積層体及びその製造方法、並びに表示照明装置
【課題】高精細画質を保ちつつ、低電力消費化及び薄型化が容易な表示照明装置、並びにこれに用いる積層体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】光の変換部を有する複数の光導波路を備えた平面積層体であって、前記光導波路のそれぞれの端部は、第１の側面を構成し、前記変換部は、前記端部から前記光導波路へ入射した光を前記第１の平面積層体の主面から放射可能とするように、設けられた第１の平面積層体と、前記光導波路の厚さ以下の大きさを有する光ビームを放出可能とする光源と、前記光源からの前記光ビームを、前記第１の側面に沿って走査可能とする第１の走査部と、前記変換部の上方であり、前記主面の上に設けられた画素列と、を備え、前記第１の側面から入射した前記光ビームは、前記光導波路内を伝搬し、前記変換部により前記主面方向に方向変換され、前記画素列に沿って走査可能とされることを特徴とする表示照明装置が提供される。
【解決手段】光の変換部を有する複数の光導波路を備えた平面積層体であって、前記光導波路のそれぞれの端部は、第１の側面を構成し、前記変換部は、前記端部から前記光導波路へ入射した光を前記第１の平面積層体の主面から放射可能とするように、設けられた第１の平面積層体と、前記光導波路の厚さ以下の大きさを有する光ビームを放出可能とする光源と、前記光源からの前記光ビームを、前記第１の側面に沿って走査可能とする第１の走査部と、前記変換部の上方であり、前記主面の上に設けられた画素列と、を備え、前記第１の側面から入射した前記光ビームは、前記光導波路内を伝搬し、前記変換部により前記主面方向に方向変換され、前記画素列に沿って走査可能とされることを特徴とする表示照明装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体及びその製造方法、並びに表示照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置では、２次元的に配列された多数の画素をオンまたはオフに制御するために消費電力が増大する。また、液晶表示装置では、バックライト光源を必要とするために消費電力がさらに増大する。このため、大型表示装置を実現するには消費電力を低減しかつ放熱性の改善をすることが重要となる。
【０００３】
他方、光ビームを２次元的に走査するプロジェクション型表示装置では、画素毎のオンオフ制御が不要でありかつバックライト光源も不要であるので、消費電力を低減することが容易となる。しかし、光ビームを走査するための空間が必要であり、表示装置の奥行きが増す（非特許文献１）。
【０００４】
表示装置用のバックライト光源に関する技術開示例がある（特許文献１）。この例のバックライト光源は、ＬＥＤを実装した配線基板を固定しバックパネルに取り付けた放熱プレートと、放熱プレートに取り付けたヒートパイプと、バックパネルの側方部に配置されてバックパネルとヒートパイプとによりＬＥＤから発生した熱が伝導されるヒートシンクと、冷却ファンと、を備えている。このために、多数個のＬＥＤからの発生熱を効率的に放熱し、全面にわたって温度分布の均一化及び装置の薄型化が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１６３３７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】竹田圭吾「応用物理」ｖｏｌ．７８、Ｎｏ．１１、２００９、ｐ．１０３５−１０３８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高精細画質を保ちつつ、消費電力低減及び薄型化が容易な表示照明装置、並びにこれに用いる積層体およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、光の進行方向または前記光の波長を可視光波長範囲に変化可能な変換部を有する複数の光導波路を備えた第１の平面積層体であって、前記光導波路のそれぞれの端部は、第１の側面を構成し、前記変換部は、前記端部から前記光導波路へ入射した光を前記第１の平面積層体の主面から放射可能とすることを特徴とする第１の平面積層体が提供される。
【０００９】
本発明の他の一態様によれば上記の第１の平面積層体と、前記第１の平面積層体の前記光導波路の厚さ以下の大きさを有する光ビームを放出可能とする光源と、前記光源からの前記光ビームを、前記第１の平面積層体の前記第１の側面に沿って走査可能とする第１の走査部と、前記第１の平面積層体の前記変換部の上方であり、前記第１の平面積層体の前記主面の上に設けられた画素列と、を備え、前記第１の平面積層体の前記第１の側面から入射した前記光ビームは、前記光導波路内を伝搬し、前記変換部により前記第１の平面積層体の前記主面方向に方向変換され、前記画素列に沿って走査されることを特徴とする表示照明装置が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の一態様によれば、光ビームの進行方向または前記光の波長を可視光波長範囲に変化可能な変換部を有する複数の光導波路を形成する工程と、前記光ビームが前記光導波路に対して同じ側にそれぞれ方向変換され、前記光導波路の主面から放射可能とされるように、前記光導波路をずらしつつ積層体を形成する工程と、前記積層体を前記進行方向と交差するように切断し、前記積層体の端部をそれぞれ露出させる工程と、を備えたことを特徴とする平面積層体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
高精細画質を保ちつつ、電力消費低減及び薄型化が容易な表示照明装置、並びにこれに用いる積層体およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態にかかる表示照明装置の模式図
【図２】光源の構成を表す模式斜視図
【図３】光導波路を説明する模式図
【図４】平面積層体の製造方法の工程断面図
【図５】光導波路を説明する模式図
【図６】平面積層体の模式斜視図
【図７】第１の実施形態にかかる表示照明装置の模式平面図
【図８】第２の実施形態にかかる表示照明装置の模式平面図
【図９】第３の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図
【図１０】第３の実施形態の変形例にかかる表示照明装置の模式図
【図１１】第４の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図
【図１２】第５の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は、第１の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
