WO2011030586A1 - 波長選択反射素子、波長選択反射ユニット、および反射型表示装置 - Google Patents

波長選択反射素子、波長選択反射ユニット、および反射型表示装置 Download PDF

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WO2011030586A1
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WO
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selective reflection
wavelength selective
light
mems
transparent plate
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PCT/JP2010/058062
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English (en)
French (fr)
Inventor
博昭 重田
有史 八代
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/001—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity

Definitions

  • the present invention provides a wavelength selective reflection element that selectively reflects light in a specific wavelength band in incident light, a wavelength selective reflection unit in which a plurality of wavelength selective reflection elements are arranged, and one wavelength selective reflection unit.
  • the present invention relates to a reflective display device that displays as one picture element.
  • Reflective “electronic paper” that takes in external light such as fluorescent lamps and sunlight, takes out the light reflected inside and displays an image, has a wide viewing angle, and is easy to see even when exposed to direct sunlight. In addition, power consumption is unnecessary or minimized during display, and power consumption during rewriting is very small.
  • electrophoresis is mainly in monochrome (black and white) display, and various forms such as electrophoresis and electronic powder fluid are being studied.
  • Electrophoresis is a method in which a large number of charged white particles of titanium oxide and black particles of carbon black are placed inside microcapsules that are about the size of a hair's cross section, and voltage is applied to move the white and black particles. In this way, white and black are displayed.
  • the electrophoretic method has a problem that the response speed is very slow and the moving image cannot be handled.
  • Electron powder fluid is a kind of display material, which is polymer polymer fine particles. Particles obtained by special processing of organic compounds have high fluidity like liquids although they are powders. Excellent reflectivity, viewing angle, power saving, response speed far exceeds that of liquid crystal. Therefore, in the electronic powder fluid system, it is said that the reproduction of moving images enables much higher-definition display than conventional liquid crystals.
  • a white electron powder fluid 403 and a black electron powder fluid 404 are enclosed between a transparent substrate 401 and a transparent substrate 402, and the black electron powder fluid 404 is positively
  • the white electronic powder fluid 403 is negatively charged.
  • the white electronic powder fluid 403 having a negative charge is attracted to the transparent substrate 401 so that the surface of the transparent substrate 401 appears white, and vice versa. Looks like. Thereby, black and white can be switched.
  • Colorization can be realized by providing the color filter 405 on the transparent substrate 401.
  • the material configuration such as the color filter that strongly absorbs light reduces the reflectance to, for example, 30% or less, resulting in low luminance. There is.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • a MEMS is a device in which sensors, actuators, or electronic circuits are integrated on a single silicon substrate, glass substrate, organic material, etc. in addition to mechanical element parts.
  • Patent Document 1 describes a display device including an array of MEMS interferometric modulators.
  • the pixel array illustrated in FIG. 17 includes two adjacent interferometric modulators 112a and 112b, and the interferometric modulator 112a includes a movable reflective layer 114a and a fixed partial reflective layer 116a.
  • 112b includes a movable reflective layer 114b and a fixed partial reflective layer 116b.
  • the movable reflective layer 114b is moved to the operating position by electrostatic force, and the movable reflective layer 114b is in contact with the fixed partial reflective layer 116b.
  • Patent Document 1 discloses that reflection and non-reflection are controlled by moving the movable reflective layer 114a or 114b up and down.
  • Patent Document 2 describes in detail the colorization of the display device proposed in Patent Document 1.
  • the interferometric modulator array 210 includes three modulators 220, 222, and 224, and each modulator includes a movable surface 214 and a fixed surface 212.
  • the gap between the movable surface 214 and the fixed surface 212 is set to d1 in the modulator 220, d2 in the modulator 222, and d3 in the modulator 224.
  • adjusting the gap changes the optical path length, and the color reflected by each modulator also changes.
  • the modulators 220, 222, and 224 are configured to reflect different colors of light with respect to the wavelengths of red, green, and blue light.
  • a waveguide-mode resonant grating is known as an element that can selectively reflect light of a specific wavelength.
  • the waveguide mode resonance grating is a transparent optical waveguide in which fine irregularities are processed.
  • This waveguide has a property of transmitting light outside the wavelength region that satisfies a specific condition called a phase matching condition. Light that satisfies the phase matching condition and propagates in the waveguide is returned to the incident side by the diffraction / interference effect caused by the irregularities processed in the waveguide, so that light of a specific wavelength is selectively reflected. The effect will be shown.
  • Patent Document 3 describes an optical filter including a resonance grating having a simple structure using MEMS technology.
  • an insulating film 303, a supporting insulator 302, and a resonant lattice film 301 are laminated on a conductive transparent substrate 304 that serves as a lower electrode.
  • the support insulator 302 plays a role of a spacer for forming a gap 306 between the resonance grating 305 and the insulating film 303, and the resonance grating 305 and the insulating film 303 at the ends of the resonance grating 305 and the insulating film 303. Is fixedly supported.
  • Patent Document 3 describes that the resonant grating 305 can select and extract the resonant wavelength from incident light to the incident side by changing the period of the grating, and the transparent substrate 304 and the resonant grating can be extracted. It is described that the reflectance of incident light can be made variable by applying a voltage between 305 and changing the gap 306.
  • Japanese Patent Publication “JP 2006-119630 A Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2006-99070” (published on April 13, 2006) Japanese Patent Publication “Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-331581 (December 2, 2005)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2006-99113 (published on April 13, 2006)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2006-99087” (published on April 13, 2006)
  • both the display devices of Patent Documents 1 and 2 and the optical filter of Patent Document 3 have a structure in which a voltage is applied to the entire interferometric modulator or the entire resonant grating when the gap is changed to change the reflectance. is there. For this reason, there is a problem that high voltage and power are required.
  • the optical filter of Patent Document 3 requires an unrealistic high voltage and power of about several tens of volts.
  • the movable layer uses a highly conductive and reflective metal material such as aluminum in order to obtain an interference effect by reflection between the two layers. It is a structure. The reflection of unnecessary light on the movable layer (reflection of about 5%) causes a decrease in contrast.
  • the optical filter of Patent Document 3 described above has many limitations on practicality and processing surface because an insulating material such as resin cannot be used for the resonant grating as described above.
  • an insulating material such as resin cannot be used for the resonant grating as described above.
  • the support insulator that supports the resonant grating and the insulating film is disposed at the end, there is also a problem that the reflectance change toward the end of the resonant grating cannot be obtained.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a main object thereof is to provide a wavelength selective reflection element, a wavelength selective reflection unit, and a reflective display device that have low power consumption and excellent workability. .
  • a wavelength selective reflection element of the present invention includes a transparent plate on which a waveguide mode resonance grating is formed, a substrate disposed opposite to the transparent plate, and the substrate and the transparent plate.
  • a micro electromechanical system MEMS provided on each of the one end side and the other end side facing the one end side, and the distance between the transparent plate and the substrate by driving at least one MEMS Is characterized by changes.
  • the distance between the transparent plate and the substrate is changed, and waveguide mode resonance is performed.
  • the reflectance of light in a specific wavelength band selected by the grating can be changed.
  • the light reflectance by the waveguide mode resonance grating is a minimum value such as 0, and when the space is provided between the transparent plate and the substrate.
  • the reflectance has a maximum value.
  • the substrate and the transparent plate are spaced apart from each other while keeping parallel to each other. Can be changed.
  • the interval can be changed while the substrate is inclined with respect to the transparent plate, and the reflectance has an intermediate value between the minimum value and the maximum value. Is obtained.
  • the state where the interval is 0 may be a state where the MEMS drive is ON, or may be an OFF state.
  • the wavelength selective reflection element of the present invention includes a transparent plate on which a waveguide mode resonance grating is formed, a substrate disposed to face the transparent plate, and one end side of the substrate and the transparent plate. And a MEMS that is a micro-electromechanical system provided on each of the one end side and the other end side facing the one end side, and the distance between the transparent plate and the substrate is changed by driving at least one MEMS. This is a characteristic configuration.
  • the reflective display device of the present invention is configured to include the wavelength selective reflection element.
  • a wavelength selective reflection unit (a) is a perspective view which shows the structure of a wavelength selective reflection unit, (b) is sectional drawing which shows the structure for 1 pixel of a wavelength selective reflection unit. It is typical sectional drawing which shows the operating principle of the ON state of a wavelength selection reflection element. It is typical sectional drawing which shows the operating principle of the OFF state of a wavelength selection reflection element. It is typical sectional drawing which shows a state when a wavelength selection reflection element displays a halftone.
  • (A), (b) is the typical top view which showed the structure of one picture element which makes R pixel, G pixel, and B pixel 1 set,
  • (c) is the outline of the principal part of a display apparatus. It is a schematic diagram which shows a structure.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line AB shown in FIG. 12, for explaining the wavelength selection operation of the pixel shown in FIG.
  • FIG. 13 is a schematic diagram which shows the state in which each pixel displays the same color.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of a MEMS interferometric modulator described in Patent Document 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a MEMS interferometric modulator described in Patent Literature 2.
  • FIG. 10 It is sectional drawing which shows the structure of the optical filter of patent document 3 typically.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the display device according to the present embodiment.
  • the display device 1 (reflective display device) according to the present embodiment takes in ambient light such as sunlight or room light and reflects light in a specific wavelength band. Is provided as the pixel 2. As will be described later, the pixel 2 can change the wavelength band selected by the design of the wavelength selective reflection element, and the red (R) pixel that reflects the red light, the green (G) pixel that reflects the green light, and the blue light. Is one of B (pixels) that reflects the light. In the display area 3 of the display device 1, a plurality of pixels 2 are arranged in a matrix with a combination of RGB as one unit.
  • the frame area 4 surrounding the display area 3 is provided with a driving IC 5 for giving an ON / OFF signal to each pixel 2 and an FPC (Flexible Printed Circuits) 6.
  • a driving IC 5 for giving an ON / OFF signal to each pixel 2
  • an FPC Flexible Printed Circuits
  • the driving IC 5 includes a gate driving circuit and a source driving circuit.
  • the gate driving circuit supplies a gate signal for selecting the pixel 2 to the gate wiring 7, and the source driving circuit supplies an image to the source wiring 8.
  • a source signal for driving the pixel 2 is supplied based on the signal, and the on / off state or halftone display state of each pixel 2 is controlled.
  • the driving IC 5 is connected to an external circuit by the FPC 6 through an anisotropic conductive film.
  • FIG. 1 (a) and 1 (b) are side views schematically showing a main part of the wavelength selective reflection element 10.
  • FIG. 1 (a) and 1 (b) are side views schematically showing a main part of the wavelength selective reflection element 10.
  • the wavelength selective reflection element 10 has an upper transparent plate 12 (transparent plate) on which a waveguide mode resonance grating 11 is formed and an upper transparent plate 12 facing each other.
  • a micro electric machine provided on each of the disposed lower transparent plate 13 (substrate), one end side of the upper transparent plate 12 and the lower transparent plate 13, and the other end side facing the one end side.
  • the system includes MEMS switches 14 and 15, and the distance between the upper transparent plate 12 and the lower transparent plate 13 is changed by driving at least one of the MEMS switches 14 and 15.
  • the MEMS switch 14 includes a first electrode 14a provided on the upper transparent plate 12 side and a second electrode 14b provided on the lower transparent plate 13 side, and a voltage is generated between the first electrode 14a and the second electrode 14b. It is comprised so that it may be applied.
  • the MEMS switch 15 includes a first electrode 15a provided on the upper transparent plate 12 side and a second electrode 15b provided on the lower transparent plate 13 side, and the first electrode 15a and the second electrode 15b. A voltage is applied between them.
  • FIG. 1A shows a state where the MEMS switches 14 and 15 are off, a gap is formed between the upper transparent plate 12 and the lower transparent plate 13, and reflected light is generated.
  • b) shows a state where the gap between the upper transparent plate 12 and the lower transparent plate 13 becomes 0 because the MEMS switches 14 and 15 are turned on, and no reflected light is generated.
  • the upper transparent plate 12 and the lower transparent plate 13 are in contact with each other without a gap, so that the end of the upper transparent plate 12 is different from the conventional structure shown in FIGS.
  • the change in reflectance can be obtained from the end to the end.
  • the state where the reflected light is generated as shown in FIG. 1 (a) is the ON state of the wavelength selective reflection element 10, and the state where the reflected light is no longer generated as shown in FIG. 1 (b).
  • the wavelength selective reflection element 10 is in an off state.
  • the display device 1 including the wavelength selective reflection element 10 that is turned on when the MEMS switches 14 and 15 are turned off as the pixel 2 supplies a voltage to the pixel 2. Since the reflected light is generated without being applied and the display device 1 as a whole performs white display, the display mode is normally white.
