專利名稱：顯示元件和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有高速響應(yīng)特性和寬廣視野顯示性能的顯示元件和顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示元件在各種顯示元件中具有薄型、輕型且消耗電力小等優(yōu)點，所以被廣泛應(yīng)用于諸如電視機和攝象機等的圖像顯示裝置，以及諸如監(jiān)視器、文字自動處理器和個人計算機等的OA(Office Automation辦公自動化)設(shè)備中。
液晶顯示元件的液晶顯示模式目前已知的包括在先技術(shù)中使用向列液晶的TN(扭轉(zhuǎn)向列)方式，使用鐵電型液晶(FLC)或反鐵電型液晶(AFLC)的顯示模式，以及高分子分散型液晶顯示模式等。
例如，在先技術(shù)中已經(jīng)實用化的液晶顯示元件，是其中諸如使用向列液晶的TN(扭轉(zhuǎn)向列)模式的液晶顯示元件，然而這種按TN模式的液晶顯示元件存在有響應(yīng)比較慢，視野角度窄小等缺點，這些缺點對于其超過CRT(陰極射線管)造成很大的妨礙。
另外，對于采用FLC或AFLC的顯示模式的情況，雖然具有響應(yīng)速度快且視野角度大的優(yōu)點，然而在耐沖擊性能、溫度特性等方面卻存在有比較大的缺點，難以廣泛地實現(xiàn)實用化。
另外，利用光散射性能的高分子分散型液晶顯示模式，不需要使用偏光板，能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度顯示，然而基本上難以使用相位板實現(xiàn)視角控制，而且在響應(yīng)方面也需要進一步完善，相比TN運行方式的優(yōu)越性比較少。
另外，這些顯示模式均使液晶分子沿一定方向排列，所以相對液晶分子從不同角度觀察時的狀態(tài)不同，形成了視角限制。而且，這些顯示模式均是利用施加電場產(chǎn)生的液晶分子轉(zhuǎn)動實現(xiàn)顯示的，所以需要使液晶分子排列對準并進行轉(zhuǎn)動，在響應(yīng)上需要時間。對于采用FLC或AFLC的顯示模式的情況，雖然在響應(yīng)速度和視野角度方面具有優(yōu)點，然而存在有在外力作用下會出現(xiàn)不可逆的取向破壞問題。
在另一方面，對于利用施加電場產(chǎn)生的液晶分子轉(zhuǎn)動實施顯示的方式，還提出利用二次電光效應(yīng)的電子極化的顯示方式。
電光效應(yīng)是一種物質(zhì)的折射率在外部電場作用下產(chǎn)生變化的現(xiàn)象。電光效應(yīng)包括有與電場的一次方成比例的效應(yīng)和與二次方成比例的效應(yīng)，并分別被稱為Pockels效應(yīng)和Kerr效應(yīng)。特別是作為二次電光效應(yīng)的Kerr效應(yīng)，在高速光學(xué)光閘中的應(yīng)用很早已取得了迅速的進展，在特殊的計量設(shè)備中已經(jīng)實用化。Kerr效應(yīng)是J.Kerr在1875年發(fā)現(xiàn)的，迄今為止，作為顯示出Kerr效應(yīng)的材料，已知有硝基苯或二硫化碳等有機液體。這些材料除了可以使用在前述的光學(xué)光閘之外，還可以使用在進行諸如電纜等的高電場強度測定等方面。
其后，液晶材料顯示出具有比較大的Kerr常數(shù)，對在光調(diào)諧元件、光偏振元件，進而在光集成電路中的應(yīng)用進行了基礎(chǔ)的研究，已經(jīng)報告了顯示出超過硝基苯200倍Kerr常數(shù)的液晶化合物。
在這樣的狀況下，開始對Kerr效應(yīng)在顯示裝置中的應(yīng)用進行了研究。由于Kerr效應(yīng)是與電場的二次方成比例的，可預(yù)見能夠在相對低電壓下進行驅(qū)動，并且實質(zhì)上顯示出幾個微秒到幾個毫秒的響應(yīng)特性，所以預(yù)期在高速響應(yīng)的顯示裝置上具有應(yīng)用。
例如，在作為日本公開公報的日本特開2001-249363號公報(2001年9月14日公開，下面也表示為“專利文獻1”)，作為日本公開公報的日本特開平11-183937號公報(1999年7月9日公開，下面也表示為“專利文獻2”，同族美國申請為第6,266,109號)，以及“ShiroMatsumoto及其他3人，“Fine droplets of liquid crystals in a transparentpolymer and their response to an electric field”，Appl.Phys.Lett.，1996年，vol.69，p.1044-1046，(下面也表示為“非專利文獻1”))中，提出了將由液晶性物質(zhì)構(gòu)成的介質(zhì)封入在一對基板之間，施加與基板平行或垂直的電場以產(chǎn)生Kerr效應(yīng)，作為顯示元件進行使用的技術(shù)解決方案。
這種顯示元件是分別在上述基板的外側(cè)處，配置有吸收軸彼此正交的偏光板，在不施加電場下，介質(zhì)呈光學(xué)各向同性、實現(xiàn)黑色顯示，另一方面，在施加電場產(chǎn)生雙折射，由此產(chǎn)生透過率變化，從而進行灰度等級顯示。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)沿基板法線方向上的非常高的對比度。
然而，本申請的發(fā)明人通過細致研究發(fā)現(xiàn)，對于從斜向方向觀察具有上述在先技術(shù)的結(jié)構(gòu)的顯示元件的情況，可以確認存在有藍色或黃色的帶色方位，在這些方位上的顯示品位將大幅度下降。這意味著上述顯示元件的視野角度窄小，諸如使用上述顯示元件的電視機和個人計算機會存在實用方面的問題。
另外，在上述專利文獻1中，公開了為提高視野角度特性，而采用呈“ㄑ”字型的電極的技術(shù)解決方案。然而，本申請的發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用上述專利文獻1中記載的構(gòu)成形式時，透過率將會減少，而且?guī)缀醪荒芴岣咭曇敖嵌忍匦浴?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是解決上述問題用的發(fā)明，本發(fā)明的目的就是提供一種能夠通過對斜向視角的帶色現(xiàn)象實施補償?shù)姆绞剑瑥亩驮谙燃夹g(shù)相比能夠提高視野角度特性的顯示元件和顯示裝置。而且，本發(fā)明的另一目的就是提供一種能夠抑制透過率降低且能夠?qū)π毕蛞暯堑膸F(xiàn)象實施補償，而且大大提高視野角度特性而無透過率損失的顯示元件和顯示裝置。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的顯示元件具有至少一個為透明的一對基板、以及夾持在該一對基板之間的、通過施加電場光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化的介質(zhì)，而且其特征在于在各像素中存在至少兩個在施加電場時或不施加電場時上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向不同的區(qū)域。
在本發(fā)明中，通過施加電場使光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生的變化，為隨著電場的施加使光學(xué)各向異性的大小產(chǎn)生的變化，更具體的講就是，隨著電場的施加使折射率橢圓體的形狀產(chǎn)生的變化。即，本發(fā)明的顯示元件是利用不施加電場時和施加電場時的折射率橢圓體的形狀產(chǎn)生的變化，實現(xiàn)不同的顯示狀態(tài)的。
物質(zhì)中的折射率通常不是各向同性的，會隨著方向不同而不同，這種折射率的各向異性，即上述物質(zhì)的光學(xué)各向異性，通常可以通過折射率橢圓體來表示。一般說來，沿任意方向行進的光束通過原點，與光波行進方向垂直的面認為是折射率橢圓體的剖面，該橢圓體的主軸方向為光波偏振光的成分方向，主軸長度的一半與該方向的折射率相當(dāng)。因此，可以通過這種折射率橢圓體獲知光學(xué)各向異性，在先技術(shù)的液晶顯示裝置中在施加電場時和不施加電場時液晶分子的折射率橢圓體的形狀(折射率橢圓體的剖面形狀)仍原樣保持為橢圓形狀，是通過其長軸方向的取向變化(轉(zhuǎn)動)實現(xiàn)不同的顯示形態(tài)的，與此相對應(yīng)的是，本發(fā)明是利用在不施加電場時和施加電場時，使構(gòu)成上述介質(zhì)的分子的折射率橢圓體形狀(折射率橢圓體的剖面形狀)產(chǎn)生的變化，實現(xiàn)不同的顯示狀態(tài)的。
因此，在先技術(shù)的液晶顯示元件僅僅是利用隨著電場的施加使液晶分子產(chǎn)生轉(zhuǎn)動而引起的取向方向的變化來實施顯示的，由于需要使液晶分子在朝向一定方向排列的狀態(tài)下一起轉(zhuǎn)動，所以液晶固有的粘度對響應(yīng)速度的影響比較大。與此相對應(yīng)的是，本發(fā)明是利用介質(zhì)的光學(xué)各向異性程度的變化來實施顯示的。因此，根據(jù)本發(fā)明，不存在現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示元件那樣液晶固有的粘度對響應(yīng)速度有大的影響的問題，所以可以實現(xiàn)高速響應(yīng)。而且，由于根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的顯示元件具備高速響應(yīng)性能，所以可以使用在諸如按照場序制色彩(field sequential color)方式的顯示裝置中。
而且，在先技術(shù)的液晶顯示元件中驅(qū)動溫度范圍被限制在液晶相的相轉(zhuǎn)移點附近的溫度處，所以存在有需要實施極高精度的溫度控制的問題。與此相對應(yīng)的是，根據(jù)本發(fā)明，僅僅保持在使上述介質(zhì)處于能夠通過施加電場光學(xué)各向異性程度發(fā)生變化的狀態(tài)的溫度即可，所以可以容易地實現(xiàn)溫度控制。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于是利用介質(zhì)的光學(xué)各向異性程度的變化進行顯示，所以和利用液晶分子的取向方向產(chǎn)生的變化來進行顯示的在先技術(shù)的液晶顯示元件相比，可以實現(xiàn)寬廣視野角特性。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在各像素存在至少兩個在施加電場時或不施加電場時的上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向不同的區(qū)域，所以可以對諸如極角(polar angle)為±60度范圍內(nèi)的顯示的色變化實施抑制，對斜向視角的帶色現(xiàn)象給予相互補償，從而可以和在先技術(shù)相比進一步提高視野角度特性。
另外，使上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化的組件，并不僅限于使用施加電場的組件，比如說還可以不施加電場，而是施加磁場和光場等其他外加場。
即，本發(fā)明的顯示元件為了實現(xiàn)上述目的，具有至少一個為透明的一對基板、以及夾持在該一對基板之間的、通過施加外場使光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化的介質(zhì)，而且在各像素中存在有在施加外場時或不施加外場時介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向不同的至少兩個區(qū)域。
另外，為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的，本發(fā)明的顯示裝置的特征在于設(shè)置有具有上述任何一種構(gòu)成的本發(fā)明的顯示元件。
因此，根據(jù)本發(fā)明，將可以提供驅(qū)動溫度范圍廣且具有寬廣視野角度特性和高速響應(yīng)特性，并且可以對斜向視角的帶色現(xiàn)象實施相互補償，與在先技術(shù)相比能夠提高視野角度特性的顯示裝置。而且，這種顯示裝置特別適用于諸如采用場序制色彩方式的顯示裝置。
本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點，可以通過下面的說明充分地獲知。而且，本發(fā)明所要求的保護范圍，可以通過下面參考附圖進行說明清楚獲知。


圖1為說明作為本發(fā)明一種實施方式的顯示元件中的各區(qū)域的電場施加方向與偏光板吸收軸方向間關(guān)系的示意圖。
圖2(a)為表示在不施加電場時上述顯示元件的主要部分構(gòu)成的示意性剖面圖。
圖2(b)為表示在施加電場時上述顯示元件的主要部分構(gòu)成的示意性剖面圖。
圖3(a)為表示在不施加電場時上述顯示元件中的介質(zhì)的示意性剖面圖。
圖3(b)為表示在施加電場時上述顯示元件中的介質(zhì)的示意性剖面圖。
圖4為表示在上述顯示元件處的施加電壓與透過率間關(guān)系的示意性曲線圖。
圖5(a)為表示作為該實施方式的顯示元件在不施加電場時的介質(zhì)的平均折射率橢圓體的形狀和其主軸方向的示意性剖面圖。
圖5(b)為表示作為該實施方式的顯示元件在施加電場時的介質(zhì)的平均折射率橢圓體的形狀和其主軸方向的示意性剖面圖。
圖5(c)為表示在先技術(shù)的TN方式的液晶顯示元件在不施加電場時的介質(zhì)的平均折射率橢圓體的形狀和其主軸方向的示意性剖面圖。
圖5(d)為表示在先技術(shù)的TN方式的液晶顯示元件在施加電場時的介質(zhì)的平均折射率橢圓體的形狀和其主軸方向的示意性剖面圖。
圖5(e)為表示在先技術(shù)的VA方式的液晶顯示元件在不施加電場時的介質(zhì)的平均折射率橢圓體的形狀和其主軸方向的示意性剖面圖。
圖5(f)為表示在先技術(shù)的VA方式的液晶顯示元件在施加電場時的介質(zhì)的平均折射率橢圓體的形狀和其主軸方向的示意性剖面圖。
圖5(g)為表示在先技術(shù)的IPS方式的液晶顯示元件在不施加電場時的介質(zhì)的平均折射率橢圓體的形狀和其主軸方向的示意性剖面圖。
圖5(h)為表示在先技術(shù)的IPS方式的液晶顯示元件在施加電場時的介質(zhì)的平均折射率橢圓體的形狀和其主軸方向的示意性剖面圖。
圖6為表示在如圖1所示的顯示元件的兩個區(qū)域中呈現(xiàn)的光學(xué)各向異性方位，相對一個偏光板吸收軸分別為±θ角度時的透過率的示意性曲線圖。
圖7為表示液晶微乳液(micro emulsion)的逆膠束相混合系統(tǒng)的一個實例的示意圖。
圖8為表示液晶微乳液的逆膠束相混合系統(tǒng)的另一個實例的示意圖。
圖9為表示溶致型(lyotropic)液晶相的分類圖。
圖10為說明比較例中使用的顯示元件中的各區(qū)域的電場施加方向與偏光板吸收軸方向間關(guān)系的示意圖。
圖11(a)為表示在先技術(shù)的SIPS模式中的“ㄑ”字型電極，按照使相鄰區(qū)域彼此間的電場施加方向為90度角的方式設(shè)置時的液晶分子轉(zhuǎn)動的示意圖。
圖11(b)為表示在先技術(shù)的SIPS模式中的“ㄑ”字型電極，按照使相鄰區(qū)域彼此間的電場施加方向為35度角的方式設(shè)置時的液晶分子轉(zhuǎn)動的示意圖。
圖12為表示作為本實施方式的反射型顯示元件中的主要部分的一個構(gòu)成實例的示意性剖面圖。
圖13(a)為表示在不施加電場時作為其它實施方式的顯示元件中的主要部分構(gòu)成的示意性剖面圖。
圖13(b)為表示在施加電場時作為其它實施方式的顯示元件中的主要部分構(gòu)成的示意性剖面圖。
圖14為說明作為本發(fā)明另一其它實施方式的顯示元件中的一個像素中各區(qū)域的取向處理方向的示意圖。
圖15為說明在先技術(shù)中的顯示元件的各像素的取向處理方向的示意圖。
圖16為說明本發(fā)明又一其它實施方式的顯示元件中的各像素的電極構(gòu)成的一個實例的示意性平面圖。
圖17為說明本發(fā)明又一其它實施方式的顯示元件中的各像素的電極構(gòu)成的一個實例的示意性平面圖。
圖18為表示在一個像素中設(shè)置有通過施加電場產(chǎn)生的介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向不同的兩個區(qū)域的情況以及不進行區(qū)域分割的情況下，對斜向視角的色度進行測定的結(jié)果的示意性曲線圖。
圖19為表示在色度和Y值測定時使用的各單元(cell)的各像素中、各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角，以及各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方位與各偏光板吸收軸間的夾角的示意性說明圖。
圖20為表示在色度和Y值測定時使用的各單元的各像素中、各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方位彼此間的夾角，以及各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方位與各偏光板吸收軸間的夾角的另一示意性說明圖。
圖21為表示在色度和Y值測定時使用的各單元的各像素中，各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方位彼此間的夾角，以及各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方位與各偏光板吸收軸間的夾角的又一示意性說明圖。
圖22為表示在色度和Y值測定時使用的各單元的各像素中，各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方位彼此間的夾角，以及各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方位與各偏光板吸收軸間的夾角用的再一示意性說明圖。
圖23為表示使用本發(fā)明一種實施方式的顯示元件的顯示裝置的主要部分構(gòu)成的示意性方框圖。
圖24為表示在如圖1所示的顯示元件中，施加電場時的一個分子的折射率橢圓體的形狀的示意圖。
圖25為表示作為本發(fā)明一種實施方式的、如圖1所示的顯示元件中的各像素的電極結(jié)構(gòu)的示意性平面圖。
具體實施例方式
實施方式1下面參考附圖1～附圖12和附圖18～附圖25，對本發(fā)明的一種實施方式進行說明。
圖1為說明作為本實施方式的顯示元件中的各區(qū)域的電場施加方向與偏光板吸收軸方向間關(guān)系的示意圖。圖2(a)為表示在不施加電場(OFF狀態(tài))時作為本實施方式的顯示元件的主要部分構(gòu)成的示意性剖面圖，圖2(b)為表示在施加電場(ON狀態(tài))時作為本實施方式的顯示元件的主要部分構(gòu)成的示意性剖面圖。圖23為表示使用本實施方式的顯示元件的顯示裝置的主要部分構(gòu)成的示意性方框圖。作為本實施方式的顯示元件，可以與驅(qū)動回路一并配置在顯示裝置中使用。
正如圖23所示，作為本實施方式的顯示裝置60包括呈矩陣形狀配置有像素71……的顯示元件70、作為驅(qū)動回路的源極驅(qū)動器61和柵極驅(qū)動器62、以及電源回路63等。
而且，在上述顯示元件70中，還設(shè)置有多個數(shù)據(jù)信號線SL1～SLv(v為2以上的任意整數(shù))、以及分別與各數(shù)據(jù)信號線SL1～SLv交叉的多個掃描信號線GL1～GLw(w為2以上的任意整數(shù))，在這些數(shù)據(jù)信號線SL1～SLv和掃描信號線GL1～GLw的每一組合上，設(shè)置在上述像素71……。
上述電源回路63可以將上述顯示元件70進行顯示所需要的電壓，供給至上述源極驅(qū)動器61和柵極驅(qū)動器62，由此，上述源極驅(qū)動器61對上述顯示元件70的數(shù)據(jù)信號線SL1～SLv進行驅(qū)動，柵極驅(qū)動器62對顯示元件70的掃描信號線GL1～GLw進行驅(qū)動。
