板吸収軸を示す。   FIG. 4A is a main part plan view schematically showing the configuration of the display element according to the present embodiment in the electric field non-application state (OFF state), and FIG. 4B is a voltage application state (ON). It is a principal part top view which shows typically the structure of the said display element in a state. 4A and 4B show the configuration of one pixel in the display element, and the illustration of the configuration of the counter substrate 12 is omitted for convenience of explanation. The electrodes 4 and 5 may be comb-shaped electrodes as shown in FIG. 3 and are particularly limited as long as they can apply an electric field substantially parallel to the substrates 1 and 2. Is not to be done. Moreover, the arrow in a figure shows a polarizing plate absorption axis.

さらに、図6は、図1(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7(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7(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。   Further, FIG. 6 is a graph showing the relationship between the applied voltage and the transmittance in the display element shown in FIGS. 1A and 1B, and FIGS. The difference in display principle between a display element that performs display using a change in mechanical anisotropy and a conventional liquid crystal display element is the average of the medium when no voltage is applied (OFF state) and when a voltage is applied (ON state). 7 is a sectional view schematically showing the shape of a refractive index ellipsoid (indicated by the shape of the cut surface of the refractive index ellipsoid) and its principal axis direction, and FIGS. A cross-sectional view of a display element that performs display using a change in optical anisotropy due to voltage application when no voltage is applied (OFF state), a cross-sectional view of the display element when a voltage is applied (ON state), TN ) Cross-sectional view of the liquid crystal display element with no voltage applied, and the voltage of the TN liquid crystal display element Cross-sectional view when applied, cross-sectional view when no voltage is applied to a VA (Vertical Alignment) liquid crystal display element, cross-sectional view when a voltage is applied to the VA-type liquid crystal display element, and IPS (In Plane Switching) liquid crystal display A cross-sectional view when no voltage is applied to the element and a cross-sectional view when a voltage is applied to the IPS liquid crystal display element are shown.

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(X,X,X)を用いて下記関係式(1) In general, the refractive index in a material is not isotropic and varies depending on the direction. This anisotropy of the refractive index is in a direction parallel to the substrate surface (in-plane direction), the opposing direction of the electrodes 4 and 5, the direction perpendicular to the substrate surface (substrate normal direction), and parallel to the substrate surface. An arbitrary orthogonal coordinate system (X 1 , X 2 , X 3 ) is used where the direction (in-plane direction of the substrate) and the direction perpendicular to the opposing direction of the electrodes 4 and 5 are x, y, and z directions, respectively. The following relational expression (1)

Figure 0004137803
Figure 0004137803

(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(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(Y,Y,Y)を使用して書き直すと、下記関係式(2)
(N ji = n ij , i, j = 1,2,3)
(Refractive index ellipsoid) (for example, refer nonpatent literature 12). Here, when the above relational expression (1) is rewritten using the coordinate system (Y 1 , Y 2 , Y 3 ) in the principal axis direction of the ellipsoid, the following relational expression (2)

Figure 0004137803
Figure 0004137803

で示される。n,n,n(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Y=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YとY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。 Indicated by n 1 , n 2 , n 3 (hereinafter referred to as nx, ny, nz) are called main refractive indexes, and correspond to half the length of the three main axes in the ellipsoid. Considering a light wave traveling in a direction perpendicular to the Y 3 = 0 plane from the origin, this light wave has polarization components in the directions of Y 1 and Y 2, and the refractive indexes of the respective components are nx and ny, respectively. . In general, for light traveling in an arbitrary direction, the plane that passes through the origin and is perpendicular to the traveling direction of the light wave is considered to be the cut surface of the refractive index ellipsoid, and the principal axis direction of this ellipse is the component direction of the polarization of the light wave. Yes, half the length of the main axis corresponds to the refractive index in that direction.

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。   First, regarding a difference in display principle between a display element that performs display using a change in optical anisotropy due to application of an electric field and a conventional liquid crystal display element, a TN system, a VA system, and an IPS are used as conventional liquid crystal display elements. The method will be described as an example.

図7(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7(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7(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)。   As shown in FIGS. 7C and 7D, in the TN liquid crystal display element, a liquid crystal layer 105 is sandwiched between a pair of substrates 101 and 102 that are arranged to face each other. It has a configuration in which transparent electrodes 103 and 104 (electrodes) are provided, and when no voltage is applied, the major axis direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 105 is twisted and aligned, but when a voltage is applied, The major axis direction of the liquid crystal molecules is aligned along the electric field direction. In this case, the average refractive index ellipsoid 105a has a direction in which the principal axis direction (major axis direction) is parallel to the substrate surface (in-plane direction) as shown in FIG. 7C when no voltage is applied. When the direction and voltage are applied, as shown in FIG. 7D, the principal axis direction faces the normal direction of the substrate surface. That is, the shape of the refractive index ellipsoid 105a does not change between when no voltage is applied and when the voltage is applied, and the principal axis direction changes (the refractive index ellipsoid 105a rotates).

VA方式の液晶表示素子は、図7(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7(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7(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)。   As shown in FIGS. 7E and 7F, the VA liquid crystal display element has a liquid crystal layer 205 sandwiched between a pair of substrates 201 and 202 arranged in opposition to each other. It has a configuration in which transparent electrodes (electrodes) 203 and 204 are provided, and when no voltage is applied, the major axis direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 205 is aligned in a direction substantially perpendicular to the substrate surface. When a voltage is applied, the major axis direction of the liquid crystal molecules is aligned in a direction perpendicular to the electric field. As shown in FIG. 7E, the average refractive index ellipsoid 205a in this case, when no voltage is applied, the principal axis direction (major axis direction) faces the normal direction of the substrate surface, and FIG. As shown in FIG. 5, when a voltage is applied, the principal axis direction is in a direction parallel to the substrate surface (in-plane direction of the substrate). In other words, in the case of a VA liquid crystal display element, as in the case of a TN liquid crystal display element, the shape of the refractive index ellipsoid 205a does not change between when no voltage is applied and when a voltage is applied, and the principal axis direction changes. (Refractive index ellipsoid 205a rotates).

