JPS63153577A - 光デイスプレイ - 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】 「産業上の利用分野Ｊ 本発明は光学的な表示、画像情報処理などの分野で用い
られる光ディスプレイに関する。

ｒ従来の技術Ｊ 光学的な表示、画像情報処理などに用いられる光ディス
プレイとして、真空管タイプ、液晶タイプ、ＥＬタイプ
など、多種のものが実用されている。

このうち真空管タイプは最も普及しており、テレビジョ
ン、計測器などに多用されている。

「発明が解決しようとする問題点１ ゛上記における真空゛管タイプは、大型となる欠点を有
し、小型化のための改善も難度が高い。

それに対し、近年実用化が進んでいる液晶ディスプレイ
は、低価格で薄型の利点を有する反面、輝度不足がしば
しば指摘されている。

その他、ＥＬディスプレイの検討も進められているが、
これは高価であり、カラー化がまだ実現されていない。

本発明は上記の諸問題点に鑑み、高性能、高輝度、低価
格化、軽薄化、カラー化などを容易に実現することので
きる光ディスプレイを提供しようとするものである。

ｒ問題点を解決するための手段Ｊ 本発明に係る光ディスプレイは所期の目的を達成するた
め、径方向に二区分された外周面の一区分を積層面とし
、その外周面の他の一区分を回折光の出射面とする光フ
ァイバと、その光ファイバの積層面に形成された光ファ
イバ軸方向に沿う電極層と、その電極層上に形成された
圧電材料膜と、その圧電材料膜上において光ファイバ軸
方向に配列形成されたパターン電極層とで画素が構成さ
れ、多数本の当該画素が、上記回折光出射面を所定方向
に向けて配列されているとともに、該各画素における入
光用および出光用の画素と、これら両画未開に介在され
た他の画素とが一連に接続され、その入光用画素の入射
端部には光源が接続され、上記各光画素の圧電材料膜に
Ｒｆ高周波信号を印加するための音響光学回折器が、各
党画素と走査自在に対応して備えられていることを特徴
とする。

１作用Ｊ 本発明に係る光ディスプレイは、音響光学効果を利用す
る。

すなわち１画素の光ファイバコアに光を通している状態
において、電極層、パターン電極層間にＲｆ倍信号印加
すると、音波が光ファイバ断面方向に伝搬し、上記光フ
ァイバ形状（断面円形によるレンズ効果）により音波が
コアに集束される。

その結果、コアを通る光と音波とが効率よく相互作用し
、その光が、画素の回折光出射面よりほぼ垂直に回折さ
れて、高輝度で出射される。

一般に、光ファイバは安価であるばかりか、低損失、極
細軽量、高度の可撓性、接続易度などを有する。

したがって、光ファイバに所要の積層物を堆積形成して
これを画素とし、上記のごとく音響光学効果を利用すれ
ば、光ディスプレイとして、高性能、高輝度、低価格化
、軽薄化などを満足させることができ、しかも、異なる
波長の光源を使用することにより、カラー化も容易に実
現できる。

「実　施　例１ 以下、本発明に係る光ディスプレイの実施例につき、図
面を参照して説明する。

第１図、第２図は、本発明において発光単位となる各画
素１１〜１ｎを例示したもので、これら画素１１〜１ｎ
は、光ファイバ１１と電極層２１と圧電材料膜３１とパ
ターン電極層４１＋　＋　４１２　＋　４１３　・・・
・とで構成されている。

上記における光ファイバ１１は、石英系かつ大口径の多
モード型からなり、径方向に二区分された外周面の一区
分を積層面とし、その外周面の他の一区分を回折光の出
射面としいる。

−例として、光ファイバ１１は、コア１２／クラツド１
３がＧｅＯ２−ＳｉＯ２／純５ｉＱ２．外径：２５０ｐ
ｍφ、コア径＝１５０ＪＬＩｌφ、長さ：４０ｃｍ、　
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光（波長０．８３ｇ、ｍ）による伝送
特性が約１３ｄＢ／に腸である。

電極層２１は、例えばＡＩおよび／またはＧｒからなり
、上記光ファイバ１１の積層面に、例えば５０Ａ厚のＧ
ｒ、その上に２００ＯＡ厚のＡＩを蒸着することにより
形成される。

かかる蒸着に先行して、光ファイバ１１の表面は洗浄さ
れ、不純物が除去される。

圧電材料膜３１は、Ｃ軸配向性を有するＺｎＯ膜、ＡＩ
Ｍ膜、または層構造ＺηＯ−ＡＩＭ等からなり、当該圧
電材料膜３１は、Ｒｆマグネトロンスパッタ手段を介し
て上記電極層２１の上に形成される。

