ファイバ状光変調素子、照明装置および表示装置
【課題】部分駆動を行うことの可能な大型の照明装置および表示装置を安価に製造することを可能にするファイバ状光変調素子ならびにそれを備えた照明装置および表示装置を提供する。
【解決手段】ファイバ状光変調素子１０Ａは、線状のコア部１１と、コア部１１の周面を被覆したクラッド部１２とを有している。コア部１１の中心部には線状の電極１３が形成されており、コア部１１とクラッド部１２との間には、複数の電極１４が形成されている。コア部１１は、電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっており、電場に対して応答しない筋状構造からなるバルク１１Ａと、電場に対して応答する液晶材料を主に含む微粒子１１Ｂとによって構成されている。
【解決手段】ファイバ状光変調素子１０Ａは、線状のコア部１１と、コア部１１の周面を被覆したクラッド部１２とを有している。コア部１１の中心部には線状の電極１３が形成されており、コア部１１とクラッド部１２との間には、複数の電極１４が形成されている。コア部１１は、電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっており、電場に対して応答しない筋状構造からなるバルク１１Ａと、電場に対して応答する液晶材料を主に含む微粒子１１Ｂとによって構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光に対して散乱性または透明性を示すファイバ状光変調素子ならびにそれを備えた照明装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイの高画質化や省エネ化が急進展し、部分的にバックライトの光強度を変調することによって暗所コントラストの向上を実現する方式が提案されている。この手法は主に、バックライトの光源として用いられる発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を部分的に駆動して、表示画像に合わせてバックライト光を変調するものである。また、大型の液晶ディスプレイにおいて、小型の液晶ディスプレイと同様、薄型化の要求が強まってきており、冷陰極管（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）やＬＥＤを液晶パネルの直下に配置する方式ではなく、導光板の端部に光源を配置するエッジライト方式が注目されている。しかし、エッジライト方式では、光源の光強度を部分的に変調する部分駆動を行うことは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４７７９０号公報
【特許文献２】特許第３４７９４９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、導光板内を伝播している光の取り出し技術としては、例えば、特許文献１において、透明と散乱を切り換える高分子分散液晶（ＰＤＬＣ；Polymer Dispersed Liquid Crystal）を用いた表示装置が提案されている。これは、写り込み防止などを目的としたものであり、ＰＤＬＣに対して部分的に電圧を印加して、透明と散乱を切り換える技術である。しかし、この方式では、大型の導光板上にＰＤＬＣを形成する必要があるので、大型の導光板を搬送する装置や大型の導光板に成膜をする装置が必要になる。そのため、部分駆動を行うことの可能な大型のバックライトを安価に製造することは容易ではないという問題があった。
【０００５】
この問題は、表示装置用のバックライトにＰＤＬＣを用いる場合だけでなく、照明器具などにＰＤＬＣを用いる場合にも同様に生じるものである。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、部分駆動を行うことの可能な大型の照明装置および表示装置を安価に製造することを可能にするファイバ状光変調素子を提供することにある。また、第２の目的は、そのようなファイバ状光変調素子を用いた照明装置および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１のファイバ状光変調素子は、線状のコア部と、コア部の周面を被覆し、かつコア部の屈折率よりも低い屈折率のクラッド部と、コア部の内部に形成された第１電極と、コア部とクラッド部との間に形成された第２電極とを備えたものである。上記のコア部は、電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。
【０００８】
本発明の第１の照明装置は、ファイバ形状の複数の光変調素子と、各光変調素子の端面に光を出力する光源と、各光変調素子を駆動する駆動部とを備えたものである。第１の照明装置に搭載された各光変調素子は、上記の第１のファイバ状光変調素子と同一の構成要素を有している。本発明の第１の表示装置は、複数の画素を有する表示パネルと、表示パネルを照明する照明装置と、各画素を映像信号に基づいて駆動する駆動部とを備えたものである。第１の表示装置に搭載された照明装置は、上記の第１の照明装置と同一の構成要素を有している。
【０００９】
本発明の第１のファイバ状光変調素子、第１の照明装置および第１の表示装置では、コア部およびクラッド部によって構成されるファイバにおいて、コア部が、電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。これにより、コア部の中を伝播している光を部分的に取り出すことができる。また、本発明では、ファイバ状の光変調素子そのものが導光板の役割を果たしているので、導光板は不要である。ファイバ状の光変調素子は大型の導光板と比べてハンドリング性に優れており、ファイバ状の複数の光変調素子を面内に敷き詰めることにより、大型の照明装置を簡単に作成することもできる。
【００１０】
本発明の第２のファイバ状光変調素子は、線状のコア部と、コア部の周面を被覆し、かつコア部の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、コア部とクラッド部との間に形成された第１電極と、クラッド部の周面に形成された第２電極とを備えたものである。上記のクラッド部は、電場の大きさに応じて、コア部の端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。
【００１１】
本発明の第２の照明装置は、ファイバ形状の複数の光変調素子と、各光変調素子の端面に光を出力する光源と、各光変調素子を駆動する駆動部とを備えたものである。第２の照明装置に搭載された各光変調素子は、上記の第２のファイバ状光変調素子と同一の構成要素を有している。本発明の第２の表示装置は、複数の画素を有する表示パネルと、表示パネルを照明する照明装置と、各画素を映像信号に基づいて駆動する駆動部とを備えたものである。第２の表示装置に搭載された照明装置は、上記の第２の照明装置と同一の構成要素を有している。
【００１２】
本発明の第２のファイバ状光変調素子、第２の照明装置および第２の表示装置では、コア部およびクラッド部によって構成されるファイバにおいて、クラッド部が、電場の大きさに応じて、コア部の端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。これにより、コア部の中を伝播している光を部分的に取り出すことができる。また、本発明では、ファイバ状の光変調素子そのものが導光板の役割を果たしているので、導光板は不要である。ファイバ状の光変調素子は大型の導光板と比べてハンドリング性に優れており、ファイバ状の複数の光変調素子を面内に敷き詰めることにより、大型の照明装置を簡単に作成することもできる。
【００１３】
本発明の第３の照明装置は、端面から入射した光に対して、電場の大きさに応じて散乱性もしくは透明性を示すファイバ形状の複数の光変調素子と、各光変調素子の端面に光を出力する光源と、各光変調素子を間にして互いに対向する第１電極および第２電極と、第１電極および第２電極を駆動する駆動部とを備えたものである。本発明の第３の表示装置は、複数の画素を有する表示パネルと、表示パネルを照明する照明装置と、各画素を映像信号に基づいて駆動する駆動部とを備えたものである。第３の表示装置に搭載された照明装置は、上記の第３の照明装置と同一の構成要素を有している。
【００１４】
本発明の第３の照明装置および第３の表示装置では、ファイバ形状の各光変調素子が、電場の大きさに応じて、コア部の端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。これにより、各光変調素子の中を伝播している光を部分的に取り出すことができる。また、本発明では、ファイバ形状の光変調素子そのものが導光板の役割を果たしているので、導光板は不要である。ファイバ形状の光変調素子は大型の導光板と比べてハンドリング性に優れており、ファイバ形状の複数の光変調素子を面内に敷き詰めることにより、大型の照明装置を簡単に作成することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１および第２のファイバ状光変調素子、第１ないし第３の照明装置、ならびに第１ないし第３の表示装置によれば、ファイバ内のコア部もしくはクラッド部、またはファイバ全体の中を伝播している光を部分的に取り出すことができるようにしたので、部分駆動を行うことができる。また、このようなファイバを照明装置および表示装置に用いることにより、大型の照明装置および表示装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の構成の一例を表す断面図である。
【図２】図１の光変調素子の構成の一例を表す断面図である。
【図３】図１の光変調素子の構成の一例を表す断面図である。
【図４】図１の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図５】図１の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図６】図１の照明装置の作用について説明するための模式図である。
【図７】図１の照明装置の構成の他の例を表す断面図である。
【図８】図７の光変調素子の構成の一例を表す断面図である。
【図９】図７の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図１０】図７の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の構成の一例を表す断面図である。
【図１２】図１１の光変調素子の構成の一例を表す断面図である。
【図１３】図１１の光変調素子の電極構造の一例を表す断面図である。
【図１４】図１１の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図１５】図１１の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図１６】図１、図７、図１１の光変調素子の一適用例に係る表示装置の構成の一例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（図１〜図６）
コア部に光変調機能が設けられている例
２．第１の実施の形態の変形例（図７〜図１０）
クラッド部に光変調機能が設けられている例
３．第２の実施の形態（図１１〜図１５）
ファイバ全体に光変調機能が設けられている例
４．適用例（図１６）
照明装置を表示装置のバックライトとして用いた例
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置１の断面構成の一例を表したものである。図１（Ｂ）は、図１の照明装置１内の光変調素子１０の断面構成の一例を表したものである。なお、図１（Ｂ）の断面は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面に対応している。なお、図１（Ａ），（Ｂ）は、模式的に表したものであり、実際の寸法や形状と同一であるとは限らない。この照明装置１は、例えば、液晶表示パネルなどを背後から照明するバックライトや、インテリアなどに使われる面照明器具などに好適に適用されるものである。照明装置１は、例えば、光変調素子１０と、光変調素子１０の側面（端面）に配置した光源２０と、光変調素子１０の背後に配置した反射板３０と、光変調素子１０を駆動する駆動回路４０とを備えたものであり、いわゆるエッジライト方式の照明装置である。なお、必要に応じて、反射板３０を省略することも可能である。照明装置１は、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、エッジライト方式でありながら、導光板を備えていない。
【００１９】
光源２０は、線状光源であり、例えば、熱陰極管(ＨＣＦＬ；Hot Cathode Fluorescent Lamp)、ＣＣＦＬ、複数のＬＥＤ、または複数の半導体レーザ（ＬＤ；Laser diode）を一列に配置したものなどからなる。光源２０が複数のＬＥＤまたは複数のＬＤからなる場合には、効率、薄型化、均一性の観点から、全てのＬＥＤまたはＬＤがホワイトＬＥＤまたはホワイトＬＤであることが好ましい。なお、光源２０が、例えば、赤色光源、緑色光源および青色光源を含んで構成されていてもよい。光源２０は、導光板１０の一の側面にだけ設けられていてもよいし（図１（Ａ）参照）、導光板１０の２つの側面、３つの側面または全ての側面に設けられていてもよい。また、光源２０は、光変調素子１０が後述する光導波路アレイとなっている場合に、光導波路ごとに微小光源（図示せず）を備えていることが好ましい。
【００２０】
反射板３０は、光変調素子１０の背後から漏れ出てきた光を光変調素子１０側に戻すものであり、例えば、反射、拡散、散乱などの機能を有している。これにより、光源２０からの射出光を効率的に利用することができ、また、正面輝度の向上にも役立っている。この反射板３０は、例えば、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や銀蒸着フィルム、多層膜反射フィルム、白色ＰＥＴなどからなる。
【００２１】
光変調素子１０は、例えば、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、線状の複数のファイバ状光変調素子１０Ａを含んで構成されたものである。各ファイバ状光変調素子１０Ａは、電場の大きさに応じて、端面（光入射面Ｓ１）から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。さらに、複数のファイバ状光変調素子１０Ａは、例えば、図１（Ｂ）に示したように、光入射面Ｓ１が同一の方向を向くように面内に並列配置されている。したがって、光変調素子１０は、散乱、透明を切り替えることの可能な動的な（非静的な）光導波路アレイであると言える。
【００２２】
各ファイバ状光変調素子１０Ａは、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、一の方向に延在する線状（円柱状）のコア部１１と、コア部１１のうち当該コア部１１の両端面（光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２）以外の表面（コア部１１の周面）を被覆する円筒状のクラッド部１２とを有している。
【００２３】
コア部１１の内部（例えば同心円の中心部）には、コア部１１の延在方向と平行な方向に延在する線状（円柱状）の電極１３が形成されており、さらに、コア部１１とクラッド部１２との間にも電極１４が形成されている。なお、電極１３が本発明の「第１電極」の一具体例に相当し、電極１４が本発明の「第２電極」の一具体例に相当する。
【００２４】
コア部１１およびクラッド部１２は、コア部１１が透明の状態において、以下の関係を満たしている。
ｎ１＞ｎ２
ｎ１：コア部１１の屈折率
ｎ２：クラッド部１２の屈折率
【００２５】
電極１４は、例えば、図３に示したように、複数の部分電極によって構成されている。複数の部分電極は、例えば、コア部１１の延在方向と平行な方向に一列に配列されている。各部分電極には、図示しない取出電極が設けられており、各部分電極は、この取出電極を介して駆動回路４０からの電力の供給を受けるようになっている。つまり、各部分電極は、駆動回路４０によって独立に駆動することが可能となっている。電極１３および電極１４を光変調素子１０の法線方向から見たときに、光変調素子１０のうち電極１３および電極１４が互いに対向している箇所に対応する部分が光変調セル１０−１を構成している。各光変調セル１０−１は、電極１３および電極１４に所定の電圧を印加することにより別個独立に駆動することの可能なものであり、電極１３および電極１４に印加される電圧値の大きさに応じて、光源２０からの光に対して透明性を示したり、散乱性を示したりする。なお、透明性、散乱性については、以下でコア部１１を説明する際に詳細に説明する。
【００２６】
各ファイバ状光変調素子１０Ａは、例えば、平面状の端面（光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２）を有する。なお、光源との光結合を高めるために光入射面Ｓ１に対して何らかの形状が付与されていてもよい。各ファイバ状光変調素子１０Ａにおいて、中心部にコア部１１が、周縁部にクラッド部１２が同心円状に形成されており、光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２には、コア部１１およびクラッド部１２が露出している。
【００２７】
終端面Ｓ２の表面には、例えば、図３に示したように、終端面Ｓ２全体を覆う光反射膜１５が設けられている。光反射膜１５は、例えば、光源２０の波長に対して高い反射率を有する材料で構成されており、例えば光源２０の波長が可視領域全体に渡っているときに、その波長帯に対して高反射率を有する金属で構成されている。
【００２８】
各コア部１１は、例えば、各コア部１１が透明状態であるときに、ファイバ状光変調素子１０Ａごとに対応して形成される発光スポット（例えば、ＬＥＤやＬＤなどの光源）から射出される光を終端面Ｓ２まで伝播するためのものである。一方、各クラッド部１２は、例えば、各コア部１１が透明状態であるときに、コア部１１内を伝播する光をコア部１１内に閉じ込めるためのものである。
【００２９】
各コア部１１は、例えば、図３に示したように、電場に対する応答速度が互いに異なるバルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂを含んだ複合物となっている。バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂはともに、光学異方性を有している。なお、バルク１１Ａが本発明の「第２領域」の一具体例に相当し、微粒子１１Ｂが本発明の「第１領域」の一具体例に相当する。
【００３０】
図４（Ａ），（Ｂ）は、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時の、微粒子１１Ｂ内に含まれる液晶分子１１Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図４（Ａ），（Ｂ）において、バルク１１Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図４（Ａ），（Ｂ）には、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時の、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。なお、図４（Ａ），（Ｂ）には、クラッド部１２の屈折率円体の一例も示されている。ここで、上記の屈折率楕円体は、様々な方向から入射した直線偏光の屈折率をテンソル楕円体で表したものであり、光が入射する方向からの楕円体の断面を見ることによって、幾何的に屈折率を知ることができるものである。さらに、図４（Ｂ）には、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時に、コア部１１内を光Ｌが伝播している様子の一例が模式的に示されている。
【００３１】
図５（Ａ），（Ｂ）は、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時の、微粒子１１Ｂ内に含まれる液晶分子１１Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図５（Ａ），（Ｂ）においても、バルク１１Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図５（Ａ），（Ｂ）には、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時の、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。なお、図５（Ａ），（Ｂ）には、クラッド部１２の屈折率円体の一例も示されている。さらに、図５（Ｂ）には、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時に、コア部１１内で光Ｌが散乱している様子の一例が模式的に示されている。
【００３２】
バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時に、バルク１１Ａの光軸ＡＸ１および微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。なお、光軸ＡＸ１，ＡＸ２とは、偏光方向によらず屈折率が一つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ１の向きと光軸ＡＸ２の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【００３３】
また、微粒子１１Ｂは、例えば、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ２がファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。一方、バルク１１Ａは、例えば、電極１３および電極１４間への電圧印加の有無に拘らず、バルク１１Ａの光軸ＡＸ１が一定となる構成となっている。具体的には、バルク１１Ａは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ），図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、バルク１１Ａの光軸ＡＸ１がファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。つまり、バルク１１Ａの光軸ＡＸ１は、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時に、微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２と平行となっている。
【００３４】
なお、光軸ＡＸ２が常に、光入射面Ｓ１と直交（または略直交）している必要はなく、例えば製造誤差などによって光入射面Ｓ１と若干斜めに交差していてもよい。また、光軸ＡＸ１，ＡＸ２が、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時に常に互いに平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって小さな角度で交差していてもよい。
【００３５】
