光学装置和具有它的显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光学装置，特别设及具备含有形状各向异性颗粒的光学层的光学装 置。此外，本发明设及具备运样的光学装置的显示装置。
【背景技术】
[0002] 在控制入射光的透射率（或反射率）的光学装置中，要求高的对比度比和高的光 利用率。
[0003] 作为通过电压的施加来控制光的透射率的光学装置，已知有液晶面板。液晶面板 具有一对基板和设置在该基板间的液晶层。在液晶面板中，根据施加于液晶层的电压的大 小，液晶层中的液晶分子的取向发生变化，由此，入射至液晶面板的光的透射率发生变化。 液晶面板能够得到非常高的对比度比，因此在显示装置中被广泛使用。
[0004] 但是，液晶面板多为使用偏光板的方式，因此在显示中使用的光的一半W上被偏 光板吸收。因此光利用率低。于是，近年来，不需要偏光板的光学装置的开发不断发展。
[0005] 在非专利文献1中，提出了不需要偏光板的显示单元。在非专利文献1中公开的 显示单元具有下述结构：在一对电极间夹持有主流体（介质）和分散在该介质中的聚合物 (树脂涂层）片。通过在一对电极间施加电场，聚合物片的取向方向发生变化，由此显示单 元的光学特性（光反射率）变化。在非专利文献1中，作为介质的具体例子，公开了碳酸丙 締醋、端环氧基聚二甲基硅氧烷值MS-E09)。
[0006] 此外，在专利文献1中，公开了具有包含聚合物片的悬浊液层的光学装置。该光学 装置能够通过对悬浊液层施加电场而使聚合物片旋转，由此使悬浊液层的光学特性变化。
[0007] 上述非专利文献1的显示单元、专利文献1的光学装置不需要偏光板，因此与液晶 面板相比，能够提高的光利用率。
[0008] 现有技术文献 [000引专利文献
[0010] 专利文献1 :美国专利第6665042号说明书
[0011] 非专利文献
[001引非专利文献 1 :G.P.Cox,及其他 5 名，"ModelingtheEffectsOfMicroencapsulationontheElectro-OpticBehaviorofPolymerCholestericLiquid CrystalFlakes",LLEReview,UNIVERSITYOFROC皿STERLABORATORYFORLA沈民 ENERGETICS，January-March2009,volume118,p.86-990
【发明内容】
[0013] 发明要解决的技术问题
[0014] 现化作为液晶面板的驱动方式采用有源矩阵驱动。有源矩阵驱动的液晶面板中， 对各像素设置有薄膜晶体管（TFT)。对某个像素的写入通过扫描该像素并使TFT导通来进 行，之后，在该像素下一次被扫描之前使TFT截止。因此，在直到下一次写入的期间，通过保 持对液晶层的施加电压（即由像素电容保持电荷），维持液晶层中的液晶分子的取向状态。
[0015] 非专利文献1中提出的显示单元不易进行有源矩阵驱动。例如，在将碳酸丙締醋、DMS-E09用作介质时，它们的电阻率与一般的液晶材料的电阻率相比低几个数量级（一般 的液晶材料的电阻率为IX10"Q?cm左右，而碳酸丙締醋的电阻率为约IXlO4Q?cm， DMS-E09的电阻率为约1.IXlO7Q?cm),因此在对像素写入后的TFT截止的状态中，由于 经由介质的截止泄漏使得电压的保持率大幅下降。因此，本来应在垂直方向上取向的聚合 物片由于自重而向水平方向（与基板面平行的方向）倾斜。结果，像素的亮度发生变化，因 此难W进行有源矩阵驱动。
[0016] 此外，在无电压施加状态中，不能够维持聚合物片垂直取向的状态，聚合物片由于 自重而朝向水平方向。因此，非专利文献1的显示单元不具有所谓的记忆性，难W实现低电 力消耗化。并且，当显示单元倾斜时，聚合物片由于自重而在单元内移动，沉降至显示单元 的底边侧。
