表示装置、光導波シート、及び光導波シートの製造方法
【課題】 大型の光導波路製造装置を必要とすることなく、薄型でさらに軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置を提供する。
【解決手段】 実質的に主面に沿って配列されるように複数の光導波路が形成された複数の光導波シート３と、複数の光導波シート３が厚み方向から見て各々の光導波路の延在方向が実質的に揃うように該厚み方向に配置されて形成された光導波シート積層体４と、光導波シート積層体４の光導波路の延在方向における一方の端面からなり、画像光が入射する入光端面５ａと、各光導波シート３が互いに離隔された、光導波シート積層体４の光導波路の延在方向における他方の端面からなり、前記入射した画像光が出射する出光端面６ａと、光導波シート積層体５の出光端面６ａから出射する画像光の画像を表示する画像表示部８と、を備えている。
【解決手段】 実質的に主面に沿って配列されるように複数の光導波路が形成された複数の光導波シート３と、複数の光導波シート３が厚み方向から見て各々の光導波路の延在方向が実質的に揃うように該厚み方向に配置されて形成された光導波シート積層体４と、光導波シート積層体４の光導波路の延在方向における一方の端面からなり、画像光が入射する入光端面５ａと、各光導波シート３が互いに離隔された、光導波シート積層体４の光導波路の延在方向における他方の端面からなり、前記入射した画像光が出射する出光端面６ａと、光導波シート積層体５の出光端面６ａから出射する画像光の画像を表示する画像表示部８と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を拡大して表示する表示装置に関し、特に、光導波路を用い、その一方の端部から画像光を入力し他方の端部においてこの画像光による画像を拡大して表示する拡大光学ディスプレイである表示装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示情報や画像情報を表示する表示装置には、主にフラットパネルディスプレイと呼ばれる液晶モニターなどの等倍型表示装置と、背面投影型液晶テレビなどの拡大投影型表示装置とがある。等倍型表示装置はディスプレイの厚みを薄く出来、設置に必要なスペースが少なくて済むという利点を有するが、大きな画面、例えば３０インチ以上のサイズの画面を得ようとする場合、大型製造装置の必要性や大型部材の取り扱いにくさ、歩留まりの悪さなどからコストが高くなってしまう欠点がある。一方、拡大投影型表示装置は、５０インチ以上の大きな表示サイズを等倍型表示装置に比べ安価に提供できる利点があるが、ディスプレイの厚みを等倍型と同じように薄くすることは光学系が大きくなって難しく、設置に必要なスペースが広くなってしまう欠点がある。
【０００３】
ところで、表示や画像を拡大して表示する表示装置に関し、特に多数の光ファイバを集束固定した光ファイバ束（光ファイバ集合体）を用いて、一方の端部から表示や画像を入力し他方の端部でこれを拡大して表示する拡大光学ディスプレイである表示装置が知られている。この拡大光学ディスプレイは、光ファイバ束の両端面側に夫々位置する各光ファイバ間の相対的位置関係が均等になるように各光ファイバをその間隔を調整して整列させる一方で、光ファイバ束の一方の端面を構成する各光ファイバの間隔を疎に、他方の端面を構成する各光ファイバの間隔を密に束ねた構成を備えている。この拡大光学ディスプレイは、両面テープ等でシート状に固定した光ファイバ（光ファイバシート）を多層状に積層して光ファイバ束とし、光ファイバ束の一端面を密に集束させてプロジェクターからの光の結像面とし、かつ光ファイバ間の間隔を広く配置した他端面を出力側とした構成を備え、従来の上記拡大投影型表示装置よりも、薄型で大画面の表示装置を実現した製品として商品化されている。
【０００４】
従来、拡大光学ディスプレイである表示装置として、光ファイバ束又は光導波路を有する膜体の積層体によって構成された光導波路集積体の一端が光導波路に対して垂直面からなる入光端面で、他端が傾斜して切断された傾斜端面からなる拡大表示面とすることにより、表示情報を拡大して表示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１の技術においては、光ファイバ束の一端を光ファイバの光軸に対して垂直面からなる入光端面とし、他端を光ファイバの光軸に対し傾斜して切断した傾斜端面からなる拡大表示面としている。
【０００６】
また、上記従来の表示装置における光ファイバ束の入光端面と出射端面において、光ファイバを１：１対応で配列させる具体的な光ファイバ束の集束方法として、光ファイバ束の光ファイバ間隔を所望のピッチにて一列に整列し固定する光ファイバ束の集束装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
図８はこの特許文献２に記載された表示装置における光ファイバの集束装置の構成を示す斜視概念図である。図８に示すように、この光ファイバの集束装置６５においては、光ファイバ供給手段６０と光ファイバ保持手段６１との間の光ファイバＦの相互間のピッチを両面テープ等で一定の広いピッチにて保持し、このシート状の光ファイバ束（光ファイバシート）Ｆｓの一部に相当する各光ファイバＦを集束部材６２の外周の螺旋溝６３に嵌合させ、集束部材６２を一方向に回転させることにより、最終的に各光ファイバを螺旋溝６３の溝ピッチに合致したピッチにて集束させる。
【０００８】
特許文献１による他の構成例として、光導波路を用いて拡大表示する構成が記載されている。
【０００９】
図９はこの特許文献１の他の構成例としての表示装置における光導波路部を示す平面概念図である。図９に示すように、この表示装置では、光導波路部７４において、薄膜上又は厚膜７０内に光導波路７１を作製した膜体７０を積層して光導波路積層体を形成して表示面Ｓを構成し、その拡大部７７において光導波路７１自体を拡大して作製し、光導波路７１相互間をスペーサ７２とすることにより、スペーサを使用することなく入光面７３から入射された画像が表示面Ｓで拡大表示される。
【特許文献１】特開昭５９−１３９０８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７０４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の技術によれば、垂直面からなる入光端面と他端を傾斜して切断した傾斜端面とを有する光ファイバ束を用いた場合、画素に対応した光ファイバをそれぞれ束ねる必要があり、大画面化かつ高精細化したとき、取り扱うその光ファイバの本数が膨大となり、表示装置として奥行きが厚く、かつ重量が重くなるという大きな問題がある。
【００１１】
また、特許文献２の技術によれば、光ファイバ束の光ファイバ間隔を所望のピッチにて集束させ保持する光ファイバ束の集束装置では、１：１対応で光ファイバを所望のピッチで配列し集束し保持することはできるが、大画面高精細の表示装置の場合には光ファイバの本数が増大し、その増大した本数の光ファイバ集合体を集束配列させることは困難であるという問題がある。
【００１２】
また、上述の特許文献１の他の構成例では、光導波路積層体を用いて、複数の光導波路自体を薄膜又は厚膜内に互いの間隔を拡大するように形成する場合、大画面高精細の表示装置の拡大部を製造するための大型の光導波路製造装置が必要となって、光導波路積層体自体の製造コストが高くなり、その結果、表示装置が高価になるという大きな問題がある。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、大型の光導波路製造装置を必要とすることなく、薄型でさらに軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、実質的に主面に沿って配列されるように複数の光導波路が形成された複数の光導波シートと、前記複数の光導波シートが厚み方向から見て各々の前記光導波路の延在方向が実質的に揃うように該厚み方向に配置されて形成された光導波シート積層体と、前記光導波シート積層体の前記光導波路の延在方向における一方の端面からなり、画像光が入射する入光端面と、各光導波シートが互いに離隔された、前記光導波シート積層体の前記光導波路の延在方向における他方の端面からなり、前記入射した画像光が出射する出光端面と、前記光導波シート積層体の前記出光端面から出射する前記画像光の画像を表示する画像表示部と、を備えている。このような構成とすると、光導波シートを積層することにより表示装置の主要部である光導波シート積層体を製造できるので、大型の光導波路製造装置は不要である。また、表示装置の主要部が薄型で軽量の光導波シートの積層体で構成されているので、薄型でさらに軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置を得ることができる。
【００１５】
前記光導波シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、前記複数の中実領域が前記複数の導波路の導波部を構成し、前記複数の格子溝が前記複数の導波路の反射部を構成していてもよい。このような構成とすると、光導波シートが空間である格子溝を有するので、この格子溝が存在する分、光導波シートがさらに軽くて薄くなり、その積層体である光導波シート積層体はさらに軽くなる。その結果、さらに薄型で軽量の拡大光学ディスプレイである大画面高精細の表示装置を得ることができる。
【００１６】
前記光導波シートの前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成されていてもよい。
【００１７】
前記光導波シートの前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲のみを定めるように形成されていてもよい。
【００１８】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、隣り合う前記光導波シートの間にスペーサが挟まれるようにして前記複数の光導波シート及び複数の前記スペーサが積層されて形成され、それにより、前記光導波シートが互いに離隔されており、前記スペーサは前記光導波シートの前記導波部に接触していて、前記導波部より小さい屈折率を有していてもよい。このような構成とすると、光導波シートの導波部が格子溝と屈折率の小さいスペーサとに囲まれるので、この導波部に光を閉じ込めてこれを伝搬させることができる。
【００１９】
前記複数の格子溝が、前記導波シートの双方の主面に該導波シートの厚み方向から見て重なり合うように形成されていてもよい。このような構成とすると、導波部の光伝搬特性をさらに向上させ、かつ光導波シートをさらに軽量化することができる。
【００２０】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、隣り合う前記光導波シートの間にスペーサが挟まれるようにして前記複数の光導波シート及び複数の前記スペーサが積層されて形成され、それにより、前記光導波シートが互いに離隔されていてもよい。このような構成とすると、スペーサの厚みを適宜選択することにより、隣り合う光導波シートがスペーサによって画素ピッチ間隔で保持されるので、正確な画像の画像光を拡大して出光端面から出射し、これを画像表示部に表示することができる。
【００２１】
前記スペーサはシートで構成され、該シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成されていてもよい。このような構成とすると、スペーサを格子溝の分、軽量化することができる。
【００２２】
前記複数の格子溝が、前記スペーサを構成する前記シートの双方の主面に該シートの厚み方向から見て重なり合うように形成されていてもよい。このような構成とすると、スペーサをさらに軽量化することができる。
【００２３】
前記光導波シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成され、前記複数の中実領域が前記複数の導波路の導波部を構成し、前記複数の格子溝が前記複数の導波路の反射部を構成しており、前記スペーサの複数の格子溝が、前記光導波シートの前記複数の格子溝と合わさって複数の格子孔を形成するようにして、前記複数の光導波シートと前記スペーサとが積層されていてもよい。このような構成とすると、格子孔が光導波路の反射部として機能するので、光導波シートの導波部において光をさらに効率よく伝搬させることができる。
【００２４】
前記スペーサはプラスチックシートで構成されていてもよい。
【００２５】
前記入光端面における各光導波シートの各導波路の相対的位置と前記出光端面における各光導波シートの各導波路の相対的位置とが対応していてもよい。このような構成とすると、入光端面に入射した画像光の画像を正確に拡大した画像の画像光を出光端面から出射することができる。
【００２６】
前記光導波シート積層体の前記出光端面は、前記光導波シートの厚み方向から見て前記導波路の光軸に対し傾斜するように形成されていてもよい。このような構成とすると、出光端面が導波路の光軸に対し傾斜する分、画像光をより拡大して出光端面から出射することができる。
【００２７】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、前記複数の光導波シートが集束されて形成されていてもよい。このような構成とすると、入光端面に小さな画像の画像光を入射させて、画像表示部に大きな画像を表示することができる。
