(57)【要約】【課題】複数の薄膜の間隔の制御を容易にし、容易に任意の色を表示することのできるカラー表示素子、カラー表示媒体、カラー表示装置、およびカラー表示方法を提供する。【解決手段】このカラー表示素子１０は、多層膜１５を構成する互いに平行に配置された複数の薄膜の傾きを変えることにより複数の薄膜の間隔を変化させ、多層膜１５に入射し、多層膜１５内で反射される光の光路長を変化させ、光の干渉により任意の色を表示する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に等間隔で配置された透光性を有する複数の膜と、
前記複数の膜が平行を保ったまま自由に角度を変えられる状態で前記複数の膜の一端を保持する第１の保持部と、
前記複数の膜が平行を保ったまま自由に角度を変えられる状態で前記一端の反対側の他端を保持する第２の保持部と、
を有し、
前記複数の膜の前記第１および第２の保持部に対する傾きを変化させることにより、前記複数の膜の間隔を変化させ、光の干渉現象により表示色を変化させることを特徴とするカラー表示素子。
【請求項２】
前記第１および第２の保持部を相対的に移動させることにより、前記複数の膜の前記第１および第２の保持部に対する傾きを変化させることを特徴とする請求項１に記載のカラー表示素子。
【請求項３】
前記第１および第２の保持部のいずれか一方は、静電アクチュエータを有して構成されることを特徴とする請求項２に記載のカラー表示素子。
【請求項４】
前記第１および第２の保持部をそれぞれ所定の位置において同角度で回転させることにより、前記複数の膜の前記第１および第２の保持部に対する傾きを変化させることを特徴とする請求項１に記載のカラー表示素子。
【請求項５】
前記複数の膜を透過した光が達する位置に設けられた、可視光を吸収可能な可視光吸収層を有することを特徴とする請求項１に記載のカラー表示素子。
【請求項６】
前記複数の膜に入射する光の光路上、または前記複数の膜を透過した光が達する位置に設けられた、透光、遮光を自由に行うことができる調光層を有することを特徴とする請求項１に記載のカラー表示素子。
【請求項７】
前記複数の膜は、２組の膜群から構成され、前記２組の膜群は、それぞれの前記第１および第２の保持部に対する傾きを独立に変化させることができることを特徴とする請求項１に記載のカラー表示素子。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載のカラー表示素子をアレイ状に配置してなることを特徴とするカラー表示媒体。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれか１項に記載のカラー表示素子をアレイ状に配置してなるカラー表示媒体と、
前記カラー表示媒体を駆動する駆動部と、
画像記憶部に記憶された画像データに基づいて前記駆動部を制御し、前記カラー表示媒体に画像を表示させる制御部と、
を有することを特徴とするカラー表示装置。
【請求項１０】
互いに平行に等間隔で配置された透光性を有する複数の膜と、前記複数の膜の全ての膜の一端を、前記複数の膜が平行を保ったまま自由に角度を変えられる状態で前記複数の膜の一端を保持する第１の保持部と、前記複数の膜が平行を保ったまま自由に角度を変えられる状態で前記一端の反対側の他端を保持する第２の保持部と、を有するカラー表示素子のカラー表示方法において、
前記複数の膜の前記第１および第２の保持部に対する傾きを変化させることにより、前記複数の膜の間隔を変化させ、光の干渉現象により表示色を変化させることを特徴とするカラー表示方法。
【請求項１１】
前記複数の膜への入射光を全て透過させ、透過した光の可視光成分を吸収することにより黒色表示を行うことを特徴とする請求項１０に記載のカラー表示方法。
【請求項１２】
前記複数の膜への入射光を前記複数の膜へ入射する前に反射、または前記複数の膜への入射光を全て透過させ、透過した光を反射することにより白色表示を行うことを特徴とする請求項１０に記載のカラー表示方法。
【請求項１３】
所定の色と、前記所定の色の補色となる色を合わせることにより白色表示を行うことを特徴とする請求項１０に記載のカラー表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー表示素子、カラー表示媒体、カラー表示装置、およびカラー表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示素子として、平行配置された複数の薄膜の間隔を変化させて、光の干渉により表示色を変化させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この表示素子は、平行配置された複数の薄膜と、複数の薄膜の膜間に設けられた可逆的に膨潤、収縮し、その径を変化させる高分子ゲルとを有して構成される。
【０００４】
この表示素子によれば、高分子ゲルの径を変化させることにより複数の薄膜の間隔を変化させて、光の干渉条件により表示色を変化させることができる。
