JP2007025642A - 表示デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示デバイス1は、半透過半反射性を有する第1の反射体10と、透光性物質22が充填される入射光L1の波長より充分に小さい径の複数の微細孔21を有する透光性微細孔体20と、完全反射性又は半透過半反射性を有する第2の反射体30とを順次備えてなり、表示ドットDR〜DBごとに、透光性微細孔体20の平均複素屈折率が変更可能とされ、この平均複素屈折率に応じて吸収される光の波長が変更可能とされて入射光L1が変調可能とされ、第1の反射体10及び/又は第2の反射体30から変調光L2が出射されて、画像表示が行われるものである。
【選択図】図2
Description
表示ドットごとに、前記透光性微細孔体の平均複素屈折率が変更可能とされ、該平均複素屈折率に応じて吸収される光の波長が変更可能とされて前記入射光が変調可能とされ、前記第1の反射体及び/又は前記第2の反射体から変調光が出射されて、画像表示が行われるものであることを特徴とするものである。
「表示ドット」はオンオフ可能な最小表示単位であり、白黒又はモノカラーデバイスの場合は1個の表示ドットにより1画素が構成され、フルカラーデバイスの場合はR(赤)、G(緑)、B(青)等の異なる色光を出射する複数の表示ドットにより1画素が構成される。
本明細書において、「透光性物質の種類の変更」には、透光性物質の成分を変更する他、成分は同一で濃度を変更する場合も含まれるものとする。
図1〜図3を参照して、本発明に係る第1実施形態の表示デバイスの構成について説明する。図1は画素パターンを示す平面図、図2(a)は本実施形態の表示デバイスの1画素の厚み断面図(ハッチングは省略)、図2(b)は変調光のスペクトル例、図3(a)〜(c)は本実施形態の表示デバイスの製造工程図(斜視図)である。
フィネスF=πR1/2/(1−R)
本発明者は、入射光L1が略垂直入射光の場合、任意の表示ドットの任意のタイミングにおける多重干渉により吸収される光のピーク波長(吸収ピーク波長)λは、透光性微細孔体20の平均複素屈折率n2と厚みdとに大きく依存し、これらは概ね下記式の関係にあることを見出している。すなわち、本発明者は、任意の表示ドットの任意のタイミングにおける多重干渉による吸収ピーク波長λは下記式で表される波長の付近に現れ、下記式で表される波長の付近で、第1の反射体10の平均複素屈折率n1−ik1と、第2の反射体30の平均複素屈折率n3−ik3と、透光性微細孔体20の平均複素屈折率n2及び厚みdとに応じて変わることを見出している。
n2d≒(m+1)/2×λ、
λ≒(m+1)×2n2d
式中、mは任意の整数(0,±1,±2,・・・・)である。
本実施形態では、1個の微細孔21が1個の表示ドットDR〜DBを構成することも可能であり、この場合最も画素数を多く取れる。
本実施形態の表示デバイス1は構造による波長選択性を有するので、デバイスの劣化(退色等)が起こりにくく、長期使用安定性にも優れる。
次に、図4に基づいて、本発明に係る第2実施形態の表示デバイスの構成について説明する。本実施形態は第1実施形態と基本構造は同様であるので、同じ構成要素には同じ参照符号を付し、説明は省略する。図4(a)は第1実施形態の図2(a)に対応した断面図、図4(b)は変調光(バンドパスフィルタ入射前)のスペクトル例、図4(c)はバンドパスフィルタの透過特性を示すスペクトル例である。本実施形態では、反射型デバイスを例として説明する。
次に、図5に基づいて、本発明に係る第3実施形態の表示デバイスの構成について説明する。本実施形態は第1実施形態と基本構造は同様であるので、同じ構成要素には同じ参照符号を付し、説明は省略する。図5(a)は第1実施形態の図2(a)に対応した断面図、図5(b)は表示を行っているときの上面図(第1の反射体10側から見た図)である。
