JP4147217B2 - 表示素子および表示装置 - Google Patents

Description

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およびそれを備えた表示装置に関するものである。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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，[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

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を斜めから見た時のコントラスト、特に、偏光板吸収軸から４５度の方位における斜め視角のコントラストが低いことが判った。これは、上記表示素子による視野角が狭いことを意味し、例えば、上記表示素子を用いたテレビやパソコンモニタとしての実用性の点で問題となる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、斜め視角のコントラストを向上させることで視野角特性に優れた表示素子を提供することにある。

本発明に係る表示素子は、上記課題を解決するために、少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、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偏光板とを備えた表示素子であって、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に二軸光学異方性を有する位相差板を備え、上記位相差板は、上記位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ１、ｎｙ１、法線方向の主屈折率をｎｚ１とすると、ｎｙ１方向が、該位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交するように配されていることを特徴としている。ここで、光学的異方性の程度が変化するということは、屈折率楕円体の形状が変わることを意味する。すなわち、本発明の表示素子では、電圧無印加時と電圧印加時における屈折率楕円体の形状の変化を利用することで、異なる表示状態を実現することができる。

一方、従来の液晶表示素子では、電圧印加時と電圧無印加時とで、屈折率楕円体は楕円のままであり、その長軸方向（屈折率楕円体の向き）が変化（回転）する。すなわち、電圧無印加時と電圧印加時とにおける屈折率楕円体の長軸方向が変化（回転）することで、異なる表示状態を実現していた。

このように、従来の液晶表示素子では、液晶分子の配向方向の変化を利用していたため、液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響していた。これに対して、上記の構成では、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いて表示を行う。したがって、上記の構成によれば、従来の液晶表示素子のように、液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響するといった問題がないので、高速応答を実現することができる。また、本発明の表示素子は高速応答性を備えているので、例えば、フィールドシーケンシャルカラー方式の表示装置に利用することもできる。

また、上記の構成では、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いて表示を行うので、液晶分子の配向方向を変化させて表示を行う従来の液晶表示素子よりも、広視野角特性を実現できる。

上記表示素子は、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に二軸光学異方性を有する位相差板が、その主屈折率と偏光板の吸収軸とが上記した関係を有するように配されていることで、斜め視角のコントラストを従来よりも向上させることができる。よって、上記の構成によれば、従来よりも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。

上記表示素子は、上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とすると、
Ｒｘｚ≧０、
Ｒｙｚ≦（２２５／５００）Ｒｘｚ−１２５、
Ｒｙｚ≧（１７５／２７５）Ｒｘｚ−３００、
Ｒｙｚ≧（５００／５００）Ｒｘｚ−４００、
Ｒｙｚ≧−２２５、
または、
Ｒｙｚ≧０、
Ｒｘｚ≦（２２５／５００）Ｒｙｚ−１２５、
Ｒｘｚ≧（１７５／２７５）Ｒｙｚ−３００、
Ｒｘｚ≧（５００／５００）Ｒｙｚ−４００、
Ｒｘｚ≧−２２５、
を満足することが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、斜め視角のコントラストがより確実に改善さ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、上記表示素子は、上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とすると、
Ｒｘｚ≧２５、
Ｒｙｚ≦（１２５／２５０）Ｒｘｚ−１７５、
−２００≦Ｒｙｚ≦−５０、
Ｒｙｚ≧（２５０／３００）Ｒｘｚ−３００、
または、
Ｒｙｚ≧２５、
Ｒｘｚ≦（１２５／２５０）Ｒｙｚ−１７５、
−２００≦Ｒｘｚ≦−５０、
Ｒｘｚ≧（２５０／３００）Ｒｙｚ−３００、
を満足することが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、斜め視角のコントラストを大幅に改善することができ、視野角特性により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、上記表示素子は、上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とし、観察波長をλ（ｎｍ）とすると、
Ｒｘｚ＝−Ｒｙｚ、
Ｒｘｚ−Ｒｙｚ≒１／２λ
を満足することが好ましい。

また、上記表示素子は、上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とすると、
（Ｒｘｚ、Ｒｙｚ）＝（１４０、−１４０）、
または、
（Ｒｘｚ、Ｒｙｚ）＝（−１４０、１４０）
であることが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、斜め視角のコントラストを最大にすることができ、視野角特性により一層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、上記表示素子は、上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とすると、
Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦３００^２、
Ｒｘｚ≧５０、
Ｒｙｚ≦−５０、
または、
Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦３００^２、
Ｒｙｚ≧５０、
Ｒｘｚ≦−５０
を満足することが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、偏光板のリタデーションによる影響がないときの斜め視角のコントラストを改善することができ、視野角特性により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、上記表示素子は、上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とすると、
Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦２５０^２、
Ｒｘｚ≧７５、
Ｒｙｚ≦−７５、
または、
Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦２５０^２、
Ｒｙｚ≧７５、
Ｒｘｚ≦−７５、
を満足することが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、偏光板のリタデーションによる影響がないときの斜め視角のコントラストをより一層顕著に改善することができ、視野角特性により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、本発明に係る表示素子は、上記の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の程度が変化する媒質と、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偏光板とを備えた表示素子であって、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に一軸光学異方性を有する第１および第２の位相差板を備え、上記第１および第２の位相差板は、上記第１の位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ２、ｎｙ２、法線方向の主屈折率をｎｚ２とし、上記第２の位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ３、ｎｙ３、法線方向の主屈折率をｎｚ３とすると、上記第１の位相差板は、ｎｘ２＞ｎｙ２＝ｎｚ２の関係を満足すると共に、ｎｙ２方向が、該第１の位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交し、上記第２の位相差板は、ｎｘ３＝ｎｙ３＜ｎｚ３の関係を満足すると共に、ｎｙ３方向が、該第２の位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交することを特徴としている。

上記表示素子は、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に一軸光学異方性を有する位相差板が、その主屈折率と偏光板の吸収軸とが上記した関係を有するように配されていることで、斜め視角のコントラストを従来よりも向上させることができる。よって、上記の構成によれば、従来よりも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、上記表示素子は、上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
（Ｒｔｈ−１４０）^２＋（Ｒｅ−１００）^２≦６５^２
を満足することが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、斜め視角のコントラストがより確実に改善さ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、上記表示素子は、上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
（Ｒｔｈ−１４０）^２＋（Ｒｅ−１００）^２≦４０^２
を満足することが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、斜め視角のコントラストを大幅に改善することができ、視野角特性により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、上記表示素子は、上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
（Ｒｔｈ、Ｒｅ）＝（１４０、１００）
であることが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、斜め視角のコントラストを最大にすることができ、視野角特性により一層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、上記表示素子は、上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
（Ｒｔｈ−９０）^２＋（Ｒｅ−１４０）^２≦６５^２
を満足することが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、偏光板のリタデーションによる影響がないときの斜め視角のコントラストを改善することができ、視野角特性により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、上記表示素子は、上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
（Ｒｔｈ−９０）^２＋（Ｒｅ−１４０）^２≦４０^２
を満足することが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、偏光板のリタデーションによる影響がないときの斜め視角のコントラストをより一層顕著に改善することができ、視野角特性により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、上記表示素子は、上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
（Ｒｔｈ、Ｒｅ）＝（９０、１４０）
であることが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、偏光板のリタデーションによる影響がないときの斜め視角のコントラストを最大にすることができ、視野角特性により一層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、上記表示素子は、上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とし、上記偏光板の法線方向のリタデーションをＲｔａｃとすると、上記Ｒｅが、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×１．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×１．５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×０．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×（０．５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在すると共に、上記Ｒｔｈが、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×１．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×１．５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×０．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×０．５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在することが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、偏光板のリタデーションによる影響を考慮した斜め視角のコントラストの最適化を行うことができるので、視野角特性により一層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、上記表示素子は、上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とし、上記偏光板の法線方向のリタデーションをＲｔａｃとすると、上記Ｒｅが、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×１．２５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×１．２５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×１．２５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×１．２５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在すると共に、上記Ｒｔｈが、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×０．７５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×０．７５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×０．７５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×０．７５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在することが好ましい。

上記表示素子が上記関係式を満足することで、偏光板のリタデーションによる影響を考慮した斜め視角のコントラストの最適化をより確実に行うことができるので、視野角特性により一層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ものであってもよい。この場合、屈折率楕円体の形状は、電圧無印加時には球状であり、電界を印加することによって楕円に変化する。電界無印加時に光学的異方性を示し、電圧の印加により光学的等方性を示すものであってもよい。この場合、屈折率楕円体の形状は、電圧無印加時には楕円であり、電界を印加することによって球状に変化する。また、上記媒質は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電界を印加することによって光学的異方性の程度が変化するものであってもよい。この場合、屈折率楕円体の形状は、電圧無印加時には楕円であり、電界を印加することによって形状が変化した楕円に変化する。

上記何れの構成においても、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（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、上記の何れの構成においても、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。

また、上記媒質は、電圧印加時または電圧無印加時に光の波長未満の配向秩序を有するものであってもよい。つまり、上記媒質は、光学波長未満では液体的な等方相ではなく秩序（配向秩序）を持っていることが好ましい。

配向秩序（秩序構造）が光の波長未満であれば、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配向秩序が光の波長未満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という効果を奏する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の程度が変化する。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。

また、本発明の表示素子は、少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記一対の基板のうち、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偏光板とを備えた表示素子であって、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に二軸光学異方性を有する位相差板を備え、上記位相差板は、上記位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ１、ｎｙ１、法線方向の主屈折率をｎｚ１とすると、ｎｙ１方向が、該位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交するように配されている構成であってもよい。

上記構成によれば、外場印加時と外場無印加時とで、上記媒質の光学的異方性の程度を変化させることができる。したがって、従来の液晶表示素子のように、液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響するといった問題がないので、高速応答を実現することができる。また、本発明の表示素子は高速応答性を備えているので、例えば、フィールドシーケンシャルカラー方式の表示装置に利用することもできる。また、上記媒質を、外場印加によって光学的異方性が変化する状態となる温度に保つだけでよいので、温度制御を容易にすることができる。また、上記の構成では、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いて表示を行うので、液晶分子の配向方向を変化させて表示を行う従来の液晶表示素子よりも、広視野角特性を実現できる。

上記表示素子は、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に二軸光学異方性を有する位相差板が、その主屈折率と偏光板の吸収軸とが上記した関係を有するように配されていることで、斜め視角のコントラストを従来よりも向上させることができる。よって、上記の構成によれば、従来よりも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、本発明の表示素子は、少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記一対の基板のうち、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偏光板とを備えた表示素子であって、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に一軸光学異方性を有する第１および第２の位相差板を備え、上記第１および第２の位相差板は、上記第１の位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ２、ｎｙ２、法線方向の主屈折率をｎｚ２とし、上記第２の位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ３、ｎｙ３、法線方向の主屈折率をｎｚ３とすると、上記第１の位相差板は、ｎｘ２＞ｎｙ２＝ｎｚ２の関係を満足すると共に、ｎｙ２方向が、該第１の位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交し、上記第２の位相差板は、ｎｘ３＝ｎｙ３＜ｎｚ３の関係を満足すると共に、ｎｙ３方向が、該第２の位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交する構成であってもよい。

上記構成によれば、外場印加時と外場無印加時とで、上記媒質の光学的異方性の程度を変化させることができる。したがって、従来の液晶表示素子のように、液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響するといった問題がないので、高速応答を実現することができる。また、本発明の表示素子は高速応答性を備えているので、例えば、フィールドシーケンシャルカラー方式の表示装置に利用することもできる。また、上記媒質を、外場印加によって光学的異方性が変化する状態となる温度に保つだけでよいので、温度制御を容易にすることができる。また、上記の構成では、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いて表示を行うので、液晶分子の配向方向を変化させて表示を行う従来の液晶表示素子よりも、広視野角特性を実現できる。

上記表示素子は、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に一軸光学異方性を有する位相差板が、その主屈折率と偏光板の吸収軸とが上記した関係を有するように配されていることで、斜め視角のコントラストを従来よりも向上させることができる。よって、上記の構成によれば、従来よりも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、上記した各表示素子において、上記媒質は、４００ｎｍ以下の選択反射波長域または螺旋ピッチを持つことが好ましい。上記媒質が４００ｎｍより大きい螺旋ピッチを有する場合、その螺旋ピッチを反映した色に呈色してしまう場合がある。つまり、上記媒質の螺旋ピッチが４００ｎｍより大きい場合には、その螺旋ピッチを反映した波長の光が選択的に反射されてしまい、表示素子の表示色が螺旋ピッチを反映した色に呈色してしまう場合がある。このような螺旋ピッチを反映した波長の光を選択的に反射にする現象は、選択反射と呼ばれる。

そこで、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチを、４００ｎｍ以下とすることにより、このような呈色を防止することができる。すなわち、４００ｎｍ以下の光は、人間の目ではほとんど認識できないので、上記のような呈色が問題になることはない。

なお、選択反射波長は上記媒質の持つ螺旋軸への入射角度にも依存する。このため、上記媒質の有する秩序構造が一次元的な構造ではない場合、例えば三次元的な構造を持つ場合には、光の螺旋軸への入射角度は分布を持ってしまう。したがって、選択反射波長の幅にも分布ができる。よって、選択反射波長域全体が４００ｎｍ以下であることが好ましい。

