(57)【要約】【課題】  シャッタアクチュエータの小型化を実現して高精細化に対応でき、しかも、低消費電力で、高コントラストで輝度が高く、構造が簡単で信頼性の高い表示素子及び表示装置を提供する。【解決手段】  光を透過させない遮蔽板１０１と、上記遮蔽板に光を通過させるアパーチャ１０２ａ１と、上記アパーチャ１０２ａ１を開閉させるシャッタ１０３ａ１を有する表示素子１００である。シャッタに接した角棒部１１０を構成し、角棒部１１０の両端近傍に圧電駆動部１０４ａ１−１、１０４ａ１−２、１０４ａ１−３、１０４ａ１−４を形成する。圧電駆動部に交流電圧を印加して角棒部１１０に弾性進行波を励振し、弾性進行波で繰り返しシャッタ１０３ａ１を駆動させることによりアパーチャ１０２ａ１を開閉させ、アパーチャ１０２ａ１を通過する光を制御する。【選択図】図１
2015184293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過させない遮蔽板と、
上記遮蔽板に設けられて光を通過させるアパーチャと、
上記アパーチャを開閉させるシャッタと、
圧電材料を駆動材料とするマイクロ・エレクトリカル・メカニカルシステム素子を利用する圧電駆動部とを有する表示素子であって、
上記シャッタに接した角棒部を構成し、
前記圧電駆動部は、上記角棒部の両端近傍に、交流電圧を印加して上記角棒部に弾性進行波を励振し、上記弾性進行波で上記シャッタを移動させることにより上記アパーチャを開閉させ、上記アパーチャを通過する光を制御するように構成されていることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
上記角棒部は上記シャッタの片側もしくは両側に接するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
上記角棒部を上記シャッタの片側に接するように構成し、上記圧電駆動部の一つの片側に駆動交流電圧を印加し、上記圧電駆動部のもう一つの片側には抵抗を接続することを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項４】
上記角棒部を上記シャッタの両側に接するように構成し、上記シャッタの移動方向の同じ側にある上記圧電駆動部の２つの片側に駆動交流電圧を印加し、上記圧電駆動部のもう２つの片側には抵抗を接続することを特徴する請求項１に記載の表示素子。
【請求項５】
請求項１、２、３または４に記載の表示素子を含む表示装置。
【請求項６】
光を透過させない遮蔽板と、
上記遮蔽板に設けられて光を通過させるアパーチャと、
上記アパーチャを開閉させるシャッタと、
圧電材料を駆動材料とするマイクロ・エレクトリカル・メカニカルシステム素子を利用する圧電駆動部とを有する表示素子であって、
上記シャッタに傾けて接した突起部を構成し、
前記圧電駆動部は、上記突起部に、交流電圧を印加することにより弾性定在波を励振し、上記弾性定在波で上記シャッタを移動させることにより上記アパーチャを開閉させ、上記アパーチャを通過する光を制御するように構成されていることを特徴とする表示素子。
【請求項７】
上記突起部は上記シャッタの片側にのみ少なくとも２つ、もしくは両側に片側２つの少なくとも４つ接するように構成したことを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
【請求項８】
上記角棒部を上記シャッタの片側に接するように構成し、上記圧電駆動部の一つの片側に駆動交流電圧を印加することを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
【請求項９】
上記角棒部を上記シャッタの両側に接するように構成し、上記シャッタの移動方向の同じ側にある上記圧電駆動部の２つの片側に駆動交流電圧を印加することを特徴する請求項６に記載の表示素子。
【請求項１０】
