WO2015098184A1 - 光学装置およびそれを備えた表示装置 - Google Patents

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弘幸 森脇
久保　真澄
花岡　一孝
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical device, and more particularly to an optical device provided with an optical layer containing shape anisotropic particles.
  • the present invention also relates to a display device provided with such an optical device.
  • An optical device that controls the transmittance (or reflectance) of incident light is required to have a high contrast ratio and a high light utilization efficiency.
  • a liquid crystal panel is well known as an optical device that controls the light transmittance by applying a voltage.
  • the liquid crystal panel includes a pair of substrates and a liquid crystal layer provided between the substrates.
  • the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer changes according to the magnitude of the voltage applied to the liquid crystal layer, thereby changing the transmittance of light incident on the liquid crystal panel.
  • Liquid crystal panels are widely used in display devices because a very high contrast ratio can be obtained.
  • the present applicant has proposed a display panel provided with a light modulation layer including a shape anisotropic member in Patent Documents 1 and 2.
  • the shape anisotropic member dispersed in the medium is rotated (that is, the orientation direction is changed) by application of an electric field to the light modulation layer, whereby the light of the light modulation layer is changed. Change the transmittance (or light reflectance).
  • the display panel having the light modulation layer including the shape anisotropic member has the following problems.
  • the orientation direction of the shape anisotropic member In order to change the orientation direction of the shape anisotropic member, sufficient electric field strength is required. Therefore, if there is a region with a small electric field strength in the panel, the orientation direction of the shape anisotropic member existing in that region is Cannot be changed sufficiently. Therefore, the degree of change in optical characteristics (light transmittance and light reflectance) becomes small in that region.
  • the shape anisotropic member when the shape anisotropic member is aggregated, the aggregated shape anisotropic member loses the shape anisotropy of the aggregate as a whole and becomes nearly spherical and can change its orientation direction sufficiently. In this case as well, the degree of change in optical characteristics becomes small.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide shape anisotropy in which the orientation direction changes in response to voltage application in an optical device including an optical layer containing shape anisotropic particles.
  • the purpose is to increase the proportion of particles (probability of existence).
  • An optical device has different potentials between a first substrate and a second substrate provided to face each other, and an optical layer provided between the first substrate and the second substrate.
  • An optical device comprising: a first electrode and a second electrode that can be provided, wherein the optical layer includes a medium and shape anisotropic particles dispersed in the medium and having shape anisotropy.
  • the shape anisotropic particles change the orientation direction according to the voltage applied to the optical layer, and the voltage applied to the optical layer is relatively relative to the first period having a relatively large absolute value. In other words, the oscillation voltage alternately has a second period having a small absolute value.
  • the absolute value of the oscillating voltage in the second period is 50% or less of the absolute value of the oscillating voltage in the first period.
  • the absolute value of the oscillating voltage in the second period is 2% or less of the peak-to-peak voltage value of the oscillating voltage.
  • the oscillating voltage in the second period is approximately 0V.
  • the oscillating voltage in a certain first period and the oscillating voltage in another first period have opposite polarities.
  • the optical device having the above-described configuration has a third period and a fourth period that have substantially the same absolute value and opposite polarities after applying the oscillating voltage to the optical layer for a predetermined time. Alternating alternating voltages can be applied to the optical layer.
  • the predetermined time is not less than 5 msec and not more than 5000 msec.
  • the predetermined time is not less than 5 msec and not more than 500 msec.
  • the optical device having the above-described configuration can apply a lateral electric field to the optical layer as the oscillating voltage.
  • the first electrode and the second electrode are provided on the first substrate side.
  • each of the first electrode and the second electrode is a comb-like electrode having a plurality of branches, and the first electrode and the second electrode are each of the plurality of branches.
  • the width of each of the plurality of branches of the first electrode is set to w 1
  • the width of each of the plurality of branches of the second electrode is set to w. 2. If the predetermined gap is g, the relationship of w 1 ⁇ g and w 2 ⁇ g is satisfied.
  • the first electrode, the insulator layer, and the second electrode are arranged in this order from the optical layer side, and the first electrode has a plurality of branches or a plurality of slits.
  • the width of each of the plurality of branches is w B
  • the distance between two adjacent branches of the plurality of branches is g B
  • the width of each of the plurality of slits is w S
  • the plurality of slits When the distance between two adjacent slits of the g S, the relationship of w B ⁇ g B or w S> g S is satisfied.
  • the optical device having the above-described configuration can apply a vertical electric field as the oscillating voltage to the optical layer.
  • the optical device having the above-described configuration further includes a third electrode provided on the second substrate side and facing the first electrode and the second electrode.
  • the optical device having the above-described configuration is driven at a frequency of 1 Hz to 300 Hz.
  • the optical device having the above-described configuration is driven at a frequency of 1 Hz to 100 Hz.
  • the medium is a liquid crystal material.
  • the shape anisotropic particles when no voltage is applied to the optical layer, are oriented substantially perpendicular to the substrate surface.
  • a display device includes an optical device having the above-described configuration.
  • the proportion (existence probability) of shape anisotropic particles whose orientation direction changes in response to voltage application is increased. be able to.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a display device 110 according to an embodiment of the present invention, showing a cross section taken along line 1A-1A ′ in FIG. 2.
  • 3 is a plan view schematically showing a first electrode 11 and a second electrode 12 of the display device 110.
  • FIG. (A) is a figure which shows typically the display apparatus 110 when the electric field is not applied to the optical layer 30, (b) is the display apparatus 110 when the horizontal electric field is applied to the optical layer 30.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the display device 110 when a vertical electric field is applied to the optical layer 30.
  • (A) is a figure which shows the mode of the optical layer 30 immediately after changing the electric field applied to the optical layer 30 from a horizontal electric field to a vertical electric field, (b) after sufficient time passes after that.
  • It is a figure which shows the mode of the optical layer 30 of. 6 is a diagram illustrating a simulation result of the alignment state of liquid crystal molecules when a lateral electric field is applied to the optical layer 30.
  • FIG. It is a figure which shows the waveform of the alternating voltage applied to the optical layer 30 of the display apparatus 610 of a comparative example, and has shown the voltage waveform in case the display of the same gradation level is performed over several frames.
  • 7A to 7D show the orientation state of the shape anisotropic particles 32 when the alternating voltage having the waveform shown in FIG.
  • FIG. 7 is applied as a transverse electric field to the optical layer 30 of the display device 610 of the comparative example.
  • FIG. 2 shows an orientation state in an initial state (that is, no voltage application state), a first frame, a second frame, and a third frame, respectively. It is a figure which shows the waveform of the oscillating voltage applied to the optical layer 30 of the display apparatus 110 in embodiment of this invention, and has shown the voltage waveform in case the display of the same gradation level is performed over several frames.
  • FIGS. 9A to 9D show the shape anisotropic particles 32 when the oscillating voltage having the waveform shown in FIG. 9 is applied as a transverse electric field to the optical layer 30 of the display device 110 in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows an orientation state, and has each shown the orientation state in an initial state (namely, no voltage application state), a 1st frame, a 2nd frame, and a 3rd frame. It is a figure which shows the other example of the waveform of the oscillating voltage applied to the optical layer 30 of the display apparatus 110 in embodiment of this invention.
  • (A) And (b) is a figure which shows the other example of the waveform of the oscillating voltage applied to the optical layer 30 of the display apparatus 110 in embodiment of this invention.
  • (A) is a top view which shows the orientation state of the shape anisotropic particle 32 immediately after applying a horizontal electric field to the optical layer 30 as an oscillating voltage
  • (b) is a large voltage again through a small period of an applied voltage.
  • FIG. 4 is a plan view showing an orientation state of shape anisotropic particles 32 during a period when is applied to the optical layer 30.
  • FIG. FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing another configuration of the display device 110 in the embodiment of the present invention, showing a cross section taken along the line 14A-14A ′ in FIG. 15.
  • 12 is a plan view schematically showing another configuration of the first electrode 11 and the second electrode 12 of the display device 110.
  • FIG. (A) And (b) is a figure for demonstrating the effect acquired by applying a vertical electric field to the optical layer 30.
  • FIG. It is sectional drawing which shows typically the example of the other structure of the display apparatus 110 in embodiment of this invention.
  • (A) is an optical microscope image of the optical layer 30 when no voltage is applied
  • (b) to (d) are diagrams showing waveforms of voltages applied to the optical layer 30,
  • (e) to (e) g) is an optical microscope image of the optical layer 30 when voltages having the waveforms shown in (b) to (d) are applied, respectively.
  • (A)-(h) is a figure for demonstrating the result of having verified about the relationship between the voltage value between the peaks of an oscillating voltage, and the brightness of a display. It is a figure which shows the relationship between various voltage waveforms and a reflectance. It is a figure which shows the example of the waveform of the voltage applied to the optical layer 30 of the display apparatus 110 in embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a connection relationship among electrodes, TFTs, and wirings when active matrix driving is performed in the display device 110 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a connection relationship among electrodes, TFTs, and wirings when active matrix driving is performed in the display device 110 according to the embodiment of the present invention. It is a figure which shows the example of the voltage waveform of the gate signal in the structure shown in FIG. 22, a source signal, and a common voltage.
  • FIG. 1 shows a display device 110 according to this embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the display device 110 (showing a cross section taken along line 1A-1A ′ in FIG. 2 described later).
  • the display device 110 is a reflective display device that can perform display in a reflection mode using light incident from the outside (ambient light). As shown in FIG. 1, the display device 110 includes a display panel (optical device) 100 and includes a plurality of pixels arranged in a matrix.
  • the display panel 100 includes a first substrate 10 and a second substrate 20 provided so as to face each other, an optical layer (display medium layer) 30 provided between the first substrate 10 and the second substrate 20, and It has the 1st electrode 11 and the 2nd electrode 12 which can be given a different electric potential.
  • the display panel 100 further includes a third electrode 13 that faces the first electrode 11 and the second electrode 12.
  • the first substrate 10 positioned relatively on the back side may be referred to as a “back side substrate” and may be referred to relatively on the front side (that is, on the viewer side).
  • the second substrate 20 positioned at () may be referred to as a “front substrate”.
  • the first substrate (back side substrate) 10 includes the first electrode 11 and the second electrode 12 described above. That is, the first electrode 11 and the second electrode 12 are provided on the first substrate 10 side.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are provided in each of the plurality of pixels.
  • Each of the first electrode 11 and the second electrode 12 is a comb-like electrode having a plurality of branch portions 11a and 12a.
  • FIG. 2 shows a planar structure of the first electrode 11 and the second electrode 12.
  • the first electrode 11 has a trunk portion 11b and a plurality of branch portions 11a extending from the trunk portion 11b.
  • the second electrode 12 includes a trunk portion 12b and a plurality of branch portions 12a extending from the trunk portion 12b.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged so that the plurality of branch portions 11a and 12a mesh with each other via a predetermined gap (hereinafter also referred to as “interelectrode distance”) g. Yes.
  • the width w 1 of the branch part 11 a of the first electrode 11 and the width w 2 of the branch part 12 a of the second electrode 12 are not particularly limited.
  • the inter-electrode distance g, the width w 1 of the branch portion 11a of the first electrode 11, and the width w 2 of the branch portion 12a of the second electrode 12 are each about several ⁇ m to several tens of ⁇ m, for example.
  • the width w 1 of the branch portion 11a of the first electrode 11 and the width w 2 of the branch portion 12a of the second electrode 12 may be the same or different.
  • the width w 1 of the branch portion 11a of the first electrode 11, the width w 2 of the branch portion 12a of the second electrode 12, and the inter-electrode distance g are in a relationship of w 1 ⁇ g and w 2 ⁇ g. Is preferably satisfied.
  • the first substrate 10 is typically an active matrix substrate, and includes a thin film transistor (TFT) provided in each pixel and various wirings (a gate wiring, a source wiring, etc. electrically connected to the TFT). (Both not shown here).
  • TFT thin film transistor
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are electrically connected to the corresponding TFTs, respectively, and are supplied with a voltage corresponding to the source signal via the TFTs.
  • the first substrate 10 further includes a light absorption layer 14 that absorbs light.
  • a light absorption layer 14 that absorbs light.
  • a material of the light absorption layer 14 for example, a pigment used for a black matrix material included in a color filter of a liquid crystal display device or the like can be used.
  • a low-reflection chromium film having a two-layer structure having a structure in which a chromium layer and a chromium oxide layer are stacked) can also be used as the light absorption layer 14.
  • the components of the first substrate 10 are supported by an insulating substrate (for example, a glass substrate) 10a.
  • an insulating substrate for example, a glass substrate
  • the light absorption layer 14 is provided on the back side of the substrate 10a, but the light absorption layer 14 may be provided on the optical layer 30 side of the substrate 10a.
  • the second substrate (front side substrate) 20 has the third electrode 21 described above. That is, the third electrode 21 is provided on the second substrate 20 side.
  • the third electrode 21 may be a so-called solid electrode in which no slit or notch is formed.
  • the third electrode 21 does not need to be electrically independent for each pixel, and may be a continuous single conductive film (that is, a common electrode) common to all pixels. If the third electrode 21 is a solid electrode common to all the pixels, patterning by photolithography technology is not necessary, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the second substrate 20 further includes a color filter (not shown).
  • an overcoat layer (dielectric layer) may be provided on the third electrode 21. By providing the overcoat layer, the vertical electric field that is inevitably applied when the horizontal electric field is applied can be relaxed, so that a strong horizontal electric field can be applied to the optical layer 30.
  • the components of the second substrate 20 (such as the third electrode 21 described above) are supported by an insulating substrate (for example, a glass substrate) 20a.
  • an insulating substrate for example, a glass substrate
  • Each of the first electrode 11, the second electrode 12, and the third electrode 21 is made of a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) or IZO (indium zinc oxide).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • the method for depositing the conductive film to be these electrodes and various known methods such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, and a plasma CVD method can be used.
