WO2006025234A1 - 表示素子および表示装置 - Google Patents

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WO2006025234A1
WO2006025234A1 PCT/JP2005/015315 JP2005015315W WO2006025234A1 WO 2006025234 A1 WO2006025234 A1 WO 2006025234A1 JP 2005015315 W JP2005015315 W JP 2005015315W WO 2006025234 A1 WO2006025234 A1 WO 2006025234A1
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WO
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liquid crystal
electric field
alignment
material layer
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PCT/JP2005/015315
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Iichiro Inoue
Koichi Miyachi
Seiji Shibahara
Shoichi Ishihara
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Sharp Kabushiki Kaisha
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    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3027—Compounds comprising 1,4-cyclohexylene and 2,3-difluoro-1,4-phenylene
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Definitions

  • the present invention relates to a display element and a display device, and in particular, a display element and a display device that can be driven in a low voltage and wide temperature range and have both a wide viewing angle and a high-speed response. It is about.
  • liquid crystal display element has an advantage that it is thin, lightweight, and has low power consumption.
  • liquid crystal display elements have been widely used in display devices provided in OA (Office Automation) equipment such as word processors and personal computers, information terminals such as video cameras, digital cameras, and mobile phones.
  • OA Office Automation
  • liquid crystal display elements that use nematic liquid crystals start with numerical segment type display elements such as watches and calculators.
  • they have been taking advantage of the space-saving and low power consumption of notebook PCs (per sonal computers). Widely used as a display for desktop monitors.
  • nematic liquid crystal display mode which is a twisted nematic ( ⁇ ) mode, or a phase difference plate is optically compensated.
  • ⁇ mode in-plane switching (IPS) mode, vertical alignment (VA) mode, optical compensation bend (OCB) mode, etc. are known, and some liquid crystal display devices using these display methods have already been commercialized Is out in the hall
  • Each of these display methods uses rotation of liquid crystal molecules by applying an electric field, and the liquid crystal molecules rotate in an aligned manner, so that it takes time to respond. Therefore, it takes tens to hundreds of milliseconds for the liquid crystal phase of Balta to respond, and it is difficult to achieve further high-speed response to several milliseconds or less.
  • the alignment regulating force at the substrate interface is propagated to the entire Balta inside the cell due to the self-orientation of the liquid crystal molecules themselves, and the liquid crystal molecules of the entire Balta are aligned.
  • display is performed using a long-range order due to the propagation of self-orientation of the liquid crystal molecules themselves.
  • a ferroelectric liquid crystal (FLC) mode in which the degree of order is higher than that of the nematic liquid crystal phase and ferroelectricity is manifested in the smetatic liquid crystal phase, Or there is an antiferroelectric liquid crystal (AFLC) mode.
  • FLC ferroelectric liquid crystal
  • AFLC antiferroelectric liquid crystal
  • liquid crystal display mode there is a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) mode that switches between a scattering state and a transparent state.
  • PDLC polymer dispersed liquid crystal
  • This PDLC mode does not require a polarizing plate and enables high-brightness display, but it has not been put into practical use due to problems such as a low contrast difference between the scattering state and the transparent state and a high drive voltage.
  • a display method based on electronic polarization using a second-order electro-optic effect has been proposed for these display modes that use the rotation of liquid crystal molecules in a balta by applying an electric field.
  • 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 has 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.
  • the Kerr effect which is the secondary electro-optic effect, has been applied to high-speed optical shutters from an early stage, and has been put to practical use in special measuring instruments.
  • liquid crystal material has a large Kerr constant
  • a basic study for application to an optical modulation element, an optical deflection element, and an optical integrated circuit was conducted. Liquid crystal compounds exhibiting a Kerr constant exceeding double have also been reported.
  • the application of the Kerr effect to a display device has begun to be studied. Since the force effect is proportional to the second order of the electric field, a relatively low voltage drive can be expected compared to the Pockels effect, which is proportional to the first order of the electric field. Because it shows millisecond response characteristics, it is expected to be applied to a high-speed response display device.
  • Patent Document 1 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-249363 (publication date: September 14, 2001, hereinafter referred to as “Patent Document 1”) addresses this problem by aligning negative liquid crystal molecules.
  • the orientation of the substrate surface is preliminarily applied to the Kerr effect. / A method to create a state of ashamedy has been proposed!
  • Patent Document 1 an alignment film is formed on a substrate and an alignment treatment such as rubbing is performed to effectively increase the Kerr constant in the isotropic phase, resulting in a lower voltage. It is described that can be realized.
  • Patent Document 1 mentions the refractive index anisotropy ( ⁇ n: change in refractive index) and dielectric anisotropy ( ⁇ ⁇ ) of the liquid crystal material used. However, it is not described at all that a material having a sufficiently large absolute value of the refractive index anisotropy ( ⁇ ) and dielectric anisotropy ( ⁇ ) is used for the liquid crystal material.
  • the liquid crystal phase is driven in the nematic phase.
  • the orientation film (or polar angle, azimuth angle) of the liquid crystal molecules on the substrate interface is defined by the alignment film that has been previously subjected to the alignment treatment on the substrate interface. Propagating with the self-orientation ability of the liquid crystal molecules themselves toward the internal direction, the whole liquid crystal layer of Balta is switched in a uniformly oriented state.
  • Patent Document 1 is a phase above the nematic phase, that is, an isotropic phase that is a phase that appears next to the nematic phase when the temperature is raised (the isotropic phase). ), An electric field is applied, and a refractive index change (Kerr effect) proportional to the second order of the electric field strength appears.
  • the temperature of the liquid crystal material is increased from the nematic phase, the liquid crystal material undergoes a phase transition to the isotropic phase at a temperature equal to or higher than a certain critical temperature (nematic and isotropic phase transition temperature (T)).
  • T critical temperature
  • thermodynamic fluctuation factor kinetic energy
  • Patent Document 2 discloses that the temperature dependence of the Kerr constant of liquid crystal can be suppressed by dividing the region of the liquid crystal material into small areas with a specific material, and further, the constant force of the liquid crystal alone is It is disclosed that it can be substantially maintained.
  • the liquid crystal material disclosed in Patent Document 2 is limited to a liquid crystal material (positive type) having a positive dielectric anisotropy.
  • the display element is also premised on a comb electrode structure (inter-digital electrode structure) that applies an in-plane electric field.
  • Patent Document 2 that further expands the driving temperature range describes a technique for dividing the liquid crystal material and the display element having the electrode constituent force into small regions by a polymer network or the like. Before the stabilization of the polymer, the driving voltage is lowered. However, if the polymer is stabilized, the driving voltage is further increased, and the practical use power is inevitable.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to display in a display element array that can be driven in a wide temperature range with a high response speed and a low drive voltage. To provide an apparatus.
  • the display element of the present invention includes a pair of opposing substrates and a material layer sandwiched between the pair of substrates, for example, a dielectric material layer.
  • the material layer includes a liquid crystalline medium exhibiting a nematic liquid crystal phase and exhibits optical isotropy when no electric field is applied.
  • the optical anisotropy is manifested by the application of, and the refractive index anisotropy at 550 nm in the nematic phase state of the liquid crystalline medium exhibiting the nematic liquid crystal phase is ⁇ n, and the dielectric anisotropy at 1 kHz is If the absolute value is I ⁇ ⁇ I, ⁇ ⁇ ⁇
  • the display element generates an electric field between the two substrates, preferably with respect to the pair of substrates, substantially perpendicularly, more preferably perpendicularly (that is, in the normal direction of the substrate surface). It is preferable that an electric field applying means for applying an electric field to the layer is provided. Specifically, in the display element, it is preferable that electrodes for applying an electric field between the two substrates are formed on both the substrates. By forming the electrodes on the two substrates, an electric field can be generated between the substrates of the pair of substrates, that is, in the direction normal to the substrate surface of the pair of substrates.
  • the electrode generates an electric field in the normal direction of the substrate surface of the pair of substrates, so that the entire region on the substrate can be used as the display region without sacrificing the electrode area.
  • Possible, improved aperture ratio, transmittance Thus, the drive voltage can be lowered.
  • the optical anisotropy can be promoted not only in the vicinity of the interface between the substance layer and the two substrates but also in a region away from the two substrates.
  • the drive voltage can be narrowed as compared with the case where the gap between the electrodes is narrowed by the comb electrode.
  • the material layer that is, as described above, includes a liquid crystalline medium exhibiting a nematic liquid crystal phase, and exhibits optical isotropy when no electric field is applied.
  • a dielectric material layer made of a dielectric material is preferably used as the layer exhibiting the isotropic property.
  • the display element according to the present invention includes a pair of opposing substrates, a dielectric material layer sandwiched between the pair of substrates, and an electric field sign for applying an electric field to the dielectric material layer.
  • a display element including an applying means, wherein the electric field applying means generates an electric field in a direction normal to a substrate surface of the pair of substrates, and the dielectric material layer exhibits a nematic liquid crystal phase.
  • a display element that performs display using a material (medium) that exhibits anisotropy inherently has a high-speed response characteristic and a wide viewing angle characteristic.
  • different display states can be obtained by utilizing the fact that the shape of the refractive index ellipsoid changes between when no electric field is applied and when an electric field is applied as an electric field is applied. Realized.
  • the refractive index in a substance generally differs depending on the direction that is not isotropic, and the anisotropy of the refractive index, that is, the optical anisotropy of the substance is usually a refractive index ellipsoid. Indicated by. In general, for light traveling in any 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 polarization of the light wave. The half of the length of the main axis corresponds to the refractive index in that direction.
  • the present invention has realized a different display form by changing (rotating) the direction of the major axis direction without changing the shape of the cut surface of the elliptical ellipsoid.
  • the conventional liquid crystal display element performs display using only the change in the alignment direction due to the rotation of the liquid crystal molecules due to the application of an electric field.
  • the inherent viscosity of the liquid crystal greatly affects the response speed.
  • the viscosity inherent in liquid crystal is the response speed as in a conventional liquid crystal display element. Since there is no problem when it has a large effect on the speed, a high-speed response can be realized.
  • a display element that performs display using a medium that exhibits optical anisotropy by applying an electric field as in the present invention has high-speed response, it can be used, for example, for a field sequential color display device. You can also
  • the conventional liquid crystal display element has a problem that the driving temperature range is limited to a temperature in the vicinity of the phase transition point of the liquid crystal phase, and extremely accurate temperature control is required.
  • a display element that performs display using a medium that develops optical anisotropy by applying an electric field as in the present invention the state in which the degree of optical anisotropy changes by applying the electric field to the medium. It is easy to control the temperature because it is just kept at the temperature at which it is ready.
  • a display element that performs display using a medium that exhibits optical anisotropy by applying an electric field as in the present invention uses a change in the degree of optical anisotropy in the medium for display. Therefore, a wider viewing angle characteristic can be realized than a conventional liquid crystal display element that performs display by changing the alignment direction of liquid crystal molecules.
  • a cell having a comb electrode structure that applies an electric field in the in-plane direction of the substrate as in Patent Document 2 is premised on the use of a liquid crystalline medium having a positive dielectric anisotropy ⁇ . Since the force comb cannot be used for display, the aperture ratio is reduced, and it is difficult to obtain high transmittance. In addition, it becomes difficult to narrow the gap to about several meters.
  • display is performed by applying an electric field between the pair of substrates.
  • the electric field applying means is arranged in the direction normal to the substrate surface of the pair of substrates.
  • the drive voltage can be lowered.
  • a narrow gap can be achieved as compared with the case where the gap between the electrodes is narrowed by the comb-teeth electrode.
  • the display element that is useful in the present invention is driven in an isotropic phase that is a phase that appears next to the nematic phase when the temperature is increased, but an electric field (voltage) application is performed.
  • the liquid crystalline medium has a nematic phase! /, And the characteristics due to the refractive index anisotropy ⁇ n and the dielectric anisotropy ⁇ are revealed. did.
  • the optical anisotropy corresponding to the intrinsic refractive index anisotropy ⁇ possessed by the molecules in the liquid crystalline medium can be developed at the maximum in the nematic phase, It is possible to obtain a display element with excellent light utilization efficiency.
  • a driving voltage of the display element is applied to the material layer, for example, a dielectric material layer.
  • the maximum effective voltage value that can be achieved can be achieved with a manufacturable cell thickness (ie, the thickness of the material layer (dielectric material layer)).
  • the display device of the present invention is characterized by including the above-described display element according to the present invention.
  • the display device includes the display element according to the present invention described above, so that the driving voltage necessary for display is lowered and the driving is performed in a wide temperature range. It is possible to realize a display device that can do this. Therefore, according to the above configuration, it is possible to realize a display device that can be driven in a wide temperature range with a fast response speed and a low driving voltage.
  • FIG. 1 Transmission characteristics estimated from voltage-transmittance characteristics measured by sealing a liquid crystal material according to an embodiment of the present invention and a liquid crystal material for comparison in transparent plate electrode cells, respectively.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a display element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of a display device using a display element that is useful for one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration around a display element used in the display device shown in FIG.
  • FIG. 5 shows the alignment treatment direction of the alignment film in the display element according to one embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows the relationship between the absorption-axis direction of a polarizing plate, and an electric field application direction.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the alignment state of one liquid crystal molecule when an electric field is applied in the display element shown in FIG.
  • FIG. 6 (a) is a schematic diagram showing the shape of a refractive index ellipsoid of one liquid crystal molecule when an electric field is applied.
  • FIG. 8 (a)] is a schematic cross-sectional view showing the alignment state of the liquid crystal molecules when no electric field is applied in the display element according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 (b) is a schematic cross-sectional view showing the alignment state of liquid crystal molecules when an electric field is applied in the display element shown in FIG. 8 (a).
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing another schematic configuration of a display element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 (a)] is a schematic cross-sectional view showing still another schematic configuration of a display element according to an embodiment of the present invention, in which the alignment state of liquid crystal molecules when no electric field is applied in the display element It is a cross-sectional schematic diagram which shows typically.
  • FIG. 10 (b)] is a schematic cross-sectional view showing still another schematic configuration of the display element that is useful for one embodiment of the present invention, and is a liquid crystal when an electric field is applied in the display element shown in FIG. 10 (a). It is a cross-sectional schematic diagram schematically showing the orientation state of molecules.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing still another schematic configuration of the display element according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing the relationship among the alignment treatment direction of the alignment film, the absorption axis direction of the polarizing plate, and the electric field application direction in the display element shown in FIG.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing still another schematic configuration of the display element according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the absorption axis direction of the polarizing plate and the electric field application direction in the display element shown in FIG.
  • a cross section showing still another schematic configuration of the display element according to one embodiment of the present invention It is a schematic diagram.
  • FIG. 16 (a) is a schematic cross-sectional view showing still another schematic configuration of a display element according to an embodiment of the present invention, in which the alignment of liquid crystal molecules when no electric field is applied in the display element It is a cross-sectional schematic diagram which shows a state typically.
  • FIG. 16 (b) is a schematic cross-sectional view showing still another schematic configuration of the display element that is useful for one embodiment of the present invention, and in the display element shown in FIG. It is a cross-sectional schematic diagram which shows typically the orientation state of a liquid crystal molecule.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a display element according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a display device using the display element according to the embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows schematic structure of the principal part.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration around the display element used in the display device shown in FIG.
  • the display element according to this embodiment is used by being arranged in a display device together with a drive circuit, a signal line (data signal line), a scanning line (scanning signal line), a switching element, and the like.
  • a display device 100 includes a display panel 102 in which pixels 10 are arranged in a matrix, a source driver 103 and a gate driver 104 as drive circuits. And a power supply circuit 106 and the like.
  • each pixel 10 is provided with a display element 20 and a switching element 21 to be described later according to the present embodiment.
  • the display panel 102 includes a plurality of data signal lines SLl to SLn (n represents an arbitrary integer of 2 or more) and a plurality of scan signals intersecting with the data signal lines SLl to SLn, respectively.
  • Lines GLl to GLm (m is an arbitrary integer greater than or equal to 2) are provided, and for each combination of these data signal lines SL1 to SLn and scanning signal lines GL1 to GLm, the above pixels 10 are provided. It has been.
  • the power supply circuit 106 supplies the source driver 103 and the gate driver 104 with a voltage for performing display on the display panel 102, whereby the source driver 1 03 drives the data signal lines SL1 to SLn of the display panel 102, and the gate driver 104 drives the scanning signal lines GL1 to GLm of the display panel 102.
  • the switching element 21 for example, an FET (field effect transistor) element or a TFT (thin film transistor) element is used, and the gate electrode 22 of the switching element 21 is connected to the scanning signal line GLi and the source electrode. 23 is connected to the data signal line SLi, and the drain electrode 24 is connected to the display element 20. The other end of the display element 20 is connected to a common electrode line (not shown) common to all the pixels 10.
  • the scanning signal line GLi i represents an arbitrary integer equal to or greater than 1
  • the switching element 21 is turned on, and a display data signal to which controller power (not shown) is also input.
  • a signal voltage determined based on the above is applied to the display element 20 by the source driver 103 via the data signal line SLi (i represents an arbitrary integer of 1 or more). While the selection period of the scanning signal line GLi ends and the switching element 21 is cut off, the display element 20 ideally continues to hold the voltage at the time of cut-off.
  • the display element 20 is optically isotropic when no electric field (voltage) is applied (specifically, isotropic is macroscopic, specifically, visible wavelength region). In other words, it is sufficient if it is viewed on the wavelength scale of visible light or a scale larger than that, and by applying an electric field (voltage), the optical difference is mainly caused by electronic polarization or orientation polarization. Display is performed using the medium 11 (substance (dielectric substance), see Fig. 2) in which the directivity is manifested (especially, it is desirable that the birefringence increases when an electric field is applied).
  • the configuration of the display element 20 according to the present embodiment will be described in detail below with reference to FIG.
  • the display element 20 has a dielectric that is an optical modulation layer between a pair of opposing substrates 13 and 14 (electrode substrate), at least one of which is transparent.
  • the material layer (dielectric liquid layer, material layer) 3 is sandwiched.
  • the substrates 13 and 14 have transparent substrates 1 and 2 (transparent substrates) such as glass substrates, respectively, and an electric field is applied to the dielectric material layer 3 on these substrates 1 and 2.
  • Electrodes 4 and 5 as electric field applying means for applying, and alignment films 8 and 9 as alignment auxiliary material L are provided respectively.
  • the electrodes 4 and 5 are arranged on the opposing surfaces (inner sides) of the substrates 1 and 2.
  • the alignment films 8 and 9 are provided inside the electrodes 4 and 5, respectively.
  • polarizing plates 6 and 7 are provided on the surfaces (outside) of the substrates 1 and 2 opposite to the surfaces facing each other.
  • the distance between the substrates 13 and 14 in the display element 20, that is, the thickness d of the dielectric material layer 3 (see FIG. 8A) is 1.
  • the electrodes 4 and 5 were transparent electrodes having ITO (indium stannate) force.
  • ITO indium stannate
  • a horizontal alignment film made of polyimide “JALS-1048” (trade name) manufactured by JSR Corporation was used.
  • FIG. 5 shows the relationship between the alignment treatment direction A of the alignment film 8 and the alignment treatment direction B of the alignment film 9, the absorption axis direction of the polarizing plates 6 and 7, and the electric field application direction to the electrodes 4.5.
  • the electrodes 4 and 5 are arranged so as to generate an electric field in the normal direction of the substrate surface of the substrates 1 and 2.
  • the alignment films 8 and 9 are arranged so that their alignment processing directions ⁇ ⁇ ⁇ are, for example, antiparallel (antiparallel, that is, antiparallel (parallel and opposite in direction)).
  • the substrate surfaces of the substrates 1 and 2 are subjected to orientation treatment such as horizontal rubbing treatment (horizontal rubbing treatment) or light irradiation treatment (preferably polarized light irradiation treatment).
  • orientation treatment such as horizontal rubbing treatment (horizontal rubbing treatment) or light irradiation treatment (preferably polarized light irradiation treatment).
  • the polarizing plates 6 and 7 have absorption axes 6a '7a orthogonal to each other, and the alignment directions of the absorption axes 6a' 7a of the polarizing plates 6 and 7 and the alignment films 8 and 9 ⁇ Harves and forces are arranged at an angle of 45 degrees to each other.
  • the display element 20 connects the substrate 13 and the substrate 14 with a sealing material (not shown), if necessary, through a spacer such as a plastic bead or a glass fiber spacer. And the medium 11 is sealed in the gap.
  • the electrodes 4 and 5 are formed on the surfaces of the substrate 1 and the substrate 2, respectively.
  • the method for forming the electrodes 4.5 the same method as that applied to the conventional liquid crystal display element can be used.
  • the alignment film 8 is formed on the substrate 1 so as to cover the electrode 4.
  • the alignment film 9 is formed on the substrate 2 so as to cover the electrode 5.
  • the alignment films 8 and 9 are subjected to an alignment process such as a rubbing process or a light irradiation process (polarized light irradiation process).
  • the alignment treatment direction (orientation regulating force direction) of the alignment films 8 and 9 for example, the rubbing direction or the light irradiation direction (polarized light irradiation direction) seems to have any one of parallel, antiparallel, and orthogonal relations. Make it.
  • As the rubbing treatment a conventional method can be used.
  • the surface of the alignment films 8 and 9 is irradiated with ultraviolet light (polarized light so that the irradiation light, preferably polarized light, is parallel, antiparallel, or orthogonal to each other.
  • the orientation regulating force may be expressed in the above-described direction by performing ultraviolet irradiation.
  • the alignment films 8 and 9 are horizontal alignment films as in the present embodiment, the light irradiation treatment is closer to the rubbing treatment and can be performed, so that the polarized light irradiation treatment is performed. Is effective.
  • the substrates 13 and 14 (electrode substrates) on which the alignment films 8 and 9 are formed are spaced apart from each other (dielectric material layer) via a spacer (not shown) such as plastic beads. (Thickness of 3) is 1.
  • the periphery of the substrates 13 and 14 is sealed and fixed with a sealing material (not shown). At this time, a portion that becomes an injection port (not shown) of the medium 11 (dielectric substance (dielectric liquid)) to be injected later is opened without being sealed.
  • the material of the spacer and the sealing material is not particularly limited, and those used in conventional liquid crystal display elements can be used.
  • the above-described medium 11 is injected between the substrates 13 and 14, thereby forming a dielectric made of the medium 11 or containing the medium 11. Forms the property layer 3.
  • the polarizing plates 6 and 7 are bonded to the substrates 13 and 14, the medium 11 is injected into the gap, the inlet is sealed, the cell is completed, and then the external force of the cell is also applied. .
  • the absorption axes 6a '7a are orthogonal to each other, and the absorption axes 6a' 7a of the polarizing plates 6 and 7 are 45 ° to the alignment treatment direction ⁇ ⁇ B of the alignment films 8 and 9. It is pasted to make an angle of.
  • the substrate 13 or 14 is irradiated with ultraviolet light or the like from a desired direction, and the irradiation directions are different from each other.
  • the medium 11 is injected into the gap, the injection port is sealed, and the cell is completed, and then the above is performed from the outside of the cell. Apply polarizing plates 6 and 7.
  • the dielectric material layer 3 used in the display element 20 according to the present embodiment includes a liquid crystalline medium exhibiting a nematic liquid crystal phase as the medium 11 (dielectric material).
  • the liquid crystalline medium has a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ⁇ ) (that is, ⁇ ⁇ is negative).
  • Negative type liquid crystalline mixture shall be used.
  • one liquid crystal molecule (one liquid crystal molecule) of the negative liquid crystal mixture constituting the medium 11 is indicated by a liquid crystal molecule 12, respectively.
  • a negative liquid crystal material that is, a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy (a liquid crystalline medium) is a liquid crystal phase that is mixed with, for example, a smectic phase or a nematic phase as in this embodiment.
  • the dielectric constant in the molecular long axis direction is smaller than the dielectric constant in the molecular short axis direction (dielectric constant in the molecular long axis direction ⁇ induction of the molecular short axis direction).
  • Electricity A material (medium) composed of rod-like molecules.
  • the negative liquid crystalline mixture is, for example, the following structural formulas (1) and (2)
  • liquid crystal material (1) a mixed compound of liquid crystal materials shown below (hereinafter referred to as liquid crystal material (1)).
  • liquid crystal material (1) a mixed compound of liquid crystal materials shown below (hereinafter referred to as liquid crystal material (1)).
  • R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
  • the dielectric material layer 3 includes a medium 11 exhibiting a nematic liquid crystal phase (that is, a medium 11 including a liquid crystalline medium force exhibiting a nematic liquid crystal phase or a liquid crystalline medium exhibiting the nematic liquid crystal phase), and is optical when no electric field is applied.
  • optical anisotropy isotropic phase
  • optical anisotropy is manifested by applying an electric field
  • the refractive index anisotropy ⁇ n in the nematic phase state of the liquid crystalline medium exhibiting the nematic liquid crystal phase described above
  • the absolute value of dielectric anisotropy ( ⁇ ⁇ ) (
  • FIG. 6 (a) is a schematic diagram showing the alignment state of one liquid crystal molecule (liquid crystal molecule 12) when an electric field is applied in the display element 20 shown in FIG. 2.
  • the liquid crystal molecule 12 is indicated by an arrow C. It shows a state in which the substrates 1 and 2 are oriented in the in-plane direction perpendicular to the electric field application direction.
  • FIG. 6 (b) is a schematic diagram showing the shape of the refractive index ellipsoid (refractive index ellipsoid 12a) of one liquid crystal molecule (liquid crystal molecule 12) when an electric field is applied, as shown in FIG. 6 (a).
  • the shape of the refractive index ellipsoid 12a is shown by the shape of the cut surface of the refractive index ellipsoid 12a (ellipse) whose cut surface is a plane that passes through the origin and is perpendicular to the traveling direction of the light wave.
  • the component direction of the polarization of the light wave, and half the length of the main axis corresponds to the refractive index in that direction.
  • the medium 11 is optically approximately isotropic when the electric field is not applied as described above (the degree of orientation order on a scale of visible light or higher is almost zero), that is, optically isotropic ( Isotropic phase), and optical anisotropy is manifested (inducing optical modulation) by applying an electric field.
  • the degree of orientational order> 0) is manifested.
  • the refractive index anisotropy changes, whereas the conventional liquid crystal display device does not change the refractive index anisotropy.
  • the major axis direction of the refractive index ellipsoid 12a when the electric field is applied is perpendicular to the electric field direction when a medium having a negative dielectric anisotropy is used (note that the dielectric anisotropy is positive).
  • the major axis direction of the refractive index ellipsoid is displayed by rotating the major axis direction of the refractive index ellipsoid by applying an electric field.
  • they are not always parallel or perpendicular.
  • the major axis direction of the refractive index ellipsoid 12a is perpendicular to the electric field direction (orthogonal state), and when the dielectric anisotropy is positive (positive liquid crystal), the refractive index ellipsoid 12a
  • the long axis direction is parallel to the electric field direction.
  • the electric field direction and at least one of the principal axis directions of the refractive index ellipsoid 12a are always parallel or orthogonal.
  • the degree of orientation order on a scale longer than the visible light wavelength is almost zero (there is almost no order of orientation).
  • Isotropic force A force that is often aligned in a certain direction (with orientation order). When viewed on a scale of visible light or higher, it means that the orientation direction is averaged and there is no orientation order. In other words, the degree of orientational order is so small that it does not affect the wavelength of visible light and light having a wavelength larger than that of visible light. For example, a state where a black display is realized under cross-col is shown. On the other hand, in the present embodiment, the degree of orientation order> 0 at a scale of visible light wavelength or greater indicates that the orientation order power at a scale of visible light wavelength or greater is greater than the zero state. -Shows the white display under the screen (in this case, gray is also included).
  • the display element 20 which is effective in the present embodiment has a constant direction of optical anisotropy (the electric field application direction does not change), and has an orientation degree on a scale of, for example, a visible light wavelength or more.
  • the display is made by modulating the optical anisotropy of the medium 11 itself (example: For example, the degree of orientation order on a scale longer than the visible light wavelength is changed. Therefore, the display principle is very different from conventional liquid crystal display elements!
  • the change in the degree of optical anisotropy of the medium due to the application of the electric field indicates that the shape of the refractive index ellipsoid 12a changes with the application of the electric field, as described above.
  • the optical anisotropy is shown when no electric field is applied and the degree of optical anisotropy changes by applying the electric field, that is, when the optical anisotropy is expressed by applying the electric field
  • the shape of the refractive index ellipsoid 12a changes from a spherical shape to an ellipse when an electric field is applied.
  • display is performed using distortion generated in the optically isotropic structure, that is, a change in the degree of optical anisotropy in the medium 11.
  • a wider viewing angle characteristic can be realized than a conventional liquid crystal display element that performs display by changing the alignment direction of liquid crystal molecules.
  • the direction in which birefringence is generated is constant and the optical axis direction does not change. Therefore, a conventional liquid crystal display element that performs display by changing the alignment direction of liquid crystal molecules. A wider viewing angle characteristic can be realized.
  • the display element 20 which is effective in the present embodiment, display is performed using anisotropy that is manifested by distortion of the structure of the minute region. For this reason, it is possible to realize a high-speed response of about 1 ms without any problem when the inherent viscosity of the liquid crystal greatly affects the response speed, as in the conventional display principle.
  • display is performed using only the change in orientation direction due to the rotation of liquid crystal molecules due to the application of an electric field, and the liquid crystal molecules are aligned and rotated together. Therefore, the inherent viscosity of the liquid crystal greatly affects the response speed.
  • the display element 20 which is useful for the present embodiment, since the distortion of the structure of the micro region is used, the influence of the inherent viscosity of the liquid crystal is affected. A small high-speed response can be realized.
  • the display element 20 that is useful in the present embodiment uses the above-described display method, and has high-speed response, it can also be used for, for example, a field sequential color display device. it can.
  • the driving temperature range is a temperature in the vicinity of the phase transition point of the liquid crystal phase. There is a problem that temperature control with extremely high accuracy is necessary.
  • the display element 20 according to the present embodiment it is only necessary to keep the medium 11 at a temperature at which the degree of optical anisotropy changes with the application of an electric field. Therefore, temperature control can be facilitated.
  • the refractive index anisotropy ⁇ was measured at a wavelength of 550 nm using an Abbe refractometer (“4 ⁇ (trade name)” manufactured by Atago).
  • the dielectric anisotropy ( ⁇ ⁇ ) indicates the anisotropy of the dielectric constant
  • the dielectric constant in the major axis direction of the liquid crystal molecule 12 is ⁇ e
  • the dielectric anisotropy ⁇ is an impedance analyzer ("SI 12" manufactured by Toyo Corporation).
  • the refractive index anisotropy ( Physical properties such as ⁇ ) and dielectric anisotropy ( ⁇ ⁇ ) are relatively flat with respect to temperature. That is, the dependence on temperature is not so great. Therefore, in the present embodiment, the measurement of the refractive index anisotropy ( ⁇ ) and the dielectric anisotropy ( ⁇ ) temperature ⁇ is a liquid crystal exhibiting the medium 11, that is, a nematic liquid crystal phase.
  • dielectric anisotropy ⁇ (measurement frequency 1kHz, measurement temperature 25 ° C (0. 89T)) is 4.0
  • the dielectric anisotropy of the compound represented by the structural formula (2) under the same conditions
  • the refractive index anisotropy ⁇ in the nematic phase state of the negative liquid crystal mixture (negative liquid crystal material), that is, the liquid crystal material (1) under the same conditions is ⁇ 14.
  • the dielectric anisotropy ⁇ is 14.
  • the liquid crystal material (1) is a combination of the refractive index anisotropy ⁇ in the nematic phase state of 0.14 and the dielectric anisotropy ⁇ of ⁇ 14.
  • the display element 20 obtained in this way is heated by an external heating device at a temperature immediately above the nematic-isotropic phase transition temperature (T) of the liquid crystal material (1) (slightly above T).
  • V-T characteristics the voltage-transmittance characteristics
  • the display element 20 which is effective in the present embodiment has reached a maximum transmittance at a relatively low voltage (about 24 V), and the above-described negative liquid crystalline mixture. It can be seen that the use of (Liquid crystal material (1)) realizes low voltage drive.
  • the negative liquid crystalline mixture composed of the compounds represented by the structural formulas (1) and (2) has an anisotropic refractive index in the nematic phase state as described above. If the dielectric anisotropy is ⁇ n and the dielectric anisotropy in the nematic phase state is ⁇ , the refractive index anisotropy ⁇ in the nematic phase state is 0.14, which is the same in the nematic phase state. The rate anisotropy ⁇ is -14 and relatively large.
  • the display element 20 that is useful in the present embodiment is a phase above the nematic phase, that is, a phase that appears next to the nematic phase when the temperature is raised, etc. It is driven in the normal phase (the isotropic phase), but when an electric field is applied, the influence of the alignment regulating force at the interface between the alignment films 8 and 9 and the liquid crystalline medium, that is, the negative liquid crystalline mixture force nematic phase. It has been found that the characteristics due to the refractive index anisotropy ⁇ and the dielectric anisotropy ⁇ possessed in the above are obvious.
  • each liquid crystal molecule 12 in the medium 11 is in a direction perpendicular to the electric field. Oriented in the in-plane direction of the substrate.
  • an anti-parallel treatment such as a rubbing treatment is performed.
  • the liquid crystal molecules 12 are aligned along the processing direction ⁇ ⁇ ⁇ , and the alignment regulating force extends to the inside of the butter and the uniaxial alignment is realized. As a result, light is transmitted.
  • FIGS. 8 (a) and 8 (b) are diagrams showing the mechanism of the optical anisotropy of the display element 20 that works according to the present embodiment, and FIG. 8 (a) shows the display element 20 described above.
  • FIG. 8 (b) shows the alignment state of the liquid crystal molecules 12 when an electric field is applied in the display element 20 shown in FIG. 8 (a). It is a cross-sectional schematic diagram shown.
  • the liquid crystal molecules 12 in the dielectric material layer 3 are aligned in the in-plane direction of the substrate, that is, in the in-plane direction of the substrates 1 and 2, and at the same time, the alignment treatment of the alignment films 8 and 9 at the upper and lower substrates 1 and 2 is performed. Try to line up along the direction ⁇ ⁇ ⁇ . As a result, when a voltage exceeding a certain threshold value (Vth) is applied (V> Vth), the liquid crystal molecules 12 are aligned in the alignment treatment direction ⁇ ⁇ ⁇ and arranged as shown in FIG. Come on.
  • Vth a voltage exceeding a certain threshold value
  • the maximum refractive index anisotropy of the liquid crystal molecule 12 ie, one liquid crystal molecule
  • the optical anisotropy corresponding to the refractive index can also be exhibited in the display element 20 according to this embodiment, and a display element with excellent light utilization efficiency can be obtained. It becomes.
  • the medium 11 has a liquid crystalline medium ( ⁇ ⁇ ⁇ I ⁇ ⁇ I) having a product of the refractive index anisotropy ⁇ n and the absolute value of the dielectric anisotropy ⁇ ⁇ of 1.9 or more ( Negative type liquid crystal material), preferably the negative type liquid crystalline mixture ( ⁇ I ⁇
  • 1.96), the drive of 24V, which was set as the first target by the inventors of the present application.
  • the voltage could be achieved with a cell thickness of 1. which is manufacturable (inter-electrode spacing in the normal direction of the substrate, specifically, the thickness of the dielectric material layer 3: d).
  • the maximum withstand voltage that can be applied to the gate electrode is 63V.
  • the voltage of 10 V when the gate electrode potential is High ie, the gate electrode is ON
  • the voltage of 5 V when the gate electrode potential is ow ie, the gate electrode is OFF
  • This voltage value is ⁇ 24V in terms of an effective value (rms: root-mean-square), and is the voltage value that the inventors of the present application set as the first target.
  • the display element 20 uses a flat transparent electrode (electrodes 4 and 5) that applies a vertical electric field, ie, an electric field in the normal direction of the substrate ( Vertical electric field structure) is the premise.
  • the structure of the display element is a comb electrode structure that applies an in-plane electric field (transverse electric field structure: Inter-digital electrode structure). It was a bodhi.
  • a vertical electric field structure such as the display element 20 which is effective in the present embodiment
  • a negative liquid crystal material is used, and a transparent flat plate electrode is used like the electrodes 4.5.
  • the entire area on the substrates 13 and 14 can be used as a display area, and a display element having a high aperture ratio and a high transmittance can be realized.
  • driving voltage it is relatively easy to reduce the cell thickness (d) compared with the case where the gap between the electrodes is narrowed with a comb-teeth electrode. The gap can be narrowed up to a degree.
  • liquid crystal material (1) which is the above-described negative liquid crystal mixture used in the present embodiment, and some liquid crystal materials studied before finding the liquid crystal material (1) are used.
  • the experimental results are described below.
