JPH07502602A - 光導波管表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し発明の背景］ １　［産業上の利用分野］ 本発明は薄型テレビ表示に関し、特に先導波管を用いた表示技術に関する。特に 、密接して配置された平行な光導波管のコアーより光を取り出す技術に関して述 べるが、これにより大画面上に画像を形成することが可能になる。

２、　［薄型表示装置の必要性］ ブラウン管（ＣＲＴ　’）の発明以来、絵画のように壁に掛けられる画面を製造 することが願いてあった。この「動く絵画」は、理想的には、平坦で、明るく、 大きく、安価で、壊れなく、少なくも高画質テレビ（）ＩＤＴＶ）の映像を再生 できるだけのカラーのピクセル（画素）　１０２４　ｘ　１０２４の解像度を有 するものでなくてはならない。薄い画面の製造が可能になれば、テレビを見る楽 しさも著しく増加する。

例えば、薄型テレビで、家庭内娯楽センターを作り、映画館並の高画質な映画を 、大きく高価な投射型装置を使わずに見ることができる。

３　［従来の技術］ 現在、液晶、ガスプラズマ、真空蛍光管、エレクトロルミネセンス等の技術か、 薄型パネル表示装置として最も有望視されている。

これらの技術は、電極をマトリックス状に配置するという点で共通している。マ トリックス状の電極に印加された電気信号により物質の光学的状管を制御する。

一般に使われる物質は、液晶、ネオンガス、蛍光体であり、これらの物質は、普 通、電極マトリックスの間にサンドイッチ状に挾まれている。あるビクセルが発 する光は、それに付随した電極に電圧を加えることによって制御される。もし適 当な電気信号を十分速く電極に加えると、静止画及び動画を生成することができ る。

実際には、マトリックス電極を使った大型表示装置は、まだ作られてはいない。

それは９画面が大型になると、製造過程において。

電極の形や成分の制御が困難になるからである。従って、マトリックス電極を使 った大型パネルでは、不規則な輝度や欠陥のあるピクセルが生しる傾向にある。

輝度の不規則性は９画像信号が電極に印加される前に電気的に補正することがで きるが、ピクセルの欠陥があるパネルは使い物にならない。非常に大型の表示装 置てピクセルの欠陥が生しることは、マトリックス電極を使った大型表示装置の 生産が著しく高価なものになることにつながり、マトリックス電極タイプの壁掛 は表示装置が、近い将来経済的に生産されるようになることは大変難しいと思わ れる。

この問題を解決するため、上記のものほどよく知られてはいないが、多くの表示 装置の設計が試みられた。そのうちのひとつは、先導波管を利用するものである 。先導波管は１強度の高い光を、減衰が少なく、長い距離伝送することができる 。このように効率よく光を伝送できるため、光導波管は大型表示装置に大変よく 適している。

従来の先導波管を使った設計の例として、像を拡大するのに光ファイバーを使う ものがある。例えば１元の画像がＣＲＴであり、いくつもの光導波管がＣＲＴの 面上に突き当てられている場合、それぞれのＣＲＴのピクセルに付随した光ファ イバーは、光をより大きな別のパネルに運ぶことかできる。ＣＲＴの各ピクセル は、１対１に、大きなパネルと専用の光ファイバーで対応している。大きい方の パネルか元のＣＲＴよりも十分大きければ、ファイバーは全体として、像を拡大 するように働く。この光フアイバー拡大法で非常に大きな画面を作ることが可能 である。

しかし光フアイバー拡大法を）ＩＤＴＶに適用しようとすると、多くの問題が出 てくる。即ち、　ｌｌ０ＴＶの解像度における光フアイバー拡大法は、何百万本 の光ファイバーが必要であり、そうやって作られた画面は高価になる。従って、 光フアイバー拡大法は、高解像度の表示装置を作るのには、実用的ではない。

より進んだ先導波管法では、光がファイバーの端に到達する前に。

光をファイバーのコアーから取り出すことができる。この場合には７上で述べた ように、ひとつのピクセルに１本のファイバーを使わず。

１本のファイバーで多くのピクセルを表すことができる。例えば。

１本のファイバーに多くのタップ（光り取り出し口）を配置することができる。

もしタップが速い繰り返しで走査されれば、一本のファイバーに多くの別々の発 光素子があるように見える。これによって表示装置に必要な導波管の数を著しく 減らすことができる。

恐らく最もよく開発された導波管／タップ表示装置技術は、液体コアー導液管で 温度による相変化を利用したものであろう。この方法では、液体コアーのファイ バーは、被覆の中を通っている外部発熱体で熱せられる。ある臨界温度になると 、液体コアーは気化し。

コアーの屈折率が急激に落ちる。熱せられ、気化したコアーの部分を通過する光 は、そこで散乱され、光がそこから出てくるのが外部から観察されるのである。

液体コアー法は有望ではるが、また大きな欠点も持っている。これら欠点は、他 の導波管／タップ技術にも同様に見られるものであるが、先ず第１に、液体−蒸 気−液体の相転移のサイクルに要する典型的な時間が、ミリ秒の範囲になること である。１ミリ秒は、１本のファイバーが１秒に何千ものピクセルを表示し更新 するのには長すぎる。高解像度の導波管／タップ表示装置を作るには、ファイバ ーのタップは、　３０．０００ピクセル／秒以上の速さでピクセルを更新しなく てはならない。

第２に、液体導波管を平行に並べて作るシステムに必要な製造工程は新しく、ま だ十分に開発されていない。液体コアー導波管は現在のところあまり商業的価値 がないため、製造価格が高い。これら２つの問題点、即ち、高速タップの設計と 安価な光導波管は、いままで提案された全ての導波管／タップ表示装置に共通し たものであった。即ち、タップが遅すぎるか、ファイバーの生産が高価すぎるか の何れかであった。言い換えると、導波管／タップ表示装置は。

理論的にはよいが、経済的に製作できる段階には至っていない。

従って、・予備実験で、導波管／タップ表示装置が有望であることは明らかにな ってはいるか、この技術か一般に応用される前に、光タッピング、導波管の製造 法、照明法の向上がなされねばならない。

関連特許の例　１９７５年３月１８日ロナルド・アンドリュー（Ｒｏｎａｌｄ　 Ａｎｄｒｅｗｓ　）に交付された米国特許３．８７＋、７４７：　１９８７年２ 月３日ニジムラ等に交付された米国特許４．６４０．５９２；　１９７４年１２ 月２４日ブランツ（Ｂｒａｎｔｚ）等に交付された米国特許３．８５６．３７８ ．　１９７１年１１月９日サイデル（Ｓｅｉｄｅｌ）等に交付された米国特許３ ．６１９．７９６；　１９７２年４月　１１日チャック（Ｃｈａｎｇ　）に交付 された米国特許３、６５５．２６１かある。

関連技術の文献。

・マンバー・エル・シャー（Ｍａｎｈａｒ　Ｌ、　５ｈａｒ）、“高速音響光学 導波管変調子”　、　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　、　 Ｖｏｌ、　２３．　Ｎｏ、２．１５　Ｊｕｌｙ１９７３、　ｐｐ、　７５〜７７ ゜ ・ニー・アイ・グゼンコ等（Ａ、　ｉ、　Ｇｕｄｚｅｎｋｏ　ｅｔ　ａｌ、）、 ”結合平面導波管を用いた音響光学変調子”　、　Ｏｐｔ、　Ｓｐｅ員ｒｏｓｃ 、　、　（ＵＳＳＲ）　４７（４）、　０ｃｔｏｂｅｒ　Ｉ’１７９．１１１１ ．４２７〜４２８゜・ジー・ビー・ブランッ等（Ｇ、　Ｂ、　Ｂｒａｎｄｔ　ｅ Ｌ　ａｌ、）、”導波管中の光と音波の相互作用”、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓ ｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　、　Ｖｏｌ、　２３．　Ｎｏ。

２、　１５　Ｊｕｌｙ　１９７３．ｐｐ、５３　〜５４゜・ビー・エル・ヘフナ ー等（Ｂ、　Ｌ、　Ｈｅｒｒｎｅｒ　ｅｔ　ａｔ、）、“オプティカルファイバ ー上に膜付けされた音響変換子を用いた切り替え可能なオプティカルファイバー 光タップ”　、　０ｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　Ｖｏｌ、　＋２゜Ｎｏ、　 ３．　Ｍａｒｃｈ　１９８７．　ｐｐ、　２０８〜２１０゜・ラルフ・ティ’カ ーステン（Ｒａｌｐｈ　Ｔｈ、　ＫｅｒｓＬｅｎ）、”集積光学音響光学スイッ チング”　、　５ＰＩＥ　Ｖｏｌ、　５１７　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　０ｐｔｉ ｃａｌ　Ｃｌｒｃｕ口Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、　１９８４．　ｐｐ、　２５８ 〜２６６゜・エル・ファルコ等（１，Ｆａｌｃｏｕ　ｅｔ　ａｌ、）、　”圧電 駆動のエバネセント波方向結合器のスイッチ特性”　、　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、　 Ｃｅ１１．　、　Ｖｏｌ、　２３．１９８７、　ｐｐ、４６９〜４７０゜ ・ケイ・リュー（に、　Ｌｉｕ）、“液晶を用いた単一モードファイバーのエバ ネセント偏向子／振幅変調子”　、　Ｏ１＋ｔｉｃｓ　ＬｅｔＬ、、　Ｖａｔ、 　＋１．１９８６、１１ｐ、１８０〜１８２゜ ・マンバー・エル・シャー（Ｍａｎｈａｒ　Ｌ、　５ｈａｒ）、　’高速音響回 折型光学導波管変調子”　、　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒ ｓ　、　Ｖｏｌ、　２３．　Ｎｏ、　１０゜１５　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　１９７３ ゜ ・ティー・タミール等（Ｔ、　ＴａＩＭｉｒ　ｅＬ　ａｔ、）、”集積光学”　 、　ＴｏｐｉｃｓｉＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　、　Ｖｏｌ、　７．　Ｓ ｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ１９８５゜・エム・ゴツトリーブ、ジー・ビー・ ブランツ（Ｍ、　ＧｏＬＬＩｉｅｂ　ａｎｄＧ、Ｂ、　ＢｒａｎｔＺ）、“？ｆ ｆ１ｆ１層とジャケットの損失効果を用いたオプティカルファイバーの温度測定 ”　、　Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、　Ｖｏｌ、２０．　Ｎｏ、　２２゜１ ５　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ、　１９８１．　Ｉｌｐ、　３８６７〜３８７３゜・エム ・ゴツトリーブ等（Ｍ、　Ｇｏｔｔｌｉｅｂ　ｅＬ　ａｌ、）、　”オプティカ ルファイバーを用いた温度測定”　、　ＩｓＡ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ、　 Ｖｏｌ、　１９．　Ｎｏ、４゜ｐｐ、５５　〜６２゜ ・ジエイ・アール・ヒル等（Ｊ、Ｒ，Ｈｉｌｌ　ｅＬ　ａｌ、）、“アクリル酸 重合体の合成と非線形光学への応用”　、　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌ ｓ　ｆｏｒ　Ｎｏｎ−ｌ１ｎｅａｒ　０ｐｔｉｃｓ　、　Ｒｏｙａｌ　５ｏｃｉ ｅｔｙ　ｏｒ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　−Ｄａｌｔｏｎ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ。

０ｘｆｏｒｄ　２９−３０　Ｊｕｎｅ　１９ＢＢ、　ｐｐ、　４０５−４１１． ・ジエイ・アール・ヒル等（Ｊ、Ｒ，１ｌｉｌｌ　ｅｌ　ａｌ、）、“サーモボ ールした重合体フィルムに於ける線形電気光学効果のデモンストレーション”、 　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、。

Ｖｏｌ、　６４．　Ｎｏ、　５．１５ｅｐｔｅｓ＋ｂｅｒ　１９８８．１１１１ ．２７４９〜２７５１゜・イー−エイ・チャンドロス等（Ｅ、Ａ、　Ｃｈａｎｄ ｒｏｓｓ　ｅｔ　ａｌ、）、’″フォトロッキングー光導／１１百回路の新製作 法”　、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｆｔ、　。

Ｖｏｌ、　２４．　Ｎｏ、　２．１５　Ｊａｎｕａｒｙ　１９７４．　ｐｐ、　 ７２〜７４゜・ビルマー・フランテ等（ｌｌｉｌｍａｒ　Ｆｒａｎｋｅ）、“不 純物添加高分子フィルム（メチイルメタクリレイト）の屈折率パターンを使った 光記録”、＾ｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、　Ｖｏｌ、　２３．　Ｎｏ、　１６． 　１５＾ｕｇｕｓＬ　１９８４．１１ｆ１．２７２９〜２７３３゜ ・タカン・クロカワ、“多重オプティカルファイバーシステムの高分子光回路” 　、　Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、　Ｖｏｌ、　１９．　Ｎｏ、　１８．１ ５　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９８０、　ｐＩ）、３１２４〜３１２９゜・エム・ハ ルナ、ンエイ・コヤマ、　“ガラスにおける熱光学的偏向とスイッチング、　Ａ ｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、　Ｖｏｌ、　２１．　Ｎｏ、　１９．　ｌ　０ｃ ｔｏｂｅｒ１９８２、ｐｐ、　３４６１〜３４６５゜・アンドリュー・ラヴイン ガー（Ａｎｄｒｅｗ　Ｌｏｖｉｎｇｅｒ）、“強誘電体高分子−，５ｃｉｅｎｃ ｅ　、　Ｖｏｌ、　２２０．　Ｎｏ、　４６０２．１０　Ｊｕｎｅ　１９８３． 　ｐｐ、　１１１５〜１１２１゜ ・ディー・　ボスク、ビー・グロツソ（Ｄ、　Ｒｏｓｅ　ａｎｄ　Ｐ、　Ｇｒｏ ｓｓｏ）。

ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、　Ｐａｒｉｓ、　Ｆｒａｎｃ２．１ｇ−２０Ｎｏｖ、　１ ９８７．　ｐｐ、１０７〜１１２゜・ディー・アール・ウルリック（Ｄ、　Ｒ， ｌ１ｃｈ）、“解説：有機非線形Ｒｏｙａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｅｍ ｉｓｔｒｙ　−Ｄａｌｔｏｎ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ、　０ｘｆｏｒｄ　２９−３０ 　Ｊｕｎｅ　１９８８．　ｐｐ、　２４１〜２６３゜・ジエイ・ブレトル等（Ｊ 、　Ｂｒｅｌｔｌｅ　ｅｔ　ａｌ、）、“非線形重合体光導・アール・ライチル 等（Ｊ、　Ｂｒｅｔｔｌｅ　ｅｔ　ａｌ、）、“有機電気光学素子の発展”　、 　５ＰＩＥ　Ｖｏｌ、　８２４＾ｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ　 Ｐｏ１ｙ■ｅｒｓ　ａｎｄ　１ｎｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ、　ａｎｄ 　Ｌａ５ｅｒ　Ｍｅｄｉａ（１９８７）、　ｐｐ、　１５２〜１６１゜−ＮＣＰ Ａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｌ１ｏｒｔ、　Ｔａ１ｉｑ　Ｃｏｒｐｏｒａｔ ｉｏｎ、　５ｕｎｎｙｖａｌｅ、　ＣＡ。

［発明の概要］ １、［発明の目的］ ａ、　光導波管中の光を、途中で先導波管のコアーから取り出すことにより表示 装置を作る方法を明らかにするのが本発明の目的である。

ｂ、　大型画面に静止画及び動画を映しだすため、導波管から高速に光を取り出 す種々の技術を明らかにすることである。

仁　音響光学効果、電気光学効果、熱光学効果を利用して、先導波管から光を取 り出し、変調する方法を明らかにすることである。

ｄ、　相互作用領域が長く、光偏向素子の付いた。改良した光導波管タップを提 案することである。

ｅ、　相互作用長が長いタップを使用しても、高解像度のピクセルが可能な、千 鳥型多重導波管タップ配置法を提案することである。

ｆ、　導波管表示装置に用いられる平行先導波管リボンの製作法と使用法を示す ことである。

ｇ、　光吸収材料が導波管表示装置の画像の質をいかに向上させるかを示すこと である。

ｈ、　白色光をカラー化するフィルターを用いた全カラー導波管表示装置の製作 法を示すことである。

１、　グレーデツト型レンズ（ＧＲＩＮ）や表面微小集積レンズ（ＳＭＩＬＥ） のようなレンズを用いて多数の分離した導波管コアーに光源からの光を導入する 方法を示すことである。

