(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
複数列状に平行配置され、一方の面から前記光源からの光を導入して境界面で全反射させながら伝搬させる導光体と、
前記各導光体の境界面に対面してそれぞれ独立して懸架された複数の主可撓薄膜と、
前記導光体の前記主可撓薄膜より光伝搬方向下流側で、前記導光体とは直交する方向にストライプ状に各導光体の境界面に対面して各導光体に跨って懸架された複数行の副可撓薄膜と、を備え、
前記主可撓薄膜が、電気機械動作により前記全反射する境界面との距離を画像信号に応じて変化させて前記各導光体を伝搬する光をそれぞれ減衰またはなくし、
前記副可撓薄膜が、電気機械動作により前記全反射する境界面との距離を行順次に変化させて前記導光体の透過光の光路を偏向させることで、
前記導光体と前記副可撓薄膜との交点から外部に出射される光のみを表示光として変調する平面表示装置。
【請求項２】
前記電気機械動作は、前記主可撓薄膜と前記導光体、又は前記副可撓薄膜と前記導光体との間に静電気力を発生させて行うことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
【請求項３】
前記導光体側に第１の電極を設け、前記主可撓薄膜側に第２の電極を設け、前記副可撓薄膜側に第３の電極を設け、前記第１の電極と前記第２の電極、又は前記第１の電極と前記第３の電極に電圧印加することで静電気力を発生させることを特徴とする請求項１又は２記載の平面表示装置。
【請求項４】
前記主可撓薄膜に、前記導光体から導入された光を吸収する吸収体を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の平面表示装置。
【請求項５】
前記主可撓薄膜に、前記導光体から導入された光を反射する反射膜を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の平面表示装置。
【請求項６】
複数の前記主可撓薄膜をそれぞれ独立して動作可能に前記導光体の光伝搬方向に設け、該複数の主可撓薄膜のそれぞれを組み合わせて動作させることで導光体を伝搬する光の透過率を段階的に変化させることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の平面表示装置。
【請求項７】
前記副可撓薄膜に対面して蛍光体を設け、前記副可撓薄膜に導光されて外部へ出射される光によって該蛍光体を励起発光させることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の平面表示装置。
【請求項８】
前記副可撓薄膜に対面してカラーフィルターを設け、前記副可撓薄膜に導光されて外部へ出射される光を該カラーフィルターに透過させることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の平面表示装置。
【請求項９】
異なる色に発光する複数の前記光源を設け、それぞれの該光源を独立して点灯制御することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の平面表示装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の平面表示装置を、感光材料へ露光するために用いた露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板からの光を、電気機械動作により変位させる可撓薄膜によって光変調する光変調素子の駆動方法及び光変調素子、並びにその光変調素子を用いて感材等への露光を行う露光装置、その光変調素子を用いて画像表示を行う平面表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄型の平面表示装置の代表的なものとしては、例えば液晶表示装置、プラズマ表示装置等が挙げられる。しかし、液晶表示装置ではバックライトからの光を偏光板、透明電極、カラーフィルターの多数層に透過させるため、光利用効率が低下する問題がある。また、プラズマ表示装置では画素毎に放電用の隔壁形成を行うため、高精細になると高効率で高輝度を得ることが困難であり、駆動電圧も高いことからコストが高くなる欠点がある。
【０００３】
このような問題を解消するものとして、近年、電気機械動作により可撓薄膜を変位させ、これにより光源からの光を光変調して画像表示を行う平面表示装置が提案されている。このような平面表示装置としては、例えば下記の文献に記載されたものがある。
Waveguide Panel Display Using Electromechanical Spatial Modulators, 1998 SID International Symposium Digest of Technical Papers, p.1022-p.1025.