【００２８】
前記光導波シートはプラスチックシートで構成されていてもよい。
【００２９】
前記格子溝の中に前記光導波シートの前記導波部の屈折率より小さい屈折率を有する材料が充填されていてもよい。このような構成とすると、光導波シートの光導波路を好適に伝搬可能な光の波長を調整することができる。
【００３０】
表示装置は、前記光導波シート積層体の入光端面に入射させる画像を形成する画像形成部を備えていてもよい。
【００３１】
また、本発明に係る光導波シートは、主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも前記格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、それにより、各導波部が各前記中実領域で構成されかつ各反射部が前記複数の格子溝で構成された複数の導波路が実質的に主面に沿って配列されている。このような構成とすると、この光導波シートを用いて、大型の光導波路製造装置を必要とすることなく、薄型でさらに軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置を構築することができる。
【００３２】
前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成されていてもよい。
【００３３】
前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲のみを定めるように形成されていてもよい。
【００３４】
また、本発明に係る光導波シートの製造方法は、主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも前記格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、それにより、各導波部が各前記中実領域で構成されかつ各反射部が前記複数の格子溝で構成された複数の導波路が実質的に主面に沿って配列された光導波シートの製造方法であって、移形加工により前記光導波シートを製造する。ここで、移形加工とは、加工結果物の表面形状と凹凸が逆の表面形状が形成された加工部材を用い、加工材料にこの加工部材の表面形状と凹凸が逆の表面形状を形成する加工をいう。移形加工としては、例えば、ロール成形加工、鋳型加工、プレス加工等が挙げられる。このような構成とすると、光導波シートを簡単に低コストで製造することができる。
【００３５】
前記移形加工として、前記光導波シートの断面形状に相当する断面形状の間隙を有するように各々の周面が形成されかつ互いの間隔が調整された一対の成形ローラの間を、一定の厚みを有するシートを通過させ、それにより、通過後のシートからなる前記光導波シートを得てもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は以上に説明した構成を有し、大型の光導波路製造装置を必要とすることなく、薄型でさらに軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置を提供できるとう効果を奏する。
【００３７】
また、光導波シートを簡単に低コストで製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
（実施の形態１）
［構成］
図１は本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を概念的に示す斜視図、図２は図１の表示装置における光導波シート積層体の出光端部を拡大して示す斜視図である。なお、図２では、光導波シートが長手方向に圧縮して描かれている。
【００３９】
図１に示すように、表示装置１は、複数の光導波シート３を有している。各光導波シート３は、ここでは一定の幅及び一定の厚みを有する帯状に形成されている。光導波シートには、複数の導波路２が、該光導波シート３の長手方向に沿いかつ該光導波シーとの幅方向に並ぶように形成されている。そして、この複数の光導波シート３が厚み方向に積層されて光導波シート積層体４を形成している。この光導波シート積層体４の一方の端部（以下、出光端部という）６は、各光導波シート３が離隔手段によって互いに離隔するように配置されている。具体的には、この出光端部６においては、隣り合う光導波シート３の間に離隔手段としてのスペーサ１０が配設されている。この出光端部６では、複数の光導波シート３と複数のスペーサ１０とが平面視において（光導波シート３の厚み方向から見て）重なり合うように整列されて積層され、かつスペーサ１０により支持されてこの積層された形状が保持されている。スペーサ１０は、一定の厚みを有していて、隣り合う光導波シート３の間に介在して積層された複数の光導波シート３の全体形状を保持できればよく、隣り合う光導波シート３の間に介在する数及び形状は問わない。スペーサ１０は、ここでは、光導波シート３の約１０倍の厚みを有し、かつ光導波シート積層体４の光出射端部６における光導波シート３の形状と同じ平面形状を有する板状に形成され、隣り合う光導波シート３の間に１枚ずつ挿入されている。そして、出光端部６の端面(以下、出光端面という)６ａは平面視において光導波シート３の導波路２の光軸（光導波シートの長手方向）に対し斜めに形成されている。
【００４０】
一方、光導波シート積層体４の他端部（以下、入光端部という）５は集束手段６１によって集束されている。具体的には、入光端部５においては、複数の光導波シート３が集束手段としての枠状の結束部材６１によって側縁（幅方向の端）を揃えて互いに接して積層されるようにして、互いに固定されている。この入光端部５の端面（以下、入光端面という）５ａは、平面視において導波路２の光軸に垂直に形成されている。このように、結束部材６１によって光導波シート積層体４の入光端部５の形状が保持されることによって、入光端面５ａにおける各光導波シート３の各導波路２の相対位置と、出光端面６ａにおける各光導波シート３の各導波路２の相対位置とが対応するものとなり、入光端面５ａに入射する画像光の画像が、出光端面６ａから出射される画像光の画像として正確に再現される。また、入光端部５においては光導波シート関積層体４が集束されかつ入光端面５ａが平面視において導波路２に垂直に形成されているのに対し、出光端部６においては光導波シート積層体４が離隔されかつ出光端面６ａが平面視において導波路２に斜めに形成されているので、出光端面６ａから出射される画像光の画像が、入光端面５ａに入射する画像光の画像を拡大したものとなる。
【００４１】
また、表示装置１は、光導波シート積層体４の入光端部５に入射させる画像光の画像を形成する画像形成部７と、光導波シート積層体４の出光端面６ａから出射された画像光の画像を表示する表示部８とを有している。画像形成部７は、画像装置部９及び画像形成光学系（図示せず）などにより構成されている。画像装置部９はカラー画像又は白黒画像表示が可能であり、具体的には、液晶ディスプレイ、ディジタルマイクロミラー装置、ベクトルスキャナー、ラスタースキャナー、ＦＥＤ、ＣＲＴ、ＰＤＰなどで構成されている。画像形成光学系（図示省略）は、画像装置部９と光導波シート積層体４の入光端部５とを効率よく光結合するようにこれらの間に配設されている。具体的には、レンズ、ミラー、導光体などで構成され、画像装置部９からの画像光を縮小、拡大、集束、あるいは光伝搬して入光端部５に入射させる。これにより、画像装置部９で表示（形成）された画像の画像光が画像形成光学系を介して入光端部５に入射する。
【００４２】
表示部８は、光導波シート積層体４の出光端面６ａに配設され、出光端面６ａから出射された光を広角度で拡散させる光拡散板８ａを備えている。これにより、出光端面６ａから出射された画像光が光拡散板８ａで拡散され、それにより、光拡散板８ａにこの画像光の画像が表示される。
【００４３】
次に、光導波シート積層体４の構造について詳しく説明する。
【００４４】
以下では、表示装置１が、例えば、１００インチ（約１２００ｍｍ×約２２００ｍｍ）の大画面を有するハイビジョン規格の大画面高精細表示装置である場合について説明する。ハイビジョン高精細表示装置は９：１６の画面有効比を有し、かつ１０８０×１９２０の総画素数（縦画素数が１０８０、横画素数が１９２０）を有している。
【００４５】
図２に示すように、光導波シート積層体４においては、出光端面６ａに露出する各光導波シート３の導波路２が画面の各画素を構成している。従って、光導波シート３が、その幅方向に配列された、横画素数Ｈに対応する１９２０本の光導波路２有し、かつこの光導波シート３が縦画素数Ｖに対応するように１０８０枚積層されている。そして、光導波シート積層体４の出光端部６では、隣り合う光導波シート３の間に厚さＤが約１ｍｍのプラスチックシートからなるスペーサ１０が挟まれている。このスペーサ１０により、出光端面６ａにおける縦方向の画素ピッチが規定されている。これにより、出光端面６ａが、画素が縦方向に正確に配置されたものとなり、入光端面５ａ（図１参照）に入射した画像光を正確に出射して表示部８にその正確な画像を拡大表示させることができる。なお、光導波シート積層体４の出光端面６ａに露出するスペーサ１０の端面の一部は黒色材料を含んで形成されることが好ましい。そのように構成すると、ブラックストライプを有する高コントラストの表示装置を形成することができる。
【００４６】
一方、出光端面６ａにおける横方向の画素ピッチは各光導波シート３の導波路２の配列ピッチによって定められている。
【００４７】
次に、光導波シート３の構造を詳細に説明する。
【００４８】
図３は光導波シートの構成を示す図であって、図２のIII-III線断面を示す斜視断面図である。
【００４９】
図３に示すように、光導波シート３はフォトニック結晶構造ファイバの基本構造を有している。
【００５０】
フォトニック結晶構造ファイバは、光を伝搬させるコア部を囲むクラッド部に同一径の格子孔を規則的に複数本平行に設けることにより、格子孔を設けていないコア部に所定波長の光を伝搬させることができる光ファイバとして知られている。
【００５１】
光導波シート３の導波路２は導波部３１と反射部３２とで構成されている。そして、複数の導波路２が反射部３２において接続されるようにして幅方向に配列されて光導波シート３が形成されている。
【００５２】
反射部３２は、同一形状でかつ規則的に配列された複数の第１の格子溝３３ａと同一形状でかつ規則的に配列された複数の第２の格子溝３４ａとで構成されている。ここで、格子溝とは、ある平面内に一定のピッチで互いに平行に延びる複数の溝をいう。
【００５３】
光導波シート３は一定の厚みｔを有している。この光導波シート３の幅方向に一定の間隔を置いて光導波シート３の長手方向に延びるように４本の第１の格子溝３３ａ（以下、第１の格子溝セット３３という）が形成されている。この第１の格子溝セット３３では、第１の格子溝３３ａが光導波シート３の双方の主面（上面及び下面）にそれぞれ一対ずつ形成されている。一方の主面に形成された一対の第１の格子溝３３ａと、他方の主面に形成された一対の第１の格子溝３３ａとは、双方の対間で各々の第１の格子溝３３ａが平面視において重なり合いかつ双方の対が互いに近接するように形成されている。第１の格子溝３３ａは、Ｕ字状の断面形状を有し、底部が直径ｄの半円形に形成され、かつ深さＤ１に形成されている。従って第１の格子溝３３ａの幅はｄである。同じ主面に形成された一対の第１の格子溝３３ａのピッチはΛ（ラムダ）である。
【００５４】
そして、光導波シート３の第１の格子溝セット３３の間の部分に４本の第２の格子溝３４ａ（以下第２の格子溝セット３４という）が該光導波シート３の長手方向に延びるように形成されている。この第２の格子溝セット３４では、第２の格子溝３４ａが光導波シート３の双方の主面にそれぞれ一対ずつ形成されている。一方の主面に形成された一対の第２の格子溝３４ａと、他方の主面に形成された一対の第２の格子溝３４ａとは、双方の対間で各々の第２の格子溝３４ａが平面視において重なり合いかつ双方の対が互いに離隔するように形成されている。第２の格子溝３４ａは、直径ｄの半円状の断面形状を有している。従って第２の格子溝３４ａの幅はｄであり、その深さはＤ２＝ｄ／２である。同じ主面に形成された一対の第２の格子溝３４ａのピッチはΛである。つまり、第２の格子溝３４ａは、第１の格子溝３３ａとは深さが異なるだけである。格子溝３３ａ，３４ａは導波部３１に入射した光を反射して導波部３１を伝搬させるという機能を有するが、この光を反射するという機能上はその幅ｄが重要であり、その深さＤ１、Ｄ２は重要ではない。ここでは光導波シート３の構造を説明する便宜上、第１の格子溝３３ａと第２の格子溝３４ａとを区別したが、機能上、これらは同じ格子溝である。また、第１及び第２の格子溝３３ａ，３４ａは空である（何も充填されていない）。
【００５５】
そして、２つの第１の格子溝セット３３とその間に位置する１つの第２の格子溝セット３４の２対の第２の格子溝３４ａとに囲まれるようにして中実領域（中身の詰まった領域：二点鎖線で囲まれた領域）が形成されている。この中実領域は、換言すれば、２つの第１の格子溝セット３３によって光導波シート３の幅方向における範囲が定められ、第２の格子溝セット３４の２対の第２の格子溝３４ａによって光導波シート３の厚み方向における範囲が定められている。この中実領域が導波部３１を構成している。導波部３１のピッチはＰである。
