JP2001064870A - Functional material and production thereof and functional structure body and photo-functional element - Google Patents

Functional material and production thereof and functional structure body and photo-functional element

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JP2001064870A
JP2001064870A JP2000048966A JP2000048966A JP2001064870A JP 2001064870 A JP2001064870 A JP 2001064870A JP 2000048966 A JP2000048966 A JP 2000048966A JP 2000048966 A JP2000048966 A JP 2000048966A JP 2001064870 A JP2001064870 A JP 2001064870A
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dimensional structure
functional
optical
dimensional
light
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Akira Ishibashi
晃 石橋
Yoshifumi Mori
芳文 森
Eriko Matsui
恵理子 松居
Takayoshi Mamine
隆義 真峯
Atsushi Toda
淳 戸田
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/441—Yarns or threads with antistatic, conductive or radiation-shielding properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/18—Physical properties including electronic components

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optically functional element that breaks through the limitation of the device density, when a flat face substrate is used, alleviate the wiring difficulty, when a ball semiconductor is used and is based on a novel principle of operation. SOLUTION: A functional element, for example, a photo-electronic device 2 is formed on the circumference of the one-dimensional structure 1, 5 formed with a material, for example, an organic substance to prepare fibrous functional material. The one-dimensional structure 1, 5 is allowed to have a hierarchical structure according to the objective, for example, allowed to have a refractive index distribution or a hollow structure. This functional material is used as a basic fiber and woven up to form the two-dimensional intelligent fabric having a desired functions. The resultant intelligent fabric is used in an artificial muscle, a computer, a chemical treatment system. In another case, a photofunctional element is constituted by using the mutual action of 4 or more outer wires as the principle of operation and the constituted photofunctional element is used to constitute a display unit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、機能材料および
その製造方法ならびに機能構造体ならびに光機能素子に
関し、特に、人間を本位としてその自然な生活により密
着すべく、既存のデファクトスタンダード化した素子な
らびにシステムと相補的かつシナジェティックに結合
し、高機能化する光・電子・化学情報処理材料ならびに
これを用いた機能素子およびトータルシステム、さらに
は電子・光機能素子による情報処理と代謝、より広くは
化学反応系の集積化に適用して好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a functional material, a method of manufacturing the same, a functional structure, and an optical functional device. Optical, electronic, and chemical information processing materials that are complementary and synergistically combined with the system and have high functionality, as well as functional devices and total systems using them, as well as information processing and metabolism using electronic and optical functional devices. Is suitable for application to the integration of chemical reaction systems.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、ＬＳＩを製造する基板としては、
第１のトポロジーのものとして平面基板が用いられてい
た。近年、この平面基板、すなわち大口径シリコン基板
を用いるＬＳＩ技術は、高密度化および微細化において
壁に直面している。例えば、クリーンルームを含め、高
解像度を有する露光装置など、トータルな設備投資が膨
れ上がり、これが健全な発展を阻害している。2. Description of the Related Art Conventionally, as a substrate for manufacturing an LSI,
A planar substrate was used as the first topology. In recent years, the LSI technology using this flat substrate, that is, a large-diameter silicon substrate, is facing a wall in increasing the density and miniaturization. For example, the total investment in equipment such as an exposure apparatus having a high resolution including a clean room is swelling, and this has hindered sound development.

【０００３】一つの見方として、均一な材料（例えば、
基板）から出発して、これにプロセスを施すという従来
の製造方法が限界に達しつつあると考えられる。[0003] One view is that a uniform material (eg,
It is considered that the conventional manufacturing method of starting from the substrate) and subjecting it to a process is reaching its limit.

【０００４】上述の平面基板は面の有効利用ができてい
るとは言えない。この面の有効利用の点では、第２のト
ポロジーのものとして、球面を用いたボールセミコンダ
クター（ball semiconductor）と呼ばれるものが最近提
案されているが（Extended Abstracts of the 1998 Int
ernational Conference on Solid State Devices andMa
terials,Hiroshima,1998,pp.428-429）、孤立素子はま
だしも、素子の集積化を考えた場合の配線の問題が解消
されていない。[0004] It cannot be said that the above-mentioned flat substrate can use the surface effectively. In terms of effective use of this surface, a so-called ball semiconductor using a spherical surface has recently been proposed as a second topology (Extended Abstracts of the 1998 Int.)
ernational Conference on Solid State Devices andMa
terials, Hiroshima, 1998, pp. 428-429), but the isolation problem has not been solved even if the integration of elements is considered.

【０００５】他方、自然界に目を転じると、そこには、
逆の流れ、すなわち基本ブロックから始めてこれを組み
上げて最終的に高機能なシステムを築き上げるというダ
イナミックな様相を呈するものが数多くある。例えば、
アミノ酸からタンパク質や酵素などが作られることであ
る。これらにおいては、ダイポール相互作用を通じて鍵
と鍵穴反応で選択性が発現することが示されている。[0005] On the other hand, turning to the natural world,
Many have the opposite flow, that is, the dynamic aspect of starting with the basic blocks and assembling them to eventually build a sophisticated system. For example,
The production of proteins and enzymes from amino acids. In these, it has been shown that selectivity is expressed in a key-keyhole reaction through dipole interaction.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようないわゆる生体系では、物質の出入り、ダイポール
相互作用あるいはいくつかの個別電荷の移動はあって
も、マクロな電流の移動とは結合していないため、制御
性という面で、先に記述した現代社会においてデファク
トスタンダードとして確立している光・電子的システム
との接点はない。However, in a so-called biological system as described above, the movement of a substance, the dipole interaction, or the movement of some individual charges are coupled to the movement of a macro current. Therefore, in terms of controllability, there is no point of contact with the optical and electronic systems that have been established as de facto standards in the modern society described above.

【０００７】生体系も一種の化学反応の場であるが、こ
の化学反応の場を十分人為的に制御することができてい
るとは言い難い。特に、化学反応のチャネルの次元を制
御できていない。[0007] Biological systems are also a kind of chemical reaction field, but it is hard to say that this chemical reaction field can be controlled artificially enough. In particular, the dimension of the channel of the chemical reaction cannot be controlled.

【０００８】すなわち、生体系には、基本のダイナミズ
ムを押さえた後は、系の自発進化にまかせるという、系
が自らを制御することに端を発する高位の機能を実現す
る可能性があるものの、実際に光・電子的システムを組
み込んだ人工デバイスは具体的にはまだ提案されていな
い。[0008] That is, although the biological system has a possibility of realizing a high-order function originating from the control of the system itself, which is left to the spontaneous evolution of the system after suppressing the basic dynamism, Actually, artificial devices incorporating optical / electronic systems have not been specifically proposed yet.

【０００９】そこで、この発明では、素子密度の向上を
図り、平面基板の高密度化の限界を打破する。具体的に
は、素子集積化の上で従来のＳｉ系デバイスが直面して
いる素子の高密度化の限界をπ倍緩和する。あわせて、
配線の容易さの向上を図り、ボールセミコンダクターの
配線の困難さを半減させる。Therefore, in the present invention, the element density is improved, and the limit of the high density of the planar substrate is overcome. Specifically, the limit of high-density devices encountered by conventional Si-based devices upon device integration is relaxed by a factor of π. In addition,
Improve the ease of wiring and halve the difficulty of wiring for Ball Semiconductor.

【００１０】また、システムオンチップを任意形状、任
意広がりの下に実現可能とする。[0010] Further, the system-on-chip can be realized in an arbitrary shape and an arbitrary spread.

【００１１】さらには、電気系と光系と化学反応系との
結合を図る。Further, the electrical system, the optical system, and the chemical reaction system are connected.

【００１２】また、化学反応のチャネルの次元を制御す
る。すなわち、チューブを利用し輸送経路や反応場所を
指定する方法がまだない。例えば、ＤＮＡ反応を、大が
かりな解析装置を使わずに、微視的な領域で直接行わせ
ることができていない。この化学反応のチャネルの次元
の制御により、生体的化学反応ならびに生体組織を電気
系と結合させやすくなる。Further, the dimension of the channel of the chemical reaction is controlled. That is, there is not yet a method of specifying a transport route and a reaction place using a tube. For example, a DNA reaction cannot be directly performed in a microscopic region without using a large-scale analyzer. Controlling the dimensions of the channels of this chemical reaction facilitates the coupling of biological chemical reactions and biological tissues to electrical systems.

【００１３】こうして既存のデファクトスタンダード化
したプリスクリプション（prescription）的にリジッド
（rigid)なシステムと生体系とを結び付け、それらの両
者と相補的に結合する、柔らかく、展性に富む、創造
的、創発的な素子ならびにシステムを創出する。In this way, the existing de facto standardized prescription, a rigid system and a biological system are connected to each other and complementarily connected to both of them. Create emergent devices and systems.

【００１４】すなわち、この発明は、従来型の光・電子
的なデバイスまたはシステムの高密度集積化の流れと、
生体系の選択的反応性を空間制御する流れとを両立さ
せ、逐一制御と、自律進化、自己変革が共存する素子な
らびにシステムを実現する。すなわち、自発的自己組織
臨界現象プロセス、すなわち自己組織前進自律的階層獲
得（self-organized progressive hierarchical acquis
ition,ＳＯＰＨＩＡ）の一つの実現手段である。That is, the present invention provides a flow of high-density integration of a conventional optical / electronic device or system,
Achieving both spatial control of the selective reactivity of biological systems and realizing elements and systems where control, autonomous evolution, and self-reform coexist. In other words, the process of spontaneous self-organization critical phenomenon, that is, self-organized progressive hierarchical acquis
, SOPHIA).

【００１５】この発明はまた、小なるところでは、面積
自在のファイバーファブリック（fiber fabric) 上のコ
ンピュータ（electronic system on fabric)により究極
のウエアラブルコンピュータ（wearable computer)、ウ
エアラブルディスプレイ、ウエハーサイズの制約の回
避、チップ間通信用の光ファイバーの組み込み一体化、
体フィット感しなやかさを現出させる。[0015] The present invention also provides, where small, an electronic system on fabric on an area free fiber fabric, which ultimately avoids the limitations of wearable computers, wearable displays, and wafer size. , Integrated optical fiber for chip-to-chip communication,
Make your body fit and supple.

【００１６】また、面積自在の人工膜上のコンピュータ
（intelligent membrane:system ｏn membrane）、究極
の人工筋肉および制御神経機構の実現を可能とする。Further, it is possible to realize a computer (intelligent membrane: system on membrane) on an artificial membrane having a free area, an ultimate artificial muscle and a control nerve mechanism.

【００１７】さらに、面積自在のファイバーファブリッ
ク上のケミカルプロセッサー（chemo-electronic syste
m on fabric)、究極の生体化学工場、光ファイバー組み
込み一体化による局所的光触媒利用、構造体フィット感
しなやかさを利用し、非平面人工構造物上の光合成工場
を実現する。Furthermore, a chemical processor (chemo-electronic syste
(Mon fabric), the ultimate biochemical factory, the use of local photocatalyst by integrating and integrating optical fiber, and the flexibility of fitting a structure to realize a photosynthesis factory on a non-planar artificial structure.

【００１８】この発明はまた、大なるところでは、かか
る素子を一部に含み、また残りの部分は在来型素子から
なる全体システムにおいて、生命の持つ自律発展性に類
するような、実エネルギーの流入・流出を伴う代謝系に
相当するものを持つ人工知能代謝（artificial intelli
gent metabolism)システムを提供することにある。The present invention also includes, in large part, such elements in a part, and the rest in a total system of conventional elements, with real energy, similar to the autonomous development of life. Artificial intelligence metabolism (artificial intelli) which has a metabolic system with inflow and outflow
gent metabolism) system.

【００１９】この発明はさらに、電磁相互作用の観点か
ら従来の光技術を見直し、従来にない新規な動作原理に
基づく光機能素子を提供することをも目的とする。この
ような観点からの考察はこれまでなされていなかったも
のである。Another object of the present invention is to review the conventional optical technology from the viewpoint of electromagnetic interaction, and to provide an optical functional device based on a new operating principle that has not been provided before. Consideration from such a viewpoint has not been made so far.

【００２０】[0020]

【課題を解決するための手段】この発明においては、上
記課題を解決するために、基体として、第３のトポロジ
ーのものを提案する。具体的には、一次元構造体の側
面、すなわち円柱状のトポロジーを持つ面を用いる。こ
れにより、同じ長さに対し、π倍の面積を使うことがで
きるようになる。あるいは、同じ面積を得るのに、サイ
ズはπ分の１で済む。より具体的には、平面Ｓｉウエハ
ー上の既存のＬＳＩに比べ、使用可能な面積が約３倍大
きくなる。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention proposes a substrate having a third topology. Specifically, a side surface of the one-dimensional structure, that is, a surface having a columnar topology is used. This makes it possible to use π times the area for the same length. Alternatively, the size can be reduced to 1 / π to obtain the same area. More specifically, the usable area is about three times as large as that of an existing LSI on a planar Si wafer.

【００２１】また、このように一次元構造体を用いる場
合、ボールセミコンダクターに対する優位性としては、
リソグラフィーの容易さがある。すなわち、円柱側面の
トポロジーは通常のＬＳＩの平面のトポロジーと同じで
あるため、ユークリッド幾何学が成立し、光学系の形成
などが容易になる。また、この一次元構造体に沿って配
線をすることにより、ボールセミコンダクター（球＝０
次元）に比べて配線が１次元分楽になる。When the one-dimensional structure is used as described above, the superiority over the ball semiconductor is as follows.
There is ease of lithography. That is, since the topology on the side surface of the cylinder is the same as the topology on the plane of a normal LSI, Euclidean geometry is established, and the formation of an optical system and the like is facilitated. In addition, by wiring along this one-dimensional structure, the ball semiconductor (sphere = 0)
(1D) compared to (1D).

【００２２】基体となるこの一次元構造体は、その断面
において動径方向に階層構造を持たせることにより、種
々の機能を付与することができる。例えば、動径方向に
屈折率分布を与えることにより、光を導波することがで
きる。また、別の例として、一次元構造体を中空構造と
し、その中空部を通して必要な物質輸送を行うことがで
きる。The one-dimensional structure serving as the base can have various functions by having a hierarchical structure in the radial direction in the cross section. For example, light can be guided by giving a refractive index distribution in the radial direction. Further, as another example, the one-dimensional structure may have a hollow structure, and necessary substance transport may be performed through the hollow portion.

【００２３】さらに、基体となるこの一次元構造体の断
面の最外郭（輪郭）に凹凸構造を持たせ、その凹部に埋
め込み配線などを設けることもできる。Further, it is also possible to provide an uneven structure on the outermost portion (contour) of the cross section of the one-dimensional structure serving as the base, and to provide an embedded wiring or the like in the concave portion.

【００２４】また、この一次元構造体を網の目状に織り
上げ、その交差部に上記の輸送物質の交換を許す窓を設
けることにより、相互間でやりとりする光や化学流体な
どのスイッチングを行うことも可能である。Further, by weaving this one-dimensional structure into a mesh shape and providing a window at the intersection thereof to allow the exchange of the above-mentioned transport substance, switching of light, chemical fluid and the like exchanged between each other is performed. It is also possible.

【００２５】さらに、この一次元構造体に中空化学チュ
ーブの機能と光ファイバーの機能とを持たせることによ
り、光合成ファブリックを形成することができる。この
ような一次元構造体を用いることより、光ファイバーの
導波能力を生かして、深海や地下、建物内部などの太陽
の光が届かない所でも、光合成により環境浄化などを行
わせることが可能となる。Further, a photosynthetic fabric can be formed by giving the function of a hollow chemical tube and the function of an optical fiber to the one-dimensional structure. By using such a one-dimensional structure, it is possible to purify the environment by photosynthesis even in places where the sun's rays do not reach, such as the deep sea, underground, inside buildings, etc. Become.

【００２６】また、この一次元構造体の周面に半導体膜
を形成してこれに半導体素子を形成し、この半導体素子
により、演算、スイッチング、電流供給などの機能など
を果たさせることができる。例えば、この半導体素子に
より、一次元構造体の交差部にできた窓の開閉を行うド
ライバー機能を行わせる。この半導体素子は、アモルフ
ァスシリコン膜あるいはこれを単結晶化した単結晶シリ
コン膜を用いた薄膜トランジスタでもよいし、有機半導
体を用いた半導体素子でもよい。望ましくは、高速演算
機能や大電流駆動機能などが求められる部分の半導体素
子にはシリコン素子を用い、生体系を含む化学流体との
インターフェースを形成する部分の半導体素子には有機
半導体素子を用いるのがよい。Further, a semiconductor film is formed on the peripheral surface of the one-dimensional structure, and a semiconductor element is formed thereon. The semiconductor element can perform functions such as operation, switching, and current supply. . For example, the semiconductor element causes a driver function to open and close a window formed at the intersection of the one-dimensional structure. This semiconductor element may be a thin film transistor using an amorphous silicon film or a single crystal silicon film obtained by monocrystallizing the same, or may be a semiconductor element using an organic semiconductor. Preferably, a silicon element is used for a semiconductor element where a high-speed operation function or a large current driving function is required, and an organic semiconductor element is used for a part of a semiconductor element which forms an interface with a chemical fluid including a biological system. Is good.

【００２７】すなわち、この発明は、周面に機能素子を
有する一次元構造体、すなわち繊維状材料を与える。さ
らに、この繊維を目的に沿って織り込んだ面状材料、す
なわちファブリック（fabric）与える。さらに、この面
状材料で被った３次元機能構造体をも与える。That is, the present invention provides a one-dimensional structure having a functional element on a peripheral surface, that is, a fibrous material. In addition, the fiber is provided with a purposely woven sheet material, that is, a fabric. Furthermore, a three-dimensional functional structure covered with this planar material is also provided.

【００２８】また、この一次元構造体の断面において放
射線状に、化学流体、電流、光などを輸送あるいは導波
するように設定する。さらに、この一次元構造体の側面
に、シリコン素子、有機半導体素子、アミノ酸あるいは
タンパク質機能素子などを配する。したがって、この発
明の一次元構造体による素子あるいはこれを用いたシス
テムは、この階層性を媒介として既存体系に基づく素子
／システムと相補的かつシナジェティックな関係を結ぶ
のみならず、インターフェースも容易となるものであ
る。The cross section of the one-dimensional structure is set so as to transport or guide a chemical fluid, electric current, light, or the like in a radial manner. Further, a silicon element, an organic semiconductor element, an amino acid or protein functional element, etc. are arranged on the side surface of the one-dimensional structure. Therefore, the device using the one-dimensional structure of the present invention or the system using the same not only has a complementary and synergistic relationship with the device / system based on the existing system but also has an easy interface through this hierarchy. It is what becomes.

【００２９】言い換えれば、この発明は、一次元構造
体、すなわち人工微細構造物上に意図的に形成したダイ
ポール場を有効に使って、アミノ酸、タンパク質機能素
子などの生物微細組織系を、時間空間的にエネルギーの
流入と散逸とのある系として光・電子デバイスの制御下
において自己組織化させることにより、人工微細構造物
と生物微細組織との直積あるいは止揚をとるものであ
る。In other words, the present invention makes it possible to use a dipole field intentionally formed on a one-dimensional structure, that is, an artificial microstructure, to convert a biological micro-tissue system such as an amino acid, a protein functional element, etc. By self-organizing under the control of an optical / electronic device as a system with the influx and dissipation of energy, the artificial microstructure and the biological microstructure are directly stacked or settled.

【００３０】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第１の発明は、周りに機能素子が形成された一
次元構造体からなることを特徴とする機能材料である。That is, to achieve the above object, the first invention of the present invention is a functional material characterized by comprising a one-dimensional structure around which a functional element is formed.