ここで、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの常光屈折率が互いに等しく、かつバルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの異常光屈折率が互いに等しいことが好ましい。この場合に、例えば、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時には、図４（Ａ）に示したように、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性が得られる。これにより、例えば、図４（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、コア部１１内を伝播する光Ｌは、コア部１１内で散乱されることなく、コア部１１を透過する。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、透明領域３０Ａの界面（コア部１１とクラッド部１２との界面）において全反射され、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がる。
【００３６】
また、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂは、例えば、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時には、図５（Ａ）に示したように、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２の向きが互いに異なる（交差する）構成となっている。また、微粒子１１Ｂは、例えば、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時に、微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２がファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と平行または略平行となるとともにコア部１１の中心部（同心円の中心部）を中心とした放射方向を向いている。
【００３７】
したがって、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時には、コア部１１において、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られる。これにより、例えば、図５（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、コア部１１内を伝播する光Ｌは、コア部１１内で散乱される。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、散乱領域３０Ｂの界面（コア部１１とクラッド部１２との界面）を透過すると共に、反射板３０側に透過した光は反射板３０で反射され、ファイバ状光変調素子１０Ａを透過する。従って、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００３８】
なお、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの常光屈折率は、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの異常光屈折率についても、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。
【００３９】
また、バルク１１Ａの屈折率差（Δｎ0＝異常光屈折率ｎ1−常光屈折率ｎ0）や、微粒子１１Ｂの屈折率差（Δｎ1＝異常光屈折率ｎ3−常光屈折率ｎ2）は、できるだけ大きいことが好ましく、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの屈折率差が大きい場合には、コア部１１の散乱能が高くなり、導光条件を容易に破壊することができ、ファイバ状光変調素子１０Ａ内の光を取り出しやすいからである。
【００４０】
また、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂは、電場に対する応答速度が互いに異なっている。バルク１１Ａは、例えば、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または微粒子１１Ｂの応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。バルク１１Ａは、例えば、低分子モノマーを重合化することにより得られた高分子材料によって形成されている。バルク１１Ａは、例えば、微粒子１１Ｂの配向方向、または、製造過程で使用した配向膜の配向方向に沿って配向した、配向性および重合性を有する材料（例えばモノマー）を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている。バルク１１Ａの筋状構造、多孔質構造もしくは棒状構造は、例えば、ファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向に長軸を有している。バルク１１Ａが筋状構造となっている場合に、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、導光光の散乱性を高くするという観点からは、０．１μｍ以上１０μｍ以下となっていることが好ましく、０．２μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。また、散乱の波長依存性を少なくするという観点からは、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲であることが好ましく、１〜３μｍの範囲であることがより好ましい。筋状組織のサイズは、偏光顕微鏡、共焦点顕微鏡、電子顕微鏡などで観察することができる。
【００４１】
一方、微粒子１１Ｂは、例えば、液晶材料を主に含んで構成されており、バルク１１Ａの応答速度よりも十分に早い応答速度を有している。微粒子１１Ｂ内に含まれる液晶材料（液晶分子１１Ｂ−１）は、例えば棒状分子である。微粒子１１Ｂ内に含まれる液晶分子１１Ｂ−１として、正の屈折率異方性を有するもの（いわゆるポジ型液晶）を用いることが好ましい。
【００４２】
ここで、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時には、微粒子１１Ｂ内において、液晶分子１１Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ１と平行となっている。このとき、微粒子１１Ｂ内の液晶分子１１Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向と平行となっている。
【００４３】
また、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時には、微粒子１１Ｂ内において、液晶分子１１Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ１と交差（もしくは直交）している。このとき、微粒子１１Ｂ内の液晶分子１１Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と平行または略平行となると共にファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と平行または略平行となると共にコア部１１の中心部（同心円の中心部）を中心とした放射方向を向いている。
【００４４】
上記した、配向性および重合性を有するモノマーとしては、光学的に異方性を有しており、かつ液晶と複合する材料であればよいが、本実施の形態では紫外線で硬化する低分子モノマーであることが好ましい。電圧無印加の状態で、液晶と、低分子モノマーを重合化することにより形成されたもの（高分子材料）との光学的異方性の方向が一致していることが好ましいので、紫外線硬化前において、液晶と低分子モノマーが同一方向に配向していることが好ましい。微粒子１１Ｂとして液晶が用いられる場合に、その液晶が棒状分子であるときには、使用するモノマー材料の形状も棒状であることが好ましい。以上のことから、モノマー材料としては重合性と液晶性を併せ持つ材料を用いることが好ましく、例えば、重合性官能基として、アクリレート基、メタクリレート基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基およびエポキシ基からなる群から選ばれた少なくとも１つの官能基を有することが好ましい。これらの官能基は、紫外線、赤外線または電子線を照射したり、加熱したりすることによって重合させることができる。紫外線照射時の配向度低下を抑制するために、多官能基をもつ液晶性材料を添加することもできる。バルク１１Ａを上述した筋状構造とする場合には、バルク１１Ａの原料として、２官能液晶性モノマーを用いることが好ましい。また、バルク１１Ａの原料に対して、液晶性を示す温度の調整を目的に単官能モノマーを添加したり、架橋密度向上を目的に３官能以上のモノマーを添加したりすることもできる。
【００４５】
駆動回路４０は、例えば、一の光変調セル３０−１において微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２がバルク１１Ａの光軸ＡＸ１と平行もしくはほぼ平行となり、他の光変調セル３０−１において微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２がバルク１１Ａの光軸ＡＸ１と交差もしくは直交するように各光変調セル３０−１の一対の電極（電極１３，１４）へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。つまり、駆動回路４０は、電場制御によって、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２の向きを互いに一致（もしくはほぼ一致）させたり、互いに異ならせたり（もしくは直交させたり）することができるようになっている。
【００４６】
次に、本実施の形態の照明装置１に用いられるファイバ状光変調素子１０Ａの製造方法の一例について説明する。
【００４７】
まず、中空状の透明樹脂パイプ（クラッド部１２に相当する部材）を用意し、この透明樹脂パイプの内面に、電極層（電極１４に相当する層）を形成する。次に、透明樹脂パイプの内部に、ファイバー状の電極細線（電極１３に相当する細線）と、液晶と液晶性モノマーとの混合液を充填する。その後、紫外線などで液晶性モノマーを硬化させる。このようにして、ファイバ状光変調素子１０Ａが完成する。このような方法では、透明樹脂パイプの送り出し機能と、完成後のファイバ状光変調素子１０Ａの巻き取り機能を製造設備に設ければ、ファイバ状光変調素子１０Ａを連続的に製造することができ、高生産性である。なお、特定部分のＰＤＬＣを駆動するために、透明樹脂パイプの内面に形成する電極層に対してパターンを形成しておくこともできる。
【００４８】
次に、本実施の形態の照明装置１の作用および効果について説明する。
【００４９】
本実施の形態の照明装置１では、例えば、光変調セル３０−１において微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２がバルク１１Ａの光軸ＡＸ１と平行もしくはほぼ平行となり、別の光変調セル３０−１において微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２がバルク１１Ａの光軸ＡＸ１と交差もしくは直交するように、各光変調セル３０−１の一対の電極（電極１３，１４）に電圧が印加される。これにより、光源２０から射出され、各ファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１を介してコア部１１内に入射した光は、コア部１１のうち、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが互いに平行もしくはほぼ平行となっている透過領域３０Ａを透過する。一方、光源２０から射出され、コア部１１内に入射した光は、コア部１１のうち、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが互いに交差もしくは直交している散乱領域３０Ｂにおいて散乱される。この散乱光のうち散乱領域３０Ｂの下面を透過した光は反射板３０で反射され、再度、ファイバ状光変調素子１０Ａに戻されたのち、照明装置１の上面から射出される。また、散乱光のうち、散乱領域３０Ｂの上面に向かった光は、そのまま、照明装置１の上面から射出される。このように、本実施の形態では、透明領域３０Ａの上面からは光はほとんど射出されず、散乱領域３０Ｂの上面から光が射出される。このようにして、正面方向の変調比を大きくしている。
【００５０】
また、本実施の形態では、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向において、散乱性が小さくなり、透明性を向上させることができる。例えば、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂが、互いに常光屈折率が等しく、かつ互いに異常光屈折率も等しい光学異方性材料を主に含んで構成され、かつ、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない領域では、これらの光軸の向きが一致もしくはほぼ一致する。これにより、正面方向（光変調素子１０の法線方向）および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が少なくなるか、またはなくなり、高い透明性が得られる。その結果、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくすることができ、視野角特性を良くすることができる。
【００５１】
例えば、常光屈折率１．５、異常光屈折率１．６５の液晶と、常光屈折率１．５、異常光屈折率１．６５の液晶性モノマーとを混合し、配向膜または電界によって液晶と液晶性モノマーを配向させた状態で液晶性モノマーを重合させると、液晶の光軸と、液晶性モノマーが重合することによって形成されたポリマーの光軸とが互いに一致する。これにより、あらゆる方向で屈折率を一致させることができるので、そのようにした場合には、透明性が高い状態を実現でき、より一層、視野角特性を良くすることができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がっている。他方、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００５３】
ところで、輝度突き上げとは、全面白表示した場合に比べて、部分的に白表示を行った場合の輝度を高くする技術である。ＣＲＴやＰＤＰなどでは一般によく使われている技術である。しかし、液晶ディスプレイでは、バックライトは画像にかかわらず全体に均一発光しているので、部分的に輝度を高くすることはできない。もっとも、バックライトを、複数のＬＥＤを２次元配置したＬＥＤバックライトとした場合には、ＬＥＤを部分的に消灯することは可能である。しかし、そのようにした場合には、ＬＥＤを消灯した暗領域からの拡散光がなくなるので、全てのＬＥＤを点灯した場合と比べて、輝度が低くなってしまう。また、部分的に点灯しているＬＥＤに対して流す電流を大きくすることにより、輝度を増やすことも可能であるが、そのようにした場合には、非常に短時間に大電流が流れるので、回路の負荷や信頼性の点で問題が残る。
【００５４】
一方、本実施の形態では、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向の散乱性が抑制され、暗状態での導光板からの漏れ光が少ない。これにより、部分的な暗状態の部分から部分的な明状態の部分に導光するので、照明装置１への投入電力を増やすことなく、輝度突き上げを実現することができる。
【００５５】
以上のことから、本実施の形態では、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくしつつ、表示輝度を向上させることができる。その結果、正面方向の変調比を高くすることができる。
【００５６】
＜第１の実施の形態の変形例＞
［第１の変形例］
本変形例では、例えば、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、上記実施の形態およびそれらの変形例におけるファイバ状光変調素子１０Ａに代わってファイバ状光変調素子１０Ｂが設けられている。以下では、上記実施の形態およびその変形例の構成との共通点についての説明を適宜、省略し、上記実施の形態およびその変形例の構成との相違点について主に説明する。
【００５７】
光変調素子１０は、例えば、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、線状の複数のファイバ状光変調素子１０Ｂを含んで構成されたものである。各ファイバ状光変調素子１０Ｂは、電場の大きさに応じて、端面（光入射面Ｓ１）から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。さらに、複数のファイバ状光変調素子１０Ｂは、例えば、図７（Ｂ）に示したように、光入射面Ｓ１が同一の方向を向くように面内に並列配置されている。したがって、光変調素子１０は、散乱、透明を切り替えることの可能な動的な（非静的な）光導波路アレイであると言える。
【００５８】
各ファイバ状光変調素子１０Ｂは、例えば、図８に示したように、一の方向に延在する線状（円柱状）のコア部１６と、コア部１６のうち当該コア部１６の両端面（光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２）以外の表面（コア部１６の周面）を被覆する円筒状のクラッド部１７とを有している。
【００５９】
コア部１６の内部（例えば同心円の中心部）には、上記実施の形態のような電極は存在していない。コア部１６とクラッド部１７との間に電極１８が形成されており、クラッド部１７の周面に電極１９が形成されている。なお、電極１８が本発明の「第１電極」の一具体例に相当し、電極１９が本発明の「第２電極」の一具体例に相当する。
【００６０】
コア部１６およびクラッド部１７は、コア部１６が透明の状態において、以下の関係を満たしている。
ｎ３＞ｎ４
ｎ３：コア部１６の屈折率
ｎ４：クラッド部１７の屈折率
【００６１】
電極１９は、例えば、図８に示したように、複数の部分電極によって構成されている。複数の部分電極は、例えば、コア部１６の延在方向と平行な方向に一列に配列されている。各部分電極は、外部に露出しており、直接、駆動回路４０からの電力の供給を受けるようになっている。つまり、各部分電極は、駆動回路４０によって独立に駆動することが可能となっている。電極１８は、例えば、図８に示したように、コア部１６の周面全体に形成されたベタ膜となっている。電極１８および電極１９を光変調素子１０の法線方向から見たときに、光変調素子１０のうち電極１８および電極１９が互いに対向している箇所に対応する部分が光変調セル１０−２を構成している。各光変調セル１０−２は、電極１８および電極１９に所定の電圧を印加することにより別個独立に駆動することの可能なものであり、電極１８および電極１９に印加される電圧値の大きさに応じて、光源２０からの光に対して透明性を示したり、散乱性を示したりする。なお、透明性、散乱性については、以下でクラッド部１７を説明する際に詳細に説明する。
【００６２】
各ファイバ状光変調素子１０Ｂは、例えば、平面状の端面（光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２）を有する。なお、光源との光結合を高めるために光入射面Ｓ１に対して何らかの形状が付与されていてもよい。各ファイバ状光変調素子１０Ｂにおいて、中心部にコア部１６が、周縁部にクラッド部１７が同心円状に形成されており、光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２には、コア部１６およびクラッド部１７が露出している。
【００６３】
終端面Ｓ２の表面には、例えば、図８に示したように、終端面Ｓ２全体を覆う光反射膜１５が設けられている。光反射膜１５は、例えば、光源２０の波長に対して高い反射率を有する材料で構成されており、例えば光源２０の波長が可視領域全体に渡っているときに、その波長帯に対して高反射率を有する金属で構成されている。
【００６４】
各コア部１６は、例えば、各クラッド部１７が透明状態であるときに、ファイバ状光変調素子１０Ｂごとに対応して形成される発光スポット（例えば、ＬＥＤやＬＤなどの光源）から射出される光を終端面Ｓ２まで伝播するためのものである。一方、各クラッド部１７は、例えば、各クラッド部１７が透明状態であるときに、コア部１６内を伝播する光をコア部１６内に閉じ込めるためのものである。
【００６５】
各コア部１６は、例えば、図８に示したように、電場に対する応答速度が互いに異なるバルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂを含んだ複合物となっている。バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂはともに、光学異方性を有している。なお、バルク１７Ａが本発明の「第２領域」の一具体例に相当し、微粒子１７Ｂが本発明の「第１領域」の一具体例に相当する。
【００６６】
図９（Ａ），（Ｂ）は、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時の、微粒子１７Ｂ内に含まれる液晶分子１７Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図９（Ａ），（Ｂ）において、バルク１７Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図９（Ａ），（Ｂ）には、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時の、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。なお、図９（Ａ），（Ｂ）には、コア部１６の屈折率円体の一例も示されている。さらに、図９（Ｂ）には、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時に、コア部１６内を光Ｌが伝播している様子の一例が模式的に示されている。
【００６７】
図１０（Ａ），（Ｂ）は、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時の、微粒子１７Ｂ内に含まれる液晶分子１７Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図１０（Ａ），（Ｂ）においても、バルク１７Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図１０（Ａ），（Ｂ）には、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時の、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。なお、図１０（Ａ），（Ｂ）には、コア部１６の屈折率円体の一例も示されている。さらに、図１０（Ｂ）には、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時に、コア部１６内で光Ｌが散乱している様子の一例が模式的に示されている。
