(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透明基板と、それぞれが１画素を構成する複数の角錐形状の突起部を有する第２の透明基板とを備え、
前記角錐形状の底面に相当する面は、前記第１の透明基板の一の面に対向し、前記突起部の頂点は、前記角錐形状の底面に相当する面に対して前記第１の透明基板とは異なる側に位置し、前記角錐形状の突起部の各側面には、それぞれ、所定波長の光及び電子のいずれかの１本のビームが前記画素ごとに照射されることによって互いに異なる色で発光する蛍光体が形成されたことを特徴とする画素基板。
【請求項２】
第１の透明基板と、それぞれが１画素を構成する複数の角錐形状の窪み部を有する第２の透明基板とを備え、
前記窪み部の頂点は、前記第１の透明基板の一の面に対向し、前記角錐形状の底面に相当する面は、前記窪み部の頂点に対して前記第１の透明基板とは異なる側に位置し、前記角錐形状の窪み部の各側面には、それぞれ、所定波長の光及び電子のいずれかの１本のビームが前記画素ごとに照射されることによって互いに異なる色で発光する蛍光体が形成されたことを特徴とする画素基板。
【請求項３】
前記角錐形状は、三角錐及び四角錐のいずれか一方であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画素基板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画素基板と、所定波長の光及び電子のいずれかのビームを生成するビーム生成手段と、前記ビームを前記画素基板に照射するビーム照射手段とを備え、
前記ビーム照射手段は、前記ビームの中心を前記角錐形状の頂点から偏心させた状態を含む照射状態で前記各側面の蛍光体を発光させることを特徴とする空間光変調器。
【請求項５】
請求項１又は３に記載の画素基板の製造方法であって、
Ｘ線リソグラフィ、電鋳、粉末成形を含むプロセス及びナノインプリントプロセスにより透光性を有する基板にそれぞれが１画素を構成する複数の角錐形状の突起部を形成する工程と、前記角錐形状の突起部の各側面のそれぞれに所定波長の光及び電子のいずれかの１本のビームが前記画素ごとに照射されることによって互いに異なる色で発光する蛍光体材料を斜め蒸着法により堆積する工程とを含むことを特徴とする画素基板の製造方法。
【請求項６】
請求項２又は３に記載の画素基板の製造方法であって、
エッチングにより透光性を有する基板にそれぞれが１画素を構成する複数の角錐形状の窪み部を形成する工程と、前記角錐形状の窪み部の各側面のそれぞれに所定波長の光及び電子のいずれかの１本のビームが前記画素ごとに照射されることによって互いに異なる色で発光する蛍光体材料を斜め蒸着法により堆積する工程とを含むことを特徴とする画素基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば立体映像を表示するための空間像再生方式で用いられる画素基板及び空間光変調器並びに画素基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高精細なデジタルハイビジョン受信機用の典型的な表示素子として、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などが市販されており、その他にも有機ＥＬなど多種の表示方式が研究開発されている。ＣＲＴを大画面化すると容積や重量が大きくなり、通常の家庭に導入するには困難となるため、大画面用ではＬＣＤやＰＤＰなどの平面型のディスプレイが主として普及しつつある。
【０００３】
一方、立体映像表示方式には、（１）視差情報に基づく方式、（２）奥行き情報に基づく方式（奥行き標本化方式）、（３）輝度情報に基づく方式（奥行き融合方式）、（４）空間像再生方式などがある。さらに細かく言えば、（１）の方式では時間分割方式（眼鏡有り）、空間分割方式（眼鏡有り、無し）が、また（４）の方式ではインテグラルフォトグラフィ、光線再生方式、ホログラフィ方式などが開発されている。（１）〜（３）の方式のほとんどは実用化されているが、（４）の方式についてはまだ研究段階にある。これらの方式の中で、最も自然で視聴者の目に疲労を与えにくい立体映像表示方式は（４）の空間像再生方式である。
【０００４】
この空間像再生方式による立体テレビシステムでは、可視光の波長程度の空間解像度を有し、かつ、実時間駆動できる空間光変調器が必須のデバイスとして求められているが、この条件を満たすものは開発されていない。現状では、ハイビジョン映像用のＬＣＤ、ＰＤＰなどの平面型ディスプレイや、スーパーハイビジョン映像用の入出力デバイスが転用されて研究が進められている。
【０００５】
例えば、リアルタイムホログラフィやインテグラルフォトグラフィではＬＣＤパネルが用いられている（例えば、非特許文献１及び２参照）。
【０００６】
