JP2015111171A - 表示パネル及び表示装置 - 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、明暗の書き換えを双方向に速いスイッチング速度で制御することができる表示パネル及び表示装置を提供する。
【解決手段】光変調層３０は、形状異方性部材３２と液晶分子とを含み、光変調層３０に印加する電圧を変化させ、液晶分子の配向を変化させることにより、形状異方性部材３２の第１基板１０および第２基板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。

従来のＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶表示パネルの光利用効率の低下について、図２０に基づいて説明する。図２０は、従来の液晶表示パネルに入射した光の進路を示している。図中の入射光は、例えば図示しないバックライトから出射される光である。

入射光が裏側偏光板を透過することにより直線偏光が得られるが、この際光の損失を生じる。上記直線偏光は液晶層により旋光され、表側偏光板を透過する。液晶配向制御の精度に起因する旋光の誤差や偏光板透過軸においても起こる吸収等により、液晶表示パネルは白表示を行う場合であっても、表側偏光板を透過する際に若干の光損失を生じる。

ここで、特許文献１には、複数の粒子を含む懸濁層に入射された光を透過または反射する半透過反射ディスプレイが開示されている（図２１の（ａ）および（ｂ）参照）。この半透過反射ディスプレイでは、例えば小板状の金属粒子に電圧を印加して金属粒子を垂直または水平に配向させ、バックライトの光を透過または外光を反射させることにより表示を行う。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。

また、特許文献２には、ホスト中に懸濁されたポリマーフレークを含み、印加する電圧の変化によってその光学特性を選択的に変化させる光学装置が開示されている（図２２参照）。

上記ホストとして例えば、ネマチック液晶を用いた場合、光学装置に交流電圧を印加すると、ホストは電場Ｅに対して平行に配列しフレークはホスト配列方向に従い、配列される。

このようにして、特許文献２の光学装置は、印加する電圧の変化によって光学特性を選択的に変化させることができる。

特表２００７−５０６１５２号（２００７年３月１５日公表） 特表２００３−５３３７３６号（２００３年１１月１１日公表）

しかし、上記特許文献１の半透過反射ディスプレイでは、図２１の（ａ）および（ｂ）
に示すように、金属粒子を基板に垂直な方向に配向させるための電界を生成する第１回路と、金属粒子を基板に平行な方向に配向させるための電界を生成する第２回路とを備えており、回路構成および電極作成プロセスが複雑化するという問題がある。具体的には、第１回路は、図２１の（ａ）に示すように、第１スイッチ１１を有する電極５，６に電圧Ｖ１を印加する構成を有し、第２回路は、図２１の（ｂ）に示すように、第２スイッチ１２を有する電極８，９に電圧Ｖ２を印加する構成を有している。

上記特許文献２の光学装置では、電場Ｅによって、フレークを基板に平行な状態から垂直な状態、または、垂直な状態から平行な状態の何れか一方向に変化させることは可能であるが、それぞれの他方向の変化は熱分散や重力により行われる。そのため、十分な書き換え速度（スイッチング速度）を得られず、表示装置として利用することができないという問題がある。

例えば、ホストとしてネマチック液晶を用いた場合、電圧を印加しない状態では、フレークを一定の方向に配列させることはできないため、フレークの配向を可逆的に変化させることができない。

そのため、明表示から暗表示へ切り換えるために光学装置に印加する電圧を下げたときに、十分な書き換え速度を得られないという問題がある。

そこで本発明は、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、また、明暗の書き換えを双方向に速いスイッチング速度で制御することができる表示パネル及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基板および上記第２基板の間に配され、入射された光の透過率を制御する光変調層とを備えており、上記光変調層は、複数の形状異方性部材と、液晶分子からなる液晶材料とを含んでおり、上記第１基板および上記第２基板は、上記光変調層と対向する面に配向処理が施されており、上記配向処理は、上記光変調層に電圧が印加されていないときに、上記液晶分子が上記第１基板から上記第２基板に向けて捩れて配向するように、または上記液晶分子が上記第１基板および上記第２基板に対して略垂直に配向するように、施されており、上記光変調層に印加する電圧を変化させ、上記液晶分子の配向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基板および上記第２基板への投影面積を変化させることを特徴とする。

上記の構成により、光変調層に印加する電圧を変化させ、液晶分子の配向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、偏光板を必要としないため、偏光板を利用する表示パネルと比較して、光利用効率を高めることができる。

また、光変調層に電圧を印加しないとき、または電圧が小さいときであっても、基板に施された配向処理により液晶分子の配向は定まるため、可逆的に形状異方性部材の配向を変化させることができる。