  • the display device 1 that includes the wavelength selective reflection element 10 that is turned off when the MEMS switches 14 and 15 are turned off as the pixel 2 does not generate reflected light without applying voltage to the pixel 2, and displays Since the apparatus 1 as a whole performs black display, its display mode is normally black.
  • the normally white reflective display device it is not necessary to apply a voltage to the MEMS switches 14 and 15 in a state where white display is performed, and in the state where colors other than white are displayed, wavelength selection to be turned off is performed. Since it is only necessary to continuously apply a constant voltage to at least one of the MEMS switches 14 and 15 of the reflective element 10, it is possible to achieve low power consumption as compared with a conventional display device.
  • normally white is more advantageous for reducing power consumption than normally black when the display device 1 is applied to, for example, electronic paper.
  • electronic paper mainly displays black characters on a white background, so that the area of white display tends to be larger than the area of black display.
  • the driving mechanism of the MEMS switches 14 and 15 is not particularly limited because it is not the essence of the present invention.
  • the first electrode 14a and the second electrode 14b. 14b can be attracted to each other by electrostatic force, and the upper transparent plate 12 configured to be movable can be drawn until it comes into contact with the lower transparent plate 13.
  • the first electrode 14a and the upper transparent plate 12 are connected.
  • the position of the upper transparent plate 12 may be fixed and the lower transparent plate 13 may be movable.
  • the second electrode 14b and the lower transparent plate 13 are connected.
  • a transparent resin material such as an acrylic resin, a transparent resin material used as an organic insulating film, or a transparent non-conductive material such as SiO 2 can be used.
  • the transparent resin material is easy to process and easy to handle, the waveguide mode resonance grating 11 can be easily formed.
  • the lower transparent plate 13 is preferably formed of the same material as the upper transparent plate 12.
  • the refractive index of the lower transparent plate 13 may be in the range of the refractive index of the upper transparent plate 12 +0.5. preferable.
  • the present invention it is not necessary to apply a large voltage directly to the upper transparent plate 12 and the lower transparent plate 13, and the upper transparent plate can be obtained by driving the MEMS switches 14 and 15 with a smaller voltage.
  • the gap between 12 and the lower transparent plate 13 can be adjusted. Therefore, the power consumption of the display device 1 including the wavelength selective reflection element 10 and the wavelength selective reflection element 10 can be reduced.
  • the power consumption of the display device 1 is much smaller than that of the display devices of the above-mentioned patent documents 1 to 3, and is comparable or several percent lower than that of a display device using a thin film transistor (TFT) as a switching element. can do.
  • TFT thin film transistor
  • FIGS. 2A and 2B are plan views showing a configuration in which the MEMS selective wiring is provided in the wavelength selective reflection element 10.
  • a common lower MEMS electrode wiring 21 is provided for the MEMS switches 14 and 15 disposed at opposite ends of the wavelength selective reflection element 10.
  • the lower MEMS electrode wiring 21 is connected to the second electrode 14b and the second electrode 15b provided on the lower transparent plate 13 side.
  • the lower MEMS electrode wiring 21 is a part of the gate wiring 7 shown in FIG.
  • the upper MEMS electrode wiring 22 is provided, for example, in the vicinity of the MEMS switch 15, and is connected to the first electrode 15a provided on the upper transparent plate 12 side.
  • the first electrode 15 a is connected to the first electrode 14 a provided on the upper transparent plate 12 side of the MEMS switch 14 by the internal wiring 23.
  • the upper MEMS electrode wiring 22 is a part of the source wiring 8 shown in FIG.
  • FIG. 2B shows an arrangement of wiring that enables the MEMS switches 14 and 15 to be driven independently.
  • the first electrode 14a and the second electrode 14b of the MEMS switch 14 are connected to the corresponding upper MEMS electrode wiring 22a and lower MEMS electrode wiring 21a, respectively.
  • the first electrode 15a and the second electrode 15b of the MEMS switch 15 are connected to the corresponding upper MEMS electrode wiring 22b and lower MEMS electrode wiring 21b, respectively.
  • the lower MEMS electrode wiring 21a and the lower MEMS electrode wiring 21b are connected to the gate driving circuit independently of each other, and the upper MEMS electrode wiring 22a and the upper MEMS electrode wiring 22b are independently connected to the source driving circuit. It is connected to the.
  • the display device 1 using the wavelength selective reflection element 10 having this configuration as a pixel can perform halftone display. This will be described later.
  • the wiring in the wavelength selective reflection element 10 is not limited to the above arrangement.
  • the common lower MEMS electrode wiring 21 is connected to the second electrode 14b and the second electrode 15b provided on the lower transparent plate 13 side, and the first electrode 15a and the second electrode 15a provided on the upper transparent plate 12 side are connected.
  • the upper MEMS electrode wiring 22a and the upper MEMS electrode wiring 22b are individually connected to the two electrodes 15b, the on / off operation of the MEMS switches 14 and 15 can be individually controlled.
  • the plurality of pixels 2 selectively reflect red light, green light, and blue light, respectively, so that color display can be performed with a combination of RGB as one unit.
  • a wavelength selective reflection unit 30 in which three wavelength selective reflection elements 10 are arranged in a horizontal row will be described.
  • FIG. 4 (a) is a perspective view showing the configuration of the wavelength selective reflection unit 30.
  • FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view showing the configuration of one pixel as the pixel 2 shown in FIG. 3 in the wavelength selective reflection unit 30.
  • the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B are disposed in the red light emitting region 30R, the green light emitting region 30G, and the blue light emitting region 30B of the wavelength selective reflection unit 30, respectively.
  • Light incident on the red light emitting region 30R, the green light emitting region 30G, and the blue light emitting region 30B is reflected as light of a specific color selected by the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B.
  • the wavelength selective reflection element 10R is formed so as to selectively reflect red light having a reflectance peak near the wavelength of 630 nm.
  • the wavelength selective reflection element 10B is formed so as to selectively reflect blue light having a reflectance peak near a wavelength of 450 nm, and is formed so as to selectively reflect green light having a reflectance peak around a wavelength of 530 nm. ing.
  • the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, 10B are arranged in a horizontal row and are sandwiched between two substrates 35, 36.
  • the substrate 35 disposed on the light emission side reflected by the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B is formed of an optically transparent material such as glass, quartz, or plastic.
  • the substrate 36 may be formed of the same material as that of the substrate 35, but is not necessarily formed of a transparent material.
  • a light absorption film 34 is formed on the substrate 36. With the above configuration, light that is not selectively reflected by the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B can be absorbed by the light absorption film 34.
  • a fine uneven shape is formed on the surface of the light absorption film 34, and while the light incident between the individual convex portions is repeatedly reflected by the walls of the convex portions, the reflectance continuously increases. It has come to decrease. Moreover, you may replace with the solar cell panel which converts light energy into electric energy instead of the light absorption film
  • FIG. 10 As a result, light that is not reflected by the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B is converted into electric power, and the power is supplied when the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B are driven, thereby saving energy. Can be realized.
  • the partition plate 37 is preferably disposed between the adjacent wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B. Further, a cross section of the AB plane of the red light emitting region 30R shown in FIG. 4A is shown in FIG. 4B on the four side surfaces of the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B. By providing the plate 37, it is preferable to form a compartment for each wavelength selective reflection element.
  • the partition plate 37 only needs to have at least light shielding properties, but it is more preferable that the partition plate 37 has a light absorption function like the light absorption plate 34.
  • a light shielding film is provided below the transparent substrate 35 and above the MEMS switches 14 and 15. It is preferable to arrange 38. With the above configuration, it is possible to prevent light from entering a region that does not have a wavelength selection function and being mixed into reflected light as noise light.
  • a waveguide mode resonance grating 11 is formed on the upper transparent plate 12, and the light incident side of the waveguide mode resonance grating 11 and the upper transparent plate 12 and the light incident side thereof. Since the medium (for example, an air layer) having a refractive index smaller than the refractive index of the waveguide mode resonance grating 11 and the upper transparent plate 12 is in contact with the opposite side (lower transparent plate 13 side), the waveguide mode resonance grating 11 is contacted. Of the incident ambient light, only light having a wavelength ⁇ (resonance wavelength) satisfying the following phase matching condition is diffracted and propagates through the upper transparent plate 12. On the other hand, light having a wavelength other than the wavelength ⁇ passes through the upper transparent plate 12 as it is.
  • the medium for example, an air layer
  • ⁇ is an incident angle of light incident on the waveguide mode resonance grating 11
  • d is a fundamental period of the diffraction grating formed as the waveguide mode resonance grating 11
  • m is an arbitrary integer
  • ⁇ S is a propagation constant of light propagating through the diffraction grating, and is a constant depending on the wavelength ⁇ and the thickness of the upper transparent plate 12.
  • the light having the wavelength ⁇ that is diffracted and propagates in the upper transparent plate 12 is emitted to the outside of the upper transparent plate 12 again due to the influence of the waveguide mode resonance grating 11.
  • the light having the wavelength ⁇ emitted to the incident side of the ambient light interferes and strengthens because the phases match when the above phase matching condition is satisfied.
  • the light of wavelength ⁇ emitted to the lower transparent plate 13 side interferes and weakens because the phase is reversed by 180 ° when the above phase matching condition is satisfied.
  • the viewing angle at which an optimum display can be seen can be in a range that is satisfactory as compared with a normal display.
  • the light other than the light having the wavelength ⁇ in the ambient light passes through the upper transparent plate 12 and the lower transparent plate 13 and is absorbed by the light absorption film 34.
  • the gap value between the upper transparent plate 12 and the lower transparent plate 13 does not greatly affect the display, it is not necessary to strictly control the gap value.
  • wavelength selective reflection unit 1 In the wavelength selective reflection unit 30 shown in FIG. 4, since the fundamental period d of the waveguide mode resonance grating 11 provided in the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B is appropriately designed, the wavelength selective reflection elements 10R and 10G are designed. , 10B can substantially totally reflect red light, green light, and blue light from ambient light.
  • the pixel 2 When all of the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B are in the state shown in FIG. 5B, the pixel 2 is in an ON state, and the wavelength selective reflection unit 30 displays white as a whole.
  • the pixel 2 When all of the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B are in the state shown in FIG. 6, the pixel 2 is in an off state, and the wavelength selective reflection unit 30 displays black as a whole.
  • the display color of the wavelength selective reflection unit 30 can be adjusted by combining on / off of the MEMS switches 14 and 15 of the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B.
  • the wavelength distribution of the reflected light generated by the waveguide mode resonance grating has a half width of about 20 to 30 nm for each color.
  • the color purity is very high.
  • the color gamut of the wavelength selective reflection unit 30 shown in the chromaticity diagram of FIG. 9 is indicated by a triangle having three white squares as vertices. Reproducibility can be realized.
  • FIG. 9 which shows a conceptual reflectance spectrum at the time of black display
  • the wavelength distribution of reflected light shows a flat small value over all wavelengths, and a good black display can be realized.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a state when the wavelength selective reflection element 10 displays halftone.
  • one of the MEMS switches 14 and 15 is turned on and the other is turned off.
  • the MEMS switch 14 is turned on, the upper transparent plate 12 and the lower transparent plate 13 are in contact with each other on the side where the MEMS switch 14 is disposed, and the phase matching condition is not satisfied. Resonance due to interference does not occur. In this case, incident light whose incident angle is ⁇ is absorbed by the light absorption film 34 via the lower transparent plate 13.
  • the on / off of the MEMS switches 14 and 15 of the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B is combined with any one of the states of FIG. 5B, FIG. 6 and FIG.
  • the halftone image can be displayed.
  • each of the reflectances of the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B with respect to the light having the wavelength ⁇ is appropriately distributed to 0%, 50%, or 100%, the light is distributed to either 0% or 100%. In comparison, more various colors can be displayed.
  • 8A and 8B are schematic plan views showing the configuration of one picture element including the R pixel 2r, the G pixel 2g, and the B pixel 2b as one set.
  • the R pixel 2r has a configuration similar to that of the wavelength selective reflection element 10 and includes a plurality of wavelength selective reflection elements 10r that selectively reflect red light.
  • the plurality of wavelength selective reflection elements 10r are arranged in a matrix number of 2 rows and 2 columns or more to form a red light selective reflection unit.
  • the wavelength selective reflection elements 10g that selectively reflect green light are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns to form a green light selective reflection unit, and blue
  • the wavelength selective reflection elements 10b that selectively reflect light are arranged in a matrix with 2 rows and 2 columns or more to form a blue light selective reflection unit.
  • a gate wiring 7a and a source wiring 8a are wired in each color light selective reflection unit.
  • the gate wiring 7a is wired so that one gate wiring 7a is allocated to the wavelength selective reflection elements 10r arranged in one column, and the wavelength selective reflection arranged in one column.
  • a gate signal is supplied simultaneously to the element 10r.
