JP5159576B2 - Display device - Google Patents

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Description

本発明は、表面プラズモンを利用した反射型の表示装置に関する。   The present invention relates to a reflective display device using surface plasmons.

従来から、バックライトなどの光源を必要としないディスプレイとして、外光を利用する反射型ディスプレイが知られている。この反射型ディスプレイをカラー化するためにはカラーフィルタが用いられている。このカラーフィルタは赤色透過部と緑色透過部と青色透過部とを交互にマトリクス状に配置してなり、一組の赤色透過部と緑色透過部と青色透過部とによって一つのカラー素子部を構成するようになっている。このようなカラーフィルタを用いた色調表現では、光の利用効率が低く、明るいフルカラー表示ができないという問題点がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a reflection type display using outside light is known as a display that does not require a light source such as a backlight. A color filter is used to color the reflective display. In this color filter, a red transmissive part, a green transmissive part, and a blue transmissive part are alternately arranged in a matrix, and one color element part is constituted by a pair of red transmissive part, green transmissive part, and blue transmissive part. It is supposed to be. In color tone expression using such a color filter, there is a problem that light use efficiency is low and bright full-color display cannot be performed.

カラーフィルタを使用せずにカラー表示を実現する方法として、屋外白色光で励起可能な局在型プラズモンの利用が考えられている(非特許文献1)。   As a method for realizing color display without using a color filter, use of localized plasmons that can be excited by outdoor white light is considered (Non-Patent Document 1).

しかし、局在型プラズモンでは周囲の媒質の屈折率変化に対するプラズモン共鳴波長のシフト幅が小さいため、W(白),R(赤),G(緑),B(青),C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー),BL(黒)の全色を表示させることができない。
Nano letters, Vol 5, p. 1978 (2005)
However, since the shift width of the plasmon resonance wavelength with respect to the change in the refractive index of the surrounding medium is small in localized plasmons, W (white), R (red), G (green), B (blue), C (cyan), All colors of M (magenta), Y (yellow), and BL (black) cannot be displayed.
Nano letters, Vol 5, p. 1978 (2005)

本発明の目的は、W,R,G,B,C,M,Y,BLの全色を表示可能な反射型の表示装置(色変換層)を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a reflective display device (color conversion layer) capable of displaying all colors of W, R, G, B, C, M, Y, and BL.

本発明の一実施形態によれば、基板間に挟持され電場により屈折率が可変な媒質と、前記媒質に電場を印加して屈折率を変化させる電極と、前記媒質の屈折率の変化に応じてプラズモン共鳴波長が変化する金属ナノ構造とを含むセルを有し、互いにプラズモン共鳴波長域が異なる2種の金属ナノ構造を含むことを特徴とする表示装置が提供される。   According to an embodiment of the present invention, a medium that is sandwiched between substrates and has a refractive index that is variable by an electric field, an electrode that changes the refractive index by applying an electric field to the medium, and a change in the refractive index of the medium There is provided a display device including a cell including a metal nanostructure having a plasmon resonance wavelength change, and including two types of metal nanostructures having different plasmon resonance wavelength ranges.

本発明の実施形態によれば、互いにプラズモン共鳴波長域が異なる2種の金属ナノ構造のプラズモン共鳴波長を変化させることによって、W,R,G,B,C,M,Y,BLの全色を表示可能な反射型の表示装置(色変換層)を提供することができる。   According to the embodiment of the present invention, all colors of W, R, G, B, C, M, Y, and BL are obtained by changing the plasmon resonance wavelengths of two types of metal nanostructures having different plasmon resonance wavelength ranges. It is possible to provide a reflective display device (color conversion layer) capable of displaying the color.

本発明の表示素子は、周囲の媒質の屈折率により光の吸収波長が変わるナノ構造と、屈折率が制御可能な媒質とを備えた調光層を有する。本発明の表示素子は、前記調光層の媒質に電界を付与して屈折率を変化させる手段としてTFTアレイが設けられた構成、あるいは前記媒質の移動を制御する手段(例えばナノ構造が固定された基板に電界を加えて媒質に対する親和性を変える等)が設けられた構成となっている。そして、かかる構成を基本として、調光層を含む調光セルが複数設けられた構成や、調光層が複数設けられた構成となっている。以下、調光層および本発明の表示素子の具体的な構成について説明する。   The display element of the present invention includes a light control layer including a nanostructure whose light absorption wavelength changes depending on the refractive index of a surrounding medium, and a medium whose refractive index can be controlled. The display element of the present invention has a configuration in which a TFT array is provided as means for changing the refractive index by applying an electric field to the medium of the light control layer, or means for controlling movement of the medium (for example, a nanostructure is fixed). In other words, an electric field is applied to the substrate to change the affinity for the medium. And based on this structure, it is the structure provided with two or more light control cells including a light control layer, or the structure provided with two or more light control layers. Hereinafter, specific configurations of the light control layer and the display element of the present invention will be described.

(調光層)
調光層は周囲媒質の屈折率に応じて色を変えるナノ構造と電場により屈折率が変わる媒質を備える。調光層は表示素子として使用する場合には種々の色を表示する機能を発揮する層である。
(Light control layer)
The light control layer includes a nanostructure that changes color according to the refractive index of the surrounding medium and a medium whose refractive index changes depending on the electric field. The light control layer is a layer that exhibits a function of displaying various colors when used as a display element.

(1)ナノ構造
ナノ構造は局在型表面プラズモンによる発色機能を有しており、電界(電圧)の印加、磁気の印加、温度のいずれかを調整することで周囲媒質の屈折率を制御し、可視域の所望の波長で吸光させて発色する。このプラズモン吸収による発色は電子のプラズマ振動に起因し、ナノ構造中の自由電子が光電場により揺さぶられることで表面に電荷が現れ、非線形分極が生じるためとされている。プラズモンによる発色は寸法が数nm〜数十nm程度のナノ構造において見られるものであり、彩度や光線透過率が高く、耐久性に優れている。色表示への応用を考慮すると寸法ばらつきが小さいことが望ましい。
(1) Nanostructure The nanostructure has a coloring function by localized surface plasmons, and controls the refractive index of the surrounding medium by adjusting the application of electric field (voltage), magnetism, or temperature. Color is developed by absorbing light at a desired wavelength in the visible range. The color development due to the plasmon absorption is attributed to the plasma oscillation of the electrons, and free electrons in the nanostructure are shaken by the photoelectric field, so that charges appear on the surface and nonlinear polarization occurs. Color development by plasmons is seen in nanostructures with dimensions of several nanometers to several tens of nanometers, and has high chroma and light transmittance and excellent durability. Considering application to color display, it is desirable that the dimensional variation is small.

