(57)【要約】【課題】低電圧で正確な駆動を実現することができる光学素子を提供する。【解決手段】この光学素子は、対向配置された電極１１，１２と、電極１１，１２をそれぞれ覆う誘電体膜１３，１４と、誘電体膜１３と誘電体膜１４との間のキャビティ部１５を含む空間に封入され、互いに異なる屈折率を有する極性液体１６および無極性液体１７とを備える。電極１２は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、電極１１は、電極１２を透過した光を反射するものである。【選択図】図１
2013109163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、
前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体と
を備え、
前記第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、
前記第２の電極は、前記第１の電極を透過した光を反射するものである
光学素子。
【請求項２】
前記第１および第２の媒体の他方は、空気または無極性液体である
請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
前記第２の電極の周囲の一部には、前記第１および第２の媒体の一方を格納するリザーバーが設けられている
請求項１記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１の電極における第１の反射光と、前記第２の電極における第２の反射光との干渉による特定波長光を外部へ射出する
請求項１記載の光学素子。
【請求項５】
下記の条件式（１）および条件式（２）を満たす
請求項４記載の光学素子。
２×Ｎ１×ｄ×ｃｏｓθ＝ｍ１×λ  ……（１）
２×Ｎ２×ｄ×ｃｏｓθ＝（ｍ２＋０．５）×λ  ……（２）
但し、
λ：戻り光の波長
ｄ：第１の電極と第２の電極との間隔
Ｎ１：第１の媒体の屈折率
Ｎ２：第２の媒体の屈折率
θ：第１の電極への入射光の入射角
ｍ１，ｍ２：整数
とする。
【請求項６】
下記の条件式（３）を満たす
請求項４記載の光学素子。
Ｎ１＝｛（ｍ１＋０．５）／ｍ２｝×Ｎ２  ……（３）
但し、
Ｎ１：第１の媒体の屈折率
Ｎ２：第２の媒体の屈折率
ｍ１，ｍ２：整数
とする。
【請求項７】
前記極性液体は、顔料または染料により着色されている
請求項１記載の光学素子。
【請求項８】
前記第１および第２の媒体の他方は、着色された無極性液体である
請求項１記載の光学素子。
【請求項９】
第１の電極と、
前記第１の電極とそれぞれ対向配置された複数の第２の電極と、
前記第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、
前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体と
を備え、
前記第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、
前記第２の電極は、前記第１の電極を透過した光を反射するものである
光学素子アレイ。
【請求項１０】
前記複数の第２の電極は、互いに離間している
請求項９に記載の光学素子アレイ。
【請求項１１】
前記第２の電極同士の間に、第１および第２の媒体が通過する通路が設けられている
請求項１０に記載の光学素子アレイ。
【請求項１２】
前記第２の電極同士の間隙領域に、遮光膜または光吸収膜が設けられている
請求項１０に記載の光学素子アレイ。
【請求項１３】
前記第１および第２の媒体の他方は、空気または無極性液体である
請求項９記載の光学素子アレイ。
【請求項１４】
各々の前記第２の電極の周囲の一部には、前記第１および第２の媒体の一方を格納するリザーバーがそれぞれ設けられている
請求項９記載の光学素子アレイ。
【請求項１５】
前記第１の電極における第１の反射光と、前記第２の電極における第２の反射光との干渉による特定波長光を外部へ射出する
請求項９記載の光学素子アレイ。
【請求項１６】
下記の条件式（１）および条件式（２）を満たす
請求項１５記載の光学素子アレイ。
２×Ｎ１×ｄ×ｃｏｓθ＝ｍ１×λ  ……（１）
２×Ｎ２×ｄ×ｃｏｓθ＝（ｍ２＋０．５）×λ  ……（２）
但し、
λ：戻り光の波長
ｄ：第１の電極と第２の電極との間隔
Ｎ１：第１の媒体の屈折率
Ｎ２：第２の媒体の屈折率
θ：第１の電極への入射光の入射角
ｍ１，ｍ２：整数
とする。
【請求項１７】
下記の条件式（３）を満たす
請求項１５記載の光学素子アレイ。
Ｎ１＝｛（ｍ１＋０．５）／ｍ２｝×Ｎ２  ……（３）
但し、
Ｎ１：第１の媒体の屈折率
Ｎ２：第２の媒体の屈折率
ｍ１，ｍ２：整数
とする。
【請求項１８】
対向配置された第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、
