(57)【要約】【課題】構造色を利用して表示した画像（特にその色彩）が観察者の観察角度によって変化するのを防止することができる構造色ディスプレイ及びそれを用いた画像表示物を提供する。【解決手段】本発明に係る画像表示装置１０は、構造色によって画像が表示される画像表示装置であって、構造色を発現する領域である構造色発現領域Ｒ１を有する画像表示シート１と、構造色発現領域Ｒ１の画像表示側に設置され、画像表示側に位置する構造色発現領域Ｒ１の面Ｓ１に対して予め設定した角度で入射する入射光と、その入射光のうち構造色発現領域Ｒ１の一部で反射した反射光とを選択的に透過する入反射光制限部２と、を少なくとも備えている。【選択図】図１
2016071321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造色によって画像が表示される構造色ディスプレイであって、
前記構造色を発現する領域である構造色発現領域を有する画像表示シートと、
前記構造色発現領域の前記画像の表示側に設置され、前記画像の表示側に位置する前記構造色発現領域の面に対して予め設定した角度で入射する入射光と、前記入射光のうち前記構造色発現領域の一部で反射した反射光とを選択的に透過する入反射光制限部と、を少なくとも備えることを特徴とする構造色ディスプレイ。
【請求項２】
前記入反射光制限部は、前記構造色発現領域の面に対して８０°以上９０°以下の範囲内の角度で入射する前記入射光と、前記範囲内の角度で反射した前記反射光とを選択的に透過することを特徴とする請求項１に記載の構造色ディスプレイ。
【請求項３】
前記入反射光制限部は、前記画像表示シートの厚み方向に沿って入射する入射光を透過可能に配置したウレキサイトと、前記画像表示シートの厚み方向に沿って延びる光ファイバを束状に固定した束状光ファイバとの少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造色ディスプレイ。
【請求項４】
構造色によって画像が表示される構造色ディスプレイであって、
前記構造色を発現する領域である構造色発現領域を有する画像表示シートと、
前記構造色発現領域の前記画像の表示側に設置され、前記画像表示シートの厚み方向に沿って入射する入射光を透過可能に配置したウレキサイトと、前記画像表示シートの厚み方向に沿って延びる光ファイバを束状に固定した束状光ファイバとの少なくとも一方を備えた入反射光制限部と、を少なくとも備えることを特徴とする構造色ディスプレイ。
【請求項５】
前記構造色発現領域を挟み前記入反射光制限部に対向する位置で、前記構造色発現領域における前記画像表示シートの厚みを調整するシート厚調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の構造色ディスプレイ。
【請求項６】
前記シート厚調整部は、前記画像表示シートに接触する電極、前記画像表示シートを加熱可能な加熱部、前記画像表示シートに光照射可能な光照射部のいずれかを含み、
前記画像表示シートは、前記電極に印加された電圧又は電界に応じて体積が変化する電圧応答性高分子ゲル、前記加熱部からの熱に応じて体積が変化する熱応答性高分子ゲル、前記光照射部からの光に応じて体積が変化する光応答性高分子ゲルのいずれかで形成されていることを特徴とする請求項５に記載の構造色ディスプレイ。
【請求項７】
前記画像表示シートは、前記構造色を発現する構造色発現層が前記画像表示シートの厚み方向に沿って積層した多層構造体であり、
前記構造色発現領域における前記構造色発現層の各層の厚みは、積層した前記構造色発現層のうちいずれか１層を基準層とした場合に、前記基準層の厚みの整数倍であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の構造色ディスプレイ。
【請求項８】
前記構造色発現層の各層は、全て同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項７に記載の構造色ディスプレイ。
【請求項９】
前記入反射光制限部の前記画像の表示側を覆うように配置された、平面と前記平面の裏面側に位置する凸面とを有する平凸レンズをさらに備え、
前記平凸レンズの前記平面は、前記入反射光制限部側を向いていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の構造色ディスプレイ。
【請求項１０】
前記平凸レンズは、複数のマイクロレンズで構成されるマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項９に記載の構造色ディスプレイ。
【請求項１１】
前記入反射光制限部は、前記画像表示シートの厚み方向に沿って延びる光ファイバを束状に固定した束状光ファイバを備えており、
前記光ファイバの各開口端面上には、前記マイクロレンズが配置されており、
前記マイクロレンズの直径は、前記光ファイバの開口端面の直径とそれぞれ同じであることを特徴とする請求項１０に記載の構造色ディスプレイ。
【請求項１２】
前記入反射光制限部の前記画像の表示側を覆うように配置された、前記入射光及び前記反射光を拡散させる光散乱シートをさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の構造色ディスプレイ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の構造色ディスプレイを備えたことを特徴とする画像表示物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造色ディスプレイ及びそれを用いた画像表示物に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置の技術分野では、構造色を利用して画像を表示するものが既に知られている。この種の画像表示装置としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１１１２号公報