請求項６、７、８または９に記載の表示素子を含む表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子及び表示装置に関し、より詳細には、圧電材料を駆動材料とするマイクロ・エレクトリカル・メカニカルシステム（ＭＥＭＳ）素子を利用する表示素子及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ディスプレイは長い期間主役であったＣＲＴディスプレイにとって替って、液晶ディスプレイ、ＰＤＰを代表とするフラットパネル・ディスプレイが社会の主流になっており、大型画面ではＴＶやパソコンのモニタとして、小型画面では携帯電話、タブレット、携帯用オーディオプレーヤなど多くの機器のディスプレイとして広く使用されている。フラットパネル・ディスプレイの中でも、現在のディスプレイの主役は液晶ディスプレイであるが、動作上の大きな制約として偏光照明光を必要とする。一般に、照明光の偏光により光量は著しく減衰し、それによってディスプレイの輝度が低下し、輝度を上げようとすれば消費電力が大きくなり、また比較的高価な光構成部品が必要となる。このため、液晶ディスプレイの有するコントラスト比は一般に低く、表示イメージの明瞭度と表示イメージ全体の品質を低下させる。特に、屋外でディスプレイを使用する時には輝度が低いので見にくいという大きな問題がある。輝度を高くしようとすれば消費電力が大きくなるので、電池を電源とするモバイル機器にとっては大きな欠点になる。また、一般に複雑で高価な部品構成と困難な製造工程を必要とするという問題点も有する。
【０００３】
上述した画面の輝度が低い、コントラスト比が低い、消費電力が大きい、構造が複雑であるなどの問題を解決するために、マイクロ・エレクトリカル・メカニカルシステム（ＭＥＭＳ）を利用した表示素子及び表示装置が提案されている。
【０００４】
特許文献１（特開２００３−２７０５８９号公報）は、ディスプレイの各画素に対応したアパーチャと反射板を形成した静電型ＭＥＭＳアクチュエータを有し、到来する光を反射板で反射し、反射した光をアパーチャを通して表示に利用してディスプレイする機構を有する。静電型ＭＥＭＳアクチュエータは片持ち梁型アクチュエータであり、通電して静電力により静電型ＭＥＭＳアクチュエータを変形させると反射板の角度が変わりことによって、到来光の反射される反射光の角度が変わり、その結果、アパーチャを通過する光量が変化するという動作原理を有する。しかし、各画素に対する静電型ＭＥＭＳアクチュエータ部が占める面積が大きい割りに反射板の変位が小さく、加えてアパーチャの面積が小さいので通過する光量が少なく、また、静電型ＭＥＭＳアクチュエータ部の形状が大きいので画素が大きくなり高精細化が難しい。また、静電型アクチュエータは高電圧駆動なので消費電力が大きく、静電型ＭＥＭＳアクチュエータが大きいので構成した機器が大きくなるという欠点も有する。
【０００５】
特許文献２（特開２００８−１９７６６８号公報）及び特許文献３（特開２０１１−０３９５３４号公報）は、静電型ＭＥＭＳアクチュエータのディスプレイであり、各画素に対応したアパーチャとシャッタを駆動する静電型ＭＥＭＳアクチュエータを有し、高電圧通電により静電型ＭＥＭＳアクチュエータを変形させてシャッタを駆動し、アパーチャをシャッタで開閉して到来する光の通過量を制御してディスプレイを構築する。静電型ＭＥＭＳアクチュエータは二つの片持ち梁型アクチュエータである。しかし、画素の面積に対して静電型ＭＥＭＳアクチュエータの占める面積が大きく、その結果、光を通過させるアパーチャの面積が小さいので通過する光量が少なく、また、静電型ＭＥＭＳアクチュエータが大きいので高精細化が難しい、また、静電アクチュエータは高電圧駆動を必要とし、消費電力が大きくなるという欠点を有する。
【０００６】
