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特開2024-110636超撥イオン液体基板、レーザー発振装置、ディスプレイ、レーザー発振装置の製造方法
(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】P2024110636
(43)【公開日】2024-08-16
(54)【発明の名称】超撥イオン液体基板、レーザー発振装置、ディスプレイ、レーザー発振装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01S 3/213 20060101AFI20240808BHJP
【ＦＩ】
H01S3/213
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023015332
(22)【出願日】2023-02-03
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、戦略的創造研究推進事業「自己組織化トポロジカル有機マクロ共振器の開発」「細胞トラッキングのための生体適合性レーザー発振子の開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】504171134
【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100152272
【弁理士】
【氏名又は名称】川越 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100181722
【弁理士】
【氏名又は名称】春田 洋孝
(72)【発明者】
【氏名】山岸 洋
(72)【発明者】
【氏名】加藤 雅都
(72)【発明者】
【氏名】山本 洋平
(72)【発明者】
【氏名】宮川 順之介
【テーマコード（参考）】
5F172
【Ｆターム（参考）】
5F172AF12
5F172DD10
5F172EE12
5F172NN23
5F172NQ02
5F172NQ23
5F172WW20
5F172XX10
5F172ZA04
5F172ZZ07
(57)【要約】
【課題】超撥イオン液体基板上に配置した不揮発性液体と蛍光色素とを含むイオン液体からなる液滴に印加する電場を調節することによって、液滴が発光するレーザー光のピークの強度を制御することができる超撥イオン液体基板、超撥イオン液体基板を備えるレーザー発振装置、レーザー発振装置を備えるディスプレイ、およびレーザー発振装置の製造方法を提供する。
【解決手段】導電性基板２と、導電性基板２の表面２ａに形成された撥イオン液体膜３と、を有し、不揮発性液体と蛍光色素とを含むイオン液体からなる液滴１０の撥イオン液体膜３との接触角が１４０°以上である、超撥イオン液体基板１。
【選択図】図１
【解決手段】導電性基板２と、導電性基板２の表面２ａに形成された撥イオン液体膜３と、を有し、不揮発性液体と蛍光色素とを含むイオン液体からなる液滴１０の撥イオン液体膜３との接触角が１４０°以上である、超撥イオン液体基板１。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性基板と、前記導電性基板の表面に形成された撥イオン液体膜と、を有する、超撥イオン液体基板であって、
不揮発性液体と蛍光色素とを含むイオン液体からなる液滴の前記撥イオン液体膜との接触角が１４０°以上である、超撥イオン液体基板。
不揮発性液体と蛍光色素とを含むイオン液体からなる液滴の前記撥イオン液体膜との接触角が１４０°以上である、超撥イオン液体基板。
【請求項2】
前記導電性基板は、ケイ素基板であり、
前記撥イオン液体膜は、前記ケイ素基板の厚み方向に延びる複数のシリコンナノピラーから構成され、
前記シリコンナノピラーは、前記ケイ素基板の表面に沿って互いに離間して配置されており、
前記シリコンナノピラーは二酸化ケイ素とケイ素とからなる、請求項１に記載の超撥イオン液体基板。
前記撥イオン液体膜は、前記ケイ素基板の厚み方向に延びる複数のシリコンナノピラーから構成され、
前記シリコンナノピラーは、前記ケイ素基板の表面に沿って互いに離間して配置されており、
前記シリコンナノピラーは二酸化ケイ素とケイ素とからなる、請求項１に記載の超撥イオン液体基板。
【請求項3】
請求項１に記載の超撥イオン液体基板と、
前記撥イオン液体膜上に配置された前記液滴と、
前記液滴を介して対向する一対の電極と、
前記電極に電圧を印加する電源と、を備える、レーザー発振装置。
前記撥イオン液体膜上に配置された前記液滴と、
前記液滴を介して対向する一対の電極と、
前記電極に電圧を印加する電源と、を備える、レーザー発振装置。
【請求項4】
請求項３に記載のレーザー発振装置と、
前記液滴に励起レーザー光を照射する励起レーザー光源と、を備え、
前記液滴が画素を形成する、ディスプレイ。
前記液滴に励起レーザー光を照射する励起レーザー光源と、を備え、
前記液滴が画素を形成する、ディスプレイ。
【請求項5】
イオン液体に蛍光色素を添加した不揮発性液体を作製する第１の工程と、
請求項１に記載の超撥イオン液体基板の撥イオン液体膜上に、前記不揮発性液体を含む液滴を吐出して配置する第２の工程と、
前記液滴を介して対向するように一対の電極を配置する第３の工程と、
前記電極に電圧を印加する電源を接続する第４の工程と、を有する、レーザー発振装置の製造方法。
請求項１に記載の超撥イオン液体基板の撥イオン液体膜上に、前記不揮発性液体を含む液滴を吐出して配置する第２の工程と、
前記液滴を介して対向するように一対の電極を配置する第３の工程と、
前記電極に電圧を印加する電源を接続する第４の工程と、を有する、レーザー発振装置の製造方法。
【請求項6】
前記第２の工程において、所定のタイミングで所定のサイズの液滴の吐出を可能とする液滴吐出装置を用いる、請求項５に記載のレーザー発振装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超撥イオン液体基板、超撥イオン液体基板を備えるレーザー発振装置、レーザー発振装置を備えるディスプレイ、およびレーザー発振装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、微小レーザー素子は、垂直共振器型面発光レーザー（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ、ＶＣＳＥＬ）やフォトニック結晶等、溶液プリント技術が使えない、無機材料技術に限られていた（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
また、液滴レーザー等の有機レーザーが知られているが、ほとんどの有機レーザーは電気による励起が行えず、ＭＥＭＳミラー等の外部素子によって、ＯＮ／ＯＦＦを制御していた（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００６－２８７０２４号公報
【特許文献2】特表２０１３－５１５３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、不揮発性液体と蛍光色素とを含むイオン液体からなる液滴に印加する電場を調節することによって、液滴が発光するレーザー光のピークの強度を制御することができる超撥イオン液体基板、超撥イオン液体基板を備えるレーザー発振装置、レーザー発振装置を備えるディスプレイ、およびレーザー発振装置の製造方法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】