【特許文献２】特開２００９−１３９８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
構造色によって画像を表示する構造色ディスプレイの多くは、ブラッグの法則によって定められた波長の可視光を用いて所望の画像を表示するものである。このため、従来技術に係る構造色ディスプレイには、表示した画像（特にその色彩）が観察者の観察角度によって変化するといった課題がある。この点について、図１２を参照しつつ簡単に説明する。なお、以降、「構造色ディスプレイ」を、単に「画像表示装置」とも表記する。
【０００５】
図１２は、従来技術に係る画像表示装置における課題を説明するための模式図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、従来技術に係る画像表示装置２０で表示した画像を、互いに異なる角度で観察した場合を模式的に示した図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、観察者の観察角度が異なると、画像表示シート１中を進行する光の距離（つまり、光路長）が異なる。このため、干渉する光の波長が変化し、画像表示装置２０で表示した画像の色彩（つまり、反射光の波長）が変化する。なお、図１２において、「３ａ」は入射光を示し、「３ｂ」は反射光（構造色）を示している。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、構造色を利用して表示した画像（特にその色彩）が観察者の観察角度によって変化するのを防止することができる構造色ディスプレイ及びそれを用いた画像表示物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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、構造色によって画像が表示される画像表示装置であって、前記構造色を発現する領域である構造色発現領域を有する画像表示シートと、前記構造色発現領域の前記画像の表示側に設置され、前記画像の表示側に位置する前記構造色発現領域の面に対して予め設定した角度で入射する入射光と、前記入射光のうち前記構造色発現領域の一部で反射した反射光とを選択的に透過する入反射光制限部と、を少なくとも備えることを特徴とする構造色ディスプレイである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様に係る構造色ディスプレイによれば、構造色を利用して表示した画像が観察者の観察角度によって変化するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概念断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置における構造色の発現機構を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概念断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置におけるシート厚変化を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概念断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概念断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概念断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概念断面図である。
【図９】本発明の第７実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概念断面図である。
【図１０】本発明の第８実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概念断面図である。
【図１１】本発明の第９実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概念断面図である。
【図１２】従来技術に係る画像表示装置における課題を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図面において、同一の構成で同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
［第１実施形態］
以下、第１実施形態に係る画像表示装置１０の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置１０の構成を示す概念断面図である。図１に示すように、画像表示装置１０は、構造色によって画像が表示される画像表示装置であって、構造色を発現する領域である構造色発現領域Ｒ１を有する画像表示シート１と、構造色発現領域Ｒ１の画像表示側に設置され、その画像表示側の面Ｓ１に対して予め設定した角度で入射する入射光と、入射光のうち構造色発現領域Ｒ１の一部で反射した反射光とを選択的に透過する入反射光制限部２と、を備えたものである。以下、上記部材のそれぞれについて説明する。