  • the source wiring 8a is wired so that one source wiring 8a is allocated to the wavelength selective reflection elements 10r, 10g, 10b arranged in one row, and is connected to the wavelength selective reflection elements 10r, 10g, 10b arranged in one row. Source signals are supplied at the same time.
  • a source signal can be supplied to one of a plurality of wavelength selective reflection elements in a row selected simultaneously by a gate signal.
  • a partition plate similar to the partition plate 37 shown in FIG. 4 is provided, and is separated for each color light selective reflection unit. It is preferable to form a chamber.
  • each color light selective reflection unit the region having no wavelength selection function is formed in a lattice shape. Therefore, a light-shielding film similar to the light-shielding film 38 shown in FIG. 4B is formed in a lattice shape so that light can be prevented from entering the region and becoming noise light and entering the reflected light. It is preferable.
  • one picture element is constituted by the wavelength selective reflection unit 40 in which the red light selective reflection unit, the green light selective reflection unit, and the blue light selective reflection unit are arranged in a horizontal row.
  • gray scale (monochrome shading) and color halftone display are possible by adjusting the area for obtaining reflected light of a specific color in each of the R pixel 2r, G pixel 2g, and B pixel 2b. It becomes.
  • the number of each color light selective reflection unit and the number of wavelength selective reflection elements to be arranged are determined according to the number of gradations to be displayed. In other words, when it is desired to display n gradations in each color light selective reflection unit, the number of wavelength selective reflection elements arranged in each color light selective reflection unit may be set to n-1.
  • gradation display for example, as shown in FIG. 8A, all of the plurality of wavelength selective reflection elements 10r, 10g, and 10b arranged in each color light selective reflection unit are turned on (all MEMS). When the switch is turned off), the wavelength selective reflection unit as one picture element can perform white display.
  • each color light selective reflection unit some wavelength selective reflection elements are turned off, black is displayed, and some wavelength selective reflection elements are turned on. Since the emission area of red light, green light, and blue light can be changed, the gradation can be changed in multiple stages.
  • the wavelength selective reflection element to be turned on / off is determined.
  • the drive frequency is the normal drive frequency ⁇ the number of divisions of each pixel (for example, the number of wavelength selective reflection elements 10r)
  • both the source wiring and the gate wiring are provided with D / A converters for low power consumption. It is preferable.
  • FIG. 8A instead of assigning one source wiring 8a to the wavelength selective reflection elements 10r, 10g, and 10b arranged in one row, as shown in FIG. 8C.
  • a source wiring is assigned to each of the R pixel 2r, the G pixel 2g, and the B pixel 2b, for example, the source wiring 8r is arranged for the R pixel 2r, and the source for the G pixel 2g.
  • the wiring 8g is arranged, and the source wiring 8b is arranged for the B pixel 2b.
  • a gate signal for selecting one column of the wavelength selective reflection elements 10r arranged in the R pixel 2r is supplied to the gate wiring 7r, and one row of the wavelength selective reflection elements 10r arranged in the R pixel 2r is imaged.
  • a source signal for driving based on the signal can be supplied to the source line 8r, and the on / off state or halftone display state of the R pixel 2r can be controlled by a low driving frequency.
  • a gate wiring and a source wiring can be arranged for each of the wavelength selective reflection elements 10r, 10g, 10b included in each pixel.
  • the gate line 7r and the source line 8r are arranged for the wavelength selective reflection element 10r. The same applies to the wavelength selective reflection element 10g and the wavelength selective reflection element 10b.
  • FIGS. 10A to 10D are process diagrams sequentially illustrating processes for manufacturing the waveguide mode resonant grating 11 of the wavelength selective reflection element 10.
  • thermal nanoimprinting is suitable for forming the microstructure.
  • Thermal nanoimprint is a process in which a mold with a concavo-convex pattern formed on a nanoscale is pressed against a thermoplastic resin layer in a heated state, and the mold is separated in a cooled state to transfer the concavo-convex pattern onto the thermoplastic resin layer Is the method. This will be specifically described below.
  • a wavelength selective reflection element 10 is prepared.
  • the upper transparent plate 12 it is preferable to use a thermoplastic resin that is transparent and excellent in environmental resistance, and acrylic resin, polycarbonate, or the like can be used.
  • the heated mold 50 is pressed against the surface of the upper transparent plate 12 for a predetermined time.
  • the temperature is set to about 150 ° C. and the predetermined time is set to about 30 minutes.
  • the conditions of the temperature and the predetermined time vary depending on the state of the mold and the type of resin.
  • the mold 50 is formed using Ni electroforming, and the diffraction grating pattern having the basic period d described above is formed. As a result, the diffraction grating pattern formed on the mold 50 can be clearly transferred to the upper transparent plate 12.
  • the waveguide mode resonance grating 11 is formed on the upper transparent plate 12.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the display device 1A according to the second embodiment.
  • each pixel 2A is configured by stacking R pixels, G pixels, and B pixels in one vertical column.
  • the gate wiring 7A that supplies a gate signal to the pixel 2A includes individual gate wirings corresponding to the R pixel, the G pixel, and the B pixel, and the source wiring 8A that supplies the source signal to the pixel 2A includes an R pixel.
  • Individual source wirings corresponding to the G pixel and the B pixel are included.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of the pixel 2A
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line AB shown in FIG. 12, and is a cross-sectional view for explaining the wavelength selection operation of the pixel 2A.
  • the pixel 2A is configured as a wavelength selective reflection unit 30A in which the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B are stacked in a vertical row.
  • the uppermost wavelength selective reflection element 10B and the central wavelength selective reflection element 10G are respectively sandwiched by the substrate 35A similar to the substrate 35 (FIG. 4A). That is, the substrate 35A is formed of an optically transparent material such as glass, quartz, or plastic.
  • a substrate 36A similar to the substrate 36 is disposed below the lowermost wavelength selective reflection element 10R, and light absorption similar to that of the light absorption film 34 is performed between the wavelength selective reflection element 10R and the substrate 36A.
  • a film 34A is preferably formed.
  • the partition walls of the individual wavelength selective reflection elements are formed by providing partition plates 37A similar to the partition plate 37 on the four side surfaces of the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B.
  • a light shielding film 38A similar to the light shielding film 38 below each transparent substrate 35A and above each MEMS switch 14 and 15 in the compartment of each wavelength selective reflection element.
  • each of the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B is in an on state in which light of a specific wavelength is selectively reflected.
  • the wavelength selective reflection element 10B which is the uppermost layer
  • the wavelength selective reflection element 10B selectively reflects blue light with a reflectance of almost 100%, while reflecting light other than blue light. Make it transparent. That is, light other than blue light is incident on the wavelength selective reflection element 10G in the center layer through the transparent substrate 35A.
  • the wavelength selective reflection element 10G selectively reflects green light from the received light with a reflectance of almost 100%, while transmitting the remaining light.
  • the reflected green light passes through the wavelength selective reflection element 10G and is radiated out of the wavelength selective reflection unit 30A.
  • the remaining light is incident on the lowermost wavelength selective reflection element 10R via the transparent substrate 35A.
  • the wavelength selective reflection element 10R selectively reflects red light out of the remaining light with a reflectance of almost 100%, while finally transmitting the remaining light.
  • the reflected red light passes through the wavelength selective reflection elements 10G and 10B and is emitted outside the wavelength selective reflection unit 30A.
  • the finally remaining light is absorbed and extinguished by the light absorption film 34A, or is converted into electric power when a solar cell panel is used as the light absorption film 34A.
  • each of the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B achieves a reflectance of almost 100% when all the MEMS switches 14 and 15 are in the off state. Therefore, high brightness white display can be performed.
  • the wavelength selective reflection unit 30A is a red pixel.
  • FIG. 14 shows a state in which all the pixels 2A are red pixels as described above.
  • various colors can be displayed by appropriately combining the on / off states of the wavelength selective reflection elements 10R, 10G, and 10B. Furthermore, as described with reference to FIG. 7, by controlling only one of the MEMS switches 14 and 15, a halftone display state can be obtained and various colors can be displayed.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a modified form of the R pixel, G pixel, and B pixel so that the wavelength selective reflection unit 30A having a laminated structure of wavelength selective reflection elements can perform multi-level gradation display.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a modified form of the R pixel, G pixel, and B pixel so that the wavelength selective reflection unit 30A having a laminated structure of wavelength selective reflection elements can perform multi-level gradation display.
  • the R pixel 2AR includes a plurality of wavelength selective reflection elements 10r that selectively reflect red light, similarly to the R pixel 2a described with reference to FIG.
  • the plurality of wavelength selective reflection elements 10r are arranged in a matrix number of 2 rows and 2 columns or more to form a red light selective reflection unit.
  • the wavelength selective reflection elements 10g that selectively reflect green light are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns to form a green light selective reflection unit, and
  • the wavelength selective reflection elements 10b that selectively reflect light are arranged in a matrix with 2 rows and 2 columns or more to form a blue light selective reflection unit.
  • gray scale (monochrome shading) and color halftone display are possible by adjusting the area for obtaining reflected light of a specific color in each of the R pixel 2AR, G pixel 2AG, and B pixel 2AB. This point is as described above.
  • the spectral characteristics and color gamut of the wavelength selective reflection unit 30A are also the same as those of the wavelength selective reflection unit 30, and each color has a high pure color, a wide displayable color gamut, and good color reproducibility and contrast. be able to.
  • the MEMS includes a first electrode provided on the transparent plate side and a second electrode provided on the substrate side, and the first electrode and the second electrode It is preferable that a voltage is applied between them.
  • the MEMS can be operated by applying a voltage between the first electrode and the second electrode, and the gap between the transparent plate and the substrate can be adjusted.
  • the transparent plate may move toward the substrate, or conversely, the substrate may move toward the transparent plate.
  • the substrate is preferably transparent.
  • the light of the wavelength band (S2) other than the specific wavelength band can be transmitted through the substrate.
  • the substrate is opaque, the light of the wavelength band (S2) cannot be extracted from the wavelength selective reflection element.
  • the light of the wavelength band (S2) is transmitted from the wavelength selective reflection element through the substrate. It can be taken out and used.
  • one of the first electrodes of the MEMS and the other first electrode of the MEMS are electrically connected, and the second electrode of the one MEMS and the MEMS are electrically connected. It is preferable that the other second electrode is electrically connected.
  • the two MEMS since voltages can be simultaneously applied to the first electrode and the second electrode of the two MEMS, the two MEMS can be driven simultaneously.
  • the interval can be changed in a state where the substrate is inclined with respect to the transparent plate, so that a reflectance having an intermediate value between the minimum value and the maximum value can be obtained.
  • a display device using the wavelength selective reflection element of this configuration as a pixel can perform halftone display.
  • the wavelength selective reflection unit of the present invention includes the wavelength selective reflection element formed so that the waveguide mode resonance grating selectively reflects red light and the wavelength selective reflection element formed so as to selectively reflect green light.
  • the wavelength selective reflection elements and the wavelength selective reflection elements formed so as to selectively reflect blue light are arranged in a horizontal row.
  • the mixing ratio of the reflected red light, green light, and blue light can be variously changed by controlling the driving of the MEMS disposed in each of the wavelength selective reflection elements. As a result, the color reflected by the wavelength selective reflection unit can be adjusted.
  • a display device using the wavelength selective reflection unit as a picture element can perform full color display.
  • the waveguide mode resonance grating has a feature that the wavelength band to be selected is narrow. For this reason, since the spectral spectra of red light, green light and blue light reflected from the wavelength selective reflection unit are narrow bands, the color purity is high. Therefore, the reflective display device including the wavelength selective reflection unit as a picture element can realize a wide color gamut with high color purity of each color and an NTSC ratio close to 100%.
  • wavelength selective reflection unit of the present invention it is preferable that adjacent wavelength selective reflection elements are partitioned by a light shielding wall.
  • the luminance accuracy of each wavelength selective reflection element is improved.
  • the quality of the color display of the display device using the wavelength selective reflection unit as a picture element is improved, and unnecessary light is not emitted from each wavelength selective reflection element, so that the contrast of the display device can be improved.
  • the wavelength selective reflection unit of the present invention includes the wavelength selective reflection element formed so that the waveguide mode resonance grating selectively reflects red light and the wavelength selective reflection element formed so as to selectively reflect green light.
  • the wavelength selective reflection element and the wavelength selective reflection element formed so as to selectively reflect blue light are stacked in one vertical column, and the substrate provided in each wavelength selective reflection element is transparent.
  • the wavelength band (S2) transmitted through the first wavelength selective reflection element located on the top of the laminated wavelength selective reflection elements Is incident on the second wavelength selective reflection element located at the center of the laminated wavelength selective reflection elements.
  • the second wavelength selective reflection element selectively reflects light in a wavelength band (S3) different from the wavelength band (S1) reflected by the first wavelength selective reflection element, and a wavelength other than the wavelength band (S3).
  • the light in the band (S4) is incident on the third wavelength selective reflection element located at the bottom.