  • liquid crystal material (1) used in the present embodiment was used, and the following structural formulas (3) to (6) were studied before finding the liquid crystal material (1).
  • the liquid crystal materials indicated by are respectively used as comparative liquid crystal materials (1) to (4), and the physical properties of these liquid crystal materials ( ⁇ : refractive index anisotropy, ⁇ : dielectric anisotropy, and ⁇
  • ⁇ Table 1 shows the measurement results.
  • the measurement conditions for the refractive index anisotropy ⁇ and the dielectric anisotropy ⁇ are as described above.
  • Liquid crystal material (1) 0. 14 1 14 1. 96
  • Liquid crystal material for comparison (1) 0. 1101 1 7. 2 0. 79
  • Liquid crystal material for comparison (2) 0. 1098 One 5. 7 0. 63
  • these liquid crystal materials are sealed in a transparent plate electrode cell (longitudinal electric field cell) similar to the display element 20 which is effective in the present embodiment, and the nematics isotropic phase transition temperature of each liquid crystal material by an external heating device.
  • the cell thickness (d) was 1.3 ⁇ m in all cases.
  • Figure 1 shows a plot of the relationship with the product ( ⁇ ⁇ ⁇ I ⁇ ⁇
  • the vertical axis represents V (V) and the horizontal axis represents ⁇ ⁇ I ⁇ ⁇ I.
  • “ ⁇ ” indicates a liquid crystal material for comparison (1
  • ⁇ denotes a liquid crystal material (1) that is useful in the present embodiment.
  • the drive voltage V (V) is determined by the new parameter ⁇ described above.
  • the pressure is within the voltage range that can be driven using conventional TFT elements and general-purpose drivers, and is within the numerical range where the prospects for practical use can be achieved as the cost of the driver increases.
  • force is, for example, a liquid crystal material having a refractive index anisotropy ⁇ in the nematic phase state of 0.20 and a dielectric anisotropy ⁇ of -20. Can be realized. In general, it is said that it is very difficult to make only the refractive index anisotropy ⁇ very large or only the dielectric anisotropy ⁇ very large in a liquid crystal material.
  • Such negative type liquid crystal materials are, for example, the following structural formulas (7) ⁇ (8)
  • the refractive index anisotropy ⁇ of the compound represented by the structural formula (7) and the compound represented by the structural formula (8) is the same as that of the above condition ( ⁇ 0.20,
  • the cell thickness (d) is fixed at 1.3 m and the specified cell thickness is less than 1.3 m. If it is thick, the drive voltage will always rise. For this reason, when the cell thickness is thicker than 1.3 m, ⁇
  • the cell thickness (d) is less than 1.3 / z m, but the current manufacturing process has a lower limit of about 1 ⁇ m. Therefore, if it is estimated at 1.3 ⁇ m, there is no problem. However, it cannot be said that a display element having a cell thickness (d) of less than m can be manufactured in the future by progressing the manufacturing process. However, even if a cell thickness (d) of less than m can be realized, the cost is not increased by using general-purpose TFT elements and drivers!
  • the parameter range that a material must satisfy is at least ⁇ ⁇ ⁇
  • the refractive index anisotropy ( ⁇ ) and the dielectric anisotropy ( ⁇ ) are measured.
  • the constant temperature T is determined by the above liquid crystal material, that is, a liquid crystalline medium exhibiting a nematic liquid crystal phase.
  • the liquid crystal material is the product of the refractive index anisotropy ⁇ at 550 nm in the nematic phase state and the absolute value I ⁇ ⁇ I of the dielectric anisotropy at 1 kHz in the nematic phase state ( ⁇
  • ) of the anisotropy absolute value I ⁇ ⁇ I is 1.9 or more.
  • voltage values for general-purpose TFT elements, drive circuits, and ICs integrated circuits.
  • the gradation display may be unstable!
  • Such a variation value is estimated to be about 0.2V at maximum. Therefore, the larger the value of the above-mentioned norm ⁇
  • V (V) which is desired to be larger than the above-mentioned variation value, is set to be larger than 0.2V, which is the maximum value for estimating the variation value.
  • is less than 24 (ie, 1.9 ⁇ ⁇
  • the preferred range is defined only by the refractive index anisotropy ⁇ and the dielectric anisotropy ⁇ of the liquid crystal material.
  • the cell thickness (d) factor also contributes to the transmission characteristics. That is, as described above, the phase difference (retardation) is determined by AnXd, which corresponds to the transmittance.
  • the display element 20 which is useful for the present embodiment shown in FIGS. 2 and 5 is arranged.
  • Light processing direction for example, rubbing direction
  • ECB Electro Mechanical Controlled Birefringence
  • ⁇ 4 ⁇ (1 ⁇ 3 ⁇ 4) centered on ⁇ ⁇ 2 275 ⁇ m), and a specific numerical value is preferably in the range of 137.5 (nm) ⁇ ⁇ 412.5 (nm). More preferably, it is within the range of 175 (nm) ⁇ AnXd ⁇ 375 (nm), and 350 when the alignment treatment directions are orthogonal to each other, that is, in the case of 90-degree twist alignment mode (so-called TN mode).
  • Use efficiency of light in the range of (nm) ⁇ AnXd ⁇ 650 (nm) According to the present embodiment, the light utilization efficiency can be improved by satisfying the above conditions, where ⁇ is the wavelength of incident light (visible light). (nm), that is, the observation wavelength (nm), and d indicates the cell thickness (m), that is, the thickness of the dielectric material layer 3.
  • the alignment treatment directions of the electrodes 4.5 and 5 on the opposite surfaces of the substrates 13 and 14 are mainly used.
  • Repulsive force As described above, for example, an alignment process such as a rubbing process or a light irradiation process (preferably a polarized light irradiation process) is performed horizontally on the substrate surfaces of the substrates 1 and 2 so as to be anti-parallel.
  • the case where the counter films 8 and 9 (horizontal alignment films) are provided has been described as an example.
  • the present invention is not limited to the above configuration.
  • the alignment auxiliary material L for promoting the expression of optical anisotropy due to the application of an electric field that is, the orientation change of the medium 11 when the electric field is applied
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules 12 in the vicinity of the interface with the horizontal alignment film in the dielectric material layer 3 Can be defined in the direction. Therefore, according to the above configuration, the liquid crystal molecules 12 constituting the liquid crystalline medium are moved in the in-plane direction of the substrate while the liquid crystalline phase described above is expressed in the liquid crystalline medium, that is, the nematic liquid crystalline phase. Can be oriented.
  • the alignment aid L can be formed so that the proportion of the portion along the in-plane direction of the substrate is increased.
  • the alignment assisting material L can promote the alignment of the liquid crystal molecules 12 so that the liquid crystal molecules 12 constituting the liquid crystalline medium are aligned in the in-plane direction of the substrate when an electric field is applied. Accordingly, the development of optical anisotropy during application of an electric field can be promoted reliably and efficiently.
  • the horizontal alignment film is suitable for the purpose of the present invention to align the liquid crystal molecules 12 in the in-plane direction of the substrate when an electric field is applied, using a liquid crystalline medium having a negative ⁇ (dielectric anisotropy).
  • the liquid crystal molecules 12 can be efficiently aligned in the substrate plane when an electric field is applied, and optical anisotropy can be more effectively expressed.
  • the alignment assisting material L is obtained by subjecting the horizontal alignment film to an alignment treatment such as a rubbing treatment or a light irradiation treatment
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules 12 is aligned in one direction when an electric field is applied. Therefore, the optical anisotropy can be expressed more effectively when an electric field is applied. If optical anisotropy can be effectively exhibited, a display element that can be driven with a lower voltage can be realized.
  • the horizontal alignment film is provided on each of the pair of substrates 13 and 14, and the rubbing direction or the light irradiation direction in the rubbing process or the light irradiation process is parallel or antiparallel to each other.
  • the light utilization efficiency when applying an electric field is increased, so that the transmittance is improved and low voltage driving is possible.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules 12 in the vicinity of the interface between the dielectric material layer 3 and the horizontal alignment film can be reliably defined in a desired direction.
  • the rubbing process or the light irradiation process is performed such that the rubbing direction or the light irradiation direction is different from each other, for example, the rubbing direction or the light irradiation direction is orthogonal to each other.
  • the horizontal alignment film is arranged Therefore, when the electric field is applied, the liquid crystal molecules 12 constituting the liquid crystalline medium can be aligned so as to form a twisted structure. That is, a twisted structure in which the major axis direction of the liquid crystal molecules 12 is oriented in a direction parallel to the substrate surface and sequentially twisted in the direction parallel to the substrate surface from one substrate side to the other substrate side. Thus, the liquid crystal molecules 12 can be aligned. Thereby, the colored phenomenon due to the wavelength dispersion of the liquid crystalline medium can be alleviated.
  • the alignment auxiliary material L for promoting the development of optical anisotropy by the application of an electric field does not necessarily need to be formed on the surface of the opposing surface of the substrates 13 and 14 as described above. It is only necessary to be provided between the pair of substrates 13 and 14, more specifically, between the pair of substrates 1 and 2.
  • a display element that displays using a dielectric material that has developed exhibits high-speed response characteristics and a wide viewing angle characteristic, but conventionally has a problem of a very high driving voltage.
  • the alignment assisting material L is provided between the pair of substrates 1 and 2 as described above, so that the alignment state of the liquid crystal molecules 12 in the dielectric substance can be increased by applying an electric field. The change in state can be promoted, and the optical anisotropy can be expressed more efficiently when an electric field is applied. Accordingly, as described above, since the alignment auxiliary material L is provided between the pair of substrates 1 and 2, it becomes possible to develop optical anisotropy at a low voltage. It is possible to realize a display element that can be operated with a driving voltage of 2 and has high-speed response characteristics and wide viewing angle characteristics.
  • the alignment aid L may be formed in the dielectric material layer 3.
  • the alignment aid L preferably has structural anisotropy.
  • the alignment aid L is preferably formed in a state where the liquid crystalline medium in the dielectric material layer 3 exhibits a liquid crystal phase.
  • the alignment auxiliary material L may be made of a polymer or a polymer compound, or may be made of a polymer compound.
  • the alignment aid L is at least one kind of polymer compound selected from the group consisting of a chain polymer compound, a network polymer compound, and a cyclic polymer compound. Even if it exists, it may be a hydrogen bond strength or a porous material strength.
  • Each of the above configurations is suitable as an alignment aid L for promoting the development of optical anisotropy due to the application of the electric field.
  • the alignment auxiliary material L is preferably a material (material) that divides the liquid crystalline medium in the dielectric material layer 3 into small regions.
  • the size of the small region is preferably less than or equal to the visible light wavelength.
  • the liquid crystalline medium is confined in a small region, preferably a micro small region below the visible light wavelength, so that the liquid crystalline medium is in the isotropic temperature region and an electric field is applied.
  • the electro-optic effect (for example, the Kerr effect) can be exhibited in a wide temperature range. If the size of the small region is less than or equal to the visible light wavelength, light scattering due to mismatch in refractive index between the liquid crystal medium and the alignment assisting material layer, that is, the material that divides the liquid crystalline medium into small regions is prevented. Therefore, the display element 20 with high contrast can be obtained.
  • the dielectric material layer 3 of the display element 20 according to the present embodiment has the above-described orientation in addition to the medium 11, specifically, the negative liquid crystalline mixture (liquid crystalline medium).
  • Auxiliary material L may be included.
  • the alignment auxiliary material L may be provided together with the horizontal alignment film, which may be provided instead of the horizontal alignment film as the alignment auxiliary material L. Note that, in the following description, the case where the alignment auxiliary material L described above is formed in the dielectric material layer 3 in the display element 20 shown in FIG. 2 will be described as an example. Is not limited to this.
  • the alignment aid L formed in the dielectric material layer 3 is prepared by, for example, adding a suitable amount of a photopolymerizable monomer (polymerizable compound) and a photopolymerization initiator to the negative liquid crystal mixture in advance. Then, after the liquid crystalline mixture is in a nematic phase state, it is irradiated with ultraviolet rays (UV) to polymerize the photopolymerizable monomer, and as shown in FIG. Can be obtained by forming a polymer chain 15 on the surface.
  • UV ultraviolet rays
  • the polymer chain 15 is aligned at the interface between the alignment films 8 and 9, as shown in FIG. place
  • the liquid crystal molecules 12 are fixed in a state where the liquid crystal molecules 12 are aligned in the direction of the direction ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ to the inside of the display element 20 (inside the cell).
  • the polymer chain 15 forms a three-dimensional wall so as to surround the uniaxially aligned liquid crystal molecules 12 with a certain size.
  • the size of the enclosed region is determined by the amount of photopolymerizable monomer (polymerizable compound) added, the irradiation energy of UV light, and the like.
  • the above capsule small region
  • the size is preferably less than the visible light wavelength.
  • the dielectric material layer 3 in which the polymer chain 15 is formed (immobilized) in the nematic phase is used as a nematic material, which is a driving temperature region of the display element 20 that works in the present embodiment.
  • the liquid crystalline medium inside undergoes a phase transition to the optically isotropic phase.
  • the effect of the polymer compound wall is the same as that of the liquid crystal molecule 12. Since it can act effectively even in the state of the phase, the usable temperature range can be expanded. Therefore, according to the present embodiment, a display element that can be driven in a wider temperature range can be realized.
  • the polymer chain 15 is a polymer compound obtained by polymerizing (curing) a polymerizable compound such as a photopolymerizable monomer.
  • the polymer chain 15 has the following structural formula (9).
  • R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • Q and n each independently represent an integer of 0 or 1.
  • the integers (repeating units) represented by q and n above are 0, it indicates that they are simply single bonds.
  • MM 2 and M 3 each independently have a 6-membered ring structure such as 1, 4 phenylene group or trans-1, 4 cyclohexylene group. Indicates a substituent.
  • the upper M 2 and M 3 are not limited to the substituents exemplified above, but the following structures
  • n represents an integer of 1 to 4.
  • Y 1 and Y 2 are each independently a CH 2 CH group
  • Y 1 and Y 2 may be the same as or different from each other as long as they have any of the structures described above! /.
  • Y 3 represents an O group, an OCO group, or a COO group.
  • R 4 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group or an alkoxyl group.
  • the compound represented by the structural formula (9) (liquid crystal (meth) acrylate, polymerizable compound) exhibits a liquid crystal phase at a temperature in the vicinity of the room temperature, so that a high molecular weight obtained by polymerizing the compound can be obtained. It is suitable as a material for the alignment auxiliary material L to be enclosed in the dielectric material layer 3 having a high ability to impart alignment regulating force to the child chain 15 (that is, the alignment auxiliary material L).
  • a method for initiating the polymerization of these photopolymerizable monomers can be adopted, but in order to perform the polymerization rapidly. It is preferable that a polymerization initiator is previously added to the dielectric material layer 3 prior to the start of polymerization.
  • the polymerization initiator is not particularly limited, and a conventionally known polymerization initiator can be used, and specific examples include methyl ketone ketone.
  • the electrodes 4 and 5 and the alignment films 8 and 9 are laminated on the surfaces of the substrates 1 and 2, respectively.
  • Substrate 13 and 14 are formed, and these substrates 13 and 14 are bonded with a sealing material (not shown) as necessary, for example, via a spacer such as a plastic bead or glass fiber spacer (not shown).
  • This step is as described above, and the same method as the manufacturing method described above can be used even when the alignment auxiliary material L made of the polymer chain 15 is formed in the dielectric material layer 3. .
  • the substrates 13 and 14 have a distance (the thickness of the dielectric material layer 3) between them via a spacer (not shown) such as a plastic bead. 1.
  • the substrate 13 is sealed with a sealing material (not shown) except for a portion that becomes an inlet (not shown) for a medium 11 (dielectric liquid) to be injected later.
  • the circumference of 14 shall be sealed and fixed. Also in this production example, after the substrates 13 and 14 are bonded together and the medium 11 is injected into the gap, the injection port is sealed to complete the cell, and the polarizing plate 6. Affix 7
  • the medium 11 that is, the negative liquid crystal mixture (liquid crystal material (1), liquid crystal medium), the material of the alignment auxiliary material L (alignment).
  • the addition amount of the photopolymerizable monomer (polymerizable compound) to the medium 11 (liquid crystalline medium) is preferably in the range of 0.05 to 15% by weight.
  • the amount of the photopolymerizable monomer (polymerizable compound) added to the medium 11 is less than 0.05% by weight, the medium of the polymer chain 15 formed by polymerizing (curing) the photopolymerizable monomer.
  • the amount of the photopolymerizable monomer (polymerizable compound) added to the above medium 11 may deteriorate because the function as an alignment aid L with a small ratio to 11 may be reduced and sufficient alignment control power may not be exhibited. This is because if the amount exceeds 15% by weight, the ratio of the electric field applied to the alignment aid L composed of the polymer chain 15 increases, and the drive voltage tends to increase.
  • the uniaxially aligned liquid crystal molecules 12 are three-dimensionally smaller than the visible light wavelength. It can be enclosed by the polymer chain 15 which also has wall force, and as described above, it is caused by light scattering caused by the mismatch between the refractive index of the obtained polymer chain 15 (polymer compound) and the refractive index of the liquid crystal molecule 12. A reduction in contrast can be prevented.
  • the amount of the polymerization initiator added to the polymerizable compound is not particularly limited as long as it is appropriately set according to the type and amount of the polymerizable compound used. In order to prevent the specific resistance of the display element 20 from being lowered, it is preferable to suppress the content to be within the range of 10% by weight or less. If the amount of the polymerization initiator added to the polymerizable compound exceeds 10% by weight, the polymerization initiator may act as an impurity, and the specific resistance of the display element 20 may be reduced.
  • the polymerization conditions (reaction conditions) of the polymerizable compound are not particularly limited, but as described above, the alignment aid L is composed of the medium 11 (liquid crystalline medium). ) Is preferably formed in a state exhibiting a liquid crystal phase.
  • the alignment auxiliary material L is formed in such a state that the liquid crystalline medium in the dielectric material layer 3 exhibits a liquid crystal phase, that is, a nematic liquid crystal phase in the present embodiment.
  • the obtained alignment aid L (polymer chain 15) has an orientation direction of the liquid crystal molecules 12 constituting the liquid crystalline medium in a state where the liquid crystalline medium exhibits a liquid crystal phase (nematic liquid crystal phase).
  • the liquid crystal molecules 12 in the medium 11 are formed on the alignment films 8 and 9. Under the influence of the applied alignment treatment, as shown in Fig. 2, it is aligned along the alignment treatment direction ⁇ ⁇ 2. Therefore, by polymerizing the photopolymerizable monomer in this state, as shown in FIG. 9, in the polymer chain 15 obtained by the polymerization, the proportion of the portion along the alignment direction of the liquid crystal molecules 12 increases. . That is, the polymer chain 15 has a structural anisotropy so that the ratio increases in the alignment direction of the liquid crystal molecules 12 due to the alignment treatment. Yes.
  • the alignment auxiliary material L since the alignment auxiliary material L has structural anisotropy in this way, the change in the alignment direction of the liquid crystal molecules 12 in the dielectric material layer 3 is changed to the alignment direction. It can be promoted by intermolecular interaction with the auxiliary material L.
  • the liquid crystal molecules 12 start to be aligned not only in the vicinity of the interface between the alignment films 8 and 9 but also in all regions including the nodal region.
  • the alignment order of the liquid crystal molecules 12 in all regions in the dielectric material layer 3 increases, and a large optical response can be obtained.
  • the polymer chains 15 formed in the desired alignment direction in advance in all regions of the cell. Because it exists in the area. That is, in the display element 20 in this production example, in addition to the alignment treatment performed on the alignment films 8 and 9, the polymer chain 15 formed so that the proportion of the portion oriented along this alignment treatment direction is increased. In addition, it plays a role of promoting the alignment of the liquid crystal molecules 12 in the alignment treatment direction.
  • permeability can be obtained at a much lower voltage.
  • the alignment auxiliary material L causes the liquid crystal molecules 12 constituting the liquid crystalline medium to move in the same direction as the alignment direction in the liquid crystal phase state.
  • the alignment of the liquid crystal molecules 12 can be promoted so that the liquid crystal molecules are aligned. Therefore, the development of optical anisotropy when an electric field is applied can be surely promoted.
  • reaction conditions such as the reaction pressure and the reaction time in the polymerization reaction of the polymerizable compound are not particularly limited. What is necessary is just to set suitably according to a kind, usage-amount, reaction temperature, etc.
  • the negative liquid crystal mixture (liquid crystal material (1)) used in this production example exhibits a nematic liquid crystal phase at less than 62 ° C (T), and exhibits an isotropic phase at a temperature higher than that. Show. Therefore, ni
  • the substrate 13 ⁇ 14 is kept in a state where the temperature of the substrate 13 ⁇ 14 is maintained at a temperature lower than T (specifically, 40 ° C) by an external heating device (not shown). 14 to ni
  • the cell (display element 20) into which the medium 11 and the alignment aid material were injected was irradiated with ultraviolet rays.
  • the photopolymerizable monomer injected between the substrates 13 and 14 is polymerized (cured) in a state where the medium 11 constituting the dielectric material layer 3 shows a liquid crystal phase (nematic liquid crystal phase).
  • the polymer chain 15 (alignment auxiliary material L).
  • the display element 20 thus obtained (see Fig. 9) is subjected to a nematic-isotropic (isotropic phase) phase transition by an external heating device in the same manner as the display element 20 shown in Fig. 2.
  • the transmittance changes. That is, the medium 11 enclosed in the dielectric material layer 3 is brought into an isotropic phase state by maintaining the temperature at a temperature slightly higher than the nematic anisotropy (isotropic phase) phase transition temperature ( ⁇ ) of the medium 11.
  • the transmittance of the dielectric material layer 3 could be changed by applying a voltage between the electrodes 4 and 5.
  • the medium 11 enclosed in the dielectric material layer 3 may be a single compound exhibiting liquid crystallinity, or may exhibit liquid crystallinity by mixing a plurality of substances. Or, other non-liquid crystalline substances may be mixed in these.
  • the proportion of the liquid crystalline mixture exhibiting liquid crystal properties when combined is preferably 20% by weight or more, more preferably 50% by weight or more.
  • the photopolymerizable monomer is not limited to the above-exemplified compounds.
  • other polymerizable monomers having a liquid crystal skeleton and a polymerizable functional group in the same molecule For example, other liquid crystal (meth) acrylates may be used.
  • the liquid crystalline (meth) arylate includes, for example, a liquid crystal skeleton and a polymerizable functional group as shown in the structural formula (9).
  • a monofunctional liquid crystalline (meth) acrylate with no linking group (spacer) having flexibility such as an alkylene group or moxyalkylene group such as a methylene group (methylene spacer).
  • An ester with (meth) acrylic acid that is, a monofunctional (meth) acrylate having the liquid crystal skeleton at the ester position is preferred.
  • Such a monofunctional (meth) acrylate has no flexible linking group such as an alkylene group or an oxyalkylene group between the (meth) ataryloxy group and the liquid crystal skeleton.
  • the polymer (polymer compound) obtained by polymerizing this type of monofunctional (meth) acrylate has a structure in which a rigid liquid crystal skeleton is directly bonded to the main chain without a linking group. And the thermal motion of the liquid crystal skeleton is limited by the main chain of the polymer compound, so that the orientation of the liquid crystal molecules 12 affected by the main chain can be made more stable.
  • epoxy acrylates may be used as the (photopolymerizable monomer).
  • the epoxy acrylate include bisphenol A type epoxy acrylate, brominated bisphenol A type epoxy acrylate, phenol novolac type epoxy acrylate, and the like.
  • Epoxy acrylates have, in one molecule, both an acrylic group that is polymerized by light irradiation, and a carbo- yl group and a hydroxyl group that are polymerized by heating. For this reason, the light irradiation method and the heating method can be used together as the curing method.
  • the alignment aid L that is, a polymerization method of the polymerizable monomer
  • a photopolymerizable monomer that is polymerized by light irradiation is used to convert the photopolymerizable monomer to ultraviolet light (light).
  • the polymerization method is not limited to the polymerization method, and a polymerization method suitable for the characteristics of the polymerizable compound to be used may be selected as appropriate.
  • the polymerizable compound (polymerizable monomer) added to the medium 11 to form the alignment aid L in the present embodiment is not limited to the photopolymerizable monomer that is polymerized by light irradiation. Further, it may be a polymerizable monomer that is polymerized by a method other than light irradiation.
  • polymerizable monomers added to the medium 11 encapsulated in the dielectric material layer 3 include an acrylate monomer (for example, ethyl hexyl acrylate (EHA), trimethyl to Aldrich).
  • EHA ethyl hexyl acrylate
  • TMHA xyl acrylate
  • diatalylate monomer for example, “RM257” (trade name) manufactured by Merck & Co., Inc.
  • the addition amount of the polymerizable compound with respect to the medium 11 is from 0.05% by weight to 15% by weight.
  • the addition amount of the polymerization initiator with respect to the polymerizable compound which is preferably in the range of% by weight, is preferably 10% by weight or less.
  • a polymerization initiator is not necessarily essential for polymerizing the polymerizable compound.
  • a polymerization initiator in order to polymerize the polymerizable compound by, for example, light or heat to increase the molecular weight, it is preferable to add a polymerization initiator as described above. Polymerization can be carried out rapidly by adding a polymerization initiator.
  • methyl ethyl ketone peroxide was used as the polymerization initiator, but the polymerization initiator is not limited to the above-exemplified compounds.
  • benzoyl peroxide cumene ha Examples thereof include idroid peroxide, tert -butyl peroxide, dicumyl peroxide, and the like.
  • polymerization initiators such as benzoyl alkyl ether, acetophenone, benzophenone, xanthone, benzoin ether, and benzil ketal can be used.
  • the alignment assisting material L can be any material that can assist (promote) the alignment of molecules (liquid crystal molecules 12) by applying an electric field! ,.
  • the alignment aid L may be a network polymer compound (network polymer material), a cyclic polymer compound (cyclic polymer material), or the like, as described above.
  • the network polymer compound can be obtained by, for example, a force for adding a crosslinking agent during or after the polymerization of the polymerizable compound, or a crosslinking reaction such as using a self-crosslinking type polymerizable compound. It can be easily obtained by introducing a three-dimensional network structure into the resulting polymer compound.
  • the cyclic polymer compound can also be easily obtained by cyclopolymerization by appropriately selecting the polymerizable compound and additives to be used.
  • the polymerization conditions in these polymerization reactions are not particularly limited as long as they are appropriately set so that these polymerization reactions are completed.
  • the polymer compound only needs to be capable of assisting (promoting) the alignment of molecules (liquid crystal molecules 12) by applying an electric field as described above.
  • the type is not particularly limited, but in order to assist (promote) the alignment of the molecule (liquid crystal molecule 12), a polymer compound having a degree of polymerization (X) of 8 or more and 5000 or less is preferable. More preferred is a polymer compound having a degree of polymerization (X) of 10 or more and 1000 or less.
  • the degree of polymerization (X) indicates a value obtained by dividing the molecular weight of a polymer compound by the monomer (constituent unit), that is, the molar mass of the polymerizable compound used. If the degree of polymerization (X) is small, The resulting alignment aid L exhibits the properties of the monomer (polymerizable compound) rather than the properties of the polymer compound (polymer). For this reason, the obtained alignment aid L has a weak structure (polymer compound structure), and it is difficult to obtain an effect of assisting (promoting) the orientation of the dielectric material layer 3.
  • the polymerization degree (X) of the polymer compound is preferably within the above range.
  • the ratio of the polymer compound to the total weight with the compound is preferably in the range of 0.05 to 15% by weight. This is because when the concentration of the polymer compound in the medium 11, that is, the concentration of the cured portion in the dielectric material layer 3 (ratio of the alignment auxiliary material L) is less than 0.05% by weight, the alignment auxiliary material This is because the function as L decreases (alignment regulation force is weak), and if it exceeds 15% by weight, the driving voltage increases as the proportion of the electric field applied to the alignment auxiliary material L increases. .
  • the alignment aid L does not necessarily need to be formed from a polymerizable compound! / ⁇ .
  • a porous material may be used as the alignment aid L.
  • a sol-gel material such as barium titanate is enclosed in the dielectric material layer 3, and a medium 11 (dielectric material (dielectric material) It may be added in advance to the liquid)).
  • the alignment auxiliary material L when a porous material is used as the alignment auxiliary material L, only the interface of the substrates 13 and 14 (for example, the alignment films 8 and 9) sandwiching the dielectric material layer 3 is subjected to alignment treatment.
  • the porous material layer when the porous material layer is formed, the porous material layer (alignment auxiliary material L) can be anisotropically grown in a self-organizing manner according to the anisotropy of the substrate 13/14 interface. It becomes. Therefore, when the porous material is used, the alignment auxiliary material L is not necessarily the liquid crystal. It is possible to realize a simplified manufacturing process that does not need to be formed in a state in which the conductive medium exhibits a liquid crystal phase.
  • a membrane filter or the like is used as the alignment auxiliary material L made of the microporous film 16 having the microporous film 16a having the shape elongated (stretched) in one direction in the substrate in-plane direction.
  • An example (one production example) of a method for manufacturing the display element 20 on which the alignment auxiliary material L is formed, in which a film obtained by stretching a commercially available film having micropores, is used as the micropore film 16 will be described.
  • the electrodes 4 and 5 are laminated on the surfaces of the substrates 1 and 2, respectively.
  • the steps until 14 is formed are as described above.
  • the microporous film 16 is formed as the alignment aid L, the alignment film at the interface between the substrates 13 and 14 may be omitted.
  • FIGS. 10 (a) and 10 (b) no alignment film is formed on the interface between the substrates 13 and 14.
  • the injection port is sealed to complete the cell, and the polarizing plate 6.
  • the microporous film 16 is formed as the alignment aid L, the micropores 16a (communication holes) extending in one direction in the in-plane direction of the substrate 13 ⁇ 14 are formed on the substrates 13 and 14. Except for a portion that becomes an injection port (not shown) of a medium 11 (dielectric liquid) to be injected later, these substrates 13 and 14 are sandwiched between the formed microporous film 16, The periphery of the substrates 13 and 14 is sealed and fixed with a sealing material (not shown). After that, between the substrates 13 and 14, The aforementioned medium 11 is injected. As a result, the dielectric material layer 3 in which the medium 11 is sealed in the micropores 16a provided in the micropore film 16 can be formed.
  • the extending direction of the microporous film 16 is indicated by an arrow D.
  • the micropores 16a extended in one direction in the in-plane direction of the substrate as indicated by the arrow D are 1 in the in-plane direction of the substrate.
  • the ellipsoid shape extends in direction D.
  • the liquid crystal molecules 12 injected into the medium 11 in this state are completely random in the orientation direction in the isotropic phase as shown in Fig. 10 (a), and are optically isotropic. It is.
  • V voltage
  • Vth a certain threshold value
  • the absorption axes 6a '7a of the polarizing plates 6 and 7 preferably form an angle of 45 degrees with the stretching direction D of the microporous film 16 from the viewpoint of light utilization efficiency.
  • micropore film 16 for example, as described above, a film formed by stretching a commercially available film having micropores, such as a membrane filter, can be used.
  • a membrane filter for example, “New Talepore I” (trade name, manufactured by Nomura Micro 'Science) “Isopore” (trade name, manufactured by Nihon Millipore), “Hipore” (trade name, Asahi Kasei) "Millip OTe " (trade name, manufactured by Nihon Millipore), "Yupor” (trade name, manufactured by Ube Industries), and the like.
  • the membrane filter includes, for example, polycarbonate, polyolefin, cellulose mixed ester, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, acetyl cellulose, a mixture of cellulose acetate and cellulose nitrate, and the like.
  • U which does not react with dielectric materials such as liquid crystalline media enclosed in film 16 and also has material strength, is preferred.
  • the size (namely, the major axis) of the micropore 16a in the micropore film 16 in the stretching direction (ellipse major axis direction) is determined by enclosing the medium 11 in the micropore film 16 (micropore 16a).
  • the medium 11 Since the liquid crystal molecules 12) can be fixed, the wavelength of visible light is 1Z4 or less, specifically, 140 nm or less, more preferably lOOnm or less. As a result, the dielectric material layer 3 can exhibit a sufficiently transparent state.
  • the thickness of the microporous film 16 is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less.
  • the microporous film 16 may have a twisted structure such as a spiral crystal.
  • Examples of such a microporous film 16 include a polyolefin-based film and a polypeptide-based film.
  • the polypeptide film having a twisted structure is preferably a synthetic polypeptide having a helical structure, that is, an ex-helix forming ability.
  • a Synthetic polypeptides capable of forming a single helix include, for example, polyglutamic acid derivatives such as poly ⁇ -benzylou L glutamate, poly ⁇ -methyl-L glutamate, poly ⁇ -ethyl-L-glutamate; Examples include polyaspartic acid derivatives such as monobenzil L-aspartate; poly-one L leucine; poly-one L alanine;
  • examples of the synthetic polypeptide having ⁇ -helix forming ability sold by Ajinomoto Co., Ltd. include “Ajicoat ⁇ -2000” (trade name, manufactured by Ajinomoto Co., Inc.), “XB-900” (trade name, Poly ⁇ -methyl-L glutamate such as “Ajinomoto Co., Inc.”, rpLG-10, 20, 20, 30 ”(trade name, manufactured by Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd.).
  • the alignment auxiliary material L when the medium 11 (dielectric substance) exhibits chirality, the twisted structure of the medium 11 and the above When the twisted structure of the microporous film 16 is close, large distortion does not occur, and the stability of the medium 11 is enhanced. Further, by using the microporous film 16 having a twisted structure as described above as the alignment auxiliary material L, even if the medium 11 does not exhibit chirality, it follows the twisted structure of the microporous film 16. Since the medium 11 is oriented, As a result, when the medium 11 exhibits chirality, it exhibits near properties.
  • porous materials used as the alignment aid material L include porous inorganic layers having fine particle force, for example, porous particles composed of polystyrene fine particles and SiO fine particles.
  • An inorganic layer may be used.
  • the display element 20 produced in this production example is an alignment film 8 ⁇ 9 as the alignment auxiliary material L in the display element 20 provided with the microporous film 16.
  • the orientation assisting material L made of the porous inorganic layer is formed instead of the microporous film 16.
  • alignment aid L a porous non-porous material comprising the above-mentioned polystyrene fine particles and SiO fine particles.
  • a transparent electrode is attached to an aqueous solution in which polystyrene fine particles having a weight average particle diameter of lOOnm and SiO fine particles having a weight average particle diameter of 5 nm are mixed and dispersed.
  • the substrates 1 and 2 (glass substrate) on which the electrodes 4 and 5 are formed are immersed, and the self-assembly of the mixed fine particles of the polystyrene fine particles and the SiO fine particles is performed by a pulling method.
  • a mixed fine particle layer with a thickness of several meters is created using an elephant. After that, by firing at high temperature to vaporize polystyrene, the inverted opal structure having micropores with a pore size of lOOnm is substituted for the alignment auxiliary material L consisting of the alignment films 8 and 9 shown in FIG. 2 or FIG.
  • the porous inorganic layer is used as the alignment auxiliary material L, and the substrate (electrode substrate) formed on the surface of the substrate 1 or 2 on which the electrodes 4 and 5 are formed is obtained as the substrate 13 or 14 with the alignment auxiliary material. be able to.
  • the periphery of the substrates 13 and 14 is sealed and fixed by a seal material (not shown) except for a portion that becomes an injection port (not shown) of the medium 11 (dielectric liquid) to be injected later.
  • a cell in which a dielectric material layer 3 is formed by injecting the medium 11 between the substrates 13 and 14 so that the medium 11 is sealed in micropores provided in the porous inorganic layer. (Display element 20) can be obtained.
  • a hydrogen bond network 18 (hydrogen bond) or the like can be used as the alignment aid L formed in the dielectric material layer 3, as shown in FIG. 15, a hydrogen bond network 18 (hydrogen bond) or the like can be used.
  • the hydrogen bond network is not a chemical bond but a hydrogen bond, that is, for example, oxygen, nitrogen, fluorine, etc. This means a bond formed by a bond formed by the interposition of a hydrogen atom between two atoms with high electronegativity.
  • the compound (Lys 18) represented by the above can be obtained by adding and mixing with the medium 11 at a ratio of 0.15 mol%.
  • the present embodiment it is realized by mixing the compound (Lysl8) represented by the structural formula (10) with a ratio of 0.15 mol% with respect to the medium 11.
  • the hydrogen bonding network 18 having a gel state described in (p.314, Fig.l) can be used as the alignment aid L.
  • the same effects as when the alignment aid L (high molecular chain 15) obtained by polymerizing the polymerizable compound can be obtained. .
  • a compound that forms a hydrogen bond network in the medium 11, for example, a compound (Lysl8) represented by the structural formula (10) above is added to and mixed with the medium 11, so that the hydrogen bond network 18 (hydrogen
  • the liquid crystal molecules 12 are arranged in a manner along the alignment processing direction ⁇ ⁇ ⁇ of the alignment film 8 ⁇ 9 to the inside of the display element 20 (inside the cell). It will be fixed in the state of facing.
