(57)【要約】【課題】構造が簡単で低消費電力であり、且つ立体表示が繰り返し書き換え可能な立体表示媒体及び立体表示デバイスを提供する【解決手段】立体表示媒体１は、透明基板２上に複数の画素３がマトリクス状に配置されている。各画素３の周縁に沿って立設された格子状の支柱４の上端には、各画素３につき所定の弛みをもたせた光屈曲性フィルム５が固定され、光屈曲性フィルム５には弾性膜６が積層されている。この初期状態から所定の画素３に光屈曲性フィルム５を弾性膜６側に湾曲させる第１の波長の光を照射すると、照射された画素３内の光屈曲性フィルム５が湾曲して弾性膜６を突出させ、光が照射されない平坦部との組み合わせにより立体表示が可能となる。立体表示を消去する場合は、光屈曲性フィルム５を元の状態に復元させる第２の波長の光を照射することにより、全ての画素３の弾性膜６を初期状態に戻す。【選択図】図１
2008058433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、
画素の周縁に沿って格子状に形成された遮光性の支柱と、該支柱の上端に画素毎に所定の弛みを持たせて固定され各画素の少なくとも対向する二辺に沿ってスリットが形成された光屈曲性フィルムと、該光屈曲性フィルムを介して前記支柱の上端に固定された弾性膜と、を備え
前記光屈曲性フィルムを前記弾性膜側に湾曲させる第１の波長の光を前記透明基板側から所定の画素に照射することにより、その画素の前記弾性膜を凸状態として立体表示を行うとともに、前記第１の波長の光の偏光方向に応じて前記光屈曲性フィルムの湾曲方向を変更可能であり、
前記光屈曲性フィルムを元の状態に復元させる第２の波長の光を照射することにより、立体表示を消去可能としたことを特徴とする立体表示媒体。
【請求項２】
透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、
画素の周縁に沿って形成された格子状の支柱と、該支柱の上端に画素毎に所定の弛みを持たせて固定された光屈曲性フィルムと、該光屈曲性フィルムを介して前記支柱の上端に固定された弾性膜と、を備え、
前記光屈曲性フィルムは、各画素において前記透明基板側から照射される光の波長に応じて前記弾性膜側に湾曲した状態と元の状態に復元した状態とに可逆的に変化することを特徴とする立体表示媒体。
【請求項３】
前記支柱は、遮光性材料で形成されることを特徴とする請求項２に記載の立体表示媒体。
【請求項４】
前記透明基板及び前記支柱は、可撓性材料で形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の立体表示媒体。
【請求項５】
前記光屈曲性フィルムは、前記透明基板側から照射される光の偏光方向に応じて前記弾性膜側に湾曲する向きが変化することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の立体表示媒体。
【請求項６】
前記光屈曲性フィルムには、各画素の少なくとも対向する二辺に沿ってスリットが形成されることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の立体表示媒体。
【請求項７】
前記光屈曲性フィルムは、フォトクロミック材料に他の樹脂材料を混入して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の立体表示媒体。
【請求項８】
前記光屈曲性フィルムは、フォトクロミック材料で形成されたフィルムに他の樹脂材料で形成されたフィルムを貼り合わせたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の立体表示媒体。
【請求項９】
透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って格子状に形成された遮光性の支柱と、該支柱の上端に画素毎に所定の弛みを持たせて固定され各画素の少なくとも対向する二辺に沿ってスリットが形成された光屈曲性フィルムと、該光屈曲性フィルムを介して前記支柱の上端に固定された弾性膜と、を有する表示部と、
透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成され前記光屈曲性フィルムを前記弾性膜側に湾曲させる第１の波長の光と前記光屈曲性フィルムを元の状態に復元させる第２の波長の光とを前記表示部の裏面側から画素毎に選択的に照射可能なカラー液晶モジュールと、
該カラー液晶モジュールと前記表示部との間に配置され前記第１の波長の光の偏光方向を切り換える偏光板と、を備え、
前記第１又は第２の波長の光を所定の画素に照射することにより、その画素の前記弾性膜を凸状態又は平坦状態として立体表示及び立体表示の書き換えを行うとともに、前記偏光板により前記第１の波長の光の偏光方向を切り換えて前記光屈曲性フィルムの湾曲方向を変更可能としたことを特徴とする立体表示デバイス。
【請求項１０】
透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って支柱が格子状に形成されており、該支柱の上端に画素毎に所定の弛みを持たせて固定された遮光性の光屈曲性フィルムと、該光屈曲性フィルムを介して前記支柱の上端に固定された弾性膜とを有する表示部と、
該表示部の裏面に配置され前記光屈曲性フィルムを前記弾性膜側に湾曲させる第１の波長の光と前記光屈曲性フィルムを元の状態に復元させる第２の波長の光とを選択的に照射する記録・消去用光源と、
を備えたことを特徴とする立体表示デバイス。
【請求項１１】
前記支柱は、遮光性材料で形成されることを特徴とする請求項１０に記載の立体表示デバイス。
【請求項１２】
前記光屈曲性フィルムは、前記透明基板側から照射される光の偏光方向に応じて前記弾性膜側に湾曲する向きが変化することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の立体表示デバイス。
【請求項１３】
前記光屈曲性フィルムには、各画素の少なくとも対向する二辺に沿ってスリットが形成されることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の立体表示デバイス。
【請求項１４】
前記記録・消去用光源は、可視光を照射する光源と、可視光のうち所定範囲の波長光のみを選択的に透過する複数のフィルタを備えた切り換え型フィルタとを組み合わせて成ることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の立体表示デバイス。
【請求項１５】
前記記録・消去用光源からの光を所定の画素に導光する光路制御手段を前記記録・消去用光源と前記表示部との間に設けたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれかに記載の立体表示デバイス。
【請求項１６】
前記光路制御手段は、透過型液晶パネルであることを特徴とする請求項１５に記載の立体表示デバイス。
【請求項１７】
前記光路制御手段は、独立制御される複数の可動ミラーを備えたデジタルミラーデバイスであることを特徴とする請求項１５に記載の立体表示デバイス。
【請求項１８】
前記記録・消去用光源は、カラー表示が可能な透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成されるカラー液晶モジュールであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の立体表示デバイス。
【請求項１９】
