(57)【要約】【課題】表示される画像での混色を抑制可能にした表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１００は、第１波長の光を発する発光部２ｂと、発光部２ｂ上に位置し、第１波長の光を励起光に用いて第１波長よりも長い第２波長の光を放出する波長変換部３ｒ，３ｇとを備える。表示装置１００は、さらに、波長変換部３ｒ，３ｇ上に位置し、第１波長の光の反射率が７０％以上、かつ、第２波長の光の透過率が７０％以上である波長選択部４ｔを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長の光を発する発光部と、
前記発光部上に位置し、前記第１波長の光を励起光に用いて前記第１波長よりも長い第２波長の光を放出する波長変換部と、
前記波長変換部上に位置し、前記第１波長の光の反射率が７０％以上、かつ、前記第２波長の光の透過率が７０％以上である波長選択部と、
を備える表示装置。
【請求項２】
前記第１波長は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長であり、
前記第２波長は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長であり、
前記発光部は第１発光部であり、
前記波長変換部は赤色用波長変換部であり、
前記波長選択部は赤色用波長選択部であり、
５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長が第３波長であり、
前記第１波長の光を発する第２発光部と、
前記第２発光部上に位置し、前記第１波長の光を励起光に用いて前記第３波長の光を放出する緑色用波長変換部と、
前記緑色用波長変換部上に位置し、前記第１波長の光の反射率が７０％以上、かつ、前記第３波長の光の透過率が７０％以上である緑色用波長選択部と、をさらに備える
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１波長の光を発する第３発光部と、
前記第３発光部上に位置し、前記第１波長の光を透過する青色透過部と、をさらに備える
請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記赤色用波長選択部と、前記緑色用波長選択部とは、同一の波長選択性を有する
請求項２または３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記波長選択部は、前記第１波長および前記第２波長に対して透明な複数の層からなる積層体であり、
前記複数の層には、互いに異なる屈折率を有して隣り合う層が含まれる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記波長選択部は、
凸部または凹部である凹凸要素がサブ波長周期で並ぶ凹凸構造を表面に有し、低屈折率材料から構成された凹凸構造層と、
前記凹凸構造上に位置して前記凹凸構造に追従した形状を有する高屈折率層と、を備える
請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記高屈折率層の凹凸を埋める低屈折率材料から構成された埋込層をさらに備える
請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記凹凸要素は、１つの方向に沿って延び、
前記凹凸構造では、複数の凹凸要素が相互に平行に並ぶ
請求項６または７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記凹凸構造では、複数の前記凹凸要素が二次元格子状に並ぶ
請求項６または７に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記高屈折率層と、前記高屈折率層を取り囲む低屈折率領域とから構成される部分が共鳴構造部であり、
前記波長選択部は、前記共鳴構造部の厚さ方向に沿って並ぶ複数の前記共鳴構造部を備える
請求項６〜９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記波長変換部は、前記第１波長の光を励起光に用いる蛍光物質を備える
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記波長変換部は、前記第１波長の光を励起光に用いる量子ドットを備える
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記発光部は、有機発光ダイオードを備える
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記発光部は、青色発光ダイオードを備える
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記発光部下に位置し、前記第１波長の光を反射する反射層をさらに備える
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の波長の変換を利用して有色光を射出する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色の光を発する発光素子と、青色の光を青色以外の光に変換する変換素子とを備えた表示装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。赤色用の変換素子は、青色光を赤色光に変換する量子ドットを備えて、発光素子が発する光を赤色に変換する。緑色用の変換素子は、青色光を緑色光に変換する量子ドットを備えて、発光素子が発する光を緑色に変換する。表示装置は、発光素子が発する青色光、赤色用の変換素子が放出する赤色光、および、緑色用の変換素子が放出する緑色光を用いて、カラーの画像を表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１６０６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、変換素子が放出する光は、変換後の赤色光、あるいは、変換後の緑色光に加えて、変換されずに透過する青色光を少なからず含む。赤色用の変換素子から漏れる青色光、および、緑色の変換素子から漏れる青色光は、表示装置が表示する画像に、本来の色味とは異なる色味を帯びさせてしまう。
【０００５】
本発明は、表示される画像での混色を抑制可能にした表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する表示装置は、第１波長の光を発する発光部と、前記発光部上に位置し、前記第１波長の光を励起光に用いて前記第１波長よりも長い第２波長の光を放出する波長変換部と、前記波長変換部上に位置し、前記第１波長の光の反射率が７０％以上、かつ、前記第２波長の光の透過率が７０％以上である波長選択部と、を備える。
【０００７】
上記構成によれば、波長変換部が放出する第２波長の光と、発光部が発する第１波長の光とが、波長変換部上で混ざる場合であっても、波長変換部上に位置する波長選択部が、第１波長の光を反射する。結果として、波長変換部上において表示装置の表側に射出される光に、第１波長の光が混ざることが抑えられるため、波長選択部を通して出射される光を用いた画像での混色が抑制可能となる。
【０００８】
上記構成において、前記第１波長は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長であり、前記第２波長は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長であり、前記発光部は第１発光部であり、前記波長変換部は赤色用波長変換部であり、前記波長選択部は赤色用波長選択部であり、５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長が第３波長であり、前記第１波長の光を発する第２発光部と、前記第２発光部上に位置し、前記第１波長の光を励起光に用いて前記第３波長の光を放出する緑色用波長変換部と、前記緑色用波長変換部上に位置し、前記第１波長の光の反射率が７０％以上、かつ、前記第３波長の光の透過率が７０％以上である緑色用波長選択部と、をさらに備えてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、赤色用波長変換部上と緑色用波長変換部上とにおいて表示装置の表側に射出される光に、青色光が混ざることが抑えられるため、波長選択部を通して出射される光を用いた画像での混色が好適に抑制される。
【００１０】
上記構成において、前記第１波長の光を発する第３発光部と、前記第３発光部上に位置し、前記第１波長の光を透過する青色透過部と、をさらに備えてもよい。
上記構成によれば、発光部が発した青色光と、赤色用波長変換部から放出された赤色光と、緑色用波長変換部から放出された緑色光とが画像の生成に利用されるため、混色が好適に抑制された状態でカラー表示が可能である。
【００１１】
上記構成において、前記赤色用波長選択部と、前記緑色用波長選択部とは、同一の波長選択性を有してもよい。
上記構成によれば、赤色用波長選択部と緑色用波長選択部とが互いに異なる波長選択性を有する形態と比較して、表示装置の構造の簡略化が可能である。