」、　導波管と変調素子を一体化し完全な表示装置を製作する種々の方法を示す ことである。

ｋ　その他の目的は、多数の異なった導波管表示装置の製造方法を記述すること である。

本発明の上記目的、特徴、利点に関しては１図を参照して行なう以下の説明によ り明確にする。

２　［発明の詳細な説明］ 簡単に述べれば１本発明は基板とその上に配置した先導波管を要素として備えて いる。基板を作る材料としてガラス、プラスチック。

または他の適当な材料を用いることができる。導波管は一般に平行で隣同志に互 いに密接して一定間隔で並べられている。光は連続光源から基板一杯に配置され た導波管の終端に導入される。

全反射をしなから光フアイバー中を伝播する光はその光ファイバーの終端からの みしか外部に出られない。一旦導波管のコアーに取り入れられると、光は被１層 を通して出て行くことはできない。従って導波管で敷き詰められた基板を眺めて いる人には普通には基板の表面から光か出てくるのは見えなく、ただ導波管の終 端から出る光のみが直接に１察されるのである。

種々の方法を用いて被覆材料を通して導波管から光を取り出し。

その光を外部から観察可能にすることができる。これらの方法は。

導波管コアーと肢】層の１回折効果、エバネセント場結合１表面の不規則性、微 小的がり、屈折率の変化等に依存している。これらの現象は１種々の物質か有す る電気光学効果、音響光学効果、熱光学効果、磁気光学効果を用いて電気的に行 なうことができる。これらの何れの効果を用いても光を導波管から取り出すこと ができ、ここで記述するような表示装置の製作が可能になる。

例えば、音響光学効果は物理的変位を生じ、それは光学材料中で−Ｇには屈折率 の変化として現われる。音響エネルギーを特定の位置に加えることにより、導波 管の長さ方向のどの位置からも光を取り出すことが可能になる。観察者にとって は、こごで取り出された光は音響エネルギーか導波管に加えられた場所にある点 光源から出たように見える。この射出光の位置と強度は、印加される音響エネル ギーの場所と大きさを変化させることにより調節できる。

音響エネルギーでコアーから光を取り出すということは、導波管に残りさらに伝 播を続ける光の強度を変調することができるということと、また可視点を作るこ ともできるということを意味する。導波管中の光の強度を変調できることと、そ の長さ方向に沿ったどの点からも光を見えるようにできるという性質とが、導波 管の一次元のある部分に沿って明るさが変化するいくつもの点を作ることに用い られる。これを達成するには１強度変調素子の後の導波管の部分に一連のタップ を配置すればよい。

変調素子はコアーを伝播する光の全光量を制御する。一方タツブは導波管に残っ た強度変調された光を取り出し、導波管に沿った異なった位置でその光が見える ようにする。多数の９強度変調素子／タップからなる一次元導波管部分を、平行 にお互いに隣り合わせて一定間隔に接近して並べ、２次元表面から射出される光 を制御することができる。導波管の２次元システムにおいて強度変調素子とタッ プを調和させて動作させ、静止画および動画を画面上に形成する。

電気光学効果に基づいて導波管タップを作成することもできる。

電気光学物質は電場のもとてその屈折率を直接に変化させる。電気光学物質をコ アー、被覆層、超＋＊ｍ層に用いることにより、タップ。

即ち画面を駆動するのに必要な電力を著しく削減することができる。

非線形重合体や強誘電体重合体は現時点で最も有望な電気光学導波管材料である 。

電気光学タップ相互作用領域では、コアーから取り出される光は。

被覆層を通過しコアーに平行に走る第２の導波管に入る。以後超被覆層とよぶ、 この第２の導波管はコアーと平行な方向に光を導く。

コアーから取り出された光は超被覆層を伝播し、偏向子に到達する。

この偏向子は光の進行方向を曲げ、光は超被覆層を出て、観察者の方へと向かう 。このように、長い相互作用領域にわたってコアーから超被覆層に出てくる光は 、超被１層の発光領域のように見える。

この音響光学タップにも応用可能な超被覆層／偏向子の配列は。

長い相互作用長タップを用いるにもかかわらず高解像度を維持することが可能で ある。導波管は並行して並べられる。各導波管はほんの少数の長い相互作用長の 超？１１覆層／偏向子タップを含むだけである。しかし、異なった１波管上のタ ップはわずかに位置をずらして。

千鳥状に配列され、高解像度が実現できるようになっている。各々の導波管は限 られた数の長い相互作用長タップしか持たないが、多数の平行な導波管の全体の 効果として表示解像度が向上するのである。

最後に、大量の導波管の経済的な生産を可能にするプラスチック導波管製造方法 について記述する。プラスチックは、押し出し、鋳造、ラミネート、エツチング 、ドーピング、ドロー、打ち抜き１機械加工、レーザーミリング、イオンミリン グ、サーモポーリング。

フォトロックなとを用いて１表示装置で用いられる光導波管要素の作成を可能に する。

以下図を参照して行なわれる詳細な記述により１本発明の上述しかつ関連する目 的、特徴、および利点が実現可能なことは、当該分野の専門家にとってより明確 となることが理解できる。

［図面の簡単な説明］ 図１は平面薄型表示装置の透視図である。

図２は曲面薄型表示装置の透視図である。

図３は半透明平面薄型表示装置の透視図である。

図４は先導波管と音響光学タップの断面図である。

図５は光導波管と、導波管の長さ方向に沿って近接して並べられた一連の音波源 を備えた音響光学タップの断面図である。

図６は圧電物質の一方の側に配置されたすだれ状電極を有する音響光学導波管タ ップの断面図である。

図７は微小相がりにより光が漏れる導波管の断面図である。

図８は電気光学導波管タップの断面図である。

図９はすだれ状電極を有する電気光学導波管タップの断面図である。

図１０Ａは導波管タップの側面図であり、光がコアーから超被覆層に取り出され 、観察者の方へ偏向される様子を示す図である。

図１０Ｂは導波管タップの側面図であり、光がコアーから超被覆層に取り出され 、再び導波管コアーを通過して観察者の方へ偏向される様子を示す図である。

図１ＯＣは導波管タップの側面図であり、光がコアーからその両側に配置された ２つの超被覆層に取り出される様子を示す図である。

図１１Ａは導波管の長さ方向に等間隔に配置された。複数の短い相互作用長タッ プをもつ単−導波管の構成図である。

図１１Ｂは中間長の相互作用長タップと１図１１Ａに示されるのと同し解像度を 持つように千鳥状に配置された偏向子をもつ２本の導波管の構成図である。

図１１ｃは長い相互作用長タップと１図１１Ａに示されるのと同し解像度を持つ ように千鳥状に配置された偏向子をもつ４本の導波管の構成図である。

図１２は導波管より射出される光の強度と位置を制御するための一連の音響光学 タップを伴った音響光学強度変調素子の断面図である。

図１３は導波管より射出される光の強度を制御するための進行波音波と、音響光 学強度変調素子の断面図である。

図１４は基板状に膜付けされた導波管、音響光学強度変調素子。

タップを備えた完成した表示装置の分解透視図である。

図１５は音響強度変調素子と進行波音波を用いた完成した表示装置の分解透視図 である。

図１６は多数の個々の導波管要素からなる導波管リボンの透視図である。

図１７は図１６に示す導波管リボンの拡大断面図である。

図１８は図１６に示す導波管リボンの光射出側の正面図である。

図１９は図１８に示す導波管リボンの後面図である。

図２０Ａは強度変調素子とタップを備えた導波管リボンの後面図である。

図２０Ｂは図２０Ａと同しリボンの正面図であり、アース電極と。

光を導波管から取り出し観察者の方へ偏向する偏向子を示す図である。

図２１Ａは複数のコアー要素の一方の側に配置された複数の超波覆層を備えたリ ボンの側面図である。

図２１Ｂは複数のコアー要素の両側に配置された複数の超被覆層を備えたリボン の側面図である。

図２２Ａは複数のコアー要素の一方の側に配置された複数の超被覆層を備えたリ ボンの側面図であり、互いに孤立したコアー、被覆層、超被覆層を示す図である 。

図２２Ｂは複数のコアー要素の両側に配置された複数の超被覆層を備えたリボン の側面図であり、互いに孤立したコアー、？！ｋ１層。

超被覆層を示す図である。

図２３は積み重ねた導波管リボンに正確に光を導入する方法を示す透視図である 。

図２４は導波管リボンからなる完成した表示装置の分解透視図である。

図２５は光源１曲げられて基板を覆うように配置された複数のリボン、強度変調 素子、タップ要素からなる完成した表示装置の後面図である。

図２６Ａは先導波管リボンの製造に応用されるフォトロッキングを示す図である 。

図２６Ｂは光導波管リボンの製造に応用されるサーモポーリングを示す図である 。

図２７Ａは先導波管リボンの製造に使用される押し出し工程の側面図である。

図２７Ｂは図２７Ａの先導波管リボンの製造に使用される押し出し工程の正面図 である。

図２８は単一ファイバープリフォームの端面断面図である。

図２９は多重ファイバープリフォームの端面断面図である。

図３０は多重ファイバープリフォームが引き伸ばされドローされる様子を示す図 である。

図３１は圧電体フィルム電極の製作工程を示す図である。

図３２は電極を持つ圧電リボンのある部分の端面断面図である。

図３３はリボンとファイバーが合体し単品となる模様を示す図である。

図３４はリボンとファイバーが合体してできたリボンの端面断面図である。

図３５はレーザーピット作成工程を示す図である。

図３６は金属膜を付は反射ビットを作成する工程を示す図である。

図３７はリボンに付いた過剰の金属膜の除去を示す図である。

図３８はリボンとレンズ構成物の合体を示す図である。

図３９Ａは完成したリボン構成物の側面断面図である。

図３９Ｂは完成したリボン構成物の端面断面図である。

図４０は表示装屑に用いる電子制御システムの模式図である。

［符号の説明］ ■、基盤（即ち、ガラスまたはプラスチック）２、画面 ３、観察者に向かう光の進む方向 ４・デコーダー、駆動回路、光源を含むベース５・導波管を伝播する光の進む方 向 ６：進行波音波発生用高圧電源 ７・入射光許容角 ８・直流電圧 ９、進行波音波か基板を伝播する方向 ｌＯ・圧１１７１１６駆動用高周波発生器Ｉ２：接地 １４・駆動信号用電極（即ち、直流８．高周波ｌｏパルス６）１５：接地用電極 １６・圧電体物質（即ち、　ＺｎｏやＰＶＤＦ　）１８、光吸収層（即ち、黒い ガラス） ２０：コアーに比べ高い屈折率を持つ被覆２１：導波管コアーに入射する光 ２２：コアー ２４：コアーに比べ低い屈折率を持つ被覆２６：光拡散物質 ２７、導波管中を伝播する光 ２８：導波管端面から観察者の方へ向かう光３０・観察者が拡散物質から見るこ とができる光３２　導波管コアーがら取り出され、拡散層で散乱される光３４： 音波 ３５：音響エネルギーが小さい領域 ３６　内部全反射 ３８：被覆層とファーの大きな屈折率の差による音響場内部全反射４０：光がコ アーから出る曲がり部分 ４２　電気光学材料 ４４　被覆層とファーの大きな屈折率の差による曲がり内部全反射４６：電場 ４８：ｆｉ明電極 ５０：点光源 ５２、集光レンズ ５４ニプリズム結合子 ５５・エバネセント結合に必要な空気層５６：光源からの光 ５８：電気光学材料への浸透 ６０・パネルの厚み ６トパネルの高さ ６２　パネルの幅 ６４、タップに付随した電極 ６６・強度変調素子に付随した電極 ６８　タップ６４でコアーから出ていく光７０　強度変調素子６６の場所でコア ーから外へ出る光７２：曲かり領域を生成する進行波音波７４、進行波の伝播方 向 ７６　音響収束ホーン ７８：音波３４によるホーンの動き ８０・両面ＰＣボード ８２・集積回路 ８４、キセノンアークランプ ８６　基盤ｌ上に作られた先導波管 ９０：導波Ｗ８６の端面に集光された光ビーム９１　強度変調素子要素 ９２　光拡散材料２６上に作られた導波管９４・光か導波管から取り出される相 互作用領域９５：被ｆｆｉ材料中に埋め込まれたリボン導波管コアー９６　リボ ンコアーと比較して大きな屈折率差を有する被覆材料９８　リボンコアーと比較 して小さな屈折率差を有する被覆材料１００：リボン光拡散材料中に埋め込まれ た不透明媒体１０２：方向を９０°変更するために折られて生しる曲がり１０４ ：リボンアース電極 １０６：リボン変調素子／タップ電極 １０８：小さい強度変調信号 １１０：大きな強度変調信号 １１２・タップ駆動信号 １１４：大きな駆動信号ｌｌｏが加えられた変調素子から射出した強い光 １１６：小さな駆動信号が加えられた変調素子から射出した光１１８・駆動信号 がゼロ１２６の変調素子からは光は射出されない１２０：変調素子１１４に付随 したタップからは光は射出されない１２２：変調素子１１８に付随したタップか ら射出される強い光１２４：変調素子１１６に付随したタップから射出される光 １２６：駆動信号が加えられていない変調素子電極１２８：信号ｌ１１１２がら の信号で駆動されるタップ１３０：導波管リボン １３１　：リボン光拡散材料 １３２：直線光源 １３３：平行光線 １３４：フィルターを通過してカラー化した光１３５：ｆｉｌみ重ねたリボンに 導入される集光光１３６・積み重ねたリボン Ｉ３８．リボンコアーに光を導入するための集光要素１４０：カラーフィルター １４２・平行光線を集光し積み重ねたリボンに導入する集光手段１４４：基［１ 上に付けた不透明材料 ■４６：リボンタソブ１４ｇから出た光が観察者に見えるように不透明材料に開 けた開口部 １４７・リボン変調素子電極 １４８・リボンタップ電極 １５０：リボン間の間隙 １５２　導波管を伝播する光の光量を制御するＰＣボードの一部で。