また、IPS方式の液晶表示素子は、図7(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7(f)に示す電圧無印加時と図7(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)。   In addition, as shown in FIGS. 7F and 7G, the IPS liquid crystal display element has a configuration in which a pair of electrodes 302 and 303 are arranged to face each other on the same substrate 301, and is not shown. By applying a voltage to the liquid crystal layer sandwiched between the counter substrate and the electrodes 302 and 303, the orientation direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer (the principal axis direction (major axis direction) of the refractive index ellipsoid 305a) ), And different display states can be realized when no voltage is applied and when a voltage is applied. That is, in the case of the IPS mode liquid crystal display element, similarly to the TN mode and VA mode liquid crystal display elements, when no voltage is applied as shown in FIG. 7 (f) and when a voltage is applied as shown in FIG. The shape of the refractive index ellipsoid 305a does not change, but its principal axis direction changes (the refractive index ellipsoid 305a rotates).

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。   Thus, in the conventional liquid crystal display element, the liquid crystal molecules are aligned in some direction even when no voltage is applied, and display is performed by changing the alignment direction by applying a voltage (modulation of transmittance). Yes. That is, although the shape of the refractive index ellipsoid does not change, the display is performed by utilizing the fact that the principal axis direction of the refractive index ellipsoid is rotated (changed) by voltage application. That is, in the conventional liquid crystal display element, the degree of alignment order of liquid crystal molecules is constant, and display (modulation of transmittance) is performed by changing the alignment direction.

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7(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。   On the other hand, a display element that performs display using a change in optical anisotropy due to application of an electric field, including the display element according to the present embodiment, is as shown in FIGS. The shape of the refractive index ellipsoid 3a when no voltage is applied is spherical, that is, optically isotropic (nx = ny = nz, orientation order = 0), and anisotropy (nx by applying a voltage) > Ny, orientational order> 0). Note that nx, ny, and nz are the main refractive index in the direction parallel to the substrate surface (in-plane direction of the substrate) and the opposing direction of the electrodes 4 and 5, respectively, and the direction perpendicular to the substrate surface (substrate normal direction) ), The main refractive index in the direction parallel to the substrate surface (in-plane direction of the substrate) and perpendicular to the opposing direction of the electrodes 4 and 5.

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。   As described above, the display element according to the present embodiment performs display by modulating the degree of orientation order, for example, while the direction of optical anisotropy is constant (the voltage application direction does not change). The display principle is greatly different from that of a liquid crystal display element.

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)が等方相を示し、光学的にも等方となるので、黒表示になる。   As shown in FIG. 1A, the display element according to the present embodiment has a medium A (medium layer 3) sealed between the substrates 1 and 2 when no voltage is applied to the electrodes 4 and 5. Indicates an isotropic phase and is optically isotropic, so that black is displayed.

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るので、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。   On the other hand, as shown in FIG. 1 (b), when a voltage is applied to the electrodes 4 and 5, each molecule 10 of the medium A has its long axis direction along the electric field formed between the electrodes 4 and 5. The birefringence phenomenon appears because of the orientation. By this birefringence phenomenon, the transmittance of the display element can be modulated in accordance with the voltage between the electrodes 4 and 5.

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。   Note that the voltage required to modulate the transmittance of the display element increases at a temperature sufficiently far from the phase transition temperature (transition point), but a voltage of about 0 to 100 V is sufficient at a temperature immediately above the transition point. It is possible to modulate the transmittance.

例えば、非特許文献9および非特許文献12によれば、電界方向の屈折率と、電界方向に垂直な方向の屈折率とを、それぞれn//、n⊥とすると、複屈折変化(Δn=n//−n⊥)と、外部電界、すなわち電界E(V/m)との関係は、下記関係式(3)
Δn=λ・B・E …(3)
で表される。なお、λは真空中での入射光の波長(m)、Bはカー定数(m/V)、Eは印加電界強度(V/m)である。
For example, according to Non-Patent Document 9 and Non-Patent Document 12, if the refractive index in the electric field direction and the refractive index in the direction perpendicular to the electric field direction are n // and n⊥, respectively, the birefringence change (Δn = n // − n⊥) and the external electric field, that is, the electric field E (V / m) is expressed by the following relational expression (3)
Δn = λ · B k · E 2 (3)
It is represented by Here, λ is the wavelength (m) of incident light in vacuum, B k is the Kerr constant (m / V 2 ), and E is the applied electric field strength (V / m).

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。   The Kerr constant B is known to decrease with a function proportional to 1 / (T-Tni) as the temperature (T) increases, and even if it can be driven with a weak electric field strength near the transition point (Tni). As the temperature (T) rises, the required electric field strength increases rapidly. For this reason, the voltage necessary for modulating the transmittance increases at a temperature sufficiently far from the transition point (a temperature sufficiently higher than the transition point), but at a temperature immediately above the phase transition, the transmission is performed at a voltage of about 100 V or less. The rate can be modulated sufficiently.

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。   However, as a result of studies by the inventors of the present application, it has been found that when display is performed by modulating the degree of orientation order, the contrast may be lowered in some cases.

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。   According to the study by the inventors of the present application, the following two factors can be cited as factors that cause the contrast to decrease.

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。   First, when power is turned on in a conventional display element using a medium A that exhibits optical anisotropy by application of an electric field as a display medium or a display device including the display element, the ambient temperature If the temperature of the medium A is low, the temperature at which the medium A is originally driven has not been reached, and the physical state of the medium A may be different from the state that the medium A should originally have at the time of driving the element. Is mentioned. For example, when the medium A is in an isotropic phase state just above the nematic-isotropic phase transition temperature and must be driven originally, the medium A is in a nematic state lower than the phase transition temperature when the power is turned on. There is. In this case, when nematics that have optical anisotropy even when no electric field is applied must transmit black due to the optical anisotropy when black display must be achieved in an isotropic state when no electric field is applied. Will end up. Therefore, in such a case, good black display cannot be performed and the contrast is lowered. Of course, the display element can be overheated by a heater or a light source (backlight) to obtain a good display, but it is not easy to raise the temperature and stabilize it instantaneously.

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。   The other is that even if the medium A (display medium) realizes an optically isotropic state in a region away from the substrate interface, the molecules constituting the medium A by the substrate 1 at the substrate interface, particularly the substrate 1 interface. For example, since 10 is firmly adsorbed, an optically isotropic state may not be realized. For example, when driving at a temperature of 0.1 K just above the nematic-isotropic phase transition temperature, the vicinity of the substrate interface is in a nematic state.