ナノ構造の体積平均粒径としては10〜100nmであることが好ましく、実用的で色の強さが良好である。ナノ構造の屈折率感度は、ナノ構造を構成する材料や形状、体積平均粒径に依存する。そのため、これらを制御することにより所望の波長で発色させることができ、本発明の表示素子をカラー表示素子とすることができる。さらに形状異方性を持つナノ構造(例えばロッド形状)においては吸光波長が偏光方向により異なってくる他、隣接するナノ構造間の距離がおよそ200nmより小さくなるとプラズモン間の結合が生じ、新たな吸光波長のピークが発生するため、ナノ構造の配置、特に形状異方性がある場合はその向きも含めて調整する必要がある。十分な濃度の色を表示させるには基板上に固定されたナノ構造の数を増加させれば良いが、前記プラズモン間の結合を防ぐため、隣接するナノ構造間の距離は平均体積粒径の2倍以上であることが必要である。これがナノ構造の面密度の上限値を与える。   The volume average particle diameter of the nanostructure is preferably 10 to 100 nm, which is practical and has good color strength. The refractive index sensitivity of the nanostructure depends on the material and shape constituting the nanostructure, and the volume average particle diameter. Therefore, by controlling these, it is possible to develop a color at a desired wavelength, and the display element of the present invention can be a color display element. Furthermore, in nanostructures having shape anisotropy (for example, rod shape), the absorption wavelength varies depending on the polarization direction, and when the distance between adjacent nanostructures becomes smaller than about 200 nm, plasmon coupling occurs and new absorption occurs. Since the peak of the wavelength is generated, it is necessary to adjust the arrangement of the nanostructures, particularly when there is shape anisotropy, including the direction thereof. In order to display a sufficient concentration of color, the number of nanostructures immobilized on the substrate may be increased. However, in order to prevent bonding between the plasmons, the distance between adjacent nanostructures is the average volume particle size. It is necessary to be twice or more. This gives the upper limit of the surface density of the nanostructure.

ナノ構造としては、金属ナノ粒子、半導体ナノ粒子、および金属ナノパターンがある。金属ナノパターンは以下のような方法によって形成することができる。例えばナノ細孔を持ったアルミナメンブレンをマスクにして蒸着、またはスパッタにより作製しても良い。この場合、金ナノ構造の形状と配置はナノ細孔の断面に依存し、高さは金属の成膜時間で制御することができる。あるいは、自己組織化的に配列した微小球をマスクにして金属を蒸着、またはスパッタした後で微小球を取り除くことで作製しても良い。この場合、金ナノ構造の形状は三角形であり、三角形の寸法と配置は使用する微小球の直径に依存する。高さは金の成膜時間で制御することができる。あるいは、EBリソグラフィーで作製しても良い。まず基板上に一様な金属薄膜を堆積後、この上にEBレジストを塗布して電子線を照射してレジストパターンを作製し、作製したレジストパターンをマスクにして下地の金属薄膜をエッチングする。得られる金属ナノ構造はディスク形状であり、形状と配置はレジスト描画パターンで定義することができ、高さは金属の成膜時間で制御することができる。   Nanostructures include metal nanoparticles, semiconductor nanoparticles, and metal nanopatterns. The metal nanopattern can be formed by the following method. For example, it may be produced by vapor deposition or sputtering using an alumina membrane having nanopores as a mask. In this case, the shape and arrangement of the gold nanostructure depend on the cross section of the nanopore, and the height can be controlled by the metal film formation time. Alternatively, the microspheres may be removed by depositing or sputtering metal using the microspheres arranged in a self-organized manner as a mask. In this case, the shape of the gold nanostructure is a triangle, and the size and arrangement of the triangle depend on the diameter of the microsphere used. The height can be controlled by the gold deposition time. Or you may produce by EB lithography. First, after depositing a uniform metal thin film on a substrate, an EB resist is applied thereon and irradiated with an electron beam to form a resist pattern, and the underlying metal thin film is etched using the prepared resist pattern as a mask. The resulting metal nanostructure has a disk shape, the shape and arrangement can be defined by a resist drawing pattern, and the height can be controlled by the metal deposition time.

金属、及び半導体ナノ粒子の場合は、ナノ粒子の分散液を基板上に滴下し、自然乾燥させることによる基板上への物理吸着であっても良いし、ナノ粒子の周囲で弱く帯電した分散材と逆の極性に帯電した官能基、またはナノ粒子自体と強く化学結合する部位を有する自己組織化単分子膜(SAM)を基板上に作製し、このSAMを介してナノ粒子を基板に固定する方法であっても良い。ナノ構造の形状は使用するナノ粒子の形状に依存し、隣接粒子間の距離はナノ粒子間に作用する斥力と、基板表面とナノ粒子との吸着力の強さにより決定される。   In the case of metal and semiconductor nanoparticles, it may be physical adsorption onto the substrate by dropping the nanoparticle dispersion onto the substrate and letting it dry naturally, or a dispersion that is weakly charged around the nanoparticles A self-assembled monolayer (SAM) having a functional group charged with a polarity opposite to that of the substrate or a site chemically bonded to the nanoparticle itself is formed on the substrate, and the nanoparticle is fixed to the substrate through the SAM. It may be a method. The shape of the nanostructure depends on the shape of the nanoparticles used, and the distance between adjacent particles is determined by the repulsive force acting between the nanoparticles and the strength of the adsorption force between the substrate surface and the nanoparticles.

金属ナノ粒子を構成する金属成分としては、貴金属(金、銀、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金等)や銅等が挙げられる。前記金属の中でも、金、銀、白金、または、これらのうち少なくとも1種を含む合金が好ましく、金、及び銀の少なくともいずれかを含むことがより好ましい。半導体ナノ粒子を構成する半導体成分としてはカドミウムセレンが挙げられる。   Examples of the metal component constituting the metal nanoparticles include noble metals (gold, silver, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, etc.) and copper. Among the metals, gold, silver, platinum, or an alloy including at least one of these is preferable, and it is more preferable that at least one of gold and silver is included. An example of the semiconductor component constituting the semiconductor nanoparticles is cadmium selenium.

プラズモン共鳴のピーク波長、及び周囲媒質の屈折率変化に対するプラズモン共鳴のピーク波長のシフト量は、金属ナノ構造の形状、及び隣接粒子間の距離に依存することを考慮すると、所望の表示特性が出せるよう、形状と配置を計算した上でEBリソグラフィーにより作製することが望ましい。   Considering that the plasmon resonance peak wavelength and the shift amount of the plasmon resonance peak wavelength with respect to the refractive index change of the surrounding medium depend on the shape of the metal nanostructure and the distance between adjacent particles, desired display characteristics can be obtained. Thus, it is desirable that the shape and arrangement be calculated and then produced by EB lithography.