【００５６】
従って、このように構成された光導波シート３では、導波路２がフォトニック結晶構造ファイバに相当し、導波部３１がフォトニック結晶構造ファイバのコア部に相当し、反射部３２がフォトニック結晶構造ファイバのクラッド部に相当する。
【００５７】
本実施の形態は、上述のように、このフォトニック結晶構造ファイバのクラッド部に形成される格子孔の幅（直径）をｄ、ピッチ（格子間隔）をΛとしたとき、これらで決まる零分散波長（λ）とｄ及びΛとの関係が、Λ／λ＝３、ｄ／Λ＝0.６３となる場合を例示している。
【００５８】
光導波シート３をさらに詳しく説明する。
【００５９】
図３において、本実施の形態では、光導波シート３は光学プラスチックファイバ材料から成り、ｔ＝約１０μｍの厚さを有している。光学プラスチックファイバ材料としては、非結晶性の含フッ素重合体材料や後述する材料を使用することができる。第１及び第２の格子溝３３a，３４aは、共に、ｄ＝１．１μｍの幅及びΛ＝１．６５μｍのピッチを有している。これにより、フォトニック結晶構造ファイバと同様に、可視光の緑〜赤色の０．５５〜０．６８μｍの波長の光を伝搬させることができる。また、同様に、第１及び第２の格子溝３３a，３４aの幅ｄ及びピッチΛの値を変えることによって、青色以上の波長の光である０．４３〜０．５５μｍの光を伝搬させるようにすることもできる。
このように、光導波シート３は、フォトニック結晶構造ファイバの構造を有する複数の光導波路２がその幅方向に連結されてシート状に一体的に配列されるようにして形成されている。光導波シート３には、ここでは、光導波路２（正確には導波部３１）がＰ＝約１０μｍのピッチで横画素数１９２０に相当する１９２０本形成されている。なお、光導波路２は１つのシートに形成されることが望ましいが、製法に応じて光導波路２を個別の小シートに形成しても構わない。
【００６０】
この光導波シート３を積層してなる光導波シート積層体４は、従来の光ファイバ束よりさらに軽量でしなやかである。光導波シート積層体４は、入光端部５及び出光端部６にそれぞれ位置する光導波路２間の相対的位置関係が均等になるように、各光導波路２の導波部３１及び反射部３２の第１及び第２の格子溝３３ａ，３４ａは、入光端部５と出光端部６との間で位置合わせされる。これにより、入光端部５における各光導波シート３の各光導波路２と光出射端部６における各光導波シート３の各光導波路２との縦方向及び横方向における位置が相互に対応するように配置されるので、光導波シート積層体４の入光端部５に画像光を入射させ、光出射端部６から画像光を出射して、画像表示部８において正確な画像を拡大表示することができる。
［製造方法］
次に、以上のように構成された表示装置１の製造方法を説明する。
【００６１】
図４は、図１の表示装置の光導波シート３の製造方法を示す図であって、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のIVB-IVB断面を示す断面図である。
【００６２】
光導波シート３を製造するために、ロール成形機が用いられる。図４（ａ）に示すように、このロール成形機は加熱可能でかつ平行に配置された一対の成形ローラ５１を有し、図示されない駆動手段によってこの一対の成形ローラ５１が互いに反対方向に回転させられる。図４（ｂ）に示すように、一対の成形ローラ５１は、その間隙が図３に示す光導波シート３の断面形状に対応する断面形状を有するように、その周面５２５２が形成されかつその間隔が調整されている。具体的には、各成形ローラ５１の円筒状の周面には、光導波シート３の第１の格子溝３３ａに対応する逆Ｕ字状の断面形状を有する一対の第１の凸部５２ａが間隔を置いて形成されている。第１の凸部５２ａは、成形ローラ５１の周方向に環状に形成されている。この一対の第１の凸部５２ａの間に、光導波シート３の第２の格子溝３４ａに対応する半円状の断面形状を有する一対の第２の凸部５２ｂが形成されている。第２の凸部５２ｂは、成形ローラ５１の周方向に環状に形成されている。第２の凸部５２ｂは、第１の凸部５２ａより低く形成されている。
【００６３】
そして、図４（ａ）に示すように、厚さｔが約１０μｍの光学プラスチック材料からなるシート３０を用意し、この一対の成形ローラ５１をシート３０のガラス転移温度付近に加熱するとともに加圧しながら互いに反対方向に回転させる。次いで、この一対の成形ローラ５１の間にシート３０を一定の速度で送り込み、該一対のローラ５１の反対側から引き出しながら冷却する。すると、図４（ｂ）に示すように、送り込まれたシート３０が、一対の成形ローラ５１の間隙に対応する断面を有するように加熱変形されて引き出され、この引き出されたシートからなる光学シート３が得られる。
【００６４】
その後、図１及び図２に示すように、光導波シート３とプラスチックシートからなるスペーサ１０とを交互に所定枚数積層して光導波シート積層体４を形成する。
【００６５】
次いで、光導波シート積層体４の一方の端部を集束して結束部材６１で結束し、この一方の端部を、平面視において光導波シート３の長手方向に対し垂直に切断して入光端面５ａを形成する。また、光導波シート積層体４の他方の端を、平面視において光導波シート３の長手方向に対し斜めに切断して出光端面６ａを形成する。これにより、光導波シート積層体４において、前記一方の端部が入光端部５を構成し、前記他方の端部が出光端部６を構成する。
【００６６】
次いで、画像形成部７を所定の位置に配設する。
【００６７】
シート３０を形成する光学プラスチックファイバ材料としては、実質的にＣ−Ｈ結合を有しない非結晶性の含フッ素重合体の他、伝搬光に対して透明な重合体を用いることができる。
【００６８】
この伝搬光に対して透明な重合体として、以下のモノマーを以下の重合開始剤などを用いて重合させて得られる重合体を用いることができる。
【００６９】
すなわち、モノマーとしては、例えば、メタクリル酸メチル（以下、「ＭＭＡ」という）、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｉ−プロピル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル（以下、「３ＦＭＡ」という）、メタクリル酸テトラフルオロプロピル、メタクリル酸１，１−ジハイドロパーフルオロプロピル、メタクリル酸１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロブチル、メタクリル酸２−パーフルオロオクチルエチル、メタクリル酸１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロピル、２−フルオロアクリル酸メチル、２−フルオロアクリル酸テトラフルオロプロピル、２−フルオロアクリル酸２，２−ビス（トリフルオロメチル）プロピル、２−フルオロアクリル酸１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロピル、２−フルオロアクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル、２−フルオロアクリル酸１，１−ジハイドロパーフルオロプロピル、２−フルオロアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、２−フルオロアクリル酸ノナフルオロｔ−ブチル、スチレン、置換スチレン又はこれらの混合物などが用いられる。
【００７０】
重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、アゾビスイソブチロニトリル、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドなどを用いることができ、また、連鎖移動剤としては、例えばｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ラウリルメルカプタン等のメルカプタン系の連鎖移動剤が用いられる。
【００７１】
これらにより上記モノマーが重合されて上述の重合体が得られる。
［動作］
次に、以上のように構成された表示装置１の動作を説明する。
【００７２】
図１において、画像装置部９の画像形成部７が所要の画像を形成すると、この画像の画像光が図示されない画像形成光学系を介して光導波シート積層体４の入光端部５の入光端面５ａに入射する。この入光端面５ａに入射した画像光は、各光導波シート３の各光導波路２を伝搬して、出光端部６の出光端面６ａから出射される。この際、入光端面５ａのサイズに対する出光端面６ａのサイズの倍率に応じて前記入射した画像光の画像が拡大され、出光端面６ａからこの拡大された画像の画像光が出射される。そして、この画像光が光拡散板８ａで拡散されて、光拡散板８ａに上述の拡大された画像が表示される。
【００７３】
次に、本実施の形態の実施例を説明する。
【実施例１】
【００７４】
図３に示すように、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）からなる厚さ約１０μｍのプラスチックシートの両面にピッチΛが１．６５μｍで幅ｄが１．１μｍの第１の格子溝３３ａ及び第２の格子溝３４ａを設けて光導波シート３を形成した。光導波シート３には、フォトニック結晶構造ファイバに相当する光導波路２が形成され、波長０．５５〜０．６８μｍの光が伝搬したことが確認された。
【００７５】
この光導波シート３は、図１乃至図３に示すように、光導波路２を約１０μｍのピッチＰで横画素数に相当する１９２０本有するように形成した。そして、この光導波シート３を、厚さ約１ｍｍのスペーサ１０を間に挟んで縦画素数に相当する１０８０枚積層し、それにより、光導波シート積層体４を形成した。そして、光導波シート積層体４の一方の端部を集束し、導波路２の光軸（導波部３１の光軸）に対して垂直に切断して入光端面５ａ及び入光端部５を形成した。また、光導波シート積層体４の他端を導波路２の光軸に対して斜めに切断して出光端面６ａ及び出光端部６を形成した。このようにして、縦横が約１２００ｍｍ×約２２００ｍｍの画像表示部８を有する大画面高精細の表示装置を製造した。
【００７６】
そして、画像形成部７から画像光を入光端面５ａに入射したところ、この画像光が、光導波シート積層体４の各光導波路２の各導波部３１を伝搬し、出光端面６ａから出射され、画像表示部８で拡大表示された。
【実施例２】
【００７７】
図４（ａ）において、成形ローラ５１の周面に、第１の凸部５２ａ及び第２の凸部５２ｂを、共に、１．１μｍの幅及び１．６５μｍのピッチを有するように形成した。そして、ガラス転移温度Ｔｇが１０５℃のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）からなる厚さ約１０μｍのシート３０を、所定の間隙を有するよう調整した一対の成形ローラ５１の間に送り込んだ。成形ローラ５１の加熱温度は約１０５℃とした。その結果、冷却しながら引き出したシート３０の両面には、幅ｄが１．１μｍ、ピッチΛが１．６５μｍの第１の格子溝３３ａ及び第２の格子溝３４ａが、図３に示すような態様で形成されており、このようにして光導波シート３を得た。なお、この光導波シート３では、光導波路２がピッチ約１０μｍで形成されていた。そして、このようにして得た光導波シート３を実施例１と同様に用いて表示装置を作製したところ、実施例１と同様の効果が得られた。
［効果］
実施例１において作製された１００インチの大画面ハイビジョン高精細の表示装置は、その奥行が約１００ｍｍでかつ重量が約１５ｋｇであった。一方、比較のために作製した、光ファイバ束を使用した１００インチ画面の従来の表示装置は、奥行きが約６００ｍｍでかつ重量が約６００ｋｇであった。このことから、本実施の形態によって、薄型で軽量の拡大光学ディスプレイからなる表示装置が得られたことが明らかである。
【００７８】
このように、本実施の形態の表示装置においては、表示装置を構成する光導波シート３が、光伝搬させる導波部３１を囲む反射部３２に格子溝３３ａ，３４ａが規則的に複数本形成されたフォトニック結晶構造ファイバの構造を有する光導波路２が複数シート状に配列されるようにして形成されているので、画像光を入光面から出光面まで伝搬する媒体である光導波シート３が軽くて薄くなり、少なくともその積層体である光導波シート積層体４はさらに軽くなるので、薄型で軽量の拡大光学ディスプレイである大画面高精細の表示装置を得ることができる。
【００７９】
また、本実施の形態の光導波シートの製造方法によれば、光導波シート３の断面形状に対応する周面形状及び相互の間隙を有する一対の成形ローラに、一定の厚みを有するシートを通すことにより、光導波シート３を形成するので、光導波シート３及び光導波シート積層体４を安価に製造することができる。その結果、薄型で軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置１を低コストで製造することができる。
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を概念的に示す斜視図である。図５において、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００８０】