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、明暗の書き換えを双方向に速いスイッチング速度で制御することができる表示パネルを実現することができる。また、液晶分子の配向を制御することで、容易に中間調の表示制御をすることができる。

上記配向処理は、上記光変調層に電圧が印加されていないときに、上記液晶分子が上記第１基板から上記第２基板に向けて捩れて配向するように、施されており、上記液晶材料
には、カイラル剤が添加されていてもよい。

上記の構成により、光変調層に電圧を印加しないときであっても、規則的に捩れて配された液晶分子の間に形状異方性部材が保持されるため、可逆的に形状異方性部材の配向を変化させることができる。

また、光変調層に印加する電圧を変化させ、液晶分子の配向を変化させることにより、液晶分子に保持された形状異方性部材の配向も変化し、光の透過率を変化させることができる。これにより、明暗の表示の書き換えを容易に制御することができる。また、液晶分子の配向を制御することで、容易に中間調の表示制御をすることができる。

上記液晶分子は、上記光変調層に電圧が印加されていないときに、上記第１基板から上記第２基板に向けて、９０°以上３６００°以下の捩れ角度で配向していてもよい。

上記の構成により、光変調層に電圧を印加しないとき、または印加電圧が小さいときに、より安定して液晶分子の間に形状異方性部材が保持されるため、明暗の表示の書き換えを容易に、正確に制御することができる。また、９０°より小さい捩れ角度であれば、形状異方性部材を所望の配向にする効果が小さく、３６００°より大きい捩れ角度であれば駆動電圧が大きく実質的に適さない構成となる。

上記形状異方性部材は、上記液晶分子の長軸が、上記形状異方性部材の有する面のうち面積が最も大きい面に対して、略平行になるように、配置されていてもよい。

上記の構成により、液晶分子の配向の変化に応じて、正確に形状異方性部材の配向を変化させることができる。これにより、明暗の表示の書き換えを容易に制御することができる。

上記液晶分子は、長軸方向の誘電率が、長軸方向と垂直な方向の誘電率よりも大きくてもよい。

上記の構成により、光変調層に印加する電圧の大きさに応じて、液晶分子の長軸方向と第１基板および第２基板の基板面とがなす角を小さくすることができる。また、上記なす角に応じて、液晶分子に保持された形状異方性部材の配向を変化させることができる。

これにより、光変調層に印加する電圧の大きさに応じて光の透過率を変化させることができ、明暗の表示の書き換えを容易に制御することができる。

上記配向処理は、上記光変調層に電圧が印加されていないときに上記液晶分子が上記第１基板および上記第２基板に対して垂直に配向するように施されており、上記形状異方性部材は、上記液晶分子の長軸が上記形状異方性部材の有する面のうち面積が最も大きい面に対して略垂直になるように、配置されてもよい。

上記の構成により、光変調層に電圧を印加しないときであっても、液晶分子は、その長軸方向が基板面に垂直となるように配される。また、このように配された液晶分子の長軸に対して、形状異方性部材はその面が垂直となるように固定されるため、可逆的に形状異方性部材の配向を変化させることができる。

また、光変調層に印加する電圧を変化させ、液晶分子の配向を変化させることにより、形状異方性部材の配向も変化し、光の透過率を変化させることができる。これにより、明暗の表示の書き換えを容易に制御することができる。また、液晶分子の配向を制御するこ
とで、容易に中間調の表示制御をすることができる。

上記光変調層は、上記光変調層に印加する電圧の大きさに応じた光量の光を透過してもよい。

上記の構成により、光調光層に印加する電圧の大きさを制御することにより、光調光層を透過する光の光量を制御することができる。

上記形状異方性部材は、上記形状異方性部材が有する面のうち面積が最も大きい面における垂線と、上記第１基板および上記第２基板の基板面の垂線とのなす角が、上記光変調層に印加する電圧の大きさに応じて変化するように、配向してもよい。

上記の構成により、光調光層に印加する電圧の大きさを制御することにより、基板の基板面の垂線と形状異方性部材の面の垂線とがなす角を制御することができる。

すなわち、光調光層に印加する電圧の大きさを制御することにより、形状異方性部材の第１基板および第２基板への投影面積を変化させることができる。これにより、光調光層を透過する光の光量を制御することができる。

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てもよい。

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てもよい。

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てもよい。

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てもよい。

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してもよい。

上記の構成により、形状異方性部材の配向を制御し、形状異方性部材により反射される光量を制御することで、反射型表示装置を実現することができる。

上記形状異方性部材が着色されていてもよい。

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よい。

上記の構成により、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、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。

