(57)【要約】【課題】本発明の目的は、現行のいずれの方式よりも高いレベルで、反射率、コントラスト、濃淡表示及びカラー表示の視認性向上に関する全ての要素を満足する非発光型の表示装置を提供することである。【解決手段】  本発明の表示装置（D）は、一定の間隔を開けて配置した2つの基板（Z1）及び基板（Z2）と、その基板の間隙に充填された正又は負の電荷を有する数平均粒子径100nm以上700nm以下の真球状単分散微粒子（P）と、少なくとも2つの電極とを有する表示装置であって、一の可視光を透過する材料からなる電極（A）に正又は負の電界を印加して該微粒子（P）を基板（Z1）に集積して、フォトニック結晶（PC）を構築することにより特定色（C）を反射表示する手段と、他方の電極（B）に電極（A）と同一の電界を印加して構築されたフォトニック結晶を解体することにより、特定色（C）を消光する手段とを備えることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の間隔を開けて配置した2つの基板（Z1）及び基板（Z2）と、その基板の間隙に充填された正又は負の電荷を有する数平均粒子径100nm以上700nm以下の真球状単分散微粒子（P）と、少なくとも2つの電極とを有する表示装置であって、一の可視光を透過する材料からなる電極（A）に正又は負の電界を印加して該微粒子（P）を基板（Z1）に集積して、フォトニック結晶（PC）を構築することにより特定色（C）を反射表示する手段と、他方の電極（B）に電極（A）と同一の電界を印加して構築されたフォトニック結晶を解体することにより、特定色（C）を消光する手段とを備えた表示装置（D）。
【請求項２】
微粒子（P）が、可視光を吸収しない材料からなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置（D）。
【請求項３】
ブラックマトリックス、電極（A）及び電極（B）を有し、電極（A）が基板（Z1）に直接設置されるか又は基板（Z1）に接合され、電極（B）がブラックマトリックスの部分に設置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置（D）。
【請求項４】
電極（B）及び基板（Z2）の少なくとも一方が可視光を吸収する材料からなるか、又は可視光を吸収する基板を背面に設置することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示装置（D）。
【請求項５】
基板（Z1）の内部表面に同一サイズの窪みが形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の表示装置（D）。
【請求項６】
基板（Z1）の内部表面に形成された窪みの間隔が、0又は微粒子（P）の直径の整数倍であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の表示装置（D）。
【請求項７】
基板（Z2）の内部表面にも窪みが形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の表示装置（D）。
【請求項８】
フォトニック結晶を解体後、フォトニック結晶を構築していた微粒子（P）がブラックマトリックスの部分に集積されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の表示装置（D）。
【請求項９】
2つの基板（Z1）及び基板（Z2）の間隙に水系液体又は非水系液体を充填することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の表示装置（D）。
【請求項１０】
反射表示する特定色（C）が赤色である請求項１に記載の表示装置（D1）と、反射表示する特定色（C）が緑色である請求項１に記載の表示装置（D2）と、反射表示する特定色（C）が青色である請求項１に記載の表示装置（D3）とを積層した構造であって、前面側2層の表示装置が、それを構成する電極（B）及び基板（Z2）が可視光を透過する材料からなり、かつ、可視光を吸収する基板を背面に設置しないことを特徴とする積層型表示装置（DC）。
【請求項１１】
印可する電界の強度を制御して微粒子（P）の集積層数を増減させることにより、特定色（C）の反射強度を調整する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の表示装置の濃淡の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニック結晶を利用した新規な表示装置に関する。具体的には、フォトニック結晶を利用したペーパーライクディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、可変情報の表示装置として、ＣＲＴ（陰極線管）や液晶ディスプレイなどが広く普及している。ＣＲＴやバックライトを使用するタイプの液晶ディスプレイなどの発光型のディスプレイは、長時間にわたる使用においては見るものの目を疲れさせ、文書等を読むのには適さない。
一方、バックライトを使用しないタイプの液晶ディスプレイは偏光板の使用による画面の暗さが顕著に現れ、視認性が悪いという問題がある。
今後、所謂ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や電子ブック等の携帯可能な情報機器の表示装置の他、新聞や本、雑誌、ポスター等の印刷物のディスプレイ表示への置き換わりにおいては、長時間にわたる使用においても見るものの目を疲れさせにくく、視認性が良好であることが必要である。ここで、視認性向上の要因としては、反射率が高いことやコントラストが高いこと、多数の濃淡表示、更には、カラー表示が挙げられる。また、消費電力が少なく、画像のメモリー性を有していることも必要である。
【０００３】
これらの要求をある程度満足する非発光型のディスプレイとして、所謂ペーパーライクディスプレイが盛んに研究開発されている。ペーパーライクディスプレイには、種々の方式があり、例えば、ツイストボール方式（特許文献1）やマイクロカプセル型・水平型などの電気泳動方式（特許文献2、3）、コレステリック液晶方式（特許文献4）などが挙げられる。
【０００４】
ツイストボール方式やマイクロカプセル型・水平型などの電気泳動方式は、比較的高い反射率を実現することができるが、コントラストや濃淡表示においては、まだまだ改良すべき部分が多くある。  
また、カラー表示化も要求されるが、これらの方式においてカラー表示を可能にするためには、カラーフィルターを使用しなければならず、反射率が大幅に低下することになる。従って、高い反射率とカラー表示という両方の性能を両立することは困難である。
【０００５】
一方、コレステリック液晶方式によれば、カラーフィルターを使用しなくてもカラー表示が可能であり、また、多数の濃淡表示も可能である。しかし、ツイストボール方式やマイクロカプセル型・水平型などの電気泳動方式のような高い反射率を実現することは難しく、また、通常の液晶ディスプレイと同様にコントラストにも課題がある。
【０００６】
従って、現行のいずれの方式においても、反射率、コントラスト、濃淡表示及びカラー表示といった視認性に関する全ての要素を満たす方式は存在しない。今後、文書だけでなく、写真や更には動画も高いレベルで表示可能なペーパーライクディスプレイが求められるようになると考えられ、これら全ての要素を十分に満足する表示方式（装置）が必要である。
【特許文献１】特開平8-234685
