(57)【要約】【課題】外光の反射率を高めつつ、ディスプレイから放射される光の透過量を高めることを可能にしたミラーディスプレイを提供する。【解決手段】実施形態のミラーディスプレイ１は、画像を表示する光を放射するディスプレイ部１０と、ディスプレイ部１０の表示面１０ａ側に配置された反射層３２、および反射層３２に形成された複数の微細窓３３を備えるミラー部３０と、ディスプレイ部１０とミラー部３０との間に配置され、ディスプレイ部１０からミラー部３０に向けて放射される光を複数の微細窓３３に個々に集光する複数の複合放物面レンズ２１を備えるレンズアレイ部２０とを具備している。【選択図】図１
2016166917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する光を放射するディスプレイ部と、
前記ディスプレイ部の表示面側に配置された反射層と、前記反射層に形成された複数の微細窓とを備えるミラー部と、
前記ディスプレイ部と前記ミラー部との間に配置され、前記ディスプレイ部から前記ミラー部に向けて放射される前記光を前記複数の微細窓に個々に集光する複数の複合放物面レンズを備えるレンズアレイ部と
を具備するミラーディスプレイ。
【請求項２】
前記レンズアレイ部は、前記複合放物面レンズを形成するレンズ内媒質と、前記レンズ内媒質の周囲に配置され、前記レンズ内媒質より小さい屈折率を有するレンズ外媒質とを備える、請求項１に記載のミラーディスプレイ。
【請求項３】
前記レンズアレイ部は、前記複合放物面レンズを形成するレンズ内媒質と、前記レンズ内媒質の周囲に配置されたレンズ外媒質と、前記レンズ内媒質と前記レンズ外媒質との間に配置された反射膜とを備える、請求項１に記載のミラーディスプレイ。
【請求項４】
前記複合放物面レンズは、前記光が入射する第１の面と、前記光が出射する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面とを接続する放物面とを備え、
前記第１の幅をＤ１［単位：μｍ］、前記第２の面の幅をＤ２［単位：μｍ］、前記第１の面と前記第２の面との間の距離をＬ［単位：μｍ］、前記複合放物面レンズを形成するレンズ内媒質の屈折率をｎ１、前記ディスプレイ部から放射される前記光の指向性分布の半値半端をθ［単位：度］としたとき、前記複合放物面レンズは、下記の式（１）、式（２）、および式（３）の関係を満足する、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のミラーディスプレイ。
θ’＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎθ／ｎ１）  …（１）
Ｄ１≧Ｄ２≧Ｄ１ｓｉｎθ’          …（２）
Ｌ≦（Ｄ１＋Ｄ２）／２ｔａｎθ’    …（３）
【請求項５】
前記微細窓の大きさは１／１６ｍｍ以下である、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のミラーディスプレイ。
【請求項６】
前記ディスプレイ部から放射される前記光は拡散光であり、前記拡散光の指向性分布の半値半端θが２０°以上である、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のミラーディスプレイ。
【請求項７】
前記微細窓は、前記ディスプレイ部の１つの画素または複数の画素に対応している、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のミラーディスプレイ。
【請求項８】
前記ディスプレイ部の１つの画素に対して、複数個の前記微細窓が対応している、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のミラーディスプレイ。
【請求項９】