本実施形態は、画素が２次元的に配列された表示照明装置である。本表示照明装置は、第１の平面積層体５と、その上に設けられた画素１２と、光源８と、第１の走査部２０と、を備えている。
【００１４】
第１の平面積層体５は、層数がｑの光導波路５ａｊ（２≦ｋ≦ｑ）を備える。積層が下側からなされるものとしたとき、積層順序がｋ番目の光導波路５ａｋは、方向変換部（変換部）５ｂｋ（２≦ｋ≦ｑ）を有する。方向変換部５ｂｋは、例えば折り曲げミラーや２次の回折格子などとすることができる。図１に表した具体例では、方向変換部５ｂは光の進行方向を変化可能であるが、紫外光を含む光を可視光波長範囲へ波長変換可能とする蛍光体粒子を含む変換部を方向変換部５ｂの位置に設けたものも本発明の範囲に包含される。
【００１５】
光源８は、例えば半導体レーザ、固体レーザ、ＳＨＧ（Second Harmonic Genaration)、などとすることができ、光導波路５ａｋの１層の厚さよりも小さい径を有する光ビーム１０を放出可能である。また、光源８からの赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、を混合した白色光などを光ビームとして用いてもよい。このような白色光を用いると、色再現域ｕ’ｖ’色図上でＬＥＤ（Light Emitting Device)バックライトを用いるよりも、広い範囲にわたる色再現性を実現できる。
【００１６】
図２は、光源の構成を表す模式斜視図である。
例えば、ＲにはＩｎＧａＮ／ＧａＮ系ＬＤ（Laser Diode)５０１を用い、ＢにはＩｎＡｌＧａＰ／ＧａＡｓ系ＬＤ５０２を用いることができる。また、Ｇには、赤外ＬＤ５０３の光の２倍高調波を放出可能なＳＨＧ素子５０４を用いることができる。Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ映像信号（色信号）によって変調される。変調されたＲＧＢ信号を導波路型光カプラ６００を用いて、１本の光ファイバ７００内で結合する。例えば半導体レーザの場合、出射端面の大きさを３μｍ以下とすることは容易である。このために、光ファイバ７００からのＲＧＢ混合出力ビームを、例えば１０μｍ以下の微小スポットとできる。この光ビーム１０は光ファイバ７００の端面から出射されたのちも、光学系により１０μｍよりも小さい径に保つことは容易である。
【００１７】
光ビーム１０は、第１の走査部２０により第１の平面積層体５の第１の側面５ｃに沿って、図１の上下方向及び左右方向に２次元的に走査される。すなわち、光ビーム１０は、第１の側面５ｃを構成する光導波路５ａｋのそれぞれの側面５ｃｋ（２≦ｋ≦ｍ）へ順次導入される。
【００１８】
第１の走査部２０は、平面ミラー、微小ＭＥＮＳ（Micro Electro Mechanical Systems)ミラー、ピエゾ素子、音響光学素子、電気光学素子、熱光学素子、半導体光変調素子、及びこれらの駆動部などを含む。このような第１の走査部２０を用いると、半導体レーザなどの微小発光スポットの光ビーム１０を走査することが容易となる。すなわち、第１の走査部２０により、その反射光の方向を前後、左右、上下などの方向へ変化すると、光ビーム１０を第１の平面積層体５の側面５ｃに沿って走査できる。第１の平面積層体５の第１の側面５ｃの上部及び下部近傍に、受光素子４１、４２を設けると、光ビーム１０を検知し、走査のトラッキングを行うことが可能となる。
【００１９】
光導波路５ａｋの内部に設けられる方向変換部５ｂｋは、それぞれの第１の側面５ｃｋから入射し光導波路５ａｋ内を伝搬した光ビーム１０を反射する。反射された光ビーム１０は、第１の平面積層体５の第１の主面５ｄに対して垂直方向に向かって出射する。本図において、方向変換部５ｂｋは光導波路５ａｋを４５度に切り込んだ断面からなるものとする。図１（ａ）において、第１の平面積層体５を上方からみて、方向変換部５ｂｋの中心を結んだ線がＡ−Ａ線と平行とされ、光の進行方向を表す。
【００２０】
上方（第１の平面積層体５の第１の主面５ｄに対して垂直な方向）からみて方向変換部５ｂｋは、第１の平面積層体５の第１の主面５ｄ側から第１の主面５ｄとは反対側となる第２の主面５ｅ側に近づくに従って第１の側面５ｃから次第に遠くなるか、または第１の側面５ｃに次第に近くなるように設けられる。すなわち、光の進行方向を含み第１の平面積層体５の第１の主面５ｄに垂直な断面において、方向変換部５ｂｋが階段状となるように設けられる。このようにすると、第１の主面５ｄを上方からみて光ビーム１０が光の進行方向に沿って順番に走査される。なお、図１（ｂ）に表した具体例では画素列１２が連続しているが、ドットまたはメッシュパターン状に離間した画素列１２としてもよい。その場合、光ビーム１０の径を１０μｍよりも小さくし、光導波路５ａｋの厚さが、例えば１０μｍの場合、隣り合う画素の間隔を数十μｍとすることができる。
【００２１】
なお、方向変換部５ｂｋの断面配置は、階段状に限定されない。第１の側面５ｃｋへ入射した光ビームが、光導波路５ａｋを伝搬したのち、第１の平面積層体５の第１の主面５ｄから放射可能であればよく、複数の光導波路において第１の側面５ｃからの距離が同じ位置に方向変換部５ｂがあってもよい。
【００２２】
また、画素列１２が光拡散層を有すると、光ビーム１０のコヒーレンシーを低下し、目に優しい光とすることができる。また、光ビーム１０を３原色とせず青色光または紫外光とし、かつ画素列１２が蛍光体粒子などの波長変換層を有するものとすると、光源８からの光ビーム１０は、ＲＧＢのすべてを含まなくともよい。例えば光ビーム１０を青色光とし、黄色蛍光体粒子を含む波長変換層とすると、黄色蛍光体粒子からの黄色光と青色光との混合光として白色光を得ることができる。
【００２３】
図３（ａ）〜（ｄ）は、光導波路を説明する模式図である。すなわち、図３（ａ）は光ビーム折り曲げミラーを形成する方法を説明する模式図、図３（ｂ）は上方に向かって光ビームを反射する模式図、図３（ｃ）は方向変換部５ｂの両側からの光ビームを反射する模式図、図３（ｄ）はその平面積層体の模式図、である。
である。
図３（ａ）のように、光導波路５ａは、光ビームＬｓが伝搬可能なコア部５０と、コア部５０の屈折率よりも低い屈折率を有し光ビームＬｓをコア部５０に閉じ込め可能なクラッド部５１と、を有する。また、光導波路５ａは、内部に方向変換部５ｂを有する。方向変換部５ｂは、折り曲げミラーや回折格子などとすることができるが、図示した具体例では４５度ミラー面とした。光導波路５ａの端部から導入された光ビームＬｓは、コア部５０内を伝搬し、方向変換部５ａで反射され、光導波路５ａの主面に対して垂直下方に出射する。なお、第１の平面積層体５の材質は、コア部５０をアクリル樹脂、クラッド部５１をフッ素樹脂、などとすることができる。また、ガラス系材料とすることもできる。
【００２４】
