(57)【要約】【課題】より簡易に製造できる光コンバータ製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様において、光コンバータを形成する方法を提供する。この方法では、少なくとも２個の光ガイド・リボン構造を提供する。各々の光ガイド・リボン構造は、各々の溝が基板２４の入力端から出力端まで伸長する溝のパターン４０を有する基板２２をロール成形するステップと、各々の溝に沿って入力端から出力端まで伸長する光ガイドを形成するステップにより形成される。これら少なくとも２個の光ガイド・リボン構造は、スタックを構成すべく組立てられる。【選択図】図１
2004341536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光コンバータを形成する方法であって、
各々の溝が基板の入力端から出力端まで伸長する溝のパターンを有する基板をロール成形するステップと、各々の溝に沿って入力端から出力端まで伸長する光ガイドを形成するステップと、により少なくとも２個の光ガイド・リボン構造が形成されるステップと、
少なくとも２個の光ガイド・リボン構造を、スタックを構成すべく組立てるステップと、  
を含む方法。
【請求項２】
光コンバータを形成する方法であって、
各々の溝が自身に隣接する溝から所定のパターンに従って間隔を置かれた溝のパターンを有する基板のウェブをロール成形するステップと、
基板のウェブ上の溝へ光学材料をコーティングして光ガイドを形成するステップにより光ガイド・リボン構造のウェブを形成するステップと、
各々のリボン構造が入力端および出力端を備え、それらの間を光ガイドが伸長するように光ガイド・リボン構造のウェブを分割して個々の光ガイド・リボン構造を形成するステップと、
個々の光ガイド・リボン構造を、スタックを構成すべく組立てるステップと、
を含む方法。
【請求項３】
光コンバータであって、
スタックを構成すべく組立てられた少なくとも２個の光ガイド・リボン構造を含み、
各々の光ガイド・リボン構造は、各々の溝が基板の入力端から出力端まで伸長する溝のパターンを有する前記基板をロール成形するステップと、各々の溝に沿って入力端から出力端まで伸長する光ガイドを形成するステップと、により形成されていることを特徴とする光コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、画像処理システムで用いられる光コンバータの製造に関し、より具体的には基板上に光コンバータを形成する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ディスプレイシステムの一つの利点は、画像を多様な形式やサイズでディスプレイできることである。娯楽や広告に使えるように、相当離れた距離から数千人もの観客が見ることができる大規模ディスプレイを提供することに特に関心がある。大規模な電子ディスプレイを提供するための一つの公知な方法は、小型ディスプレイのマトリクスを互いに接続してより大きなディスプレイ面を形成するタイリングである。
【０００３】
ＬＣＤ、マトリクスＬＥＤ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）およびポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）等の画像形成装置は、よく知られているようにピクセルが行および列に配置されたピクセル形式で２次元画像を提供する。これらのコンポーネントを用いるディスプレイにおいて認識されている問題として、電子画像形成コンポーネント自体に固有の寸法の制約がある。これらの装置のサイズおよび梱包要件により、画像の拡大およびタイリングに特殊な方法や技術を要し、大規模ディスプレイとしてこれらを利用するには制約がある。
【０００４】
光コンバータは通常、光ファイバーの配列で構成されていて、タイリング用途等、より大規模に画像を表示すべく電子的に生成された画像を拡大する手段と見なされてきた。例えば、下記特許文献１には、従来型スライド（transparencies）から得られる画像を用いる拡大ディスプレイが開示されているが、これは画像形成装置からディスプレイパネルへ１本１本の繊維が煩雑に引き回された光ファイバー光ガイドにより視覚的に拡大されるものである。同様に下記特許文献２には、画像プロジェクタに接続された光ファイバー・ディスプレイが開示されている。下記特許文献３には、画像形成要素からディスプレイ装置へ引き回された光ファイバーの束を用いるタイリング実装が開示されている。
【０００５】
繊維を１本ずつ引き回すのではなく、光ファイバーの束を対称に固定する方式が好適である。例えば、下記特許文献４には、光ファイバー・フェースプレートを用いて画像をディスプレイ面にタイリングする、ＬＣＤ装置を採用したタイル化ディスプレイが開示されている。光ファイバー・フェースプレート（faceplate）はまた、他の多くのアプリケーションで利用すべく開示されている。例えば、下記特許文献５には、Ｘ線画像形成装置内の光ファイバー・フェースプレートを用いたタイリングが開示されていて、下記特許文献６には光検知機器における先細光ファイバー・フェースプレートの利用が開示されている。
【０００６】
市販されている光ファイバー・フェースプレートは、各種の画像センシングや計測目的に良く適している。しかし、電子画像ディスプレイ用に光ファイバー・フェースプレートを使用する場合の全体的な要件はさらに厳しく、特にＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤまたはＰＬＥＤ素子と共に用いる場合にそうである。このような場合、光ファイバー・フェースプレートの入出力側において光ファイバーを正確に配置することが重要である。すなわち、画像形成装置の各ピクセルは、そのピクセルから出力ディスプレイ面まで光を導く光ファイバー・フェースプレート内に対応する光ファイバーガイドを備えている。この要件から、（例えばＯＬＥＤ用の）画像形成装置自体の形状に合わせた、またディスプレイ面の形状に合わせた光ファイバー・フェースプレートを特注設計する必要がある。タイリング構成がフェースプレート製造における問題を一層複雑にすることがわかろう。その結果、電子画像ディスプレイに適した光ファイバー・フェースプレートは、依然として高価かつ製造が困難である。下記特許文献７に開示されている光ファイバー・フェースプレート製造の解決策は、光ファイバーの、または繊維間の間隔を精密に保つために用いる侵入型フィラーの寸法が正確であることに大きく依存度する可能性がある。
【０００７】
ファイバー束内における光ファイバーを正確に配置する従来技術による一方法が、下記特許文献８に開示されている。ファイバースコープ装置の製造を目的とする特許文献８の方法において、光ファイバーを正確に配置すべく心棒に巻付けて、ガイド・フレーム内で整列させる。下記特許文献９では、プラスチック溝の内側で光ファイバーのストランドをドラムの周囲に巻付けて多層光ファイバー束が製造される。下記特許文献１０では、繊維が心棒の周囲に巻付けられて列を形成し、次いで結合されて繊維構造を構築することができる。このように、適切に寸法取りされたドラムまたは心棒が、束内における光ファイバーの配置を行なう適切な装置になり得ることがわかる。しかし特許文献８〜１０ではいずれも、光ファイバー・フェースプレートの製造に関して適切な解決策を提供しない。上述の特許で用いられている方法は、繊維を隣接して配置するため、繊維自体の寸法がファイバー束の中心間距離を決定する。しかし、そのような方法は繊維の寸法の均一性に大きく依存する。しかし実際には、光ファイバーの実寸法は、たとえ同種の繊維であっても、大きく異なることがある。繊維ストランドがドラムに巻付けられる際に、巻き張力の差異により、更なる許容誤差が生じる。しかしより重要なことは、特許文献８〜１０に記載の方法は、ファイバー束の入力端および出力端の両方において繊維間の中心間距離を変える方法を提供しない。先に述べたように、特許文献８〜１０に記載の方法には欠けている、繊維間の中心間距離を変える能力がディスプレイ画像処理用途において最も重要な点である。
【０００８】