  • the method for patterning the conductive film in order to form the first electrode 11 and the second electrode 12 which are comb-like electrodes and a known patterning method such as photolithography can be used.
  • the thicknesses of the first electrode 11, the second electrode 12, and the third electrode 21 are, for example, 100 nm.
  • the optical layer (display medium layer) 30 includes a liquid medium 31 and particles 32 dispersed in the medium 31 and having shape anisotropy (hereinafter referred to as “shape anisotropic particles”).
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 described above are bonded together via a seal portion (not shown here) formed so as to surround the display region, and the medium 31 and the shape anisotropic particles 32 are: It is enclosed in a region (that is, a display region) surrounded by the seal portion.
  • the thickness (cell gap) of the optical layer 30 There is no particular limitation on the thickness (cell gap) of the optical layer 30.
  • the thickness of the optical layer 30 is, for example, 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the shape anisotropic particle 32 has light reflectivity.
  • the shape anisotropic particle 32 has, for example, a flake shape (flaky shape).
  • the orientation direction of the shape anisotropic particles 32 changes according to the voltage applied to the optical layer 30 (that is, the applied electric field). Since the shape anisotropic particles 32 have shape anisotropy, when the orientation direction of the shape anisotropic particles 32 changes, the substrate surface of the shape anisotropic particles 32 (the substrate surface of the first substrate 10). The projected area on the screen also changes, and the optical characteristics (reflectance in this case) of the optical layer 30 change accordingly. In the display device 110 of the present embodiment, display is performed using this fact. The reason why the orientation direction of the shape anisotropic particles 32 changes according to the applied voltage will be described in detail later.
  • the medium 31 is a liquid crystal material and includes liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal material has positive dielectric anisotropy. That is, the medium 31 is a so-called positive liquid crystal material, and the dielectric constant ⁇ // in the major axis direction of the liquid crystal molecules is larger than the dielectric constant ⁇ ⁇ in the minor axis direction.
  • each of the first substrate 10 and the second substrate 20 has vertical alignment films 15 and 25 provided on the optical layer 30 side.
  • the vertical alignment films 15 and 25 have an alignment regulating force for aligning the shape anisotropic particles 32 substantially perpendicular to the substrate surface (the substrate surface of the first substrate 10 or the second substrate 20).
  • the vertical alignment films 15 and 25 are aligned so that the liquid crystal molecules contained in the medium (liquid crystal material) 31 are aligned substantially perpendicular to the substrate surface (the substrate surface of the first substrate 10 or the second substrate 20). It also has regulatory power.
  • the vertical alignment film is not necessarily provided on both the first substrate 10 and the second substrate 20, and the vertical alignment film may be provided on only one (for example, only the first substrate 10).
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing the display device 110 when no electric field is applied to the optical layer 30, and FIG. 3B is a diagram when a lateral electric field is applied to the optical layer 30. It is a figure which shows typically the display apparatus 110 of.
  • the shape anisotropic particle 32 is first (its longitudinal direction) by the alignment regulating force of the vertical alignment films 15 and 25 as shown in FIG.
  • the substrate 10 is oriented so as to be substantially perpendicular to the substrate surface (that is, in a vertically oriented state).
  • the alignment of the liquid crystal molecules substantially perpendicular to the substrate surface by the alignment regulating force of the vertical alignment films 15 and 25 serves to support the shape anisotropic particles 32 taking a vertical alignment state.
  • most of the incident ambient light L is transmitted through the optical layer 30. That is, the optical layer 30 is in a transparent state. Since the ambient light transmitted through the optical layer 30 is absorbed by the light absorption layer 14, black display can be performed in this state.
  • the shape anisotropic particles 32 are oriented substantially perpendicular to the substrate surface” means that the shape anisotropic particles 32 are oriented strictly perpendicular to the substrate surface. Refers to a state of being oriented at an angle exhibiting substantially the same optical characteristics as the state of being, specifically, the shape anisotropic particles 32 are oriented at an angle of 75 ° or more with respect to the substrate surface. Refers to the state.
  • the electric field direction E is substantially parallel to the substrate surface of the first substrate 10 (substantially perpendicular to the thickness direction of the optical layer 30).
  • the shape anisotropic particles 32 are aligned so that the longitudinal direction thereof is substantially parallel to the substrate surface of the first substrate 10 (that is, in a horizontal alignment state). ).
  • the liquid crystal molecules are also aligned substantially parallel to the substrate surface of the first substrate 10.
  • white display can be performed in this state.
  • halftone display can be performed by applying a voltage lower than that during white display.
  • the display device 110 since the display device 110 according to the present embodiment includes the third electrode 21 facing the first electrode 11 and the second electrode 12, a vertical electric field is applied to the optical layer 30 as shown in FIG. You can also.
  • a predetermined voltage is applied between the first electrode 11 and the second electrode 12 and the third electrode 21, a vertical electric field is generated in the optical layer 30.
  • the direction of the electric field is indicated by an arrow E. As can be seen from FIG. 4, the direction E of the electric field is substantially perpendicular to the substrate surface of the first substrate 10 (substantially parallel to the thickness direction of the optical layer 30).
  • the shape anisotropic particles 32 are oriented so that the longitudinal direction thereof is substantially perpendicular to the substrate surface of the first substrate 10 (that is, in a vertically oriented state).
  • the liquid crystal molecules are also aligned substantially perpendicular to the substrate surface of the first substrate 10.
  • the optical layer 30 is in a transparent state. Since the ambient light transmitted through the optical layer 30 is absorbed by the light absorption layer 14, black display can be performed in this state.
  • FIGS. 5A and 5B show the state (charges) of the optical layer 30 immediately after the electric field applied to the optical layer 30 is changed from the horizontal electric field to the vertical electric field, and after a sufficient time has elapsed thereafter.
  • the shape anisotropic particles 32 and the dielectric constant of the medium 31 are different, when the direction of the electric field applied to the optical layer 30 changes, as shown in FIG. Large distortion occurs. Therefore, as shown in FIG. 5B, the shape anisotropic particles 32 rotate so that the energy is minimized.
  • the dielectrophoretic force F dep acting on particles dispersed in a medium is expressed as follows, where the dielectric constant of the particles is ⁇ p , the dielectric constant of the medium is ⁇ m , the radius of the particles is a, and the strength of the electric field is E. It is represented by Formula (1). Re in the expression (1) is an operator that extracts a real part.
  • the medium 31P is a liquid crystal material and has dielectric anisotropy.
  • the shape anisotropic particles 32 are allowed to develop a vertical alignment state by the alignment regulating force of the vertical alignment films 15 and 25 and the support of liquid crystal molecules.
  • the vertical alignment operation and the horizontal alignment operation of the shape anisotropic particles 32 can be suitably switched.
  • the orientation direction of the shape anisotropic particles 32 can be changed by applying a voltage to the optical layer 30, and display is performed using this. Can do. Since the display device 110 does not require a polarizing plate, high light utilization efficiency can be realized.
  • the region where the electric field strength is small is a region on the center in the width direction of the branch portions 11a and 12a of the first electrode 11 and the second electrode 12, or a region in the vicinity of the second substrate 20 (that is, This is a region far from the first electrode 11 and the second electrode 12 that generates a transverse electric field.
  • FIG. 3B shows a state in which the orientation direction of the shape anisotropic particles 32 in these regions is not changed.
  • 3 (a) and 3 (b) also show agglomerated shape anisotropic particles 32 (the whole agglomerate is given a reference sign “32c”).
  • the shape anisotropic particles 32 thus aggregated cannot change the orientation direction sufficiently. Further, the aggregated shape anisotropic particles 32 are nearly spherical as the whole aggregate 32c, and lose shape anisotropy.
  • FIG. 6 shows a simulation result of the alignment state of the liquid crystal molecules when a lateral electric field is applied to the optical layer 30.
  • FIG. 6 shows the alignment direction (director) Di of the liquid crystal molecules and the equipotential line Eq when a lateral electric field is applied.
  • the change in the orientation direction of the shape anisotropic particles 32 follows the change in the orientation direction of the liquid crystal molecules. Can be considered.
  • Expert® LCD manufactured by JEDAT was used for the simulation. The simulation parameters are as shown in Table 1 below.
  • the inventors of the present application have made extensive studies.
  • the voltage applied to the optical layer 30 has a first period with a relatively large absolute value and a second period with a relatively small absolute value. It has been found that by using an oscillating voltage having alternating periods, the ratio (existence probability) of the shape anisotropic particles 32 whose orientation direction changes according to voltage application can be increased. This will be described below in comparison with a display device 610 of a comparative example in which simple AC driving is performed.
  • FIG. 7 shows the waveform of the alternating voltage applied to the optical layer 30 of the display device 610 of the comparative example
  • FIGS. 8A to 8D show the waveform relative to the optical layer 30 of the display device 610 of the comparative example.
  • 7 shows the orientation state of the shape anisotropic particles 32 when the alternating voltage having the waveform shown in FIG. 7 is applied as a transverse electric field.
  • FIG. 7 shows a voltage waveform when the same gradation level (which is naturally a gradation level other than the lowest gradation) is displayed over a plurality of frames.
  • FIGS. 8A to 8D show the alignment states in the initial state (that is, no voltage application state), the first frame, the second frame, and the third frame, respectively.
  • constituent elements having the same functions as the constituent elements of the display device 110 are denoted by the same reference numerals.
  • the AC voltage shown in FIG. 7 is a rectangular wave having a period of two frames (that is, two vertical scanning periods), and alternately has two types of periods having the same absolute value and opposite polarities. That is, the absolute value of the voltage Vp1 in the odd frame (the first frame, the third frame, etc And the absolute value of the voltage Vp2 in the even frame (the second frame, the fourth frame, etc Are the same. The polarity is reversed between frames.
  • FIG. 9 shows the waveform of the oscillating voltage applied to the optical layer 30 of the display device 110 of the present embodiment.
  • FIGS. 10A to 10D show the optical layer 30 of the display device 110 of the present embodiment. 9 shows the orientation state of the shape anisotropic particles 32 when the oscillating voltage having the waveform shown in FIG. 9 is applied as a transverse electric field.
  • FIG. 9 shows voltage waveforms when the same gradation level (which is naturally a gradation level other than the lowest gradation) is displayed over a plurality of frames.
  • FIGS. 10A to 10D show the alignment states in the initial state (that is, no voltage application state), the first frame, the second frame, and the third frame, respectively.
  • the oscillating voltage shown in FIG. 9 is a rectangular wave having a period of two frames (that is, two vertical scanning periods), and a first period having a relatively large absolute value and a second period having a relatively small absolute value.
  • the absolute value of the voltage Vp1 in the odd frame first frame, third frame, etc That is the first period is the even frame (second frame, fourth frame, etc That is the second period.
  • the voltage Vp1 in the first period and the voltage Vp2 in the second period are both greater than 0 V (ground potential GND). Therefore, the polarity is not reversed between frames.
  • the orientation direction of the shape anisotropic particles 32 changes, and the shape anisotropic particles 32 becomes a horizontal alignment state. Further, liquid crystal molecules (not shown) are also in a state where the horizontal alignment component is increased. However, at this time, the orientation direction of the shape anisotropic particles 32 in the region where the electric field strength is small is not changed.
  • the alignment direction is changed so that the liquid crystal molecules that have been in the state where the horizontal alignment component has increased assume the vertical alignment state again. .
  • This change in the alignment direction is a peristaltic phenomenon of the medium 31.
  • the shape anisotropic particles 32 in the region where the electric field strength is low move to the region where the electric field strength is high.
  • the aggregated state of the aggregated shape anisotropic particles 32 is solved by the above-described peristaltic phenomenon.
  • the large voltage Vp1 is applied to the optical layer 30 again.
  • the shape anisotropic particles 32 in the region where the electric field strength is small have moved to the region where the electric field strength is large in the second frame, more shape anisotropic particles 32 than in the first frame are horizontal. Take the alignment state.
  • the shape anisotropic particles 32 in which the aggregated state is released also take the horizontal alignment state.
  • the oscillating voltage having alternately the first period having a relatively large absolute value and the second period having a relatively small absolute value is applied to the optical layer 30.
  • the absolute value Vp2 of the oscillating voltage in the second period is equal to the oscillating voltage in the first period. It is preferably 50% or less of the absolute value Vp1. Further, it is more preferable that the oscillating voltage Vp2 in the second period is substantially 0 V as shown in FIG. Since the vibration voltage Vp2 in the second period is substantially 0 V, the medium 31 can be rocked most strongly.
  • the change in the director Di is the smallest. Can be bigger.
  • the waveform of the oscillating voltage applied to the optical layer 30 is not limited to those illustrated in FIGS. 9 and 11.
  • an oscillating voltage having a waveform as shown in FIGS. 12A and 12B may be applied to the optical layer 30.
  • the oscillating voltages shown in FIGS. 12A and 12B are rectangular waves having a period of 4 frames (4 vertical scanning periods) and 12 frames (12 vertical scanning periods), respectively, and have a relatively large absolute value. 1 periods and second periods having relatively small absolute values alternately.
  • the oscillating voltage Vp1 in a certain first period for example, the first frame
  • the oscillating voltage Vp1 ′ in another first period for example, the third frame
  • the vibration voltage Vp1 in a certain first period (for example, the first frame) and the vibration voltage Vp1 ′ in another first period are The polarities are opposite to each other.
  • the oscillating voltage includes a component whose polarity is inverted. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the medium 31 due to the application of the same polarity voltage.
  • the timing for reversing the polarity is not particularly limited, but from the viewpoint of more reliably suppressing the deterioration of the medium 31, it is preferable that the polarity is reversed with a cycle as short as possible. As shown in FIG. It is preferable that the first period having the positive polarity and the first period having the negative polarity are alternated with the second period interposed therebetween.
