显示元件和显示装置的制作方法

专利名称：显示元件和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有高速响应性和宽视野的显示性能的显示元件和显示装置。
背景技术：
液晶显示元件在各种显示元件中具有薄型、轻量且功耗小的优点，被广泛用于电视或视频等图像显示装置、或监视器、字处理器、个人电脑等OA(Office Automation)设备中。
作为液晶显示元件的液晶显示方式，目前已知使用向列液晶的TN(扭转向列)模式、或使用铁电性液晶(FLC)或反铁电性液晶(AFLC)的显示模式、高分子分散型液晶显示模式等。
其中，目前作为实用化的液晶显示元件，例如使用向列液晶的TN(扭转向列)模式的液晶显示元件，但在使用该TN模式的液晶显示元件中，存在响应慢、视野角窄等缺点，这些缺点构成凌驾CRT(cathoderay tube)时的大妨碍。
另外，在使用FLC或AFLC的显示模式的情况下，虽具有响应快、视野角宽等优点，但在耐震性、温度特性等方面存在大的缺陷，以至不能被广泛实用。
并且，利用光散射的高分子分散型液晶显示模式不需偏光板，可进行高亮度显示，但本质上不能用相位板控制视角，响应特性上有问题，对TN模式的优越性少。
这些显示方式都处于液晶分子整列在规定方向的状态，看的方向随着对液晶分子的角度不同而不同，所以有视角限制。另外，这些显示方式都利用通过施加电场来旋转液晶分子，液晶分子整列对齐不动地旋转，所以响应需要时间。另外，在使用FLC或AFLC的显示模式的情况下，在响应速度或视野角方面有利，但由于外力导致不可逆的取向破坏成为问题。
另一方面，对于利用通过施加电场来旋转分子的这些显示方式，提议基于利用二次电光效应的电子分极的显示方式。
所谓电光效应是指物质的折射率随着外部电场的变化而变化的现象。在电光效应中，存在与电场的一次成正比的效应和与二次成正比的效应，分别称为波克尔斯效应和卡尔效应。尤其是称为卡尔效应的二次电光效应由于很早应用于高速的光学快门而被发展，在特殊的测量设备中被实用化。卡尔效应是1875年由J.Kerr(卡尔)发现的，到目前为止，作为显示卡尔效应的材料，已知硝基苯或二硫化碳等有机液体等的材料，这些材料除被用于所述光学快门以外，还被用于例如电缆等高电场强度测定等中。
之后，还报告了如下液晶化合物，显示出液晶材料具有大的卡尔常数，而且还进行面向光调制元件、光偏光元件以及光集成电路应用的基础研究，显示出超过所述硝基苯的200倍的卡尔常数。
在这种状况下，开始研究卡尔效应向显示装置的应用。由于卡尔效应与电场的平方成正比，所以可预计以相对低的电压驱动，本质上，由于显示出数微秒～数毫秒的响应特性，所以期待应用于高速响应的显示装置。
在这种状况中，例如在日本国公开公报的特开2001-249363号公报(2001年9月14日公开；下面称为‘专利文献1’)中，提议将由液晶性物质构成的媒质封入一对基板间，向基板施加平行或垂直的电场，引发卡尔效应，适用作显示元件。
但是，本申请发明人等发现，在原样驱动上述专利文献1所述的显示元件时，产生静电引起的显示不均，显示质量低。

发明内容
本发明的目的在于提供一种不受静电影响的稳定的显示元件和显示装置。
为了实现上述目的，本发明的显示元件的特征在于包括至少一方为透明的一对基板；夹在该一对基板之间、通过施加电场、光学各向异性的程度变化的媒质；和，设置在上述一对基板之中的一个基板上、向上述媒质施加大致平行于该基板的电场的由第1电极和第2电极构成的至少一个电极对，同时，在上述一对基板的主面之中与形成有上述第1电极及第2电极的主面不同的平面上，形成第3电极。
另外，为了实现上述目的，本发明的显示元件的特征在于包括至少一方为透明的一对基板；夹在该一对基板之间、通过施加电场、光学各向异性的程度变化的媒质；和，向上述媒质施加大致平行于上述基板的电场的至少一对电极；在上述一对基板之中的至少一个基板中的至少与显示部重叠的位置上，还设置屏蔽静电的屏蔽电极。
在本发明中，所谓通过施加电场、光学各向异性的程度变化是指光学的各向异性的大小随着电场的施加而变化，具体而言，是指折射率椭圆体的形状随着电场的施加而变化。即，在本发明的显示元件中，通过利用不施加电场时和施加电场时的折射率椭圆体的形状变化，可实现不同的显示状态。
即，物质中的折射率一般不是各向同性的，而是随着方向的变化而变化的，该折射率的各向异性、即上述物质的光学各向异性通常用折射率椭圆体表示。一般地，对沿任意方向前进的光、通过原点、垂直于光波的前进方向的面认为是折射率椭圆的切口，该椭圆的主轴方向是光波的偏光的分量方向，主轴长度的一半相当于该方向的折射率。从而，若由这种折射率椭圆体来得到光学的各向异性，则在目前的液晶显示装置中，在施加电场时与不施加电场时，液晶分子的折射率椭圆体的形状(折射率椭圆体的切口形状)为椭圆形不变，通过其长轴方向的方向变化(旋转)来实现不同的显示方式，相反，在本发明中，通过利用不施加电场时与施加电场时的构成上述媒质的分子的折射率椭圆体的形状(折射率椭圆体的切口形状)变化，实现不同的显示状态。
这样，目前的液晶显示元件仅利用伴随电场施加的液晶分子的旋转引起的取向方向的变化来进行显示，在液晶分子整列在规定方向的状态下，由于对齐旋转，所以液晶固有的粘度对响应速度的影响大。相反，根据本发明，使用媒质中的光学各向异性的程度变化来进行显示。因此，根据本发明，由于没有目前液晶显示元件那样液晶固有的粘度对响应速度的影响大的问题，所以可实现高速响应。另外，因为本发明的显示元件具备高速响应性，所以例如也可用于场序制彩色方式的显示装置中。
另外，在目前的液晶显示元件中，驱动温度范围被限制在液晶相的相转变点附近的温度，存在需要很高精度控制温度的问题。相反，根据本发明，因为只要保持在使上述媒质变为光学各向异性的程度通过施加电场就变化的状态的温度即可，所以可容易控制温度。
另外，根据本发明，因为使用媒质中的光学各向异性的程度变化来进行显示，所以与使液晶分子的取向方向变化来进行显示的现有液晶显示元件相比，可实现宽视野角特性。
在本发明中，所谓在上述一对基板的主面之中与形成有上述第1电极及第2电极的主面不同的主面上第3电极是表示在上述一对基板之中与上述一个基板中的上述第1电极及第2电极的形成面相反一侧的面上或另一基板上，与由上述第1电极及第2电极构成的电极对分开地还形成电极(第3电极)。
在本发明中，上述第3电极用作屏蔽静电的屏蔽电极。因而，根据上述各显示元件，可屏蔽静电，上述媒质不会响应静电而使亮度变化，没有静电造成的显示不均，可抑制、防止显示质量的下降。因而，根据上述构成，可提供不受静电影响的稳定的显示元件。
另外，为了实现上述目的，本发明的显示装置的特征在于包括具有上述任一结构的本发明的显示元件。
因此，根据本发明，可实现提供一种不受静电影响的稳定的显示装置的效果，驱动温度范围宽，具备宽视野角特性和高速响应特性，并且可屏蔽静电。该显示装置例如可最好用作场序制彩色方式的显示装置。
本发明的其它目的、特征和优点通过以下所示的记载而变得清楚。另外，本发明的权益在参照附图的说明中变得明白。


图1是表示本发明一实施方式的显示元件主要部分的示意构成的剖面图。
图2是说明上述显示元件中的电极构造与偏光板吸收轴的关系的图。
图3(a)是示意性地表示本发明一实施方式的显示元件中的未施加电场状态的主要部分的示意构成的剖面图。
图3(b)是示意性地表示本发明一实施方式的显示元件中的施加电场状态的主要部分的示意构成的剖面图。
图4(a)是示意性地表示未施加电场状态(OFF状态)的本发明一实施方式的显示元件的媒质的剖面图。
图4(b)是示意性地表示施加电场状态(ON状态)的本发明一实施方式的显示元件的媒质的剖面图。
图5是表示图3(a)、(b)所示的显示元件中的施加电压与透过率的关系的曲线。
图6(a)是示意性地表示利用施加电场引起的光学各向异性的变化来进行显示的显示元件在未施加电场时的媒质的平均折射率椭圆体形状和其主轴方向的剖面图。
图6(b)是示意性地表示图6(a)所示的显示元件在施加电场时的媒质的平均折射率椭圆体形状和其主轴方向的剖面图。
图6(c)是示意性地表示现有TN方式的液晶显示元件在未施加电场时的媒质的平均折射率椭圆体形状和其主轴方向的剖面图。
图6(d)是示意性地表示图6(c)所示的液晶显示元件在施加电场时的媒质的平均折射率椭圆体形状和其主轴方向的剖面图。
图6(e)是示意性地表示现有VA方式的液晶显示元件在未施加电场时的媒质的平均折射率椭圆体形状和其主轴方向的剖面图。
图6(f)是示意性地表示图6(e)所示的液晶显示元件在施加电场时的媒质的平均折射率椭圆体形状和其主轴方向的剖面图。
图6(g)是示意性地表示现有IPS方式的液晶显示元件在未施加电场时的媒质的平均折射率椭圆体形状和其主轴方向的剖面图。
图6(h)是示意性地表示图6(g)所示的液晶显示元件在施加电场时的媒质的平均折射率椭圆体形状和其主轴方向的剖面图。
图7是表示在图1所示的显示元件中设置开关元件时的上述显示元件的主要部分的示意构成一例的剖面图。
图8是表示液晶微乳的逆胶束相混合体系的一例的示意图。
图9是表示液晶微乳的逆胶束相混合体系的另一例的示意图。
图10是溶致液晶相的分类图。
图11(a)～图11(e)是表示本发明一实施方式的其它显示元件的主要部分的示意构成的剖面图。
图12是表示本发明一实施方式的反射型显示元件的示意构成的一例的剖面图。
图13是表示本发明一实施方式的其它显示元件的主要部分的示意构成的剖面图。
图14是表示使用本发明一实施方式的显示元件的显示装置的主要部分的示意构成的框图。
图15是表示用于图14所示的显示装置中的显示元件的外围的示意构成的示意图。
图16是表示图1所示的显示元件中的施加电压时的一分子的折射率椭圆体的形状的示意图。
具体实施例方式下面，根据图1～图16来说明本发明的一实施方式。
图1是表示本实施方式的显示元件主要部分的示意构成的剖面图。另外，图2是说明上述显示元件中的电极构造与偏光板吸收轴的关系的图。图14是表示使用本实施方式的显示元件的显示装置的主要部分的示意构成的框图，图15是表示图14所示的显示装置中的一个像素的示意构成的示意图。
本实施方式的显示元件与驱动电路一起配置在显示装置中使用。