上述するように、静電型ＭＥＭＳ型ディスプレイは、静電力を駆動力として採用していたため、駆動電圧が高くなり、駆動力が小さく、反射板やシャッタなどを駆動するのに大きな形状のアクチュエータが必要になる。結果として画素の面積に対してアクチュエータの占める面積が大きくなり、その結果、アパーチャの面積が小さくなって制御できる光量が少なくなり高効率で明るいディスプレイの実現が困難である。また、大きな形状のアクチュエータが必要になることによりディスプレイの高精細化が難しい、加えて、高電圧が必要となることにより消費電力が大きいという欠点を有する。
【０００７】
これに対し、特許文献４（特開２００１−３５６２８１号公報）は、シャッタアクチュエータ材料に有機圧電材料を用いており、アクチュエータ形状として片持ち梁型アクチュエータを採用しているので、駆動電圧を低くでき、消費電力を小さくすることができる。また、アクチュエータ材料が有機であるため可動域が大きく、比較的、シャッタアクチュエータの形状を小さくでき、表示装置の高精細化が可能である。しかし、有機圧電材料は弾性定数及び圧電定数の温度特性が大きく、環境温度の変化によりシャッタ動作の変化が大きくなり、また、経時変化により有機圧電材料の特性が変化する。すなわち、表示素子及び表示装置の動作が不安定になるという問題を有する。
【０００８】
特許文献５（特表２００２−５１２７０１号公報）は、シャッタアクチュエータ材料にＰＺＴ、ＰＬＺＴなどの無機圧電材料を用いており、アクチュエータ形状として基本的に片持ち梁型アクチュエータを採用しているので、同様に駆動電圧を低くでき消費電力を小さくすることができる。そして、無機圧電材料は弾性定数及び圧電定数の温度特性が小さく、環境温度の変化に対して表示素子及び表示装置の動作が安定である。しかし、アクチュエータ材料が無機であるため可動域は小さく、シャッタアクチュエータの形状は特許文献４よりも大きくなり、表示装置の高精細化は困難である。
【０００９】
以上に述べたように、圧電型ＭＥＭＳ型ディスプレイは、アクチュエータとして圧電力を駆動力として採用しているため、駆動電圧が低く、駆動力が大きい。従って、反射板やシャッタなどを駆動するのに静電型より小さなアクチュエータでよい。結果として画素の面積に対してアクチュエータの占める面積が小さくなり、アパーチャの面積が大きくなって静電型より制御できる光量が大きくなる。しかし、将来の高精細化に対応する高精細化は依然として難しい。この理由は、圧電アクチュエータが片持ち梁構造の単純動作であり十分な可動領域が実現できない、そのため十分な小型化を達成できていないことが原因である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２７０５８９号公報
【特許文献２】特開２００８−１９７６６８号公報
【特許文献３】特開２０１１−０３９５３４号公報
【特許文献４】特開２００１−３５６２８１号公報
【特許文献５】特表２００２−５１２７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、シャッタアクチュエータの小型化を実現して高精細化に対応でき、しかも、低消費電力で、高コントラストで輝度が高く、構造が簡単で信頼性の高い表示素子及び表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、光を透過させない遮蔽板と、遮蔽板に設けられて光を通過させるアパーチャと、アパーチャを開閉させるシャッタと、圧電材料を駆動材料とするマイクロ・エレクトリカル・メカニカルシステム素子を利用する圧電駆動部とを有する表示素子であって、シャッタに接して角棒部を構成し、角棒部の両端近傍に圧電駆動部を形成し、圧電駆動部に交流電圧を印加することにより角棒部に弾性進行波を励振し、上記シャッタを移動させることにより上記アパーチャを開閉させることにより、アパーチャを通過する光を制御する表示素子である。
【００１３】
本発明は、角棒部の両側に設置した圧電駆動部に交流電圧を印加して弾性進行波を励振し、弾性進行波で繰り返し駆動を行うことによりシャッタを移動させているので、片持ち梁構造などの単純構造で一回動作のアクチュエータに比べて、シャッタアクチュエータを小型化できる。
