JPH08504969A

JPH08504969A - 単一絵素によるフルカラー表示が可能な反射光又は透過光を用いる回折表示装置

Info

Publication number: JPH08504969A
Application number: JP7504604A
Authority: JP
Inventors: オドナー，ジェファーソン，イー; スミス，ダニエル，ジェイ; バット，シャイレッシュ，エス; カレン，ドナルド，エル; ワッソン，ケン，ジー
Original assignee: ラックオフ・ディスプレー・コーポレイション
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 1996-05-28
Anticipated expiration: 2019-02-09
Also published as: RU95111128A; DE69431343D1; US5613022A; KR100350204B1; DE69431343T2; EP0670051B1; CA2144996C; RU2143716C1; EP0670051A1; JP3494301B2; IL110333A0; CN1112375A; IL110333A; WO1995002838A1; CN1045822C; EP0670051A4; AU676603B2; AU7471594A; KR950703745A; ATE224065T1

Abstract

(57)【要約】グラフィック等の表示のために適した回折表示装置を提供する発明である。表示装置は電源に接続され電流を与えられることにより選択的に動かされるフィルムの如き要素（１３８）に例えばエンボス加工により形成されることによって担持された回折模様（１３２）により構成される。前記要素（１３８）が動くとその回折模様（１３２）からの回折光線による表示が生ずる。前記要素を構成するフィルムとしては公知の電気作動式、圧電式、電歪式、電動式、静電式フィルム、磁気作動式フィルムが用いられてよい。いずれの場合にもフィルムは回折模様（１３２）を担持し、励起されることにより動いて回折された光を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】単一絵素によるフルカラー表示が可能な反射光又は透過光を用いる回折表示装置発明の背景本発明は表示装置に係り、特に新規な回折技術により各絵素がフルレンジの回折波長（即ちフルレンジのカラー）を表示する反射式又は透過式の回折表示装置に係る。本技術は例えばバイモルフ或いはこれと同等の要素を用いるグラフィック表示に十分適用可能である。バイモルフは２枚の圧電フィルムを互いに貼り合わせ、それに適当な極性の電界をかける電極を取付け、これによって電歪を起こさせるようにしたものである。この場合電歪はフィルムの表面に沿う方向の伸縮であったり或いは二つのフィルムが伸縮を逆にすることによる平面状態からの撓みであるようにすることができる。米国特許第４３３１９７２号には一対の透明材よりなる要素であって、各々が光の周期性に対応する回折格子を有し、それらが互いに平行に向き合わされている如き一対の要素を有する光弁が提案されている。この米国特許に於てはかかる光弁はバイグレートと称されている。このバイグレートを通る光の伝送は格子線に垂直な方向に於ける一対の格子の相対的位置に依存する。格子の一つはポリビニリデンフロライドのバイモルフフィルムにエンボス加工により形成され、それに電圧をかけることにより移動されてよい。こうしてフィルムにかける電気信号に応答して一方を他方に対して移動させることにより零回折即ち光伝送状態を非伝送と完全伝送との間で任意の伝送状態に制御することができる。カラー表示、例えばシアン、マゼンタ、イエローの表示を行うべく三つの異なる色の制御を達成するためには重合された三つの異るバイグレート光弁が用いられる。米国特許第５０６７８２９号には電圧をかけることにより曲がる光透過性の弾性材に光線を通すことにより光線の方向を制御することが提案されている。この場合該光透過性弾性材はそれが曲がること即ち変形することによりその表面に対する光線の入射角を変化させるものである。米国特許第５０５２７７７号には光の連結をオンオフするシャッタとしてバイモルフを用いることが記載されている。かかるバイモルフシャッタを用いることにより光ファイバを経て伝送される如き光線が観察者に到達するか否かを制御することができ、これによってグラフィック表示を生成する。米国特許第４２７４１０１号には圧電式バイモルフによる焦点距離振動装置を用いるレーザレコーダが開示されている。米国特許第５１２６８３６号には白色光源が発する光線がそれを三原色に分解する複数の二色鏡に照射され、ここで反射された各原色光線は圧電結晶の如きものであってよい三つの変形可能な反射面へ導かれ、その非反射性表面に設けられたスリットを経て各光線が再び反射され、これによって各光線の強さが修正されるようになったテレビ表示装置が提案されている。米国特許第４４１５２２８号には米国特許４２３４２４５号と同様にバイモルフ光弁が提案されている。その他にＳｔｅｉｎ，ｅｔａｌ.，“ＡＤｉｓｐｌａy ＢａｓｅｄｏｎＳｗｉｔｃｈａｂｌｅＺｅｒｏＯｒｄｅｒＤ１ｆｆｒａｃｔｉｏｎＧｒａｔｉｎｇＬｉｇｈｔＶａｌｖｅｓ”，ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＤｉｓｐｌａｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ，ＳＰＩｖｏｌ．５２６，１０５−１１２（１９８５）には、部分的に照準された光源により裏から光を当てられたアドレス可能な線のマトリックスを有する光弁を用いた平板表示装置が提案されている。この表示装置の基本絵素は二つの整合された伝送位相格子による零位回折に基づく光スイッチである。その光伝送は格子の半分だけ一方の格子を他方の格子に対し機械的にずらせることにより変調される。この目的のためにバイモルフが用いられている。最後に、Ｇａｌｅ，ｅｔａｌ.，“ＤｉｆｆｒａｃｔｉｖｅＤｉｆｆｕｓｅｒｓｆｏｒＤｉｓｐｌａｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，ＣｕｒｒｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＰｈｅｎｏｍｅｎａ，ＳＰＩＥｖｏｌ．６７９，１６５−１６８（１９８６）にはディフューザがレーザビームライティング技術により構成された表示装置のための回折光学ディフューザが提案されている。以上の先行技術はグラフィック表示を与えるべく或る程度まで機能するものであるが、この種の表示を経済的に又実用的にするにはより一層の発展が望まれ、特に大量生産に適し又複雑なグラフィック表示を提供すべく完全にアドレス可能にする発展が望まれる。発明の概要本発明はグラフィック表示等を行うのに適した回折式表示装置を提供することである。広義に言えば、本発明による新規な表示装置はフィルム或いはフィルム要素（例えばエンボス加工されたフィルム）により担持された回折模様が該フィルムに接続されたエネルギ源よりのエネルギによって動かされることにより作動するものである。電気作動式のフィルムは、例えば圧電フィルム、電歪フィルム、電動式フィルム、静電式フィルムの如くこの技術分野に於ては公知である。又この技術分野に於ては電磁作動式フィルムも公知である。これらのフィルムは何れも回折模様を担持することができ又動かされることによって回折光線を生ずることができる。一つの好ましいフィルムはそれを運動させるためのエネルギ源に接続された電歪フィルムである、エンボス加工されたフィルムの運動はエンボス模様により回折された光を用いて表示を生成する。複数層の電歪フィルムが一つのバイモルフ要素に形成され、このバイモルフ要素が本発明による新規な表示装置を形成するための回折模様を担持するのが好ましい。電歪フィルムは単独にて用いられてもよい。電歪フィルムは弾性材であるのが好ましく、電源装置等により運動させられた後には最初の位置に戻るようになっているのが好ましい。圧電回折表示装置の一つの実施例は透過回折式表示装置である。この表示装置は外面と内面とを有する外側の透明な構成部材を含んでおり、この部材はその内面への反射エネルギの入射を制限する。個々のレンズ要素は外面と内面とを有し、前記の剛固な透明部材に近接して配置されている。外面と内面とを有する剛固な不透明スペーサが設けられており、該スペーサは前記の個々のレンズ要素と整合した開口を有し、前記レンズ要素の内面に近接して配置されている。