可変中心間距離の要件を満たすべく、下記特許文献１１で、軸方向に配置されたスペーサ・バー対の利用を開示している。スペーサ・バーの利用により、光ファイバー束が入出力の両端部で異なる繊維間隔を備えるようにできる。同様に、下記特許文献１２では、出力ファイバーの間隔設定用に回転ドラム・アプリケーションにおけるスペーサガイドの利用を開示しており、繊維の各層が形成されるにつれて出力スペーサが付加されて、ファイバー束の構築が完成した時点でその一部となる。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，１９５，０１６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４１８，２５４号明細書
【特許文献３】米国特許第６，３０４，７０３号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４６５，３１５号明細書
【特許文献５】米国特許第５，５７２，０３４号明細書
【特許文献６】米国特許第５，６１５，２９４号明細書
【特許文献７】国際出願ＷＯ  ０２／３９１５５明細書
【特許文献８】米国特許第３，９８９，５７８号明細書
【特許文献９】米国特許第５，９３８，８１２号明細書
【特許文献１０】米国特許第３，０３３，７３１号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，２０４，９２７号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，３７６，２０１号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２００２／０１６８１５７号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，２２５，１６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１１、１２に記載の技術は光ファイバー・カプラーの有用な製造技術を示唆するものの、大幅に改良の余地があると思われる。特に、特許文献１１、１２のいずれの開示も、電子ディスプレイ画像処理で必要とされる種類の光コンバータとして光ファイバー・フェースプレートを正確、高速、かつ安価に製造したいとの要求に適していない。特許文献１１、１２の開示に関して、回転ドラムの湾曲効果により、このように構築される光ファイバー・フェースプレートの実現可能な寸法が制約される。光ファイバーを連続的に供給することが必要であるが、特許文献１１、１２では相当量の無駄が生じることになる。特許文献１２の開示による方法は、ファイバー・フェースプレート本体に組み込まれて各出力列の間隔を規定して列間の間隔を設定すべく用いられる溝付スペーサ・コンポーネントの製造精度に大きく依存している。さらに、繊維の各列が巻かれるにつれて、新規スペーサを正確に配置する必要がある。これは製造工程のコストと複雑度の増大につながる。
【００１１】
特許文献１３に光ファイバーのスタック・シートから作られた光ファイバー・フェースプレートの製造方法が開示されていて、シートは特別に設計された金型から光ファイバー材料を共押出することにより形成される。これらの平坦シート構造は、互いに積み重ねて熱その他の手段により接着されて複合構造が形成可能であり、複合構造の長さ方向に下方へ平行に伸びる光ファイバーを含み、長さが数メートルに達する。この複合構造は次いで切断されて、選択可能な厚さを有する個々の光ファイバー・フェースプレートが得られる。この方法は光ファイバー・フェースプレートの大量生産にある程度の利点をもたらすものの、重大な欠点が残る。例えば、特許文献１３の押出法は光ファイバーが形成されるにつれて、ファイバー間に一定の間隔を維持するものであって、この方法は、光ファイバーの長さ方向に沿った異なる位置におけるファイバー間の間隔を可変にするようには設計されていない。この方法で得られるフェースプレート内の光ファイバーは、構造全体にわたって同じ中心間距離を有する。光ファイバー・フェースプレートの入力側と出力側とで異なる有効中心間距離を得るためには、特許文献１３で開示の方法では接着された繊維の複合構造を斜めに切断することが必要である。これでは、一回の製造工程で得られる中心間距離構成の数が極めて制約される。特許文献１３の方法を用いるのは、サイジング制約の点でさらに不利である。特許文献１３による技術を用いた光ファイバー・フェースプレートの最大寸法は押出金型の幅により厳密に規定されるため、より大きな幅の構造を得るには、より大きな押出金型を作って支持機械サブシステムを拡張することが必要であり、これは明らかにコスト面で障害となる。特許文献１３の方法を用いて、列方向に対して直交するスタック・シート間の間隔を変えるのは容易ではなく、得られる間隔設定寸法の範囲が制約される。コンポーネントである光ファイバーの断面直径を、光ファイバー・フェースプレートの入力側から出力側に向かって正確に変えることができない。
【００１２】
上述の例に示すように、光ファイバー・フェースプレートとして光コンバータを形成する従来の方法は、光ファイバーを１本ずつフェースプレート構造に組立てる等、各種の技術に基づいており、巻き付けまたは縫合操作により、あるいは光ファイバーの列をシート状に押し出して積み重ねて接着および切断することを特徴とする。光ガイドとして光ファイバーを利用する際の困難さ、コスト、および固有の制約に鑑みて、柔軟性を増した光コンバータを低コストで提供する代替的な方法が有益であることがわかろう。
【００１３】
総括すると、光コンバータ製造の改良された方法が、特に電子画像システム用途に必要があることが分かる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、光コンバータの製造用に改良された装置および方法を提供する。本発明の一態様において、光コンバータの形成方法を提供する。本方法に従い、少なくとも２個の光ガイド・リボン構造を提供し、各々の光ガイド・リボン構造は、各々の溝が基板の入力端から出力端まで伸長する溝のパターンを有する前記基板をロール成形するステップと、各々の溝に沿って入力端から出力端まで伸長する光ガイドを形成するステップにより形成されている。これら少なくとも２個の光ガイド・リボン構造は、スタックを構成すべく組立てられている。
【００１５】
本発明の別の態様において、光コンバータを形成する方法を提供する。本方法に従い、光ガイド・リボン構造のウェブは、各々の溝が自身に隣接する溝から所定のパターンに従って間隔を置かれた溝のパターンを有する基板のウェブをロール成形するステップと、基板のウェブ上の溝へ光学材料をコーティングして光ガイドを形成するステップと、各々のリボン構造が入力端および出力端を備え、それらの間を光ガイドが伸長するように光ガイド・リボン構造のウェブを分割して個々の光ガイド・リボン構造を形成するステップにより形成される。個々の光ガイド・リボン構造は、スタックを構成すべく組立てられている。
【００１６】
本発明のさらに別の態様において、光コンバータを形成する方法を提供する。本方法に従い、光ガイド・リボン構造の初期ウェブ層は、各々の溝が自身に隣接する溝から所定のパターンに従って間隔を置かれた溝のパターンを有する基板のウェブをロール成形するステップと、基板のウェブ上の溝へ光学材料をコーティングして光ガイドを形成するステップにより形成される。光ガイド・リボン構造の少なくとも１個の後続ウェブ層が初期ウェブ層の上に形成され、その形成は、各々の溝が自身に隣接する溝から所定のパターンに従って間隔を置かれた溝のパターンを各々の後続層が有するように光ガイド・リボン構造の初期ウェブ層の上に基板のウェブをロール成形するステップと、基板のウェブ上の溝へ光学材料をコーティングして光ガイドを形成するステップと、入力端と出力端を備え、それらの間を光ガイド・スタックの配列が伸長する光コンバータを形成すべく光ガイド・リボン構造のウェブを分割するステップを含む。
【００１７】
本発明の別の態様において、光コンバータを提供する。光コンバータは、スタックを構成すべく組立てられた少なくとも２個の光ガイド・リボン構造を有し、各々の光ガイド・リボン構造は、各々の溝が基板の入力端から基板の出力端まで伸長する溝のパターンを有する基板をロール成形するステップと、各々の溝に沿って入力端から出力端まで伸長する光ガイドを形成するステップにより形成される。
【００１８】
本発明のさらに別の態様において、光コンバータを提供する。光コンバータは、スタックを構成すべく組立てられた個々の光ガイド・リボン構造を有し、各々の光ガイド・リボン構造は、各々の溝が自身に隣接する溝から所定のパターンに従って間隔を置かれた溝のパターンを有する基板のウェブをロール成形するステップと、基板のウェブ上の溝へ光学材料をコーティングして光ガイドを形成するステップと、各々の光ガイド・リボン構造が入力端および出力端を備え、それらの間を光ガイドが伸長する個々の光ガイド・リボン構造を形成すべく光ガイド・リボン構造のウェブを分割するステップにより形成される。
