JP2015096873A - 表示パネルおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で光利用効率を高めることができる表示パネルおよび表示装置を提供する。【解決手段】基板１０・２０間の光変調層３０は、極性溶媒３１ａと無極性溶媒３１ｂと親水性の形状異方性部材３２とを含み、親水性の基板２０は極性溶媒３１ａに接し、疎水性の基板１０は無極性溶媒３１ｂに接し、光変調層３０への印加電圧の大きさを変化させて、形状異方性部材３２の基板１０・２０への投影面積を変化させる。【選択図】図１

Description

本発明は表示パネルおよび表示装置に関する。

従来の液晶表示パネルは、主に、一対のガラス基板と、両基板の間に設けられる液晶層と、それぞれのガラス基板に設けられる電極と、それぞれのガラス基板に貼り付けられる偏光板とを備えている。このような液晶表示パネルでは、バックライトから照射された光が偏光板および液晶層を通過し、画面に現れるコントラストによって画像が認識されるが、バックライトの光は、表示画面に到達するまでに、吸収、反射によりその多くが失われ、光利用効率の低下の原因となっている。特に、偏光板における光の損失が光利用効率の低下に大きな影響を与えている。

ここで、特許文献１には、一対の電極と、極性溶媒および無極性溶媒と、親水性層および疎水性層を有するフレークとを含み、電圧の印加／無印加により、フレークの縦配向／横配向を切り替える光学装置が記載されている。具体的には、電極５２に電圧を印加していない場合は、図２０の（ａ）に示すように、親水性層４１および疎水性層４２を有するフレークは、極性溶媒３１および無極性溶媒３２の界面において、基板５１に平行になり（横配向）、光を反射等する。一方、電極５２に電圧を印加した場合は、図２０の（ｂ）に示すように、フレークは、基板５１に垂直になり（縦配向）、光を透過する。この構成によれば、液晶表示パネルと比較して、偏光板を省略できるため、光利用効率を高めることができる。

特表２００８−５０３７８８号公報（２００８年２月７日公表）

しかし、上記特許文献１の光学装置では、各フレークに対して、親水性層と疎水性層とを形成しなければならず、微細なフレークにこのような処理を施すことは非常に困難である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で光利用効率を高めることができる表示パネルおよび表示装置を提供することにある。

本発明の表示パネルは、上記課題を解決するために、
互いに対向配置される、背面側の第１基板および表示面側の第２基板と、
上記第１および第２基板の間に配され、複数の形状異方性部材を含み、入射された光の透過率を制御する光変調層とを備え、
上記光変調層は、極性溶媒と、無極性溶媒と、親水性または疎水性の性質を有する複数の形状異方性部材とを含み、
上記第１および第２基板のうちの一方は、親水性の性質を有するとともに、上記極性溶媒に接しており、
上記第１および第２基板のうちの他方は、疎水性の性質を有するとともに、上記無極性溶媒に接しており、
上記光変調層に印加する電圧の大きさを変化させることにより、上記形状異方性部材の上記第１および第２基板への投影面積を変化させることを特徴とする。

上記の構成によれば、光変調層に電圧を印加していないときは、形状異方性部材が親水性の場合は、形状異方性部材を極性溶媒中に配向（横配向）させることができ、形状異方性部材が疎水性の場合は、形状異方性部材を無極性溶媒中に配向（横配向）させることができる。また、光変調層に電圧を印加すると、形状異方性部材の第１および第２基板への投影面積を変化させることができる。

このように、親水性の基板と疎水性の基板の間に配される形状異方性部材を、親水性または疎水性にすることにより、電圧無印加時に極性溶媒または無極性溶媒中に納めることができるとともに、電圧印加時に光を透過させることができる。よって、簡易な構成で光利用効率の高い表示パネルを実現することができる。

上記表示パネルでは、
上記形状異方性部材が親水性を有する場合は、上記形状異方性部材は、その長軸が上記第１および第２基板に平行になるように配向したときに、上記極性溶媒中に納まっており、
上記形状異方性部材が疎水性を有する場合は、上記形状異方性部材は、その長軸が上記第１および第２基板に平行になるように配向したときに、上記無極性溶媒中に納まっている構成とすることもできる。

これにより、横配向時に、極性溶媒または無極性溶媒中に納まる位置で安定させることができる。

上記表示パネルでは、
上記形状異方性部材が親水性を有する場合は、上記極性溶媒の層厚は、上記無極性溶媒の層厚よりも小さく、
上記形状異方性部材が疎水性を有する場合は、上記無極性溶媒の層厚は、上記極性溶媒の層厚よりも小さい構成とすることもできる。

上記表示パネルでは、
上記形状異方性部材が親水性を有する場合は、上記極性溶媒の層厚は、上記無極性溶媒の層厚よりも小さく、かつ上記形状異方性部材の長軸の長さよりも小さく、
上記形状異方性部材が疎水性を有する場合は、上記無極性溶媒の層厚は、上記極性溶媒の層厚よりも小さく、かつ上記形状異方性部材の長軸の長さよりも小さい構成とすることもできる。

これにより、形状異方性部材と極性溶媒または無極性溶媒との間に生じる界面張力により、形状異方性部材を回転または変形させることができる。

上記表示パネルでは、上記光変調層は、上記光変調層に電圧を印加したときは光を透過し、上記光変調層に印加する電圧を０にしたときは光を遮断する構成とすることもできる。

上記表示パネルでは、上記形状異方性部材は、上記光変調層に電圧を印加したときは、その長軸が上記第１および第２基板に垂直になるように配向する一方、上記光変調層に印加する電圧を０にしたときは、その長軸が上記第１および第２基板に平行になるように配向する構成とすることもできる。

上記表示パネルでは、上記形状異方性部材が帯電性を有することが好ましい。

これにより、界面張力による横配向になる力と、電気泳動力とを利用することができるため、形状異方性部材の応答速度を上げることができる。

上記表示パネルでは、上記光変調層に印加する電圧の大きさに応じて上記形状異方性部材を回転させることにより、上記投影面積を変化させる構成とすることもできる。

上記表示パネルでは、上記光変調層に印加する電圧の大きさに応じて上記形状異方性部材の形状を変化させることにより、上記投影面積を変化させる構成とすることもできる。

上記表示パネルでは、上記形状異方性部材の一部が、上記第１基板または第２基板に固定されている構成とすることもできる。

上記の構成では、形状異方性部材の一部を第１基板または第２基板に固定させることができる。

上記表示パネルでは、
上記形状異方性部材が親水性を有する場合は、上記第１および第２基板のうち親水性を有する基板にリブが形成されており、
上記形状異方性部材が疎水性を有する場合は、上記第１および第２基板のうち疎水性を有する基板にリブが形成されている構成とすることもできる。

これにより、重力や電圧印加による凝集等によりフレーク密度に偏りが生じることを防止することができる。

上記表示パネルでは、上記リブは、格子状または島状に形成されていることが好ましい。

上記表示パネルでは、上記リブの高さは、上記光変調層の厚みと略同一であることが好ましい。

これにより、リブを、第１基板および第２基板の間の距離を保持するスペーサとして機能させることができる。

上記表示パネルでは、上記リブの高さは、５ｕｍ以下であることが好ましい。

これにより、リブの幅を非常に狭く設定できるため、フレークが存在しない領域を低減することができる。

上記表示パネルでは、上記形状異方性部材は、金属、半導体、誘電体、誘電体多層膜、またはコレステリック樹脂により形成されていることが好ましい。

上記表示パネルでは、上記形状異方性部材は、金属からなり、照射された光を反射する構成とすることもできる。

これにより、反射表示を行うことができる。

上記表示パネルでは、上記形状異方性部材が着色されていても良い。

上記表示パネルでは、
上記光変調層は、カラーフィルタとして機能し、
上記複数の形状異方性部材は、透明樹脂からなり、少なくとも、赤色に着色された形状異方性部材と、緑色に着色された形状異方性部材と、青色に着色された形状異方性部材とを含んで構成されていても良い。