前記反射層は、アルミニウム、銀、クロム、ニッケル、および亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも１つの金属を含む金属膜、または誘電体多層膜を具備する、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のミラーディスプレイ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のミラーディスプレイを具備するミラーディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ミラーディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶ディスプレイ等の薄型ディスプレイの前面側をハーフミラーで閉鎖した装置（ミラーディスプレイ）が実用化されている。ミラーディスプレイは、例えばディスプレイを、外光を遮断する筺体内や壁内に設置すると共に、光反射率が５０％程度のハーフミラーでディスプレイの前面側空間を閉鎖することにより、ディスプレイ側を設置空間より暗くした構成を有している。このようなミラーディスプレイにおいては、ディスプレイが動作していないときにハーフミラーを鏡として機能させる。ディスプレイ画面上に画像を表示する場合には、ディスプレイのバックライト光を、ハーフミラーを介して前面側に透過させることによって、ハーフミラーの前面側から画像が視認される。
【０００３】
従来のミラーディスプレイでは、ハーフミラーを介してバックライト光を前面側に透過させることにより画像を表示するため、可視光の平均反射率が５０％程度、平均透過率が２５％程度のハーフミラーが使用されている。従来のミラーディスプレイは通常の鏡と比較して画面が暗いという難点を有している。ハーフミラーを構成する金属膜の厚さ等が影響して、全体的に画面が黄ばんで見える傾向がある。ハーフミラーによる光の反射率を高めて鏡としての機能を向上させると、ハーフミラーを透過する光量が減少するため、画像を表示する際に画面が暗くなってしまう。そこで、鏡としての機能を向上させるために光の反射率を高めつつ、画像を表示する際の透過光量を高めることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０７１９７３号公報
【特許文献２】特許第４５４３０３１号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、外光の反射率を高めつつ、ディスプレイから放射される光の透過量を高めることを可能にしたミラーディスプレイを提供することにある。
【０００６】
実施形態のミラーディスプレイは、画像を表示する光を放射するディスプレイ部と、ディスプレイ部の表示面側に配置された反射層と、反射層に形成された複数の微細窓とを備えるミラー部と、ディスプレイ部とミラー部との間に配置され、ディスプレイ部からミラー部に向けて放射される光を複数の微細窓に個々に集光する複数の複合放物面レンズを備えるレンズアレイ部とを具備している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態によるミラーディスプレイの第１の構成例を示す図である。
【図２】図１に示すミラーディスプレイにおける複合放物面レンズを示す図である。
【図３】実施形態によるミラーディスプレイの第２の構成例を示す図である。
【図４】実施形態によるミラーディスプレイの第１の変形例を示す図である。
【図５】実施形態によるミラーディスプレイの第２の変形例を示す図である。
【図６】実施形態によるミラーディスプレイの第１の製造工程を示す図である。
【図７】実施形態によるミラーディスプレイの第２の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態のミラーディスプレイについて、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、その説明を一部省略する場合がある。図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる。説明中の上下等の方向を示す用語は、特に明記が無い場合には後述するディスプレイ部の表示面側を上とした場合の相対的な方向を指し示し、重力加速度方向を基準とした現実の方向と異なる場合がある。
【０００９】
図１は実施形態によるミラーディスプレイの構成を示す断面図である。図１に示すミラーディスプレイ１は、ディスプレイ部１０とレンズアレイ部２０とミラー部３０とを具備している。ディスプレイ部１０は、表示面１０ａと非表示面１０ｂとを有している。ディスプレイ部１０は、表示面１０ａから画像を表示する光を放射する。すなわち、ディスプレイ部１０は画素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを有しており、これら画素１１Ａ〜１１Ｃから放射される光によりカラー画像が表示される。
