DE69728029T2

DE69728029T2 - Anzeigegerät

Info

Publication number: DE69728029T2
Application number: DE69728029T
Authority: DE
Inventors: Yukihisa Nishikamo-gun Takeuchi; Tsutomu Toyoake-city Nanataki; Hisanori Nagoya-city Yamamoto
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: DE69728029D1; EP0853252B1; EP0853252A2; EP0853252A3; US6028978A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigenvorrichtung, die weniger elektrischen Strom verbraucht und eine höhere Bildschirmhelligkeit aufweist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verbesserungen bei der Anzeigenvorrichtung zum Anzeigen einer Bildabbildung, die einem Abbildungssignal auf einer optischen Wellenleiterplatte entspricht, indem der Streuverlust von Licht an einer vorbestimmten Position auf der optischen Wellenleiterplatte durch Steuern der Verlagerungswirkung eines Aktuatorelements in eine Richtung gesteuert wird, um in Bezug auf die optische Wellenleiterplatte entsprechend dem Attribut des einzugebenden Abbildungssignals Kontakt oder Trennung herzustellen.
Beschreibung des Stands der Technik
Bisher bekannte Anzeigenvorrichtungen schließen z. B. Kathodenstrahlröhren (CRT) und Flüssigkristallanzeigenvorrichtungen ein.
Als Kathodenstrahlröhren sind z. B. herkömmliche Fernsehgeräte und Monitoreinheiten für Computer bekannt. Wenngleich die Kathodenstrahlröhre einen hellen Bildschirm besitzt, so weist sie einen hohen Stromverbrauch auf. Zudem besteht bei der Kathodenstrahlröhre das Problem, dass die Tiefe der gesamten Anzeigenvorrichtung im Vergleich zur Größe des Bildschirms groß ist.
Die Flüssigkristallanzeigenvorrichtung andererseits weist den Vorteil auf, dass die gesamte Vorrichtung verkleinert werden kann und die Anzeigenvorrichtung eine geringe Menge an Strom verbraucht. Die Flüssigkristallanzeigenvorrichtung ist jedoch in der Hinsicht problematisch, dass die Helligkeit des Bildschirms geringer ist und der Feldwinkel des Bildschirms schmal ist.
Bei Kathodenstrahlröhren und Flüssigkristallanzeigen ist es bei einem Farbbildschirm notwendig, eine Anzahl von Bildelementen (Abbildungspunkten bzw. -pixels) heranzuziehen, die der dreifachen Anzahl an Bildelementen bei einem Schwarz-Weiß-Bildschirm entspricht. Aus diesem Grund entstehen weitere Probleme, insofern, dass die Vorrichtung selbst kompliziert ist, der Stromverbrauch hoch ist und eine Erhöhung der Kosten unvermeidlich ist.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, hat der Erfinder eine neuartige Anzeigenvorrichtung nahegelegt (siehe z. B. japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-287176). Wie in 20 gezeigt wird, schließt diese Anzeigenvorrichtung Aktuatorelemente 200 ein, die in Bezug auf die jeweiligen Bildelemente angeordnet sind. Jedes der Aktuatorelemente 200 umfasst ein Hauptaktuatorelement 208, das eine piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 202 und eine obere Elektrode 204 sowie eine untere Elektrode 206, die auf einer Deck- bzw. Unterfläche der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 202 ausgebildet sind, und ein Substrat 214 mit einem Schwingungsabschnitt 210 und einem feststehenden Abschnitt 212, die unter dem Hauptaktuatorelement 208 angeordnet sind. Die untere Elektrode 206 des Hauptaktuatorelements 208 berührt den Schwingungsabschnitt 210. Das Hauptaktuatorelement 208 wird vom Schwingungsabschnitt 210 getragen.
Das Substrat 214 besteht aus einem Keramikmaterial, in dem der Schwingungsabschnitt 210 und der feststehende Abschnitt 212 einstückig ausgebildet sind. Eine Vertiefung 216 ist im Substrat ausgebildet, so dass der Schwingungsabschnitt 210 dünnwandig ist.
Ein Verlagerungsübertragungsabschnitt 220, um einen Kontaktbereich mit einer optischen Wellenleiterplatte 218 in einer vorbestimmten Größe auszubilden, ist mit der oberen Elektrode 204 des Hauptaktuatorelements 208 verbunden. In der in 20 dargestellten illustrativen Anzeigenvorrichtung ist der Verlagerungsübertragungsabschnitt 220 so angeordnet, dass er im AUS-Zustand oder im NEIN-Zustand, in dem das Aktuatorelement 200 stillsteht, in unmittelbarer Nähe zur optischen Wellenleiterplatte 218 liegt, während er im EIN-Zustand die optische Wellenleiterplatte 218 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts berührt.
Das Licht 222 wird z. B. von einem seitlichen Ende der Wellenleiterplatte 218 eingebracht. Bei dieser Anordnung wird das gesamte Licht 222 an der Innenseite der optischen Wellenleiterplatte 218 total-reflektiert, ohne dass es durch deren Vorder- und Rückseiten übertragen wird, indem die Größe des Brechungsindexes der optischen Wellenleiterplatte 218 gesteuert wird. In diesem Zustand wird ein Spannungssignal entsprechend einem Attribut eines Abbildungssignals selektiv mit Hilfe der oberen Elektrode 204 und der unteren Elektrode 206 an das Aktuatorelement 200 angelegt, so dass das Aktuatorelement 200 verschiedene Verlagerungswirkungen in Bezug auf die EIN-, AUS- und NEIN-Zustandsauswahl durchführen kann. Der Verlagerungsübertragungsabschnitt 220 wird somit hinsichtlich Kontakt und Trennung in Bezug auf die optische Wellenleiterplatte 218 gesteuert. Dementsprechend wird das Streulicht (Streuverlust von Licht) 224 an einem vorbestimmten Abschnitt der optischen Wellenleiterplatte 218 gesteuert und eine dem Abbildungssignal entsprechende Bildabbildung wird auf der optischen Wellenleiterplatte 218 angezeigt.
Wenn unter Verwendung der Anzeigenvorrichtung ein Farbbild angezeigt wird, wird der folgende Vorgang durchgeführt: z. B. werden Lichtquellen für drei Primärfarben so geschaltet, dass sie die Lichtemissionszeit für die drei Primärfarben steuern, während sie die Kontaktzeit zwischen der optischen Wellenleiterplatte und der Verlagerungsübertragungsplatte mit dem Zeitraum der Farbentwicklung synchronisieren. Alternativ dazu kann die Kontaktzeit zwischen der optischen Wellenleiterplatte und der Verlagerungsübertragungsplatte gesteuert werden, während die Lichtemissionszeit für die drei Primärfarben mit der Farbentwicklungszeit synchronisiert wird.
Die vom Anmelder nahegelegte, veranschaulichte Anzeigenvorrichtung besitzt daher den Vorteil, dass keine Erhöhung der Anzahl der Bildelemente im Vergleich zu einem Schwarz-Weiß-Bildschirm notwendig ist, selbst wenn die Anzeigenvorrichtung auf ein Farbanzeigensystem angewendet wird.
Bei der vom Anmelder vorgeschlagenen beispielhaften Anzeigenvorrichtung ist es jedoch notwendig, drei vollständige Bilder, d. h. ein Bild für R, ein Bild für G und ein Bild für B, innerhalb einer vorgeschriebenen Einfeldperiode anzuzeigen.
Aus diesem Grund ergibt sich das Problem eines erhöhten Stromverbrauchs, und auch der Spitzenstrom ist erhöht. Weiters entsteht die Unannehmlichkeit, dass die Kosten sehr teuer sind, da es notwendig ist, ein Aktuatorelement zu verwenden, das eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit aufweist, und auch die Ansteuerschaltungsanordnung gestaltet sich kompliziert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorhergehend erwähnten Probleme entwickelt, wobei es ein Ziel davon ist, eine Anzeigenvorrichtung bereitzustellen, die das Umschalten zwischen Lichtquellen unnötig macht, die die Verwendung eines Aktuatorelements mit einer geringen Reaktionsgeschwindigkeit zulässt und es möglich macht, eine große Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den Stromverbrauch zu verringern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem ersten Aspekt eine Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt. Weiters wird in einem zweiten Aspekt eine Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 11 bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das gesamte Licht, das z. B. von einem seitlichen Ende der optischen Wellenleiterplatte eingebracht wird, an der Innenseite der optischen Wellenleiterplatte total-reflektiert, ohne durch die Vorder- und Rückseite davon übertragen zu werden, indem die Größenordnung des Brechungsindexes der optischen Wellenleiterplatte gesteuert wird. In diesem Zustand, wenn sich der Verlagerungsübertragungsabschnitt entsprechend der Verlagerungswirkung des Aktuatorabschnitts der optischen Wellenleiterplatte nähert, wird das Licht, das einer Total-Reflexion unterzogen worden ist, durch die Farbschicht übertragen und durch den Verlagerungsübertragungsabschnitt gestreut, oder es wird durch die Farbschicht gestreut und verhält sich wie Streulicht. Ein Teil des Streulichts wird in der optischen Wellenleiterplatte erneut reflektiert. Beinahe das gesamte Streulicht wird durch die Vorderfläche der optischen Wellenleiterplatte übertragen, ohne dass es von der optischen Wellenleiterplatte reflektiert wird.
Wie oben beschrieben wurde, kann das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Lichtemissionen (Streuverlust von Licht) an der Vorderfläche der optischen Wellenleiterplatte entsprechend der Annäherung oder Entfernung der Verlagerungsübertragungsplatte, die an der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte angeordnet ist, in Bezug auf die optische Wellenleiterplatte gesteuert werden. In diesem System kann z. B. eine Einheit, die es dem Verlagerungsübertragungsabschnitt erlaubt, eine Verlagerungswirkung in eine Richtung vorzunehmen, um sich der optischen Wellenleiterplatte zu nähern oder sich von dieser zu entfernen, als ein Bildelement betrachtet werden. Eine Bildabbildung (z. B. Zeichen oder Grafiken), die dem Abbildungssignal entspricht, kann auf der Vorderfläche der optischen Wellenleiterplatte auf dieselbe Art und Weise wie bei der Kathodenstrahlröhre und der Flüssigkristallanzeigenvorrichtung angezeigt werden, indem eine große Anzahl an Bildelementen in einer Matrixform angeordnet werden und die Verlagerungswirkung jedes der Bildelemente gemäß dem Attribut des eingegebenen Abbildungssignals gesteuert wird.
Wenn die Anzeigenvorrichtung der vorliegenden Erfindung im Farbanzeigensystem eingesetzt wird, kann z. B. die folgende Anordnung in Bezug auf das Farbschema der Farbschichten (z. B. drei Primärfarbenfilter, Komplementärfarbenfilter oder farbige Streuelemente), die zwischen der optischen Wellenleiterplatte und dem Verlagerungsübertragungsabschnitt angeordnet sind, angenommen werden. Das heißt, ein Bildelement kann z. B. durch drei aneinander angrenzende Aktuatorelemente (RGB-Anordnung) oder durch vier aneinander angrenzende Aktuatorelemente (Karo- Anordnung) aufgebaut sein. Das farbige Streuelement stellt hierin ein Element dar, das undurchsichtig ist und z. B. durch Verteilen eines Farbmittels wie ein Pigment in einem Harz erhalten werden.
Wie oben beschrieben wurde, kann das Streulicht bei der Anzeigenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingefärbt sein, indem die Farbschicht verwendet wird, selbst wenn die Lichtquelle nicht geschaltet ist. Dementsprechend ist es nicht notwendig, eine Vielzahl von Bildern innerhalb einer vorbestimmten Einfeldperiode anzuzeigen, und es ist möglich, ausreichend Zeit für die Ansteuerzeit zur Verfügung zu stellen. Die Anzeigenvorrichtung lässt daher die Verwendung eines Aktuatorelements mit einer niedrigen Antwortgeschwindigkeit zu. Zudem ist es möglich, eine hohe Helligkeit zu erreichen und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren.
Die Farbschicht zum Einfärben des Streulichts und der Verlagerungsübertragungsabschnitt oder die Farbschicht zum Streuen des Lichts sind in den benachbarten Positionen, den aneinander angrenzenden Positionen oder den identischen Positionen angeordnet. Die Anzeigenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt daher den Vorteil, dass ein großer Feldwinkel des Bildschirms erreicht werden kann. Der Abstand dazwischen beträgt vorzugsweise nicht mehr als 100 μm und insbesondere nicht mehr als 50 μm.