これにより、カラー表示を行うことができる。

上記表示パネルでは、上記形状異方性部材は、フレーク状、円柱状、または楕円球状に形成されていることが好ましい。

上記表示パネルでは、上記形状異方性部材は、フレーク状に形成されているとともに、凹凸面を有する構成とすることもできる。

上記表示パネルでは、上記光変調層の厚みは、上記形状異方性部材の長軸の長さよりも小さく、かつ、上記形状異方性部材が上記第１および第２基板に対して最大の角度で斜めに配向したときに、上記形状異方性部材により反射された光が表示面側に直接出射されない値に設定されている構成とすることもできる。

これにより、光変調層の厚みを薄くすることができるため、表示パネルの薄型化を実現することができる。

上記表示パネルでは、上記第１基板に着色層が形成されていても良い。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、
上記表示パネルと、上記第１基板側に配されたバックライトとを備えていることを特徴とする。

上記の構成によれば、光変調層に印加する電圧の大きさを変化させることにより、光の透過率を変化させることができる。また、液晶表示装置と比較して、液晶表示パネルの偏光板を省略できるため、光利用効率を高めることができる。よって、簡易な構成で光利用効率の高い表示装置を実現することができる。

上記表示装置では、
外光から入射された光を反射して表示を行う反射表示モードと、上記バックライトから照射された光を透過して表示を行う透過表示モードとを含み、
上記反射表示モードと透過表示モードとを切り替えて表示を行う構成とすることもできる。

これにより、いわゆる半透過型の表示装置を実現することができる。

上記表示装置では、
上記反射表示モードでは、入射された外光が上記形状異方性部材により反射されることにより表示を行い、
上記透過表示モードでは、上記バックライトの光が上記光変調層を通過することにより表示を行う構成とすることもできる。

以上のように、本発明の表示パネルおよび表示装置は、上記光変調層は、極性溶媒と、無極性溶媒と、親水性または疎水性の性質を有する複数の形状異方性部材とを含み、上記第１および第２基板のうちの一方は、親水性の性質を有するとともに、上記極性溶媒に接しており、上記第１および第２基板のうちの他方は、疎水性の性質を有するとともに、上記無極性溶媒に接しており、上記光変調層に印加する電圧の大きさを変化させることにより、上記形状異方性部材の上記第１および第２基板への投影面積を変化させる構成である。これにより、簡易な構成で光利用効率を高めることができる表示パネルおよび表示装置を実現することができる。

（ａ）〜（ｂ）は、実施の形態１に係る表示装置の概略構成を示す断面図である。 （ａ）は、図１の（ａ）における光の進行状態を示す図であり、（ｂ）は、図１の（ｂ）における光の進行状態を示す図であり、（ｃ）は、フレークと無極性溶媒３１ｂとの間に生じる界面張力により、フレークが回転する様子を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示す表示装置の変形例を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示す表示装置の他の変形例を示す断面図である。 （ａ）は、格子状のリブを示す斜視図であり、（ｂ）は、島状のリブを示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態２に係る表示装置の概略構成を示す断面図である。 （ａ）は、図６の（ａ）における光の進行状態を示す図であり、（ｂ）は、図６の（ｂ）における光の進行状態を示す図であり、（ｃ）は、フレークと無極性溶媒３１ｂとの間に生じる界面張力により、フレークが回転する様子を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、図６に示す表示装置において、フレークを背面側の基板側に配向させた場合の光の進行状態を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態２に係る表示装置をシースルー型に構成した場合の光の進行状態を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態３に係る表示装置の概略構成を示す断面図である。 （ａ）は、図１０の（ａ）における光の進行状態を示す図であり、（ｂ）は、図１０の（ｂ）における光の進行状態を示す図であり、（ｃ）は、フレークと無極性溶媒３１ｂとの間に生じる界面張力により、フレークが回転する様子を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態４に係る表示装置の概略構成を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態２に係る表示装置において、セル厚を小さくした場合の概略構成を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態１に係る表示装置において、フレークの端部を基板に固定した場合の概略構成を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、フレークの一部を基板に固定した表示パネルの製造方法を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２に係る表示装置において、お椀型のフレークを用いた場合の概略構成を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態２に係る表示装置において、ファイバー状のフレークを用いた場合の概略構成を示す断面図である。 透明円柱状のガラスに反射膜を形成した形状異方性部材の概略構成を示す斜視図である。 （ａ）は従来のカラーフィルタにおける光の反射特性を示す図であり、（ｂ）は本発明のカラーフィルタにおける光の反射特性を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、従来の半透過反射ディスプレイの概略構成を示す断面図である。

〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態１に係る表示装置について、図面を用いて説明する。

図１の（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１に係る表示装置１の概略構成を示す断面図である。表示装置１は、表示パネル２と、表示パネル２に光を照射するバックライト３と、駆動回路（図示せず）とを備え、バックライト３から出射された光を、表示パネル２を透過して表示を行う透過型の表示装置である。

なお、バックライト３の構成は従来と同一である。したがって、バックライト３の構成については、その説明を省略する。バックライト３としては、例えば、エッジライト型や直下型の面光源装置等を適宜用いることができる。また、バックライト３の光源には、蛍光管やＬＥＤ等を適宜用いることができる。

表示パネル２は、互いに対向して配置された一対の基板１０・２０と、これら一対の基板１０・２０の間に配置された光変調層３０とを備えている。基板１０（第１基板）はバックライト３側（背面側）に配され、基板２０（第２基板）は表示面側（観察者側）に配されている。また、表示パネル２は、行列状に配列された多数の画素を有している。

基板１０・２０は、それぞれ、例えば透明なガラス基板からなる絶縁基板１１・２１と、電極１２（第１電極）・２２（第２電極）とを備えている。

基板１０の少なくとも光変調層３０と接する側には、疎水性処理が施され、基板２０の少なくとも光変調層３０と接する側には、親水性処理が施されている。基板１０を疎水性処理することにより、基板１０は、光変調層３０に封入される極性溶媒と無極性溶媒とのうち、無極性溶媒に接するようになる。具体的な疎水性処理の方法としては、例えば、テフロンＡＦ（登録商標）（デュポン株式会社）やサイトップ（旭硝子株式会社）等のフッ素樹脂をスピンコートする方法や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりパリレン膜を形成する方法を用いることができる。

また、基板２０を親水性処理することにより、基板２０は、光変調層３０に封入される極性溶媒と無極性溶媒とのうち、極性溶媒に接するようになる。具体的な親水性処理の方法としては、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛等の無機酸化物膜等を真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ゾルゲル法、コーティング法等により成膜する方法や、極性基を有するシランカップリング剤等で表面処理する方法を用いることができる。

なお、基板２０に疎水性処理が施され、基板１０に親水性処理が施されていても良い。

上記のように、本発明の表示装置は、一対の基板のうちの一方が、親水性の性質を有するとともに極性溶媒に接しており、一対の基板のうちの他方が、疎水性の性質を有するとともに無極性溶媒に接している構成を有している。

また、基板１０・２０は、光変調層３０を挟持する内側に、ＩＴＯやアルミ蒸着層等の導電性の電極膜を全面に形成しても良いし、セグメント表示やパッシブ表示可能なように電極をパターニングしても良いし、ＴＦＴ等のアクティブマトリックス基板を少なくとも一方の基板に設けても良い。以下では、一例として、基板１０がアクティブマトリクス基板を構成する場合を説明する。