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。   In any case, near the substrate interface, due to the adsorption phenomenon, the physical state of the medium A is different from the state that should originally have at the time of driving the element, and is different from the bulk region in the cell away from the substrate interface. The medium A in the vicinity of the substrate interface causes a phenomenon that light is transmitted even during black display, resulting in a problem that the contrast is lowered.

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、図5に示すように、偏光板吸収軸方向(図中、矢印にて示す)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。   Even in the display element according to the present embodiment, the nematic liquid crystal phase is precipitated at a temperature lower than the transition point in the same manner as the conventional display element. However, according to the display element according to the present embodiment, for example, when the ambient temperature is lower than the transition point when the power is turned on and the medium A does not reach the temperature that should be driven, the deposited nematic liquid crystal phase Is the alignment (treatment) direction in the alignment films 8 and 9, in this case, as shown in FIG. 5, in order to align in the polarizing plate absorption axis direction (indicated by an arrow in the figure), the nematic liquid crystal phase That is, there is no optical contribution from a medium whose physical state is different from the original driving state. As a result, it was possible to realize a good black display until the temperature of the display element rose due to the heater and the backlight.

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。   That is, according to the present embodiment, even if optical anisotropy is manifested when no voltage is applied, the opposing surfaces of the pixel substrate 11 and the counter substrate 2 are parallel or orthogonal to one polarizing plate absorption axis. The optical contribution can be eliminated by applying a horizontal alignment treatment in the direction to be performed and keeping the direction of optical anisotropy, that is, the alignment direction parallel or orthogonal to the polarizing plate absorption axis. . That is, in the present embodiment, the surfaces of the pixel substrate 11 and the counter substrate 12 facing each other are subjected to a horizontal alignment process, so that the medium A at the substrate interface, strictly speaking, the molecules constituting the medium A 10 is a temperature lower than the element driving temperature and is oriented along the orientation (treatment) direction in the orientation treatment.

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。   In addition, according to the display element according to the present embodiment, even when the desired driving temperature range is reached, light leakage during black display due to molecules adsorbed on the substrate interface is not observed, and high contrast is realized. I was able to. As a result, a display element excellent in high-speed response and viewing angle characteristics could be obtained without reducing the contrast.

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。   As described above, the rubbing directions of the substrates 1 and 2 are preferably orthogonal, parallel or antiparallel, but more preferably parallel or antiparallel. Contrast can be maximized by performing horizontal alignment treatment on both the substrates 1 and 2 and making the horizontal alignment directions parallel or anti-parallel to each other. As a result, the black luminance can be further reduced. It was.

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。   In this embodiment, the alignment films 8 and 9 and the rubbing process are performed on both the substrates 1 and 2 (the pixel substrate 11 and the counter substrate 12). Even when rubbing is performed, it can be obtained. In this case, when the alignment films 8 and 9 are formed on both the substrates 1 and 2, that is, the effect as the alignment treatment is not performed on both the substrates 1 and 2, the electrodes 4 and 5 are formed. If the alignment film (alignment film 9) is formed only on the substrate 2 on the side opposite to the substrate 1, a voltage drop derived from the alignment film 8 on the substrate 1 side does not occur, and the drive voltage of the element increases. There are no practical advantages. Even when the desired driving temperature was reached, light leakage due to molecules adsorbed on the substrate interface did not occur, and high contrast could be obtained. Even when the desired driving temperature was reached, light leakage due to molecules adsorbed on the substrate interface did not occur, and high contrast could be obtained.

一方、比較のために、図11(a)・(b)に示すように、配向膜8・9を形成せず、配向処理を行わない以外は上記した本実施の形態と同様の構成を有する表示素子を用いて、電源投入時に周囲温度が上記転移点よりも低い場合に、表示素子の温度が上昇するまでの間の黒表示時の光の漏れを調べた。   On the other hand, for comparison, as shown in FIGS. 11A and 11B, the alignment films 8 and 9 are not formed and the configuration is the same as that of the present embodiment except that the alignment treatment is not performed. Using the display element, when the ambient temperature was lower than the transition point when the power was turned on, the leakage of light during black display until the temperature of the display element rose was examined.

図11(a)は、電圧無印加状態(OFF状態)における比較用の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11(b)は電圧印加状態(ON状態)における比較用の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。また、図12(a)は、駆動温度未満の温度における比較用の表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図であり、図12(b)は、図12(a)に示す表示素子における偏光板吸収軸と電界(配向)方向との関係を示す説明図である。   FIG. 11A is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a main part of a comparative display element in a voltage non-application state (OFF state), and FIG. 11B is a voltage application state (ON state). It is sectional drawing which shows typically schematic structure of the principal part of the display element for a comparison in. FIG. 12A is a main part plan view schematically showing the state of the medium of the display element for comparison at a temperature lower than the driving temperature, and FIG. 12B is a plan view shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the relationship between the polarizing plate absorption axis and electric field (alignment) direction in a display element.

配向処理を行わない場合には、図12(a)に示すように、低温時の析出したネマチック液晶相は、ランダムに配向しており、この析出したネマチック液晶相の分子10の配向方向は基板面内方向、すなわち、基板面に平行な方向のあらゆる方向を向いてしまう。この結果、光漏れを発生させ、バックライトおよびヒータによる加温時において所望の駆動温度となるまでの間、電圧無印加であっても大きな黒輝度の上昇を発生させた。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が発生するために、高いコントラストを得ることができなかった。   When the alignment treatment is not performed, as shown in FIG. 12A, the nematic liquid crystal phase deposited at low temperature is randomly oriented, and the orientation direction of the molecules 10 of the deposited nematic liquid crystal phase is the substrate. It faces all directions in the in-plane direction, that is, the direction parallel to the substrate surface. As a result, light leakage occurred, and a large increase in black luminance occurred even when no voltage was applied until the desired driving temperature was reached during heating by the backlight and heater. Even when the desired driving temperature is reached, light leakage due to molecules adsorbed on the interface of the substrate occurs, so that high contrast cannot be obtained.