【００１４】
また、本発明は、光を透過させない遮蔽板と、遮蔽板に設けられて光を通過させるアパーチャと、アパーチャを開閉させるシャッタと、圧電材料を駆動材料とするマイクロ・エレクトリカル・メカニカルシステム素子を利用する圧電駆動部とを有する表示素子であって、シャッタに傾けて接した突起部を構成し、突起部に圧電駆動部を形成し、圧電駆動部に交流電圧を印加することにより弾性定在波を励振し、シャッタを移動させることによりアパーチャを開閉させることにより、アパーチャを通過する光を制御する圧電駆動部を構成する表示素子である。
【００１５】
本発明は、突起部に設置した圧電駆動部に交流電圧を印加して弾性定在波を励振することにより繰り返し突っつき駆動を行うことによりシャッタを移動させているので、片持ち梁構造などの単純構造の一回動作のアクチュエータに比べて、シャッタアクチュエータを小型化できる。
【００１６】
本発明の表示装置は、上記表示素子を含んで構成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の目的は、シャッタアクチュエータの小型化を実現して、高精細化に対応可能にし、しかも、低消費電力で、高コントラストで輝度が高く、構造が簡単で信頼性の高い表示素子及び表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１の表示素子の平面図である。
【図２】（Ａ）乃至（Ｄ）は、実施の形態１の表示素子の一つのユニットの平面図である。
【図３】実施の形態１の表示素子の動作を説明する部分図である。
【図４】実施の形態１の表示素子の動作を説明する別の部分図である。
【図５】実施の形態２の表示素子の平面図である。
【図６】（Ａ）乃至（Ｄ）は、実施の形態２の表示素子の一つのユニットの平面図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１の表示素子の動作を説明する部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明の表示装置を構成する表示素子１００の平面図である。同図において１０１はシリコン、ガラス板等の精密加工が容易な薄板であり、材料が透明である場合には光が透過しないように表面を金属薄膜、セラミック薄膜などで被覆した遮蔽板である。遮蔽板１０１には、光を透過させるアパーチャ（窓）１０２ａ１、１０２ａ２・・・、１０２ｂ１、１０２ｂ２・・・、１０２ｃ１、１０２ｃ２・・・が開けられており、これらのアパーチャを光が通過する。１０３ａ１、１０３ａ２・・・、１０３ｂ１、１０３ｂ２・・・、１０３ｃ１、１０３ｃ２・・・はシャッタであり、実際には遮蔽板１０１の後ろに存在しているので見えていないが、ここでは動作をわかりやすくするため透過して表示している。１０４ａ１−１、１０４ａ１−２、１０４ａ１−３、１０４ａ１−４・・・はＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＬＴ、ＺｎＯなどの圧電薄膜（圧電材料）で形成されたマイクロ・エレクトリカル・メカニカルシステム素子を利用する圧電駆動部である。ここでは、アパーチャ１０２ａ１とシャッタ１０３ａ１を取り囲む箇所のみ記号を記入しているが、アパーチャ１０３ａ２とシャッタ１０３ａ２、アパーチャ１０３ｂ１とシャッタ１０３ｂ１、・・・などを取り囲む箇所にも同様に記号を付与する。アパーチャ１０２ａ１、シャッタ１０３ａ１、圧電駆動部１０４ａ１−１、１０４ａ１−２、１０４ａ１−３、１０４ａ１−４で一つのユニット（表示素子）を構成し、このユニットが表示装置の画素に対応している。つまり、表示装置の画素数だけユニットが遮蔽板１０１に形成される。１０５ａ１、１０５ｂ１・・・などは振動的に分離するためのスリットで、図１にはわかりやすさのため一部にのみ符号を付与しており、同図に示された縦方向の各ユニットを分離している。