【００６８】
バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂは、例えば、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時に、バルク１７Ａの光軸ＡＸ３および微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。なお、光軸ＡＸ３，ＡＸ４とは、偏光方向によらず屈折率が一つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、光軸ＡＸ３および光軸ＡＸ４の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ３の向きと光軸ＡＸ４の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【００６９】
また、微粒子１７Ｂは、例えば、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ４がファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。一方、バルク１７Ａは、例えば、電極１８および電極１９間への電圧印加の有無に拘らず、バルク１７Ａの光軸ＡＸ３が一定となる構成となっている。具体的には、バルク１７Ａは、例えば、図９（Ａ），（Ｂ），図１０（Ａ），（Ｂ）に示したように、バルク１７Ａの光軸ＡＸ３がファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。つまり、バルク１７Ａの光軸ＡＸ３は、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時に、微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４と平行となっている。
【００７０】
なお、光軸ＡＸ４が常に、光入射面Ｓ１と直交（または略直交）している必要はなく、例えば製造誤差などによって光入射面Ｓ１と若干斜めに交差していてもよい。また、光軸ＡＸ３，ＡＸ４が、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時に常に互いに平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって小さな角度で交差していてもよい。
【００７１】
ここで、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの常光屈折率が互いに等しく、かつバルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの異常光屈折率が互いに等しいことが好ましい。この場合に、例えば、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時には、図９（Ａ）に示したように、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性が得られる。これにより、例えば、図９（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、コア部１６内を伝播する光Ｌは、コア部１６内で散乱されることなく、コア部１６を透過する。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、透明領域３０Ａの界面（コア部１６とクラッド部１７との界面）において全反射され、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がる。
【００７２】
また、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂは、例えば、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時には、図１０（Ａ）に示したように、光軸ＡＸ３および光軸ＡＸ４の向きが互いに異なる（交差する）構成となっている。また、微粒子１７Ｂは、例えば、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時に、微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４がファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と平行または略平行となるとともにコア部１６の中心部（同心円の中心部）を中心とした放射方向を向いている。
【００７３】
したがって、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時には、コア部１６において、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られる。これにより、例えば、図１０（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、コア部１６内を伝播する光Ｌは、コア部１６内で散乱される。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、散乱領域３０Ｂの界面（コア部１６とクラッド部１７との界面）を透過すると共に、反射板３０側に透過した光は反射板３０で反射され、ファイバ状光変調素子１０Ｂを透過する。従って、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００７４】
なお、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの常光屈折率は、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの異常光屈折率についても、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。
【００７５】
また、バルク１７Ａの屈折率差（Δｎ0＝異常光屈折率ｎ1−常光屈折率ｎ0）や、微粒子１７Ｂの屈折率差（Δｎ1＝異常光屈折率ｎ3−常光屈折率ｎ2）は、できるだけ大きいことが好ましく、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの屈折率差が大きい場合には、クラッド部１７の散乱能が高くなり、導光条件を容易に破壊することができ、ファイバ状光変調素子１０Ｂ内の光を取り出しやすいからである。
【００７６】
また、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂは、電場に対する応答速度が互いに異なっている。バルク１７Ａは、例えば、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または微粒子１７Ｂの応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。バルク１７Ａは、例えば、低分子モノマーを重合化することにより得られた高分子材料によって形成されている。バルク１７Ａは、例えば、微粒子１１Ｂの配向方向、または、製造過程で使用した配向膜の配向方向に沿って配向した、配向性および重合性を有する材料（例えばモノマー）を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている。バルク１７Ａの筋状構造、多孔質構造もしくは棒状構造は、例えば、ファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向に長軸を有している。バルク１７Ａが筋状構造となっている場合に、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、導光光の散乱性を高くするという観点からは、０．１μｍ以上１０μｍ以下となっていることが好ましく、０．２μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。また、散乱の波長依存性を少なくするという観点からは、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲であることが好ましく、１〜３μｍの範囲であることがより好ましい。筋状組織のサイズは、偏光顕微鏡、共焦点顕微鏡、電子顕微鏡などで観察することができる。
【００７７】
一方、微粒子１７Ｂは、例えば、液晶材料を主に含んで構成されており、バルク１７Ａの応答速度よりも十分に早い応答速度を有している。微粒子１７Ｂ内に含まれる液晶材料（液晶分子１１Ｂ−１）は、例えば棒状分子である。微粒子１７Ｂ内に含まれる液晶分子１１Ｂ−１として、正の屈折率異方性を有するもの（いわゆるポジ型液晶）を用いることが好ましい。
【００７８】
ここで、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時には、微粒子１７Ｂ内において、液晶分子１７Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ３と平行となっている。このとき、微粒子１７Ｂ内の液晶分子１７Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向と平行となっている。
【００７９】
また、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時には、微粒子１７Ｂ内において、液晶分子１７Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ３と交差（もしくは直交）している。このとき、微粒子１７Ｂ内の液晶分子１７Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と平行または略平行となると共にコア部１６の中心部（同心円の中心部）を中心とした放射方向を向いている。上記した、配向性および重合性を有するモノマーとしては、上記実施の形態と同様の材料が挙げられる。
【００８０】
駆動回路４０は、例えば、一の光変調セル３０−２において微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４がバルク１７Ａの光軸ＡＸ３と平行もしくはほぼ平行となり、他の光変調セル３０−２において微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４がバルク１７Ａの光軸ＡＸ３と交差もしくは直交するように各光変調セル３０−２の一対の電極（電極１８，１９）へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。つまり、駆動回路４０は、電場制御によって、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ３，ＡＸ４の向きを互いに一致（もしくはほぼ一致）させたり、互いに異ならせたり（もしくは直交させたり）することができるようになっている。
【００８１】
次に、本変形例の照明装置１の作用および効果について説明する。
【００８２】
本変形例の照明装置１では、例えば、光変調セル３０−２において微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４がバルク１７Ａの光軸ＡＸ３と平行もしくはほぼ平行となり、別の光変調セル３０−２において微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４がバルク１７Ａの光軸ＡＸ３と交差もしくは直交するように、各光変調セル３０−２の一対の電極（電極１８，１９）に電圧が印加される。これにより、光源２０から射出され、各ファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１を介してコア部１６内に入射した光は、コア部１６のうち、光軸ＡＸ３と光軸ＡＸ４とが互いに平行もしくはほぼ平行となっている透過領域３０Ａを透過する。一方、光源２０から射出され、コア部１６内に入射した光は、コア部１６のうち、光軸ＡＸ３と光軸ＡＸ４とが互いに交差もしくは直交している散乱領域３０Ｂにおいて散乱される。この散乱光のうち散乱領域３０Ｂの下面を透過した光は反射板３０で反射され、再度、ファイバ状光変調素子１０Ｂに戻されたのち、照明装置１の上面から射出される。また、散乱光のうち、散乱領域３０Ｂの上面に向かった光は、そのまま、照明装置１の上面から射出される。このように、本変形例では、透明領域３０Ａの上面からは光はほとんど射出されず、散乱領域３０Ｂの上面から光が射出される。このようにして、正面方向の変調比を大きくしている。
【００８３】
また、本変形例では、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向において、散乱性が小さくなり、透明性を向上させることができる。例えば、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂが、互いに常光屈折率が等しく、かつ互いに異常光屈折率も等しい光学異方性材料を主に含んで構成され、かつ、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない領域では、これらの光軸の向きが一致もしくはほぼ一致する。これにより、正面方向（光変調素子１０の法線方向）および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が少なくなるか、またはなくなり、高い透明性が得られる。その結果、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくすることができ、視野角特性を良くすることができる。
【００８４】
また、本変形例では、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がっている。他方、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００８５】
また、本変形例では、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向の散乱性が抑制され、暗状態での導光板からの漏れ光が少ない。これにより、部分的な暗状態の部分から部分的な明状態の部分に導光するので、照明装置１への投入電力を増やすことなく、輝度突き上げを実現することができる。
【００８６】
以上のことから、本変形例でも、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくしつつ、表示輝度を向上させることができる。その結果、正面方向の変調比を高くすることができる。
【００８７】
［第２の変形例］
上記実施の形態およびその変形例において、必要に応じて、製造過程で液晶および液晶性モノマーを配向させるための配向膜（図示せず）をファイバ状光変調素子１０Ａ，１０Ｂに設けてもよい。この配向膜が設けられる場所は、ファイバ状光変調素子１０Ａ，１０Ｂの製造方法に依る。例えば、上記実施の形態において例示した製造方法においては、配向膜は、透明樹脂パイプ（クラッド部１２に相当する部材）の電極層上に設けられていることが好ましい。
【００８８】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の照明装置２について説明する。本実施の形態の照明装置２は、上記第１の実施の形態の照明装置２において、光変調素子１０を光変調素子５０に置き換えたものに相当する。そこで、以下では、光変調素子５０について主に説明し、それ以外の構成についての説明を適宜省略するものとする。
【００８９】
光変調素子５０は、例えば、図１１（Ａ），（Ｂ）に示したように、線状の複数のファイバ状光変調素子５１を備えたものである。各ファイバ状光変調素子５１は、電場の大きさに応じて、端面（光入射面Ｓ１）から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。さらに、複数のファイバ状光変調素子５１は、例えば、図１１（Ｂ）に示したように、光入射面Ｓ１が同一の方向を向くように面内に並列配置されている。したがって、光変調素子５０は、散乱、透明を切り替えることの可能な動的な（非静的な）光導波路アレイであると言える。
【００９０】
各ファイバ状光変調素子５１は、例えば、図１１（Ａ），（Ｂ）に示したように、一の方向に延在する線状（円柱状）のバルク５１Ａと、バルク５１Ａ内に分布するコア部５１Ｂとにより構成されている。各ファイバ状光変調素子５１の内部には、上記実施の形態のような電極は存在しておらず、さらに、各ファイバ状光変調素子５１はバルク５１Ａとコア部５１Ｂとによる複合体となっている。
【００９１】
この光変調素子５０は、さらに、複数のファイバ状光変調素子５１を上下から挟みこむ電極５２，５３と、これら電極５２，５３を支持する基材５４，５５とを備えている。電極５２，５３は、各ファイバ状光変調素子５１を間にして互いに対向しており、かつ各ファイバ状光変調素子５１に接している。なお、電極５２が本発明の「第１電極」の一具体例に相当し、電極５３が本発明の「第２電極」の一具体例に相当する。
【００９２】
電極５２，５３は、ともに、例えば、図１１（Ｂ）、図１３に示したように、複数の部分電極によって構成されている。電極５２を構成する複数の部分電極は、例えば、各ファイバ状光変調素子５１の延在方向と交差（または直交）する方向に延在しており、かつ各ファイバ状光変調素子５１の延在方向と平行な方向に並列配置されている。一方、電極５３を構成する複数の部分電極は、例えば、各ファイバ状光変調素子５１の延在方向と平行な方向に延在しており、かつ各ファイバ状光変調素子５１の延在方向と交差（または直交）する方向に並列配置されている。つまり、電極５２，５３は、互いに対向する部分がマトリックス状となるような態様で形成されている。
【００９３】
電極５２，５３を構成する各部分電極は、外部に露出しており、直接、駆動回路４０からの電力の供給を受けるようになっている。つまり、各部分電極は、駆動回路４０によって独立に駆動することが可能となっている。電極５２，５３を光変調素子５０の法線方向から見たときに、光変調素子５０のうち電極５２および電極５３が互いに対向している箇所に対応する部分が光変調セルを構成している。各光変調セルは、電極５２，５３に所定の電圧を印加することにより別個独立に駆動することの可能なものであり、電極５２，５３に印加される電圧値の大きさに応じて、光源２０からの光に対して透明性を示したり、散乱性を示したりする。なお、透明性、散乱性については、以下で詳細に説明する。
【００９４】
各ファイバ状光変調素子５１は、例えば、平面状の端面（光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２）を有する。なお、光源との光結合を高めるために光入射面Ｓ１に対して何らかの形状が付与されていてもよい。終端面Ｓ２の表面には、例えば、図１２（Ｂ）に示したように、終端面Ｓ２全体を覆う光反射膜１５が設けられている。光反射膜１５は、例えば、光源２０の波長に対して高い反射率を有する材料で構成されており、例えば光源２０の波長が可視領域全体に渡っているときに、その波長帯に対して高反射率を有する金属で構成されている。
【００９５】
各ファイバ状光変調素子５１は、例えば、各ファイバ状光変調素子５１が透明状態であるときに、ファイバ状光変調素子５１ごとに対応して形成される発光スポット（例えば、ＬＥＤやＬＤなどの光源）から射出される光を終端面Ｓ２まで伝播するためのものである。
【００９６】
図１４（Ａ），（Ｂ）は、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時の、微粒子５１Ｂ内に含まれる液晶分子５１Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図１４（Ａ），（Ｂ）において、バルク５１Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図１４（Ａ），（Ｂ）には、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時の、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。さらに、図１４（Ｂ）には、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時に、ファイバ状光変調素子５１内を光Ｌが伝播している様子の一例が模式的に示されている。
【００９７】
図１５（Ａ），（Ｂ）は、電極５２，５３間に電圧が印加されている時の、微粒子５１Ｂ内に含まれる液晶分子５１Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図１５（Ａ），（Ｂ）においても、バルク５１Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図１５（Ａ），（Ｂ）には、電極５２，５３間に電圧が印加されている時の、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。さらに、図１５（Ｂ）には、電極５２，５３間に電圧が印加されている時に、ファイバ状光変調素子５１内で光Ｌが散乱している様子の一例が模式的に示されている。
【００９８】
バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂは、例えば、図１４（Ａ），（Ｂ）に示したように、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時に、バルク５１Ａの光軸ＡＸ５および微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。なお、光軸ＡＸ５，ＡＸ６とは、偏光方向によらず屈折率が一つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、光軸ＡＸ５および光軸ＡＸ６の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ５の向きと光軸ＡＸ６の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【００９９】
また、微粒子５１Ｂは、例えば、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ６がファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。一方、バルク５１Ａは、例えば、電極５２，５３間への電圧印加の有無に拘らず、バルク５１Ａの光軸ＡＸ５が一定となる構成となっている。具体的には、バルク５１Ａは、例えば、図１４（Ａ），（Ｂ），図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、バルク５１Ａの光軸ＡＸ５がファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。つまり、バルク５１Ａの光軸ＡＸ５は、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時に、微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６と平行となっている。
【０１００】