【００１１】
（画像表示シート１）
画像表示シート１は、構造色を発現することができるシート状部材である。この画像表示シート１には、例えば、予め設定した屈折率を有する樹脂を用いて一体的に形成した薄膜や板、又は対向配置された２枚のシートの間に予め設定した屈折率を有する気体、液体、固体のいずれかを充填して形成した積層体を使用することができる。ここで、２枚のシートの間に充填する物質としては、例えば、印加した電圧に応じて体積が変化する電圧応答性高分子ゲルが挙げられる。
なお、画像表示シート１は、構造色を発現することができればよく、例えばその材質や形状を問わない。また、そのサイズも問わない。この画像表示シート１としては、例えば、ラメラ構造を有する樹脂膜、帯電性の有機ポリマー又は無機の球状粒子を泳動させて、所定の支持表面に縦及び横方向に規則的に整合させた構造体、表面にナノ構造を備えた金属構造体、表面に凸部及び凹部を形成された基板を用いて、ナノインプリント技術により該凸部及び凹部を複数の樹脂板にインプリントして複製し、前記複製した複数枚の樹脂板を貼り合わせた基板、電界に応じて体積変化が生じる刺激応答性高分子ゲルなどの膨張・収縮体と、膨張・収縮体中に配される周期構造体、構造色を発現する表示層と、当該表示層を透過する光を反射する反射界面とを有する球体及びマトリックス、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された積層体、可視光の波長の１／２波長の整数倍程度の周期間隔とされる規則的な微細構造を有した微細構造体等を挙げることができる。
【００１２】
画像表示シート１は、その一部に構造色を発現する領域（画像を表示する領域）である
構造色発現領域Ｒ１を有している。この構造色発現領域Ｒ１における画像表示シート１の厚みは、構造色発現領域Ｒ１全体に亘って略均一である。
なお、構造色発現領域Ｒ１は、そのサイズや形状、個数を問わない。
【００１３】
（入反射光制限部２）
構造色発現領域Ｒ１の画像表示側の面Ｓ１上には、入反射光制限部２が配置されている。入反射光制限部２は、入反射光透過領域Ｒ２（Ｒ２ａ〜Ｒ２ｆ）を有しており、この入反射光透過領域Ｒ２は、面Ｓ１に対して予め設定した角度で入射する入射光と、入射光のうち構造色発現領域Ｒ１の一部（例えば、面Ｓ２）で反射した反射光とを選択的に透過する領域を指す。図１には、面Ｓ１に対して８０°以上９０°以下の範囲内の角度で入射する入射光と、その範囲内の角度で反射した反射光とを選択的に透過させる入反射光透過領域Ｒ２（Ｒ２ａ〜Ｒ２ｆ）を有する入反射光制限部２が例示されている。
【００１４】
入反射光制限部２には、例えば、画像表示シート１の厚み方向に沿って入射する入射光を透過可能に配置したウレキサイト（ｕｌｅｘｉｔｅ）と、同方向に沿って延びる光ファイバを束状に固定した束状光ファイバとの少なくとも一方を備えたものを使用することができる。このウレキサイトと束状光ファイバとの少なくとも一方を備えたものを入反射光制限部２として使用した場合には、例えば、面Ｓ１に対して８０°以上９０°以下の範囲内の角度で入射する入射光と、その範囲内の角度で反射した反射光とを選択的に透過させることが容易となる。ここで、「ウレキサイト」とは、一般的にテレビ石と呼ばれる鉱石であり、透明な繊維状結晶が完全に平行に整列した集合体である。
なお、入反射光制限部２は、入射光と反射光とを選択的に透過することができればよく、例えば、その材質や形状を問わない。また、そのサイズも問わない。同様に、入反射光透過領域Ｒ２（Ｒ２ａ〜Ｒ２ｆ）についても、そのサイズや形状、個数を問わない。
【００１５】
＜構造色の発現機構＞
以下、図２を参照しつつ、画像表示装置１０の構造色の発現機構について簡単に説明する。
図２は、画像表示装置１０における構造色の発現機構を説明するための模式図である。図２には、構造色発現領域Ｒ１を有する画像表示シート１と、構造色発現領域Ｒ１上に配置された入反射光制限部２とが示されている。なお、図２には、面Ｓ１に対して８０°以上９０°以下の範囲内の角度で入射する入射光３ａと、その範囲内の角度で反射した反射光３ｂとを選択的に透過させる単数の入反射光透過領域Ｒ２（Ｒ２ａ）が例示されている。つまり、図２は、画像表示装置１０の一部を拡大して示したものである。
【００１６】
まず、図２に示した画像表示シート１に向けて光（例えば、太陽光等）が照射される。この際、入反射光透過領域Ｒ２によって、構造色発現領域Ｒ１に入射される光の角度は、面Ｓ１に対して８０°以上９０°以下の範囲内の角度に制限される。ここで、この「８０°以上９０°以下の範囲内の角度」は、第１実施形態において予め設定した角度であって、任意に変更可能な角度である。そして、構造色発現領域Ｒ１に到達した入射光３ａのうち一部は、面Ｓ１で反射する。また、この入射光３ａのうち別の一部は、例えば面Ｓ２で反射する。このように異なる面（箇所）で反射した反射光３ｂ同士が干渉することで構造色が発現する。発現した構造色は、入反射光透過領域Ｒ２を透過し、観察者に観察（視認）される。
【００１７】
以上のように、構造色発現領域Ｒ１に入射される光（入射光３ａ）の角度と、構造色発現領域Ｒ１で反射される光（反射光３ｂ）の角度とを、入反射光制限部２によって制限（固定）することができる。このため、観察者の観察角度が変化した場合であっても、画像表示シート１中における光路長自体は変化しないので、発現する構造色の波長は変化しない。したがって、第１実施形態に係る画像表示装置１０によれば、構造色を利用して表示