如图14所示，本实施方式的显示装置60具备将像素71…配置成矩阵状的显示元件80、作为驱动电路的源极驱动器61及栅极驱动器62、和电源电路63等。
另外，在上述显示元件80中，设置多个数据信号线SL1～SLv(v表示2以上的任意整数)、和分别与各数据信号线SL1～SLv交叉的多个扫描信号线GL1～GLw(w表示2以上的任意整数)，在这些数据信号线SL1～SLv及扫描信号线GL1～GLw的每个组合中设置上述像素71…。
上述电源电路63向上述源极驱动器61及栅极驱动器62供给用于上述显示元件80进行显示的电压，由此，上述源极驱动器61驱动上述显示元件80的数据信号线SL1～SLv，栅极驱动器62驱动显示元件80的扫描信号线GL1～GLw。
在上述各像素71中，如图15所示，设置有开关元件81和像素电容85(负荷电容)。
作为上述开关元件81，例如使用FET(场效应型晶体管)或TFT(薄膜晶体管)等，将上述开关元件81的栅极电极82连接于扫描信号线GLw上，将源极电极83连接于数据信号线SLv上，将漏极电极84连接于所有像素71…共同的未图示的共同电极线上。另外，在上述漏极电极84和上述共同电极线之间形成有像素电容85。由此，就上述各像素71而言，当选择扫描信号线GLu(u表示1以上的任意整数)时，开关元件81导通，通过源极驱动器61将根据从未图示的控制器输入的显示数据信号确定的信号电压经数据信号线SLu(u表示1以上的任意整数)施加于显示元件80上。像素电容85根据施加于上述显示元件80上的电压来积蓄电荷，显示元件80在上述扫描信号线GLu的选择期间结束后截断开关元件81之间，理想地保持截断时的电压。
在本实施方式中，上述显示元件80使用在施加电场(电压)时或不施加电场(电压)时显示出光学各向同性(宏观上，具体而言，在可视光区域、即可视光的波长等级或比其大的等级下看，只要各向同性即可)的媒质(液晶性媒质(液晶材料)、介电性物质)来进行显示。
下面，参照图1和图2来详细说明本实施方式的显示装置80的构成一例。
如图1所示，本实施方式的显示元件80配备相互对向配置的至少一方为透明的一对基板(下面称为像素基板11及对向基板12)，作为媒质保持机构(光学调制层保持机构)，具有单元91，在这一对基板间，夹入由通过施加电场来进行光学调制的媒质(下面称为媒质A)构成的媒质层3，作为光学调制层。另外，在上述单元91的外侧、即与上述像素基板11和对向基板12彼此的相对向面相反的面上，分别设置偏光板6、7。
如图1所示，上述像素基板11具备例如玻璃基板等透明的基板1，在该基板1中的与上述对向基板12的对向面上，如图2所示，将作为向上述媒质层3施加大致平行于上述基板1的电场(横向电场)的电场施加机构(电场施加部件)的作为第1电极及第2电极(电极对)的梳形状的梳形电极4、5(第1电极和第2电极)相对向地配置在这些梳形电极4、5的梳齿部分4a、5a(梳齿电极，第1电极及第2电极(电极对))彼此啮合的方向上。
另一方面，如图1所示，上述对向基板12具备例如玻璃基板等透明的基板2，在该基板2中的与上述像素基板11相对向的面上，设置电极21，作为上述第1电极及第2电极以外的第3电极。在本实施方式中，上述电极21用于屏蔽静电的屏蔽电极。
上述梳形电极4、5和电极21由例如ITO(氧化铟锡)等透明电极材料等电极材料构成，在本实施方式中，例如设定成线宽5μm、电极间距离(电极间隔)5μm、厚度0.3μm。但是，上述电极材料和线宽、电极间距离和厚度仅为一例，不限于此。
上述显示元件80的单元91例如由未图示的密封剂、根据需要经例如未图示的塑料珠或玻璃纤维隔板等隔板使上述像素基板11与对向基板12贴合，在其空隙中封入上述媒质A来形成。
本实施方式中所用的上述媒质A是通过施加电场、光学各向异性的程度变化的媒质。当从外部向物质中施加电场Ej时，产生电位移Dij＝εij·Ej，但此时，在介电系数(εij)中未见任何变化。由于在光的频率下折射率(n)的平方与介电系数等价，所以上述媒质A也可以说是通过施加电场、折射率变化的物质。另外，上述媒质A无论是液体、气体、固体任一种都无妨。
这样，本实施方式中的显示元件80，利用通过施加电场、物质的光学各向异性的程度变化的现象、例如物质的折射率通过外部电场而变化的现象(电光效应)来进行显示，与利用在通过施加电场、分子(分子的取向方向)整列在规定方向上的状态下、对齐旋转的现有的液晶显示元件不同，光学的各向异性的方向基本未变化，通过该光学的各向异性的程度变化(主要是电子分极或取向分极)来进行显示。
另外，现有的液晶显示元件，仅如此利用伴随电场施加的液晶分子旋转引起的取向方向的变化来进行显示，在液晶分子整列在规定方向的状态下，对齐旋转，所以液晶固有的粘度对响应速度的影响大。相反，本实施方式中的显示元件80，如上所述，使用媒质A中的光学各向异性的程度变化来进行显示。因此，根据本实施方式的显示元件80，没有如现有的液晶显示元件那样液晶固有的粘度对响应速度的影响大的问题，所以可实现高速响应。另外，本实施方式中的显示元件80，由于利用上述显示方式，所以具备高速响应性，从而也可用于例如场序制彩色方式的显示装置。
另外，在现有的液晶显示元件中，驱动温度范围被限制在液晶相的相转变点附近的温度，存在需要很高精度控制温度的问题。相反，根据本实施方式的显示元件80，由于只要保持在使上述媒质A变为光学各向异性的程度通过施加电场就变化的状态的温度即可，所以可容易控制温度。
另外，根据本实施方式的显示元件80，因为使用媒质A中的光学各向异性的程度变化来进行显示，所以与使液晶分子的取向方向变化来进行显示的现有的液晶显示元件相比，可实现宽视野角特性。
作为本实施方式中所用的上述媒质A，是显示出波克尔斯效应或卡尔效应的物质等在未施加电场时光学上各向同性(宏观上只要是各向同性即可)，也可以是通过施加电场发现光学各向异性的物质，也可以是在未施加电场时具有光学各向异性、通过施加电场、该光学各向异性消失、光学上显示出各向同性(宏观上只要是各向同性即可)的物质。另外，上述媒质A也可在未施加电场时显示出光学各向异性，通过施加电场，光学的各向异性的程度变化。典型地，是在未施加电场时，是光学各向同性(宏观上只要是各向同性即可)，通过施加电场，发现光学调制(尤其期望通过施加电场，双折射上升)的媒质。
波克尔斯效应、卡尔效应(其本身在各向同性相状态下观察)分别是与电场的一次或二次成正比的电光效应，在未施加电场的状态下，由于是各向同性相，所以光学上是各向同性，但在施加电场的状态下，在施加电场的区域中，化合物的分子的长轴方向定向在电场方向上，发现双折射，从而可调制透过率。例如，在使用显示出卡尔效应的物质的显示方式的情况下，通过施加电场来控制一个分子内的电子的偏转，随机排列的各个分子分别单独旋转，改变方向，所以响应速度非常快，另外，由于分子无序排列，所以具有没有视角限制的优点。另外，上述媒质A之中、大致看与电场的一次或二次成正比的可用作显示出波克尔斯效应或卡尔效应的物质。
作为显示出波克尔斯效应的物质，例如可举出六亚甲基四胺等有机固体材料等，但不限于此。作为上述媒质A，可使用显示出波克尔斯效应的各种有机材料、无机材料。
另外，作为显示出卡尔效应的物质，例如可以举出PLZT(向锆酸铅和钛酸铅的固溶物中添加了镧的金属氧化物)、或由下述结构式(1)～(4)表示的液晶性物质等，但不特别限定。
卡尔效应，在对于入射光是透明的媒质中来观测。因此，显示出卡尔效应的物质被用作透明媒质。通常，液晶性物质随着温度上升，从具有短距离有序的液晶相移动到在分子水平下具有随机取向的各向同性相。即，液晶性物质的卡尔效应不是向列相，而是在液晶相-各向同性相温度以上的各向同性相状态的液体中看到的现象，上述液晶性物质被用作透明的介电性液体。
基于加热的使用环境温度(加热温度)越高，液晶性物质等的介电性液体越变为各向同性相状态。从而，在使用液晶性物质等的介电性液体作为上述媒质的情况下，为了在透明、即对于可视光是透明的液体状态下使用该介电性液体，例如，(1)在媒质层3的周围设置未图示的加热器等加热机构，利用该加热机构来将上述介电性液体加热到其透明点以上来使用，(2)通过来自背光灯的热辐射、或来自背光灯和/或外围驱动电路的热传导(此时，上述背光灯或外围驱动电路用作加热机构)等，将上述介电性液体加热到其透明点以上来使用。或者，(3)在上述基板1、2的至少一个上粘贴薄片状加热器(加热机构)，作为加热器，加热到规定温度后来使用。并且，为了在透明状态下使用上述介电性液体，也可使用透明点比上述显示元件80的使用温度范围下限低的材料。
优选上述媒质A包含液晶性物质，在使用液晶性物质作为上述媒质A的情况下，该液晶性物质是宏观上显示出各向同性相的透明液体，但优选包含作为微观上排列在规定方向上的具有短距离有序的分子集团的集束(cluster)。另外，因为在对于可视光是透明的状态下使用上述液晶性物质，所以上述集束也在对于可视光是透明(光学上是各向同性)的状态下使用。
因此，上述显示元件80，如上所述，也可使用加热器等加热机构来进行温度控制，也可如日本国公开公报特开平11-183937号公报(1999年7月9日公开；以下称为‘专利文献2’，对应美国申请第6,266,109号)所述那样，使用高分子材料等将媒质层3分割成单元域后使用，将上述液晶性物质的直径设为例如0.1μm以下等，将上述液晶性物质设为具有比可视光波长小的直径的微小小滴，通过抑制光的散射来变为透明状态，或者，也可使用在使用环境温度(室温)下显示出透明的各向同性相的液晶性化合物等。上述液晶性物质的直径、进而集束的直径(长径)为0.1μm以下、即比可视光波长(入射光波长)小的情况下的光的散射可忽视。因此，若例如上述集束的直径为0.1μm以下，则上述集束也对于可视光是透明的。
