CN113168042A - 显示装置 - Google Patents

Abstract

显示装置(100)具备光波导层(11)、可变折射率层(13)和光学层(17)。光波导层(11)用于引导光(LT)。可变折射率层(13)中，折射率响应于驱动电压(Vd)的施加而发生变化。光学层(17)对光(LT)进行反射或吸收。可变折射率层(13)配置在光波导层(11)与光学层(17)之间。可变折射率层(13)根据可变折射率层(13)的折射率，使光波导层(11)所引导的光(LT)朝向光波导层(11)的内部进行反射并再由光波导层(11)进行引导。可变折射率层(13)根据可变折射率层(13)的折射率，将光波导层(11)所引导的光(LT)导入到可变折射率层(13)的内部，再射出到可变折射率层(13)的外部。光学层(17)对从可变折射率层(13)射出的光(LT)进行反射或吸收。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及一种显示装置。

背景技术

专利文献1中记载了波导型液晶装置。波导型液晶装置具备2枚玻璃基板、多个间隔物以及液晶。多个间隔物配置在2枚玻璃基板之间。还有，在2枚玻璃基板之间注入了液晶。

多个间隔物各自都构成波导的芯部。液晶构成波导的包覆部。通过对液晶施加电压，控制液晶的分子取向，使包覆部液晶的折射率发生变化。其结果，能够控制在作为芯部的间隔物中传播的波导光的传播状态。

〔现有技术文献〕

〔非专利文献〕

非专利文献1：佐藤银河、盐泽启、饭村靖文《使用液晶的波导传播光控制及其在显示元件中的应用》(液晶显示器、海报展示、2015年日本液晶学会讨论会)

发明内容

发明所要解决的问题

然而，非专利文献1所记载的波导型液晶装置中，芯部中的光的透射率在向液晶施加电压与不施加电压之间只有2.5％的变化。也就是说，波导型液晶装置中，对比度是不足的。

本发明的目的是提供一种能够提高对比度的显示装置。

用于解决问题的手段

根据本发明的一方面，显示装置具备光波导层、可变折射率层和光学层。光波导层用于引导光。可变折射率层中，折射率响应于驱动电压的施加而发生变化。光学层对光进行反射或吸收。所述可变折射率层配置在所述光波导层与所述光学层之间。所述可变折射率层根据所述可变折射率层的所述折射率，使所述光波导层所引导的所述光朝向所述光波导层的内部进行反射并再由所述光波导层进行引导。可变折射率层根据所述可变折射率层的所述折射率，将所述光波导层所引导的所述光导入到所述可变折射率层的内部，再射出到所述可变折射率层的外部。所述光学层对从所述可变折射率层射出的所述光进行反射或吸收。

本发明的显示装置中，所述可变折射率层优选是含有液晶的液晶层。

本发明的显示装置中，所述光学层优选为对从所述可变折射率层射出的所述光进行漫反射。

本发明的显示装置中，所述光学层优选为含有多个螺旋状结构体或者含有叠层结构体。所述多个螺旋状结构体各自都优选为沿着与所述可变折射率层交叉的方向延伸。优选为所述多个螺旋状结构体中的2个以上螺旋状结构体的空间相位彼此不同。所述叠层结构体优选为含有表面为凹凸形状的基板以及层叠在所述基板的所述表面上的介电多层膜。

本发明的显示装置优选为进一步具备光源部。光源部优选为将所述光射向所述光波导层，使所述光波导层对所述光进行引导。所述光源部射出的所述光优选为含有可见光。所述可变折射率层优选为根据所述可变折射率层的所述折射率，使所述光波导层所引导的所述可见光朝向所述光波导层的内部进行反射并再由所述光波导层进行引导。所述可变折射率层优选为根据所述可变折射率层的所述折射率，将所述光波导层所引导的所述可见光导入到所述可变折射率层的内部，再射出到所述可变折射率层的外部。所述光学层优选为对从所述光波导层导入并从所述可变折射率层射出的所述可见光进行反射。所述光波导层优选为使以所述光波导层无法引导的角度入射到所述光波导层上的环境光透射通过。所述可变折射率层优选为使透射通过了所述光波导层的所述环境光也透射通过。所述光学层优选为使透射通过了所述可变折射率层的所述环境光中含有的可见光透射通过。

本发明的显示装置中，所述光源部优选为含有多个光源，所述多个光源射出彼此波长不同的多种可见光。所述多个光源优选为将所述多种可见光在彼此不同的时刻射向所述光波导层。

本发明的显示装置中，所述光源部优选为含有射出白色光的白色光源。所述白色光源优选为将所述白色光射向所述光波导层。所述可变折射率层优选为根据所述可变折射率层的所述折射率，将所述白色光所含的彼此波长不同的多种可见光从所述可变折射率层的不同位置以不同角度导入进来，再从所述可变折射率层的不同位置射出到外部。

本发明的显示装置中，所述光学层优选为对从所述可变折射率层射出的所述光进行吸收而呈现颜色。

本发明的显示装置优选为进一步具备电极单元和包覆层。电极单元优选为对所述可变折射率层施加所述驱动电压。包覆层的折射率优选为小于所述光波导层的折射率。所述光波导层优选为配置在所述包覆层与所述可变折射率层之间。

本发明的显示装置优选为进一步具备可变吸收率层。可变吸收率层中，优选为光透射通过的状态与吸收光的状态根据所施加的控制电压进行切换。以所述光学层为基准，所述可变吸收率层优选为配置在所述可变折射率层的相反侧。

〔发明效果〕

根据本发明，可提供能够提高对比度的显示装置。

附图说明

图1是本发明实施方式一所涉及的显示装置的截面图。

图2是实施方式一所涉及的光学层的截面图。

图3是实施方式一所涉及的光学层的俯视图。

图4是实施方式一所涉及的光学层的多个螺旋状结构体的空间相位分布的俯视图。

图5(a)是实施方式一所涉及的垂直入射到光学层的光的反射率图表。图5(b)是实施方式一所涉及的垂直入射到光学层的光的透射率图表。

图6是实施方式一所涉及的用于对光学层反射来自光源部的光的反射率进行测量的实验系统的截面图。

图7是实施方式一所涉及的光波导层的波导角图表。

图8(a)是实施方式一所涉及的光波导层中的波导角为59度时的光学层的反射率图表。图8(b)是实施方式一所涉及的光波导层中的波导角为67度时的光学层的反射率图表。图8(c)是实施方式一所涉及的光波导层中的波导角为70度时的光学层的反射率图表。

图9是实施方式一的变形例所涉及的光学层的截面图。

图10是本发明实施方式二所涉及的显示装置的截面图。

图11(a)是实施方式二所涉及的垂直入射到光学层的光的反射率图表。图11(b)是实施方式二所涉及的垂直入射到光学层的光的透射率图表。

图12(a)是实施方式二所涉及的光波导层中的波导角为70.2度时的光学层的反射率图表。图12(b)是实施方式二所涉及的光波导层中的波导角为73.3度时的光学层的反射率图表。图12(c)是实施方式二所涉及的光波导层中的波导角为75.2度时的光学层的反射率图表。

图13是实施方式二的第一变形例所涉及的显示装置的截面图。

图14是实施方式二的第二变形例所涉及的显示装置的截面图。

图15是本发明实施方式三所涉及的显示装置的截面图。

图16是本发明实施方式四所涉及的显示装置的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明实施方式进行说明。附图中，使用含有彼此正交的X轴、Y轴和Z轴的三维正交坐标系进行说明。另外，在图中对相同或者相应的部分标上相同的附图标记，不再重复说明。还有，为了简化附图，适当省略表示截面的斜线。

(实施方式一)