図５に示すように、本実施の形態では、光導波シート積層体４の入光端部５が集束されずに結束部材６１によって結束されている。すなわち、入光端部５においても、隣り合う光導波シート３の間にスペーサ１０を挟むようにして、複数の光導波シート３と複数のスペーサ１０とが積層されている。入光端面５ａは、実施の形態１と同様に、平面視において光導波シート３の導波路２（図２参照）の光軸に垂直に形成されている。また、入光端面５ａに対向するように光反射板４１０が配置され、画像形成部７からその断面積が拡張する（拡大する）ビームの画像光が出射され、この画像光が光反射板４１０で反射されて入光端面５ａに入射するように、図示されない画像形成光学系が構成されている。
【００８１】
このように構成された表示装置１では、画像形成部７から光反射板４１０を介して入光端面５ａに向けて画像光が投射され、入光端面５ａに入射した画像光が、光導波シート積層体４の各光導波シート３の各光導波路２の中を伝搬して出光端面６ａから出射される。
【００８２】
従って、この表示装置１では、光導波シート積層体４の集束されない入光端面５ａに画像光を拡大して入射させ、光導波路２の光軸に傾斜して入光端面５ａより広い面積を有する出光端面６ａから画像光をさらに拡大して出射するので、画像光を効率よく拡大できる薄型で軽量の表示装置を得ることができる。
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３に係る表示装置の光導波シート積層体の構成を概念的に示す部分拡大断面図である。図６において、図３と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００８３】
本実施の形態は、以下の点が実施の形態２と相違し、その他の点は実施の形態２と同様である。
【００８４】
すなわち、本実施の形態では、光導波シート積層体４において、光導波シート３が導波路２の反射部３２として第１の格子溝３３ａのみを有していて、図３の第２の格子溝３４ａを有していない。従って、導波路２の導波部３１を構成する中実領域（二点鎖線で囲われた領域）は、光導波シート３の幅方向における範囲のみが第１の格子溝セット３３で定められ、光導波シート３の厚み方向における範囲は格子溝ではなく光導波シート３の双方の主面で定められている。しかし、スペーサ１０が光導波シート３の双方の主面に接していて、ひいては導波部３１に接しており、しかもこのスペーサ１０がこの導波部３１より小さい屈折率を有している。従って、導波部３１は、第１の格子溝セット３３と該導波部３１より小さい屈折率を有するスペーサ１０とに囲まれているので、効率よく光を閉じ込めてこれを伝搬させることができる。
【００８５】
具体的には、光導波シート３は、光学プラスチックファイバ材料から成り、ｔ＝約１０μｍの厚さを有している。光導波シート３には、光導波路２が約１０μｍのピッチＰで少なくとも横画素数１９２０に相当する１９２０本形成されている。スペーサ１０は約１ｍｍのプラスチックシートで構成され、具体的には、例えば旭硝子（株）の商品名サイトップやｄｕｐｏｎｔ社の商品名テフロン（登録商標）ＡＦといった非晶質フッ素樹脂材料からなるフィルムなどで構成されている。これにより、スペーサ１０の屈折率が光導波シート３の導波部３１の屈折率より小さくなる。
【００８６】
このような構成としても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、光導波シート３では、導波部３１の、光導波シート３の厚み方向において格子溝が形成されていないので、光導波シート３の構造を簡素化することができる。
【００８７】
なお、上記では、スペーサ１０全体が、光導波シート３の導波部３１より小さい屈折率を有する材料で構成されているが、スペーサ１０を、例えば、厚さ約１ｍｍのプラスチックシートと、このプラスチックシートの両面に貼られた、光導波シート３の導波部３１より小さい屈折率を有する厚さ約１０μｍのプラスチックフィルムとで構成してもよい。
（実施の形態４）
図７は本発明の実施の形態４に係る表示装置の光導波シート積層体の構成を概念的に示す図であって、図７（ａ）はスペーサの構成を示す部分拡大断面図、図７（ｂ）は光導波シートの両側にスペーサが積層された状態を示す部分拡大断面図である。図７において図３と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００８８】
図７（ａ）において、本実施の形態では、光導波シート積層体４において、格子溝３５が形成されたスペーサ１０が用いられている。その他の点は、実施の形態１と同様である。
【００８９】
具体的には、光導波シート３は、実施の形態１と同じものが用いられている。そして、スペーサ１０は厚みｔ’の光学プラスチックファイバ材料からなるプラスチックシートで構成され、その両面に格子溝３５が形成されている。一方の主面に形成された格子溝３５の群と、他方の主面に形成された格子溝３５の群とは、双方の群間で各々の格子溝が平面視において重なり合いかつ双方の群が互いに近接するように形成されている。
【００９０】
格子溝３５は、光導波シート３の第１の格子溝３３ａ及び第２の格子溝３４ａと同じ幅及びピッチを有し、かつ同様の形状を有するように形成されている。すなわち、格子溝３５は、Ｕ字状の断面形状を有し、底部が直径ｄの半円形に形成され、かつ所定の深さに形成されている。従って格子溝３５の幅はｄであり、また、ピッチはΛである。
【００９１】
図７（ｂ）に示すように、このスペーサ１０が、その格子溝３５が光導波シート３の第１の格子溝３３ａ及び第２の格子溝３４ａと平面視において重なり合うようにして、光導波シート３に重ねられている。これにより、光導波シート３の第１の格子溝３３ａ及び第２の格子溝３４ａとスペーサ１０の格子溝３５とが合わさって（合体して）格子孔３５を形成している。
【００９２】
次に、スペーサ１０の製造方法を説明する。
【００９３】
スペーサ１０を製造するには、図４（ａ）に示すロール成形機が用いられる。そして、光導波シート３と同様にしてスペーサ１０が製造される。
【００９４】
すなわち、一対の成形ローラ５１は、その間隙が図７（ａ）に示すスペーサ１０の断面形状に対応する断面形状を有するように、その周面５２５２が形成されかつその間隔が調整されている。具体的には、各成形ローラ５１の円筒状の周面５２には、スペーサ１０の格子溝３５に対応する逆Ｕ字状の断面形状を有する凸部がピッチＰ（ここではΛ）で所定の本数形成されている。この凸部は、成形ローラ５１の周方向に環状に形成されていて、幅ｄを有している。
【００９５】
そして、一定厚の光学プラスチック材料からなるシートを用意し、この一対の成形ローラ５１をこのシートのガラス転移温度付近に加熱するとともに加圧しながら互いに反対方向に回転させ、この一対の成形ローラ５１の間にこのシートを一定の速度で送り込み、該一対のローラ５１の反対側から引き出しながら冷却する。これにより、図７（ａ）に示すスペーサ１０が得られる。
【００９６】
以上のように構成された表示装置においては、光導波シート積層体４の格子孔３５が、ファトニック結晶構造ファイバの構造を有する導波路２の導波部３１の反射部３２として、導波部３１の光伝搬特性をさらに向上させる。
【００９７】
また、スペーサ１０に格子溝３５が形成されているので、光導波シート積層体４を、薄くさらにしなやかにかつ軽量化することができる。その結果、この光導波シート積層体４を用いた表示装置を、薄型でさらに軽量な表示装置とすることができる。
【００９８】
なお、上記では、格子溝３５が形成されたスペーサ１０を光導波シート３の間に１枚挟んだが、スペーサ１０を２枚以上挟んでもよい。
【００９９】
なお、実施の形態１乃至４において、格子溝の幅、ピッチを変えることにより、フォトニック結晶構造ファイバの構造を変え、光導波路２やスペーサ１０としての光学特性を変えることができる。
【０１００】
また、実施の形態１乃至４では、格子溝を同一幅かつ同一ピッチで形成したが、各光導波シートにおいて、色画素単位毎に格子溝の幅及びピッチを部分的に変えることにより、各色画素に対応する導波路２をその伝搬させる光の波長に最適になるように設計することが可能である。
【０１０１】
また、実施の形態１乃至４において、光導波シート３又はスペーサ１０の格子溝の中は空であったが、この格子溝の中に導波部３１の屈折率より小さい屈折率を有する光学材料が充填されていてもよい。このような導波部３１の屈折率より小さい屈折率を有する光学材料として、例えば旭硝子（株）の商品名サイトップやｄｕｐｏｎｔ社の商品名テフロン（登録商標）ＡＦといった非晶質フッ素樹脂材料を使用することができる。このような構成とすることにより、光導波シート３は、反射部３２に導波部３１の屈折率より小さい屈折率を有する光学材料が充填された格子溝が形成されたフォトニック結晶構造ファイバの構造を有する光導波路２が配列されたものとなるので、伝搬させる光波長を調整することができる。
【０１０２】
また、実施の形態１の表示装置の製造方法において、光導波シート３の第１及び第２の格子溝３３ａ，３４ａの中に導波部３１の屈折率より小さい屈折率を有する光学材料を充填する工程を含んでいてもよい。
【０１０３】
また、実施の形態１乃至４において、ハイビジョン大画面高精細の表示装置として、光導波シート３の枚数、光導波路２の本数、そのピッチ、スペーサ１０厚さなどの数値を挙げたが、これらは例示であり、他の画面を有する表示装置において上記数値を適宜変えてもよいことは言うまでもない。
【０１０４】
また、実施の形態１乃至４において、光導波シート３に形成される格子溝の幅、ピッチなどの値は、伝搬波長を決める為の設計事項であり、所望の値で設計することができる。例えば、これらを、カラー画像が形成できる赤色、緑色、及び青色の三色の光を伝搬させる各値で変えて設計することができる。
【０１０５】
また、実施の形態２の光導波シート３を製造するには、図４（ａ）のロール成形機において、一対の成形ローラ５１の間隙が図６に示す光導波シート３の断面形状に対応する断面形状となるように、一対の成形ローラ５１の周面形状を形成しかつその間隙を調整すればよい。同様に、一対の成形ローラ５１の周面形状を形成しかつその間隙を調整することにより、任意の断面形状の光導波シート３又はスペーサ１０を製造することができる。
【０１０６】
また、実施の形態１及び４では、光導波シート３又はスペーサ１０をロール成形加工により製造したが、これを他の移形加工、例えば、鋳型加工、プレス加工等で製造してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の表示装置は、従来よりもさらに薄型で軽量の拡大光学ディスプレイである表示装置として有用である。例えば、ＰＤＰや液晶ディスプレイでは実現が困難な１００インチを超えるような大画面高精細で薄型で軽量の表示装置を製造し使用するＡＶ機器産業、映像機器産業、大画面広告宣伝機器産業その他の産業分野に利用することができ、その産業上の利用可能性は非常に広く且つ大きい。
【０１０８】
また、本発明の光導波シートは、薄型で軽量の拡大光学ディスプレイである表示装置等に用いられる光導波部材として有用である。
【０１０９】
また、本発明の光導波シートの製造方法は、薄型で軽量の拡大光学ディスプレイである表示装置等に用いられる光導波シートの製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を概念的に示す斜視図である。
【図２】図１の表示装置における光導波シート積層体の出光端部を拡大して示す斜視図である。
【図３】光導波シートの構成を示す図であって、図２のIII-III線断面を示す斜視断面図である。
【図４】図１の表示装置の光導波シート３の製造方法を示す図であって、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のIVB-IVB断面を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を概念的に示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る表示装置の光導波シート積層体の構成を概念的に示す部分拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る表示装置の光導波シート積層体の構成を概念的に示す図であって、図７（ａ）はスペーサの構成を示す部分拡大断面図、図７（ｂ）は光導波シートの両側にスペーサが積層された状態を示す部分拡大断面図である。
【図８】従来の表示装置における光ファイバの集束装置の構成を示す斜視概念図である。
【図９】従来の表示装置における光導波路部を示す平面概念図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 表示装置
２ 光導波路
３ 光導波シート
４ 光導波シート積層体
５ 入光端部
５ａ 入光端面
６ 出光端部
６ａ 出光端面
７ 画像形成部
８ 画像表示部
８ａ 拡散板
９ 画像装置部
１０ スペーサ
３０ シート
３１ 導波部
３２ 反射部
３３ 第１の格子溝セット
３３ａ 第１の格子溝
３４ 第２の格子溝セット
３４ａ 第２の格子溝
４３ 格子孔
５１ 成形ローラ
５２ 周面
５２ａ 第１の凸部
５２ｂ 第２の凸部
６１ 結束部材