【0006】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］導電性基板と、前記導電性基板の表面に形成された撥イオン液体膜と、を有する、超撥イオン液体基板であって、
不揮発性液体と蛍光色素とを含むイオン液体からなる液滴の前記撥イオン液体膜との接触角が１４０°以上である、超撥イオン液体基板。
［２］前記導電性基板は、ケイ素基板であり、
前記撥イオン液体膜は、前記ケイ素基板の厚み方向に延びる複数のシリコンナノピラーから構成され、
前記シリコンナノピラーは、前記ケイ素基板の表面に沿って互いに離間して配置されており、
前記シリコンナノピラーは二酸化ケイ素とケイ素とからなる、［１］に記載の超撥イオン液体基板。
［３］［１］に記載の超撥イオン液体基板と、
前記撥イオン液体膜上に配置された、前記液滴と、
前記液滴を介して対向する一対の電極と、
前記電極に電圧を印加する電源と、を備える、レーザー発振装置。
［４］［３］に記載のレーザー発振装置と、
前記液滴に励起レーザー光を照射する励起レーザー光源と、を備え、
前記液滴が画素を形成する、ディスプレイ。
［５］イオン液体に蛍光色素を添加した不揮発性液体を作製する第１の工程と、
請求項１に記載の超撥イオン液体基板の撥イオン液体膜上に、前記不揮発性液体を含む液滴を吐出して配置する第２の工程と、
前記液滴を介して対向するように一対の電極を配置する第３の工程と、
前記電極に電圧を印加する電源を接続する第４の工程と、を有する、レーザー発振装置の製造方法。
［６］前記第２の工程において、所定のタイミングで所定のサイズの液滴の吐出を可能とする液滴吐出装置を用いる、［５］に記載のレーザー発振装置の製造方法。
［１］導電性基板と、前記導電性基板の表面に形成された撥イオン液体膜と、を有する、超撥イオン液体基板であって、
不揮発性液体と蛍光色素とを含むイオン液体からなる液滴の前記撥イオン液体膜との接触角が１４０°以上である、超撥イオン液体基板。
［２］前記導電性基板は、ケイ素基板であり、
前記撥イオン液体膜は、前記ケイ素基板の厚み方向に延びる複数のシリコンナノピラーから構成され、
前記シリコンナノピラーは、前記ケイ素基板の表面に沿って互いに離間して配置されており、
前記シリコンナノピラーは二酸化ケイ素とケイ素とからなる、［１］に記載の超撥イオン液体基板。
［３］［１］に記載の超撥イオン液体基板と、
前記撥イオン液体膜上に配置された、前記液滴と、
前記液滴を介して対向する一対の電極と、
前記電極に電圧を印加する電源と、を備える、レーザー発振装置。
［４］［３］に記載のレーザー発振装置と、
前記液滴に励起レーザー光を照射する励起レーザー光源と、を備え、
前記液滴が画素を形成する、ディスプレイ。
［５］イオン液体に蛍光色素を添加した不揮発性液体を作製する第１の工程と、
請求項１に記載の超撥イオン液体基板の撥イオン液体膜上に、前記不揮発性液体を含む液滴を吐出して配置する第２の工程と、
前記液滴を介して対向するように一対の電極を配置する第３の工程と、
前記電極に電圧を印加する電源を接続する第４の工程と、を有する、レーザー発振装置の製造方法。
［６］前記第２の工程において、所定のタイミングで所定のサイズの液滴の吐出を可能とする液滴吐出装置を用いる、［５］に記載のレーザー発振装置の製造方法。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、不揮発性液体と蛍光色素とを含むイオン液体からなる液滴に印加する電場を調節することによって、液滴が発光するレーザー光のピークの強度を制御することができる超撥イオン液体基板、超撥イオン液体基板を備えるレーザー発振装置、レーザー発振装置を備えるディスプレイ、およびレーザー発振装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施形態に係る超撥イオン液体基板を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る超撥イオン液体基板を示す斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るレーザー発振装置を示す斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るレーザー発振装置を示す斜視図である。
【図5】液滴レーザーの発光スペクトルを測定する顕微発光スペクトル測定装置を示す模式図である。
【図6】実施例１のレーザー発振装置の顕微発光スペクトル測定の結果を示す図である。
【図7】実施例２のレーザー発振装置の顕微発光スペクトル測定の結果を示す図である。
【図8】実施例１のレーザー発振装置の顕微発光スペクトルの繰り返し測定の結果を示す図である。
【図9】実施例２のレーザー発振装置の顕微発光スペクトルの繰り返し測定の結果を示す図である。
【図10】実施例１のレーザー発振装置の照明下の液滴を示す画像である。
【図11】実施例１のレーザー発振装置のＯＦＦ時（０Ｖ）液滴の発光の画像である。
【図12】実施例１のレーザー発振装置のＯＮ時（６０Ｖ）での液滴の発光の画像である。
【図13】実施例２のレーザー発振装置の照明下の液滴を示す画像である。
【図14】実施例２のレーザー発振装置のＯＦＦ時（０Ｖ）液滴の発光の画像である。
【図15】実施例２のレーザー発振装置のＯＮ時（６０Ｖ）での液滴の発光の画像である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の超撥イオン液体基板、超撥イオン液体基板を備えるレーザー発振装置、レーザー発振装置を備えるディスプレイ、およびレーザー発振装置の製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【0010】
［超撥イオン液体基板］
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る超撥イオン液体基板を示す断面図である。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は図示するものに限られないものとする。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る超撥イオン液体基板を示す断面図である。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は図示するものに限られないものとする。
【0011】
図１に示すように、本実施形態の超撥イオン液体基板１は、導電性基板２と、導電性基板２の表面２ａに形成された撥イオン液体膜３とを有する。
【0012】
本実施形態では、図１に示すように、不揮発性液体と蛍光色素とを含むイオン液体からなる液滴１０の撥イオン液体膜３との接触角θが１４０°以上である。
撥イオン液体膜３の表面３ａに対する液滴１０の接触角θは、１４０°以上であり、１６０°以上であることが好ましい。液滴１０の接触角θが１４０°以上であると、液滴１０と撥イオン液体膜３との接触面積が小さいため、撥イオン液体膜３の表面３ａに液滴１０をその形状（球形）を維持したまま保持することができる。また、液滴１０に励起光を照射した場合、液滴１０から撥イオン液体膜３へ漏れ出る発振光が少なくなる。従って、この場合の液滴１０をレーザー発振子として用いた場合、レーザー発振閾値が低くなる。