【００２１】
図２は図１の表示素子１００の一つのユニットの平面図であり、同図中の記号は図１と同じである。図２において、遮蔽板１０１に小さなスリット１０６ａ１、１０６ｂ１が設けられ、シャッタ１０３ｂ１はこのスリット１０６ａ１、１０６ｂ１にはめ込まれて、スリット１０６ａ１、１０６ｂ１に沿って紙面に平行で横方向に移動するように構成されている。スリット１０５ａ１とスリット１０６ａ１は弾性振動的に分離された角棒部を形成し、スリット１０５ｂ１とスリット１０６ｂ１も弾性振動的に分離された角棒部を形成する。これらの角棒部の両端付近に圧電駆動部１０４ａ１−１、１０４ａ１−２、１０４ａ１−３、１０４ａ１−４が形成されている。図２では角棒部は２箇所設けられているが、シャッタ１０３ｂ１が紙面に平行で横方向に安定に移動すれば、どちらか１箇所設ければ良い。図２（Ａ）はシャッタ１０３ｂ１が完全に開いた状態である。
【００２２】
ここで、圧電薄膜からなる圧電駆動部１０４ｂ１−１と１０４ｂ１−２に駆動交流電圧を印加すると、図２（Ｂ）で矢印で示すように、弾性進行波がスリット１０５ａ１とスリット１０６ａ１の間の角棒部、及びスリット１０５ｂ１とスリット１０６ｂ１の間の角棒部を左から右へ進行する。２つの弾性進行波はシャッタ１０３ｂ１を駆動して、シャッタ１０３ｂ１は図２（Ｂ）のように紙面の左から右に向かって移動し、アパーチャ１０２ｂ１を閉じていく。ここで、圧電駆動部１０４ｂ１−１と１０４ｂ１−２に印加する駆動電圧はのこぎり波のような非対称の電圧波形であれば駆動効率を高めることができる。また、圧電薄膜１０４ｂ１−３と１０４ｂ１−４を整合インピーダンス近傍のインピーダンスで終端すれば、進行してきた弾性波を吸収でき駆動効率を上げることができる。図２（Ｃ）はアパーチャ１０２ｂ１がシャッタ１０３ｂ１で完全に閉じられた状態である。
【００２３】
逆に、圧電駆動部１０４ｂ１−３と１０４ｂ１−４に駆動交流電圧を印加すると、図２（Ｄ）に矢印で示すように、弾性進行波がスリット１０５ａ１とスリット１０６ａ１の間の角棒部、及びスリット１０５ｂ１とスリット１０６ｂ１の間の角棒部を図２（Ｂ）の時と逆の方向（右から左）に進行する。同様に、弾性進行波はシャッタ１０３ｂ１を駆動して、シャッタ１０３ｂ１は図２（Ｄ）のように紙面の右から左に向かって進行し、アパーチャ１０２ｂ１を開いていく。結果的に、圧電薄膜１０４ｂ１−１と１０４ｂ１−２、または圧電薄膜１０４ｂ１−３と１０４ｂ１−４を交流電圧駆動することによってアパーチャ１０２ｂ１の開閉を行うことができる。
【００２４】
図３は弾性進行波によりシャッタ１０３ｂ１を駆動する動作を詳細に説明するための角棒部の部分図であり、遮蔽板１０１のスリット１０５ａ１とスリット１０６ａ１の間の角棒部を拡大してある。図３に示す部分はスリット１０５ａ１とスリット１０６ａ１により弾性的に分離されており、弾性振動的にはほぼ独立した角棒のように見なせる。この角棒部１１０の両端には、ＰＺＴやＰＬＺＴなどの圧電材料がスパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法などの方法で圧電駆動部（圧電薄膜）１０４ｂ１−１、１０４ｂ１−３として形成されている。例えば、圧電駆動部１０４ｂ１−１に交流電圧を印加すると、圧電駆動部１０４ｂ１−１は圧電効果で弾性振動を開始し、この圧電振動（弾性波）は角棒部１１０を同図中の矢印の方向に進行する。圧電振動進行波は圧電駆動部１０４ｂ１−３で反射して定在波成分となるので、圧電駆動部１０４ｂ１−３には整合インピーダンスに近い抵抗で電気的に短絡しておき、角棒部１１０を進行してきた弾性進行波を圧電駆動部１０４ｂ１−３で電圧に変換して抵抗で損失することにより、定在波成分の少ない弾性進行波が得る。この弾性進行波と遮蔽板１０１のスリット１０５ｂ１とスリット１０６ｂ１の間の角棒部の弾性進行波は共にシャッタ１０３ｂ１を駆動し、弾性進行波の進行方向にシャッタ１０３ｂ１を移動させる。同図ではシャッタ１０３ｂ１を紙面の左から右に駆動する場合を示しているが、紙面の右から左に駆動する場合も同様である。