また、電気泳動方式の研究も進められている。例えば、マイクロカプセル型電気泳動方式ディスプレイでは、液体を包むポリマーのマイクロカプセルの中に、着色されて正負に帯電した顔料を封入し、これを外部電界によって前面基板側又は背面基板側に移動させて反射型ディスプレイとしてのコントラストを得るようになっている（例えば、非特許文献３参照）。
【０００７】
この種の方式には、着色粒子を基板面内の横方向に移動させる場合や、球を回転させるツイストボール型、又はトナー型がある。特に、ポリマーから成る微粒子を電界で飛行させる電子粉流体型も最近開発されている（例えば、非特許文献４参照）。
【０００８】
また、印加電圧により電解質から銀イオンを透明基板上に析出させて、外部光を反射させる電解析出方式も研究されており、低電圧で高反射率特性が得られている。また、熱的発色反応を応用する方式として、ビオローゲンの発色反応を利用したディスプレイが試作されている（例えば、非特許文献５参照）。
【０００９】
一方、機械的な外部光変調方式においては、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）と呼ばれる半導体の微細加工技術を応用して作製する空間光変調器としてＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）がすでに市場に出ている（例えば、非特許文献６参照）。このデバイスは、画素ドットに対応して、十数ミクロン角の微細なミラーアレイを作製し、入射光を画素ドット毎にミラーの傾きで変調する。これに類似して、微小で薄い２枚の金属面板間に電圧を印加することにより、それらの間に引力を生じさせて両者間の距離を制御し、入射光の干渉効果を利用して光の反射、吸収を制御する空間光変調器も開発されている（例えば、非特許文献７参照）。
【００１０】
その他、カー効果を応用した磁気光学式の空間光変調器（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＭＯＳＬＭ）も研究されている（例えば、非特許文献８参照）。
【非特許文献１】Ｔ．Ｍｉｓｈｉｎａ，  Ｍ．Ｏｋｕｉ，  ａｎｄ  Ｆ．Ｏｋａｎｏ，"Ｖｉｅｗｉｎｇ−Ｚｏｎｅ  Ｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ  ｔｈａｔ  ｕｓｅｓ  Ｈｉｇｈ−Ｏｒｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ"，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．４１（２００２），ｐｐ．１４８９−１４９９
【非特許文献２】Ｎ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，  Ｋ．Ｋｉｔａｍｕｒａ，  ａｎｄ  Ｓ．Ｍｏｒｏｋａｗａ，"Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ｕｓｉｎｇ  ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＬＣＴＶ−ＳＬＭ"，Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＳＰＩＥ  １４６１（１９９１），ｐｐ．２９１−３０２
【非特許文献３】Ｂ．Ｃｏｍｉｓｋｅｙ，  Ｊ．Ｄ．Ａｌｂｅｒｔ，  Ｈ．Ｙｏｓｈｉｚａｗａ，  ａｎｄ  Ｊ．Ｊａｃｏｂｓｏｎ，"Ａｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  ｉｎｋ  ｆｏｒ  ａｌｌ−ｐｒｉｎｔｅｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙｓ"，Ｎａｔｕｒｅ  Ｖｏｌ．３９４（１９９８）ｐｐ．２５３−２５５
【非特許文献４】Ｒ．Ｈａｔｔｏｒｉ，  Ｓ．Ｙａｍａｄａ，  Ｙ．Ｍａｓｕｄａ  ａｎｄ  Ｎ．Ｎｉｈｅｉ  ａｎｄ  Ｒ．Ｓａｋｕｒａｉ，"Ｕｌｔｒａ  Ｔｈｉｎ  ａｎｄ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐａｐｅｒ−ｌｉｋｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｕｓｉｎｇ  ＱＲ−ＬＰＤ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ"，ＳＩＤ０４  Ｄｉｇｅｓｔ（２００４），ｐｐ．１３６−１３９