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てもよい。

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、凹凸面を有してもよい。

上記の構成により、形状異方性部材の凹凸面で反射光が散乱し、白表示を得ることができる。

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基板および上記第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てもよい。

これにより、形状異方性部材で反射する光は、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。

上記第１基板に着色層が形成されていてもよい。

上記の構成により、形状異方性部材による反射色と着色層の色を切り替えて表示する反射型表示装置を実現することができる。

また、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。

上記の構成により、表示パネルにより、バックライトから出射された光の光透過を制御することで、簡易な構成で光利用効率が高く、明暗の表示の書き換えを容易に制御することが可能な透過型表示装置を実現することができる。

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ってもよい。

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ってもよい。

本発明の表示パネルは、以上のように、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基板および上記第２基板の間に配され、入射された光の透過率を制御する光変調層とを備えており、上記光変調層は、複数の形状異方性部材と、液晶分子からなる液晶材料とを含んでおり、上記第１基板および上記第２基板は、上記光変調層と対向する面に配向処理が施されており、上記配向処理は、上記光変調層に電圧が印加されていないときに、上記液晶分子が上記第１基板から上記第２基板に向けて捩れて配向するように、または上記液晶分子が上記第１基板および上記第２基板に対して略垂直に配向するように、施されており、上記光変調層に印加する電圧を変化させ、上記液晶分子の配向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基板および上記第２基板への投影面積を変化させるものである。

それゆえ、簡易な構成で光利用効率を高めることができ、明暗の書き換えを双方向に速いスイッチング速度で制御することができる表示パネル及び表示装置を提供することができるという効果を奏する。

（ａ）および（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る。 （ａ）は、図２の（ａ）における液晶分子および形状異方性部材の配向を示す図であり、（ｃ）は、図２の（ｂ）における液晶分子および形状異方性部材の配向を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）と（ｃ）の配向の中間の配向状態を示す図である。 （ａ）は、フレークを横配向させた場合の様子（平面視）を撮影した画像であり、（ｂ）は、フレークを縦配向させた場合の様子（平面視）を撮影した画像である。 比較例に係る表示パネルにおける液晶分子および形状異方性部材の配向を示す図である。 （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）および（ｄ）は、フレークが一方の基板に貼り付くように配向したときの光の進行状態を示す図であり、（ｅ）および（ｆ）は、直流電源を用いて電極を帯電させ、フレークが一方の基板に貼り付くように配向したとき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）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５に係る表示装置の概略構成を示す断面図である。 図１１の（ａ）における液晶分子および形状異方性部材の配向を示す図である。 （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）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、ガラスファイバーを横配向させた場合の様子（平面視）を撮影した画像であり、（ｂ）は、ガラスファイバーを縦配向させた場合の様子（平面視）を撮影した画像である。 （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。 従来の液晶表示パネルを透過する光の進路をしめす概略図である。 （ａ）および（ｂ）は、特許文献１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。 特許文献２の光学装置の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について図１から図５に基づいて説明すると以下の通りである。

＜表示装置＞
図１は、本発明の表示装置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に対向して設けられたバックライト３と、駆動回路（図示せず）とを備えている。

表示装置１は、バックライト３から出射された光を、表示パネル２を透過させ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＞
本発明の表示パネル２は、互いに対向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＞
基板１０は、絶縁基板として例えば透明なガラス基板１１と、電極１２と、配向膜１５とを備えている。ガラス基板１１、電極１２、配向膜１５はこの順に積層されている。

基板２０は、絶縁基板として例えば透明なガラス基板２１上と、電極２２と、配向膜２５とを備えている。ガラス基板２１、電極２２、配向膜２５はこの順に積層されている。

基板１０と基板２０とは、間に光変調層３０を介して、配向膜１５・２５が形成された面を対向させて設けられている。

基板１０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）やアルミ蒸着層等の導電性の電極膜であってもよく、セグメント表示やパッシブ表示が可能なようにパターニングされていてもよい。

基板１０に形成される配向膜１５、および基板２０に形成される配向膜２５は、後述す
るように、光変調層３０に含まれる液晶分子３３が、ツイスト配向するような配向処理がなされている。具体的には、例えば、ポリイミド膜を８００Å成膜後、ラビング処理するといった方法を用いることができる。しかしながら、上記の方法に限定されず、公知の如何なる方法を採用することができる。

なお、液晶分子３３が、光変調層３０に電圧が印加されていないときに、基板１０から基板２０に向けて、９０°以上３６００°以下の捩れ角度で配向するように配向処理されていることが好ましい。

