WO2012053364A1

WO2012053364A1 - 表示素子、及び電気機器

Info

Publication number: WO2012053364A1
Application number: PCT/JP2011/073047
Authority: WO
Inventors: 片山崇
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2012-04-26

Abstract

　上部基板（第１の透明基板）（５）と下部基板（第２の透明基板）（６）との間に形成された表示用空間（Ｋ）の内部にソフトマテリアル（１７）と透明液体（絶縁性流体）（１８）とを封入した表示素子（２）であって、ソフトマテリアル（１７）を伸縮変形させて当該ソフトマテリアル（１７）と下部基板（６）側との接触面積を変化させることにより、表示面側の表示色を変更する。

Description

表示素子、及び電気機器

　本発明は、液晶エラストマーなどのソフトマテリアルに対して、電圧印加を行うことにより、表示色を変更可能に構成された表示素子、及びこれを用いた電気機器に関する。

　近年、例えば液晶表示装置は、在来のブラウン管に比べて薄型、軽量などの特長を有するフラットパネルディスプレイとして、液晶テレビ、モニター、携帯電話などに幅広く利用されている。このような液晶表示装置では、液晶層への印加電圧に応じて当該液晶層の光学的異方性を変化させることにより、光透過率を変化させて、文字や画像等の情報の表示が行われている。

　ところが、上記のような液晶表示装置では、その液晶表示素子に一対の偏光板を設けていたので、表示に利用する光、つまり照明装置からの光や外光の利用効率が著しく低く、光利用効率を向上させ難いという問題点があった。

　そこで、従来の表示素子には、例えば下記特許文献１に記載されているように、外部電界による導電性の液滴の移動現象を利用して、情報の表示を行うエレクトロウェッティング方式のものが開発され、実用化されている。すなわち、この従来の表示素子では、一対の透明な支持板と、これら支持板との間に封入された第１及び第２の流体を備えている。第１の流体は、所定色に着色された着色オイルであり、第２の流体は、導電性の液滴である。そして、この従来の表示素子では、電界印加を行うことにより、第１及び第２の流体の各形状を変化させるようになっており、偏光板を用いることなく、表示面側の表示色を変更可能とされて、光利用効率を向上できるとされていた。

特表２００７－５３１９１７号公報

　しかしながら、上記のような従来の表示素子では、第１及び第２の流体が隣接する画素の内部に漏れ出るのを防止するために、画素毎に壁を設けて、画素どうしを区切る必要があった。このため、従来の表示素子では、構造が複雑なものとなり、また製造プロセスも複雑なものとなって著しいコストアップが生じるのを防ぐことができないという問題点があった。

　上記の課題を鑑み、本発明は、表示に利用する光の利用効率を向上させることができるとともに、構造簡単で、コスト安価な表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するために、本発明にかかる表示素子は、表示面側に設けられた第１の透明基板と、
　所定の表示用空間が前記第１の透明基板との間に形成されるように、当該第１の透明基板の非表示面側に設けられた第２の透明基板と、
　前記第１及び第２の透明基板の少なくとも一方側に設けられた第１の電極及び第２の電極と、
　前記第１及び第２の電極の間に電界が生じるように、前記第１及び第２の電極の少なくとも一方の電極に電圧を印加する電圧印加部と、
　前記第１の透明基板に接触するように設けられ、かつ、前記表示用空間の内部に伸縮変形可能に封入されるとともに、前記第１及び第２の電極の間に電界が生じたときに、その生じた電界に応じて、前記第２の透明基板側に対して接触または離間するように伸縮変形するソフトマテリアルと、
　前記表示用空間の内部に移動可能に封入されるとともに、前記ソフトマテリアルと互いに混じり合わない絶縁性流体と、
　所定の光を発光する光源と、
　前記第２の透明基板の非表示面側に設けられ、かつ、前記光源からの光を所定の伝搬方向に導くとともに、前記第２の透明基板側に当該光を出射する導光板と、
　外部から指示信号が入力されるとともに、入力された指示信号に基づいて、前記電圧印加部の駆動制御を行う制御部を備え、
　前記ソフトマテリアルとして、前記導光板の屈折率以上の屈折率を有するものが用いられ、
　前記絶縁性流体として、前記導光板の屈折率よりも小さい屈折率を有するものが用いられ、
　前記制御部は、前記ソフトマテリアルを伸縮変形させて当該ソフトマテリアルと前記第２の透明基板側との接触面積を変化させることにより、前記表示面側の表示色を変更することを特徴とするものである。

　上記のように構成された表示素子では、第１及び第２の透明基板の間に、所定の表示用空間が形成されている。また、この表示用空間の内部には、第２の透明基板側に対して接触または離間するように伸縮変形するソフトマテリアルと、当該ソフトマテリアルと互いに混じり合わない絶縁性流体が封入されている。また、第２の透明基板の非表示面側には、光源からの光を所定の伝搬方向に導くとともに、第２の透明基板側に当該光を出射する導光板が設けられている。また、ソフトマテリアルには、導光板の屈折率以上の屈折率を有するものが用いられ、絶縁性流体には、導光板の屈折率よりも小さい屈折率を有するものが用いられている。また、制御部は、ソフトマテリアルを伸縮変形させて当該ソフトマテリアルと第２の透明基板側との接触面積を変化させることにより、表示面側の表示色を変更する。これにより、偏光板を用いることなく、表示を行うことができる表示素子を構成することができ、表示に利用する光の利用効率を向上させることができる。また、上記従来例と異なり、上記表示用空間の内部に壁等の構造物を設ける必要がない。この結果、上記従来例と異なり、構造簡単で、コスト安価な表示素子を構成することができる。

　また、上記表示素子において、前記表示面側には、複数の画素領域がマトリクス状に設けられ、
　前記第１及び第２の電極として、透明な透明電極が用いられ、
　前記複数の各画素領域では、前記第１の電極が前記第１及び第２の透明基板の一方側に設けられるとともに、前記第２の電極が前記第１及び第２の透明基板の他方側に設けられてもよい。

　この場合、複数の各画素領域において、ソフトマテリアルは第１及び第２の透明基板に垂直な方向に生じた縦電界に応じて、伸縮変形されることとなり、画素領域毎に、表示面側の表示色を変更することができる。

　また、上記表示素子において、前記第２の透明基板として、前記導光板の屈折率以上の屈折率を有するものが用いられ、
　前記第２の透明基板側に設けられた前記第１または第２の電極として、前記第２の透明基板の屈折率以上で、前記ソフトマテリアルの屈折率以下で、かつ、前記絶縁性流体の屈折率よりも大きい屈折率を有するものが用いられていることが好ましい。

　この場合、第２の透明基板と導光板との界面、第２の透明基板と当該第２の透明基板側に設けられた第１または第２の電極との界面、第２の透明基板側に設けられた第１または第２の電極とソフトマテリアルとの界面、及び第２の透明基板側に設けられた第１または第２の電極と絶縁性流体との界面の各界面において、反射によるロスが生じるのを防ぐことができ、光源の光をほぼ１００％利用することが可能となる。

　また、上記表示素子において、前記光源は、その光が前記絶縁性流体と前記第２の透明基板側に設けられた前記第１または第２の電極との界面にて全反射を生じるように、前記導光板に対して、所定の角度範囲の光を出射することが好ましい。

　この場合、ソフトマテリアルが第２の透明基板側に接触していない場合での表示面側からの漏れ光を少なくすることができ、表示素子のコントラストを向上させることができる。

　また、上記表示素子において、前記表示面側には、複数の画素領域がマトリクス状に設けられ、
　前記複数の各画素領域では、前記第１及び第２の電極が前記第１の透明基板側に設けられてもよい。

　この場合、複数の各画素領域において、ソフトマテリアルは第１及び第２の透明基板に平行な方向に生じた横電界に応じて、伸縮変形されることとなり、画素領域毎に、表示面側の表示色を変更することができる。

　また、上記表示素子において、前記第１及び第２の透明基板の一方側には、複数のデータ配線及び複数の走査配線がマトリクス状に設けられ、
　前記複数の各画素領域は、前記データ配線と前記走査配線との交差部単位に設けられ、かつ、前記データ配線と前記走査配線との交差部の近傍には、前記第１の電極に接続されたスイッチング素子が画素領域単位に設置され、
　前記電圧印加部として、前記制御部からの指示信号に応じて、前記データ配線に対し電圧信号を出力するデータ配線駆動回路が用いられていることが好ましい。

　この場合、優れた表示品位を有するマトリクス駆動方式の表示素子を構成することができる。

　また、上記表示素子において、前記複数の各画素領域には、複数の前記ソフトマテリアルが設けられてもよい。

　この場合、複数のソフトマテリアルを伸縮変形させることにより、高精度な階調表示を容易に行うことができる。

　また、上記表示素子において、前記第２の透明基板と前記導光板とは、互いに密着するように、固定されてもよい。

　この場合、コンパクトな表示素子を容易に構成することができる。

　また、上記表示素子において、前記第２の透明基板が、前記導光板を兼用してもよい。

　この場合、表示素子の部品点数を削減することができるとともに、よりコンパクトで、コスト安価な表示素子を容易に構成することができる。また、光の透過率を向上させることができ、高輝度な表示素子を容易に構成することができる。

　また、上記表示素子において、前記ソフトマテリアルは、前記第２の透明基板側に接触したときに、当該第２の透明基板と垂直な方向に対し、傾斜した傾斜面が発生するように、伸縮変形することが好ましい。

　この場合、表示素子の視野角を改善することができる。

　また、上記表示素子において、前記第１の透明基板の表示面側には、光を散乱する散乱体が設けられてもよい。

　この場合、散乱体により表示素子の視野角を確実に改善することができる。

　また、上記表示素子において、前記絶縁性流体として、黒色に着色された液体が用いられてもよい。

　この場合、表示素子のコントラストを向上させることができる。

　また、上記表示素子において、前記ソフトマテリアルとして、正の誘電率異方性を有する液晶エラストマーが用いられてもよい。

　この場合、ノーマリーブラックモードまたはノーマリーホワイトモードの表示素子を構成することができる。

　また、上記表示素子において、前記ソフトマテリアルとして、負の誘電率異方性を有する液晶エラストマーが用いられてもよい。

　また、上記表示素子において、前記導光板の非表示面側には、光を反射する反射部が設けられていることが好ましい。

　この場合、反射部よって光源の光利用効率が低下するのを防ぐことができる。

　また、本発明の電気機器は、上記いずれかの表示素子を用いたことを特徴とするものである。

　上記のように構成された電気機器では、表示に利用する光の利用効率を向上させることができるとともに、構造簡単で、コスト安価な表示素子が用いられているので、消費電力が少なく、高性能で、かつ、コスト安価な電気機器を構成することができる。