なお、光軸ＡＸ６が常に、光入射面Ｓ１と直交（または略直交）している必要はなく、例えば製造誤差などによって光入射面Ｓ１と若干斜めに交差していてもよい。また、光軸ＡＸ５，ＡＸ６が、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時に常に互いに平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって小さな角度で交差していてもよい。
【０１０１】
ここで、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの常光屈折率が互いに等しく、かつバルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの異常光屈折率が互いに等しいことが好ましい。この場合に、例えば、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時には、図１４（Ａ）に示したように、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性が得られる。これにより、例えば、図１４（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、ファイバ状光変調素子５１内を伝播する光Ｌは、ファイバ状光変調素子５１内で散乱されることなく、ファイバ状光変調素子５１を透過する。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、透明領域３０Ａの界面（コア部１６とクラッド部１７との界面）において全反射され、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がる。
【０１０２】
また、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂは、例えば、電極５２，５３間に電圧が印加されている時には、図１５（Ａ）に示したように、光軸ＡＸ５および光軸ＡＸ６の向きが互いに異なる（交差する）構成となっている。また、微粒子５１Ｂは、例えば、電極５２，５３間に電圧が印加されている時に、微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６がファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と平行または略平行となるとともに光変調素子５１の法線と平行または略平行な方向を向いている。
【０１０３】
したがって、電極５２，５３間に電圧が印加されている時には、ファイバ状光変調素子５１において、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られる。これにより、例えば、図１５（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、ファイバ状光変調素子５１内を伝播する光Ｌは、ファイバ状光変調素子５１内で散乱される。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、散乱領域３０Ｂの界面（ファイバ状光変調素子５１の周面）を透過すると共に、反射板３０側に透過した光は反射板３０で反射され、ファイバ状光変調素子５１を透過する。従って、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【０１０４】
なお、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの常光屈折率は、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの異常光屈折率についても、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。
【０１０５】
また、バルク５１Ａの屈折率差（Δｎ0＝異常光屈折率ｎ1−常光屈折率ｎ0）や、微粒子５１Ｂの屈折率差（Δｎ1＝異常光屈折率ｎ3−常光屈折率ｎ2）は、できるだけ大きいことが好ましく、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの屈折率差が大きい場合には、ファイバ状光変調素子５１の散乱能が高くなり、導光条件を容易に破壊することができ、ファイバ状光変調素子５１内の光を取り出しやすいからである。
【０１０６】
また、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂは、電場に対する応答速度が互いに異なっている。バルク５１Ａは、例えば、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または微粒子５１Ｂの応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。バルク５１Ａは、例えば、低分子モノマーを重合化することにより得られた高分子材料によって形成されている。バルク５１Ａは、例えば、微粒子５１Ｂの配向方向、または、製造過程で使用した配向膜の配向方向に沿って配向した、配向性および重合性を有する材料（例えばモノマー）を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている。バルク５１Ａの筋状構造、多孔質構造もしくは棒状構造は、例えば、ファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向に長軸を有している。バルク５１が筋状構造となっている場合に、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、導光光の散乱性を高くするという観点からは、０．１μｍ以上１０μｍ以下となっていることが好ましく、０．２μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。また、散乱の波長依存性を少なくするという観点からは、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲であることが好ましく、１〜３μｍの範囲であることがより好ましい。筋状組織のサイズは、偏光顕微鏡、共焦点顕微鏡、電子顕微鏡などで観察することができる。
【０１０７】
一方、微粒子５１Ｂは、例えば、液晶材料を主に含んで構成されており、バルク５１Ａの応答速度よりも十分に早い応答速度を有している。微粒子５１Ｂ内に含まれる液晶材料（液晶分子５１Ｂ−１）は、例えば棒状分子である。微粒子５１Ｂ内に含まれる液晶分子５１Ｂ−１として、正の屈折率異方性を有するもの（いわゆるポジ型液晶）を用いることが好ましい。
【０１０８】
ここで、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時には、微粒子５１Ｂ内において、液晶分子５１Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ６と平行となっている。このとき、微粒子５１Ｂ内の液晶分子５１Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向と平行となっている。
【０１０９】
また、電極５２，５３間に電圧が印加されている時には、微粒子５１内において、液晶分子５１Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ６と交差（もしくは直交）している。このとき、微粒子５１Ｂ内の液晶分子５１Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と平行または略平行となると共に光変調素子５１の法線と平行または略平行な方向を向いている。上記した、配向性および重合性を有するモノマーとしては、上記実施の形態と同様の材料が挙げられる。
【０１１０】
駆動回路４０は、例えば、一の光変調セルにおいて微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６がバルク５１Ａの光軸ＡＸ６と平行もしくはほぼ平行となり、他の光変調セルにおいて微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６がバルク５１Ａの光軸ＡＸ６と交差もしくは直交するように各光変調セルの一対の電極（電極５２，５３）へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。つまり、駆動回路４０は、電場制御によって、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ５，ＡＸ６の向きを互いに一致（もしくはほぼ一致）させたり、互いに異ならせたり（もしくは直交させたり）することができるようになっている。
【０１１１】
次に、本実施の形態の照明装置２の作用および効果について説明する。
【０１１２】
本実施の形態の照明装置２では、例えば、光変調セルにおいて微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６がバルク５１Ａの光軸ＡＸ６と平行もしくはほぼ平行となり、別の光変調セルにおいて微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６がバルク５１Ａの光軸ＡＸ６と交差もしくは直交するように、各光変調セルの一対の電極（電極５２，５３）に電圧が印加される。これにより、光源２０から射出され、各ファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１を介してファイバ状光変調素子５１内に入射した光は、ファイバ状光変調素子５１のうち、光軸ＡＸ５と光軸ＡＸ６とが互いに平行もしくはほぼ平行となっている透過領域３０Ａを透過する。一方、光源２０から射出され、ファイバ状光変調素子５１内に入射した光は、ファイバ状光変調素子５１のうち、光軸ＡＸ５と光軸ＡＸ６とが互いに交差もしくは直交している散乱領域３０Ｂにおいて散乱される。この散乱光のうち散乱領域３０Ｂの下面を透過した光は反射板３０で反射され、再度、ファイバ状光変調素子５１に戻されたのち、照明装置２の上面から射出される。また、散乱光のうち、散乱領域３０Ｂの上面に向かった光は、そのまま、照明装置２の上面から射出される。このように、本実施の形態では、透明領域３０Ａの上面からは光はほとんど射出されず、散乱領域３０Ｂの上面から光が射出される。このようにして、正面方向の変調比を大きくしている。
【０１１３】
また、本実施の形態では、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向において、散乱性が小さくなり、透明性を向上させることができる。例えば、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂが、互いに常光屈折率が等しく、かつ互いに異常光屈折率も等しい光学異方性材料を主に含んで構成され、かつ、電極５２，５３間に電圧が印加されていない領域では、これらの光軸の向きが一致もしくはほぼ一致する。これにより、正面方向（光変調素子５０の法線方向）および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が少なくなるか、またはなくなり、高い透明性が得られる。その結果、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくすることができ、視野角特性を良くすることができる。
【０１１４】
また、本実施の形態では、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がっている。他方、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【０１１５】
また、本実施の形態では、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向の散乱性が抑制され、暗状態での導光板からの漏れ光が少ない。これにより、部分的な暗状態の部分から部分的な明状態の部分に導光するので、照明装置１への投入電力を増やすことなく、輝度突き上げを実現することができる。
【０１１６】
以上のことから、本実施の形態でも、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくしつつ、表示輝度を向上させることができる。その結果、正面方向の変調比を高くすることができる。
【０１１７】
＜適用例＞
次に、上記各実施の形態およびその変形例に係る照明装置１，２の一適用例について説明する。
【０１１８】
図１６は、本適用例にかかる表示装置３の概略構成の一例を表したものである。この表示装置３は、液晶表示パネル６０（表示パネル）と、液晶表示パネル６０の背後に配置された照明装置１，２とを備えている。
【０１１９】
液晶表示パネル６０は、映像を表示するためのものである。この液晶表示パネル６０は、例えば、映像信号に応じて各画素が駆動される透過型の表示パネルであり、液晶層を一対の透明基板で挟み込んだ構造となっている。具体的には、液晶表示パネル６０は、照明装置１，２側から順に、偏光子、透明基板、画素電極、配向膜、液晶層、配向膜、共通電極、カラーフィルタ、透明基板および偏光子を有している（図示せず）。
【０１２０】
透明基板は、可視光に対して透明な基板、例えば板ガラスからなる。なお、照明装置１，２側の透明基板には、図示しないが、画素電極に電気的に接続されたＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）および配線などを含むアクティブ型の駆動回路が形成されている。画素電極および共通電極は、例えばＩＴＯからなる。画素電極は、透明基板上に格子配列またはデルタ配列されたものであり、画素ごとの電極として機能する。他方、共通電極は、カラーフィルタ上に一面に形成されたものであり、各画素電極に対して対向する共通電極として機能する。配向膜は、例えばポリイミドなどの高分子材料からなり、液晶に対して配向処理を行う。液晶層は、例えば、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モードまたはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードの液晶からなり、駆動回路（図示せず）からの印加電圧により、照明装置１，２からの射出光の偏光軸の向きを画素ごとに変える機能を有する。なお、液晶の配列を多段階で変えることにより画素ごとの透過軸の向きが多段階で調整される。カラーフィルタは、液晶層を透過してきた光を、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の三原色にそれぞれ色分離したり、または、Ｒ、Ｇ、Ｂおよび白（Ｗ）などの四色にそれぞれ色分離したりするカラーフィルタを、画素電極の配列と対応させて配列したものである。フィルタ配列（画素配列）としては、一般的に、ストライプ配列や、ダイアゴナル配列、デルタ配列、レクタングル配列のようなものがある。
【０１２１】
偏光子は、光学シャッタの一種であり、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させる。なお、偏光子は、透過軸以外の振動方向の光（偏光）を吸収する吸収型の偏光素子であってもよいが、照明装置１，２側に反射する反射型の偏光素子であることが輝度向上の観点から好ましい。偏光子はそれぞれ、偏光軸が互いに９０度異なるように配置されており、これにより照明装置１，２からの射出光が液晶層を介して透過し、あるいは遮断されるようになっている。
【０１２２】
駆動回路４０は、例えば、複数の光変調セル１０−１，１０−２，または１０−３のうち黒表示の画素位置に対応するセルにおいて微粒子１１Ｂ，１７Ｂ，５１Ｂの光軸ＡＸ２，ＡＸ４，ＡＸ６がバルク１１Ａ，１７Ａ，５１Ａの光軸ＡＸ１，ＡＸ３，ＡＸ５と平行となるように各光変調セル１０−１，１０−２，または１０−３の一対の電極へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。また、駆動回路４０は、例えば、複数の光変調セル１０−１，１０−２，または１０−３のうち白表示の画素位置に対応するセルにおいて１１Ｂ，１７Ｂ，５１Ｂの光軸ＡＸ２，ＡＸ４，ＡＸ６がバルク１１Ａ，１７Ａ，５１Ａの光軸ＡＸ１，ＡＸ３，ＡＸ５と交差するように各光変調セル１０−１，１０−２，または１０−３の一対の電極へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。
【０１２３】
本適用例では、液晶表示パネル６０を照明する光源として、照明装置１，２が用いられている。これにより、照明装置１，２の部分駆動を利用して表示映像のコントラストを大きくすることができる。また、照明装置１，２が用いられていることにより、表示装置３の大型化および低価格化を実現することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１，２…照明装置、３…表示装置、１０，５０…光変調素子、１０−１，１０−２，１０−３…光変調セル、１０Ａ，１０Ｂ，５１…ファイバ状光変調素子、１１，１６…コア部、１１Ａ，１７Ａ，５１Ａ…バルク、１１Ｂ，１７Ｂ，５１Ｂ…微粒子、１１Ｂ−１，１７Ｂ−１，５１Ｂ−１…液晶分子、１２，１７…クラッド部、１３，１４，１８，１９，５２，５３，５４…電極、１５…光反射膜、２０…光源、３０…反射板、４０…駆動回路、５５…基材、ＡＸ１〜ＡＸ６…光軸、Ｒ１…透過領域、Ｒ２…散乱領域、Ｓ１…光入射面、Ｓ２…終端面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光に対して散乱性または透明性を示すファイバ状光変調素子ならびにそれを備えた照明装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイの高画質化や省エネ化が急進展し、部分的にバックライトの光強度を変調することによって暗所コントラストの向上を実現する方式が提案されている。この手法は主に、バックライトの光源として用いられる発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を部分的に駆動して、表示画像に合わせてバックライト光を変調するものである。また、大型の液晶ディスプレイにおいて、小型の液晶ディスプレイと同様、薄型化の要求が強まってきており、冷陰極管（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）やＬＥＤを液晶パネルの直下に配置する方式ではなく、導光板の端部に光源を配置するエッジライト方式が注目されている。しかし、エッジライト方式では、光源の光強度を部分的に変調する部分駆動を行うことは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４７７９０号公報
【特許文献２】特許第３４７９４９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、導光板内を伝播している光の取り出し技術としては、例えば、特許文献１において、透明と散乱を切り換える高分子分散液晶（ＰＤＬＣ；Polymer Dispersed Liquid Crystal）を用いた表示装置が提案されている。これは、写り込み防止などを目的としたものであり、ＰＤＬＣに対して部分的に電圧を印加して、透明と散乱を切り換える技術である。しかし、この方式では、大型の導光板上にＰＤＬＣを形成する必要があるので、大型の導光板を搬送する装置や大型の導光板に成膜をする装置が必要になる。そのため、部分駆動を行うことの可能な大型のバックライトを安価に製造することは容易ではないという問題があった。
【０００５】
この問題は、表示装置用のバックライトにＰＤＬＣを用いる場合だけでなく、照明器具などにＰＤＬＣを用いる場合にも同様に生じるものである。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、部分駆動を行うことの可能な大型の照明装置および表示装置を安価に製造することを可能にするファイバ状光変調素子を提供することにある。また、第２の目的は、そのようなファイバ状光変調素子を用いた照明装置および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１のファイバ状光変調素子は、線状のコア部と、コア部の周面を被覆し、かつコア部の屈折率よりも低い屈折率のクラッド部と、コア部の内部に形成された第１電極と、コア部とクラッド部との間に形成された第２電極とを備えたものである。上記のコア部は、電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。
【０００８】
本発明の第１の照明装置は、ファイバ形状の複数の光変調素子と、各光変調素子の端面に光を出力する光源と、各光変調素子を駆動する駆動部とを備えたものである。第１の照明装置に搭載された各光変調素子は、上記の第１のファイバ状光変調素子と同一の構成要素を有している。本発明の第１の表示装置は、複数の画素を有する表示パネルと、表示パネルを照明する照明装置と、各画素を映像信号に基づいて駆動する駆動部とを備えたものである。第１の表示装置に搭載された照明装置は、上記の第１の照明装置と同一の構成要素を有している。
【０００９】
本発明の第１のファイバ状光変調素子、第１の照明装置および第１の表示装置では、コア部およびクラッド部によって構成されるファイバにおいて、コア部が、電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。これにより、コア部の中を伝播している光を部分的に取り出すことができる。また、本発明では、ファイバ状の光変調素子そのものが導光板の役割を果たしているので、導光板は不要である。ファイバ状の光変調素子は大型の導光板と比べてハンドリング性に優れており、ファイバ状の複数の光変調素子を面内に敷き詰めることにより、大型の照明装置を簡単に作成することもできる。
【００１０】
本発明の第２のファイバ状光変調素子は、線状のコア部と、コア部の周面を被覆し、かつコア部の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、コア部とクラッド部との間に形成された第１電極と、クラッド部の周面に形成された第２電極とを備えたものである。上記のクラッド部は、電場の大きさに応じて、コア部の端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。
【００１１】
本発明の第２の照明装置は、ファイバ形状の複数の光変調素子と、各光変調素子の端面に光を出力する光源と、各光変調素子を駆動する駆動部とを備えたものである。第２の照明装置に搭載された各光変調素子は、上記の第２のファイバ状光変調素子と同一の構成要素を有している。本発明の第２の表示装置は、複数の画素を有する表示パネルと、表示パネルを照明する照明装置と、各画素を映像信号に基づいて駆動する駆動部とを備えたものである。第２の表示装置に搭載された照明装置は、上記の第２の照明装置と同一の構成要素を有している。
【００１２】
本発明の第２のファイバ状光変調素子、第２の照明装置および第２の表示装置では、コア部およびクラッド部によって構成されるファイバにおいて、クラッド部が、電場の大きさに応じて、コア部の端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。これにより、コア部の中を伝播している光を部分的に取り出すことができる。また、本発明では、ファイバ状の光変調素子そのものが導光板の役割を果たしているので、導光板は不要である。ファイバ状の光変調素子は大型の導光板と比べてハンドリング性に優れており、ファイバ状の複数の光変調素子を面内に敷き詰めることにより、大型の照明装置を簡単に作成することもできる。