前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体と
をそれぞれ有する複数種の表示素子を備え、
前記第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、
前記第２の電極は、前記第１の電極を透過した光を反射するものであり、
前記複数種の表示素子における前記第１の電極と前記第２の電極との間隔は、相互に異なっている
表示装置。
【請求項１９】
表示装置を備えた電子機器であって、
前記表示装置は、
対向配置された第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、
前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体と
をそれぞれ有する複数種の表示素子を含み、
前記第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、
前記第２の電極は、前記第１の電極を透過した光を反射するものであり、
前記複数種の表示素子における前記第１の電極と前記第２の電極との間隔は、相互に異なっている
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エレクトロウェッティング現象を利用した光学素子および光学素子アレイ、ならびにその光学素子アレイを備えた表示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパなどの各種の表示装置が提案され、商品化されている。
【０００３】
近年、カラーフィルタを用いない表示方式の１つとして、半導体ＭＥＭＳ技術により干渉、選択反射を行うようにしたＭＥＭＳディスプレイなるものも提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７９４４６０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、このような表示装置に対し、低消費電力でありながら、高輝度かつ高速応答性を有するなど、いっそうの高性能化が要求されている。そのうえ、大画面化にも対応可能であることが求められている。
【０００６】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、より低い駆動電圧であっても応答性に優れ、かつ、より高輝度の光を発することのできる光学素子および光学素子アレイを提供することにある。また、本開示の第２の目的は、そのような光学素子アレイを備え、低消費電力でありながら、高い表示性能を発揮する表示装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の光学素子は、対向配置された第１および第２の電極と、それら第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、第１の誘電体膜と第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間領域に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体とを備える。第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、第２の電極は、第１の電極を透過した光を反射するものである。
【０００８】
本開示の光学素子アレイは、第１の電極と、その第１の電極とそれぞれ対向配置された複数の第２の電極と、第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、第１の誘電体膜と第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間領域に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体とを備える。第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、第２の電極は、第１の電極を透過した光を反射するものである。
【０００９】
本開示の光学素子および光学素子アレイでは、第１の電極において反射した反射光と、第１の電極を透過してキャビティ部に入射したのち、第２の電極で反射した戻り光との干渉が生じる。ここで、第１の電極と第２の電極との間の電圧印加により、第１および第２の電極と、第１および第２の媒体の一方である極性液体との界面エネルギーが変化し、その極性液体の表面形状が変化する現象が生じる。このため、その極性液体がキャビティ部に引き込まれることとなる。第１の媒体と第２の媒体との屈折率が異なることから、キャビティ部に存在する媒体によって干渉条件が変化することとなる。すなわち、第１の媒体がキャビティ部に存在する場合に生じる干渉状態と、第２の媒体がキャビティ部に存在する場合に生じる干渉状態とが異なる。