在上述像素71中還設(shè)置有圖中未示出的開關(guān)元件?？梢圆捎弥T如FET(場效應(yīng)型晶體管)或TFT(薄膜晶體管)等作為這種開關(guān)元件，并且使上述開關(guān)元件的柵極電極與掃描信號線GLw相連接，使其源極電極與數(shù)據(jù)信號線SLv相連接，進而使漏極電極與圖中未示出的像素電極相連接。采用這種方式，在上述各像素71中，在選擇掃描信號線GLu(u為1以上的任意整數(shù))時，導(dǎo)通開關(guān)元件，將依據(jù)由圖中未示出的控制組件(顯示控制部，顯示控制裝置)輸入的顯示數(shù)字信號確定的信號電壓，通過源極驅(qū)動器61經(jīng)由數(shù)據(jù)信號線SLu(u為1以上的任意整數(shù))施加至顯示元件70中。顯示元件70在上述掃描信號線GLu的選擇時間結(jié)束后的開關(guān)元件遮斷時間里，優(yōu)選持續(xù)地保持遮斷時的電壓。
在本實施方式中，上述顯示元件70可以采用在有電場(電壓)施加時或無電場(電壓)施加時呈光學(xué)各向同性(宏觀地、具體的講就是在可見光波長區(qū)域、即按照可見光波長量級(scale)或比其更大的量級進行觀察時呈各向同性)的介質(zhì)(液晶型介質(zhì)(液晶材料)、電介質(zhì)物質(zhì)等)進行顯示。
下面，對作為本實施方式的顯示元件70的一個構(gòu)成實例進行詳細說明。
正如圖2(a)、圖2(b)所示，本實施方式的顯示元件70具有作為介質(zhì)保持組件(光學(xué)調(diào)制層保持組件)的、彼此相對配置的一對基板1、2，在該一對基板1、2之間夾持著作為光學(xué)調(diào)制層的、由可通過施加電場進行光學(xué)調(diào)制的介質(zhì)(下面也稱為介質(zhì)A)構(gòu)成的介質(zhì)層3，而且在該一對基板1、2的外側(cè)、即在該兩基板1、2相對面的相反側(cè)表面上，還分別設(shè)置有偏光板6、7。
上述一對基板1、2中的至少一個基板由具有透光性、比如玻璃基板等的透明基板構(gòu)成，在該一對基板1、2中的一個基板1上與另一個基板2相對的表面上，還設(shè)置有用于向上述介質(zhì)層3施加如圖2(b)所示的、與上述基板1大體平行的電場(橫向電場)的、作為電場施加組件(電場施加部件)的梳狀形狀的梳狀電極4、5，而且如圖1所示，這些梳狀電極4、5上的梳齒部分4a、5a(梳齒電極)是沿相互嚙合方向相對配置的。
上述梳狀電極4、5可以由諸如ITO(銦錫氧化物)等透明電極材料等的電極材料構(gòu)成，而且在本實施方式中，是按照諸如線寬為5μm、電極間距離(電極間隔)為5μm、厚度為0.3μm的方式實施設(shè)定的。然而，上述的電極材料及其線寬、電極間距離和厚度僅僅是以一個實例的形式給出的，本發(fā)明并不僅限于此。
例如，可以通過圖中未示出的密封劑，根據(jù)需要經(jīng)由圖中未示出的塑料珠和玻璃纖維間隔體等的間隔部件，對設(shè)置有上述梳狀電極4、5的基板1和基板2進行貼合，并且通過在其空隙中封裝入上述介質(zhì)A的方式形成上述的顯示元件70。
在本實施方式中使用的上述介質(zhì)A，是一種可以通過施加電場使其光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化的介質(zhì)。當(dāng)由外部向物質(zhì)施加電場Ej時，則產(chǎn)生電致位移Dij＝εij·Ej，此時還可以觀察到介電常數(shù)(εij)的少許變化。由于對于光頻率來說折射率(n)的平方與介電常數(shù)等價的，所以上述介質(zhì)A也可以稱為一種可以通過施加電場使其折射率產(chǎn)生變化的介質(zhì)。而且，上述介質(zhì)A可以由諸如液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)任何一種形態(tài)的物質(zhì)構(gòu)成。
如果采用這種構(gòu)成，作為本實施方式的顯示元件70是一種能夠利用通過施加電場使物質(zhì)的光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生改變的現(xiàn)象，即能夠利用諸如物質(zhì)折射率在外部電場作用下產(chǎn)生變化的現(xiàn)象(電光效應(yīng))進行顯示的元件，而且與利用通過施加電場使分子(分子的取向方向)呈朝向一定方向排列的狀態(tài)，進而一并轉(zhuǎn)動的在先技術(shù)中的液晶顯示元件不同，光學(xué)各向異性方位幾乎沒有產(chǎn)生變化，是利用光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生的變化(主要為電子極化和取向極化)進行顯示的。
在先技術(shù)的液晶顯示元件，僅僅是利用隨著電場的施加而使液晶分子轉(zhuǎn)動，進而使其取向方向產(chǎn)生的變化進行顯示的，由于要使液晶分子沿一定方向排列，進而一并轉(zhuǎn)動，所以液晶固有的粘度對響應(yīng)速度的影響比較大。與此相對應(yīng)的是，作為本實施方式的顯示元件70，正如上所述，是利用介質(zhì)A的光學(xué)各向異性程度的變化進行顯示的。因此，如果采用作為本實施方式的顯示元件70，和在先技術(shù)的液晶顯示元件相比，將不會出現(xiàn)液晶固有的粘度對響應(yīng)速度影響比較大的問題，所以可以實現(xiàn)高速響應(yīng)。而且，作為本實施方式的顯示元件70由于采用的是上述顯示模式，具備高速響應(yīng)性能，所以可以使用在諸如按照場序制色彩方式的顯示裝置中。
在先技術(shù)的液晶顯示元件中驅(qū)動溫度范圍需要限制在液晶相的相轉(zhuǎn)移點附近的溫度，所以存在有需要實施極高精度的溫度控制的問題。與此相對應(yīng)的是，如果采用作為本實施方式的顯示元件70，僅僅將上述介質(zhì)A保持于能夠通過施加電場方式光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化的狀態(tài)的溫度即可，所以可以容易地實現(xiàn)溫度控制。
而且，根據(jù)本實施方式的顯示元件70，利用介質(zhì)A的光學(xué)各向異性程度的變化進行顯示，所以和利用使液晶分子的取向方向產(chǎn)生變化進行顯示的在先技術(shù)的液晶顯示元件相比，可以獲得寬廣視野角度性能。
作為在本實施方式中使用的上述介質(zhì)A，可以為具有Pockels效應(yīng)或Kerr效應(yīng)的物質(zhì)等，即在不施加電場時為光學(xué)各向同性(宏觀呈各向同性)，通過施加電場呈光學(xué)各向異性的物質(zhì)，也可以為在不施加電場時為光學(xué)各向異性，通過施加電場光學(xué)各向異性消失，顯示光學(xué)各向同性(宏觀看呈各向同性)的物質(zhì)。而且，上述介質(zhì)A還可以為在不施加電場時光學(xué)性能呈各向異性，并且可以通過施加電場使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的物質(zhì)。通常采用的是在不施加電場時為光學(xué)各向同性(宏觀呈各向同性)，通過施加電場產(chǎn)生光學(xué)調(diào)制(特別是可以通過施加電場使雙折射提高)的介質(zhì)。
Pockels效應(yīng)、Kerr效應(yīng)(其自身可以通過各向同性狀態(tài)觀察)，分別是與電場呈一次或二次比例的電光效應(yīng)，在不施加電場呈各向同性的光學(xué)各向同性，在施加電場，可以在電場施加的區(qū)域中使化合物分子的長軸方向沿電場方向取向配置，所以可以觀察到雙折射效應(yīng)，從而對透過率進行調(diào)制。例如，對于采用具有Kerr效應(yīng)的物質(zhì)的顯示模式的情況，通過施加電場對一個分子內(nèi)的電子偏置實施控制，可以使呈隨機配置的各個分子分別轉(zhuǎn)動并改變其方向，所以響應(yīng)速度非常快，而且由于分子是以無序狀態(tài)實施排列的，所以還具有對視角沒有限制的優(yōu)點。而且，上述介質(zhì)A中具有比較大的、與電場呈一次或二次比例的效應(yīng)的物質(zhì)，作為可以呈現(xiàn)出Pockels效應(yīng)或Kerr效應(yīng)的物質(zhì)處理。
例如，可以呈現(xiàn)出Pockels效應(yīng)的物質(zhì)可以為諸如六亞甲基四胺等的有機固體材料，然而本發(fā)明并不僅限于此。上述介質(zhì)A還可以采用能夠呈現(xiàn)出Pockels效應(yīng)的其它各種有機材料、無機材料。
另外，可以呈現(xiàn)出Kerr效應(yīng)的物質(zhì)可以為諸如PLZT(在鋯酸鉛和鈦酸鉛的固溶體中添加鑭的金屬氧化物)和由下述構(gòu)造式(1)～(4)表示的液晶性物質(zhì)等，然而本發(fā)明并不僅限于此。
化1
相對入射光在透明介質(zhì)中觀測Kerr效應(yīng)。因此，具有Kerr效應(yīng)的物質(zhì)可以采用來作為透明介質(zhì)使用。一般說來，液晶性物質(zhì)隨著溫度的上升，將由保持短距離秩序的液晶相，向在分子水平具有隨機取向的各向同性相轉(zhuǎn)移。即，液晶性物質(zhì)的Kerr效應(yīng)，是一種可以在不僅僅呈向列相，而且在液晶相—各向同性相轉(zhuǎn)移溫度以上呈各向同性相狀態(tài)的液體中觀察到的現(xiàn)象，上述液晶性物質(zhì)可以作為透明的電介質(zhì)液體使用。
液晶性物質(zhì)等的電介質(zhì)液體在通過加熱使得使用環(huán)境溫度(加熱溫度)高時呈各向同性相狀態(tài)。因此，對于使用液晶性物質(zhì)等的電介質(zhì)液體作為上述介質(zhì)的情況下，為了使該電介質(zhì)液體可以在透明、即相對可見光為透明的液體狀態(tài)下使用，可以采用諸如(1)在介質(zhì)層3的周邊設(shè)置諸如圖中未示出的加熱器等的加熱組件，并通過該加熱組件將上述電介質(zhì)液體加熱至其透明點以上的使用方式，(2)通過由背照光產(chǎn)生的熱輻射、由背照光和/或周邊驅(qū)動電路產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)(在這種情況下，上述背照光和周邊驅(qū)動電路具有作為加熱組件使用的功能)，將上述電介質(zhì)液體加熱至其透明點以上的使用方式。而且，還可以采用(3)在上述基板1、2中的至少一個上貼合作為加熱器的片狀加熱器(加熱組件)，并加熱至預(yù)定溫度的使用方式。為了在透明狀態(tài)下使用上述電介質(zhì)液體，還可以采用其透明點比上述顯示元件70的使用溫度范圍的下限低的材料。
上述介質(zhì)A優(yōu)選為包含液晶性物質(zhì)的介質(zhì)，對于采用液晶性物質(zhì)作為上述介質(zhì)A使用的情況下，該液晶性物質(zhì)優(yōu)選為具有宏觀呈各向同性的透明液體，且包含在微觀的角度下具有沿一定方向配置排列的短距離秩序的分子集團的簇。由于上述液晶性物質(zhì)可以在相對可見光呈透明的狀態(tài)下使用，所以上述簇也可以在相對可見光呈透明(光學(xué)各向同性)的狀態(tài)下使用。
因此，上述顯示元件70可以通過上述方式，使用加熱器等加熱組件實施溫度控制，也可以采用如前述專利文獻2中所記載的方式，利用諸如高分子材料等將介質(zhì)層3分割成小區(qū)域使用，或是采用使上述液晶性物質(zhì)的直徑為0.1μm以下等方式，使上述液晶性物質(zhì)呈具有比可見光波長更小的直徑的微液滴，從而可以通過抑制光散射的方式呈透明狀態(tài)，或在使用環(huán)境溫度(室溫)下呈透明的各向同性的液晶性化合物。對于上述液晶性物質(zhì)的直徑以及簇的直徑(長徑)為0.1μm以下，即比可見光波長(入射光波長)小的情況，光散射效應(yīng)可以被忽略掉。因此，當(dāng)上述簇的直徑位于0.1μm以下時，上述簇相對可見光呈透明狀態(tài)。
另外，上述介質(zhì)A并不僅限于如上所述的、具有Pockels效應(yīng)或Kerr效應(yīng)的物質(zhì)。例如，上述介質(zhì)A還可以為分子的配置呈具有小于可見光波長(比如說納米量級)的量級的立體對稱性的有序構(gòu)造，從而呈光學(xué)各向同性的立方晶相(cubic)的物質(zhì)(可以參見齊藤一彌及其他4人，“具有光學(xué)各向同性性能的獨特?zé)嶂乱壕У臒崃W(xué)”，液晶，2001年，第5卷第1號，p.20-27(下面也表示為“非專利文獻3”)；Hirotsugukikuchi及其他4人，“Polymer-stabilized liquid crystal blue phases”，p.64-68，[online]，2002年9月2日，Nature Materials，vol.1，[2003年7月10日檢索]，因特網(wǎng)<URLhttp//www.nature.com/naturematerials>”(下面也表示為“非專利文獻6”)；米谷慎，“通過分子模擬探索納米級構(gòu)造液晶相”，液晶，2003年，第7卷第3號，p.238-245(下面也表示為“非專利文獻7”)；D.Demus等人編著，“Handbook of LiquidCrystal Low Molecular Weight Liquid Crystal”，Wiley-VCH，1998年，vol.2B，p.887-900(下面也表示為“非專利文獻8”)。立方晶相為可以作為上述介質(zhì)A使用的液晶性物質(zhì)的液晶相中的一種，例如，具有立方晶相的液晶性物質(zhì)包括由諸如下述構(gòu)造式(5)表示的BABH8等。
化2
如果向這種液晶性物質(zhì)施加電場，將會使細微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生畸變，進而會產(chǎn)生光學(xué)調(diào)制。
BABH8在由136.7℃至161℃的溫度范圍內(nèi)，晶格常數(shù)大約為6nm，比光學(xué)波長小一個數(shù)量級以上，呈由具有小于可見光波長的立體對稱性(立方晶體的對稱性)的有序構(gòu)造形成的立方晶相(立方晶相)。采用這種構(gòu)成，可以使BABH8在上述溫度范圍內(nèi)，具有小于可見光波長的量級的有序構(gòu)造，所以在不施加電場時呈光學(xué)各向同性(宏觀呈各向同性)，可以通過正交尼科耳棱鏡實現(xiàn)良好的黑色顯示。
在另一方面，當(dāng)通過諸如上述的加熱組件等，將上述BABH8的溫度控制在由136.7℃至161℃的溫度中，并向梳狀電極4、5間施加電場(電壓)時，具有立體對稱性的構(gòu)造(有序構(gòu)造)發(fā)生畸變。即，BABH8在上述溫度范圍內(nèi)，可以在不施加電場時呈各向同性，且可以通過施加電場(電壓)的方式呈光學(xué)各向異性。
采用這種構(gòu)成，由于在上述介質(zhì)層3中產(chǎn)生雙折射，所以上述顯示元件70可以實現(xiàn)良好的白色顯示。而且，產(chǎn)生雙折射的方向是一定的，其大小隨施加的電場(電壓)大小變化而變化。表示施加在梳狀電極4、5間的電壓與透過率間的關(guān)系的電壓透過率曲線，在由136.7℃以上161℃以下的溫度范圍內(nèi)、即在大約20K左右的寬廣溫度范圍內(nèi)呈穩(wěn)定的曲線形式。因此，對于采用上述BABH8作為上述介質(zhì)A的情況下，可以非常容易地實施溫度控制。即，由上述BABH8構(gòu)成的介質(zhì)層3，由于為熱穩(wěn)定的相，所以沒有發(fā)現(xiàn)急劇的溫度依存性，所以可以非常容易地實施溫度控制。
另外，上述介質(zhì)A還可以為將液晶分子按照小于可見光波長的尺寸填充至呈放射線狀取向的集合體中，構(gòu)成光學(xué)各向同性體系的物質(zhì)，其方式可以為使用“山本潤，[液晶微乳液]，液晶，2000年，第4卷第3號，p.248-254”(下面也表示為“非專利文獻4”)中記載的液晶微乳液，和“白石幸英等及其他4人，[液晶分子保護的鈀納米粒子—調(diào)制和賓主模式液晶顯示元件的應(yīng)用]，高分子論文集，2002年12月，Vol.59，No.12，p.753-759”(下面也表示為“非專利文獻5”)中記載的液晶·微粒分散體系(在溶劑(液晶)中混合入微粒的混合體系，下面也簡單表示為液晶微粒分散體系)的方式。如果向這類材料施加電場，將會使呈放射線狀配制的集合體產(chǎn)生畸變，進而引起光學(xué)調(diào)制。
另外，這類液晶性物質(zhì)可以為單體顯示液晶性能的物質(zhì)，也可以為通過多個物質(zhì)混合顯示有液晶性能的物質(zhì)，或是向這類物質(zhì)中混入其它非液晶性物質(zhì)形成的物質(zhì)。還可以為由前述非專利文獻1中記載的高分子·液晶分散體系的物質(zhì)。而且，還可以添加有如“Takashi Kato及其他2人，[Fast and High-Contrast Electro-optical Switching ofLiquid-Crystalline Physical GelsFormation of OrientedMicrophase-Separated Structures]，Adv.Funct.Mater.，2003年4月，vol.13，No.4，p.313-317”(下面也表示為“非專利文獻2”)中記載的凝膠劑。
另外，上述介質(zhì)A優(yōu)選為包含有極性分子的介質(zhì)，比如說可以采用諸如硝基苯等作為介質(zhì)A。硝基苯也是一種能夠顯示出Kerr效應(yīng)的介質(zhì)。
下面，對可以用作為上述介質(zhì)A的物質(zhì)以及該物質(zhì)形態(tài)的實例進行說明，然而本發(fā)明并不僅限于這些實例。
近晶D相(Smectic D Phase，SmD)近晶D相(SmD)是一種可以作為上述介質(zhì)A使用的液晶性物質(zhì)的液晶相的一種，具有三維晶格構(gòu)造，且其晶格常數(shù)小于可見光波長。因此，近晶D相呈光學(xué)各向同性。
例如，呈近晶D相的液晶性物質(zhì)可以為由非專利文獻3或非專利文獻8記載的、由諸如下述一般構(gòu)造式(6)、(7)表示的ANBC16等。
化3
在上述構(gòu)造式(6)、(7)中，m為任意整數(shù)，如果具體的講就是，在上述一般構(gòu)造式(6)中m＝16，在上述一般構(gòu)造式(7)中m＝15，X為-NO2基。
上述ANBC16在171.0℃～197.2℃的溫度范圍內(nèi)，呈近晶D相。近晶D相中多個分子形成為諸如jungle gym(ジヤングルジム)(注冊商標(biāo))類的三維晶格，晶格常數(shù)小于數(shù)十nm，即小于可見光波長。即，近晶D相具有立體對稱性，且具有小于可見光波長的取向秩序(有序構(gòu)造)。在本實施方式中給出的ANBC16的晶格常數(shù)大約為6nm。因此，近晶D相呈光學(xué)各向同性。但是，ANBC16在具有近晶D相的上述溫度范圍內(nèi)，向ANBC16施加電場時，由于ANBC16的分子自身存在的電介質(zhì)各向異性，所以分子向著電場方向，在晶格構(gòu)造中產(chǎn)生變形。即，ANBC16將表現(xiàn)出光學(xué)各向異性。而且，本發(fā)明并不僅限于采用ANBC16，表現(xiàn)出近晶D相的物質(zhì)在施加電場和不施加電場時的光學(xué)各向異性程度會產(chǎn)生變化，所以均可以作為本實施方式中的顯示元件70的介質(zhì)A使用。
液晶微乳液為記載在前述非專利文獻4中的、使用熱致液晶分子對O/W型微乳液(位于油中的水通過表面活性劑以水滴狀溶解的系統(tǒng)，與油構(gòu)成連續(xù)相)中的油分子實施置換后構(gòu)成的系統(tǒng)(混合系統(tǒng))的總稱。
例如，液晶微乳液的具體實例包括由記載在前述非專利文獻4中的、作為呈向列液晶相的熱致液晶的戊基氰基聯(lián)苯(Pentylcyanobiphenyl，5CB)，和作為呈逆膠束相的溶致型液晶(lyotropic liquid crystal)的二(十二烷基)溴化銨(Didodecyl ammonium bromide，DDAB)的水溶液構(gòu)成的混合系統(tǒng)。這種混合系統(tǒng)具有如圖7和圖8所示的示意圖給出的構(gòu)成。
這種混合系統(tǒng)中的逆膠束的直徑通常為50左右，逆膠束間的距離為200左右。這種量級比可見光波長小一個數(shù)量級以上。即，上述混合系統(tǒng)(液晶微乳液)具有小于可見光波長的取向秩序(有序構(gòu)造)。而且，逆膠束相呈三維空間的隨機形狀，以各逆膠束為中心，5CB取向為放射狀。因此，這種混合系統(tǒng)呈光學(xué)各向同性。