【０００４】
上記平面表示装置の構成は、図１４に示すように、前面ガラス１の上に平行な複数の導光路３を並設し、その一端側には、マイクロレンズ５を有した導光材７を介してＬＥＤアレイ９を接続してある。ＬＥＤアレイ９は、複数の発光部が一次元に並べられたもので、その一つが導光路３の一つに対応している。導光路３の上には、間隙を有して、平行な複数の可撓薄膜（光スイッチ）１１を、導光路３に直交する方向で並設してある。可撓薄膜１１の上には一部分のみを可撓薄膜１１に接触させた後面ガラス１３を設けてあり、後面ガラス１３は可撓薄膜１１を変位可能に支持している。
【０００５】
このように構成された平面表示装置１５は、図１５に示すように、所定の可撓薄膜１１上の電極に電圧が印加されると、静電気力によって可撓薄膜１１が導光路３側に接近する方向に変位する。一方、ＬＥＤアレイ９は、画像信号に基づきこれと同期して発光する。すると、導光路３内を全反射しながら進んでいた光が可撓薄膜１１内に導入され、可撓薄膜１１内に設けられているミラー１７に反射され、導光路３に略垂直な方向で再び入射されることになる。導光路３に略垂直な方向で入射された光は、全反射の角度が保てず、導光路３を通過して表示光として前面ガラス１側から出射されることになる。一方、印加電圧をゼロにすると、可撓薄膜１１が元の位置に戻り、導光路３とにギャップが形成され、導光路３に導光されている光は、導光路３に閉じ込められて、表示光として出射されなくなる。
【０００６】
この平面表示装置１５によれば、静電気力によって可撓薄膜１１を変位させるため、可撓薄膜１１の動作を高速追従させることができると共に、液晶表示装置のように光を多数層に透過せず、また、プラズマ表示装置のように高度な真空封止も不要になるため、高速で安価な平面表示装置の実現が可能になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の平面表示装置は、表示光を出射させる行に対応した可撓薄膜に電圧を印加し、この電圧印加と同期させて、画像信号に従った変調光を導光路に導入することで、選択した行に、画像信号に対応した表示光を出射させ、この動作を行毎に繰り返すことで２次元の表示を行う。
しかしながら、この平面表示装置において、走査線数が１０８０本で、６０Ｈｚのフレーム周波数を有するＨＤＴＶを動画表示させるには、１６μｓ以下の高速変調が可能なＬＥＤを設ける必要がある。このため、他の光源、例えば安価で効率の良い蛍光ランプ等が使用できない欠点がある。
また、列に相当する複数の導光路に対して、それと対応した複数のＬＥＤアレイを設ける必要があり、ＨＤＴＶの場合、列方向の信号数が１９２０であることから、カラー表示の場合の列方向の信号数は、１９２０×３（ＲＧＢ）＝５７６０となり、信号回路が複雑になってＬＥＤアレイが高価となる欠点がある。
更に、ＬＥＤアレイと導光路とを光学的にカップリングさせるためには、高精度な位置合わせ技術が必要となり、ＬＥＤアレイと導光路との形成コスト、及びこれらの実装コストが高価となる欠点があった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、高速変調やアレイ化の不要な安価な光源が使用可能になり、しかも、構造が簡素で、高精度な位置合わせが不要になることから、ＬＥＤアレイと導光路との形成コスト、及びこれらの実装コストが安価となる光変調素子の駆動方法及び光変調素子並びにそれを用いた露光装置、平面表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）  光源と、
複数列状に平行配置され、一方の面から前記光源からの光を導入して境界面で全反射させながら伝搬させる導光体と、
前記各導光体の境界面に対面してそれぞれ独立して懸架された複数の主可撓薄膜と、
前記導光体の前記主可撓薄膜より光伝搬方向下流側で、前記導光体とは直交する方向にストライプ状に各導光体の境界面に対面して各導光体に跨って懸架された複数行の副可撓薄膜と、を備え、
前記主可撓薄膜が、電気機械動作により前記全反射する境界面との距離を画像信号に応じて変化させて前記各導光体を伝搬する光をそれぞれ減衰またはなくし、
前記副可撓薄膜が、電気機械動作により前記全反射する境界面との距離を行順次に変化させて前記導光体の透過光の光路を偏向させることで、
前記導光体と前記副可撓薄膜との交点から外部に出射される光のみを表示光として変調する平面表示装置。
【０００９】
この平面表示装置によれば、光源を点灯させたまま主可撓薄膜を画像信号に応じて電気機械動作により可動させることで、導光体を伝搬する光の透過率が変化し、導光体を伝搬する光が高速変調されることになる。これにより、光源の高速変調、アレイ化が不要になり、安価な光源の使用が可能になる。