【非特許文献５】Ｈ．Ｐｅｔｔｅｒｓｓｏｎ，  Ｔ．Ｇｒｕｓｚｅｃｋｉ，  Ｌ．Ｈ．Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ，  Ａ．Ｎｏｒｂｅｒｇ，  Ｍ．Ｏ．Ｍ．Ｅｄｗａｒｄｓ，  ａｎｄ  Ａ．Ｈａｇｆｅｌｄｔ，"Ｓｃｒｅｅｎ−ｐｒｉｎｔｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙｓ  ｂａｓｅｄ  ｉｎ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ"，ＳＩＤ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ  １２３（２００２）．
【非特許文献６】Ｊ．  Ｇｒｉｍｍｅｔｔ，  Ｊ．  Ｈｕｆｆｍａｎ，"Ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ＤＬＰ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：  Ｔｈｅ  Ｎｅｗ  １０．８μｍ  Ｐｉｘｅｌ  ａｎｄ  Ｂｅｙｏｎｄ"，Ｐｒｏｃ．  Ｉｎｔ．  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ／Ａｓｉａ  Ｄｉｓｐｌａｙ'０５
【非特許文献７】Ｍ．Ｗ．Ｍｉｌｅｓ，"Ａ  Ｎｅｗ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ＦＰＤ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ"，Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ  '９７  Ｄｉｇｅｓｔ，  Ｓｅｓｓｉｏｎ  ７．３．
【非特許文献８】Ｍ．Ｉｎｏｕｅ，  Ｐ．Ｌｉｍ，  Ｔ．Ｉｍｕｒａ，  Ｋ．Ｉｗａｓａｋｉ，  Ｔ．Ｙａｍａｎａｋａ，  Ｈ．Ｕｍｅｚａｗａ，  ａｎｄ  Ｈ．Ｈｏｒｉｍａｉ，  "Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｃｏｌｌｉｎｅａｒ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ＩＩ"，Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＭＲ２００５−６０（２００６−０３），ｐｐ．２３−２８［ｉｎ  Ｊａｐａｎｅｓｅ］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、前述のように、空間像再生方式による立体テレビシステムでは、実時間駆動でき、かつ、可視光の波長程度の空間解像度が求められている。具体的には、可視光の波長が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ程度であるので、２００ｎｍ〜８００ｎｍ角程度のナノサイズの画素が必要とされている。
【００１２】
しかしながら、前述した従来のものは、画素サイズ及び応答速度において課題があり、空間像再生方式による立体テレビシステムを実現できるものではない。
【００１３】
まず、画素サイズについて説明する。画素サイズは、前述のように、光変調方法又は表示原理に加えて構造や作製技術で決まる。例えば、液晶方式では、画像保持のためのＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が画素ドット毎に必要である。また、高コントラストを確保するためには液晶総厚として２μｍ程度は必要であり、さらにこの液晶層を２枚のガラス基板又はプラスチック基板で挟む必要があるので、液晶方式における最小の画素ドットサイズとしては１μｍ程度が限界であると言われている。
【００１４】
また、ＦＥＤでは、例えばセル壁があるためナノサイズの画素構造を作製するのは困難である。また、電気泳動方式での画素サイズは、マイクロカプセルのサイズとして現状では数十μｍ角程度、発色反応方式でも数十ミクロン角程度である。また、機械的な外部光変調方式では、主としてＭＥＭＳの精度で決まるが、現状ではＤＭＤで十数μｍ角程度、光干渉型で二十数μｍ程度の画素サイズであり、これらを大幅に縮小化するのは現状技術の延長では当面困難である。
【００１５】
次に、応答速度に関しては、例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶では、液晶分子の粘性のために典型的には十数ｍｓ程度である。最近、スプレイ配向状態から一旦ベンド配向状態に遷移させ、このベンド配向状態でオン又はオフを行う高速型のＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）液晶の研究が活発になってきているが、その応答速度は３ｍｓ程度である。また、電気泳動方式では、粒子が電界や磁界によって移動したり、回転したりするので、それらの応答速度は数十ｍｓ程度に留まっている。なお、機械的な外部光変調方式における応答速度は最も小さい数μｓであり、応答速度の面のみにおいては、この方式は実時間駆動を可能とするものである。
【００１６】