　また、上記電気機器において、文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部を備えるとともに、
　前記表示部に、上記いずれかの表示素子を用いてもよい。

　この場合、高輝度で、コスト安価な表示部を有する電気機器を容易に構成することができる。

　本発明によれば、表示に利用する光の利用効率を向上させることができるとともに、構造簡単で、コスト安価な表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる表示素子及び表示装置を説明する断面図である。図２は、上記表示素子の概略構成を説明する平面図である。図３（ａ）は、上記表示素子の要部構成を示す断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したソフトマテリアルを示す斜視図である。図４は上記表示素子の動作例を説明する図であり、図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記ソフトマテリアルの具体的なマクロ伸縮挙動を説明する図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記ソフトマテリアルの具体的なミクロ伸縮挙動を説明する図である。図７は、上記表示素子での具体的な光の進行動作を説明する図である。図８は、光源の出射角と上記表示素子において白表示時での光の射出角との具体的な関係の一例を示すグラフである。図９（ａ）は、本発明の第２の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示したソフトマテリアルを示す斜視図である。図１０は図９（ａ）に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。図１１（ａ）は、本発明の第３の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示したソフトマテリアルを示す斜視図である。図１２は図１１（ａ）に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。図１３は、本発明の第４の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。図１４は図１３に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。図１５は、本発明の第５の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。図１６は図１５に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。図１７は、本発明の第６の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。図１８は図１７に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。図１９は、本発明の第７の実施形態にかかる表示素子の概略構成を説明する平面図である。図２０は、図１９に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。図２１は図１９に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図２１（ａ）及び図２１（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。図２２（ａ）は、本発明の第８の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図であり、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）に示したソフトマテリアルを示す斜視図である。図２３は図２２（ａ）に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。図２４（ａ）及び図２４（ｂ）はそれぞれ別のソフトマテリアルを示す断面図及び平面図であり、図２４（ｃ）及び図２４（ｄ）はそれぞれ別のソフトマテリアルを示す断面図及び平面図である。図２５（ａ）及び図２５（ｂ）はそれぞれ別のソフトマテリアルを示す断面図及び平面図であり、図２５（ｃ）及び図２５（ｄ）はそれぞれ別のソフトマテリアルを示す断面図及び平面図である。図２６（ａ）及び図２６（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、別のソフトマテリアルの具体的なマクロ伸縮挙動を説明する図である。

　以下、本発明の表示素子、及び電気機器の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を電気機器としての透過型の表示装置に適用した場合を例示して説明する。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

　［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態にかかる表示素子及び表示装置を説明する断面図である。図において、本実施形態の表示装置１には、図の上側が視認側（表示面側）として設置される表示部としての本発明の表示素子２と、表示素子２の非表示面側（図の下側）に配置されて、当該表示素子２を照明する照明光を発生する照明装置３とが設けられている。表示素子２は、後に詳述するように、表示面側において、マトリクス状の複数の画素領域が設けられた矩形状の表示パネルを構成しており、表示素子２では、各画素領域において、照明装置３からの照明光を透過または遮断することにより、表示面側の表示色を白色または黒色とすることができるよう構成されている。

　また、表示素子２は、後述のソフトマテリアルを含んだソフトマテリアル層４と、ソフトマテリアル層４を狭持する上部基板５及び下部基板６を備えている。上部基板５及び下部基板６は、例えば透明なガラス基板により構成されており、それぞれ第１及び第２の透明基板として用いられている。また、下部基板６には、後に詳述するように、ソース配線及びゲート配線が設けられており、パネル制御部によってソフトマテリアル層４が画素単位に駆動されるようになっている。

　照明装置３は、所定の光を発光する光源７、下部基板６の非表示面側に設けられた導光板８、この導光板８の非表示面側に設けられた反射板９、及び光源７に対向するように設けられた反射板１０を備えている。光源７には、例えば白色の光を発光する発光ダイオードが用いられている。また、本実施形態の光源７は、その光が後述の透明液体（絶縁性流体）と下部基板（第２の透明基板）側に設けられた後述の画素電極との界面にて全反射を生じるように、導光板８に対して、所定の角度範囲の光を出射する、狭指向性を有するものが用いられており、表示素子のコントラストを向上させることができる（詳細は後述。）。

　尚、上記の説明以外に、例えば冷陰極蛍光管や熱陰極蛍光管などの放電管を光源７として用いることもできる。

　導光板８は、光源７からの光を所定の伝搬方向（図１の右方向）に導くとともに、下部基板６側に当該光を出射するようになっている。すなわち、導光板８では、その一側面が光源７からの光を入光する入光面８ａとして用いられている。また、導光板８では、光を出射する発光面８ｂが下部基板６の非表示面側の表面に直接的に固着されている。言い換えれば、下部基板（第２の透明基板）６と導光板８とは、互いに密着するように、固定されている。

　また、導光板８では、発光面８ｂに対向する対向面８ｃに、下部基板６側に光を反射する反射部としての上記反射板９が設けられている。さらに、導光板８では、入光面８ａに対向する側面８ｄに、上記反射板１０が取り付けられており、当該側面８ｄまで到達した光源７からの光を導光板８の内部側に反射するようになっている。そして、照明装置３では、導光板８が下部基板６に固定されることにより、照明装置３は表示素子２に組み付けられ、当該照明装置３からの照明光が表示素子２に入射される透過型の表示装置１として一体化されている。

　さらに、導光板８には、アクリル樹脂などの合成樹脂が用いられている。また、導光板８には、好ましくは下部基板６よりも屈折率の小さいものが用いられている。

　次に、図２及び図３も参照して、本実施形態の表示素子２について具体的に説明する。

　図２は、上記表示素子の概略構成を説明する平面図である。図３（ａ）は、上記表示素子の要部構成を示す断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したソフトマテリアルを示す斜視図である。

　まず、図２を使用して、本実施形態の表示素子２の全体的な構成について具体的に説明する。

　図２において、パネル制御部１１は、外部から指示信号が入力されるとともに、入力された指示信号に基づいて、電圧印加部としてのソースドライバ１２の駆動制御を行う制御部を構成している。すなわち、パネル制御部１１には、表示装置１の外部から映像信号（指示信号）が入力されるようになっている。また、パネル制御部１１は、入力された映像信号に対して所定の画像処理を行ってソースドライバ１２及びゲートドライバ１３への各指示信号を生成する画像処理部１１ａと、入力された映像信号に含まれた１フレーム分の表示データを記憶可能なフレームバッファ１１ｂとを備えている。そして、パネル制御部１１が、入力された映像信号に応じて、ソースドライバ１２及びゲートドライバ１３の駆動制御を行うことにより、その映像信号に応じた情報が表示素子２に表示される。

　ソースドライバ１２は、ソフトマテリアル層４を画素単位に駆動するドライバであり、例えば図示しないフレキシブルプリント回路基板に実装されている。また、ソースドライバ１２は、後述の画素電極（第１の電極）に対して、電圧を印加する電圧印加部を構成している。同様に、ゲートドライバ１３は、例えば図示しないフレキシブルプリント回路基板に実装されている。また、これらのソースドライバ１２及びゲートドライバ１３は、表示素子２の有効表示領域（表示面）Ａ内に設けられた複数の画素領域Ｐを画素単位に駆動する駆動回路であり、ソースドライバ１２及びゲートドライバ１３には、複数のソース配線Ｓ１～ＳＭ（Ｍは、２以上の整数、以下、“Ｓ”にて総称する。）及び複数のゲート配線Ｇ１～ＧＮ（Ｎは、２以上の整数、以下、“Ｇ”にて総称する。）がそれぞれ接続されている。

　また、ソース配線Ｓ及びゲート配線Ｇは、下部基板６の表面上に設けられており、それぞれデータ配線及び走査配線を構成している。また、これらのソース配線Ｓ及びゲート配線Ｇは、少なくとも有効表示領域Ａ内において、マトリクス状に配列されており、当該マトリクス状に区画された各領域には、上記複数の各画素領域Ｐが形成されている。すなわち、表示素子２では、複数の各画素領域Ｐは、ソース配線Ｓとゲート配線Ｇとの交差部単位に設けられている。また、表示素子２では、ソース配線Ｓとゲート配線Ｇとの交差部の近傍には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１４が画素領域Ｐ単位に設けられている。

　具体的にいえば、各ゲート配線Ｇには、薄膜トランジスタ１４のゲートが接続されている。一方、各ソース配線Ｓには、薄膜トランジスタ１４のソースが接続されている。また、各薄膜トランジスタ１４のドレインには、画素毎に設けられた第１の電極としての画素電極１５が接続されている。また、各画素では、第２の電極としての対向電極１６が上記ソフトマテリアル層４を間に挟んだ状態で画素電極１５に対向するように構成されている（詳細は後述）。そして、ゲートドライバ１３は、画像処理部１１ａからの指示信号に基づいて、ゲート配線Ｇに対して、対応する薄膜トランジスタ１４のゲートをオン状態にするゲート信号を順次出力する。一方、ソースドライバ１２は、パネル制御部１１からの指示信号に応じて、ソース配線Ｓに対し電圧信号を出力するデータ配線駆動回路として機能するようになっている。すなわち、ソースドライバ１２は、画像処理部１１ａからの指示信号に基づいて、表示画像の輝度（階調）に応じた電圧信号（階調電圧）を対応するソース配線Ｓに出力する。

　尚、上記の説明では、スイッチング素子に薄膜トランジスタ１４を使用した場合について説明したが、本発明のスイッチング素子はこれに限定されるものではなく、電界効果トランジスなどの他の３端子あるいは薄膜ダイオードなどの２端子のスイッチング素子を使用することもできる。

　次に、図３を用いて、本実施形態の表示素子２における、画素領域Ｐでの具体的な構成について説明する。

　図３（ａ）に示すように、表示素子２では、所定の表示用空間Ｋが、表示面側及び非表示面側にそれぞれ設けられた上部基板（第１の透明基板）５及び下部基板（第２の透明基板）６の間に形成されている。この表示用空間Ｋの内部には、ソフトマテリアル層４に含まれたソフトマテリアル１７と透明液体１８とが封入されている。つまり、表示素子２では、複数の各画素領域Ｐは、隣接する２本のソース配線Ｓ及び隣接する２本のゲート配線Ｇによって区画される領域で規定されており、複数の各画素領域Ｐでは、ソフトマテリアル１７が表示用空間Ｋの内部で伸縮変形可能に封入されている。