また、この平面表示装置では、主可撓薄膜によって、導光体を伝搬する光が高速変調され、複数の導光路に対応させて複数の光源を独立点灯制御可能に設ける必要がなくなり、信号回路が簡素になる。また、光源をアレイ状に構成し、この光源アレイと導光路とを光学的にカップリングさせる必要もなく、高精度な位置合わせ技術も不要となる。
また、この平面表示装置では、画像情報に基づいて光変調素子を駆動することにより、光変調素子からの変調光による画像表示を行うことができる。
【００１２】
（２）  前記電気機械動作は、前記主可撓薄膜と前記導光体、又は前記副可撓薄膜と前記導光体との間に静電気力を発生させて行うことを特徴とする（１）の平面表示装置。
【００１３】
この平面表示装置によれば、主可撓薄膜と導光体、又は副可撓薄膜と導光体とに電圧印加することで相互間に静電気力を発生させ、発生した静電気力により主可撓薄膜、副可撓薄膜、又はその両方が円滑且つ確実に電気機械動作し、安定した光変調が行われる。
【００１４】
（３）  前記導光体側に第１の電極を設け、前記主可撓薄膜側に第２の電極を設け、前記副可撓薄膜側に第３の電極を設け、前記第１の電極と前記第２の電極、又は前記第１の電極と前記第３の電極に電圧印加することで静電気力を発生させることを特徴とする（１）又は（２）記載の平面表示装置。
【００１５】
この平面表示装置によれば、第１の電極と第２の電極、又は第１の電極と第３の電極とに電圧が印加されることで、各電極間に静電気力が発生し、主可撓薄膜、副可撓薄膜、又はその両方が変位することで光変調が行われる。
【００１６】
（４）  前記主可撓薄膜に、前記導光体から導入された光を吸収する吸収体を設けたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかの平面表示装置。
【００１７】
この平面表示装置によれば、主可撓薄膜が導光体に接触、又は十分に近づけられると、導光体を伝搬していた光源からの光が主可撓薄膜へ導入され、主可撓薄膜へ導入された光が吸収体に吸収され、導光体を伝搬する光の透過率が変化する。従って、一旦、主可撓薄膜へ導入された光は主可撓薄膜に閉じ込められ、再び主可撓薄膜から出射しなくなる。
【００１８】
（５）  前記主可撓薄膜に、前記導光体から導入された光を反射する反射膜を設けたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかの平面表示装置。
【００１９】
この平面表示装置によれば、主可撓薄膜が導光体に接触、又は十分に近づけられると、導光体を伝搬していた光源からの光が主可撓薄膜へ導入され、主可撓薄膜へ導入された光が反射膜によって反射され、この反射光が例えば導光体に垂直に照射される。従って、この反射光は、導光体を伝搬せずに透過し、光源から導光体を伝搬する光の透過率のみが変化する。
【００２０】
（６）  複数の前記主可撓薄膜をそれぞれ独立して動作可能に前記導光体の光伝搬方向に設け、該複数の主可撓薄膜のそれぞれを組み合わせて動作させることで導光体を伝搬する光の透過率を段階的に変化させることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかの平面表示装置。
【００２１】
この平面表示装置によれば、導光体の光伝搬方向に設けられた複数の主可撓薄膜がそれぞれ独立して動作され、動作する主可撓薄膜の数、及び組み合わせによって、特定量の光が導光体から主可撓薄膜へ導光され、その結果、導光体を伝搬する光が段階的に減衰され、導光体を伝搬する光の透過率が段階的に変化する。
【００２２】
（７）  前記副可撓薄膜に対面して蛍光体を設け、前記副可撓薄膜に導光されて外部へ出射される光によって該蛍光体を励起発光させることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかの平面表示装置。
【００２３】
この平面表示装置によれば、複数の異なる発光色の蛍光体を発光させることにより、単一色の光源を用いて任意の色の表示が可能になり、簡便にしてカラー表示を行うことができる。
【００２４】
（８）  前記副可撓薄膜に対面してカラーフィルターを設け、前記副可撓薄膜に導光されて外部へ出射される光を該カラーフィルターに透過させることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかの平面表示装置。
【００２５】