【００１２】
上記構成において、前記波長選択部は、前記第１波長および前記第２波長に対して透明な複数の層からなる積層体であり、前記複数の層には、互いに異なる屈折率を有して隣り合う層が含まれてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、屈折率の差に基づく光学現象に起因して、波長選択部の波長選択性が実現される。
上記構成において、前記波長選択部は、凸部または凹部である凹凸要素がサブ波長周期で並ぶ凹凸構造を表面に有し、低屈折率材料から構成された凹凸構造層と、前記凹凸構造上に位置して前記凹凸構造に追従した形状を有する高屈折率層と、を備えてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、導波モード共鳴現象によって、第１波長を反射する波長選択部が実現される。したがって、波長選択性の高い反射光が得られ、反射光の強度も高められる。
上記構成において、前記高屈折率層の凹凸を埋める低屈折率材料から構成された埋込層をさらに備えてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、高屈折率層のうち、凹凸構造の底部と頂部との各々に位置する部分から構成される２つのサブ波長格子が、低屈折率材料で埋め込まれるため、反射光の強度が高められる。
【００１６】
上記構成において、前記凹凸要素は、１つの方向に沿って延び、前記凹凸構造では、複数の凹凸要素が相互に平行に並んでもよい。
上記構成によれば、凹凸要素が二次元格子状に並ぶ形態と比較して、凹凸構造の精密な形成が容易である。
【００１７】
上記構成において、前記凹凸構造では、複数の前記凹凸要素が二次元格子状に並んでもよい。
上記構成によれば、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対し、複数の方向への偏光成分に対応して反射光が出射されるため、表側への第１波長の光の漏れがより抑えられるとともに、反射光の強度がより高められる。
【００１８】
上記構成において、前記高屈折率層と、前記高屈折率層を取り囲む低屈折率領域とから構成される部分が共鳴構造部であり、前記波長選択部は、前記共鳴構造部の厚さ方向に沿って並ぶ複数の前記共鳴構造部を備えてもよい。
【００１９】
上記構成によれば、波長選択部が４以上のサブ波長格子を有するため、反射光の強度や偏光に対する応答性の向上が可能である。
【００２０】
上記構成において、前記波長変換部は、前記第１波長の光を励起光に用いる蛍光物質を備えてもよい。
上記構成において、前記波長変換部は、前記第１波長の光を励起光に用いる量子ドットを備えてもよい。
上記各構成によれば、励起を利用した波長の変換が好適に可能となる。
【００２１】
上記構成において、前記発光部は、有機発光ダイオードを備えてもよい。
上記構成において、前記発光部は、青色発光ダイオードを備えてもよい。
上記各構成によれば、単色性の高い光の放出が可能であるとともに、低電力での駆動が可能である。
【００２２】
上記構成において、前記発光部下に位置し、前記第１波長の光を反射する反射層をさらに備えてもよい。
上記構成によれば、発光部から発光部下に漏れる第１波長の光が反射されて、波長の変換や画像の表示に用いられる。したがって、表示装置における画像の表示に用いられる有色光の生成の効率が高められる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、表示装置において、表示される画像での混色を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】表示装置の一実施形態について、表示装置の層構成を示す図。
【図２】一実施形態の表示装置における光学的な作用を示す図。
【図３】一実施形態の表示装置におけるフィルタ部を構成する波長選択フィルタの断面構造を示す図。
【図４】（ａ）は、一実施形態の波長選択フィルタにおける第１格子領域の断面構造を、波長選択フィルタの断面構造と共に示す図、（ｂ）は、一実施形態の波長選択フィルタにおける第２格子領域の断面構造を、波長選択フィルタの断面構造と共に示す図。
【図５】一実施形態の波長選択フィルタにおける中間領域の断面構造を、波長選択フィルタの断面構造と共に示す図。
【図６】一実施形態の波長選択フィルタの他の例の断面構造を、格子領域の断面構造とともに示す図。
【図７】一実施形態の波長選択フィルタの他の例の断面構造を示す図。
【図８】一実施形態の波長選択フィルタの製造方法について、凹凸構造層の形成工程を示す図。
【図９】一実施形態の波長選択フィルタの製造方法について、高屈折率層の形成工程を示す図。
【図１０】一実施形態の波長選択フィルタの製造方法について、埋込層の形成工程を示す図。
【図１１】一実施形態の波長選択フィルタの他の例の断面構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜図１１を参照して、表示装置の一実施形態を説明する。
［表示装置の構成］
図１が示すように、表示装置１００は、反射層１、光源層２、波長変換層３、波長選択層４、および、駆動部５を備えている。光源層２上に波長変換層３が位置し、さらに、波長変換層３上に波長選択層４が位置する。反射層１は、光源層２下、すなわち、光源層２に対して波長変換層３と反対側に位置する。駆動部５は光源層２に接続されている。光源層２に対して波長選択層４の位置する側が表示装置１００の表側であり、光源層２に対して反射層１の位置する側が表示装置１００の裏側である。表示装置１００の利用者は、波長選択層４と対向する位置から、表示装置１００を見る。
【００２６】
波長変換層３は、複数の画素３ＧＰを備えている。画素３ＧＰは、赤色用副画素３ｒと、緑色用副画素３ｇと、青色用副画素３ｂとの３つの副画素から構成されている。３つの副画素３ｒ，３ｇ，３ｂは、各画素３ＧＰ内において所定の順番で並んでいる。赤色用副画素３ｒと緑色用副画素３ｇとは隣り合っていることが好ましい。複数の画素３ＧＰは、例えば、マトリクス状に並び、画素３ＧＰの配列に応じて、３つの副画素３ｒ，３ｇ，３ｂも、所定の順番での並びを繰り返しつつ配列されている。
【００２７】
赤色用副画素３ｒは、赤色用波長変換部として機能し、青色光を赤色光に変換して放出する。緑色用副画素３ｇは、緑色用波長変換部として機能し、青色光を緑色光に変換して放出する。青色用副画素３ｂは、青色透過部として機能し、青色光を透過する。本実施形態においては、青色光は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域である青色波長域に強度ピークを有する光であり、緑色光は、５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長域である緑色波長域に強度ピークを有する光であり、赤色光は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域である赤色波長域に強度ピークを有する光である。
【００２８】
波長変換層３における光の色の変換、すなわち、波長の変換には、変換後の波長の単色性が高い観点から、量子ドットが利用されることが好ましい。すなわち、赤色用副画素３ｒ内および緑色用副画素３ｇ内には、量子ドットが分散されている。赤色用副画素３ｒが備える量子ドットは、青色光を吸収して赤色光を放出するように、その粒径等が調整されている。緑色用副画素３ｇが備える量子ドットは、青色光を吸収して緑色光を放出するように、その粒径等が調整されている。青色用副画素３ｂは、量子ドットを備えず、青色光を透過する材料から構成されていればよい。
【００２９】
また、波長変換層３における光の波長の変換に、量子ドットとは異なる蛍光物質が利用されてもよい。この場合、赤色用副画素３ｒは、青色光を吸収して赤色光を放出する蛍光物質を備え、緑色用副画素３ｇは、青色光を吸収して緑色光を放出する蛍光物質を備える。青色用副画素３ｂは、蛍光物質を備えず、青色光を透過する材料から構成されていればよい。
【００３０】
要は、赤色用副画素３ｒは、青色光を励起光として利用したエネルギー状態の遷移に起因して赤色光を放出するように構成され、緑色用副画素３ｇは、青色光を励起光として利用したエネルギー状態の遷移に起因して緑色光を放出するように構成され、青色用副画素３ｂは、青色光を透過するように構成されていればよい。
【００３１】
光源層２は、青色光を発する複数の発光部２ｂを備えている。複数の発光部２ｂは、１つの副画素３ｒ，３ｇ，３ｂに１つの発光部２ｂが対向するように配置されている。すなわち、１つの画素３ＧＰと対向する単位領域２ＧＰには、３つの発光部２ｂが並んでいる。そして、複数の単位領域２ＧＰが複数の画素３ＧＰの並びに合わせて並ぶように、複数の発光部２ｂが配列されている。
【００３２】
発光部２ｂが備える発光素子は、青色光を放出する素子であれば特に限定されない。単色性の高い青色光の放出が可能であること、および、低電力での駆動が可能であることから、発光素子としては、青色発光ダイオードが用いられることが好ましく、なかでも、有機発光ダイオードが用いられることが好ましい。
【００３３】
発光部２ｂには、各発光部２ｂの発光を互いに独立して制御可能に駆動部５が接続されている。駆動部５は、表示装置１００に表示させる画像のデータに基づき、発光部２ｂにおける発光の有無および発光の強度を制御する信号を生成して、各発光部２ｂに供給する。