【００１０】
本開示の表示装置は、対向配置された第１および第２の電極と、第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、第１の誘電体膜と第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間領域に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体とをそれぞれ有する複数種の表示素子を備える。第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、第２の電極は、第１の電極を透過した光を反射するものである。複数種の表示素子における第１の電極と前記第２の電極との間隔は、相互に異なっている。また、本開示の電子機器は、上記表示装置を備えたものである。
【００１１】
本開示の表示装置および電子機器では、第１の電極において反射した第１の反射光と、第１の電極を透過してキャビティ部に入射したのち、第２の電極で反射した第２の反射光との干渉が生じる。また、第１の電極と第２の電極との間隔が相互に異なる複数種の表示素子を備えることから、同一の媒体がキャビティ部に存在した場合であっても、干渉条件が変化することとなる。すなわち、表示素子の種類ごとに、異なる特定波長光が外部へ射出し、あるいは外部への光の射出の遮断が行われる。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の光学素子および光学素子アレイによれば、エレクトロウェッティング現象を利用して、キャビティ部に存在する媒体の切り替えを速やかに行うことができる。そのため、第１および第２の媒体の各屈折率のほか、第１の電極と第２の電極との間隔、入射光の入射角度を適切に選択することで、外部からの入射光を利用して異なる特定波長光を外部へ射出させ、あるいは、外部への光の射出を遮断することができる。このため、より低い駆動電圧であっても応答性に優れ、かつ、より高輝度の光を発することができる。
【００１３】
本開示の表示装置および電子機器によれば、簡素な構成でありながら、外部からの入射光を利用して、表示素子ごとに異なる色の表示を素早く、かつ再現性よく行うことができる。このため、この光学素子アレイを備えた本開示の表示装置および電子機器によれば、消費電力を低減しつつ、所定の映像信号に対応した正確な画像表示を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の一実施の形態としての表示装置の全体構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した表示装置の全体構成を表す平面図である。
【図３】図１に示した表示装置の要部構成を表す斜視図である。
【図４】図１に示した表示装置の作用を説明するための要部拡大断面図である。
【図５】表示装置を用いた電子機器としてのタブレット型ＰＣの構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示の実施の形態および適用例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（図１〜図４）：表示装置
２．表示装置の適用例（図５）：電子機器
【００１６】
［実施の形態］
＜表示装置の構成＞
図１は、本開示における一実施の形態としての表示装置１の全体構成を表す断面図であり、図２は、表示装置１の全体構成を表す平面図である。なお、図１は、図２に示したI−I切断線に沿った矢視方向の断面を示している。また、図３は、表示装置１の要部構成を表す斜視図である。なお、図２および図３では、視認性を確保するため、誘電体膜１３，１４、極性液体１６、無極性液体１７、電極１２、基板２２などの各構成要素についての図示を省略している。
【００１７】
表示装置１は、表示素子１０がアレイ状に複数配置されたものである。なお、図２では９つの表示素子１０を表しているが、その数はこれに限定されない。図２に示したように、各表示素子１０は、例えば正方形をなしている。表示素子１０は、それぞれ制御部４０と接続され、エレクトロウェッティング現象を利用して静電的な濡れ性を制御し、キャビティ部１５（後出）への極性液体１６または無極性液体１７の選択的な導入を行うものである。そうすることで、外光の入射により、内部で反射した経路の異なる２種の反射光を干渉させ、特定波長光の射出もしくは遮断を行うようになっている。なお、本実施の形態の表示素子１０および表示装置１は、本開示の光学素子および光学素子アレイを具現化した一態様でもある。
【００１８】