＜光変調層＞
光変調層３０は、多数の液晶分子３３からなる液晶材料３１と、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４０により電圧が印加され、印加電圧の変化に応じて、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。

液晶材料３１は、基板１０・２０間においてツイスト配向するものが用いられる。例えばネマチック液晶にカイラル剤を添加し混合したカイラルネマチック液晶を用いることができる。カイラル剤の濃度はその種類やネマチック液晶の種類によって決められ、配向膜１５の配向方向（ラビング方向）と配向膜２５の配向方向を９０°ずらし、光変調層３０の厚み（セル厚）を４５μｍとして貼り合わせたパネルにおいては、カイラルピッチが７０μｍとなるようにカイラル剤の濃度を調節する。

また、ネマチック液晶としては、正の誘電率異方性を持つポジ型（Ｐ型）の液晶を用いても、負の誘電率異方性を持つネガ型（Ｎ型）を用いてもよい。なお、以下の説明では、特に断らない限り、Ｐ型の液晶を用いることとして説明する。

形状異方性部材３２は、電界の方向により回転を伴う応答をする部材であり、その表面において液晶が平行に配向するものであればよい。表示特性的には、基板法線方向から見た形状異方性部材の投影像の面積が電圧の印加によって変わる形状であれば良い。さらに投影像の面積比は２：１以上であることが好ましい。

例えばこのような、フレーク状、円柱状、および楕円球状等の形状を選択可能である。フレークを用いたときはその厚みは１μｍ以下、さらには０．１μｍ以下であることが好ましい。フレークの厚みが薄い場合には、透過率を高めることができる。

材質としては金属、半導体および誘電体を用いることが出来、さらにそれらの複合材料でも良い。例えば金属であれば塗装に用いられるアルミニウムフレークを選択することが可能である。

さらに、着色した部材により形成してもよく、誘電体多層膜やコレステリック樹脂により形成してもよい。ただし、いずれにしても表面において液晶が平行に配向するものである必要がある。ここで、「平行」とは、厳密に平行である必要はなく、略平行でもよい。

形状異方性部材３２の表面において液晶分子３３を平行に配向するためには、例えば、コレステリック樹脂や金属などの表面張力の大きな物質を用いたときは特に処理を必要としないが、疎水性の物質であり表面において液晶分子３３が平行配向しない物質を用いたときはディップコート等の手法により樹脂膜等を形成する必要がある。

形状異方性部材３２の比重としては１１ｇ／ｃｍ^３以下が好ましく、さらには、３ｇ／ｃｍ^３以下、さらには液晶材料３１と同等の比重であることが好ましい。部材の比重が液晶材料３１に比べて大きく異なるときは、形状異方性部材３２が沈降するという問題があるためである。

＜透過表示＞
次に、光変調層３０による光の透過率の制御方法について説明する。以下では、形状異方性部材３２としてフレークを用いた場合について説明する。

図２は、透過表示を行う表示装置１の断面図であり、（ａ）は、表示装置１において光の透過量が小さい（少ない）状態を示す、（ｂ）は光の透過量が大きい（多い）状態を示す。

図２（ａ）に示すように、フレークの長手方向が基板１０・２０と平行となるように、フレークを配向する（フレークを横配向する）ことで、光が遮断された状態となる。

このような横配向によれば、フレークの面は基板１０・２０に平行に配向し、入射光はその面で反射し入射光と反対側の面には透過しない。

一方、図２（ｂ）に示すように、フレークの長手方向が基板１０・２０の基板面に対し垂直となるように、フレークを配向する（フレークを縦配向する）ことで、入射光が透過する状態となる。

ここで、「入射光が透過する」とは、入射光が直接透過することと、フレークの反射面で反射した後、入射光が入射した基板とは反対側の基板の基板面に透過することとを含むこととする。

このとき背面にバックライトを設けると液晶ディスプレイのような透過型表示を行うことができる。

＜形状異方性部材の配向制御＞
次に、具体的に、フレークの配向を制御する方法について、図３に基づいて説明する。図３は、形状異方性部材３２としてのフレークと、液晶材料３１中の一部の液晶分子３３の配向を示す。

また、平面視において配向膜２５の配向方向と、配向膜１５の配向方向とがなす角は、１８０°である。これにより、光変調層３０に電圧が印加されていないときに、基板１０および基板２０の基板面の垂線方向において、液晶分子３３が螺旋状に捩れ、少なくとも基板面の垂線方向において一定距離離れた液晶分子３３のそれぞれの長軸方向が互いに異なるように配される。

