(57)【要約】【課題】コントラストが高く、しかも明るい画像を得ることの可能な表示パネルおよび表示装置を提供する。【解決手段】表示パネル１０は光変調素子３０により構成される。光変調素子３０は、透明基板３１の法線と交差する面と平行な方向に主たる電場を発生させることの可能な電極３２と、光学異方性を有するバルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂを含む光変調層３４とを有する。バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２が、透明基板３１の表面と平行またはほぼ平行となっており、かつ電極３２によって発生する電場の大きさに応じて、透明基板３１の表面と平行またはほぼ平行な面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりする。【選択図】図１
2012088486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光変調素子を備えた表示パネルであって、
前記光変調素子は、
間隙を介して互いに対向配置された下側基板および上側基板と、
前記下側基板および前記上側基板の少なくとも一方の基板の表面に設けられ、かつ前記下側基板の法線と交差する第１面と平行な方向に主たる電場を発生させることの可能な電極と、
前記下側基板および前記上側基板の間隙に設けられ、かつ光学異方性を有する第１領域および第２領域を含む光変調層と
を有し、
前記第１領域および前記第２領域の光軸は、前記第１面と平行となっており、かつ前記電極によって発生する電場の大きさに応じて、前記第１面の面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりする
表示パネル。
【請求項２】
前記第１面は、前記下側基板の表面と平行またはほぼ平行となっている
請求項１に記載の表示パネル。
【請求項３】
前記電極は、
前記下側基板上に設けられ、かつ第１の方向に延在する複数の第１帯状電極と、
前記下側基板上に設けられ、かつ前記第１電極と交互に配置された複数の第２帯状電極と
を有する
請求項２に記載の表示パネル。
【請求項４】
前記光変調素子の下面に接着された導光板をさらに備えた
請求項１に記載の表示パネル
【請求項５】
前記第１面は、前記下側基板の表面と非平行となっている
請求項４に記載の表示パネル。
【請求項６】
前記電極は、
前記下側基板上に設けられ、かつ第１方向に延在する複数の第１帯状電極と、
前記上側基板上に設けられ、かつ前記第１方向に延在すると共に前記第１帯状電極と非対向な位置に配置された複数の第２帯状電極と
を有する
請求項５に記載の表示パネル。
【請求項７】
前記電極は、
前記下側基板上に設けられ、かつ第１方向に延在する複数の第１帯状電極と、
前記上側基板上に設けられ、かつ前記第１方向と交差する方向に延在する複数の第２帯状電極と
を有する
請求項５に記載の表示パネル。
【請求項８】
前記電極は、
前記下側基板上に設けられ、かつ第１方向に延在する複数の第１帯状電極と、
前記下側基板上に設けられ、かつ前記第１帯状電極と交互に配置された複数の第２帯状電極と、
前記上側基板上に設けられ、かつ前記第１方向と交差する方向に延在する複数の第３帯状電極と
を有する
請求項５に記載の表示パネル。
【請求項９】
前記第１帯状電極は、光吸収性を有する導電性材料によって構成されている
請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の表示パネル。
【請求項１０】
前記第１帯状電極および前記第２帯状電極は、光吸収性を有する導電性材料によって構成されている
請求項３に記載の表示パネル。
【請求項１１】
表示パネルと、
前記表示パネルを駆動する駆動回路と
を備え、
前記表示パネルは、光変調素子を有し、
前記光変調素子は、
間隙を介して互いに対向配置された下側基板および上側基板と、
前記下側基板および前記上側基板の少なくとも一方の基板の表面に設けられ、かつ前記下側基板の法線と交差する第１面と平行な方向に主たる電場を発生させることの可能な電極と、
前記下側基板および前記上側基板の間隙に設けられ、かつ光学異方性を有する第１領域および第２領域を含む光変調層と
を有し、
前記第１領域および前記第２領域の光軸は、前記第１面と平行となっており、かつ前記電極によって発生する電場の大きさに応じて、前記第１面の面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりする
表示装置。
【請求項１２】
前記第１面は、前記下側基板の表面と平行またはほぼ平行となっている
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記電極は、
前記下側基板上に設けられ、かつ第１の方向に延在する複数の第１帯状電極と、
前記下側基板上に設けられ、かつ前記第１電極と交互に配置された複数の第２帯状電極と
を有する
請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記表示パネルの背後に光吸収板をさらに備えた
請求項１１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光変調素子の下面に接着された導光板と、
前記導光板の側面に配置された光源と
をさらに備えた
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記第１面は、前記下側基板の表面と非平行となっている
請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記電極は、
前記下側基板上に設けられ、かつ第１方向に延在する複数の第１帯状電極と、
前記上側基板上に設けられ、かつ前記第１方向に延在すると共に前記第１帯状電極と非対向な位置に配置された複数の第２帯状電極と
を有する
請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記電極は、
前記下側基板上に設けられ、かつ第１方向に延在する複数の第１帯状電極と、
前記上側基板上に設けられ、かつ前記第１方向と交差する方向に延在する複数の第２帯状電極と
を有する
請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記電極は、
前記下側基板上に設けられ、かつ第１方向に延在する複数の第１帯状電極と、
前記下側基板上に設けられ、かつ前記第１帯状電極と交互に配置された複数の第２帯状電極と、
前記上側基板上に設けられ、かつ前記第１方向と交差する方向に延在する複数の第３帯状電極と
を有する
請求項１６に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記第１帯状電極は、光吸収性を有する導電性材料によって構成されている
請求項１７ないし請求項１９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２１】
前記光変調層は、前記電極によって生じる電場に対する応答速度が相対的に早い液晶分子と、前記電極によって生じる電場に対する応答速度が相対的に遅い高分子とを含んで構成されている
請求項１１ないし請求項２０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２２】
前記電極は、第１の方向に延在する帯状の複数の第１電極と、前記第１電極と互い違いに配置され、かつ前記第１の方向に延在する帯状の複数の第２電極とを有し、
前記液晶分子および前記高分子は、前記第１電極および前記第２電極に電圧が印加されていない時に前記第１電極の延在方向に配向している
請求項２１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光に対して散乱性または透明性を示す光変調素子を備えた表示パネルおよび表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や電子ペーパーなどのモバイル機器向けの表示装置の需要が高くなっており、反射型の表示装置が注目されている。反射型の表示装置は、外部からの入射光を反射板で反射させて表示を行うものであり、バックライトを必要としない。そのため、バックライトの分だけ消費電力が節約されるので、透過型の表示装置を用いた場合と比べて、モバイル機器の長時間駆動が可能である。また、バックライトが不要であることから、その分だけ軽量化や小型化も可能となる。
【０００３】