  • the third wavelength selective reflection element selectively reflects light in the wavelength band (S4).
  • Each light selectively reflected by each wavelength selective reflection element is emitted from the wavelength selective reflection unit, in other words, from the first wavelength selective reflection element located on the top in a mixed state.
  • the mixing ratio of the reflected red light, green light and blue light can be variously changed.
  • the color reflected by the wavelength selective reflection unit can be adjusted.
  • a display device using the wavelength selective reflection unit as a picture element can perform full color display.
  • the waveguide mode resonance grating has a feature that the wavelength band to be selected is narrow. For this reason, since the spectral spectra of red light, green light, and blue light reflected from the wavelength selective reflection unit are narrow bands, the color purity is high. Therefore, the reflective display device including the wavelength selective reflection unit as a picture element can realize a wide color gamut with high color purity of each color and an NTSC ratio close to 100%.
  • the substrate of the lowermost wavelength selective reflection element may be opaque.
  • the wavelength selective reflection unit of the present invention is a red light selective reflection in which the wavelength selective reflection elements formed so that the waveguide mode resonance grating selectively reflects red light are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns or more.
  • a green light selective reflection unit in which the wavelength selective reflection elements formed so that the waveguide mode resonant grating selectively reflects green light are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns or more;
  • a blue light selective reflection unit in which the wavelength selective reflection elements formed so that the waveguide mode resonance grating selectively reflects blue light is arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns or more is arranged in a horizontal column. It is characterized by that.
  • each of the reflection areas of the red light, the green light, and the blue light is controlled by controlling the driving of each wavelength selective reflection element.
  • a display device using the wavelength selective reflection unit as a picture element can realize full color high quality display.
  • the wavelength selective reflection unit of the present invention is a red light selective reflection in which the wavelength selective reflection elements formed so that the waveguide mode resonance grating selectively reflects red light are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns or more.
  • a green light selective reflection unit in which the wavelength selective reflection elements formed so that the waveguide mode resonance grating selectively reflects green light are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns or more;
  • a blue light selective reflection unit in which the wavelength selective reflection elements formed so that the waveguide mode resonance grating selectively reflects blue light is arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns or more are stacked in one vertical column.
  • substrate with which each wavelength selective reflection element was equipped is transparent, It is characterized by the above-mentioned.
  • the substrate of each wavelength selective reflection element is transparent. Therefore, as described above, the reflected red light, green light is reflected in the same manner as the wavelength selective reflection unit in which the substrate is transparent and the wavelength selective reflection elements that selectively reflect light of different colors are stacked in a vertical row.
  • the mixing ratio of the blue light and the blue light can be changed in various ways, and the reflection areas of the red light, the green light, and the blue light can be changed in various ways, so that a finer gradation change can be displayed. it can.
  • a display device using the wavelength selective reflection unit as a picture element can realize full color high quality display.
  • the substrate of each wavelength selective reflection element constituting the lowermost wavelength selective reflection unit may be opaque.
  • the reflective display device of the present invention is characterized in that the wavelength selective reflection units are arranged in a matrix.
  • the reflective display device of the present invention may perform white display in a state where no voltage is applied to the MEMS.
  • the reflective display device when used for electronic paper that mainly displays black characters on a white background, the white display area tends to be larger than the black display area, so a voltage is applied to the MEMS.
  • the power consumption can be further reduced as compared with a configuration in which black display is performed in a state where no display is performed.
  • the reflective display device of the present invention may perform black display when no voltage is applied to the MEMS.
  • the present invention can be suitably used for a reflective display device that displays information using ambient light as a light source.
  • Display device DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wavelength selective reflection element 10R Wavelength selective reflection element 10G Wavelength selective reflection element 10B Wavelength selective reflection element 10r Wavelength selective reflection element 10g Wavelength selective reflection element 10b Wavelength selective reflection element 11 Waveguide mode resonance grating 12 Upper transparent plate (transparent plate) 13 Lower transparent plate (substrate) 14 MEMS switch (MEMS) 14a 1st electrode 14b 2nd electrode 15 MEMS switch (MEMS) 15a 1st electrode 15b 2nd electrode 21a wiring 21b wiring 22a wiring 22b wiring 30 wavelength selective reflection unit 30A wavelength selective reflection unit 37 partition plate (light-shielding wall) 40 wavelength selective reflection unit

Abstract

　本発明に係る波長選択反射素子は、導波モード共鳴格子（１１）が形成された上部透明板（１２）と、上部透明板（１２）に対向して配置された下部透明板（１３）と、上部透明板（１２）および下部透明板（１３）の一端部側と、当該一端部側と対向した他端部側との各々に設けられた超小型電気機械システムであるＭＥＭＳスイッチ（１４），（１５）とを備えている。これにより、少なくとも一方のＭＥＭＳスイッチの駆動によって、上部透明板（１２）と下部透明板（１３）との間隔が変わるようになっている。

Description

波長選択反射素子、波長選択反射ユニット、および反射型表示装置
　本発明は、入射光の中の特定波長帯域の光を選択的に反射する波長選択反射素子と、複数の波長選択反射素子が配列された波長選択反射ユニットと、１つの波長選択反射ユニットを１つの絵素として表示を行う反射型表示装置とに関するものである。
　近年、省資源・省エネルギータイプの次世代表示デバイスとして「電子ペーパー」などを代表とする反射型ディスプレイが注目されている。
　蛍光灯や太陽光などの外光を取り入れ、内部で反射させた光を取り出して画像を表示する反射型の「電子ペーパー」は、視野角が広く、直射日光に当たっても見やすい。また、表示中に消費電力が不用か、又は極小となり、書き換え時の消費電力も非常に少ない。
　現在「電子ペーパー」はモノクロ（白黒）表示が主流であり、電気泳動方式や、電子粉流体方式などさまざまな様式が研究されている。
　電気泳動方式とは、髪の毛の断面程度の大きさのマイクロカプセルの内部に、帯電した酸化チタンの白い粒子と、カーボンブラックの黒い粒子を多数入れ、電圧をかけ、白と黒の粒子を移動させることで白と黒の表示を行なうものである。しかしながら、上記電気泳動方式では応答速度が非常に遅くて、動画対応はできないという問題がある。
　電子粉流体とは、表示材料の一種で、高分子ポリマー微粒子のことである。有機化合物に特殊加工を施した粒子は、粉でありながら液体のように高い流動性を持っている。反射率、視野角、省電力性に優れ、応答速度は液晶をはるかに上回る。よって、電子粉流体方式では、動画の再生は従来の液晶に比べてもはるかに高精細な表示が可能になるとされている。