１４７と１０４に接続している １５４、光を取り出す位置を制御するＰＣボードの一部で、夕・ツブに接続して いる １５６・フィルターの赤、緑、青（ＲＧＢ）の要素１５８二単−導波管の幅 １６０：５の方向に向いた一列中の全導波管１６２：２本以上の導波管が列３に ある場合のピクセル間隔１６４　一本の導波管でできた列３のピクセル間隔１６ ６：光偏向領域−一一超被覆層の光が観察者に向けて取り出される場所 １６８：強度変調素子用電極 １７０　被ｌＮ １７２、薄膜被１層（即ち、電気光学）１７４・隔離層（透明光学材料、金属、 不透明材料）１７６・超被覆層（即ち、電気光学） １７８、画面のコントラスト比を改善するための黒色層１８０・強度変調リボン 偏向子 ＋８２・リボンの端まで伸びたタップ電極要素１、８４　・タップフィンガー １８６・超被覆層光を観察者の方へ偏向するリボン偏向子１８８　強度変調用の 相互作用領域 １９０・強度変調素子間隔 １９１：リボン強度変調素子 １９２　強度変調素子に付随した大型ポンディングパッド１９４　点光源 １９６：熱 １９８：導波管リボンの幅 ２００・処理前のプラスチックのロール２０２・ロールかはとけるように回転す るときの回転方向２０４：導波管作成前のプラスチックシート２０６：レーザー フオトロソキング ２０８、プラスチックシートを通過する光ビーム２１０・導波管の動いていく方 向 ２１２、フォトロッキングで形成される異なった屈折率を持っ導波管領域 ２１４：接触電極 ２１６・電気ポーリングで形成される導波管領域２１８、容器 ２２０　溶融したプラスチック ２２２、押し出しノズル ２２４：ひっばりローラー ２２６：各々の押し出された導波管 ２２８ニブリフ十−ムの動く方向 ２２９：炉 ２３０、多重導波管プリフォーム ２３２・導波管の不透明外壁 ２３３：やわらくなった部分 ２３４：被１ ２３５：多重コアープリフォーム ２３６・超被覆 ２３８　コアーと超被覆の間にある薄い被膜層２４０　第２のコアー ２４２　多重コアーファイバー ２４４・レーザー ２４５　変調された走査光ビーム ２４６　光変調器 ２４８　鏡の回転方向 ２５０・多面鏡 ２５２　多面鏡用駆動モーター ２５４　レンズ ２５６・金属膜か着いた圧電フィルムのリール２５８・金属膜か着いたフィルム ２６０　フィルムの動く方向 ２６２　金属膜か着いた完成したｌ’ＶＤＦフィルム２６３　導波管を巻いたス プール ２６４、圧電フィルムに接着するまでに個々の導波管が動く方向２６６　圧力ロ ーラー ２６８、導波管か接着した圧電フィルム２７０　導波管が接着したフィルムのス プール２７２　ピットか付いた導波管フィルムのスプール２７４　金属膜が着い た。ピントのある導波管フィルム２７６　蒸発した金属 ２７８　導波管レンズのスプール ２７９　ローラー ２８０　金属膜か着いた。ビットのある導波管フィルム２８２　情報制御装置 ２８４　タップ制御装置 ２８６・強度変調素子制御装置 ２８８、レンズ ２９０、導波管から出て、屈折され拡散層に向かう光線２９２：光線が拡散層に 当たる中心点 ２９４、拡散層 ［発明の詳細な説明コ １、　［導波管表示装置−ザイズ、形、型コ図１〜３は、上述した先導波管を使 用して製作可能な３種類の基本的な表示装置の型を示している。図１は、フラッ トパネル画面２の透視図であるが、その寸法は高さ６１．厚さ６１１幅６２であ る。

光導波管表示装置の厚さ６０を非常に薄くすることができる。先導波管は非常に 強度の強い光を、長い距離、しかも小さな減衰で伝播することができる。この優 れた光伝播特性は、　１０〜２５０μｍの太さの一本の導波管で、長さ方向に並 んだ何回ものピクセル（タップ）を明るく照明することができる。従って、導波 管の光伝播特性が非常に優れているため、パネルの厚さを非常に薄くすることが できるのである。基板の厚さによって異なるが、導波管パネルの厚さを０．０５ 〜２　ｃ＋ｎにすることかできる。

先導波管は７多くの違った材料で作ることができる。一般に使われる導波管（オ 料は、気体（空気、窒素）、液体（水、四塩化炭素）。

プラスチック（アクリル、ポリイミド、ポリスチレン）、ガラス（クラウン、フ リント、二酸化硅素）等である。材料の種類により。

導波管の減衰を非常に小さくすることができる。例えば１通信用導波管では、減 衰は２　ｄＢ／ｋｍ以下である。従って、導波管／タップを使用した画面では、 減衰は設計上大きな問題とならず、非常に長い先導波管を使用することができる のである。

大型画面は、長く、減衰の少ない導波管を基板のうえに一本つつ横に並べて製作 できる。現在、大きなサイズの適当な基板を得ることができる。即ち１表示装置 の基本になる導波管と基板が両方とも個別に大きなサイズで製作できるので１画 面自身も大型のものを作ることができる。実際、１１幅が３〜５ｍの画面を作る ことも可能である。

実際、小さな画面を製作する方がむしろ難しい。導波管／タップ表示装置の解像 度は３表示できる最も小さなビクセルで決まる。ピクセルの最小のサイズは、導 波管の長さ方向に並べたタップのサイズと効率によって決まる。現時点では、効 率良＜、シかも相互作用長が短いタップを作るのは難しい。限られた効率と比較 的長いタップ長しか得られない理由については次の章で述べる。

図２は曲面表示装置である。これまで、薄型表示装置は、平らで平面的なものに 限られていた。それは、液晶やエレクトロルミネッセンスパネルに使用されるｉ ｌｌ極のマトリックスを作るのに一般に使われるホトリソグラフでは、平らなマ スクと基板が必要だからである。この平面を基礎にした製造装置を１曲がったり 、変わった形をした基板に適用することはできない。

しかし、導波管／タップ表示装置は、形を変えられる先導波管でてきているので １曲がったり、変わった形をした画面を作ることができる。例えば、多くのファ イバーを一本つつ引き出し、その長さ方向にタップを付け１曲がった基板の」二 に別々に配置すればよい。

最初にタップを作り、その後基板上にファイバーを配置するようにすることによ って、平らな基板を使う必要性がなくなる。ファイバーのプロセスと基板のプロ セスとを分離することにより、従来の平面ホトリソグラフを使わず、不規則な形 をした画面を作ることかできる。

曲面画面の一つの応用として１例えば、光ファイバーが十分長ければ、見る人の 回りを３６０度で取り囲む曲面画面を作ることもできる。このような全周表示装 置は、映画やビデオの観賞をより楽しいものにするだけでなく、観賞者が、実際 に映し出される画像の中心に居るという臨場感を作り出すことができる。

図３は、半透明なパネルである。導波管は元々透明なので、透明な画面を作るこ とができる。光はコアーの中を通過しており、その光を見ることなく、先導波管 の端を通して裏側を見ることができる。

従って、透明な導波管、透明なタップを適当に配置することにより。

半透明のパネルを作ることができる。

半透明な表示装置は、多くの新しい応用に使用されると思われる。

例えば１店舗のショーウィンドーでメツセージと動画を映し出し。

同時に外から中を見ることもできる。また、芸術の展示用に、半透明表示装置を 使用してもよい。

２、　［光導波管タップ］ 図４〜９は５種類の違った光導波管タップである。上で述べたように、タップは 導波管／タップ表示装置の中で重要な構成要素である。タップは、導波管のコア ーから光を取り出し、外からそれが見えるようにするものである。タップは、ス イッチが速く、電力消費量か少なく、製作し易いのが理想的である。これらのタ ップの性能は、音響光学効果、電気光学効果、熱光学効果、または磁気光学効果 を利用した種々のタップで実現することができる。

まず第４図は音響光学効果を用いた導波管タップの断面図である。

ここでは音波が加えられたとごろで光が導波管コアー２２から出てくる。タップ が動作しているときには、音波３４は、導波管中の光の方向５と直角な方向３に 進行する。音波が被覆層２０．２４．コア一層２２を通過するとき、その部分の 屈折率が変化し、光は導波管から出て３２．観察者に向かって進行する３０゜タ ップの領域９４で光の切り替えができるようにするには、光は。

最初、導波管コアー２２の中を伝播していなくてはならない。光が導波管の中で 内部全反射をして伝播するには、光の伝播角７は臨界角より小さくなくてはなら ない。導波管が与えられるとその光許容臨界角は、スネルの法則で決まり、コア 一層２２．被覆層２２．２４の屈折率が分かれば計算できる。臨界角より大きな 角度で入Ｑ１する先は、　ｔｉ失の大きい被覆層内を通るため急速に強度が減少 することと。

１Ｆｆｌ’１層から漏れ出ることのため、内部全反射によって伝わることはでき ない。

音波源は普通接地用電極１５と信号用電極１４ではさまれた圧電体物質１６で、 導波管に沿って配置される。圧電体層には１例えば。

酸化亜鉛、チタン酸バリューム、ポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような適当 な圧電体物質を使うことができる。動作中は、ソース１０からの交流電気信号か 信号用１１ｖｉ１４に接続される。ごの交流電気信号で圧電体層か周期的な音波 を発生する。発生した音波３４は。

１１ｆｆ１２０．２４とコア一層２２を通過し、そこで屈折率を変化さす。

最後に、音波によって誘起された屈折率の変化によって、光がコアーから出てく るのである。タップの領域９４で音響エネルギー３４か加えられなければ、光は 、最初に入射したとき２１とほぼ回し強度で、導波管の終端２８から出ていく。

加えられた音響エネルギーの周波数と振幅、さらに先導波管の正確な構造の違い によって、光か導波管から取り出される機構が違ってくる。普通の商用導波管で は、音響エネルギーは主に屈折と回折の効果を生む。これら屈折９回折効果は、 光か導波管コアー２２中を伝播していくときに取る光路を変化させる。普通の商 用導波管で。

音により誘起された屈折１回折効果で生しる光路の正確な変化は。

加えられる音響エネルギーの周波数と振幅による。

印加される音響周波数が、ガラスの場合１００　ＭＨｚ以下のように。

低い場合には、伝播する光束の光路は、ブラッグ領域の回折によって変化する。

それよりも高い音響周波数では、ラマン−ナス領域の回折が現われる。ブラッグ 領域、ラマン−ナス領域、どちらの領域の回折を用いても、音響光学タップの相 互作用領域９４で光を取り出すことができる。

結局、コアー２２を伝播する光か外に出てくるのは、音波による摂動で光の伝播 角が増加することによるのである。伝播角の変化によって、伝播光は、それより も次数の高い伝播モードと低い伝播モートに変換される。高い次数モードで伝播 する光は、低い次数のものよりも、大きな伝播角を持っている。音響光学相互作 用領域９４で起きる低い次数のモードから非常に高い次数のモードへの変換のた め、光はコアーから岐覆２４に出ていくのである。コアーがら出た光は被ＦＷ２ ４で散乱され、観察者の方へ向かう３０　、このように。

モード変換、即ち、伝播光の伝播角を増加させることは、導波管タップで光を取 り出す９重要な機構のひとつである。

タップで、モート変換によって出ていく光の量は相当大きなものになり得る。タ ップ領域９４を通る伝播光が１弱くカップルしている場合、即ち、既に高い次数 モードにある場合には、特に有効である。もし導波管を伝播するほとんどの光が 弱くカップルしているときには、わずかな音響によるモード変換で、光を被覆層 に取り出すことが出きる。このように伝播する光のモードは、ある特定の音響タ ップの効率を決める重要な要素である。

光かコアーから出て、被覆層に入れば、そこで散乱されなくてはならない。タッ プ領域９４で、被覆層２４に入ったところでは、光は、導波管コアー２２に平行 ５になる傾向にある。従って、光の向きを変えないかぎり、取り出された光は、 被覆層２４の中を伝わり続け、結果的には外からは見えない。実際、コアーから 出た光は。

散乱され、観察者から見えるようになるまで３０．被覆層の中を長い距離走る可 能性がある。それゆえ、光を被覆層から観察者の方へ方向変換させる散乱手段が 必要になる。

ＩＦＬＩ層２４から観察者３０に光の方向を変える。即ち光を散乱する方法はい くつかある。まず最初のものは、拡散層２６を用いるものである。拡散層２６は ９被覆層２４に近い屈折率を持つ材料をへ一スにし、それに、ベースと違った屈 折率を持つ小さな粒子を埋め込んだものである。ベース材料と粒子の屈折率の違 いが光の方向変換を生ずるのである。言い換えると、ベース中の各粒子は、散乱 中心として振る舞い、被覆層の光を拡散する。互いに接近して分布した。多くの 小さな粒子２６．即ち散乱中心の全体としての効果で。

光は拡散層から方向変換し、観察者の方へ向かってい＜３０゜第２の主要な散乱 による方法は、レンズ付きの透明層を使用するものである。拡散層と同様、透明 層は、被覆層２４のすぐ外側に接して配置される。透明レンズ層は被覆層２４に 非常に近い屈折率を持つのが理想的である。彼１層２４を十分厚く取り、その外 側に直接レンズを形成することも可能である。レンズは、コアー２２から観察者 の方３０へ向かって被覆層内を進んでいる光を屈折する。レンズは、透明な材料 の表面上の不規則な部分をエツチングすることによって、直接形成することもで きる。実際、有効に光を屈折したり、方向変換させるには、単に非常に小さな凸 凹の無秩序な集まりかあればよい。従って７本質的に無秩序な小さな表面の変化 で光を敵乱し方向変換さすので十分である。この点に関しては１次の説で詳しく 述べる。

コアー２２からの光は、レンズまたは拡散層によって完全に分散され、その強度 がランベルトの法則に従うようになるのが好ましい。

即ち、導波管を相互作用領域９４で出た光３０は、観察者からは。

拡散した。平面的な光源と見えなくてはならない。導波管から出た光は、十分に 分散し１色々違った角度からもタップが見えなくてはならない。

屈折や回折とは全く違った効果を利用した音響光学効果導波管タップもある。そ れは、エバネセント場結合効果を利用したものである。エバネセント場結合は、 コアー中を伝播している光の電磁場がファーの外、即ち？Ｆｌニア１層の中にし みだしていることを利用したものである。この場により、伝播している光は、非 常に薄いｍ１層２４を通して導波管２２通傍に配置した物質と相互作用をするこ とができる。

例えば、２つの導波管コアーが非常に接近して置かれている場合。

伝播している光は、そのエバネセント場を通して、一方の導波管ファーから他方 へと［トンネルＪすることができる。この効果を利用した結合器は、光フアイバ ー通信で盛んに使われている。そのようなエバネセント結合器は、２つの光フア イバー導波管を、約１〜５μｍの間隔て、接近して配置し、光が一方のファイバ ーから他方へと移ることができるようにしたものである。この方法で、２つの導 波管間の１００％の変換が可能になっている。

特別に設計された先導波管で、エバネセント場効果を利用した非常に効率のよい タップを作ることができる。例えば、下の被覆層２４を十分薄くすれば、光は、 エバネセント場を通して、コアーから拡散層に結合していくことができる。この 光の取り出し効率は、コアーと拡散層２６の間にある。被１層２４の厚さと屈折 率に非常に敏感である。従って、もし波！’１層の厚さと屈折率を注意深く制御 すれば、非常に小さな音響エネルギーを加えるだけで５光を導波管から取り出す ことかできる。

エバネセントタップの面白い性質は、拡散層２６に必要な散乱の条件を弛めるこ とか出きる点である。拡散層の散乱の条件を弛められるのは、コアーから出てく る光が池のタップの場合に比べて観察者の方向３０に向いているからである。特 に、コアーから拡散層２６に結合して出ていく光の角度を方向３の方に強く傾け ることができる。この角度は、拡散層のベース材料の屈折率をコアーの屈折率よ りも大きくすることによって得られる。光が方向３の方に曲げられるのは、拡散 層のベース材料の屈折率がコアーよりも大きいことによるのである。光の曲がり が観察者の方向３０に近づく程、拡散ＩＩ　２６での散乱の必要性は少なくなる 。

エバネセントタップは１周期的音響エネルギーを使う必要かないので使いやすい 。ブラッグやラマン−ナス回折タップとは違って。

タップ相互作用領域９４に一定の圧力を加えるだけで、光をエバネセントタップ から取り出すことができる。このように、エバネセント結合タップは１回折を基 本とするタップに比べてずっと低い音響周波数で動作さすことかできる。

回折タップ、屈折率タップ、エバネセントタップのとのタップの場合でも０重要 なことは、相互作用領域９４の中で十分の光がコアー２２より取り出されるのに 光か進まなくてはならない距離である。

目樟は、できるだけ短い相互作用領域で、できるだけ多くの光をコアー２２より 取り出し、それを観察者の方３０に散乱させることである。相互作用領域９４の 長さはビクセルの最小のサイズを決定する。その長さか短いほど、小さなビクセ ルの表示装置を作ることかできる。当然間しサイズの画面には、ビクセルが小さ ければ、より多くの情報を画面に表示することができる。