【００１０】
ディスプレイ部１０としては、例えば液晶セルとバックライトモジュールとを備えるバックライト型液晶ディスプレイが挙げられる。バックライト型液晶ディスプレイは、非表示面１０ｂ側に配置されたバックライトモジュール（図示せず）を備える。バックライト型液晶ディスプレイにおいては、バックライトモジュールから放出された光が画素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを透過し、これらの透過光によりカラー画像が表示される。ディスプレイ部１０はバックライト型液晶ディスプレイに限られるものではなく、プラズマディスプレイ、電界放出型ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、リアプロジェクションディスプレイ等であってもよい。
【００１１】
ディスプレイ部１０の表示面１０ａ側には、ミラー部３０が配置されている。ミラー部３０は、可視光に対して透明な平板３１を有している。透明平板３１の一方の面（裏面）３１ａには、反射層３２が形成されている。ミラー部３０は、反射層３２がディスプレイ部１０の表示面１０ａ側に位置するように配置される。反射層３２の表面は、鏡面とされている。ミラー部３０は、ディスプレイ部１０が動作していないときに、透明平板３１の反射層３２の形成面３１ａとは反対側の面（表面）３１ｂに入射した光（外光）ＯＬを反射することによりミラーとして機能する。なお、適用する反射層３２の形成工程（後述）等によっては、透明平板３１を省くことができる。
【００１２】
透明平板３１の形成材料は、無機材料および有機材料のいずれであってもよい。透明平板３１には、透明性の高いガラス板やアクリル樹脂板が好適に用いられる。反射層３２の材質は、可視光を反射する材質であれば特に限定されない。反射層３２には、可視光の反射率が高いアルミニウム、銀、クロム、ニッケル、亜鉛等の金属やこれら金属を１つ以上含む合金からなる金属膜、あるいは誘電体多層膜が用いられる。反射層３２の厚さは特に限定されず、可視光を反射し得る厚さであればよい。ミラー部３０で高いミラー性能を得るためには、反射層３２の反射率が高い方が好ましい。このような点からは、反射層３２は波長５５０ｎｍの光の透過率が５％以下となるような厚さを有することが好ましい。
【００１３】
反射層３２は、複数の微細窓３３を有している。微細窓３３は、反射層３２を部分的に開口させることにより形成される。微細窓３３の形状は特に限定されず、正方形、長方形、菱形、六角形、八角形、円形、楕円形等を適用することができる。微細窓３３は、ディスプレイ部１０から放射された光（ディスプレイ光）ＤＬを透過させる窓（透過孔）として機能する。そのため、微細窓３３は可視光を透過する材質からなる。微細窓３３は、中空であってもよいし、ガラス、透明樹脂、金属酸化物等の透明な材質が充填されていてもよい。微細窓３３は、ディスプレイ光ＤＬを少ない損失で透過させるように、可視光領域で５０％以上の透過率を有することが好ましい。
【００１４】
複数の微細窓３３が形成された反射層３２を備えるミラー部３０をミラーとして機能させるにあたって、微細窓３３は人間の視覚で認識できない大きさを有することが好ましい。人間の視覚には、面積効果と呼ばれる、画像面積が小さくなる程、色差を判別しにくくなるという性質がある。一方で、視覚には空間分解能の限界があり、通常は１／１６ｍｍ（６２．５μｍ）程度が限界と言われている。このような視覚の生理学的特性から、空間分解能の限界値以下の大きさで、ミラーに孤立した状態で形成された微細な窓は、人間の目で反射による視認では認知できない。このような大きさの微細窓３３を有する反射層３２は、微細窓３３の開口率で規定される反射率を有するミラーとして認識される。
【００１５】