[0017] 另一方面，在专利文献1中，记载了作为悬浊液层的介质使用向列液晶材料的实 施例（实施例6)。在该实施例中，在分别具有透明电极的一对基板各个上形成有取向膜（聚 酷亚胺涂层）。在悬浊液层中没有产生电场时，聚合物片与基板面平行地取向。此外，在悬 浊液层中产生纵电场时，聚合物片与基板面垂直地取向。
[0018] 专利文献1的上述实施例中，考虑到要抑制经由介质的截止泄漏引起的电压保持 率的下降。但是，在该实施例中，实际上，聚合物片贴附在极性强的取向膜的表面，因此即使 在悬浊液层产生纵电场，取向膜附近的聚合物片也不会从取向膜剥离。由此，大部分的聚合 物片保持与基板面平行地取向。因此，在电场施加时和无电场施加时，不能够使光透射率的 差变得充分大，不能够实现足够高的对比度比。此外，在专利文献1的光学装置中，通过电 场的施加，使聚合物片从与基板面平行的状态变化为垂直的状态（或从垂直状态变化为平 行状态），与此相反的变化通过热分散和重力进行。因此，也存在不能够得到充分的响应速 度，难W在显示装置中使用的问题。
[0019] 本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于提供一种能够进行有源矩阵驱动，低电 力消耗性优异，能够实现高的光利用率和高的对比度比的光学装置，W及具备该光学装置 的显示装置。
[0020] 用于解决问题的技术手段
[0021] 本发明的实施方式的光学装置包括：相互相对地设置的第一基板和第二基板；设 置在上述第一基板与上述第二基板之间的光学层，上述第一基板具有能够被提供相互不同 的电位的第一电极和第二电极，上述光学层包括：介质；和分散在上述介质中的具有形状 各向异性的形状各向异性颗粒，上述形状各向异性颗粒的取向方向根据施加于上述光学层 的电场的方向而变化，上述介质是液晶材料，在不对上述光学层施加电场时，上述形状各向 异性颗粒与基板面大致垂直地取向。
[0022] 在某个实施方式中，上述第一基板和上述第二基板的至少一方具有设置于上述光 学层侧的垂直取向膜。
[0023] 在某个实施方式中，由上述第一电极与上述第二电极在上述光学层产生横电场 时，上述形状各向异性颗粒与基板面大致平行地取向。
[0024] 在某个实施方式中，上述液晶材料具有正的介电各向异性。
[0025] 在某个实施方式中，上述液晶材料具有负的介电各向异性。
[0026] 在某个实施方式中，上述第二基板具有与上述第一电极和上述第二电极相对的第 =电极。
[0027] 在某个实施方式中，由上述第=电极与上述第一电极和上述第二电极在上述光学 层产生纵电场时，上述形状各向异性颗粒与基板面大致垂直地取向。
[0028] 在某个实施方式中，上述第二基板不具有与上述第一电极和上述第二电极相对的 电极。
[0029] 在某个实施方式中，上述第一基板是具有薄膜晶体管的有源矩阵基板。
[0030] 在某个实施方式中，上述第一基板还具有与上述薄膜晶体管电连接的栅极配线和 源极配线，从上述源极配线供给到上述薄膜晶体管的电压的极性按规定的周期被反转。
[0031] 在某个实施方式中，上述第一基板是具有薄膜晶体管的有源矩阵基板，还具有与 上述薄膜晶体管电连接的栅极配线和源极配线，从上述源极配线供给到上述薄膜晶体管的 电压的极性按规定的周期被反转，供给到上述第=电极的电压的极性按上述规定的周期被 反转。
[0032] 在某个实施方式中，上述薄膜晶体管包含氧化物半导体层。
[0033] 在某个实施方式中，上述氧化物半导体层由In-Ga-化-0类半导体形成。
[0034] 本发明的实施方式的显示装置包括具有上述结构的光学装置。
[0035] 在某个实施方式中，具有上述结构的光学装置能够使用从外部入射的光W反射模 式进行显示。
[0036] 在某个实施方式中，上述形状各向异性颗粒具有光反射性，上述第一基板和上述 第二基板中的位于背面侧的基板具有吸收光的光吸收层。
[0037] 发明效果