如果向由這種混合系統(tǒng)構(gòu)成的介質(zhì)施加電場，在5CB中存在介電各向異性，所以分子自身向著電場方向。即以逆膠束為中心，取向為放射狀，所以在光學(xué)各向同性的系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)取向各向異性。而且，本發(fā)明并不僅限于采用上述混合系統(tǒng)，在不施加電場呈光學(xué)各向同性，通過施加電場呈現(xiàn)出光學(xué)各向異性的液晶微乳液，均可以作為本實施方式中的顯示元件70的介質(zhì)A使用。
溶致型液晶是一種將形成液晶的主要分子溶解至具有其它性質(zhì)的溶劑中(水和有機溶劑等)形成的其它成分系統(tǒng)的液晶。在本實施方式中，上述溶致型液晶可以采用具有特定相的溶致型液晶。這里，上述特定的相是指在施加電場和不施加電場時的光學(xué)各向異性程度會產(chǎn)生變化的相，比如說在不施加電場時呈光學(xué)各向同性的相。例如，這種特定相可以包括在“山本潤，[液晶科學(xué)實驗講座第一講液晶相的鑒定(4)溶致型液晶]，液晶，2002年，第6卷第1號，p.72-83”(下面也表示為“非專利文獻11”)中記載的膠束相、海綿相、立方晶相、逆膠束相。圖9為表示溶致型液晶相的示意性分類圖。
作為具有親水親油性物質(zhì)的表面活性劑為發(fā)現(xiàn)膠束相的物質(zhì)。例如，作為離子型表面活性劑的十二烷基硫酸鈉水溶液或棕櫚酸鉀水溶液等形成球狀的膠束。而在作為非離子性表面活性劑的聚氧化乙烯壬基苯基醚(polyoxyethylenenonylphenylether)和水的混合物中，壬基苯基(nonylphenyl)起著疏水基團的作用，而氧化乙烯鏈起著親水基團的作用，由此形成膠束。另外，苯乙烯-環(huán)氧乙烷嵌段共聚物的水溶液也會形成膠束。
比如，球狀膠束顯示出分子在空間的全方位上堆積(形成分子集合體)的球狀。而由于球狀膠束的尺寸不到光學(xué)波長，不顯示出光學(xué)各向異性。這就是說，球狀膠束具有不到光學(xué)波長的有序結(jié)構(gòu)(取向有序性)。但是，如果在這樣的球狀膠束上施加電場，由于球狀膠束產(chǎn)生變形而顯現(xiàn)出各向異性。由此，可以將具有球狀膠束的溶致液晶作為顯示元件70的介質(zhì)A加以使用。當(dāng)然并不限于球狀膠束，也可以將顯示其它形狀的膠束相，即帶狀膠束相、橢圓形膠束相、棒狀膠束相等的溶致液晶作為介質(zhì)A使用，能夠得到大致同樣的效果。
一般已知，由于濃度、溫度、表面活性劑的條件等不同會形成親水基團和疏水基團互換的逆膠束。這樣的逆膠束在光學(xué)上顯示出與膠束同樣的效果。因此，通過將顯示逆膠束相的溶致液晶作為介質(zhì)A使用，能夠起到與使用膠束相時同樣的效果。上述的液晶微乳液就是具有逆膠束相(逆膠束結(jié)構(gòu))的溶致液晶的一個例子。
而在非離子性表面活性劑五乙二醇十二烷基醚(Pentaethylenglychol-dodecylether，C12E5)的水溶液中，如在圖9中所示，存在著顯示海綿相或立方晶相的濃度和溫度區(qū)域。由于這樣的海綿相或立方晶相具有不到光學(xué)波長的有序性(有序結(jié)構(gòu)、取向有序性)，從而是透明的物質(zhì)。這就是說，由這樣的相構(gòu)成的介質(zhì)，顯示出光學(xué)各向同性。而在由這些相構(gòu)成的介質(zhì)上施加電場(電壓)時，在有序結(jié)構(gòu)(取向有序性)發(fā)生變化而呈現(xiàn)出光學(xué)各向異性。從而，具有海綿相或立方晶相的溶致液晶也作為本實施方式的顯示元件70的介質(zhì)A使用。
介質(zhì)A還可以為在非離子性表面活性劑五乙二醇十二烷基醚(Pentaethylenglychol-dodecylether，C12E5)的水溶液中，混入表面被硫酸基團改性的直徑100左右的膠乳粒子形成的液晶微粒分散體系。在這樣的液晶微粒分散系中，顯現(xiàn)出海綿相。而作為本實施方式中的使用的介質(zhì)A可為具有如上所述的膠束相、立方晶相、逆膠束相等的、即具有在施加電場時和不施加電場時的光學(xué)各向異性程度會產(chǎn)生變化的相的液晶微粒分散系統(tǒng)。而且，通過使用上述DDAB取代上述乳膠粒子的方式，也可以獲得與如上所述的液晶微乳液相類似的取向構(gòu)造。

所謂“枝狀聚合物”是按各單體單元分支的三維高支化聚合物。枝狀聚合物由于分叉比較多，所以當(dāng)分子量達到一定程度以上時將呈球狀構(gòu)造。這種球狀構(gòu)造具有小于可見光波長量級的秩序(取向秩序，有序構(gòu)造)，所以是一種透明物質(zhì)，而且當(dāng)施加有電場(電壓)時，取向秩序會產(chǎn)生變化，呈光學(xué)各向異性(光學(xué)各向異性的程度產(chǎn)生變化)。因此，枝狀聚合物也可以作為本實施方式中的顯示元件70的介質(zhì)A使用。而且，通過使用上述枝狀聚合物取代如上所述的液晶微乳液中的DDAB，也可以獲得與如上所述的液晶微乳液同樣的取向構(gòu)造。按照這種方式獲得的介質(zhì)，也可以作為上述介質(zhì)A使用。
膽甾藍相的螺旋軸形成為三維周期構(gòu)造，而且目前已知這種構(gòu)造具有比較高的對稱性(比如說可以參見前述非專利文獻6、7)。膽甾藍相具有小于可見光波長的秩序(有序構(gòu)造，取向秩序)，所以是一種大體透明的物質(zhì)，而且通過施加電場取向秩序的程度會產(chǎn)生變化，呈現(xiàn)出光學(xué)各向異性。即，膽甾藍相大體具有光學(xué)各向同性，但當(dāng)施加有電場時將產(chǎn)生液晶分子指向電場方向的晶格畸變，表現(xiàn)出光學(xué)各向異性(光學(xué)各向異性的程度產(chǎn)生變化)。
作為顯示膽甾藍相的物質(zhì)，是比如由48.2mol％的JC1041(商品名，CHISSO公司制造)、47.4mol％的5CB(4-氰基-4’-戊基聯(lián)苯(4-cyano-4’-pentylbiphenyl)，向列相液晶)和4.4mol％ZLI-4572(商品名，Merck公司制手性摻雜劑)的混合物。此組成物在從330.7K至331.8K的溫度范圍內(nèi)顯示膽甾藍相。
近晶藍相(Smectic Blue Phases)近晶藍相(BPSm)與膽甾藍相類似，具有比較高的對稱性能(比如說可以參見前述非專利文獻7，以及“Eric Grelet，及其他3人，[StructuralInvestigations on Smectic Blue Phases]，PHYSICAL REVIEW LETTERS，The American Physical Society，2001年4月23日，vol.86，No.17，p.3791-3794”(下面也表示為“非專利文獻10”)，由于具有小于可見光波長的秩序(有序構(gòu)造，取向秩序)，所以是一種大體透明的物質(zhì)，而且當(dāng)施加有電場時取向秩序的程度會產(chǎn)生變化，呈光學(xué)各向異性(光學(xué)各向異性的程度產(chǎn)生變化)。即，近晶藍相大體具有光學(xué)各向同性，但當(dāng)施加有電場時使液晶分子朝向電場方向，使晶格產(chǎn)生變形，顯現(xiàn)出各向異性。
例如，具有近晶藍相的物質(zhì)包括如上述非專利文獻10中記載的FH/FH/HH-14BTMHC等。該物質(zhì)在74.4℃～73.2℃時表現(xiàn)為BPSm3相，在73.2℃～72.3℃時表現(xiàn)為BPSm2相，在72.3℃～72.1℃時表現(xiàn)為BPSm1相。BPSm相如前述非專利文獻7所述，具有比較高的對稱性，所以大體呈現(xiàn)出光學(xué)各向同性。而且，當(dāng)向物質(zhì)FH/FH/HH-14BTMHC施加電場時，液晶分子朝向電場方向，由此使晶格產(chǎn)生變形，同物質(zhì)顯現(xiàn)出光學(xué)各向異性。因此，該物質(zhì)可以作為本實施方式中的顯示元件70的介質(zhì)A使用。
如上所述，能夠作為本實施方式中的顯示元件70的介質(zhì)A使用的物質(zhì)，如果為當(dāng)施加有電場時光學(xué)各向異性(折射率、取向秩序程度)產(chǎn)生變化的物質(zhì)，則可為顯示出Pockels效應(yīng)或Kerr效應(yīng)的物質(zhì)，也可以為由能夠呈現(xiàn)出立方晶相、近晶D相、膽甾藍相、近晶藍相中任意一種的分子構(gòu)成的物質(zhì)，以及能夠顯示出膠束相、逆膠束相、海綿相、立方晶相中任意一種的溶致型液晶或液晶微粒分散系統(tǒng)。而且，上述介質(zhì)A還可以為液晶微乳液、枝狀聚合物(枝狀聚合物分子)、雙親型分子、共聚物或除了上述之外的有極性分子等。
另外，上述介質(zhì)A并不僅限于液晶性物質(zhì)，優(yōu)選在施加電場或不施加電場時具有小于可見光波長的有序構(gòu)造(取向秩序)。如果有序構(gòu)造小于可見光波長，則呈光學(xué)各向同性。因此，通過采用在施加電場或不施加電場時的有序構(gòu)造小于可見光波長的介質(zhì)，可以可靠地使施加電場和不施加電場時的顯示狀態(tài)不同。
在下面對本實施方式的說明中，上述介質(zhì)A采用的是具有上述構(gòu)造式(1)的戊基氰基聯(lián)苯(5CB)，然而可以使用在本發(fā)明中的上述介質(zhì)A并不僅限于此，也可以不使用5CB，而是使用如上所述的各種物質(zhì)。
根據(jù)本實施方式，采用ITO作為上述梳狀電極4、5，并且使線寬為5μm、電極間距離為5μm、介質(zhì)層3的厚度(即基板1、2間的距離)為10μm，采用5CB作為介質(zhì)A，并通過外部加溫裝置(加熱組件)將上述5CB保持在向列各向同性相的相轉(zhuǎn)移溫度上方附近的溫度中(比相轉(zhuǎn)移溫度略高的溫度，比如說為+0.1K)，通過施加電場(電壓)，使透過率產(chǎn)生變化。而且，上述5CB在溫度低于33.3℃時呈向列相，在高于該溫度時呈各向同性相。
在本實施方式中，還可以根據(jù)需要在基板1、2各自的相對面上，在如后所述的各區(qū)域DM·DM’(微小區(qū)域)中，形成以使施加電場時的光學(xué)各向異性方向不同的方式實施過摩擦處理的、圖中未示出的電介質(zhì)薄膜(取向膜)。通過在上述一對基板1、2中的至少一個基板內(nèi)側(cè)中形成上述電介質(zhì)薄膜，可以提高上述取向秩序(有序構(gòu)造，取向秩序)的程度，從而可以獲得更大的電光效應(yīng)，比如說可以獲得更大的Kerr效應(yīng)。
上述的電介質(zhì)薄膜可以為有機膜，也可以為無機膜，只要能夠獲得上述取向效應(yīng)即可，本發(fā)明對其并沒有特殊限制，在通過有機薄膜形成上述電介質(zhì)薄膜的情況下，可以顯示出良好的取向效應(yīng)，所以采用有機薄膜形成上述電介質(zhì)薄膜更優(yōu)選。即使在這種有機薄膜中，聚酰亞胺具有良好的穩(wěn)定性、可信賴性，且具有非常良好的取向效應(yīng)，因此在上述電介質(zhì)薄膜材料中使用聚酰亞胺時，可以提供具有良好顯示性能的顯示元件70。
上述電介質(zhì)薄膜可以通過在上述一對基板1、2中的至少一個基板的內(nèi)側(cè)中，比如說在上述基板1上覆蓋上述梳狀電極4、5的方式來形成，本發(fā)明對其膜厚并沒有特殊限制。設(shè)置在上述基板1中的電介質(zhì)薄膜和設(shè)置在基板2中的電介質(zhì)薄膜，還可以沿著上述梳狀電極4、5的梳齒部分4a、5a，以彼此相反的方向?qū)嵤┻^摩擦處理。
下面參考圖3(a)、圖3(b)至圖5(a)～圖5(h)，以及圖24，對依據(jù)本實施方式構(gòu)成的顯示元件(顯示元件70)的顯示原理進行說明。
在下面的說明中，使用透射型顯示元件作為本實施方式的顯示元件70，而且使用在不施加電場時大體呈光學(xué)各向同性、優(yōu)選呈光學(xué)各向同性，通過施加電場呈光學(xué)各向異性的物質(zhì)為例進行說明的，然而本發(fā)明并不僅限于此。
圖3(a)為表示在不施加電場(OFF狀態(tài))時上述顯示元件70的介質(zhì)的示意性剖面圖，圖3(b)為表示在施加電場(ON狀態(tài))時上述顯示元件70的示意性剖面圖。圖4為表示在上述顯示元件70中的施加電壓與透過率間關(guān)系的示意性曲線圖，圖5(a)～圖5(h)為以在不施加電場(OFF狀態(tài))和施加電場(ON狀態(tài))時的介質(zhì)的平均折射率橢圓體的形狀(表現(xiàn)為折射率橢圓體的剖面形狀)和其主軸方向來表示作為該實施方式的顯示元件(顯示元件70)和在先技術(shù)中的液晶顯示元件的顯示原理的不同的示意性剖面圖，而且圖5(a)～圖5(h)依次為表示作為本實施方式的顯示元件(顯示元件70)在不施加電場(OFF狀態(tài))時的示意性剖面圖，該顯示元件(顯示元件70)在施加電場(ON狀態(tài))時的示意性剖面圖，在先技術(shù)中按TN(Twisted Nematic)方式的液晶顯示元件在不施加電場時的示意性剖面圖，該TN方式的液晶顯示元件在施加電場時的示意性剖面圖，在先技術(shù)中VA(VerticalAlignment)方式的液晶顯示元件在不施加電場時的示意性剖面圖，該VA方式的液晶顯示元件在施加電場時的示意性剖面圖，在先技術(shù)按IPS(In Plane Switching)方式的液晶顯示元件在不施加電場時的示意性剖面圖，該IPS方式的液晶顯示元件在施加電場時的示意性剖面圖。
物質(zhì)中的折射率通常不是各向同性的，沿不同方向有所不同。當(dāng)將與基板面平行的方向(基板面內(nèi)的方向)且與兩梳狀電極4、5相對的方向、與基板面平行的方向(基板面內(nèi)的方向)且與兩梳狀電極4、5相對方向垂直的方向、以及與基板面垂直的方向(基板法線方向)分別取為x、y、z時，這種折射率的各向異性(光學(xué)各向異性)可以通過任意直角坐標(biāo)系(X1，X2，X3)，由下述公式(1)給出的橢圓體(折射率橢圓體)表示(比如說，可以參見“山本涼一及其他1人，[有機電光材料]，National Technical Report，1976年12月，vol.22，No.6，p.826-834”(下面也表示為“非專利文獻12”)。
數(shù)1Σij(1nij2)XiXj=1···(1)]]>(nji=nij,i,j=1,2,3)]]>
這里，采用橢圓體主軸方向的坐標(biāo)系(Y1，Y2，Y3)改寫上述公式(1)時，可以表示為下述公式(2)。
數(shù)2Y12n12+Y22n22+Y33n33=1···(2)]]>n1、n2、n3(下面也表示為nx、ny、nz)被稱為主折射率，與橢圓體的三個主軸長度的一半相當(dāng)。當(dāng)考慮由原點向與Y3＝0的面垂直的方向行進的光波時，該光波沿Y1和Y2的方向具有偏振光成分，各成分的折射率分別為nx、ny。一般說來，相對沿任意方向行進的光束通過原點，與光波行進方向垂直的面為與折射率橢圓體的截面，該橢圓體的主軸方向為光波偏振光成分方向，主軸長度的一半與該方向的折射率相當(dāng)。
首先，關(guān)于本實施方式的顯示元件70與在先技術(shù)中的液晶顯示元件的顯示原理不同，下面以按照TN方式、VA方式、IPS方式的情況下為例，對在先技術(shù)中的液晶顯示元件進行說明。
正如圖5(c)、圖5(d)所示，在先技術(shù)中按TN方式的液晶顯示元件，是在彼此相對配置的一對基板101、102間夾持有液晶層105，在上述兩個基板101、102中分別設(shè)置有透明電極103、104(電極)，當(dāng)不施加電場時，液晶層105中的液晶分子的長軸方向呈螺旋狀扭轉(zhuǎn)取向，當(dāng)施加電場時上述液晶分子的長軸方向沿電場方向取向。在這種情況下，平均折射率橢圓體105a在不施加電場時如圖5(c)所示，其主軸方向(長軸方向)指向與基板面平行的方向(基板面內(nèi)的方向)，在施加電場時如圖5(d)所示，其主軸方向指向基板面的法線方向。即，在不施加電場時和施加電場時，折射率橢圓體105a的形狀呈橢圓，通過施加電場，使其長軸方向(主軸方向，折射率橢圓體105a的取向)產(chǎn)生變化，即折射率橢圓體105a會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。而且，在不施加電場時和施加電場時，折射率橢圓體105a的形狀和大小幾乎沒有變化。
在先技術(shù)的VA方式的液晶顯示元件如圖5(e)、圖5(f)所示，是在相對配置的一對基板201、202間夾持有液晶層205，在上述兩個基板201、202上分別設(shè)置有透明電極(電極)203、204，當(dāng)不施加電場時，液晶層205中的液晶分子長軸方向在相對基板面大體垂直的方向取向，當(dāng)施加電場時上述液晶分子的長軸方向沿與電場垂直方向取向。在這種情況下，平均折射率橢圓體205a如圖5(e)所示，在不施加電場時其主軸方向(長軸方向)指向基板面法線方向，并且如圖5(f)所示，在施加電場時其主軸方向指向與基板面平行的方向(基板面內(nèi)的方向)。即，對于按VA方式的液晶顯示元件，與按TN方式的液晶顯示元件同樣，在不施加電場時和施加電場時，折射率橢圓體205a的形狀均呈橢圓體形，通過施加電場，使其長軸方向產(chǎn)生變化(使折射率橢圓體205a產(chǎn)生轉(zhuǎn)動)。而且，在不施加電場時和施加電場時，折射率橢圓體205a的形狀和大小幾乎沒有變化。
在先技術(shù)中按IPS方式的液晶顯示元件如圖5(g)、圖5(h)所示，是在同一基板301上相對配置有一對電極302、303，當(dāng)通過上述電極302、303向夾持在圖中未示出的相對基板之間的液晶層施加電場(電壓)時，上述液晶層中的液晶分子取向方向(折射率橢圓體305a的主軸方向(長軸方向))將產(chǎn)生變化，所以在不施加電場時和施加電場時，可以顯示出不同的顯示狀態(tài)。即，按IPS方式的液晶顯示元件與按TN方式和VA方式的液晶顯示元件同樣，在如圖5(g)所示的不施加電場和如圖5(h)所示的施加電場時，折射率橢圓體305a的形狀和大小幾乎沒有變化(即橢圓形狀保持不變)，通過施加電場，可以使其主軸方向產(chǎn)生變化(使折射率橢圓體305a產(chǎn)生轉(zhuǎn)動)。
如上所述，在先技術(shù)的液晶顯示元件在不施加電場時，液晶分子也朝向某些方向(典型的是朝向一個方向)取向，通過施加電場，可以使各分子取向方向在排列對準的狀態(tài)下，改變其取向方向以進行顯示(透過率調(diào)制)。即，在不施加電場時和施加電場時，折射率橢圓體的形狀和大小保持不變(即橢圓體形狀保持不變)，僅僅是利用折射率橢圓體的主軸(長軸)方向通過電場施加產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(變化)進行顯示的。因此，折射率橢圓體的主軸(長軸)方向相對電場施加方向，不限于垂直或平行。因此，在先技術(shù)的液晶顯示元件，其液晶分子的取向秩序度是大體保持一定的，并且是通過取向方向的變化進行顯示(透過率調(diào)制)的。即，在先技術(shù)的液晶顯示元件通過施加電場，取向秩序度大體保持一定，取向軸的方向產(chǎn)生有變化。
與此相對應(yīng)的是，作為本實施方式的顯示元件70如圖5(a)、圖5(b)所示，在不施加電場時折射率橢圓體3a的形狀呈球形形狀，即具有光學(xué)各向同性(nx＝ny＝nz，對于可見光波長以上量級的取向秩序度≈0(大體等于零))，通過施加電場可呈現(xiàn)出各向異性(nx＞ny，對于可見光波長以上的量級的取向秩序度＞0)，折射率橢圓體3a為橢圓體形狀(顯示出光學(xué)各向異性)。而且，此時折射率橢圓體3a的長軸方向與電場方向垂直。即，在電介質(zhì)物質(zhì)的電介質(zhì)各向異性為負(負型液晶)的情況下，在全部電壓值范圍中，折射率橢圓體3a的長軸方向與電場方向垂直(呈正交狀態(tài))，在電介質(zhì)各向異性為正(正型液晶)的情況下，在全部電壓值中折射率橢圓體3a的長軸方向與電場方向平行。在本發(fā)明中，電場方向與折射率橢圓體3a的長軸方向中的至少一個一直為平行或正交。而且在本發(fā)明中，對于可見光波長以上量級的取向秩序度≈0(取向次序度基本不存在)，是指按照比可見光更小量級進行觀察的情況下，液晶分子等朝向某一方向排列的比率比較多(具有取向次序)，然而按照比可見光更大的量級進行觀察時，取向方向被平均化，而不再呈現(xiàn)出取向次序。換句話說就是，取向次序度對于可見光區(qū)域，或是對于其波長比可見光波長更大的光束，小到不會產(chǎn)生影響的程度。如果舉例來說就是，呈現(xiàn)可以通過正交尼科耳棱鏡實施黑色顯示的狀態(tài)。在另一方面，在本發(fā)明中對于可見光波長之上量級的取向次序度＞0，是指對于可見光波長之上量級的取向次序度也比大體為零時的狀態(tài)大，所以呈現(xiàn)可以通過正交尼科耳棱鏡實施白色顯示的狀態(tài)(對于這種情況下，包含著作為灰度等級顯示的灰色)。
