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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022016090
(43)【公開日】2022-01-21
(54)【発明の名称】表示装置
(51)【国際特許分類】
G09F 9/00 20060101AFI20220114BHJP
G02B 5/20 20060101ALI20220114BHJP
G09F 9/33 20060101ALI20220114BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20220114BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20220114BHJP
H01L 33/60 20100101ALI20220114BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20220114BHJP
【ＦＩ】
G09F9/00 313
G02B5/20
G09F9/33
H01L33/00 L
H01L33/50
H01L33/60
G09F9/30 349Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020119371
(22)【出願日】2020-07-10
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】小田 ゆかり
(72)【発明者】
【氏名】川下 雅史
(72)【発明者】
【氏名】川田 京慧
(72)【発明者】
【氏名】下村 温紗
【テーマコード（参考）】
2H148
5C094
5F142
5G435
【Ｆターム（参考）】
2H148AA01
2H148AA07
2H148AA19
2H148AA24
2H148AA25
5C094AA43
5C094AA44
5C094BA26
5C094CA19
5F142AA82
5F142BA32
5F142CB13
5F142CB23
5F142CG03
5F142CG43
5F142DA12
5F142DA64
5F142DA73
5F142DB20
5F142GA02
5G435AA17
5G435BB04
5G435CC09
5G435GG12
5G435HH02
5G435KK07
(57)【要約】
【課題】発光層の形成に要する負荷の軽減を可能とした表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置１００は、第１波長域の光を発する複数の第１発光部１１１Ｂ、および、第２波長域の光を発する複数の第２発光部１１１Ｇを備える発光層１１０と、第１発光部１１１Ｂ上に位置し、第１波長域の光を励起光に用いて第３波長域の光を放出する波長変換部１２１、波長変換部１２１とは異なる第１発光部１１１Ｂ上に位置し、第１波長域の光を透過する第１透過部１２２Ｂ、および、第２発光部１１１Ｇ上に位置し、第２波長域の光を透過する第２透過部１２２Ｇを備える波長制御層１２０と、波長変換部１２１上に位置し、第１波長域の光を選択的に反射するとともに、第３波長域の光を透過する波長選択部１３１とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】表示装置１００は、第１波長域の光を発する複数の第１発光部１１１Ｂ、および、第２波長域の光を発する複数の第２発光部１１１Ｇを備える発光層１１０と、第１発光部１１１Ｂ上に位置し、第１波長域の光を励起光に用いて第３波長域の光を放出する波長変換部１２１、波長変換部１２１とは異なる第１発光部１１１Ｂ上に位置し、第１波長域の光を透過する第１透過部１２２Ｂ、および、第２発光部１１１Ｇ上に位置し、第２波長域の光を透過する第２透過部１２２Ｇを備える波長制御層１２０と、波長変換部１２１上に位置し、第１波長域の光を選択的に反射するとともに、第３波長域の光を透過する波長選択部１３１とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１波長域の光を発する複数の第１発光部、および、第２波長域の光を発する複数の第２発光部を備える発光層と、
前記第１発光部上に位置し、前記第１波長域の光を励起光に用いて第３波長域の光を放出する波長変換部、前記波長変換部とは異なる前記第１発光部上に位置し、前記第１波長域の光を透過する第１透過部、および、前記第２発光部上に位置し、前記第２波長域の光を透過する第２透過部を備える波長制御層と、
前記波長変換部上に位置し、前記第１波長域の光を選択的に反射するとともに、前記第３波長域の光を透過する波長選択部と、を備え、
前記波長選択部は、高屈折率材料からなるサブ波長周期の格子構造が低屈折率材料に囲まれた構造を有する
表示装置。
前記第１発光部上に位置し、前記第１波長域の光を励起光に用いて第３波長域の光を放出する波長変換部、前記波長変換部とは異なる前記第１発光部上に位置し、前記第１波長域の光を透過する第１透過部、および、前記第２発光部上に位置し、前記第２波長域の光を透過する第２透過部を備える波長制御層と、
前記波長変換部上に位置し、前記第１波長域の光を選択的に反射するとともに、前記第３波長域の光を透過する波長選択部と、を備え、
前記波長選択部は、高屈折率材料からなるサブ波長周期の格子構造が低屈折率材料に囲まれた構造を有する
表示装置。
【請求項2】
前記第１波長域は、青色波長域であり、
前記第２波長域は、緑色波長域であり、
前記第３波長域は、赤色波長域である
請求項１に記載の表示装置。
前記第２波長域は、緑色波長域であり、
前記第３波長域は、赤色波長域である
請求項１に記載の表示装置。
【請求項3】
前記第１波長域は、緑色波長域であり、
前記第２波長域は、青色波長域であり、
前記第３波長域は、赤色波長域である
請求項１に記載の表示装置。
前記第２波長域は、青色波長域であり、
前記第３波長域は、赤色波長域である
請求項１に記載の表示装置。
【請求項4】
前記波長変換部は、前記第１波長域の光を励起光に用いる無機蛍光体を備える
請求項１～３のいずれか一項に記載の表示装置。
請求項１～３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項5】
前記波長変換部は、前記第１波長域の光を励起光に用いる量子ドットを備える
請求項１または２に記載の表示装置。
請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項6】
前記第１発光部、および、前記第２発光部の各々は、マイクロＬＥＤを備える
請求項１～５のいずれか一項に記載の表示装置。
請求項１～５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項7】
前記波長選択部は、
凸部または凹部である凹凸要素であって、サブ波長周期で並ぶ複数の前記凹凸要素が構成する凹凸構造を表面に有する凹凸構造層と、
前記凹凸構造上に位置して当該凹凸構造に追従した表面形状を有する高屈折率層であって、前記凹凸構造の底部に位置してサブ波長格子を構成する第１格子高屈折率部、および、前記凹凸構造の頂部に位置してサブ波長格子を構成する第２格子高屈折率部を含み、前記凹凸構造層よりも屈折率の高い前記高屈折率層と、
前記高屈折率層上に位置する低屈折率層であって、前記高屈折率層よりも屈折率の低い前記低屈折率層と、を備える
請求項１～６のいずれか一項に記載の表示装置。
凸部または凹部である凹凸要素であって、サブ波長周期で並ぶ複数の前記凹凸要素が構成する凹凸構造を表面に有する凹凸構造層と、
前記凹凸構造上に位置して当該凹凸構造に追従した表面形状を有する高屈折率層であって、前記凹凸構造の底部に位置してサブ波長格子を構成する第１格子高屈折率部、および、前記凹凸構造の頂部に位置してサブ波長格子を構成する第２格子高屈折率部を含み、前記凹凸構造層よりも屈折率の高い前記高屈折率層と、
前記高屈折率層上に位置する低屈折率層であって、前記高屈折率層よりも屈折率の低い前記低屈折率層と、を備える
請求項１～６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項8】
前記低屈折率層は、前記高屈折率層の表面の凹凸に追従した表面形状を有する
請求項７に記載の表示装置。
請求項７に記載の表示装置。
【請求項9】
前記凹凸構造層、前記高屈折率層、および、前記低屈折率層の各々は、可視領域の光に対して透明な材料から構成されており、
前記凹凸構造層は、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、および、熱可塑性樹脂のいずれかから構成され、
前記低屈折率層は、無機化合物材料から構成されている
請求項７または８に記載の表示装置。
前記凹凸構造層は、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、および、熱可塑性樹脂のいずれかから構成され、
前記低屈折率層は、無機化合物材料から構成されている
請求項７または８に記載の表示装置。
【請求項10】
前記第１格子高屈折率部の厚さをＴ１、前記第２格子高屈折率部の厚さをＴ２、
前記高屈折率層の屈折率をｎ１、前記凹凸構造層の屈折率をｎ２、前記低屈折率層の屈折率をｎ３、
前記第１格子高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該第１格子高屈折率部が占める面積比率をＲ１、前記第２格子高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該第２格子高屈折率部が占める面積比率をＲ２、とするとき、
ｎ１＞ｎ２、ｎ１＞ｎ３、かつ、Ｒ１＋Ｒ２＞１であって、
Ｔ１×｛ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１－Ｒ１）｝で表される第１パラメータに対する、Ｔ２×｛ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１－Ｒ２）｝で表される第２パラメータの比が、０．５以上２．０以下である
請求項７～９のいずれか一項に記載の表示装置。
前記高屈折率層の屈折率をｎ１、前記凹凸構造層の屈折率をｎ２、前記低屈折率層の屈折率をｎ３、
前記第１格子高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該第１格子高屈折率部が占める面積比率をＲ１、前記第２格子高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該第２格子高屈折率部が占める面積比率をＲ２、とするとき、
ｎ１＞ｎ２、ｎ１＞ｎ３、かつ、Ｒ１＋Ｒ２＞１であって、
Ｔ１×｛ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１－Ｒ１）｝で表される第１パラメータに対する、Ｔ２×｛ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１－Ｒ２）｝で表される第２パラメータの比が、０．５以上２．０以下である
請求項７～９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項11】
前記高屈折率層は、前記第１格子高屈折率部と前記第２格子高屈折率部との間で前記凹凸要素の側面に沿って延びる中間高屈折率部を含み、
前記中間高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該中間高屈折率部が占める面積比率をＲ３とするとき、Ｒ３≦Ｒ１＋Ｒ２－１が満たされる
請求項１０に記載の表示装置。
前記中間高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該中間高屈折率部が占める面積比率をＲ３とするとき、Ｒ３≦Ｒ１＋Ｒ２－１が満たされる
請求項１０に記載の表示装置。
【請求項12】
前記凹凸構造層、前記高屈折率層、および、前記低屈折率層を有する部分が共鳴構造部であり、
前記表示装置は、前記共鳴構造部の厚さ方向に沿って並ぶ複数の前記共鳴構造部を備える
請求項７～１１のいずれか一項に記載の表示装置。
前記表示装置は、前記共鳴構造部の厚さ方向に沿って並ぶ複数の前記共鳴構造部を備える
請求項７～１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の色の発光素子を備える表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
互いに異なる色の光を発する複数種類の発光素子を用いて画像を表示する表示装置が知られている。例えば、表示装置は、赤色光を発する発光素子と、緑色光を発する発光素子と、青色光を発する発光素子とを備え、これらの発光素子が発する三色の光を用いて、カラーの画像を表示する。複数の色の発光素子は、表示装置が備える発光層にて、所定の配列で並んでいる。発光素子としては、例えば、無機発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）が用いられる（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－０７１４５６号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Yasufumi Fujiwara, Tomohiro Inaba, Keishi Shiomi, Shuhei Ichikawa, and Jun Tatebayashi , “Wavelength-stable and Narrow-band Red LED for Monolithic Micro-LED Display” The 25th International Display Workshops. 2018
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、互いに異なる色を発する発光素子は、互いに異なる材料から形成される。したがって、発光素子の種類が多いほど、これらの発光素子を所定の配列で並べた発光層の形成に要する負荷が大きくなる。さらに、近年では、高精細な画像の表示のために、マイクロＬＥＤのような微小な発光素子が精密に並んだ発光層の需要が高まっている。発光素子の並びが微細であるほど、発光層の形成の負荷は大きくなり、製造コストの増大を招く。
【0006】
例えば、発光素子としてＬＥＤを用いる場合、緑色および青色の発光素子は、サファイア、シリコン、窒化ガリウム等からなる共通の基板に対する加工によって形成可能である一方、赤色の発光素子の形成には、ガリウムヒ素からなる基板の加工が必要である。このように、三色の発光素子を同一の基板上に形成することが困難であることは、発光層の形成負荷を増大させる一因である。各色の発光素子の形成に共通の基板を用いることができない場合、予め微小なサイズに形成した各色の発光素子を支持基材上の所定の位置に並べることによって、発光層が形成される。
【0007】
これに対し、非特許文献１では、窒化ガリウム系の材料を用いて赤色のＬＥＤを形成する技術が報告されており、青色や緑色の発光素子と共通の基板上に赤色の発光素子を形成することが試みられている。しかしながら、各色の発光素子の形成に共通の基板を用いることが可能であったとしても、発光層の形成の負荷はなお大きい。すなわち、１つの基板上に互いに異なる種類の発光素子を形成するためには、まず、１つの色の発光素子を形成した後、この形成済みの発光素子の位置する領域を保護しつつ、他の領域に他の色の発光素子を形成することを繰り返す必要がある。この過程では、発光素子が形成される微小領域に対して、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）とエッチングによる加工が繰り返し行われる。したがって、製造のプロセスが複雑となり、発光素子の配列の精密な形成に要する負荷は大きい。
【0008】
本発明は、発光層の形成に要する負荷の軽減を可能とした表示装置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】
【0009】
上記課題を解決する表示装置は、第１波長域の光を発する複数の第１発光部、および、第２波長域の光を発する複数の第２発光部を備える発光層と、前記第１発光部上に位置し、前記第１波長域の光を励起光に用いて第３波長域の光を放出する波長変換部、前記波長変換部とは異なる前記第１発光部上に位置し、前記第１波長域の光を透過する第１透過部、および、前記第２発光部上に位置し、前記第２波長域の光を透過する第２透過部を備える波長制御層と、前記波長変換部上に位置し、前記第１波長域の光を選択的に反射するとともに、前記第３波長域の光を透過する波長選択部と、を備え、前記波長選択部は、高屈折率材料からなるサブ波長周期の格子構造が低屈折率材料に囲まれた構造を有する。
【0010】
上記構成によれば、２種類の発光部を用いて３種類の色の領域が実現できるため、領域の色数と同数の種類の発光部を用いる場合と比較して、発光層の形成に要する負荷の軽減が可能である。そして、波長変換部上に、第１波長域の光を選択的に反射する波長選択部が配置されているため、発光部からの光が波長変換部を透過した場合に、この光が、波長変換部での変換後の光に混じって表示装置から射出されることが抑えられる。それゆえ、表示装置が射出する光の色が鮮やかになり、表示される画像での混色を抑制することができる。また、反射された第１波長の光が再び波長変換部に入ることで、第３波長の光の生成効率も高められる。
【0011】
上記構成において、前記第１波長域は、青色波長域であり、前記第２波長域は、緑色波長域であり、前記第３波長域は、赤色波長域であってもよい。
上記構成によれば、青と緑との２種類の発光部を用いて、赤、青、緑の三色の副画素領域を実現することができる。したがって、発光部がＬＥＤを備える場合には、１つの基板上に各発光部を形成することができる。また、緑色光から赤色光を生成する場合と比較して、より短波長の光から赤色光が生成されるため、波長変換部で大きな発光が得られやすい。