前記第１の波長の光の偏光方向を切り換える偏光板を設けたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１８のいずれかに記載の立体表示デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元の立体表示が可能であり、且つ情報の記録及び消去が繰り返し可能な立体表示媒体及び立体表示デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置としては、従来使用されてきたブラウン管（Cathode  Ray  Tube）から、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の、いわゆるフラットパネルディスプレイが主流となって市場を拡大しつつある。液晶表示装置（Liquid  Crystal  Display）は、薄型、軽量、低消費電力、高精細を特徴としており、テレビやパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等の広い分野に用いられている。
【０００３】
また、有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子を備えた画素をマトリクス状に配置し、各有機ＥＬ素子を駆動して発光させて画像表示を行う。この駆動方式としてアクティブマトリクス方式を用いた場合、各画素に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を設けて各画素を独立して駆動できるため、高精細で高輝度な表示を得ることができ、さらに高効率な発光特性が得られ、低消費電力化を実現することが可能となる。
【０００４】
これらの視覚のみを利用した表示装置から、将来的には人が実際に物に触った時に感じる物体表面の凹凸感、質感、風合等を模擬的に表示する立体表示装置への発展が期待されており、近年研究が進められている。従来は、突出部を設けたい箇所を機械的に持ち上げる方法や、封入された液体の膨張や膨潤を用いる方法等が提案されていたが、これらの方法では突出部の形状を詳細に制御することができなかった。また、一旦形成された突出部を元の状態に復元することが困難であり、立体表示の書き換えを繰り返し行うことはできなかった。
【０００５】
一方、可逆的に変形と復元とを繰り返す機能性材料の開発も盛んに行われており、例えば特許文献１、２には、光照射により可逆的に屈曲及び復元する光応動性フィルムが開示されている。また、特許文献３には、アゾベンゼン系のフォトクロミック材料を用いて液晶パネルに凹凸構造を形成した液晶表示パネルが開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２には、光応動性フィルムを光学素子、表示素子へ利用できる旨が記載されているものの、立体表示手段としての具体的な利用方法や利用例は何ら記載されていなかった。また、特許文献３の凹凸構造は、反射光を散乱してパネル方向へ集光するために液晶パネル内面に形成されるものであり、可逆的に変形及び復元して立体表示を形成するものではなかった。
【特許文献１】特開２００２−２５６０３１号公報
【特許文献２】特開２００５−２５５８０５号公報
【特許文献３】特許第３３０３８５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、構造が簡単で低消費電力であり、且つ立体表示が繰り返し書き換え可能な立体表示媒体及び立体表示デバイス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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って格子状に形成された遮光性の支柱と、該支柱の上端に画素毎に所定の弛みを持たせて固定され各画素の少なくとも対向する二辺に沿ってスリットが形成された光屈曲性フィルムを備え、該光屈曲性フィルムを介して弾性膜が前記支柱の上端に沿って固定されており、前記光屈曲性フィルムを前記弾性膜側に湾曲させる第１の波長の光を前記透明基板側から所定の画素に照射することにより、その画素の前記弾性膜を凸状態として立体表示を行うとともに、前記第１の波長の光の偏光方向に応じて前記光屈曲性フィルムの湾曲方向を変更可能であり、前記光屈曲性フィルムを元の状態に復元させる第２の波長の光を照射することにより、立体表示を消去可能とした立体表示媒体である。
【０００９】
また本発明は、透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って形成された格子状の支柱と、該支柱の上端に画素毎に所定の弛みを持たせて固定された光屈曲性フィルムと、該光屈曲性フィルムを介して前記支柱の上端に固定された弾性膜と、を備え、前記透明基板側から各画素に照射される光の波長に応じて前記光屈曲性フィルムが前記弾性膜側に湾曲した状態と元の状態に復元した状態とに可逆的に変化する立体表示媒体である。
【００１０】
また本発明は、上記構成の立体表示媒体において、前記支柱は、遮光性材料で形成されることを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成の立体表示媒体において、前記透明基板及び前記支柱は、可撓性材料で形成されることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の立体表示媒体において、前記光屈曲性フィルムは、前記透明基板側から照射される光の偏光方向に応じて前記弾性膜側に湾曲する向きが変化することを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成の立体表示媒体において、前記光屈曲性フィルムには、各画素の少なくとも対向する二辺に沿ってスリットが形成されることを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の立体表示媒体において、前記光屈曲性フィルムは、フォトクロミック材料に他の樹脂材料を混入して形成されることを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の立体表示媒体において、前記光屈曲性フィルムは、フォトクロミック材料で形成されたフィルムに他の樹脂材料で形成されたフィルムを貼り合わせたことを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って格子状に形成された遮光性の支柱と、該支柱の上端に画素毎に所定の弛みを持たせて固定され各画素の少なくとも対向する二辺に沿ってスリットが形成された光屈曲性フィルムと、該光屈曲性フィルムを介して前記支柱の上端に固定された弾性膜と、を有する表示部と、透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成され前記光屈曲性フィルムを前記弾性膜側に湾曲させる第１の波長の光と前記光屈曲性フィルムを元の状態に伸張させる第２の波長の光とを前記表示部の裏面側から画素毎に選択的に照射可能なカラー液晶モジュールと、該カラー液晶モジュールと前記表示部との間に配置され前記第１の波長の光の偏光方向を切り換える偏光板と、を備え、前記第１又は第２の波長の光を所定の画素に照射することにより、その画素の前記弾性膜を凸状態又は平坦状態として立体表示及び立体表示の書き換えを行うとともに、前記偏光板により前記第１の波長の光の偏光方向を切り換えて前記光屈曲性フィルムの湾曲方向を変更可能とした立体表示デバイスである。
【００１７】
また本発明は、透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って支柱が格子状に形成されており、該支柱の上端に画素毎に所定の弛みを持たせて固定された遮光性の光屈曲性フィルムと、該光屈曲性フィルムを介して前記支柱の上端に固定された弾性膜とを有する表示部と、該表示部の裏面に配置され前記光屈曲性フィルムを前記弾性膜側に湾曲させる第１の波長の光と前記光屈曲性フィルムを元の状態に復元させる第２の波長の光とを選択的に照射する記録・消去用光源と、を備えた立体表示デバイスである。