即，在本實施方式的顯示元件70中，在不施加電場時分子8指向各個方向。由于這些分子8具有可見光波長量級以下的秩序(有序構(gòu)造，取向秩序)，所以不會呈現(xiàn)出光學(xué)各向異性(在可見光波長以上量級的取向秩序度≈0)，如圖5(a)所示，折射率橢圓體3a的形狀為球形形狀。正如圖5(b)所示，當(dāng)施加電場時，由于各個分子8具有負的電介質(zhì)各向異性，所以取向狀態(tài)產(chǎn)生變化，為朝向基板面內(nèi)的方向(與基板面平行的方向)。在這時，小于可見光波長的有序構(gòu)造將產(chǎn)生有畸變，從而可以觀察到光學(xué)各向異性(可見光波長以上量級的取向秩序度＞0)。采用這種構(gòu)成，在本實施方式的上述顯示元件70中，在不施加電場時折射率橢圓體3a的形狀將呈各向同性(nx＝ny＝nz)，在施加有電場時折射率橢圓體3a的形狀呈各向異性(下界面(即與如圖5(b)所示的下側(cè)基板1間的界面)附近nx＞ny；在上界面(即與如圖5(b)所示的上側(cè)基板2間的界面)附近ny＞nx)。因此，本實施方式的顯示元件70通過施加電場，折射率橢圓體的形狀和大小產(chǎn)生變化。這里，上述nx、ny、nz分別為與基板面平行的方向(基板面內(nèi)方向)且與兩梳狀電極4、5的相對方向上的主折射率、與基板面平行的方向(基板面內(nèi)的方向)且與兩梳狀電極4、5相對方向垂直的方向上的主折射率、以及與基板面垂直的方向(沿基板法線方向)上的主折射率。
圖24為表示在如圖1所示的顯示元件70中，施加電場時的上述介質(zhì)A中的一個分子(分子8)的折射率橢圓體3a的形狀的示意圖。如上所述，上述折射率橢圓體3a的形狀，可以由通過原點、以與光波行進方向垂直的方向為截面的折射率橢圓體(橢圓)的剖面形狀表示，而且如上所述，橢圓體的主軸方向為光波偏振光成分方向，主軸長度的一半與該方向的折射率相當(dāng)。
作為本實施方式的上述介質(zhì)A，如上所述，在不施加電場時呈光學(xué)各向同性(各向同性相)，通過施加電場觀察到光學(xué)各向異性。因此，在不施加電場時的折射率橢圓體3a的形狀呈球形，即呈光學(xué)各向同性，通過施加電場發(fā)現(xiàn)光學(xué)各向異性。
而且，如圖24所示，將由與電場方向垂直的方向的折射率表示的、基于光學(xué)各向異性的發(fā)現(xiàn)的、施加電場時橢圓體的主軸方向(即光波的偏振光的成分方向)的折射率，即上述分子8的長軸方向上的折射率(異常光折射率)取為ne，將與上述橢圓體的主軸方向垂直的方向上的折射率，即上述分子8的短軸方向上的折射率(通常光折射率)取為no時，上述折射率各向異性(Δn) (雙折射變化)可以通過Δn＝ne-no表示。
即，在本發(fā)明中上述折射率各向異性(Δn)，表示的是通過Δn＝ne-no(ne異常光折射率，no通常光折射率)表示出的雙折射變化，在本發(fā)明中上述ne和no產(chǎn)生變化，與此相對的是，在先技術(shù)的液晶顯示元件中，上述ne和no不產(chǎn)生變化。
而且，施加上述電場時折射率橢圓體3a的長軸方向為相對電場方向平行的方向(在電介質(zhì)各向異性為正的介質(zhì)的情況下)，或垂直的方向(在使用電介質(zhì)各向異性為負的介質(zhì)的情況下)。
與此相對的是，在先技術(shù)的液晶顯示元件是通過施加電場使折射率橢圓體的長軸方向轉(zhuǎn)動來進行顯示的，所以折射率橢圓體的長軸方向并沒有被限制在與電場方向平行或垂直的方向上。
采用這種構(gòu)成，本實施方式的顯示元件70是在光學(xué)各向異性的方向保持一定(電場施加方向沒有變化)的條件下，通過調(diào)制可見光波長以上量級的取向秩序度來進行顯示的，介質(zhì)的光學(xué)各向異性(比如可見光波長以上量級的取向秩序)的程度產(chǎn)生變化。因此，本發(fā)明與在先技術(shù)的液晶顯示元件的顯示原理具有相當(dāng)大的不同。
封裝入上述介質(zhì)層3中的介質(zhì)A，可以為通過施加電場使光學(xué)各向異性的程度產(chǎn)生變化的介質(zhì)，也可以為在施加電場時或未施加電場時大體呈光學(xué)各向同性(可見光以上量級的取向秩序度≈0)，通過施加電場引起光學(xué)調(diào)制(即通過施加電場顯示光學(xué)各向異性)的介質(zhì)。而且，上述介質(zhì)A還可以為隨著電場的施加，能夠使分子8或分子集合體(簇)的可見光以上量級的取向秩序度上升(可見光以上量級的分子8的取向秩序度進一步從已經(jīng)產(chǎn)生光學(xué)調(diào)制的狀態(tài)(可見光以上量級的取向秩序度＞0)上升)的物質(zhì)(介質(zhì))。而且，上述介質(zhì)A還可以為隨著電場的施加，與施加電場前相比，在可見光以上的量級分子8的取向秩序度(光學(xué)的各向異性程度)下降的介質(zhì)，比如說通過施加電場，能夠由呈現(xiàn)光學(xué)各向異性的狀態(tài)(可見光以上量級的取向秩序度＞0)，向呈現(xiàn)光學(xué)各向同性(可見光以上量級的取向秩序度≈0)變化的介質(zhì)。
在本發(fā)明中，所謂可以通過施加電場使介質(zhì)A的光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化，表示如上所述的隨著電場的施加折射率橢圓體3a的形狀將產(chǎn)生變化，如上所述，在不施加電場時呈現(xiàn)光學(xué)各向同性，在通過施加電場光學(xué)各向異性發(fā)生變化的情況下，即通過施加電場發(fā)現(xiàn)光學(xué)各向異性的情況下，折射率橢圓體3a的形狀將隨著電場的施加，由球形體變化至橢圓體。另外，在上述介質(zhì)A在不施加電場時呈現(xiàn)光學(xué)各向異性，通過施加電場呈現(xiàn)出光學(xué)各向同性的情況下，折射率橢圓體3a的形狀將隨著電場的施加，由橢圓體變化至球形體。另外，在上述介質(zhì)A在不施加電場時呈現(xiàn)光學(xué)各向異性，通過施加電場使光學(xué)各向異性的程度和施加電場之前相比進一步增大或減小的情況下，折射率橢圓體3a的長軸方向或短軸方向的長度將隨著電場的施加產(chǎn)生伸縮，使電場施加的前后長軸和短軸的比率產(chǎn)生變化(結(jié)果，例如曲率產(chǎn)生變化)，比如說對于諸如施加電場后光學(xué)各向異性的程度增大的情況下，可以通過施加電場，使其呈和施加電場前(不施加電場時)相比使長軸方向的長度相對短軸方向的長度的比率進一步增大的橢圓體，對于諸如施加電場后光學(xué)各向異性的程度減小的情況下，可以通過施加電場，使其呈和施加電場前(不施加電場時)相比使長軸方向的長度相對短軸方向的長度的比率進一步減小的橢圓體(即使上述比率更接近1(包含大體呈球形的形狀))。
本實施方式的顯示元件70可以如圖3(a)所示，在沒有向梳狀電極4、5施加電場(電壓)的狀態(tài)下，封裝入基板1、2間的介質(zhì)A呈各向同性相，即為光學(xué)各向同性，顯示為黑色。
在另一方面，正如圖3(b)所示，當(dāng)向梳狀電極4、5施加有電場(電壓)時，上述介質(zhì)A中的各分子8的長軸方向?qū)⒀刂纬稍谏鲜鍪釥铍姌O4、5間的電場方向取向，所以將顯示出雙折射現(xiàn)象。這種雙折射現(xiàn)象將如圖4所示，使顯示元件70的透過率按照與梳狀電極4、5間的電壓相對應(yīng)的方式調(diào)制。
而且，在距相轉(zhuǎn)移溫度(轉(zhuǎn)移點)非常遠的溫度下，對顯示元件70的透過率實施調(diào)制所需要的電壓相當(dāng)大，然而在剛剛超過轉(zhuǎn)移點的溫度下通過0～100伏(V)左右的電壓，即可以對透過率進行充分的調(diào)制。
如果根據(jù)諸如“D.Demus及其他3人編著，[Handbook of LiquidCrystals Low Molecular Weight Liquid Crystal]，Wiley-VCH，1998年，vol.1.，p.484-485”(下面也表示為“非專利文獻9”)和前述非專利文獻12，將沿電場方向的折射率和沿與電場方向垂直方向的折射率，分別取為n//和n⊥時，雙折射變化(Δn＝n//-n⊥)與外界電場、即電場E(V/m)間的關(guān)系，可以通過Δn＝λ·Bk·E2表示。其中，λ為真空狀態(tài)下的入射光波長(m)，Bk為Kerr常數(shù)(m/V2)，E為施加電場強度(V/m)。
已知Kerr常數(shù)B隨溫度(T)上升，按與1/(T-Tni)成比例的函數(shù)減少，可在相變點(Tni)附近用弱的電場強度驅(qū)動，在溫度(T)上升的同時，必要的電場強度急劇增大。因此，在充分遠離相變點的溫度(比相變點還高很多的溫度)，為了調(diào)制透射率所必要的電壓增大，但是在相變正上方的溫度，能以約100V以下的電壓對透射率充分調(diào)制。
正如圖1所示，本實施方式的顯示元件70具有在各像素71內(nèi)設(shè)置有至少為兩個的、由上述梳狀電極4、5構(gòu)成的電極對10，而且在各個電極對10中，構(gòu)成各電極對10用的梳狀電極4、5的梳齒部分4a、5a與各像素71內(nèi)的其它相鄰電極對10中的梳齒部分4a、5a呈非平行配置，從而可以在各像素71內(nèi)，相對介質(zhì)A施加部分方向不同的電場。如果更具體的說就是，本實施方式的顯示元件70可以按照使設(shè)置在各像素71內(nèi)的各電極對10中的梳齒部分4a、5a，與各像素71內(nèi)的其它相鄰電極對10中的梳齒部分4a、5a間呈90夾角的方式實施配置，從而可以施加大體相互正交的電場。采用這種構(gòu)成，作為本實施方式的顯示元件70可以在各像素71內(nèi)，形成有施加電場時光學(xué)各向異性方向彼此呈90度角度的至少兩個區(qū)域DM·DM’(微小區(qū)域)。
本申請的發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，通過在各像素71內(nèi)存在施加電場時光學(xué)各向異性方向彼此呈90度角度的、至少兩個區(qū)域DM·DM’，可以抑制在大大超過通常稱為廣視野角度的極角45度且測定可靠性高的極角為60度的范圍內(nèi)(即以光軸為中心，在光軸±60度的范圍內(nèi))的顯示顏色的變化，對斜向視角的帶色現(xiàn)象給予相互補償，從而不會對透過率造成損失，且能夠大大提高視野角度特性。
而且如圖1所示，可以使分別設(shè)置在兩個基板1、2中的偏光板6、7的光吸收軸6a、7a，即偏光板吸收軸方向按照正交的方式形成。各偏光板6、7的吸收軸6a、7a與梳狀電極4、5的梳齒部分4a、5a的電極延伸方向按照夾角為45度角度的方式形成。因此，各偏光板6、7的吸收軸6a、7a相對梳狀電極4、5的電場施加方向，按照夾角為45度角度的方式形成。
介質(zhì)層3能夠通過使沿電場施加方向的取向秩序度上升，顯示出光學(xué)各向異性，從而具有可以作為透過率變化的快門型顯示元件使用的功能。因此，相對于彼此正交的偏光板吸收軸方向，其光學(xué)各向異性方向成45度角度時具有最大透過率。
圖6為表示在兩個區(qū)域DM·DM’中呈現(xiàn)的光學(xué)各向異性的方位，相對上述偏光板6、7中的一個偏光板6的光吸收軸6a分別為±θ角度時的透過率的示意性曲線圖。
透過率(P)可以通過P(％)＝Sin2(2θ)實施估算，正如圖6所示，可以判定上述角度θ在45度時具有最大輝度。而且，如果將在上述角度θ為45度時的透過率取為100％，在透過率大約為90％以上時會使人眼感覺到具有最大輝度，所以上述角度θ在35度≤θ≤55度的范圍內(nèi)，會使人眼感覺到大體為最大輝度、即與最大輝度相接近的輝度，在35度＜θ＜55度的范圍內(nèi)會使人眼感覺到為最大輝度。
而且，為了形成對斜向視角的帶色現(xiàn)象實施相互補償?shù)膬蓚€區(qū)域DM·DM’，優(yōu)選是使上述區(qū)域DM·DM’中的光學(xué)各向異性的方向相對偏光板吸收軸方向間的夾角呈±45度，使區(qū)域方向彼此間的夾角呈90度角度。
然而如上所述，在相對偏光板吸收軸的角度θ為35度≤θ≤55度的范圍內(nèi)，特別是在35度＜θ＜55度的范圍內(nèi)，不會感覺到比較大的輝度差異，所以如果相對帶色差異實施的補償使區(qū)域區(qū)域的輝度有10％左右的差，通常不會感覺到顏色的差異，在該范圍內(nèi)可以獲得實用性能良好的技術(shù)效果。即，相互的區(qū)域的光學(xué)各向異性間的夾角如圖6所示，優(yōu)選位于90度±20度的范圍內(nèi)(即在70度以上110度以下的范圍內(nèi))，位于小于90度±20度的范圍內(nèi)(即在超過70度小于110度的范圍內(nèi))時進一步優(yōu)選，位于90度±10度的范圍內(nèi)(即在80度以上至100度以下的范圍內(nèi))時更好些，最優(yōu)選為90度。
因此，如果考慮到人類肉眼的視力誤差，可以使各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的光學(xué)各向異性方向，與上述偏光板6、7的吸收軸6a、7a間的夾角分別為45度左右(即可以在45度±10度的范圍內(nèi)，在小于45度±10度的范圍內(nèi)時比較優(yōu)選，在45度±5的范圍內(nèi)時更優(yōu)選，最優(yōu)選為45度)，而且各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角期望為大約90度(即優(yōu)選在90度±20度的范圍內(nèi)，在小于90度±20度的范圍內(nèi)時比較優(yōu)選，在90度±10度的范圍內(nèi)時更優(yōu)選，更優(yōu)選為90度)。特別是當(dāng)上述偏光板6、7的吸收軸6a、6b間的夾角在小于45度±10度的范圍內(nèi)，和/或各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的光學(xué)各向異性方向在小于90度±20度的范圍內(nèi)時，可以使人眼感覺到為最大輝度。而且，當(dāng)上述偏光板6、7的吸收軸6a、6b間的夾角在小于45度±5的范圍內(nèi)，和/或各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的光學(xué)各向異性方向在小于90度±10度的范圍內(nèi)時，由諸如圖6所示的結(jié)果可知，可以獲得測定值為97％以上的輝度。當(dāng)上述偏光板6、7的吸收軸6a、7a間的夾角為45度，即各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的光學(xué)各向異性方向為90度時，由諸如圖6所示的結(jié)果可知，可以獲得測定值為100％的輝度。
而且，正如圖1所示，可以按照使各偏光板6、7中的吸收軸方向，相對梳狀電極4、5中的電場施加方向間的夾角為45度，而且使各電極對10中的梳齒部分4a、5a，與各像素71內(nèi)的相鄰的其它電極對10中的梳齒部分4a、5a間的夾角為90度的方式，制作成顯示元件70，當(dāng)取白色為基準，對該顯示元件70在施加有電場時的極角為60度的方向的顏色進行觀察，在所有視角(視角A’、B’、C’、D’、A、B、C、D)中均不會觀察到帶色現(xiàn)象。其中，視角A’、B’、C’、D’為偏光板吸收軸方位，視角A、C為電場施加方位，視角B、D為與電場施加方向相正交的方位。而且在如圖1所示的顯示元件70中，無論是將由視角A、C表示的電場施加方向，取為由區(qū)域DM’的電場施加方向表示的方向，還是將區(qū)域DM中由視角B、D表示電場施加方向，由視角A、C表示與電場施加方向正交的方向，均可以獲得類似的觀測結(jié)果。
另一方面，為了進行比較，還制作了如圖10所示的、使在各像素81內(nèi)的上述梳狀電極4、5中的梳齒部分4a、5a按照平行的方式形成的比較用顯示元件80。即，在使用上述比較用顯示元件80的比較例中，各像素81由一個區(qū)域構(gòu)成，當(dāng)進行與上述相類似的測定(帶色現(xiàn)象進行的觀測)時，在視角A’、B’、C’、D’中幾乎不會觀測到帶色現(xiàn)象，在視角A、C中會觀測到藍色帶色現(xiàn)象，在視角B、D中會觀測到黃色帶色現(xiàn)象，所以其顯示品位低下。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因尚不能完全確定，然而認為在如上所述的不對區(qū)域?qū)嵤┓指畹那闆r下，介質(zhì)A由于電場施加所產(chǎn)生的光學(xué)各向異性存在有波長分散。而且在本比較例中，視角A’、B’、C’、D’為偏光板吸收軸方向，視角A、C為電場施加方向，視角B、D為與電場施加方向相正交的方向。
對于作為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的顯示元件70，按照如圖1所示的方式實施區(qū)域分割的情況下，即對于在一個像素中設(shè)置有通過施加電場產(chǎn)生介質(zhì)A的光學(xué)各向異性方向彼此不同的至少兩個區(qū)域DM·DM’的情況，與對于進行比較用的、如圖10所示的不進行區(qū)域分割的情況，對斜向視角實施色度測定的結(jié)果如圖18所示。
圖18為表示相對于如圖1所示的顯示元件70和如圖10所示的比較用顯示元件80的色度數(shù)據(jù)的示意性曲線圖(xy色度圖)，其中橫軸表示的是沿x軸方向的色度(色度坐標(biāo))，縱軸表示的是沿y軸方向的色度(色度坐標(biāo))。而且，如圖1所示的顯示元件70的x軸方向的色度，表示的是沿上述x方向、即在諸如區(qū)域DM中的與基板面平行方向(基板面內(nèi)的方向)且與兩梳狀電極4、5中的梳齒部分4a、5a相對的方向上的色度(色度坐標(biāo))，如圖10所示的顯示元件80的沿x軸方向的色度，表示的是該顯示元件80的一個像素81中沿與基板面平行方向(基板面內(nèi)的方向)且與兩梳狀電極4、5中的梳齒部分4a、5a相對的方向上的色度(色度坐標(biāo))。如圖1所示的顯示元件70的沿y軸方向的色度，表示的是沿上述y方向、即在諸如區(qū)域DM中的與基板面平行方向(基板面內(nèi)的方向)且與兩梳狀電極4、5中的梳齒部分4a、5a相對方向垂直的方向上的色度(色度坐標(biāo))，如圖10所示的顯示元件80的沿y軸方向的色度，表示的是該顯示元件80的一個像素81中沿與基板面平行方向(基板面內(nèi)的方向)且與兩梳狀電極4、5中的梳齒部分4a、5a相對的方向上的色度(色度坐標(biāo))。
在上述色度數(shù)據(jù)的測定時，可以如圖2(a)、圖2(b)所示，將按照在彼此相對配置的一對由玻璃制作的基板1、2之間，夾持有由如下所示的混合物(I)構(gòu)成的介質(zhì)A以構(gòu)成介質(zhì)層3，并且在該一對基板1、2的外側(cè)中分別設(shè)置有偏光板6、7，在一個基板1上與另一個基板2相對的表面上，還設(shè)置有梳狀電極4、5，并且使這些梳狀電極4、5中的梳齒部分4a、5a的彼此嚙合方向相對配置的方式形成的單元(1)·(2)，作為各顯示元件70、80。