なお、前記特許文献1には、カー効果を増大させるために、基板の外側面に、偏光板を、互いの吸収軸方向が平行または直交すると共にラビング方向とは45度の角度をなすように配設することが開示されている。しかしながら、該構成によっても、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寄与を消失させることができず、良好な黒表示を得ることができず、高いコントラストを得ることはできなかった。具体的には、ΔT=0.1Kにおいて、50V印加時を白、0V印加時を黒とした場合、本発明によれば500以上のコントラストが得られるのに対して、特許文献1の構成では200以下のコントラストしか得られなかった。なお、コントラストは、例えば、ELDIM社(フランス)製の「EZContrast」によって容易に測定することができる。 よって、上記結果から、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表示素子では、偏光板吸収軸方向と基板表面の配向処理方向とが特定の関係を有することで、前記効果を得ることができることが判る。   In Patent Document 1, in order to increase the Kerr effect, a polarizing plate is arranged on the outer surface of the substrate so that the absorption axis directions thereof are parallel or orthogonal to each other and form an angle of 45 degrees with the rubbing direction. Disposing is disclosed. However, even with this configuration, the optical contribution of a medium whose physical state is different from the original driving state cannot be lost, a good black display cannot be obtained, and high contrast can be obtained. There wasn't. Specifically, when ΔT = 0.1K, when 50V is applied when white and when 0V is applied when black, a contrast of 500 or more is obtained according to the present invention, whereas in the configuration of Patent Document 1, Only a contrast of 200 or less was obtained. The contrast can be easily measured by, for example, “EZContrast” manufactured by ELDIM (France). Therefore, from the above results, in the display element that performs display by modulating the orientation order, for example, with the direction of the optical anisotropy being constant (the voltage application direction does not change), the polarizing plate absorption axis direction and the orientation of the substrate surface It turns out that the said effect can be acquired because a process direction has a specific relationship.

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。   Note that in this embodiment mode, the description has been mainly given of the transmissive display element as an example, but the present invention is not limited to this, and may be a reflective display element.

図13に、本発明を適用した、本実施の形態にかかる反射型の表示素子の概略構成の一例を示す。   FIG. 13 shows an example of a schematic configuration of a reflective display element according to this embodiment to which the present invention is applied.

上記反射型の表示素子は、画素基板11が、例えば、ガラス基板等からなる一方の基板1上に反射層21を設けると共に、該反射層21上に、必要に応じて絶縁層22を介して、例えばITO等の電極4・5(例えば櫛形電極)が設けられている構成を有している。なお、その他の構成については、前記した通りである。上記絶縁層22としては、アクリル系樹脂等の有機膜;窒化ケイ素、酸化ケイ素等の無機膜;を適用することができる。また、上記反射層21としては、アルミニウムや銀の薄膜等を適用することができる。上記の構成においては、反射層21がガラス基板等の透明基板からなる他方の基板2から入射してきた光を反射することができるため、反射型の表示素子として機能する。   In the reflective display element, the pixel substrate 11 is provided with a reflective layer 21 on one substrate 1 made of, for example, a glass substrate, and an insulating layer 22 is interposed on the reflective layer 21 as necessary. For example, electrodes 4 and 5 (for example, comb-shaped electrodes) such as ITO are provided. Other configurations are as described above. As the insulating layer 22, an organic film such as an acrylic resin; an inorganic film such as silicon nitride or silicon oxide can be used. The reflective layer 21 may be an aluminum or silver thin film. In the above configuration, the reflective layer 21 can reflect light incident from the other substrate 2 made of a transparent substrate such as a glass substrate, and thus functions as a reflective display element.

なお、本実施の形態にかかる表示素子を反射型の表示素子として使用する場合、上記電極4・5としては、透過型の表示素子として用いる場合のようにITO等の透明電極材料以外にも、アルミニウム等の金属電極材料等、電極材料として従来公知の各種材料を用いることができる。また、電極4・5の線幅や電極間距離(電極間隔)等も特に限定されるものではなく、例えば、基板1と基板2との間のギャップ等に応じて任意に設定することができる。   When the display element according to this embodiment is used as a reflective display element, the electrodes 4 and 5 are not limited to transparent electrode materials such as ITO as in the case of using as a transmissive display element. Various conventionally known materials can be used as the electrode material, such as a metal electrode material such as aluminum. Further, the line width of the electrodes 4 and 5 and the distance between the electrodes (electrode spacing) are not particularly limited, and can be arbitrarily set according to, for example, the gap between the substrate 1 and the substrate 2. .

さらに、本実施の形態では、上記基板1・2として、ガラス基板を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板1・2のうち、少なくとも一方が透明な基板であればよく、例えば従来公知の各種基板を使用することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the case where a glass substrate is used as the substrate 1 or 2 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and at least of the substrates 1 and 2, One substrate may be a transparent substrate, and various conventionally known substrates can be used, for example.

なお、上記基板1・2としては、従来基板として用いられているものに限定されるものではなく、例えばフィルム状であってもよく、また、可撓性を有するものであってもよく、少なくとも一方が透明であり、上記媒質Aを基板間、つまり、内部に保持(挟持)することができるものであれば、媒質Aの種類や相の状態等に応じて、様々な材料を使用することができる。   The substrates 1 and 2 are not limited to those conventionally used as substrates, and may be, for example, in the form of a film or may have flexibility, at least As long as one side is transparent and the medium A can be held (clamped) between the substrates, that is, in the inside, various materials should be used depending on the type of the medium A, the state of the phase, and the like. Can do.

また、本実施の形態では、具体例として、媒質Aとして電界無印加時に光学的には等方であり、電界印加により光学的異方性が発現する物質を使用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記媒質Aが電界印加により異方性が消失し、光学的に等方性を示す物質であってもよいことは、前述した通りである。   In this embodiment, as a specific example, a case where a material that is optically isotropic when no electric field is applied and that exhibits optical anisotropy when an electric field is applied is used as a medium A will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and as described above, the medium A may be a material that loses anisotropy by application of an electric field and exhibits optical isotropy. is there.

以下に、上記媒質Aとして電界印加により異方性が消失し、光学的に等方性を示す物質を用いた具体例を示す。   Hereinafter, as the medium A, a specific example in which anisotropy disappears when an electric field is applied and the material is optically isotropic will be described.