【特許文献２】特表2004-500583
【特許文献３】特開平11-212499
【特許文献４】特開平11-326871
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
即ち、本発明の目的は、現行のいずれの方式よりも高いレベルで、反射率、コントラスト、濃淡表示及びカラー表示の視認性向上に関する全ての要素を満足する非発光型の表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一定の間隔を開けて配置した2つの基板（Z1）及び基板（Z2）と、その基板の間隙に充填された正又は負の電荷を有する数平均粒子径100nm以上700nm以下の真球状単分散微粒子（P）と、少なくとも2つの電極とを有する表示装置であって、一の可視光を透過する材料からなる電極（A）に正又は負の電界を印加して該微粒子（P）を基板（Z1）に集積して、フォトニック結晶（PC）を構築することにより特定色（C）を反射表示する手段と、他方の電極（B）に電極（A）と同一の電界を印加して構築されたフォトニック結晶を解体することにより、特定色（C）を消光する手段とを備えた表示装置（D）である。
【発明の効果】
【０００９】
本本発明の表示装置（D）によれば、現行のいずれの方式よりも高いレベルで、反射率、コントラスト、濃淡表示及びカラー表示の視認性向上に関する全ての要素を満足するペーパーライクディスプレイを提供することができる。
文書だけでなく、写真や更には動画も高いレベルで表示可能な従来にはないペーパーライクディスプレイとなり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
一定の間隔を開けて配置した2つの基板（Z1）及び基板（Z2）とは、真球状単分散微粒子（P）や、好ましくは絶縁性液体（L）、その他添加剤などを保持するための容器としての機能を有する部材であり、この基板の間隙に真球状単分散微粒子（P）などが充填される。
従って、基板（Z1）と基板（Z2）は、充填された真球状単分散微粒子（P）などが漏洩しないように接合する必要がある。
基板（Z1）の構成材料としては、樹脂（アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂等）、金属（鉄、ニッケル、銅、金、シリコン等）、金属化合物（シリカ（ガラス）、酸化チタン、ジルコニア等）などを使用することができるが、加工性のし易さや透明性の観点等から、樹脂又は金属化合物であることが好ましく、更に好ましくは、樹脂である。樹脂としては、透明性が高い樹脂が好ましく、ポリエチレンテレフタレート（PET）等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂が特に好ましい。
【００１１】
基板（Z2）の構成材料としては、基板（Z1）と同じ材料を使用することができる。1層で表示装置（D）を構成する場合、可視光を吸収する材料を使用することができる。可視光を吸収する材料としては、カーボンブラック、鉄黒（四三酸化鉄）等の黒色顔料やクロム、酸化銅等の黒色金属などを使用することができる。これらの材料自体は、それ自体で基板（Z2）を構成することもできるが、樹脂や金属化合物等に分散又はメッキ等をすることにより複合化して使用することが好ましい。
基板（Ｚ1）と基板（Ｚ2）との接合方法としては、特に限定されるものではなく、接着剤層をどちらか又は両方の基板に設けて接着剤を介して接合する方法やどちらかの基板が樹脂から構成されている場合には、樹脂のガラス転移温度以上に加熱して接着することにより直接接合する方法などが挙げられる。また、基板間に隙間が発生するような場合には、エポキシ樹脂等の公知の半導体封止材を使用して隙間を塞ぐことが好ましい。
【００１２】
一定の間隔を開けて基板（Z1）及び基板（Z2）を配置するとは、真球状単分散微粒子（P）の電界による移動をスムーズに行うことができる間隙が存在するように配置することを意味する。基板（Ｚ1）と基板（Ｚ2）の間にスペーサーや接着剤層などを挟んで一定の間隔を開けて配置してもよいが、真球状単分散微粒子（P）が移動できる間隙が存在する限り、前述のように、基板（Z1）と基板（Z2）とを直接接合してもよい。
基板（Ｚ1）と基板（Ｚ2）の間隔としては、表示装置（D）の薄膜化、表示速度などの観点から、5μｍ以上500μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは10μｍ以上200μｍ以下、特に好ましくは15μｍ以上100μｍ以下である。
【００１３】
基板（Z1）及び（Z2）は、容器としての機能以外にも、各々下記のような機能を有する。
基板（Z1）は、内部表面、即ち、基板（Ｚ2）と向かい合う側の表面に真球状単分散微粒子（P）を集積して、フォトニック結晶（ＰＣ）を構築できる基板でなければならない。フォトニック結晶は、後述のように、極めて規則性の高い構造体であるから、基板（Ｚ1）の表面には、構造の乱れを生じさせるような不規則な凹凸がないことが好ましい。基板（Ｚ1）の内部表面の形態としては、極めて平滑性の高い平面形状又は同一のサイズの窪みが形成された形状であることが好ましく、更に好ましくは、同一のサイズの窪みが形成された形状である。
基板（Z1）の内部表面に形成された窪みは、フォトニック結晶（PC）の形状を決定するテンプレートとして機能する。従って、窪みのサイズが揃った基板（Ｚ1）を使用すれば、内部表面が平面形状の場合よりも均一性の高いフォトニック結晶（PC）を構築することができる。
【００１４】
窪みの形状としては、四角錐型（図1）、円錐型、六角錐型、溝の延長方向に対して垂直な断面が台形や三角形（V溝）等の形状である溝型（図2）などが挙げられる。ここで溝とは、細長い形状の窪みを意味する。これらの形状のうち、得られる3次元フォトニック結晶の均一性向上等の観点から、四角錐型（図1）又はV溝型（図2）であることが好ましい。
窪みの断面のサイズ（μm）としては、0.5〜50であることが好ましく、更に好ましくは短径が1〜30、特に好ましくは2〜20であり、サイズがこの範囲内であれば短径と長径が存在する溝型であってもよい。
窪みの深さ（μm）としては、0.5〜50であることが好ましく、更に好ましくは1〜30、特に好ましくは2〜20である。深さがこの範囲内であれば、フォトニック結晶の均一性がさらに良好なものとなる。
【００１５】
窪みの形状としては、前述のように四角錐型又はV溝型が好ましいが、さらに具体的には、表面が（100）面又は（110）面であるシリコン基板を異方性エッチングすることにより作製される（111）面を表面に持つ窪みが好ましい。表面が（100）面であるシリコン基板を異方性エッチングすると、基板表面と54.74°をなす図1のような四角錐型の窪み又は図2のようなＶ溝が形成される。表面が（100）面であるシリコン基板を異方性エッチングすると、基板表面と35.27°をなす窪みが形成される。この異方性エッチングによる方法を使用すれば、極めて均一性の高い窪みが形成され、この窪みに真球状微粒子（Ｐ）を集積して、構築されるフォトニック結晶は面心立方格子構造のみからなる単結晶構造となる。
【００１６】
具体的な異方性エッチングによる窪みを有する基板（Z1）の作製方法を一辺が20cmの表面に（100）面を有するシリコン基板を原料基板として説明する。
一辺20cmのシリコン基板を1000℃で1.5時間、大気中で加熱することにより酸化膜を形成した後、ピラニア液（硫酸と30%過酸化水素水を体積比1：9で混合したもの）にて洗浄して有機物を完全に除去した。