撥イオン液体膜３の表面３ａに対する液滴１０の接触角θは、１４０°以上であり、１６０°以上であることが好ましい。液滴１０の接触角θが１４０°以上であると、液滴１０と撥イオン液体膜３との接触面積が小さいため、撥イオン液体膜３の表面３ａに液滴１０をその形状（球形）を維持したまま保持することができる。また、液滴１０に励起光を照射した場合、液滴１０から撥イオン液体膜３へ漏れ出る発振光が少なくなる。従って、この場合の液滴１０をレーザー発振子として用いた場合、レーザー発振閾値が低くなる。
【0013】
導電性基板２としては、板状であり、導電性を有し、少なくともその表面２ａに撥イオン液体膜３を形成することができるものであれば、特に限定されないが、ケイ素基板（シリコン基板）、金基板、銀基板、導電層や導線を有する基板等が挙げられる。
【0014】
導電性基板２の表面２ａの平面視した形状は、特に限定されず、例えば円形状、楕円形状、三角形状、正方形状、長方形状、五角以上の多角形状等であってもよい。
【0015】
導電性基板２の厚みは、特に限定されず、撥イオン液体膜３の厚み、液滴１０の粒径等に応じて適宜調整される。導電性基板２の厚み方向における表面２ａの形状は、撥イオン液体膜３を形成することができる形状であればよいが、平坦であることが好ましい。
【0016】
撥イオン液体膜３は、その表面３ａに対する液滴１０の接触角θが１４０°以上である膜である。言い換えれば、撥イオン液体膜３は、液滴１０に対する濡れ性が低い膜である。
【0017】
撥イオン液体膜３の材料としては、特に限定されないが、例えば、フッ素を含む化合物が挙げられる。フッ素を含む化合物としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等が挙げられる。また、基板の表面に直接フッ素原子を結合させた構造等が挙げられる。
【0018】
液滴１０は、イオン性発光色素を含む不揮発性液体からなる略球状の構造体である。なお、本実施形態における略球状の構造体は、露出面（最表面）が、球面または露出方向に凸の曲面を有する構造体を意味する。
【0019】
液滴１０を構成する不揮発性液体としては、２５℃以下の温度で揮発しない液体であるとともに、撥イオン液体膜３の表面３ａに滴下した場合に、表面張力によって球状の構造体を形成することができるものであれば、特に限定されない。不揮発性液体としては、例えば、表面張力が３０ｍＪ／ｍ２を超えるイオン液体、カチオンとしてイミダゾリウム、ピロリジニウム、ピリジ二ウム、ピペリジニウム、アンモニウム、ホスホニウムのいずれかを含むか、または、フルオライド・クロライド・ブロマイド・アイオダイド・テトラフルオロボレート・ヘキサフルオロフォスフェート・ヘキサフルオロアンチモネート・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド・トリフルオロメタンスルホネート・メチルサルフェート・アセテート・ジシアンジアミド・ジメチルフォスフェートのいずれかを含むイオン液体、またはグリセロールが、好適に用いられる。表面張力が３０ｍＪ／ｍ２を超えるイオン液体としては、例えば、下記（１）式で表されるイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、またはグリセロールが好適に用いられる。
【0020】
【化1】
【0021】
イミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩の中でも、下記（２）式で表される１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート（１－ｅｔｙｌ－３－ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ）が好ましい。
【0022】
【化2】
【0023】
不揮発性液体に含まれる蛍光色素（イオン性発光色素）としては、不揮発性液体に溶解するとともに、励起光の照射により、励起光とは異なる波長の光を発光する色素であれば特に限定されない。イオン性発光色素としては、ローダミン、クマリン、ピロメテン、スチルベン、フルオレン、カルバゾール、のいずれかの分子骨格を含む有機色素、例えば、下記（３）式で表される化合物（Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ５２）、下記（４）式で表される化合物（Ｓｔｉｌｂｅｎｅ ４２０）、下記（５）式で表される化合物（Ｐｙｒｒｏｍｅｔｈｅｎｅ ５５６）、下記（６）式で表される化合物（Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ ６Ｇ）が好適に用いられる。
【0024】
【化3】
【0025】
【化4】
【0026】
【化5】
【0027】
【化6】
【0028】
液滴１０において、不揮発性液体に対するイオン性発光色素の含有比（イオン性発光色素／不揮発性液体）は、モル比で、０．０００１以上０．０１以下であることが好ましく、０．００１以上０．００２以下であることがより好ましい。モル比が０．０００１以上であると、液滴１０が均一な球状の構造体となり、励起光が照射された際に十分な光増幅を行うことができる。また、モル比が０．０１以下であると、十分な発光量が得られる。
【0029】
液滴１０は、上記のイオン性発光色素を含む不揮発性液体からなるため、その形状が室温、大気下で数ヶ月以上維持されるとともに、常温、大気下において、長時間にわたって安定に光を発振することができる。また、液滴１０は、不揮発性液体からなるため、弾性変形が可能であり、ガスの流れ等の僅かな外部の力に応じて変形し、レーザー発振波長が変調する。この特性を利用することにより、液滴１０を、例えば流速センサー等に利用することができる。
【0030】
本実施形態の超撥イオン液体基板１によれば、導電性基板２と、導電性基板２の表面２ａに形成された撥イオン液体膜３とを有し、液滴１０の撥イオン液体膜３の表面３ａとの接触角θが１４０°以上であるため、撥イオン液体膜３の表面３ａに液滴１０をその形状（球形）を維持したまま保持することができる。従って、本実施形態の超撥イオン液体基板１を後述する発振装置に用いれば、液滴１０に印加する電場を調節することによって、液滴１０が発光するレーザー光のピークの強度を制御することができる。
【0031】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の一実施形態に係る超撥イオン液体基板を示す斜視図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る超撥イオン液体基板を示す斜視図である。
【0032】
図２に示すように、本実施形態の超撥イオン液体基板２０は、導電性基板２１と、導電性基板２１の表面２１ａに形成された撥イオン液体膜２２とを有する。
【0033】
本実施形態では、導電性基板２１がケイ素基板である。以下、導電性基板２１をケイ素基板２１と言うこともある。
【0034】
本実施形態では、撥イオン液体膜２２が、ケイ素基板２１の厚み方向に延びる複数のシリコンナノピラー２３から構成される。シリコンナノピラー２３は、ケイ素基板２１の表面２１ａに沿って互いに離間して配置されている。シリコンナノピラー２３は、二酸化ケイ素とケイ素とからなる。
【0035】
ケイ素基板２１の表面２１ａの平面視した形状は、特に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、三角形状、正方形状、長方形状、五角以上の多角形状等であってもよい。