本具体例においては、ガラス基板からなる透明な2枚の基板1・2のうち一方の基板1における基板2との対向面に、ITOからなる、透明な電極4・5と、ポリイミドからなる配向膜とを形成すると共に、両基板1・2間に、媒質Aとして、透明な誘電性物質である4’−n−アルコキシ−3’−ニトロビフェニル−4−カルボン酸(ANBC−22)を封入した。また、上記表示素子における媒質層3の厚みは、上記基板1・2の対向面に予めプラスチックビーズを散布しておくことにより、4μmになるように調整した。なお、上記電極4・5には、図3に示したような櫛形電極を用いた。   In this specific example, transparent electrodes 4 and 5 made of ITO and an orientation made of polyimide are provided on the surface of one of the two transparent substrates 1 and 2 made of a glass substrate facing the substrate 2. And a transparent dielectric substance 4′-n-alkoxy-3′-nitrobiphenyl-4-carboxylic acid (ANBC-22) is enclosed as a medium A between the substrates 1 and 2 did. The thickness of the medium layer 3 in the display element was adjusted to 4 μm by previously spreading plastic beads on the opposing surfaces of the substrates 1 and 2. The electrodes 4 and 5 are comb electrodes as shown in FIG.

なお、偏光板6・7は、前記したように、互いの吸収軸6a・7aが直交するとともに、各偏光板6・7における吸収軸6a・7aと、櫛形電極である電極4・5における櫛歯部分4a・5aの電極伸長方向とが約45度の角度をなすように、それぞれ基板1・2の外側(対向面の反対側)に設けた。   As described above, the polarizing plates 6 and 7 have the absorption axes 6a and 7a orthogonal to each other, the absorption axes 6a and 7a in the polarizing plates 6 and 7, and the combs in the electrodes 4 and 5 that are comb-shaped electrodes. Each of the tooth portions 4a and 5a was provided on the outside of the substrates 1 and 2 (on the opposite side of the facing surface) so as to form an angle of about 45 degrees with the electrode extending direction.

このようにして得られた表示素子を、外部加温装置(加熱手段)により、スメクチックC相−キュービック相の相転移近傍の温度(相転移温度の低温側10K程度まで)に保ち、電圧印加(50V程度の交流電場(0より大きく数百kHzまで))を行ったところ、透過率を変化させることができた。すなわち、電圧無印加時に光学的異方性を示すスメクチックC相(明状態)に、電圧を印加することにより、等方的なキュービック相(暗状態)に変化させることができた。   The display element thus obtained is maintained at a temperature in the vicinity of the smectic C phase-cubic phase transition (up to about 10K on the low temperature side of the phase transition temperature) by an external heating device (heating means), and voltage is applied ( When an alternating electric field of about 50 V (greater than 0 up to several hundred kHz) was performed, the transmittance could be changed. That is, it was possible to change to an isotropic cubic phase (dark state) by applying a voltage to the smectic C phase (bright state) exhibiting optical anisotropy when no voltage was applied.

また、基板1・2に、それぞれ電極を設け、基板面法線方向の電界を発生させても、ほぼ同様の結果が得られた。すなわち、電界方向は基板面水平方向だけでなく、基板面法線方向でもほぼ同様な結果が得られた。   Moreover, substantially the same results were obtained even when electrodes were provided on the substrates 1 and 2 and an electric field in the normal direction of the substrate surface was generated. That is, substantially the same result was obtained not only in the horizontal direction of the substrate surface but also in the normal direction of the substrate surface.

このように、本実施の形態にかかる表示素子に用いられる媒質Aとしては、電界無印加時に光学的異方性を有し、電界印加により光学的異方性が消失して光学的等方性を示す媒質を用いてもよい。   As described above, the medium A used in the display element according to this embodiment has optical anisotropy when no electric field is applied, and the optical anisotropy disappears when the electric field is applied. You may use the medium which shows.

本実施の形態にかかる表示素子によれば、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。   According to the display element according to the present embodiment, light leakage during black display due to molecules adsorbed on the substrate interface was not observed, and high contrast could be realized. As a result, a display element excellent in high-speed response and viewing angle characteristics could be obtained without reducing the contrast.

すなわち、電界印加でバルク領域の媒質Aの光学的異方性を消失させることができても、基板界面に吸着した分子10(媒質A)はその吸着力が大きく、電界印加でその異方性を消失させることは容易ではない。しかしながら、本発明の構成によれば、この基板界面近傍の光学的異方性による光学的寄与をなくす効果があり、このため、上記したように高いコントラストを得ることができた。   That is, even if the optical anisotropy of the medium A in the bulk region can be eliminated by applying an electric field, the molecule 10 (medium A) adsorbed on the substrate interface has a large adsorbing force. It is not easy to disappear. However, according to the configuration of the present invention, there is an effect of eliminating the optical contribution due to the optical anisotropy in the vicinity of the substrate interface, and therefore, a high contrast can be obtained as described above.

また、上記媒質Aは、正の誘電異方性を有するものであっても、負の誘電異方性を有するものであってもよい。媒質Aとして正の誘電率異方性を有する媒質を用いた場合には、基板1・2に概ね平行な電界にて駆動する必要があるが、負の誘電異方性を有する媒質を適用した場合にはその限りではない。例えば、基板1・2に斜めの電界によっても駆動可能であり、垂直な電界によっても駆動可能であり、この場合には、電極の形状、材質および配置位置を適宜変更すればよい。なお、透明電極を用いて垂直に電界を印加すれば、開口率の点で有利である。   The medium A may have positive dielectric anisotropy or negative dielectric anisotropy. When a medium having a positive dielectric anisotropy is used as the medium A, the medium A needs to be driven by an electric field substantially parallel to the substrates 1 and 2, but a medium having a negative dielectric anisotropy is applied. This is not always the case. For example, the substrate 1 or 2 can be driven by an oblique electric field, and can also be driven by a vertical electric field. In this case, the shape, material, and arrangement position of the electrodes may be appropriately changed. If an electric field is applied vertically using a transparent electrode, it is advantageous in terms of aperture ratio.

〔実施の形態2〕
本発明の実施の他の形態について図14(a)〜(c)ないし図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。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. 14 (a) to 14 (c) to FIG. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and components having the same functions as those used in the first embodiment are designated by the same reference numerals. A description thereof will be omitted.