【００２５】
図４は弾性進行波によりシャッタ１０３ｂ１を駆動する動作を詳細に説明するための別の角棒部の部分図であり、図３と同様に遮蔽板１０１のスリット１０５ａ１とスリット１０６ａ１の間の箇所を拡大してある。図３の説明では圧電振動は圧電駆動部１０４ｂ１−１に交流電圧で駆動するのみであったので、圧電振動は圧電駆動部１０４ｂ１−１の両側に進行するので約半分の振動エネルギーが無駄になったが、図４では圧電駆動部１０４ｂ１−１、１０４ｂ１−３の両側に切り欠き部１１１を形成しているので、圧電振動は圧電駆動部１０４ｂ１−１の右側に主に進行するので、より高効率で弾性進行波が得られ、より高効率でシャッタ１０３ｂ１の駆動が可能である。
【００２６】
以上で説明した表示素子１００の片側に光源を設置して、アパーチャ１０２をシャッタ１０３で開閉して、もう一方の側から見れば透過型表示装置が構成でき、表示素子１００の片側にミラーを設置するか、シャッタ１０３にミラーを構成して、アパーチャ１０２をシャッタ１０３で開閉して、光と同じ側から見れば反射型表示装置が構成できる。また、ミラーをハーフミラーとすれば、透過型と反射型の両方の機能を持つ表示装置を構成することもできる。
【００２７】
（実施の形態２）
図５は別の本発明の表示装置を構成するのに用いられる表示素子２００の平面図である。同図において２０１はシリコン、ガラス板等の精密加工が可能な薄板であり、光を透過する材料の場合は光が透過しないように表面を金属薄膜、セラミック薄膜などで被覆した遮蔽板である。遮蔽板２０１にはアパーチャ（窓）２０２ａ１、２０２ａ２・・・、２０２ｂ１、２０２ｂ２・・・、２０２ｃ１、２０２ｃ２・・・が開けられており、これらのアパーチャを光が通過する。２０３ａ１、２０３ａ２・・・、２０３ｂ１、２０３ｂ２・・・、２０３ｃ１、２０３ｃ２・・・はシャッタであり、アパーチャを開閉する。シャッタは実際には遮蔽板２０１の後ろに存在しているので見えていないが、ここでは動作をわかりやすくするため透過して表示している。２０４ａ１−１、２０４ａ１−２、２０４ａ１−３、２０４ａ１−４、・・・は、それぞれ突起部２０５ａ１−１、２０５ａ１−２、２０５ａ１−３、２０５ａ１−４、・・・に形成されたＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＬＴ、ＺｎＯなどの圧電薄膜で形成された圧電駆動部である。ここでは、図を見やすくするため一部にのみ記号を付与している。アパーチャ２０２ａ１、シャッタ２０３ａ１、突起部２０５ａ１−１、２０５ａ１−２、２０５ａ１−３、２０５ａ１−４と圧電駆動部２０４ａ１−１、２０４ａ１−２、２０４ａ１−３、２０４ａ１−４で一つのユニットを構成し、このユニットが表示素子あるいは表示装置の画素に対応している。つまり、表示装置の画素数だけユニットが遮蔽板２０１に形成される。
【００２８】
図６は図５の表示装置２００の一つのユニットの平面図であり、同図中の記号は図５と同じである。図６（Ａ）はシャッタ２０３ａ１が完全に開いた状態である。
【００２９】
ここで、圧電薄膜からなる圧電駆動部２０４ａ１−１と２０４ａ１−２に駆動交流電圧を印加すると、図６（Ｂ）に示すように、突起部２０５ａ１−１と２０５ａ１−２が白い矢印の方向に弾性振動し、突起部２０５ａ１−１と２０５ａ１−２とシャッタ２０３ａ１は傾けて形成しているので、突起部２０５ａ１−１と２０５ａ１−２は共にシャッタ２０３ａ１を突っついて駆動して、シャッタ２０３ａ１は図６（Ａ）のように紙面の左から右に向かって移動し、アパーチャ２０２ｂ１を閉じていく。ここで、圧電薄膜２０４ａ１−１と２０４ａ１−２に印加する駆動交流電圧は突起部２０５ａ１−１と２０５ａ１−２の共振近傍の周波数であれば駆動効率を高めることができる。図６（Ｃ）はアパーチャ２０２ａ１がシャッタ２０３ａ１で完全に閉じられた状態である。