図３（ｂ）は、方向変換部５ｂが２層単位の積層ブロックの間に、方向変換部が設けられていないダミー層を有する場合を表す。このようにすると、走査部の制御性能をカバーし、目的の光導波路への入射角度がずれたとしても、主面の上の所望の領域以外への光ビームの照射を抑制することができる。
【００２５】
また、図３（ｃ）のように、方向変換部５ｂを左右対称なミラー断面とすると、両側からの光ビームＬｓを同一の側へ方向変換できる。図３（ｄ）は、この光導波路５ａの平面積層体５を表す。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｃ）は平面積層体の製造方法の工程断面図である。図４（ａ）に表したように、光ビームが同一方向に向かってそれぞれ反射され、上方からみて光の導波方向に沿って配列するように、光導波路５ａをずらしつつ積層する。本図は、光ビームを下方に出射させる場合を表す。また、図４（ｂ）は、光ビームを上方に出射させる場合を表す。
【００２７】
続いて、図４（ｃ）に表したように、光の導波方向と交差するように平面積層体５を切断し、光導波路５ａの端部をそれぞれ露出させる。第１の側面５ｃは、平面積層体５の主面に対して垂直面または、傾斜面とできる。もし、数度の傾斜面とすると光源へ向かう戻り光を低減し光源を安定に動作させることが容易となる。また、上下を反転すれば下方に光ビームを出射できる。
【００２８】
図５は回折格子が形成された１層の光導波路の模式断面図である。
ナノプリントのような微小金型を用いた工程により、２次の回折格子５ｇを作成可能である。または、印刷及びエッチングによるパターニング工程を用いても良い。回折格子５ｇにより回折を生じた光ビームＬｓは、鏡面反射層５ｒにより反射され対向する側に設けられた回折格子５ｇを通過して光ビームを放出できる。回折格子５ｇの断面形状は、２次の回折光が第１の平面積層体５の主面に対して直交する方向に方向変換されるように設定することができる。
【００２９】
図６（ａ）は光導波路の模式斜視図、図６（ｂ）は平面積層体の模式斜視図、である。
図６（ａ）のようなフィルム状の光導波路５ａを積層すると、図６（ｂ）の平面積層体５が形成される。平面積層体５は、その側面の高密度入力マトリクスへ入力され、映像インプット信号を含む光ビームが平面積層体５の主面に設けられた中密度アウトプットマトリクス（すなわち画素列に対応）に出力される空間的画素変換機構、と言うことができる。
【００３０】
図７は、第１の実施形態にかかる表示照明装置の模式平面図である。
第１の平面積層体５には、第１の側面５ｃから入射した光ビームが光導波路５ａ内を伝搬し、方向変換部５ｂにより主面に対して垂直方向に方向変換され、画素列に入射する光路が、第１の直線８１に対して平行な方向に個数ｎだけ並列に設けられる。
【００３１】
本明細書において、ｋ列目の光路とは、ｋ番目の光ビームＬｋがｋ番目の第１の側面６ｃｋに沿って走査され、光導波路５ａｇｋ（２≦ｇ≦ｑ）の端部にそれぞれ入射し、伝搬し、方向変換部５ｂｇｋ（２≦ｇ≦ｑ）により垂直方向へそれぞれ方向変換され、ｋ列面の画素列Ｐｋｇ（２≦ｇ≦ｑ）に入射するまでの個数ｑの光ビームの伝搬路を意味するものとする。
【００３２】
それぞれの光路を除く領域に低屈折率材が埋め込まれた光導波路５ａの上に（ｇ＋１）番目の光導波路５ａ、（ｇ＋１）、ｋが積層され、層数ｑの第１の平面積層体５となる。この場合、個々の光路をストライプ状に分離しないスラブ構造とすることもできる。このようにすると、積層工程が簡素になるが、光ビーム１０が横方向へ広がり、微妙な入射角の変化により入射点から遠く離間すると位置誤差を生じることもある。このため、光ビームの品質を維持するにはそれぞれの光路を分離するほうが好ましい。本図において、破線は分離されたそれぞれの光路を表すものとする。また、第１の直線８１を含み、第１の平面積層体５の主面に対して垂直な断面図は、図１（ｂ）に例示される。
【００３３】
光ビームＬｋは、独立の光源からの光ビームが第１の走査部２０によりそれぞれ走査されて第１の平面積層体５の第１の側面５ｃｋに沿ってそれぞれ導入される。光ビームＬｋは第１の直線８１上を走査され、ｋ列目の画素列に入射可能である。このようにして、図７に表すようにｎ×ｑの画素Ｐｋｇをマトリクス状に配置した２次元画像が可能となる。また、３２インチ画面の長辺を７０８ｍｍとし、画素数を２ｋとすると、画素の間隔は０．３５ｍｍとなる。さらに、５５インチ画面の長辺を１２１８ｃｍとすると、画素の間隔は０．６２ｍｍとなる。
【００３４】
図８は第２の実施形態にかかる表示照明装置の模式平面図である。
第１の平面積層体５の第１の側面５ｃｋに沿って走査する光ビームＬｋは、独立に駆動された光ビームではないものとする。すなわち、光源８からの光ビームＬｓは、第２の走査部２５により、第２の平面積層体７の第１の側面７ｃに導入され、下からｋ番目の光導波路７ａｋの方向変換部７ｂｋにより入射され上方に方向変換される。第２の平面積層体７の第１の主面７ｄに対して垂直上方に放出された光ビームは、ｋ番目の第１の走査部２３によりｋ番目の第１の平面積層体５の第１の側面５ｃｋに沿って導入される。ｋ番目の第１の走査部２３により光ビームは光導波路５ａｇｋ（２≦ｇ≦ｑ）の方向変換部５ｂｇｋ（２≦ｇ≦ｑ）により方向変換され主面５ｄから放出される。このようにして、第２の平面積層体７の光路は、上方からみて第１の直線８１に沿ったものとなる。また、第１の直線８１を含み、第１の平面積層体５の主面に対して垂直な断面図は、図１（ｂ）に例示される。
【００３５】
すなわち、第２の平面積層体７から走査されつつ放出された光ビームＬｋを、並列配置され個数ｎからなる第１の平面積層体５の光導波路５ａｇの第１の側面５ｃｋ（２≦ｋ≦ｎ）へそれぞれ導入することにより、第１の平面積層体５の上方において、ｑ×ｎの画素Ｐｋｇ上を順次走査可能となる。
【００３６】
例えば、光導波路５ａｇｋの積層間隔を光ビームＬｋのスポット径に対応して１０μｍとし、厚さ２ｃｍまで積層すると、層数を表すｑは２０００となり次世代高精細ＴＶが可能となる。ビームスポット径をより小さくすると、より薄型とすることができる。なお、積層体の厚さが２ｃｍと薄いので、収差の小さい高速走査が容易となる。また、例えば、コア部５０の厚さは５μｍ、コア部５０の幅は１０μｍとできる。
【００３７】
図９（ａ）および（ｂ）は、第３の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図である。
図９（ａ）において、平面積層体５は、端面が互いに密着するように設けられた２つの平面積層体５ｇ、５ｈを有する。光ビーム１０は、密着していない側の第１の側面に沿ってそれぞれ走査され、画素列を照射する。また、２つの平面積層体５ｇ、５ｈは、図９（ｂ）のように一体であってもよい。光導波路の長さを２倍とし、両側面から画素列を半分ずつ照射すると、全体の画素数を２倍に増やすことができる。このために、例えば次世代高精細ＴＶの規格である４ｋ×２ｋ、すなわち８００万画素に対応することが容易となる。