【００３１】この発明の第１の発明において、例えば、
一次元構造体の断面において同心円状に複数の機能構造
が配されている。一次元構造体は、例えば、有機物から
なるファイバー状のもの、または、円環状の光場を導波
する光ファイバー状のものであることもある。また、一
次元構造体は同心円状の多層膜構造を有することもあ
る。また、一次元構造体の周りに半導体膜が形成され、
この半導体膜を用いた光電子素子により機能素子が形成
される。場合によっては、一次元構造体の一部がＤＮＡ
ファイバーであることもある。一次元構造体の同心円状
の核部分が中空であることもある。この中空部を通し
て、例えば、光、電流または化学流体を通すことができ
る。また、一次元構造体の周面に窓を設けることによ
り、この窓を通じて、外界または他の一次元構造体との
間で一次元構造体の内部に通される流体の交換を行うこ
とが可能である。この窓は、例えば電気的に開閉可能に
構成される。In the first aspect of the present invention, for example,
In the cross section of the one-dimensional structure, a plurality of functional structures are arranged concentrically. The one-dimensional structure may be, for example, a fiber-like one made of an organic material or an optical fiber-like one that guides an annular light field. Further, the one-dimensional structure may have a concentric multilayer structure. Also, a semiconductor film is formed around the one-dimensional structure,
A functional element is formed by an optoelectronic element using this semiconductor film. In some cases, part of the one-dimensional structure is DNA
It can be fiber. The concentric core of the one-dimensional structure may be hollow. Through this cavity, for example, light, electric current or chemical fluid can be passed. In addition, by providing a window on the peripheral surface of the one-dimensional structure, it is possible to exchange fluid flowing inside the one-dimensional structure with the outside world or another one-dimensional structure through this window. It is. This window is configured to be electrically openable and closable, for example.

【００３２】この発明の第２の発明は、断面の外郭に凹
凸が形成されている一次元構造体からなることを特徴と
する機能材料である。[0032] A second invention of the present invention is a functional material comprising a one-dimensional structure in which irregularities are formed on the outer periphery of a cross section.

【００３３】この発明の第３の発明は、０〜２πの角度
範囲を指定して周面に複数のパターンを形成することに
よりコーディングが行われた一次元構造体からなること
を特徴とする機能材料。According to a third aspect of the present invention, there is provided a function comprising a one-dimensional structure coded by forming a plurality of patterns on a peripheral surface by specifying an angle range of 0 to 2π. material.

【００３４】この発明の第３の発明においては、例え
ば、０〜２πの角度範囲を指定して一次元構造体の周面
にパターンを形成することによりコーディングが行われ
る。このパターンは、例えば、アデニン、グアニン、チ
ミンまたはシトシンの膜からなるパターンである。ま
た、必要に応じて、一次元構造体の周りに機能構造また
は機能素子が形成される。また、一次元構造体の断面に
おいて同心円状に機能構造が配され、この一次元構造体
の周りに機能素子が形成される。また、一次元構造体の
断面の外郭に凹凸が形成され、この一次元構造体の周り
に機能素子が形成されている。In the third aspect of the present invention, coding is performed by, for example, designating an angle range of 0 to 2π and forming a pattern on the peripheral surface of the one-dimensional structure. This pattern is, for example, a pattern comprising a film of adenine, guanine, thymine or cytosine. In addition, a functional structure or a functional element is formed around the one-dimensional structure as needed. The functional structure is arranged concentrically in the cross section of the one-dimensional structure, and the functional element is formed around the one-dimensional structure. Further, irregularities are formed on the outer periphery of the cross section of the one-dimensional structure, and a functional element is formed around the one-dimensional structure.

【００３５】この発明の第４の発明は、一次元構造体の
周りにアモルファス半導体膜を形成し、このアモルファ
ス半導体膜を光アニールすることにより形成される半導
体膜を用いて光電子素子を形成することを特徴とする機
能材料の製造方法である。According to a fourth aspect of the present invention, an amorphous semiconductor film is formed around a one-dimensional structure, and an optoelectronic element is formed using a semiconductor film formed by optically annealing the amorphous semiconductor film. This is a method for producing a functional material characterized by the following.

【００３６】ここで、光アニールとしては、レーザアニ
ールが好適に用いられる。Here, laser annealing is suitably used as the optical annealing.

【００３７】この発明の第５の発明は、一次元構造体の
周りにアミノ酸および／またはタンパク質で修飾された
有機物半導体膜を形成し、この有機物半導体膜を酸およ
び／またはアルカリで処理することにより生化学反応選
択性を有する機能素子を形成することを特徴とする機能
材料の製造方法である。According to a fifth aspect of the present invention, an organic semiconductor film modified with an amino acid and / or a protein is formed around a one-dimensional structure, and the organic semiconductor film is treated with an acid and / or an alkali. A method for producing a functional material, comprising forming a functional element having biochemical reaction selectivity.

【００３８】この発明の第６の発明は、周りに機能素子
が形成された一次元構造体を複数本結合させることによ
り形成されたことを特徴とする機能構造体である。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a functional structure which is formed by connecting a plurality of one-dimensional structures around which a functional element is formed.

【００３９】この発明の第６の発明において、例えば、
一次元構造体の断面において同心円状に複数の機能構造
が配されている。また、機能構造体は、典型的には、複
数本の一次元構造体を織り上げることにより、特に、複
数本の一次元構造体を結合位置を指定して二次元的に織
り上げることにより、形成される。このような一次元構
造体の織り上げにより形成される機能構造体は、典型的
には、布または膜の形状を有する。In the sixth aspect of the present invention, for example,
In the cross section of the one-dimensional structure, a plurality of functional structures are arranged concentrically. In addition, the functional structure is typically formed by weaving a plurality of one-dimensional structures, and in particular, by weaving a plurality of one-dimensional structures two-dimensionally by designating a connection position. You. The functional structure formed by weaving such a one-dimensional structure typically has a cloth or film shape.

【００４０】この発明の第６の発明においては、例え
ば、縦糸を構成する一次元構造体と横糸を構成する一次
元構造体との交差部およびその近傍において、互いに交
差する一次元構造体の相互作用により全体として一つの
機能を果たさせる。より具体的には、例えば、縦糸を構
成する一次元構造体と横糸を構成する一次元構造体との
交差部において、互いに交差する一次元構造体間で光、
電流または化学流体の交換を行う。あるいは、縦糸を構
成する一次元構造体と横糸を構成する一次元構造体との
交差部において、互いに交差する一次元構造体間での化
学流体の混合を制御することもある。さらに、縦糸を構
成する一次元構造体と横糸を構成する一次元構造体との
交差部において、互いに交差する一次元構造体間での
光、電流または化学流体の結合を自己組織前進自律的階
層獲得（ＳＯＰＨＩＡ）により制御する。あるいは、縦
糸を構成する一次元構造体と横糸を構成する一次元構造
体との編み目の升内で自己組織前進自律的階層獲得によ
り制御する。また、縦糸を構成する一次元構造体と横糸
を構成する一次元構造体との編み目の升内で水溶液解析
情報を信号処理することもある。In the sixth aspect of the present invention, for example, at the intersection of the one-dimensional structure forming the warp and the one-dimensional structure forming the weft and in the vicinity of the intersection, the one-dimensional structures crossing each other intersect each other. The action causes one function to be performed as a whole. More specifically, for example, at the intersection of the one-dimensional structure forming the warp and the one-dimensional structure forming the weft, light between the one-dimensional structures crossing each other,
Replace current or chemical fluid. Alternatively, at the intersection between the one-dimensional structure forming the warp and the one-dimensional structure forming the weft, mixing of the chemical fluid between the one-dimensional structures crossing each other may be controlled. Further, at the intersection of the one-dimensional structure constituting the warp and the one-dimensional structure constituting the weft, the coupling of light, current or chemical fluid between the one-dimensional structures intersecting each other is performed by self-organizing advancement autonomous hierarchy. Control by acquisition (SOPHIA). Alternatively, control is performed by self-organization advance autonomous layer acquisition within a stitch of a one-dimensional structure forming a warp and a one-dimensional structure forming a weft. Further, the aqueous solution analysis information may be signal-processed in the stitches of the one-dimensional structure forming the warp and the one-dimensional structure forming the weft.

【００４１】一次元構造体の織り上げにより形成される
布または膜の形状の機能構造体は、三次元の物体の表面
の被覆に用いることができ、これにより所望の機能を付
与することができる。The functional structure in the form of a cloth or a film formed by weaving the one-dimensional structure can be used for coating the surface of a three-dimensional object, thereby providing a desired function.

【００４２】この発明の第６の発明による機能構造体
は、典型的には、全体として一つのシステムを構成す
る。例えば、システムは人工筋肉、コンピュータ、ディ
スプレイ、化学処理システムなどである。このシステム
は、衣服に容易に組み込むことができる。The functional structure according to the sixth aspect of the present invention typically constitutes one system as a whole. For example, the system is an artificial muscle, a computer, a display, a chemical processing system, and the like. This system can be easily integrated into clothing.

【００４３】この発明において、一次元構造体の径はそ
れに持たせる機能や用途などに応じて決められるが、一
般的には、ｍｍのオーダーまたはそれ以下である。In the present invention, the diameter of the one-dimensional structure is determined according to the function and application to be given to the one-dimensional structure, but is generally on the order of mm or less.

【００４４】この発明において、一次元構造体は、好適
には、外気から遮断された環境下で連続一貫プロセスで
製造される。In the present invention, the one-dimensional structure is preferably manufactured by a continuous continuous process in an environment shielded from the outside air.

【００４５】この発明の第７の発明は、外線が４本以上
の電磁相互作用を用いたことを特徴とする光機能素子で
ある。A seventh aspect of the present invention is an optical functional device characterized in that four or more external lines use electromagnetic interaction.

【００４６】この発明の第７の発明において、電磁相互
作用は例えばマッシブ（massive)なフォトンの内線を含
む。電磁相互作用の内線および少なくとも１本の外線は
ガス雰囲気以外の環境、具体的には例えば液体または固
体のシース（sheath）あるいは鞘の中に置かれることが
あり、このとき、この鞘の少なくとも一部がフォトンに
よる励起により変性または構成される。典型的には、例
えば、互いに相互作用する２粒子間の電磁相互作用は外
線が４本、バーテックスが２個である。全ての外線がマ
スレス（massless）のフォトンであることもある。ま
た、少なくとも１本の外線がフォトンであり、人間の生
息・作業環境中に存在することもある。あるいは、少な
くとも１本の外線がマッシブなフォトンであることもあ
る。電磁相互作用の発現には、例えば一次元構造体、よ
り具体的には光ファイバーなどが用いられる。なお、マ
スレスのフォトンは放射場におけるフォトン（狭義のフ
ォトン）であるのに対し、マッシブなフォトンは例えば
静電場に存在するフォトンなどを含むものである。In the seventh aspect of the present invention, the electromagnetic interaction includes, for example, a massive photon extension. The inner line and at least one outer line of the electromagnetic interaction may be placed in an environment other than the gaseous atmosphere, specifically, for example, in a liquid or solid sheath or sheath, where at least one of the sheaths is present. The part is denatured or constituted by excitation by photons. Typically, for example, the electromagnetic interaction between two particles interacting with each other is four external lines and two vertices. All outside lines can be massless photons. Also, at least one outside line is a photon and may be present in the human habitat / work environment. Alternatively, at least one outer line may be a massive photon. For the expression of the electromagnetic interaction, for example, a one-dimensional structure, more specifically, an optical fiber is used. Massless photons are photons in a radiation field (photons in a narrow sense), whereas massive photons include, for example, photons existing in an electrostatic field.

【００４７】この発明の第８の発明は、高次構造を有す
るコアを有する一次元構造体を用いたことを特徴とする
光機能素子である。An eighth aspect of the present invention is an optical functional device characterized by using a one-dimensional structure having a core having a higher-order structure.

【００４８】この発明の第８の発明においては、例えば
コア内の高次構造（例えば、フォトニック結晶など）に
電磁相互作用を加えることにより、コアの光学的性質
（例えば、屈折率）を変化させる。また、例えば、一次
元構造体は鞘として高次構造を有するクラッドを有す
る。一次元構造体は軸方向に周期的うねりを有すること
があり、コアが軸方向に周期的に直径方向の脈動を有す
ることもある。あるいは、コアは軸方向に周期的に直径
方向の凹みを有することがあり、さらに、この凹みに他
の一次元構造体が交差して連結されることもある。ま
た、一次元構造体がらせん状の形状を有することもあ
り、このらせん状の一次元構造体の中心を通る他の一次
元構造体を有することもある。さらに、らせんのピッチ
が軸方向に脈動していることもある。典型的な一つの例
では、らせん状の一次元構造体のクラッドの屈折率を変
調し、特に、らせん状の一次元構造体のクラッドの屈折
率をコアの屈折率の上下で変調する。また、他の例で
は、らせん状の一次元構造体のクラッドの屈折率を変調
することにより明るさの諧調を制御する。さらには、ら
せん状の一次元構造体の曲率半径を変調することもあ
る。In the eighth aspect of the present invention, the optical properties (for example, the refractive index) of the core are changed by applying an electromagnetic interaction to a higher-order structure (for example, a photonic crystal or the like) in the core. Let it. Further, for example, the one-dimensional structure has a clad having a higher-order structure as a sheath. One-dimensional structures may have periodic undulations in the axial direction, and the core may have diametral pulsations periodically in the axial direction. Alternatively, the core may periodically have a diametrical depression in the axial direction, and the one-dimensional structure may be cross-connected to the depression. Further, the one-dimensional structure may have a spiral shape, and may have another one-dimensional structure passing through the center of the spiral one-dimensional structure. Further, the spiral pitch may pulsate in the axial direction. In one typical example, the refractive index of the helical one-dimensional structure cladding is modulated, and in particular, the refractive index of the helical one-dimensional structure cladding is modulated above and below the core refractive index. In another example, the brightness gradation is controlled by modulating the refractive index of the cladding of the spiral one-dimensional structure. Furthermore, the radius of curvature of the spiral one-dimensional structure may be modulated.

【００４９】この発明の第９の発明は、高次構造を有す
るクラッドを有する一次元構造体を用いたことを特徴と
する光機能素子である。A ninth aspect of the present invention is an optical functional device characterized by using a one-dimensional structure having a clad having a higher-order structure.

【００５０】この発明の第９の発明においては、例え
ば、鞘として高次構造を有するクラッドを有する。ま
た、一次元構造体のコア上に軸方向に周期的に屈折率変
調体または誘電体が設けられることがある。さらには、
一次元構造体のコア上に軸方向に沿って一次元回折格子
が設けられ、一次元回折格子を光電気効果で制御するこ
とにより回折を制御することもある。In the ninth aspect of the present invention, for example, the sheath has a cladding having a higher-order structure. Further, a refractive index modulator or a dielectric may be provided on the core of the one-dimensional structure periodically in the axial direction. Moreover,
A one-dimensional diffraction grating is provided on the core of the one-dimensional structure along the axial direction, and diffraction may be controlled by controlling the one-dimensional diffraction grating by a photoelectric effect.

【００５１】この発明の第１０の発明は、第１の一次元
構造体と第２の一次元構造体との間に光により屈折率が
増加するクラッドがはさまれた構造を有することを特徴
とする光機能素子である。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a structure in which a clad whose refractive index is increased by light is sandwiched between a first one-dimensional structure and a second one-dimensional structure. It is an optical function element.

【００５２】この発明の第１１の発明は、コアのクラッ
ドに対する距離が時間・空間的に周期的に変化する一次
元構造体を有することを特徴とする光機能素子である。An eleventh aspect of the present invention is an optical functional device having a one-dimensional structure in which the distance of a core to a clad periodically changes in time and space.

【００５３】この発明の第７、第８、第９、第１０また
は第１１の発明においては、一次元構造体が複数本並列
配置されることがあり、特に、曲面をなすようにこれら
の一次元構造体が複数本並列配置される。また、一次元
構造体が透明に構成され、これらの一次元構造体が曲面
をなすように複数本並列配置されることがある。さら
に、一次元構造体が可視域にわたって吸収を有する膜で
覆われ、あるいは、一次元構造体が黒い膜で覆われ、こ
の膜により光が強度的に一部のみ通るように構成される
こともある。In the seventh, eighth, ninth, tenth, or eleventh aspects of the present invention, a plurality of one-dimensional structures may be arranged in parallel, and in particular, these one-dimensional structures may be arranged so as to form a curved surface. A plurality of original structures are arranged in parallel. Further, the one-dimensional structures may be configured to be transparent, and a plurality of these one-dimensional structures may be arranged in parallel so as to form a curved surface. Further, the one-dimensional structure may be covered with a film having absorption in the visible region, or the one-dimensional structure may be covered with a black film, and the film may be configured so that light partially passes in intensity. is there.

【００５４】これらの光機能素子は、いわば吸発光機能
素子（演算素子を含む）あるいは表示装置などに利用す
ることが可能である。なお、この一次元構造体は、従来
の光ファイバーの伝送損失が１ｄＢ／ｃｍ程度であるの
に対し、伝送損失を１ｄＢ／ｍ以下と大幅に減少させる
ことが可能である。These optical functional elements can be used for a so-called light-absorbing and emitting functional element (including an arithmetic element) or a display device. The one-dimensional structure can greatly reduce the transmission loss to 1 dB / m or less, while the transmission loss of the conventional optical fiber is about 1 dB / cm.

【００５５】この発明によれば、一次元構造体に目的に
応じた所望の構造を持たせることにより、所望の機能を
有する繊維状の機能材料を得ることができる。そして、
一種または二種以上の機能材料を繊維材料として用いて
織り上げを行うことにより、所望の機能を有する機能構
造体を得ることができる。According to the present invention, a fibrous functional material having a desired function can be obtained by giving the one-dimensional structure a desired structure according to the purpose. And
By performing weaving using one or more kinds of functional materials as a fiber material, a functional structure having a desired function can be obtained.

【００５６】また、外線が４本以上の電磁相互作用を用
いることにより、新規な動作原理に基づく光機能素子を
実現することができ、多彩な応用が可能となる。Further, by using an electromagnetic interaction having four or more external lines, an optical functional element based on a novel operation principle can be realized, and various applications can be realized.

【００５７】[0057]

【発明の実施の形態】図１は各種の基体のトポロジーを
示す。図１Ａは従来使われている平面基板、図１Ｂは最
近提案されたボール型基体、図１Ｃはこの発明の一次元
構造体（fiber)で用いる円柱側面のトポロジーである。
図１Ａに示す平面基板上の１チップの面積はチップの二
辺の長さをｘ、ｙとするとＳP ＝ｘｙである。図１Ｂに
示すボール型基体上の面積はＳB ＝４π（ｘ／２）2 ＝
４π（ｙ／２）2 であり、ＳB／ＳP ＝πｘ2 ／ｘｙ＝
πである。また、図１Ｃに示す一次元構造体の円柱側面
上の面積はＳT ＝２π（ｘ／２）・ｙであり、ＳT ／Ｓ
P ＝πｘｙ／ｘｙ＝πである。FIG. 1 shows the topology of various substrates. FIG. 1A shows a conventional planar substrate, FIG. 1B shows a recently proposed ball-shaped substrate, and FIG. 1C shows a topology of a cylindrical side surface used in a one-dimensional fiber of the present invention.
Area of one chip on the planar substrate shown in FIG. 1A is a S P = xy lengths of two sides of chip x, when as y. The area on the ball-shaped substrate shown in FIG. 1B is S B = 4π (x / 2) 2 =
4π (y / 2) 2 , and S B / S P = πx 2 / xy =
π. Further, the area on the side surface of the cylinder of the one-dimensional structure shown in FIG. 1C is S T = 2π (x / 2) · y, and S T / S
P = πxy / xy = π.

【００５８】図２Ａはこの発明の一次元構造体の実空間
構成を表す基本的な概念図である。図２Ａに示すよう
に、基体となる一次元構造体１の側面に光電子素子２が
配線３により接続されて配置され、さらに電極４も配置
されている。FIG. 2A is a basic conceptual diagram showing the real space configuration of the one-dimensional structure of the present invention. As shown in FIG. 2A, an optoelectronic element 2 is connected to a side surface of a one-dimensional structure 1 serving as a base by a wiring 3 and an electrode 4 is also provided.

【００５９】図２Ｂはこの発明の一次元構造体の発展形
の一つであり、階層構造を有する一次元構造体である。
この階層構造を有する一次元構造体５は、具体的には、
例えば、中心のコアとその周りのクラッドとからなる光
ファイバーあるいは単なる中空（hollow）構造としたも
のなどである。この階層構造を有する一次元構造体５
は、目的に応じて、光や化学流体などを輸送することが
できる。例えば、イオウ（Ｓ）と金（Ａｕ）との間の結
合を利用して光電子素子２のＡｕ電極２ａとタンパク質
６やアミノ酸７とを結合させることができる。同様にし
て、アミノ酸７に導電性高分子８を結合させることもで
きる。光電子素子２からは所定の信号の入力により光９
が発せられる。FIG. 2B shows a development of the one-dimensional structure of the present invention, which is a one-dimensional structure having a hierarchical structure.
The one-dimensional structure 5 having this hierarchical structure is, specifically,
For example, an optical fiber having a central core and a clad around the core or a mere hollow structure is used. One-dimensional structure 5 having this hierarchical structure
Can transport light, chemical fluids, etc., depending on the purpose. For example, the Au electrode 2a of the optoelectronic element 2 can be bound to the protein 6 or the amino acid 7 by utilizing the bond between sulfur (S) and gold (Au). Similarly, the conductive polymer 8 can be bound to the amino acid 7. When a predetermined signal is input from the optoelectronic element 2, the light 9
Is issued.