相互作用領域９４の長さは、コアー２２．被覆層２０．２４　、拡散＠２６の屈 折率と寸法、音響波の振幅と周波数、コアーを伝播している光のモート分布に依 存している。詳しい解析はまだなされていないので、タップの正確な長さと効率 に関しては、近似的な値しか得られていない。しかし、　Ｍａｎｈａｒ　Ｉｌ、 　Ｓｈａｗ、　Ｇ、Ｂ、　Ｂｒａｎｄｔ、　Ａ、１．　Ｇｕｄｚｅｎｋｏの論文 によると、相互作用長１〜２　ｍｍの長さで、コアーの光の５０〜７０％を取り 出すことができる。さらに同論文によると。

それに要するパワーは、１０〜１００　ｍＷ／ｃｍ’と見積られている。将来は 。

音響光学タップの最小相互作用領域長、パワー双方とももっと低くすることがで きると思われる。

音響光学タップの切り換え速度は非常に速い。応答速度は、３の方向に進む音波 かコアーと被覆層を通過するのに要する時間で決まる。音波の縦波は、ガラス中 では、毎秒約３０００〜５０００メートル。

また典型的な導波管の幅は１０〜１００μｍなので、音波が導波管を通過する時 間は、約３〜３０ナノ秒である。このように速い通過時間を反映して、音響光学 タップは、３０〜３００　ＭＨｚで切り替えを行なうことができる。これはハイ ビジョンテレビに必要な速さ以上である。実際、導波管／タップを使ったハイビ ジョンテレビは、　３０．０００Ｈｚの切り換え速度で十分である。

図５は図４のタップと同種の音響導波管タップである。このタップでは、モード 変換は、導波管２２の長さ方向に並べたいくつもの小さなトランスジューサ−１ ４で行なわれる。相互作用領域９４中のそれぞれの信号電極１４は同一のソース １０につながれている。

ソースＩＯの周波数は、圧電物質１６か生ずる音波の波長が信号電極１４の長さ よりも短くなるように調節することができる。もしく信号電極長）／（音波の波 長）の比が１より大きければ、圧電物質から出る音響エネルギー３４は、コリメ ートされた（平行調整された）ビームとして３の方向に伝播する。

コリメートされた音波ビームが存在する部分とそれが存在しない部分３５とが混 じり合うため、コアー２２中に屈折率の不規則な部分が生じる。この不規則性の ため、ファー中の光は？ＰＩ！覆層に漏れ出し、放射モードに変換される。導波 管の小部分に沿って並べたトランスジューサーで生じる。コアー２２中の不規則 な屈折率を利用したタップは、比較的低い音響周波数で動作する。低い音響周波 数で動作できる利点は、圧電層１６を制御する駆動回路ＩＯが簡単になることで ある。

音響エネルギーの違いが、どのように光導波管を伝播する光に影響するかを述べ ておく。圧電層の違いによって、音波の縦波またはすべり波のどちらかか発生ず る。縦波とすべり波は、伝播する光に。

違った周波数で違った効果を生じる。

例えば、縦波は低周波では主に伝播光の位相を変化させるが、すべり波は一般に モード変換を生じる。一般に位相変化では光を外に取り出すことができないので 、モード変換の方が好ましい。しかし。

５００〜１０００　ＭＨｚといった。非常に高周波では、縦波で回折効果が生し 、モード変換か生ずる。従って、使用する周波数によって、縦波もすべり波も音 響光学タップとして使うことができるのである。

図６は、信号電極１４と接地電極１５か圧電層１６の同し側にあって、すだれ状 に交互に並べられた構造を示す。信号電極１４と接地１４１１５を、容易にアク セス可能な表面に配置するのはこの発明の重要な点である。不透明層１８が観察 者とタップ電極の間にあるのて、拡散層２６．コアー２２．被覆層２４．２０よ りも遠くを見ることができない。このように不透明な導線と制御回路を画面の後 ろに１画面の像を損ねることなく、配置することができる。

不透明電極と制御導線を導波管のすぐ後ろに取付けることによって、製造工程を 簡単化することができる。特に、特殊な部品を使わず標準部品を使うことかでき る利点がある。例えば、現在使われているマトリックス電極には、透明制御電極 が必要である。透明電極は高価でしかも欠陥を生じやすい。それに比べて、音響 光学タップの電極は不透明な導体を使うことができる。多くの性質の知られた不 透明導体があるので、タップ製造工程の信頼性を向上させることができるのであ る。

図６のタップのすだれ状電極の配置のため、信号電極１４と接地電極１５間の電 場強度の減衰により、圧電体層１６に生じる音響波３４は複雑な形をしている。

この音響波は、不規則な形をしているが、上述した屈折１回折、エバネセントの 機構により、光をファーから取り出すことができる。

図７は導波管の大きな曲がりから光が出る様子を示している。曲がりまたは微小 面がりがあると、そころから、トンネル効果や屈折率効果のため、光が出てくる のである。もし曲がり半径４０が導波管厚さに比べて小さくなると、これらの効 果により、多くの光が被ＷＩＦｍへ抜は出るようになる。光が一旦肢Ｉ層に入る と、拡散層で散乱され３２．外から見えるようになる３０゜このように微小面が りは、導波管から機械的に光を取り出すもうひとつの有力な方法である。

導波管微小面がりを作るいくつかの方法がある。ひとつの方法は。

アクチュエーターで導波管の局部４０に１曲がりを作るのである。

アクチュエーターは、物理的に導波管を十分な距離だけ移動し１曲がりを作り４ ０．光を取り出す３０のである。導波管を十分に曲げるのに必要な機構は大きな ものになり、導波管アクチュエーターは現在のところ実用的ではない。さらに９ 画面を全部カバーするには。

多くのアクチュエーターが必要になり、この方法で作られた画面は大変高価なも のになってしまう。

進行音波で、動く微小面がり領域４０を作ることができる。これを行なうには１ 強度の強い進行音波を導波管の一端から注入し、長さ方向に伝播させる。誘起さ れた微小面がりの領域４０は、進行音波が導波管に沿って伝播するのに連れて、 動いていく。この微小面がりによって光はコアー２２から漏れだし３２．外から 見えるようになる３０゜このようにして、進行音波を導波管の長さ方向の自動走 査に使用することかできる。進行音波微小相がりに関しては次の節で詳しく述べ る。

電気光学を応用した。全く違ったタイプの導波管変調素子を図８に示す。ある物 質は、電場をかけると、その屈折率か変化する。電気光学的物質の例として、　 ＬｉＮｈＯｔ、　ＬｉＴａＯ５，ＺｎＯ，さらにＰＭＭＡのような添加高分子ま たはクロスリンク高分子等が挙げられる。そのような物質では電場による屈折率 の変化は非常に小さいものであるか。

弱く伝播している光を導波管から取り出すのには十分である。

図８では、光はファーに入り、５の方向に伝播し、相互作用領域９４を通過する 。上部の被覆層２０は低い屈折率の非電気光学的材料でてきている。この低い屈 折率の上部Ｎｆｆ層では、光がこの相互作用領域を通る際、光の漏れはない。下 部の被覆層４２は、電気光学的材料ててきており、電場を印加するとその屈折率 が変化する。

接地用層！！　４８は透明電極４８で、拡散層の上から膜付けされている。接地 用電極４８と上部制御ｍｉｔ！　１４の間に電圧をかけると、電場４６のため電 気光学効果を持つ被覆層４２の屈折率が増加する。

もし光が弱く伝播している場合５２には、被覆層での屈折率の増加のため、光は 拡散層２６に浸透する。拡散層にはいると、光は散乱し３２．透明な接地用電極 を通過して、観察者に見えるようになる。

電気光学効果を応用したエバネセント効果結合素子も作ることができる。

図９は、１ｉ！状電極構造を持つ電気光学導波管変調素子である６櫛状電極構造 を侍つ雇気光学導？Ｉｌ＊変調素子の意味は、全ての電極を導波管の露出してい る側に配置し、製造工程を簡単にすることである。実際には、櫛状の電極では、 電場４６か非電気光学拡散層の中に浸透している。またその電場は電気光学的被 覆層４２の屈折率を増加させる。この屈折率の増加により光は被Ｉ層に浸透し、 拡散層２６に進入し、そこで散乱される。散乱された光は、導波管コアー２２、 下部の彼１層２０を通過し、観察者に見えるようになる。

上に述べた導波管が効率よく動作するには、多くのパラメーターをうまく調整し なくてはならない。これらのパラメーターとしては。

コアー２２．光拡散層２６．被覆層２０．２４の屈折率、成分、厚さ等が挙げら れる。特に、コアー２２と上部被覆層２０の屈折率の差を、コアー２２と下部被 覆層２４の屈折率の差よりも大きくするとよい。それは、もし上部と下部の被覆 層の屈折率が同じなら、半分の光は相互作用領域９４から出た後上部の不透明吸 収層１８で吸収されるからである。

不透明層１８で光が吸収されると、その光は観察者から見えないので０表示装置 の効率は減少する。２つの被１層の屈折率は異なっているが、そのため上部被覆 層２０は下部波１層２２よりも光をよく通す。したがって、タップ領域９４でも 光は、上部被覆層２ｏにしみだし不透明層１８で吸収されることはない。

３　［長い相互作用領域を持った導波管タップ］図１０Ａ〜ＩＯＣは、３種類の 、電気光学効果を利用した長い相互作用領域を持つ導波管タップの断面図である 。これらのタップは、音響光学、熱光学、磁気光学を応用して作ることもできる 。ここでの議論は、これら諸効果を応用して得られる。長い相互作用長を持った 種々のタップを全て含んでいることを強調しておく。

図１ＯＡでは光２８がコアー２２を通して伝播している。そしてタップは１４極 １５と　１８との間に印加される電圧で制御される。その電圧で、タップ相互作 用領域９４に誘起された電場により、導波管中の電気光学的材料の屈折率が変化 する。この屈折率の変化のため。

光はコアーから抜は出し、超被覆層１７６に入っていく。

超′ｔＬ覆層に入っていく光が観察者に届くためには、その前に光を方向変換す る必要がある。このためには、普通、超被覆層にビットを作り、それによって光 を偏向する１６６゜図１ＯＡ　−１０Ｃには超被覆層に作られた３種類の偏向領 域１６６が示されている。超被覆層を通ってきた光は金属コートした＋６ｆｌ向 素子に当り、観察者の方向に反射される３０゜ 図１０Ｂは、偏向された光３０が導波管コアー２２とＷｌｌｍ　＋７２を通って 出て行く模様を示している。図１ＯＡと同様、光は相互作用領域９４の間で超ｌ Ｆ！２１層１７６に出ていく。しかし、この場合、光は観察者の方へ直接偏向さ れる３ｏのではなく、被覆層１７２とコアー２２をまず通過しなくてはならない 。

図１０Ｃは１図１０八と図１０Ｂのタップを混成したものである。相互作用領域 ９４の間でファーから出てきた光は、コアーの両側に付けられた２つの超被覆層 １７６の中を通っていく。２つの超被覆層を作ることで、コアー２２から十分な 光を取り出すのに必要な相互作用領域９４の長さを短くすることができる。超被 覆層に作られた偏向素子＋６６は光を観察者の方３０へ偏向する。

コアーと超１１ｆｆｉ層とのカップリング機構として望ましいのはエバネセント 効果である。伝播光は、コアーと被覆層の近くにある物質とエバネセント場を通 して相互作用するが、エバネセント場相互作用を使うと、非常に小さな屈折率の 変化で多くの光をコアーがら引き出すことができるのである。

超被Ｉ層にはコアーよりも高い屈折率を持つ材料を使用するのが好ましい。超被 覆層の屈折率が高ければ、超被覆層に出てくる光は。

コアーから離れるように進む。そして、光がコアーがら離れるように進めば、超 被覆層に偏向素子を作るためのエツチングを深くせずにすみ、超被覆層から観察 者に光を偏向するのが容易になるからである。

Ｗ２Ｎ層、ファー、超被覆層の何れかまたはそのうちのいくつかを電気光学的材 料にしてもよい。ひとつの実施例では被覆層１７２のみを電気光学的材料にした 。この場合、電極に印加された電圧８で被覆層の屈折率のみが増加する。被覆層 の屈折率が増加することによって伝播光は超被覆層１７６と相互作用をし、光は コアーから出て超被覆層を進み、偏向素子によって偏向され３０　、観察者に見 えるようになる。

別のタップの実施例では、１！気光学的超被覆層１７６を非電気光学的被覆層の 一部として動作するようにすることができる。この構成ては、導波管コアーにあ る光のエバネセント場は、被覆層を抜は超被覆層にまて及んている。タップが“ オフ”の場合には、超被覆層の屈折率は肢ｌ′Ｗｌｉｉの屈折率とほぼ同じ値を 持つようにしである。したがって、　″オフ”の状聾では、超被覆層と被覆層が 共に導波管の中に光を閉し込めて伝播させるように振る舞う。言い換えると被覆 層だけでは、光を閉し込めるのに十分ではない。

しかしタップが“オン”に切り替わると、電気光学的コア一層の屈折率は増加す る。この屈折率の増加は導波管ファーから超被覆層へ光を結合させる。光は電気 光学的コア一層を通り、観察者に見えるように偏向される３０゜ 超肢ＩＩＩを電気光学的材料で作るとコアーと′ｔｉ７１層を普通の非電気光学 の導波管材料で作れるという利点がある。典型的には１００ｍ以上の長い距離を ほとんど…失なく光を伝播できるような、非常に低いｔｉ失率の非電気光学的材 料か開発されている。しかし電気光学的導波管材料の光学損失は現在のところＩ 　ｄＢ／ｃｍのオーダーである。

実際、もしコアーと被覆層を現在得られる電気光学的材料で作るなら、導波管中 の光の減衰は使い物にならないほど大きくなってしまう。

［員失を減らすため、導波管はコアーを伝播する光のほんの一部のみが被覆層を 通過し電気光学的超被覆層に入るように設計されている。導波管を伝播するほと んどの光は非電気光学的コアーと被覆層を伝播する。電気光学的超被覆層にまで 入っていく、はんの一部の光のみが大きな減衰を受けるのである。

電気光学的材料を使い、先導波管から光を取り出す他の方法もある。回折効果、 屈折率効果のひとつまたは双方を利用することも可能である。例えば、コアーを 電気光学的材料層と非電気光学的材料層を交互に並べて作ることも可能である。

（図示せず）電場がないときには、電気光学的材料、非電気光学的材料ともに同 し屈折率になるようにしである。しかし、電場が導波管に印加されると、電気光 学的コア一層の屈折率の増加のためコアー屈折率の不規則性が生しる。このコア ー屈折率の不規則性によって起きるブラッグ回折により光は超被覆層の方向に出 ていく。

ひとつの超１１１１層偏向素子１６６で超被覆層１７６の全ての光を偏向するこ とができない場合もある。偏向素子が超被覆層の全ての光を偏向することは大変 重要なことことで、さもなければ、光は次の超Ｗｌ　ｌ’ｌ　ＩＩ　ｆＥｉ向素 子で偏向されることになるからである。超被覆層偏向素子間の光の漏れは画面の 像をゆがめることになる。この光の漏れを避けるには、　（ごこには図示しない が）いくつかの偏向素子を互いに接近して配置するとよい。偏向領域１７６に接 近して配置されたいくつかの偏向素子により超被覆層の全ての光が完全に取り除 かれることになる。

超１１７１層から光を偏向するのに他の手段を利用することもできる。

例えば、偏向領域１６６に小さな散乱中心を持つ拡散物質を配置することである 。散乱中心と相互作用した光は超被覆層から外の方へと方向変換をする。一般に 、超被覆層の光を散乱、吸収１反射、屈折。

遮蔽するものは全て偏向領域１６６に使用できる。

レンズ、顔ｆ４．染料を基にした光偏向素子を使用してもよい。特に、レンズを 偏向ピットの上に配置し３超被覆層から出た光の方向変換に使用することもでき る。

長い相互作用長９４を持つタップは、その製造において製造工程のばらつきに対 して比較的許容性があることを述べておく。長い相互作用長を持つタップの性能 は、その長さのために、緩やかにしか悪化しない。その結果、光学材料や導波管 ファー、被覆層のサイズの小さなばらつきは２　タップの性能に対してわずかな 効果しが及ばさない。タップの相互作用長９４は、普通０．１ｃ鵬から２０　ｃ ｎ＋位である。