上記構成によれば、青と緑との２種類の発光部を用いて、赤、青、緑の三色の副画素領域を実現することができる。したがって、発光部がＬＥＤを備える場合には、１つの基板上に各発光部を形成することができる。また、緑色光から赤色光を生成する場合と比較して、より短波長の光から赤色光が生成されるため、波長変換部で大きな発光が得られやすい。
【0012】
上記構成において、前記第１波長域は、緑色波長域であり、前記第２波長域は、青色波長域であり、前記第３波長域は、赤色波長域であってもよい。
上記構成によれば、青と緑との２種類の発光部を用いて、赤、青、緑の三色の副画素領域を実現することができる。したがって、発光部がＬＥＤを備える場合には、１つの基板上に各発光部を形成することができる。
上記構成によれば、青と緑との２種類の発光部を用いて、赤、青、緑の三色の副画素領域を実現することができる。したがって、発光部がＬＥＤを備える場合には、１つの基板上に各発光部を形成することができる。
【0013】
上記構成において、前記波長変換部は、前記第１波長域の光を励起光に用いる無機蛍光体を備えてもよい。
上記構成によれば、励起を利用した波長の変換が好適に可能である。
上記構成によれば、励起を利用した波長の変換が好適に可能である。
【0014】
上記構成において、前記波長変換部は、前記第１波長域の光を励起光に用いる量子ドットを備えてもよい。
上記構成によれば、励起を利用した波長の変換が好適に可能である。また、変換後の光として、単色性の高い光が得られる。
上記構成によれば、励起を利用した波長の変換が好適に可能である。また、変換後の光として、単色性の高い光が得られる。
【0015】
上記構成において、前記第１発光部、および、前記第２発光部の各々は、マイクロＬＥＤを備えてもよい。
上記構成によれば、発光部から単色性の高い光の放出が可能であるとともに、低電力での発光部の駆動が可能である。また、高輝度かつ広視野角で高精細な画像の表示が可能である。
上記構成によれば、発光部から単色性の高い光の放出が可能であるとともに、低電力での発光部の駆動が可能である。また、高輝度かつ広視野角で高精細な画像の表示が可能である。
【0016】
上記構成において、前記波長選択部は、凸部または凹部である凹凸要素であって、サブ波長周期で並ぶ複数の前記凹凸要素が構成する凹凸構造を表面に有する凹凸構造層と、前記凹凸構造上に位置して当該凹凸構造に追従した表面形状を有する高屈折率層であって、前記凹凸構造の底部に位置してサブ波長格子を構成する第１格子高屈折率部、および、前記凹凸構造の頂部に位置してサブ波長格子を構成する第２格子高屈折率部を含み、前記凹凸構造層よりも屈折率の高い前記高屈折率層と、前記高屈折率層上に位置する低屈折率層であって、前記高屈折率層よりも屈折率の低い前記低屈折率層と、を備えてもよい。
【0017】
上記構成によれば、波長選択部において、２つのサブ波長格子が低屈折率材料で埋め込まれているため、導波モード共鳴による波長選択性の高い反射光が得られ、また、反射光の強度も高められる。
【0018】
上記構成において、前記低屈折率層は、前記高屈折率層の表面の凹凸に追従した表面形状を有してもよい。
上記構成によれば、低屈折率層の厚さおよび屈折率の調整により、サブ波長格子が位置する領域で強められた反射光とは異なる波長域の光が打ち消されて、こうした光が反射光とともに射出されることを抑えることができる。したがって、波長選択部の波長選択性が高められる。
上記構成によれば、低屈折率層の厚さおよび屈折率の調整により、サブ波長格子が位置する領域で強められた反射光とは異なる波長域の光が打ち消されて、こうした光が反射光とともに射出されることを抑えることができる。したがって、波長選択部の波長選択性が高められる。
【0019】
上記構成において、前記凹凸構造層、前記高屈折率層、および、前記低屈折率層の各々は、可視領域の光に対して透明な材料から構成されており、前記凹凸構造層は、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、および、熱可塑性樹脂のいずれかから構成され、前記低屈折率層は、無機化合物から構成されていてもよい。
【0020】
上記構成によれば、凹凸構造層の製造方法として、ナノインプリントのように、微細な凹凸の形成に適した製法の採用が可能である。また、低屈折率層の製造方法として、物理気相成長法のように、下層の凹凸に沿った形状の低屈折率層の形成に適した製法の採用が可能である。このように、低屈折率材料の使い分けによって、凹凸構造層と低屈折率層との好適な形成が可能であり、また、凹凸構造層と低屈折率層との屈折率を異ならせることも容易である。
【0021】
上記構成において、前記第１格子高屈折率部の厚さをＴ１、前記第２格子高屈折率部の厚さをＴ２、前記高屈折率層の材料の屈折率をｎ１、前記凹凸構造層の材料の屈折率をｎ２、前記低屈折率層の材料の屈折率をｎ３、前記第１格子高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該第１格子高屈折率部が占める面積比率をＲ１、前記第２格子高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該第２格子高屈折率部が占める面積比率をＲ２、とするとき、ｎ１＞ｎ２、ｎ１＞ｎ３、かつ、Ｒ１＋Ｒ２＞１であって、Ｔ１×｛ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１－Ｒ１）｝で表される第１パラメータに対する、Ｔ２×｛ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１－Ｒ２）｝で表される第２パラメータの比が、０．５以上２．０以下であってもよい。
上記構成によれば、２つのサブ波長格子が位置する領域の各々で強められた近しい波長域の光が反射光として得られる。それゆえ、波長選択部の波長選択性がより高められる。
上記構成によれば、２つのサブ波長格子が位置する領域の各々で強められた近しい波長域の光が反射光として得られる。それゆえ、波長選択部の波長選択性がより高められる。
【0022】
上記構成において、前記高屈折率層は、前記第１格子高屈折率部と前記第２格子高屈折率部との間で前記凹凸要素の側面に沿って延びる中間高屈折率部を含み、前記中間高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該中間高屈折率部が占める面積比率をＲ３とするとき、Ｒ３≦Ｒ１＋Ｒ２－１が満たされてもよい。
【0023】
上記構成によれば、中間高屈折率部の幅が小さく抑えられるため、２つのサブ波長格子の間の領域の平均屈折率が過度に大きくなることが抑えられる。したがって、サブ波長格子が位置する領域とその隣接領域との平均屈折率の差が良好に確保されるため、導波モード共鳴現象によって得られる反射光の強度が良好になる。
【0024】
上記構成において、前記凹凸構造層、前記高屈折率層、および、前記低屈折率層を有する部分が共鳴構造部であり、前記表示装置は、前記共鳴構造部の厚さ方向に沿って並ぶ複数の前記共鳴構造部を備えてもよい。
【0025】
上記構成によれば、各共鳴構造部におけるサブ波長格子の周期や配列の調整によって、波長選択部の波長選択性の向上や、反射光の波長域の調整や、偏光に対する応答性の調整が可能である。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、発光層の形成に要する負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】表示装置の一実施形態について、表示装置の層構成の第１形態を示す図。
【図2】一実施形態の表示装置における第１形態の光学的な作用を示す図。
【図3】一実施形態の表示装置の層構成の第２形態を示す図。
【図4】一実施形態の表示装置における第２形態の光学的な作用を示す図。
【図5】一実施形態の波長選択部における第１例の構造を示す図であって、（ａ）は、波長選択部の断面構造を示し、（ｂ）は、第１格子領域の断面構造を示し、（ｃ）は、中間領域の断面構造を示し、（ｄ）は、第２格子領域の断面構造を示す。
【図6】一実施形態の波長選択部の第１例の製造方法を説明する図であって、凹凸構造層の形成工程を示す図。
【図7】一実施形態の波長選択部の第１例の製造方法を説明する図であって、高屈折率層の形成工程を示す図。
【図8】一実施形態の波長選択部の第１例の製造方法を説明する図であって、低屈折率層の形成工程を示す図。
【図9】一実施形態の波長選択部における第１例の変形例の断面構造を示す図。
【図10】一実施形態の波長選択部における第１例の変形例の断面構造を示す図。
【図11】一実施形態の波長選択部における第２例の断面構造を示す図。
【図12】一実施形態の波長選択部における第２例の断面構造を示す図。
【図13】一実施形態の波長選択部の第２例の製造方法を説明する図であって、向かい合わされた凹凸構造体を示す図。
【図14】一実施形態の波長選択部の第２例の製造方法を説明する図であって、埋込層の形成工程を示す図。
【図15】一実施形態の波長選択部における第３例の構造を示す図。
【図16】一実施形態の波長選択部における第４例の構造を示す図であって、（ａ）は、波長選択部の断面構造を示し、（ｂ）は、第１格子領域の断面構造を示し、（ｃ）は、中間領域の断面構造を示し、（ｄ）は、第２格子領域の断面構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【0028】
図１～図１６を参照して、表示装置の一実施形態を説明する。以下において、可視領域の光の波長は、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。青色波長域は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、青色光は、青色波長域にピーク波長を有する光である。緑色波長域は、５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であり、緑色光は、緑色波長域にピーク波長を有する光である。赤色波長域は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であり、赤色光は、赤色波長域にピーク波長を有する光である。
【0029】
［表示装置の構成］
図１が示すように、表示装置１００は、発光層１１０、波長制御層１２０、フィルタ層１３０、および、駆動部１４０を備えている。発光層１１０上に波長制御層１２０が位置し、さらに、波長制御層１２０上にフィルタ層１３０が位置する。駆動部１４０は発光層１１０に接続されている。波長制御層１２０に対してフィルタ層１３０の位置する側が表示装置１００の表側であり、波長制御層１２０に対して発光層１１０の位置する側が表示装置１００の裏側である。表示装置１００の利用者は、フィルタ層１３０と対向する位置から、表示装置１００を見る。
図１が示すように、表示装置１００は、発光層１１０、波長制御層１２０、フィルタ層１３０、および、駆動部１４０を備えている。発光層１１０上に波長制御層１２０が位置し、さらに、波長制御層１２０上にフィルタ層１３０が位置する。駆動部１４０は発光層１１０に接続されている。波長制御層１２０に対してフィルタ層１３０の位置する側が表示装置１００の表側であり、波長制御層１２０に対して発光層１１０の位置する側が表示装置１００の裏側である。表示装置１００の利用者は、フィルタ層１３０と対向する位置から、表示装置１００を見る。
【0030】
フィルタ層１３０と対向する位置から見て、発光層１１０と波長制御層１２０とフィルタ層１３０とを含む積層体は、赤色副画素領域１００Ｒと、緑色副画素領域１００Ｇと、青色副画素領域１００Ｂとを含む。赤色副画素領域１００Ｒからは、表示装置１００の表側に向けて、赤色光が射出される。緑色副画素領域１００Ｇからは、表示装置１００の表側に向けて、緑色光が射出される。青色副画素領域１００Ｂからは、表示装置１００の表側に向けて、青色光が射出される。
【0031】
赤色副画素領域１００Ｒと、緑色副画素領域１００Ｇと、青色副画素領域１００Ｂとを含む単位領域が画素領域ＧＰである。３種類の副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、画素領域ＧＰ内において、所定の順番で並んでいる。なお、画素領域ＧＰは、３種類の副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを１つずつ含むことに限らず、例えば、いずれか１種類の副画素領域を２つ、他の２種類の副画素領域を１つずつ含んでいてもよい。また、１つの画素領域ＧＰ内での３種類の副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの大きさは、互いに一致していてもよいし、異なっていてもよい。表示装置１００は、複数の画素領域ＧＰを有し、複数の画素領域ＧＰは、例えばマトリクス状等の所定の配列に並んでいる。画素領域ＧＰの配列に応じて、３種類の副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂも、所定の順番での並びを繰り返しつつ配列されている。
【0032】
発光層１１０は、複数の発光部１１１を備えている。複数の発光部１１１は、緑色光を発する緑色発光部１１１Ｇと、青色光を発する青色発光部１１１Ｂとを含む。言い換えれば、発光部１１１は、緑色光および青色光のいずれかを発する。緑色発光部１１１Ｇは、緑色光を発する発光素子を備えている。青色発光部１１１Ｂは、青色光を発光する発光素子を備えている。発光素子は、例えば、マイクロＬＥＤである。各発光部１１１は、例えば、数１０μｍの長さおよび幅を有する大きさに形成されている。発光素子としてマイクロＬＥＤが用いられる場合、すべての発光部１１１は同一の基板上に形成されている。
【0033】
各発光部１１１には、各発光部１１１の発光を互いに独立して制御可能に駆動部１４０が接続されている。駆動部１４０は、表示装置１００に表示させる画像のデータに基づき、発光部１１１における発光の強度を制御する信号を生成して、各発光部１１１に供給する。
【0034】
波長制御層１２０は、入射光の波長を変換して射出する波長変換部１２１と、入射光を透過する透過部１２２とを備えている。複数の透過部１２２には、緑色光を透過する緑色透過部１２２Ｇと、青色光を透過する青色透過部１２２Ｂとが含まれる。緑色透過部１２２Ｇは、例えば、ＴｉＯ２等からなる粒子を含む透明樹脂膜を備え、緑色透過部１２２Ｇに入射した緑色光を、粒子によって緑色透過部１２２Ｇ内で拡散させて、透過する。青色透過部１２２Ｂは、ＴｉＯ２等からなる粒子を含む透明樹脂膜を備え、青色透過部１２２Ｂに入射した青色光を、粒子によって青色透過部１２２Ｂ内で拡散させて、透過する。上記透明樹脂膜としては、例えば、クリアレジストが用いられる。
【0035】
なお、緑色透過部１２２Ｇは、少なくとも緑色光を透過し、青色透過部１２２Ｂは、少なくとも青色光を透過すればよい。例えば、緑色透過部１２２Ｇと青色透過部１２２Ｂとは同一の構成を有し、これらの透過部１２２Ｇ，１２２Ｂは、いずれも、緑色光と青色光とを透過してもよい。また、これらの透過部１２２Ｇ，１２２Ｂは、可視領域の光の全体を透過してもよい。
【0036】
フィルタ層１３０は、導波モード共鳴を利用して選択的に光を反射および透過する波長選択部１３１と、入射光を透過する非選択部１３２とを備えている。波長選択部１３１は、高屈折率材料からなるサブ波長周期の格子構造が低屈折率材料に囲まれた構造を有する。非選択部１３２は、可視領域の光の全体または一部を透過する。非選択部１３２は、例えば、透明樹脂膜から構成されている。透明樹脂膜としては、例えば、アクリル系のクリアレジストが用いられる。
なお、表示装置１００は、上述の各層に加えて、電極層やバリア層等を備えている。また、各層の間には、平坦化のための膜等が配置されていてもよい。
なお、表示装置１００は、上述の各層に加えて、電極層やバリア層等を備えている。また、各層の間には、平坦化のための膜等が配置されていてもよい。
【0037】
本実施形態の表示装置１００は、発光層１１０、波長制御層１２０、フィルタ層１３０における各部の配列について、第１形態および第２形態のいずれかの構成を有する。以下、第１形態および第２形態について順に説明する。
【0038】
＜第１形態＞
図１は、第１形態の表示装置１００を示す。第１形態の発光層１１０において、赤色副画素領域１００Ｒには、青色発光部１１１Ｂが位置し、緑色副画素領域１００Ｇには、緑色発光部１１１Ｇが位置し、青色副画素領域１００Ｂには、青色発光部１１１Ｂが位置する。したがって、１つの画素領域ＧＰが、赤色副画素領域１００Ｒと、緑色副画素領域１００Ｇと、青色副画素領域１００Ｂとを１つずつ含む場合、１つの画素領域ＧＰには、２つの青色発光部１１１Ｂと１つの緑色発光部１１１Ｇとが含まれる。
図１は、第１形態の表示装置１００を示す。第１形態の発光層１１０において、赤色副画素領域１００Ｒには、青色発光部１１１Ｂが位置し、緑色副画素領域１００Ｇには、緑色発光部１１１Ｇが位置し、青色副画素領域１００Ｂには、青色発光部１１１Ｂが位置する。したがって、１つの画素領域ＧＰが、赤色副画素領域１００Ｒと、緑色副画素領域１００Ｇと、青色副画素領域１００Ｂとを１つずつ含む場合、１つの画素領域ＧＰには、２つの青色発光部１１１Ｂと１つの緑色発光部１１１Ｇとが含まれる。
【0039】
第１形態の波長制御層１２０において、波長変換部１２１は、青色光を赤色光に変換する青赤変換部１２１ＢＲである。青赤変換部１２１ＢＲは、例えば、量子ドットを備える。青赤変換部１２１ＢＲに分散された量子ドットは、青色光を吸収して赤色光を放出するように、その粒径や粒子種等が調整されている。あるいは、青赤変換部１２１ＢＲは、青色光を吸収して赤色光を放出する無機蛍光体を備えてもよい。要は、青赤変換部１２１ＢＲは、青色光を励起光として利用したエネルギー状態の遷移に起因して赤色光を放出するように構成されていればよい。