【特許文献１】特開２００５−３１１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、表示色を制御するためには、非常に微小な単位で複数の薄膜の間隔を制御しなければならず、容易に任意の色を表示することができないという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、複数の薄膜の間隔の制御を容易にし、容易に任意の色を表示することのできるカラー表示素子、カラー表示媒体、カラー表示装置、およびカラー表示方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様は、以下のカラー表示素子、カラー表示媒体、カラー表示装置、およびカラー表示方法を提供する。
【０００８】
［１］互いに平行に等間隔で配置された透光性を有する複数の膜と、前記複数の膜が平行を保ったまま自由に角度を変えられる状態で前記複数の膜の一端を保持する第１の保持部と、前記複数の膜が平行を保ったまま自由に角度を変えられる状態で前記一端の反対側の他端を保持する第２の保持部と、を有し、前記複数の膜の前記第１および第２の保持部に対する傾きを変化させることにより、前記複数の膜の間隔を変化させ、光の干渉現象により表示色を変化させることを特徴とするカラー表示素子。
【０００９】
なお、前記複数の膜は例えば、四角形、三角形等の多角形状を有し、前記一端は、辺であっても点であってもよい。また、辺は直線形状に限られず、例えば円弧であってもよい。
【００１０】
［２］前記第１および第２の保持部を相対的に移動させることにより、前記複数の膜の前記第１および第２の保持部に対する傾きを変化させることを特徴とする［１］に記載のカラー表示素子。
【００１１】
［３］前記第１および第２の保持部のいずれか一方は、静電アクチュエータを有して構成されることを特徴とする［２］に記載のカラー表示素子。
【００１２】
［４］前記第１および第２の保持部をそれぞれ所定の位置において同角度で回転させることにより、前記複数の膜の前記第１および第２の保持部に対する傾きを変化させることを特徴とする［１］に記載のカラー表示素子。
【００１３】
［５］前記複数の膜を透過した光が達する位置に設けられた、可視光を吸収可能な可視光吸収層を有することを特徴とする［１］に記載のカラー表示素子。
【００１４】
なお、前記可視光吸収層は、可視光以外の光を吸収してもよい。
【００１５】
［６］前記複数の膜に入射する光の光路上、または前記複数の膜を透過した光が達する位置に設けられた、透光、遮光を自由に行うことができる調光層を有することを特徴とする［１］に記載のカラー表示素子。
【００１６】
［７］前記複数の膜は、２組の膜群から構成され、前記２組の膜群は、それぞれの前記第１および第２の保持部に対する傾きを独立に変化させることができることを特徴とする［１］に記載のカラー表示素子。
【００１７】
［８］請求項１から７までのいずれか１項に記載のカラー表示素子をアレイ状に配置してなることを特徴とするカラー表示媒体。
【００１８】
［９］請求項１から７までのいずれか１項に記載のカラー表示素子をアレイ状に配置してなるカラー表示媒体と、前記カラー表示媒体を駆動する駆動部と、画像記憶部に記憶された画像データに基づいて前記駆動部を制御し、前記カラー表示媒体に画像を表示させる制御部と、を有することを特徴とするカラー表示装置。
【００１９】
［１０］互いに平行に等間隔で配置された透光性を有する複数の膜と、前記複数の膜の全ての膜の一端を、前記複数の膜が平行を保ったまま自由に角度を変えられる状態で前記複数の膜の一端を保持する第１の保持部と、前記複数の膜が平行を保ったまま自由に角度を変えられる状態で前記一端の反対側の他端を保持する第２の保持部と、を有するカラー表示素子のカラー表示方法において、前記複数の膜の前記第１および第２の保持部に対する傾きを変化させることにより、前記複数の膜の間隔を変化させ、光の干渉現象により表示色を変化させることを特徴とするカラー表示方法。
【００２０】
［１１］前記複数の膜への入射光を全て透過させ、透過した光の可視光成分を吸収することにより黒色表示を行うことを特徴とする［１０］に記載のカラー表示方法。
【００２１】
なお、前記黒色は厳密な黒に限られない。
【００２２】
［１２］前記複数の膜への入射光を前記複数の膜へ入射する前に反射、または前記複数の膜への入射光を全て透過させ、透過した光を反射することにより白色表示を行うことを特徴とする［１０］に記載のカラー表示方法。
【００２３】
なお、前記白色は厳密な白に限られない。
【００２４】
［１３］所定の色と、前記所定の色の補色となる色を合わせることにより白色表示を行うことを特徴とする［１０］に記載のカラー表示方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数の薄膜の間隔の制御を容易にし、容易に任意の色を表示することのできるカラー表示素子、カラー表示媒体、カラー表示装置、およびカラー表示方法を提供することができる。
【００２６】
以下に本発明の実施の形態を具体的に説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
〔第１の実施の形態〕