微細窓３３のサイズは１／１６ｍｍ以下であることが好ましい。微細窓３３のサイズは、円形の場合は円の直径、楕円形の場合は長軸の長さ、多角形の場合は多角形に内接する円の直径を指す。例えば、ディスプレイ部１０の画素１１の一辺が２００μｍで、１個の画素１１に１個の微細窓３３を対応させて、一辺が２０μｍの正方形の微細窓３３を正方格子状に配列した場合、微細窓３３の開口率は１％に過ぎない。このような微細窓３３を有する反射層３２は、実質的に通常のミラーと等しい光学特性を示す。ただし、微細窓３３の大きさが可視光の波長程度まで小さくなると、光の波動性が顕著となり、光の異常透過現象が起こる。このため、光の透過特性が変化し、集光した光を効率よく出射することができない。さらに、微細窓３３の形成コストが増大する。微細窓３３の大きさは１μｍ以上であることが好ましい。微細窓３３の大きさは、光学顕微鏡等で確認できる。
【００１６】
反射層３２における微細窓３３の割合を開口率と定義すると、開口率は０．１％以上５０％以下の範囲であることが好ましい。反射層３２の開口率が０．１％未満であると、ディスプレイ光を効率よく開口から出射することが困難になる。反射層３２の開口率が５０％を超えると、完全反射体（反射率１００％）の場合においても、開口率の分だけ反射率が低下し、反射層３２の反射率が５０％未満となる。この場合、ハーフミラーに比べて反射性に優れたミラーを得ることが難しくなる。微細窓３３の配列は、周期的であっても、ランダムであってもよい。周期配列は、正方格子状でも、三角格子状でもよい。画素の縦横比を考慮して、周期軸方向で異なった周期としてもよい。微細窓３３を周期的に配列すると、ミラー部３０に平面波が入射した際に光の回折現象により、ミラー像がぼける場合がある。このような問題を回避するために、ディスプレイ光の透過性が下がるものの、微細窓３３の配列をランダム配列とし、回折現象を回避してもよい。
【００１７】
ディスプレイ部１０とミラー部３０との間には、ディスプレイ部１０からミラー部３０に向けて放射される光を、複数の微細窓３３に個々に集光する複数の複合放物面レンズ２１を有するレンズアレイ部２０が配置されている。レンズアレイ部２０は、ディスプレイ部１０から放射される光を効率よく個々の微細窓３３に導く集光器として機能する。複合放物面レンズ２１と微細窓３３とは、１対１の対応関係を有している。ミラー部３０の光学的対称性は、レンズアレイ部２０の付加により崩れ、裏面のディスプレイ部１０側から放射される光に対して高い透過率を有することになる。
【００１８】
一般に、ディスプレイ部１０から放射される光は、一定の指向性分布をもっている。ディスプレイ部１０から放射される光の指向性分布は、輝度計を用いて、各角度における輝度を測定することにより得られる。測定された光の指向性分布のピーク強度に対して、１／２の強度になる角度幅を指向性分布の半値幅と呼ぶ。光の指向性分布の半値幅の１／２の値を半値半幅と呼ぶ。指向性分布の半値半幅が小さいほど平行光に漸近し、大きいほど完全拡散光に漸近することになる。一般的な液晶ディスプレイにおける放射光は、指向性分布の半値半幅がおおよそ５度から３０度の光（拡散光）である。ディスプレイ部１０から放射される拡散光を効率よく微細窓３３に集光するためには、ディスプレイ部１０の光の指向性分布を考慮した集光器を設計する必要がある。
【００１９】
実施形態のミラーディスプレイ１においては、ディスプレイ部１０から放射される拡散光の集光器として、複合放物面レンズ２１を適用している。複合放物面レンズ２１は、図２に示すように、光が入射する第１の面（大口径面）２１ａと、光が出射する第２の面（小口径面）２１ｂと、大口径面２１ａと小口径面２１ｂとを接続する放物線状の側面（放物面）２１ｃとを有している。図２では大口径面２１ａおよび小口径面２１ｂが共に円形の場合を示したが、これに限らない。大口径面２１ａおよび小口径面２１ｂの形状は、正方形、長方形、菱形、六角形、八角形等の多角形、また楕円形であってもよい。
【００２０】
複合放物面レンズ２１は、大口径面２１ａからある範囲の角度を持って入射した光Ｌを、側面の放物面２１ｃで反射し、小口径面２１ｂに集光する光学素子である。大口径面２１ａの幅をＤ１［単位：μｍ］、小口径面２１ｂの幅をＤ２［単位：μｍ］、大口径面２１ａと小口径面２１ｂとの間の距離をＬ［単位：μｍ］、放物面２１ｃの内側の屈折率をｎ１、空気中から大口径面２１ａに入射する光Ｌと複合放物面レンズ２１の中心線Ａとが成す角度をφ［単位：度］とし、複合放物面レンズ２１により小口径面２１ｂに集光できる最大の角度をφｍａｘとすると、複合放物面レンズ２１は下記の式（Ａ）、式（Ｂ）、式（Ｃ）の関係を満足するものである。
