JP4451299B2 - 表示素子および表示装置 - Google Patents
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Description
また、上記媒質は、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場印加時に光学的異方性を示す。この場合、屈折率楕円体の形状は、外場無印加時には球状であり、外場、つまり例えば電界を印加することによって楕円に変化する。上記の構成によれば、外場の印加により、外場無印加時と外場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、上記の構成によれば、外場無印加時と外場印加時とで表示状態が異なり、駆動温度範囲が広く、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。
本発明の実施の一形態について図1〜図12および図18〜図25に基づいて説明すれば、以下の通りである。
スメクチックD相(SmD)は、上記媒質Aとして使用することができる液晶性物質の液晶相の一つであり、三次元格子構造を有し、その格子定数が可視光波長未満である。このため、スメクチックD相は、光学的には等方性を示す。
液晶マイクロエマルションとは、前記非特許文献4において提案された、O/W型マイクロエマルション(油の中に水を界面活性剤で水滴の形で溶解させた系で、油が連続相となる)の油分子をサーモトロピック液晶分子で置換したシステム(混合系)の総称である。
リオトロピック(ライオトロピック)液晶とは、液晶を形成する主たる分子が、他の性質を持つ溶媒(水や有機溶剤など)に溶けているような他成分系の液晶を意味する。本実施の形態においては、上記リオトロピック液晶として、特定の相を有するリオトロピック液晶を適用することができる。ここで、上記特定の相とは、電界印加時と電界無印加時とで、光学的異方性の程度が変化する相であり、例えば、電界無印加時に光学的に等方性を示す相である。このような特定の相としては、例えば、非特許文献11に記載されているミセル相、スポンジ相、キュービック相、逆ミセル相がある。図9に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
また、媒質Aは、例えば、非イオン性界面活性剤ペンタエチレングリコール−ドデシルエーテルの水溶液に、表面を硫酸基で修飾した直径100Å程度のラテックス粒子を混在させた、液晶微粒子分散系であってもよい。上記液晶微粒子分散系ではスポンジ相が発現するが、本実施の形態において用いられる媒質Aとしては、前述したミセル相、キュービック相、逆ミセル相等を発現する液晶微粒子分散系、つまり、電界印加時と電界無印加時とで光学的異方性の程度が変化する相を示す液晶微粒子分散系であってもよい。なお、上記ラテックス粒子に代えて前記DDABを使用することによって、前述した液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることもできる。
デンドリマーとは、モノマー単位毎に枝分かれのある三次元状の高分岐ポリマーである。デンドリマーは、枝分かれが多いために、ある程度以上の分子量になると球状構造となる。この球状構造は、可視光波長未満の秩序(秩序構造、配向秩序)を有しているので透明な物質であり、電界(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(光学的異方性の程度が変化する)。したがって、デンドリマーもまた、本実施の形態にかかる表示素子70の媒質Aとして適用することができる。また、前述した液晶マイクロエマルションにおいてDDABに代えて上記デンドリマーを使用することにより、前述した液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることができる。このようにして得られた媒質もまた、上記媒質Aとして適用することができる。
コレステリックブルー相は、螺旋軸が3次元的に周期構造を形成しており、その構造は、高い対称性を有していることが知られている(例えば、前記非特許文献6・7参照)。コレステリックブルー相は、可視光波長未満の秩序(秩序構造、配向秩序)有しているのでほぼ透明な物質であり、電界印加によって配向秩序の程度が変化して光学的異方性が発現する。すなわち、コレステリックブルー相は、光学的に概ね等方性を示し、電界印加によって液晶分子が電界方向に向くために格子が歪み、光学的異方性を発現する(光学的異方性の程度が変化する)。
スメクチックブルー(BPSm)相は、コレステリックブルー相と同様、高い対称性の構造を有し(例えば、前記非特許文献7・10等参照)、可視光波長未満の秩序(秩序構造、配向秩序)を有しているのでほぼ透明な物質であり、電界印加によって配向秩序の程度が変化して光学的異方性が発現する(光学的異方性の程度が変化する)。すなわち、スメクチックブルー相は、光学的に概ね等方性を示し、電界印加によって液晶分子が電界方向に向くために格子が歪み、光学的異方性を発現する。
で表される楕円体(屈折率楕円体)で示される(例えば非特許文献12参照)。ここで、上記式(1)を楕円体の主軸方向の座標系(Y1,Y2,Y3)を使用して書き直すと、次式(2)
また、上記電界印加時の屈折率楕円体3a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。
本発明の実施の他の形態について図13(a)・(b)〜図15に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、主に、前記実施の形態1との相違点について説明するものとし、前記実施の形態1で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
本発明の実施の他の形態について図16および図17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。
2 基板
3 媒質層
3a 屈折率楕円体
4 櫛形電極(電極、電界印加手段)
4a 櫛歯部分
4a1,4a2,…4ar 屈曲部
5 櫛形電極(電極、電界印加手段)
5a 櫛歯部分
5a1,5a2,…5ar 屈曲部
6 偏光板
6a 吸収軸
7 偏光板
7a 吸収軸
10 電極対
21 透明電極(電極)
22 透明電極(電極)
23 配向膜
24 配向膜
31 データ信号線
32 走査信号線
33 TFT
34 非表示領域
41 反射層
42 絶縁層
60 表示装置
70 表示素子
71 画素
DM ドメイン
DM ’ ドメイン
A 媒質
Claims (22)
- 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
マトリクス状に配置された複数の画素の各列および各行にデータ信号線と走査信号線とがそれぞれ設けられているとともに、各画素内に、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する櫛形状の画素電極と対向電極とを備え、
上記櫛形状の画素電極および対向電極の櫛歯部分は、上記基板に略平行な面内で、それぞれ90度±20度の範囲内の角度でジグザグ状に折れ曲がっており、
上記外場は電界であり、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度の範囲内の角度をなすことを特徴とする表示素子。 - 上記データ信号線および走査信号線の少なくとも一方が、上記画素電極および対向電極の形状に沿って上記基板に略平行な面内で、それぞれ90度±20度の範囲内の角度でジグザグ状に折れ曲がっていることを特徴とする請求項1記載の表示素子。