  • the moving direction (left and right and / or up and down) of the shape anisotropic particles 32 can be reversed, so that the movement range of the shape anisotropic particles 32 can be expanded. The effect that it is possible is also acquired.
  • FIGS. 13A and 13B When a lateral electric field is applied as an oscillating voltage to the optical layer 30 as in the present embodiment, as shown in FIGS. 13A and 13B, the shape anisotropic particles 32 in a region with a small electric field strength are converted into the optical layer. It is easy to move in the in-plane direction of 30 layers, and the existence probability of the shape anisotropic particles 32 in which the orientation direction changes in the layer plane (here, takes a horizontal orientation state) can be increased.
  • FIG. 13A is a plan view (corresponding to FIG. 10B) showing the orientation state of the shape anisotropic particles 32 immediately after applying a transverse electric field as an oscillating voltage to the optical layer 30, and FIG. ) Is a plan view (corresponding to FIG. 10D) showing the orientation state of the shape anisotropic particles 32 in a period in which a large voltage is applied to the optical layer 30 again after a small period of applied voltage.
  • the branch portion of the first electrode 11 is used.
  • the 11a each having a width w 1 and a width w 2 of the branch portion 12a of the second electrode 12 of preferably smaller than the distance between the electrodes g. That is, it is preferable that the relationship of w 1 ⁇ g and w 2 ⁇ g is satisfied.
  • the widths w 1 and w 2 of the branch portions 11a and 12a are relatively small, and the inter-electrode distance g is relatively small. Therefore, the ratio of the region where the transverse electric field is generated can be increased, and the transverse electric field can be applied to more shape anisotropic particles 32.
  • the electrode structure shown in FIGS. 1 and 2 is taken as an example, but the electrode structure of the display panel 100 is not limited to this.
  • an electrode structure as shown in FIGS. 14 and 15 may be employed.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are provided at the same level (height).
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are provided at different levels.
  • the first substrate 10 has an insulator layer (dielectric layer) 16 formed on the second electrode 12, and the first electrode is formed on the insulator layer 16.
  • 11 is formed. That is, in this example, the first electrode 11, the insulator layer 16, and the second electrode 12 are arranged in this order from the optical layer 30 side.
  • the first electrode 11 has a plurality of branch portions 11a and a plurality of slits 11c. Further, the second electrode 12 does not have a slit and is formed so as to cover almost all the region of the pixel (that is, a so-called solid electrode).
  • the electrode structure shown in FIGS. 14 and 15 Even when the electrode structure shown in FIGS. 14 and 15 is employed, a lateral electric field can be generated in the optical layer 30 by applying a predetermined voltage between the first electrode 11 and the second electrode 12.
  • the width w B of the branch portion 11a of the first electrode 11 and the distance g B between the two adjacent branch portions 11a satisfy the relationship of w B ⁇ g B. It is preferable to do. In other words, it is preferable that the width w S of the slit 11c and the distance g S between two adjacent slits 11c satisfy the relationship of w S > g S.
  • a vertical electric field may be applied to the optical layer 30 as an oscillating voltage.
  • a longitudinal electric field is applied as an oscillating voltage to the optical layer 30, it is easy to move the shape anisotropic particles 32 in a region with a small electric field strength in the layer normal direction of the optical layer 30.
  • the shape anisotropic particles 32 are moved into the region R where the transverse electric field effectively acts, or the shape adhered to the substrate as shown in FIG. 16 (b).
  • the anisotropic particles 32 can be moved to the center side of the optical layer 30.
  • FIGS. 16A and 16B an effect of solving the aggregated state of the aggregated shape anisotropic particles 32 is also obtained.
  • the third electrode 21 is provided on the second substrate 20 side, but the third electrode 21 on the second substrate 20 side may be omitted as shown in FIG. This is because, when the optical layer 30 is not applied with a voltage, the shape anisotropic particles 32 take a vertical alignment state.
  • it is preferable to adopt a configuration in which the third electrode 21 is provided on the second substrate 20 side that is, a configuration in which a longitudinal electric field can be applied to the optical layer 30. That is, it is preferable that display is performed by switching between a state in which a vertical electric field is generated in the optical layer 30 and a state in which a horizontal electric field is generated in the optical layer 30. Since the change from the former state to the latter state and the change from the latter state to the former state are both performed by changing the direction of the applied electric field, a sufficient response speed can be realized. .
  • FIG. 18A is an optical microscope image of the optical layer 30 in a state where no voltage is applied.
  • 18B to 18D show the waveforms of the voltages applied to the optical layer 30.
  • FIGS. 18E to 18G are optical microscope images of the optical layer 30 when voltages having waveforms shown in FIGS. 18B to 18D are applied, respectively. Note that the optical microscope images in FIGS. 18A and 18E to 18G are obtained by observing the optical layer 30 from the first substrate 11 side.
  • the shape anisotropic particles 32 are in a vertically aligned state.
  • this is performed that is, polarity inversion is performed
  • more and more shape anisotropic particles 32 take a horizontal alignment state.
  • the peak-to-peak voltage value (peak peak value) of the oscillating voltage is preferably greater than 50% of the peak-to-peak voltage value of the AC voltage when performing simple AC driving.
  • FIGS. 19A to 19D show voltage waveforms
  • FIGS. 19E to 19H apply voltages having the waveforms shown in FIGS. 19A to 19D to the optical layer 30, respectively. It is the photograph of the display apparatus when doing.
  • the second electrode 12 and the third electrode 21 of the prototype display device are set to the ground potential, and the voltage of the waveform shown in FIGS. 19A to 19D is applied to the first electrode 11 from the function generator. I input it.
  • the driving frequency was 60 Hz.
  • the photographs shown in FIGS. 19E to 19H were taken under the same exposure conditions.
  • the peak-to-peak voltage value of the oscillating voltage is larger than 50% of the peak-to-peak voltage value of the AC voltage in the case of performing simple AC driving, which is more than in the case of performing simple AC driving. Can also display brighter.
  • FIG. 20 shows the relationship between various voltage waveforms and reflectivity.
  • FIG. 20 shows six waveforms (1) to (6).
  • waveform (4) shows the peak-to-peak voltage value.
  • FIG. 20 shows that, in principle, the waveform located on the left side of the figure has a higher reflectance. That is, the greater the degree of oscillation of the liquid crystal molecules (that is, the greater the difference between the absolute values of Vp1 and Vp2), and the stronger the electric field (that is, the greater the absolute value of Vp1 (and Vp2)), the greater the reflectivity. Get higher.
  • FIG. 21 shows an example of a voltage waveform when such drive switching is performed.
  • the shape anisotropy to the first substrate 10 is switched by moving the shape anisotropic particles 32 in the region where the electric field strength is small by driving by applying the oscillating voltage and switching to the normal AC drive when the display becomes sufficiently bright.
  • the adhesion of the particles 32 can be suppressed and the reliability can be improved.
  • the drive switching as described above is not performed (that is, when the drive for applying the oscillating voltage is continuously performed), there is an advantage that the drive can be simplified.
  • the time for applying the oscillating voltage is preferably 5 msec or more and 5000 msec or less, and more preferably 5 msec or more and 500 msec or less. Since the response speed of the shape anisotropic particles 32 is equal to or lower than the response speed of the liquid crystal molecules, if the time for applying the vibration voltage is too short (specifically, less than 5 msec), the shape anisotropic particles 32 may not be able to move as desired. In addition, if the time for applying the oscillating voltage is too long (specifically, if it exceeds 500 msec (particularly 5000 msec)), the shape anisotropic particles 32 stick to the first substrate 10 and the application of the transverse electric field is stopped. It becomes difficult to return to the vertical alignment state when a vertical electric field is applied.
  • the display device 110 of the present embodiment is preferably driven at a frequency of 1 Hz to 300 Hz, and more preferably driven at a frequency of 1 Hz to 100 Hz. If the drive frequency is too low (specifically, less than 1 Hz), flicker may be visually recognized. If the driving frequency is too high (specifically, exceeding 100 Hz (particularly 300 Hz)), the orientation change of the shape anisotropic particles 32 may not easily follow the change of the applied voltage.
  • a liquid crystal material is used as the medium 31, but the medium 31 may be other than the liquid crystal material as long as a sliding effect can be obtained.
  • the medium 31 is preferably a material that is highly transparent to visible light.
  • the viscosity of the medium 31 is preferably 200 mPa ⁇ s or less from the viewpoint of response characteristics.
  • the medium 31 when the medium 31 is a liquid crystal material, the medium 31 can be efficiently slid by utilizing the change in the director Di of the liquid crystal molecules.
  • the specific resistance of the liquid crystal material is generally several orders of magnitude higher than that of propylene carbonate or the like, if the medium 31 is a liquid crystal material, the off-leakage via the medium 31 occurs when the TFT after writing to the pixel is off. Is prevented from occurring. Therefore, a high voltage holding ratio can be obtained, and active matrix driving can be suitably performed. Further, since the leakage current is small, power consumption can be reduced.
  • the power consumption P of the display device 110 is expressed by the following formula (2), where C is the capacitance of the display panel 100, V is the voltage applied to the optical layer 30, f is the drive frequency, and I is the leakage current.
  • Equation (2) The first term on the right side of Equation (2) should be called the pixel capacitance term, and the second term should be called the leakage current term. That is, the power consumption P can be considered separately for the pixel capacitance component and the leakage current component. When the specific resistance of the medium 31 is high, the leakage current I decreases, so that the power consumption P can be reduced as is apparent from the equation (2).
  • the behavior of the shape anisotropic particles 32 and the behavior of the liquid crystal molecules 31 when an electric field is applied to the optical layer 30 match.
  • the electric field applied to the optical layer 30 is switched from a horizontal electric field to a vertical electric field
  • the shape anisotropic molecules 32 try to change from the horizontal alignment state to the vertical alignment state
  • the liquid crystal molecules 31a also change from the horizontal alignment state to the vertical alignment. Try to change to the state. Therefore, since the number (existence probability) of the shape anisotropic particles 32 that are properly vertically aligned can be increased, a higher contrast ratio can be realized.
  • a liquid crystal material for a liquid crystal display device can be used widely and suitably.
  • a fluorine-based liquid crystal material in which fluorine is introduced into the side chain can be suitably used.
  • Fluorine-based liquid crystal materials are often used in passive matrix-driven liquid crystal display devices, and have large dielectric anisotropy and high specific resistance.
  • a dielectric constant in the major axis direction epsilon // 24.7, the short axial permittivity epsilon ⁇ 4.3, the specific resistance ⁇ is a liquid crystal material 6 ⁇ 10 13 ⁇ ⁇ cm be able to.
  • the dielectric constant and specific resistance of the liquid crystal material are not limited to those exemplified here.
  • the specific resistance of the liquid crystal material is preferably 1 ⁇ 10 11 to 12 ⁇ ⁇ cm or more.
  • the dielectric anisotropy ⁇ of the liquid crystal material preferably exceeds 10 ( ⁇ > 10).
  • a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy (that is, a negative liquid crystal material) may be used as the medium 31.
  • the shape anisotropic particles 32 when no voltage is applied to the optical layer 30, the shape anisotropic particles 32 are oriented substantially perpendicular to the substrate surface. Therefore, the change in the orientation direction of the shape anisotropic particles 32 when a voltage (lateral electric field) is applied is large, and the medium 31 can be efficiently swung. In addition, when there is an orientation regulating force such that the shape anisotropic particles 32 are oriented substantially perpendicular to the substrate surface when no electric field is applied to the optical layer 30, the shape anisotropic particles 32 are horizontal. It is prevented from sticking to the alignment film as it is.
  • FIG. 22 and FIG. 23 show the connection relationship of each electrode, TFT, and wiring when active matrix driving is performed.
  • FIG. 22 shows the connection relationship in the configuration in which the third electrode 21 is not provided on the second substrate 20 side as shown in FIG. 17, and
  • FIG. 23 shows the second substrate 20 side as shown in FIG. The connection relation in the configuration in which the third electrode 21 is provided is shown.
  • each pixel is provided with a TFT 41.
  • a scanning wiring (gate wiring) 42, a signal wiring (source wiring) 43, and the first electrode 11 are electrically connected to the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode of the TFT 41, respectively.
  • the scanning wiring 42 supplies a scanning signal (gate signal) to the TFT 41
  • the signal wiring 43 supplies a display signal (source signal) to the TFT 41.
  • a voltage corresponding to the display signal is applied to the first electrode 11 via the TFT 41.
  • a voltage common to a plurality of pixels common voltage: ground potential here
  • each pixel is provided with a first TFT 41a and a second TFT 41b.
  • the scanning wiring (gate wiring) 42, the first signal wiring (first source wiring) 43a, and the first electrode 11 are electrically connected to the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode of the first TFT 41a, respectively.
  • the scanning wiring (gate wiring) 42, the second signal wiring (second source wiring) 43b, and the second electrode 12 are electrically connected to the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode of the second TFT 41b, respectively.
  • the scanning wiring 42 supplies a scanning signal (gate signal) to the first TFT 41a and the second TFT 41b.
  • the first signal line 43a supplies a first display signal (first source signal) to the first TFT 41a.
  • the second signal line 43b supplies a second display signal (second source signal) to the second TFT 41b.
  • a voltage corresponding to the first display signal and the second display signal is applied to the first electrode 11 and the second electrode 12 via the first TFT 41a and the second TFT 41b, respectively.
  • a voltage common to a plurality of pixels is applied to the third electrode 21.
  • FIG. 24 shows voltage waveforms of the gate signal, source signal, and common voltage in the configuration shown in FIG.
  • a high level signal ON voltage
  • the TFT 41 (and the first electrode 11 electrically connected to the drain electrode of the TFT 41) is supplied with a voltage having a large absolute value in the odd frame and a voltage having a small absolute value in the even frame as a source signal.