【００１８】
また本発明は、上記構成の立体表示デバイスにおいて、前記支柱は、遮光性材料で形成されることを特徴としている。
【００１９】
また本発明は、上記構成の立体表示デバイスにおいて、前記光屈曲性フィルムは、前記透明基板側から照射される光の偏光方向に応じて前記弾性膜側に湾曲する向きが変化することを特徴としている。
【００２０】
また本発明は、上記構成の立体表示デバイスにおいて、前記光屈曲性フィルムには、各画素の少なくとも対向する二辺に沿ってスリットが形成されることを特徴としている。
【００２１】
また本発明は、上記構成の立体表示デバイスにおいて、前記記録・消去用光源は、可視光を照射する光源と、可視光のうち所定範囲の波長光のみを選択的に透過する複数のフィルタを備えた切り換え型フィルタとを組み合わせて成ることを特徴としている。
【００２２】
また本発明は、上記構成の立体表示デバイスにおいて、前記記録・消去用光源からの光を所定の画素に導光する光路制御手段を前記記録・消去用光源と前記表示部との間に設けたことを特徴としている。
【００２３】
また本発明は、上記構成の立体表示デバイスにおいて、前記光路制御手段は、透過型液晶パネルであることを特徴としている。
【００２４】
また本発明は、上記構成の立体表示デバイスにおいて、前記光路制御手段は、独立制御される複数の可動ミラーを備えたデジタルミラーデバイスであることを特徴としている。
【００２５】
また本発明は、上記構成の立体表示デバイスにおいて、前記記録・消去用光源は、カラー表示が可能な透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成されるカラー液晶モジュールであり、該カラー液晶モジュールは前記光路制御手段を兼ねることを特徴としている。
【００２６】
また本発明は、上記構成の立体表示デバイスにおいて、前記第１の波長の光の偏光方向を切り換える偏光板を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の第１の構成によれば、光屈曲性フィルムを弾性膜方向に可逆的に湾曲及び復元させることで立体表示及び消去を繰り返し行うことができる立体表示媒体となる。また、立体表示の記録及び消去時にのみ所定の波長の光を照射するだけで立体表示が記録され、立体表示の維持には電気エネルギーが不要となる。さらに、遮光性の支柱により立体表示の記録及び消去時に隣接する画素への光リークを防止して高精細な表示が可能となる。また、第１の波長の光の偏光方向に応じて光屈曲性フィルムの湾曲方向を変更可能であるため、多様な立体表示が可能となる。
【００２８】
また、本発明の第２の構成によれば、光エネルギーによる光屈曲性フィルムの可逆的な湾曲及び復元を用いて立体表示の記録及び消去を繰り返し行うことができ、立体表示の記録及び消去時にのみ所定の波長の光を照射するだけで立体表示が記録され、立体表示の維持には電気エネルギーが不要な立体表示媒体となる。
【００２９】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の立体表示媒体において、支柱が遮光性材料で形成されることにより、隣接する画素への照射光のリークを防止して、高精細な立体表示が可能となる。
【００３０】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第２又は第３の構成の立体表示媒体において、透明基板及び支柱を可撓性材料で形成することにより、折り畳んでの持ち運びや、曲面に沿わせての設置が可能なフレキシブルな立体表示媒体となる。
【００３１】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第２乃至第４のいずれかの構成の立体表示媒体において、光屈曲性フィルムは、透明基板側から照射される光の偏光方向に応じて弾性膜側に湾曲する向きが変化することにより、多様な立体表示が可能となる。
【００３２】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第２乃至第５のいずれかの構成の立体表示媒体において、光屈曲性フィルムに、各画素の少なくとも対向する二辺に沿ってスリットを形成することにより、光屈曲性フィルムの湾曲が大きくなって突出部と平坦部とのコントラストが明瞭となる。特に、スリットを各画素の四辺に沿って形成した場合、光屈曲性フィルムの湾曲方向が明瞭に区別可能となるため、湾曲方向の異なる突出部を組み合わせて表示する場合に有効となる。
【００３３】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成の立体表示媒体において、フォトクロミック材料に他の樹脂材料を混入して光屈曲性フィルムを形成することにより、光屈曲性フィルムの反応性を調整して弾性膜が透明である場合の立体表示の室内光による劣化を防止することができる。
【００３４】
また、本発明の第８の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成の立体表示媒体において、フォトクロミック材料で形成されたフィルムに他の樹脂材料で形成されたフィルムを貼り合わせて光屈曲性フィルムを形成することにより、光屈曲性フィルムの反応性を調整して弾性膜が透明である場合の立体表示の室内光による劣化を防止することができる。
【００３５】
また、本発明の第９の構成によれば、光エネルギーを用いて光屈曲性フィルムを可逆的に湾曲及び復元させることで、弾性膜を画素毎に突出又は平坦状態として立体表示及び表示の書き換えを繰り返し行うことができる立体表示デバイスとなる。また、立体表示の書き換え時にのみ所定の波長の光を照射するだけで高コントラストの画像が表示され、立体表示の維持には電気エネルギーが不要となる。
【００３６】
また、光屈曲性フィルムを湾曲及び復元させる第１及び第２の波長の光はカラー液晶モジュールを用いて照射されるため、簡単な構成で画素毎に精密な照射が可能となり、表示の消去と新たな表示とを同時に行うことができるため、表示切り換え時間をより短縮することができる。さらに、遮光性の支柱により隣接する画素への光リークを防止して正確な表示が可能となる。そして、偏光板を用いて光屈曲性フィルムの湾曲する向きを切り換えることにより、多様な立体表示が可能となる。
【００３７】
また、本発明の第１０の構成によれば、光エネルギーによる光屈曲性フィルムの可逆的な湾曲及び復元を用いて立体表示及び書き換えを繰り返し行うことができ、立体表示の書き換え時にのみ所定の波長の光を照射するだけで高コントラストな表示が可能であり、立体表示の維持には電気エネルギーが不要な立体表示デバイスとなる。
【００３８】
また、本発明の第１１の構成によれば、上記第１０の構成の立体表示デバイスにおいて、支柱が遮光性材料で形成されることにより、隣接する画素への照射光のリークを防止して高精細な立体表示が可能となる。
【００３９】
また、本発明の第１２の構成によれば、上記第１０又は第１１の構成の立体表示デバイスにおいて、光屈曲性フィルムは、透明基板側から照射される光の偏光方向に応じて弾性膜側に湾曲する向きが変化することにより、多様な立体表示が可能となる。
【００４０】
また、本発明の第１３の構成によれば、上記第１０乃至第１２のいずれかの構成の立体表示デバイスにおいて、光屈曲性フィルムに、各画素の少なくとも対向する二辺に沿ってスリットを形成することにより、光屈曲性フィルムの湾曲が大きくなって突出部と平坦部とのコントラストが明瞭となる。特に、スリットを各画素の四辺に沿って形成した場合、光屈曲性フィルムの湾曲方向が明瞭に区別可能となるため、湾曲方向の異なる突出部を組み合わせて表示する場合に有効となる。
【００４１】