　また、図３（ａ）に示すように、上部基板５の表示用空間Ｋ側の表面には、対向電極（第２の電極）１６が設けられている。一方、下部基板６の表示用空間Ｋ側の表面には、画素電極（第１の電極）１５が設けられている。画素電極１５及び対向電極１６は、ＩＴＯ膜などの透明電極により構成されている。また、画素電極１５は、薄膜トランジスタ１４を介してソース配線Ｓに接続されており、ソースドライバ１２から電圧が印加されて、対向電極１６との間で縦方向（上部基板５及び下部基板６に垂直な方向）の電界（縦電界）を生じるように構成されている。

　ソフトマテリアル１７には、無色透明なポジ型の液晶エラストマーが用いられており、ソフトマテリアル１７は、画素電極１５と対向電極１６との間に生じた電界に応じて、下部基板６側に対して接触または離間するように伸縮変形するようになっている。すなわち、ソフトマテリアル１７は、図３（ａ）に示す状態から厚さ方向（つまり、上部基板５及び下部基板６に垂直な方向）に伸縮変形するようになっている（詳細は後述。）。また、このソフトマテリアル１７は、図３（ｂ）に示すように、上記電界が生じていないときでの形状が四角柱状で、上部基板５側の対向電極１６に接触するように、表示用空間Ｋの内部に封入されている。

　さらに、ソフトマテリアル１７には、導光板８の屈折率以上の屈折率を有するものが用いられており、画素電極１５（下部基板６側）に接触したときに、光源７からの光を表示面側に出射して、画素領域Ｐでの表示色を白色とするようになっている（詳細は後述。）。

　また、透明液体１８は、ソフトマテリアル１７と互いに混じり合わない絶縁性流体であり、この透明液体１８には、例えば側鎖高級アルコール、側鎖高級脂肪酸、アルカン炭化水素、シリコーンオイル、マッチングオイルから選択された１種または複数種からなる無極性（非導電性）のオイルが用いられている。また、透明液体１８は、ソフトマテリアル１７の伸縮変形に伴って、表示用空間Ｋの内部を移動するようになっている。

　さらに、透明液体１８には、導光板８の屈折率よりも小さい屈折率を有するものが用いられており、画素電極１５（下部基板６側）と接触しているときに、光源７からの光が表示面側に出射されるのを阻止するようになっている。そして、本実施形態の表示素子２では、図３（ａ）に示すように、画素電極１５と対向電極１６との間に生じた電界が生じていないときでは、透明液体１８はソフトマテリアル１７と画素電極１５との間に配置されて、ソフトマテリアル１７が画素電極１５と接触するのを阻害することにより、光源７からの光が表示面側に出射されるのを阻止するように構成されている。つまり、本実施形態の表示素子２では、電圧オフ時に黒色表示が行われる、いわゆるノーマリーブラックモードの表示素子が構成されている。

　ここで、図４～図６も参照して、本実施形態の表示素子２の動作について具体的に説明する。

　図４は上記表示素子の動作例を説明する図であり、図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記ソフトマテリアルの具体的なマクロ伸縮挙動を説明する図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記ソフトマテリアルの具体的なミクロ伸縮挙動を説明する図である。

　まず、図４を用いて、本実施形態の表示素子２における、画素領域Ｐでの具体的な動作例について説明する。

　図４（ａ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、電圧オフ時であるとき、つまり画素電極１５に対して、ソースドライバ１２内に設けられた上記電圧印加部を実質的に構成する電源１９から電圧が印加されていないときでは、ソフトマテリアル１７は、表示用空間Ｋの内部に封入された初期状態から伸縮変形せずに、当該初期状態の形状で維持される。従って、本実施形態の表示素子２では、図４（ａ）に示すように、ソフトマテリアル１７が画素電極１５と接触するのを阻害するように、透明液体１８がソフトマテリアル１７と画素電極１５との間に配置された状態となる。この結果、本実施形態の表示素子２では、図４（ａ）に矢印Ｌにて示すように、光源７からの光は透明液体１８と画素電極１５または下部基板６との界面で全反射されて、表示面側から出射されない。それ故、本実施形態の表示素子２では、表示面側の表示色は黒色表示となる。

　また、図４（ｂ）において、電源１９が映像信号の階調に応じて、最大電圧を画素電極１５に対して印加すると、画素電極１５と対向電極１６との間に、最大の印加電圧に応じた電界が発生する。この結果、ソフトマテリアル１７は、図４（ｂ）に示すように、発生した電界に応じて、下部基板６側に対して接触するように上記厚さ方向に最大限に伸縮変形して、先端部が下部基板６側の画素電極１５に最大限に接触する。これにより、本実施形態の表示素子２では、図４（ｂ）に矢印Ｌ’にて示すように、光源７からの光は下部基板６、画素電極１５、ソフトマテリアル１７、対向電極１６、及び上部基板５を順次透過して、表示面側から外部に出射される。また、このとき、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル１７の下部基板６側との接触面積が、最も大きくなるため、表示面側の表示色は、完全な白色表示となる。また、この電源１９から画素電極１５に印加される最大電圧の具体的な値は、例えば数Ｖ～数十Ｖの交流電圧値である。

　また、本実施形態の表示素子２では、電源１９が映像信号の階調に応じた中間的な（階調）電圧を画素電極１５に対して印加すると、画素電極１５と対向電極１６との間に、印加電圧に応じた電界が発生する。この結果、ソフトマテリアル１７は、発生した電界に応じて、下部基板６側に対して接触するように上記厚さ方向に伸縮変形して、先端部が下部基板６側の画素電極１５に接触する。これにより、本実施形態の表示素子２では、光源７からの光が下部基板６、画素電極１５、ソフトマテリアル１７、対向電極１６、及び上部基板５を順次透過して、表示面側から外部に出射される。また、このとき、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル１７の下部基板６側との接触面積が、上述の最大電圧を印加したときに比べて、小さいため、表示面側の表示色は、印加電圧に応じた黒色と白色の中間調の色、つまり、灰色の表示となる。

　尚、上記の説明では、ソースドライバ１２に設けた電源１９から画素電極１５に対して、交流電圧を印加する場合について説明したが、本実施形態の表示素子２は画素電極（第１の電極）１５と対向電極（第２の電極）１６との間に電界を発生できるものであればこれに限定されるものではなく、画素電極１５及び対向電極１６の双方の電極に対して、電圧を適宜印加する構成でもよい。また、交流電圧に代えて、直流電圧を印加する構成でもよい。

　次に、図５及び図６も参照して、ソフトマテリアル１７の具体的なマクロ伸縮挙動及びミクロ伸縮挙動について、それぞれ具体的に説明する。

　図５（ａ）及び図５（ｂ）において、本実施形態の表示素子２では、画素電極（第１の電極）１５と対向電極（第２の電極）１６とを互いに対向して配置することにより、上記縦電界（図のＺ方向に平行な電界）を発生可能に構成されている。そして、本実施形態の表示素子２では、画素電極１５と対向電極１６との間に、ポジ型の液晶エラストマー２０を用いたソフトマテリアル１７が封入されている。

　具体的にいえば、ソフトマテリアル１７では、図５（ａ）の電圧オフ時において、液晶エラストマー２０は、Ｘ方向に平行となるように、例えば水平配向膜（図示せず）を介して、ラビングまたは光配向などにより水平配向されている。そして、電圧が印加されると、ソフトマテリアル１７では、図５（ｂ）に示すように、液晶エラストマー２０は、電界方向であるＺ方向に伸びる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、ソフトマテリアル１７では、電圧オフ時に比べて、Ｚ方向の寸法がΔだけ加算され、かつ、Ｘ方向の寸法がΔだけ減算されるように、当該ソフトマテリアル１７は伸縮変形する。また、この電圧オフ時と電圧オン時とでは、液晶エラストマー２０では、その体積は変化していない。さらに、液晶エラストマー２０では、Ｙ方向は電界による再配向に関わらないため、当該Ｙ方向での変形は生じない。

　より詳細にいえば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、液晶エラストマー２０には、低分子液晶２０ａ（図にドットにて図示）と、液晶性主鎖２０ｂ１及び液晶性側鎖２０ｂ２を有する光重合液晶性モノマー２０ｂと、光重合液晶性モノマー２０ｂどうしを繋ぐ架橋剤２０ｃ（図にハッチにて図示）とが含まれており、液晶エラストマー２０は、光重合液晶性モノマー２０ｂを低分子液晶２０ａで膨潤させることによって構成されている。尚、低分子液晶２０ａの具体的な材料は、例えば６ＯＣＢ（4’-(pentyloxy)-4-biphenylcarbonitrile）または５ＣＢ（4’-Pentyl-4-biphenylcarbonitrile）である。また、光重合液晶性モノマー２０ｂの具体的な材料は、例えば6-[4-(4-Cyanophenyl)phenoxyl methacrylateである。さらに、架橋剤２０ｃの具体的な材料は、例えば１，６－ヘキサンジオールジアクリラート（1,6-hexanediol diacrylate）である。

　そして、図６（ａ）の電圧オフ時では、液晶エラストマー２０において、低分子液晶２０ａと液晶性側鎖２０ｂ２が上記Ｘ方向（配向方向）に平行となるように配向されている。一方、図６（ｂ）の電圧オン時では、液晶エラストマー２０において、低分子液晶２０ａと液晶性側鎖２０ｂ２が電界方向に再配向され、かつ、液晶性主鎖２０ｂ１が電界方向に沿うように伸縮される。この結果、ソフトマテリアル１７では、図５（ｂ）に示したように、電圧オン時では、液晶エラストマー２０がＺ方向（電界方向）に伸びて、ソフトマテリアル１７は、上部基板５側に接触する。

　ここで、図７及び図８を参照して、本実施形態の表示素子２における。光源７からの光の進行動作について具体的に説明する。

　図７は、上記表示素子での具体的な光の進行動作を説明する図である。図８は、光源の出射角と上記表示素子において白表示時での光の射出角との具体的な関係の一例を示すグラフである。

　図７において、本実施形態の表示素子２が黒色表示を行っているとき、画素電極１５には、透明液体１８が接触している。また、この黒色表示を行っているとき、光源７からの光は、図７に矢印Ｌ０にて示すように、導光板８、下部基板６、及び画素電極１５を経て、当該画素電極１５と透明液体１８との界面に到達する。そして、図７に矢印Ｌ０２にて示すように、この光は、上記界面にて全反射して、画素電極１５側に進む。