図１０Ａ〜ＩＯＣにおいてアースは１２であり、下の電極１５につながれている 。また、正の電圧８．すなわち信号は上の電極１４につながれている。アース１ ２と電圧８の電極１４と１５への接続は反対にしてもよい。実際１図５．６では １層１４はアース１４につながれ１層１５は信号８につながれている。

４　［多重導波管タップの千鳥構造１ 図１１Ａ　−１１Ｃは先導波管タップの模式図である。図１１Ａ−１１Ｃの向き は、観察者が画面の前面を見る向きになっている。もし光が方向５の方向に伝播 し１図１１８　、　ＩＩｃの偏向素子１６６から光が発射しているとすると、そ の光は紙面から読者の方へ向かって伝播するようになっている。

音響光学効果、電気光学効果、熱光学効果で得られる屈折率の小さな変化を応用 したタップでは、長いタップ相互作用長が必要になる。光の伝播方向５に沿った タップの総数で表示装置の一方向に対するビクセル解像度が決まる。タップ相互 作用長を短くすると画面の解像度を上げることができる。図１１Ａは短い相互作 用長６のタップでできた単一導波管である。

図１１８．　ＩＩｃは長い相互作用長のタップと多重導波管を使用し。

高解像度を得る方法を示している。図１１Ｂは１図１１Ａの単一導波管の幅３の １／２の幅１５８を持った２つの導波管ｌをあられしている。

各導波管のタップ相互作用長９４は図１１Ａの単一導波管のものの２倍にしであ る。２つの導波管の相互作用領域９４と偏向領域１６６を交互に配置することに より、隣り合ったビクセル間の長さ１６２を。

図１１Ａに示す単一導波管の短いタップ相互作用長のタップ間の長さ１６４と同 しにすることができる。

図１１Ｃは、４つの導波管が隣り合って配置されたとき、タップ相互作用長がど のようになるかを示しているが、この場合、相互作用長９４は図１１Ｂのものの ２倍９図１１Ａのものの４倍になっている。

相互作用長９４でコアーから出た全ての光は偏向素子１６６で導波管から出るこ とはいつもと同じである。

もっと長い相互作用長９４を持たせるには、５つ以上の平行な導波管を互いに隣 り合わせて並べればよい。例えば、もし偏向素子間の距離１６２が２ｍｌ１．１ つの列１６０１．：ソれぞれ１ｏｏμノ幅１５８（７）　２０の導波管を並べる 場合、各導波管上の相互作用長９４と偏向素子＋６６を合わせた長さは４ｏＩＩ １ｍｌになる。このような仕様を使えば、ひとつのピクセルは２　ｍｍ　ｘ　２ 　ｍｍとなり、　５００　ｘ　５００のビクセルを持つ表示装置を１ＩＩｘ１１ １の基盤上に製作することが可能となる。

違った導波管に交互にタップを配置していくと、導波管方向に並ぶ隣り合ったビ クセルは、水平方向にずれることになる。このずれのため隣り合ったピクセルは 、“ぎざぎざ”または“階段状”に見える。その上、多くの導波管を使うと偏向 素子のサイズ１６６はそれだけ小さくなり、偏向素子から出てくる光の出口もそ れだけ小さくなるということになる。

このぎざぎざで、点状の偏向素子を滑らかに見えるようにするため、レンズを偏 向ピント上に置いてもよい。これらのレンズは、一本の垂直の列の別々の導波管 からの光を、観察者と偏向素子１０の間に置かれた拡散層（図示せず）の同じ領 域に集光するように作られている。

拡散材料は偏向された光を散乱し、大きな発光領域を形成する。

したかって、拡散層のため、偏向光は小さな点光源でなく大きな面光源のように 見えるようになる。拡散層を通過した偏向光はランベルトの法則に従う強度分布 をするようになる。

偏向素子上に配置された拡散層に当たる光はその列中１６０の全べての平行導波 管１５６の幅に等しくなくてはならない。例えば０図ＩＩＢ、　ＩＩｃにおいて 、偏向素子１６６の拡散層から出る光はその列の幅＋６０と同しでなければなら ない。またその長さは、お互いに隣り合った偏向素子間の距離１６２または１６ ４に等しくなくてはならない。

プラスチックを型込め、抜き打ち加工、押しだし加工し、拡散層中に８偏向光に 対して別々の散乱領域を形成し、偏向光を分離することもできる。

５、　［強度変調素子／タップ導波管部分］図１２と図１３は二つの違った型の 強度変調素子／タップ導波管部分を示している。強度変調素子／タップ導波管部 分は表示装置の基本的な要素部品である。これによって導波管の長さ方向に沿っ て並んだビクセルの輝度を制御する。多くの強度変調素子／タップ導波管部分を 隣り合わせて並べ、２次元の表示領域をカバーする。

図１２は音響光学強度変調素子とタップを持っ導波管の一部である。この導波管 の部分は２つの部分に分けられる。ひとつは９強度変調素子で導波管を通る光の 量を制御する。もうひとつは、タップで、導波管の長さ方向の色々違った場所で ０強度変調された光をコアーから観察者の方へ取り出すのに使われる。ピクセル の輝度は強度変調素子で制御され、その場所はタップで制御される。タップから 強度変調の機能を分離することは、大きな２次元の表面にわたって多くのビクセ ルの輝度を制御しようとするときに大変重要になる。

実際には、光源５０から出た光は集光され５２．導波管コアー２２に集光される 。光は、一旦コアーに入れば、音響光学相互作用領域で外へ出されるまでほとん ど減衰を受けない。もし、そのような相互作用が一切なければ、コアーの光はフ ァイバーの端２８から外へでることになる。

導波管を伝播する光の強度はまず強度変調素子６６で制御される。

強度制御領域７０で外に出た光は普通遮蔽され外からは見えないようになってい る。強度変調素子の目的は、光が導波管のタップ６４の部分に至る光の量を調節 することである。強度変調素子６６で制御された変調光は導波管を伝播し、信号 源１１２につながったタップ６４に至る。入力信号が入っているタップの場所で 、光は音響エネルギー３４により外に出され、観察者に見えるようになる６８゜ 拡散層に埋め込まれた不透明遮蔽板１００は、導波管の長さ方向に並んだピクセ ルを分離している。コアー２２から出た光は普通色々違った方向に散乱される。

散乱光はビクセルの境界をぼやかせ、映像をぼやけたものにする。この問題を解 決し、はっきりとしたピクセルを形成するため、拡散層２６をマスキングとエツ チングして光の障壁を作る。即ちエツチング工程で作られた溝に不透明な物質を 入れる。このようにして得られた光遮蔽板１００は光をピクセル相互作用領域中 に完全に閉じ込めるのである。

図１３は導波管強度変調素子／タップのもうひとつの型である。

この方法は、タップ６４を使う変わりに、進行音響波７４を使用し、微小的がり ４０を発生させる。微小的がり４ｏを伝播している光は。

屈折率とトンネル効果により、外に出され、外から見えるようになる３０゜進行 音響波で生じた微小的がりが動くに従い、導波管中の光の強度は強度変調素子６ ６で調整することができる。

進行音響波を使用し、微小的がり領域を動かす方法では、はとんどのフラットパ ネル表示装置に共通して必要な行または列のアドレスを旨定用配線を省くことが できる。音響波は音波源７６から自動的に伝播していくので、それを導波管の長 さ方向の走査に使うことができる。進行音響波を使用し、自動的に導波管の長さ 方向の走査を行なうことにより１行または列のアドレス指定用配線を省くことが できる。アドレス指定用配線を省くことができると、タップの電極を画面上に張 る必要がないため１図３に示すような半透明の画面が製造可能になる。

図１３に進行音響波を使ったシステムの動作を詳しく示す。まず。

光Ｒ５６から出た光はプリズム結合子５４を通り導波管コアー２２に導入される 。このプリズム結合子は、空気層のギャップを隔てたエバネセント場を使い、光 をコアー２２に導入する。この光導入方式は先に述べたエバネセント場を使った 導波管結合素子と同様のものである。回折格子を使った導波管光結合素子を使用 してもよい。

伝播光は、導波管に入ると強度変調素子６６で制御される。強度変調素子６６は 図４に示しているような音響光学タップと同様なものである。圧１１１１１６で 生した音響エネルギー３４は導波管の被覆ＩＩ　２０．２４コアー２２を通過す る。音響光学相互作用で導波管から出る光７０の光量を変化させ、コアー２２の 残りの部分を伝播する光の光量を調節する。強度変調された光は、最終的には微 小的がりを起こしている場所４０で、観察者の方向３０へ射出する。

微小的がりを起こす領域４０を生ずるには信号源６がらのパルスか必要である。

このパルスは高強度の音波３４を生じ、先が細くなったホーン７６を伝播してい く。ホーンは音響源からの音波の振幅を増加する。ホーンと導波管との相互作用 　７８で７４の方向に伝播する進行波が生しる。進行波が動くにつれて、進行波 の曲がり領域４０からの光は散乱し外から見えるようになる３０　、そのうえ、 進行波が伝播する一方９強度変調素子７０は、微小的がりの場所で導波管を出て いく光の量を制御する。このようにして導波管の一次元長さ方向の光強度を制御 することができる。

６、　［薄型導波管表示システムコ 図１４と図１５は１強度変調素子／タップ導波管部分をまとめて一つの完成した 表示装置にするための二つの方法を示している。図１４は薄膜導波管を用いた表 示装置の分解図である。このシステムでは光は、基盤ｌの上に作られた薄膜導波 管８６を伝播する。

薄膜導波管コアー８６材料は基盤の上に、一般的なスパッタリング、プラズマ重 合、スピン、浸せき等の方法で成膜される。導波管コアー８６は基盤自身に、イ オン泳動、陽子ボンバードメント、イオン注入等で作ることもできる。いずれの 方法を取っても、高い屈折率を持つ部分が導波管ファーとして用いらる。

光は点光源５０から導波管に導入される。好ましい光源としてはキセノンアーク ランプ、ハロゲンランプ等が挙げられる。光源からの光５６は集光され、レンズ ５２で成形され、エバネセント場プリズム結合子５４を用いて導波管に導入され る。このプリズムがら導波管に入ると、光は５の方向に伝播し、最後に導波管の 終端２８がら出ていく。

上部被覆層２４が導波管の上に置かれる。上部被覆層２４はコアーを拡散層２６ から光学的に絶縁するためである。アースのための下部導電層１５が拡散！　２ ６の上に作られ、その上に圧電層１６が積まれる。最上のレヘルには各導波管の 光の強度を変調するための行電極６６を作る。タップ用の電極６４は強度変調さ れた光を導波管から出し、外から見えるようにするためである。

装置は両面プリント回路基板８ｏに配置された集積回路８２で制御される。プリ ント回路８ｏの底部の導体は、変調素子６６、タップ電極６４に接触している。

プリント回路基板上の電子回路は１強度変調素子を制御することにより、３の方 向に出ていく光の量を制御している。強度変調素子とタップを適切に制御して動 画や静止画を作ることかできる。

図１５は進行音波によって生しる曲がりを応用した表示装置を示している。この 設計では、進行音波は曲がりを発生し、その曲がりは基板を横切って伝播してい く。進行音波によって生じる曲がりにより光は導波回外に出、外からその光が見 えるようになる。図１５では点光源５０からの光が表示装置に送られるが、光は 集光され５２、導波管ファーの端に直接導入される。導波管８６は薄膜て、光拡 散ＩＩ　１５と共に基板の上に集積化されている９２゜光学薄膜、拡散層、圧電 層の層構造は１図１４で示した強度変調素子／タップ部分のものと同様である。

動作時には、音波増幅ホーン７６から来た進行音波は基板を横切り９の方向に進 んで行く。音波が伝播して行くにつれて、光は観察者の方へ出ていく　３゜各導 波管の光強度は強度変調素子６６で制御されている。圧電層１６で生成された音 響エネルギーはアース層１５を通過し、導波管８６に入り、各ファーの光量を制 御する。このようにして音響的に作られた曲がりか基板を横切っていくにともな って、各導波管中の光強度を完全な画像かできるように調整する。

７　［導波管リボン］ スパッタリング、スピン、浸せきの方法で膜を作った薄膜先導波管の光減衰率は 大きい。現在得られている最善の減衰率は、　０．０１　ｄＢ　ｒ’　ｃｒｓで あり１例えば、　１００　ｃｍの長さの薄膜導波管の場合１１５の光を失うこと になる。

４１１１１導波管に関する他の問題は、光源からの光を、基板上に作られた多く の薄膜光導波管中に結合導入する技術が高価なことである。

プリズム結合素子にも端面結合素子にも精密な光学部品が必要であるか、精密な 部品は高価で、それを使った表示装置の価格は非常に高いものになる。したがっ てこれ以上の改善がないかぎり、薄膜技術は、導波管を応用した大きな表示装置 製作には適当でないと思われる。

光の減衰の問題、光導入の問題を解決するため、光フアイバー製作技術を使って 作られる先導波管を使うことができる。光ファイバーは、プリフォームと呼ばれ る光学材料の塊を炉の中で熱し、軟化させて作られる。例えば、酸化硅素の直径 １インチの棒を５０μｍの直径で減衰が２　ｄＢ／ｋｍのファイバーに引き伸ば すことができる。

多くのファイバーを一本づつ基板上に並べ、導波管を使った画面を作ることがで きる。しかし、一本一本のファイバーを基板一杯にお互いに隣合わせにして並べ て平行導波管システムを作るのは、労力のいる。高価な方法である。導波管を基 板上に並べるのを簡単にするために作られた。いくつかの導波管をまとめたリボ ン１３０を図１６に示す。このリボンは導波管と変調素子を一体化し、光を画面 一杯に伝播させることができる。

図１６において１点光源５０からの光は集光レンズ５２でリボンのコアー９５に 集光される。いったんコアー中に入れば、光はコアー中９５をお互いに平行に伝 播し、リボンの他の端２８で外に出る。

図の中はどでリボンの一部１０２は捩じられ９０度方向を変えている。

ねしれの部分１０２では、リボンは曲がり、自身に重なるようになっており、導 波管コアー中の光の方向を観察者の方２８に方向変換させる。

導波管リボンは、薄膜や一本づつ引き抜かれたファイバーに比べて多くの点で優 れている。第１に、サイズと機械的な柔軟性のため。

色々な形の違った基板上に簡単に並べることができる。基板の形として考えられ る例として、応用のところで述べた１曲面画面や３６０度の全周画面が挙げられ る。

第２の利点は、強度変調素子／タップの重要な部品をリボン上に一体化すること ができるため、基板は透明な材料であればほとんど何でも使えることである。薄 膜導波管の場合には高価で欠陥がない基板が必要であるが、リボンはいろんな種 類の低価格の基板を使用することができる。画面のサイズが大きくなるに従い、 基板の価格を下げることは非常に重要になってくる。非常に大きな、壁一杯のサ イズになってくると、基板の価格は表示装置全体の大きな部分を占めることにな る。経済的な基板を使用することにより、全パネルのコストを引き下げることが 可能になるのである。

導波管リボンの第３の利点は、製造過程の自動化を行なえる可能性があることで ある。光学リボンは導波管、変調素子、タップを。

長い、連続的な単体に集積することができる。これらの部品は表示装置の心臓部 であるので、リボンの生産は１表示装置製造過程の主要な部分になる。実際、リ ボンができてしまえば、後はリボンを基板上に隣り合わせて並べ５画面を作るた けである。リボンを並べる過程は、壁に壁紙を貼るのに似ていて、リボンは他の リボンと整列して並べられ９画面を完全にカバーするようにするのである。

従来の炉／ドロー法で導波管リボンを生産することによって、リボン製造過程を 自動化することか可能になる。実際には、平行なコアーを含んだ光学材料の塊を 炉の中に置き、そこで熱し、軟化させ。