【0040】
青赤変換部１２１ＢＲは、赤色副画素領域１００Ｒに位置し、青色発光部１１１Ｂ上に配置されている。緑色透過部１２２Ｇは、緑色副画素領域１００Ｇに位置し、緑色発光部１１１Ｇ上に配置されている。青色透過部１２２Ｂは、青色副画素領域１００Ｂに位置し、青色発光部１１１Ｂ上に配置されている。
【0041】
なお、互いに隣接する青赤変換部１２１ＢＲと透過部１２２との間には、これらを区画する隔壁が設けられていてもよいし、青赤変換部１２１ＢＲと透過部１２２とは接していてもよい。また、互いに隣り合う透過部１２２同士の間には、これらを区画する隔壁が設けられていてもよいし、透過部１２２同士は接していてもよい。また、互いに隣り合う透過部１２２同士が同一の構成を有する場合には、これらの透過部１２２は連続していてもよい。
【0042】
第１形態のフィルタ層１３０において、波長選択部１３１は、赤色光を透過し、かつ、青色光を反射する青赤選択部１３１ＢＲである。青赤選択部１３１ＢＲは、赤色波長域の光を７０％以上透過する一方で、青色波長域の光を７０％以上反射することが好ましい。青赤選択部１３１ＢＲは、緑色光を透過してもよいし、透過しなくてもよい。青赤選択部１３１ＢＲは、赤色副画素領域１００Ｒに位置し、青赤変換部１２１ＢＲ上に配置されている。緑色副画素領域１００Ｇと青色副画素領域１００Ｂとには、非選択部１３２が位置し、非選択部１３２は、緑色透過部１２２Ｇおよび青色透過部１２２Ｂ上に配置されている。緑色透過部１２２Ｇ上の非選択部１３２は、少なくとも緑色光を透過し、青色透過部１２２Ｂ上の非選択部１３２は、少なくとも青色光を透過する。
【0043】
なお、互いに隣接する青赤選択部１３１ＢＲと非選択部１３２との間には、これらを区画する隔壁が設けられていてもよいし、青赤選択部１３１ＢＲと非選択部１３２とは接していてもよい。また、緑色透過部１２２Ｇ上の非選択部１３２と、青色透過部１２２Ｂ上の非選択部１３２とは、連続していてもよいし、区切られていてもよい。
【0044】
緑色透過部１２２Ｇ上の非選択部１３２と、青色透過部１２２Ｂ上の非選択部１３２とが連続し、これらが同一の材料から形成される場合、非選択部１３２は、緑色波長域および青色波長域に吸収を有さない材料から形成され、非選択部１３２における緑色光および青色光の透過率は１００％に近いことが好ましい。例えば、非選択部１３２は、可視波長域の全域に吸収を有さない材料から形成され、非選択部１３２における可視領域の光の透過率は１００％に近いことが好ましい。
【0045】
緑色透過部１２２Ｇ上の非選択部１３２と、青色透過部１２２Ｂ上の非選択部１３２とが各別に形成される場合には、緑色透過部１２２Ｇ上の非選択部１３２は、緑色波長域に吸収を有さない材料から形成されればよい。そして、緑色透過部１２２Ｇ上の非選択部１３２における緑色波長域の光の透過率は１００％に近いことが好ましい。また、青色透過部１２２Ｂ上の非選択部１３２は、青色波長域に吸収を有さない材料から形成され、当該非選択部１３２における青色波長域の光の透過率は１００％に近いことが好ましい。
【0046】
図２を参照して、第１形態の表示装置１００において生じる光学的な作用を説明する。
まず、駆動部１４０からの信号に応じて、発光層１１０の各発光部１１１が、波長制御層１２０に向けて、各色の光を放出する。すなわち、赤色副画素領域１００Ｒでは、青色発光部１１１Ｂからの青色光Ｉｂが、青赤変換部１２１ＢＲに向けて射出される。緑色副画素領域１００Ｇでは、緑色発光部１１１Ｇからの緑色光Ｉｇが、緑色透過部１２２Ｇに向けて射出される。青色副画素領域１００Ｂでは、青色発光部１１１Ｂからの青色光Ｉｂが、青色透過部１２２Ｂに向けて射出される。
まず、駆動部１４０からの信号に応じて、発光層１１０の各発光部１１１が、波長制御層１２０に向けて、各色の光を放出する。すなわち、赤色副画素領域１００Ｒでは、青色発光部１１１Ｂからの青色光Ｉｂが、青赤変換部１２１ＢＲに向けて射出される。緑色副画素領域１００Ｇでは、緑色発光部１１１Ｇからの緑色光Ｉｇが、緑色透過部１２２Ｇに向けて射出される。青色副画素領域１００Ｂでは、青色発光部１１１Ｂからの青色光Ｉｂが、青色透過部１２２Ｂに向けて射出される。
【0047】
赤色副画素領域１００Ｒにて、青赤変換部１２１ＢＲは、青色発光部１１１Ｂから入射した青色光Ｉｂを吸収し、青赤選択部１３１ＢＲに向けて赤色光Ｉｒを放出する。青赤選択部１３１ＢＲは、青赤変換部１２１ＢＲから入射した赤色光Ｉｒを透過して、当該赤色光Ｉｒを表示装置１００の表側に射出する。これにより、赤色副画素領域１００Ｒから、赤色光Ｉｒが射出される。
【0048】
ここで、青赤変換部１２１ＢＲが放出する光には、赤色光Ｉｒに加えて、青色発光部１１１Ｂが発した光のうち、波長が変換されずに青赤変換部１２１ＢＲを透過する青色光ＩＥｂが含まれ得る。青赤選択部１３１ＢＲは、赤色光を透過する一方で、青色光を反射するため、青赤変換部１２１ＢＲから放出された青色光ＩＥｂは、青赤選択部１３１ＢＲにて裏側に反射される。したがって、赤色副画素領域１００Ｒから、フィルタ層１３０よりも表側に青色光ＩＥｂが射出されることが抑えられる。
【0049】
これにより、赤色副画素領域１００Ｒに赤色光Ｉｒとは異なる色の光が混じった光が視認されることが抑えられる。その結果、赤色副画素領域１００Ｒの赤色が鮮明となり、表示装置１００が表示する画像が、本来の色味とは異なる色味を帯びること、すなわち、表示される画像での混色が抑制される。
【0050】
また、青赤選択部１３１ＢＲにて反射された青色光ＩＥｂは、青赤変換部１２１ＢＲに再び入射して、赤色光Ｉｒの生成に寄与する。それゆえ、赤色副画素領域１００Ｒから射出される赤色光Ｉｒの強度が大きくなり、赤色副画素領域１００Ｒに視認される赤色がより鮮明になる。
【0051】
緑色副画素領域１００Ｇにて、緑色発光部１１１Ｇから緑色透過部１２２Ｇに入射した緑色光Ｉｇは、緑色透過部１２２Ｇ内で拡散されつつ緑色透過部１２２Ｇを通って、非選択部１３２に向けて射出される。非選択部１３２は、入射した緑色光Ｉｇを透過して、当該緑色光Ｉｇを表示装置１００の表側に射出する。これにより、緑色副画素領域１００Ｇから、緑色光Ｉｇが射出される。
【0052】
青色副画素領域１００Ｂにて、青色発光部１１１Ｂから青色透過部１２２Ｂに入射した青色光Ｉｂは、青色透過部１２２Ｂ内で拡散されつつ青色透過部１２２Ｂを通って、非選択部１３２に向けて射出される。非選択部１３２は、入射した青色光Ｉｂを透過して、当該青色光Ｉｂを表示装置１００の表側に射出する。これにより、青色副画素領域１００Ｂから、青色光Ｉｂが射出される。
【0053】
以上により、表示装置１００の利用者には、赤色副画素領域１００Ｒから射出された赤色光Ｉｒが視認され、緑色副画素領域１００Ｇから射出された緑色光Ｉｇが視認され、青色副画素領域１００Ｂから射出された青色光Ｉｂが視認される。駆動部１４０によって発光部１１１ごとの発光の強度が制御されることにより、各副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂからの光の強さが制御される。これによって、画素領域ＧＰに視認される色が制御され、画素領域ＧＰの集合によって表示装置１００の表示する画像が形成される。発光素子として、マイクロＬＥＤが用いられることによって、表示装置１００では、高輝度かつ広視野角で高精細な画像の表示が実現される。
【0054】
第１形態の表示装置１００においては、緑色副画素領域１００Ｇおよび青色副画素領域１００Ｂの色の表示には、発光部１１１からの光が波長の変換を経ずに用いられ、赤色副画素領域１００Ｒの色の表示には、青色発光部１１１Ｂからの青色光Ｉｂから変換された赤色光Ｉｒが用いられる。したがって、赤色副画素領域１００Ｒ、緑色副画素領域１００Ｇ、青色副画素領域１００Ｂの各々の色の表示に発光部１１１からの光がそのまま用いられる場合と比較して、発光層１１０が備える発光素子の色の種類の削減が可能である。すなわち、赤色光を発する発光素子を用いずとも、三色の副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの実現が可能である。それゆえ、発光層１１０の形成に要する負荷の軽減が可能である。
【0055】
具体的には、発光素子がマイクロＬＥＤである場合、発光層１１０は、緑色および青色のマイクロＬＥＤのみを備えるため、すべての発光素子を同一の基板上に形成することができる。さらに、形成対象の発光素子が２種類であるため、３種類の発光素子を同一の基板上に形成する場合と比較して、ＭＯＣＶＤやエッチングの工程の繰り返しの回数の削減が可能である。したがって、発光層１１０の形成に要する負荷の軽減が可能であり、発光層１１０の製造に要するコストの削減も可能である。
【0056】
第１形態において、青色波長域は第１波長域の一例であり、緑色波長域は第２波長域の一例であり、赤色波長域は第３波長域の一例である。また、青色発光部１１１Ｂは第１発光部の一例であり、緑色発光部１１１Ｇは第２発光部の一例である。また、青色透過部１２２Ｂは第１透過部の一例であり、緑色透過部１２２Ｇは第２透過部の一例である。
【0057】
＜第２形態＞
図３は、第２形態の表示装置１００を示す。第２形態の表示装置１００では、赤色副画素領域１００Ｒの色の表示に、緑色発光部１１１Ｇからの光を変換して利用することが、第１形態と異なっている。以下、第２形態と第１形態との相違点を中心に説明する。
図３は、第２形態の表示装置１００を示す。第２形態の表示装置１００では、赤色副画素領域１００Ｒの色の表示に、緑色発光部１１１Ｇからの光を変換して利用することが、第１形態と異なっている。以下、第２形態と第１形態との相違点を中心に説明する。
【0058】
第２形態の発光層１１０において、赤色副画素領域１００Ｒには、緑色発光部１１１Ｇが位置し、緑色副画素領域１００Ｇには、緑色発光部１１１Ｇが位置し、青色副画素領域１００Ｂには、青色発光部１１１Ｂが位置する。したがって、１つの画素領域ＧＰが、赤色副画素領域１００Ｒと、緑色副画素領域１００Ｇと、青色副画素領域１００Ｂとを１つずつ含む場合、１つの画素領域ＧＰには、２つの緑色発光部１１１Ｇと１つの青色発光部１１１Ｂとが含まれる。
【0059】
第２形態の波長制御層１２０において、波長変換部１２１は、緑色光を赤色光に変換する緑赤変換部１２１ＧＲである。緑赤変換部１２１ＧＲは、緑色光を励起光として利用したエネルギー状態の遷移に起因して赤色光を放出するように構成されている。例えば、緑赤変換部１２１ＧＲは、緑色光を吸収して赤色光を放出する無機蛍光体を備えている。
【0060】
緑赤変換部１２１ＧＲは、赤色副画素領域１００Ｒに位置し、緑色発光部１１１Ｇ上に配置されている。緑色透過部１２２Ｇは、緑色副画素領域１００Ｇに位置し、緑色発光部１１１Ｇ上に配置されている。青色透過部１２２Ｂは、青色副画素領域１００Ｂに位置し、青色発光部１１１Ｂ上に配置されている。
【0061】
第２形態のフィルタ層１３０において、波長選択部１３１は、赤色光を透過し、かつ、緑色光を反射する緑赤選択部１３１ＧＲである。緑赤選択部１３１ＧＲは、赤色波長域の光を７０％以上透過する一方で、緑色波長域の光を７０％以上反射することが好ましい。緑赤選択部１３１ＧＲは、青色光を透過してもよいし、透過しなくてもよい。緑赤選択部１３１ＧＲは、赤色副画素領域１００Ｒに位置し、緑赤変換部１２１ＧＲ上に配置されている。緑色副画素領域１００Ｇと青色副画素領域１００Ｂとには、非選択部１３２が位置し、非選択部１３２は、緑色透過部１２２Ｇおよび青色透過部１２２Ｂ上に配置されている。
【0062】
図４を参照して、第２形態の表示装置１００において生じる光学的な作用を説明する。
まず、駆動部１４０からの信号に応じて、発光層１１０の各発光部１１１が、波長制御層１２０に向けて、各色の光を放出する。すなわち、赤色副画素領域１００Ｒでは、緑色発光部１１１Ｇからの緑色光Ｉｇが、緑赤変換部１２１ＧＲに向けて射出される。緑色副画素領域１００Ｇでは、緑色発光部１１１Ｇからの緑色光Ｉｇが、緑色透過部１２２Ｇに向けて射出される。青色副画素領域１００Ｂでは、青色発光部１１１Ｂからの青色光Ｉｂが、青色透過部１２２Ｂに向けて射出される。
まず、駆動部１４０からの信号に応じて、発光層１１０の各発光部１１１が、波長制御層１２０に向けて、各色の光を放出する。すなわち、赤色副画素領域１００Ｒでは、緑色発光部１１１Ｇからの緑色光Ｉｇが、緑赤変換部１２１ＧＲに向けて射出される。緑色副画素領域１００Ｇでは、緑色発光部１１１Ｇからの緑色光Ｉｇが、緑色透過部１２２Ｇに向けて射出される。青色副画素領域１００Ｂでは、青色発光部１１１Ｂからの青色光Ｉｂが、青色透過部１２２Ｂに向けて射出される。
【0063】
赤色副画素領域１００Ｒにて、緑赤変換部１２１ＧＲは、緑色発光部１１１Ｇから入射した緑色光Ｉｇを吸収し、緑赤選択部１３１ＧＲに向けて赤色光Ｉｒを放出する。緑赤選択部１３１ＧＲは、緑赤変換部１２１ＧＲから入射した赤色光Ｉｒを透過して、当該赤色光Ｉｒを表示装置１００の表側に射出する。これにより、赤色副画素領域１００Ｒから、赤色光Ｉｒが射出される。
【0064】
ここで、緑赤変換部１２１ＧＲが放出する光には、赤色光Ｉｒに加えて、緑色発光部１１１Ｇが発した光のうち、波長が変換されずに緑赤変換部１２１ＧＲを透過する緑色光ＩＥｇが含まれ得る。緑赤選択部１３１ＧＲは、赤色光を透過する一方で、緑色光を反射するため、緑赤変換部１２１ＧＲから放出された緑色光ＩＥｇは、緑赤選択部１３１ＧＲにて裏側に反射される。したがって、赤色副画素領域１００Ｒから、フィルタ層１３０よりも表側に緑色光ＩＥｇが射出されることが抑えられる。
【0065】
これにより、赤色副画素領域１００Ｒに赤色光Ｉｒとは異なる色の光が混じった光が視認されることが抑えられる。その結果、赤色副画素領域１００Ｒの赤色が鮮明となり、表示される画像での混色が抑制される。
【0066】
また、緑赤選択部１３１ＧＲにて反射された緑色光ＩＥｇは、緑赤変換部１２１ＧＲに再び入射して、赤色光Ｉｒの生成に寄与する。それゆえ、赤色副画素領域１００Ｒから射出される赤色光Ｉｒの生成効率が高められ、赤色副画素領域１００Ｒに視認される赤色がより鮮明になる。
【0067】
緑色副画素領域１００Ｇでは、第１形態と同様に、緑色発光部１１１Ｇから緑色透過部１２２Ｇに入射した緑色光Ｉｇが、緑色透過部１２２Ｇ内で拡散され、緑色透過部１２２Ｇと非選択部１３２とを通って、表示装置１００の表側に射出される。青色副画素領域１００Ｂでも、第１形態と同様に、青色発光部１１１Ｂから青色透過部１２２Ｂに入射した青色光Ｉｂが、青色透過部１２２Ｂ内で拡散され、青色透過部１２２Ｂと非選択部１３２とを通って、表示装置１００の表側に射出される。
【0068】
以上により、表示装置１００の利用者には、赤色副画素領域１００Ｒから射出された赤色光Ｉｒが視認され、緑色副画素領域１００Ｇから射出された緑色光Ｉｇが視認され、青色副画素領域１００Ｂから射出された青色光Ｉｂが視認される。
【0069】
第２形態では、緑色副画素領域１００Ｇおよび青色副画素領域１００Ｂの色の表示には、発光部１１１からの光が波長の変換を経ずに用いられ、赤色副画素領域１００Ｒの色の表示には、緑色発光部１１１Ｇからの緑色光Ｉｇから変換された赤色光Ｉｒが用いられる。したがって、第２形態においても、赤色光を発する発光素子を用いずとも、三色の副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの実現が可能であるため、発光層１１０の形成に要する負荷の低減が可能である。
【0070】
第２形態において、緑色波長域は第１波長域の一例であり、青色波長域は第２波長域の一例であり、赤色波長域は第３波長域の一例である。また、緑色発光部１１１Ｇは第１発光部の一例であり、青色発光部１１１Ｂは第２発光部の一例である。また、緑色透過部１２２Ｇは第１透過部の一例であり、青色透過部１２２Ｂは第２透過部の一例である。
【0071】
［波長選択部の構成］
以下、波長選択部１３１の詳細な構成について、第１例～第４例を説明する。
＜第１例＞
（波長選択部の全体構成）
図５（ａ）が示すように、波長選択部１３１は、基材１１、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、および、頂部領域１７を備えている。これらの各領域は、層状に広がっており、基材１１に近い位置から、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、および、頂部領域１７がこの順に並んでいる。これらの領域の並ぶ方向が、第１方向である。すなわち、第１方向は、各領域および波長選択部１３１の厚さ方向である。また、基材１１に対して頂部領域１７の位置する側が波長選択部１３１の表面側であり、頂部領域１７に対して基材１１の位置する側が、波長選択部１３１の裏面側である。図５（ｂ）は、第１格子領域１３における第１方向と直交する断面を示し、図５（ｃ）は、中間領域１４における第１方向と直交する断面を示し、図５（ｄ）は、第２格子領域１５における第１方向と直交する断面を示す。
以下、波長選択部１３１の詳細な構成について、第１例～第４例を説明する。
＜第１例＞
（波長選択部の全体構成）
図５（ａ）が示すように、波長選択部１３１は、基材１１、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、および、頂部領域１７を備えている。これらの各領域は、層状に広がっており、基材１１に近い位置から、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、および、頂部領域１７がこの順に並んでいる。これらの領域の並ぶ方向が、第１方向である。すなわち、第１方向は、各領域および波長選択部１３１の厚さ方向である。また、基材１１に対して頂部領域１７の位置する側が波長選択部１３１の表面側であり、頂部領域１７に対して基材１１の位置する側が、波長選択部１３１の裏面側である。図５（ｂ）は、第１格子領域１３における第１方向と直交する断面を示し、図５（ｃ）は、中間領域１４における第１方向と直交する断面を示し、図５（ｄ）は、第２格子領域１５における第１方向と直交する断面を示す。