【0036】
ケイ素基板２１の厚みは、特に限定されず、撥イオン液体膜２２の厚み、上記液滴１０の粒径等に応じて適宜調整される。ケイ素基板２１の厚み方向における表面２１ａの形状は、撥イオン液体膜２２を形成することができる形状であればよいが、平坦であることが好ましい。
【0037】
撥イオン液体膜２２は、その表面２２ａに対する上記液滴１０の接触角θが１４０°以上である膜である。言い換えれば、撥イオン液体膜２３は、上記液滴１０に対する濡れ性が低い膜である。
【0038】
シリコンナノピラー２３は、ケイ素基板２１上にて、ケイ素基板２１の厚み方向に延びる柱状体である。
シリコンナノピラー２３の最表面（上面）２３ａの平面視した形状は、特に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、三角形状、正方形状、長方形状、五角以上の多角形状等であってもよい。前記形状が円形状である場合、シリコンナノピラー２３の最表面２３ａの直径は、５ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることがより好ましい。前記直径が前記下限値以上であると、シリコンナノピラー２３を構築できる。前記直径が前記上限値以下であると、シリコンナノピラー２３上において、液滴１０の形状がより球状になる。
シリコンナノピラー２３の最表面（上面）２３ａの平面視した形状は、特に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、三角形状、正方形状、長方形状、五角以上の多角形状等であってもよい。前記形状が円形状である場合、シリコンナノピラー２３の最表面２３ａの直径は、５ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることがより好ましい。前記直径が前記下限値以上であると、シリコンナノピラー２３を構築できる。前記直径が前記上限値以下であると、シリコンナノピラー２３上において、液滴１０の形状がより球状になる。
【0039】
シリコンナノピラー２３の高さは、１０ｎｍ以上１０００００ｎｍ以下であることが好ましく、１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることがより好ましい。前記高さが前記下限値以上であると、シリコンナノピラー２３上において、液滴１０の形状がより球状になる。前記高さが前記上限値以下であると、シリコンナノピラー２３を形成しやすくなるとともに、液滴１０を電気的に制御しやすくなる。
シリコンナノピラー２３の高さは、ケイ素基板２１の表面２１ａを基準とする。また、ケイ素基板２１上に形成された全てのシリコンナノピラー２３の高さはほぼ同一となっている。
シリコンナノピラー２３の高さは、ケイ素基板２１の表面２１ａを基準とする。また、ケイ素基板２１上に形成された全てのシリコンナノピラー２３の高さはほぼ同一となっている。
【0040】
シリコンナノピラー２３同士の間隔は、１０ｎｍ以上１００００００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であることがより好ましい。前記間隔が前記下限値以上であると、シリコンナノピラー２３上において、液滴１０の形状がより球状になる。前記間隔が前記上限値以下であると、液滴１０を超撥イオン液体基板２０上で高密度に配置できる。
【0041】
本実施形態の超撥イオン液体基板２０によれば、撥イオン液体膜２２が、ケイ素基板２１の厚み方向に延びる複数のシリコンナノピラー２３から構成され、シリコンナノピラー２３が、ケイ素基板２１の表面２１ａに沿って互いに離間して配置され、シリコンナノピラー２３は二酸化ケイ素からなるため、撥イオン液体膜２２の表面２２ａに液滴１０をその形状（球形）を維持したまま保持することができる。従って、本実施形態の超撥イオン液体基板２０を後述する発振装置に用いれば、液滴１０に印加する電場を調節することによって、液滴１０が発光するレーザー光のピークの強度を制御することができる。
【0042】
［超撥イオン液体基板の製造方法］
本発明の一実施形態に係る超撥イオン液体基板の製造方法について説明する。ここでは、上述の第２の実施形態の超撥イオン液体基板の製造方法を例示する。
本発明の一実施形態に係る超撥イオン液体基板の製造方法について説明する。ここでは、上述の第２の実施形態の超撥イオン液体基板の製造方法を例示する。
【0043】
ケイ素基板の一方の表面に二酸化ケイ素からなる酸化膜を有するＳｉ／ＳｉＯ２基板を用意する。
Ｓｉ／ＳｉＯ２基板の酸化膜上に、スパッタリングにより、金薄膜を形成する。
次に、金薄膜を形成したＳｉ／ＳｉＯ２基板を８００℃で、１時間半～２時間、加熱する。
次に、加熱後の金薄膜を形成したＳｉ／ＳｉＯ２基板を２００℃で、１時間半～２時間、アニーリングする。すると、酸化膜上で、金の自己集合が起こり、複数の粒状の金が、酸化膜の表面に沿って互いに離間して配置する。
次に、粒状の金をマスクとして、六フッ化硫黄（ＳＦ６）で酸化膜のエッチングを行うことにより、ケイ素基板２１の表面２１ａに沿って互いに離間して配置された、複数のシリコンナノピラー２３が得られる。
なお、金薄膜を形成したＳｉ／ＳｉＯ２基板の加熱時間や、酸化膜のエッチング時間を調整することにより、シリコンナノピラー２３の直径と高さを制御することができる。
Ｓｉ／ＳｉＯ２基板の酸化膜上に、スパッタリングにより、金薄膜を形成する。
次に、金薄膜を形成したＳｉ／ＳｉＯ２基板を８００℃で、１時間半～２時間、加熱する。
次に、加熱後の金薄膜を形成したＳｉ／ＳｉＯ２基板を２００℃で、１時間半～２時間、アニーリングする。すると、酸化膜上で、金の自己集合が起こり、複数の粒状の金が、酸化膜の表面に沿って互いに離間して配置する。
次に、粒状の金をマスクとして、六フッ化硫黄（ＳＦ６）で酸化膜のエッチングを行うことにより、ケイ素基板２１の表面２１ａに沿って互いに離間して配置された、複数のシリコンナノピラー２３が得られる。
なお、金薄膜を形成したＳｉ／ＳｉＯ２基板の加熱時間や、酸化膜のエッチング時間を調整することにより、シリコンナノピラー２３の直径と高さを制御することができる。
【0044】
本実施形態の超撥イオン液体基板の製造方法によれば、ケイ素基板２１の表面２１ａを基準として、全てのシリコンナノピラー２３の高さがほぼ同一である超撥イオン液体基板２０が得られる。
【0045】
【0046】
図３に示すように、本実施形態のレーザー発振装置３０は、例えば、上述の実施形態の超撥イオン液体基板２０と、撥イオン液体膜２２上に配置された液滴１０と、液滴１０を介して対向する一対の電極３１，３２と、電極３１，３２に電圧を印加する電源３３とを備える。
【0047】
本実施形態では、電極３１，３２が、ケイ素基板２１の表面２１ａの一方向（図３では長さ方向）に沿って配置されている。また、電極３１，３２は、超撥イオン液体基板２０の撥イオン液体膜２２上に配置された液滴１０を介して配置されている。さらに、電極３１，３２は、液滴１０に触れることなく、液滴１０の近傍に配置されている。
【0048】
電極３１，３２としては、特に限定されないが、例えば、銅電極、金電極、酸化インジウムスズ電極、不純物をドーピングしたシリコン等が挙げられる。
【0049】
電源３３としては、電極３１，３２に電圧を印加することができるものであれば、特に限定されないが、例えば、直流電源と交流電源が挙げられる。
【0050】