另外，上述媒质A，不限于如上所述显示出波克尔斯效应或卡尔效应的物质。因此，上述媒质A的分子排列具有不到可视光波长(例如纳米等级)等级的具有立方对称性的有序结构，具有光学上各向同性地看到的立方相(参照“斉藤一弥及其他1人，‘光学上为各向同性的稀少的热致液晶的热力学(光学的に等方性である珍しいサ一モトロピツク液晶の熱力学)’，液晶，2001年，第5卷，第1号，p.20～27”(下面称为’非专利文献3’)、“Hirotsugu kikuchi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日检索’，因特网<URLhttp//www.nature.com/naturematerials>”(下面称为非专利文献6)、“米谷慎，‘利用分子模拟来探索纳米构造液晶相(分子シミユレ一シヨンでナノ構造液晶相を探る)’，液晶，2003年，第7卷，第3号，p.238～245”(下面称为‘非专利文献7’)、“D.Demus及其他3人编，‘Handbook of Liquid Crystals Low Molecular WeightLiquid Crystal’，Wiley-VCH，1998年，vol.2B，p.887～900”(下面称为‘非专利文献8’))也可以。立方相是可用作上述媒质A的液晶性物质的液晶相之一，作为显示出立方相的液晶性物质，例如下述结构式(5)所示的BABH8等。若向这种液晶性物质施加电场，则可对细微结构引发变形，引起光学调制。
BABH8表示在136.7℃以上、161℃以下的温度范围中，晶格常数约为6nm，比光学波长还小1个数量级以上、由不到可视光波长等级的、具有立方对称性(立方晶的对称性)的有序构造构成的立方相(立方晶相)。这样，BABH8在上述温度范围中，具有不到可视光波长的等级的有序结构，在未施加电场时，显示出光学的各向同性(只要宏观上是各向同性即可)，从而可在正交尼科尔棱镜下进行良好的黑显示。
另一方面，通过在使用例如上述的加热机构等将上述BABH8的温度控制在136.7℃以上、161℃以下的同时，若向梳形电极4、5间施加电场(电压)，则在具有立方对称性的构造(有序构造)中产生变形。即，上述BABH8在上述温度范围内在未施加电场的状态下是各向同性的，通过施加电场，发现光学各向异性。
由此，因为在上述媒质层3中产生双折射，所以上述显示元件80可进行良好的白显示。另外，双折射产生的方向恒定，其大小随着电场(电压)施加而变化。另外，表示施加于梳形电极4、5间的电压与透过率的关系的电压透过率曲线是在136.7℃以上、161℃以下的温度范围、即约20K的宽温度范围内稳定的曲线。因此，在使用上述BABH8作为上述媒质A的情况下，可很容易进行温度控制。即，由上述BABH8构成的媒质层3是热稳定的相，因此未发现急剧的温度依赖性，极容易控制温度。
另外，作为上述媒质A，也可实现由液晶分子在不到可视光波长光的波长以下的尺寸排列成放射状的集合体填充的光学上看是各向同性的体系，作为其方法，也可应用“山本润，‘液晶微乳(液晶マイクロエマルシヨン)’，液晶，2000年，第4卷，第3号，p.248～254”(下面称为’非专利文献4’)中记载的液晶微乳、或“白石幸英及其他4人，‘用液晶分子保护的钯纳米粒子-调制和在客主模式液晶显示元件中的应用(液晶分子で保護したパラスウムナノ粒子-調製とゲスト-ホストモ一ド液晶表示素子への応用)’，高分子论文集，2002年12月，Vol.59，No.12，p.753～759”(下面称为’非专利文献5’)中记载的液晶-微粒子分散体系(使微粒子混合在溶媒(液晶)中的混合体系，下面简称为‘液晶微粒子分散体系’)的方法。若向它们施加电场，则可在放射状的集合体中引发变形，引起光学调制。
另外，这些液晶性物质，以单体显示出液晶性也可以，通过混合多个物质来显示出液晶性也可以，向这些物质中混入其它非液晶性物质也可以。并且，也可以采用“Shiro matsumoto及其他3人，‘Finedroplets of liquid crystals in a transparent polymer and their response to anelectric field’Appl.Phys.Lett.，1996年，vol.69，p.1044～1046”(下面称为‘非专利文献1’)所记载那样的高分子-液晶分散体系的物质。另外，也可添加“Takashi Kato及其他2人，‘Fast and High-ContrastElectro-optical Switching of Liquid-Crystalline Physical GelsFormationof Oriented Microphase-Separated Structures’，Adv.Funct.Mater.，2003年4月，vol 13.No.4，p313～317”(下面称为’非专利文献2’)中所记载那样的凝胶化剂。
另外，作为上述媒质A，优选含有有极性分子，例如硝基苯等可用作媒质A。另外，硝基苯也是显示出卡尔效应的媒质的一种。
下面，示出可用作上述媒质A的物质或该物质的形态的一例，但本发明不限于以下示例。
近晶D相(SmD)是可用作上述媒质A的液晶性物质的液晶相之一，具有三维晶格结构，其晶格常数小于可视光波长。因此，近晶D相在光学上显示出各向同性。
作为显示出近晶D相的液晶性物质，例如可以举出由上述非专利文献3或非专利文献8中记载的用下述通式(6)、(7)所示的ANBC16等。另外，在上述通式(6)、(7)中，m为任意整数，具体而言，在通式(6)中，m＝16，在通式(7)中，m＝15，X表示-NO2基。
上述ANBC16在171.0℃～197.2℃的温度范围内发现近晶D相。近晶D相的多个分子形成JUNGLEGYM(注册商标)那样的三维晶格，其晶格常数为数十nm以下，小于可视光波长。即，近晶D相具有立方对称性，具有小于可视光波长的取向有序(有序构造)。另外，本实施方式中所示的ANBC16的晶格常数约为6nm。因此，近晶D相在光学上显示出各向同性。但是，ANBC16在显示出近晶D相的上述温度区域中，若向ANBC16施加电场，则在ANBC16的分子本身中存在介电各向异性，所以分子指向电场方向，因此晶格构造产生变形。即，在ANBC16中发现光学各向异性。另外，不限于ANBC16，只要是显示出近晶D相的物质，则由于在施加电场时和不施加电场时光学的各向异性的程度变化，所以可用作本实施方式的显示元件80的媒质A。
所谓液晶微乳是在上述非专利文献4中提出的用热致液晶分子置换O/W型微乳(在用表面活性剂使水以水滴的形式溶解于油中的体系中，油变为连续相)的油分子的体系(混合体系)的总称。
作为液晶微乳的具体例子，例如有上述非专利文献4中记载的作为表示向列液晶相的热致液晶的戊基氰基联苯(5CB)与作为表示逆胶束相的溶致液晶的双十二烷基溴化铵(DDAB)的水溶液的混合体系。该混合体系具有用图8和图9所示那样的示意图表示的构造。
另外，该混合体系典型地是逆胶束的直径为50左右、逆胶束间的距离为200左右。这些等级比光的波长小一个数量级左右。即，上述混合体系(液晶微乳)具有不足可视光波长的取向有序(有序构造)。另外，逆胶束随机存在于三维空间中，以各逆胶束为中心，5CB成放射状取向。因此，该混合体系在光学上显示出各向同性。
另外，若向由该混合体系构成的媒质施加电场，则因为5CB中存在介电各向异性，所以分子本身指向电场方向。即，在因为以逆胶束为中心成放射状取向、所以光学上是各向同性的体系中，发现取向各向异性，并发现光学各向异性。另外，不限于上述混合体系，只要是在未施加电场时示出光学各向同性、通过施加电场发现光学各向异性的液晶微乳，则可适用为本实施方式的显示元件80的媒质A。
所谓溶致液晶是指形成液晶的主要分子溶于具有其它性质的溶媒(水或有机溶剂等)中的其它成分体系的液晶。在本实施方式中，作为上述溶致液晶，可适用具有特定相的溶致液晶。这里，所谓上述特定相是在施加电场时和不施加电场时、光学的各向异性的程度变化的相，例如在未施加电场时显示出光学各向同性的相。作为这种特定相，例如有“山本润，‘液晶科学实验讲座第1回液晶相的整定(4)溶致液晶’，液晶，2002年，第6卷，第1号，p.72～83”(下面称为‘非专利文献11’)中记载的胶束相、海绵相、立方相、逆胶束相。图10中表示溶致液晶相的分类图。
在作为双亲媒性物质的表面活性剂中，有发现胶束相的物质。例如，作为离子性表面活性剂的十二烷基硫酸钠的水溶液或棕榈酸钙的水溶液形成球状胶束。另外，作为非离子性表面活性剂的聚氧化乙烯壬基苯基醚与水的混合液中，壬基苯基用作疏水基，氧化乙烯链用作亲水基，由此形成胶束。另外，即便在苯乙烯-环氧乙烷共聚物的水溶液中也形成胶束。
例如，球状胶束的分子在空间全方位上进行堆积(形成分子集合物)，显示出球状。另外，球状胶束的尺寸由于不足可视光波长，所以未显示出光学各向异性，可以各向同性地看到。即，球状胶束具有不足可视光波长的有序构造(取向有序)。但是，若向这种球状胶束施加电场，则由于球状胶束变形，所以发现光学各向异性。从而，具有球状胶束相的溶致液晶也可用作本实施方式的显示元件80的媒质A。另外，不限于球状胶束相，即便将其它形状的胶束相、即钮状胶束相、椭圆状胶束相、棒状胶束相等用作媒质A，也可得到一样的效果。
另外，通常知道形成利用浓度、温度、表面活性剂的条件来替换亲水基和疏水基的逆胶束。这种逆胶束在光学上显示出与胶束一样的效果。因此，通过将逆胶束相用作媒质A，可实现与使用胶束相时相等的效果。另外，上述液晶微乳是具有逆胶束相(逆胶束构造)的溶致液晶的一例。
另外，在作为非离子性表面活性剂的五乙二醇-十二烷基醚的水溶液中，存在显示出图10所示那样的海绵相或立方相的浓度和温度区域。这种海绵相或立方相由于具有不足可视光波长的有序(取向有序、有序构造)，所以是透明物质。即，由这些相构成的媒质在光学上显示出各向同性。另外，若向由这些相构成的媒质施加电场(电压)，则取向有序(有序构造)变化，发现光学各向异性。因此，具有海绵相或立方相的溶致液晶也可用作本实施方式的显示元件80的媒质A。
另外，媒质A也可以是例如在非离子性表面活性剂的五乙二醇-十二烷基醚的水溶液中、混合用硫酸基修饰表面的直径为100左右的胶乳粒子的液晶微粒子分散体系。在上述液晶微粒子分散体系中发现海绵相，但作为本实施方式中使用的媒质A，也可以是上述发现胶束相、立方相、逆胶束相的液晶微粒子分散体系，即，显示出在施加电场时和不施加电场时、光学的各向异性的程度变化的相的液晶微粒子分散体系。另外，通过使用上述DDAB来代替上述胶乳粒子，也可得到与上述液晶微乳一样的取向构造。