乾燥後、スピンコーターによりレジストを塗布し、約400nmの膜厚のレジスト膜をシリコン基板上に形成した（180℃で3分間プリベーク）。レジストはαメチルスチレン-αクロロアクリレート共重合体（ZEP520（ポジ型レジスト）、日本ゼオン社製）を使用した。
このレジスト膜に電子線描画装置にて適当な窪み断面のサイズに対応するようにパターンを描画した後、現像液（ZEP-RD、日本ゼオン社製）に浸漬してマスクパターンを作製した。
【００１７】
BHF（フッ化アンモニウムとフッ酸を体積比1：9で混合したもの）に数分間浸漬して酸化膜のみを取り除いた後、水酸化カリウム（30％）とイソプロピルアルコール（12％）からなる水溶液に1時間浸漬して、異方性エッチングを行った。最後に、酸化膜をBHFにて取り除いて、ナノインプリント基板用の鋳型基板（表面が（111）面を有する）を作製した。
この鋳型基板を使用して、ニッケル製のナノインプリント基板を得た。厚みが20μmのＰＥＴ薄膜をスピンコートにより作製し、又は、市販のPETフィルムを準備し、インプリント基板をガラス転移温度以上に加熱したPET薄膜などに押し当てて窪みを一面に形成した後、20cm角にカットして基板（Z1）を作製することができる。最後の工程は、所謂ナノインプリント法であり、基板樹脂を加熱して成型する方法のみならず、紫外線により基板樹脂を硬化する方法や超臨界二酸化炭素を使用する方法など公知の方法を使用することができる。
【００１８】
基板（Z1）に形成された窪みの間隔は、0又は微粒子（P）の直径の整数倍であることが好ましい。
ここで窪みの間隔とは、図3に示すように、窪みのエッジ間の間隔を意味する。窪みの間隔が前述の条件を満たすと、フォトニック結晶（PC）の積層数を増加することが可能となり、反射率や濃淡表示などの性能向上の観点から好ましい。ここで窪みの間隔が0とは、図4に示すように、窪みのエッジが他方の窪みのエッジと重なる場合を意味する。すなわちＤがOの場合である。
窪みの間隔は電子線描画の条件により制御することができる。
【００１９】
基板（Z1）及び基板（Z2）のどちらか一方の基板には、画素単位を設定するため、図5に示すように、一定の範囲毎に仕切りを設けることが好ましい。ここで画素とは、ディスプレイ等で使用される画素と同様の意味であって、画像を構成する単位であり、図5のPTで表される範囲である。画像は 正方形又は長方形の画素を規則正しく縦横に並べることで一枚の画像を表現する。
仕切りとしては、一定間隔ごとに凸部を設けることができ、前述のナノインプリント法により、窪みの形成と同時に作製することができる。一定間隔としては、画質等の観点から、10μm以上200μm以下であることが好ましく、更に好ましくは15μm以上100μm以下である。
【００２０】
基板（Z2）は、基板（Z1）のように、真球状微粒子（P）を規則正しく集積してフォトニック結晶（PC）を構築する必要がないので、種々の内部表面形態を有する基板を使用することができる。例えば、内部表面が平面形状である基板や窪みを形成した基板などを使用することができ、図6のように、各画素に対応した形状の窪みを形成することもできる。また、基板（Z1）と同様に画素を設定する仕切りを設けることもできる。各画素に対応した形状の窪みを形成する場合には、基板（Z1）と基板（Z2）の窪みや画素を設定するための仕切りの位置が合致するように調整して接合する必要がある。
画素の端部に窪みを形成し、ブラックマトリックスを窪みの部分に設置すれば、フォトニック結晶（PC）の解体時における黒色表示がより鮮明となり好ましい。ここでブラックマトリックスとは、画素を区切る黒色のラインであり、液晶ディスプレイのカラーフィルター等には必ず用いられる。本発明においてもブラックマトリックスを設置することができ、構成材料として金属クロムなどの公知の材料を使用することができる。ブラックマトリックスのパターンニングは、フォトリソグラフィー、ウエットエッチングを使用した公知の方法により行うことができる。
窪みの形成方法としては、基板（Z1）と同じように、ナノインプリント法を使用することができる。
なお、後述の電極（B）が可視光を透過しない材料からなり、基板（Z1）側に設置される場合には、電極（B）をブラックマトリックスとして使用することもできる。
【００２１】
正又は負の電荷を有する数平均粒子径100nm以上700nm以下の真球状単分散微粒子（P）としては、種々の組成からなる微粒子を使用することができる。
微粒子の組成としては、本発明の構成上特に制限されず、種々の樹脂や金属化合物などを使用することができる。スチレン、メチルメタクリレートを主要成分とするポリマーやシリカ等の金属酸化物からなる粒子は、公知の方法により容易に合成することができる。例えば、スチレンを主要成分とする場合、乳化重合法、懸濁重合法、ソープフリー乳化重合法等が挙げられ、シリカの場合、ゾルゲル法等が挙げられる。前述の好ましい平均粒子径及び粒度分布を有する真球状粒子は数多く市販されており、それらの市販品を使用することもできる。
カーボンブラックやバーミリオンなどの顔料を内部に分散して着色した真球状単分散微粒子（P）を使用することもできるが、反射強度の更なる向上等の観点から、真球状単分散微粒子（P）は可視光を吸収しない透明な材料からなることが好ましい。
また、真球状単分散微粒子（P）の屈折率は、1.3以上3.0以下であることが好ましく、更に好ましくは1.4以上2.9以下、特に好ましくは1.5以上2.8以下である。屈折率がこの範囲であると、反射率を高くすることができると共に、多数の濃淡表示を行うことができるようになる。一般的に、微粒子（P）の屈折率が高くなると反射光の波長範囲が広がる傾向となる。
なお、真球状単分散微粒子（P）の屈折率は、組成に由来することが多く、透明であるという条件も加えると、組成としては酸化チタンやジルコニウムを使用することが好ましい。
【００２２】
真球状単分散微粒子（P）は、正又は負の電荷を有する必要があり、電荷を付与する方法としては公知の方法を使用することができる。
真球状単分散微粒子（P）の充填形態としては、水系液体又は非水系液体に分散された形態、又は空気や窒素、アルゴン等の不活性気体中に真球状単分散微粒子（P）のみが分散された形態が挙げられる。表示応答速度の観点等からは、気体中に真球状単分散微粒子（P）が分散された形態が好ましいが、真球状単分散微粒子（P）の分散安定性の観点等からは、水系液体又は非水系液体に分散された形態が好ましい。
充填形態により電荷を付与する方法を変更することが好ましく、水系液体、非水系液体、気体の各々において下記のような方法とすることが好ましい。
水系液体に分散する場合には、イオン性基を真球状単分散微粒子（P）に導入する方法が好ましい。例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、水酸基等のアニオン性基を導入すれば負電荷を付与することができ、アミノ基等のカチオン性基を導入すれば正電荷を付与することができる。導入方法としては、これらの置換基を有するモノマーを合成時に使用する方法やこれらの置換基を有するシランカップリング剤等の改質剤を合成後に添加する方法などが挙げられる。また、PHの調整等により電荷量を用意に調整することが可能である。
非水系液体に分散する場合には、荷電制御剤を使用する方法や酸塩基解離を使用する方法が好ましい。荷電制御剤としては、公知の荷電制御剤を使用することができ、例えば、アクリベースＭ型シリーズ、アクリベースＬ型シリーズ（藤倉化成社製）などが挙げられる。