具体的には、基板１０は、ガラス基板１１上に、図示しない、各種信号線（走査信号線、データ信号線等）、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；「ＴＦＴ」）、および絶縁膜を備え、これらの上に、電極１２（画素電極）を備えている。各種信号線を駆動する駆動回路（走査信号線駆動回路、データ信号線駆動回路等）の構成は、従来と同一である。

基板２０は、ガラス基板２１上に、電極２２（共通電極）を備えている。

基板１０に形成される電極１２、および基板２０に形成される電極２２は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、酸化亜鉛、酸化スズなどの透明導電膜により形成されている。また、電極１２は画素ごとに形成されており、電極２２は全画素に共通するベタ状に形成されている。なお、電極２２は、電極１２と同様に、画素ごとに形成されていても良い。

光変調層３０は、電極１２・２２間に設けられ、媒体（極性溶媒３１ａおよび無極性溶媒３１ｂ）と、媒体に含有される複数の形状異方性部材３２とを備えている。光変調層３０は、電極１２・２２に接続された電源３３により電圧が印加され、印加電圧の大きさに応じて、バックライト３から光変調層３０に入射された光の透過率を変化させる。光変調層３０の厚み（セル厚）は、形状異方性部材３２の長軸方向の長さに基づいて設定され、例えば、８０ｕｍに設定される。

形状異方性部材３２は、電界の方向に応じて回転または変形する応答部材である。表示特性的には、基板１０・２０の法線方向から見た形状異方性部材３２の投影像の面積（基板１０・２０への投影面積）が、印加電圧の大きさに応じて変化する部材である。さらに、投影面積比（最大投影面積：最小投影面積）は、２：１以上であることが好ましい。

また、形状異方性部材３２は、媒体中で正または負の帯電性を有する部材である。具体的には、例えば、電極や媒体等と電子のやり取りが可能な部材や、イオン性のシランカップリング剤等で修飾した部材を用いることができる。

また、形状異方性部材３２の形状は、例えば、フレーク状、円柱状、あるいは楕円球状等を採用することができる。また、形状異方性部材３２の材質は、金属、半導体、誘電体、あるいは、これらの複合材料を採用することができる。また、誘電体多層膜またはコレステリック樹脂を用いることもできる。さらに、形状異方性部材３２に金属を用いた場合は、一般の塗装に用いられるアルミニウムフレークを用いることができる。また、形状異方性部材３２は着色されていても良い。例えば、形状異方性部材３２として、直径２０ｕｍ、厚み０．３ｕｍのアルミニウムフレークを用いることができる。

また、形状異方性部材３２の比重は、１１ｇ／ｃｍ³以下であることが好ましく、３ｇ／ｃｍ³以下さらには媒体（極性溶媒３１ａおよび無極性溶媒３１ｂ）と同等の比重であることがより好ましい。これは、形状異方性部材３２の比重が媒体に比べて大きく異なる場合、形状異方性部材３２が沈降または浮遊するという問題が生じるためである。

また、形状異方性部材３２は、その表面に、親水性処理または疎水性処理が施されている。表面処理の方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、親水性処理の方法としては、ゾルゲル法により二酸化ケイ素で被覆する方法を用いることができ、疎水性処理の方法としては、上記のフッ素樹脂をディップコートにより被覆する方法を用いることができる。なお、形状異方性部材３２に表面処理を行わず、形状異方性部材３２自体を、親水性部材または疎水性部材で形成しても良い。例えば、親水性部材としては酸化アルミニウムを用いることができ、疎水性部材としてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）を用いることができる。上記のように、形状異方性部材３２は、親水性または疎水性の性質を有している。なお、図１では、形状異方性部材３２が親水性の性質を有する場合を示している。

媒体は、親水性の基板２０に接する極性溶媒３１ａと、疎水性の基板１０に接する無極性溶媒３１ｂとで構成されている。極性溶媒３１ａおよび無極性溶媒３１ｂは、可視光領域において透過性を有する材料であり、可視光領域において概ね吸収のない液体や、それらを色素で着色したものなどを用いることができる。また、極性溶媒３１ａおよび無極性溶媒３１ｂは、互いに比重が等しく、あるいは同等であり、さらに、形状異方性部材３２の比重と等しい、あるいは同等であることが好ましい。

また、極性溶媒３１ａおよび無極性溶媒３１ｂは、セル（光変調層３０）内に封止する工程を考慮すると揮発性の低いものであることが好ましい。また、極性溶媒３１ａおよび無極性溶媒３１ｂの粘度は、応答性に関与するものであり、５ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。

また、極性溶媒３１ａおよび無極性溶媒３１ｂは、単一の物質で形成されていてもよく、複数の物質の混合物で形成されていても良い。例えば、極性溶媒３１ａとしては、水や、アルコール、アセトン、ホルムアミド、エチレングリコールなどの有機溶媒や、イオン液体、あるいはそれらの混合物などを用いることができ、無極性溶媒３１ｂとしては、シリコーンオイル、脂肪系炭化水素などを用いることができる。

上記のように、表示パネル２は、電源３３と、親水性の形状異方性部材３２と、親水性の基板に接する極性溶媒３１ａと、疎水性の基板に接する無極性溶媒３１ｂとを有している。この構成によれば、光変調層３０に電圧を印加していないときは、形状異方性部材３２は、極性溶媒３１ａ中に分散した状態で一定の狭い領域に閉じ込められる。なお、形状異方性部材３２が疎水性である場合は、光変調層３０に電圧を印加していないときは、形状異方性部材３２は、無極性溶媒３１ｂ中に分散した状態で一定の狭い領域に閉じ込められる。

ここで、極性溶媒３１ａの割合（層厚）と、無極性溶媒３１ｂの割合（層厚）とは異なっていることが好ましい。

例えば、形状異方性部材３２が親水性である場合（図１の（ａ））は、極性溶媒３１ａの割合（層厚）を、無極性溶媒３１ｂの割合（層厚）より小さくする。このときの極性溶媒３１ａの層厚は１ｕｍ以下が好ましく、さらに形状異方性部材３２の厚みあるいは形状異方性部材３２の数個分の厚みになるように設定することが好ましい。形状異方性部材３２は、狭い極性溶媒３１ａ中に納まるような位置で安定して配向する。形状異方性部材３２としてフレークを用いたときは、フレークは親水性の基板（図１では基板２０）に貼り付くように配向（以下、横配向ともいう）する。

また、形状異方性部材３２が疎水性である場合は、無極性溶媒３１ｂの割合（層厚）を、極性溶媒３１ａの割合（層厚）より小さくする。このときの無極性溶媒３１ｂの層厚は１ｕｍ以下が好ましく、さらに形状異方性部材３２の厚みあるいは形状異方性部材３２の数個分の厚みになるように設定することが好ましい。形状異方性部材３２は、狭い無極性溶媒３１ｂ中に納まるような位置で安定して配向する。形状異方性部材３２としてフレークを用いたときは、フレークは疎水性の基板に貼り付くように配向（横配向）する。

次に、光変調層３０による光の透過率の制御方法について具体的に説明する。ここでは、形状異方性部材３２として、親水性のフレークを用いた場合について説明する。

光変調層３０に、交流電圧あるいは直流電圧を印加していないときは、図２の（ａ）に示すように、フレークは極性溶媒３１ａ中に分散した状態で一定の狭い領域に閉じ込められる。すなわち、フレークは、極性溶媒３１ａ中に納まる位置（極性溶媒３１ａの中）で安定し、親水性の基板２０に貼り付くように配向（横配向）する。これにより、バックライト３から光変調層３０へ入射された光は、フレークにより遮断されるため、光変調層３０を透過（通過）しない。