　一方、本実施形態の表示素子２が白色表示を行っているとき、画素電極１５には、ソフトマテリアル１７が接触している。また、この白色表示を行っているとき、光源７からの光は、図７に矢印Ｌ０にて示すように、導光板８、下部基板６、及び画素電極１５を経て、当該画素電極１５とソフトマテリアル１７との界面に到達する。そして、図７に矢印Ｌ０１にて示すように、この光は、上記界面にて屈折して、ソフトマテリアル１７側に進む。

　より具体的にいえば、導光板８、下部基板６、画素電極１５、透明液体１８、及びソフトマテリアル１７の屈折率を、それぞれｎｌｇ（例えば、１．４９）、ｎｇ（例えば、１．５）、ｎｉ（例えば、１．８）、ｎｌ（例えば、１．３）、及びｎｓ（例えば、１．６）とする。そして、導光板８と下部基板６との界面では、スネルの法則により、下記（１）式が成立する。

　sinθ２＝ｎｌｇ／ｎｇ×sinθ１　　　　　　　　　　―――（１）
　同様に、下部基板６と画素電極１５の界面では、スネルの法則により、下記（２）式が成立する。

　sinθ３＝ｎｇ／ｎｉ×sinθ２　　　　　　　　　　　―――（２）
　同様に、画素電極１５と透明液体１８との界面では、スネルの法則により、下記（３）式が成立する。

　sinθ４＝ｎｉ／ｎｌ×sinθ３　　　　　　　　　　　―――（３）
　同様に、画素電極１５とソフトマテリアル１７との界面では、スネルの法則により、下記（４）式が成立する。

　sinθ４＝ｎｉ／ｎｓ×sinθ３　　　　　　　　　　　―――（４）
　ここで、表示素子２が白色表示を行っているとき、つまりソフトマテリアル１７が画素電極１５に接触しているとき、上記（４）式に（２）式を代入し、さらに（１）式を代入すると、下記の（４）’式が求められる。

　sinθ４＝ｎｌｇ／ｎｓ×sinθ１　　　　　　　　　―――（４）’
　ここで、θ１＝９０－θ０であるので、（４）’式は、次の（５）式に変換できる。

　sinθ４＝ｎｌｇ／ｎｓ×sin（９０－θ０）
＝ｎｌｇ／ｎｓ×cosθ０　　　　　　　　　―――（５）
　ここで、（５）式に屈折率ｎｌｇ＝１．４９、及び屈折率ｎｓ＝１．６を代入する。また、光源７では、その光の出射角θ０が導光板８の内部での光の伝搬方向ＣＬ（図７の左右方向）に対して、０°＜θ０＜９０°の範囲で、光が出射されるから、（５）式より、白色表示を行っているときの射出角θ４は、次の不等式（１）式の範囲で表示面側から外部に向かって透過される。

　０°＜θ４＜６８．６°　　　　　　　　　　　　　―――（１）
　また、表示素子２が黒色表示を行っているとき、つまり透明液体１８が画素電極１５に接触しているとき、上記（３）式に（２）式を代入し、さらに（１）式を代入すると、下記の（３）’式が求められる。

　sinθ４＝ｎｌｇ／ｎｌ×sinθ１　　　　　　　　　―――（３）’
　ここで、θ１＝９０－θ０であるので、（３）’式は、次の（６）式に変換できる。

　sinθ４＝ｎｌｇ／ｎｌ×sin（９０－θ０）
＝ｎｌｇ／ｎｌ×cosθ０　　　　　　　　　―――（６）
　また、上記（６）式において、全反射を起こす光源７の出射角θ０を考えると、全反射条件、sinθ４＝１を（６）式に代入すると、cosθ０＝ｎｌ／ｎｌｇとなる。つまり、全反射を起こす光源７の出射角θ０は、次の（７）式から求められる。

　θ０＝arccos（ｎｌ／ｎｌｇ）　　　　　　　　　　―――（７）
　また、出射角θ０が黒色表示での全反射臨界角となる、それぞれの屈折率の値から、θ０＝２９．３となる。すなわち、黒色表示を行うときにおいて、表示面側への漏れ光を生じることなく、画素電極１５と透明液体１８との界面で全反射をさせるための光源７の光の出射角は、次の不等式（２）式で求められる。

　θ０＜２９．３°　　　　　　　　　　　　　　　　―――（２）
　すなわち、本実施形態の表示素子２では、光源７は、上記不等式（２）式を満足する範囲で光を出射するようになっており、ソフトマテリアル１７が下部基板（第２の透明基板）６側に接触していない場合での表示面側からの漏れ光を少なくすることができ、表示素子２のコントラストを向上させることができるように構成されている。

　また、光源７の出射角θ０が上記不等式（２）式を満足しているので、白色表示を行っているときでの射出角θ４は、上記不等式（１）式に示す範囲に代わり、下記の不等式（３）式に示す範囲となる。具体的には、出射角θ０と射出角θ４は、図８に曲線８０を満足する関係となる。

　５４．５°＜θ４＜６８．６°　　　　　　　　　　―――（３）
　尚、上記の説明以外に、下部基板６として、導光板８の屈折率ｎｌｇ以上の屈折率ｎｇを有するものが用いられ、画素電極１５として、下部基板６の屈折率ｎｇ以上で、ソフトマテリアル１７の屈折率ｎｓ以下で、かつ、透明液体（絶縁性流体）１８の屈折率ｎｌよりも大きい屈折率ｎｉを有するものが用いられた場合、各界面において、反射によるロスが生じるのを防ぐことができ、光源７からの光をほぼ１００％利用可能な理想状態とすることができる。

　以上のように構成された本実施形態の表示素子２では、上部基板（第１の透明基板）５と下部基板（第２の透明基板）６との間に、所定の表示用空間Ｋが形成されている。また、この表示用空間Ｋの内部には、下部基板６側に対して接触または離間するように伸縮変形するソフトマテリアル１７と、当該ソフトマテリアル１７と互いに混じり合わない透明液体（絶縁性流体）１８が封入されている。また、下部基板６の非表示面側には、光源７からの光を所定の伝搬方向に導くとともに、下部基板６側に当該光を出射する導光板８が設けられている。

　また、ソフトマテリアル１７には、導光板８の屈折率以上の屈折率を有するものが用いられ、透明液体１８には、導光板８の屈折率よりも小さい屈折率を有するものが用いられている。また、パネル制御部（制御部）１１は、ソフトマテリアル１７を伸縮変形させて当該ソフトマテリアル１７と下部基板６側との接触面積を変化させることにより、表示面側の表示色を変更する。これにより、本実施形態では、偏光板を用いることなく、表示を行うことができる表示素子２を構成することができ、表示に利用する光の利用効率を向上させることができる。また、本実施形態の表示素子２では、上記従来例と異なり、上記表示用空間Ｋの内部に壁等の構造物を設ける必要がない。この結果、本実施形態では、上記従来例と異なり、構造簡単で、コスト安価な表示素子２を構成することができる。

　また、本実施形態の表示素子２では、表示面側には、複数の画素領域Ｐがマトリクス状に設けられるとともに、複数の各画素領域Ｐでは、透明な画素電極（第１の電極）１５及び透明な対向電極（第２の電極）１６がそれぞれ下部基板６及び上部基板５に設けられている。これにより、本実施形態の表示素子２では、複数の各画素領域Ｐにおいて、ソフトマテリアル１７は上記縦電界に応じて、伸縮変形されることとなり、画素領域Ｐ毎に、表示面側の表示色を変更することができる。

　また、本実施形態の表示素子２では、複数のソース配線（データ配線）Ｓ及び複数のゲート配線（走査配線）Ｇが下部基板６側にマトリクス状に設けられている。また、複数の各画素領域Ｐは、ソース配線Ｓとゲート配線Ｇとの交差部単位に設けられ、かつ、ソース配線Ｓとゲート配線Ｇとの交差部の近傍には、画素電極１５に接続された薄膜トランジスタ（スイッチング素子）１４が画素領域Ｐ単位に設置されている。さらに、電圧印加部として、パネル制御部１１からの指示信号に応じて、ソース配線Ｓに対し電圧信号を出力するソースドライバ（データ配線駆動回路）１２が用いられている。これにより、本実施形態では、優れた表示品位を有するマトリクス駆動方式の表示素子２を構成することができる。

　また、本実施形態の表示装置１では、表示に利用する光の利用効率を向上させることができるとともに、構造簡単で、コスト安価な表示素子２が用いられているので、消費電力が少なく、高性能で、かつ、コスト安価な表示装置（電気機器）１を構成することができる。さらに、表示素子２が表示部に用いられているので、高輝度で、コスト安価な表示部を有する表示装置１を容易に構成することができる。

　［第２の実施形態］
　図９（ａ）は、本発明の第２の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示したソフトマテリアルを示す斜視図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、下部基板（第２の透明基板）側に接触したときに、当該下部基板と垂直な方向に対し、傾斜した傾斜面が発生する、台形状のソフトマテリアルを用いた点である。なお、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

　すなわち、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、台形状のソフトマテリアル２１が設けられている。このソフトマテリアル２１は、第１の実施形態のものと同様に、導光板８の屈折率以上の屈折率を有する、無色透明なポジ型の液晶エラストマーが用いられている。さらに、ソフトマテリアル２１は、第１の実施形態のものと同様に、画素電極１５と対向電極１６との間に電界が生じていないときでは、上部基板５側の対向電極１６に接触するように、表示用空間Ｋの内部に封入されており、上記電界に応じて、下部基板６側に対して接触または離間するように伸縮変形するようになっている。

　ここで、図１０も参照して、本実施形態の表示素子２における、画素領域Ｐでの具体的な動作例について説明する。

　図１０は図９（ａ）に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。

　図１０（ａ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、電圧オフ時であるとき、つまり画素電極１５に対して、電源１９から電圧が印加されていないときでは、ソフトマテリアル２１は、表示用空間Ｋの内部に封入された初期状態から伸縮変形せずに、当該初期状態の形状で維持される。従って、本実施形態の表示素子２では、図１０（ａ）に示すように、ソフトマテリアル２１が画素電極１５と接触するのを阻害するように、透明液体１８がソフトマテリアル２１と画素電極１５との間に配置された状態となる。この結果、本実施形態の表示素子２では、図４（ａ）に示した第１の実施形態のものと同様に、光源７からの光は透明液体１８と画素電極１５または下部基板６との界面で全反射されて、表示面側から出射されない。それ故、本実施形態の表示素子２では、表示面側の表示色は黒色表示となる。