【0072】
基材１１は、板状、シート状、または、フィルム状であってよい。基材１１が有する面のうち、波長選択部１３１の表面側に位置する面が基材１１の表面である。基材１１は、ガラス板、または、透明なポリマーフィルムであってよい。ガラス板の実例は、合成石英基板である。透明なポリマーフィルムの材料は、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネートであってよい。
【0073】
第１低屈折率領域１２は、基材１１の表面に接し、基材１１の表面に沿って一様に広がっている。第１格子領域１３は、第１格子高屈折率部１３ａと第１格子低屈折率部１３ｂとを有する。基材１１の表面と対向する位置から見て、すなわち、第１方向に沿った方向から見て、第１格子高屈折率部１３ａと第１格子低屈折率部１３ｂとは、共通の方向である第２方向に沿って帯状に延び、第２方向と直交する第３方向に沿って交互に並んでいる。第２方向と第３方向との各々は、第１方向に直交する。
【0074】
中間領域１４は、中間高屈折率部１４ａと第１中間低屈折率部１４ｂと第２中間低屈折率部１４ｃとを有する。これらの各部は、第１方向に沿った方向から見て、第２方向に沿って延び、第１中間低屈折率部１４ｂと第２中間低屈折率部１４ｃとは、その間に中間高屈折率部１４ａを挟みつつ、第３方向に沿って交互に並んでいる。すなわち、第３方向に沿って、第１中間低屈折率部１４ｂ、中間高屈折率部１４ａ、第２中間低屈折率部１４ｃ、中間高屈折率部１４ａが、この順に繰り返し並んでいる。第１中間低屈折率部１４ｂは、第１格子低屈折率部１３ｂ上に位置する。中間高屈折率部１４ａは、第１格子高屈折率部１３ａの幅方向における端部上に位置し、第２中間低屈折率部１４ｃは、第１格子高屈折率部１３ａの幅方向における中央部上に位置する。
【0075】
第２格子領域１５は、第２格子高屈折率部１５ａと第２格子低屈折率部１５ｂとを有する。第１方向に沿った方向から見て、第２格子高屈折率部１５ａと第２格子低屈折率部１５ｂとは、第２方向に沿って帯状に延び、第３方向に沿って交互に並んでいる。すなわち、２つの格子領域１３，１５において、高屈折率部および低屈折率部の配列方向は一致している。第２格子高屈折率部１５ａは、第１中間低屈折率部１４ｂ上および中間高屈折率部１４ａ上に位置し、第２格子低屈折率部１５ｂは、第２中間低屈折率部１４ｃ上に位置する。
【0076】
第２低屈折率領域１６は、第２格子領域１５に対して中間領域１４とは反対側で第２格子領域１５に沿って一様に広がっている。頂部領域１７は、第１頂部低屈折率部１７ａと第２頂部低屈折率部１７ｂとを有する。第１方向に沿った方向から見て、第１頂部低屈折率部１７ａと第２頂部低屈折率部１７ｂとは、第２方向に沿って帯状に延び、第３方向に沿って交互に並んでいる。第１頂部低屈折率部１７ａは、第２低屈折率領域１６を挟んで第２格子高屈折率部１５ａ上に位置し、第２頂部低屈折率部１７ｂは、第２低屈折率領域１６を挟んで第２格子低屈折率部１５ｂ上に位置する。
【0077】
波長選択部１３１を構成する上記の各領域において、第１方向に沿って互いに隣接する領域は、その一部において互いに連続している。具体的には、第１低屈折率領域１２と第１格子低屈折率部１３ｂとは互いに連続し、さらに、第１格子低屈折率部１３ｂと第１中間低屈折率部１４ｂとは互いに連続しており、これらは互いに同一の材料とできる。また、第１格子高屈折率部１３ａと中間高屈折率部１４ａとは互いに連続し、さらに、中間高屈折率部１４ａと第２格子高屈折率部１５ａとは互いに連続しており、これらは互いに同一の材料とできる。また、第２中間低屈折率部１４ｃと第２格子低屈折率部１５ｂとは互いに連続し、第２格子低屈折率部１５ｂと第２低屈折率領域１６とは互いに連続し、さらに、第２低屈折率領域１６と第１頂部低屈折率部１７ａとは互いに連続しており、これらは互いに同一の材料とできる。また、第２頂部低屈折率部１７ｂは空気で充填されている。
【0078】
すなわち、波長選択部１３１は、基材１１と、基材１１上に位置し、複数の凸部２１ａが構成する凹凸構造を表面に有する凹凸構造層２１と、凹凸構造層２１の表面に沿って配置された高屈折率層２２と、高屈折率層２２の表面に沿って配置された低屈折率層２３とを備える構造体であるとも捉えられる。複数の凸部２１ａは、第２方向に沿って延び、第３方向に沿って並ぶ。高屈折率層２２は、凹凸構造層２１の凹凸に追従した表面形状を有し、低屈折率層２３は、高屈折率層２２の凹凸に追従した表面形状を有する。
【0079】
凹凸構造層２１は、第１低屈折率領域１２と第１格子低屈折率部１３ｂと第１中間低屈折率部１４ｂとから構成され、凸部２１ａは、第１格子低屈折率部１３ｂと第１中間低屈折率部１４ｂとから構成される。
【0080】
高屈折率層２２は、第１格子高屈折率部１３ａと中間高屈折率部１４ａと第２格子高屈折率部１５ａとから構成される。第１格子高屈折率部１３ａは、複数の凸部２１ａの間、すなわち、凹凸構造層２１が有する凹凸構造の底部に位置する。中間高屈折率部１４ａは、凸部２１ａの側面に接し、第１方向に沿った方向から見て互いに隣り合う第１格子高屈折率部１３ａと第２格子高屈折率部１５ａとの端部間を繋ぐように、中間領域１４の厚さ方向に延びている。第２格子高屈折率部１５ａは、凸部２１ａの頂面を覆い、すなわち、凹凸構造層２１が有する凹凸構造の頂部に位置する。
【0081】
低屈折率層２３は、第２中間低屈折率部１４ｃと第２格子低屈折率部１５ｂと第２低屈折率領域１６と第１頂部低屈折率部１７ａとから構成される。低屈折率層２３は、第２低屈折率領域１６から基材１１に向けて第２中間低屈折率部１４ｃおよび第２格子低屈折率部１５ｂが突出し、第２低屈折率領域１６から基材１１とは反対側に向けて第１頂部低屈折率部１７ａが突出した形状を有する。低屈折率層２３の表面は凹凸を有し、その凹部に第２頂部低屈折率部１７ｂが対応する。
【0082】
高屈折率層２２の屈折率は、空気の屈折率よりも大きく、かつ、凹凸構造層２１および低屈折率層２３の各々の屈折率よりも大きい。すなわち、第１格子高屈折率部１３ａ、中間高屈折率部１４ａ、第２格子高屈折率部１５ａの各々の屈折率は、第１低屈折率領域１２、第１格子低屈折率部１３ｂ、第１中間低屈折率部１４ｂ、第２中間低屈折率部１４ｃ、第２格子低屈折率部１５ｂ、第２低屈折率領域１６、第１頂部低屈折率部１７ａ、第２頂部低屈折率部１７ｂの各々の屈折率よりも大きい。
【0083】
凹凸構造層２１および低屈折率層２３の各々の屈折率は、空気の屈折率よりも大きい。導波モード共鳴現象を好適に生じさせるためには、凹凸構造層２１および低屈折率層２３の各々と高屈折率層２２との屈折率差が大きいことが好ましい。そして、凹凸構造層２１と低屈折率層２３との屈折率差よりも、凹凸構造層２１および低屈折率層２３の各々と高屈折率層２２との屈折率差の方が大きいことが好ましい。また、空気層と隣接する低屈折率層２３の屈折率は、凹凸構造層２１の屈折率以下であることが好ましい。
【0084】
さらに、凹凸構造層２１の屈折率は、低屈折率層２３の屈折率とは異なることが好ましい。これにより、波長選択部１３１に光学的な非対称性が生じるため、表面側と裏面側との一方により多くの光を射出できる。凹凸構造層２１と低屈折率層２３との屈折率差は、０．０１以上０．３以下とできる。屈折率差が０．０１以上であれば、光学的な非対称性が十分に生じる。屈折率差が０．３以下であれば、光学的な非対称性が大きくなりすぎないため、格子領域１３，１５での光の共鳴に乱れが生じることが抑えられる。
【0085】
凹凸構造層２１、高屈折率層２２、および、低屈折率層２３の各々の材料は、可視領域に吸収波長を有さない物質、すなわち、可視領域の光に対して透明な物質であってよい。具体的には、凹凸構造層２１の材料である第１低屈折率材料は、ポリマーであってよい。ポリマーは、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等とできる。これらの樹脂の実例は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ウレタンアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポレオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂である。
【0086】
凹凸構造層２１は、ナノサイズの径を有するフィラーを含有していてもよい。フィラーは、無機フィラーとできる。無機フィラーは、シリカフィラー、金属のフィラー、金属化合物のフィラーとできる。金属のフィラーの実例は、ジルコニウムのフィラーである。金属化合物のフィラーの実例は、酸化アルミニウムのフィラー、酸化チタンのフィラーである。凹凸構造層２１は、これらのフィラーの１種類を単独で、または複数種類を混合して、含有することができる。フィラーの種類とその含有量の選択によって、例えば、凹凸構造層２１の屈折率を調整することが可能であり、これにより、凹凸構造層２１と高屈折率層２２との屈折率差や、凹凸構造層２１と低屈折率層２３との屈折率差を調整することができる。なお、含有させるフィラーの屈折率を下げたい場合には、ポーラス構造を有するフィラーや、中空の粒子であるフィラーを用いることができる。
【0087】
低屈折率層２３の材料である第２低屈折率材料は、無機化合物であってよい。無機化合物は、酸化物とできる。酸化物の実例は、酸化ケイ素である。また、無機化合物は、窒化物、フッ化物としてもよい。窒化物の実例は、窒化カルシウムである。フッ化物の実例は、フッ化マグネシウムである。
【0088】
高屈折率層２２の材料である高屈折率材料は、無機化合物であってよい。無機化合物が金属化合物であると、高い屈折率を得やすいため、好ましい。金属化合物の実例は、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化インジウムスズ、窒化アルミニウムである。
【0089】
（波長選択部の作用）
第１格子領域１３における格子構造の周期、すなわち、第１格子高屈折率部１３ａの配列の周期が、第１周期Ｐ１であり、第１周期Ｐ１は、可視領域の光の波長よりも小さい。同様に、第２格子領域１５における格子構造の周期、すなわち、第２格子高屈折率部１５ａの配列の周期が、第２周期Ｐ２であり、第２周期Ｐ２は、可視領域の光の波長よりも小さい。すなわち、第１周期Ｐ１および第２周期Ｐ２はサブ波長周期であり、第１格子領域１３および第２格子領域１５の各々はサブ波長格子を含む。
第１格子領域１３における格子構造の周期、すなわち、第１格子高屈折率部１３ａの配列の周期が、第１周期Ｐ１であり、第１周期Ｐ１は、可視領域の光の波長よりも小さい。同様に、第２格子領域１５における格子構造の周期、すなわち、第２格子高屈折率部１５ａの配列の周期が、第２周期Ｐ２であり、第２周期Ｐ２は、可視領域の光の波長よりも小さい。すなわち、第１周期Ｐ１および第２周期Ｐ２はサブ波長周期であり、第１格子領域１３および第２格子領域１５の各々はサブ波長格子を含む。
【0090】
波長選択部１３１において、領域ごとの平均屈折率は、実用上、各領域における高屈折率部と低屈折率部との体積比率に応じて、高屈折率部の屈折率と低屈折率部の屈折率とを均した値とできる。第１格子領域１３における第１格子高屈折率部１３ａの割合、および、第２格子領域１５における第２格子高屈折率部１５ａの割合の各々よりも、中間領域１４における中間高屈折率部１４ａの割合は小さい。したがって、中間領域１４の平均屈折率は、第１格子領域１３の平均屈折率、および、第２格子領域１５の平均屈折率の各々よりも小さい。すなわち、波長選択部１３１は、第１格子領域１３および第２格子領域１５の各々に位置するサブ波長格子が、低屈折率の領域に埋め込まれた構造を有している。
【0091】
波長選択部１３１の表面側から波長選択部１３１に光が入射すると、第２格子領域１５のサブ波長格子が低屈折率の領域に埋め込まれていることから、第２格子領域１５では、表面側への回折光の射出が抑えられ、導波モード共鳴現象が発生する。すなわち、特定の波長域の光が第２格子領域１５を多重反射しつつ伝播して共鳴を起こし、この特定の波長域の光が、波長選択部１３１の表面側に反射光として射出される。
【0092】
第２格子領域１５を透過し、さらに中間領域１４を透過した光は、第１格子領域１３に入る。第１格子領域１３に光が入射すると、第１格子領域１３のサブ波長格子が低屈折率の領域に埋め込まれていることから、第１格子領域１３でも、導波モード共鳴現象が発生する。すなわち、特定の波長域の光が第１格子領域１３を多重反射しつつ伝播して共鳴を起こし、この特定の波長域の光が、波長選択部１３１の表面側に反射光として射出される。
第１格子領域１３を透過した光は、第１低屈折率領域１２および基材１１を透過して、波長選択部１３１の裏面側に出る。
第１格子領域１３を透過した光は、第１低屈折率領域１２および基材１１を透過して、波長選択部１３１の裏面側に出る。
【0093】
結果として、波長選択部１３１の表面側には、第２格子領域１５で強められた波長域の光と、第１格子領域１３で強められた波長域の光とが射出される。そして、波長選択部１３１を構成する各領域を透過した光が、透過光として波長選択部１３１の裏面側に射出される。以上のように、波長選択部１３１によれば、反射光として、各格子領域１３，１５で強められた波長域の光を取り出すことができる。したがって、格子領域が１つである形態と比較して、取り出される反射光の強度が高められる。また、透過光として、各格子領域１３，１５で強められた波長域とは異なる波長域の光を取り出すことができる。
【0094】
波長選択部１３１は、頂部領域１７を波長変換部１２１に向けて配置される。各格子領域１３，１５で共鳴を起こす波長域は、周期Ｐ１，Ｐ２、格子領域１３，１５の厚さＴ１，Ｔ２、格子領域１３，１３の屈折率等の因子によって調整できる。第１形態では、各格子領域１３，１５で共鳴を起こす波長域が青色波長域となるように、上記因子が制御されている。これにより、第１形態の青赤選択部１３１ＢＲは、青色光を反射し、赤色光および緑色光を透過する。第２形態では、各格子領域１３，１５で共鳴を起こす波長域が緑色波長域となるように、上記因子が制御されている。これにより、第２形態の緑赤選択部１３１ＧＲは、緑色光を反射し、赤色光および青色光を透過する。
【0095】
このように、導波モード共鳴を利用した波長選択部１３１であれば、上記因子の制御によって反射光および透過光の波長域を変えることができるため、赤色副画素領域１００Ｒに用いる発光部１１１を、青色発光部１１１Ｂと緑色発光部１１１Ｇとから任意に選択することができる。したがって、表示装置１００の構成の自由度が高められる。
【0096】
なお、波長選択部１３１の表面側には、各格子領域１３，１５で強められた波長域の光に加えて、波長選択部１３１を構成する各領域での反射や干渉に起因した光が射出され得る。そして、こうした光には、各格子領域１３，１５で強められた波長域とは異なる波長域の光である非対象光が含まれる。波長選択部１３１の表面側に射出される非対象光の強度が大きいと、波長選択部１３１の表面側に取り出される光の波長選択性が低くなる。
【0097】
これに対し、本実施形態の波長選択部１３１における頂部領域１７は、各格子領域１３，１５で強められた波長域とは異なる波長域の光が、波長選択部１３１の表面側に射出されることを抑える機能を有する。言い換えれば、頂部領域１７は、非対象光を打ち消すように構成されている。具体的には、頂部領域１７は、非対象光を干渉によって弱めることや、非対象光を裏面側に反射することによって、表面側に射出される非対象光の強度を低くする。頂部領域１７によって打ち消される光の波長域は、頂部領域１７の厚さおよび平均屈折率によって調整可能であり、言い換えれば、低屈折率層２３の厚さおよび材料によって調整できる。すなわち、各格子領域１３，１５で強められた波長域以外の光が頂部領域１７から表面側に射出されることを抑えられるように、低屈折率層２３の厚さおよび材料が選択される。
【0098】
また、波長選択部１３１の最表面である低屈折率層２３の表面が凹凸を有しているため、波長選択部１３１の最表面が平坦である形態と比較して、波長選択部１３１の表面反射を抑えることができる。これによっても、波長選択部１３１の表面側に、各格子領域１３，１５で強められた波長域の光とは異なる波長域の光が射出されることが抑えられるため、波長選択部１３１の表面側に取り出される光の波長選択性が高められる。
【0099】
なお、頂部領域１７による非対象光を打ち消す機能や表面反射を抑える機能が重視されない場合には、波長選択部１３１は、基材１１を波長変換部１２１に向けて配置されてもよい。すなわち、波長選択部１３１の裏面側から波長選択部１３１に光が入射してもよい。この場合も、第１格子領域１３および第２格子領域１５にて共鳴を起こした波長域の光が、反射光として波長変換部１２１に向けて射出され、波長選択部１３１の各領域を透過した光が、表示装置１００の表側に射出される。
【0100】
（波長選択部の詳細構成）
波長選択部１３１において、第１格子領域１３で共鳴を起こす光の波長域と、第２格子領域１５で共鳴を起こす光の波長域とは、反射させたい波長域、すなわち、発光部１１１からの光の波長域に応じて設定されればよい。例えば、より狭域で高い強度の反射光を得たい場合、言い換えれば、反射光の波長選択性をより高めたい場合には、第１格子領域１３で共鳴を起こす光の波長域と、第２格子領域１５で共鳴を起こす光の波長域とが近いほど好ましい。
波長選択部１３１において、第１格子領域１３で共鳴を起こす光の波長域と、第２格子領域１５で共鳴を起こす光の波長域とは、反射させたい波長域、すなわち、発光部１１１からの光の波長域に応じて設定されればよい。例えば、より狭域で高い強度の反射光を得たい場合、言い換えれば、反射光の波長選択性をより高めたい場合には、第１格子領域１３で共鳴を起こす光の波長域と、第２格子領域１５で共鳴を起こす光の波長域とが近いほど好ましい。
【0101】