この平面表示装置によれば、副可撓薄膜に導光されて外部へ出射される光がカラーフィルターに透過され、例えば白色等の単色光源から、任意な色の拡散光が出射可能になる。
【００２６】
（９）  異なる色に発光する複数の前記光源を設け、それぞれの該光源を独立して点灯制御することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかの平面表示装置。
【００２７】
この平面表示装置によれば、異なる色の光源がそれぞれ独立して点灯制御され、個々の出射部毎に、同数色の蛍光体或いはカラーフィルターを設けて複数色の出射光を得る場合に比べ、出射部の構造が簡素となる。
【００２８】
（１０）  （１）〜（９）のいずれかの平面表示装置を、感光材料へ露光するために用いた露光装置。
【００２９】
この露光装置によれば、画像情報に基づいて光変調素子を駆動することにより、光変調素子からの変調光を記録媒体に露光することができる。
【００３０】
なお、上記構成においては、光導波路を導光体として構成することで、光導波路中に導光された光を光変調することができる。また、導光板を導光体として構成することで、導光板中に導光された光を光変調することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光変調素子の駆動方法及び光変調素子並びにそれを用いた露光装置、平面表示装置の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る平面表示装置の第１実施形態を示す全体平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は図１に示す平面表示装置の主可撓薄膜部近傍の拡大断面図である。
【００３９】
本実施形態の平面表示装置２１は、概略的には図１に示すように、線光源である蛍光ランプ２３と、この蛍光ランプ２３が一方の面に配置される板状の光変調素子アレイ２５とから成る。光変調素子アレイ２５は、導光体である光導波路基板（導光板）２７を有する。導光板２７には、複数の光導波路（導光路）２９が平行に形成されている。蛍光ランプ２３は、導光板２７の一方の面に、導光路２９に直交する方向で、導光路２９の端部に配設されている。蛍光ランプ２３からの光は、導光板２７の一方の面に設けられた光学系３１（図４参照）を介してそれぞれの導光路２９へ導入される。導光路２９へ導入された光は、導光路２９の境界面に全反射されながら伝搬される。
【００４０】
導光板２７の他方の面には各導光路２９毎に、一つの主可撓薄膜３３が懸架されている。また、同じく導光板２７の他方の面には、主可撓薄膜３３より光伝搬方向下流側に、導光路２９に直交する方向で、複数の副可撓薄膜３５が平行に懸架されている。即ち、導光路２９と副可撓薄膜３５とは、２次元のマトリクス状に配置される。導光路２９と、主可撓薄膜３３と、副可撓薄膜３５とは、光変調素子３６を構成する。これら主可撓薄膜３３及び副可撓薄膜３５の懸架構造は後述する。
【００４１】
図２に示すように、導光板２７上には、透明な第１の電極３７が形成されている。この第１の電極３７としては、電子密度の高いＩＴＯ等の金属酸化物、非常に薄い金属薄膜（アルミ等）、金属微粒子を透明絶縁体に分散した薄膜、又は高濃度ドープしたワイドハンドギャップ半導体等を好適に用いることができる。
【００４２】
図３に示すように、第１の電極３７の上には、透明な絶縁層３９を介してスペーサ４１を形成してある。スペーサ４１は、導光路２９同士の間に配設される。スペーサ４１としては、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、セラミック、樹脂等を用いることができる。
【００４３】
スペーサ４１の上には、複数の導光路２９を跨がって上述の副可撓薄膜３５が形成されている。つまり、副可撓薄膜３５は、スペーサ４１によって所定間隔で懸架される。なお、図３には副可撓薄膜３５の懸架構造のみを示すが、主可撓薄膜３３も同様に、スペーサ４１によって懸架されている。但し、図１に示すように、副可撓薄膜３５はストライプ状に形成され、複数の導光路２９を跨がって懸架されるが、主可撓薄膜３３は、各導光路２９毎に単体で懸架される。
【００４４】
主可撓薄膜３３及び副可撓薄膜３５は、基本的には透明な導電性材料により形成される。具体的には、ポリシリコン等の半導体、絶縁性のシリコン酸化物、シリコン窒化物、セラミック、樹脂、金属等を好適に用いることができる。この主可撓薄膜３３には第２の電極４３、副可撓薄膜３５には第３の電極４５が形成されている。なお、上述した第１の電極３７に対して、この第２、第３の電極４３、４５が接触しない構成であれば絶縁層３９は省略しても良く、また、スペーサ４１と主可撓薄膜３３及び副可撓薄膜３５を同一の材料で構成しても良い。