この際のスパッタ手段による圧電材料膜３１として、例
えば厚さ２０ル厘のＺｎＯ膜を形成するとき、当該スパ
ッタ手段は、ガス圧：１０園）−ルのＡｒ１０２雰囲気
（＾ｒ：Ｏ２−！：１）　、光ファイバ温度＝３７５℃
、Ｒｆ電カニ４００ｗの条件にて実施される。

かくて成膜されたＺｎＯ１１は透明であり、そのＣ軸配
向性の分散は約０．３°である。

圧電材料膜３１がＺｎＯ膜からなるとき、そのＺｎＯ膜
と石英系光ファイバ１１との熱膨張係数がほぼ同じであ
るので、温度安定性が高い。

パターン電極層４１１．４１２．４１３・・・・も、Ａ
Ｉおよび／または（ｉｔを電極材料としており、所定の
電極材料が、厚さ数百１■オーダで圧電材料１１［３１
の上に蒸着されて、各パターン電極Ｆｔ４１．４ｔ２，
４１３・・・・が設けられる。

各パターン電極ｊｊＪ４１＋　、４１２．４１３・・・
・の光ファイバ軸方向に沿う寸法は２００７ｚ層であり
、これらパターン電極層４１１．４１２．４１３・・・
・の隣接間隔は１００ｐ−である。

第３図は、上記多数本の画素１１〜１ｏとその関連部材
とで構成された光ディスプレイの一実施例である。

第３図の光ディスプレイでは、各画素１１〜１ｎが相互
に平行かつ接触して配列され、これら画素ＩＩ〜１ｎが
、例えば透明合成樹脂製の接着剤を介して面状に接着さ
れているとともに、各画素１１〜１ｎの互いに隣接する
端部が、それぞれ接続用の光ファイバ５１により接続さ
れて、これら画素！１〜ｉｏが一連のものとなっている
。

なお、接続用光ファイバ５１は、各画素１１〜１ｎを構
成している光ファイバ１］と同じ仕様である。

第３図において、入光用となる画素１１の端部には、集
光用レンズ６１を介在してレーザ光源、ＬＤ。

ＬＥ口など、任意の光源８２が光学的に接続され、出光
用となる画素１１１の端部は必要に応じてモニタ６３に
接続されている。

＃１３図において５画素アレイと対応して走査自在に配
置される音響光学回折器７１は、前記第１図に明示する
通り、ミキサ７２によりミキシングされたパルス信号Ｓ
ｔ、　Ｒｆ＠号Ｓ？が、各パターン電極層４１１．４１
７．４１３・・・・、電極層２１を介して圧電材料膜３
１に印加されるよう構成されている６＄３図の光ディス
プレイでは、光源８２から出射された光、例えば波長０
．８３ＪＬｍのＨｅ−Ｍｅレーザ光を、入光用画素１１
の光ファイバコア１２から出光用画素１ｎの光ファイバ
コア１２にわたって通し、音響光学回折器７１では、例
えばｅＧＨｚのＲｆ＠号Ｓ２、パルス信号Ｓ１をミキサ
７２によりミキシングしてパルス変調されたパルス信号
ＳＩを発生させ、かつ、音響光学回折器７１を画素アレ
イ沿いに走査しながら。

画像信号たる当該パルス信号Ｓｌを上記通光状態にある
各画素ＩＩ〜１ｎの圧電材＃４膜３１Ｅ印加する。

この際の音響光学効果により、各画素１１〜ｉｎを伝搬
する光が回折されて、該各画素１１〜１ｎの前記回折光
出射面よりその回折光が出射される。

上述した画素を光センサなどに転用する場合、画像信号
の高速化が必要であるが、光ディスプレイの場合は、人
の目の応答に対応させればよく、したがって、光センサ
はどの高速信号処理は要求されない。

つぎに１本発明に係る光ディスプレイの他実施例につき
、第４図〜第６図を参照して説明する。

ＭＳ４図のものは、前記第３図の光ディスプレイを１ユ
ニツトとした場合、複数のユニットが面状をなすように
配置されたものであり、他は第３図の実施例と同じであ
る。

第５図のものは、赤色用の各画素ＩＩ〜１ｎ、青色用の
各画素ＩＩ〜１．．４１色用の各画素ｌｌ−７ｎが、そ
れぞれ赤−青一緑、赤−青一緑、赤−青一緑・・・・と
なるよう面状に配列され、かつ、各入光用各画素１１．
　ｉ、　Ｉｔに赤色用、青色用、緑色用の各光源８２、
８２．８２がそれぞれ接続されたものであり、他は第３
図の実施例と同じである。

