(57)【要約】板１０と、その一方の側に配列形成された三原色光独立の光導波路１００と、その光導波路１００を構成する２つの光導波路の一方に形成されている導波光に対して透明な電界反応物質２０を挟んで配列形成された対電極となる透明電極３０と電極４０とを備え、導波光の一部が少なくとも電界反応物質２０を通るように構成し、これらの対電極間に電圧を印加することにより電界反応物質２０の形態変化により導波光を散乱させ画素として画像を表示することにより、機械的な駆動部を有しない信頼性が高く高品位で、輝度が高く、高速応答可能で、広視野角で、消費電力が小さく、安価で、フルカラー表示のできるディスプレイ装置。
2003071341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板（１０）と、第１の光導波路（１０１）と第２の光導波路（１０２）との対からなる光導波路（１００）と、第２の光導波路（１０２）に形成されている電界反応物質（２０）を挟んで対向して対となるように配列形成された透明電極（３０）と電極（４０）とを備え、第１の光導波路（１０１）と第２の光導波路（１０２）は、少なくともそれらの一方が板（１０）に密着形成されてあり、第１の光導波路（１０１）への導波光が第２の光導波路（１０２）にも結合して漏れて通るように互いに近接もしくは密着して配置されており、電界反応物質（２０）は導波光に対して通常は透明であるが、透明電極（３０）と電極（４０）との間に電圧を印加することにより形態変化が生じ、この形態変化による導波光の散乱により、画素としての散乱光が外部に出射するように構成したことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
光導波路（１００）を独立した２色用もしくは光三原色用の光導波路（１００ｒ、１００ｇ、１００ｂ）の組とし、２色もしくは三原色光をそれぞれの対応した光導波路に導波させることにより、２色表示もしくはフルカラー表示ができるように構成した請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
光源（１５０）からの光を、板（１０）に一体形成してある光導波路（１００Ａ）を通して光導波路（１００）に導波するようにした請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
光源（１５０）からの光を、板（１０）とは異なる板（１５）に一体形成してある光導波路（１００Ａ）を通して光導波路（１００）に導波するようにした請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
光導波路（１００Ａ）の表面のうち、全部または一部を反射膜（３２０）で覆ってある請求項３もしくは請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
光導波路（１００Ａ）に、光導波路散乱体（１０５）、光散乱体（１４０）とレンズ（１３０）とを設け、導波光を有効に光導波路（１００）に導くようにした請求項３から請求項５のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
光導波路（１００）への導波光の光源（１５０）を発光ダイオードまたはレーザダイオードとした請求項１から請求項６のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
発光ダイオードまたはレーザダイオードを板（１０）もしくは板（１０）とは異なる板（１５）に一体形成してある請求項１から請求項７のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
光導波路（１００）への導波光として、本ディスプレイ装置以外の外部光源を利用するようにした請求項１から請求項６のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
凹凸構造を有する光カプラ（４００）を用いて、外部光源からの光を光導波路（１００Ａ）に結合させるようにした請求項９記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
カラーフィルタ（４５０）を設けて導波光を特定の色にした請求項９もしくは請求項１０記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
板（１０）と板（１５）のうち、少なくともどちらか一方をプラスチックとした請求項１から請求項１１のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
電界反応物質（２０）を光散乱モード液晶とした請求項１から請求項１２のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
電界反応物質（２０）を電界印加により膨張または収縮するゲルとした請求項１から請求項１２のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
電界反応物質（２０）をエレクトロクロミック材料とした請求項１から請求項１２のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は消費電力が少なく、高速に応答できる光輝度の薄く大面積化可能なディスプレイ装置に関し、特に、所定の画素に対応する個所の対電極間に電圧を印加して、その電極間に挿入してある透明な電界反応物質を濁らせたり、膨張・収縮変形させたり、着色させたりして、ここに導波された導波光を散乱させて画像を得る方式のディスプレイ装置に関するものである。
背景技術
従来、薄型のディスプレイ装置として、導光板に圧電アクチュエータにより変位伝達部を接触、隔離を制御して、導光板からの漏出光を制御して、映像表示をするディスプレイ装置があった（特開平７−２８７１７６公報、特開平１０−７８５４９公報、特開平１１−７３１４２公報参照）。また、従来、光導波路に静電駆動型の抽出部である反射プリズムを接近させ、エバネセント波を漏出させる方式も提案されていた（特開２０００−７５２２３公報、特開２０００−２５８７０１公報、特開２０００−３３００４０公報参照）。
また、従来、本発明者が提案したカンチレバ薄膜を静電駆動で光導波路に吸引して、導波光を漏出させる光スイッチがあった（特願２００１−３０４５３７公報、特願２００２−０２９５９４公報参照）。
また、従来、画素として、液晶を光学シャッタとして用い、バックライトからの光を光三原色のフィルタと偏光板を通して出射させるディスプレイ装置があった。また、従来、基板および光導波路としての二枚のガラス基板間に光散乱モードの液晶を封入して、この液晶を含む二枚のガラス基板を光導波路とし、これらのガラス基板の界面で反射する導波光を光散乱モードの液晶で散乱させて、画素表示するディスプレイ装置があった（特開平１１−１０９３４９公報参照）。