【００２１】
φ’ｍａｘ＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎφｍａｘ／ｎ１）  …（Ａ）
Ｄ２＝Ｄ１・ｓｉｎφ’ｍａｘ  …（Ｂ）
Ｌ＝（Ｄ１＋Ｄ２）／２・ｔａｎφ’ｍａｘ…（Ｃ）
なお、複合放物面レンズ２１の大口径面２１ａおよび小口径面２１ｂの幅Ｄ１、Ｄ２は、各面２１ａ、２１ｂが円形の場合は円の直径、楕円形の場合は長軸の長さ、多角形の場合は多角形に内接する円の直径を指す。
【００２２】
上述した複合放物面レンズ２１は、通常の球面レンズや回折レンズ等に比べて、拡散光の集光性に優れる。すなわち、ディスプレイ部１０から放射される光の指向性分布の半値半幅（θ）が、例えば２０°以上の場合においても、そのような広がりを持った光を効率よく集光することができる。なお、光の指向性分布の半値半幅（θ）の上限は特に限定されないが、前述したように通常３０°程度である。このような複合放物面レンズ２１をアレイ化したレンズアレイ部２０をディスプレイ部１０とミラー部３０との間に配置し、個々の複合放物面レンズ２１で反射層３２の個々の微細窓３３に集光することによって、外光ＯＬの反射性およびディスプレイ光ＤＬの透過性に優れるミラーディスプレイ１を提供することができる。ただし、複合放物面レンズ２１は光の指向性分布の半値半幅（θ）が２０°未満の拡散光、もしくは平行光の場合にも適用可能であり、そのような場合には複合放物面レンズ２１で集光性を高めることによって、ディスプレイ部１０の動作時に表示される画面の輝度等が向上する。
【００２３】
複合放物面レンズ２１は、大口径面２１ａの幅Ｄ１、小口径面２１ｂの幅Ｄ２、大口径面２１ａと小口径面２１ｂとの間の距離Ｌ、放物面２１ｃの内側の屈折率ｎ１、ディスプレイ光ＤＬの指向性分布の半値半幅θに対して、下記の式（１）、式（２）、式（３）の関係を満足することが好ましい。
θ’＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎθ／ｎ１）  …（１）
Ｄ１≧Ｄ２≧Ｄ１・ｓｉｎθ’        …（２）
Ｌ≦（Ｄ１＋Ｄ２）／２・ｔａｎθ’  …（３）
【００２４】
複合放物面レンズ２１の大口径面２１ａの幅Ｄ１、小口径面２１ｂの幅Ｄ２、大口径面２１ａと小口径面２１ｂとの間の距離Ｌが、式（１）〜（３）の関係を満たさない場合には、ディスプレイ光ＤＬの指向性分布の半値半幅θより小さな角度で入射する光を集光することになる。集光されなかった光は、微細窓３３を透過することができないため、ディスプレイ光ＤＬの透過率が低下する。複合放物面レンズ２１の小口径面２１ｂの形状は、微細窓３３の形状に略一致させることが好ましい。これによって、複合放物面レンズ２１で集光した光を効率よく微細窓３３を透過させることができる。レンズアレイ部２０の構造は、それを切断した際の断面形状を、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡等で観察し、測長ツールを用いてサイズ計測することにより解析することができる。
【００２５】
レンズアレイ部２０においては、複合放物面レンズ２１の大口径面２１ａから入射した光を側面の放物面２１ｃで反射して小口径面２１ｂに集光する。放物面２１ｃによる光の反射には、複合放物面レンズ２１を形成するレンズ内媒質２２と、レンズ内媒質２２の周囲に配置されるレンズ外媒質（周囲媒質）２３との界面での全反射を利用することができる。レンズ内媒質２２には、その屈折率ｎ１がレンズ外媒質２３の屈折率ｎ２より大きい材料が適用される。レンズ内媒質２２の屈折率ｎ１よりレンズ外媒質２３の屈折率ｎ２が大きいと、大口径面２１ａから入射した光の一部が界面でフレネル反射するものの、大部分がレンズ外媒質２３へと透過するため、小口径面２１ｂに集光される光が減少する。
【００２６】
複合放物面レンズ２１（レンズ内媒質２２）の材質は、ディスプレイ部１０から放射される可視光に対して透明性を有することが好ましい。複合放物面レンズ２１の形成材料には、ガラス、透明樹脂、金属酸化物等の一般的な透明材料を用いることができる。複合放物面レンズ２１の可視光に対する透明性が低いと、ディスプレイ部１０から放射される光が微細窓２３に集光される前に吸収されてしまい、ミラーディスプレイ１の輝度が低下する。レンズ外媒質２３の材質は、上記した屈折率の条件を満たせば特に限定されない。
