WO2015198907A1

WO2015198907A1 - 光変調装置及び表示装置

Info

Publication number: WO2015198907A1
Application number: PCT/JP2015/067223
Authority: WO
Inventors: 佐藤　英次; 拓馬友利; 箕浦　潔; 弘幸森脇; 知子寺西; 忠大竹; 昊李
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本発明は、簡素な構成で、光反射状態における光の利用効率を高めることができる光変調装置を提供する。本発明の光変調装置は、対向して配置された第一の基板及び第二の基板と、上記第一の基板と上記第二の基板との間に配置された光変調層とを備える光変調装置であって、上記第一の基板及び上記第二の基板の各々は、電極を有し、上記光変調層は、液晶中に形状異方性部材が分散されたものであり、上記液晶中の液晶分子は、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記光変調層の厚み方向に沿って捩れて配向し、上記液晶分子のチルト角は、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記光変調層の厚み方向に沿って変化し、かつ、上記第一の基板側の第一の界面及び上記第二の基板側の第二の界面の少なくとも一方で７．５°以上、９０°以下である。

Description

光変調装置及び表示装置

本発明は、光変調装置及び表示装置に関する。より詳しくは、液晶中に分散させた形状異方性部材の向きを制御することによって光変調を行う光変調装置、及び、上記光変調装置を備える表示装置に関するものである。

光変調パネルとしては、一対の偏光板を用いる方式の液晶パネルがよく知られている。この方式では、液晶パネルへの入射光を一方の偏光板によって偏光に変換し、液晶層を透過した偏光を他方の偏光板に入射させることによって、液晶パネルへの入射光の透過率を制御することができる。液晶層は、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するため、偏光状態の制御に用いることができる。この方式の液晶パネルでは、入射光が液晶パネルを透過するまでの間に、その半分以上が偏光板で吸収されてしまうため、光の利用効率を向上させる上で限界があった。このため、偏光板を必要としない光変調パネルが提案されている（例えば、特許文献１～７参照）。

特許文献１には、液体ホスト中に懸濁された電気－光学感受性フレークの系を含み、印加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ための光学装置が開示されている。特許文献２には、反射性粒子を含む懸濁液層を備えた半透過反射ディスプレイが開示されている。特許文献３～７には、形状異方性部材を含む光変調層を備えた光変調パネルや表示パネルが開示されている。

特表２００３－５３３７３６号公報特表２００７－５０６１５２号公報国際公開第２０１３／１０８８９９号国際公開第２０１３／１２９３７３号国際公開第２０１３／１４１０５１号国際公開第２０１３／１４１２４８号国際公開第２０１４／０３４９３０号

上記特許文献１に記載の発明は、電場によって、フレークを基板に対して平行な状態から垂直な状態、又は、垂直な状態から平行な状態のいずれか一方向に動作させることは可能である。しかしながら、媒体としてネマチック液晶を用いた場合、その誘電率異方性を利用するだけでは、電圧無印加時に、フレークを一定の方向に配向させることができない。このため、光反射状態において、入射光を入射側に効率的に反射することができず、光の利用効率が低下することがあった。

上記特許文献２に記載の発明は、リブ状のスペーサの側面に設けられた電極で横電界を印加することによって、反射性粒子を基板に対して平行な状態に戻している。しかしながら、スペーサの側面に横電界を印加するための電極を設けるためには、複雑な構成のスペーサが必要である。また、電極間の距離が長いため、非常に高い電圧を要すると考えられる。

上記特許文献３～７に記載の発明では、光反射状態において、形状異方性部材が光変調層の厚み方向に分布した場合、入射角の大きな光が形状異方性部材の間をすり抜けてしまうことがあった。このため、光反射状態において、入射光を入射側に効率的に反射することができず、光の利用効率が低下することがあった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、光反射状態における光の利用効率を高めることができる光変調装置、及び、上記光変調装置を備える表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、一対の基板間に配置された光変調層として、液晶中に形状異方性部材が分散された光変調層を用い、電圧印加による液晶の配向状態の変化を利用して形状異方性部材の配向を制御する光変調装置において、入射角の大きな光が形状異方性部材の間をすり抜けてしまうことに着目した。そして、本発明者らは、更に検討したところ、形状異方性部材の光変調層の厚み方向の分布を狭めることによって、入射角の大きな光であっても、入射光を入射側に効率的に反射することができることを見出した。更に、電圧無印加時（光変調層に電圧を印加しない状態）に、下記の構成（１）及び（２）を採用すれば、形状異方性部材の光変調層の厚み方向の分布を狭めることができることを見出した。
（１）液晶中の液晶分子が、光変調層の厚み方向に沿って捩れて配向する構成
（２）液晶分子のチルト角が、光変調層の厚み方向に沿って変化し、かつ、光変調層と一対の基板のうちの少なくとも一方との界面において高プレチルト角となる構成
以上のようにして、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明の一態様は、対向して配置された第一の基板及び第二の基板と、上記第一の基板と上記第二の基板との間に配置された光変調層とを備える光変調装置であって、上記第一の基板及び上記第二の基板の各々は、電極を有し、上記光変調層は、液晶中に形状異方性部材が分散されたものであり、上記液晶中の液晶分子は、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記光変調層の厚み方向に沿って捩れて配向し、上記液晶分子のチルト角は、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記光変調層の厚み方向に沿って変化し、かつ、上記第一の基板側の第一の界面及び上記第二の基板側の第二の界面の少なくとも一方で７．５°以上、９０°以下である光変調装置であってもよい。

本発明の別の一態様は、上記光変調装置を備える表示装置であってもよい。

本発明によれば、簡素な構成で、光反射状態における光の利用効率を高めることができる光変調装置、及び、上記光変調装置を備える表示装置を提供することができる。

本発明の光変調装置が、外光の反射を利用して表示を行う反射表示モードの表示装置に適用される場合は、電圧無印加時の表示をより明るくすることができる。一方、背面側に配置された光源から出射した光を透過させて表示を行う透過表示モードの表示装置に適用された場合は、光源からの光を光源側に効率的に反射するため、電圧無印加時の表示をより暗くすることができる。

実施形態１の光変調装置を示す断面模式図であり、（ａ）は電圧印加時の状態を示し、（ｂ）は電圧無印加時の状態を示す。実施例１の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例２の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例３の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例４の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例１～４の光変調装置における反射率の方位角依存性を示すグラフである。実施例２～４の光変調装置における反射率の受光角依存性を示すグラフである。実施例５の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例６の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施形態２の光変調装置を示す断面模式図であり、（ａ）は電圧印加時の状態を示し、（ｂ）は電圧無印加時の状態を示す。光変調装置を用いた反射型カラー表示を説明するための概念図であり、（ａ）は実施形態１の構成を示し、（ｂ）は実施形態２の構成を示す。実施例７の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例８の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例９の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例１０の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例１１の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例１２の光変調装置を示す断面模式図であり、（ａ）は電圧無印加時の状態を示し、（ｂ）は電圧印加時の状態を示す。光変調装置を用いた反射型カラー表示を説明するための概念図であり、（ａ）は等方性の散乱である場合を示し、（ｂ）は指向性の散乱である場合を示す。光変調装置における、一方の基板からの距離とチルト角との関係を示すグラフである。比較形態１の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。

以下に実施形態（実施例）を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態（実施例）のみに限定されるものではない。また、各実施形態（実施例）の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。

本明細書中、「高プレチルト角」とは、液晶分子のプレチルト角、すなわち、電圧無印加時（電極間に電圧を印加しない、すなわち、光変調層に電圧を印加しない状態）の、光変調層と基板との界面における液晶分子のチルト角が７．５°以上、９０°以下であることを示す。「高プレチルト角配向処理」とは、液晶分子に高プレチルト角を付与する配向処理を示す。配向処理の方法としては特に限定されず、例えば、ラビング法、光配向法等が挙げられる。また、高プレチルト角の付与は、配向処理を施さずに、例えば、垂直配向膜を用いることでも実現することができる。また、本明細書中、略平行とは、２つの方向のなす角度が、０°以上、１０°以下であることを示す。略垂直とは、２つの方向のなす角度が、８０°以上、９０°以下であることを示す。

［実施形態１］
実施形態１は、一対の基板、及び、一対の基板間に配置された光変調層を備えた光変調装置に関し、一対の基板の両方に高プレチルト角が付与された場合である。

図１は、実施形態１の光変調装置を示す断面模式図であり、（ａ）は電圧印加時の状態を示し、（ｂ）は電圧無印加時の状態を示す。図１に示すように、光変調装置１ａは、対向して配置された第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂと、両基板間に配置された光変調層３とを備えている。第一の基板２ａは背面側に配置され、第二の基板２ｂは観察面側（表示面側）に配置されている。第一の基板２ａと第二の基板２ｂとは、シール材（図示せず）を介して互いに貼り合わされている。

第一の基板２ａは、背面側から観察面側に向かって順に、ガラス基板４ａ、電極５ａ、配向膜６ａを有している。第二の基板２ｂは、観察面側から背面側に向かって順に、ガラス基板４ｂ、電極５ｂ、配向膜６ｂを有している。

第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂは、高プレチルト角が付与された基板である。つまり、液晶分子７のチルト角は、電圧無印加時に、光変調層３と第一の基板２ａとの界面（第一の界面）、及び、光変調層３と第二の基板２ｂとの界面（第二の界面）で、７．５°以上、９０°以下であり、３０°以上、９０°以下であることが好ましく、４５°以上、９０°以下であることがより好ましい。液晶分子７のチルト角は、電圧無印加時に、光変調層３と第一の基板２ａとの界面、及び、光変調層３と第二の基板２ｂとの界面で同一であってもよいし、異なっていてもよい。