ケイ素基板２１の表面２１ａ側から平面視（撥イオン液体膜２２の厚み方向から平面視）した液滴１０の直径は、１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上８０μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以上３０μｍ以下であることがさらに好ましい。液滴１０の直径が１μｍ以上であると、励起光が照射されたときに、内部でウィスパリング・ギャレリー・モード（Ｗｈｉｓｐｅｒｉｎｇ Ｇａｌｌｅｒｙ Ｍｏｄｅ、ＷＧＭ）発振が起きる。液滴１０の直径が１ｍｍ以下であると、液滴１０は、撥イオン液体膜２２の表面２２ａ上にて、長期間形状を維持することができるとともに、撥イオン液体膜２２の表面２２ａに対して密着性を有する。
【0051】
撥イオン液体膜２２の表面２２ａに対する液滴１０の接触角θは、１４０°以上であることが好ましく、１６０°以上であることがより好ましい。液滴１０の接触角θが１４０°以上であると、液滴１０と撥イオン液体膜３との接触面積が小さいため、液滴１０から撥イオン液体膜２２へ漏れ出る発振光が少なくなる。この場合の液滴１０をレーザー発振子として用いた場合、レーザー発振閾値が低くなる。
【0052】
なお、本実施形態のレーザー発振装置３０では、超撥イオン液体基板２０の代わりに、超撥イオン液体基板１を用いてもよい。
【0053】
本実施形態のレーザー発振装置３０によれば、超撥イオン液体基板２０と、液滴１０と、電極３１，３２と、電源３３とを備え、電極３１，３２が、ケイ素基板２１の表面２１ａの一方向に沿って配置され、電極３１，３２が、超撥イオン液体基板２０の撥イオン液体膜２２上に配置された液滴１０を介して配置されているため、電極３１，３２に印加する電圧を高くしていくと、液滴１０が発光するレーザー光のピークの強度が強くなる。
【0054】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の一実施形態に係るレーザー発振装置を示す斜視図である。
図４は、本発明の一実施形態に係るレーザー発振装置を示す斜視図である。
【0055】
図４に示すように、本実施形態のレーザー発振装置４０は、例えば、上述の実施形態の超撥イオン液体基板２０と、撥イオン液体膜２２上に配置された液滴１０と、液滴１０を介して対向する一対の電極４１，４２と、電極４１，４２に電圧を印加する電源４３と、撥イオン液体膜２２上にて、液滴１０を囲むスペーサ４４とを備える。
【0056】
本実施形態では、電極４１，４２が、ケイ素基板２１の厚み方向に沿って配置されている。また、電極４１，４２は、超撥イオン液体基板２０の撥イオン液体膜２２上に配置された液滴１０を介して配置されている。すなわち、電極４１，４２は、ケイ素基板２１の厚み方向にて、液滴１０を挟むように配置されている。さらに、電極４２は、液滴１０に触れることなく、液滴１０の近傍に配置されている。
【0057】
電極４２としては、透明基板４２Ａと、透明基板４１Ａの一面に設けられた透明導電性膜４２Ｂとを有する透明導電性基板が挙げられる。
透明基板４２Ａとしては、例えば、ガラス基板、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルからなる基板等が挙げられる。
透明導電性膜４２Ｂとしては、例えば、酸化インジウムと酸化スズの混合物であるＩＴＯ（Ｔｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる薄膜等が挙げられる。
透明基板４２Ａとしては、例えば、ガラス基板、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルからなる基板等が挙げられる。
透明導電性膜４２Ｂとしては、例えば、酸化インジウムと酸化スズの混合物であるＩＴＯ（Ｔｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる薄膜等が挙げられる。
【0058】
電源４３としては、上記の電源４３と同様のものが用いられる。
【0059】
スペーサ４４は、液滴１０を囲むように配置され、電極４２と液滴１０が接しないようにするためのものである。本実施形態では、液滴１０を囲むように配置されたスペーサ４４を介して、電極４１に対して電極４２が配置されている。
【0060】
スペーサ４４としては、例えば、樹脂等の絶縁性フィルムの両面に粘着剤層が形成された両面テープが挙げられる。
【0061】
本実施形態のレーザー発振装置４０によれば、超撥イオン液体基板２０と、液滴１０と、電極４１，４２と、電源４３とを備え、電極４１，４２が、ケイ素基板２１の厚み方向に沿って配置され、かつ、電極４１，４２が、ケイ素基板２１の厚み方向にて、液滴１０を挟むように配置されているため、電極４１，４２に印加する電圧を高くしていくと、液滴１０が発光するレーザー光のピークの強度が弱くなる。
【0062】
［レーザー発振装置の製造方法］
本発明の一実施形態に係るレーザー発振装置の製造方法は、イオン液体に蛍光色素を添加した不揮発性液体を作製する第１の工程と、上述の実施形態の超撥イオン液体基板の撥イオン液体膜上に、前記不揮発性液体を含む液滴を吐出して配置する第２の工程と、前記液滴を介して対向するように一対の電極を配置する第３の工程と、前記電極に電圧を印加する電源を接続する第４の工程と、を有する。
本発明の一実施形態に係るレーザー発振装置の製造方法は、イオン液体に蛍光色素を添加した不揮発性液体を作製する第１の工程と、上述の実施形態の超撥イオン液体基板の撥イオン液体膜上に、前記不揮発性液体を含む液滴を吐出して配置する第２の工程と、前記液滴を介して対向するように一対の電極を配置する第３の工程と、前記電極に電圧を印加する電源を接続する第４の工程と、を有する。
【0063】
（第１の工程）
第１の工程では、イオン液体に、蛍光色素を添加し、所定の時間（約１０分間）の加熱と超音波処理を行って溶解させた不揮発性液体を作製する。蛍光色素の添加量は、不揮発性液体に対するイオン性発光色素の含有比が、０．０００１以上、０．０１以下となるように、好ましくは０．００１以上、０．００２以下となるように調整する。作製した不揮発性液体に対しては、メンブレンフィルター（孔径０．２０μｍ程度）を用いて濾過し、不純物粒子等の除去を行うことが好ましい。
第１の工程では、イオン液体に、蛍光色素を添加し、所定の時間（約１０分間）の加熱と超音波処理を行って溶解させた不揮発性液体を作製する。蛍光色素の添加量は、不揮発性液体に対するイオン性発光色素の含有比が、０．０００１以上、０．０１以下となるように、好ましくは０．００１以上、０．００２以下となるように調整する。作製した不揮発性液体に対しては、メンブレンフィルター（孔径０．２０μｍ程度）を用いて濾過し、不純物粒子等の除去を行うことが好ましい。
【0064】
（第２の工程）
第２の工程では、上述の実施形態の超撥イオン液体基板の撥イオン液体膜上に、上記不揮発性液体を含む液滴を吐出して配置する。
不揮発性液体を含む液滴を吐出する方法は、特に限定されないが、例えば、液滴吐出装置を用いる方法等が挙げられる。これらの中でも、インクジェットプリンタと同様の構成により、所定のタイミングで所定のサイズの液滴の吐出を可能とする液滴吐出装置を用いる方法が好ましい。また、液滴吐出装置を用いることにより、大気中にて、撥イオン液体膜上の所定の位置に、レーザー発振子としての機能を有する液滴を滴下することができる。また、液滴吐出装置に備えられた液滴吐出部の位置を変えながら液滴を吐出することにより、撥イオン液体膜上の複数の位置に液滴を滴下することができ、複数の液滴による、アレイ状等の所定の配置を形成することもできる。