　具体的には、図１６に示すように、透明基板４０１と透明基板４０２との間に、白の電子粉流体４０３と黒の電子粉流体４０４を封入し、黒の電子粉流体４０４は正に、白の電子粉流体４０３は負に帯電させる。透明基板４０１に正の電圧を印加すると、負の電荷を持つ白の電子粉流体４０３が透明基板４０１に引き寄せられ、透明基板４０１の表面は白に見えるようになり、その逆の場合には黒に見える。これにより、白黒の切り替えが可能である。カラー化は、透明基板４０１上にカラーフィルター４０５を設けることで実現できるが、カラーフィルターなどの強く光を吸収する材料構成が、反射率を例えば３０％以下に低下させて、輝度が低いという問題がある。
　そこで、反射率の低下の問題を解決すべく、特定波長の光を効率的に選択でき、電子ペーパーに応用できる波長選択素子の研究が進んでいる。その一例として、ＭＥＭＳ(メムス、Micro Electro Mechanical Systems)と呼ばれる超小型電気機械システムを搭載した光デバイスが知られている。ＭＥＭＳは、機械要素部品のほかに、センサー、アクチュエータまたは電子回路を一つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの上に集積化したデバイスである。
　ＭＥＭＳを搭載した代表的な光デバイスとしてＭＥＭＳ干渉変調器がある。例えば、特許文献１では、ＭＥＭＳ干渉変調器のアレイを備えた表示装置について記載されている。
　図１７に基づき上記の表示装置について説明すれば以下のとおりである。
　図１７に記載された画素アレイは、２つの隣り合う干渉変調器１１２ａおよび１１２ｂを含んでおり、干渉変調器１１２ａは、可動反射層１１４ａと固定部分反射層１１６ａとを備えており、干渉変調器１１２ｂは、可動反射層１１４ｂと固定部分反射層１１６ｂとを備えている。干渉変調器に電圧が印加されていないときは、干渉変調器１１２ａのように、可動反射層１１４ａは解放位置にあり、可動反射層１１４ａと固定部分反射層１１６ａとの間にギャップ１１９が残った状態となる。一方、干渉変調器に電圧が印加されると、干渉変調器１１２ｂのように、可動反射層１１４ｂは静電力によって動作位置に移動し、可動反射層１１４ｂが固定部分反射層１１６ｂに接した状態となる。
　干渉変調器１１２ａの状態では入射可視光の大部分を反射し、干渉変調器１１２ｂの状態では、ほとんど反射しない。即ち、可動反射層１１４ａまたは１１４ｂを上下させることで、反射と非反射とを制御することが、特許文献１には記載されている。
　特許文献２では、特許文献１で提案された表示装置のカラー化について詳しく記載されている。
　図１８に基づき上記表示装置のカラー化の１つの実施形態について説明すれば以下のとおりである。
　図１８に示すように、干渉変調器アレイ２１０は、３つの変調器２２０、２２２、２２４を備え、各変調器は可動表面２１４と固定表面２１２とを備えている。可動表面２１４と固定表面２１２とのギャップは、変調器２２０ではｄ１に設定され、変調器２２２ではｄ２に設定され、変調器２２４ではｄ３に設定されている。このように、ギャップを調整することにより光路長が変化し、各変調器により反射される色も変化する。例えば、赤、緑、青の光の波長に対し、変調器２２０、２２２、２２４は、互いに異なる特定の色の光を反射するように構成されている。
　一方、特定波長の光を選択的に反射することができる素子として、導波モード共鳴格子（ＧＭＲＧ：Ｇｕｉｄｅ－ｍｏｄｅ　Ｒｅｓｏｎａｎｔ　Ｇｒａｔｉｎｇ）が知られている。導波モード共鳴格子は、微細な凹凸が加工された透明な光導波路である。この導波路は、位相整合条件と呼ばれる特定の条件を満たす波長域以外の光は、透過してしまう性質を持っている。位相整合条件を満たし、導波路内に伝播した光は、導波路に加工された凹凸による回折・干渉効果により、入射して来た側に戻されるため、特定波長の光を選択的に反射する効果を示すことになる。
　例えば、特許文献３では、ＭＥＭＳ技術を利用して、単純な構造の共鳴格子を備える光フィルタについて記載されている。
　図１９に示すように、光フィルタは、下部電極となる導電性透明基板３０４上に絶縁膜３０３、支持絶縁体３０２、共鳴格子膜３０１が積層されている。支持絶縁体３０２は、共鳴格子３０５と絶縁膜３０３との間にギャップ３０６を形成するためのスペーサーの役目を担うとともに、共鳴格子３０５と絶縁膜３０３の端部において共鳴格子３０５と絶縁膜３０３とを固定支持している。
　特許文献３には、共鳴格子３０５は、格子の周期を変えることにより、入射光の中から共鳴波長を選択して入射側に取り出することができると記載され、また、透明基板３０４と共鳴格子３０５の間に電圧を印加して、ギャップ３０６を変化させることにより、入射光の反射率を可変とすることができると記載されている。
日本国公開特許公報「特開２００６－１１９６３０号公報（２００６年５月１１日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６－９９０７０号公報（２００６年４月１３日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００５－３３１５８１号公報（２００５年１２月２日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６－９９１１３号公報（２００６年４月１３日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６－９９０８７号公報（２００６年４月１３日公開）」
　しかしながら、上記特許文献１、２の表示装置も、上記特許文献３の光フィルタも、反射率を変えるためにギャップを変化させる場合に、干渉変調器全体または共鳴格子全体に電圧を印加する構造である。このため、高い電圧と電力が必要となるという問題を有している。特に、特許文献３の光フィルタでは、数十Ｖ程度の現実的ではない高い電圧と電力が必要となる。
　また、上記特許文献１、２の表示装置は、上記したように２つの層の間で反射による干渉効果を得るため、可動層はアルミニウムのような高導電性で反射性を持つ金属材料を用いる構造である。この可動層における不要光の反射（５％程度の反射）により、コントラストの低下が発生する。
　さらに、２つの層の間で反射による干渉効果を用いて特定波長の光を取り出す方式の場合、反射される色の分光スペクトルの半幅値が大きくなるため、色域が狭くなるという問題がある。
　しかも、２つの層間のギャップを高精度に調整することが必要であり、ｎｍオーダーの製造誤差が生じると、期待する色を得られないという問題もある。
　一方、上記特許文献３の光フィルタは、上記したように、樹脂のような絶縁物を共鳴格子に使用できないため、実用性や加工面に制限が多い。また、共鳴格子と絶縁膜とを支持する支持絶縁体が端部に配置されているため、共鳴格子の端の方の反射率変化が得られないという問題もある。
　本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、低消費電力で、加工性に優れた波長選択反射素子、波長選択反射ユニットおよび反射型表示装置を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明の波長選択反射素子は、導波モード共鳴格子が形成された透明板と、上記透明板に対向して配置された基板と、上記基板および透明板の一端部側と、当該一端部側と対向した他端部側との各々に設けられた超小型電気機械システムであるＭＥＭＳとを備え、少なくとも一方のＭＥＭＳの駆動によって、透明板と基板との間隔が変わることを特徴とする。
　上記構成によれば、少なくとも一方の超小型電気機械システム（以下、ＭＥＭＳと略称する）のみに電圧を印加し、ＭＥＭＳを作動させることにより、透明板と基板との間隔を変え、導波モード共鳴格子によって選択された特定の波長帯域の光の反射率を変えることができる。
　例えば、透明板と基板との間隔を０にした状態では、導波モード共鳴格子による光の反射率が０のような最小値になり、透明板と基板との間に間隔を設けた状態では、上記反射率が最大値を持つ。
　また、上記一端部側に設けたＭＥＭＳの駆動量と、上記他端部側に設けたＭＥＭＳの駆動量とを等しくした場合には、基板と透明板とは、互いに平行を保ちながら、間隔を変えることができる。
　一方、２つのＭＥＭＳの一方のみを動作させた場合には、基板が透明板に対して傾いた状態で、間隔を変えることができ、上記最小値と最大値との中間の値を持つ反射率が得られる。
　さらに、上記間隔が０の状態は、ＭＥＭＳの駆動がＯＮの状態であってもよいし、ＯＦＦの状態であってもよい。
　以上のように、反射率を変えるために透明板と基板とに直接に電圧を印加する必要が無いため、低消費電力化が可能になる。また、透明板には、透明樹脂などの絶縁材料を活用できるため、加工が行いやすく、取り扱いが容易になる。
　本発明の波長選択反射素子は、以上のように、導波モード共鳴格子が形成された透明板と、上記透明板に対向して配置された基板と、上記基板および透明板の一端部側と、当該一端部側と対向した他端部側との各々に設けられた超小型電気機械システムであるＭＥＭＳとを備え、少なくとも一方のＭＥＭＳの駆動によって、透明板と基板との間隔が変わることを特徴とする構成である。
　また、本発明の反射型表示装置は、以上のように、上記波長選択反射素子を備えている構成である。
　それゆえ、低消費電力で、作製しやすい波長選択反射素子および該波長選択反射素子を備えた反射型表示装置を実現することができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１に係る波長選択反射素子の要部の概略構成を示す側面図であり、（ａ）は、反射光を生成する状態を示し、（ｂ）は、反射光を生成しない状態を示している。 図１に示す波長選択反射素子に、ＭＥＭＳ電極用配線を設けた構成を示す平面図であり、（ａ）は配線の一例を示し、（ｂ）は配線の他の例を示している。 本発明の実施の形態１に係る表示装置の要部の概略構成を示す模式図である。 波長選択反射ユニットに関する図であり、（ａ）は、波長選択反射ユニットの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、波長選択反射ユニットの１画素分の構成を示す断面図である。 波長選択反射素子のオン状態の動作原理を示す模式的な断面図である。 波長選択反射素子のオフ状態の動作原理を示す模式的な断面図である。 波長選択反射素子が中間調を表示するときの状態を示す模式的な断面図である。 （ａ），（ｂ）は、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素を１組とする１つの絵素の構成を示した模式的な平面図で、（ｃ）は、表示装置の要部の概略構成を示す模式図である。 本発明の波長選択反射素子の分光特性および色域を示す概念図である。 波長選択反射素子の導波モード共鳴格子を製造する工程を順に示す工程図である。 本発明の実施の形態２に係る表示装置の要部の概略構成を示す模式図である。 図１１の表示装置における画素の構成を示す斜視図である。 図１２に示すＡ－Ｂ断面図であり、図１２に示す画素の波長選択動作を説明するための断面図である。 本実施の形態２に係る表示装置において、各画素が同じ色を表示する状態を示す模式図である。 波長選択反射素子の積層構造を有した波長選択反射ユニットが、多段階の階調表示を行えるように、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素の構成を変形した形態を示す斜視図である。 従来の「電子ペーパー」において、電子粉流体方式の構成を模式的に示す断面図である。 特許文献１に記載のＭＥＭＳ干渉変調器の構成を示す斜視図である。 特許文献２に記載のＭＥＭＳ干渉変調器の構成を模式的に示す断面図である。 特許文献３に記載の光フィルタの構成を模式的に示す断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
　〔実施の形態１〕
　本発明の一実施形態について、図１～図１０に基づいて説明すれば以下の通りである。
　（表示装置の主要部）
　図３は、本実施の形態にかかる表示装置の要部の概略構成を示す模式図である。
　図３に示すように、本実施の形態にかかる表示装置１（反射型表示装置）は、太陽光または室内灯などの環境光を取り込んで、特定の波長帯域の光を反射する波長選択反射素子を画素２として備えている。画素２は、後述するように、波長選択反射素子の設計によって選択する波長帯域を変えることができ、赤色光を反射する赤（Ｒ）画素、緑色光を反射する緑（Ｇ）画素および青色光を反射するＢ（画素）のいずれかになる。表示装置１の表示領域３には、複数の画素２が、ＲＧＢの組み合わせを１単位として、マトリクス状に配列されている。
　表示領域３を取り囲む額縁領域４には、各画素２にオンオフ信号を与える駆動用ＩＣ５と、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）６とが設けられている。
　上記駆動用ＩＣ５は、ゲート駆動回路とソース駆動回路とを備えており、ゲート駆動回路は、ゲート配線７に画素２を選択するためのゲート信号を、ソース駆動回路は、ソース配線８に、画像信号に基づいて画素２を駆動するためのソース信号を供給し、個々の画素２のオンオフ状態または中間調表示状態を制御する。また、駆動用ＩＣ５は、異方性導電膜を介してＦＰＣ６によって、外部回路へ接続されている。
　（波長選択反射素子の構成）
　以下、上記画素２を構成する波長選択反射素子の構成について詳しく説明する。
　図１の（ａ）および（ｂ）は、波長選択反射素子１０の要部を概略的に示す側面図である。
　図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、波長選択反射素子１０は、導波モード共鳴格子１１が形成された上部透明板１２（透明板）と、上部透明板１２に対向して配置された下部透明板１３（基板）と、上記上部透明板１２および下部透明板１３の一端部側と、当該一端部側と対向した他端部側との各々に設けられた超小型電気機械システムであるＭＥＭＳスイッチ１４，１５とを備え、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５の少なくとも一方の駆動によって、上部透明板１２と下部透明板１３との間隔が変わるようになっている。
　上記ＭＥＭＳスイッチ１４は、上部透明板１２側に設けられた第１電極１４ａと下部透明板１３側に設けられた第２電極１４ｂとを備え、第１電極１４ａおよび第２電極１４ｂ間に電圧が印加されるように構成されている。
　また、上記ＭＥＭＳスイッチ１５も同様に、上部透明板１２側に設けられた第１電極１５ａと下部透明板１３側に設けられた第２電極１５ｂとを備え、第１電極１５ａおよび第２電極１５ｂ間に電圧が印加されるように構成されている。
　図１の（ａ）は、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５がオフであり、上部透明板１２と下部透明板１３との間にギャップが形成され、反射光が生成された状態を示し、図１の（ｂ）は、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５がオンになったことにより、上部透明板１２と下部透明板１３との間のギャップが０になり、反射光が生じなくなった状態を示している。
　この構造によれば、上部透明板１２と下部透明板１３とが、端から端まで隙間無く当接するので、図１７および図１９に示した従来の構造とは違って、上部透明板１２の端から端まで反射率変化を得ることができる。
　なお、図１の（ａ）のように、反射光が生成された状態が、波長選択反射素子１０のオン状態であり、図１の（ｂ）のように、反射光が生じなくなった状態が、波長選択反射素子１０のオフ状態である。
　図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５がオフのときにオン状態になる波長選択反射素子１０を画素２として備えた表示装置１は、画素２に電圧をかけない状態で反射光を生成し、表示装置１全体として白表示を行うので、その表示モードはノーマリーホワイトである。