しかし、反射型の表示装置では、コントラストを高めることが容易ではなく、従来から、様々な方策が提案されている。例えば、特許文献１では、表示パネルとして液晶パネルを用いる場合に、液晶層を挟み込む基板と偏光板との間に位相差板を設けることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２０４２６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、反射型の表示装置の表示パネルとしては、上述の液晶パネルの他に、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ；Polymer Dispersed Liquid Crystal）を用いたパネルを用いることが可能である。ＰＤＬＣは、電圧印加により透明と散乱を切り換えることの可能な素子であり、電極によって生じる電場に対する応答速度が相対的に早い液晶分子と、電極によって生じる電場に対する応答速度が相対的に遅い高分子とを含んで構成されている。
【０００６】
しかし、通常のＰＤＬＣを、当該ＰＤＬＣの法線と交差する方向（つまり、斜め方向）から見た場合に、上記の液晶分子と、上記の高分子の屈折率が互いに一致していない。そのため、通常のＰＤＬＣを反射型の表示装置の表示パネルに用いた場合には、黒輝度が上昇し、コントラストが低下するという問題がある。特に、文字や絵などを表示した場合、部分的に散乱、透明（もしくは黒）の状態となるが、この散乱部で散乱された光が上下基板に導光し透明（もしくは黒）部分にまで到達する。したがって、透明性が低い（または黒レベルが低い）場合には、より一層黒輝度が上昇してしまい、コントラストが低下する。また、水平配向タイプのＰＤＬＣを反射型の表示装置の表示パネルに用いた場合に、垂直方向に電場がかかるように電極を配置したときには、ＰＤＬＣの上面に入射する光のうち片方の偏光成分しか反射させることができない。そのため、明るい画像を得ることが容易ではないという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コントラストが高く、しかも明るい画像を得ることの可能な表示パネルおよび表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の表示パネルは、光変調素子を備えたものである。上記の光変調素子は、間隙を介して互いに対向配置された第１透明基板および第２透明基板と、第１透明基板および第２透明基板の少なくとも一方の透明基板の表面に設けられた電極と、第１透明基板および第２透明基板の間隙に設けられた光変調層とを有している。電極は、第１透明基板の法線と交差する第１面と平行な方向に主たる電場を発生させることが可能となっている。光変調層は、光学異方性を有する第１領域および第２領域を含んで構成されている。光変調層内の第１領域および第２領域の光軸は、第１透明基板の法線と交差する第１面と平行となっており、かつ電極によって発生する電場の大きさに応じて、第１面の面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりする。
【０００９】
本発明の表示装置は、表示パネルと、表示パネルを駆動する駆動回路とを備えている。この表示装置に含まれる表示パネルは、上記の表示パネルと同一の構成となっている。
【００１０】
本発明の表示パネルおよび表示装置では、光変調層内の第１領域および第２領域の光軸が、第１透明基板の法線と交差する第１面と平行となっており、かつ電極によって発生する電場の大きさに応じて、第１面の面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりする。これにより、第１領域および第２領域の光軸が互いに同一またはほぼ同一の方向を向いている場合には、光変調層はあらゆる方向において均一な屈折率分布となり、外光に対して透明性を示す。従って、光変調層が透明性を示しているときには、表示パネルに入射してきた外光は光変調層を透過し、例えば、表示パネルの背面にある筐体や光吸収性の部材に吸収される。その結果、黒輝度を低くすることができる。また、第１領域および第２領域の光軸が互いに異なる方向を向いている場合には、光変調層は、表示パネルに斜めに入射してきた外光に含まれる双方の偏光成分に対して散乱性を示し、表示パネルに垂直に入射してきた外光に含まれる双方の偏光成分に対しても散乱性を示す。従って、光変調層が散乱性を示しているときには、表示パネルに入射してきた外光に含まれる双方の偏光成分を反射させることができる。
【００１１】
本発明の表示パネルおよび表示装置において、導光板の側面に光源を設けることも可能である。また、本発明の表示パネルおよび表示装置において、第１面は、第１透明基板の表面と平行またはほぼ平行となっていてもよいし、第１透明基板の表面と非平行となっていてもよい。本発明の表示パネルおよび表示装置において、導光板の側面に光源を設けた場合には、第１面が第１透明基板の表面と非平行となっていることが好ましい。第１面が第１透明基板の表面と平行またはほぼ平行となっている場合、電極は、例えば、以下のような構成となっている。すなわち、電極は、第１透明基板上に設けられた複数の第１電極と、第２透明基板上に設けられた複数の第２電極とを有している。各第１電極は、第１透明基板の表面と平行な方向に延在しており、各第２電極は、第１電極の延在方向と同一の方向に延在すると共に第１電極と交互に配置されている。
【００１２】
第１面が第１透明基板の表面と非平行となっている場合、電極は、例えば、以下の３種類の構造のいずれかを採ることが可能である。１つ目の例では、電極は、第１透明基板上に設けられた複数の第１電極と、第２透明基板上に設けられた複数の第２電極とを有している。ここで、各第１電極は、第１透明基板の表面と平行な方向に延在しており、各第２電極は、第１電極の延在方向と同一の方向に延在すると共に第１電極と非対向な位置に配置されている。２つ目の例では、電極は、第１透明基板上に設けられた複数の第１電極と、第２透明基板上に設けられた複数の第２電極とを有している。ここで、各第１電極は、第１透明基板の表面と平行な方向に延在しており、各第２電極は、第１電極の延在方向と交差する方向に延在している。３つ目の例では、電極は、第１透明基板上に設けられた複数の第１電極および複数の第２電極と、第２透明基板上に設けられた複数の第３電極とを有している。ここで、各第１電極は、第１透明基板の表面と平行な方向に延在しており、各第２電極は、第１電極の延在方向と同一の方向に延在すると共に第１電極と交互に配置されている。さらに、各第３電極は、第１電極の延在方向と交差する方向に延在している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の表示パネルおよび表示装置によれば、光変調層が透明性を示しているときに、黒輝度を低くすることができ、光変調層が散乱性を示しているときに、表示パネルに入射してきた外光に含まれる双方の偏光成分を反射させることができるようにしたので、コントラストが高く、しかも明るい画像を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の表示パネルおよび表示装置において、導光板の側面に光源を設けると共に、第１面を第１透明基板の表面と非平行にした場合には、上面から入射する外光と、横方向から入射する光源からの光との双方の光を光変調層において効果的に散乱させることが可能となる。これにより、より明るい画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバックライトの構成の一例を表す断面図である。
【図２】図１のバックライトの構成の一変形例を表す断面図である。
【図３】図１の電極の構成の一例を表す斜視図である。
【図４】図１の電極の構成の他の例を表す斜視図である。
【図５】図１の光変調層の配向の一例について説明するための模式図である。
【図６】図１の光変調層の配向の他の例について説明するための模式図である。
【図７】図１のバックライトの作用について説明するための模式図である。
【図８】図１のバックライトの製造工程について説明するための断面図である。
【図９】図８に続く製造工程について説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く製造工程について説明するための断面図である。
【図１１】垂直配向型ＰＤＬＣの配向の一例について説明するための模式図である。
【図１２】垂直配向型ＰＤＬＣの配向の他の例について説明するための模式図である。
【図１３】図１１，図１２のＰＤＬＣの作用について説明するための模式図である。
【図１４】図１のバックライトの構成の一変形例を表す断面図である。
【図１５】図１の光変調素子の構成の一変形例を表す断面図である。
【図１６】図１の電極の構成の第１変形例を表す斜視図である。
【図１７】図１の電極の構成の第２変形例を表す斜視図である。
【図１８】図１の電極の構成の第３変形例を表す斜視図である。
【図１９】図１の光変調素子の構成の他の変形例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