（カラー表示装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るカラー表示素子の断面図である。このカラー表示素子１０は、表示側に位置する表面基板１１と、表面基板１１の内側表面に形成された調光層１２と、スペーサ１４を介して表面基板１１と対向配置された背面基板１３と、背面基板１３の内側表面に形成された可視光吸収層１８と、複数の薄膜を等間隔で互いに平行に配置してなる多層膜１５と、多層膜１５の一端およびその反対側の一端を保持する膜保持部１６ａ、１６ｂと、一方の膜保持部１６に接合された静電アクチュエータ部１７と、を有して概略構成される。
【００２８】
表面基板１１は、透光性を有する基板であり、例えば、透明ガラス基板、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、アクリル等の透明樹脂フィルム又は透明樹脂シートを用いることができる。一方、背面基板１３は、表面基板１１と同様の材料を用いることができるが、透光性を有する必要はない。
【００２９】
調光層１２は、例えば、電界に応じて液晶分子の向きを変えて透光、遮光を制御する液晶層、磁界や電界に応じてマイクロミラーの向きを変えて透光、遮光を制御するマイクロミラー層、電気泳動により粒子を水平面内で移動させて透光部分と遮光部分を制御する水平移動型電気泳動ディスプレイを用いることができる。
【００３０】
多層膜１５は、例えば厚さ１．６μｍの薄膜を等間隔で互いに平行に配置したものであり、各薄膜の間隙には空気等が存在する。なお、薄膜の間隔や、薄膜の枚数は図１に示したものに限られない。また、薄膜の形状は例えば四角形であり、全ての薄膜の形状、大きさが同じであることが好ましい。また、多層膜１５の表面基板１１に対する角度、および膜保持部１６ａ、１６ｂに対する角度も図１に示したものに限られない。
【００３１】
スペーサ１４には樹脂材料等を用いることができるが、透明であることが好ましい。
【００３２】
図２（ａ）、（ｂ）は、多層膜と膜保持部の保持部分を示す部分拡大図である。膜保持部１６ａ、１６ｂは、多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の一端およびその反対側の一端を自由に角度を変えられる状態で保持する（膜保持部１６ｂは図示しない）。膜保持部ａと膜保持部ｂの表面は平行である。膜保持部１６ａの保持部分の表面に平行な面を基準とした、図２（ａ）における多層膜１５の各薄膜１５１の角度をφ１、図２（ｂ）における多層膜１５の各薄膜１５１の角度をφ２とする。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、多層膜１５の各薄膜１５１の角度を変えると、各薄膜１５１は互いに平行を保ったまま、間隔を変化させる。具体的には、例えば、多層膜１５の各薄膜１５１の角度をφ１からφ２に大きくすると、各薄膜１５１の間隔はＤ１からＤ２に大きくなる。なお、この角度が０°から９０°に近づくにつれて、薄膜間の間隔は大きくなる。
【００３３】
薄膜間１５１の間隔が変化すると、多層膜１５に入射し、多層膜１５内で反射される光の光路長が変化する。光路長が変化することにより、光の干渉条件に従って特定の波長の光が強めあい、カラー表示素子１０の表示色が変化する。
【００３４】
多層膜１５の各薄膜１５１の傾きの変更は、移動子１７１と固定子１７２から構成される静電アクチュエータ部１７の移動子１７１を移動させることにより行う。移動子１７１は、膜保持部１６ｂに接合される。なお、多層膜１５の各薄膜１５１の傾きを変更しても、膜保持部ａと膜保持部ｂの表面は平行を保たれる。
【００３５】
図３（ａ）〜（ｅ）は、静電アクチュエータ部の動作原理を示す拡大図である。フィルム型静電アクチュエータである静電アクチュエータ部１７は、移動子１７１と固定子１７２間に生ずる静電力で駆動される。移動子１７１は、抵抗体層１７１ａと、絶縁体層１７１ｂから構成される。固定子１７２は、絶縁体１７２ｂの内側に帯状電極１７２ａを並置して構成される。並置された帯状電極１７２ａには、それぞれ信号線が接続され、図中の左から１番目、４番目、および７番目の帯状電極１７２ａの信号線は電気的に接続され、図中の左から２番目、５番目、および８番目の帯状電極１７２ａの信号線は電気的に接続され、図中の左から３番目、および６番目の帯状電極１７２ａの信号線は電気的に接続される。なお、移動子１７１に保持された膜保持部１６ｂは図示しない。また、帯状電極１７２ａの数は図３に示すものに限られない。
【００３６】
図３（ａ）は初期状態を表す。初期状態においては、移動子１７１は電荷を持たずに、固定子１７２上に接触して位置する。この状態で、固定子１７２の帯状電極１７２ａに、図中の左から１番目、４番目、および７番目がプラス、２番目、５番目、および８番目がマイナスとなるように電圧を印加する。３番目、および６番目の帯状電極１７２ａには電圧を印加しない。
【００３７】
次に、図３（ｂ）に示すように、各帯状電極１７２ａに電圧を印可することにより、所定の時間後に、移動子１７１の抵抗体層１７１ａの各部に、対向する帯状電極１７２ａと逆極性の電荷が誘導される。電荷が誘導されると、移動子１７１は固定子１７２に吸引される方向に力を受け、摩擦により強く保持される。
【００３８】