例えば、第２格子領域１５で特定の波長域の光が共鳴を起こしたとき、第２格子領域１５と中間領域１４との屈折率の差が小さい場合等には、上記特定の波長域の光の一部が、第２格子領域１５内での反射ごとに、中間領域１４に漏れ出る。こうした場合にも、第１格子領域１３と第２格子領域１５とで共鳴を起こす光の波長域が一致していれば、中間領域１４に漏れ出た上記特定の波長域の光が第１格子領域１３に入って共鳴を起こし、反射光として射出される。したがって、波長選択部１３１から射出される反射光の波長選択性が高められる。
【0102】
第１格子領域１３と第２格子領域１５とで共鳴を起こす光の波長域を一致させるためには、第１格子領域１３と第２格子領域１５とで、平均屈折率と膜厚とを乗じた値として表されるパラメータである光学膜厚を一致させればよい。つまり、第１格子領域１３と第２格子領域１５との光学膜厚が近いほど、第１格子領域１３と第２格子領域１５との各々で共鳴を起こす光の波長域が互いに近くなり、波長選択性が高められる。本願の発明者は、シミュレーションによって、反射光についての良好な波長選択性を得られる第１格子領域１３と第２格子領域１５との光学膜厚の比の範囲を見出した。以下、この内容について詳細に説明する。
【0103】
第１格子領域１３の全体に対する第１格子高屈折率部１３ａの体積比率は、第１方向に沿った方向から見た平面視での第１格子領域１３の全体に対する第１格子高屈折率部１３ａの面積比率に等しい。当該面積比率は、言い換えれば、第１格子高屈折率部１３ａを含みその厚さ方向と直交する断面にて第１格子高屈折率部１３ａが占める面積比率である。断面の位置によって第１格子高屈折率部１３ａの面積が変化する場合には、第１格子高屈折率部１３ａの面積が最大となる断面での第１格子高屈折率部１３ａの面積比率が採用される。
【0104】
第１格子高屈折率部１３ａの上記面積比率をＲ１とするとき、上記断面における第１格子低屈折率部１３ｂの面積比率は１－Ｒ１で表される。
高屈折率層２２の屈折率をｎ１、凹凸構造層２１の屈折率をｎ２とするとき（ｎ１＞ｎ２）、第１格子領域１３の平均屈折率ＮＡ１は、下記（式１）によって表される。
ＮＡ１＝ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１－Ｒ１） ・・・（式１）
高屈折率層２２の屈折率をｎ１、凹凸構造層２１の屈折率をｎ２とするとき（ｎ１＞ｎ２）、第１格子領域１３の平均屈折率ＮＡ１は、下記（式１）によって表される。
ＮＡ１＝ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１－Ｒ１） ・・・（式１）
【0105】
そして、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１は、第１格子領域１３の平均屈折率ＮＡ１および厚さＴ１を用いて、下記（式２）によって表される。
ＯＴ１＝Ｔ１×ＮＡ１
＝Ｔ１×｛ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１－Ｒ１）｝ ・・・（式２）
ＯＴ１＝Ｔ１×ＮＡ１
＝Ｔ１×｛ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１－Ｒ１）｝ ・・・（式２）
【0106】
第２格子領域１５において、格子構造の周期である第２周期Ｐ２は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。
【0107】
ただし、第１方向に沿った方向から見て、第２格子領域１５における第２格子高屈折率部１５ａの幅は、第１格子領域１３における第１格子低屈折率部１３ｂの幅よりも大きい。そして、第２格子低屈折率部１５ｂの幅は、第１格子高屈折率部１３ａの幅よりも小さい。
【0108】
第２格子領域１５の全体に対する第２格子高屈折率部１５ａの体積比率は、第１方向に沿った方向から見た平面視での第２格子領域１５の全体に対する第２格子高屈折率部１５ａの面積比率に等しい。当該面積比率は、言い換えれば、第２格子高屈折率部１５ａを含みその厚さ方向と直交する断面にて第２格子高屈折率部１５ａが占める面積比率である。断面の位置によって第２格子高屈折率部１５ａの面積が変化する場合には、第２格子高屈折率部１５ａの面積が最大となる断面での第２格子高屈折率部１５ａの面積比率が採用される。
【0109】
第２格子高屈折率部１５ａの上記面積比率をＲ２とするとき、上記断面における第２格子低屈折率部１５ｂの面積比率は１－Ｒ２で表される。
高屈折率層２２の屈折率をｎ１、低屈折率層２３の屈折率をｎ３とするとき（ｎ１＞ｎ３）、第２格子領域１５の平均屈折率ＮＡ２は、下記（式３）によって表される。
ＮＡ２＝ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１－Ｒ２） ・・・（式３）
高屈折率層２２の屈折率をｎ１、低屈折率層２３の屈折率をｎ３とするとき（ｎ１＞ｎ３）、第２格子領域１５の平均屈折率ＮＡ２は、下記（式３）によって表される。
ＮＡ２＝ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１－Ｒ２） ・・・（式３）
【0110】
そして、第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２は、第２格子領域１５の平均屈折率ＮＡ２および厚さＴ２を用いて、下記（式４）によって表される。
ＯＴ２＝Ｔ２×ＮＡ２
＝Ｔ２×｛ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１－Ｒ２）｝ ・・・（式４）
ＯＴ２＝Ｔ２×ＮＡ２
＝Ｔ２×｛ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１－Ｒ２）｝ ・・・（式４）
【0111】
第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比（ＯＴ２／ＯＴ１）が１に近いほど、第１格子領域１３と第２格子領域１５とのそれぞれにおいて共鳴を起こす光の波長域が近くなる。一方で、上記比が１から離れるにつれ、第１格子領域１３と第２格子領域１５とで共鳴を起こす光の波長域が異なるようになる。第１格子領域１３と第２格子領域１５とで意図的に共鳴する光の波長域を変える場合は、上記比は例えば２．０より大きい、あるいは、０．５より小さくてもよい。
【0112】
しかしながら、第１格子領域１３と第２格子領域１５とで共鳴する光の波長域が異なっていると、第１格子領域１３および第２格子領域１５の一方において所望の波長域の光を共鳴させた場合に、他方において共鳴する波長域の光の影響により、波長選択部１３１の波長選択性が低下しやすい。すなわち、反射光の波長域が広くなったり、反射光の波長域にノイズが発生したりする。
【0113】
本願の発明者は、高い波長選択性を得るためには、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比（ＯＴ２／ＯＴ１）の制御が重要であるという着想を得た。そして、本願の発明者は、良好な波長選択性が得られるとともに、安定した生産が可能であること等の工業製品としての適性が良好となる上記比の範囲を見出した。すなわち、ＯＴ２／ＯＴ１の値は０．５以上２．０以下であることが好ましい。ＯＴ２／ＯＴ１の値がこの範囲であると、波長選択部１３１の安定した生産が可能であり、表示装置１００を工業製品として実用化しやすい。さらに、ＯＴ２／ＯＴ１の値が０．６２５以上１．６以下であれば、より高い波長選択性を得ることができるため、表示装置１００の性能がより高められる。
【0114】
ＯＴ２／ＯＴ１の値が１．０、すなわち、光学膜厚ＯＴ１と光学膜厚ＯＴ２とが一致すると、第１格子領域１３で共鳴を起こす光の波長域と、第２格子領域１５で共鳴を起こす光の波長域とが一致し、波長選択性が特に高められる。したがって、光学膜厚ＯＴ１と光学膜厚ＯＴ２とが一致するように、各層の材料が選択されるとともに、厚さＴ１，Ｔ２、および、凹凸構造層２１における凸部２１ａの幅が設定されていることが好ましい。凹凸構造層２１と低屈折率層２３との屈折率差が小さいほど、光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比を１．０に近づけることが容易である。
【0115】
例えば、第１格子高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１と第２格子高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２とを近づけるために、第１格子領域１３にて第１格子低屈折率部１３ｂの面積比率が第１格子高屈折率部１３ａの面積比率よりも小さくなり、第２格子領域１５にて第２格子高屈折率部１５ａの面積比率が第２格子低屈折率部１５ｂの面積比率よりも大きくなるように、凸部２１ａの幅を設定してもよい。この場合、第１格子高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１と第２格子高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２との各々は、０．５よりも大きく、Ｒ１＋Ｒ２は１よりも大きくなる。
【0116】
面積比率Ｒ１，Ｒ２が０．５よりも大きいことにより、面積比率Ｒ１，Ｒ２が０．５以下である形態と比較して、各格子領域１３，１５の平均屈折率が高くなるため、各格子領域１３，１５の平均屈折率と、当該格子領域１３，１５に隣接する各領域１２，１４，１６の平均屈折率との差が大きくなる。その結果、各格子領域１３，１５にて生じる多重反射での損失が小さくなるため、格子領域１３，１５から射出される反射光の強度が高められる。
【0117】
中間領域１４における第１中間低屈折率部１４ｂの配列の周期である第３周期Ｐ３は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。第１方向に沿った方向から見て、第１中間低屈折率部１４ｂの幅は、第１格子低屈折率部１３ｂの幅と一致する。
【0118】
第１方向に沿った方向から見た平面視での中間領域１４の全体に対する中間高屈折率部１４ａの面積比率は、第２格子高屈折率部１５ａの上記面積比率と第１格子低屈折率部１３ｂの上記面積比率との差以下であることが好ましい。すなわち、上記中間高屈折率部１４ａの面積比率をＲ３とするとき、Ｒ３は、下記（式５）を満たすことが好ましい。なお、当該面積比率は、言い換えれば、中間高屈折率部１４ａを含みその厚さ方向と直交する断面にて中間高屈折率部１４ａが占める面積比率である。断面の位置によって中間高屈折率部１４ａの面積が変化する場合には、中間高屈折率部１４ａの面積が最大となる断面での中間高屈折率部１４ａの面積比率が採用される。
Ｒ３≦Ｒ２－（１－Ｒ１）＝Ｒ１＋Ｒ２－１ ・・・（式５）
Ｒ３≦Ｒ２－（１－Ｒ１）＝Ｒ１＋Ｒ２－１ ・・・（式５）
【0119】
第１方向に沿った方向から見て、第２格子高屈折率部１５ａが位置する領域が、第１中間低屈折率部１４ｂおよび中間高屈折率部１４ａが位置する領域と一致するとき、中間高屈折率部１４ａの上記面積比率Ｒ３は、右辺と一致し、Ｒ１＋Ｒ２－１となる。そして、第１方向に沿った方向から見て、第２格子高屈折率部１５ａが位置する領域が、第１中間低屈折率部１４ｂおよび中間高屈折率部１４ａが位置する領域よりも大きいとき、言い換えれば、中間高屈折率部１４ａが第２格子高屈折率部１５ａの外縁よりも内側の領域に位置するとき、上記面積比率Ｒ３は、Ｒ１＋Ｒ２－１よりも小さくなる。
【0120】
上述のように、導波モード共鳴現象によって各格子領域１３，１５から射出される反射光の強度を高めるためには、各格子領域１３，１５の平均屈折率と、当該格子領域１３，１５を挟む各領域１２，１４，１６の平均屈折率との差が大きいことが望ましい。したがって、中間領域１４の平均屈折率は小さいほど好ましく、すなわち、中間高屈折率部１４ａの面積比率が小さいほど好ましい。上記（式５）が満たされていれば、中間高屈折率部１４ａの幅が、第２格子高屈折率部１５ａよりも外側まで広がらない程度に抑えられるため、中間高屈折率部１４ａの面積比率が大きくなりすぎない。したがって、各格子領域１３，１５からの反射光の強度が良好になる。
【0121】
上記反射光の強度を高めるためには、第１格子領域１３の平均屈折率と、第１低屈折率領域１２および中間領域１４の各々の平均屈折率との差は、いずれも０．１よりも大きいことが好ましい。同様に、第２格子領域１５の平均屈折率と、中間領域１４および第２低屈折率領域１６の各々の平均屈折率との差は、いずれも０．１よりも大きいことが好ましい。
【0122】
なお、上記（式５）が満たされる範囲内で中間領域１４が中間高屈折率部１４ａを有することにより、中間高屈折率部１４ａの面積比率の調整によって、中間領域１４の平均屈折率の微調整が可能である。したがって、例えば、中間領域１４における干渉等の作用によって、反射光や透過光として取り出したい波長域とは異なる波長域の光が打ち消されるように、中間領域１４を構成することも可能である。
頂部領域１７における第１頂部低屈折率部１７ａの配列の周期は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致する。
頂部領域１７における第１頂部低屈折率部１７ａの配列の周期は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致する。
【0123】
【0124】
図６が示すように、まず、基材１１の表面に、第１低屈折率材料からなる層を形成し、この層の表面に凹凸構造を形成することによって、凹凸構造層２１を形成できる。凹凸構造層２１は、基材１１に沿って広がる平坦部２１ｃと、平坦部２１ｃから突き出た複数の凸部２１ａとを有するとともに、凸部２１ａ間に位置する部分である複数の凹部２１ｂを有する。凸部２１ａおよび凹部２１ｂは、第２方向に沿って帯状に延びる。
【0125】
凹凸構造は、公知の微細加工法により形成できる。微細加工法は、ナノインプリント法やドライエッチング法とできる。なかでも、ナノインプリント法は、微細な凸部２１ａおよび凹部２１ｂを簡便に形成できるため好ましい。
【0126】
光ナノインプリント法を用いれば、第１低屈折率材料を紫外線硬化性樹脂とし、凹凸構造層２１を形成することができる。この場合、まず、基材１１の表面に、紫外線硬化性樹脂を塗工する。次いで、この紫外線硬化性樹脂からなる塗工層の表面に、形成対象の凸部２１ａおよび凹部２１ｂからなる凹凸の反転された凹凸を有する凹版であるガラスモールドを押し当て、塗工層および凹版に紫外線を照射する。続いて、硬化した紫外線硬化性樹脂を凹版から離型する。これによって、凹版の有する凹凸が紫外線硬化性樹脂に転写されて凸部２１ａおよび凹部２１ｂが形成されるとともに、凸部２１ａおよび凹部２１ｂと基材１１との間には、紫外線硬化性樹脂からなる残膜として、平坦部２１ｃが形成される。
【0127】
なお、紫外線硬化性樹脂を用いた光ナノインプリント法は凹凸構造の形状の形成精度、すなわち、第１周期Ｐ１の寸法精度や凹版からの凹凸の転写精度に優れているため、凹凸構造層２１の形成方法として好適である。ただし、場合によっては、凹凸構造層２１の形成手法として、熱硬化や熱可塑でのナノインプリント法が適している。
【0128】
次に、図７が示すように、凹凸構造層２１の表面に、高屈折率材料からなる高屈折率層２２を形成する。高屈折率層２２は、公知の成膜技術で形成できる。公知の成膜技術の実例は、物理気相成長法である。物理気相成長法は、真空蒸着法やスパッタリング法とできる。高屈折率層２２の厚さは、凸部２１ａの高さよりも小さく、所望の厚さＴ１および厚さＴ２に応じて設定される。高屈折率層２２の厚さは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とできる。
【0129】
物理気相成長法で、高屈折率層２２を形成する場合、凹凸構造層２１の凸部２１ａ上には、凸部２１ａよりも広がって層が形成される。すなわち、第２格子高屈折率部１５ａの幅が、凸部２１ａである第１格子低屈折率部１３ｂおよび第１中間低屈折率部１４ｂの幅よりも大きく形成される。したがって、物理気相成長法が採用される場合に、凹凸構造層２１の表面における凸部２１ａと凹部２１ｂとの面積比率を１対１に設定したとしても、第１格子高屈折率部１３ａの面積比率と第２格子高屈折率部１５ａの面積比率との間にはずれが生じてしまう。
【0130】
また、成膜中に第２格子高屈折率部１５ａの幅が拡大していくと、凹部２１ｂ上に蒸着材料の粒子が付着し難くなるため、第１格子高屈折率部１３ａの厚さＴ１と第２格子高屈折率部１５ａの厚さＴ２との間にずれが生じる場合がある。
【0131】
波長選択部１３１の波長選択性を高めるためには、こうした第２格子高屈折率部１５ａの幅の拡大に起因した面積比率や厚さのずれを補填しつつ、上記光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比が、０．５以上２．０以下、より好ましくは０．６２５以上１．６以下となるように、凸部２１ａの幅、すなわち、凸部２１ａと凹部２１ｂとの面積比率を設定することが望ましい。
【0132】
また、物理気相成長法を用いて高屈折率層２２を形成する場合、凹凸構造層２１の凸部２１ａの側面にも高屈折率材料が付着する場合が多く、中間高屈折率部１４ａの形成は避け難い。そこで、上述のように、上記（式５）が満たされるように、中間高屈折率部１４ａの幅を制御することで、各格子領域１３，１５からの反射光の強度を良好に得ることができる。
【0133】
中間高屈折率部１４ａの幅は、成膜方法や成膜の条件によって制御することが可能である。成膜の条件のパラメータは、成膜スピード、ターゲットの形状、サイズ、対象との距離等である。成膜は一回でもよいが、複数回行ってもよい。真空蒸着法とスパッタリング法とでは、粒子の飛来方向についての角度依存性が異なるため、いずれの方法を用いるか、またはそれらを組み合わせることによって、中間高屈折率部１４ａの幅を変えることができる。また、高屈折率層２２を物理気相成長法により形成した後にエッチングを行い、中間高屈折率部１４ａの幅を縮小させてもよい。
【0134】