また、本発明の第１４の構成によれば、上記第１０乃至第１３のいずれかの構成の立体表示デバイスにおいて、可視光を照射する光源と、可視光のうち所定範囲の波長光のみを選択的に透過する複数のフィルタを備えた切り換え型フィルタとを組み合わせて記録・消去用光源とすることにより、高価なＬＤやＬＥＤを用いることなく第１及び第２の波長の光を照射することができる。
【００４２】
また、本発明の第１５の構成によれば、上記第１０乃至第１４のいずれかの構成の立体表示デバイスにおいて、記録・消去用光源からの光を所定の画素に導光する光路制御手段を設けることにより、１つの記録・消去用光源からの光を用いて所定の画素を照射できるため、記録・消去用光源を画素毎に設ける必要がなくなる。
【００４３】
また、本発明の第１６の構成によれば、上記第１５の構成の立体表示デバイスにおいて、光路制御手段として透過型液晶パネルを用いることにより、画像データに応じた制御信号により液晶パネル上に光透過部と非透過部とを形成し、光透過部を介して記録・消去用光源からの光を所定の画素に導光可能となる。
【００４４】
また、本発明の第１７の構成によれば、上記第１５の構成の立体表示デバイスにおいて、光路制御手段として複数の可動ミラーを備えたデジタルミラーデバイスを用いることにより、画像データに応じた制御信号により所定の可動ミラーを傾斜させて記録・消去用光源からの光を所定の画素に導光可能となる。
【００４５】
また、本発明の第１８の構成によれば、上記第１０乃至第１３のいずれかの構成の立体表示デバイスにおいて、記録・消去用光源としてカラー表示可能な透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成されるカラー液晶モジュールを用いることにより、画像データに応じた制御信号により液晶パネルに光透過部と非透過部とを形成し、液晶パネルに設けられるカラーフィルタを介してバックライト装置からの可視光を所定の波長に絞り込んだ後、所定の画素に精密に照射可能となる。また、立体表示の消去と新たな立体表示とを同時に行うことができるため、表示切り換え時間をより短縮することができる。
【００４６】
また、本発明の第１９の構成によれば、上記第１０乃至第１８のいずれかの構成の立体表示デバイスにおいて、第１の波長の光の偏光方向を切り換える偏光板を設けることにより、所定の画素に対応する光屈曲性フィルムの湾曲方向を切り換えた、多様な立体表示が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る立体表示媒体の部分平面図であり、図１（ｂ）は立体表示媒体の部分断面図（図１（ａ）のＡＡ′断面）である。立体表示媒体１は、透明基板２上に複数の矩形状の画素３がマトリクス状に配置されている。なお、説明の便宜のため、図１（ａ）ではマトリクスの行方向若しくは列方向の５つの画素のみを示している。
【００４８】
図１に示すように、各画素３の周縁に沿って格子状の支柱４が立設されており、各画素３につき所定の弛みをもたせた光屈曲性フィルム５が、支柱４の上端との接触面全域を接着部５ａとして固定されている。６は弾性材料で形成された弾性膜であり、光屈曲性フィルム５に積層されている。この弾性膜６は支柱４の上端でのみ光屈曲性フィルム５の表面に固定されており、各画素３内では光屈曲性フィルム５と弾性膜６とは離間している。なお、図１（ａ）では弾性膜６は記載を省略している。
【００４９】
立体表示媒体１は、通常、光屈曲性フィルム５が図１のように弛んだ状態であり、各画素３の弾性膜６はフラットな状態（初期状態）となっている。この初期状態から所定の画素３に光屈曲性フィルム５を湾曲させる所定の波長（以下、第１の波長という）の光を照射すると、照射された画素３内の光屈曲性フィルム５が弾性膜６側に湾曲して弾性膜６を押し上げ、突出部９（図３参照）が形成され、光が照射されない平坦部１０（図３参照）との組み合わせにより立体的な画像表示（以下、単に立体表示という）が可能となる。また、立体表示を消去する場合は、光屈曲性フィルム５を元の状態に復元させる所定の波長（以下、第２の波長という）の光を照射することにより、全ての画素３の弾性膜６を初期状態に戻す。
【００５０】
支柱４の材質としては特に制限はなく、金属や樹脂等の材料を適宜用いることができるが、支柱４を透明材料で形成した場合、立体表示を記録する際に隣接する画素３から第１の波長の光がリークして、平坦部となるべき画素３の光屈曲性フィルム５まで湾曲してしまうおそれがある。そのため、支柱４は遮光性の材料で形成することが好ましい。
【００５１】
光屈曲性フィルム５の材質としては、所定の波長の光に反応してトランス−シス光異性化若しくは開環−閉環光異性化しうるフォトクロミック材料が用いられ、特に屈曲時及び復元時に照射する光の波長が離れており、且つ異性化による分子形状の変化が大きいアゾベンゼン構造を有する化合物が好適に用いられる。アゾベンゼン構造を有する材料を用いて光屈曲性フィルム５を形成した場合、第１の波長は３００〜４００ｎｍ、第２の波長は第１の波長よりも長波長側の５００〜６５０ｎｍ程度となる。
【００５２】
なお、光屈曲性フィルム５が弾性膜６方向に湾曲して画素３毎に突出部９及び平坦部１０を形成するためには、支柱４の上端部に少なくとも各画素３を囲む４点（例えば支柱４の交差する点）が固定された状態であれば良いが、支柱４と光屈曲性フィルム５との接着部５ａが少ない場合、光屈曲性フィルム５及びその上に積層される弾性膜６の湾曲が隣接する画素３まで及び、突出部９と平坦部１０とのメリハリがなくなって不明瞭な立体表示となる。そのため、図１（ａ）のように、支柱４の上端との接触面全域を接着部５ａとして光屈曲性フィルム５を固定しておくことが好ましい。
【００５３】
透明基板２としては、ガラス板や、アクリル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート等の透明樹脂板、透明樹脂シート等が用いられるが、可撓性の透明樹脂シートを用い、さらに支柱４も可撓性材料で形成した場合、折り畳みや湾曲が可能なフレキシブルな立体表示媒体となり、持ち運び性が向上するとともに立体表示媒体の曲面への装着が可能となるため好ましい。また、光屈曲性フィルム５の湾曲及び復元性に影響を及ぼさないように、透明基板２は第１及び第２の波長の光を吸収しない材質とすることが好ましい。
【００５４】
弾性膜６としては、光屈曲性フィルム５の湾曲及び復元に追従して容易に変形可能な弾性材料が用いられ、シリコンゴムやウレタンゴム、ラテックスゴム、ＳＢＲ等のゴム材が好ましい。また、弾性膜６の表面に金属の薄膜を蒸着させて反射膜を形成しても良い。なお、弾性膜６を遮光性材料で形成した場合、室内光に含まれる第１及び第２の波長の光によって立体表示が変質或いは消去されるおそれがなくなる。一方、弾性膜６を透明材料で形成した場合、光屈曲性フィルム５も透明とすることが可能であれば、立体表示媒体１の裏面に設置される通常の画像表示に組み合わせた立体表示も可能となる。なお、弾性膜６は画素３毎に突出させる必要があるため、支柱４と重なる部分を格子状に固定しておくことが好ましい。
【００５５】
次に、本発明の立体表示媒体への立体表示の記録及び消去方法について説明する。図２は立体表示媒体に立体表示を記録する方法を示す部分断面図、図３は立体表示が記録された状態を示す立体表示媒体の部分断面図、図４は立体表示媒体に記録された立体表示を消去する方法を示す部分断面図である。立体表示媒体１に立体表示を記録する場合、先ず記録したい表示に応じて光透過部７ａと非透過部７ｂとがパターニングされたマスキングシート（原稿）７を作成する。マスキングシート７としては、例えばＯＨＰシートのような透明シート上に、所望のパターンを遮光性のインク又はトナーで印刷したものが使用される。
【００５６】