前記実施の形態1では、画素基板11並びに対向基板12の表面の配向処理に、偏光板吸収軸に平行または直交する水平配向処理を行う場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態では、上記配向処理として、垂直配向を行う場合を例に挙げて以下に説明するものとする。   In the first embodiment, the case where a horizontal alignment process parallel or orthogonal to the polarizing plate absorption axis is performed as an example for the alignment process on the surface of the pixel substrate 11 and the counter substrate 12 is described. As the alignment treatment, a case where vertical alignment is performed will be described as an example.

図14(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14(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り、図14(c)は、上記表示素子における偏光板吸収軸と電界(配向)方向とラビング方向との関係を説明する図である。また、図15は、駆動温度未満の温度における上記表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図であり、図16は、駆動温度未満の温度における比較用の表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図である。   FIG. 14A is a main part plan view schematically showing the configuration of the display element according to the present embodiment in an electric field non-application state (OFF state), and FIG. 14B is a voltage application state (ON). 14C is a plan view of a main part schematically showing the configuration of the display element in the state), and FIG. 14C illustrates the relationship among the polarizing plate absorption axis, the electric field (orientation) direction, and the rubbing direction in the display element. FIG. FIG. 15 is a plan view of the main part schematically showing the state of the medium of the display element at a temperature lower than the driving temperature, and FIG. 16 shows the state of the medium of the display element for comparison at a temperature lower than the driving temperature. It is a principal part top view which shows typically.

本実施の形態にかかる表示素子の構成は、例えば図14(a)〜(c)に示すように、配向膜8・9における配向処理の方向を除けば、基本的には前記実施の形態1に記載の表示素子と同様である。本実施の形態によれば、上記配向膜8・9に垂直配向処理を施しておくことで、例えば、電源投入時に周囲温度が上記媒質Aの転移点よりも低い場合、ネマチック液晶相が析出するが、図15に示すように、析出したネマチック液晶相の分子10が、配向(処理)方向である基板法線方向に配向するために、光学的な寄与は無い。すなわち、本実施の形態にかかる表示素子によれば、垂直配向を実現するような配向処理を施しておくことにより、たとえ電圧無印加時に光学異方性が発現したとしても、その光学異方性の方向を、基板面に垂直になるようにしておくことで、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も、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垂直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方向に沿って配向することで、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においても良好な黒表示を実現することが可能になる。また、駆動温度領域に達成したとしても、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。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。   For example, as shown in FIGS. 14A to 14C, the configuration of the display element according to the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment except for the direction of the alignment treatment in the alignment films 8 and 9. This is the same as the display element described in the above. According to the present embodiment, by performing vertical alignment treatment on the alignment films 8 and 9, for example, when the ambient temperature is lower than the transition point of the medium A when the power is turned on, a nematic liquid crystal phase is precipitated. However, as shown in FIG. 15, the deposited nematic liquid crystal phase molecules 10 are aligned in the normal direction of the substrate, which is the alignment (treatment) direction, and thus there is no optical contribution. That is, according to the display element according to the present embodiment, even if optical anisotropy is exhibited when no voltage is applied, the optical anisotropy is achieved by performing an alignment treatment that realizes vertical alignment. By making this direction perpendicular to the substrate surface, the optical contribution can be eliminated. That is, also in the present embodiment, the surface A of the pixel substrate 11 and the counter substrate 12 facing each other is subjected to the vertical alignment process, so that the medium A at the substrate interface, specifically, the medium A is configured. The molecules 10 can be aligned along the alignment direction in the alignment process at a temperature lower than the element driving temperature, thereby realizing a good black display even when the temperature of the display element is increased by the heater and the backlight. It becomes possible. Even when the temperature was achieved in the driving temperature range, no light leakage was observed during black display, and high contrast could be realized. Even when the desired driving temperature was reached, light leakage due to molecules adsorbed on the substrate interface did not occur, and high contrast could be obtained.

すなわち、上記配向処理として垂直処理を行った場合でも、前記実施の形態1に示したように、低温時に析出してきたネマチック液晶相や、基板界面に吸着した分子による光漏れは発生しないために、コントラストを向上させることができた。   That is, even when vertical processing is performed as the alignment processing, as shown in the first embodiment, light leakage due to nematic liquid crystal phases precipitated at low temperatures and molecules adsorbed on the substrate interface does not occur. Contrast could be improved.

一方、配向処理を行わない場合には、図16に示すように、低温時の析出したネマチック液晶相はランダムに配向しており、この析出したネマチック液晶相の分子10の配向方向は基板面内方向、すなわち、基板面に平行な方向のあらゆる方向を向いてしまう。   On the other hand, when the alignment treatment is not performed, as shown in FIG. 16, the nematic liquid crystal phase deposited at low temperature is randomly oriented, and the orientation direction of the molecules 10 of the deposited nematic liquid crystal phase is in the plane of the substrate. The direction, that is, all the directions parallel to the substrate surface.

この結果、光漏れを発生させ、バックライトおよびヒータによる加温時において所望の駆動温度となるまでの間、電圧無印加であっても大きな黒輝度の上昇を発生させた。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が発生するために、高いコントラストを得ることができなかった。   As a result, light leakage occurred, and a large increase in black luminance occurred even when no voltage was applied until the desired driving temperature was reached during heating by the backlight and heater. Even when the desired driving temperature is reached, light leakage due to molecules adsorbed on the interface of the substrate occurs, so that high contrast cannot be obtained.

以上の結果から、本実施の形態においても、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表示素子では、偏光板吸収軸方向と基板表面の配向処理方向とが特定の関係を有することで、前記効果を得ることができることが判る。   From the above results, in the present embodiment as well, in the display element that performs display by modulating the degree of orientational order and the direction of optical anisotropy is constant (the voltage application direction does not change), for example, the polarizing plate absorption axis It turns out that the said effect can be acquired because a direction and the orientation processing direction of a substrate surface have a specific relationship.

なお、本実施の形態でも、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。この場合にも、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、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。   In this embodiment, the alignment films 8 and 9 and the rubbing process are performed on both the substrates 1 and 2 (the pixel substrate 11 and the counter substrate 12). Even when rubbing is performed, it can be obtained. Also in this case, when the alignment films 8 and 9 are formed on both the substrates 1 and 2, that is, the effect as in the case where the alignment treatment is applied to both the substrates 1 and 2 is not obtained, If the alignment film (alignment film 9) is formed only on the substrate 2 opposite to the formed substrate 1, a voltage drop derived from the alignment film 8 does not occur and the drive voltage of the element does not increase. There are great practical advantages. Even when the desired driving temperature was reached, light leakage due to molecules adsorbed on the substrate interface did not occur, and high contrast could be obtained.