【００１３】
本発明の第３の照明装置は、端面から入射した光に対して、電場の大きさに応じて散乱性もしくは透明性を示すファイバ形状の複数の光変調素子と、各光変調素子の端面に光を出力する光源と、各光変調素子を間にして互いに対向する第１電極および第２電極と、第１電極および第２電極を駆動する駆動部とを備えたものである。本発明の第３の表示装置は、複数の画素を有する表示パネルと、表示パネルを照明する照明装置と、各画素を映像信号に基づいて駆動する駆動部とを備えたものである。第３の表示装置に搭載された照明装置は、上記の第３の照明装置と同一の構成要素を有している。
【００１４】
本発明の第３の照明装置および第３の表示装置では、ファイバ形状の各光変調素子が、電場の大きさに応じて、コア部の端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。これにより、各光変調素子の中を伝播している光を部分的に取り出すことができる。また、本発明では、ファイバ形状の光変調素子そのものが導光板の役割を果たしているので、導光板は不要である。ファイバ形状の光変調素子は大型の導光板と比べてハンドリング性に優れており、ファイバ形状の複数の光変調素子を面内に敷き詰めることにより、大型の照明装置を簡単に作成することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１および第２のファイバ状光変調素子、第１ないし第３の照明装置、ならびに第１ないし第３の表示装置によれば、ファイバ内のコア部もしくはクラッド部、またはファイバ全体の中を伝播している光を部分的に取り出すことができるようにしたので、部分駆動を行うことができる。また、このようなファイバを照明装置および表示装置に用いることにより、大型の照明装置および表示装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の構成の一例を表す断面図である。
【図２】図１の光変調素子の構成の一例を表す断面図である。
【図３】図１の光変調素子の構成の一例を表す断面図である。
【図４】図１の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図５】図１の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図６】図１の照明装置の作用について説明するための模式図である。
【図７】図１の照明装置の構成の他の例を表す断面図である。
【図８】図７の光変調素子の構成の一例を表す断面図である。
【図９】図７の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図１０】図７の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の構成の一例を表す断面図である。
【図１２】図１１の光変調素子の構成の一例を表す断面図である。
【図１３】図１１の光変調素子の電極構造の一例を表す断面図である。
【図１４】図１１の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図１５】図１１の光変調素子の作用について説明するための模式図である。
【図１６】図１、図７、図１１の光変調素子の一適用例に係る表示装置の構成の一例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（図１〜図６）
コア部に光変調機能が設けられている例
２．第１の実施の形態の変形例（図７〜図１０）
クラッド部に光変調機能が設けられている例
３．第２の実施の形態（図１１〜図１５）
ファイバ全体に光変調機能が設けられている例
４．適用例（図１６）
照明装置を表示装置のバックライトとして用いた例
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置１の断面構成の一例を表したものである。図１（Ｂ）は、図１の照明装置１内の光変調素子１０の断面構成の一例を表したものである。なお、図１（Ｂ）の断面は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面に対応している。なお、図１（Ａ），（Ｂ）は、模式的に表したものであり、実際の寸法や形状と同一であるとは限らない。この照明装置１は、例えば、液晶表示パネルなどを背後から照明するバックライトや、インテリアなどに使われる面照明器具などに好適に適用されるものである。照明装置１は、例えば、光変調素子１０と、光変調素子１０の側面（端面）に配置した光源２０と、光変調素子１０の背後に配置した反射板３０と、光変調素子１０を駆動する駆動回路４０とを備えたものであり、いわゆるエッジライト方式の照明装置である。なお、必要に応じて、反射板３０を省略することも可能である。照明装置１は、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、エッジライト方式でありながら、導光板を備えていない。
【００１９】
光源２０は、線状光源であり、例えば、熱陰極管(ＨＣＦＬ；Hot Cathode Fluorescent Lamp)、ＣＣＦＬ、複数のＬＥＤ、または複数の半導体レーザ（ＬＤ；Laser diode）を一列に配置したものなどからなる。光源２０が複数のＬＥＤまたは複数のＬＤからなる場合には、効率、薄型化、均一性の観点から、全てのＬＥＤまたはＬＤがホワイトＬＥＤまたはホワイトＬＤであることが好ましい。なお、光源２０が、例えば、赤色光源、緑色光源および青色光源を含んで構成されていてもよい。光源２０は、導光板１０の一の側面にだけ設けられていてもよいし（図１（Ａ）参照）、導光板１０の２つの側面、３つの側面または全ての側面に設けられていてもよい。また、光源２０は、光変調素子１０が後述する光導波路アレイとなっている場合に、光導波路ごとに微小光源（図示せず）を備えていることが好ましい。
【００２０】
反射板３０は、光変調素子１０の背後から漏れ出てきた光を光変調素子１０側に戻すものであり、例えば、反射、拡散、散乱などの機能を有している。これにより、光源２０からの射出光を効率的に利用することができ、また、正面輝度の向上にも役立っている。この反射板３０は、例えば、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や銀蒸着フィルム、多層膜反射フィルム、白色ＰＥＴなどからなる。
【００２１】
光変調素子１０は、例えば、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、線状の複数のファイバ状光変調素子１０Ａを含んで構成されたものである。各ファイバ状光変調素子１０Ａは、電場の大きさに応じて、端面（光入射面Ｓ１）から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。さらに、複数のファイバ状光変調素子１０Ａは、例えば、図１（Ｂ）に示したように、光入射面Ｓ１が同一の方向を向くように面内に並列配置されている。したがって、光変調素子１０は、散乱、透明を切り替えることの可能な動的な（非静的な）光導波路アレイであると言える。
【００２２】
各ファイバ状光変調素子１０Ａは、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、一の方向に延在する線状（円柱状）のコア部１１と、コア部１１のうち当該コア部１１の両端面（光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２）以外の表面（コア部１１の周面）を被覆する円筒状のクラッド部１２とを有している。
【００２３】
コア部１１の内部（例えば同心円の中心部）には、コア部１１の延在方向と平行な方向に延在する線状（円柱状）の電極１３が形成されており、さらに、コア部１１とクラッド部１２との間にも電極１４が形成されている。なお、電極１３が本発明の「第１電極」の一具体例に相当し、電極１４が本発明の「第２電極」の一具体例に相当する。
【００２４】
コア部１１およびクラッド部１２は、コア部１１が透明の状態において、以下の関係を満たしている。
ｎ１＞ｎ２
ｎ１：コア部１１の屈折率
ｎ２：クラッド部１２の屈折率
【００２５】
電極１４は、例えば、図３に示したように、複数の部分電極によって構成されている。複数の部分電極は、例えば、コア部１１の延在方向と平行な方向に一列に配列されている。各部分電極には、図示しない取出電極が設けられており、各部分電極は、この取出電極を介して駆動回路４０からの電力の供給を受けるようになっている。つまり、各部分電極は、駆動回路４０によって独立に駆動することが可能となっている。電極１３および電極１４を光変調素子１０の法線方向から見たときに、光変調素子１０のうち電極１３および電極１４が互いに対向している箇所に対応する部分が光変調セル１０−１を構成している。各光変調セル１０−１は、電極１３および電極１４に所定の電圧を印加することにより別個独立に駆動することの可能なものであり、電極１３および電極１４に印加される電圧値の大きさに応じて、光源２０からの光に対して透明性を示したり、散乱性を示したりする。なお、透明性、散乱性については、以下でコア部１１を説明する際に詳細に説明する。
【００２６】
各ファイバ状光変調素子１０Ａは、例えば、平面状の端面（光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２）を有する。なお、光源との光結合を高めるために光入射面Ｓ１に対して何らかの形状が付与されていてもよい。各ファイバ状光変調素子１０Ａにおいて、中心部にコア部１１が、周縁部にクラッド部１２が同心円状に形成されており、光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２には、コア部１１およびクラッド部１２が露出している。
【００２７】
終端面Ｓ２の表面には、例えば、図３に示したように、終端面Ｓ２全体を覆う光反射膜１５が設けられている。光反射膜１５は、例えば、光源２０の波長に対して高い反射率を有する材料で構成されており、例えば光源２０の波長が可視領域全体に渡っているときに、その波長帯に対して高反射率を有する金属で構成されている。
【００２８】
各コア部１１は、例えば、各コア部１１が透明状態であるときに、ファイバ状光変調素子１０Ａごとに対応して形成される発光スポット（例えば、ＬＥＤやＬＤなどの光源）から射出される光を終端面Ｓ２まで伝播するためのものである。一方、各クラッド部１２は、例えば、各コア部１１が透明状態であるときに、コア部１１内を伝播する光をコア部１１内に閉じ込めるためのものである。
【００２９】
各コア部１１は、例えば、図３に示したように、電場に対する応答速度が互いに異なるバルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂを含んだ複合物となっている。バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂはともに、光学異方性を有している。なお、バルク１１Ａが本発明の「第２領域」の一具体例に相当し、微粒子１１Ｂが本発明の「第１領域」の一具体例に相当する。
【００３０】
図４（Ａ），（Ｂ）は、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時の、微粒子１１Ｂ内に含まれる液晶分子１１Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図４（Ａ），（Ｂ）において、バルク１１Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図４（Ａ），（Ｂ）には、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時の、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。なお、図４（Ａ），（Ｂ）には、クラッド部１２の屈折率円体の一例も示されている。ここで、上記の屈折率楕円体は、様々な方向から入射した直線偏光の屈折率をテンソル楕円体で表したものであり、光が入射する方向からの楕円体の断面を見ることによって、幾何的に屈折率を知ることができるものである。さらに、図４（Ｂ）には、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時に、コア部１１内を光Ｌが伝播している様子の一例が模式的に示されている。
【００３１】
図５（Ａ），（Ｂ）は、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時の、微粒子１１Ｂ内に含まれる液晶分子１１Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図５（Ａ），（Ｂ）においても、バルク１１Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図５（Ａ），（Ｂ）には、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時の、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。なお、図５（Ａ），（Ｂ）には、クラッド部１２の屈折率円体の一例も示されている。さらに、図５（Ｂ）には、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時に、コア部１１内で光Ｌが散乱している様子の一例が模式的に示されている。
【００３２】
バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時に、バルク１１Ａの光軸ＡＸ１および微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。なお、光軸ＡＸ１，ＡＸ２とは、偏光方向によらず屈折率が一つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ１の向きと光軸ＡＸ２の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【００３３】
また、微粒子１１Ｂは、例えば、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ２がファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。一方、バルク１１Ａは、例えば、電極１３および電極１４間への電圧印加の有無に拘らず、バルク１１Ａの光軸ＡＸ１が一定となる構成となっている。具体的には、バルク１１Ａは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ），図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、バルク１１Ａの光軸ＡＸ１がファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。つまり、バルク１１Ａの光軸ＡＸ１は、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時に、微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２と平行となっている。
【００３４】
なお、光軸ＡＸ２が常に、光入射面Ｓ１と直交（または略直交）している必要はなく、例えば製造誤差などによって光入射面Ｓ１と若干斜めに交差していてもよい。また、光軸ＡＸ１，ＡＸ２が、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時に常に互いに平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって小さな角度で交差していてもよい。
【００３５】
ここで、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの常光屈折率が互いに等しく、かつバルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの異常光屈折率が互いに等しいことが好ましい。この場合に、例えば、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時には、図４（Ａ）に示したように、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性が得られる。これにより、例えば、図４（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、コア部１１内を伝播する光Ｌは、コア部１１内で散乱されることなく、コア部１１を透過する。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、透明領域３０Ａの界面（コア部１１とクラッド部１２との界面）において全反射され、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がる。
【００３６】
また、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂは、例えば、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時には、図５（Ａ）に示したように、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２の向きが互いに異なる（交差する）構成となっている。また、微粒子１１Ｂは、例えば、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時に、微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２がファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と平行または略平行となるとともにコア部１１の中心部（同心円の中心部）を中心とした放射方向を向いている。
【００３７】
したがって、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時には、コア部１１において、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られる。これにより、例えば、図５（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、コア部１１内を伝播する光Ｌは、コア部１１内で散乱される。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、散乱領域３０Ｂの界面（コア部１１とクラッド部１２との界面）を透過すると共に、反射板３０側に透過した光は反射板３０で反射され、ファイバ状光変調素子１０Ａを透過する。従って、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００３８】
なお、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの常光屈折率は、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの異常光屈折率についても、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。
【００３９】
また、バルク１１Ａの屈折率差（Δｎ0＝異常光屈折率ｎ1−常光屈折率ｎ0）や、微粒子１１Ｂの屈折率差（Δｎ1＝異常光屈折率ｎ3−常光屈折率ｎ2）は、できるだけ大きいことが好ましく、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの屈折率差が大きい場合には、コア部１１の散乱能が高くなり、導光条件を容易に破壊することができ、ファイバ状光変調素子１０Ａ内の光を取り出しやすいからである。
【００４０】
また、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂは、電場に対する応答速度が互いに異なっている。バルク１１Ａは、例えば、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または微粒子１１Ｂの応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。バルク１１Ａは、例えば、低分子モノマーを重合化することにより得られた高分子材料によって形成されている。バルク１１Ａは、例えば、微粒子１１Ｂの配向方向、または、製造過程で使用した配向膜の配向方向に沿って配向した、配向性および重合性を有する材料（例えばモノマー）を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている。バルク１１Ａの筋状構造、多孔質構造もしくは棒状構造は、例えば、ファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向に長軸を有している。バルク１１Ａが筋状構造となっている場合に、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、導光光の散乱性を高くするという観点からは、０．１μｍ以上１０μｍ以下となっていることが好ましく、０．２μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。また、散乱の波長依存性を少なくするという観点からは、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲であることが好ましく、１〜３μｍの範囲であることがより好ましい。筋状組織のサイズは、偏光顕微鏡、共焦点顕微鏡、電子顕微鏡などで観察することができる。
【００４１】
一方、微粒子１１Ｂは、例えば、液晶材料を主に含んで構成されており、バルク１１Ａの応答速度よりも十分に早い応答速度を有している。微粒子１１Ｂ内に含まれる液晶材料（液晶分子１１Ｂ−１）は、例えば棒状分子である。微粒子１１Ｂ内に含まれる液晶分子１１Ｂ−１として、正の屈折率異方性を有するもの（いわゆるポジ型液晶）を用いることが好ましい。
【００４２】
ここで、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない時には、微粒子１１Ｂ内において、液晶分子１１Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ１と平行となっている。このとき、微粒子１１Ｂ内の液晶分子１１Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向と平行となっている。
【００４３】
また、電極１３および電極１４間に電圧が印加されている時には、微粒子１１Ｂ内において、液晶分子１１Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ１と交差（もしくは直交）している。このとき、微粒子１１Ｂ内の液晶分子１１Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と平行または略平行となると共にファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１と平行または略平行となると共にコア部１１の中心部（同心円の中心部）を中心とした放射方向を向いている。
【００４４】