　また、図１０（ｂ）において、電源１９が映像信号の階調に応じて、最大電圧を画素電極１５に対して印加すると、画素電極１５と対向電極１６との間に、最大の印加電圧に応じた電界が発生する。この結果、ソフトマテリアル２１は、図１０（ｂ）に示すように、発生した電界に応じて、下部基板６側に対して接触するように上記厚さ方向に最大限に伸縮変形して、先端部が下部基板６側の画素電極１５に最大限に接触する。これにより、本実施形態の表示素子２では、図１０（ｂ）に矢印Ｌ１にて示すように、光源７からの光は下部基板６、画素電極１５、ソフトマテリアル２１、対向電極１６、及び上部基板５を順次透過して、表示面側から外部に出射される。また、このとき、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル２１の下部基板６側との接触面積が、最も大きくなるため、表示面側の表示色は、完全な白色表示となる。

　さらに、ソフトマテリアル２１は、図１０（ｂ）に示すように、台形状を保ったまま下部基板６側の画素電極１５に接触するので、下部基板６側に接触したときに、当該下部基板６と垂直な方向に対し、傾斜した傾斜面２１ａ、２１ｂが生じる。本実施形態では、上記のような傾斜面２１ａ、２１ｂにより、表示素子２の視野角を向上させることができる。すなわち、図１０（ｂ）の矢印Ｌ２、Ｌ３に例示するように、光源７からの光は、傾斜面２１ｂにて反射されて、表示面側から外部に出射されるからである。

　また、本実施形態の表示素子２では、第１の実施形態のものと同様に、中間調の灰色表示を行うこともできる。

　以上の構成により、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル２１は、下部基板（第２の透明基板）６側に接触したときに、当該下部基板６と垂直な方向に対し、傾斜した傾斜面２１ａ、２１ｂが発生するように、伸縮変形している。これにより、本実施形態では、表示素子２の視野角を改善することができる。

　［第３の実施形態］
　図１１（ａ）は、本発明の第３の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示したソフトマテリアルを示す斜視図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、下部基板（第２の透明基板）側に接触したときに、当該下部基板と垂直な方向に対し、傾斜した傾斜面が発生する、半楕円柱状及び半角丸四角柱のソフトマテリアルを用いた点である。なお、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

　すなわち、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、半楕円柱状及び半角丸四角柱のソフトマテリアル２２が設けられている。このソフトマテリアル２２は、第１の実施形態のものと同様に、導光板８の屈折率以上の屈折率を有する、無色透明なポジ型の液晶エラストマーが用いられている。さらに、ソフトマテリアル２２は、第１の実施形態のものと同様に、画素電極１５と対向電極１６との間に電界が生じていないときでは、上部基板５側の対向電極１６に接触するように、表示用空間Ｋの内部に封入されており、上記電界に応じて、下部基板６側に対して接触または離間するように伸縮変形するようになっている。

　ここで、図１２も参照して、本実施形態の表示素子２における、画素領域Ｐでの具体的な動作例について説明する。

　図１２は図１１（ａ）に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。

　図１２（ａ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、電圧オフ時であるとき、つまり画素電極１５に対して、電源１９から電圧が印加されていないときでは、ソフトマテリアル２２は、表示用空間Ｋの内部に封入された初期状態から伸縮変形せずに、当該初期状態の形状で維持される。従って、本実施形態の表示素子２では、図１２（ａ）に示すように、ソフトマテリアル２２が画素電極１５と接触するのを阻害するように、透明液体１８がソフトマテリアル２２と画素電極１５との間に配置された状態となる。この結果、本実施形態の表示素子２では、図４（ａ）に示した第１の実施形態のものと同様に、光源７からの光は透明液体１８と画素電極１５または下部基板６との界面で全反射されて、表示面側から出射されない。それ故、本実施形態の表示素子２では、表示面側の表示色は黒色表示となる。

　また、図１２（ｂ）において、電源１９が映像信号の階調に応じて、最大電圧を画素電極１５に対して印加すると、画素電極１５と対向電極１６との間に、最大の印加電圧に応じた電界が発生する。この結果、ソフトマテリアル２２は、図１２（ｂ）に示すように、発生した電界に応じて、下部基板６側に対して接触するように上記厚さ方向に最大限に伸縮変形して、先端部が下部基板６側の画素電極１５に最大限に接触する。これにより、本実施形態の表示素子２では、図１２（ｂ）に矢印Ｌ４にて示すように、光源７からの光は下部基板６、画素電極１５、ソフトマテリアル２２、対向電極１６、及び上部基板５を順次透過して、表示面側から外部に出射される。また、このとき、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル２２の下部基板６側との接触面積が、最も大きくなるため、表示面側の表示色は、完全な白色表示となる。

　さらに、ソフトマテリアル２２は、図１２（ｂ）に示すように、半楕円柱状及び半角丸四角柱を保ったまま下部基板６側の画素電極１５に接触するので、下部基板６側に接触したときに、当該下部基板６と垂直な方向に対し、傾斜した傾斜面としての曲面２２ａ、２２ｂが生じる。本実施形態では、上記のような曲面２２ａ、２２ｂにより、表示素子２の視野角を向上させることができる。すなわち、図１２（ｂ）の矢印Ｌ５、Ｌ６に例示するように、光源７からの光は、曲面２２ｂにて反射されて、表示面側から外部に出射されるからである。

　以上の構成により、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル２２は、下部基板（第２の透明基板）６側に接触したときに、当該下部基板６と垂直な方向に対し、傾斜した曲面２２ａ、２２ｂが発生するように、伸縮変形している。これにより、本実施形態では、表示素子２の視野角を改善することができる。

　尚、上記第２及び第３の実施形態の説明では、それぞれ台形状及び半楕円柱状のソフトマテリアル２１、２２を用いた場合について説明したが、本実施形態のソフトマテリアルは、第２の透明基板側に接触したときに、当該第２の透明基板と垂直な方向に対し、傾斜した傾斜面が発生するように、伸縮変形するものであれば何等限定されない。ここで、傾斜面とは、第２の透明基板と垂直な方向に対し、傾斜したものであればよく、第２の実施形態での平面状の傾斜面２１ａ、２１ｂや第３の実施形態での曲面２２ａ、２２ｂを含む。

　［第４の実施形態］
　図１３は、本発明の第４の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。図において、本実施形態と上記第２の実施形態との主な相違点は、上部基板（第１の透明基板）の表示面側に、光を散乱する散乱体を設けた点である。なお、上記第２の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

　すなわち、図１３に示すように、本実施形態の表示素子２では、散乱体２３が上部基板（第１の透明基板）５の表示面側に設けられており、表示面側から外部に向かって出射される光を散乱するようになっている。この散乱体２３には、異方性散乱フィルム、あるいは拡散シート、またはシボ加工などが用いられている。

　ここで、図１４も参照して、本実施形態の表示素子２における、画素領域Ｐでの具体的な動作例について説明する。

　図１４は図１３に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。

　図１４（ａ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、電圧オフ時であるとき、つまり画素電極１５に対して、電源１９から電圧が印加されていないときでは、ソフトマテリアル２１は、表示用空間Ｋの内部に封入された初期状態から伸縮変形せずに、当該初期状態の形状で維持される。従って、本実施形態の表示素子２では、図１４（ａ）に示すように、ソフトマテリアル２１が画素電極１５と接触するのを阻害するように、透明液体１８がソフトマテリアル２１と画素電極１５との間に配置された状態となる。この結果、本実施形態の表示素子２では、図４（ａ）に示した第１の実施形態のものと同様に、光源７からの光は透明液体１８と画素電極１５または下部基板６との界面で全反射されて、表示面側から出射されない。それ故、本実施形態の表示素子２では、表示面側の表示色は黒色表示となる。

　また、図１４（ｂ）において、電源１９が映像信号の階調に応じて、最大電圧を画素電極１５に対して印加すると、画素電極１５と対向電極１６との間に、最大の印加電圧に応じた電界が発生する。この結果、ソフトマテリアル２１は、図１４（ｂ）に示すように、発生した電界に応じて、下部基板６側に対して接触するように上記厚さ方向に最大限に伸縮変形して、先端部が下部基板６側の画素電極１５に最大限に接触する。これにより、本実施形態の表示素子２では、図１４（ｂ）に矢印Ｌ７にて示すように、光源７からの光は下部基板６、画素電極１５、ソフトマテリアル２１、対向電極１６、及び上部基板５を順次透過して、表示面側から外部に出射される。また、このとき、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル２１の下部基板６側との接触面積が、最も大きくなるため、表示面側の表示色は、完全な白色表示となる。

　さらに、ソフトマテリアル２１は、図１４（ｂ）に示すように、台形状を保ったまま下部基板６側の画素電極１５に接触するので、下部基板６側に接触したときに、当該下部基板６と垂直な方向に対し、傾斜した傾斜面２１ａ、２１ｂが生じる。本実施形態では、上記のような傾斜面２１ａ、２１ｂにより、表示素子２の視野角を向上させることができる。すなわち、図１４（ｂ）の矢印Ｌ８、Ｌ９に例示するように、光源７からの光は、傾斜面２１ｂにて反射されて、表示面側から外部に出射されるからである。

　また、本実施形態の表示素子２では、矢印Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９にて例示した光は、散乱体２３により、図１４（ｂ）に矢印Ｌ１３にて示すように、散乱される。同様に、矢印Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２にて例示する光は、散乱体２３により、図１４（ｂ）に矢印Ｌ１４にて示すように、散乱される。

　また、本実施形態の表示素子２では、第２の実施形態のものと同様に、中間調の灰色表示を行うこともできる。

　以上の構成により、本実施形態では、上記第２の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態の表示素子２では、上部基板（第１の透明基板）５の表示面側に、光を散乱する散乱体２３が設けられているので、散乱体２３により、表示素子２の視野角を確実に改善することができる。

　［第５の実施形態］
　図１５は、本発明の第５の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。図において、本実施形態と上記第２の実施形態との主な相違点は、透明液体に代えて、黒色に着色された液体を用いた点である。なお、上記第２の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

　すなわち、図１５に示すように、本実施形態の表示素子２では、表示用空間Ｋの内部に、黒色に着色された液体２４が移動可能に封入されている。この液体２４は、ソフトマテリアル２１と互いに混じり合わない絶縁性流体であり、この液体２４には、導光板８の屈折率よりも小さい屈折率を有するものが用いられている。また、液体２４には、オイル等に対して、黒色の顔料や染料などが添加されることによって黒色に着色されており、液体２４は、全反射条件を満足しない光を吸収するようになっている。