第２の工程では、上述の実施形態の超撥イオン液体基板の撥イオン液体膜上に、上記不揮発性液体を含む液滴を吐出して配置する。
不揮発性液体を含む液滴を吐出する方法は、特に限定されないが、例えば、液滴吐出装置を用いる方法等が挙げられる。これらの中でも、インクジェットプリンタと同様の構成により、所定のタイミングで所定のサイズの液滴の吐出を可能とする液滴吐出装置を用いる方法が好ましい。また、液滴吐出装置を用いることにより、大気中にて、撥イオン液体膜上の所定の位置に、レーザー発振子としての機能を有する液滴を滴下することができる。また、液滴吐出装置に備えられた液滴吐出部の位置を変えながら液滴を吐出することにより、撥イオン液体膜上の複数の位置に液滴を滴下することができ、複数の液滴による、アレイ状等の所定の配置を形成することもできる。
【0065】
（第３の工程）
第３の工程では、液滴を介して対向するように一対の電極を配置する。
第３の工程では、例えば、図３に示すレーザー発振装置３０のように、電極３１，３２を、ケイ素基板２１の表面２１ａの一方向に沿って配置するとともに、超撥イオン液体基板２０の撥イオン液体膜２２上に配置された液滴１０を介して配置する。
また、第３の工程では、例えば、図４に示すレーザー発振装置４０のように、電極４１，４２を、超撥イオン液体基板２０の厚み方向に沿って配置するとともに、超撥イオン液体基板２０の撥イオン液体膜２２上に配置された液滴１０を介して配置する。この際、液滴１０を囲むようにスペーサ４４を配置して、スペーサ４４を介して、電極４１に対して電極４２を配置する。
第３の工程では、液滴を介して対向するように一対の電極を配置する。
第３の工程では、例えば、図３に示すレーザー発振装置３０のように、電極３１，３２を、ケイ素基板２１の表面２１ａの一方向に沿って配置するとともに、超撥イオン液体基板２０の撥イオン液体膜２２上に配置された液滴１０を介して配置する。
また、第３の工程では、例えば、図４に示すレーザー発振装置４０のように、電極４１，４２を、超撥イオン液体基板２０の厚み方向に沿って配置するとともに、超撥イオン液体基板２０の撥イオン液体膜２２上に配置された液滴１０を介して配置する。この際、液滴１０を囲むようにスペーサ４４を配置して、スペーサ４４を介して、電極４１に対して電極４２を配置する。
【0066】
（第４の工程）
第４の工程では、液滴を介して対向するように配置した一対の電極に、電源を接続する。
第４の工程では、液滴を介して対向するように配置した一対の電極に、電源を接続する。
【0067】
以上により、上述の実施形態の発振装置が得られる。
【0068】
本実施形態の発振装置の製造方法によれば、レーザー発振子としての機能を有する液滴を備える発振装置を、容易に製造することができる。
【0069】
［ディスプレイ］
本実施形態のディスプレイは、例えば、上述の実施形態のレーザー発振装置３０と、液滴１０に励起レーザー光を照射する励起レーザー光源とを備える。
本実施形態では、ディスプレイが、液滴１０からなる画素を有する。
本実施形態のディスプレイは、例えば、上述の実施形態のレーザー発振装置３０と、液滴１０に励起レーザー光を照射する励起レーザー光源とを備える。
本実施形態では、ディスプレイが、液滴１０からなる画素を有する。
【0070】
本実施形態のディスプレイでは、発振装置３０の代わりに、レーザー発振装置４０を用いてもよい。
【0071】
本実施形態のディスプレイによれば、レーザー発振装置３０と、液滴１０に励起レーザー光を照射する励起レーザー光源とを備え、液滴１０からなる画素を有するため、発色が非常にきれいなディスプレイが得られる。また、本実施形態のディスプレイによれば、少ないエネルギーで高速でＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができるため、エネルギー効率に優れるディスプレイが得られる。また、本実施形態のディスプレイによれば、指向性に優れる光を発光することができるため、画像や映像を立体的に浮かび上がらせることができるディスプレイが得られる。
【0072】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、実施の形態はこの発明の例示にしか過ぎないものである。よって、この発明は実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施の形態に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、実施の形態に複数の実施例や変形例がこの発明のものとして開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。さらに、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。
【実施例0073】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0074】
［実施例１］
（レーザー発振装置の作製）
図３に示すレーザー発振装置３０を作製した。
超撥イオン液体基板２０上に、一対の電極３１，３２を、ケイ素基板２１の表面２１ａの一方向に沿って配置した。電極３１と電極３２の間隔を１００μｍとした。電極３１，３２としては、板状の銅電極を用いた。
次に、電極３１と電極３２の間に、インクジェット法により、Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ５２を含む１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラートからなる液滴１０を滴下した。
次に、電極３１と電極３２に、電源３３（商品名：Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２２８０Ｓ－６０－３、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製）を接続し、レーザー発振装置３０を得た。
（レーザー発振装置の作製）
図３に示すレーザー発振装置３０を作製した。
超撥イオン液体基板２０上に、一対の電極３１，３２を、ケイ素基板２１の表面２１ａの一方向に沿って配置した。電極３１と電極３２の間隔を１００μｍとした。電極３１，３２としては、板状の銅電極を用いた。
次に、電極３１と電極３２の間に、インクジェット法により、Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ５２を含む１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラートからなる液滴１０を滴下した。
次に、電極３１と電極３２に、電源３３（商品名：Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２２８０Ｓ－６０－３、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製）を接続し、レーザー発振装置３０を得た。
【0075】
［実施例２］
（発振装置の作製）
図４に示すレーザー発振装置４０を作製した。