次いで、図２に示すように、光屈曲性フィルム５を湾曲させる第１の波長の光８を、マスキングシート７を介して透明基板２側から立体表示媒体１に照射する。これにより、マスキングシート７の光透過部７ａに重なる画素３においては、光透過部７ａ及び透明基板２を順次透過してきた第１の波長の光８により、図３に示すように光屈曲性フィルム５が弾性膜６側に湾曲して突出部９が形成される。
【００５７】
一方、非透過部７ｂに重なる画素３においては、第１の波長の光８が光屈曲性フィルム５に到達せず光屈曲性フィルム５は元の状態のままであるため、弾性膜６がフラットな状態に保持される。従って、立体表示媒体１は、光透過部７ａ及び非透過部７ｂのパターンに応じて突出部９と平坦部１０とに分けられ、立体表示媒体１に所定の立体表示が記録される。
【００５８】
また、立体表示媒体１に記録された立体表示を消去したい場合は、図４に示すように、光屈曲性フィルム５を復元させる第２の波長の光１１を、透明基板２側から立体表示媒体１に照射する。これにより、弾性膜６側に湾曲していた光屈曲性フィルム５は再び元の状態に戻り、突出部９が全て平坦部１０となって立体表示媒体１は新たな立体表示が記録可能な初期状態に戻る。
【００５９】
本発明の構成とすることにより、光エネルギーによる光屈曲性フィルム５の可逆的な屈曲及び復元を用いて立体表示の記録及び消去を行うことができる。従って、立体表示の書き換え時にのみ所定の波長の光を照射するための電気エネルギーが消費されるだけで、記録された立体表示の維持には電気エネルギーが不要となるため、構造が簡単で消費電力が低く、且つ立体表示の書き換えを繰り返し行うことのできる立体表示媒体となる。
【００６０】
第１及び第２の波長の光を照射する光源としては、半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いても良いし、可視光を照射する光源と可視光のうち所望の波長光のみを透過するカラーフィルタとを組み合わせたものを用いても良い。可視光とカラーフィルタとの組み合わせの場合、カラーフィルタを切り換え可能としておけば、１つの光源で第１及び第２の波長の光を選択的に照射できるため好ましい。
【００６１】
具体的な形状としては、立体表示媒体１の大きさに形成された発光面にマスキングシート７を介して画像記録媒体１を載置し、発光面を点灯させて立体表示の記録及び消去を行うパネル型ライトや、立体表示媒体１に沿って光源が移動するスキャナ型ライト、或いはユーザが手動で走査するハンドライト等が考えられる。
【００６２】
図５は、本発明の立体表示媒体に立体表示を記録する他の方法を示す部分断面図である。図５においては、マスキングシート７に代えて透過型の液晶パネル１２を用いて突出部と平坦部を形成している。液晶パネル１２は、対向する２枚のガラス基板１２ａの間に液晶１２ｂを封入したものであり、ここでは電圧無印加のときに液晶分子長軸が基板表面に対して垂直に配向して黒表示１３ａとなり、電圧印加で液晶長軸が基板面と平行方向に倒れて白表示１３ｂとなる、いわゆる垂直配向型ノーマリーブラック方式を用いている。なお、ガラス基板１２ａに配置される透明電極やＴＦＴなどは記載を省略している。
【００６３】
即ち、液晶パネル１２の黒表示１３ａに重なる画素３においては、第１の波長の光８が光屈曲性フィルム５に到達せず光屈曲性フィルム５は下向きに弛んだままであるため、弾性膜６はフラットに保持される。一方、白表示１３ｂに重なる画素３においては、液晶パネル１２及び透明基板２を順次透過してきた第１の波長の光８により、光屈曲性フィルム５が弾性膜６側に湾曲して弾性膜６を押し上げる（図５の破線）。
【００６４】
従って、液晶パネル１２の突出部９を形成したい部分にのみ電圧を印加することにより、立体表示媒体１は、黒表示１３ａ及び白表示１３ｂのパターンに応じて突出部９と平坦部１０とに分けられ、図３に示したように立体表示媒体１に所定の立体表示が記録される。なお、立体表示を消去する方法については図４と同様であるため説明を省略する。
【００６５】
この場合、液晶パネル１２に送信される画像信号の制御により黒表示１３ａ及び白表示１３ｂのパターンを自由に変更できるため、別途マスキングシート７を用意することなく迅速な立体表示の書き換えが可能となる。従って、所定時間毎に表示を切り換える広告表示媒体等に利用する場合に特に好適である。また、光源としては上述したようなパネル型ライトやハンドライトを用いる他、第１及び第２の波長を照射可能な光源を液晶パネル１２のバックライトとして備えた液晶モジュールを用いることもできる。
【００６６】
さらに、カラー表示が可能な液晶パネルを用いることにより、照射する光の波長を画素毎に制御可能となるため、立体表示の消去と新たな立体表示の記録とを同時に行うことができ、表示切り換え時間をより短縮することができる。
【００６７】
また、第１の波長及び第２の波長の光を照射する際の光強度には特に制限はなく、光屈曲性フィルム５の光応答性に応じて適宜設定すれば良いが、第１の波長の光を照射する時間、光強度を画素３毎に変化させることにより、光屈曲性フィルム５が最大限湾曲する範囲で光屈曲性フィルム５の湾曲度合いを調節して、突出部９の突出量を制御することも可能である。
【００６８】
なお、弾性膜６が透明である場合は、光屈曲性フィルム５の光応答性が高すぎると、通常の室内光に含まれる第１及び第２の波長の光によって記録された立体表示が変質或いは消去されてしまうおそれがある。そこで、光屈曲性フィルム５の反応性を低下させることにより、長期間に亘って立体表示が保持される記録媒体となる。
【００６９】
光屈曲性フィルム５の反応性を低下させる方法としては、光屈曲性フィルム５の厚みを増大させる方法や、光屈曲性フィルム５を形成するフォトクロミック材料に、ポリエチレンやポリプロピレン等の汎用プラスチックを添加する方法、或いは図６（ａ）、（ｂ）に示すように、フォトクロミックフィルム１４と、汎用プラスチックフィルム１５とを貼り合わせた光屈曲性フィルム５を用いる方法等が挙げられる。
【００７０】
また、光屈曲性フィルム５としてアゾベンゼン構造を有するフォトクロミック材料を用いた場合、光屈曲性フィルム５の湾曲方向は第１の波長の光の偏光方向と一致する特性があるため、第１の波長の光の偏光方向により、湾曲方向を変化させることができる。例えば、図７（ａ）のように矢印Ｘ方向の偏光を照射すると、光屈曲性フィルム５も矢印Ｘ方向に湾曲する。一方、図７（ｂ）のように偏光方向を９０°回転させた矢印Ｙ方向の偏光を照射すると、光屈曲性フィルム５も矢印Ｙ方向に湾曲する。
【００７１】
即ち、光屈曲性フィルム５を図７（ａ）のように湾曲させた場合に、図８（ａ）に示すような断面円弧状の第１突出部９ａが形成されるとすると、図７（ｂ）のように湾曲させた場合は、図８（ｂ）に示すように、第１突出部９ａを水平に９０°回転させた断面コ字状の第２突出部９ｂが形成される。従って、偏光板を用いて第１の波長の光の偏光方向を切り換えることにより、湾曲方向の異なる第１突出部９ａ、第２突出部９ｂを選択的に形成することができる。
【００７２】
例えば図９に示すように、湾曲方向が９０°変化した第１突出部９ａ、第２突出部９ｂと、平坦部１０とを組み合わせた多様な立体表示が可能となる。湾曲方向が異なる第１突出部９ａと第２突出部９ｂでは光の反射具合が異なるため、文字や絵柄が浮き出したように見えるホログラム効果が期待できる。また、立体表示媒体１の背面に２種類の画像を配置しておけば、見る角度によって異なる絵柄が見えるような表示も可能となる。
【００７３】
図１０は、本発明の第２実施形態に係る立体表示媒体の部分平面図である。本実施形態においては、画素３の対向する二辺に沿って光屈曲性フィルム５にスリット１６を形成している。他の部分の構成は第１実施形態の図１と同様であるため説明を省略する。
【００７４】