  • the second electrode 12 is always supplied with the same level of voltage (ground potential).
  • the shape anisotropic particles 32 are not particularly limited in specific shape and material as long as the projected area on the substrate surface changes according to the applied voltage (direction of applied electric field) as described above.
  • the shape anisotropic member 32 may have a flake shape (flaky shape), a cylindrical shape, an oval shape, or the like. From the viewpoint of increasing the effect of moving the shape anisotropic particles 32 by the peristaltic motion of the medium 31, a shape with as little resistance as possible is preferable (for example, a columnar shape or an oval shape is preferable to a flake shape). From the viewpoint of realizing a high contrast ratio, the shape anisotropic particle 32 preferably has a shape such that the ratio of the maximum projected area to the minimum projected area is 2: 1 or more.
  • the shape anisotropic particles 32 may be a dielectric multilayer film or may be formed from a cholesteric resin material.
  • an insulating layer (dielectric layer) is preferably formed on the surface of the shape anisotropic particles 32.
  • the dielectric constant of a single metal is an imaginary number, by forming an insulating layer (for example, a resin layer or a metal oxide layer) on the surface, the shape anisotropic particles 32 formed of a metal material can be handled as a dielectric. it can.
  • shape anisotropic particles 32 for example, aluminum flakes whose surfaces are coated with a resin material (for example, acrylic resin) can be used.
  • the aluminum flake content of the optical layer 30 is, for example, 3% by weight.
  • aluminum flakes having an SiO 2 layer formed on the surface, aluminum flakes having an aluminum oxide layer formed on the surface, or the like can also be used.
  • a metal material other than aluminum may be used as the metal material.
  • the shape anisotropic particles 32 may be colored.
  • the length of the shape anisotropic particles 32 is not particularly limited, but is preferably 4 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. If the length of the shape anisotropic particles 32 exceeds 10 ⁇ m, the shape anisotropic particles 32 may be difficult to move. On the other hand, when the length of the shape anisotropic particles 32 is less than 4 ⁇ m, it may be difficult to produce the shape anisotropic particles 32 or the reflective performance of the shape anisotropic particles 32 may be insufficient. Further, in the reflective display device as in the present embodiment, when it is desired to cover the substrate surface with the shape anisotropic particles 32 in the horizontal alignment state in order to obtain a high reflectance, the length of the shape anisotropic particles 32 is increased.
  • the thickness of the shape anisotropic particle 32 is not particularly limited. However, since the transmittance of the optical layer 30 in the transparent state can be increased as the thickness of the shape anisotropic particle 32 is smaller, the thickness of the shape anisotropic particle 32 is smaller than the inter-electrode distance g. (For example, 4 ⁇ m or less) is preferable, and it is more preferable that the wavelength is equal to or less than the wavelength of light (for example, 0.5 ⁇ m or less).
  • the specific gravity of the shape anisotropic particles 32 is preferably 11g / cm 3 or less, more preferably 3 g / cm 3 or less, further preferably the specific gravity substantially equal to that of the medium 31. This is because if the specific gravity of the shape anisotropic particles 32 is significantly different from the specific gravity of the medium 31, there may be a problem that the shape anisotropic particles 32 settle or float. From the viewpoint of increasing the effect of moving the shape anisotropic particles 32 by the peristaltic motion of the medium 31, the shape anisotropic particles 32 are preferably light.
  • a vertical alignment film for a liquid crystal display device in a VA (Vertical Alignment) mode for example, a polyimide-based or polyamic acid-based vertical alignment film manufactured by JSR or Nissan Chemical
  • VA Vertical Alignment
  • a vertical alignment film in which a relatively large number of hydrophobic structures such as alkyl groups and fluorine-containing groups are introduced into the side chain is preferable to.
  • the thickness of each of the vertical alignment films 15 and 25 is, for example, 100 nm. Of course, it is not limited to this.
  • the configuration in which the first substrate 10 which is an active matrix substrate is arranged on the back side is illustrated, but the arrangement of the first substrate 10 is not limited to this.
  • the first substrate 10 may be disposed on the front side. Since the first substrate 10 that is an active matrix substrate includes components formed from a light-shielding material, if the configuration in which the first substrate 10 is disposed on the back side is adopted, the shape anisotropic particles 32 The reflection effect can be used to the maximum.
  • the reflective display device 110 has been described as an example, but the present invention is also suitably used for a transmissive display device.
  • a transmissive display device a light absorption layer (the light absorption layer 14 shown in FIG. 1 and the like) is not provided on the back substrate.
  • an illumination element (backlight) that irradiates light to the display panel is provided.
  • an optical device including an optical layer including shape anisotropic particles
  • the proportion (existence probability) of shape anisotropic particles whose orientation direction changes in response to voltage application is increased. be able to.
  • the optical device according to the embodiment of the present invention is suitably used as a display panel for a display device.
  • the optical device according to the embodiment of the present invention is also used as various optical devices (such as an optical switch) other than the display panel.

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Abstract

　光学装置（１００）は、互いに対向するように設けられた第１基板（１０）および第２基板（２０）と、第１基板および第２基板の間に設けられた光学層（３０）と、互いに異なる電位を与えられ得る第１電極（１１）および第２電極（１２）とを備える。光学層は、媒体（３１）と、媒体中に分散され、形状異方性を有する形状異方性粒子（３２）とを含む。形状異方性粒子は、光学層に印加された電圧に応じて配向方向が変化する。光学層に印加される電圧は、相対的に絶対値が大きい第１の期間と、相対的に絶対値が小さい第２の期間とを交互に有する振動電圧である。

Description

光学装置およびそれを備えた表示装置
　本発明は、光学装置に関し、特に、形状異方性粒子を含む光学層を備えた光学装置に関する。また、本発明は、そのような光学装置を備えた表示装置にも関する。
　入射光の透過率（あるいは反射率）を制御する光学装置には、高いコントラスト比と高い光利用効率とが求められる。
　電圧の印加により光の透過率を制御する光学装置として、液晶パネルがよく知られている。液晶パネルは、一対の基板と、これらの基板間に設けられた液晶層とを備える。液晶パネルでは、液晶層に印加される電圧の大きさに応じて、液晶層中の液晶分子の配向が変化し、そのことにより、液晶パネルに入射した光の透過率が変化する。液晶パネルは、非常に高いコントラスト比が得られるので、表示装置に広く用いられている。