  • the hydrogen bond network is uniaxially oriented to form a gel-like network that surrounds and encloses the liquid crystal molecules 12 with a certain size. Promotes the expression of
  • the dielectric material layer 3 is replaced with the alignment auxiliary material L, or as shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b).
  • L for example, alignment films 8 and 9
  • fine particles 19 may be included.
  • FIGS. 16 (a) and 16 (b) are schematic cross-sectional views showing still another schematic configuration of the display element 20 that works according to the present embodiment, and FIG. 16 (a) shows the display element.
  • FIG. 16 (b) is a view of the display element shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view schematically showing the alignment state of the liquid crystal molecules 12 when an electric field (voltage) is applied (V> Vth (threshold)).
  • the liquid crystal molecules 12 are filled with an aggregate that is radially aligned with a size less than the visible light wavelength, and is optically isotropic. It is also possible to realize a system that can be seen in the form of, for example, “Yukihide Shiraishi, 4 others,” “Palladium nanoparticles protected with liquid crystal molecules—preparation and application to guest-host mode liquid crystal display devices” "Liquid Polymer Polymers, December 2002, Vol.59, No.12, p.753—75 9” (hereinafter referred to as "Non-Patent Document 2”) (Solvent ( It is also possible to apply a mixed system in which fine particles are mixed in a liquid crystal) (hereinafter simply referred to as a liquid crystal fine particle dispersion system).
  • Non-Patent Document 2 As an example of such a liquid crystal fine particle dispersion system, for example, 4-cyanose 4 ′ pentyl biphenyl (“5CB” (abbreviation)) is adsorbed on palladium particles, and “5CB” force is also obtained. Dispersions of palladium nanoparticles protected with liquid crystal molecules are disclosed. When an electric field is applied to such a liquid crystal fine particle dispersion system, the radially oriented aggregate is distorted and optical modulation can be induced.
  • 5CB pentyl biphenyl
  • the dielectric material such as the liquid crystal molecules 12 is affected by the influence of the interface of the fine particles 19 (on the dielectric material layer 3. Oriented in response to the orientation regulating force of the interface of fine particles 19).
  • the medium 11 dielectric substance in the vicinity of the interface of the fine particles 19 is strongly influenced by the interface of the fine particles 19, and the surrounding medium 11 is in a state where the entire system in which the fine particles 19 are dispersed is stable. (Free energy Oriented to be in a small state.
  • the orientation state of the medium 11 is stabilized due to the dispersed state of the fine particles 19.
  • the dielectric material layer 3 contains the fine particles 19, in other words, the fine particles 19 are added to the medium 11, thereby stabilizing the orientation state (orientation order) of the medium 11 when no electric field is applied. You can do it.
  • the above-described alignment auxiliary material (alignment auxiliary material L) stabilizes the optical anisotropy of the medium 11 by promoting the change in the alignment of the medium 11 when an electric field is applied.
  • the fine particles 19 regulate the orientation of molecules (liquid crystalline molecules 12) in the medium 11 when no electric field is applied, thereby controlling the orientation order of the medium 11 when no electric field is applied (that is, optically). It functions as an alignment aid (hereinafter referred to as “alignment aid N”) that stabilizes the isotropic state.
  • the dielectric material layer 3 is formed by enclosing a dielectric material (dielectric material) such as a liquid crystal material and fine particles 19.
  • a dielectric material such as a liquid crystal material
  • fine particles 19 are composed of one or more kinds. It is desirable that the dielectric material layer 3 has a form in which the fine particles 19 are dispersed in the dielectric material layer 3 by dispersing the fine particles 19 in the dielectric material (dielectric material). .
  • the fine particles are fine particles having an average particle diameter of 0.2 / zm or less.
  • the fine particles 19 having an average particle diameter of 0.2 m or less the dispersibility of the fine particles 19 in the dielectric material layer 3 is stabilized, and a long time has passed.
  • the fine particles 19 are not aggregated and the phases are not separated. Therefore, for example, the occurrence of unevenness as a display element can be sufficiently suppressed due to precipitation of the fine particles 19 and local unevenness of the fine particles 19.
  • the fine particle 19 is not particularly limited as long as it is a fine particle having an average particle diameter of 0.2 ⁇ m or less as described above, but the fine particle 19 has an average particle diameter of 1 nm or more. Further, fine particles having an average particle diameter of 3 nm or more and 0.1 m or less are more preferred, and fine particles of 0.2 m or less are more preferred.
  • the particle size of the fine particle 19 is less than 1 nm, the surface of the fine particle 19 becomes active. For this reason, when the average particle diameter of the fine particles 19 is less than 1 nm, the fine particles 19 easily aggregate.
  • the particle size of the fine particles 19 is increased, The surface of the fine particles 19 becomes less active. For this reason, the fine particles 19 are less likely to aggregate as the average particle diameter increases. Further, by using the fine particles 19 having an average particle size of 0 or less, the dispersibility of the fine particles 19 is stabilized.
  • the interparticle distance of each fine particle 19 is preferably 200 nm or less, more preferably 190 nm or less.
  • the fine particles 19 require a space for the medium 11 to enter between the particles that regulate the orientation of the medium 11 (dielectric substance), the fine particles 19 are separated from each other.
  • the interparticle distance is more than several nm (for example, more than the molecular length of the medium 11 to be used).
  • the interparticle distance is preferably 3 nm or more.
  • the wavelength ⁇ of the diffracted light by the fine particles 19 used as the alignment aid N is ⁇ 400 nm.
  • the interparticle distance of the fine particles 19 Set d to 200nm or less! /.
  • the International Commission on Illumination CIE Commission Internationale de l'Eclairage stipulates that wavelengths that cannot be recognized by the human eye are 380 nm or less. Therefore, in the case where it is more preferable to set ⁇ ⁇ 380 nm, the interparticle distance d of the fine particles 19 may be set to 190 nm or less.
  • the fine particles 19 encapsulated in the dielectric material layer 3 are not particularly limited as long as the fine particles have an average particle diameter of 0.2 ⁇ m or less, and may be transparent. It may be opaque.
  • the fine particles 19 may be organic fine particles such as fine particles made of a polymer compound, inorganic fine particles, metal fine particles, or the like. Yes.
  • organic fine particles are used as the fine particles 19, it is preferable to use polymer-form beads as the organic fine particles.
  • polymer-form beads such as polystyrene beads, polymethyl methacrylate beads, polyhydroxy acrylate beads, and divinylbenzene beads. These organic fine particles may be bridged or not crosslinked.
  • inorganic fine particles are used as the fine particles 19, it is preferable to use fine particles such as glass beads and silica beads as the inorganic fine particles.
  • the metal fine particles may be at least one metal selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, and rare earth metals. Fine particles consisting of are preferred. For example, it is preferable to use fine particles made of titer, alumina, palladium, silver, gold, copper, or an oxide of these metal elements as the metal fine particles. These metal-based fine particles may be composed of only one kind of metal, or may be formed by alloying or compounding two or more kinds of metals. For example, the metal-based fine particles may be fine particles in which silver particles are covered with titanium and Z or palladium.
  • the metal fine particles are composed only of silver particles, the characteristics of the display element may change due to silver oxidation. However, by covering the surface of silver with a metal such as noradium, it is possible to prevent silver oxidation.
  • the metal fine particles in the form of beads are those that have been heat-treated as they are used as the fine particles, or those obtained by adding an organic substance to the bead surface (ie, the surface of the metal fine particles in the form of beads). It may be used as 19.
  • the organic substance imparted to the surface of the beads is preferably one showing liquid crystallinity. By applying an organic substance exhibiting liquid crystallinity to the bead surface, the medium 11 (electrically attracting substance) in the peripheral portion is easily aligned along the liquid crystalline molecules. That is, the orientation regulating force becomes strong.
  • the ratio of the organic substance to be imparted to the surface of the metal-based fine particles is preferably in the range of 1 mol or more and 50 mol or less with respect to 1 mol of the metal.
  • the metal-based fine particles to which the above-mentioned organic matter has been added are, for example, dissolved or dissolved in a solvent. Is dispersed and then mixed with the organic material and reduced to reduce the amount.
  • a solvent water, alcohols, ethers and the like can be used.
  • fine particles 19 dispersed in the dielectric material layer 3 fine particles formed of fullerene and Z or carbon nanotubes may be used.
  • the fullerene is not particularly limited as long as carbon atoms are arranged in a spherical shell, and for example, those having a stable structure having 24 to 96 carbon atoms are preferable. Examples of such fullerenes include a C60 spherical closed-shell carbon molecule group composed of 60 carbon atoms.
  • a multi-walled carbon nanotube for example, 2 to several tens of atomic layers
  • a conical carbon nanocone (nanohorn) may be used.
  • As the carbon nanotube a cylindrical nanotube having a 1 to 10 atomic layer graphite-like carbon atom surface rounded is preferably used.
  • the shape of the fine particles 19 is not particularly limited, for example, a spherical shape, an ellipsoidal shape, a lump shape, a columnar shape, a conical shape, or a shape (form) in which a protrusion is further provided in these shapes, or These shapes may have shapes (forms) in which holes are provided. Further, the surface form of the fine particles 19 is not particularly limited. For example, the fine particles 19 may have irregularities, holes, and grooves that may be smooth.
  • the concentration (content) of the fine particles 19 in the dielectric material layer 3 is the same as that between the fine particles 19 and the dielectric material (medium 11) enclosed in the dielectric material layer 3. It is preferable to be in the range of 0.05% to 20% by weight relative to the total weight. By adjusting the concentration of the fine particles 19 in the dielectric material layer 3 to be in the range of 0.05% by weight to 20% by weight, aggregation of the fine particles 19 can be suppressed. On the other hand, if the concentration (content) of the fine particles 19 in the dielectric material layer 3 is less than 0.05% by weight, the mixing ratio of the fine particles 19 to the dielectric material (medium 11) is small.
  • the function and effect as the alignment aid N may not be sufficiently exhibited. If the concentration (content) of the fine particles 19 in the dielectric material layer 3 exceeds 20% by weight, the mixing ratio of the fine particles 19 with respect to the dielectric material (medium 11) is too large, and the fine particles are aggregated. As a result, the orientation regulating force is weakened, and light may be scattered. [0234]
  • the display element 20 performs display mainly by promoting the expression of optical anisotropy at the time of applying an electric field using the alignment aid L is taken as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the dielectric material layer 3 is a system in which a large amount of a chiral agent is added to a liquid crystalline medium exhibiting a nematic liquid crystal phase. It may be configured to display using a liquid crystalline medium exhibiting a cholesteric blue phase (blue phase (BP phase)) that may appear in the system!
  • BP phase blue phase
  • the nematic liquid crystal phase is the liquid crystal phase having the highest target property in the rod-shaped liquid crystal molecules 12 in which only the arrangement in the long axis direction is added to the random center of gravity, and the cholesteric blue phase is By introducing palmarity into the liquid crystal molecules 12 starting from the nematic liquid crystal phase, the liquid crystal molecule 12 has a helical structure, and a periodic structure along the helical axis is superimposed on the nematic phase as a higher order structure. Yes.
  • the cholesteric blue phase has the same structure as the lower nematic phase microscopically (locally), and macroscopically, the helical axis forms a three-dimensional periodic structure.
  • the cholesteric blue phase is a phase that is seen in a temperature region higher than the chiral nematic phase when the temperature is increased, and exhibits optical isotropy when no electric field is applied and optical anisotropy when an electric field is applied. Show.
  • the cholesteric blue phase exhibits a three-dimensional periodic structure with a size of less than or equal to the visible light wavelength when no electric field is applied, and less than the complete isotropic phase (isotropic phase). .
  • the cholesteric blue phase has a certain periodic structure as described above within a certain temperature range, and exists relatively stably with respect to a temperature rise. Therefore, when a display is performed using a liquid crystalline medium exhibiting the cholesteric blue phase, the cholesteric blue phase is Therefore, the process can be simplified because it is not necessary to promote the expression of optical anisotropy with the alignment aid L as described above.
  • liquid crystalline medium exhibiting the cholesteric blue phase used in the present embodiment, specifically, for example, “JC-1014XX” (trade name, nematic liquid crystal mixed by Chisso Corporation) Body), 4-cyanose 4, one pentyl bifur (“5CB” (abbreviation), manufactured by Aldrich), and Chiraldo Ipanto (“ZLI-4572” (trade name) manufactured by Merck), 48.2 mol% each , 47.4 mol%, and 4.4 mol%.
  • the above cholesteric blue phase appears in the temperature range of 1.1K between 331.8K and 330.7%.
  • examples of other substances exhibiting a cholesteric blue phase is for example, JC1041XX (nematic liquid crystal mixture, Chisso Co., Ltd.) 50.0 weight 0/0, 5CB (4- cya no- 4, - pentyl biphenyl, nematic liquid crystal, Aldrich (Aldrich) Co., Ltd.) 38.5 wt%, ZLI- 4572 (chiral agent, Merck (Merck) composition of 11.5 weight 0/0 Corp.) Substances (samples) mixed (prepared) with. This substance (sample) transitioned from a liquid isotropic phase to an optical isotropic phase at about 53 ° C or lower. The helical pitch of this material was about 220 nm and no coloration was seen.
  • the mixed sample to 87.1 weight 0/0, TMPTA 5.
  • 4 weight (trimethylolpropane triacrylate, ⁇ Rudoritchi (Aldrich) Co.) 0/0, RM257 and 7.1 weight 0/0, DMPA (2,2- dimet hoxy- 2- pheny acetophenone) were mixed at a ratio of 0.4 weight 0/0, by irradiating ultraviolet rays while keeping the cholesteric blue phase in a cholesteric one correspondent Te ferric blue phase transition temperature near the light
  • a sample in which a reactive monomer was polymerized was prepared. The temperature range in which this sample exhibits a cholesteric blue phase was broader than that of the mixed sample.
  • the cholesteric blue phase suitable for the present invention has a defect order less than the optical wavelength, it is generally transparent in the optical wavelength region and generally optically isotropic.
  • the cholesteric blue phase exhibits a color that reflects the helical pitch of the liquid crystal, but is optically isotropic except for the coloration due to this helical pitch. It means to show gender.
  • the phenomenon of selectively reflecting light with a wavelength reflecting the helical pitch is called selective reflection.
  • the cholesteric blue phase is a color corresponding to the wavelength. Indicates.
  • the cholesteric blue phase is colored to reflect the helical pitch. That is, since visible light is reflected, the color exhibited by the cholesteric blue phase is recognized by the human eye. Therefore, for example, when a full color display is realized with the display element of the present invention and applied to a television or the like, it is preferable that the reflection peak is in the visible range.
  • the selective reflection wavelength also depends on the angle of incidence on the helical axis of the liquid crystalline medium (medium 11). For this reason, when the structure of the liquid crystalline medium is not one-dimensional, that is, when it has a three-dimensional structure such as a cholesteric blue phase, the incident angle of light on the spiral axis has a distribution. End up. Therefore, the width of the selective reflection wavelength can also be distributed.
  • the selective reflection wavelength region or the helical pitch of the cholesteric blue phase that is, the selective reflection wavelength region or the helical pitch of the liquid crystalline medium in the dielectric material layer 3 is not more than the visible light wavelength (visible light wavelength). Or less), that is, 400 nm or less. If the selective reflection wavelength region of the cholesteric blue phase or the helical pitch force is S400 nm or less, the above coloration is hardly recognized by human eyes.
  • the International Commission on Illumination CIE stipulates that the wavelength that human eyes cannot recognize is 380 nm or less. Therefore, the selective reflection wavelength region or the helical pitch of the cholesteric blue phase is more preferably 380 nm or less. In this case, it is possible to reliably prevent the above coloration from being recognized by human eyes.
  • the coloration as described above is also related to the average refractive index of the medium obtained only by the helical pitch and the incident angle.
  • ⁇ is the average refractive index
  • ⁇ is the helical pitch.
  • ⁇ is the refractive index anisotropy in the nematic phase state.
  • ⁇ varies depending on the material, but when a liquid crystalline material is used as the medium 11, for example, the average refractive index ⁇ of the liquid crystalline material is generally about 1.4 to 1.6, ⁇ ⁇ Is about 0.1 to 0.3.
  • the spiral pitch P of the medium 11 is more preferably 200 nm or less.
  • ⁇ ⁇ ⁇
  • ⁇ is set to 400 nm (wavelength that the human eye can hardly recognize), but ⁇ is 380 nm (wavelength that the human eye cannot reliably recognize (International Lighting Commission) If the average refractive index n of the medium 11 is taken into consideration, the above-mentioned coloration is prevented when the CIE cannot be recognized by the human eye! /
  • the spiral pitch P of the medium 11 is 200 nm or less. Therefore, by setting the spiral pitch of the medium 11 to 2 OOnm or less, the above coloration can be surely prevented.
  • Examples of other substances exhibiting the cholesteric blue phase include "ZLI-2293” (trade name, mixed liquid crystal manufactured by Merck & Co., Inc.), the following structural formula (11)
  • cholesteric blue phase cannot be expressed simply by mixing the above-mentioned "ZLI-2293" and “MLC-6248" Banana type (bending type) liquid crystal material (liquid crystalline medium)
  • a cholesteric blue phase was exhibited by adding the compound represented by the structural formula (11), which is a) or the compound represented by the structural formula (12), which is a linear liquid crystal material (liquid crystalline medium).
  • linear liquid crystal material used in the present embodiment, a racemic body or a chiral body may be used.
  • the linear liquid crystal has an anti-tilt structure (in a different direction for each layer) like the compound represented by the structural formula (11) (specifically, “MHPOBC”). Preferred compounds.
  • the bent portion (bonding portion) in the banana-type (bent-type) liquid crystal material is formed by a naphthalene ring or a methylene chain in addition to a benzene ring such as a phenol group. It may be formed. Further, the bent portion (bonding portion) may contain an azo group.
  • the banana-type (bent type) liquid crystal has, for example, the following structure.
  • a display element in which a high molecular compound is fixed (stabilized) in the dielectric material layer 3 as in the display element 20 that is useful in the present embodiment or a liquid crystal such as a porous material.
  • an applied voltage drop may occur depending on the content of the polymer compound or porous material. That is, in the display element 20 having the above-described structure, the drive voltage of the display element 20 is increased by the amount that the applied voltage is consumed by the polymer compound or the porous material.
  • the refractive index anisotropy ⁇ n and the dielectric constant difference of the liquid crystal material (negative liquid crystalline mixture) used for the dielectric material layer 3 are used.
  • the directivity ⁇ ⁇ is set within the above-described range, preferably, for example, within the ranges of ⁇ ⁇ 0.20 and I ⁇ I ⁇ 20.
  • the driving voltage has already been estimated to be 6.8 V, which can be driven using a conventional TFT element structure and a conventional general-purpose driver.
  • the driving voltage increases by a little less than 3 times to 18 V due to the immobilization of the polymer compound or porous material
  • the breakdown voltage of the gate electrode of the TFT element (gate Withstand voltage) of 51V can be handled, and the gate breakdown voltage limit value 63V in the case of 24V drive as the first target can be 12V lower. Accordingly, in this case as well, the gate electrode film thickness and film quality margin can be increased as compared with the prior art, and a more realistic device structure that is easier to manufacture can be realized.
  • the above-described configuration realizes a display element that can be driven in a wide temperature range with some increase in cost in terms of element structure and driving circuit. Needless to say, it can be a big step toward practical application.
  • the alignment films 8 and 9 are mainly subjected to alignment treatment (rubbing) in an anti-parallel manner, and the alignment treatment direction (rubbing direction) is mainly used.
  • the angle between ⁇ ⁇ ⁇ and the upper and lower polarizing plates 6 and 7 is set to 45 ° has been described as an example, the present invention is not limited to this.
  • the alignment films 8 and 9 are aligned in directions orthogonal to each other. Processing (for example, rubbing processing), and using the upper and lower substrates 13 and 14, the alignment processing direction of these substrates 13 and 14 (for example, the rubbing direction of the alignment films 8 and 9) and the absorption axis direction of the polarizing plates 6 and 7,
  • a configuration similar to that of a conventional TN-LCD, which is arranged parallel or orthogonal to each other, may be used. In this case as well, it is possible to reduce the voltage to a voltage value within the drivable range due to the breakdown voltage of the TFT element, which opens the way to practical use.
  • the arrangement shown in FIGS. 11 and 12 as described above is a so-called TN (Twisted Nematic) type, and the condition that maximizes the light use efficiency is the first minimum condition (1 st minimun condition), 350 (nm) ⁇ An x d ⁇ 650 (nm), more preferably 400 (nm) ⁇ An x d ⁇ 550 (nm).
  • TN Transmission Nematic
  • the display element 20 that is useful in the present embodiment is provided with polarizing plates 6 and 7, and the medium 11 constituting the dielectric material layer 3 is unidirectional.
  • a configuration having a twisted structure having only a palm property may be adopted. Even in this case, the voltage of the conventional TFT element can be lowered to a voltage value within the driveable range, and the road to practical use is greatly opened.
  • the twist pitch is within the visible light wavelength range or less than the visible light wavelength range in consideration of the light utilization efficiency. Preferably there is.
  • the medium 11 liquid crystalline medium
  • a chiral substance having an optical force S chirality may be used! .
  • the medium 11 liquid crystalline medium
  • the chiral substance having chirality may be any compound having an asymmetric carbon atom (chiral center) in the molecule.
  • chiral substance examples include, but are not limited to, compounds such as, for example, 4- (2-methylbutyl) phenol, 2'-octylbiphenol-carboxylate, and the like. It is not a thing.
  • the various banana type (bending type) liquid crystal itself does not have an asymmetric carbon atom. (That is The molecule itself has no chirality), but it may be a medium containing molecules that generate chirality due to the anisotropy of the molecular shape and the packing structure.
  • a chiral agent-added liquid crystal material prepared by mixing a chiral agent (chiraldo monopant), which is a general liquid crystal application, with a liquid crystal material at an appropriate concentration.
  • the display element 20 has a certain optical rotation even if there is no correlation between the orientations of the respective clusters 17 (each twisted structure), and thus can exhibit a large optical rotation as a whole. . For this reason, the voltage at which the maximum transmittance can be obtained is even lower than in the prior art.
  • the chiral agent has a twisted structure with the adjacent liquid crystal molecules 12.
  • the energy of interaction between molecules of the liquid crystalline medium (liquid crystalline substance) is reduced, and the liquid crystalline medium spontaneously takes a twisted structure, and the structure is stabilized. Therefore, the medium 11 (dielectric material) containing the chiral agent has a temperature near the nematic-isotropic phase transition temperature ⁇ .
  • Examples of such a chiral agent include "ZLI-4572” (trade name, manufactured by Merck & Co., Inc.) and “MLC-6248” (trade name, manufactured by Merck & Co., Inc.) as well as “C15” (product Name, made by Merck), "C
  • Nj (trade name, manufactured by Merck & Co., Inc.), “CB15” (trade name, manufactured by Merck & Co., Inc.) and the like can be mentioned, but are not limited to these exemplified chiral agents.
  • the concentration of the chiral agent in the medium 11 is as described above.
  • the concentration of the liquid crystal medium (liquid crystal substance) in the medium 11 is not particularly limited as long as it can stabilize the structure, depending on the type of chiral agent used, the configuration of the display element, the design, etc.
  • the twist amount of the above-mentioned chiral agent-added liquid crystal material, that is, the twist pitch (chiral pitch) should be set within the visible light wavelength region or less than the visible light wavelength. However, it is preferable for achieving low voltage driving and high transmittance.
  • the chiral pitch is less than the visible light wavelength region internal force or less than the visible light wavelength, the incident due to the unidirectional twist caused by the spontaneous twisting direction of the chiral agent caused by the electric field application in the medium 11. As a result, optical rotation occurs in the light and the light can be extracted efficiently. As a result, the maximum transmittance can be obtained at a low voltage, and the display element 20 having a low driving voltage and excellent light utilization efficiency can be realized.
  • the content of the chiral agent in the chiral agent-added liquid crystal material that is, the total of the liquid crystalline medium (preferably the negative liquid crystalline mixture) and the chiral agent.
  • the ratio of the above chiral agent in the amount (chiral addition concentration) is 8 wt.
  • a chiral agent is preferably added in an amount of 8% by weight (chiral addition concentration) or more, in other words, the twist pitch (natural chiral pitch) of the medium is not more than the visible light wavelength, that is, By setting the wavelength within the visible light wavelength region or less than the visible light wavelength, the driving temperature region can be expanded. More preferably, by adding more than 30 wt% (chiral addition concentration) of the chiral agent in the above medium, in addition to expanding the driving temperature range, driving voltage is reduced and light utilization efficiency is improved. In addition, the degree of optical anisotropy can be effectively changed by applying an electric field.
  • the twisting force of the chiral agent on the liquid crystal molecules 12 in the medium 11 works effectively, and the proximity distance between the liquid crystal molecules 12 and 12 Can have a short-range-order. Therefore, by controlling the addition ratio of the chiral agent to the liquid crystalline medium as described above, the chiral pitch is controlled to be in the visible light wavelength region or below the visible light wavelength as described above. Can do.
  • the liquid 11 is optically isotropic when no electric field is applied, and the liquid crystal molecules 12 in the medium 11 are applied to the medium 11 by applying an electric field as a small group (cluster) of the liquid crystal molecules 12. Since it can be made to respond, the optical anisotropy that could conventionally be expressed only in a very narrow temperature range can be expressed in a wider temperature range.
  • the lower limit of the chiral pitch is preferably as short as possible because of the characteristics of the display element 20.
  • the above-described chiral agent-added liquid crystal material is used as the medium 11 (that is, when the chiral agent is added to the liquid crystalline substance)
  • the amount of the chiral agent added is excessive, the dielectric
  • the liquid crystal properties of the active material layer 3 as a whole deteriorate.
  • the lack of liquid crystallinity leads to a decrease in the degree of optical anisotropy when an electric field is applied, leading to a decrease in function as a display element.
  • the upper limit value of the chiral addition concentration is determined from the request that the dielectric material layer 3 as a whole must have at least liquid crystallinity in order to function as a display element.
  • the ratio of the liquid crystal substance in the dielectric material layer 3 is preferably 20% by weight or more, as described above.
  • the amount is less than% by weight, it has been found that there is a possibility that sufficient electro-optic effect cannot be obtained. That is, according to the present inventors' analysis, it was found that the upper limit concentration of the above chiral addition concentration was 80% by weight.
  • the upper limit (the lower limit in terms of chiral pitch) of the above-mentioned chiral agent concentration (chiral concentration) is applied as described above, because the chiral agent is applied to the liquid crystalline medium (liquid crystalline substance).
  • the medium 11 itself, which does not use an additive substance such as a chiral agent, already has a unidirectional palm, and the medium 11 described above has a chiral pitch.
  • the lower limit is not applicable.
  • the substance that can be used as the medium 11 includes a liquid crystalline medium exhibiting a nematic liquid crystal phase, and is optical when no electric field is applied.
  • the optical anisotropy is exhibited by the application of an electric field, and the above condition is satisfied by ⁇ ⁇ ⁇
  • a substance exhibiting the Kerr effect, a substance exhibiting the Pockels effect, or other polar molecules may be used.
  • the change in the refractive index that appears in proportion to the second order (square) of the electric field has the advantage that the response speed is fast.
  • the dielectric material layer 3 using the medium 11 whose refractive index changes in proportion to the second order of the electric field, that is, the medium 11 (liquid crystalline medium) exhibiting the Kerr effect is applied to the liquid crystal molecules 12 by applying the electric field.
  • the randomly arranged individual liquid crystal molecules 12 rotate and change their orientations individually.
  • the liquid crystal molecules 12 constituting the medium 11 are arranged in a disorderly manner, so there is no viewing angle limitation. Therefore, according to the above configuration, it is possible to realize a display device that is superior in high-speed response and wide viewing angle characteristics. In this case, the driving voltage can be greatly reduced, and its practical value is extremely high.
  • the dielectric material layer 3 is filled with the medium 11 containing a polar molecule, the polar molecule is polarized by applying an electric field, and the polar molecule is aligned. Since it can be further promoted, optical anisotropy can be developed at a lower voltage.
  • the alignment auxiliary material L is formed between the pair of substrates 13 and 14, the alignment auxiliary material L can further promote the alignment of the polar molecules, and the lower voltage. With this, optical anisotropy can be developed, and the drive voltage can be lowered.
  • the medium 11 preferably contains a polar molecule.
  • the polar molecule is not particularly limited, but is preferably used, for example, -trobenzene isotropic force. Nitrobenzene is also a type of medium that exhibits the Kerr effect.
  • the medium 11 is not limited to a liquid crystal substance, and preferably has an ordered structure (orientation order) that is equal to or less than the wavelength of light when an electric field is applied or when no electric field is applied. If the ordered structure is less than the wavelength of light, it is optically isotropic. Therefore, when an electric field is applied or no electric field is applied. By using the medium 11 whose ordering structure is sometimes less than or equal to the wavelength of light, it is possible to reliably change the display state when no electric field is applied and when an electric field is applied.
  • an ordered structure orientation order
  • a force that causes the nematic phase to appear at a low temperature is used when forming the liquid crystal phase L.
  • the method of expressing is not limited to the above method.
  • a high voltage that is not used for normal display that is, a voltage higher than the driving voltage of the display element 20 without applying a low temperature
  • the liquid crystal molecules 12 are forcibly aligned to develop a liquid crystal phase.
  • an external field such as a force for adjusting temperature (typically a low temperature) or an electric field may be applied. It should be noted that it is preferable that the external field given to develop the liquid crystal phase is different from the display environment.
  • the substrates 1 and 2 in the display element 20 are formed of glass substrates, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention is not limited to this and may be set arbitrarily. .
  • the cell thickness (d) is thin.
  • the force that the electrodes 4 and 5 are formed of ITO is not limited to this. It is sufficient that at least one of the electrodes is formed of a transparent electrode material.
  • an alignment film made of polyimide is used as the alignment films 8 and 9, but the present invention is not limited to this.
  • an alignment film made of polyamic acid is used. It may be used.
  • an alignment film made of a material (alignment film material) such as polybulal alcohol, a silane coupling agent, or polyvinyl cinnamate may be used.
  • the alignment film material is applied to the substrates 1 and 2 on which the electrodes 4 and 5 are formed to form the alignment films 8 and 9.
  • alignment treatment such as rubbing treatment or light irradiation treatment may be performed.
  • silane coupling agent when used as the alignment film material, it may be formed by a pulling method such as an LB film (Langmuir B1 odgett Film).
  • LB film Longmuir B1 odgett Film
  • burcinnamate apply polybulu cinnamate to the substrates 1 and 2 on which the electrodes 4 and 5 are formed, and then irradiate with ultraviolet rays (UV)!
  • the alignment treatment direction the alignment treatment direction ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ mainly applied to the alignment films 8 and 9 has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • both orientation processing directions ⁇ ⁇ ⁇ may be parallel and in the same direction (parallel direction), or both orientation processing directions may be different from each other.
  • An orientation treatment may be performed. Further, only one of them may be subjected to orientation treatment.
  • an electric field applying unit for applying an electric field to a material layer sandwiched between a pair of opposing substrates is a substrate of the pair of substrates.
  • the substance layer includes a liquid crystalline medium exhibiting a nematic liquid crystal phase, and is optically isotropic when no electric field is applied.
  • the optical anisotropy is manifested by applying an electric field, and the refractive index anisotropy at 550 nm in the nematic phase state of the liquid crystalline medium showing the nematic liquid crystal phase is ⁇ , and the dielectric at 1 kHz.
  • the display element is substantially perpendicular to the pair of substrates, preferably with respect to the pair of substrates, more preferably perpendicular (that is, the substrate surface normal line). It is preferable to provide an electric field applying means for generating an electric field in the direction) and applying the electric field to the material layer. Specifically, in the display element, it is preferable that an electrode for applying an electric field between the two substrates is formed on both the substrates. The electrode is By being formed on each of the substrates, an electric field can be generated between the pair of substrates, that is, in the direction normal to the substrate surface of the pair of substrates.
  • the electrode generates an electric field in the normal direction of the substrate surface of the pair of substrates, so that the entire region on the substrate without sacrificing the electrode area is set as the display region. Therefore, it is possible to improve the aperture ratio, improve the transmittance, and lower the drive voltage. Furthermore, according to the above configuration, it is possible to promote the development of optical anisotropy not only in the vicinity of the interface between the material layer and the two substrates but also in a region away from both substrates. Also, with respect to the drive voltage, a narrow gap can be achieved as compared with a case where the gap between the electrodes is narrowed with a comb electrode.
  • the substance layer that is, as described above, includes a liquid crystalline medium exhibiting a nematic liquid crystal phase, and exhibits optical isotropy when no electric field is applied.
  • a dielectric material layer having a dielectric material force is preferably used as a layer that exhibits optical anisotropy when applied.
  • the display element according to the present embodiment applies, for example, a pair of opposing substrates, a dielectric material layer sandwiched between the pair of substrates, and an electric field to the dielectric material layer.
  • An electric field applying means for generating an electric field in a normal direction of the substrate surface of the pair of substrates, and the dielectric material layer exhibits a nematic liquid crystal phase.
  • a nematic phase state of a liquid crystalline medium that includes a liquid crystalline medium exhibits optical isotropy when no electric field is applied, exhibits optical anisotropy when an electric field is applied, and exhibits the nematic liquid crystal phase.
  • the material layer when the liquid crystalline medium uses a liquid crystalline medium having the above ⁇ ⁇ ⁇
  • the maximum effective voltage value that can be applied to the dielectric material layer can be achieved with a cell thickness that can be manufactured (that is, the thickness of the material layer (dielectric material layer)).
  • the above ⁇ is preferably 0.14 or more, and the above
  • the ⁇ (dielectric anisotropy of the liquid crystalline medium) is preferably negative.
  • the liquid crystalline medium preferably has a dielectric constant in the molecular long axis direction smaller than that in the molecular short axis direction (dielectric constant in the molecular long axis direction and dielectric constant in the molecular short axis direction).
  • the liquid crystal display element is preferably provided with an alignment auxiliary material for promoting the expression of optical anisotropy by the application of the electric field between the pair of substrates.
  • a substance that exhibits optical isotropy when no electric field is applied and exhibits optical anisotropy when the electric field is applied for example, a dielectric substance
  • the orientation direction of the molecules when the electric field is applied for example, a dielectric substance
  • Display elements that display using a material that exhibits optical anisotropy due to changes exhibit high-speed response characteristics and wide viewing angle characteristics, but conventionally have a very high driving voltage. There was a problem.
  • the alignment aid is provided between the pair of substrates. Therefore, by applying an electric field, it is possible to promote changes in the orientation state of molecules in the substance (for example, a dielectric substance), and to exhibit optical anisotropy more efficiently when the electric field is applied. it can. Therefore, according to the above configuration, it is possible to develop optical anisotropy at a low voltage, so that it can be operated at a driving voltage at a practical level, and has a high-speed response characteristic and a wide viewing angle characteristic. An element can be realized.
  • the alignment aid may be formed in the substance (dielectric substance) layer.
  • the orientation auxiliary material preferably has structural anisotropy.
  • the alignment aid is preferably formed in a state where the liquid crystalline medium in the material layer exhibits a liquid crystal phase.
  • the alignment aid may be made of a polymerizable compound or may be a polymer compound.
  • the orientation auxiliary material has at least one polymer compound selected from the group consisting of a chain polymer compound, a network polymer compound, and a cyclic polymer compound. Or it may be made of a porous material.
  • Each of the above configurations is suitable as an alignment aid for promoting the development of optical anisotropy by the application of the electric field.
  • the alignment aid is formed in the substance (dielectric substance) layer, the molecular orientation of the liquid crystalline medium can be promoted in the substance (dielectric substance). For this reason, even if a high voltage is not applied, the orientation regulating force can be sufficiently applied to the inside of the butter and uniaxial orientation can be realized.
  • the alignment aid has structural anisotropy, for example, a chain polymer compound, a network polymer compound, a cyclic polymer compound, etc. obtained by polymerizing a polymerizable compound, etc. It is possible to promote the change of the orientation direction of molecules in the substance constituting the substance layer by the intermolecular interaction with the orientation auxiliary material. It can. That is, according to the above configuration, each of the molecules in the substance constituting the substance layer is constituted by the intermolecular interaction with each substance (material) constituting the alignment aid material. It can be easily oriented along the direction regulated by the structural anisotropy of each substance (material).
  • the alignment aid is composed of the above-described substances (materials), the alignment aid is present in any region in the substance layer. That is, the alignment aid can be formed over the entire region or almost the entire region of the material layer. Therefore, the alignment aid is excellent in alignment regulating force and can increase the alignment order of the molecules of the liquid crystalline medium in all regions in the material layer. Therefore, according to the above configuration, a large optical response can be obtained, and the maximum transmittance can be obtained at a much lower voltage.