【００６０】図３および図４は、一次元構造体の製造方
法の例を示す。図３は、いわば金太郎飴式の製造方法と
言えるものであり、例えばポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）やポリエチレンサルフォン（ＰＥＳ）などの
プラスチック製のファイバー１０（図３Ａ）に熱やアル
カリなどを加え、展性を上げて軸方向に伸ばし（図３
Ｂ）、これを所望の長さに切断することにより、細くま
た内部に構造を持たせた一次元構造体１１を得ることが
できる（図３Ｃ）。FIGS. 3 and 4 show an example of a method for manufacturing a one-dimensional structure. FIG. 3 is a method of manufacturing a Kintaro candy type, so to say, by adding heat or alkali to a plastic fiber 10 (FIG. 3A) such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene sulfone (PES). Extend in the axial direction with higher malleability (Fig. 3
B) By cutting this into a desired length, a one-dimensional structure 11 which is thin and has a structure inside can be obtained (FIG. 3C).

【００６１】図４は一次元構造体の別の製造方法を示
し、いわばマカロニ型の一次元構造体の製造方法と言え
るものである。図４に示すように、この製造方法では、
例えばタンパク質などからなる可溶性のコア１２（図４
Ａ）を、例えば小麦粉や有機シリコン、他のタンパク質
などの非可溶性の物質１３で包んだ後（図４Ｂ）、コア
１２を加水分解酵素を用いて溶出させることにより中空
の一次元構造体１４を得る（図４Ｃ）。FIG. 4 shows another method for manufacturing a one-dimensional structure, which can be said to be a method for manufacturing a macaroni-type one-dimensional structure. As shown in FIG. 4, in this manufacturing method,
For example, a soluble core 12 composed of a protein or the like (FIG. 4)
A) is wrapped with a non-soluble substance 13 such as flour, organic silicon, or another protein (FIG. 4B), and the core 12 is eluted with a hydrolase to form the hollow one-dimensional structure 14. (FIG. 4C).

【００６２】図５Ａは、一次元構造体１５の側面に、ラ
ングミュアブロジェット（ＬＢ）法によりアデニン
（Ａ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）およびチミン
（Ｔ）のＬＢ膜のパターンを形成してコーディングを行
う方法を示す。すなわち、図５Ａに示すように、ＬＢ成
膜装置の水が入った容器（ラングミュアトラフ）の気体
−液体界面において四つのセグメント１６ａ、１６ｂ、
１６ｃ、１６ｄに分け、これらのセグメント１６ａ、１
６ｂ、１６ｃ、１６ｄの水面にそれぞれアデニン、グア
ニン、シトシンおよびチミンの有機溶媒溶液を展開して
単分子膜を形成し、さらに液体表面から気体中に一次元
構造体１５を引き上げる際にそれぞれアデニン、グアニ
ン、シトシンおよびチミン用のゲート１７ａ、１７ｂ、
１７ｃ、１７ｄを上下動させることにより、一次元構造
体１５の側面へのＬＢ膜の形成を制御する。さらに、一
次元構造体１５をその軸の周りに回転させることによ
り、図５Ｂに示すように、一次元構造体１５の側面の所
望の位置に所望のＬＢ膜１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８
ｄのパターンを形成する。このようにして、一次元構造
体１５の側面に所望のコーディングを行うことができ
る。なお、ここではＤＮＡの核酸塩基を用いた場合の４
コードの例を示したが、セグメントの数を増やすことに
より、コーディングの要素数を増やすことができること
は言うまでもない。FIG. 5A shows a pattern of an LB film of adenine (A), guanine (G), cytosine (C) and thymine (T) formed on the side surface of the one-dimensional structure 15 by the Langmuir-Blodgett (LB) method. Here is how to do the coding. That is, as shown in FIG. 5A, four segments 16a, 16b at the gas-liquid interface of the container (Langmuir trough) containing water of the LB film forming apparatus,
16c, 16d, and these segments 16a, 1
An organic solvent solution of adenine, guanine, cytosine and thymine is spread on the water surface of each of 6b, 16c and 16d to form a monomolecular film. Further, when pulling up the one-dimensional structure 15 from the liquid surface to the gas, adenine, Gates 17a, 17b for guanine, cytosine and thymine,
By moving 17c and 17d up and down, the formation of the LB film on the side surface of the one-dimensional structure 15 is controlled. Further, by rotating the one-dimensional structure 15 around its axis, desired LB films 18a, 18b, 18c, 18 at desired positions on the side surfaces of the one-dimensional structure 15, as shown in FIG. 5B.
The pattern of d is formed. In this way, desired coding can be performed on the side surface of the one-dimensional structure 15. It should be noted that here, when the nucleic acid base of DNA is used, 4
Although a code example is shown, it goes without saying that the number of coding elements can be increased by increasing the number of segments.

【００６３】図６はダウンコンバージョンの例である。
図６に示すように、図５に示すＬＢ膜の成膜方法におい
て、気体−液体界面をセグメントに分けない場合には、
一次元構造体１５の側面に一様な膜１９を成膜すること
ができる。この方法は、一次元構造体１５の側面へのフ
ォトレジストなどのコーティングに最適である。さら
に、例えば、一次元構造体１５の側面に有機シリコン膜
を成膜し、後に熱処理あるいはレーザアニールを行うこ
とによりＳｉ膜を形成することも可能である。FIG. 6 shows an example of down conversion.
As shown in FIG. 6, when the gas-liquid interface is not divided into segments in the LB film forming method shown in FIG.
A uniform film 19 can be formed on the side surface of the one-dimensional structure 15. This method is most suitable for coating the side surface of the one-dimensional structure 15 with a photoresist or the like. Further, for example, it is also possible to form an Si film by forming an organic silicon film on the side surface of the one-dimensional structure 15 and performing heat treatment or laser annealing later.

【００６４】図７は一次元構造体のリソグラフィープロ
セシングの例である。図７に示すように、例えば、図３
に示す製造方法により製造された一次元構造体２０を糸
巻き２１でたぐり寄せ、図５に示すと同様なＬＢ成膜室
２２においてこの一次元構造体２０の側面にＬＢ法によ
り、所望の材料のコーティングを行う。そして、この一
次元構造体２０を次段の乾燥モジュール２３内で乾燥さ
せた後、Ｌ字型に折り曲げ、フォトマスク２４の出し入
れが可能な露光モジュール２５に送り、フォトマスク２
４に所望のパターンで設けられた開口２４ａを通じて外
部から露光を行い、さらに次段の現像モジュール２６に
おける現像を経て、パターニングが完了する。符号２
７、２８は現像後に水洗、成膜などを行うモジュールを
示す。ここで、コーティングから露光までのプロセスの
具体例を挙げると、ＬＢ成膜室２２において有機シリコ
ン膜を成膜した後、この有機シリコン膜にフォトマスク
２４を用いてレーザ光を選択的に照射することによりレ
ーザアニールを行い、Ｓｉ膜のパターンを形成する。こ
のＳｉ膜を用いて素子を形成することができる。なお、
乾燥モジュール２３の、露光モジュール２５との接続部
は、露光モジュール２５の中心軸に垂直な方向の一辺の
長さがｄの長方形の断面形状を有する。フォトマスク２
４の切れ込みの幅をΔとしたとき、ｄ、Δは、ｄ＜Δを
満たす限りできるだけ小さくするのが望ましい。FIG. 7 shows an example of lithography processing of a one-dimensional structure. As shown in FIG.
The one-dimensional structure 20 manufactured by the manufacturing method shown in FIG. 5 is pulled by a bobbin 21 and a desired material is formed on the side surface of the one-dimensional structure 20 by the LB method in an LB film forming chamber 22 similar to that shown in FIG. Perform coating. After drying the one-dimensional structure 20 in the drying module 23 in the next stage, the one-dimensional structure 20 is bent into an L-shape and sent to an exposure module 25 capable of taking a photomask 24 in and out.
Exposure is performed from the outside through an opening 24a provided with a desired pattern on the substrate 4, and the patterning is completed through development in the next stage development module 26. Sign 2
Reference numerals 7 and 28 denote modules for performing water washing, film formation, and the like after development. Here, as a specific example of the process from coating to exposure, after forming an organic silicon film in the LB film forming chamber 22, the organic silicon film is selectively irradiated with laser light using a photomask 24. Thus, laser annealing is performed to form a Si film pattern. An element can be formed using this Si film. In addition,
The connection portion of the drying module 23 with the exposure module 25 has a rectangular cross-sectional shape with one side length d in a direction perpendicular to the central axis of the exposure module 25. Photo mask 2
Assuming that the notch width of 4 is Δ, d and Δ are desirably as small as possible as long as d <Δ is satisfied.

【００６５】図８は、図７に示すリソグラフィーシステ
ムで製造され、射出されてくる繊維状の一次元構造体２
０を一種の機織り機に導入して機織りを行い、所望のフ
ァブリックを形成する方法の例を示す。この一次元構造
体２０の側面には必要に応じて素子が形成され、さらに
例えばＡＧＴＣコーディングが行われている。図８に示
すように、上述の図７に示すと同様なリソグラフィーシ
ステムを多数配列し、これらのリソグラフィーシステム
から供給される多数本の一次元構造体２０を用いて機織
りを行うことにより、２次元の織物を作ることができ
る。符号２９、３０は機織り棒を示す。FIG. 8 shows a fibrous one-dimensional structure 2 produced and injected by the lithography system shown in FIG.
An example of a method of forming a desired fabric by weaving by introducing 0 into a kind of weaving machine will be described. Elements are formed on the side surface of the one-dimensional structure 20 as necessary, and further, for example, AGTC coding is performed. As shown in FIG. 8, two-dimensional lithography systems similar to those shown in FIG. 7 described above are arranged, and weaving is performed using a large number of one-dimensional structures 20 supplied from these lithography systems. Fabrics can be made. Reference numerals 29 and 30 indicate weaving rods.

【００６６】最も単純でしかし汎用性のあるファブリッ
クは、縦糸を全てロジック素子の形成された一次元構造
体とし、横糸を全てメモリ素子の形成された一次元構造
体とした一様均一織物である。The simplest but versatile fabric is a uniform uniform woven fabric in which all the warp yarns are a one-dimensional structure having logic elements formed thereon, and all the weft yarns are a one-dimensional structure having memory elements formed thereon. .

【００６７】図８に示すような機織り機でファブリック
を形成する時の２本の一次元構造体の軸に直交する方向
のアラインメントには、例えば、これらの一次元構造体
の側面のアデニン（Ａ）とチミン（Ｔ）との配向特性、
あるいは、シトシン（Ｃ）とチミン（Ｔ）との配向特性
を利用することができる。すなわち、例えば、図９Ａに
示すように、縦糸および横糸を構成する２本の一次元構
造体３１、３２を互いに直交させ、それらの交差部にお
いて、上側の一次元構造体３１の外壁のアデニン（Ａ）
と下側の一次元構造体３２の外壁のチミン（Ｔ）との分
子間力による選択的結合（図９Ｂ参照）により、アライ
ンメントを行うことができる。より一般的には、タンパ
ク質間およびアミノ酸間のダイポール相互作用により、
一次元構造体を整列させて二次元平面を構成することが
できる。また、図９Ｂに示すように、例えば一次元構造
体３１上にＤＮＡストリングＳＴが張り付いているか、
または編み込まれているものであってもよい。When forming a fabric with a weaving machine as shown in FIG. 8, the alignment in the direction perpendicular to the axes of the two one-dimensional structures includes, for example, adenine (A) on the side surface of these one-dimensional structures. ) And thymine (T),
Alternatively, the orientation characteristics of cytosine (C) and thymine (T) can be used. That is, for example, as shown in FIG. 9A, the two one-dimensional structures 31 and 32 constituting the warp and the weft are made orthogonal to each other, and at the intersection thereof, the adenine () of the outer wall of the upper one-dimensional structure 31 is formed. A)
Alignment can be performed by selective binding (see FIG. 9B) of the outer wall of the lower one-dimensional structure 32 and thymine (T) by an intermolecular force. More generally, by dipole interactions between proteins and between amino acids,
One-dimensional structures can be aligned to form a two-dimensional plane. Also, as shown in FIG. 9B, for example, whether the DNA string ST is stuck on the one-dimensional structure 31 or
Or it may be woven.

【００６８】なお、図９Ｂに示すＡ−Ｔ結合のＡとＴと
は単なる選択性のあるのりとしても使えるが、より高度
には、図８に示すように、下側の一元構造体２０の上に
一部ｍ−ＲＮＡを仕込むことにより、交差部の結合を成
長強化させたり、反結合性として解体したりして、ＳＯ
ＰＨＩＡの一角を担わせる要素部品／構造とすることが
できる。Note that A and T of the AT bond shown in FIG. 9B can be used as mere selective glue, but at a higher level, as shown in FIG. By partially adding m-RNA to the top, the bonding at the crossing point is strengthened for growth or disassembled as anti-
It can be an element part / structure that plays a part in PHIA.

【００６９】このように分子間力を利用して一次元構造
体によりファブリックを形成した例を図１０に示す。こ
のファブリックは、図２Ｂに示すものと同様な、階層構
造を有する一次元構造体５を用いて形成されたもので、
線状光電子機能デバイスによるインテリジェント・ファ
ブリックと呼ぶことができるものである。FIG. 10 shows an example in which a fabric is formed from a one-dimensional structure using an intermolecular force. This fabric is formed using a one-dimensional structure 5 having a hierarchical structure similar to that shown in FIG.
It can be called an intelligent fabric with linear optoelectronic functional devices.

【００７０】図１１および図１２は図１０に示すインテ
リジェント・ファブリックを人工筋肉に応用した例を示
し、それぞれ筋肉が縮んだ状態および伸びた状態を示
す。図１１および図１２に示すように、このインテリジ
ェント人工筋肉においては、一次元構造体５を用いて、
意図的に筋繊維を束ねたような構造を持たせることによ
り、ファブリックが縞状であることを利用して、二つの
ファブリックの一次元構造体を互い違いに結合させ、例
えば正負の電荷供給によるクーロン反発力と結合とを利
用して伸縮を行わせることができる。FIGS. 11 and 12 show examples in which the intelligent fabric shown in FIG. 10 is applied to an artificial muscle, and show a contracted state and a stretched state of the muscle, respectively. As shown in FIGS. 11 and 12, in this intelligent artificial muscle, the one-dimensional structure 5 is used to
By intentionally having a structure in which muscle fibers are bundled, utilizing the fact that the fabric is striped, the one-dimensional structure of the two fabrics is connected alternately, for example, Coulomb by positive and negative charge supply The expansion and contraction can be performed using the repulsive force and the coupling.

【００７１】図１３は、一次元構造体５からなる縦糸お
よび横糸を強固に編んだタイトバウンドファブリック
（tight-bound fabric) の例である。縦横に走る一次元
構造体が特徴である。FIG. 13 shows an example of a tight-bound fabric in which the warp and the weft composed of the one-dimensional structure 5 are tightly knitted. It is characterized by a one-dimensional structure that runs vertically and horizontally.

【００７２】図１４Ａは汎用ファブリックの一例、図１
４Ｂはこの図１４Ａに示す汎用ファブリックの一部の拡
大図、図１４Ｃは図１４Ｂの一部の拡大図である。この
汎用ファブリックは、縦糸がロジック素子の形成された
一次元構造体３３からなり、横糸がメモリ素子（ＲＡ
Ｍ）の形成された一次元構造体３４からなる。これらの
半導体素子は、一次元構造体３３、３４の側面に例えば
アモルファスＳｉ膜を成膜し、これを例えばエキシマー
レーザアニールすることにより単結晶化した単結晶Ｓｉ
膜に形成することができる。図１４Ｃに、一例として、
半導体電子素子Ｄを示す。また、同様の方法により、一
次元構造体３３、３４の側面に例えばＧａＩｎＮ系半導
体膜を形成し、これに光素子を形成することもできる。
さらに、これらにより、トータルシステム・オン・ファ
イバーファブリックを実現することができる。FIG. 14A is an example of a general-purpose fabric, and FIG.
4B is an enlarged view of a part of the general-purpose fabric shown in FIG. 14A, and FIG. 14C is an enlarged view of a part of FIG. 14B. In this general-purpose fabric, the warp comprises a one-dimensional structure 33 on which a logic element is formed, and the weft comprises a memory element (RA).
M) is formed of the one-dimensional structure 34 formed thereon. In these semiconductor elements, for example, an amorphous Si film is formed on the side surfaces of the one-dimensional structures 33 and 34, and the single-crystal Si is monocrystallized by excimer laser annealing, for example.
It can be formed into a film. In FIG. 14C, as an example,
1 shows a semiconductor electronic device D. Further, by a similar method, for example, a GaInN-based semiconductor film can be formed on the side surfaces of the one-dimensional structures 33 and 34, and an optical element can be formed thereon.
Furthermore, these make it possible to realize a total system-on-fiber fabric.

【００７３】図１５はこの発明のタイトバウンドファブ
リックの化学・生体系応用の一例の概念図であり、一種
のケミカルプロセッサーを示す。一次元構造体３５は中
空構造を有し、バイオ−光−電子質量輸送用のマイクロ
チューブとして用いられる。この一次元構造体３５に
は、窓３６および光電子素子３７が設けられており、バ
イオ−光−電子配線３８により相互に接続されている。
この例では、点描が付された窓３６は開いており、それ
以外の窓３６は閉じている。この一次元構造体３５の中
に生体・化学材料を通すことにより、微視的に化学反応
を制御することができる。例えば、横方向の一次元構造
体３５に原料Ａ、Ｂ、Ｃを供給するとともに、縦方向の
一次元構造体３５に酵素Ｐ、Ｑ、Ｒを供給する。この場
合、一次元構造体３５の多数の交差部のうちの所定の部
分に窓を開けておくことにより、種々の反応生成物（例
えば、最終生成物Ｚ）と副生成物（例えば、副反応物
Ｙ）とを合成することが可能となる。FIG. 15 is a conceptual diagram showing an example of application of the tight-bound fabric of the present invention to a chemical or biological system, and shows a kind of chemical processor. The one-dimensional structure 35 has a hollow structure, and is used as a microtube for bio-photo-electron mass transport. The one-dimensional structure 35 is provided with a window 36 and an optoelectronic element 37, which are interconnected by a bio-optical-electronic wiring 38.
In this example, the stippled window 36 is open, and the other windows 36 are closed. By passing a biological or chemical material through the one-dimensional structure 35, a chemical reaction can be microscopically controlled. For example, the raw materials A, B, and C are supplied to the horizontal one-dimensional structure 35, and the enzymes P, Q, and R are supplied to the vertical one-dimensional structure 35. In this case, by opening a window at a predetermined portion of the many intersections of the one-dimensional structure 35, various reaction products (for example, final product Z) and by-products (for example, side reaction Compound Y) can be synthesized.