【００３８】
図１０は、第３の実施形態の変形例にかかる表示照明装置の模式斜視図である。
同一の光導波路の反対側の側面に対して、走査部２１により光ビームを走査し、同一の画素を照射すると画素の輝度を高めることが容易となる。また、両側面の光源８、９を交互に点灯すると、消費電力を低減し、光源８、９の温度の上昇をそれぞれ抑制できる。
【００３９】
図１１（ａ）および（ｂ）は、第４の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図である。
図１１（ａ）において、映像信号が入力されたＬＤ出力変調回路３００は、画像信号を走査部駆動制御回路４００へ向かって出力すると共に、ＬＤ出力変調信号をＬＤ出力部２００へ向かって出力する。画像信号が入力された走査部駆動制御回路４００は、光ビーム１０を第１の平面積層体５の第１の側面５ｃにそって走査するように制御信号を出力する。このために、配列された画素列の動画信号に対応した変調発光を取り出すことができる。また、図１１（ｂ）において、表示照明装置は、映像信号がＬＤ選択部３０２により分岐され、両側の走査部２０、２１を独立に走査可能とする。すなわち、ＬＤ選択部３０２は、ＬＤを同時点灯とするか、交互点灯とするか、一方を通常オフとするか、などかに応じて点灯するＬＤを選択可能である。
【００４０】
図１２は、第５の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図である。
本実施形態は、光導波路が直交するアレイフィルムを交互にクロスした平面積層体６を用いた表示照明装置である。Ｘ軸と直交する側面には、走査部２０により２次元走査された光ビームが照射される。また、Ｙ軸と直交する側面には、走査部２２により２次元走査された光ビームが照射される。同一位置の画素に照射する場合、Ｘ軸側とＹ軸側の光源を同時に照射すると輝度を高めることができる。また、１つの光源の点灯時間を低減できるので、長寿命とできる。また、クロス積層すると、同一軸方向の光導波路のコア部の間に設けるクラッド部の上下厚さ範囲が広くなり、所望の光導波路のみに光ビームを入射させ、方向変換が容易となる。さらに最大で４つの側面へ光ビームを走査することが可能であり、輝度を入射光ビームの数に応じて増減可能である。
【００４１】
なお光ビーム１０を９０度折り曲げる方向変換導波路には、フォトニック結晶からなる光導波路を用いることができる。
【００４２】
本実施形態による平面積層体は走査された微小光ビームを導波可能であり、その量産性に富む製造方法により表示照明装置を低価格とすることが可能となる。
【００４３】
第１〜第５の実施形態にかかる表示照明装置は、高精細化が容易で、かつ高い色再現性が改善される。また、発光素子による発熱を低減し、ＴＶやモニタを含む表示装置の薄型化が容易となる。また、表示部と電気駆動回路とを分離可能であり、シースルー型表示装置が容易となる。さらに、壁や天井との一体化が容易で、低消費電力を保ちつつ、調光性が改善された照明装置が可能となる。
【００４４】
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら、本発明はこれらの実施形態に限定されない。本発明を構成する光導波路、平面積層体、方向変換部、走査部、画素、光源、光ビーム、光拡散層、波長変換層、などの材質、サイズ、形状、配置、などに関して、当業者が各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４５】
５、６、７ 平面積層体、８、９ 光源、１０ 光ビーム、１２ 画素列、２０、２１、２２、２３、２５ 走査部、８１ 第１の直線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体及びその製造方法、並びに表示照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置では、２次元的に配列された多数の画素をオンまたはオフに制御するために消費電力が増大する。また、液晶表示装置では、バックライト光源を必要とするために消費電力がさらに増大する。このため、大型表示装置を実現するには消費電力を低減しかつ放熱性の改善をすることが重要となる。
【０００３】
他方、光ビームを２次元的に走査するプロジェクション型表示装置では、画素毎のオンオフ制御が不要でありかつバックライト光源も不要であるので、消費電力を低減することが容易となる。しかし、光ビームを走査するための空間が必要であり、表示装置の奥行きが増す（非特許文献１）。
【０００４】
表示装置用のバックライト光源に関する技術開示例がある（特許文献１）。この例のバックライト光源は、ＬＥＤを実装した配線基板を固定しバックパネルに取り付けた放熱プレートと、放熱プレートに取り付けたヒートパイプと、バックパネルの側方部に配置されてバックパネルとヒートパイプとによりＬＥＤから発生した熱が伝導されるヒートシンクと、冷却ファンと、を備えている。このために、多数個のＬＥＤからの発生熱を効率的に放熱し、全面にわたって温度分布の均一化及び装置の薄型化が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１６３３７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】竹田圭吾「応用物理」ｖｏｌ．７８、Ｎｏ．１１、２００９、ｐ．１０３５−１０３８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高精細画質を保ちつつ、消費電力低減及び薄型化が容易な表示照明装置、並びにこれに用いる積層体およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、光の進行方向または前記光の波長を可視光波長範囲に変化可能な変換部を有する複数の光導波路を備えた第１の平面積層体であって、前記光導波路のそれぞれの端部は、第１の側面を構成し、前記変換部は、前記端部から前記光導波路へ入射した光を前記第１の平面積層体の主面から放射可能とすることを特徴とする第１の平面積層体が提供される。
【０００９】