【００１９】
本発明のさらに別の態様において、光コンバータを提供する。光コンバータは入力端と出力端を有し、それらの間を光ガイド・スタックの配列が伸長し、光コンバータは光ガイド・リボン構造の初期ウェブ層および初期ウェブ層上の光ガイド・リボン構造の少なくとも1個の後続ウェブ層を有する。初期ウェブ層は、各々の溝が自身に隣接する溝から所定のパターンに従って間隔を置かれた溝のパターンを有する基板のウェブをロール成形するステップと、基板のウェブ上の溝へ光学材料をコーティングして光ガイドを形成するステップにより形成される。後続ウェブ層は、各々の溝が自身に隣接する溝から所定のパターンに従って間隔を置かれた溝のパターンを各々の後続層が有するように光ガイド・リボン構造の初期ウェブ層の上に基板のウェブをロール成形するステップと、基板のウェブ上の溝へ光学材料をコーティングして光ガイドを形成するステップにより形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ここでの記述は特に、本発明に従う装置の一部をなすか、あるいはより直接的に協働する要素に向けられている。特に図示しない、または記述されていない要素は当業者に公知の各種の形式を取り得ることを理解されたい。
【実施例１】
【００２１】
（基板の形成）
本発明の媒体は、隆起した領域および溝のパターンを有する基板を用いて形成される。図１、図２に、このような基板を形成する実施形態の一例を示す。
【００２２】
図１に、基板２２を加工するための押出ロール成形装置２０の一実施形態の全体構成の模式図を示す。本実施形態において、押出機２４はポリマー等の熱可塑性材料２６をベース２８上へ送る。ベース２８は、熱可塑性材料２６と同じ材料から、または紙、フィルム、織物その他の有用なベース材料等の異なる材料から形成することができる。ベース２８は、ベース供給ロール３０から供給される。熱可塑性材料２６およびベース２８は、図１に圧力ローラー３４およびパターン・ローラー３６として示される支持部材３３の間のニップ領域３２へ入る。熱可塑性材料２６がニップ領域３２を通過するにつれて、支持部材３３およびパターン・ローラー３６が熱可塑性材料２６をベース２８上へ押圧し、パターン・ローラー３６上の突出面および溝（図示せず）のローラー・パターン３８が熱可塑性材料２６に刻印される。ローラー・パターン３８が熱可塑性材料２６に刻印される際に、若干の溶融した熱可塑性材料２６がローラー・パターン３８の溝（図示せず）を満たして、基板２２のパターン付き面４２上に隆起領域（図示せず）を形成し、熱可塑性材料２６のバランス（balance）がベース２８上へ搾り出されて溝（図示せず）を形成する。その結果、これにより熱可塑性材料２６のパターン付き面４２上の隆起領域により分離された溝を有する溝パターン４０が形成される。溝パターン４０の隆起領域および溝の構成は、ローラー・パターン３８に見られる隆起領域および溝の構成を反転させたものである。熱可塑性材料２６は次いで、熱可塑性材料２６の溶融温度以下に冷却されるかまたは養生（cure)されて、基板２２は次いで以下に詳述するように更なる処理のために基板巻き取りロール４４上に巻き付けられる。
【００２３】
図２に、基板２２の形成に使用可能な押出ロール成形装置２０の他の実施形態を示す。図２の実施形態において、押出ロール成形装置２０は、熱可塑性材料２６を溶融する押出機２４を含む。押出機２４から供給された溶融熱可塑性材料２６は、支持部材３３とパターン・ローラー３６の間のニップ領域３２に押圧される。溶融熱可塑性材料２６は、材料を支持部材３３とパターン・ローラー３６の間を通過させ、熱可塑性材料２６の溶融温度以下に冷却されて基板２２を形成する。基板２２を形成すべく溶融熱可塑性材料２６がニップ領域３２を通過するにつれて、パターン・ローラー３６上のローラー・パターン３８が溶融熱可塑性材料２６に刻印されて、基板２２のパターン付き面４２上の隆起領域（図示せず）により分離された溝（図示せず）の溝パターン４０であって、パターン・ローラー３６の反転であるパターンを形成する。基板２２は次いで以下に詳述するように、後続処理のために基板取り込みロール４４上に巻かれる。
【００２４】
図に示す実施形態において、パターン・ローラー３６はクロム、銅またはステンレス鋼等の金属製ローラーを含み、内部にローラー・パターン３８が形成される。しかし、他の実施形態では、パターン・ローラー３６は各種の方式を含んでいてよい。例えば、パターン・ローラー３６は寸法が安定した任意の種類のローラー、ドラム、ベルトその他の面を含んでいてよく、これらは、ローラー・パターン３８が上に形成されている金属的プレート、スリーブその他の構造（図示せず）がパターン・ローラー３６に接続されて、所望のローラー・パターン３８を有する金属的接触面を提供できるように適合されている。これにより、単にスリーブ、金属的プレートまたはローラー・パターン３８を有する他の構造を変えるだけで同じパターン・ローラー３６を、多くの異なるローラー・パターンと合わせて用いることができる。
【００２５】
金属パターン・ローラー３６、金属プレート、金属スリーブ等、パターン・ローラー３６に接続可能な金属構造の上にローラー・パターン３８を形成することにより、ローラー・パターン３８の形状精度が保護され、優れた機械的疲労特性を与え、熱および圧力の優れた導体が得られる。ローラー・パターン３８はパターン・ローラー３６、プレート、スリーブその他公知の機械加工技術により形成することができる。加工技術として、ワイヤ放電加工ツールを利用して所望のパターンを直接ローラー表面に機械加工する技術、ローラーに直接パターンをエッチングする技術、フォトリソグラフィを用いてパターンを成長させる技術、高エネルギー・レーザー、ダイヤモンド・ミリング、イオンビーム・ミリング用いてパターンを機械加工する技術、またはローラーをビード・ブラスト（bead  blasting）してからクロムメッキすることによりランダム・パターンを生成する技術が含まれるがこれに限定されない。
【００２６】
代替的な実施形態において、パターン・ローラー３６またはプレート、スリーブその他の構造を有するローラー・パターン３８は、他の非金属材料を用いて形成することができる。例えば、パターン・ローラー３６は、セラミックまたはある種のプラスチック等の材料から形成することができる。ローラー・パターン３８は、鋳造、オブレイション（oblation）、イオンビーム・ミリング、印刷およびグレイスケール・リソグラフィ等のリソグラフィ技術を含む公知技術を用いてそのような材料上に形成できるが、これらの技術に限定されない。
【００２７】
別の実施形態において、支持部材３３は、ベルト、プラテンその他、十分に支持が可能な他の構造等、他の形式をとり得るため、パターン・ローラー３６は熱可塑性材料２６内に刻印されて溝パターン４０を形成することができる。同様に、パターン・ローラー３６はまた、ベルト、往復ベルトシステムその他ローラー・パターンが形成可能な移動可能面等、代替的に他の構造を含んでいてよい。
【００２８】
図３、４はそれぞれ、図１の実施形態に従って形成された基板２２の例の斜視図と断面図を示す。図３に、ローラー・パターン３８により基板２２のパターン付けされた面４２の上に形成された溝パターン４０の例を示す。図３に見られるように、溝パターン４０は以下に詳述するように、特定の電気的、磁気的、機械的、光学的、または化学的構造を簡単にすべく意図された各種の形状、サイズおよび構成を含んでいてよい。隆起領域５２と溝５４が各々の形状を規定する。図３に、基板２２のパターン付けされた表面４２上に形成することが可能な形状のごく一部の例を示す。他の形状として、順序付けられた三角形の配列、連続的な流体溝、ピラミッド、正方形、円形特徴、湾曲特徴、円筒および多数の面を有する複合形状が含まれる。ある実施例において、隆起領域５２と溝５４の間の間隔は０．１マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲にあるが、別の実施形態ではこの間隔が０．５マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲になり得る。そのような押出ロール成形工程はローラー・パターン３８の正確な陰鋳型（negative replication）を与えることが実験的に分かっている。例えば、押出ロール成形を用いて基板２２のパターン付けされた面４２上に溝パターン４０を形成する場合、溝パターン４０の特徴は通常、寸法範囲の９５%を超えて、ローラー・パターン３８の特徴の寸法を複製することを示す。このように高精度の形成は、２０〜２００メートル／分の範囲の機械速度で動作中の基板２２を形成する場合でも可能である。従って、基板２２内の隆起領域５２と溝５４の正確な構造を確実かつ経済的に形成することが可能である。これにより、基板２２を用いて広範かつ有用な構造を製造するためのプラットフォームを規定することができる。