【００７４】図１６はこの発明のタイトバウンドファブ
リックの窓の開け方の一例を示す。この例では、交差す
る２本の一次元構造体３５のうちの一本を加水分解可能
なタンパク質からなるマイクロチューブとし、他の一本
を湿潤はするが加水分解可能性のあるマイクロチューブ
とする。そして、これらの一次元構造体３５を交差さ
せ、一方の一次元構造体３５の中に加水分解酵素（ヒド
ロアーゼ（トリプシン、キモトリプシンなど））と水と
を最適ｐＨになるように調整して流し、他方の一次元構
造体３５には水のみ、あるいは最適ｐＨをずらす酸また
はアルカリを含ませた水を通すことにより、交差部の一
次元構造体３５に穴があく。穴がある程度以上開くと、
一次元構造体３５を流れる水（または酸、アルカリ）で
最適ｐＨ条件からずれることにより、加水分解反応は極
めて遅くなり、事実上停止する。次に、一次元構造体３
５にそれを構成するタンパク質を溶かす酵素を流すこと
により、交差部の一次元構造体３５に穴を開けることか
できる。このようにして、一次元構造体３５の交差部に
選択的に窓３６を形成することができる。また、一次元
構造体３５の側面に例えばアモルファスＳｉ膜を成膜す
る場合には、このアモルファスＳｉ膜をその表面に選択
的に形成したマスクを用いて部分的にエキシマーレーザ
アニールして単結晶化し、このＳｉ膜を単結晶部とアモ
ルファス部との結晶性の差を利用して選択エッチングす
ることにより窓を形成することができる。FIG. 16 shows an example of how to open the window of the tight bound fabric of the present invention. In this example, one of the two intersecting one-dimensional structures 35 is a microtube made of a hydrolyzable protein, and the other is a wettable but hydrolyzable microtube. . Then, these one-dimensional structures 35 are crossed, and a hydrolytic enzyme (hydroase (trypsin, chymotrypsin, etc.)) and water are adjusted to the optimum pH and flow into one of the one-dimensional structures 35, A hole is formed in the one-dimensional structure 35 at the intersection by passing water alone or water containing an acid or alkali that shifts the optimum pH through the other one-dimensional structure 35. When the hole is opened to some extent,
When the water (or acid or alkali) flowing through the one-dimensional structure 35 deviates from the optimum pH condition, the hydrolysis reaction becomes extremely slow and practically stops. Next, the one-dimensional structure 3
By flowing an enzyme that dissolves the protein constituting it into 5, a hole can be formed in the one-dimensional structure 35 at the intersection. In this manner, the window 36 can be selectively formed at the intersection of the one-dimensional structure 35. When, for example, an amorphous Si film is formed on the side surface of the one-dimensional structure 35, the amorphous Si film is partially crystallized by excimer laser annealing using a mask selectively formed on the surface. A window can be formed by selectively etching the Si film using the difference in crystallinity between the single crystal part and the amorphous part.

【００７５】さらに、上述の方法で一次元構造体３５の
交差点に窓３６を開けた後、外力を加えてこれらの一次
元構造体３５を離すことにより、周期的に窓３６が形成
された一次元構造体を形成することができる。また、こ
の一次元構造体を出発材料として再度機を織り、上述と
同様にして交差点に窓を開けることもできる。Further, after the window 36 is opened at the intersection of the one-dimensional structure 35 by the above-described method, an external force is applied to separate the one-dimensional structure 35, so that the primary 36 in which the window 36 is periodically formed is formed. An original structure can be formed. The weaving machine can be woven again using the one-dimensional structure as a starting material, and a window can be opened at the intersection in the same manner as described above.

【００７６】図１７はこの発明のタイトバウンドファブ
リックの生体系応用のより一般化した概念図である。一
次元構造体３５の交差点のみならず、その途中にも窓３
６が形成されている。さらに、この窓３６の周りに選択
的に電極を設けることで、局所電場によりイオンの出入
りを制御することができる。このような電気的に開閉可
能な窓３６を開けておくことにより、図１８に示すよう
に、一次元構造体３５で囲まれた升状の空間に自己組織
化生体系組織（ＳＯＰＨＩＡ）３９を形成することがで
きる。このようなタイトバウンドファブリックは、例え
ば液体やガス中に設置することにより、それらのセンサ
ーとして機能させることができる。FIG. 17 is a generalized conceptual diagram of the application of the tight-bound fabric of the present invention to a living body. Not only at the intersection of the one-dimensional structure 35 but also in the middle of the window 3
6 are formed. Further, by selectively providing electrodes around the window 36, the entrance and exit of ions can be controlled by the local electric field. By opening such an electrically openable and closable window 36, a self-organized biological tissue (SOPHIA) 39 is placed in a square space surrounded by a one-dimensional structure 35 as shown in FIG. Can be formed. Such a tight-bound fabric can be made to function as a sensor for them by, for example, being placed in a liquid or gas.

【００７７】さらに、図１９に示すように、一次元構造
体４０の断面の外郭に凹凸を設け、その凹部に配線４１
を埋め込むこともできる。Further, as shown in FIG. 19, irregularities are provided on the outer periphery of the cross section of the one-dimensional structure 40, and the wiring 41 is provided in the concave.
Can be embedded.

【００７８】また、図２０に示すように、このような断
面の外郭に凹凸を設け、その凹部に配線４１を埋め込ん
だ一次元構造体４０は、別の一次元構造体４２と空中交
差させることが可能である。ここで、一次元構造体４０
の側面には、電子素子４３およびそれらを接続する配線
４４が形成されている。Further, as shown in FIG. 20, the one-dimensional structure 40 in which the outer surface of such a cross section is provided with irregularities and the wiring 41 is buried in the concave portion is caused to intersect with another one-dimensional structure 42 in the air. Is possible. Here, the one-dimensional structure 40
Are formed on the side surfaces of the electronic elements 43 and the wirings 44 connecting them.

【００７９】図２１に示すように、この発明の一次元構
造体を基本繊維として用いて、太陽電池４５、ディスプ
レー４６、コンピュータ４７、アクチュエータとしての
手袋４８、センサー（図示せず）などを一体化したイン
テリジェントファイバーファブリックによる衣服４９を
作ることができる。なお、この衣服４９およびこの衣服
４９を着る人間のサイズはともに１ｍのオーダーであ
り、一方、この衣服４９を構成する繊維である一次元構
造体の径のサイズは例えば最大で１ｍｍのオーダーであ
り、このとき後者に対する前者の比は〜１ｍ／１ｍｍ〜
１０００のオーダーである。As shown in FIG. 21, using the one-dimensional structure of the present invention as a basic fiber, a solar cell 45, a display 46, a computer 47, a glove 48 as an actuator, a sensor (not shown) and the like are integrated. The clothes 49 made of the intelligent fiber fabric can be made. The size of the clothes 49 and the size of the person wearing the clothes 49 are both on the order of 1 m, while the size of the diameter of the one-dimensional structure which is a fiber constituting the clothes 49 is, for example, on the order of 1 mm at the maximum. At this time, the ratio of the former to the latter is ~ 1m / 1mm ~
It is on the order of 1000.

【００８０】また、同様なインテリジェントファイバー
ファブリックにより、いわばインテリジェントはちまき
とも呼べるバンド５０を作ることもできる。Further, a band 50 which can be called an intelligent hachimaki can be produced by the same intelligent fiber fabric.

【００８１】さらに、この発明の一次元構造体の材料と
して例えばコラーゲンやエラスチンなどを用いることに
より、図２１に示す人の足部に示すように人工皮膚５１
を作ることもできる。Further, by using, for example, collagen or elastin as the material of the one-dimensional structure of the present invention, the artificial skin 51 shown in FIG.
Can also be made.

【００８２】より一般的には、この発明の人工織物をも
って、内部に人工筋肉などを含む３次元構造体を包むこ
とにより、インテリジェントな３次元システムを構成す
ることができる。More generally, an intelligent three-dimensional system can be formed by wrapping a three-dimensional structure including artificial muscles and the like inside with the artificial fabric of the present invention.

【００８３】一方、テレビやコンピュータのディスプレ
イなどに多用されているＣＲＴは、電子ビームを蛍光面
に当てることにより映像を映し出すものであり、この発
光原理は、場の量子論の観点から見ると、図２２に示す
ファインマン・ダイアグラムで表されるように、外線が
２本、バーテックス（vertex）が１個の電磁相互作用で
ある。また、半導体レーザや発光ダイオードなどは電子
（ｅ）と正孔（ｈ）との再結合で光子を放出するもので
あり、この発光原理は、図２３に示すファインマン・ダ
イアグラムで表されるように、外線が３本、バーテック
スが１個の電磁相互作用である。これらの例で示すよう
に、これまでの発光原理は外線が３本以下の電磁相互作
用を用いたものであり、動作原理もその電磁相互作用の
上に立脚したものに限られていた。これに対し、外線が
４本の電磁相互作用を用いる例を図２４に示す。この例
では外線は全てフォトンである。内線は種々のものであ
ってよく、例えば図２５Ａや図２５Ｂに示すようなもの
がある。以下にこの外線が４本の電磁相互作用を用いる
光機能素子の実施形態について説明する。On the other hand, CRTs, which are frequently used in televisions and computer displays, project images by irradiating an electron beam onto a phosphor screen. The light emission principle is based on the quantum field theory. As shown by the Feynman diagram shown in FIG. 22, two outer lines and one vertex are electromagnetic interactions. Further, a semiconductor laser, a light emitting diode, and the like emit photons by recombination of electrons (e) and holes (h). The light emission principle is as shown in a Feynman diagram shown in FIG. , Three external lines and one vertex. As shown in these examples, the light emission principle so far uses electromagnetic interaction with three or less external lines, and the operation principle is limited to one based on the electromagnetic interaction. On the other hand, FIG. 24 shows an example in which four external lines use electromagnetic interaction. In this example, all outside lines are photons. The extension may be various, for example, as shown in FIGS. 25A and 25B. Hereinafter, an embodiment of an optical functional element using four electromagnetic lines with an electromagnetic interaction will be described.

【００８４】図２６はこの発明による光機能素子の実施
形態であり、一次元回折格子付き光ファイバーである。
図２６に示すように、光ファイバー６１の所定部分にお
ける外周面に軸方向に周期Λで帯状の屈折率変調素子６
２が設けられている。この屈折率変調素子６２は、例え
ばピエゾ素子や電気光学素子などである。FIG. 26 shows an embodiment of the optical functional device according to the present invention, which is an optical fiber with a one-dimensional diffraction grating.
As shown in FIG. 26, a band-shaped refractive index modulation element 6 having a period に in the axial direction is formed on the outer peripheral surface of a predetermined portion of the optical fiber 61.
2 are provided. The refractive index modulation element 62 is, for example, a piezo element or an electro-optical element.

【００８５】いま、光ファイバー６１を伝播する光に対
し、伝搬定数をβ、波数をｋ0 、光ファイバー６１の屈
折率をｎ0 とし、また、屈折率変調素子６２が周期的に
配置された部分の光ファイバー６１に形成された一次元
回折格子による回折角をθiとすると、 β＝ｋ0 ｎ0 ｓｉｎθi ＋２π／Λ （１） と表される。Now, with respect to the light propagating through the optical fiber 61, the propagation constant is β, the wave number is k 0 , the refractive index of the optical fiber 61 is n 0, and the refractive index modulation element 62 is located at a portion where the refractive index modulation element 62 is periodically arranged. Assuming that the angle of diffraction by the one-dimensional diffraction grating formed on the optical fiber 61 is θ i , β = k 0 n 0 sin θ i + 2π / Λ (1)

【００８６】この一次元回折格子付き光ファイバーにお
いては、電圧印加により屈折率変調素子６２の近傍の部
分における光ファイバー６１に静電場が印加された場
合、この静電場にはマッシブなフォトンの場が伴われる
と考えられ、このマッシブなフォトンにより屈折率変調
素子６２の近傍の部分における光ファイバー６１に屈折
率変化Δｎが生じ（図２６中、Δｎが生じた部分を斜線
を施して示す）、これが光ファイバー６１を伝播する光
の回折角θi の変化をもたらす。Δｎ、したがってθi
は、この静電場の強さにより制御することができる。In this optical fiber with a one-dimensional diffraction grating, when an electrostatic field is applied to the optical fiber 61 in the vicinity of the refractive index modulation element 62 by applying a voltage, the electrostatic field is accompanied by a field of massive photons. It is considered that this massive photon causes a change in the refractive index Δn in the optical fiber 61 in the vicinity of the refractive index modulation element 62 (in FIG. 26, the portion where Δn has been generated is indicated by oblique lines). results in a change in the diffraction angle theta i of light propagating. Δn and thus θ i
Can be controlled by the strength of the electrostatic field.

【００８７】この場合、屈折率変化Δｎが生じる部分か
ら光ファイバー６１の上面までの距離がλ／ｎ（ただ
し、λは光ファイバー６１を伝播する光の波長）以上と
なっている。In this case, the distance from the portion where the refractive index change Δn occurs to the upper surface of the optical fiber 61 is λ / n (where λ is the wavelength of light propagating through the optical fiber 61).

【００８８】この一次元回折格子付き光ファイバーによ
れば、光ファイバー６１を伝播する光のファイバー外へ
の回折を光電気効果により容易かつ正確に制御すること
ができる。そして、この一次元回折格子付き光ファイバ
ーを例えば曲面または平面をなすように多数並列配置す
ることにより、これらの回折光を利用した表示装置など
を構成することが可能である。According to the optical fiber with a one-dimensional diffraction grating, the diffraction of light propagating through the optical fiber 61 to the outside of the fiber can be easily and accurately controlled by the photoelectric effect. By arranging a large number of optical fibers with one-dimensional diffraction gratings in parallel to form, for example, a curved surface or a plane, it is possible to configure a display device using these diffracted lights.

【００８９】図２７Ａはこの発明を適用したカラーディ
スプレイの一部分を示す略線図、図２７Ｂは図２７Ａの
Ｂ−Ｂ´線に沿っての断面図、図２７Ｃは図２７ＡのＣ
−Ｃ´線に沿っての断面図である。FIG. 27A is a schematic diagram showing a part of a color display to which the present invention is applied, FIG. 27B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 27A, and FIG.
It is sectional drawing which follows the -C 'line.

【００９０】図２７Ａ、図２７Ｂおよび図２７Ｃに示す
ように、このカラーディスプレイ７１は、二種類の一次
元構造体７２、７３からなる縦糸および二種類の一次元
構造体７４、７５からなる横糸を強固に編んだタイトバ
ウンドファブリックにより構成されている。一方の縦糸
の一次元構造体７２は金属線または金属線の外周面を絶
縁層（図示せず）で被覆したものからなり、他方の縦糸
の一次元構造体７３は絶縁体の線からなり、これらの一
次元構造体７２、７３が交互に用いられている。また、
一方の横糸である一次元構造体７４は、図２８および図
２９に示すように、中空構造を有していて、コア部に液
晶７６が封入され、その周囲のクラッド７７が透明材料
からなり、さらに、一次元構造体７２と反対側の部分の
クラッド７７の外周面に透明電極７８が設けられてい
る。一次元構造体７４は３本で一組となっており、それ
ぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）用である。他方
の横糸である一次元構造体７５は絶縁体の線からなり、
一組の一次元構造体７４毎に用いられている。ここで、
一次元構造体７４は一次元構造体７２の間隔と同じ周期
でうねっていることが特徴的である。As shown in FIG. 27A, FIG. 27B and FIG. 27C, this color display 71 has a warp composed of two kinds of one-dimensional structures 72 and 73 and a weft composed of two kinds of one-dimensional structures 74 and 75. It is composed of a tightly woven tight-bound fabric. The one-dimensional structure 72 of one warp is made of a metal wire or a metal wire whose outer peripheral surface is covered with an insulating layer (not shown), the one-dimensional structure 73 of the other warp is made of an insulating wire, These one-dimensional structures 72 and 73 are used alternately. Also,
The one-dimensional structure 74, which is one weft, has a hollow structure as shown in FIGS. 28 and 29, a liquid crystal 76 is sealed in a core portion, and a clad 77 around the core is made of a transparent material. Further, a transparent electrode 78 is provided on the outer peripheral surface of the clad 77 on the side opposite to the one-dimensional structure 72. The one-dimensional structure 74 is a set of three one-dimensional structures 74, one for R (red), one for G (green), and one for B (blue). The one-dimensional structure 75, which is the other weft, is made of an insulating line,
It is used for each set of one-dimensional structures 74. here,
It is characteristic that the one-dimensional structure 74 undulates at the same period as the interval of the one-dimensional structure 72.

【００９１】一次元構造体７４のクラッド７７の材料と
しては、有機物（プラスチック）、例えばＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタクリレート）、フッ素化ポリマーなどを用
いることができる。また、液晶７６としては、基本的に
はどのようなものを用いてもよいが、例えば、フルオロ
メトキシ基を有する液晶化合物、トリフルオロ化合物な
どを用いることができる。As a material of the clad 77 of the one-dimensional structure 74, an organic substance (plastic), for example, PMMA (polymethyl methacrylate), a fluorinated polymer, or the like can be used. Further, as the liquid crystal 76, basically any liquid crystal may be used. For example, a liquid crystal compound having a fluoromethoxy group, a trifluoro compound, or the like can be used.

【００９２】このように構成されたカラーディスプレイ
７１においては、図３０に示すように、横糸であるＲ、
ＧおよびＢ用の一組の一次元構造体７４の一端面に図示
省略したレーザ光源よりそれぞれ赤色、緑色および青色
のレーザ光を入射させる。そして、画像信号に応じて選
択された一次元構造体７２と一次元構造体７４の透明電
極７８との間に所定の電圧を印加する。具体的には、例
えば、透明電極７８を接地し、金属線からなる一次元構
造体７２に正の電圧を印加する。この電圧印加により、
一次元構造体７４の内部に封入された液晶７６の分子の
配向を電界によって変化させ、各一次元構造体７４に導
入された赤色、緑色および青色のレーザ光をそれぞれ散
乱させて散乱光が表示面側に取り出されるようにする
（図３１）。これによって、所望のカラー画像を表示す
るようになっている。In the color display 71 configured as described above, as shown in FIG.
Red, green, and blue laser beams are respectively incident on one end surfaces of a set of one-dimensional structures 74 for G and B from a laser light source (not shown). Then, a predetermined voltage is applied between the one-dimensional structure 72 selected according to the image signal and the transparent electrode 78 of the one-dimensional structure 74. Specifically, for example, the transparent electrode 78 is grounded, and a positive voltage is applied to the one-dimensional structure 72 made of a metal wire. By applying this voltage,
The orientation of the molecules of the liquid crystal 76 enclosed in the one-dimensional structure 74 is changed by an electric field, and the red, green, and blue laser lights introduced into each one-dimensional structure 74 are scattered to display the scattered light. It is taken out to the surface side (FIG. 31). Thus, a desired color image is displayed.

【００９３】なお、光の取り出し効率の向上を図る観点
からは、電圧印加による液晶７６の分子の配向の変化に
よる少しの光の散乱でも全反射条件からずれやすくなっ
ていることが重要であり、このため、図３１に示すよう
に、一次元構造体７４のうねりの角度θは臨界角θc と
θ≦θc の関係にある。液晶７６の分子による散乱を有
効に行わせる観点からはθ〜θc とするのが最もよい。From the viewpoint of improving the light extraction efficiency, it is important that even a small amount of light scattering due to a change in the orientation of the molecules of the liquid crystal 76 due to the application of voltage easily deviates from the total reflection condition. Therefore, as shown in FIG. 31, the angle theta of the undulation of the one-dimensional structure 74 in the relation of the critical angle theta c and θ ≦ θ c. Most preferably set to Shita～shita c From the viewpoint of effectively performing the scattering by the molecules of the liquid crystal 76.

【００９４】このカラーディスプレイによれば、電圧制
御型のフルカラー表示可能な布状のフレキシブルな極薄
カラーディスプレイを実現することができる。According to this color display, a cloth-like flexible ultra-thin color display capable of full-color display of a voltage control type can be realized.

【００９５】図３２はこの発明を適用した光機能素子を
示す。この光機能素子においては、２本の光ファイバー
８１、８２が互いに直交して設けられている。ここで、
光ファイバー７２としては赤外光ファイバーを用いる。
これらの光ファイバー８１、８２の交差部においては、
一方の光ファイバー８１の上部に部分的に凹みが設けら
れ、この凹みに他方の光ファイバー８２が連結されてい
る。光ファイバー８１は屈折率ｎa0のコア８１ａと屈折
率ｎa1のクラッド８１ｂとからなる。クラッド８１ｂに
は例えば金属微粒子が分散されている。光ファイバー８
２は屈折率ｎb0のコア８２ａと屈折率ｎb1のクラッド８
２ｂとからなる。これらの光ファイバー８１、８２の交
差部における屈折率分布を図３３に示す。FIG. 32 shows an optical functional device to which the present invention is applied. In this optical function device, two optical fibers 81 and 82 are provided orthogonal to each other. here,
As the optical fiber 72, an infrared optical fiber is used.
At the intersection of these optical fibers 81 and 82,
A concave is partially provided on the upper part of one optical fiber 81, and the other optical fiber 82 is connected to this concave. Optical fiber 81 comprises a core 81a of the refractive index n a0 and cladding 81b of the refractive index n a1. For example, metal fine particles are dispersed in the cladding 81b. Optical fiber 8
2 is a core 82a having a refractive index of n b0 and a cladding 8 having a refractive index of n b1 .
2b. FIG. 33 shows the refractive index distribution at the intersection of these optical fibers 81 and.