した画像が観察者の観察角度によって変化するのを防止することができる。
【００１８】
＜使用方法＞
画像表示装置１０では、入反射光透過領域Ｒ２と構造色発現領域Ｒ１とが重なる領域がそれぞれ画素として機能する。このため、画像表示装置１０では、各画素を予め設定した画像が表示されるように配列しておく。そして、この画像表示装置１０を例えば屋外に設置する。これにより、太陽をその光源とすることができる。こうすることで、画像を表示するための電力を必要とせず、且つ、観察者の観察角度によって色彩等が変化しない画像を表示することができる。
なお、複数の構造色を用いて画像を表示する場合には、予め設定した領域における画像表示シート１の厚みを変化させればよい。こうすることで、画像表示シート１中における光路長が変化するので、構造色の色彩を変化させることができる。こうして、複数の色の構造色を用いて画像を表示させることができる。
【００１９】
［第２実施形態］
以下、第２実施形態に係る画像表示装置１１の構成について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置１１の構成を示す概念断面図である。図３に示すように、画像表示装置１１の構造は、上述の第１実施形態に係る画像表示装置１０の構造と略同じであるが、構造色発現領域Ｒ１における画像表示シート１の厚みｄ１を調整するシート厚調整部４を備える点で画像表示装置１０とは異なる。そこで、第２実施形態では、主として、このシート厚調整部４について説明し、その他の構成部材についての説明は省略する。
【００２０】
（シート厚調整部４）
シート厚調整部４は、構造色発現領域Ｒ１を挟んで入反射光制限部２に対向する位置に配置されている。このシート厚調整部４には、例えば、画像表示シート１に接触する電極（図示せず）を含んだものを使用することができる。
なお、シート厚調整部４は、構造色発現領域Ｒ１における画像表示シート１の厚みｄ１を調整できるものであればよく、例えば、その手段を問わない。また、そのサイズも問わない。
【００２１】
＜構造色の色彩変化機構＞
以下、電極を含んだシート厚調整部４を用いて構造色の色彩を変化させる手段（機構）について、図４を参照しつつ説明する。図４は、第２実施形態に係る画像表示装置１１におけるシート厚変化を説明するための模式図である。図４（ａ）は、画像表示シート１の厚みを変化させる前の状態（シート厚ｄ１）を示し、図４（ｂ）は、シート厚を変化させた後の状態（シート厚ｄ２）を示している。また、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した画像表示シート１は、印加した電圧に応じて体積が変化する電圧応答性高分子ゲルを含んだシートである。
【００２２】
シート厚調整部４に含まれる電極は画像表示シート１に接触しており、その電極に電圧を印加すると、印加した電圧に応答して構造色発現領域Ｒ１における電圧応答性高分子ゲルの体積が減少又は増加する。このように、電圧応答性高分子ゲルの体積を減少又は増加させることで、構造色発現領域Ｒ１における画像表示シート１の厚みを調整する。図４（ｂ）は、印加した電圧に応答して電圧応答性高分子ゲルの体積が増加し、シート厚が増加した様子を模式的に示している。なお、印加した電圧を解除すると、電圧応答性高分子ゲルの体積は電圧印可前の状態に戻るので、シート厚は図４（ａ）に示す状態へと戻る。
以上のようにして、画像表示シート１の厚みを変化させると、画像表示シート１中における光路長が変化する。こうして、干渉する光の波長を変化させることで、構造色の色彩を変化させることができる。
【００２３】
［第３実施形態］
以下、第３実施形態に係る画像表示装置１２の構成について説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置１２の構成を示す概念断面図である。図５に示すように、画像表示装置１２の構造は、上述の第１実施形態に係る画像表示装置１０の構造と略同じであるが、画像表示シート１が積層構造をしている点で画像表示装置１０とは異なる。そこで、第３実施形態では、主として、この積層構造をした画像表示シート１について説明し、その他の構成部材についての説明は省略する。
【００２４】
（画像表示シート１）
画像表示装置１２に備わる画像表示シート１は、構造色を発現する構造色発現層１ａ〜１ｃが画像表示シート１の厚み方向に沿って積層した多層構造体である。そして、構造色発現領域Ｒ１における構造色発現層１ａ〜１ｃの各層の厚みは同じである。このように、画像表示シート１を多層構造体とすることで、構造色発現層１ａ〜１ｃの各層における界面で入射光を反射させることができる。複数の面で光が反射した場合には、干渉可能な波長領域が狭まるので、これにより発現する構造色の単色性を高めることができる。
構造色発現層１ａ〜１ｃの各層の厚みについては、構造色発現層１ａ〜１ｃのうちいずれか１層を基準層とした場合に、その基準層の厚みの整数倍となっていればよい。この場合であっても、発現する構造色の単色性を高めることができる。第３実施形態では、上述の基準層を構造色発現層１ａとし、構造色発現層１ｂ、１ｃの各層の厚みを構造色発現層１ａの厚みの１倍としている。
また、構造色発現層１ａ〜１ｃの各層は、全て同じ材料で形成されている。こうすることで、画像表示装置１２の製造コストが高騰するのを低減することができる。
なお、構造色発現層１ａ〜１ｃの各層の材質や形状を問わない。また、そのサイズも問わない。
【００２５】
［第４実施形態］