光変調層３０に、交流電圧あるいは直流電圧を印加すると、誘電泳動現象、クーロン力または電気エネルギー的な観点から説明される力により、図２の（ｂ）に示すように、フレークは、その長軸が電気力線に平行になるように回転する。すなわち、フレークは、その長軸が基板１０・２０に垂直になるように配向（以下、縦配向ともいう）する。これにより、バックライト３から光変調層３０へ入射された光は、光変調層３０を透過（通過）して、観察者側に出射される。

図２の（ｂ）において光変調層３０への印加電圧を無印加にすると、フレークと無極性溶媒３１ｂとの間に生じる界面張力により、フレークは、図２の（ｃ）に示すように、回転し、その長軸が基板１０・２０に平行になるように配向（横配向）し、図２の（ａ）に示す状態になる。これにより、バックライト３から光変調層３０へ入射された光は、フレークにより遮断されるため、光変調層３０を透過（通過）しなくなる。

ここで、フレークが、縦配向、横配向、その中間の配向、および、横配向から一定の傾きを持った配向等、どのような状態の配向を取るかは、回転を起こすトルクと、無極性溶媒３１ｂに潜り込むフレークの長さＬ（図２の（ｃ）参照）に関係する界面張力とのバランスで決まる。例えば、極性溶媒３１ａの層厚がフレークの厚みより十分に大きいときは電圧無印加状態からフレークが無極性溶媒３１ｂに潜り込み始めるまでの間は、重力等を利用しない限りフレークの傾きを完全に制御することはできない。一方、極性溶媒３１ａの層厚を、（i）フレークの厚みと同等あるいはそれよりも小さく（薄く）する、または、（ii）横配向時に表示面（基板面）を被覆するために必要なフレークよりも多い量を入れるときはフレーク数個分の厚みと同等あるいはそれよりも小さく（薄く）する、ことにより、いわゆるフレークの遊びを減らすあるいは無くすことができるため、フレークの傾きを制御することができる。

極性溶媒３１ａの層厚を、フレークの厚みよりも十分に大きく（厚く）した場合の利点は、フレーク面の法線方向を、電気力線に対して平均的に少しの傾きを持たせることができるため、電圧の印加により、確実にフレーク回転のトルクを得ることができる点である。

また、例えばフレークをイオン性のシランカップリング剤等で修飾し、媒体中で正または負に帯電する構成としたときは、直流の電圧を印加することにより、界面張力による横配向になる力と、電気泳動力とを利用することができるため、さらに応答速度を上げることができる。

このように、光変調層３０への電圧印加／電圧無印加を切り替えることにより、フレークの縦配向／横配向を切り替えて、バックライト３から光変調層３０に入射された光の透過率（透過光量）を変化させることができる。

また、特に金属等の導体のフレークを用いた場合、電圧を印加すると、フレークが電極間にブリッジを形成するような凝集が発生するおそれがあるが、本実施の形態の上記構成とすることにより、（i）フレークが親水性の場合にフレークが積極的に無極性溶媒に分散すること、（ii）フレークが疎水性の場合にフレークが積極的に極性溶媒に分散すること、を防ぐことができるため、ブリッジを形成するような凝集の発生を低減することができる。

ここで、形状異方性部材３２としてフレークを用いたときは、その厚みが１ｕｍ以下であることが好ましく、さらには０．１ｕｍ以下であることがより好ましい。フレークの厚みが薄いほど、透過率を高めることができる。

図３の（ａ）および（ｂ）は、変形例に係る表示装置１の概略構成を示す断面図である。この変形例では、ガラス基板１１に親水性処理が施され、ガラス基板２１に疎水性処理が施され、極性溶媒３１ａが基板１０に接し、無極性溶媒３１ｂが基板２０に接している。また、フレーク（形状異方性部材３２）は親水性処理が施されている。これにより、フレークは、電圧無印加時に、基板１０に貼り付くように安定して横配向し（図３の（ａ））、電圧印加時に、基板１０側で縦配向する（図３の（ｂ））。

図４の（ａ）および（ｂ）は、他の変形例に係る表示装置１の概略構成を示す断面図である。この変形例では、ガラス基板１１に親水性処理が施され、ガラス基板２１に疎水性処理が施され、極性溶媒３１ａが基板１０に接し、無極性溶媒３１ｂが基板２０に接している。また、フレーク（形状異方性部材３２）は疎水性処理が施されている。これにより、フレークは、図１と同様、電圧無印加時に、基板２０に貼り付くように安定して横配向し（図４の（ａ））、電圧印加時に、基板２０側で縦配向する（図４の（ｂ））。なお、この場合は、無極性溶媒３１ｂの割合（層厚）が、極性溶媒３１ａの割合（層厚）よりも小さくなっている。

ここで、上記表示パネル２では、フレークが貼り付く側の基板（図１では、基板２０）に、リブ２４が設けられている。これにより、重力や電圧印加による凝集等によりフレーク密度に偏りが生じることを防止することができる。

リブ２４の形状としては、フレークが面内方向に偏るように移動することを防止するものであればよく、例えば、図５の（ａ）に示すように、格子状としても良いし、図５の（ｂ）に示すように、島状としても良い。なお、図１では、格子状のリブ２４（図５の（ａ））を表している。また、リブ２４により分割される領域のサイズとしては、例えば複数の画素を有する表示装置であれば、各画素の領域に対応するサイズとしても良いし、各画素を複数の領域に区切ったサイズとしても良いし、複数の画素を一つにまとめた領域に対応するサイズとしても良い。

また、リブ２４の高さとしては、フレークが分散する極性溶媒３１ａあるいは無極性溶媒３１ｂの層厚以上であればよい。例えば、リブ２４の高さを所望のセル厚と同等にした場合は、リブ２４を、基板１０および基板２０の間の距離を保持するスペーサとして機能させることができる。逆に、フレークが分散する極性溶媒３１ａあるいは無極性溶媒３１ｂの層厚と同等かそれ以上であり、かつ５ｕｍ以下程度の高さに設定した場合は、リブ２４の幅を非常に狭く設定できるためフレークが存在しない領域を低減することができる。

リブ２４の材料としては、上記形状が形成できれば特に限定されない。例えば、一般的な樹脂スペーサを形成する感光性樹脂等を用いることができる。

リブ２４は、疎水性処理あるいは親水性処理を施した後に基板上に形成しても良いが、リブ２４付近の両溶媒の配置を一定にさせるため、さらにはプロセス的な容易さの観点から、基板上にリブ２４を形成した後に、疎水性処理あるいは親水性処理を施すことが好ましい。

このようなリブ２４を形成することにより、フレークを分散した極性溶媒３１ａ（あるいは無極性溶媒３１ｂ）を、基板、リブ２４および無極性溶媒３１ｂ（あるいは極性溶媒３１ａ）で囲まれた小部屋あるいは連続した小部屋に閉じ込めることができる。

〔実施の形態２〕
本発明の実施の形態２に係る表示装置について、図面を用いて説明する。

なお、以下の説明では、主に、実施の形態１に係る表示装置との相違点について説明するものとし、実施の形態１で説明した各構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。

図６の（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２に係る表示装置１ａの概略構成を示す断面図である。表示装置１ａは、表示パネル２ａと、駆動回路（図示せず）とを備え、表示パネル２ａに入射された外光を反射して表示を行う反射型の表示装置である。

表示パネル２ａは、互いに対向して配置された一対の基板１０ａ・２０と、これら一対の基板１０ａ・２０の間に配置された光変調層３０ａとを備えている。基板１０ａ（第１基板）は表示パネル２ａの背面側に配され、基板２０（第２基板）は表示面側（観察者側）に配されている。また、表示パネル２ａは、行列状に配列された多数の画素を有している。