また、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチは３８０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）では、人間の目で認識できない波長は３８０ｎｍ以下と定めている。したがって、上記媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチが３８０ｎｍ以下であれば、上記呈色を確実に防止することができる。

また、上記媒質の螺旋ピッチは２５３ｎｍ以下であることがさらに好ましい。上記呈色は螺旋ピッチ、入射角度だけでなく、媒質の平均屈折率とも関係する。このとき、呈色する色の光は、波長λ＝ｎＰを中心とした波長幅Δλ＝ＰΔｎの光である。
ここで、ｎは平均屈折率、Ｐは螺旋ピッチである。また、Δｎは屈折率の異方性である。

Δｎは、誘電性物質によりそれぞれ異なるが、例えば液晶性物質を上記媒質として用いた場合、液晶性物質の平均屈折率ｎは１．５程度、Δｎは０．１程度である。この場合、呈色する色を可視域外とするためには、螺旋ピッチＰは、λ＝４００ｎｍとすると、４００/１．５＝２６７ｎｍになる。また、Δλは０．１×２６７＝２６．７ｎｍになる。したがって、上記媒質の螺旋ピッチを、２６７ｎｍから２６．７ｎｍの約半分である１３．４ｎｍを引いた２５３ｎｍ以下とすることにより、このような呈色を防止することができる。

また、上記媒質の螺旋ピッチは２４０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。上記ではλ＝ｎＰの関係において、λを４００ｎｍ（人間の目が概ね認識できない波長）としたが、λを３８０ｎｍ（人間の目が確実に認識できない波長）とした場合には、媒質の平均屈折率を考慮した場合に上記のような呈色を防止するための上記媒質の螺旋ピッチは２４０ｎｍ以下となる。したがって、上記媒質の螺旋ピッチを２４０ｎｍ以下とすることにより、上記のような呈色を確実に防止することができる。

本発明の表示装置は、上記したいずれかの表示素子を備えてなることを特徴としている。上記の構成によれば、従来よりも視野角特性に優れた表示素子を提供することができる。

本発明に係る表示素子は、以上のように、少なくとも一方の基板と偏光板との間に、一軸若しくは二軸光学異方性を有する位相差板を備え、該位相差板が、その主屈折率の方向と偏光板の吸収軸とが特定の関係を有するように配されていることで、斜め視角のコントラストを従来よりも向上させることができるので、従来よりも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。

本発明の実施の一形態について図１ないし図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。

図１は、本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成を示す断面図である。図２（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２（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。本実施の形態にかかる表示素子は、駆動回路や信号線（データ信号線）、走査線（走査信号線）、スイッチング素子等とともに表示装置に配されて用いられる。

図２９は、本実施の形態にかかる表示素子（表示素子２０）を用いる表示装置８０の要部の概略構成を示すブロック図であり、図３０は、図２９に示す表示装置８０に用いられる表示素子２０の周辺の概略構成を示す模式図である。

図２９に示すように、本実施の形態にかかる表示装置８０は、画素８１…がマトリクス状に配された表示パネル８２と、駆動回路としてのソースドライバ８３およびゲートドライバ８４と、電源回路８６等とを備えている。

上記各画素８１には、図３０に示すように、表示素子２０およびスイッチング素子８７が設けられている。

また、上記表示パネル８２には、複数のデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎ（ｎは２以上の任意の整数を示す）と、各データ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎにそれぞれ交差する複数の走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍ（ｍは２以上の任意の整数を示す）とが設けられ、これらデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎおよび走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍの組み合わせ毎に、上記画素８１…が設けられている。

上記電源回路８６は、上記ソースドライバ８３およびゲートドライバ８４に、上記表示パネル８２にて表示を行うための電圧を供給し、これにより、上記ソースドライバ８３は、上記表示パネル８２のデータ信号線ＳＬ１〜ＳＬｎを駆動し、ゲートドライバ８４は、表示パネル８２の走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍを駆動する。

上記スイッチング素子８７としては、例えばＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）あるいはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等が用いられ、上記スイッチング素子８７のゲート電極８８が走査信号線ＧＬｉに、ドレイン電極８９がデータ信号線ＳＬｉに、さらに、ソース電極９０が、表示素子２０に接続されている。また、表示素子２０の他端は、全画素８１…に共通の図示しない共通電極線に接続されている。これにより、上記各画素８１において、走査信号線ＧＬｉ（ｉは１以上の任意の整数を示す）が選択されると、スイッチング素子８７が導通し、図示しないコントローラから入力される表示データ信号に基づいて決定される信号電圧が、ソースドライバ８３によりデータ信号線ＳＬｉ（ｉは１以上の任意の整数を示す）を介して表示素子２０に印加される。表示素子２０は上記走査信号線ＧＬｉの選択期間が終了してスイッチング素子８７が遮断されている間、理想的には、遮断時の電圧を保持し続ける。

図１および図２（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（誘電性物質層）３が挟持されている構成を有している。また、上記一対の基板の外側、つまり、上記画素基板１１および対向基板１２の互いの対向面とは反対側の面には、偏光板６・７がそれぞれ設けられていると共に、上記対向基板１２と、該対向基板１２の外側に設けられた偏光板７との間には、二軸光学異方性を有する位相差板２１が設けられている。

上記画素基板１１および対向基板１２は、図２（ａ）・（ｂ）に示すように、例えばガラス基板等の透明な基板１・２をそれぞれ備えている。また、上記画素基板１１における基板１の上記基板２との対向面、つまり、上記対向基板１２との対向面には、図２（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櫛形状の櫛形電極４・５が、図６に示すように、これら櫛形電極４・５の櫛歯部分４ａ・５ａが互いに噛み合う方向に対向配置されている。

上記櫛形電極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に設定されている。但し、上記線幅および電極間距離は単なる一例であり、これに限定されるものではない。

上記表示素子は、例えば、上記櫛形電極４・５が設けられた基板１と、基板２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。

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、光学的異方性の程度が変化する媒質である。物質中に外部から電界Ｅ_ｊを加えると、電気変位Ｄ_ｉｊ＝ε_ｉｊ・Ｅ_ｊを生じるが、そのとき、誘電率（ε_ｉｊ）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。なお、上記媒質Ａは、液体、気体、固体の何れであっても構わない。

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。

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。

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。したがって、本表示素子は、その高速応答性を利用して、例えばフィールドシーケンシャルカラー方式の表示装置に適用することもできる。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。

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。

また、カー効果を示す物質としては、例えば、ＰＬＺＴ（ジルコン酸鉛とチタン酸鉛との固溶体にランタンを添加した金属酸化物）や、下記構造式（１）〜（４）

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。

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−等方相転移温度）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。

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。

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。

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。

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、光の波長未満（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）

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は、１３６．７℃以上、１６１℃以下の温度範囲では、格子定数が約６ｎｍと光学波長より１桁以上も小さく、光の波長未満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、光の波長未満の秩序構造を有し、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。

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、櫛形電極４・５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光学的に等方的であり、電圧印加により光学的異方性が発現する（光学的異方性の程度が変化する）。

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、櫛形電極４・５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。

また、上記媒質Ａとしては、液晶分子が光の波長未満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。

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。

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。

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。

〔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未満である。このため、スメクチックＤ相は、光学的には等方性を示す。

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）

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_２基を示す。

上記ＡＮＢＣ１６は、１７１．０℃〜１９７．２℃の温度範囲において、スメクチックＤ相が発現する。スメクチックＤ相は、複数の分子がジャングルジム（登録商標）のような三次元的格子を形成しており、その格子定数は数十ｎｍ以下であり、光学波長未満である。すなわち、スメクチックＤ相は、キュービック対称性を有しており、光学波長未満の配向秩序（秩序構造）を有する。なお、本実施の形態に示した上記ＡＮＢＣ１６の格子定数は約６ｎｍである。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。

〔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。

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１５および図１６に示すような模式図で表される構造を有している。

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。すなわち、上記の混合系（液晶マイクロエマルション）は光学波長未満の配向秩序（秩序構造）を有する。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。

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、電界を印加することによって光学的異方性の程度が変化する（例えば、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。

〔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、電界印加時と電圧無印加時とで、光学的異方性の程度が変化する相である。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１７に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。

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。

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、光の波長未満であるため、異方性を示さず、等方的に見える。すなわち、球状ミセルは、光学波長未満の配向秩序（秩序構造）を有する。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。

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。

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１７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、光の波長未満の秩序（配向秩序、秩序構造）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。

〔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。

また、溶媒中に分散させる微粒子は、１種または２種以上のものにより構成されることが好ましい。

また、平均粒子径が０．２μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。平均粒子径０．２μｍ以下の微小な大きさの微粒子を用いることにより、媒質層３内における微粒子の分散性が安定し、長時間経っても微粒子が凝集したり、相が分離したりしない。したがって、例えば、微粒子が沈殿して局所的な微粒子のムラが生じることより、表示素子としてムラが生じることを充分に抑制できる。

また、各微粒子の粒子間距離は２００ｎｍ以下であることが好ましく、１９０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

三次元的に分布した粒子に光を入射すると、ある波長において回折光が生じる。この回折光の発生を抑制すれば、光学的等方性が向上し、表示素子のコントラストが上昇する。

三次元的に分布した粒子による回折光は入射する角度にも依存するが、回折される波長λは概ねλ＝２ｄで与えられる。ここで、ｄは粒子間距離である。

ここで、回折光の波長が４００ｎｍ以下であれば、人間の目にほとんど認識されない。このため、λ≦４００ｎｍとすることが好ましく、その場合、粒子間距離ｄを２００ｎｍ以下とすればよい。

さらに、国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）では、人間の目で認識できない波長は３８０ｎｍ以下と定めている。このため、λ≦３８０ｎｍとすることがさらに好ましく、その場合、粒子間距離ｄを１９０ｎｍ以下とすればよい。

また、粒子間距離が長いと粒子間の相互作用が充分に働かず、ミセル相、スポンジ相、キュービック相、逆ミセル相などの相が発現しにくくなるので、この観点からも、粒子間距離は２００ｎｍ以下であることが好ましく、１９０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

また、媒質層３における微粒子の濃度（含有量）を、この微粒子と媒質層３に封入される媒質Ａとの総重量に対して、０．０５ｗｔ％〜２０ｗｔ％とすることが好ましい。媒質層３における微粒子の濃度が０．０５ｗｔ％〜２０ｗｔ％となるように調製することにより、微粒子の凝集を抑制することができる。

なお、媒質層３に封入する微粒子は特に限定されるものではなく、透明なものでも不透明なものでもよい。また、微粒子は、高分子などの有機質微粒子であってもよく、無機質微粒子や金属系微粒子などであってもよい。

有機質微粒子を用いる場合、例えば、ポリスチレンビーズ、ポリメチルメタクリレートビーズ、ポリヒドロキシアクリレートビーズ、ジビニルベンゼンビーズなどのポリマービーズ形態の微粒子を用いることが好ましい。また、これらの微粒子は架橋されていてもよく、架橋されていなくてもよい。無機質微粒子を用いる場合、例えば、ガラスビーズやシリカビーズ等の微粒子を用いることが好ましい。

金属系微粒子を用いる場合、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属が好ましい。例えば、チタニア、アルミナ、パラジウム、銀、金、銅が好ましく、これらの金属あるいはこれら金属元素の酸化物などからなる微粒子を用いることが好ましい。これら金属系微粒子は１種類の金属のみで用いてもよいし、２種類以上の金属を合金化、複合化して形成してもよい。例えば、銀粒子の周りをチタニアやパラジウムで覆ってもよい。銀粒子だけで金属微粒子を構成すると、銀の酸化により表示素子の特性が変化する恐れがあるが、パラジウムなどの金属で表面を覆うことにより銀の酸化が防げる。また、ビーズの形態の金属系微粒子はそのまま用いても良く、加熱処理したものや、ビーズ表面に有機物を付与したものを用いてもよい。付与する有機物としては液晶性を示すものが好ましい。例えば下記の構造式（８）からなる化合物が好ましい。

ここで、ｎは０〜２の整数である。
また、６員環Ａは、下記の官能基のいずれかが好ましい。

また、６員環Ｂ，Ｃは、１，４−フェニレン基、または、１，４−トランスシクロヘキシル基（trans−１，４−シクロヘキシレン基）等の６員環構造を有する置換基を示す。ただし、６員環Ｂ，Ｃは、上記例示の置換基にのみ限定されるものではなく、下記構造
を有する置換基のうち、何れか一種の置換基を有していればよく、互いに同じであっても異なっていても構わない。なお、上記置換基において、ｍは１〜４の整数を示す。