次に、図３（ｃ）に示すように、帯状電極１７２ａの図中の左から１番目、３番目、４番目、６番目、および７番目がマイナス、２番目、５番目、および８番目がプラスとなるように電圧を切り替える。しかし、移動子１７１の抵抗体層１７１ａの各部に対応する電荷が誘導されるためには所定の時間を要するため、帯状電極１７２ａに電圧を印加した直後には、移動子１７１の電荷と、対向する位置にある帯状電極１７２ａの電荷は同符号となり、移動子１７１は固定子１７２と反発する方向に力を受ける。
【００３９】
それと同時に、図中の移動子１７１の電荷と、対向する位置にある帯状電極１７２ａの右隣の帯状電極１７２ａの電荷は異符号であるので、吸引力が働き、図３（ｄ）に示すように、移動子１７１は帯状電極１７２ａの１ピッチ分だけ右側に移動する。
【００４０】
次に、移動子１７１の移動動作を繰り返すと、抵抗体層１７１ａに誘導された電荷が徐々に失われるため、図３（ｅ）に示すように、帯状電極１７２ａの図中の左から２番目、５番目、および８番目がプラス、３番目、および６番目がマイナスとなるように電圧を印加し（１番目、４番目、および７番目の帯状電極１７２ａには電圧を印加しない）、再び電荷の誘導を行う。
【００４１】
なお、当然、各帯状電極１７２ａに印可する電圧を制御することにより、同様の手順により移動子１７１を図中の左側に移動させることもできる。
【００４２】
以上の動作を繰り返すことにより、固定子１７２上で移動子１７１を左右に連続的に移動させることができる。
【００４３】
（カラー表示装置の動作）
図４Ａ（ａ）〜（ｂ）、図４Ｂ（ｃ）〜（ｄ）は、カラー表示素子の表示動作を示す断面図である。
【００４４】
図４Ａ（ａ）に示すように、調光層１２を制御して（例えば液晶層の場合は、液晶分子の傾きを制御する）、光を透過する状態にして、静電アクチュエータ部１７を動作させて多層膜１５に膜保持部１６ａ、１６ｂに対する所定の傾きを持たせた状態でカラー表示素子１０に外部から光を入射させると、その際の多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔に応じた特定の波長の光が干渉により強め合い、その波長の色が発色される。なお、多層膜１５を透過した光は、可視光吸収層１８により吸収される。
【００４５】
図４Ａ（ｂ）は、多層膜１５の膜保持部１６ａ、１６ｂに対する傾きを図４Ａ（ａ）から変化させた状態を示す。多層膜１５の傾きが変化することにより、多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔が変化し、図４Ａ（ａ）における表示色とは異なる色が表示される。この際、多層膜１５の傾きを制御することにより、任意の色を表示することができる。なお、多層膜１５を透過した光は、可視光吸収層１８により吸収される。
【００４６】
図４Ｂ（ｃ）は、カラー表示素子１０が黒色を表示している状態を示す。多層膜１５の傾きを調整し、多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔を、干渉条件により可視光が強め合わない大きさとなるようにする。これにより、特定の波長の可視光が強め合わず、多層膜１５を透過した光は、可視光吸収層１８により吸収されるため、黒色が表示される。
【００４７】
図４Ｂ（ｄ）は、カラー表示素子１０が白色を表示している状態を示す。調光層１２を制御して、調光層１２により多層膜１５の表示側手前で光を反射する。これにより、光は多層膜１５に到達せず、調光層１２による反射により、白色が表示される。
【００４８】
（第１の実施の形態の効果）
この第１の実施の形態によれば、多層膜１５の膜保持部１６ａ、１６ｂに対する傾きを変えることにより、多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔を間接的に変えており、直接的に間隔を調整する場合と比較して、容易に間隔の微小な調整を行うことができる。それにより、任意の表示色を比較的容易に表示することができる。
【００４９】
また、多層膜１５の膜保持部１６ａ、１６ｂに対する傾きを変えることにより表示色を変化させるため、１つのカラー表示素子１０でカラー表示を行うことができる。
【００５０】
なお、静電アクチュエータ部１７は膜保持部１６ｂではなく、膜保持部１６ａに取り付けられてもよいし、膜保持部１６ａ、１６ｂの両方に取り付けられてもよい。
【００５１】
〔第２の実施の形態〕
（カラー表示装置の構成）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るカラー表示素子の断面図である。本実施の形態は、調光層１２の設置位置において第１の実施の形態と異なる。なお、その他の構成部分、動作等、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
【００５２】
調光層１２は、可視光吸収層１８上に形成され、多層膜１５の背面側に位置する。調光層１２は、例えば、電界に応じて液晶分子の向きを変えて透光、遮光を制御する液晶層、磁界や電界に応じてマイクロミラーの向きを変えて透光、遮光を制御するマイクロミラー層、電気泳動により粒子を水平面内で移動させて透光部分と遮光部分を制御する水平移動型電気泳動ディスプレイを用いることができる。また、電圧印加により移動する白色と黒色のトナーを用いたトナーディスプレイを調光層１２の代わりに用いることができる。この場合、トナーディスプレイが白色表示と黒色表示を行うことができるため、可視光吸収層１８は必要でない。