表示パネルにＩＰＳ（In-Plane Switching）型のＰＤＬＣが
用いられている例（図１〜図１０）
比較例に係る垂直配向型ＰＤＬＣの構成（図１１〜図１３）
２．変形例
導光板およびサイドライトが設けられている例（図１４）
ＩＰＳ型のＰＤＬＣの電極配置の他の例（図１５）
電極構造のバリエーション（図１６〜図１８）
カラーフィルタが設けられている例（図１９）
【００１７】
＜１．実施の形態＞
図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る表示装置１の概略構成の一例を表す断面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の表示装置１の一部である光変調素子３０の構成の一例を表す断面図である。なお、図１（Ａ），（Ｂ）は、模式的に表したものであり、実際の寸法や形状と同一であるとは限らない。この表示装置１は、例えば、表示パネル１０と、表示パネル１０の背後に配置された光吸収板２０と、表示パネル１０を駆動する駆動回路４０とを備えている。表示パネル１０は、例えば、光変調素子２０を有している。
【００１８】
光吸収板２０は、表示パネル１０の背後から漏れ出てきた光を吸収するものであり、例えば、黒色顔料が分散された樹脂からなる。なお、表示装置１の筐体（図示せず）が光吸収性を有する場合には、例えば、図２に示したように、光吸収板２０を省略することも可能である。
【００１９】
光変調素子３０は、例えば、図１（Ｂ）に示したように、透明基板３１、電極３２、配向膜３３、光変調層３４、配向膜３５および透明基板３６を光吸収板２０側から順に配置したものである。
【００２０】
透明基板３１，３６は、光変調層３４を支持するものであり、一般に、可視光に対して透明な基板、例えば、ガラス板や、プラスチックフィルムによって構成されている。電極３２は、透明基板３１のうち光変調層３４側の表面上に設けられたものである。電極３２は、透明基板３１の法線と交差する面と平行な方向に主たる電場を発生させることの可能な構造となっており、本実施の形態においては、光変調層３４内に、透明基板３１の表面と平行な方向に主たる電場を発生させることの可能な構造となっている。なお、透明基板３１の法線と交差する面が、本発明の「第１面」の一具体例に相当する。
【００２１】
具体的には、例えば、図３に光変調素子３０の一部を抜き出して示したように、電極３２は、透明基板３１の表面と平行な面内の一の方向に延在する１または複数の帯状電極を有する第１電極３２Ａと、第１電極３２Ａの帯状電極と交互に配置された１または複数の帯状電極を有する第２電極３２Ｂとを有している。第１電極３２Ａの帯状電極と、第２電極３２Ｂの帯状電極とは、例えば、互いに平行となっているか、または互いにほぼ平行となっている。第１電極３２Ａに複数の帯状電極が含まれている場合、各帯状電極は互いに電気的に接続されている。同様に、第２電極３２Ｂに複数の帯状電極が含まれている場合、各帯状電極は互いに電気的に接続されている。第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂは、これらに所定の電圧が印加されると、透明基板３１の表面と平行な方向であって、かつ第１電極３２Ａの帯状電極の延在方向と直交する方向に主な電場を生じさせるようになっている。
【００２２】
第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂは、それぞれ、例えば、図３に示したような単一構造物で構成されていてもよいが、複数の構造物で構成されていてもよい。例えば、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、第１電極３２Ａが複数の部分電極３２Ａ’で構成され、第２電極３２Ｂが複数の部分電極３２Ｂ’で構成されていてもよい。このとき、各部分電極３２Ａ’は、透明基板３１の表面と平行な面内の一の方向に延在する１または複数の帯状電極を有している。一方、各部分電極３２Ｂ’は、部分電極３２Ａ’に含まれる１または複数の帯状電極と交互に配置された１または複数の帯状電極を有している。各部分電極３２Ａ’に含まれる１または複数の帯状電極と、各部分電極３２Ｂ’に含まれる１または複数の帯状電極とは、例えば、互いに平行となっているか、または互いにほぼ平行となっている。各部分電極３２Ａ’に複数の帯状電極が含まれている場合、各帯状電極は互いに電気的に接続されている。同様に、各部分電極３２Ａ’に複数の帯状電極が含まれている場合、各帯状電極は互いに電気的に接続されている。部分電極３２Ａ’および部分電極３２Ｂ’は、これらに所定の電圧が印加されると、透明基板３１の表面と平行な方向であって、かつ部分電極３２Ａ’の帯状電極の延在方向と直交する方向に主な電場を生じさせるようになっている。なお、以下では、互いに噛み合った部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’を部分電極対３２Ｃと称するものとする。
【００２３】
複数の部分電極対３２Ｃは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、面内の一の方向に配列されていてもよいし、例えば、図４（Ｃ）に示したように、マトリクス状に配列されていてもよい。なお、複数の部分電極対３２Ｃがマトリクス状に配列されている場合、１つの部分電極対３２Ｃが表示装置１の１画素となる。
【００２４】
電極３２は、例えば、透明な導電性材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなる。ただし、電極３２は、透明な材料でなくてもよく、例えば、光吸収性を有する導電性材料によって構成されていてもよい。光吸収性を有する導電性材料としては、例えば、クロムや、黒色顔料が分散された導電性材料などが挙げられる。なお、電極３２が光吸収性を有する導電性材料によって構成されている場合には、電極３２は、光変調層を透過してきた光を吸収する機能も兼ね備えていることになる。従って、この場合には、例えば、図２に示したように、光吸収板２０を省略することも可能である。
【００２５】
第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂが、それぞれ、複数の部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’で構成されている場合に、部分電極対３２Ｃを光変調素子３０の法線方向から見たときに、光変調素子３０のうち部分電極対３２Ｃと対向する箇所が光変調セル３０−１を構成している。例えば、図１（Ｂ）に破線で例示したような箇所が光変調セル３０−１となっている。各光変調セル３０−１は、部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’に所定の電圧を印加することにより他の光変調セル３０−１とは別個独立に駆動することの可能なものであり、部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’に印加される電圧値の大きさに応じて、表示パネル１０の上面から入射した外光に対して透明性を示したり、散乱性を示したりする。なお、透明性、散乱性については、光変調層３４を説明する際に詳細に説明する。
【００２６】
配向膜３３，３５は、例えば、光変調層３４に用いられる液晶やモノマーを配向させるものである。本実施の形態では、配向膜３３，３５には水平用配向膜が用いられる。水平用配向膜としては、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルアルコールなどをラビング処理することにより形成された配向膜、転写やエッチングなどにより溝形状が付与された配向膜が挙げられる。また、水平用配向膜としては、例えば、酸化ケイ素などの無機材料を斜方蒸着することにより形成された配向膜、イオンビーム照射により形成されたダイヤモンドライクカーボン配向膜、電極パターンスリットの形成された配向膜が挙げられる。透明基板３１，３６としてプラスチックフィルムを用いる場合には、製造工程において、透明基板３１，３６の表面に配向膜３３，３５を塗布した後の焼成温度ができるだけ低いことが好ましいことから、配向膜３３，３５として、１００℃以下の温度で形成可能なポリアミドイミドを用いることが好ましい。
【００２７】