４１０ 光反射板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を拡大して表示する表示装置に関し、特に、光導波路を用い、その一方の端部から画像光を入力し他方の端部においてこの画像光による画像を拡大して表示する拡大光学ディスプレイである表示装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示情報や画像情報を表示する表示装置には、主にフラットパネルディスプレイと呼ばれる液晶モニターなどの等倍型表示装置と、背面投影型液晶テレビなどの拡大投影型表示装置とがある。等倍型表示装置はディスプレイの厚みを薄く出来、設置に必要なスペースが少なくて済むという利点を有するが、大きな画面、例えば３０インチ以上のサイズの画面を得ようとする場合、大型製造装置の必要性や大型部材の取り扱いにくさ、歩留まりの悪さなどからコストが高くなってしまう欠点がある。一方、拡大投影型表示装置は、５０インチ以上の大きな表示サイズを等倍型表示装置に比べ安価に提供できる利点があるが、ディスプレイの厚みを等倍型と同じように薄くすることは光学系が大きくなって難しく、設置に必要なスペースが広くなってしまう欠点がある。
【０００３】
ところで、表示や画像を拡大して表示する表示装置に関し、特に多数の光ファイバを集束固定した光ファイバ束（光ファイバ集合体）を用いて、一方の端部から表示や画像を入力し他方の端部でこれを拡大して表示する拡大光学ディスプレイである表示装置が知られている。この拡大光学ディスプレイは、光ファイバ束の両端面側に夫々位置する各光ファイバ間の相対的位置関係が均等になるように各光ファイバをその間隔を調整して整列させる一方で、光ファイバ束の一方の端面を構成する各光ファイバの間隔を疎に、他方の端面を構成する各光ファイバの間隔を密に束ねた構成を備えている。この拡大光学ディスプレイは、両面テープ等でシート状に固定した光ファイバ（光ファイバシート）を多層状に積層して光ファイバ束とし、光ファイバ束の一端面を密に集束させてプロジェクターからの光の結像面とし、かつ光ファイバ間の間隔を広く配置した他端面を出力側とした構成を備え、従来の上記拡大投影型表示装置よりも、薄型で大画面の表示装置を実現した製品として商品化されている。
【０００４】
従来、拡大光学ディスプレイである表示装置として、光ファイバ束又は光導波路を有する膜体の積層体によって構成された光導波路集積体の一端が光導波路に対して垂直面からなる入光端面で、他端が傾斜して切断された傾斜端面からなる拡大表示面とすることにより、表示情報を拡大して表示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１の技術においては、光ファイバ束の一端を光ファイバの光軸に対して垂直面からなる入光端面とし、他端を光ファイバの光軸に対し傾斜して切断した傾斜端面からなる拡大表示面としている。
【０００６】
また、上記従来の表示装置における光ファイバ束の入光端面と出射端面において、光ファイバを１：１対応で配列させる具体的な光ファイバ束の集束方法として、光ファイバ束の光ファイバ間隔を所望のピッチにて一列に整列し固定する光ファイバ束の集束装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
図８はこの特許文献２に記載された表示装置における光ファイバの集束装置の構成を示す斜視概念図である。図８に示すように、この光ファイバの集束装置６５においては、光ファイバ供給手段６０と光ファイバ保持手段６１との間の光ファイバＦの相互間のピッチを両面テープ等で一定の広いピッチにて保持し、このシート状の光ファイバ束（光ファイバシート）Ｆｓの一部に相当する各光ファイバＦを集束部材６２の外周の螺旋溝６３に嵌合させ、集束部材６２を一方向に回転させることにより、最終的に各光ファイバを螺旋溝６３の溝ピッチに合致したピッチにて集束させる。
【０００８】
特許文献１による他の構成例として、光導波路を用いて拡大表示する構成が記載されている。
【０００９】
図９はこの特許文献１の他の構成例としての表示装置における光導波路部を示す平面概念図である。図９に示すように、この表示装置では、光導波路部７４において、薄膜上又は厚膜７０内に光導波路７１を作製した膜体７０を積層して光導波路積層体を形成して表示面Ｓを構成し、その拡大部７７において光導波路７１自体を拡大して作製し、光導波路７１相互間をスペーサ７２とすることにより、スペーサを使用することなく入光面７３から入射された画像が表示面Ｓで拡大表示される。
【特許文献１】特開昭５９−１３９０８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７０４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の技術によれば、垂直面からなる入光端面と他端を傾斜して切断した傾斜端面とを有する光ファイバ束を用いた場合、画素に対応した光ファイバをそれぞれ束ねる必要があり、大画面化かつ高精細化したとき、取り扱うその光ファイバの本数が膨大となり、表示装置として奥行きが厚く、かつ重量が重くなるという大きな問題がある。
【００１１】
また、特許文献２の技術によれば、光ファイバ束の光ファイバ間隔を所望のピッチにて集束させ保持する光ファイバ束の集束装置では、１：１対応で光ファイバを所望のピッチで配列し集束し保持することはできるが、大画面高精細の表示装置の場合には光ファイバの本数が増大し、その増大した本数の光ファイバ集合体を集束配列させることは困難であるという問題がある。
【００１２】
また、上述の特許文献１の他の構成例では、光導波路積層体を用いて、複数の光導波路自体を薄膜又は厚膜内に互いの間隔を拡大するように形成する場合、大画面高精細の表示装置の拡大部を製造するための大型の光導波路製造装置が必要となって、光導波路積層体自体の製造コストが高くなり、その結果、表示装置が高価になるという大きな問題がある。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、大型の光導波路製造装置を必要とすることなく、薄型でさらに軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、実質的に主面に沿って配列されるように複数の光導波路が形成された複数の光導波シートと、前記複数の光導波シートが厚み方向から見て各々の前記光導波路の延在方向が実質的に揃うように該厚み方向に配置されて形成された光導波シート積層体と、前記光導波シート積層体の前記光導波路の延在方向における一方の端面からなり、画像光が入射する入光端面と、各光導波シートが互いに離隔された、前記光導波シート積層体の前記光導波路の延在方向における他方の端面からなり、前記入射した画像光が出射する出光端面と、前記光導波シート積層体の前記出光端面から出射する前記画像光の画像を表示する画像表示部と、を備えている。このような構成とすると、光導波シートを積層することにより表示装置の主要部である光導波シート積層体を製造できるので、大型の光導波路製造装置は不要である。また、表示装置の主要部が薄型で軽量の光導波シートの積層体で構成されているので、薄型でさらに軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置を得ることができる。
【００１５】
前記光導波シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、前記複数の中実領域が前記複数の導波路の導波部を構成し、前記複数の格子溝が前記複数の導波路の反射部を構成していてもよい。このような構成とすると、光導波シートが空間である格子溝を有するので、この格子溝が存在する分、光導波シートがさらに軽くて薄くなり、その積層体である光導波シート積層体はさらに軽くなる。その結果、さらに薄型で軽量の拡大光学ディスプレイである大画面高精細の表示装置を得ることができる。
【００１６】
前記光導波シートの前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成されていてもよい。
【００１７】
前記光導波シートの前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲のみを定めるように形成されていてもよい。
【００１８】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、隣り合う前記光導波シートの間にスペーサが挟まれるようにして前記複数の光導波シート及び複数の前記スペーサが積層されて形成され、それにより、前記光導波シートが互いに離隔されており、前記スペーサは前記光導波シートの前記導波部に接触していて、前記導波部より小さい屈折率を有していてもよい。このような構成とすると、光導波シートの導波部が格子溝と屈折率の小さいスペーサとに囲まれるので、この導波部に光を閉じ込めてこれを伝搬させることができる。
【００１９】
前記複数の格子溝が、前記導波シートの双方の主面に該導波シートの厚み方向から見て重なり合うように形成されていてもよい。このような構成とすると、導波部の光伝搬特性をさらに向上させ、かつ光導波シートをさらに軽量化することができる。
【００２０】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、隣り合う前記光導波シートの間にスペーサが挟まれるようにして前記複数の光導波シート及び複数の前記スペーサが積層されて形成され、それにより、前記光導波シートが互いに離隔されていてもよい。このような構成とすると、スペーサの厚みを適宜選択することにより、隣り合う光導波シートがスペーサによって画素ピッチ間隔で保持されるので、正確な画像の画像光を拡大して出光端面から出射し、これを画像表示部に表示することができる。
【００２１】
前記スペーサはシートで構成され、該シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成されていてもよい。このような構成とすると、スペーサを格子溝の分、軽量化することができる。
【００２２】
前記複数の格子溝が、前記スペーサを構成する前記シートの双方の主面に該シートの厚み方向から見て重なり合うように形成されていてもよい。このような構成とすると、スペーサをさらに軽量化することができる。
【００２３】
前記光導波シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成され、前記複数の中実領域が前記複数の導波路の導波部を構成し、前記複数の格子溝が前記複数の導波路の反射部を構成しており、前記スペーサの複数の格子溝が、前記光導波シートの前記複数の格子溝と合わさって複数の格子孔を形成するようにして、前記複数の光導波シートと前記スペーサとが積層されていてもよい。このような構成とすると、格子孔が光導波路の反射部として機能するので、光導波シートの導波部において光をさらに効率よく伝搬させることができる。
【００２４】
前記スペーサはプラスチックシートで構成されていてもよい。
【００２５】
前記入光端面における各光導波シートの各導波路の相対的位置と前記出光端面における各光導波シートの各導波路の相対的位置とが対応していてもよい。このような構成とすると、入光端面に入射した画像光の画像を正確に拡大した画像の画像光を出光端面から出射することができる。
【００２６】
前記光導波シート積層体の前記出光端面は、前記光導波シートの厚み方向から見て前記導波路の光軸に対し傾斜するように形成されていてもよい。このような構成とすると、出光端面が導波路の光軸に対し傾斜する分、画像光をより拡大して出光端面から出射することができる。
【００２７】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、前記複数の光導波シートが集束されて形成されていてもよい。このような構成とすると、入光端面に小さな画像の画像光を入射させて、画像表示部に大きな画像を表示することができる。
【００２８】
前記光導波シートはプラスチックシートで構成されていてもよい。
【００２９】
前記格子溝の中に前記光導波シートの前記導波部の屈折率より小さい屈折率を有する材料が充填されていてもよい。このような構成とすると、光導波シートの光導波路を好適に伝搬可能な光の波長を調整することができる。
【００３０】
表示装置は、前記光導波シート積層体の入光端面に入射させる画像を形成する画像形成部を備えていてもよい。
【００３１】
また、本発明に係る光導波シートは、主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも前記格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、それにより、各導波部が各前記中実領域で構成されかつ各反射部が前記複数の格子溝で構成された複数の導波路が実質的に主面に沿って配列されている。このような構成とすると、この光導波シートを用いて、大型の光導波路製造装置を必要とすることなく、薄型でさらに軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置を構築することができる。
【００３２】
前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成されていてもよい。
【００３３】
前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲のみを定めるように形成されていてもよい。
【００３４】