参照图1～图8(c)，对本发明实施方式一所涉及的显示装置100进行说明。首先，参照图1对显示装置100进行说明。图1是实施方式一所涉及的显示装置100的截面图。

如图1所示，显示装置100具备显示部1、光源部3、驱动部5和控制部7。控制部7对光源部3和驱动部5进行控制。控制部7例如含有控制器。控制器例如含有处理器和存储装置。处理器例如含有CPU(Central Processing Unit)。存储装置例如含有主存储装置和辅助存储装置。主存储装置例如含有半导体存储器。辅助存储装置例如含有硬盘驱动器。

光源部3射出光LT。光LT含有可见光VL。光源部3例如含有发光二极管。驱动部5对显示部1施加驱动电压Vd，由此驱动显示部1。驱动部5例如含有驱动器和电源电路。驱动部5例如通过有源矩阵驱动方式或无源矩阵驱动方式对显示部1进行驱动。

显示部1通过将光源部3射出的光LT导入并反射来进行图像显示。具体来说，显示部1通过将光源部3射出的可见光VL导入并反射来进行图像显示。另一方面，显示部1使环境光NL所含的可见光VLA透射通过。也就是说，显示部1是清澈透明的。因此，显示部1构成透明显示器。本说明书中，“透明”是指无色透明、半透明或有色透明。也就是说，“透明”是指：在显示部1的正面侧和反面侧中，从正面侧能够看到位于显示部1的反面侧的物体。另外，显示部1使从显示部1的正面侧入射的可见光VL和从反面侧入射的可见光VL都透射通过。

环境光NL是指光源部3射出的光LT以外的其它光。也就是说，环境光NL是显示装置100的周围环境的光。因此，环境光NL例如含有自然光和/或光源部3以外的发光装置射出的光。光源部3以外的发光装置例如是照明器具。环境光NL对显示部1的图像显示没有贡献。

具体来说，显示部1含有光波导层11、可变折射率层13和光学层17。可变折射率层13配置在光波导层11与光学层17之间。显示部1也可以含有基板15。这种情况下，可变折射率层13配置在光波导层11与基板15之间。还有，以基板15为基准，光学层17配置在可变折射率层13的相反侧。另外，光学层17也可以配置在可变折射率层13与基板15之间。

光波导层11对光源部3射出的光LT进行引导。因此，光LT在光波导层11的内部反复地进行反射并传输。具体来说，光LT在光波导层11的内部反复地进行全反射并传输。本说明书中，在光波导层11的内部，光LT被引导和光LT进行传输是相同含义。

光源部3射出的光LT优选为以在光波导层11中具有特定角度的方式耦合到光波导层11中。因此，可以在光波导层11的端部设置特定的折射结构，也可以在光波导层11的端部安装由光栅构成的耦合器来增进光的耦合。

光波导层11使环境光NL透射通过。因此，光波导层11是清澈透明的。光波导层11例如由透明的玻璃板或者透明的合成树脂板构成。光波导层11例如优选为由柔性透明合成树脂构成。光波导层11的折射率大于空气的折射率。

可变折射率层13的折射率响应于针对可变折射率层13施加驱动电压Vd而发生变化。可变折射率层13使环境光NL透射通过。因此，可变折射率层13是清澈透明的。可变折射率层13优选为具有柔韧性。关于可变折射率层13的详细内容，在后面进行说明。

基板15使光LT透射通过。基板15使环境光NL透射通过。因此，基板15是清澈透明的。基板15例如由透明的玻璃板或者透明的合成树脂板构成。基板15例如优选为由柔性透明合成树脂构成。

光学层17对光LT进行反射。具体来说，光学层17对光LT所含的可见光VL进行反射。对于光LT所含的不可见光NVL，光学层17可以使其透射通过，也可以对其进行反射。不可见光NVL是具有可见光区域以外波长的光。光学层17使环境光NL透射通过。因此，光学层17是清澈透明的。光学层17优选为具有柔韧性。关于光学层17的详细内容，在后面进行说明。

继续参照图1，说明可变折射率层13和光学层17对来自光源部3的光LT进行的控制。

可变折射率层13根据可变折射率层13的折射率，使光波导层11所引导的光LT朝向光波导层11的内部进行反射并再由光波导层11进行引导。例如，在可变折射率层13的折射率小于光波导层11的折射率的情况下，使光波导层11所引导的光LT朝向光波导层11的内部进行反射并再由光波导层11进行引导。因此，光波导层11所引导的光LT只要被可变折射率层13反射，就再次由光波导层11进行引导并从光波导层11的出射端部射出。其结果，光LT不会射入从光波导层11的主面11a一侧来目视显示部1的人眼。

另外，光波导层11的出射端部是指光波导层11的入射端部的相反侧端部。光波导层11的入射端部是指光波导层11中光LT入射一侧的端部。还有，在可变折射率层13的折射率小于光波导层11的折射率的情况下，光波导层11作为光波导芯部，可变折射率层13作为光波导包覆部。

另一方面，可变折射率层13根据可变折射率层13的折射率，将光波导层11所引导的光LT导入到可变折射率层13的内部，再射出到可变折射率层13的外部。例如，在可变折射率层13的折射率大于光波导层11的折射率的情况下，将光波导层11所引导的光LT导入到可变折射率层13的内部，再射出到可变折射率层13的外部。然后，光LT穿过基板15并入射到光学层17。

光学层17将可变折射率层13射出的光LT朝向可变折射率层13反射。由光学层17反射的光LT穿过基板15、可变折射率层13和光波导层11，从光波导层11的主面11a射出。因此，光LT射入从光波导层11的主面11a一侧来目视显示部1的人眼。其结果，人能够看到光LT所表示的图像。

特别需要指出的是，在实施方式一中，通过光学层17对光LT进行反射，将光LT从光波导层11的主面11a射出。因此，在光学层17中对光LT进行反射的部分与不对光LT进行反射的部分之间，能够增大明暗差。其结果，在显示装置100中，能够提高对比度，能够显示高品质的图像。不对光LT进行反射的部分对人来说看起来是透明的。

继续参照图1，对显示装置100进行详细说明。光波导层11使以所述光波导层无法引导的角度入射到光波导层11上的环境光NL透射通过。可变折射率层13使透射通过了光波导层11的环境光NL也透射通过。然后，环境光NL穿过基板15入射到光学层17。光学层17使透射通过了可变折射率层13的环境光NL中含有的可见光VLA透射通过。因此，实施方式一中，对于从光波导层11的主面11a一侧来目视显示部1的人来说，显示部1看起来是透明的。

还有，实施方式一中，光源部3将光LT射向光波导层11，使光波导层11对光LT进行引导。光LT含有可见光VL。

然后，可变折射率层13根据可变折射率层13的折射率，使光波导层11所引导的可见光VL朝向光波导层11的内部进行反射并再由光波导层11进行引导。因此，光波导层11所引导的可见光VL只要被可变折射率层13反射，就再次由光波导层11进行引导并从光波导层11的出射端部射出。其结果，可见光VL不会射入从光波导层11的主面11a一侧来目视显示部1的人眼。

另一方面，可变折射率层13根据可变折射率层13的折射率，将光波导层11所引导的可见光VL导入到可变折射率层13的内部，再射出到可变折射率层13的外部。然后，可见光VL穿过基板15入射到光学层17。

光学层17将从光波导层11导入并从可变折射率层13射出的可见光VL朝向可变折射率层13反射。由光学层17反射的可见光VL穿过基板15、可变折射率层13和光波导层11，从光波导层11的主面11a射出。因此，可见光VL射入从光波导层11的主面11a一侧来目视显示部1的人眼。其结果，人能够看到可见光VL所表示的图像。

如上述参照图1进行的说明，根据实施方式一，能够将光波导层11所引导的可见光VL表示的图像显示在透明的显示部1上。也就是说，光学层17使环境光NL所含的可见光VLA透射通过，并且只对光波导层11所引导的可见光VL进行反射。因此，能够使显示部1有效地作为透明显示器发挥作用。