また、従来、三原色光を用い、光導波路を通して伝搬させておき、光導波路に設けた光出力制御部で屈折率変化により、フルカラー表示できるディスプレイ装置があった（特開２０００−１７２１９７公報、米国特許第６，２３６，７９９号明細書参照）。
しかしながら、従来の圧電アクチュエータ駆動の変位伝達部は、変位量を大きくするには厚い圧電素子が必要で、質量が大きく、その分、駆動電力が大きくなり、応答速度が遅いという問題があった。また、光導波路に静電駆動型の抽出部である反射プリズムを接近させる方式も反射プリズムの質量が大きく、高速応答ができないと言う問題があった。しかも、抽出部を静電駆動する電極同士がほぼ平行で、支柱を介して距離おいて形成してあるので、吸引には大きな電圧を必要としていた。また、カンチレバ薄膜を静電駆動で光導波路に吸引して、導波光を漏出させる光スイッチにおいても、光導波路から隔離してカンチレバ薄膜を形成してあり、吸引には大きな電圧を必要とすると言う問題があった。更に、上述の導波路に駆動部を接触させて、その部分からの漏光を利用する形式は、機械的な駆動部を有するので、疲労など信頼性に欠け、かつ、光導波路のコア部が直接、空中に露出するので、表面へのごみや塵など異物の付着などによる導波光の予期せぬ散乱などが存在すること、更に、高速応答には、駆動部の質量が小さい必要があるが、接触部は厚くしないと導波光の漏光が少なく、画素の輝度が小さいので、接触部を厚く質量の大きな駆動部としなければならないという問題があった。このように可能ならば機械的な駆動部を有しない信頼性が高く、輝度が高く、かつ高速応答可能で、消費電力が小さいディスプレイ装置が望まれていた。
従来の液晶を光学シャッタとして用いるディスプレイ方式では、バックライトからの光が液晶シャッタを通して出射すること、しかも偏光板を用いているので、見る人の角度依存性が大きく画面が見難いという問題と、カラーフィルタや偏光板など複雑な構造であるから薄型が困難で、しかも高価にならざるをえなかった。
また、従来の光導波路としての二枚のガラス基板間に光散乱モードの液晶を封入したディスプレイ方式では、機械的な駆動部を持たず信頼性が高いが、液晶を挟む二枚のガラス基板を光導波路としており、第１に、光導波路が外部に露出しているため、表面へのゴミや塵などの異物が付着するとそこから導波光の漏光が存在し、画像の品位が悪くなること、第２に、基板として二枚のガラス基板を用い、しかもこれらを光導波路として使用しているから、ガラス基板が支持基板となり厚くせざるを得ないので、薄く微細な光導波路の形成が困難であること、第３に、光導波路を微細にしない代わりに、同一の導波路を三原色の光が導波されるように形成してあり、フルカラー表示のために一箇所の液晶画素を三原色光が使用するために発光と同期させて画素部を散乱モードとさせるようにしており、従来の画素数に対して３分の１の画素数で済むが、画像を見るには輝度が必要で、一つの画素が一瞬光るだけでは暗く、順次駆動される複数の画素から同時に出射光がないとチラツキとが大きく、かつ、一瞬の残像を利用するだけなので高輝度の画面が得られがたいという問題があった。第４に、基板として二枚のガラス基板を用いているので硬く、フレキシブルな画面の画像表示部となることは困難で、かつ衝撃に弱いという問題があった。
また、光導波路に設けた光出力制御部で屈折率変化させ、この光出力制御部に導波光を導き、初めから設けてある光散乱部である光出力部から光を散乱させるやり方のディスプレイ装置は、現状の液晶などの材料では、屈折率変化が少なく、画素となる１００ミクロンメートル程度の部分だけでは、導波光の光出力制御部への導入量が少なく、明るいが画面が得られないという問題があった。
発明の開示
本発明は、機械的な駆動部を有しない信頼性が高く高品位で、輝度が高く、かつ高速応答可能で、広視野角であり、消費電力が小さく、小型化も大面積化も可能で、しかも安価で、単色、２色またはフルカラー表示のできるディスプレイ装置を提供することを目的とする。
そして、この目的を達成するために、本願の第１の発明のディスプレイ装置は、板と、第１の光導波路と第２の光導波路との対からなる光導波路と、第２の光導波路に形成されている電界反応物質を挟んで対向して対となるように配列形成された透明電極と電極とを備えてあり、第１の光導波路と第２の光導波路は、少なくともそれらの一方が板に密着形成されてあり、第１の光導波路への導波光が第２の光導波路にも結合して漏れて通るように、第１の光導波路と第２の光導波路とが、互いに近接もしくは密着して配置されており、電界反応物質は導波光に対して通常は透明であるが、透明電極と電極との間に電圧を印加することにより形態変化が生じ、この形態変化による導波光の散乱により、画素としての散乱光が外部に出射するように構成したものである。
そして、本発明の実施形態によれば、板を透明なものにすると対の光導波路のクラッド部として用いることができると共に、基板として役立てることもできる。したがって、光導波路は板の一方の面に配置され、第１の光導波路と第２の光導波路の少なくとも一方が板に密着形成されているので、光導波路自体の機械的強度は必要とせず、薄く微細な形状の対の光導波路を多数配列するのに適している。
対の光導波路のうち第１の光導波路は、例えば、透明な板の表面に突起上に形成したり、第１の光導波路となるべきところの両側に溝を形成したリッジ型光導波路にしたり、透明な板より高屈折率の層を積層させて光導波路のコアにしたり、透明な板の片側表面付近に低屈折率の層を積層させて光導波路のクラッドにし、その中にライン状にコアを埋め込むようにしたりして容易に形成できる。
更に、対電極間に挟まれた電界反応物質をもつ第２の光導波路も透明電極と共に第１の光導波路に重なるように近接または密着させて、電界反応物質が第２の光導波路のコア部の役目になるようにその周囲を電界反応物質より屈折率が低い透明物質で囲みクラッドとし、第１の光導波路の導波光を透明電極と電界反応物質を有する第２の光導波路にも導波させるようにしている。
電界反応物質として、例えば、動的散乱モードの液晶を用いた場合、対電極間に電圧を印加して、閾値電界以上になると形態変化が生じて白濁するので、第２の光導波路の導波光がこの部分を確実に、しかも強く散乱されて、透明電極側の透明な板の外に散乱光として高輝度に出射して画素として眺めることができる。この場合、画素自体から散乱光が出射し、偏光板なども不必要なので、従来のようなパックライトを用い、液晶を光シャッタとして用いて、偏光板およびカラーフィルタと組み合わせた場合とは異なり、広視野角で明るいディスプレイ装置が提供できる。