　ここで、図１６も参照して、本実施形態の表示素子２における、画素領域Ｐでの具体的な動作例について説明する。

　図１６は図１５に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。

　図１６（ａ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、電圧オフ時であるとき、つまり画素電極１５に対して、電源１９から電圧が印加されていないときでは、ソフトマテリアル２１は、表示用空間Ｋの内部に封入された初期状態から伸縮変形せずに、当該初期状態の形状で維持される。従って、本実施形態の表示素子２では、図１６（ａ）に示すように、ソフトマテリアル２１が画素電極１５と接触するのを阻害するように、液体２４がソフトマテリアル２１と画素電極１５との間に配置された状態となる。この結果、本実施形態の表示素子２では、図４（ａ）に示した第１の実施形態のものと同様に、光源７からの光は液体２４と画素電極１５または下部基板６との界面で全反射されて、表示面側から出射されない。それ故、本実施形態の表示素子２では、表示面側の表示色は黒色表示となる。

　また、図１６（ｂ）において、電源１９が映像信号の階調に応じて、最大電圧を画素電極１５に対して印加すると、画素電極１５と対向電極１６との間に、最大の印加電圧に応じた電界が発生する。この結果、ソフトマテリアル２１は、図１６（ｂ）に示すように、発生した電界に応じて、下部基板６側に対して接触するように上記厚さ方向に最大限に伸縮変形して、先端部が下部基板６側の画素電極１５に最大限に接触する。これにより、本実施形態の表示素子２では、図１６（ｂ）に矢印Ｌ１５にて示すように、光源７からの光は下部基板６、画素電極１５、ソフトマテリアル２１、対向電極１６、及び上部基板５を順次透過して、表示面側から外部に出射される。また、このとき、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル２１の下部基板６側との接触面積が、最も大きくなるため、表示面側の表示色は、完全な白色表示となる。

　また、この白色表示を行っているとき、ソフトマテリアル２１の内部を通過する、導光板８側からの光が、黒色に着色された液体２４によって、当該ソフトマテリアル２１と上部基板５側との接触部分以外の表示面側の部分から外部に漏れることを防ぐ。これにより、白色表示を行っているときでの混色が発生するのを防ぐことができ、鮮明な白色表示を容易に行うことができる。

　さらに、ソフトマテリアル２１は、図１６（ｂ）に示すように、台形状を保ったまま下部基板６側の画素電極１５に接触するので、下部基板６側に接触したときに、当該下部基板６と垂直な方向に対し、傾斜した傾斜面２１ａ、２１ｂが生じる。本実施形態では、上記のような傾斜面２１ａ、２１ｂにより、表示素子２の視野角を向上させることができる。すなわち、図１６（ｂ）の矢印Ｌ１６、Ｌ１７に例示するように、光源７からの光は、傾斜面２１ｂにて反射されて、表示面側から外部に出射されるからである。

　また、本実施形態の表示素子２では、各傾斜面２１ａ、２１ｂでのソフトマテリアル２１と液体２４との界面において、全反射条件を満足しない光は、液体２４に内部側に屈折して進行しようとする。しかしながら、この光（散乱等による迷光）は、黒色に着色された液体２４によって吸収され、表示面側から外部に向かって出射されるのが防がれる。この結果、画素領域Ｐでのコントラストを向上させることができる。

　以上の構成により、本実施形態では、上記第２の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態の表示素子２では、絶縁性流体として、黒色に着色された液体２４が用いられているので、表示素子２のコントラストを向上させることができる。また、本実施形態の表示素子２では、黒色に着色された液体２４が用いられているので、狭指向性の光源７を用いる必要がない。すなわち、光源７の出射角θ０が上記不等式（２）式での２９．３°よりも、大きい角度を有する広指向性の光源を用いたときでも、液体２４により、ソフトマテリアル１７が下部基板（第２の透明基板）６側に接触していない場合での表示面側からの漏れ光を吸収することができるからである。さらに、四角柱状などの傾斜面を有さないソフトマテリアルを用いた場合でも、液体２４は、上記実施形態と同様な効果を奏することができる。

　［第６の実施形態］
　図１７は、本発明の第６の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。図において、本実施形態と上記第３の実施形態との主な相違点は、下部基板（第２の透明基板）を、導光板として用いた点である。なお、上記第３の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

　すなわち、図１７に示すように、本実施形態の表示素子２では、下部基板（第２の透明基板）２５が導光板を兼用するように構成されている。具体的には、この下部基板２５には、光源７に対向するとともに、当該光源７からの光を入光する入光面２５ａが設けられている。また、下部基板２５では、光源７からの光を発光する発光面２５ｂが上部基板５と対向して設けられて、当該上部基板５との間に表示用空間Ｋが形成されるとともに、発光面２５ｂ上に画素電極１５が設けられている。また、下部基板２５では、発光面２５ｂに対向する対向面２５ｃに、反射板９が設けられている。

　ここで、図１８も参照して、本実施形態の表示素子２における、画素領域Ｐでの具体的な動作例について説明する。

　図１８は図１７に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。

　図１８（ａ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、電圧オフ時であるとき、つまり画素電極１５に対して、電源１９から電圧が印加されていないときでは、ソフトマテリアル２２は、表示用空間Ｋの内部に封入された初期状態から伸縮変形せずに、当該初期状態の形状で維持される。従って、本実施形態の表示素子２では、図１８（ａ）に示すように、ソフトマテリアル２２が画素電極１５と接触するのを阻害するように、透明液体１８がソフトマテリアル２２と画素電極１５との間に配置された状態となる。この結果、本実施形態の表示素子２では、図１８（ａ）の矢印Ｌ１８にて示すように、光源７からの光は透明液体１８と画素電極１５または下部基板２５との界面で全反射されて、表示面側から出射されない。それ故、本実施形態の表示素子２では、表示面側の表示色は黒色表示となる。

　また、図１８（ｂ）において、電源１９が映像信号の階調に応じて、最大電圧を画素電極１５に対して印加すると、画素電極１５と対向電極１６との間に、最大の印加電圧に応じた電界が発生する。この結果、ソフトマテリアル２２は、図１８（ｂ）に示すように、発生した電界に応じて、下部基板２５側に対して接触するように上記厚さ方向に最大限に伸縮変形して、先端部が下部基板２５側の画素電極１５に最大限に接触する。これにより、本実施形態の表示素子２では、図１８（ｂ）に矢印Ｌ１８’にて示すように、光源７からの光は下部基板２５、画素電極１５、ソフトマテリアル２２、対向電極１６、及び上部基板５を順次透過して、表示面側から外部に出射される。また、このとき、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル２２の下部基板２５側との接触面積が、最も大きくなるため、表示面側の表示色は、完全な白色表示となる。

　また、本実施形態の表示素子２では、第３の実施形態のものと同様に、中間調の灰色表示を行うこともできる。

　以上の構成により、本実施形態では、上記第３の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態の表示素子２では、下部基板（第２の透明基板）２５が導光板を兼用している。これにより、本実施形態では、表示素子２の部品点数を削減することができるとともに、よりコンパクトで、コスト安価な表示素子２を容易に構成することができる。また、本実施形態では、光の透過率を向上させることができ、高輝度な表示素子２を容易に構成することができる。

　［第７の実施形態］
　図１９は、本発明の第７の実施形態にかかる表示素子の概略構成を説明する平面図である。図２０は、図１９に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。図において、本実施形態と上記第３の実施形態との主な相違点は、画素電極を上部基板（第１の透明基板）側に設けるとともに、対向電極に代えて、第２の電極としての共通電極を上部基板側に設けて、画素電極との間で横電界を発生させる点である。なお、上記第３の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

　すなわち、図１９に示すように、本実施形態の表示素子２では、表示面側には、複数の画素領域Ｐがマトリクス状に設けられている。また、本実施形態の表示素子２では、複数の共通電極Ｔ１～ＴＬ（Ｌは、２以上の整数、以下、“Ｔ”にて総称する。）が設けられている。これら共通電極Ｔは、ゲートドライバ１３に接続されるとともに、各画素領域Ｐの内部でソース配線Ｓに平行となるように設けられている。

　また、図２０に示すように、本実施形態の表示素子２では、画素電極１５は上部基板（第１の透明基板）５側に設けられている。また、共通電極Ｔは、第２の電極を構成するものであり、図２０に示すように、各画素領域Ｐの内部で、画素電極１５と平行となるように上部基板５の表面上に形成されている。そして、本実施形態の表示素子２では、画素電極１５に対して、ソースドライバ１２から映像信号に応じた電圧が印加されると、画素電極１５と共通電極Ｔとの間で横方向（上部基板５及び下部基板６に平行な方向）の電界（横電界）を生じるように構成されている。

　また、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル２２は、図２０に示すように、上記横電界が生じていないときでの形状が半楕円柱状で、上部基板６側の画素電極１５及び共通電極Ｔに接触するように、表示用空間Ｋの内部に封入されている。

　さらに、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル２２には、上記横電界に応じて、伸縮変形するように、無色透明なネガ型の液晶エラストマーが用いられている。そして、このソフトマテリアル２２では、横電界が生じていないときにおいて、ネガ型の液晶エラストマーが上記横方向に平行となるように、例えば水平配向膜（図示せず）を介して、ラビングまたは光配向などにより水平配向されている。また、このネガ型の液晶エラストマーには、ポジ型のものと同様に、低分子液晶と、液晶性主鎖及び液晶性側鎖を有する光重合液晶性モノマーと、光重合液晶性モノマーどうしを繋ぐ架橋剤とが含まれており、当該液晶エラストマーは、光重合液晶性モノマーを低分子液晶で膨潤させることによって構成されている。

　ここで、図２１も参照して、本実施形態の表示素子２における、画素領域Ｐでの具体的な動作例について説明する。

　図２１は図１９に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図２１（ａ）及び図２１（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。

　図２１（ａ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、電圧オフ時であるとき、つまり画素電極１５に対して、電源１９から電圧が印加されていないときでは、ソフトマテリアル２２は、表示用空間Ｋの内部に封入された初期状態から伸縮変形せずに、当該初期状態の形状で維持される。従って、本実施形態の表示素子２では、図２１（ａ）に示すように、ソフトマテリアル２２が画素電極１５と接触するのを阻害するように、透明液体１８がソフトマテリアル２２と下部基板２５との間に配置された状態となる。この結果、本実施形態の表示素子２では、図２１（ａ）に矢印Ｌ１９にて示すように、光源７からの光は透明液体１８と下部基板２５との界面で全反射されて、表示面側から出射されない。それ故、本実施形態の表示素子２では、表示面側の表示色は黒色表示となる。