【００３４】
波長選択層４は、複数のフィルタ部４ｔと複数の透過部４ｂとを備えている。フィルタ部４ｔは、赤色用副画素３ｒおよび緑色用副画素３ｇと対向する位置に配置されており、透過部４ｂは、青色用副画素３ｂと対向する位置に配置されている。すなわち、１つの画素３ＧＰと対向する単位領域４ＧＰには、１つのフィルタ部４ｔと１つの透過部４ｂとが並んでいる。そして、複数の単位領域４ＧＰが複数の画素３ＧＰの並びに合わせて並ぶように、複数のフィルタ部４ｔと複数の透過部４ｂとが配列されている。
【００３５】
フィルタ部４ｔは、赤色用波長選択部および緑色用波長選択部として機能し、赤色光と緑色光とを透過する一方で、青色光を反射する。透過部４ｂは、青色透過部として機能し、青色光を透過する。
【００３６】
詳細には、フィルタ部４ｔは、赤色用副画素３ｒが放出する波長域の赤色光と緑色用副画素３ｇが放出する波長域の緑色光との各々を７０％以上透過する一方で、発光部２ｂが発する波長域の青色光を７０％以上反射する。例えば、フィルタ部４ｔは、上記赤色波長域と上記緑色波長域との光を７０％以上透過する光透過性を有するとともに、上記青色波長域の光を７０％以上反射する光反射性を有するように構成されていればよい。透過部４ｂは、発光部２ｂが発する波長域の青色光を７０％以上透過する。例えば、透過部４ｂは、上記青色波長域の光を７０％以上透過する光透過性を有するように構成されていればよい。透過部４ｂは、青色以外の波長域の光を透過してもよいし、透過しなくてもよい。
【００３７】
フィルタ部４ｔは、赤、緑、青の各波長域の光に対して透明な複数の層からなる積層構造を有する。上記複数の層には、互いに異なる屈折率を有して隣り合う層が含まれ、こうした屈折率の差に基づく反射等の光学現象に起因して、フィルタ部４ｔの波長選択性が実現される。上記互いに異なる屈折率を有して隣り合う層の可視領域での屈折率の差は、０．０５以上であることが好ましい。こうしたフィルタ部４ｔを備える波長選択層４の具体的な構造は後述する。
【００３８】
反射層１は、各発光部２ｂと対向し、青色光を反射する。反射層１は、例えば、発光部２ｂが発する波長域の青色光を７０％以上反射する。反射層１は、少なくとも上記青色波長域の光を反射するように構成されていればよいが、赤、緑、青の各波長域を反射することが好ましい。
【００３９】
［表示装置の作用］
図２を参照して、表示装置１００において生じる光学的な作用を説明する。
まず、駆動部５からの信号に応じて、光源層２の各発光部２ｂが、対向する副画素３ｒ，３ｇ，３ｂに向けて、青色光Ｉｏを放出する。赤色用副画素３ｒは、入射した青色光Ｉｏを吸収して、赤色光Ｉｒを、対向するフィルタ部４ｔに向けて放出する。緑色用副画素３ｇは、入射した青色光Ｉｏを吸収して、緑色光Ｉｇを、対向するフィルタ部４ｔに向けて放出する。青色用副画素３ｂは、入射した青色光Ｉｏを透過して、青色光Ｉｂとして、対向する透過部４ｂに向けて放出する。
【００４０】
波長選択層４のフィルタ部４ｔは、赤色用副画素３ｒから入射した赤色光Ｉｒを透過して、赤色光ＩＲとして表側に射出する。また、フィルタ部４ｔは、緑色用副画素３ｇから入射した緑色光Ｉｇを透過して、緑色光ＩＧとして表側に射出する。波長選択層４の透過部４ｂは、青色用副画素３ｂから入射した青色光Ｉｂを透過して、青色光ＩＢとして表側に射出する。
【００４１】
これにより、表示装置１００の利用者Ｏｂには、赤色用副画素３ｒに対応する領域から射出された赤色光ＩＲが視認され、緑色用副画素３ｇに対応する領域から射出された緑色光ＩＧが視認され、青色用副画素３ｂに対応する領域から射出された青色光ＩＢが視認される。駆動部５によって発光部２ｂごとの発光の有無および強度が制御されることにより、画素３ＧＰに視認される色が変更され、画素３ＧＰの集合によって表示装置１００の表示する画像が形成される。
【００４２】
ここで、赤色用副画素３ｒが放出する光には、赤色光Ｉｒに加えて、発光部２ｂが発した光のうち、波長が変換されずに赤色用副画素３ｒを透過する青色光ＩＥｂが含まれ得る。また、緑色用副画素３ｇが放出する光には、緑色光Ｉｇに加えて、発光部２ｂが発した光のうち、波長が変換されずに緑色用副画素３ｇを透過する青色光ＩＥｂが含まれ得る。
【００４３】
フィルタ部４ｔは、赤色光と緑色光とを透過する一方で、青色光を反射するため、赤色用副画素３ｒから放出された青色光ＩＥｂは、フィルタ部４ｔにて裏側に反射され、緑色用副画素３ｇから放出された青色光ＩＥｂもまた、フィルタ部４ｔにて裏側に反射される。したがって、赤色用副画素３ｒおよび緑色用副画素３ｇに対応する領域から、波長選択層４よりも表側に青色光ＩＥｂが射出されることが抑えられる。
【００４４】
これにより、利用者Ｏｂに、赤色用副画素３ｒ上に赤色光Ｉｒとは異なる色の光が混じった光が視認されることが抑えられ、また、緑色用副画素３ｇ上に緑色光Ｉｇとは異なる色の光が混じった光が視認されることが抑えられる。その結果、各副画素３ｒ，３ｇ，３ｂに対応する領域の色が鮮明となり、表示装置１００が表示する画像が、本来の色味とは異なる色味を帯びること、すなわち、表示される画像での混色が抑制される。
【００４５】
また、光源層２から裏側に漏れ出る青色光ＩＬｂは、反射層１で反射されて、波長変換層３に入る。これにより、発光部２ｂが発した光のうち、波長変換層３で利用されない光の割合を減少させることができるため、表示装置１００から射出される光ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの生成効率が高められる。
【００４６】
また、フィルタ部４ｔにて反射された青色光ＩＥｂは、赤色用副画素３ｒおよび緑色用副画素３ｇに入射して、赤色光Ｉｒや緑色光Ｉｇの生成に利用される。特に、反射層１がすべての波長域の光を反射可能に構成されていれば、フィルタ部４ｔにて反射された青色光ＩＥｂを励起光として赤色用副画素３ｒおよび緑色用副画素３ｇから裏側に放出された光も、反射層１によって表側に反射される。これによっても、表示装置１００から射出される光ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの生成効率が高められる。
【００４７】
［波長選択層の構成］
波長選択層４の構造の一例として、フィルタ部４ｔに導波モード共鳴現象を利用した波長選択フィルタの構造が適用されている形態を説明する。
【００４８】
＜波長選択フィルタの構造＞
図３が示すように、フィルタ部４ｔに適用される波長選択フィルタ１０は、基材１１、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、および、第２低屈折率領域１６を備えている。第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、および、第２低屈折率領域１６の各々は、層状に広がっており、基材１１に近い位置からこの順に並んでいる。各領域の並ぶ方向が第１方向であり、第１方向は、すなわち、各領域および波長選択フィルタ１０の厚さ方向である。
【００４９】
基材１１は板状を有する。基材１１としては、例えば、合成石英基板や、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート等の樹脂からなるフィルムが用いられる。
第１低屈折率領域１２は、基材１１の表面に接し、基材１１の表面に沿って広がっている。第１格子領域１３は、第１高屈折率部１３ａと第１低屈折率部１３ｂとを有する。基材１１の表面と対向する方向から見て、すなわち、第１方向に沿った方向から見て、複数の第１低屈折率部１３ｂは二次元格子状に配置され、第１高屈折率部１３ａは複数の第１低屈折率部１３ｂの間を埋めている。
【００５０】
中間領域１４は、側部高屈折率部１４ａと孤立低屈折率部１４ｂと外周低屈折率部１４ｃとを有する。第１方向に沿った方向から見て、複数の孤立低屈折率部１４ｂは二次元格子状に配置され、各孤立低屈折率部１４ｂの周りを側部高屈折率部１４ａが囲んでいる。そして、複数の側部高屈折率部１４ａの間を外周低屈折率部１４ｃが埋めている。孤立低屈折率部１４ｂは、第１低屈折率部１３ｂ上に位置する。側部高屈折率部１４ａは、第１高屈折率部１３ａの幅方向における端部上に位置し、外周低屈折率部１４ｃは、第１高屈折率部１３ａの幅方向における中央部上に位置する。
【００５１】
第２格子領域１５は、第２高屈折率部１５ａと第２低屈折率部１５ｂとを有する。第１方向に沿った方向から見て、複数の第２高屈折率部１５ａは二次元格子状に配置され、第２低屈折率部１５ｂは複数の第２高屈折率部１５ａの間を埋めている。第２高屈折率部１５ａは、孤立低屈折率部１４ｂ上および側部高屈折率部１４ａ上に位置し、第２低屈折率部１５ｂは、外周低屈折率部１４ｃ上に位置する。
【００５２】
第２低屈折率領域１６は、第２格子領域１５に対して中間領域１４とは反対側で第２格子領域１５を覆っている。
波長選択フィルタ１０を構成する上記の各領域において、第１方向に沿って互いに隣接する領域は、その一部において互いに連続している。具体的には、第１低屈折率領域１２と第１低屈折率部１３ｂとは互いに連続し、さらに、第１低屈折率部１３ｂと孤立低屈折率部１４ｂとは互いに連続しており、これらは互いに同一の材料から構成される。また、第１高屈折率部１３ａと側部高屈折率部１４ａとは互いに連続し、さらに、側部高屈折率部１４ａと第２高屈折率部１５ａとは互いに連続しており、これらは互いに同一の材料から構成される。また、外周低屈折率部１４ｃと第２低屈折率部１５ｂとは互いに連続し、さらに、第２低屈折率部１５ｂと第２低屈折率領域１６とは互いに連続しており、これらは互いに同一の材料から構成される。