【００９６】この光機能素子においては、光ファイバー
８１に図３２中実線で示すように光（メイン光）を導波
させておく。この状態で光ファイバー８２内に光、例え
ば紫外光がゲート光として導入されると、この光ファイ
バー８２との接触部における光ファイバー８１のクラッ
ド８１ｂにエバネッセント光（マッシブフォトン）が発
生し、このエバネッセント光の作用でクラッド８１ｂに
分散された金属微粒子の近傍にプラズマが発生し、それ
によってクラッド８１ｂの屈折率変化Δｎが発生する。
このエバネッセント光はｅ-ax （ａは吸収係数、ｘは光
の侵入深さ）なる式で示される強度分布を持つものであ
る。ここで、金属微粒子がＡｕ微粒子である場合には、
赤色および青色の光に対してΔｎ＞０、緑色の光に対し
てΔｎ＜０である。また、金属微粒子がＣｕ微粒子であ
る場合には、赤色の光に対してΔｎ＜０、緑色の光に対
してΔｎ＞０である。特に、Δｎ＞０の場合には、クラ
ッド８１ｂの屈折率がコア８１ａの屈折率ｎa0よりも大
きくなるか、あるいはほぼ等しくなることにより、光フ
ァイバー８１の凹みの部分において全反射条件が成立し
なくなる。その結果、図３２中破線で示すように、光フ
ァイバー８１の外に光が出て光ファイバー８２に入射
し、最終的に光ファイバー８２外に出る。この場合、光
ファイバー８２は光ファイバー８１から入射する光に対
してレンズとして働く。In this optical function device, light (main light) is guided through the optical fiber 81 as shown by the solid line in FIG. When light, for example, ultraviolet light, is introduced as gate light into the optical fiber 82 in this state, evanescent light (massive photon) is generated in the cladding 81b of the optical fiber 81 at a contact portion with the optical fiber 82, and the action of the evanescent light is performed. As a result, a plasma is generated in the vicinity of the fine metal particles dispersed in the cladding 81b, thereby causing a change in the refractive index Δn of the cladding 81b.
This evanescent light has an intensity distribution represented by an equation of e -ax (a is an absorption coefficient, x is a light penetration depth). Here, when the metal fine particles are Au fine particles,
Δn> 0 for red and blue light, and Δn <0 for green light. When the metal fine particles are Cu fine particles, Δn <0 for red light and Δn> 0 for green light. Particularly, in the case of [Delta] n> 0, either the refractive index of the cladding 81b is larger than the refractive index n a0 of the core 81a, or by substantially equal, the total reflection condition is not satisfied in the portion of the recess of the optical fiber 81 . As a result, as shown by a broken line in FIG. 32, light exits the optical fiber 81, enters the optical fiber 82, and finally exits the optical fiber 82. In this case, the optical fiber 82 functions as a lens for light incident from the optical fiber 81.

【００９７】以上のように、光ファイバー８２へのゲー
ト光のオン／オフによって、光ファイバー８１における
光の伝播を制御することができる。すなわち、ゲート光
がオフのときは、図３２中、光ファイバー８１の右端側
に光が伝播するが、ゲート光がオンのときは、光ファイ
バー８１の右端側に光は伝播しないことになる。光ファ
イバー８１の右端側に光が伝播するときをオン、伝播し
ないときをオフに対応させれば、この光機能素子は、ゲ
ート光と光ファイバー８１を伝播する光とに関してＮＯ
Ｔ回路の機能を有することがわかる。この機能を利用し
て演算を行うことができ、光コンピュータの実現が可能
となる。As described above, the propagation of light in the optical fiber 81 can be controlled by turning on / off the gate light to the optical fiber 82. That is, when the gate light is off, the light propagates to the right end side of the optical fiber 81 in FIG. 32, but when the gate light is on, the light does not propagate to the right end side of the optical fiber 81. If the light propagates to the right end side of the optical fiber 81 when the light propagates on, and when the light does not propagate the light off, the optical functional element can operate with NO for the gate light and the light propagating through the optical fiber 81.
It can be seen that it has the function of the T circuit. Calculations can be performed using this function, and an optical computer can be realized.

【００９８】さらに、例えば、赤色、緑色または青色用
にそれぞれ上述の光機能素子を用意し、各光機能素子に
おける光ファイバー８１と光導波路８２との交差部を１
画素とし、各光機能素子の光ファイバー８１にそれぞれ
赤色、緑色または青色の光を入射させ、ゲート光で光フ
ァイバー８１外への出射を制御することにより、フルカ
ラーディスプレイを構成することも可能である。Further, for example, the above-mentioned optical functional elements are prepared for red, green and blue, respectively, and the intersection between the optical fiber 81 and the optical waveguide 82 in each optical functional element is set to one.
It is also possible to configure a full-color display by forming red, green or blue light into the optical fiber 81 of each optical function element as a pixel and controlling the emission of the light outside the optical fiber 81 by the gate light.

【００９９】図３４はこの発明を適用した他の光機能素
子を示す。図３４に示すように、この光機能素子におい
ては、コア９１ａとクラッド９１ｂとからなる光ファイ
バー９１と直交して線状の光導波路９２がこの光ファイ
バー９１と接触して設けられている。ここで、光ファイ
バー９１と光導波路９２との交差部におけるクラッド９
１ｂにはＡｕ微粒子が分散されている。FIG. 34 shows another optical functional device to which the present invention is applied. As shown in FIG. 34, in this optical functional device, a linear optical waveguide 92 is provided in contact with the optical fiber 91, which is orthogonal to the optical fiber 91 composed of the core 91a and the clad 91b. Here, the cladding 9 at the intersection of the optical fiber 91 and the optical waveguide 92 is used.
Au particles are dispersed in 1b.

【０１００】この光機能素子においては、光ファイバー
９１の一端から光を入射させる。具体的には、青色また
は赤色の光を入射させる。この状態で光導波路９２内に
波長５３０ｎｍ（フォトンエネルギーで２．３ｅＶ）の
緑色の光がゲート光として導入されると、この光導波路
９２との接触部における光ファイバー９１のクラッド９
１ｂにエバネッセント光が発生し、このエバネッセント
光の作用でクラッド９１ｂに分散されたＡｕ微粒子の表
面にプラズマが発生し、それによってクラッド９１ｂの
屈折率変化Δｎが発生する。この場合、赤色および青色
の光に対してΔｎ＞０、緑色の光に対してΔｎ＜０であ
る。この様子を図３５に示す（図中、ΔＯＤは光学密度
の変化量を示す）。このΔｎにより、クラッド９１ｂの
屈折率がコア９１ａの屈折率よりも大きくなるか、ある
いはほぼ等しくなることにより、光導波路９２との接触
部近傍の部分で光ファイバー９１における全反射条件が
成立しなくなる。その結果、図３４中破線で示すよう
に、光ファイバー９１の外に光が出て、光導波路９２を
通って最終的に光導波路９２外に出る。In this optical function device, light is incident from one end of the optical fiber 91. Specifically, blue or red light is incident. In this state, when green light having a wavelength of 530 nm (photon energy: 2.3 eV) is introduced as gate light into the optical waveguide 92, the cladding 9 of the optical fiber 91 at the contact portion with the optical waveguide 92.
Evanescent light is generated in 1b, and a plasma is generated on the surface of the Au fine particles dispersed in the clad 91b by the action of the evanescent light, whereby the refractive index change Δn of the clad 91b is generated. In this case, Δn> 0 for red and blue light, and Δn <0 for green light. This state is shown in FIG. 35 (ΔOD represents the amount of change in optical density in the figure). Due to this Δn, the refractive index of the cladding 91b becomes larger than or substantially equal to the refractive index of the core 91a, so that the condition of total reflection in the optical fiber 91 is not satisfied in the vicinity of the contact portion with the optical waveguide 92. As a result, as shown by a broken line in FIG. 34, light exits the optical fiber 91, passes through the optical waveguide 92, and finally exits the optical waveguide 92.

【０１０１】図３６は光ファイバー９１に緑色の光を入
射させる場合を示す。光導波路９２内にフォトンエネル
ギー１．９ｅＶの赤色の光がゲート光として導入される
と、上述と同様に、この光導波路９２との接触部におけ
る光ファイバー９１のクラッド９１ｂにエバネッセント
光が発生し、このエバネッセント光の作用でクラッド９
１ｂの屈折率変化Δｎが発生する。この場合、緑色の光
に対してΔｎ＞０である。この様子を図３７に示す。こ
のΔｎにより、クラッド９１ｂの屈折率がコア９１ａの
屈折率よりも大きくなるか、あるいはほぼ等しくなるこ
とにより、光導波路９２との接触部近傍の部分で光ファ
イバー９１における全反射条件が成立しなくなる。その
結果、図３６中破線で示すように、光ファイバー９１の
外に光が出て、光導波路９２を通って最終的に光導波路
９２外に出る。FIG. 36 shows a case where green light is incident on the optical fiber 91. When red light having a photon energy of 1.9 eV is introduced as gate light into the optical waveguide 92, evanescent light is generated in the cladding 91b of the optical fiber 91 at the contact portion with the optical waveguide 92, as described above. Cladding 9 by the action of evanescent light
A refractive index change Δn of 1b occurs. In this case, Δn> 0 for green light. This is shown in FIG. Due to this Δn, the refractive index of the cladding 91b becomes larger than or substantially equal to the refractive index of the core 91a, so that the condition of total reflection in the optical fiber 91 is not satisfied in the vicinity of the contact portion with the optical waveguide 92. As a result, as shown by a broken line in FIG. 36, light exits outside the optical fiber 91, passes through the optical waveguide 92, and finally exits the optical waveguide 92.

【０１０２】以上のように、光導波路９２へのゲート光
のオン／オフによって、光ファイバー９１における赤
色、緑色または青色の光の伝播を制御することができ
る。すなわち、ゲート光がオフのときは、図３４中、光
ファイバー９１の一端から他端側に光が伝播するが、ゲ
ート光がオンのときは、光ファイバー９１の他端側に光
は伝播しないことになる。光ファイバー９１の他端側に
光が伝播するときをオン、伝播しないときをオフに対応
させれば、この光機能素子は、ゲート光と光ファイバー
９１を伝播する光とに関してＮＯＴ回路の機能を有する
ことがわかる。この機能を利用して演算を行うことがで
き、光コンピュータの実現が可能となる。As described above, the propagation of red, green or blue light in the optical fiber 91 can be controlled by turning on / off the gate light to the optical waveguide 92. That is, when the gate light is off, the light propagates from one end of the optical fiber 91 to the other end in FIG. 34, but when the gate light is on, the light does not propagate to the other end of the optical fiber 91. Become. If the light propagates to the other end of the optical fiber 91, it is turned on, and if it does not propagate, it is turned off, so that this optical functional element has a NOT circuit function for the gate light and the light propagating through the optical fiber 91. I understand. Calculations can be performed using this function, and an optical computer can be realized.

【０１０３】さらに、例えば、赤色、緑色または青色用
にそれぞれ上述の光機能素子を用意し、各光機能素子に
おける光ファイバー９１と光導波路９２との交差部を１
画素とし、各光機能素子の光ファイバー９１にそれぞれ
赤色、緑色または青色の光を入射させ、ゲート光で光フ
ァイバー９１外への出射を制御することにより、フルカ
ラーディスプレイを構成することも可能である。Further, for example, the above-mentioned optical functional elements are prepared for red, green and blue, respectively, and the intersection between the optical fiber 91 and the optical waveguide 92 in each optical functional element is set to one.
It is also possible to configure a full-color display by forming red, green, or blue light into the optical fiber 91 of each optical function element as a pixel, and controlling emission of light outside the optical fiber 91 by gate light.

【０１０４】図３８に示す光機能素子においては、例え
ばElectronics Letters,1995,31,pp1941-1943 に報告さ
れているような、細長いロッド状のフォトニック結晶１
０１を多数本束ねて二次元アレイとしたものを複数本コ
ア１０２の周囲に配列してクラッドとし、光ファイバー
１０３を構成する。そして、この光ファイバー１０３と
直交して線状の光導波路１０４がこの光ファイバー１０
３と接触して設けられている。In the optical functional device shown in FIG. 38, for example, an elongated rod-shaped photonic crystal 1 as reported in Electronics Letters, 1995, 31, pp. 1941-1943.
An optical fiber 103 is formed by bundling a large number of 01 and forming a two-dimensional array around a plurality of cores 102 to form a clad. Then, a linear optical waveguide 104 orthogonal to the optical fiber 103 is
3 is provided in contact therewith.

【０１０５】この光機能素子においては、光ファイバー
１０３の一端から光を入射させる。この状態で光導波路
１０４内に光がゲート光として導入されると、この光導
波路１０４との接触部における光ファイバー１０３のク
ラッドを構成するフォトニック結晶１０１に光が侵入
し、それによってフォトニックバンドギャップが変化す
ることで、コア１０２と、フォトニック結晶１０１から
なるクラッドとの界面における全反射条件が成立しなく
なる。その結果、光ファイバー１０３の外に光が出て、
光導波路１０４を通って最終的に光導波路１０４外に出
る。In this optical function device, light is incident from one end of the optical fiber 103. When light is introduced as gate light into the optical waveguide 104 in this state, the light penetrates into the photonic crystal 101 constituting the cladding of the optical fiber 103 at the contact portion with the optical waveguide 104, thereby causing a photonic band gap. Is changed, the condition of total reflection at the interface between the core 102 and the clad made of the photonic crystal 101 is not satisfied. As a result, light comes out of the optical fiber 103,
The light finally exits the optical waveguide 104 through the optical waveguide 104.

【０１０６】特に、このフォトニックバンドギャップを
用いた場合、ギャップがコア１０２の屈折率に対し、上
へずれても下にずれても、全反射条件から外れうる。つ
まり、光スイッチの機構として、より多くのものが可能
となる。例えば、図３２〜図３６に示す例にあるように
Δｎ＞０としてもよいが、Δｎ＜０でもよい。このほ
か、一般にΔｎ＜０を与える機構は全て使用することが
できる。例えば、光誘起キャリアによるΔｎ＜０の変化
などが挙げられる。In particular, when this photonic band gap is used, even if the gap is shifted upward or downward with respect to the refractive index of the core 102, the total reflection condition can be deviated. That is, a larger number of optical switch mechanisms are possible. For example, Δn> 0 may be set as shown in the examples shown in FIGS. 32 to 36, but Δn <0 may be set. In addition, any mechanism that generally provides Δn <0 can be used. For example, there is a change of Δn <0 due to photo-induced carriers.

【０１０７】この光機能素子によっても、光導波路１０
４へのゲート光のオン／オフによって、光ファイバー１
０３における光の伝播を制御することができる。すなわ
ち、ゲート光がオフのときは、図３８中、光ファイバー
１０３内を光が伝播するが、ゲート光がオンのときは、
光ファイバー１０３外に光が出射されることになる。光
ファイバー１０３内を光が伝播するときをオン、伝播し
ないときをオフに対応させれば、この光機能素子は、ゲ
ート光と光ファイバー１０３を伝播する光とに関してＮ
ＯＴ回路の機能を有することがわかる。この機能を利用
して演算を行うことができ、光コンピュータの実現が可
能となる。The optical functional device also enables the optical waveguide 10 to be used.
By turning on / off the gate light to the optical fiber 1, the optical fiber 1
03 can be controlled. That is, when the gate light is off, the light propagates in the optical fiber 103 in FIG. 38, but when the gate light is on,
Light is emitted outside the optical fiber 103. By associating light when propagating in the optical fiber 103 with on and non-propagating light with off, this optical functional device has N light with respect to the gate light and the light propagating through the optical fiber 103.
It can be seen that it has the function of the OT circuit. Calculations can be performed using this function, and an optical computer can be realized.

【０１０８】さらに、例えば、赤色、緑色または青色用
にそれぞれ上述の光機能素子を用意し、各光機能素子に
おける光ファイバー１０３と光導波路１０４との交差部
を１画素とし、各光機能素子の光ファイバー１０３にそ
れぞれ赤色、緑色または青色の光を入射させ、ゲート光
で光ファイバー１０３外への出射を制御することによ
り、フルカラーディスプレイを構成することも可能であ
る。Further, for example, the above-mentioned optical functional elements are prepared for red, green and blue, respectively, and the intersection between the optical fiber 103 and the optical waveguide 104 in each optical functional element is defined as one pixel. A full-color display can also be configured by inputting red, green, or blue light to the light 103 and controlling emission of the light outside the optical fiber 103 using gate light.

【０１０９】図３９に示す光機能素子においては、コア
１１１ａとクラッド１１１ｂとからなる光ファイバー１
１１と直交して光導波路１１２が設けられている。光導
波路１１２と交差する部分の光ファイバー１１１にはク
ラッド１１１ｂが設けられておらず、この部分のコア１
１１ａに光導波路１１２が直接結合している。また、こ
の結合部における光導波路１１２には、三次元または二
次元のフォトニック結晶１１３が分散されている。In the optical function device shown in FIG. 39, an optical fiber 1 comprising a core 111a and a clad 111b is used.
An optical waveguide 112 is provided orthogonal to 11. The optical fiber 111 intersecting the optical waveguide 112 is not provided with the cladding 111b, and the core 1
The optical waveguide 112 is directly coupled to 11a. Further, a three-dimensional or two-dimensional photonic crystal 113 is dispersed in the optical waveguide 112 at the coupling portion.

【０１１０】この光機能素子においては、光ファイバー
１１１の一端から光を入射させる。光導波路１１２内に
ゲート光が導入されないときは、光ファイバー１１１の
コア１１１ａの屈折率は、近傍のフォトニック結晶１１
３のフォトニックバンドギャップ中にあり、光ファイバ
ー１１１における全反射条件が満たされる。したがっ
て、光ファイバー１１１内を損失なく光が伝播する。光
導波路１１２内にゲート光が導入されると、フォトニッ
ク結晶１１３のフォトニックバンドギャップがずれて、
コア１１１ａの屈折率がフォトニック結晶１１３の導波
モードに結合することができるようになって、光導波路
１１２との結合部の近傍の部分で光ファイバー１１１に
おける全反射条件が成立しなくなる。その結果、光ファ
イバー１１１の外に光が出る（図３９Ｂ）。In this optical function element, light is incident from one end of the optical fiber 111. When the gate light is not introduced into the optical waveguide 112, the refractive index of the core 111a of the optical fiber 111 is set to
3, which satisfies the condition of total reflection in the optical fiber 111. Therefore, light propagates through the optical fiber 111 without loss. When gate light is introduced into the optical waveguide 112, the photonic band gap of the photonic crystal 113 shifts,
The refractive index of the core 111a can be coupled to the waveguide mode of the photonic crystal 113, so that the condition of total reflection in the optical fiber 111 is not satisfied in a portion near the coupling portion with the optical waveguide 112. As a result, light comes out of the optical fiber 111 (FIG. 39B).

【０１１１】この光機能素子によっても、光導波路１１
２へのゲート光のオン／オフによって、光ファイバー１
１１における光の伝播を制御することができる。すなわ
ち、ゲート光がオフのときは、図３９中、光ファイバー
１１１内を光が伝播するが、ゲート光がオンのときは、
光ファイバー１１１外に光が出射されることになる。光
ファイバー１１１内を光が伝播するときをオン、伝播し
ないときをオフに対応させれば、この光機能素子は、ゲ
ート光と光ファイバー１１１を伝播する光とに関してＮ
ＯＴ回路の機能を有することがわかる。この機能を利用
して演算を行うことができ、光コンピュータの実現が可
能となる。This optical function element also enables the optical waveguide 11
By turning on / off the gate light to the optical fiber 2, the optical fiber 1
11 can control the propagation of light. That is, when the gate light is off, light propagates in the optical fiber 111 in FIG. 39, but when the gate light is on,
Light is emitted outside the optical fiber 111. By associating light when propagating in the optical fiber 111 with on and non-propagating light with off, this optical functional element has N gate light and light propagating through the optical fiber 111 with respect to each other.
It can be seen that it has the function of the OT circuit. Calculations can be performed using this function, and an optical computer can be realized.

【０１１２】さらに、例えば、赤色、緑色または青色用
にそれぞれ上述の光機能素子を用意し、各光機能素子に
おける光ファイバー１１１と光導波路１１２との交差部
を１画素とし、各光機能素子の光ファイバー１１１にそ
れぞれ赤色、緑色または青色の光を入射させ、ゲート光
で光ファイバー１１１外への出射を制御することによ
り、フルカラーディスプレイを構成することも可能であ
る。Further, for example, the above-mentioned optical functional elements are prepared for red, green and blue, respectively, and the intersection between the optical fiber 111 and the optical waveguide 112 in each optical functional element is defined as one pixel, and the optical fiber of each optical functional element is formed. A full-color display can also be configured by inputting red, green, or blue light to the light 111 and controlling emission of the light out of the optical fiber 111 with gate light.