他方、従来の平面型表示装置は、パネル上下の交差配線によるマトリクス電気アドレス方式により画素表示を行うようになっている。したがって、ナノサイズの画素においてマトリクス電気アドレス方式を適用しようとすると、容量及び抵抗の小さい配線が必須となるが、配線の容量及び抵抗によって決定される時定数による駆動限界があるので、この方式でナノサイズの画素を実現することは現状では困難である。
【００１７】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、ナノサイズの画素を有し、実時間駆動に対応することができる画素基板及び空間光変調器並びに画素基板の製造方法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】
【００１８】
本発明の画素基板は、第１の透明基板と、それぞれが１画素を構成する複数の角錐形状の突起部を有する第２の透明基板とを備え、前記角錐形状の底面に相当する面は、前記第１の透明基板の一の面に対向し、前記突起部の頂点は、前記角錐形状の底面に相当する面に対して前記第１の透明基板とは異なる側に位置し、前記角錐形状の突起部の各側面には、それぞれ、所定波長の光及び電子のいずれかの１本のビームが前記画素ごとに照射されることによって互いに異なる色で発光する蛍光体が形成された構成を有している。
【００１９】
この構成により、本発明の画素基板は、角錐形状の突起部がナノサイズで作製されることにより、独立したナノサイズの画素を有することとなり、角錐形状の突起部の各側面に所定波長の光及び電子のいずれかのビームが照射されて画素選択走査されることにより、実時間駆動に対応することができる。
また、この構成により、本発明の画素基板は、所定波長の光及び電子のいずれかのビームによってナノサイズの画素を所望の色に発光させることができる。
【００２０】
また、本発明の画素基板は、第１の透明基板と、それぞれが１画素を構成する複数の角錐形状の窪み部を有する第２の透明基板とを備え、前記窪み部の頂点は、前記第１の透明基板の一の面に対向し、前記角錐形状の底面に相当する面は、前記窪み部の頂点に対して前記第１の透明基板とは異なる側に位置し、前記角錐形状の窪み部の各側面には、それぞれ、所定波長の光及び電子のいずれかの１本のビームが前記画素ごとに照射されることによって互いに異なる色で発光する蛍光体が形成された構成を有している。
【００２１】
この構成により、角錐形状の窪み部がナノサイズで作製されることにより、独立したナノサイズの画素を有することとなり、角錐形状の窪み部の各側面に所定波長の光及び電子のいずれかのビームが照射されて画素選択走査されることにより、実時間駆動に対応することができる。
また、この構成により、本発明の画素基板は、所定波長の光及び電子のいずれかのビームによってナノサイズの画素を所望の色に発光させることができる。
【００２４】
さらに、本発明の画素基板は、前記角錐形状が、三角錐及び四角錐のいずれか一方である構成を有している。
【００２５】
この構成により、本発明の画素基板は、突起部又は窪み部の側面に蛍光体を好適に斜め蒸着することができる。
【００２８】
本発明の空間光変調器は、画素基板と、所定波長の光及び電子のいずれかのビームを生成するビーム生成手段と、前記ビームを前記画素基板に照射するビーム照射手段とを備え、前記ビーム照射手段は、前記ビームの中心を前記角錐形状の頂点から偏心させた状態を含む照射状態で前記各側面の蛍光体を発光させる構成を有している。
【００２９】
この構成により、本発明の空間光変調器は、ナノサイズの各画素の色度を任意に決定しフルカラー表示の実時間駆動に対応することができる。
【００３２】
本発明の画素基板の製造方法は、画素基板の製造方法であって、Ｘ線リソグラフィ、電鋳、粉末成形を含むプロセス及びナノインプリントプロセスにより透光性を有する基板にそれぞれが１画素を構成する複数の角錐形状の突起部を形成する工程と、前記角錐形状の突起部の各側面のそれぞれに所定波長の光及び電子のいずれかの１本のビームが前記画素ごとに照射されることによって互いに異なる色で発光する蛍光体材料を斜め蒸着法により堆積する工程とを含む構成を有している。
【００３３】
この構成により、本発明の画素基板の製造方法は、角錐形状の突起部をナノサイズで作製することができるので、角錐形状の突起部の各側面に所定波長の光及び電子のいずれかのビームが照射されて画素選択走査されることにより、実時間駆動が対応可能な空間光変調器を提供することができる。
【００３４】
また、本発明の画素基板の製造方法は、画素基板の製造方法であって、エッチングにより透光性を有する基板にそれぞれが１画素を構成する複数の角錐形状の窪み部を形成する工程と、前記角錐形状の窪み部の各側面のそれぞれに所定波長の光及び電子のいずれかの１本のビームが前記画素ごとに照射されることによって互いに異なる色で発光する蛍光体材料を斜め蒸着法により堆積する工程とを含む構成を有している。