所谓枝晶是每个单体单位有分枝的三维状的高分支聚合体。枝晶由于分支多，当变为某种程度以上的分子量时，构成球状构造。该球状构造由于具有不足可视光波长的有序(有序构造、取向有序)，所以是透明物质，通过施加电场，取向有序变化，发现光学各向异性(光学的各向异性的程度变化)。因此，枝晶也适用于本实施方式的显示元件80的媒质A。另外，在上述液晶微乳中使用上述枝晶来代替DDAB，从而可得到与上述液晶微乳一样的取向构造。如此得到的媒质也可适用为上述媒质A。
胆甾蓝相的螺旋轴三维地形成周期构造，已知该构造具有高的对称性(例如参照上述非专利文献6、7)。胆甾蓝相由于具有不足可视光波长的有序(有序构造、取向有序)，所以是基本上透明的物质，通过施加电场，取向有序的程度变化，发现光学各向异性。即，胆甾蓝相在光学上显示出大致各向同性，通过施加电场，液晶分子指向电场方向，所以晶格变形，发现光学各向异性(光学的各向异性的程度变化)。
另外，作为显示出胆甾蓝相的物质，已知按例如‘JC1041’(商品名、チツソ社制混合液晶)48.2mol％、‘5CB’(4-氰基-4’-戊基联苯、向列液晶)47.4mol％、‘ZLI-4572’(商品名、MERCK社制的手征性搀杂物)4.4mol％的比例混合成的组成物。该组成物在从330.7K至331.8K的温度范围内，显示出胆甾蓝相。
近晶蓝相(BPsm)相与胆甾蓝相一样，具有高的对称性构造(例如参照上述非专利文献7和“Eric Grelet及其他3人，‘StructuralInvestigation on Smectic Blue Phases’，PHYSICAL REVIEW LETTERS，The American Physical Society，2001年4月23日，vol.86，No.17，p3791～3794”(下面称为‘非专利文献10’)等)，由于具有不足可视光波长的有序(有序构造、取向有序)，所以是基本上透明的物质，通过施加电场，取向有序的程度变化，发现光学各向异性(光学的各向异性的程度变化)。即，近晶蓝相光学上示出大致各向同性，通过施加电场，液晶分子指向电场方向，所以晶格变形，发现光学各向异性。
另外，作为显示出近晶蓝相的物质，例如上述非专利文献10中记载的FH/FH/HH-14BTMHC等。该物质在74.4℃～73.2℃范围内显示出BPsm3相，在73.2℃～72.3℃范围内显示出BPsm2相，在72.3℃～72.1℃范围内显示出BPsm1相。BPsm相如上述非专利文献7所示，具有高的对称性构造，所以大致显示出光学各向同性。另外，若向物质FH/FH/HH-14BTMHC施加电场，则液晶分子指向电场方向，从而晶格变形，该物质发现光学各向异性。从而，该物质可用作本实施方式的显示元件80的媒质A。
如上所述，在本实施方式的显示元件80中可用作媒质A的物质，只要是通过施加电场、光学的各向异性(折射率、取向有序率)变化，则可以是显示出波克尔斯效应或卡尔效应的物质，或是由显示出立方相、近晶D相、胆甾蓝相、近晶蓝相之一的分子构成，或是显示出胶束相、逆胶束相、海绵相、立方相之一的溶致液晶或液晶微粒子分散体系。另外，上述媒质A也可以是液晶微乳或枝晶(枝晶分子)、双亲媒性分子、共聚物、或上述以外的有极性分子等。
另外，上述媒质A不限于液晶性物质，优选在施加电场时或不施加电场时，具有不足可视光波长的有序构造(取向有序)。若有序构造不足可视光波长，则光学上显示出各向同性。因此，通过使用在施加电场时或不施加电场时、有序构造不足可视光波长的媒质，可确实使施加电场时和不施加电场时的显示状态不同。
下面，在本实施方式中，作为上述媒质A，使用由上述构造式(1)所示的戊基氰基联苯(5CB)，但作为上述媒质A，不限于此，也可使用上述各种物质来代替上述5CB。
根据本实施方式，使用ITO作为上述梳形电极4、5，设线宽为5μm，电极间距离为5μm，媒质层3的层厚(即基板1、2间的距离)为10μm，使用5CB作为媒质A，利用外部加温装置(加热机构)将上述5CB保持在向列各向同性相的相转变点以上附近的温度(比相转变温度稍高的温度，例如+0.1K)，进行电场(电压)施加，从而可使透过率变化。另外，上述5CB在不足33.3℃的温度下显示出向列相，在其上的温度下显示出各向同性相。
在本实施方式中，根据需要，也可在基板1、2各自的对向面上形成实施了摩擦处理的未图示的电介质薄膜(取向膜)。通过在上述一对基板1、2中至少一个基板的内侧形成上述电介质薄膜，可使上述取向的有序(有序构造、取向有序)的程度提高，可得到更大的电光效应、例如更大的卡尔效应。
作为上述电介质薄膜，分别可以是有机膜，或无机膜，只要能得到上述取向效应，则不特别限定，但在由有机薄膜形成上述电介质薄膜的情况下，由于显示出良好的取向效应，所以优选使用有机薄膜来作为上述电介质薄膜。在这种有机薄膜中，聚酰亚胺的稳定性、可靠性高，显示出很好的取向效应，所以通过在上述电介质性薄膜材料中使用聚酰亚胺，可提供显示出良好的显示性能的显示元件80。
上述电介质薄膜最好形成于上述一对基板1、2中至少一个基板的内侧、例如上述基板1上，以覆盖上述梳形电极4、5，其膜厚不特别限定。另外，设置在上述基板1上的电介质薄膜与设置在基板2上的电介质薄膜例如沿上述梳形电极4、5的梳齿部分4a、5a彼此逆向实施摩擦处理。
下面，参照图3(a)、(b)至图6(a)～(h)和图16来说明本实施方式的显示元件80的显示原理。
另外，在下述所示的图6(a)～(h)中，作为本实施方式的显示元件80的基本构成，使用具有最简单构成、即在一对基板1、2中的一个基板1上设置用于向媒质层3施加大致平行于该基板1的电场(横向电场)的梳形电极4、5的显示元件H的主要部分剖面图，说明利用施加电场引起的光学各向异性的程度变化来进行显示的显示元件中共同的显示原理。另外，在以下说明中，主要举例说明使用透过型显示元件作为本实施方式的上述显示元件80和显示元件H、并使用在未施加电场时光学上大致是各向同性、最好是各向同性、通过施加电场发现光学各向异性的物质的情况，但本发明不限于此。
图3(a)是示意性地表示本实施方式的显示元件80中的未施加电场(电压)状态(OFF状态)的主要部分的示意构成的剖面图，图3(b)是示意性地表示本实施方式的显示元件80中的施加电场(电压)状态(ON状态)的主要部分的示意构成的剖面图。另外，图4(a)是示意性地表示未施加电场(电压)状态(OFF状态)的本实施方式的显示元件80的媒质的剖面图，图4(b)是示意性地表示施加电场(电压)状态(ON状态)的本实施方式的显示元件80的媒质的剖面图。并且，图5是表示本实施方式的显示元件80中的施加电压与透过率的关系的曲线。图6(a)～图6(h)是用未施加电场(电压)时(OFF状态)和施加电场(电压)时(ON状态)中的媒质的平均折射率椭圆体形状(用折射率椭圆体的切口形状表示)和其主轴方向示意性地表示利用施加电场引起的光学各向异性的程度变化来进行显示的显示元件(显示元件H)与现有的液晶显示元件的显示原理差异的剖面图，图6(a)～图6(h)依次表示利用施加电场引起的光学各向异性的程度变化来进行显示的显示元件在未施加电场时(OFF状态)的剖面图，该显示元件在施加电场时(ON状态)的剖面图，现有的TN(TwistedNematic)方式的液晶显示元件在未施加电场时的剖面图，该TN方式的液晶显示元件在施加电场时的剖面图，现有的VA(VerticalAlignment)方式的液晶显示元件在未施加电场时的剖面图，该VA方式的液晶显示元件在施加电场时的剖面图，现有的IPS(In PlaneSwitching)方式的液晶显示元件在未施加电场时的剖面图，该IPS方式的液晶显示元件在施加电场时的剖面图。
物质中的折射率一般不是各向同性的，而是随着方向的变化而变化。该折射率的各向异性(光学的各向异性)，在分别将平行于基板面的方向(基板面内方向)且两梳形电极4、5的相对方向、平行于基板面的方向(基板面内方向)且垂直于两梳形电极4、5的相对方向、垂直于基板面的方向(基板法线方向)设为x、y、z方向时，用任意正交坐标系(X1、X2、X3)，由下述关系式(1)表示的椭圆体(折射率椭圆体)表示(例如参照“山本凉一及其他1人，‘有机电光材料(有機電気光学材料)’，National Technical Report，1976年12月，vol.22，No.6，p.826～834”(下面称为‘非专利文献12’)。
Σij(1nij2)XiXj=1···(1)]]>(nji＝nij、i、j＝1、2、3)这里，使用椭圆体的主轴方向的坐标系(Y1、Y2、Y3)来改写上述式(1)时，由下述关系式(2)来表示上述关系式(1)。
Y12n12+Y22n22+Y33n33=1···(2)]]>n1、n2、n3(下面称为nx、ny、nz)被称为主折射率，相当于椭圆体中三条主轴长度的一半。当考虑从原点沿与Y3＝0的面垂直的方向前进的光波时，该光波在Y1与Y2方向上具有偏光分量，且各分量的折射率分别为nx、ny。通常，对于沿任意方向前进的光，通过原点、垂直于光波前进方向的面被认为是折射率椭圆体的切口，该椭圆的主轴方向是光波的偏光的分量方向，主轴长度的一半相当于该方向的折射率。
首先，就利用施加电场引起的光学各向异性的程度变化来进行显示的显示元件与现有的液晶显示元件的显示原理的差异而言，如上所述，举例说明显示元件H，作为利用施加电场引起的光学各向异性的程度变化来进行显示的显示元件，举例TN方式、VA方式、ISP方式的显示元件，作为现有的液晶显示元件。
如图6(c)、(d)所示，现有的TN方式的液晶显示元件具有在相对向配置的一对基板101、102之间夹入液晶层105、在上述两基板101、102上分别设置透明电极103、104(电极)的结构，在未施加电场时，液晶层105中的液晶分子的长轴方向成螺旋状取向，而在施加电场时，上述液晶分子的长轴方向沿电场方向取向。此时的平均折射率椭圆体105a，在未施加电场时，如图6(c)所示，其主轴方向(长轴方向)指向平行于基板面的方向(基板面内方向)，在施加电场时，如图6(d)所示，其主轴方向指向基板面法线方向。即，在未施加电场时和施加电场时，折射率椭圆体105a的形状为椭圆，通过施加电场，其长轴方向(主轴方向、折射率椭圆体105a的方向)变化。即，折射率椭圆体105a旋转。另外，在未施加电场时和施加电场时，折射率椭圆体105a的形状和大小基本未改变。