超撥イオン液体基板２０の撥イオン液体膜２２上に、インクジェット法により、Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ５２を含む１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラートからなる液滴１０を滴下した。
次に、液滴１０を囲むように、厚さ１００μｍの両面テープからなるスペーサ４４を、撥イオン液体膜２２の表面２２ａに貼り付けた。
次に、スペーサ４４を介して、撥イオン液体膜２２上にＩＴＯ薄膜が蒸着されたガラス基板からなる電極４２を貼り付けた。
次に、電極４１と電極４２に、電源４３（商品名：Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２２８０Ｓ－６０－３、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製）を接続し、レーザー発振装置４０を得た。
（発振装置の作製）
図４に示すレーザー発振装置４０を作製した。
超撥イオン液体基板２０の撥イオン液体膜２２上に、インクジェット法により、Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ５２を含む１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラートからなる液滴１０を滴下した。
次に、液滴１０を囲むように、厚さ１００μｍの両面テープからなるスペーサ４４を、撥イオン液体膜２２の表面２２ａに貼り付けた。
次に、スペーサ４４を介して、撥イオン液体膜２２上にＩＴＯ薄膜が蒸着されたガラス基板からなる電極４２を貼り付けた。
次に、電極４１と電極４２に、電源４３（商品名：Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２２８０Ｓ－６０－３、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製）を接続し、レーザー発振装置４０を得た。
【0076】
［静電場の印加方法］
実施例１で得られたレーザー発振装置３０の電極３１，３２、および、実施例２で得られたレーザー発振装置４０の電極４１，４２への静電場の印加には、直流電源である電源３３，４３を用いた。この電源３３，４３に、抵抗、発光ダイオード、ヒューズ等を装着して、レーザー発振装置３０，４０に静電場を印加した。
実施例１で得られたレーザー発振装置３０の電極３１，３２、および、実施例２で得られたレーザー発振装置４０の電極４１，４２への静電場の印加には、直流電源である電源３３，４３を用いた。この電源３３，４３に、抵抗、発光ダイオード、ヒューズ等を装着して、レーザー発振装置３０，４０に静電場を印加した。
【0077】
［顕微発光スペクトル測定方法］
液滴レーザーの発光スペクトルの測定方法としては、図５に示すような顕微発光スペクトル測定装置を用いた。
図５に示す顕微発光スペクトル測定装置１００は、励起光源１１０と、ＮＤフィルタ１２０と、発光検出器１３０と、バンドパスフィルタ１４０と、ダイクロイックミラー１５０と、対物レンズ１６０とを備える。
液滴レーザーの発光スペクトルの測定方法としては、図５に示すような顕微発光スペクトル測定装置を用いた。
図５に示す顕微発光スペクトル測定装置１００は、励起光源１１０と、ＮＤフィルタ１２０と、発光検出器１３０と、バンドパスフィルタ１４０と、ダイクロイックミラー１５０と、対物レンズ１６０とを備える。
【0078】
励起光源１１０は、超撥イオン液体基板２０の撥イオン液体膜２２上に配置された液滴１０に、レーザー光（励起光）を照射する。励起光源１１０としては、波長３５５ｎｍの光を、周波数０．１Ｈｚ～１００ＭＨｚで発光するか、もしくは連続光で発光するものが用いられる。
【0079】
ＮＤフィルタ１２０は、励起光源１１０が発光したレーザー光の光量を落とす。
【0080】
発光検出器１３０は、液滴１０からの発光を検出する。
【0081】
バンドパスフィルタ１４０は、液滴１０からの発光のうち、発光検出器１３０で検出する光のみを透過する。
【0082】
ダイクロイックミラー１５０は、励起光源１１０から発せられた光を反射して、その光の光路を液滴１０側に向ける。また、ダイクロイックミラー１５０は、液滴１０から発するレーザー光（発光）を透過し、発光検出器１３０側に向ける。
【0083】
対物レンズ１６０は、励起光源１１０から発せられた励起光を収束して、液滴１０に照射する。また、対物レンズ１６０は、液滴１０から発するレーザー光（発光）を収束する。
【0084】
顕微発光スペクトル測定装置１００では、励起光源１１０からレーザー光（励起光）を発すると、そのレーザー光がダイクロイックミラー１５０で反射し、さらに、対物レンズ１６０で収束されて、液滴１０に照射される。
液滴１０にレーザー光が照射されると、液滴１０は、内部でウィスパリング・ギャレリー・モード（ＷＧＭ）発振する。これにより、液滴１０はレーザー光を発する。
液滴１０が発するレーザー光は、ダイクロイックミラー１５０を透過して、発光検出器１３０に入射する。
発光検出器１３０では、受光した蛍光のスペクトルを測定する。スペクトルには、光共振に由来する周期的な鋭いピークが現れる。発光検出器１３０では、一定時間毎に、スペクトルを計測する。
液滴１０にレーザー光が照射されると、液滴１０は、内部でウィスパリング・ギャレリー・モード（ＷＧＭ）発振する。これにより、液滴１０はレーザー光を発する。
液滴１０が発するレーザー光は、ダイクロイックミラー１５０を透過して、発光検出器１３０に入射する。
発光検出器１３０では、受光した蛍光のスペクトルを測定する。スペクトルには、光共振に由来する周期的な鋭いピークが現れる。発光検出器１３０では、一定時間毎に、スペクトルを計測する。
【0085】
［評価］
（実施例１のレーザー発振装置の顕微発光スペクトル測定）
実施例１のレーザー発振装置に印加する電圧を変化させた際の顕微発光スペクトルの変化を図６に示す。電圧を０Ｖ、１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ、４０Ｖ、５０Ｖ、６０Ｖ、０Ｖと変化させた。
図６に示すように、電圧を高くしていくと、レーザーピークの強度が強くなる傾向が見られた。
（実施例１のレーザー発振装置の顕微発光スペクトル測定）
実施例１のレーザー発振装置に印加する電圧を変化させた際の顕微発光スペクトルの変化を図６に示す。電圧を０Ｖ、１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ、４０Ｖ、５０Ｖ、６０Ｖ、０Ｖと変化させた。
図６に示すように、電圧を高くしていくと、レーザーピークの強度が強くなる傾向が見られた。
【0086】
（実施例２のレーザー発振装置の顕微発光スペクトル測定）
実施例２のレーザー発振装置に印加する電圧を変化させた際の顕微発光スペクトルの変化を図７に示す。電圧を０Ｖ、１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ、４０Ｖ、５０Ｖ、６０Ｖ、０Ｖと変化させた。
図７に示すように、電圧を高くしていくと、レーザーピークの強度が弱くなる傾向が見られた。実施例１のレーザー発振装置とは全く逆の結果が得られた。このメカニズムの１つとしては、電場の印加による液滴の変形が考えられる。液滴が真球状から楕円状に変形することで、液滴は共振器としての光の閉じ込め効率（Ｑ値）が下がり、レーザー発振の閾値が上昇したと考えられる。