第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂの少なくとも一方は、アクティブマトリックス基板であってもよい。アクティブマトリックス基板は、マトリックス状に配置された複数の画素に配置されたスイッチング素子と、各種配線とを有するものである。スイッチング素子としては、例えば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）素子が用いられる。各種配線としては、例えば、ＴＦＴに走査信号を供給するゲートバスライン、ＴＦＴに表示信号を供給するソースバスライン、共通配線等が挙げられる。第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂの一方がアクティブマトリックス基板である場合、他方の基板がカラーフィルタ基板であってもよい。これにより、カラー表示を行うことができる。

電極５ａ、５ｂは平面状電極であり、互いに対向して配置されており、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ：インジウムスズ酸化物）、アルミニウム等の導電材料で形成されている。交流電源で電極５ａ、５ｂ間に電圧を印加することによって、光変調層３に対して縦電界を印加することができる。実施形態１の光変調装置が透過表示モードの表示装置に適用される場合、電極５ａ、５ｂは、ＩＴＯ等の透明導電材料で形成されることが好ましい。一方、実施形態１の光変調装置が反射表示モードの表示装置に適用される場合、外光の入射側（観察面側）の電極５ｂは透明導電材料であることが好ましいが、光変調層３よりも背面側に配置された電極５ａは、透明でなくてもよい。図１中、電極５ａ、５ｂは平面状に配置されているが、セグメント表示又はパッシブ表示が可能となるように、パターニングされていてもよい。また、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂには、電極５ａ、５ｂの光変調層３側に、絶縁層を介して一対の櫛歯電極等の電極が配置されていてもよい。

配向膜６ａ、６ｂは、垂直配向膜である。垂直配向膜としては、公知の垂直配向性ポリイミド膜（例えば、厚みが８０ｎｍ）を単に成膜したものであってもよい。また、垂直配向膜に高プレチルト角配向処理を施したものであってもよい。高プレチルト角配向処理は、例えば、垂直配向膜にラビング処理を施したり、光配向性の垂直配向膜に対して偏光（例えば、偏光紫外線）を照射したりすることで実現できる。これにより、液晶分子７は、電圧無印加時に、高プレチルト角を有するように配向する。また、配向膜６ａ、６ｂは、水平配向膜であってもよい。この場合、公知の水平配向膜（水平配向性ポリイミド膜）にラビング処理を施すことによって、例えば、７．５°以上、１５°以下の高プレチルト角を付与することができる。

光変調層３は、液晶中に形状異方性部材８が分散されたものである。液晶分子７、及び、形状異方性部材８は、電極５ａ、５ｂによって印加される縦電界に応じて、光変調層３中で向きを変える。このため、光変調層３は、入射光の透過率を制御することができる。

液晶中の液晶分子７は、電圧無印加時に、光変調層３の厚み方向に沿って捩れて配向するものである。すなわち、光変調層３中の液晶分子７は、第一の基板２ａと第二の基板２ｂとの間で、螺旋状に配向（ツイスト配向）している。液晶は、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂに対して略垂直な方向の螺旋軸を有し、光変調層３の厚み方向における螺旋の周期を自発ピッチＰｏと言う。上述したような高プレチルト角が付与された第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂと組み合わせることで、液晶分子７のチルト角は、電圧無印加時に、光変調層３の厚み方向に沿って変化する。このような液晶としては、例えば、ネマチック液晶にカイラル剤を混合したカイラルネマチック液晶等が挙げられる。カイラル剤は液晶に捩れを付与するものであり、例えば、メルク社製のＣＢ－１５等を利用することができる。自発ピッチＰｏの逆数は、カイラル剤の濃度ｃに比例することが知られており、その比例定数は、カイラル剤の種類、ネマチック液晶の種類、温度等によって決定される。例えば、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂでの液晶分子７のプレチルト角が９０°である場合、安定したヘリカル構造を得るためには、液晶のツイスト弾性定数をＫ_２２、ベンド弾性定数Ｋ_３３、光変調層３の厚みをｄとすると、２Ｋ_２２／Ｋ_３３＞Ｐｏ／ｄの関係式を満たせばよく、自発ピッチＰｏがこの関係式を満たすように、カイラル剤の濃度ｃを決定すればよい。また、ｄ／Ｐｏを大きくすると、駆動電圧が大きくなり、ｄ／Ｐｏ＞２とした場合は、フォーカルコニック状態やフィンガープリント状態が現れるために、単純な電圧の印加及び無印加では表示を切り換えられない場合がある。すなわち、上記関係式は、Ｋ_３３／２Ｋ_２２を小さく抑えることでｄ／Ｐｏも小さく抑えることができることも示している。

ネマチック液晶としては、正の誘電率異方性を有するｐ型（ポジ型）の液晶を用いても、負の誘電率異方性を有するｎ型（ネガ型）の液晶を用いてもよい。ｐ型の液晶を用いた場合、液晶分子７は電圧印加とともにホメオトロピック配向になり、それに応じて、形状異方性部材８の長軸が、第一の基板２ａ（第二の基板２ｂ）に対して略平行な方向から、略垂直な方向へと回転することができる。ｎ型の液晶を用いた場合、電圧印加とともに、液晶分子７が第一の基板２ａ（第二の基板２ｂ）に対して略平行な方向に回転する。また、液晶及び形状異方性部材８の誘電率の差も、形状異方性部材８の動作に寄与するため、液晶分子７の長軸方向の比誘電率は大きいことが好ましく、例えば、１０以上であることが好ましい。

形状異方性部材８は、電界の方向によって回転を伴う応答をする部材であり、その表面に対して液晶分子７が略平行に配向するものであればよい。形状異方性部材８は、第一の基板２ａ（第二の基板２ｂ）の表面の法線方向から見たとき、第一の基板２ａ（第二の基板２ｂ）への投影面積が、電圧印加に応じて連続的に変化する形状であればよい。また、形状異方性部材の長軸が第一の基板２ａ（第二の基板２ｂ）に対して平行に配向したときの投影面積は、垂直に配向したときの投影面積の２倍以上であることが好ましい。このような形状としては、例えば、円盤状等の薄片状（フレーク状）、円柱状、楕円球状等が挙げられる。形状異方性部材８の厚みは特に限定されないが、例えば、フレーク状である場合、その厚みは１μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以下であることがより好ましい。形状異方性部材８の厚みが小さいほど、垂直に配向したときの投影面積を小さくできるため、高い透過率や散乱の少ない黒表示を得ることができる。更に、形状異方性部材８は、光反射性の表面を有するものであることが好ましい。

形状異方性部材８の材料としては、例えば、金属、半導体、誘電体、及び、それらの複合材料を用いることができる。例えば、形状異方性部材８の材料として金属を用いる場合、アルミニウムフレークを用いることができる。また、形状異方性部材８は、着色した部材によって形成されてもよく、誘電体多層膜やコレステリック樹脂によって形成されてもよい。

形状異方性部材８の表面に対して、液晶分子７を略平行に配向させるための方法としては、以下の方法が挙げられる。例えば、コレステリック樹脂や金属等の表面張力が大きい材料を用いた場合や、液晶分子７が表面に対して略平行に配向するような材質の樹脂やシリカ等の材料で形状異方性部材８を被覆（コーティング）した場合には、特別な処理は必要ない。これに対して、疎水性の材料で、液晶分子７が表面に対して略平行に配向しない材料を用いた場合には、ディップコート等の方法によって樹脂膜等で形状異方性部材８を被膜したり、極性の大きな構造を有する材料を用いたシランカップリング処理によって表面改質を行ったりする。

形状異方性部材８の比重は、１１ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、３ｇ／ｃｍ^３以下であることがより好ましく、液晶の比重（例えば、１ｇ／ｃｍ^３以下）と同等であることが更に好ましい。形状異方性部材８の比重が液晶の比重よりも非常に大きい場合は、形状異方性部材８が光変調層３中で沈降してしまうことがある。

次に、光変調装置１ａの光透過状態及び光反射状態について説明する。以下では、形状異方性部材８として、フレーク状の部材（以下、フレーク８とも言う。）を用いた場合について説明する。

図１の（ａ）は、電極５ａ、５ｂ間に電圧を印加した状態を示したものである。なお、図１の（ａ）は、ｐ型の液晶を用いた場合について示されている。図１の（ａ）に示すように、誘電泳動力、クーロン力、又は、電気エネルギー的な観点から説明される力、及び、液晶との界面エネルギーを極小にする力によって、フレーク８はその長軸が電気力線に対して略平行になるように回転する。例えば、フレーク８として、金属の薄片のような可視光反射性を有する材料を用いれば、フレーク８の反射面が第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂに対して略垂直に配向する（以下、縦配向とも言う。）ため、入射光は直接透過するか、フレーク８の反射面で反射した後に、入射側とは反対側に透過する。例えば、第一の基板２ａ側から光が入射する場合について、光の経路を図１の（ａ）中の矢印で示した。以上のようにして、光透過状態を実現することができる。

このような光透過状態において、例えば、光変調装置１ａの背面側にバックライト等の光源を配置すれば、透過表示モードの表示装置を実現することができる。

図１の（ｂ）は、電極５ａ、５ｂ間に電圧を印加しない状態を示したものである。図１の（ｂ）に示すように、液晶分子７は、光変調層３の厚み方向に沿って捩れて配向するとともに、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂに向かって捩れながら、各々の基板に付与されたプレチルト角を有する状態に徐々に近づくように配向する。更に、フレーク８が、その表面に対して液晶分子７が略平行に配向するように移動した結果、フレーク８は第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂから離れ、その反射面が第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂに対して、略平行に配向し（以下、横配向とも言う。）、又は、傾いて配向し、光変調層３の厚み方向の中央付近に集まる。その結果、フレーク８の光変調層３の厚み方向の分布が狭まる。このため、入射光はフレーク８の反射面で入射側へ反射され、入射角の大きな光であっても、フレーク８間をすり抜けることなく入射側へ効率的に反射される。例えば、第一の基板２ａ側から光が入射する場合について、光の経路を図１の（ｂ）中の矢印で示した。以上のようにして、光の利用効率が高い光反射状態を実現することができる。更に、フレーク８が同一平面上に横配向する場合に、最も明るい（光の利用効率が最も高い）光反射状態が得られる。