【００２９】
熱可塑性材料２６は、各種の適切な材料を含んでいてよい。例えば、ポリマーは一般に低コストであり、溶融押し出し、真空成形、および射出成形等、公知の方法を利用して効率的に次段階の形状に形成することができる。熱可塑性材料２６に利用可能なポリマーの例として、ポリオレフィン、シクロオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、セルロース・エステル、ポリスチレン、ポリビニル樹脂、ポリスルホンアミド、ポリエーテル、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリフェニレニサルファイド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリスルホン酸塩、ポリエステル・イオノマ、およびポリオレフィン・イオノマが含まれる。コポリマーおよび／またはこれらのポリマーの混合物を用いて、特定の機械および光学特性を有する熱可塑性材料２６を得ることができる。熱可塑性材料２６において利用可能なポリアミドとして、ナイロン６、ナイロン６６、およびこれらの混合物が含まれるがこれに限定されない。ポリアミド類のコポリマーもまた、熱可塑性材料２６に利用できる適切な連続相ポリマーである。有用なポリカーボネートの例として、ビスフェノールＡポリカーボネートがある。セルロース・エステルもまた、熱可塑性材料２６での利用に適しており、硝酸セルロース、トリアセチルセルロース、セルロース・ジアセテート、酢酸セルロース・プロピオン酸エステル、セルロースアセテートブチレート、およびこれらの混合物またはコポリマーが含まれる。熱可塑性材料２６に利用可能なポリビニル樹脂として、ポリ塩化ビニル、ポリ（ビニルアセタール）、およびこれらの混合物が含まれる。ビニル樹脂のコポリマーもまた利用可能である。
【００３０】
さらに、熱可塑性材料２６は、本発明のポリマー特徴を発現すべく４−２０炭素原子の芳香族、脂肪族または脂環式ジカルボン酸、および２−２４炭素原子を有する脂肪族または脂環式グリコールから作られたものを含む各種の公知のポリエステルを含んでいてよい。適当なジカルボン酸の例として、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン・ジカルボン酸、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、ソジオスルホイソフタル酸、およびこれらの混合物が含まれるがこれに限定されない。適当なグリコールの例として、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、その他のポリエチレングリコールおよびこれらの混合物が含まれるが、これに限定されない。
【００３１】
オプションとして熱可塑性材料２６に添加剤（addenda）を加えて、熱可塑性材料２６に形成される隆起領域５２および溝５４の溝パターン４０の光学、機械、化学、磁気、または電気特性を向上させる。添加可能なこのように有用な添加剤の例として、蛍光増白剤が含まれるが、これに限定されない。蛍光増白剤はほぼ無色の蛍光有機化合物であり、紫外線光を吸収してそれを可視青色光として発光する。例として、４，４’−ジアミノスチルベン−２，２’−ジスルホン酸の誘導体、４−メチル−７−ジメチルアミノクマリン等のクマリン誘導体、１−４−ビス（Ｏ−シアノスチリル）ベンゾールおよび２−アミノ−４−メチルフェノールが含まれるがこれに限定されない。熱可塑性材料２６に添加可能な他の有用な添加剤として、静電気防止化合物、色素、染料、カーボンブラック、ポリマー安定剤または紫外線吸収剤が挙げられる。黒い熱可塑性材料は、導波画像のコントラストを強調することができる。
【００３２】
上述のように、基板２２は、ローラー・パターン３８との接触により形成された溝パターン４０が刻まれたパターン付き面４２を有する。図４に示すように、基板２２はまた、パターン付き面４２の反対側にベース面４６を有する。特定の実施例において、ベース面４６はインク、染料、トナーおよび顔料等、画像を形成する材料を受容すべく形成することができる。これにより、インクジェット印刷、感熱性印刷、接触圧力印刷その他の技術を用いて画像をベース面４に形成することができる。これを行なう各種の方法がある。
【００３３】
図１に示す押出ロール成形装置２０を用いて基板２２が形成される場合、ベース面４６はベース２８のコンポーネントをなす面である。従って、ベース２８は画像形成材料を受信すべく適合された材料から形成することができる。あるいは、ベース２８は熱、電気、光、電磁気その他のエネルギーに晒された際に画像を形成する材料から形成することもできる。同様に、基板２２は図２に示す押出ロール成形装置を用いて形成される場合、ベース面４６は熱可塑性材料２６から形成される。従って、このような実施形態において、画像形成材料を受容可能な、またはエネルギーに晒された際に画像を形成する熱可塑性材料２６を用いてもよい。さらに別の実施形態において、ベース面４６は化学その他の処理またはコーティングを受けて、画像形成材料を受容するように。またはエネルギーに晒された際に画像を形成するように適合することができる。
【００３４】
図３、４に示す実施形態において、基板２２のベース面４６と溝５４の間の厚さは約１００ミクロンである。これにより基板２２は、溝パターン４０が寸法安定性を維持できる程度の剛性と構造を得る。しかし特定の用途において、溝パターン４０は、ベース面４６から異なる距離づつ離された１個以上の溝５４を含んでいて、基板２２を貫通する通路を形成してベース面４６に開口部を規定することができる。
【００３５】
基板２２上に形成された溝パターン４０はまた、オプションとして、隆起領域５２および溝５４の光学、物理、電気、または化学特性を向上させる被膜がコーティングされていてよい。このようなコーティングの例として、耐擦傷性ウレタン、硬質被膜、耐眩輝用被膜、反射防止被膜、静電気防止材料、およびポリマー特徴の色を変える染料が含まれる。このような被膜を実施するために利用できるコーティング方法として、ロール・コーティング、スリット・ダイ・コーティング、グラビア・コーティング、カーテン・コーティング、およびインクジェット・コーティングが含まれるが、これに限定されない。このようなコーティングは、一様、不規則、または制御されたパターンで実施することができる。コーティングはまた被覆層（通常は比較的屈折率が小さい層）を形成することができる。
【００３６】
（基板を用いた光コンバータ形成）
図５に、光コンバータ製造の基本コンポーネントとして機能する代表的な光ガイド・リボン構造８０を示す。光ガイド・リボン構造８０は基板２２を用いて形成されており、互いにほぼ平行に配置された複数の光ガイド７０を含んでいる。光ガイド７０は入力端８６から幅Ｗを超えて出力端８８まで伸長している。入力端８６上において隣接する光ガイド７０は、入力端ガイド間距離Ｉの間隔を置かれている。光ガイド７０がどのように束ねられているにより、図５の破線で囲んだボックスで示すように、一群の光ガイド８２を入力端８６において入力端ガイド間グループ距離Ｉｇを以ってさらに分離することができる。出力端８８上において隣接する光ガイド７０は、出力端ガイド間距離Ｏの間隔を置かれている。有用な光学品質を有する光コンバータを形成するために、光ガイド７０を正確に構成して形状を規定できることが重要である。
【００３７】