(2)媒質
媒質は無色透明であり、電圧を印加することで屈折率を制御することができる。屈折率を制御する方式としては、媒質を動かさずに媒質自体の屈折率を電界によって変える方式と、ナノ構造が固定された基板に電圧を印加して、基板と媒質との親和性を変えることにより電圧に応じてナノ構造と媒質との接触・非接触を切り替える方式(エレクトロウェッティング)がある。前者の方式の媒質としては液晶が挙げられる。例えばナノ構造が直径80nmの金の真球の場合、液晶の屈折率が1.5から1.85に変化すれば、マゼンタ〜透明まで発色する。この場合、液晶としてはシアノビフェニル系ネマチック液晶4−シアノ4’−ペンチルビフェニル(5CB)(Aldrich社製)の他、シアノ系液晶、フッ素系液晶が挙げられる。後者の方式の媒質としては透明なオイルであれば特に材料に指定はない。
(2) Medium The medium is colorless and transparent, and the refractive index can be controlled by applying a voltage. There are two ways to control the refractive index: changing the refractive index of the medium itself by the electric field without moving the medium, and applying a voltage to the substrate with the nanostructure fixed to change the affinity between the substrate and the medium. There is a method (electrowetting) for switching between contact and non-contact between the nanostructure and the medium according to the voltage. A liquid crystal is an example of the medium of the former method. For example, when the nanostructure is a gold sphere with a diameter of 80 nm, the color changes from magenta to transparent when the refractive index of the liquid crystal changes from 1.5 to 1.85. In this case, examples of the liquid crystal include cyanobiphenyl-based nematic liquid crystal 4-cyano4′-pentylbiphenyl (5CB) (manufactured by Aldrich), cyano-based liquid crystal, and fluorine-based liquid crystal. The material of the latter method is not particularly specified as long as it is a transparent oil.

(3)基板
基板は透明で絶縁性であれば良く、材料について特に限定はない。通常はガラス基板が望ましい。
(3) Substrate The substrate is not particularly limited as long as it is transparent and insulating. Usually, a glass substrate is desirable.

(4)電極
調光層に電圧印加する方式としては、電極を櫛形にして調光層の面内方向に印加する方式と、前記媒質を上部電極と下部電極間に挟持して調光層の厚み方向に印加する方式がある。
(4) Electrode As a method of applying a voltage to the light control layer, a method in which the electrode is comb-shaped and applied in the in-plane direction of the light control layer, and the medium is sandwiched between the upper electrode and the lower electrode, There is a method of applying in the thickness direction.

前者の方式の場合、電極とナノ構造は同一面内に作製されている。具体的には、まずナノ構造を電極のスペースを空けて作製する。ナノ構造を作製後、レジストを全面にスピンコート塗布し、ナノ構造のパターンと電極のパターンが重ならないように位置あわせをした上で、フォトリソグラフィーによりレジストを描画し、レジストパターンをマスクとしてリフトオフにより、電極を作製する。   In the case of the former method, the electrode and the nanostructure are produced in the same plane. Specifically, first, a nanostructure is produced by leaving an electrode space. After producing the nanostructure, spin-coat the resist on the entire surface, align the nanostructure pattern and the electrode pattern so that they do not overlap, draw the resist by photolithography, and lift off using the resist pattern as a mask An electrode is produced.

ナノ構造がナノ粒子の場合、ナノ粒子の固定化にはナノ粒子及び基板表面を修飾した有機分子間の選択的な化学結合が利用されるが、このとき基板表面を修飾する有機分子を予め電極のスペースを空けるようにパターニングしておき、基板表面全体にナノ粒子分散液を滴下して、基板表面上の有機分子膜上にのみ選択的にナノ粒子を固定する。このとき、電極のスペースに吸着した余剰なナノ粒子は、分散液滴下後のリンス工程により洗い流す。   When the nanostructure is a nanoparticle, a selective chemical bond between the nanoparticle and the organic molecule that has modified the substrate surface is used to immobilize the nanoparticle. At this time, the organic molecule that modifies the substrate surface is preliminarily electroded. Then, patterning is performed so as to leave a space, and a nanoparticle dispersion is dropped onto the entire surface of the substrate to selectively fix the nanoparticles only on the organic molecular film on the surface of the substrate. At this time, excess nanoparticles adsorbed in the electrode space are washed away by a rinsing step after the dispersed droplets.

金属ナノ構造をEBリソグラフィーで作製する場合は、まず基板上に一様な金属薄膜を堆積後、この上にEBレジストを塗布して、EBリソグラフィーにより電極とナノ構造のレジストパターンを同時に作製しても良い。作製したレジストパターンは下地の金属薄膜をエッチングするためのマスクとして使用する。また、電極のパターンをEBリソグラフィーで描画するとスループットが極端に低下する場合は、基板上に一様な金属薄膜を堆積後、この上にネガ型のEBレジストを塗布してナノ構造のレジストパターンのみを作製し、作製したレジストパターンをマスクにして下地の金属薄膜をエッチングする。電極は金属ナノ構造を作製後、基板表面全体にフォトリソグラフィーのレジストを塗布し、金属ナノ構造のパターンと電極のパターンが重ならないように位置あわせをした上で、フォトリソグラフィーによりレジストを描画し、レジストパターンをマスクとしてリフトオフにより、電極を作製する。   When metal nanostructures are fabricated by EB lithography, a uniform metal thin film is first deposited on a substrate, and then an EB resist is applied thereon, and an electrode and a nanostructure resist pattern are simultaneously fabricated by EB lithography. Also good. The produced resist pattern is used as a mask for etching the underlying metal thin film. In addition, if the electrode pattern is drawn by EB lithography and the throughput is drastically reduced, a uniform metal thin film is deposited on the substrate, and then a negative EB resist is applied thereon to form a nanostructure resist pattern only. Then, the underlying metal thin film is etched using the produced resist pattern as a mask. After creating the metal nanostructure for the electrode, apply a photolithography resist on the entire substrate surface, align the metal nanostructure pattern and the electrode pattern so that they do not overlap, and draw the resist by photolithography. An electrode is produced by lift-off using the resist pattern as a mask.

後者の方式の場合、上部基板の対向面および下部基板表面に金属薄膜電極が形成されている。調光層が多層構造の場合は上部基板と下部基板の間に中間基板が挿入されている。例えば2層構造の場合、挿入される中間基板は1枚で、上部基板の対向面、中間基板の表面と対向面、および下部基板の表面に薄膜電極が形成されている。   In the latter method, metal thin film electrodes are formed on the opposing surface of the upper substrate and the surface of the lower substrate. When the light control layer has a multilayer structure, an intermediate substrate is inserted between the upper substrate and the lower substrate. For example, in the case of a two-layer structure, a single intermediate substrate is inserted, and thin film electrodes are formed on the opposing surface of the upper substrate, the surface and the opposing surface of the intermediate substrate, and the surface of the lower substrate.