现有的VA方式的液晶显示元件，如图6(e)、(f)所示，具有在相对向配置的一对基板201、202之间夹入液晶层205、在上述两基板201、202上分别配备透明电极(电极)203、204的结构，在未施加电场时，液晶层205中的液晶分子的长轴方向沿大致垂直于基板面的方向取向，而在施加电场时，上述液晶分子的长轴方向沿垂直于电场的方向取向。此时的平均折射率椭圆体205a，如图6(e)所示，在未施加电场时，其主轴方向(长轴方向)指向基板面法线方向，如图6(f)所示，在施加电场时，其主轴方向指向平行于基板面的方向(基板面内方向)。即，VA方式的液晶显示元件的情况下，也与TN方式的液晶显示元件一样，在未施加电场时和施加电场时，折射率椭圆体205a的形状为椭圆，通过施加电场，其长轴方向变化(折射率椭圆体205a旋转)。另外，在未施加电场时和施加电场时，折射率椭圆体205a的形状和大小基本未改变。
另外，现有的ISP方式的液晶显示元件，如图6(g)、(h)所示，具有在同一基板301上相对向配置一对电极302、303的结构，通过上述电极302、303向与未图示的对向基板之间夹持的液晶层施加电场(电压)，从而使上述液晶层中的液晶分子的取向方向(折射率椭圆体305a的主轴方向(长轴方向))变化，在未施加电场时和施加电场时，可实现不同的显示状态。即，在IPS方式的液晶显示元件的情况下，也与TN方式及VA方式的液晶显示元件一样，在图6(g)所示的未施加电场时和图6(h)所示的施加电场时，折射率椭圆体305a的形状和大小基本未改变(即仍为椭圆形不变)，通过施加电场，其主轴方向变化(折射率椭圆体305a旋转)。
这样，在现有的液晶显示元件中，即便在未施加电场时，液晶分子沿任何方向(典型地是一个方向)取向，通过施加电场，在各分子的取向方向一致的状态下，使该取向方向变化，进行显示(透过率的调制)。即，在施加电场时和未施加电场时，保持折射率椭圆体的形状和大小不变(即仍为椭圆形不变)，仅折射率椭圆体的主轴(长轴)方向随着电场施加而旋转(变化)，利用上述现象进行显示。从而，折射率椭圆体的主轴方向始终垂直或平行于电场施加方向均可。即，在现有的液晶显示元件中，液晶分子的取向有序率基本恒定，通过使取向方向变化，进行显示(透过率的调制)。即，在现有的液晶显示元件中，通过施加电场，取向有序率基本恒定不变，取向容易轴的方向变化。
相反，包含本实施方式的显示元件80、利用施加电场引起的光学各向异性的程度变化来进行显示的显示元件，如图6(a)、(b)所示，如举例显示元件H所示，未施加电场时的折射率椭圆体3a的形状为球形，即光学上是各向同性(nx＝ny＝nz，可视光波长以上的等级下的取向有序率0(基本为零))，通过施加电场，发现各向异性(nx＞ny，可视光波长以上的等级下的取向有序率＞0)，折射率椭圆体3a变为椭圆(显示出光学各向异性)。另外，此时，折射率椭圆体3a的长轴方向变得垂直于电场方向。即，在介电性物质的介电各向异性为负(负型液晶)的情况下，就所有电压值而言，折射率椭圆体3a的长轴方向变得垂直于电场方向(正交状态)，在介电各向异性为正(正型液晶)的情况下，就全部电压值而言，折射率椭圆体3a的长轴方向变得平行于电场方向。在本发明中，电场方向与折射率椭圆体3a的长轴方向至少之一始终平行或正交。另外，在本发明中，所谓可视光波长以上的等级下的取向有序率＝0(取向有序率基本不存在)是指在比可视光小的等级下看的情况下，液晶分子等排列于某个方向的比例多(存在取向有序)，而在比可视光大的等级下看时，取向方向被平均化，不存在取向有序。即，取向有序率表示小到不对可视光波长带和比可视光波长带大的波长的光造成任何影响的程度。例如，表示在交叉偏光镜下实现黑显示的状态。另一方面，在本发明中，所谓在可视光波长以上的等级下的取向有序率＞0，表示在可视光波长以上的等级下的取向有序率比基本为零的状态大的情形，例如，表示在交叉偏光镜下实现白显示的状态。(此时，还包含作为灰度显示的灰色)。
即，在包含本实施方式的显示元件80、利用施加电场引起的光学各向异性的程度变化来进行显示的显示元件中，在未施加电场时，分子(分子8；参照图4(a)、(b))指向所有方向。但是，由于这些分子8具有不足可视光波长等级的有序(有序构造、取向有序)，所以未发现光学各向异性(可视光波长以上的等级下的取向有序率0)，如图6(a)所示，折射率椭圆体3a的形状变为球形。但是，如图6(b)所示，当施加电场时，由于各分子8具有负的介电各向异性，所以将基板面内方向(平行于基板面的方向)作为方向，取向状态变化。另外，此时，不足可视光波长的有序构造产生变形，发现光学各向异性(在可视光波长以上的等级下的取向有序率＞0)。这样，包含本实施方式的显示元件80、利用施加电场引起的光学各向异性的程度变化来进行显示的显示元件，以显示元件H为例，如图所示，在未施加电场时，折射率椭圆体3a的形状是各向同性(nx＝ny＝nz)，随着施加电场，在折射率椭圆体3a的形状中例如如此发现各向异性(下界面(即图6(b)中与下侧的基板1的界面)附近nx＞ny，上界面(即图6(b)中与上侧的基板2的界面)附近ny＞nx)。即，在本实施方式的显示元件80中，通过施加电场，折射率椭圆体3a的形状、大小变化。这里，上述nx、ny、nz分别表示在平行于基板面的方向(基板面内方向)且两梳形电极4、5的相对向方向的主折射率、平行于基板面的方向(基板面内方向)且垂直于两梳形电极4、5的相对向方向的方向的主折射率、垂直于基板面的方向(基板法线方向)的主折射率。
另外，图16是表示本实施方式的显示元件80中的施加电压时的上述媒质A的一分子(分子8)的折射率椭圆体3a的形状的示意图。这样，上述折射率椭圆体3a的形状用通过原点、将垂直于光波的前进方向的面设为切口的折射率椭圆体(椭圆)的切口形状表示，如上所示，椭圆的主轴方向是光波的偏光的分量方向，主轴长度的一半相当于该方向的折射率。
本实施方式的上述媒质A，如上所述，在未施加电场时，显示出光学各向同性(各向同性相)，通过施加电场，发现光学各向异性。因此，未施加电场时的折射率椭圆体3a的形状为球形，即光学上各向同性，通过施加电场，发现各向异性。
因此，如图16所示，当将由垂直于电场方向的方向的折射率表示的基于光学各向异性发现的电场施加时的椭圆的主轴方向(即光波的偏光的分量方向)的折射率、即上述分子8的折射率椭圆体3a的长轴方向中的折射率(异常光折射率)设为ne，将垂直于上述折射率椭圆体3a的主轴方向的方向的折射率、即上述折射率椭圆体3a的短轴方向的折射率(常光折射率)设为no时，上述折射率各向异性(Δn)(双折射变化)用Δn＝ne-no表示。
即，在本发明中，上述折射率各向异性(Δn)表示用Δn＝ne-no(ne异常光折射率、on常光折射率)所示的双折射变化，本发明中，上述ne及no变化，相反，现有的液晶显示装置中，上述ne和no不变化。
另外，上述施加电场时的折射率椭圆体3a的长轴方向，相对于电场方向平行(介电各向异性为正的媒质的情况)、或垂直(使用介电各向异性为负的媒质的情况)。
相反，在现有的液晶显示元件中，因为通过施加电场使折射率椭圆体的长轴方向旋转来进行显示，所以折射率椭圆体的长轴方向不一定始终平行或垂直于电场方向。
这样，本实施方式的显示元件80，通过使光学各向异性的方向恒定(电场施加方向不变化)、调制例如可视光波长以上的等级下的取向有序率来进行显示，使媒质A本身的光学各向异性(例如可视光波长以上的等级下的取向有序)的程度变化。因此，与现有的液晶显示元件在显示原理上大不相同。
另外，封入上述媒质层3中的媒质A，只要通过施加电场、光学的各向异性的程度变化即可，也可以是在施加电场时和不施加电场时光学上大致各向同性(可视光波长以上的等级下的取向有序率0)，通过施加电场引起光学调制(即，通过施加电场显示出光学的各向异性)的媒质。另外，上述媒质A也可以是伴随电场施加、分子8或分子集合体(集束)在可视光以上等级下的取向有序率上升(从已引起光学调制的状态(可视光以上的等级下的取向有序＞0)开始，可视光以上的等级下的分子8的取向有序率进一步上升)的物质(媒质)。另外，上述媒质A也可以是伴随电场施加、与施加电场前相比，可视光以上的等级下的分子8的取向有序率(光学各向异性的程度)下降的媒质，例如，可以是通过施加电场、从显示出光学各向异性的状态(可视光以上的等级下的取向有序率＞0)变化为显示出光学各向同性的状态(可视光以上的等级下的取向有序率0)的媒质。
在本发明中，所谓通过施加电场、媒质A的光学各向异性的程度变化，如上所述，表示随着施加电场、折射率椭圆体3a的形状变化，如上所述，当未施加电场时，显示出光学各向同性，通过施加电场，在光学各向异性的程度变化的情况下，即，在通过施加电场发现光学各向异性的情况下，折射率椭圆体3a的形状通过施加电场而从球形变化成椭圆形。另外，上述媒质A在未施加电场时显示出光学各向异性，在施加电场时，显示出光学各向同性的情况下，折射率椭圆体3a的形状随着电场的施加而从椭圆变化成球形。另外，上述媒质A在未施加电场时显示出光学各向异性，通过施加电场，与施加电场前相比，光学各向异性的程度大或小的情况下，折射率椭圆体3a的长轴方向或短轴方向的长度通过施加电场而伸缩，在施加电场前后，长轴和短轴的比例变化(其结果是，例如曲率变化)，例如，在施加电场后，光学各向异性的程度变得更大的情况下，通过施加电场，变为长轴方向的长度与短轴方向的长度的比率比施加电场前(未施加电场时)更大的椭圆。另外，在施加电场后光学各向异性的程度变得更小的情况下，通过施加电场，变为长轴方向的长度与短轴方向的长度的比率比施加电场前(未施加电场时)更小的椭圆(即上述比率接近1(也包含大致球形))。
如图4(a)中本实施方式的显示元件80所示，利用施加电场引起的光学各向异性的程度变化来进行显示的显示元件，在未向梳形电极4、5施加电场(电压)的状态下，封入基板1、2之间的媒质A显示出各向同性相，光学上也变为各向同性，所以变为黑显示。
另一方面，如图4(b)所示，若向梳形电极4、5施加电场(电压)，则上述媒质A的各分子8被取向成其长轴方向沿着形成于上述梳形电极4、5间的电场，所以发现双折射现象。通过该双折射现象，如图5所示，可对应于梳形电极4、5间的电压来调制显示元件80的透过率。
另外，在距相转变温度(转变点)充分远的温度下，调制显示元件80的透过率所需电压变大，但在转变点的稍上一些的温度下，可通过0～100V前后的电压来充分调制透过率。