本発明の他の一態様によれば上記の第１の平面積層体と、前記第１の平面積層体の前記光導波路の厚さ以下の大きさを有する光ビームを放出可能とする光源と、前記光源からの前記光ビームを、前記第１の平面積層体の前記第１の側面に沿って走査可能とする第１の走査部と、前記第１の平面積層体の前記変換部の上方であり、前記第１の平面積層体の前記主面の上に設けられた画素列と、を備え、前記第１の平面積層体の前記第１の側面から入射した前記光ビームは、前記光導波路内を伝搬し、前記変換部により前記第１の平面積層体の前記主面方向に方向変換され、前記画素列に沿って走査されることを特徴とする表示照明装置が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の一態様によれば、光ビームの進行方向または前記光の波長を可視光波長範囲に変化可能な変換部を有する複数の光導波路を形成する工程と、前記光ビームが前記光導波路に対して同じ側にそれぞれ方向変換され、前記光導波路の主面から放射可能とされるように、前記光導波路をずらしつつ積層体を形成する工程と、前記積層体を前記進行方向と交差するように切断し、前記積層体の端部をそれぞれ露出させる工程と、を備えたことを特徴とする平面積層体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
高精細画質を保ちつつ、電力消費低減及び薄型化が容易な表示照明装置、並びにこれに用いる積層体およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態にかかる表示照明装置の模式図
【図２】光源の構成を表す模式斜視図
【図３】光導波路を説明する模式図
【図４】平面積層体の製造方法の工程断面図
【図５】光導波路を説明する模式図
【図６】平面積層体の模式斜視図
【図７】第１の実施形態にかかる表示照明装置の模式平面図
【図８】第２の実施形態にかかる表示照明装置の模式平面図
【図９】第３の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図
【図１０】第３の実施形態の変形例にかかる表示照明装置の模式図
【図１１】第４の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図
【図１２】第５の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は、第１の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
本実施形態は、画素が２次元的に配列された表示照明装置である。本表示照明装置は、第１の平面積層体５と、その上に設けられた画素１２と、光源８と、第１の走査部２０と、を備えている。
【００１４】
第１の平面積層体５は、層数がｑの光導波路５ａｊ（２≦ｋ≦ｑ）を備える。積層が下側からなされるものとしたとき、積層順序がｋ番目の光導波路５ａｋは、方向変換部（変換部）５ｂｋ（２≦ｋ≦ｑ）を有する。方向変換部５ｂｋは、例えば折り曲げミラーや２次の回折格子などとすることができる。図１に表した具体例では、方向変換部５ｂは光の進行方向を変化可能であるが、紫外光を含む光を可視光波長範囲へ波長変換可能とする蛍光体粒子を含む変換部を方向変換部５ｂの位置に設けたものも本発明の範囲に包含される。
【００１５】
光源８は、例えば半導体レーザ、固体レーザ、ＳＨＧ（Second Harmonic Genaration)、などとすることができ、光導波路５ａｋの１層の厚さよりも小さい径を有する光ビーム１０を放出可能である。また、光源８からの赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、を混合した白色光などを光ビームとして用いてもよい。このような白色光を用いると、色再現域ｕ’ｖ’色図上でＬＥＤ（Light Emitting Device)バックライトを用いるよりも、広い範囲にわたる色再現性を実現できる。
【００１６】
図２は、光源の構成を表す模式斜視図である。
例えば、ＲにはＩｎＧａＮ／ＧａＮ系ＬＤ（Laser Diode)５０１を用い、ＢにはＩｎＡｌＧａＰ／ＧａＡｓ系ＬＤ５０２を用いることができる。また、Ｇには、赤外ＬＤ５０３の光の２倍高調波を放出可能なＳＨＧ素子５０４を用いることができる。Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ映像信号（色信号）によって変調される。変調されたＲＧＢ信号を導波路型光カプラ６００を用いて、１本の光ファイバ７００内で結合する。例えば半導体レーザの場合、出射端面の大きさを３μｍ以下とすることは容易である。このために、光ファイバ７００からのＲＧＢ混合出力ビームを、例えば１０μｍ以下の微小スポットとできる。この光ビーム１０は光ファイバ７００の端面から出射されたのちも、光学系により１０μｍよりも小さい径に保つことは容易である。
【００１７】
光ビーム１０は、第１の走査部２０により第１の平面積層体５の第１の側面５ｃに沿って、図１の上下方向及び左右方向に２次元的に走査される。すなわち、光ビーム１０は、第１の側面５ｃを構成する光導波路５ａｋのそれぞれの側面５ｃｋ（２≦ｋ≦ｍ）へ順次導入される。
【００１８】
第１の走査部２０は、平面ミラー、微小ＭＥＮＳ（Micro Electro Mechanical Systems)ミラー、ピエゾ素子、音響光学素子、電気光学素子、熱光学素子、半導体光変調素子、及びこれらの駆動部などを含む。このような第１の走査部２０を用いると、半導体レーザなどの微小発光スポットの光ビーム１０を走査することが容易となる。すなわち、第１の走査部２０により、その反射光の方向を前後、左右、上下などの方向へ変化すると、光ビーム１０を第１の平面積層体５の側面５ｃに沿って走査できる。第１の平面積層体５の第１の側面５ｃの上部及び下部近傍に、受光素子４１、４２を設けると、光ビーム１０を検知し、走査のトラッキングを行うことが可能となる。
【００１９】
光導波路５ａｋの内部に設けられる方向変換部５ｂｋは、それぞれの第１の側面５ｃｋから入射し光導波路５ａｋ内を伝搬した光ビーム１０を反射する。反射された光ビーム１０は、第１の平面積層体５の第１の主面５ｄに対して垂直方向に向かって出射する。本図において、方向変換部５ｂｋは光導波路５ａｋを４５度に切り込んだ断面からなるものとする。図１（ａ）において、第１の平面積層体５を上方からみて、方向変換部５ｂｋの中心を結んだ線がＡ−Ａ線と平行とされ、光の進行方向を表す。
【００２０】
上方（第１の平面積層体５の第１の主面５ｄに対して垂直な方向）からみて方向変換部５ｂｋは、第１の平面積層体５の第１の主面５ｄ側から第１の主面５ｄとは反対側となる第２の主面５ｅ側に近づくに従って第１の側面５ｃから次第に遠くなるか、または第１の側面５ｃに次第に近くなるように設けられる。すなわち、光の進行方向を含み第１の平面積層体５の第１の主面５ｄに垂直な断面において、方向変換部５ｂｋが階段状となるように設けられる。このようにすると、第１の主面５ｄを上方からみて光ビーム１０が光の進行方向に沿って順番に走査される。なお、図１（ｂ）に表した具体例では画素列１２が連続しているが、ドットまたはメッシュパターン状に離間した画素列１２としてもよい。その場合、光ビーム１０の径を１０μｍよりも小さくし、光導波路５ａｋの厚さが、例えば１０μｍの場合、隣り合う画素の間隔を数十μｍとすることができる。