  • the alignment aid is formed in a state where the liquid crystalline medium in the material layer exhibits a liquid crystal phase.
  • the state showing the liquid crystal phase that is, the nematic liquid crystal phase
  • the proportion of the portion along the alignment direction of the molecules constituting the liquid crystalline medium increases. Therefore, the alignment aid can promote the alignment of molecules so that the molecules constituting the liquid crystalline medium are aligned in the same direction as the alignment direction in the liquid crystal phase state when an electric field is applied. . Accordingly, the development of optical anisotropy when an electric field is applied can be surely promoted.
  • the alignment aid when a porous material is used as the alignment aid, an orientation treatment is performed only on the substrate interface sandwiching the substance layer, and then the porous material layer having the porous material force is applied.
  • the porous material layer (alignment aid) can be anisotropically grown in a self-organizing manner in accordance with the anisotropy of the substrate interface. Therefore, when the porous material is used, it is not always necessary to form the alignment auxiliary material in a state where the liquid crystalline medium exhibits a liquid crystal phase, and a simplified manufacturing process can be realized.
  • the alignment aid is preferably a material (material) for dividing the liquid crystalline medium in the substance layer into small regions.
  • the size of the small region is preferably equal to or less than the visible light wavelength.
  • the liquid crystalline medium is confined in a small region, preferably a micro small region below the visible light wavelength, the liquid crystalline medium is in the isotropic temperature region and an electric field is applied.
  • the electro-optic effect (for example, the Kerr effect) can be exhibited in a wide temperature range. If the size of the small region is less than or equal to the visible light wavelength, light scattering due to mismatch in refractive index between the alignment aid, that is, the material that divides the liquid crystalline medium into small regions and the liquid crystalline medium is suppressed. To achieve a high-contrast display element. Togashi.
  • the alignment aid may be a horizontal alignment film provided on at least one of the pair of substrates.
  • the horizontal alignment film is subjected to a rubbing process or a light irradiation process. May be. That is, the alignment aid may be a horizontal alignment film that has been subjected to a rubbing process or a light irradiation process.
  • the light irradiation process may be a polarized light irradiation process.
  • the alignment direction of molecules in the vicinity of the interface with the horizontal alignment film in the material layer is defined as the in-plane direction of the substrate. be able to. Therefore, according to the above configuration, the molecules (liquid crystal molecules) constituting the liquid crystalline medium are aligned in the in-plane direction of the substrate in a state where the liquid crystalline phase, that is, the nematic liquid crystalline phase is expressed in the liquid crystalline medium. Can be made. Therefore, the orientation assisting material can be formed so that the proportion of the portion along the in-plane direction of the substrate is increased.
  • the alignment aid can promote the alignment of the molecules so that the liquid crystal molecules constituting the liquid crystalline medium are aligned in the in-plane direction of the substrate when an electric field is applied. Therefore, the development of optical anisotropy when an electric field is applied can be promoted reliably and efficiently.
  • the horizontal alignment film uses a liquid crystal medium having a negative ⁇ (dielectric anisotropy) and aligns liquid crystal molecules constituting the liquid crystal medium in the in-plane direction of the substrate when an electric field is applied. It is suitable for the purpose of the invention, and unlike the case of using a vertical alignment film, the liquid crystal molecules can be efficiently aligned in the substrate surface when an electric field is applied, and the optical anisotropy is more effectively achieved. Can be expressed.
  • the alignment direction of liquid crystal molecules can be aligned in one direction when an electric field is applied.
  • the optical anisotropy can be more effectively expressed. If the optical anisotropy can be effectively expressed, a display element that can be driven at a lower voltage can be realized.
  • the horizontal alignment film is provided on each of the pair of substrates, and in the rubbing process or the light irradiation process, the rubbing direction or the light irradiation direction force is parallel, antiparallel, or orthogonal to each other. More preferably, it is arranged. [0322] According to the above configuration, as in the conventional nematic liquid crystal mode, the light utilization efficiency during the application of an electric field is increased, so that the transmittance is improved, and thus low voltage driving is possible.
  • the alignment direction of the molecules in the vicinity of the interface with the horizontal alignment film can be reliably defined in a desired direction.
  • the rubbing process or the light irradiation process is performed so that the rubbing direction or the light irradiation direction is different from each other, for example, the rubbing direction or the light irradiation direction is orthogonal to each other.
  • the molecules constituting the liquid crystalline medium can be aligned to form a twisted structure when an electric field is applied. That is, the long axis direction of the molecule is oriented in a direction parallel to the substrate surface, and one substrate side force is also oriented toward the other substrate side so as to be sequentially twisted in the direction parallel to the substrate surface.
  • the molecules can be oriented. Thereby, the coloring phenomenon due to the wavelength dispersion of the liquid crystalline medium can be alleviated.
  • the thickness d of the material layer contributes to the electro-optical characteristics (for example, voltage-transmittance characteristics) as a factor. That is, the phase difference (retardation) is determined by the above An x d, which corresponds to the transmittance.
  • the thickness of the material layer is d (m) and the wavelength of incident light is ⁇ (nm)
  • ⁇ / ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (1 ⁇ 3 ⁇ ⁇ 4 is preferably satisfied.
  • the thickness of the material layer is set to d ( ⁇ m )
  • the rubbing direction or light irradiation direction is parallel or anti-parallel to each other, it is half the range of ⁇ ⁇ 4 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (1 ⁇ 3 ⁇ ⁇ 4) around the half-wavelength condition ( ⁇ / 2)
  • the light utilization efficiency is maximized (that is, the transmittance is maximized)
  • the rubbing direction or light irradiation direction is orthogonal to each other, 350 (nm)
  • An x In the range of d ⁇ 650 (nm), the light utilization efficiency is maximized, so that the display element according to the present invention satisfies the above conditions in addition to the above conditions, It is possible to improve the light utilization efficiency.
  • fine particles are further encapsulated in the material layer. That is, It is preferable to enclose a medium containing fine particles in the material layer.
  • the substance layer further contains fine particles, that is, fine particles are added to the medium in the substance layer, the orientation state (orientation order) of the medium when no electric field is applied is stabilized. You can be ashamed.
  • the material layer contains a medium whose refractive index changes in proportion to the second order of the electric field.
  • the change in the refractive index that appears in proportion to the second order of the electric field has the advantage of high response speed.
  • the material layer with a medium whose refractive index changes in proportion to the second order of the electric field changes the orientation direction of the molecules by the application of the electric field, and controls the bias of electrons in one molecule. Because of the force that each randomly arranged molecule rotates and changes its direction separately, the response speed is not only very fast as described above, but also the molecules are arranged randomly. There is no limit. Therefore, according to the above configuration, it is possible to realize a display element that is superior in high-speed response and wide viewing angle characteristics.
  • the substance layer may be filled with a medium containing polar molecules!
  • polarization of the polar molecule is expressed by application of an electric field, and the orientation of the polar molecule can be further promoted, so that optical anisotropy is expressed at a lower voltage. Can do.
  • the alignment auxiliary material is formed between the pair of substrates, the alignment auxiliary material can further promote the alignment of the polar molecules, and the optical anisotropy can be reduced at a lower voltage. The drive voltage can be lowered.
  • the material layer may have a twisted structure having only a unidirectional palm.
  • the material layer may contain a chiral medium.
  • the orientation direction of molecules in the medium included in the material layer may be a unidirectional palm, that is, a twisted structure having only one of right-handed twist and left-handed twist. it can.
  • the orientation direction of the molecules can surely be a twisted structure having only one-handed palm. Therefore, according to each configuration described above, the molecules constituting the medium can have only a twisted structure of either left-handed twist or right-handed twist. For this reason, both left and right twists The problem that the transmittance is reduced at the domain boundary as in the case where there is a multi-domain having a twisted structure is eliminated, and the transmittance is improved.
  • each twisted structure has a certain optical rotation even if there is no correlation between the directions. For this reason, according to said structure, big optical rotation can be expressed as the whole substance layer. As a result, the maximum transmittance can be obtained at a low voltage, and the drive voltage can be reduced to a practical level.
  • the intermolecular interaction of about the chiral pitch (spontaneous twist length) of the medium exhibiting chirality is isotropic. It can be acted on in a liquid crystalline medium, and can exhibit optical anisotropy when an electric field is applied over a wider temperature range than just contributing to lowering the voltage.
  • the liquid crystalline medium may have a selective reflection wavelength region of 400 nm or less or a helical pitch.
  • the color may reflect a color reflecting the helical pitch.
  • This phenomenon of selectively reflecting light with a wavelength that reflects the helical pitch is called selective reflection. Therefore, such coloration can be prevented by setting the selective reflection wavelength region or the helical pitch of the liquid crystalline medium to 400 nm or less.
  • the display device of the present invention includes the display element according to the present invention described above. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a display device that can be driven in a wide temperature range with a fast response speed and a low driving voltage.
  • the display device of the present invention is an image display device such as a television or a monitor, a word processor or a personal computer.
  • the present invention can be widely applied to image display devices provided in office equipment such as computer, information terminals such as video cameras, digital cameras, and mobile phones.

Landscapes

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Abstract

　本発明の表示素子は、対向する一対の基板間に、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界の印加により光学的異方性を発現する物質層が設けられており、上記一対の基板間に電界を印加することにより表示が行われる。上記物質層は、ネマティック液晶相を示す液晶性媒質を含み、該液晶性媒質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での誘電率異方性の絶対値を|Δε|とすると、Δｎ×|Δε|が１．９以上である。上記表示素子、並びに、該表示素子を備えた表示装置は、応答速度が速く、駆動電圧が低く、かつ、広い温度範囲で駆動することができる。

Description

明 細 書
表示素子および表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、表示素子および表示装置に関するものであり、特に、低電圧、広温度範 囲で駆動可能であり、かつ、広視野角性と高速応答性とを併せ持つ表示素子および 表示装置に関するものである。
背景技術
[0002] 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 いった利点を有している。このため、近年、液晶表示素子は、ワープロ、パーソナルコ ンピュータ等の OA (Office Automation)機器、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表示装置に広く用いられている。特に、ネマティック 液晶を用いた液晶表示素子は、時計や電卓等の数値セグメント型表示素子から始ま り、近年では、省スペースかつ低消費電力という長所を活力して、ノートブック PC (per sonal computer)、デスクトップモニタ用ディスプレイとして広く普及している。
[0003] また、近年では、 CRT(Cathode Ray Tube)で独占されて!、たテレビ（TV)の巿場に おいても、 FPD(Flat Panel Display)の代表格として LCD(Liquid Crystal Display) -T Vは確固たる地位を築きつつある。
[0004] 液晶表示素子の表示方式としては、従来、例えば、ネマティック液晶相の液晶表示 モード（ネマティック液晶モード）である、ッイステツドネマティック（ΤΝ)モードや、位 相差板で光学的に補償した ΤΝモード、インプレーンスイッチング (IPS)モード、バー ティカルアラインメント (VA)モード、光学補償ベンド (OCB)モード等が知られており 、これら表示方式を用いた液晶表示装置の一部は既に商品化され、巿場に出ている
[0005] し力しながら、上記したネマティック液晶モードは、何れも、バルタの液晶相におけ る液晶分子の配向方向が変化することによって得られる、光学異方性を示す方向の 変化を用いた表示方式となっている。つまり、これら表示方式では、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、 見る角度、見る方位によって画質は全く同一とはならな 、。
[0006] 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。従って 、バルタの液晶相が応答するにはどうしても数十〜数百ミリ秒程度の時間を要してし ま 、、数ミリ秒以下への更なる高速応答化は困難である。
[0007] このため、これら液晶表示素子並びにこれら液晶表示素子を用いた液晶表示装置 では、応答速度 (応答特性)や視野角特性をさらに向上させることが望まれて 、る。 特に、 LCD— TVをさらに普及させるためには、動画の表示に適した高速動画応答 性能と、見る角度によって画像や画質が変化しない広視野角性能とを実現すること が望まれている。
[0008] ところが、ネマティック液晶モードにおいては基板界面の配向規制力を、液晶分子 自体が有する自己配向性によってセル内部のバルタ全体に伝播させ、バルタ全体の 液晶分子を配向させるようになつている。つまり、ネマティック液晶モードでは、液晶 分子自体が有する自己配向性が伝播することによる長距離秩序 (long-range-order) を用いて表示を行っている。
[0009] し力しながら、液晶分子自体が有する自己配向性の伝播速度を向上させることは、 本質的に限界がある。このため、ネマティック液晶表示モードを用いている限り、 LC D— TVにおいて必須となる、高速応答性および広視野角性の実現は困難である。
[0010] また、ネマティック液晶相の液晶表示モードの他に、ネマティック液晶相より秩序度 が高 、スメタティック液晶相にお 、て強誘電性が発現した強誘電性液晶（FLC)モー ド、もしくは反強誘電性液晶 (AFLC)モードがある。これらの液晶表示モード (スメタ ティック液晶モード）は、本質的にマイクロ秒程度の非常に高速な応答特性を示す。 しかしながら、耐衝撃性、温度特性等の課題が解決されておらず、実用化には至つ ていない。
[0011] また、その他の液晶表示モードとしては、散乱状態と透明状態とをスイッチングさせ る高分子分散型液晶（PDLC)モードがある。この PDLCモードは、偏光板が不要で あり、高輝度表示が可能であるが、散乱状態と透明状態とのコントラスト差が低ぐま た、駆動電圧が高い等の課題があり、実用化されていない。 [0012] 一方、電界印加によるバルタにおける液晶分子の回転を利用するこれらの表示モ ードに対して、 2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。
[0013] 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 1次に比例する効果と 2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、 2次の電気光学効果であるカー効 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 いて実用化されている。
[0014] 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ィ匕炭素等の有機液体が知られ ている。これら材料は、例えば、前記した光シャッター、光変調素子、光偏光素子、あ るいは、電力ケーブル等の高電界強度測定等に利用されている。
[0015] 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、光偏向素 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-トロベンゼンの 2 00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。
[0016] このような状況にぉ 、て、カー効果の表示装置への応用が検討され始めて 、る。力 一効果は、電界の 2次に比例するため、電界の 1次に比例するポッケルス効果と比較 して、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。
[0017] ところで、カー効果を表示素子へ応用展開するにあたっての、実用上の大きな問題 の一つは、従来の液晶表示素子と比較して駆動電圧が大きいことである。この問題 に対して例えば日本国公開公報である特開 2001— 249363号公報 (公開日 2001 年 9月 14日、以下、「特許文献 1」と記す)では、ネガ型液晶性を有する分子を配向さ せる表示素子において、基板表面にあら力じめ配向処理を施しておき、カー効果が 発現しやす！/ヽような状態を作り出す手法が提案されて!ヽる。
[0018] また、カー効果を表示素子に応用するにあたってのもう一つの大きな問題は従来の 液晶表示素子と比較して温度範囲が狭いことである。この問題に対しては例えば日 本国公開公報である特開平 11 183937号公報 (公開日 1999年 7月 9日、対応米 国特許第 6, 266, 109号、以下、「特許文献 2」と記す）に、誘電率異方性が正の液 晶材料 (ポジ型)を用いて、この液晶材料を小領域に分割することでカー効果の温度 依存性を解決するための技術が開示されている。
[0019] 上記特許文献 1には、基板上に配向膜を製膜してラビング等の配向処理を施すこ とで等方相中のカー定数を実効的に高くすることができ、結果として低電圧化が実現 できることが記載されて 、る。
[0020] し力しながら、上記特許文献 1には、使用して 、る液晶材料の屈折率異方性（ Δ n: 屈折率変化）および誘電率異方性（Δ ε )については言及されておらず、上記液晶 材料に上記屈折率異方性（Δη)および誘電率異方性（Δ ε )の絶対値が充分大き い材料を使用することは、全く記載されていない。
[0021] このため、上記特許文献 1に記載の方法によれば、上記配向膜に配向処理が施さ れたとしても、基板界面近傍の分子しか配向させることができず、カー効果が発現し 易くなる範囲は、基板界面近傍の領域に限られる。従って、特許文献 1の技術では、 駆動電圧を僅かしか低減することはできず、低電圧化の効果は、実使用上、決して 充分ではない。また、特許文献 1の技術では、表示が可能となる温度範囲もピンボイ ントであって、表示装置として実用化するに至るレベルではない。
[0022] 上記の問題は、特許文献 1の技術では、液晶層を等方相 (ァイソトロピック相)にお 、 て駆動させて 、ることに起因して 、る。
[0023] つまり、従来のネマティック液晶モードを用いた液晶ディスプレイは、液晶相をネマ ティック相において駆動させている。ネマティック相においては、上記したように、基板 界面に予め配向処理を施した配向膜がきっかけとなって、基板界面上の液晶分子の 配向方向 (極角、方位角)が規定され、それがセル内部方向に向かって液晶分子自 体が有する自己配向能力に伴って伝播し、バルタの液晶層全体が一様に配向した 状態でスイッチングされる。
[0024] これに対し、特許文献 1に開示されている技術は、ネマティック相の上の相、つまり 、温度上昇させたときにネマティック相の次に呈する相である等方相 (ァイソトロピック 相)において電界を印加し、電界強度の 2次に比例する屈折率変化 (カー効果)を発 現さ ·¾：るちのである。 [0025] 液晶材料は、ネマティック相から温度を上げて 、くと、ある臨界温度 (ネマティック ァイソトロピック相転移温度 (T ) )以上の温度で、等方相に相転移する。等方相にお
ni
いては、通常の液体と同じように、熱力学的揺らぎのファクター (運動エネルギー)が 分子間に作用する力より大きぐ分子は自由に移動，回転している。このような等方相 中においては、液晶分子間に働く自己配向能力（分子間相互作用）は殆ど働かない ので、基板界面に配向処理を施しても、その効果はセル内部にはあまり伝わらない。 このため、多少の低電圧化は実現できても、ディスプレイとして実用化できるレベルに までは至らない。さらに、前述の熱力学的揺らぎのファクター (運動エネルギー)は、温 度が上昇すると著しく大きくなる。このため、カー効果を発現させるための電圧が著し く上昇する。
[0026] 一方、特許文献 2には、液晶材料の領域を特定の材料で小区域に分割することに よって液晶のカー定数の温度依存性を抑制できること、さらに、液晶単体での力一定 数をほぼ維持できることが開示されている。
[0027] し力しながら、特許文献 2に開示されている液晶材料は誘電率異方性が正の液晶 材料 (ポジ型)に限定されている。また、表示素子の構成としても基板面内方向電界を 印加するような櫛歯電極構造 (横電界構造、 Inter-digital electrode structure)が前提 である。
[0028] 上記特許文献 2の実施例中には基板法線方向に電界 (縦電界)を印加する構成も 記載されてはいる力 ポジ型液晶材料も用いていることには変わりなぐまたこの場合 、ポジ型液晶材料に色素を添加して偏光板無しの構成とする、いわゆる、ゲスト'ホス ト型表示モードについての開示であり、本発明のように直交偏光板下 (クロスニコル下 )で光学的異方性を発現させて表示を得るモードとは根本的に全く異なるものである
[0029] また特許文献 2に記載されて 、るポジ型液晶材料を用いた櫛歯電極構成では、 Vヽ わゆる、 IPS(In-plane-switching)モードと同様に、画素内に配置された電極面積分、 確実に開口率が低下する。また等方相液晶中にカー効果を発現させるための電圧 を下げるためには櫛歯電極間隔を狭くするより他にないが、製造上の観点力 櫛歯 電極間隔は例えば 5 m程度以下まで狭めることはほぼ不可能である。従って特許 文献 2に開示の技術では、本質的に、実駆動電圧を従来の TFT (薄膜トランジスタ） 素子やドライバで駆動可能な現実的な範囲内まで下げることは極めて困難である。
[0030] さらに駆動温度範囲を拡大するべぐ特許文献 2では上記のような液晶材料と電極 構成力 なる表示素子を高分子ネットワーク等で小領域に区分する技術が記されて は 、るが、高分子安定ィ匕する以前で駆動電圧が低下されて 、な 、ものを高分子安 定ィ匕すればより一層駆動電圧が上昇して、実用化力 は程遠いものとなることは避け られない。
[0031] 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、応答速度 が速ぐ駆動電圧が低ぐかつ、広い温度範囲で駆動することができる表示素子並び に表示装置を提供することにある。
発明の開示
[0032] 本発明の表示素子は、上記の課題を解決するために、対向する一対の基板と、上 記一対の基板間に挟持された物質層、例えば誘電性物質層とを備え、上記一対の 基板間に電界を印加することによって表示を行う表示素子であって、上記物質層は、 ネマティック液晶相を示す液晶性媒質を含み、かつ、電界無印加時に光学的等方性 を示し、電界の印加により光学的異方性を発現すると共に、上記ネマティック液晶相 を示す液晶性媒質のネマティック相状態における、 550nmでの屈折率異方性を Δ n とし、 1kHzでの誘電率異方性の絶対値を I Δ ε Iとすると、 Δ η Χ | Δ ε Iが 1. 9以上で あることを特徴としている。
[0033] また、上記表示素子は、上記両基板間、好適には上記一対の基板に対し、略垂直 、より好適には垂直 (つまり、基板面法線方向）に電界を発生させて上記物質層に電 界を印加する電界印加手段を備えていることが好ましい。具体的には、上記表示素 子において、上記両基板には、上記両基板間に電界を印加するための電極がそれ ぞれ形成されていることが好ましい。上記電極が、上記両基板にそれぞれ形成され ていることで、上記一対の基板の基板間、つまり、上記一対の基板の基板面法線方 向に電界を発生させることができる。そして、このように上記電極が上記一対の基板 の基板面法線方向に電界を発生させることで、電極面積部分を犠牲にするようなこと がなぐ基板上の全領域を表示領域とすることが可能であり、開口率の向上、透過率 の向上、ひいては、駆動電圧の低電圧化を実現することができる。さらに上記の構成 によれば、上記物質層における両基板との界面付近に限らず、両基板から離れた領 域においても光学的異方性の発現を促進することができる。また、駆動電圧に関して も、櫛歯電極で電極間隔を狭ギャップ化する場合と比較して、狭ギャップ化が可能で ある。
[0034] 本発明において、上記物質層、つまり、上記したように、ネマティック液晶相を示す 液晶性媒質を含み、かつ、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界の印加により 光学的異方性を発現する層としては、誘電性物質からなる誘電性物質層が好適に 用いられる。
[0035] よって、本発明に力かる表示素子は、対向する一対の基板と、上記一対の基板間 に挟持された誘電性物質層と、上記誘電性物質層に電界を印加するための電界印 加手段とを備えた表示素子であって、上記電界印加手段は、上記一対の基板の基 板面法線方向に電界を発生させ、上記誘電性物質層は、ネマティック液晶相を示す 液晶性媒質を含み、かつ、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界の印加により 光学的異方性を発現すると共に、上記ネマティック液晶相を示す液晶性媒質のネマ ティック相状態における、 550nmでの屈折率異方性を Δ ηとし、 1kHzでの誘電率異 方性の絶対値を | Δ ε Iとすると、 Δ ηΧ | Δ ε Iが 1. 9以上であることがより望ましい。
[0036] このように電界無印加時には光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方 性を発現する物質 (媒質)、特に、電界印加によって分子の配向方向が変化すること で光学的異方性を発現する物質 (媒質)を用いて表示を行う表示素子は、本質的に 高速応答特性および広視野角特性を有している。
[0037] すなわち、本発明の表示素子では、電界の印加に伴って、電界無印加時と電界印 加時とで屈折率楕円体の形状が変化することを利用することで、異なる表示状態を 実現している。
[0038] 物質中の屈折率は、一般には等方的ではなぐ方向によって異なっており、この屈 折率の異方性、つまり、上記物質の光学的異方性は、通常、屈折率楕円体にて示さ れる。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。よって、この ような屈折率楕円体にて光学的異方性を捉えれば、従来の液晶表示装置において は、電界印加時と電界無印加時とで、液晶分子の屈折率楕円体の形状 (屈折率楕 円体の切り口の形状）は楕円形のまま変化せず、その長軸方向の向きが変化（回転） することで異なる表示形態を実現していたのに対し、本発明では、電界無印加時と電 界印加時とにおける、上記媒質を構成する分子の屈折率楕円体の形状 (屈折率楕 円体の切り口の形状)の変化を利用することで、異なる表示状態を実現するようにな つている。
[0039] このように、従来の液晶表示素子は、電界印加に伴う液晶分子の回転による配向 方向の変化のみを利用して表示を行うものであり、液晶分子が一定方向に整列した 状態で、揃って回転するため、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、本発明のように電界印加によって光学的異方性を発現する媒質を用い て表示を行う表示素子においては、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つた問題がないので、高速応答を実現することがで きる。また、本発明のように電界印加によって光学的異方性を発現する媒質を用いて 表示を行う表示素子は、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。
[0040] また、従来の液晶表示素子では、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、本発明のように電界印加によって光学的異方性を発現する媒質を用いて表示を 行う表示素子は、上記媒質を、電界印加によって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ょ 、ので、温度制御を容易にすることができる。
[0041] また、本発明のように電界印加によって光学的異方性を発現する媒質を用いて表 示を行う表示素子は、表示に、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いてい るので、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することができる。
[0042] しかしながら、このような表示素子は、上記効果を有する一方で、従来、駆動電圧が 非常に高 、と 、う問題点を有して 、る。 [0043] これに対し、本発明によれば、上記物質層（具体的には誘電性物質層）における液 晶性媒質の屈折率異方性 Δ ηと誘電率異方性の絶対値 | Δ ε |との積が十分大きいの で、上記高速応答特性および広視野角特性を示すのみならず、電界 (電圧）印加時 に、より低い電圧で効果的に光学的異方性を発現させることができると同時に、広温 度範囲化を実現することができる。
[0044] 例えば前記特許文献 2のように基板面内方向に電界を印加する櫛歯電極構造を有 するセルは、誘電率異方性 Δ εが正の液晶性媒質を用いることが前提となる力 櫛 歯電極上は表示に使用することができないので、その分の開口率が低下し、高透過 率を得ることは困難である。また、数 m程度にまで狭ギャップィ匕することは困難とな る。
[0045] これに対し、本発明では、上記一対の基板間に電界を印加することによって表示を 行うこと、具体的には、上記電界印加手段が、上記一対の基板の基板面法線方向に 電界を発生させるように配設されて ヽることで、電極面積部分を犠牲にするようなこと がなぐ基板上の全領域を表示領域とすることが可能であり、開口率の向上、透過率 の向上、ひいては、駆動電圧の低電圧化を実現することができる。さらに上記の構成 によれば、上記誘電性物質層における両基板との界面付近に限らず、両基板から離 れた領域においても光学的異方性の発現を促進することができる。また、駆動電圧 に関しても、櫛歯電極で電極間隔を狭ギャップ化する場合と比較して、狭ギャップィ匕 が可能である。
[0046] 本願発明者等が検討した結果、本発明に力かる表示素子は、温度上昇させたとき にネマティック相の次に呈する相である等方相で駆動を行うが、電界 (電圧）印加時 には、上記液晶性媒質がネマティック相にお 、て有して!/、る屈折率異方性 Δ nと誘 電率異方性 Δ εとに起因した特性が顕在化することが判明した。
[0047] 十分に高い電圧印加時には、最大で、ネマティック相において、上記液晶性媒質 における分子が有する固有の屈折率異方性 Δ ηに相当する光学的異方性を発現さ せることができ、光の利用効率に優れた表示素子を得ることが可能となる。
[0048] よって、より低い電圧で光学的異方性を発現させるためには、 1分子当たりの屈折 率異方性 Δ ηが大きい方が、発現する位相差 (リタ一デーシヨン)が大きくなり、また、 誘電率異方性 Δ εの絶対値に関しても、大きい方がより低い電圧で上記分子を電界 方向と垂直な方向に配向させることが可能となり、低電圧化に寄与する。
[0049] 上記液晶性媒質に、上記 Δ η Χ | Δ ε |が 1. 9以上の液晶性媒質を使用すると、 当該表示素子の駆動電圧として、上記物質層、例えば誘電性物質層に印加すること ができる最大限の電圧値の実効値を、製造上可能なセル厚 (つまり、物質層 (誘電性 物質層）の厚み)で達成することができる。
[0050] また、本発明の表示装置は、上記の課題を解決するために、上記した本発明にか 力る表示素子を備えて 、ることを特徴として 、る。
[0051] 上記の構成によれば、本発明の表示装置が上記した本発明にかかる表示素子を 備えていることで、表示のために必要な駆動電圧を低電圧化した、広い温度範囲で 駆動することができる表示装置を実現することができる。それゆえ、上記の構成によ れば、応答速度が速ぐ駆動電圧が低ぐかつ、広い温度範囲で駆動することができ る表示装置を実現することができる。
[0052] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十 分わ力るであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白にな るであろう。
図面の簡単な説明
[0053] [図 1]本発明の実施の一形態にカゝかる液晶材料と比較用液晶材料とをそれぞれ透明 平板電極セルに封入して測定した電圧—透過率特性カゝら見積もった、透過率が最 大となる電圧値 (V (V) )と、屈折率異方性 Δ ηと誘電率異方性 Δ εの絶対値との
100
積（Δ η Χ I Δ ε | )との関係を示すグラフである。
[図 2]本発明の実施の一形態にカゝかる表示素子の概略構成を示す断面模式図であ る。
[図 3]本発明の実施の一形態に力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 4]図 3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。
[図 5]本発明の実施の一形態に力かる表示素子における、配向膜の配向処理方向と 、偏光板の吸収軸方向と、電界印加方向との関係を示す説明図である。
圆 6(a)]図 2に示す表示素子における電界印加時の一液晶分子の配向状態を示す 模式図である。
圆 6(b)]図 6 (a)に示す、電界印加時における一液晶分子の屈折率楕円体の形状を 示す模式図である。
圆 7]本発明の一実施形態にカゝかる表示素子の電圧—透過率特性を示すグラフであ る。
圆 8(a)]本発明の一実施形態に力かる表示素子における、電界無印加時の液晶分 子の配向状態を示す断面模式図である。
[図 8(b)]図 8 (a)に示す表示素子における、電界印加時の液晶分子の配向状態を示 す断面模式図である。
圆 9]本発明の実施の一形態にカゝかる表示素子の他の概略構成を示す断面模式図 である。
圆 10(a)]本発明の実施の一形態にカゝかる表示素子のさらに他の概略構成を示す断 面模式図であって、上記表示素子における、電界無印加時の液晶分子の配向状態 を模式的に示す断面模式図である。
圆 10(b)]本発明の実施の一形態に力かる表示素子のさらに他の概略構成を示す断 面模式図であって、図 10 (a)に示す表示素子における、電界印加時の液晶分子の 配向状態を模式的に示す断面模式図である。
圆 11]本発明の実施の一形態に力かる表示素子のさらに他の概略構成を示す断面 模式図である。
[図 12]図 11に示す表示素子における、配向膜の配向処理方向と、偏光板の吸収軸 方向と、電界印加方向との関係を示す説明図である。
圆 13]本発明の実施の一形態に力かる表示素子のさらに他の概略構成を示す断面 模式図である。
[図 14]図 13に示す表示素子における、偏光板の吸収軸方向と、電界印加方向との 関係を示す説明図である。
圆 15]本発明の実施の一形態に力かる表示素子のさらに他の概略構成を示す断面 模式図である。
[図 16(a)]本発明の実施の一形態にカゝかる表示素子のさらに他の概略構成を示す断 面模式図であって、上記表示素子における、電界無印加時の液晶分子の配向状態 を模式的に示す断面模式図である。
[図 16(b)]本発明の実施の一形態に力かる表示素子のさらに他の概略構成を示す断 面模式図であって、図 16 (a)に示す表示素子における、電界印加時の液晶分子の 配向状態を模式的に示す断面模式図である。
発明を実施するための最良の形態
[0054] 本発明の実施の一形態について図 1〜図 16 (a) ·図 16 (b)に基づいて説明すれば 、以下の通りである。
[0055] 図 2は、本発明の実施の一形態にカゝかる表示素子の概略構成を示す断面模式図 であり、図 3は、本発明の実施の一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。また、図 4は、図 3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。
[0056] 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。
[0057] 図 3に示すように、本実施の形態に力かる表示装置 100は、画素 10· ··がマトリクス 状に配された表示パネル 102と、駆動回路としてのソースドライバ 103およびゲートド ライバ 104と、電源回路 106等とを備えている。
[0058] 上記各画素 10には、図 4に示すように、本実施の形態にかかる後述する表示素子 20およびスイッチング素子 21が設けられている。
[0059] また、上記表示パネル 102には、複数のデータ信号線 SLl〜SLn(nは 2以上の任 意の整数を示す)と、各データ信号線 SLl〜SLnにそれぞれ交差する複数の走査信 号線 GLl〜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 SL 1〜SLnおよび走査信号線 GL 1〜GLmの組み合わせ毎に、上記画素 10 · · ·が 設けられている。
[0060] 上記電源回路 106は、上記ソースドライバ 103およびゲートドライバ 104に、上記表 示パネル 102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 1 03は、上記表示パネル 102のデータ信号線 SLl〜SLnを駆動し、ゲートドライノく 10 4は、表示パネル 102の走査信号線 GL 1〜GLmを駆動する。
[0061] 上記スイッチング素子 21としては、例えば FET (電界効果型トランジスタ）素子ある いは TFT (薄膜トランジスタ）素子等が用いられ、上記スイッチング素子 21のゲート電 極 22が走査信号線 GLiに、ソース電極 23がデータ信号線 SLiに、さらに、ドレイン電 極 24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 10· ·· 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 10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 21が導通し、図示しないコントローラ力も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 103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 21が遮断されて 、る間、理想的には、 遮断時の電圧を保持し続ける。
[0062] 本実施の形態において、上記表示素子 20は、電界 (電圧)無印加時には光学的等 方性 (等方性とは具体的には、巨視的、具体的には、可視光波長領域、つまり、可視 光の波長スケール、もしくは、それよりも大きなスケールで見て等方であればよい）を 示し、電界 (電圧)の印加により、主に電子分極や配向分極等により、光学的異方性 が発現 (特に、電界印加により複屈折が上昇することが望ま 、)する媒質 11 (物質（ 誘電性物質)、図 2参照）を用いて表示を行うようになっている。本実施の形態にかか る表示素子 20の構成について、図 2を参照して以下に詳細に説明する。
[0063] 図 2に示すように、本実施の形態に力かる表示素子 20は、少なくとも一方が透明な 、対向する一対の基板 13 · 14 (電極基板)間に、光学変調層である誘電性物質層（ 誘電性液体層、物質層） 3が挟持されている構成を有している。上記基板 13 · 14は、 図 2に示すように、例えばガラス基板等の透明な基板 1 · 2 (透明基板)をそれぞれ備 え、これら基板 1 · 2上に、誘電性物質層 3に電界を印加するための電界印加手段で ある電極 4· 5、配向補助材 Lとしての配向膜 8 · 9が、それぞれ備えられている構成を 有している。上記電極 4· 5は、上記基板 1 · 2における互いの対向面（内側）に配置さ れている。また、配向膜 8 · 9は、上記電極 4· 5の内側にそれぞれ備えられている。ま た、基板 1 · 2における、互いの対向面とは反対側の面 (外側）には、それぞれ偏光板 6 · 7が備えられている。
[0064] 本実施の形態において、上記表示素子 20における基板 13 · 14間の間隔、すなわ ち誘電性物質層 3の厚み d (図 8 (a)参照）は 1. とした。また、電極 4· 5には、 IT O (インジウム錫酸ィ匕物)力もなる透明電極を用いた。配向膜 8 · 9には、 JSR株式会社 製のポリイミド「JALS— 1048」（商品名）からなる水平配向膜を使用した。
[0065] 図 5は、配向膜 8の配向処理方向 Aおよび配向膜 9の配向処理方向 Bと、偏光板 6 · 7の吸収軸方向と、電極 4· 5への電界印加方向との関係を示している。上記電極 4· 5は、図 2および図 5に示すように、上記基板 1 · 2の基板面法線方向に電界を発生さ せるように配設されている。また、配向膜 8 · 9は、図 2および図 5に示すように、互いの 配向処理方向 Α·Βが例えばアンチパラレル (逆平行、つまり反平行（平行かつ向きが 反対)）となるように、基板 1 · 2の基板面に水平にラビング処理 (水平ラビング処理)ま たは光照射処理 (好適には偏光光照射処理)等の配向処理が施されている。また、 偏光板 6 · 7は、図 5に示すように、互いの吸収軸 6a' 7aが直交するとともに、偏光板 6 • 7の吸収軸 6a' 7aと配向膜 8 · 9の配向処理方向 Α·Βと力 互いに 45度の角度をな すように配置されている。
[0066] 上記表示素子 20は、上記基板 13と基板 14とを、図示しないシール材により、必要 に応じて、例えば図示しな 、プラスチックビーズやガラスファイバースぺーサ等のスぺ ーサを介して貼り合わせ、その空隙に、媒質 11を封入することにより形成される。
[0067] 具体的には、先ず、図 2に示すように、基板 1および基板 2の表面に、電極 4および 電極 5をそれぞれ形成する。なお、上記電極 4· 5の形成方法としては、従来の液晶 表示素子に適用される方法と同様の方法を用いることができる。
[0068] 次に、配向膜 8を、基板 1上に、上記電極 4を覆うように形成する。また、配向膜 9を 、基板 2上に、上記電極 5を覆うように形成する。なお、配向膜 8 · 9には、ラビング処 理または光照射処理 (偏光光照射処理)等の配向処理を施しておく。このとき、配向 膜 8 · 9の配向処理方向（配向規制力方向）、例えばラビング方向または光照射方向（ 偏光光照射方向）は、互いに、平行、反平行、直交の何れかの関係を有するようにす る。上記ラビング処理としては、従来常用の方法を使用することができる。また、上記 光照射処理 (偏光光照射処理）においては、例えば、上記配向膜 8 · 9表面に、照射 光、好適には偏光が、互いに、平行、反平行、または直交するように紫外光照射 (偏 光紫外光照射)を行って上記した方向に配向規制力を発現させればよい。本実施の 形態のように配向膜 8 · 9が水平配向膜である場合、上記光照射処理としては、よりラ ビング処理に近 、配向処理を行うことができることから、偏光光照射処理を行うことが 有効である。
[0069] 次に、上記配向膜 8 · 9が形成された基板 13 · 14 (電極基板)を、プラスチックビーズ 等のスぺーサ（図示せず)を介して、両者の間隔 (誘電性物質層 3の厚さ）が 1.