また、液晶材料３１として、Ｐ型液晶を用いている。

（ａ）は、光変調層３０に電圧が印加されていない状態のフレーク及び液晶分子３３の配向を示し、（ｂ）及び（ｃ）は、光変調層３０に電圧が印加されている状態のフレーク及び液晶分子３３の配向を示す。

なお、図示しない駆動回路により、図３（ｂ）に示す光変調層３０に印加される電圧は、図３（ｃ）に示す光変調層３０に印加される電圧よりも低く（小さく）なるように制御されている。

図３（ａ）に示すように、光変調層３０に電圧が印加されていない状態では、液晶分子３３は、配向膜１５・２５の配向方向に従い基板１０・２０の基板面に垂直な螺旋軸を持って配向する。言い換えると、液晶分子３３は基板１０・２０の間で１８０°捩れて配向する。

さらに、フレークの表面に対して液晶分子３３が平行に配向するようにフレークが移動した結果、フレークはその面が基板面と平行になるよう配向する。すなわち、横配列する。

ここで、フレークは、一方の面上にある液晶分子３３と他方の面上にある液晶分子３３により、２方向（２軸）で支持されることとなる。これにより、フレークは、液晶分子３３から規制力を受けて保持され、横配向する。

図３（ｂ）に示すように、光変調層３０に電圧を印加すると、光変調層３０に電圧が印加されている状態では、印加される電圧に応じて、液晶分子３３の長軸方向と基板面とがなす角が大きくなる。

誘電泳動力や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および液晶との界面エネルギーを極小にする力により、フレークはその長軸が電気力線に対し平行に近づくように回転し、縦配列する。

これにより、フレークの配向も変化し、フレークが有する面のうち、面積が最も大きい面における垂線と、基板１０・２０の基板面の垂線とのなす角が変化する。

図３（ｃ）に示すように、光変調層３０に印加される電圧が一定以上となると、液晶分子３３は、その長軸方向が基板１０・２０の基板面と垂直となるように配向する。

これにより、フレークが有する面のうち面積が最も大きい面における垂線と、基板１０・２０の基板面の垂線とのなす角が垂直となる。

液晶材料３１としてＰ型液晶を用いた場合、光変調層３０に印加する電圧の大きさに応じて、液晶分子３３の基板面に対する傾きが中間状態をとるため、フレークの基板面に対する傾きも中間状態をとることができる。

これにより、光変調層に印加する電圧の大きさに応じた光量の光を透過させ、表示装置１において中間調の表示を容易にすることができる。

図４の（ａ）は、光変調層３０に電圧を印加せず、フレークを横配向させた場合の様子（平面視）を撮影した画像である。図４の（ｂ）は、光変調層３０に電圧を印加し、フレークを縦配向させた場合の様子（平面視）を撮影した画像である。

以上のように、光変調層３０に印加する電圧の高さを変化させることにより、フレークの配向を可逆的に制御することができる（切り替えることができる）。

以上のように、Ｐ型液晶を用いたときは、液晶分子３３は電圧の印加と共にホメオトロピック配向になり、それに応じてフレークが横配向する規制力がなくなり縦配向に回転することができる。

液晶材料３１としてＮ型液晶を用いたときは、光調光層３０に電圧を印加しない状態で
は、液晶分子３３は、その長軸方向が基板面と平行となるように配向する。そのため、フレークも横配列する。

光調光層３０に電圧を印加しても、Ｎ型の液晶分子３３の配向は変化しない。しかしながら、誘電泳動力や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、フレークの配向は縦配向に変化する。そして、印加電圧を下げたときに、液晶分子３３の配向に対して規制力を受け、速やかにフレークを横配向に戻すことができる。

また、Ｎ型液晶を用いたときは、光変調層３０に電圧を印加しても、液晶分子３３により常にフレークを横配向しようとする力が働く。そこで、電圧印加によるフレークの回転トルクと液晶分子３３による横配向規制力のバランスをとることで、表示装置１において中間調の表示を容易にすることができる。

以上のように、本実施の形態の表示装置１は、簡易な構成で光利用効率を高めることができる。また、光調光層３０への印加電圧の有無にかかわらず形状異方性部材３２の配向が定まるため、明暗の書き換えを双方向に速いスイッチング速度で制御することができる。

＜比較例＞
比較例として、光変調層に電圧を印加しない状態において液晶分子が平行配向するように配向膜を形成した場合の形状異方性部材３２の配向制御を図５に示す。

図５に示すように、液晶分子が平行配向されると、形状異方性部材３２は、一方の面上にある液晶分子３３と他方の面上に液晶分子３３により、１方向（１軸）で支持されることとなる。そのため、形状異方性部材の配向は液晶分子により定まらず、正確な表示制御を行うことができない。