【００３０】
逆に、圧電薄膜２０４ａ１−３と２０４ａ１−４に駆動交流電圧を印加すると、図６（Ｄ）に示すように、突起部２０５ａ１−３と２０５ａ１−４が矢印の方向に変形し、シャッタ２０３ａ１を突っついて駆動して、シャッタ２０３ａ１は図６（Ｄ）のように紙面の右から左に向かって移動し、アパーチャ２０２ａ１を開いていく。すなわち、圧電薄膜２０４ａ１−１と２０４ａ１−２、または圧電薄膜２０４ａ１−３と２０４ａ１−４に駆動交流電圧を印加することによってアパーチャ２０２ａ１の開閉を行うことができる。ここで、突起部はシャッタの両側に設置されているが、シャッタがスムーズに移動すれば片側に設置するだけでも良い。
【００３１】
図７は突起の弾性定在波によりシャッタ２０３ａ１を突っついて駆動する動作を詳細に説明するための部分図であり、図６のユニットの上半分が描かれている。突起部２０５ａ１−３と２０５ａ１−３には、ＰＺＴやＰＬＺＴなどの圧電材料がスパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法などの方法で圧電駆動部（圧電薄膜）２０４ａ１−１、２０４ａ１−３として形成されている。例えば、図６（Ａ）において、圧電駆動部２０４ｂ１−１に交流電圧を印加すると、突起部２０４ａ１−１は圧電効果で同図中の白い矢印の方向に弾性振動を開始する。突起部２０４ａ１−１はシャッタ２０３ａ１に接触して傾けて設置されているので、突起部２０４ａ１−１はシャッタ２０３ａ１を突っついてシャッタ２０３ａ１を矢印の方向（紙面の左から右）に移動させる。図６（Ｂ）ではシャッタ２０３ａ１を紙面の右から左に駆動する場合を示している。
【００３２】
以上で説明した表示素子２００の片側に光源を設置して、アパーチャ２０２をシャッタ２０３で開閉して、もう一方から見れば透過型表示装置が構成でき、表示素子２００の片側にミラーを設置するか、シャッタ２０３にミラーを構成して、アパーチャ２０２をシャッタ２０３で開閉して、光をあてる方向から見れば反射型表示装置が構成できる。また、ミラーをハーフミラーとすれば、透過型と反射型の両方の機能を持つ表示装置を構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、表示素子及び表示装置に関し、より詳細には、圧電材料を駆動力とするマイクロ・エレクトリカル・メカニカルシステム（ＭＥＭＳ）素子を利用する表示素子及び表示装置に関する。本発明の表示素子及び表示装置は、コントラスト比が高く、表示イメージの明瞭度と表示イメージ全体の品質が高く、消費電力が小さい。従って、大型画面ではＴＶやパソコンのモニタとして、小型画面では携帯電話、タブレット、携帯用オーディオプレーヤなど多くの機器のディスプレイとして広く使用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１００  表示素子
１０１  遮蔽板
１０２ａ１、１０２ａ２、・・・  アパーチャ（窓）
１０３ａ１、１０３ａ２、・・・  シャッタ
１０４ａ１−１、１０４ａ１−２、・・・  圧電薄膜
１０５ａ１、１０４ｂ１、・・・  スリット
１１０  角棒部
１１１  切り欠き部
２００  表示素子
２０１  遮蔽板
２０２ａ１、２０２ａ２、・・・  アパーチャ（窓）
２０３ａ１、２０３ａ２、・・・  シャッタ
２０４ａ１−１、２０４ａ１−２、・・・  圧電薄膜
２０５ａ１−１、２０５ａ１−２、・・・  突起
【図１】
2015184293.tif 000003
【図２】
2015184293.tif 000004
【図３】
2015184293.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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