还有，实施方式一中，光学层17优选为对光波导层11所引导的并从可变折射率层13射出的光LT进行漫反射。具体来说，光学层17优选为对光波导层11所引导的并从可变折射率层13射出的可见光VL进行漫反射。因此，这样的优选例中，光LT(具体来说是可见光VL)不是向特定方向反射，而是向各方向反射。其结果，能够增大显示部1的视角。另外，漫反射与漫射具有相同含义。

还有，实施方式一中，可变折射率层13是含有液晶LQ的液晶层。因此，通过对可变折射率层13施加驱动电压Vd来控制液晶LQ的取向，能够容易地使可变折射率层13的折射率发生变化。液晶LQ是清澈透明的。液晶LQ优选为具有柔韧性。液晶LQ包含多个液晶分子LC。

继续参照图1，说明可变折射率层13是含有液晶LQ的液晶层时通过可变折射率层13的驱动对折射率进行的控制。显示部1含有多个像素PX。在俯视图中，多个像素PX排列成格子状。俯视是指从方向A1观察显示部1。方向A1与可变折射率层13交叉。实施方式一中，方向A1与可变折射率层13大致正交。

图1中，表示了2个像素PX。像素PX含有液晶LQ的最小单位部分(以下记载为“最小单位部分MU1”)和光学层17的最小单位部分(以下记载为“最小单位部分MU2”)。最小单位部分MU1是指：液晶LQ中，能够由驱动电压Vd单独进行取向控制的最小单位的区域。最小单位部分MU2是指：光学层17中，在方向A1上与最小单位部分MU1相对的区域。

驱动部5按每个像素PX来控制施加到像素PX的驱动电压Vd，由此按每个像素PX来控制液晶LQ的取向。也就是说，驱动部5按每个像素PX来控制施加到像素PX的驱动电压Vd，由此按每个像素PX来控制可变折射率层13的折射率(液晶LQ的折射率)。因此，能够针对每个像素PX切换光波导模式和光导入模式。

光波导模式是指如下模式：不将光波导层11所引导的光LT导入到可变折射率层13中，使光LT由光波导层11进行引导。驱动部5对液晶LQ的取向进行控制，使可变折射率层13将光LT朝向光波导层11的内部反射。其结果，像素PX的状态被设定为光波导模式。例如，驱动部5通过对液晶LQ的取向进行控制，使可变折射率层13的折射率小于光波导层11的折射率，由此能够将像素PX的状态设定为光波导模式。

被设定为光波导模式的像素PX中，光LT不入射到光学层17的最小单位部分MU2，因此光学层17的最小单位部分MU2不对光LT进行反射。也就是说，像素PX不射出光，因此对于人来说像素PX看起来是透明的。图1的例子中，多个像素PX中的像素PX1的状态被设定为光波导模式。

另一方面，光导入模式是指如下模式：将光波导层11所引导的光LT导入到可变折射率层13的内部。驱动部5对液晶LQ的取向进行控制，使可变折射率层13将光LT从光波导层11导入到可变折射率层13的内部。其结果，像素PX的状态被设定为光波导模式。例如，驱动部5通过对液晶LQ的取向进行控制，使可变折射率层13的折射率大于光波导层11的折射率，由此能够将像素PX的状态设定为光导入模式。

被设定为光导入模式的像素PX中，光LT穿过可变折射率层13入射到光学层17的最小单位部分MU2，因此光学层17的最小单位部分MU2对光LT进行反射(例如漫反射)。也就是说，像素PX射出光LT，由此像素PX射出的光LT入射到人眼。因此，对于人来说，像素PX看起来是在发光。图1的例子中，多个像素PX中的像素PX2的状态被设定为光导入模式。

如上述参照图1进行的说明，根据实施方式一，能够按每个像素PX来控制液晶LQ的取向，针对每个像素PX切换光波导模式和光导入模式。因此，能够针对每个像素PX切换非发光和发光。其结果，显示部1能够通过多个像素PX来显示图像。

继续参照图1，说明可变折射率层13驱动液晶LQ的方法。图1的例子中，液晶LQ是负向列型液晶。因此，像素PX1中，在液晶LQ的最小单位部分MU1上未施加驱动电压Vd的状态下，液晶分子LC是直立的。其结果，可变折射率层13将光LT朝向光波导层11的内部反射。另一方面，像素PX2中，在液晶LQ上施加了驱动电压Vd的状态下，液晶分子LC相对于电场方向是垂直的。其结果，可变折射率层13将光LT从光波导层11导入进来。

另外，液晶LQ的种类没有特别的限定。液晶LQ例如也可以是正向列型液晶，也可以是铁电液晶。铁电液晶以比向列型液晶更高的速度响应驱动电压Vd。通过采用高速响应的液晶来作为液晶LQ，能够高速驱动可变折射率层13。

还有，只要能够按每个像素PX来改变可变折射率层13的折射率即可，可变折射率层13的液晶LQ的驱动方法没有特别的限定。例如，液晶LQ的驱动方法是TN(twistednematic)驱动液晶模式、IPS(in-plane switching)驱动液晶模式、FFS(fringe fieldswitching)驱动液晶模式、VA(vertical alignment)驱动液晶模式、MVA(multidomainvertical alignment)驱动液晶模式或者PVA(patterned vertical alignment)驱动液晶模式。

还有，光波导层11的形状只要能够对光LT进行引导即可，不做特别的限定。光波导层11例如可以是平板波导(slab waveguide)，也可以是通道波导(channel waveguide)。平板波导是覆盖全部像素PX的平面状波导。通道波导由彼此平行线性延伸的多个波导组成。通道波导中，各波导以对应于1个像素的宽度线性延伸。

接下来，参照图2～图4，对光学层17进行说明。图2是光学层17的截面图。图3是光学层17的俯视图。图4是光学层17的多个螺旋状结构体171的空间相位分布的俯视图。

如图2所示，光学层17含有多个螺旋状结构体171。多个螺旋状结构体171各自都沿着方向A1延伸。多个螺旋状结构体171各自间都具有间距p。间距p表示螺旋的1个周期(360度)。多个螺旋状结构体171各自都含有多个元件173。多个元件173沿着方向A1螺旋形旋转层叠。

多个螺旋状结构体171各自都反射如下的光，即，波长位于与螺旋状结构体171的结构和光学性质相对应的频带(以下有时记载为“选择反射区域”)中，并且偏振状态与螺旋状结构体171的螺旋旋转方向一致。这样的光反射记载为选择反射，对光进行选择反射的特性有时记载为选择反射性。还有，螺旋状结构体171各自都使偏振状态与螺旋状结构体171的螺旋旋转方向相反的光透射通过。

具体来说，选择反射如下所述。也就是说，多个螺旋状结构体171各自都反射如下的光，即，波长位于与螺旋状结构体171的螺旋间距p和折射率相对应的频带中，并且所具有的圆偏振光的旋转方向与螺旋状结构体171的螺旋旋转方向相同。另一方面，螺旋状结构体171各自都使所具有的圆偏振光的旋转方向与螺旋状结构体171的螺旋旋转方向相反的光透射通过。另外，圆偏振光可以是严格的圆偏振光，也可以是近似于椭圆偏振光的圆偏振光。

光学层17具有多个反射面175。多个反射面175各自都具有凹凸形状。多个反射面175的每一个中，在多个螺旋状结构体171上位于反射面175的多个元件173的取向方向是一致的。

具体来说，多个螺旋状结构体171中，2个以上螺旋状结构体171的空间相位是彼此不同的。如图2和图3所示，螺旋状结构体171的空间相位指出位于螺旋状结构体171的端部ED上的元件173的取向方向。图3中，表示了多个螺旋状结构体171的端部ED。

根据实施方式一，通过使2个以上的螺旋状结构体171的空间相位彼此不同，能够在光学层17中形成具有凹凸形状的反射面175。其结果，即使在光LT入射到光学层17的入射角θ比较大的情况下，通过反射面175的凹凸形状，也能够对光LT(具体来说是可见光VL)进行漫反射。还有，在由多个螺旋状结构体171构成光学层17的情况下，光学层17作为静态元件对光LT进行漫反射。因此，能够降低雾度(模糊)。