次に、図８が示すように、高屈折率層２２の表面に、第２低屈折率材料からなる低屈折率層２３を形成する。低屈折率層２３は、公知の成膜技術で形成できる。公知の成膜技術の実例は、物理気相成長法である。物理気相成長法は、真空蒸着法やスパッタリング法とできる。低屈折率層２３の厚さは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とできる。
【0135】
上述のように、波長選択部１３１では、第１格子領域１３で強められた波長域の光と、第２格子領域１５で強められた波長域の光とが射出されることにより、反射光の波長選択性が高められる。そのため、波長選択部１３１は、格子領域に接する層を導波層として用いる形態と比較して、格子領域に接する層の精密な膜厚の制御を要さない。例えば、ナノインプリント法を用いて波長選択部１３１を形成する場合には、残膜の膜厚の精密な制御を要さずに、波長選択性の高められた波長選択部１３１を製造することができる。したがって、波長選択部１３１の製造は容易であり、また、ナノインプリント法を用いれば、より容易に波長選択部１３１を製造できる。
【0136】
また、波長選択部１３１は、光ナノインプリント法と真空蒸着法等とを組み合わせた製造方法によって形成可能である。そのため、ロール・トゥ・ロール法による製造に適している。したがって、波長選択部１３１の構造は、大量生産にも適している。
【0137】
（変形例）
第１例の波長選択部１３１は以下のように変更してもよい。
図９が示すように、波長選択部１３１は、基材１１を備えていなくてもよい。この場合、第１低屈折率材料からなる板状体の表面に凹凸構造を形成することによって、凹凸構造層２１を形成する。例えば、熱可塑性樹脂からなるシートを用いて、当該シートの表面に凹凸構造を形成してもよいし、ガラス板を用いて、当該ガラス板の表面に凹凸構造を形成してもよい。ガラス板に対する凹凸構造の形成には、ドライエッチング法等の公知の技術が用いられればよい。
第１例の波長選択部１３１は以下のように変更してもよい。
図９が示すように、波長選択部１３１は、基材１１を備えていなくてもよい。この場合、第１低屈折率材料からなる板状体の表面に凹凸構造を形成することによって、凹凸構造層２１を形成する。例えば、熱可塑性樹脂からなるシートを用いて、当該シートの表面に凹凸構造を形成してもよいし、ガラス板を用いて、当該ガラス板の表面に凹凸構造を形成してもよい。ガラス板に対する凹凸構造の形成には、ドライエッチング法等の公知の技術が用いられればよい。
【0138】
また、図１０が示すように、基材１１の表面に凸部２１ａが直接に形成されていてもよい。すなわち、凹凸構造層２１は、凸部２１ａに連続する平坦部２１ｃを有さなくてもよい。この場合、凸部２１ａと基材１１とが凹凸構造層２１を構成し、基材１１のなかで凸部２１ａに接する領域が、第１低屈折率領域１２として機能する。こうした凹凸構造層２１は、例えば、フォトリソグラフィの利用によって形成できる。
【0139】
また、低屈折率層２３は、各種の塗布法を用いて、樹脂材料から形成されてもよい。ただし、低屈折率層２３を高屈折率層２２に追従した形状に形成するため、言い換えれば、低屈折率層２３の表面に好適に凹凸を形成するためには、低屈折率層２３は、無機化合物材料を用いて、物理気相成長法によって形成されることが好ましい。
【0140】
また、波長選択部１３１は、第２低屈折率領域１６を有さず、第２格子領域１５の直上に頂部領域１７が位置してもよい。言い換えれば、低屈折率層２３の表面の凹部の底部が、第１方向において、高屈折率層２２の頂部、すなわち、第２格子高屈折率部１５ａの頂部と一致する位置に配置されていてもよい。さらには、第２格子低屈折率部１５ｂの一部もしくは全部は、第２頂部低屈折率部１７ｂから連続し、空気が充填されていてもよい。この場合、低屈折率層２３の表面の凹部の底部は、第２格子領域１５に位置する。さらには、第２中間低屈折率部１４ｃの一部は、第２頂部低屈折率部１７ｂから連続し、空気が充填されていてもよい。この場合、低屈折率層２３の表面の凹部の底部は、中間領域１４に位置する。各領域の平均屈折率は、空気も含めて、各領域を構成する物質の屈折率を、各物質の占める部分の体積比率に応じて均した値となる。
【0141】
なお、頂部領域１７の機能、すなわち、各格子領域１３，１５で強められた波長域とは異なる波長域の光を打ち消す機能、および、表面反射を抑える機能が重視されない場合には、低屈折率層２３の表面は平坦であってもよい。この場合、波長選択部１３１は、頂部領域１７、すなわち、低屈折率層２３の表面の凹凸部分に対応する領域を有さず、第２低屈折率領域１６の表面が波長選択部１３１の最外面となる。表面が平坦な低屈折率層２３は、各種の塗布法を用いて、樹脂材料から形成されてもよい。
【0142】
＜第２例＞
波長選択部１３１の第２例について、第１例との相違点を中心に説明する。第１例と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
波長選択部１３１の第２例について、第１例との相違点を中心に説明する。第１例と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【0143】
（波長選択部の構成）
図１１が示すように、第２例の波長選択部１３１は、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、および、頂部領域１７からなる構造体である共鳴構造部３１を、２つ備えている。ただし、頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂは、低屈折率材料で充填されている。
図１１が示すように、第２例の波長選択部１３１は、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、および、頂部領域１７からなる構造体である共鳴構造部３１を、２つ備えている。ただし、頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂは、低屈折率材料で充填されている。
【0144】
２つの共鳴構造部３１である第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとは、第１方向に隣り合っており、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、２つの基材１１で挟まれている。換言すれば、第２例の波長選択部１３１は、第１例の２つの波長選択部が、頂部領域１７同士が向かい合うように接合された構造を有する。すなわち、第２例の波長選択部１３１は、第１方向に間をあけて並ぶ４つのサブ波長格子を有し、これらのサブ波長格子が低屈折率材料に埋め込まれた構造を有している。言い換えれば、波長選択部１３１は、配列方向および配列周期が同一である格子構造の対を２つ有しており、これらの格子構造は低屈折率材料に囲まれている。２つの格子対は、第１方向に並んでいる。なお、一方の基材１１に対する他方の基材１１の側が波長選択部１３１の表面側であり、他方の基材１１に対する一方の基材１１の側が波長選択部１３１の裏面側である。
【0145】
波長選択部１３１において、第１共鳴構造部３１Ａにおける格子要素である格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂの延びる方向と、第２共鳴構造部３１Ｂにおける格子要素である格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂの延びる方向とは、一致している。言い換えれば、第１共鳴構造部３１Ａが有するサブ波長格子の配列方向と、第２共鳴構造部３１Ｂが有するサブ波長格子の配列方向とは、一致している。また、各共鳴構造部３１の中間領域１４および頂部領域１７における各低屈折率部および高屈折率部も、格子要素と同一の方向に延びている。
【0146】
第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとの間には、第１共鳴構造部３１Ａの頂部領域１７と第２共鳴構造部３１Ｂの頂部領域１７とに沿って一様に広がる境界低屈折率領域１８が位置する。境界低屈折率領域１８は、第１共鳴構造部３１Ａの頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂ、および、第２共鳴構造部３１Ｂの頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂの各々と連続しており、境界低屈折率領域１８と各共鳴構造部３１の第２頂部低屈折率部１７ｂとは、互いに同一の材料から形成できる。
【0147】
第１共鳴構造部３１Ａにおける凸部２１ａの配列の周期である構造周期Ｐｋと、第２共鳴構造部３１Ｂにおける凸部２１ａの配列の周期である構造周期Ｐｋとは、図１１が示すように同一であってもよいし、図１２が示すように互いに異なっていてもよい。構造周期Ｐｋは、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致する。
【0148】
第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとの各々において、波長選択性を高めるためには、第１例と同様に、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比は、０．５以上２．０以下であることが好ましく、０．６２５以上１．６以下であることがより好ましい。
【0149】
（波長選択部の作用）
２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが同一の構造周期Ｐｋを有する場合、波長選択部１３１が有する４つの格子領域１３，１５において、共鳴を起こす光の波長域のばらつきが小さくなる。４つの格子領域１３，１５の各々で強められた波長域の反射光が波長選択部１３１から射出されることにより、第１例の波長選択部１３１と比較して、反射光における特定の範囲の波長域の強度がより大きくなり、反射光の波長選択性がより高められる。このとき、第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとで、光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比が一致していれば、４つの格子領域１３，１５における光学膜厚のばらつきが小さくなり、各格子領域１３，１５で共鳴を起こす光の波長域がより近くなるため好ましい。
２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが同一の構造周期Ｐｋを有する場合、波長選択部１３１が有する４つの格子領域１３，１５において、共鳴を起こす光の波長域のばらつきが小さくなる。４つの格子領域１３，１５の各々で強められた波長域の反射光が波長選択部１３１から射出されることにより、第１例の波長選択部１３１と比較して、反射光における特定の範囲の波長域の強度がより大きくなり、反射光の波長選択性がより高められる。このとき、第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとで、光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比が一致していれば、４つの格子領域１３，１５における光学膜厚のばらつきが小さくなり、各格子領域１３，１５で共鳴を起こす光の波長域がより近くなるため好ましい。
【0150】
例えば、発光部１１１からの光が、青色波長域あるいは緑色波長域に１つの急峻なピークを有する場合、このピーク波長と、４つの格子領域１３，１５の各々からの反射光のピーク波長とが近くなるように、構造周期Ｐｋが調整される。これにより、波長選択部１３１は、波長変換部１２１を透過した発光部１１１からの光を的確に反射できる。
【0151】
一方、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが互いに異なる構造周期Ｐｋを有する場合、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５にて共鳴を起こす光の波長域と、第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５にて共鳴を起こす光の波長域とは、互いに異なる。その結果、波長選択部１３１からは、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５にて強められた波長域の光と、第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５にて強められた波長域の光とを含む反射光が射出される。
【0152】
例えば、発光部１１１からの光が、ブロードなスペクトルを有する場合、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５からの反射光のピーク波長と、第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５からの反射光のピーク波長とが、青色波長域内で互いに異なるように、もしくは、緑色波長域内で互いに異なるように、共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの構造周期Ｐｋが設定される。これにより、波長選択部１３１からの反射光の波長域がブロードなスペクトルに対応するように広がるため、波長選択部１３１は、波長変換部１２１を透過した発光部１１１からの光を的確に反射できる。
【0153】
また、発光部１１１からの光が、第１のピークと第２のピークとを含む複数のピークを有する場合、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５からの反射光のピーク波長が、第１のピークの波長付近となり、第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５からの反射光のピーク波長が、第２のピークの波長付近となるように、共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの構造周期Ｐｋが設定されてもよい。これによっても、波長選択部１３１は、波長変換部１２１を透過した発光部１１１からの光を的確に反射できる。
【0154】
また、格子領域１３，１５での導波モード共鳴に作用する光の入射角度と反射角度とは、構造周期Ｐｋによって決まる。したがって、発光部１１１からの光が散乱性を有する場合、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの構造周期Ｐｋが互いに異なっていれば、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、発光部１１１からの光のうち、互いに異なる角度からの光を反射することができる。したがって、波長選択部１３１は、波長変換部１２１を透過した発光部１１１からの光を効率的に反射できる。
【0155】
なお、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの構造周期Ｐｋが同一であるか否かに関わらず、第１例と同様に、頂部領域１７は、頂部領域１７よりも裏面側での反射や干渉による光のうち、取り出したい波長域の光とは異なる波長域の光である非対象光を打ち消すことで非対象光が波長選択部１３１の表面側に射出されることを抑える。すなわち、各格子領域１３，１５で強められた波長域以外の光を頂部領域１７が打ち消すように、低屈折率層２３の厚さおよび材料と、境界低屈折率領域１８の材料とが選択される。
【0156】
（波長選択部の製造方法）
図１３および図１４を参照して、第２例の波長選択部１３１の製造方法を説明する。第２例の波長選択部１３１の製造に際しては、まず、第１例と同様に、基材１１上に凹凸構造層２１と高屈折率層２２と低屈折率層２３とが順に形成される。
図１３および図１４を参照して、第２例の波長選択部１３１の製造方法を説明する。第２例の波長選択部１３１の製造に際しては、まず、第１例と同様に、基材１１上に凹凸構造層２１と高屈折率層２２と低屈折率層２３とが順に形成される。
【0157】
続いて、図１３が示すように、基材１１と凹凸構造層２１と高屈折率層２２と低屈折率層２３とからなる構造体である２つの凹凸構造体３２を、低屈折率層２３同士が向かい合うように対向させ、図１４が示すように、２つの凹凸構造体３２の間の領域を第３低屈折率材料で埋めることによってこれらの凹凸構造体３２を接合する。これにより、波長選択部１３１が形成される。
【0158】
図１４が示すように、低屈折率材料による埋め込みによって、２つの凹凸構造体３２の間に形成される部分が埋込層２４である。埋込層２４は、第１共鳴構造部３１Ａの頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂと、第２共鳴構造部３１Ｂの頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂと、境界低屈折率領域１８とから構成される。
【0159】
埋込層２４を構成する第３低屈折率材料は、高屈折率層２２を構成する高屈折率材料よりも屈折率の低い材料である。第３屈折率材料としては、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の樹脂材料が用いられることが好ましい。例えば、埋込層２４は、凹凸構造層２１と同一の材料から形成されてもよい。埋込層２４の形成方法としては、各種の塗布法等が用いられればよい。
【0160】
なお、２つの凹凸構造体３２を対向させた状態において、第１頂部低屈折率部１７ａ同士が向かい合ってもよいし、一方の凹凸構造体３２における第１頂部低屈折率部１７ａと、他方の凹凸構造体３２における第２頂部低屈折率部１７ｂとが向かい合ってもよい。あるいは、一方の凹凸構造体３２における第１頂部低屈折率部１７ａは、他方の凹凸構造体３２における第１頂部低屈折率部１７ａの一部および第２頂部低屈折率部１７ｂの一部と向かい合っていてもよい。