基板１０ａ・２０は、それぞれ、例えば透明なガラス基板からなる絶縁基板１１・２１と、電極１２（第１電極）・２２（第２電極）とを備えている。

実施の形態１の表示装置１（図１）と同様、基板１０ａは、疎水性の性質を有し、基板２０は、親水性の性質を有している。

また、基板１０ａは、アクティブマトリクス基板を構成する。具体的には、基板１０ａは、ガラス基板１１上に、図示しない、各種信号線（走査信号線、データ信号線等）、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；「ＴＦＴ」）、および絶縁膜を備え、これらの上に、光吸収層１３および電極１２を備えている。光吸収層１３は、自身に入射された光のうち少なくとも一定の範囲の波長の光を吸収する性質を有する。また光吸収層１３は、着色されていてもよく、例えば黒色に着色されている。

基板２０は、ガラス基板２１上に電極２２（共通電極）を備えている。

光変調層３０ａは、電極１２・２２間に設けられ、媒体（極性溶媒３１ａおよび無極性溶媒３１ｂ）と、媒体に含有される複数の形状異方性部材３２ａとを備えている。光変調層３０ａは、電極１２・２２に接続された電源３３により電圧が印加され、印加電圧の大きさに応じて、外部から光変調層３０ａに入射された光（外光）の反射率を変化させる。

形状異方性部材３２ａは、電界の方向に応じて回転または変形する応答部材である。表示特性的には、基板１０ａ・２０の法線方向から見た形状異方性部材３２ａの投影像の面積（基板１０ａ・２０への投影面積）が、印加電圧の大きさに応じて変化する部材である。さらに、投影面積比（最大投影面積：最小投影面積）は、２：１以上であることが好ましい。

また、形状異方性部材３２ａは、媒体中で正または負の帯電性を有する部材である。具体的には、例えば、電極や媒体等と電子のやり取りが可能な部材や、イオン性のシランカップリング剤等で修飾した部材を用いることができる。

また、形状異方性部材３２ａの形状は、例えば、フレーク状、円柱状、あるいは楕円球状等を採用することができる。また、形状異方性部材３２ａは、可視光を反射する性質を有し、例えば、アルミニウム等の金属により形成することができる。また、形状異方性部材３２ａは着色されていても良い。また、形状異方性部材３２ａは、その表面に、親水性処理が施されている。形状異方性部材３２ａのその他の性質は、実施の形態１に示した形状異方性部材３２と同一である。

媒体は、実施の形態１に示したとおり、親水性の基板２０に接する極性溶媒３１ａと、疎水性の基板１０に接する無極性溶媒３１ｂとで構成されている。

次に、光変調層３０ａによる光の反射率の制御方法について具体的に説明する。ここでは、形状異方性部材３２ａとして、親水性のアルミニウム（Ａｌ）フレークを用いた場合について説明する。

光変調層３０ａに、交流電圧あるいは直流電圧を印加していないときは、図７の（ａ）に示すように、フレークは極性溶媒３１ａ中に分散した状態で一定の狭い領域に閉じ込められる。すなわち、フレークは、極性溶媒３１ａ中に納まる位置（極性溶媒３１ａの中）で安定し、親水性の基板２０に貼り付くように配向（横配向）する。これにより、光変調層３０ａへ入射された外光は、フレークにより反射され、反射表示を実現できる。

光変調層３０ａに、交流電圧あるいは直流電圧を印加すると、誘電泳動現象、クーロン力または電気エネルギー的な観点から説明される力により、図７の（ｂ）に示すように、フレークは、その長軸が電気力線に平行になるように回転する。すなわち、フレークは、その長軸が基板１０ａ・２０に垂直な方向になるように配向（縦配向）する。このため、光変調層３０ａへ入射された外光は、光変調層３０ａを透過（通過）し、光吸収層１３に吸収される。これにより、観察者からは、光吸収層１３の黒色が観察される（黒表示）。

図７の（ｂ）において光変調層３０ａへの印加電圧を無印加にすると、フレークと無極性溶媒３１ｂとの間に生じる界面張力により、フレークは、図７の（ｃ）に示すように、回転し、その長軸が基板１０ａ・２０に平行になるように配向（横配向）し、図７の（ａ）に示す状態になる。これにより、光変調層３０ａへ入射された外光は、フレークにより反射され、反射表示が行われる。

このように、表示パネル２ａの背面側に着色層（光吸収層１３）を設けると、フレークが横配向のときはフレークの反射色が観察され、縦配向のときは着色層が観察される。例えば着色層を黒色とし、フレークを金属片としたときは、横配向のときに金属片の反射が得られ、縦配向のときは黒表示が得られる。さらに、金属片のサイズを例えば平均径２０ｕｍ以下で形成したり、フレークの表面を光散乱性を有するように凹凸状に形成したり、フレークの輪郭を凹凸の激しい形状にすることにより、反射光が散乱し、白表示を得ることができる。

ここで、図７の（ａ）のように、フレークを観察者側の基板２０側に配向させる構成では、媒体中に含有されるフレークの量が多い場合、例えば、フレークを横配向させたときに基板２０面を一層のフレークで覆うために必要な量を超える程度の量である場合、観察者側からは、それぞれのフレークの反射面により、同一平面（面一状の反射面）が形成されるように観察されるため、鏡面性の高い表示（ミラー反射）を得ることができる。

また、図８の（ａ）のように、フレークを背面側の基板１０ａ側に配向させる構成では、観察者側からはフレークが堆積しているように観察されるため、複数のフレークにより凹凸面が形成され、散乱の強い表示を得ることができる。なお、図８の（ｂ）には、フレークが縦配向した場合の様子を示している。図８の構成は、図３に示した構成（変形例）を適用することができる。

また、基板２０にカラーフィルタ（図示せず）を設けた場合は、図７の（ａ）に示すようにフレークを観察者側の基板２０に配向させる構成にすると、光変調層３０ａとカラーフィルタの間に発生する視差を抑制することができるため、高品位のカラー表示を実現することができる。

さらに、表示装置１ａにおいて、光吸収層１３を透明層とした場合あるいは光吸収層１３を省略した場合には、図９の（ａ）および（ｂ）に示すように、背面側（基板１０ａ側）においても、光変調層３０ａに入射された外光を形状異方性部材３２ａにより反射させることができるため、反射表示が可能となる。また、形状異方性部材３２ａを縦配向させた場合は、観察者は、表示パネル２ａを介して、観察者がいる側と反対側を観察することができるため、いわゆるシースルーの表示パネルを実現することができる。このような表示装置１ａは、例えばショーウインドウに好適である。

なお、表示装置１ａは、表示パネル２ａの背面側に、光吸収層１３の代わりに、正反射や散乱反射する光反射層を設け、フレークを着色部材で形成して、横配向のときはフレークによる着色表示させ、縦配向のときは反射層による反射表示させる構成としても良い。

本実施の形態に係る表示装置１ａは、例えば、携帯電話機等の非表示面（通常の画像表示面ではないボディ面等）に設置することもできる。このような携帯電話機において、表示装置１ａの電極１２・２２を透明電極で構成すれば、フレークを縦配向させることにより、非表示面に携帯電話機のボディ色を表示させることができる一方、フレークを横配向させることにより、非表示面にフレークの着色を表示させる、あるいは外光を反射させることができる。なお、フレークを横配向させて、鏡（ミラー反射）として利用することもできる。このような表示装置１ａでは、電極１２・２２をセグメント電極やベタ電極で構成することができるため、回路構成を簡略化することもできる。