例如，根据“D.Demus及其他3人编，‘Handbook of Liquid CrystalsLow Molecular Weight Liquid Crystal’，Wiley-VCH，1998年，vol.1，p.484～485”(下面称为‘非专利文献9’)和上述非专利文献12，若设电场方向的折射率与垂直于电场方向的方向的折射率分别为n∥、n，则双折射变化(Δn＝n∥-n)与外部电场、即电场E(V/m)的关系用下述关系式(3)表示。
Δn＝λ·Bk·E2…(3)另外，λ为真空中入射光的波长(m)，Bk为卡尔常数(m/V2)，E为施加电场强度(V/m)。
已知卡尔常数Bk在温度(T)上升的同时、按与1/(T-Tni)成正比的函数减少，即便能在转变点(Tni)附近以弱的电场强度驱动，在温度(T)上升的同时，所需的电场强度也急剧增大。因此，在距转变点充分远的温度(比转变点高得多的温度)下调制透过率所需的电压变大，但在稍高于相转变点的温度下，能以约100V以下的电压来充分调制透过率。
另外，在使用ITO作为上述梳形电极4、5，设该梳形电极4、5的线宽为5μm，电极间距离为5μm，电极厚度为3μm，基板间距离(基板1、2间的距离、即媒质层3的层厚)为10μm，使用5CB作为媒质A的图3(a)、(b)所示的显示元件80中，施加约100V则可得到最大透过率。
另外，上述媒质层3用作通过取向有序率在电场施加方向上上升、发现光学各向异性、且透过率变化的快门型的显示元件。因此，在该各向异性方向与彼此正交的偏光板吸收轴方向成45度角度时，提供最大透过率。另外，发现媒质A的光学各向异性的方位，存在于与偏光板吸收轴分别成±θ(度)的角度时的透过率用下述关系式(4)估计，P(％)＝Sin2(2θ)…(4)若设上述θ为45度时的透过率为100％，则只要基本上为90％以上，则人眼感到具有最大亮度，所以上述θ若在35度≤θ≤55度的范围内，则人眼感到具有基本上最大亮度或接近最大亮度的亮度，优选在35度＜θ＜55度的范围内，更优选在45度，人眼感到具有最大亮度。
因此，本实施方式的显示元件80，如图2所示，分别设置在两基板1、2中的偏光板6、7形成为各自的吸收轴6a、7a、即偏光板吸收轴方向正交，形成为各偏光板6、7中的吸收轴6a、7a与梳形电极4、5中的梳齿部分4a、5a的电极延伸方向形成约45度的角度，从而形成为各偏光板6、7中的吸收轴6a、7a与梳形电极4、5的电场施加方向形成约45度的角度。
另外，为了比较，若除了有无上述电极21、与本实施方式的显示元件80一样制作比较用显示元件，对于这两个显示元件，例如图7所示，设置切换向上述梳形电极4、5施加/不施加电场的FET(场效应晶体管)31作为开关元件，观察显示特性，对未设置上述电极21的比较用显示元件，观察亮度的变动。
相反，如图1所示，在本实施方式中，如上所述，在对向基板12的内侧，形成由ITO构成的电极21，变为GND电位、即上述显示元件80在未施加电场状态下与梳形电极4、5相同的电位，可抑制亮度的变动。
这认为是例如图6(a)、(b)所示、在未设置上述电极21的比较用显示元件的情况下，静电影响到单元内，媒质A响应静电，所以亮度变动，而在图1所示的显示元件80的情况下，由于上述电极(透明电极)屏蔽上述静电，从而可抑制上述问题。
实际上，在显示元件中未设置上述电极21的情况下，例如若使带静电的物体与上述显示元件接触，则尤其是在黑显示时产生漏光，产生对比度降低等显示故障，但在设置上述电极21的情况下，完全不会产生上述问题。
另外，上述电极21未必为零电位，处于固定在规定电位的状态下，不变为完全切断电连接的电完全浮动的状态，则判断得到上述效果。另外，判断上述电极21固定(连接)于GND电位，从而上述效果增大。
另外，上述显示元件通过具有上述电极21，可抑制温度不均造成的显示不均。下面，说明其原理。
例如，就本实施方式的显示元件80而言，与上述专利文献1中所示的显示元件一样，将媒质A保持在向列各向同性相相转变稍上附近的温度下，进行显示。此时，若温度不控制在至少±0.1K的范围内，则透过率变动大。
即，理论上，根据上述关系式(3)，用下述关系式(5)表示施加电场引起的光学各向异性。
Δn＝C·E2＝C·(V/ds)2…(5)其中，Δn是双折射率Δn(Δn＝n∥-n)，E为施加电场(V/m)，V为施加电压(V)，ds为电极间距离(m)，C为常数(m2/V2)，C典型地如上所述，用λ·Bk(λ为真空中入射光的波长(m)，Bk为卡尔常数(m/V2))表示。
另一方面，如上所述，卡尔常数Bk用下述关系式(6)表示，Bk∝1/(T-Tni) …(6)已知在显示元件的温度(T)上升的同时，以与1/(T-Tni)成正比的函数减少。因此，卡尔常数Bk易受显示元件的温度(T)的影响。
因此，在使用卡尔效应的显示元件中，即便稍有温度不均，媒质层3中的媒质A的光学各向异性(Δn双折射)都会变化大，其结果是，因为透过率变动大，所以产生显示不均或显示的不均匀性。
但是，如本实施方式的显示元件80那样，若用导热率高的物质来覆盖上述媒质层3，则可减轻温度不均，所以可使显示特性提高。
通常，有机物(例如媒质A和偏光板6、7)具有0.2W/m·k的导热率，基板1、2中所用的例如玻璃基板具有0.8W/m·k左右的导热率，而在可用作透明电极的ITO中，导热率为8W/m·k左右，是玻璃基板的10倍。通常，导电物质的导热率也大。因此，若上述媒质A由例如ITO等导电物质覆盖，则可发挥抑制温度不均的效果。
另外，该效果无论将上述电极21设置在显示元件的内部还是外部均可得到。
作为产生温度不均的原因，考虑外部环境和显示元件的光源(背光灯)和显示元件的形状。尤其是由于外部环境是无论显示装置如何设计都变动的原因，所以需要特别的对策。此时，在显示元件的外侧(最表面)设置导电物质的情况最有效。
另外，上述效果无法由现有的液晶显示元件得到。现有的液晶在数K的温度下其物性值不会变动。在利用光学各向异性的程度变化来进行显示的显示元件中，由于温度变动如上所述原理上大，所以发现上述效果。
在本实施方式的上述显示元件80中，上述电极21如图1所示，当将上述梳形电极4、5间的距离(电极间距离)设为S、将该梳形电极4、5与上述电极21之间的距离设为di时，若di＞S的关系成立，则驱动电压基本不会降低，可得到屏蔽效果。但是，即便在di比S小的情况下，尽管驱动电压变高，也可得到静电屏蔽效果和温度不均抑制效果。尤其是，若di＞3μm，则尽管驱动电压高，只要电压高，就不会损失透过率。典型地，由于媒质A完全取向的Δn为0.1左右，所以为了维持透过率，优选确保di·Δn＝300nm左右(＞λ/2)，因此，优选di＞3μm。
另外，在本实施方式中，主要举例说明如图1所示在基板2的内侧设置上述电极21的构成，但本发明不限于此，上述电极21也可如图11(a)所示设置在基板2与偏光板7之间，或如图11(b)所示设置在偏光板7的外侧，或如图11(c)所示设置在基板1与偏光板6之间，或如图11(d)所示设置在偏光板6的外侧。即，上述电极21也可设置在像素基板11或对向基板12上，或设置在这些像素基板11或对向基板12的外侧，或设置在像素基板11或对向基板12的表背的任一面上。
这样，虽不特别限定上述电极21的位置，但通过在较接近媒质层3的位置上进行屏蔽，可进一步提高屏蔽效果，所以上述电极21优选设置在上述基板1和/或基板2的内侧。
根据本实施方式的显示元件80，因为与IPS模式的液晶显示元件不同，难以受到电场的影响，所以如上所述，可将上述电极21设置在上述基板1、2中至少一个基板中的与另一基板相对向面侧(内侧)。
如上所述，不特别限定上述电极21的形成位置，只要存在于各像素71中至少与显示部(上述显示元件，具体而言为对向基板12中光透过的区域(显示区域))重叠的位置，则得到效果。
另外，更期望上述电极21例如图11(e)所示设置在基板1、2的两侧(屏蔽基板1、2的两侧)，使图1及图11(a)、(b)中任一者记载的对向基板12和图11(c)、(d)中任一者记载的像素基板11组合构成的显示元件80，由于发挥更显著的屏蔽效果，所以是特别优选的。
另外，在上述显示元件80中，上述媒质A的响应(光学响应)、即有助于显示的区域仅为上述梳形电极4、5之间(即，上述梳齿部分4a、5a之间)。因此，上述屏蔽效应，即使是在无助于上述媒质A的光学响应的区域、例如图13所示上述梳形电极4、5正上方的电极21按与上述梳形电极4、5相同的宽度(宽度L)、或比上述梳形电极4、5小的宽度被摘除的构造，也可以同样地得到。
上述电极21如上所述在有助于显示的整个区域形成，换言之，至少在有助于显示的区域形成上述电极21，可以得到上述显著的屏蔽效果，因此是优选的，但未必在上述整个区域形成。
即，上述电极21，具有例如以比上述梳形电极4、5(梳齿部分4a、5a)间大的图案间隔进行图案化(细线化)的结构也可以，例如，上述电极21具有在平面上来看在上述梳形电极4、5间的一部分上形成的结构。
即，本实施方式的上述显示元件80也可以具有下述这样的结构，即，上述电极21在与上述梳形电极4、5重叠的区域具有比上述梳形电极4、5的宽度L小的宽度的间隙R(R＜L)，或者具有避开与上述梳形电极4、5重叠的区域而形成的(即，间隙R与上述梳形电极4、5的宽度L相同或为其以上(R≥L))结构。
更具体地说，上述显示元件80，如上所述，具备包含由上述梳形电极4、5(梳齿部分4a、5a)构成的至少一个电极对的多个像素71，若将施加电场时或不施加电场时的上述媒质A的光学各向异性的方向(即，发现光学各向异性的状态下的上述媒质A的光学各向异性的方向)相同的区域设为一个区域DM(参照图2)，则各像素71可以分别具有下述这样的结构，即，在上述梳形电极4、5(梳齿部分4a、5a)之间，具有至少一个区域(微小区域)，在与上述区域DM重叠的区域、例如在上述区域DM内，形成上述电极21。上述电极21可以覆盖上述区域DM的一部分或全部。
而且，上述电极21连续地覆盖上述各像素71来设置也可以。更具体地说，上述电极21在上述一对基板中的至少一个基板全体(即，与上述一对基板的主面(表面/背面)之中、形成上述第1电极及第2电极的主面不同的主面中的该主面整个面)上形成也可以，在上述至少一个基板中的与至少显示画面相对应的区域(上述主面中的与显示画面相对应的区域(即，与上述显示画面重叠的区域)全体)上形成也可以，各像素71每个独立地进行设置也可以。