【００２３】
酸塩基解離を使用する方法とは、真球状単分散微粒子（P）表面の塩基又は酸と非水系液体に溶解している酸又は塩基との間で起こる酸塩基解離により正又は負の電荷を付与する方法であり、真球状単分散微粒子（P）表面に塩基が存在して、非水系液体に酸が溶解している場合には、正の電荷を付与することができる。例えば、アミノ基を真球状単分散微粒子（P）表面に導入して、非水系液体中にカルボン酸基を有するオリゴマーなどを溶解した場合が挙げられる。
気体に分散する場合には、非水系液体に分散する場合と同様に、荷電制御剤を使用する方法を採用することができる。
【００２４】
真球状単分散微粒子（P）の数平均粒子径としては、後述するフォトニック結晶（PC）のフォトニックバンドギャップ（PBG）に由来する反射光を得るために、100nm以上700nm以下であることが必要である。更に好ましくは、120nm以上500nm以下であり、特に好ましくは、150nm以上300nm以下である。
微粒子の粒度分布はシャープなものであることが好ましく、具体的には変動係数が３％以下であることが好ましく、2％以下が更に好ましく、1.5％以下が特に好ましい。ここで変動係数とは、標準偏差を平均値で除した値の百分率を意味する。
粒度分布がこの範囲内であると、極めて欠陥が少なく、均一性の高いフォトニック結晶を作製することが可能となる。
【００２５】
前述のように、真球状単分散微粒子（P）の分散安定性の観点等から、真球状単分散微粒子（P）は水系液体又は非水系液体に分散されていることが好ましい。
ここで水系液体とは水を含む液体を意味し、例えば、水（イオン交換水、超純水を含む）、メタノール−水混合溶液、アセトン−水混合溶液などが挙げられる。
非水系液体とは水を含まない液体を意味し、比較的高い絶縁性を有する液体が好ましい。例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素類（パラフィン系炭化水素類）、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンのような長鎖アルキル基を有するベンゼン類（アルキルベンゼン誘導体）等の芳香族炭化水素類、パラフィンオイルやシリコンオイル等のオイル類などが挙げられ、これらを単独または混合物として用いることができる。これらのうち、アルコール類やオイル類を使用することが好ましい。
【００２６】
本発明の表示装置（D）は、少なくとも2つの電極を構成材料として有する。電極は、真球状単分散微粒子（P）を移動させるための電界を与える機能を有する。電極の数としては、必ず2つは必要であり、3つ以上設置することもできる。
一の電極（A）としては、可視光を透過する材料からなり、正又は負の電界を印加することにより真球状微粒子（P）を基板（Z1）に集積して、フォトニック結晶（PC）を構築する機能を有する電極である。また、後述の電極（B）に電極（A）と同一の電界を印加して構築されたフォトニック結晶を解体する場合の電極（B）の対電極として使用することもできる。
【００２７】
可視光を透過する材料としては、ITO（Indiumu Tin Oxide）を使用することが好ましいが、導電性を高めた酸化亜鉛や銀等の金属網目からなる材料も使用できる。
正又は負の電界を印加することにより真球状微粒子（P）を基板（Z1）に集積するとは、画像を表示する素子である真球状単分散微粒子（P）を電気的に移動させる、所謂電気泳動法により表示をON/OFFすることを意味する。
従来から、電気泳動法により着色した粒子を移動させて表示をON/OFFする表示装置は開発されており、粒子の移動方法として電気泳動法を利用する点では従来の方法と同じである。しかし、本発明においては、基本的に使用する粒子は透明であり、かつ、これを規則的に集積してフォトニック結晶（PC）を構築するという点において従来技術と大きく異なる。反射表示時（表示ON状態）において、基板（Z1）上にフォトニック結晶（PC）が構築されているイメージを図7に示す。
【００２８】
フォトニック結晶（PC）とは、光の波長程度の周期性があり、フォトニックバンドギャップ（PBG）を有する構造体である。
ここでPBGとは、光に対するバンドギャップであり、電磁波の絶縁帯域を意味する。そのギャップに対応する波長の光は結晶の内部に透過できずに反射されることになる。従って、PBGに対応する波長の光をフォトニック結晶（PC）に照射すると強い反射光が観察される。この反射光は、PBGに由来するものであり、PBGは主にフォトニック結晶（PC）の周期サイズに対応し、例えば、平均粒子径200〜300nmの粒子（P）から構成される面心立法格子構造のフォトニック結晶（PC）の場合には、200〜500nm付近に反射光が現れる。従って、フォトニック結晶（PC）を構成する真球状単分散微粒子（P）の数平均粒子径などを変更することにより、反射表示される特定色（C）が変化することになる。
更に具体的には、面心立法格子構造のフォトニック結晶（PC）の場合、粒子径が170nm程度であれば青色の反射光が観察でき、220nm程度では緑色、260nm程度では赤色の反射光が観察できる。
【００２９】
PBGに由来する反射光の強度は非常に強く、真球状単分散微粒子（P）の屈折率、積層数、フォトニック結晶（PC）の結晶構造、規則性などにより強度が変化する。PBGに由来する反射光の反射率（％）は、理論上100％に近い値まで向上させることが可能であり、実施例に示すように実際の系でも90％以上の反射率を達成することができている。
反射率は、ペーパーライクディスプレイ等の非発光型表示装置において、最も重要な性能であり、画像の明るさを決定する性能である。非発光型の液晶方式の表示装置は、反射率が10％程度であるし、着色粒子を使用した方式でも30％程度であり、フォトニック結晶（PC）を使用した表示装置の反射率は圧倒的に高いものである。ここで反射率（％）とは、最も強度が強い波長における反射光の強度／照射光の強度と定義し、顕微紫外可視分光光度計MSV-350（日本分光社製）などを使用して、表示装置表面における照射光に対して垂直方向の反射スペクトル強度を測定した。スポットはブラックマトリックスを除いた画素部分のみに設定し、スポット径は20μm2とした。
【００３０】
前述のように、真球状単分散微粒子（P）の積層数、即ち、フォトニック結晶（PC）の厚みを変化させることにより、反射光の強度を変更することができる。他にも反射光の強度を変更する方法はあるが、微粒子（P）の積層数を変化させる方法が好ましい。反射光の強度を変化させると表示の明るさが変わるので濃淡表示が可能になる。
真球状単分散微粒子（P）の積層数は、主に印加電圧の強度を変更することにより変化させることができる。
印加電圧の強度としては、水系液体を使用する場合には、水の電気分解を防止するために又消費電力の低減のために、2.0V以下であることが好ましく、更に好ましくは1.5 V以下である。非水系液体を使用する場合、又は液体を充填しない場合には、20V以下であることが好ましく、更に好ましくは10V以下である。
印加電圧の強度は、濃淡表示のみならず、応答速度や表示装置の寿命にも関係するため用途に応じて適切に選択する必要がある。
【００３１】
他方の電極（B）としては、電極（A）と同一の電界を印加して構築されたフォトニック結晶を解体する機能を有する電極であり、さらに、電極（A）に正又は負の電界を印加することにより真球状微粒子（P）を基板（Z1）に集積して、フォトニック結晶（PC）を構築する場合の電極（A）の対電極として使用することもできる。
