【手続補正書】
【提出日】平成14年7月3日(2002.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】光弁及び光弁が設けられた装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】光の透過を制御する光弁であって、この光弁は第１の素子と第２の素子とを有し、これら２つの素子のうちの前記第２の素子の側とは反対側で前記２つの素子のうちの前記第１の素子に入射される光の透過を制御するために、これら２つの素子のうちの少なくとも一方の素子が、他方の素子と光学的に接触するように移動制御できるようになっている当該光弁において、
前記２つの素子の各対向面に干渉フィルタ層が設けられ、これら干渉フィルタ層は、互いに光学的に接触すると、光弁上に入射される光に対し、これら干渉フィルタ層により決定される波長範囲内である透過率を有し、この透過率は、前記干渉フィルタ層が互いに接触しない場合の透過率と相違していることを特徴とする光弁。
【請求項２】請求項１に記載の光弁において、前記干渉フィルタ層のうちの少なくとも１つが、自己支持型の多層干渉箔を有していることを特徴とする光弁。
【請求項３】請求項２に記載の光弁において、前記自己支持型の多層干渉箔は自己組織化液晶を有していることを特徴とする光弁。
【請求項４】請求項１に記載の光弁において、移動制御できる前記素子は、干渉フィルタ層が設けられている箔を有していることを特徴とする光弁。
【請求項５】請求項４に記載の光弁において、前記箔が透明であることを特徴とする光弁。
【請求項６】請求項４に記載の光弁において、前記箔が光散乱性であることを特徴とする光弁。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか一項に記載の光弁において、前記干渉フィルタ層のうちの少なくとも１つが支持体上に設けられ、この干渉フィルタ層と支持体との間にポリマーフィルムが設けられていることを特徴とする光弁。
【請求項８】請求項７に記載の光弁において、前記ポリマーフィルムは、架橋ポリジメチルシロキサンを主成分としていることを特徴とする光弁。
【請求項９】請求項８に記載の光弁において、前記ポリマーフィルムは、架橋ポリジメチルシロキサンとポリメチルフェニルシロキサンとの１種以上のコポリマーを主成分としていることを特徴とする光弁。
【請求項１０】電子の形態で存在する信号を表示する表示装置であって、光源と、この光源から放出される光の透過率を電子の形態で存在する信号に基づいて制御する複数の光弁とを有する当該表示装置において、請求項１〜９のいずれか一項に記載の１つ以上の光弁が設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の表示装置において、動作中、前記光源は、蛍光体を発光させるのに適した光を放出するようになっており、複数の光弁に対し、光源からの光路であって表示装置の画像出射面を含む光路中に、発光させられる蛍光体が設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】請求項１１に記載の表示装置において、動作中光源により放出される光が青色であり、発光させられる蛍光体は青色とは異なる可視光で発光するようになっていることを特徴とする表示装置。
【請求項１３】請求項１２に記載の表示装置において、赤色で発光する第１蛍光体と、緑色で発光する第２蛍光体とが存在し、請求項１〜９のいずれか一項に記載の３つの光弁当り、蛍光体のない光弁と、緑色で発光する蛍光体を有する光弁と、赤色で発光する蛍光体を有する光弁とが存在していることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】請求項１１に記載の表示装置において、動作中光源により放出される光が紫外線を有し、発光さすべき蛍光体は可視光で発光するようになっていることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】請求項１４に記載の表示装置において、赤色で発光する第１蛍光体と、緑色で発光する第２蛍光体と、青色で発光する第３蛍光体とが存在し、請求項１〜９のいずれか一項に記載の３つの光弁当り、赤色で発光する蛍光体を有する光弁と、緑色で発光する蛍光体を有する光弁と、青色で発光する蛍光体を有する光弁とが存在することを特徴とする表示装置。