実施形態１の光変調装置が表示装置に適用される場合は、このような光透過状態及び光反射状態において、例えば、第一の基板２ａの背面側に着色層を配置すれば、フレーク８が横配向するときはフレーク８での反射色が表示され、フレーク８が縦配向するときは着色層の色が表示される。例えば、着色層の色を黒色とし、フレーク８を金属の薄片とすると、フレーク８が横配向するときは金属の薄片の反射光による表示が得られ、フレーク８が縦配向するときは黒表示が得られる。更に、金属の薄片の平均径を、例えば２０μｍ以下としたり、フレーク８の表面を光散乱性にしたり、フレーク８の輪郭を凹凸の激しい形状にすることで、フレーク８での反射光は散乱され、白表示を得ることができる。また、第一の基板２ａの背面側に正反射又は散乱反射する反射層を配置し、フレーク８を着色部材で形成すれば、フレーク８が横配向するときは着色されたフレーク８の色の表示が得られ、フレーク８が縦配向するときは反射層での反射光の表示が得られる。光変調装置１ａを携帯電話等の非表示面に配置することで、携帯電話のボディの色と、着色されたフレーク８の色とを切り換えて表示することもできる。また、印加電圧の大きさによって、光透過状態と光反射状態との間の状態のフレーク８の傾きを利用して中間調表示を行うことができる。

後述する実施形態２の光変調装置のように、一対の基板の一方に高プレチルト角が付与されていない場合、例えば、表面エネルギーが高い水平配向膜を用いた場合は、初期（電圧無印加時）及び電圧駆動後に、フレークが基板に貼り付き動作しないことがある。この現象は、特に表面エネルギーが高い材料から形成されたフレークを用いる場合に顕著となる。これに対して、実施形態１の光変調装置のように、一対の基板の両方に高プレチルト角が付与される場合は、上述したように、フレークは基板から離れて配向するため、基板へ貼り付くことがなく、良好な初期配向特性及び繰り返し動作特性を得ることができる。

以下に、実施形態１の光変調装置を実際に作製した実施例を示す。以下の各実施例では、形状異方性部材８として、フレーク状の部材（フレーク８）を用いた。

（実施例１）
実施例１は、一対の基板の両方に高プレチルト角が付与された場合であり、高プレチルト角の付与方法として高プレチルト角配向処理を用いた場合である。

図２は、実施例１の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。高プレチルト角配向処理として、垂直配向膜（配向膜６ａ、６ｂ）にラビング処理を施し、液晶分子７がプレチルト角８４°で配向する第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂを得た。その後、両基板を、各々のラビング方向が逆平行（アンチパラレル）になるように貼り合わせ、液晶とフレーク８との混合物を両基板間に注入することによって、光変調層３を形成した。貼り合わせ後の光変調層３の厚みは、約２０μｍであった。

液晶とフレーク８との混合物としては、液晶中にフレーク８が、混合物全体の３ｗｔ％となるように分散されたものを用いた。フレーク８としては、アルミニウムフレークを用い、その長軸の長さを約１０μｍとした。フレーク８には、液晶分子７が表面に対して略平行に配向するようなコーティングを施した。液晶としては、ｐ型の液晶を用い、その自発ピッチＰｏを４０μｍとした。

以上により、図２に示すような実施例１の光変調装置が得られた。実施例１の光変調装置においては、ｄ／Ｐｏが０．５であり、ツイスト角が１８０°であった。なお、ツイスト角とは、第一の基板２ａの表面に位置する液晶分子７の長軸を基板に投影したものと、第二の基板２ｂの表面に位置する液晶分子７の長軸を基板に投影したものとがなす実質上又は設定上の角度を示す。また、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂの一方にフォトスペーサーを形成し、両基板を、滴下された混合物（液晶とフレーク８との混合物）を介して真空中で貼り合わせる、いわゆる滴下注入法によって貼り合わせてもよい。

液晶分子７は、光変調層３と第一の基板２ａとの界面、及び、光変調層３と第二の基板２ｂとの界面付近から、光変調層３の厚み方向に沿って捩れるように配向する。このため、このような領域では、フレーク８は、そのすべての表面に対して液晶分子７が略平行に配向するように存在することができない。よって、フレーク８は、光変調層３の厚み方向の中央付近に集まり、フレーク８の反射面の法線方向と液晶の螺旋軸とが略平行となるように配向する。このとき、液晶の螺旋軸は、光変調層３の厚み方向の中央付近において、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂの法線方向に対してほとんど傾いていないため、フレーク８は、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂに対して略平行に配向する。例えば、周波数６０Ｈｚ、振幅３Ｖの矩形波を光変調層３に印加することによってフレーク８を縦配向させた後、振幅を０Ｖ（電圧０Ｖ）とすると、フレーク８は、１．６秒の応答時間で横配向の状態に戻った。

（実施例２）
実施例２は、一対の基板の両方に高プレチルト角が付与された場合であり、実施例１との違いは、プレチルト角の大きさ、及び、液晶の自発ピッチである。実施例２の光変調装置は、これらの構成以外、実施例１の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図３は、実施例２の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。高プレチルト角配向処理として、外部応力によって変形しやすい垂直配向膜（配向膜６ａ、６ｂ）にラビング処理を施し、液晶分子７がプレチルト角４５°で配向する第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂを得た。その後、両基板を、各々のラビング方向が逆平行（アンチパラレル）になるように貼り合わせ、液晶とフレーク８との混合物を両基板間に注入することによって、光変調層３を形成した。貼り合わせ後の光変調層３の厚みは、約２０μｍであった。

液晶としては、ｐ型の液晶を用い、その自発ピッチＰｏを２０μｍとした。

以上により、図３に示すような実施例２の光変調装置が得られた。実施例２の光変調装置においては、ｄ／Ｐｏが１であり、ツイスト角が３６０°であった。

実施例２の光変調装置においては、実施例１で既に説明したものと同様の理由で、フレーク８は、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂに対して略平行に配向する。また、エネルギー的な観点から、実施例２における液晶分子７の配向は、実施例１における液晶分子７の配向よりも安定的である。更に、実施例２で用いた液晶の自発ピッチＰｏは、実施例１で用いた液晶の自発ピッチＰｏよりも小さいため、実施例２におけるフレーク８は、実施例１におけるフレーク８よりも横配向しやすい。例えば、周波数６０Ｈｚ、振幅３Ｖの矩形波を光変調層３に印加することによってフレーク８を縦配向させた後、振幅を０Ｖ（電圧０Ｖ）とすると、フレーク８は、０．２５秒という実施例１よりも速い応答時間で横配向の状態に戻った。言い換えると、例えば、長軸の長さが約１０μｍであるフレーク８に対して、液晶の自発ピッチＰｏを２０μｍ以下とすることで、より速い応答時間が得られる。

（実施例３）
実施例３は、一対の基板の両方に高プレチルト角が付与された場合であり、実施例１との違いは、プレチルト角の大きさ、及び、一対の基板の貼り合わせ方向である。実施例３の光変調装置は、これらの構成以外、実施例１の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図４は、実施例３の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。高プレチルト角配向処理として、外部応力によって変形しやすい垂直配向膜（配向膜６ａ、６ｂ）にラビング処理を施し、液晶分子７がプレチルト角７７°で配向する第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂを得た。その後、両基板を、各々のラビング方向が平行（パラレル）になるように貼り合わせ、液晶とフレーク８との混合物を両基板間に注入することによって、光変調層３を形成した。貼り合わせ後の光変調層３の厚みは、約２０μｍであった。

以上により、図４に示すような実施例３の光変調装置が得られた。実施例３の光変調装置においては、ｄ／Ｐｏが０．５であり、ツイスト角が１８０°であった。

実施例３の光変調装置においては、光変調層３の厚み方向の中央付近における液晶分子７の長軸方向が、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂに対して傾いているため、フレーク８の反射面は、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂに対して傾いて配向する。

（実施例４）
実施例４は、一対の基板の両方に高プレチルト角が付与された場合であり、実施例１との違いは、一対の基板の貼り合わせ方向、及び、液晶の自発ピッチである。実施例４の光変調装置は、この構成以外、実施例１の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図５は、実施例４の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。高プレチルト角配向処理として、垂直配向膜（配向膜６ａ、６ｂ）にラビング処理を施し、液晶分子７がプレチルト角８４°で配向する第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂを得た。その後、両基板を、各々のラビング方向が平行（パラレル）になるように貼り合わせ、液晶とフレーク８との混合物を両基板間に注入することによって、光変調層３を形成した。貼り合わせ後の光変調層３の厚みは、約２０μｍであった。

以上により、図５に示すような実施例４の光変調装置が得られた。実施例４の光変調装置においては、ｄ／Ｐｏが１であり、ツイスト角が１８０°で安定した。これは、実施例４の光変調装置に用いられた液晶やラビング条件では、液晶分子７がツイスト角３６０°の状態で配向するよりも、ツイスト角１８０°の状態で配向した方が、弾性自由エネルギーが小さいためであると考えられる。

実施例４の光変調装置においては、光変調層３の厚み方向の中央付近における液晶分子７の長軸方向が、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂに対して傾いているため、フレーク８の反射面は、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂに対して傾いて配向する。

［評価結果］
実施例１～４の光変調装置について、反射率の方位角依存性を図６に示した。図６は、実施例１～４の光変調装置における反射率の方位角依存性を示すグラフである。