これにより、第１実施形態に比べて光屈曲性フィルム５がより大きく湾曲可能となるため、突出部９と平坦部１０とのコントラストが明瞭な立体表示が可能となる。スリット１６を形成する方法としては、例えばレーザ光による切断が用いられる。なお、図１０の方向にスリット１６を入れた場合は、第１の波長の光をスリット１６と平行な偏光として、図８（ａ）に示した第１突起部９ａを形成するのに適している。図８（ｂ）に示した第２突起部９ｂを形成する場合は、画素３の他の二辺に沿ってスリット１６を形成しておけば良い。
【００７５】
図１１は、本発明の第３実施形態に係る立体表示媒体の部分平面図である。本実施形態においては、画素３の四辺に沿って光屈曲性フィルム５にスリット１６を形成している。他の部分の構成は第１及び第２実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００７６】
これにより、第１、第２実施形態に比べて光屈曲性フィルム５が更に大きく湾曲可能となるため、突出部９と平坦部１０とのコントラストが一層明瞭な立体表示が可能となる。また、図８（ａ）に示した第１突起部９ａ、及び図８（ｂ）に示した第２突起部９ｂの両方を明瞭に区別して形成できるため、特に図９のように２種類の突起部を組み合わせて立体表示を行う場合に好適である。
【００７７】
次に、本発明の立体表示媒体の製造方法について説明する。図１２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の立体表示媒体の製造工程を示す部分断面図である。図１２を用いて本発明の立体表示媒体の製造プロセスの一例を説明する。
【００７８】
先ず、図１２（ａ）に示すように、透明基板２上に金属若しくは樹脂から成る遮光層１７を形成した後、図１２（ｂ）に示すように、遮光層１７をパターニングして格子状の支柱４を形成する。パターニング法としては、例えば遮光層１７がスパッタリング法により形成された金属層である場合はエッチング等が用いられ、遮光層１７を紫外線硬化性樹脂で形成した場合はフォトリソグラフィ法が用いられる。
【００７９】
次に、図１２（ｃ）に示すように、複数の突起１８がマトリクス状に形成された型台１９上に光屈曲性フィルム５を重ね合わせ、突起１８に沿った凹凸をつけておく。そして、図１２（ｂ）で作成した支柱４の形成された透明基板２を上下逆にして、図１２（ｄ）に示すように、接着剤や熱溶融により支柱４の先端を光屈曲性フィルム５の凹部に貼付する。そして、必要に応じてレーザ光により光屈曲性フィルム５の所定位置を切断し、光屈曲性フィルム５にスリット１６（図１０、図１１参照）を入れる。最後に、図１２（ｅ）に示すように光屈曲性フィルム５側に弾性膜６を積層して立体表示媒体１を製造する。
【００８０】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の立体表示媒体の他の製造工程を示す部分断面図である。この製造プロセスでは、図１３（ａ）に示すように、先ず複数の突起１８がマトリクス状に形成された金型２０にフォトクロミック材料を流し込んで光屈曲性フィルム５を成形しておき、さらに遮光材料により光屈曲性フィルム５の凹部に格子状の支柱４を一体形成する。このとき、金型２０にスリット形成用のリブを設けておけば、スリット１６を同時形成することができる。なお、図１３（ａ）では金型２０の下側のみを図示している。
【００８１】
次に、図１３（ｂ）のように、光屈曲性フィルム５に形成された支柱４の先端に接着剤や熱溶融により透明基板２を貼付する。最後に、図１３（ｃ）に示すように、透明基板２側を下にして光屈曲性フィルム５上に弾性膜６を積層して立体表示媒体１を製造する。
【００８２】
図１３の製造プロセスを用いた場合、図１３の方法に比べて工程数を削減できるとともに、スリット１６を形成する場合にレーザ光を用いた切断設備を必要としないため、立体表示媒体１を簡便且つ低コストで製造することができる。
【００８３】
本発明の立体表示媒体は、文字や画像を立体的に繰り返し記録可能な媒体として好適に用いられる。具体的な用途としては、例えば簡易点字表示媒体や、通常の画像と組み合わせることにより、立体地図、或いは電車内、駅のホームや店舗の外壁に設けられる広告表示媒体等に用いることができる。
【００８４】
次に、本発明の立体表示媒体を組み込んだ立体表示デバイスについて説明する。図１４（ａ）は本発明の第４実施形態に係る立体表示デバイスの部分平面図であり、図１４（ｂ）は立体表示デバイスの部分断面図（図１４（ａ）のＡＡ′断面）である。立体表示デバイス１００は、透明基板２上に複数の矩形状の画素３がマトリクス状に配置された表示部２１と、表示部２１の裏面に配置されるカラー液晶モジュール２２とで構成されている。なお、説明の便宜のため、図１４ではマトリクスの行方向若しくは列方向の５つの画素のみを示している。表示部２１は図１に示した立体表示媒体１と同様の構造であり、図１２及び図１３に示した製造プロセスで製造可能である。
【００８５】
カラー液晶モジュール２２は、液晶パネル１２と、液晶パネル１２の上面に配置されるカラーフィルタ２３と、液晶パネル１２の裏面に配置されるバックライト装置２４から構成される。液晶パネル１２は垂直配向型ノーマリーブラック方式であり、その構造は図５に示したものと同様である。
【００８６】
バックライト装置２４は、導光板２５、反射シート２６、及びバックライト光源２７から構成される。導光板２５の上面には拡散シート及び集光シートから成る光学シート（図示せず）が積層されており、導光板２５により導光された光の輝度分布を均一にする。導光板２５の下面には光を上方に反射させる反射シート２６が積層され、導光板２５の一端面側には、バックライト光源２７が配置されている。
【００８７】
導光板２５内に入射した光は導光板２５内で乱反射を繰り返しながら隅々まで行き渡り、導光板２５の下面に積層された反射シート２６により上方向に反射されて導光板２５の上面より射出される。射出された光は液晶パネル１２を背後から均一に照射する。なお、導光板２５を設けずに液晶パネル１２の背面全域にバックライト光源２７を並列に配置しても良いが、バックライト光源２７が多数必要となり、カラー液晶モジュール２２の厚みも増大するため、導光板２５を用いて横方向から光を導入する図１４の構成が好ましい。
【００８８】
カラー液晶モジュール２２の上面にはカラー液晶モジュール２２から射出される第１の波長の光８（図１５参照）を所定方向の偏光に切り換える偏光板３５が配置されている。この偏光板３５を用いて突出方向の異なる第１突出部９ａ、第２突出部９ｂ（図８参照）を選択的に形成する。
【００８９】
次に、表示部２１に立体表示が形成される仕組みについて説明する。図１５は第４実施形態の立体表示デバイスに立体表示が形成される様子を示す部分断面図であり、図１６は立体表示デバイスの立体表示が消去される様子を示す部分断面図である。図１４と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図１５及び図１６ではバックライト装置２４及び偏光板３５は記載を省略している。
【００９０】
立体表示デバイス１００に画像を表示する場合は、先ず液晶パネル１２内の所定の液晶セルにのみ電圧を印加する。これにより、電圧印加部分の液晶分子長軸が基板面と平行方向に倒れて白表示１３ｂとなる。一方、電圧が印加されなかった部分は液晶分子長軸が基板表面に対し垂直に配向して黒表示１３ａとなる。この黒表示１３ａと白表示１３ｂの組み合わせにより、表示部２１に表示したい立体表示のパターンを液晶パネル１２上に形成する。
【００９１】
次に、バックライト装置２４（図１４参照）からの可視光２８を、カラーフィルタ２３の所定色（例えば青）の画素を透過させることにより波長の絞り込みを行い、第１の波長の光８とし、さらに偏光板３５（図１４参照）を通過させて所定の偏光方向として透明基板２側から表示部２１に照射する。このとき、液晶パネル１２の黒表示１３ａに重なる画素３においては、バックライト装置２４からの可視光２８が液晶パネル１２によって遮られ、光屈曲性フィルム５は元の状態のままであるため弾性膜６はフラットな状態に保持される。