【請求項１６】請求項１０に記載の表示装置において、各光弁に対し、当該光弁の透過スペクトルに一致する透過スペクトルを有するカラーフィルタが設けられ、これらカラーフィルタは、光源からの光路であって表示装置の画像出射面を含む光路中に設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項１７】請求項１６に記載の表示装置において、動作中各光弁は、互いに重なることのない第１の狭帯域透過スペクトルと第２の狭帯域透過スペクトルとの間で切換え可能となっており、各光弁に対し関連のカラーフィルタの透過スペクトルはこれら２つの狭帯域透過スペクトルのうちの１つのみに一致していることを特徴とする表示装置。
【請求項１８】請求項１６又は１７に記載の表示装置において、前記光源が多色光源であり、少なくとも２つの異なる色のカラーフィルタが設けられていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、光の透過を制御する光弁であって、この光弁は第１の素子と第２の素子とを有し、これら２つの素子のうちの前記第２の素子の側とは反対側で前記２つの素子のうちの前記第１の素子に入射される光の透過を制御するために、これら２つの素子のうちの少なくとも一方の素子が、他方の素子と光学的に接触するように移動制御できるようになっている当該光弁に関するものである。
【０００２】
本発明は更に、電子の形態で存在する信号を表示する表示装置であって、光源と、この光源から放出される光の透過率を電子の形態で存在する信号に基づいて制御する複数の光弁とを有する当該表示装置にも関するものである。
【０００３】
上述した種類の光弁及び表示装置は、国際公開パンフレットＷＯ９９／２８８９０に記載されており、既知である。このパンフレットには、複数の光弁と、ランプと、光導波路と、可動箔とが設けられた装置が開示されている。光導波路は、この光導波路に可動箔が局部的に“接触”して光導波路内の全反射条件が局部的に失われるまで光を捕捉する。可動箔と光導波路との組合せ体は、これらの可動箔及び光導波路が互いに接触しうる各位置で光弁を構成する。可動箔は、光導波路上の電極のマトリックスとこれに対向する透明プレート上の対向電極のマトリックスとにより発生される変調電界により発生される静電力により光導波路と接触させられたり、接触しないようにされたりする。
【０００４】
この原理は、横方向から光照射されるシステム、すなわち、光が光導波路のエッジからこの光導波路内に結合されるシステムにとって有効であるが、光弁の法線に沿って伝搬する光にとっては機能しない。
【０００５】
本発明の目的は、光弁及び当該光弁が設けられ、裏面からの照明が可能な装置を提供せんとするにある。
【０００６】
本発明によれば、前記２つの素子の各対向面に干渉フィルタ層が設けられ、これら干渉フィルタ層は、互いに光学的に接触すると、光弁上に入射される光に対し、これら干渉フィルタ層により決定される波長範囲内である透過率を有し、この透過率は、前記干渉フィルタ層が互いに接触しない場合の透過率と相違している光弁において、前記目的が達成される。
【０００７】
干渉フィルタ層は、光がこれら干渉フィルタ層の上に垂直に入射される場合にも有効である。
【０００８】
本発明による装置は、前述した１つ以上の光弁が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明による装置は、垂直に入射される光の透過を制御しうるようになる。これにより、輝度や光の効率に関する表示性能が後面照明により高められるようになる。
【００１０】
誘電体層を積層することにより、赤外線から紫外線までで変化する範囲としうる光の予め選択した波長範囲内で積層体の透過率及び反射率を選択しうるということ自体は知られている。反射被膜及び反射防止被膜のことは極めて良く知られていることである。これと関連する知識は本発明に用いているが、このことは本発明の一部を成すものではない。上述したところでは、波長範囲を参照しているが、これは特定の波長とすることも意味するものである。
【００１１】