以下、第４実施形態に係る画像表示装置１３の構成について説明する。図６は、本発明の第４実施形態に係る画像表示装置１３の構成を示す概念断面図である。図６に示すように、画像表示装置１３の構造は、上述の第２実施形態に係る画像表示装置１１の構造と略同じであるが、画像表示シート１と入反射光制限部２との間に画素領域を区画する画素区画枠（以下、単に「フレーム」ともいう。）５が配置されている点で画像表示装置１１とは異なる。また、複数のシート厚調整部４（４ａ〜４ｆ）を備えている点でも画像表示装置１１とは異なる。そこで、第４実施形態では、主として、このフレーム５と、シート厚調整部４ａ〜４ｆとについて説明し、その他の構成部材についての説明は省略する。なお、構造色発現領域Ｒ１（Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆ）については、その個数を問わない。
【００２６】
（フレーム５）
図６に示されたフレーム５は、画像表示シート１と入反射光制限部２との間に配置され、可視光を吸収するシート状部材である。このフレーム５は、構造色発現領域Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆのそれぞれを露出して画素領域を区画する開口部を備えている。
なお、フレーム５は、画素領域を区画する開口部を備えていればよく、例えば、その材質や形状を問わない。また、そのサイズも問わない。例えば、フレーム５は、電気的な絶縁性を有する絶縁膜で形成されていてもよいし、伸縮性等を有する材質（緩衝材等）で形成されていてもよい。また、このフレーム５は、必要に応じて配置されるものであり、本願発明において必須の部材ではない。また、フレーム５に備わる開口部についても、その形状やサイズ、個数を問わない。また、フレーム５の色は、画素領域を明確に区画するために、例えば黒色である。
【００２７】
（シート厚調整部４ａ〜４ｆ）
上述した第２実施形態に係る画像表示装置１１は、図４に示すように、構造色発現領域Ｒ１のシート厚を１つのシート厚調整部４で調整している。これに対し、第４実施形態に係る画像表示装置１３では、複数の構造色発現領域Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆのシート厚を、複数のシート厚調整部４ａ〜４ｆで調整している。より詳しくは、画像表示装置１３に備わるシート厚調整部４ａ〜４ｆは、構造色発現領域Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆと重なるように配置されている。こうすることで、画素ごとにシート厚を調整することができ、図６に示すように、例えば、赤色の構造色Ｒ、緑色の構造色Ｇ、青色の構造色Ｂを画素ごとに表示することができる。このため、解像度の高い画像を表示することができる。また、上記構成とすることで、１つの画素で、赤色の構造色Ｒ、緑色の構造色Ｇ、青色の構造色Ｂ、又は中間色を自在に表示することができる。
なお、画像表示装置１１に備わるシート厚調整部４と、画像表示装置１３に備わるシート厚調整部４ａ〜４ｆとは、設置位置及びサイズが異なるものの機能自体は同じである。
【００２８】
［第５実施形態］
以下、第５実施形態に係る画像表示装置１４の構成について説明する。図７は、本発明の第５実施形態に係る画像表示装置１４の構成を示す概念断面図である。図７に示すように、画像表示装置１４の構造は、フレーム５が画像表示シート１内に埋め込まれるように配置されている以外は、上述の第４実施形態に係る画像表示装置１３の構成と同じである。よって、ここでは、画像表示装置１４の構造の詳細については省略する。なお、画像表示装置１４において、入反射光制限部２上に、後述する平凸レンズ６、マイクロレンズアレイ７、８を配置することも可能である。
【００２９】
［第６実施形態］
以下、第６実施形態に係る画像表示装置１５の構成について説明する。図８は、本発明の第６実施形態に係る画像表示装置１５の構成を示す概念断面図である。図８に示すように、画像表示装置１５の構造は、上述の第４実施形態に係る画像表示装置１３の構造と略同じであるが、入反射光制限部２上に視野角を広げるための平凸レンズ６を備えている点で画像表示装置１３とは異なる。そこで、第６実施形態では、主として、この平凸レンズ６について説明し、その他の構成部材についての説明は省略する。
【００３０】
（平凸レンズ６）
平凸レンズ６は、入射光の開口角を広げ、反射光を拡散させて視野角を広げるためのレンズである。この平凸レンズ６は、平面とその平面の裏面側に位置する凸面とを有するレンズであり、入反射光制限部２の画像表示側を覆うように配置されている。また、平凸レンズ６が配置された状態において、その平面は入反射光制限部２側を向いている。こうすることで、観察者は、表示された画像をより広い角度で観察することができる。
なお、平凸レンズ６は、入射光の開口角を広げ、反射光を拡散させて視野角を広げることができればよく、例えば平凸レンズ６の材質や形状を問わない。また、そのサイズも問わない。
【００３１】
［第７実施形態］
以下、第７実施形態に係る画像表示装置１６の構成について説明する。図９は、本発明の第７実施形態に係る画像表示装置１６の構成を示す概念断面図である。図９に示すように、画像表示装置１６の構造は、上述の第６実施形態に係る画像表示装置１５の構造と略同じであるが、入反射光制限部２上に視野角を広げるためのマイクロレンズアレイ７を備えている点で画像表示装置１５とは異なる。そこで、第７実施形態では、主として、このマイクロレンズアレイ７について説明し、その他の構成部材についての説明は省略する。
【００３２】
（マイクロレンズアレイ７）