また、本実施の形態に係る表示装置１ａは、例えば、２Ｄ／３Ｄ表示用の切替パネルに適用することもできる。具体的には、通常の液晶表示パネルの前面に、切替パネルとしての表示装置１ａを設置する。そして、表示装置１ａは、黒色に着色されたフレークをストライプ状に配し、２Ｄ表示の際には、フレークを縦配向させて液晶表示パネルの全面に表示される画像を視認可能にし、３Ｄ表示の際には、フレークを横配向させてストライプを形成し、液晶表示パネルに右用画像および左用画像を表示して立体画像として認識させる。これにより、２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替えることが可能な液晶表示装置を実現することができる。また、上記の構成は、デュアルビュー等のマルチビュー表示の液晶表示装置に適用することもできる。

〔実施の形態３〕
本発明の実施の形態３に係る表示装置について、図面を用いて説明する。

なお、以下の説明では、主に、実施の形態１および２に係る各表示装置との相違点について説明するものとし、実施の形態１および２で説明した各構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。

図１０の（ａ）および（ｂ）は、実施の形態３に係る表示装置１ｂの概略構成を示す断面図である。表示装置１ｂは、表示パネル２ｂと、表示パネル２ｂに光を照射するバックライト３と、駆動回路（図示せず）とを備え、バックライト３の光を透過して表示を行うとともに、入射された外光を反射して表示を行う、いわゆる半透過型の表示装置である。

表示パネル２ｂは、互いに対向して配置された一対の基板１０・２０と、これら一対の基板１０・２０の間に配置された光変調層３０ｂとを備えている。基板１０（第１基板）は表示パネル２ｂの背面側に配され、基板２０（第２基板）は表示面側（観察者側）に配される。また、表示パネル２ｂは、行列状に配列された多数の画素を有している。

基板１０・２０は、それぞれ、例えば透明なガラス基板からなる絶縁基板１１・２１と、電極１２（第１電極）・２２（第２電極）とを備えている。

基板１０・２０の構成は、実施の形態１に示したとおりであり、基板１０は疎水性の性質を有し、基板２０は親水性の性質を有している。

光変調層３０ｂは、電極１２・２２間に設けられ、媒体（極性溶媒３１ａおよび無極性溶媒３１ｂ）と、媒体に含有される複数の形状異方性部材３２ａとを備えている。光変調層３０ｂは、電極１２・２２に接続された電源３３により電圧が印加され、印加電圧の大きさに応じて、バックライト３から光変調層３０ｂに入射された光の透過率、および外部から光変調層３０ｂに入射された光（外光）の反射率を変化させる。

形状異方性部材３２ａの構成は、実施の形態２に示したとおりである。すなわち、形状異方性部材３２ａは、電界の方向に応じて回転または変形する応答部材であり、可視光を反射する性質を有する。形状異方性部材３２ａは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）フレークを用いることができる。また、形状異方性部材３２ａは、その表面に、親水性処理が施されている。なお、形状異方性部材３２ａは、媒体中で正または負の帯電性を有していても良い。

媒体は、実施の形態１に示したとおり、親水性の基板２０に接する極性溶媒３１ａと、疎水性の基板１０に接する無極性溶媒３１ｂとで構成されている。

次に、光変調層３０ｂによる光の透過率および反射率の制御方法について具体的に説明する。ここでは、形状異方性部材３２ａとして、親水性のアルミニウム（Ａｌ）フレークを用いた場合について説明する。

光変調層３０ｂに、交流電圧あるいは直流電圧を印加していないときは、図１１の（ａ）に示すように、フレークは極性溶媒３１ａ中に分散した状態で一定の狭い領域に閉じ込められる。すなわち、フレークは、極性溶媒３１ａ中に納まる位置（極性溶媒３１ａの中）で安定し、親水性の基板２０に貼り付くように配向（横配向）する。これにより、光変調層３０ｂへ入射された外光は、フレークにより反射され、反射表示を実現できる。

光変調層３０ｂに、交流電圧あるいは直流電圧を印加すると、誘電泳動現象、クーロン力または電気エネルギー的な観点から説明される力により、図１１の（ｂ）に示すように、フレークは、その長軸が電気力線に平行になるように回転する。すなわち、フレークは、その長軸が基板１０・２０に垂直になるように配向（縦配向）する。これにより、バックライト３から光変調層３０ｂへ入射された光は、光変調層３０ｂを透過（通過）して、観察者側に出射される。このようにして、透過表示が実現される。

図１１の（ｂ）において光変調層３０ｂへの印加電圧を無印加にすると、フレークと無極性溶媒３１ｂとの間に生じる界面張力により、フレークは、図１１の（ｃ）に示すように、回転し、その長軸が基板１０・２０に平行になるように配向（横配向）し、図１１の（ａ）に示す状態になる。これにより、光変調層３０ｂへ入射された外光は、フレークにより反射され、反射表示が行われる。

本実施の形態３に係る半透過型の表示装置１ｂは、上記の構成に限定されるものではなく、以下の構成としても良い。以下の変形例では、表示装置１ｃ（図示せず）と称す。

表示装置１ｃは、屋内などの比較的に暗い場所では、バックライト光を利用して透過表示を行う（透過モード）一方、屋外などの比較的に明るい場所では、外光を利用して反射表示を行う（反射モード）。これにより、周囲の明るさに拘らず、コントラスト比の高い表示を実現できる。すなわち、表示装置１ｃは、屋内外を問わず、あらゆる照明下（光環境下）での表示が可能であるため、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ等のモバイル機器に好適である。

上記表示装置１ｃでは、表示パネル２ｃの各画素に、反射モードに使用される反射表示部と、透過モードに使用される透過表示部とが形成されている。表示パネル２ｃの基板１０ｃには、透過表示部に、ＩＴＯ等からなる透明電極（画素電極）が形成され、反射表示部に、アルミニウム等からなる反射電極（画素電極）が形成され、基板２０ｃには、これら電極に対向するＩＴＯ等からなる共通電極が形成されている。光変調層３０ｃには、形状異方性部材３２ｃが配され、形状異方性部材３２ｃは、可視光を反射しない性質の材料で形成されている。

また、表示装置１ｃは、周囲の明るさを検出するセンサを備え、周囲の明るさに応じて、透過表示モードと反射表示モードを切り替える構成とすることができる。

表示装置１ｃの構成によれば、反射表示モードにおいてはバックライトを消灯することができるため、消費電力を低減することができる。

上記のように、表示装置１ｂ・１ｃは、反射表示モードと透過表示モードとを切り替えて表示を行う構成を有する。

〔実施の形態４〕
本発明の実施の形態４に係る表示装置について、図面を用いて説明する。

なお、以下の説明では、主に、実施の形態１〜３にかかる各表示装置との相違点について説明するものとし、実施の形態１〜３で説明した各構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。

図１２の（ａ）および（ｂ）は、実施の形態４に係る表示装置１ｄの概略構成を示す断面図である。表示装置１ｄは、表示パネル２ｄと、表示パネル２ｄに光を照射するバックライト３と、駆動回路（図示せず）とを備え、カラー表示を行う表示装置である。

表示パネル２ｄは、互いに対向して配置された一対の基板１０・２０ｄと、これら一対の基板１０・２０ｄの間に配置された情報表示用光変調層４とを備えている。基板１０は表示パネル２ｄの背面側に配され、基板２０ｄは表示面側（観察者側）に配される。また、表示パネル２ｄは、行列状に配列された多数の画素を有している。