また、水平用配向膜には、液晶とモノマーを配向させる機能があれば十分であり、通常の液晶ディスプレイに要求される電圧の繰り返し印加による信頼性などは必要ない。これは、デバイス作成後の電圧印加に対する信頼性がモノマーを重合したものと液晶との界面で決まるからである。また、配向膜を用いなくても、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電場や磁場を印加することによっても、光変調層３４に用いられる液晶やモノマーを配向させることが可能である。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電場や磁場を印加しながら、紫外線を照射して電圧印加状態での液晶やモノマーの配向状態を固定させることができる。配向膜の形成に電圧を用いる場合には、配向用と駆動用とで別々の電極を形成するか、液晶材料に周波数によって誘電率異方性の符号が反転する二周波液晶などを用いることができる。また、配向膜の形成に磁場を用いる場合、配向膜として磁化率異方性の大きい材料を用いることが好ましく、例えば、ベンゼン環の多い材料を用いることが好ましい。
【００２８】
光変調層３４は、電場の大きさに応じて、表示パネル１０の上面から入射した外光に対して散乱性もしくは透明性を示すものである。光変調層３４は、例えば、図１（Ｂ）に示したように、バルク３４Ａと、バルク３４Ａ内に分散された微粒子状の複数の微粒子３４Ｂとを含んだ複合層となっている。バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは光学異方性を有している。バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの光軸（後述のＡＸ１，ＡＸ２）は、透明基板３１の法線と交差する面と平行となっており、かつ電極２３によって発生する電場の大きさに応じて、透明基板３１の法線と交差する面の面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりする。
【００２９】
図５は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時の、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂ内の配向状態の一例を模式的に表したものである。図５中の楕円体１３４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）’間に電圧が印加されていない時の、バルク３４Ａの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図５中の楕円体１３４Ｂは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時の、微粒子３４Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。この屈折率楕円体は、様々な方向から入射した直線偏光の屈折率をテンソル楕円体で表したものであり、光が入射する方向からの楕円体の断面を見ることによって、幾何的に屈折率を知ることができるものである。
【００３０】
図６は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂ内の配向状態の一例を模式的に表したものである。図６中の楕円体１３４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、バルク３４Ａの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図６中の楕円体１３４Ｂは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時の、微粒子３４Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。
【００３１】
バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは、例えば、図５に示したように、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、バルク３４Ａの光軸ＡＸ１（例えば楕円体１３４Ａの長軸）および微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２（例えば楕円体１３４Ｂの長軸）の向きが互いに一致する（例えば平行となる）構成となっている。なお、光軸ＡＸ１，ＡＸ２とは、偏光方向によらず屈折率が一つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ１の向きと光軸ＡＸ２の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【００３２】
また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ２は、透明基板３１の表面と平行またはほぼ平行となっており、かつ第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）に含まれる帯状電極の延在方向と平行となっている。
【００３３】
一方、バルク３４Ａは、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間への電圧印加の有無に拘らず、光軸ＡＸ１が一定となる構成となっている。具体的には、光軸ＡＸ１は、透明基板３１の表面と平行またはほぼ平行となっており、かつ第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）に含まれる帯状電極の延在方向と平行となっている。つまり、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ１は、光軸ＡＸ２と平行またはほぼ平行となっている。
【００３４】
なお、光軸ＡＸ２が常に、透明基板３１の表面と平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって透明基板３１の表面と小さな角度で交差する方向を向いていてもよい。
【００３５】
ここで、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの常光屈折率が互いに等しく、かつバルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの異常光屈折率が互いに等しいことが好ましい。この場合に、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時には、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性が得られる。これにより、例えば、表示パネル１０の上面から入射した外光は、偏向方向に関係なく、光変調層３４内で散乱されることなく光変調層３４を透過する。つまり、表示パネル１０の上面から入射した外光に含まれる常光成分Ｌ１および異常光成分Ｌ２は、ともに、光変調素子３０内で透明となった領域（透過領域３０Ａ）を透過する（図７（Ａ））。その結果、表示パネル１０の上面から入射した外光（常光成分Ｌ１および異常光成分Ｌ２）は、光吸収板２０で吸収され、透過領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が下がる。
【００３６】
また、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、図６に示したように、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２の向きが互いに異なる（例えば交差もしくは直交する）構成となっている。また、微粒子３４Ｂは、例えば、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時に、光軸ＡＸ２が透明基板３１の表面と平行となると共に、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）に含まれる帯状電極の延在方向と交差（または直交）している。
【００３７】
したがって、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、光変調層３４において、透明基板３１の表面と平行な面内のあらゆる方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られる。これにより、例えば、表示パネル１０の上面から入射した外光は、偏向方向に関係なく、光変調層３４内で散乱されたり反射されたりする。つまり、表示パネル１０の上面から入射した外光に含まれる常光成分Ｌ１および異常光成分Ｌ２は、ともに、光変調素子３０内で散乱状態となった領域（散乱領域３０Ｂ）で散乱されたり反射されたりする（図７（Ｂ））。その結果、表示パネル１０の上面から入射した外光（常光成分Ｌ１および異常光成分Ｌ２）は、光変調素子３０で散乱されたり反射されたりし、それらの光が表示パネル１０の上面から外部に射出され、散乱領域３０Ｂの輝度（白表示の輝度）が大きくなる。図７（Ｂ）では、外光が透明基板３６の法線方向から入射した場合を示したが、法線から傾いた外光が入射した場合も図７（Ｂ）と同様の散乱が得られる。さらに、散乱領域３０Ｂと透過領域３０Ａが互いに隣接して位置する場合、散乱領域３０Ｂで散乱した光が透明基板３１，３６を介して透過領域３０Ａまで導光するが、前述の通り透過領域３０Ａの透明性が高いので、透過領域３０Ａで散乱光が生じることはなく、コントラストが高くなる。