マイクロレンズアレイ７は、上述の平凸レンズ６と同様に、入射光の開口角を広げ、反
射光を拡散させて視野角を広げるためのものである。このマイクロレンズアレイ７は、複数のマイクロレンズ７ａ〜７ｈで構成されており、マイクロレンズ７ａ〜７ｈは、平面とその平面の裏面側に位置する凸面とを有する平凸レンズである。また、マイクロレンズアレイ７は、入反射光制限部２の画像表示側を覆うように配置されており、マイクロレンズアレイ７が配置された状態において、マイクロレンズ７ａ〜７ｈの平面は入反射光制限部２側を向いている。こうすることで、観察者は、より広い角度で画像を観察することができる。
なお、マイクロレンズアレイ７は、入射光の開口角を広げ、反射光を拡散させて視野角を広げることができればよく、例えばマイクロレンズ７ａ〜７ｈの材質や形状を問わない。また、そのサイズや個数も問わない。つまり、マイクロレンズ７ａ〜７ｈのサイズは、画素領域のサイズ（つまり、フレーム５の開口部及び構造色発現領域Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆのサイズ）と一致している必要はない。
【００３３】
［第８実施形態］
以下、第８実施形態に係る画像表示装置１７の構成について説明する。図１０は、本発明の第８実施形態に係る画像表示装置１７の構成を示す概念断面図である。図１０に示すように、画像表示装置１７の構造は、上述の第７実施形態に係る画像表示装置１６の構造と略同じであるが、入反射光制限部２上に視野角を広げるためのマイクロレンズアレイ８を備えている点で画像表示装置１６とは異なる。そこで、第８実施形態では、主として、このマイクロレンズアレイ８について説明し、その他の構成部材についての説明は省略する。
【００３４】
（マイクロレンズアレイ８）
マイクロレンズアレイ８は、第７実施形態で説明したマイクロレンズアレイ７と同様に、視野角を広げるためのものである。このマイクロレンズアレイ８は、複数のマイクロレンズ８ａ〜８ｆで構成されており、マイクロレンズ８ａ〜８ｆは、平面とその平面の裏面側に位置する凸面とを有する平凸レンズである。また、マイクロレンズアレイ８は、入反射光制限部２の画像表示側を覆うように配置されており、マイクロレンズアレイ８が配置された状態において、マイクロレンズ８ａ〜８ｆの平面は入反射光制限部２側を向いている。さらに、マイクロレンズ８ａ〜８ｆの直径は、画素領域のサイズ（つまり、フレーム５の開口部及び構造色発現領域Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆのサイズ）と一致している。より詳しくは、第８実施形態に係る入反射光制限部２は、画像表示シート１の厚み方向に沿って延びる光ファイバを束状に固定した束状光ファイバを備えたものである。そして、その光ファイバの開口端面上には、マイクロレンズ８ａ〜８ｆが配置されている。さらに、マイクロレンズ８ａ〜８ｆの直径は、光ファイバの開口端面の直径とそれぞれ同じである。こうすることで、表示された画像の解像度が低下するのを防止し、且つ、観察者は広い角度で画像を観察することができる。
なお、マイクロレンズアレイ８は、入射光の開口角を広げ、反射光を拡散させて視野角を広げることができればよく、例えばマイクロレンズ８ａ〜８ｆの材質や形状、その個数を問わない。
【００３５】
［第９実施形態］
以下、第９実施形態に係る画像表示装置１８の構成について説明する。図１１は、本発明の第９実施形態に係る画像表示装置１８の構成を示す概念断面図である。図１１に示すように、画像表示装置１８の構造は、上述の第６実施形態に係る画像表示装置１５の構造と略同じであるが、入反射光制限部２上に入射光の開口角を広げ、反射光を拡散させる光散乱シート９を備える点で画像表示装置１５とは異なる。そこで、第９実施形態では、主として、この光散乱シート９について説明し、その他の構成部材についての説明は省略する。
【００３６】
（光散乱シート９）
光散乱シート９は、入射光の開口角を広げ、反射光を拡散させて視野角を広げるためのシート状部材である。また、光散乱シート９は、入反射光制限部２の画像表示側を覆うように配置されている。こうすることで、観察者は、より広い角度で画像を観察することができる。
なお、光散乱シート９は、入射光の開口角を広げ、反射光を拡散させて視野角を広げることができればよく、例えばその材質や形状を問わない。また、そのサイズも問わない。
【００３７】
（効果）
（１）画像表示装置１０〜１８は、構造色発現領域Ｒ１を有する画像表示シート１と、構造色発現領域Ｒ１の画像表示側に設置され、画像表示側に位置する面Ｓ１に対して予め設定した角度で入射する入射光３ａと、入射光３ａのうち構造色発現領域Ｒ１の一部で反射した反射光３ｂとを選択的に透過する入反射光制限部２と、を少なくとも備えている。
このような構成であれば、入射光３ａの入射角度と、反射光３ｂの反射角度とを予め設定した角度にすることができる。このため、観察者の観察角度が異なった場合であっても、画像表示シート１中の光路長は変化せず、干渉する光の波長も変化しない。これにより、画像表示装置１０〜１８で表示した構造色が変化するのを防止することができる。
また、このような構成であれば、入射光３ａの光源を太陽光にすれば、画像を表示するための電力を必要としない。
【００３８】
（２）画像表示装置１０〜１８の入反射光制限部２は、面Ｓ１に対して８０°以上９０°以下の範囲内の角度で入射する入射光３ａと、その角度範囲内の角度で反射した反射光３ｂとを選択的に透過する。
このような構成であれば、面Ｓ１に対して略垂直方向から画像を観察することができるので、表示された画像の視認性をより高めることができる。また、視野角を狭くすることができるので、のぞき見を防止（プライバシービューガード）できる。