ドローする。軟化した光学材料をドローすると、それは薄く長くなる。このよう にしてできるリボンは、厚さが５０〜５００μｍで幅が１０〜１００　ｍｍのも のである。この寸法のリボンは柔軟なので１図１６に示すようにそれを畳み込ん だり、捩じったりすることができる。

柔軟な導波管リボンはそれに金属層や圧電体層を付けるまでの間。

スプールに巻いて保管して置くことができる。

光学リボン上に金属や圧電材料の膜生成をするための装置は簡単に製作できる。

スプールに巻かれ、装置にセットされた長い導波管リボンに金属層や圧電層が自 動的に生成され、エッチイングされ１タツプと強度変調素子用電極が作られる。

リボンをスプールに巻いてプロセスすることは、この発明の重要な製造技術と考 えられる。

リボンの第４の利点は、リボンコアーに導入する光の角度を制御できることであ る。導波管コアー中の光伝播モードを制御することは、変調素子とタップの最適 効率を得るために必須である。高い次数のモードにある光は、普通弱く伝播して おり、したがってその光を強度変調素子やタップで導波管から外に出すことは比 較的容易である。光学リボンのコアーの間隔は非常に規則的にすることができる ので、リボンコアーに入る光の入射角を正確に制御することができる。好ましい 光の入射法に関しては次の章で述べる。

図１７は導波管リボンを切った断面の拡大図である。リボンはいくつかのコアー ９５とそれを取り巻く屈折率の低い？ＩＮ覆材料９６．９８を含んでいる。圧電 層１６から出た音響エネルギーは下部アース電極１０４を通りコアーと被覆層に 入る。

上部電極１０６は、そこで発生する音響エネルギー強度を制御する電気信号源に 接続されている。

ファーから出てくる光をいろんな方向に散乱さす光拡散層１３１が上部被覆層９ ８に接して配置されている。拡散層には光遮蔽板１００が埋めこまれており、リ ボンのそれぞれの導波管から出てくる光を分離する。

不透明層１８は外部光と散乱光のうち後方、即ち、リボンの方へ散乱された光を 吸収する。この不透明層１８は、光が導波管から出てこないときには画面を暗く するので、コントラスト比を増加させる。さらに、背景が暗いため、ピクセルが より広い範囲の中間調を取れるようになる。吸収層１８には、黒色ガラス、プラ スチック。

上部被覆層に直接付けられた顔料等の材料を使うことができる。

図１８と図１９は導波管リボンの前部と後部である。図１８には前部が示されて おり、それはリボンの光を出す側である。こちら側の拡散１１１３１で散乱され た光は観察者の方へ向かう。図１９は対応するリボンの後部である。これは強度 変調用電極と導波管の長さ方向の違った場所で、光を出すために使われるタップ 電極を示している。

光５６は図の下方から導波管のコアーに入る。図１８と図１９に示している導波 管コアーにはそれぞれ、お互いに隣り合って平行に並んだ６本の導波管コアーが ある。拡散層に埋め込まれた光学遮蔽板１００はピクセルの境界をはっきりさせ る。導波管コアー中の光強度はまず強度変調素子＋４７で制御される。タップか ら外部に出る前の１波管中の光の強度は３強度変調素子で調整され、必要でない 余分な光は領域１１４．　１１６．　１１８でリボンから外に出される。

リボン中に残された光は、リボンのコアーの中を伝播し、電極１２８、　１４８ で制御されるタップの所で外に出る。タップは導波管中に残された全ての光を観 察者の方へ導く。違ったタップを動作させると、電極１２８と１１！ｉ　１４８ からの光は導波管を違った場所で出ることになる。例えば、もしタップ１２８が 動作していれば、光はリボンの領域＋２０．　１２２．　１２４から外に出る。

動作中のタップの場所の光の強度は、そのタップに光を供給する導波管に付随し た強度変調素子１４７で決められる。例えば１強度変調素子１２６が動作してい ないとすると、導波管の１１８の部分の観察者側から光は出てこない。しかし１ 強度変調素子１２６から光は逃げていかないので、導波管中の光は導波管を進み 、タップの場所１２２で外に出る。言い換えれば、変調素子の部分１１８が暗け れば、対応するタップ＋２２は明るくなる。

強度変調素子＋４７の部分で光が出ると、その分だけタップで出る光の量が減少 する。例えば、信号？ｌＡｌｌ０が一つの強度変調素子に大きな信号を与えたと すると、この変調素子から出射する先は強くなる１１４゜したかって、コアーに は少しの光しか残らず、対応するタップ１２０で出る光量も少ない。中間の光量 に対する場合が変調素子＋１６とタップ１２４で示されている。即ち１強度変調 素子に中間の大きさの変調信号１０８を与えると、信号１１２で制御されている タップ１２４で見られる光量が減少する。

８、［長い相互作用長の先導波管リボン１図２０＾と図２０Ｂは先導波管リボン の一部の前部と後部である。図２０＾と図２０Ｂでは光が何本かの先導波管中１ ５６を５の方向に伝播している。光は先ず強度変調素子！９１で外に出されるが 、その強度変調素子は、リボンのコアーを伝播する全光量を取り出すのに十分な 長さの相互作用長＋８８を持っている。強度変調された光は偏向子１８０で外に 出るか、偏向子１８０で超被覆層から出る光は画像を作るためのものではない。

偏向子１８０の主要な機能は強度変調された光を超被覆層から取り除くことであ る。

タップ１８２は千鳥状のフィンガー１８４でできている。その長さは９４で表さ れている。図１１８と図１１Ｃで示したように、長い相互作用長のタップを一つ づつ横に並べて配置することによりピクセルの高解像度が得られる。光は偏向素 子１８０で外に偏向され、観察者の方向へ向かう。偏向子１８０は、コントラス ト比を上げるため、黒色材料１７８でできている。

タップのアース電極１５はリボンの全タップの領域にわたって垂直に伸びている 。強度変調素子のアース電極１６８は強度変調素子の相互作用長１８８の長さだ けをカバーしている。タップと強度変調素子は、制御電極１９１と　１８２とア ース電極１５と　１６８の間にリボンを通してかかる電場（ここには図示せず） で制御されている。

強度変調素子のポンディングパッド１９２の配置について触れておく。画像を作 るためには、何千もの強度変調素子に駆動回路を接続しなければならない。しか し１強度変調素子の電掻間の間隙は非常に狭い。強度変調素子は、典型的には、 ２０〜２００μ鳳離れて配置されている。（アークの発生を避けるため１強度変 調素子とタップの電極の上に絶縁材を配置してもよい。）リボンが隣り合わせで 並べられると、異なったリボンの強度変調素子間の間隙１９６の累積誤差は非常 に大きなものになる。このリボン間隔誤差のため、制御回路の接続はさらに困難 になる。全ての画面駆動回路（ここには図示せず）を一枚のＰＣ（プリント回路 板）上に作り、それを全てのリボン上の全ての強度変調素子上に重ねて置くのが 理想的である６ＰＣボードの底面の電極は強度変調素子の電極に１対１に対応し て接触する。

しかしながら、全ての駆動回路を一枚のＰＣボード上に作った場には、　ＰＣボ ードと強度変調素子電極の食い違いか生しることになる。

大きなポンディングパッド４２は９強度変調素子取付は許容度を減らずことによ り、駆動回路接続の問題を最小限にすることができる。

このようにして、一枚のＰＣボードを何枚ものリボン上の多くの強度変調素子と 接触させることが可能になる。

９　［電気光学導波管リボン］ 図２１Ａ〜２１Ｂ　、図２２Ａ〜２２Ｂは、４種類の電気光学光導波管リボンの 断面図である。図２１＾は多重リボン導波管コアー２８を示しているが、コアー は被覆層２２で囲まれている。薄い被覆層２４がコアー２８と超被覆ＩＩ　２６ の間に置かれている。コアーは典型的には１〜２００１１ＩＩである。光はコア ー２８から薄い被覆１１２４を通り、超被覆層２６へと出る。先に述べたように 光を取り出す機構としてエバネセント場結合１回折効果、屈折効果、またはそれ らの組み合わせを利用してもよい。

光吸収材３４がリボンの一方の側に置かれ９画面のコントラスト比を高めている 。光吸収材は、偏向子１０が超被覆層内でどのように構成されているかによって 、どちら側においてもよい。例えば。

偏向子が図ＩＡに示されているようなものであれば、光吸収材３４は上面に付け られる。また、タップが図ＩＢにあるようなもののときには、光吸収材３４は底 面に付けられる。

図２１Ｂは、コアー２８の横に沿ってもう一つの超被覆層２６があることを除き １本質的には図２１＾のリボンと同じである。薄い被覆１１２４と超被覆層２６ がファーの両側に配置されている。超被覆層２６を２つ使用することで、タップ の相互作用長８を短くすることができる。それはファー中２８を伝播している光 が２つの超被覆層２６とより強く相互作用するからである。図］、ＯＣにあるよ うな２重偏向子は両超被覆層２６中に作られ、光を観察者の方へ導く。

図２２Ａと図２２Ｂは、互いに分離した導波管超被１層２６．被覆層２４、コア ー２８を示している。光学的分離は、夫々の導波管要素２６、２４．２８の間に 被覆材料２５を挿入して行なわれる。それに加えて、超被覆層２６を金属導体２ ０から光学的に分離すること２５により超被覆層を伝播する光の減衰を下げるこ とができる。

最後に、動作中には電場は上部電極２０と下部電極１８の間にかかる。一本の導 波管から光を取り出すには、上部電極２０と下部電極１８の間にかかる電場は一 本の導波管の幅２を越えてはならない。

電場の閉じ込めは、導波管分離要素２５を導体即ち金属材料を使用することによ り向上させることができる。

ｌＯ［多くのリボンへの光の導入］ 表示装置の効率は、光源１３’２と積み重ねたリボン１３６の間に集光要素１４ ２を入れることにより向上させることができる。集光要素１３８がなければ、光 は長被覆層２６や被覆層２４で吸収され、わずかの光しかコアー２８を伝播しな いであろう。集光要素は、光源４４から出た光かりボンコアー２８に導入される ことを保証している。

１つのリボン以上の幅をカバーするには、多重リボンを横に隣り合わせて並べな くてはならない。隣り合わせて並べた多くのリボンのコアーに、光源からの光を 導き入れるのは、普通は、困難である。

これには先に述べた端面結合やプリズム結合を使用してもよい。しかし、これら の方法は高価で、しかも精密光学部品を注意深く調整しなくてはならない。さら に１画面のサイズが大きくなればますまず困難になる。

光をリボンに結合する他の方法は、リボンを順番に積み重ねることである。１番 に積み重ねられたリボンの方が、光をその中へ導入しやすい。さらに、光源５０ や集光光学系５２の大きさを小さくできる点で、従来の端面結合やプリズム結合 よりもリボンの積み重ねの方か好ましい。

図２３は、積み重ねた導波管リボンの中へ光が導入される様子を示している。連 続直線光源１３２から出た光５６は、コリメータ光学系５２て平行ビーム１３３ にされる。使用される光源の例としては石英ハロゲンランプやキセノンアークラ ンプが挙げられる。石英ハロゲンランプやキセノンアークランプから出る光は普 通“白色”で。

長波長から短波長に至る広いスペクトルを持っている。パルス光やコヒーレント 光も他の可能な光源である。

この実施例では１幅広いスペクトルをもつ、白色光は、リボンコアーに入る前に フィルター　１４０を通過する。このフィルタリングによって、白色光中の有害 な赤外光や紫外光を取り除くことができる。

フィルターを出た光は集光レンズ１４２を通り、リボンコアー９５に導かれる。

集光レンズ１４２は、ここでは尾根のように示されている小さな集光要素＋３８ からできている。各々の集光要素１３８は光をリボン導波管コアーに導く。集光 要素１３８を出る光の角度は導波管を伝播する先のモードを決定する。その角度 が大きければ、光はファーを高次のモードで伝播する。高次モードの光は、音響 光学や電気光学タップで比較的容易に外に出ることができる。集光要素１３８は リボンファー９５を伝播する光のモードを正確に決定する手段である。コーニン グ社の表面微小集積レンズアレー（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｍｉｃｒｏ　ｌｎｌｅｇｒ ａｌｅｄＬｅｎｓ　Ａｒｒａｙ；　ＳＭＩＬＥ）はこの応用に適した将来有望な レンズアレー技術の一例である。

小さな集光要素１３Ｂは平行ビーム１３３が、光を吸収する被覆層１８の拡散Ｉ Ｉ　１３１の端面に当たらないようにする。即ち、光を直接コアーに集光するこ とにより、拡散層や被覆層に当り光が失われないようになる。小さな集光要素＋ ３８を用いて先導入時の効率を高めることにより、小型で消費電力の小さい照明 光源を表示装置に使用することかできるようになる。

グリンレンズ（ＧＲＩＮ）を基にした光学系を用いてもよい。グリンレンズは平 行ビームを非常に小さなサイズに集光する。グリンレンズはコリメートされたレ ーザー先を通信用単一モードファイバーに集光するのに使用されている。いくつ かのグリンマイクロレンズを光源１３２とリボン１３６の間に配置し、光１３５ をリボンコアー９５に集光してもよい。

集光レンズ＋４２を正しく位置決めできるようにするためには、リボンは正確に 重ね合わせなければならない６０゜リボン間隔にわずかな不規則性があっても、 集光された光５８を積み重ねたリボン６０と一致させるのは困難である。リボン 間の間隔を正確にするためには９重ね合わせたリボンの間にスペーサー（図示せ ず）を挿入してもよい。均一なスペーサーは、各リボンが平で、積み重ねられた 他のリボンと正確な距離間隔を持つようにする。

機械的な調節装置Ｉ（ここには図示せず）を用いても光源からリボンへの集光の 誤差を補正することができる。光源からの光とリボンコアー９５を合わせるため の機械的調節装置を考えることができる。

例えば１重ね合わせたリボンと集光系を曲げたり、圧縮したり１機械的に調節し たりして、光源とコアーの光学的結合を確保してもよい。

図２４中の光源１３２は表示装置の側面に配置されている。反射鏡。

プリズム、光ファイバー、レンズを用いて光路５６を曲げることにより、光源１ ３２を違った場所に配置することもできる。例えば、光ファイバーを用い、長い 距離を経て光を画面まで導いてくることもできるし、光源１３２を画面の前に置 き、光をプリズムや反射鏡を用いてリボンに導き入れてもよい。光源の配置を柔 軟に行なうことかできるため１画面サイズの縮小や調整を色々な方法で実現でき る。

１１、［リボンを基にした表示装置１ 図２４は表示装置全体の裏面の透視図である。画面は最初は互いに重ね合わされ た１３６いくつかのリボン１３０で構成されている。重ね合った夫々のリボン１ ３６は折り返され１０２．お互いに隣り合わせて画面一杯に広げられ９基板１で 作られた透明なウィンドウ１４６をカバーする。光源１３２を出た光は５２でコ リメートされ１３３１色付けをされ１３４．レンズ系１４２を通りリボンコアー ２８に導入される１３５゜ 方向５に進行する光は最初に強度変調素子１４７に出会う。強度変調素子は導波 管を通過し、タップ１４８に至る光の光量を制御する。

強度変調素子１４７で外に偏向された光は、リボンに膜付けされた不透明材料ま たは基板１４４で遮蔽され、観察者には見えない。伝播する光がタップ１４８に 到達したときに限り、光は透明な基板ウィンドウ　１４６を通し、観察者に見え るようになる。

強度変調素子１４７とタップ１４８の電極は両方とも導波管リボンの外側から形 成されている。電極を露出させることにより駆動回路を強度変調素子に接続する のが簡単になる。特にＰＣボードや他の配線を１画面の外観を損ねることなく、 リボンの裏側に直接配置することができる。

リボンは接着剤を用いて基板に固定化することができる。リボンは熱、圧力、エ ポキシ、光触媒プラスチックなどを用いて基板に張り付けてもよい。一般的にい って、視覚を損ねない手段であれば。