【００３８】
なお、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの常光屈折率は、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの異常光屈折率についても、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。
【００３９】
また、バルク３４Ａの屈折率差（＝異常光屈折率−常光屈折率）や、微粒子３４Ｂの屈折率差（＝異常光屈折率−常光屈折率）は、できるだけ大きいことが好ましく、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの屈折率差が大きい場合には、光変調層３４の散乱能が高くなり、コントラストをより高くすることができる。
【００４０】
また、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは、電場に対する応答速度が互いに異なっている。バルク３４Ａは、例えば、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または微粒子３４Ｂの応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。バルク３４Ａは、例えば、低分子モノマーを重合化することにより得られた高分子材料によって形成されている。バルク３４Ａは、例えば、微粒子３４Ｂの配向方向または配向膜３３，３５のラビング方向に沿って配向した、配向性および重合性を有する材料（例えばモノマー）を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている。
【００４１】
一方、微粒子３４Ｂは、例えば、液晶材料を主に含んで構成されており、バルク３４Ａの応答速度よりも十分に早い応答速度を有している。微粒子３４Ｂ内に含まれる液晶材料（例えば液晶分子）は、例えば棒状分子である。微粒子３４Ｂ内に含まれる液晶分子として、正の誘電率異方性を有するもの（いわゆるポジ型液晶）を用いることが好ましい。
【００４２】
ここで、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されていない時には、微粒子３４Ｂ内において、液晶分子の長軸方向は、光軸ＡＸ１と平行となっている。このとき、微粒子３４Ｂ内の液晶分子の長軸は、透明基板３１の表面と平行となっており、かつ第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）に含まれる帯状電極の延在方向を向いている。また、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）間に電圧が印加されている時には、微粒子３４Ｂ内において、液晶分子の長軸方向は、光軸ＡＸ１と交差（または直交）している。このとき、微粒子３４Ｂ内の液晶分子の長軸は、透明基板３１の表面と平行となっており、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）に含まれる帯状電極の延在方向と交差（または直交）している。ここで、配向膜３３，３５が水平配向膜である場合、液晶分子には、表面から光軸が数度起き上がったプレチルトが生じる。使用する配向膜材料にもよるが、プレチルトは０．１〜１０度程度になる。ただし、この場合についても、光変調層３４において上述したような高い透明性と散乱性が得られる。
【００４３】
上記した、配向性および重合性を有するモノマーとしては、光学的に異方性を有しており、かつ液晶と複合する材料であればよいが、本実施の形態では紫外線で硬化する低分子モノマーであることが好ましい。電圧無印加の状態で、液晶と、低分子モノマーを重合化することにより形成されたもの（例えば高分子材料）との光学的異方性の方向が一致していることが好ましいので、紫外線硬化前において、液晶と低分子モノマーが同一方向に配向していることが好ましい。微粒子３４Ｂとして液晶が用いられる場合に、その液晶が棒状分子であるときには、使用するモノマー材料の形状も棒状であることが好ましい。以上のことから、モノマー材料としては重合性と液晶性を併せ持つ材料を用いることが好ましく、例えば、重合性官能基として、アクリレート基、メタクリレート基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基およびエポキシ基からなる群から選ばれた少なくとも１つの官能基を有することが好ましい。これらの官能基は、紫外線、赤外線または電子線を照射したり、加熱したりすることによって重合させることができる。紫外線照射時の配向度低下を抑制するために、多官能基をもつ液晶性材料を添加することもできる。バルク３４Ａを上述した筋状構造とする場合には、バルク３４Ａの原料として、２官能液晶性モノマーを用いることが好ましい。また、バルク３４Ａの原料に対して、液晶性を示す温度の調整を目的に単官能モノマーを添加したり、架橋密度向上を目的に３官能以上のモノマーを添加したりすることもできる。
【００４４】
駆動回路４０は、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂ（または部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’）に対して所定の電圧を印加するものである。例えば、駆動回路４０は、外部から入力された映像信号に基づく電圧を、部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’へ印加することにより、表示パネル１０に映像を表示させるようになっている。駆動回路４０は、例えば、映像信号に基づいて、一の光変調セル３０−１において微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２がバルク３４Ａの光軸ＡＸ１と平行もしくはほぼ平行となり、他の光変調セル３０−１において微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２がバルク３４Ａの光軸ＡＸ１と交差もしくは直交するように部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。つまり、駆動回路４０は、映像信号に基づく電場制御によって、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２の向きを互いに一致（もしくはほぼ一致）させたり、互いに異ならせたり（もしくは直交させたり）し、それによって、表示パネル１０に映像を表示させるようになっている。
【００４５】
以下に、本実施の形態の表示パネル１０の製造方法について、図８（Ａ）〜（Ｃ）から図１０（Ａ），（Ｂ）を参照しながら説明する。
【００４６】
まず、ガラス基板またはプラスチックフィルム基板からなる透明基板３１上に、ＩＴＯなどの透明導電膜３２Ｄを形成する（図８（Ａ））。次に、透明導電膜３２Ｄ上に、パターニングされたレジスト層（図示せず）を形成したのち、レジスト層をマスクとして透明導電膜３２Ｄを選択的にエッチングする。その結果、電極３２が形成される（図８（Ｂ））。
【００４７】
次に、表面全体に配向膜３３を塗布したのち、乾燥させ、焼成する（図８（Ｃ））。配向膜３３としてポリイミド系材料を用いる場合には、溶媒にＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）を用いることが多いが、そのときには、大気下では２００℃程度の温度が必要である。なお、この場合に、透明基板３１としてプラスチック基板を用いる場合には、配向膜３３を１００℃で真空乾燥させ、焼成することもできる。その後、配向膜３３に対してラビング処理を行う。これにより、配向膜３３が水平配向用の配向膜として機能することが可能となる。
【００４８】
次に、配向膜３３上に、セルギャップを形成するためのスペーサ３８を乾式または湿式で散布する（図９（Ａ））。なお、真空貼り合わせ法にて光変調セル３０−１を作成する場合には、滴下する混合物中にスペーサ３８を混合しておいてもよい。また、スペーサ３８の替わりとして、フォトリソ法によって柱スペーサを形成することもできる。
【００４９】
続いて、上記と同様の方法で作製しておいた配向膜３５上に、貼り合わせおよび液晶の漏れを防止するためのシール剤３９を、例えば額縁状に塗布する（図９（Ｂ））。このシール剤パターン３９はディスペンサー法やスクリーン印刷法にて形成することができる。