具体来说，如图3所示，多个螺旋状结构体171沿着方向A2和方向A3排列。然后，沿着方向A2排列的多个螺旋状结构体171的取向方向是不规则变化的。也就是说，沿着方向A2排列的多个螺旋状结构体171的空间相位是不规则变化的。而且，沿着方向A3排列的多个螺旋状结构体171的取向方向是不规则变化的。也就是说，沿着方向A3排列的多个螺旋状结构体171的空间相位是不规则变化的。因此，如图2所示，形成具有凹凸形状的反射面175。另外，方向A1(图1)、方向A2和方向A3彼此正交。

图4是多个螺旋状结构体171的空间相位分布的俯视图。图4中，从方向A1观察光学层17时的空间相位分布以元件173的旋转角度进行表示。图4中，0度的相位以黑色表示，180度的相位以白色表示。在0度到180度之间，以浓度不同的灰色来表示。越浓的灰色表示越接近0度的值，越淡的灰色表示越接近180度的值。如图4所示，螺旋状结构体171的相位呈不规则分布。例如，螺旋状结构体171的相位是随机分布的。

实施方式一中，光学层17的多个螺旋状结构体171是胆甾型液晶。因此，构成螺旋状结构体171的多个元件173各自是液晶分子。

另外，光学层17的多个螺旋状结构体171不限于胆甾型液晶。多个螺旋状结构体171也可以是胆甾型液晶以外的手性液晶。胆甾型液晶以外的手性液晶例如是手性近晶C相、扭曲晶界相或者胆甾蓝相。还有，胆甾型液晶例如也可以是螺旋胆甾型。

还有，光学层17的多个螺旋状结构体171不限于液晶。例如，多个螺旋状结构体171也可以形成手性结构体。手性结构体例如是螺旋无机物、螺旋金属或者螺旋结晶。

螺旋无机物例如是Chiral Sculptured Film(以下记载为“CSF”)。CSF是在使基板进行旋转的同时将无机物蒸镀在基板上的光学薄膜，具有螺旋形的超微结构。其结果，CSF表现出与胆甾型液晶同样的光学特性。

螺旋金属例如是Helix Metamaterial(以下记载为“HM”)。HM是金属被加工成超微螺旋结构体的物质，如胆甾型液晶那样对圆偏振光进行反射。

螺旋结晶例如是Gyroid Photonic Crystal(以下记载为“GPC”)。GPC具有三维螺旋结构。一部分昆虫或者人造结构含有GPC。GPC如胆甾蓝相那样对圆偏振光进行反射。

另外，光学层17不限于对光LT进行漫反射，也可以是以其它适当的反射方式对光LT进行反射。换句话说，光学层17能够根据多个螺旋状结构体171的空间相位分布以适当的反射方式对光LT进行反射。再换句话说，反射面175的形状不限于凹凸形状，也可以是其它可能的形状。例如，能够将光学层17配置为体积全息图。在将光学层17配置为体积全息图的情况下，反射面175对光LT(具体来说是可见光VL)进行反射，形成与光LT相对应的物体的像。

接下来，参照图5(a)和图5(b)，说明光学层17对环境光NL的反射率和透射率。本申请发明人对光学层17的液晶LQ是胆甾型液晶时的光学层17的反射率和透射率进行了测量。胆甾型液晶具有图2～图4所示的结构。还有，光以相对于光学层17正交的方式入射。另外，光波导层11和可变折射率层13没有配置。

图5(a)是入射到光学层17的光的反射率图表。图5(a)中，纵轴表示光的反射率(适当单位)，横轴表示光的波长(nm)。曲线SM1表示反射率的模拟结果，曲线EX1表示反射率的测量结果。

图5(b)是入射到光学层17的光的透射率图表。图5(b)中，纵轴表示光的透射率(％)，横轴表示光的波长(nm)。曲线SM2表示透射率的模拟结果，曲线EX2表示透射率的测量结果。

如图5(a)所示，构成光学层17的胆甾型液晶对具有近红外区域波长的光进行反射。另一方面，如图5(a)所示，构成光学层17的胆甾型液晶使具有可见光区域波长的光透射通过。因此，图1所示的环境光NL中含有的可见光VLA不被光学层17反射而是透射通过光学层17，由此可以推测出显示部1用作透明显示器。另外，虽然光学层17对环境光NL中含有的近红外光进行反射，但人看不见。

其中，胆甾型液晶的反射是布拉格反射。还有，关于胆甾型液晶的布拉格反射波长，相对于胆甾型液晶的入射角越大时，越向短波长侧移动。不过，以相对于图1所示的环境光NL中含有的可见光VLA可能有的入射角都不发生布拉格反射的方式，设计光波导层11、可变折射率层13、基板15和光学层17。因此，环境光NL中含有的可见光VLA不被光学层17反射。还有，胆甾型液晶具有螺旋结构，因此不表现出多级的布拉格反射。因此，可见光VLA不会表现出多级的布拉格反射。另外，入射角是指：以正交于胆甾型液晶表面的垂直线为基准，光相对于该垂直线的入射角。

接下来，参照图6～图8(c)，说明光学层17相对于来自光源部3的光LT的反射率。本申请发明人对光学层17的液晶LQ是胆甾型液晶时的光学层17的反射率进行了测量。胆甾型液晶具有图2～图4所示的结构。还有，使用了在光垂直入射时在约1150nm表现出反射的胆甾型液晶。还有，使用了图6所示的实验系统50。

图6是用于对光学层17反射来自光源部3的光LT的反射率进行测量的实验系统50的截面图。如图6所示，实验系统50具备棱镜51、透明的油53、光波导层11、光学层17和透明的基板55。棱镜51和光波导层11夹着油53紧密接触。在光波导层11与基板55之间配置了光学层17。

空气的折射率约为1.00。棱镜51、油53、光波导层11的折射率都约为1.53。光学层17的胆甾型液晶的折射率约为1.60。

相对于与棱镜51的斜面正交的垂直线，确定光LT到棱镜51的入射角θ1。相对于垂直线靠近光波导层11的一侧作为入射角θ1的“正”，相对于垂直线远离光波导层11的一侧作为入射角θ1的“负”。

还有，相对于与光波导层11的主面11a正交的垂直线，确定光LT到光波导层11的入射角θ2。而且，相对于与光波导层11的主面11a正交的垂直线，确定出光LT到光波导层11的实效入射角θw。实效入射角θw表示光LT的折射角。光LT满足光波导层11的波导条件，因此在光波导层11中以实效入射角θw被引导。

以下，实效入射角θw有时记载为“波导角θw”。

其中，光波导层11中的光LT的波导角θw按照光线折射的斯涅尔定律，对应于入射角θ1而变化。

图7是实验系统50中的入射角θ1与波导角θw的关系图表。图7中，纵轴表示波导角θw(度)，横轴表示入射角θ1(度)。曲线B1表示具有棱镜51的实验系统50中的波导角θw的计算结果。曲线B2表示实验系统50没有棱镜51时的波导角θw的计算结果。实验系统50中，通过棱镜51的规格，能够实现较大的波导角θw。

光波导层11中，表现出全反射的临界角θc为θc＝sin^-1(1/1.53)≈40.8度，因此，如图7所示，在入射角θ1大于“-10度”时，可以推测出光LT在光波导层11中被引导。

再次参照图6，对反射率进行说明。通过实验系统50，在波导角θw为59度、波导角θw为67度以及波导角θw为70度时，本申请发明人对光学层17的反射率进行了测量。根据图7中的曲线B1，确认到将入射角θ1设定为18度就相当于将波导角θw设定为59度。根据曲线B1，确认到将入射角θ1设定为30度就相当于将波导角θw设定为67度。根据曲线B1，确认到将入射角θ1设定为35度就相当于将波导角θw设定为70度。