【００４５】
絶縁層３９と、主可撓薄膜３３及び副可撓薄膜３５との間には、空隙（キャビティ）４９が形成されており、このキャビティ４９は、スペーサ４１の高さで略決定される。キャビティ４９の高さは、例えば０．１〜１０μｍ程度にすることが好ましい。このキャビティ４９は、犠牲層のエッチングにより形成される。
【００４６】
主可撓薄膜３３及び副可撓薄膜３５に形成された第２、第３の電極４３、４５は、第１の電極３７と同様の材料を用いることができる。また、主可撓薄膜３３及び副可撓薄膜３５は、全体を電極として形成するものであっても良い。そして、第２、第３の電極４３、４５は、主可撓薄膜３３及び副可撓薄膜３５の導光側、出射側のいずれの位置に配置しても良い。
【００４７】
上述した光変調素子３６の各部の大きさは、具体的には、キャビティ４９の幅長さが１〜２μｍ程度、主可撓薄膜３３及び副可撓薄膜３５の膜厚が１〜数μｍ程度、幅が数μｍ〜数十μｍ、長さが数十〜数百μｍ程度で形成される。
【００４８】
図４に示すように、主可撓薄膜３３の導光板２７側の面には、光吸収性材料からなる吸収体５１が形成されている。吸収体５１は、導入した光を吸収して内部に閉じ込める特性を有する。なお、主可撓薄膜３３には、吸収体５１に代えて、光偏向性材料からなる偏向体が形成されても良い。
【００４９】
光変調素子アレイ２５は、導光路２９と副可撓薄膜３５との交点が図１に示す光路偏向部５３となる。この光路偏向部５３は、後述するように、導光路２９を透過する光の光路を偏向させて、この透過光を導光路２９から外部へ出射させる。この光路偏向部５３は、２次元のマトリクス状に配列される。勿論、光路偏向部５３は、１次元に配列することも可能であり、これによれば、１次元の光変調が可能になる。
【００５０】
次に、上述した光変調素子アレイ２５の製造方法の具体例を説明する。
図５は図１の平面表示装置に用いられる光変調素子の製造手順を示す説明図である。なお、図５の左側には図１におけるＡ−Ａ断面部分、右側には図１におけるＢ−Ｂ断面部分を示す。
先ず、図５（ａ）に示すように、複数の導光路２９が平行に形成された導光板２７に、第１の電極３７と、絶縁層３９とを成膜する。
図５（ｂ）に示すように、絶縁層３９上に、一様な犠牲層６１を成膜する。
図５（ｃ）に示すように、犠牲層６１を、導光路２９に沿ったストライプ状にパターニングする。
図５（ｄ）に示すように、パターニングした犠牲層６１の上から、可撓薄膜層６３を成膜する。この可撓薄膜層６３が、後に、主可撓薄膜３３及び副可撓薄膜３５となる。
図５（ｅ）に示すように、可撓薄膜層６３の上に、第２、第３電極６５を成膜する。
図５（ｆ）に示すように、第２、第３電極６５をパターニングして、第２の電極４３、第３の電極４５を形成する。なお、図には第３の電極４５のみを示してある。
図５（ｇ）に示すように、第２の電極４３、第３の電極４５をマスクとして、可撓薄膜層６３をパターニングする。
最後に、図５（ｈ）に示すように、犠牲層６１を除去することで、キャビティ４９が形成され、同時に、主可撓薄膜３３と副可撓薄膜３５とが懸架されて光変調素子アレイ２５の製作が完了する。
【００５１】
次に、このように構成される平面表示装置の動作を説明する。
主可撓薄膜３３又は副可撓薄膜３５を電気機械動作させて光変調させる動作原理としては、主可撓薄膜３３又は副可撓薄膜３５と、導光路２９とを接触又は離反させることによる、全反射導光と近接場光とのカップリング作用が利用できる。光変調素子３６では、キャビティ４９が光の透過抵抗として形成されている場合、蛍光ランプ２３からの光は導光路２９内で全反射されて主可撓薄膜３３又は副可撓薄膜３５側には出射されない。
【００５２】
一方、主可撓薄膜３３又は副可撓薄膜３５を導光路２９側に接触させた場合、導光路２９内の光は主可撓薄膜３３又は副可撓薄膜３５へ導光（モード結合）される。即ち、主可撓薄膜３３又は副可撓薄膜３５を導光路２９側に接触させることで、導光路２９を伝搬していた光が主可撓薄膜３３又は副可撓薄膜３５へ導光されることになる。
【００５３】
この際、導光路２９の基端部に配置された主可撓薄膜３３が導光路２９に接触され、導光路２９から主可撓薄膜３３へ光が導光されると、導光路２９を伝搬する透過光の透過率が変化する。即ち、主可撓薄膜３３より光伝搬方向下流側の導光路２９を伝搬する光を減衰又はなくすことが可能になる。一方、副可撓薄膜３５が導光路２９に接触され、導光路２９から副可撓薄膜３５へ光が導光されると、導光路２９を伝搬する透過光の光路が偏向され、その結果、光路偏向部５３から外部へ出射される光が光変調されることになる。