基板２０ｄは、ガラス基板２１と、カラーフィルタ２３とを備えている。カラーフィルタ２３は、各画素に対応する電極２３１（第１電極）と、電極２３１に対向する電極２３２（共通電極、第２電極）と、電極２３１・２３２間に配される光変調層２３３と、ガラス基板２１に対向するガラス基板２３７とを備えている。なお、電極２３１は全画素に共通するベタ状に形成されていてもよい。光変調層２３３は、媒体２３４と、媒体２３４に含有される複数の形状異方性部材２３５と、各画素に対応する領域を仕切るためのリブ２３６とを備えている。ここで、本発明の第１基板に相当するサブ基板２１ｄは、ガラス基板２３７および電極２３１により構成されており、本発明の第２基板に相当するサブ基板２２ｄは、ガラス基板２１および電極２３２により構成されている。

サブ基板２１ｄ（第１基板）の少なくとも光変調層２３３と接する側には、疎水性処理が施され、サブ基板２２ｄ（第２基板）の少なくとも光変調層２３３と接する側には、親水性処理が施されている。

形状異方性部材２３５には、透明樹脂に色素染料または顔料を入れたフレーク、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）のフレークを用いることができる。これらのフレークは、色毎に、ストライプ状のリブ２３６で仕切られて配置されている。また、形状異方性部材２３５は、その表面に、親水性処理が施されている。なお、形状異方性部材２３５は、上記各実施の形態と同様、疎水性処理が施されていても良い。

媒体２３４は、親水性のガラス基板２１に接する極性溶媒２３４ａと、疎水性のガラス基板２３７に接する無極性溶媒２３４ｂとで構成されている。

製造方法としては、例えば、フレークと媒体の混合物を、インクジェットを用いて塗り分ける等の手法を用いることができる。なお、各色の領域は、各画素に対応するようにリブ２３６により仕切られている。情報表示用光変調層４は、実施の形態１〜３に示した光変調層と同一の構成としても良いし、一般的は液晶層としても良い。

上記構成において、カラー表示を行う場合は、フレークを横配向（電圧無印加）させて、カラーフィルタ２３に入射する光が各色のフレークを透過するようにする。一方、白黒表示を行う場合は、フレークを縦配向（電圧印加）させて、カラーフィルタ２３に入射する光が直接観察者に到達するようにする。こうすることで、例えば透過型の表示を行う場合は、カラー表示を行うことができると共に、電子書籍のような白黒のコンテンツを表示する際は、カラーフィルタによる光の損失を抑えることができるためバックライトの消費電力を低減させることができる。また、反射型の表示を行う場合は、カラー表示を行うことができると共に、暗く視認性の悪い環境では白黒表示とすることで明度を重視した表示を行うことができる。

このように、上記構成によれば、カラー表示と白黒表示を切り替えることができる表示装置を実現することができる。

なお、カラーフィルタ２３は、上記構成に限定されず、さらに、赤色に着色された形状異方性部材、緑色に着色された形状異方性部材、青色に着色された形状異方性部材、シアン（Ｃ）に着色された形状異方性部材、マゼンタ（Ｍ）に着色された形状異方性部材、および黄色（Ｙ）に着色された形状異方性部材の少なくとも一部を含んでいても良い。さらに、これに加えて、カラーフィルタ２３に、形状異方性部材を含まない領域を設けても良い。すなわち、表示画像の色再現範囲を考慮すると、複数の形状異方性部材は、透明樹脂からなり、少なくとも、赤色（Ｒ）に着色された形状異方性部材と、緑色（Ｇ）に着色された形状異方性部材と、青色（Ｂ）に着色された形状異方性部材とを含んで構成されていることが好ましい。

各実施の形態に係る表示装置は、上述した構成に限定されるものではなく、以下の構成とすることもできる。

（セル厚について）
光変調層の厚み（セル厚）は、例えば図１の（ｂ）に示すように、フレークが縦配向するのに十分な厚みであることが好ましいが、これに限定されるものではなく、フレークがその中間的な角度（斜め配向）で留まる程度の厚みであっても良い。すなわち、セル厚は、フレークの長軸の長さよりも小さく、かつ、フレークが基板に対して最大の角度で斜めに配向したときに、フレークにより反射された光が表示面側に直接出射されない値に設定されていてもよい。具体的には、例えば表示パネル２ａの背面側に黒色の光吸収層１３を設けた実施の形態２に係る反射型の表示装置１ａにおいて、光変調層３０ａに屈折率が１．５の媒体（極性溶媒３１ａおよび無極性溶媒３１ｂ）を用いたときは、セル厚を、図１３の（ｂ）に示すように、表示パネル面の法線方向とフレーク面の法線方向とのなす角θが４２度以上になるよう設定する。これにより、フレークで反射する光は、少なくとも直接観察者側の基板から出射されることがないため、適切に黒表示を行うことができる。

（形状異方性部材の形状１について）
形状異方性部材（例えばフレーク）は、光変調層の媒体中を自由に回転する構成に限定されるものではなく、その一部が、基板１０または基板２０に固定されていてもよい。図１４の（ａ）および（ｂ）は、フレークの端部が基板１０に固定されている構成を示している。

フレークの一部を基板に固定した表示パネルの製造方法の一例を、図１５を用いて以下に示す。

まず、基板１０上にフレークの大きさに応じて一般的なフォトリソ工程にてパターニングしたレジスト層を形成する。次に、蒸着等により、例えばアルミニウム層を形成し、図１５の（ａ）に示すように、アルミニウムを基板と固定させる部分だけ上記レジストより大きなレジスト層をパターン形成する。次に、この複合層を、例えばリン酸、硝酸、および酢酸よりなるエッチング液により、図１５の（ａ）の斜線部のアルミニウムを除去する。さらに、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）によりレジストを除去することにより一部が基板に固定したアルミニウム成形物を得ることができる。そして、この基板１０と、基板１０に対向する基板２０とを、媒体を介して、例えば図１５の（ｂ）のｄに相当するスペーサ等により基板間距離を確保して貼り合せることにより、フレークの一部を基板に固定させた表示パネル２（図１４の（ａ）参照）を製造することができる。

上記表示パネル２において、光変調層３０に交流電圧あるいは直流電圧を印加することにより、フレークが図１４の（ｂ）のように変形し、光透過状態とすることができる。一方、電圧無印加とすることにより、図１４の（ａ）に示すように、フレークが元の形状に復元され、光遮断状態とすることができる。

なお、他の構成として、例えば、形状異方性部材（例えばフレーク）の一端が紐やワイヤー等により固定され、固定端を中心にして、フレークが軸回転する構成としても良い。

（形状異方性部材の形状２について）
形状異方性部材は、お椀型に形成された（凹凸面を有する）フレークを用いることもできる。図１６の（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２に係る反射型の表示装置１ａにおいて、お椀型のフレークを用いた状態を示している。

上記の構成によれば、平坦型（平面型）のフレーク（図１参照）と比較して、光散乱性を向上させることができる。なお、図１６の（ｃ）に示す表示装置１ａでは、ガラス基板１１に親水性処理が施され、ガラス基板２１に疎水性処理が施され、極性溶媒３１ａが基板１０ａに接し、無極性溶媒３１ｂが基板２０に接している。また、フレーク（形状異方性部材３２）は親水性処理が施されている。これにより、フレークは、電圧無印加時に、基板１０ａに貼り付くように安定して横配向する。

（形状異方性部材の形状３について）
形状異方性部材は、ファイバー状に形成されていても良い。図１７の（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２に係る反射型の表示装置１ａにおいて、ファイバー状の形状異方性部材を用いた状態を示している。ファイバー状の形状異方性部材（ファイバーと称す）は、例えば、図１８に示すように、透明円柱状のガラスに反射膜（金属、または、金属および樹脂コート）を形成した構成とすることができる。図１７の（ａ）は、電圧無印加とすることにより、ファイバーを横配向させて反射表示（白表示）を行う状態を示している。横配向の場合は、外光がファイバーの反射膜により散乱反射し、白表示となる。図１７の（ｂ）は、交流電圧あるいは直流電圧を印加することにより、ファイバーを縦配向させて透過表示（黒表示）を行う状態を示している。縦配向の場合は、外光がファイバーにより反射された後、基板１０ａ方向へ進行し、光吸収層１３に吸収されるため、黒表示となる。