【００３５】
この構成により、本発明の画素基板の製造方法は、角錐形状の窪み部をナノサイズで作製することができるので、角錐形状の窪み部の各側面に所定波長の光及び電子のいずれかのビームが照射されて画素選択走査されることにより、実時間駆動が対応可能な空間光変調器を提供することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、ナノサイズの画素を有し、実時間駆動に対応することができる画素基板及び空間光変調器並びに画素基板の製造方法を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３８】
（第１の実施の形態）
まず、本発明に係る空間光変調器の第１の実施の形態における構成について説明する。図１（ａ）は、本実施の形態における空間光変調器１０の構成を概念的に示したものである。また、図１（ｂ）は、本実施の形態における画素基板２０を概念的に示した平面図である。
【００３９】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施の形態における空間光変調器１０は、画素基板２０と、紫外線を出力する紫外線レーザ１１と、紫外線ビームの形状を成形するビームアパチャ１２と、紫外線ビームを反射するミラー１３とを備えている。なお、紫外線レーザ１１に代えて紫外線発光ダイオードを用いてもよい。
【００４０】
紫外線レーザ１１は、紫外領域のレーザ光、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）による紫外線半導体レーザ光を生成し、ビームアパチャ１２に出力するようになっている。なお、紫外線レーザ１１は、本発明のビーム生成手段に対応する。
【００４１】
ビームアパチャ１２は、紫外線レーザ１１が出力する紫外線ビームの形状を成形し、ミラー１３に出力するようになっている。
【００４２】
ミラー１３は、ビームアパチャ１２からの紫外線ビームを画素基板２０側に反射するようになっている。ミラー１３には画素基板２０の画素を選択走査するためのミラー走査制御部（図示省略）が接続されている。また、ミラー１３は、例えばＭＥＭＳと呼ばれる半導体の微細加工技術で製作されるものであり、ミラー走査制御部の制御動作によって、ビームアパチャ１２からの紫外線ビームを反射して数μｓの応答速度で画素選択走査ができるものである。なお、ミラー１３は、本発明のビーム照射手段に対応する。
【００４３】
画素基板２０は、第１の透明基板２１と、複数の三角錐状の突起を有する第２の透明基板２２とを備えている。第２の透明基板２２は、片面に三角錐突起のアレイを有し、他方の面が平面となっている。
【００４４】
第１の透明基板２１は、可視光領域の光を透過する材料、例えばガラス基板で構成される。第２の透明基板２２は、例えばガラスやポリマーなどの可視光透明材料で構成され、図示のように、三角錐状に形成された複数の三角錐突起部２２ａを備えている。三角錐突起部２２ａは、例えばＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ  Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ  ｕｎｄ  Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）プロセス及びナノプリント技術を用いて形成される。このＬＩＧＡプロセスは、シンクロトロン放射光を利用したＸ線リソグラフィ、電鋳及び金属やセラミックス材料のモールド（粉末成形）を組み合わせた技術である。なお、三角錐突起部２２ａの形状は、上側から見て正三角形であるが、正三角錐状に限定されるものでなく、例えば後述する蛍光体材料の堆積工程を考慮して三角錐突起部２２ａの高さ寸法を最適化することにより、正三角錐状以外の構成となりうる。
【００４５】
また、三角錐突起部２２ａの底面に相当する面は、第１の透明基板２１の面に対向しており、三角錐突起部２２ａの頂点がミラー１３側に形成された構成となっている。三角錐突起部２２ａは、３つの側面２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄを有している。これらの側面２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄには、それぞれ、紫外線ビームによって赤色、緑色及び青色に発光する蛍光体が形成されている。蛍光体材料としては、例えば酸化物蛍光体、硫化物蛍光体、有機材料などから成る紫外線励起蛍光体を用いることができる。
【００４６】
また、１つの三角錐突起部２２ａは、１つのナノサイズの画素を構成している。画素サイズは、三角錐突起部２２ａの底面の一辺の長さで決定され、例えば２００ｎｍ〜８００ｎｍ程度である。したがって、例えば５００ｎｍの画素サイズで画素数１９２０×１０８０の高品位テレビジョン映像を表示する場合、僅か１ｍｍ×０．５ｍｍ程度の表示部のサイズでフルカラー映像が得られることとなる。