どのような方法でリボンを基板に固定してもよい。好ましい接着剤としては、光 または熱硬化性プラスチックが挙げられる。それらのプラスチックは基板上に液 体状に塗られる。プラスチックがまだ液体状の間にリボンを基板上に隣合わせに して並べ、その位置を調節する。リボンと基板の間の摩擦は、プラスチックが液 体状態であれば非常に小さい。摩擦が小さいので容易にリボンを動かし、正確に 位置調整を行なうことができる。リボンが正しい位置に設定されると、光を当て プラスチックを硬化させ、リボンを基板に固定する。

種々の光＃　４４を画面の照明用に用いることができる。いくつかの例として、 キセノンアークランプ、石英ハロゲンランプ、プラズマ、エレクトロルミネセン ス、レーザー、　ＬＥＤが挙げられる。キセノンアーク光源は、明るく、小型で 、コリメートし易い特長があるため好ましい光源である。さらにキセノンアーク 光源は広いスペクトラムを持つため、カラー表示装置に用いることもできる。

カラー像を得る種々の方法がある。一般的にはタップ３７がら出る光の色は導波 管を伝播してくる光５８の色で決まる。従って、光源４４が単色光であれば９画 面から出る色も単色光である。画面をカラーにするためには、違った色の光が導 波管コアー２８を伝播しなくてはならない。

一つのカラー化の方法は、カラーフィルターを白色光源の前で物理的に動かすこ とである。この方法では（図示せず）赤色、緑色。

青色成分を持つ一枚のフィルターにボイスコイル状のデバイスを付け、白色ビー ムの前でそのフィルターを急速に動かすのである。可動フィルターを通過する光 は導波管コアーに入る５８前にカラー化される。フィルターが光源の前を動くに つれ、−色毎のフレームを生成し、全体としてフルカラーの画面が得られる。こ の方法では。

一つのタップが異なったカラーを速い繰り返しで偏向するため、ビクセルの数を 少なく押さえることができる。

これに関連した他のカラー化の方法（図示せず）はいくつかの光源を急速にく滅 させるものである。各光源は、異なった色の光を導波管ファーに導入できるよう に配置されている。異なったカラーの画面には、異なったカラーを点灯する。異 なったカラーのランプを速い縛り返しで点滅させてフルカラーの画面か得られる 。

もう一つの光のカラー化の方法は、偏向子で偏向された白色光をカラー化するも のである。カラーフィルターは、リボン、拡散層。

基板の間に配置される。偏向子を出た白色光は観察者に届く前にカラー化フィル ターを通過する。

最初に、直線光源１３２から出た光５６は平行光線１３３にされる。

この平行光線は９次にフィルター１４０を通過する。このフィルターで有害な紫 外線と赤外線を取り除く。さらにこのフィルターは、垂直に走った赤色、緑色、 青色（ＲＧＢ）のストライプ１５６を同時に持っていてもよい。これらＲＧＢの ストライプから出た一色だけが一つの導波管コアーに入るように構成されている 。言い換えると、フィルターを用いると、ある一つのリボンコアー９５は３原色 の内の一つのカラーのみを伝播さぜる。一つ一つのリボンコアーが通すカラーは 、リボン全体にわたってＲＧＢのパターンが繰り返すように選定されている。リ ボンコアーに入る前に光をカラー化することにより。

全パネルにわたってカラー像を表示することができる。

フィルター　１４０を出たカラー化した光１３４は集光レンズ１４２を通過し、 リボン導波管コアーに導かれる。この集光レンズは数多くのレンズ要素１３８（ 図示せず）からなっている。これらのレンズ要素は、光を被覆層２０．２４や拡 散層１３１に当てずに、リボンコアー１３０に効率よく導入する。コアーに入れ ば、光は曲がりの部分１０２を通り、方向５の方向に伝播する。

リボンのコアーに入った光はまず強度変調素子１４７でその振幅が変調される。

強度変調素子は各々のリボンコアー１３０の光の強度を独立に制御している。強 度変調された光は方向５の方へ進行し、最後に一つのタップ１４８で外から見え るようになる。タップは強度変調された光をコアーから取り出し観察者から見え る方向３の方へ偏向するのである。

図２５に示すタップは１図２４に示すタップと異なるように見える。図２４に示 すタップ１４８は千鳥のビクセルパターンを形成している。千鳥型ビクセルは、 商業用カラーテレビのＣＲＴで普通に使われている。図２４ではタップは直線的 で、光導波管の方向５と直角になっている。千鳥型でも直線型でもどちらを用い てもよい。

各々のリボンに付けられるタップは、できるだけリボンの端１５０の近くに形成 される。しかしリボンは別々に作られるので、一つのリボンのタップは、一般的 には、そのリボンと隣り合ったリボンのタップと導通はない。隣り合ったリボン のタップ同志を接続し、導通を持たせるのは駆動回路の接続を容易にする。多く のリボンにわたってタップに導通があると、一つのリボンのタップへ接続するだ けで１表示装置全体にわたって、他のリボンの対応するタップ全てに接続でき、 制御することができる。多数のタップを一つの接続で制御できれば、必要な配線 の数を大幅に減らすことができる。

異なったリボンのタップを接続する方法がいくつがある。それらは、半田リフロ ー、波動半田、導電エポキシ、化学蒸着（ＣＶＤ）、超ｉｌｌワイアーボンディ ング、導電部分が長さ方向と直角方向に走っているような特種電導テープを使用 すること等である。方法の如何によらず、当発明の実施例に於てはリボン間のタ ップの金属化を行なう。隣り合ったリボンのタップ同志を接続することで、配線 の数を減らすことができる。

プリント回路板８０には強度変調素子とタップの駆動用集積回路８２が配置され ている。導体がプリント回路板の底部にまで突き抜け７　リボン上に付けられた 強度変調素子とタップの導体と接続している。プリント回路板は強度変調素子と タップを制御し、静止画や動画を作りだす。

プリント回路板８０はＴ”の形をしている。プリント回路板の一部分１５２は強 度変調素子の上にくるように構成されている。この部分は各導波管９５の光の強 度を制御する。これはまた、圧電層１６の下を５の方向にパネルの全長にわたっ て伸びているアース電極＋０４にも接続されている。プリント回路板の一部分１ ５４はタップＩ４８を制御する。この部分は、リボンコアー９５中の強度変調さ れた光を観察者の方に向ける役目をする。

１２、［導波管の材料と製造］ 先導波管は色々異なった材料から作ることができる。その例として、２酸化硅素 、ガラス、ポリシロキサン、重合体物質等が挙げられる。現在のところ、ポリメ タクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン、ポリイミド、ポリヵーボネネー トのようなプラスチックが好ましい。プラスチックは容易に製作でき、容易に種 々な形に成形できる点で重要である。プラスチックは押し出し、ロール、ラミネ ート、打ち抜き、プレス、スピン、浸漬、モールド、ドロー等をすることができ る。そのうえ、プラスチック物質を用いて、フォトロッキング、サーモポーリン グ、イオン注入、イオン泳動、エツチング。

機械加工等で導波管を作ることができる。

ある種の重合体は非常に大きな電気光学的１強誘電体的性質を有している。実際 、現在までに知られている最も大きな電気光学係数を持つ無機結晶の−っである ＬｉＮｂＯ５と同程度の電気光学効果を有した重合体が最近合成されたという報 告がある。例えば、有望な電気光学的重合体物質について、　Ｊ、Ｒ，Ｈｉｌｌ 　ｅｔ、　ａｌ、が１９８８年９月１日号のＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉ ｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓに、”Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　１ｉ ｎｅａｒ　ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ　ｅＨｅｃＬ　ｉｎ　ａ　ｔｈｅｒｍｏ ｐｏｌｅｄ　ｐｏｌｙｎ＋ｅｒ　ｆｉｌｍ”いう論文を発表している。

この多機能性のためプラスチックが表示装置の構成材料として非常に適している といえる。ファーや被】層のような非常に重要な導波管要素は、　ＰＭＭＡやポ リスチレンのような重合体導波管材料で製作することができる。能動的導波管ス イッチ要素、即ち超被覆層は。

新電気光学材料を用いて作ることができる。例えば、超被覆層はサーモボールし た電気光学プラスチックで作ることができる。このようにプラスチックを表示装 置の能動的要素、受動的要素の双方に用いることができる。

重合体導波管を作る方法は色々ある。一つの方法はフォトトロンキングとよばれ るものであるが、ベル研究所のチャンドロス（Ｅ、　Ａ。

Ｃｈａｎｄｒｏｓｓ）やブライド（Ｃ，＾、　Ｐｒｙｄｅ）によって始められた ものである。フォトトロンキングは重合体薄膜に屈折率のパターンを光学的に記 録することに基づいている。例えば、　ＰＭＭＡのような重合体ベースと添加物 をある溶媒の溶液から鋳造し、固形化することができる。レーザービームや他の 光源からの光を固形化したベースと添加物に照ｑ１する。光の露出により添加物 は光重合し、ベース物質にロックされる。光が照射されなかった添加物は、熱を 加えるとベースから蒸発してしまう。添加物がベースにロックされた部分は他の 部分に比べて異なった屈折率を持つ。

もう一つの重合体導波管の製作法はサーモポーリングとよばれるものである。こ の方法は、サノカラ等（Ｊ、１．　Ｔｈａｃｋａｒａ　ｅｔ、　ａｔ、）の論文 、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔｅ、、　１９８８．５２．　ＰＩ０３１ に述べられている。

この方法では、電極を固体の非線形重合体または強誘電体重合体の何れか一方の 上に付ける。次にその重合体をガラス転移温度まで熱し、電場を１！極に印加す ると、軟化した重合体中で分子か整列する。

これらの分子の電気的整列により、電極間の重合体の屈折率か変化し、その変化 はＩＫ極のパターンに沿うようになる。そして電場をかけたままで重合体を冷却 する。十分冷えた時点で電場を除くと、永久的な屈折率の変化か重合体に凍結さ れる。サーモポーリングを行なうと、ある挿の重合体は電気光学的性質だけでな く、圧電的性質も持つようになる。

フォトロッキング法またはサーモポーリング法を用い、安いコストで導波管リボ ンを製造することができる。例えば、フォトロッキング法で薄いプラスチック板 に多くの導波管を露出することができる。図２６Ａは薄いプラスチックフィルム ２０４が平行ビーム２０８で露出され、平行な導波管２１２を製作する模様を示 している。露出されたフィルムは熱せられ１９６．導波管の現像定着が行なわれ る。最後にそのフィルムは、被覆層となる。低い屈折率を有する２枚の薄板で上 下にラミネートされる。

図２６Ｂはサーモポーリング法を用いてプラスチックの導波管を安価に製造する 方法を示している。光を用いて導波管を作る変わりに。

フィルムは加熱され！９６１１Ｅ場をかけられる８、　１２．２１４゜電気光学 層と非電気光学層をラミネートしたプラスチックのフィルムに金属電極２０４を 付けてもよい。導波管の形は、ラミネートしたプラスチックのフィルムに付けら れた金属電極の形で決定される。

大きな電場を電極間に印加したままで、全プラスチック／電極構造が加熱される 　１９６゜印加した電場が、電極が付けられた電気光学層中に高屈折率の導波管 領域の形を決定する。このサーモポーリング法は非常に多数の電気光学導波管を 平行に作成するのに適している。

サーモポーリング法やフォトロッキング法で用いられるフィルムは非常に幅広く 、スプールに巻かれていてもよい。自動加工装置で多数の導波管を幅広いプラス チックフィルムに平行に製作することかできる。細いリボンのサイズにするのは 加工後に行なえばよい。

実際幅広い導波管フィルムを細いリボンに切る必要がないがも知れない。もし十 分薄く、長く、安価な光源が開発されれば、光を切断されていない幅広い重合体 導波管フィルムに端面結合することが可能となる。このようにして個々のリボン １３０の代わりに、大きな一枚のフィルムで表示装置のパネル前面１４６をカバ ーすることができる。

図２７Ａ１図２７Ｂは導波管のもう一つの製造方法の押し出し法を示している。

多量の材料が加熱され、押し型２２２にある隙間からドローされたり、その隙間 から押し出されたりする。押し型の隙間の形によって非常に？［な形を作ること もできる。連続、多段１重合体押し出し法を導波管リボンの製造に用いてもよい 。

従来のファイバードロー法を用いてもよい。図２８に示すような。

最終的なファイバーのサイズより大きなファイバープリフォームを加熱し、より 小さなサイズに引き伸ばしすることができる。図２９に示すような、多数の個々 のプリフォームを加熱し１図３０に示すように平行にドローしてもよい。このよ うにして作られた何本かの個々のファイバーをドロ一工程の前または後にまとめ リボン状構造にすることができる。

図３１は、リボン上の金属をレーザーで除去する方法を用いて電極を形成する模 様を示している。レーザー光２４４は変調され２４６゜モーター２５２に取付け られた回転鏡２５０によりリボン全体をスキャンする。図３２は最後に出来上が ったリボンの断面を示している。

図３３はファイバー引っ張り工程で引っ張られたファイバーがリボンに張り付け られる模様を示している。個別のスプール２６３に巻かれたファイバーは電極を 付けたプラスチックのリボンに張り付けられる。そしてこの全構成が２つのロー ラー２６６の間でラミネートされ、導波管リボン２６８が作成される。

導波管被覆層の偏向子は、化学エツチング、レーザー燃焼、イオン切削、スタン ピング等で作成可能である。現在のところ好ましい偏向子作成法はレーザーミリ ングである。図３５は１図３１のものと同様の走査レーザービームで、偏向子ピ ットを作成するためのものである。ピントが作成された後、金属がリボン上に蒸 着される２７６゜ 他の偏向子作成法は高温スタンピングである。熱せられた板が超被覆層に押しつ けられたり、その上を転がったりする。板に付けられた突起部が超被覆層に凹み を作成し、それは続いて、光を偏向するよう金属コーティングが施される。高温 スタンピング法は、薄いプラスチック板に多数の平行な光導波管を作成するのに 有効がも知れない。ピットが金属コーティングされた後、レーザーを用いた金属 膜除去装置で余分の金属膜が除去される（図３７）。最後にレンズをリボンに取 付け、一本の垂直列になるべき異なった導波管を一本の列にする。図３９Ａと図 ３９Ｂは最終的に出来上がったリボンの構造の端面図と側面図である。

上述した方法の多くの組み合わせがあることは自明である。例えば、電気光学プ ラスチックのプリフォームを細いファイバーに延ばしドローし１次に、そのドロ ーされたファイバーをサーモボールし。

ファイバー内の電気光学物質を整列させることが可能である。或いは、リボンを 部分的に押し出した後、改造されたファイバードロー装置で、加熱し、引き伸ば すことも可能である。上述した方法の変形は数多くあり、全てを記述することは できない。したがって上述した製造方法の種々の組み合わせはここで行なった議 論の範−に入ると見做される。

１３゜［強度変調素子とタップの駆動３図４０は先導波管表示装置の構成図であ る。ビデオ情報は情報コントローラ２８２を通り、タップコントローラ２８４と 強度変調素子コントローラ２８６を駆動するのに用いられる。タップコントロー ラ２８４は＋８２ａ、１Ｂ２ｂ、　、、、、　１８２ｚの内の一つのタップ列を 選択する。この選択により１選択されたタップ列１８２で、光が導波管１５６か ら外に出、観察者の方へ向かう。各々の導波管を伝播する光量は平行に配置され た強度変調素子９１で制御される。このように、ある一つのタップ列が選択され たとき、各々の導波管を伝播してそのタップ列まで行く光の光量は強度変調素子 ９１て制御される。全ての列１８２を急速に巡回し、且つ平行に配置された強度 変調素子９１を調整して、完全な画面が形成される。中間調は強度変調素子９１ の作動時間の長さを調節して得られる。

し小区分および結論］ 本発明の記述にあたり多くの具体例を示したが、それらは本発明の範囲を限定し ているものではない。それらはむしろ、単に好ましい実施例と見做されるもので ある。この分野の専門家であれば、ここで示された概念に基づき、多くの異なっ た変形を考えることができるであろう。