また、上記構造式（８）におけるＹ１、Ｙ２およびＹ３は、それぞれ、１０個までの炭素原子を有する直鎖状または分枝鎖状のアルキル基またはアルケニル基であり、この基中に存在する１個のＣＨ_２基または隣接していない２個のＣＨ_２基は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−および／または−Ｏ−ＣＯ−、により置き換えられていてもよく、単結合、―ＣＨ_２ＣＨ_２―、―ＣＨ_２Ｏ―、―ＯＣＨ_２―、―ＯＣＯ―、―ＣＯＯ―、―ＣＨ＝ＣＨ―、―Ｃ≡Ｃ―、―ＣＦ＝ＣＦ―、―（ＣＨ_２）_４―、―ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ―、―ＯＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２―、―ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ―、―ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ―を含んでいてもよい。また、キラル炭素を含んでいてもよく、含まなくてもよい。また、Ｙ１、Ｙ２およびＹ３は、上記したいずれかの構造を有していれば、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。

また、上記構造式（８）におけるＲは、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数１〜２０のアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基を表す。

また、金属微粒子の表面に付与する有機物は、金属１モルに対して１モル以上５０モル以下の割合であることが好ましい。

上記の有機物を付与した金属系微粒子は、例えば、金属イオンを溶媒に溶解または分散してから、上記有機物と混合し、これを還元することによって得られる。上記溶媒としては水、アルコール類、エーテル類を用いることができる。

また、分散させる微粒子としてフラーレン、および/または、カーボンナノチューブで形成されたものを用いてもよい。フラーレンとしては、炭素原子を球殻状に配置したものであればよく、例えば炭素原子数ｎが２４から９６の安定した構造のものが好ましい。このようなフラーレンとしては、例えば、炭素原子６０個からなるＣ６０の球状閉殻炭素分子群などが上げられる。また、カーボンナノチューブとしては、例えば、厚さ数原子層のグラファイト状炭素原子面を丸めた円筒形状のナノチューブなどが好ましい。

また、微粒子の形状は特に限定されるものではなく、例えば、球状、楕円体状、塊状、柱状、錐状や、これらの形態に突起を持った形態、これらの形態に孔が開いている形態などであってもよい。また、微粒子の表面形態についても特に限定されるものではなく、例えば、平滑でも良く、凹凸や孔、溝を有していてもよい。

〔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、光の波長未満の秩序（配向秩序、秩序構造）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。

〔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、光の波長未満の秩序（配向秩序、秩序構造）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。

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４８．２ｍｏｌ％、「５ＣＢ」（４−シアノ−４’−ペンチルビフェニル、ネマチック液晶）を４７．４ｍｏｌ％、「ＺＬＩ−４５７２」（商品名、メルク社製カイラルドーパント）を４．４ｍｏｌ％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。

また、コレステリックブルー相を示す他の物質として、例えば、ＺＬＩ−２２９３（混合液晶、メルク社製）を６７．１ｗｔ％、Ｐ８ＰＩＭＢ（1,3-phenylene bis[4-(4-8-alkylphenyliminomethyl-benzoate、バナナ型（屈曲型）液晶、下記構造式（９）参照）を１５ｗｔ％、ＭＬＣ−６２４８（カイラル剤、メルク社製）を１７．９ｗｔ％混合した物質を用いてもよい。この物質は、７７．２℃から８２．１℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。

また、上記の各物質の混合比を適宜変更して用いてもよい。例えば、ＺＬＩ−２２９３を６９．７ｗｔ％、Ｐ８ＰＩＭＢを１５ｗｔ％、ＭＬＣ−６２４８（カイラル剤）を１５．３ｗｔ％混合した物質は８０．８℃から８１．６℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。

また、コレステリックブルー相を示すさらに他の物質として、例えば、ＺＬＩ−２２９３（混合液晶、メルク社製）を６７．１ｗｔ％、ＭＨＰＯＢＣ（4-(1-methylheptyloxycarbonyl)phenyl-4’-octylcarboxybiphenyl-4-carboxylate、直線状液晶、下記構造式（１０）参照）を１５ｗｔ％、ＭＬＣ−６２４８（カイラル剤、メルク社製）を１７．９ｗｔ％混合した物質を用いてもよい。この物質は、８３．６℃から８７．９℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。

また、上記の各物質の混合比を適宜変更して用いてもよい。例えば、ＺＬＩ−２２９３を６９．７ｗｔ％、ＭＨＰＯＢＣを１５ｗｔ％、ＭＬＣ−６２４８（カイラル剤）を１５．３ｗｔ％混合した物質は８７．８℃から８８．４℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。

なお、ＺＬＩ−２２９３とＭＬＣ−６２４８とを混合するだけではコレステリックブルー相を発現させることはできなかったが、バナナ型（屈曲型）をした液晶Ｐ８ＰＩＭＢや直線状液晶ＭＨＰＯＢＣを添加することによりコレステリックブルー相を示した。

また、上記の例では、直線状液晶としてラセミ体を用いたが、必ずしもラセミ体に限定されるものではなく、カイラル体を用いてもよい。またカイラル炭素を１つ、あるいは複数以上含んでいてよい。また、直線状液晶を用いる場合、直線状液晶ＭＨＰＯＢＣのように反傾構造（一層ごとに異なる方向を向いている）を持つものを用いることが好ましい。

また、直線状液晶とは、化学構造式においてほぼ横長の直線に近い液晶分子を表すために用いた総称であり、実際の立体配置は化学構造式のように一平面内にあるとは限らず、折れ曲がっていることがあることはいうまでもない。

また、バナナ型（屈曲型）液晶とは、化学構造式において屈曲部を有する液晶分子を表わすために用いた総称であり、Ｐ８ＰＩＭＢに限定されるものではない。例えば、化学構造式における屈曲部が、フェニレン基などのベンゼン環であってもよく、あるいは、ナフタレン環やメチレン鎖などで結合されてなるものであってもよい。このようなバナナ型（屈曲型）液晶としては、例えば、下記構造式（１１）〜（１４）に示す化合物が挙げられる。

また、アゾ基が含まれているバナナ型（屈曲型）液晶を用いてもよい。このようなバナナ型（屈曲型）液晶としては、例えば、下記構造式（１５）に示す化合物などが挙げられる。

また、上記した各バナナ型（屈曲型）液晶は結合部（屈曲部）の左右で対称的な化学構造を持っているが、これに限らず、結合部の左右で非対称な化学構造を持っていてもよい。このようなバナナ型（屈曲型）液晶としては、例えば、下記構造式（１６）に示す化合物が挙げられる。

また、上記した各バナナ型（屈曲型）液晶分子はカイラル炭素を含んでいないが、必ずしもこれに限定されるものではなく、カイラル炭素を１つ、あるいは複数含んでいてもよい。このようなバナナ型（屈曲型）液晶としては、例えば、下記構造式（１７）に示す化合物が挙げられる。

また、上記したように、本発明に適したコレステリックブルー相は光学波長未満の欠陥秩序を有しているので、光学波長領域では概ね透明であり、概ね光学的に等方性を示す。ここで、概ね光学的に等方性を示すというのは、コレステリックブルー相は液晶の螺旋ピッチを反映した色を呈するが、この螺旋ピッチによる呈色を除いて、光学的に等方性を示すことを意味する。なお、螺旋ピッチを反映した波長の光を選択的に反射にする現象は、選択反射と呼ばれる。この選択反射の波長域が可視域に無い場合には呈色しない（呈色が人間の目に認識されない）が、可視域にある場合にはその波長に対応した色を示す。

ここで、４００ｎｍ以上の選択反射波長域または螺旋ピッチを持つ場合、コレステリックブルー相（ブルー相）では、その螺旋ピッチを反映した色に呈色する。すなわち、可視光が反射されるので、それによって呈する色が人間の目に認識されてしまう。したがって、例えば、本発明の表示素子でフルカラー表示を実現してテレビなどに応用する場合、その反射ピークが可視域にあるのは好ましくない。

なお、選択反射波長は、上記媒質の持つ螺旋軸への入射角度にも依存する。このため、上記媒質の構造が一次元的ではないとき、つまりコレステリックブルー相のように三次元的な構造を持つ場合には、光の螺旋軸への入射角度は分布を持ってしまう。したがって、選択反射波長の幅にも分布ができる。

このため、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチは可視域以下、つまり４００ｎｍ以下であることが好ましい。ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチが４００ｎｍ以下であれば、上記のような呈色が人間の目にほとんど認識されない。

また、国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）では、人間の目の認識できない波長は３８０ｎｍ以下であると定められている。したがって、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチが３８０ｎｍ以下であることがより好ましい。この場合、上記のような呈色が人間の目に認識されることを確実に防止できる。

また、上記のような呈色は、螺旋ピッチ、入射角度だけでなく、誘電性媒質の平均屈折率とも関係する。このとき、呈色する色の光は波長λ＝ｎＰを中心とした波長幅Δλ＝ＰΔｎの光である。ここで、ｎは平均屈折率、Ｐは螺旋ピッチである。また、Δｎは屈折率の異方性である。

Δｎは、誘電性物質によりそれぞれ異なるが、例えば液晶性物質を上記媒質層３に封入する物質として用いた場合、液晶性物質の平均屈折率は１．５程度、Δｎは０．１程度なので、この場合、呈色する色が可視域にないためには、螺旋ピッチＰは、λ＝４００ｎｍとすると、Ｐ＝４００/１．５＝２６７ｎｍになる。また、ΔλはΔλ＝０．１×２６７＝２６．７になる。したがって、上記のような呈色が人間の目にほとんど認識されないようにするためには、上記媒質の螺旋ピッチを、２６７ｎｍから２６．７ｎｍの約半分である１３．４ｎｍを引いた２５３ｎｍ以下にすればよい。すなわち、上記のような呈色を防止するためには、上記媒質の螺旋ピッチが２５３ｎｍ以下であることが好ましい。

また、上記の説明では、λ＝ｎＰの関係において、λを４００ｎｍとしたが、λを国際照明委員会ＣＩＥが人間の目の認識できない波長として定めている３８０ｎｍとした場合には、呈色する色が可視域外とするための螺旋ピッチは２４０ｎｍ以下となる。すなわち、上記媒質の螺旋ピッチを２４０ｎｍ以下とすることにより、上記ような呈色を確実に防止することができる。

例えば、ＪＣ１０４１（混合液晶、チッソ社製）を５０．０ｗｔ％、５ＣＢ（4-cyano-4’-pentyl biphenyl、ネマチック液晶）を３８．５ｗｔ％、ＺＬＩ−４５７２（カイラルドーパント、メルク社製）を１１．５ｗｔ％混合した物質がある。この物質は、約５３℃以下で液体的な等方相から光学的な等方相に相転移するが、螺旋ピッチが約２２０ｎｍであり、可視域以下にあるために呈色しなかった。

上述のように、本発明に適したコレステリックブルー相は光学波長未満の欠陥秩序を有している。欠陥構造は隣り合う分子が大きく捩れていることに起因していているので、コレステリックブルー相を示す誘電性媒質は大きなねじれ構造を発現させるためにカイラル性を示す必要がある。大きな捩れ構造を発現させるためには、誘電性媒質にカイラル剤を加えることが好ましい。

カイラル剤の濃度としてはカイラル剤の持つ捩れ力にもよるが、８ｗｔ％または４ｍｏｌ％以上であることが好ましい。カイラル剤の割合が８ｗｔ％または４ｍｏｌ％以上とすることにより、コレステリックブルー相の温度範囲が約１℃以上になった。カイラル剤の割合が８ｗｔ％または４ｍｏｌ％未満の場合は、コレステリックブルー相の温度範囲が狭くなった。

また、カイラル剤の濃度が１１．５ｗｔ％以上であることが、さらに好ましい。カイラル剤の濃度が１１．５ｗｔ％以上の場合、螺旋ピッチが約２２０ｎｍになり呈色しなかった。

また、カイラル剤の濃度は１５ｗｔ％以上であることが、さらに好ましい。バナナ型（屈曲型）液晶や反傾構造をもつ直線状液晶を添加することによりコレステリックブルー相を発現させる場合、カイラル剤の濃度が１５ｗｔ％以上であれば、コレステリックブルー相の温度範囲が約１℃になった。また、カイラル剤の濃度を１７．９ｗｔ％に増やすことにより、コレステリックブルー相の温度範囲はさらに広がった。

このように、カイラル剤の濃度が高いとコレステリックブルー相を発現しやすくなり、さらにコレステリックブルー相が持つ螺旋ピッチも短くなるので好ましい。

ただし、カイラル剤の添加量が多くなり過ぎると、媒質層３全体の液晶性が低下するという問題が生じる。液晶性の欠如は、電圧印加時における光学的異方性の発生度合い（光学的異方性の程度の変化の度合い）の低下に繋がり、表示素子としての機能の低下を招く。また、液晶性が低下することにより、コレステリックブルー相の安定性の低下に繋がり、コレステリックブルー相の温度範囲の拡大が見込めなくなる。このため、カイラル剤の添加濃度の上限値が決まり、本願本発明者等の解析によれば、その上限濃度は８０ｗｔ％であることがわかった。すなわち、カイラル剤の濃度は８０ｗｔ％以下であることが好ましい。

また、本実施の形態では、カイラル剤としてはＺＬＩ−４５７２やＭＬＣ−６２４８を用いたが、これに限るものではない。一例として、Ｓ８１１（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）など市販品を用いてもよい。また、軸不斉のカイラル剤を用いても良い。軸不斉のカイラル剤としては、例えば、軸不斉ビナフチル誘導体（下記化合物（１８）参照）を用いることができる。