上記した、配向性および重合性を有するモノマーとしては、光学的に異方性を有しており、かつ液晶と複合する材料であればよいが、本実施の形態では紫外線で硬化する低分子モノマーであることが好ましい。電圧無印加の状態で、液晶と、低分子モノマーを重合化することにより形成されたもの（高分子材料）との光学的異方性の方向が一致していることが好ましいので、紫外線硬化前において、液晶と低分子モノマーが同一方向に配向していることが好ましい。微粒子１１Ｂとして液晶が用いられる場合に、その液晶が棒状分子であるときには、使用するモノマー材料の形状も棒状であることが好ましい。以上のことから、モノマー材料としては重合性と液晶性を併せ持つ材料を用いることが好ましく、例えば、重合性官能基として、アクリレート基、メタクリレート基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基およびエポキシ基からなる群から選ばれた少なくとも１つの官能基を有することが好ましい。これらの官能基は、紫外線、赤外線または電子線を照射したり、加熱したりすることによって重合させることができる。紫外線照射時の配向度低下を抑制するために、多官能基をもつ液晶性材料を添加することもできる。バルク１１Ａを上述した筋状構造とする場合には、バルク１１Ａの原料として、２官能液晶性モノマーを用いることが好ましい。また、バルク１１Ａの原料に対して、液晶性を示す温度の調整を目的に単官能モノマーを添加したり、架橋密度向上を目的に３官能以上のモノマーを添加したりすることもできる。
【００４５】
駆動回路４０は、例えば、一の光変調セル３０−１において微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２がバルク１１Ａの光軸ＡＸ１と平行もしくはほぼ平行となり、他の光変調セル３０−１において微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２がバルク１１Ａの光軸ＡＸ１と交差もしくは直交するように各光変調セル３０−１の一対の電極（電極１３，１４）へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。つまり、駆動回路４０は、電場制御によって、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ１，ＡＸ２の向きを互いに一致（もしくはほぼ一致）させたり、互いに異ならせたり（もしくは直交させたり）することができるようになっている。
【００４６】
次に、本実施の形態の照明装置１に用いられるファイバ状光変調素子１０Ａの製造方法の一例について説明する。
【００４７】
まず、中空状の透明樹脂パイプ（クラッド部１２に相当する部材）を用意し、この透明樹脂パイプの内面に、電極層（電極１４に相当する層）を形成する。次に、透明樹脂パイプの内部に、ファイバー状の電極細線（電極１３に相当する細線）と、液晶と液晶性モノマーとの混合液を充填する。その後、紫外線などで液晶性モノマーを硬化させる。このようにして、ファイバ状光変調素子１０Ａが完成する。このような方法では、透明樹脂パイプの送り出し機能と、完成後のファイバ状光変調素子１０Ａの巻き取り機能を製造設備に設ければ、ファイバ状光変調素子１０Ａを連続的に製造することができ、高生産性である。なお、特定部分のＰＤＬＣを駆動するために、透明樹脂パイプの内面に形成する電極層に対してパターンを形成しておくこともできる。
【００４８】
次に、本実施の形態の照明装置１の作用および効果について説明する。
【００４９】
本実施の形態の照明装置１では、例えば、光変調セル３０−１において微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２がバルク１１Ａの光軸ＡＸ１と平行もしくはほぼ平行となり、別の光変調セル３０−１において微粒子１１Ｂの光軸ＡＸ２がバルク１１Ａの光軸ＡＸ１と交差もしくは直交するように、各光変調セル３０−１の一対の電極（電極１３，１４）に電圧が印加される。これにより、光源２０から射出され、各ファイバ状光変調素子１０Ａの光入射面Ｓ１を介してコア部１１内に入射した光は、コア部１１のうち、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが互いに平行もしくはほぼ平行となっている透過領域３０Ａを透過する。一方、光源２０から射出され、コア部１１内に入射した光は、コア部１１のうち、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが互いに交差もしくは直交している散乱領域３０Ｂにおいて散乱される。この散乱光のうち散乱領域３０Ｂの下面を透過した光は反射板３０で反射され、再度、ファイバ状光変調素子１０Ａに戻されたのち、照明装置１の上面から射出される。また、散乱光のうち、散乱領域３０Ｂの上面に向かった光は、そのまま、照明装置１の上面から射出される。このように、本実施の形態では、透明領域３０Ａの上面からは光はほとんど射出されず、散乱領域３０Ｂの上面から光が射出される。このようにして、正面方向の変調比を大きくしている。
【００５０】
また、本実施の形態では、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向において、散乱性が小さくなり、透明性を向上させることができる。例えば、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂが、互いに常光屈折率が等しく、かつ互いに異常光屈折率も等しい光学異方性材料を主に含んで構成され、かつ、電極１３および電極１４間に電圧が印加されていない領域では、これらの光軸の向きが一致もしくはほぼ一致する。これにより、正面方向（光変調素子１０の法線方向）および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が少なくなるか、またはなくなり、高い透明性が得られる。その結果、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくすることができ、視野角特性を良くすることができる。
【００５１】
例えば、常光屈折率１．５、異常光屈折率１．６５の液晶と、常光屈折率１．５、異常光屈折率１．６５の液晶性モノマーとを混合し、配向膜または電界によって液晶と液晶性モノマーを配向させた状態で液晶性モノマーを重合させると、液晶の光軸と、液晶性モノマーが重合することによって形成されたポリマーの光軸とが互いに一致する。これにより、あらゆる方向で屈折率を一致させることができるので、そのようにした場合には、透明性が高い状態を実現でき、より一層、視野角特性を良くすることができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がっている。他方、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００５３】
ところで、輝度突き上げとは、全面白表示した場合に比べて、部分的に白表示を行った場合の輝度を高くする技術である。ＣＲＴやＰＤＰなどでは一般によく使われている技術である。しかし、液晶ディスプレイでは、バックライトは画像にかかわらず全体に均一発光しているので、部分的に輝度を高くすることはできない。もっとも、バックライトを、複数のＬＥＤを２次元配置したＬＥＤバックライトとした場合には、ＬＥＤを部分的に消灯することは可能である。しかし、そのようにした場合には、ＬＥＤを消灯した暗領域からの拡散光がなくなるので、全てのＬＥＤを点灯した場合と比べて、輝度が低くなってしまう。また、部分的に点灯しているＬＥＤに対して流す電流を大きくすることにより、輝度を増やすことも可能であるが、そのようにした場合には、非常に短時間に大電流が流れるので、回路の負荷や信頼性の点で問題が残る。
【００５４】
一方、本実施の形態では、バルク１１Ａおよび微粒子１１Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向の散乱性が抑制され、暗状態での導光板からの漏れ光が少ない。これにより、部分的な暗状態の部分から部分的な明状態の部分に導光するので、照明装置１への投入電力を増やすことなく、輝度突き上げを実現することができる。
【００５５】
以上のことから、本実施の形態では、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくしつつ、表示輝度を向上させることができる。その結果、正面方向の変調比を高くすることができる。
【００５６】
＜第１の実施の形態の変形例＞
［第１の変形例］
本変形例では、例えば、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、上記実施の形態およびそれらの変形例におけるファイバ状光変調素子１０Ａに代わってファイバ状光変調素子１０Ｂが設けられている。以下では、上記実施の形態およびその変形例の構成との共通点についての説明を適宜、省略し、上記実施の形態およびその変形例の構成との相違点について主に説明する。
【００５７】
光変調素子１０は、例えば、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、線状の複数のファイバ状光変調素子１０Ｂを含んで構成されたものである。各ファイバ状光変調素子１０Ｂは、電場の大きさに応じて、端面（光入射面Ｓ１）から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。さらに、複数のファイバ状光変調素子１０Ｂは、例えば、図７（Ｂ）に示したように、光入射面Ｓ１が同一の方向を向くように面内に並列配置されている。したがって、光変調素子１０は、散乱、透明を切り替えることの可能な動的な（非静的な）光導波路アレイであると言える。
【００５８】
各ファイバ状光変調素子１０Ｂは、例えば、図８に示したように、一の方向に延在する線状（円柱状）のコア部１６と、コア部１６のうち当該コア部１６の両端面（光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２）以外の表面（コア部１６の周面）を被覆する円筒状のクラッド部１７とを有している。
【００５９】
コア部１６の内部（例えば同心円の中心部）には、上記実施の形態のような電極は存在していない。コア部１６とクラッド部１７との間に電極１８が形成されており、クラッド部１７の周面に電極１９が形成されている。なお、電極１８が本発明の「第１電極」の一具体例に相当し、電極１９が本発明の「第２電極」の一具体例に相当する。
【００６０】
コア部１６およびクラッド部１７は、コア部１６が透明の状態において、以下の関係を満たしている。
ｎ３＞ｎ４
ｎ３：コア部１６の屈折率
ｎ４：クラッド部１７の屈折率
【００６１】
電極１９は、例えば、図８に示したように、複数の部分電極によって構成されている。複数の部分電極は、例えば、コア部１６の延在方向と平行な方向に一列に配列されている。各部分電極は、外部に露出しており、直接、駆動回路４０からの電力の供給を受けるようになっている。つまり、各部分電極は、駆動回路４０によって独立に駆動することが可能となっている。電極１８は、例えば、図８に示したように、コア部１６の周面全体に形成されたベタ膜となっている。電極１８および電極１９を光変調素子１０の法線方向から見たときに、光変調素子１０のうち電極１８および電極１９が互いに対向している箇所に対応する部分が光変調セル１０−２を構成している。各光変調セル１０−２は、電極１８および電極１９に所定の電圧を印加することにより別個独立に駆動することの可能なものであり、電極１８および電極１９に印加される電圧値の大きさに応じて、光源２０からの光に対して透明性を示したり、散乱性を示したりする。なお、透明性、散乱性については、以下でクラッド部１７を説明する際に詳細に説明する。
【００６２】
各ファイバ状光変調素子１０Ｂは、例えば、平面状の端面（光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２）を有する。なお、光源との光結合を高めるために光入射面Ｓ１に対して何らかの形状が付与されていてもよい。各ファイバ状光変調素子１０Ｂにおいて、中心部にコア部１６が、周縁部にクラッド部１７が同心円状に形成されており、光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２には、コア部１６およびクラッド部１７が露出している。
【００６３】
終端面Ｓ２の表面には、例えば、図８に示したように、終端面Ｓ２全体を覆う光反射膜１５が設けられている。光反射膜１５は、例えば、光源２０の波長に対して高い反射率を有する材料で構成されており、例えば光源２０の波長が可視領域全体に渡っているときに、その波長帯に対して高反射率を有する金属で構成されている。
【００６４】
各コア部１６は、例えば、各クラッド部１７が透明状態であるときに、ファイバ状光変調素子１０Ｂごとに対応して形成される発光スポット（例えば、ＬＥＤやＬＤなどの光源）から射出される光を終端面Ｓ２まで伝播するためのものである。一方、各クラッド部１７は、例えば、各クラッド部１７が透明状態であるときに、コア部１６内を伝播する光をコア部１６内に閉じ込めるためのものである。
【００６５】
各コア部１６は、例えば、図８に示したように、電場に対する応答速度が互いに異なるバルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂを含んだ複合物となっている。バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂはともに、光学異方性を有している。なお、バルク１７Ａが本発明の「第２領域」の一具体例に相当し、微粒子１７Ｂが本発明の「第１領域」の一具体例に相当する。
【００６６】
図９（Ａ），（Ｂ）は、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時の、微粒子１７Ｂ内に含まれる液晶分子１７Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図９（Ａ），（Ｂ）において、バルク１７Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図９（Ａ），（Ｂ）には、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時の、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。なお、図９（Ａ），（Ｂ）には、コア部１６の屈折率円体の一例も示されている。さらに、図９（Ｂ）には、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時に、コア部１６内を光Ｌが伝播している様子の一例が模式的に示されている。
【００６７】
図１０（Ａ），（Ｂ）は、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時の、微粒子１７Ｂ内に含まれる液晶分子１７Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図１０（Ａ），（Ｂ）においても、バルク１７Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図１０（Ａ），（Ｂ）には、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時の、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。なお、図１０（Ａ），（Ｂ）には、コア部１６の屈折率円体の一例も示されている。さらに、図１０（Ｂ）には、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時に、コア部１６内で光Ｌが散乱している様子の一例が模式的に示されている。
【００６８】
バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂは、例えば、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時に、バルク１７Ａの光軸ＡＸ３および微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。なお、光軸ＡＸ３，ＡＸ４とは、偏光方向によらず屈折率が一つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、光軸ＡＸ３および光軸ＡＸ４の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ３の向きと光軸ＡＸ４の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【００６９】
また、微粒子１７Ｂは、例えば、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ４がファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。一方、バルク１７Ａは、例えば、電極１８および電極１９間への電圧印加の有無に拘らず、バルク１７Ａの光軸ＡＸ３が一定となる構成となっている。具体的には、バルク１７Ａは、例えば、図９（Ａ），（Ｂ），図１０（Ａ），（Ｂ）に示したように、バルク１７Ａの光軸ＡＸ３がファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。つまり、バルク１７Ａの光軸ＡＸ３は、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時に、微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４と平行となっている。
【００７０】
なお、光軸ＡＸ４が常に、光入射面Ｓ１と直交（または略直交）している必要はなく、例えば製造誤差などによって光入射面Ｓ１と若干斜めに交差していてもよい。また、光軸ＡＸ３，ＡＸ４が、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時に常に互いに平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって小さな角度で交差していてもよい。
【００７１】
ここで、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの常光屈折率が互いに等しく、かつバルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの異常光屈折率が互いに等しいことが好ましい。この場合に、例えば、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時には、図９（Ａ）に示したように、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性が得られる。これにより、例えば、図９（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、コア部１６内を伝播する光Ｌは、コア部１６内で散乱されることなく、コア部１６を透過する。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、透明領域３０Ａの界面（コア部１６とクラッド部１７との界面）において全反射され、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がる。
【００７２】
また、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂは、例えば、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時には、図１０（Ａ）に示したように、光軸ＡＸ３および光軸ＡＸ４の向きが互いに異なる（交差する）構成となっている。また、微粒子１７Ｂは、例えば、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時に、微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４がファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と平行または略平行となるとともにコア部１６の中心部（同心円の中心部）を中心とした放射方向を向いている。
【００７３】
したがって、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時には、コア部１６において、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られる。これにより、例えば、図１０（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、コア部１６内を伝播する光Ｌは、コア部１６内で散乱される。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、散乱領域３０Ｂの界面（コア部１６とクラッド部１７との界面）を透過すると共に、反射板３０側に透過した光は反射板３０で反射され、ファイバ状光変調素子１０Ｂを透過する。従って、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００７４】
なお、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの常光屈折率は、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの異常光屈折率についても、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。
【００７５】
また、バルク１７Ａの屈折率差（Δｎ0＝異常光屈折率ｎ1−常光屈折率ｎ0）や、微粒子１７Ｂの屈折率差（Δｎ1＝異常光屈折率ｎ3−常光屈折率ｎ2）は、できるだけ大きいことが好ましく、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの屈折率差が大きい場合には、クラッド部１７の散乱能が高くなり、導光条件を容易に破壊することができ、ファイバ状光変調素子１０Ｂ内の光を取り出しやすいからである。
【００７６】
また、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂは、電場に対する応答速度が互いに異なっている。バルク１７Ａは、例えば、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または微粒子１７Ｂの応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。バルク１７Ａは、例えば、低分子モノマーを重合化することにより得られた高分子材料によって形成されている。バルク１７Ａは、例えば、微粒子１１Ｂの配向方向、または、製造過程で使用した配向膜の配向方向に沿って配向した、配向性および重合性を有する材料（例えばモノマー）を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている。バルク１７Ａの筋状構造、多孔質構造もしくは棒状構造は、例えば、ファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向に長軸を有している。バルク１７Ａが筋状構造となっている場合に、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、導光光の散乱性を高くするという観点からは、０．１μｍ以上１０μｍ以下となっていることが好ましく、０．２μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。また、散乱の波長依存性を少なくするという観点からは、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲であることが好ましく、１〜３μｍの範囲であることがより好ましい。筋状組織のサイズは、偏光顕微鏡、共焦点顕微鏡、電子顕微鏡などで観察することができる。