　これに対して、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５がオフのときに図１の（ｂ）に示す反射光を生じない状態とし、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５をオンにすると、図１の（ａ）のように、反射光が生成される状態になるようにしてもよい。この場合、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５がオフのときにオフ状態になる波長選択反射素子１０を画素２として備えた表示装置１は、画素２に電圧をかけない状態で反射光を生成せず、表示装置１全体として黒表示を行うので、その表示モードはノーマリーブラックである。
　上記ノーマリーホワイトの反射型表示装置は、白表示を行う状態では、上記ＭＥＭＳスイッチ１４，１５に電圧を印加する必要が無く、白色以外の色の表示を行う状態では、オフ状態にする波長選択反射素子１０のＭＥＭＳスイッチ１４，１５の少なくとも一方に一定の電圧をかけ続けるだけでよいので、従来の表示装置と比べて、低消費電力化を図ることができる。
　また、ノーマリーホワイトは、表示装置１を例えば電子ペーパーの用途に応用する場合、ノーマリーブラックに比べて、消費電力の低減にとって一層有利である。なぜなら、電子ペーパーでは、白地に黒文字を主に表示するので、白表示の面積が黒表示の面積より大きくなる傾向があるからである。
　ＭＥＭＳスイッチ１４，１５の駆動機構は、本発明の本質ではないので特に限定されないが、例えば、第１電極１４ａおよび第２電極１４ｂ間に電圧を印加することによって、第１電極１４ａと第２電極１４ｂとが静電力によって引き付け合い、移動可能に構成された上部透明板１２が下部透明板１３に接するまで引き寄せられるように構成することができる。この構成の場合、第１電極１４ａと上部透明板１２とは接続されている。
　しかしながら、上部透明板１２の位置を固定し、下部透明板１３を移動可能に構成してもよい。この構成の場合には、第２電極１４ｂと下部透明板１３とを接続することになる。
　上部透明板１２の形成材料として、アクリル樹脂などの透明樹脂材料、または有機絶縁膜として使用される透明樹脂材料、もしくはＳｉＯ２などの透明な非導電材料を用いることができる。中でも、透明樹脂材料は、加工が容易であり取り扱い易いので、導波モード共鳴格子１１を容易に形成することができる。
　下部透明板１３は、上部透明板１２と同じ材料で形成されていることが好ましい。
　上記構成によれば、下部透明板１３と上部透明板１２との屈折率が異なっている場合に発生する可能性があるフレネル反射を抑制することができる。したがって、波長選択反射素子１０が光を反射しないオフ状態（ノーマリーホワイトの黒表示またはノーマリーブラックの黒表示）では、上部透明板１２から下部透明板１３へ光が透過する量を極力増やすことができる。
　なお、上部透明板１２および下部透明板１３の屈折率が相違している場合であっても、下部透明板１３の屈折率は、上部透明板１２の屈折率＋０．５の範囲であることが好ましい。
　このように、本発明によれば、上部透明板１２と下部透明板１３とに直接に大きな電圧を印加する必要がなく、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５をより小さな電圧によって駆動することにより、上部透明板１２と下部透明板１３との間のギャップを調整することができる。よって、波長選択反射素子１０および波長選択反射素子１０を備えた表示装置１の低消費電力化が可能になる。
　この表示装置１の消費電力は、前記特許文献１～３の表示装置と比べると遥かに小さく、また薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子として用いた表示装置と比べると、同程度か、あるいは数％低減することができる。
　（配線レイアウト）
　図２の（ａ）および（ｂ）は、波長選択反射素子１０に、ＭＥＭＳ電極用配線を設けた構成を示す平面図である。
　図２の（ａ）に示すように、波長選択反射素子１０の対向する両端部に配されたＭＥＭＳスイッチ１４，１５に対して、共通の下部ＭＥＭＳ電極用配線２１が設けられている。この下部ＭＥＭＳ電極用配線２１は、下部透明板１３側に設けられた第２電極１４ｂおよび第２電極１５ｂに接続されている。なお、下部ＭＥＭＳ電極用配線２１は、図３に示すゲート配線７の一部である。
　一方、上部ＭＥＭＳ電極用配線２２は、例えば、ＭＥＭＳスイッチ１５の近傍に設けられ、上部透明板１２側に設けられた第１電極１５ａに接続されている。第１電極１５ａは、内部配線２３によって、ＭＥＭＳスイッチ１４の上部透明板１２側に設けられた第１電極１４ａに接続されている。なお、上部ＭＥＭＳ電極用配線２２は、図３に示すソース配線８の一部である。
　上記の構成により、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５は、同時に駆動される。
　これに対して、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５を独立的に駆動できるようにした配線のアレンジを図２の（ｂ）に示す。
　図２の（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳスイッチ１４の第１電極１４ａおよび第２電極１４ｂは、それぞれ、対応する上部ＭＥＭＳ電極用配線２２ａおよび下部ＭＥＭＳ電極用配線２１ａに接続されている。また、ＭＥＭＳスイッチ１５の第１電極１５ａおよび第２電極１５ｂは、それぞれ、対応する上部ＭＥＭＳ電極用配線２２ｂおよび下部ＭＥＭＳ電極用配線２１ｂに接続されている。
　下部ＭＥＭＳ電極用配線２１ａおよび下部ＭＥＭＳ電極用配線２１ｂは、互いに独立して前記ゲート駆動回路に接続され、上部ＭＥＭＳ電極用配線２２ａおよび上部ＭＥＭＳ電極用配線２２ｂは、互いに独立して前記ソース駆動回路に接続されている。
　上記構成によれば、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５に対して、異なる配線を用いて、異なるタイミングで電圧を印加することができる。この構成の波長選択反射素子１０を画素とする表示装置１は、中間調の表示をすることができる。これについては、後で説明する。
　なお、波長選択反射素子１０における配線は、上記のアレンジメントに限定されるものではない。例えば、下部透明板１３側に設けられた第２電極１４ｂおよび第２電極１５ｂには、共通する下部ＭＥＭＳ電極用配線２１が接続され、上部透明板１２側に設けられた第１電極１５ａおよび第２電極１５ｂには、上部ＭＥＭＳ電極用配線２２ａおよび上部ＭＥＭＳ電極用配線２２ｂが、個別に接続される構成とした場合でも、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５のオンオフ動作を個別に制御することができる。
　（波長選択反射ユニットの構成）
　次に、図３を参照して説明したように、複数の画素２が、ＲＧＢの組み合わせを１単位として、カラー表示を行えるように、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ選択的に反射する３つの波長選択反射素子１０を横一列に配置した波長選択反射ユニット３０について説明する。
　図４の（ａ）は、上記波長選択反射ユニット３０の構成を示す斜視図である。図４の（ｂ）は、波長選択反射ユニット３０のうち、図３に示す画素２としての１画素分の構成を示す断面図である。
　図４の（ａ）に示すように、波長選択反射ユニット３０の赤色発光領域３０Ｒ、緑色発光領域３０Ｇ、青色発光領域３０Ｂには、それぞれ対応する波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが配置され、赤色発光領域３０Ｒ、緑色発光領域３０Ｇ、青色発光領域３０Ｂに入射した光は、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂによって選択された特定の色の光となって反射される。
　図９に反射光スペクトルを概念的に示すように、波長選択反射素子１０Ｒは、波長６３０ｎｍ付近に反射率ピークの有る赤色光を選択的に反射するように形成され、波長選択反射素子１０Ｇは、波長５３０ｎｍ付近に反射率ピークの有る緑色光を選択的に反射するように形成され、波長選択反射素子１０Ｂは、波長４５０ｎｍ付近に反射率ピークの有る青色光を選択的に反射するように形成されている。
　上記波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、横一列に配置され、２枚の基板３５，３６によって挟まれている。波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが反射した光の出射側に配された基板３５は、ガラス、石英やプラスチックなど光学的に透明な材料で形成されている。一方、基板３６は、基板３５と同一材料で形成されていてもよいが、必ずしも透明材料で形成される必要はない。
　上記基板３６上には、光吸収膜３４が形成されていることが好ましい。上記構成により、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにより選択反射されていない光を光吸収膜３４によって吸収することができる。
　光吸収膜３４の表面には、例えば、微細な凹凸形状が形成され、個々の凸部間に入射する光が凸部の壁で反射されることを繰り返す間に、その反射率が連続的に減少するようになっている。また、光吸収膜３４の代わりに、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池パネルに置き換えてもよい。これにより、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにより反射されていない光を電力に変換して、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの駆動の際にその電力を供給することにより、省エネルギー化を実現することができる。
　波長選択反射ユニット３０において、仕切り板３７が、隣り合う波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの間に配置されていることが好ましい。また、図４の（ａ）に示す赤色発光領域３０ＲのＡ－Ｂ面の断面を図４の（ｂ）に示すように、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂそれぞれの四方の側面に上記仕切り板３７を設けることによって、個々の波長選択反射素子の隔室を形成することが好ましい。
　これによって、ある波長選択反射素子に、隣の波長選択反射素子の反射光が入射する不具合が防止されるので、各画素２の輝度の精度が向上し、カラー表示の品位が向上するとともに、不要な光の放射が抑制されるので、コントラストが向上する効果も得られる。
　なお、上記仕切り板３７は、少なくとも遮光性を備えていればよいが、光吸収板３４と同様に光吸収機能を備えている方がより好ましい。
　さらに、個々の波長選択反射素子の隔室において、図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、透明基板３５の下側であって、各ＭＥＭＳスイッチ１４，１５の上側に、遮光膜３８を配置することが好ましい。上記構成により、波長選択機能を有しない領域に光が入射し、ノイズ光となって反射光に混入することを防止することができる。
　（波長選択反射素子の動作原理）
　次に、図５および図６に基づいて、波長選択反射素子１０の動作原理について説明する。
　図５の（ａ）に示すように、波長選択反射素子１０において、上部透明板１２に導波モード共鳴格子１１が形成され、導波モード共鳴格子１１および上部透明板１２の光入射側およびその反対側（下部透明板１３側）に、導波モード共鳴格子１１および上部透明板１２の屈折率より小さい屈折率の媒質（例えば空気層）が接していることによって、導波モード共鳴格子１１に入射した環境光のうち、以下の位相整合条件を満たす波長λ（共鳴波長）の光のみが、回折され、上部透明板１２の中を伝播する。一方、波長λ以外の波長の光は、そのまま上部透明板１２を透過する。
　２π／λ×ｓｉｎθ＋ｍ×２π／ｄ＝βＳ…（１）
　位相整合条件式（１）で、θは導波モード共鳴格子１１に入射する光の入射角、ｄは導波モード共鳴格子１１として形成された回折格子の基本周期、ｍは任意の整数、βＳは回折格子を伝播する光の伝播定数であり、波長λおよび上部透明板１２の厚みに依存する定数である。
　回折されて上部透明板１２内を伝播する波長λの光は、導波モード共鳴格子１１の影響によって、再度上部透明板１２の外に放出される。放出された光のうち、環境光の入射側に放出された波長λの光は、上記の位相整合条件が満たされている場合、位相が一致しているため干渉して強め合う。
　一方、下部透明板１３側に放出された波長λの光は、上記の位相整合条件が満たされている場合に、位相が１８０°逆になっているため干渉して弱め合う。
　なお、位相整合条件を満たした波長λの光は、上部透明板１２の様々な位置から、様々な角度で放出されるため、最終的に波長選択反射素子１０外へ反射された光は、角度依存性を持たない光になる。このため、最適な表示を見ることができる視野角は、通常のディスプレイ程度に満足のいく範囲を取ることができる。
　このような原理によって、図５の（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５がオフの場合には、上部透明板１２と下部透明板１３との間に空気層が存在するため、環境光の中の上記波長λの光が、ほぼ１００％に近い反射率でもって反射される。この状態では、フレネル反射（異なった屈折率を持つ物質どうしが接触する境界面に対し光が入射する際、その光の一部に対して生じる反射）の割合は２％程度なので、表示装置１のコントラスト向上に寄与すると考えられる。
　また、環境光の中の上記波長λの光以外の光は、上部透明板１２および下部透明板１３を透過し、光吸収膜３４によって吸収される。
　一方、図６に示すように、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５がオンになると、上部透明板１２と下部透明板１３とが接するため、上記の位相整合条件を満たす光は発生しなくなる。このため、導波モード共鳴格子１１に入射した環境光は、上部透明板１２および下部透明板１３を透過し、光吸収膜３４によって吸収される。
　以上のように、上部透明板１２と下部透明板１３とのギャップの値は、表示に大きく影響を与えないことから、ギャップの値を厳密に制御することは不要になる。
　（波長選択反射ユニットの動作１）
　図４に示す波長選択反射ユニット３０では、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに設けられた導波モード共鳴格子１１の基本周期ｄが適切に設計されているので、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそれぞれ、環境光の中から赤色光、緑色光、青色光をほぼ全反射することができる。
　波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの全てが図５の（ｂ）に示す状態の場合、画素２としてのオン状態であり、波長選択反射ユニット３０は、全体として白色を表示する。
　波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの全てが図６に示す状態の場合、画素２としてのオフ状態であり、波長選択反射ユニット３０は、全体として黒色を表示する。
　また、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各ＭＥＭＳスイッチ１４，１５のオンオフを組み合わせることにより、波長選択反射ユニット３０の表示色を調整することができる。
　しかも、図９に示した波長選択反射ユニット３０の概念的な反射光スペクトルからわかるように、導波モード共鳴格子によって生成された反射光の波長分布は、各色ともに２０～３０ｎｍ程度の半値幅を示し、色純度が非常に高いことを示している。