実施例２のレーザー発振装置に印加する電圧を変化させた際の顕微発光スペクトルの変化を図７に示す。電圧を０Ｖ、１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ、４０Ｖ、５０Ｖ、６０Ｖ、０Ｖと変化させた。
図７に示すように、電圧を高くしていくと、レーザーピークの強度が弱くなる傾向が見られた。実施例１のレーザー発振装置とは全く逆の結果が得られた。このメカニズムの１つとしては、電場の印加による液滴の変形が考えられる。液滴が真球状から楕円状に変形することで、液滴は共振器としての光の閉じ込め効率（Ｑ値）が下がり、レーザー発振の閾値が上昇したと考えられる。
【0087】
（実施例１のレーザー発振装置の顕微発光スペクトルの繰り返し測定）
実施例１のレーザー発振装置に印加する電圧を変化させた際の顕微発光スペクトルの変化を図８に示す。電圧を０Ｖから６０Ｖまで連続的に変化させ、それを繰り返し行なった。
図８では、０．６ｓで０Ｖから６０Ｖまで連続的に電圧を変化させて、顕微発光スペクトルにおけるピーク強度からバックグラウンドの強度を引いたもの（Ｉｐｅａｋ－Ｉｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）をプロットした。図８に示すように、電圧のＯＮ（０Ｖ）／ＯＦＦ（６０Ｖ）を繰り返すことで、レーザーピークの強度のスイッチングを行えることが分かった。
実施例１のレーザー発振装置に印加する電圧を変化させた際の顕微発光スペクトルの変化を図８に示す。電圧を０Ｖから６０Ｖまで連続的に変化させ、それを繰り返し行なった。
図８では、０．６ｓで０Ｖから６０Ｖまで連続的に電圧を変化させて、顕微発光スペクトルにおけるピーク強度からバックグラウンドの強度を引いたもの（Ｉｐｅａｋ－Ｉｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）をプロットした。図８に示すように、電圧のＯＮ（０Ｖ）／ＯＦＦ（６０Ｖ）を繰り返すことで、レーザーピークの強度のスイッチングを行えることが分かった。
【0088】
（実施例２のレーザー発振装置の顕微発光スペクトルの繰り返し測定）
実施例２のレーザー発振装置に印加する電圧を変化させた際の顕微発光スペクトルの変化を図９に示す。電圧を０Ｖから６０Ｖまで連続的に変化させ、それを繰り返し行なった。
図９では、０．６ｓで０Ｖから６０Ｖまで連続的に電圧を変化させて、顕微発光スペクトルにおけるピーク強度からバックグラウンドの強度を引いたもの（Ｉｐｅａｋ－Ｉｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）をプロットした。図９に示すように、閾値付近で電圧のＯＮ（０Ｖ）／ＯＦＦ（６０Ｖ）を繰り返すことで、レーザーピークの強度のスイッチングを行えることが分かった。
実施例２のレーザー発振装置に印加する電圧を変化させた際の顕微発光スペクトルの変化を図９に示す。電圧を０Ｖから６０Ｖまで連続的に変化させ、それを繰り返し行なった。
図９では、０．６ｓで０Ｖから６０Ｖまで連続的に電圧を変化させて、顕微発光スペクトルにおけるピーク強度からバックグラウンドの強度を引いたもの（Ｉｐｅａｋ－Ｉｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）をプロットした。図９に示すように、閾値付近で電圧のＯＮ（０Ｖ）／ＯＦＦ（６０Ｖ）を繰り返すことで、レーザーピークの強度のスイッチングを行えることが分かった。
【0089】
（実施例１のレーザー発振装置の顕微発光スペクトルの観察）
図５に示す顕微発光スペクトル測定装置１００において、バンドパスフィルタ１４０として、透過波長が６４５ｎｍ～６５５ｎｍのものを用いて、実施例１のレーザー発振装置の電圧の変化による発光挙動を観察した。結果を図１０～図１２に示す。
図１０は、照明下の液滴を示す画像である。図１１は、ＯＦＦ時（０Ｖ）液滴の発光の画像である。図１２は、ＯＮ時（６０Ｖ）での液滴の発光の画像である。
図１０～図１２に示す結果から、実施例１のレーザー発振装置は、ＯＦＦ時よりＯＮ時の時の方が液滴の輪郭がより赤く鮮明になっていることが観察された。すなわち、実施例１のレーザー発振装置は、ＯＦＦ時よりＯＮ時の時の方が、発光強度が変化していることが分かった。
図５に示す顕微発光スペクトル測定装置１００において、バンドパスフィルタ１４０として、透過波長が６４５ｎｍ～６５５ｎｍのものを用いて、実施例１のレーザー発振装置の電圧の変化による発光挙動を観察した。結果を図１０～図１２に示す。
図１０は、照明下の液滴を示す画像である。図１１は、ＯＦＦ時（０Ｖ）液滴の発光の画像である。図１２は、ＯＮ時（６０Ｖ）での液滴の発光の画像である。
図１０～図１２に示す結果から、実施例１のレーザー発振装置は、ＯＦＦ時よりＯＮ時の時の方が液滴の輪郭がより赤く鮮明になっていることが観察された。すなわち、実施例１のレーザー発振装置は、ＯＦＦ時よりＯＮ時の時の方が、発光強度が変化していることが分かった。
【0090】
（実施例２のレーザー発振装置の顕微発光スペクトルの観察）
図５に示す顕微発光スペクトル測定装置１００において、バンドパスフィルタ１４０として、透過波長が６４５ｎｍ～６５５ｎｍのものを用いて、実施例２のレーザー発振装置の電圧の変化による発光挙動を観察した。結果を図１３～図１５に示す。
図１３は、照明下の液滴を示す画像である。図１４は、ＯＦＦ時（０Ｖ）液滴の発光の画像である。図１５は、ＯＮ時（６０Ｖ）での液滴の発光の画像である。
図１３～図１５に示す結果から、実施例２のレーザー発振装置は、ＯＦＦ時よりＯＮ時の時の方が液滴の輪郭がより赤く鮮明になっていることが観察された。すなわち、実施例２のレーザー発振装置は、ＯＦＦ時よりＯＮ時の時の方が、発光強度が変化していることが分かった。
図５に示す顕微発光スペクトル測定装置１００において、バンドパスフィルタ１４０として、透過波長が６４５ｎｍ～６５５ｎｍのものを用いて、実施例２のレーザー発振装置の電圧の変化による発光挙動を観察した。結果を図１３～図１５に示す。
図１３は、照明下の液滴を示す画像である。図１４は、ＯＦＦ時（０Ｖ）液滴の発光の画像である。図１５は、ＯＮ時（６０Ｖ）での液滴の発光の画像である。
図１３～図１５に示す結果から、実施例２のレーザー発振装置は、ＯＦＦ時よりＯＮ時の時の方が液滴の輪郭がより赤く鮮明になっていることが観察された。すなわち、実施例２のレーザー発振装置は、ＯＦＦ時よりＯＮ時の時の方が、発光強度が変化していることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0091】
本発明のレーザー発振装置は、デバイスに印加された力学的な歪みや科学的な環境の変化をレーザーの発振波長の変化として読み取ることができる。発振装置を大型化、複合化することで、大規模なレーザーディスプレイやレーザープロジェクタとして利用することができる。微細で無数のレーザー光を利用することで、立体画像を投影することができる。
【符号の説明】
【0092】
１，２０ 超撥イオン液体基板
２，２１ 導電性基板
３，２２ 撥イオン液体膜
１０ 液滴
２３ シリコンナノピラー
３０，４０ レーザー発振装置
３１，３２，４１，４２ 電極
３３，４３ 電源
４４ スペーサ
２，２１ 導電性基板
３，２２ 撥イオン液体膜
１０ 液滴
２３ シリコンナノピラー
３０，４０ レーザー発振装置
３１，３２，４１，４２ 電極
３３，４３ 電源
４４ スペーサ
【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】