（電圧印加方法について）
本発明の表示装置では、光変調層に印加する電圧の大きさ、フレークのサイズ等により、中間調表示を行うことができると考察される。例えば、大きさの異なるフレークを混在させることにより、フレークの大きさに応じて、各フレークの回転角度を変えることができる。また、単純に印加電圧の大きさに応じてフレークの回転角度を変えることができるため、フレークのサイズはほぼ同一であっても良い。これにより、印加電圧の大きさに応じて、光透過率を制御（中間調表示）することができると考察される。

（拡散反射層について）
実施の形態２に係る反射型の表示装置１ａでは、フレークのサイズや形状や平面性の選択および濃度により、反射光の散乱特性を制御することが可能である。酸化チタン等の散乱により白色を表示させる、例えば微粒子電気泳動ディスプレイでは、その散乱は等方性に近い。このような散乱特性の表示にカラーフィルタを用いてカラー表示を行うと、図１９の（ａ）に示すように、ある色画素で散乱し導光した光が、別の色画素のカラーフィルタにより吸収されてしまい、反射光のロスが大きい。これに対して、本表示装置１ａによれば、図１９の（ｂ）に示すように、散乱状態に一定の指向性を持たすことが可能であるため、カラーフィルタを用いて、表示品位の高いカラー表示を行うことができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、また、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、テレビ等のディスプレイに好適である。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 表示装置
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 表示パネル
３ バックライト
４ 情報表示用光変調層
１０、１０ａ 基板（第１基板）
１１ ガラス基板
１２ 電極（第１電極、画素電極）
１３ 光吸収層
２０ 基板（第２基板）
２１ ガラス基板
２２ 電極（第２電極、共通電極）
２４ リブ
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 光変調層
３１ａ 極性溶媒
３１ｂ 無極性溶媒
３２、３２ａ 形状異方性部材
３３ 電源
２０ｄ 基板
２１ｄ サブ基板（第１基板）
２２ｄ サブ基板（第２基板）
２３ カラーフィルタ

Claims (25)

1. 互いに対向配置される、背面側の第１基板および表示面側の第２基板と、
   上記第１および第２基板の間に配され、複数の形状異方性部材を含み、入射された光の透過率を制御する光変調層とを備え、
   上記光変調層は、極性溶媒と、無極性溶媒と、親水性または疎水性の性質を有する複数の形状異方性部材とを含み、
   上記第１および第２基板のうちの一方は、親水性の性質を有するとともに、上記極性溶媒に接しており、
   上記第１および第２基板のうちの他方は、疎水性の性質を有するとともに、上記無極性溶媒に接しており、
   上記光変調層に印加する電圧の大きさを変化させることにより、上記形状異方性部材の上記第１および第２基板への投影面積を変化させることを特徴とする表示パネル。
2. 上記形状異方性部材が親水性を有する場合は、上記形状異方性部材は、その長軸が上記第１および第２基板に平行になるように配向したときに、上記極性溶媒中に納まっており、
   上記形状異方性部材が疎水性を有する場合は、上記形状異方性部材は、その長軸が上記第１および第２基板に平行になるように配向したときに、上記無極性溶媒中に納まっていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
3. 上記形状異方性部材が親水性を有する場合は、上記極性溶媒の層厚は、上記無極性溶媒の層厚よりも小さく、
   上記形状異方性部材が疎水性を有する場合は、上記無極性溶媒の層厚は、上記極性溶媒の層厚よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の表示パネル。
4. 上記形状異方性部材が親水性を有する場合は、上記極性溶媒の層厚は、上記無極性溶媒の層厚よりも小さく、かつ上記形状異方性部材の長軸の長さよりも小さく、
   上記形状異方性部材が疎水性を有する場合は、上記無極性溶媒の層厚は、上記極性溶媒の層厚よりも小さく、かつ上記形状異方性部材の長軸の長さよりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の表示パネル。
5. 上記光変調層は、上記光変調層に電圧を印加したときは光を透過し、上記光変調層に印加する電圧を０にしたときは光を遮断することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の表示パネル。
6. 上記形状異方性部材は、上記光変調層に電圧を印加したときは、その長軸が上記第１および第２基板に垂直になるように配向する一方、上記光変調層に印加する電圧を０にしたときは、その長軸が上記第１および第２基板に平行になるように配向することを特徴とする請求項５に記載の表示パネル。
7. 上記形状異方性部材が帯電性を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の表示パネル。
8. 上記光変調層に印加する電圧の大きさに応じて上記形状異方性部材を回転させることにより、上記投影面積を変化させることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の表示パネル。
9. 上記光変調層に印加する電圧の大きさに応じて上記形状異方性部材の形状を変化させることにより、上記投影面積を変化させることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の表示パネル。
10. 上記形状異方性部材の一部が、上記第１基板または第２基板に固定されていることを特徴とする請求項８または９に記載の表示パネル。
11. 上記形状異方性部材が親水性を有する場合は、上記第１および第２基板のうち親水性を有する基板にリブが形成されており、
    上記形状異方性部材が疎水性を有する場合は、上記第１および第２基板のうち疎水性を有する基板にリブが形成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の表示パネル。
12. 上記リブは、格子状または島状に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の表示パネル。
13. 上記リブの高さは、上記光変調層の厚みと略同一であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の表示パネル。
14. 上記リブの高さは、５ｕｍ以下であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の表示パネル。
15. 上記形状異方性部材は、金属、半導体、誘電体、誘電体多層膜、またはコレステリック樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の表示パネル。
16. 上記形状異方性部材は、金属からなり、照射された光を反射することを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の表示パネル。
17. 上記形状異方性部材が着色されていることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記載の表示パネル。
18. 上記光変調層は、カラーフィルタとして機能し、
    上記複数の形状異方性部材は、透明樹脂からなり、少なくとも、赤色に着色された形状異方性部材と、緑色に着色された形状異方性部材と、青色に着色された形状異方性部材とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の表示パネル。
19. 上記形状異方性部材は、フレーク状、円柱状、または楕円球状に形成されていることを特徴とする請求項１〜１８の何れか１項に記載の表示パネル。
20. 上記形状異方性部材は、フレーク状に形成されているとともに、凹凸面を有することを特徴とする請求項１〜１８の何れか１項に記載の表示パネル。
21. 上記光変調層の厚みは、上記形状異方性部材の長軸の長さよりも小さく、かつ、上記形状異方性部材が上記第１および第２基板に対して最大の角度で斜めに配向したときに、上記形状異方性部材により反射された光が表示面側に直接出射されない値に設定されていることを特徴とする請求項１６に記載の表示パネル。
22. 上記第１基板に着色層が形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の表示パネル。
23. 請求項１〜２１の何れか１項に記載の表示パネルと、上記第１基板側に配されたバックライトとを備えていることを特徴とする表示装置。
24. 外光から入射された光を反射して表示を行う反射表示モードと、上記バックライトから照射された光を透過して表示を行う透過表示モードとを含み、
    上記反射表示モードと透過表示モードとを切り替えて表示を行うことを特徴とする請求項２３に記載の表示装置。
25. 上記反射表示モードでは、入射された外光が上記形状異方性部材により反射されることにより表示を行い、
    上記透過表示モードでは、上記バックライトの光が上記光変調層を通過することにより表示を行うことを特徴とする請求項２４に記載の表示装置。

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