　しかしながら、液晶パネルの多くは、偏光板を用いる方式であるので、表示に用いられる光の半分以上が偏光板で吸収されてしまう。そのため、光利用効率が低い。そこで、近年、偏光板を必要としない光学装置の開発が進められている。
　本願出願人は、特許文献１および２に、形状異方性部材を含む光変調層を備えた表示パネルを提案している。特許文献１および２の表示パネルでは、媒体中に分散された形状異方性部材を、光変調層への電界の印加によって回転（つまり配向方向を変化）させ、そのことによって光変調層の光透過率（または光反射率）を変化させる。
　上述した特許文献１および２の表示パネルは、偏光板を必要としないので、液晶パネルに比べ、光利用効率を高くすることができる。
国際公開第２０１３／１２９３７３号 国際公開第２０１３／１７２３７４号
　しかしながら、本願発明者が詳細な検討を行ったところ、形状異方性部材を含む光変調層を備えた表示パネルでは、以下の問題があることがわかった。
　形状異方性部材の配向方向を変化させるためには、十分な電界強度が必要であるので、パネル内に電界強度の小さい領域が存在すると、その領域に存在する形状異方性部材の配向方向を十分に変化させることができない。そのため、その領域では光学特性（光透過率や光反射率）の変化度合いが小さくなってしまう。また、形状異方性部材が凝集していると、凝集した形状異方性部材は凝集物全体としては形状異方性を失って球状に近くなるとともにその配向方向を十分に変化させることができなくなるので、この場合も、光学特性の変化度合いが小さくなってしまう。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、形状異方性粒子を含む光学層を備えた光学装置において、電圧の印加に応じて配向方向が変化する形状異方性粒子の割合（存在確率）を高くすることにある。
　本発明の実施形態による光学装置は、互いに対向するように設けられた第１基板および第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた光学層と、互いに異なる電位を与えられ得る第１電極および第２電極と、を備えた光学装置であって、前記光学層は、媒体と、前記媒体中に分散され、形状異方性を有する形状異方性粒子とを含み、前記形状異方性粒子は、前記光学層に印加された電圧に応じて配向方向が変化し、前記光学層に印加される電圧は、相対的に絶対値が大きい第１の期間と、相対的に絶対値が小さい第２の期間とを交互に有する振動電圧である。
　ある実施形態において、前記第２の期間における前記振動電圧の絶対値は、前記第１の期間における前記振動電圧の絶対値の５０％以下である。
　ある実施形態において、前記第２の期間における前記振動電圧の絶対値は、前記振動電圧のピーク間電圧値の２％以下である。
　ある実施形態において、前記第２の期間における前記振動電圧は略０Ｖである。
　ある実施形態において、ある第１の期間における前記振動電圧と、別の第１の期間における前記振動電圧とは、互いに極性が逆である。
　ある実施形態において、上述の構成を有する光学装置は、前記光学層に前記振動電圧を所定の時間印加した後、絶対値が略同じで極性が互いに逆の第３の期間および第４の期間を交互に有する交流電圧を前記光学層に印加し得る。
　ある実施形態において、前記所定の時間は、５ｍｓｅｃ以上５０００ｍｓｅｃ以下である。
　ある実施形態において、前記所定の時間は、５ｍｓｅｃ以上５００ｍｓｅｃ以下である。
　ある実施形態において、上述の構成を有する光学装置は、前記光学層に前記振動電圧として横電界を印加し得る。
　ある実施形態において、前記第１電極および前記第２電極は、前記第１基板側に設けられている。
　ある実施形態において、前記第１電極および前記第２電極のそれぞれは、複数の枝部を有する櫛歯状電極であり、前記第１電極と前記第２電極とは、それぞれの前記複数の枝部が所定の間隙を介して噛合するように配置されており、前記第１電極の前記複数の枝部のそれぞれの幅をｗ1、前記第２電極の前記複数の枝部のそれぞれの幅をｗ2、前記所定の間隙をｇとすると、ｗ1＜ｇおよびｗ2＜ｇの関係が満足される。
　ある実施形態において、前記光学層側から、前記第１電極、絶縁体層および前記第２電極がこの順に配置されており、前記第１電極は、複数の枝部または複数のスリットを有し、前記複数の枝部のそれぞれの幅をｗB、前記複数の枝部のうちの隣接する２つの枝部間の距離をｇB、前記複数のスリットのそれぞれの幅をｗS、前記複数のスリットのうちの隣接する２つのスリット間の距離をｇSとすると、ｗB＜ｇBまたはｗS＞ｇSの関係が満足される。
　ある実施形態において、上述の構成を有する光学装置は、前記光学層に前記振動電圧として縦電界を印加し得る。
　ある実施形態において、上述の構成を有する光学装置は、前記第２基板側に設けられ、前記第１電極および前記第２電極に対向する第３電極をさらに備える。
　ある実施形態において、上述の構成を有する光学装置は、１Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の周波数で駆動される。
　ある実施形態において、上述の構成を有する光学装置は、１Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の周波数で駆動される。
　ある実施形態において、前記媒体は、液晶材料である。
　ある実施形態において、前記光学層に電圧が印加されていないとき、前記形状異方性粒子は、基板面に対して略垂直に配向している。
　本発明の実施形態による表示装置は、上述の構成を有する光学装置を備える。
　本発明の実施形態によれば、形状異方性粒子を含む光学層を備えた光学装置において、電圧の印加に応じて配向方向が変化する形状異方性粒子の割合（存在確率）を高くすることができる。
本発明の実施形態における表示装置１１０を模式的に示す断面図であり、図２中の１Ａ－１Ａ’線に沿った断面を示している。 表示装置１１０の第１電極１１および第２電極１２を模式的に示す平面図である。 （ａ）は、光学層３０に電界が印加されていないときの表示装置１１０を模式的に示す図であり、（ｂ）は、光学層３０に横電界が印加されているときの表示装置１１０を模式的に示す図である。 光学層３０に縦電界が印加されているときの表示装置１１０を模式的に示す図である。 （ａ）は、光学層３０に印加されている電界を横電界から縦電界に変化させた直後の光学層３０の様子を示す図であり、（ｂ）は、その後十分な時間が経過した後の光学層３０の様子を示す図である。 光学層３０に横電界が印加されたときの液晶分子の配向状態のシミュレーション結果を示す図である。 比較例の表示装置６１０の光学層３０に印加される交流電圧の波形を示す図であり、複数フレームにわたって同じ階調レベルの表示が行われる場合の電圧波形を示している。 （ａ）～（ｄ）は、比較例の表示装置６１０の光学層３０に対して図７に示した波形の交流電圧が横電界として印加されたときの形状異方性粒子３２の配向状態を示す図であり、それぞれ初期状態（つまり電圧無印加状態）、第１フレーム、第２フレームおよび第３フレームにおける配向状態を示している。 本発明の実施形態における表示装置１１０の光学層３０に印加される振動電圧の波形を示す図であり、複数フレームにわたって同じ階調レベルの表示が行われる場合の電圧波形を示している。 （ａ）～（ｄ）は、本発明の実施形態における表示装置１１０の光学層３０に対して図９に示した波形の振動電圧が横電界として印加されたときの形状異方性粒子３２の配向状態を示す図であり、それぞれ初期状態（つまり電圧無印加状態）、第１フレーム、第２フレームおよび第３フレームにおける配向状態を示している。 本発明の実施形態における表示装置１１０の光学層３０に印加される振動電圧の波形の他の例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態における表示装置１１０の光学層３０に印加される振動電圧の波形の他の例を示す図である。 （ａ）は、光学層３０に振動電圧として横電界を印加した直後の形状異方性粒子３２の配向状態を示す平面図であり、（ｂ）は、印加電圧の小さな期間を経て再び大きな電圧が光学層３０に印加されている期間における形状異方性粒子３２の配向状態を示す平面図である。 本発明の実施形態における表示装置１１０の他の構成を模式的に示す断面図であり、図１５中の１４Ａ－１４Ａ’線に沿った断面を示している。 表示装置１１０の第１電極１１および第２電極１２の他の構成を模式的に示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、光学層３０に縦電界を印加することにより得られる効果を説明するための図である。 本発明の実施形態における表示装置１１０の他の構成の例を模式的に示す断面図である。 （ａ）は、電圧無印加状態における光学層３０の光学顕微鏡像であり、（ｂ）～（ｄ）は、光学層３０に印加される電圧の波形を示す図であり、（ｅ）～（ｇ）は、それぞれ（ｂ）～（ｄ）に示す波形の電圧が印加されたときの光学層３０の光学顕微鏡像である。 （ａ）～（ｈ）は、振動電圧のピーク間電圧値と表示の明るさとの関係について検証を行った結果を説明するための図である。 種々の電圧波形と反射率との関係を示す図である。 本発明の実施形態における表示装置１１０の光学層３０に印加される電圧の波形の例を示す図である。 本発明の実施形態における表示装置１１０において、アクティブマトリクス駆動を行う場合の、各電極、ＴＦＴおよび配線の接続関係を示す図である。 本発明の実施形態における表示装置１１０において、アクティブマトリクス駆動を行う場合の、各電極、ＴＦＴおよび配線の接続関係を示す図である。 図２２に示した構成におけるゲート信号、ソース信号および共通電圧の電圧波形の例を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
　図１に、本実施形態における表示装置１１０を示す。図１は、表示装置１１０を模式的に示す断面図である（後述する図２中の１Ａ－１Ａ’線に沿った断面を示している）。
　表示装置１１０は、外部から入射する光（周囲光）を用いて反射モードで表示を行うことができる反射型表示装置である。表示装置１１０は、図１に示すように、表示パネル（光学装置）１００を備え、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。
　表示パネル１００は、互いに対向するように設けられた第１基板１０および第２基板２０と、第１基板１０および第２基板２０の間に設けられた光学層（表示媒体層）３０と、互いに異なる電位を与えられ得る第１電極１１および第２電極１２とを備える。また、表示パネル１００は、第１電極１１および第２電極１２に対向する第３電極１３をさらに備える。以下では、第１基板１０および第２基板２０のうちの、相対的に背面側に位置する第１基板１０を「背面側基板」と呼ぶことがあり、相対的に前面側（つまり観察者側）に位置する第２基板２０を「前面側基板」と呼ぶことがある。
　第１基板（背面側基板）１０は、上述した第１電極１１および第２電極１２を有する。つまり、第１電極１１および第２電極１２は、第１基板１０側に設けられている。第１電極１１および第２電極１２は、複数の画素のそれぞれに設けられている。第１電極１１および第２電極１２のそれぞれは、複数の枝部１１ａ、１２ａを有する櫛歯状電極である。図２に、第１電極１１および第２電極１２の平面的な構造を示す。
　第１電極１１は、図２に示すように、幹部１１ｂと、幹部１１ｂから延びる複数の枝部１１ａとを有する。第２電極１２は、同様に、幹部１２ｂと、幹部１２ｂから延びる複数の枝部１２ａとを有する。第１電極１１と第２電極１２とは、それぞれの複数の枝部１１ａ、１２ａが所定の間隙（以下では「電極間距離」と呼ぶこともある）ｇを介して噛合するように配置されている。
　電極間距離ｇに特に制限はない。また、第１電極１１の枝部１１ａの幅ｗ1および第２電極１２の枝部１２ａの幅ｗ2にも特に制限はない。電極間距離ｇ、第１電極１１の枝部１１ａの幅ｗ1および第２電極１２の枝部１２ａの幅ｗ2は、それぞれ例えば数μｍ～十数μｍ程度である。第１電極１１の枝部１１ａの幅ｗ1と、第２電極１２の枝部１２ａの幅ｗ2とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。ただし、後述するように、第１電極１１の枝部１１ａの幅ｗ1、第２電極１２の枝部１２ａの幅ｗ2および電極間距離ｇは、ｗ1＜ｇおよびｗ2＜ｇの関係を満足することが好ましい。
　また、第１基板１０は、典型的には、アクティブマトリクス基板であり、各画素に設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、各種の配線（ＴＦＴに電気的に接続されたゲート配線、ソース配線など）とを有する（いずれもここでは不図示）。第１電極１１および第２電極１２は、それぞれ対応するＴＦＴに電気的に接続されており、ＴＦＴを介してソース信号に対応した電圧を供給される。
　第１基板１０は、さらに、光を吸収する光吸収層１４を有する。光吸収層１４の材料に特に制限はない。光吸収層１４の材料としては、例えば、液晶表示装置等のカラーフィルタに含まれるブラックマトリクスの材料などに用いられる顔料を用いることができる。あるいは、光吸収層１４として、二層構造の低反射クロム膜（クロム層と酸化クロム層とが積層された構造を有する）を用いることもできる。
　第１基板１０の構成要素（上述した第１電極１１、第２電極１２および光吸収層１４など）は、絶縁性を有する基板（例えばガラス基板）１０ａによって支持されている。なお、図１（ａ）および（ｂ）では、光吸収層１４は基板１０ａの背面側に設けられているが、光吸収層１４が基板１０ａの光学層３０側に設けられていてもよい。
　第２基板（前面側基板）２０は、上述した第３電極２１を有する。つまり、第３電極２１は、第２基板２０側に設けられている。第３電極２１は、スリットや切欠き部が形成されていない、いわゆるべた電極であってよい。また、第３電極２１は、画素ごとに電気的に独立している必要はなく、すべての画素に共通の連続した単一の導電膜（つまり共通電極）であってよい。第３電極２１が、すべての画素に共通のべた電極であると、フォトリソグラフィ技術によるパターニングが不要となるので、製造コストを低減することができる。また、カラー表示を行う場合には、第２基板２０は、カラーフィルタ（不図示）をさらに有する。また、第３電極２１上に、オーバーコート層（誘電体層）を設けてもよい。オーバーコート層を設けることにより、横電界印加時に不可避的に印加される縦電界を緩和することができるので、光学層３０により強い横電界を印加することができるようになる。
　第２基板２０の構成要素（上述した第３電極２１など）は、絶縁性を有する基板（例えばガラス基板）２０ａによって支持されている。
　第１電極１１、第２電極１２および第３電極２１のそれぞれは、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの透明導電材料から形成されている。これらの電極となる導電膜を堆積する方法に特に制限はなく、スパッタリング法、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法等、公知の種々の方法を用いることができる。また、櫛歯状電極である第１電極１１および第２電極１２を形成するために導電膜をパターニングする方法にも特に制限はなく、フォトリソグラフィ等の公知のパターニング方法を用いることができる。第１電極１１、第２電極１２および第３電極２１の厚さは、例えば、１００ｎｍである。