個々の透明のバイモルフ要素が前記の剛固な不透明スペーサの開口に整合して設けられており、これらの個々のバイモルフ要素は内面と前記スペーサの開口に近接して配置されたエネルギ回折型の外面とを有しており、このエネルギ回折面は該バイモルフ要素が弛緩状態にあるときそれを通過するエネルギを回折する回折格子を有している。個々のバイモルフ要素は選択的に励起状態とされるべく電源に接続されており、該バイモルフ要素はそれが弛緩状態にあるときその位置より物理的に偏倚している。バイモルフ要素は励起されるとそれを通過するエネルギを異なる態様に回折する。かくして回折格子を通過するエネルギは回折され、前記開口及び前記レンズ要素を通って導かれ、回折されたエネルギは前記剛固な透明部材の外面上に収斂される。他の一つの圧電フィルムの実施例は反射式の回折表示装置である。この表示装置は外面と内面とを有する剛固な透明の外側部材を含んでいる。この外側部材はその外面に照射されたエネルギを通過させるがその外面に照射される反射光を制限し、例えばそのド側は被覆されている。個々のレンズ要素は見かけの外面と内面とを有し、前記の剛固な透明の外側部材に近接して配置されている。このレンズ要素は前記外側透明剛性部材を通過しその見かけの外面より入射するエネルギを前記の外側の透明な構成部材上へ収斂させ、このエネルギは次いで反射されてレンズを通過する。外面と内面とを有する剛固な不透明スペーサが設けられており、該スペーサは前記の個々のレンズと整合する開口を有し、前記レンズ要素の見かけの内面に近接して配置されている。前記剛固な透明スペーサの開口に整合してバイモルフ要素が設けられている。このバイモルフ要素は前記スペーサの開口に近接した外側のエネルギ反射面を有し、該エネルギ反射面は該バイモルフ要素が弛緩状態にあるときその外面に照射された選択的に回折されたエネルギの反射を許す回折格子を有している。このバイモルフ要素は選択的に励起された状態を生ずべく電源に接続されており、該バイモルフ要素は弛緩状態にあるときその位置より物理的に偏倚している。該バイモルフ要素はそれが励起された状態にあるときその外面へ照射された異なる回折エネルギを反射させる。かくして前記の外側の剛固な透明部材上へ照射されたエネルギはそれを通過し、前記開口を経て導かれて前記回折格子上へ照射される。選択されたエネルギは次いで前記回折格子より反射され、前記開口を通り、前記レンズ要素を通って該レンズ要素により前記の外側透明剛性部材の外面上へ収斂される。あるいは又、ホログラフ回折要素（ＨＤＥ）か拡散面上へその前方の近い距離にスペクトル的に純粋な収斂された実像を反射により又は透過により形成するような独特の幾何学形状に作られる。このホログラムの構造のための独特の幾何学は自己収斂型の絵素を与える。かくして参照ビームが共役方向（反対側より光源へ向かう方向）にＨＤＥに照射されると、スリット（例えば不透明スペーサの開口）の実像がＨＤＥより距離ｄ₁のところに再構築される。ＨＤＥは回折模様と運動力（例えば回折模様を有するバイモルフ）を含んでおり、剛固な透明部材より距離ｄ₁のところに置かれる。再構築されたビームがＨＤＥに照射されると、照射角に応じてスリットのカラー像が剛固な透明部材上に観察者から見えるような拡散ドットとして照射される。ＨＤＥが曲げられると、照射角が変化し、投射される色が変化する。ＨＤＥのマトリックスにより個々のカラー絵素の表示が行われる。選択されるエネルギ或いはエネルギの波長は赤外線より紫外線に至るスペクトル領域内の任意であってよく、特に可視スペクトル領域では各パターン要素として例えば圧電要素と開口とレンズ要素とを組合せることにより単一の絵素にてフルカラー表示を行うことができる。更にかかる要素は各々別個にアドレス可能であり、従ってそのような要素のマトリックスにより静的或いは動的グラフィック表示を生成することができる。回折格子はホログラフ式にすることができ、レンズ要素も同様である。本発明の表示装置を構成する好ましい方法も開示されている。それは種々の大きさのディスプレイを構成すべく相互に接続される表示モジュールを製造することを含んでいる。他の一つの実施例は面からの撓みを与える磁気的モーメントアクチュエータを用いる。更に他の一つの実施例は面からの偏倚を与えるために磁界中に直角に置かれる導電体に作用する力を用いる。本発明の一つの利点は前記要素が弛緩位置と励起位置との間で物理的に偏倚することを除き何らの運動部分を有しない回折表示装置が得られることである。また他の一つの利点は回折表示装置の構造が簡単であり、それにも拘らず華麗な色を与えることである。本発明の更に他の一つの利点はグラフィック表示のための単一でフルカラーの絵素を提供することである。更に他の一つの利点は種々の寸法の表示装置を与えるべく回折表示装置がモジュール的に製造されることである。更に他の一つの利点は動的グラフィック表示を与えるようかかる要素のマトリックスに於ける各要素が個別にアドレスできることである。更に他の一つの利点は反射モード或いは透過モードにて表示を生成することができることである。更に他の一つの利点は視角が広い表示装置を与えることである。本発明のその他の利点は以下の実施例についての詳細な説明より明らかであろう。図面の簡単な説明以下に本発明の概念及び利点がよりよく理解されるよう添付の図を参照して本発明を説明する。添付の図に於て、図１は一つのバイモルフ要素を三つの異なる色を生成すべく三つの異なる位置にある状態にて示す側面図、図２Ａ〜２Ｃは一つの固定された反射率を有する物理的構造が如何にして反射率に見かけの変化を生ずるかを示す図、図３Ａ〜３Ｄは透過モードにて作動する回折バイモルフ要素の作動を解図的に示す図、図４Ａ〜４Ｄは透過モードにて作動する回折絵素の作動を解図的に示す図、図５Ａ及び５Ｂは電源に並列或いは直列に接続されたバイモルフ要素を解図的に示す図、図６は昼間或いは夜間の向れかの作動モードにて作動する回折光学要素（ＤＯＥ）を解図的に示す図、図７は反射モードにて作動する本発明による表示装置の部分的断面図、図８は本発明による反射式表示装置を上からみた平面図、図９は反射式或いは透過式作動モードのための本発明による表示装置のバイモルフ要素の一つを示す側面図、図１０は反射式或いは透過式作動モードのためのバイモルフ要素の層を上方から見た部分平面図、図１１は反射式或いは透過式作動モードのための圧電フィルム要素の実施例の側面図、図１２は反射式或いは透過式作動モードのための他の一つのバイモルフ要素の実施例を示す側面図、図１３はＨＤＥの構造を解図的に示す図、図１４は色を表示すべく使用されている図１３のＨＤＥの側面図、図１５は個別のカラー絵素を見るよう開口を通って投射される一対のＨＤＥの側面図、図１６は電歪式或いは磁歪式プランジャ１３４により動かされる端部を有するエンボス加工された要素の側面図、図１７は磁極が弛緩した回折格子の面に平行である永久磁石を用い磁気モーメントの原理により作動するＨＤＥ組立体の側面図、図１８は磁極が弛緩した回折格子の面に垂直である永久磁石を用いて磁気モーメントの原理により作動するＨＤＥ組立体の側面図、図１９は磁極が弛緩した回折格子の面に垂直である永久磁石を用いＦ＝Ｂ×Ｌ ×ｉなる磁力運動原理に基づいて作動するＨＤＥ組立体の側面図、図２０は音声発生手段を付加された図１９のＨＤＥを示す図、図２１は図２０の線２１Ａ−２１Ａによる断面図、図２２は図１７〜１９に示されたＨＤＥ組立体に共通のコイルの平面図である。発明の詳細な説明以下の記述の殆どはその運動によってエネルギを回折させるのに用いられる圧電要素或いはバイモルフ要素についてのものであるが、この記述は本発明を説明するためのものであり、電歪的、電動的、静電的、磁歪的要素も同様に回折格子を担持することができ又入射エネルギを回折させて表示を生成することができることから、本発明を限定するものではない。本発明による新規な回折表示装置の反射作動モードについて言えば、反射的圧電材料の上に回折格子或いは虹型ホログラフ回折格子をエンボス加工することにより広帯域の光源が或る角度にて入射されると特殊な色の回折が生ずる。この圧電材料に電圧がかけられると、該材料は運動を起し、そのため回折格子への入射光の角度が変化する。これによって或る角度にて回折された光線はその波長を変える。或る広帯域の可視光線源に対して（但し本発明は紫外線及び赤外線に対しても同様に適用可能である）、一つの絵素がエンボス加工された圧電材料に加えられる電圧に応じて赤、緑、青の各色を反射することができる。このような機能を行わせるために絵素はホログラフ回折格子がエンボス加工されているバイモルフ材として定義される。色の均一性と広い可視領域を達成するためにこの格子は研摩されたガラス、写真フィルム等のホログラムとされる。回折される色は以下の格子方程式により定まる。 