押出ロール成形装置２０の任意の実施形態を用いて、隆起領域５２および溝５４が正確に配置された複数の溝パターン４０を上に刻まれた基板２２のウェブ７４を生成することが可能である。隆起領域５２および溝５４の正確な配置を用いて、光ガイド７０の正確な配置を形成することができる。このような基板２２の一例として、図６に示す基板２２のウェブ７４がある。図６からわかるように、基板２２に形成された溝５４は、引き続き光学材料（図示せず）の適用を受容可能な金型として効果的に機能して、各々の光ガイド７０を形成する。光学材料で溝５４を充填させるために、各種の方法のどれが適用されてもよい。溝５４が充填および養生された後で、溝５４内に光ガイド７０が形成される。基板２２の溝５４内で各々の光ガイド７０が形成された後で、基板２２のウェブおよびその上の溝５４に形成された光ガイド７０は分割可能であり（例えば図６に示す破線の入力端切断線Ｃｉおよび出力端切断線Ｃｏに沿って、基板２２のウェブおよびその上に形成された光ガイドを切り裂いて）、複数の分離された光ガイド・リボン構造８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄおよび８０ｅを提供することができる。
【００３８】
押出ロール成形の利用により、基板２２に多くの代替的な溝パターン４０を製造することができる。従って、図６では基板２２のシート端とほぼ平行（すなわち、押出ロール成形装置２０を通過する基板２２の方向に平行な方向）に形成された溝５４を示すが、他の配列も可能である。例えば、図７に示すように、溝５４は基板２２の端に直角な方向に、あるいは端と別の角度をなす方向に形成することができる。さらに、基板２２を形成するために押出ロール成形法を利用することにより、基板２２のウェブ７４の長さを数メートル以上に形成することができ、１０００メートル以上に伸ばすことも可能である。これにより、例えば基板２２のこのようなウェブ７４を用いた光ガイド・リボン構造８０を経済的に大量生産することが可能になる。
【００３９】
図８に示すように、隆起領域５２および溝５４は、パターン・ローラー３６上のローラー・パターン３８により規定される一定範囲の断面形状を有することが可能であり、これらの断面形状は養生可能な光学材料９０を受容して養生可能な光学材料９０を成形し、溝５４の形状に合致する形状を有する光ガイド７０ａ、７０ｂおよび７０ｃを形成すべく適合されている。さらに、図９に示すように、光ガイド・リボン構造８０の入力端８６から出力端８８まで、光ガイド７０ａ、７０ｂおよび７０ｃの各々の溝が辿る経路が異なってもよい。例えば、直接光ガイド７０ａは光を入力端８６と出力端８８の間の直接経路を通すように提供され、間接光ガイド７０ｂは光をやや曲がった経路を通すように提供され、また迂回光ガイド７０ｃは光をより迂回した経路を通すように提供されてよい。
【００４０】
さらに、押出ロール成形装置２０のどの実施形態を用いて製造しても、溝５４の寸法を光ガイド７０に沿った異なる位置で制御することができるため、光ガイド７０は異なる断面積および／または長さ方向の形状を有することができる。例えば、図１０に示すように、光ガイド・リボン構造８０は、入力端８６における光ガイド７０の入口領域Ａ１よりも大きい出口領域Ａ２を出力端８８付近に各々備えた光ガイド７０を有する。これを例えばビデオディスプレイの１個以上の画素と組み合わせて、有効ピクセル・フィルレートを向上させたり、またはディスプレイの輝度を調整するために用いることができる。またこの特性を利用して、例えばニュージャージー州バリントン（Ｂａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）のエドモンド・インダストリアル・オプティクス社（Ｅｄｍｕｎｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ）から販売されている先細光ファイバー・フェースプレートの同等品を形成することも可能である。先細光ファイバー・フェースプレートにおいて、各々の複合光ファイバーは一端が他端よりも広い。
【００４１】
（光ガイドを形成するための光学材料の利用）
上述のように、基板２２を用いて、基板２２の溝５４を充填させるかまたは部分的に充填させるべく光学材料９０を塗布することにより光ガイド７０が形成される。光学材料９０は通常、光の透過と屈折に適した光学特性を有するある種の透過型材料である。例えば、光学材料９０は、ニュージャージー州クランベリー（Ｃｒａｎｂｕｒｙ，ＮＪ）のノーランド・プロダクツ社（Ｎｏｒｌａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）から販売されているＮｏｒｌａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ等、紫外線に照射された結果、養生させることが可能な種類のポリマーでよい。速度、温度、厚さ、柔軟性その他の要件に応じて、別の種類の光学材料９０を用いてもよい。
【００４２】
基板２２は、光学材料９０を囲み、基板２２の屈折率より小さい屈折率を有する。このような構成は通常、光学材料９０を貫通して進む光がかなり内部反射される結果得られる。光の内部反射は、光学材料を下方へ進む光が基板２２の内面に当って光学材料の中心へ反射された際に生じる。基板２２の屈折率が光学材料９０よりも０．０５未満小さい場合、光導波路の効率が減少する。別の実施形態において基板２２は、基板と光学材料の間に被覆層を備えていてよい。これにより、被覆層は光学材料より屈折率が小さい特性があり、導波路効果を生じるためにポリマーまたは基板用材料の選択の自由度が大きくなる。いくつかの実施形態において、被覆層（図示せず）は屈折率に影響を与えやすくするために、光ガイドに隣接して基板２２と共に押し出されても、基板２２の上に塗布されても、基板２２の上に析出されてもよい。被覆層はまた、反射層であってもよい。（金属等の）反射層が光学材料を囲んでいることで、鏡の役割を果たし、光学材料内で光の大部分が極めて効率的な導波路（waveguide）を生成すべく作用し続ける。
【００４３】
各種の材料を用いて、光学材料９０および被覆層を形成することができる。光学材料９０は通常、例えばｎ−ブチルメタクリレートおよび２−エチルヘキシル・メタクリル酸塩等のメタクリル酸塩を含む高分子材から形成される。特に、適切な光学材料の一つに、ｎ−ブチルメタクリレートと２−エチルヘキシル・メタクリル酸塩の重量比１：１の混合物が挙げられ、これはトリエチレングリコール・ジメタクリレート架橋剤を０．０５重量％、およびジ（４−ブチルシクロヘキシル）ペルオキシジカーボネート（イリノイ州シカゴのアクゾ・ノーベル・ケミカルズ社（Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｉｎｃ．，Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌ．）のペルカドックス１６（Ｐｅｒｋａｄｏｘ１６（商標）））熱開始剤を０．２重量％含んでいてよい。さらに別の材料および例が特許文献１４に開示されていて、本明細書で引用している。
【００４４】
被覆層は各種の異なる化合物から形成することができる。安価で処理が容易なため、ポリマーが好適である。一例として、フルオロポリマーは屈折率が比較的小さいために、光ガイド層の被覆層として有用なことがわかっている。（被覆層より屈折率が大きい光学材料との）屈折率の差が大きいほど光ガイドが効率的であり、光の損失が小さい。
【００４５】
光学材料９０の特定の種類が次いで、熱または光エネルギー等、必要な養生期間および養生条件を決定する。光学材料９０は通常、光学材料が溝５４内に流入できて養生可能な非晶質その他の状態で適用されるため、光学材料９０が溝５４を充填させた後で、光学材料９０は、光学材料９０が溝５４内に残留して効率的かつ有用な光学経路を提供するのに十分な程度に凝固できるような状態に遷移することができる。図１１に示す一実施形態において、光学材料９０は、ローラー圧を用いて基板２２上の溝５４へ誘導される。図１１は、基板２２のウェブ７４を用いて光ガイド７０を形成するコーティング装置９４を模式的に示す。基板のウェブ２２は、上述のように、または他の何らかの方法を用いて形成され、ロール９６等のソースから供給される。あるいは、ソースは、基板２２のウェブ７４をロール９６に中間的に保存すること無く、基板２２のウェブ７４を直接コーティング装置９４へ供給するために用いられる押出ロール成形装置２０を含んでいてよい。
【００４６】
図１１に示す実施形態において、基板２２のウェブ７４は、ローラー１００と１０２の間の間隙９８を通って引っ張られる。ソース１０４は、間隙９８内に流入する光学材料９０を供給する。ローラー１００および１０２は光学材料９０に圧力を加えて溝５４に押し込み、光ガイド７０が適切な溝５４にある状態で、光ガイド・リボン構造のウェブ１０６を形成する。ウェブ１０６は次いで、レシーバ１０８上に巻かれるか、または他の何らか方法で保存される。あるいはウェブ１０６は、さらにインライン処理されて、オプションとしてコーティングその他の方法で処理可能であり、切断、折り畳みその他の処理を受けて、個々の光ガイド・リボン構造８０を光コンバータの形成に利用可能な状態で提供する。