【００５３】
（カラー表示装置の動作）
図６（ａ）〜（ｂ）は、カラー表示素子の表示動作を示す断面図である。白色と黒色以外の有色の表示方法は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００５４】
図６（ａ）は、カラー表示素子１０が黒色を表示している状態を示す。多層膜１５の傾きを調整し、多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔を、干渉条件により可視光が強め合わない大きさとなるようにする。また、調光層１２を光を透過する状態にする。これにより、特定の波長の可視光が強め合わず、多層膜１５を透過した光は、可視光吸収層１８により吸収されるため、黒色が表示される。
【００５５】
図６（ｂ）は、カラー表示素子１０が白色を表示している状態を示す。多層膜１５の傾きを調整し、多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔を、干渉条件により可視光が強め合わない大きさとなるようにする。調光層１２を光を反射する状態にする。これにより、特定の波長の可視光が強め合わず、多層膜１５を透過した光は、調光層１２により反射されるため、白色が表示される。
【００５６】
（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
〔第３の実施の形態〕
（カラー表示装置の構成）
図７は、本発明の第３の実施の形態に係るカラー表示素子の断面図である。本実施の形態は、補色発色用多層膜１９が設置され、調光層１２が設けられない点において第１の実施の形態と異なる。なお、その他の構成部分、動作等、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
【００５８】
補色発色用多層膜１９は、多層膜１５と同じ構成であり、多層膜１５と補色発色用多層膜１９は、表面基板１１に垂直な方向に沿って並ぶように設置される。多層膜１５と補色発色用多層膜１９は、それぞれ個別の膜保持部１６ａ、１６ｂ、および静電アクチュエータ部１７により保持されており、独立に膜保持部１６ａ、１６ｂに対する傾きを変化させることができる。
【００５９】
（カラー表示装置の動作）
特定の色を表示する場合は、多層膜１５に膜保持部１６ａ、１６ｂに対する所定の傾きを持たせた状態でカラー表示素子１０に外部から光を入射させると、その際の多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔に応じた特定の波長の光が干渉により強め合い、その波長の色が発色される。このとき、補色発色用多層膜１９は、補色発色用多層膜１９を構成する複数の薄膜１５１の間隔を、干渉条件により可視光が強め合わない大きさとなるようにする。
【００６０】
黒色を表示する場合は、多層膜１５および補色発色用多層膜１９の傾きを調整し、多層膜１５および補色発色用多層膜１９を構成する複数の薄膜１５１の間隔を、干渉条件により可視光が強め合わない大きさとなるようにする。これにより、特定の波長の可視光が強め合わず、多層膜１５および補色発色用多層膜１９を透過した光は、可視光吸収層１８により吸収されるため、黒色が表示される。
【００６１】
白色の表示は、補色を用いることにより行う。多層膜１５に所定の傾きを持たせた状態でカラー表示素子１０に外部から光を入射させると、その際の多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔に応じた特定の波長の光が干渉により強め合い、その波長の色が発色される。このとき、補色発色用多層膜１９は、補色発色用多層膜１９を構成する複数の薄膜１５１の間隔を調整し、多層膜１５が発色する色の補色を発色する。これにより、多層膜１５が発色する特定の色と、補色発色用多層膜１９が発色する特定の色の補色が合成され、白色が表示される。
【００６２】
なお、図７においては、多層膜１５が表面基板１１側に、補色発色用多層膜１９が背面基板１３側に設置されているが、この配置関係は逆であってもよい。
【００６３】
（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
〔第４の実施の形態〕
（カラー表示装置の構成）
図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係るカラー表示素子の断面図であり、図９（ａ）、（ｂ）はその膜保持部周辺の拡大図である。本実施の形態は、第１の実施の形態とは多層膜１５の薄膜の間隔を変化させる機構において異なり、膜保持部１６ａ、１６ｂおよびその周辺の構成が異なる。なお、その他の構成部分、動作等、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
【００６５】