ここで、ｎは４〜１４の整数である。

なお、この化合物（１６）はｎが奇数の時に単独でブルー相を示すことがある。例えば、ｎ＝７の場合には約１０３℃から約９４℃の範囲でブルー相を示す。したがって、この化合物（１６）が単独でブルー相を示す（液晶性がある）場合には、媒質層３に封入する媒質として、この化合物（１６）を単独で用いても良いし、また、化合物（１６）をカイラル剤として用いても良い。

なお、上記の説明では、コレステリックブルー相におけるカイラル剤添加による効果を述べてきたが、カイラル剤添加による上記の効果はコレステリックブルー相に限定されるものではなく、スメクチックブルー相やネマチック相等の液晶相を示す誘電性媒質においても、略同様の効果を得ることができる。

〔スメクチックブルー相〕
スメクチックブルー（ＢＰ_Ｓｍ）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）、光の波長未満の秩序（配向秩序、秩序構造）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。

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ＢＰ_Ｓｍ３相、７３．２℃〜７２．３℃でＢＰ_Ｓｍ２相、７２．３℃〜７２．１℃でＢＰ_Ｓｍ１相を示す。ＢＰ_Ｓｍ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、おおむ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。

また、スメクチックブルー相を示す媒質を用いる場合には、コレステリックブルー相を示す媒質を用いる場合と同様、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチは４００ｎｍ以下であることが好ましく、３８０ｎｍ以下であることがより好ましい。さらに、螺旋ピッチは２５３ｎｍ以下であることが好ましく、２４０ｎｍ以下であることがより好ましい。

また、本表示素子の誘電性物質層３に用いる媒質としては、光学波長未満の配向秩序（秩序構造）を有していて、電圧印加により光学的異方性の程度が変化する媒質であればよく、スメクチックブルー相やコレステリックブルー相に類似した相を持つ物質でもよい。

スメクチックブルー相やコレステリックブルー相に類似した相を示す物質としては、例えば下記の化合物（１９）および（２０）の混合物があげられる。

ここで、Ｌは２〜１０の整数を表し、ｍは２〜１４の整数を表し、ｎは０〜６の整数である。

なお、化合物（１９）と化合物（２０）とを混合する場合には、２×（ｎ+１）＝ｍの関係を満たすように混合することが好ましい。また、化合物（１９）と化合物（２０）との混合割合は、適宜設定すればよい。例えばＬ＝６、ｍ＝６、ｎ＝２の場合、化合物（１９）と化合物（２０）とを等量混合すると、スメクチックブルー相に類似した相（光学波長未満の配向秩序（秩序構造）を有する相）を約１４３℃から約１３０℃の範囲で示す。また、Ｌ＝６、ｍ＝６、ｎ＝２の場合に、化合物（１９）を３０％、化合物（２０）を７０％の割合で混合したときには、約１３２℃から約１２０℃の範囲で光学波長未満の配向秩序（秩序構造）を有する相を示す。

また、誘電性物質（媒質層３に封入する媒質Ａ）のネマティック相状態における、５５０ｎｍでの屈折率異方性をΔｎとし、１ｋＨｚでの誘電率異方性をΔεとすると、Δｎ×Δεが２．９以上であることが好ましい。

ここで、屈折率異方性（Δｎ）は、電界印加時の楕円（屈折率楕円体）の主軸方向（すなわち、光波の偏光の成分方向）の屈折率（異常光屈折率）をｎｅ、上記楕円の主軸方向に垂直な方向の屈折率（常光屈折率）をｎｏとすると、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏで表される。すなわち、本発明において、上記屈折率異方性（Δｎ）は、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏ（ｎｅ：異常光屈折率、ｎｏ：常光屈折率）で示される複屈折変化を示す。

また、誘電率異方性（誘電率変化）（Δε）は、誘電率の異方性を示し、液晶分子の長軸方向における誘電率をεｅ、液晶分子の短軸方向における誘電率をεｏとすると、Δε＝εｅ−εｏで表される値である。

次に、媒質層３に上記液晶微粒子分散系を封入した本表示素子について行った、駆動電圧の測定結果について説明する。

溶媒としては上記化合物（７）を用いた。この誘電性物質（液晶微粒子分散系）のΔｎ×Δεは約２．２であった。また、媒質層層３の厚みを１０μｍ、櫛型電極４・５（４ａ・５ａ）の電極間距離を３．３μｍで形成した。なお、上記屈折率異方性Δｎは、アッベ屈折計（アタゴ製「４Ｔ（商品名）」）を使用し、波長５５０ｎｍにて測定した。また、上記誘電率異方性Δεは、インピーダンスアナライザー（東陽テクニカ社製「ＳＩ１２６０（商品名）」）を使用し、周波数１ｋＨｚにて測定した。

このように形成した本表示素子について、駆動電圧を変化させながら透過率を測定したところ、透過率が最大となる駆動電圧は約２８Ｖであった（図３１参照）。

ところで、非特許文献９によると、電界印加により発生する複屈折△ｎ（Ｅ）は、
△ｎ（Ｅ）＝λＢＥ^２
で記述できる。ここで、λは光の波長、Ｂはカー定数、Ｅは印加電界強度である。

また、複屈折が変化することにより透過率Ｔは下式のように変化する。
Ｔ＝ｓｉｎ^２（π×Δｎ（Ｅ）×ｄ/λ）＝ｓｉｎ^２（πＢＥ^２ｄ）
ここで、ｄは媒質層３の厚さである。

したがって、上式より、透過率が最大になるのは、πＢＥ^２ｄ＝π/２の場合である。

また、上式よりΔＢ＝Δｎ（Ｅ）/λＥ^２＝ΔｎＱ（Ｅ）/λＥ^２である。ここで、Ｑ（Ｅ）は配向秩序パラメータである。

また、非特許文献９によると、Ｑ∝Δε×Ｅ^２である。

よって、透過率が最大となる駆動電圧Ｖは、櫛型電極４・５（４ａ・５ａ）の電極間距離をＳとすると、
Ｖ＝ＥＳ＝Ｓ×ｓｑｒｔ（１/（２×Ｂ×ｄ））∝Ｓ×ｓｑｒｔ（１/（Δｎ×Δε）×ｄ）
になる。

以上の結果をもとに、上記誘電性物質を本表示素子に封入して測定した電圧−透過率特性、及び、上記駆動電圧とΔｎ×Δεの関係式から見積もった、透過率が最大となる電圧値（Ｖ（Ｖ））と、Δｎ×Δεとの関係を図３１に示す。

図３１に示すように、屈折率異方性Δｎと誘電率異方性Δεとの積（Δｎ×Δε）が２．９以上の誘電率物質を使用し、媒質層３の厚みを１０μｍ、櫛型電極４・５（４ａ・５ａ）の電極間距離を３．３μｍとした場合、透過率が最大となる駆動電圧は２４Ｖになる。

本表示素子をアクティブマトリクス駆動の表示装置に適用する場合には、櫛歯電極４・５に印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチング素子（ＴＦＴ素子）を用いる。スイッチング素子（ＴＦＴ素子）のゲート電極の膜厚と膜質とを最適化した場合に、ゲート電極に印加することが可能な耐圧（電圧）を測定したところ、最大で６３Ｖであった。したがって、この耐圧からゲート電極の電位がＨｉｇｈ（すなわち、ゲート電極ＯＮ）のときの電圧１０Ｖおよびゲート電極の電位がＬｏｗ（すなわち、ゲート電極ＯＦＦ）のときの電圧−５Ｖ分を差し引いた４８Ｖｐｐ（６３−１０−５＝４８Ｖｐｐ（peak-to-peak））が、媒質層３に印加することができる最大限の電圧値である。この電圧値は、実効値（ｒｍｓ：root-mean-square）で言えば±２４Ｖになる。

したがって、媒質層３の厚みを１０μｍ、櫛型電極４・５（４ａ・５ａ）の電極間距離を３．３μｍとする場合には、屈折率異方性Δｎと誘電率異方性Δεとの積（Δｎ×Δε）が２．９以上の誘電率物質を使用することにより、スイッチング素子の耐圧範囲内で、透過率を最大とすることができる。

なお、Δｎ×Δεが２．９以上の誘電率物質としては、例えば、化合物（２１）があげられる。

ここで、Ｒはアルキル基を表す。化合物（２１）はΔεが約２５、Δｎが約０．１５であり、Δｎ×Δε＝３．７５になる。

また、櫛歯電極構造の本表示素子において、さらに透過率が最大となる駆動電圧を下げるためには、櫛歯電極間隔を狭くすることが考えられるが、製造上の精度やプロセスマージン、プロセスコスト等の制限から、櫛歯電極間隔を狭くすることには限界がある。

また、櫛歯電極構造の本表示素子において、さらに駆動電圧を下げるためには、媒質層３の厚さをさらに厚くすることも考えられる。しかしながら、媒質層の厚さを単純に厚くしても、電界が印加される厚みは、必ずしも媒質層の厚さの増加分だけ増えるわけではない。このため、媒質層３の厚みを１０μｍから、さらに厚くしても駆動電圧の低減には効果的ではない。

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）の程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。

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未満の秩序構造（配向秩序）を有することが好ましい。秩序構造が光の波長未満であれば、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未満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。

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。

本実施の形態によれば、上記櫛形電極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。

本実施の形態において、基板１・２におけるそれぞれの対向面上には、ラビング処理が施された図示しない誘電体薄膜（配向膜）が必要に応じて形成されていてもよい。上記一対の基板１・２のうち少なくとも一方の基板の内側に上記誘電体薄膜が形成されていることで、上記配向の秩序の度合いを向上させることができ、より大きな電気光学効果、例えばより大きなカー効果を得ることができる。

上記誘電性薄膜としては、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、上記配向効果を得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、上記誘電体薄膜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、上記誘電性薄膜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、上記誘電性薄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。

上記誘電体薄膜は、上記一対の基板１・２のうち少なくとも一方の基板の内側、例えば、上記基板１上に、上記櫛形電極４・５を覆うように形成すればよく、その膜厚は特に限定されない。また、上記基板１上に設けられた誘電性薄膜と、基板２上に設けられた誘電性薄膜とは、例えば、上記櫛形電極４・５の櫛歯部分４ａ・５ａに沿って互いに逆方向にラビング処理が施される。

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３（ａ）・（ｂ）〜図５（ａ）〜（ｇ）を参照して以下に説明する。

なお、以下の説明では、主に、上記表示素子として透過型の表示素子を使用し、電界無印加時に光学的にはほぼ等方、好適には等方であり、電界印加により光学的異方性が発現する物質を用いる場合を例に挙げて説明するものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。

図３（ａ）は電圧無印加状態（ＯＦＦ状態）における上記表示素子の媒質を模式的に示す断面図であり、図３（ｂ）は電圧印加状態（ＯＮ状態）における上記表示素子の断面を模式的に示す図である。図４は、上記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５（ａ）〜（ｇ）は、本実施形態にかかる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５（ａ）〜（ｇ）は、順に、本実施の形態にかかる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。

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）でかつ両櫛形電極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）でかつ両櫛形電極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_１，Ｘ_２，Ｘ_３）を用いて次式（１）

（ｎ_ｊｉ＝ｎ_ｉｊ、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、上記式（１）を楕円体の主軸方向の座標系（Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３）を使用して書き直すと、次式（２）

で示される。ｎ_１，ｎ_２，ｎ_３（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_３＝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_１とＹ_２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。

まず、本実施形態にかかる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。

図５（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５（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５（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の形状は楕円であり、電圧印加によって、その長軸方向（主軸方向、屈折率楕円体の向き）が変化する。つまり、屈折率楕円体１０５ａが回転する。なお、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、ほぼ変わらない。

ＶＡ方式の液晶表示素子は、図５（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５（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５（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の形状は楕円であり、電圧印加によって、その長軸方向（主軸方向、屈折率楕円体の向き）が変化する。つまり、屈折率楕円体２０５ａが回転する。なお、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、ほぼ変わらない。

また、ＩＰＳ方式の液晶表示素子は、図５（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５（ｆ）に示す電圧無印加時と図５（ｇ）に示す電圧印加時とで、屈折率楕円体３０５ａの形状は楕円であり、電圧印加によって、その長軸方向（主軸方向、屈折率楕円体の向き）が変化する。つまり、屈折率楕円体３０５ａが回転する。なお、電圧無印加時と電圧印加時とで、屈折率楕円体３０５ａの形状は、ほぼ変わらない。

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。また、電圧無印加時と電圧印加時とで、屈折率楕円体の形はほぼ変わらない。つまり、従来の液晶表示素子では、液晶分子の可視光以上における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。