λ＝ｄ（ｓｉｎｉ＋ｓｉｎδ）ここで λ＝回折された光の波長（ミクロン）ｄ＝１サイイクルの格子間隔（ミクロン）ｉ＝面に立てた垂線に対する入射角（゜） δ＝面に立てた垂直線に対する回折角（゜） δ及びｄが固定されていると、波長は１の変化に応じて変化する。図１にはバイモルフ１０上の格子の三つの位置が解図的に示されている。入射光１８が回折格子を有するバイモルフ１０に入射すると、バイモルフが位置１２、１４、１６に位置することに応じて、それより反射される回折光２０はそれぞれ赤、緑、青となる。回折光２０を得るためには光線１８が入射するバイモルフ１０の表面は反射性であり、且つ回折格子を有していなければならない。バイモルフ１０の位置を変えることにより反射された回折エネルギ（即ち色）が制御される。本発明による新規な回折表示装置の透過作動モードについて言えば、ポリビニリデンクロライド（ＰＶＤＦ或いはＰＶＦ₂）の如き光学的に透明な材料が使用可能である。ホログラフ式その他の回折模様がそのような材料に直接エンボス加工されてよい。透過光は格子厚さの変化（バイモルフの曲げや引伸ばしの変化による間隔の変化）に応じて該透明材を横切る屈折率の変化に応じて回折する。この屈折率の変化が図２に示されている。もし格子構造の寸法的変化が光の波長よりも小さいときは、図２Ｃに示されている如く該材料を横切る屈折率は全波長領域に亙って平均の屈折率となる。従って或る定まった屈折率（２３に於ける如く η＝１．２）を有する材料の表面に或る有効変調屈折率（２１に於けるη＝１．４）が生ずる。材料の定まった屈折率が大きい程有効変調深さは大きくできる。この理由から非常に屈折率の高い透明材の薄い層をＰＶＤＦフィルムの頂部に置き、この層にエンボス加工を行って変調深さを増大し、それによって回折効率を高めるのが好ましい。この格子は写真用エマルジョンを用いてエンボス加工的に或いはホログラフ式にフィルムに形成されてよい。ホログラフ式に作られた透過格子に於けるかかる変調機構はホログラフ式に作られた回折模様が負荷される電界の強さに比例して暗い領域と明るい鎮域とを作り出す。この暗い領域と明るい領域とは回折効率を著しく増大させて「フェイズグレーティング」（ｐｈａｓｅｇｒａｔｉｎｇ）と称されているものを作り出す「ブリーチング」（ｂｌｅａｃｈｉｎｇ）と称されているプロセスによりかけられた電界の強さに比例した材料の屈折率の変化に変換される。動きを生じさせるためには電界は導電性のバイモルフ要素を横切ってかけられなければならない。この導電性はバイモルフの両側にそれぞれ薄い透明の導電性のフィルムの層を設けることにより達成される。（このために容易に得られる材料はＴｉＯ₂或いはインジウムとすずの酸化物である。或る定まった広い帯域の光源よりこの格子への照射が行われると、光の或る色が上述の格子式に応じて或る角度にて回折される。その結果照射を受けたバイモルフは図３及び図４に示されている如くかけられた電圧に比例した発光スペクトルによる色を呈する。図３Ａ−３Ｄに於て光源２５はそれぞれ電源２７ａ〜２７ｄに接続されたバイモルフ２９へ光を照射する。図３Ａに於てバイモルフ２９に何らのバイアス電圧がかけられていないときには、バイモルフ２９は適当な広帯域の光源である光源２５より照射された光エネルギを緑の光が通過するように回折する。図３Ｂに於ては電源装置２７ｂが或る与えられた電圧を発生するとき、バイモルフ２９は位置３１へ曲がり、光源からの光エネルギは赤色光を生ずるよう透過回折される。図３Ｃに於ては電源装置２７ｃが或る与えられた電圧を生ずるときバイモルフ２９は位置３３へ曲がり、光源からの光エネルギは青色光を生ずるよう透過回折される。図３Ｄに於ては電源装置２７ｄが或る与えられた電圧を生ずるとき、バイモルフ２９は位置３５或いは３７へ曲がり、光源からの光エネルギは可視スペクトルを視野外へ透過回折し、可視光の通過を阻止する。図４Ａ〜Ｄには図３Ａ〜３Ｄに示されている構成に加えてバイモルフ２９の出口側に方向性のある拡散表面３９ａとホログラフ光要素（ホログラフレンズ）３９ｂが配置され、バイモルフ２９により回折された光エネルギの有効な明るさを増大させる構造を含む同様の回折透過バイモルフ装置が示されている。ここでバイモルフ要素の詳細について見ると、ＰＶＤＦ或いは他の圧電フレームの単一層がそれに電界がかけられるとき少量変形するようになっている。この変形は二つの圧電フィルムが接着剤等により貼り合されたバイモルフ構造を用いることにより非常に高い増幅率にて増幅され得る。励起電圧がかけられると、一方の層は伸び、他方の層は縮むので、その結果バイモルフは単一の構造体として曲がる。かかるバイモルフの運動増幅率は概略その厚さに対するその長さの比に等しい。従って例えば５ミクロン厚さのＰＶＤＦバイモルフを用いることによって数千倍の増幅率を容易に得ることができる。かくして簡単なバイモルフ構造により低摩擦損失にて大きな曲げ運動を生ずることができる。実験と解析によれば、横方向の偏倚はかけられる電界と荷重とに線型的に関連することが見出されている。この偏倚と発生される力とバイモルフの電圧出力とを支配する方程式は以下の通りである。ここでＶ＝負荷電圧（ボルト）Ｆ＝発生力（ニュートン） Δｘ＝偏倚（メートル）Ｌ，ｔ，ｗ＝各々フィルムの長さ，厚さ，幅（メートル）Ｙ＝フィルムのヤング率（ＰＶＤＦの場合２×１０⁹Ｎ／ｍ²）ｄ₃₁，ｇ₃₁＝各々圧電歪及び圧電応力バイモルフは等軸的に方向づけられたＰＶＤＦ等のフィルムの表面に二つの異る層構造即ち並列と直列に導電性材料（例えばアルミニウムインク）にて金属被覆を施したもの（但し反射モードの場合）より構成される。図５Ａ及び５Ｂはそれぞれ並列接続層及び直列接続層を示しており、これは電圧源Ｖｉに対する電気接続の違いである。バイモルフ要素４１はそれに貼り合され或いは固定された導電性の層４３及び４５を有している。図５Ａに示されている並列重合に於ては、バイモルフ４１の二つのフィルムは同じ方向に張られており、これによってより高い力を生ずるが先端に於ける偏倚Δｘは小さい。図５Ｂに示されている直列重合に於ては、バイモルフ４１の二つのフィルムは互いに反対方向に張られており、これによって生ずる力は低いが自由端部に於ける偏倚Δｘは増大する。バイモルフに関するより詳細な情報は以下の資料より得られるであろう。Ｔｏｄａ，ｅｔａｌ.，“ＬａｒｇｅＡｒｅａＤｉｓｐｌａｙＥｌｅｍｅｎｔＵｓｉｎｇＰＦＶ₂ ＢｉｍｏｒｐｈＷｉｔｈＤｏｕｂｌｅ −ＳｕｐｐｏｒｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅ”，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，１９８０，Ｖｏｌ．２３，ｐｐ１１５−１２０；Ｔｏｄａ，ｅｔａｌ.，“ＬａｒｇｅＡｒｅａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅＬｉｇｈｔＳｈｕｔｔｅｒＡｒｒａｙＵｓｉｎｇＰＦＶ₂ ＢｉｍｏｒｐｈＶａｎｅｓ”，ｉｂｉｄａｔｐｐ１２１−１２４；Ｌｉｎｖｉｌｌ，“ＰＦＶ₂ Ｍｏｄｅｌｓ，ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄＤｅｖｉｃｅｓ”，ｉｄａｔＶｏｌ．２８，ｐｐ．２９１−２９６；Ｎｅｇｒａｎ，ｅｔａｌ.，“ＡＣ１ｕｅｔｏｔｈｅＯｒｉｇｉｎｏｆＰｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｉｎＰＦＶ₂ ＦｒｏｍｔｈｅＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＢｅｈａｖｉｏｒ”，ｉｂｉｄａｔｐ２９９；Ｗｉｌｌｉｓ，ｅｔａｌ.，“ＴｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ−Ｆｉｅｌｄ−ＩｎｄｕｃｅｄＬａｙｅｒＤｅｆｅｃｔｓｉｎＳｕｒｆａｃｅ−ＳｔａｂｉｌｉｚｅｄＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐ１ａy Ｃｅ１１ｓ”，ＳＩＤ９０Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐｌ１４−１１６；Ｋｉｓｔｎｅｒ，ｅｔａｌ.，“ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆａＳｍａｌｌＷｅａｒａｂｌｅＤｉｓｐ１ａｙ”，ｉｂｉｄａｔｐｐ１３６−１３９；及びＲｅｉｎｋｅ，“ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙＤｉｓｐｌａｙ／ＤｒｉｖｅＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓＵｓｉｎｇＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣＡＩＳ：（ＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＡｄｈｅｓｉｖｅＩｎｅｒｃｏｎｎｅｃｔＳｙｓｔｅｍ）”，ＳＰＩＥＶｏｌ．