【００５３】
すなわち、波長選択フィルタ１０は、基材１１と、基材１１上に位置し、二次元格子状に配置された複数の凸部１７ａが構成する凹凸構造を表面に有する凹凸構造層１７と、凹凸構造層１７の表面に沿って配置されて上記凹凸構造に追従した表面形状を有する高屈折率層１８と、高屈折率層１８の表面における凹凸を埋める埋込層１９とを備える構造体であるとも捉えられる。
【００５４】
凹凸構造層１７は、第１低屈折率領域１２と第１低屈折率部１３ｂと孤立低屈折率部１４ｂとから構成され、凸部１７ａは、第１低屈折率部１３ｂと孤立低屈折率部１４ｂとから構成される。
【００５５】
高屈折率層１８は、第１高屈折率部１３ａと側部高屈折率部１４ａと第２高屈折率部１５ａとから構成される。第１高屈折率部１３ａは、複数の凸部１７ａの間、すなわち、凹凸構造の底部に位置する。側部高屈折率部１４ａは、凸部１７ａの側面に接し、第１方向に沿った方向から見て互いに隣り合う第１高屈折率部１３ａと第２高屈折率部１５ａとの端部間を繋ぐように、中間領域１４の厚さ方向に延びている。第２高屈折率部１５ａは、凸部１７ａの頂面を覆い、すなわち、凹凸構造の頂部に位置する。
【００５６】
埋込層１９は、外周低屈折率部１４ｃと第２低屈折率部１５ｂと第２低屈折率領域１６とから構成され、第２低屈折率領域１６から基材１１に向けて外周低屈折率部１４ｃおよび第２低屈折率部１５ｂが突出した形状を有する。
【００５７】
高屈折率層１８の材料の屈折率は、凹凸構造層１７および埋込層１９の各々の材料の屈折率よりも大きい。すなわち、第１高屈折率部１３ａ、側部高屈折率部１４ａ、第２高屈折率部１５ａの各々の屈折率は、第１低屈折率領域１２、第１低屈折率部１３ｂ、孤立低屈折率部１４ｂ、外周低屈折率部１４ｃ、第２低屈折率部１５ｂ、第２低屈折率領域１６の各々の屈折率よりも大きい。凹凸構造層１７と埋込層１９とは、同一の材料から構成されてもよいし、互いに異なる材料から構成されていてもよい。高屈折率層１８の材料の屈折率は、１．６以上であることが好ましく、凹凸構造層１７および埋込層１９の材料の屈折率は、１．５以下であることが好ましい。
【００５８】
凹凸構造層１７および埋込層１９を構成する低屈折率材料としては、合成石英等の無機物や、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の樹脂材料を用いることが可能である。この場合、高屈折率層１８を構成する高屈折率材料としては、ＴｉＯ２（酸化チタン）、Ｎｂ２Ｏ５（酸化ニオブ）、Ｔａ２Ｏ５（酸化タンタル）、ＺｒＯ（酸化ジルコニウム）、ＺｎＳ（硫化亜鉛）、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）等の無機化合物材料を用いることができる。
【００５９】
＜波長選択フィルタの作用＞
第１格子領域１３における格子構造の周期、すなわち、第１低屈折率部１３ｂの配列の周期が、第１周期Ｐ１であり、第１周期Ｐ１は、可視領域の光の波長よりも小さい。同様に、第２格子領域１５における格子構造の周期、すなわち、第２高屈折率部１５ａの配列の周期が、第２周期Ｐ２であり、第２周期Ｐ２は、可視領域の光の波長よりも小さい。すなわち、第１周期Ｐ１および第２周期Ｐ２はサブ波長周期であり、第１格子領域１３および第２格子領域１５の各々はサブ波長格子を含む。そして、第１周期Ｐ１と第２周期Ｐ２とは、一致している。
【００６０】
波長選択フィルタ１０において、領域ごとの平均屈折率は、各領域における高屈折率部と低屈折率部との体積比率に応じて、高屈折率部の屈折率と低屈折率部の屈折率とを均した値に近似される。第１格子領域１３における第１高屈折率部１３ａの割合、および、第２格子領域１５における第２高屈折率部１５ａの割合の各々よりも、中間領域１４における側部高屈折率部１４ａの割合は小さい。したがって、中間領域１４の平均屈折率は、第１格子領域１３の平均屈折率、および、第２格子領域１５の平均屈折率の各々よりも小さい。すなわち、波長選択フィルタ１０は、第１格子領域１３および第２格子領域１５の各々に位置するサブ波長格子が、低屈折率の領域に埋め込まれた構造を有している。
【００６１】
上記波長選択フィルタ１０は、例えば、基材１１を波長変換層３に向けて配置される。波長変換層３の位置する側、換言すれば、波長選択フィルタ１０に対して裏側から波長選択フィルタ１０に光が入射すると、第１格子領域１３のサブ波長格子が低屈折率の領域に埋め込まれていることから、第１格子領域１３では、裏側への回折光の射出が抑えられ、導波モード共鳴現象が発生する。すなわち、特定の波長域の光が第１格子領域１３を多重反射しつつ伝播して共鳴を起こし、この特定の波長域の光が、裏側に反射光として射出される。
【００６２】
第１格子領域１３を透過し、さらに中間領域１４を透過した光は、第２格子領域１５に入る。第２格子領域１５に光が入射すると、第２格子領域１５のサブ波長格子が低屈折率の領域に埋め込まれていることから、第２格子領域１５でも、導波モード共鳴現象が発生する。すなわち、特定の波長域の光が第２格子領域１５を多重反射しつつ伝播して共鳴を起こし、この特定の波長域の光が、裏側に反射光として射出される。
【００６３】
第２格子領域１５を透過した光は、第２低屈折率領域１６を透過して、表示装置１００の表側に出る。結果として、裏側には、第１格子領域１３で強められた波長域の光と、第２格子領域１５で強められた波長域の光とが射出される。そして、波長選択フィルタ１０への入射光に含まれる波長域のなかで、上記反射光として射出された波長域を除く波長域の光が、透過光として表側に射出される。
【００６４】
波長選択フィルタ１０においては、第１格子領域１３および第２格子領域１５にて共鳴を起こす波長域が、青色波長域となるように、第１周期Ｐ１および第２周期Ｐ２や、格子領域１３，１５の厚さ等が設定されている。これにより、波長選択フィルタ１０は、青色光を反射し、赤色光および緑色光を透過するフィルタ部４ｔとして機能する。
【００６５】
波長選択層４における透過部４ｂは、凹凸構造層１７の表面が凹凸を有さずに平坦とされた状態で、フィルタ部４ｔと同様の層構成を有していればよい。この場合、透過部４ｂはサブ波長格子を有さず、青色を透過する。あるいは、フィルタ部４ｔとは異なる層構成で青色を透過するように構成されていてもよい。
【００６６】
なお、波長選択フィルタ１０は、第２低屈折率領域１６を波長変換層３に向けて配置されてもよい。この場合も、第１格子領域１３および第２格子領域１５にて共鳴を起こした波長域の光が、反射光として波長変換層３の位置する側である裏側に射出され、入射光に含まれる波長域のなかで上記反射光として射出された波長域を除く波長域の光が、透過光として表側に射出される。
【００６７】
＜波長選択フィルタの詳細構成＞
上述の波長選択フィルタ１０において、第１格子領域１３および第２格子領域１５にて共鳴を起こす波長域を共通の波長域とするための構成について説明する。第１格子領域１３と第２格子領域１５とは、第１格子領域１３で共鳴を起こす光の波長域と、第２格子領域１５で共鳴を起こす光の波長域とを合わせることによって、青色波長域の全体が反射されるように構成されてもよいが、第１格子領域１３および第２格子領域１５にて共鳴を起こす波長域がより近い方が好ましい。第１格子領域１３および第２格子領域１５にて共鳴を起こす波長域が近いほど、表側への青色光の漏れを抑えやすく、また、反射光として射出される青色光の強度が大きくなるため、この反射光を波長変換層３にて励起光として用いることにより、表示装置１００から射出される光の生成効率も高められる。
【００６８】
例えば、第１格子領域１３で青色の波長域の光が共鳴を起こしたとき、第１格子領域１３と中間領域１４との屈折率の差が小さい場合等には、青色光の一部が、第１格子領域１３内での反射ごとに、中間領域１４に漏れ出る。こうした場合にも、第１格子領域１３と第２格子領域１５とで共鳴を起こす光の波長域が一致していれば、中間領域１４に漏れ出た青色の波長域の光が第２格子領域１５に入って共鳴を起こし、反射光として射出される。したがって、１つの格子領域のみを有する波長選択フィルタと比較して、反射光として射出される青色光の強度は大きくなる。
【００６９】
第１格子領域１３と第２格子領域１５とで共鳴を起こす光の波長域を一致させるためには、第１格子領域１３と第２格子領域１５とにおいて、平均屈折率と膜厚とを乗じた値として表されるパラメータである光学膜厚を一致させればよい。つまり、第１格子領域１３と第２格子領域１５とにおいて、光学膜厚が近いほど、共鳴を起こす光の波長域が近くなる。本願の発明者は、シミュレーションによって、良好な反射光の強度を得られる第１格子領域１３と第２格子領域１５との光学膜厚の比の範囲を見出した。以下、この内容について詳細に説明する。
【００７０】
図４において、（ａ）は第１格子領域１３における第１方向と直交する断面を、波長選択フィルタ１０の断面とともに示す図であり、（ｂ）は第２格子領域１５における第１方向と直交する断面を、波長選択フィルタ１０の断面とともに示す図である。第２方向と第３方向とは、基材１１の表面に沿った方向であって、第２方向と第３方向との各々は、第１方向と直交する。第２方向と第３方向とは、互いに直交する。