【００５０】
以下に、真空貼り合わせ法（One Drop Fill法、ＯＤＦ法）について説明するが、真空注入法やロール貼合方式などで光変調セル３０−１を作成することも可能である。
【００５１】
まず、セルギャップ、セル面積などから決まる体積分にあたる液晶とモノマーの混合物４２を面内に均一に滴下する（図９（Ｃ））。混合物４２の滴下にはリニアガイド方式の精密ディスペンサーを用いることが好ましいが、シール剤パターン３９を土手として利用して、ダイコータなどを用いてもよい。
【００５２】
液晶とモノマーは前述の材料を用いることができるが、液晶とモノマーの重量比は９８：２〜５０：５０、好ましくは９５：５〜７５：２５、より好ましくは９２：８〜８５：１５である。液晶の比率を多くすることで駆動電圧を低くすることができるが、あまり液晶を多くしすぎると電圧印加時の白色度が低下したり、電圧オフ後に応答速度が低下するなど透明時に戻りにくくなったりする傾向がある。
【００５３】
混合物４２には、液晶とモノマーの他には、重合開始剤を添加する。使用する紫外線波長に応じて、添加する重合開始剤のモノマー比を０．１〜１０重量％の範囲内で調整する。混合物４２には、この他に、重合禁止剤や可塑剤、粘度調整剤なども必要に応じて添加可能である。モノマーが室温で固体やゲル状である場合には、口金やシリンジ、基板を加温することが好ましい。
【００５４】
透明基板３１および透明基板３６を真空貼り合わせ機（図示せず）に配置したのち、真空排気し、貼り合わせを行う（図１０（Ａ））。その後、貼り合わせたものを大気に解放し、大気圧での均一加圧によってセルギャップを均一化する。セルギャップは白輝度（白色度）と駆動電圧の関係から適宜選定できるが、５〜４０μｍ、好ましくは６〜２０μｍ、より好ましくは７〜１０μｍである。
【００５５】
貼り合わせ後、必要に応じて配向処理を行うことが好ましい（図示せず）。クロスニコル偏光子の間に、貼り合わせたセルを挿入した際に、光り漏れが生じている場合には、セルをある一定時間加熱処理したり、室温で放置したりして配向させる。その後、紫外線Ｌ３を照射してモノマーを重合させてポリマー化する（図１０（Ｂ））。このようにして、光変調素子３０が製造される。
【００５６】
紫外線を照射している時には、セルの温度が変化しないようにすることが好ましい。赤外線カットフィルターを用いたり、光源にＵＶ−ＬＥＤなどを用いたりすることが好ましい。紫外線照度は複合材料の組織構造に影響を与えるので、使用する液晶材料やモノマー材料、これらの組成から適宜調整することが好ましく、０．１〜５００ｍＷ／ｃｍ2の範囲が好ましく、さらに好ましくは０．５〜３０ｍＷ／ｃｍ2である。紫外線照度が低いほど駆動電圧が低くなる傾向にあり、生産性と特性の両面から好ましい紫外線照度を選定することができる。
【００５７】
最後に、下側電極３２および上側電極３６に引き出し線（図示せず）を取り付ける。このようにして、本実施の形態の表示パネル１０が製造される。
【００５８】
次に、本実施の形態の表示装置１の作用および効果について説明する。
【００５９】
本実施の形態の表示装置１では、例えば、外部から入力された映像信号に基づく電圧が、光変調セル３０−１ごとに、部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’へ印加される。このとき、例えば、一の光変調セル３０−１において微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２がバルク３４Ａの光軸ＡＸ１と平行もしくはほぼ平行となり、別の光変調セル３０Ｂにおいて微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ２がバルク３４Ａの光軸ＡＸ１と交差もしくは直交するように、各光変調セル３０Ｂの部分電極３２Ａ’，３２Ｂ’に電圧が印加される。これにより、表示パネル１０の上面から入射した外光は、光変調素子３０のうち、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが互いに平行もしくはほぼ平行となっている透過領域３０Ａを透過する。この透過光は、表示パネル１０の背面に設けられた光吸収板２０で吸収される。また、表示パネル１０の上面から入射した外光は、光変調素子３０のうち、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが互いに交差もしくは直交している散乱領域３０Ｂにおいて散乱されたり反射されたりする。この散乱光、反射光のうち散乱領域３０Ｂの下面を透過した光は表示パネル１０の下面で反射され、再度、散乱領域３０Ｂに戻されたのち、表示装置１の上面から射出される。また、散乱光、反射光のうち、散乱領域３０Ｂの上面に向かった光は、そのまま、表示装置１の上面から射出される。また、このように、本実施の形態では、透過領域３０Ａの上面からは光はほとんど射出されず、散乱領域３０Ｂの上面から光が射出される。このようにして、正面方向の変調比を大きくしている。
【００６０】
ところで、一般のＰＤＬＣは、電極によって生じる電場に対する応答速度が相対的に早い液晶分子と、電極によって生じる電場に対する応答速度が相対的に遅い高分子とを含んで構成されている。しかし、通常のＰＤＬＣを、当該ＰＤＬＣの法線と交差する方向（つまり、斜め方向）から見た場合に、上記の液晶分子と、上記の高分子の屈折率が互いに一致していない。そのため、通常のＰＤＬＣを反射型の表示装置の表示パネルに用いた場合には、黒輝度が上昇し、コントラストが低下するという問題がある。特に、文字や絵などを表示した場合、部分的に散乱、透明（もしくは黒）の状態となるが、この散乱部で散乱された光が上下基板に導光し透明（もしくは黒）部分にまで到達する。したがって、透明性が低い（または黒レベルが低い）場合には、より一層黒輝度が上昇してしまい、コントラストが低下する。また、水平配向タイプのＰＤＬＣを反射型の表示装置の表示パネルに用いた場合に、垂直方向に電場がかかるように電極を配置したときには、ＰＤＬＣの上面に入射する光のうち片方の偏光成分しか反射させることができない。そのため、明るい画像を得ることが容易ではないという問題がある。
【００６１】
以下に、簡単に水平配向タイプのＰＤＬＣで、垂直方向に電場がかかるように電極を配置したものについて説明する。図１１〜図１３は、水平配向タイプのＰＤＬＣで、垂直方向に電場がかかるように電極を配置したもの（光変調素子３００）を模式的に表したものである。光変調素子３００は、例えば、図１１に示したように、透明基板３１０、複数の下側電極３２０、配向膜３３０、光変調層３４０、配向膜３５０、複数の上側電極３６０および透明基板３７０を順に積層したものである。複数の下側電極３２０は、所定の方向に延在するとともに互いに並列配置されている。複数の上側電極３６０は、下側電極３２０と交差する方向に延在するとともに互いに並列配置されている。
【００６２】
図１１は、下側電極３２０および上側電極３６０間に電圧が印加されていない時の、光変調層３４０内の配向状態の一例を模式的に表したものである。図１１中の楕円体３４０Ａは、下側電極３２０と上側電極３６０との間に電圧が印加されていない時の、高分子の屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図１１中の楕円体３４０Ｂは、下側電極３２０と上側電極３６０との間に電圧が印加されていない時の、液晶分子の屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。
【００６３】
図１２は、下側電極３２０および上側電極３６０間に電圧が印加されている時の、光変調層３４０内の配向状態の一例を模式的に表したものである。図１２中の楕円体３４０Ａは、下側電極３２０と上側電極３６０との間に電圧が印加されている時の、高分子の屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図１１中の楕円体３４０Ｂは、下側電極３２０と上側電極３６０との間に電圧が印加されている時の、液晶分子の屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。
【００６４】
下側電極３２０および上側電極３６０間に電圧が印加されていない時には、図１１に示したように、高分子の光軸ＡＸ１０および液晶分子の光軸ＡＸ２０の向きが互いに一致しており、さらに、透明基板３１の表面と平行となっている。一方、下側電極３２０および上側電極３６０間に電圧が印加されている時には、図１２に示したように、光軸ＡＸ１０および光軸ＡＸ２０の向きが互いに異なっており、さらに、光軸ＡＸ２０だけが電圧印加によって透明基板３１の表面の法線と平行となっている。
【００６５】