　これにより、図９の色度図に波長選択反射ユニット３０の色域を、３つの白四角を頂点とする三角形によって示したとおり、表示可能な色域が大きく、ＮＴＳＣ比が１００％に近い色再現性を実現することができる。
　また、図９に黒表示時の概念的な反射率スペクトルを示したとおり、反射光の波長分布は、全波長にわたってフラットな小さい値を示しており、良好な黒表示を実現することができる。
　（波長選択反射ユニットの動作２：中間調の表示モード）
　図７は、波長選択反射素子１０が中間調を表示するときの状態を示す模式図である。
　図７に示すように、波長選択反射素子１０が中間調を表示するときには、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５の一方をオンにし、他方をオフにする。例えば、ＭＥＭＳスイッチ１４をオンにすると、ＭＥＭＳスイッチ１４が配置された側では、上部透明板１２と下部透明板１３とが接触し、上記位相整合条件が満たされなくなるため、回折光と透過光の干渉による共鳴は起こらない。この場合、入射角がθである入射光は、下部透明板１３を介して、光吸収膜３４により吸収される。
　一方、ＭＥＭＳスイッチ１５が配置された側では、上部透明板１２と下部透明板１３との間に空気層が存在して、上記位相整合条件が満たされるため、回折光と透過光の干渉による共鳴が発生する。したがって、入射角がθである入射光のうち、波長λの光のみが反射され、波長λの光以外の光は、下部透明板１３を介して、光吸収膜３４により吸収される。これにより、波長選択反射素子１０の波長λの光に対する反射率を５０％程度に低減することができるので、波長選択反射素子１０は中間調を表示することができる。
　本実施の形態１の表示装置１において、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各ＭＥＭＳスイッチ１４，１５のオンオフを、図５の（ｂ）、図６および図７の状態のいずれかを組み合わせて制御することにより、中間調の画像を表示することができる。また、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの波長λの光に対する各反射率を０％、５０％および１００％のいずれかに適宜振り分けることによって、０％および１００％のどちらかに振り分ける場合と比べて、さらに多様な色を表示することができる。
　（中間調表示を可能とする他の構成）
　図８の（ａ）および(ｂ)に基づいて、上記表示装置１より他段階の中間調表示、すなわち階調表示を可能とする他の構成について説明する。
　図８の（ａ）および(ｂ)は、Ｒ画素２ｒ、Ｇ画素２ｇおよびＢ画素２ｂを１組とする１つの絵素の構成を示した模式的な平面図である。
　図８の（ａ）に示すように、Ｒ画素２ｒは、上記波長選択反射素子１０と同様の構成を有し、赤色光を選択的に反射する波長選択反射素子１０ｒを複数備えている。複数の波長選択反射素子１０ｒは、２行２列以上の行列数で配置され、赤色光選択反射ユニットを形成している。
　Ｇ画素２ｇおよびＢ画素２ｂについても同様であり、緑色光を選択的に反射する波長選択反射素子１０ｇが、２行２列以上の行列数で配置され、緑色光選択反射ユニットを形成し、青色光を選択的に反射する波長選択反射素子１０ｂが、２行２列以上の行列数で配置され、青色光選択反射ユニットを形成している。
　また、各色光選択反射ユニットには、ゲート配線７ａおよびソース配線８ａが配線されている。例えば、図８の（ａ）に示すように、ゲート配線７ａは、１列に配列された波長選択反射素子１０ｒに対して１本割り当てられるように配線され、１列に配列された波長選択反射素子１０ｒに、ゲート信号が同時に供給されるようになっている。
　また、ソース配線８ａは、１行に配列された波長選択反射素子１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに対して１本割り当てられるように配線され、１行に配列された波長選択反射素子１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに、ソース信号が同時に供給されるようになっている。
　このような配線により、各色光選択反射ユニットにおいて、ゲート信号によって同時に選択された１列の複数の波長選択反射素子のうちの１つに、ソース信号を供給することができる。
　赤色光選択反射ユニット、緑色光選択反射ユニットおよび青色光選択反射ユニットそれぞれの四方の側面には、図４に示した仕切り板３７と同様の仕切り板が設けられ、各色光選択反射ユニット毎に隔室を形成することが好ましい。
　また、各色光選択反射ユニットにおいては、波長選択機能を有しない領域が格子状に形成されている。そこで、その領域に光が入射し、ノイズ光となって反射光に混入することを防止できるように、図４の（ｂ）に示した遮光膜３８と同様の遮光膜を格子状に形成することが好ましい。
　このようにして、１つの絵素は、上記赤色光選択反射ユニット、緑色光選択反射ユニットおよび青色光選択反射ユニットが横１列に配置された波長選択反射ユニット４０によって構成されている。
　上記の構成により、Ｒ画素２ｒ、Ｇ画素２ｇおよびＢ画素２ｂのそれぞれにおいて、特定色の反射光を得る面積を調整することにより、グレースケール（モノクロの濃淡）やカラーの中間調の表示が可能となる。
　より具体的には、各色光選択反射ユニットに配置された、複数の波長選択反射素子のオンオフの比率を制御することにより実現できる。なお、各色光選択反射ユニット、配置する波長選択反射素子の数は、表示したい階調数に応じて決定される。すなわち、各色光選択反射ユニットにｎ階調の表示をさせたい場合には、各色光選択反射ユニットに配置する複数の波長選択反射素子の数をｎ－１とすればよい。
　階調表示の例として、例えば、図８の（ａ）に示すように、各色光選択反射ユニットに配置された、複数の波長選択反射素子１０ｒ，１０ｇ，１０ｂの全てをオン状態（全てのＭＥＭＳスイッチをオフ）にすると、１絵素としての波長選択反射ユニットは、白表示を行うことができる。
　また、図８（ｂ）に示すように、各色光選択反射ユニットにおいて、一部の波長選択反射素子をオフ状態にして、黒を表示し、一部の波長選択反射素子をオン状態にすることによって、赤色光、緑色光、青色光の発光面積を変化させることができるので、階調を多段階に変化させることができる。
　上記のような方法で階調を変化させるには、各波長選択反射素子１０ｒ，１０ｇ，１０ｂの高速な駆動が必要であるが、時分割で上記ゲート配線７ａおよびソース配線８ａを選択しながら、オンオフされる波長選択反射素子を決定していく。このとき、駆動周波数は、通常駆動周波数×各画素の分割数（例えば波長選択反射素子１０ｒの数）となるため、低消費電力化には、ソース配線、ゲート配線ともにＤ／Ａコンバータを持たせることが好ましい。
　また、信号配線数を増やすことにより、パラレルな波長選択反射素子（サブ画素）のオンオフ制御を行うことにより、駆動周波数を低減することも考えられる。
　例えば、図８の（ａ）に示すように、１行に配列された波長選択反射素子１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに対してソース配線８ａを１本割り当てるのではなく、図８の（ｃ）に示すように、Ｒ画素２ｒ、Ｇ画素２ｇおよびＢ画素２ｂの各画素のひとつひとつに対して、ソース配線を割り当て、例えば、Ｒ画素２ｒに対してソース配線８ｒを配置し、Ｇ画素２ｇに対してソース配線８ｇを配置し、Ｂ画素２ｂに対してソース配線８ｂを配置する。
　これにより、Ｒ画素２ｒ内に配列した１列の波長選択反射素子１０ｒを選択するためのゲート信号をゲート配線７ｒに供給し、Ｒ画素２ｒ内に配列した１行の波長選択反射素子１０ｒを画像信号に基づいて駆動するためのソース信号をソース配線８ｒに供給することができ、Ｒ画素２ｒのオンオフ状態または中間調表示状態を低い駆動周波数によって制御することができる。
　また、さらに、駆動周波数を低減するために、各画素に含まれる上記波長選択反射素子１０ｒ，１０ｇ，１０ｂのひとつずつに対して、ゲート配線とソース配線を配置することもできる。例えば、波長選択反射素子１０ｒに対して、ゲート配線７ｒ、ソース配線８ｒを配置する。波長選択反射素子１０ｇ、波長選択反射素子１０ｂにおいても同様である。
　上記の配線形態では、前者および後者ともに配線数が膨大になるため、配線を多層化することが好ましい。
　（導波モード共鳴格子の製造工程）
　図１０の（ａ）～（ｄ）は、上記波長選択反射素子１０の導波モード共鳴格子１１を製造する工程を順に示す工程図である。
　導波モード共鳴格子１１を作成するために、微細構造の形成が必要である。その微細構造の形成のために、熱ナノインプリントと呼ばれる加工方法が適している。
　熱ナノインプリントとは、熱可塑性樹脂層に、凹凸のパターンをナノスケールで形成したモールドを加熱した状態で押し付け、冷却した状態でモールドを引き離すことによって、熱可塑性樹脂層に凹凸のパターンを転写する加工方法である。以下、具体的に説明する。
　図１０の（ａ）に示すように、まず、波長選択反射素子１０を用意する。上部透明板１２には、透明で耐環境性に優れた熱可塑性樹脂を用いるのがよく、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどを用いることができる。
　次に、図１０の（ｂ）および（ｃ）に示すように、加熱したモールド５０を上部透明板１２の表面に所定時間押し付ける。例えば、温度を１５０℃程度、上記所定時間を約３０分に設定する。この温度および所定時間の条件は、モールドの状態や樹脂の種類などにより変化する。
　上記モールド５０はＮｉ電鋳を用いて作成され、前述した基本周期ｄを持つ回折格子パターンが形成されている。これにより、モールド５０に形成された回折格子パターンを上部透明板１２にきれいに転写することができる。
　最後に、図１０の（ｄ）に示すように、上部透明板１２を冷却した後、モールド５０を引き離す。
　以上の工程により、上部透明板１２上に導波モード共鳴格子１１が形成される。
　〔実施の形態２〕
　本発明の表示装置に関する他の実施形態について、図１１～図１５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
　（表示装置の主要部）
　図１１は、本実施の形態２にかかる表示装置１Ａの要部の概略構成を示す模式図である。
　図１１に示すように、表示装置１Ａの表示領域３には、複数の画素２Ａがマトリクス状に配列されている。ただし、各画素２Ａは、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素が縦１列に積層されて構成されている。また、画素２Ａにゲート信号を供給するゲート配線７Ａは、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素のそれぞれに対応した個別のゲート配線を含み、画素２Ａにソース信号を供給するソース配線８Ａは、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素のそれぞれに対応した個別のソース配線を含んでいる。
　（画素の構成）
　図１２は、画素２Ａの構成を示す斜視図であり、図１３は、図１２に示すＡ－Ｂ断面図であり、画素２Ａの波長選択動作を説明するための断面図である。
　図１２および図１３に示すように、画素２Ａは、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが、縦一列に積層された波長選択反射ユニット３０Ａとして構成されている。
　最上層の波長選択反射素子１０Ｂと中央層の波長選択反射素子１０Ｇとは、それぞれ前記基板３５（図４の（ａ））と同様の基板３５Ａによって挟持されている。すなわち、基板３５Ａは、ガラス、石英やプラスチックなど光学的に透明な材料で形成されている。
　最下層の波長選択反射素子１０Ｒの下側には、前記基板３６と同様の基板３６Ａが配置され、波長選択反射素子１０Ｒと基板３６Ａとの間には、前記光吸収膜３４と同様の光吸収膜３４Ａが形成されていることが好ましい。
　また、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂそれぞれの四方の側面に、前記仕切り板３７と同様の仕切り板３７Ａを設けることによって、個々の波長選択反射素子の隔室を形成することが好ましい。
　さらに、個々の波長選択反射素子の隔室において、各透明基板３５Ａの下側であって、各ＭＥＭＳスイッチ１４，１５の上側に、前記遮光膜３８と同様の遮光膜３８Ａを配置することが好ましい。
　（波長選択反射ユニットの動作）
　図１３は、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのそれぞれが、特定波長の光を選択的に反射するオン状態になっている。この状態において、最上層の波長選択反射素子１０Ｂに環境光が入射すると、波長選択反射素子１０Ｂは、青色光をほぼ１００％の反射率で選択的に反射する一方で、青色光以外の光を透過させる。すなわち、青色光以外の光は、透明な基板３５Ａを介して中央層の波長選択反射素子１０Ｇに入射する。
　波長選択反射素子１０Ｇは、受け取った光の中から緑色光をほぼ１００％の反射率で選択的に反射する一方で、残りの光を透過させる。反射された緑色光は、波長選択反射素子１０Ｇを透過して波長選択反射ユニット３０Ａの外に放射される。また、上記残りの光は、透明な基板３５Ａを介して最下層の波長選択反射素子１０Ｒに入射する。
　波長選択反射素子１０Ｒは、上記残りの光の中から赤色光をほぼ１００％の反射率で選択的に反射する一方で、最終的に残った光を透過させる。反射された赤色光は、波長選択反射素子１０Ｇおよび１０Ｂを透過して波長選択反射ユニット３０Ａの外に放射される。上記最終的に残った光は、光吸収膜３４Ａによって吸収され消滅するか、あるいは光吸収膜３４Ａとして太陽電池パネルが用いられた場合には、電力に変換される。
　こうして、図１３に示す波長選択反射ユニット３０Ａは、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５が全てオフの状態のときに、波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのそれぞれがほぼ１００％の反射率を達成しているために、高輝度の白表示を行うことができる。
　また、最上層の波長選択反射素子１０Ｂと、中央層の波長選択反射素子１０Ｇとについて、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５をオンにし、反射光が生成されないオフ状態にした場合、最下層の波長選択反射素子１０Ｒのみが、赤色光を選択的に反射する。この場合、波長選択反射ユニット３０Ａは、赤色の画素になる。
　図１４は、全ての画素２Ａを、上記のように赤色の画素にした状態を示している。
　また、各波長選択反射素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのそれぞれのオンオフ状態を適宜組み合わせることによって、多様な色を表示することができる。さらに、図７に基づいて説明したように、ＭＥＭＳスイッチ１４，１５の一方のみをオンにする制御を行うことによって、中間調の表示状態を得たり、さらに多様な色を表示することができる。
　（中間調表示を可能とする他の構成）
　図１５は、波長選択反射素子の積層構造を有した波長選択反射ユニット３０Ａが、さらに多段階の階調表示を行えるように、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素の構成を変形した形態を示す斜視図である。
　例えば、Ｒ画素２ＡＲは、図８の（ａ）に基づいて説明したＲ画素２ａと同様に、赤色光を選択的に反射する波長選択反射素子１０ｒを複数備えている。複数の波長選択反射素子１０ｒは、２行２列以上の行列数で配置され、赤色光選択反射ユニットを形成している。
　Ｇ画素２ＡＧおよびＢ画素２ＡＢについても同様であり、緑色光を選択的に反射する波長選択反射素子１０ｇが、２行２列以上の行列数で配置され、緑色光選択反射ユニットを形成し、青色光を選択的に反射する波長選択反射素子１０ｂが、２行２列以上の行列数で配置され、青色光選択反射ユニットを形成している。