【００４７】
ここで、三角錐突起部２２ａにおけるミラー１３からの紫外線ビームについて説明する。図２は、１画素を構成する三角錐突起部２２ａを示している。図２に示すように、ミラー１３（図１参照）から照射される紫外線ビームのビーム径は、３つの側面２２ｂ、２２ｃ、２２ｄのビーム照射方向への投影面内（例えば図２のＡＢＣ領域内）に完全に収まり、かつ最大になるようにする。この構成により、本実施の形態における空間光変調器１０は、ＲＧＢ各色を互いに独立して表示することができる。また、ミラー１３によって、三角錐突起部２２ａの頂点に対し、紫外線ビームのビーム中心を偏心させることにより、各画素の色度が決定される構成となっている。具体的には、３つの側面２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄのそれぞれに対する紫外線ビームの照射面積と、各蛍光体材料の発光特性とを組み合わせ、三角錐突起部２２ａの発光時の色度が調整される。
【００４８】
前述のように、本実施の形態における空間光変調器１０は、ナノサイズの画素を構成する三角錐突起部２２ａを備え、ミラー１３は、ビームアパチャ１２からの紫外線ビームを反射して、各三角錐突起部２２ａに対して数μｓの応答速度で画素選択走査を行うので、実時間駆動に対応することができる。
【００４９】
なお、前述の構成において、第１の透明基板２１と第２の透明基板２２との間に導電膜を形成する構成としてもよい。例えばＩＴＯ（インジウムドープ酸化錫）や、ドープされたＳｎＯ２、ＺｎＯなどの透明導電性金属酸化物を第１の透明基板２１上に堆積することにより、導電膜を形成することができる。この構成により、紫外線ビームを三角錐突起部２２ａに照射することによって三角錐突起部２２ａの内部に発生する電荷を外部に逃がすことができて好ましい。
【００５０】
また、上記の実施の形態では、紫外線ビームを照射する構成としたが、紫外線に代えて例えば電子ビームを照射する構成としてもよい。この場合、蛍光体として、電子ビームによって赤色、緑色及び青色に発光する蛍光体を用いる。ここで、電子ビームは１つに限定されず、複数の電子ビームを各色の蛍光体それぞれに照射する構成としてもよい。
【００５１】
次に、本実施の形態における画素基板２０の製造方法について説明する。
【００５２】
まず、導電性を有する透明基板上に、例えばＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）のようなＸ線用レジスト膜を塗布する。塗布する厚さは、形成する三角錐突起部２２ａのサイズ（画素サイズ）に応じて決定する。例えば、三角錐突起部２２ａの底辺のサイズを５００ｎｍ程度とする場合は、Ｘ線用レジスト膜の膜厚を５００ｎｍ程度とするのが好ましい。
【００５３】
続いて、ＰＭＭＡ膜に対して、図３（ａ）に示すように、Ｘ線吸収量の厚さ方向の分布がそれぞれＡＡ断面、ＢＢ断面、ＣＣ断面に示す分布となるよう１２０度の３回対称で帯状のＸ線ビームを照射する。
【００５４】
ここで、図３（ａ）において、ＡＡ断面の方向は、ＰＭＭＡ膜の長手方向の断面におけるＸ線吸収量の厚さ方向の分布を示している。また、ＢＢ断面の方向は、ＡＡ断面の方向に対し６０°右回転した断面におけるＸ線吸収量の厚さ方向の分布を示している。さらに、ＣＣ断面の方向は、ＡＡ断面の方向に対し６０°左回転した断面におけるＸ線吸収量の厚さ方向の分布を示している。各断面図において、黒色三角形の底辺から頂点に向かう方向は、Ｘ線吸収量が大きくなる方向に対応している。この工程で用いるＸ線としては、シンクロトロン放射光から適切なエネルギ、例えば数ｋｅＶ程度のＸ線を選択し、照射条件を調節する。なお、Ｘ線吸収量の厚さ方向の分布がそれぞれＡＡ断面、ＢＢ断面、ＣＣ断面に示す分布になるよう、例えばＸ線マスクを移動しながらＸ線の照射を行ってもよい。
【００５５】
さらに、前述のようにＸ線が照射されたＰＭＭＡ膜が形成された透明基板を現像液に浸漬することにより、図３（ｂ）に示すようなＰＭＭＡの三角錐突起アレイが得られる。
【００５６】
次に、ＰＭＭＡの三角錐突起アレイを基にして、空間光変調器に用いるワーキングモールドのナノインプリントプロセスによる作製方法について図４を参照して説明する。
【００５７】
まず、図４（ａ）に示したＰＭＭＡの三角錐突起アレイを用いて電鋳により、三角錐突起アレイの空隙部にＮｉ又はＴａなどの金属を堆積させる（図４（ｂ））。
【００５８】
その後、リフトオフ法によって溶剤等を用いてＰＭＭＡを剥がしてメタルマスターモールドとする（図４（ｃ））。このメタルマスターモールドを用いてその空隙部にプレポリマー（Ｐｒｅ−Ｐｏｌｙｍｅｒ）を流し込む（図４（ｄ））。
【００５９】
次いで、プレポリマーに対して紫外線を照射することにより、紫外線重合を行って硬化する（図４（ｅ））。最後に、メタルマスターモールドを剥がして、ポリマーのワーキングモールドを得る（図４（ｆ））。