图8(a)是光波导层11中的波导角θw为59度时的光学层17的反射率图表。图8(b)是光波导层11中的波导角θw为67度时的光学层17的反射率图表。图8(c)是光波导层11中的波导角θw为70度时的光学层17的反射率图表。图8(a)～图8(c)中，纵轴表示光LT的反射率(％)，横轴表示光LT的波长(nm)。

如图8(a)所示，在波导角θw为59度的情况下，光LT在光学层17的反射率在对应于红色的波长区域(中心波长：约625nm)特别大(约80％)。通过目测，确认到了来自光学层17的红色漫反射光。

如图8(b)所示，在波导角θw为67度的情况下，光LT在光学层17的反射率在对应于绿色的波长区域(中心波长：约520nm)特别大(约80％)。通过目测，确认到了来自光学层17的绿色漫反射光。

如图8(c)所示，在波导角θw为70度的情况下，光LT在光学层17的反射率在对应于蓝色的波长区域(中心波长：约475nm)特别大(约80％)。通过目测，确认到了来自光学层17的蓝色漫反射光。

如图8(a)～图8(c)所示，关于光学层17的反射波长，根据波导角θw表现出偏移到短波长侧的反射区域。特别需要指出的是，波导角θw越大时，反射区域越向短波长侧偏移。因此，波导角θw为59度时发生了红色的强反射，波导角θw为67度时发生了绿色的强反射，波导角θw为70度时发生了蓝色的强反射。根据图8(a)～图8(c)所示的测量结果，可以推测出：通过设计，使得光源部3的光LT入射到光波导层11时根据波长的不同以不同角度入射，由此能够进行彩色显示。

另外，光从入射介质入射到胆甾型液晶时，在胆甾型液晶中，发生光的折射，使得入射介质与胆甾型液晶的界面处的光波相位一致。

(变形例)

接下来，参照图1和图9，对实施方式一的变形例所涉及的光学层17进行说明。变形例与参照图1说明了的实施方式一的主要不同在于，变形例所涉及的光学层17具有叠层结构体180。以下，主要对变形例与实施方式一的不同之处进行说明。

图9是变形例所涉及的光学层17的截面图。如图9所示，光学层17含有叠层结构体180。叠层结构体180含有基板181和介电多层膜183。基板181具有凹凸形状的表面181a。介电多层膜183层叠在基板181的表面181a上。因此，介电多层膜183的表面具有凹凸形状。其结果，根据变形例，即使在入射到光学层17的光LT的入射角比较大的情况下，根据介电多层膜183的凹凸形状，也能够对光LT进行漫反射。

具体来说，介电多层膜183含有多个第一电介质183a和多个第二电介质183b。还有，第一电介质183a和第二电介质183b交替地层叠。第一电介质183a例如是TiO₂，第二电介质183b例如是SiO₂。介电多层膜183和基板181都是清澈透明的。介电多层膜183和基板181都优选为具有柔韧性。

(实施方式二)

参照图10，对本发明实施方式二所涉及的显示装置100A进行说明。实施方式二与实施方式一的主要不同在于，实施方式二所涉及的显示装置100A具有包覆层23。以下，主要对实施方式二与实施方式一的不同之处进行说明。

图10是实施方式二所涉及的显示装置100A的截面图。如图10所示，显示装置100A具备显示部1A，显示部1A替换图1的显示装置100中的显示部1。显示部1A在图1中的显示部1的结构基础上，还进一步包含电极单元21和包覆层23。

光波导层11配置在包覆层23与可变折射率层13之间。还有，包覆层23的折射率小于光波导层11的折射率。因此，根据实施方式二，光波导层11能够抑制光LT的损失并通过全反射有效地引导光LT。

电极单元21对可变折射率层13进行驱动电压Vd的施加。具体来说，驱动部5将驱动电压Vd供给到电极单元21时，电极单元21对可变折射率层13进行驱动电压Vd的施加。其结果，可变折射率层13的折射率响应于驱动电压Vd的施加而发生变化。

具体来说，响应于驱动电压Vd的施加，液晶分子LC的取向发生变化。其结果，可变折射率层13的折射率发生变化。电极单元21是清澈透明的。电极单元21例如由ITO(铟·锡氧化物：Indium Tin Oxide)构成。电极单元21优选为具有柔韧性。另外，图10中，为了便于理解配置情况，电极单元21用黑色进行表示。

具体来说，电极单元21含有对面电极211和像素电极组213。像素电极组213含有多个像素电极2131。多个像素电极2131配置在同一平面内。显示部1A中含有多个TFT(薄膜晶体管：Thin Film Transistor)，为了简化附图进行图示的省略。多个TFT分别连接到多个像素电极2131。因此，显示部1A采用有源矩阵驱动方式。其中，与实施方式一同样地，显示部1A的驱动方式没有特别的限定。

对面电极211隔着包覆层23、光波导层11和可变折射率层13，与像素电极组213相对。也就是说，在对面电极211与像素电极组213之间，配置包覆层23、光波导层11和可变折射率层13。

显示部1也可以进一步含有基板19。这样的情况下，对面电极211、包覆层23、光波导层11、可变折射率层13和像素电极组213配置在基板19与基板15之间。对面电极211配置在基板1与包覆层23之间。像素电极组213配置在可变折射率层13与基板15之间。以基板15为基准，光学层17配置在可变折射率层13的相反侧。可变折射率层13配置在光波导层11与光学层17之间。另外，光学层17也可以配置在像素电极组213与基板15之间。

继续参照图10，说明可变折射率层13是含有液晶LQ的液晶层时的像素PX。显示部1A含有多个像素PX。在俯视图中，多个像素PX排列成格子状。图10中，表示了2个像素PX。与实施方式一同样地，像素PX含有液晶LQ的最小单位部分MU1和光学层17的最小单位部分MU2。还有，像素PX含有像素电极2131和TFT。液晶LQ的最小单位部分MU1和光学层17的最小单位部分MU2各自在方向A1上与像素电极2131相对。像素电极2131配置在液晶LQ的最小单位部分MU1与光学层17的最小单位部分MU2之间。

驱动部5按每个像素电极2131通过TFT来控制施加到像素电极2131的驱动电压Vd，由此按每个像素PX来控制液晶LQ的取向。也就是说，驱动部5按每个像素电极2131通过TFT来控制施加到像素电极2131的驱动电压Vd，由此按每个像素PX来控制可变折射率层13的折射率(液晶LQ的折射率)。因此，与实施方式一同样地，能够针对每个像素PX切换光波导模式和光导入模式。其结果，实施方式二中，与实施方式一同样地，能够针对每个像素PX切换非发光和发光，显示部1A能够通过多个像素PX来显示图像。

还有，实施方式二中，与实施方式一同样地，通过光学层17对光LT进行反射，将光LT从光波导层11的主面11a射出。因此，在显示装置100A中，能够提高对比度，能够显示高品质的图像。另外，显示装置100A具有与实施方式一所涉及的显示装置100同样的结构部件，因此具有与显示装置100同样的效果。

继续参照图10，对显示部1A的动作进行说明。光源部3将光LT射向光波导层11。因此，光LT在光波导层11的内部被引导。

可变折射率层13根据可变折射率层13的折射率，使光波导层11所引导的光LT朝向光波导层11的内部进行反射并再由光波导层11进行引导。图10的例子中，在像素PX1，光LT不会被导入到可变折射率层13中。因此，像素PX1不发光，是透明的。另外，像素PX1中的像素电极2131是像素电极2131a。

另一方面，可变折射率层13根据可变折射率层13的折射率，将光波导层11所引导的光LT导入到可变折射率层13的内部，再射出到可变折射率层13的外部。图10的例子中，在像素PX2，光LT被导入到可变折射率层13中，光LT入射到光学层17。还有，光LT穿过像素电极2131b和基板15而入射到光学层17。