表面上に設けられた１／４λ層は、波長λを有する光を関連の本体に入射させたり、この本体から出射させたりしうることを考慮することにより、本発明を最も容易に理解しうる。この種類のフィルタの機能は、厚さが１／４λで屈折率が交互に高く及び低くなっている誘電体層の反射型積層体に基づくものである。このような光学的積層体は、波長λを有する光を反射する。本発明は、２つのこれら積層体を前後に配置して互いに光学的に接触させると、１／２λの厚さの１つの層が得られ、２つの積層体が相俟って波長λの光を透過するという認識に基づくものである。これら２つの積層体を互いに近づくように又は互いに離れるように移動させることにより、光をスイッチングでき、可制御光弁が得られる。このように、波長λの垂直入射光に対し、完全透過と完全反射、すなわち、完全非透過との間で切換えうる光弁が形成される。
【００１２】
従って、反射性及び透過性の層構造体に関する知識を用いて、関連の層を互いに接触させたり離したりすることにより、所定の波長を中心とする所望な波長範囲に対し又は１つの特定の波長に対し全透過と全反射との間で切換えうる光弁を設計しうる。
【００１３】
本発明の光弁の好適例では、前記干渉フィルタ層のうちの少なくとも１つが、自己支持型の多層干渉箔を有していることを特徴とする。
【００１４】
このような多層干渉箔自体は既知であり、本発明による光弁に用いて好ましいものである。
【００１５】
これを用いることにより、干渉フィルタ層を設けるべき別個の支持体が不必要となる。その理由は、多層干渉箔自体が干渉フィルタ層を構成するためである。
【００１６】
本発明の上述した観点及びその他の観点は、以下の実施例に関する説明から明らかとなるであろう。
光源と、この光源から放出される光の透過を電子の形態で存在する信号に基いて制御する複数の光弁とを有し、電子の形態で存在する信号を表示する装置や、これらの光弁自体は、特に、米国特許第 ４，１１３，３６０号明細書、国際公開パンフレットＷＯ９７／３１２８８、国際公開パンフレットＷＯ９８／１９２０１、及び前述した国際公開パンフレットＷＯ９９／２８８９０から既知である。このような装置の更なる説明は省略する。又、上述した従来技術に述べられている光弁の動作は既知であることを前提にする。
【００１７】
図１Ａは、光弁１の線図的断面図を示す。光弁１は、電子の形態で存在する信号を表示する装置２の一部を形成する。この装置２は、光を光弁１の方向に放出する光源３を有し、この光は、矢印Ａで示すように、光弁１の一部を形成する透明支持体４上にほぼ垂直に、又はこれからほんの僅か異なる角度、例えば、最大３０°異なる角度で入射する。透明支持体４上には、例えばＩＴＯより成る透明電極５が既知のようにして設けられている。この電極５上には第１の干渉フィルタ層６が設けられている。この干渉フィルタ層６は既知のように複数の誘電体層を有することができ、これらの誘電体層をライン７により線図的に示す。この干渉フィルタ層から分離されて、第２の干渉フィルタ層８が透明支持体９上に設けられている。透明支持体９としては、厚さが５μｍ以下の箔を用いるのが好ましい。干渉フィルタ層８も複数の誘電体層をもって構成することができ、これらの誘電体層をライン１０で線図的に示す。透明支持体９からスペース１１だけ離間させて、又は離間させずに、電極１３が透明支持体１２上に設けられている。この電極１３もＩＴＯから形成しうる。透明支持体１２の面１４が光弁１及び装置２の出射面を構成している。支持体１２の面１５の側で透明支持体４及び１４と干渉フィルタ層６及び８との間のそれぞれの電極層５及び１３の位置決めに関しては、必ずしもこのようにする必要はないことに注意すべきである。上述した従来技術から明らかなように、電極５及び１３は上述したのとは異なる位置に設けることができる。しかし、干渉フィルタ層６及び８は互いに対向させるのが重要であり、図１Ａに示すようにこれらが互いに接触しない第１の位置と、図１Ｂに示すようにこれらが互いに接触する第２の位置との少なくとも２種類の位置をとりうる。
【００１８】
本発明の概要の説明を続ける前に、その一具体例を説明する。
以下の表１に示す具体例では、干渉フィルタ層６は、５３０ｎｍの波長に対してＴｉＯ２ とＳｉＯ２ とから交互に成る９個の層（表１参照）を有する。
【表１】
2004511827.tif 000001