これに対し、本実施の形態にかかる表示素子は、図５（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、従来の液晶表示素子とは異なり、球状となる。すなわち、電界印加時には光学的に等方（ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｚ、可視光以上における配向秩序度＝０（配向秩序度が、可視光波長域および可視光波長域より大きい波長の光に対して何ら影響を与えない程度に小さい））であり、電圧を印加することによって光学的異方性（ｎｘ＞ｎｙ、可視光以上における配向秩序度＞０（配向秩序度が、可視光波長域および可視光波長域より大きい波長の光に対して影響を与える大きさ））が発現して、屈折率楕円体が楕円になる（光学的異方性を示す）。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）でかつ両櫛形電極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）でかつ両櫛形電極４・５の対向方向に垂直な方向の主屈折率を表している。

また、上記電界印加時の屈折率楕円体の長軸方向は、電界方向に対して平行（誘電異方性が正の媒質の場合）、または、垂直（誘電異方性が負の媒質を用いる場合）となる。

これに対して、従来の液晶表示素子では、電界印加によって屈折率楕円体の長軸方向を回転させて表示を行うので、屈折率楕円体の長軸方向は、電界方向に対して平行または垂直になるとは限らない。

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）で例えば可視光以上における配向秩序度を変調させることによって表示を行う。すなわち、本実施の形態にかかる表示素子では、媒質そのものの光学的異方性（または可視光以上における配向秩序度）の程度が変化する。したがって、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。

本実施の形態にかかる表示素子は、図３（ａ）に示すように、櫛形電極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。

一方、図３（ｂ）に示すように、櫛形電極４・５に電圧を印加すると、上記媒質Ａの各分子８が、その長軸方向が上記櫛形電極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、図４に示すように、櫛形電極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。

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。

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（Ｒｔａｃ＝ｎ//−ｎ⊥）と、外部電界、すなわち電界Ｅ（Ｖ／ｍ）との関係は、Ｒｔａｃ＝λ・Ｂ_ｋ・Ｅ^２で表される。なお、λは真空中での入射光の波長（ｍ）、Ｂ_ｋはカー定数（ｍ／Ｖ^２）、Ｅは印加電界強度（Ｖ／ｍ）である。

カー定数Ｂは、温度（Ｔ）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。

なお、上記媒質層３は、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（光学的異方性の程度が変化）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^２（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。

本実施の形態では、図６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、互いの吸収軸６ａ・７ａ、つまり、偏光板吸収軸方向が直交するように形成されている。また、各偏光板６・７における吸収軸６ａ・７ａと櫛形電極４・５における櫛歯部分４ａ・５ａの電極伸長方向とは約４５度の角度をなすように形成されている。このため、各偏光板６・７における吸収軸６ａ・７ａは、櫛形電極４・５の電界印加方向に対して、約４５度の角度をなすように形成されている。

また、上記基板２と偏光板７との間に設けられた二軸光学異方性を有する位相差板２１は、該位相差板２１の面内方向の主屈折率をｎｘ１、ｎｙ１、法線方向の主屈折率をｎｚ１とすると、該位相差板２１は、ｎｙ１方向が、位相差板２１を介して上記基板２と反対側に形成されている偏光板７の吸収軸７ａと平行または直交するように配置されている。つまり、上記位相差板２１の屈折率楕円体における主屈折率をｎｘ１、ｎｙ１、ｎｚ１としたとき、ｎｘ１方向、ｎｙ１方向は基板２面内および位相差板２１面内に平行な方向に存在し、ｎｚ１方向は上記基板２および位相差板２１の基板面および位相差板面の法線方向に存在し、ｎｙ１方向は隣接する偏光板７の吸収軸７ａと平行または直交する関係を有している。

ここで、比較のために、上述した構成を有する表示素子において、上記位相差板２１を設けずに、図７に示すように偏光板吸収軸方向（方位Ａ）および偏光板吸収軸から４５度方向の方位（方位Ｂ）において極角０度〜８５度のコントラストを調べた結果を図８に示す。なお、コントラストは、ＥＬＤＩＭ社（フランス）製の「ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ」によって測定した。

図８に示す結果から、上記位相差板２１を設けない場合、方位Ａではコントラストは高いが、方位Ｂでは極角の増加と共にコントラストが急激に減少することが判る。このような表示素子をテレビ、パソコンモニタ等の表示装置に適用した場合、実用上の問題が大きい。特に、実用上問題なく使用するためにはコントラストは１０以上であることが好ましい。

そこで、まず、リタデーション（Ｒｘｚ、Ｒｙｚ）の値が異なる種々の位相差板２１を用いて、該位相差板２１を用いたときの、方位Ｂ、極角６０度におけるコントラストを調べた。なお、Ｒｘｚ、Ｒｙｚは、
Ｒｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、
Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）
で示される値であり、上記位相差板２１（位相差フィルム）の厚みｄ１は１００μｍ、観察波長は５５０ｎｍとした。この結果を図９に示す。

図９は、横軸をＲｘｚ、縦軸をＲｙｚとしたときのコントラストを示し、図９中、黒く塗り潰した領域がコントラスト２０以上の領域であり、グレーの領域（斜線領域）がコントラスト１０以上の領域であり、着色されていない領域（無印領域）が、コントラストが改善されたとしても、コントラスト１０未満の領域である。

実用上問題なく使用するためにはコントラストが１０以上であることが望ましく、十分コントラストが向上したと認められるには、コントラストが２０以上であることが必要である。

ここで、コントラストが最大になる点は、
（Ｒｘｚ、Ｒｙｚ）＝（１４０ｎｍ、−１４０ｎｍ）および、
（Ｒｘｚ、Ｒｙｚ）＝（−１４０ｎｍ、１４０ｎｍ）
である。なお、
（Ｒｘｚ、Ｒｙｚ）＝（４００ｎｍ、−４００ｎｍ）および、
（Ｒｘｚ、Ｒｙｚ）＝（−４００ｎｍ、４００ｎｍ）
付近にもコントラストが向上する領域が存在した。しかしながら、この場合には、前者と異なり、位相差板２１の波長分散に起因する着色が大きく見られた。

図１０に、上記したコントラスト最大条件のときの方位Ａおよび方位Ｂの極角０〜８５度のコントラストを調べた結果を示す。上記した主屈折率、さらには上記したリタデーションを有する位相差板２１を用いることで、前述したように位相差板２１がないときと比べて方位Ｂのコントラストが大きく向上し、方位Ａと方位Ｂとでほぼ差がないコントラストが得られた。このような表示素子をテレビ、パソコンモニタ等の表示装置に適用したところ、視野角において実用上の問題はなかった。

なお、最適点は２箇所あり、それぞれＲｘｚとＲｙｚとが入れ替わった関係にある。したがって、位相差板２１を９０度回転させても同様な特性が得られることが判る。

なお、ほぼコントラスト１０以上の値が得られる領域は、次式
Ｒｘｚ≧０、
Ｒｙｚ≦（２２５／５００）Ｒｘｚ−１２５、
Ｒｙｚ≧（１７５／２７５）Ｒｘｚ−３００、
Ｒｙｚ≧（５００／５００）Ｒｘｚ−４００、
Ｒｙｚ≧−２２５、
または、
Ｒｙｚ≧０、
Ｒｘｚ≦（２２５／５００）Ｒｙｚ−１２５、
Ｒｘｚ≧（１７５／２７５）Ｒｙｚ−３００、
Ｒｘｚ≧（５００／５００）Ｒｙｚ−４００、
Ｒｘｚ≧−２２５
で示される領域であり、上記位相差板２１が上記の関係を満たす（つまり、上記位相差板２１として上記関係式を満足する位相差板を使用する）ことで、コントラスト１０以上の値を得ることができる。なお、位相差板２１の他の範囲においてもコントラスト向上効果のある範囲はあるものの、その範囲では波長分散に起因する着色現象が強く見られ、上記位相差板２１が上記の関係を満たすことで、波長分散に起因する着色を防止することができる。

また、ほぼコントラスト２０以上が得られる領域は、次式
Ｒｘｚ≧２５、
Ｒｙｚ≦（１２５／２５０）Ｒｘｚ−１７５、
−２００≦Ｒｙｚ≦−５０、
Ｒｙｚ≧（２５０／３００）Ｒｘｚ−３００、
または、
Ｒｙｚ≧２５、
Ｒｘｚ≦（１２５／２５０）Ｒｙｚ−１７５、
−２００≦Ｒｘｚ≦−５０、
Ｒｘｚ≧（２５０／３００）Ｒｙｚ−３００、
で示される領域であり、上記位相差板２１が上記の関係を満たすことで、コントラスト２０以上の値を得ることができる。なお、位相差板２１の他の範囲においてもコントラスト向上効果のある範囲はあるものの、その範囲では波長分散に起因する着色現象が強く見られ、上記位相差板２１が上記の関係を満たすことで、波長分散に起因する着色を防止することができる。

なお、コントラスト最大点は、ほぼ（Ｒｘｚ＝−Ｒｙｚ）であり、かつ、（Ｒｘｚ−Ｒｙｚ）が観察波長λの約１／２（Ｒｘｚ−Ｒｙｚ≒１／２λ）、つまり、透過光の波長の１／２あり、上記位相差板２１が上記の関係を満たすことで、最大のコントラストを得ることができることも判った。

なお、本実施の形態では、位相差板２１を１枚にて構成したが、２枚に分割して基板１と偏光板６との間（すなわち画素基板１１と偏光板６との間）並びに基板２と偏光板７との間（すなわち対向基板１２と偏光板７との間）にそれぞれ挿入しても同様の効果が得られる。

さらに、上記位相差板２１を設けない場合における方位Ｂ、極角６０度でのコントラスト値（以下、コントラストＣ１と記す）で、上記位相差板２１を設けた場合における方位Ｂ、極角６０度でのコントラスト値（以下、コントラストＣ２と記す）を除した値（Ｃ２／Ｃ１）を、図１１に示す。図１１において、横軸はＲｘｚ、縦軸はＲｙｚであり、図１１中、黒く塗り潰した領域が、（Ｃ２／Ｃ１）が２よりも大きい領域であり、グレーの領域（斜線領域）が、（Ｃ２／Ｃ１）が１よりも大きい領域であり、着色されていない領域（無印領域）が（Ｃ２／Ｃ１）が１以下の領域である。よって、図１１中、グレーもしくは黒色領域が、二軸異方性を有する位相差板２１をその主屈折率方向と偏光板吸収軸との位置関係が前記した関係を有するように基板２と偏光板７との間に設けることによりコントラストの改善効果が得られる領域であり、二軸異方性を有する位相差板２１をその主屈折率方向と偏光板吸収軸との位置関係が前記した関係を有するように基板２と偏光板７との間に設けることにより、ほぼコントラスト改善効果を得ることができることが判る。

以上のように、本実施の形態によれば、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に、二軸光学異方性を有する位相差板を備え、上記位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ１、ｎｙ１、法線方向の主屈折率をｎｚ１とすると、上記位相差板が、そのｎｙ１方向が、該位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交する関係を有していること、特に、前記関係式を満足する主屈折率、さらにはリタデーションを有していることで、斜め視角のコントラスト、特に偏光板吸収軸から約４５度の方位における斜め視角のコントラストを向上することができ、上記表示素子の視野角特性を向上させることができる。

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。

図１２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。

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３１を設けると共に、該反射層３１上に、絶縁層３２を介して例えばＩＴＯ等の櫛形電極４・５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３２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３１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３１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。

なお、上記したように反射型の表示素子に本発明を適用する場合には、位相差板２１を光が２回透過するために、位相差板２１のリタデーション（Ｒｘｚ等）の値は、透過型の表示素子に本発明を適用した場合の半分の値とすることが望ましい。

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、上記櫛形電極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、櫛型電極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。

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。

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。

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、例えば、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。

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。

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からなる透明な櫛形電極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、偏光板６・７は、前記したように、互いの吸収軸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。

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。すなわち、上記表示素子は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電界を印加することによって光学的等方性を示す。なお、この場合、屈折率楕円体の形状は楕円（電圧無印加時）から球状（電圧印加時）に変化する。

また、後述する実施の形態２に示すように基板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。

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。

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。

さらに、本実施の形態では、基板面内方向、つまり、上記基板１・２（画素基板１１および対向基板１２）に平行に電界を発生させる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、例えば特許文献１に示すように、基板面法線方向、つまり、基板１・２に垂直な電界を印加して表示を行ってもよい。なお、このような場合においても、電界印加による光学的異方性の程度の変化は、基板１・２に略平行な電界を印加して表示を行う場合と基本的に同じであるため、このような場合にも本発明を同様に適用することができる。

基板面法線方向に電界を印加する場合について、図１３・１４に基づいて説明すれば以下の通りである。

図１３は、基板面法線方向への電界印加による表示方式を用いた本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成を示す断面図である。

図１３に示すように、上記表示方式を用いた本実施の形態にかかる表示素子は、櫛形電極４・５に代えて、透明電極３３・３４が、基板１・２の対向面にそれぞれ備えられている構成を有している。

このような表示素子においても、媒質Ａが、透明電極３３・３４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。

一方、上記透明電極３３・３４に電圧を印加すると、上記媒質Ａの各分子が、その長軸方向が上記透明電極３３・３４間に形成される電界に垂直な方向に配向するので、複屈折現象が発現する。この複屈折現象により、透明電極３３・３４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。