上述电极21，如上所述，通过形成于至少一个基板中的与至少显示画面相对应的区域，可以成为使上述电极21简单的结构。
另外，在将像素基板11和设置有已图案化了的电极21的对向基板12贴合在一起时，若该贴合的精度较低，则上述梳形电极4、5与上述电极21之间的间隙(即，上述梳形电极4、5之间的开口部与上述电极21不重叠的区域)加大，会从该间隙漏出电场，降低上述屏蔽效果。因此，为了得到更显著的屏蔽效果，在对上述电极21进行图案化之际，优选考虑上述像素基板11和对向基板12的贴合精度来设置上述电极21和梳形电极4、5的重叠区域。但是，如上所述通过将上述电极21形成于至少一个基板中的与至少显示画面相对应的区域，不需要高精度的图案化。
因此，如上所述通过将上述电极21形成于至少一个基板中的与至少显示画面相对应的区域，可以缩短上述电极21的形成工序。
另一方面，如上所述那样上述电极21在各像素71中具有与上述梳形电极4、5重叠的区域的至少一部分被除去的结构，优选为，通过避开与上述梳形电极4、5重叠的区域来形成，减轻在上述梳形电极4、5与电极21之间产生的负载电容，可使基于TFT等开关元件81的充电特性提高。
另外，根据上述构成，因为上述电极21被图案化(细线化)，所以通过在细线化的电极21中流过恒定电流，从而可兼用作加热电极(加热上述媒质A的加热机构(加热部件))。在适用于本发明的媒质A的温度依赖性大的情况、或可适用的温度范围窄的情况下，加热电极的采用是有效的。
这样，在上述显示元件80中，在上述一对基板1、2的主面之中、与形成有对媒质A施加大致平行于上述基板1、2的电场的作为第1电极和第2电极的上述梳形电极4、5(梳齿部分4a、5a)的主面不同的主面上，与上述梳形电极4、5(梳齿部分4a、5a)分开地再形成作为第3电极(屏蔽电极)的上述电极21，由此，使上述显示元件80上所带的静电(带电电位)接地(屏蔽)，从静电方面来保护上述显示元件80，可以防止因媒质A响应于静电而产生的亮度变动和因温度不均而造成的显示不均匀。
在本实施方式中，所谓上述电极21在与形成有上述梳形电极4、5的主面不同的主面上形成的情形，是表示上述电极21如上所述在与上述一对基板1、2之中上述一个基板1中的上述梳形电极4、5(梳齿部分4a、5a)的形成面相反一侧的面或另一个的基板2上形成的情形。
但是，上述电极21不必需要如上所述在基板表面上形成，若设置在上述一对基板的主面之中与形成有上述梳形电极4、5的主面不同的主面上，则距基板表面有一定间隔地来进行设置也可以。
如上所述，根据本实施方式，可得到不受静电影响的稳定的显示元件。
另外，在本实施方式中，作为本实施方式的显示元件80，主要举例说明透过型显示元件，但本发明不限于此，作为上述显示元件80，也可以是反射型的显示元件。
图12是表示作为本实施方式的显示元件80、适用本发明的本实施方式的反射型显示元件的示意构成的一例。
上述反射型显示元件80构成为在像素基板11例如由玻璃基板等构成的一个基板1上设置反射层41，同时，在该反射层41上，经绝缘层42，设置例如ITO等梳形电极4、5。其它构成如上所述，图12作为一例，图示如图1所示在基板2的内侧设置上述电极21的构成。作为上述绝缘层42，可适用丙烯酸类树脂等有机膜；氮化硅、氧化硅等无机膜。另外，作为上述反射层41，可适用铝或银的薄膜等。就上述构成而言，由于反射层41可反射从由玻璃基板等透明基板构成的另一基板2入射的光，所以用作反射型显示元件。
另外，在将本实施方式的显示元件80用作反射型显示元件的情况下，作为上述梳形电极4、5，如用作透过型显示元件的情况那样，除ITO等透明电极材料外，也可使用铝等金属电极材料等目前公知的各种材料来作为电极材料。另外，此时，在将上述电极21设置在像素基板11侧的情况下，作为上述电极21，除ITO等透明电极材料外，还可使用铝等金属电极材料等目前公知的各种材料来作为电极材料。另外，梳形电极4、5和电极21的线宽或电极间距离(电极间隔)等也不特别限定，例如可对应于基板1与基板2之间的间隙等任意设定。
并且，在本实施方式中，举例说明使用玻璃基板作为上述基板1、2的情况，但本发明不限于此，只要基板1、2中至少一个为透明基板即可，例如可使用目前公知的各种基板。
另外，作为上述基板1、2，不限于用作现有基板的基板，例如可以是薄膜状，也可以是具有挠性的基板，只要至少一个透明，将上述媒质A保持在基板间(媒质保持机构内)、即内部，则可对应于媒质A的种类或相的状态等，使用各种材料。
另外，在本实施方式中，作为具体例，举例说明使用在未施加电场时光学上各向同性、通过施加电场、发现光学各向异性的物质来作为媒质A的情况，但本发明不限于此，上述媒质A也可以如上所述，是通过施加电场、光学各向异性消失、显示出光学各向同性的物质。
下面，表示使用通过施加电场、光学各向异性消失、显示出光学各向同性的物质来作为上述媒质A的具体例。
在本具体例中，在由玻璃基板构成的透明的两个基板1、2中的一个基板1中与基板2相对向的面中，形成由ITO构成的透明梳形电极4、5和由聚酰亚胺构成的取向膜的同时，在两基板1、2之间，封入作为透明介电性物质的4’-n-烷氧基-3’-硝基联苯基-4-羧酸(ANBC-22)，作为媒质A。另外，上述显示元件80中的媒质层3的厚度，通过事先在上述基板1、2的对向面中散布塑料珠，调整成4μm。
另外，偏光板6、7如上所述，分别设置在基板1、2的外侧(对向面的相反侧)，使彼此的吸收轴6a、7a正交，同时，各偏光板6、7中的吸收轴6a、7a与梳形电极4、5中的梳齿部分4a、5a的电极延伸方向成45度的角度。
通过外部加温装置(加热机构)，将如此得到的显示元件80保持在近晶C相-立方相的相转变附近的温度(相相转变温度的低温侧，至10K左右)，施加电压(50V左右的交流电场(至比0大数百kHz))，可使透过率变化。即，在未施加电场时显示出光学各向异性的近晶C相(亮状态)下，通过施加电场，可变化成各向同性的立方相(暗状态)。
另外，在上述具体例中，设各偏光板6、7的吸收轴6a、7a与梳形电极4、5所成角度为45度，但本发明不限于此，不限于45度，可以0～90度的所有角度进行显示。亮状态可在未施加电场时实现，可仅通过取向处理方向(摩擦方向)与偏光板吸收轴方向的关系来实现。另外，为了通过施加电场引起的媒质A向光学各向同性相的电场感应相转变来实现暗状态，各偏向板吸收轴只要彼此正交即可，与梳形电极方向无关。
因此，在上述具体例中，未必需要上述取向处理，即便非晶取向状态(随机取向状态)下，也可进行显示。另外，在两基板1、2的内侧(对向面)，形成由实施了摩擦处理后的聚酰亚胺构成的取向膜。摩擦方向优选是近晶C相变为亮状态的方向，典型地是优选与偏向板吸收轴方向成45度的角度。
这样，作为用于本实施方式的显示元件80中的媒质A，也可使用在未施加电场时具有光学各向异性、通过施加电场、光学各向异性消失、显示出光学各向同性的物质。
另外，上述媒质A也可具有正的介电各向异性，或具有负的介电各向异性。另外，本实施方式的显示元件80，不是必须向基板1、2施加平行的电场，例如，对于基板1、2，即便倾斜的电场也可驱动，只要向基板1、2施加大致平行(基板面内方向)的电场即可。另外，在向上述基板1、2施加倾斜电场的情况下，也可适当变更电极的形状、配置位置等，例如即便上述梳形电极4与梳形电极5具有不同高度(电极厚度)也无妨。
如上所述，本实施方式的显示元件的结构是，包括至少一个为透明的一对基板；夹持于该一对基板间、通过施加电场而使光学各向异性的程度变化的媒质；和，设置于上述一对基板之中的一个基板上、对上述媒质施加大致平行于该基板的电场的由第1电极及第2电极构成的至少一个电极对；同时，在上述一对基板的主面之中与形成有上述第1电极及第2电极的主面不同的主面、即、上述一对基板之中与上述一个基板中的上述第1电极及第2电极的形成面相反一侧的面上、或另一个基板上，形成第3电极。
上述第3电极，只要设置在上述一对基板的主面之中与形成有上述第1电极及第2电极的主面不同的主面上即可，但在与形成有上述第1电极及第2电极的基板相对向地设置的基板、即与上述一个基板相对向的另一个基板中的与上述第1电极及第2电极相对向面一侧形成，可以在更接近媒质的位置进行屏蔽，可以得到更高的屏蔽效果，所以是更优选的。
更具体地说，本实施方式的显示元件包括至少一个为透明的一对基板；夹在该一对基板之间、通过施加电场而使光学各向异性的程度变化的媒质；和，向上述媒质施加大致平行于上述基板的电场的至少一对电极的显示元件；其中在上述一对基板之中至少一个基板中的至少与显示部重叠的位置上，还设置有屏蔽静电的屏蔽电极。
根据上述各构成，通过在上述一对基板之中至少一个基板中的至少与显示部重叠的位置上，还设置作为第3电极的上述屏蔽电极，可屏蔽静电，上述媒质不会响应静电而使亮度变动，不会产生因静电引起的显示不均，可抑制、防止显示质量的下降。由此，根据上述构成，可提供不受静电影响的稳定的显示元件。
在上述显示元件中，优选将上述屏蔽电极(第3电极)固定在一定的电位。
通过将上述屏蔽电极固定在一定的电位，可进一步确实得到上述屏蔽效果。
另外，在上述显示元件中，优选上述屏蔽电极形成于上述一对基板之中至少一个基板中的与另一基板相对向面一侧。
通过将上述屏蔽电极设置在上述一对基板之中至少一个基板中的与另一基板相对向面侧，如上所述，可在更接近媒质的位置上进行屏蔽，可进一步提高上述屏蔽效果。
另外，上述屏蔽电极可以进行图案形成。此时，上述屏蔽电极可以兼作加热上述媒质的加热机构(加热部件)。由此，可抑制、甚至防止因温度不均造成的显示不均匀。另外，上述屏蔽电极具有避开与上述一对电极(电极对)重叠的区域(在平面上来看是重叠的区域)形成的结构也可以。由此，可以减轻在上述一对电极(电极对)和上述屏蔽电极之间产生的负荷电容，可以提高充电特性。