Bei der wie oben beschrieben konstruierten Anzeigenvorrichtung ist es erwünscht, dass das Aktuatorelement einen Betriebsabschnitt einschließlich einer Gestaltbeibehaltungsschicht und zumindest eines Paars an Elektroden, die auf der Gestaltbeibehaltungsschicht ausgebildet sind, einen Schwingungsabschnitt zum Tragen des Betriebsabschnitts sowie einen feststehenden Abschnitt zum schwingenden Tragen des Schwingungsabschnitts umfasst. Der Aktuatorabschnitt, der die Gestaltbeibehaltungsschicht hierin aufweist, stellt ein Aktuatorelement dar, das zumindest zwei oder mehrere Verlagerungszustände bei einem identischen Spannungswert besitzt. Das Aktuatorelement mit der Gestaltbeibehaltungsschicht weist die folgenden Merkmale auf:

(1) Die Schwellwerteigenschaft bezüglich dem Übergang vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand verläuft im Vergleich zu dem Fall, in dem keine Gestaltbeibehaltungsschicht vorliegt, steil. Dementsprechend ist es möglich, die Ablenkungsbreite der Spannung einzugrenzen und die Last im Schaltkreis abzuschwächen.
(2) Der Unterschied zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand ist deutlich, was zu einer Verbesserung der Kontraste führt.
(3) Die Streuung des Schwellwerts ist geringer und es wird ausreichend Spielraum für den Spannungseinstellbereich bereitgestellt. Es ist erwünscht als Aktuatorelement ein Aktuatorelement zu verwenden, das z. B. für eine einfache Steuerung eine Aufwärtsverlagerung vornimmt (den Trennungszustand herstellt, wenn keine Spannungsaufschlagung vorliegt, und den Kontaktzustand herstellt, wenn eine Spannung angelegt wird). Es ist insbesondere erwünscht, ein Aktuatorelement zu verwenden, das eine Struktur mit einem Paar Elektroden auf der Oberfläche aufweist.
(4) Vorzugsweise wird z. B. eine piezoelektrische/elektrostriktive Schicht und eine antiferroelektrische Schicht als die Gestaltbeibehaltungsschicht verwendet.

In einer ersten beispielhaften Anordnung ist die Farbschicht an einer Position auf einer Oberfläche der optischen Wellenleiterplatte ausgebildet, die dem Aktuatorelement entspricht und dem Ansteuerabschnitt gegenüberliegt. Zudem wird bevorzugt, dass eine transparente Schicht zwischen dem Verlagerungsübertragungsabschnitt und der Farbschicht liegt. In dieser Anordnung ist eine Endfläche der transparenten Schicht vorzugsweise in eine Richtung verlagert, um entsprechend der Verlagerungswirkung des Aktuatorelements Kontakt oder Trennung in Bezug auf die Farbschicht herzustellen. Alternativ dazu kann vorzugsweise auch eine Endfläche des Verlagerungsübertragungsabschnitts in eine Richtung verlagert werden, um entsprechend der Verlagerungswirkung des Aktuatorelements Kontakt oder Trennung in Bezug auf eine Endfläche der transparenten Schicht herzustellen.
In einer zweiten beispielhaften Anordnung ist die Farbschicht auf einer Endfläche des Verlagerungsübertragungsabschnitts an einer Position ausgebildet, die dem Aktuatorelement entspricht. Bei dieser Anordnung ist vorzugsweise ein zweiter Verlagerungsübertragungsabschnitt auf der die Farbschicht einschließenden Oberfläche ausgebildet.
In einer dritten beispielhaften Anordnung wird auch ein Teil des Verlagerungsübertragungsabschnitts als Farbschicht verwendet. In dieser Anordnung liegt vorzugsweise eine transparente Schicht zwischen der optischen Wellenleiterplatte und der Farbschicht.
In einer modifizierten Ausführungsform der dritten beispielhaften Anordnung kann ein zweiter Verlagerungsübertragungsabschnitt auf der Oberfläche angeordnet sein, die den Verlagerungsübertragungsabschnitt einschließt, der auch als Farbschicht verwendet wird. Alternativ dazu kann eine zweite Farbschicht auf der dem Ansteuersabschnitt gegenüberliegenden Oberfläche der optischen Wellenleiterplatte an einer Position ausgebildet sein, die dem Aktuatorelement entspricht. Weiters kann alternativ eine zweite Farbschicht auf einer Endfläche des Verlagerungsübertragungsabschnitts, der auch als Farbschicht verwendet wird, an einer Position ausgebildet sein, die dem Aktuatorabschnitt entspricht.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Abbildungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als illustratives Beispiel gezeigt wird, deutlicher hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 zeigt Verlagerungseigenschaftkurven eines Aktuatorelements, das eine Gradationssteuerung auf Basis des Spannungsmodulationssystems veranschaulicht.
3 veranschaulicht das Prinzip der Gradationssteuerung auf Basis des Punktbereichs und der Kontakteigenschaft des Bildelements und des Dämpfungseffekts.
4 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
5 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
6 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
7 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht.
8 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform veranschaulicht.
9 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform veranschaulicht.
10 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der achten Ausführungsform veranschaulicht.
11 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform veranschaulicht.
12 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform veranschaulicht.
13 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der elften Ausführungsform veranschaulicht.
14 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der zwölften Ausführungsform veranschaulicht.
15 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform veranschaulicht.
16 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der vierzehnten Ausführungsform veranschaulicht.
17 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der fünfzehnten Ausführungsform veranschaulicht.
18 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigenvorrichtung gemäß der sechzehnten Ausführungsform veranschaulicht.
19 veranschaulicht eine Anordnung von Lichtquellen in Bezug auf die Beispiele 1 bis 3.
20 zeigt eine beispielhafte Anordnung einer Anzeigenvorrichtung, die bisher vom Anmelder nahegelegt worden ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mehrere beispielhafte Ausführungsformen der Anzeigenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden untenstehend mit Verweis auf die 1 bis 19 beschrieben.
Wie in 1 ersichtlich ist, umfasst eine Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform eine optische Wellenleiterplatte 12 zum Einbringen von Licht 10 von einer Lichtquelle 100 in diese, und einen Ansteuerabschnitt 16, der gegenüber der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 angeordnet ist und eine große Anzahl an Aktuatorelementen 14 einschließt, die in einer Matrixkonfiguration oder einer Zickzackkonfiguration entsprechend den Bildelementen (Bildpunkten bzw. -pixel) angeordnet sind.
Der Ansteuerabschnitt 16 schließt ein Substrat 18 ein, das z. B. aus einem Keramikmaterial besteht. Die Aktuatorelemente 14 sind an Positionen angeordnet, die den jeweiligen Bildelementen auf dem Substrat 18 entsprechen. Das Substrat 18 besitzt eine erste Hauptfläche, die der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 gegenüberliegend angeordnet ist. Die erste Hauptfläche ist eine kontinuierliche Oberfläche (bündige Oberfläche). Hohlräume 20 zum Ausbilden entsprechender Schwingungsabschnitte, wie später beschrieben wird, sind an Positionen bereitgestellt, die den jeweiligen Bildelementen an der Innenseite des Substrats 18 entsprechen. Die zugehörigen Hohlräume 20 kommunizieren über Löcher 18A, die einen geringen Durchmesser haben und an einer zweiten Hauptfläche des Substrats 18 bereitgestellt sind, mit der Außenseite.
Der Abschnitt des Substrats 18, an dem der Hohlraum 20 ausgebildet ist, ist dünnwandig. Der andere Abschnitt des Substrats 18 ist dickwandig. Der dünnwandige Abschnitt besitzt eine Struktur, die in Reaktion auf externe Belastung dazu neigt, Schwingungen zu entwickeln, und wirkt daher als Schwingungsabschnitt 22. Der übrige Abschnitt neben dem Hohlraum 20 ist dickwandig und dient als feststehender Abschnitt 24 zum Tragen des Schwingungsbereichs 22.
Das heißt, das Substrat 18 besitzt eine Schichtstruktur, die eine Substratschicht 18A als unterste Schicht, eine Abstandschicht 18B als Zwischenschicht und eine dünne Plattenschicht 18C als oberste Schicht umfasst. Das Substrat 18 kann als eine einstückige Struktur betrachtet werden, die Hohlräume 20 einschließt, die an den Bildelementen entsprechenden Positionen in der Abstandsschicht 18B ausgebildet sind. Die Substratschicht 18A dient als Substrat zur Verstärkung sowie als Substrat für die Verdrahtung. Das Substrat 18 kann einstückig gesintert werden oder als Zusatz angebracht werden.
Wie in 1 ersichtlich ist, umfasst jedes der Aktuatorelemente 14 den Schwingungsbereich 22 und den feststehenden Bereich 24, wie oben beschrieben, sowie ein Hauptaktuatorelement 30 einschließlich einer Gestaltbeibehaltungsschicht 26, die sich z. B. aus einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht oder einer antiferroelektrischen Schicht, die direkt auf dem Schwingungsabschnitt 22 ausgebildet ist, und einem Paar an Elektroden 28 (einer Reihenelektrode 28a und einer Spaltenelektrode 28b), die auf einer Deckfläche der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 ausgebildet sind, und einem Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 zusammensetzt, der mit dem Hauptaktuatorelement 30 verbunden ist, um den Kontaktbereich in Bezug auf die optische Wellenleiterplatte 12 zu vergrößern, um einen dem Bildelement entsprechenden Bereich zu erhalten.
Das heißt, die Anzeigenvorrichtung Da besitzt eine Struktur, in der die Hauptaktuatorelemente 30, die die Gestaltbeibehaltungsschichten 26 und die Elektrodenpaare 28 umfassen, auf dem Substrat 18 ausgebildet sind. Das Elektrodenpaar 28 kann eine Struktur aufweisen, bei der diese auf einer Ober- und Unterseite der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 oder nur auf einer Seite der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 ausgebildet sind. Um das Substrat 18 und die Gestaltbeibehaltungsschicht 26 vorteilhaft zu verbinden, ist das Elektrodenpaar 28 vorzugsweise nur auf der Oberseite (der dem Substrat 18 gegenüberliegenden Seite) der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 ausgebildet, so dass das Substrat 18 die Gestaltbeibehaltungsschicht 26 ohne Höhenunterschied direkt berührt wie bei der Anzeigenvorrichtung Da. In einer beispielhaften Anordnung dargestellt in 1 wird die Reihenelektrode 28a z. B. durch das Durchgangsloch 34 zur Rückseite des Substrats geführt.
Der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 schließt ein Plattenelement 32a, um einen wesentlichen Lichtemissionsbereich zu definieren, und ein Verlagerungsübertragungselement 32b zum Übertragen der Verlagerung des Hauptaktuatorelements 30 auf das Plattenelement 32a ein.
Bei der Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform besteht das Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 aus einem weißen Streuungselement. Ein Farbfilter 40 ist auf der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 an einer Stelle ausgebildet, die jedem der Aktuatorelemente 14 entspricht.
Als nächstes wird das Betreiben der Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform, die wie oben beschrieben konstruiert worden ist, mit Verweis auf 1 kurz beschrieben. Zuerst wird Licht 10 z. B. aus dem Endabschnitt der optischen Wellenleiterplatte 12 eingebracht. Bei dieser Ausführungsform wird das gesamte Licht 10 an der Innenseite der optischen Wellenleiterplatte 12 totalreflektiert, ohne dass es durch die Vorder- oder Rückseite davon übertragen wird, indem die Größenordnung des Brechungsindexes der optischen Wellenleiterplatte 12 gesteuert wird. In dieser Ausführungsform weist die optische Wellenleiterplatte 12 vorzugsweise einen Reflexionsfaktor n von 1,3 bis 1,8 und insbesondere von 1,4 bis 1,7 auf.
In diesem Zustand nimmt das Aktuatorelement 14 eine Biegeverlagerung vor, wenn sich ein bestimmtes Aktuatorelement im ausgewählten Zustand befindet, so dass es konvex zur optischen Wellenleiterplatte 12 ausgerichtet ist, d. h. das Aktuatorelement 14 führt eine Biegeverlagerung in die erste Richtung durch und die Endfläche des Plattenelements 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 berührt die Endfläche des dem Aktuatorelement 14 entsprechenden Farbfilters 40 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts, und anschließend wird das Licht 10, das einer Total-Reflexion unterzogen worden ist, durch den Farbfilter 40 auf die Oberfläche des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 übertragen.
Wenn das Licht 10 auf die Oberfläche des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 trifft, wird das Licht 10 durch die Oberfläche des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 reflektiert und verhält sich wie Streulicht 42. Ein Teil des Streulichts 42 wird wiederum in der optischen Wellenleiterplatte 12 reflektiert. Es wird jedoch fast das gesamte Streulicht 42 von der optischen Wellenleiterplatte 12 nicht reflektiert, dafür aber durch die Vorderfläche der optischen Wellenleiterplatte 12 übertragen. Dementsprechend befindet sich das dem Bildelement entsprechende Aktuatorelement 14 im EIN-Zustand, und der EIN-Zustand drückt sich in Form einer Lichtemission aus. Darüber hinaus entspricht die Farbe der Lichtemission der Farbe des Farbfilters 40.