　上記の構成により、Ｒ画素２ＡＲ、Ｇ画素２ＡＧおよびＢ画素２ＡＢのそれぞれにおいて、特定色の反射光を得る面積を調整することにより、グレースケール（モノクロの濃淡）やカラーの中間調の表示が可能となる点は、既に説明したとおりである。
　また、波長選択反射ユニット３０Ａの分光特性および色域についても、波長選択反射ユニット３０と同様であり、各色の純色性が高く、表示可能な色域が広く、良好な色再現性およびコントラストを得ることができる。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明の波長選択反射素子において、上記ＭＥＭＳは、それぞれ、上記透明板側に設けられた第１電極と、上記基板側に設けられた第２電極とを備え、上記第１電極および第２電極間に電圧が印加されるように構成されていることが好ましい。
　上記構成によれば、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することによって、ＭＥＭＳを動作させることができ、透明板と基板とのギャップを調整することができる。
　なお、透明板が基板の方へ動く構成でもよいし、逆に、基板が透明板の方へ動く構成でもよい。
　本発明の波長選択反射素子において、上記基板は透明であることが好ましい。
　これにより、導波モード共鳴格子によって選択された特定の波長帯域（Ｓ１）の光を反射する一方、上記特定の波長帯域以外の波長帯域（Ｓ２）の光が、基板を透過することを可能にする。もし、基板が不透明であれば、上記波長帯域（Ｓ２）の光を波長選択反射素子から取り出すことができないが、上記の構成により、上記波長帯域（Ｓ２）の光を基板を通して波長選択反射素子から取り出すことができ、利用することができる。
　本発明の波長選択反射素子において、上記ＭＥＭＳの一方の上記第１電極と、上記ＭＥＭＳの他方の上記第１電極とは電気的に接続され、上記ＭＥＭＳの一方の上記第２電極と、上記ＭＥＭＳの他方の上記第２電極とは電気的に接続されていることを特徴とすることが好ましい。
　上記構成によれば、２つのＭＥＭＳの第１電極および第２電極に、同時に電圧を印加することができるので、２つのＭＥＭＳを同時に駆動することができる。
　本発明の波長選択反射素子において、上記ＭＥＭＳの一方において対をなす上記第１電極および上記第２電極に電圧を印加する配線と、上記ＭＥＭＳの他方において対をなす上記第１電極および上記第２電極に電圧を印加する配線とは、異なっていることが好ましい。
　上記構成によれば、２つのＭＥＭＳの第１電極および第２電極に、異なる配線を用いて、異なるタイミングで電圧を印加することができる。したがって、既に説明したように、基板が透明板に対して傾いた状態で、上記間隔を変えることができるので、上記最小値と最大値との中間の値を持つ反射率を得ることができる。
　この構成の波長選択反射素子を画素とする表示装置は、中間調の表示をすることができる。
　本発明の波長選択反射ユニットは、上記導波モード共鳴格子が赤色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子と、緑色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子と、青色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子とを横１列に配置したことを特徴とする。
　上記構成によれば、波長選択反射素子のそれぞれに配置されたＭＥＭＳの駆動を制御することにより、反射される赤色光、緑色光および青色光の混合比を多様に変化させることができる。この結果、波長選択反射ユニットにおいて反射される色を調整することができる。
　また、上記波長選択反射ユニットを絵素とする表示装置は、フルカラーの表示をすることができる。
　さらに、導波モード共鳴格子は、選択する波長帯域が狭いという特徴を有している。このため、上記波長選択反射ユニットから反射される赤色光、緑色光および青色光の分光スペクトルは、それぞれ狭帯域なので、色純度が高い。したがって、上記波長選択反射ユニットを絵素として備えた反射型表示装置は、各色の色純度が高く、かつＮＴＳＣ比が１００％に近い広い色域を実現することができる。
　本発明の波長選択反射ユニットにおいて、隣り合う波長選択反射素子同士は、遮光性の壁によって仕切られていることが好ましい。
　上記構成によれば、ある波長選択反射素子に、隣の波長選択反射素子の反射光が入射する不具合が防止されるので、１つ１つの波長選択反射素子の輝度の精度が向上する。この結果、上記波長選択反射ユニットを絵素とする表示装置のカラー表示の品位が向上するとともに、各波長選択反射素子から不要な光が放射されないので、表示装置のコントラストを向上させることができる。
　本発明の波長選択反射ユニットは、上記導波モード共鳴格子が赤色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子と、緑色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子と、青色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子とを縦１列に積層し、各波長選択反射素子に備えられた上記基板は透明であることを特徴とする。
　上記構成によれば、各波長選択反射素子の上記基板は透明なので、積層された波長選択反射素子のうちの一番上に位置する第１の波長選択反射素子を透過した前記波長帯域（Ｓ２）の光は、積層された波長選択反射素子のうちの中央に位置する第２の波長選択反射素子に入射する。
　第２の波長選択反射素子は、第１の波長選択反射素子が反射する前記波長帯域（Ｓ１）とは異なる波長帯域（Ｓ３）の光を選択的に反射し、波長帯域（Ｓ３）以外の波長帯域（Ｓ４）の光を、一番下に位置する第３の波長選択反射素子に入射させる。最後に、第３の波長選択反射素子は、波長帯域（Ｓ４）の光を選択的に反射する。
　各波長選択反射素子によって選択的に反射されたそれぞれの光は、混合された状態で、波長選択反射ユニットから、言い換えると、一番上に位置する第１の波長選択反射素子から出射される。
　このようにして、波長選択反射素子のそれぞれに配置されたＭＥＭＳの駆動を制御することにより、反射される赤色光、緑色光および青色光の混合比を多様に変化させることができる。この結果、波長選択反射ユニットにおいて反射される色を調整することができる。
　また、上記波長選択反射ユニットを絵素とする表示装置は、フルカラーの表示をすることができる。
　さらに、導波モード共鳴格子は、選択する波長帯域が狭いという特徴を有している。このため、上記波長選択反射ユニットから反射される赤色光、緑色光および青色光の分光スペクトルは、それぞれ狭帯域なので、色純度が高い。したがって、上記波長選択反射ユニットを絵素として備えた反射型表示装置は、各色の色純度が高く、かつＮＴＳＣ比が１００％に近い広い色域を実現することができる。
　なお、縦１列に積層された波長選択反射素子のうち、最下層の波長選択反射素子の基板は、不透明であってもよい。
　本発明の波長選択反射ユニットは、上記導波モード共鳴格子が赤色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した赤色光選択反射ユニットと、
　上記導波モード共鳴格子が緑色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した緑色光選択反射ユニットと、
　上記導波モード共鳴格子が青色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した青色光選択反射ユニットとを、横１列に配置したことを特徴とする。
　上記構成によれば、赤色光選択反射ユニット、緑色光選択反射ユニット、青色光選択反射ユニットにおいて、各波長選択反射素子の駆動を制御することにより、赤色光、緑色光、青色光の各反射面積を多様に変化させることができるので、より細かい階調の変化を表示することができる。
　また、上記波長選択反射ユニットを絵素とする表示装置は、フルカラーの高品位表示を実現することができる。
　本発明の波長選択反射ユニットは、上記導波モード共鳴格子が赤色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した赤色光選択反射ユニットと、
　上記導波モード共鳴格子が緑色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した緑色光選択反射ユニットと、
　上記導波モード共鳴格子が青色光を選択的に反射するように形成された上記波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した青色光選択反射ユニットとを、縦１列に積層し、各波長選択反射素子に備えられた上記基板は透明であることを特徴とする。
　上記構成によれば、各波長選択反射素子の上記基板は透明である。したがって、既に説明したように、基板が透明で、異なる色の光を選択的に反射する波長選択反射素子を縦１列に積層した波長選択反射ユニットと同様に、反射される赤色光、緑色光および青色光の混合比を多様に変化させることができる上に、赤色光、緑色光、青色光の各反射面積を多様に変化させることができるので、より細かい階調の変化を表示することができる。
　また、上記波長選択反射ユニットを絵素とする表示装置は、フルカラーの高品位表示を実現することができる。
　なお、縦１列に積層された波長選択反射ユニットのうち、最下層の波長選択反射ユニットを構成する各波長選択反射素子の基板は、不透明であってもよい。
　本発明の反射型表示装置は、上記波長選択反射ユニットが、マトリクス状に配列されたことを特徴とする。
　これにより、低消費電力であって、作製しやすい反射型表示装置を提供することができる。
　本発明の反射型表示装置は、上記ＭＥＭＳに電圧を印加しない状態では白表示を行うものであってよい。
　この構成によれば、反射型表示装置が白表示を行う状態では、上記ＭＥＭＳに電圧を印加する必要が無く、白色以外の色の表示を行う状態では、オフ状態にする波長選択反射素子のＭＥＭＳに一定の電圧をかけ続けるだけでよいので、従来の表示装置と比べて、低消費電力化を図ることができる。
　また、特に、白地に黒文字を主に表示する電子ペーパーの用途に、上記反射型表示装置を使用する場合、白表示の面積が黒表示の面積より大きくなる傾向があるので、ＭＥＭＳに電圧を印加しない状態で黒表示を行う構成に比べて、消費電力を一層低減させることができる。
　本発明の反射型表示装置は、ＭＥＭＳに電圧を印加しない状態では黒表示を行うものであってよい。
　本発明は、環境光を光源として情報の表示を行う反射型表示装置に好適に利用することができる。
　　１　　表示装置（反射型表示装置）
　１０　　波長選択反射素子
　１０Ｒ　波長選択反射素子
　１０Ｇ　波長選択反射素子
　１０Ｂ　波長選択反射素子
　１０ｒ　波長選択反射素子
　１０ｇ　波長選択反射素子
　１０ｂ　波長選択反射素子
　１１　　導波モード共鳴格子
　１２　　上部透明板（透明板）
　１３　　下部透明板（基板）
　１４　　ＭＥＭＳスイッチ（ＭＥＭＳ）
　１４ａ　第１電極
　１４ｂ　第２電極
　１５　　ＭＥＭＳスイッチ（ＭＥＭＳ）
　１５ａ　第１電極
　１５ｂ　第２電極
　２１ａ　配線
　２１ｂ　配線
　２２ａ　配線
　２２ｂ　配線
　３０　　波長選択反射ユニット
　３０Ａ　波長選択反射ユニット
　３７　　仕切り板（遮光性の壁）
　４０　　波長選択反射ユニット

Claims (13)

  1. 　導波モード共鳴格子が形成された透明板と、
    　上記透明板に対向して配置された基板と、
    　上記基板および透明板の一端部側と、当該一端部側と対向した他端部側との各々に設けられた超小型電気機械システムであるＭＥＭＳとを備え、
    　少なくとも一方のＭＥＭＳの駆動によって、透明板と基板との間隔が変わることを特徴とする波長選択反射素子。
  2. 　上記ＭＥＭＳは、それぞれ、上記透明板側に設けられた第１電極と、上記基板側に設けられた第２電極とを備え、
    　上記第１電極および第２電極間に電圧が印加されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長選択反射素子。
  3. 　上記基板は透明であることを特徴とする請求項１または２に記載の波長選択反射素子。
  4. 　上記ＭＥＭＳの一方の上記第１電極と、上記ＭＥＭＳの他方の上記第１電極とは電気的に接続され、上記ＭＥＭＳの一方の上記第２電極と、上記ＭＥＭＳの他方の上記第２電極とは電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の波長選択反射素子。
  5. 　上記ＭＥＭＳの一方において対をなす上記第１電極および上記第２電極に電圧を印加する配線と、上記ＭＥＭＳの他方において対をなす上記第１電極および上記第２電極に電圧を印加する配線とは、異なっていることを特徴とする請求項２に記載の波長選択反射素子。
  6. 　上記導波モード共鳴格子が赤色光を選択的に反射するように形成された請求項１から５のいずれか１項に記載の波長選択反射素子と、上記導波モード共鳴格子が緑色光を選択的に反射するように形成された請求項１～５のいずれか１項に記載の波長選択反射素子と、上記導波モード共鳴格子が青色光を選択的に反射するように形成された請求項１から５のいずれか１項に記載の波長選択反射素子とを横１列に配置したことを特徴とする波長選択反射ユニット。
  7. 　隣り合う波長選択反射素子同士は、遮光性の壁によって仕切られていることを特徴とする請求項６に記載の波長選択反射ユニット。
  8. 　上記導波モード共鳴格子が赤色光を選択的に反射するように形成された請求項３に記載の波長選択反射素子と、緑色光を選択的に反射するように形成された請求項３に記載の波長選択反射素子と、青色光を選択的に反射するように形成された請求項３に記載の波長選択反射素子とを縦１列に積層したことを特徴とする波長選択反射ユニット。
  9. 　上記導波モード共鳴格子が赤色光を選択的に反射するように形成された請求項１～５のいずれか１項に記載の波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した赤色光選択反射ユニットと、
    　上記導波モード共鳴格子が緑色光を選択的に反射するように形成された請求項１～５のいずれか１項に記載の波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した緑色光選択反射ユニットと、
    　上記導波モード共鳴格子が青色光を選択的に反射するように形成された請求項１～５のいずれか１項に記載の波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した青色光選択反射ユニットとを、横１列に配置したことを特徴とする波長選択反射ユニット。
  10. 　上記導波モード共鳴格子が赤色光を選択的に反射するように形成された請求項３に記載の波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した赤色光選択反射ユニットと、
    　上記導波モード共鳴格子が緑色光を選択的に反射するように形成された請求項３に記載の波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した緑色光選択反射ユニットと、
    　上記導波モード共鳴格子が青色光を選択的に反射するように形成された請求項３に記載の波長選択反射素子を２行２列以上の行列数で配置した青色光選択反射ユニットとを、縦１列に積層したことを特徴とする波長選択反射ユニット。
  11. 　請求項６から１０のいずれか１項に記載の波長選択反射ユニットが、マトリクス状に配列されたことを特徴とする反射型表示装置。
  12. 　上記ＭＥＭＳに電圧を印加しない状態では白表示を行う請求項１１に記載の反射型表示装置。
  13. 　上記ＭＥＭＳに電圧を印加しない状態では黒表示を行う請求項１１に記載の反射型表示装置。
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