本実施の形態で用いられる上記垂直配向膜としては種々のものを利用でき、ポリイミドやシランカップリング剤、レシチン等が挙げられるが、特に限定されるものではない。   Various materials can be used as the vertical alignment film used in the present embodiment, and examples thereof include polyimide, a silane coupling agent, and lecithin, but are not particularly limited.

上記垂直配向膜として例えばポリイミド等を用いる場合には、例えば、基板1および/または基板2上にこれらの材料を塗布して配向膜を形成した後にラビング処理を施せばよい。また、シランカップリング剤を用いる場合には、LB膜のように引き上げ法で作成すればよい。   When polyimide or the like is used as the vertical alignment film, for example, a rubbing process may be performed after forming these alignment films on the substrate 1 and / or the substrate 2 to form an alignment film. Further, when a silane coupling agent is used, it may be formed by a pulling method like an LB film.

また、上記配向膜8・9としては、市販の垂直配向膜を用いることができる。   Further, as the alignment films 8 and 9, a commercially available vertical alignment film can be used.

さらに、本実施の形態においても、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、前記光官能基を有する配向膜を使用してもよい。本実施の形態においても、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表面に偏光紫外光照射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。   Furthermore, also in this embodiment, as the alignment films 8 and 9, the alignment film having the photofunctional group may be used because the alignment control is easy. Also in the present embodiment, when the alignment films 8 and 9 have a photofunctional group, the surfaces of the pixel substrate 11 and the counter substrate 12, that is, the surfaces of the alignment films 8 and 9 are irradiated with polarized ultraviolet light to regulate alignment. By expressing the force, a desired alignment process can be easily performed.

なお、上記実施の形態1・2では、主に、基板に略平行な電界を印加する場合を例に挙げて説明したが、本発明にかかる表示素子は、基板に斜めの電界によっても駆動可能であり、また、垂直な電界によっても駆動可能である。この場合には、対向する一対の基板(基板1および2)の双方に電極を備え、両基板に備えられた電極間に電界を印加することによって、媒質層3に電界を印加すればよい。   In the first and second embodiments, the case where an electric field substantially parallel to the substrate is applied has been described as an example. However, the display element according to the present invention can be driven by an electric field oblique to the substrate. It can also be driven by a vertical electric field. In this case, an electric field may be applied to the medium layer 3 by providing electrodes on both of the pair of substrates (substrates 1 and 2) facing each other and applying an electric field between the electrodes provided on both substrates.

また、上記実施の形態1・2では、画素基板11および対向基板12の両基板もしくは何れか一方の基板に、前記水平配向処理もしくは垂直配向処理の何れかの配向処理が行われている場合を例に挙げて説明したが、基板界面における分子10は、前記した配向処理方向(ラビング方向)に配向するものの、その分子間相互作用は、セル内部の基板界面から離れたバルク領域にまでは及ばず、該バルク領域の分子10の配向方向を変化させることはないため、一方の基板に水平配向処理が施され、他方の基板には垂直配向処理が施されている構成としても構わない。   In the first and second embodiments, a case where either the horizontal alignment process or the vertical alignment process is performed on both the pixel substrate 11 and the counter substrate 12 or any one of the substrates is described. Although described as an example, the molecules 10 at the substrate interface are aligned in the alignment processing direction (rubbing direction) described above, but the intermolecular interaction extends to the bulk region away from the substrate interface inside the cell. In addition, since the alignment direction of the molecules 10 in the bulk region is not changed, a configuration in which one substrate is subjected to horizontal alignment treatment and the other substrate is subjected to vertical alignment treatment may be employed.

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

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、コントラストの低下を防止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。   The display element of the present invention is a display element excellent in wide viewing angle characteristics and high-speed response characteristics. For example, an image display apparatus such as a television or a monitor, an OA device such as a word processor or a personal computer, a video camera, a digital The present invention can be widely applied to image display devices provided in information terminals such as cameras and mobile phones. In addition, as described above, the display element of the present invention has a wide viewing angle characteristic and a high-speed response characteristic, and can prevent a decrease in contrast, and thus is suitable for large-screen display and moving image display. .