第６図のものは１面状をなす赤色用の各画素１５〜Ｉｎ
が上段１面状をなす青色用の各画素１１〜Ｉｎが中段１
面状をなす緑色用の各画素１１〜１ｎが下段となるよう
、これらが積層されたものであり、他は第５図の実施例
と同じである。

なお、第６図では、ＩＴＯのような透明電極が望ましい
。

−１−配信実施例のうち、第４図のものは、大型の光デ
ィスプレイを構成することができ、しかも。

各ユニットごとに光源６２が備えられているので、光量
減衰の問題がなく、さらに、第５図、第６図のものは、
三原色を発生させる各光源、あるいは多色、多波長、異
なる色の波長など、適宜の光源を用いることにより、光
ディスプレイのカラー化が容易に行なえ、しかも、音響
光学回折器７１におけるＲｆ電力を調整することにより
、任意ないし各種の混合色を出すことができる。

その他、各画素１１−　ｔｎの主体たる光ファイバ１１
の可撓性を利用して、任意形状の光ディスプレイを構成
することができる。

各画素１１〜Ｉｎを構成するとき、音響反射防止効果と
、回折光出射面に対して垂直となる光出射角とを確保す
べく、光コアバイ１１の回折光出射面をスリガラス状に
粗く形成するとか、画素アレイの表面（回折光出射面側
）を、光ファイバクラッドよりも屈折率の小さい１〜数
層の透明保護膜などで覆うのも望ましい。

ｒ発明の効果」 以上説明した通り、本発明は外周面に積層面、回折光の
出射面を有する光ファイバにおいて、その光ファイバの
積層面に電極層、圧電材料膜、パターン電極層を積層し
てこれを画素とし、多数本の画素が相互に接続された画
素アレイに、光源、音響光学回折器などを備えて光ディ
スプレイを構成したから、安価で特性のよい上記画素を
主体にして、光ディスプレイの高性能化、高輝度化、低
価格化、軽薄化などを満足させることができ、しかも、
異なる波長の光源を使用することにより、カラー化も容
易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明における画素の一例を示した斜
視図と断面図、第３図は本発明に係る光ディスプレイの
一実施例を略示した斜視図、第４図、第５図、第６図は
本発明に係る光ディスプレイの各種他実施例を略示した
斜視図である。 １１〜Ｉｎ・・・・・・・・・・・・画素１１・・・・
・・・・・・・・・・・・光ファイバ１２・・・・・・
・・・・・・・・・・光ファイバのコア１３・・・・・
・・・・・・・・・・・光ファイバのクラッド２１・・
・・・・・・・・・・・・・・電極層３１・・・・・・
・・・・・・・・・・圧電材料膜４１１．４１２１４１
３・・・・・・パターン電極層５１・・・・・・・・・
・・・・・・・接続用光ファイバ６２・・・・・・・・
・・・・・・・・光源７１・・・・・・・・・・・・・
・・・音響光学回折器代理人　弁理士　斎　藤　義　雄 鍍　５ｖ！Ｊ 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）径方向に二区分された外周面の一区分を積層面と
   し、その外周面の他の一区分を回折光の出射面とする光
   ファイバと、その光ファイバの積層面に形成された光フ
   ァイバ軸方向に沿う電極層と、その電極層上に形成され
   た圧電材料膜と、その圧電材料膜上において光ファイバ
   軸方向に配列形成されたパターン電極層とで画素が構成
   され、多数本の当該画素が、上記回折光出射面を所定方
   向に向けて配列されているとともに、該各画素における
   入光用および出光用の画素と、これら両画素間に介在さ
   れた他の画素とが一連に接続され、その入光用画素の入
   射端部には光源が接続され、上記各光画素の圧電材料膜
   にＲｆ高周波信号を印加するための音響光学回折器が、
   各光画素と走査自在に対応して備えられていることを特
   徴とする光ディスプレイ。
2. （２）画素が面状に配列されている特許請求の範囲第１
   項記載の光ディスプレイ。
3. （３）圧電材料膜が、Ｃ軸配向性を有するＺｎＯ膜、Ａ
   ｌＮ膜、層構造ＺｎＯ−ＡｌＮのいずれかからなる特許
   請求の範囲第１項記載の光ディスプレイ。
4. （４）電極層が、金属膜、透明電極のいずれかからなる
   特許請求の範囲第１項記載の光ディスプレイ。
5. （５）光源が、単色光源、多色光源のいずれかからなる
   特許請求の範囲第１項記載の光ディスプレイ。