電極が形成されている表面および対向面には電圧を供給する手段としてTFTアレイが作製されている。また、電極はITOなど透明であることが望ましい。   A TFT array is manufactured as a means for supplying a voltage to the surface on which the electrodes are formed and the opposing surface. The electrode is preferably transparent, such as ITO.

(表示方式)
使用するナノ構造が1種類の場合は、単一のナノ構造で可視全域の色を発色させる。ナノ構造が複数種の場合、調光層は積層構造となる。3種類の場合は調光層の各層において、発色を透明〜赤、透明〜緑、透明〜青で各々独立に制御することでフルカラー表示を行う。2種類の場合は、短波長領域でシフトが起こるナノ構造の媒質と長波長領域でシフトが起こるナノ構造の媒質の屈折率を独立に制御することにより、任意の色光を表示させることができる。以下、2種類のナノ構造を用いてフルカラーを発色させる方法を説明する(図1)。図1の横軸は波長、縦軸は吸収スペクトルの強度を示す。また、図1の破線のスペクトルは目視では透明であることを示す。
(Display method)
When one type of nanostructure is used, the color in the entire visible region is developed with a single nanostructure. When there are a plurality of types of nanostructures, the light control layer has a laminated structure. In the case of three types, full color display is performed by independently controlling the color development in each layer of the light control layer from transparent to red, transparent to green, and transparent to blue. In the case of the two types, any color light can be displayed by independently controlling the refractive index of the nanostructure medium in which the shift occurs in the short wavelength region and the nanostructure medium in which the shift occurs in the long wavelength region. Hereinafter, a method of developing a full color using two types of nanostructures will be described (FIG. 1). In FIG. 1, the horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the intensity of the absorption spectrum. Moreover, the spectrum of the broken line of FIG. 1 shows that it is transparent visually.

青〜シアン、及びマゼンタを表示させる時は、短波長領域でシフトが起こる金属ナノ構造の共鳴ピークを紫外域にシフトさせ、長波長領域でシフトが起こる金属ナノ構造の共鳴ピークを緑〜赤の波長域で変化させる。   When displaying blue to cyan and magenta, the metal nanostructure resonance peak that shifts in the short wavelength region is shifted to the ultraviolet region, and the metal nanostructure resonance peak that shifts in the long wavelength region is shifted from green to red. Change in the wavelength range.

黄〜赤を表示させる時は、長波長領域でシフトが起こる金属ナノ構造の共鳴ピークを赤外域にシフトさせ、短波長領域でシフトが起こる金属ナノ構造の共鳴ピークを青〜シアンの波長域で変化させる。   When displaying yellow to red, shift the resonance peak of the metal nanostructure that shifts in the long wavelength region to the infrared region, and shift the resonance peak of the metal nanostructure that shifts in the short wavelength region to the blue to cyan wavelength region. Change.

緑を表示させる時は、長波長領域でシフトが起こる金属ナノ構造の共鳴ピークを赤の波長に、短波長領域でシフトが起こる金属ナノ構造の共鳴ピークを青の波長に変化させる。   When displaying green, the resonance peak of the metal nanostructure where the shift occurs in the long wavelength region is changed to the red wavelength, and the resonance peak of the metal nanostructure where the shift occurs in the short wavelength region is changed to the blue wavelength.

白を表示させる時は長波長領域でシフトが起こる金属ナノ構造の共鳴ピークを赤外域に、短波長領域でシフトが起こる金属ナノ構造の共鳴ピークを紫外域にシフトさせ、反射板の下地の白を表示させる。   When displaying white, the resonance peak of the metal nanostructure that shifts in the long wavelength region is shifted to the infrared region, and the resonance peak of the metal nanostructure that shifts in the short wavelength region is shifted to the ultraviolet region. Is displayed.

黒を表示させる時は、短波長領域でシフトが起こる金属ナノ構造を複数層と長波長領域でシフトが起こる金属ナノ構造を複数層作製し、これらの層で可視域の光をすべて吸収することにより黒を表示させる。   When displaying black, create multiple layers of metal nanostructures that shift in the short wavelength region and multiple metal nanostructures that shift in the long wavelength region, and absorb all visible light in these layers. To display black.

電場により屈折率が変化する媒質は、短波長領域でシフトが起こるナノ構造と長波長領域でシフトが起こるナノ構造で共通であっても良いし、中間基板を用いて調光層を上層と下層に区切って異なる媒質を使用しても良い。   The medium whose refractive index is changed by an electric field may be common to a nanostructure in which a shift occurs in a short wavelength region and a nanostructure in which a shift occurs in a long wavelength region, or an upper substrate and a lower layer using an intermediate substrate. Different media may be used by separating them.

以下に本発明による実施の形態を示す。   Embodiments according to the present invention will be described below.

[実施例1]
図2(a)および(b)に本発明における実施の一形態を示す。図2(a)は断面図、図2(b)は平面図である。
[Example 1]
2 (a) and 2 (b) show an embodiment of the present invention. 2A is a cross-sectional view, and FIG. 2B is a plan view.

図2ではセルが中間基板2を介した2層構造となっており、上部基板3の対向面には媒質21の屈折率を変化させるためのインプレイン電極22(櫛形構造)が、中間基板2の基板上には媒質21の屈折率変化に応じて可視域から赤外の長波長領域でプラズモン共鳴のピーク波長をシフトさせる金ナノ構造23が作製されている。電極22はフォトリソグラフィーまたはEBリソグラフィーにより作製される。電極材料としてはITOなどの透明電極が望ましい。媒質21、11の材料としては電場により屈折率が変化するものであれば良く、例えば液晶が挙げられる。金ナノ構造23は直径80nmの真球形状であり、液晶の屈折率が1.5から1.85に変化すれば吸収波長は緑から赤外まで変化する。液晶にはシアノビフェニル系ネマチック液晶4−シアノ4’−ペンチルビフェニル(5CB)(Aldrich社製)の他、シアノ系液晶、フッ素系液晶が挙げられる。   In FIG. 2, the cell has a two-layer structure with the intermediate substrate 2 interposed therebetween, and an in-plane electrode 22 (comb structure) for changing the refractive index of the medium 21 is provided on the opposite surface of the upper substrate 3. A gold nanostructure 23 that shifts the peak wavelength of plasmon resonance in the long wavelength region from the visible region to the infrared region according to the change in the refractive index of the medium 21 is fabricated on the substrate. The electrode 22 is produced by photolithography or EB lithography. A transparent electrode such as ITO is desirable as the electrode material. Any material may be used for the mediums 21 and 11 as long as the refractive index is changed by an electric field, and examples thereof include liquid crystal. The gold nanostructure 23 has a true spherical shape with a diameter of 80 nm, and the absorption wavelength changes from green to infrared if the refractive index of the liquid crystal changes from 1.5 to 1.85. Examples of the liquid crystal include cyanobiphenyl-based nematic liquid crystal 4-cyano-4'-pentylbiphenyl (5CB) (manufactured by Aldrich), cyano-based liquid crystal, and fluorine-based liquid crystal.