図１１から、下側電極３２０および上側電極３６０間に電圧が印加されていない時には、光変調層３４内のあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性が得られることがわかる。従って、図１３（Ａ）に示したように、表示パネル１０の上面から入射した外光に含まれる常光成分Ｌ１および異常光成分Ｌ２は、ともに、光変調素子３０を透過し、例えば、光吸収板２００で吸収される。一方、図１２からは、下側電極３２０および上側電極３６０間に電圧が印加されている時には、光変調層３４において、光軸ＡＸ１０と平行な方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られるが、光軸ＡＸ１０および光軸ＡＸ２０と直交する方向においては、屈折率差がほとんどなく、散乱性がほとんど得られないことがわかる。従って、図１３（Ｂ）に示したように、表示パネル１０の上面から入射した外光に含まれる常光成分Ｌ１および異常光成分Ｌ２のいずれか一方（図では異常光成分Ｌ２）だけが、光変調素子３０内で散乱されたり反射されたりし、他の偏光成分（図では常光成分Ｌ１）は光変調素子３０を透過し、例えば、光吸収板２００で吸収される。このように、垂直配向タイプのＰＤＬＣでは、ＰＤＬＣの上面に入射する光のうち片方の偏光成分しか反射させることができない。そのため、明るい画像を得ることが容易ではないという問題がある。
【００６６】
一方、本実施の形態では、光変調層３４内のバルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２が、透明基板３１の表面と平行またはほぼ平行となっており、かつ電極３２によって発生する電場の大きさに応じて、透明基板３１の表面と平行またはほぼ平行な面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりする。つまり、本実施の形態の光変調素子３０は、いわゆるＩＰＳ（In-Plane Switching）型のＰＤＬＣである。これにより、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２が互いに異なる方向を向いている場合には、光変調層３４は、表示パネル１０に斜めに入射してきた外光に含まれる双方の偏光成分に対して散乱性を示し、表示パネル１０に垂直に入射してきた外光に含まれる双方の偏光成分に対しても散乱性を示す。従って、光変調層３４が散乱性を示しているときには、表示パネル１０に対して垂直に入射してきた外光に含まれる双方の偏光成分を反射させることができる。その結果、明るい画像を得ることができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、バルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２が互いに同一またはほぼ同一の方向を向いている場合には、光変調層３４は、表示パネル１０に斜めに入射してきた外光に含まれる双方の偏光成分に対して透明性を示し、表示パネル１０に垂直に入射してきた外光に含まれる双方の偏光成分に対しても透明性を示す。従って、光変調層３４が透明性を示しているときには、表示パネル１０に対して垂直に入射してきた外光に含まれる双方の偏光成分を透過させることができ、その透過光を光吸収板２０（または光吸収性を有する電極３２）に吸収させることができる。その結果、高いコントラストを得ることができる。
【００６８】
＜２．変形例＞
[第１変形例]
上記実施の形態では、表示パネル１０は、光変調素子３０だけから構成されていたが、例えば、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、導光板５０と、導光板５０の側面に配置された光源６０とをさらに含んで構成されていてもよい。ここで、図１４（Ａ）では、導光板５０が光変調素子３０の背面（下面）に空気層を介さずに密着して接合されている様子が示されている。図１４（Ｂ）では、導光板５０が光変調素子３０の上面に空気層を介さずに密着して接合されている様子が示されている。図１４（Ｃ）では、導光板５０が光変調素子３０の上下両面に空気層を介さずに密着して接合されている様子が示されている。
【００６９】
導光板５０は、表示パネル１０の上面から入射した外光を導光板５０の上面に導くものである。この導光板５０は、例えば、上面、下面および側面で囲まれた直方体状となっている。導光板５０は、例えば、上面および下面の少なくとも一方の面に、所定のパターン化された形状を有している。導光板５０は、表示パネル１０の上面から入射し、光変調素子３０内で散乱された光を散乱し、均一化する機能を有している。導光板５０は、例えば、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）やアクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの透明熱可塑性樹脂を主に含んで構成されている。
【００７０】
表示装置１に対して光源６０が設けられている場合には、図１６〜図１８に示したように、電極３２が、各光変調セル３０−１内に生じる主な電場が、透明基板３１の法線と交差するとともに、透明基板３１の表面と非平行となるような電極レイアウトになっていることが好ましい。このようにした場合には、上面から入射する外光と、横方向から入射する光源６０からの光との双方の光を光変調層３４において効果的に散乱させることが可能となる。その結果、例えば、昼間の明るい時には外光だけで映像を表示し、室内や夜など、外光が弱い時には光源２０を点灯させて光量不足を補いつつ映像を表示することが可能となる。
【００７１】
ここで、反射型の表示装置１にフロントライトを設けることにより、外光が少なく暗い状態でも視認できるようにした場合、フロントライトが厚いために、表示映像に奥行き感が感じられる場合がある。また、外光が多く明るい状況では、フロントライトを設けることにより、フロントライト界面や表面形状・パターンによって反射光が増加してコントラストが低くなる場合がある。これに対して、図１４（Ａ）に示したような導光板５０と光変調素子３０を組み合わせた方式では、上述したような奥行き感による視認性の低下や、不要反射光によるコントラストの低下がない。従って、この場合には、コントラストの高い表示が可能である。また、図１４（Ｂ），（Ｃ）に示したような導光板５０と光変調素子３０を組み合わせた方式では、フロントライトを設けた場合よりも、表示映像に対する奥行き感を低減することができる。なお、図１４（Ａ）〜（Ｃ）において、必要に応じて、光吸収板２０を省略することはもちろん可能である。
【００７２】
[第２変形例]
また、上記実施の形態およびその変形例では、下側電極３２は同一層内に設けられていたが、下側電極３２の一部が、下側電極３２の他の部分とは異なる層内に設けられていてもよい。例えば、図１５に示したように、下側電極３２の一部である第３電極３２Ｅが、透明基板３１と、新たに設けた絶縁膜４１との間に設けられ、第１電極３２Ａ（または部分電極３２Ａ’）が、絶縁膜４１の上面に設けられ、さらに、第１電極３２Ａ（または部分電極３２Ａ’）を含む絶縁膜４１の表面上に配向膜３３が設けられていてもよい。このとき、第３電極３２Ｅは、例えば、図１５に示したように、１枚のシート状（表面全体に形成された膜）となっている。これにより、下側電極３２は、第１電極３２Ａ（または部分電極３２Ａ’）と第３電極３２Ｅとの間の電位差によって、光変調層３４内に横方向の電場を主に発生させることが可能となっている。
【００７３】
また、上記実施の形態およびその変形例では、電極３２は、透明基板３１側にしか設けられていなかったが、例えば、下記の第３変形例〜第５変形例に示したように、透明基板３６の表面にも設けられていてもよい。
【００７４】
[第３変形例]
例えば、図１６に示したように、第２電極３２Ｂが省略されると共に、透明基板３６のうち光変調層３４側の表面上に第４電極３２Ｆが設けられている。第４電極３２Ｆは、透明基板３１（または透明基板３６）の表面と平行な面内の一の方向に延在する複数の帯状電極を有している。第４電極３２Ｆの帯状電極と、第１電極３２Ａの帯状電極とは、例えば、互いに平行となっているか、または互いにほぼ平行となっている。さらに、第４電極３２Ｆの帯状電極は、第１電極３２Ａの帯状電極と非対向な位置に配置されている。第４電極３２Ｆの各帯状電極は互いに電気的に接続されている。第４電極３２Ｆは、例えば、図１６に示したような単一構造物で構成されていてもよいが、複数の構造物で構成されていてもよい。
【００７５】