となるように調整し、図示しないシール材により上記基板 13 · 14の周囲を封じて固定 する。この際、後に注入する媒質 11 (誘電性物質 (誘電性液体)）の注入口（図示せ ず）となる部分は封止せずに開口させておく。なお、スぺーサおよびシール材の材質 は特に限定されるものではなぐ従来の液晶表示素子に用いられているものを用いる ことができる。
[0070] このようにして基板 13 · 14を貼り合わせた後、上記基板 13 · 14間に、前記した媒質 11を注入することにより、該媒質 11からなる、もしくは、該媒質 11を含む、誘電性物 質層 3を形成する。
[0071] 偏光板 6 · 7は、基板 13 · 14を貼り合わせ、その間隙に上記媒質 11を注入し、上記 注入口を封止してセルを完成させた後に、セルの外側力も貼付を行う。このとき、これ ら偏光板 6 · 7は、吸収軸 6a' 7aが互いに直交するとともに、偏光板 6 · 7の吸収軸 6a ' 7aが配向膜 8 · 9の配向処理方向 Α· Bと 45度の角度をなすように貼り合わされる。
[0072] なお、上記配向処理として紫外光照射 (偏光紫外光照射)等の光照射処理を行う 場合には、基板 13 · 14に所望の方向から紫外光照射等を行い、その照射方向同士 力 平行、反平行、および、直交の何れ力となるように貼り合わせ、その間隙に上記 媒質 11を注入し、上記注入口を封止してセルを完成させた後、該セルの外側から上 記偏光板 6 · 7の貼付を行う。
[0073] 本実施の形態に力かる表示素子 20に用いられる誘電性物質層 3は、上記媒質 11 ( 誘電性物質）として、ネマティック液晶相を示す液晶性媒質を含んでいる。本実施の 形態では、上記液晶性媒質に、誘電率異方性（Δ ε )が負である (つまり、 Δ εが負 の値を示す)ネガ型液晶性混合物 (ネガ型液晶材料)を使用するものとする。なお、 図 2中、媒質 11を構成するネガ型液晶性混合物の 1液晶分子（1液晶性分子)を、各 々、液晶分子 12にて示す。
[0074] ネガ型液晶材料、つまり、誘電率異方性が負の液晶材料 (液晶性媒質)とは、低温 にすると、例えばスメクティック相や本実施の形態のようにネマティック相と ヽつた液晶 相が出現する液晶性ィ匕合物力 なる材料 (媒質)であり、分子長軸方向の誘電率が 分子短軸方向の誘電率よりも小さい (分子長軸方向の誘電率 <分子短軸方向の誘 電率)棒状分子からなる材料 (媒質)である。
[0075] このような液晶材料 (液晶性媒質）に電界を印加すると、個々の分子は、図 2に示す ように基板面内方向（すなわち基板 1 · 2面に平行な方向）を向こうとして配向状態が 変化し、光学変調を誘起させることができる。このため、上記したように誘電率異方性 ( Δ ε )が負の液晶性媒質を用いると、櫛歯状電極で基板面内電界を発生させる構 成と異なり、電界印加時に光学的異方性の発現を、開口率のロスなぐより効率的に 光学的異方性を発現させることが可能になる。
[0076] 上記ネガ型液晶性混合物は、例えば下記構造式（1)および（2)
[0077] [化 1]
Figure imgf000018_0001
で示される液晶材料の混合化合物 (以下、液晶材料 (1)と記す)等で実現することが できる。なお、構造式（2)中、 R1および R2はそれぞれ独立して炭素数 1〜7のアルキ ル基を示す。
本願発明者等が鋭意検討した結果、本願発明者等は、上記誘電性物質層 3が、上 記したようにネマティック液晶相を示す媒質 11 (すなわち、ネマティック液晶相を示す 液晶性媒質力もなる、もしくは、上記ネマティック液晶相を示す液晶性媒質を含む媒 質 11)を含み、電界無印加時に光学的等方性 (等方相）を示し、電界を印加すること によって光学的異方性を発現させるとともに、上記ネマティック液晶相を示す液晶性 媒質のネマティック相状態における屈折率異方性（ Δ n)と誘電率異方性（ Δ ε )の絶 対値 (| Δ ε I)とを適当な範囲内に設定することで、低い電圧で効率良く電界印加時 の光学的異方性を発現させることができると同時に、広温度範囲化が実現され、高速 応答性を有する表示素子の実用化への道が大きく開けることを見出した。
[0079] 図 6 (a)は、図 2に示す表示素子 20における電界印加時の一液晶分子 (液晶分子 12)の配向状態を示す模式図であり、上記液晶分子 12が、矢印 Cで示す電界印加 方向に垂直な、基板 1 · 2における基板面内方向に配向している状態を示している。 また、図 6 (b)は、図 6 (a)に示す、電界印加時における一液晶分子 (液晶分子 12)の 屈折率楕円体 (屈折率楕円体 12a)の形状を示す模式図である。上記屈折率楕円体 12aの形状は、原点を通り、光波の進行方向に垂直な面を切り口とする、屈折率楕 円体 12a (楕円）の切り口の形状にて示され、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。
[0080] 本実施の形態において媒質 11は、上記したように電界無印加時に光学的に概ね 等方（可視光以上のスケールでの配向秩序度がほぼゼロ）、つまり、光学的等方性（ 等方相）を示し、電界を印加することによって光学的異方性を発現 (光学変調を誘起 )させる。このため、電界無印加時における屈折率楕円体の形状は球状、すなわち、 光学的に等方 (配向秩序度 =0)であり、電界を印加することによって異方性 (可視光 波長以上のスケールでの配向秩序度 >0)が発現するようになって 、る。
[0081] そこで、図 6 (a)に示すように電界方向 Cに垂直な方向の屈折率によって示される、 光学異方性の発現による、図 6 (b)に示す電界印加時の楕円の主軸方向（すなわち 、光波の偏光の成分方向）の屈折率、つまり、上記液晶分子 12の屈折率楕円体 12a の長軸方向における屈折率 (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、つまり、上記液晶分子 12の屈折率楕円体 12aの短軸方向における 屈折率 (常光屈折率)を noとすると、上記屈折率異方性（Δ η) (複屈折変化)は、 Δ η =ne— noで表される。
[0082] すなわち、本発明において、上記屈折率異方性（Δ η)は、 A n=ne-no (ne: ^ 光屈折率、 no :常光屈折率)で示される複屈折変化を示す。なお、本発明は、上記 屈折率異方性が変化するのに対し、従来の液晶表示装置は、上記屈折率異方性は 変化しない。
[0083] また、上記電界印加時の屈折率楕円体 12aの長軸方向は、誘電異方性が負の媒 質を用いる場合、電界方向に対して垂直 (なお、誘電異方性が正の媒質の場合は平 行）となる力 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、電界方向に対して常 に平行または垂直になるとは限らない。
[0084] つまり、誘電性物質の誘電異方性が負（ネガ型液晶）の場合、全ての電圧値にお！、 て、屈折率楕円体 12aの長軸方向は電界方向に垂直 (直交状態）になり、誘電異方 性が正 (ポジ型液晶）の場合、全ての電圧値において、屈折率楕円体 12aの長軸方 向は電界方向に平行になる。本実施の形態において、電界方向と屈折率楕円体 12 aの主軸方向の少なくとも一つとは、常に平行もしくは直交である。なお、本実施の形 態において、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度がほぼゼロ（配向秩序度 が殆ど無い）というのは、可視光より小さいスケールで見た場合には、液晶分子 12等 力 ある方向に並んでいる割合が多い（配向秩序がある）力 可視光以上のスケール で見ると、配向方向が平均化されていて配向秩序が無いことを意味している。すなわ ち、配向秩序度が可視光波長域、及び、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ことを示す。例えば、クロス-コル下で黒表示を実 現している状態を示す。一方、本実施の形態において、可視光波長以上のスケール での配向秩序度 >0とは、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度力 ほぼゼロ の状態よりも大きいことを示し、例えば、クロス-コル下で白表示を実現している状態 を示す (この場合、階調表示であるグレーも含まれる）。
[0085] このように、本実施の形態に力かる表示素子 20は、光学的異方性の方向は一定（ 電界印加方向は変化しない）で例えば可視光波長以上のスケールでの配向秩序度 を変調させることによって表示を行うものであり、媒質 11そのものの光学的異方性 (例 えば可視光波長以上のスケールにおける配向秩序）の程度を変化させている。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!/、る。
[0086] なお、本発明において、電界の印加により媒質の光学的異方性の程度が変化する とは、電界の印加に伴って屈折率楕円体 12aの形状が変化することを示し、上記した ように電界無印加時に光学的等方性を示し、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場合、つまり、電界を印加することによって光学的異方性が 発現する場合、屈折率楕円体 12aの形状は、電界の印加により、球状から楕円に変 化する。
[0087] また、本実施の形態にかかる表示素子 20では、光学的等方性を示す構造に生じる 歪、すなわち、媒質 11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表示方式の液晶表示素子より も、広視野角特性を実現できる。さらに、本実施の形態に力かる表示素子 20では、 複屈折が発生する方向が一定であり、光軸方向が変化しないため、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、より広い視野角特性を実 現できる。
[0088] また、本実施の形態に力かる表示素子 20では、微小領域の構造の歪によって発現 する異方性を用いて表示を行っている。このため、従来方式の表示原理のように、液 晶固有の粘度が応答速度に大きく影響するといつた問題がなぐ 1ms程度の高速応 答を実現することができる。すなわち、従来方式の表示原理では、電界印加に伴う液 晶分子の回転による配向方向の変化のみを利用して表示を行うものであり、液晶分 子が一定方向に整列した状態で、揃って回転するため、液晶固有の粘度が応答速 度に大きく影響していたが、本実施の形態に力かる表示素子 20では、微小領域の構 造の歪を利用するため、液晶固有の粘度の影響が小さぐ高速応答を実現すること ができる。
[0089] 本実施の形態に力かる表示素子 20は、上記した表示方式を利用することから、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。
[0090] また、従来の液晶表示素子では、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、本実施の形態に力かる表示素子 20によれば、上記媒質 11を、電界印加によつ て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ょ 、ので、温度制 御を容易にすることができる。
[0091] 本実施の形態において、上記屈折率異方性 Δηは、アッベ屈折計 (ァタゴ製「4Τ( 商品名）」）を使用し、波長 550nmにて測定した。
[0092] また、本発明にお 、て、誘電率異方性（ Δ ε )とは、誘電率の異方性を示し、上記 液晶分子 12の長軸方向における誘電率を ε e、上記液晶分子 12の短軸方向にお ける誘電率を ε οとすると、上記誘電率異方性（Δ ε ) (誘電率変化）は、 Δ ε = ε e ε οで表される値である。
[0093] 上記誘電率異方性 Δ εは、インピーダンスアナライザー (東陽テクユカ社製「SI 12
60 (商品名）」 )を使用し、周波数 1kHzにて測定した。
[0094] なお、ネマティック相においては、ネマティック一ァイソトロピック相転移温度 (T )に 極めて近い温度を除いて（つまり、安定してネマティック相を示す温度においては）、 上記屈折率異方性（Δη)および誘電率異方性（Δ ε )等の物性値は、温度に対して 比較的フラットな特性を示す。つまり、温度への依存性はあまり大きくない。よって、本 実施の形態にお!、て、上記屈折率異方性（ Δ η)および誘電率異方性（ Δ ε )の測定 温度 Τは、上記媒質 11、つまり、ネマティック液晶相を示す液晶性媒質がネマテイツ ク相状態を示す温度であれば、特に限定されるものではないが、 T =0. 5T 〜0. 9
5T (つまり、 Τの 0. 5〜0. 95倍）の温度範囲内（単位: Κ)であることが好ましい。
[0095] 本実施の形態において、前記構造式（1)で示される化合物 (T =62°C)の屈折率 異方性 Δη (測定波長 550nm、測定温度 25°C (0. 89T ) )は 0. 155、誘電率異方 性 Δ ε (測定周波数 1kHz、測定温度 25°C (0. 89T ) )は 4. 0、同条件における 前記構造式（2)で示される化合物の誘電率異方性 Δ εは 18であり、同条件にお ける上記ネガ型液晶性混合物 (ネガ型液晶材料）、すなわち上記液晶材料（1)のネ マティック相状態での屈折率異方性 Δηは 0. 14、誘電率異方性 Δ εは 14である 。つまり、本実施の形態では、上記液晶材料（1)として、ネマティック相状態での上記 屈折率異方性 Δηが 0. 14、誘電率異方性 Δ εがー 14となる組み合わせにて前記 構造式（1)および (2)で示される化合物が配合されてなるネガ型液晶性混合物 (液 晶材料 (1) )を使用した。
[0096] このようにして得られた上記表示素子 20を外部加温装置により、上記液晶材料（1) のネマティック—ァイソトロピック相転移温度 (T )の直上近傍の温度 (Tよりも僅かに
ni ni
高い温度 Τ、例えば Τ =Τ +0. 1K)に保ち、前記電極 4 · 5間に電界（電圧）を印加
e e ni
して電気光学特性、ここでは電圧—透過率特性 (V—T特性)の実測を行った。なお 、この結果を図 7に示す。なお、図 7中、縦軸は透過率 (任意単位 (a. u.；) )を示し、 横軸は電圧 (V)を示す。
[0097] 図 7に示すように、本実施の形態に力かる上記表示素子 20は、比較的低い電圧（2 4V程度)でほぼ最大透過率に到達しており、前記したネガ型液晶性混合物 (液晶材 料（1) )を用いると低電圧駆動が実現されていることが判る。
[0098] この理由としては、次のように考えられる。前記したように、前記構造式（1)および（ 2)で示される化合物カゝらなるネガ型液晶性混合物 (液晶材料（ 1) )は、前記したよう にネマティック相状態での屈折率異方性を Δ nとし、同じくネマティック相状態での誘 電率異方性を Δ εとすると、ネマティック相状態での屈折率異方性 Δ ηが 0. 14、同 じくネマティック相状態での誘電率異方性 Δ εがー 14と比較的大きい。
[0099] 本願発明者等が検討した結果、本実施の形態に力かる表示素子 20は、ネマテイツ ク相の上の相、つまり、温度上昇させたときにネマティック相の次に呈する相である等 方相 (ァイソトロピック相)で駆動を行っているが、電界印加時には、配向膜 8 · 9界面の 配向規制力の影響と、上記液晶性媒質、すなわち上記ネガ型液晶性混合物力ネマ ティック相において有している屈折率異方性 Δ ηと誘電率異方性 Δ εとに起因した特 性が顕在化することが判明した。
[0100] 本願発明者等は本実施の形態に力かる表示素子 20において電界印加時には光 学的異方性が発現するメカニズム (仕組み、原理)を以下に示すように推察した。つま り、本実施の形態に力かる表示素子 20は、上記液晶性媒質にネガ型の液晶材料を 使用していることから、上記媒質 11における各液晶分子 12は、電界と垂直な方向で ある基板面内方向に配向する。このとき、前記配向膜 8 · 9界面では、例えばアンチパ ラレルにラビング処理等の配向処理を行っているので、図 2に示すように、その配向 処理方向 Α·Βに沿って液晶分子 12が配向し、バルタの内部にまでその配向規制力 が及び、 1軸配向が実現される。その結果、光が透過する。
[0101] この光学的異方性発現のメカニズムを図 8 (a)および図 8 (b)に示す。図 8 (a)およ び図 8 (b)は、本実施の形態に力かる表示素子 20の光学的異方性発現のメカニズム 示す図であり、図 8 (a)は、上記表示素子 20における、電界無印加時の液晶分子 12 の配向状態を示す断面模式図、図 8 (b)は、図 8 (a)に示す表示素子 20における、電 界印加時の液晶分子 12の配向状態を示す断面模式図である。
[0102] 上記した表示素子 20において、図 8 (a)に示すように、電界 (電圧)無印加時 (V= 0)には、 2枚の透明平板電極カゝらなる電極 4· 5が設けられた基板 13 · 14により挟持 された誘電性物質層 3は光学的等方性を呈しており、液晶分子 12の配向方向は全く のランダムである。し力しながら、図 8 (b)に、電界方向を矢印 Cにて示すように、基板 法線方向、すなわち基板 13 · 14を構成する基板 1 · 2の法線方向に電界を印加する と、上記誘電性物質層 3中の液晶分子 12は、基板面内方向、すなわち基板 1 · 2の面 内方向に配向すると同時に、上下の基板 1 · 2の界面の配向膜 8 · 9の配向処理方向 Α·Βに沿って並ぼうとする。この結果、液晶分子 12はある閾値 (Vth)を超える電圧 印加時 (V>Vth)には配向処理方向 Α·Βに揃って配向し、図 5に示す配置とするこ とで、光が透過してくる。
[0103] なお、十分に高い電圧印加時には、誘電性物質層 3中のほぼ全ての液晶分子 12 が上記配向処理方向 Α·Βに配向する。
[0104] 従って、十分に高い電圧印加時には、最大で、ネマティック相において液晶分子 1 2 (すなわち 1液晶分子）が有する固有の屈折率異方性 Δ n=ne—no (ne：異常光屈 折率、 no :常光屈折率）に相当する光学的異方性を、本実施の形態にかかる表示素 子 20においても発現させることができ、光の利用効率に優れた表示素子を得ること が可能となる。
[0105] よって、より低い電圧で光学的異方性を発現させるためには、 1分子当たりの屈折 率異方性 Δ ηが大きい方が、発現する位相差 (リタ一デーシヨン： A n X d)は大きくなる ので好ましいことが判る。また、誘電率異方性 Δ εの絶対値に関しても、大きい方が より低い電圧で液晶分子 12を電界方向 Cと垂直な方向に配向させることが可能となり 、低電圧化に寄与することが判った。
[0106] 特に、前記媒質 11に、屈折率異方性 Δ nと誘電率異方性 Δ εの絶対値との積（ Δ η Χ I Δ ε I )が 1. 9以上の液晶性媒質 (ネガ型液晶材料）、好適には前記ネガ型 液晶性混合物（Δ η Χ I Δ ε | = 1. 96)を使用すると、本願発明者等がまず第 1目 標と設定していた 24Vという駆動電圧を、製造上可能な 1. というセル厚 (基板 法線方向の電極間間隔、具体的には、誘電性物質層 3の厚み: d)で達成することが できた。
[0107] なお、本願発明者等が 24Vという駆動電圧を第 1目標とした理由は、以下の通りで ある。
[0108] 前記スイッチング素子 21として 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は最大で 63Vである。ここで、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力 ow (すなわち、ゲート電極 OFF)のときの電圧 5V分を差 し引 、た 48Vpp (63 - 10 - 5 = 48Vpp (peak-to-peak) )力 誘電性物質層 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-sq uare)で言えば ± 24Vになり、本願発明者等が第 1目標とした電圧値になる。
[0109] なお、本実施の形態に力かる表示素子 20では前記したように縦方向電界、すなわ ち基板法線方向の電界を印加する平板透明電極 (電極 4 · 5)を用いた構成 (縦電界 構造)が前提である。
[0110] 一方、前記特許文献 2に示されている従来技術では表示素子の構成として、基板 面内方向電界を印加するような櫛歯電極構造 (横電界構造: Inter-digital electrode s tructure) ゝ刖提であった。
[0111] 本実施の形態に力かる表示素子 20のような縦電界構造と従来技術のような横電界 構造との決定的な違いは次の通りである。
[0112] まず、櫛歯電極構造では、誘電率異方性 Δ εが正であるポジ型液晶材料 (ポジ型 液晶性媒質)を用いることが前提となる。しかしながら、櫛歯電極上は表示に使用す ることができないので、その分の開口率が低下して高透過率を得ることは困難である 。また、櫛歯電極構造で駆動電圧を下げるには櫛歯電極間隔を狭くするしかないが 、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、数; z m程度にま で狭ギャップィ匕することは困難となる。
[0113] 一方、本実施の形態に力かる表示素子 20のような縦電界構造ではネガ型液晶材 料を用いることが前提であり、前記電極 4· 5のように透明平板電極を使用することが できる。このため、このような表示素子 20においては、基板 13 · 14上の全領域を表示 領域とすることが可能となり、高開口率で高透過率な表示素子を実現することができ る。また駆動電圧に関しても、櫛歯電極で電極間隔を狭ギャップ化する場合と比較し て、セル厚 (d)を狭くすることは製造上の観点力も比較的容易であり、最小で 1 μ m程 度までは狭ギャップ化が可能である。
[0114] 次に、本実施の形態で用いた前述のネガ型液晶性混合物である液晶材料（1)と、 該液晶材料（1)を見出す以前に検討していた幾つかの液晶材料を用いた実験結果 について以下に説明する。
[0115] 先ず、本実施の形態で用いた前述の液晶材料（1)とし、該液晶材料（1)を見出す 以前に検討して 、た下記構造式 (3)〜 (6)
[0116] [化 2]
Figure imgf000027_0001
Figure imgf000027_0002
で示される液晶材料を順に各々比較用液晶材料（1)〜（4)として、これら液晶材料 の物性値（Δη:屈折率異方性、 Δ ε：誘電率異方性、および ΔηΧ | Δ ε | )を測 定した結果を表 1に示す。なお、上記屈折率異方性 Δηおよび誘電率異方性 Δ εの 測定条件は、前記した通りである。
[表 1] 厶 η Δ a Δ η X 1 Δ ε |
液晶材料 (1) 0. 14 一 14 1. 96
比較用液晶材料 （1) 0. 1101 一 7. 2 0. 79
比較用液晶材料 （2) 0. 1098 一 5. 7 0. 63
比較用液晶材料 (3) 0. 1280 一 4. 9 0. 63
比較用液晶材料 （4) 0. 1107 -4. 3 0. 48 次に、これら液晶材料を、本実施形態に力かる表示素子 20と同様の透明平板電極 セル (縦電界セル)に封入して、外部加温装置により、各液晶材料のネマテイツクーア イソトロピック相転移温度 (T )の直上近傍の温度 T (Tよりも僅かに高い温度、 Τ =
ni e ni e
T +0. IK)に保ち、前記図 7に示す測定と同様にして電圧-透過率特性 (V—T特 ni
性）の実測を行った。なお、セル厚 (d)は何れも 1. 3 μ mとした。
[0118] そしてこの電圧—透過率特性カーブから、透過率が最大となる電圧値 (V (V) )
100 を見積もり、この電圧値 (V (V) )と、屈折率異方性 Δ ηと誘電率異方性 Δ εの絶対
100
値との積（Δ η Χ I Δ ε | )との関係をプロットしたものを図 1に示す。なお、図 1中、 縦軸は V (V)、横軸は Δ ηΧ I Δ ε Iを示し、図 1中、「♦」は比較用液晶材料（1
100
)〜 (4)、「◊」は本実施の形態に力かる液晶材料（1)を示す。
[0119] 図 1に示したように駆動電圧 V (V)は、上記した新規のパラメータ Δ ηΧ
100 I Δ ε
Iと強い相関が見られ、ある曲線上に乗っていることが推察できる。屈折率異方性 Δ nと誘電率異方性 Δ εの絶対値 I Δ ε Iはともに大きい程、低電圧化に寄与する。 そこでこの曲線を更に外挿して更なる低電圧化を試みた。例えば Δ ηΧ I Δ ε |が 4であるとすると、 V (V)は、図 1中、「參」で示すように 6. 8Vと概算される。この電
100
圧は従来の TFT素子、汎用のドライバを用いて駆動できる電圧範囲内であって、ドラ ィバ等のコストアップなぐまさに実用化への目処が立つ数値範囲内である。
[0120] 上記 Δ ηΧ I Δ ε |力 の液晶材料としては、例えばネマティック相状態での屈折 率異方性 Δ ηが 0. 20、誘電率異方性 Δ εがー 20である液晶材料で実現することが できる。一般的に、液晶材料において、屈折率異方性 Δ ηのみを極めて大きくするこ とや、誘電率異方性 Δ εのみを極めて大きくすることは非常に困難であると言われて いる。本願発明者等が鋭意検討した結果、本願発明者等は、上記屈折率異方性 Δ η と誘電率異方性 Δ εとのバランスを取って Δ η Χ | Δ ε | ≥4を達成するためには、 Δ η≥0. 20、 I Δ ε I≥ 20であることが好ましいとの結論に至った。このようなネガ 型液晶材料は、例えば、下記構造式 (7) · (8)
[0121] [化 3]
Figure imgf000029_0001
C¾O 〇 (8)
Figure imgf000029_0002
で示される化合物 (液晶材料)の混合物等で実現することができる。
[0122] なお、上記構造式 (7)で示される化合物および上記構造式 (8)で示される化合物 の屈折率異方性 Δ ηは何れも上記条件（Δ η≥0. 20、 | Δ ε | ≥ 20)を満足してい る。
[0123] なお、上記説明においては、液晶材料のパラメータの数値範囲を規定する際に、セ ル厚（d)を 1. 3 mに固定して規定した力 セル厚が 1. 3 mよりも厚い場合には、 駆動電圧は必ず上昇する。このため、セル厚が 1. 3 mよりも厚い場合、 Δ η Χ | Δ ε Iは、さらに大きくする必要があり、必然的に本発明の数値範囲内に入るものと考 えられる。
[0124] 一方、セル厚 (d)が 1. 3 /z mよりも薄くなる場合であるが、現状の製造プロセスでは 1 μ m程度が下限である。従って 1. 3 μ mで見積もっておけば、何ら問題はないと考 えられる。し力しながら、将来的に製造プロセスが進歩して、： m未満のセル厚（d) を有する表示素子の製造も可能となることも無いとは言えない。し力しながら、： m 未満のセル厚 (d)が実現できたとしても、汎用の TFT素子およびドライバを使用して コストアップのな!/、表示素子を実現しようと思えば、そのために液晶材料が満足しな ければならないパラメータ範囲としては、少なくとも、 Δ η Χ | Δ ε |≥1. 9、より好適に は Δ η Χ | Δ ε |≥1. 96で規定しておけば、パラメータの下限値としては問題ないとい う結論に本願発明者等は達した。
[0125] なお、前記したように、上記屈折率異方性（ Δ η)および誘電率異方性（ Δ ε )の測 定温度 Tは、上記液晶材料、すなわち、ネマティック液晶相を示す液晶性媒質がネ k
マティック相状態を示す温度であれば、特に限定されるものではないが、 T =0.5T
k n
〜0.95Τの温度範囲内であることが好ましい。つまり、本実施の形態において、上 i ni
記液晶材料は、ネマティック相状態における、 550nmでの屈折率異方性 Δηと、ネマ ティック相状態における、 1kHzでの誘電率異方性の絶対値 I Δ ε Iとの積（ΔηΧ|Δ ε I)が 1.9以上であればよいが、測定温度 0.5T
ni〜0.95T、測定波長 550nmで
ni
の屈折率異方性 Δηと、測定温度 0.5Τ〜0.95Τ、測定周波数 1kHzでの誘電率
ni ni
異方性の絶対値 I Δ ε Iとの積（ΔηΧ|Δ ε |)が 1.9以上であることがより好ましい。
[0126] 本実施の形態において、低電圧駆動の目的のためには、上記パラメータ ΔηΧ I Δ ε Iの値は大きければ大きい程、駆動電圧が下がって好ましい。し力しながら、汎用の TFT素子や駆動回路、 IC (集積回路）には電圧値のバラツキが存在する。このため、 そのバラツキ値程度の電圧値を駆動電圧とした場合、階調表示が定まらな!/、おそれ がある。このようなバラツキ値は、最大で見積もって 0.2V程度である。従って、上記 ノ ラメータ ΔηΧ|Δ ε |の値は大きければ大きい程好ましいが、汎用の TFT素子や駆 動回路、 ICを使用してコストアップのない表示素子を実現しようと思えば、上記バラッ キを考慮し、実使用上、駆動電圧 V (V)
100 は上記バラツキ値よりも大きいことが望まし ぐ駆動電圧 V (V)を、ノ ラツキ値の見積もりの最大値である 0.2Vよりも大きくする
100
ことで、安定した階調表示を行うことができると考えられる。そこで、セル厚 (d)を 1.3 μ mに固定した場合の図 1の曲線をさらに外挿して見積もった結果、上記パラメータ ΔηΧ|Δ ε |は、 24以下（すなわち、 1.9≤ ΔηΧ|Δ ε |≤24、特に 4≤ ΔηΧ|Δ ε | ≤ 24)であることが好ましぐ 20以下（すなわち、 1.9≤ ΔηΧ|Δ ε |≤20、特に 4≤ ΔηΧ|Δ ε |≤ 20)であることがより好ましいと判断される。
[0127] また、以上の議論では、液晶材料の屈折率異方性 Δ ηおよび誘電率異方性 Δ εで のみしか、好ましい範囲の規定を行っていないが、電気光学特性 (例えば、電圧一透 過率特性)は、液晶材料の物性値だけではなぐセル厚 (d)のファクターも寄与する。 つまり、前記したように、位相差（リタ一デーシヨン）は、 AnXdで決定され、これが透 過率に対応する。
[0128] 図 2および図 5に記載の本実施の形態に力かる表示素子 20は、前記したように配 光処理方向（例えばラビング方向）力 例えばアンチパラレルになるようにセルを組ん でいる、所謂 ECB (Electrically Controlled Birefringence)タイプであって、上記したよ うに配向処理方向が互いに平行または反平行の場合、つまり、平行配向モードの場 合に、その光の利用効率が最大となる（つまり、透過率が最大になる）数値範囲として は、半波長条件（λΖ2条件：具体的には、 λ =550nmとした場合に λΖ2 = 275η m)を中心とした、 λΖ4≤ΔηΧ(1≤3λΖ4の範囲内、具体的な数値としては、 137 .5(nm)≤ ΔηΧά≤412.5 (nm)の範囲内が好ましい。より好ましくは 175 (nm)≤ AnXd≤375(nm)の範囲内である。また、上記配向処理方向が、互いに直交する 場合、つまり、 90度ツイスト配向モード（いわゆる TNモード）の場合は、 350 (nm)≤ AnXd≤650(nm)の範囲で、光の利用効率が最大となる。本実施の形態によれば 、上記各条件を満足することで、光の利用効率を向上させることができる。なお、上記 各式中、 λは入射光（可視光）の波長 (nm)、すなわち観察波長 (nm)を示し、 dはセ ル厚（ m)、すなわち誘電性物質層 3の厚みを示す。
[0129] なお、上記規定は、等方相温度領域中において発生させる位相差（AnXd)に関 する規定である。よって、上記規定における屈折率異方性 Δηは、できるだけ等方相 を呈する温度に近い温度であることが望ましい。よって、上記位相差（AnXd)の算 出において、上記屈折率異方性 Δηは、前記したように、ネマティック相状態で、 550 nmにて測定した値であればょ 、が、できるだけ等方相を呈する温度に近 、温度 (安 全には、 T (K) =T (Κ)— 5 (Κ) )にお 、て測定された値であることが好ま 、。
k ni
[0130] 上記したように、本実施の形態では、主に、上記表示素子 20として、電極 4· 5の内 側、すなわち、基板 13· 14における互いの対向面に、互いの配向処理方向 Α·Β力 前記したように例えばアンチパラレルとなるように、基板 1 · 2の基板面に水平にラビン グ処理または光照射処理 (好適には偏光光照射処理)等の配向処理が施された配 向膜 8·9(水平配向膜)が設けられている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、 本発明は上記構成にのみ限定されるものではない。
[0131] すなわち、上記表示素子 20においては、電界の印加による光学的異方性の発現（ すなわち、電界印加時における媒質 11の配向変化)を促進するための配向補助材 L として、例えば上記一対の基板 13· 14のうち少なくとも一方の基板に、水平配向膜と して上記配向膜 8 · 9の少なくとも一方、好適には両方が設けられていることで、上記 誘電性物質層 3における上記水平配向膜との界面付近における液晶分子 12の配向 方向を基板面内方向に規定することができる。このため、上記の構成によれば、前記 した液晶性媒質に液晶相、すなわちネマティック液晶相を発現させた状態にぉ 、て、 前記液晶性媒質を構成する液晶分子 12を、基板面内方向に配向させることができる 。従って、上記配向補助材 Lを、上記基板面内方向に沿う部分の割合が大きくなるよ うに形成することができる。これにより、上記配向補助材 Lによって、上記液晶性媒質 を構成する液晶分子 12が電界印加時に上記基板面内方向に配向するように、上記 液晶分子 12の配向を促進させることができる。従って、電界印加時における光学的 異方性の発現を、確実かつ効率良く促進させることができる。特に、水平配向膜は、 上記 Δ ε (誘電率異方性)が負の液晶性媒質を用いて、液晶分子 12を、電界印加 時に、基板面内方向に配向させるという本発明の目的に好適で、垂直配向膜を用い た場合と異なり、電界印加時に基板面内に効率良く液晶分子 12を配向させることが 可能であり、より効果的に光学的異方性を発現させることができる。
[0132] そして、特に、上記配向補助材 Lとして上記水平配向膜にラビング処理または光照 射処理等の配向処理を施したものを使用すると、電界印加時に液晶分子 12の配向 方向を一方向に揃えることが可能となるので、電界印加時に、より一層効果的に光学 的異方性を発現させることができる。効果的に光学的異方性を発現させることができ れば、より低 、電圧で駆動可能な表示素子を実現することができる。
[0133] そして、上記水平配向膜が、上記一対の基板 13 · 14の各々に設けられていると共 に、上記ラビング処理または光照射処理における、ラビング方向または光照射方向 力 互いに平行、反平行、または直交するように配されていることで、従来のネマティ ック液晶モードと同様に、電界印加時の光の利用効率が高まるので透過率が向上し 、ひいては低電圧駆動が可能となると共に、上記誘電性物質層 3の上記水平配向膜 との界面付近における、上記液晶分子 12の配向方向を所望の方向に確実に規定す ることができる。そして、特に、この場合、上記ラビング方向または光照射方向が互い に異なるように上記ラビング処理または光照射処理が施されていること、例えば、上 記ラビング方向または光照射方向が互いに直交するように上記水平配向膜が配され ていることで、電界印加時に、上記液晶性媒質を構成する上記液晶分子 12を、捩れ 構造をなすように配向させることができる。すなわち、上記液晶分子 12の長軸方向が 、基板面に平行な方向を向くと共に、一方の基板側から他方の基板側にかけて、基 板面平行方向に順次捩れるように配向する、捩れ構造となるように、上記液晶分子 1 2を配向させることができる。これにより、上記液晶性媒質の波長分散による色付き現 象を緩和することができる。
[0134] また、電界の印加による光学的異方性の発現を促進するための配向補助材 Lは、 必ずしも、上記したように基板 13 · 14の対向面表面に形成されている必要はなぐ上 記一対の基板 13 · 14間、さらに言えば、上記一対の基板 1 · 2間に設けられていれば よい。
[0135] 電界無印加時には光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性を発現 する誘電性物質、特に、電界印加によって分子の配向方向が変化することで光学的 異方性を発現する誘電性物質を用いて表示を行う表示素子は、高速応答特性およ び広視野角特性を示す一方で、従来、駆動電圧が非常に高いという問題があった。
[0136] これに対し、上記したように上記一対の基板 1 · 2間に上記配向補助材 Lが設けられ ていることで、電界の印加により、上記誘電性物質中における液晶分子 12の配向状 態の変化を促進させることができ、電界印加時により効率良く光学的異方性を発現さ せることができる。従って、上記したように上記一対の基板 1 · 2間に上記配向補助材 Lが設けられて 、ることで、低電圧で光学的異方性を発現させることが可能となるの で、実用レベルの駆動電圧で動作可能であり、高速応答特性および広視野角特性 を備えた表示素子を実現することができる。
[0137] 本実施の形態において、上記配向補助材 Lは、上記誘電性物質層 3内に形成され ていてもよい。この場合、上記配向補助材 Lは、構造的異方性を有していることが好 ましい。また、上記配向補助材 Lは、上記誘電性物質層 3中の液晶性媒質が液晶相 を呈している状態で形成されたものであることが好ましい。上記配向補助材 Lは、重 合性ィ匕合物からなるものであってもよく、高分子化合物力もなるものであってもよ 、。 また、上記配向補助材 Lは、鎖状高分子化合物、網目状高分子化合物、および環状 高分子化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の高分子化合物力 なるもので あっても、水素結合体力もなるものであっても、多孔質材料力もなるものであってもよ い。
[0138] 上記の各構成は、上記電界の印加による光学的異方性の発現を促進するための 配向補助材 Lとして好適である。
[0139] また、上記配向補助材 Lは、上記誘電性物質層 3中の液晶性媒質を小領域に分割 するもの (材料)であることが好ましい。特に、上記小領域の大きさが可視光波長以下 であることが好ましい。
[0140] 上記の構成によれば、液晶性媒質が小領域、好適には可視光波長以下のミクロな 小領域に閉じ込められているので、液晶性媒質が等方相温度領域において、電界 印加時の電気光学効果 (例えばカー効果)を広い温度範囲で発現させることができる 。そしてこの小領域のサイズが可視光波長以下であると、上記配向補助材レつまり 上記液晶性媒質を小領域に分割せしめている材料と液晶性媒質との屈折率の不一 致による光散乱を抑え込むことが可能となり、高コントラストな表示素子 20を得ること ができる。
[0141] すなわち、本実施の形態に力かる表示素子 20の誘電性物質層 3には、前記媒質 1 1、具体的には前記ネガ型液晶性混合物 (液晶性媒質)に加えて上記した配向補助 材 Lが含まれていてもよい。また、該配向補助材 Lは、配向補助材 Lとしての前記水 平配向膜に代えて設けられていてもよぐ前記水平配向膜とともに設けられていても よい。なお、以下の説明においては、図 2に示す表示素子 20において上記誘電性 物質層 3内に上記した配向補助材 Lが形成されている場合を例に挙げて説明するも のとする力 本発明はこれに限定されるものではない。
[0142] 上記誘電性物質層 3内に形成される配向補助材 Lは、例えば、光重合性モノマー（ 重合性ィ匕合物)および光重合開始剤を適量、予め前記ネガ型液晶性混合物に添カロ しておき、該液晶性混合物がネマティック相状態にぉ 、て紫外線 (UV)を照射して上 記光重合性モノマーを重合し、図 9に示すように、上記誘電性物質層 3内に高分子 鎖 15を形成することで、得ることができる。
[0143] この場合、前記ネガ型液晶性混合物はネマティック相を呈している状態で上記 UV 照射を行うため、上記高分子鎖 15は、図 9に示すように、配向膜 8 · 9界面の配向処 理方向 Α·Βに沿って表示素子 20内部（セル内部）まで上記液晶分子 12がー様に配 向した状態のまま固定化されることになる。
[0144] つまり、上記高分子鎖 15は、 1軸配向している液晶分子 12をあるサイズで囲い込 むような形で 3次元的壁を形成する。囲まれた領域 (カプセル、小領域)のサイズは、 光重合性モノマー（重合性化合物）の添加量や UV光の照射エネルギー等で決まる ものであり、前記したように、上記高分子鎖 15を構成する高分子化合物 (鎖状高分子 化合物）の屈折率と液晶分子 12の屈折率とのミスマッチ (屈折率の不一致)から生じ る光散乱によるコントラスト低下を防ぐためには、上記カプセル (小領域)のサイズは、 可視光波長以下であることが好まし 、。