像素PX2中，光学层17将可变折射率层13射出的光LT(例如可见光VL)朝向可变折射率层13反射。由光学层17反射的光LT穿过基板15、像素电极2131b、可变折射率层13、光波导层11、包覆层23、对面电极211和基板19，从基板19的主面19a射出。因此，光LT射入从基板19的主面19a一侧来目视像素PX2的人眼。也就是说，对于人来说，像素PX2看起来是在发光。

继续参照图10，对显示部1A进行详细说明。包覆层23的折射率记为“nc”，光波导层11的折射率记为“nw”。电压未施加时液晶LQ对异常光的折射率记为“ne”，电压未施加时液晶LQ对普通光的折射率记为“no”。还有，光波导层11的厚度记为“d”。还有，光学层17由胆甾型液晶构成。

光源部3射出的波长λ的光LT只在波导角θw满足式(1)、式(2)和式(3)时，在光波导层11中被引导。也就是说，取决于折射率nc、折射率nw、折射率no和光波导层11的厚度d，仅允许离散的波导角θw。式(1)是指：光LT在光波导层11内被引导时，在光波导层11与包覆层23的界面的全反射条件。式(2)是指：光LT在光波导层11内被引导时，在光波导层11与可变折射率层13的界面的全反射条件。式(3)是指：光波导层11中的相位匹配条件。式(1)中，“θcc”是指：在光波导层11中，在光波导层11与包覆层23的界面表现出全反射的临界角。式(2)中，“θco”是指：在光波导层11中，在光波导层11与可变折射率层13的界面表现出全反射的临界角。还有，式(3)中，“φc”是指在光波导层11与包覆层23的界面进行的反射所引起的相位变化，“φo”是指在光波导层11与可变折射率层13的界面进行的反射所引起的相位变化，“m”表示整数。

【数学式1】

【数学式2】

【数学式3】

在光波导层11所引导的光LT由于可变折射率层13的液晶LQ的驱动而被导入到可变折射率层13中的情况下，光LT透射通过可变折射率层13、像素电极2131和基板15，以对应于波导角θw的入射角入射到光学层17的胆甾型液晶中。因此，关于光学层17的胆甾型液晶对光LT的反射波长，相对于垂直入射时的反射区域，根据波导角θw表现出偏移到短波长侧的反射区域。具体来说，关于光学层17的胆甾型液晶对光LT的反射波长，波导角θw越大时，表现出越偏向到短波长侧的反射区域。

本申请发明人通过模拟，计算出光相对于光学层17垂直入射时的光学层17的反射率和透射率。这样的情况下，光是TE波。还有，折射率nc＝1.49、折射率nw＝1.60、折射率ne＝1.84、折射率no＝1.57、厚度d＝9μm、液晶LQ的螺旋的间距p＝1000nm。

图11(a)是光相对于光学层17垂直入射时的光学层17的反射率图表。图11(a)中，纵轴表示光的反射率(％)，横轴表示光的波长(nm)。图11(b)是光相对于光学层17垂直入射时的光学层17的透射率图表。图11(b)中，纵轴表示光的透射率(％)，横轴表示光的波长(nm)。

如图11(a)所示，光学层17对光的反射率在近红外区域是100％。还有，如图11(b)所示，光学层17对光的透射率在可见光区域是100％。因此，确认到光学层17不对环境光NL所含的可见光VLA进行反射，而是使可见光VLA透射通过。也就是说，确认到显示部1A相对于环境光NL所含的可见光VLA是透明的。

而且，本申请发明人通过模拟，计算出光波导层11所引导的光LT入射到光学层17时的光学层17的反射率。这样的情况下，光LT是TE波。还有，折射率nc＝1.49、折射率nw＝1.60、折射率ne＝1.84、折射率no＝1.57、厚度d＝10μm、螺旋的间距p＝1050nm。

图12(a)是光波导层11的波导角θw为70.2度时的光学层17的反射率图表。图12(b)是光波导层11的波导角θw为73.3度时的光学层17的反射率图表。图12(c)是光波导层11的波导角θw为75.2度时的光学层17的反射率图表。图12(a)～图12(c)中，纵轴表示光LT的反射率(％)，横轴表示光LT的波长(nm)。

如图12(a)所示，在波导角θw是70.2度的情况下，光学层17对于光LT的反射率在对应于红色的波长区域(中心波长：632nm)特别大(约100％)。

如图12(b)所示，在波导角θw是73.3度的情况下，光学层17对于光LT的反射率在对应于绿色的波长区域(中心波长：532nm)特别大(约100％)。

如图12(c)所示，在波导角θw是75.2度的情况下，光学层17对于光LT的反射率在对应于蓝色的波长区域(中心波长：470nm)特别大(约100％)。

如图12(a)～图12(c)所示，关于光学层17的反射波长，根据波导角θw表现出偏移到短波长侧的反射区域。特别需要指出的是，波导角θw越大时，反射区域越向短波长侧偏移。因此，波导角θw为70.2度时发生了红色的强反射，波导角θw为73.3度时发生了绿色的强反射，波导角θw为75.2度时发生了蓝色的强反射。根据图12(a)～图12(c)所示的模拟结果，可以推测出：通过设计，使得光源部3的光LT入射到光波导层11时根据波长的不同以不同角度入射，由此能够进行彩色显示。

(第一变形例)

参照图13，对实施方式二的第一变形例所涉及的显示装置100A进行说明。第一变形例与参照图10说明了的实施方式二所涉及的显示装置100A的主要不同在于，第一变形例所涉及的显示装置100A以时间分割方式执行彩色显示。以下，主要对第一变形例与实施方式二的不同之处进行说明。

图13是第一变形例所涉及的显示装置100A的截面图。如图13所示，显示装置100A的光源部3含有多个光源4。光源4例如含有发光二极管。多个光源4射出彼此波长不同的多种可见光VL。具体来说，多个光源4将多种可见光VL在彼此不同的时刻射向光波导层11。也就是说，多个光源4将多种可见光VL以时间分割方式射向光波导层11。因此，多种可见光VL在光波导层11中以从光源部3出来的出射顺序被引导。还有，多种可见光VL具有彼此不同的波长，因此以彼此不同的波导角在光波导层11中被引导。另外，光源4优选为射出TE(Transverse Electric)偏振的可见光VL。其理由是光学设计变得容易。

还有，可变折射率层13根据可变折射率层13的折射率，将光波导层11所引导的可见光VL按照从光源部3出来的出射顺序导入到可变折射率层13的内部，再射出到可变折射率层13的外部。具体来说，多种可见光VL从可变折射率层13的同一位置按照从光源部3出来的出射顺序射出。然后，多种可见光VL按照从光源部3出来的出射顺序穿过像素电极2131和基板15并入射到光学层17。

光学层17将可变折射率层13射出的可见光VL从光学层17的同一位置按照从光源部3出来的出射顺序朝向可变折射率层13反射。第一变形例中，光学层17将可变折射率层13射出的可见光VL从光学层17的同一位置按照从光源部3出来的出射顺序朝向可变折射率层13漫反射。因此，关于漫反射的彼此波长不同的多种可见光VL，按照从光源部3出来的出射顺序入射到从基板19的主面19a一侧目视显示部1的人眼。来自光源部3的多种可见光VL的出射时刻对于人眼来说是同时。其结果，人能够看到由多种可见光VL所表示的彩色图像。

具体来说，光源部3以时间分割方式来切换射出的可见光VL的波长。然后，驱动部5以与可见光VL的波长切换同步的方式驱动可变折射率层13，由所需的像素PX来反射可见光VL。

特别需要指出的是，第一变形例中，多个光源4中，光源4R射出红色的可见光LB，光源4G射出绿色的可见光LG，光源4B射出蓝色的可见光LB。因此，在被设定为光导入模式的像素PX中，光学层17对时间分割方式射出的可见光LB、可见光LG和可见光LB进行漫反射。其结果，显示部1A能够通过可见光LB、可见光LG和可见光LB来执行彩色显示。也就是说，显示部1A中，通过被设定为光导入模式的1个像素PX，可见光LB、可见光LG和可见光LB被漫反射，由此执行彩色表示。