　また、図２１（ｂ）において、電源１９が映像信号の階調に応じて、最大電圧を画素電極１５に対して印加すると、画素電極１５と共通電極Ｔとの間に、最大の印加電圧に応じた電界が発生する。この結果、ソフトマテリアル２２は、図２１（ｂ）に示すように、発生した電界に応じて、下部基板２５側に対して接触するように上記厚さ方向に最大限に伸縮変形して、先端部が下部基板２５側の画素電極１５に最大限に接触する。これにより、本実施形態の表示素子２では、図２１（ｂ）に矢印Ｌ１９’にて示すように、光源７からの光は下部基板２５、ソフトマテリアル２２、及び上部基板５を順次透過して、表示面側から外部に出射される。また、このとき、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル２２の下部基板２５側との接触面積が、最も大きくなるため、表示面側の表示色は、完全な白色表示となる。

　尚、上記の説明では、ソースドライバ１２に設けた電源１９から画素電極１５に対して、交流電圧を印加する場合について説明したが、本実施形態の表示素子２は画素電極（第１の電極）１５と共通電極（第２の電極）Ｔとの間に電界を発生できるものであればこれに限定されるものではなく、画素電極１５及び共通電極Ｔの双方の電極に対して、電圧を適宜印加する構成でもよい。また、交流電圧に代えて、直流電圧を印加する構成でもよい。

　さらに、上記の説明以外に、画素電極１５と共通電極Ｔを下部基板（第２の透明基板）６側に設けてもよい。

　以上の構成により、本実施形態では、上記第３の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。

　また、本実施形態の表示素子２では、表示面側には、複数の画素領域Ｐがマトリクス状に設けられるとともに、複数の各画素領域Ｐでは、画素電極（第１の電極）１５及び共通電極（第２の電極）Ｔが下部基板６に設けられている。これにより、本実施形態の表示素子２では、複数の各画素領域Ｐにおいて、ソフトマテリアル２２は上記横電界に応じて、伸縮変形されることとなり、画素領域Ｐ毎に、表示面側の表示色を変更することができる。さらに、本実施形態の表示素子２では、第３の実施形態のものと異なり、光源７からの光が画素電極（第１の電極）１５及び共通電極（第２の電極）Ｔの双方を透過することなく、外部に出射されるので、本実施形態では、第３の実施形態のものより、高輝度な表示素子２を容易に構成することができる。

　［第８の実施形態］
　図２２（ａ）は、本発明の第８の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図であり、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）に示したソフトマテリアルを示す斜視図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、複数の各画素領域において、複数のソフトマテリアルを設けた点である。なお、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

　すなわち、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、複数の各画素領域Ｐにおいて、複数、例えば２個のソフトマテリアル１７ａ、１７ｂが表示用空間Ｋの内部に設けられている。これらの各ソフトマテリアル１７ａ、１７ｂは、図２２（ｂ）に示すように、画素電極１５と対向電極１６との間に電界が生じていないときでの形状が四角柱状で、上部基板５側の対向電極１６に接触するように、表示用空間Ｋの内部に封入されている。さらに、これらのソフトマテリアル１７ａ、１７ｂは、上記電界に応じて、伸縮変形し、かつ、一つのソフトマテリアル１７として合体するようになっている（詳細は後述。）。

　ここで、図２３も参照して、本実施形態の表示素子２における、画素領域Ｐでの具体的な動作例について説明する。

　図２３は図２２（ａ）に示した表示素子の動作例を説明する図であり、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）はそれぞれ電圧オフ時及び電圧オン時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。

　図２３（ａ）に示すように、本実施形態の表示素子２では、電圧オフ時であるとき、つまり電源１９から電圧が印加されていないときでは、ソフトマテリアル１７ａ、１７ｂは、表示用空間Ｋの内部に封入された初期状態から伸縮変形せずに、当該初期状態の形状で維持される。従って、本実施形態の表示素子２では、図２３（ａ）に示すように、ソフトマテリアル１７ａ、１７ｂが画素電極１５と接触するのを阻害するように、透明液体１８がソフトマテリアル１７ａ、１７ｂと画素電極１５との間に配置された状態となる。この結果、本実施形態の表示素子２では、図２３（ａ）に矢印Ｌにて示すように、光源７からの光は透明液体１８と画素電極１５または下部基板６との界面で全反射されて、表示面側から出射されない。それ故、本実施形態の表示素子２では、表示面側の表示色は黒色表示となる。

　また、図２３（ｂ）において、電源１９が映像信号の階調に応じて、最大電圧を画素電極１５に対して印加すると、画素電極１５と対向電極１６との間に、最大の印加電圧に応じた電界が発生する。この結果、ソフトマテリアル１７ａ、１７ｂは、図２３（ｂ）に示すように、発生した電界に応じて、下部基板６側に対して接触するように上記厚さ方向に最大限に伸縮変形して、一つのソフトマテリアル１７として合体し、かつ、その先端部が下部基板６側の画素電極１５に最大限に接触する。これにより、本実施形態の表示素子２では、図２３（ｂ）に矢印Ｌ’にて示すように、光源７からの光は下部基板６、画素電極１５、ソフトマテリアル１７、対向電極１６、及び上部基板５を順次透過して、表示面側から外部に出射される。また、このとき、本実施形態の表示素子２では、ソフトマテリアル１７の下部基板６側との接触面積が、最も大きくなるため、表示面側の表示色は、完全な白色表示となる。

　以上の構成により、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態の表示素子２では、複数の各画素領域Ｐには、複数のソフトマテリアル１７ａ、１７ｂが設けられている。これにより、本実施形態の表示素子２では、複数のソフトマテリアル１７ａ、１７ｂを伸縮変形させることにより、高精度な階調表示を容易に行うことができる。

　尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。

　例えば、上記の説明では、表示部を備えた表示装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は電気機器であれば何等限定されるものではなく、例えば電子手帳等のＰＤＡなどの携帯情報端末、パソコンやテレビなどに付随する表示装置、あるいは電子ペーパーその他、各種表示部を備えた電気機器に好適に用いることができる。また、表示部を備えていない電気機器としては、例えば上記の各画素を１つの照明エリアに用いたエリアアクティブバックライト対応の照明装置などの光を点灯または消灯する各種電気機器に本発明を適用することができる。

　また、上記の説明では、ソフトマテリアルとして液晶エラストマーを用いた場合について説明したが、本発明のソフトマテリアルは、導光板の屈折率以上の屈折率を有するものであって、パネル制御部（制御部）による制御動作に基づいて、第１及び第２の電極の間に電界が生じたときに、その生じた電界に応じて、第２の透明基板側との接触面積が変化するように、伸縮変形するものであれば何等限定されない。

　具体的にいえば、ソフトマテリアルとして、高分子ゲルや電歪ポリマー（誘電エラストマー）などを用いることができる。

　また、上記第１～第４及び第６～第８の実施形態の説明では、絶縁性流体としての透明液体に無極性のオイルを用いた場合について説明したが、本発明の絶縁性流体は、導光板の屈折率よりも小さい屈折率を有するものであって、ソフトマテリアルと互いに混じり合わないものであればよく、例えばオイルに代えて、水などの液体や、低分子液晶、あるいは空気を使用してもよい。また、オイルとして、シリコーンオイル、脂肪系炭化水素などを使用することができる。

　但し、上記の各実施形態のように、ソフトマテリアルと相溶性がない無極性のオイルを用いた場合の方が、空気を用いる場合よりは、無極性のオイル中でソフトマテリアルがより伸縮変形し易くなって、ソフトマテリアルの伸縮変形の速度を容易に高めることができ、表示面側の表示色の変更速度も容易に向上させることができる点で好ましい。

　また、上記の説明では、液晶エラストマー（ソフトマテリアル）と絶縁性流体を用いて、黒色と白色との間で表示色を変更する場合について説明したが、本発明の表示素子はこれに限定されるものではない。具体的には、例えば隣接する３つの画素領域において、第１の透明基板側に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタ層を設けて、これらの画素領域によってフルカラー表示が可能な構成とすることもできる。

　また、上記の説明では、垂直配向膜、円錐状の配向膜、または水平配向膜を使用して、液晶エラストマーを垂直配向、放射配向、または水平配向する構成について説明したが、本発明の液晶エラストマーはこれに限定されない。例えば液晶エラストマーに含まれた光重合液晶性モノマーと架橋剤とを紫外線によって重合する際に、所定の配向方向（垂直配向、放射配向、または水平配向）に延伸させながら、上記重合を行うことにより、当該液晶エラストマーを垂直配向、放射配向、または水平配向することができる。また、このように配向した場合には、垂直配向膜、円錐状の配向膜、または水平配向膜の設置を省略することができる。

　また、上記の説明では、薄膜トランジスタ（スイッチング素子）を用いたアクティブマトリクス駆動方式を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばパッシブマトリクス駆動方式を用いて、スイッチング素子を設けることなく、各画素を駆動する構成でもよい。

　また、上記の説明では、導光板の非表示面側に反射板（反射部）を設けた構成について説明したが、本発明の反射部は、導光板の内部からの光を当該導光板側に反射し、光源の光利用効率が低下するのを防ぐことができるものであればよく、例えば照明装置の外容器を構成する筐体において、導光板に対向する表面を反射部として用いることもできる。

　また、上記の説明では、導光板の一側面を光源からの光を入光する入光面とし、当該一側面に対向する側面に反射板を設けた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上記反射板に代えて、光源を設けてもよい。また、導光板の４つの各側面に光源を対向配置してもよい。

　また、上記第１～第５及び第８の実施形態の説明では、下部基板（第２の透明基板）と導光板とが互いに密着するように固定されている構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２の透明基板と導光板との間に、屈折率が導光板の屈折率以上で第２の透明基板の屈折率よりも小さい材質からなる透明な中間層を設けてもよい。

　ただし、上記第１～第５及び第８の各実施形態のように、第２の透明基板と導光板とを互いに密着させる場合の方が、コンパクトな表示素子を容易に構成することができる点で好ましい。

　また、上記第１及び第８の各実施形態の説明では、画素電極（第１の電極）及び対向電極（第２の電極）の間に電界が生じていないときでの形状が、四角柱状であるソフトマテリアルを用いた場合について説明した。また、上記第２、第４、及び第５の各実施形態の説明では、第１及び第２の電極の間に電界が生じていないときでの形状が、台形状であるソフトマテリアルを用いた場合について説明した。また、上記第３、第６、及び第７の各実施形態の説明では、第１及び第２の電極の間に電界が生じていないときでの形状が、半楕円柱状及び半角丸四角柱であるソフトマテリアルを用いた場合について説明した。しかしながら、本発明のソフトマテリアルはこれに限定されるものではない。