第４電極３２Ｆは、例えば、透明な導電性材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなる。第１電極３２Ａおよび第４電極３２Ｆが、それぞれ、複数の部分電極で構成されている場合に、１または複数の第１電極３２Ａと、１または複数の第４電極３２Ｆとにより、光変調セル３０−１が構成される。この場合、各光変調セル３０−１は、第１電極３２Ａおよび第４電極３２Ｆの部分電極に印加される電圧値の大きさに応じて、表示パネル１０の上面から入射した外光に対して透明性を示したり、散乱性を示したりする。このとき、各光変調セル３０−１内に生じる主な電場は、透明基板３１の法線と交差するとともに、透明基板３１の表面と非平行となっている。そのため、光変調層３４内のバルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２は、透明基板３１の法線と交差するとともに、透明基板３１の表面と非平行となっており、かつ電極３２によって発生する電場の大きさに応じて、透明基板３１の法線と交差するとともに、透明基板３１の表面と非平行な面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりする。
【００７６】
[第４変形例]
例えば、図１７に示したように、第２電極３２Ｂが省略されると共に、透明基板３６のうち光変調層３４側の表面上に第５電極３２Ｇが設けられていてもよい。第５電極３２Ｇは、透明基板３１（または透明基板３６）の表面と平行な面内の一の方向に延在する複数の帯状電極を有している。第５電極３２Ｇの帯状電極と、第１電極３２Ａの帯状電極とは、例えば、互いに交差しているか、または互いに直交している。第５電極３２Ｇの各帯状電極は互いに電気的に接続されている。第５電極３２Ｇは、例えば、図１７に示したような単一構造物で構成されていてもよいが、複数の構造物で構成されていてもよい。
【００７７】
第５電極３２Ｇは、例えば、透明な導電性材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなる。第１電極３２Ａおよび第５電極３２Ｇが、それぞれ、複数の部分電極で構成されている場合に、１または複数の第１電極３２Ａと、１または複数の第５電極３２Ｇとにより、光変調セル３０−１が構成される。この場合、各光変調セル３０−１は、第１電極３２Ａおよび第５電極３２Ｇの部分電極に印加される電圧値の大きさに応じて、表示パネル１０の上面から入射した外光に対して透明性を示したり、散乱性を示したりする。このとき、各光変調セル３０−１内に生じる主な電場は、透明基板３１の法線と交差するとともに、透明基板３１の表面と非平行となっている。そのため、光変調層３４内のバルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２は、透明基板３１の法線と交差するとともに、透明基板３１の表面と非平行となっており、かつ電極３２によって発生する電場の大きさに応じて、透明基板３１の法線と交差するとともに、透明基板３１の表面と非平行な面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりする。
【００７８】
[第５変形例]
例えば、図１８に示したように、透明基板３６のうち光変調層３４側の表面上に第６電極３２Ｈが設けられていてもよい。第６電極３２Ｈは、１枚のシート状（表面全体に形成された膜）となっている。
【００７９】
第６電極３２Ｈは、例えば、透明な導電性材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなる。外光を使用する場合には、第６電極３２Ｈは使用せず（つまり、第６電極３２Ｈはフローティングになっており）、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂだけが駆動され、これにより、光変調層３４内に、透明電極３１の表面と平行な方向に主な電場を発生させる。また、後述するように、外光だけでなく、表示装置１内に設けた光源を使用する場合には、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂが同一電位で駆動されるとともに、第６電極３２Ｈに基準電位（例えば接地電位）が印加され、これにより、光変調層３４内に、透明電極３１の表面と垂直な方向に主な電場を発生させる。
【００８０】
ここで、第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂだけが駆動される場合、各光変調セル３０−１内に生じる主な電場は、透明基板３１の法線と交差するとともに、透明基板３１の表面と非平行となっている。そのため、光変調層３４内のバルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２は、透明基板３１の法線と交差するとともに、透明基板３１の表面と非平行となっており、かつ電極３２によって発生する電場の大きさに応じて、透明基板３１の法線と交差するとともに、透明基板３１の表面と非平行な面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりする。
【００８１】
[第６変形例]
上記実施の形態およびその変形例では、光変調層３４は、電極３２に電圧が印加されていないときに透明性を示し、電極３２に電圧が印加されている時に散乱性を示すようになっていたが、電極３２に電圧が印加されていないときに散乱性を示し、電極３２に電圧が印加されている時に透明性を示すようになっていてもよい。ただし、そのような場合であっても、光変調層３４内のバルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂは、これらの光軸ＡＸ１，ＡＸ２が、透明基板３１の法線と交差しており、かつ電極３２によって発生する電場の大きさに応じて、透明基板３１の法線と交差する面内で、互いに異なる方向を向いたり、互いに同一またはほぼ同一の方向を向いたりするようになっている。
【００８２】
[第７変形例]
上記実施の形態およびその変形例において、表示装置１に対してカラーフィルタが設けられていてもよい。例えば、図２０に示したように、配向膜３５と透明基板３６との間であって、かつ光変調セル３０−１ごとにカラーフィルタ３７が設けられていてもよい。このとき、例えば、隣接する３つのカラーフィルタ３７が、赤用カラーフィルタ、青用カラーフィルタ、および緑用カラーフィルタで構成されていてもよい。
【００８３】
[第８変形例]
また、上記実施の形態およびその変形例において、光変調層３４内のバルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂに対して黒色色素が添加されていてもよい。黒色色素としては、例えば、２色性色素が挙げられる。電圧無印加時には２色性色素が微粒子３４Ｂ内の液晶分子とほぼ同じ方向に配列しており、入射光のうち２色性色素の分子軸と平行な振動方向を有する偏光成分が２色性色素に吸収され、光変調層３４は光吸収状態となる。一方、電圧印加時には液晶分子および２色性色素が電界方向に配列し、光変調層３４は光散乱状態となる。このように、光変調層３４内のバルク３４Ａおよび微粒子３４Ｂに対して２色性色素を添加することにより、高いコントラストを得ることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１…表示装置、１０…表示パネル、２０…光吸収板、３０…光変調素子、３０Ａ…透過領域、３０Ｂ…散乱領域、３０−１…光変調セル、３１，３６…透明基板、３２…電極、３２Ａ…第１電極、３２Ｂ…第２電極、３２Ｃ…部分電極対、３２Ｄ…透明導電膜、３２Ｅ…第３電極、３２Ｆ…第４電極、３２Ｇ…第５電極、３２Ｈ…第６電極、３２Ａ’，３２Ｂ’…部分電極、３３，３５…配向膜、３４…光変調層、３４Ａ…バルク、３４Ｂ…微粒子、３７…カラーフィルタ、３８…スペーサ、３９…シール剤パターン、４０…駆動回路、４２…混合物、５０…導光板、１３４Ａ，１３４Ｂ，１６４Ａ，１６４Ｂ…楕円体、ＡＸ１〜ＡＸ４…光軸、Ｌ１…常光、Ｌ２…異常光、Ｌ３…紫外線。
【図１】
2012088486.tif 000003
【図２】
2012088486.tif 000004
【図３】
2012088486.tif 000005
【図４】
2012088486.tif 000006
【図５】
2012088486.tif 000007
【図６】
2012088486.tif 000008
【図７】
2012088486.tif 000009
【図８】
2012088486.tif 000010
【図９】
2012088486.tif 000011
【図１０】
2012088486.tif 000012
【図１１】
2012088486.tif 000013
【図１２】
2012088486.tif 000014
【図１３】
2012088486.tif 000015
【図１４】
2012088486.tif 000016
【図１５】
2012088486.tif 000017
【図１６】
2012088486.tif 000018
【図１７】
2012088486.tif 000019
【図１８】
2012088486.tif 000020
【図１９】
2012088486.tif 000021