【００２７】
複合放物面レンズ２１の放物面２１ｃで光を反射させる別の方法としては、レンズ内媒質２２とレンズ外媒質２３との間に反射性コーティングを行う方法が挙げられる。図３の第２の構成例に示すように、レンズ内媒質２２とレンズ外媒質２３との間に反射膜２４を形成してもよい。反射膜２４の材質は、反射層３２の形成材料と同様なものを適用することができる。この場合においても、複合放物面レンズ２１の材質はディスプレイ部１０から放射される可視光に対して透明性を有することが好ましく、ガラス、透明樹脂、金属酸化物等の一般的な透明材料が用いられる。反射膜２４を適用する場合、複合放物面レンズ２１の屈折率は特に限定されないため、レンズ内媒質２２は空気であってもよい。レンズ外媒質２３の材質や屈折率は、特に限定されない。
【００２８】
図１および図３に示すミラーディスプレイ１は、ディスプレイ部１０の１個の画素１１に対して、１組の複合放物面レンズ２１および微細窓３３が対応した構成を有している。画素１１と複合放物面レンズ２１および微細窓３３との対応関係は、これに限られるものではない。図４に示すように、ディスプレイ部１０の１個の画素１１に対して、複数組の複合放物面レンズ２１および微細窓３３を対応させてもよい。あるいは、図５に示すように、１組の複合放物面レンズ２１および微細窓３３に対して、複数個の画素１１を対応させてもよい。例えば、拡散性の高い光を使用する場合、光の集束可能なサイズが相対的に大きくなるため、面積を限定する必要性から１画素１１に対して複数組の複合放物面レンズ２１および微細窓３３を対応させることができる。
【００２９】
実施形態のミラーディスプレイ１において、レンズアレイ部２０はディスプレイ部１０およびミラー部３０に対してそれぞれ密着するように配置されている。ディスプレイ部１０は、例えばスペーサを介してレンズアレイ部２０と分離された状態で配置されていてもよい。ディスプレイ部１０、レンズアレイ部２０、およびミラー部３０は、それぞれ接着層を介して貼り合せてもよいし、それぞれの間に空気層が形成されるように配置されていてもよい。あるいは、ディスプレイ部１０、レンズアレイ部２０、およびミラー部３０を、スペーサ等を利用して貼り合せてもよい。
【００３０】
実施形態のミラーディスプレイ１は、ディスプレイ部１０が非表示状態のとき、反射層３２が外光ＯＬを反射することによりミラーとして機能する。反射層３２には複数の微細窓３３が形成されているが、前述したように微細窓３３の大きさに基づいてミラー像中で微細窓３３が視認されることはない。従って、ミラーディスプレイ１のミラーとしての機能を向上させることが可能になる。すなわち、ミラー像中への微細窓３３の映し込み等によりミラーとしての機能を低下させることなく、微細窓３３を有する反射層３２による外光ＯＬの反射率を高めることができる。さらに、従来のハーフミラーのように、それを構成する金属膜の厚さ等の影響により、全体的に画面が黄ばんで見えるようなこともない。
【００３１】
一方、ディスプレイ部１０が表示状態のとき、ディスプレイ部１０からミラー部３０に向けて放射される光は、複合放物面レンズ２１により微細窓３３に集光されることにより微細窓３３を効率よく透過する。微細窓３３を透過した光ＤＬが外部に放出されることによって、ミラー部３０の前面側からディスプレイ部１０が表示する画像が視認される。そして、ディスプレイ部１０が表示状態のときに、ハーフミラーを用いた従来の構成より高い光透過率を有するため、画像をより鮮明に見せることができる。これらによって、ハーフミラーを使用した従来のミラーディスプレイに比べて、ミラーとしての機能とディスプレイとしての機能とを両立させ、かつそれらの機能をより一層向上させたミラーディスプレイ１を提供することが可能になる。
【００３２】
実施形態のミラーディスプレイ１の製造方法は、特に限定されるものではなく、広く公知の製造方法を用いることができる。実施形態のミラーディスプレイ１は、例えば以下に示すような方法により製造される。図１に示すミラーディスプレイ１の第１の製造方法について、図６を参照して説明する。まず、透明平板３１上に反射層３２を成膜する。続いて、光リソグラフィー法により反射層３２に微細窓５を形成する（図６（ａ））。