１０８０，ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｐｈｙｓｓｉｃｓ，ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（１９８０）。ホログラム或いは回折格子は一つのマトリックス或いは数列のバイモルフに於ける共通の下地の一方の側に接着された金属層等にエンボス加工により形成される。かかる金属層はバイモルフが反射式のものであるか透過式のものであるかに応じて例えば高い反射率を有するアルミニウムの如き反射式のもの或いは例えばＴｉＯ₂、インジウムすず酸化物等の如く透過性であってよい。或いは又ホログラム或いは回折格子はバイモルフに透明の接着剤にて貼り付けられた例えばＭｙｌａｒ（登録商標）ポリエステルの如き透明のフィルムにエンボス加工されてもよい。ホログラフィックレンズは従来の光学系にて使用されている反射でなく回折によって光の波長を修正することにより作動する特性を有する特定の型のホログラフ光学要素（ＨＯＥ）或いは回折光学要素（ＤＯＥ）である。換言すれば、従来の光学系に於て光線が反射率の連続的に変化する顕微鏡的変化により曲げられていたのに対し、顕微鏡的空間にて変化する明暗領域にて波面を回折することにより或いは反射率を空間的に変えることにより波面が逸らされ或いは引伸ばされる。回折光学系はより軽く、より小さく、より安価に製造できるという利点を有しており、従来の光学系によっては不可能である要領にて波面を修正することができる。しかし回折光学系は造影の用途に対しては従来の工学系に比してより激しい色収差を生ずるという欠点を有する。本発明による回折表示装置には造影は必要とされないのでこの欠点は問題とはならない。ここに記載された上記のＤＯＥは或る特定の角度或いは選択された一群の角度を以て照射される平行化された光を集め、それを一つの焦点に集める。そして同じくここに記載されたバイモルフ要素（以下に記述される図７のバイモルフ５０）と連結されたＤＯＥの焦点は剛固な透明部材２２（図７）の表面２４（図７）上にある。図６に解図的に示されている如く、昼時間の参照ビーム４７はＨＯＥ／ＤＯＥ４９に照射されると焦点５１に集められ、夜時間参照ビーム５３はＨＯＥ／ＤＯＥ４９に照射されると同じく焦点５１に集められる。より詳細な情報は以下の文献により得られるであろう。Ｈａｙｆｏｒｄ，“ＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃＯｐｔｉｃａｌＥ１ｅｍｅｎｔｓ”，ＰｈｏｔｏｎｉｃｓＳｐｅｃｔｒａ，ｐｐ７７−７９（Ａｐｒｉｌ１９８２）；及びＦａｎ，ｅｔａ１.,“ＣｏｌｏｒＣｏｄｉｎｇＲｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＴｗｏ−ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＯｂｊｅｃｔｓｗｉｔｈＲａｉｎｂｏｗＨｏｌｏｇｒａｐｈｙ”，ＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｃｔｏｂｅｒ１９９１，Ｖｏｌ．Ｎｏ．３０，Ｎｏ．１０，１６２５−１６２８）。図７〜図１２に関連して記述されている反射回折技術を用いるよう容易に作られる表示装置に関してまず図７を参照して説明する。これより以下に残る本発明の説明の殆どは太陽光或いはそれと同等の光が照射される場合についてであり、ここで本発明による反射型のグラフィック表示装置は単一の絵素にてフルカラーを発生する性能を呈する。しかしかかる記述は本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。何故ならば、ここに記述される本発明による表示装置によって紫外及び赤外領域のスペクトルに於ける不可視波長エネルギを用いること及び本発明を透過型にて実施することもできるからである。特に図７について見ると、２２は外側の剛固な透明部材であり、これにはガラスが最も適しているが、透明プラスチック或いはセラミックが必要に応じて用いられてよい。透明部材２２の剛性は表示装置全体を剛固にする上で有効である。光２６が照射される外側の表面２４はこれ迄非線型被覆にて覆われていた。かかる非線型被覆は光２６を剛固な透明部材２２に通過せしめるが、内側表面２８に当る反射光が部材２２内へ侵入し表面２４にて反射する場合には、該光は減衰される。絵素３０として示されている如く、絵素情報が生成されるのはこの表面２４に於てである。フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）の如き非線型被覆はこの技術分野に於ては周知である。ガラス２２の内面２８に隣接してレンズ要素３２〜３８として示されている個々のレンズ要素のマトリックスが設けられている。図には四つのレンズ要素のみが示されており又詳細な説明はレンズ要素３２についてのみ行われるが、これらのレンズ要素は製造されるべき個々の表示装置に要求される適当な寸法と密度の個々のレンズ要素のマトリックスを代表するものである。レンズ要素３２〜３８は層４０に於けるホログラフィックレンズとして作られているのが好ましい。各レンズ要素はそれが入射光を集めそれをバイモルフ要素上に収斂させ、次いで反射された光のうちの選択されたものを絵素３０を構成する剛固な板部材２２の外側表面２４に収斂させなければならないので複合レンズでなければならない。そのようなホログラフィックレンズの形成に関する記述は例えばＴｈｅＳＰＩＥＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＤｉｒｅｃｔｏｒｙ＆ＲｅｓｏｕｒｃｅＧｕｉｄｅ，Ｔｈe ＳｏｃｉｅｔｙｏｆＰｈｏｔｏ−ＯｐｔｉｃａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｂｅｌｌｉｎｇｈａｍ，ＷＡ（１９９３）に見出されよう。商業的に得られる非ホログラフィックレンズ要素としてはＣｏｒｎｉｇＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｃｏｒｎｉｇ，ＮｅｗＹｏｒｋ）にて販売されているＳＭＩＬＥ（登録商標）なる球形ミクロ格子レンズ、及びＡｄａｐｔｉｖＯｐｔｉｃｓＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ，ＩＮＣ．（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｍａｓｓ．）より販売されているＭｏｎｏｌｉｔｈｉｃＬｅｎｓｌｅｔＭｏｄｕｌｅｓがある。ガラス部材２２及びレンズ要素組立体４０はそれらの縁にて押圧状態となるよう保持されてよいが、これらの層の間に空気の澱み空間が残らないことが好ましい。従って空気の澱み空間を埋めこれらの層を互いに正しい関係に維持すべく部材２２と層４０の間には図には示されていないが接着剤の層が設けられるのが好ましい。この接着剤はこの装置に受入れられて表示装置により反射される波長のエネルギに対して透明でなければならない。かかる接着剤としては紫外線にて硬化する接着剤が便利である。かかる接着剤は容易に透明にでき、室温にて速やかに硬化し、しかも市中にて容易に入手できる。かかる接着剤を構成する代表的な成分には例えばアクリル酸及びメタクリル酸の低位アルキルエステル或いはポリマ或いはそのプリポリマの如き反応性のビニールモノマが含まれる。光重合に特に適したビニーロモノマには例えばメチールメタクリレート、エチールメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、これらに対応するハイドロキシアクリレート、例えばハイドロキシエチールアクリレート、ハイドロキシプロピルアクリレート、ハイドロキシエチールヘキシールアクリレート、又グリコールアクリレート、例えばエチレングリコールジメタクリレート、ヘキサメチレングリコールジメタクリレート、アリールアクリレート、例えはアリールメタクリレート、ジアリールメタクリレート、エポキシアクリレート、例えばグリシジールメタクリレート、アミノプラストアクリレート、例えばメラミンアクリレートが含まれる。