中間基板2の対向面には媒質11の屈折率を変化させるための電極12が、下部基板1の基板上には下層内の媒質11の屈折率変化に応じて紫外域から可視域の短波長領域でプラズモン共鳴のピーク波長をシフトさせる銀ナノ構造13が作製されている。液晶で変えられる屈折率はだいたい1.5から1.9の範囲であるのに対し、銀ナノ構造を真球形状(直径80nm)とした場合、吸収波長を紫外からシアンとするために必要な屈折率は1.15から1.55と見積もられる。したがって、液晶を用いる場合、銀ナノ構造は真球ではなく、楕円形状が望ましい。一般に楕円形状の吸収スペクトルの形状はピークが2つに分裂するため、分裂後の短波長側のピークを液晶の屈折率の範囲(1.5から1.9)で常に紫外領域、長波長側のピークを液晶の屈折率の範囲(1.5から1.9)で紫外からシアンとなるようにすれば良い。また、あらゆる偏光を持った入射光に対して色変化を呈するようにするため、銀ナノ構造13はロッドの長軸が一方向に揃っているのではなく、あらゆる方向に分散するように配置することが望ましい。また、液晶にはシアノビフェニル系ネマチック液晶4−シアノ4’−ペンチルビフェニル(5CB)(Aldrich社製)の他、シアノ系液晶、フッ素系液晶が挙げられる。電極12の作製方法と材質については上記と同様である。   An electrode 12 for changing the refractive index of the medium 11 is provided on the opposite surface of the intermediate substrate 2, and a short wavelength from the ultraviolet region to the visible region is provided on the substrate of the lower substrate 1 in accordance with the refractive index change of the medium 11 in the lower layer. Silver nanostructures 13 are produced that shift the peak wavelength of plasmon resonance in the region. The refractive index that can be changed by the liquid crystal is approximately in the range of 1.5 to 1.9, whereas when the silver nanostructure is a true sphere (diameter 80 nm), it is necessary to change the absorption wavelength from ultraviolet to cyan. The refractive index is estimated from 1.15 to 1.55. Therefore, when using liquid crystal, the silver nanostructure is not a true sphere, but an elliptical shape is desirable. In general, the shape of an elliptical absorption spectrum splits into two peaks, so the short wavelength side peak after splitting is always in the ultraviolet region and long wavelength side within the refractive index range (1.5 to 1.9) of the liquid crystal. The peak may be changed from ultraviolet to cyan within the refractive index range (1.5 to 1.9) of the liquid crystal. Further, in order to exhibit a color change with respect to incident light having any polarization, the silver nanostructures 13 are arranged so that the long axes of the rods are not aligned in one direction but are dispersed in all directions. It is desirable. The liquid crystal includes cyanobiphenyl nematic liquid crystal 4-cyano 4'-pentylbiphenyl (5CB) (manufactured by Aldrich), cyano liquid crystal, and fluorine liquid crystal. The production method and material of the electrode 12 are the same as described above.

上部20と下部10の配置は入れ替わっていても良いし、媒質21と媒質11は同一の材料であっても良い。また、中間基板2、上部基板3、下部基板1は透明である。   The arrangement of the upper part 20 and the lower part 10 may be switched, and the medium 21 and the medium 11 may be the same material. Further, the intermediate substrate 2, the upper substrate 3, and the lower substrate 1 are transparent.

[実施例2]
図3に本発明における実施の一形態を示す。図3ではセルが中間基板2を介した2層構造となっており、媒質21の屈折率を変化させるために上部基板3の対向面に薄膜電極222および中間基板2の基板上に薄膜電極221が作製されている。薄膜電極221上には媒質21の屈折率変化に応じて可視域から赤外の長波長領域でプラズモン共鳴のピーク波長をシフトさせる金ナノ構造23が作製されている。薄膜電極221、222の材料としてはITOなどの透明電極が望ましい。媒質21、11の材料としては電場により屈折率が変化するものであれば良く、例えば液晶が挙げられる。金ナノ構造23は直径80nmの真球形状であり、液晶の屈折率が1.5から1.85に変化すれば吸収波長は緑から赤外まで変化する。液晶にはシアノビフェニル系ネマチック液晶4−シアノ4’−ペンチルビフェニル(5CB)(Aldrich社製)の他、シアノ系液晶、フッ素系液晶が挙げられる。媒質11の屈折率を変えるために、中間基板1の対向面に薄膜電極122および下部基板1の基板上に薄膜電極121が作製されている。下部基板1には媒質11の屈折率変化に応じて紫外域から可視域の短波長領域でプラズモン共鳴のピーク波長をシフトさせる銀ナノ構造13が作製されている。液晶で変えられる屈折率はだいたい1.5から1.9の範囲であるのに対し、銀ナノ構造を真球形状(直径80nm)とした場合、吸収波長を紫外からシアンとするために必要な屈折率は1.15から1.55と見積もられる。したがって、液晶を用いる場合、銀ナノ構造は真球ではなく、楕円形状が望ましい。一般に楕円形状の吸収スペクトルの形状はピークが2つに分裂するため、分裂後の短波長側のピークを液晶の屈折率の範囲(1.5から1.9)で常に紫外領域、長波長側のピークを液晶の屈折率の範囲(1.5から1.9)で紫外からシアンとなるようにすれば良い。また、あらゆる偏光を持った入射光に対して色変化を呈するようにするため、銀ナノ構造13はロッドの長軸が一方向に揃っているのではなく、あらゆる方向に分散するように配置することが望ましい。また、液晶にはシアノビフェニル系ネマチック液晶4−シアノ4’−ペンチルビフェニル(5CB)(Aldrich社製)の他、シアノ系液晶、フッ素系液晶が挙げられる。
[Example 2]
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 3, the cell has a two-layer structure with the intermediate substrate 2 interposed therebetween. In order to change the refractive index of the medium 21, the thin film electrode 222 on the opposite surface of the upper substrate 3 and the thin film electrode 221 on the substrate of the intermediate substrate 2. Has been made. On the thin film electrode 221, a gold nanostructure 23 that shifts the peak wavelength of plasmon resonance in the long wavelength region from the visible region to the infrared region according to the change in the refractive index of the medium 21 is fabricated. The material of the thin film electrodes 221 and 222 is preferably a transparent electrode such as ITO. Any material may be used for the mediums 21 and 11 as long as the refractive index is changed by an electric field, and examples thereof include liquid crystal. The gold nanostructure 23 has a true spherical shape with a diameter of 80 nm, and the absorption wavelength changes from green to infrared if the refractive index of the liquid crystal changes from 1.5 to 1.85. Examples of the liquid crystal include cyanobiphenyl-based nematic liquid crystal 4-cyano-4′-pentylbiphenyl (5CB) (manufactured by Aldrich), cyano-based liquid crystal, and fluorine-based liquid crystal. In order to change the refractive index of the medium 11, the thin film electrode 122 is formed on the opposite surface of the intermediate substrate 1 and the thin film electrode 121 is formed on the substrate of the lower substrate 1. A silver nanostructure 13 that shifts the peak wavelength of plasmon resonance in the short wavelength region from the ultraviolet region to the visible region according to the change in the refractive index of the medium 11 is fabricated on the lower substrate 1. The refractive index that can be changed by the liquid crystal is approximately in the range of 1.5 to 1.9, whereas when the silver nanostructure is a true sphere (diameter 80 nm), it is necessary to change the absorption wavelength from ultraviolet to cyan. The refractive index is estimated from 1.15 to 1.55. Therefore, when using liquid crystal, the silver nanostructure is not a true sphere, but an elliptical shape is desirable. In general, the shape of an elliptical absorption spectrum splits into two peaks, so the short wavelength side peak after splitting is always in the ultraviolet region and long wavelength side within the refractive index range (1.5 to 1.9) of the liquid crystal. The peak may be changed from ultraviolet to cyan within the refractive index range (1.5 to 1.9) of the liquid crystal. Further, in order to exhibit a color change with respect to incident light having any polarization, the silver nanostructures 13 are arranged so that the long axes of the rods are not aligned in one direction but are dispersed in all directions. It is desirable. Examples of the liquid crystal include cyano liquid crystal and fluorine liquid crystal in addition to cyanobiphenyl-based nematic liquid crystal 4-cyano 4′-pentylbiphenyl (5CB) (manufactured by Aldrich).