電極（B）としては、1層で表示装置（D）を構成する場合、可視光を吸収する材料を使用することができる。電極（B）の構成材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、金、銀、モリブデン、タンタルまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料などが挙げられる。
【００３２】
特定色（C）を消光は、フォトニック結晶（PC）を解体することによりなされ、フォトニック結晶（PC）を構成していた真球状単分散微粒子（P）を水系液体又は非水系液体に分散する又はブラックマトリックスの部分に集積することなどにより特定色（C）の反射光が消失する。
鮮明な黒色表示を可能にするためには、真球状単分散微粒子（P）は、ブラックマトリックスの部分に集積することが好ましい。この際、集積した真球状単分散微粒子（P）はフォトニック結晶（PC）を構築する必要はない。
真球状単分散微粒子（P）を、ブラックマトリックスの部分に集積する方法としては、後述の図8〜10に示すような電極パターン等を形成することが挙げられるが、単純には、フォトニック結晶（PC）を解体する機能を有する電極（B）をブラックマトリックスの部分に設置する或いは電極（B）を可視光を吸収する材料から構成してブラックマトリックスの機能をも併せ持った電極とする方法がある。
微粒子（P）が分散している場合には、ブラックマトリックスに隠す方法とは異なり、ある程度の光が分散している微粒子（P）により散乱されるため、白っぽい表示になる場合がある。
フォトニック結晶（PC）の解体時は、表示がOFFになっている状態であり、通常は黒色が表示されることが好ましい。一方、表示OFF状態において透明であることが要求されるような用途においては、電極（B）、基板（Z2）など全ての構成材料を可視光を吸収しない透明の材料とする必要がある。
【００３３】
電極（B）、基板（Z2）、又は可視光を吸収する基板を背面に設置した場合には、表示OFF状態において黒色が表示される。鮮明な黒色を表示するためには、可視光を十分に吸収して、反射率が0に近い材料を使用することが好ましく、具体的には、カーボンブラックやクロムなどを使用することが好ましい。
フォトニック結晶（PC）による反射光の強度は前述のように極めて高いため、鮮明な黒色表示が可能になればコントラストが極めて高いものとなる。ここでコントラストとは、最大の反射率／最低の反射率である。クロムメッキした基板などを使用すると、反射率がほぼ0％で鮮明な黒色表示が可能となるため、本発明の表示装置（D）によれば、コントラスト90以上を達成することが可能であり、現行の非発光型表示装置よりも数倍高いコントラストが得られる。
【００３４】
電極（A）は基板（Z1）に直接設置されるか又は基板（Z1）に接合されることが好ましい。電極（A）は正又は負の電界を印加することにより真球状微粒子（P）を基板（Z1）に集積して、フォトニック結晶（PC）を構築する機能を有する電極であるから、基板（Z1）に付いている必要がある。
一方、電極（B）の設置位置は電極（A）よりは自由度が高く、表示方向に対して平行な面にも設置することができるが、生産性等の観点から、基板（Z1）又は基板（Z2）に直接設置されるか、基板（Z1）又は基板（Z2）に接合されることが好ましい。
電極を基板に直接設置する方法としては、DCマグネトロンスパッタや無電解メッキなどの公知の方法を使用することができる。また、ITO膜が設置されたPETフィルムが市販されているので、市販品を使用することもできる。
電極を基板に接合する方法としては、電極と基板とを別々に製造して、加熱圧着や接着剤を使用した方法により接合することが挙げられる。前述のITO膜が設置されたPETフィルムを別に作製した基板に接合してもよい。
電極（A）、電極（B）の他にも電極を設置することができる。例えば、電極（B）を電極（A）と同じく基板（Z1）に設置した場合には、各々の電極の対電極を基板（Z2）側に設置することが好ましい。
生産効率やコストなどの観点から、電極の数は最大でも3つであることが好ましい。
【００３５】
電極の設置パターンを図8〜10に示す。各パターンにおけるフォトニック結晶（PC）解体時の真球状単分散微粒子（P）の集積位置をSPとして示す。SPはブラックマトリックスの背面に存在するため、基本的には、視認されないようになっている。
いずれの場合においても、電極（A）、電極（B）は、パターンニングされる必要がある。電極のパターンニングは、公知のフォトリソグラフィー及びエッチングにより行うことができる。ITOのエッチングは、塩酸酸性塩化第二鉄水溶液等の酸性水溶液を用いて行うことができる。
図10に示す基板（Z2）側の第3電極は、電極（A）及び電極（B）の対電極であり、パターンニングが必要でない場合もある。パターンニングが必要な場合は、電極（A）、電極（B）と同様に、公知のフォトリソグラフィー及びエッチングにより行うことができる。
【００３６】
表示装置（D）の駆動方式は、パッシブ・マトリックス駆動方式とアクティブ・マトリックス駆動方式のいずれかを選択することができる。
ここでパッシブ・マトリックス駆動方式とは、液晶ディスプレイにおいて使用されているパッシブ・マトリックス駆動方式と同じ駆動方式であって、電極を格子状にはりめぐらせ、縦横それぞれのタイミングをあわせて電極に電気信号を送ると、縦横の交差する場所の画素が点灯する。縦横の導線の組合せで、目的とする複数の画素を同時に点灯することができる。主にワープロやPDA、携帯電話など、静止画表示が中心のディスプレイに採用されている方式である。
アクティブ・マトリックス駆動方式とは、液晶ディスプレイにおいて使用されているアクティブ・マトリックス駆動方式と同じ駆動方式であって、個々の画素について1個ずつ区分けされた電極及びトランジスタを配置して、個々の画素に独立の電気信号を与えることにより駆動する方式である。動画表示に向いた方式であるが、トランジスタの設置等が必要であるため、パッシブ・マトリックス駆動方式よりも高コストとなる。
本発明の表示装置（D）及び後述の積層型表示装置（DC）においては、コストなどの観点から、パッシブ・マトリックス駆動方式を採用することが好ましく、エッチングにより電極を格子状に設置する必要がある。
【００３７】
積層型表示装置（DC）は、反射表示する特定色（C）が赤色である上記記載の表示装置（D1）と、反射表示する特定色（C）が緑色である上記記載の表示装置（D2）と、反射表示する特定色（C）が青色である上記記載の表示装置（D3）とを積層した構造である。
前述のように、反射表示される特定色（C）は、微粒子（P）の粒子径を変化させることにより設定することが可能であり、使用する微粒子（P）の屈折率によっても異なるが、概ね、面心立法格子構造のフォトニック結晶（PC）の場合、粒子径が170nm程度であれば青色の反射光が観察でき、220nm程度では緑色、260nm程度では赤色の特定色が観察できる。
青色、緑色、赤色は色の3原色であって、この3色を組合わせることにより、多数の色表示が可能になる。従って、積層型表示装置（DC）は、1層の表示装置（D）と違って、様々な色を表示することが可能な表示装置である。
【００３８】
また、積層型表示装置（DC）は、前面側2層の表示装置が、それを構成する電極（B）及び基板（Z2）が可視光を透過する材料からなり、かつ、可視光を吸収する基板を背面に設置しないことを条件とする。前面側、即ち、視認部側の2層に可視光を吸収する材料が使用されると、3層目の表示装置からの反射光を表示することができないからである。