這里，上述介質(zhì)層3可以為按照作為向列液晶混合體的“JC1041xx”(商品名稱，日本CHISSO社制造)為44.7mol％、作為向列液晶混合體的“5CB”(4-氰基-4’-戊基聯(lián)苯(4-cyano-4’-pentylbiphenyl)，Aldrich公司制造)為43.4mol％、作為手性試劑的“ZLI-4572”(商品名，Merck公司制造)為4.9mol％、作為通過聚合形成取向輔助劑的光聚合性單體的EHA(丙烯酸2-乙基己酯(2-ethylhexyl acrylate)，Aldrich公司制造)為4.0mol％、RM257(商品名，Merck公司制造二丙烯酸酯單體(diacrylate monomer))2.6mol％、和作為光聚合引發(fā)劑的DMPAP(2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(2，2-dimethoxy-2-phenylacetophenone)，Aldrich公司制造)為0.33mol％的比率混合形成的混合物(I)，按照始終形成膽甾藍相的方式實施溫度調(diào)節(jié)，并通過不施加電場而是進行紫外線照射的方式形成。
可以使用日本メトラ-トレド(METTLER TOLEDO)社制造的溫度調(diào)節(jié)機“FP90”(商品名稱)，將上述混合物(I)的溫度調(diào)節(jié)至260.0K～326.4K，并通過偏振光顯微鏡實施觀察，對膽甾藍相所特有的質(zhì)感(組織結(jié)構(gòu)特征)實施確認的方式，對上述膽甾藍相實施確認。
上述單元(1)·(2)是在上述一個基板1的表面上，按照電極寬度為9μm、各電極間隔為10μm的方式，形成具有如圖1或圖10所示的設(shè)計圖案的梳狀電極4、5后，通過諸如塑料珠等的間隔部件(圖中未示出)，按照使形成有這種梳狀電極4、5的基板1、2間的間隔(介質(zhì)層3的厚度)為5μm的方式實施調(diào)節(jié)，并按照在除了上述混合物(I)的注入口之外的位置中通過密封材料(圖中未示出)對其周圍實施封閉的方式對上述基板1、2實施貼合之后，再在這兩個基板1、2之間注入上述混合物(I)，對上述注入口實施封閉，在上述基板1、2的外側(cè)中按照使其吸收軸6a、7a彼此正交的方式貼合上偏光板6、7，按照始終形成膽甾藍相的方式對上述混合物(I)實施溫度調(diào)節(jié)，并通過不施加電場而是實施紫外線照射的方式形成。
可以使用日本ELDIM社制造的光學(xué)測定儀“EZContrast”，在測定溫度為20℃、施加電壓為84.3伏(V)的條件下，實施色度的測定。
在圖18中，通過“×”表示正面的色度。而且，當(dāng)以偏光板6、7的吸收軸6a、7a中的任意一個(比如說以偏光板7的吸收軸7a)為基準時，比較用單元(2)在極角為60度時的色度在相對該偏光板吸收軸(比如說為上述的偏光板7的吸收軸7a)的方位角為45度(即在上述方位角為45度時極角為60度(下面，也標(biāo)記為(45，60))時標(biāo)記為“▲”，在上述方位角為135度(即在上述方位角為135度(45度+90度)時極角為60度(下面，也標(biāo)記為(135，60))時標(biāo)記為“△”。而且，在本發(fā)明的單元(1)在極角為60度時，在上述方位角為45度和135度時(即(45，60)和(135，60)時)的色度均標(biāo)記為“●”。即，對于使用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的單元(1)的情況下，在上述方位角為45度和135度時可以獲得相同的色度。
由圖18所示的結(jié)果可知，對于不進行區(qū)域分割的情況下，當(dāng)在極角為±60度的范圍內(nèi)對顯示元件80(單元(2))進行觀察時，將產(chǎn)生由“▲”至“△”范圍內(nèi)的顏色變化，而對于進行區(qū)域分割(在上述單元(1)中的每一個像素有兩個區(qū)域)的情況下，當(dāng)與上述單元(2)相類似的，在極角為±60度的范圍內(nèi)對顯示元件70(單元(1))進行觀察時，在“×”和“●”間顏色發(fā)生變化。因此，通過進行上述區(qū)域分割，可以如圖18所示，使極角±60度的范圍內(nèi)的顏色變化(對同一圖像從不同角度觀察時出現(xiàn)的顏色變化(由色度坐標(biāo)距離√{Δx2+Δy2}表示的色度坐標(biāo)變化范圍)，可以減小到不進行上述區(qū)域分割情況下時的大約一半左右。
而且，正如圖19～圖22所示，可以當(dāng)上述單元(1)和單元(2)中各像素71中的各區(qū)域DM·DM’在電場施加時產(chǎn)生的光學(xué)各向異性的方位彼此間的夾角(各區(qū)域DM·DM’中箭頭d1、d2間的夾角)，以及各區(qū)域DM·DM’在電場施加時產(chǎn)生的光學(xué)各向異性的方位與各偏光板6、7的吸收軸6a、7a間的夾角產(chǎn)生種種變化時，對于由各單元(1)·(2)的正面觀察時沿x軸方向和沿y軸方向的色度(色度坐標(biāo))，在取極角為60度，以偏光板6、7的吸收軸6a、7a中的任意一個(比如說，以偏光板7的吸收軸7a)為基準時，相對該偏光板吸收軸(比如說為上述的偏光板7的吸收軸7a)的方位角為45度和135度中的各色度(色度坐標(biāo))，以及在上述各方位中對將上述介質(zhì)層3為空置(僅為空氣)時的Y值取為1(Y＝1)時的亮度(相對Y值，下面也稱為Y值)實施測定。
在圖19～圖22中，箭頭d1、d2表示的是在各區(qū)域DM·DM’中施加電場時產(chǎn)生的光學(xué)各向異性的方位，在根據(jù)本發(fā)明的單元(1)中的一個區(qū)域(下面為了說明方便，也表示為“區(qū)域1”)施加電場時產(chǎn)生的光學(xué)各向異性的方位，以及在比較用單元(2)中施加電場時產(chǎn)生的光學(xué)各向異性的方位由箭頭d1表示。而且，在上述單元(1)中與上述“區(qū)域1”相鄰的區(qū)域(下面為了說明方便，也表示為“區(qū)域2”)施加電場時產(chǎn)生的光學(xué)各向異性的方位由箭頭d2表示。在下面的說明中，“區(qū)域1”與“區(qū)域2”的比率采用的是相同的比率(1∶1)，然而本發(fā)明并不僅限于此。
而且在圖19～圖22中，由箭頭d1、d2表示的光學(xué)各向異性的方位，是按照以任一個偏光板吸收軸為中心對稱、或按照與各偏光板6、7的吸收軸6a、7a間的夾角相等的方式設(shè)置的。即，是按照由箭頭d1表示的光學(xué)各向異性的方位與兩個偏光板吸收軸的方位(吸收軸方向)間的夾角，與由箭頭d2表示的光學(xué)各向異性的方位與兩個偏光板吸收軸的方位(吸收軸方向)間的夾角為相等角度的方式設(shè)置的。
而且，使用如上所述的日本ELDIM社制造的光學(xué)測定儀“EZContrast”，在測定溫度為20℃、施加電壓為84.3伏(V)的條件下，實施Y值測定。
如圖19所示，上述單元(1)·(2)在以偏光板6、7的吸收軸6a、7a中的任意一個(在這兒是以偏光板7的吸收軸7a)為基準時，該偏光板吸收軸(比如說為上述的偏光板7的吸收軸7a)與由上述箭頭d1表示的光學(xué)各向異性的方位間的夾角(下面為了說明方便，也表示為角度(1))，以及另一偏光板吸收軸(這里為上述的偏光板6的吸收軸6a)與由上述箭頭d1表示的光學(xué)各向異性的方位間的夾角(下面為了說明方便，也表示為角度(2))分別為45度，由箭頭d1、d2表示的各區(qū)域DM·DM’(“區(qū)域1”和“區(qū)域2”)在電場施加時的光學(xué)各向異性的方位彼此間的夾角(下面為了說明方便，也表示為角度(3))為90度時，即在單元(1)中在以偏光板6、7的吸收軸6a、7a中的任意一個(在這兒是以偏光板7的吸收軸7a)為基準時，該偏光板吸收軸(比如說為上述的偏光板7的吸收軸7a)與由上述箭頭d1、d2表示的光學(xué)各向異性的方位間的夾角(下面為了說明方便，將上述偏光板吸收軸(偏光板7的吸收軸7a)與由上述箭頭d2表示的光學(xué)各向異性的方位間的夾角表示為角度(4))間的夾角分別為45度、135度(角度(1)＝45度，角度(4)＝135度)時，對由各單元(1)·(2)的正面觀察時沿x軸方向和沿y軸方向的色度(色度坐標(biāo))，在取極角為60度，以偏光板6、7的吸收軸6a、7a中的任意一個(比如說，以偏光板7的吸收軸7a)為基準時，相對該偏光板吸收軸(比如說為上述的偏光板7的吸收軸7a)的方位角為45度和135度的各色度坐標(biāo)(即在(45，60)和(135，60)中的色度坐標(biāo))，以及各色度坐標(biāo)中的Y值分別表示在數(shù)表1中。
在上述測定中采用的是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的單元(1)的情況下，在上述方位角為45度時和為135度時獲得相同的色度所需要的單元(1)的在(45，60)和(135，60)的色度坐標(biāo)也給出在數(shù)表1中。此時上述單元(1)和單元(2)中的色度坐標(biāo)距離，對于本發(fā)明的單元(1)為0.0303，對于上述比較用單元(2)為0.0887。
表1


而且正如圖20所示，在角度(1)為55度，角度(2)為35度(即由箭頭d1、d2表示的各區(qū)域的光學(xué)各向異性的方位與兩個偏光板吸收軸間的夾角為35度或55度)，角度(3)為90度時，即在角度(1)＝55度，角度(4)＝145度時，由各單元(1)·(2)的正面觀察時沿x軸方向和沿y軸方向的色度(色度坐標(biāo))，在(45，60)和(135，60)中的色度坐標(biāo)，以及各色度坐標(biāo)中的Y值分別表示在數(shù)表2中。
對于在上述測定中采用的是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的單元(1)的情況下，表示在上述方位角為45度時和為135度時獲得相同的色度所需要的，單元(1)在(45，60)和(135，60)中的色度坐標(biāo)也給出在數(shù)表2中。此時上述單元(1)和單元(2)中的色度坐標(biāo)距離，對于本發(fā)明的單元(1)為0.0318，對于上述比較用單元(2)為0.0862。
表2


而且正如圖21所示，在角度(1)為35度，角度(2)為55度(即由箭頭d1、d2表示的各區(qū)域的光學(xué)各向異性方向與兩個偏光板吸收軸間的夾角為35度或55度)，角度(3)為110度時，即在角度(1)＝35度，角度(4)＝145度時，以及如圖22所示，在角度(1)為55度，角度(2)為35度(即由箭頭d1、d2表示的各區(qū)域的光學(xué)各向異性的方位與兩個偏光板吸收軸間的夾角為35度或55度)，角度(3)為70度時，即在角度(1)＝55度，角度(4)＝125度時，由各單元(1)·(2)的正面觀察時沿x軸方向和沿y軸方向的色度(色度坐標(biāo))，在(45，60)和(135，60)中的色度坐標(biāo)，以及各色度坐標(biāo)中的Y值的測定結(jié)果，均與如圖19所示的結(jié)果相類似。即，對于如圖21所示的情況下和如圖22所示的情況下，上述單元(1)和單元(2)中的色度坐標(biāo)距離，對于根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的單元(1)均為0.0318，對于上述比較用單元(2)均為0.0862。
由上述測定結(jié)果可知，根據(jù)本發(fā)明，通過按如上所述的方式實施區(qū)域分割，即使對于各像素71中各區(qū)域DM·DM’中通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性的方位彼此間的夾角(由各區(qū)域DM·DM’中箭頭d1、d2間所成的夾角)，以及各區(qū)域DM·DM’中通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性的方位與偏光板6、7的吸收軸6a、7a間的夾角，呈如圖19～圖22所示的種種變化的情況下，與未進行區(qū)域分割的情況下相比，均可以減小上述色度坐標(biāo)距離。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過按如上所述的方式實施區(qū)域分割，相對于相同圖像的視角的不同所導(dǎo)致的顏色變化，均可以比在先技術(shù)中的小(即可以獲得改善色度坐標(biāo)的技術(shù)效果)。
而且由上述測定結(jié)果可知，正面的Y值在對如圖19～圖22所示的各種情況下進行比較時，可知如圖19所示的情況為最大(即最明亮)。即，可以判定在各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方向與偏光板吸收軸間的夾角為45度、各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角為90度時，可以獲得優(yōu)選的技術(shù)效果。
而且在圖20～圖22中，使在區(qū)域1和區(qū)域2中相對偏光板6、7的吸收軸6a、7a的光學(xué)各向異性的方位(d1、d2)相對如圖19所示的方位進行±10度的轉(zhuǎn)動，然而如上述圖20～圖22所示，從對于由這些d1、d2與各偏光板吸收軸(偏光板6、7的吸收軸6a、7a)間夾角的對稱性的點，使上述光學(xué)各向異性方向(d1、d2)相對各偏光板吸收軸(偏光板6、7的吸收軸6a、7a)進行朝任何方向的轉(zhuǎn)動的情況下，均可以獲得相同的技術(shù)效果。
為了進行比較，還如前述專利文獻1中的圖2所示，制作出在各像素形成有具有平面呈“ㄑ”字型的梳齒部分的梳狀電極的顯示元件，并進行如上所述的類似測定。上述呈“ㄑ”字型的電極間的夾角(彎曲角(折射角))、即相鄰區(qū)域彼此間的電場施加方向，呈上述專利文獻1中的圖2所示的35度。對于采用這種電極構(gòu)成的情況下，與前述比較例(即不實施區(qū)域分割的情況(可參見圖10))相比，透過率可以減小到33％左右。然而，盡管由于視角產(chǎn)生的帶色現(xiàn)象不能獲得比較大的改善，仍可以判定和不實施區(qū)域分割的情況下相比能夠改善其效果。
然而，盡管上述專利文獻1公開的是為了提高視野角度特性而采用平面呈“ㄑ”字型電極的技術(shù)解決方案，但記載在上述引用文獻1中的顯示元件，是在上述電極表面和相對基板表面上形成有作為電介質(zhì)薄膜的聚酰亞胺薄膜，并對聚酰亞胺薄膜實施取向處理，以使配置在該聚酰亞胺薄膜表面上的、稱為簇的分子集團朝向一定方向取向，因此在上述引用文獻1中并沒有實施區(qū)域分割，這是與本發(fā)明不同的。
而且，上述專利文獻1僅僅為其適用于液晶顯示元件按SIPS模式運行的情況下。然而，通過本申請發(fā)明人的研究工作，發(fā)現(xiàn)采用與液晶顯示元件和顯示原理完全不同的上述顯示元件，采用SIPS模式運行恰恰不是最佳形式，對于在按如上所述的SIPS模式中采用區(qū)域分割構(gòu)成的情況下，并不能解決本申請所需要解決的問題。
另外，本申請發(fā)明人的研究結(jié)果表明，當(dāng)采用作為液晶顯示元件的一種顯示模式的SIPS(Super In Plane Switching)模式時，各區(qū)域由于施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方向，相反地90度不是適當(dāng)角度，而接近0度是優(yōu)選的角度。下面，參考圖11(a)、圖11(b)對這一原因進行說明。
圖11(a)為表示SIPS模式中的呈“ㄑ”字型的電極51、52，分別按照彎曲角(折射角)為90度，即相鄰區(qū)域彼此間的電場施加方向的夾角按90度角設(shè)置時的液晶分子53的轉(zhuǎn)動模式的示意圖。圖11(b)為表示上述SIPS模式中的呈“ㄑ”字型的電極51、52，分別按照彎曲角(折射角)為35度，即相鄰區(qū)域彼此間的電場施加方向的夾角按35度角的方式設(shè)置時的液晶分子53的轉(zhuǎn)動模式的示意圖。
如上所述，為了使透過率為最大，在各區(qū)域的液晶分子53需要通過施加電場產(chǎn)生45度的轉(zhuǎn)動，這些液晶分子53將朝向電場施加方向轉(zhuǎn)動。對于如圖11(a)所示的情況下，電場施加方向與液晶分子53的方向必須完全一致，所以需要施加比較大的電場。在另一方面，對于如圖11(b)所示的情況下，45度的轉(zhuǎn)動僅僅為通過點，所以直至45度的轉(zhuǎn)動并不需要使用比較大的電壓。即，液晶顯示元件在按照SIPS模式中采用區(qū)域分割的構(gòu)成，只是電場施加方向彼此不同即可，在靠近0度時更為有利。而且，在SIPS模式下，取向方向與電極51、52由0度起略微偏離是因為通過電場液晶分子53轉(zhuǎn)動的方向可以選擇為二種形式中的任一個，通常為數(shù)度～20度左右即足夠。
如上所述，根據(jù)本實施方式，在采用可通過施加電場使光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化的介質(zhì)A的上述顯示元件70中，可以如圖1所示，按照在微小區(qū)域形成電場施加方向彼此正交的兩個區(qū)域(區(qū)域DM·DM’)的方式設(shè)置上述梳狀電極4、5，所以可以獲得能夠不損失透過率的，抑制各方位中的帶色現(xiàn)象的且視野角度大的顯示元件70。采用上述構(gòu)成不會在各視野角度中觀察到帶色現(xiàn)象的原因尚不能完全確定，然而認為通過視角A、C方向上的特性與視角B、D方向上的特性彼此間的相互補償，從而對帶色現(xiàn)象產(chǎn)生了抑制。
如果采用如上所述的、根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的顯示元件70，由于通過光學(xué)各向異性方向彼此不同的兩個區(qū)域(區(qū)域DM·DM’)可以對帶色現(xiàn)象產(chǎn)生相互補償，所以與在各像素71中僅存在有光學(xué)各向異性方向為一個方向的區(qū)域(比如說區(qū)域DM)的情況(即未進行區(qū)域分割的情況下)相比，光學(xué)各向異性方向不同的另一區(qū)域(比如說區(qū)域DM’)即使以少量比率混合在各像素71中，也能夠獲得可以對帶色現(xiàn)象實施抑制的技術(shù)效果。在這種情況下，各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的上述光學(xué)各向異性的方向的夾角，優(yōu)選在如上所述90度±20度的范圍內(nèi)，在小于90度±20度的范圍內(nèi)為更優(yōu)選，在90度±10度的范圍內(nèi)最優(yōu)選。
這里，對于采用如前述圖19所示的單元(1)的配置(角度(1)＝角度(2)＝45度，角度(3)＝90度，角度(4)＝135)，使“區(qū)域1”與“區(qū)域2”間的比例(比率)產(chǎn)生變化的情況下，各像素71中“區(qū)域2”所占的比率(即在各像素71中光學(xué)各向異性不同的區(qū)域的比率)，在(45，60)和(135，60)中的各色度坐標(biāo)(x軸方向的色度坐標(biāo)和y軸方向的色度坐標(biāo))，各色度坐標(biāo)中的Y值，以及具有上述各比率的各單元中的色度坐標(biāo)距離分別表示在表3中。
表3


由表1和表3所示的結(jié)果可知，在上述(45，60)和(135，60)中的各色度坐標(biāo)和各色度坐標(biāo)中的Y值，越低于各像素71中光學(xué)各向異性不同的區(qū)域的比率0.5，則與如表1所示的單元“2”在(45，60)中的值越近似，上述比率接近0.5時與如表1所示的單元“1”的值相近似。而且，在上述(45，60)和(135，60)中的各色度坐標(biāo)和各色度坐標(biāo)中的Y值，在上述比率為0.5的情況下與如表1所示的單元“1”的值相同，對于上述比率超過0.5越接近于1時與如表1所示的單元“2”在(135，60)中的值越近似。在這種情況下，上述色度坐標(biāo)距離在上述比率越接近0.5(即“區(qū)域1”∶“區(qū)域2”＝1∶1)時也越小，因此上述比率越接近0.5時越優(yōu)選。由上述的測定結(jié)果可知，可以判定對于上述比率在0.1～0.9范圍內(nèi)的情況下，能夠獲得大大改善(補償)肉眼觀察時的帶色現(xiàn)象的技術(shù)效果。
而且在本實施方式中，是以采用透過型顯示元件作為顯示元件70的情況下為例進行說明的，然而本發(fā)明并不僅限于此，還可以采用反射型顯示元件作為上述顯示元件70。
圖12為表示采用根據(jù)本實施方式構(gòu)造的反射型顯示元件作為根據(jù)本實施方式構(gòu)造的顯示元件70時的主要部分的一個構(gòu)成實例的示意圖。