(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。(A) is sectional drawing which shows typically schematic structure of the principal part of the display element concerning one Embodiment of this invention in a voltage no application state, (b) is the said display element in a voltage application state. It is sectional drawing which shows the schematic structure of the principal part typically. 上記表示素子における偏光板吸収軸と電界(配向)方向とラビング方向との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the polarizing plate absorption axis in the said display element, an electric field (orientation) direction, and a rubbing direction. 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。It is a figure explaining an example of the electrode structure in the said display element, and the relationship between this electrode structure and a polarizing plate absorption axis. 図4(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平面図であり、図4(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平面図である。FIG. 4A is a main part plan view schematically showing the configuration of the display element in a state where no electric field is applied, and FIG. 4B schematically shows the configuration of the display element in a state where a voltage is applied. It is a principal part top view. 駆動温度未満の温度における上記表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図である。It is a principal part top view which shows typically the state of the medium of the said display element in the temperature lower than drive temperature. 図1(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。It is a graph which shows the relationship between the applied voltage and the transmittance | permeability in the display element shown to Fig.1 (a) * (b). 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。The difference in display principle between a display element that displays using the change in optical anisotropy due to the application of an electric field and a conventional liquid crystal display element is described as the average refractive index of the medium when no voltage is applied and when a voltage is applied. It is sectional drawing typically shown in the shape of an ellipsoid and the principal axis direction, (a) is a cross section at the time of no voltage application of the display element which displays using the change of the optical anisotropy by the application of an electric field (B) is a cross-sectional view when a voltage is applied to the display element shown in (a), (c) is a cross-sectional view when no voltage is applied to a TN liquid crystal display element, and (d) is a cross-sectional view. It is sectional drawing at the time of the voltage application of the liquid crystal display element shown to (c), (e) is sectional drawing at the time of no voltage application of the VA-type liquid crystal display element, (f) is the liquid crystal display shown to (e). It is sectional drawing at the time of the voltage application of an element, (g) is the interruption at the time of no voltage application of the liquid crystal display element of an IPS system. A diagram, (h) is a cross-sectional view of when a voltage is applied the liquid crystal display device shown in (g). 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。It is a schematic diagram which shows an example of the reverse micelle phase mixing system of liquid crystal microemulsion. 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。It is a schematic diagram which shows the other example of the reverse micelle phase mixing system of liquid crystal microemulsion. リオトロピック液晶相の分類図である。It is a classification diagram of a lyotropic liquid crystal phase. (a)は、電圧無印加状態における比較用の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比較用の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。(A) is sectional drawing which shows typically schematic structure of the principal part of the display element for a comparison in a voltage non-application state, (b) is a principal part of the said display element for a comparison in a voltage application state. It is sectional drawing which shows a schematic structure typically. (a)は、駆動温度未満の温度における上記比較用の表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図であり、(b)は、上記比較用の表示素子における偏光板吸収軸と電界(配向)方向との関係を示す説明図である。(A) is a principal part top view which shows typically the state of the medium of the said display element for a comparison in the temperature below drive temperature, (b) is a polarizing plate absorption axis in the said display element for a comparison, It is explanatory drawing which shows the relationship with an electric field (alignment) direction. 本発明の実施の一形態にかかる反射型の表示素子の概略構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of schematic structure of the reflection type display element concerning one Embodiment of this invention. (a)は、電界無印加状態における本発明の他の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、(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平面図であり、(c)は、上記表示素子における偏光板吸収軸と電界(配向)方向とラビング方向との関係を説明する図である。(A) is a principal part top view which shows typically the structure of the display element concerning other embodiment of this invention in an electric field no application state, (b) is a structure of the said display element in a voltage application state. FIG. 6C is a diagram for explaining a relationship among a polarizing plate absorption axis, an electric field (orientation) direction, and a rubbing direction in the display element. 駆動温度未満の温度における本発明の他の実施の形態にかかる表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図である。It is a principal part top view which shows typically the state of the medium of the display element concerning other embodiment of this invention in the temperature lower than drive temperature. 駆動温度未満の温度における比較用の表示素子の媒質の状態を模式的に示す要部平面図である。It is a principal part top view which shows typically the state of the medium of the display element for a comparison in the temperature lower than drive temperature.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 基板
3 媒質層
3a 屈折率楕円体
4 電極
4a 櫛歯部分
5 電極
5a 櫛歯部分
6 偏光板
6a 吸収軸
7 偏光板
7a 吸収軸
8 配向膜
9 配向膜
11 画素基板
12 対向基板
21 反射層
22 絶縁層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Substrate 3 Medium layer 3a Refractive index ellipsoid 4 Electrode 4a Comb portion 5 Electrode 5a Comb portion 6 Polarizing plate 6a Absorption axis 7 Polarizing plate 7a Absorption axis 8 Alignment film 9 Alignment film 11 Pixel substrate 12 Counter substrate 21 Reflection Layer 22 Insulating layer

Claims (13)

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が発現する媒質と、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配置された少なくとも1つの偏光板とを備え、上記媒質が、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で表示を行う表示素子であって、
上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板における他方の基板との対向面表面に、水平配向処理が少なくとも1つの偏光板の吸収軸に平行または直交して施されているか、もしくは、垂直配向処理が施されていることを特徴とする表示素子。
At least one of a pair of transparent substrates, a medium sandwiched between the pair of substrates and exhibiting optical anisotropy by application of an electric field, and the medium of at least one of the pair of substrates At least one polarizing plate disposed on the side opposite to the facing surface, and the medium exhibits optical isotropy when no electric field is applied and displays optical anisotropy when an electric field is applied. A display element,
The surface of the at least one of the pair of substrates facing the other substrate is subjected to a horizontal alignment treatment parallel or perpendicular to the absorption axis of at least one polarizing plate, or the vertical alignment treatment is performed. A display element characterized by being applied.
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を備えると共に、
上記水平配向処理における配向処理方向が、上記電極による電界印加方向に対し、45度±10度未満の角度をなすことを特徴とする請求項1記載の表示素子。
Including at least a pair of electrodes for applying an electric field substantially parallel to the substrate to the medium;
The display element according to claim 1, wherein an alignment treatment direction in the horizontal alignment treatment forms an angle of less than 45 degrees ± 10 degrees with respect to an electric field application direction by the electrodes.
上記一対の基板のうち一方の基板に、該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を備えると共に、
他方の基板表面に水平配向膜が設けられていることを特徴とする請求項1記載の表示素子。
One of the pair of substrates is provided with at least a pair of electrodes for applying an electric field substantially parallel to the substrate to the medium,
The display element according to claim 1, wherein a horizontal alignment film is provided on the surface of the other substrate.
上記一対の基板における互いの対向面表面に、互いに平行または反平行に水平配向処理が施されていることを特徴とする請求項1記載の表示素子。   2. The display element according to claim 1, wherein the surfaces of the opposing surfaces of the pair of substrates are subjected to a horizontal alignment process in parallel or antiparallel to each other. 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を特徴とする請求項1記載の表示素子。 The display element according to claim 1 , wherein the medium has an alignment order equal to or less than a wavelength of light when no electric field is applied . 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記載の表示素子。 The display element according to claim 1 , wherein the medium has an ordered structure exhibiting cubic symmetry . 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記載の表示素子。 2. The display element according to claim 1 , wherein the medium is composed of molecules exhibiting a cubic phase or a smectic D phase . 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記載の表示素子。 The display element according to claim 1 , wherein the medium is made of a liquid crystal microemulsion . 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記載の表示素子。 2. The display element according to claim 1 , wherein the medium is composed of a lyotropic liquid crystal exhibiting a micelle phase, a reverse micelle phase, a sponge phase, or a cubic phase . 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記載の表示素子。 2. The display element according to claim 1 , wherein the medium comprises a liquid crystal fine particle dispersion system exhibiting a micelle phase, a reverse micelle phase, a sponge phase, or a cubic phase . 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記載の表示素子。 The display element according to claim 1 , wherein the medium is made of a dendrimer . 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記載の表示素子。 The display element according to claim 1 , wherein the medium is made of molecules exhibiting a cholesteric blue phase . 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記載の表示素子。 The display element according to claim 1 , wherein the medium is composed of molecules exhibiting a smectic blue phase .
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