また、本願の第２の発明のディスプレイ装置は、配列形成されている光導波路を、２色用の独立した光導波路、例えば、赤色用光導波路と緑色用光導波路の組、または光三原色用の独立した光導波路の組とし、２色または三原色光をそれぞれに対応した光導波路に導波させることにより、２色表示またはフルカラー表示ができるように構成した場合である。例えば、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）の２色光、または三原色光である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の発光ダイオード、レーザダイオードや有機ＥＬなどからの光をそれぞれ対応した２色光用の独立した光導波路、または光三原色用の独立した光導波路に導き、上述のように、対電極間に挟まれた電界反応物質の電圧印加による電界で形態変化させて、そこからそれぞれの導波光を散乱させて各画素形成してカラー表示させるものである。
フルカラー表示では、光三原色に対応する表示部の３つのセルを１つの画素として用い、それぞれのセルからなる画素からの出射光は、それぞれのセルに対応したカラー画像信号により電界反応物質の形態変化の度合いによる散乱光強度を調整して、その輝度を調整させる。２色光用の独立した光導波路または光三原色用の独立した光導波路の組を近接配置して、２色または三原色のセルを組として画素を構成し、それらの輝度調整により画素の色を表現する２色表示またはフルカラー表示方式に係わる技術は、公知の従来技術が利用できる。なお、これらの２色光用の独立した、例えば光導波路の組や光三原色用の独立した光導波路の組は、交互配置の並列で直線状になるように並べて同一の透明な板に形成しても良く、それぞれの独立した光導波路を層状に重ね合わせて配列形成しても良く、更に、例えば、光三原色用の独立した光導波路のうち２色のみ同一の透明な板に形成して、残りの１色分を板とは異なる別の板に形成しておき、位置合わせをして、それらの光導波路が層状に重なるように接合しても良い。
また、本願の第３の発明のディスプレイ装置は、光源からの光を、板に一体形成してある光導波路を通して光導波路に導波するようにした場合で、発光ダイオードまたはレーザダイオードなどの内部光源とした場合でも、また、外部光源を利用した場合でも、光導波路を通して導波するようにした方がコンパクトなディスプレイ装置が達成できる。
また、一個の光源からの光を、板に一体形成してある光導波路を通して光導波路に導波するに当たり、表示画面の大きさに応じて、一個の光源が分担する光導波路の本数を少なくするなど調整して、画面が均一になるようにすると良い。もちろん、大画面においては、画面が均一に明るく表示されるように、多くの光源を用意して、これらのそれぞれが分担する専用の光導波路と、そこから枝状に分割される光導波路を決定しておくと良い。
また、本願の第４の発明のディスプレイ装置は、光源からの光を、板とは異なる別の板に一体形成してある光導波路を通して光導波路に導波するようにした場合で、例えば、板の表面に、光導波路を形成したり、光導波路を構成する第１の光導波路と第２の光導波路とのうちの一方のみを形成したりして、これを上記別の板に一体形成してある光導波路に接触させ接合して一体化させて、ディスプレイ装置を構成することもできる。
この場合は、表示部のマトリックス状の対電極やそれらの対配線（垂直選択線と水平選択線）の少なくとも一方や駆動回路を板に形成しやすいという利点がある。対電極やそれらの対配線のうち、対の一方を板に形成した時には、他方を上記別の板に形成するとよい。
また、光導波路の第２の光導波路は、透明な板に形成して置き、別の板に一体形成してある光導波路の一部を、マトリックス状の対電極配列から構成される表示部の部分の下にある第１の光導波路として利用することもできる。
また、本願の第５の発明のディスプレイ装置は、別の板に一体形成してある光導波路の表面のうち、全部または一部を反射膜で覆ってある場合で、この反射膜で導波光を別の板に一体形成してある光導波路内に散乱光があっても、内部に閉じ込め、有効に光導波路に導くようにしたものである。
また、本願の第６の発明のディスプレイ装置は、別の板に一体形成してある光導波路に、光導波路散乱体、光散乱体とレンズとを設けて、導波光を有効に光導波路に導くようにした場合で、光源からの別の板に一体形成してある光導波路に導入された光（導波光）が光導波路散乱体などで散乱されて光散乱体に照射されて、光散乱体があたかも第２の光源のようにみなされて、主にここからの光がレンズを通して光導波路に導くようにしたものである。レンズは、ホログラフィックレンズや屈折率分布によると凸レンズなどの薄膜レンズが適当である。
また、本願の第７の発明のディスプレイ装置は、光導波路への導波光の光源を発光ダイオードまたはレーザダイオードとした場合で、非常に安定で高効率かつ長寿命の光源として利用できる。また、これらの光源は、マトリックス状の画素からなる表示部とは独立に製作されるものなので、良品の表示部を製作後に、良品の光源のみを選択して取り付けることができるからディスプレイ装置製作の歩留まりが極めて良くなるという利点がある。
また、本願の第８の発明のディスプレイ装置は、光源である発光ダイオードまたはレーザダイオードを上述の板、もしくは板とは異なる別の板に一体形成してある場合で、これらの光源と別の板に一体形成してある光導波路とが一体となるからコンパクトで安定な表示ができる。
また、本願の第９の発明のディスプレイ装置は、光導波路への導波光として、本ディスプレイ装置以外の光源を利用するようにした場合で、太陽光や電球などからの照明光を光導波路へ導波させて表示するものである。ディスプレイ装置の電力消費は主にその中の光源にあるので、明るい場所では、ディスプレイ装置以外の光源を利用するようにした場合である。ディスプレイ装置内部の光源と外部の光源とに切り替えるようにしても良い。
また、本願の第１０の発明のディスプレイ装置は、凹凸構造を有する光カプラを用いて、外部光源からの光を別の板に一体形成してある光導波路に結合させるようにした場合で、格子状の凸凹やフレネルゾーンプレートやフレネルレンズなどの薄膜状の凹凸構造を有する光カプラにより、有効に外部光源からの光を別の板に一体形成してある光導波路に結合させるものである。
また、本願の第１１の発明のディスプレイ装置は、第９の発明や第１０の発明に示すようにディスプレイ装置以外の光源を利用する場合で、カラー表示をする場合にカラーフィルタを設けて導波光を特定の色にしたものである。
また、本願の第１２の発明のディスプレイ装置は、板と別の板のうち、少なくともどちらか一方をプラスチックとした場合で、この板や別の板をクラッド部としても用いる場合は、光が導波される光導波路のコアより低屈折率でなければならない。板と別の板の双方を使用し、どちらもプラスチックの場合には、軽量で衝撃にも強く、かつ柔軟で曲げにも耐えるディスプレイ画面を持つ小型化も大型化もできる安価なディスプレイ装置が提供できる。