[0145] このように例えばネマティック相で上記高分子鎖 15の形成（固定化）を施した誘電 性物質層 3を、本実施の形態に力かる表示素子 20の駆動温度領域である、ネマティ ックーアイソトロピック相転移温度 (Τ )の上の等方相に加温すると、各々のカプセル
ηι
中の液晶性媒質は光学的等方相へと相転移する。
[0146] し力しながら、上記したように高分子化合物でカプセルィ匕ゃネットワーク化を施した ものは、高分子化合物の壁の効果 (高分子壁のアンカリング効果)を、液晶分子 12が 等方相の状態にある場合でも有効に作用することができるので、使用可能な温度範 囲の拡大が可能となる。従って、本実施の形態によれば、より広い温度範囲で駆動 可能な表示素子を実現することができる。
[0147] 次に、上記高分子鎖 15 (鎖状高分子化合物)の形成（固定化）について以下に詳 細に説明する。
[0148] 上記高分子鎖 15は、例えば光重合性モノマー等の重合性ィ匕合物を重合 (硬化）さ せてなる高分子化合物であって、例えば下記構造式 (9)
[0149] [化 4]
CH2=CR3COO― M1 -(γι-»- Μ2 ~(γ2— M3 )-Y3R4 …（9)
q n で示される化合物 (液晶 (メタ)アタリレート、光重合性モノマー）を重合することにより 、得ることがでさる。
[0150] なお、構造式（9)中、 R3は水素原子またはメチル基を表す。また、 qおよび nはそれ ぞれ独立して 0または 1の整数を示す。なお、上記 q、 nで示される整数 (繰り返し単位 )が 0の場合、単に単結合していることを示す。
[0151] また、上記構造式（9)中、 M M2、 M3は、それぞれ独立して、 1 , 4 フエ二レン基 、 trans- 1, 4 シクロへキシレン基等の 6員環構造を有する置換基を示す。但し、上 M2、 M3は、上記例示の置換基にのみ限定されるものではなぐ下記構造
[0152] [化 5]
Figure imgf000036_0001
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ぐ互いに同じであつ 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
[0153] また、上記構造式（9)中、 Y1および Y2は、それぞれ独立して、 CH CH 基、—
2 2
CH O 基、 OCH—基、 OCO 基、 COO 基、 CH = CH 基、 C≡
2 2
C一基、 CF = CF 基、 (CH ) 一基、 - CH CH CH O 基、 OCH CH
2 4 2 2 2 2 2
CH—基、 CH = CHCH CH O 基、または、 CH CH CH = CH—基を表す
2 2 2 2 2
。すなわち、上記 Y1および Y2は、上記した何れかの構造を有していれば、互いに同 じであっても異なって!/、ても構わな!/、。
[0154] さらに、上記構造式（9)中、 Y3は、 O 基、 OCO 基、または、 COO 基 を表す。また、 R4は、水素原子、ハロゲン原子、シァノ基、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。 [0155] 上記構造式 (9)で示される化合物 (液晶 (メタ)アタリレート、重合性化合物）は、室 温近傍の温度で液晶相を示すので、該化合物を重合することによって得られる高分 子鎖 15 (つまり配向補助材 L)に配向規制力を付与する能力が高ぐ誘電性物質層 3 内に封入する上記配向補助材 Lの材料として好適である。
[0156] これら光重合性モノマー（重合性化合物）の重合を開始させる方法としては特に限 定されるものではなぐ種々の方法を採用することができるが、上記重合を迅速に行 わせるためには、上記誘電性物質層 3に、重合開始に先立って、予め重合開始剤が 添加されていることが好ましい。上記重合開始剤としては、特に限定されるものでは なぐ従来公知の重合開始剤を使用することができるが、具体的には、例えば、メチ ルェチルケトンパーオキサイド等が挙げられる。
[0157] ここで、上記高分子鎖 15からなる配向補助材 Lが形成された表示素子 20の製造方 法の一例（一製造例）について説明する。
[0158] 上記高分子鎖 15からなる配向補助材 Lが形成された表示素子 20の製造方法にお いて、基板 1 · 2の表面に電極 4 · 5、配向膜 8 · 9をそれぞれ積層して基板 13 · 14を形 成し、これら基板 13 · 14を、図示しないシール材により、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ぺーサ等のスぺーサを介して貼り合わ せるまでの工程は、前記した通りであり、誘電性物質層 3内に上記高分子鎖 15から なる配向補助材 Lを形成する場合でもあっても、前記した製造方法と同様の方法を 用いることができる。なお、本製造例においても、上記基板 13 · 14 (電極基板）は、プ ラスチックビーズ等のスぺーサ（図示せず)を介して、両者の間隔 (誘電性物質層 3の 厚さ）が 1. 3 mとなるように調整した上で、後で注入する媒質 11 (誘電性液体)の注 入口（図示せず)となる部分を除いて、シール材（図示せず）により上記基板 13 · 14の 周囲を封じて固定するものとする。また、本製造例においても、上記基板 13 · 14を貼 り合わせ、その間隙に媒質 11を注入した後、上記注入口を封止してセルを完成させ 、該セルの外側から偏光板 6 · 7の貼付を行う。
[0159] 本製造例では、上記基板 13 · 14間に、前記媒質 11、すなわち、前記ネガ型液晶 性混合物 (液晶材料 (1)、液晶性媒質)に、上記配向補助材 Lの材料 (配向補助材 材料）として、光重合性モノマーの一種である前記構造式（9)で示される液晶 (メタ） アタリレート（重合性化合物）および重合開始剤であるメチルェチルケトンパーォキサ イドを添加したものを注入する。上記媒質 11 (液晶性媒質）に対する光重合性モノマ 一（重合性ィ匕合物）の添加量は、 0. 05重量％〜15重量％の範囲内であることが好 ま 、。これは、上記媒質 11に対する光重合性モノマー（重合性化合物）の添加量 が 0. 05重量％未満の場合、該光重合性モノマーを重合 (硬化)してなる高分子鎖 1 5の上記媒質 11に対する割合が少なぐ配向補助材 Lとしての機能が低下し、十分 な配向規制力を発揮することができなくなるおそれがあり、上記媒質 11に対する光重 合性モノマー（重合性化合物）の添加量が 15重量％を超えると、上記高分子鎖 15か らなる配向補助材 Lに印加される電界の割合が大きくなり、駆動電圧が増大する傾向 にあるためである。
[0160] また、上記媒質 11に対する光重合性モノマー（重合性化合物）の添加量を上記範 囲内とすることで、 1軸配向している液晶分子 12を可視光波長以下のサイズの 3次元 的壁力もなる高分子鎖 15で囲い込むことができ、前記したように、得られた高分子鎖 15 (高分子化合物）の屈折率と液晶分子 12の屈折率とのミスマッチから生じる光散 乱によるコントラスト低下を防止することができる。
[0161] また、上記重合性化合物に対する重合開始剤の添加量は、上記重合性化合物の 種類や使用量等に応じて適宜設定すればよぐ特に限定されるものではないが、上 記重合性ィ匕合物に対し、 10重量％以下の範囲内となるように抑えることが、上記表 示素子 20の比抵抗の低下を防止する上で好ま 、。上記重合性化合物に対する重 合開始剤の添加量が 10重量％を超えると、上記重合開始剤が不純物として作用し、 上記表示素子 20の比抵抗が低下するおそれがある。
[0162] 本実施の形態において、上記重合性化合物の重合条件 (反応条件）は、特に限定 されるものではないが、前記したように、上記配向補助材 Lは、上記媒質 11 (液晶性 媒質）が液晶相を呈している状態で形成されたものであることが好ましい。このように 、上記配向補助材 Lが、上記誘電性物質層 3中の液晶性媒質が液晶相、すなわち本 実施の形態にぉ ヽてはネマティック液晶相を呈して ヽる状態で形成されてなることで 、得られた配向補助材 L (高分子鎖 15)は、上記液晶性媒質が液晶相 (ネマティック 液晶相）を示す状態における、上記液晶性媒質を構成する液晶分子 12の配向方向 に略平行な部分の割合が大きくなる。
[0163] つまり、本実施の形態において、上記したように誘電性物質層 3を構成する媒質 11 が液晶相を呈している状態では、この媒質 11における液晶分子 12は、配向膜 8 · 9 に施した配向処理の影響を受け、図 2に示すように配向処理方向 Α·Βに沿って配向 している。従って、この状態で上記光重合性モノマーを重合させることにより、図 9に 示すように、上記重合によって得られる高分子鎖 15は、上記液晶分子 12の配向方 向に沿う部分の割合が大きくなる。つまり、上記高分子鎖 15は、配向処理の影響によ つて配向して 、る液晶分子 12の配向方向に向 、て 、る割合が大きくなるように、構 造的異方性を有している。本実施の形態によれば、このように上記配向補助材 Lが構 造的異方性を有することで、上記誘電性物質層 3中における上記液晶分子 12の配 向方向の変化を、上記配向補助材 Lとの分子間相互作用によって促進させることが できる。
[0164] このような状態を有する表示素子 20を、ネマティック—ァイソトロピック（等方相）相 転移温度 (Τ )直上近傍の温度湘転移温度よりも僅かに高い温度 Τ、例えば Τ =
ni e e
T +0. 1Κ)の液体状態 (等方相状態）に保ち、両電極 4· 5間に電圧を印加すると、 ni
上記配向膜 8 · 9界面近傍のみならず、ノ レク領域を含む全ての領域にぉ 、て上記 液晶分子 12が配向し始める。さらに電圧を高くしていくと、誘電性物質層 3における あらゆる領域の液晶分子 12の配向秩序が上昇し、大きな光学応答を得ることができ る。
[0165] これは、例えば前記図 2に示すように上記高分子鎖 15からなる配向補助材 Lが形 成されていない表示素子 20では、分子配向を促す役目を、例えば基板 13 · 14表面 (配向膜 8 · 9)に施した配向処理だけが担っていたのに対して、上記図 9に示す表示 素子 20では、予め所望の配向方向に形成された高分子鎖 15がセル内のあらゆる領 域に存在するためである。すなわち、本製造例における表示素子 20では、配向膜 8 · 9に施した配向処理に加えて、この配向処理方向に沿って配向する部分の割合が多 くなるように形成した高分子鎖 15が、上記液晶分子 12の上記配向処理方向への配 向を促す役目を担っている。これにより、上記構成によれば、より一層低電圧で最大 透過率を得ることができる。 [0166] 以上のように、本実施の形態によれば、上記配向補助材 Lによって、電界印加時に 、上記液晶性媒質を構成する液晶分子 12が、上記液晶相状態における配向方向と 同様の方向に配向するように、上記液晶分子 12の配向を促進させることができる。従 つて、電界印加時における光学的異方性の発現を、確実に促進させることができる。
[0167] なお、本実施の形態において、上記重合性化合物の重合反応における反応圧力、 反応時間）等の反応条件は特に限定されるものではなぐ上記重合が完了するように 、上記重合性化合物の種類や使用量、反応温度等に応じて適宜設定すればよい。
[0168] 本製造例にぉ 、て用いられる上記ネガ型液晶性混合物 (液晶材料（1) )は、 62°C ( T )未満でネマティック液晶相を示し、それ以上の温度では等方相を示す。よって、 ni
本製造例においては、外部加温装置（図示せず）によって上記基板 13 · 14の温度を 、上記 Tよりも低い温度 (具体的には 40°C)に保った状態で、上記基板 13 · 14間に ni
上記媒質 11および上記配向補助材材料を注入したセル (表示素子 20)に紫外線を 照射した。これにより、上記基板 13 · 14間に注入された上記光重合性モノマーを、上 記誘電性物質層 3を構成する媒質 11が液晶相 (ネマティック液晶相）を示している状 態で重合 (硬化)させて上記高分子鎖 15 (配向補助材 L)を形成した。
[0169] このようにして得られた上記表示素子 20 (図 9参照）は、図 2に示す表示素子 20と 同様に、外部加温装置により、ネマティック—ァイソトロピック (等方相）相転移温度 (T )直上近傍の温度 (相転移温度よりも僅かに高い温度 T、例えば T =T +0. 1K) ni e e ni
に保ち、両電極 4· 5間に電圧を印加することにより、透過率が変化する。すなわち、 上記誘電性物質層 3に封入した媒質 11を、該媒質 11のネマティック ァイソトロピッ ク (等方相)相転移温度 (Τ )より僅かに高 、温度に保つことによって等方相状態とし
ni
、両電極 4· 5間に電圧を印加することにより、誘電性物質層 3の透過率を変化させる ことができた。
[0170] なお、誘電性物質層 3に封入する媒質 11は、単一化合物で液晶性を示すものであ つてもよく、複数の物質の混合により液晶性を示すものでもよい。あるいは、これらに 他の非液晶性物質が混入されて 、てもよ 、。
[0171] 上記誘電性物質層 3に封入される媒質 11における液晶性を示す物質 (媒質)、す なわち、液晶性媒質 (液晶性ィ匕合物およびその混合物、あるいは、複数の物質の混 合により液晶性を示す液晶性混合物等）の割合は、 20重量％以上であることが好ま しぐ 50重量％以上であることがより好ましい。
[0172] また、光重合性モノマー（重合性化合物）は、上記例示の化合物に限定されるもの ではなぐ例えば、同一分子内に液晶骨格と重合性官能基とを有する他の重合性モ ノマー、例えば他の液晶（メタ）アタリレートであってもよい。なお、中間調表示と低電 圧駆動を両立するためには、上記液晶性 (メタ)アタリレートとしては、例えば前記構 造式 (9)に示すように、液晶骨格と重合性官能基との間に、メチレン基 (メチレンスべ ーサ）等のアルキレン基ゃォキシアルキレン基等の、柔軟性を有する連結基 (スぺ一 サ）がな 、単官能液晶性 (メタ)アタリレートであることが好ましぐ単官能液晶性アタリ レートであることがより好ましい。すなわち、上記光重合性モノマーとしては、 2つある いは 3つの 6員環を有する液晶骨格を構造単位として有する、環状アルコール類、フ ェノール類、または芳香族ヒドロキシ化合物等の水酸基含有化合物と、（メタ）アクリル 酸とのエステル、すなわち、上記液晶骨格をエステル位に有する単官能 (メタ）アタリ レート等が好ましい。
[0173] このような単官能 (メタ)アタリレートは、（メタ)アタリロイルォキシ基と液晶骨格の間 に、アルキレン基またはォキシアルキレン基等の柔軟性を有する連結基がない。この ため、この種の単官能 (メタ)アタリレートを重合させて得られる重合体 (高分子化合物 )は、主鎖に、剛直な液晶骨格が、連結基を介さずに直接結合された構造を有して おり、上記液晶骨格の熱運動が当該高分子化合物の主鎖により制限されるので、こ の主鎖によって影響を与えられる液晶分子 12の配向をより安定ィ匕させることができる
[0174] また、上記誘電性物質層 3に封入する媒質 11に添加する上記他の重合性モノマー
(光重合性モノマー）としては、例えば、エポキシアタリレート類を用いてもよい。該ェ ポキシアタリレート類としては、例えば、ビスフエノール A型エポキシアタリレート、ブロ ム化ビスフエノール A型エポキシアタリレート、フエノールノボラック型エポキシアタリレ 一ト等を用いることができる。エポキシアタリレート類は、 1分子中に、光照射により重 合するアクリル基と、加熱により重合するカルボ-ル基および水酸基とを併せ持って いる。このため、硬化法として光照射法と加熱法とを併せて用いることができる。この 場合、光照射により重合する官能基と、加熱により重合する官能基との少なくともどち らか一方の官能基が反応して重合 (硬化)する可能性が高い。従って、未反応部分 力 り少なくなり、十分な重合を行うことができる。
[0175] なお、この場合、必ずしも光照射法と加熱法とを併せて用いる必要はなぐ何れか 一方の方法を用いてもよい。すなわち、本実施の形態において、上記配向補助材 L の形成方法、すなわち上記重合性モノマーの重合方法としては、光照射により重合 する光重合性モノマーを使用して該光重合性モノマーを紫外線 (光）によって重合さ せる方法に限らず、使用する重合性化合物の特性に合わせた重合方法を適宜選択 すればよい。言い換えれば、本実施の形態において上記配向補助材 Lを形成するた めに媒質 11に添加する重合性ィ匕合物（重合性モノマー）は、光照射によって重合す る光重合性モノマーに限らず、光照射以外の方法で重合する重合性モノマーであつ てもよい。
[0176] また、誘電性物質層 3に封入する媒質 11に添加する重合性モノマーとしては、この 他にも、アタリレートモノマー（例えば、アルドリッチ社製のェチルへキシルアタリレート (EHA)、トリメチルへキシルアタリレート（TMHA)等）と、ジアタリレートモノマー（例 えば、メルク社製の「RM257」（商品名））との混合物等を用いることもできる。
[0177] なお、上記した何れの重合性ィ匕合物を用いる場合においても、前記した理由から、 上記媒質 11 (液晶性媒質）に対する重合性化合物の添加量は、 0. 05重量％〜 15 重量％の範囲内であることが好ましぐ上記重合性ィヒ合物に対する重合開始剤の添 加量は、 10重量％以下であることが好ましい。
[0178] 本実施の形態にぉ ヽて、上記配向補助材 Lを重合性化合物から形成する場合であ つても、上記重合性ィヒ合物を重合する上で重合開始剤は必ずしも必須ではな 、が、 上記重合性化合物を、例えば光や熱により重合して高分子量ィ匕するためには、前記 したように、重合開始剤を添加することが好ましい。重合開始剤を添加することによつ て重合を迅速に行うことができる。
[0179] また、上記製造例においては、重合開始剤としてメチルェチルケトンパーオキサイド を用いたが、上記重合開始剤としては、上記例示の化合物にのみ限定されるもので はなぐ上記例示の化合物以外にも、例えば、ベンゾィルパーオキサイド、キュメンハ イドロイドパーオキサイド、 tert—ブチルパーォクトエート、ジクミルパーオキサイド等が 挙げられる。また、これらの化合物以外にも、例えば、ベンゾィルアルキルエーテル 系、ァセトフエノン系、ベンゾフエノン系、キサントン系、ベンゾインエーテル系、ベン ジルケタール系等の重合開始剤を用いることができる。
[0180] なお、巿販品では、例えば、メルク社製の「ダロキュア 1173, 1116」、チノくケミカル 社製の「ィルガキュア 184, 369, 651, 907」、日本ィ匕薬社製の「カャキュア DETX, EPA, ITA」、アルドリッチ社製の「DMPAP」等 (何れも登録商標）をそのまま、ある いは適宜混合して用いることができる。
[0181] また、本実施の形態では、配向補助材 Lとして、主に高分子鎖 15 (鎖状高分子)を 形成す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ぐ上 記配向補助材 Lとしては、電界印加による分子 (液晶分子 12)の配向を補助 (促進） することができるものであればよ！、。
[0182] 上記配向補助材 Lとしては、例えば、前記したように、網目状高分子化合物 (網目 状高分子材料)、環状高分子化合物 (環状高分子材料)等であってもよい。上記網目 状高分子化合物は、例えば、前記重合性化合物の重合時あるいは重合後に架橋剤 を添加する力、あるいは、例えば自己架橋型の重合性ィ匕合物を使用する等、架橋反 応により、得られる高分子化合物に三次元網目構造を導入することにより容易に得る ことができる。同様に、環状高分子化合物もまた、用いる重合性化合物や添加剤を適 切に選択することにより環化重合させる等して容易に得ることができる。なお、これら 重合反応における重合条件は、これら重合反応が完了するように適宜設定すればよ ぐ特に限定されるものではない。
[0183] なお、本実施の形態において、上記高分子化合物は、上記したように、電界印加に よる分子 (液晶分子 12)の配向を補助 (促進)することができさえすればよぐその種 類は特に限定されるものではないが、上記分子 (液晶分子 12)の配向を補助 (促進） する上で、重合度 (X)が 8以上、 5000以下の高分子化合物であることが好ましぐ重 合度 (X)が 10以上、 1000以下の高分子化合物であることがより好ま 、。
[0184] 上記重合度 (X)とは、高分子化合物の分子量を、その単量体 (構成単位)、つまり、 用いた重合性ィ匕合物のモル質量で除した値を示す。上記重合度 (X)が小さいと、得 られた配向補助材 Lは、高分子化合物 (重合体)の特性よりも、その単量体 (重合性 化合物)の特性を示す。このため、得られた配向補助材 Lは、その構造 (高分子化合 物の構造)が脆弱であり、誘電性物質層 3の配向を補助 (促進)する効果を得ることが 困難となる。また、重合度 (X)が、 x> 1000、特に、 x > 5000になると、高分子化合 物同士の絡み合いがより密になり、三次元網目構造が得られ難くなる傾向にある。ま た、この場合、三次元網目構造が得られたとしても、該三次元網目構造によって形成 される空間が狭くなるので、得られた高分子化合物は、電界印加による上記分子 (液 晶分子 12)の配向を補助 (促進)する効果が小さくなる傾向にある。よって、上記高分 子化合物の重合度 (X)は、上記範囲内であることが好ましい。
[0185] 上記誘電性物質層 3内の上記高分子化合物の割合、つまり、上記媒質 11中の上 記高分子化合物の割合 (具体的には、上記媒質 11 (液晶性媒質)と上記高分子化 合物との総重量に対する上記高分子化合物の割合）は、 0. 05重量％〜15重量％ の範囲内であることが好ましい。これは、上記媒質 11中の高分子化合物の濃度、す なわち、上記誘電性物質層 3における硬化した部分の濃度 (配向補助材 Lの割合)が 0. 05重量％未満では、配向補助材 Lとしての機能が低下し (配向規制力が弱く）、 1 5重量％よりも多いと、配向補助材 Lに印加される電界の割合が大きくなつて駆動電 圧が増大してしまうためである。
[0186] また、配向補助材 Lは、必ずしも重合性化合物から形成する必要はな！/ヽ。例えば、 配向補助材 Lとして、前記したように、多孔質材料を用いてもよい。この場合、例えば 、上記重合性化合物に代えて、チタン酸バリウム等のゾルゲル材料 (多孔質材料)を 、誘電性物質層 3に封入する、液晶性媒質等の媒質 11 (誘電性物質 (誘電性液体)） に予め加えておけばよい。これにより、高分子鎖 15からなる配向補助材 Lを用いる場 合と同等の効果を得ることができる。
[0187] 特に、上記配向補助材 Lとして多孔質材料を使用する場合は、上記誘電性物質層 3を挟持する上記基板 13 · 14界面 (例えば前記配向膜 8 · 9)のみに配向処理を施し た上で上記多孔質材料層を形成させると、上記基板 13 · 14界面の異方性に応じて 自己組織的に上記多孔質材料層 (配向補助材 L)を異方性成長させることが可能と なる。従って上記多孔質材料を用いる場合は、配向補助材 Lを、必ずしも上記液晶 性媒質が液晶相を呈している状態で形成させる必要がなぐ製造プロセスの簡略ィ匕 が実現できる。
[0188] なお、本実施の形態にぉ 、て、上記多孔質材料としては、上記ゾルゲル材料以外 に、例えば、図 10 (a)および図 10 (b)に示すように、内部に、基板面内方向に伸長（ 延伸）された微小細孔 16aを有する微小細孔フィルム 16を用いることができる。図 10 (a)および図 10 (b)は、本実施の形態に力かる表示素子 20のさらに他の概略構成を 示す断面模式図であり、図 10 (a)は、上記表示素子 20における、電界 (電圧)無印 加時 (V=0)の液晶分子 12の配向状態を模式的に示す断面模式図であり、図 10 (b )は、図 10 (a)に示す表示素子における、電界 (電圧）印加時 (V>Vth (閾値)）の液 晶分子 12の配向状態を模式的に示す断面模式図である。
[0189] ここで、フィルム内部に、基板面内方向の 1方向に伸長 (延伸）された形状を有する 微小細孔 16aを備えた微小細孔フィルム 16からなる配向補助材 Lとして、メンブレン フィルタ等の、微小細孔を有する市販のフィルムを延伸してなるフィルムを微小細孔 フィルム 16とする配向補助材 Lが形成された表示素子 20の製造方法の一例（一製 造例）について説明する。
[0190] 上記微小細孔フィルム 16からなる配向補助材 Lが形成された表示素子 20の製造 方法にお!、て、基板 1 · 2の表面に電極 4 · 5をそれぞれ積層して基板 13 · 14を形成 するまでの工程は、前記した通りである。なお、上記配向補助材 Lとして微小細孔フィ ルム 16を形成する場合、上記基板 13 · 14界面の配向膜はなくてもよい。本製造例に おいては、図 10 (a)および図 10 (b)に示すように、上記基板 13 · 14の界面に配向膜 は形成していない。また、本製造例においても、上記基板 13 · 14を貼り合わせ、その 間隙に媒質 11を注入した後、上記注入口を封止してセルを完成させ、該セルの外 側から偏光板 6 · 7の貼付を行う。
[0191] 但し、上記配向補助材 Lとして上記微小細孔フィルム 16を形成する場合には、これ ら基板 13 · 14で、基板面内方向の 1方向に延びる微小細孔 16a (連通孔）が形成さ れた上記微小細孔フィルム 16を挟持するように、これら基板 13 · 14を、後で注入する 媒質 11 (誘電性液体)の注入口（図示せず)となる部分を除 、て、シール材 (図示せ ず）により上記基板 13 · 14の周囲を封じて固定する。その後、上記基板 13 · 14間に、 前記した媒質 11を注入する。これにより、上記微小細孔フィルム 16に設けられた微 小細孔 16aに上記媒質 11が封入されてなる誘電性物質層 3を形成することができる 。なお、図 10 (a)および図 10 (b)中、微小細孔フィルム 16の延伸方向を矢印 Dにて 示す。
[0192] 図 10 (a)および図 10 (b)に示すように、矢印 Dにて示すように基板面内方向の 1方 向に延伸された微小細孔 16aは、基板面内方向の 1方向 Dに伸びた楕円体形状とな る。そしてこの中に注入された媒質 11の液晶分子 12は、図 10 (a)に示すように等方 相中においては、配向方位が全くランダムな状態を呈していて、光学的には等方性 である。しかし、この状態から、図 10 (b)に示すように、ある閾値 (Vth)を超える電圧（ V)を基板法線方向に印加すると、液晶分子 12は、基板面内方向を向こうとすると同 時に、楕円体の微小細孔 16aの影響、より具体的には、楕円体形状の微小細孔 16a を形づくる壁 (微小細孔外壁)の影響も受けて、ちょうど延伸方向 Dと同じ方向に平均 的に配向することになり、光学的異方性が発現する。
[0193] 偏光板 6 · 7の吸収軸 6a ' 7aは微小細孔フィルム 16の延伸方向 Dと 45度の角度を なしていることが、光の利用効率上、好ましい。
[0194] 上記微小細孔フィルム 16としては、例えば、前記したように、メンブレンフィルタ等の 、微小細孔を有する市販のフィルムを延伸してなるフィルム等を使用することができる 。該メンプレンフィルタとしては、具体的には、例えば、「ニュータリポア一」（商品名、 野村マイクロ 'サイエンス社製）「Isopore」（商品名、 日本ミリポア社製）、「Hipore」（ 商品名、旭化成社製)、「MillipOTe」（商品名、 日本ミリポア社製)、「ユーポア」（商品 名、宇部興産製)等が挙げられる。
[0195] なお、上記メンブレンフィルタは、例えば、ポリカーボネート、ポリオレフイン、セル口 ース混合エステル、セルロースアセテート、ポリフッ化ビ-リデン、ァセチルセルロース 、酢酸セルロースと硝酸セルロースとの混合物等、上記微小細孔フィルム 16に封入 される液晶性媒質等の誘電性物質と反応しな 、材質力もなるものが好ま U、。
[0196] 上記微小細孔フィルム 16における微小細孔 16aの延伸方向（楕円体長軸方向）の 大きさ（すなわち長径）は、該微小細孔フィルム 16 (微小細孔 16a)に上記媒質 11を 封入したとき、上記誘電性物質層 3が光学的に等方的であるとともに、上記媒質 11 ( 液晶分子 12)を固定ィ匕することができることから、可視光の波長の 1Z4以下、具体的 には、 140nm以下であることが好ましぐ lOOnm以下であることがより好ましい。これ により、上記誘電性物質層 3が十分な透明状態を発現することが可能となる。
[0197] また、上記微小細孔フィルム 16の厚さは、 50 μ m以下であることが好ましぐ 10 μ m以下であることがより好ましい。
[0198] なお、上記微小細孔フィルム 16の構造としては、螺旋状結晶等、捩れ構造を有す るものであってもよい。このような微小細孔フィルム 16としては、例えば、ポリオレフィ ン系のフィルムや、ポリペプチド系のフィルム等が挙げられる。
[0199] 上記捩れ構造を有するポリペプチド系のフィルムとしては、螺旋構造、すなわち ex 一へリックス形成能のある合成ポリペプチドが好ましい。
[0200] a 一へリックス形成能のある合成ポリペプチドとしては、例えば、ポリ γ —べンジ ルー L グルタメート、ポリ γ—メチルー L グルタメート、ポリ γ—ェチルー L— グルタメート等のポリグルタミン酸誘導体；ポリ 13 一べンジルー Lーァスパルテート 等のポリアスパラギン酸誘導体；ポリ一 L ロイシン；ポリ一 L ァラニン；等が挙げら れる。
[0201] これら合成ポリペプチドは、市販のものあるいは文献等に記載の方法に準じて製造 したものを、そのまま、あるいは、 1 , 2—ジクロロェタン、ジクロロメタン等の難水溶性 のへリックス溶媒等で希釈して用いることができる。
[0202] また、巿販の α —へリックス形成能のある合成ポリペプチドとしては、例えば、「アジ コート Α— 2000」（商品名、味の素株式会社製）、「XB— 900」（商品名、味の素株式 会社製)、 rpLG- 10, - 20, 30」（商品名、協和発酵工業株式会社製)等の、ポ リー γ—メチルー L グルタメート等が挙げられる。
[0203] 上記配向補助材 Lとして上記したように捩れ構造を有する微小細孔フィルム 16を用 いた場合、媒質 11 (誘電性物質)がカイラル性を示すときに、該媒質 11の捩れ構造と 上記微小細孔フィルム 16の捩れ構造が近い場合には大きな歪みが生じず、上記媒 質 11の安定性が高まる。また、上記配向補助材 Lとして上記したように捩れ構造を有 する微小細孔フィルム 16を用いることで、上記媒質 11カイラル性を示さな 、場合でも 、上記微小細孔フィルム 16の捩れ構造に沿って上記媒質 11が配向するので、その 結果、上記媒質 11がカイラル性を示す場合に近!ヽ性質を示す。
[0204] さらに、上記配向補助材 Lとして用いられるその他の多孔質材料としては、微粒子 力もなる多孔質無機層、例えば、ポリスチレン微粒子と SiO微粒子とからなる多孔質
2
無機層を用いてもよい。
[0205] ここで、上記多孔質無機層からなる配向補助材 Lが形成された表示素子 20の製造 方法の一例（一製造例）について説明する。なお、以下の製造例においては、本製 造例にて作製される表示素子 20が、微小細孔フィルム 16が設けられた前記表示素 子 20において、配向補助材 Lとしての配向膜 8 · 9および微小細孔フィルム 16に代え て、上記多孔質無機層からなる配向補助材 Lが形成されて ヽる構成を有して ヽる場 合を例に挙げて説明するものとする。
[0206] 上記配向補助材 Lとして上記ポリスチレン微粒子と SiO微粒子とからなる多孔質無
2
機層を形成する場合、まず、例えば、重量平均粒子径 lOOnmのポリスチレン微粒子 と、重量平均粒子径 5nmの SiO微粒子が混合分散された水溶液中に、透明電極付
2
きの基板として、例えば電極 4· 5が形成された基板 1 · 2 (ガラス基板)を浸漬し、引き 上げ法にて、上記ポリスチレン微粒子と SiO微粒子との混合微粒子の自己集合現
2
象を利用して数 mの膜厚の混合微粒子層を作成する。その後、高温下で焼成して ポリスチレンを気化させることにより、図 2あるいは図 9等に示す配向膜 8 · 9からなる配 向補助材 Lに代えて、孔径 lOOnmの微小細孔を有する逆オパール構造の多孔質無 機層が、配向補助材 Lとして、上記電極 4· 5が形成された基板 1 · 2表面に形成され た基板 (電極基板)を、配向補助材付きの基板 13 · 14として得ることができる。その後 、後で注入する媒質 11 (誘電性液体)の注入口（図示せず)となる部分を除いて、シ ール材（図示せず）により上記基板 13 · 14の周囲を封じて固定し、これら基板 13 · 14 間に、前記した媒質 11を注入することにより、上記多孔質無機層に設けられた微小 細孔に上記媒質 11が封入されてなる誘電性物質層 3が形成されたセル (表示素子 2 0)を得ることができる。
[0207] また、上記誘電性物質層 3内に形成される配向補助材 Lとしては、図 15に示すよう に、水素結合ネットワーク 18 (水素結合体)等を用いることもできる。ここで、水素結合 ネットワークとは、化学結合ではなぐ水素結合、つまり、例えば酸素，窒素'フッ素等 のように電気陰性度の大きい原子 2個の間に水素原子が介在することによりできる結 合によって形成された結合体を意味する。
[0208] このような水素結合ネットワークは、例えば、「Norihiro Mizoshita, Kenji Hanabusa, Takashi Kato, 「Fast and hign- Contrast electro-optical switching of Liquid-Crystal line Physical Gels： Formation of Oriented Microphase— Separated StructuresJ , Adva need Functional Materials, APRIL 2003, Vol.13, No.4, p.313— 317」 (以下、「非特許 文献 1」と記す）に記載のゲル化剤（例えば上記非特許文献 1の p.314, Fig.2参照、水 素結合性材料)である、下記構造式（10)
[0209] [化 6]
H H O I I II
CH3(CH2)17-N-C-N-CH-C-O-CH,
0 (CH2)4-N-C-(CH2)10CH3 ... (10)
H O
で示される化合物 (Lys 18)を、前記媒質 11に対し、 0. 15mol%の割合で添加、混 合すること〖こより得ることができる。
[0210] すなわち、本実施の形態においては、上記構造式（10)で示される化合物 (Lysl8 )を、媒質 11に対し 0. 15mol%の割合で混合することによって実現される、非特許 文献 l (p.314, Fig.l)に記載のゲル状態を示す水素結合ネットワーク 18を、上記配向 補助材 Lとして用いることができる。このように、水素結合ネットワーク 18を配向補助 材 Lとして用いる場合でも、重合性化合物を重合させて得られる配向補助材 L (高分 子鎖 15)を用いる場合と同等の効果を得ることができる。
[0211] すなわち、上記媒質 11中で水素結合ネットワークを形成する化合物、例えば上記 構造式（10)で示される化合物 (Lysl8)を、媒質 11に添加、混合することによって、 水素結合ネットワーク 18 (水素結合体）が、図 15に示すように、配向膜 8 · 9界面の配 向処理方向 Α· Βに沿って表示素子 20内部（セル内部）まで液晶分子 12がー様に配 向した状態のまま固定ィ匕されることになる。つまり、上記水素結合ネットワークは、 1軸 配向して!/、る液晶分子 12をあるサイズで囲 、込むような形でゲル状のネットワークを 形成することで、電界印加時の光学的異方性の発現を促進する。
[0212] また、本実施の形態において、上記誘電性物質層 3は、配向補助材 Lに代えて、あ るいは、図 16 (a)および図 16 (b)に示すように、配向補助材 L (例えば配向膜 8 · 9) に加えて、微粒子 19を含んでいてもよい。
[0213] 図 16 (a)および図 16 (b)は、本実施の形態に力かる表示素子 20のさらに他の概略 構成を示す断面模式図であり、図 16 (a)は、上記表示素子 20における、電界 (電圧） 無印加時 (V=0)の液晶分子 12の配向状態を模式的に示す断面模式図であり、図 16 (b)は、図 16 (a)に示す表示素子における、電界 (電圧）印加時 (V>Vth (閾値） )の液晶分子 12の配向状態を模式的に示す断面模式図である。
[0214] このように、本実施の形態においては、上記誘電性物質層 3として、液晶分子 12が 可視光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、例えば、「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— 75 9」（以下、「非特許文献 2」と記す)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。上記非特許文献 2には、このような液晶微粒子分散系の例として、 例えば、パラジウム粒子に 4ーシァノー 4' ペンチルビフエ-ル（「5CB」（略称））を 吸着させることで、「5CB」力もなる液晶分子で保護されたパラジウムナノ粒子の分散 液が開示されている。このような液晶微粒子分散系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となる。
[0215] このように、例えば上記誘電性物質層 3中に微粒子 19を分散させた系においては 、液晶分子 12等の誘電性物質が、微粒子 19の界面の影響 (誘電性物質層 3への微 粒子 19の界面の配向規制力）を受けて配向する。つまり、微粒子 19の界面近傍の 媒質 11 (誘電性物質)が、微粒子 19の界面の影響を強く受けて配向し、さらにその 周りの媒質 11は、微粒子 19を分散させた系全体が安定な状態（自由エネルギーが 小さい状態）になるように配向する。よって微粒子 19が分散された系 (誘電性物質層 3)では、微粒子 19の分散状態に起因して媒質 11 (誘電性物質)の配向状態が安定 化される。このように上記誘電性物質層 3が微粒子 19を含有すること、言い換えれば 、上記媒質 11に微粒子 19を添加することにより、電界無印加時における上記媒質 1 1の配向状態 (配向秩序)を安定ィ匕することができる。
[0216] すなわち、本実施の形態において、前記した配向補助材 (配向補助材 L)が電界印 加時における媒質 11の配向変化を促進することで媒質 11の光学的異方性を安定ィ匕 させているのに対し、上記微粒子 19は、電界無印加時の媒質 11中の分子 (液晶性 分子 12)の配向を規制することで電界無印加時の媒質 11の配向秩序 (つまり、光学 的等方性の状態)を安定化させる配向補助材 (以下、「配向補助 N」と記す)として 機能する。
[0217] この場合、上記誘電性物質層 3は、液晶性物質等の誘電性材料 (誘電性物質)と微 粒子 19とが封入されてなる。誘電性物質および微粒子 19は、それぞれ、 1種または 2種以上のものにより構成される。上記誘電性物質層 3は、上記誘電性材料 (誘電性 物質）中に微粒子 19を分散させることにより、上記誘電性物質層 3中に微粒子 19が 分散した形態となるようにすることが望ま 、。
[0218] 本実施の形態において、微粒子 (微粒子 19)とは、その平均粒子径が 0. 2 /z m以 下の微粒子を示す。このように、平均粒子径が 0. 2 m以下の微小な大きさの微粒 子 19を用いることにより、上記誘電性物質層 3内における上記微粒子 19の分散性が 安定し、長時間経過しても微粒子 19が凝集したり相が分離したりすることがない。従 つて、例えば、微粒子 19が沈殿して局所的な微粒子 19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、充分に抑制することができる。
[0219] 上記微粒子 19としては、上記したように、平均粒子径が 0. 2 μ m以下の微粒子で あれば特に限定されるものではないが、上記微粒子 19としては、平均粒子径が lnm 以上、 0. 2 m以下の微粒子がより好ましぐ平均粒子径が 3nm以上、 0. 1 m以 下の微粒子がさらに好ましい。微粒子 19の粒子径が lnm未満の場合、微粒子 19の 表面は活性になる。このため、上記微粒子 19の平均粒子径が lnm未満の場合、微 粒子 19同士が凝集し易くなる。これに対し、上記微粒子 19の粒子径が大きくなると、 微粒子 19の表面はあまり活性ではなくなる。このため、上記微粒子 19は、その平均 粒子径が大きくなるに従って凝集し難くなる。また、平均粒子径が 0. 以下の微 粒子 19を使用することにより、微粒子 19の分散性が安定する。