上層20と下層10の配置は入れ替わっていても良いし、媒質11と媒質21は同一の材料であっても良い。また、中間基板2、上部基板3、下部基板1は透明である。   The arrangement of the upper layer 20 and the lower layer 10 may be switched, and the medium 11 and the medium 21 may be the same material. Further, the intermediate substrate 2, the upper substrate 3, and the lower substrate 1 are transparent.

[実施例3]
図4(a)および(b)に本発明における実施の一形態を示す。図4(a)は断面図、図4(b)は平面図である。図4ではセルの上部基板3に媒質11の屈折率を変化させるための電極32と媒質の屈折率変化に応じて可視域から赤外の長波長領域でプラズモン共鳴のピーク波長をシフトさせる金ナノ構造33が同一面内に作製されている。まず基板上に金ナノ構造33を、電極32のスペースを空けて作製する。金ナノ構造33を作製後、レジストを全面にスピンコート塗布し、金属ナノ構造33のスペースと電極32のスペースが重ならないように位置あわせをした上で、フォトリソグラフィーまたはEBリソグラフィーによりレジストを描画し、レジストパターンをマスクとしてリフトオフにより、電極32を作製する。金ナノ構造4は直径80nmの真球形状であり、液晶の屈折率が1.5から1.85に変化すれば吸収波長は緑から赤外まで変化する。媒質11の材料としては電場により屈折率が変化するものであれば良く、液晶が挙げられる。液晶としてはシアノビフェニル系ネマチック液晶4−シアノ4’−ペンチルビフェニル(5CB)(Aldrich社製)の他、シアノ系液晶、フッ素系液晶が挙げられる。セルの下部基板1に媒質11の屈折率を変化させるための電極12と媒質の屈折率変化に応じて紫外から可視域の短波長領域でプラズモン共鳴のピーク波長をシフトさせる銀ナノ構造13がそれぞれ同一面内に作製されている。銀ナノ構造13は前記の楕円形状であり、長軸が一方向に揃っているのではなく、あらゆる方向に分散するように配置されている。電極12と銀ナノ構造13の作製方法については上記と同様である。
[Example 3]
4 (a) and 4 (b) show an embodiment of the present invention. 4A is a cross-sectional view, and FIG. 4B is a plan view. In FIG. 4, the electrode 32 for changing the refractive index of the medium 11 on the upper substrate 3 of the cell and the gold nano-wave that shifts the peak wavelength of plasmon resonance in the long wavelength region from the visible region to the infrared region in accordance with the refractive index change of the medium. Structure 33 is fabricated in the same plane. First, the gold nanostructure 33 is formed on the substrate with a space for the electrode 32. After the gold nanostructure 33 is fabricated, a resist is spin coated on the entire surface, aligned so that the space of the metal nanostructure 33 and the space of the electrode 32 do not overlap, and then the resist is drawn by photolithography or EB lithography. Then, the electrode 32 is fabricated by lift-off using the resist pattern as a mask. The gold nanostructure 4 has a true spherical shape with a diameter of 80 nm, and the absorption wavelength changes from green to infrared if the refractive index of the liquid crystal changes from 1.5 to 1.85. Any material may be used as the material of the medium 11 as long as its refractive index is changed by an electric field, and examples thereof include liquid crystals. Examples of the liquid crystal include cyano liquid crystal and fluorine liquid crystal in addition to cyanobiphenyl-based nematic liquid crystal 4-cyano 4′-pentyl biphenyl (5CB) (manufactured by Aldrich). An electrode 12 for changing the refractive index of the medium 11 on the lower substrate 1 of the cell, and a silver nanostructure 13 for shifting the peak wavelength of plasmon resonance in the short wavelength region from the ultraviolet region to the visible region according to the refractive index change of the medium, respectively. It is made in the same plane. The silver nanostructures 13 have the elliptical shape described above, and are arranged so that the major axes are not aligned in one direction but are dispersed in all directions. The manufacturing method of the electrode 12 and the silver nanostructure 13 is the same as described above.

電極32、金ナノ構造33と電極12、銀ナノ構造13の配置は入れ替わっても良い。また、上部基板3、下部基板1は透明である。   The arrangement of the electrode 32, the gold nanostructure 33, the electrode 12, and the silver nanostructure 13 may be interchanged. The upper substrate 3 and the lower substrate 1 are transparent.

[実施例4]
図5に本発明における実施の一形態を示す。図5ではセルが3層構造となっており、上層5では吸光波長を赤〜赤外とすることでシアン〜透明、中間層6では吸光波長を紫外〜青とすることで透明〜イエロー、下層7では吸光波長を緑〜赤外とすることでマゼンタ〜透明を表示する。黒は上層5で赤、中間層6で青、下層7で緑を同時に吸収させることで表示、白は3層の表示を全て透明にして下地の反射板の色を表示させる。本実施形態では、エレクトロウェッティングにより媒質の屈折率を変える。
[Example 4]
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 5, the cell has a three-layer structure. In the upper layer 5, the absorption wavelength is changed from red to infrared, and from cyan to transparent. In the intermediate layer 6, the absorption wavelength is changed from ultraviolet to blue, and from the transparent to yellow, the lower layer. 7 displays magenta to transparent by setting the absorption wavelength to green to infrared. Black is displayed by simultaneously absorbing red in the upper layer 5, blue in the intermediate layer 6, and green in the lower layer 7, and white is displayed in the color of the underlying reflector by making all three layers transparent. In this embodiment, the refractive index of the medium is changed by electrowetting.