したがって、実施の形態１に示す表示パネル２のように、光調光層３０に電圧を印加していないときに、液晶分子３３が、基板１０から基板２０へ向けて捩れるように配されていることが好ましい。

言い換えると、光調光層３０に電圧を印加していないときに、基板１０および基板２０の基板面の垂線方向において少なくとも基板面の垂線方向に一定距離離れた液晶分子３３のそれぞれの長軸方向が、互いに異なっていることが好ましい。

これにより、液晶分子３３により形状異方性部材３２を保持することができ、形状異方性部材３２の配向は液晶分子３３により定まることとなる。

〔実施の形態２〕
本発明の表示装置に関する他の実施の形態について、図６〜８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

なお、説明の便宜上、上記実施の形態１で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、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と、電極１２・２２とを備えている。

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、液晶材料３１と、液晶材料３１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、印加電圧の変化に応じて、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、印加電圧の変化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、液晶材料３１中で正または負の帯電性を有する部材であってもよい。具体的には、例えば、電極や液晶材料３１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。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。

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、特に言及しない限りはアルミニウム（Ａｌ）のフレークを用いた場合について説明する。

光変調層３０ａに、高電圧（高実効電圧）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、および液晶分子３３との界面エネルギーを極小にする力により、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）。

一方、光変調層３０ａに電圧を印加しないとき、液晶分子３３は配向膜１５・２５の配向方向に従い、配向する。本実施の形態においても、液晶分子３３は基板１０・２０の間で１８０°捩れて配向するものとする。液晶分子３３との界面エネルギーを極小にする力により、フレークは、液晶分子３３に保持される。

すなわち、図７の（ａ）に示すように、フレークは、その長軸が基板１０ａ・２０に平行になるように配向（横配向）する。このため、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る。これにより、反射表示を実現できる。

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。

また、形状異方性部材３２ａとして帯電性を付与したフレークを用いた場合、フレークが横配向している状態において、電極２２または電極１２を、フレークに帯電する電荷の極性と異なる極性に帯電させることで、フレークを基板１０ａまたは基板２０に貼り付くように配向させることができる。

例えば、フレークに帯電する電荷の極性を負とした場合、電極２２を正の電荷に帯電させることで、図７の（ｃ）に示すように、フレークを基板２０に貼り付くように配向させることができる。

このように、フレークを観察者側の基板２０側に配向させる構成では、液晶材料３１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、フレークに帯電する電荷の極性を負とした場合、電極１２を正の電荷に帯電させることで、図７の（ｄ）に示すように、フレークを基板１０ａに貼り付くように配向させることができる。

このように、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、電極１２・２２を帯電させる方法としては、例えば、電極１２・２２に直流電圧を印加する方法が挙げられる。

図７の（ｅ）および（ｆ）は、交流電源に並列させて直流電源を設けた場合の表示装置１ａである。図７の（ｅ）および（ｆ）に示す表示装置１ａは、スイッチにより、電極１２・２２に印加する電圧を直流と交流とで切り替えることができる。

図７の（ｅ）に示すように、フレークが横配向している状態において、電極１２・２２に直流電圧を印加し、電極２２を正の電荷に帯電させることで、フレークを基板２０に貼り付くように配向させることができる。

また、図７の（ｆ）に示すように、フレークが横配向している状態において、電極１２・２２に直流電圧を印加し、電極１２を正の電荷に帯電させることで、フレークを基板１０ａに貼り付くように配向させることができる。

図７の（ｅ）および（ｆ）において、スイッチを交流電源および直流電源の何れにも接続しないことで、図７の（ａ）におけるフレークの配向と同様に、液晶材料３１中でフレークが略均一に分散するように横配向させることができる。

なお、フレークに帯電する電荷の極性が正であっても良い。この場合は、フレークが貼り付く基板が、図７の（ｅ）および（ｆ）の場合とは逆になる。

さらに、図７の（ｅ）または（ｆ）の表示装置１ａにおいて、スイッチにより直流電圧の極性を切り替えることができるような構成としてもよい。これにより、電極１２・２２に帯電する電荷の極性を切り替えることができる。

このように、横配向の場合に、電極１２・２２に帯電する電荷の極性を切り替える構成とすれば、例えば背面側に黒色の光吸収層１３を配置することにより、黒色（縦配向（図７の（ｂ）））と、白色（横配向（図７の（ｄ）または（ｆ）））と、ミラー反射（横配向（図７の（ｃ）または（ｅ）））とを切り替える表示装置１ａを実現することができる。