このカラー表示素子１０は、表示側に位置する表面基板１１と、表面基板１１の内側表面に形成された調光層１２と、スペーサ１４を介して表面基板１１と対向配置された背面基板１３と、複数の薄膜を等間隔で互いに平行に配置してなる多層膜１５と、多層膜１５の一端およびその反対側の一端を保持する膜保持部１６ａ、１６ｂと、膜保持部１６ａ、１６ｂを回転可能に保持するピニオン２０ａ、２０ｂと、背面基板１３の内側表面に形成され、膜保持部１６ａ、１６ｂをピニオン２０ａ、２０ｂと共に回転させる静電アクチュエータ部１７と、を有して概略構成される。
【００６６】
ピニオン２０ａ、２０ｂは、円周部分に複数の歯を有する。また、ピニオン２０ａ、２０ｂは、所定の角度内で同心回転を行うことができ、図９（ａ）、（ｂ）中の膜保持部１６ａ、１６ｂの長手方向のカラー表示素子１０の鉛直方向からの角度ψで示すように、ピニオン２０ａ、２０ｂ（膜保持部１６ａ、１６ｂ）の回転方向および回転角度は常に等しい。
【００６７】
フィルム型静電アクチュエータである静電アクチュエータ部１７は、移動子１７１と固定子１７２間に生ずる静電力で駆動される。固定子１７２は、絶縁体１７２ｂの内側に帯状電極１７２ａを並置して構成される（図示しない）。移動子１７１は、可視光を吸収する性質を有し、抵抗体層１７１ａと、絶縁体層１７１ｂから構成される。
【００６８】
ピニオン２１ａ、２１ｂの直下近傍に位置する抵抗体層１７１ａの表面に複数の歯を有するラック２１ａ、２１ｂが設けられている。ラック２１ａ、２１ｂの歯とピニオン２１ａ、２１ｂの歯は噛み合っており、ラック２１ａ、２１ｂを表面に有する移動子１７１が固定子１７２の表面上を移動することにより、膜保持部１６ａ、１６ｂと共にピニオン２０ａ、２０ｂが回転する。
【００６９】
ピニオン２０ａ、２０ｂが回転して膜保持部１６ａ、１６ｂが所定の傾きを持つと、その傾きに応じて多層膜１５の薄膜１５１の間隔が変化する。具体的には、カラー表示素子１０の鉛直方向からの角度ψが０°から９０°に近づくに伴い、薄膜１５１の間隔が小さくなる。
【００７０】
なお、ピニオン２０ａ、２０ｂ、およびラック２１ａ、２１ｂの有する歯の数、ピッチ、形状等は図９（ａ）、（ｂ）に示したものに限られない。
【００７１】
（カラー表示装置の動作）
特定の色を表示する場合は、静電アクチュエータ部１７を駆動してピニオン２０ａ、２０ｂを回転させ、膜保持部１６ａ、１６ｂが所定の傾きを持つようにする。その状態でカラー表示素子１０に外部から光を入射させると、その際の多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔に応じた特定の波長の光が干渉により強め合い、その波長の色が発色される。
【００７２】
黒色を表示する場合は、膜保持部１６ａ、１６ｂの傾きを調整し、多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔を、干渉条件により可視光が強め合わない大きさとなるようにする。これにより、特定の波長の可視光が強め合わず、多層膜１５を透過した光は、可視光吸収層１８により吸収されるため、黒色が表示される。
【００７３】
白色を表示する場合は、調光層１２を制御して（例えば液晶層の場合は、液晶分子の傾きを制御する）、調光層１２により多層膜１５の表示側手前で光を反射する。これにより、光は多層膜１５に到達せず、調光層１２による反射により、白色が表示される。
【００７４】
（第４の実施の形態の効果）
この第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
〔第５の実施の形態〕
（カラー表示装置の構成）
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係るカラー表示装置の構成図である。このカラー表示装置１は、第１の実施の形態に係るカラー表示素子１０をアレイ状に配置してなるカラー表示媒体２と、カラー表示媒体２を駆動する駆動部３と、画像記憶部５に記憶された画像データに基づいて駆動部３を制御し、カラー表示媒体２に画像を表示させる制御部４と、を有して概略構成される。
【００７６】
本実施の形態においては、カラー表示媒体２は、第１の実施の形態に係るカラー表示素子１０をアレイ状に配置してなるものとして説明するが、第２〜第４の実施の形態に係るカラー表示素子１０をアレイ状に配置してなるものであってもよい。
【００７７】
駆動部３は、カラー表示媒体２の各カラー表示素子１０の静電アクチュエータ部１７、調光層１２を駆動する機能を有する。各カラー表示素子１０の静電アクチュエータ部１７、調光層１２は、駆動部３より駆動信号を受けて、個別に駆動することができる。なお、各カラー表示素子１０の静電アクチュエータ部１７には、固定子１７２の各帯状電極１７２ａに正電荷、負電荷のいずれかを帯電、または無電荷にするための３本の信号線が接続されている。
【００７８】
制御部４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えて構成されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従い、画像記憶部５に記憶されている画像データに基づいて駆動部３を制御する。
【００７９】
なお、画像記憶部５は、ＣＤ−ＲＯＭや書き替え可能なフラッシュメモリ等の記録媒体であってもよい。また、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークを介して画像データを入力するものであってもよい。