例如，上述反射型顯示元件70可以在由諸如玻璃基板等構(gòu)成的一個基板1上設(shè)置反射層41，而且在該反射層41上通過絕緣層42設(shè)置諸如ITO等的梳狀電極4、5。其它構(gòu)成均與前述實施方式相同?？梢圆捎弥T如丙烯酸類樹脂等的有機膜，諸如氯化硅、氧化硅等的無機膜作為上述絕緣層42。而且，可以采用諸如鋁和銀等的薄膜作為上述反射層41。采用這種構(gòu)成，可以由反射層41對通過由玻璃基板等透明基板構(gòu)成的另一基板2中入射的光束實施反射，從而具有可以作為反射型顯示元件使用的功能。
另外，對于使用本實施方式的顯示元件70作為反射型顯示元件的情況下，作為上述梳狀電極4、5，除了作為透射型顯示元件使用的情況那樣采用ITO等的透明電極材料之外，還可以采用鋁等金屬材料等、在先技術(shù)所公知的各種材料作為電極材料。本發(fā)明對梳狀電極4、5的線寬和電極間距離(電極間隔)并沒有特殊限制，比如說可以根據(jù)基板1與基板2之間的間隔等任意設(shè)定。
另外，在本實施方式中，上述基板1、2是以采用玻璃基板的情況為例進行說明的，然而本發(fā)明并不僅限于此，使基板1、2中的至少一個為透明基板即可，還可以采用在先技術(shù)所公知的其它各種基板。
另外，上述基板1、2并不僅限于采用在先技術(shù)中的基板，還可以采用呈薄膜狀的基板，或者具有可撓性的基板，若是至少一個為透明的基板、上述介質(zhì)A能夠保持(夾持)在基板之間、即內(nèi)部中，則可以根據(jù)介質(zhì)A的種類和相狀態(tài)等，采用各種各樣的材料。
另外，在本實施方式中，是以采用在不施加電場時為光學(xué)各向同性、在施加電場時呈光學(xué)各向異性的物質(zhì)作為具體實例使用的介質(zhì)A的情況下為例進行說明的，然而本發(fā)明并不僅限于此，還可以如上所述，采用在施加電場時呈光學(xué)各向異性消失、而呈光學(xué)各向同性的物質(zhì)作為上述介質(zhì)A。
下面，對采用在施加電場時光學(xué)各向異性消失、而呈光學(xué)各向同性的物質(zhì)作為上述介質(zhì)A的具體實例進行說明。
在本具體實例中，在由玻璃基板構(gòu)成的兩個基板1、2中的一個基板1中與基板2的相對面上，形成有由ITO構(gòu)成的透明梳狀電極4、5和由聚酰亞胺構(gòu)成的取向膜，而且在兩個基板1、2之間封入有由作為透明電介質(zhì)物質(zhì)的4’-n-烷氧基-3’-硝基聯(lián)苯基-4-羧酸(ANBC-22)構(gòu)成的介質(zhì)A。上述顯示元件70中的介質(zhì)層3的厚度，可以通過在上述基板1、2的相對面上預(yù)先散布塑料珠的方式，調(diào)節(jié)至4μm左右。
另外，偏光板6、7還如上所述，使彼此的吸收軸6a、7a正交，且按照使各偏光板6、7中的吸收軸6a、7a與梳狀電極4、5中的梳齒部分4a、5a的電極延伸方向間的夾角為45度角的方式，分別設(shè)置在基板1、2的外側(cè)(相對面的相反側(cè))中。
通過外部加溫裝置(加熱組件)，將按照這種方式獲得的顯示元件70，保持在近晶C相-立方晶相的相轉(zhuǎn)移點附近的溫度(至相轉(zhuǎn)移溫度的低溫側(cè)10K左右)中，施加電壓(50伏(V)左右的交流電場(大于0至數(shù)百kHz))并使透過率變化。即，對于在不施加電場時呈光學(xué)各向異性的近晶C相(明亮狀態(tài))，可以通過施加電場變化為呈各向同性的立方晶相(黑暗狀態(tài))。
而且，在如后所述的實施方式2所示的基板1、2中分別設(shè)置電極，并且在基板面法線方向產(chǎn)生電場時，也可以獲得大體相同的效果。即，電場方向不僅僅是沿基板面水平方向，沿基板面法線方向時也可以獲得大體相同的效果。
如果采用這種構(gòu)成，使用在作為本實施方式的顯示元件70中的介質(zhì)A，還可以為在不施加電場時具有光學(xué)各向異性，在施加電場時使光學(xué)各向異性消失、而呈光學(xué)各向同性的介質(zhì)。
另外，上述介質(zhì)A可以具有正電介質(zhì)各向異性，也可以具有負電介質(zhì)各向異性。對于采用具有正電介質(zhì)各向異性的介質(zhì)作為介質(zhì)A的情況下，需要使用與基板1、2大體平行的電場實施驅(qū)動，對于采用具有負電介質(zhì)各向異性的介質(zhì)作為介質(zhì)A的情況下，則沒有這種限制。例如，還可以通過相對基板1、2呈斜向方向的電場實施驅(qū)動，或是通過沿垂直方向的電場實施驅(qū)動，在這種情況下，還可以根據(jù)需要對電極的形狀、材料和配置位置實施所適當(dāng)改變。而且，如果采用透明電極且沿垂直方向施加電場的構(gòu)成，在開口率方面將更為有利。
另外，在本實施方式中，主要是以在各像素71中存在有施加電場時上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向彼此不同的、至少兩個區(qū)域的情況下為例進行說明的，然而本實施方式并不僅限于此，還可以采用各像素71中的區(qū)域數(shù)目為兩個以上的構(gòu)成，比如說還可以采用如圖25所示的電極配置(區(qū)域配置)形式。如果考慮到人類肉眼的視力誤差，各區(qū)域在電場施加時的光學(xué)各向異性方向，與上述偏光板6、7的吸收軸6a、7a間的夾角可以分別為45度左右(即可以在45度±10度的范圍內(nèi)，在小于45度±10度的范圍內(nèi)優(yōu)選，在45度±5的范圍內(nèi)更優(yōu)選)。相鄰區(qū)域在電場施加時的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角優(yōu)選為大約90度(即優(yōu)選在90度±20度的范圍內(nèi)，在小于90度±20度的范圍內(nèi)進一步優(yōu)選，在90度±10度的范圍內(nèi)更優(yōu)選)，或者優(yōu)選大體為相同方向(當(dāng)取一個區(qū)域中的光學(xué)各向異性方向為基準(0度)時，可以在0±20度的范圍內(nèi)，在小于0度±20度的范圍內(nèi)進一步優(yōu)選，在0度±10度的范圍內(nèi)更優(yōu)選)。
即，根據(jù)本實施方式，施加有電場時光學(xué)各向異性的方向相對偏光板吸收軸大約成45度角的兩個以上區(qū)域，通過使彼此間的夾角優(yōu)選呈大約90度(可以在90度±20度的范圍內(nèi)，在小于90度±20度的范圍內(nèi)進一步優(yōu)選，在90度±10度的范圍內(nèi)更優(yōu)選)，可以由區(qū)域相互實施帶色補償。因此，可以如諸如圖25所示，使根據(jù)本實施方式構(gòu)造的顯示元件70在各像素71中，可以具有至少一個相對一個偏光板吸收軸(比如說吸收軸6a)呈大約45度(可以在45度±10度的范圍內(nèi)，在小于45度±10度的范圍內(nèi)進一步優(yōu)選，在45度±5的范圍內(nèi)更優(yōu)選)的方向上具有光學(xué)各向異性的區(qū)域，以及具有至少一個相對另一偏光板吸收軸(比如說吸收軸7a)呈大約45度(可以在45度±10度的范圍內(nèi)，在小于45度±10度的范圍內(nèi)進一步優(yōu)選，在45度±5的范圍內(nèi)更優(yōu)選)的方向上具有光學(xué)各向異性的區(qū)域。
如圖25所示的顯示元件70，與在各像素71中僅存在有光學(xué)各向異性方向僅為一個方向構(gòu)成的區(qū)域(一個區(qū)域)的情況下(即未進行區(qū)域分割的情況下)相比，光學(xué)各向異性方向不同的另一區(qū)域即使按少量比率混合在各像素71中，也能夠獲得可以對帶色現(xiàn)象產(chǎn)生抑制的技術(shù)效果。在這種情況下，各區(qū)域在電場施加時的上述光學(xué)各向異性方向間的夾角，優(yōu)選如上所述在90度±20度的范圍內(nèi)，在小于90度±20度的范圍內(nèi)進一步優(yōu)選，在90度±10度的范圍內(nèi)更優(yōu)選。
而且，各像素71中各區(qū)域所占的比率，對于如上所述的、使光學(xué)各向異性方向彼此不同的兩個區(qū)域的比率(“區(qū)域1”∶“區(qū)域2”，比如說沿x軸方向具有光學(xué)各向異性的區(qū)域與沿和上述x方向在同一平面內(nèi)且交叉(正交)的y軸方向具有光學(xué)各向異性的區(qū)域間的比率)為1∶9～1∶1的情況下(優(yōu)選為大約1∶1)，能夠獲得大大改善(補償)人類肉眼觀察時的帶色現(xiàn)象的技術(shù)效果。因此，可以如諸如圖25所示，使相對一個偏光板6的吸收軸6a大約成45度角的區(qū)域的面積和(比如說圖25中的DM2+DM3+DM5(即，若取同一像素71內(nèi)的光學(xué)各向異性方向相同的區(qū)域面積和，則可以使各區(qū)域間彼此分離(分開)設(shè)置))，與相對另一偏光板7的吸收軸7a大約成45度角的區(qū)域DM的面積和(比如說圖25中的DM1+DM4)間的比率，優(yōu)選為1∶9～1∶1(優(yōu)選為大約1∶1)。
〖實施方式2〗下面參考附圖13(a)、附圖13(b)～附圖15，對本發(fā)明的其它實施方式進行說明。而且，在本實施方式中主要對與前述實施方式1間不同的部分進行說明，與前述實施方式1中使用的構(gòu)成元件具有相同功能的構(gòu)成元件附注有相同的參考標(biāo)號，并省略了對這些部分的詳細說明。
在前述實施方式1中是沿與基板面平行方向施加電場的，而在本實施方式中是以沿基板面法線方向施加電場的情況下為例進行說明的。
圖13(a)為表示在不施加電場(OFF狀態(tài))時作為本實施方式的顯示元件中的主要部分構(gòu)成的示意性剖面圖，圖13(b)為表示在施加電場(ON狀態(tài))時作為本實施方式的顯示元件的主要部分構(gòu)成的示意性剖面圖。圖14為說明作為本實施方式的顯示元件中的一個像素的各區(qū)域的取向處理方向的示意圖，圖15為說明在先技術(shù)中的顯示元件的各像素的取向處理方向的示意圖。
作為本實施方式的顯示裝置70如圖13(a)、圖13(b)所示，沒有采用前述實施方式1中的梳狀電極4、5，而是在基板1、2的相對面上分別配置有透明電極21、22。
即使在這種顯示元件70中，如圖13(a)所示，在沒有向透明電極21、22施加電場(電壓)的狀態(tài)下，封入在一對基板1、2間的介質(zhì)A呈各向同性，即光學(xué)各向同性，所以介質(zhì)A顯示為黑色。
在另一方面，如圖13(b)所示，當(dāng)向透明電極21、22施加電場(電壓)時，上述介質(zhì)A中的各分子8的長軸方向?qū)⒀刂c形成在上述透明電極21、22間的電場垂直的方向取向，所以將顯示出雙折射現(xiàn)象。通過這種雙折射現(xiàn)象，可以使顯示元件70的透過率按照透明電極21、22間的電壓進行調(diào)制。
另外，具有這種構(gòu)成的顯示元件70也與前述實施方式1相類似，在與相轉(zhuǎn)移溫度(轉(zhuǎn)移點)相比為非常高的溫度下，對透過率實施調(diào)制所需要的電壓相當(dāng)大，然而在剛剛超過轉(zhuǎn)移點的溫度下通過0～100V左右的電壓，即可以對透過率實施充分的調(diào)制。
另外，作為本實施方式的顯示裝置70如圖13(a)、圖13(b)所示，在上述透明電極21、22上分別設(shè)置有具有光功能性的功能基團(下面也稱為光功能基團)的取向膜23、24(即由具有光功能基團的材料(化合物)構(gòu)成的取向膜(光取向膜))。
在本實施方式中，在由玻璃基板構(gòu)成的兩個透明基板1、2的相對面上，分別形成有由ITO構(gòu)成的透明電極21、22和由聚酰亞胺構(gòu)成的取向膜23、24，而且在兩個基板1、2之間封入有作為介質(zhì)A的、由按照使前述構(gòu)造式2～4所示的化合物依次為30重量％、40重量％、30重量％的比率混合形成的組合物構(gòu)成的透明電介質(zhì)液體。上述電介質(zhì)液體在低于113℃時的溫度下呈負型向列液晶相，在該溫度以上時呈各向同性。上述顯示元件70中的介質(zhì)層3的厚度，可以通過在上述基板1、2的相對面上預(yù)先散布塑料珠的方式，調(diào)節(jié)至5μm左右。
另外，可以對上述取向膜23、24實施預(yù)先取向處理。彼此的取向處理方向可以為反向平行，其方向與偏光板吸收軸間的夾角為45度。在兩個基板1、2的外側(cè)中還可以如圖13(a)、圖13(b)所示，分別配置有偏光板6、7?？梢酝ㄟ^外部加溫裝置(加熱組件)，將按照這種方式獲得的顯示元件70保持在超過向列各向同性相的相轉(zhuǎn)移點的附近溫度中，并通過施加電場(電壓)的方式改變其透過率。
另外，在本實施方式中，還可以如圖14所示，在兩個基板1、2的表面(上述取向膜23、24)中在實施偏振光彼此平行的偏振光紫外線照射時，將呈現(xiàn)取向限制力，所以可以按照使兩個基板1、2的取向限制力方向(取向處理方向)彼此平行且在各像素71中形成取向限制力方向(取向處理方向)彼此正交的兩個區(qū)域DM·DM’(微小區(qū)域)的方式，實施取向處理。
采用這種構(gòu)成，可以在各像素71中，形成施加電場時產(chǎn)生的介質(zhì)A的光學(xué)各向異性方向彼此間夾角為90度角的、至少兩個區(qū)域DM·DM’(微小區(qū)域)，從而可以制作出各區(qū)域DM·DM’在施加電場時產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方向與偏光板6、7的吸收軸6a、7a間的夾角分別為45度角，且各區(qū)域DM·DM’在施加電場時產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角為90度角的顯示元件70。
對按照這種方式制作出的(即實施兩個區(qū)域處理的)本實施方式的顯示元件70在施加有電場時的極角為60度方向的色進行觀察時，在所有視角(視角A’、B’、C’、D’、A、B、C、D)中均不會觀察到帶色現(xiàn)象。
為了進行比較，還可以如圖15所示，通過在兩個基板1、2的表面(上述取向膜23、24)中呈現(xiàn)沿一個方向的取向限制力，進而通過使兩個基板1、2的取向限制力方向(取向處理方向)彼此平行且在各像素(81)中形成一個區(qū)域的方式實施取向處理，并進行與上述相同的測定。其測定結(jié)果表明，在與偏光板吸收軸方向呈45夾角的方位中觀察到藍色和黃色的帶色現(xiàn)象。
如上所述，根據(jù)本實施方式，在各像素71中存在有在電場施加時介質(zhì)A的光學(xué)各向異性方向彼此不同的兩個區(qū)域DM·DM’，使各區(qū)域DM·DM’在電場施加時產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方向與各偏光板6、7的吸收軸6a、7a間的夾角分別在小于45度±10度的范圍內(nèi)，且使各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角為大約90度，所以在前述的顯示元件70中的各像素71中設(shè)置有兩個按照使彼此取向方向呈90度不同的方式實施取向處理后的區(qū)域，從而可以在不對電極構(gòu)造實施改變的條件下，獲得能夠不損失透過率、且能夠在各個方位抑制帶色現(xiàn)象的視野角度寬廣的顯示元件70。如果具體的講就是，采用本實施方式，可以通過在如圖14所示的微小區(qū)域，設(shè)置按照形成取向限制力方向(取向處理方向)彼此正交的兩個區(qū)域(區(qū)域DM·DM’)的方式實施了上述取向處理的取向膜23、24，可在各像素71內(nèi)形成按照取向方向彼此呈90度不同的方式實施了取向處理的區(qū)域。
而且，上述取向膜23、24還可以為配置在基板1、2中至少一個中的至少一個取向膜，該取向膜從容易實施取向控制來看優(yōu)選能夠具有光功能基團，然而本發(fā)明并不僅限于此。例如，上述光功能基團可以為諸如能夠?qū)崿F(xiàn)二聚反應(yīng)的肉桂酸鹽，查耳酮類，以及能夠?qū)崿F(xiàn)異構(gòu)反應(yīng)的偶氮類等，然而本發(fā)明并不僅限于此。
另外，在本實施方式中，與前述實施方式1相同，在各像素71中的區(qū)域可以形成為兩個以上，如果考慮到人類肉眼的視力誤差，各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的光學(xué)各向異性方向，與上述偏光板6、7的吸收軸間的夾角可以分別為45度左右(即優(yōu)選在45度±10度的范圍內(nèi)，在小于45度±10度的范圍內(nèi)進一步優(yōu)選，在45度±5的范圍內(nèi)更優(yōu)選)，各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角可以為大約90度(即優(yōu)選在90度±20度的范圍內(nèi)，在小于90度±20度的范圍內(nèi)進一步優(yōu)選，在90度±10度的范圍內(nèi)更優(yōu)選)。
另外，在本實施方式中，各像素71中的各區(qū)域間的比率與前述實施方式1相同，可以使光學(xué)各向異性方向彼此不同的兩個區(qū)域間的比率(面積和比率)為1∶9～1∶1(優(yōu)選為大約1∶1)。
〖實施方式3〗下面參考附圖16和附圖17，對本發(fā)明的其它實施方式進行說明。而且，在本實施方式中主要對與前述實施方式1間不同的部分進行說明，與前述實施方式1中使用的構(gòu)成元件具有相同功能的構(gòu)成元件附注有相同的參考標(biāo)號，并省略了對這些部分的詳細說明。
圖16和圖17分別為表示作為本實施方式的顯示元件中的各像素的電極構(gòu)成的一個實例的示意性平面圖。
在本實施方式中，采用著與前述實施方式1記載的顯示元件構(gòu)成，并且通過設(shè)置開關(guān)元件、信號線、掃描線、相對電極線，形成呈矩陣形狀的像素組。即，在本實施方式中采用ITO作為梳狀電極4、5，且線寬為5μm、電極間距離為5μm、介質(zhì)層3的厚度(即基板1、2間的距離)為10μm，使用如上述構(gòu)造式(1)所示的戊基氰基聯(lián)苯(5CB)作為介質(zhì)A，并通過外部加溫裝置(加熱組件)將上述5CB保持在向列各向同性相的相轉(zhuǎn)移溫度上方附近的溫度中，通過施加電場(電壓)的方式，使透過率產(chǎn)生變化。
根據(jù)本實施方式構(gòu)造的顯示元件70還如圖16和圖17所示，在呈矩陣狀配置的多個像素71的各列和各行中，分別設(shè)置有數(shù)據(jù)信號線31(SLv)和掃描信號線32(GLw)，而且在各像素71內(nèi)設(shè)置有由梳狀電極4構(gòu)成的、呈梳狀形狀的像素電極，和由梳狀電極5構(gòu)成的對置電極。如果更具體的講就是，根據(jù)本實施方式構(gòu)造的顯示元件70，具有呈矩陣狀配置的多個數(shù)據(jù)信號線31和掃描信號線32，對應(yīng)設(shè)置在上述數(shù)據(jù)信號線31與掃描信號線32交叉點中的至少一個TFT33(開關(guān)元件)，與該TFT33相連接的、呈梳狀形狀的、作為像素電極的梳狀電極4，以及插入設(shè)置在上述梳狀電極4的梳齒部分4a、4a之間的、具有按照與上述梳齒部分4a嚙合方式形成的梳齒部分5a的、作為梳狀形狀的對置電極的梳狀電極5，而且，梳齒部分4a、5a按照在各像素71內(nèi)，形成可通過兩個梳狀電極4、5施加彼此呈90夾角的電場的至少兩個區(qū)域DM·DM’的方式，在與基板1、2大體平行的表面內(nèi)分別形成彎曲角(折射角)為90度的、呈鋸齒形狀(楔形形狀)的彎曲。
采用這種構(gòu)成，前述實施方式1是在各像素71內(nèi)，設(shè)置有由梳狀電極4、5構(gòu)成的兩個電極對10，并且使一個電極對10的梳齒部分4a、5a按照在各像素內(nèi)與相鄰的其它電極對10中的梳齒部分4a、5a呈90度夾角的方式配置，從而可以在由上述電極對10形成的至少兩個區(qū)域DM·DM’施加大體正交的電場，在本實施方式中，各梳齒部分4a、5a是分別按90度的角度折曲，而且通過相互嚙合地對置配置各梳齒部分4a、5a，從而在各梳齒部分4a、5a之間形成施加大體正交的電場的、至少兩個區(qū)域DM·DM’(微小區(qū)域)。