【００４７】
図１２を参照するに、基板２２の溝５４を充填させるための、わずかに異なる技術を用いるコーティング装置９４の別の実施形態を示す。ここで、光学材料９０のメニスカス１１６と共に光学材料９０の供給源から連続的に供給された基板２２のウェブ７４は、コーティング支持部材１１２とスカイビング機構１１４の間を通される。これにより光学材料９０が溝５４に押し込まれて、ウェブ１０６が前方にレシーバ・ロール１０８上へ供給されるにつれて溝５４内で光ガイド７０を形成する。
【００４８】
当分野で公知であるその他多くのコーティング技術のいずれを用いても、光学材料９０を適用して基板２２の溝５４を充填または部分的に充填させることができる。そのような他の方法の具体例として、ロール・コーティングおよびドクターブレード・コーティング、ギャップ・コーティング、カーテン・コーティング、スロットダイ・コーティング、噴霧または印刷あるいは他のコーティング技術の利用が挙げられ、そのいくつかを以下に詳述する。これらのコーティング方法のあるものは、共願である米国特許出願１０／４１１，６２４（Ｋｅｒｒ他、２００３年４月１１日出願）に詳述されている。
【００４９】
光ガイド・リボン８０製造の間、光学材料９０で溝５４を充填する前後のどちらでもオプションとして各種の付加的なコーティングを提供することができる。例えば、光学コーティングを適用して、反射応答の最適化、光吸収の向上、異なる屈折率の提供、迷光効果の低減を図ることができる。例えば保護または粘着性コーティング、あるいは間隔確保または適切な取付け面を提供するコーティングを含む他のタイプのコーティングを適用することもできる。コーティングは、基板２２の一方の側または両側、あるいは溝５４または周辺構造を含む任意の部位に適用することができる。例えば、コーティングを１個以上の溝５４の内部だけに適用して、特定の光学特性を有する溝５４を提供することができる。間隔確保のためのコーティングを適当な厚さで適用して、入出力端８６、８８において光ガイド７０の隣接する列の間に必要な距離を得ることができる。例えば、必要な寸法を得るためにコーティングの厚さを入出力端８６、８８の間で適切に変化させることが可能である。一実施形態において、適用されたコーティングの出力−入力間の厚さの比は、例えば１．４を超える。
【００５０】
（アセンブリおよび配置）
図１３、１４を参照するに、入力端１２２と出力端１２４を備えた光コンバータ１２０を形成するために光ガイド・リボン構造８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄをどのように積み重ねることができるかを、分解図および組立て図で示す。別の代替的実施形態では、光ガイド・リボン構造８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄは、所定の取り付けおよび／または整列通路１２８を備えて、整列ピン１３０等の機械式位置決め構造を整列通路１２８に挿入することができる。このような整列通路は、基板２２上に形成された溝４０のパターンの一部として形成することができる。他の従来型の機械式整列機構を用いてもよい。光ガイド・リボン構造８０同士を整列させるその他の機構として、例えば、穴、移動止め、ソケット、ピン等が含まれる。あるいは、基板２２の一部として、例えば磁石や鉄材を用いて整列させてそれを維持することができる。
【００５１】
あるいは、光ガイド・リボン構造８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄはそれぞれ、光ガイド・リボン構造８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄを整列させるために用いる出力端１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃおよび１２６ｄを有する。例えば、出力端１２６の並びは、外部ジグまたはフォーム（図示せず）を用いて出力端１２６を噛み合わせて確実に正しく整列させることにより実現される。
【００５２】
電気機械システムを用いてもよい。例えば、マシンビジョンその他類似の検知システムを用いて、光ガイド・リボン構造の並びの外観に基づいて電子的に、複数の光ガイド・リボン構造の並びを決定し、検知された情報に基づいて機械的にこれを調整することができる。
【００５３】
光ガイド・リボン構造８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄは、例えば接着剤を用いて互いに固定することができる。接着剤は製造している間に、光ガイド・リボン構造８０の上にコーティングすることが可能であり、リボン構造８０を互いに、あるいは何か他の表面に「剥がして貼る」接着が可能である。オプションとして、接着剤は光コンバータ１２０を組立てている間に適用することができる。フィラーおよびスペーサ要素もまた提供することができる。光ガイド・リボン構造８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄを接合する代替的な方法として、機械留め具、熱励起、溶接、圧縮フィッティングの利用、および／または、隣接する光ガイド・リボン構造の類似特徴を噛み合わせるべく適合されている各々の光ガイド・リボン構造８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄ上への相互連結する特徴の形成が含まれる。他の任意の公知な機械式システムを用いて、光ガイド・リボン構造８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄを整列させた状態で接合することができる。
【００５４】
図１３、１４において、光ガイド・リボンにおいて構造は、所定の線形スタッキング・パターンに積み重ねられて整列している様子を示す。しかし、他のスタッキング・パターンを用いてもよい。
【００５５】
図１５ａ〜１５ｄに、一連の光ガイド・リボン構造８０が互いに積み重ねられて、光コンバータ１２０を形成できる様子を表わす一実施形態の側面図を示す。図１５ａに、入出力端スペーサ１４２、１４４がそれぞれ付加された単一の光ガイド・リボン構造８０を示す。図１５ｂに、積み重ねに適した向きにある入力端スペーサ１４２および出力端スペーサ１４４を備え、対称に整列した複数の光ガイド・リボン構造８０を示す。図１５ｃに、出力端スペーサ１４４が光ガイド・リボン構造８０の間で配置された状態で、出力端１４８が組立てられた様子を示す。図１５ｄに、破線で示す入力端１４６が次いで形成されるか様子を示す。図１５ｄが示唆するように、入力端１４６で平坦さを維持するために、入力端１４６において若干のトリミングが必要とされるかもしれない。無論、光ガイド・リボン構造８０は異なる幅（図５のＷ）を持たせるように製造可能であり、それにより図１５ｄで提案するようにトリミングの必要がなくなる。
【００５６】
入力端スペーサ１４２が使用される場合は、固定入力端ガイド間距離Ｉｇを維持し、また後述のように、積み重ねられた際に光ガイド・リボン構造８０間の入力端距離を決定する。上述のように、一群の光ガイドが光ガイド７０のグループを形成することができる。このような構成において、入力端１４６における光ガイド７０のグループの間で、入力端ガイド間グループ距離はＩｇである。同様に、出力端１４８上の光ガイド・リボン構造８０の出力端ガイド間距離はＯである。出力端スペーサ１４４が固定出力端ガイド間距離Ｏを維持し、また後述のように、相互に積み重ねられた際に、連続する光ガイド・リボン構造８０の間の出力端距離を決定する。
【００５７】
入力端スペーサ１４２および出力端スペーサ１４４は多くの異なる材料から製造することができ、例えばテープ、プラスチック、接着剤、または成形品であってよい。あるいは、光ガイド・リボン構造８０自体を、入力端１４６または出力端１４８のいずれかでより厚くまたはより薄く製造することができ、それにより、積み重ねる際に適切な寸法関係を提供する。あるいが、入力端１４６および出力端１４８に適した間隔の分離を実現すべくコーティングを採用してもよい。例えば出力端１４８近辺の方が入力端１４６近辺よりも厚いコーティング等、厚さが可変であるコーティングを用いてもよい。このようなコーティングを用いて入力端１４６および出力端１４８における分離を得る場合、入力端１４６近辺のコーティング厚さに対する出力端４８近辺のコーティング厚さの比率は、例えば約１．４を超えることがある。