[0220] また、各微粒子 19の粒子間距離は 200nm以下であることが好ましぐ 190nm以下 であることがさらに好ましい。また、本実施の形態においては、上記微粒子 19は、媒 質 11 (誘電性物質)の配向を規制すベぐ粒子間に媒質 11が入る空間を必要とする ため、各微粒子 19は互いに離間している（つまり、上記粒子間距離は 0ではない）こ とが好ましぐ上記粒子間距離は数 nm以上 (例えば、用いる媒質 11の分子長以上） であることがより好ましい。例えば、上記 5CBの分子長は約 3nmであるため、上記粒 子間距離は 3nm以上であることが好まし 、。
[0221] 一般的に、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。
[0222] 三次元的に分布した粒子によって回折される回折光の波長 λは、これら粒子に入 射する光の角度 (入射角度）にも依存するが、概ね、 λ = 2dで与えられる。ここで、 d は粒子間距離である。
[0223] 通常、上記回折光の波長 λ力 OOnm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、本実施の形態において、上記配向補助材 Nとして用いられる微粒 子 19による回折光の波長の λは、 λ≤400nmとすることが好ましぐその場合、上 記微粒子 19の粒子間距離 dを、 200nm以下とすればよ！/、。
[0224] 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ぐその場合、上記微粒子 19の粒子間距離 dを 190nm以下と すればよい。
[0225] 上記誘電性物質層 3に封入する微粒子 19は、上記したように、平均粒子径が 0. 2 μ m以下の微粒子であれば特に限定されるものではなぐ透明なものであっても不透 明なものであってもよい。また、上記微粒子 19としては、高分子化合物からなる微粒 子等の有機質微粒子であってもよぐ無機質微粒子や金属系微粒子等であってもよ い。
[0226] 上記微粒子 19として有機質微粒子を用いる場合、該有機質微粒子としては、ポリ マー形態のビーズを用いることが好ましい。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、ポリヒドロキシアタリレートビーズ、ジビニルベンゼンビーズ等のポ 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、これら有機質微粒子は架 橋されていてもよぐ架橋されていなくてもよい。
[0227] また、上記微粒子 19として無機質微粒子を用いる場合、該無機質微粒子としては、 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 、。
[0228] また、上記微粒子 19として金属系微粒子を用いる場合、該金属系微粒子としては、 アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属カゝらなる群より選ばれる少 なくとも一種の金属からなる微粒子が好ましい。例えば、上記金属系微粒子としては 、チタ-ァ、アルミナ、パラジウム、銀、金、銅、あるいはこれら金属元素の酸ィ匕物等か 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種類の金属のみか らなるものであってもよいし、 2種類以上の金属を、合金化もしくは複合ィ匕してなるも のであってもよい。例えば、上記金属系微粒子としては、銀粒子の周りが、チタ-ァ および Zまたはパラジウムで覆われた微粒子であってもよ ヽ。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おそれがある。しかし ながら、ノラジウム等の金属で銀の表面を覆うことにより、銀の酸ィ匕を防ぐことができる 。また、ビーズの形態の金属系微粒子は、上記微粒子としてそのまま用いてもよぐ加 熱処理したものや、ビーズ表面 (つまり、ビーズの形態の金属系微粒子表面）に有機 物を付与したものを上記微粒子 19として用いてもよい。なお、この場合に上記ビーズ 表面に付与する有機物としては、液晶性を示すものが好ましい。ビーズ表面に液晶 性を示す有機物を付与することにより、液晶性分子に沿って、周辺部の媒質 11 (誘 電性物質)が配向し易くなる。つまり、配向規制力が強くなる。
[0229] また、上記金属系微粒子表面 (例えば上記金属微粒子の表面）に付与する有機物 の割合は、金属 1モルに対して、 1モル以上、 50モル以下の範囲内であることが好ま しい。
[0230] 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〖こよって得られる。上記溶 媒としては、水、アルコール類、エーテル類等を用いることができる。
[0231] また、上記誘電性物質層 3内に分散させる微粒子 19としては、フラーレンおよび Z またはカーボンナノチューブで形成された微粒子を用いてもよ!ヽ。上記フラーレンと しては、炭素原子を球殻状に配置したものであればよぐ例えば炭素原子数が 24〜 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 子が 60個からなる C60の球状閉殻炭素分子群等が挙げられる。また、カーボンナノ チューブとしては、単層カーボンナノチューブを用いてもよぐ多層カーボンナノチュ ーブ（例えば 2〜数十原子層）を用いてもよい。また、上記カーボンナノチューブとし ては、円錐状のカーボンナノコーン (ナノホーン）を用いてもよい。上記カーボンナノ チューブとしては、 1〜10原子層のグラフアイト状炭素原子面を丸めた円筒形状のナ ノチューブが好適に使用される。
[0232] 上記微粒子 19の形状は特に限定されるものではなぐ例えば、球状、楕円体状、 塊状、柱状、錐状、または、これらの形状においてさらに突起が設けられている形状（ 形態）、あるいは、これらの形状に孔が設けられている形状 (形態)等であってもよい。 また、微粒子 19の表面形態についても特に限定されるものではなぐ例えば、平滑で あってもよぐ凹凸ゃ孔、溝を有していてもよい。
[0233] 本実施の形態において、上記誘電性物質層 3における微粒子 19の濃度 (含有量） は、該微粒子 19と、上記誘電性物質層 3に封入される誘電性物質 (媒質 11)との総 重量に対して、 0. 05重量％〜20重量％の範囲内とすることが好ましい。上記誘電 性物質層 3における微粒子 19の濃度が 0. 05重量％〜20重量％の範囲内となるよう に調整することにより、上記微粒子 19の凝集を抑制することができる。一方、上記誘 電性物質層 3における微粒子 19の濃度 (含有量）が 0. 05重量％未満であると、上記 誘電性物質 (媒質 11)に対する微粒子 19の混合比が少ないため、微粒子 19による 配向補助材 Nとしての作用効果が充分に発揮されないおそれがある。また、上記誘 電性物質層 3における微粒子 19の濃度 (含有量）が 20重量％を超えると、上記誘電 性物質 (媒質 11)に対する微粒子 19の混合比率が多すぎて微粒子が凝集し、それ に起因して配向規制力が弱まるばかりか、光が散乱してしまうおそれがある。 [0234] なお、本実施の形態では、主に、上記表示素子 20が、配向補助材 Lを用いて電界 印加時の光学的異方性の発現を促進することにより表示を行う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ぐ例えば、誘電性物質層 3として、 ネマティック液晶相を示す液晶性媒質にカイラル剤を多量に添加した系、特に、この ような系において発現することがあるコレステリックブルー相（青色相 (BP相； Blue Pha se))を示す液晶性媒質を用いて表示を行う構成としてもよ!ヽ。
[0235] 上記ネマティック液晶相は、前記した棒状の液晶分子 12において、ランダムな重心 配置に長軸方向の秩序のみが加わった、最も対象性が高い液晶相であり、上記コレ ステリックブルー相は、上記ネマティック液晶相を出発点として上記液晶分子 12に掌 性を導入することにより、螺旋構造を有し、螺旋軸に沿った周期構造が高次構造とし てネマティック相に重畳した構造を有している。上記コレステリックブルー相は、微視 的（局部的）には下次のネマティック相と基本的には同じ構造を有し、巨視的には、 螺旋軸が三次元的に周期構造を形成している構造を有している（例えば「Hirotsugu Kikuchu外 4名, 「Polymer— staDilizea liquid crystal blue phases」, p. o4— 68, [onlin e], 2002年 9月 2曰， Nature Materials, vol. 1, [2003年 7月 10曰検索],インターネ ットく URL : http://www.nature.com/naturematerials〉」（「非特許文献 3」）、および、「 ichi Nakata、外 d名 , 「Blue phases induced by doping chiral nematic liquid crystals with noncniral moleculesj , PHYSICAL REVIEW E, The American Physical Society, 29 October 2003, Vol.68, No.4, ρ.04Π0- 1〜04 )1- 6」（「非特許文献 4」）参照）。
[0236] 上記コレステリックブルー相は、温度上昇させたときに、カイラルネマティック相よりも 高い温度領域において見られる相であり、電界無印加時には光学的等方性、電界 印加時には光学的異方性を示す。
[0237] 但し、上記コレステリックブルー相は、電界無印加時に、完全なァイソトロピック相（ 等方相）ではなぐ可視光波長程度以下のサイズで、三次元的周期構造を示すこと が知られている。
[0238] 上記コレステリックブルー相は、ある温度範囲内で、上述したように一定の周期構造 を有しており、温度上昇に対して比較的安定に存在している。よって、上記コレステリ ックブルー相を示す液晶性媒質を用いて表示を行う場合、コレステリックブルー相は 自発的に安定ィヒして 、るので、前記したように配向補助材 Lで光学的異方性の発現 を促進させる必要がなぐプロセスを簡略ィ匕することが可能となる。
[0239] 本実施の形態にぉ 、て用いられる上記コレステリックブルー相を示す液晶性媒質と しては、具体的には、例えば、「JC—1014XX」（商品名、チッソ社製のネマティック 液晶混合体）、 4ーシァノー 4，一ペンチルビフ -ル（「5CB」（略称）、アルドリッチ社 製）、カイラルド一パント (メルク社製の「ZLI— 4572」（商品名））を、各々、 48. 2mol %、 47. 4mol%、 4. 4mol%の割合で混合してなる混合物が挙げられる。上記化合 物を上記の割合で混合すると、 331. 8K〜330. 7Κにおける 1. 1Kの温度範囲で、 上記コレステリックブルー相が発現する。
[0240] また、コレステリックブルー相を示すその他の物質 (液晶性媒質)の例としては、例え ば、 JC1041XX (ネマティック液晶混合体、チッソ社製）を 50. 0重量0 /0、 5CB (4-cya no- 4，- pentyl biphenyl,ネマティック液晶、アルドリッチ（Aldrich)社製）を 38. 5重量 %、 ZLI— 4572 (カイラル剤、メルク (Merck)社製)を 11. 5重量0 /0の組成で混合 (調 製)した物質 (試料)が挙げられる。この物質 (試料)は、約 53°C以下で、液体的な等 方相から光学的な等方相に相転移した。この物質の螺旋ピッチは約 220nmであり、 呈色は見られなかった。
[0241] また、上記混合試料を 87. 1重量0 /0、 TMPTA (trimethylolpropane triacrylate,ァ ルドリッチ（Aldrich)社製）を 5. 4重量0 /0、 RM257を 7. 1重量0 /0、 DMPA (2,2- dimet hoxy- 2- pheny acetophenone)を 0. 4重量0 /0の割合で混合し、コレステリック一コレス テリックブルー相転移温度近傍においてコレステリックブルー相に保ちながら紫外線 を照射して、光反応性モノマーを重合した試料を作成した。この試料がコレステリック ブルー相を示す温度範囲は、上記混合試料よりも広がった。
[0242] また、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!、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コレステ リックブルー相、つまり、上記液晶性媒質 (媒質 11)が呈色しない（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、コレステリックブルー相は、その波長に 対応した色を示す。
[0243] 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、それによつてコレステリックブルー相が呈する色が人間の目に認識さ れてしまう。従って、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 等に応用する場合、その反射ピークが可視域にあるのは好ましくな 、。
[0244] なお、選択反射波長は、上記液晶性媒質 (媒質 11)における螺旋軸への入射角度 にも依存する。このため、上記液晶性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。
[0245] このため、コレステリックブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチ、つまり、上 記誘電性物質層 3における液晶性媒質の選択反射波長域または螺旋ピッチは、可 視光波長以下（可視光波長域以下）、つまり 400nm以下であることが好ましい。コレ ステリックブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチ力 S400nm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。
[0246] また、前記したように、国際照明委員会 CIE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。従って、コレステリックブルー相の選択反射波 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。
[0247] また、上記のような呈色は、螺旋ピッチ、入射角度だけでなぐ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 Δ λ =Ρ Δ ηの光である。ここで、 ηは平均屈折率、 Ρは螺旋ピッチである。また、 Δ ηはネマテ イツク相状態での屈折率異方性である。
[0248] Δ ηは、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 11として用い た場合、一般的に、液晶性物質の平均屈折率 ηは 1. 4〜1. 6程度、 Δ ηは 0. 1〜0 . 3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、上記螺旋ピッチ Ρ は、 λ =400, η= 1. 5とすると、 400/1. 5nm( = 267nm)になり、 =400、 n= 1. 6とすると、 400/1. 6nm ( = 250nm)になる。また、 Δ λは、 f列えば、 Δ η=0. 1、 η= 1. 5の場合、 0. l X 267nm ( = 267nm)になり、 Δ η=0. 3、η= 1. 6の場合、 0 . 3 X 250nm( = 75nm)になる。従って、平均屈折率 nが大きぐ Δ λを大きく見積も つた場合（Δ η=0. 3、 η= 1. 6の場合）、上記媒質 11の螺旋ピッチ Ρを、 250nm力 ら 75nmの約半分である 37. 5nmを引いた 213nm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。
[0249] また、上記媒質 11の螺旋ピッチ Pは、 200nm以下であることがさらに好ましい。上 記の説明では、 λ =ηΡ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（国際照明委 員会 CIEが人間の目では認識できな!/、波長として定めて ヽる波長） )とした場合には 、媒質 11の平均屈折率 n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 11の螺旋ピッチ Pは 200nm以下となる。従って、上記媒質 11の螺旋ピッチを 2 OOnm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。
[0250] また、上記コレステリックブルー相を示す他の物質としては、例えば、「ZLI— 2293 」（商品名、メルク社製の混合液晶）、下記構造式 (11)
[0251] [化 7]
Figure imgf000058_0001
で示される化合物 (バナナ型 (屈曲型)液晶、クラリアント社製の「P8PIMB」（略称)） 、カイラルド一パント (メルク社製の「MLC— 6248」（商品名））を、各々、 67.1重量0 /0 、 15重量％、 17.9重量％の割合で混合してなる混合物が挙げられる。該混合物は、 77. 2°C〜82. 1°Cの温度範囲でコレステリックブルー相を示した。 [0252] また、上記混合物以外にも、上記「ZLI— 2293」（メルク社製の混合液晶）を 67.1
%、下記構造式（12)
[0253] [化 8]
Figure imgf000059_0001
で示される化合物（直線状液晶、クラリアント社製の「MHPOBC」（商品名））を 15% 、カイラルド一パント (メルク社製の「MLC— 6248」（商品名））を 17.9%の割合で混 合してなる混合物も、 83. 6°C〜87. 9°Cの温度範囲でコレステリックブルー相を示し た。
[0254] なお、上記「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力つた力 バナナ型 (屈曲型）の液晶材料 (液晶性 媒質)である前記構造式 (11)で示される化合物や、直線状の液晶材料 (液晶性媒質 )である前記構造式（ 12)で示され化合物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。
[0255] なお、本実施の形態にぉ ヽて用いられる直線状の液晶材料 (直線状液晶）としては 、ラセミ体を用いてもよぐカイラル体を用いてもよい。上記直線状液晶としては、前記 構造式（11)で示される化合物（具体的には、上記「MHPOBC」）のように、反傾構 造 (一層ごとに異なる方向を向 、て 、る）を有する化合物が好まし 、。
[0256] また、バナナ型 (屈曲型)の液晶材料 (バナナ型 (屈曲型)液晶）における屈曲部（ 結合部）は、フエ-レン基等のベンゼン環以外に、ナフタレン環ゃメチレン鎖等により 形成されていてもよい。また、上記屈曲部（結合部）には、ァゾ基が含まれていてもよ い。
[0257] 上記バナナ型 (屈曲型)液晶としては、上記「P8PIMB」以外にも、例えば、下記構 造式（13)
[0258] [化 9]
Figure imgf000060_0001
"(13) で示される化合物（「Azo— 80」（略称)、クラリアント社製)、下記構造式（14)
[0259] [化 10]
Figure imgf000060_0002
で示される化合物（「8Am5」（略称)、クラリアント社製)、下記構造式（15)
[0260] [化 11]
Figure imgf000060_0003
■■■(15) で示される化合物（「140Am5」（略称）、クラリアント社製)等が挙げられるが、これら 化合物にのみ限定されるものではない。
[0261] なお、本実施の形態に力かる表示素子 20のように上記誘電性物質層 3内に高分子 化合物を固定化 (安定化)してなる表示素子、あるいは、多孔質材料等で液晶材料（ 液晶性媒質)を小領域に分割して閉じ込めた表示素子等においては、上記高分子 化合物や多孔質材料の含有量に応じて印加電圧降下 (電圧ドロップ)が生じる場合が ある。つまり、上記した構造を有する表示素子 20においては、上記高分子化合物や 多孔質材料で印加電圧が消費される分だけ、上記表示素子 20の駆動電圧が上昇し てしまう。
[0262] し力しながら、本実施の形態では、前記したように、上記誘電性物質層 3に使用す る液晶材料 (ネガ型液晶性混合物）の屈折率異方性 Δ n並びに誘電率異方性 Δ ε を、前記した範囲内、好適には、例えば、 Δ η≥0. 20、および、 I Δ ε I ≥20の範 囲内に設定している。この場合、駆動電圧は、既に、従来の TFT素子構造、従来の 汎用ドライバを用いて駆動可能な 6. 8Vという値が見積もられている。従って、たとえ 上記高分子化合物や多孔質材料の固定化によって駆動電圧が例えば 3倍弱増大し て 18Vになったとしても、 18Vという駆動電圧であれば、 TFT素子のゲート電極の耐 圧 (ゲート耐圧）が、 51Vで対応可能であり、第 1目標とした 24V駆動の場合における ゲート耐圧の限界値 63Vよりも 12Vも低くて済む。従って、この場合にも、ゲート電極 の膜厚や膜質のマージンを従来よりも増加させることができ、より製造し易ぐより現実 的な素子構造を実現することが可能となる。
[0263] 従って、本実施の形態によれば、上記の構成とすることで、若干の素子構造面、駆 動回路面におけるコストアップはある力 広い温度範囲で駆動可能な表示素子を実 現することができ、実用化への大きな前進となることは言うまでもな 、。
[0264] なお、本実施の形態では、例えば図 2および図 5等に示すように、主に、配向膜 8 · 9をアンチパラレルに配向処理 (ラビング)するとともに、上記配向処理方向（ラビング 方向） Α·Βと、上下の偏光板 6 · 7とのなす角度を 45° に設定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い。
[0265] 例えば、図 11および図 12に示すように、互いに直交する方向に配向膜 8 · 9を配向 処理 (例えばラビング処理)し、上下の基板 13 · 14で、これら基板 13 · 14表面の配向 処理方向（例えば配向膜 8 · 9のラビング方向）と偏光板 6 · 7の吸収軸方向とを、互い に平行あるいは直交配置とする、従来の TN— LCDのような構成にしてもよい。この 場合にも、 TFT素子の耐圧上、駆動可能な範囲内の電圧値まで低電圧化することが 可能となり、実用化への道が大きく開ける。
[0266] 但し、上記したような、図 11および図 12に示す配置は、いわゆる TN (Twisted Nem atic)タイプであり、その光の利用効率が最大になる条件は、ファーストミニマム条件 (1 st minimun condition)と呼ばれるもので、 350 (nm)≤ A n X d≤650 (nm)、より好ま しくは、 400 (nm)≤ A nX d≤550 (nm)である。
[0267] また、本実施の形態に力かる表示素子 20は、図 13および図 14に示すように偏光 板 6 · 7を設け、上記誘電性物質層 3を構成する媒質 11が、一方向の掌性のみの捩 れ構造を有する構成としてもよい。この場合にも、従来の TFT素子の耐圧上、駆動可 能な範囲内の電圧値まで低電圧化することが可能となり、実用化への道が大きく開 ける。
[0268] 但し、図 13に示すような一方向掌性の捩れタイプでは、光の利用効率を勘案した 場合、捩れのピッチは、可視光波長範囲内、あるいは可視光波長範囲未満の範囲 内であることが好ましい。
[0269] ここで、一方向の掌性を示す媒質 11 (液晶性媒質)としては、例えば、該媒質自身 力 Sカイラル性を有する (光学的に活性な)カイラル物質を用いてもよ!、。上記媒質 11 ( 液晶性媒質)が上記カイラル物質力 なる場合、上記媒質 11は光学的に活性なため 、媒質 11自身が自発的に捩れ構造をとり、安定な状態になる。カイラル性を有する力 ィラル物質としては、分子中に不斉炭素原子 (キラル中心)を有する化合物であれば よい。
[0270] このようなカイラル物質としては、具体的には、例えば、 4一（2—メチルブチル)フエ 二ルー 4'ーォクチルビフエ-ルー 4 カルボキシレート等が挙げられる力 上記例示 の化合物にのみ限定されるものではない。
[0271] また、上記一方向の掌性を示す媒質 11 (液晶性媒質）としては、例えば、前記した 各種バナナ型 (屈曲型)液晶のように、それ自身は不斉炭素原子を持たな ヽ (つまり 、分子自体はカイラル性を持たない）が、分子形状の異方性とパッキング構造とにより 、系としてカイラル性が発生する分子を含む媒質でもよ ヽ。
[0272] また、その他、液晶用途として一般的なカイラル剤 (カイラルド一パント)を液晶材料 に適当な濃度で混合したカイラル剤添加液晶材料としてもょ ヽ。
[0273] このような表示素子 20においては、図 13に示すように、電極 4· 5間に電界を印加 すると、電界印加によって生じる短距離分子間相互作用により、一方向の掌性、すな わち、右捩れあるいは左捩れの何れか一方のみの捩れ構造 (ツイスト構造)を有する クラスタ 17· ·· (液晶分子 12の小集団）が発生して旋光性を生じる。すなわち、上記表 示素子 20における、光学的異方性が発現している状態における液晶分子 12の配向 方向は、一方向の掌性のみの捩れ構造となる。
[0274] 従って、上記表示素子 20は、それぞれのクラスタ 17 (各捩れ構造)の方位に相関 性がなくても、一定の旋光性を有するため、全体として、大きな旋光性を発現すること ができる。このため、最大透過率が得られる電圧は、従来よりもさらに低くなる。
[0275] 特に、上記媒質 11 (液晶材料）にカイラル剤が添加されて 、ると、上記媒質 11中の 液晶分子 12の配向方向を確実に、一方向の掌性のみの捩れ構造とすることができる
[0276] つまり、カイラル剤は、隣接する液晶分子 12と互いに捩れ構造をとる。この結果、液 晶性媒質 (液晶性物質)の分子間の相互作用のエネルギーが低くなり、上記液晶性 媒質は自発的に捩れ構造をとり、構造が安定化する。それゆえ、カイラル剤を含む媒 質 11 (誘電性物質）は、上記ネマティック—ァイソトロピック相転移温度 Τ近傍の温
ηι
度では、急激な構造変化が起こらず、光学的等方性を有する液晶相（ネマティック液 晶相）が発現し、相転移温度を低下させることができる。
[0277] このようなカイラル剤としては、例えば、前記した「ZLI— 4572」（商品名、メルク社 製）、「MLC— 6248」（商品名、メルク社製)の他、「C15」（商品名、メルク社製）、「C
Nj (商品名、メルク社製)、「CB15」（商品名、メルク社製)等が挙げられるが、これら 例示のカイラル剤にのみ限定されるものではない。
[0278] 上記媒質 11がカイラル剤を含む場合、例えば上記媒質 11として上記したカイラル 剤添加液晶材料を使用する場合、上記媒質 11におけるカイラル剤の濃度は、上記 媒質 11における液晶性媒質 (液晶性物質)の構造を安定化させることが可能な濃度 であれば、特に限定されるものではなぐ用いるカイラル剤の種類、表示素子の構成 、または設計等に応じて適宜設定すればよいが、上記カイラル剤添加液晶材料の捩 れ量、すなわち捩れのピッチ (カイラルピッチ）が、可視光波長領域内か、もしくは可 視光波長未満となるように設定されていることが、低電圧駆動化、高透過率ィ匕を図る 上で好ましい。
[0279] 上記カイラルピッチが可視光波長領域内力 もしくは、可視光波長未満であると、上 記媒質 11中に電界印加によって生じる、カイラル剤の自発的捩れ方向に起因した一 方向の捩れによって、入射した光に旋光性が生じ、効率良く光を取り出すことが可能 となる。この結果、低い電圧で最大透過率を得ることができ、駆動電圧が低ぐかつ、 光の利用効率に優れた表示素子 20を実現することができる。カイラル剤添加液晶の ような光学活性物質で偏光面回転現象を顕在化させるには、一方向の掌性のカイラ ルビッチ（ナチュラルカイラルピッチ）が、上記条件を満たして 、ることが望ま 、。
[0280] そして、このためには、例えば、上記カイラル剤添加液晶材料における上記カイラ ル剤の含有量、すなわち、上記液晶性媒質 (好適には前記ネガ型液晶性混合物）と カイラル剤との合計量における上記カイラル剤の割合 (カイラル添加濃度）は、 8重量
%以上、 80重量％以下の範囲内に設定されていることが好ましぐ 30重量％以上、 80重量％以下の範囲内に設定されて 、ることがより好ま U、。
[0281] 上記媒質 11においてカイラル剤を、好適には 8重量％ (カイラル添加濃度）以上添 加すること、言い換えれば、上記媒質の捩れのピッチ (ナチュラルカイラルピッチ）を、 可視光波長以下、すなわち、可視光波長領域内もしくは可視光波長未満とすること で、駆動温度領域の拡大傾向が得られる。そしてより好適には、上記媒質において カイラル剤を 30重量％ (カイラル添加濃度)以上添加することで、駆動温度領域の拡 大に加え、駆動電圧の低減、および、光の利用効率の向上が実現され、電界の印加 により効果的に光学的異方性の程度を変化させることが可能となる。
[0282] また、上記液晶性媒質とカイラル剤との合計量における上記カイラル剤の割合が 3 0重量％以上であると、上記媒質 11中の液晶分子 12に、カイラル剤が有する捩れ力 (Helical twist power)を効果的に作用させて、上記液晶分子 12 · 12間に、近接距離 の相互作用（short-range-order)を及ぼすことができる。このため、上記したように上 記液晶性媒質に対するカイラル剤の添加割合を制御することで、上記したようにカイ ラルピッチを、可視光波長領域か、もしくは可視光波長以下となるように制御すること ができる。し力も、上記の構成によれば、電界無印加時には光学的等方性を有する 上記媒質 11に、電界印加によって上記媒質 11中の液晶分子 12を、該液晶分子 12 の小集団（クラスタ）として応答させることができるので、従来、非常に狭い温度範囲 でしか発現できなかった光学的異方性を、より広 、温度範囲で発現させることができ る。
[0283] なお、カイラルピッチの下限値は、表示素子 20の特性上、短ければ短 、程、好まし い。但し、上記したように、上記媒質 11として上記したカイラル剤添加液晶材料を使 用する場合 (つまり、カイラル剤を液晶性物質に添加する場合）、カイラル剤の添加量 が多くなりすぎると、誘電性物質層 3全体として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、電界印加時における光学的異方性の発生度合いの低下に繋 がり、表示素子としての機能の低下を招く。従って、表示素子としての機能を果たす 上で、誘電性物質層 3全体として少なくとも液晶性を呈して 、なければならな 、と 、う 要請から、上記カイラル添加濃度の上限値が決まる。本願本発明者等の解析によれ ば、誘電性物質層 3中における液晶性物質の割合は、前記したように、 20重量％以 上であることが好ましぐ該液晶性物質の割合が 20重量％未満の場合、十分な電気 光学効果を得ることができないおそれがあることがわ力つた。すなわち、本願本発明 者等の解析によれば、上記カイラル添加濃度の上限濃度は 80重量％であることが判 つた o
[0284] なお、上記カイラル剤の濃度 (カイラル濃度)の上限値 (カイラルピッチで言うと下限 値）が適用されるのは、上記のように、カイラル剤を液晶性媒質 (液晶性物質）に添カロ する場合に限られ、カイラル剤のような添加物質を用いることなぐ媒質 11自体が既 に一方向の掌性を有して 、るような媒質 11にお 、ては、上記したカイラルピッチの下 限値は適用されない。
[0285] 本実施の形態に力かる表示素子 20において、媒質 11として使用することができる 物質は、ネマティック液晶相を示す液晶性媒質を含み、かつ、電界無印加時に光学 的等方性を示し、電界の印加により光学的異方性を発現すると共に、上記ネマテイツ ク液晶相を示す液晶性媒質のネマティック相状態における Δ η Χ | Δ ε |が前記した条 件を満足するものであれば、例えば、カー効果を示す物質であっても、ポッケルス効 果を示す物質であっても、その他の有極性分子等であってもよぐこれらの混合物で あってもよい。
[0286] 特に、電界の 2次（2乗）に比例して発現する屈折率の変化は、応答速度が速いと いう利点を有している。このため、電界の 2次に比例して屈折率が変化する媒質 11、 すなわち、カー効果を示す媒質 11 (液晶性媒質)を用いた誘電性物質層 3は、電界 の印加によって液晶分子 12の配向方向が変化し、 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液晶分子 12が各々別個に回転して向き を変えることから、上記したように応答速度が非常に速いのみならず、上記媒質 11を 構成する各液晶分子 12が無秩序に配列していることから、視角制限がない。よって、 上記の構成によれば、高速応答性および広視野角特性により優れた表示素子を実 現することができる。また、この場合、駆動電圧を大幅に低減することが可能であり、 その実用的価値は極めて高い。
[0287] また、上記誘電性物質層 3に、有極性分子を含有する媒質 11が封入されているこ とで、電界印加によって上記有極性分子の分極が発現し、上記有極性分子の配向を さらに促進することができるので、より低い電圧で光学的異方性を発現させることがで きる。なお、このとき、上記一対の基板 13 · 14間に前記配向補助材 Lが形成されてい ることで、前記配向補助材 Lによって上記有極性分子の配向をさらに促進することが でき、より低い電圧で光学的異方性を発現させることができ、駆動電圧の低電圧化が 実現される。
[0288] 従って、上記媒質 11としては、有極性分子を含有することが望ましい。上記有極性 分子としては、特に限定されるものではないが、例えば-トロベンゼン等力 好適に 使用される。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。
[0289] なお、上記媒質 11は、液晶性物質に限らず、電界印加時または電界無印加時に 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 、。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、電界印加時または電界無印加 時に秩序構造が光の波長以下となる媒質 11を用いることにより、電界無印加時と電 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。
[0290] なお、本実施の形態では、配向補助材 Lを形成する際に液晶相を発現させる方法 として、低温にしてネマティック相を出現させた力 配向補助材 Lを形成する際に液 晶相を発現させる方法は、上記方法に限るものではない。例えば、低温にせずとも、 通常表示には用いない高電圧、すなわち上記表示素子 20の駆動電圧よりも大きい 電圧を印加することによって、強制的に液晶分子 12を配向させ、液晶相を発現させ てもよい。すなわち、液晶相を発現させるためには、例えば、温度を調整する（典型 的には低温にする）力 あるいは電界等の外場を与えればよい。なお、液晶相を発現 させるために与える外場は、表示時の環境と異なる環境とするものであることが好まし い。
[0291] また、本実施の形態では、上記表示素子 20における基板 1 · 2をガラス基板で構成 したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本実施の形態では、上記表 示素子 20における基板 13 · 14間の間隔（d、セル厚）を 1. とした力 本発明は これに限定されるものではなぐ任意に設定すればよい。但し、低電圧駆動を念頭に おくと、セル厚 (d)は薄いほうが好ましいが、： L m未満まで狭セルイ匕することは製造 上、困難となるので、上記セル厚 (d)は製造プロセスとの兼ね合いで決定される。ま た、本実施の形態では、電極 4· 5を ITOにて形成した力 本発明はこれに限定される ものではなぐ少なくとも一方の電極が透明電極材料にて形成されていればよい。
[0292] また、上記表示素子 20においては、上記配向膜 8 · 9として、ポリイミドからなる配向 膜を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなぐ例えば、ポリアミック酸から なる配向膜を用いてもよい。あるいは、ポリビュルアルコール、シランカップリング剤、 ポリビニルシンナメート等の材料 (配向膜材料)カゝらなる配向膜を用いてもよ!ヽ。
[0293] なお、上記配向膜材料としてポリアミック酸やポリビニルアルコールを用いる場合に は、上記電極 4 · 5が形成された基板 1 · 2上に上記配向膜材料を塗布して配向膜 8 · 9 を形成した後に、ラビング処理もしくは光照射処理等の配向処理を施せばよい。また 、上記配向膜材料としてシランカップリング剤を用いる場合には、 LB膜 (Langmuir B1 odgett Film)のように引き上げ法で作成すればよい。また、上記配向膜材料としてポリ ビュルシンナメートを用いる場合には、上記電極 4 · 5が形成された基板 1 · 2上にポリ ビュルシンナメートを塗布した後、紫外線 (UV)照射すればよ!、。
[0294] また、本実施の形態では、上記配向処理方向として、主に、上記配向膜 8 · 9に施す 配向処理方向 Α · Βが互いに逆平行にな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ぐ例えば、両者の配向処理方向 Α · Βを平行かつ同じ 方向（パラレル方向）としてもよぐあるいは、両者の配向処理方向が互いに異なる方 向となるように配向処理してもよい。また、何れか一方にのみ配向処理を施してもよい
[0295] 以上のように、本実施の形態に力かる表示素子は、例えば対向する一対の基板間 に挟持された物質層に電界を印加するための電界印加手段が上記一対の基板の基 板面法線方向に電界を発生させることで上記一対の基板間に電界が印加され、上 記物質層が、ネマティック液晶相を示す液晶性媒質を含み、かつ、電界無印加時に 光学的等方性を示し、電界の印加により光学的異方性を発現すると共に、上記ネマ ティック液晶相を示す液晶性媒質のネマティック相状態における、 550nmでの屈折 率異方性を Δ ηとし、 1kHzでの誘電率異方性の絶対値を I Δ ε |とすると、 Δ η Χ | Δ ε Iが 1. 9以上であることで、電界印加時に、低い電圧で効率良く電界印加時の光学 的異方性を発現させることができると同時に、広温度範囲化が実現される。また、電 界無印加時には光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性を発現する 媒質を用いて表示を行う表示素子は、本質的に高速応答特性および広視野角特性 を有している。よって、本実施の形態によれば、応答速度が速ぐ駆動電圧が低ぐか つ、広い温度範囲で駆動することができる表示素子を実現することができる。よって、 上記の構成によれば、本質的に高速応答特性および広視野角特性を有する表示素 子の実用化への道が大きく開けることとなる。
[0296] なお、本実施の形態にぉ 、て、上記表示素子は、上記両基板間、好適には上記一 対の基板に対し、略垂直、より好適には垂直 (つまり、基板面法線方向）に電界を発 生させて上記物質層に電界を印加する電界印加手段を備えて 、ることが好ま 、。 具体的には、上記表示素子において、上記両基板には、上記両基板間に電界を印 加するための電極がそれぞれ形成されていることが好ましい。上記電極が、上記両 基板にそれぞれ形成されていることで、上記一対の基板の基板間、つまり、上記一対 の基板の基板面法線方向に電界を発生させることができる。そして、このように上記 電極が上記一対の基板の基板面法線方向に電界を発生させることで、電極面積部 分を犠牲にするようなことがなぐ基板上の全領域を表示領域とすることが可能であり 、開口率の向上、透過率の向上、ひいては、駆動電圧の低電圧化を実現することが できる。さらに上記の構成によれば、上記物質層における両基板との界面付近に限 らず、両基板から離れた領域にぉ 、ても光学的異方性の発現を促進することができ る。また、駆動電圧に関しても、櫛歯電極で電極間隔を狭ギャップ化する場合と比較 して、狭ギャップィ匕が可能である。