【0161】
例えば、凸部２１ａの周期が同一である２つの凹凸構造体３２を接合することによって、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが同一の構造周期Ｐｋを有する波長選択部１３１が形成できる。また例えば、凸部２１ａの周期が互いに異なる２つの凹凸構造体３２を接合することによって、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが互いに異なる構造周期Ｐｋを有する波長選択部１３１が形成できる。
【0162】
なお、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、頂部領域１７同士が向かい合うように配置されることに代えて、頂部領域１７を外側に向けて配置されてもよい。すなわち、２つの凹凸構造体３２は、基材１１同士が向かい合うように低屈折率材料によって接合されていてもよい。
【0163】
また、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、各共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの頂部領域１７が、同一の方向を向くように配置されてもよい。すなわち、２つの凹凸構造体３２は、一方の凹凸構造体３２の頂部領域１７と、他方の凹凸構造体３２の基材１１とが向かい合うように低屈折率材料によって接合されていてもよい。
頂部領域１７が波長選択部１３１の最表面に位置していれば、頂部領域１７によって表面反射を抑える効果が、第１例と同様に得られる。
頂部領域１７が波長選択部１３１の最表面に位置していれば、頂部領域１７によって表面反射を抑える効果が、第１例と同様に得られる。
【0164】
また、波長選択部１３１は、第１方向に並ぶ３以上の共鳴構造部３１を備えていてもよい。波長選択部１３１が複数の共鳴構造部３１を備える形態において、これらの共鳴構造部３１における構造周期Ｐｋが同一であれば、共鳴構造部３１の数が多いほど、反射光の強度が高められる。また、複数の共鳴構造部３１に、構造周期Ｐｋが同一である複数の共鳴構造部３１と、構造周期Ｐｋが互いに異なる複数の共鳴構造部３１とが含まれてもよい。こうした構成によれば、波長選択部１３１から出射される反射光の波長域の細かな調整も可能となる。
【0165】
３以上の共鳴構造部３１を備える波長選択部１３１の製造に際しては、基材１１と凹凸構造層２１とが、凹凸構造層２１から基材１１を剥離可能な材料から形成され、凹凸構造体３２の積層に際して基材１１が剥離されてもよい。例えば、２つの凹凸構造体３２が、頂部領域１７同士が向かい合うように低屈折率材料によって接合されたのち、一方の基材１１が剥離され、露出された凹凸構造層２１と他の凹凸構造体３２とがさらに低屈折率材料を挟んで接合されることが繰り返されることによって、６以上のサブ波長格子を有する波長選択部１３１が形成される。
なお、第２例の波長選択部１３１には、第１例の各変形例の構造が適用されてもよい。
なお、第２例の波長選択部１３１には、第１例の各変形例の構造が適用されてもよい。
【0166】
＜第３例＞
波長選択部１３１の第３例を説明する。第３例は、第２例と比較して、２つの共鳴構造部におけるサブ波長格子の配列方向が異なる。以下では、第３例と第２例との相違点を中心に説明し、第２例と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。なお、図１５は、波長選択フィルタの一部分を示す図であり、波長選択フィルタの構造を理解しやすくするために、凹凸構造層２１、高屈折率層２２、低屈折率層２３、埋込層２４の各々に、互いに異なる濃度のドットを付して示している。
波長選択部１３１の第３例を説明する。第３例は、第２例と比較して、２つの共鳴構造部におけるサブ波長格子の配列方向が異なる。以下では、第３例と第２例との相違点を中心に説明し、第２例と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。なお、図１５は、波長選択フィルタの一部分を示す図であり、波長選択フィルタの構造を理解しやすくするために、凹凸構造層２１、高屈折率層２２、低屈折率層２３、埋込層２４の各々に、互いに異なる濃度のドットを付して示している。
【0167】
（波長選択部の構成）
図１５が示すように、第３例の波長選択部１３１は、第２例と同様に、第１方向に隣り合う２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂを備えている。ただし、第３例においては、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５が有する格子要素、すなわち、格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂの延びる方向と、第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５が有する格子要素の延びる方向とは互いに異なる。言い換えれば、第１共鳴構造部３１Ａが有するサブ波長格子の配列方向と、第２共鳴構造部３１Ｂが有するサブ波長格子の配列方向とが互いに異なっている。
図１５が示すように、第３例の波長選択部１３１は、第２例と同様に、第１方向に隣り合う２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂを備えている。ただし、第３例においては、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５が有する格子要素、すなわち、格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂの延びる方向と、第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５が有する格子要素の延びる方向とは互いに異なる。言い換えれば、第１共鳴構造部３１Ａが有するサブ波長格子の配列方向と、第２共鳴構造部３１Ｂが有するサブ波長格子の配列方向とが互いに異なっている。
【0168】
第１共鳴構造部３１Ａにおける凸部２１ａの配列の周期である構造周期Ｐｋと、第２共鳴構造部３１Ｂにおける凸部２１ａの配列の周期である構造周期Ｐｋとは、同一である。反射光の波長選択性を高めるためには、第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとの各々において、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比は、０．５以上２．０以下であることが好ましく、０．６２５以上１．６以下であることがより好ましい。さらに、第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとで、上記比は一致していることが好ましい。
【0169】
第１共鳴構造部３１Ａの格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂは、第２方向に沿って延び、第３方向に沿って並ぶ。一方、第２共鳴構造部３１Ｂの格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂは、第３方向に沿って延び、第２方向に沿って並ぶ。すなわち、第１共鳴構造部３１Ａが有する格子要素の延びる方向と、第２共鳴構造部３１Ｂが有する格子要素の延びる方向とは直交している。換言すれば、第１共鳴構造部３１Ａが有するサブ波長格子の配列方向と、第２共鳴構造部３１Ｂが有するサブ波長格子の配列方向とのなす角は９０°である。
【0170】
（波長選択フィルタの作用）
サブ波長格子が、１つの方向に帯状に延びる格子高屈折率部１３ａ，１５ａから構成されている場合、各格子領域１３，１５では、特定の方向へ偏光した光が多重反射して共鳴を起こし、反射光として射出される。上記特定の方向は、サブ波長格子の配列方向に依存する。第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとでサブ波長格子の配列方向が異なることにより、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５と第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５とでは、多重反射する光の偏光方向は互いに異なる。したがって、第３例の波長選択部１３１によれば、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、効率的に反射光が出射されるため、反射光の強度がより高められる。
サブ波長格子が、１つの方向に帯状に延びる格子高屈折率部１３ａ，１５ａから構成されている場合、各格子領域１３，１５では、特定の方向へ偏光した光が多重反射して共鳴を起こし、反射光として射出される。上記特定の方向は、サブ波長格子の配列方向に依存する。第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとでサブ波長格子の配列方向が異なることにより、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５と第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５とでは、多重反射する光の偏光方向は互いに異なる。したがって、第３例の波長選択部１３１によれば、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、効率的に反射光が出射されるため、反射光の強度がより高められる。
【0171】
発光部１１１からの光が所定の方向に偏光している場合には、第１例や第２例の波長選択部が用いられることが好ましい。発光部１１１がマイクロＬＥＤを備える場合のように、発光部１１１からの光が無偏光である場合、すなわち、発光部１１１からの光が様々な方向への偏光成分を含む光である場合、第３例の波長選択部が用いられることが好ましい。
【0172】
（波長選択部の製造方法）
第３例の波長選択部１３１は、第２例と同様に、２つの凹凸構造体３２を、頂部領域１７同士が向かい合うように対向させ、２つの凹凸構造体３２の間の領域を第３低屈折率材料で埋めることによって形成される。ここで、第３例では、一方の凹凸構造体３２における凸部２１ａの延びる方向と、他方の凹凸構造体３２における凸部２１ａの延びる方向とが直交するように、これらの凹凸構造体３２を向かい合わせて低屈折率材料により接合する。
第３例の波長選択部１３１は、第２例と同様に、２つの凹凸構造体３２を、頂部領域１７同士が向かい合うように対向させ、２つの凹凸構造体３２の間の領域を第３低屈折率材料で埋めることによって形成される。ここで、第３例では、一方の凹凸構造体３２における凸部２１ａの延びる方向と、他方の凹凸構造体３２における凸部２１ａの延びる方向とが直交するように、これらの凹凸構造体３２を向かい合わせて低屈折率材料により接合する。
【0173】
なお、第２例と同様に、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、頂部領域１７を外側に向けて配置されてもよいし、各共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの頂部領域１７が、同一の方向を向くように配置されてもよい。
【0174】
また、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂにおけるサブ波長格子の配列方向は、直交していることに限らず、互いに異なっていればよい。サブ波長格子の配列方向の設定によって、波長選択部１３１の偏光応答性を調整することもできる。
【0175】
また、波長選択部１３１は、第１方向に並ぶ３以上の共鳴構造部３１を備えていてもよく、複数の共鳴構造部３１に、格子要素の延びる方向が互いに異なる共鳴構造部３１が含まれていればよい。こうした波長選択部１３１は、偶数、すなわち２ｎ（ｎは３以上の整数）個のサブ波長格子を備え、表面側もしくは裏面側から２ｍ－１番目（ｍは１以上ｎ以下の整数）のサブ波長格子と２ｍ番目のサブ波長格子とにおいて、配列方向は互いに同一であり、格子の配列周期は互いに同一である。
【0176】
こうした構成によれば、共鳴構造部３１ごとのサブ波長格子の配列方向の設定や、サブ波長格子の配列方向が同一である共鳴構造部３１の数の設定等によって、波長選択部１３１の偏光応答性を調整することもできる。なお、複数の共鳴構造部３１には、サブ波長格子の配列周期が互いに異なる共鳴構造部３１が含まれていてもよい。
なお、第３例の波長選択部１３１には、第１例の各変形例の構造が適用されてもよい。
なお、第３例の波長選択部１３１には、第１例の各変形例の構造が適用されてもよい。
【0177】
＜第４例＞
波長選択部１３１の第４例を説明する。第４例は、第１例と比較して、サブ波長格子の配列が異なる。以下では、第４例と第１例との相違点を中心に説明し、第１例と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
波長選択部１３１の第４例を説明する。第４例は、第１例と比較して、サブ波長格子の配列が異なる。以下では、第４例と第１例との相違点を中心に説明し、第１例と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【0178】
図１６（ａ）～（ｄ）が示すように、第４例の波長選択部１３１において、サブ波長格子は、二次元格子状の配列を有する。
詳細には、図１６（ｂ）が示すように、第１格子領域１３において、複数の第１格子低屈折率部１３ｂは、二次元格子状に配置されている。二次元格子の種類は特に限定されず、互いに異なる方向に延びる２つの平行線群が交差することによって構成される格子の格子点に第１格子低屈折率部１３ｂが位置していればよい。例えば、第１格子低屈折率部１３ｂが構成する二次元格子は、正方格子であってもよいし、六方格子であってもよい。第１格子領域１３における格子構造の周期である第１周期Ｐ１は、二次元格子が延びる各方向において一致している。第１格子高屈折率部１３ａは、複数の第１格子低屈折率部１３ｂの間を埋めており、連続する１つの高屈折率部を構成している。
詳細には、図１６（ｂ）が示すように、第１格子領域１３において、複数の第１格子低屈折率部１３ｂは、二次元格子状に配置されている。二次元格子の種類は特に限定されず、互いに異なる方向に延びる２つの平行線群が交差することによって構成される格子の格子点に第１格子低屈折率部１３ｂが位置していればよい。例えば、第１格子低屈折率部１３ｂが構成する二次元格子は、正方格子であってもよいし、六方格子であってもよい。第１格子領域１３における格子構造の周期である第１周期Ｐ１は、二次元格子が延びる各方向において一致している。第１格子高屈折率部１３ａは、複数の第１格子低屈折率部１３ｂの間を埋めており、連続する１つの高屈折率部を構成している。
【0179】
第１方向に沿った方向から見て、第１格子低屈折率部１３ｂの形状は特に限定されないが、例えば第１格子低屈折率部１３ｂが正方形であると、第１格子領域１３の平均屈折率を規定する面積比率の設定が容易である。
【0180】
図１６（ｃ）が示すように、中間領域１４において、複数の第１中間低屈折率部１４ｂは、第１格子低屈折率部１３ｂと一致した二次元格子状に配置されている。中間領域１４における第１中間低屈折率部１４ｂの配列の周期である第３周期Ｐ３は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。第１方向に沿った方向から見て、第１中間低屈折率部１４ｂの大きさは、第１格子低屈折率部１３ｂと一致する。
【0181】
第１方向に沿った方向から見て、中間高屈折率部１４ａは枠形状を有し、第１中間低屈折率部１４ｂを１つずつ取り囲んでいる。第２中間低屈折率部１４ｃは、互いに隣接する中間高屈折率部１４ａの間を埋めており、連続する１つの低屈折率部を構成している。
【0182】
図１６（ｄ）が示すように、第２格子領域１５において、複数の第２格子高屈折率部１５ａは、第１格子低屈折率部１３ｂと一致した二次元格子状に配置されている。第２格子低屈折率部１５ｂは、複数の第２格子高屈折率部１５ａの間を埋めており、連続する１つの低屈折率部を構成している。第２格子領域１５における格子構造の周期である第２周期Ｐ２は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。
【0183】
ただし、第１方向に沿った方向から見て、第２格子領域１５において点在する第２格子高屈折率部１５ａは、第１格子領域１３において点在する第１格子低屈折率部１３ｂよりも大きい。言い換えれば、第２方向および第３方向の各々において、第２格子高屈折率部１５ａの幅は、第１格子低屈折率部１３ｂの幅よりも大きい。したがって、第２格子低屈折率部１５ｂの幅は、第１格子高屈折率部１３ａの幅よりも小さい。第１方向に沿った方向から見て、第２格子高屈折率部１５ａは、第１格子低屈折率部１３ｂの形状に準じた形状を有する。
【0184】
また、頂部領域１７においても、複数の第１頂部低屈折率部１７ａは、第１格子低屈折率部１３ｂと一致した二次元格子状に配置されている。そして、第２頂部低屈折率部１７ｂは、複数の第１頂部低屈折率部１７ａの間を埋めており、連続する１つの低屈折率部を構成している。頂部領域１７における第１頂部低屈折率部１７ａの配列の周期は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。
【0185】