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（ｃ）または（ｅ）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。

このように、本実施の形態に係る表示装置１ａでは、反射表示（横配向）の際に、光変調層３０ａに印加する直流電圧の極性を切り替えることにより、フレーク（形状異方性部材３２ａ）を、基板１０ａ側または基板２０側に切り替えて配向させることができる。

なお、電極１２・２２を帯電させるために電極１２・２２に直流電圧を印加する方法を例に挙げて説明したが、これに限らず、電極１２・２２を帯電させる方法として公知のあらゆる方法を用いることができる。

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８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フレーク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、フレーク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〕
本発明の表示装置に関する他の実施の形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

なお、説明の便宜上、上記実施の形態１で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図９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と、電極１２・２２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る。

光変調層３０ｂは、電極１２・２２間に設けられ、液晶材料３１と、液晶材料３１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、印加電圧の変化に応じて、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、液晶材料３１中で正または負の帯電性を有するとともに、可視光を反射する性質を有する。形状異方性部材３２ａとしてアルミニウム（Ａｌ）のフレークを用いた場合について説明する。

上記の構成によれば、光変調層３０ｂに、高電圧を印加すると、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、および液晶分子３３との界面エネルギーを極小にする力により、図９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。

一方、光変調層３０ｂに、低電圧を印加する（または、電圧を印加しない）と、液晶分子３３との界面エネルギーを極小にする力により、フレークは、液晶分子３３に保持される。

すなわち、図９の（ａ）に示すように、フレークは、その長軸が基板１０・２０に平行になるように配向（横配向）する。このため、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る。これにより、反射表示が実現される。

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、高い反射率の反射型表示（反射表示モード）と高い透過率の透過型表示（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〕
本発明の表示装置に関する他の実施の形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

なお、説明の便宜上、上記実施の形態１で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１０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（第１基板）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（第２基板）と、カラーフィルタ２３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、液晶材料２３４と、液晶材料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。

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。

製造方法としては、例えば、フレークと液晶材料の混合物を、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、一般的に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。

〔実施の形態５〕
本発明の表示装置に関する他の実施の形態について、図１１〜１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

なお、説明の便宜上、上記実施の形態１で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

形状異方性部材は、光変調層の液晶材料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１１の（ａ）および（ｂ）は、形状異方性部材３２ｅとしての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。

上記表示パネル２ｅにおいて、光変調層３０ｅに高電圧を印加することにより、フレークが図１１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、低電圧を印加することにより（または、電圧を印加しないことにより）、図１１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３２ｅ（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。

また、図１２に示すように、基板１０ｅ・２０ｅおよびフレークは垂直配向処理されていてもよい。すなわち、基板１０ｅ・２０ｅに設けられている配向膜１５ｅ・２５ｅは、光変調層３０ｅに電圧を印加しないときに液晶分子３３の長軸方向が基板面と垂直となるように成膜されていてもよい。ここで、垂直とは厳密に垂直である必要はなく、略垂直でもよい。

例えば、アルキル基やフッ素含有基を含むポリイミド膜等の垂直配向膜を、スピンコートやディップコート等により成膜する方法を用いることができる。

液晶材料３１としてＰ型液晶を用いたときは、電圧を印加しても液晶分子３３は動かず、その長軸方向が基板面と垂直な状態を保つが、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フレークは縦配向する。そして、電圧を下げると（または、電圧を印加しないと）、フレークは、その表面に液晶分子３３が垂直配向するような向きに動いた結果、横配向する。

液晶材料３１としてＮ型液晶を用いたときは、液晶分子３３は電圧の印加と共にホモジニアス配向に近づき、それに応じてフレークを横配向する規制力がなくなり、縦配向する。

以上のように、液晶材料としてＰ型液晶またはＮ型液晶の何れを用いても、光変調層３０ｅに印加する電圧に応じてフレークの配向を制御することができ、光変調層３０ｅの光透過率を制御することができる。これにより、中間調の表示制御をすることができる。

次に、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１３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１３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１３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、液晶材料を介して、例えば図１３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１１の（ａ）参照）を製造することができる。

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。

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の液晶材料３１を用いたときは、セル厚を、図１４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、少なくとも観察者側の基板から直接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１５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６参照）と比較して、光散乱性を向上させることができる。

（形状異方性部材の形状２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、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１７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１６の（ａ）は、光変調層３０ａに、低電圧を印加することにより（または、電圧を印加しないことにより）、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１６の（ｂ）は、光変調層３０ａに、高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。