[0297] また、本実施の形態において、上記物質層、つまり、上記したように、ネマティック液 晶相を示す液晶性媒質を含み、かつ、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界 の印加により光学的異方性を発現する層としては、誘電性物質力 なる誘電性物質 層が好適に用いられる。
[0298] よって、本実施の形態に力かる表示素子は、例えば、対向する一対の基板と、上記 一対の基板間に挟持された誘電性物質層と、上記誘電性物質層に電界を印加する ための電界印加手段とを備えた表示素子であって、上記電界印加手段は、上記一 対の基板の基板面法線方向に電界を発生させ、上記誘電性物質層は、ネマティック 液晶相を示す液晶性媒質を含み、かつ、電界無印加時に光学的等方性を示し、電 界の印加により光学的異方性を発現すると共に、上記ネマティック液晶相を示す液 晶性媒質のネマティック相状態における、 550nmでの屈折率異方性を Δ ηとし、 lk Hzでの誘電率異方性の絶対値を I Δ ε Iとすると、 Δ η Χ | Δ ε |が 1. 9以上である構成 を有して!/、ることがより望まし!/、。
[0299] 上記何れの構成においても、上記液晶性媒質に、上記 Δ η Χ | Δ ε |が 1. 9以上 の液晶性媒質を使用すると、当該表示素子の駆動電圧として、上記物質層、例えば 誘電性物質層に印加することができる最大限の電圧値の実効値を、製造上可能なセ ル厚（つまり、物質層（誘電性物質層）の厚み)で達成することができる。
[0300] 特に、上記 Δ η Χ | Δ ε |が 4. 0以上であると、電界印加時に、より一層低い電圧で 効果的に光学的異方性を発現させることができる。上記 Δ η Χ | Δ ε |を 4. 0以上とす ることで、従来の TFT素子、汎用のドライバを用いて駆動できる電圧にて、ドライバ等 のコストアップなく実用化することが可能となる。
[0301] よって、上記の各構成によれば、応答速度が速ぐ駆動電圧が低ぐかつ、広い温 度範囲で駆動することができる表示素子を実現することができる。よって、上記の各 構成によれば、本質的に高速応答特性および広視野角特性を有する表示素子の実 用化への道が大きく開けることになる。
[0302] また、上記 Δ ηは 0. 14以上であり、かつ、上記 | Δ ε |は 14以上であることが好まし い。また、上記 Δ ηは 0. 2以上であり、かつ、上記 | Δ ε |は 20以上であることがさらに 好ましい。
[0303] 上記の各構成によれば、 Δ ηまたは Δ εの何れか一方のみを極端に大きくすること なく低電圧駆動を実現することができ、液晶材料開発指針としての自由度を大きくす ることがでさる。
[0304] また、上記 Δ ε (上記液晶性媒質の誘電率異方性）は負であることが好ま 、。す なわち、上記液晶性媒質は、その分子長軸方向の誘電率が分子短軸方向の誘電率 よりも小さい (分子長軸方向の誘電率く分子短軸方向の誘電率)ことが好ましい。
[0305] このような液晶性媒質に電界を印加すると、個々の分子は、基板面内方向（基板面 に平行な方向）を向こうとして配向状態が変化し、光学変調を誘起させることができる 。このため、上記したように上記 Δ εが負の液晶性媒質を用いると、櫛歯状電極で基 板面内電界を発生させる構成と異なり、電界印加時に光学的異方性の発現を、開口 率のロスなぐより効率的に光学的異方性を発現させることが可能になる。
[0306] また、上記液晶表示素子は、上記一対の基板間に、上記電界の印加による光学的 異方性の発現を促進するための配向補助材が設けられて 、ることが好ま 、。
[0307] 前記したように、電界無印加時には光学的等方性を示し、電界印加によって光学 的異方性を発現する物質 (例えば誘電性物質)、特に、電界印加によって分子の配 向方向が変化することで光学的異方性を発現する物質 (例えば誘電性物質)を用い て表示を行う表示素子は、高速応答特性および広視野角特性を示す一方で、従来、 駆動電圧が非常に高いという問題があった。
[0308] これに対し、上記の構成によれば、上記一対の基板間に上記配向補助材が設けら れていることで、電界の印加により、上記物質 (例えば誘電性物質）中における分子 の配向状態の変化を促進させることができ、電界印加時により効率良く光学的異方 性を発現させることができる。従って、上記の構成によれば、低電圧で光学的異方性 を発現させることが可能となるので、実用レベルの駆動電圧で動作可能であり、高速 応答特性および広視野角特性を備えた表示素子を実現することができる。
[0309] 上記配向補助材は、上記物質 (誘電性物質)層内に形成されて 、てもよ 、。この場 合、上記配向補助材は、構造的異方性を有していることが好ましい。また、上記配向 補助材は、上記物質層中の液晶性媒質が液晶相を呈して ヽる状態で形成されたも のであることが好ましい。また、上記配向補助材は、重合性ィ匕合物からなるものであ つてもよく、高分子化合物力もなるものであってもよい。また、上記配向補助材は、鎖 状高分子化合物、網目状高分子化合物、および環状高分子化合物からなる群より選 ばれる少なくとも一種の高分子化合物力 なるものであっても、水素結合体力 なる ものであっても、多孔質材料からなるものであってもよい。
[0310] 上記の各構成は、上記電界の印加による光学的異方性の発現を促進するための 配向補助材として好適である。
[0311] 上記配向補助材は、上記物質 (誘電性物質)層内に形成されていることで、上記物 質 (誘電性物質）内にて上記液晶性媒質の分子配向を促すことができる。このため、 高い電圧を印加しなくても、バルタの内部にまで十分にその配向規制力が及び、 1軸 配向を実現することができる。
[0312] 特に、上記配向補助材が、構造的異方性を有すること、例えば、重合性化合物を 重合することによって得られる、鎖状高分子化合物、網目状高分子化合物、環状高 分子化合物等の高分子化合物や水素結合体、多孔質材料等からなることで、上記 物質層を構成する物質中における分子の配向方向の変化を、上記配向補助材との 分子間相互作用によって促進させることができる。すなわち、上記の構成によれば、 上記物質層を構成する物質中における各分子を、上記配向補助材を構成する各物 質 (材料)との分子間相互作用によって、上記配向補助材を構成する各物質 (材料） が有する構造的異方性によって規制される方向に沿って容易に配向させることがで きる。 [0313] また、上記配向補助材が、上記した各物質 (材料)からなることで、上記配向補助材 は、上記物質層内のあらゆる領域に存在する。すなわち、上記配向補助材は、上記 物質層内の全域あるいはほぼ全域に渡って形成することができる。よって、上記配向 補助材は、配向規制力に優れ、物質層内のあらゆる領域における液晶性媒質の分 子の配向秩序を上昇させることができる。従って、上記の構成によれば、大きな光学 応答を得ることができ、より一層低電圧で最大透過率を得ることができる。
[0314] また、特に、上記配向補助材が、上記物質層中の液晶性媒質が液晶相を呈してい る状態で形成されてなることで、得られた配向補助材は、上記液晶性媒質が液晶相 、すなわちネマティック液晶相を示す状態における、上記液晶性媒質を構成する分 子の配向方向に沿う部分の割合が大きくなる。従って、上記配向補助材によって、電 界印加時に、上記液晶性媒質を構成する分子が、上記液晶相状態における配向方 向と同様の方向に配向するように、分子の配向を促進させることができる。従って、電 界印加時における光学的異方性の発現を、確実に促進させることができる。
[0315] また、特に、上記配向補助材として多孔質材料を使用する場合、上記物質層を挟 持する上記基板界面のみに配向処理を施した上で上記多孔質材料力 なる多孔質 材料層を形成させると、上記基板界面の異方性に応じて自己組織的に上記多孔質 材料層 (配向補助材)を異方性成長させることが可能となる。従って上記多孔質材料 を用いる場合は、配向補助材を必ずしも上記液晶性媒質が液晶相を呈して 、る状態 で形成させる必要がなく、製造プロセスの簡略ィ匕が実現できる。
[0316] また、上記配向補助材は、上記物質層中の液晶性媒質を小領域に分割するもの（ 材料)であることが好ましい。特に、上記小領域の大きさが可視光波長以下であること が好ましい。
[0317] 上記の構成によれば、液晶性媒質が小領域、好適には可視光波長以下のミクロな 小領域に閉じ込められているので、液晶性媒質が等方相温度領域において、電界 印加時の電気光学効果 (例えばカー効果)を広い温度範囲で発現させることができる 。そしてこの小領域のサイズが可視光波長以下であると、上記配向補助材、つまり上 記液晶性媒質を小領域に分割せしめている材料と液晶性媒質との屈折率の不一致 による光散乱を抑え込むことが可能となって、高コントラストな表示素子を達成するこ とがでさる。
[0318] また、上記配向補助材は、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板に設けられ た水平配向膜であってもよぐ上記水平配向膜にはラビング処理または光照射処理 が施されていてもよい。すなわち、上記配向補助材は、ラビング処理または光照射処 理が施された水平配向膜であってもよい。また、上記光照射処理は偏光光照射処理 であってもよい。
[0319] 上記の構成によれば、上記水平配向膜を配向補助材として用いることで、上記物 質層における上記水平配向膜との界面付近における分子の配向方向を基板面内方 向に規定することができる。このため、上記の構成によれば、上記液晶性媒質に液晶 相、すなわちネマティック液晶相を発現させた状態において、上記液晶性媒質を構 成する分子 (液晶分子）を、基板面内方向に配向させることができる。従って、上記配 向補助材を、上記基板面内方向に沿う部分の割合が大きくなるように形成することが できる。これにより、上記配向補助材によって、上記液晶性媒質を構成する液晶分子 が電界印加時に上記基板面内方向に配向するように、上記分子の配向を促進させ ることができる。従って、電界印加時における光学的異方性の発現を、確実かつ効率 良く促進させることができる。特に、水平配向膜は、上記 ε (誘電率異方性)が負の 液晶性媒質を用いて、該液晶性媒質を構成する液晶分子を、電界印加時に、基板 面内方向に配向させるという本発明の目的に好適で、垂直配向膜を用いた場合と異 なり、電界印加時に基板面内に効率良く上記液晶分子を配向させることが可能であ り、より効果的に光学的異方性を発現させることができる。
[0320] また、上記配向補助材として上記水平配向膜にラビング処理または光照射処理を 施したものを使用すると、電界印加時に液晶分子の配向方向を一方向に揃えること が可能となるので、電界印加時に、より一層効果的に光学的異方性を発現させること ができる。効果的に光学的異方性を発現させることができれば、より低い電圧で駆動 可能な表示素子を実現することができる。
[0321] 上記水平配向膜は、上記一対の基板の各々に設けられていると共に、上記ラビン グ処理または光照射処理における、ラビング方向または光照射方向力 互いに平行 、反平行、または直交するように配されていることがより好ましい。 [0322] 上記の構成によれば、従来のネマティック液晶モードと同様に、電界印加時の光の 利用効率が高まるので透過率が向上し、ひいては低電圧駆動が可能となると共に、 上記物質層の上記水平配向膜との界面付近における、上記分子の配向方向を所望 の方向に確実に規定することができる。そして、特に、この場合、上記ラビング方向ま たは光照射方向が互いに異なるように上記ラビング処理または光照射処理が施され ていること、例えば、上記ラビング方向または光照射方向が互いに直交するように上 記水平配向膜が配されていることで、電界印加時に、上記液晶性媒質を構成する分 子を、捩れ構造をなすように配向させることができる。すなわち、上記分子の長軸方 向が、基板面に平行な方向を向くと共に、一方の基板側力も他方の基板側にかけて 、基板面平行方向に順次捩れるように配向する、捩れ構造となるように、上記分子を 配向させることができる。これにより、上記液晶性媒質の波長分散による色付き現象 を緩和することができる。
[0323] 電気光学特性 (例えば、電圧一透過率特性)には、上記 Δ nに加えて上記物質層 ( 例えば誘電性物質層）の厚み dもファクタ一として寄与する。つまり、位相差 (リターデ ーシヨン）は、上記 A n X dで決定され、これが透過率に対応する。
[0324] よって、上記表示素子で上記ラビング方向または光照射方向力 互いに平行また は反平行の場合は、上記物質層の厚みを d ( m)、入射光の波長を λ (nm)とすると 、 λ / ≤ Δ η Χ (1≤3 λ Ζ4を満足することが望ましい。また、上記表示素子で上記 ラビング方向または光照射方向が、互いに直交する場合は、上記物質層の厚みを d ( μ m)とすると、 350 (nm)≤ Δ n X d≤ 650 (nm)を満足すること力望まし！/ヽ。
[0325] ラビング方向または光照射方向が、互いに平行または反平行の場合は、半波長条 件（ λ /2)を中心とした、 λ Ζ4≤ Δ η Χ (1≤3 λ Ζ4の範囲で半波長条件を満足し、 光の利用効率が最大となる（つまり、透過率が最大になる)。また、ラビング方向また は光照射方向が、互いに直交する場合は、 350 (nm)≤ A n X d≤650 (nm)の範囲 で、光の利用効率が最大となる。よって、本発明にかかる表示素子は、前記した条件 に加えて上記条件を満足することで、前記した効果に加えて、光の利用効率を向上 させることがでさる。
[0326] また、上記物質層には、さらに微粒子が封入されていることが好ましい。すなわち、 上記物質層中には、微粒子を含有する媒質が封入されて ヽることが好ま ヽ。
[0327] 上記物質層がさらに微粒子を含むこと、つまり、上記物質層中の媒質に微粒子が 添加されて 、ることで、電界無印加時における上記媒質の配向状態 (配向秩序）を安 定ィ匕させることができる。
[0328] また、上記物質層には、電界の 2次に比例して屈折率が変化する媒質が封入され ていることが好ましい。
[0329] 電界の 2次に比例して発現する屈折率の変化は、応答速度が速いという利点を有 している。このように電界の 2次に比例して屈折率が変化する媒質を備えた物質層は 、電界の印加によって分子の配向方向が変化し、 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 ること力ら、上記したように応答速度が非常に速いのみならず、分子が無秩序に配列 していることから、視角制限がない。よって、上記の構成によれば、高速応答性およ び広視野角特性により優れた表示素子を実現することができる。
[0330] また、上記物質層には、有極性分子を含有する媒質が封入されて!ヽてもよ!ヽ。
[0331] 上記の構成によれば、電界印加によって上記有極性分子の分極が発現し、上記有 極性分子の配向をさらに促進することができるのでより低い電圧で光学的異方性を 発現させることができる。このとき、上記一対の基板間に上記配向補助材が形成され ていることで、上記配向補助材によって上記有極性分子の配向をさらに促進すること ができ、より低い電圧で光学的異方性を発現させることができ、駆動電圧の低電圧化 が実現される。
[0332] また、上記物質層は、一方向の掌性のみの捩れ構造をなしていてもよい。また、上 記物質層には、カイラル性を示す媒質が封入されて 、てもよ!、。
[0333] 上記の各構成によれば、上記物質層に含まれる媒質における分子の配向方向を、 一方向の掌性、すなわち、右捩れあるいは左捩れの何れか一方のみの捩れ構造と することができる。特に、上記物質層にカイラル性を示す媒質が封入されていることで 、上記分子の配向方向を、確実に、一方向の掌性のみの捩れ構造とすることができ る。よって、上記の各構成によれば、上記媒質を構成する分子を、左捩れもしくは右 捩れの何れかの捩れ構造のみとすることができる。このため、左捩れと右捩れの双方 の捩れ構造カゝらなるマルチドメインが存在する場合のようにドメイン境界で透過率が 低下してしまうといった問題が解消され、透過率が向上する。また各捩れ構造は、互 いの方位に相関が無くても、一定の旋光性を有する。このため、上記の構成によれば 、物質層全体として、大きな旋光性を発現することができる。これにより、低い電圧で 最大透過率を得ることができ、駆動電圧を実用レベルまで低減することができる。
[0334] さらに、上記物質層にカイラル性を示す媒質 (カイラル剤）が封入されている場合、 上記カイラル性を示す媒質のカイラルピッチ (自発的捩れ長)程度の分子間相互作用 を等方相液晶性媒質中に作用させることができ、低電圧化に寄与するだけでなぐよ り広い温度範囲で電界印加時の光学的異方性を発現させることができる。
[0335] また、上記液晶性媒質は、 400nm以下の選択反射波長域または螺旋ピッチを有 するものであってもよい。
[0336] 上記液晶性媒質の螺旋ピッチが 400nmよりも大きい場合、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。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、上記液晶性媒質の選択反射 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。
[0337] また、以上のように、本発明の表示装置は、上記した本発明にかかる表示素子を備 えてなる。それゆえ、本発明によれば、応答速度が速ぐ駆動電圧が低ぐかつ、広 い温度範囲で駆動することができる表示装置を実現することができる。
[0338] 本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなぐ請求項に示した範囲で 種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手 段を組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[0339] また、発明の詳細な説明の項にお!、てなされた具体的な実施態様または実施例は 、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にの み限定して狭義に解釈されるべきものではなぐ本発明の精神と次に記載する特許 請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
産業上の利用の可能性
[0340] 本発明の表示装置は、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。

Claims

請求の範囲
[I] 対向する一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された物質層とを備え、上記一 対の基板間に電界を印加することによって表示を行う表示素子であって、
上記物質層は、ネマティック液晶相を示す液晶性媒質を含み、かつ、電界無印加 時に光学的等方性を示し、電界の印加により光学的異方性を発現すると共に、 上記ネマティック液晶相を示す液晶性媒質のネマティック相状態における、 550nm での屈折率異方性を Δηとし、 1kHzでの誘電率異方性の絶対値を I Δ ε |とすると、 ΔηΧ | Δ ε Iが 1. 9以上であることを特徴とする表示素子。
[2] 上記 Δηが 0. 14以上であり、かつ、上記 I Δ ε |が 14以上であることを特徴とする請 求項 1記載の表示素子。
[3] 上記 ΔηΧ I Δ ε |が 4. 0以上であることを特徴とする請求項 1記載の表示素子。
[4] 上記 Δηが 0. 2以上であり、かつ、上記 I Δ ε |が 20以上であることを特徴とする請求 項 3記載の表示素子。
[5] 上記 Δ εが負であることを特徴とする請求項 1記載の表示素子。
[6] 上記一対の基板間に、上記電界の印加による光学的異方性の発現を促進するた めの配向補助材が設けられていることを特徴とする請求項 1〜5の何れか 1項に記載 の表示素子。
[7] 上記配向補助材は、上記物質層内に形成されていることを特徴とする請求項 6記 載の表示素子。
[8] 上記配向補助材は、構造的異方性を有することを特徴とする請求項 7記載の表示 素子。
[9] 上記配向補助材は、上記物質層中の液晶性媒質が液晶相を呈して!/、る状態で形 成されたものであることを特徴とする請求項 7記載の表示素子。
[10] 上記配向補助材は、重合性ィ匕合物からなることを特徴とする請求項 7記載の表示 素子。
[II] 上記配向補助材は、高分子化合物からなることを特徴とする請求項 7記載の表示 素子。
[12] 上記配向補助材は、鎖状高分子化合物、網目状高分子化合物、および環状高分 子化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の高分子化合物力 なることを特徴 とする請求項 11記載の表示素子。
[13] 上記配向補助材は、水素結合体力 なることを特徴とする請求項 7記載の表示素 子。
[14] 上記配向補助材は、多孔質材料力 なることを特徴とする請求項 7記載の表示素 子。
[15] 上記配向補助材は、上記物質層中の液晶性媒質を小領域に分割することを特徴と する請求項 7記載の表示素子。
[16] 上記小領域の大きさが可視光波長以下であることを特徴とする請求項 15記載の表 示素子。
[17] 上記配向補助材は、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板に設けられた水 平配向膜であることを特徴とする請求項 7記載の表示素子。
[18] 上記水平配向膜にはラビング処理または光照射処理が施されて!/、ることを特徴と する請求項 17に記載の表示素子。
[19] 上記水平配向膜は、上記一対の基板の各々に設けられて 、ると共に、上記ラビン グ処理または光照射処理における、ラビング方向または光照射方向力 互いに平行 または反平行となるように配されていることを特徴とする請求項 18記載の表示素子。
[20] 上記物質層の厚みを d ( m)、入射光の波長をえ（nm)とすると、 λ /4≤Δ η Χ ά
≤3 λ Ζ4を満足することを特徴とする請求項 19記載の表示素子。
[21] 上記水平配向膜は、上記一対の基板の各々に設けられていると共に、上記ラビン グ処理または光照射処理における、ラビング方向または光照射方向力 互いに直交 するように配されて 、ることを特徴とする請求項 18記載の表示素子。
[22] 上記物質層の厚みを d ( m)とすると、 350 (nm)≤ A n X d≤650 (nm)を満足す ることを特徴とする請求項 21記載の表示素子。
[23] 上記物質層に、さらに微粒子が封入されていることを特徴とする請求項 1〜5の何 れか 1項に記載の表示素子。
[24] 上記物質層に、電界の 2次に比例して屈折率が変化する媒質が封入されているこ とを特徴とする請求項 1〜23の何れか 1項に記載の表示素子。
[25] 上記物質層に、有極性分子を含有する媒質が封入されて！ヽることを特徴とする請 求項 1〜24の何れか 1項に記載の表示素子。
[26] 上記物質層は、一方向の掌性のみの捩れ構造をなすことを特徴とする請求項 1〜2
5の何れか 1項に記載の表示素子。
[27] 上記物質層に、カイラル性を示す媒質が封入されて!ヽることを特徴とする請求項 1
〜26の何れか 1項に記載の表示素子。
[28] 上記液晶性媒質は、 400nm以下の選択反射波長域または螺旋ピッチを有すること を特徴とする請求項 1〜27の何れか 1項に記載の表示素子。
[29] 上記物質層は、誘電性物質力もなる誘電性物質層であることを特徴とする請求項 1
〜28の何れか 1項に記載の表示素子。
[30] 上記一対の基板の基板面法線方向に電界を発生させて上記物質層に電界を印加 する電界印加手段を備えていることを特徴とする請求項 1〜29の何れか 1項に記載 の表示素子。
[31] 請求項 1〜30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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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009128658A (ja) * 2007-11-26 2009-06-11 Toshiba Corp ヘッドアップディスプレイ用光学フィルム、ヘッドアップディスプレイ及び移動体
JP2009161635A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Sony Corp 液晶材料、液晶表示素子および液晶表示装置
JP2009161634A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Sony Corp 液晶材料、液晶表示素子および液晶表示装置
US7838089B2 (en) 2007-12-28 2010-11-23 Sony Corporation Liquid crystal material, liquid crystal display device and liquid crystal display
KR20130058578A (ko) * 2011-11-25 2013-06-04 엘지디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
JP2013113904A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Lg Display Co Ltd 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法
JP2013531080A (ja) * 2010-05-06 2013-08-01 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 液晶媒体および液晶ディスプレイ

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3942609B2 (ja) * 2003-09-24 2007-07-11 シャープ株式会社 液晶表示装置
WO2005069064A1 (en) * 2004-01-19 2005-07-28 Sharp Kabushiki Kaisha Display apparatus and display element
US8867005B2 (en) 2005-06-10 2014-10-21 Sharp Kabushiki Kaisha Display element and display device
US8111358B2 (en) * 2005-09-20 2012-02-07 Sharp Kabushiki Kaisha Dispay panel and display apparatus
KR101374893B1 (ko) 2007-05-15 2014-03-14 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
KR20080100953A (ko) * 2007-05-15 2008-11-21 삼성전자주식회사 액정 표시 장치
CN102216839B (zh) 2008-09-17 2014-09-17 三星显示有限公司 定向材料、定向层、液晶显示装置及其制造方法
US8514357B2 (en) * 2008-09-17 2013-08-20 Samsung Display Co., Ltd. Alignment material, alignment layer, liquid crystal display device and manufacturing method thereof
US9085730B2 (en) * 2009-06-16 2015-07-21 Kent State University Liquid crystal composition and device thereof
JP5403553B2 (ja) * 2010-01-05 2014-01-29 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置及びその駆動方法
TWI539215B (zh) * 2010-04-20 2016-06-21 友達光電股份有限公司 液晶顯示面板
TWI422931B (zh) * 2010-10-11 2014-01-11 Au Optronics Corp 液晶顯示面板
TWI578063B (zh) * 2010-10-14 2017-04-11 Merck Patent Gmbh A liquid crystal display device, and a liquid crystal display device
TWI545372B (zh) * 2010-10-14 2016-08-11 Merck Patent Gmbh Liquid crystal display device
US8804067B2 (en) * 2011-05-02 2014-08-12 Au Optronics Corporation Display device
TWI465805B (zh) * 2012-04-24 2014-12-21 Au Optronics Corp 顯示裝置
TWI476497B (zh) * 2012-04-11 2015-03-11 Innocom Tech Shenzhen Co Ltd 顯示裝置
US9366934B2 (en) * 2012-11-01 2016-06-14 The Hong Kong University Of Science And Technology Field sequential color ferroelectric liquid crystal display cell
US9946133B2 (en) 2012-11-01 2018-04-17 The Hong Kong University Of Science And Technology Field sequential color ferroelectric liquid crystal display cell
KR20150049630A (ko) 2013-10-30 2015-05-08 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
WO2016148430A1 (ko) * 2015-03-16 2016-09-22 이미지랩(주) 액정 캡슐 표시 필름 및 이를 구비하는 표시 장치
CN106244043B (zh) * 2016-08-17 2019-01-18 京东方科技集团股份有限公司 封框胶、液晶显示面板的制作方法及液晶显示面板
KR101856950B1 (ko) * 2017-05-17 2018-06-29 이미지랩(주) 나노 액정표시장치 및 그의 제조방법
CN109991790A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 中华映管股份有限公司 电控式光阀及显示装置
CN108761945B (zh) 2018-04-18 2021-05-14 深圳市国华光电科技有限公司 一种电响应的液晶调光器件
EP3814832A4 (en) * 2018-06-29 2022-04-06 RealD Spark, LLC STABILIZATION FOR PRIVACY DISPLAY
US20200050077A1 (en) * 2018-08-13 2020-02-13 Sharp Kabushiki Kaisha Optical shutter for camera module and production method thereof
TW202102883A (zh) 2019-07-02 2021-01-16 美商瑞爾Ｄ斯帕克有限責任公司 定向顯示設備
US11892717B2 (en) 2021-09-30 2024-02-06 Reald Spark, Llc Marks for privacy display
WO2023154217A1 (en) 2022-02-09 2023-08-17 Reald Spark, Llc Observer-tracked privacy display
WO2023196440A1 (en) 2022-04-07 2023-10-12 Reald Spark, Llc Directional display apparatus
CN114842755B (zh) * 2022-05-31 2023-10-27 湖北长江新型显示产业创新中心有限公司 支撑板、显示模组及显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02209872A (ja) * 1989-02-09 1990-08-21 Chisso Corp 誘電率異方性が負である液晶性化合物
JPH07234399A (ja) * 1994-02-25 1995-09-05 Dainippon Ink & Chem Inc 液晶表示素子
JPH08122792A (ja) * 1994-10-14 1996-05-17 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 液晶表示装置用基板の製造方法、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61201214A (ja) * 1985-03-05 1986-09-05 Canon Inc 光変調装置
DE3605516A1 (de) * 1985-02-21 1986-09-04 Canon K.K., Tokio/Tokyo Optisches funktionselement sowie optische funktionsvorrichtung
US5473450A (en) * 1992-04-28 1995-12-05 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device with a polymer between liquid crystal regions
JPH07152024A (ja) * 1993-05-17 1995-06-16 Sharp Corp 液晶表示素子
JP2933816B2 (ja) * 1993-07-15 1999-08-16 シャープ株式会社 液晶表示素子及びその製造方法
EP0649046B1 (en) * 1993-10-19 2001-07-11 Sharp Kabushiki Kaisha A liquid crystal display device and a production method for the same
US5760860A (en) * 1994-02-25 1998-06-02 The Secretary Of State For Defense In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Electro-optic scattering type devices with color polariser for switchable color
US5956113A (en) * 1997-01-31 1999-09-21 Xerox Corporation Bistable reflective display and methods of forming the same
JP3504159B2 (ja) * 1997-10-16 2004-03-08 株式会社東芝 液晶光学スイッチ素子
JP4117080B2 (ja) * 1999-02-25 2008-07-09 独立行政法人産業技術総合研究所 可逆記録媒体、該可逆記録媒体を使用した記録方法および可逆記録装置
US7009666B2 (en) * 1999-08-23 2006-03-07 Kent Displays Incorporated Back lit cholesteric liquid crystal display
JP3656734B2 (ja) * 2000-03-17 2005-06-08 シャープ株式会社 液晶表示装置
US6778236B1 (en) * 2000-06-01 2004-08-17 Reveo, Inc. Reflective liquid crystal strain gauge with aspected particles and polarization-sensitive devices
JP2002072209A (ja) * 2000-08-28 2002-03-12 Sharp Corp 液晶表示装置
US7079203B1 (en) * 2003-06-23 2006-07-18 Research Foundation Of The University Of Central Florida, Inc. Electrically tunable polarization-independent micro lens using polymer network twisted nematic liquid crystal
US20050253987A1 (en) * 2004-05-17 2005-11-17 Eastman Kodak Company Reflectance-matching layer for cholesteric display having dye layer and reflective conductors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02209872A (ja) * 1989-02-09 1990-08-21 Chisso Corp 誘電率異方性が負である液晶性化合物
JPH07234399A (ja) * 1994-02-25 1995-09-05 Dainippon Ink & Chem Inc 液晶表示素子
JPH08122792A (ja) * 1994-10-14 1996-05-17 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 液晶表示装置用基板の製造方法、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009128658A (ja) * 2007-11-26 2009-06-11 Toshiba Corp ヘッドアップディスプレイ用光学フィルム、ヘッドアップディスプレイ及び移動体
JP2009161635A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Sony Corp 液晶材料、液晶表示素子および液晶表示装置
JP2009161634A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Sony Corp 液晶材料、液晶表示素子および液晶表示装置
US7838089B2 (en) 2007-12-28 2010-11-23 Sony Corporation Liquid crystal material, liquid crystal display device and liquid crystal display
JP2013531080A (ja) * 2010-05-06 2013-08-01 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 液晶媒体および液晶ディスプレイ
US9822307B2 (en) 2010-05-06 2017-11-21 Merck Patent Gmbh Liquid crystalline medium and liquid crystal display
KR20130058578A (ko) * 2011-11-25 2013-06-04 엘지디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
JP2013113904A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Lg Display Co Ltd 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法
KR101992886B1 (ko) 2011-11-25 2019-06-25 엘지디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

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