Das heißt, bei der Anzeigenvorrichtung Da kann das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Lichtemissionen (Streuverlust von Licht) an der Vorderfläche der optischen Wellenleiterplatte 12 je nach Vorhandensein oder Abwesenheit von Kontakt zwischen dem Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 mit dem Farbfilter 40 gesteuert werden. Bei der Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform kann eine Einheit zum Ausführen der Verlagerungswirkung des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 in eine Richtung, um Kontakt oder Trennung in Bezug auf die optische Wellenleiterplatte 12 herzustellen, z. B. als ein Bildelement betrachtet werden. Eine große Anzahl an Bildelementen ist in einer Matrixkonfiguration oder in einer Zickzackkonfiguration in Bezug auf die jeweiligen Reihen angeordnet. Es ist daher möglich, eine Bildabbildung (Zeichen und Grafiken) entsprechend dem Abbildungssignal auf der Vorderfläche der optischen Wellenleiterplatte 12, d. h. der Anzeigenoberfläche, auf dieselbe Art und Weise wie bei der Kathodenstrahlröhre, der Flüssigkristallanzeigenvorrichtung und der Plasmaanzeige darzustellen, indem die Verlagerungswirkung in jedem der Bildelemente entsprechend dem Attribut des eingegebenen Abbildungssignals gesteuert wird.
Bei der Gradationssteuerung über der Anzeige ist es z. B. möglich, das Spannungsmodulationssystem und das Zeitmodulationssystem einzustellen. Wenn eine Reihe ausgewählt ist, werden beim Spannungsmodulationssystem z. B. Spannungen, die der Gradation der jeweiligen Aktuatorelemente 14 entsprechen, an eine große Anzahl von Aktuatorelementen 14 angelegt, die in der ausgewählten Reihe angeordnet sind. Die jeweiligen Aktuatorelemente 14 werden gemäß der Höhe der angelegten Spannungen in die erste Richtung verlagert. Bei dem in 2 dargestellten Beispiel erfolgt die Verlagerung linear, um Verlagerungswerte Z₁, Z₂, ... Z_n für die jeweiligen Spannungen V₁, V₂, ... V_n zu erzeugen.
Zu einem Zeitpunkt, an dem das Aktuatorelement 14 um einen Verlagerungswert Z₁ verlagert wird, wie in 3 dargestellt ist, wird beispielsweise der Abstand D zwischen der ersten Hauptfläche des Plattenelements 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 und der Hinterseite der optischen Wellenleiterplatte 12 zu einem Abstand, der der Wellenlänge λ des Lichts 10 (das in die optische Wellenleiterplatte 12 eingeführte Licht) entspricht. Zu einem Zeitpunkt, an dem das Aktuatorelement 14 um einen Verlagerungswert Z_n verlagert wird, berührt z. B. die erste Hauptfläche des Plattenelements 32a die Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 vollständig.
Wenn sich der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 nähert und der Abstand zwischen dem Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 und der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 nicht größer ist als die Wellenlänge λ des Lichts 10, erhöht sich die Menge an Streulicht, die von der Oberfläche der optischen Wellenleiterplatte 12 abgestrahlt wird, in Übereinstimmung mit der Verringerung des Abstands, und das Helligkeitsniveau des dem Aktuatorelement 14 entsprechenden Bildelements nimmt zu.
Dieses Phänomen kann wie folgt gemäß dem Dämpfungseffekt erklärt werden. Im Allgemeinen existiert ein Bereich (Dämpfungsbereich) 102, wie in 3 gezeigt wird, der durch die Entladung von Licht (abklingende Welle) erzeugt wird, z. B. um die Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 herum. Die Tiefe dp des Dämpfungsbereichs 102 repräsentiert eine Tiefe, bei der der Energiewert der abklingenden Welle an der Grenze zwischen der optischen Wellenleiterplatte 12 und dem Außenraum (der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in dieser Ausführungsform) 1/e beträgt. Die Tiefe dp wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. Die Energie E der abklingenden Welle wird durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt. dp = λ/[2πn1√{sin2θ – (n2/n2)2}] (1) E = exp{–(D/dp)} (2)
In der Gleichung gibt λ die Wellenlänge des Lichts 10 und θ den Winkel (Einfallswinkel) wieder, bei dem das Licht 10 von der optischen Wellenleiterplatte 12 in den Außenraum eintritt, wie in 3 dargestellt ist. n₁ repräsentiert den optischen Brechungsindex der optischen Wellenleiterplatte 12 und n₂ den optischen Brechungsindex des Außenraums.
Gemäß der Gleichung (1) kann vorausgesetzt werden, dass die Tiefe dp zunimmt, wenn die Wellenlänge λ des Lichts 10 sich erhöht, und wenn sich der Einfallswinkel θ dem kritischen Winkel nähert. Wie in der Gleichung (2) gezeigt wird, erhöht sich der Energie E der abklingenden Welle, wenn sich das Objekt der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 nähert, und die Energie E nimmt exponentiell ab, wenn das Objekt von der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 entfernt wird. Die von der Oberfläche des Plattenelements 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts reflektierte Lichtmenge (Streulicht 32a) ist proportional zur Energie E der abklingenden Welle. Dementsprechend erhöht sich die Menge des Streulichts 42, wenn sich das Plattenelement 32a der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 nähert, und die Lichtmenge 42 nimmt exponentiell ab, wenn das Plattenelement 32a von der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte getrennt wird.
Bei diesem Vorgang behält das Aktuatorelement 14 das Verlagerungsausmaß, das durch die Auswahl infolge der von der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 des Aktuatorabschnitts 14 ausgeübten Gestaltbeibehaltungswirkung bestimmt worden ist, weiter bei. Dementsprechend wird der Lichtemissionszustand des Bildelements für einen gewissen Zeitraum aufrechterhalten.
Wenn die Anzeigenvorrichtung auf z. B. das Farbanzeigensystem angewendet wird, wird ein Bildelement vorzugsweise durch drei aneinander angrenzende Aktuatorabschnitte 14 (RGB-Anordnung) oder vier aneinander angrenzende Aktuatorabschnitte 14 (Karo-Anordnung oder dergleichen), je nach Farbschema des Farbfilters 40 (z. B. drei Primärfarbfilter und Komplementärfarbfilter), der an der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 angeordnet ist, aufgebaut.
Wie oben beschrieben worden ist, kann das Streulicht 42 bei der Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform mittels des Farbfilters 40 eingefärbt sein, selbst wenn die Lichtquelle nicht eingeschaltet ist. Es ist daher nicht notwendig, eine Vielzahl von Abbildungen innerhalb einer vorbestimmten Feldperiode anzuzeigen, und es kann genügend Zeit für die Ansteuerungszeitsteuerung bereitgestellt werden. Dementsprechend kann die Anzeigenvorrichtung Da bei Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit entsprechend betrieben werden. Es ist zudem möglich, eine hohe Helligkeit zu erzeugen und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu verringern.
Das in die optische Wellenleiterplatte 12 einzubringende Licht 10 kann ein beliebiges Licht im sichtbaren, Ultraviolett- oder Infrarotbereich sein. Als Lichtquelle 100 können z. B. Glühlampen, Deuterium-Entladungslampen, Fluoreszenzlampen, Quecksilberlampen, Metallhalogenidlampen, Halogenlampen, Xenonlampen, Tritiumlampen, Leuchtdioden, Laser, Plasmalichtquellen, Glühkathodenröhren und Kaltkathodenröhren verwendet werden.
Als nächstes werden die jeweiligen konstitutiven Komponenten des Aktuatorelements 14, insbesondere die Materialauswahl für die konstitutiven Komponenten erläutert.
Zuerst wird bevorzugt, dass der Schwingungsabschnitt 22 aus dem folgenden Grund aus einem stark hitzebeständigen Material besteht. Wenn das Aktuatorelement 14 eine Struktur aufweist, bei der der Schwingungsabschnitt 22 direkt vom feststehenden Abschnitt 24 ohne Verwendung eines Materials wie ein organischer Kleber, der geringere Hitzebeständigkeit aufweist, getragen wird, setzt sich der Schwingungsabschnitt 22 vorzugsweise aus einem stark hitzebeständigen Material zusammen, so dass sich die Qualität des Schwingungsabschnitts 22 zumindest während der Ausbildung der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 nicht verschlechtert.
Der Schwingungsabschnitt 22 besteht vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, um die mit der Reihenelektrode 28a des Paars an Elektroden 28, das auf dem Substrat 18 ausgebildet ist, verbundene Verdrahtung von der mit der Spaltenelektrode 28b verbundenen Verdrahtung (z. B. Signalleitung) zu trennen.
Der Schwingungsabschnitt 22 kann sich daher aus einem Material wie einem äußerst hitzebeständigen Metall und einem Email, das durch Beschichten einer Oberfläche eines solchen Metalls mit einem Keramikmaterial wie Glas hergestellt wurde, zusammensetzen. Im Optimalfall besteht der Schwingungsabschnitt 22 jedoch aus einem Keramikmaterial.
Keramikmaterialien, die zum Ausbilden des Schwingungsabschnitts 22 verwendet werden können, schließen z. B. stabilisiertes Zirconiumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, Spinell, Mullit, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Glas und Gemische davon ein. Stabilisiertes Zirconiumoxid ist besonders bevorzugt, da z. B. eine hohe mechanische Festigkeit erhalten werden kann, selbst wenn die Dicke des Schwingungsabschnitts 22 gering ist, und es eine große Widerstandsfähigkeit sowie geringe chemische Reaktivität mit der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 und dem Elektrodenpaar 28 aufweist. Der Begriff „stabilisiertes Zirconiumoxid" schließt stabilisiertes Zirconiumoxid und teilstabilisiertes Zirconiumoxid ein. Stabilisiertes Zirconiumoxid besitzt eine Kristallstruktur wie z. B. ein kubischer Kristall und verursacht daher einen Phasenübergang.
Zirconiumoxid kann andererseits bei etwa 1000°C einen Phasenübergang zwischen monoklinem und tetragonalem Kristall hervorrufen. In manchen Fällen treten während dem Phasenübergang Risse auf. Stabilisiertes Zirconiumoxid enthält 1 bis 39 Mol-% eines Stabilisators wie Calciumoxid, Magnesiumoxid, Yttriumoxid, Scandiumoxid, Ytterbiumoxid, Ceriumoxid und Oxide von Seltenerdmetallen. Um die mechanische Festigkeit des Schwingungsabschnitts 22 zu verstärken, umfasst der Stabilisator vorzugsweise Yttriumoxid. In dieser Zusammensetzung ist Yttriumoxid vorzugsweise in einer Menge von 1,5 bis 6 Mol-% und noch bevorzugter 2 bis 4 Mol-% enthalten. Es wird zudem bevorzugt, dass Aluminiumoxid in einer Menge von 0,1 bis 5 Mol-% enthalten ist.
Die Kristallphase kann z. B. eine gemischte Phase aus kubischem und monoklinem Kristall, eine gemischte Phase aus tetragonalem und monoklinem Kristall und eine gemischte Phase aus kubischem, tetragonalem und monoklinem Kristall sein. Von diesen werden aus Gründen der Festigkeit, Widerstandsfähigkeit und Lebensdauer jedoch die am meisten bevorzugt, die eine Hauptkristallphase aus tetragonalem Kristall oder eine gemischte Phase aus tetragonalem und kubischem Kristall haben.
Wenn der Schwingungsabschnitt 22 aus einem Keramikmaterial besteht, bildet eine große Anzahl an Kristallkörnern den Schwingungsabschnitt 22. Um die mechanische Festigkeit des Schwingungsabschnitts 22 zu erhöhen, weisen die Kristallkörner vorzugsweise einen mittleren Korndurchmesser von 0,05 bis 2 μm und noch bevorzugter von 0,1 bis 1 μm auf.
Der feststehende Abschnitt 24 besteht vorzugsweise aus einem Keramikmaterial. Der feststehende Abschnitt 24 kann aus demselben Keramikmaterial bestehen wie der Schwingungsabschnitt 22 oder er kann aus einem Keramikmaterial bestehen, das sich von dem für den Schwingungsabschnitt 22 verwendeten unterscheidet. Verwendbare Keramikmaterialien zum Ausbilden des feststehenden Abschnitts 24 schließen z. B. stabilisiertes Zirconiumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, Spinell, Mullit, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Glas und Gemische davon ein, auf die gleiche Weise wie das Material für den Schwingungsabschnitt 22.