図１８の（ａ）は、ファイバーを横配向させた場合の様子（平面視）を撮影した画像であり、図１８の（ｂ）は、ファイバーを縦配向させた場合の様子（平面視）を撮影した画像である。ここでは、形状異方性部材３２ａに、直径５μｍのガラスファイバーを用い、セル厚を７９ｕｍとして、印加電圧のオン／オフを切り替えて撮影した。

電圧をオフに設定した場合は、図１８の（ａ）に示すようにガラスファイバーが横配向
し、電圧をオンに設定した場合は、図１８の（ｂ）に示すように、ガラスファイバーが縦配向することが分かる。

（電圧印加方法について）
光変調層への電圧の印加は、交流電圧を印加する構成に限定されず、直流電圧を印加してもよい。また、交流電圧を印加する構成とする場合、フレーム反転駆動方式、ドット反転駆動方式等、公知の反転駆動方式を採用することができる。

また、本発明の表示装置では、光変調層に印加する電圧（実効電圧）の大きさに応じて液晶分子の配向を制御し、液晶分子の配向に応じて形状異方性部材の配向を制御することができる。これにより、光変調層の光透過率を制御することができる。

すなわち、光変調層に印加する電圧の大きさに応じて光透過率を制御することができるため、中間調表示をすることができる。

（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。

本発明は上記した各実施の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、異なる実施の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の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、１０ｃ 基板
１１ ガラス基板
１２ 電極
１３ 光吸収層
１５、１５ｅ、２５、２５ｅ 配向膜
２０、２０ｃ、２０ｄ 基板
２１ ガラス基板
２２ 電極
２３ カラーフィルタ
２５ 配向膜
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｅ 光変調層
３１ 液晶材料
３２、３２ａ、３２ｃ、３２ｅ 形状異方性部材
３３ 液晶分子

Claims (22)

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基板および上記第２基板の間に配され、入射された光の透過率を制御する光変調層とを備えており、
   上記光変調層は、複数の形状異方性部材と、液晶分子からなる液晶材料とを含んでおり、
   上記第１基板および上記第２基板は、上記光変調層と対向する面に配向処理が施されており、
   上記配向処理は、上記光変調層に電圧が印加されていないときに、上記液晶分子が上記第１基板から上記第２基板に向けて捩れて配向するように、または上記液晶分子が上記第１基板および上記第２基板に対して略垂直に配向するように、施されており、
   上記光変調層に印加する電圧を変化させ、上記液晶分子の配向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基板および上記第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. 上記配向処理は、上記光変調層に電圧が印加されていないときに、上記液晶分子が上記第１基板から上記第２基板に向けて捩れて配向するように、施されており、
   上記液晶材料には、カイラル剤が添加され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. 上記液晶分子は、上記光変調層に電圧が印加されていないときに、上記第１基板から上記第２基板に向けて、９０°以上３６００°以下の捩れ角度で配向していることを特徴とする請求項２に記載の表示パネル。
4. 上記形状異方性部材は、
   上記液晶分子の長軸が、上記形状異方性部材の有する面のうち面積が最も大きい面に対して、略平行になるように、配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の表示パネル。
5. 上記液晶分子は、長軸方向の誘電率が、長軸方向と垂直な方向の誘電率よりも大きいことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の表示パネル。
6. 上記配向処理は、上記光変調層に電圧が印加されていないときに上記液晶分子が上記第１基板および上記第２基板に対して垂直に配向するように施されており、
   上記形状異方性部材は、上記液晶分子の長軸が上記形状異方性部材の有する面のうち面積が最も大きい面に対して略垂直になるように、配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
7. 上記光変調層は、上記光変調層に印加する電圧の大きさに応じた光量の光を透過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. 上記形状異方性部材は、
   上記形状異方性部材が有する面のうち面積が最も大きい面における垂線と、上記第１基板および上記第２基板の基板面の垂線とのなす角が、上記光変調層に印加する電圧の大きさに応じて変化するように、配向す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１〜８の何れか１項に記載の表
   示パネル。
10. 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１〜８の何れか１項に記載の表示パネル。
11. 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９または１０に記載の表示パネル。
12. 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１〜１１の何れか１項に記載の表示パネル。
13. 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１〜１１の何れか１項に記載の表示パネル。
14. 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１〜１３の何れか１項に記載の表示パネル。
15. 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１〜１２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、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１〜１５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１〜１５の何れか１項に記載の表示パネル。
18. 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基板および上記第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１３に記載の表示パネル。
19. 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１３に記載の表示パネル。
20. 請求項１〜１８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。
21. 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２０に記載の表示装置。
22. 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２１に記載の表示装置。