反射率としては、各実施例の光変調装置の法線方向（第一の基板２ａ（第二の基板２ｂ）の法線方向）から光を照射して、各光変調装置で反射された光を極角３０°の方向で受光したときの反射率を、最も強い反射が得られた方位角における反射率を１とする規格化を行って算出した。反射率の測定器としては、大塚電子社製のＬＣＤ－５２００を用いた。方位角については、光の入射側に配置された基板のラビング方向の逆方向を方位角０°とし、観察面側から見たときの反時計回りの方向を正とした。

図６に示すように、実施例１、２の光変調装置においては、実施例３、４の光変調装置と比較して、反射光の方位角依存性が小さく、より自然な視認性を有する反射が得られた。これは、実施例１、２の光変調装置において、実施例３、４の光変調装置と比較して、横配向時のフレーク８の反射面の傾きが小さく、光変調装置の法線方向から入射された光が、光変調装置の法線方向付近に反射されるためである。一方、実施例３、４の光変調装置においては、実施例１、２の光変調装置と比較して、反射光の方位角依存性が大きかった。これは、実施例３、４の光変調装置において、実施例１、２の光変調装置と比較して、フレーク８の反射面の傾きが大きく、光変調装置の法線方向から入射された光が、一定の方位角に傾いて反射されるためである。

このようなフレーク８の反射面の傾きについて考慮すると、光変調装置は、フレーク８の反射面の法線方向が光変調装置の法線方向に対して傾くように配置されることが好ましい。これにより、フレーク８の反射面の傾きを利用して、光変調装置へ斜め方向から入射した光を、光変調装置の法線方向へ効率的に反射することができる。そして、このような構成を反射表示モードの表示装置に適用すれば、より明るい表示が得られる。このような構成は、フレーク８の反射面の法線方向が、例えば、観察者の反対側に向くようにしたり、光変調装置を立てて設置する際には、その上方に向くようにしたりすることで実現できる。この場合、反射表示モードの表示装置で反射される外光は、観察者の反対側、又は、光変調装置を立てて設置する際の上方に強く分布していることが多いため、より明るい光反射状態を得ることができる。

次に、実施例２～４の光変調装置について、各光変調装置の法線方向から光を照射したときに強い反射が得られる方位角における、反射率の受光角依存性を図７に示した。図７は、実施例２～４の光変調装置における反射率の受光角依存性を示すグラフである。

反射率としては、各実施例の光変調装置の法線方向（第一の基板２ａ（第二の基板２ｂ）の法線方向）から光を照射して、各光変調装置で反射された光を方位角２７０°又は３６０°の方向で受光したときの反射率を、最も強い反射が得られた極角における反射率を１とする規格化を行って算出した。反射率の測定器としては、大塚電子社製のＬＣＤ－５２００を用いた。方位角については、光の入射側に配置された基板のラビング方向の逆方向を方位角０°とし、観察面側から見たときの反時計回りの方向を正とした。

図７に示すように、実施例３の光変調装置においては、極角７０°の方向に強い反射光が検出された。実施例４の光変調装置においては、極角４０°の方向に強い反射光が検出された。以上の結果から、実施例３の光変調装置に対しては、極角７０°の方向に外部光源を配置すると、外部光源からの外光を光変調装置の法線方向へ効率的に反射することができる。また、実施例４の光変調装置に対しては、極角４０°の方向に外部光源を配置すると、外部光源からの外光を光変調装置の法線方向へ効率的に反射することができる。そして、これらの構成を反射表示モードの表示装置に適用すれば、より明るい表示が得られる。これらの構成は、例えば、導光型のフロントライトを用いる際に発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）の入射辺の方位を上記方位（光変調装置の法線方向から光を照射したときに強い反射が得られる方位）と一致させたり、光変調装置をポスターのように立てて設置する際に夜間照明を上記角度（光変調装置の法線方向から光を照射したときに強い反射が得られる方位角であり、極角は７０°又は４０°）から当てたりすることで実現できる。

（実施例５）
実施例５は、一対の基板の両方に高プレチルト角が付与された場合であり、実施例１との違いは、高プレチルト角の付与方法として、高プレチルト角配向処理の代わりに垂直配向膜を用いたこと、プレチルト角の大きさ、及び、液晶の自発ピッチである。実施例５の光変調装置は、これらの構成以外、実施例１の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図８は、実施例５の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。垂直配向膜（配向膜６ａ、６ｂ）を形成することで、液晶分子７がプレチルト角９０°で配向する第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｂを得た。その後、両基板を貼り合わせ、液晶とフレーク８との混合物を両基板間に注入することによって、光変調層３を形成した。貼り合わせ後の光変調層３の厚みは、約２０μｍであった。

液晶としては、ｐ型の液晶を用い、その自発ピッチＰｏを１５μｍとした。

以上により、図８に示すような実施例５の光変調装置が得られた。実施例５の光変調装置においては、ｄ／Ｐｏが約１．３であり、ツイスト角が３６０°で安定した。ちなみに、上述したように、２Ｋ_２２／Ｋ_３３＞Ｐｏ／ｄの関係式を満たせば、安定したヘリカル構造が得られることが知られており、この関係式から大きく外れた場合は、ヘリカル構造が得られず、液晶分子７は一様に垂直配向してしまうことが確認された。

実施例５の光変調装置によれば、高プレチルト角の付与方法として垂直配向膜が単に用いられるため、ラビング処理等の高プレチルト角配向処理の工程を省略することができる。液晶分子７は、光変調層３と第一の基板２ａとの界面、及び、光変調層３と第二の基板２ｂとの界面付近からツイストしながら、両界面付近での垂直配向状態から光変調層３の厚み方向の中央付近での略水平配向状態へ向かって、光変調層３の厚み方向に沿って捩れるように配向する。このため、フレーク８は、光変調層３の厚み方向の中央付近の略同一平面上に集まりやすく、光の利用効率が高い光反射状態を得ることができる。

（実施例６）
実施例６は、一対の基板の両方に高プレチルト角が付与された場合であり、実施例１との違いは、隔壁を配置したことである。実施例６の光変調装置は、この構成以外、実施例１の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図９は、実施例６の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例６の光変調装置においては、図９に示すように、第二の基板２ｂの光変調層３側の表面上に、フレーク８を遮る隔壁１２が配置されている。

フレーク８が重力等の力によって第一の基板２ａ（第二の基板２ｂ）に対して平行に移動すると、フレーク８の密度に偏りが生じ、その結果、表示（光透過状態及び光反射状態）の均一性も低下してしまうことがある。しかしながら、実施例６の光変調装置によれば、隔壁１２が配置されているため、フレーク８の移動を防止することができ、フレーク８の密度に偏りが生じることを防止することができる。

隔壁１２の材料としては、上記特許文献４に開示された材料と同様に、感光性樹脂を用いた。隔壁１２としては、上記特許文献４に開示された形状や材料を選択することができる。隔壁１２の高さは、光変調層３の厚みと同等としてもよいが、フレーク８は光変調層３の厚み方向の所定の位置（中央付近）に集まっているため、フレーク８を遮るような高さに設定されればよい。よって、隔壁１２の高さを、光変調層３の厚みよりも低く設定することができる。これにより、隔壁１２の幅も狭く設定することができ、表示に使える面積比（開口率）を大きくすることができる。その結果、例えば、実施例６の光変調装置が反射表示モードの表示装置に適用される場合は、明るくコントラストの高い表示を得ることができる。また、隔壁１２の高さを光変調層３の厚みと同等に設定すると、基板の貼り合わせ時に、個々の隔壁で囲まれた領域（空間）内に液晶とフレーク８との混合物を充填するのは困難であるが、隔壁１２の高さを光変調層３の厚みよりも低く設定することで、液晶とフレーク８との混合物は相対的に広がりやすくなるため、プロセス上の利点もある。このような効果を充分に奏する観点からは、隔壁１２の高さは、光変調層３の厚みの半分以下に設定されることが好ましい。例えば、実施形態１の光変調装置において、光変調層３と第一の基板２ａとの界面でのプレチルト角と、光変調層３と第二の基板２ｂとの界面でのプレチルト角とが異なれば、フレーク８の分布が第一の基板２ａ側、又は、第二の基板２ｂ側に多少偏るため、隔壁１２の高さを光変調層３の厚みの半分以下に設定することができる。この場合、光変調層３と第一の基板２ａとの界面でのプレチルト角と、光変調層３と第二の基板２ｂとの界面でのプレチルト角との差は、１０°以上であることが好ましく、８０°以上であることがより好ましい。実施例２～５の光変調装置においても、一方の基板（第一の基板２ａ、又は、第二の基板２ｂ）の光変調層３側の表面上に隔壁１２を配置することで、実施例６の光変調装置と同様な効果が得られる。

［実施形態２］
実施形態２は、一対の基板、及び、一対の基板間に配置された光変調層を備えた光変調装置に関し、一対の基板の一方に高プレチルト角が付与された場合である。実施形態２の光変調装置は、この構成以外、実施形態１の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図１０は、実施形態２の光変調装置を示す断面模式図であり、（ａ）は電圧印加時の状態を示し、（ｂ）は電圧無印加時の状態を示す。図１０に示すように、光変調装置１ｂは、対向して配置された第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｃと、両基板間に配置された光変調層３とを備えている。第一の基板２ａは背面側に配置され、第二の基板２ｃは観察面側（表示面側）に配置されている。第一の基板２ａと第二の基板２ｃとは、シール材（図示せず）を介して互いに貼り合わされている。

第一の基板２ａは、背面側から観察面側に向かって順に、ガラス基板４ａ、電極５ａ、配向膜６ａを有している。第二の基板２ｃは、観察面側から背面側に向かって順に、ガラス基板４ｂ、電極５ｂ、配向膜６ｃを有している。