表示素子１０には、相互に異なる色光を発する複数種が存在する。具体的には、例えば赤色光を発することの可能な赤色表示素子１０Ｒと、緑色光を発することの可能な緑色表示素子１０Ｇと、青色光を発することの可能な青色表示素子１０Ｂとが、各々複数設けられている。なお、それらの配列については、適宜選択可能である。
【００１９】
各々の表示素子１０は、対向配置された電極１１，１２と、それらの電極１１，１２をそれぞれ覆う誘電体膜１３，１４とを有している。ここで、電極１１は表示素子１０ごとに分割されて複数設けられている。一方、第２の電極１２は、ある一群の表示素子１０ごとに共通して１つずつ設けられ、あるいは、全ての表示素子１０に共通して１つ設けられている。誘電体膜１３と誘電体膜１４との間には、密閉された空間が設けられている。その空間のうち、特に、電極１１と電極１２とによって挟まれた部分をキャビティ部１５と呼ぶこととする。このキャビティ部１５を含む空間には、第１および第２の媒体としての極性液体１６および無極性液体１７が封入されている。これらの極性液体１６および無極性液体１７は、互いに異なる屈折率を有している。
【００２０】
制御部４０は、スイッチ部４０Ａおよび電源４０Ｂを有している。電極１１および電極１２は電源４０Ｂと接続されている。制御部４０は、スイッチ部４０Ａの操作と電源４０Ｂの電圧制御とにより、電極１１と電極１２との間に所定の電圧を印加するものである。その際、ゲートドライバ（図示せず）によって特定の表示素子１０の駆動素子４１（後出）を選択して駆動することができるようになっている。なお、電極１２は接地されていてもよい。
【００２１】
電極１１は、基板２１の上に設けられた台座２３の上面を覆うように形成されている。台座２３および電極１１は、表示素子１０ごとに独立して設けられている。すなわち、隣り合う表示素子１０同士における台座２３および電極１１は、互いに分離されている。
【００２２】
電極１２は、基板２１とほぼ平行に配置された基板２２の、基板２１と対向する面を例えば全面的に覆うように設けられている。
【００２３】
各表示素子１０における台座２３には、１または２以上の格納部２３Ｋが設けられている（図１〜３では１箇所のみ設けた場合を示す）。この格納部２３Ｋは、電極１１と電極１２との間に電位差が生じていない状況下において、例えば極性液体１６を格納しておくためのリザーバーとして機能する。なお、格納部２３Ｋは、例えば図１〜３に示したように電極１１の周縁部の一箇所に設けられた切り欠き状のものに限らず、例えば貫通孔であってもよい。また、格納部２３Ｋは、厚さ方向に台座２３を貫くものに限定されず、例えば台座２３を厚さ方向に途中まで掘り下げた穴状のものであってもよい。
【００２４】
また、台座２３同士の間隙は、電極１１と電極１２との間の印加電圧の有無によって極性液体１６および無極性液体１７が流動する際の移動経路（ダクト）２３Ｄとなっている。ダクト２３Ｄには、例えば基板２１の上に、入射光を吸収する光吸収膜（または遮光膜）１８が隙間無く設けられている。不要な反射光や透過光の発生を抑止し、表示性能を向上させるためである。光吸収膜（遮光膜）１８は、カーボンブラックなどの所定の波長光（例えば可視光）を吸収する顔料や染料を含む絶縁性材料によって構成される。
【００２５】
台座２の高さ２３ｈは、発する光の色に応じて異なっている。ここでは、赤色表示素子１０Ｒの高さ２３ｈが最大であり、青色表示素子１０Ｂの高さ２３ｈが最小となっている。よって、電極１１の厚さはほぼ一定であることから、対向する電極１１と電極１２との間隔ｄは、赤色表示素子１０Ｒにおいて最も狭く、次いで、緑色表示素子１０Ｇ、青色表示素子１０Ｂの順に大きくなっている。なお、各表示素子１０における間隔ｄは、面内においてばらつきの無いことが望ましい。各表示素子１０から発せられる干渉光の波長を一定とするためである。
【００２６】
下部基板１１および上部基板１８は、図示しない側壁によって支持されて対向するように配置され、例えばガラスや透明なプラスチックなど、可視光を透過する透明な絶縁材料によって構成される。なお、プラスチックとしては、例えばポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）およびポリオレフィン（ＰＯ）などを用いることができる。
【００２７】
電極１２は、外部から基板２２を透過して入射する入射光（太陽光や室内灯の光など）の一部を透過すると共に他の一部を反射する、いわゆるハーフミラーとしても機能する電極である。電極１２は、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの透明な導電膜の表面に、Ｃｒ（クロム）などの金属膜、あるいは誘電体多層膜を被覆した構造を有している。
【００２８】
一方、電極１１は、電極１２を透過した光を反射するミラーとしても機能するものであり、例えばＡｇ（銀）やアルミニウム（Ａｌ）などによって構成される。