【０１１３】図４０に示す光機能素子においては、例え
ばＳｎＯ2 あるいは、ＩＴＯなどと屈折率マッチングの
とれたテルライト系あるいはフッ化物系などの多成分ガ
ラスからなる光ファイバー１２１の上下にこの光ファイ
バー１２１と直交して光導波路１２２、１２３が設けら
れている。これらの光導波路１２２、１２３は紫外光の
光導波路として用いられる多成分ガラスなどにより構成
される。光導波路１２２、１２３の幅は例えば１ｍｍ程
度である。光導波路１２２、１２３と交差する部分の光
ファイバー１２１には例えばＳｎＯ2 あるいはＩＴＯの
微粒子１２４が分散されている。In the optical functional device shown in FIG. 40, for example, the optical fiber 121 is made of a multi-component glass such as tellurite or fluoride which has a refractive index matching with SnO 2 or ITO, and is perpendicular to the optical fiber 121. Then, optical waveguides 122 and 123 are provided. These optical waveguides 122 and 123 are made of a multi-component glass used as an optical waveguide for ultraviolet light. The width of the optical waveguides 122 and 123 is, for example, about 1 mm. Fine particles 124 of, for example, SnO 2 or ITO are dispersed in the optical fiber 121 intersecting the optical waveguides 122 and 123.

【０１１４】この光機能素子においては、光ファイバー
１２１の一端から光を入射させる。光導波路１２２、１
２３のいずれにもゲート光が導入されないときは、光フ
ァイバー１２１における全透過条件が満たされており、
したがってこの光ファイバー１２１内を光が伝播する。
次に、例えば光導波路１２２内に紫外光がゲート光とし
て導入されると、光ファイバー１２１との結合部の近傍
の、光導波路１２２に分散されたＳｎＯ2 あるいはＩＴ
Ｏの微粒子１２４の部分に光励起によりキャリアが発生
し、それによってこの微粒子１２４に屈折率変化Δｎ＜
０が発生する。このΔｎは例えば１０-3程度である。こ
のため、屈折率の異なる微小散乱体が現出し、光ファイ
バー１２１における全透過条件が成立しなくなり、図４
０中上側に光ファイバー１２１から光が出る。光導波路
１２３内に紫外光がゲート光として導入された場合に
は、同様な原理で図４０中下側に光ファイバー１２１か
ら光が出る。In this optical function element, light is incident from one end of the optical fiber 121. Optical waveguide 122, 1
When the gate light is not introduced into any of 23, the total transmission condition in the optical fiber 121 is satisfied,
Therefore, light propagates in the optical fiber 121.
Next, for example, when ultraviolet light is introduced as gate light into the optical waveguide 122, SnO 2 or IT dispersed in the optical waveguide 122 near the coupling portion with the optical fiber 121.
Carriers are generated by photoexcitation in the portion of the fine particles 124 of O, whereby the fine particles 124 have a refractive index change Δn <
0 occurs. This Δn is, for example, about 10 −3 . For this reason, small scatterers having different refractive indexes appear, and the total transmission condition in the optical fiber 121 is not satisfied.
Light is emitted from the optical fiber 121 to the upper side in the middle. When ultraviolet light is introduced as gate light into the optical waveguide 123, light is emitted from the optical fiber 121 to the lower side in FIG. 40 according to the same principle.

【０１１５】ここで特徴的なことは、光導波路１２２、
１２３と微粒子１２４との屈折率が同じであっても、そ
れらのバンドギャップが異なることにより、これらのバ
ンドギャップエネルギーの中間の値のフォトンエネルギ
ーを有する光によりバンドギャップが小さい方の屈折率
が変化し、屈折率差が生じることである。The characteristic feature is that the optical waveguide 122,
Even if the refractive indices of the particles 123 and 124 are the same, due to their different band gaps, light having a photon energy of an intermediate value between these band gap energies changes the refractive index of the smaller band gap. Then, a refractive index difference occurs.

【０１１６】以上のように、この光機能素子によれば、
光導波路１２２、１２３へのゲート光のオン／オフによ
って、光ファイバー１１１における光の透過・散乱を制
御することができる。すなわち、光導波路１２２、１２
３へのゲート光がともにオフのときは、光ファイバー１
１１内を光が伝播するが、光導波路１２２へのゲート光
がオンのときは、図４０中上側に光ファイバー１２１か
ら光が散乱され、光導波路１２３へのゲート光がオンの
ときは、図４０中下側に光ファイバー１２１から光が散
乱されることになる。As described above, according to this optical functional device,
The transmission and scattering of light in the optical fiber 111 can be controlled by turning on / off the gate light to and from the optical waveguides 122 and 123. That is, the optical waveguides 122 and 12
When both the gate lights to 3 are off, the optical fiber 1
Light propagates in the optical waveguide 11, but when the gate light to the optical waveguide 122 is on, light is scattered upward from the optical fiber 121 in FIG. 40, and when the gate light to the optical waveguide 123 is on, FIG. Light is scattered from the optical fiber 121 to the middle and lower sides.

【０１１７】図４１に示す光機能素子においては、コア
１３１ａとクラッド１３１ｂとからなる光ファイバー１
３１のコア１３１ａ内に、軸方向に周期的に微粒子１３
２が埋め込まれており、これによってコア１３１ａは軸
方向に周期的に直径方向の脈動を有している。微粒子１
３２の部分のエネルギーバンドを図４２に示す。図４２
中、Ｅv は価電子帯の上端、Ｅc は価電子帯の下端を示
す。In the optical function device shown in FIG. 41, an optical fiber 1 comprising a core 131a and a clad 131b is used.
In the core 131a of the base 31, the fine particles 13 are periodically arranged in the axial direction.
2 are embedded, whereby the core 131a periodically has a radial pulsation in the axial direction. Particle 1
FIG. 42 shows the energy band of the portion 32. FIG.
Among, E v is the upper end, E c of the valence band indicates the lower end of the valence band.

【０１１８】この光機能素子を製造するには、図４３Ａ
に示すように、コア１３１ａに微粒子１３２が埋め込ま
れた十分な太さの光ファイバー１３１をまず作り、これ
を図４３Ｂに示すように引き延ばせばよい。To manufacture this optical function device, FIG.
As shown in FIG. 43, an optical fiber 131 having a sufficient thickness in which fine particles 132 are embedded in a core 131a may be formed first, and may be stretched as shown in FIG. 43B.

【０１１９】この光機能素子においては、光ファイバー
１３１のコア１３１ａ内を伝播する光により発生するキ
ャリアが微粒子１３２の部分に集まり、プラズマ効果が
エンハンスされる。微粒子１３２の半径ｒを量子サイズ
効果が発現する大きさ、例えば数１００ｎｍ以下にする
と、光ファイバー１３１のコア１３１ａ内を伝播する光
が青色の光の場合、微粒子１３２の部分の屈折率が低下
する結果、この青色の光は光ファイバー１３１外に出
る。In this optical function device, carriers generated by light propagating in the core 131a of the optical fiber 131 are gathered at the fine particles 132, and the plasma effect is enhanced. When the radius r of the fine particles 132 is reduced to a size at which the quantum size effect is exhibited, for example, several hundreds nm or less, when the light propagating in the core 131a of the optical fiber 131 is blue light, the refractive index of the fine particles 132 decreases. The blue light exits the optical fiber 131.

【０１２０】図４４に示す光機能素子においては、コア
１４１ａとクラッド１４１ｂとからなる光ファイバー１
４１のコア１４１ａ内に、軸方向に周期的に微粒子１４
２が埋め込まれている。ここで、光ファイバー１４１の
直径方向の微粒子１４２の数は周期的に増減しており、
これによってコア１４１ａは軸方向に周期的に直径方向
の脈動を有している。In the optical function device shown in FIG. 44, an optical fiber 1 comprising a core 141a and a clad 141b is used.
41, the fine particles 14 are periodically arranged in the axial direction in the core 141a.
2 is embedded. Here, the number of fine particles 142 in the diameter direction of the optical fiber 141 periodically increases and decreases,
Accordingly, the core 141a periodically has a pulsation in the diameter direction in the axial direction.

【０１２１】この光機能素子を製造するには、図４５Ａ
に示すように、コア１４１ａに微粒子１４２が埋め込ま
れた十分な太さの光ファイバー１４１をまず作り、これ
を図４５Ｂに示すように引き延ばせばよい。To manufacture this optical functional device, FIG.
As shown in FIG. 45, an optical fiber 141 having a sufficient thickness in which fine particles 142 are embedded in a core 141a may be formed first, and may be stretched as shown in FIG. 45B.

【０１２２】この光機能素子においては、光ファイバー
１４１のコア１４１ａ内を伝播する光により発生するキ
ャリアが微粒子１４２の部分に集まり、プラズマ効果が
エンハンスされる。微粒子１４２の半径ｒを量子サイズ
効果が発現する大きさ、例えば数１００ｎｍ以下にする
と、光ファイバー１４１のコア１４１ａ内を伝播する光
が青色の光の場合、微粒子１４２の部分の屈折率が低下
する結果、この青色の光は光ファイバー１４１外に出
る。In this optical functional device, carriers generated by light propagating in the core 141a of the optical fiber 141 are collected at the fine particles 142, and the plasma effect is enhanced. When the radius r of the fine particles 142 is set to a value at which the quantum size effect is exhibited, for example, several hundreds nm or less, when the light propagating in the core 141a of the optical fiber 141 is blue light, the refractive index of the fine particles 142 decreases. The blue light exits the optical fiber 141.

【０１２３】上述の微粒子１３２、１４２は例えば図４
６に示すような構造を有する。図４６Ａに示す例では、
例えばＺｎＯ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ
などの化合物半導体からなる球状の形状を有する。ま
た、図４６Ｂに示す例では、同様な化合物半導体からな
る球状のコア１５１の外周面に、λ／４（λはコアＣの
バンドギャップエネルギーに対応する波長）の光学膜厚
を有するコート膜１５２およびコート膜１５３を順次設
ける。これらのコート膜１５２およびコート膜１５３と
しては例えばＴｉＯ3 膜およびＳｉＯ2 膜が挙げられ
る。なお、コア１５１は場合によっては真空（あるいは
ガス）であってもよい。The above-mentioned fine particles 132 and 142 are, for example, as shown in FIG.
The structure shown in FIG. In the example shown in FIG. 46A,
For example, ZnO, GaN, GaInN, ZnSe, ZnS
And the like. In the example shown in FIG. 46B, a coat film 152 having an optical film thickness of λ / 4 (λ is a wavelength corresponding to the band gap energy of the core C) is formed on the outer peripheral surface of a spherical core 151 made of a similar compound semiconductor. And a coat film 153 are sequentially provided. Examples of the coat film 152 and the coat film 153 include a TiO 3 film and a SiO 2 film. The core 151 may be vacuum (or gas) depending on the case.

【０１２４】これらの微粒子においては、光による励起
モードとしては種々のものがある。例えば、図４６Ａに
示す例では、直径方向のモードの場合には、直径をＤと
すると、Ｄ＝（ｍ＋１／２）λ（ただし、ｍ＝０、１、
２、・・・）のモードがあり、円周方向のモードの場合
には、２πｒ＝（ｍ＋１／２）λ（ただし、ｍ＝０、
１、２、・・・）のモードがある。また、図４６Ｂに示
す例では、直径方向のモードの場合には、Ｄ＝ｍλ（た
だし、ｍ＝１、２、３、・・・）のモードがあり、円周
方向のモードの場合には、２πｒ＝（ｍ＋１／２）λ
（ただし、ｍ＝０、１、２、・・・）のモードがある。In these fine particles, there are various modes of excitation by light. For example, in the example shown in FIG. 46A, in the case of the mode in the diameter direction, if the diameter is D, D = (m +＋ １) λ (where m = 0, 1,
2,...), And in the case of a circumferential mode, 2πr = (m + ／) λ (where m = 0,
1, 2,...) Mode. In the example shown in FIG. 46B, there is a mode of D = mλ (where m = 1, 2, 3,...) In the case of the mode in the diameter direction, and in the case of the mode in the circumferential direction. , 2πr = (m + ／) λ
(Where m = 0, 1, 2,...).

【０１２５】図４７に示す光機能素子においては、例え
ば透明樹脂製の光導波路のクラッドまたはコア１６１に
例えばＩＴＯなどの導電性の透明な中空の微粒子１６２
が互いに接触して埋め込まれている。微粒子１６２が中
空であることにより、ηを中空率とすると、中空でない
ときの屈折率ｎに比べて、これらの部分の屈折率を、
（１−η）ｎ＋１・ηに低減することができる。これ
は、例えば、図４０に示す光機能素子に関連して述べた
屈折率マッチングを実現する上で、有効な手段となる。In the optical function element shown in FIG. 47, for example, conductive transparent hollow fine particles 162 such as ITO are formed on the clad or core 161 of an optical waveguide made of transparent resin.
Are embedded in contact with each other. Assuming that η is a hollow ratio because the fine particles 162 are hollow, the refractive indices of these portions are:
(1−η) n + 1 · η can be reduced. This is an effective means for realizing the refractive index matching described in relation to the optical functional element shown in FIG. 40, for example.

【０１２６】図４８に示す光機能素子においては、例え
ば透明樹脂製の光導波路のクラッドまたはコア１７１に
例えばＩＴＯなどの導電性の透明な中空の微粒子１７２
が互いに接触して埋め込まれている。微粒子１７２が中
空であることにより、ηを中空率とすると、中空でない
ときの屈折率ｎに比べて、これらの部分の屈折率を、
（１−η）ｎ＋１・ηに低減することができる。これ
は、例えば、図４０に示す光機能素子に関連して述べた
屈折率マッチングを実現する上で、有効な手段となる。In the optical function device shown in FIG. 48, for example, conductive transparent hollow fine particles 172 such as ITO are formed on the clad or core 171 of an optical waveguide made of a transparent resin.
Are embedded in contact with each other. When the fine particles 172 are hollow and η is a hollow ratio, the refractive index of these portions is smaller than the refractive index n when the particles are not hollow.
(1−η) n + 1 · η can be reduced. This is an effective means for realizing the refractive index matching described in relation to the optical functional element shown in FIG. 40, for example.

【０１２７】図４９に示す光機能素子においては、スラ
ブ型光導波路１８１を用いる。波長λ1 およびλ2 （λ
2 ＞λ1 ）の光に対するこのスラブ型光導波路１８１の
屈折率をそれぞれｎ1 ＝２．０およびｎ2 ＝１．８とす
ると、それぞれの位相速度はｖp1＝ｃ／ｎ1 、ｖp2＝ｃ
／ｎ2 （ただし、ｃは光速）である。λ2 の光としては
例えば波長８００ｎｍの赤外光を用いる。In the optical function device shown in FIG. 49, a slab type optical waveguide 181 is used. Wavelengths λ 1 and λ 2 (λ
Assuming that the refractive index of the slab type optical waveguide 181 for light of 2 > λ 1 ) is n 1 = 2.0 and n 2 = 1.8, respectively, the respective phase velocities are v p1 = c / n 1 , v p2 = C
/ N 2 (where c is the speed of light). λ is using infrared light having a wavelength of 800nm, for example, as a second light.

【０１２８】一例として、スラブ型光導波路１８１にお
ける長さ１ｍの距離を考える。制御光として波長λ2 で
パルス幅がフェムト秒オーダーのパルス光を用いると、
このパルス光が１ｍの距離を進むのにかかる時間は１２
ｎｓとなる（図５０Ａ）。また、信号光として波長λ1
でパルス幅がピコ秒オーダーのパルス光を用いると、こ
のパルス光が１ｍの距離を進むのにかかる時間は１３．
４ｎｓとなる（図５０Ｂ）。いま、波長λ2 の制御光を
先にスタートさせ、１．４ｎｓ後に波長λ1 の信号光を
スタートさせると、１ｍ先の点で観測すると、制御光が
信号光を追い越すが、制御光が信号光に重なってそのと
きの光強度が十分に高くなると、例えば導波モードがＴ
ＥモードからＴＭモードに変化し、そのときにフォトン
（ｈν）が放出される（図５０Ｃ）。このようにして、
制御光により発光を制御することができる。特に、図４
１〜図４５に示す例はフォトンの群速度を制御する上で
有効である。As an example, consider a distance of 1 m in the slab type optical waveguide 181. If pulse light of wavelength λ 2 and pulse width on the order of femtoseconds is used as control light,
The time required for this pulsed light to travel a distance of 1 m is 12
ns (FIG. 50A). Further, the wavelength λ 1 is used as the signal light.
When a pulse light having a pulse width on the order of picoseconds is used, the time required for the pulse light to travel a distance of 1 m is 13.
4 ns (FIG. 50B). Now, if the control light of the wavelength λ 2 is started first and the signal light of the wavelength λ 1 is started 1.4 ns later, when observed at a point 1 m away, the control light passes the signal light. When the light overlaps with the light and the light intensity at that time becomes sufficiently high, for example, the guided mode becomes T
The mode changes from the E mode to the TM mode, at which time photons (hv) are emitted (FIG. 50C). In this way,
Light emission can be controlled by the control light. In particular, FIG.
The examples shown in FIGS. 1 to 45 are effective in controlling the group velocity of photons.

【０１２９】ところで、図５１Ａに示すように、点光源
１９１からは光が等方的に出るため、その強度も図５１
Ｂに示すように等方的である。本発明者は、湾曲光ファ
イバーの幾何光学的解析を行った結果、このような等方
的な強度分布は、光ファイバーをらせん状に巻き、その
ときのファイバー径及びらせんの径を適切に選ぶことに
より、その中に光を導波したときにファイバー外に光が
漏れることによっても得られることを見い出した。すな
わち、図５２Ａ（らせんを軸方向から見た図）に示すよ
うに、らせん状に巻かれた光ファイバー２０１から光が
外に漏れ、この漏れが等方的であることにより、図５２
Ｂに示すように等方的な強度分布が得られる。By the way, as shown in FIG. 51A, since light is emitted from the point light source 191 isotropically, its intensity is
It is isotropic as shown in FIG. The present inventor has performed a geometric optical analysis of a curved optical fiber, and as a result, such an isotropic intensity distribution is obtained by winding an optical fiber in a spiral shape and appropriately selecting the fiber diameter and the diameter of the spiral at that time. It was also found that the light was leaked out of the fiber when the light was guided into it. That is, as shown in FIG. 52A (a view of the spiral viewed from the axial direction), light leaks from the spirally wound optical fiber 201 to the outside, and this leakage is isotropic.
As shown in B, an isotropic intensity distribution is obtained.

【０１３０】図５３は、数％の屈折率差をコア／クラッ
ド間に持つ光ファイバーにおいて、光ファイバーのコア
の径をｄ、曲率半径をＲとしたときの相対曲率半径Ｒ／
ｄによる光の透過率の変化を示す。図５３に示すよう
に、Ｒ／ｄが６０位まではＲ／ｄが大きくなるにつれて
透過率は増加するが、Ｒ／ｄがより大きくなると透過率
はほぼ一定値を保つ。FIG. 53 shows a relative curvature radius R / R where the diameter of the core of the optical fiber is d and the radius of curvature is R in an optical fiber having a refractive index difference of several percent between the core and the clad.
The change in light transmittance due to d is shown. As shown in FIG. 53, the transmittance increases as R / d increases up to an R / d of about 60, but the transmittance remains substantially constant as R / d increases.

【０１３１】湾曲光ファイバーの幾何光学的解析の結果
で注目すべきことは、光ファイバーのコアの屈折率をｎ
0 、クラッドの屈折率をｎ1 としたとき、ｎ1 が大きく
なると、コアにおける全反射に要求される臨界曲率半径
Ｒc が大きくなること、言い換えれば、同じＲc なら光
はファイバー外に漏れはじめることである。It should be noted that the result of the geometrical optical analysis of the curved optical fiber is that the refractive index of the core of the optical fiber is n
0 , assuming that the refractive index of the cladding is n 1 , as n 1 increases, the critical radius of curvature R c required for total reflection in the core increases, in other words, if the same R c, light leaks out of the fiber. It is to begin.