Die vorzugsweise für das Substrat 18, das in der Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, herangezogenen Materialien schließen z. B. Materialien mit einem Hauptbestandteil an Zirconiumoxid, Materialien mit einem Hauptbestandteil an Aluminiumoxid und Materialien mit einem Hauptbestandteil eines Gemisches davon ein. Unter diesen sind Materialien mit einem Hauptbestandteil an Zirconiumoxid besonders bevorzugt.
Als Sinterhilfe wird Ton oder dergleichen zugegeben. Es ist jedoch notwendig, die Bestandteile der Sinterhilfe zu steuern, um aus den folgenden Gründen keine übermäßige Menge der Komponenten zu erhalten, die Glas ausbilden, wie z. B. Siliciumoxid und Boroxid. Das heißt, obwohl die Materialien, die dazu neigen, Glas auszubilden, zum Verbinden des Substrats 18 mit der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 vorteilhaft sind, erleichtern diese Materialien die Reaktion zwischen dem Substrat 18 und der Gestaltbeibehaltungsschicht 26, wodurch es schwierig wird eine vorbestimmte Zusammensetzung der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 beizubehalten. Die Materialien können dadurch zu einer Verschlechterung der Materialeigenschaften führen.
Das heißt, es wird bevorzugt, dass das Siliciumoxid oder dergleichen im Substrat 18 auf einen Gewichtsanteil von nicht mehr als 3% und insbesondere nicht mehr als 1 beschränkt ist. Der Begriff „Hauptbestandteil" bezieht sich hierin auf eine Komponente, die in einer Menge von nicht weniger als 50% des Gewichtsverhältnisses vorhanden ist.
Wie oben beschrieben wurde, schließen als Gestaltbeibehaltungsschicht 26 verwendbare Materialien piezoelektrische/elektrostriktive Schichten sowie antiferroelektrische Schichten ein. Wenn die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht als Gestaltbeibehaltungsschicht 26 verwendet wird, ist es möglich, als piezoelektrische/elektrostriktive Schicht Keramikmaterialien zu verwenden, die z. B. Bleizirconat, Bleimagnesiumniobat, Bleinickelniobat, Bleizinkniobat, Bleimanganniobat, Bleimangantantalat, Bleinickeltantalat, Bleiantimonstannat, Bleititanat, Bariumtitanat, Bleimagnesiumwolframat und Bleikobaltniobat oder eine beliebige Kombination davon ein.
Es ist überflüssig zu erwähnen, dass die Hauptkomponente die oben beschriebene Verbindung in einer Menge von nicht weniger als 50 Gew.-% enthält. Von den oben beschriebenen Keramikmaterialien wird am häufigsten Keramikmaterial, das Bleizirconat enthält, als konstitutives Material der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht zum Ausbilden der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 verwendet.
Wenn die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht aus einem Keramikmaterial besteht, werden zudem vorzugsweise Keramikmaterialien verwendet, die erhalten werden, indem zu den oben beschriebenen Keramikmaterialien z. B. Oxide von Lanthan, Calcium, Strontium, Moylbdän, Wolfram, Barium, Niobium, Zink, Nickel und Mangan oder eine beliebige Kombination davon oder eine andere Art von Verbindung davon zugesetzt wird. Es wird z. B. bevorzugt, ein Keramikmaterial zu verwenden, das einen Hauptbestandteil aus Bleimagnesiumniobat, Bleizirconat und Bleititanat sowie Lanthan und Strontium enthält.
Die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht kann entweder dicht oder porös sein. Wenn die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht porös ist, beträgt die Porosität vorzugsweise nicht mehr als 40%.
Wenn die antiferrroelektrische Schicht als Gestaltbeibehaltungsschicht 26 verwendet wird, ist es erwünscht, dass als antiferroelektrische Schicht eine Verbindung mit einer Hauptkomponente aus Bleizirconat, eine Verbindung mit einer Hauptkomponente aus Bleizirconat und Bleistannat, eine Verbindung, die durch Zugabe von Lanthan zum Bleizirconat erhalten wurde, und eine Verbindung, die durch Zugabe von Bleizirconat und Bleiniobat zu einer Komponente aus Bleizirconat und Bleistannat erhalten wurde, verwendet wird.
Insbesondere wenn ein antiferroelektrischer Film, der eine Komponente enthält, die Bleizirconat und Bleistannat, wie durch die folgende Zusammensetzung dargestellt, umfasst, als Film-artiges Element wie das Aktuatorelement 14 aufgetragen wird, ist es möglich, eine Ansteuerung bei einer relativ geringen Spannung durchzuführen. Das Aufbringen eines solchen antiferroelektrischen Films wird daher besonders bevorzugt. Pb_0.99Nb_0.02[(Zr_xSn_1–x)_1–yTi_y]_0.98O₃ worin, 0.5 < x < 0.6, 0.05 < y < 0.063, 0.01 < Nb < 0.03
Der antiferroelektrische Film kann porös sein. Wenn der antiferroelektrische Film porös ist, beträgt die Porosität vorzugsweise nicht mehr als 30%.
Die Dicke des Schwingungsabschnitts 22 des Substrats 18 ist aus den folgenden Gründen mit der Dicke der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 ident, die auf dem Schwingungsabschnitt 22 ausgebildet ist: Wenn die Dicke des Schwingungsabschnitts 22 viel dicker als die Dicke der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 ist (wenn sich Erstere von Letzterer um nicht weniger als eine Ziffer unterscheidet), verhält sich der Schwingungsabschnitt 22, wenn die Gestaltbeibehaltungsschicht 26 beim Sintern schrumpft, so, dass er die Schrumpfung verhindert. Aus diesem Grund steigt die Spannung an der Grenzfläche zwischen der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 und dem Substrat 18, und diese lösen sich folglich leicht voneinander ab. Im Gegensatz dazu, kann das Substrat 18 (Schwingungsabschnitt 22) die Schrumpfung der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 beim Sintern leicht mitmachen, wenn die Dickenabmessungen der beiden ungefähr gleich sind. Dementsprechend wird eine solche Dickendimension bevorzugt, um eine Integration zu erreichen. Der Schwingungsabschnitt 22 weist im Speziellen vorzugsweise eine Dicke von 1 bis 100 μm, noch bevorzugter 5 bis 50 μm und insbesondere 5 bis 20 μm auf. Andererseits hat die Gestaltbeihaltungsschicht 26 vorzugsweise eine Dicke von 5 bis 100 μm, mehr bevorzugt von 5 bis 50 μm, und noch bevorzugter von 5 bis 30 μm.
Das Paar an Elektroden 28, das auf der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 ausgebildet ist, kann eine je nach Verwendung oder Anwendung geeignete Dicke aufweisen. Die Dicke beträgt jedoch vorzugsweise 0,01 bis 50 μm und insbesondere 0,1 bis 5 μm. Das Elektrodenpaar 28 besteht vorzugsweise aus einem leitenden Metall, das bei Raumtemperatur fest ist. Das Metall schließt z. B. einfache Metallsubstanzen oder Legierungen ein, die z. B. Aluminium, Titan, Chrom, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Niob, Molybdän, Ruthenium, Rhodium, Silber, Stannum, Tantal, Wolfram, Iridium, Platin, Gold und Blei enthalten. Es muss nicht erwähnt werden, dass diese Elemente in einer beliebigen Kombination enthalten sein können.
Das Verlagerungsübertragungselement 32b des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 besitzt vorzugsweise eine solche Härte, dass die Verlagerung des Aktuatorelements 14 direkt auf die optische Wellenleiterplatte 12 übertragen werden kann. Als Materialien für das Verlagerungsübertragungselement 32b werden daher vorzugsweise z. B. Gummi, organische Harze, organische Klebstofffilme und Glas verwendet.
Es ist daher zulässig, die Elektrodenschicht selbst oder Materialien wie die oben beschriebenen piezoelektrischen Materialien und Keramikstoffe zu verwenden. Die insbesondere Bevorzugten schließen z. B. organische Harze und organische Klebstofffilme auf Basis von Epoxyverbindungen, Acrylverbindungen, Siliconverbindungen und Polyolefinverbindungen ein. Weiters ist es auch effektiv, einen Füller mit den vorherigen Verbindungen zu vermischen, um die Schrumpfung beim Härten zu unterdrücken.
Als Materialien für das Plattenelement 32a werden wünschenswerterweise Materialien verwendet, die die für das oben beschriebene Verlagerungsübertragungselement 32b Verwendeten einschließen, sowie Materialien, die – vom Standpunkt des Lichtemissionswirkungsgrades und der Aufrechterhaltung der Ebenheit – durch feines Verteilen von Keramikpulver mit einem hohen Brechungsindex, wie z. B. Zirconiumoxidpulver, Titaniapulver, Bleioxidpulver und gemischte Pulver davon, in einem organischen Harz, das z. B. auf einer Epoxy-, Acryl- oder Siliconverbindung basiert, erhalten wurden. In diesem Fall wird das Verhältnis von Harzgewicht : Keramikpulvergewicht vorzugsweise so gewählt dass es 1 : (0,1 bis 10) ausmacht. Vorzugsweise wird zur vorherigen Zusammensetzung Glaspulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 bis 10 μm in einem Verhältnis von 1 : (0,1 bis 10) in Bezug auf das Keramikpulver zugesetzt, da dadurch die Freisetzungseigenschaft und die Kontakteigenschaft hinsichtlich der Oberfläche der optischen Wellenleiterplatte 12 verbessert werden können.
Die Ebenheit oder Glattheit des Abschnitts (Oberfläche) des Plattenelements 32a, der die optische Wellenleiterplatte 12 berührt, ist im Vergleich zum Verlagerungsausmaß des Aktuatorelements 14, das vorzugsweise nicht mehr als 1 μm, noch bevorzugter nicht mehr als 0,5 μm und insbesondere nicht mehr als 0,1 μm beträgt, ausreichend gering. Die Ebenheit des Abschnitts (Oberfläche) des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 für den Kontakt mit der optischen Wellenleiterplatte 12 ist wichtig, um den Zwischenraum zu verringern, der entsteht, wenn der Verlagerungsabschnitt 32 die optische Wellenleiterplatte 32 berührt. Dementsprechend besteht keine Beschränkung für den vorhergehenden Ebenheitsbereich, vorausgesetzt der Kontaktabschnitt führt die Verformung im Kontaktzustand aus.
Wenn das oben beschriebene Material für den Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 verwendet wird, kann der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 mit dem Hauptaktuatorelement 30 verbunden werden, indem der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 bestehend aus dem oben beschriebenen Material mittels eines Klebers geschichtet wird, oder indem der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 auf dem oberen Abschnitt des Hauptaktuatorelements 30 oder auf der optischen Wellenleiterplatte 12 gemäß z. B. einem Verfahren zum Auftragen einer Lösung, einer Paste oder einer Aufschlämmung aus dem oben beschriebenen Material ausgebildet wird.
Wenn der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 mit dem Hauptaktuatorelement 30 verbunden wird, wird für das Verlagerungsübertragungselement 32b vorzugsweise ein Material verwendet, das auch als Kleber dient. Insbesondere wenn ein organischer Klebstofffilm verwendet wird, wird dieses durch Anwenden von Wärme darauf auch als Kleber eingesetzt. Daher wird die Verwendung eines organischen Klebstofffilms bevorzugt.
Die optische Wellenleiterplatte 12 besitzt einen optischen Brechungsindex mit dem das in die Innenseite davon eingebrachte Licht 10 von der Vorder- und der Rückseite total-reflektiert wird, ohne dass es zur Außenseite der optischen Wellenleiterplatte 12 übertragen wird. Als optische Wellenleiterplatte 12 müssen solche Platten verwendet werden, die einen hohen und einheitlichen Lichtdurchlassgrad im Wellenlängenbereich des eingebrachten Lichts aufweisen. Das Material für die optische Wellenleiterplatte 12 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, vorausgesetzt es erfüllt das vorhergehende Kriterium. Die im Allgemeinen für die optische Wellenleiterplatte 12 verwendeten Materialien schließen z. B. Glas, Quarz, Licht-transmittierende Kunststoffe wie Acrylkunststoffe, Licht-transmittierende Keramikmaterialien, Strukturmaterialien, die eine Vielzahl von Schichten aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindices umfassen, und solche mit einer Oberflächenbeschichtung ein.
Als nächstes wird eine Anzeigenvorrichtung Da gemäß der zweiten Ausführungsform mit Verweis auf 4 erklärt. Die in 1 dargestellten Komponenten oder Bestandteile sind mit denselben Verweiszahlen gekennzeichnet und eine nochmalige Erklärung derselben wird ausgelassen.
Wie in 4 gezeigt wird, ist die Anzeigenvorrichtung Db gemäß der zweiten Ausführungsform in etwa derselben Art und Weise wie die Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 1) konstruiert. Erstere unterscheidet sich jedoch von Letzterer darin, dass ein Farbfilter 40 auf einer Endfläche des Plattenelements 32a (weißes Streuungselement) des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 ausgebildet ist.