(第二变形例)

参照图14，对实施方式二的第二变形例所涉及的显示装置100A进行说明。第二变形例与参照图10说明了的实施方式二所涉及的显示装置100A的主要不同在于，第二变形例所涉及的显示装置100A以空间分割方式执行彩色显示。以下，主要对第二变形例与实施方式二的不同之处进行说明。

图14是第二变形例所涉及的显示装置100A的截面图。如图14所示，显示装置100A的光源部3含有白色光源3W。白色光源3W例如含有发光二极管。白色光源3W射出白色光WL。白色光源3W将白色光WL射向光波导层11。因此，白色光WL在光波导层11中被引导。

可变折射率层13根据可变折射率层13的折射率，将白色光WL所含的彼此波长不同的多种可见光VL从可变折射率层13的不同位置以不同角度导入到可变折射率层13的内部，再从可变折射率层13的不同位置射出到可变折射率层13的外部。然后，多种可见光VL穿过基板15从光学层17的不同位置以不同的入射角进行入射。

光学层17将可变折射率层13射出的多种可见光VL从光学层17的不同位置朝向可变折射率层13反射。第二变形例中，光学层17将可变折射率层13射出的多种可见光VL从光学层17的不同位置朝向可变折射率层13漫反射。因此，关于漫反射的彼此波长不同的多种可见光VL，多种可见光VL射入从基板19的主面19a一侧来目视显示部1的人眼。光学层17中，多种可见光VL被漫反射的位置是接近的，对于人眼来说是同一位置。其结果，人能够看到由多种可见光VL所表示的彩色图像。

特别需要指出的是，第二变形例中，白色光WL中，绿色的可见光LG、红色的可见光LB和蓝色的可见光LB从可变折射率层13的不同位置以不同角度导入到可变折射率层13的内部，再从可变折射率层13的不同位置射出到可变折射率层13的外部。

还有，光学层17将可变折射率层13射出的绿色的可见光LG、红色的可见光LB和蓝色的可见光LB从光学层17的不同位置朝向可变折射率层13漫反射。其结果，显示部1A能够通过可见光LB、可见光LG和可见光LB来执行彩色显示。

具体来说，在被设定为光导入模式的像素PX2，白色光WL所含的可见光LR从光波导层11导入到可变折射率层13，透射通过像素电极2131b和基板15。然后，可见光LR被光学层17中面对像素电极2131b的最小单位部分MU2漫反射。也就是说，像素PX2发射出红色的可见光LR。

还有，在被设定为光导入模式的像素PX3，白色光WL所含的可见光LG从光波导层11导入到可变折射率层13，透射通过像素电极2131c和基板15。然后，可见光LG被光学层17中面对像素电极2131c的最小单位部分MU2漫反射。也就是说，像素PX3发射出绿色的可见光LG。

而且，在被设定为光导入模式的像素PX4，白色光WL所含的可见光LB从光波导层11导入到可变折射率层13，透射通过像素电极2131d和基板15。然后，可见光LB被光学层17中面对像素电极2131d的最小单位部分MU2漫反射。也就是说，像素PX4发射出蓝色的可见光LB。

其结果，显示部1A能够通过被设定为光导入模式的像素PX2、像素PX3和像素PX4来执行彩色显示。

其中，像素PX2、像素PX3和像素PX4相邻地排成一列。还有，像素PX2、像素PX3和像素PX4分别将对应于颜色三原色的可见光LR、可见光LG和可见光LB进行漫反射。因此，像素PX2、像素PX3和像素PX4各自都可被视为子像素。其结果，在彩色显示中，实质上是由像素PX2、像素PX3和像素PX4来构成1个像素。

另外，可变折射率层13中，通过改变液晶LQ的取向，能够将波长不同的可见光VL从光波导层11的不同位置导入到可变折射率层13中。例如，可变折射率层13中，像素PX2中的液晶LQ的取向、像素PX3中的液晶LQ的取向和像素PX3中的液晶LQ的取向彼此不同。也就是说，根据导入到可变折射率层13中的可见光VL的波长来控制液晶LQ的取向，能够对应于各像素PX从白色光WL中取出波长不同的可见光VL。

(实施方式三)

参照图15，对本发明实施方式三所涉及的显示装置100B进行说明。实施方式三与参照图10说明了的实施方式二所涉及的显示装置100A的主要不同在于，实施方式三所涉及的显示装置100B具有对光LTX进行吸收的光学层31。以下，主要对实施方式三与实施方式二的不同之处进行说明。

图15是实施方式三所涉及的显示装置100B的截面图。如图15所示，显示装置100B具备显示部1B，显示部1B替换图10中的显示装置100A的显示部1A。显示部1B含有光学层31，光学层31替换图10中的显示部1A的光学层17。另外，可变折射率层13配置在光波导层11与光学层31之间。

实施方式三中，光源部3将光LTX射向光波导层11。因此，光LTX在光波导层11中被引导。光LTX只要能使光学层31呈现颜色即可，可以是可见光，也可以是不可见光。还有，与参照图10说明了的光LT同样地，光LTX根据可变折射率层13的折射率，在光波导层11中被引导并从出射端部射出，或者被导入到可变折射率层13再入射到光学层31中。也就是说，根据像素PX中的液晶LQ的最小单位部分MU1的折射率，像素PX的状态被设定为光波导模式或光导入模式。

光学层31对可变折射率层13射出的光LTX进行吸收而呈现颜色。因此，在光学层17中不呈现颜色的部分与呈现颜色的部分之间，能够增大明暗差。其结果，显示装置100B中，能够提高对比度，能够显示高品质的图像。还有，从基板19的主面19a一侧来目视显示部1的人能够看到光学层31中呈现颜色的部分。

光学层17中不呈现颜色的部分是光LTX未射入的部分，是透明的。

具体来说，被设定为光导入模式的像素PX2中，光学层31的最小单位部分MU2对可变折射率层13射出的光LTX进行吸收而呈现颜色。另一方面，被设定为光波导模式的像素PX1中，光LTX未射入光学层31的最小单位部分MU2，因此光学层31的最小单位部分MU2不呈现颜色。因此，像素PX1是透明的。其结果，在不呈现颜色的像素PX1与呈现颜色的像素PX2之间能够增大明暗差，从而能够提高对比度。

光学层31例如由光致变色材料构成。光致变色材料是指通过光的照射而呈现颜色的材料。光致变色材料例如通过紫外线的照射而呈现颜色。这样的情况下，光源部3射出作为光LTX的紫外线。光致变色材料例如含有螺环化合物或二芳基乙烯化合物。

另外，光学层31例如也可以由电致变色材料构成。电致变色材料是指在施加电流或施加电压时进行可逆颜色变化的材料。这样的情况下，显示装置100B还具有对电致变色材料施加电流或施加电压的电源部(未图示)。电源部例如含有电源电路。

还有，光学层31也可以配置在像素电极组213与基板15之间。而且，也可以设置图15中的光学层31，来替换图1的显示装置100(包含变形例)的光学层17。这样的情况下，光学层31也可以配置在可变折射率层13与基板15之间。

(实施方式四)

参照图16，对本发明实施方式四所涉及的显示装置100C进行说明。实施方式四与实施方式二的主要不同在于，实施方式四所涉及的显示装置100C具有可变吸收率层79。以下，主要对实施方式四与实施方式二的不同之处进行说明。

图16是实施方式四所涉及的显示装置100C的截面图。如图16所示，显示装置100C在图10中的显示装置100A的结构基础上，还进一步具备驱动部80。还有，控制部7对驱动部80进行控制。还有，显示装置100C的显示部1C含有显示部1C，来替换图10中的显示装置100A的显示部1A。显示部1C在图10中的显示部1A的结构基础上，还进一步含有第一基板71、第二基板73、第一电极75、第二电极77和可变吸收率层79。