一方、3層目の背面には、黒色を表示するために、可視光を吸収する基板を設置することが好ましく、又は電極（B）、基板（Z2）が可視光を吸収する材料から構成されていてもよい。
色の3原色と黒色の4つの色の表示が可能であり、微粒子（P）の積層数を変化させて反射率を変化させることにより、フルカラー表示も可能である。表示装置の厚みと色表示の再現性等の観点から、1000色以上1000万色以下の表示設定とすることが好ましく、更に好ましくは、2000色以上500万色以下、特に好ましくは、5000色以上200万色以下である。
【００３９】
[実施例]
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、％は重量％を意味する。
【００４０】
＜基板（Z1-1）の作製＞
外観イメージ； 図5
窪みの形状；四角錐
窪みのサイズ；一辺；5μm、深さ；6μm、基板表面との角度；54°（図3のANが54°）
窪みの間隔；0μm（図3のDが0μm、図4参照）、30μm×60μmの範囲において連続的に窪みを32個形成して1つの単位とした。各単位の間には窪みが存在しない部分を20μm幅だけ設置した。この窪みが存在しない部分に、高さ20μm・幅5μmの画素を設定するための区切り（EN）を設けた。この1つの単位が１画素に相当する。
基板の大きさ；一辺20cmの正方形
作製方法；
一辺20cmのシリコン基板（表面が（100）面を有する）を1000℃で1.5時間、大気中で加熱することにより酸化膜を形成した後、ピラニア液（硫酸と30%過酸化水素水を体積比1：9で混合したもの）にて洗浄して有機物を完全に除去した。
【００４１】
乾燥後、スピンコーターによりレジストを塗布し、約400nmの膜厚のレジスト膜をシリコン基板上に形成した（180℃で3分間プリベーク）。レジストはαメチルスチレン-αクロロアクリレート共重合体（ZEP520（ポジ型レジスト）、日本ゼオン社製）を使用した。
このレジスト膜に電子線描画装置にてパターンを作製した。パターンは、前記の窪みのサイズ（一辺；5μm、窪みの間隔0μm）に対応するようにCADデータ（A&Aco.,LTD製）を作製し、電子線描画装置に転送することにより描画した。パターン描画後、現像液（ZEP-RD、日本ゼオン社製）に浸漬してマスクパターンを作製した。
BHF（フッ化アンモニウムとフッ酸を体積比1：9で混合したもの）に数分間浸漬して酸化膜のみを取り除いた後、水酸化カリウム（30％）とイソプロピルアルコール（12％）からなる水溶液に1時間浸漬して、異方性エッチングを行った。最後に、酸化膜をBHFにて取り除いて、ナノインプリント基板用の鋳型基板（表面が（111）面を有する）を作製した。
この鋳型基板を使用して、ニッケル製の窪み形成用ナノインプリント基板を得た。
レーザー加工装置を使用して、厚さ30μmのポリメタクリル酸メチルフィルムに、画素を設定するための区切り（EN）のパターンニングを行い、この鋳型基板を使用して、ニッケル製のEN形成用のインプリント基板を得た。
厚みが28μmのPET薄膜をスピンコートにより作製し、EN形成用のインプリント基板、窪み形成用ナノインプリント基板の順にプレスして、窪み及びENを形成した後、20cm角にカットして基板（Z1）を得た。
【００４２】
＜基板（Z2-1）の作製＞
外観イメージ； 図6
窪みの形状；断面：台形、溝型
窪みのサイズ；底辺：5μm、長さ：60μm、深さ：30μm、各画素（30μm×60μmの範囲）あたり2個の窪みを形成した。窪みの形状は溝型であり、画素の端部に形成した。高さ50μm（窪みの底部からの高さ）の画素を設定するための区切り（EN）を設けた。
基板の大きさ；一辺20cmの正方形
作製方法；  
レーザー加工装置を使用して厚さ100μmのポリメタクリル酸メチル製基板に窪みを形成して、ナノインプリント基板用の鋳型基板を作製した。
この鋳型基板を使用して、ニッケル製のナノインプリント基板を得た。厚みが55μmのPET薄膜をスピンコートにより作製し、インプリント基板により窪みを一面に形成した後、20cm角にカットして基板（Z2-1）を得た。
【００４３】
＜基板（Z2-2）の作製＞
窪み；なし
基板の大きさ；一辺20cmの正方形
作製方法；  
厚みが10μmのPET薄膜をスピンコートにより作製し、20cm角にカットして基板（Z2-2）を得た。
【００４４】
＜微粒子（P-1）の作製＞
チタニウムテトラエトキシド17部をエタノール1000部に溶解し、攪拌機能付きの反応容器に仕込んだ。100rpmで攪拌を行いながら、固形分濃度が0.3％の塩化カリウムの水溶液を4部加えて、室温で120分間反応させることにより、数平均粒子径220nm、Cv値1.5%の酸化チタン単分散微粒子（微粒子P-1）のエタノール分散液を得た。
反応終了後、80℃で加熱処理して溶媒を一部蒸発除去して、必要によりエタノールを添加して、固形分濃度が1%となるように調整した。なお、この分散液には、0.1％以下の水と極微量の塩化カリウムが含まれている。
ゼータ電位測定装置（ELS-Z 大塚電子社製）にて、得られた微粒子（P-1）のゼータ電位を測定したところ、22ｍVの負電荷を有していることが分かった。なお、酸化チタンは、屈折率が約2.8であり、可視光を殆ど吸収することのない極めて透明性の高い材料である。
【００４５】
＜微粒子（P-2）の作製＞
塩化カリウムの固形分濃度が0.3％の水溶液を0.6％の水溶液に変更した以外は、微粒子(P-1)と同様にして、数平均粒子径180nm、Cv値1.6%の酸化チタン単分散微粒子（微粒子P-2）のエタノール分散液を得た。
微粒子（P-2）のゼータ電位を測定したところ、27ｍVの負電荷を有していることが分かった。
【００４６】
＜微粒子（P-3）の作製＞
塩化カリウムの固形分濃度が0.3％の水溶液を0.1％の水溶液に変更した以外は、微粒子(P-1)と同様にして、数平均粒子径270nm、Cv値1.6%の酸化チタン単分散微粒子（微粒子P-3）のエタノール分散液を得た。
微粒子（P-3）のゼータ電位を測定したところ、20ｍVの負電荷を有していることが分かった。
【００４７】
＜微粒子（P-4）の作製＞
微粒子（P-1）のエタノール分散液に、1％の3-アミノプロピルジエチルエトキシシランを含むエタノール溶液0.1部を添加して、微粒子（P-1）の表面に存在するシラノール基と反応させアミノ基を導入した。フィルターろ過して、水及びエタノールにて洗浄し、微粒子（P-1）を取り出した後、1％のトリヘキシルクロロシランのトルエン溶液に浸し、残存するシラノール基と反応させ表面疎水化処理を行い、微粒子（P-4）を得た。粒子径、粒度分布は微粒子（P-1）と変化は無かった。
トルエンにて十分に洗浄後、シリコーンオイル（KF-96L-0.65cs、信越シリコーン社製）に、固形分濃度1％となるように分散した。更に、ジメチルフェニルシリルアセチックアシッドを0.0005％添加した。
微粒子（P-4）のゼータ電位を測定したところ、15ｍVの正電荷を有していることが分かった。
シリコーンオイルから微粒子（P-4）を取り出し、エタノールで十分に洗浄後、感想させて、乾燥粉体も準備した。
【００４８】
＜微粒子（P-5）の作製＞
テトラブトキシシラン10部をブタノール80部に溶解して、攪拌機能付きの反応容器に仕込んだ。100rpmで攪拌を行いながら、アンモニア水によりPHを11に調整したイオン交換水10部を仕込み、室温にて10時間反応させることにより、数平均粒子径220nm、Cv値1.4%のシリカ単分散微粒子（微粒子P-5）のエタノール分散液を得た。