また、本発明に係る光導波シートの製造方法は、主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも前記格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、それにより、各導波部が各前記中実領域で構成されかつ各反射部が前記複数の格子溝で構成された複数の導波路が実質的に主面に沿って配列された光導波シートの製造方法であって、移形加工により前記光導波シートを製造する。ここで、移形加工とは、加工結果物の表面形状と凹凸が逆の表面形状が形成された加工部材を用い、加工材料にこの加工部材の表面形状と凹凸が逆の表面形状を形成する加工をいう。移形加工としては、例えば、ロール成形加工、鋳型加工、プレス加工等が挙げられる。このような構成とすると、光導波シートを簡単に低コストで製造することができる。
【００３５】
前記移形加工として、前記光導波シートの断面形状に相当する断面形状の間隙を有するように各々の周面が形成されかつ互いの間隔が調整された一対の成形ローラの間を、一定の厚みを有するシートを通過させ、それにより、通過後のシートからなる前記光導波シートを得てもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は以上に説明した構成を有し、大型の光導波路製造装置を必要とすることなく、薄型でさらに軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置を提供できるとう効果を奏する。
【００３７】
また、光導波シートを簡単に低コストで製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
（実施の形態１）
［構成］
図１は本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を概念的に示す斜視図、図２は図１の表示装置における光導波シート積層体の出光端部を拡大して示す斜視図である。なお、図２では、光導波シートが長手方向に圧縮して描かれている。
【００３９】
図１に示すように、表示装置１は、複数の光導波シート３を有している。各光導波シート３は、ここでは一定の幅及び一定の厚みを有する帯状に形成されている。光導波シートには、複数の導波路２が、該光導波シート３の長手方向に沿いかつ該光導波シーとの幅方向に並ぶように形成されている。そして、この複数の光導波シート３が厚み方向に積層されて光導波シート積層体４を形成している。この光導波シート積層体４の一方の端部（以下、出光端部という）６は、各光導波シート３が離隔手段によって互いに離隔するように配置されている。具体的には、この出光端部６においては、隣り合う光導波シート３の間に離隔手段としてのスペーサ１０が配設されている。この出光端部６では、複数の光導波シート３と複数のスペーサ１０とが平面視において（光導波シート３の厚み方向から見て）重なり合うように整列されて積層され、かつスペーサ１０により支持されてこの積層された形状が保持されている。スペーサ１０は、一定の厚みを有していて、隣り合う光導波シート３の間に介在して積層された複数の光導波シート３の全体形状を保持できればよく、隣り合う光導波シート３の間に介在する数及び形状は問わない。スペーサ１０は、ここでは、光導波シート３の約１０倍の厚みを有し、かつ光導波シート積層体４の光出射端部６における光導波シート３の形状と同じ平面形状を有する板状に形成され、隣り合う光導波シート３の間に１枚ずつ挿入されている。そして、出光端部６の端面(以下、出光端面という)６ａは平面視において光導波シート３の導波路２の光軸（光導波シートの長手方向）に対し斜めに形成されている。
【００４０】
一方、光導波シート積層体４の他端部（以下、入光端部という）５は集束手段６１によって集束されている。具体的には、入光端部５においては、複数の光導波シート３が集束手段としての枠状の結束部材６１によって側縁（幅方向の端）を揃えて互いに接して積層されるようにして、互いに固定されている。この入光端部５の端面（以下、入光端面という）５ａは、平面視において導波路２の光軸に垂直に形成されている。このように、結束部材６１によって光導波シート積層体４の入光端部５の形状が保持されることによって、入光端面５ａにおける各光導波シート３の各導波路２の相対位置と、出光端面６ａにおける各光導波シート３の各導波路２の相対位置とが対応するものとなり、入光端面５ａに入射する画像光の画像が、出光端面６ａから出射される画像光の画像として正確に再現される。また、入光端部５においては光導波シート関積層体４が集束されかつ入光端面５ａが平面視において導波路２に垂直に形成されているのに対し、出光端部６においては光導波シート積層体４が離隔されかつ出光端面６ａが平面視において導波路２に斜めに形成されているので、出光端面６ａから出射される画像光の画像が、入光端面５ａに入射する画像光の画像を拡大したものとなる。
【００４１】
また、表示装置１は、光導波シート積層体４の入光端部５に入射させる画像光の画像を形成する画像形成部７と、光導波シート積層体４の出光端面６ａから出射された画像光の画像を表示する表示部８とを有している。画像形成部７は、画像装置部９及び画像形成光学系（図示せず）などにより構成されている。画像装置部９はカラー画像又は白黒画像表示が可能であり、具体的には、液晶ディスプレイ、ディジタルマイクロミラー装置、ベクトルスキャナー、ラスタースキャナー、ＦＥＤ、ＣＲＴ、ＰＤＰなどで構成されている。画像形成光学系（図示省略）は、画像装置部９と光導波シート積層体４の入光端部５とを効率よく光結合するようにこれらの間に配設されている。具体的には、レンズ、ミラー、導光体などで構成され、画像装置部９からの画像光を縮小、拡大、集束、あるいは光伝搬して入光端部５に入射させる。これにより、画像装置部９で表示（形成）された画像の画像光が画像形成光学系を介して入光端部５に入射する。
【００４２】
表示部８は、光導波シート積層体４の出光端面６ａに配設され、出光端面６ａから出射された光を広角度で拡散させる光拡散板８ａを備えている。これにより、出光端面６ａから出射された画像光が光拡散板８ａで拡散され、それにより、光拡散板８ａにこの画像光の画像が表示される。
【００４３】
次に、光導波シート積層体４の構造について詳しく説明する。
【００４４】
以下では、表示装置１が、例えば、１００インチ（約１２００ｍｍ×約２２００ｍｍ）の大画面を有するハイビジョン規格の大画面高精細表示装置である場合について説明する。ハイビジョン高精細表示装置は９：１６の画面有効比を有し、かつ１０８０×１９２０の総画素数（縦画素数が１０８０、横画素数が１９２０）を有している。
【００４５】
図２に示すように、光導波シート積層体４においては、出光端面６ａに露出する各光導波シート３の導波路２が画面の各画素を構成している。従って、光導波シート３が、その幅方向に配列された、横画素数Ｈに対応する１９２０本の光導波路２有し、かつこの光導波シート３が縦画素数Ｖに対応するように１０８０枚積層されている。そして、光導波シート積層体４の出光端部６では、隣り合う光導波シート３の間に厚さＤが約１ｍｍのプラスチックシートからなるスペーサ１０が挟まれている。このスペーサ１０により、出光端面６ａにおける縦方向の画素ピッチが規定されている。これにより、出光端面６ａが、画素が縦方向に正確に配置されたものとなり、入光端面５ａ（図１参照）に入射した画像光を正確に出射して表示部８にその正確な画像を拡大表示させることができる。なお、光導波シート積層体４の出光端面６ａに露出するスペーサ１０の端面の一部は黒色材料を含んで形成されることが好ましい。そのように構成すると、ブラックストライプを有する高コントラストの表示装置を形成することができる。
【００４６】
一方、出光端面６ａにおける横方向の画素ピッチは各光導波シート３の導波路２の配列ピッチによって定められている。
【００４７】
次に、光導波シート３の構造を詳細に説明する。
【００４８】
図３は光導波シートの構成を示す図であって、図２のIII-III線断面を示す斜視断面図である。
【００４９】
図３に示すように、光導波シート３はフォトニック結晶構造ファイバの基本構造を有している。
【００５０】
フォトニック結晶構造ファイバは、光を伝搬させるコア部を囲むクラッド部に同一径の格子孔を規則的に複数本平行に設けることにより、格子孔を設けていないコア部に所定波長の光を伝搬させることができる光ファイバとして知られている。
【００５１】
光導波シート３の導波路２は導波部３１と反射部３２とで構成されている。そして、複数の導波路２が反射部３２において接続されるようにして幅方向に配列されて光導波シート３が形成されている。
【００５２】
反射部３２は、同一形状でかつ規則的に配列された複数の第１の格子溝３３ａと同一形状でかつ規則的に配列された複数の第２の格子溝３４ａとで構成されている。ここで、格子溝とは、ある平面内に一定のピッチで互いに平行に延びる複数の溝をいう。
【００５３】
光導波シート３は一定の厚みｔを有している。この光導波シート３の幅方向に一定の間隔を置いて光導波シート３の長手方向に延びるように４本の第１の格子溝３３ａ（以下、第１の格子溝セット３３という）が形成されている。この第１の格子溝セット３３では、第１の格子溝３３ａが光導波シート３の双方の主面（上面及び下面）にそれぞれ一対ずつ形成されている。一方の主面に形成された一対の第１の格子溝３３ａと、他方の主面に形成された一対の第１の格子溝３３ａとは、双方の対間で各々の第１の格子溝３３ａが平面視において重なり合いかつ双方の対が互いに近接するように形成されている。第１の格子溝３３ａは、Ｕ字状の断面形状を有し、底部が直径ｄの半円形に形成され、かつ深さＤ１に形成されている。従って第１の格子溝３３ａの幅はｄである。同じ主面に形成された一対の第１の格子溝３３ａのピッチはΛ（ラムダ）である。
【００５４】
そして、光導波シート３の第１の格子溝セット３３の間の部分に４本の第２の格子溝３４ａ（以下第２の格子溝セット３４という）が該光導波シート３の長手方向に延びるように形成されている。この第２の格子溝セット３４では、第２の格子溝３４ａが光導波シート３の双方の主面にそれぞれ一対ずつ形成されている。一方の主面に形成された一対の第２の格子溝３４ａと、他方の主面に形成された一対の第２の格子溝３４ａとは、双方の対間で各々の第２の格子溝３４ａが平面視において重なり合いかつ双方の対が互いに離隔するように形成されている。第２の格子溝３４ａは、直径ｄの半円状の断面形状を有している。従って第２の格子溝３４ａの幅はｄであり、その深さはＤ２＝ｄ／２である。同じ主面に形成された一対の第２の格子溝３４ａのピッチはΛである。つまり、第２の格子溝３４ａは、第１の格子溝３３ａとは深さが異なるだけである。格子溝３３ａ，３４ａは導波部３１に入射した光を反射して導波部３１を伝搬させるという機能を有するが、この光を反射するという機能上はその幅ｄが重要であり、その深さＤ１、Ｄ２は重要ではない。ここでは光導波シート３の構造を説明する便宜上、第１の格子溝３３ａと第２の格子溝３４ａとを区別したが、機能上、これらは同じ格子溝である。また、第１及び第２の格子溝３３ａ，３４ａは空である（何も充填されていない）。
【００５５】
そして、２つの第１の格子溝セット３３とその間に位置する１つの第２の格子溝セット３４の２対の第２の格子溝３４ａとに囲まれるようにして中実領域（中身の詰まった領域：二点鎖線で囲まれた領域）が形成されている。この中実領域は、換言すれば、２つの第１の格子溝セット３３によって光導波シート３の幅方向における範囲が定められ、第２の格子溝セット３４の２対の第２の格子溝３４ａによって光導波シート３の厚み方向における範囲が定められている。この中実領域が導波部３１を構成している。導波部３１のピッチはＰである。
【００５６】
従って、このように構成された光導波シート３では、導波路２がフォトニック結晶構造ファイバに相当し、導波部３１がフォトニック結晶構造ファイバのコア部に相当し、反射部３２がフォトニック結晶構造ファイバのクラッド部に相当する。
【００５７】
本実施の形態は、上述のように、このフォトニック結晶構造ファイバのクラッド部に形成される格子孔の幅（直径）をｄ、ピッチ（格子間隔）をΛとしたとき、これらで決まる零分散波長（λ）とｄ及びΛとの関係が、Λ／λ＝３、ｄ／Λ＝0.６３となる場合を例示している。
【００５８】
光導波シート３をさらに詳しく説明する。
【００５９】
図３において、本実施の形態では、光導波シート３は光学プラスチックファイバ材料から成り、ｔ＝約１０μｍの厚さを有している。光学プラスチックファイバ材料としては、非結晶性の含フッ素重合体材料や後述する材料を使用することができる。第１及び第２の格子溝３３a，３４aは、共に、ｄ＝１．１μｍの幅及びΛ＝１．６５μｍのピッチを有している。これにより、フォトニック結晶構造ファイバと同様に、可視光の緑〜赤色の０．５５〜０．６８μｍの波長の光を伝搬させることができる。また、同様に、第１及び第２の格子溝３３a，３４aの幅ｄ及びピッチΛの値を変えることによって、青色以上の波長の光である０．４３〜０．５５μｍの光を伝搬させるようにすることもできる。
このように、光導波シート３は、フォトニック結晶構造ファイバの構造を有する複数の光導波路２がその幅方向に連結されてシート状に一体的に配列されるようにして形成されている。光導波シート３には、ここでは、光導波路２（正確には導波部３１）がＰ＝約１０μｍのピッチで横画素数１９２０に相当する１９２０本形成されている。なお、光導波路２は１つのシートに形成されることが望ましいが、製法に応じて光導波路２を個別の小シートに形成しても構わない。
【００６０】