干渉フィルタ層８の構成も表１に示す。この干渉フィルタ層もＴｉＯ２ とＳｉＯ２ との交互の層を有する。
【００１９】
表１に詳細を示す層６及び８は、これらが互いに接触していない場合には、図５Ａに示すように可視光に対して透明でなく、一方、これらが互いに接触している場合には、図５Ｂに示すように緑色光に対して狭い透過帯域を有する。
【００２０】
図１Ａでは、干渉フィルタ層６及び８が互いに接触していないと光がこれらの干渉フィルタ６及び８を透過しないことを１つの矢印Ａにより示している。
【００２１】
図１Ｂでは、光弁が干渉フィルタ６及び８において透明であることを順次の矢印Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤにより示している。
【００２２】
干渉フィルタ層６及び８間の光学的な接触を満足なものとするには、干渉フィルタ層６及び８の少なくとも一方に薄肉のポリマーフィルム２１を設けるのが望ましい。ポリマーフィルム２１には容易に変形しやすいという利点がある。このポリマーフィルム２１の厚さは、このポリマーフィルムが光学系の一部を形成する、すなわち、層６及び８の透過特性にとって重要な層の１つを形成するように選択するのが好ましい。極めて適切なポリマーは、架橋ポリジメチルシロキサン（ｎ＝１．４３のシリコーンゴム）又は屈折率を所望の値にするためのポリメチルフェニルシロキサンとのそのコポリマーを主成分とするものである。
【００２３】
図２は、強い光源３により且つ本発明を用いることにより、多色画像を観察者１７に可視化しうるようにした装置２の一例を示す。図面を明瞭にするために、この図２には、支持体４と、干渉フィルタ層６Ｂ、６Ｇ及び６Ｒと、干渉フィルタ層８と、透明支持体９と、カラーフィルタ１６Ｂ、１６Ｇ及び１６Ｒとのみを示す。
【００２４】
光源３は複数の色の光、例えば、赤Ｒ、緑Ｇ及び青Ｂの光を放出する。図２は更に、３つの異なる光弁、すなわち、光弁１Ｂ、光弁１Ｇ及び光弁１Ｒを示している。本例では、干渉フィルタ層８はあらゆる可視光を透過する広透過帯域を有する層である。光弁１Ｂに対しては、特に青色光を通す干渉フィルタ層６Ｂを選択し、光弁１Ｇに対しては、緑色光のみを通す干渉フィルタ層６Ｇを選択し、光弁１Ｒに対しては、赤色光のみを通す干渉フィルタ層６Ｒを選択する。これら干渉フィルタ層６Ｂ、６Ｇ及び６Ｒは、既知のように、これらが干渉フィルタ層８と接触していない場合には光を透過しないように構成する。光弁１Ｂ、１Ｇ及び１Ｒは装置２の表面上に既知のように規則的に分布させる。図２は線図的な断面図を示す。
【００２５】
図２に示す装置の演色を高める必要がある場合には、光弁１Ｂ、１Ｇ及び１Ｒの各々を、既知のカラーフィルタ１６Ｂ、１６Ｇ及び１６Ｒとそれぞれ関連させる。カラーフィルタ１６Ｂ、１６Ｇ及び１６Ｒを用いることにより、光弁１Ｒを囲む光弁１Ｂ及び１Ｇから到来する他の色の漏洩光が、フィルタ１６Ｒと関連する画素の位置に必要とする赤色光と混合するのが防止される。カラーフィルタ１６Ｂ、１６Ｇ及び１６Ｒは、これらを適切な光弁１Ｂ、１Ｇ及び１Ｒとそれぞれ関連させれば、光源３と観察者１７との間の光路中の任意の位置に設けることができる。
【００２６】
干渉フィルタ層６及びこれに関連するカラーフィルタ１６の透過帯域の幅は、カラーフィルタ１６の透過帯域が極めて狭い場合これに比べて各干渉フィルタ層６の透過帯域の幅が比較的広くなるように、又はカラーフィルタ１６の透過帯域が極めて広い場合これに比べて各干渉フィルタ層６の透過帯域の幅が比較的狭くなるように選択するのが好ましい。
【００２７】
図２では、色の選択を行う干渉フィルタ層は透明支持体４上に設けられ、透明支持体４上の各干渉フィルタ層と協同して透過を達成する干渉フィルタ層８は可動透明支持体９上に設けられている。干渉フィルタ層８を透明支持体４上に設けるとともに、色選択用の干渉フィルタ層を透明支持体９上に設けることもできること勿論である。単一のフィルタ層８の代りに、図２に括弧を付して示す狭帯域の干渉フィルタ層８Ｂ、８Ｇ及び８Ｒを用いることもできる。この場合、図１Ａ及び１Ｂで緑色光に対し説明した状態が、各光弁１Ｂ、１Ｇ及び１Ｒのそれぞれにおける青色光Ｂ、緑色光Ｇ及び赤色光Ｒの各色に対し生じる。組み合わせた干渉フィルタ層６及び８とカラーフィルタ１６Ｂ、１６Ｇ及び１６Ｒとの狭帯域特性の為に、彩度がかなり高くなる。