【００６０】
次に、ワーキングモールドに蛍光体材料を堆積する方法を図５に示す。図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ワーキングモールドの側面２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄにそれぞれ赤色、緑色及び青色の蛍光体材料が堆積するよう斜め蒸着を行う。ここで、各側面にのみ蛍光体材料が堆積するよう、斜め蒸着角度やその他の堆積条件を予め求めておく。蛍光体材料としては、例えば酸化物蛍光体、硫化物蛍光体、有機材料などを用い、１００ｎｍ程度の膜厚とするのが好ましい。特に有機材料を用いると、他の蛍光体材料よりも膜厚を薄くできるので、画素形状を精度よく定めることができる。また、蛍光体材料の斜め蒸着角度や三角錐突起部２２ａの高さの最適化を予め検討しておくことにより、斜め蒸着により各色の蛍光体を各側面にほぼ均一に堆積させることができて好ましい。
【００６１】
以上のように、本実施の形態における空間光変調器１０によれば、複数の三角錐突起部２２ａは、それぞれ、紫外線ビームによって赤色、緑色及び青色に発光する蛍光体が形成された側面２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄを有してナノサイズの画素を構成し、ミラー１３は、紫外線ビームを各三角錐突起部２２ａに対して数μｓの応答速度で画素選択走査を行うので、実時間駆動に対応することができる。
【００６２】
また、本実施の形態における空間光変調器１０によれば、複数の三角錐突起部２２ａを備える構成によって、従来の画素構造とは異なり、壁構造を必要としないので、従来のものよりも高精細に画素分離化を図ることができる。また、紫外線ビームを画素選択走査する構成としたので、従来の配線の抵抗及び容量で決まる電気アドレスの限界を超えるナノサイズの画素解像度を有する超多画素で、高速駆動の超高精細な空間光変調器を得ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態における空間光変調器１０を用いることにより、実像型の立体映像を実時間で表示することが可能となる。これは、例えば立体テレビの高臨場感放送を実現するブレークスルーとなり得る。
【００６４】
また、本実施の形態における空間光変調器１０を例えば眼鏡に搭載したり、片眼用の超小型で高精細なウエアラブルディスプレイに適用したりすることにより、ユビキタス・ユニバーサルサービスの普及・発展に資することができる。
【００６５】
また、本実施の形態における空間光変調器１０は、ウエアラブルディスプレイに適用することにより、例えば医療行為やその他の装置操作等の補助を行うことができ、又はナビゲーションシステムと組み合わせることにより、高齢者や障害者などの活動支援にも寄与することができる。
【００６６】
なお、前述の実施の形態において、三角錐突起部２２ａで画素を構成する例を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、四角錐突起部で画素を構成するものでもよい。この四角錐突起部は、例えば、図３（ａ）におけるＡＡ断面方向と、この方向に直交する方向とに対してＸ線マスクを移動しながらＸ線を照射することにより得られる。この場合、蛍光体材料の斜め蒸着を考慮して四角錐突起部の高さを最適化するのが好ましい。また、四角錐突起部における蛍光体材料として、四面に赤色、緑色、青色の他に例えばシアンの蛍光体材料を用いることができる。
【００６７】
また、前述の実施の形態において、１つのミラー１３によって画素選択走査を行う構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば赤色、緑色及び青色に発光する蛍光体材料に対してそれぞれ別個に紫外ビームを照射して画素選択走査を行う計３式の照射光学系を用いてフルカラー表示を行う構成としてもよい。
【００６８】
（第２の実施の形態）
本実施の形態における空間光変調器は、第１の実施の形態における空間光変調器１０（図１参照）の画素基板２０に代えて図６に示すような画素基板３０を備えるものである。したがって、第１の実施の形態における空間光変調器１０の説明と重複する説明は省略する。
【００６９】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施の形態における画素基板３０は、透光性を有する第１の透明基板３１と、透光性を有する第２の透明基板３２とを備えている。
【００７０】
第１の透明基板３１は、第１の実施の形態における第１の透明基板２１と同等な構成であり、可視光領域の光を透過する材料、例えばガラス基板で構成される。
【００７１】