【００５８】
図１６の斜視図に、光コンバータ１２０を組立てる方法の別の実施形態を示す。本実施形態において、光ガイド・リボン構造８０のウェブ１０６が折り目線Ｆで自身に対して１回以上折り返されている。図１７に、リボン構造８０のスリット１５０から、光コンバータ１２０を構築する方法のさらに別の実施形態を示す。この実施形態において、スリット１５０は図６に示す入力端切断線Ｃｉおよび出力端切断線Ｃｏに対応する位置で、アコーディオン折りされている。オプションの入力および出力端スペーサ１４２、１４４は、図１７に示すようにアコーディオン折りされたスタック１５２に挿入することができる。図１６、１７の折りたたみ構成は、上で述べた個々の光ガイド・スタック・リボン構造８０セグメントで用いるのと同様の整列機構を可能にする。
【００５９】
（光コンバータ１２０の整形）
光ガイド・リボン構造８０を用いることにより、光コンバータ１２０の寸法と湾曲をかなり自由に適合させることが可能になる。光ガイド・リボン構造８０セグメントの長さを変えることにより、光コンバータ１２０の高さと幅を多様に構成することができる。例えば、光ガイド・リボン構造８０を各種の異なる方法で互いに巻き付けて、光コンバータ１２０の形状を適合させることができる。上述のように、光ガイド・リボン構造８０自体を湾曲した形状で製造することができ、光コンバータ１２０を多様に整形して構成すること可能になる。
【００６０】
入力および出力端１４６、１４８をわずかに適合させることにより、光ガイド・リボン構造８０を組み合わせて光コンバータ１２０の入力端１２２または出力端１２４に湾曲を与えることができる。図１８を参照するに、光ガイド・リボン構造８０は、湾曲Ｑを生じさせる入力端１４６および出力端１４８の多くのスリット１５０により、図に示すようにわずかな湾曲Ｑが付けられている。湾曲Ｑは、凸または凹方向のどちらでもよい。湾曲Ｑは、リボン構造８０が基板２２上に形成される際に付けられても、あるいは図１８に示すように例えばスリット１５０を与える等、後続する工程で付けられてもよい。異なる数の入力端１４６および出力端１４８を有する構成を含む、さらに各種の形状や構成が得られる。図１９に、光ガイド・リボン構造８０が、出力端１４８へ光ガイド７０を導く複数の入力端１４６を備えた簡単な例を示す。湾曲、入力および出力端１４６、１４８の各種の構成、およびタイリングの組み合せにより、大規模ディスプレイ構造を、本発明に従い製造された光コンバータ１２０から組立てることができる。
【００６１】
（仕上げ処理）
入力面１２２および出力面１２４を形成すべく光ガイド・リボン構造８０が適切に整列したならば、仕上げ処理を実行することができる。これらの工程は、仕上げ整形、材料の封入、表面仕上げ処理を行なうものであり、組立てられた光コンバータ１２０の光学性能を向上させる方法を採用してよい。
【００６２】
光ガイド７０の端を整形するために熱または研磨物質を使用してもよい。例えば、光ガイド７０の端を整形するために熱を加えることにより、各々の溝５４に一体化レンズ構造を形成することができる。
【００６３】
光ガイド・リボン構造８０間の間隙を充填させるために何種類の侵入物質を用いてもよい。侵入物質として、プラスチック、樹脂、エポキシその他、光誘導等、特定の光学特性用に選択された材料を含む適切な材料を含んでいてよい。光ガイド・リボン構造８０間のクロストーク等の不要な影響を防止するために黒色侵入物質、または特定の光学指数を有する侵入物質を用いてもよい。光コンバータ１２０は、何らかの種類の硬化液体へ浸漬により仕上げることができる。
【００６４】
侵入物質はオプションである点に注意されたい。その理由は、可撓性光コンバータ１２０構成が最も適している用途もあるからである。例えば、ディザ処理その他の機械的可動性や柔軟性が役立つ用途があり得る。
【００６５】
（ピクセルを整列させる方法）
光コンバータの製造における重要な問題の一つは、個々の光源に繊維を整列させること、すなわち「ピクセル対ピクセル」整列に関する。この問題は、上述の背景技術の項に記載した従来の製造方法を用いる高密度画像形成用途には満足に解決されていない。その代わりに、単一光源に対して複数の光ファイバーを概ねグループ化することにより少なくとも一部の繊維が目的の光を受光する等、数種類の次善の策が採用されてきた。しかし、そのような解決策では、ピクセル対ピクセル整列が得られず、明らかに光コンバータ１２０の解像度が制約される。
【００６６】
本発明の方法を用いることにより、光ガイド７０が正確に配置された光コンバータ１２０の形成が可能になる。特に、各々の光ガイド・リボン構造８０内の光ガイド７０の配置を正確に規定することができ、各々の光ガイド・リボン構造８０内で整形することができる。さらに、本発明の方法を用いて、１個の光ガイド・リボン構造８０における光ガイド７０の相対的な配置を、隣接する光ガイド・リボン構造８０内の光ガイド７０の配置に対して正確に位置合わせすることができる。光変換の大きさは、二軸的に正確に規定可能であり、個々の光ガイド・リボン構造の光ガイド７０全体で得られる変換の大きさは光コンバータ１２０の光ガイド・リボン構造８０間で得られる変換の大きさと異なる。
【００６７】
本明細書で用いる「入力」および「出力」は相対的な用語であり、反対に用いてもよい。これらの用語がここで用いられる意味は、例えば、タイリング・ディスプレイを含むディスプレイの一部をなす光コンバータ１２０の利用に関する。代わりに光コンバータ１２０を集光機器の一部として用いることも可能であり、その場合には入力側で通常、出力表面１２４上の小型検知部品へ光を誘導するためにより大きいガイド間距離Ｉを必要とする。本発明の方法はどちら向きでも用いられる光ファイバー・フェースプレート１００の製造を可能にし、反対側の面での間隔は可変でも、あるいは必要ならば一定間隔にできる。
【００６８】
（別の実施例）
本発明について、特定の好適な実施形態を特に参照しつつ詳述してきたが、上の記述および添付の請求項で指摘するように、当業者により本発明の範囲を逸脱することなく変更や改良が行えることを理解されたい。例えば、本発明の方法および装置を用いて製造された光コンバータ１２０コンポーネントのサイズは任意の範囲にあってよい。本発明の方法よび装置を用いて製造された光コンバータ１２０の仕上げ、梱包、およびタイリングに各種の方法が適用可能である。積み重ねやすくするために、光ガイド・リボン構造８０はほぼ平坦なリボンとして製造されるのが好適である。しかし、真空形成等の二次処理を用いて、光ガイド・リボン構造８０をさらに整形することができる。
【００６９】
好適な実施形態において、上述の光ガイド７０は基板２２の一方の側にのみ提供される。しかし代替的に、光ガイド７０は基板２２の両側に提供されて、いずれの側でもさまざまな並び方で整列していても、または交互にずらされていてもよい。図１１、１２、１３、１４および１５ａ〜１５ｄに示す実施形態は光ガイド・リボン構造８０を、光ガイド７０の単一の列が得られるような構成で形成および利用する。しかし、光ガイド・リボン構造８０の形成で述べたのと同じ基本工程を一回以上繰り返して、各層に光ガイド７０の列を有する多層光ガイド・リボン構造１６０を構築することができる。図２０に、２個の層１６２ａ、１６２ｂを有する多層光ガイド・リボン構造１６０を示す。最初に層１６２ｂが上述の方法を用いて基板２２上に形成される。層１６２ａは次いで、図２０に示すように基板２２の第二層を用いて、あるいは、例えば層１６２ｂ上にコーティングされた中間層を用いて形成される。光コンバータ１２０は、このような多層光ガイド・リボン構造１６０を用いて形成できることを理解されたい。これは、光コンバータ１２０を形成するために光ガイド・リボン構造８０の構築で述べた技術を用いて複数の多層ガイド・リボン構造１６０を構築することにより実行可能である。
【００７０】
代替的に、光コンバータ１２０を形成すべく光ガイド・リボン構造８０を組立てる工程は、光ガイド・リボン構造の初期ウェブ層を形成するステップと光ガイド・リボン構造８０の少なくとも１個の後続ウェブ層を初期ウェブ層８０上に形成するステップにより実行される。初期ウェブ層は、各々の溝が自身に隣接する溝から所定のパターンに従って間隔を置かれた溝のパターンを有する基板のウェブをロール成形するステップと、基板のウェブ上の溝へ光学材料をコーティングして光ガイドを形成するステップにより形成され、後続ウェブ層は、各々の溝が自身に隣接する溝から所定のパターンに従って間隔を置かれた溝のパターンを各々の後続層が有するように、光ガイド・リボン構造の初期ウェブ層上に基板のウェブをロール成形するステップと、基板のウェブ上の溝へ光学材料をコーティングして光ガイドを形成するステップにより形成される。このように形成されたウェブは次いで分割されて、光ガイド・スタックの配列が間に伸びる入力端および出力端を有する光コンバータを形成することができる。