Bei dieser Ausführungsform wird das Licht 10, das einer Total-Reflexion in der optischen Wellenleiterplatte 12 unterworfen worden ist, durch den Farbfilter 40 auf die Oberfläche des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 übertragen, wenn ein bestimmtes Aktuatorelement 14 in ausgewähltem Zustand ist und die Endfläche des Farbfilters 40, der dem Aktuatorelement 14 entspricht, die Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts berührt. Dadurch entsteht das Streulicht 42, das eine der Farbe des Farbfilters 40 entsprechende Farbe abgibt.
Bei der Anzeigenvorrichtung Db gemäß der zweiten Ausführungsform ist es zudem wie bei der Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend ist die Anzeigenvorrichtung Db für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer langsamen Reaktionsgeschwindigkeit geeignet. Es ist daher möglich, eine hohe Helligkeit auszubilden und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren.
Bei der Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 1) ist Folgendes wahrscheinlich: Wenn sich das Aktuatorelement 14 im Anfangszustand oder im AUS-Zustand (Licht-Aus-Zustand) befindet, in dem die Biegeverlagerung zurückgesetzt wird, erzeugt das durch die optische Wellenleiterplatte 12 hindurchtretende Licht 10 eine unregelmäßige Reflexion an der Grenze zwischen dem Farbfilter 40 und dem Außenraum, oder im Farbfilter 40, wenn der Farbfilter 40 z. B. Hohlräume und Verunreinigungen einschließt, und das Licht tritt in Richtung der Oberfläche der optischen Wellenleiterplatte 12 aus.
Bei der Anzeigenvorrichtung Db gemäß der zweiten Ausführungsform ist jedoch der Farbfilter 40 vollständig von der optischen Wellenleiterplatte 12 getrennt, wenn das Aktuatorelement 14 im Anfangszustand oder im AUS-Zustand, in dem die Biegeverlagerung zurückgesetzt wird, ist. Dementsprechend besitzt die Anzeigenvorrichtung Db den Vorteil, dass es zu keinem wie oben beschriebenen Austreten von Licht 10 kommt und es möglich ist, eine Kontrastverbesserung zu realisieren.
Als nächstes wird eine Anzeigenvorrichtung Dc gemäß der dritten Ausführungsform mit Verweis auf die 5 erläutert. Komponenten und Bestandteile, die den in 4 dargestellten entsprechen, sind durch dieselben Verweiszahlen gekennzeichnet und ihre nochmalige Erklärung wird weggelassen.
Wie in 5 ersichtlich ist, ist die Anzeigenvorrichtung Dc gemäß der dritten Ausführungsform in etwa derselben Art und Weise konstruiert wie die Anzeigenvorrichtung Db gemäß der zweiten Ausführungsform (siehe 4). Erstere unterscheidet sich jedoch von Letzterer insofern, dass anstelle des Farbfilters 40 ein farbiges Streuungselement 44 auf einer Endfläche des Plattenelements 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 ausgebildet ist. Das farbige Streuungselement 44 ist ein undurchsichtiges Element, das z. B. durch Verteilen eines Farbstoffs 46 wie ein Pigment in einem Harz oder dergleichen erhalten wird.
Bei dieser Ausführungsform wird das Licht 10, das einer Total-Reflexion in der optischen Wellenleiterplatte unterworfen worden ist, durch die Oberfläche des farbigen Streuungselements 44 (genauer gesagt durch in das farbige Streuungselement 44 gemischten Farbstoff 46) reflektiert, wenn ein bestimmtes Aktuatorelement 14 in ausgewähltem Zustand ist und die Endfläche des farbigen Streuungselements 44, das dem Aktuatorelement 14 entspricht, die Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts 10 berührt. Das Licht verhält sich somit wie Streulicht 42. Ein Teil des Streulichts 42 wird wiederum an der Innenseite der optischen Wellenleiterplatte 12 reflektiert. Fast das gesamte Streulicht 42 wird jedoch nicht von der optischen Wellenleiterplatte 12 reflektiert und durch die Vorderfläche (Fläche) der optischen Wellenleiterplatte 12 übertragen. Dementsprechend befindet sich das Bildelement, das dem Aktuatorelement 14 entspricht, im EIN-Zustand, und der Zustand wird in Form einer Lichtemission ausgedrückt. Die Farbe der Lichtemission ist eine Farbe, die dem Farbstoff des farbigen Streuelements 44 entspricht.
Wenn die Anzeigenvorrichtung Dc auf das Farbanzeigensystem angewendet wird, ist es problemlos möglich, farbige Streuelemente 44 herzustellen, die mit Farbstoffen 46 gemischt sind, um die erforderlichen Farben (rot, grün und blau), d. h. rote, grüne bzw. blaue Streuelemente zu erzeugen. Die zugehörigen Streuelemente werden z. B. erzeugt, während ein Set aus drei Aktuatorelementen 14, die aneinander angrenzen (RGB-Anordnung), bereitgestellt werden. Es ist somit möglich eine Farbanzeige umzusetzen.
In der Anzeigenvorrichtung Dc gemäß der dritten Ausführungsform ist es wie bei der Anzeigenvorrichtung Db gemäß der zweiten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend kann die Anzeigenvorrichtung Dc für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit geeignet. Es ist zudem möglich, eine hohe Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren. Die Anzeigenvorrichtung Dc besitzt darüber hinaus den Vorteil, dass eine Kontrastverbesserung realisiert werden kann.
Das Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 und das darauf ausgebildete farbige Streuelement 44 können in eine Einheit integriert sein. Bei dieser Anordnung werden die Materialien zum Konstruieren des Plattenelements 32a und des farbigen Streuungselements 44 aus einem breiteren Bereich ausgewählt. Es ist daher möglich, Lichtemissionen mit unterschiedlichen Farben zu erhalten. Weiters stellt die oben beschriebene Integration einen dünnen Film bereit. Der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 kann daher ein geringes Gewicht aufweisen. Dementsprechend ist es möglich die Antwortgeschwindigkeit zu verbessern.
Als nächstes wird eine Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der vierten Ausführungsform mit Verweis auf 6 erklärt. Komponenten und Bestandteile, die den in 1 dargestellten entsprechen, sind durch dieselben Verweiszahlen gekennzeichnet und ihre nochmalige Erklärung wird weggelassen.
Wie in 6 gezeigt wird, ist die Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der vierten Ausführungsform in etwa auf dieselbe Art wie die Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 1) konstruiert. Letztere unterscheidet sich jedoch von Ersterer dadurch, dass eine transparente Schicht 48 über der gesamten Oberfläche einschließlich dem Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 ausgebildet ist und ein Zwischenraum g zwischen der transparenten Schicht 48 und der optischen Wellenleiterplatte 12 bereitgestellt ist, sowie dadurch, dass eine schwarze Matrixschicht 50 an Positionen des Zwischenraums g ausgebildet ist, die anderen Abschnitten als den Bildelementen (Abschnitte an denen keine Farbfilter 40 ausgebildet sind) entsprechen.
Die Abschnitte des Zwischenraums g, die nicht den Farbfiltern 40 entsprechen, und die schwarze Matrixschicht 50 werden als Luftschichten 52 verwendet. Die transparente Schicht 48 ist eine Harzschicht, die sich aus einer Acryl- oder Epoxyverbindung zusammensetzt, die so gewählt ist, dass sie in etwa denselben optischen Brechungsindex aufweist wie die optische Wellenleiterplatte 12. Alternativ dazu ist es möglich, eine optischen Film wie die aus SiO₂ und SiN bestehenden zu verwenden. Bei der schwarzen Matrixschicht 50 wird aus den folgenden Gründen vorzugsweise z. B. ein Metallfilm wie die aus Cr, Al, Ni und Ag bestehenden verwendet: Ein solcher Metallfilm absorbiert eine geringe Menge an Licht und es ist daher möglich, eine Schwächung und Streuung des durch die optische Wellenleiterplatte 12 übertragenen Lichts 10 zu unterdrücken. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, die schwarze Matrixschicht 50 auszubilden.
Wenn ein bestimmtes Aktuatorelement 14 im ausgewählten Zustand ist und die Endfläche der transparenten Schicht 48 die Endfläche des Farbfilters 40 berührt, der auf der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts ausgebildet ist, wird das Licht 10, das in der optischen Wellenleiterplatte 12 einer Total-Reflexion unterworfen worden ist, durch den Farbfilter 40 und die transparente Schicht 48 auf die Oberfläche des Plattenelements 32a (weißes Streuungselement) des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 übertragen. Somit wird das Streulicht 42 erzeugt, das eine der Farbe des Farbfilters 40 entsprechende Farbe abgibt.
Bei der Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der vierten Ausführungsform ist es wie auch bei der Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend ist die Anzeigenvorrichtung Dd für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit gut geeignet. Es ist weiters möglich, eine hohe Helligkeit auszubilden und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren.
Als nächstes wird eine Anzeigenvorrichtung De gemäß der fünften Ausführungsform mit Verweis auf 7 erläutert. Komponenten und Bestandteile, die den in 6 dargestellten entsprechen, sind durch dieselben Verweiszahlen gekennzeichnet und ihre nochmalige Erklärung wird weggelassen.
Wie in 7 gezeigt wird, ist die Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der fünften Ausführungsform in etwa auf dieselbe Art wie die Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der vierten Ausführungsform (siehe 6) konstruiert. Letztere unterscheidet sich jedoch von Ersterer dadurch, dass eine transparente Schicht 48 über der gesamten Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 (die gesamte Oberfläche einschließlich dem Farbfilter 40) ausgebildet ist und ein Zwischenraum g zwischen der transparenten Schicht 48 und dem Verlagerungsübertragungselement 32b des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 bereitgestellt ist, sowie dadurch, dass eine schwarze Matrixschicht 50 an Positionen des Zwischenraums g ausgebildet ist, die anderen Abschnitten als den Bildelementen (Abschnitte an denen keine Plattenelemente 32 der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 ausgebildet sind) entsprechen.
Bei dieser Ausführungsform wird das Licht 10, das in der optischen Wellenleiterplatte 12 einer Total-Reflexion unterworfen worden ist, durch den Farbfilter 40 und die transparente Schicht 48 zur Oberfläche des Plattenelements 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 übertragen, wenn ein bestimmtes Aktuatorelement 14 im ausgewählten Zustand ist und die Endfläche des Plattenelements 32a (weißes Streuungselement) des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 die Endfläche der transparenten Schicht 48 berührt, die auf der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts 10 ausgebildet ist. Somit wird das Streulicht 42 erzeugt, das eine der Farbe des Farbfilters 40 entsprechende Farbe abgibt.
Bei der Anzeigenvorrichtung De gemäß der fünften Ausführungsform ist es wie bei der Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der vierten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend ist die Anzeigenvorrichtung De für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer geringen Reaktionsgeschwindigkeit gut geeignet. Es ist zudem möglich, eine hohe Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren.
Als nächstes wird eine Anzeigenvorrichtung Df gemäß der sechsten Ausführungsform mit Verweis auf 8 erklärt. Komponenten und Bestandteile, die den in 6 dargestellten entsprechen, sind durch dieselben Verweiszahlen gekennzeichnet und ihre nochmalige Erklärung wird weggelassen.
Wie in 8 gezeigt wird, ist die Anzeigenvorrichtung Df gemäß der sechsten Ausführungsform in etwa auf dieselbe Art wie die Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der vierten Ausführungsform (siehe 6) konstruiert. Letztere unterscheidet sich jedoch von Ersterer dadurch, dass das Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 durch einen Farbfilter 40 ausgebildet ist und der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 durch ein weißes Streuungselement. Das heißt, die Anzeigenvorrichtung Df ist so konstruiert, dass der Farbfilter 40 auch als Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 verwendet wird.
Bei dieser Ausführungsform wird das Licht 10, das in der optischen Wellenleiterplatte 12 einer Total-Reflexion unterworfen worden ist, durch die transparente Schicht 48 und den Farbfilter 40 zur Oberfläche des Verlagerungsübertragungselements 32b (weißes Streuungselement) des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 übertragen, wenn ein bestimmtes Aktuatorelement 14 im ausgewählten Zustand ist und die Endfläche der transparenten Schicht 48 die Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts 10 berührt. Somit wird das Streulicht 42 erzeugt, das eine der Farbe des Farbfilters 40 entsprechende Farbe abgibt.
Bei der Anzeigenvorrichtung Df gemäß der sechsten Ausführungsform ist es wie bei der Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der vierten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend ist die Anzeigenvorrichtung Df für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer geringen Reaktionsgeschwindigkeit gut geeignet. Es ist zudem möglich, eine hohe Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren.