この光導波シート３を積層してなる光導波シート積層体４は、従来の光ファイバ束よりさらに軽量でしなやかである。光導波シート積層体４は、入光端部５及び出光端部６にそれぞれ位置する光導波路２間の相対的位置関係が均等になるように、各光導波路２の導波部３１及び反射部３２の第１及び第２の格子溝３３ａ，３４ａは、入光端部５と出光端部６との間で位置合わせされる。これにより、入光端部５における各光導波シート３の各光導波路２と光出射端部６における各光導波シート３の各光導波路２との縦方向及び横方向における位置が相互に対応するように配置されるので、光導波シート積層体４の入光端部５に画像光を入射させ、光出射端部６から画像光を出射して、画像表示部８において正確な画像を拡大表示することができる。
［製造方法］
次に、以上のように構成された表示装置１の製造方法を説明する。
【００６１】
図４は、図１の表示装置の光導波シート３の製造方法を示す図であって、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のIVB-IVB断面を示す断面図である。
【００６２】
光導波シート３を製造するために、ロール成形機が用いられる。図４（ａ）に示すように、このロール成形機は加熱可能でかつ平行に配置された一対の成形ローラ５１を有し、図示されない駆動手段によってこの一対の成形ローラ５１が互いに反対方向に回転させられる。図４（ｂ）に示すように、一対の成形ローラ５１は、その間隙が図３に示す光導波シート３の断面形状に対応する断面形状を有するように、その周面５２５２が形成されかつその間隔が調整されている。具体的には、各成形ローラ５１の円筒状の周面には、光導波シート３の第１の格子溝３３ａに対応する逆Ｕ字状の断面形状を有する一対の第１の凸部５２ａが間隔を置いて形成されている。第１の凸部５２ａは、成形ローラ５１の周方向に環状に形成されている。この一対の第１の凸部５２ａの間に、光導波シート３の第２の格子溝３４ａに対応する半円状の断面形状を有する一対の第２の凸部５２ｂが形成されている。第２の凸部５２ｂは、成形ローラ５１の周方向に環状に形成されている。第２の凸部５２ｂは、第１の凸部５２ａより低く形成されている。
【００６３】
そして、図４（ａ）に示すように、厚さｔが約１０μｍの光学プラスチック材料からなるシート３０を用意し、この一対の成形ローラ５１をシート３０のガラス転移温度付近に加熱するとともに加圧しながら互いに反対方向に回転させる。次いで、この一対の成形ローラ５１の間にシート３０を一定の速度で送り込み、該一対のローラ５１の反対側から引き出しながら冷却する。すると、図４（ｂ）に示すように、送り込まれたシート３０が、一対の成形ローラ５１の間隙に対応する断面を有するように加熱変形されて引き出され、この引き出されたシートからなる光学シート３が得られる。
【００６４】
その後、図１及び図２に示すように、光導波シート３とプラスチックシートからなるスペーサ１０とを交互に所定枚数積層して光導波シート積層体４を形成する。
【００６５】
次いで、光導波シート積層体４の一方の端部を集束して結束部材６１で結束し、この一方の端部を、平面視において光導波シート３の長手方向に対し垂直に切断して入光端面５ａを形成する。また、光導波シート積層体４の他方の端を、平面視において光導波シート３の長手方向に対し斜めに切断して出光端面６ａを形成する。これにより、光導波シート積層体４において、前記一方の端部が入光端部５を構成し、前記他方の端部が出光端部６を構成する。
【００６６】
次いで、画像形成部７を所定の位置に配設する。
【００６７】
シート３０を形成する光学プラスチックファイバ材料としては、実質的にＣ−Ｈ結合を有しない非結晶性の含フッ素重合体の他、伝搬光に対して透明な重合体を用いることができる。
【００６８】
この伝搬光に対して透明な重合体として、以下のモノマーを以下の重合開始剤などを用いて重合させて得られる重合体を用いることができる。
【００６９】
すなわち、モノマーとしては、例えば、メタクリル酸メチル（以下、「ＭＭＡ」という）、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｉ−プロピル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル（以下、「３ＦＭＡ」という）、メタクリル酸テトラフルオロプロピル、メタクリル酸１，１−ジハイドロパーフルオロプロピル、メタクリル酸１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロブチル、メタクリル酸２−パーフルオロオクチルエチル、メタクリル酸１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロピル、２−フルオロアクリル酸メチル、２−フルオロアクリル酸テトラフルオロプロピル、２−フルオロアクリル酸２，２−ビス（トリフルオロメチル）プロピル、２−フルオロアクリル酸１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロピル、２−フルオロアクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル、２−フルオロアクリル酸１，１−ジハイドロパーフルオロプロピル、２−フルオロアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、２−フルオロアクリル酸ノナフルオロｔ−ブチル、スチレン、置換スチレン又はこれらの混合物などが用いられる。
【００７０】
重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、アゾビスイソブチロニトリル、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドなどを用いることができ、また、連鎖移動剤としては、例えばｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ラウリルメルカプタン等のメルカプタン系の連鎖移動剤が用いられる。
【００７１】
これらにより上記モノマーが重合されて上述の重合体が得られる。
［動作］
次に、以上のように構成された表示装置１の動作を説明する。
【００７２】
図１において、画像装置部９の画像形成部７が所要の画像を形成すると、この画像の画像光が図示されない画像形成光学系を介して光導波シート積層体４の入光端部５の入光端面５ａに入射する。この入光端面５ａに入射した画像光は、各光導波シート３の各光導波路２を伝搬して、出光端部６の出光端面６ａから出射される。この際、入光端面５ａのサイズに対する出光端面６ａのサイズの倍率に応じて前記入射した画像光の画像が拡大され、出光端面６ａからこの拡大された画像の画像光が出射される。そして、この画像光が光拡散板８ａで拡散されて、光拡散板８ａに上述の拡大された画像が表示される。
【００７３】
次に、本実施の形態の実施例を説明する。
【実施例１】
【００７４】
図３に示すように、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）からなる厚さ約１０μｍのプラスチックシートの両面にピッチΛが１．６５μｍで幅ｄが１．１μｍの第１の格子溝３３ａ及び第２の格子溝３４ａを設けて光導波シート３を形成した。光導波シート３には、フォトニック結晶構造ファイバに相当する光導波路２が形成され、波長０．５５〜０．６８μｍの光が伝搬したことが確認された。
【００７５】
この光導波シート３は、図１乃至図３に示すように、光導波路２を約１０μｍのピッチＰで横画素数に相当する１９２０本有するように形成した。そして、この光導波シート３を、厚さ約１ｍｍのスペーサ１０を間に挟んで縦画素数に相当する１０８０枚積層し、それにより、光導波シート積層体４を形成した。そして、光導波シート積層体４の一方の端部を集束し、導波路２の光軸（導波部３１の光軸）に対して垂直に切断して入光端面５ａ及び入光端部５を形成した。また、光導波シート積層体４の他端を導波路２の光軸に対して斜めに切断して出光端面６ａ及び出光端部６を形成した。このようにして、縦横が約１２００ｍｍ×約２２００ｍｍの画像表示部８を有する大画面高精細の表示装置を製造した。
【００７６】
そして、画像形成部７から画像光を入光端面５ａに入射したところ、この画像光が、光導波シート積層体４の各光導波路２の各導波部３１を伝搬し、出光端面６ａから出射され、画像表示部８で拡大表示された。
【実施例２】
【００７７】
図４（ａ）において、成形ローラ５１の周面に、第１の凸部５２ａ及び第２の凸部５２ｂを、共に、１．１μｍの幅及び１．６５μｍのピッチを有するように形成した。そして、ガラス転移温度Ｔｇが１０５℃のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）からなる厚さ約１０μｍのシート３０を、所定の間隙を有するよう調整した一対の成形ローラ５１の間に送り込んだ。成形ローラ５１の加熱温度は約１０５℃とした。その結果、冷却しながら引き出したシート３０の両面には、幅ｄが１．１μｍ、ピッチΛが１．６５μｍの第１の格子溝３３ａ及び第２の格子溝３４ａが、図３に示すような態様で形成されており、このようにして光導波シート３を得た。なお、この光導波シート３では、光導波路２がピッチ約１０μｍで形成されていた。そして、このようにして得た光導波シート３を実施例１と同様に用いて表示装置を作製したところ、実施例１と同様の効果が得られた。
［効果］
実施例１において作製された１００インチの大画面ハイビジョン高精細の表示装置は、その奥行が約１００ｍｍでかつ重量が約１５ｋｇであった。一方、比較のために作製した、光ファイバ束を使用した１００インチ画面の従来の表示装置は、奥行きが約６００ｍｍでかつ重量が約６００ｋｇであった。このことから、本実施の形態によって、薄型で軽量の拡大光学ディスプレイからなる表示装置が得られたことが明らかである。
【００７８】
このように、本実施の形態の表示装置においては、表示装置を構成する光導波シート３が、光伝搬させる導波部３１を囲む反射部３２に格子溝３３ａ，３４ａが規則的に複数本形成されたフォトニック結晶構造ファイバの構造を有する光導波路２が複数シート状に配列されるようにして形成されているので、画像光を入光面から出光面まで伝搬する媒体である光導波シート３が軽くて薄くなり、少なくともその積層体である光導波シート積層体４はさらに軽くなるので、薄型で軽量の拡大光学ディスプレイである大画面高精細の表示装置を得ることができる。
【００７９】
また、本実施の形態の光導波シートの製造方法によれば、光導波シート３の断面形状に対応する周面形状及び相互の間隙を有する一対の成形ローラに、一定の厚みを有するシートを通すことにより、光導波シート３を形成するので、光導波シート３及び光導波シート積層体４を安価に製造することができる。その結果、薄型で軽量の大画面高精細の拡大光学ディスプレイである表示装置１を低コストで製造することができる。
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を概念的に示す斜視図である。図５において、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００８０】
図５に示すように、本実施の形態では、光導波シート積層体４の入光端部５が集束されずに結束部材６１によって結束されている。すなわち、入光端部５においても、隣り合う光導波シート３の間にスペーサ１０を挟むようにして、複数の光導波シート３と複数のスペーサ１０とが積層されている。入光端面５ａは、実施の形態１と同様に、平面視において光導波シート３の導波路２（図２参照）の光軸に垂直に形成されている。また、入光端面５ａに対向するように光反射板４１０が配置され、画像形成部７からその断面積が拡張する（拡大する）ビームの画像光が出射され、この画像光が光反射板４１０で反射されて入光端面５ａに入射するように、図示されない画像形成光学系が構成されている。
【００８１】
このように構成された表示装置１では、画像形成部７から光反射板４１０を介して入光端面５ａに向けて画像光が投射され、入光端面５ａに入射した画像光が、光導波シート積層体４の各光導波シート３の各光導波路２の中を伝搬して出光端面６ａから出射される。
【００８２】
従って、この表示装置１では、光導波シート積層体４の集束されない入光端面５ａに画像光を拡大して入射させ、光導波路２の光軸に傾斜して入光端面５ａより広い面積を有する出光端面６ａから画像光をさらに拡大して出射するので、画像光を効率よく拡大できる薄型で軽量の表示装置を得ることができる。
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３に係る表示装置の光導波シート積層体の構成を概念的に示す部分拡大断面図である。図６において、図３と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００８３】
本実施の形態は、以下の点が実施の形態２と相違し、その他の点は実施の形態２と同様である。
【００８４】