他の成分にはジアジールフタレート、ビニールアセテート、ビニールハライド、ビニリゼンハライド、Ｎ− ビニールピロレイドン、アミド、例えばメチルアクリルアミド、アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、ブタジエン、スチレン、ビニールトルエン等及びそれらの混合物が含まれる。特に好ましい紫外線硬化成分にはアクリル酸、ハイドロキシエチールアクリレート、２−エチールヘキシールアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリルプロポキシトリアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレンオキサイド、ポビニールアセテートが含まれる。この技術の分野に於ける当業者には明らかな通り広範囲の種々の添加物がかかる接着剤の形成に用いられてよい。紫外線の存在の下で硬化を達成するための接着剤の形成に使用されるモノマー或いはプレポリマーには紫外線光硬化剤或いは感光剤が混ぜ合されてよい。有用な紫外線感光剤或いは光硬化剤には米国特許第３８２７９５７号に開示されている如きハロゲン化されたポリニュークリアケトン、アルキルフェノンより選択され有機カルボン酸化合物、ベンゾフェノン、米国特許第３７５９８０７号に開示されている如きトリクロロ融解環状化合物が含まれる。また有用な紫外線感光剤には米国特許第３９２７９５９号に開示されている如きカルボン酸フェニールニュークリアスルフォニル塩化物が含まれる。典型的には少なくとも０．５重量％、好ましくは約１〜５重量％の紫外線感光剤が他の成分に添加され完全に混合されるか或いは液体成分に分散された状態にて添加される。最後にホログラフィックレンズ要素に関しては、かかるレンズ要素は充填効率を最大にすべく上方から見て正方形であるのが好ましいが、その形状は任意であってよい。次の構成要素は剛固な不透明スペーサ４２である。これは外側表面４４と内側表面４６とを有する。スペーサ４２は個々のレンズ要素３２〜３８のマトリックスと整合した開口のマトリックスを有しており、その上面４４は層４０に隣接している。スペーサ４２も又部材２２と同じく表示装置に構造的安定性を与えるべく剛固に作られている。スペーサ４２は金属（例えばアルミニウム）、セラミック、ポリマー材、その他任意の表示装置上に照射されるエネルギの波長に対して不透明となる材料にて作られてよい。開口、例えば開口４８、はスペーサ４２にあけられた孔であってよいが、スペーサ４２の不透明領域と同じ組成或いは異る組成の透明材により形成された部分であってもよい。図８は本発明による表示装置を見たときに見えるであろう開口の配置を示している。これらの開口（従って絵素）の寸法、密度及び配列は表示装置の製造者によって決められてよい。次に剛固な不透明スペーサの開口と整合した個別のバイモルフ要素のマトリックスについて説明する。図７に於てバイモルフは５０〜５８として示されている。特にバイモルフ要素５０について見ると、これは開口４８と整合しており、従ってまたレンズ要素３２とも整合している。開口４８はレンズ３２により導かれてバイモルフ要素５０へ照射される光を制限し、レンズ３２により導かれた光がバイモルフ要素のマトリックスに於ける他のいずれのバイモルフ要素にも照射されないようにしている。バイモルフ要素５０は図９及び図１０により詳細に示されている。図９について見ると、バイモルフ５０は圧電層６０及び６２により構成されている。圧電層６０の上面は連続した金属の層６４により被覆されており、この金属層はリード線６８により地面６６に接続されているのが好ましく、この金属層に回折模様６５が形成されている。図１０について見ると、層７６はバイモルフ５０、５２、７８の外面を全て含む層であり、金属その他の導電性材料にて全体が被覆されている。圧電層６２はその外面が個別の金属層７０により被覆されており、これらの金属層はリード線７４により電圧源７２に接続されている。図１０に於てバイモルフ５０、５２、７８はそれぞれその底面のみ金属化されている。図１０は又連続したバイモルフシート７６より直交する三辺がダイカットされることにより残る一辺にてシート７６に繋がった長方形のバイモルフ５０、５２、７８によって如何にバイモルフ要素の配列が形成されるかを示している。かかる構成により各バイモルフ要素は図９にて仮想線により示されている位置へ偏倚することができる。但し図１０に示されている幾何学的構造は単に説明のためのものである。他の幾何学的構造も容易に考えられよう。更に図１１についてると、図示の如く圧電フィルム要素１００はそれにかけられる電圧によって面に沿って伸縮し、それによって回折模様６５の有効間隔が変えられるようになっている。このために図１２に示されている如く透明の層６４がエンボス加工により回折格子６４を形成されている。図１０に示されているバイモルフ層７６とそこに形成された個別のバイモルフ要素５０〜５８の下には図７に示されている如くプリント配線ボード（ＰＷＢ）即ち配線ボード８０が配置されている。この配線ボードはバイモルフの金属化された層７０より延在するリード線７４及び８４〜８８に接続されている。ＰＷＢ８０は適当に多層化されたプリント配線ボードであってよく、各バイモルフ要素の各々を個別にアドレスさせるようにしている。個別のバイモルフ要素或いは層７６の金属化は金属貼着技術、液体塗装技術等により形成されてよい。尚そのような金属化が行われたバイモルフフィルムはＡＭＰＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，ＶａｌｌｅｙＦｏｒｇｅ，ＰＡより販売されているＫＹＮＡＲ（登録商標）圧電フィルム（ポリビニリデンフロライドフィルム）として商業的に入手可能である。再び図７、図９及び図１１について見ると、ガラス板２２上に照射された光２６はレンズ要素３２を通過し、これによって光は開口４８を通してバイモルフ５０へ向かう方向へ導かれる。バイモルフ要素５０に或る正の電圧がかけられると、バイモルフ要素５０は図９に於て矢印９０により示されている如く仮想線にて示されて位置へ向けて上方へ偏倚する。或いは図１１に示されている如くバイモルフ要素１００は電圧を負荷されることにより伸びてもよい。或る選択された帯域の光（例えば赤）はこれによって金属層６４により反射されて開口４８を通りレンズ要素３２へ向かうであろう。レンズ要素３２はここで該赤色光をガラス板２２の上面へ向けて収斂させ、その被覆が面２４上に於ける赤色光を減衰させ、赤色絵素３０を生成する。バイモルフ要素５０が負の電圧の負荷により下方へ偏倚すると、青色光が生成され、バイモルフ要素が弛緩状態にあるときには緑色光が形成されることが理解されよう。但し上記の電圧と色の選択は単に説明のためのものである。又バイモルフ要素５０は光を全く反射せず従ってバイモルフ要素５０がシャッタとして作動する位置へも移動され得ることも理解されよう。各バイモルフ要素を個別にアドレスすることにより異なる色の絵素が静的或いは動的グラフィック表示装置を与える要領にて生成される。金属層６４及び７０が透明とされることにより図９及び１２の組立体は透過型の装置として作動することができ、この場合透過性の金属層７０上へ或る角度にて照射された光線はバイモルフ要素５０を通過し、回折模様６５により回折され、上記の如く或る所定の色を生成する。図７〜図１２に示された構造に代わる他の一つの実施例によれば、焦点を結ばせる機能をホログラフ回折要素（ＨＤＥ）に組込むことにより図６に示すＨＯＥ／ＤＯＥ４９を省略することができる。かかる実施例が図１３〜図１５に示されている。ＨＤＥは収斂されたスペクトル的に純粋な実像をそれより僅か手前の位置にてディフューザ面上に反射し或いは伝送するよう独特の幾何学構造に作られている。図１３は「自動的に収斂する」絵素を与えるホログラフ構造のための独特の幾何学構造を示す。平行化され或いは僅かに先細となる参照ビーム１０４がホログラフィックプレート１０６上にそれに立てた垂線（仮想線にて示す）に対し角度θにて照射される。対象ビーム１０８はレンズ１１０によりガラス要素１１２上に収斂される。ガラス要素１１２の背後には板１１４が配置されており、この板にスリット１１６が設けられており、このスリットを対象ビーム１０８が通過する。対象ビーム１０８はスリット１１６を通過し、末広状に拡がって一つの絵素上に照射され、参照ビーム１０４と干渉し、ホログラフを形成してフィルム１０６上に記録される。スリット１１６の目的は再構築されたビームをスペクトル的に分離させることである。球面レンズ１１０の目的は各スペクトルカラーを一点に集中させることである。フィルム１０６と板１１４の間の距離ｄ₁は数センチメートル或いはそれ以下であってよく、スリット１１６は約２〜５ｃｍの幅であってよい。