Bei der Anzeigenvorrichtung Df gemäß der sechsten Ausführungsform wird insbesondere auch der Farbfilter 40 als das Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 verwendet. Es ist daher nicht notwendig, die Dicke des Farbfilters 40 zu berücksichtigen, wenn der Zwischenraum g ausgebildet wird. Dementsprechend ist es möglich, die Trennbreite zwischen der optischen Wellenleiterplatte 12 und dem Ansteuerabschnitt 16 zu verringern. Dies resultiert in einer Anzeigenvorrichtung Df, die dünn gestaltet ist.
Als nächstes wird eine Anzeigenvorrichtung Dg gemäß der siebten Ausführungsform mit Verweis auf 9 erklärt. Komponenten und Bestandteile, die den in 8 dargestellten entsprechen, sind durch dieselben Verweiszahlen gekennzeichnet und ihre nochmalige Erklärung wird weggelassen.
Wie in 9 gezeigt wird, ist die Anzeigenvorrichtung Dg gemäß der siebten Ausführungsform in etwa auf dieselbe Art wie die Anzeigenvorrichtung Df gemäß der sechsten Ausführungsform (siehe 8) konstruiert. Letztere unterscheidet sich jedoch von Ersterer dadurch, dass anstelle des Farbfilters 40 ein farbiges Streuungselement 44 auch als das Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 verwendet wird.
Bei dieser Ausführungsform wird das Licht 10, das in der optischen Wellenleiterplatte 12 einer Total-Reflexion unterzogen worden ist, durch die transparente Schicht 48 übertragen und von der Oberfläche des farbigen Streuungselements 44 reflektiert, wenn ein bestimmtes Aktuatorelement 14 im ausgewählten Zustand ist und die Endfläche der transparenten Schicht 48 die Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts 10 berührt. Somit wird das Streulicht 42 erzeugt, das eine der Farbe eines Farbstoffs 46 des farbigen Streuungselements 44 entsprechende Farbe abgibt.
Bei der Anzeigenvorrichtung Dg gemäß der siebten Ausführungsform ist es wie bei der Anzeigenvorrichtung Df gemäß der sechsten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend ist die Anzeigenvorrichtung Dg für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer geringen Reaktionsgeschwindigkeit gut geeignet. Es ist zudem möglich, eine hohe Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren. Da das farbige Streuungselement 44 auch als das Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 verwendet wird, ist es möglich die Trennbreite zwischen der optischen Wellenleiterplatte 12 und dem Ansteuerabschnitt 16 zu verringern.
Als nächstes wird eine Anzeigenvorrichtung Dh gemäß der achten Ausführungsform mit Verweis auf 10 erklärt. Komponenten und Bestandteile, die den in 9 dargestellten entsprechen, sind durch dieselben Verweiszahlen gekennzeichnet und ihre nochmalige Erklärung wird weggelassen.
Wie in 10 gezeigt wird, ist die Anzeigenvorrichtung Dh gemäß der achten Ausführungsform in etwa auf dieselbe Art wie die Anzeigenvorrichtung Dg gemäß der siebten Ausführungsform (siehe 9) konstruiert. Letztere unterscheidet sich jedoch von Ersterer dadurch, dass eine Lage des Dünnfilm-artigen zweiten Verlagerungsübertragungselements (transparent) 54 an Endflächen der jeweiligen farbigen Streuungselemente 44 geklebt sind, ohne dass die transparente Schicht 48 über die gesamte Oberfläche ausgebildet wird. Das zweite Verlagerungsübertragungselement 54 kann konstruiert werden, indem dasselbe oder ein äquivalentes Material wie für das Verlagerungsübertragungselement 32b des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 verwendet wird.
Wenn sich ein bestimmtes Aktuatorelement 14 im ausgewählten Zustand befindet und die Endfläche des zweiten Verlagerungsübertragungselements 54 die Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge von Licht 10 berührt, dann wird das Licht 10, das in der optischen Wellenleiterplatte 12 einer Total-Reflexion unterworfen worden ist, durch das zweite Verlagerungsübertragungselement 54 übertragen und wird dann durch die Oberfläche des farbigen Streuungselements 44 reflektiert. Somit wird das Streulicht 42 erzeugt, das eine einem Farbstoff 46 des farbigen Streuungselements 44 entsprechende Farbe wiedergibt.
In der Anzeigevorrichtung Dh gemäß der achten Ausführungsform ist es wie bei der Anzeigenvorrichtung Dg gemäß der siebten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend ist die Anzeigenvorrichtung Dh für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer geringen Reaktionsgeschwindigkeit gut geeignet. Es ist zudem möglich, eine hohe Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren. Da das farbige Streuungselement 44 auch als das Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 verwendet wird, ist es möglich die Trennbreite zwischen der optischen Wellenleiterplatte 12 und dem Ansteuerabschnitt 16 zu verringern.
Als nächstes wird eine Anzeigenvorrichtung Di gemäß der neunten Ausführungsform mit Verweis auf 11 erklärt. Komponenten und Bestandteile, die den in 10 dargestellten entsprechen, sind durch dieselben Verweiszahlen gekennzeichnet und ihre nochmalige Erklärung wird weggelassen.
Wie in 11 gezeigt wird, ist die Anzeigenvorrichtung Di gemäß der neunten Ausführungsform in etwa auf dieselbe Art wie die Anzeigenvorrichtung Dh gemäß der achten Ausführungsform (siehe 10) konstruiert. Letztere unterscheidet sich jedoch von Ersterer dadurch, dass ein Farbfilter 40 auf dem Plattenelement 32a jedes der Verlagerungsübertragungsabschnitte 32 ausgebildet ist und eine Lage des Dünnfilm-artigen zweiten Verlagerungsübertragungselements (transparent) 54 an Endflächen der jeweiligen Farbfilter 40 geklebt ist.
Bei dieser Ausführungsform wird das Licht 10, das in der optischen Wellenleiterplatte 12 einer Total-Reflexion unterworfen worden ist, durch das zweite Verlagerungsübertragungselement 54 und den Farbfilter 40 übertragen und von der Oberfläche des Plattenelements 32a reflektiert, wenn ein bestimmtes Aktuatorelement 14 im ausgewählten Zustand ist und die Endfläche des zweiten Verlagerungsübertragungselements 54 die Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts 10 berührt. Somit wird das Streulicht 42 erzeugt, das eine der Farbe des Farbfilters 40 entsprechende Farbe abgibt.
Bei der Anzeigenvorrichtung Di gemäß der neunten Ausführungsform ist es wie bei der Anzeigenvorrichtung Dh gemäß der achten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend ist die Anzeigenvorrichtung Di für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer geringen Reaktionsgeschwindigkeit gut geeignet. Es ist zudem möglich, eine hohe Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren.
Als nächstes wird eine Anzeigenvorrichtung Dj gemäß der zehnten Ausführungsform mit Verweis auf 12 erklärt. Komponenten und Bestandteile, die den in 1 dargestellten entsprechen, sind durch dieselben Verweiszahlen gekennzeichnet und ihre nochmalige Erklärung wird weggelassen.
Wie in 12 gezeigt wird, ist die Anzeigenvorrichtung Dj gemäß der zehnten Ausführungsform in etwa auf dieselbe Art wie die Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 1) konstruiert. Letztere unterscheidet sich jedoch von Ersterer dadurch, dass das Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 durch ein farbiges Streuungselement 44 ausgebildet ist und ein Zwischenraum g zwischen der optischen Wellenleiterplatte 12 und dem Verlagerungsübertragungselement 32b des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 bereitgestellt ist, sowie dadurch, dass eine schwarze Matrixschicht 50 an Positionen des Zwischenraums g ausgebildet ist, die nicht den Bildelementen entsprechen (Abschnitte, an denen die Farbfilter 40 nicht ausgebildet sind). Abschnitte des Zwischenraums g, die nicht mit den Farbfiltern 40, den farbigen Streuungselementen 44 und der schwarzen Matrixschicht 50 entsprechen werden als Luftschichten 52 verwendet.
Bei dieser Ausführungsform wird das Licht 10, das in der optischen Wellenleiterplatte 12 einer Total-Reflexion unterworfen worden ist, durch den Farbfilter 40 übertragen und von der Oberfläche des farbigen Streuungselements 44 reflektiert, wenn ein bestimmtes Aktuatorelement 14 im ausgewählten Zustand ist und die Endfläche des farbigen Steuerungselements 44 die Endfläche des Farbfilters 40 berührt, die auf der Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts 10 ausgebildet ist. Somit wird das Streulicht 42 erzeugt, das eine Farbe als ein Gemisch aus einer dem Farbstoff des farbigen Streuungselements 44 und einer dem Farbfilter 40 entsprechenden Farbe abgibt.
Bei der Anzeigenvorrichtung Dj gemäß der zehnten Ausführungsform ist es wie bei der Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend ist die Anzeigenvorrichtung Dj für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer geringen Reaktionsgeschwindigkeit gut geeignet. Es ist zudem möglich, eine hohe Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren. Die Anzeigenvorrichtung Dj gibt insbesondere die Farbe als ein Gemisch aus einer dem Farbfilter 40 und einer dem Farbstoff 46 des farbigen Streuungselements 44 entsprechenden Farbe wieder. Dementsprechend ist es möglich, eine Farbkorrektur problemlos durchzuführen. Die Anzeigenvorrichtung Dj besitzt den Vorteil, dass sie natürliche Farben erzeugen kann.
Als nächstes wird eine Anzeigenvorrichtung Dk gemäß der elften Ausführungsform mit Verweis auf 13 erklärt. Komponenten und Bestandteile, die den in 12 dargestellten entsprechen, sind durch dieselben Verweiszahlen gekennzeichnet und ihre nochmalige Erklärung wird weggelassen.
Wie in 13 gezeigt wird, ist die Anzeigenvorrichtung Dk gemäß der elften Ausführungsform in etwa auf dieselbe Art wie die Anzeigenvorrichtung Dj gemäß der zehnten Ausführungsform (siehe 12) konstruiert. Letztere unterscheidet sich jedoch von Ersterer dadurch, dass ein Farbfilter 40 auf einer Endfläche des farbigen Streuungselements 44 ausgebildet ist, um das Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 zu konstruieren.
Bei dieser Ausführungsform wird das Licht 10, das in der optischen Wellenleiterplatte 12 einer Total-Reflexion unterworfen worden ist, durch den Farbfilter 40 übertragen und von der Oberfläche des farbigen Streuungselements 44 reflektiert, wenn ein bestimmtes Aktuatorelement 14 im ausgewählten Zustand ist und die Endfläche des Farbfilters 40 die Rückseite der optischen Wellenleiterplatte 12 in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts 10 berührt. Somit wird das Streulicht 42 erzeugt, das eine Farbe als eine Mischung aus einer dem Farbstoff 46 des farbigen Streuungselements 44 und einer dem Farbfilter 40 entsprechenden Farbe abgibt.
Bei der Anzeigenvorrichtung Dk gemäß der elften Ausführungsform ist es wie bei der Anzeigenvorrichtung Dj gemäß der zehnten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend ist die Anzeigenvorrichtung Dk für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer geringen Reaktionsgeschwindigkeit gut geeignet. Es ist zudem möglich, eine hohe Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren. Auch bei dieser Ausführungsform erzeugt die Anzeigenvorrichtung Dk eine Farbe als eine Mischung aus einer dem Farbfilter 40 und einer dem Farbstoff 46 des farbigen Streuungselements 44 entsprechenden Farbe. Dementsprechend ist es möglich, eine Farbkorrektur problemlos durchzuführen. Die Anzeigenvorrichtung Dk besitzt den Vorteil, dass sie natürliche Farben erzeugt.
Die Anzeigenvorrichtungen Da bis Dk gemäß der ersten bis elften Ausführungsform veranschaulichen den Fall, bei dem das Verlagerungsübertragungselement 32b des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 in Form eines Films über die gesamte Oberfläche ausgebildet ist. Alternativ dazu können die Verlagerungsübertragungsabschnitte 32, wie bei den Anzeigenvorrichtungen Dm und Dn gemäß der zwölften und dreizehnten Ausführungsform in den 14 und 15 gezeigt wird, in getrennter Art und Weise den jeweiligen Bildelementeinheiten entsprechend ausgebildet werden. In diesen Ausführungsformen wird der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 vorzugsweise mit einer solchen Struktur ausgebildet, dass der das Plattenelement 32a und der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 in einer Einheit integriert sind. Bei diesen Ausführungsformen werden der Farbfilter 40 und die transparente Schicht 48 auf den Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 geschichtet.
Es ist dementsprechend möglich, den Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 mit einem geringen Gewicht auszubilden und die bei jedem Aktuatorelement 14 erhaltene Antwortgeschwindigkeit zu verbessern. Die Anzeigenvorrichtung unterliegt kaum Einflüssen, die ansonsten durch das Ansteuern (Verlagern) von nebeneinanderliegenden Bildelementen ausgeübt werden würden. Es ist daher möglich, den Kontrast noch mehr zu verstärken.