　光学層（表示媒体層）３０は、液状の媒体３１と、媒体３１中に分散され、形状異方性を有する粒子（以下では「形状異方性粒子」と呼ぶ）３２とを含む。上述した第１基板１０および第２基板２０は、表示領域を包囲するように形成されたシール部（ここでは不図示）を介して貼り合わされており、媒体３１および形状異方性粒子３２は、シール部に包囲された領域（つまり表示領域）内に封入されている。光学層３０の厚さ（セルギャップ）に特に制限はない。光学層３０の厚さは、例えば、５μｍ～３０μｍである。
　形状異方性粒子３２は、光反射性を有する。形状異方性粒子３２は、例えばフレーク状（薄片状）である。
　形状異方性粒子３２は、光学層３０に印加された電圧（つまり印加された電界）に応じて配向方向が変化する。形状異方性粒子３２は、形状異方性を有しているので、形状異方性粒子３２の配向方向が変化すると、形状異方性粒子３２の基板面（第１基板１０の基板面）への投影面積も変化し、それに伴って、光学層３０の光学特性（ここでは反射率）が変化する。本実施形態の表示装置１１０では、そのことを利用して表示が行われる。形状異方性粒子３２の配向方向が印加電圧に応じて変化する理由については、後に詳述する。
　本実施形態の表示装置１１０では、媒体３１は、液晶材料であり、液晶分子を含んでいる。ここでは、液晶材料は、正の誘電異方性を有する。つまり、媒体３１は、いわゆるポジ型の液晶材料であり、液晶分子の長軸方向の誘電率ε//は、短軸方向の誘電率ε⊥よりも大きい。
　第１基板１０および第２基板２０のそれぞれは、光学層３０側に設けられた垂直配向膜１５および２５を有する。垂直配向膜１５および２５は、後に詳述するように、形状異方性粒子３２を基板面（第１基板１０または第２基板２０の基板面）に対して略垂直に配向させる配向規制力を有する。また、ここでは、垂直配向膜１５および２５は、媒体（液晶材料）３１に含まれる液晶分子を基板面（第１基板１０または第２基板２０の基板面）に対して略垂直に配向させる配向規制力も有する。なお、必ずしも第１基板１０および第２基板２０の両方に垂直配向膜が設けられている必要はなく、一方のみ（例えば第１基板１０のみ）に垂直配向膜が設けられていてもよい。
　以下、図３（ａ）および（ｂ）を参照しながら、形状異方性粒子３２の配向方向が印加電圧（印加電界）に応じて変化する理由をより具体的に説明する。図３（ａ）は、光学層３０に電界が印加されていないときの表示装置１１０を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は、光学層３０に横電界が印加されているときの表示装置１１０を模式的に示す図である。
　光学層３０に電界が印加されていない場合、図３（ａ）に示すように、形状異方性粒子３２は、垂直配向膜１５および２５の配向規制力によって、（その長手方向が）第１基板１０の基板面に対して略垂直になるように配向している（つまり垂直配向状態をとる）。また、垂直配向膜１５および２５の配向規制力によって液晶分子が基板面に略垂直に配向することが、形状異方性粒子３２が垂直配向状態をとることをサポートするように働く。この状態において、入射した周囲光Ｌの多くは光学層３０を透過する。つまり、光学層３０は透明状態となる。光学層３０を透過した周囲光は、光吸収層１４で吸収されるので、この状態において、黒表示を行うことができる。なお、本願明細書において、「形状異方性粒子３２が基板面に対して略垂直に配向している」とは、形状異方性粒子３２が、基板面に対して厳密に垂直に配向している状態と実質的に同程度の光学特性を示すような角度で配向している状態を指し、具体的には、形状異方性粒子３２が基板面に対して７５°以上の角度で配向した状態を指す。
　第１電極１１と第２電極１２との間に所定の電圧が印加されると、図３（ｂ）に示すように、光学層３０に横電界が生成される。図３（ｂ）には、電界の向きが矢印Ｅで示されている。図３（ｂ）からわかるように、電界の向きＥは、第１基板１０の基板面に対して略平行（光学層３０の厚さ方向に略垂直）である。
　このとき、形状異方性粒子３２は、図３（ｂ）に示すように、（その長手方向が）第１基板１０の基板面に略平行になるように配向する（つまり水平配向状態をとる）。また、液晶分子も、第１基板１０の基板面に略平行に配向する。この状態において、入射した周囲光Ｌの多くは光学層３０中の形状異方性粒子３２で反射される。つまり、光学層３０は反射状態となり、この状態において、白表示を行うことができる。また、白表示時よりも低い電圧を印加することにより、中間調表示を行うこともできる。
　また、本実施形態における表示装置１１０は、第１電極１１および第２電極１２に対向する第３電極２１を有しているので、図４に示すように、光学層３０に縦電界を印加することもできる。第１電極１１および第２電極１２と、第３電極２１との間に所定の電圧が印加されると、光学層３０に縦電界が生成される。図４にも、電界の向きが矢印Ｅで示されている。図４からわかるように、電界の向きＥは、第１基板１０の基板面に対して略垂直（光学層３０の厚さ方向に略平行）である。
　このとき、形状異方性粒子３２は、図４に示すように、（その長手方向が）第１基板１０の基板面に略垂直になるように配向する（つまり垂直配向状態をとる）。また、液晶分子も、第１基板１０の基板面に略垂直に配向する。この状態において、入射した周囲光Ｌの多くは光学層３０を透過する。つまり、光学層３０は透明状態となる。光学層３０を透過した周囲光は、光吸収層１４で吸収されるので、この状態において、黒表示を行うことができる。
　上述したような形状異方性粒子３２の配向変化は、電界とそれによって誘起された電気双極子モーメントとの相互作用による誘電泳動力に起因している。以下、図５（ａ）および（ｂ）を参照しながら、より具体的に説明を行う。図５（ａ）および（ｂ）は、光学層３０に印加されている電界を横電界から縦電界に変化させた直後、およびその後十分な時間が経過した後の、光学層３０の様子（電荷の分布および電気力線）を示す図である。
　形状異方性粒子３２の誘電率と、媒体３１の誘電率とが異なっている場合、光学層３０への印加電界の方向が変化すると、図５（ａ）に示すように、電気力線に大きな歪みが生じる。そのため、形状異方性粒子３２は、図５（ｂ）に示すように、エネルギーが最小となるように回転する。
　一般に、媒体中に分散された粒子に働く誘電泳動力Ｆdepは、粒子の誘電率をεp、媒体の誘電率をεm、粒子の半径をａ、電界の強さをＥとすると、下記式（１）で表される。式（１）中のＲｅは、実部を取り出す演算子である。なお、本実施形態では、媒体３１Ｐは、液晶材料であり、誘電異方性を有している。つまり、液晶分子３１ａの長軸方向の誘電率ε//と短軸方向の誘電率ε⊥とが異なっており、εm＝ε//－ε⊥＝Δεに相当すると考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、既に説明したことからもわかるように、上記の誘電泳動力以外に垂直配向膜１５および２５の配向規制力と液晶分子のサポートとにより形状異方性粒子３２に垂直配向状態を発現させることにより、形状異方性粒子３２の垂直配向動作および水平配向動作の切り替えを好適に行うことができる。
　上述したように、本実施形態における表示装置１１０では、光学層３０への電圧の印加により、形状異方性粒子３２の配向方向を変化させることができ、そのことを利用して表示を行うことができる。表示装置１１０は、偏光板を必要としないので、高い光利用効率を実現することができる。
　ただし、光学層３０に単純に電圧を印加しただけでは、電界強度の小さい領域の形状異方性粒子３２の配向方向を十分に変化させることができず、その領域では光学特性（ここでは光反射率）の変化度合いが小さくなってしまう。電界強度の小さい領域は、図１などに例示した構造では、第１電極１１および第２電極１２の枝部１１ａおよび１２ａの幅方向における中央上の領域や、第２基板２０近傍の領域（つまり横電界を生成する第１電極１１および第２電極１２から遠い領域）である。図３（ｂ）には、これらの領域における形状異方性粒子３２の配向方向が変化していない様子が示されている。また、図３（ａ）および（ｂ）には、凝集した形状異方性粒子３２も示されている（凝集物全体には参照符号「３２ｃ」が付されている）。このように凝集した形状異方性粒子３２も、その配向方向を十分に変化させることができない。さらに、凝集した形状異方性粒子３２は、凝集物全体３２ｃとしては球状に近くなり、形状異方性を失っている。
　図６に、光学層３０に横電界が印加されたときの液晶分子の配向状態のシミュレーション結果を示す。図６には、横電界印加時の液晶分子の配向方向（ダイレクタ）Ｄｉおよび等電位線Ｅｑが示されている。媒体３１である液晶材料がポジ型である場合、形状異方性粒子３２の配向方向の変化は、液晶分子の配向方向の変化に追従するので、ダイレクタＤｉを形状異方性粒子３２の配向方向と見なすことができる。なお、シミュレーションには、ＪＥＤＡＴ社製のExpert LCDを用いた。また、シミュレーションパラメータは、下記表１に示す通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図６に示すように、第１電極１１および第２電極１２の枝部１１ａおよび１２ａの幅方向における中央上の領域では、横電界が発生しないので、ダイレクタＤｉは変化せず、液晶分子は垂直配向状態のままである。また、第２基板２０近傍の領域Ｂには、横電界が届かないので、ダイレクタＤｉは変化せず、液晶分子は垂直配向状態のままである。そのため、上述した領域ＡおよびＢでは、形状異方性粒子３２は、垂直配向状態のままである。
　上記の問題に鑑み、本願発明者が鋭意検討を重ねたところ、光学層３０に印加される電圧を、相対的に絶対値が大きい第１の期間と、相対的に絶対値が小さい第２の期間とを交互に有する振動電圧とすることにより、電圧の印加に応じて配向方向が変化する形状異方性粒子３２の割合（存在確率）を高くし得ることを見出した。以下、このことを、単純な交流駆動が行われる比較例の表示装置６１０と比較しながら説明する。
　図７に、比較例の表示装置６１０の光学層３０に印加される交流電圧の波形を示し、図８（ａ）～（ｄ）に、比較例の表示装置６１０の光学層３０に対して図７に示した波形の交流電圧が横電界として印加されたときの形状異方性粒子３２の配向状態を示す。図７は、複数フレームにわたって同じ階調レベル（当然最低階調以外の階調レベルである）の表示が行われる場合の電圧波形を示している。図８（ａ）～（ｄ）は、それぞれ初期状態（つまり電圧無印加状態）、第１フレーム、第２フレームおよび第３フレームにおける配向状態を示している。なお、図８（ａ）～（ｄ）では、比較例の表示装置６１０の構成要素のうち、表示装置１１０の構成要素と同じ機能を有する構成要素に同じ参照符号を付している。
　図７に示す交流電圧は、２フレーム（つまり２垂直走査期間）を周期とする矩形波であり、絶対値が同じで極性が互いに逆の２種類の期間を交互に有する。つまり、奇数フレーム（第１フレーム、第３フレーム、・・・）における電圧Ｖｐ１の絶対値と、偶数フレーム（第２フレーム、第４フレーム、・・・）における電圧Ｖｐ２の絶対値とは同じで、フレーム間で極性が反転する。
　比較例の表示装置６１０では、図８（ｂ）～（ｄ）に示すように、第１電極１１および第２電極１２の枝部１１ａおよび１２ａの幅方向における中央上の領域や、第２基板２０近傍の領域では、形状異方性粒子３２の配向方向が変化しない。
　図９に、本実施形態の表示装置１１０の光学層３０に印加される振動電圧の波形を示し、図１０（ａ）～（ｄ）に、本実施形態の表示装置１１０の光学層３０に対して図９に示した波形の振動電圧が横電界として印加されたときの形状異方性粒子３２の配向状態を示す。図９は、複数フレームにわたって同じ階調レベル（当然最低階調以外の階調レベルである）の表示が行われる場合の電圧波形を示している。図１０（ａ）～（ｄ）は、それぞれ初期状態（つまり電圧無印加状態）、第１フレーム、第２フレームおよび第３フレームにおける配向状態を示している。
　図９に示す振動電圧は、２フレーム（つまり２垂直走査期間）を周期とする矩形波であり、相対的に絶対値が大きい第１の期間と、相対的に絶対値が小さい第２の期間とを交互に有する。第１の期間である奇数フレーム（第１フレーム、第３フレーム、・・・）における電圧Ｖｐ１の絶対値は、第２の期間である偶数フレーム（第２フレーム、第４フレーム、・・・）における電圧Ｖｐ２の絶対値よりも大きい。図９に示す例では、第１の期間における電圧Ｖｐ１および第２の期間における電圧Ｖｐ２は、ともに０Ｖ（接地電位ＧＮＤ）よりも大きい。従って、フレーム間で極性は反転しない。
　第１フレームでは、図１０（ｂ）に示すように、相対的に大きな電圧Ｖｐ１が光学層３０に印加されることにより、形状異方性粒子３２の配向方向が変化し、形状異方性粒子３２は水平配向状態となる。また、不図示の液晶分子も水平配向成分が増加した状態となる。ただし、このとき、電界強度の小さい領域における形状異方性粒子３２の配向方向は変化していない。
　第２フレームでは、相対的に小さな電圧Ｖｐ２が光学層３０に印加されることにより、水平配向成分が増加した状態をとっていた液晶分子が再び垂直配向状態をとるようにその配向方向を変化させる。この配向方向の変化（液晶分子の振動）が、媒体３１の搖動現象である。このことにより、図１０（ｃ）に示すように、電界強度の小さい領域の形状異方性粒子３２が、電界強度の大きい領域に移動する。また、上記の搖動現象により、凝集していた形状異方性粒子３２の凝集状態が解かれる。
　第３フレームでは、再び大きな電圧Ｖｐ１が光学層３０に印加される。このとき、電界強度の小さい領域にあった形状異方性粒子３２は、第２フレームにおいて電界強度の大きい領域に移動しているため、第１フレームよりも多くの形状異方性粒子３２が水平配向状態をとる。また、このとき、凝集状態を解いた形状異方性粒子３２も水平配向状態をとる。
　上述したように、本実施形態の表示装置１１０では、相対的に絶対値が大きい第１の期間と、相対的に絶対値が小さい第２の期間とを交互に有する振動電圧を光学層３０に印加することにより、電界強度の大きい領域の形状異方性粒子３２だけでなく、もともと電界強度の小さい領域にあった形状異方性粒子３２の配向方向も変化させることができる。従って、光学特性（光反射率）の変化度合いを十分に大きくすることができ、より明るい表示を実現することができる。
　媒体３１をより強く搖動して電界強度の小さい領域における形状異方性粒子３２をより多く移動させるためには、第２の期間における振動電圧の絶対値Ｖｐ２は、第１の期間における振動電圧の絶対値Ｖｐ１の５０％以下であることが好ましい。また、第２の期間における振動電圧Ｖｐ２は、図１１に示すように、略０Ｖであることがより好ましい。第２の期間における振動電圧Ｖｐ２が略０Ｖであることにより、媒体３１をもっとも強く搖動することができ、本実施形態のように媒体３１が液晶材料である場合には、ダイレクタＤｉの変化をもっとも大きくすることができる。
　なお、光学層３０に印加される振動電圧の波形は、図９および図１１に例示したものに限定されない。例えば、図１２（ａ）および（ｂ）に示すような波形の振動電圧を光学層３０に印加してもよい。