【００２１】
なお、方向変換部５ｂｋの断面配置は、階段状に限定されない。第１の側面５ｃｋへ入射した光ビームが、光導波路５ａｋを伝搬したのち、第１の平面積層体５の第１の主面５ｄから放射可能であればよく、複数の光導波路において第１の側面５ｃからの距離が同じ位置に方向変換部５ｂがあってもよい。
【００２２】
また、画素列１２が光拡散層を有すると、光ビーム１０のコヒーレンシーを低下し、目に優しい光とすることができる。また、光ビーム１０を３原色とせず青色光または紫外光とし、かつ画素列１２が蛍光体粒子などの波長変換層を有するものとすると、光源８からの光ビーム１０は、ＲＧＢのすべてを含まなくともよい。例えば光ビーム１０を青色光とし、黄色蛍光体粒子を含む波長変換層とすると、黄色蛍光体粒子からの黄色光と青色光との混合光として白色光を得ることができる。
【００２３】
図３（ａ）〜（ｄ）は、光導波路を説明する模式図である。すなわち、図３（ａ）は光ビーム折り曲げミラーを形成する方法を説明する模式図、図３（ｂ）は上方に向かって光ビームを反射する模式図、図３（ｃ）は方向変換部５ｂの両側からの光ビームを反射する模式図、図３（ｄ）はその平面積層体の模式図、である。
である。
図３（ａ）のように、光導波路５ａは、光ビームＬｓが伝搬可能なコア部５０と、コア部５０の屈折率よりも低い屈折率を有し光ビームＬｓをコア部５０に閉じ込め可能なクラッド部５１と、を有する。また、光導波路５ａは、内部に方向変換部５ｂを有する。方向変換部５ｂは、折り曲げミラーや回折格子などとすることができるが、図示した具体例では４５度ミラー面とした。光導波路５ａの端部から導入された光ビームＬｓは、コア部５０内を伝搬し、方向変換部５ａで反射され、光導波路５ａの主面に対して垂直下方に出射する。なお、第１の平面積層体５の材質は、コア部５０をアクリル樹脂、クラッド部５１をフッ素樹脂、などとすることができる。また、ガラス系材料とすることもできる。
【００２４】
図３（ｂ）は、方向変換部５ｂが２層単位の積層ブロックの間に、方向変換部が設けられていないダミー層を有する場合を表す。このようにすると、走査部の制御性能をカバーし、目的の光導波路への入射角度がずれたとしても、主面の上の所望の領域以外への光ビームの照射を抑制することができる。
【００２５】
また、図３（ｃ）のように、方向変換部５ｂを左右対称なミラー断面とすると、両側からの光ビームＬｓを同一の側へ方向変換できる。図３（ｄ）は、この光導波路５ａの平面積層体５を表す。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｃ）は平面積層体の製造方法の工程断面図である。図４（ａ）に表したように、光ビームが同一方向に向かってそれぞれ反射され、上方からみて光の導波方向に沿って配列するように、光導波路５ａをずらしつつ積層する。本図は、光ビームを下方に出射させる場合を表す。また、図４（ｂ）は、光ビームを上方に出射させる場合を表す。
【００２７】
続いて、図４（ｃ）に表したように、光の導波方向と交差するように平面積層体５を切断し、光導波路５ａの端部をそれぞれ露出させる。第１の側面５ｃは、平面積層体５の主面に対して垂直面または、傾斜面とできる。もし、数度の傾斜面とすると光源へ向かう戻り光を低減し光源を安定に動作させることが容易となる。また、上下を反転すれば下方に光ビームを出射できる。
【００２８】
図５は回折格子が形成された１層の光導波路の模式断面図である。
ナノプリントのような微小金型を用いた工程により、２次の回折格子５ｇを作成可能である。または、印刷及びエッチングによるパターニング工程を用いても良い。回折格子５ｇにより回折を生じた光ビームＬｓは、鏡面反射層５ｒにより反射され対向する側に設けられた回折格子５ｇを通過して光ビームを放出できる。回折格子５ｇの断面形状は、２次の回折光が第１の平面積層体５の主面に対して直交する方向に方向変換されるように設定することができる。
【００２９】
図６（ａ）は光導波路の模式斜視図、図６（ｂ）は平面積層体の模式斜視図、である。
図６（ａ）のようなフィルム状の光導波路５ａを積層すると、図６（ｂ）の平面積層体５が形成される。平面積層体５は、その側面の高密度入力マトリクスへ入力され、映像インプット信号を含む光ビームが平面積層体５の主面に設けられた中密度アウトプットマトリクス（すなわち画素列に対応）に出力される空間的画素変換機構、と言うことができる。
【００３０】
図７は、第１の実施形態にかかる表示照明装置の模式平面図である。
第１の平面積層体５には、第１の側面５ｃから入射した光ビームが光導波路５ａ内を伝搬し、方向変換部５ｂにより主面に対して垂直方向に方向変換され、画素列に入射する光路が、第１の直線８１に対して平行な方向に個数ｎだけ並列に設けられる。
【００３１】
本明細書において、ｋ列目の光路とは、ｋ番目の光ビームＬｋがｋ番目の第１の側面６ｃｋに沿って走査され、光導波路５ａｇｋ（２≦ｇ≦ｑ）の端部にそれぞれ入射し、伝搬し、方向変換部５ｂｇｋ（２≦ｇ≦ｑ）により垂直方向へそれぞれ方向変換され、ｋ列面の画素列Ｐｋｇ（２≦ｇ≦ｑ）に入射するまでの個数ｑの光ビームの伝搬路を意味するものとする。
【００３２】
それぞれの光路を除く領域に低屈折率材が埋め込まれた光導波路５ａの上に（ｇ＋１）番目の光導波路５ａ、（ｇ＋１）、ｋが積層され、層数ｑの第１の平面積層体５となる。この場合、個々の光路をストライプ状に分離しないスラブ構造とすることもできる。このようにすると、積層工程が簡素になるが、光ビーム１０が横方向へ広がり、微妙な入射角の変化により入射点から遠く離間すると位置誤差を生じることもある。このため、光ビームの品質を維持するにはそれぞれの光路を分離するほうが好ましい。本図において、破線は分離されたそれぞれの光路を表すものとする。また、第１の直線８１を含み、第１の平面積層体５の主面に対して垂直な断面図は、図１（ｂ）に例示される。
【００３３】
光ビームＬｋは、独立の光源からの光ビームが第１の走査部２０によりそれぞれ走査されて第１の平面積層体５の第１の側面５ｃｋに沿ってそれぞれ導入される。光ビームＬｋは第１の直線８１上を走査され、ｋ列目の画素列に入射可能である。このようにして、図７に表すようにｎ×ｑの画素Ｐｋｇをマトリクス状に配置した２次元画像が可能となる。また、３２インチ画面の長辺を７０８ｍｍとし、画素数を２ｋとすると、画素の間隔は０．３５ｍｍとなる。さらに、５５インチ画面の長辺を１２１８ｃｍとすると、画素の間隔は０．６２ｍｍとなる。
【００３４】
図８は第２の実施形態にかかる表示照明装置の模式平面図である。