Wie in 14 gezeigt wird, ist die optische Wellenleiterplatte 12 und das Substrat 18 bei der Anzeigenvorrichtung Dm gemäß der zwölften Ausführungsform durch die Verwendung von Brücken 70 fixiert. Eine schwarze Matrixschicht 50 ist zwischen den vorderen Enden der Brücken 70 und der optischen Wellenleiterplatte 12 bereitgestellt. Der Zwischenraum g zwischen der transparenten Schicht 48 als obere Schicht und der optischen Wellenleiterplatte 12 wird somit durch die Verwendung der schwarzen Matrixschicht 50 eingestellt. Die Anzeigenvorrichtung Dm wirkt daher so, dass der Zwischenraum g der Bildelemente insgesamt weiter vereinheitlicht werden kann.
Bei dieser Ausführungsform besteht die Brücke 70 vorzugsweise aus einem Material, das keiner Verformung durch Einwirkung von Wärme und Druck unterliegt. Die Anzeigenvorrichtung Dm weist den Vorteil auf, dass der Zwischenraum g mit Leichtigkeit eingestellt werden kann, wenn die Position der Deckfläche der transparenten Schicht 48 mit der Position der Deckfläche (der Oberfläche, die den Kontakt mit der schwarzen Matrixschicht 50 herstellt) der Brücke ausgerichtet ist. Das Verfahren zum Ausführen des Ausrichtens schließt z. B. ein Verfahren ein, bei dem eine flache Glasfläche herangezogen wird, um gleichzeitig die transparente Schicht 48 und die Brücke 70 auszubilden, sowie ein Verfahren, bei dem die transparente Schicht 48 und die Brücke 70 ausgebildet und anschließend poliert werden, um eine Musterung vorzunehmen.
Andererseits ist die Anzeigenvorrichtung Dn gemäß der dreizehnten Ausführungsform, wie in 15 ersichtlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtreflexionsschicht 72 auf dem Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 auf einer Seite des Substrats 18 ausgebildet ist. Wie in 15 dargestellt ist, besteht, wenn die Lichtreflexionsschicht 72 unmittelbar unter dem Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 ausgebildet ist und sie aus einer leitenden Schicht wie Metall besteht, die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kurzschluss zwischen dem Paar an Elektroden 28a, 28b entsteht. Es ist daher wünschenswert, eine Isolationsschicht 74 zwischen der Lichtreflexionsschicht 72 und dem Hauptaktuatorelement 30 auszubilden.
Wenn ein Teil des Lichts 10 durch den Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 übertragen wird (z. B. wenn der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 eine dünne Schichtdicke aufweist oder wenn der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 aus einem Material besteht, bei dem der Keramikpulveranteil in einem organischen Harz gering ist), ist normalerweise die Wahrscheinlichkeit gegeben, dass ein Teil des Lichts 10 über die optische, Wellenleiterplatte 12 durch den Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 zum Substrat hin übertragen wird, was zu einer Verringerung der Helligkeit führt.
Bei der Anzeigenvorrichtung Dn gemäß der dreizehnten Ausführungsform, wie oben beschrieben wurde, ist die Lichtreflexionsschicht 72 auf dem Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 auf der Seite des Substrats 18 ausgebildet. Dementsprechend kann das durch den Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 übertragene Licht 10 (angezeigt durch den optischen Weg b) in Richtung der optischen Wellenleiterplatte 12 reflektiert werden. Es ist dadurch möglich, die Helligkeit zu verbessern.
Insbesondere wenn der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 gegenüber dem Licht 10 durchlässig ist und dieses auch absorbiert, ist es, im Vergleich zu dem Fall, wenn der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 dick ausgeführt wird, hinsichtlich der Verbesserung der Helligkeit wirksamer, die Lichtreflexionsschicht 72 wie bei der Anzeigenvorrichtung Dn gemäß der dreizehnten Ausführungsform auszubilden. Bei den Anzeigenvorrichtungen Da bis Dn gemäß der ersten bis dreizehnten Ausführungsform ist das Paar an Elektroden 28a, 28b so ausgebildet, dass die Reihenelektrode 28a und die Spaltenelektrode 28b auf der Oberfläche der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 gebildet werden. Alternativ dazu ist, wie in 16 gezeigt wird, die Reihenelektrode 28a z. B. auf der Unterfläche der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 und die Spaltenelektrode 28b auf der Deckfläche der Gestaltbeibehaltungsschicht 26 ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform kann das Aktuatorelement 14, anders als bei den Anzeigenvorrichtungen Da bis Dn gemäß der ersten bis dreizehnten Ausführungsform, auch einer Biegeverlagerung unterworfen sein, so dass sie eine konvexe Konfiguration in Richtung des Hohlraums 20, also in die zweite Richtung, erzeugt. Dementsprechend ist es auch möglich, eine Anzeigenvorrichtung Do gemäß der vierzehnten Ausführungsform, wie sie in 16 dargestellt ist, herzustellen.
Wie in 16 gezeigt wird, ist die Anzeigenvorrichtung Do gemäß der vierzehnten Ausführungsform auf dieselbe Art und Weise konstruiert wie die Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der vierten Ausführungsform (siehe 6). Das Ansteuersystem der Anzeigenvorrichtung Do ist jedoch entgegengesetzt zu dem der Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der vierten Ausführungsform. Das heißt, im Anfangszustand wird die Spannung an die jeweiligen Aktuatorelemente 14, die sämtlichen Bildelementen entsprechen, angelegt und alle Aktuatorelemente 14 werden einer Biegeverlagerung in die zweite Richtung unterzogen. In diesem Zustand wird die Endfläche der transparenten Schicht 48 von der Endfläche des Farbfilters 40 getrennt. Sämtliche Bildelemente befinden sich daher im Licht-Aus-Zustand.
Wenn die Ausübung der Spannung auf ein bestimmtes Aktuatorelement 14 gestoppt wird und das Aktuatorelement 14 im ausgewählten Zustand ist, wird die Biegeverlagerung des Aktuatorelements 14 in die zweite Richtung zurückgesetzt. Dementsprechend berührt die Endfläche der transparenten Schicht 48 die Endfläche des Farbfilters 40, der dem Aktuatorelement 14 entspricht, in einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge des Lichts 10. Dadurch wird das Licht 10, das in der optischen Wellenleiterplatte 12 einer Total-Reflexion unterworfen worden ist, durch den Farbfilter 40 auf die Oberfläche des Plattenelements 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 übertragen. Somit wird das Streulicht 42 erzeugt, das eine der Farbe des Farbfilters 40 entsprechende Farbe abgibt.
Bei der Anzeigenvorrichtung Do gemäß der vierzehnten Ausführungsform ist es wie bei der Anzeigenvorrichtung Dd gemäß der vierten Ausführungsform nicht notwendig, die Lichtquelle 100 zu schalten. Dementsprechend ist die Anzeigenvorrichtung Do gut für die Verwendung eines Aktuatorelements 14 mit einer geringen Reaktionsgeschwindigkeit geeignet. Zudem ist es möglich, eine größere Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren.
Wenn das Licht 10, das von der Lichtquelle 100 ausgestrahlt wird und in die optische Wellenleiterplatte 12 eingebracht werden soll, sichtbares Licht ist, dann besteht die Wahrscheinlichkeit, dass aufgrund von Fehlern (z. B. Risse und Fremdstoffe) in der optischen Wellenleiterplatte 12 Streulicht entsteht, was manchmal in einer Kontrastverschlechterung resultiert.
Bei den Anzeigenvorrichtungen Da bis Do gemäß der ersten bis vierzehnten Ausführungsform wird die Abbildung durch Steuern der Verlagerungswirkung jedes Aktuatorelements 14 in die Richtung, um in Bezug auf die optische Wellenleiterplatte 12 Kontakt oder Trennung herzustellen, angezeigt, so dass das Streulicht (Streuverlust von Licht) 42 bei der vorbestimmten Position der optischen Wellenleiterplatte 12 gesteuert wird.
Wenn jedoch der Kontakt des Bildelements nicht vollständig ist, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Anzeigenhelligkeit geringer ist. Um dieses Problem zu lösen, ist es vorstellbar, dass der Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 aus einem flexiblen Material konstruiert wird. Ein weiteres Problem besteht darin, dass ein solches System ein schlechtes Antwortverhalten aufweist.
Wie in den 17 und 18 gezeigt wird, wird bei den folgenden Anzeigenvorrichtungen Dp und Dq gemäß der fünfzehnten und sechzehnten Ausführungsform unsichtbares Licht als Licht 10 verwendet, das von der Lichtquelle 100 in die optische Wellenleiterplatte 12 eingeführt wird. Das Bildelement wird mit einem fluoreszierenden Element (die fluoreszierende Schicht 104 in den Ausführungsformen der 17 und 18) ausgebildet, das durch das unsichtbare Licht 10 dazu angeregt wird, vorbestimmtes sichtbares Licht 106 auszusenden.
Die Anzeigenvorrichtung Dp gemäß der fünfzehnten Ausführungsform, dargestellt in 17, repräsentiert einen Fall, in dem die fluoreszierende Schicht 104 auf der Deckfläche des Plattenelements 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 ausgebildet ist. Die Anzeigenvorrichtung Dq gemäß der in 18 gezeigten sechzehnten Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem die fluoreszierende Schicht 104 anstelle des Plattenelements 32a ausgebildet ist. Als unsichtbares Licht 10 kann Ultraviolett- und Infrafrotlicht verwendet werden, wobei ein beliebiges der beiden herangezogen werden kann. Die Anordnung der anderen Komponenten oder Teile stimmt mit der der Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform, dargestellt in 1, überein und eine detaillierte Erklärung wird weggelassen.
Spezifische Beispiele der Anzeigenvorrichtungen Dp und Dq gemäß der fünfzehnten und sechzehnten Ausführungsform werden nun beschrieben. Eine Infrarotlichtquelle kann z. B. als Lichtquelle 100 verwendet werden, und ein fluoreszierendes Element, das auf der Infrarotlichtanregung basiert, kann als lichtaussendendes Element (die fluoreszierende Schicht 104 in den Ausführungsformen der 17 und 18) verwendet werden, das auf dem Bildelement ausgebildet ist. Bei einer solchen Anordnung ist das durch Infrarotlicht angeregte fluoreszierende Element in keiner Hinsicht speziell beschränkt. Die als durch Infrarotlicht angeregte Elemente verwendbaren Elemente schließen z. B. solche ein, die auf der Infrarotstimulationswirkung, der Quantenzählungsfunktion und dem Mehrstufenenergietransfer basieren.
Bei den Anzeigenvorrichtungen Dp und Dq gemäß der fünfzehnten und sechzehnten Ausführungsform kann ein Stimulus-Fluoreszenzelement verwendet werden, während die Infrarotlicht- und die Stimulationsangregungsquelle gleichtzeitig eingesetzt werden. Wenn eine Farbanzeige durchgeführt wird, können drei Arten von fluoreszierenden Materialien, die rote, grüne bzw. blaue Lichtemissionen als die drei Primärfarben aufweisen, verwendet werden, um in einem zweidimensionalen Muster angeordnet zu werden, so dass eine Abbildung ausgebildet wird.
Die Lichtquelle 100 unterliegt keiner besonderen Einschränkung, vorausgesetzt, dass sie das Licht 10 mit einer erforderlichen Wellenlänge, um das fluoreszierende Element anzuregen, einschließt, und eine ausreichende Energiedichte für die Anregung aufweist. Für das durch Infrarotlicht angeregte fluoreszierende Element werden vorzugsweise z. B. Infrarotlaser und Halogenlampen verwendet.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei den Anzeigenvorrichtungen Dp und Dq gemäß der fünfzehnten und sechzehnten Ausführungsform das unsichtbare Licht 10 als das Licht 10, das in die optische Wellenleiterplatte 12 einzuführen ist, verwendet. Dementsprechend verschwinden sichtbare Lichtemissionen, die ansonsten durch andere Elemente als die vom Bildelement erzeugte Lichtemission verursacht werden würden, vollständig in der optischen Wellenleiterplatte 12. Die Anzeigenvorrichtungen Dp und Dq besitzen daher den Vorteil, dass sie den Kontrast verbessern.
Darüber hinaus kann die Tiefe dp des effektiven Dämpfungsbereichs 102 (siehe 3) groß gestaltet werden, indem die Energiedichte, die Wellenlänge und der Einfallswinkel des unsichtbaren Lichts 10, das von der Lichtquelle 100 ausgesendet wird, angepasst werden. Es ist daher möglich, eine Anzeige mit einer hohen Helligkeit zu erzeugen, selbst wenn der Kontakt der Bildelements unvollständig ist.