　図１２（ａ）および（ｂ）に示す振動電圧は、それぞれ４フレーム（４垂直走査期間）および１２フレーム（１２垂直走査期間）を周期とする矩形波であり、相対的に絶対値が大きい第１の期間と、相対的に絶対値が小さい第２の期間とを交互に有する。図１２（ａ）に示す例では、ある第１の期間（例えば第１フレーム）における振動電圧Ｖｐ１と、別の第１の期間（例えば第３フレーム）における振動電圧Ｖｐ１’とは、互いに極性が逆である。また、図１２（ｂ）に示す例においても、ある第１の期間（例えば第１フレーム）における振動電圧Ｖｐ１と、別の第１の期間（例えば第７フレーム）における振動電圧Ｖｐ１’とは、互いに極性が逆である。つまり、図１２（ａ）および（ｂ）に示す例では、振動電圧は、極性が反転した成分を含んでいる。そのため、同極性の電圧が印加され続けることによる媒体３１の劣化を抑制することができる。極性を反転させるタイミングに特に限定はないが、媒体３１の劣化をより確実に抑制する観点からは、なるべく短い周期で極性が反転することが好ましく、図１２（ａ）に示すように、電圧が正極性である第１の期間と、電圧が負極性である第１の期間とが第２の期間を挟んで交互であることが好ましい。また、極性反転を行うことにより、形状異方性粒子３２の移動方向（左右および／または上下）の移動方向を反転させることができるので、形状異方性粒子３２の移動範囲を拡大することができるという効果も得られる。
　本実施形態のように、光学層３０に振動電圧として横電界を印加すると、図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、電界強度の小さい領域の形状異方性粒子３２を、光学層３０の層面内方向において移動させることが容易であり、層面内で配向方向が変化する（ここでは水平配向状態をとる）形状異方性粒子３２の存在確率を高くすることができる。図１３（ａ）は、光学層３０に振動電圧として横電界を印加した直後の形状異方性粒子３２の配向状態を示す平面図（図１０（ｂ）に対応）であり、図１３（ｂ）は、印加電圧の小さな期間を経て再び大きな電圧が光学層３０に印加されている期間における形状異方性粒子３２の配向状態を示す平面図（図１０（ｄ）に対応）である。
　なお、光学層３０に振動電圧として横電界を印加し得る構成（つまり第１基板１０側に第１電極１１および第２電極１２が設けられている構成）においては、第１電極１１の枝部１１ａの幅ｗ1および第２電極１２の枝部１２ａの幅ｗ2のそれぞれは、電極間距離ｇよりも小さいことが好ましい。つまり、ｗ1＜ｇおよびｗ2＜ｇの関係が満足されることが好ましい。既に説明したように、枝部１１ａおよび１２ａ上には横電界が生成されない領域が存在するので、枝部１１ａおよび１２ａの幅ｗ1およびｗ2を相対的に小さくし、電極間距離ｇを相対的に大きくすることにより、横電界が生成される領域の割合を大きくすることができ、より多くの形状異方性粒子３２に横電界を作用させることができる。
　なお、これまでの説明は、図１および図２に示した電極構造を例としたが、表示パネル１００の電極構造は、これに限定されるものではない。例えば、図１４および図１５に示すような電極構造を採用してもよい。
　図１および図２に示した例では、第１電極１１および第２電極１２は、同じレベル（高さ）に設けられている。これに対し、図１４および図１５に示す例では、第１電極１１および第２電極１２は、互いに異なるレベルに設けられている。具体的には、第１基板１０は、図１４に示すように、第２電極１２上に形成された絶縁体層（誘電体層）１６を有し、この絶縁体層１６上に第１電極１１が形成されている。つまり、この例では、光学層３０側から、第１電極１１、絶縁体層１６および第２電極１２がこの順に配置されている。
　第１電極１１は、複数の枝部１１ａおよび複数のスリット１１ｃを有する。また、第２電極１２は、スリットを有しておらず、画素のほとんど全ての領域を覆うように形成されている（つまりいわゆるべた電極である）。
　図１４および図１５に示す電極構造を採用した場合でも、第１電極１１と第２電極１２との間に所定の電圧を印加することによって、光学層３０に横電界を生成することができる。図１４および図１５に示す電極構造を採用する場合、第１電極１１の枝部１１ａの幅ｗBおよび隣接する２つの枝部１１ａ間の距離ｇBは、ｗB＜ｇBの関係を満足することが好ましい。言い換えると、スリット１１ｃの幅ｗSおよび隣接する２つのスリット１１ｃ間の距離ｇSは、ｗS＞ｇSの関係を満足することが好ましい。
　また、光学層３０に振動電圧として縦電界を印加してもよい。光学層３０に振動電圧として縦電界を印加すると、電界強度の小さい領域の形状異方性粒子３２を、光学層３０の層法線方向において移動させることが容易である。例えば、図１６（ａ）に示すように、形状異方性粒子３２を横電界が有効に作用する領域Ｒ内に移動させたり、図１６（ｂ）に示すように、基板に貼り付いた形状異方性粒子３２を光学層３０の中央側に移動させたりすることができる。また、図１６（ａ）および（ｂ）に示すように、凝集した形状異方性粒子３２の凝集状態を解く効果も得られる。
　なお、本実施形態では、第２基板２０側に第３電極２１が設けられているが、図１７に示すように、第２基板２０側の第３電極２１は省略されてもよい。光学層３０を電圧無印加状態にすることにより、形状異方性粒子３２は垂直配向状態をとるからである。ただし、応答速度の観点からは、第２基板２０側に第３電極２１が設けられた構成（つまり光学層３０に縦電界が印加され得る構成）を採用することが好ましい。つまり、光学層３０に縦電界が生成された状態と、光学層３０に横電界が生成された状態とを切り替えることによって表示が行われることが好ましい。前者の状態から後者の状態への変化、および、後者の状態から前者の状態への変化は、いずれも印加電界の方向を変化させることにより行われるので、十分な応答速度を実現することができる。
　ここで、図１８（ａ）～（ｇ）を参照しながら、上述したような振動電圧の印加により、配向方向が変化する形状異方性粒子３２の割合（存在確率）を高くし得ることを検証した結果を説明する。図１８（ａ）は、電圧無印加状態における光学層３０の光学顕微鏡像である。図１８（ｂ）～（ｄ）は、光学層３０に印加される電圧の波形を示している。図１８（ｅ）～（ｇ）は、それぞれ図１８（ｂ）～（ｄ）に示す波形の電圧が印加されたときの光学層３０の光学顕微鏡像である。なお、図１８（ａ）および（ｅ）～（ｇ）の光学顕微鏡像は、光学層３０を第１基板１１側から観察したものである。
　図１８（ａ）に示すように、電圧無印加状態の光学層３０では、形状異方性粒子３２が垂直配向状態をとっている。
　図１８（ｂ）に示す単純な交流電圧（Ｖｐ１＝＋１０Ｖ、Ｖｐ２＝－１０Ｖ）を光学層３０に印加すると、図１８（ｅ）に示すように、一部の形状異方性粒子３２は水平配向状態をとるものの、他の形状異方性粒子３２は垂直配向状態のままである。
　これに対し、図１８（ｃ）に示す振動電圧（Ｖｐ１＝＋１０Ｖ、Ｖｐ２＝０Ｖ）を光学層３０に印加すると、図１８（ｆ）に示すように、多くの形状異方性粒子３２が水平配向状態をとる。
　また、図１８（ｄ）に示すような２種類の振動電圧（Ｖｐ１＝＋１０Ｖ、Ｖｐ２＝０Ｖの振動電圧と、Ｖｐ１＝－１０Ｖ、Ｖｐ２＝０Ｖの振動電圧）を光学層３０に交互に繰り返し印加する（つまり極性反転を行う）と、図１８（ｇ）に示すように、いっそう多くの形状異方性粒子３２が水平配向状態をとる。
　このように、光学層３０に印加される電圧を、相対的に絶対値が大きい第１の期間と、相対的に絶対値が小さい第２の期間とを交互に有する振動電圧とすることにより、配向方向が変化する形状異方性粒子３２の割合（存在確率）を高くし得ることが確認された。
　振動電圧のピーク間電圧値（ピークピーク値）は、単純な交流駆動を行う場合の交流電圧のピーク間電圧値の５０％より大きいことが好ましい。以下、図１９を参照しながら、振動電圧のピーク間電圧値と表示の明るさとの関係について検証を行った結果を説明する。図１９（ａ）～（ｄ）は、電圧波形を示しており、図１９（ｅ）～（ｈ）は、それぞれ図１９（ａ）～（ｄ）に示す波形の電圧を光学層３０に印加したときの表示装置の写真である。なお、検証に際しては、試作した表示装置の第２電極１２および第３電極２１を接地電位にするとともに、第１電極１１にファンクションジェネレータから図１９（ａ）～（ｄ）に示す波形の電圧を入力した。駆動周波数は６０Ｈｚとした。図１９（ｅ）～（ｈ）に示す写真は、同一の露出条件で撮影した。
　図１９（ａ）には、ピーク間電圧値が１０Ｖｐｐ（Ｖｐ１＝－１０Ｖ、Ｖｐ２＝０Ｖ）である振動電圧が示されており、図１９（ｂ）には、ピーク間電圧値が９Ｖｐｐ（Ｖｐ１＝－１０Ｖ、Ｖｐ２＝－１Ｖ）である振動電圧が示されている。また、図１９（ｃ）には、ピーク間電圧値が５Ｖｐｐ（Ｖｐ１＝－１０Ｖ、Ｖｐ２＝－５Ｖ）である振動電圧が示されており、図１９（ｄ）には、ピーク間電圧値が１０Ｖｐｐ（Ｖｐ１＝－５Ｖ、Ｖｐ２＝＋５Ｖ）である交流電圧が示されている。
　図１９（ｇ）と図１９（ｈ）との比較からわかるように、図１９（ｃ）に示したピーク間電圧値が５Ｖｐｐの振動電圧の場合、図１９（ｄ）に示したピーク間電圧値が１０Ｖｐｐの交流電圧の場合と同等の明るさである。
　これに対し、図１９（ｆ）と図１９（ｈ）との比較からわかるように、図１９（ｂ）に示したピーク間電圧値が９Ｖｐｐの振動電圧の場合、図１９（ｄ）に示した交流電圧の場合よりも約１５％～２５％明るい表示が実現される。
　また、図１９（ｅ）と図１９（ｈ）との比較からわかるように、図１９（ａ）に示したピーク間電圧値が１０Ｖｐｐの振動電圧の場合、図１９（ｄ）に示した交流電圧の場合よりも約２０％～３０％明るい表示が実現される。
　上記の検証結果からもわかるように、振動電圧のピーク間電圧値が、単純な交流駆動を行う場合の交流電圧のピーク間電圧値の５０％より大きいことにより、単純な交流駆動を行う場合よりも明るい表示を行うことができる。
　図２０に、種々の電圧波形と反射率との関係を示す。図２０には、波形（１）～（６）の６つの波形が示されている。波形（１）は、ピーク間電圧値が１０Ｖｐｐ（Ｖｐ１＝－１０Ｖ、Ｖｐ２＝０Ｖ）の振動電圧を示しており（図１９（ａ）に対応）、波形（２）は、ピーク間電圧値が９Ｖｐｐ（Ｖｐ１＝－１０Ｖ、Ｖｐ２＝－１Ｖ）の振動電圧を示している（図１９（ｂ）に対応）。また、波形（３）は、ピーク間電圧値が５Ｖｐｐ（Ｖｐ１＝－１０Ｖ、Ｖｐ２＝－５Ｖ）の振動電圧を示しており（図１９（ｃ）に対応）、波形（４）は、ピーク間電圧値が２０Ｖｐｐ（Ｖｐ１＝－１０Ｖ、Ｖｐ２＝＋１０Ｖ）の交流電圧を示している。また、波形（５）は、ピーク間電圧値が５Ｖｐｐ（Ｖｐ１＝－５Ｖ、Ｖｐ２＝０Ｖ）の振動電圧を示しており、波形（６）は、ピーク間電圧値が１０Ｖｐｐ（Ｖｐ１＝－５Ｖ、Ｖｐ２＝＋５Ｖ）の交流電圧を示している（図１９（ｄ）に対応）。
　図２０は、図中の左側に位置する波形ほど、原理的には反射率が高くなることを示している。つまり、液晶分子の搖動の程度が大きくなるほど（つまりＶｐ１およびＶｐ２の絶対値の差が大きくなるほど）、また、電界が強くなるほど（つまりＶｐ１（およびＶｐ２）の絶対値が大きくなるほど）、反射率が高くなる。
　なお、図２０の波形（３）および（６）に着目するとわかるように、本来は、図１９（ｃ）に示した振動電圧の印加を行うと、図１９（ｄ）に示した交流電圧の印加を行った場合よりも、表示の明るさが向上すると考えられる。図１９を参照しながら説明した検証結果でそうなっていないのは、試作した表示装置では、５Ｖ程度の電圧でも横電界が有効に作用する形状異方性粒子３２がほとんど水平配向したことや、液晶分子の搖動の効果が十分でなかった（凝集を解くのに十分なピーク間電圧値で無かった）ことが原因であると思われる。
　また、上述したような振動電圧の印加を行う場合、第２の期間においては、形状異方性粒子３２を垂直配向状態に戻すような配向規制力が形状異方性粒子３２に働くことになるが、そのことによる明るさの低下は問題とならない。形状異方性粒子３２の応答速度は、液晶分子の応答速度に比べると遅いので、第２の期間が媒体３１の搖動に十分な長さ（例えば６０Ｈｚ駆動における１フレーム）であったとしても形状異方性粒子３２は第２の期間内で垂直配向状態には戻らないからである。
　なお、上述したような振動電圧を印加する駆動を所定の時間行った後、通常の交流駆動に切り替えてもよい。図２１に、このような駆動の切り替えを行う場合の電圧波形の一例を示す。
　図２１の例では、図中の左側に示されているような振動電圧（Ｖｐ１＝－１０Ｖ、Ｖｐ２＝０Ｖ）が光学層３０に所定の時間印加された後、図中の右側に示されているような、絶対値が略同じで極性が互いに逆の第３の期間（Ｖｐ３＝－５Ｖ）および第４の期間（Ｖｐ４＝＋５Ｖ）を交互に有する交流電圧が光学層３０に印加される。
　振動電圧を印加する駆動によって電界強度の小さい領域の形状異方性粒子３２を移動させて表示が十分に明るくなったところで通常の交流駆動に切り替えることにより、第１基板１０への形状異方性粒子３２の貼り付きを抑制して信頼性を向上させることができる。一方、上述したような駆動の切り替えを行わない場合（つまり振動電圧を印加する駆動をずっと行う場合）、駆動を単純化できるという利点が得られる。
　図２１に示したような駆動の切り替えを行う場合、振動電圧を印加する時間は、５ｍｓｅｃ以上５０００ｍｓｅｃ以下であることが好ましく、５ｍｓｅｃ以上５００ｍｓｅｃ以下であることがより好ましい。形状異方性粒子３２の応答速度は、液晶分子の応答速度と同等以下であるので、振動電圧を印加する時間が短すぎると（具体的には５ｍｓｅｃ未満であると）、形状異方性粒子３２を所望の通りに運動させることができないことがある。また、振動電圧を印加する時間が長すぎると（具体的には５００ｍｓｅｃ（特に５０００ｍｓｅｃ）を超えると）、形状異方性粒子３２が第１基板１０に貼り付き、横電界の印加を停止したり縦電界を印加したりしたときに垂直配向状態に戻りにくくなる。
　本実施形態の表示装置１１０は、１Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の周波数で駆動されることが好ましく、１Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の周波数で駆動されることがより好ましい。駆動周波数が低すぎると（具体的には１Ｈｚ未満であると）、フリッカが視認されることがある。また、駆動周波数が高すぎると（具体的には１００Ｈｚ（特に３００Ｈｚ）を超えると）、形状異方性粒子３２の配向変化が印加電圧の変化に追従し難いことがある。
　なお、本実施形態では、媒体３１として液晶材料が用いられているが、搖動効果が得られるものであれば、媒体３１は液晶材料以外であってもよい。媒体３１は、可視光に対して透明性が高い材料であることが好ましい。また、媒体３１の粘度は、応答特性の観点からは２００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
　本実施形態のように、媒体３１が液晶材料であると、液晶分子のダイレクタＤｉの変化も利用することにより、媒体３１を効率的に搖動させることができる。また、液晶材料は、一般に、炭酸プロピレン等よりも比抵抗が数桁高いので、媒体３１が液晶材料であると、画素への書き込み後のＴＦＴがオフである状態において、媒体３１を介したオフリークの発生が防止される。そのため、高い電圧保持率が得られ、アクティブマトリクス駆動を好適に行うことができる。また、リーク電流が少ないので、消費電力を低減することができる。表示装置１１０の消費電力Ｐは、表示パネル１００の容量をＣ、光学層３０への印加電圧をＶ、駆動周波数をｆ、リーク電流をＩとすると、下記式（２）で表される。
　Ｐ＝Ｃ・Ｖ・ｆ＋Ｉ・Ｖ　　　　　・・・（２）