【００９２】
一方、白表示１３ｂに重なる画素３においては、カラーフィルタ２３及び透明基板２を通過してきた第１の波長の光８により、光屈曲性フィルム５が湾曲して弾性膜６を押し上げる。これにより、表示部２１に突出部９が形成され、弾性膜６がフラットな平坦部１０との組み合わせにより所望の立体表示が形成される。突出部９の湾曲方向は第１の波長の光８の偏光方向によって制御可能である。また、立体表示が形成された後は、カラー液晶モジュール２２をＯＦＦ状態にしても突出部９及び平坦部１０はそのまま保持される。
【００９３】
また、立体表示を消去する場合は、図１６に示すようにバックライト装置２４からの可視光２８を、カラーフィルタ２３の所定色（例えば赤）の画素を通過させることにより第２の波長の光１１とし、この第２の波長の光１１を、偏光板３５を切り換えて円偏光のまま第１の波長の光８が照射された画素３に照射する。これにより、弾性膜６側に湾曲していた光屈曲性フィルム５は、その湾曲方向によらず再び元の状態に復元し、突出部９が全て平坦部１０となって表示部２１は新たな立体表示が可能な初期状態に戻る。
【００９４】
即ち、本実施形態においては、カラー液晶モジュール２２は、第１及び第２の波長の光を表示部２１の裏面側から選択的に照射可能な記録・消去用光源と、第１及び第２の波長の光を所定の画素３に導光する光路制御手段とを兼ねている。
【００９５】
図１７は、本発明の第５実施形態に係る立体表示デバイスの構造を示す部分断面図である。第４実施形態の図１４と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、カラー液晶モジュール２２に代えて、可視光を照射する光源３０と、独立して駆動可能な複数の可動ミラー３１を備えたデジタルミラーデバイス（以下、ＤＭＤという）３２と、ＤＭＤ３２からの可視光を第１及び第２の波長の光に選択的に変換する切り換え型フィルタ３３とを表示部２１の裏面に配置している。
【００９６】
表示部２１に立体表示を形成する場合は、画像データ信号に対応した可動ミラー３１（図１７では両端と中央の３つ）を駆動して所定角度に傾斜させた後、光源３０を点灯させる。光源３０からの可視光は、傾斜した所定の可動ミラー３１により上向きの反射光となる。この反射光が所定色（例えば青）に切り換えられた切り換え型フィルタ３３を透過し、第１の波長の光となって透明基板２側から所定の画素３を照射する。
【００９７】
そして、その画素３内の光屈曲性フィルム５が弾性膜６側（図の矢印方向）に湾曲して弾性膜６を押し上げることにより、表示部２１に突出部９と平坦部１０（図１３参照）が形成され、所望の立体表示が形成される。立体表示が形成された後は、光源３０及びＤＭＤ３２をＯＦＦ状態にしても突出部９及び平坦部１０はそのまま保持される。
【００９８】
また、立体表示を消去する場合は、ＤＭＤ３２をそのままの状態にして切り換え型フィルタ３３を所定色（例えば赤）に切り換え、光源３０を再点灯させる。光源３０からの可視光は切り換え型フィルタ３３を透過して第２の波長の光となり、透明基板２側から光屈曲性フィルム５が湾曲した突出部９の画素３に照射される。これにより、弾性膜６側に湾曲していた光屈曲性フィルム５は再び元の状態に戻り、これに追従して弾性膜６も復元力によりフラットな状態に戻る。従って、突起部９が全て平坦部１０となって表示部２１は新たな立体表示が可能な初期状態に戻る。
【００９９】
なお、図１７では切り換え型フィルタ３３をＤＭＤ３２と表示部２１との間に配置しているが、光源３０とＤＭＤ３２との間に配置しても良い。この場合、切り換え型フィルタ３３を小型化することができ、切り換え型フィルタ３３を移動させる場合のスペースも小さくなる。また、カラーフィルタ２３を有しないモノクロ表示の液晶パネル１２をＤＭＤ３２の代わりに光路制御手段として配置しても良い。
【０１００】
第４及び第５実施形態の構成とすることにより、光エネルギーによる光屈曲性フィルム５の可逆的な屈曲及び復元を用いて立体表示及び表示の消去を行うことができる。従って、立体表示の切り換え時にのみ所定の波長の光を照射するための電気エネルギーが消費されるだけで、一旦表示された後は電気エネルギーが不要となるため、構造が簡単で消費電力が低く、且つ立体表示の形成及び消去を繰り返し行うことのできる立体表示デバイスとなる。
【０１０１】
また、第４実施形態のようにカラー表示が可能な液晶パネル１２を用いた場合、照射する光の波長を画素毎に制御可能となるため、第１及び第２の波長の光をそれぞれ所定の画素３に同時に照射することにより、立体表示の消去と新たな立体表示とを同時に行うことができ、表示部２１の表示切り換え時間をより短縮することができる。
【０１０２】
図１８は、本発明の第６実施形態に係る立体表示デバイスの構造を示す部分断面図である。第４及び第５実施形態と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、カラー液晶モジュール２２やＤＭＤ３２に代えて、表示部２１の裏面側に可視光を照射する微小な複数の光源３０を画素３毎に配置し、切り換え型フィルタ３３を表示部２１と光源３０の間に配置している。
【０１０３】
表示部２１に立体表示を形成する場合は、画像データ信号に対応した光源３０を点灯させ、所定色（例えば青）に切り換えられた切り換え型フィルタ３３を透過させて可視光を第１の波長の光とした後、透明基板２側から所定の画素３を照射することにより、その画素３内の光屈曲性フィルム５が湾曲して弾性膜６を押し上げる。これにより、表示部２１に突出部９と平坦部１０（図１５参照）が形成され、所望の立体表示がなされる。立体表示がなされた後は、光源３０をＯＦＦ状態にしても突出部９及び平坦部１０はそのまま保持される。
【０１０４】
また、立体表示を消去する場合は、画像データ信号に対応した光源３０を再点灯させ、所定色（例えば赤）に切り換えられた切り換え型フィルタ３３を透過させて可視光を第２の波長の光とした後、透明基板２側から光屈曲性フィルム５が湾曲した突出部９の画素３を照射することにより、弾性膜６側に湾曲していた光屈曲性フィルム５は再び元の状態に戻り、突出部９が全て平坦部１０となって表示部２１は新たな立体表示が可能な初期状態に戻る。このとき、全ての光源３０を再点灯させて立体表示を消去しても良いが、第１の波長の光が照射され光屈曲性フィルム５が湾曲している画素３に対応する光源３０のみを再点灯させる方が消費電力を節減できるため好ましい。
【０１０５】
本実施形態の構成とすることにより、第４及び第５実施形態と同様に、構造が簡単で消費電力が低く、且つ立体表示の記録及び消去を繰り返し行うことのできる立体表示デバイスとなる。また、カラー液晶モジュール２２やＤＭＤ３２のような光路制御手段を用いることなく表示部２１に所望の立体表示を行うことができる。
【０１０６】
なお、光源３０として、第１及び第２の波長の光を発する半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等を画素３毎に配置して、第１及び第２の波長の光をそれぞれ所定の画素３に照射可能とすれば、切り換え型フィルタ３３が不要となる上、立体表示の消去と新たな立体表示とを同時に行うことができ、表示部２１の表示切り換え時間をより短縮することができる。
【０１０７】
本発明の立体表示デバイスは、所定時間毎に文字や画像を立体的に表示及び書き換え可能で、且つ消費電力の低い立体表示装置として利用される。具体的な用途としては、例えば電車内、駅のホームや店舗の外壁に設けられる所定時間毎に異なる立体表示が可能な広告表示装置、或いは電気製品の作動状態を点字で表示する点字パネルや文字や文章を点字に変換する点字変換装置等の簡易点字表示装置に好適に用いることができる。また、カラー液晶モジュールを備えた立体表示デバイスにおいて透明な光屈曲性フィルムを用いることができれば、液晶パネルに表示される通常の画像表示と組み合わせた立体表示を行うこともでき、立体地図等に利用可能となる。