【００２８】
図３は、光源３が紫外光を放出する本発明による装置の他の実施例を示す。この場合、コリメータ１９が設けられ、干渉フィルタ層６及び８は装置２の表面全体に亙って均一な組成を有する。干渉フィルタ層６及び８は狭帯域を有し、光源３の紫外光スペクトル内のピークに適合されている。図３では、蛍光体１８Ｂ、１８Ｇ及び１８Ｒが、干渉フィルタ層８の右側に既知のように規則的に設けられている。これら蛍光体１８Ｂ、１８Ｇ及び１８Ｒは、光源３により放出されて光弁１Ｂ、１Ｇ及び１Ｒを透過する紫外光による影響の下で、青色Ｂ、緑色Ｇ及び赤色Ｒでそれぞれ発光する。図３では、コリメータ１９を透明支持体４の左側に示してあるが、このコリメータ１９を図３で干渉フィルタ層８の右側でしかも蛍光体１８Ｂ、１８Ｇ及び１８Ｒの左側に配置することもできる。
【００２９】
図２及び３の実施例は、図示の青色Ｂ、緑色Ｇ及び赤色Ｒの３色よりも少ない又は多い色に対して動作するように構成しうること勿論である。
【００３０】
本発明の他の実施例に対しては、図３をも参照する。後に説明するこの他の実施例では、カラーフィルタ１６Ｂ、１６Ｇ及び１６Ｒを光源３と装置２の出射面との間に既知のようにして配置される。更に、干渉フィルタ層６及び８は、これらが互いに接触していない際に第１の色の光を通し、これらが互いに接触している際に第２の色の光を通すように既知のようにして構成する。例えば、光弁１Ｂに対しては、第１の光を青色にするとともに第２の光を赤色とし、光弁１Ｇに対しては、第１の光を緑色にするとともに第２の光を青色とし、光弁１Ｒに対しては、第１の光を赤色にするとともに第２の光を青色とする。第１の色は、第２の色と異ならせるのが重要である。光弁をカラーフィルタと組み合わせることにより、光弁が第１の色の光を通し、これと同じ色の光がこの光弁と関連する適切なカラーフィルタをも通るが、この光弁が第２の色の光を通すと、この第２の色の光は関連のカラーフィルタを通らないようにしうる。
【００３１】
透明支持体４及び９が光導波路として機能しないようにするか、或いは、光源３のランプ構造を隠すようにするためには、透明支持体４、９及び１２の少なくとも１つに散乱機能を与えることができる。
【００３２】
上述した本発明の説明及び上述した従来技術は、干渉フィルタ層８を支持体９上に設けるという認識に基づくものである。しかし、例えば３Ｍ社の多層干渉箔も既知であり、これらの箔は、可視光に対し透明で、任意の厚さを有し、屈折率が異なる２つ以上の順次の箔層から成る。これらの条件が満足されると、このような箔は可視光に対する干渉フィルタ層を構成する。このような干渉フィルタ層は、その箔特性のために自己支持型であり、干渉フィルタ層８として用いる場合には、個別の透明支持体９上に設ける必要はない。従って、このような箔を用いると、光弁１及び装置２の機械的構造が簡単化される。このような箔を図４に線図的に示し、これに符号２０を付してある。
【００３３】
他の例の干渉フィルタ層は、コレステリック液晶のアレイより成る層をもって構成される。これらの液晶は層構造体をしており、これに入射される光波を干渉させる。この層構造体の層間の相対距離は、印加される電界に応じて変えることができる。この場合、電界による影響の下でスペクトル中の所望の位置に透過のピークを有しうる少なくともコレステリック液晶層を干渉フィルタ層として具える光弁を形成することができる。透過のピークの選択及び位置に応じて、特定の波長での光の透過又は不透過が生じる。
【００３４】
本発明は、上述した実施例に限定されず、幾多の変更を加えうること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明による光弁の一例の線図的断面図である。
【図１Ｂ】本発明による光弁の他の例の線図的断面図である。
【図２】複数の色の光に適合した複数の並置した光弁を示す線図的断面図である。
【図３】本発明による装置の一部を形成する複数の並置した光弁を示す線図的断面図である。
【図４】多層干渉箔を示す線図的断面図である。
【図５Ａ】２つの特定の干渉フィルタ層を互いに接触させない場合の、光弁の透過率の一例を波長の関数として示すグラフ線図である。
【図５Ｂ】図５Ａの干渉フィルタ層を互いに接触させた場合の、光弁の透過率の一例を波長の関数として示すグラフ線図である。