反応後、約80℃で加熱処理して溶媒を一部蒸発除去して、必要によりブタノールを添加して、固形分濃度が1%となるように調整した。なお、この分散液には、1％以下の水が含まれている。
ゼータ電位測定装置（ELS-Z 大塚電子社製）にて、得られた微粒子（P-5）のゼータ電位を測定したところ、20ｍVの負電荷を有していることが分かった。
なお、シリカは、屈折率が約1.5であり、可視光を殆ど吸収することのない極めて透明性の高い材料である。
【００４９】
＜実施例1＞
基板（Z2-2）に微粒子（P-1）のエタノール分散液を充填した後、基板（Z1-1）の画素単位と合致するように、かつ、空気が入らないように注意して両基板を加熱圧着した。
大きさが20cm角で、厚みが125μmのPETフィルムに、無電解メッキにより厚みが100nmのクロム薄膜を一面に形成した。クロム膜エッチング液（日本化学産業社製）を用いてクロムをエッチングして基板（Z1-1）の窪みが形成されていない幅20μmの部分にのみクロムメッキが残るようにパターニングした。この残存したクロムメッキ部分がブラックマトリックスである。
次に、透明電極となるITO（Indium Tin Oxide）膜をDCマグネトロンスパッタ法により形成した後、各画素に対応するように塩酸酸性塩化第二鉄水溶液を用いてITO膜をエッチングしてパッシブ・マトリックス駆動方式に適合するようにパターニングした。このパターンニングしたITO電極が電極（A）に相当する。
【００５０】
ITO層の上層にアルミニウムメッキを行い、ドライエッチングによりブラックマトリックス部分にアルミニウム電極を設置した。このアルミニウム電極が電極（B）に相当し、1画素あたり2個存在する。
各画素にITOのパターニング部が一致するように、基板（Z1-1）と接合した。クロムメッキ層をエッチングしない以外は、前述と同様にして、パターニングされたITO電極が設置されたPETフィルムを基板（Z2-2）に接合した。このITO電極は、電極（A）及び電極（B）の対電極となる第3の電極である。
電極の設置パターンは、図10に示すものに近く、ブラックマトリックスを設置している点が異なる。
駆動方式はパッシブ・マトリックス方式を採用し、電極（A）及び電極（B）と第3の電極が格子状になるようにパターンニングされている。
透明電極に電圧印加回路を接続して表示装置（D-1）とした。
表示装置（D-1）の右半分については、1.5Vの正電圧を電極（A）に印加し、左半分については、1.5Vの正電圧を電極（B）に印加した。右半分は明るい緑色表示が、左半分は黒色表示が確認できた。右半分からは強い反射光が観察できていることから微粒子（P2-1）からなるフォトニック結晶が構築されていることが判る。一方、左半分は鮮明な黒色表示であることから、微粒子（P2-1）がブラックマトリックスの部分にほぼ集合されていると推測できる。
この状態における反射率の評価を後述の方法により行った。また、印加電圧を低下させて、濃淡表示の評価を行った。
【００５１】
＜実施例2＞
微粒子（P-1）のエタノール分散液の代わりに微粒子（P-2）のエタノール分散液を使用する以外は、実施例1と同様にして表示装置（D-2）を作製した。
表示装置（D-2）の右半分については、1.5Vの正電圧を電極（A）に印加し、左半分については、1.5Vの正電圧を電極（B）に印加した。右半分は明るい青色表示が、左半分は黒色表示が確認できた。右半分からは強い反射光が観察できていることから微粒子（P-2）からなるフォトニック結晶が構築されていることが判る。一方、左半分は鮮明な黒色表示であることから、微粒子（P-2）がブラックマトリックスの部分にほぼ集合されていると推測できる。
この状態における反射率の評価を後述の方法により行った。また、印加電圧を低下させて、濃淡表示の評価を行った。
【００５２】
＜実施例3＞
微粒子（P-1）のエタノール分散液の代わりに微粒子（P-3）のエタノール分散液を使用する以外は、実施例1と同様にして表示装置（D-3）を作製した。
表示装置（D-3）の右半分については、1.5Vの正電圧を電極（A）に印加し、左半分については、1.5Vの正電圧を電極（B）に印加した。右半分は明るい赤色表示が、左半分は黒色表示が確認できた。右半分からは強い反射光が観察できていることから微粒子（P-3）からなるフォトニック結晶が構築されていることが判る。一方、左半分は鮮明な黒色表示であることから、微粒子（P-3）がブラックマトリックスの部分にほぼ集合されていると推測できる。
この状態における反射率の評価を後述の方法により行った。また、印加電圧を低下させて、濃淡表示の評価を行った。
【００５３】
＜実施例4＞
基板（Z2）にクロム層を設けない以外は、実施例1 と同様にして、表示装置（D-1’）、表示装置（D-3’）を作製し、表示装置（D-1’）、表示装置（D-3’）、表示装置（D-2）の順に基板（Z1-1）側が視認方向となるように積層して、透明電極に電圧印加回路を接続し、積層型表示装置（DC-4）を作製した。
表示装置（DC-4）の右半分については、1.5Vの正電圧を電極（A）に印加し、左半分については、1.5Vの正電圧を電極（B）に印加した。右半分は明るい白色表示が、左半分は黒色表示が確認できた。右半分からは強い白色の反射光が観察できていることから3種類のフォトニック結晶が構築されていることが判る。一方、左半分は鮮明な黒色表示であることから、微粒子がブラックマトリックスの部分にほぼ集合されていると推測できる。
この状態における反射率の評価を後述の方法により行った。また、印加電圧を低下させて、濃淡表示の評価を行った。印可電圧をそれぞれ変化させることにより、様々な色を表示することが可能であった。
【００５４】
＜実施例5＞
微粒子（P-1）のエタノール分散液の代わりに微粒子（P-4）のシリコーンオイル分散液を使用する以外は、実施例1と同様にして表示装置（D-5）を作製した。
表示装置（D-5）の右半分については、1.5Vの正電圧を電極（A）に印加し、左半分については、1.5Vの正電圧を電極（B）に印加した。右半分からは強い緑色の反射光が観察できていることから微粒子（P-4）からなるフォトニック結晶が構築されていることが判る。一方、左半分は鮮明な黒色表示であることから、微粒子（P-4）がブラックマトリックスの部分にほぼ集合されていると推測できる。
この状態における反射率の評価を後述の方法により行った。また、印加電圧を低下させて、濃淡表示の評価を行った。
【００５５】
＜実施例6＞
微粒子（P-1）のエタノール分散液の代わりに微粒子（P-5）のエタノール分散液を使用する以外は、実施例1と同様にして表示装置（D-6）を作製した。
表示装置（D-6）の右半分については、2.0Vの正電圧を電極（A）に印加し、左半分については、2.0Vの正電圧を電極（B）の電極に印加した。右半分は明るい緑色表示が、左半分は黒色表示が確認できた。右半分からは強い反射光が観察できていることから微粒子（P-5）からなるフォトニック結晶が構築されていることが判る。一方、左半分は鮮明な黒色表示であることから、微粒子（P-5）がブラックマトリックスの部分にほぼ集合されていると推測できる。
この状態における反射率の評価を後述の方法により行った。また、印加電圧を低下させて、濃淡表示の評価を行った。
【００５６】
＜実施例7＞
基板（Z2-2）の代わりに、基板（Z2-1）を使用して、第3のITO電極の代わりに、アルミニウムメッキ層のパターンニングにより形成した電極（B）とする（電極は（A）と（B）のみ）以外は、実施例1と同様にして表示装置（D-7）を作製した。