【００３３】
反射層３上にポジ型の感光性透明樹脂４１を塗布し、透明平板３１側から拡散紫外照明を照射して感光する。透明樹脂４１の感光領域を現像して、透明樹脂４１を複合放物面形状にパターニングする。複合放物面形状の穴部４２を有するレンズ外媒質２３を形成する（図６（ｂ））。次いで、レンズ外媒質２３より高い屈折率を有する透明樹脂を穴部４２内に充填してレンズ内媒質２２形成する（図６（ｃ））。このようにして、全反射を利用した複合放物面レンズ２１を備えるレンズアレイ部２０とミラー部３０との積層体を得る。レンズアレイ部２０とミラー部３０との積層体をディスプレイ部１０の表示面１０ａ側に配置することによって、実施形態のミラーディスプレイ１を製造する。
【００３４】
次に、図１に示すミラーディスプレイ１の第２の製造方法について、図７を参照して説明する。まず、透明な支持体４３上に光硬化性樹脂４４を塗布し、複合放物面レンズ２１のアレイ形状を反転させた形状を有するモールド（透明原版）４５を用いて、光ナノインプリント法によりレンズ内媒質２２を形成する（図７（ａ））。続いて、レンズ内媒質２２の材質より屈折率が小さい光硬化性樹脂を塗布してレンズ外媒質２３を形成する。複合放物面レンズ２１を備えるレンズアレイ部２０を形成する（図７（ｂ））。
【００３５】
レンズアレイ部２０上に反射層３２を形成する（図７（ｃ））。ここで、反射層３２には可視光を反射し、紫外光を透過する材質を適用する。このような反射層３２の材質としては、プラズマ周波数が紫外領域に存在するアルミニウムや銀、またはこれらの少なくとも１つを含む合金等が用いられる。アルミニウムのプラズマ周波数は１２０ｎｍ付近にあり、銀のプラズマ周波数は３２０ｎｍ付近にある。アルミニウムや銀は、可視光領域では金属的な光学特性を示し、紫外領域になるにしたって誘電体的な光学特性を示す。このため、アルミニウムや銀は、可視光領域で高い反射率を示し、紫外領域で透過性を示す。
【００３６】
上記した反射層３２上にポジ型の感光性樹脂層４６を形成する。感光性樹脂層４６に複合放物面レンズ２１の形成面側から紫外光を照射すると、紫外光が複合放物面レンズ２１で集光されて反射層３２を透過する。反射層３２を透過した紫外光で感光性樹脂層４６を感光する。感光された感光性樹脂層４６を現像することによって、感光性樹脂層４６に微細窓３３の形成パターンに対応した微細孔パターン４７を形成する（図７（ｄ））。微細孔パターン４７を有する感光性樹脂層４６をエッチングマスクとして用いて、反射層３２をエッチングして微細窓３３を形成する。感光性樹脂層４６を除去することによって、複合放物面レンズ２１を備えるレンズアレイ部２０とミラー部３０との積層体を得る。レンズアレイ部２０とミラー部３０との積層体をディスプレイ部１０の表示面１０ａ側に配置することによって、実施形態のミラーディスプレイ１を製造する。
【００３７】
次に、図３に示すミラーディスプレイ１の製造方法について説明する。まず、図７に示した製造工程と同様に光ナノインプリント法を適用して、透明な支持体上にレンズ内媒質２２（複合放物面レンズ２１）を形成する。続いて、レンズ内媒質２２上に金属等を成膜して反射膜２４を形成する。続いて、透明樹脂を塗布してレンズ外媒質２３を形成する。レンズ内媒質２２、反射膜２４、およびレンズ外媒質２３を有する構造体の表面を研磨加工し、複合放物面レンズ２１の小口径面２１ａを形成する。この後、図７に示した製造工程と同様にして、微細窓３３を有する反射層３２を形成する。このようにして、放物面の反射コーティングを利用した複合放物面レンズ２１を備えるレンズアレイ部２０とミラー部３０との積層体を得る。この積層体をディスプレイ部１０の表示面１０ａ側に配置することによって、実施形態のミラーディスプレイ１を製造する。
【００３８】
実施形態のミラーディスプレイ１は、商業ビル、オフィスビル、駅構内のロビー等の公共的な施設の大型デザインディスプレイとして、あるいは家庭の浴室や洗面台等のミラーディスプレイ、リハビリテーション動作補助のデジタルミラー、手鏡サイズの小型ディスプレイ、センサ類を具備してバイタルデータの取得と情報提示を可能としたヘルスケアデジタルミラー、鏡像とディスプレイ像を同期させたＡＲディスプレイ、インタラクティブディスプレイ向けデジタルミラー等のミラーディスプレイ装置に広く適用可能である。