本実施形態では、第2の反射体30が完全反射体であるので、第1実施形態と異なり、第1の反射体10から変調光L2が出射される反射型デバイスのみが得られる。
表示させた画像を保持させたい場合には、水等の揮発性の低い液体を使用し、表示デバイス3の表面をガラス板で覆うなどして、透光性物質22の自然揮発を防止すればよい。この場合も、透光性物質22を乾燥等により除去すれば、繰り返し使用が可能である。
第1実施形態と同様、本実施形態の表示デバイス1は構造による波長選択性を有するので、デバイスの劣化(退色等)が起こりにくく、長期使用安定性にも優れる。
本発明は上記実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜設計変更できる。
微細孔21の配列パターンも任意である。複数の微細孔21が第1の反射体10の光入射面に平行な方向に一次元配列したものでも、二次元配列したものでもよい。上記実施形態は、複数の微細孔21が第1の反射体10の光入射面に平行な方向に二次元配列した例である。また、複数の微細孔21が第1の反射体10の光入射面に平行な方向に二次元配列し、さらにこの二次元配列が厚み方向にも繰り返される三次元配列構造であってもよい。微細孔21の配列はランダム配列でもよい。
<表示デバイスの製造>
下記手順にて、第3実施形態の表示デバイスを製造した。Alを主成分とする被陽極酸化金属体40の一部を陽極酸化して、厚みd=250nm、微細孔21の開口率(=微細孔21の合計開口面積/透光性微細孔体20の全面積)が1/2の透光性微細孔体(Al2O3)20を形成し、透光性微細孔体20と非陽極酸化部分(Al)からなる第2の反射体30とからなるナノ構造体(図3(b)参照)を得た。このナノ構造体の表面に金を蒸着して第1の反射体10を成膜し、反射型の表示デバイス3を製造した。
Auの複素屈折率:0.175−i3.10、
Al2O3の複素屈折率:1.767、
Alの複素屈折率:0.97−i6.00、
第1の反射体10の平均複素屈折率n1−ik1:0.725−i3.10、
透光性微細孔体20(空状態)の平均複素屈折率n2:1.256、
第2の反射体30の平均複素屈折率n3−ik3:0.97−i6.00。
透光性微細孔体20の微細孔21に透光性物質22を充填しない空状態(空気(屈折率n=1)が入った状態)について、分光計器製「ポリクロメータ−M25型」を用い、白色光(キセノン光源)を照射して反射光スペクトルを測定した(条件1)。反射強度は別途取得したアルミナの反射光スペクトルでもって規格化した。
透光性微細孔体20のすべての微細孔21に透光性物質22を充填し、透光性物質22の種類を変えて同様の評価を行った。充填する透光性物質22としては、水(屈折率n=1.33、条件2)とエタノール(純度100%、屈折率n=1.36、条件3)を用いた。
各条件における透光性微細孔体20の平均複素屈折率n2は、以下の通りであった。条件1:1.256、条件2:1.476、条件3:1.496。
得られた反射光スペクトルを図6に示す。図6に示す如く、微細孔21に透光性物質を充填しない空状態(空気が入った状態、条件1)、微細孔21に水を充填した状態(条件2)、微細孔21にエタノールを充填した状態(条件3)では、いずれも多重干渉による吸収が見られ、条件によって異なる吸収ピーク波長を有する反射光スペクトルが得られた。吸収ピーク波長λは、条件1:730nm、条件2:804nm、条件3:810nmであった。条件1と条件2、条件1と条件3では、吸収ピーク波長λの相違により異なる色の反射光が出射されていることが肉眼でも確認された。
波長600nmの条件で、透光性微細孔体20の厚みdを300nm、250nm、220nmと変えて、上記と同様の計算を実施すると、実際のものとは異なるが一応計算上の吸収ピーク波長λが求められる。