Bei diesen Ausführungsformen kann die Gestaltungsform, bei der die Kontakteigenschaft des Bildelements berücksichtigt wird (die Gestaltungsform, die auf der Verwendung flexibler Materialien basiert), zu einer Gestaltungsform verbessert werden, die eine hohe Festigkeit aufweist und bei der der Schwerpunkt auf der Reaktionsleistung liegt. Durch eine solche Gestaltungsform kann bei der Reihenabtastung eine hohe Geschwindigkeit erzielt werden, wodurch problemlos eine qualitativ hochwertige Bildanzeige erreicht werden kann.
Beim Modulationssystem für die Gradationssteuerung ist es möglich, das gesamte oben beschriebene Spannungsmodulationssystem und Zeitmodulationssystem einzusetzen. Insbesondere bei der Verwendung des Spannungsmodulationssystems wird die Tiefe dp des effektiven Dämpfungsbereichs 102 vergrößert, was für das Erreichen einer Mehrstufengradation vorteilhaft ist.
Wie in 17 dargestellt ist, wird z. B. angenommen, dass der Einfallswinkel des unsichtbaren Lichts 10 von der Lichtquelle 100 auf der Seitenfläche der optischen Wellenleiterplatte 12 θ ist, und der Einfallswinkel in Bezug auf die Luft, der erhalten wird, wenn das unsichtbare Licht 10 auf der Oberfläche der optischen Wellenleiterplatte 12 auftrifft, θW ist. Der Vorteil wird mit steigender Energiedichte größer, da die Wellenlänge zunimmt und der Einfallswinkel θ vergrößert wird (vorausgesetzt, dass es eine Grundbedingung ist, dass der Einfallswinkel θW größer ist als der kritische Winkel).
Beispiel 1
Zuerst werden Farbresistlösungen der Pigmentdispersionsart (rot, grün und blau; hergestellt von Hitachi Chemical) vorbereitet. Eine der Oberflächen einer optischen Wellenleiterplatte 12, die aus einem Acrylmaterial besteht (Länge: 210 mm × Breite: 297 mm × Dicke: 10 mm) wurde z. B. mittels Spin-Coating gefolgt von einer Trocknung mit der Farbschutzlösung beschichtet. Eine Musterung wurde durch Ätzen auf Basis des Photolithographie-Verfahrens durchgeführt, um Farbfilter 40 auszubilden. Da die Farbfilter 40 für die drei Primärfarben hergestellt wurden, wurde das oben beschriebene Verfahren dreimal wiederholt, um die Farbfilter 40 der drei Farben herzustellen.
Anschließend wurde eine Anzeigenvorrichtung erzeugt, die dieselbe Anordnung wie die Anzeigenvorrichtung Da gemäß der ersten Ausführungsform aus 1 aufweist. Wenn die hergestellte Anzeigenvorrichtung betrieben wurde, war es möglich, Licht mit roten, grünen und blauen Farben, die den NTSC-Standardfarben des CIE-Chromatizitätssystems ähnlich waren, auszusenden. Zu diesem Zeitpunkt war die Helligkeit, die bei keiner Emission (Licht aus) erhalten wurde, wie folgt: rot = 3,2 (nt), grün = 10,1 (nt) und blau = 2,8 (nt).
Lichtquellen wurden wie in 19 ersichtlich angeordnet. Das heißt, eine Kaltkathodenröhre 60 (weißes Licht, Oberflächenhelligkeit = 10.000 (nt), kein Reflektor) wurde an jeder der vier Seiten der optischen Wellenleiterplatte 12 angeordnet.
Beispiel 2
Ölfarben (rot, grün, blau), ein Ethylcelluloseharz und ein organisches Lösemittel wurden vermischt und geknetet, um eine Farbpaste mit einer Lichtübertragungseingenschaft herzustellen. Anschließend wurde die Farbpaste mittels Siebdruckverfahren auf den Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 aufgebracht, um den Farbfilter 40 auf dem Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 auszubilden.
Nun wurde eine Anzeigenvorrichtung hergestellt, die dieselbe Anordnung die die Anzeigenvorrichtung Db gemäß der zweiten Ausführungsform aus 4 aufwies. Wenn die hergestellte Anzeigenvorrichtung betrieben wurde, war es möglich, Licht mit roten, grünen und blauen Farben, die den NTSC-Standardfarben des CIE-Chromatizitätssystems ähnlich waren, auszusenden. Zu diesem Zeitpunkt betrug die bei keiner Emission (Licht aus) erhaltene Helligkeit 1,2 (nt). Lichtquellen wurden auf dieselbe Art wie in Beispiel 1 angeordnet.
Beispiel 3
Pigmente (rot, grün und blau), ein Ethylcelluloseharz und ein organisches Lösungsmittel wurden gemischt und geknetet, um Farbpasten ohne Lichtübertragungseigenschaft auszubilden. Anschließend wurde jede der Farbpasten mittels Siebdruckverfahren auf den Verlagerungsübertragungsabschnitt 32 aufgebracht, um das farbige Streuungselement 44 auf dem Plattenelement 32a des Verlagerungsübertragungsabschnitts 32 auszubilden.
Nun wurde eine Anzeigenvorrichtung hergestellt, die dieselbe Anordnung wie die Anzeigenvorrichtung Dc gemäß der dritten Ausführungsform aus 5 aufwies. Wenn die hergestellte Anzeigenvorrichtung betrieben wurde, war es möglich, rote, grüne und blaue Farben auszusenden, die den NTSC-Standardfarben des CIE-Chromatizitätssystems ähnlich waren. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Helligkeit bei keiner Emission (Licht aus) 1,2 (nt). Lichtquellen wurden auf dieselbe Art wie in Beispiel 1 angeordnet.
Es versteht sich natürlich, dass die Anzeigenvorrichtung gemäß dieser Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene andere Formen annehmen kann, ohne dabei vom Kern oder den wesentlichen Eigenschaften dieser Erfindung abzuweichen.
Wie oben beschrieben wurde, umfasst die Anzeigenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Verlagerungsübertragungsabschnitt zum Übertragen der Verlagerungswirkung des Aktuatorelements auf die optische Wellenleiterplatte, bei der die Farbschicht zwischen dem Verlagerungsübertragungsabschnitt und der optischen Wellenleiterplatte angeordnet ist.
Dementsprechend ist es möglich, eine solche Wirkung zu erzielen, dass es nicht notwendig ist, die Lichtquelle zu schalten, wobei die Anzeigenvorrichtung für die Verwendung eines Aktuatorelements mit einer niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit gut geeignet ist, und es ist möglich, eine hohe Helligkeit zu erhalten und die Produktionskosten sowie den elektrischen Stromverbrauch zu reduzieren.

Claims

Anzeigenvorrichtung, umfassend eine optische Wellenleiterplatte (12) zum Einbringen von Licht in diese sowie einen Ansteuerabschnitt (16), der gegenüber einer Plattenoberfläche der optischen Wellenleiterplatte (12) angeordnet ist und eine Vielzahl von Aktuatorelementen (14) umfasst, die einer großen Vielzahl von Bildelementen entsprechend angeordnet sind, um auf der optischen Wellenleiterplatte (12) eine Bildabbildung anzuzeigen, das einem Abbildungssignal entspricht, indem der Streuverlust von Licht an vorbestimmten Abschnitten der optischen Wellenleiterplatte (12) gesteuert wird; wobei jedes der Aktuatorelemente (14) einen Verlagerungsübertragungsabschnitt (32) umfasst und dazu ausgebildet ist, seine Verlagerungswirkung in der Richtung zu steuern, die bewirkt, dass sich der Verlagerungsübertragungsabschnitt (32) in Bezug auf die optische Wellenleiterplatte (12) entsprechend einem Attribut des einzugebenden Abbildungssignals annähert oder entfernt; wobei die Anzeigenvorrichtung weiters eine Farbschicht (40, 44) umfasst, die zwischen jedem Verlagerungsübertragungsabschnitt (32) und der optischen Wellenleiterplatte (12) angeordnet ist.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Farbschicht ein Farbfilter (40) ist.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Farbschicht ein farbiges Streuungselement (44) ist.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 1, worin das Aktuatorelement (14) einen Betriebsabschnitt (30), der eine Gestaltbeibehaltungsschicht (26) und zumindest ein Paar auf der Gestaltbeibehaltungsschicht (26) ausgebildete Elektroden (28a, 28b) aufweist, einen Schwingungsabschnitt (22) zum Tragen des Betriebsabschnitts (30) sowie einen feststehenden Abschnitt (24) zum schwingenden Tragen des Schwingungsabschnitts (22) umfasst.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Farbschicht (40, 44) an Positionen, die den Aktuatorelementen (14) entsprechen, auf einer Oberfläche der optischen Wellenleiterplatte (12) gegenüber dem Antriebsabschnitt (16) ausgebildet ist.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 5, worin: sich eine transparente Schicht (48) zwischen dem Verlagerungsübertragungsabschnitt (32) und der Farbschicht (40, 44) befindet.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 6, worin eine Endfläche der transparenten Schicht (48) in einer solchen Richtung verlagert wird, dass sie in Bezug auf die Farbschicht (40) entsprechend der Verlagerungswirkung des Aktuatorelements (14) Kontakt oder Trennung herstellt.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 6, worin eine Endfläche des Verlagerungsübertragungsabschnitts (32) in einer solchen Richtung verlagert wird, dass sie in Bezug auf eine Endfläche der transparenten Lage (48) entsprechend der Verlagerungswirkung des Aktuatorelements (14) Kontakt oder Trennung herstellt.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Farbschicht (40, 44) an einer Position, die dem Aktuatorelement (14) entspricht, auf einer Endfläche des Verlagerungsübertragungsabschnitts (32) ausgebildet ist.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 9, worin ein zweiter Verlagerungsübertragungsabschnitt (54) auf einer Oberfläche angeordnet ist, die die Farbschicht (40, 44) umfasst.
Anzeigenvorrichtung, umfassend eine optische Wellenleiterplatte (12), um Licht in diese einzubringen, und einen Ansteuerabschnitt (16), der gegenüber einer Plattenoberfläche der optischen Wellenleiterplatte (12) vorgesehen ist und eine Vielzahl von Aktuatorelementen (14) umfasst, die entsprechend einer großen Vielzahl von Bildelementen angeordnet sind, um auf der optischen Wellenleiterplatte (12) eine Bildabbildung anzuzeigen, die einem Abbildungssignal entspricht, indem der Streuverlust von Licht an vorbestimmten Abschnitten der optischen Wellenleiterplatte (12) gesteuert wird; wobei jedes der Aktuatorelemente (14) einen Verlagerungsübertragungsabschnitt (32) umfasst und dazu ausgebildet ist, seine Verlagerungswirkung in eine Richtung zu steuern, die bewirkt, dass sich der Verlagerungsübertragungsabschnitt (32) in Bezug auf die optische Wellenleiterplatte (12) entsprechend einem Attribut des einzugebenden Abbildungssignals annähert oder entfernt; wobei die Anzeigenvorrichtung weiters eine Farbschicht (40, 44) als Teil des Verlagerungsübertragungsabschnitts (32) umfasst.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 11, worin die Farbschicht ein Farbfilter (40) ist.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 11, worin die Farbschicht ein farbiges Streuungselement (44) ist.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 11, worin das Aktuatorelement (14) einen Betriebsabschnitt (30), der eine Gestaltbeibehaltungsschicht (26) und zumindest ein Paar auf der Gestaltbeibehaltungsschicht (26) ausgebildete Elektroden (28a, 28b) aufweist, einen Schwingungsabschnitt (22) zum Tragen des Betriebsabschnitts (30) sowie einen feststehenden Abschnitt (24) zum schwingenden Tragen des Schwingungsabschnitts (22) umfasst.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 11, worin sich eine transparente Lage (48) zwischen der optischen Wellenleiterplatte (12) und der Farbschicht (40, 44) befindet.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 11, worin zweite Verlagerungsübertragungsabschnitte (54) auf einer die Verlagerungsübertragungsabschnitte (32) umfassenden Oberfläche angeordnet sind, die auch als Farbschicht (40, 44) verwendet wird.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 11, worin eine zweite Farbschicht (40, 44) an Positionen, die den Aktuatorelementen (14) entsprechen, auf einer Oberfläche der optischen Wellenleiterplatte (12) gegenüber dem Antriebsabschnitt (16) ausgebildet ist.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 11, worin eine zweite Farbschicht (40, 44) an Positionen, die den Aktuatorelementen (14) entsprechen, auf einer Endfläche der Verlagerungsübertragungsabschnitte (32) ausgebildet ist, die ebenfalls als die Farbschicht (40, 44) verwendet wird.
Anzeigenvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, worin, wenn ein Teil der Verlagerungsübertragungsabschnitte (32) ein farbiges Streuungselement ist, die zweite Farbschicht ein Farbfilter (40) ist.