参照ビームが共役方向（反対側より元の光源へ向かう方向）に展開されたフィルム１０６上へ照射されると、スリットの実像がフィルム１０６から距離ｄ₁のところに再構築される。図１４は三つの原色の再構築が通過型の作動（図３Ａ〜図３Ｄ参照）を行うバイモルフ要素５０（図９参照）によってフィルム１０６の運動に伴って如何に達成されるかを示す。回折模様を有し図９に示されている如き回折模様を有するバイモルフの如き移動力源を備えた板１１４がガラス板１１８より距離ｄ₁の位置に配置される。再構築ビーム１２０が板１１４に照射されると、その角度によってスリット１１６のカラー影像が拡散ドットとしてガラス板１１８上に投影され、観察者１２２より見える。板１１４が曲がると、照射角が変化し、投影される色が変化する。図１５に於て不透明の開口板１２４は板１２６及び１２８より距離ｄ₁のところに置かれ、観察者１２２は個々の色付けされた絵素のマトリックスを見ることができる。本発明の実施に有用な他の形式の要素が図１６に示されている。この図に於て要素１３０は回折格子１３２を担持している。プランジャ１３４が枢軸１３６の回りに固定された要素１３０の自由端部に直角的に当接している。プランジヤ１３４はＡＶＸＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＭｙｒｔｌｅＢｅａｃｈ，ＳＣ）より例えばコードＣ０６０２１０Ａ、Ｃ０６０３１５Ａ、Ｃ０６００２ＯＡ、Ｒ０２０３０５Ａ等として商業的に販売されている電歪材より作られてよい。又Ｕｃｈｉｎｏ，ｅｔａｌ.，“Ｒｅｖｉｅｗ：ＥｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅＥｆｆｅｃｔｉｎＰｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓａｎｄｉｔｓＴｒａｎｓｄｕｃｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｊ．Ｍａｔｌｓ．Ｓｃｉ．，１６（１９８１）５６９−５７９を参照されたい。或いは又プランジャ１３４はＥｄｇｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ａｍｅｓ，ＩＡ）より商業的に販売されているＥＴＲＥＭＡＴｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ）（テルビューム，ディスプロシウム及び鉄の合金）の如き磁歪材より作られてよい。更に静電的要素がプランジャ１３４に用いられてもよい。Ｙｏｕｎｓｅ，“ＭｉｒｒｏｒｓｏｎａＣｈｉｐ”，ＩＥＥＥＳｐｅｃｔｒｕｍ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９９３，ｐｐ２７−３１参照。回折格子を偏倚させるためのその他の実施例が図１７〜図２０に示されている。図１７について見ると、フィルム１３８が回折格子１３２を担持している。フィルム１３８の下方に図示の如く正極と負極と対向させた磁石１４０及び１４２が設けられている。これらの磁石は裏板１４４上に着座している。裏板１４４は磁性材であってもなくてもよい（例えば鉄）。要素１３８は磁化可能なコイル１４６（フィルム上に設けられ或いはフィルム内に埋め込まれたコイルの層）を担持している。コイルの軸線はフィルムの面に垂直であり、コイルは例えばテープによる自動接着（ＴＡＢ）により取付けられ、図には示されていないエネルギ源（例えば電源）に接続される。要素１３８は図１７に示されている側部立面図（図の用紙）に垂直に延在する枢動軸線１４８を有する。ここでフィルム１３８のための枢動点は何れかの端部、重心或いは他の任意の場所にあってよく、フィルム１３８はここに図示されている如く回転するものであることが重要である。コイルが励磁されると、磁束線１５０により示されている如く磁石対が形成され、要素１３８はその枢動軸線の周りに回転する。裏板１４４が磁化されると、永久磁石１４０及び１４２の磁界強さが増大され、コイル１４６に作用するトルク（磁気的モーメント）が増大する。かかる技術に関するより詳細な議論は米国特許第５２９５０３１号に見出されよう。只ここで注意されるべきことは、多層の印刷された配線ボード（ＰＣＢ）１５２がフィルム１３８の枢動軸線に対する基部を与え又フィルム要素１３８に於けるコイルの電気的接続を容易にすべくフィルム要素１３８と磁石１４０、１４２の間に挿入されてもよいということである。コイル１４６に作用するトルクは以下の方程式により表される：コイル上のトルクここで θ＝コイル巻線の面と該面に於ける磁束方向の間の角度Ａｍｐｅｒｅ＝コイルの電力（アンペア）Ｔｕｒｎｓ＝コイルの巻回数Ｌ＝コイルの軸線に沿うコイル巻回の長さ（メートル）Ｂ＝コイル巻線に於ける磁束密度（テルサ）図１８について見ると、永久磁石１４０、１４２はフィルム１３８の両端部に配置されている。コイル１４６に作用するトルクは矢印１５４により示されている。ＰＣＢ１５２は図示の場合磁性材である。コイル１４６に作用するトルクは下記の方程式により表わされる。コイル上のトルク Cos θ＝１＝コイル巻線の面と該面に於ける磁束方向の間の角度Ａｍｐｅｒｅ＝コイルの電力（アンペア）Ｔｕｒｎｓ＝コイルの巻回数Ｌ＝コイルの軸線に沿うコイル巻回の長さ（メートル）Ｂ＝コイル巻線に於ける磁束密度（テルサ）図１９に示された実施例は図１８に示されている実施例に類似であるが、只非磁性材のＰＣＢ１５２に代えて鋼製の裏板１４４が用いられている。かかる置換えによって磁束線１５０ａ、１５０ｂが生成されている。コイル１４６に作用する力Ｆは電動力の式により以下の通り表される。Ｆ＝Ｂ×Ｌ×ｉここでＦ＝コイル上の力Ｂ＝コイル巻線に於ける磁束密度（テルサ）Ｌ＝コイルの軸線に沿うコイル巻回の長さ（メートル）コイル１４６上のトルクは枢点には依存しない。コイルの各巻回に対するトルクは以下の式により表わされる。 τ＝Ｆ×ｒ×２ここでｒ＝コイルの各巻回の枢点からの距離Ｆ＝コイル上の力図２０は図１９のＨＤＥにマルチチャンネルのステレオ音響増幅装置を付加したものである。図２０に見られる如く磁束線１５６ａ及び１５６ｂはＨＤＥ１３８の駆動には関与しない。コイル１５８〜１６２を挿入することによりこれらのコイルの領域に於ける磁束線がコイルに於ける電力の方向に対し実質的に直交することが理解されよう。従って力Ｆは図２０に示されている如く磁束及び電流の何れに対しても直交する。この場合にも力は上述の如くＦ＝Ｂ×Ｉ×ｉにて表わされる。従って１個乃至それ以上のサウンドドライブ用コイルがフィルム１６４及び１６６を駆動すべく各絵素に組込まれてよい。これらのフィルムは透明フィルム（ホログラフィックレンズと同じ層でもよい）、ガラス板、或いは別個のフィルム層であってよい。これらのフィルムは一つのサウンドドライバより次のサウンドドライバに電気的に直列に接続された導電体を含んでいる。コイル１５８〜１６２のそれぞれの周りに於ける漏洩磁束１７０〜１７４に注意されたい。かかる漏洩磁束は図２１に示されている如く各々の隣接するサウンドドライバ組立体と関連している。ここで１７８は前のコイルからのものであり、１７６は次のコイルヘ向かうものである。図２２について見ると、ここには図１７〜図２０に示された実施例に使用されてよい頂部と底部のコイルの配列が平面図にて示されている。接点パッド１８０がフィルム１３８の底側にてＰＣＢ１５２に接続されており、また導通管を経てフィルム１３８の頂部側に設けられた図には示されていない他の一つの接点パッドに接続されている。導電性のトレーサ１８２がフィルム１３８の頂部側に設けられており、また導電性トレーサ１８４がフィルム１３８の底部側に設けられていて接点パッド１８０にて終っている。これら二つのトレーサはフィルム１３８の頂部側と底部側とを電気的に接続するための連通管１８６にて終っている。勿論磁気コイル技術による他の実施例が採用されてもよいことは明らかでああろう。例えば図には移動式のコイルが示されているが、かかるコイルは固定式とされ、移動式の磁石がＨＤＥに組込まれてもよい。以上に於ては本発明を実施例について詳細に説明したが、本発明の範囲内にて他に種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者バット，シャイレッシュ，エスアメリカ合衆国 48084 ミシガン州、トロイ、カーツ・ブールヴァード 1847 アパートメント 211 (72)発明者カレン，ドナルド，エルアメリカ合衆国 43235 オハイオ州、コロンバス，チャドウッド・レーン 7184 (72)発明者ワッソン，ケン，ジーアメリカ合衆国 94404 カリフォルニア州、フォスター・シティ、スプラーギュ・レーン 1110