なお、このような構成の表示素子においても、前記実施の形態１と同様、相転移温度（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、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である。

また、図１３に示す表示素子は、上記透明電極３３・３４上に、配向膜３５・３６がそれぞれ設けられている構成を有している。

本実施の形態では、ガラス基板からなる透明な２枚の基板１・２の対向面にそれぞれＩＴＯからなる透明電極３３・３４並びにポリイミドからなる配向膜３５・３６を形成すると共に、両基板１・２間に、媒質Ａとして、前記構造式（２）〜（４）で示される化合物をそれぞれ順に３０重量％、４０重量％、３０重量％の割合で混合してなる組成物からなる透明な誘電性液体を封入した。上記誘電性液体は、１１３℃未満の温度でネガ型ネマチック液晶相、それ以上の温度で等方相を示すことが確認された。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、５μｍになるように調整した。

なお、上記配向膜３５・３６には予めラビング処理を施しておいた。互いのラビング方向は図１４に示すように反平行とし、その方位は、偏光板吸収軸と４５度の角度をなすようにした。また、両基板１・２の外側には、図１３に示すように、それぞれ偏光板６・７を配置した。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）によりネマチック等方相の相転移直上近傍の温度に保ち、電圧印加を行うことにより、透過率を変化させることができた。

また、本実施の形態においては、上記媒質の光学的異方性の程度を変更させる手段として、主に、電界の印加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、電界以外の外場を印加することにより、外場印加時と無印加時とで、光学的異方性の程度を変更させてもよい。後述する他の実施例についても同様である。

すなわち、本発明にかかる表示素子は、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、外場の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記一対の基板のうち、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偏光板とを備えた表示素子であって、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に二軸光学異方性を有する位相差板を備え、上記位相差板は、上記位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ１、ｎｙ１、法線方向の主屈折率をｎｚ１とすると、ｎｙ１方向が、該位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交するように配されている構成であってもよい。

上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に二軸光学異方性を有する位相差板が、その主屈折率と偏光板の吸収軸とが上記した関係を有するように配されていることで、斜め視角のコントラストを従来よりも向上させることができる。よって、上記の構成によれば、従来よりも視野角特性に優れた表示素子を提供することができる。

例えば、電界を印加する代わりに、磁場を印加するようにしてもよい。この場合、媒質の磁気異方性を用いることにより、磁場印加時と無印加時とで媒質の光学的異方性の程度を変化させることになる。このため、媒質としては、磁化率の異方性の大きいものが好ましい。

有機分子の場合、磁化率への寄与のほとんどは反磁性磁化率によるものなので、磁界の変化によってπ電子が分子内で環状に運動できる場合に、その絶対値が大きくなる。したがって、例えば分子内に芳香環がある場合に、磁界の方向に対して芳香環が垂直に向くような場合に磁化率の絶対値が大きくなる。この場合、芳香環の水平面方向の磁化率の絶対値は垂直方向に比べて小さいので、磁化率の異方性が大きくなる。よって、媒質は分子内に６員環などの環状構造があるものが好ましい。

また、磁化率の異方性を上げるには媒質内の電子スピンを配列させることも好ましい。分子内にＮやＯやＮＯのラジカルの電子スピンを導入することにより、分子が安定なスピンを持つことができる。スピンを平行に配列させるためには、例えば平面上の共役系分子を積み重ねることにより実現できる。例えば、中心のコア部分が積み重なりカラムを形成しているディスコチック液晶が好適である。

また、上記媒質の光学的異方性の程度を変更させるための外場として、光を用いることもできる。この場合、外場として用いる光の波長は特に限定されるものではないが、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザーで５３２ｎｍの光を発振させて媒質に照射することにより、媒質の光学的異方性の程度を変化させることができる。

この場合に用いる媒質は、特に限定されるものではなく、光照射により光学的異方性の程度が変化する媒質であればよい。例えば、上記した電界を用いる場合の各媒質例と同様のものを用いることができる。一例として、ペンチルシアノビフェニル（５ＣＢ）を用いてもよい。

また、外場として光を用いる場合、媒質中に色素が少量含まれていることが好ましい。色素を少量添加することにより、色素を添加しない場合に比べて、光学的異方性の程度の変化が大きくなる。なお、媒質中における色素の含有量は０．０１ｗｔ％以上、５％未満であることが好ましい。０．０１％未満だと、色素の量が少ないために光学的異方性の程度の変化にほとんど寄与せず、５％以上だと励起光が色素に吸収されてしまうからである。

例えば、ペンチルシアノビフェニル（５ＣＢ）をそのまま媒質として用いてもよいが、この物質に色素を加えたものを媒質として用いてもよい。加える色素としては特に限定されるものではないが、色素の吸収帯が励起光の波長を含むものが好ましい。例えば、１ＡＡＱ（1-amino-anthroquinone、アルドリッチ（Aldrich）社製、下記化学構造式参照）を加えてもよい。

ペンチルシアノビフェニル（５ＣＢ）に、１ＡＡＱを０．０３％加えることにより、光励起による光学的異方性の程度の変化は、１ＡＡＱを加える前に比べて１０倍程度大きくなった。

なお、電界以外の外場を印加することによって媒質の光学的異方性の程度を変化させる構成においても、電界を印加することによって媒質の光学的異方性の程度を変化させる構成と同様、媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチは４００ｎｍ以下であることが好ましい。

また、本発明の表示素子では、光学的異方性の程度が変化する媒質として、例えば、電界（外場）を印加することによって秩序構造（配向秩序）が変化し、光学的異方性の程度が変化するものを用いることができる。例えば、電界（外場）印加時または無印加時に光学波長以下の秩序構造を有し、電界印加によって秩序構造が変化して光学的異方性の程度が変化する媒質を用いてもよい。あるいは、電界（外場）無印加時に光学的異方性を示す秩序構造を有し、電界印加によって秩序構造が変化して光学的異方性の程度が変化する媒質を用いてもよい。つまり、本発明の表示素子は、少なくとも一方が透明な一対の基板間に挟持された媒質に電界（外場）を印加することによって表示を行う表示素子であって、上記媒質は、電界を印加することによって秩序構造が変化して光学的異方性の程度が変化するものであってもよい。

この場合、液晶分子の配向方向の変化を利用する従来の液晶表示素子のように液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響することがないので、従来の液晶表示素子よりも高速応答を実現できる。

また、この場合、上記媒質を、外場印加時または外場無印加時に所定の秩序構造を示す状態（外場を印加することによって秩序構造に歪みが生じ、光学的異方性の程度が変化する状態）となる温度に保つだけでよいので、温度制御を容易にすることができる。例えば、上記した特許文献１に記載されているような、電界印加による有極性分子における電子の偏りを利用する従来の電気光学効果を利用した表示装置では、駆動温度範囲が液晶相の相転移点近傍の温度に制限され、極めて高精度な温度制御が必要であるという問題があった。これに対して、上記の構成によれば、上記媒質を、外場印加時または外場無印加時に所定の秩序構造を示す状態となる温度に保つだけでよいので、温度制御を容易にすることができる。

例えば、上記したＢＡＢＨ８を上記媒質として用いる場合、２４．３Ｋの温度範囲（１３６．７℃〜１６１℃）において、上記媒質を、電界（外場）印加によって光学的異方性の程度が変化する状態に保つことができる。また、上記したＡＮＢＣ１６を上記媒質として用いる場合、２６．２Ｋの温度範囲（１７１．０℃〜１９７．２℃）において、上記媒質を、電界（外場）印加によって光学的異方性の程度が変化する状態に保つことができる。なお、上記媒質が外場印加時または外場無印加時に所定の秩序構造を示す状態となる温度範囲の上限は特に限定されるものではなく、上記した各媒質よりもさらに広い温度範囲で所定の秩序構造を示す媒質を用いてもよい。また、上記媒質が外場印加時または外場無印加時に所定の秩序構造を示す状態となる温度範囲の下限は０．１Ｋよりも大きいことが好ましく、１Ｋ以上であることがより好ましい。

また、本発明の表示素子に用いられる媒質は、電界（外場）を印加することによって光学的異方性の程度が変化するものであればよく、必ずしもカー効果を示す媒質、すなわち電界の２乗に比例して屈折率が変化する媒質である必要はない。

〔実施の形態２〕
本発明の実施の他の形態について図１８〜図２２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。

前記実施の形態１では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に、二軸光学異方性を有する位相差板を設けた場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態では、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に、一軸光学異方性を有する位相差板を設けた場合を例に挙げて説明する。

図１８は、本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成の一例を示す断面図である。図１８に示す表示素子は、対向基板１２と偏光板７との間に、二軸光学異方性を有する位相差板２１に代えて一軸光学異方性を有する位相差板４２（第１の位相差板）が設けられていると共に、画素基板１１と偏光板６との間に、一軸光学異方性を有する位相差板４１（第２の位相差板）が設けられている構成を有している。なお、上記位相差板４２・４１以外の構成は、前記実施の形態１と同様に設定されている。

また、本実施の形態でも、両基板１・２にそれぞれ設けられた偏光板６・７は、互いの吸収軸６ａ・７ａ、つまり、偏光板吸収軸方向が直交するように形成されていると共に、各偏光板６・７における吸収軸６ａ・７ａと櫛形電極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形成されている。このため、各偏光板６・７における吸収軸６ａ・７ａは、櫛形電極４・５の電界印加方向に対して、約４５度の角度をなすように形成されている。

本実施の形態では、上記位相差板４２・４１は、上記位相差板４２の面内方向の主屈折率をｎｘ２、ｎｙ２、法線方向の主屈折率をｎｚ２とし、上記位相差板４１の面内方向の主屈折率をｎｘ３、ｎｙ３、法線方向の主屈折率をｎｚ３とすると、上記位相差板４２が、ｎｘ２＞ｎｙ２＝ｎｚ２の関係を満足すると共に、ｎｙ２方向が、該位相差板４２を介して上記基板２と反対側に形成されている偏光板７の吸収軸７ａと平行であり、上記位相差板４１が、ｎｘ３＝ｎｙ３＜ｎｚ３の関係を満足すると共に、ｎｘ３、ｎｙ３方向が、該位相差板４１を介して上記基板１と反対側に形成されている偏光板６の吸収軸６ａと平行または直交するように配されている。

以下に、上記位相差板４２・４１のリタデーション（Ｒｅ、Ｒｔｈ）を種々変更して、方位Ｂ、極角６０度におけるコントラストを調べた。なお、Ｒｅ、Ｒｔｈは、
Ｒｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）
Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）
で示される値であり、上記位相差板４２・４１（位相差フィルム）の厚みｄ２・ｄ３は共に１００μｍ、観察波長は５５０ｎｍとした。この結果を図１９に示す。

図１９は、横軸をＲｔｈ、縦軸をＲｅとしたときのコントラストを示し、図１９中、黒く塗り潰した領域がコントラスト２０以上の領域であり、グレーの領域（斜線領域）がコントラスト１０以上の領域であり、着色されていない領域（無印領域）が、コントラストが改善されたとしても、コントラスト１０未満の領域である。

実用上問題なく使用するためにはコントラストが１０以上であることが望ましく、十分コントラストが向上したと認められるには、コントラストが２０以上であることが必要である。

ここで、コントラストが最大になる点は、
（Ｒｔｈ、Ｒｅ）＝（１４０ｎｍ、１００ｎｍ）
である。

図２０に、上記したコントラスト最大条件のときの方位Ａおよび方位Ｂの極角０〜８５度のコントラストを調べた結果を示す。上記した主屈折率、さらには上記したリタデーションを有する位相差板４２・４１を用いることで、前述したように位相差板４２・４１がないときと比べて方位Ｂのコントラストが大きく向上し、方位Ａと方位Ｂとでほぼ差がないコントラストが得られた。このような表示素子をテレビ、パソコンモニタ等の表示装置に適用したところ、視野角において実用上の問題はなかった。また、上記位相差板４２・４１が上記の関係を満たすことで、波長分散に起因する着色を防止することができた。

なお、ほぼコントラスト１０以上の値が得られる領域は、次式
（Ｒｔｈ−１４０）^２＋（Ｒｅ−１００）^２≦６５^２
で示される領域、つまり、中心が（Ｒｔｈ、Ｒｅ）＝（１４０ｎｍ、１００ｎｍ）、半径６５ｎｍの円であり、上記位相差板４２・４１が上記の関係を満たす（つまり、上記位相差板４２・４１として上記関係式を満足する位相差板を使用する）ことで、コントラスト１０以上の値を得ることができる。なお、位相差板４２・４１の他の範囲においてもコントラスト向上効果のある範囲はあるものの、その範囲では波長分散に起因する着色現象が強く見られ、上記位相差板４２・４１が上記の関係を満たすことで、波長分散に起因する着色を防止することができる。

また、ほぼコントラスト２０以上が得られる領域は、次式
（Ｒｔｈ−１４０）^２＋（Ｒｅ−１００）^２≦４０^２
で示される領域、つまり、中心が（Ｒｔｈ、Ｒｅ）＝（１４０ｎｍ、１００ｎｍ）、半径４０ｎｍの円であり、上記位相差板４２・４１が上記の関係を満たすことで、コントラスト２０以上の値を得ることができる。なお、位相差板４２・４１の他の範囲においてもコントラスト向上効果のある範囲はあるものの、その範囲では波長分散に起因する着色現象が強く見られ、上記位相差板４２・４１が上記の関係を満たすことで、波長分散に起因する着色を防止することができる。