第一の基板２ａは、高プレチルト角が付与された基板である。つまり、液晶分子７のチルト角は、電圧無印加時に、光変調層３と第一の基板２ａとの界面（第一の界面）で、７．５°以上、９０°以下であり、３０°以上、９０°以下であることが好ましく、４５°以上、９０°以下であることがより好ましい。

第二の基板２ｃは、高プレチルト角が付与されていない基板である。つまり、液晶分子７のチルト角は、電圧無印加時に、光変調層３と第二の基板２ｃとの界面（第二の界面）で、０°以上、７．５°未満であり、０°以上、６°以下であることが好ましく、０°以上、３°以下であることがより好ましい。

配向膜６ｃは、水平配向膜である。水平配向膜としては、公知の水平配向性ポリイミド膜（例えば、厚みが８０ｎｍ）を単に成膜したものであってもよい。また、水平配向膜にラビング処理を施すことによって、例えば、２°以上、７．５°未満のプレチルト角を付与することができる。他には、光配向性の水平配向膜に対して偏光（例えば、偏光紫外線）を照射することによって、例えば、０°以上、３°以下のプレチルト角を付与することができる。

形状異方性部材８の表面に対して、液晶分子７を略平行に配向させるための方法としては、実施形態１で既に説明した方法が挙げられる。形状異方性部材８の表面に対して、液晶分子７を略垂直に配向させるための方法としては、以下の方法が挙げられる。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の方法によって成膜したり、液晶分子７の垂直配向を得るために用いられることで知られる、適切な分子量のアルキル基を含む材料によるシランカップリング処理が行われたりする。

次に、光変調装置１ｂの光反射状態について説明する。以下では、形状異方性部材８として、フレーク状の部材（フレーク８）を用いた場合について説明する。光変調装置１ｂの光透過状態については、実施形態１の光変調装置（光変調装置１ａ）の光透過状態と同様であるため、説明を省略する。

図１０の（ｂ）は、電極５ａ、５ｂ間に電圧を印加しない状態を示したものである。フレーク８として、その表面に対して液晶分子７が略平行に配向するものを用いた場合、図１０の（ｂ）に示すように、液晶分子７は、光変調層３の厚み方向に沿って捩れて配向するとともに、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｃに向かって捩れながら、各々の基板に付与されたプレチルト角を有する状態に徐々に近づくように配向する。更に、フレーク８が、その表面に対して液晶分子７が略平行に配向するように移動した結果、フレーク８は横配向し、第二の基板２ｃ側に集まる。その結果、フレーク８の光変調層３の厚み方向の分布が狭まる。このため、入射光はフレーク８の反射面で入射側へ反射され、入射角の大きな光であっても、フレーク８間をすり抜けることなく入射側へ効率的に反射される。例えば、第一の基板２ａ側から光が入射する場合について、光の経路を図１０の（ｂ）中の矢印で示した。以上のようにして、光の利用効率が高い光反射状態を実現することができる。

また、フレーク８として、その表面に対して液晶分子７が略垂直に配向するものを用いた場合は、フレーク８は横配向し、第一の基板２ａ側に集まる。その結果、フレーク８の光変調層３の厚み方向の分布が狭まるため、光の利用効率が高い光反射状態を実現することができる。

実施形態２の光変調装置においては、低電圧（例えば、電圧０Ｖ）の状態で、例えば、図１０の（ｂ）に示すように、フレーク８は第二の基板２ｃ近傍に横配向して集まる。この場合、第二の基板２ｃ近傍の液晶分子７のチルト角が制御可能であるため、横配向するフレーク８の傾きを自由に制御することができる。実施形態２のように、第二の基板２ｃ近傍の液晶分子７のチルト角を小さく設定した場合は、方位角異方性のない反射が得られる。これに対して、第二の基板２ｃ近傍の液晶分子７のチルト角を大きく設定した場合は、実施形態１のような構成とすることができる。液晶分子７のチルト角を大きく設定する方法としては、例えば、水平配向膜（配向膜６ｃ）にラビング処理を施すことによって、７．５°以上、１５°以下の高プレチルト角を付与する方法が挙げられる。また、横配向するフレーク８の傾きが制御可能であるという効果は、実施形態１の光変調装置において、光変調層３と第一の基板２ａとの界面でのプレチルト角と、光変調層３と第二の基板２ｂとの界面でのプレチルト角とが異なれば、少なからず得られる。この場合、光変調層３と第一の基板２ａとの界面でのプレチルト角と、光変調層３と第二の基板２ｂとの界面でのプレチルト角との差は、１０°以上であることが好ましく、８０°以上であることがより好ましい。また、一方の基板のプレチルト角を、例えば７．５°未満のように小さく抑えた場合は、液晶はヘリカル構造を得やすい。そのため、ベンド弾性定数Ｋ_３３の大きな液晶を用いてもよく、このような構成とすることによって、フレーク８の分布がプレチルト角の低い基板側に偏りやすくなり、電圧０Ｖにした時の応答速度を速くすることができる。

次に、実施形態２の光変調装置において、実施形態１の光変調装置と比較しつつ、観察面側の基板（第二の基板２ｂ、２ｃ）にカラーフィルタ層が配置された場合の反射型カラー表示について説明する。図１１は、光変調装置を用いた反射型カラー表示を説明するための概念図であり、（ａ）は実施形態１の構成を示し、（ｂ）は実施形態２の構成を示す。実施形態１の構成においては、図１１の（ａ）中の矢印（光の経路）で示すように、入射光が透過する色画素（カラーフィルタ層９Ｇ）と、フレーク８の反射面で反射された光が透過する色画素（カラーフィルタ層９Ｒ）とが異なる場合がある。特に、光変調層３の厚みが大きい場合や、高精細である場合は、このような各色画素（カラーフィルタ層９Ｇ、９Ｒ）が異なる問題が顕著となり、カラーフィルタ層９Ｇ、９Ｒとフレーク８との間の視差によって、色純度の低下や、明るさの低下が問題となり得る。ここで、明るさの低下とは、異なる吸収スペクトルの層を光が透過することによって発生するものであり、例えば、カラーフィルタ層９Ｇを透過した緑色の光が、カラーフィルタ層９Ｒを透過することで吸収されてしまうようなものである。これに対して、実施形態２の構成においては、図１１の（ｂ）中の矢印（光の経路）で示すように、入射光が透過する色画素（カラーフィルタ層９Ｇ）と、フレーク８の反射面で反射された光が透過する色画素（カラーフィルタ層９Ｇ）とが同じである。これは、カラーフィルタ層９Ｇ、９Ｒとフレーク８とが実質的に密接しているためであり、両者の間で視差が生じず、明るく色純度の高い反射型カラー表示が得られる。また、このような反射型カラー表示が得られるという効果は、実施形態１の光変調装置において、光変調層３と第一の基板２ａとの界面でのプレチルト角と、光変調層３と第二の基板２ｂとの界面でのプレチルト角とが異なれば、少なからず得られる。この場合、光変調層３と第一の基板２ａとの界面でのプレチルト角と、光変調層３と第二の基板２ｂとの界面でのプレチルト角との差は、１０°以上であることが好ましく、８０°以上であることがより好ましい。

図１０の（ｂ）に示すような状態において、例えば、フレーク８の界面エネルギー、及び、配向膜６ｃの界面エネルギーを液晶より高くして、フレーク８と配向膜６ｃとの間に弱い接着力を付与することができる。また、例えば、フレーク８の表面をイオン解離性の材料や極性の強い材料で修飾することによってフレーク８を帯電させて、電極５ａ、５ｂ間にＤＣ電圧を印加することによってフレーク８を第二の基板２ｃに貼り付ける力を付与することもできる。この場合、例えば、電極５ａ、５ｂ間にＡＣ電圧を印加することによってフレーク８が縦配向しようとする力と、フレーク８を第二の基板２ｃに貼り付ける力とのバランスから、フレーク８が縦配向する閾値電圧を得ることができる。各々のフレーク８の界面エネルギー及び帯電量に分布を持たせることによって、各々のフレーク８で異なる閾値電圧を設定することができるため、例えば、実施形態２の光変調装置が表示装置に適用される場合は、安定した中間調表示を得ることができる。

なお、図１０に示した構成においては、第一の基板２ａを背面側に、第二の基板２ｃを観察面側に配置しているが、両基板を逆に配置しても光変調装置の特性に変化はない。

以下に、実施形態２の光変調装置を実際に作製した実施例を示す。以下の各実施例では、形状異方性部材８として、フレーク状の部材（フレーク８）を用いた。

（実施例７）
実施例７は、一対の基板の一方に高プレチルト角が付与された場合であり、高プレチルト角の付与方法として高プレチルト角配向処理を用いた場合である。

図１２は、実施例７の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。垂直配向膜（配向膜６ａ）を形成することで、液晶分子７がプレチルト角９０°で配向する第一の基板２ａを得た。また、水平配向膜（配向膜６ｃ）を形成することで、液晶分子７がプレチルト角５°で配向する第二の基板２ｃを得た。その後、両基板を貼り合わせ、液晶とフレーク８との混合物を両基板間に注入することによって、光変調層３を形成した。貼り合わせ後の光変調層３の厚みは、約２０μｍであった。

液晶とフレーク８との混合物としては、液晶中にフレーク８が、混合物全体の３ｗｔ％となるように分散されたものを用いた。フレーク８としては、アルミニウムフレークを用い、その長軸の長さを約１０μｍとした。フレーク８には、液晶分子７が表面に対して略平行に配向するようなコーティングを施した。液晶としては、ｐ型の液晶を用い、その自発ピッチＰｏを２０μｍとした。

以上により、図１２に示すような実施例７の光変調装置が得られた。実施例７の光変調装置においては、ｄ／Ｐｏが１であり、ツイスト角が３６０°であった。なお、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｃの一方にフォトスペーサーを形成し、両基板を、滴下された混合物（液晶とフレーク８との混合物）を介して真空中で貼り合わせる、いわゆる滴下注入法によって貼り合わせてもよい。