【００８０】
図１１は、カラー表示媒体の断面図である。カラー表示媒体２は、同図に示すようにカラー表示素子１０を並置して構成される。なお、スペーサ１４は、例えば、各カラー表示素子１０の膜保持部１６と静電アクチュエータ部１７を結ぶ方向に平行な方向（紙面に平行な方向）に形成される。
【００８１】
（第５の実施の形態の効果）
この第５の実施の形態によれば、カラー表示媒体２を構成する各カラー表示素子１０の多層膜１５の傾きを変えることにより、多層膜１５を構成する複数の薄膜１５１の間隔を間接的に変えており、直接的に間隔を調整する場合と比較して、容易に間隔の微小な調整を行うことができる。それにより、任意の表示画像を比較的容易に表示することができる。
【００８２】
また、カラー表示媒体２を構成する各カラー表示素子１０の多層膜１５の傾きを変えることにより表示色を変化させるため、従来の液晶表示装置等と異なり、１画素（１素子）でカラー表示を行うことが可能となる。
【００８３】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、膜保持部１６ａ、１６ｂの駆動部分は静電アクチュエータを用いたものに限られず、モータ等を用いたものであってもよい。
【００８４】
また、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において上記各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。
【００８５】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。
【実施例】
【００８６】
本実施例は、上記各実施の形態に係る多層膜１５の傾きと、多層膜１５を構成する複数の薄膜の間隔と、表示色の関係をシミュレートしたものである。
【００８７】
図１２は、薄膜の干渉条件を説明するための模式図である。同図中の薄膜１５１ａ、１５１ｂは、多層膜１５を構成する薄膜であり、薄膜１５１ａ、１５１ｂの間隙は空気２２で満たされている。本実施例においては、薄膜１５１ａの表面における反射光と、次の層となる薄膜である薄膜１５１ｂの表面における反射光が干渉して発する色について検証する。
【００８８】
図１２中のＤａは薄膜１５１ａ、１５１ｂの厚さ、Ｄｂは空気２２の層の厚さ（薄膜１５１ａ、１５１ｂの間隙の大きさ）、θａは薄膜１５１ａ、１５１ｂに入射した光の屈折角、θｂは空気２２に入射した光の屈折角を表す。
【００８９】
薄膜１５１ａの表面における反射光と、次の層となる薄膜である薄膜１５１ｂの表面における反射光の光路差は、
【数１】
2007322997.tif 000003
となる。ここで、Ｎａは薄膜１５１ａ、１５１ｂの屈折率、Ｎｂは空気２２の屈折率を表す。
【００９０】
薄膜１５１ａの表面における反射光と、次の層となる薄膜である薄膜１５１ｂの表面における反射光が強め合うためには、光路差が光の波長λの整数倍であればよく、次の式を満たせばよい。
【数２】
2007322997.tif 000004
【００９１】
また、屈折角θａ、θｂ、屈折率Ｎａ、Ｎｂには次の関係が成り立つ。
【数３】
2007322997.tif 000005
【００９２】
よって、薄膜１５１ａの表面における反射光と、次の層となる薄膜である薄膜１５１ｂの表面における反射光が強め合うための条件は次のように書くことができる。
【数４】
2007322997.tif 000006
【００９３】
図１３は、強め合う光の波長の計算シミュレーションの結果を表すグラフである。Ｎａを１．６、Ｎｂを１．０、Ｄａを０．０６５μｍとして、Ｄｂをそれぞれ０．１３μｍ、０．１８μｍ、０．２３μｍとしたときの強め合う波長（表示色の波長）の屈折角依存性を示す。なお、上式においてｍ≧２とした場合の波長は可視光域を外れるため図示しない。
【００９４】
図１３に示すように、例えば、入射角θｂが０°であるときは、薄膜１５１ａ、１５１ｂの間隙の大きさＤｂを０．１３μｍにすると約０．４７μｍの波長の光が強められて青緑色が発せられ、Ｄｂを０．１８μｍにすると約０．５７μｍの波長の光が強められて黄緑色が発せられ、Ｄｂを０．２３μｍにすると約０．６７μｍの波長の光が強められて赤色が発せられることがわかる。
【００９５】
また、上記のいずれの場合においても、入射角θｂが小さくなるほど強められる光の波長の変化は少なくなり、およそ０°〜２０°の間であれば、多層膜１５への入射角や視野角が変化しても表示色に大きな変化は生じないことがわかる。
【００９６】
図１４（ａ）、（ｂ）は、多層膜およびその周辺の概念図である。同図に示すように、多層膜１５の、膜保持部１６と静電アクチュエータ部１７を結ぶ方向の長さをＬ、多層膜１５を構成する複数の薄膜の、膜保持部１６表面の保持位置の間隔をｄ、多層膜１５を構成する複数の薄膜の間隔をＤ、膜保持部１６の保持部分の表面に平行な面を基準とした多層膜１５の各薄膜の角度をφとする。なお、図１２（ｂ）から分かるように、Ｄはｄｓｉｎφと等しい。また、静電アクチュエータ部１７の移動子１７１の表面基板１１に垂直な方向の移動距離は、Ｌｓｉｎφで表される。