【実施例】
【００３９】
次に、実施例およびその評価結果について述べる。
【００４０】
（実施例１）
屈折率が１．５１８のガラス基板上に設けられた、完全反射性を有する反射層に、正方形の微細窓を、５０μｍ周期で正方形配列状に形成した。反射層のガラス基板面側とは反対の面側に、個々の微細窓に対応させて正方形の大口径面および小口径面を有するレンズ内媒質とレンズ外媒質を形成した。レンズ内媒質の小口径面の幅Ｄ２、大口径面と小口径面との間の距離Ｌ、および開口率を表１に示すように変化させて、７個の試料（レンズアレイ部とミラー部との積層体）を作成した。複合放物面レンズのレンズ内媒質の屈折率は１．５１８、レンズ外媒質の屈折率は１．３３３とした。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
次に、光の指向性分布の半値半幅が２０．５度の面光源を用意した。この面光源上にレンズアレイ部とミラー部との積層体を配置し、波長５５０ｎｍの光の反射率と透過率を光線追跡計算により評価した。その結果を表２に示す。全ての試料で微細窓の開口率よりも高い透過率が得られている。これらの結果から、個々の複合放物面レンズで面光源を微細窓に集光して外部に放射することによって、高い輝度が得られることが確認された。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
（実施例２）
屈折率が１．５１８のガラス基板上に設けられた、完全反射性を有する反射層に、正方形の微細窓を、５０μｍ周期で正方形配列状に形成した。反射層のガラス基板面側とは反対の面側に、個々の微細窓に対応させて複合放物面レンズ形状（大口径面および小口径面はいずれも正方形）を反転させた穴パターンを有するレンズ外媒質（屈折率：１．５１８）を形成した。レンズ外媒質の穴パターン内に、完全反射性を有する反射膜を形成した。複合放物面レンズのレンズ内媒質は、空気（屈折率：１．０００）とした。このようにして、複合放物面レンズの小口径面の幅Ｄ２、大口径面と小口径面との間の距離Ｌ、および開口率を表３に示すように変化させて、７個の試料（レンズアレイ部とミラー部との積層体）を作成した。
【００４５】
【表３】
2016166917.tif 000005
【００４６】
次に、光の指向性分布の半値半幅が２０．５度の面光源を用意した。この面光源上にレンズアレイ部とミラー部との積層体を配置し、波長５５０ｎｍの光の反射率と透過率を光線追跡計算により評価した。その結果を表４に示す。全ての試料で微細窓の開口率よりも高い透過率が得られている。これらの結果から、個々の複合放物面レンズで面光源を微細窓に集光して外部に放射することによって、高い輝度が得られることが確認された。
【００４７】
【表４】
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【００４８】
（比較例１）
屈折率が１．５１８のガラス基板上に、Ａｌ製のハーフミラーを形成した。Ａｌ膜の厚さを表５に示すように変化させて、４個の試料を作成した。光の指向性分布の半値半幅が２０．５度の面光源を用意した。この面光源上にＡｌハーフミラーを配置し、波長５５０ｎｍの光の反射率と透過率を光線追跡計算により評価した。その結果を表５に示す。実施例１、２のミラーディスプレイと同等の反射率を持つ試料と比較した結果、ハーフミラーの透過率はいずれも実施例１、２のミラーディスプレイに比べて劣ることが確認された。
【００４９】
【表５】
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【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図しない。実施形態の構成は、それぞれ組合せて適用することができ、また一部置き換えることも可能である。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【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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