上層5では上板3が有機膜351により撥水処理されており、有機膜351上に金ナノ粒子354が固定されている。金ナノ粒子354の固定は、分散液を塗布後に自然乾燥させることによる物理吸着である。上層5には水系溶媒352と油系溶媒353が充填されており、電圧が供給されていない状態では上部基板3が疎水性のため油系溶媒353が金ナノ粒子354の周囲媒質となり、金ナノ粒子354による吸光波長は赤外となる。電圧が有機膜351に印加されると上部基板3が親水性に切り替わって水系溶媒352が金ナノ粒子354の周囲媒質となり、金ナノ粒子354による吸光波長は赤となる。このとき油系溶媒353はブラックマトリクス4の下に隠れている。油系溶媒353は屈折率の大きいものが望ましく、パラフィン油、ベンゼン、シリコーンオイルなどが挙げられる。水系溶媒352は屈折率の小さいものが望ましく、水、空気が挙げられる。   In the upper layer 5, the upper plate 3 is subjected to water repellent treatment by the organic film 351, and gold nanoparticles 354 are fixed on the organic film 351. The gold nanoparticles 354 are fixed by physical adsorption by naturally drying the dispersion after coating. The upper layer 5 is filled with an aqueous solvent 352 and an oil-based solvent 353. When no voltage is supplied, the upper substrate 3 is hydrophobic, so that the oil-based solvent 353 becomes a surrounding medium for the gold nanoparticles 354, and the gold nano The absorption wavelength by the particles 354 is infrared. When a voltage is applied to the organic film 351, the upper substrate 3 is switched to hydrophilicity, the aqueous solvent 352 becomes a medium around the gold nanoparticles 354, and the absorption wavelength by the gold nanoparticles 354 becomes red. At this time, the oil-based solvent 353 is hidden under the black matrix 4. The oil-based solvent 353 preferably has a large refractive index, and examples thereof include paraffin oil, benzene, and silicone oil. The aqueous solvent 352 desirably has a small refractive index, and examples thereof include water and air.

中間層6では中間基板2が有機膜251により撥水処理されており、有機膜251上に銀ナノ粒子254が固定されている。銀ナノ粒子254の固定は、分散液を塗布後に自然乾燥させることによる物理吸着である。中間層6には水系溶媒252と油系溶媒253が充填されており、電圧が供給されていない状態では中間基板2が疎水性のため油系溶媒253が銀ナノ粒子254の周囲媒質となり、銀ナノ粒子254による吸光波長は青となる。電圧が有機膜251に印加されると中間基板2が親水性に切り替わって水系溶媒252が銀ナノ粒子254の周囲媒質となり、銀ナノ粒子254による吸光波長は紫外となる。このとき油系溶媒253はブラックマトリクス4の下に隠れている。油系溶媒253は屈折率の大きいものが望ましく、パラフィン油、ベンゼン、シリコーンオイルなどが挙げられる。水系溶媒252は屈折率の小さいものが望ましく、水、空気が挙げられる。   In the intermediate layer 6, the intermediate substrate 2 is subjected to water repellent treatment by the organic film 251, and the silver nanoparticles 254 are fixed on the organic film 251. The silver nanoparticles 254 are fixed by physical adsorption by naturally drying the dispersion after coating. The intermediate layer 6 is filled with an aqueous solvent 252 and an oil-based solvent 253, and in a state where no voltage is supplied, the intermediate substrate 2 is hydrophobic, so that the oil-based solvent 253 becomes a surrounding medium of the silver nanoparticles 254, and silver The absorption wavelength of the nanoparticles 254 is blue. When a voltage is applied to the organic film 251, the intermediate substrate 2 is switched to hydrophilicity, the aqueous solvent 252 becomes a surrounding medium of the silver nanoparticles 254, and the absorption wavelength by the silver nanoparticles 254 becomes ultraviolet. At this time, the oil-based solvent 253 is hidden under the black matrix 4. The oil-based solvent 253 desirably has a high refractive index, and examples thereof include paraffin oil, benzene, and silicone oil. The aqueous solvent 252 preferably has a low refractive index, and examples thereof include water and air.

下層7では下部基板1が有機膜151により撥水処理されており、有機膜151上に金ナノ粒子154が固定されている。金ナノ粒子154の固定は、分散液を塗布後に自然乾燥させることによる物理吸着である。下層7には水系溶媒152と油系溶媒153が充填されており、電圧が供給されていない状態では下部基板1が疎水性のため油系溶媒153が金ナノ粒子154の周囲媒質となり、金ナノ粒子154による吸光波長は赤外となる。電圧が有機膜151に印加されると下部基板1が親水性に切り替わって水系溶媒152が金ナノ粒子154の周囲媒質となり、金ナノ粒子154による吸光波長は緑となる。このとき油系溶媒153はブラックマトリクス4の下に隠れている。油系溶媒153は屈折率の大きいものが望ましく、パラフィン油、ベンゼン、シリコーンオイルなどが挙げられる。水系溶媒152は屈折率の小さいものが望ましく、水、空気が挙げられる。   In the lower layer 7, the lower substrate 1 is subjected to water repellent treatment with the organic film 151, and gold nanoparticles 154 are fixed on the organic film 151. The fixation of the gold nanoparticles 154 is physical adsorption by naturally drying the dispersion after coating. The lower layer 7 is filled with an aqueous solvent 152 and an oil-based solvent 153. When no voltage is supplied, the lower substrate 1 is hydrophobic, so that the oil-based solvent 153 serves as a surrounding medium for the gold nanoparticles 154, and the gold nano The absorption wavelength by the particles 154 is infrared. When a voltage is applied to the organic film 151, the lower substrate 1 is switched to hydrophilicity, the aqueous solvent 152 becomes a medium around the gold nanoparticles 154, and the absorption wavelength by the gold nanoparticles 154 becomes green. At this time, the oil-based solvent 153 is hidden under the black matrix 4. The oil-based solvent 153 preferably has a high refractive index, and examples thereof include paraffin oil, benzene, and silicone oil. The aqueous solvent 152 preferably has a small refractive index, and examples thereof include water and air.

また、前記の各層5、6、7は並置された構造でも良い。この場合、1画素は5、6、7の3つのサブピクセルで構成される。各色を表示させる時の駆動方法は積層構造の場合と同様である。   Further, the layers 5, 6, and 7 may have a juxtaposed structure. In this case, one pixel is composed of three subpixels 5, 6, and 7. The driving method for displaying each color is the same as in the case of the laminated structure.