第２の透明基板３２は、例えば可視光が透過するエッチング材料、例えばガラス基板で構成され、図示のように、片方の面が上側から見て正三角形状に形成された複数の三角錐窪み部３２ａを備え、他方の面は平面となっている。三角錐窪み部３２ａは、例えばエッチングにより作製され、３つの側面３２ｂ、３２ｃ及び３２ｄを有している。これらの側面３２ｂ、３２ｃ及び３２ｄには、それぞれ、紫外線ビームによって赤色、緑色及び青色に発光する蛍光体が形成されている。
【００７２】
また、１つの三角錐窪み部３２ａは、１つのナノサイズの画素を構成している。画素サイズは、三角錐窪み部３２ａの底面の一辺の長さで決定され、例えば２００ｎｍ〜８００ｎｍ程度が好ましい。また、ミラー１３（図１参照）によって、三角錐窪み部３２ａの頂点に対し、紫外線ビームのビーム中心を偏心させることにより、各画素の色度が決定されるようになっている。また、ミラー１３から照射される紫外線ビームのビーム径は、図２における説明と同様に、三角錐窪み部３２ａの底面に相当する面の大きさよりも小さくすることが好ましい。
【００７３】
以上のように、本実施の形態における空間光変調器によれば、複数の三角錐窪み部３２ａは、それぞれ、紫外線ビームによって赤色、緑色及び青色に発光する蛍光体が形成された側面３２ｂ、３２ｃ及び３２ｄを有してナノサイズの画素を構成し、ミラー１３は、紫外線ビームを各三角錐窪み部３２ａに対して数μｓの応答速度で画素選択走査を行うので、実時間駆動に対応することができる。
【００７４】
なお、前述の実施の形態において、三角錐窪み部３２ａで画素を構成する例を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の実施の形態における説明と同様に、四角錐窪み部で画素を構成してもよい。
【００７５】
また、第１の実施の形態と同様に、第１の透明基板３１と第２の透明基板３２との間に導電膜を形成する構成してもよい。この構成により、紫外線ビームを三角錐窪み部３２ａに照射することによって第２の透明基板３２の内部に発生する電荷を外部に逃がすことができて好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明に係る画素基板及び空間光変調器並びに画素基板の製造方法は、ナノサイズの画素を有し、実時間駆動に対応することができるという効果を備え、実像型の立体映像を実時間で表示するディスプレイ、眼鏡に搭載されたディスプレイ、超小型で高精細なウエアラブルディスプレイ等に用いることができる画素基板及び空間光変調器並びに画素基板の製造方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る空間光変調器の第１の実施の形態における構成を概念的に示す図  （ａ）第１の実施の形態における空間光変調器の構成を概念的に示す図  （ｂ）第１の実施の形態における画素基板の概念的な平面図
【図２】本発明に係る空間光変調器の第１の実施の形態において、１画素を構成する三角錐突起部とビームスポットとの関係を示す説明図
【図３】本発明に係る空間光変調器の第１の実施の形態において、Ｘ線照射工程及び現像工程の説明図  （ａ）ＰＭＭＡ膜に対するＸ線吸収量の厚さ方向の分布を示す図  （ｂ）現像後の三角錐突起アレイを示す図
【図４】本発明に係る空間光変調器の第１の実施の形態において、空間光変調器に用いるワーキングモールドのナノインプリントプロセスによる作製方法についての説明図  （ａ）三角錐突起アレイの説明図  （ｂ）電鋳工程の説明図  （ｃ）リフトオフ工程の説明図  （ｄ）プレポリマーを流し込む工程の説明図  （ｅ）紫外線照射工程の説明図  （ｆ）ポリマーのワーキングモールドが得られた状態を示す図
【図５】本発明に係る空間光変調器の第１の実施の形態における蛍光体材料の堆積工程の説明図  （ａ）三角錐突起アレイの平面図及びＥＥ断面図  （ｂ）三角錐突起アレイの平面図及びＦＦ断面図  （ｃ）三角錐突起アレイの平面図及びＧＧ断面図
【図６】本発明に係る空間光変調器の第２の実施の形態における構成を概念的に示す図
【符号の説明】
【００７８】
１０  空間光変調器
１１  紫外線レーザ（ビーム生成手段）
１２  ビームアパチャ
１３  ミラー（ビーム照射手段）
２０、３０  画素基板
２１、３１  第１の透明基板
２２、３２  第２の透明基板
２２ａ  三角錐突起部
２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  三角錐突起部の側面
３２ａ  三角錐窪み部
３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ  三角錐窪み部の側面
【図１】
0005145002.tif 000002
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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