また、本願の第１３の発明のディスプレイ装置は、電界反応物質を光散乱モード液晶とした場合である。光散乱モード液晶として強誘電型液晶やツイストネマチック型液晶などを用いることができる。光散乱モード液晶は、電界を印加しないときには、透明で、電界印加により不安定状態が現れ、白色光に対して白濁するので、これらの型の液晶を挟む対電極間に電圧を印加して、閾値以上の電界を発生させると、液晶が濁り、透明電極側から入射して導波されている光がそこで散乱されて、透明な板の外側に出射され、その部分が画像の導波光の色をもつ画素のセルとして表示される。導波光が直接散乱されるので、輝度の高い発光画素が得られる。また、その輝度調整は、光散乱モード液晶に印加する信号電圧の大きさや電圧印加時間を調整で行うことができる。勿論、赤色光用の光導波路に形成した画素のセル部分からは、導波されている赤色光が出射されることになるし、青色、緑色光用の光導波路からも同様である。
また、本願の第１４の発明のディスプレイ装置は、電界反応物質を電界反応ゲルとした場合である。電界反応ゲルは、一般に高分子系からなるゼリー状のゲルで、電界の印加により収縮したり、膨張したりの体積変化を生じる。画素としての対となる電極間に電界反応ゲルを形成しておき、電極間に電圧を印加することにより電界反応ゲルを収縮または膨張させて、光導波路の形状を部分的に変化させることにより、導波光を散乱させるものである。電界反応ゲルはゼリー状なので、透明電極と対になる電極は、画像信号に基づく電圧の印加により、対になる電極が形成されている電界反応ゲル自体が変形するので、一緒に動くことになる。しかし、ゼリー状なので、可動部は多少あるが、半固体状の物質なので、液漏れの問題がなく、更にカンチレバのような機械的接触・隔離部もないので、取り扱いが容易である。
また、本願の第１５の発明のディスプレイ装置は、電界反応物質をエレクトロクロミック材料とした場合である。酸化タングステンなどのエレクトロクロミック材料の電解質中でのイオンの移動による酸化・還元作用を利用して、可逆的に無色から青色などへの着色、またはその逆過程を行わせる。電解質として、固体電解質を用いると製作が容易である。酸化タングステンなどの無色から青色に発色するエレクトロクロミック材料の色変化を利用する場合は、青色用の光導波路に画素となる対の電極に挟んだこのエレクトロクロミック材料とその電解質を用いる。エレクトロクロミック材料が着色したとき、そこに導波された着色と同じ色の光がその着色部で散乱されて外部に出射する。着色を消して無色に戻すには、画素部の対電極間に着色時とは逆の電圧を印加すると良い。電圧が１Ｖ以下でも酸化還元反応が生じるので低電圧駆動ができるという利点がある。
ディスプレイ装置を静止画像は勿論のこと、動画であるテレビなどへ応用したときには、画素として瞬時に導波光を散乱させて直ぐ消すと、出射光の時間が少なすぎて画面が暗くなってしまう。そのためには、次の画素が選択されても、しばらく散乱光を出射させておく必要がある。同一の光導波路に形成された複数の画素のセル部から同時に散乱光を出射させると導波光が弱くなるので、同時に出射している画素数に応じて光源の光パワーを調整させたり、出射時間を長めたりして、同時選択画素数に無関係に所望の均一な画素の明るさが得られるように制御するとよい。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、第１の光導波路と第２の光導波路との対からなる光導波路の導波光を普通は透明な電界反応物質を含む第２の光導波路にも導波させ、その電界反応物質を挟んで対になる電極間に画像信号電圧を印加することで、白濁、変形、着色などの形態変化により効率よく導波光を散乱できるので、有効に散乱光を外部に出射させることができる。したがって、低消費電力、高輝度のディスプレイ装置が提供できる。
また、本発明によれば、透明な板を光導波路のクラッド部として用いることができると共に、支持基板として役立てることもできる。光導波路は、板の一方の面に配列形成できるので、光導波路自体の機械的強度は必要とせず、薄くて微細な形状の光導波路を高密度で多数配列でき、機械的変位部を有しないので信頼性が高く、微細な画素の高品位で、小型化および大型化も可能なディスプレイ装置が提供できる。また、光導波路のコアは外部に露出していないので、ゴミや塵などの異物が直接光導波路の光導波部に付着しないから埃などの多い劣悪環境でも高品位のディスプレイ装置が提供できる。また、ディスプレイ装置の画像表示部の主材料である透明な板や光導波路及びクラッド部がプラスチックで形成できるので、柔軟性のあり、機械的曲げにも順応するので、軽量で衝撃にも強いディスプレイ装置が提供できる。
また、画素自体から散乱光が出射するので、従来のバックライトを用い、液晶を偏光板と組み合わせ、光シャッタとして用いた場合とは異なり、広視野角のディスプレイ装置が提供できる。
また、単色はもちろんのこと、２色または三原色光をそれぞれの対応した光導波路１００に導波させることにより、２色表示またはフルカラー表示も１５できる。三原色光である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの光源からの光を薄い光導波路を通して画素部に供給しており、更に偏光板やカラーフィルターが不必要なので、直接散乱光を外部に出射できること、薄型にできることから、明るい画像で、小型化しやすい安価なディスプレイ装置が提供できる。また、フルカラーディスプレイにおいて、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の三原色光の光導波路は独立に形成してあり、また、それぞれに三原色光専用の独立なセルからなる画素が表示できるようにしているので、順次駆動方式でありながら、次の画素部が選択されていても、時間調節によりその前の画素部からも同時に出射光があるように調節できるので、チラツキが極めて少ない、しかも明るいディスプレイ装置が提供できる。
また、光源として装置内部ばかりでなく、必要に応じ、外部からの光源を利用することもできるので、消費電力の節約にもなるという利点がある。
また、光導波路を構成する対となる第１の光導波路と第２の光導波路、マトリックス状の画素を形成する対となる電極とこれらに対応する対となる配線などの対の一方と他方を異なる板にそれぞれ形成しておき、これらを接合もしくは近接配置できるので、製作しやすく、更に良品のみの組み合わせとして構成できるから、製品歩留まりが良くなり、その分、安価にディスプレイ装置が提供できるという利点がある。
また、光導波路を、これを構成している対となる第１の光導波路と第２の光導波路とに分割することにより、第１の光導波路は十分に導波光に対して透明で明るい光導波路とさせておき、第２の光導波路には、第１の光導波路を通っている導波光の一部が結合して漏れて伝搬するようにしているので、第２の光導波路の光導波路が導波光に対して、それほど透明でなくとも、第１の光導波路を十分に導波光が行き渡っているので、大画面表示にも適するようにできるという利点がある。
なお、第１の光導波路は多くの光を導波するために多モード導波路とするが、この時の導波光は色々な角度の光線が導波されて行き、第１の光導波路よりも低い屈折率の第２の光導波路である場合には、大きな角度で第１の光導波路を伝搬する光の一部が第２の光導波路に結合して漏れていき、第２の光導波路の伝搬光となっている。