【００５４】
より具体的には、例えば導光路２９側に設けた第１の電極３７と、副可撓薄膜３５側に設けた第３の電極４５との間の電位差がゼロ（例えば両電極が０［Ｖ］）で、導光路２９と副可撓薄膜３５との間にキャビティ４９が存在する場合、導光路２９の屈折率をｎｗとすると、空気との界面における全反射臨界角θｃは、
θｃ＝ｓｉｎ−１（ｎｗ）
となる。従って、光は、界面への入射角θが、θ＞θｃのとき、導光路２９内を全反射しながら進む。
【００５５】
一方、第１の電極３７と、第３の電極４５とに電圧が印加され、電位差により生じた静電気力によって導光路２９と副可撓薄膜３５が接触又は十分な距離に近づけられると、光は副可撓薄膜３５側に導光されて伝搬透過し、副可撓薄膜３５の表面側から出射される。
【００５６】
図６は図１の平面表示装置に用いられる光変調素子の駆動方法を説明する原理図である。
このような各光変調素子３６により構成された平面表示装置２１では、主可撓薄膜３３の電極４３に、画像信号Ｖｓ（１）〜Ｖｓ（ｍ）が入力され、副可撓薄膜３５の電極４５に、走査信号Ｖｇ（１）〜Ｖｇ（ｎ）が入力される。そして、図６（ａ）に示すように、これらの画像信号Ｖｓ、走査信号Ｖｇが入力されないニュートラル状態では、蛍光ランプ２３が常時点灯したままの状態で、蛍光ランプ２３からの光は、全反射を繰り返しながら導光路２９を伝搬して、導光路２９から出射されない。
【００５７】
一方、図６（ｂ）に示すように、第１行目走査時には、画像信号Ｖｓ（１）は入力されず、１行目の副可撓薄膜３５に、走査信号Ｖｇ（１）が入力され、１列目の導光路２９と１行目の副可撓薄膜３５との光路偏向部５３から光が出射される。また、図６（ｃ）に示すように、第２行目走査時には、画像信号Ｖｓ（１）は入力されず、２行目の副可撓薄膜３５に、走査信号Ｖｇ（２）が入力され、１列目の導光路２９と２行目の副可撓薄膜３５との光路偏向部５３から光が出射される。そして、各行の走査に同期させながら、主可撓薄膜３３を画像信号に応じて駆動させ変調を行う。
【００５８】
図７は駆動シーケンスの一例を示す説明図である。
走査信号Ｖｇ（１）〜Ｖｇ（ｎ）は、フィールド周期Ｔｆに、行順次に所定の走査周期τで入力される。
ここで、ｉ列目の導光路２９の画像信号Ｖｓ（ｉ）が入力されなければ、主可撓薄膜３３は導光路２９に接触しないため、光は導光路２９から外部へ漏れることなく伝搬される。従って、走査信号Ｖｇ（１）〜Ｖｇ（ｎ）の入力によって、ｉ列目の導光路２９の１行目からｎ行目までの光路偏向部５３で光が順次出射され、画像表示が行われる。
【００５９】
このような動作シーケンスがとられることにより、フルカラー化が可能になるとともに、ＴＦＴレスの単純線順次走査と、完全スタチック駆動による光源の安定動作が可能になる。また、動画性も良好になる。更に、必要な応答時間（Ｔｆ＝１７ｍｓ、走査線＝１０００本の場合）も、τ≦１７μｓを満足するものとなる。
【００６０】
この光変調素子３６の駆動方法によれば、蛍光ランプ２３を点灯させたまま主可撓薄膜３３を電気機械動作により可動させることで、導光路２９を伝搬する光を高速変調することができる。この結果、高速変調、アレイ化の不要な安価な光源の使用が可能になる。
【００６１】
また、この光変調素子３６によれば、複数の導光路２９に対応させて複数の光源を独立点灯制御可能に設ける必要がなく、信号回路を簡素にすることができる。更に、光源をアレイ状に構成し、この光源アレイと導光路２９とを光学的にカップリングさせる必要もないので、高精度な位置合わせ技術も不要となる。この結果、素子の形成コストが安価となる。
【００６２】
なお、上述の平面表示装置２１は、露光装置としても使用でき、感光材料等への露光を行うことができる。露光装置として使用した場合、デジタルマルチ露光が可能となるため、特に露光により作像を行う画像記録装置（例えばプリンタ、印刷機等）に用いて、高速な記録（印字、或いは印刷）を可能にできる。
【００６３】
具体的には、従来の露光素子を用いたプリンタでは、一定の面積を所定時間で露光するため、その間、露光素子と像作成体との相対移動は停止することになる。これに対し、上述の露光装置を用いたプリンタでは、個々のマトリクス電極に対応して設けた可撓薄膜を選択的に駆動することで、デジタルマルチ露光が可能となる。そのため、露光素子と像作成体とを相対移動させながらのライン制御が行え、高速露光が可能となって、記録速度を大幅に向上させることができる。