以光学层17为基准，可变吸收率层79配置在可变折射率层13的相反侧。具体来说，第一基板71与光学层17面对面。还有，在第一基板71与第二基板73之间，配置第一电极75、可变吸收率层79和第二电极77。可变吸收率层79配置在第一电极75与第二电极77之间。另外，第一基板71、第二基板73、第一电极75、第二电极77和可变吸收率层79都是清澈透明的。第一基板71、第二基板73、第一电极75、第二电极77和可变吸收率层79各自都优选为具有柔韧性。第一电极75和第二电极77例如各自都由ITO构成。另外，图16中，为了便于理解配置情况，第一电极75和第二电极77用黑色进行表示。

驱动部80对可变吸收率层79施加控制电压Vt，由此驱动可变吸收率层79。驱动部5例如含有电源电路。具体来说，驱动部80通过第一电极75和第二电极77对可变吸收率层79施加控制电压Vt。

可变吸收率层79中，使光透射通过的状态与吸收光的状态根据施加的控制电压Vt进行切换。因此，根据实施方式四，在可变吸收率层79的状态是使光透射通过的状态时，从基板19侧入射的环境光NL和从第二基板73侧入射的环境光NL都透射通过可变吸收率层79。其结果，能够使显示部1C有效地作为透明显示器发挥作用。另一方面，在可变吸收率层79的状态是吸收光的状态时，从基板19侧入射的环境光NL和从第二基板73侧入射的环境光NL都被可变吸收率层79吸收。因此，对于从基板19的主面19a一侧目视显示部1的人来说，显示部1C的背景看起来是暗的。其结果，在光学层17中对光LT进行反射的部分(例如像素PX2)与不反射光LT的部分(例如像素PX1)之间，能够进一步增大明暗差。换句话说，显示装置100C中，能够进一步提高对比度，能够显示更高品质的图像。

具体来说，可变吸收率层79含有液晶LQA和二色性染料DP。二色性染料DP是指分子长轴方向上的吸光度与分子短轴方向上的吸光度不同的染料。例如，二色性染料DP中，分子长轴方向上的吸光度大于分子短轴方向上的吸光度。

更具体来说，在液晶LQA中添加了二色性染料DP。液晶LQA含有多个液晶分子LCA。二色性染料DP含有多个二色性染料分子DPA。还有，多个二色性染料分子DPA添加在多个液晶分子LCA之间。

二色性染料DP例如是DCM或者BTBP。DCM是[2-[2-[4-(二甲基氨基)苯基]乙烯基]-6-甲基-4H-吡喃-4-亚烷基]丙二腈([2-[2-[4-(Dimethylamino)phenyl]ethenyl]-6-methyl-4H-pyran-4-ylidene]propanedinitrile)。BTBP是N,N'-双(2,5-二叔丁基苯基)-3,4,9,10-二甲酰亚胺(N,N'-bis(2,5-di-tert-butylphenyl)-3,4,9,10-perylenedicarboimide)。其中，二色性染料DP的种类没有特别的限定。例如，二色性染料DP也可以是Aleksandr V.Ivashchenko著作的“Dichroic Dyes for Liquid CrystalDisplays”(CRC Press、1994)中记载的二色性染料。

另外，图1中的显示装置100(包含变形例)、图10中的显示装置100A(包含第一变形例和第二变形例)以及图15中的显示装置100B各自也都可以进一步具备图16中的驱动部80、第一基板71、第二基板73、第一电极75、第二电极77和可变吸收率层79。

如上所述，参照附图对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限于上述的实施方式，可以在不脱离其要旨的范围内以各种方式进行实施。还有，上述实施方式中公开的若干个结构要素可以适当改变。例如，可以将某一实施方式所示的全结构要素中的某些结构要素追加到其它实施方式的结构要素中，或者也可以删除某一实施方式所示的全结构要素中的若干结构要素。

还有，为了便于理解本发明，附图中主要对各结构要素进行了示意性地表示，为了方便作图，图示各结构要素的厚度、长度、个数、间隔等可能与实际有出入。还有，上述实施方式所示的各结构要素的结构等只是一个例子，不是特别限定，可以在实质上不脱离本发明效果的范围内进行各种变更。

〔产业可利用性〕

本发明提供一种显示装置，具有实用性。

〔附图标记说明〕

1、1A、1B、1C 显示部

3 光源部

3W 白色光源

4、4R、4G、4B 光源

11 光波导层

17、31 光学层

21 电极单元

23 包覆层

79 可变吸收率层

171 螺旋状结构体

180 叠层结构体

181 基板

183 介电多层膜

LQ 液晶

Claims (10)

1.一种显示装置，

具备光波导层、可变折射率层和光学层，

所述光波导层用于引导光，

所述可变折射率层中，折射率响应于驱动电压的施加而发生变化，

所述光学层对光进行反射或吸收，

所述可变折射率层配置在所述光波导层与所述光学层之间，

所述可变折射率层根据所述可变折射率层的所述折射率，使所述光波导层所引导的所述光朝向所述光波导层的内部进行反射并再由所述光波导层进行引导，

所述可变折射率层根据所述可变折射率层的所述折射率，将所述光波导层所引导的所述光导入到所述可变折射率层的内部，再射出到所述可变折射率层的外部，

所述光学层对从所述可变折射率层射出的所述光进行反射或吸收。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述可变折射率层是含有液晶的液晶层。

3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，

所述光学层对从所述可变折射率层射出的所述光进行漫反射。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的显示装置，其特征在于，

所述光学层含有多个螺旋状结构体或者含有叠层结构体，

所述多个螺旋状结构体各自都沿着与所述可变折射率层交叉的方向延伸，

所述多个螺旋状结构体中的2个以上螺旋状结构体的空间相位彼此不同，

所述叠层结构体含有表面为凹凸形状的基板以及层叠在所述基板的所述表面上的介电多层膜。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的显示装置，其特征在于，

进一步具备光源部，所述光源部将所述光射向所述光波导层，使所述光波导层对所述光进行引导，

所述光源部射出的所述光含有可见光，

所述可变折射率层根据所述可变折射率层的所述折射率，使所述光波导层所引导的所述可见光朝向所述光波导层的内部进行反射并再由所述光波导层进行引导，

所述可变折射率层根据所述可变折射率层的所述折射率，将所述光波导层所引导的所述可见光导入到所述可变折射率层的内部，再射出到所述可变折射率层的外部，

所述光学层对从所述光波导层导入并从所述可变折射率层射出的所述可见光进行反射，

所述光波导层使以所述光波导层无法引导的角度入射到所述光波导层上的环境光透射通过，

所述可变折射率层使透射通过了所述光波导层的所述环境光也透射通过，

所述光学层使透射通过了所述可变折射率层的所述环境光中含有的可见光透射通过。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，

所述光源部含有多个光源，所述多个光源射出彼此波长不同的多种可见光，

所述多个光源将所述多种可见光在彼此不同的时刻射向所述光波导层。

7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，

所述光源部含有射出白色光的白色光源，

所述白色光源将所述白色光射向所述光波导层，

所述可变折射率层根据所述可变折射率层的所述折射率，将所述白色光所含的彼此波长不同的多种可见光从所述可变折射率层的不同位置以不同角度导入进来，再从所述可变折射率层的不同位置射出到外部。

8.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，

所述光学层对从所述可变折射率层射出的所述光进行吸收而呈现颜色。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的显示装置，其特征在于，

进一步具备电极单元和包覆层，

所述电极单元对所述可变折射率层施加所述驱动电压，

所述包覆层的折射率小于所述光波导层的折射率，

所述光波导层配置在所述包覆层与所述可变折射率层之间。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的显示装置，其特征在于，

进一步具备可变吸收率层，所述可变吸收率层中，光透射通过的状态与吸收光的状态根据所施加的控制电压进行切换，

以所述光学层为基准，所述可变吸收率层配置在所述可变折射率层的相反侧。

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