【００７１】
図４（ａ）が示すように、第１格子領域１３において、複数の第１低屈折率部１３ｂは、二次元格子状に配置されている。二次元格子の種類は特に限定されず、互いに異なる方向に延びる２つの平行線群が交差することによって構成される格子の格子点に第１低屈折率部１３ｂが位置していればよい。例えば、第１低屈折率部１３ｂが構成する二次元格子は、正方格子であってもよいし、六方格子であってもよい。第１格子領域１３における格子構造の周期である第１周期Ｐ１は、二次元格子が延びる各方向において一致している。
【００７２】
第１方向に沿った方向から見て、第１低屈折率部１３ｂの形状は特に限定されないが、例えば第１低屈折率部１３ｂが正方形であると、第１格子領域１３の平均屈折率を規定する体積比率の設定が容易である。
【００７３】
第１格子領域１３の全体に対する第１高屈折率部１３ａの体積比率は、第１方向に沿った方向から見た平面視での第１格子領域１３の全体に対する第１高屈折率部１３ａの面積比率に等しい。当該面積比率は、言い換えれば、第１高屈折率部１３ａを含みその厚さ方向と直交する断面にて第１高屈折率部１３ａが占める面積比率である。断面の位置によって第１高屈折率部１３ａの面積が変化する場合には、第１高屈折率部１３ａの面積が最大となる断面での第１高屈折率部１３ａの面積比率が採用される。
【００７４】
第１高屈折率部１３ａの上記面積比率をＲ１とするとき、上記断面における第１低屈折率部１３ｂの面積比率は１−Ｒ１で表される。
高屈折率層１８の材料の屈折率をｎ１、凹凸構造層１７の材料の屈折率をｎ２とするとき（ｎ１＞ｎ２）、第１格子領域１３の平均屈折率ＮＡ１は、下記式（１）によって表される。
【００７５】
ＮＡ１＝ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１−Ｒ１）  ・・・（１）
そして、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１は、下記式（２）によって表される。
ＯＴ１＝Ｔ１×ＮＡ１
＝Ｔ１×｛ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１−Ｒ１）｝  ・・・（２）
図４（ｂ）が示すように、第２格子領域１５において、複数の第２高屈折率部１５ａは、第１格子領域１３と一致した二次元格子状に配置されている。第２格子領域１５における格子構造の周期である第２周期Ｐ２は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。
【００７６】
ただし、第１方向に沿った方向から見て、第２格子領域１５において点在する第２高屈折率部１５ａは、第１格子領域１３において点在する第１低屈折率部１３ｂよりも大きい。言い換えれば、第２方向および第３方向の各々において、第２高屈折率部１５ａの幅は、第１低屈折率部１３ｂの幅よりも大きい。したがって、第２低屈折率部１５ｂの幅は、第１高屈折率部１３ａの幅よりも小さい。第１方向に沿った方向から見て、第２高屈折率部１５ａは、第１低屈折率部１３ｂの形状に準じた形状を有する。
【００７７】
第２格子領域１５の全体に対する第２高屈折率部１５ａの体積比率は、第１方向に沿った方向から見た平面視での第２格子領域１５の全体に対する第２高屈折率部１５ａの面積比率に等しい。当該面積比率は、言い換えれば、第２高屈折率部１５ａを含みその厚さ方向と直交する断面にて第２高屈折率部１５ａが占める面積比率である。断面の位置によって第２高屈折率部１５ａの面積が変化する場合には、第２高屈折率部１５ａの面積が最大となる断面での第２高屈折率部１５ａの面積比率が採用される。
【００７８】
第２高屈折率部１５ａの上記面積比率をＲ２とするとき、上記断面における第２低屈折率部１５ｂの面積比率は１−Ｒ２で表される。
高屈折率層１８の材料の屈折率をｎ１、埋込層１９の材料の屈折率をｎ３とするとき（ｎ１＞ｎ３）、第２格子領域１５の平均屈折率ＮＡ２は、下記式（３）によって表される。
【００７９】
ＮＡ２＝ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１−Ｒ２）  ・・・（３）
そして、第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２は、下記式（４）によって表される。
ＯＴ２＝Ｔ２×ＮＡ２
＝Ｔ２×｛ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１−Ｒ２）｝  ・・・（４）
第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比（ＯＴ２／ＯＴ１）が、０．７以上１．３以下であれば、波長選択フィルタ１０において、反射光である青色光の強度が良好に得られることが確認された。
【００８０】
特に、第１格子領域１３の厚さＴ１と第２格子領域１５の厚さＴ２とが等しく、凹凸構造層１７の材料の屈折率ｎ２と埋込層１９の材料の屈折率ｎ３とが等しい場合には、第１高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１と第２高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２とが等しいと、光学膜厚ＯＴ１と光学膜厚ＯＴ２とが一致するため好ましい。
【００８１】
上述のように、第１方向に沿った方向から見て、第２高屈折率部１５ａは第１低屈折率部１３ｂよりも大きい。それゆえ、本形態では、第１高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１と第２高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２とを近づけるために、第１格子領域１３にて第１低屈折率部１３ｂの面積比率を第１高屈折率部１３ａの面積比率よりも小さくし、第２格子領域１５にて第２高屈折率部１５ａの面積比率を第２低屈折率部１５ｂの面積比率よりも大きくしている。したがって、第１高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１と第２高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２との各々は、０．５よりも大きく、Ｒ１＋Ｒ２は１よりも大きくなる。
【００８２】
面積比率Ｒ１，Ｒ２が０．５よりも大きいことにより、面積比率Ｒ１，Ｒ２が０．５以下である形態と比較して、格子領域１３，１５の平均屈折率が高くなるため、各格子領域１３，１５と、隣接する領域１２，１４，１６との平均屈折率の差が大きくなる、その結果、各格子領域１３，１５にて生じる多重反射での損失が小さくなるため、格子領域１３，１５から射出される反射光の強度が高められる。
【００８３】
図５は、中間領域１４における第１方向と直交する断面を、波長選択フィルタ１０の断面とともに示す図である。図５が示すように、中間領域１４において、複数の孤立低屈折率部１４ｂは、第１格子領域１３と一致した二次元格子状に配置されている。中間領域１４における孤立低屈折率部１４ｂの配列の周期である第３周期Ｐ３は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。第１方向に沿った方向から見て、孤立低屈折率部１４ｂの大きさは、第１低屈折率部１３ｂと一致する。側部高屈折率部１４ａは孤立低屈折率部１４ｂを１つずつ取り囲んでおり、互いに隣接する側部高屈折率部１４ａの間を外周低屈折率部１４ｃが埋めている。
【００８４】
ここで、第１方向に沿った方向から見た平面視での中間領域１４の全体に対する側部高屈折率部１４ａの面積比率は、第２高屈折率部１５ａの上記面積比率と第１低屈折率部１３ｂの上記面積比率との差以下であることが好ましい。すなわち、上記側部高屈折率部１４ａの面積比率をＲ３とするとき、Ｒ３は、下記式（５）を満たすことが好ましい。なお、当該面積比率Ｒ３は、言い換えれば、側部高屈折率部１４ａを含みその厚さ方向と直交する断面にて側部高屈折率部１４ａが占める面積比率である。断面の位置によって側部高屈折率部１４ａの面積が変化する場合には、側部高屈折率部１４ａの面積が最大となる断面での側部高屈折率部１４ａの面積比率が採用される。
【００８５】
Ｒ３≦Ｒ２−（１−Ｒ１）＝Ｒ１＋Ｒ２−１  ・・・（５）
上記式（５）が満たされているとき、第１方向に沿った方向から見て、第２高屈折率部１５ａは、孤立低屈折率部１４ｂおよび側部高屈折率部１４ａの外側まで広がっている。詳細には、第１方向に沿った方向から見て、第２高屈折率部１５ａが位置する領域が、孤立低屈折率部１４ｂおよび側部高屈折率部１４ａが位置する領域と一致するとき、側部高屈折率部１４ａの上記面積比率Ｒ３は、右辺と一致し、Ｒ１＋Ｒ２−１となる。そして、第１方向に沿った方向から見て、第２高屈折率部１５ａが位置する領域が、孤立低屈折率部１４ｂおよび側部高屈折率部１４ａが位置する領域よりも大きいとき、言い換えれば、側部高屈折率部１４ａが第２高屈折率部１５ａの外縁よりも内側の領域に位置するとき、上記面積比率Ｒ３は、Ｒ１＋Ｒ２−１よりも小さくなる。
【００８６】