また、第１の光導波路よりも高い屈折率の第２の光導波路である場合には、第１の光導波路と第２の光導波路との間に低い屈折率の層を適当に形成しておくと（例えば、近接などのエアギャップや液晶配向膜や他の透明層でもよい）、第２の光導波路、等価的に第１の光導波路から見れば低い屈折率に見えるので、上述の第１の光導波路よりも低い屈折率の第２の光導波路である場合と等価になる。
本発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のディスプレイ装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図において、１０，１１，１２，１５は板、２０は電界反応物質、２５は電解質、３０、３０ｒ、３０ｇ、３０ｂは透明電極、４０，４０ｒ、４０ｇ、４０ｂは電極、５０は垂直選択線、６０は水平選択線、１００、１００Ａは光導波路、１００ｂは青色用光導波路、１００ｇは緑色用光導波路、１００ｒは赤色用光導波路、１０１は第１の光導波路、１０２は第２の光導波路、１０５は光導波路散乱体、１１１，１１１ｒ、１１１ｇ、１１１ｂはテーパー光導波路、１２０，１２１，１２２，１２３，１２４，１２５はクラッド部、１３０、１３０ｒ、１３０ｇ、１３０ｂはレンズ、１４０、１４０ｒ、１４０ｇ、１４０ｂは光散乱体、１５０、１５０ｒ、１５０ｇ、１５０ｂは光源、２００は画素、３００，３１０、３２０は反射膜、４００は光カプラ、４５０、４５０ｒ、４５０ｇ、４５０ｂはカラーフィルタ、５００は表示部である。
実施態様１
図１は、本発明のディスプレイ装置の構成要素に関し、電界反応物質２０として動的散乱モード液晶を用い、透明な板１０を第１の光導波路１０１と第２の光導波路１０２との対からなる光導波路１００のクラッド部１２０として用いると共に薄い光導波路１００の支持基板としても用いており、しかもフルカラー表示ができるように光三原色である赤色用光導波路１００ｒ、緑色用光導波路１００ｇおよび青色用光導波路１００ｂの組を同一面上に、屈折率の低い透明なクラッド部１２１を挟んで、交互に多数配列した場合の一実施例の概略図を示している。
ここでは青色用光導波路１００ｂの選択された対電極である透明電極３０ｂと電極４０ｂｉｊで挟まれた第２の光導波路１０２内の光散乱モード液晶からなる電界反応物質２０が濁り、そこでの導波光である青色光が散乱を起こし透明な板１０の外に出射して、青色の画素として観測される様子も示している。この図を用いて本発明のディスプレイ装置の動作原理に関し、その概要を説明すると、次のようである。
図１の（ａ）は、光三原色用の独立した光導波路１００ｒ、１００ｇ、１００ｂを配列した場合の一実施例で、その横断面概略図である。ここでは、例えば、アクリル系のプラスチックからなり、クラッド部１２０としての作用と光導波路の機械的強度を得る支持基板としての作用を併せ持つ板１０の一方の面に、エポキシ系の屈折率の大きいコアとなる光三原色である赤色用光導波路１００ｒ、緑色用光導波路１００ｇおよび青色用光導波路１００ｂを、交互にエポキシ系の屈折率の低い透明なクラッド部１２１で挟んで平面状に形成し、光三原色用光導波路１００ｒ、１００ｇ、１００ｂには、それぞれに沿って延在する透明電極３０ｒ、３０ｇ、３０ｂが形成してあり、更にそれぞれの透明電極３０ｒ、３０ｇ、３０ｂが共通電極となり、これらに対向して、等間隔ピッチで一列に多数配列させた対となる電極４０ｒ、４０ｇ、４０ｂがクラッド部１２３のエポキシ系シートに形成されてあり、少なくとも、これら互いに対向する対となる電極（対電極）間には、第２の光導波路１０２の中に電界反応物質２０としての動的散乱モードの液晶（光散乱モード液晶）層が挿入された形で、クラッド部１２３のエポキシ系シートが板１０側に接合されている場合である。
普通、ネマチック液晶では、平均屈折率が１．５６程度と普通のガラスの１．４８よりも大きく、導波光はこの液晶層にも導波されやすい。なお、クラッド部１２３であるエポキシ系シートの電界反応物質２０とは反対側の面に、アルミニウムなどの反射膜３００が真空蒸着などで形成してある。また、透明電極３０ｒ、３０ｇ、３０ｂと対となる電極４０ｒ、４０ｇ、４０ｂの個々の直線状に配列されたうちの選択された電極４０ｉｊへのカラー画像信号電圧の供給は、電極４０ｒ、４０ｇ、４０ｂのそれぞれの脇に形成された水平選択線６０を通して行われる。また、ここでは示していないが、各透明電極３０ｒ、３０ｇ、３０ｂには、垂直選択線５０を用いて行うことができ、液晶ディスプレイ駆動方式として、公知の単純マトリックス駆動方式を用いることができる。もちろん、ＴＦＴを用いた公知のアクティブマトリックス駆動方式を用いても良い。
図１の（ｂ）は、図１の（ａ）のＹ−Ｙにおける青色用光導波路１００ｂに沿った縦断面図の概略図であり、図１の（ａ）の青色用光導波路１００ｂ上に、この青色用光導波路１００ｂに沿って形成されてある共通電極の透明電極３０ｂと、これに対して対電極となる直線状に配列された画素となる電極４０の中で特定の選択されたこの１画素中の青色セルとなる電極４０ｂｉｊ（ここで添字ｉｊは、電極がマトリックス状に配置してあるので、そのｉ行、ｊ列を意味し、ｉ行、ｊ列を指定したときの電極を意味する）に、電圧が印加され、その電界により光散乱モード液晶が濁り、透明電極３０ｂを通して光散乱モード液晶の第２の光導波路１０２に、第１の光導波路１０１から漏れて導波されていた青色光が、ここで散乱されて透明な板１０の外に出射した場合である。なお、フルカラー表示にしたときは、これら３つの緑色用光導波路１００ｇ、青色用光導波路１００ｂ、赤色用光導波路１００ｒが１つの組となり、水平選択線６０と垂直選択線５０を通して水平走査と垂直走査させて、これらの組のうち、近接した領域に１画素を構成するそれぞれの色のセルに対応する透明電極３０とその対電極となる電極４０とがカラー画像信号により電圧が印加されて、それぞれの導波光がそれぞれの光散乱モード液晶で散乱されて、三原色用の３色セルからなる１画素を構成することになる。
また、画素の輝度である階調の調節は、カラー画像信号電圧の大きさや光散乱している時間の調節により行うことができる。光散乱している時間の調節には、散乱モードの適当な時間経過後、光散乱時とは逆の電圧など、クエンチングパルスを印加して促進させて行うこともできる。なお、三原色の光源としては、発光ダイオードやレーザダイオードを用いると簡便で、小型で高輝度のディスプレイ装置が提供できる。
本発明のディスプレイ装置の透明電極３０は、ＩＴＯ薄膜や酸化スズ膜などを０．１−０．３μｍ厚程度の薄くスパッタリング形成などで作成できる。また、電極４０もＩＴＯ薄膜や酸化スズ膜などの透明な電極としても良いし、必要に応じアルミニウムなどの不透明で光反射させる薄膜にしても良い。
実施態様２
図２は、本発明のディスプレイ装置の電界反応物質２０を電界印加により膨張または収縮するゼリー状ゲル（電界応答ゲル）とした場合の図１の（ｂ）と同様、青色用光導波路１００ｂに沿った縦断面図の一実施例を示す概略図である。