　具体的にいえば、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示すように、第１及び第２の電極の間に電界が生じていないときでの形状が、半円柱状であるソフトマテリアル２７を用いてもよい。また、図２４（ｃ）及び図２４（ｄ）に示すように、第１及び第２の電極の間に電界が生じていないときでの形状が、半球状であるソフトマテリアル２８を用いてもよい。

　また、図２５（ａ）及び図２５（ｂ）に示すように、第１及び第２の電極の間に電界が生じていないときでの形状が、三角柱状であるソフトマテリアル２９を用いてもよい。また、図２５（ｃ）及び図２５（ｄ）に示すように、第１及び第２の電極の間に電界が生じていないときでの形状が、五角柱状であるソフトマテリアル３０を用いてもよい。

　また、上記第１～第６、及び第８の各実施形態の説明では、正の誘電率異方性を有する液晶エラストマー（ポジ型の液晶エラストマー）を用いて、ノーマリーブラックモードの表示素子を構成した場合について説明した。また、上記第７の実施形態の説明では、負の誘電率異方性を有する液晶エラストマー（ネガ型の液晶エラストマー）を用いて、ノーマリーブラックモードの表示素子を構成した場合について説明した。しかしながら、本発明の表示素子はこれに限定されるものではなく、ポジ型の液晶エラストマーまたはネガ型の液晶エラストマーを用いて、ノーマリーホワイトモードの表示素子を構成することもできる。

　具体的にいえば、図２６（ａ）及び図２６（ｂ）に例示するように、画素電極（第１の電極）１５と対向電極（第２の電極）１６とを互いに対向して配置することにより、縦電界（図のＺ方向に平行な電界）を発生可能に構成する。また、ネガ型の液晶エラストマー２０’をソフトマテリアル１７’に用いるとともに、図１２（ａ）の電圧オフ時において、ネガ型の液晶エラストマー２０’がＺ方向に平行となるように、例えば垂直配向膜（図示せず）を介して、ラビングまたは光配向などにより垂直配向させる。さらに、この電圧オフ時において、ソフトマテリアル１７’（ネガ型の液晶エラストマー２６’）が上部基板（第１の透明基板）５側及び下部基板（第２の透明基板）６側に接触するように、表示用空間Ｋの内部に封入する。そして、図２６（ｂ）の電圧オン時において、ソフトマテリアル１７’（ネガ型の液晶エラストマー２０’）が第１及び第２の各透明基板側に対して離間するように、当該ソフトマテリアル１７’（ネガ型の液晶エラストマー２０’）を伸縮変形させる。すなわち、図２６（ｂ）に示すように、ソフトマテリアル１７’では、電圧オフ時に比べて、Ｘ方向の寸法がΔだけ加算され、かつ、Ｚ方向の寸法がΔだけ減算されるように、当該ソフトマテリアル１７’は伸縮変形して、第２の透明基板側の接触面積が零となるよう減少（変化）する。これにより、電圧オフ時及び電圧オン時においては、この表示素子では、白色表示及び黒色表示が行われることとなり、ノーマリーホワイトモードの表示素子が構成される。

　また、第７の実施形態のものと同様に、横電界を発生させてソフトマテリアルを伸縮変形させる表示素子では、ポジ型の液晶エラストマーをソフトマテリアルに用いるとともに、電圧オフ時において、ポジ型の液晶エラストマーが第１及び第２の各透明基板に垂直となるように、例えば垂直配向膜（図示せず）を介して、ラビングまたは光配向などにより垂直配向させる。さらに、この電圧オフ時において、ソフトマテリアル（ポジ型の液晶エラストマー）が第１及び第２の透明基板側に接触するように、表示用空間Ｋの内部に封入する。そして、電圧オン時において、ソフトマテリアル（ポジ型の液晶エラストマー）が第１及び第２の各透明基板側に対して離間するように、当該ソフトマテリアル（ポジ型の液晶エラストマー）を伸縮変形させる。これにより、電圧オフ時及び電圧オン時においては、この表示素子では、白色表示及び黒色表示が行われることとなり、ノーマリーホワイトモードの表示素子が構成される。

　尚、上記の説明以外に、上記第１～第８の各実施形態を適宜組み合わせた構成でもよい。

　本発明は、表示に利用する光の利用効率を向上させることができるとともに、構造簡単で、コスト安価な表示素子、及びこれを用いた電気機器に対して有用である。

　１　表示装置（電気機器）
　２　表示素子（表示部）
　３　照明装置
　４　ソフトマテリアル層
　５　上部基板（第１の透明基板）
　６　下部基板（第２の透明基板）
　７　光源
　８　導光板
　９　反射板（反射部）
　１１　パネル制御部（制御部）
　１２　ソースドライバ（電圧印加部、データ配線駆動回路）
　１４　薄膜トランジスタ（スイッチング素子）
　１５　画素電極（第１の電極）
　１６　対向電極（第２の電極）
　１７、２１、２２、１７ａ、１７ｂ、２７、２８、２９、３０、１７’　ソフトマテリアル
　２１ａ、２１ｂ　傾斜面
　２２ａ、２２ｂ　曲面（傾斜面）
　１８　透明液体（絶縁性流体）
　２０、２０’　液晶エラストマー
　２３　散乱体
　２４　（黒色に着色された）液体（絶縁性流体）
　２５　下部基板（第２の透明基板、導光板）
　Ｔ　共通電極（第２の電極）
　Ｖ　電源（電圧印加部）
　Ｓ１～ＳＭ　ソース配線（データ配線）
　Ｇ１～ＧＮ　ゲート配線（走査配線）
　Ｋ　表示用空間
　Ｐ　画素領域

Claims

表示面側に設けられた第１の透明基板と、
　所定の表示用空間が前記第１の透明基板との間に形成されるように、当該第１の透明基板の非表示面側に設けられた第２の透明基板と、
　前記第１及び第２の透明基板の少なくとも一方側に設けられた第１の電極及び第２の電極と、
　前記第１及び第２の電極の間に電界が生じるように、前記第１及び第２の電極の少なくとも一方の電極に電圧を印加する電圧印加部と、
　前記第１の透明基板に接触するように設けられ、かつ、前記表示用空間の内部に伸縮変形可能に封入されるとともに、前記第１及び第２の電極の間に電界が生じたときに、その生じた電界に応じて、前記第２の透明基板側に対して接触または離間するように伸縮変形するソフトマテリアルと、
　前記表示用空間の内部に移動可能に封入されるとともに、前記ソフトマテリアルと互いに混じり合わない絶縁性流体と、
　所定の光を発光する光源と、
　前記第２の透明基板の非表示面側に設けられ、かつ、前記光源からの光を所定の伝搬方向に導くとともに、前記第２の透明基板側に当該光を出射する導光板と、
　外部から指示信号が入力されるとともに、入力された指示信号に基づいて、前記電圧印加部の駆動制御を行う制御部を備え、
　前記ソフトマテリアルとして、前記導光板の屈折率以上の屈折率を有するものが用いられ、
　前記絶縁性流体として、前記導光板の屈折率よりも小さい屈折率を有するものが用いられ、
　前記制御部は、前記ソフトマテリアルを伸縮変形させて当該ソフトマテリアルと前記第２の透明基板側との接触面積を変化させることにより、前記表示面側の表示色を変更する、
　ことを特徴とする表示素子。
前記表示面側には、複数の画素領域がマトリクス状に設けられ、
　前記第１及び第２の電極として、透明な透明電極が用いられ、
　前記複数の各画素領域では、前記第１の電極が前記第１及び第２の透明基板の一方側に設けられるとともに、前記第２の電極が前記第１及び第２の透明基板の他方側に設けられている請求項１に記載の表示素子。
前記第２の透明基板として、前記導光板の屈折率以上の屈折率を有するものが用いられ、
　前記第２の透明基板側に設けられた前記第１または第２の電極として、前記第２の透明基板の屈折率以上で、前記ソフトマテリアルの屈折率以下で、かつ、前記絶縁性流体の屈折率よりも大きい屈折率を有するものが用いられている請求項２に記載の表示素子。
前記光源は、その光が前記絶縁性流体と前記第２の透明基板側に設けられた前記第１または第２の電極との界面にて全反射を生じるように、前記導光板に対して、所定の角度範囲の光を出射する請求項３に記載の表示素子。
前記表示面側には、複数の画素領域がマトリクス状に設けられ、
　前記複数の各画素領域では、前記第１及び第２の電極が前記第１の透明基板側に設けられている請求項１に記載の表示素子。
前記第１及び第２の透明基板の一方側には、複数のデータ配線及び複数の走査配線がマトリクス状に設けられ、
　前記複数の各画素領域は、前記データ配線と前記走査配線との交差部単位に設けられ、かつ、前記データ配線と前記走査配線との交差部の近傍には、前記第１の電極に接続されたスイッチング素子が画素領域単位に設置され、
　前記電圧印加部として、前記制御部からの指示信号に応じて、前記データ配線に対し電圧信号を出力するデータ配線駆動回路が用いられている請求項２～５のいずれか１項に記載の表示素子。
前記複数の各画素領域には、複数の前記ソフトマテリアルが設けられている請求項２～６のいずれか１項に記載の表示素子。
前記第２の透明基板と前記導光板とは、互いに密着するように、固定されている請求項１～７のいずれか１項に記載の表示素子。
前記第２の透明基板が、前記導光板を兼用している請求項１～７のいずれか１項に記載の表示素子。
前記ソフトマテリアルは、前記第２の透明基板側に接触したときに、当該第２の透明基板と垂直な方向に対し、傾斜した傾斜面が発生するように、伸縮変形する請求項１～９のいずれか１項に記載の表示素子。
前記第１の透明基板の表示面側には、光を散乱する散乱体が設けられている請求項１～１０のいずれか１項に記載の表示素子。
前記絶縁性流体として、黒色に着色された液体が用いられている請求項１～１１のいずれか１項に記載の表示素子。
前記ソフトマテリアルとして、正の誘電率異方性を有する液晶エラストマーが用いられている請求項１～１２のいずれか１項に記載の表示素子。
前記ソフトマテリアルとして、負の誘電率異方性を有する液晶エラストマーが用いられている請求項１～１２のいずれか１項に記載の表示素子。
前記導光板の非表示面側には、光を反射する反射部が設けられている請求項１～１４のいずれか１項に記載の表示素子。
請求項１～１５のいずれか１項に記載の表示素子を用いたことを特徴とする電気機器。
文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部を備えるとともに、
　前記表示部に、請求項１～１５のいずれか１項に記載の表示素子を用いた請求項１６に記載の電気機器。