Claims

【特許請求の範囲】１．運動のために励起されるようエネルギ源に接続されたエレメントにより担持された回折模様を有し、前記回折模様の運動によりそれに照射されたエネルギを回折して回折されたエネルギを生成するよう構成された表示装置。２．前記要素はバイモルフ要素である請求の範囲第１項の表示装置。３．前記回折模様は前記バイモルフ要素上にエンボス加工されている請求の範囲第２項の表示装置。４．前記のエンボス加工されたバイモルフ要素は前記回折されたエネルギを反射する請求の範囲第３項の表示装置。５．前記のエンボス加工されたバイモルフ要素は前記の照射エネルギに対して透過性であり前記回折エネルギを生成する請求の範囲第３項の表示装置。６．前記の回折模様は前記バイモルフ要素上に直接エンボス加工されている請求の範囲第３項の表示装置。７．前記回折模様は重ね合されて前記バイモルフ要素を形成するフィルム上にエンボス加工されている請求の範囲第３項の表示装置。８．前記バイモルフ要素は該バイモルフ要素を運動させるための電気的或いは磁気的エネルギ源に接続されている請求の範囲第１項の表示装置。９．前記バイモルフ要素は前記電気的エネルギ源に並列に接続されている請求の範囲第２項の表示装置。１０．前記バイモルフ要素は前記電気的エネルギ源に直列に接続されている請求の範囲第２項の表示装置。１１．前記バイモルフ要素は該バイモルフ要素を運動させるための電気的エネルギ源に接続されている請求の範囲第３項の表示装置。１２．前記バイモルフ要素は前記電気的エネルギ源に並列に接続されている請求の範囲第１１項の表示装置。１３．前記バイモルフ要素は前記電気的エネルギ源に直列に接続されている請求の範囲第１１項の表示装置。１４．請求の範囲第１項の要素のマトリックス。１５．請求の範囲第３項の前記のエンボス加工されたバイモルフ要素のマトリックス。１６．前記バイモルフ要素はポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）の複数の層より形成されている請求の範囲第３項の表示装置。１７．前記要素は枢動軸線と一対の端部とを有し、該端部の各々は電気的に励磁可能なコイルを担持しており、前記コイルは一対の磁石と磁気的に連結されており、前記一対の磁石は前記要素の両端部より隔置されており、前記コイルが励磁されることにより前記要素はその枢動軸線の周りに回転するよう構成されている請求の範囲第１項の表示装置。１８．前記磁石は磁気的背板を経て磁気的に連結されている請求の範囲第１７項の表示装置。１９．前記磁石は前記要素の両端の下方に配置されている請求の範囲第１７項の表示装置。２０．前記磁石は前記要素の両端部に近接して配置されている請求の範囲第１７項の表示装置。２１．前記一対の磁石の少なくとも一方の上にサウンドフィルムが配置されており、他の一つの電気的に励磁されるコイルが前記サウンドフィルムと前記磁石の間に或る方向をなして配置されており、前記他方のコイルに於ける電流によって生じた電動力は前記サウンドフィルムに対して実質的に直角方向であり、前記他方のコイルが励磁されることにより前記サウンドフィルムが振動して音を発生するよう構成された請求の範囲第２０項の表示装置。２２．透過式回折表示装置にして、（ａ）外面と内面とを有し該内面に入射する反射エネルギを制限する外側の剛固な透明部材と、（ｂ）見かけの外面と内面とを有し前記の剛固な透明部材に近接して設けられた個別のレンズ要素と、（ｃ）外曲と内面とを有し又前記個別のレンズ要素と整合した開口を有し前記レンズ要素の内面に近接して配置された剛固な不透明スペーサと、（ｄ）前記不透明スペーサの開口と整合して設けられ内面と前記スペーサの開口に近接したエネルギ回折型外面とを有する透明の個別の要素にして、前記エネルギ回折型外面は前記要素が弛緩状態にあるときにはエネルギを回折して通過させる回折模様を備えており、前記個別の要素は選択的に励起された状態を生ずるべく電源に接続されており、該要素はその弛緩状態にある位置より物理的に偏倚されるようなっており、該要素はそれが励起状態にあるときにはそれを通過するエネルギを種々に回折させるよう構成されている透明の個別の要素とを含む透過式回折表示装置。２３．前記回折模様は前記要素にエンボス加工されている請求の範囲第２２項の表示装置。２４．前記回折模様は積層されて前記要素を構成する透明層にエンボス加工されている請求の範囲第２２項の表示装置。２５．前記透明構成部材の外面は該透明構成部材の内面に照射されるエネルギを制限する非線型被覆を施されている請求の範囲第２３項の表示装置。２６．前記の個別のレンズ要素は一つ又はそれ以上のホログラフィックレンズ要素或いは回折レンズ要素である請求の範囲第２２項の表示装置。２７．前記要素はバイモルフ要素である請求の範囲第２２項の表示装置。２８．前記要素は枢動軸線と一対の端部とを有し、該一対の端部の各々は電気的に励磁されるコイルを担持しており、該コイルは一対の磁石と磁気的に連結されており、前記一対の磁石は前記要素の両端より隔置されており、前記コイルが励磁されることにより前記要素は前記枢動軸線の周りに回転するよう構成されている請求の範囲第２２項の表示装置。２９．前記磁石は磁気的背板を経て磁気的に連結されている請求の範囲第２８項の表示装置。３０．前記磁石は前記要素の両端部の下に配置されている請求の範囲第２８項の表示装置。３１．前記磁石は前記要素の両端部にそれに近接して配置されている請求の範囲第２８項の表示装置。３２．前記一対の磁石の少なくとも一方の上方に一つのサウンドフィルムが配置され、該サウンドフィルムの前記磁石の間に他の一つの電気的に励磁されるコイルが或る角度を以て配置されており、前記他の一つのコイルに流れる電流により生じた電動力は前記サウンドフィルムに実質的に垂直であり、前記他の一つのコイルが励磁されることにより前記サウンドフィルムが振動して音声を発するよう構成されている請求の範囲第３１項の表示装置。３３．前記バイモルフはポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）の複数の層より形成されている請求の範囲第２７項の表示装置。３４．項目（ｂ）〜（ｄ）に記載の構成要素が前記外側回折表面を右するフィルムと前記開口の収斂され現像されたホログラフ像とを含み、前記フィルムは項目（ａ）に記載の部材の内面上に前記像を結ぶに有効な距離だけ前記項目（ａ）に記載の部材より隔たっている請求の範囲第２２項に記載の表示装置。３５．反射式回折表示装置にして、（ａ）外側面と内側面とを有し該外側面に入射するエネルギを通過させるがその内側面に入射する反射エネルギを制限する剛固な外側の透明部材と、（ｂ）見かけの外側面と内側面とを有し、前記構成部材の外側面に近接し、前記構成部材を通過して入射したエネルギを集める個別のレンズ要素と、（ｃ）外側面と内側面とを有し前記個別のレンズ要素と整合した開口を有し、前記レンズ要素の外側面に近接して配置された剛固な不透明スペーサと、（ｄ）前記剛固な不透明スペーサの開口と整合し、前記開口に近接した外側のエネルギ反射面を有する要素にして、該反射面は該要素が弛緩状態にあるときその外面に入射する選択的に回折されたエネルギの反射を許す回折格子を有しており、該要素は選択的に励起された状態を生成すべく電源に接続されており、該要素は弛緩状態にてはその位置より物理的に偏倚されており、該要素は励起状態にあるときその外面に入射した異なる回折エネルギの反射を許すようになっている要素とを有し、かくして前記剛固な透明部材の外面に入射したエネルギはそれを通過し更に前記開口を通って収斂されて前記回折格子上に入射され、これより選択されたエネルギが前記回折格子より前記開口及び前記レンズ要素を通って反射され、該レンズ要素はその選択されたエネルギを前記剛固な透明部材の外面に収斂させるよう構成された反射式回折表示装置。３６．前記回折格子は前記要素にエンボス加工されている請求の範囲第３５項の表示装置。３７．前記回折格子は前記要素に貼り合された透明層にエンボス加工されている請求の範囲第３５項の表示装置。３８．前記要素はバイモルフ要素である請求の範囲第３５項の表示装置。３９．前記要素は枢動軸線と一対の端部とを台し、該端部の各々は該要素の両端部より隔置された一対の磁石に磁気的に結合された電気的に励起されるコイルを担持しており、前記コイルが励起されることにより前記要素はその枢動軸線の周りに回転するよう構成されている請求の範囲第３５項の表示装置。４０．前記磁石は磁気的背板を経て磁気的に連結されている請求の範囲第３９項の表示装置。４１．前記磁石は前記要素の両端部の下に配置されている請求の範囲第３９項の表示装置。４２．前記磁石は前記要素の両端部に近接して配置されている請求の範囲第３９項の表示装置。