即，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的顯示元件70，各梳齒部分4a、5a分別由呈90夾角的折曲部4a1、4a2、……、4ar、5a1、5a2、……、5ar(r為可以通過施加電場，在各像素71內(nèi)通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性的任意整數(shù))構(gòu)成，并且設(shè)置使折曲部4a1、5a1與折曲部4a2、5a2相互沿正交方向，形成彼此呈90度夾角的至少兩個區(qū)域DM·DM’。
另外，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的顯示元件70，在基板1、2的外側(cè)中還可以設(shè)置有偏光板6、7，這些偏光板6、7按照其吸收軸6a、7a、即偏光板吸收軸方向彼此正交的方式形成，可以按照各偏光板6、7中的吸收軸6a、7a與梳狀電極4、5中的梳齒部分4a、5a的電極延伸方向、即各折曲部4ar、5ar的電極延伸方向呈45度夾角的方式形成。因此，各偏光板6、7中的吸收軸6a、7a相對各折曲部4ar、5ar的電場施加方向，可以形成為45度的夾角。
通過本發(fā)明申請人的研究，發(fā)現(xiàn)即使采用上述構(gòu)成，也可以獲得不會損失透過率的、抑制各方位中的帶色現(xiàn)象且視野角度大的顯示元件70。
另外，在如圖16所示的電極構(gòu)成中，在數(shù)據(jù)信號線31與像素71內(nèi)的對置電極、即按照與上述數(shù)據(jù)信號線31相對方式設(shè)置的梳狀電極5之間，存在比較大的非顯示區(qū)域34。
然而在如圖17所示的構(gòu)成中，由于數(shù)據(jù)信號線31不是按照直線，而是按照沿與像素71內(nèi)的梳狀電極4、5的折曲平行的方式形成的，所以上述非顯示區(qū)域34將被大幅度減小。
即，采用如圖16所示的構(gòu)成，顯示區(qū)域為30％左右，而采用如圖17所示的構(gòu)成時，顯示區(qū)域?qū)⑸仙?0％左右。
另外，在本實施方式中，上述梳狀電極4、5中的梳齒部分4a、5a是沿著數(shù)據(jù)信號線31設(shè)置的，從而使上述數(shù)據(jù)信號線31沿著上述梳齒部分4a、5a的形狀呈鋸齒形折曲的，然而本發(fā)明并不僅限于此，上述梳齒部分4a、5a還可以沿著掃描信號線32延伸設(shè)置，也可以使上述數(shù)據(jù)信號線31和掃描信號線32中的至少一個，按照矩齒形狀形成。
另外，根據(jù)本實施方式，也與前述實施方式1、2相類似，優(yōu)選使各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的光學(xué)各向異性方向，與上述偏光板6、7的吸收軸間的夾角為45度左右(即優(yōu)選在45度±10度的范圍內(nèi)，在小于45度±10度的范圍內(nèi)進一步優(yōu)選，在45度±5的范圍內(nèi)更優(yōu)選)，優(yōu)選使各區(qū)域DM·DM’在電場施加時的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角為大約90度(即優(yōu)選在90度±20度的范圍內(nèi)，在小于90度±20度的范圍內(nèi)進一步優(yōu)選，在90度±10度的范圍內(nèi)更優(yōu)選)。
另外，在本實施方式中，各像素71中的各區(qū)域DM·DM’的比率也與前述實施方式1、2相類似，使光學(xué)各向異性方向彼此不同的兩個區(qū)域DM·DM’的比率(面積和比率)可以為1∶9～1∶1(優(yōu)選為大約1∶1)。
而且，在上述的各部分說明中，主要是以施加電場時各區(qū)域DM·DM’呈光學(xué)各向異性的情況下為例進行說明的，然而本發(fā)明并不僅限于此，還可以如上所述，只要為可以通過電場的施加使光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化，可在施加電場時呈光學(xué)各向異性，也可在不施加電場時也呈光學(xué)各向異性，在呈光學(xué)各向異性的狀態(tài)下，各像素71中只要存在有介質(zhì)A的光學(xué)各向異性方向不同的至少兩個區(qū)域DM·DM’即可。
另外，在上述的各部分說明中，主要是以在各像素71內(nèi)設(shè)置有兩種類型的光學(xué)各向異性方向相同的區(qū)域的情況為例進行說明的，然而本發(fā)明并不僅限于此，還可以設(shè)置兩種以上光學(xué)各向異性方向相同的區(qū)域。即，還可以如上所述，優(yōu)選使各區(qū)域在施加電場時或不施加電場時的上述光學(xué)各向異性方向，與上述偏光板6、7的吸收軸6a、7a間的夾角為45度左右(即可以在45度±10度的范圍內(nèi))，優(yōu)選各區(qū)域在施加電場時或不施加電場時的上述光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角為大約90度(即可以在90度±20度的范圍內(nèi))，然而也可以如上述實施方式1中圖20～圖22所示的那樣，采用使上述各角度分別獨立地從45度或90度偏離的構(gòu)成。從上述記載不難得出，在各像素71中的介質(zhì)A的光學(xué)各向異性方向并不僅限于兩個方向，也可以如上所述，在各像素存在施加電場時或不施加電場時的上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向彼此不同的至少兩個區(qū)域DM·DM’。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以在各像素71形成施加電場時或不施加電場時的上述介質(zhì)A的光學(xué)各向異性方向彼此不同的至少兩個區(qū)域DM·DM’，而且可以使各區(qū)域DM·DM’在施加電場時或不施加電場時的光學(xué)各向異性方向，與上述偏光板6、7中的吸收軸6a、7a間的夾角，分別在如上所述的45度±10度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在小于45度±10度的范圍內(nèi)，而且使各區(qū)域DM·DM’在施加電場時或不施加電場時的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角，在如上所述的90度±20度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在小于90度±20度的范圍內(nèi)，以便能夠?qū)π毕蛞暯堑膸F(xiàn)象給予相互補償，不對透過率造成損失，且大大提高視野角度特性。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的顯示元件，如上所述，是一種采用通過電場的施加使光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化的介質(zhì)進行顯示的顯示元件，在各像素存在有在施加電場時或不施加電場時的上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向彼此不同的至少兩個區(qū)域，所以驅(qū)動溫度范圍廣且具有寬廣視野角度特性和高速響應(yīng)特性，并且可以對斜向視角的帶色現(xiàn)象實施相互補償，和在先技術(shù)相比能夠提高視野角度特性。
另外，上述顯示元件是具有在上述一對基板中的至少一個基板中，配置有在與上述介質(zhì)的相對面相反側(cè)的偏光板，上述各區(qū)域在施加電場時或不施加電場時的上述光學(xué)各向異性方向，與上述偏光板的吸收軸間的夾角，優(yōu)選在45度±10度的范圍內(nèi)，在小于45度±10度的范圍內(nèi)時更優(yōu)選。
如上所述，上述各區(qū)域在施加電場時或不施加電場時的上述光學(xué)各向異性的方向，與上述偏光板的吸收軸間的夾角為45度時具有最大透過率。因此，上述各區(qū)域在施加電場時或不施加電場時的上述光學(xué)各向異性方向，與上述偏光板的吸收軸間的夾角，優(yōu)選為45度，若上述角度為45度時透過率為100％，則由于透過率在大約為90％以上時會使人眼感覺到為最大輝度，所以當(dāng)上述角度在35度≤θ≤55度的范圍內(nèi)時，會使人眼感覺到大體為最大輝度、或與最大輝度相接近的輝度。在這種情況下，特別是當(dāng)使上述角度在35度＜θ＜55度的范圍內(nèi)時，會使人眼感覺到為最大輝度。
因此，如果采用上述構(gòu)成，將不會對透過率造成損失，且能夠大大提高視野角度特性。
另外，上述至少兩個區(qū)域在施加電場時或不施加電場時的上述光學(xué)各向異性方向(區(qū)域方向)彼此間的夾角，優(yōu)選在90度±20度的范圍內(nèi)，在小于90度±20度的范圍內(nèi)時更優(yōu)選。
如果采用上述構(gòu)成，將可以抑制透過率的下降，并大大提高在諸如極角為±60度的范圍內(nèi)的視野角度特性。
特別是當(dāng)上述各區(qū)域施加電場時或不施加電場時的上述光學(xué)各向異性方向，與上述偏光板的吸收軸間的夾角，在45度±10度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在小于45度±10度的范圍內(nèi)，且各區(qū)域的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角，在90度±20度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在小于90度±20度的范圍內(nèi)時，可以對諸如極角為±60度的范圍內(nèi)的顯示顏色變化實施充分抑制，對斜向視角的帶色現(xiàn)象給予可靠相互補償，并且能夠在保持最大輝度的條件下實施明亮顯示，從而能夠提供出一種不會感覺到透過率下降，且能夠進一步提高視野角度特性的顯示元件。
另外，在上述顯示元件中作為形成上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性的方向彼此不同的、至少兩個區(qū)域(區(qū)域分割)的手段，可以舉出例如電場。
因此，上述顯示元件具有對上述各像素中的上述介質(zhì)施加與上述基板大體平行的電場的電場施加組件，而且上述電場施加組件可以相對上述各像素中的上述介質(zhì)施加部分方向不同的電場。
另外，上述顯示元件在各像素內(nèi)具有由對上述介質(zhì)施加與上述基板大體平行的電場的、至少為兩個的電極構(gòu)成的電極對組，彼此相鄰的各電極對組可以按照彼此間夾角在90度±20度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在小于90度±20度的范圍內(nèi)的方式，對上述介質(zhì)施加電場。
而且上述電極對可以分別由一對呈梳狀形狀的電極構(gòu)成，梳齒部分按照彼此嚙合的方式相對設(shè)置，且上述電極對組可以按照使各電極對的梳齒部分與相鄰的其它電極對的梳齒部分間的夾角，在90度±20度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在小于90度±20度的范圍內(nèi)的方式實施配制。
另外，上述顯示元件可以在呈矩陣狀配置的多個像素的各列和各行中，分別設(shè)置有數(shù)據(jù)信號線和掃描信號線，而且在各像素內(nèi)設(shè)置有向上述介質(zhì)施加與上述基板大體平行的電場的、呈梳狀形狀的像素電極和對置電極，上述呈梳狀形狀的像素電極和對置電極中的梳齒部分在與上述基板大體平行的面內(nèi)，按照其角度在90度±20度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在小于90度±20度的范圍內(nèi)的方式，呈鋸齒形狀折曲。
如果采用上述的各種構(gòu)成，可以使各區(qū)域在施加電場時或不施加電場時的上述光學(xué)各向異性方向，容易地在90度±20度的范圍內(nèi)，優(yōu)選是在小于90度±20度的范圍內(nèi)，所以可以對斜向視角的帶色現(xiàn)象實施相互補償，不會對透過率造成損失，且能夠大大提高視野角度特性。
另外，上述顯示元件還可以使上述數(shù)據(jù)信號線和掃描信號線中的至少一個，沿著上述像素電極和對置電極的形狀且在與上述基板大體平行的面內(nèi)，按照其角度分別在90度±20度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在小于90度±20度的范圍內(nèi)的方式，呈鋸齒形狀折曲。
通過使上述數(shù)據(jù)信號線和掃描信號線中的至少一個，沿著上述像素電極和對置電極的形狀且在與上述基板大體平行的面內(nèi)，按照其角度在90度±20度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在小于90度±20度的范圍內(nèi)的方式，呈鋸齒形狀折曲的構(gòu)成方式，可以使如上所述的上述呈梳狀形狀的像素電極和對置電極的梳齒部分形成為鋸齒形狀，從而可以大幅減小在上述呈梳狀形狀的像素電極和對置電極的梳齒部分，與上述數(shù)據(jù)信號線和掃描信號線間產(chǎn)生的非顯示區(qū)域，擴大顯示區(qū)域。
另外，在上述顯示元件中作為形成上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性的方向彼此不同的、至少兩個區(qū)域(區(qū)域分割)的手段，可以舉出上述基板表面的取向處理。
因此，上述顯示元件在上述各像素內(nèi)，可以具有至少為兩個的、實施了取向方向彼此不同的取向處理的區(qū)域。
在這種情況下，上述顯示元件在各像素內(nèi)具有至少為兩個的、取向方向在小于90度±20度范圍內(nèi)彼此不同的實施了取向處理的區(qū)域。
上述各區(qū)域?qū)嵤┤∠蛱幚淼娜∠蚍较騼?yōu)選為在90度±20度范圍內(nèi)相互不同，更優(yōu)選在小于90度±20度范圍內(nèi)相互不同。
另外，可以使上述顯示元件的各區(qū)域在施加電場時的上述光學(xué)各向異性方向，與上述偏光板的吸收軸間的夾角，在45度±10度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在小于45度±10度的范圍內(nèi)，而且，在各像素內(nèi)具有至少兩個實施了取向方向在90度±20度的范圍內(nèi)、優(yōu)選在小于90度±20度的范圍內(nèi)彼此不同的取向處理的區(qū)域，而且使各區(qū)域在施加電場時或不施加電場時的光學(xué)各向異性方向彼此間的夾角，優(yōu)選在90度±20度的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在小于90度±20度的范圍內(nèi)。
另外，還可以使上述一對基板中的至少一個基板，優(yōu)選配置有具有光感應(yīng)性的功能基團的取向膜，對該取向膜實施上述的取向處理。
如果采用上述的各種構(gòu)成，由于可以使各區(qū)域在施加電場時或不施加電場時的光學(xué)各向異性方向容易地在90度±20度的范圍內(nèi)，優(yōu)選是在小于90度±20度的范圍內(nèi)不同，所以可以對斜向視角的帶色現(xiàn)象實施相互補償，不會對透過率造成損失，且能夠大大提高視野角度特性。
另外，上述介質(zhì)可以在不施加電場時呈光學(xué)各向同性，在施加電場時呈光學(xué)各向異性。在這種情況下，折射率橢圓體的形狀在不施加電場時呈球形體，當(dāng)施加電場時變化為橢圓體。上述介質(zhì)也可以在不施加電場時呈光學(xué)各向異性，在施加電場時呈光學(xué)各向同性。在這種情況下，折射率橢圓體的形狀在不施加電場時呈橢圓體，當(dāng)施加電場時變化為球形體。
無論采用上述的那種構(gòu)成，均可以通過施加電場，使不施加電場時和施加電場時的上述介質(zhì)的折射率橢圓體的形狀產(chǎn)生變化，從而可以按照使光學(xué)各向異性的方向保持一定，使光學(xué)各向異性(取向秩序度，折射率)的程度產(chǎn)生變化的方式進行顯示。因此，無論采用上述那種構(gòu)成，均可以使不施加電場時和施加電場時的顯示狀態(tài)彼此不同，從而可以實現(xiàn)驅(qū)動溫度范圍廣且具有寬廣視野角度特性和高速響應(yīng)特性的顯示元件。
另外，上述介質(zhì)優(yōu)選具有在施加電場時或不施加電場時在可見光波長以下量級的取向秩序。即，上述介質(zhì)優(yōu)選為在可見光波長以下的量級中并不呈液體的各向同性相，而是具有秩序(有序構(gòu)造，取向秩序)的介質(zhì)。如果這種秩序結(jié)構(gòu)在可見光波長的量級之下，則呈現(xiàn)出光學(xué)各向同性。因此，通過使用在施加電場時或不施加電場時的取向秩序在小于可見光波長的介質(zhì)，確實可以在施加電場時和不施加電場時使顯示狀態(tài)于不同。
另外，上述介質(zhì)可以為具有呈立體對稱性的有序構(gòu)造的介質(zhì)。
另外，上述介質(zhì)可以為由呈立方晶相或近晶D相的分子構(gòu)成的介質(zhì)。
另外，上述介質(zhì)可以為由液晶微乳液構(gòu)成的介質(zhì)。
另外，上述介質(zhì)可以為由呈膠束相、逆膠束相、海綿相或立方晶相的溶致型液晶構(gòu)成的介質(zhì)。
另外，上述介質(zhì)可以為由呈膠束相、逆膠束相、海綿相或立方晶相的液晶微粒分散系統(tǒng)構(gòu)成的介質(zhì)。
另外，上述介質(zhì)可以為由枝狀聚合物構(gòu)成的介質(zhì)。
另外，上述介質(zhì)可以為由呈膽甾藍相的分子構(gòu)成的介質(zhì)。
另外，上述介質(zhì)可以為由呈近晶藍相的分子構(gòu)成的介質(zhì)。
上述物質(zhì)均可以通過施加電場使其光學(xué)各向異性的程度產(chǎn)生變化。因此，上述物質(zhì)均可以作為上述介質(zhì)使用。
另外，本發(fā)明的顯示裝置具有如上所述的、根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的顯示元件，所以驅(qū)動溫度范圍廣且具有寬廣視野角度特性和高速響應(yīng)特性，并且可以對斜向視角的帶色現(xiàn)象實施相互補償，和在先技術(shù)相比能夠提高視野角度特性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的顯示元件是一種不會對透過率造成損失，且能夠?qū)Ω鱾€方位上的帶色現(xiàn)象進行抑制，具有寬廣視野角度特性和高速響應(yīng)特性的優(yōu)良的顯示元件，可以廣泛地適用于諸如電視機和監(jiān)視器等的圖像顯示裝置(顯示裝置)，以及在諸如文字自動處理器和個人計算機等的OA設(shè)備，和視頻攝象機、數(shù)字攝象機、便攜式電話等的信息終端中配置的圖像顯示裝置(顯示裝置)。而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的顯示元件，具有如上所述的寬廣視野角度特性和高速響應(yīng)特性，所以適用于實施大畫面顯示和動畫顯示的顯示裝置。而且這種顯示元件具有高速響應(yīng)特性，所以特別適用于諸如按照場序制色彩方式的顯示裝置。
另外，在上述實施方式中，使上述介質(zhì)A的光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化用的組件，主要是以可施加電場的組件為例進行說明的，然而本發(fā)明并不僅限于此，也可以不使用施加電場的組件，而是采用能夠施加磁場的組件，通過在施加磁場時和不施加磁場時，使光學(xué)各向異性的程度產(chǎn)生變化。
即，還可以采用與使用電場相同的方式，使用磁場作為外部場?？梢酝ㄟ^施加磁場使介質(zhì)A的光學(xué)各向異性的程度產(chǎn)生變化，利用介質(zhì)A的磁各向異性。在這種情況下，優(yōu)選是采用磁化率的各向異性比較大的介質(zhì)，作為上述介質(zhì)A。對于采用有機分子的情況下，對于磁化率的影響幾乎都是基于反磁性磁化率，所以對于通過磁場變化使π電子在分子內(nèi)作環(huán)狀運動的情況下，其絕對值變大。因此，對于諸如分子內(nèi)存在有芳香環(huán)的情況下，相對磁場方向芳香環(huán)(芳香環(huán)的列，芳香環(huán)含有鏈)朝向垂直方向時的磁化率絕對值變大。在這種情況下，芳香環(huán)沿水平面方向的磁化率絕對值，比沿垂直方向上的磁化率小，所以磁化率的各向異性變大。因此，優(yōu)選采用分子內(nèi)具有6元環(huán)(比如說苯環(huán))等環(huán)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)作為上述介質(zhì)A。而且，為了提高磁化率的各向異性，優(yōu)選使介質(zhì)A內(nèi)的電子自旋配置排列。通過在分子內(nèi)導(dǎo)入諸如N、O、NO等游離基(自由基)等電子自旋體，可以使分子具有穩(wěn)定的自旋。在這種情況下，可以通過重疊平面上的共軛系分子，使自旋體平行配置排列。在這種情況下，優(yōu)選采用在中心的芯部部分重疊而形成柱的圓盤狀液晶作為上述介質(zhì)A。