- 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
マトリクス状に配置された複数の画素の各列および各行にデータ信号線と走査信号線とがそれぞれ設けられていると共に、各画素内に、上記基板に略平行な電界を上記媒質に印加する櫛形状の画素電極と対向電極とを備え、
上記櫛形状の画素電極および対向電極の櫛歯部分は、上記基板に略平行な面内で、それぞれ90度±20度未満の範囲内の角度でジグザグ状に折れ曲がっており、
上記外場は電界であり、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度未満の範囲内の角度をなすことを特徴とする表示素子。 - 上記データ信号線および走査信号線の少なくとも一方が、上記画素電極および対向電極の形状に沿って上記基板に略平行な面内で、それぞれ90度±20度未満の範囲内の角度でジグザグ状に折れ曲がっていることを特徴とする請求項3記載の表示素子。
- 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度の範囲内の角度をなし、
上記媒質は、外場無印加時に可視光波長未満のスケールで、上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向が一方向を向く配向秩序を有していることを特徴とする表示素子。 - 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度の範囲内の角度をなし、
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表示素子。 - 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度の範囲内の角度をなし、
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表示素子。 - 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度の範囲内の角度をなし、
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表示素子。 - 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度の範囲内の角度をなし、
上記媒質が、デンドリマーからなることを特徴とする表示素子。 - 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度の範囲内の角度をなし、
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表示素子。 - 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度の範囲内の角度をなし、
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表示素子。 - 上記外場が電界であることを特徴とする請求項5〜11の何れか1項に記載の表示素子。
- 上記少なくとも2つのドメインにおける電界印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度未満の範囲内の角度をなすことを特徴とする請求項12記載の表示素子。
- 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を備え、
上記各ドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向と、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が45度±10度の範囲内であることを特徴とする請求項1〜13の何れか1項に記載の表示素子。 - 上記各ドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向と、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が45度±10度未満の範囲内であることを特徴とする請求項14記載の表示素子。
- 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
上記各画素内に、上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される上記媒質の分子の配向方向が基板面内で互いに異なるように上記基板表面に配向処理が施された領域を少なくとも2つ有し、
上記各領域における上記配向処理の配向方向は、互いに90度±20度の範囲内で異なっており、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度の範囲内の角度をなすことを特徴とする表示素子。 - 少なくとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、外場の印加により光学的異方性が発現する媒質とを備え、上記媒質が、外場無印加時に光学的等方性を示し、外場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、
上記各画素内に、上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される上記媒質の分子の配向方向が基板面内で互いに異なるように上記基板表面に配向処理が施された領域を少なくとも2つ有し、
上記各領域における上記配向処理の配向方向は、互いに90度±20度未満の範囲内で異なっており、
各画素に、外場印加時における上記媒質の屈折率楕円体の長軸方向で示される光学的異方性の方向が異なる少なくとも2つのドメインが存在するとともに、
上記少なくとも2つのドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向が互いに90度±20度未満の範囲内の角度をなすことを特徴とする表示素子。 - 上記外場が電界であることを特徴とする請求項16または17記載の表示素子。
- 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を備え、
上記各ドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向と、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が45度±10度の範囲内であることを特徴とする請求項18記載の表示素子。 - 上記各ドメインにおける外場印加時における上記光学的異方性の方向と、上記偏光板の吸収軸とがなす角度が45度±10度未満の範囲内であることを特徴とする請求項19記載の表示素子。
- 上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板は、光感応性の官能基を有する配向膜を備え、該配向膜に上記配向処理が施されていることを特徴とする請求項16〜20の何れか1項に記載の表示素子。
- 請求項1〜21の何れか1項に記載の表示素子を備えていることを特徴とする表示装置。
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