さらに、上記位相差板４２・４１を設けない場合における方位Ｂ、極角６０度でのコントラスト値（以下、コントラストＣ３と記す）で、上記位相差板４２・４１を設けた場合における方位Ｂ、極角６０度でのコントラスト値（以下、コントラストＣ４と記す）を除した値（Ｃ４／Ｃ３）を、図２１に示す。図２１において、横軸はＲｔｈ、縦軸はＲｅであり、図２１中、黒く塗り潰した領域が、（Ｃ４／Ｃ３）が２よりも大きい領域であり、グレーの領域（斜線領域）が、（Ｃ４／Ｃ３）が１よりも大きい領域であり、着色されていない領域（無印領域）が（Ｃ４／Ｃ３）が１以下の領域である。よって、図２１中、グレーもしくは黒色領域が、一軸異方性を有する位相差板４２・４１をその主屈折率方向と偏光板吸収軸との位置関係が前記した関係を有するように基板１・２と偏光板６・７との間に設けることによりコントラストの改善効果が得られる領域であり、一軸異方性を有する位相差板４２・４１をその主屈折率方向と偏光板吸収軸との位置関係が前記した関係を有するように基板１・２と偏光板６・７との間に設けることにより、ほぼコントラスト改善効果を得ることができることが判る。

以上のように、本実施の形態によれば、上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に一軸光学異方性を有する第１および第２の位相差板を備え、上記第１および第２の位相差板は、上記第１の位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ２、ｎｙ２、法線方向の主屈折率をｎｚ２とし、上記第２の位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ３、ｎｙ３、法線方向の主屈折率をｎｚ３とすると、上記第１の位相差板は、ｎｘ２＞ｎｙ２＝ｎｚ２の関係を満足すると共に、ｎｙ２方向が、該第１の位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交し、上記第２の位相差板は、ｎｘ３＝ｎｙ３＜ｎｚ３の関係を満足すると共に、ｎｙ３方向が、該第２の位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交する関係を有していること、特に、前記関係式を満足する主屈折率、さらにはリタデーションを有していることで、斜め視角のコントラスト、特に偏光板吸収軸から約４５度の方位における斜め視角のコントラストを向上することができ、上記表示素子の視野角特性を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、図１８に示すように対向基板１２と偏光板７との間に、二軸光学異方性を有する位相差板２１に代えて一軸光学異方性を有する第１の位相差板である位相差板４２が設けられていると共に、画素基板１１と偏光板６との間に、一軸光学異方性を有する第２の位相差板である位相差板４１が設けられている場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、上記一対の基板１・２（画素基板１１・対向基板１２）のうち、少なくとも一方の基板と偏光板（偏光板６または偏光板７）との間に、一軸光学異方性を有する第１および第２の位相差板（位相差板４２・４１）のうち少なくとも一方が設けられている構成としてもよい。

このような表示素子としては、例えば、上記位相差板４２、位相差板４１が、図２２（ａ）に示すように、上記対向基板１２と偏光板７との間に、対向基板１２側からこの順に積層されている構成としてもよく、図２２（ｂ）に示すように、上記対向基板１２と偏光板７との間に、対向基板１２側から位相差板４１、位相差板４２の順に積層されている構成としてもよい。また、図２２（ｃ）に示すように、上記対向基板１２と偏光板７との間に位相差板４２のみが設けられている構成としてもよく、図２２（ｄ）に示すように、上記対向基板１２と偏光板７との間に位相差板４１のみが設けられている構成としてもよい。

すなわち、上記位相差板４２・４１は、その少なくとも一方が設けられていればよく、また、偏光板が設けられた側の基板の少なくとも一方（つまり、一方の基板の外側にのみ偏光板が設けられている場合は、該偏光板と基板との間であり、両基板の外側に偏光版が設けられている場合にはその少なくとも一方の基板と偏光版との間）に、少なくとも１つの位相差板が設けられていればよい。

なお、上記位相差板４１・４２は、互いに組み合わせて適用した場合に特に顕著なコントラストの改善効果を得ることができたが、何れか一方のみの場合でも、位相差板が設けられていない従来の構成と比較すれば、コントラスト改善効果を得ることができた。なお、上記構成のうち何れの構成を採用するかは、コストと性能のバランスを考えて適宜選択すればよい。

なお、第１の位相差板（位相差板４２）の遅相軸（面内の主屈折率が大きい方向）は、隣接する偏光板７の吸収軸７ａと平行または直交するときにコントラスト向上効果を発現し、より望ましくは直交しているときであった。

〔実施の形態３〕
本発明の実施のさらに他の形態について図２３〜図２８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、主に、前記実施の形態１および２との相違点について説明するものとし、前記実施の形態１および２で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。

図２３は、本実施の形態にかかる表示素子に設けられた偏光板７の要部の概略構成を示す断面図である。

上記偏光板７は、図２３に示すように、基板２（図１参照）側から、接着層７１、基材フィルム７２、偏光層７３、表面保護層７４が、この順に積層された構造を有している。上記接着層７１は、基材フィルム７２裏面に設けられ、基板２に、当該偏光板７を接着するようになっている。また、偏光層７３は、特定の方向の偏光のみ透過するようになっており、上記表面保護層７４は、上記偏光層７３表面を保護するために形成されている。

また、上記基材フィルム７２は、通常、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）にて形成されている。前記実施の形態１および２でも、偏光板６・７としては、一般的な偏光板を用いており、両偏光板６・７の基材フィルムには上記ＴＡＣが使用されている。

しかしながら、ＴＡＣは、それ自身、光学異方性を有している。このため、上記偏光板６・７における基材フィルムはそれぞれ光学異方性を有しており、面内のリタデーションはほぼ０であるが、厚み方向のリタデーションは４５ｎｍであった。

そこで、本実施の形態では、前記実施の形態１および２における構成において、偏光板６・７のＴＡＣを排除しときの基材フィルムのリタデーションの影響、つまり、上記偏光板６・７が有するリタデーションの影響を調べた。

まず、実施の形態１に対応する２軸光学異方性を有する位相差板２１を用いた場合、図２４に示すように、最大コントラストを与える（Ｒｘｚ、Ｒｙｚ）の値はほとんど変わらないことが判った。但し、最大コントラスト点周辺の傾向には変化があり、最大コントラスト点からずれた場合のコントラストには違いがあり、等高線形状が長円状から三角状になった。

このため、ほぼコントラスト１０以上が得られる領域を数式で表せば、
Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦３００^２、
Ｒｘｚ≧５０、
Ｒｙｚ≦−５０、
または、
Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦３００^２、
Ｒｙｚ≧５０、
Ｒｘｚ≦−５０
となった。

また、ほぼコントラスト２０以上が得られる領域を数式で表せば、
Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦２５０^２、
Ｒｘｚ≧７５、
Ｒｙｚ≦−７５、
または、
Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦２５０^２、
Ｒｙｚ≧７５、
Ｒｘｚ≦−７５
となった。なお、上記何れの場合にも、上記位相差板２１が上記の関係を満たすことで、波長分散に起因する着色を防止することができた。

なお、上記したように偏光板６・７におけるリタデーションの影響を排除した場合においても、前記実施の形態１同様、最適点（最大コントラストが得られる点）は２箇所あり、それぞれがＲｘｚとＲｙｚとが入れ替わった関係である。これにより、上記位相差板２１を９０度回転させても同様な特性が得られることが判る。

また、上記した場合において、上記位相差板２１を設けない場合における方位Ｂ、極角６０度でのコントラスト値（以下、コントラストＣ５と記す）で、上記位相差板２１を設けた場合における方位Ｂ、極角６０度でのコントラスト値（以下、コントラストＣ６と記す）を除した値（Ｃ６／Ｃ５）を調べた結果を、図２５に示す。図２５において、横軸はＲｘｚ、縦軸はＲｙｚであり、図２５中、黒く塗り潰した領域が、（Ｃ６／Ｃ５）が２よりも大きい領域であり、グレーの領域（斜線領域）が、（Ｃ６／Ｃ５）が１よりも大きい領域であり、着色されていない領域（無印領域）が（Ｃ６／Ｃ５）が１以下の領域である。よって、図２５中、グレーもしくは黒色領域が、偏光板６・７におけるリタデーションの影響を排除した場合に、二軸異方性を有する位相差板２１をその主屈折率方向と偏光板吸収軸との位置関係が前記した関係を有するように基板１・２と偏光板６・７との間に設けることによりコントラストの改善効果が得られる領域であり、二軸異方性を有する位相差板２１をその主屈折率方向と偏光板吸収軸との位置関係が前記した関係を有するように基板１・２と偏光板６・７との間に設けることにより、ほぼコントラスト改善効果を得ることができることが判る。

さらに、本実施の形態でも、位相差板２１を１枚にて構成したが、２枚に分割してそれぞれ基板１・２と偏光板６・７との間に挿入しても同様の効果が得られる。

一方、前記実施の形態２に対応する、１軸光学異方性を有する位相差板４２・４１を用いた場合、図２６に示すように、最大コントラストを与える点は変化した。

上記したように偏光板６・７におけるリタデーションの影響を排除した場合にコントラストが最大になる点は、
（Ｒｔｈ、Ｒｅ）＝（９０ｎｍ、１４０ｎｍ）
であった。

したがって、前記実施の形態２の構成において斜め視角のコントラストを最適化するためには、基材フィルムのリタデーション（偏光板６・７のリタデーション）を考慮することが望ましいことが判った。

なお、ほぼコントラスト１０以上が得られる領域は、次式
（Ｒｔｈ−９０）^２＋（Ｒｅ−１４０）^２≦６５^２
で示される領域、つまり、中心が（Ｒｔｈ、Ｒｅ）＝（９０ｎｍ、１４０ｎｍ）、半径６５ｎｍの円であった。

また、ほぼコントラスト２０以上が得られる領域は、次式
（Ｒｔｈ−９０）^２＋（Ｒｅ−１４０）^２≦４０^２
で示される領域、つまり、中心が（Ｒｔｈ、Ｒｅ）＝（１４０ｎｍ、１００ｎｍ、半径４０ｎｍの円であった。なお、上記何れの場合にも、上記位相差板４２・４１が上記の関係を満たすことで、波長分散に起因する着色を防止することができた。

以上のことから、偏光板６・７の法線方向のリタデーション、つまり、ＴＡＣのリタデーションをＲｔａｃとすると、Ｒｔａｃ＝４５ｎｍのときにコントラストが最大になる点は（Ｒｅ、Ｒｔｈ）＝（１００ｎｍ、１４０ｎｍ）であり、Ｒｔａｃ＝０ｎｍのときにコントラストが最大になる点は（Ｒｅ、Ｒｔｈ）＝（１４０ｎｍ、９０ｎｍ）であり、ＴＡＣのリタデーション（Ｒｔａｃ）を変化させたときには、図２７（ａ）・（ｂ）に示すように、上記２点で外挿または内挿できる新たな（Ｒｅ、Ｒｔｈ）を適用することが望ましい。

また、大凡、図２７（ａ）・（ｂ）に示す直線グラフから±５０％程度の範囲であれば、実用的な効果（明らかに従来例より視野角が向上したと判断できる）を発現し、±２５％程度の範囲であれば顕著な効果（主観評価レベルでほぼ効果が飽和している領域）を有することが判った。

すなわち、図２７（ａ）・（ｂ）に示す直線グラフから±５０％程度の範囲の場合、第１の位相差板である位相差板４２の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板である位相差板４１の厚みをｄ３（ｎｍ）、これら位相差板４２・４１のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とし、偏光板６・７の法線方向のリタデーションをＲｔａｃとすると、上記Ｒｅが、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×１．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×１．５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×０．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×０．５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在すると共に、上記Ｒｔｈが、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×１．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×１．５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×０．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×０．５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在するようにすればよいことになる。

また、図２７（ａ）・（ｂ）に示す直線グラフから±２５％程度の範囲の場合上記位相差板４２の厚みをｄ２（ｎｍ）、上記位相差板４１の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記位相差板４２・４１のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とし、上記偏光板６・７の法線方向のリタデーションをＲｔａｃとすると、上記Ｒｅが、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×１．２５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×１．２５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×１．２５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×１．２５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在すると共に、上記Ｒｔｈが、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×０．７５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×０．７５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×０．７５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×０．７５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在するようにすればよいことになる。