上述のように、導波モード共鳴現象によって格子領域１３，１５から射出される反射光の強度を高めるためには、各格子領域１３，１５について、格子領域１３，１５の平均屈折率と、格子領域１３，１５を挟む領域１２，１４，１６の平均屈折率との差が大きいことが望ましい。したがって、中間領域１４の平均屈折率は小さいほど好ましく、すなわち、側部高屈折率部１４ａの面積比率が小さいほど好ましい。上記式（５）が満たされている構成であれば、側部高屈折率部１４ａの幅が、第２高屈折率部１５ａよりも外側まで広がらない程度に抑えられるため、側部高屈折率部１４ａの面積比率が大きくなりすぎない。したがって、各格子領域１３，１５からの反射光の強度が良好になる。
【００８７】
上記反射光の強度を高めるためには、第１格子領域１３の平均屈折率と、第１低屈折率領域１２および中間領域１４の各々の平均屈折率との差は、いずれも０．１よりも大きいことが好ましい。同様に、第２格子領域１５の平均屈折率と、中間領域１４および第２低屈折率領域１６の各々の平均屈折率との差は、いずれも０．１よりも大きいことが好ましい。
【００８８】
＜変形例＞
上記形態においては、サブ波長格子を構成する要素が二次元格子状に並ぶ例を説明したが、サブ波長格子を構成する要素が、第２方向あるいは第３方向に帯状に延びる形態であっても、導波モード共鳴現象を生じさせることはできる。また、第２高屈折率部１５ａが、平面視にて凸部１７ａの頂面と同程度の大きさに形成される場合であれば、凹凸構造層１７における平面視での凸部１７ａの面積比率は０．５であってよい。この場合、第１高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１、および、第２高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２の各々は、０．５である。さらに、高屈折率層１８は、側部高屈折率部１４ａを有していなくてもよい。
【００８９】
こうした変形例の一例として、サブ波長格子を構成する要素が帯状に延びる形態を説明する。図６においては、波長選択フィルタ２０の断面構造を示すとともに、第１方向と直交する方向における第１格子領域１３の断面構造と第２格子領域１５の断面構造とを、これらの領域を一部破断させて示している。
【００９０】
図６が示すように、波長選択フィルタ２０の第１格子領域１３において、第１高屈折率部１３ａと第１低屈折率部１３ｂとの各々は、第１方向に沿った方向から見て、第３方向に沿って延びる帯形状を有している。そして、第１高屈折率部１３ａと第１低屈折率部１３ｂとは、第２方向に沿って交互に並んでいる。同様に、波長選択フィルタ２０の第２格子領域１５において、第２高屈折率部１５ａと第２低屈折率部１５ｂとの各々は、第１方向に沿った方向から見て、第３方向に沿って延びる帯形状を有している。そして、第２高屈折率部１５ａと第２低屈折率部１５ｂとは、第２方向に沿って交互に並んでいる。第１方向に沿った方向から見て、第２高屈折率部１５ａは、第１低屈折率部１３ｂと重なり、第２低屈折率部１５ｂは、第１高屈折率部１３ａと重なる。すなわち、波長選択フィルタ２０においては、凹凸構造層１７の複数の凸部１７ａは、１つの方向である第３方向に沿って延び、相互に平行に並んでいる。
【００９１】
図６においては、第１高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１、および、第２高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２の各々が０．５である形態を示している。すなわち、第１高屈折率部１３ａ、第１低屈折率部１３ｂ、第２高屈折率部１５ａ、第２低屈折率部１５ｂの各々の第２方向に沿った幅はすべて等しい。これに限らず、第１高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１、および、第２高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２の各々は、０．５でなくてもよく、第２高屈折率部１５ａの幅は、第１低屈折率部１３ｂの幅、すなわち、凸部１７ａの幅よりも大きくてもよい。
【００９２】
いずれの場合であれ、上記式（２），（４）に従って算出した第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１と第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２とについて、光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比が、０．７以上１．３以下であればよい。
【００９３】
また、図６においては、高屈折率層１８が、側部高屈折率部１４ａを有していない形態、すなわち、中間領域１４が側部高屈折率部１４ａを有していない形態を示しているが、中間領域１４が側部高屈折率部１４ａを有していてもよい。中間領域１４が側部高屈折率部１４ａを有している場合、側部高屈折率部１４ａの面積比率Ｒ３について、上記式（５）が満たされることが好ましい。
【００９４】
なお、格子領域１３，１５では、サブ波長格子を構成する要素の配列方向に依存する特定の方向へ偏光した光が配列方向に沿って多重反射して共鳴を起こし、反射光として射出される。上記要素が二次元格子状に並ぶ場合のように配列方向が複数の方向を含む形態では、配列方向ごとに異なる方向に偏光している光をそれぞれ共鳴させることができる。したがって、上記要素が１つの方向に延びている場合のように配列方向が１つの方向である形態と、配列方向が複数の方向を含む形態とを比較すると、配列方向が複数の方向を含む形態の方が、発光ダイオードが発する光のように様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、効率的に反射光を射出できる。したがって、表側への青色光の漏れが抑えられるとともに、反射光の強度がより高められる。
【００９５】
特に、上記要素が六方格子状に並ぶ形態であれば、上記要素が正方格子状に並ぶ形態と比較して、格子領域１３，１５にて共鳴可能な偏光の方向が多くなるため、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、より効率的に反射光を出射することができる。
【００９６】
また、波長選択フィルタは、４つ以上のサブ波長格子を有していてもよい。図７を参照して、こうした変形例を説明する。
図７が示すように、波長選択フィルタ３０は、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、および、第２低屈折率領域１６からなる構造体である共鳴構造部３１を、２つ備えている。
【００９７】
２つの共鳴構造部３１である第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとは、第１方向に隣り合っており、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、２つの基材１１で挟まれている。換言すれば、波長選択フィルタ３０は、上述した２つの波長選択フィルタ１０が、第２低屈折率領域１６同士が向かい合うように接合された構造を有する。すなわち、波長選択フィルタ３０は、第１方向に間をあけて並ぶ４つのサブ波長格子を有し、これらのサブ波長格子が低屈折率材料に埋め込まれた構造を有している。
【００９８】
第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとは、これらの境界部分で、低屈折率領域を共有していてもよい。例えば、図７が示す例では、第１共鳴構造部３１Ａの備える第２低屈折率領域１６と、第２共鳴構造部３１Ｂの備える第２低屈折率領域１６とは連続しており、これらの領域の境界は存在しない。
【００９９】
第１共鳴構造部３１Ａにおける凸部１７ａの配列の周期である構造周期Ｐｋと、第２共鳴構造部３１Ｂにおける凸部１７ａの配列の周期である構造周期Ｐｋとは、同一である。第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとの各々において、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比は、０．７以上１．３以下である。第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとで、上記比が一致していることが好ましい。
【０１００】
上記構成によれば、波長選択フィルタ３０が有する４つの格子領域１３，１５において、共鳴を起こす光の波長域が近くなる。４つの格子領域１３，１５の各々で強められた波長域の反射光が波長選択フィルタ３０の裏側に射出されることにより、波長選択フィルタ１０と比較して、反射光における青色光の強度がより大きくなる。このとき、上述のように、第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとで、光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比が一致している構成であれば、４つの格子領域１３，１５における光学膜厚のばらつきが小さくなり、各格子領域１３，１５で共鳴を起こす光の波長域がより近くなるため好ましい。
【０１０１】