更に、この露光装置は、デジタルマルチ露光を活用することで、例えば電子写真技術とオフセット印刷技術を融合したＤＤＣＰ（デジタルダイレクトカラープルーフ）や、刷版に直接作像して転写を行うＣＴＰ（コンピュータｔｏプレート）にも好適に用いることができる。
【００６４】
次に、本発明に係る平面表示装置の第２実施形態を説明する。
図８は本発明に係る平面表示装置の第２実施形態の主可撓薄膜部近傍を示す拡大断面図である。
この実施形態に用いられる光変調素子７１は、主可撓薄膜３３に、導光路２９から導入された光を反射する反射膜７３が設けられている。
従って、主可撓薄膜３３が導光路２９に接触、又は十分に近づけられると、導光路２９を伝搬されていた光が主可撓薄膜３３へ導入される。主可撓薄膜３３へ導入された光は、反射膜７３によって反射され、この反射光７５が例えば導光板２７に垂直に照射されることで、導光路２９を伝搬せずに導光板２７を透過し、導光路２９を伝搬する光の透過率のみが変化される。
この光変調素子７１によれば、一旦、主可撓薄膜３３に導光した光を反射膜７３によって再び外部へ出射するので、図４に示した吸収体５１を設けた主可撓薄膜３３の場合に比べ、主可撓薄膜３３の温度上昇を少なくすることができる。
【００６５】
次に、本発明に係る平面表示装置の第３実施形態を説明する。
図９は本発明に係る平面表示装置の第３実施形態を、図１のＡ−Ａ矢視方向で示した断面図である。
この実施形態に用いられる光変調素子８１は、複数の主可撓薄膜３３がそれぞれ独立して動作可能に、導光路２９の光伝搬方向に設けられている。即ち、複数の主可撓薄膜３３のそれぞれを組み合わせて動作させることで、導光路２９を伝搬する光の透過率が段階的に変化されるようになっている。
この光変調素子８１によれば、複数の主可撓薄膜３３をそれぞれ独立して動作させ、動作させる主可撓薄膜３３の数、及び組み合わせによって、特定量の光を導光路２９から主可撓薄膜３３へ導光させて、導光路２９を伝搬する光を段階的に減衰させることができる。従って、主可撓薄膜３３の数を例えば８つとすることで、導光路２９を伝搬する光の透過率を、デジタル８ビットで段階的に変化させることができる。
【００６６】
次に、本発明に係る平面表示装置の第４実施形態を説明する。
図１０は本発明に係る平面表示装置の第４実施形態を、図１のＡ−Ａ矢視方向で示した断面図である。
この実施形態に用いられる光変調素子９１は、副可撓薄膜３５に対面して蛍光体９３が設けられ、副可撓薄膜３５に導光されて外部へ出射される光によって、この蛍光体９３が励起発光されるようになっている。
この光変調素子９１によれば、複数の異なる発光色の蛍光体９３を散乱発光させることにより、単一色の光源（例えばＵＶ光源）を用いて任意の色の表示が可能になり、簡便にしてカラー表示を行うことができる。なお、この場合、異なる蛍光体９３同士の間を、ブラックマスク９５で遮光することにより、コントラストを向上させることができる。
【００６７】
次に、本発明に係る平面表示装置の第５実施形態を説明する。
図１１は本発明に係る平面表示装置の第５実施形態を、図１のＡ−Ａ矢視方向で示した断面図である。
この実施形態に用いられる光変調素子１０１は、副可撓薄膜３５に対面してカラーフィルター１０３が設けられ、副可撓薄膜３５に導光されて外部へ出射される光が、このカラーフィルター１０３に透過される。
この光変調素子１０１によれば、副可撓薄膜３５に導光されて外部へ出射される光が、カラーフィルター１０３を透過することにより所定の色に拡散出射され、例えば白色等の単色光源から、任意な色の拡散光が出射可能になる。
【００６８】
次に、本発明に係る平面表示装置の第６実施形態を説明する。
図１２は本発明に係る平面表示装置の第６実施形態を、図１のＡ−Ａ矢視方向で示した断面図である。
この実施形態に用いられる光変調素子１１１は、異なる色に発光する複数の光源である蛍光ランプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられ、それぞれの蛍光ランプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃが独立して点灯制御されるようになっている。
この光変調素子１１１によれば、例えば３色の蛍光ランプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃをそれぞれ独立して点灯制御させることで、個々の光路偏向部５３毎に、同数色の蛍光体或いはカラーフィルターを設けて、複数色の光を出射させる場合に比べ、簡素な出射部構造で複数色の出射光を得ることができる。
【００６９】