對于使用磁場作為上述外部場的情況下，可以不使用諸如上述電極4、5等的電場施加組件，而是采用在上述單元的外側(cè)，比如說上述顯示元件70的外表面等上，設(shè)置諸如磁鐵等的磁場產(chǎn)生組件的構(gòu)成。采用這種方式，可以不使用上述電場，而是向上述介質(zhì)施加磁場，進行與上述相類似的驅(qū)動。
另外，還可以利用光場作為外部場。在這種情況下，作為外加場而使用的光的波長沒有特別限定，但是通過使例如Nd:YAG(yttriumaluminum garnet)激光器發(fā)射532nm的光來照射媒質(zhì)，可使媒質(zhì)的光學(xué)各向異性的程度變化。
對于可以使用在這種情況下的介質(zhì)A，本發(fā)明并沒有特殊限制，然而在這種情況下，為了利用基于光束產(chǎn)生Kerr效應(yīng)，優(yōu)選是通過光束照射產(chǎn)生光學(xué)各向異性程度變化的介質(zhì)。而且，上述介質(zhì)A可以采用與采用電場作為外部場時相同的介質(zhì)，如果具體的講就是，可以使用如前述實施方式1以舉例形式給出的各種介質(zhì)。
另外，對于使用光場作為上述外部場的情況下，在上述介質(zhì)A中優(yōu)選含有少量色素。通過在上述介質(zhì)A中，具體的講是在上述液晶性物質(zhì)中添加少量色素，與未添加色素前相比，可以增大光學(xué)各向異性的變化程度。在上述介質(zhì)A中的色素含有量可以在0.01重量％以上不足5重量％。當(dāng)上述含有量低于0.01重量％時，色素量過少，難以充分發(fā)揮其效果。當(dāng)上述含有量高于5重量％時，又會出現(xiàn)色素對激勵光產(chǎn)生吸收的問題。
在這種情況下，上述介質(zhì)A可以采用諸如由前述構(gòu)造式(1)所示的化合物(液晶性物質(zhì))。該液晶性物質(zhì)可以不加改變地用作介質(zhì)A，也可以向該液晶性物質(zhì)添加色素后再使用。
本發(fā)明對于上述色素并沒有特殊限制，優(yōu)選采用色素吸收帶為激勵光波長的物質(zhì)，比如說可以添加入如下述構(gòu)造式(8)表示的化合物(1-氨基-蒽醌(1-amino-anthroquinone、下面也表示為“1AAQ”)，日本Aldrich社制造)。
化4
相對由前述構(gòu)造式(1)表示的化合物(“5CB”(戊基氰基聯(lián)苯))，按照使上述“1AAQ”在由“5CB”和“1AAQ”構(gòu)成的介質(zhì)A中的含有量為0.03重量％的方式實施添加，由光激勵產(chǎn)生的光學(xué)各向異性程度變化，將比未添加上述“1AAQ”前增大10倍左右。
即，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的顯示元件，可以具有至少一個為透明的一對基板，以及夾持在該一對基板之間的、可通過施加外部場的方式產(chǎn)生光學(xué)各向異性程度變化的介質(zhì)，而且在各像素存在有在施加外場時或不施加外場時的上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向彼此不同的、至少兩個區(qū)域。
作為在上述顯示元件中使上述各區(qū)域產(chǎn)生光學(xué)各向異性的組件，在上面的說明中以舉例形式給出了電場、磁場、光場等，其中的電場可以使上述顯示元件的設(shè)計和驅(qū)動控制容易而為優(yōu)選。
因此，上述顯示元件可以具有作為外部場施加組件的、諸如電極等的電場施加組件和諸如磁鐵等的磁場施加組件，而且上述外部場施加組件從上述顯示元件的設(shè)計和驅(qū)動控制的角度考慮，采用電場施加組件更優(yōu)選。
另外，在本發(fā)明中，上述外部場施加組件可以在外部場施加前后使上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化即可，本發(fā)明對其并沒有特殊限制，所以上述外部場施加組件除了諸如電極等的電場施加組件和諸如磁鐵等的磁場施加組件之外，還可以采用激光裝置，比如說上述的Nd:YAG激光器等的光照射組件(激勵光產(chǎn)生組件)。
另外，作為本發(fā)明的上述顯示元件，還可以預(yù)先在基板表面上，通過實施區(qū)域分割用的取向處理等方式，在各像素形成在施加外場時或不施加外場時介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向彼此不同的、至少兩個區(qū)域，從而還可以不在顯示元件自身中設(shè)置上述的外部場施加組件。
即，上述外部場施加組件可以配置在上述顯示元件自身中，也可以與上述顯示元件分別獨立地設(shè)置。
因此，本發(fā)明的顯示裝置，可以配置有設(shè)置上述外部場施加組件的顯示元件，也可以配置有與上述顯示元件分別獨立設(shè)置著上述外部場施加組件。即，上述顯示裝置可以配置有本發(fā)明的顯示元件，即在各像素存在有在施加外場時或不施加外場時上述介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向彼此不同的、至少兩個區(qū)域的顯示元件，以及向該顯示元件中的介質(zhì)施加外部場用的外部場施加組件。
本發(fā)明并不僅限于上述的各實施方式，還可以在權(quán)利要求表示的范圍內(nèi)形成種種變更，對由不同實施方式分別公開的技術(shù)解決方案實施適當(dāng)組合獲得的實施方式，也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
而且，在本發(fā)明詳細說明部分中給出的具體實施方式
或?qū)嵤├?，僅僅是為了使本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容更容易理解，不應(yīng)該在這些具體實例限定的狹義范圍內(nèi)對本發(fā)明作出解釋，還可以在不脫離本發(fā)明的主題和權(quán)利要求請求保護的范圍內(nèi)，按照多種形式實施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種顯示元件(70)，具有至少一個為透明的一對基板(1，2)、和夾持在該一對基板之間、通過施加電場使光學(xué)各向異性程度發(fā)生變化的介質(zhì)(A)，其特征在于，在各像素(61)中存在至少兩個在施加電場時或不施加電場時所述介質(zhì)的光學(xué)各向異性的方向不同的區(qū)域(DM，DM’)。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述至少兩個區(qū)域的在施加電場時或不施加電場時的所述光學(xué)各向異性的方向相互所成角度在90度±20度的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，在各像素內(nèi)具有由向所述介質(zhì)施加與所述基板大體平行的電場的至少兩個電極對(4、5)構(gòu)成的電極對組，彼此相鄰的各電極對向所述介質(zhì)施加相互成90度±20度的范圍內(nèi)的角度的電場。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示元件，其特征在于，所述電極對由一對分別呈梳狀的電極(4，5)構(gòu)成，梳齒部分(4a，5a)在相互嚙合的方向相對設(shè)置，而且所述電極對組配置為使各電極對的梳齒部分與相鄰的其它電極對的梳齒部分成90度±20度的范圍內(nèi)的角度。
5.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，在呈矩陣狀配置的多個像素的各列和各行中，分別設(shè)置數(shù)據(jù)信號線(SLi，31)和掃描信號線(GLi，32)，而且在各像素內(nèi)設(shè)置有向所述介質(zhì)施加與所述基板大體平行的電場的、呈梳狀形狀的像素電極(4)和對置電極(5)，所述呈梳狀形狀的像素電極和對置電極的梳齒部分(4a，5a)在與所述基板大體平行的面內(nèi)，分別以90度±20度的范圍內(nèi)的角度呈鋸齒形狀折曲。
6.如權(quán)利要求5所述的顯示元件，其特征在于，所述數(shù)據(jù)信號線和掃描信號線中的至少一個，沿著所述像素電極和對置電極的形狀且在與所述基板大體平行的面內(nèi)，分別以90度±20度的范圍內(nèi)的角度呈鋸齒形狀折曲。
7.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，在所述各像素內(nèi)具有至少兩個實施了使相互取向方向在90度±20度的范圍內(nèi)不同的取向處理的區(qū)域(DM，DM’)。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示元件，其特征在于，所述一對基板中的至少一個基板配置有具有光感應(yīng)性的功能基團的取向膜(23，24)，而且對該取向膜實施所述取向處理。
9.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述至少兩個區(qū)域的在施加電場時或不施加電場時的所述光學(xué)各向異性的方向彼此間的夾角，在小于90度±20度的范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，在所述各像素中具有對所述介質(zhì)施加與所述基板大體平行的電場的電場施加組件(4，5)，所述電場施加組件相對所述各像素中的所述介質(zhì)施加部分方向不同的電場。
11.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，在所述各像素內(nèi)具有至少兩個實施了相互取向方向不同的取向處理(DM，DM’)。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示元件，其特征在于，所述各區(qū)域中取向處理的取向方向在90度±20度的范圍內(nèi)不同。
13.如權(quán)利要求11所述的顯示元件，其特征在于，所述各區(qū)域中取向處理的取向方向在小于90度±20度的范圍內(nèi)不同。
14.如權(quán)利要求11所述的顯示元件，其特征在于，所述一對基板中的至少一個基板配置有具有光感應(yīng)性的功能基團的取向膜(23，24)，而且對該取向膜實施所述取向處理。
15.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，具有偏光板(6，7)，配置在所述一對基板中的至少一個基板的與所述介質(zhì)的相對面相反側(cè)，所述各區(qū)域的在施加電場時或不施加電場時的所述光學(xué)各向異性方向與所述偏光板的吸收軸(6a，7a)間的夾角在45度±10度的范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求15所述的顯示元件，其特征在于，所述各區(qū)域的在施加電場時或不施加電場時的所述光學(xué)各向異性的方向與所述偏光板的吸收軸間的夾角在小于45度±10度的范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)在不施加電場時呈光學(xué)各向同性，通過施加電場呈光學(xué)各向異性。
18.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)在不施加電場時呈光學(xué)各向異性，通過施加電場呈光學(xué)各向同性。
19.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)在施加電場時或不施加電場時具有小于可見光波長量級的取向秩序。
20.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)具有呈立體對稱性的有序構(gòu)造。
21.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由呈立方晶相或近晶D相的分子構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由液晶微乳液構(gòu)成。
23.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由呈膠束相、逆膠束相、海綿相或立方晶相的溶致型液晶構(gòu)成。
24.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由呈膠束相、逆膠束相、海綿相或立方晶相的液晶微粒分散系統(tǒng)構(gòu)成。
25.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由枝狀聚合物構(gòu)成。
26.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由呈膽甾藍相的分子構(gòu)成。
27.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由呈近晶藍相的分子構(gòu)成。
28.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，具有偏光板(6，7)，配置在所述一對基板中的至少一個基板的與所述介質(zhì)的相對面相反側(cè)，所述各區(qū)域的在施加電場時或不施加電場時的所述光學(xué)各向異性的方向與所述偏光板的吸收軸(6a，7a)的夾角在45度±10度的范圍內(nèi)，且所述至少兩個區(qū)域的光學(xué)各向異性的方向夾角在90度±20度的范圍內(nèi)。
29.如權(quán)利要求28所述的顯示元件，其特征在于，所述各區(qū)域的在施加電場時或不施加電場時的所述光學(xué)各向異性的方向與所述偏光板的吸收軸(6a，7a)的夾角在小于45度±10度的范圍內(nèi)，且所述至少兩個區(qū)域的光學(xué)各向異性的方向夾角在小于90度±20度的范圍內(nèi)。
30.如權(quán)利要求29所述的顯示元件，其特征在于，在各像素內(nèi)具有由對所述介質(zhì)施加與所述基板大體平行的電場的、至少為兩個的電極對(4，5)構(gòu)成的電極對組，彼此相鄰的各電極對對所述介質(zhì)施加彼此間夾角在小于90度±20度的范圍內(nèi)的電場。
31.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述電極對由一對分別呈梳狀的電極(4，5)構(gòu)成，梳齒部分(4a，5a)在相互嚙合的方向相對設(shè)置，而且所述電極對組配置為使各電極對的梳齒部分與相鄰的其它電極對的梳齒部分成90度±20度的范圍內(nèi)的角度。
32.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，在呈矩陣狀配置的多個像素的各列和各行中，分別設(shè)置數(shù)據(jù)信號線(SLi，31)和掃描信號線(GLi，32)，而且在各像素內(nèi)設(shè)置有向所述介質(zhì)施加與所述基板大體平行的電場的、呈梳狀形狀的像素電極(4)和對置電極(5)，所述呈梳狀形狀的像素電極和對置電極的梳齒部分(4a，5a)在與所述基板大體平行的面內(nèi)，分別以90度±20度的范圍內(nèi)的角度呈鋸齒形狀折曲。
33.如權(quán)利要求32所述的顯示元件，其特征在于，所述數(shù)據(jù)信號線和掃描信號線中的至少一個，沿著所述像素電極和對置電極的形狀且在與所述基板大體平行的面內(nèi)，分別以90度±20度的范圍內(nèi)的角度呈鋸齒形狀折曲。
34.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，在所述各像素內(nèi)具有至少兩個實施了使相互取向方向在90度±20度的范圍內(nèi)不同的取向處理的區(qū)域(DM，DM’)。
35.如權(quán)利要求34所述的顯示元件，其特征在于，所述一對基板中的至少一個基板配置有具有光感應(yīng)性的功能基團的取向膜(23，24)，而且對該取向膜實施所述取向處理。
36.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)在不施加電場時呈光學(xué)各向同性，通過施加電場呈光學(xué)各向異性。
37.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)在不施加電場時呈光學(xué)各向異性，通過施加電場呈光學(xué)各向同性。
38.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)在施加電場時或不施加電場時具有小于可見光波長量級的取向秩序。
39.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)具有呈立體對稱性的有序構(gòu)造。
40.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由呈立方晶相或近晶D相的分子構(gòu)成。
41.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由液晶微乳液構(gòu)成。
42.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由呈膠束相、逆膠束相、海綿相或立方晶相的溶致型液晶構(gòu)成。
43.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由呈膠束相、逆膠束相、海綿相或立方晶相的液晶微粒分散系統(tǒng)構(gòu)成。
44.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由枝狀聚合物構(gòu)成。
45.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由呈膽甾藍相的分子構(gòu)成。
46.如權(quán)利要求30所述的顯示元件，其特征在于，所述介質(zhì)由呈近晶藍相的分子構(gòu)成。
47.一種顯示元件(70)，其特征在于，具有至少一個為透明的一對基板(1，2)，和夾持在該一對基板之間的、通過施加外場使光學(xué)各向異性程度產(chǎn)生變化的介質(zhì)(A)，在各像素中存在至少兩個在施加電場時或不施加電場時所述介質(zhì)的光學(xué)各向異性的方向不同的區(qū)域(DM，DM’)。
48.一種顯示裝置(60)，其特征在于，具有如權(quán)利要求1～47中任一項所述的顯示元件。
全文摘要
本發(fā)明的顯示元件中，在各像素設(shè)置有至少兩個在諸如電場等外場施加時或未施加時其介質(zhì)的光學(xué)各向異性方向彼此不同的區(qū)域。各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性方向與偏光板吸收軸方向間的夾角，優(yōu)選分別在45度±10度的范圍內(nèi)，而且各區(qū)域通過施加電場產(chǎn)生的光學(xué)各向異性的方向間的夾角可以在90度±20度的范圍內(nèi)。
文檔編號G02F1/01GK1690773SQ20041009978
公開日2005年11月2日 申請日期2004年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者宮地弘一, 芝原靖司, 井上威一郎, 石原將市, 小出貴子 申請人:夏普株式會社