なお、波長選択フィルタ３０は、第１方向に並ぶ３以上の共鳴構造部３１を備えていてもよい。
図７では、共鳴構造部３１において、サブ波長格子を構成する要素が二次元格子状に並ぶ形態を例示したが、上述の波長選択フィルタ２０と同様に、上記要素は１つの方向に沿って帯状に延びていてもよい。
【０１０２】
また、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂにおいて、サブ波長格子を構成する要素が並ぶ方向は、一致していてもよいし、異なっていてもよい。２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂにおいて、上記要素の配列方向が異なる構成では、配列方向ごとに異なる方向に偏光している光をそれぞれ共鳴させることができる。したがって、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対し、複数の方向への偏光成分に対応して反射光が出射されるため、表側への青色光の漏れが抑えられるとともに、反射光の強度がより高められる。
【０１０３】
例えば、サブ波長格子を構成する要素が帯状に延びる形態の場合、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂにおいて、サブ波長格子を構成する要素が並ぶ方向は直交することが好ましい。例えば、共鳴構造部３１Ａでは、当該要素が第２方向に沿って延び、共鳴構造部３１Ｂでは、当該要素が第３方向に沿って延びることが好ましい。
【０１０４】
＜波長選択フィルタの製造方法＞
上述した波長選択フィルタの製造方法を、波長選択フィルタ１０を例に説明する。
図８が示すように、まず、基材１１の表面に、低屈折率材料からなる層を形成し、この層の表面に凹凸構造を形成することによって、凹凸構造層１７を形成する。凹凸構造層１７は、基材１１に沿って広がる平坦部１７ｃと、平坦部１７ｃから突き出た複数の凸部１７ａとを有するとともに、凸部１７ａ間に位置する部分である複数の凹部１７ｂを有する。複数の凸部１７ａは互いに離間しており、凹部１７ｂは連続する１つの凹部を構成している。
【０１０５】
凹凸構造の形成には、ナノインプリント法やドライエッチング法等の公知の微細加工技術が用いられる。なかでも、ナノインプリント法は、微細な凸部１７ａおよび凹部１７ｂを簡便に形成できるため好ましい。
【０１０６】
例えば、低屈折率材料として紫外線硬化性樹脂を用い、光ナノインプリント法によって凹凸構造層１７を形成する場合、まず、基材１１の表面に、紫外線硬化性樹脂を塗工する。次いで、紫外線硬化性樹脂からなる塗工層の表面に、形成対象の凸部１７ａおよび凹部１７ｂからなる凹凸の反転された凹凸を有する凹版である合成石英モールドを押し当て、塗工層および凹版に紫外線を照射する。続いて、硬化した紫外線硬化性樹脂から凹版を離型する。これによって、凹版の有する凹凸が紫外線硬化性樹脂に転写されて凸部１７ａおよび凹部１７ｂが形成されるとともに、凸部１７ａおよび凹部１７ｂと基材１１との間には、紫外線硬化性樹脂からなる残膜として、平坦部１７ｃが形成される。
【０１０７】
凹版における凹凸のパターンを変更して、形成する凹凸構造における凸部１７ａと凹部１７ｂとのパターンを変更することによって、凸部１７ａが帯状に延びる波長選択フィルタ２０の形成が可能である。
【０１０８】
次に、図９が示すように、凹凸構造層１７の表面に、高屈折率材料からなる高屈折率層１８を形成する。高屈折率層１８の形成方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法等の公知の成膜技術が用いられる。高屈折率層１８の厚さは、凸部１７ａの高さよりも小さく、所望の厚さＴ１および厚さＴ２に応じて設定される。
【０１０９】
真空蒸着法やスパッタリング法を含む物理気相成長法を用いて高屈折率層１８を形成する場合、凹凸構造層１７の凸部１７ａ上には、凸部１７ａよりも広がるように膜が形成されやすい。すなわち、第２高屈折率部１５ａの幅が、凸部１７ａである第１低屈折率部１３ｂおよび孤立低屈折率部１４ｂの幅よりも大きく形成されやすい。したがって、物理気相成長法が採用される場合に、凹凸構造層１７の表面における凸部１７ａと凹部１７ｂとの面積比率を１対１に設定したとしても、第１高屈折率部１３ａと第２高屈折率部１５ａとの面積比率にはずれが生じやすい。
【０１１０】
また、成膜中に第２高屈折率部１５ａの幅が拡大していくと、凹部１７ｂ上に蒸着材料の粒子が付着し難くなるため、第１高屈折率部１３ａの厚さＴ１と第２高屈折率部１５ａの厚さＴ２とにずれが生じる場合がある。
【０１１１】
こうした第２高屈折率部１５ａの幅の拡大に起因した面積比率や厚さのずれを補填しつつ、上記光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比が、０．７以上１．３以下となるように、凸部１７ａと凹部１７ｂとの面積比率を設定することが望ましい。
【０１１２】
また、物理気相成長法を用いて高屈折率層１８を形成する場合、凹凸構造層１７の凸部１７ａの側面にも高屈折率材料が付着する場合が多く、側部高屈折率部１４ａが形成されやすい。そこで、上述のように、上記式（５）が満たされるように、側部高屈折率部１４ａの幅を制御することで、側部高屈折率部１４ａが形成される製造方法を採用する場合でも、各格子領域１３，１５からの反射光の強度を良好に得ることができる。
【０１１３】
側部高屈折率部１４ａの幅は、成膜方法や成膜の条件によって制御することが可能である。例えば、真空蒸着法とスパッタリング法とでは、粒子の飛来方向についての角度依存性が異なるため、いずれの方法を用いるかによって、側部高屈折率部１４ａの幅を変えることができる。また、高屈折率層１８の形成後にエッチングを行うことによって、側部高屈折率部１４ａの幅を縮小させてもよい。
【０１１４】
次に、図１０が示すように、凹凸構造層１７と高屈折率層１８とからなる構造体の表面を覆うように、低屈折率材料からなる埋込層１９を形成して、高屈折率層１８の表面の凹凸を第２高屈折率部１５ａ上まで埋める。
【０１１５】
埋込層１９の形成方法としては、各種の塗布法等の公知の成膜技術が用いられる。例えば、低屈折率材料として紫外線硬化性樹脂を用いる場合、まず、高屈折率層１８の表面に紫外線硬化性樹脂を塗工する。次いで、紫外線硬化性樹脂からなる塗工層の表面に、紫外線を透過する材料で構成された平板を押し当て、塗工層に紫外線を照射する。続いて、硬化した紫外線硬化性樹脂から平板を離型する。
【０１１６】
このように、波長選択フィルタ１０は、光ナノインプリント法と真空蒸着法等とを組み合わせた製造方法によって形成可能であるため、ロール・トゥ・ロール法による製造に適している。したがって、波長選択フィルタ１０の構成は、大量生産にも適している。
【０１１７】
なお、上述の製造方法において、紫外線硬化性樹脂に代えて熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いて、ナノインプリント法により凹凸構造層１７を形成してもよい。熱硬化性樹脂を用いる場合、紫外線の照射を加熱に変更すればよく、熱可塑性樹脂を用いる場合、紫外線の照射を、加熱および冷却に変更すればよい。
【０１１８】
ただし、熱可塑性樹脂を用いて凹凸構造層１７を形成した場合、埋込層１９の形成に際して、凹凸構造層１７が加熱されて変形することを抑えるために、熱可塑性樹脂とは異なる材料を用いて埋込層１９を形成することが好ましい。例えば、凹凸構造層１７を熱可塑性樹脂から形成し、埋込層１９を紫外線硬化性樹脂から形成してもよい。
【０１１９】
また、図１１が示すように、波長選択フィルタ１０は、基材１１を備えていなくてもよい。この場合、低屈折率材料からなる基材の表面に凹凸構造を形成することによって、凹凸構造層１７を形成する。例えば、熱可塑性樹脂からなるシートを用いて、当該シートの表面に凹凸構造を形成してもよいし、合成石英からなる基板を用いて、当該基板の表面に凹凸構造を形成してもよい。合成石英基板に対する凹凸構造の形成には、ドライエッチング法等の公知の技術が用いられればよい。
【０１２０】
２つの共鳴構造部３１を備える波長選択フィルタ３０を形成する場合には、基材１１と凹凸構造層１７と高屈折率層１８とからなる構造体を２つ、高屈折率層１８同士が向かい合うように対向させ、２つの構造体の間の領域を低屈折率材料で埋めることによってこれらの構造体を接合する。これにより、２つの構造体の間に埋込層１９が形成されて、波長選択フィルタ３０が形成される。
【０１２１】
３以上の共鳴構造部３１を備える波長選択フィルタ３０の製造に際しては、基材１１と凹凸構造層１７とが、凹凸構造層１７から基材１１を剥離可能な材料から形成される。そして、２つの上記構造体が低屈折率材料によって接合されたのち、一方の基材１１が剥離され、露出された凹凸構造層１７と他の上記構造体とがさらに低屈折率材料を挟んで接合されることが繰り返されることによって、６以上のサブ波長格子を有する波長選択フィルタ３０が形成される。
【０１２２】
＜波長選択層の他の形態＞
上記波長選択フィルタ１０では、凹凸構造層１７の凹凸構造が、互いに離間した複数の凸部１７ａと、これらの凸部１７ａの間で連続している単一の凹部１７ｂとから構成されている。これに代えて、凹凸構造層１７の凹凸構造は、互いに離間した複数の凹部と、これらの凹部の間で連続している単一の凸部とから構成されてもよい。すなわち、サブ波長格子を構成する要素が二次元格子状に並ぶ形態においては、凹凸構造層１７の凹凸構造は、凸部もしくは凹部である複数の凹凸要素が二次元格子状に並ぶことにより形成されていればよい。