【００３９】
（３）画像表示装置１０〜１８の入反射光制限部２は、画像表示シート１の厚み方向に沿って入射する入射光３ａを透過可能に配置したウレキサイトと、画像表示シート１の厚み方向に沿って延びる光ファイバを束状に固定した束状光ファイバとの少なくとも一方を備えている。
ウレキサイトと束状光ファイバとは、それぞれ比較的容易に入手できる。したがって、このような構成であれば、入反射光制限部２の製造コストを低減することができる。よって、画像表示装置全体としての製造コストを低減することができる。
【００４０】
（４）画像表示装置１１は、構造色発現領域Ｒ１を挟み入反射光制限部２に対向する位置で、構造色発現領域Ｒ１における画像表示シート１の厚みを調整するシート厚調整部４を備えている。
このような構成であれば、構造色発現領域Ｒ１における画像表示シート１の厚みを自在に調整することができるので、発現する構造色の色彩を多様に変化させることができる。
【００４１】
（５）画像表示装置１１のシート厚調整部４は、画像表示シート１に接触する電極を含み、画像表示シート１は、電圧に応じて体積が変化する電圧応答性高分子ゲルで形成されている。また、シート厚調整部４は、画像表示シート１を加熱可能な加熱部を含み、画像表示シート１は、熱に応じて体積が変化する熱応答性高分子ゲルで形成されている。また、シート厚調整部４は、画像表示シート１に光照射可能な光照射部を含み、画像表示シート１は、光に応じて体積が変化する光応答性高分子ゲルで形成されている。
このような構成であれば、シート厚調整部４に含まれる電極に電圧を印加することによって、画像表示シート１の厚みｄ１を自在に調整することができる。したがって、発現する構造色の色彩を多様に変化させることができるとともに、構造色の色彩を変化させる速
度（応答速度）をより高めることができる。なお、画像表示シート１に対する加熱や光照射によっても、これと同様の作用効果を奏する。
【００４２】
（６）画像表示装置１２の画像表示シート１は、構造色を発現する構造色発現層１ａ〜１ｃが画像表示シート１の厚み方向に沿って積層した多層構造体であり、構造色発現領域Ｒ１における構造色発現層１ａ〜１ｃの各層の厚みは、積層した構造色発現層１ａ〜１ｃのうちいずれか１層を基準層とした場合に、基準層の厚みの整数倍である。
このような構成であれば、単色性を高めた構造色を発現させることができる。
【００４３】
（７）画像表示装置１２の構造色発現層１ａ〜１ｃの各層は、全て同じ材料で形成されている。
このような構成であれば、低コストで単色性を高めた構造色を発現させることができる。
【００４４】
（８）画像表示装置１５は、入反射光制限部２の画像表示側を覆うように配置された、平面とその平面の裏面側に位置する凸面とを有する平凸レンズ６をさらに備え、平凸レンズ６の平面は、入反射光制限部２側を向いている。
このような構成であれば、入射光３ａ及び反射光３ｂを容易に散乱させることができるので、容易に視野角を広げることができる。
【００４５】
（９）画像表示装置１６は、複数のマイクロレンズ７ａ〜７ｈで構成されるマイクロレンズアレイ７を備えている。
このような構成であれば、入射光３ａ及び反射光３ｂを確実に散乱させることができるので、より確実に視野角を広げることができる。
【００４６】
（１０）画像表示装置１７の入反射光制限部２は、画像表示シート１の厚み方向に沿って延びる光ファイバを束状に固定した束状光ファイバを備えており、その光ファイバの各開口端面上には、マイクロレンズ８ａ〜８ｆが配置されており、そのマイクロレンズ８ａ〜８ｆの直径は、上記光ファイバの開口端面の直径とそれぞれ同じである。
このような構成であれば、入射光３ａ及び反射光３ｂを容易に散乱させることができるので、さらに視野角を広げることができる。
【００４７】
（１１）画像表示装置１８は、入反射光制限部２の画像表示側を覆うように配置された、入射光３ａ及び反射光３ｂを散乱させる光散乱シート９をさらに備えている。
このような構成であれば、入射光３ａ及び反射光３ｂを容易に散乱させることができるので、容易に視野角を広げることができる。
【００４８】
（変形例）
（１）上記実施形態では、複数の入反射光透過領域Ｒ２ａ〜Ｒ２ｆを有する入反射光制限部２について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、入反射光制限部２は、単数の入反射光透過領域Ｒ２を有するものであってもよい。この場合であっても、上述の効果を奏することができる。
【００４９】
（２）上記実施形態では、入反射光透過領域Ｒ２（Ｒ２ａ〜Ｒ２ｆ）同士が離れて位置する入反射光制限部２について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、入反射光透過領域Ｒ２（Ｒ２ａ〜Ｒ２ｆ）同士が隣接しているものであってもよい。この場合であっても、上述の効果を奏することができる。
【００５０】
（３）上記実施形態では、画像表示シート１に接触する電極を含んだシート厚調整部４（４ａ〜４ｆ）について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。シート厚調