透明電極３０ｂと、その対と成る電極４０のうちの選択された電極４０ｉｊとの間に、カラー画像信号電圧が印加されて、第２の光導波路１０２となる電界応答ゲルが収縮という形態変化をしてその断面積が小さくなり、そこに導波される青色光が散乱されて、透明な板１０の外に出射した様子を示してある。電界応答ゲルとして、人口筋肉などに使用されようとしているゲルが良く、例えば、ポリウレタン系の透明なゲルが使用できる。クラッド部１２３としては、ゲルの膨張・収縮に応じて変形しやすい、例えば５０μｍ厚程度のエポキシ系シートやポリエチレンシートなどを使用することができる。
実施態様３
図３は、上述の実施態様１に示した図１の場合とは異なり、赤色用光導波路１００ｒおよび青色用光導波路１００ｂの組のみがクラッド部１２１を挟んで板１０上の同一面に多数形成してあり、緑色用光導波路１００ｇは、クラッド部１２３上に重ねてクラッド部１２２で挟まれて周期的に形成され、しかも、その位置は、赤色用光導波路１００ｒおよび青色用光導波路１００ｂの組の間に丁度位置するように形成された場合の実施態様１に示した図１の（ａ）に対応する横断面図の一実施例を示す概略図である。
図３においても、青色用光導波路１００ｂに形成した透明電極３０ｂと電極４０ｂｉｊからなる電極対に画像信号電圧が閾値以上に印加されて、その電界により第２の光導波路１０２の光散乱モード液晶層である電界反応物質２０が濁るという形態変化により、電極対に挟まれた領域の電界反応物質２０である光散乱モード液晶層から青色の画素として散乱光が外部に出射している様子を示している。
なお、図３では、クラッド部１２２と緑色用光導波路１００ｇとを有する層、電界反応物質２０の層、対電極の層、クラッド部１２４および反射膜３００は、赤色用光導波路１００ｒおよび青対電極の層、クラッド部１２４および反射膜３００は、赤色用光導波路１００ｒおよび青色用光導波路１００ｂの層、電界反応物質２０の層、対電極の層およびクラッド部１２３と共に、板１０上に積層形成された場合であったが、他に実施例として、ここでは図示しないが、例えば、クラッド部１２２と緑色用光導波路１００ｇとを有する層、電界反応物質２０の層、対電極の層、クラッド部１２４および反射膜３００とを板１０とは異なる別の板１１の上に形成しておき、板１０上に形成してある赤色用光導波路１００ｒおよび青色用光導波路１００ｂの層を含む積層膜に密着接合して光導波路の配置を構成し、板１０とは異なる別の板１１の存在を除いては、図３に示す三原色光用の光導波路の配置構成とほぼ同一となるようにしても良い。
実施態様４
図４は、電界反応物質２０として酸化タングステンなどエレクトロクロミック材料とした場合で、上述の実施態様１の図１の（ｂ）と同様、青色用光導波路１００ｂに、透明電極３０ｂを形成し、これと対になる電極４０ｂの上に第２の光導波路１０２中の電界反応物質２０としての酸化タングステンＷＯ３を、例えばスパッタリング堆積あり、これらの対電極間を電解質２５で充填した場合の断面図の一実施例を示す概略図である。
酸化タングステンなどのエレクトロクロミック材料の電解質２５中でのイオンの移動による酸化還元作用の形態変化を利用して、可逆的に無色と青色の着色、またはその逆過程を行わせる。酸化タングステンは、還元されて無色から青色に着色するので、選択された電極４０ｂｉｊ側が透明電極３０ｂに対して負の電位になるように画像信号電圧が印加されたときに青色に着色し、そこに導波された青色光がその着色部で散乱されて青色画素として外部から見ることができる。電解質として固体電解質を用いると製作が容易である。エレクトロクロミック材料の着色を消し、無色に戻すには、電極４０ｂｉｊ側に着色時とは逆の電圧を印加すると良い。電圧が１Ｖ以下でも酸化還元反応が生じるので低電圧駆動ができる。エレクトロクロミック材料の着色は電気化学反応という形態変化に基づくものであるが、階調の制御は、上述と同様、画像信号の大きさ、印加時間および無色に戻す信号電圧のタイミング時期の調整などで行うことができる。
また、図４では、電界反応物質２０としてのエレクトロクロミック材料を電極４０ｂの上にのみ形成した例であるが、電気伝導性がそれほど大きくないので、電極４０ｂ上にのみだけでなく、電極４０ｂ上を含むクラッド部１２３全面に渡って形成しておいても良い。また、画素表示のため分離してある電極の上に存在すれば良いので、透明電極３０ｂを共通電極とせず画素として分割しておき、その透明電極３０ｂ側で、かつそれに密着して、透明電極３０ｂ上にのみ、または、透明電極３０ｂ上を含み一様に、かつ全面にエレクトロクロミック材料を形成しても良い。
実施態様５
また、上述した実施態様は、第２の光導波路１０２中の電界反応物質２０の形態変化に基づき、そこでの導波散乱光による画像表示が透明な板１０の外側から観察されるものであったが、電極４０を透明な電極とし、反射膜３００は上述の場所から除去し、その代わりに透明な板１０と光導波路１００との間に形成するか、もしくは板１０の外側の面に形成すれば、板１０とは反対の側で光導波路１００側から画像表示が見られるようにすることができることは、言うまでもない。この場合は、板１０が透明である必要はなくなる。
図５は、反射膜３００を板１０と光導波路１００との間に形成した場合の実施例を示すもので、板１０は必ずしも透明である必要はない。図５の（ａ）は、光三原色用の独立した光導波路１００ｒ、１００ｇ、１００ｂを配列した場合の一実施例で、その横断面の概略図である。図５の（ｂ）は、赤色用光導波路１００ｒ付近の拡大図で、赤色用光導波路１００ｒの選択された画素を構成するセルの対電極である透明電極３０と電極４０で挟まれた第２の光導波路１０２内の光散乱モード液晶からなる電界反応物質２０が濁り、そこでの導波光である赤色光が散乱を起こし透明な電極４０を通して外に出射光として取り出され、板１０の上に形成した反射板３００でも反射して、赤色の画素として明るく観測される様子も示してある。
この図５の（ｂ）では、屈折率が大きい動的散乱モード液晶は第２の光導波路のコアとしての役目を果たすが、隣り合う光導波路への光の滲みを防ぐために、動的散乱モード液晶よりも充分屈折率の低いクラッド１２５により光学的に分離するようにした様子も示している。
実施態様６
図６は、三原色光が専用光導波路に導波されて、選択された画素２００から所定の色の光が出射する様子を示したものである。
ここでは、光三原色用の独立した光導波路１００ｒ、１００ｇ、１００ｂを配列し、これらの光導波路１００ｒ、１００ｇ、１００ｂにそれぞれ赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの光が導波されており、選択された透明電極４０ｒ、４０ｇ、４０ｂとそれらの下部に配列された対となる透明電極３０間に画像信号に応じた電圧が印加されて、これらの光強度の異なる赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂを出射している様子で、三原色の３つのセルからなる１つの画素２００から出射光として、フルカラーを表示する様子を示している。