【００７７】
一方、微粒子１７Ｂは、例えば、液晶材料を主に含んで構成されており、バルク１７Ａの応答速度よりも十分に早い応答速度を有している。微粒子１７Ｂ内に含まれる液晶材料（液晶分子１１Ｂ−１）は、例えば棒状分子である。微粒子１７Ｂ内に含まれる液晶分子１１Ｂ−１として、正の屈折率異方性を有するもの（いわゆるポジ型液晶）を用いることが好ましい。
【００７８】
ここで、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない時には、微粒子１７Ｂ内において、液晶分子１７Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ３と平行となっている。このとき、微粒子１７Ｂ内の液晶分子１７Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向と平行となっている。
【００７９】
また、電極１８および電極１９間に電圧が印加されている時には、微粒子１７Ｂ内において、液晶分子１７Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ３と交差（もしくは直交）している。このとき、微粒子１７Ｂ内の液晶分子１７Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１と平行または略平行となると共にコア部１６の中心部（同心円の中心部）を中心とした放射方向を向いている。上記した、配向性および重合性を有するモノマーとしては、上記実施の形態と同様の材料が挙げられる。
【００８０】
駆動回路４０は、例えば、一の光変調セル３０−２において微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４がバルク１７Ａの光軸ＡＸ３と平行もしくはほぼ平行となり、他の光変調セル３０−２において微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４がバルク１７Ａの光軸ＡＸ３と交差もしくは直交するように各光変調セル３０−２の一対の電極（電極１８，１９）へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。つまり、駆動回路４０は、電場制御によって、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ３，ＡＸ４の向きを互いに一致（もしくはほぼ一致）させたり、互いに異ならせたり（もしくは直交させたり）することができるようになっている。
【００８１】
次に、本変形例の照明装置１の作用および効果について説明する。
【００８２】
本変形例の照明装置１では、例えば、光変調セル３０−２において微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４がバルク１７Ａの光軸ＡＸ３と平行もしくはほぼ平行となり、別の光変調セル３０−２において微粒子１７Ｂの光軸ＡＸ４がバルク１７Ａの光軸ＡＸ３と交差もしくは直交するように、各光変調セル３０−２の一対の電極（電極１８，１９）に電圧が印加される。これにより、光源２０から射出され、各ファイバ状光変調素子１０Ｂの光入射面Ｓ１を介してコア部１６内に入射した光は、コア部１６のうち、光軸ＡＸ３と光軸ＡＸ４とが互いに平行もしくはほぼ平行となっている透過領域３０Ａを透過する。一方、光源２０から射出され、コア部１６内に入射した光は、コア部１６のうち、光軸ＡＸ３と光軸ＡＸ４とが互いに交差もしくは直交している散乱領域３０Ｂにおいて散乱される。この散乱光のうち散乱領域３０Ｂの下面を透過した光は反射板３０で反射され、再度、ファイバ状光変調素子１０Ｂに戻されたのち、照明装置１の上面から射出される。また、散乱光のうち、散乱領域３０Ｂの上面に向かった光は、そのまま、照明装置１の上面から射出される。このように、本変形例では、透明領域３０Ａの上面からは光はほとんど射出されず、散乱領域３０Ｂの上面から光が射出される。このようにして、正面方向の変調比を大きくしている。
【００８３】
また、本変形例では、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向において、散乱性が小さくなり、透明性を向上させることができる。例えば、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂが、互いに常光屈折率が等しく、かつ互いに異常光屈折率も等しい光学異方性材料を主に含んで構成され、かつ、電極１８および電極１９間に電圧が印加されていない領域では、これらの光軸の向きが一致もしくはほぼ一致する。これにより、正面方向（光変調素子１０の法線方向）および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が少なくなるか、またはなくなり、高い透明性が得られる。その結果、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくすることができ、視野角特性を良くすることができる。
【００８４】
また、本変形例では、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がっている。他方、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【００８５】
また、本変形例では、バルク１７Ａおよび微粒子１７Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向の散乱性が抑制され、暗状態での導光板からの漏れ光が少ない。これにより、部分的な暗状態の部分から部分的な明状態の部分に導光するので、照明装置１への投入電力を増やすことなく、輝度突き上げを実現することができる。
【００８６】
以上のことから、本変形例でも、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくしつつ、表示輝度を向上させることができる。その結果、正面方向の変調比を高くすることができる。
【００８７】
［第２の変形例］
上記実施の形態およびその変形例において、必要に応じて、製造過程で液晶および液晶性モノマーを配向させるための配向膜（図示せず）をファイバ状光変調素子１０Ａ，１０Ｂに設けてもよい。この配向膜が設けられる場所は、ファイバ状光変調素子１０Ａ，１０Ｂの製造方法に依る。例えば、上記実施の形態において例示した製造方法においては、配向膜は、透明樹脂パイプ（クラッド部１２に相当する部材）の電極層上に設けられていることが好ましい。
【００８８】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の照明装置２について説明する。本実施の形態の照明装置２は、上記第１の実施の形態の照明装置２において、光変調素子１０を光変調素子５０に置き換えたものに相当する。そこで、以下では、光変調素子５０について主に説明し、それ以外の構成についての説明を適宜省略するものとする。
【００８９】
光変調素子５０は、例えば、図１１（Ａ），（Ｂ）に示したように、線状の複数のファイバ状光変調素子５１を備えたものである。各ファイバ状光変調素子５１は、電場の大きさに応じて、端面（光入射面Ｓ１）から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すようになっている。さらに、複数のファイバ状光変調素子５１は、例えば、図１１（Ｂ）に示したように、光入射面Ｓ１が同一の方向を向くように面内に並列配置されている。したがって、光変調素子５０は、散乱、透明を切り替えることの可能な動的な（非静的な）光導波路アレイであると言える。
【００９０】
各ファイバ状光変調素子５１は、例えば、図１１（Ａ），（Ｂ）に示したように、一の方向に延在する線状（円柱状）のバルク５１Ａと、バルク５１Ａ内に分布するコア部５１Ｂとにより構成されている。各ファイバ状光変調素子５１の内部には、上記実施の形態のような電極は存在しておらず、さらに、各ファイバ状光変調素子５１はバルク５１Ａとコア部５１Ｂとによる複合体となっている。
【００９１】
この光変調素子５０は、さらに、複数のファイバ状光変調素子５１を上下から挟みこむ電極５２，５３と、これら電極５２，５３を支持する基材５４，５５とを備えている。電極５２，５３は、各ファイバ状光変調素子５１を間にして互いに対向しており、かつ各ファイバ状光変調素子５１に接している。なお、電極５２が本発明の「第１電極」の一具体例に相当し、電極５３が本発明の「第２電極」の一具体例に相当する。
【００９２】
電極５２，５３は、ともに、例えば、図１１（Ｂ）、図１３に示したように、複数の部分電極によって構成されている。電極５２を構成する複数の部分電極は、例えば、各ファイバ状光変調素子５１の延在方向と交差（または直交）する方向に延在しており、かつ各ファイバ状光変調素子５１の延在方向と平行な方向に並列配置されている。一方、電極５３を構成する複数の部分電極は、例えば、各ファイバ状光変調素子５１の延在方向と平行な方向に延在しており、かつ各ファイバ状光変調素子５１の延在方向と交差（または直交）する方向に並列配置されている。つまり、電極５２，５３は、互いに対向する部分がマトリックス状となるような態様で形成されている。
【００９３】
電極５２，５３を構成する各部分電極は、外部に露出しており、直接、駆動回路４０からの電力の供給を受けるようになっている。つまり、各部分電極は、駆動回路４０によって独立に駆動することが可能となっている。電極５２，５３を光変調素子５０の法線方向から見たときに、光変調素子５０のうち電極５２および電極５３が互いに対向している箇所に対応する部分が光変調セルを構成している。各光変調セルは、電極５２，５３に所定の電圧を印加することにより別個独立に駆動することの可能なものであり、電極５２，５３に印加される電圧値の大きさに応じて、光源２０からの光に対して透明性を示したり、散乱性を示したりする。なお、透明性、散乱性については、以下で詳細に説明する。
【００９４】
各ファイバ状光変調素子５１は、例えば、平面状の端面（光入射面Ｓ１，終端面Ｓ２）を有する。なお、光源との光結合を高めるために光入射面Ｓ１に対して何らかの形状が付与されていてもよい。終端面Ｓ２の表面には、例えば、図１２（Ｂ）に示したように、終端面Ｓ２全体を覆う光反射膜１５が設けられている。光反射膜１５は、例えば、光源２０の波長に対して高い反射率を有する材料で構成されており、例えば光源２０の波長が可視領域全体に渡っているときに、その波長帯に対して高反射率を有する金属で構成されている。
【００９５】
各ファイバ状光変調素子５１は、例えば、各ファイバ状光変調素子５１が透明状態であるときに、ファイバ状光変調素子５１ごとに対応して形成される発光スポット（例えば、ＬＥＤやＬＤなどの光源）から射出される光を終端面Ｓ２まで伝播するためのものである。
【００９６】
図１４（Ａ），（Ｂ）は、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時の、微粒子５１Ｂ内に含まれる液晶分子５１Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図１４（Ａ），（Ｂ）において、バルク５１Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図１４（Ａ），（Ｂ）には、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時の、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。さらに、図１４（Ｂ）には、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時に、ファイバ状光変調素子５１内を光Ｌが伝播している様子の一例が模式的に示されている。
【００９７】
図１５（Ａ），（Ｂ）は、電極５２，５３間に電圧が印加されている時の、微粒子５１Ｂ内に含まれる液晶分子５１Ｂ−１の配向状態の一例を模式的に表したものである。なお、図１５（Ａ），（Ｂ）においても、バルク５１Ａ内の配向状態についての記載が省略されている。さらに、図１５（Ａ），（Ｂ）には、電極５２，５３間に電圧が印加されている時の、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例が示されている。さらに、図１５（Ｂ）には、電極５２，５３間に電圧が印加されている時に、ファイバ状光変調素子５１内で光Ｌが散乱している様子の一例が模式的に示されている。
【００９８】
バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂは、例えば、図１４（Ａ），（Ｂ）に示したように、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時に、バルク５１Ａの光軸ＡＸ５および微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。なお、光軸ＡＸ５，ＡＸ６とは、偏光方向によらず屈折率が一つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、光軸ＡＸ５および光軸ＡＸ６の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸ＡＸ５の向きと光軸ＡＸ６の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
【００９９】
また、微粒子５１Ｂは、例えば、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時に、光軸ＡＸ６がファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。一方、バルク５１Ａは、例えば、電極５２，５３間への電圧印加の有無に拘らず、バルク５１Ａの光軸ＡＸ５が一定となる構成となっている。具体的には、バルク５１Ａは、例えば、図１４（Ａ），（Ｂ），図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、バルク５１Ａの光軸ＡＸ５がファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と直交（または略直交）する構成となっている。つまり、バルク５１Ａの光軸ＡＸ５は、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時に、微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６と平行となっている。
【０１００】
なお、光軸ＡＸ６が常に、光入射面Ｓ１と直交（または略直交）している必要はなく、例えば製造誤差などによって光入射面Ｓ１と若干斜めに交差していてもよい。また、光軸ＡＸ５，ＡＸ６が、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時に常に互いに平行となっている必要はなく、例えば製造誤差などによって小さな角度で交差していてもよい。
【０１０１】
ここで、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの常光屈折率が互いに等しく、かつバルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの異常光屈折率が互いに等しいことが好ましい。この場合に、例えば、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時には、図１４（Ａ）に示したように、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性が得られる。これにより、例えば、図１４（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、ファイバ状光変調素子５１内を伝播する光Ｌは、ファイバ状光変調素子５１内で散乱されることなく、ファイバ状光変調素子５１を透過する。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、透明領域３０Ａの界面（コア部１６とクラッド部１７との界面）において全反射され、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がる。
【０１０２】
また、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂは、例えば、電極５２，５３間に電圧が印加されている時には、図１５（Ａ）に示したように、光軸ＡＸ５および光軸ＡＸ６の向きが互いに異なる（交差する）構成となっている。また、微粒子５１Ｂは、例えば、電極５２，５３間に電圧が印加されている時に、微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６がファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と平行または略平行となるとともに光変調素子５１の法線と平行または略平行な方向を向いている。
【０１０３】
したがって、電極５２，５３間に電圧が印加されている時には、ファイバ状光変調素子５１において、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られる。これにより、例えば、図１５（Ｂ）に示したように、光源２０から入力され、ファイバ状光変調素子５１内を伝播する光Ｌは、ファイバ状光変調素子５１内で散乱される。その結果、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源２０からの光Ｌ（斜め方向からの光）は、散乱領域３０Ｂの界面（ファイバ状光変調素子５１の周面）を透過すると共に、反射板３０側に透過した光は反射板３０で反射され、ファイバ状光変調素子５１を透過する。従って、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【０１０４】
なお、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの常光屈折率は、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの異常光屈折率についても、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。
【０１０５】
また、バルク５１Ａの屈折率差（Δｎ0＝異常光屈折率ｎ1−常光屈折率ｎ0）や、微粒子５１Ｂの屈折率差（Δｎ1＝異常光屈折率ｎ3−常光屈折率ｎ2）は、できるだけ大きいことが好ましく、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの屈折率差が大きい場合には、ファイバ状光変調素子５１の散乱能が高くなり、導光条件を容易に破壊することができ、ファイバ状光変調素子５１内の光を取り出しやすいからである。
【０１０６】
また、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂは、電場に対する応答速度が互いに異なっている。バルク５１Ａは、例えば、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または微粒子５１Ｂの応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。バルク５１Ａは、例えば、低分子モノマーを重合化することにより得られた高分子材料によって形成されている。バルク５１Ａは、例えば、微粒子５１Ｂの配向方向、または、製造過程で使用した配向膜の配向方向に沿って配向した、配向性および重合性を有する材料（例えばモノマー）を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている。バルク５１Ａの筋状構造、多孔質構造もしくは棒状構造は、例えば、ファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向に長軸を有している。バルク５１が筋状構造となっている場合に、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、導光光の散乱性を高くするという観点からは、０．１μｍ以上１０μｍ以下となっていることが好ましく、０．２μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。また、散乱の波長依存性を少なくするという観点からは、短軸方向の平均的な筋状組織サイズは、０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲であることが好ましく、１〜３μｍの範囲であることがより好ましい。筋状組織のサイズは、偏光顕微鏡、共焦点顕微鏡、電子顕微鏡などで観察することができる。
【０１０７】
一方、微粒子５１Ｂは、例えば、液晶材料を主に含んで構成されており、バルク５１Ａの応答速度よりも十分に早い応答速度を有している。微粒子５１Ｂ内に含まれる液晶材料（液晶分子５１Ｂ−１）は、例えば棒状分子である。微粒子５１Ｂ内に含まれる液晶分子５１Ｂ−１として、正の屈折率異方性を有するもの（いわゆるポジ型液晶）を用いることが好ましい。
【０１０８】
ここで、電極５２，５３間に電圧が印加されていない時には、微粒子５１Ｂ内において、液晶分子５１Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ６と平行となっている。このとき、微粒子５１Ｂ内の液晶分子５１Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と直交または略直交する方向と平行となっている。
【０１０９】
また、電極５２，５３間に電圧が印加されている時には、微粒子５１内において、液晶分子５１Ｂ−１の長軸方向は、光軸ＡＸ６と交差（もしくは直交）している。このとき、微粒子５１Ｂ内の液晶分子５１Ｂ−１の長軸は、ファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１と平行または略平行となると共に光変調素子５１の法線と平行または略平行な方向を向いている。上記した、配向性および重合性を有するモノマーとしては、上記実施の形態と同様の材料が挙げられる。
【０１１０】
駆動回路４０は、例えば、一の光変調セルにおいて微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６がバルク５１Ａの光軸ＡＸ６と平行もしくはほぼ平行となり、他の光変調セルにおいて微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６がバルク５１Ａの光軸ＡＸ６と交差もしくは直交するように各光変調セルの一対の電極（電極５２，５３）へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。つまり、駆動回路４０は、電場制御によって、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ５，ＡＸ６の向きを互いに一致（もしくはほぼ一致）させたり、互いに異ならせたり（もしくは直交させたり）することができるようになっている。