【０１２３】
また、上記各形態においては、複数のサブ波長格子を有する波長選択フィルタを例示したが、フィルタ部４ｔに適用される波長選択フィルタが有するサブ波長格子は、１つであってもよい。
【０１２４】
また、フィルタ部４ｔは、導波モード共鳴現象に代えて、多層膜干渉が利用されることにより、赤色光と緑色光とを透過する一方で、青色光を反射するように構成されていてもよい。具体的には、フィルタ部４ｔは、複数の誘電体薄膜の積層体である多層膜層からなり、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された構造を有する。高屈折率層と低屈折率層とは、赤、緑、青の各光の波長域に対して透明な材料から構成される。高屈折率層の屈折率が、低屈折率層の屈折率よりも高い構成であれば、これらの層の材料は限定されないが、高屈折率層と低屈折率層との屈折率の差が大きいほど、少ない積層数で高い強度の反射光が得られる。例えば、高屈折率層と低屈折率層とを無機材料から構成する場合、高屈折率層は二酸化チタンから構成され、低屈折率層は二酸化珪素から構成される。
【０１２５】
こうしたフィルタ部４ｔに光が入射すると、高屈折率層と低屈折率層との各界面で反射した光が干渉を起こすことにより、特定の波長域の光が反射される。高屈折率層および低屈折率層の各々の膜厚が、転送行列法等を用いて設計されることにより、フィルタ部４ｔは、青色波長域の光の反射率が他の波長域での反射率よりも高いように構成される。
【０１２６】
フィルタ部４ｔが多層膜層からなる場合、波長選択層４における透過部４ｂは、空気層であってもよいし、波長選択層４を覆う保護層や保護層の積層のための接着層として機能する樹脂材料等によって充填されていてもよい。要は、透過部４ｂ青色光を透過するように構成されていればよい。
【０１２７】
フィルタ部４ｔを、導波モード共鳴現象を利用した構造とする方が、フィルタ部４ｔを構成する層の積層数が少ないため、製造が容易である。一方で、フィルタ部４ｔが多層膜層からなる場合、反射光として得られる波長域の調整の自由度が高く、また、観察角度の変化による反射光の色の変化が小さいという利点がある。
【０１２８】
以上、第１実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られる。
（１）赤色用副画素３ｒ上と緑色用副画素３ｇ上とにフィルタ部４ｔが配置されることによって、赤色用副画素３ｒ上と緑色用副画素３ｇ上とにおいて表示装置１００の表側に射出される光に、青色光が混ざることが抑えられる。したがって、波長選択層４を通して射出される光を用いた画像での混色を抑制することができる。
【０１２９】
（２）青色用副画素３ｂおよび透過部４ｂが、発光部２ｂからの青色光を透過するため、発光部２ｂが発した青色光と、赤色用副画素３ｒから放出された赤色光と、緑色用副画素３ｇから放出された緑色光とが画像の生成に利用される。したがって、混色が好適に抑制された状態でカラー表示が可能である。
【０１３０】
（３）赤色用副画素３ｒと緑色用副画素３ｇとが、同一の構造を有して同一の波長選択性を有するため、赤色用副画素３ｒと緑色用副画素３ｇとが互いに異なる構造で互いに異なる波長選択性を有する形態と比較して、表示装置１００の構造の簡略化が可能である。
【０１３１】
（４）フィルタ部４ｔが、赤、緑、青の各色の波長域に対して透明な複数の層からなる積層体であり、当該複数の層に、互いに異なる屈折率を有して隣り合う層が含まれる。こうした構成によれば、屈折率の差に基づく光学現象に起因して、フィルタ部４ｔの波長選択性が実現される。
【０１３２】
（５）フィルタ部４ｔが、サブ波長周期で並ぶ凹凸構造を表面に有する凹凸構造層１７と、凹凸構造層１７の凹凸構造に追従した形状を有する高屈折率層１８とを備える形態であれば、導波モード共鳴現象によって、青色光を反射するフィルタ部４ｔが実現される。したがって、波長選択性の高い反射光が得られ、反射光の強度も高められる。また、高屈折率層１８の凹凸が埋込層１９で埋められることにより、２つのサブ波長格子が、低屈折率材料で埋め込まれるため、反射光の強度がさらに高められる。
【０１３３】
（６）フィルタ部４ｔの凹凸構造層１７において、複数の凹凸要素が１つの方向に沿って延び、相互に平行に並ぶ形態であれば、凹凸要素が二次元格子状に並ぶ形態と比較して、凹凸構造層１７における凹凸構造の精密な形成が容易である。
【０１３４】
（７）フィルタ部４ｔの凹凸構造層１７において、複数の凹凸要素が二次元格子状に並ぶ形態であれば、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対し、複数の方向への偏光成分に対応して反射光が出射されるため、表側への青色光の漏れがより抑えられるとともに、反射光の強度がより高められる。
【０１３５】
（８）フィルタ部４ｔが複数の共鳴構造部３１を備える形態であれば、フィルタ部４ｔが４以上のサブ波長格子を有するため、反射光の強度や偏光に対する応答性の向上が可能である。
【０１３６】
（９）赤色用副画素３ｒおよび緑色用副画素３ｇが青色光を励起光に用いる蛍光物質および量子ドットの少なくとも一方を備える形態であれば、励起を利用した波長の変換が好適に可能となる。特に、赤色用副画素３ｒおよび緑色用副画素３ｇが量子ドットを備える形態であれば、変換後の光として、単色性の高い光が得られる。
【０１３７】
（１０）発光部２ｂが、青色発光ダイオードを備える形態であれば、単色性の高い光の放出が可能であるとともに、低電力での駆動が可能である。
（１１）表示装置１００が反射層１を備えるため、発光部２ｂから発光部２ｂ下に漏れる青色光が反射されて、波長の変換や画像の表示に用いられる。したがって、表示装置１００における画像の表示に用いられる有色光の生成の効率が高められる。
【０１３８】
［変形例］
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・上実施形態では、赤色用副画素３ｒ上に配置されるフィルタ部４ｔと、緑色用副画素３ｇ上に配置されるフィルタ部４ｔとは、同一の構造を有して互いに連続し、同一の波長選択性、すなわち、同一の反射特性および透過特性を有している。これに代えて、赤色用副画素３ｒ上に配置されるフィルタ部４ｔと、緑色用副画素３ｇ上に配置されるフィルタ部４ｔとは、互いに異なる構造を有して互いに異なる波長選択性を有していてもよい。例えば、赤色用副画素３ｒ上に配置されるフィルタ部４ｔは、少なくとも青色光を反射して赤色光を透過すればよく、青色光とともに緑色光を反射してもよいし、緑色用副画素３ｇ上に配置されるフィルタ部４ｔは、少なくとも青色光を反射して緑色光を透過すればよく、青色光とともに赤色光を反射してもよい。
【０１３９】
例えば、２つの共鳴構造部３１を備える波長選択フィルタにおいて、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが互いに異なる構造周期Ｐｋを有する構成とされ、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５にて青色光が共鳴を起こし、第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５にて緑色光が共鳴を起こすように設定される。こうした構成によれば、青色光と緑色光とを反射して赤色光を透過するフィルタ部４ｔが実現される。
【０１４０】
・赤色用副画素３ｒと緑色用副画素３ｇとにおける青色光の透過率に差がある場合等には、フィルタ部４ｔは、赤色用副画素３ｒ上のみに配置されてもよいし、緑色用副画素３ｇ上のみに配置されてもよい。また、表示装置１００が備える副画素の色は、赤、緑、青の三色でなくてもよいし、発光部２ｂが発する光は青色とは異なる色の光であってもよい。要は、波長変換層３において、発光部２ｂが発する光に含まれる第１波長の光を励起光に用いて第１波長よりも長い第２波長の光が放出され、波長選択層４において、第１波長の光が反射されるとともに第２波長の光が透過されれば、少なくともこうした波長選択が行われる領域にて、発光部２ｂからの光の混入による画像の混色は抑えられる。
【符号の説明】
【０１４１】
１…反射層、２…光源層、２ｂ…発光部、３…波長変換層、３ｒ…赤色用副画素、３ｇ…緑色用副画素、３ｂ…青色用副画素、４…波長選択層、４ｔ…フィルタ部、４ｂ…透過部、５…駆動部、１０，２０，３０…波長選択フィルタ、１１…基材、１２…第１低屈折率領域、１３…第１格子領域、１３ａ…第１高屈折率部、１３ｂ…第１低屈折率部、１４…中間領域、１４ａ…側部高屈折率部、１４ｂ…孤立低屈折率部、１４ｃ…外周低屈折率部、１５…第２格子領域、１５ａ…第２高屈折率部、１５ｂ…第２低屈折率部、１６…第２低屈折率領域、１７…凹凸構造層、１７ａ…凸部、１８…高屈折率層、１９…埋込層、３１…共鳴構造部、１００…表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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