【００２９】
誘電体膜１３，１４は、例えばＡｌ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｒＯ2 ，ＺｎＯ2 ，ＴｉＯ2 ，ＭｇＯおよびＨｆＯ2 のうちの少なくとも１種を含む絶縁材料層（図示せず）の上に撥水層（図示せず）が設けられた透明体である。絶縁材料層は、例えば原子層蒸着（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法、スパッタ法、もしくは化学気相蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法などによって、緻密に成膜されていることが望ましい。また、撥水層は、極性液体１６に対して撥水性（疎水性）を示す（より厳密には無電界下において極性液体１６よりも無極性液体１７に対して親和性を示す）と共に、電気的絶縁性に優れた性質を有する材料によって構成される。具体的には、フッ素系の高分子であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。
【００３０】
無極性液体１７は、ほとんど極性を有さず、かつ、電気絶縁性を示す液体材料であり、例えばデカン、ドデカン、ヘキサデカンもしくはウンデカンなどの炭化水素系材料のほか、シリコンオイルなどが好適である。また、屈折率を高めるために、ブロモナフタレンなどの高屈折率材料を炭化水素系材料もしくはシリコンオイルと混合して使用するようにしてもよい。この無極性液体１５に対して電圧を印加した場合、その直接の影響が絶縁膜１３に対する濡れ性に及ぶことはほとんどない。この無極性液体１５は、下部電極１２と上部電極１７との間に電圧を印加しない場合において、絶縁膜１３の表面を所望の範囲で覆う程度に十分な容量を有していることが望ましい。
【００３１】
一方、極性液体１６は、極性を有する液体材料であり、例えば水のほか、塩化カリウムや塩化ナトリウム、あるいは塩化リチウムなどの電解質を溶解させた水溶液が好適である。この極性液体１６に電圧を印加すると、誘電体膜１３，１４に対する濡れ性（無極性液体１５と絶縁膜１３との接触角）が比較的大きく変化する。
【００３２】
キャビティ部１５を含む空間に封入された極性液体１６および無極性液体１７は、互いに混在することなく分離し、２つの相を形成している。なお、本実施の形態では、極性液体１６および無極性液体１７は、いずれも透明である。
【００３３】
基板２１には、表示素子１０ごとに薄膜トランジスタなどの駆動素子４１が設けられていると共に、それらの駆動素子４１を個別に駆動させるための、制御部４０と接続されたゲート線およびデータ線などからなる信号線対（図示せず）が設けられている。なお、駆動素子４１や信号線対は、基板２１とは別の基板に設けるようにしてもよい。
【００３４】
電極１１は駆動素子４１の一端と接続されて電位が変化する一方、電極１２は一定の電位に保たれている。すなわち、制御部４０によって電極１１と電極１２との間に表示素子１０ごとに電圧を印加することで、表示素子１０ごとに外部からの入射光に基づく反射光の干渉状態を制御することができるようになっている。すなわち、表示素子１０ごとに、ある特定の波長を有する特定波長光の射出とその停止との切り替えを行うことができるようになっている。
【００３５】
無極性液体１７は、電極１１と電極１２との間に電圧を印加しない場合において、すなわち、極性液体１６が格納部２３Ｋに収容されている場合において、キャビティ部１５を全て満たす程度に十分な容量を有していることが望ましい。
【００３６】
＜表示装置１の動作＞
次に、図１に加えて図４を参照して、上記のように構成された表示装置１の動作について説明する。図４は、表示装置１における任意の表示素子１０を拡大して表したものであり、（Ａ）が電圧を印加しない状態を表し、（Ｂ）が電圧印加時の状態を表す。
【００３７】
まず、制御部４０においてスイッチ部４０Ａを切断状態とし、電極１１と電極１２との間に電圧を印加しない場合には、例えば図４（Ａ）に示したように、無極性液体１７がキャビティ部１５の全体を占めるように広がった状態となる。この場合、入射光Ｌinが入射すると、特定波長を有する干渉光Ｌoutが射出される。すなわち、特定の色が表示される。電極１１と電極１２との間隔、すなわちキャビティ部１５の厚さｄに応じた干渉が発生するからである。
【００３８】
以下のような理由により、特定波長を有する干渉光Ｌoutが発生する。例えば入射光Ｌ１は、基板２２および電極１２を透過したのち、その一部が電極１２の表面において反射し、反射光Ｌ１１となる。その一方、残りの成分の光Ｌ１２は電極１２の表面において屈折したのち、キャビティ部１５に存在する無極性液体１７の内部を透過する。そののち、光Ｌ１２は電極１１の表面で反射し、電極１２の表面において再度屈折したのち、戻り光として基板２２を透過して外部へ射出される。入射光Ｌ１と平行な入射光Ｌ２は、電極１１の表面で反射して戻ってきた光（戻り光）Ｌ１２が再度、電極１２の表面に到達した位置に入射するものである。入射光Ｌ２は、その一部は電極１２の表面において反射し、反射光Ｌ２１となる。そのため、戻り光Ｌ１２と反射光Ｌ２１とは、互いに同じ位置から同じ方向へ射出することとなるが、相互に位相が一致しているので、干渉により互いに強め合うこととなる。