第４例の波長選択部１３１においても、第１例と同様の原理によって導波モード共鳴現象が起こり、第１格子領域１３で強められた波長域の光と、第２格子領域１５で強められた波長域の光とが、反射光として取り出される。第４例においても、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１は、第１例で示した（式２）によって求められ、第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２は、第１例で示した（式４）によって求められる。そして、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比が、０．５以上２．０以下、より好ましくは０．６２５以上１．６以下であれば、波長選択部１３１において、反射光についての良好な波長選択性が得られる。
【0186】
また、第４例においても、中間高屈折率部１４ａの面積比率Ｒ３について、第１例で示した（式５）が満たされることが好ましい。（式５）が満たされていれば、中間高屈折率部１４ａの幅が、第２格子高屈折率部１５ａよりも外側まで広がらない程度に抑えられるため、中間高屈折率部１４ａの面積比率が大きくなりすぎない。したがって、各格子領域１３，１５からの反射光の強度が良好になる。
【0187】
第４例のように、サブ波長格子を構成する格子要素が二次元格子状に並んでいれば、互いに異なる方向へ偏光している光を格子要素が並ぶ方向ごとにそれぞれ共鳴させることができる。したがって、第１例のように、格子要素が１つの方向のみに沿って並ぶ形態と比較して、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、効率的に反射光が出射される。そのため、反射光の強度がより高められる。
【0188】
特に、格子要素が六方格子状に並んでいれば、格子要素が正方格子状に並ぶ場合と比較して、格子領域１３，１５にて共鳴可能な偏光の方向が多くなるため、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、より効率的に反射光を出射することができる。
【0189】
第４例の波長選択部１３１は、第１例の波長選択部１３１の製造方法において、凸部２１ａの配列を変更することによって製造できる。具体的には、複数の凸部２１ａが二次元格子状に配置された凹凸構造を形成することによって、凹凸構造層２１を形成する。複数の凸部２１ａは互いに離間しており、凸部２１ａ間に位置する凹部２１ｂは連続する１つの凹部を構成している。第４例のように、凸部２１ａが二次元格子状に並んでいると、凸部２１ａの大きさや配置についての自由度が高いため、凸部２１ａと凹部２１ｂとの面積比率の設定に際しての細かな調整が容易である。
【0190】
第４例の波長選択部１３１には、第１例の各変形例の構造が適用されてもよい。また、第２例および第３例の波長選択部に第４例のサブ波長格子の配列が適用されてもよい。すなわち、複数の第４例の波長選択部１３１を第１方向に沿って積層することによって、４つ以上の格子領域を有する波長選択部を構成してもよい。このとき、２以上の共鳴構造部３１において、サブ波長格子を構成する格子要素が並ぶ方向、言い換えれば、二次元格子の延びる方向は、一致していてもよいし、異なっていてもよい。２つの共鳴構造部３１における二次元格子の延びる方向が異なる場合、偏光に関し、より多くの方向に対応して反射光を射出することができる。
【0191】
なお、各格子領域１３，１５において、格子構造の周期は、二次元格子が延びる方向によって異なっていてもよい。こうした構成によれば、二次元格子が延びる方向によって共鳴を起こす波長域を異ならせて、反射光に含まれる波長域や偏光に対する応答性を調整することが可能である。
【0192】
また、凹凸構造層２１の凹凸構造は、互いに離間した複数の凹部と、これらの凹部の間で連続している単一の凸部とから構成されてもよい。すなわち、凹凸構造層２１の凹凸構造は、凸部もしくは凹部である複数の凹凸要素が互いに離間しつつ二次元格子状に並ぶことにより形成されていればよい。
【0193】
以上、本実施形態の表示装置１００によれば、下記に列挙する効果が得られる。
（１）表示装置１００が、第１発光部の発する色の光が射出される副画素領域と、第２発光部の発する色の光が射出される副画素領域と、第１発光部の発した光の波長が変換された色の光が射出される副画素領域とを有している。したがって、２種類の発光部１１１を用いて３種類の色の副画素領域が実現できるため、発光層１１０の形成に要する負荷の軽減が可能である。そして、波長変換部１２１上に、波長変換部１２１を透過した発光部１１１からの光を選択的に反射する波長選択部１３１が配置されているため、波長変換部１２１での変換後の光に混じって発光部１１１からの光が表示装置１００の表側に射出されることが抑えられる。それゆえ、副画素領域の色が鮮明となり、表示される画像での混色を抑制することができる。また、波長選択部１３１で反射された光が再び波長変換部１２１に入ることにより励起光として用いられるため、波長変換部１２１から射出される光の強度が高められる。
（１）表示装置１００が、第１発光部の発する色の光が射出される副画素領域と、第２発光部の発する色の光が射出される副画素領域と、第１発光部の発した光の波長が変換された色の光が射出される副画素領域とを有している。したがって、２種類の発光部１１１を用いて３種類の色の副画素領域が実現できるため、発光層１１０の形成に要する負荷の軽減が可能である。そして、波長変換部１２１上に、波長変換部１２１を透過した発光部１１１からの光を選択的に反射する波長選択部１３１が配置されているため、波長変換部１２１での変換後の光に混じって発光部１１１からの光が表示装置１００の表側に射出されることが抑えられる。それゆえ、副画素領域の色が鮮明となり、表示される画像での混色を抑制することができる。また、波長選択部１３１で反射された光が再び波長変換部１２１に入ることにより励起光として用いられるため、波長変換部１２１から射出される光の強度が高められる。
【0194】
（２）赤色副画素領域１００Ｒにて、青色発光部１１１Ｂからの青色光が赤色光に変換されて射出される。青色副画素領域１００Ｂでは、青色発光部１１１Ｂからの青色光が変換を経ずに射出され、緑色副画素領域１００Ｇでは、緑色発光部１１１Ｇからの緑色光が変換を経ずに射出される。これにより、青色発光部１１１Ｂと緑色発光部１１１Ｇとの２種類の発光部１１１を用いて、三色の副画素領域を実現することができる。したがって、発光部１１１がＬＥＤを備える場合には、１つの基板上に各発光部１１１を形成することができる。
【0195】
また、緑色光から赤色光を生成する場合と比較して、より短波長の光から赤色光が生成されるため、波長変換部１２１で大きな発光が得られやすい。さらに、波長選択部１３１が、短波長領域である青色波長域を反射する。こうした波長選択部１３１であれば、上述した低屈折率材料や高屈折率材料のうち入手しやすい材料から好適な屈折率の各領域を形成することが容易である。
【0196】
（３）赤色副画素領域１００Ｒにて、緑色発光部１１１Ｇからの緑色光が赤色光に変換されて射出される。青色副画素領域１００Ｂでは、青色発光部１１１Ｂからの青色光が変換を経ずに射出され、緑色副画素領域１００Ｇでは、緑色発光部１１１Ｇからの緑色光が変換を経ずに射出される。これにより、青色発光部１１１Ｂと緑色発光部１１１Ｇとの２種類の発光部１１１を用いて、三色の副画素領域を実現することができる。したがって、発光部１１１がＬＥＤを備える場合には、１つの基板上に各発光部１１１を形成することができる。
【0197】
（４）波長変換部１２１が、無機蛍光体または量子ドットを備えることにより、励起を利用した波長の変換が好適に可能である。特に、波長変換部１２１が量子ドットを備えていれば、変換後の光として、単色性の高い光が得られる。
【0198】
（５）発光部１１１が、発光素子としてマイクロＬＥＤを備えることにより、単色性の高い光の放出が可能であるとともに、低電力での駆動が可能である。また、表示装置１００において、高輝度かつ広視野角で高精細な画像の表示が可能である。
【0199】
（６）波長選択部１３１が、サブ波長周期で並ぶ凹凸構造を表面に有する凹凸構造層２１と、凹凸構造層２１の凹凸構造に追従した形状を有する高屈折率層２２と、高屈折率層２２上に位置する低屈折率層２３とを備える。こうした構造であれば、２つのサブ波長格子が低屈折率材料で埋め込まれているため、導波モード共鳴による波長選択性の高い反射光が得られ、また、反射光の強度も高められる。
【0200】
（７）低屈折率層２３が、高屈折率層２２の表面の凹凸に追従した表面形状を有するため、低屈折率層２３の厚さおよび屈折率の調整により、各格子領域１３，１５で強められた反射光とは異なる波長域の光が打ち消されて、こうした光が反射光とともに射出されることを抑えることができる。したがって、波長選択部１３１の波長選択性が高められる。
【0201】
（８）凹凸構造層２１は、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、および、熱可塑性樹脂のいずれかから形成され、低屈折率層２３は、無機化合物から形成されている。これにより、凹凸構造層２１の製造方法として、ナノインプリントの採用が可能であるため、微細な凹凸を好適に形成できる。また、低屈折率層２３の製造方法として、物理気相成長法の採用が可能であるため、低屈折率層２３を下層の凹凸に沿った形状に好適に形成できる。このように、低屈折率材料の使い分けによって、凹凸構造層２１と低屈折率層２３との好適な形成が可能であり、凹凸構造層２１と低屈折率層２３との屈折率を異ならせることも容易である。
【0202】
（９）第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比が、０．５以上２．０以下、より好ましくは０．６２５以上１．６以下であることにより、波長選択部１３１の波長選択性がより高められる。
【0203】
（１０）中間領域１４における中間高屈折率部１４ａの面積比率Ｒ３について、Ｒ３≦Ｒ１＋Ｒ２－１が満たされることにより、中間高屈折率部１４ａの幅が小さく抑えられるため、中間領域１４の平均屈折率が過度に大きくなることが抑えられる。したがって、格子領域１３，１５とその隣接領域との平均屈折率の差が良好に確保されるため、導波モード共鳴現象によって得られる各格子領域１３，１５からの反射光の強度が良好になる。
【0204】
（１１）波長選択部１３１が、第１方向に並ぶ複数の共鳴構造部３１を備えることにより、波長選択部１３１が４つ以上の格子領域１３，１５を備える。そのため、波長選択部１３１の波長選択性の向上や、反射光の波長域の調整や、偏光に対する応答性の調整が可能である。
【0205】
［変形例］
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。以下の変形例は互いに組み合わせて実施してもよい。
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。以下の変形例は互いに組み合わせて実施してもよい。
【0206】
・複数の赤色副画素領域１００Ｒは、青色発光部１１１Ｂの発する青色光から変換された赤色光を射出する赤色副画素領域１００Ｒと、緑色発光部１１１Ｇの発する緑色光から変換された赤色光を射出する赤色副画素領域１００Ｒとを含んでいてもよい。この場合、波長制御層１２０は、青色発光部１１１Ｂ上に位置する青赤変換部１２１ＢＲと、緑色発光部１１１Ｇ上に位置する緑赤変換部１２１ＧＲとを備える。また、フィルタ層１３０は、青赤変換部１２１ＢＲ上に位置する青赤選択部１３１ＢＲと、緑赤変換部１２１ＧＲ上に位置する緑赤選択部１３１ＧＲとを備える。
【0207】
・フィルタ層１３０の波長選択部１３１において、基材１１が波長変換部１２１に向けられ、頂部領域１７が表示装置１００の表側に向けられる場合、すなわち、低屈折率層２３の凹凸が表示装置１００の表側に向けられる場合には、低屈折率層２３の凹凸が、非選択部１３２から連続する透明樹脂膜によって埋められてもよい。これにより、各副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの平坦化が可能である。この場合、非選択部１３２は、可視波長域の全域に吸収を有さない材料から形成され、非選択部１３２における可視領域の光の透過率は１００％に近いことが好ましい。具体的には、非選択部１３２には、アクリル系のクリアレジストが用いられればよい。
【0208】
・フィルタ層１３０の非選択部１３２は、透過部１２２を透過した光の明るさを、波長選択部１３１から射出された光の明るさに合わせるように調整する機能を有していてもよい。これにより、発光部１１１が所定の発光量であるときに、各副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに視認される色の鮮やかさ等にばらつきが生じることが抑えられるため、表示される画像での的確な色彩の再現が可能である。例えば、非選択部１３２は、透過部１２２を透過した光の一部を吸収することで、表示装置１００の表側に射出される光の強度を弱めてもよい。
【0209】
・フィルタ層１３０において、波長選択部１３１と非選択部１３２とが連続していてもよい。例えば、波長選択部１３１を構成する低屈折率材料や高屈折率材料からなる層が、非選択部１３２まで延びていてもよい。この場合、上記低屈折率材料や高屈折率材料からなる層は、非選択部１３２においては平膜状を有していればよい。
【0210】
・フィルタ層１３０、もしくは他の層は、各副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの境界部分に、隔壁を備えていてもよい。これにより、各副画素領域１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂからの光が混ざって見えることが抑えられ、鮮明な色の表現が可能である。隔壁としては、反射隔壁が好適に用いられるが、吸収隔壁を用いてもよい。反射隔壁は、例えば、クリアレジストからなる枠形状の構造体をアルミニウムで被覆した構造、あるいは、樹脂と光散乱粒子とを含む材料から構成される白色のレジストからなる枠形状の構造を有する。当該白色のレジストとしては、例えば、ＴｉＯ２やＺｒＯ２からなる白色顔料が分散された樹脂材料が用いられる。吸収隔壁は、例えば、カーボンブラック等の遮光性を有する黒色色素が添加された樹脂材料から構成される。
【0211】
・表示装置１００は、赤色光、緑色光、青色光の三色の光を用いて色を表現する装置でなくてもよく、表示装置１００の色の表現方式は限定されない。表示装置１００は、表示装置１００の色の表現方式に応じた種類の副画素領域を有していればよい。発光層１１０は、第１波長域の光を発する複数の第１発光部と、第１波長域とは異なる第２波長域の光を発する複数の第２発光部とを備えていればよく、第１波長域と第２波長域とは、青色波長域および緑色波長域とは異なっていてもよいし、発光層１１０がさらに、第１波長域および第２波長域とは異なる波長域の光を発する発光部を備えていてもよい。例えば、発光部がマイクロＬＥＤを備える場合、第１波長域および第２波長域は、窒化ガリウム系半導体のＰＮ接合構造により放出可能な波長域であればよい。
【0212】
表示装置１００が、第１発光部の発する色の光が射出される副画素領域と、第２発光部が発する色の光が射出される副画素領域と、第１発光部の発した光の波長が変換された色の光が射出される副画素領域とを有していれば、副画素領域の色の種類よりも少ない種類の発光部によって、これらの副画素領域の色が実現できる。そのため、上記（１）の効果が得られる。
【0213】
・波長選択部１３１の中間領域１４は、中間高屈折率部１４ａを有していなくてもよい。すなわち、中間領域１４は、第１中間低屈折率部１４ｂと第２中間低屈折率部１４ｃとから構成されていてもよい。高屈折率層２２の製造条件によっては、中間高屈折率部１４ａを有さない波長選択部１３１、すなわち、凸部２１ａの側面への高屈折率層２２の成膜がない波長選択部１３１の製造が可能である。
【0214】
・頂部領域１７が最表面に位置する形態において、頂部領域１７を覆う保護層が設けられてもよい。この場合、保護層は樹脂等の低屈折率材料から構成され、低屈折率層２３の凹部は保護層によって埋められる。すなわち、第２頂部低屈折率部１７ｂは、低屈折率材料によって充填される。
【符号の説明】
【0215】
１１…基材
１２…第１低屈折率領域
１３…第１格子領域
１３ａ…第１格子高屈折率部
１３ｂ…第１格子低屈折率部
１４…中間領域
１４ａ…中間高屈折率部
１４ｂ…第１中間低屈折率部
１４ｃ…第２中間低屈折率部
１５…第２格子領域
１５ａ…第２格子高屈折率部
１５ｂ…第２格子低屈折率部
１６…第２低屈折率領域
１７…頂部領域
１７ａ…第１頂部低屈折率部
１７ｂ…第２頂部低屈折率部、
１８…境界低屈折率領域
２１…凹凸構造層
２２…高屈折率層
２３…低屈折率層
２４…埋込層
３１，３１Ａ，３１Ｂ…共鳴構造部
３２…凹凸構造体
１００…表示装置
１００Ｒ，１００Ｂ，１００Ｇ…副画素領域
１１０…発光層
１１１，１１１Ｂ，１１１Ｇ…発光部
１２０…波長制御層
１２１，１２１ＢＲ，１２１ＧＲ…波長変換部
１２２，１２２Ｂ，１２２Ｇ…透過部
１３０…フィルタ層
１３１，１３１ＢＲ，１３１ＧＲ…波長選択部
１３２…非選択部
１４０…駆動部。
１２…第１低屈折率領域
１３…第１格子領域
１３ａ…第１格子高屈折率部
１３ｂ…第１格子低屈折率部
１４…中間領域
１４ａ…中間高屈折率部
１４ｂ…第１中間低屈折率部
１４ｃ…第２中間低屈折率部
１５…第２格子領域
１５ａ…第２格子高屈折率部
１５ｂ…第２格子低屈折率部
１６…第２低屈折率領域
１７…頂部領域
１７ａ…第１頂部低屈折率部
１７ｂ…第２頂部低屈折率部、
１８…境界低屈折率領域
２１…凹凸構造層
２２…高屈折率層
２３…低屈折率層
２４…埋込層
３１，３１Ａ，３１Ｂ…共鳴構造部
３２…凹凸構造体
１００…表示装置
１００Ｒ，１００Ｂ，１００Ｇ…副画素領域
１１０…発光層
１１１，１１１Ｂ，１１１Ｇ…発光部
１２０…波長制御層
１２１，１２１ＢＲ，１２１ＧＲ…波長変換部
１２２，１２２Ｂ，１２２Ｇ…透過部
１３０…フィルタ層
１３１，１３１ＢＲ，１３１ＧＲ…波長選択部
１３２…非選択部
１４０…駆動部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