（実施例８）
実施例８は、一対の基板の一方に高プレチルト角が付与された場合であり、実施例７との違いは、フレークの表面処理、及び、液晶である。実施例８の光変調装置は、これらの構成以外、実施例７の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図１３は、実施例８の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例８の光変調装置においては、図１３に示すように、実施例７の光変調装置に対して、第一の基板２ａ、及び、第二の基板２ｃが逆に配置されている。

フレーク８には、液晶分子７が表面に対して略垂直に配向するような処理を施した。液晶としては、ｎ型の液晶を用いた。

実施例８の光変調装置においては、図１３に示すように、第一の基板２ａ側にフレーク８を横配向させて集めることができる。これは、このようなフレーク８の位置が、フレーク８の周囲のすべての液晶分子７がフレーク８の表面に対して略垂直に配向可能な位置であり、ここでフレーク８が横配向するためである。電極５ａ、５ｂ間に電圧を印加すると、液晶分子７が第一の基板２ａ（第二の基板２ｃ）に対して略平行な方向に回転するにつれて、フレーク８は縦配向する。この場合、カイラル剤を含まない液晶を用いて、電圧を印加したときに液晶分子７がホモジニアス配向するようにした方が、フレーク８の縦配向が得やすい。しかしながら、カイラル剤を含む液晶を用いる場合であっても、ｄ／Ｐｏ＜１程度であれば、誘電泳動力、クーロン力、又は、電気エネルギー的な観点から説明される力によって、フレーク８を縦配向させることができる。上述したような電圧印加時の駆動は、実施例１～６の光変調装置においても行うことができる。ただし、フレーク８が一方の基板側に集まることによる効果を得ようとする場合は、帯電性を有するフレーク８を用いてＤＣ電圧を印加する等の方法によって、フレーク８を電気泳動させて一方の基板側に集める。

（実施例９）
実施例９は、一対の基板の一方に高プレチルト角が付与された場合であり、実施例８との違いは、液晶、及び、高プレチルト角が付与された基板側に櫛歯電極を配置したことである。実施例９の光変調装置は、これらの構成以外、実施例８の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図１４は、実施例９の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例９の光変調装置においては、図１４に示すように、第一の基板２ａの電極５ａの光変調層３側に、絶縁層１０を介して一対の櫛歯電極１１ａ、１１ｂが配置されている。

絶縁層１０の材料としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）を用いた。絶縁層１０の材料としては、その他に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）の積層膜等を用いることができる。櫛歯電極１１ａ、１１ｂの構造としては、上記特許文献６に開示された構造を用いた。その他の構造としては、ＦＦＳモードの構造が挙げられる。液晶としては、ｐ型の液晶を用いた。

実施例９の光変調装置においては、実施例８で既に説明したものと同様の理由で、電圧無印加時には、フレーク８は横配向するが、櫛歯電極１１ａ、１１ｂ間に電圧を印加すると、液晶分子７は電気力線に沿って倒れる。この場合、液晶分子７の長軸方向の比誘電率を小さく、例えば、７以下に設定すれば、誘電泳動力、クーロン力、又は、電気エネルギー的な観点から説明される力を抑えることができ、櫛歯電極１１ａ、１１ｂ間に電圧を印加したときの液晶分子７の配向によって、フレーク８を縦配向させることができる。

（実施例１０）
実施例１０は、一対の基板の一方に高プレチルト角が付与された場合であり、実施例７との違いは、高プレチルト角が付与されていない基板側に櫛歯電極を配置したことである。実施例１０の光変調装置は、この構成以外、実施例７の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図１５は、実施例１０の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例１０の光変調装置においては、図１５に示すように、第二の基板２ｃの電極５ｂの光変調層３側に、絶縁層１０を介して一対の櫛歯電極１１ａ、１１ｂが配置されている。

絶縁層１０の材料としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）を用いた。絶縁層１０の材料としては、その他に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）の積層膜等を用いることができる。櫛歯電極１１ａ、１１ｂの構造としては、上記特許文献６に開示された構造を用いた。その他の構造としては、ＦＦＳモードの構造が挙げられる。櫛歯電極１１ａ、１１ｂの長軸方向と、液晶分子７の配向方向とは直交することが好ましい。例えば、水平配向膜（配向膜６ｃ）をラビングする場合は、櫛歯電極１１ａ、１１ｂの長軸方向とラビング方向とが直交することが好ましい。

実施例１０の光変調装置によれば、フレーク８に対して、第二の基板２ｃに対して略垂直な方向の縦電界と、第二の基板２ｃに対して略平行な方向の横電界とを印加することができる。実施例１０の光変調装置のように、ｐ型の液晶を用いた場合、縦電界を印加すれば、フレーク８を縦配向させることができる。また、横電界を印加すれば、第二の基板２ｃ近傍の液晶分子７が、電界、及び、配向膜６ｃのアンカリング力によって、第二の基板２ｃに対して略平行に配向するとともに、フレーク８を横配向させることができる。実施例１０の光変調装置によれば、フレーク８の縦配向及び横配向の両方とも電圧によって操作することができるため、高速駆動が可能である。

実施例１０の光変調装置においては、フレーク８として、その表面に対して液晶分子７が略平行に配向するものを用いた。これに対して、実施例１０の光変調装置において、フレーク８として、その表面に液晶分子７が略垂直に配向するものを用いた場合は、櫛歯電極１１ａ、１１ｂ間に電圧を印加したときは、実施例９で既に説明したように、フレーク８は縦配向する。縦電界を印加すれば、液晶分子７は、電界、及び、配向膜６ｃのアンカリング力によって、第二の基板２ｃに対して略垂直に配向するとともに、フレーク８を横配向させることができる。実施例９で既に説明したように、液晶分子７の長軸方向の比誘電率を小さく、例えば、７以下に設定すれば、誘電泳動力、クーロン力、又は、電気エネルギー的な観点から説明される力を抑えることができ、電極（電極５ａ、５ｂ間、櫛歯電極１１ａ、１１ｂ間）間に電圧を印加したときの液晶分子７の配向によって、フレーク８を動作させることができる。以上のように、フレーク８として、その表面に液晶分子７が略垂直に配向するものを用いた場合であっても、フレーク８の縦配向及び横配向の両方とも電圧によって操作することができるため、高速駆動が可能である。

（実施例１１）
実施例１１は、一対の基板の一方に高プレチルト角が付与された場合であり、実施例７との違いは、隔壁を配置したことである。実施例１１の光変調装置は、この構成以外、実施例７の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図１６は、実施例１１の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。実施例１１の光変調装置においては、図１６に示すように、第二の基板２ｃの光変調層３側の表面上に、フレーク８を遮る隔壁１２が配置されている。

フレーク８が重力等の力によって第二の基板２ｃに対して平行に移動すると、フレーク８の密度に偏りが生じ、その結果、表示（光透過状態及び光反射状態）の均一性も低下してしまうことがある。しかしながら、実施例１１の光変調装置によれば、隔壁１２が配置されているため、フレーク８の移動を防止することができ、フレーク８の密度に偏りが生じることを防止することができる。

隔壁１２の材料としては、上記特許文献４に開示された材料と同様に、感光性樹脂を用いた。隔壁１２としては、上記特許文献４に開示された形状や材料を選択することができる。隔壁１２の高さは、光変調層３の厚みと同等としてもよいが、フレーク８は第二の基板２ｃ側に集まっているため、その必要はない。よって、隔壁１２の高さは、光変調層３の厚みよりも低く設定されることが好ましく、光変調層３の厚みの半分以下に設定されることがより好ましく、光変調層３の厚みの１／３以下に設定されることが更に好ましい。これにより、隔壁１２の幅も狭く設定することができ、表示に使える面積比（開口率）を大きくすることができる。その結果、例えば、実施例１１の光変調装置が反射表示モードの表示装置に適用される場合は、明るくコントラストの高い表示を得ることができる。また、隔壁１２の高さを光変調層３の厚みと同等に設定すると、基板の貼り合わせ時に、個々の隔壁で囲まれた領域（空間）内に液晶とフレーク８との混合物を充填するのは困難であるが、隔壁１２の高さを光変調層３の厚みよりも低く設定することで、液晶とフレーク８との混合物は相対的に広がりやすくなるため、プロセス上の利点もある。実施例７～１０の光変調装置においても、フレーク８が集まる側の基板（第一の基板２ａ、又は、第二の基板２ｃ）の光変調層３側の表面上に隔壁１２を配置することで、実施例１１の光変調装置と同様な効果が得られる。

（実施例１２）
実施例１２は、一対の基板の一方に高プレチルト角が付与された場合であり、実施例７との違いは、フレークを支持するための支持部を配置したことである。実施例１２の光変調装置は、この構成以外、実施例７の光変調装置と同様であるため、重複する点については説明を省略する。

図１７は、実施例１２の光変調装置を示す断面模式図であり、（ａ）は電圧無印加時の状態を示し、（ｂ）は電圧印加時の状態を示す。実施例１２の光変調装置においては、図１７に示すように、第二の基板２ｃの光変調層３側の表面上に、フレーク８を支持するための支持部１３が配置されている。フレーク８の端部は、支持部１３に回転可能に接続されており、結果として、フレーク８は、支持部１３を介して第二の基板２ｃに接続されている。