実施態様７
図７は、本発明のディスプレイ装置において、フルカラー表示させるもので、光源１５０、光導波路関係、マトリックス状電極を配した表示部５００と板１０を中心とした配置を示す概略図で、図７の（ａ）はその平面図、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）のＸ−Ｘにおける横断面図の概略図である。
ここでは、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源１５０の三原色に対応する赤色の光源１５０ｒ、緑色の光源１５０ｇ、青色の光源１５０ｂから出射し薄膜の光導波路１００Ａに結合して導波されたそれぞれの光は、それぞれの光導波路１００Ａに設けた光導波路散乱体１０５などにより散乱されて、それぞれの光導波路１００Ａ内で、表示部５００の下部にある各光導波路１０１ｒ、１０１ｇ、１０１ｂに導くテーパー光導波路１１１ｒ、１１１ｇ、１１１ｂ  に対応して設けられた光散乱体１４０ｒ、１４０ｇ、１４０ｂを照射する。
これらの光散乱体１４０ｒ、１４０ｇ、１４０ｂ  は、それぞれの第２の光源のように働き、それぞれに対応して設けられた薄膜状のレンズ１３０ｒ、１３０ｇ、１３０ｂを通り収束されて、各光導波路１００に導かれる。ここでは、三原色それぞれに対応する光導波路１００Ａに同一の色の光源１５０を２個ずつ配置し、輝度の大きな画素が得られるようにした場合を示している。
本実施形態では、光導波路１００Ａは、反射膜３２０で覆われ、各光導波路１００の端面には反射膜３１０が形成してあり、また。表示部５００も板１０に反射膜３００が形成してあり、選択された表示画素以外は光が外部に逃げ難い構造なので、光導波路１００内は明るくなっている。
実施態様８
図８は、本発明のフルカラー表示のディスプレイ装置で、上記図７に示した実施態様と同様であるが、図７における光源１５０である三原色光源１５０ｒ、１５０ｒ、１５０ｒの代わりに、外部光源を利用するための光カプラ４００と光三原色を得るためのカラーフィルタ４５０、４５０ｒ、４５０ｇ、４５０ｂを設けた場合で、図８の（ａ）は、平面概略図、（ｂ）は、横断面概略図である。なお、光カプラ４００を配置している赤色と青色の光導波路１１０Ａは、図７の実施態様とは逆転配置している場合を示している。
光カプラ４００としては、薄膜状や薄い凸凹状の回折格子やフレネルレンズなどを用いると形態がコンパクトになり好都合であるし、プラスチックなどで容易に作成できる。
外部光源からの光は、これらの光カプラ４００を通り、カラーフィルタ４５０ｒ、４５０ｇ、４５０ｂを通過して、三原色になり、それぞれの光導波路１００Ａを通過して、上記実施例７で示した場合と同様にして、光導波路１００に導かれる。
ここでは、図示しないが、光カプラ４００やカラーフィルタ４５０を設けると共に、ＬＥＤなどの備え付け光源１５０も共に形成しておき、必要に応じ切り替えるようにすることもできる。この場合、光カプラ４００には、シャッタを設けて切り替えるとよい。
実施態様９
図９は、本発明のディスプレイ装置の一実施態様を示す横断面概略図で、上記図７に示した実施態様と三原色の光源１５０や光導波路１００Ａと同様の配置であるが、これらを板１５に形成しておき、マトリックス状の対電極の一方を第２の光導波路１０２と共に透明な板１０に形成した場合で、板１５には、光導波路１００の第１の光導波路１０１と対電極の他方を形成してあり、この第１の光導波路１０１と板１０に形成してある第２の光導波路１０２とが重なるように接合し、マトリックス状の対電極の画素からなる表示部５００を形成して、一体化させた場合である。
本実施態様は、板１５に一体形成してある光導波路１００Ａの一部として第１の光導波路１０１を構成している場合である。ここでは、反射膜３００を板１５に形成してあるので、板１５は、透明である必要なく、その代わり、板１０を透明なものにして、板１０の上面から画像が表示される。
図９に示す本実施態様における反射膜３００を表示部５００の板１０側に形成すれば、板１０は不透明でもよく、その代わり板１５を透明にし、透明電極の利用すれば、板１５側から画像を見ることができることは言うまでもない。
図９に示す本実施態様における板１５に一体形成してある光導波路１００Ａに関し、光導波路１００の第１の光導波路１０１と第２の光導波路１０２とを共に板１０に形成しておき、第１の光導波路１０１と光導波路１００Ａとを密着接合させるようにして本発明のディスプレイ装置を構成することもできる。
また、光導波路１００のうち、第１の光導波路１０１は板１０に形成しておき、第２の光導波路１０２は、板１０と板１５とも異なる第三の板１２に形成しておき、第１の光導波路１０１と第２の光導波路１０２とが互いに密着形成するように接合したり、近接配置したりして、対として光導波路１００を構成してもよい。この場合、画素を構成するための対となる透明電極３０と電極４０、および対となる配線を、対の一方を板１０側に、他方を板１２に形成することもできる。更に、動的散乱モード液晶などの電界反応物質２０を対の電極間に挿入して、第２の光導波路１０２のコアとして利用するとよい。
上述の実施態様では、表示部５００のマトリックス状の対電極や対配線（垂直選択線５０と水平選択線６０）やこれらの駆動回路などを図示しなかったが、対電極の配線は、光導波路１００またはそれを構成する第１の光導波路１０１と第２の光導波路１０２のうちのどちらかを平坦化させて、その上に形成させると共に、光導波路１００外の場所まで延長させて、駆動回路と共に板１０や板１５に形成するとよい。上述の図９に示す本実施態様では、板１０に配線や駆動回路を形成すると、板１５に一体形成してある光導波路１００Ａの煩雑さから回避できるので、好都合である。また、上述の実施態様の図９に示すように、マトリックス状の対電極や対配線のうち、対の一方を板１５に、他方を板１０に形成するが、対配線は互いに直交しているので、板１５と板１０の表面で、それぞれに形成されている光導波路１００Ａと第２の光導波路１０２がなく空いている領域にまで対配線のそれぞれを延在させておくことができる。この場合、板１５と板１０のそれぞれの板に対配線が直接密着形成できるので、製作が容易で安定なディスプレイ装置になるので好都合である。
上述の実施態様では、光導波路１００の構成要素の１つである第２の光導波路１０２中の液晶などの電界反応物質２０に、配向膜などを介するにしても、ほぼ直接電圧が印加されるように、対電極や対配線を配列形成しているが、必ずしもその必要は無く、第１の光導波路１０１の厚みや多少の導電性を考慮すれば、その外側に対の一方の電極や配線を形成して、第１の光導波路１０１と第２の光導波路１０２を横断して電圧が印加されるようにしてもよい。
また、導波用の光源１５０である、例えば、青色ＬＥＤが１個では、明るさ不足の時には、複数個のＬＥＤを対応する光導波路１００Ａに光結合させて同時に点灯するようにすれば良い。