【００３９】
すなわち、本実施の形態では、戻り光Ｌ１２が以下の条件式（１）を満足するように設計されているので、戻り光Ｌ１２と反射光Ｌ２１とが同相となり互いに強め合い、特定波長を有する干渉光Ｌoutが発生する。
２×Ｎ１×ｄ×ｃｏｓθ＝ｍ１×λ  ……（１）
但し、
Ｎ１：無極性液体１７の屈折率
ｄ：電極１１と電極１２との間隔
θ：電極１２から無極性液体１７へ進入する際の屈折角
ｍ１：整数
λ：戻り光の波長
【００４０】
これに対し、制御部４０においてスイッチ部４０Ａを投入状態とし、電極１１と電極１２との間に電圧を印加した場合には、例えば図４（Ｂ）に示したように、極性液体１６がキャビティ部１５の全体を占めるように広がった状態となる。この場合、入射光Ｌinが入射しても、表示素子１０からは干渉光Ｌoutが発生せず、暗いままである。この場合は、反射光と入射光とが逆相となり、それらが互いに打ち消し合うからである。例えば、光Ｌ１２と反射光Ｌ２１とは、互いに同じ位置から同じ方向へ射出することとなるが、相互に位相が１８０°異なっているので、互いに干渉により弱めあってしまう。
【００４１】
本実施の形態では、光Ｌ１２が以下の条件式（２）を満足するように設計されているので、戻り光Ｌ１２と反射光Ｌ２１とが逆相となり、互いに打ち消しあう。
２×Ｎ２×ｄ×ｃｏｓθ＝（ｍ２＋０．５）×λ  ……（２）
但し、
Ｎ２：極性液体１６の屈折率
ｄ：電極１１と電極１２との間隔
θ：電極１２への入射光Ｌinの入射角
ｍ２：整数
λ：戻り光の波長
【００４２】
したがって、  下記の条件式（３）を満たすように極性液体１６と無極性液体１７とを選択すれば、スイッチ部４０Ａのオン、オフの切り替えにより、表示素子１０ごとに表示状態と消灯状態との切り替えが可能となる。
Ｎ１＝｛（ｍ１＋０．５）／ｍ２｝×Ｎ２  ……（３）
但し、
Ｎ１：無極性液体１７の屈折率
Ｎ２：極性液体１６の屈折率
ｍ１，ｍ２：整数
とする。
【００４３】
このような条件を満たすには、例えば極性液体１６として屈折率Ｎ２＝１．３３の水と、無極性液体１７として屈折率Ｎ１＝１．７７３またはＮ１＝２．６６のオイルとの組み合わせが挙げられる。なお、本実施の形態の構成では、電源オフのときに無極性液体１７がキャビティ部１５に充填され、干渉光Ｌoutが発生する状態となる。よって、全ての表示素子１０に対して電圧を印加しない状態で画面が白表示となる、いわゆるノーマリーホワイトの表示装置１である。ここで、例えば入射角θを３０°とした場合、キャビティ部１５の厚さｄは、赤色表示素子１０Ｒで２６３ｎｍ（λ＝７００ｎｍ）、緑色表示素子１０Ｇで２０５ｎｍ（λ＝５４６ｎｍ）、青色表示素子１０Ｂで１６４ｎｍ（λ＝４３６ｎｍ）とすればよい。
【００４４】
一方、表示装置１をノーマリーブラックとするには、例えば極性液体１６として屈折率Ｎ２＝１．３３の水と、無極性液体１７として屈折率Ｎ１＝１．９９５のオイルとの組み合わせを選択すればよい。ここで、例えば入射角θを３０°とした場合、キャビティ部１５の厚さｄは、赤色表示素子１０Ｒで１３２ｎｍ（λ＝７００ｎｍ）、緑色表示素子１０Ｇで１０３ｎｍ（λ＝５４６ｎｍ）、青色表示素子１０Ｂで８２ｎｍ（λ＝４３６ｎｍ）とすればよい。
【００４５】
＜表示装置の効果＞
このように、本実施の形態の表示装置１では、電極１２において反射した反射光と、電極１２を透過してキャビティ部１５に入射したのち、電極１１で反射した戻り光との干渉が生じる。ここで、電極１１と電極１２との間に電圧印加することで、極性液体１６をキャビティ部１５に引き込み、干渉条件を変化させることができる。すなわち、無極性液体１７がキャビティ部１５に存在する場合に生じる干渉状態と、極性液体１６がキャビティ部１５に存在する場合に生じる干渉状態とを適宜選択することができる。
【００４６】
よって、この表示装置１では、エレクトロウェッティング現象を利用してキャビティ部１５に存在する媒体の切り替えを速やかに行うことができる。その結果、屈折率Ｎ１，Ｎ２、間隔ｄ、入射光の入射角θを適切に選択することで、外部からの入射光を利用して異なる特定波長光を外部へ射出させ、あるいは、外部への光の射出を遮断することができる。このため、表示装置１は、消費電力を低減しつつ、所定の映像信号に対応した正確かつ応答性に優れた画像表示を実現することが可能となる。また、この表示装置１では、カラーフィルタを使用しないことから、高い輝度が得られやすい。
【００４７】
＜表示装置の適用例（電子機器）＞