４３．前記一対の磁石の少なくとも一方の上にはサウンドフィルムが配置されており、他の一つの電気的に磁化可能なコイルが前記サウンドフィルムと前記磁石の間に所定の方向に配置されており、これによって前記他の一つのコイルに流された電流により生じた電動力が前記サウンドフィルムに対し実質的に垂直であり、前記他の一つのコイルが励磁されることにより前記サウンドフィルムが振動して音を発するよう構成されている請求の範囲第４２項の表示装置。４４．前記バイモルフは前記電源に直列に接続されている請求の範囲第３５項の表示装置。４５．前記バイモルフはポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）の複数の層より形成されている請求の範囲第３５項の表示装置。４６．項目（ｂ）〜（ｄ）に記載の構成要素が外側の回折面を有する透明フィルムと前記開口の収斂され現像されたホログラフ像とを含み、該フィルムは項目（ａ）に記載の部材の内面上に前記像を結ぶよう項目（ａ）に記載の部材より隔っている請求の範囲第３５項の表示装置。４７．表示装置用に入射したエネルギより回折されたエネルギを生成する方法にして、（ａ）電源に接続され電流を供給されることにより運動する要素により担持された回折模様を用意し、該要素を運動させることによりそれに入射したエネルギを回折して前記回折模様により回折されたエネルギを生成することと、（ｂ）前記回折模様にエネルギを導くことと、（ｃ）前記電源により前記要素の運動を制御して選択された回折エネルギを生成することとを含む方法。４８．前記表示装置はバイモルフ要素上にエンボス加工された回折模様を有し、該バイモルフ要素はそれを運動させる電源に接続されている請求の範囲第４７項の方法。４９．前記のエネルギは可視光線であり、前記バイモルフ要素は選択された色を生成するよう制御される請求の範囲第４８項の方法。５０．前記表示装置は選択された回折エネルギのマトリックスを与えるバイモルフ要素のマトリックスよりなる請求の範囲第４８項の方法。５１．前記表示装置は選択された色を与えるバイモルフ要素のマトリックスよりなる請求の範囲第４９項の方法。５２．前記のエンボス加工された要素は入射されたエネルギを反射する請求の範囲第４８項の方法。５３．前記のエンボス加工された要素は照射されたエネルギを通過させる請求の範囲第４８項の方法。５４．前記要素はその中心に枢動点を有しまた一対の端部を有しており、該端部の各々は電気的に励磁されるコイルを担持しており、該コイルは前記要素の端部より隔置された一対の磁石に磁気的に連結されており、前記コイルが励磁されることにより前記要素はその枢動点の周りに回転する請求の範囲第４７項の方法。５５．前記一対の磁石は磁気的背板を経て磁気的に連結されている請求の範囲第５４項の方法。５６．前記磁石は前記要素の端部の下方に配置されている請求の範囲第５４項の方法。５７．前記磁石は前記要素の端部に近接して配置されている請求の範囲第５４項の方法。５８．前記一対の磁石の少なくとも一方の上にサウンドフィルムが配置されており、他の一つの電気的に励磁されるコイルが前記サウンドフィルムと前記磁石の間に或る方向をなして配置されており、前記他の一つのコイルに電流が流されることにより生じた電動力は前記サウンドフィルムに実質的に垂直であり、前記他の一つのコイルが励磁されることにより前記サウンドフィルムが振動して音を発するようになっている請求の範囲第５７項に記載の方法。５９．前記表示装置は（ａ）外面と内面とを有し該内面に照射された反射エネルギを制限する外側の透明な剛性の部材と、（ｂ）見かけの外面と内面とを有し前記剛性部材の外面に近接して配置された個別のレンズ要素と、（ｃ）外面と内面とを有し、前記個別のレンズ要素と整合した開口を有し、前記レンズ要素の内曲に近接して配置された剛固な不透明スペーサと、（ｄ）前記不透明剛性スペーサの開口と整合した個別の透明要素にして、内面と前記スペーサの開口に近接した外側のエネルギ回折面とを有し、該回折面は該要素が弛緩状態にあるときそれを通過するエネルギを回折する回折模様を有しており、該要素は選択的に励起された状態を生成させるための電源に接続されており、該要素は弛緩状態に於てその位置より偏倚しており、励起された状態にあるときそれを通るエネルギを異なる態様に回折する要素とを含んでおり、これによって前記回折模様を通過したエネルギは回折され、次いで前記開口と前記レンズ要素とを通過し、該レンズにより回折されたエネルギが前記剛固な透明部材上に収斂される請求の範囲第４７項の方法。６０．項目（ｂ）〜（ｄ）による構成要件が前記の外側回折面を有するフィルムと前記開口の収斂され現像されたホログラフ像とを含み、該フィルムは項目（ａ）の部材の内面に前記像を結ぶべく項目（ａ）の部材より隔っている請求の範囲第４７項の方法。６１．前記表示装置は（ａ）外曲と内面とを有し、該外面に入射されたエネルギを通過させ、該内面に入射した反射エネルギを制限する外側の透明な剛性部材と、（ｂ）見かけの外面と内面とを打し前記剛性部材に近接して配置された個別のレンズにして、前記の透明剛性部材を通過してその外面より照射されたエネルギをその内部を通って前記剛固な透明部材へ向けて導き反射させるレンズ要素と、（ｃ）外面と内面とを有し、前記個別のレンズ要素と整合した開口を有し、前記レンズ要素の内面に近接して配置された剛固な不透明スペーサと、（ｄ）前記不透明スペーサの開口に整合した要素にして、前記スペーサの開口に近接した外側のエネルギ反射面を有し、該反射面は該要素が弛緩状態にあるときその外面に入射した選択された回折エネルギの反射を許す回折格子を有しており、該要素はそれを選択的に励磁状態とすべく電源に接続されており、該要素は弛緩状態にてはその位置より物理的に偏倚され、励起された状態にてはその外面に入射した異なる回折エネルギの反射を許す要素とを含んでおり、これによって前記剛固な透明部材上にその外面より入射したエネルギは前記開口を通って導かれて前記回折格子へ入射され、該回折格子により選択されたエネルギが反射されて前記開口及び前記レンズ要素を通って導かれ、前記剛固な透明部材の外面に選択されたエネルギか収斂される請求の範囲第４７項の方法。６２．項目（ｂ）〜（ｄ）に記載の構成要件が外側の回折面を有する透明フィルムと前記開口の収斂し現像されたホログラフ像とを有し、前記フィルムは項目（ａ）に記載の部材の内面に前記像を結ぶよう項目（ａ）の部材より隔っている請求の範囲第４７項の方法。６３．運動を起こすべく電源に接続された圧電フィルムにエンボス加工された回折模様を有し、かかる圧電フィルムの運動によりそれに照射されたエネルギを回折して回折エネルギを発生する表示装置。６４．前記のエンボス加工された圧電フィルムは回折されたエネルギを反射する請求の範囲第６３項の表示装置。６５．前記のエンボス加工された圧電フィルムは照射されたエネルギを透過して回折されたエネルギを発生する請求の範囲第６３項の表示装置。６６．前記圧電フィルムは前記電源に並列に接続されている請求の範囲第６３項の表示装置。６７．前記圧電フィルムは前記電源に直列に接続されている請求の範囲第６３項の表示装置。６８．請求の範囲第６３項のエンボス加工された圧電フィルムのマトリックス。６９．前記圧電フィルムはポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）である請求の範囲第６３項の表示装置。７０．重心にある枢点と一対の両端部とを有する要素にして、該一対の両端部の各々は電気的に励磁されるコイルを担持し、該コイルは一対の磁石と磁気的に連結されており、該磁石は該要素の両端部より隔置されている如き要素にエンボス加工された回折模様を有し、前記コイルが励磁されることにより該要素はその枢点の周りに回転し、該要素に照射されたエネルギを回折して該要素より発する回折エネルギを発生するよう構成された表示装置。７１．前記一対の磁石は磁性的背板を経て磁気的に連結されている請求の範囲第７０項の表示装置。７２．前記一対の磁石は磁性的背板を経て連結されている請求の範囲第７０項の表示装置。７３．前記磁石は前記要素の端部の下方に配置されている請求の範囲第７０項の表示装置。７４．前記磁石は前記要素の端部に近接して配置されている請求の範囲第７０項の表示装置。７５．前記磁石対の少なくとも一つの上にサウンドフィルムが配置されており、他の一つの電気的に励磁されるコイルが前記サウンドフィルムと前記磁石の間に或る方向をなして配置されており、前記他方のコイルに電流が供給されることにより発生する電気的力は前記サウンドフィルムに対し実質的に垂直であり、前記他方のコイルが励磁されることにより前記サウンドフィルムが振動して音が発生される請求の範囲第７４項の表示装置。