【０１３２】図５４はらせん状の光ファイバーを用いた
カラーディスプレイを示し、特に、１画素の部分を示し
たものである。図５４に示すように、このカラーディス
プレイにおいては、互いに平行な細長い３本のロッド２
１１、２１２、２１３と、これらのロッド２１１、２１
２、２１３と垂直方向に延在する３個の画素プレート２
１４、２１５、２１６とにより１画素が構成されてい
る。ロッド２１１および画素プレート２１４はＲ用、ロ
ッド２１２および画素プレート２１５はＧ用、ロッド２
１３および画素プレート２１６はＢ用である。この場
合、ロッド２１１は画素プレート２１４の下側で画素プ
レート２１５の上側を通り、ロッド２１２は画素プレー
ト２１５の下側で画素プレート２１６の上側を通り、ロ
ッド２１３は画素プレート２１６の下側を通るように配
置されている。ロッド２１１と画素プレート２１４とは
接触してもよいし、離れていてもよい。ロッド２１２と
画素プレート２１５、ロッド２１３と画素プレート２１
６についても同様である。画素プレート２１４、２１
５、２１６は例えばＩＴＯなどの透明材料からなる。FIG. 54 shows a color display using a spiral optical fiber, and particularly shows a portion of one pixel. As shown in FIG. 54, in this color display, three elongated rods 2 parallel to each other are provided.
11, 212, 213 and these rods 211, 21
2, 213 and three pixel plates 2 extending in the vertical direction
14, 215, and 216 form one pixel. Rod 211 and pixel plate 214 are for R, rod 212 and pixel plate 215 are for G, rod 2
13 and the pixel plate 216 are for B. In this case, the rod 211 passes below the pixel plate 214 above the pixel plate 215, the rod 212 passes below the pixel plate 215 above the pixel plate 216, and the rod 213 passes below the pixel plate 216. Are arranged as follows. The rod 211 and the pixel plate 214 may be in contact with each other or may be apart from each other. The rod 212 and the pixel plate 215, the rod 213 and the pixel plate 21
The same applies to No. 6. Pixel plates 214 and 21
Reference numerals 5 and 216 are made of a transparent material such as ITO.

【０１３３】各ロッド２１１、２１２、２１３の外周に
は光ファイバー２１７がらせん状に巻かれている。光フ
ァイバー２１７は例えば図５５に示すような構造を有す
る。すなわち、図５５に示すように、コア２１７ａの外
周にＩＴＯなどの透明電極２１７ｂ、クラッドを構成す
る強誘電液晶（ＦＬＣ）２１７ｃおよびＩＴＯなどの透
明電極２１７ｄが順次設けられている。ここでは、例と
して、図５６に示すように、コア２１７ａの屈折率は約
１．５、電圧が印加されていないときの強誘電液晶２１
７ｃの屈折率は１．４９、所定の電圧が印加されている
ときの強誘電液晶２１７ｃの屈折率は約１．７であると
する。An optical fiber 217 is spirally wound around the outer circumference of each rod 211, 212, 213. The optical fiber 217 has a structure as shown in FIG. 55, for example. That is, as shown in FIG. 55, a transparent electrode 217b such as ITO, a ferroelectric liquid crystal (FLC) 217c constituting a clad, and a transparent electrode 217d such as ITO are sequentially provided on the outer periphery of the core 217a. Here, as an example, as shown in FIG. 56, the refractive index of the core 217a is about 1.5, and the ferroelectric liquid crystal 21 when no voltage is applied.
It is assumed that the refractive index of the liquid crystal 7c is 1.49, and the refractive index of the ferroelectric liquid crystal 217c when a predetermined voltage is applied is about 1.7.

【０１３４】このカラーディスプレイにおいては、例え
ば半導体レーザ光源により、赤色、緑色および青色のレ
ーザ光をそれぞれロッド２１１、２１２、２１３の一端
面側から光ファイバー２１７に入射させ、この光ファイ
バー２１７内を導波させる。いま、例えば、ロッド２１
１に巻かれている光ファイバー２１７の透明電極２１７
ｂと透明電極２１７ｄとの間に所定の電圧を印加する
と、強誘電液晶２１７ｃの屈折率が約１．７となってコ
ア２１７ａの屈折率よりも大きくなることから、画素プ
レート２１４の部分の光ファイバー２１７の相対曲率半
径を図５３にしたがってあらかじめ適切に設定しておけ
ば、光ファイバー２１７における全反射条件が成立しな
くなり、光ファイバー２１７の外に赤色の光が漏れる。
この光は画素プレート２１４に入射し、その中に閉じ込
められることから、この画素プレート２１４は赤色を呈
する。なお、画素プレート２１４以外の部分の光ファイ
バー２１７の相対曲率半径は、強誘電液晶２１７ｃの屈
折率が約１．７となっても光ファイバー２１７における
全反射条件が成立し、外部に光が漏れないように設定し
ておく。緑色および青色の光についても同様である。ま
た、画素プレート２１４、２１５、２１６のロッド２１
１、２１２、２１３側の面は粗面化しておき、光が入射
しやすいようにしておくのが望ましい。また、オン状態
のときの強誘電液晶２１７ｃの屈折率は光ファイバー２
１７のコア２１７ａの屈折率に一致させるのが望まし
い。In this color display, red, green, and blue laser beams are incident on the optical fiber 217 from one end sides of the rods 211, 212, and 213 by a semiconductor laser light source, for example, and guided through the optical fiber 217. . Now, for example, the rod 21
The transparent electrode 217 of the optical fiber 217 wound around
When a predetermined voltage is applied between the ferroelectric liquid crystal 217c and the transparent electrode 217d, the refractive index of the ferroelectric liquid crystal 217c becomes about 1.7 and becomes larger than the refractive index of the core 217a. If the relative radius of curvature of 217 is appropriately set in advance according to FIG. 53, the condition of total reflection in optical fiber 217 is not satisfied, and red light leaks out of optical fiber 217.
This light enters the pixel plate 214 and is confined therein, so that the pixel plate 214 exhibits a red color. The relative radius of curvature of the optical fiber 217 other than the pixel plate 214 is such that the total reflection condition of the optical fiber 217 is satisfied even if the refractive index of the ferroelectric liquid crystal 217c is about 1.7, so that light does not leak to the outside. Set to. The same applies to green and blue light. The rods 21 of the pixel plates 214, 215, and 216
It is desirable to roughen the surface on the side of 1, 212, 213 so that light can easily enter. Further, the refractive index of the ferroelectric liquid crystal 217c in the ON state is determined by the optical fiber 2
It is desirable to match the refractive index of the seventeen cores 217a.

【０１３５】このカラーディスプレイによれば、電圧制
御によるフラットなフルカラーディスプレイを得ること
ができる。According to this color display, a flat full-color display by voltage control can be obtained.

【０１３６】なお、以上述べたことは、他の酸化物系の
光ファイバーや微粒子についても成立する。また、光フ
ァイバーには樹脂を用いてもよい。逆に、ガラスファイ
バーと有機微粒子とを組み合わせてもよい。The above description also holds for other oxide-based optical fibers and fine particles. Further, a resin may be used for the optical fiber. Conversely, glass fibers and organic fine particles may be combined.

【０１３７】[0137]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、一次元構造体を用いたファブリックにより、従来の
ウエハーサイズによる制約や固体半導体による形状の制
約などを受けることなく、また、ボールセミコンダクタ
ーのような過度の配線困難性なく、システムを構成する
ことができる。また、中空の一次元構造体を化学物質輸
送に用いることにより、微視的な化学工場を作り上げる
ことができる。さらに、光電子系と生体組織系とを統一
的に同じ空間領域において共存させ、また競合させるこ
とにより、より深い情報操作、代謝作用を持ったシステ
ムを構築することができる。これらは、従来型の電子回
路と相補的であるばかりでなく、それとハイブリッド化
することにより、革新的なシナジー効果をもたらすこと
ができる。また、外線が４本以上の電磁相互作用を用い
ることにより、新規な動作原理に基づく光機能素子を実
現することができ、表示装置など多彩な応用が可能とな
る。As described above, according to the present invention, the fabric using the one-dimensional structure is free from the restrictions of the conventional wafer size and the shape of the solid semiconductor, etc. The system can be configured without excessive wiring difficulty as described above. Further, a microscopic chemical factory can be created by using the hollow one-dimensional structure for transporting chemical substances. Furthermore, a system having deeper information manipulation and metabolic action can be constructed by coexisting and competing the optoelectronic system and the living tissue system in the same spatial region. These are not only complementary to conventional electronic circuits, but can also produce innovative synergies by hybridizing with them. In addition, by using an electromagnetic interaction having four or more external lines, an optical function element based on a novel operation principle can be realized, and various applications such as a display device can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】各種の基体のトポロジーを示す略線図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the topology of various substrates.

【図２】この発明による一次元構造体の基本形および発
展形を示す略線図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic form and a developed form of the one-dimensional structure according to the present invention.

【図３】この発明による一次元構造体の製造方法の一例
を説明するための略線図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of a method for manufacturing a one-dimensional structure according to the present invention.

【図４】この発明による一次元構造体の製造方法の他の
例を説明するための略線図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining another example of the method for manufacturing a one-dimensional structure according to the present invention.

【図５】この発明による一次元構造体のコーディング方
法を説明するための略線図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a coding method of a one-dimensional structure according to the present invention.

【図６】この発明による一次元構造体の製造方法の他の
例を説明するための略線図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining another example of the method for manufacturing a one-dimensional structure according to the present invention.

【図７】この発明による一次元構造体を製造するための
リソグラフィープロセッシングを説明するための略線図
である。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining lithography processing for manufacturing a one-dimensional structure according to the present invention.

【図８】この発明による一次元構造体を用いて機織り機
でファブリックを作る方法を概念的に示す略線図であ
る。FIG. 8 is a schematic diagram conceptually showing a method of making a fabric with a weaving machine using the one-dimensional structure according to the present invention.

【図９】この発明による一次元構造体のアラインメント
の方法を説明するための略線図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a method of aligning a one-dimensional structure according to the present invention.

【図１０】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たファブリックの一例を示す略線図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a fabric made using the one-dimensional structure according to the present invention.

【図１１】この発明による一次元構造体を用いて作られ
た人工筋肉の一例を示す略線図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of an artificial muscle made using the one-dimensional structure according to the present invention.

【図１２】この発明による一次元構造体を用いて作られ
た人工筋肉の一例を示す略線図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of an artificial muscle made using the one-dimensional structure according to the present invention.

【図１３】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックの一例を示す略線図
である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of an intelligent fabric made using a one-dimensional structure according to the present invention.

【図１４】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックの一例を示す略線図
である。FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an example of an intelligent fabric made using a one-dimensional structure according to the present invention.

【図１５】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックの一例を示す略線図
である。FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example of an intelligent fabric made using the one-dimensional structure according to the present invention.

【図１６】この発明による一次元構造体の交差部で窓を
形成する方法を説明するための略線図である。FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a method of forming a window at an intersection of a one-dimensional structure according to the present invention.

【図１７】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックの一例を示す略線図
である。FIG. 17 is a schematic diagram illustrating an example of an intelligent fabric made using a one-dimensional structure according to the present invention.

【図１８】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックの一例を示す略線図
である。FIG. 18 is a schematic diagram illustrating an example of an intelligent fabric made using a one-dimensional structure according to the present invention.

【図１９】この発明による一次元構造体の例を示す略線
図である。FIG. 19 is a schematic diagram illustrating an example of a one-dimensional structure according to the present invention.

【図２０】この発明による一次元構造体の例を示す略線
図である。FIG. 20 is a schematic diagram illustrating an example of a one-dimensional structure according to the present invention.

【図２１】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックによる衣服の一例を
示す略線図である。FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of clothes made of an intelligent fabric made using the one-dimensional structure according to the present invention.

【図２２】この発明を説明するためのファインマン・ダ
イアグラムである。FIG. 22 is a Feynman diagram for explaining the present invention.

【図２３】この発明を説明するためのファインマン・ダ
イアグラムである。FIG. 23 is a Feynman diagram for explaining the present invention.

【図２４】この発明を説明するためのファインマン・ダ
イアグラムである。FIG. 24 is a Feynman diagram for explaining the present invention.

【図２５】この発明を説明するためのファインマン・ダ
イアグラムである。FIG. 25 is a Feynman diagram for explaining the present invention.

【図２６】この発明による光機能素子を示す略線図であ
る。FIG. 26 is a schematic diagram showing an optical functional device according to the present invention.

【図２７】この発明によるカラーディスプレイを示す略
線図および断面図である。FIG. 27 is a schematic diagram and a sectional view showing a color display according to the present invention.

【図２８】図２７に示すカラーディスプレイにおける横
糸の一次元構造体の断面図である。28 is a sectional view of a one-dimensional structure of the weft in the color display shown in FIG. 27.

【図２９】図２７に示すカラーディスプレイにおける横
糸の一次元構造体の中心軸に沿っての拡大断面図であ
る。29 is an enlarged cross-sectional view of the one-dimensional structure of the weft in the color display shown in FIG. 27, taken along the central axis.

【図３０】図２７に示すカラーディスプレイにおける横
糸の一次元構造体の中心軸に沿っての断面図である。30 is a cross-sectional view of the one-dimensional structure of the weft in the color display shown in FIG. 27, taken along the central axis.

【図３１】図２７に示すカラーディスプレイにおける横
糸の一次元構造体の中心軸に沿っての拡大断面図であ
る。FIG. 31 is an enlarged cross-sectional view of the one-dimensional structure of the weft in the color display shown in FIG. 27, taken along the central axis.

【図３２】この発明による光機能素子を示す略線図であ
る。FIG. 32 is a schematic diagram showing an optical functional device according to the present invention.

【図３３】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 33 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図３４】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 34 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図３５】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 35 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図３６】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 36 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図３７】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 37 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図３８】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 38 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図３９】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 39 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図４０】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 40 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図４１】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 41 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図４２】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 42 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図４３】図４１に示す光機能素子の製造方法を説明す
るための略線図である。FIG. 43 is a schematic diagram for explaining the method for manufacturing the optical functional device shown in FIG. 41.

【図４４】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 44 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図４５】図４４に示す光機能素子の製造方法を説明す
るための略線図である。FIG. 45 is a schematic diagram for explaining the method for manufacturing the optical functional device shown in FIG. 44.

【図４６】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 46 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図４７】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 47 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図４８】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 48 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図４９】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 49 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図５０】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 50 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図５１】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 51 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図５２】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 52 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図５３】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 53 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図５４】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 54 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図５５】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 55 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【図５６】この発明による光機能素子を説明するための
略線図である。FIG. 56 is a schematic diagram illustrating an optical functional device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、５、１１、１４、１５、２０、３２、３３、３４、
３５、４０、４２・・・一次元構造体、２・・・光電子
素子、３・・・配線、４・・・電極、６・・・タンパク
質、７・・・アミノ酸、８・・・導電性高分子1, 5, 11, 14, 15, 20, 32, 33, 34,
35, 40, 42 ... one-dimensional structure, 2 ... optoelectronic element, 3 ... wiring, 4 ... electrode, 6 ... protein, 7 ... amino acid, 8 ... conductivity High molecular

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松居 恵理子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 真峯 隆義 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 戸田 淳 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Eriko Matsui 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Takayoshi Mamine 6-35-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Jun Toda 6-7-35 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation

Claims (91)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 周りに機能素子が形成された一次元構造
体からなることを特徴とする機能材料。1. A functional material comprising a one-dimensional structure around which a functional element is formed. 【請求項２】 上記一次元構造体の断面において同心円
状に複数の機能構造が配されていることを特徴とする請
求項１記載の機能材料。2. The functional material according to claim 1, wherein a plurality of functional structures are arranged concentrically in a cross section of the one-dimensional structure. 【請求項３】 上記一次元構造体が有機物からなること
を特徴とする請求項１記載の機能材料。3. The functional material according to claim 1, wherein the one-dimensional structure is made of an organic material. 【請求項４】 上記一次元構造体が円環状の光場を導波
する機能を有することを特徴とする請求項１記載の機能
材料。4. The functional material according to claim 1, wherein said one-dimensional structure has a function of guiding an annular light field. 【請求項５】 上記一次元構造体が同心円状の多層膜構
造を有することを特徴とする請求項１記載の機能材料。5. The functional material according to claim 1, wherein the one-dimensional structure has a concentric multilayer film structure. 【請求項６】 上記一次元構造体の周りに半導体膜が形
成され、この半導体膜を用いた光電子素子により上記機
能素子が形成されていることを特徴とする請求項１記載
の機能材料。6. The functional material according to claim 1, wherein a semiconductor film is formed around the one-dimensional structure, and the functional element is formed by an optoelectronic element using the semiconductor film. 【請求項７】 上記一次元構造体の一部がＤＮＡファイ
バーであることを特徴とする請求項１記載の機能材料。7. The functional material according to claim 1, wherein a part of the one-dimensional structure is a DNA fiber. 【請求項８】 上記一次元構造体の同心円状の核部分が
中空であることを特徴とする請求項１記載の機能材料。8. The functional material according to claim 1, wherein a concentric core portion of the one-dimensional structure is hollow. 【請求項９】 上記一次元構造体の内部に光、電流また
は化学流体が通されることを特徴とする請求項８記載の
機能材料。9. The functional material according to claim 8, wherein light, electric current, or chemical fluid is passed through the one-dimensional structure. 【請求項１０】 上記一次元構造体の周面に窓が設けら
れ、この窓を通じて外界または他の一次元構造体との間
で上記一次元構造体の内部に通される流体の交換を行う
ことが可能であることを特徴とする請求項１記載の機能
材料。10. A window is provided on a peripheral surface of the one-dimensional structure, and exchange of fluid passed through the one-dimensional structure with the outside world or another one-dimensional structure through the window. The functional material according to claim 1, wherein the functional material is capable of performing the following. 【請求項１１】 上記窓が開閉可能に構成されているこ
とを特徴とする請求項１０記載の機能材料。11. The functional material according to claim 10, wherein the window is configured to be openable and closable. 【請求項１２】 断面の外郭に凹凸が形成されている一
次元構造体からなることを特徴とする機能材料。12. A functional material comprising a one-dimensional structure in which irregularities are formed on the outer periphery of a cross section. 【請求項１３】 ０〜２πの角度範囲を指定して周面に
複数のパターンを形成することによりコーディングが行
われた一次元構造体からなることを特徴とする機能材
料。13. A functional material comprising a one-dimensional structure coded by forming a plurality of patterns on a peripheral surface by specifying an angle range of 0 to 2π. 【請求項１４】 上記一次元構造体の周りに機能構造ま
たは機能素子が形成されていることを特徴とする請求項
１３記載の機能材料。14. The functional material according to claim 13, wherein a functional structure or a functional element is formed around the one-dimensional structure. 【請求項１５】 上記一次元構造体の上記断面において
同心円状に機能構造が配され、かつ、上記一次元構造体
の周りに機能素子が形成されていることを特徴とする請
求項１３記載の機能材料。15. The one-dimensional structure according to claim 13, wherein a functional structure is arranged concentrically in the cross section of the one-dimensional structure, and a functional element is formed around the one-dimensional structure. Functional materials. 【請求項１６】 上記一次元構造体の上記断面の外郭に
凹凸が形成され、かつ、上記一次元構造体の周りに機能
素子が形成されていることを特徴とする請求項１３記載
の機能材料。16. The functional material according to claim 13, wherein irregularities are formed on the outer periphery of the cross section of the one-dimensional structure, and a functional element is formed around the one-dimensional structure. . 【請求項１７】 一次元構造体の周りにアモルファス半
導体膜を形成し、このアモルファス半導体膜を光アニー
ルすることにより形成される半導体膜を用いて光電子素
子を形成することを特徴とする機能材料の製造方法。17. A functional material comprising forming an amorphous semiconductor film around a one-dimensional structure, and forming an optoelectronic device using a semiconductor film formed by photo-annealing the amorphous semiconductor film. Production method. 【請求項１８】 一次元構造体の周りにアミノ酸および
／またはタンパク質で修飾された有機物半導体膜を形成
し、この有機物半導体膜を酸および／またはアルカリで
処理することにより生化学反応選択性を有する機能素子
を形成することを特徴とする機能材料の製造方法。18. An organic semiconductor film modified with an amino acid and / or a protein is formed around a one-dimensional structure, and the organic semiconductor film is treated with an acid and / or an alkali to have biochemical reaction selectivity. A method for producing a functional material, comprising forming a functional element. 【請求項１９】 周りに機能素子が形成された一次元構
造体を複数本結合させることにより形成されたことを特
徴とする機能構造体。19. A functional structure formed by combining a plurality of one-dimensional structures around which a functional element is formed. 【請求項２０】 上記一次元構造体の断面において同心
円状に複数の機能構造が配されていることを特徴とする
請求項１９記載の機能構造体。20. The functional structure according to claim 19, wherein a plurality of functional structures are arranged concentrically in a cross section of the one-dimensional structure. 【請求項２１】 複数本の上記一次元構造体を織り上げ
ることにより形成されたことを特徴とする請求項１９記
載の機能構造体。21. The functional structure according to claim 19, wherein the functional structure is formed by weaving a plurality of the one-dimensional structures. 【請求項２２】 複数本の上記一次元構造体を結合位置
を指定して二次元的に織り上げることにより形成された
ことを特徴とする請求項１９記載の機能構造体。22. The functional structure according to claim 19, wherein the functional structure is formed by two-dimensionally weaving the plurality of one-dimensional structures by designating a connection position. 【請求項２３】 布または膜の形状を有することを特徴
とする請求項２２記載の機能構造体。23. The functional structure according to claim 22, having a shape of a cloth or a film. 【請求項２４】 縦糸を構成する上記一次元構造体と横
糸を構成する上記一次元構造体との交差部およびその近
傍において、互いに交差する上記一次元構造体の相互作
用により全体として一つの機能を果たさせることを特徴
とする請求項１９記載の機能構造体。24. At the intersection of the one-dimensional structure forming the warp and the one-dimensional structure forming the weft and in the vicinity thereof, the one-dimensional structure intersects with each other to form one function as a whole. 20. The functional structure according to claim 19, wherein: 【請求項２５】 縦糸を構成する上記一次元構造体と横
糸を構成する上記一次元構造体との交差部において、互
いに交差する上記一次元構造体間で光、電流または化学
流体の交換を行うことを特徴とする請求項１９記載の機
能構造体。25. At the intersection of the one-dimensional structure forming the warp and the one-dimensional structure forming the weft, light, current or chemical fluid is exchanged between the one-dimensional structures crossing each other. 20. The functional structure according to claim 19, wherein: 【請求項２６】 縦糸を構成する上記一次元構造体と横
糸を構成する上記一次元構造体との交差部において、互
いに交差する上記一次元構造体間での化学流体の混合を
制御することを特徴とする請求項１９記載の機能構造
体。26. A method for controlling mixing of a chemical fluid between the one-dimensional structures intersecting each other at an intersection of the one-dimensional structure constituting a warp and the one-dimensional structure constituting a weft. The functional structure according to claim 19, wherein: 【請求項２７】 縦糸を構成する上記一次元構造体と横
糸を構成する上記一次元構造体との交差部において、互
いに交差する上記一次元構造体間での光、電流または化
学流体の結合を自己組織前進自律的階層獲得により制御
することを特徴とする請求項１９記載の機能構造体。27. At the intersection of the one-dimensional structure forming the warp and the one-dimensional structure forming the weft, the light, current or chemical fluid is connected between the one-dimensional structures crossing each other. 20. The functional structure according to claim 19, wherein the functional structure is controlled by self-organization advance autonomic hierarchy acquisition. 【請求項２８】 縦糸を構成する上記一次元構造体と横
糸を構成する上記一次元構造体との編み目の升内で自己
組織前進自律的階層獲得により制御することを特徴とす
る請求項１９記載の機能構造体。28. The method according to claim 19, wherein the one-dimensional structure forming the warp and the one-dimensional structure forming the weft are controlled by self-organizing advance autonomous layer acquisition in a stitch square. Function structure. 【請求項２９】 縦糸を構成する上記一次元構造体と横
糸を構成する上記一次元構造体との編み目の升内で水溶
液解析情報を信号処理することを特徴とする請求項１９
記載の機能構造体。29. Signal processing of aqueous solution analysis information in a stitch of the one-dimensional structure forming a warp and the one-dimensional structure forming a weft.
Functional structure as described. 【請求項３０】 三次元の物体の表面が上記布または膜
により被覆されていることを特徴とする請求項１９記載
の機能構造体。30. The functional structure according to claim 19, wherein a surface of the three-dimensional object is covered with the cloth or the film. 【請求項３１】 全体として一つのシステムを構成する
ことを特徴とする請求項１９記載の機能構造体。31. The functional structure according to claim 19, wherein a single system is configured as a whole. 【請求項３２】 上記システムが人工筋肉であることを
特徴とする請求項３１記載の機能構造体。32. The functional structure according to claim 31, wherein the system is an artificial muscle. 【請求項３３】 上記システムがコンピュータであるこ
とを特徴とする請求項３１記載の機能構造体。33. The functional structure according to claim 31, wherein the system is a computer. 【請求項３４】 上記システムが化学処理システムであ
ることを特徴とする請求項３１記載の機能構造体。34. The functional structure according to claim 31, wherein said system is a chemical treatment system. 【請求項３５】 上記システムが衣服に組み込まれてい
ることを特徴とする請求項３１記載の機能構造体。35. The functional structure according to claim 31, wherein the system is integrated into clothing. 【請求項３６】 外線が４本以上の電磁相互作用を用い
たことを特徴とする光機能素子。36. An optical function device wherein four or more external lines use electromagnetic interaction. 【請求項３７】 上記電磁相互作用はマッシブなフォト
ンの内線を含むことを特徴とする請求項３６記載の光機
能素子。37. The optical functional device according to claim 36, wherein the electromagnetic interaction includes a massive photon extension. 【請求項３８】 上記電磁相互作用の内線および少なく
とも１本の外線がガス雰囲気以外の環境に置かれること
を特徴とする請求項３６記載の光機能素子。38. The optical functional device according to claim 36, wherein the extension of the electromagnetic interaction and at least one outer wire are placed in an environment other than a gas atmosphere. 【請求項３９】 上記電磁相互作用は外線が４本、バー
テックスが２個であることを特徴とする請求項３６記載
の光機能素子。39. The optical function device according to claim 36, wherein the electromagnetic interaction has four external lines and two vertices. 【請求項４０】 全ての外線がマスレスのフォトンであ
ることを特徴とする請求項３６記載の光機能素子。40. The optical functional device according to claim 36, wherein all outer lines are massless photons. 【請求項４１】 少なくとも１本の外線がフォトンであ
り、人間の生息・作業環境中に存在することを特徴とす
る請求項３６記載の光機能素子。41. The optical function device according to claim 36, wherein at least one external line is a photon and exists in a human habitation / work environment. 【請求項４２】 少なくとも１本の外線がマッシブなフ
ォトンであることを特徴とする請求項３６記載の光機能
素子。42. The optical functional device according to claim 36, wherein at least one outer line is a massive photon. 【請求項４３】 上記電磁相互作用の内線および少なく
とも１本の外線が液体または固体の鞘の中に置かれ、こ
の鞘の少なくとも一部がフォトンによる励起により変性
または構成されることを特徴とする請求項３８記載の光
機能素子。43. An inner line and at least one outer line of said electromagnetic interaction are placed in a liquid or solid sheath, at least a portion of said sheath being denatured or constituted by excitation by photons. An optical functional device according to claim 38. 【請求項４４】 上記電磁相互作用の発現に一次元構造
体を用いたことを特徴とする請求項３６記載の光機能素
子。44. The optical functional device according to claim 36, wherein a one-dimensional structure is used for expressing the electromagnetic interaction. 【請求項４５】 上記一次元構造体が複数本並列配置さ
れていることを特徴とする請求項４４記載の光機能素
子。45. The optical functional device according to claim 44, wherein a plurality of said one-dimensional structures are arranged in parallel. 【請求項４６】 上記一次元構造体が曲面をなすように
複数本並列配置されていることを特徴とする請求項４４
記載の光機能素子。46. A plurality of one-dimensional structures are arranged in parallel so as to form a curved surface.
The optical functional device according to the above. 【請求項４７】 上記一次元構造体が透明に構成され、
上記一次元構造体が曲面をなすように複数本並列配置さ
れていることを特徴とする請求項４４記載の光機能素
子。47. The one-dimensional structure is configured to be transparent,
The optical function device according to claim 44, wherein a plurality of the one-dimensional structures are arranged in parallel so as to form a curved surface. 【請求項４８】 上記一次元構造体が可視域にわたって
吸収を有する膜で覆われ、この膜により光が強度的に一
部のみ通るようになっていることを特徴とする請求項４
４記載の光機能素子。48. The one-dimensional structure according to claim 4, wherein the one-dimensional structure is covered with a film having absorption over a visible region, and the film allows light to pass only partially in intensity.
5. The optical functional element according to 4. 【請求項４９】 上記一次元構造体が黒い膜で覆われ、
この膜により光が強度的に一部のみ通るようになってい
ることを特徴とする請求項４４記載の光機能素子。49. The one-dimensional structure is covered with a black film,
45. The optical functional device according to claim 44, wherein the film allows light to partially pass therethrough in intensity. 【請求項５０】 高次構造を有するコアを有する一次元
構造体を用いたことを特徴とする光機能素子。50. An optical functional device using a one-dimensional structure having a core having a higher-order structure. 【請求項５１】 上記コアに電磁相互作用を加えること
により上記コアの光学的性質を変化させることを特徴と
する請求項５０記載の光機能素子。51. The optical functional device according to claim 50, wherein an optical property of the core is changed by applying an electromagnetic interaction to the core. 【請求項５２】 上記一次元構造体は鞘として高次構造
を有するクラッドを有することを特徴とする請求項５０
記載の光機能素子。52. The one-dimensional structure according to claim 50, wherein the one-dimensional structure has a clad having a higher-order structure as a sheath.
The optical functional device according to the above. 【請求項５３】 上記一次元構造体は軸方向に周期的う
ねりを有することを特徴とする請求項５０記載の光機能
素子。53. The optical functional device according to claim 50, wherein the one-dimensional structure has a periodic undulation in an axial direction. 【請求項５４】 上記コアは軸方向に周期的に直径方向
の脈動を有することを特徴とする請求項５０記載の光機
能素子。54. The optical functional device according to claim 50, wherein the core periodically has a radial pulsation in the axial direction. 【請求項５５】 上記コアは軸方向に周期的に直径方向
の凹みを有することを特徴とする請求項５０記載の光機
能素子。55. The optical function device according to claim 50, wherein the core has a diametrical recess periodically in the axial direction. 【請求項５６】 上記凹みに他の一次元構造体が交差し
て連結されていることを特徴とする請求項５５記載の光
機能素子。56. The optical functional device according to claim 55, wherein another one-dimensional structure is intersected and connected to the recess. 【請求項５７】 上記一次元構造体がらせん状の形状を
有することを特徴とする請求項５０記載の光機能素子。57. The optical function device according to claim 50, wherein the one-dimensional structure has a spiral shape. 【請求項５８】 上記らせん状の上記一次元構造体の中
心を通る他の一次元構造体を有することを特徴とする請
求項５７記載の光機能素子。58. The optical function device according to claim 57, further comprising another one-dimensional structure passing through the center of the spiral one-dimensional structure. 【請求項５９】 上記らせんのピッチが軸方向に脈動し
ていることを特徴とする請求項５７記載の光機能素子。59. The optical functional device according to claim 57, wherein the spiral pitch pulsates in the axial direction. 【請求項６０】 上記らせん状の上記一次元構造体のク
ラッドの屈折率を変調することを特徴とする請求項５７
記載の光機能素子。60. The method of claim 57, wherein the refractive index of the cladding of the spiral one-dimensional structure is modulated.
The optical functional device according to the above. 【請求項６１】 上記らせん状の上記一次元構造体のク
ラッドの屈折率を上記コアの屈折率の上下で変調するこ
とを特徴とする請求項５７記載の光機能素子。61. The optical function device according to claim 57, wherein the refractive index of the cladding of the spiral one-dimensional structure is modulated above and below the refractive index of the core. 【請求項６２】 上記らせん状の上記一次元構造体のク
ラッドの屈折率を変調することにより明るさの諧調を制
御することを特徴とする請求項５７記載の光機能素子。62. The optical function device according to claim 57, wherein the gradation of brightness is controlled by modulating a refractive index of a clad of the spiral one-dimensional structure. 【請求項６３】 上記らせん状の上記一次元構造体の曲
率半径を変調することを特徴とする請求項５７記載の光
機能素子。63. The optical function device according to claim 57, wherein a radius of curvature of the spiral one-dimensional structure is modulated. 【請求項６４】 上記一次元構造体が複数本並列配置さ
れていることを特徴とする請求項５０記載の光機能素
子。64. The optical functional device according to claim 50, wherein a plurality of said one-dimensional structures are arranged in parallel. 【請求項６５】 上記一次元構造体が曲面をなすように
複数本並列配置されていることを特徴とする請求項５０
記載の光機能素子。65. The apparatus according to claim 50, wherein a plurality of the one-dimensional structures are arranged in parallel so as to form a curved surface.
The optical functional device according to the above. 【請求項６６】 上記一次元構造体が透明に構成され、
上記一次元構造体が曲面をなすように複数本並列配置さ
れていることを特徴とする請求項５０記載の光機能素
子。66. The one-dimensional structure is configured to be transparent,
The optical functional device according to claim 50, wherein a plurality of the one-dimensional structures are arranged in parallel so as to form a curved surface. 【請求項６７】 上記一次元構造体が可視域にわたって
吸収を有する膜で覆われ、この膜により光が強度的に一
部のみ通るようになっていることを特徴とする請求項５
０記載の光機能素子。67. The one-dimensional structure according to claim 5, wherein the one-dimensional structure is covered with a film having absorption over a visible region, and the film allows light to pass only partially in intensity.
0. An optical functional device according to item 0. 【請求項６８】 上記一次元構造体が黒い膜で覆われ、
この膜により光が強度的に一部のみ通るようになってい
ることを特徴とする請求項５０記載の光機能素子。68. The one-dimensional structure is covered with a black film,
51. The optical functional device according to claim 50, wherein the film allows light to partially pass therethrough in intensity. 【請求項６９】 高次構造を有するクラッドを有する一
次元構造体を用いたことを特徴とする光機能素子。69. An optical functional device using a one-dimensional structure having a clad having a higher-order structure. 【請求項７０】 鞘として高次構造を有するクラッドを
有することを特徴とする請求項６９記載の光機能素子。70. The optical functional device according to claim 69, comprising a clad having a higher-order structure as a sheath. 【請求項７１】 上記一次元構造体のコア上に軸方向に
周期的に屈折率変調体が設けられていることを特徴とす
る請求項６９記載の光機能素子。71. The optical functional device according to claim 69, wherein a refractive index modulator is provided periodically on the core of the one-dimensional structure in the axial direction. 【請求項７２】 上記一次元構造体のコア上に軸方向に
周期的に誘電体が設けられていることを特徴とする請求
項６９記載の光機能素子。72. The optical functional device according to claim 69, wherein a dielectric is provided on the core of the one-dimensional structure periodically in the axial direction. 【請求項７３】 上記一次元構造体のコア上に軸方向に
沿って一次元回折格子が設けられていることを特徴とす
る請求項６９記載の光機能素子。73. The optical function device according to claim 69, wherein a one-dimensional diffraction grating is provided on the core of the one-dimensional structure along the axial direction. 【請求項７４】 上記一次元構造体のコア上に軸方向に
沿って一次元回折格子が設けられ、上記一次元回折格子
を光電気効果で制御することにより回折を制御すること
を特徴とする請求項６９記載の光機能素子。74. A one-dimensional diffraction grating is provided along the axial direction on a core of the one-dimensional structure, and diffraction is controlled by controlling the one-dimensional diffraction grating by a photoelectric effect. 70. The optical function device according to claim 69. 【請求項７５】 上記一次元構造体が複数本並列配置さ
れていることを特徴とする請求項６９記載の光機能素
子。75. The optical functional device according to claim 69, wherein a plurality of said one-dimensional structures are arranged in parallel. 【請求項７６】 上記一次元構造体が曲面をなすように
複数本並列配置されていることを特徴とする請求項６９
記載の光機能素子。76. The apparatus according to claim 69, wherein a plurality of the one-dimensional structures are arranged in parallel so as to form a curved surface.
The optical functional device according to the above. 【請求項７７】 上記一次元構造体が透明に構成され、
上記一次元構造体が曲面をなすように複数本並列配置さ
れていることを特徴とする請求項６９記載の光機能素
子。77. The one-dimensional structure is configured to be transparent,
70. The optical function device according to claim 69, wherein a plurality of the one-dimensional structures are arranged in parallel so as to form a curved surface. 【請求項７８】 上記一次元構造体が可視域にわたって
吸収を有する膜で覆われ、この膜により光が強度的に一
部のみ通るようになっていることを特徴とする請求項６
９記載の光機能素子。78. The one-dimensional structure according to claim 6, wherein the one-dimensional structure is covered with a film having absorption over a visible region, and the film allows light to pass only partially in intensity.
10. The optical function element according to 9. 【請求項７９】 上記一次元構造体が黒い膜で覆われ、
この膜により光が強度的に一部のみ通るようになってい
ることを特徴とする請求項６９記載の光機能素子。79. The one-dimensional structure is covered with a black film,
70. The optical functional device according to claim 69, wherein the film allows light to partially pass therethrough in intensity. 【請求項８０】 第１の一次元構造体と第２の一次元構
造体との間に光により屈折率が増加するクラッドがはさ
まれた構造を有することを特徴とする光機能素子。80. An optical functional device having a structure in which a clad whose refractive index increases by light is sandwiched between a first one-dimensional structure and a second one-dimensional structure. 【請求項８１】 上記一次元構造体が複数本並列配置さ
れていることを特徴とする請求項８０記載の光機能素
子。81. The optical functional device according to claim 80, wherein a plurality of said one-dimensional structures are arranged in parallel. 【請求項８２】 上記一次元構造体が曲面をなすように
複数本並列配置されていることを特徴とする請求項８０
記載の光機能素子。82. The apparatus according to claim 80, wherein a plurality of the one-dimensional structures are arranged in parallel so as to form a curved surface.
The optical functional device according to the above. 【請求項８３】 上記一次元構造体が透明に構成され、
上記一次元構造体が曲面をなすように複数本並列配置さ
れていることを特徴とする請求項８０記載の光機能素
子。83. The one-dimensional structure is configured to be transparent,
81. The optical functional device according to claim 80, wherein a plurality of the one-dimensional structures are arranged in parallel so as to form a curved surface. 【請求項８４】 上記一次元構造体が可視域にわたって
吸収を有する膜で覆われ、この膜により光が強度的に一
部のみ通るようになっていることを特徴とする請求項８
０記載の光機能素子。84. The one-dimensional structure according to claim 8, wherein the one-dimensional structure is covered with a film having absorption over a visible region, and the film allows light to pass only partially in intensity.
0. An optical functional device according to item 0. 【請求項８５】 上記一次元構造体が黒い膜で覆われ、
この膜により光が強度的に一部のみ通るようになってい
ることを特徴とする請求項８０記載の光機能素子。85. The one-dimensional structure is covered with a black film,
81. The optical function device according to claim 80, wherein the film allows light to partially pass therethrough in intensity. 【請求項８６】 コアのクラッドに対する距離が時間・
空間的に周期的に変化する一次元構造体を有することを
特徴とする光機能素子。86. The distance of the core to the cladding is time
An optical functional element having a one-dimensional structure that changes spatially and periodically. 【請求項８７】 上記一次元構造体が複数本並列配置さ
れていることを特徴とする請求項８６記載の光機能素
子。87. The optical functional device according to claim 86, wherein a plurality of said one-dimensional structures are arranged in parallel. 【請求項８８】 上記一次元構造体が曲面をなすように
複数本並列配置されていることを特徴とする請求項８６
記載の光機能素子。88. The apparatus according to claim 86, wherein a plurality of the one-dimensional structures are arranged in parallel so as to form a curved surface.
The optical functional device according to the above. 【請求項８９】 上記一次元構造体が透明に構成され、
上記一次元構造体が曲面をなすように複数本並列配置さ
れていることを特徴とする請求項８６記載の光機能素
子。89. The one-dimensional structure is configured to be transparent,
89. The optical functional device according to claim 86, wherein a plurality of the one-dimensional structures are arranged in parallel so as to form a curved surface. 【請求項９０】 上記一次元構造体が可視域にわたって
吸収を有する膜で覆われ、この膜により光が強度的に一
部のみ通るようになっていることを特徴とする請求項８
６記載の光機能素子。90. The one-dimensional structure according to claim 8, wherein the one-dimensional structure is covered with a film having absorption over a visible region, and the film allows light to pass only partially in intensity.
7. The optical function device according to 6. 【請求項９１】 上記一次元構造体が黒い膜で覆われ、
この膜により光が強度的に一部のみ通るようになってい
ることを特徴とする請求項８６記載の光機能素子。91. The one-dimensional structure is covered with a black film,
89. The optical functional device according to claim 86, wherein the film allows light to pass only partially in intensity.
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