【００７１】
上述の実施形態において、光ガイド７０は光学材料９０を用いて形成されていると述べた。別のオプションとして図２１の断面図に示すように、反射管の形で１個以上の反射光ガイド１７０の形成がある。このような構成の場合、１個以上の溝５４が形成されて、反射コーティング１７２が施されている。次いでオプションの反射コーティング１７４を覆いとして提供して、このように制作された反射光ガイド７０を反射面に付与することができる。
【００７２】
この種のさらに別の実施形態を図２２、２３に示す。少なくとも２本の光ガイド・リボン・ケーブル１７６、１７８を接続することにより形成された光コンバータ１２０を示す。図２２に示すように、光ガイド・リボン・ケーブル１７６、１７８はそれぞれ、各々の内部に溝１８２および１８４が形成されたパターン付き面４２およびパターン付きベース面４６を有する。溝１８２および１８４に沿って反射被覆層１８０が、コーティングその他の方法で提供されて、反射面を形成する。本実施形態において、溝１８２、１８４は、第一の光ガイド・リボン・ケーブル１７６と第二の光ガイド・リボン・ケーブル１７８が接続された際に、協働して光ガイド７０を形成すべく適合されている。本実施形態において、各々の光ガイド・リボン・ケーブル１７６、１７８は、整列面１８６を有するパターン付き面４２および、配列面１８６を受容して各々の光ガイド・リボン・ケーブル１７６、１７８を互いに整列させやすくするために適合された整列チャンネル１８８を有するパターン付きベース面４６を備えている。本実施形態において、溝１８２、１８４は、図１に示す支持部材３３の上に圧力ローラー３４としてパターンを形成することにより、ベース面４６上に形成することができる。しかし、このようなパターンは同様に支持部材３３の別の実施形態の上に形成することもできる。各々の表面にはそのような整列面１８６および整列溝を１個ずつしか示していないが、複数のパターンが使用可能である。
【００７３】
さらに別の実施形態において、図２の押出ロール成形装置２０を用いて、上述の工程を逆転させて、熱可塑性材料２６をベース２８に適用する上述の工程を用いて光学材料９０のパターンをベース２８に適用することにより、光ガイド７０を直接基板２２上に形成することができる。これは、光ガイド７０を直接基板２２上に形成するものである。そのような基板の上面図および断面図を図２４、２５に示す。また、本実施形態において、熱可塑性材料２６その他の材料は次いで、本明細書で述べたかまたは当分野で公知のコーティング技術を用いてこのように形成された基板２２に適用して、熱可塑性材料２６をコーティングを施して図２６に示す溝５４および光ガイド・リボン構造８０を形成することができる。
【００７４】
従って、光コンバータを形成する改良された装置および方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】押出ロール成形装置の第一の実施形態を示す図である。
【図２】押出ロール成形装置の別の実施形態を示す図である。
【図３】基板の一例を示す図である。
【図４】図３の実施例による基板の断面図を示す図である。
【図５】本発明の光ガイド・リボン構造の斜視図である。
【図６】多光ガイド・リボン構造用の溝が形成された基板を示す斜視図である。
【図７】多光ガイド・リボン構造用の溝が形成された基板を示す斜視図である。
【図８】図６の基板から切り離されたことにより互いに分離された個々の光ガイド・リボン構造を示す斜視図である。
【図９】本発明による光ガイド・リボン構造内で形成された溝の構成を示す斜視図である。
【図１０】光ガイド・リボン構造の斜視図である。
【図１１】光学材料で溝を充填させて光ガイドを形成する製造工程を示す模式的ブロック図である。
【図１２】光学材料で溝を充填させて光ガイドを形成する別の製造工程を示す模式的ブロック図である。
【図１３】個々の光ガイド・リボン構造の積み重ねを示す斜視分解図である。
【図１４】光ガイド・スタック・リボン構造を用いて構築された光コンバータの一部の斜視図である。
【図１５ａ】オプションのスペーサが付加された、光ガイド・スタック・リボン構造を用いる光コンバータの製造を順次示す図である。
【図１５ｂ】オプションのスペーサが付加された、光ガイド・スタック・リボン構造を用いる光コンバータの製造を順次示す図である。
【図１５ｃ】オプションのスペーサが付加された、光ガイド・スタック・リボン構造を用いる光コンバータの製造を順次示す図である。
【図１５ｄ】オプションのスペーサが付加された、光ガイド・スタック・リボン構造を用いる光コンバータの製造を順次示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態による光コンバータを形成すべく、折りたたまれた光ガイド・リボン構造の斜視図である。
【図１７】光コンバータを形成すべく、光ガイド・リボン構造のシートをアコーディオン折りする代替的な方法を示す側面図である。
【図１８】湾曲面を提供すべく、光ガイド・リボン構造がどのように適合可能かを示す斜視図である。
【図１９】光ガイド・リボン構造が複数の入力端を有し、光ガイドを出力端へ導く代替的な実施形態を示す図である。
【図２０】代替的な実施形態における多層光ガイド・リボン構造の一部を示す斜視図である。
【図２１】反射により動作する光ガイドを提供するオプションの方法を示す断面図である。
【図２２】光コンバータの別の実施形態の組立て断面図である。
【図２３】図２２の実施形態の組立て断面図である。
【図２４】本発明の一実施形態による、光ガイドを有する基板の上面図である。
【図２５】図２４の基板の正面図である。
【図２６】図２４および２５の基板上の溝の形成を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
２０  押出ロール成形装置、２２  基板、２４  押出機、２６  熱可塑性材料、２８  ベース、３０  ベース供給ロール、３２  ニップ領域、３３  支持部材、３４  圧力ローラー、３６  パターン・ローラー、３８  ローラー・パターン、４０  溝パターン、４２  パターン付き面、４４  基板巻き取りロール、４６  ベース面、５０  パターン、５２  隆起領域、５４  溝、７０  光ガイド、７０ａ  光ガイド、７０ｂ  光ガイド、７０ｃ  光ガイド、７４  基板のウェブ、８０  光ガイド・リボン構造、８０ａ  光ガイド・リボン構造、８０ｂ  光ガイド・リボン構造、８０ｃ  光ガイド・リボン構造、８０ｄ  光ガイド・リボン構造、８０ｅ  光ガイド・リボン構造、８２  光ガイドのグループ、８６  入力端、８８  出力端、９０  光学材料、９４  コーティング装置、９６  ロール、９８  間隙、１００  ローラー、１０２  ローラー、１０４  光学材料の供給源、１０６  ウェブ、１０８  レシーバ・ロール、１１２  コーティング・支持部材、１１４  スカイビング機構、１１６  メニスカス、１２０  光コンバータ、１２２  入力端、１２４  出力端、１２６ａ  出力端、１２６ｂ  出力端、１２６ｃ  出力端、１２６ｄ  出力端、１２８  整列通路、１３０  整列ピン、１４２  入力端スペーサ、１４４  出力端スペーサ、１４６  入力端、１４８  出力端、１５０  スリット、１６０  多層光ガイド・リボン構造、１６２ａ  リボン構造層、１６２ｂ  リボン構造層、１７０  反射光ガイド、１７２  反射コーティング、１７４  反射コーティング、１７６  第一の光ガイド・リボン構造、１７８  第二の光ガイド・リボン構造、１８０  反射被覆層、１８２  溝、１８４  溝、１８６  整列面、１８８  整列チャンネル、Ｉｇ  入力端ガイド間グループ距離、Ｉ  入力端ガイド間距離、Ｗ  幅、Ｏ  出力端ガイド間距離、Ｃｉ  入力端切断線、Ｃｏ  出力端切断線、Ｑ  湾曲、Ａ１  入力領域、Ａ２  出力領域。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【図１５ｄ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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