次に、上記した表示装置の適用例について説明する。
【００４８】
上記の表示装置１は、各種用途の電子機器に適用可能であり、その電子機器の種類は特に限定されない。表示装置１は、例えば、以下の電子機器に搭載可能である。ただし、以下で説明する電子機器の構成はあくまで一例であるため、その構成は適宜変更可能である。
【００４９】
図５は、いわゆるタブレット型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）の外観構成を表している。このタブレット型ＰＣは、例えば、表示部１１０と、それを保持する筐体などの非表示部１２０と、電源スイッチなどの操作部１３０とを備えている。なお、操作部１３０は、図５（Ａ）に示したように非表示部１２０の前面に設けられていてもよいし、図５（Ｂ）に示したように上面に設けられていてもよい。表示部１２０は、映像表示機能のほか、位置入力機能（ポインティング機能）を備えたタッチスクリーン（タッチパネル）である。
【００５０】
本技術の表示装置は、図５に示したタブレット型ＰＣのほか、例えばノート型ＰＣ、モバイルフォン、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラあるいはカーナビゲーションシステムにおける映像表示部分として用いることができる。
【００５１】
以上、実施の形態を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、表示素子１０ごとに間隔ｄの大きさを変えることで、射出される干渉光の波長（色）を調整するようにしたが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば、表示素子１０ごとに極性液体１６および無極性液体１７の材料種（すなわち屈折率）の組み合わせを選択するようにしてもよい。その場合であっても、所望の波長の干渉光を得ることができる。その場合、例えば、複数の表示素子を、絶縁性の隔壁によって個別に仕切ることで、隣り合う表示素子同士での極性液体１６および無極性液体１７の各々の混在や、流出を回避することができ、良好な表示動作が可能となる。
【００５２】
また、上記実施の形態では、極性液体１６および無極性液体１７の双方を透明なものとしたが、いずれか一方が所定の波長光（例えば可視光）を吸収する顔料や染料によって着色されて不透明となっていてもよい。その場合、着色された不透明な媒体がキャビティ部１５を占めた状態において黒表示を行うこととなる。その黒表示は干渉を利用して行うものではないので、着色された不透明な媒体の屈折率は特に制限されない点で有利である。
【００５３】
また、上記実施の形態では、第１および第２の媒体として、極性液体と無極性液体との組み合わせを採用したが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば、一方を極性液体とすれば、他方は気体（空気）であってもよい。
【００５４】
また、本技術の光学素子および光学素子アレイは、表示装置に限定して適用されるものではなく、光学的作用を必要とする種種のデバイスへの応用が可能である。
【００５５】
また、本技術は以下のような構成を取り得るものである。
（１）
対向配置された第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、
前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体と
を備え、
前記第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、
前記第２の電極は、前記第１の電極を透過した光を反射するものである
光学素子。
（２）
前記第１および第２の媒体の他方は、空気または無極性液体である
上記（１）記載の光学素子。
（３）
前記第２の電極の周囲の一部には、前記第１および第２の媒体の一方を格納するリザーバーが設けられている
上記（１）または（２）に記載の光学素子。
（４）
前記第１の電極における第１の反射光と、前記第２の電極における第２の反射光との干渉による特定波長光を外部へ射出する
上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の光学素子。
（５）
下記の条件式（１）および条件式（２）を満たす
上記（４）に記載の光学素子。
２×Ｎ１×ｄ×ｃｏｓθ＝ｍ１×λ  ……（１）
２×Ｎ２×ｄ×ｃｏｓθ＝（ｍ２＋０．５）×λ  ……（２）
但し、
λ：戻り光の波長
ｄ：第１の電極と第２の電極との間隔
Ｎ１：第１の媒体の屈折率
Ｎ２：第２の媒体の屈折率
θ：第１の電極への入射光の入射角
ｍ１，ｍ２：整数
とする。
（６）
下記の条件式（３）を満たす
上記（４）または（５）に記載の光学素子。
Ｎ１＝｛（ｍ１＋０．５）／ｍ２｝×Ｎ２  ……（３）
但し、