整部４（４ａ〜４ｆ）は、構造色発現領域Ｒ１（Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆ）のシート厚を変化させることができればよい。例えば、シート厚調整部４（４ａ〜４ｆ）はポンプ等を備えており、そのシート厚調整部４（４ａ〜４ｆ）を用いて構造色発現領域Ｒ１（Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆ）をシート厚方向に加圧・減圧して、構造色発現領域Ｒ１（Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆ）のシート厚を変化させてもよい。この場合であっても、上述の効果を奏することができる。
また、シート厚調整部４（４ａ〜４ｆ）は、例えば、光を照射することが可能な光照射装置や熱を加えることが可能な加熱装置であってもよい。この場合であっても、上述の効果を奏することができる。ここで、シート厚調整部４（４ａ〜４ｆ）を光照射装置とした場合には、画像表示シート１は、例えば光応答性高分子ゲルで形成されていることが好ましい。また、シート厚調整部４（４ａ〜４ｆ）を加熱装置とした場合には、画像表示シート１は、例えば温度応答性高分子ゲルで形成されていることが好ましい。
【００５１】
（４）上記実施形態では、構造色発現層１ａ〜１ｃの３層で構成された画像表示シート１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画像表示シートは、多層構造体であればよく、構造色発現層が２層積層した構造体であってもよいし、構造色発現層が４層以上積層した構造体であってもよい。この場合であっても、上述の効果を奏することができる。
【００５２】
（５）上記実施形態では、基準層を構造色発現層１ａとした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基準層を構造色発現層１ｂとしてもよいし、構造色発現層１ｃとしてもよい。この場合であっても、上述の効果を奏することができる。
【００５３】
（６）上記実施形態では、構造色発現層１ａ〜１ｃの各層が全て同じ材料で形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、構造色発現層１ａ〜１ｃの各層が全て異なる材料で形成されていてもよい。この場合であっても、上述の効果を奏することができる。
【００５４】
（７）上記実施形態では、表示された画像の視野角を広げるために平凸レンズ６、マイクロレンズアレイ７、８をそれぞれ用いた場合について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。表示された画像の視野角を広げることができれば、平凸レンズ以外のレンズ、マイクロレンズアレイを用いてもよい。これらの場合であっても、上述の効果を奏することができる。
【００５５】
（８）上記実施形態では、画像表示シート１と入反射光制限部２との間、又は画像表示シート１内に埋め込まれるようにフレーム５を備えた場合について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。フレーム５を備えない場合であっても、上述の効果を奏することができる。また、フレーム５を備えないことで、構造色発現領域Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆをより広くすることができる。
【００５６】
（９）上記実施形態では、構造色を利用して画像を表示する画像表示装置について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明した画像表示装置を画像表示媒体に組み込み、それを画像表示物としてもよい。より詳しくは、上記実施形態で説明した画像表示装置を紙に組む込むことで、ポスターやカレンダーを作成することができる。
【００５７】
なお、ここでは限られた数の実施形態及び変形例を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
【符号の説明】
【００５８】
１              画像表示シート
１ａ〜１ｃ      構造色発現層
２              入反射光制限部
３ａ            入射光
３ｂ            反射光（構造色）
４              シート厚調整部
４ａ〜４ｆ      シート厚調整部
５              画素区画枠（フレーム）
６              平凸レンズ
７              マイクロレンズアレイ
７ａ〜７ｈ      マイクロレンズ
８              マイクロレンズアレイ
８ａ〜８ｆ      マイクロレンズ
９              光散乱シート
１０〜１８      画像表示装置
２０            画像表示装置
Ｒ              赤色の構造色
Ｇ              緑色の構造色
Ｂ              青色の構造色
Ｒ１            構造色発現領域
Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆ  構造色発現領域
Ｒ２            入反射光透過領域
Ｒ２ａ〜Ｒ２ｆ  入反射光透過領域
Ｓ１            面（画像表示側の面）
Ｓ２            面（裏側の面）
ｄ１〜ｄ２      シート厚
【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】
2016071321.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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