　式（２）の右辺における第１項は、画素容量項と呼ぶべきものであり、第２項は、リーク電流項と呼ぶべきものである。つまり、消費電力Ｐは、画素容量成分と、リーク電流成分とに分けて考えることができる。媒体３１の比抵抗が高いと、リーク電流Ｉが減少するので、式（２）からも明らかなように、消費電力Ｐを低減することができる。
　また、本実施形態のように、液晶材料がポジ型であると、光学層３０に電界が印加されたときの形状異方性粒子３２の挙動と液晶分子３１の挙動とが一致する。例えば、光学層３０に印加されている電界を横電界から縦電界に切り替えると、形状異方性分子３２は水平配向状態から垂直配向状態に変化しようとし、液晶分子３１ａも水平配向状態から垂直配向状態に変化しようとする。そのため、きちんと垂直配向する形状異方性粒子３２の数（存在確率）を増やすことができるので、いっそう高いコントラスト比を実現することができる。
　ポジ型液晶材料としては、液晶表示装置用の液晶材料を広く好適に用いることができる。例えば、側鎖にフッ素が導入されたフッ素系の液晶材料を好適に用いることができる。フッ素系の液晶材料は、パッシブマトリックス駆動の液晶表示装置によく用いられ、大きな誘電異方性および高い比抵抗を有する。具体的には、例えば、長軸方向の誘電率ε//が２４．７、短軸方向の誘電率ε⊥が４．３、比抵抗ρが６×１０13Ω・ｃｍの液晶材料を用いることができる。勿論、液晶材料の誘電率や比抵抗は、ここで例示したものに限定されない。媒体３１を介したオフリークの発生を十分に抑制する観点からは、液晶材料の比抵抗は、１×１０11～12Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。また、液晶材料の誘電異方性Δεは、１０を超える（Δε＞１０）ことが好ましい。
　なお、媒体３１として、負の誘電異方性を有する液晶材料（つまりネガ型の液晶材料）を用いてもよい。
　また、本実施形態では、光学層３０に電圧が印加されていないとき、形状異方性粒子３２は、基板面に対して略垂直に配向している。そのため、電圧（横電界）印加時の形状異方性粒子３２の配向方向の変化が大きく、媒体３１を効率良く搖動させることができる。また、光学層３０に電界が印加されていないときに形状異方性粒子３２が基板面に対して略垂直に配向するような配向規制力が存在することにより、形状異方性粒子３２が水平状態のまま配向膜に貼り付いてしまうことが防止される。
　既に説明したように、媒体３１が液晶材料である構成は、アクティブマトリクス駆動を好適に行うことができる。図２２および図２３に、アクティブマトリクス駆動を行う場合の、各電極、ＴＦＴおよび配線の接続関係を示す。図２２は、図１７に示したように第２基板２０側に第３電極２１が設けられていない構成における接続関係を示し、図２３は、図１などに示したように第２基板２０側に第３電極２１が設けられている構成における接続関係を示している。
　図２２に示す構成では、各画素にＴＦＴ４１が設けられている。ＴＦＴ４１のゲート電極、ソース電極およびドレイン電極に、走査配線（ゲート配線）４２、信号配線（ソース配線）４３および第１電極１１がそれぞれ電気的に接続されている。走査配線４２は、ＴＦＴ４１に走査信号（ゲート信号）を供給し、信号配線４３は、ＴＦＴ４１に表示信号（ソース信号）を供給する。第１電極１１には、ＴＦＴ４１を介し、表示信号に応じた電圧が印加される。一方、第２電極１２には、複数の画素に共通の電圧（共通電圧：ここでは接地電位）が印加される。
　図２３に示す構成では、各画素に第１ＴＦＴ４１ａおよび第２ＴＦＴ４１ｂが設けられている。第１ＴＦＴ４１ａのゲート電極、ソース電極およびドレイン電極に、走査配線（ゲート配線）４２、第１信号配線（第１ソース配線）４３ａおよび第１電極１１がそれぞれ電気的に接続されている。第２ＴＦＴ４１ｂのゲート電極、ソース電極およびドレイン電極に、走査配線（ゲート配線）４２、第２信号配線（第２ソース配線）４３ｂおよび第２電極１２がそれぞれ電気的に接続されている。走査配線４２は、第１ＴＦＴ４１ａおよび第２ＴＦＴ４１ｂに走査信号（ゲート信号）を供給する。第１信号配線４３ａは、第１ＴＦＴ４１ａに第１表示信号（第１ソース信号）を供給する。第２信号配線４３ｂは、第２ＴＦＴ４１ｂに第２表示信号（第２ソース信号）を供給する。第１電極１１および第２電極１２には、第１ＴＦＴ４１ａおよび第２ＴＦＴ４１ｂを介し、第１表示信号および第２表示信号に応じた電圧がそれぞれ印加される。一方、第３電極２１には、複数の画素に共通の電圧（共通電圧：ここでは接地電位）が印加される。
　図２４に、図２２に示した構成におけるゲート信号、ソース信号および共通電圧の電圧波形を示す。図２３に示すように、各フレームにおいて、ＴＦＴ４１にはゲート信号としてハイレベルの信号（オン電圧）が供給される。また、ＴＦＴ４１（およびＴＦＴ４１のドレイン電極に電気的に接続された第１電極１１）にはソース信号として、奇数フレームにおいて絶対値の大きな電圧が供給され、偶数フレームにおいて絶対値の小さな電圧が供給される。第２電極１２には、常に同レベルの電圧（接地電位）が供給される。
　形状異方性粒子３２は、上述したように印加電圧（印加電界の方向）に応じて基板面への投影面積が変化する限り、その具体的な形状や材料には、特に制限はない。形状異方性部材３２は、フレーク状（薄片状）であってもよいし、円柱状や楕円球状などであってもよい。媒体３１の搖動によって形状異方性粒子３２を移動させる効果を高くする観点からは、移動する際の抵抗がなるべく少なくなる形状が好ましい（例えばフレーク状よりも円柱状や楕円球状が好ましい）。高いコントラスト比を実現する観点からは、形状異方性粒子３２は、最大投影面積と最小投影面積との比が２：１以上となるような形状であることが好ましい。
　形状異方性粒子３２の材料としては、金属材料、半導体材料、誘電体材料およびこれらの複合材料を用いることができる。また、形状異方性粒子３２は、誘電体多層膜であってもよいし、コレステリック樹脂材料から形成されてもよい。なお、形状異方性粒子３２の材料として金属材料を用いる場合、形状異方性粒子３２の表面に絶縁層（誘電体層）が形成されていることが好ましい。金属単体の誘電率は虚数であるが、表面に絶縁層（例えば樹脂層や金属酸化物層）を形成することにより、金属材料から形成された形状異方性粒子３２を誘電体として扱うことができる。また、表面に絶縁層が形成されていることにより、金属材料から形成された形状異方性粒子３２同士の接触による導通や、物理的な相互作用による凝集等を防止する効果も得られる。このような形状異方性粒子３２としては、例えば、表面を樹脂材料（例えばアクリル樹脂）で被覆されたアルミニウムフレークを用いることができる。光学層３０のアルミニウムフレーク含有量は、例えば３重量％である。あるいは、表面にＳｉＯ2層が形成されたアルミニウムフレークや、表面に酸化アルミニウム層が形成されたアルミニウムフレークなどを用いることもできる。勿論、金属材料としてアルミニウム以外の金属材料を用いてもよい。また、形状異方性粒子３２は、着色されていてもよい。
　形状異方性粒子３２の長さは、特に制限されないが、４μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。形状異方性粒子３２の長さが１０μｍを超えると、形状異方性粒子３２が移動しにくくなることがある。一方、形状異方性粒子３２の長さが４μｍ未満になると、形状異方性粒子３２の製造が困難になったり、形状異方性粒子３２の反射性能が十分でなくなったりすることがある。また、本実施形態のような反射型表示装置で、高い反射率を得るために水平配向状態において形状異方性粒子３２で基板面を覆い尽くしたい場合には、形状異方性粒子３２の長さを、電極ピッチｐ以上とすることが好ましい。形状異方性粒子３２の厚さも、特に制限されない。ただし、形状異方性粒子３２の厚さが小さいほど、透明状態における光学層３０の透過率を高くすることができるので、形状異方性粒子３２の厚さは、電極間距離ｇよりも小さい（例えば４μｍ以下）ことが好ましく、光の波長以下である（例えば０．５μｍ以下）ことがより好ましい。
　形状異方性粒子３２の比重は、１１ｇ／ｃｍ3以下であることが好ましく、３ｇ／ｃｍ3以下であることがより好ましく、媒体３１と同程度の比重であることがさらに好ましい。これは、形状異方性粒子３２の比重が媒体３１の比重と大きく異なっていると、形状異方性粒子３２が沈降または浮遊するという問題が生じ得るからである。また、媒体３１の搖動によって形状異方性粒子３２を移動させる効果を高くする観点からは、形状異方性粒子３２は軽いことが好ましい。
　垂直配向膜１５および２５としては、ＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶表示装置用の垂直配向膜（例えばＪＳＲ社製や日産化学社製の、ポリイミド系やポリアミック酸系垂直配向膜）を好適に用いることができる。高誘電率のポジ型液晶材料を垂直配向させるためには、アルキル基やフッ素含有基のような疎水構造が比較的多く側鎖に導入された垂直配向膜を用いることが好ましい。垂直配向膜１５および２５のそれぞれの厚さは、例えば１００ｎｍである。勿論、これに限定されるものではない。
　なお、上記の説明では、アクティブマトリクス基板である第１基板１０が背面側に配置されている構成を例示したが、第１基板１０の配置は、これに限定されるものではない。第１基板１０は、前面側に配置されていてもよい。アクティブマトリクス基板である第１基板１０は、遮光性を有する材料から形成された構成要素を含むので、第１基板１０が背面側に配置されている構成を採用すると、形状異方性粒子３２の反射効果を最大限利用することができる。
　また、上記の説明では、反射型の表示装置１１０を例として説明を行ったが、本発明は、透過型の表示装置にも好適に用いられる。透過型の表示装置では、背面側の基板には光吸収層（図１などに示されている光吸収層１４）は設けられない。また、透過型の表示装置では、表示パネルに光を照射する照明素子（バックライト）が設けられる。
　本発明の実施形態によれば、形状異方性粒子を含む光学層を備えた光学装置において、電圧の印加に応じて配向方向が変化する形状異方性粒子の割合（存在確率）を高くすることができる。本発明の実施形態による光学装置は、表示装置用の表示パネルとして好適に用いられる。また、本発明の実施形態による光学装置は、表示パネル以外の種々の光学装置（光スイッチなど）としても用いられる
　１０　　第１基板
　１０ａ　　基板
　１１　　第１電極
　１１ａ　　第１電極の枝部
　１１ｂ　　第１電極の幹部
　１２　　第２電極
　１２ａ　　第２電極の枝部
　１２ｂ　　第２電極の幹部
　１４　　光吸収層
　１５、２５　　垂直配向膜
　１６　　絶縁体層
　２０　　第２基板
　２０ａ　　基板
　２１　　第３電極
　３０　　光学層（表示媒体層）
　３１　　媒体（液晶材料）
　３２　　形状異方性粒子
　４１　　薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
　４１ａ　　第１ＴＦＴ
　４１ｂ　　第２ＴＦＴ
　４２　　走査配線（ゲート配線）
　４３　　信号配線（ソース配線）
　４３ａ　　第１信号配線
　４３ｂ　　第２信号配線
　１００　　表示パネル（光学装置）
　１１０　　表示装置

Claims (19)

  1. 　互いに対向するように設けられた第１基板および第２基板と、
    　前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた光学層と、
    　互いに異なる電位を与えられ得る第１電極および第２電極と、を備えた光学装置であって、
    　前記光学層は、媒体と、前記媒体中に分散され、形状異方性を有する形状異方性粒子とを含み、
    　前記形状異方性粒子は、前記光学層に印加された電圧に応じて配向方向が変化し、
    　前記光学層に印加される電圧は、相対的に絶対値が大きい第１の期間と、相対的に絶対値が小さい第２の期間とを交互に有する振動電圧である光学装置。
  2. 　前記第２の期間における前記振動電圧の絶対値は、前記第１の期間における前記振動電圧の絶対値の５０％以下である請求項１に記載の光学装置。
  3. 　前記第２の期間における前記振動電圧の絶対値は、前記振動電圧のピーク間電圧値の２％以下である請求項１または２に記載の光学装置。
  4. 　前記第２の期間における前記振動電圧は略０Ｖである請求項１から３のいずれかに記載の光学装置。
  5. 　ある第１の期間における前記振動電圧と、別の第１の期間における前記振動電圧とは、互いに極性が逆である請求項１から４のいずれかに記載の光学装置。
  6. 　前記光学層に前記振動電圧を所定の時間印加した後、絶対値が略同じで極性が互いに逆の第３の期間および第４の期間を交互に有する交流電圧を前記光学層に印加し得る請求項１から５のいずれかに記載の光学装置。
  7. 　前記所定の時間は、５ｍｓｅｃ以上５０００ｍｓｅｃ以下である請求項６に記載の光学装置。
  8. 　前記所定の時間は、５ｍｓｅｃ以上５００ｍｓｅｃ以下である請求項６に記載の光学装置。
  9. 　前記光学層に前記振動電圧として横電界を印加し得る請求項１から８のいずれかに記載の光学装置。
  10. 　前記第１電極および前記第２電極は、前記第１基板側に設けられている請求項１から９のいずれかに記載の光学装置。
  11. 　前記第１電極および前記第２電極のそれぞれは、複数の枝部を有する櫛歯状電極であり、
    　前記第１電極と前記第２電極とは、それぞれの前記複数の枝部が所定の間隙を介して噛合するように配置されており、
    　前記第１電極の前記複数の枝部のそれぞれの幅をｗ1、前記第２電極の前記複数の枝部のそれぞれの幅をｗ2、前記所定の間隙をｇとすると、
    　ｗ1＜ｇおよびｗ2＜ｇの関係が満足される請求項１０に記載の光学装置。
  12. 　前記光学層側から、前記第１電極、絶縁体層および前記第２電極がこの順に配置されており、
    　前記第１電極は、複数の枝部または複数のスリットを有し、
    　前記複数の枝部のそれぞれの幅をｗB、前記複数の枝部のうちの隣接する２つの枝部間の距離をｇB、前記複数のスリットのそれぞれの幅をｗS、前記複数のスリットのうちの隣接する２つのスリット間の距離をｇSとすると、
    　ｗB＜ｇBまたはｗS＞ｇSの関係が満足される請求項１０に記載の光学装置。
  13. 　前記光学層に前記振動電圧として縦電界を印加し得る請求項１から１２のいずれかに記載の光学装置。
  14. 　前記第２基板側に設けられ、前記第１電極および前記第２電極に対向する第３電極をさらに備える請求項１から１３のいずれかに記載の光学装置。
  15. 　１Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の周波数で駆動される請求項１から１４のいずれかに記載の光学装置。
  16. 　１Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の周波数で駆動される請求項１から１４のいずれかに記載の光学装置。
  17. 　前記媒体は、液晶材料である請求項１から１６のいずれかに記載の光学装置。
  18. 　前記光学層に電圧が印加されていないとき、前記形状異方性粒子は、基板面に対して略垂直に配向している請求項１から１７のいずれかに記載の光学装置。
  19. 　請求項１から１８のいずれかに記載の光学装置を備えた表示装置。
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