Ｎ１：第１の媒体の屈折率
Ｎ２：第２の媒体の屈折率
ｍ１，ｍ２：整数
とする。
（７）
前記極性液体は、顔料または染料により着色されている
上記（１）から（６）の少なくとも１つに記載の光学素子。
（８）
前記第１および第２の媒体の他方は、着色された無極性液体である
上記（１）から（７）の少なくとも１つに記載の光学素子。
（９）
第１の電極と、
前記第１の電極とそれぞれ対向配置された複数の第２の電極と、
前記第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、
前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体と
を備え、
前記第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、
前記第２の電極は、前記第１の電極を透過した光を反射するものである
光学素子アレイ。
（１０）
前記複数の第２の電極は、互いに離間している
上記（９）に記載の光学素子アレイ。
（１１）
前記第２の電極同士の間に、第１および第２の媒体が通過する通路が設けられている
上記（１０）に記載の光学素子アレイ。
（１２）
前記第２の電極同士の間隙領域に、遮光膜または光吸収膜が設けられている
上記（１０）または（１１）に記載の光学素子アレイ。
（１３）
前記第１および第２の媒体の他方は、空気または無極性液体である
上記（９）から（１２）の少なくとも１つに記載の光学素子アレイ。
（１４）
各々の前記第２の電極の周囲の一部には、前記第１および第２の媒体の一方を格納するリザーバーがそれぞれ設けられている
上記（９）から（１３）の少なくとも１つに記載の光学素子アレイ。
（１５）
前記第１の電極における第１の反射光と、前記第２の電極における第２の反射光との干渉による特定波長光を外部へ射出する
上記（９）から（１４）の少なくとも１つに記載の光学素子アレイ。
（１６）
下記の条件式（１）および条件式（２）を満たす
上記（１５）記載の光学素子アレイ。
２×Ｎ１×ｄ×ｃｏｓθ＝ｍ１×λ  ……（１）
２×Ｎ２×ｄ×ｃｏｓθ＝（ｍ２＋０．５）×λ  ……（２）
但し、
λ：戻り光の波長
ｄ：第１の電極と第２の電極との間隔
Ｎ１：第１の媒体の屈折率
Ｎ２：第２の媒体の屈折率
θ：第１の電極への入射光の入射角
ｍ１，ｍ２：整数
とする。
（１７）
下記の条件式（３）を満たす
上記（１５）または（１６）に記載の光学素子アレイ。
Ｎ１＝｛（ｍ１＋０．５）／ｍ２｝×Ｎ２  ……（３）
但し、
Ｎ１：第１の媒体の屈折率
Ｎ２：第２の媒体の屈折率
ｍ１，ｍ２：整数
とする。
（１８）
対向配置された第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、
前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体と
をそれぞれ有する複数種の表示素子を備え、
前記第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、
前記第２の電極は、前記第１の電極を透過した光を反射するものであり、
前記複数種の表示素子における前記第１の電極と前記第２の電極との間隔は、相互に異なっている
表示装置。
（１９）
表示装置を備えた電子機器であって、
前記表示装置は、
対向配置された第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極をそれぞれ覆う第１および第２の誘電体膜と、
前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜との間のキャビティ部を含む空間に封入され、互いに異なる屈折率を有し、一方が極性液体である第１および第２の媒体と
をそれぞれ有する複数種の表示素子を含み、
前記第１の電極は、入射光の一部を透過すると共に他の一部を反射するものであり、
前記第２の電極は、前記第１の電極を透過した光を反射するものであり、
前記複数種の表示素子における前記第１の電極と前記第２の電極との間隔は、相互に異なっている
電子機器。
【符号の説明】
【００５６】
１…表示装置、１０（１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ）…表示素子、１１…電極（第２の電極）、１２…電極（第１の電極）、１３，１４…誘電体膜、１５…キャビティ部、１６…極性液体、１７…無極性液体、１８…遮光膜、４０…制御部、４０Ａ…スイッチ、４０Ｂ…電源。
【図１】
2013109163.tif 000003
【図２】
2013109163.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013109163.tif 000006
【図５】
2013109163.tif 000007