第１の平面積層体５の第１の側面５ｃｋに沿って走査する光ビームＬｋは、独立に駆動された光ビームではないものとする。すなわち、光源８からの光ビームＬｓは、第２の走査部２５により、第２の平面積層体７の第１の側面７ｃに導入され、下からｋ番目の光導波路７ａｋの方向変換部７ｂｋにより入射され上方に方向変換される。第２の平面積層体７の第１の主面７ｄに対して垂直上方に放出された光ビームは、ｋ番目の第１の走査部２３によりｋ番目の第１の平面積層体５の第１の側面５ｃｋに沿って導入される。ｋ番目の第１の走査部２３により光ビームは光導波路５ａｇｋ（２≦ｇ≦ｑ）の方向変換部５ｂｇｋ（２≦ｇ≦ｑ）により方向変換され主面５ｄから放出される。このようにして、第２の平面積層体７の光路は、上方からみて第１の直線８１に沿ったものとなる。また、第１の直線８１を含み、第１の平面積層体５の主面に対して垂直な断面図は、図１（ｂ）に例示される。
【００３５】
すなわち、第２の平面積層体７から走査されつつ放出された光ビームＬｋを、並列配置され個数ｎからなる第１の平面積層体５の光導波路５ａｇの第１の側面５ｃｋ（２≦ｋ≦ｎ）へそれぞれ導入することにより、第１の平面積層体５の上方において、ｑ×ｎの画素Ｐｋｇ上を順次走査可能となる。
【００３６】
例えば、光導波路５ａｇｋの積層間隔を光ビームＬｋのスポット径に対応して１０μｍとし、厚さ２ｃｍまで積層すると、層数を表すｑは２０００となり次世代高精細ＴＶが可能となる。ビームスポット径をより小さくすると、より薄型とすることができる。なお、積層体の厚さが２ｃｍと薄いので、収差の小さい高速走査が容易となる。また、例えば、コア部５０の厚さは５μｍ、コア部５０の幅は１０μｍとできる。
【００３７】
図９（ａ）および（ｂ）は、第３の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図である。
図９（ａ）において、平面積層体５は、端面が互いに密着するように設けられた２つの平面積層体５ｇ、５ｈを有する。光ビーム１０は、密着していない側の第１の側面に沿ってそれぞれ走査され、画素列を照射する。また、２つの平面積層体５ｇ、５ｈは、図９（ｂ）のように一体であってもよい。光導波路の長さを２倍とし、両側面から画素列を半分ずつ照射すると、全体の画素数を２倍に増やすことができる。このために、例えば次世代高精細ＴＶの規格である４ｋ×２ｋ、すなわち８００万画素に対応することが容易となる。
【００３８】
図１０は、第３の実施形態の変形例にかかる表示照明装置の模式斜視図である。
同一の光導波路の反対側の側面に対して、走査部２１により光ビームを走査し、同一の画素を照射すると画素の輝度を高めることが容易となる。また、両側面の光源８、９を交互に点灯すると、消費電力を低減し、光源８、９の温度の上昇をそれぞれ抑制できる。
【００３９】
図１１（ａ）および（ｂ）は、第４の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図である。
図１１（ａ）において、映像信号が入力されたＬＤ出力変調回路３００は、画像信号を走査部駆動制御回路４００へ向かって出力すると共に、ＬＤ出力変調信号をＬＤ出力部２００へ向かって出力する。画像信号が入力された走査部駆動制御回路４００は、光ビーム１０を第１の平面積層体５の第１の側面５ｃにそって走査するように制御信号を出力する。このために、配列された画素列の動画信号に対応した変調発光を取り出すことができる。また、図１１（ｂ）において、表示照明装置は、映像信号がＬＤ選択部３０２により分岐され、両側の走査部２０、２１を独立に走査可能とする。すなわち、ＬＤ選択部３０２は、ＬＤを同時点灯とするか、交互点灯とするか、一方を通常オフとするか、などかに応じて点灯するＬＤを選択可能である。
【００４０】
図１２は、第５の実施形態にかかる表示照明装置の模式斜視図である。
本実施形態は、光導波路が直交するアレイフィルムを交互にクロスした平面積層体６を用いた表示照明装置である。Ｘ軸と直交する側面には、走査部２０により２次元走査された光ビームが照射される。また、Ｙ軸と直交する側面には、走査部２２により２次元走査された光ビームが照射される。同一位置の画素に照射する場合、Ｘ軸側とＹ軸側の光源を同時に照射すると輝度を高めることができる。また、１つの光源の点灯時間を低減できるので、長寿命とできる。また、クロス積層すると、同一軸方向の光導波路のコア部の間に設けるクラッド部の上下厚さ範囲が広くなり、所望の光導波路のみに光ビームを入射させ、方向変換が容易となる。さらに最大で４つの側面へ光ビームを走査することが可能であり、輝度を入射光ビームの数に応じて増減可能である。
【００４１】
なお光ビーム１０を９０度折り曲げる方向変換導波路には、フォトニック結晶からなる光導波路を用いることができる。
【００４２】
本実施形態による平面積層体は走査された微小光ビームを導波可能であり、その量産性に富む製造方法により表示照明装置を低価格とすることが可能となる。
【００４３】
第１〜第５の実施形態にかかる表示照明装置は、高精細化が容易で、かつ高い色再現性が改善される。また、発光素子による発熱を低減し、ＴＶやモニタを含む表示装置の薄型化が容易となる。また、表示部と電気駆動回路とを分離可能であり、シースルー型表示装置が容易となる。さらに、壁や天井との一体化が容易で、低消費電力を保ちつつ、調光性が改善された照明装置が可能となる。
【００４４】
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら、本発明はこれらの実施形態に限定されない。本発明を構成する光導波路、平面積層体、方向変換部、走査部、画素、光源、光ビーム、光拡散層、波長変換層、などの材質、サイズ、形状、配置、などに関して、当業者が各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４５】
５、６、７ 平面積層体、８、９ 光源、１０ 光ビーム、１２ 画素列、２０、２１、２２、２３、２５ 走査部、８１ 第１の直線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の進行方向または前記光の波長を可視光波長範囲に変化可能な変換部を有する複数の光導波路を備えた第１の平面積層体であって、
前記光導波路のそれぞれの端部は、第１の側面を構成し、
前記変換部は、前記端部から前記光導波路へ入射した光を前記第１の平面積層体の主面から放射可能とすることを特徴とする第１の平面積層体。
【請求項２】
請求項１記載の第１の平面積層体と、
前記第１の平面積層体の前記光導波路の厚さ以下の大きさを有する光ビームを放出可能とする光源と、
前記光源からの前記光ビームを、前記第１の平面積層体の前記第１の側面に沿って走査可能とする第１の走査部と、
前記第１の平面積層体の前記変換部の上方であり、前記第１の平面積層体の前記主面の上に設けられた画素列と、
を備え、
前記第１の平面積層体の前記第１の側面から入射した前記光ビームは、前記光導波路内を伝搬し、前記変換部により前記第１の平面積層体の前記主面方向に方向変換され、前記画素列に沿って走査可能とされることを特徴とする表示照明装置。