厚みd=300nmのとき、計算上の吸収ピーク波長λ=637.8nm(変調光としては赤色光に相当)である。厚みd=250nmのとき、計算上の吸収ピーク波長λ=531.47nm(変調光としては緑色光に相当)である。厚みd=220nmのとき、計算上の吸収ピーク波長λ=467.7nm(変調光としては青色光に相当)である。
上記計算結果から、上記実施例の表示デバイスにおいて、例えば、異なる色光を出射する表示ドットによって透光性微細孔体20の厚みdを変え、表示ドットごとに同一又は異なる透光性物質22の出入を実施することで、フルカラーの表示デバイスが得られることが示された。
10 第1の反射体
11 貫通孔
20 透光性微細孔体
21 微細孔
22 透光性物質
22R、22G、22B 透光性物質
30 第2の反射体
31 貫通孔
40 被陽極酸化金属体
41 金属酸化物体
42 非陽極酸化部分
D、DR、DG、DB 表示ドット
L1 入射光
L2、L2(R)、L2(G)、L2(B) 変調光
Claims (10)
- 光入射側から、半透過半反射性を有する第1の反射体と、透光性物質が充填される入射光の波長より充分に小さい径の複数の微細孔を有する透光性微細孔体と、完全反射性又は半透過半反射性を有する第2の反射体とを順次備えてなり、
表示ドットごとに、前記透光性微細孔体の平均複素屈折率が変更可能とされ、該平均複素屈折率に応じて吸収される光の波長が変更可能とされて前記入射光が変調可能とされ、前記第1の反射体及び/又は前記第2の反射体から変調光が出射されて、画像表示が行われるものであることを特徴とする表示デバイス。 - 表示ドットごとに、前記微細孔に充填される前記透光性物質の複素屈折率が変更可能とされ、該変更によって前記透光性微細孔体の平均複素屈折率が変更可能とされていることを特徴とする請求項1に記載の表示デバイス。
- 表示ドットごとに、前記微細孔に充填される前記透光性物質の種類及び/又は量が変更可能とされ、該変更によって前記透光性微細孔体の平均複素屈折率が変更可能とされていることを特徴とする請求項1に記載の表示デバイス。
- 前記透光性微細孔体は前記複数の微細孔が前記第1の反射体側の面において開口したものであり、前記第1の反射体は前記複数の微細孔に各々連通する複数の貫通孔を有し、表示ドットごとに該貫通孔を介して前記微細孔に対して前記透光性物質が出入自在とされていることを特徴とする請求項3に記載の表示デバイス。
- 前記透光性微細孔体は前記複数の微細孔が前記第2の反射体側の面において開口したものであり、前記第2の反射体は前記複数の微細孔に各々連通する複数の貫通孔を有し、表示ドットごとに該貫通孔を介して前記微細孔に対して前記透光性物質が出入自在とされていることを特徴とする請求項3又は4に記載の表示デバイス。
- 前記微細孔は、前記第1の反射体側から前記第2の反射体側に向けて延びる略ストレート孔であることを特徴とする請求項4又は5に記載の表示デバイス。
- 1個の前記微細孔が1個の表示ドットを構成していることを特徴とする請求項6に記載の表示デバイス。
- 複数の前記微細孔が1個の表示ドットを構成していることを特徴とする請求項6に記載の表示デバイス。
- 前記透光性微細孔体は被陽極酸化金属体の一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体からなり、前記第2の反射体は前記被陽極酸化金属体の非陽極酸化部分からなり、前記第1の反射体は前記透光性微細孔体に成膜された金属層からなることを特徴とする請求項4に記載の表示デバイス。
- 前記透光性微細孔体は、被陽極酸化金属体の全体を陽極酸化して得られる金属酸化物体、若しくは、被陽極酸化金属体の一部を陽極酸化し、さらに該被陽極酸化金属体の非陽極酸化部分を除去して得られる金属酸化物体からなり、前記第1の反射体及び前記第2の反射体はいずれも前記透光性微細孔体に成膜された金属層からなることを特徴とする請求項4又は5に記載の表示デバイス。
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