支持部１３の材料としては、上記特許文献７に開示された材料と同様に、紫外線硬化性樹脂を用いた。実施例１２の光変調装置においては、図１７の（ａ）に示すように、電圧無印加時にはフレーク８が横配向するため、支持部１３の形成方法としては、上記特許文献７に開示された方法と同様に、電圧を印加した状態で支持部１３を固定する方法を用いた。実施例１２の光変調装置によれば、フレーク８が支持部１３を介して第二の基板２ｃに接続されているため、フレーク８が第二の基板２ｃの面内で移動することを防止することができ、均一な表示（光透過状態及び光反射状態）を得ることができる。実施例７～１０の光変調装置においても、フレーク８が集まる側の基板（第一の基板２ａ、又は、第二の基板２ｃ）の光変調層３側の表面上に支持部１３を配置することで、実施例１２の光変調装置と同様な効果が得られる。

［その他の好適な実施例］
実施形態１、２（実施例１～１２）の光変調装置において、形状異方性部材（フレーク）として赤外光を反射する特性を有するものを用いることで、赤外光の透過及び反射が選択可能な赤外調光装置を実現することができる。例えば、このような赤外調光装置を窓に備え付けることによって、赤外調光窓を実現することができる。このような構成においては、ｄ／Ｐｏを調整することによって双安定性の液晶を用いてメモリー性を付与することもできる。また、液晶を用いているために電流がほとんど流れず、印加電圧の周波数を、例えば、１０Ｈｚ以下と低く設定することによって、メモリー性を有さない液晶の設計であっても、消費電力を低く抑えることができる。形状異方性部材（フレーク）としては、赤外光の波長範囲の少なくとも一部、例えば、近赤外線や遠赤外線の少なくとも一部を反射できるものであればよい。

実施形態１、２（実施例１～１２）の光変調装置において、光変調層を上記特許文献３に開示されたようにカラーフィルタとして機能させることで、透過率の高い白黒表示とカラー表示とを切り換えて行う表示装置を実現することができる。ただし、この場合の表示装置を、偏光板、液晶層（文字や画像を表示するための層）、光変調層（カラーフィルタとして機能する層）、偏光板の順に積層させた構成とすると、液晶層で電圧印加によって制御したリタデーションが、液晶を含む光変調層で崩れてしまう場合がある。よって、この場合の表示装置としては、液晶層を用いたものではなく、例えば、エレクトロウェッティングやフレーク等を用いて表示を行う、偏光板を用いない表示装置であることが好ましい。

上述したように、実施形態１、２（実施例１～１２）の光変調装置によれば、電圧を印加する電極の選択によって、高い透過率の光透過状態と高い反射率の光反射状態とが切り換え可能である。

本発明の光変調装置が反射表示モードの表示装置に適用される場合は、形状異方性部材（例えば、フレーク）の大きさ、形状、平面性、濃度等によって、反射光の散乱特性を制御することができる。例えば、酸化チタン等での散乱によって白表示を行う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。このような等方性の散乱状態において、カラーフィルタ層を利用したカラー表示を行う場合、図１８の（ａ）中の矢印（光の経路）で示すように、ある色画素（カラーフィルタ層９Ｇ）で散乱されて導光された光が、別の色画素のカラーフィルタ層９Ｒ、９Ｂに吸収されてしまうため、反射光のロスが大きい。これに対して、本発明の光変調装置によれば、図１８の（ｂ）中の矢印（光の経路）で示すように、散乱状態に一定の指向性を持たせることができるため、カラーフィルタ層を利用したカラー表示を行うことに好適な表示装置を得ることができる。図１８は、光変調装置を用いた反射型カラー表示を説明するための概念図であり、（ａ）は等方性の散乱である場合を示し、（ｂ）は指向性の散乱である場合を示す。

実施形態１、２における光変調装置の用途は表示装置であるが、本発明の光変調装置の用途は表示装置に限定されず、例えば、ショーウインドー、ブラインド、白濁度の調整可能な曇りガラス等へ適用することもできる。

［高プレチルト角の適正範囲］
図１９は、光変調装置における、一方の基板からの距離とチルト角との関係を示すグラフである。図１９は、形状異方性部材としてフレーク状の部材を用い、光変調層の厚みｄを２０μｍ、液晶の自発ピッチＰｏを２０μｍとした（ｄ／Ｐｏ＝１）光変調装置において、一方の基板からある距離離れた位置でのチルト角を計算した結果である。図１９中、一方の基板からの距離が０μｍ、２０μｍである位置は、光変調層と基板との界面を示し、プレチルト角が９０°、４５°、３０°、１５°、７．５°、及び、５°の場合の計算結果が示されている。

既に説明したように、光変調装置においては、フレークが同一平面上に横配向した場合に最も明るい光反射状態が得られ、フレークの光変調層の厚み方向の分布が広がるほど明るさが低下する。プレチルト角が予め分かっている光変調装置において、顕微鏡観察によってフレークの光変調層の厚み方向の分布を見積もり、電圧無印加時のフレークの動作性を観察した。そして、これらの結果を、図１９に示すような、光変調層の厚み方向の変位量に対するチルト角の変化量と関連付けて考察した。その結果、プレチルト角が７．５°以上、９０°以下（高プレチルト角）であればよく、プレチルト角が、好ましくは３０°以上、９０°以下、より好ましくは４５°以上、９０°以下であれば、電圧無印加時のフレークの動作性をより良好にすることができた。

［ｄ／Ｐｏの好適な範囲］
本発明の光変調装置のように、フレークの横配向を実現するためには、フレーク径Ｌと光変調層中の液晶の螺旋ピッチＰとの関係が、Ｐ＜３０Ｌであることが好ましく、Ｐ＜２Ｌであることがより好ましい。これにより、フレークを縦配向の状態及び横配向の状態に切り換えるスイッチング動作のための応答速度をより速くすることができる。また、一対の基板の両方に高プレチルト角を付与した場合、チルト角の変化を伴うツイスト配向を得るためには、ｄ／Ｐｏ≧０．５であることが好ましく、ｄ／Ｐｏ≧０．７であることがより好ましく、プレチルト角が９０°であれば、２Ｋ_２２／Ｋ_３３＞Ｐｏ／ｄ、すなわち、ｄ／Ｐｏ＞Ｋ_３３／２Ｋ_２２であればよい。

一方、ｄ／Ｐｏが大き過ぎると双安定性が発現してしまい、電圧印加の有無によるフレークのスイッチング動作が実現しにくくなる場合がある。しかしながら、ｄ／Ｐｏ＞２の範囲では、次のような印加電圧の制御によって、双安定性を活用した表示を行うことができる。液晶分子がホメオトロピック配向となる電圧（以下、Ｖｈとも言う。）よりも低い電圧を光変調層に印加すると、螺旋軸が電極面にほぼ平行なフォーカルコニック状態となる。この状態では、フレークが、その反射面の法線方向が螺旋軸と平行になるように配向するため、フレークの縦配向状態が得られ、電圧無印加状態にしてもこの配向は保たれる。一方、光変調層にＶｈ以上の電圧を印加した後に印加電圧を０Ｖとすることで、螺旋軸が基板面に垂直なプレーナー配向となる。この状態では、上述したように、フレークの横配向状態が得られる。以上のような双安定性を活用することにより、電圧無印加時にフレークの縦配向状態と横配向状態を保持することができるため、消費電力を抑えた表示を行うことができる。この場合、ｎ・Ｐｏ（ｎは、液晶の平均屈折率）が取り得る最小値は、例えば０．４μｍであるため、ｄを２０μｍとすると、ｄ／Ｐｏ＜７５であることが好ましい。また、ｎ・Ｐｏが可視光の波長程度の大きさである場合は、液晶による選択反射光が観察される。このような選択反射光による色づきを表示に利用してもよい。フレークの動作によって白黒表示を行うためには、ｎ・Ｐｏが可視光の波長程度の大きさにならないようにＰｏを設定する必要があり、ｎ・Ｐｏを、赤外光の波長と同等の、例えば１μｍにすることによって、より好ましくはフォーカルコニック状態における散乱を抑えるために２μｍ程度にすることによって、良好な表示を得ることができる。この場合、電圧印加の有無によるフレークのスイッチング動作を実現するためには、ｄ／Ｐｏ＜２であることが好ましく、ｄ／Ｐｏ≦１．５であることがより好ましい。

［比較形態１］
比較形態１は、一対の基板、及び、一対の基板間に配置された光変調層を備えた光変調装置に関し、一対の基板の両方に高プレチルト角が付与されていない場合である。

図２０は、比較形態１の光変調装置を示す断面模式図であり、電圧無印加時の状態を示す。図２０に示すように、比較形態１の光変調装置は、対向して配置された第一の基板１０２ａ、及び、第二の基板１０２ｂと、両基板間に配置された光変調層１０３とを備えている。第一の基板１０２ａは背面側に配置され、第二の基板１０２ｂは観察面側（表示面側）に配置されている。

第一の基板１０２ａは、背面側から観察面側に向かって順に、ガラス基板１０４ａ、電極１０５ａ、配向膜１０６ａを有している。第二の基板１０２ｂは、観察面側から背面側に向かって順に、ガラス基板１０４ｂ、電極１０５ｂ、配向膜１０６ｂを有している。光変調層１０３は、ネマチック液晶中にフレーク１０８が分散されたものである。

第一の基板１０２ａ、及び、第二の基板１０２ｂは、高プレチルト角が付与されていない基板である。更に、液晶はカイラル剤を含まないネマチック液晶であるため、液晶分子１０７はツイスト配向していない。そのため、液晶分子１０７がフレーク１０８の表面に対して略平行に配向しても、図２０に示すように、フレーク１０８の反射面が第一の基板１０２ａ、及び、第二の基板１０２ｂに対して略平行に配向（横配向）するようには制限されない。このため、フレーク１０８の配向は液晶分子１０７によって定まらず、フレーク１０８の配向を正確に制御することができない。以上より、比較形態１の光変調装置では、光の利用効率が高い光反射状態を実現することができない。

［付記］
以下に、本発明の光変調装置の好ましい態様の例を挙げる。各例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。