第1および第2の金属ナノ構造のプラズモン共鳴波長のシフトを利用して表示色を変える方法を説明する図。The figure explaining the method of changing a display color using the shift of the plasmon resonance wavelength of the 1st and 2nd metal nanostructure. 実施例1における表示装置の断面図および平面図。2A and 2B are a cross-sectional view and a plan view of a display device in Embodiment 1. 実施例2における表示装置の断面図。Sectional drawing of the display apparatus in Example 2. FIG. 実施例3における表示装置の断面図および平面図。Sectional drawing and the top view of the display apparatus in Example 3. FIG. 実施例4における表示装置の断面図。Sectional drawing of the display apparatus in Example 4. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…下部基板、2…中間基板、3…上部基板、11…媒質、12…櫛形電極、13…銀ナノ構造、21…媒質、22…櫛形電極、23…金ナノ構造、121…薄膜電極、122…薄膜電極、221…薄膜電極、222…薄膜電極、32…櫛形電極、33…金ナノ構造、4…ブラックマトリクス、151…有機膜、152…水系溶媒、153…油系溶媒、154…金ナノ粒子、251…有機膜、252…水系溶媒、253…油系溶媒、254…金ナノ粒子、351…有機膜、352…水系溶媒、353…油系溶媒、354…金ナノ粒子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lower substrate, 2 ... Intermediate substrate, 3 ... Upper substrate, 11 ... Medium, 12 ... Comb electrode, 13 ... Silver nanostructure, 21 ... Medium, 22 ... Comb electrode, 23 ... Gold nanostructure, 121 ... Thin film electrode, 122 ... Thin film electrode, 221 ... Thin film electrode, 222 ... Thin film electrode, 32 ... Comb electrode, 33 ... Gold nanostructure, 4 ... Black matrix, 151 ... Organic film, 152 ... Aqueous solvent, 153 ... Oil-based solvent, 154 ... Gold Nanoparticles, 251 ... organic film, 252 ... aqueous solvent, 253 ... oil-based solvent, 254 ... gold nanoparticle, 351 ... organic film, 352 ... aqueous solvent, 353 ... oil-based solvent, 354 ... gold nanoparticle.

Claims (10)

一対の基板と、
前記一対の基板間に挟持されたナノ構造と、
前記一対の基板間に挟持されつつ前記ナノ構造の周囲に設けられた媒質と、
前記媒質の屈折率を変化させる電極と、
を含む1または複数のセルを有し、
前記ナノ構造は2種のナノ構造を含み、前記ナノ構造は周囲に設けられた前記媒質の屈折率の変化に応じてプラズモン共鳴波長が変化し、種類ごとにプラズモン共鳴波長域が異なることを特徴とする表示装置。
A pair of substrates;
A nanostructure sandwiched between the pair of substrates;
A medium provided around the nanostructure while being sandwiched between the pair of substrates;
An electrode for changing the refractive index of the medium;
Having one or more cells containing
The nanostructure includes two types of nanostructures, and the nanostructure has a plasmon resonance wavelength that changes in accordance with a change in a refractive index of the medium provided around the nanostructure, and a plasmon resonance wavelength region is different for each type. Display device.
前記2種のナノ構造のプラズモン共鳴波長が、紫外〜可視光の短波長域と可視光〜赤外の長波長域で独立に制御されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 2. The display device according to claim 1, wherein the plasmon resonance wavelengths of the two kinds of nanostructures are independently controlled in a short wavelength region of ultraviolet to visible light and a long wavelength region of visible light to infrared. 下部基板と中間基板との間に挟持され電場により屈折率が可変な第1の媒質と、前記下部基板上または前記中間基板の前記下部基板と対向する面上に形成された第1のナノ構造と電極を含む下層部と、
前記中間基板と上部基板との間に挟持され電場により屈折率が可変な第2の媒質と、前記中間基板上または前記上部基板の前記中間基板と対向する面上に形成された第2のナノ構造と電極とを含む上層部と
を有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
First nano was made form a first medium refractive index is varied by an electric field is sandwiched between the lower substrate and the intermediate substrate, on said lower substrate or the intermediate substrate wherein the lower substrate facing the on the surface of A lower layer comprising a structure and electrodes ;
Wherein the second medium refractive index is varied by an electric field is held between the intermediate substrate and the upper substrate, the intermediate substrate or the upper substrate and the second was made form the intermediate substrate opposed to the surface The display device according to claim 1, further comprising an upper layer portion including a nanostructure and an electrode .
下部基板と上部基板との間に挟持され電場により屈折率が可変な媒質と、
前記下部基板上に形成された第1のナノ構造及び電極と、
前記上部基板の前記下部基板と対向する面上に形成された第2のナノ構造及び電極
を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
A medium sandwiched between the lower substrate and the upper substrate and having a refractive index variable by an electric field;
A first nanostructure and electrode formed on the lower substrate;
The display device according to claim 1, characterized in that it comprises a second nano structures and electrodes formed on the lower substrate facing the on the surface of the upper substrate.
前記媒質の屈折率を変化させるための電極が、下部基板上中間基板の前記下部基板と対向する、中間基板上、及び上部基板の前記中間基板と対向する面に成膜された金属薄膜であり、上下方向の電界で媒質の屈折率を変化させることを特徴とする請求項に記載の表示装置。 Metal electrode for changing the refractive index of the medium, on the lower substrate, the lower substrate and the opposing surfaces of the intermediate substrate, the medium between the substrate and which is formed in the intermediate substrate and the opposing surfaces of the upper substrate The display device according to claim 3 , wherein the display device is a thin film and changes a refractive index of the medium by an electric field in a vertical direction. 前記ナノ構造が金属ナノ粒子半導体ナノ粒子または金属ナノパターンであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the nanostructure is a metal nanoparticle, a semiconductor nanoparticle or metal nano patterns. 前記ナノ構造の体積平均粒径が10〜100nmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein a volume average particle diameter of the nanostructure is in a range of 10 to 100 nm. 前記ナノ構造の最近接距離が体積平均粒径の2倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。   The display device according to claim 1, wherein the closest distance of the nanostructure is at least twice the volume average particle diameter. 前記媒質は疎水性の媒質と親水性の媒質とを有し、
前記基板と前記媒質との間に、印加される電圧によって親水性の大きさが変化する膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
The medium has a hydrophobic medium and a hydrophilic medium,
The display device according to claim 1, wherein a film whose hydrophilicity is changed by an applied voltage is formed between the substrate and the medium .
前記媒質は液晶である請求項1に記載の表示装置。The display device according to claim 1, wherein the medium is a liquid crystal.
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