[0038] 根据本发明的实施方式，能够提供能够进行有源矩阵驱动、低电力消耗性优异、能 够实现高的光利用率和高的对比度比的光学装置和具有该光学装置的显示装置。
【附图说明】
[0039] 图1是示意性表示本发明的实施方式的显示装置110的截面图。
[0040] 图2是示意性表示显示装置110的第一电极11和第二电极12的平面图。
[0041] 图3是表示显示装置110的等效电路的图。
[004引图4(a)是示意性表示对光学层30施加了横电场时的显示装置。0的图，图4化） 是表示此时的形状各向异性颗粒32和液晶分子31a的取向方向的图。
[0043] 图5 (a)是示意性表示对光学层30施加了纵电场时的显示装置110的图，图5化） 是表示此时的形状各向异性颗粒32和液晶分子31a的取向方向的图。
[0044] 图6 (a)是表示刚使施加于光学层30的电场从横电场变化为纵电场时的光学层30 的状况的图，图6(b)是表示此后经过足够时间后的光学层30的状况的图。
[0045] 图7 (a)是表示在对光学层30施加了纵电场后重置电压时的形状各向异性颗粒32 的取向状态的图，图7(b)是表示对光学层30施加了横电场后重置电压时的形状各向异性 颗粒32的取向状态的图。
[004引图8(a)是示意性表示试制的显示面板100,的图，图S化）是对在显示面板100， 没有被施加电压的光学层30从基板面法线方向观察时的光学显微镜照片。
[0047] 图9是表示显示装置110的电路结构的另一例子的图。
[0048] 图10(a)是示意性表示对光学层30施加了横电场时的显示装置110的图，图 10(b)是示意性表示对光学层30施加了纵电场时的显示装置110的图。
[0049] 图11是示意性表示本发明的实施方式的显示装置210的截面图。
[0050] 图12(a)是示意性表示对光学层30施加了横电场时的显示装置210的图，图 12(b)是表示此时的形状各向异性颗粒32和液晶分子3化的取向方向的图。
[0051] 图13(a)是示意性表示对光学层30施加了纵电场时的显示装置210的图，图 13(b)是表示此时的形状各向异性颗粒32和液晶分子3化的取向方向的图。
[005引图14(a)和化）是表示对光学层30施加了纵电场后重置电压时的形状各向异性 颗粒32和液晶分子3化的取向状态的图。
[005引图15(a)和化）表示对光学层30施加了横电场后重置电压时的形状各向异性颗 粒32和液晶分子3化的取向状态。
[0054] 图16是示意性表示本发明的实施方式的显示装置210A的截面图。
[00巧]图17是示意性表示本发明的实施方式的显示装置310 (的整体）的平面图。
[0056] 图18是示意性表示显示装置310的与1个像素对应的区域的平面图。
[0057] 图19是图18的A-A'截面图。
[0058] 图20是仅表示图18所示的显示装置310的构成要素中的第一电极11和第二电 极12的平面图。
[0059] 图21是仅表示图18所示的显示装置310的构成要素中的遮光层61的平面图。
[0060] 图22是表示图18所示的显示装置310的构成要素中的第一电极11、第二电极12 和遮光层61W外的部分的平面图。
[0061] 图23是表示显示装置310的另一结构的图，是图18的A-A'截面图。
[0062] 图24是表示显示装置310的又一结构的图，是图18的A-A'截面图。
[0063] 图25 (a)是表示作为第一电极11和第二电极12使用梳齿状电极时不能够施加横 电场的区域的图，图25(b)是表示作为第一电极11和第二电极12使用满旋状电极时的不 能够施加横电场的区域的图。
[0064] 图26是表示对光学层30施加了纵电场时的显示装置310的图。
[0065] 图27表示对显示装置310的光学层30施加纵电场时的、栅极信号、第一源极信 号、第二源极信号、共用电压的信号波形的图。
[0066] 图28是表示对