【００９７】
表１は、角度φを変化させたときの複数の薄膜の間隔Ｄ（＝ｄｓｉｎφ）、移動子１７１の表面基板１１に垂直な方向の移動距離Ｌｓｉｎφの計算結果を表す。
【表１】
2007322997.tif 000007
【００９８】
表１の結果より、薄膜１５１ａ、１５１ｂの間隙の大きさＤｂが０．１３μｍ（波長が約０．４７μｍの黄緑色を表示）から、０．２３μｍ（波長が約０．６７μｍの赤色を表示）まで変化するのに、角度φは約２．４°から約４．５°まで変化することがわかる。このときの角度φの変化量は約２．１°であり、入射角や視野角のずれによる表示色の大きな変化は生じず、薄膜１５１ａ、１５１ｂの間隙の大きさＤｂの変化による表示色の変化のみを考慮すればよい。
【００９９】
一方、Ｄｂを０．１３μｍから、０．２３μｍまで変化させるためには、移動子１７１の表面基板１１に垂直な方向の移動距離Ｌｓｉｎφは約３．４μｍから約６．３μｍまで変化させればよいことがわかる。このときのＬｓｉｎφの変化量は２．９μｍであり、Ｄｂの変化量約０．１μｍよりも大きく、制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカラー表示素子の断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る多層膜と膜保持部の保持部分を示す部分拡大図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施の形態に係る静電アクチュエータ部の動作原理を示す拡大図である。
【図４Ａ】（ａ）〜（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るカラー表示素子の表示動作を示す断面図である。
【図４Ｂ】（ｃ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係るカラー表示素子の表示動作を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るカラー表示素子の断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るカラー表示素子の表示動作を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るカラー表示素子の断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係るカラー表示素子の断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係るカラー表示素子の保持部分周辺の拡大図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係るカラー表示装置の構成図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係るカラー表示媒体の断面図である。
【図１２】本発明の実施例に係る薄膜の干渉条件を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の実施例に係る強め合う光の波長の計算シミュレーションの結果を表すグラフである。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例に係る多層膜およびその周辺の概念図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１    カラー表示装置
２    カラー表示媒体
３    駆動部
４    制御部
５    画像記憶部
１０    カラー表示素子
１１    表面基板
１２    調光層
１３    背面基板
１４    スペーサ
１５    多層膜
１５１、１５１ａ、１５１ｂ    薄膜
１６    膜保持部
１７    静電アクチュエータ部
１７１    移動子
１７１ａ    抵抗体層
１７１ｂ    絶縁体層
１７２    固定子
１７２ａ    帯状電極
１７２ｂ    絶縁体
１８    可視光吸収層
１９    補色発色用多層膜
２０ａ、２０ｂ    ピニオン
２１ａ、２１ｂ    ラック
２２    空気
【図１】
2007322997.tif 000008
【図２】
2007322997.tif 000009
【図３】
2007322997.tif 000010
【図４Ａ】
2007322997.tif 000011
【図４Ｂ】
2007322997.tif 000012
【図５】
2007322997.tif 000013
【図６】
2007322997.tif 000014
【図７】
2007322997.tif 000015
【図８】
2007322997.tif 000016
【図９】
2007322997.tif 000017
【図１０】
2007322997.tif 000018
【図１１】
2007322997.tif 000019
【図１２】
2007322997.tif 000020
【図１３】
2007322997.tif 000021
【図１４】
2007322997.tif 000022