上記液晶は、カイラル剤を含有するものであってもよい。これにより、上記液晶分子が効率的に捩れて配向することができる。

上記液晶分子のチルト角は、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記第一の界面及び上記第二の界面の一方で７．５°以上、９０°以下であり、かつ、上記第一の界面及び上記第二の界面の他方で０°以上、７．５°未満であってもよい。これにより、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記形状異方性部材が上記第一の基板側又は上記第二の基板側に横配向して集まる効果を利用して、上記形状異方性部材を効果的に活用することができる。

上記液晶分子は、上記形状異方性部材の表面に対して略平行に配向し、上記液晶分子のチルト角は、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記第一の界面及び上記第二の界面で７．５°以上、９０°以下であってもよい。これにより、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記形状異方性部材が上記第一の基板及び上記第二の基板から離れた位置に横配向して集まる効果を利用して、上記形状異方性部材を効果的に活用することができる。

上記液晶分子のチルト角は、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記第一の界面及び上記第二の界面で異なるものであってもよい。これにより、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記形状異方性部材の分布を、上記光変調層の厚み方向の中央付近から、上記第一の基板又は上記第二の基板側に偏らせることができる。上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記第一の界面及び上記第二の界面での上記液晶分子のチルト角の差は、１０°以上であることが好ましく、８０°以上であることがより好ましい。

上記液晶分子のチルト角は、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記第一の界面及び上記第二の界面で同一であってもよい。これにより、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記形状異方性部材の分布を、上記光変調層の厚み方向の中央付近に集めることができる。

上記光変調層の厚みをｄ、上記液晶の自発ピッチをＰｏとすると、ｄ／Ｐｏ≧０．５であってもよい。これにより、上記液晶分子が、上記光変調層の厚み方向に沿って、チルト角を変化させながら捩れて配向しやすくなる。

上記光変調層の厚みをｄ、上記液晶の自発ピッチをＰｏとすると、ｄ／Ｐｏ＜７５であってもよい。これにより、双安定性を活用した表示を行うことで、電圧無印加時に上記形状異方性部材の縦配向状態と横配向状態を保持することができるため、消費電力を抑えた表示を行うことができる。

上記光変調層の厚みをｄ、上記液晶の自発ピッチをＰｏとすると、ｄ／Ｐｏ＜２であってもよい。これにより、電圧印加の有無による上記形状異方性部材のスイッチング動作を好適に実現することができる。

上記電極は、平面状電極であり、上記第一の基板又は上記第二の基板は、上記光変調層側から順に、一対の櫛歯電極、絶縁層、及び、上記平面状電極を有するものであってもよい。これにより、上記電極間に電圧を印加したり、上記一対の櫛歯電極間に電圧を印加したりすることによって、上記形状異方性部材のスイッチング動作を好適に実現することができる。

上記第一の基板又は上記第二の基板は、上記光変調層側の表面上に、上記形状異方性部材を遮る隔壁を有し、上記隔壁の高さは、上記光変調層の厚みよりも低いものであってもよい。また、上記隔壁の高さは、上記光変調層の厚みの半分以下であってもよい。これにより、上記隔壁が、上記形状異方性部材が上記第一の基板（上記第二の基板）に平行に移動することを防止する効果を利用して、上記形状異方性部材の密度に偏りが生じることを防止することができる。また、上記隔壁の高さを低く設定できる効果を利用して、隔壁の幅も狭く設定することができ、その結果、開口率をより大きくすることができる。

上記第一の基板又は上記第二の基板は、上記光変調層側の表面上に、上記形状異方性部材を支持するための支持部を有し、上記形状異方性部材の端部は、上記支持部に回転可能に接続されているものであってもよい。これにより、上記支持部が、上記形状異方性部材が上記第一の基板（上記第二の基板）に平行に移動することを防止する効果を利用して、上記形状異方性部材の密度に偏りが生じることを防止することができる。

上記形状異方性部材は、金属の薄片であってもよい。これにより、上記形状異方性部材で光を反射する効果を利用して、光反射状態を好適に実現することができる。

上記形状異方性部材は、着色されていてもよい。これにより、上記形状異方性部材で光を反射することによって、着色された上記形状異方性部材の色の反射が得られる。

上記形状異方性部材は、赤外光を反射する特性を有するものであってもよい。これにより、赤外光の透過及び反射が選択可能な赤外調光装置を実現することができる。

以下に、本発明の表示装置の好ましい態様の例を挙げる。各例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。

上記表示装置は、上記光変調装置の背面側に光源を有し、かつ、外光を反射して表示を行う反射表示モードと、上記光源から出射した光を透過させて表示を行う透過表示モードとが切り換え可能であるものであってもよい。また、上記反射表示モードは、上記形状異方性部材によって上記外光を反射して表示を行うものであってもよい。これにより、半透過表示モード（反射表示モード及び透過表示モードの併用）の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、上記電極間に電圧を印加しない状態で、上記表示装置の表面に対して傾いて配向し、かつ、上記表示装置の表面に対して斜めから入射する上記外光を、上記表示装置の法線方向と実質的に同じ方向に反射するものであってもよい。これにより、上記表示装置へ斜め方向から入射した光であっても、上記表示装置の法線方向と実質的に同じ方向へ効率的に反射することができ、より明るい表示が得られる。上記表示装置の法線方向と実質的に同じ方向とは、上記表示装置の法線方向とのなす角度が、０°以上、４５°以下であることを示し、０°以上、３０°以下であることが好ましく、上記表示装置の法線方向と一致していることが特に好ましい。

１ａ、１ｂ：光変調装置
２ａ、１０２ａ：第一の基板
２ｂ、２ｃ、１０２ｂ：第二の基板
３、１０３：光変調層
４ａ、４ｂ、１０４ａ、１０４ｂ：ガラス基板
５ａ、５ｂ、１０５ａ、１０５ｂ：電極
６ａ、６ｂ、６ｃ、１０６ａ、１０６ｂ：配向膜
７、１０７：液晶分子
８、１０８：形状異方性部材（フレーク）
９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ：カラーフィルタ層
１０：絶縁層
１１ａ、１１ｂ：櫛歯電極
１２：隔壁
１３：支持部

Claims

対向して配置された第一の基板及び第二の基板と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に配置された光変調層とを備える光変調装置であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板の各々は、電極を有し、
前記光変調層は、液晶中に形状異方性部材が分散されたものであり、
前記液晶中の液晶分子は、前記電極間に電圧を印加しない状態で、前記光変調層の厚み方向に沿って捩れて配向し、
前記液晶分子のチルト角は、前記電極間に電圧を印加しない状態で、前記光変調層の厚み方向に沿って変化し、かつ、前記第一の基板側の第一の界面及び前記第二の基板側の第二の界面の少なくとも一方で７．５°以上、９０°以下であることを特徴とする光変調装置。
前記液晶は、カイラル剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
前記液晶分子のチルト角は、前記電極間に電圧を印加しない状態で、前記第一の界面及び前記第二の界面の一方で７．５°以上、９０°以下であり、かつ、前記第一の界面及び前記第二の界面の他方で０°以上、７．５°未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光変調装置。
前記液晶分子は、前記形状異方性部材の表面に対して略平行に配向し、
前記液晶分子のチルト角は、前記電極間に電圧を印加しない状態で、前記第一の界面及び前記第二の界面で７．５°以上、９０°以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光変調装置。
前記液晶分子のチルト角は、前記電極間に電圧を印加しない状態で、前記第一の界面及び前記第二の界面で異なることを特徴とする請求項４に記載の光変調装置。
前記光変調層の厚みをｄ、前記液晶の自発ピッチをＰｏとすると、ｄ／Ｐｏ≧０．５であることを特徴とする請求項４又は５に記載の光変調装置。
前記光変調層の厚みをｄ、前記液晶の自発ピッチをＰｏとすると、ｄ／Ｐｏ＜７５であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の光変調装置。
前記光変調層の厚みをｄ、前記液晶の自発ピッチをＰｏとすると、ｄ／Ｐｏ＜２であることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の光変調装置。
前記電極は、平面状電極であり、
前記第一の基板又は前記第二の基板は、前記光変調層側から順に、一対の櫛歯電極、絶縁層、及び、前記平面状電極を有することを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の光変調装置。
前記第一の基板又は前記第二の基板は、前記光変調層側の表面上に、前記形状異方性部材を遮る隔壁を有し、
前記隔壁の高さは、前記光変調層の厚みよりも低いことを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の光変調装置。
前記隔壁の高さは、前記光変調層の厚みの半分以下であることを特徴とする請求項１０に記載の光変調装置。
前記第一の基板又は前記第二の基板は、前記光変調層側の表面上に、前記形状異方性部材を支持するための支持部を有し、
前記形状異方性部材の端部は、前記支持部に回転可能に接続されていることを特徴とする請求項１～９に記載の光変調装置。
前記形状異方性部材は、金属の薄片であることを特徴とする請求項１～１２のいずれかに記載の光変調装置。
前記形状異方性部材は、着色されていることを特徴とする請求項１～１３のいずれかに記載の光変調装置。
前記形状異方性部材は、赤外光を反射する特性を有することを特徴とする請求項１～１４のいずれかに記載の光変調装置。
請求項１～１５のいずれかに記載の光変調装置を備えることを特徴とする表示装置。
前記表示装置は、前記光変調装置の背面側に光源を有し、かつ、外光を反射して表示を行う反射表示モードと、前記光源から出射した光を透過させて表示を行う透過表示モードとが切り換え可能であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
前記反射表示モードは、前記形状異方性部材によって前記外光を反射して表示を行うものであることを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
前記形状異方性部材は、前記電極間に電圧を印加しない状態で、前記表示装置の表面に対して傾いて配向し、かつ、前記表示装置の表面に対して斜めから入射する前記外光を、前記表示装置の法線方向と実質的に同じ方向に反射することを特徴とする請求項１８に記載の表示装置。