另外，上述媒质也可在不施加电场时显示出光学各向同性，在施加电场时，显示出光学各向异性。此时，折射率椭圆体的形状在未施加电场时是球形，通过施加电场，变为椭圆。另外，上述媒质也可在不施加电场时显示出光学各向异性，在施加电场时，显示出光学各向同性。此时，折射率椭圆体的形状在未施加电场时是椭圆，通过施加电场，变为球形。另外，上述媒质也可在未施加电场时显示出光学各向异性，通过施加电场，发现光学各向异性的状态下，其光学各向异性的程度变化。此时，折射率椭圆体的形状，在施加电场前后，椭圆的长轴与短轴的比例变化(另外，作为上述椭圆，也可以是大致球形)。
上述任一构成中，都可通过施加电场，使上述媒质的折射率椭圆体的形状在未施加电场时和施加电场时变化，通过光学的各向异性的方向恒定不变，使光学各向异性(取向有序率、折射率)的程度变化，可进行显示。因而，在上述任一构成中，可实现在未施加电场时和施加电场时显示状态不同、驱动温度范围宽、具有宽视野角特性和高速响应特性的显示元件。
另外，优选上述媒质具有在施加电场时或不施加电场时、不足可视光波长的等级的取向有序。即，优选上述媒质在不足可视光波长的等级下，不是液体的各向同性相，而具有有序(有序构造、取向有序)。若该有序构造不足可视光波长，则光学上显示出各向同性。因此，通过使用取向有序在施加电场时或未施加电场时不足可视光波长的媒质，可确实使未施加电场时和施加电场时的显示状态不同。
另外，上述媒质具有显示出立方对称性的有序结构。
另外，上述媒质由显示出立方相或近晶D相的分子构成。
另外，上述媒质也可由液晶微乳构成。
另外，上述媒质也可由显示出胶束相、逆胶束相、海绵相或立方相的溶致液晶构成。
另外，上述媒质也可由显示出胶束相、逆胶束相、海绵相或立方相的液晶微粒子分散体系构成。
另外，上述媒质也可由枝晶构成。
另外，上述媒质也可由显示出胆甾蓝相的分子构成。
另外，上述媒质也可由示出近晶蓝相的分子构成。
上述物质通过施加电场，光学各向异性的程度都变化。因此，上述物质都可用作上述媒质。
如上所述，本发明的显示元件是宽视野角特性和高速响应特性优异的显示元件，例如，可广泛适用于电视或监视器等图像显示装置(显示装置)、或字处理器或个人电脑等OA设备、或摄像机、数码相机、便携电话等信息终端等配备的图像显示装置(显示装置)中。另外，本发明的显示元件如上所述，具有宽视野角特性和高速响应特性，另外，与目前相比，可以降低驱动电压，所以还适用于大画面显示或动画显示。另外，由于本显示元件具有高速响应性，所以例如也可适用于场序制彩色方式的显示装置中。
另外，本发明的显示装置，如上所述，通过配备具有本发明的上述任一构成的显示元件，驱动温度范围宽，具备宽视野角特性和高速响应特性，并且没有静电造成的显示不均，可抑制、防止显示质量的下降，所以也适用于大画面显示或动画显示。
本发明不限于上述各实施方式，在权利要求所示的范围中，可进行各种变更，适当组合不同实施方式中分别公开的技术手段得到的实施方式也包含于本发明的技术范围内。
另外，发明的详细说明项中例举的具体实施方式
或实施例只是为了使本发明的技术内容清楚，不应限于这种具体例来狭义解释，在本发明的精神和下面记载的权利要求的范围内，可进行各种变更来实施。
权利要求
1.一种显示元件(80)，其特征在于包括至少一方为透明的一对基板(1、2)；夹在该一对基板之间、通过施加电场、光学各向异性的程度变化的媒质(A)；和设置在所述一对基板之中的一个基板上、向所述媒质施加大致平行于该基板的电场的由第1电极(4)和第2电极(5)构成的至少一个电极对(4、5)，同时，在所述一对基板的主面之中与形成有所述第1电极及第2电极的主面不同的平面上，形成第3电极(21)。
2.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述第3电极形成于与形成有所述第1电极及第2电极的基板相对向设置的基板中的与所述第1电极及第2电极相对向的面一侧。
3.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述第3电极被固定在一定的电位。
4.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于利用图案化形成所述第3电极。
5.根据权利要求4所述的显示元件，其特征在于所述第3电极兼作屏蔽静电的屏蔽电极和加热所述媒质的加热机构。
6.根据权利要求4所述的显示元件，其特征在于所述第3电极避开所述第1电极及第2电极地形成。
7.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质在不施加电场时显示出光学各向同性，在施加电场时显示出光学各向异性。
8.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质在不施加电场时显示出光学各向异性，在施加电场时显示出光学各向同性。
9.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质具有在施加电场时或不施加电场时不足可视光波长的等级的取向有序。
10.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质具有显示出立方对称性的有序结构。
11.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质由具有立方相或近晶D相的分子构成。
12.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质由液晶微乳构成。
13.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质由显示出胶束相、逆胶束相、海绵相或立方相的溶致液晶构成。
14.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质由显示出胶束相、逆胶束相、海绵相或立方相的液晶微粒子分散体系构成。
15.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质由枝晶构成。
16.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质由显示出胆甾蓝相的分子构成。
17.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于所述媒质由显示出近晶蓝相的分子构成。
18.一种显示元件(80)，其特征在于包括至少一方为透明的一对基板(1、2)；夹在该一对基板之间、通过施加电场、光学各向异性的程度变化的媒质(A)；和，向所述媒质施加大致平行于所述基板的电场的至少一对电极(4、5)，在所述一对基板之中的至少一个基板中的至少与显示部重叠的位置上，还设置屏蔽静电的屏蔽电极(21)。
19.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于将所述屏蔽电极固定在一定的电位。
20.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述屏蔽电极形成于所述一对基板之中的至少一个基板中的与另一基板相对向的面一侧。
21.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质在不施加电场时显示出光学各向同性，在施加电场时显示出光学各向异性。
22.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质在不施加电场时显示出光学各向异性，在施加电场时显示出光学各向同性。
23.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质具有在施加电场时或不施加电场时不足可视光波长的等级的取向有序。
24.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质具有显示出立方对称性的有序结构。
25.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质由显示出立方相或近晶D相的分子构成。
26.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质由液晶微乳构成。
27.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质由显示出胶束相、逆胶束相、海绵相或立方相的溶致液晶构成。
28.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质由显示出胶束相、逆胶束相、海绵相或立方相的液晶微粒子分散体系构成。
29.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质由枝晶构成。
30.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质由显示出胆甾蓝相的分子构成。
31.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于所述媒质由显示出近晶蓝相的分子构成。
32.根据权利要求18所述的显示元件，其特征在于利用图案化形成所述屏蔽电极。
33.根据权利要求32所述的显示元件，其特征在于所述屏蔽电极兼作加热所述媒质的加热机构。
34.根据权利要求32所述的显示元件，其特征在于所述屏蔽电极避开所述一对电极来形成。
35.一种显示装置(60)，其特征在于具备权利要求1～34中任一项所述的显示元件(80)。
全文摘要
本发明的显示元件，包括至少一方为透明的一对基板；由夹持在该一对基板之间、通过施加电场、光学各向异性的程度变化的媒质构成的媒质层；和，向上述媒质层施加大致平行于上述基板的电场的至少一对梳形电极；同时，在上述一对基板之中的至少一个基板中的至少与显示部重叠的位置上，还设置屏蔽静电的屏蔽电极。
文档编号G02F1/133GK1645190SQ20051000179
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月19日 优先权日2004年1月20日
发明者宫地弘一, 芝原靖司, 井上威一郎, 石原将市, 阵田章仁, 荻岛清志 申请人:夏普株式会社