次に、本発明に係る平面表示装置の第７実施形態を説明する。
図１３は本発明に係る平面表示装置の第７実施形態を、図１のＡ−Ａ矢視方向で示した断面図である。
この実施形態に用いられる光変調素子１２１は、副可撓薄膜３５に導入された光を、導光路２９側に反射する反射膜１２３が設けられている。従って、この光変調素子１２１では、光が、副可撓薄膜３５の反射膜１２３によって導光路２９側へ反射され、この反射光１２５が導光路２９を透過して、副可撓薄膜３５と対面する導光板２７から出射される。  従って、この光変調素子１２１によれば、導光板２７に蛍光体９３、或いはカラーフィルター１０３を一体形成できるようになり、これらを導光板２７と別体で設ける場合の高精度な位置合わせが不要になる。なお、この場合、導光路２９と、蛍光体９３、或いはカラーフィルター１０３との間には、平坦化層１２７を形成することが好ましい。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る光変調素子の駆動方法は、主可撓薄膜によって、導光体を伝搬する光の透過率を変化させ、副可撓薄膜によって、導光体を伝搬する透過光の光路を偏向させ、導光体から外部へ出射される光を制御するので、光源を点灯させたまま主可撓薄膜を電気機械動作により可動させることで、導光体を伝搬する光を高速変調することができる。この結果、高速変調、アレイ化の不要な安価な光源の使用が可能になる。
【００７１】
本発明に係る光変調素子は、主可撓薄膜によって、導光体を伝搬する光を高速変調するので、複数の導光路に対応させて複数の光源を独立点灯制御可能に設ける必要がなく、信号回路を簡素にすることができる。また、光源をアレイ状に構成し、この光源アレイと導光路とを光学的にカップリングさせる必要もないので、高精度な位置合わせ技術も不要となる。この結果、素子の形成コストが安価となる。そして、この光変調素子を用いた露光装置、表面表示装置においても、光源のアレイ化が不要になり、光源の低コスト化、実装素子の低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る平面表示装置の第１実施形態を示す全体平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１に示す平面表示装置の主可撓薄膜部近傍の拡大断面図である。
【図５】図１の平面表示装置に用いられる光変調素子の製造手順を示す説明図である。
【図６】図１の平面表示装置に用いられる光変調素子の動作を説明する原理図である。
【図７】駆動シーケンスの一例を示す説明図である。
【図８】本発明に係る平面表示装置の第２実施形態の主可撓薄膜部近傍を示す拡大断面図である。
【図９】本発明に係る平面表示装置の第３実施形態を、図１のＡ−Ａ矢視方向で示した断面図である。
【図１０】本発明に係る平面表示装置の第４実施形態を、図１のＡ−Ａ矢視方向で示した断面図である。
【図１１】本発明に係る平面表示装置の第５実施形態を、図１のＡ−Ａ矢視方向で示した断面図である。
【図１２】本発明に係る平面表示装置の第６実施形態を、図１のＡ−Ａ矢視方向で示した断面図である。
【図１３】本発明に係る平面表示装置の第７実施形態を、図１のＡ−Ａ矢視方向で示した断面図である。
【図１４】従来の平面表示装置の一部分を切り欠いた斜視図である。
【図１５】図１４に示した平面表示装置の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
２１  平面表示装置
２３  蛍光ランプ（光源）
２７  導光板（導光体）
２９  導光路（光導波路）
３３  主可撓薄膜
３５  副可撓薄膜
３６  光変調素子
３７  第１の電極
４３  第２の電極
４５  第３の電極
５１  吸収体
７３  反射膜
９３  蛍光体
１０３  カラーフィルター
１２３  反射膜
【図１】
0004460732.tif 000002
【図２】
0004460732.tif 000003
【図３】
0004460732.tif 000004
【図４】
0004460732.tif 000005
【図５】
0004460732.tif 000006
【図６】
0004460732.tif 000007
【図７】
0004460732.tif 000008
【図８】
0004460732.tif 000009
【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１５】
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