【０１０８】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、第５及び第６実施形態においても、第４実施形態と同様に表示部２１の背面に偏光板３５を配置して、光屈曲性フィルム５の湾曲方向、即ち突出部９の突出方向を変化させることもできる。また、カラー液晶モジュール２２やＤＭＤ３２に代えて、記録・消去用光源及び光路制御手段としてブラウン管（ＣＲＴ）や有機ＥＬ表示装置を表示部２１の裏面に設置することも可能である。
【０１０９】
また、第４〜第６実施形態の立体表示デバイス１００においても、表示部２１の光屈曲性フィルム５に第２、第３実施形態の立体表示媒体１と同様のスリット１６を設けることにより、突出部９と平坦部１０が明瞭に区別された立体表示が可能となる。
【０１１０】
また、マトリクス状に配置される画素３の大きさは、立体表示媒体１或いは立体表示デバイス１００の用途に応じて適宜設定される。店舗や駅に設置される大型の広告表示用として用いる場合は、画素３の一辺を１〜数センチ程度とすれば良いし、小型の点字パネルとして使用する場合は、一辺を１〜数ｍｍ程度とすれば良い。
【０１１１】
また、立体表示媒体１や表示部２１の製造プロセスは例示した方法に限定されるものではなく、支柱４や光屈曲性フィルム５、弾性膜６等は、従来公知の製膜技術及びパターニング法を適宜組み合わせて形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って格子状の支柱が形成されており、該支柱の上端に画素毎に所定の弛みをもって固定された光屈曲性フィルムと、該光屈曲性フィルムを介して支柱の上端に固定された弾性膜とを備え、照射される光の波長に応じた光屈曲性フィルムの可逆的な屈曲及び復元を用いて立体表示の記録及び消去を繰り返し行うことができる、消費電力の低い立体表示媒体を提供するものであり、簡易点字表示媒体として、或いは通常の画像と組み合わせることにより、電車内、駅のホームや店舗の外壁に設けられる広告表示媒体や立体地図として利用することができる。
【０１１３】
また、支柱を遮光性材料で形成したので、隣接する画素に不要な光がリークすることがなく、精密な記録が可能な立体表示媒体となる。また、透明基板及び支柱を可撓性材料で形成したので、持ち運び性が向上するとともに曲面への装着が可能なフレキシブルに変形する立体表示媒体となる。
【０１１４】
また、フォトクロミック材料に他の樹脂材料を混入して形成するか、或いはフォトクロミック材料のフィルムに他の樹脂材料のフィルムを貼り合わせて光屈曲性フィルムを形成したので、光に対する応答性を調整することができ、記録された立体表示が室内光により劣化しない取り扱い性に優れた立体表示媒体となる。
【０１１５】
また本発明は、透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って格子状に形成された支柱と、該支柱の上端に画素毎に所定の弛みをもって固定された光屈曲性フィルムと、該光屈曲性フィルムを介して支柱の上端に固定された弾性膜とを備えた表示部と、該表示部の裏面に配置され光屈曲性フィルムを屈曲させる第１の波長の光と光屈曲性フィルムを元の状態に伸張させる第２の波長の光とを選択的に照射する記録・消去用光源とを備えた、低消費電力で表示の切り換えも容易な立体表示デバイスを提供するものであり、電車内、駅のホームや店舗の外壁等に設けられる広告表示装置、立体地図表示装置、或いは電気製品や精密機器等の点字パネルとして利用することができる。
【０１１６】
また、可視光を照射する光源と、可視光のうち所定範囲の波長光のみを選択的に透過する複数のフィルタを備えた切り換え型フィルタとを組み合わせて記録・消去用光源としたので、高価なＬＤやＬＥＤを用いることなく第１及び第２の波長の光を照射することができる。
【０１１７】
また、透過型液晶パネルやデジタルミラーデバイス等の光路制御手段を設けたので、記録・消去用光源を画素毎に設ける必要がなくなり、立体表示デバイスの構成が簡易なものとなる。さらに、透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成されるカラー液晶モジュールを用いた場合、記録・消去用光源と光路制御手段とを兼用できるため、より構造の簡単な立体表示デバイスとなる。
【０１１８】
また、第１の波長の光の偏光方向を切り換える偏光板を設けたので、所定の画素に対応する光屈曲性フィルムの湾曲方向を切り換えて異なる形状の突出部を形成することができ、多様な立体表示が可能な立体表示デバイスとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】は、本発明の立体表示媒体の構造を示す部分平面図及び部分断面図である。
【図２】は、立体表示媒体に画像を記録する方法を示す部分断面図である。
【図３】は、画像が記録された状態を示す立体表示媒体の部分平面図及び部分断面図である。
【図４】は、立体表示媒体に記録された画像を消去する方法を示す部分断面図である。
【図５】は、本発明の立体表示媒体に画像を記録する他の方法を示す部分断面図である。
【図６】は、本発明の立体表示媒体に用いられる光屈曲性フィルムの構成例を示す断面図である。
【図７】は、光屈曲性フィルムの湾曲方向と偏光方向との関係を示す図である。
【図８】は、本発明の立体表示媒体に偏光方向を９０°回転させた光を照射した場合の突出部の形状を示す部分断面図である。
【図９】は、湾曲方向の異なる突出部を組み合わせた立体表示の一例を示す平面図である。
【図１０】は、本発明の第２実施形態に係る立体表示媒体の部分平面図である。
【図１１】は、本発明の第３実施形態に係る立体表示媒体の部分平面図である。
【図１２】は、本発明の立体表示媒体の製造工程を示す部分断面図である。
【図１３】は、本発明の立体表示媒体の他の製造工程を示す部分断面図である。
【図１４】は、本発明の第４実施形態に係る立体表示デバイスの部分平面図及び部分断面図である。
【図１５】は、第４実施形態の立体表示デバイスに画像が表示される様子を示す部分断面図である。
【図１６】は、第４実施形態の立体表示デバイスに表示された画像が消去される様子を示す部分断面図である。
【図１７】は、本発明の第５実施形態に係る立体表示デバイスの構造を示す部分断面図である。
【図１８】は、本発明の第６実施形態に係る立体表示デバイスの構造を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１      立体表示媒体
２      透明基板
３      画素
４      支柱
５      光屈曲性フィルム
６      弾性膜
７      表示部
７ａ    光透過部
７ｂ    非透過部
８      第１の波長の光
９      突出部
９ａ    第１突出部
９ｂ    第２突出部
１０    平坦部
１１    第２の波長の光
１２    液晶パネル（光路制御手段）
１３ａ  黒表示
１３ｂ  白表示
１４    フォトクロミックフィルム
１５    汎用プラスチックフィルム
１６    スリット
２２    カラー液晶モジュール
２３    カラーフィルタ
２４    バックライト装置
３０    光源
３１    可動ミラー
３２    ＤＭＤ（光路制御手段）
３３    切り換え型フィルタ
３５    偏光板
１００  立体表示デバイス
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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