本出願で示した導波管は全て正方形または矩形である。その角をまるくしたもの や円形、三角形、六角形の導波管も可能である。一般的には導波管の形は、開示 された表示装置に使用される光を伝播する機能を持ち合わせればよいのである。

表面音波を用いた音響タップも使用可能であろう。表面音波は基板の上部の数波 長の深さを伝播する。従って１表面音波は物質表面近傍の小さな領域に音波の大 部分のエネルギーか集中されている。

従って１表面音波は、光が薄膜の先導波管を伝播する場合には特に有用である。

ポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような圧電体重合体を用いて発生した音波を プラスチック被覆層とガラスコアーの導波管に導入してもよい。このとき音響共 鳴をガラスコアーとＰＶＤＦ　）ランスデューサで挟まれたプラスチック被覆層 中に発生させることができる。被覆層の共鳴は導波管を既に伝播している音響エ ネルギーを再利用するので、タップ駆動電力を軽減することができる。

他のタップの構成として、導波管被覆層として液晶を用いてもよい。実際には、 一方の側の導波管被覆層を液晶の薄い層で形成することができる。液晶が電場中 で屈折率を変化させることはよく知られている。コアーの一方の側面と液晶被覆 層に付けられた電極で導波管コアーから出る光を制御することができる。これら の電極にかけられる電気信号は、′ｔｉ覆層の液晶の配向を変え、従ってその屈 折率を変化さす。この屈折率の変化によって光がコアーから出、観察者の方へ向 かっていく。ペンダント側鎖群による２次効果のある固体重合体は非常に興味の ある材料である。

拡散層は基板上に独立に形成することができる。これは、拡散層をリボンやファ イバーと直接に一体化するのと対照的である。拡散層を基板上に配置することで １個別のリボンやファイバーを隣り合わせて並べるときに生じる見た目の不完全 性を隠すことができる。

この方法ではリボンが薄いままでよいため作業が容易になる。

同様にカラーフィルターを基板、リボン、またはファイバー上に直接形成するこ ともできる。光が各々の導波管に入る前に光のカラー化を行なう代わりに、全て の導波管が白色光を伝播するようにしてもよい。そしてコアーから出た白色光は カラーフィルターを通過しカラー化され、観察者の方へ行くのである。

パネルの照明のため複数の光源と複数のリボンを用いることもできる。例えば、 多数のリボンを隣り合わせて並べ、非常に大きな画面を作ることができる。多数 の導波管リボンに光を供給するのに。

複数の光源が必要になる。

ある種の光源は多量の熱を発生し１画面要素に害を与えるかも知れない。例えば 、プラスチックのリボンはアークランプの近くに置くと容易に融けてしまう。こ の場合光源から発生する熱を取り除く手段を講じなければならない。そのため１ 例えば、ファン、液体放熱器、半導体対流冷却装置、受動対流冷却装置等を画面 温度を制御するのに使用してもよい。

多数の強度変調素子やタップを制御する電子制御装置については特定はしなかっ た。明らかに多くの既存の電子部品や回路を強度変調素子やタップを制御するの に用いることができる。例えば、電気光学タップの場合には、高圧直流信号を電 極に印加しなければならないかもしれない。或いは、音響光学ブラッグ回折の場 合には高周波信号を電極に印加しなければならないであろう。全フレイムの画像 のバッファーと記憶用にメモリーを画面上に配置しなくてはならないかも知れな い。さらに、光源や駆動回路の電源として特殊な回路が必要になる可能性もある 。電気信号を統制し、電極にそれを印加して画面に画像を作る回路は、いままで に示したものから明確に想像できるのでこの発明の範囲に含まれる。

製造条件のばらつきにより各々の導波管ｌの光減衰率は異なっている。この光減 衰率の不規則性のため、＃＆が画面全体にわたって一様な明るさにならないこと もある。したがって一様な明るさをもつ画面を得るためには、各々の導波管を伝 播する光量を個別に電気的に調整することが必要かもしれない。

最後に基板自身を極端に薄く、柔軟なものにしてもよい。薄（。

柔軟な基板を使用すると１画面を丸く巻くことができる。こうなれば、使用しな いときには狭い場所に保管しておくこともできる。また９強度変調素子やタップ を駆動するときに生じる電磁波信号が外部に漏れるのを防ぐため、全基板を導体 で包み込まなくてはならないかも知れない。

音響スピーカーを画面の後方に配置し、音声を発生することができる。画面のす ぐ背後に設置されたスピーカーから出る音は、先導波管表示装置が非常に薄いの ため、それにより妨害を受けることなく、観察者に届けることができる。スピー カーを画面の背後に置くことによって、観察者は音が画面に映し出された画像か らくるような印象を受けることになる。

本発明は主として画像の表示の方法として記述されているが１本発明の部分をな すいくつかの技術はそれ自身新規性を有している。

特に長い相互作用長を有する導波管タップと偏向子は、従来の技術とはかなり異 なった貢献をしていると信じられる。この構成を用いたファイバーは商業通信シ ステムに応用される可能性がある。さらに、それ自身をスイッチ可能とする特殊 な電気光学ファイバー作成の概念も新規なものと信しられる。

本発明はその好ましい実施例に関連して記述されてきたが、この基本的発明の精 神と範囲を逸脱せずその一部の構造と機能を変更することができることは当該分 野の通常の技術者には明らかである。

したがって本発明の範囲はここで述べた例で隔定されるのではなく７添付した特 許請求の範囲またはそれと法律的に同等なものによって判断されるべきである。

ＦＩＧ、　５ ＦＩｏ、　８ ＦＩＧ、１２ ＦＩＧ、　１３ ＦＴＧ、］７ 日Ｇ、１８　日Ｇ、１９ 日Ｇ、　２ＯＡ　日Ｇ、　２０Ｂ ＦＩＧ、　２２Ａ ＦＩＧ、　２３ ＦＩＧ、　２５ 進 ＦＴｏ、　２６Ａ ＦＩｏ、　３０ 凋 ２５６Ｈ０，３１ ＦＩＧ、　３４ ＦＴｏ、　３６ ＦＩＧ、　３７ ＦＩＧ、　３９Ｂ ＦＴＧ、−樽 国際調査報告

Claims (44)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の光導波管と、前記複数の光導波管に光を供給するように配置された光 源と、および前記複数の光導波管の導波管の長さ方向に沿って選択された場所で 光が見えるように前記複数の光導波管を通って伝播する光の一部を選択的に取り 出す音響光取り出し手段を備えたことを特徴とする表示装置。
2. ２．前記音響光取り出し手段が光学的回折、屈折率、またはエバネセント場結合 の何れかを応用した手段であることを特徴とする請求の範囲１記載の表示装置。
3. ３．前記複数の光導波管がリボン状の形態を有することを特徴とする請求の範囲 １記載の表示装置。
4. ４．前記音響光取り出し手段が前記複数の光導波管を伝播する光の方向に沿って 音波を伝播させる手段であることを特徴とする請求の範囲１記載の表示装置。
5. ５．前記音響光取り出し手段が前記複数の光導波管を伝播する光の方向に垂直な 方向に音波を伝播させる手段であることを特徴とする請求の範囲１記載の表示装 置。
6. ６．前記音響光取り出し手段が圧電物質を備えたことを特徴とする請求の範囲１ 記載の表示装置。
7. ７．前記音響光取り出し手段から取り出した光が前記複数の光導波管の導波管に 近接して配置された光学材料で再び方向付けられることを特徴とする請求の範囲 １記載の表示装置。
8. ８．復数の光導波管と，前記複数の光導波管に光を供給するように配置された光 源と，および導波管の長さ方向に沿って選択された、異なった場所で光が見える ように前記複数の光導波管を通って伝播する光の一部を選択的に取り出す制御可 能な光取り出し手段と、を備え、前記複数の光導波管がリボン状の構造を有する ことを特徴とする表示装置。
9. ９．複数の前記リボン状光導波管が互いに上部に積み重ねられていることを特徴 とする請求の範囲８記載の表示装置。
10. １０．複数の前記リボン状光導波管が分離され、横隣に並んで配置されているこ とを特徴とする請求の範囲９記載の表示装置。
11. １１．前記光源からの光が光学系により前記リボン状構造の導波管コアーに正確 に導かれることを特徴とする請求の範囲８記載の表示装置。
12. １２．前記光学系が複数のレンズを備えたことを特徴とする請求の範囲１１記載 の表示装置。
13. １３．前記複数のレンズが連続的な光学材料で形成されていることを特徴とする 請求の範囲１２記載の表示装置。
14. １４．複数の光導波管と、前記複数の光導波管に光を供給するための光源と、前 記複数の光導波管の各導波管の長さ方向に沿った多数の、選択された、異なった 場所で選択された光が見えるように前記複数の光導波管を通って伝播する光の一 部を選択的に取り出す制御可能な光取り出し手段と、および前記複数の光導波管 や制御可能な光取り出し手段により形成される画像の表示を暗くしかつ改善させ るため前記複数の光導波管に近接して配置された可視光吸収物質層と、を備えた ことを特徴とする表示装置。
15. １５．前記制御可能な光取り出し手段が電気光学効果、音響光学効果、熱光学効 果、または磁気光学効果の何れかを応用した手段であることを特徴とする請求の 範囲１４記載の表示装置。
16. １６．前記制御可能な光取り出し手段が光学的回折、屈折率、エバネセント場結 合のいずれかの応用であることを特徴とする請求の範囲１４記載の表示装置。
17. １７．前記複数の光導波管が観察者と前記可視光吸収材の間に配置されているこ とを特徴とする請求の範囲１４記載の表示装置。
18. １８．前記可視光吸収材が前記複数の光導波管の個々の導波管の間に配置されて いることを特徴とする請求の範囲１４記載の表示装置。
19. １９．前記可視光吸収材が前記複数の光導波管と観察者の間に配置されているこ とを特徴とする請求の範囲１４記載の表示装置。
20. ２０．前記可視光吸収材が前記制御可能な光取り出し手段から出射する全ての光 を完全に吸収することを特徴とする請求の範囲１９記載の表示装置。
21. ２１．前記可視光吸収材が前記制御可能な光取り出し手段から出射する光を前記 光導波管の近傍の明確に規定した領域内に保持することを特徴とする請求の範囲 １９記載の表示装置。
22. ２２．複数の光導波管と、前記複数の光導波管に広いスペクトル領域を有する光 を供給するための光源と、前記導波管の長さ方向に沿って選択された場所で前記 光が有利に見えるように前記複数の光導波管を通って伝播する光の一部を選択的 に取り出す制御可能な光取り出し手段と、および前記複数の光導波管と前記制御 可能な光取り出し手段とを共に用いるため前記広いスペクトル領域を有する光を カラー化する濾光手段と、を備えたことを特徴とする表示装置。
23. ２３．前記濾光手段は光が前記複数の光導波管へ入る前に光をカラー化すること を特徴とする請求の範囲２２記載の表示装置。
24. ２４．前記制御可能な光取り出し手段により前記複数の光導波管から光を取り出 した後に前記濾光手段が前記光をカラー化することを特徴とする請求の範囲２２ 記載の表示装置。
25. ２５． ａ．伸長した透明な第一光学材料， ｂ．伸長した第二光学材料， ｃ．前記第一光学材料および前記第二光学材料は互いに構に沿って配置され， ｄ．前記第一光学材料の伸長方向に沿って伝播する光を前記第一光学材料へ供給 するように設置された光源，ｅ．前記第一光学材料を通って伝播する前記光の一 部が観察者に見えるように前記第二光学材料に選択的に取り出される手段、およ びｆ．前記第二光学材料内に形成された複数の急激な不連続性を有し、前記第二 光学材料を通って伝播する光が取る光路を変更する光路変更手段、 を備えたことを特徴とする（反射器形）光導波管表示装置用スイッチ要素。
26. ２６．前記急激な不連続性が、前記第二光学材料の表面の少なくも一部に形成さ れた窪みを含むことを特徴とする請求の範囲２５記載の表示装置。
27. ２７．前記窪みが光反射材料で覆われていることを特徴とする請求の範囲２６記 載の表示装置。
28. ２８．前記窪みが光拡散材料または光散乱材料で補充されていることを特徴とす る請求の範囲２６記載の表示装置。
29. ２９．前記第一光学材料が１つの光導波管を含むことを特徴とする請求の範囲２ ５記載の表示装置。
30. ３０．前記第二光学材料は前記第一の光学材料から出た光を長距離にわたって伝 播させた後前記急激な不連続性に到達させることを特徴とする請求の範囲２５記 載の表示装置。
31. ３１．前記選択的光取り出し手段が電気光学効果、音響光学効果、磁気光学効果 、熱光学効果の何れかを応用した手段であることを特徴とする請求の範囲２５記 載の表示装置。
32. ３２．並列な複数の光導波管と、および前記複数の光導波管の各々の導波管の長 さ方向に沿って間隔をもって並べられ、ほぼ均一寸法で均一形状の、複数の制御 可能な光放射領域と、を備え、前記光放射領域が隣接する導波管と一体となる光 放射領域が互いに隣同志にならないよう、前記複数の光導波管を通って伝播する 光の方向に沿って一定間隔をもって配置されることを特徴とする（スタッガード 形）表示装置。
33. ３３．前記制御可能な光放射領域の寸法が前記複数の導波管内の個々の導波管の コアーの直径とほぼ同一寸法であることを特徴とする請求の範囲３２記載の表示 装置。
34. ３４．前記制御可能な光放射領域が、前記制御可能な光放射領域の寸法に比較す るとき、導波管の長さ方向に沿って、相対的に離れて配置されていることを特徴 とする請求の範囲３３記載の表示装置。
35. ３５．前記制御可能な光放射領域が、音響光学効果、電気光学効果、熱光学効果 、磁気光学効果の何れかを応用した手段であることを特徴とする請求の範囲３２ 記載の表示装置。
36. ３６．前記制御可能な光放射領域から出た光が光拡散材料を通過することを特徴 とする請求の範囲３２記載の表示装置。
37. ３７．前記光源からの光が少なくも一つのグレーデッド型レンズを用いて前記複 数の導波管のコアーに直接に導入されることを特徴とする請求の範囲３２記載の 表示装置。
38. ３８．複数の光導波管と、前記複数の光導波管に光を供給するように配置された 光源と、および導波管の長さ方向に沿って選択された、異なった場所で光が見え るよう前記複数の光導波管を通って伝播する光の一部を選択的に取り出し、固体 で、強誘電体もしくは非線形重合体物質からなる制御可能な光取り出し手段と、 を備えたことを特徴とする（重合体形）表示装置。
39. ３９．前記複数の光導波管内の被覆層、コアー、超被覆層の何れかが前記強誘電 体もしくは前記非線形重合体物質からなることを特徴とする請求の範囲３８記載 の表示装置。
40. ４０．前記強誘電体もしくは前記非線形重合体物質に電場を印加することにより 前記制御可能な光取り出し手段から光を取り出すことを特徴とする請求の範囲３ ８記載の表示装置。
41. ４１． ａ．規則的な間隔をおいて平行に並べられた複数の光導波管と、および， ｂ．前記複数の光導波管中を通って伝播する光の光量を制御するための複数の分 離した電極と、を備え， ｃ．前記複数の分離した電極の各々の電極は、前記複数の光導波管内の単一の導 波管を通って伝播する光量を単に制御するよう構成され， ｄ．前記複数の分離した電極要素は、その電極が前記複数の光導波管を通って伝 播する光の方向と直角方向に一定の距離だけ伸びるように形成され， ｅ．前記電極の距離は、前記規則的な間隔をおいて並べられた複数の光導波管に おける２つの隣り合った平行な導波管間の最小距離を越えている、ことを特徴と する（結合形）表示装置。
42. ４２．前記電極が不透明であることを特徴とする請求の範囲４１記載の表示装置 。
43. ４３．前記電極が透明であることを特徴とする請求の範囲４２記載の表示装置。
44. ４４．光導波管表示装置に用いるための複数の平行な光導波管を製造する方法で あって、押し出し、サーモポーリング、フォトロッキングの何れかの処理工程を 含む光導波管製造方法。