なお、上記の範囲（±５０％および±２５％の範囲）は、ＲｅとＲｔｈにおける２点の値によって得られる直線によってそれぞれ補間されたものである。

また、上述したように偏光板６・７のリタデーションの影響を除外した場合に、上記位相差板４２・４１を設けない場合における方位Ｂ、極角６０度でのコントラスト値（以下、コントラストＣ７と記す）で、上記位相差板４２・４１を設けた場合における方位Ｂ、極角６０度でのコントラスト値（以下、コントラストＣ８と記す）を除した値（Ｃ８／Ｃ７）を調べた結果を、図２８に示す。図２８において、横軸はＲｔｈ、縦軸はＲｅであり、図２８中、黒く塗り潰した領域が、（Ｃ８／Ｃ７）が２よりも大きい領域であり、グレーの領域（斜線領域）が、（Ｃ８／Ｃ７）が１よりも大きい領域であり、着色されていない領域（無印領域）が（Ｃ８／Ｃ７）が１以下の領域である。よって、図２８中、グレーもしくは黒色領域が、偏光板６・７におけるリタデーションの影響を排除した場合に、一軸異方性を有する位相差板４２・４１をその主屈折率方向と偏光板吸収軸との位置関係が前記した関係を有するように基板１・２と偏光板６・７との間に設けることによりコントラストの改善効果が得られる領域であり、一軸異方性を有する位相差板４２・４１をその主屈折率方向と偏光板吸収軸との位置関係が前記した関係を有するように基板１・２と偏光板６・７との間に設けることにより、ほぼコントラスト改善効果を得ることができることが判る。

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。

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ているので、大画面表示や動画表示にも適している。また、本表示素子は、高速応答性を有しているので、例えばフィールドシーケンシャルカラー方式の表示装置にも好適である。

本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成を示す断面図である。 （ａ）は電圧無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）は電圧無印加状態における上記表示素子の媒質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媒質を模式的に示す断面図である。 上記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。 上記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）は本実施の形態にかかる表示素子の電圧無印加時の断面図であり、（ｂ）は本実施の形態にかかる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ＴＮ方式の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ＶＡ方式の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ＩＰＳ方式の液晶表示素子の電圧印加時の断面図である。 上記表示素子における電極構造と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。 異なる方位と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。 位相差版を備えていない場合の表示素子における極角とコントラストとの関係を示すグラフである。 二軸光学異方性を有する位相差板のリタデーションと表示素子のコントラストとの関係を示す図である。 図９に示すコントラスト最大条件のときの上記表示素子における極角とコントラストとの関係を示すグラフである。 二軸光学異方性を有する位相差板のリタデーションと表示素子のコントラストとの関係を示す別の図である。 本実施の形態にかかる反射型の表示素子の要部の概略構成の一例を示す断面図である。 基板面法線方向への電界印加による表示方式を用いた本実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成を示す断面図である。 配向膜のラビング方向と偏光板吸収軸との関係を説明する図である。 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。 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。 リオトロピック液晶相の分類図である。 本発明の他の実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成の一例を示す断面図である。 一軸光学異方性を有する位相差板のリタデーションと表示素子のコントラストとの関係を示す図である。 図１９に示すコントラスト最大条件のときの表示素子における極角とコントラストとの関係を示すグラフである。 一軸光学異方性を有する位相差板のリタデーションと表示素子のコントラストとの関係を示す別の図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施の形態にかかる表示素子の要部の概略構成の一例を示す断面図である。 本発明の他の本実施の形態にかかる表示素子に設けられた偏光板の要部の概略構成を示す断面図である。 一軸光学異方性を有する位相差板のリタデーションと表示素子のコントラストとの関係を示すさらに別の図である。 一軸光学異方性を有する位相差板のリタデーションと表示素子のコントラストとの関係を示すさらに別の図である。 二軸光学異方性を有する位相差板のリタデーションと表示素子のコントラストとの関係を示すさらに別の図である。 （ａ）および（ｂ）は、視野角を向上させることができる偏光板の法線方向のリタデーションと位相差板のリタデーションとの関係を示すグラフである。 二軸光学異方性を有する位相差板のリタデーションと表示素子のコントラストとの関係を示すさらに別の図である。 本発明の一実施の形態にかかる表示素子を用いる表示装置の要部の概略構成を示すブロック図である。 図２９に示す表示装置に用いられる表示素子の周辺の概略構成を示す模式図である。 本発明の実施の一形態にかかる表示素子について測定した電圧−透過率特性から見積もった、透過率が最大となる電圧値と、屈折率異方性Δｎと誘電率異方性Δεとの積（Δｎ×Δε）との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 基板
２ 基板
３ 媒質層
３ａ 屈折率楕円体
４ 櫛型電極
４ａ 櫛歯部分
５ 櫛形電極
５ａ 櫛歯部分
６ 偏光板
６ａ 吸収軸
７ 偏光板
７ａ 吸収軸
１１ 画素基板（基板）
１２ 対向基板（基板）
２１ 位相差板
３３ 透明電極
３４ 透明電極
４１ 位相差板
４２ 位相差板
Ａ 媒質

Claims (31)

1. 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、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偏光板とを備えた表示素子であって、
   上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に二軸光学異方性を有する位相差板を備え、
   上記位相差板は、上記位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ１、ｎｙ１、法線方向の主屈折率をｎｚ１とすると、ｎｙ１方向が、該位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交するように配されていることを特徴とする表示素子。
2. 上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とすると、
   Ｒｘｚ≧０、
   Ｒｙｚ≦（２２５／５００）Ｒｘｚ−１２５、
   Ｒｙｚ≧（１７５／２７５）Ｒｘｚ−３００、
   Ｒｙｚ≧（５００／５００）Ｒｘｚ−４００、
   Ｒｙｚ≧−２２５、
   または、
   Ｒｙｚ≧０、
   Ｒｘｚ≦（２２５／５００）Ｒｙｚ−１２５、
   Ｒｘｚ≧（１７５／２７５）Ｒｙｚ−３００、
   Ｒｘｚ≧（５００／５００）Ｒｙｚ−４００、
   Ｒｘｚ≧−２２５、
   を満足することを特徴とする請求項１記載の表示素子。
3. 上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とすると、
   Ｒｘｚ≧２５、
   Ｒｙｚ≦（１２５／２５０）Ｒｘｚ−１７５、
   −２００≦Ｒｙｚ≦−５０、
   Ｒｙｚ≧（２５０／３００）Ｒｘｚ−３００、
   または、
   Ｒｙｚ≧２５、
   Ｒｘｚ≦（１２５／２５０）Ｒｙｚ−１７５、
   −２００≦Ｒｘｚ≦−５０、
   Ｒｘｚ≧（２５０／３００）Ｒｙｚ−３００、
   を満足することを特徴とする請求項１記載の表示素子。
4. 上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とし、観察波長をλ（ｎｍ）とすると、
   Ｒｘｚ＝−Ｒｙｚ、
   Ｒｘｚ−Ｒｙｚ≒１／２λ
   を満足することを特徴とする請求項１記載の表示素子。
5. 上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とすると、
   （Ｒｘｚ、Ｒｙｚ）＝（１４０、−１４０）、
   または、
   （Ｒｘｚ、Ｒｙｚ）＝（−１４０、１４０）
   であることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
6. 上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とすると、
   Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦３００^２、
   Ｒｘｚ≧５０、
   Ｒｙｚ≦−５０、
   または、
   Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦３００^２、
   Ｒｙｚ≧５０、
   Ｒｘｚ≦−５０
   を満足することを特徴とする請求項１記載の表示素子。
7. 上記位相差板の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、該位相差板のリタデーションをそれぞれＲｘｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｘ１−ｎｚ１）、Ｒｙｚ（ｎｍ）＝ｄ１×（ｎｙ１−ｎｚ１）とすると、
   Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦２５０^２、
   Ｒｘｚ≧７５、
   Ｒｙｚ≦−７５、
   または、
   Ｒｘｚ^２＋Ｒｙｚ^２≦２５０^２、
   Ｒｙｚ≧７５、
   Ｒｘｚ≦−７５、
   を満足することを特徴とする請求項１記載の表示素子。
8. 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、電界の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記一対の基板のうち、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偏光板とを備えた表示素子であって、
   上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に一軸光学異方性を有する第１および第２の位相差板を備え、
   上記第１および第２の位相差板は、上記第１の位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ２、ｎｙ２、法線方向の主屈折率をｎｚ２とし、上記第２の位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ３、ｎｙ３、法線方向の主屈折率をｎｚ３とすると、
   上記第１の位相差板は、ｎｘ２＞ｎｙ２＝ｎｚ２の関係を満足すると共に、ｎｙ２方向が、該第１の位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交し、
   上記第２の位相差板は、ｎｘ３＝ｎｙ３＜ｎｚ３の関係を満足すると共に、ｎｙ３方向が、該第２の位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交することを特徴とする表示素子。
9. 上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
   （Ｒｔｈ−１４０）^２＋（Ｒｅ−１００）^２≦６５^２
   を満足することを特徴とする請求項８記載の表示素子。
10. 上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
    （Ｒｔｈ−１４０）^２＋（Ｒｅ−１００）^２≦４０^２、
    を満足することを特徴とする請求項８記載の表示素子。
11. 上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
    （Ｒｔｈ、Ｒｅ）＝（１４０、１００）
    であることを特徴とする請求項８記載の表示素子。
12. 上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
    （Ｒｔｈ−９０）^２＋（Ｒｅ−１４０）^２≦６５^２
    を満足することを特徴とする請求項８記載の表示素子。
13. 上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
    （Ｒｔｈ−９０）^２＋（Ｒｅ−１４０）^２≦４０^２
    を満足することを特徴とする請求項８記載の表示素子。
14. 上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とすると、
    （Ｒｔｈ、Ｒｅ）＝（９０、１４０）
    であることを特徴とする請求項８記載の表示素子。
15. 上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とし、上記偏光板の法線方向のリタデーションをＲｔａｃとすると、
    上記Ｒｅが、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×１．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×１．５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×０．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×（０．５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在すると共に、
    上記Ｒｔｈが、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×１．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×１．５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×０．５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×０．５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在することを特徴とする請求項８記載の表示素子。
16. 上記第１の位相差板の厚みをｄ２（ｎｍ）、第２の位相差板の厚みをｄ３（ｎｍ）、上記第１および第２の位相差板のリタデーションをそれぞれＲｅ（ｎｍ）＝ｄ２×（ｎｘ２−ｎｙ２）、Ｒｔｈ（ｎｍ）＝ｄ３×（ｎｚ３−ｎｙ３）とし、上記偏光板の法線方向のリタデーションをＲｔａｃとすると、
    上記Ｒｅが、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×１．２５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×１．２５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×１．２５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×１．２５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在すると共に、
    上記Ｒｔｈが、（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（４５、１００×０．７５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｅ）＝（０、１４０×０．７５）の２点を含む直線と、（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（４５、１４０×０．７５）および（Ｒｔａｃ、Ｒｔｈ）＝（０、９０×０．７５）の２点を含む直線とで囲まれた範囲に存在することを特徴とする請求項８記載の表示素子。
17. 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ことを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
18. 上記媒質は、電界無印加時に光学的異方性を示し、電圧の印加により光学的等方性を示すことを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
19. 上記媒質は、電圧印加時または電圧無印加時に光の波長未満の配向秩序を有していることを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
20. 上記媒質が、キュービック対称性を示す秩序構造を有することを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
21. 上記媒質が、キュービック相またはスメクチックＤ相を示す分子からなることを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
22. 上記媒質が、液晶マイクロエマルションからなることを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
23. 上記媒質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示すリオトロピック液晶からなることを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
24. 上記媒質が、ミセル相、逆ミセル相、スポンジ相、またはキュービック相を示す液晶微粒子分散系からなることを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
25. 上記媒質が、デンドリマーからなることを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
26. 上記媒質が、コレステリックブルー相を示す分子からなることを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
27. 上記媒質が、スメクチックブルー相を示す分子からなることを特徴とする請求項１または８に記載の表示素子。
28. 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、外場の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記一対の基板のうち、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偏光板とを備えた表示素子であって、
    上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に二軸光学異方性を有する位相差板を備え、
    上記位相差板は、上記位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ１、ｎｙ１、法線方向の主屈折率をｎｚ１とすると、ｎｙ１方向が、該位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交するように配されていることを特徴とする表示素子。
29. 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、外場の印加により光学的異方性の程度が変化する媒質と、上記一対の基板のうち、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偏光板とを備えた表示素子であって、
    上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板と偏光板との間に一軸光学異方性を有する第１および第２の位相差板を備え、
    上記第１および第２の位相差板は、上記第１の位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ２、ｎｙ２、法線方向の主屈折率をｎｚ２とし、上記第２の位相差板の面内方向の主屈折率をｎｘ３、ｎｙ３、法線方向の主屈折率をｎｚ３とすると、
    上記第１の位相差板は、ｎｘ２＞ｎｙ２＝ｎｚ２の関係を満足すると共に、ｎｙ２方向が、該第１の位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交し、
    上記第２の位相差板は、ｎｘ３＝ｎｙ３＜ｎｚ３の関係を満足すると共に、ｎｙ３方向が、該第２の位相差板を介して上記基板と反対側に形成されている偏光板の吸収軸と平行または直交することを特徴とする表示素子。
30. 上記媒質は、４００ｎｍ以下の選択反射波長域または螺旋ピッチを持つことを特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項に記載の表示素子。
31. 請求項１〜３０のいずれか１項に記載の表示素子を備えてなる表示装置。

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