【請求項３】
前記第１の平面積層体には、前記第１の側面から入射した前記光ビームが前記光導波路内を伝搬し、前記変換部により前記第１の平面積層体の前記主面方向に方向変換され、前記画素列に入射する光路が、前記進行方向に対して平行な方向に並列に設けられ、
前記第１の走査部は、前記光ビームを前記第１の側面に沿って２次元的に走査可能とし、
前記画素列は、並列に設けられた前記光路に対応して前記第１の平面積層体にそれぞれ設けられ、前記第１の走査部によりそれぞれ走査された前記光ビームにより２次元画像表示を可能とすることを特徴とする請求項２記載の表示照明装置。
【請求項４】
光の進行方向または前記光の波長を可視光波長範囲に変化可能な変換部を有する複数の光導波路を備えた第２の平面積層体であって、前記光導波路のそれぞれの端部は第１の側面を構成し、前記変換部は前記端部から入射した光を主面から放射可能とし、前記第１の平面積層体の前記第１の側面側に配置された第２の平面積層体と、
前記光源からの前記光ビームを、前記第２の平面積層体の前記第１の側面に沿って走査可能とする第２の走査部と、
をさらに備え、
前記第１の平面積層体には、前記第１の側面から入射した前記光ビームが前記光導波路内を伝搬し、前記変換部により前記平面積層体の前記主面方向に方向変換され、前記画素列に入射する光路が、前記進行方向に対して平行な方向に並列に設けられ、
前記第２の平面積層体の前記第１の側面から入射した前記光ビームは、前記第２の平面積層体の前記光導波路内を伝搬し、前記変換部によりそれぞれ方向変換され前記第２の平面積層体の前記主面方向に走査されつつ出射し、前記第１の走査部にそれぞれ入射し、
前記画素列は、並列に設けられた前記光路に対応して前記第１の平面積層体にそれぞれ設けられ、前記第１の走査部によりそれぞれ走査された前記光ビームにより２次元画像表示を可能とすることを特徴とする請求項２記載の表示照明装置。
【請求項５】
前記画素列は、光拡散層または波長変換層を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の表示照明装置。
【請求項６】
光ビームの進行方向または前記光の波長を可視光波長範囲に変化可能な変換部を有する複数の光導波路を形成する工程と、
前記光ビームが前記光導波路に対して同じ側にそれぞれ方向変換され、前記光導波路の主面から放射可能とされるように、前記光導波路をずらしつつ積層体を形成する工程と、
前記積層体を前記進行方向と交差するように切断し、前記積層体の端部をそれぞれ露出させる工程と、
を備えたことを特徴とする平面積層体の製造方法。
【請求項１】
光の進行方向または前記光の波長を可視光波長範囲に変化可能な変換部を有する複数の光導波路を備えた第１の平面積層体であって、
前記光導波路のそれぞれの端部は、第１の側面を構成し、
前記変換部は、前記端部から前記光導波路へ入射した光を前記第１の平面積層体の主面から放射可能とすることを特徴とする第１の平面積層体。
【請求項２】
請求項１記載の第１の平面積層体と、
前記第１の平面積層体の前記光導波路の厚さ以下の大きさを有する光ビームを放出可能とする光源と、
前記光源からの前記光ビームを、前記第１の平面積層体の前記第１の側面に沿って走査可能とする第１の走査部と、
前記第１の平面積層体の前記変換部の上方であり、前記第１の平面積層体の前記主面の上に設けられた画素列と、
を備え、
前記第１の平面積層体の前記第１の側面から入射した前記光ビームは、前記光導波路内を伝搬し、前記変換部により前記第１の平面積層体の前記主面方向に方向変換され、前記画素列に沿って走査可能とされることを特徴とする表示照明装置。
【請求項３】
前記第１の平面積層体には、前記第１の側面から入射した前記光ビームが前記光導波路内を伝搬し、前記変換部により前記第１の平面積層体の前記主面方向に方向変換され、前記画素列に入射する光路が、前記進行方向に対して平行な方向に並列に設けられ、
前記第１の走査部は、前記光ビームを前記第１の側面に沿って２次元的に走査可能とし、
前記画素列は、並列に設けられた前記光路に対応して前記第１の平面積層体にそれぞれ設けられ、前記第１の走査部によりそれぞれ走査された前記光ビームにより２次元画像表示を可能とすることを特徴とする請求項２記載の表示照明装置。
【請求項４】
光の進行方向または前記光の波長を可視光波長範囲に変化可能な変換部を有する複数の光導波路を備えた第２の平面積層体であって、前記光導波路のそれぞれの端部は第１の側面を構成し、前記変換部は前記端部から入射した光を主面から放射可能とし、前記第１の平面積層体の前記第１の側面側に配置された第２の平面積層体と、
前記光源からの前記光ビームを、前記第２の平面積層体の前記第１の側面に沿って走査可能とする第２の走査部と、
をさらに備え、
前記第１の平面積層体には、前記第１の側面から入射した前記光ビームが前記光導波路内を伝搬し、前記変換部により前記平面積層体の前記主面方向に方向変換され、前記画素列に入射する光路が、前記進行方向に対して平行な方向に並列に設けられ、
前記第２の平面積層体の前記第１の側面から入射した前記光ビームは、前記第２の平面積層体の前記光導波路内を伝搬し、前記変換部によりそれぞれ方向変換され前記第２の平面積層体の前記主面方向に走査されつつ出射し、前記第１の走査部にそれぞれ入射し、
前記画素列は、並列に設けられた前記光路に対応して前記第１の平面積層体にそれぞれ設けられ、前記第１の走査部によりそれぞれ走査された前記光ビームにより２次元画像表示を可能とすることを特徴とする請求項２記載の表示照明装置。
【請求項５】
前記画素列は、光拡散層または波長変換層を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の表示照明装置。
【請求項６】
光ビームの進行方向または前記光の波長を可視光波長範囲に変化可能な変換部を有する複数の光導波路を形成する工程と、
前記光ビームが前記光導波路に対して同じ側にそれぞれ方向変換され、前記光導波路の主面から放射可能とされるように、前記光導波路をずらしつつ積層体を形成する工程と、
前記積層体を前記進行方向と交差するように切断し、前記積層体の端部をそれぞれ露出させる工程と、
を備えたことを特徴とする平面積層体の製造方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１８０３８０（Ｐ２０１１−１８０３８０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４４５５５（Ｐ２０１０−４４５５５）
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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