表示装置（D-6）の右半分については、1.5Vの正電圧を電極（A）に印加し、左半分については、0.1Vの正電圧を電極（B）に印加した。右半分は明るい緑色表示が、左半分は黒色表示が確認できた。右半分からは強い反射光が観察できていることから微粒子（P-1）からなるフォトニック結晶が構築されていることが判る。一方、左半分は鮮明な黒色表示であることから、微粒子（P-1）がブラックマトリックスの部分（基板（Z2-1）の溝の部分）にほぼ集合されていると推測できる。
この状態における反射率の評価を後述の方法により行った。また、印加電圧を低下させて、濃淡表示の評価を行った。
【００５７】
＜実施例8＞
微粒子（P-1）のエタノール分散液の代わりに微粒子（P-4）の乾燥粉体を使用する以外は、実施例1と同様にして表示装置（D-8）を作製した。
表示装置（D-8）の右半分については、2.0Vの正電圧を電極（A）に印加し、左半分については、2.0Vの正電圧を電極（B）の電極に印加した。右半分は明るい緑色表示が、左半分は黒色表示が確認できた。右半分からは強い反射光が観察できていることから微粒子（P-4）からなるフォトニック結晶が構築されていることが判る。一方、左半分は鮮明な黒色表示であることから、微粒子（P-4）がブラックマトリックスの部分にほぼ集合されていると推測できる。
この状態における反射率の評価を後述の方法により行った。また、印加電圧を低下させて、濃淡表示の評価を行った。
【００５８】
＜比較例1＞
微粒子P-1のエタノール分散液の代わりに、下記の方法により製造された負電荷を有する酸化チタン微粒子のドデシルベンゼン分散液を使用する以外は、実施例1と同様にして表示装置（D-9）を作製した。
酸化チタン微粒子の製造方法としては、丸底フラスコに酸化チタン（石原産業社製、製品名：タイペークＣＲ−９０）30部およびドデシルベンゼン1000部に、チタネート系カップリング剤（味の素社製、製品名：プレンアクト  ＴＴＳ）２部およびアルミニウム系カップリング剤（味の素社製、製品名：プレンアクト  ＡＬＭ）１部を仕込み、５５℃の超音波浴槽（ヤマト社製、製品名：ＢＲＡＮＳＯＮ５２１０）に入れ、均一に攪拌しながら超音波分散を２時間行い、酸化チタン分散液を得た。この酸化チタン分散液を100℃にて４時間加熱処理を行った。加熱処理を施した酸化チタン微粒子の数平均粒子径は、340nｍで、形状は梅干し状であった。
表示装置（D-6）の右半分については、2.0Vの正電圧を電極（A）に印加し、左半分については、2.0Vの正電圧を電極（B）の電極に印加した。右半分は比較的薄い白色表示が確認できた。薄い白色表示、即ち、弱い散乱光が観察されていることからフォトニック結晶が構築されていないことが判る。左半分は黒色表示が確認できた。左半分は鮮明な黒色表示であることから、酸化チタン微粒子がブラックマトリックスの部分にほぼ集合されていると推測できる。
この状態における反射率の評価を後述の方法により行った。また、印加電圧を低下させて、濃淡表示の評価を行った。
【００５９】
＜比較例2＞
表示装置（D-9）に、3色カラーフィルターを設置してカラー表示を可能にした表示装置（D-10）を得た。表示装置（D-9）の横方向に配列する3つの画素毎に、赤、緑、青のフィルター単位を設置した。
表示装置（D-6）の右半分については、2.0Vの正電圧を電極（A）に印加し、左半分については、2.0Vの正電圧を電極（B）の電極に印加した。右半分は薄い白色表示が確認できた。左半分は黒色表示が確認できた。左半分は鮮明な黒色表示であることから、酸化チタン微粒子がブラックマトリックスの部分にほぼ集合されていると推測できる。
この状態における反射率の評価を後述の方法により行った。また、印加電圧を低下させて、濃淡表示の評価を行った。各々の画素の印可電圧をそれぞれ変化させることにより、約200色の色を表示することが可能であった。
【００６０】
＜実施例1〜8、比較例1、2の表示装置の評価＞
得られた表示装置を以下のような方法により評価し、評価結果を表1及び２に示した。
【００６１】
【表１】
2008008951.tif 000002
【００６２】
【表２】
2008008951.tif 000003
【００６３】
＜反射率、コントラストの評価＞
顕微紫外可視分光光度計MSV-350（日本分光社製）を使用して、表示装置表面における照射光に対して垂直方向の反射スペクトル強度を測定した。スポットは表示画素部分のみに設定し、スポット径は20μm2とした。  
反射率（％）は、最も強度が強い波長における反射光の強度／照射光の強度とした。
コントラストは、比較例1以外について評価し、最大の反射率／最低の反射率とした。
【００６４】
＜濃淡表示数、カラー表示の評価＞
印可電圧を低下させて、反射率の評価と同様に、反射スペクトル強度を測定した。但し、反射強度の測定は、反射強度の最も強い波長領域にて行った。
印可電圧を最低の反射率に一致するまで、0.5％づつ低下させていき、印可電圧による反射率の変化を測定した。
濃淡表示数は、反射率の変化の数として評価した。
カラー表示の評価は、実施例4について行い、濃淡表示の場合と同様に、各表示装置について印可電圧を段階的にそれぞれ変化させて、反射光の波長パターンの数を測定して、このパターン数をカラー表示数として評価した。
【００６５】
実施例のいずれの表示装置（D）においても、反射率が極めて高く、かつ、コントラストも高い。また、印加電圧を制御することにより、多数の濃淡表示が可能であった。
更に、カラー表示が可能な積層型表示装置（DC）は、カラーフィルターを用いた比較例2の表示装置よりも大幅に多い色の表示が可能であった。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の表示装置は、フォトニック結晶を利用した新規な表示装置であり、ペーパーライクディスプレイに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】四角錐型の窪み
【図２】V溝型の窪み
【図３】窪みの断面図
【図４】窪みの断面図（窪みの間隔が0の場合）
【図５】基板（Z1）における画素単位
【図６】基板（Z2）の断面形状（窪み有）
【図７】反射表示時の基板（Z1）の断面図（赤色の反射表示の場合）
【図８】電極の設置パターン(1)
【図９】電極の設置パターン(2)
【図１０】電極の設置パターン(3)
【符号の説明】
【００６８】
Ｐ：真球状単分散微粒子（P）
Ｒ：真球状単分散微粒子（P）の粒子径
Ｄ：窪みの間隔
ＡＮ：基板表面に対してなす角度
ＤＩ：窪み
ＰＴ：画素単位
ＥＮ：区切り
Ｓ1：基板（Z1）
ＰＣ：フォトニック結晶（PC）
Ｌ：可視光
ＴＬ（Ｂ）：青色の透過光
ＴＬ（Ｇ）：緑色の透過光
ＲＬ（Ｒ）：赤色の反射光
Ｐ（Ｒ）：赤色の反射光に対応するフォトニック結晶（PC）を構築できる粒子径を有する真球状単分散微粒子（P）
ＴＥ（Ａ）：透明電極（A）
ＴＥ（Ｂ）：透明電極（B）
ＢＭ：ブラックマトリックス
Ｆ：電極用基板(フィルム)
Ｓ2：基板（Z2）
ＳＰ：フォトニック結晶（PC）解体時に真球状単分散微粒子（P）が集積される部分
ＥＢ（Ｂ）：可視光を吸収する材料からなる電極（B）
Ｅ3：第3の電極（共通電極）
【図１】
2008008951.tif 000004
【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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