【０１１１】
次に、本実施の形態の照明装置２の作用および効果について説明する。
【０１１２】
本実施の形態の照明装置２では、例えば、光変調セルにおいて微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６がバルク５１Ａの光軸ＡＸ６と平行もしくはほぼ平行となり、別の光変調セルにおいて微粒子５１Ｂの光軸ＡＸ６がバルク５１Ａの光軸ＡＸ６と交差もしくは直交するように、各光変調セルの一対の電極（電極５２，５３）に電圧が印加される。これにより、光源２０から射出され、各ファイバ状光変調素子５１の光入射面Ｓ１を介してファイバ状光変調素子５１内に入射した光は、ファイバ状光変調素子５１のうち、光軸ＡＸ５と光軸ＡＸ６とが互いに平行もしくはほぼ平行となっている透過領域３０Ａを透過する。一方、光源２０から射出され、ファイバ状光変調素子５１内に入射した光は、ファイバ状光変調素子５１のうち、光軸ＡＸ５と光軸ＡＸ６とが互いに交差もしくは直交している散乱領域３０Ｂにおいて散乱される。この散乱光のうち散乱領域３０Ｂの下面を透過した光は反射板３０で反射され、再度、ファイバ状光変調素子５１に戻されたのち、照明装置２の上面から射出される。また、散乱光のうち、散乱領域３０Ｂの上面に向かった光は、そのまま、照明装置２の上面から射出される。このように、本実施の形態では、透明領域３０Ａの上面からは光はほとんど射出されず、散乱領域３０Ｂの上面から光が射出される。このようにして、正面方向の変調比を大きくしている。
【０１１３】
また、本実施の形態では、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向において、散乱性が小さくなり、透明性を向上させることができる。例えば、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂが、互いに常光屈折率が等しく、かつ互いに異常光屈折率も等しい光学異方性材料を主に含んで構成され、かつ、電極５２，５３間に電圧が印加されていない領域では、これらの光軸の向きが一致もしくはほぼ一致する。これにより、正面方向（光変調素子５０の法線方向）および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が少なくなるか、またはなくなり、高い透明性が得られる。その結果、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくすることができ、視野角特性を良くすることができる。
【０１１４】
また、本実施の形態では、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、透明領域３０Ａの輝度（黒表示の輝度）が、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて下がっている。他方、散乱領域３０Ｂの輝度は、印刷導光板の場合（図６（Ｂ）中の一点鎖線）と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域３０Ａの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度（輝度突き上げ）が大きくなる。
【０１１５】
また、本実施の形態では、バルク５１Ａおよび微粒子５１Ｂが光学異方性材料を主に含んで形成されているので、斜め方向の散乱性が抑制され、暗状態での導光板からの漏れ光が少ない。これにより、部分的な暗状態の部分から部分的な明状態の部分に導光するので、照明装置１への投入電力を増やすことなく、輝度突き上げを実現することができる。
【０１１６】
以上のことから、本実施の形態でも、視野角の大きい範囲における光の漏洩を低減またはほとんどなくしつつ、表示輝度を向上させることができる。その結果、正面方向の変調比を高くすることができる。
【０１１７】
＜適用例＞
次に、上記各実施の形態およびその変形例に係る照明装置１，２の一適用例について説明する。
【０１１８】
図１６は、本適用例にかかる表示装置３の概略構成の一例を表したものである。この表示装置３は、液晶表示パネル６０（表示パネル）と、液晶表示パネル６０の背後に配置された照明装置１，２とを備えている。
【０１１９】
液晶表示パネル６０は、映像を表示するためのものである。この液晶表示パネル６０は、例えば、映像信号に応じて各画素が駆動される透過型の表示パネルであり、液晶層を一対の透明基板で挟み込んだ構造となっている。具体的には、液晶表示パネル６０は、照明装置１，２側から順に、偏光子、透明基板、画素電極、配向膜、液晶層、配向膜、共通電極、カラーフィルタ、透明基板および偏光子を有している（図示せず）。
【０１２０】
透明基板は、可視光に対して透明な基板、例えば板ガラスからなる。なお、照明装置１，２側の透明基板には、図示しないが、画素電極に電気的に接続されたＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）および配線などを含むアクティブ型の駆動回路が形成されている。画素電極および共通電極は、例えばＩＴＯからなる。画素電極は、透明基板上に格子配列またはデルタ配列されたものであり、画素ごとの電極として機能する。他方、共通電極は、カラーフィルタ上に一面に形成されたものであり、各画素電極に対して対向する共通電極として機能する。配向膜は、例えばポリイミドなどの高分子材料からなり、液晶に対して配向処理を行う。液晶層は、例えば、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モードまたはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードの液晶からなり、駆動回路（図示せず）からの印加電圧により、照明装置１，２からの射出光の偏光軸の向きを画素ごとに変える機能を有する。なお、液晶の配列を多段階で変えることにより画素ごとの透過軸の向きが多段階で調整される。カラーフィルタは、液晶層を透過してきた光を、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の三原色にそれぞれ色分離したり、または、Ｒ、Ｇ、Ｂおよび白（Ｗ）などの四色にそれぞれ色分離したりするカラーフィルタを、画素電極の配列と対応させて配列したものである。フィルタ配列（画素配列）としては、一般的に、ストライプ配列や、ダイアゴナル配列、デルタ配列、レクタングル配列のようなものがある。
【０１２１】
偏光子は、光学シャッタの一種であり、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させる。なお、偏光子は、透過軸以外の振動方向の光（偏光）を吸収する吸収型の偏光素子であってもよいが、照明装置１，２側に反射する反射型の偏光素子であることが輝度向上の観点から好ましい。偏光子はそれぞれ、偏光軸が互いに９０度異なるように配置されており、これにより照明装置１，２からの射出光が液晶層を介して透過し、あるいは遮断されるようになっている。
【０１２２】
駆動回路４０は、例えば、複数の光変調セル１０−１，１０−２，または１０−３のうち黒表示の画素位置に対応するセルにおいて微粒子１１Ｂ，１７Ｂ，５１Ｂの光軸ＡＸ２，ＡＸ４，ＡＸ６がバルク１１Ａ，１７Ａ，５１Ａの光軸ＡＸ１，ＡＸ３，ＡＸ５と平行となるように各光変調セル１０−１，１０−２，または１０−３の一対の電極へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。また、駆動回路４０は、例えば、複数の光変調セル１０−１，１０−２，または１０−３のうち白表示の画素位置に対応するセルにおいて１１Ｂ，１７Ｂ，５１Ｂの光軸ＡＸ２，ＡＸ４，ＡＸ６がバルク１１Ａ，１７Ａ，５１Ａの光軸ＡＸ１，ＡＸ３，ＡＸ５と交差するように各光変調セル１０−１，１０−２，または１０−３の一対の電極へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。
【０１２３】
本適用例では、液晶表示パネル６０を照明する光源として、照明装置１，２が用いられている。これにより、照明装置１，２の部分駆動を利用して表示映像のコントラストを大きくすることができる。また、照明装置１，２が用いられていることにより、表示装置３の大型化および低価格化を実現することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１，２…照明装置、３…表示装置、１０，５０…光変調素子、１０−１，１０−２，１０−３…光変調セル、１０Ａ，１０Ｂ，５１…ファイバ状光変調素子、１１，１６…コア部、１１Ａ，１７Ａ，５１Ａ…バルク、１１Ｂ，１７Ｂ，５１Ｂ…微粒子、１１Ｂ−１，１７Ｂ−１，５１Ｂ−１…液晶分子、１２，１７…クラッド部、１３，１４，１８，１９，５２，５３，５４…電極、１５…光反射膜、２０…光源、３０…反射板、４０…駆動回路、５５…基材、ＡＸ１〜ＡＸ６…光軸、Ｒ１…透過領域、Ｒ２…散乱領域、Ｓ１…光入射面、Ｓ２…終端面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示す線状のコア部と、
前記コア部の周面を被覆し、かつ前記コア部の屈折率よりも低い屈折率のクラッド部と、
前記コア部の内部に形成された第１電極と、
前記コア部と前記クラッド部との間に形成された第２電極と
を備えた
ファイバ状光変調素子。
【請求項２】
前記コア部は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第１領域および第２領域を含む
請求項１に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項３】
線状のコア部と、
前記コア部の周面を被覆し、かつ前記コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、電場の大きさに応じて、前記コア部の端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すクラッド部と、
前記コア部と前記クラッド部との間に形成された第１電極と、
前記クラッド部の周面に形成された第２電極と
を備えた
ファイバ状光変調素子。
【請求項４】
前記クラッド部は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第１領域および第２領域を含む
請求項３に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項５】
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方が、複数の部分電極からなる
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項６】
前記第１領域は、前記第１電極および前記第２電極の間に電圧が印加されていない時に当該第１領域の光軸が前記コア部の端面と略直交する構成となっており、かつ、前記一対の電極の間に電圧が印加されている時に当該第１領域の光軸が前記端面と略平行となり、
前記第２領域は、前記第１電極および前記第２電極の間への電圧印加の有無に拘らず、当該第２領域の光軸が前記光入射面と略平行となる構成となっている
請求項５に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項７】
前記第１領域は、液晶材料を主に含んで構成され、
前記第２領域は、高分子材料を主に含んで構成されている
請求項６に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項８】
前記第２領域は、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または前記第１領域の応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている
請求項７に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項９】
前記第１領域および前記第２領域の常光屈折率が互いに等しくなっており、かつ前記第１領域および前記第２領域の異常光屈折率が互いに等しくなっている
請求項６ないし請求項９のいずれか一項に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項１０】
前記コア部および前記クラッド部によって構成されるファイバの両端面のうち一方の端面に反射膜を備えた
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項１１】
ファイバ形状の複数の光変調素子と、
各光変調素子の端面に光を出力する光源と、
各光変調素子を駆動する駆動部と
を備え、
前記光変調素子は、
電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示す線状のコア部と、
前記コア部の周面を被覆し、かつ前記コア部の屈折率よりも低い屈折率のクラッド部と、
前記コア部の内部に形成された第１電極と、
前記コア部と前記クラッド部との間に形成された第２電極と
を有する
照明装置。
【請求項１２】
前記コア部は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第１領域および第２領域を含む
請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
ファイバ形状の複数の光変調素子と、
各光変調素子の端面に光を出力する光源と、
各光変調素子を駆動する駆動部と
を備え、
前記光変調素子は、
線状のコア部と、
前記コア部の周面を被覆し、かつ前記コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、電場の大きさに応じて、前記コア部の端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すクラッド部と、
前記コア部と前記クラッド部との間に形成された第１電極と、
前記クラッド部の周面に形成された第２電極と
を有する
照明装置。
【請求項１４】
前記クラッド部は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第１領域および第２領域を含む
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すファイバ形状の複数の光変調素子と、
各光変調素子の端面に光を出力する光源と、
各光変調素子を間にして互いに対向する第１電極および第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極を駆動する駆動部と
を備えた
照明装置。
【請求項１６】
各光変調素子は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第１領域および第２領域を含む
請求項１５に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方が、複数の部分電極からなり、
各光変調素子のうち、前記第１電極および前記第２電極が互いに対向している箇所に対応する部分が光変調セルを構成し、
前記駆動部は、一の光変調セルにおいて前記第１領域の光軸が前記第２領域の光軸と平行となり、他の光変調セルにおいて前記第１領域の光軸が前記第２領域の光軸と交差するように各光変調セルへ印加する電圧の大きさを制御する
請求項１２、請求項１４または請求項１６に記載の照明装置。
【請求項１８】
複数の画素を有する表示パネルと、
前記表示パネルを照明する請求項１１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の照明装置と、
各画素を映像信号に基づいて駆動する駆動部と
を備えた
表示装置。
【請求項１】
電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示す線状のコア部と、
前記コア部の周面を被覆し、かつ前記コア部の屈折率よりも低い屈折率のクラッド部と、
前記コア部の内部に形成された第１電極と、
前記コア部と前記クラッド部との間に形成された第２電極と
を備えた
ファイバ状光変調素子。
【請求項２】
前記コア部は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第１領域および第２領域を含む
請求項１に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項３】
線状のコア部と、
前記コア部の周面を被覆し、かつ前記コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、電場の大きさに応じて、前記コア部の端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すクラッド部と、
前記コア部と前記クラッド部との間に形成された第１電極と、
前記クラッド部の周面に形成された第２電極と
を備えた
ファイバ状光変調素子。
【請求項４】
前記クラッド部は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第１領域および第２領域を含む
請求項３に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項５】
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方が、複数の部分電極からなる
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項６】
前記第１領域は、前記第１電極および前記第２電極の間に電圧が印加されていない時に当該第１領域の光軸が前記コア部の端面と略直交する構成となっており、かつ、前記一対の電極の間に電圧が印加されている時に当該第１領域の光軸が前記端面と略平行となり、
前記第２領域は、前記第１電極および前記第２電極の間への電圧印加の有無に拘らず、当該第２領域の光軸が前記光入射面と略平行となる構成となっている
請求項５に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項７】
前記第１領域は、液晶材料を主に含んで構成され、
前記第２領域は、高分子材料を主に含んで構成されている
請求項６に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項８】
前記第２領域は、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または前記第１領域の応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている
請求項７に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項９】
前記第１領域および前記第２領域の常光屈折率が互いに等しくなっており、かつ前記第１領域および前記第２領域の異常光屈折率が互いに等しくなっている
請求項６ないし請求項９のいずれか一項に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項１０】
前記コア部および前記クラッド部によって構成されるファイバの両端面のうち一方の端面に反射膜を備えた
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のファイバ状光変調素子。
【請求項１１】
ファイバ形状の複数の光変調素子と、
各光変調素子の端面に光を出力する光源と、
各光変調素子を駆動する駆動部と
を備え、
前記光変調素子は、
電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示す線状のコア部と、
前記コア部の周面を被覆し、かつ前記コア部の屈折率よりも低い屈折率のクラッド部と、
前記コア部の内部に形成された第１電極と、
前記コア部と前記クラッド部との間に形成された第２電極と
を有する
照明装置。
【請求項１２】
前記コア部は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第１領域および第２領域を含む
請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
ファイバ形状の複数の光変調素子と、
各光変調素子の端面に光を出力する光源と、
各光変調素子を駆動する駆動部と
を備え、
前記光変調素子は、
線状のコア部と、
前記コア部の周面を被覆し、かつ前記コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、電場の大きさに応じて、前記コア部の端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すクラッド部と、
前記コア部と前記クラッド部との間に形成された第１電極と、
前記クラッド部の周面に形成された第２電極と
を有する
照明装置。
【請求項１４】
前記クラッド部は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第１領域および第２領域を含む
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
電場の大きさに応じて、端面から入射した光に対して散乱性もしくは透明性を示すファイバ形状の複数の光変調素子と、
各光変調素子の端面に光を出力する光源と、
各光変調素子を間にして互いに対向する第１電極および第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極を駆動する駆動部と
を備えた
照明装置。
【請求項１６】
各光変調素子は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第１領域および第２領域を含む
請求項１５に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方が、複数の部分電極からなり、
各光変調素子のうち、前記第１電極および前記第２電極が互いに対向している箇所に対応する部分が光変調セルを構成し、
前記駆動部は、一の光変調セルにおいて前記第１領域の光軸が前記第２領域の光軸と平行となり、他の光変調セルにおいて前記第１領域の光軸が前記第２領域の光軸と交差するように各光変調セルへ印加する電圧の大きさを制御する
請求項１２、請求項１４または請求項１６に記載の照明装置。
【請求項１８】
複数の画素を有する表示パネルと、
前記表示パネルを照明する請求項１１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の照明装置と、
各画素を映像信号に基づいて駆動する駆動部と
を備えた
表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−２２１１９６（Ｐ２０１１−２２１１９６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８９０７６（Ｐ２０１０−８９０７６）
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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