また、上述した実施態様は、一実施態様であり、本願発明の主旨、作用、効果が同一の各種の変形がありえることも言うまでもないことである。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明のディスプレイ装置は、機械的な駆動部を有しない信頼性が高く、微細な画素の高品位で、輝度が高く、かつ高速応答可能で、画素自体から散乱光が出射し、偏光板なども不必要なので、従来のようなバックライトを用い、液晶を光シャッタとして用いて、偏光板およびカラーフィルタと組み合わせた場合とは異なり、広視野角で明るく、消費電力が小さく、小型化も大面積化も可能で、しかも安価で、単色、２色またはフルカラー表示のできるディスプレイ装置を得ることができ、また、光導波路のコアは外部に露出していないので、ゴミや塵などの異物が直接光導波路の光導波部に付着しないから埃などの多い劣悪環境でも高品位のディスプレイ装置を得ることができる。また、ディスプレイ装置の画像表示部の主材料である透明な板や光導波路及びクラッド部がプラスチックで形成できるので、柔軟性のあり、機械的曲げにも順応するので、軽量で衝撃にも強いディスプレイ装置となり、表示手段を必要とする広範囲の産業分野に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明のディスプレイ装置の構成要素に関し、電界反応物質として光散乱モード液晶を用いたフルカラー表示の場合で、その一実施形態の概略断面図を示したもので、図１（ａ）は、光三原色光導波路の配列の横断面図であり、図１（ｂ）は、青色用光導波路に沿った図１（ａ）のＹ−Ｙにおける縦断面図である。
図２は本発明のディスプレイ装置の構成要素に関し、電界反応物質を電界印加により膨張または収縮するゼリー状ゲルとした場合の青色用光導波路に沿った一実施形態の縦断面概略図である。
図３は本発明のディスプレイ装置のフルカラー表示における他の一実施形態の断面概略図である。
図４は本発明のディスプレイ装置の構成要素に関し、電界反応物質として酸化タングステンなどエレクトロクロミック材料とした場合の青色用光導波路に沿った一実施形態の縦断面概略図である。
図５は本発明のディスプレイ装置の構成要素に関する一実施形態で、図５（ａ）は、光三原色用の独立した光導波路１００ｒ、１００ｇ、１００ｂを配列した場合の横断面の概略図であり、図５（ｂ）は赤色用光導波路１００ｒ付近の拡大概略図である。
図６は本発明のディスプレイ装置の構成要素に関し、三原色の３つのセルからなる１つの画素２００から出射光として、フルカラーを表示する様子を示す一実施形態の斜視図の概略概略図である。
図７は本発明のディスプレイ装置の構成要素に関し、三原色のＬＥＤ光源からそれぞれの光導波路を通して各表示部の光導波路に分配される様子を示した一実施形態で、図７（ａ）は、平面概略図であり、図７（ｂ）は、Ｘ−Ｘにおける横断面概略図である。
図８は本発明のディスプレイ装置の構成要素に関し、外部光源を用いた場合の一実施形態で、図８（ａ）は、平面概略図であり、図８（ｂ）は、Ｘ−Ｘにおける横断面概略図である。
図９は本発明のディスプレイ装置の構成要素に関し、外部光源を用いた場合の一実施形態の断面概略図である
【図１】
2003071341.tif 000003
【図２】
2003071341.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月5日(2004.1.5)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
板（１０）と、第１の光導波路（１０１）と第２の光導波路（１０２）との対からなる光導波路（１００）と、第２の光導波路（１０２）に形成されている電界反応物質（２０）を挟んで対向して対となるように配列形成された透明電極（３０）と電極（４０）とを備え、第１の光導波路（１０１）と第２の光導波路（１０２）は、少なくともそれらの一方が板（１０）に密着形成されてあり、第１の光導波路（１０１）への導波光が第２の光導波路（１０２）にも結合して、第２の光導波路（１０２）の導波光にもなるように、互いに近接もしくは密着して配置されており、導波光は、第１の光導波路（１０１）と第２の光導波路（１０２）に閉じ込められるようにしてあり、電界反応物質（２０）は導波光に対して通常は透明であるが、透明電極（３０）と電極（４０）との間に電圧を印加することにより形態変化が生じ、この形態変化による第２の光導波路（１０２）の導波光の散乱により、画素としての散乱光が外部に出射するように構成したことを特徴とするディスプレイ装置。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
の光導波路は、少なくともそれらの一方が板に密着形成されてあり、第１の光導波路への導波光が第２の光導波路にも結合して、第２の光導波路の導波光にもなるように、互いに近接もしくは密着して配置されており、導波光は、第１の光導波路と第２の光導波路に閉じ込められるようにしてあり、電界反応物質は導波光に対して通常は透明であるが、透明電極と電極との間に電圧を印加することにより形態変化が生じ、この形態変化による第２の光導波路の導波光の散乱により、画素としての散乱光が外部に出射するように構成したものである。
そして、本発明の実施形態によれば、板を透明なものにすると対の光導波路のクラッド部として用いることができると共に、基板として役立てることもできる。したがって、光導波路は板の一方の面に配置され、第１の光導波路と第２の光導波路の少なくとも一方が板に密着形成されているので、光導波路自体の機械的強度は必要とせず、薄く微細な形状の対の光導波路を多数配列するのに適している。
対の光導波路のうち第１の光導波路は、例えば、透明な板の表面に突起上に形成したり、第１の光導波路となるべきところの両側に溝を形成したリッジ型光導波路にしたり、透明な板より高屈折率の層を積層させて光導波路のコアにしたり、透明な板の片側表面付近に低屈折率の層を積層させて光導波路のクラッドにし、その中にライン状にコアを埋め込むようにしたりして容易に形成できる。
更に、対電極間に挟まれた電界反応物質をもつ第２の光導波路も透明電極と共に第１の光導波路に重なるように近接または密着させて、電界反応物質が第２の光導波路のコア部の役目になるようにその周囲を電界反応物質より屈折率が低い透明物質で囲みクラッドとし、第１の光導波路の導波光を透明電極と電界反応物質を有する第２の光導波路にも導波させるようにしている。
電界反応物質として、例えば、動的散乱モードの液晶を用いた場合、対電極間に電圧を印加して、閾値電界以上になると形態変化が生じて白濁するので、第２の光導波路の導波光がこの部分を確実に、しかも強く散乱されて、透明電極側の透明な板の外に散乱光として高輝度に出射して画素として眺めることができる。この場合、画素自体から散乱光が出射し、偏光板なども不




【国際調査報告】
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