すなわち、本実施の形態では、光導波シート積層体４において、光導波シート３が導波路２の反射部３２として第１の格子溝３３ａのみを有していて、図３の第２の格子溝３４ａを有していない。従って、導波路２の導波部３１を構成する中実領域（二点鎖線で囲われた領域）は、光導波シート３の幅方向における範囲のみが第１の格子溝セット３３で定められ、光導波シート３の厚み方向における範囲は格子溝ではなく光導波シート３の双方の主面で定められている。しかし、スペーサ１０が光導波シート３の双方の主面に接していて、ひいては導波部３１に接しており、しかもこのスペーサ１０がこの導波部３１より小さい屈折率を有している。従って、導波部３１は、第１の格子溝セット３３と該導波部３１より小さい屈折率を有するスペーサ１０とに囲まれているので、効率よく光を閉じ込めてこれを伝搬させることができる。
【００８５】
具体的には、光導波シート３は、光学プラスチックファイバ材料から成り、ｔ＝約１０μｍの厚さを有している。光導波シート３には、光導波路２が約１０μｍのピッチＰで少なくとも横画素数１９２０に相当する１９２０本形成されている。スペーサ１０は約１ｍｍのプラスチックシートで構成され、具体的には、例えば旭硝子（株）の商品名サイトップやｄｕｐｏｎｔ社の商品名テフロン（登録商標）ＡＦといった非晶質フッ素樹脂材料からなるフィルムなどで構成されている。これにより、スペーサ１０の屈折率が光導波シート３の導波部３１の屈折率より小さくなる。
【００８６】
このような構成としても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、光導波シート３では、導波部３１の、光導波シート３の厚み方向において格子溝が形成されていないので、光導波シート３の構造を簡素化することができる。
【００８７】
なお、上記では、スペーサ１０全体が、光導波シート３の導波部３１より小さい屈折率を有する材料で構成されているが、スペーサ１０を、例えば、厚さ約１ｍｍのプラスチックシートと、このプラスチックシートの両面に貼られた、光導波シート３の導波部３１より小さい屈折率を有する厚さ約１０μｍのプラスチックフィルムとで構成してもよい。
（実施の形態４）
図７は本発明の実施の形態４に係る表示装置の光導波シート積層体の構成を概念的に示す図であって、図７（ａ）はスペーサの構成を示す部分拡大断面図、図７（ｂ）は光導波シートの両側にスペーサが積層された状態を示す部分拡大断面図である。図７において図３と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００８８】
図７（ａ）において、本実施の形態では、光導波シート積層体４において、格子溝３５が形成されたスペーサ１０が用いられている。その他の点は、実施の形態１と同様である。
【００８９】
具体的には、光導波シート３は、実施の形態１と同じものが用いられている。そして、スペーサ１０は厚みｔ’の光学プラスチックファイバ材料からなるプラスチックシートで構成され、その両面に格子溝３５が形成されている。一方の主面に形成された格子溝３５の群と、他方の主面に形成された格子溝３５の群とは、双方の群間で各々の格子溝が平面視において重なり合いかつ双方の群が互いに近接するように形成されている。
【００９０】
格子溝３５は、光導波シート３の第１の格子溝３３ａ及び第２の格子溝３４ａと同じ幅及びピッチを有し、かつ同様の形状を有するように形成されている。すなわち、格子溝３５は、Ｕ字状の断面形状を有し、底部が直径ｄの半円形に形成され、かつ所定の深さに形成されている。従って格子溝３５の幅はｄであり、また、ピッチはΛである。
【００９１】
図７（ｂ）に示すように、このスペーサ１０が、その格子溝３５が光導波シート３の第１の格子溝３３ａ及び第２の格子溝３４ａと平面視において重なり合うようにして、光導波シート３に重ねられている。これにより、光導波シート３の第１の格子溝３３ａ及び第２の格子溝３４ａとスペーサ１０の格子溝３５とが合わさって（合体して）格子孔３５を形成している。
【００９２】
次に、スペーサ１０の製造方法を説明する。
【００９３】
スペーサ１０を製造するには、図４（ａ）に示すロール成形機が用いられる。そして、光導波シート３と同様にしてスペーサ１０が製造される。
【００９４】
すなわち、一対の成形ローラ５１は、その間隙が図７（ａ）に示すスペーサ１０の断面形状に対応する断面形状を有するように、その周面５２５２が形成されかつその間隔が調整されている。具体的には、各成形ローラ５１の円筒状の周面５２には、スペーサ１０の格子溝３５に対応する逆Ｕ字状の断面形状を有する凸部がピッチＰ（ここではΛ）で所定の本数形成されている。この凸部は、成形ローラ５１の周方向に環状に形成されていて、幅ｄを有している。
【００９５】
そして、一定厚の光学プラスチック材料からなるシートを用意し、この一対の成形ローラ５１をこのシートのガラス転移温度付近に加熱するとともに加圧しながら互いに反対方向に回転させ、この一対の成形ローラ５１の間にこのシートを一定の速度で送り込み、該一対のローラ５１の反対側から引き出しながら冷却する。これにより、図７（ａ）に示すスペーサ１０が得られる。
【００９６】
以上のように構成された表示装置においては、光導波シート積層体４の格子孔３５が、ファトニック結晶構造ファイバの構造を有する導波路２の導波部３１の反射部３２として、導波部３１の光伝搬特性をさらに向上させる。
【００９７】
また、スペーサ１０に格子溝３５が形成されているので、光導波シート積層体４を、薄くさらにしなやかにかつ軽量化することができる。その結果、この光導波シート積層体４を用いた表示装置を、薄型でさらに軽量な表示装置とすることができる。
【００９８】
なお、上記では、格子溝３５が形成されたスペーサ１０を光導波シート３の間に１枚挟んだが、スペーサ１０を２枚以上挟んでもよい。
【００９９】
なお、実施の形態１乃至４において、格子溝の幅、ピッチを変えることにより、フォトニック結晶構造ファイバの構造を変え、光導波路２やスペーサ１０としての光学特性を変えることができる。
【０１００】
また、実施の形態１乃至４では、格子溝を同一幅かつ同一ピッチで形成したが、各光導波シートにおいて、色画素単位毎に格子溝の幅及びピッチを部分的に変えることにより、各色画素に対応する導波路２をその伝搬させる光の波長に最適になるように設計することが可能である。
【０１０１】
また、実施の形態１乃至４において、光導波シート３又はスペーサ１０の格子溝の中は空であったが、この格子溝の中に導波部３１の屈折率より小さい屈折率を有する光学材料が充填されていてもよい。このような導波部３１の屈折率より小さい屈折率を有する光学材料として、例えば旭硝子（株）の商品名サイトップやｄｕｐｏｎｔ社の商品名テフロン（登録商標）ＡＦといった非晶質フッ素樹脂材料を使用することができる。このような構成とすることにより、光導波シート３は、反射部３２に導波部３１の屈折率より小さい屈折率を有する光学材料が充填された格子溝が形成されたフォトニック結晶構造ファイバの構造を有する光導波路２が配列されたものとなるので、伝搬させる光波長を調整することができる。
【０１０２】
また、実施の形態１の表示装置の製造方法において、光導波シート３の第１及び第２の格子溝３３ａ，３４ａの中に導波部３１の屈折率より小さい屈折率を有する光学材料を充填する工程を含んでいてもよい。
【０１０３】
また、実施の形態１乃至４において、ハイビジョン大画面高精細の表示装置として、光導波シート３の枚数、光導波路２の本数、そのピッチ、スペーサ１０厚さなどの数値を挙げたが、これらは例示であり、他の画面を有する表示装置において上記数値を適宜変えてもよいことは言うまでもない。
【０１０４】
また、実施の形態１乃至４において、光導波シート３に形成される格子溝の幅、ピッチなどの値は、伝搬波長を決める為の設計事項であり、所望の値で設計することができる。例えば、これらを、カラー画像が形成できる赤色、緑色、及び青色の三色の光を伝搬させる各値で変えて設計することができる。
【０１０５】
また、実施の形態２の光導波シート３を製造するには、図４（ａ）のロール成形機において、一対の成形ローラ５１の間隙が図６に示す光導波シート３の断面形状に対応する断面形状となるように、一対の成形ローラ５１の周面形状を形成しかつその間隙を調整すればよい。同様に、一対の成形ローラ５１の周面形状を形成しかつその間隙を調整することにより、任意の断面形状の光導波シート３又はスペーサ１０を製造することができる。
【０１０６】
また、実施の形態１及び４では、光導波シート３又はスペーサ１０をロール成形加工により製造したが、これを他の移形加工、例えば、鋳型加工、プレス加工等で製造してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の表示装置は、従来よりもさらに薄型で軽量の拡大光学ディスプレイである表示装置として有用である。例えば、ＰＤＰや液晶ディスプレイでは実現が困難な１００インチを超えるような大画面高精細で薄型で軽量の表示装置を製造し使用するＡＶ機器産業、映像機器産業、大画面広告宣伝機器産業その他の産業分野に利用することができ、その産業上の利用可能性は非常に広く且つ大きい。
【０１０８】
また、本発明の光導波シートは、薄型で軽量の拡大光学ディスプレイである表示装置等に用いられる光導波部材として有用である。
【０１０９】
また、本発明の光導波シートの製造方法は、薄型で軽量の拡大光学ディスプレイである表示装置等に用いられる光導波シートの製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を概念的に示す斜視図である。
【図２】図１の表示装置における光導波シート積層体の出光端部を拡大して示す斜視図である。
【図３】光導波シートの構成を示す図であって、図２のIII-III線断面を示す斜視断面図である。
【図４】図１の表示装置の光導波シート３の製造方法を示す図であって、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のIVB-IVB断面を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を概念的に示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る表示装置の光導波シート積層体の構成を概念的に示す部分拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る表示装置の光導波シート積層体の構成を概念的に示す図であって、図７（ａ）はスペーサの構成を示す部分拡大断面図、図７（ｂ）は光導波シートの両側にスペーサが積層された状態を示す部分拡大断面図である。
【図８】従来の表示装置における光ファイバの集束装置の構成を示す斜視概念図である。
【図９】従来の表示装置における光導波路部を示す平面概念図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 表示装置
２ 光導波路
３ 光導波シート
４ 光導波シート積層体
５ 入光端部
５ａ 入光端面
６ 出光端部
６ａ 出光端面
７ 画像形成部
８ 画像表示部
８ａ 拡散板
９ 画像装置部
１０ スペーサ
３０ シート
３１ 導波部
３２ 反射部
３３ 第１の格子溝セット
３３ａ 第１の格子溝
３４ 第２の格子溝セット
３４ａ 第２の格子溝
４３ 格子孔
５１ 成形ローラ
５２ 周面
５２ａ 第１の凸部
５２ｂ 第２の凸部
６１ 結束部材
４１０ 光反射板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に主面に沿って配列されるように複数の光導波路が形成された複数の光導波シートと、前記複数の光導波シートが厚み方向から見て各々の前記光導波路の延在方向が実質的に揃うように該厚み方向に配置されて形成された光導波シート積層体と、
前記光導波シート積層体の前記光導波路の延在方向における一方の端面からなり、画像光が入射する入光端面と、
各光導波シートが互いに離隔された、前記光導波シート積層体の前記光導波路の延在方向における他方の端面からなり、前記入射した画像光が出射する出光端面と、
前記光導波シート積層体の前記出光端面から出射する前記画像光の画像を表示する画像表示部と、を備えた表示装置。
【請求項２】
前記光導波シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、前記複数の中実領域が前記複数の導波路の導波部を構成し、前記複数の格子溝が前記複数の導波路の反射部を構成している、請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記光導波シートの前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成されている、請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記光導波シートの前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲のみを定めるように形成されている、請求項２記載の表示装置。
【請求項５】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、隣り合う前記光導波シートの間にスペーサが挟まれるようにして前記複数の光導波シート及び複数の前記スペーサが積層されて形成され、それにより、前記光導波シートが互いに離隔されており、
前記スペーサは前記光導波シートの前記導波部に接触していて、前記導波部より小さい屈折率を有している、請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記複数の格子溝が、前記導波シートの双方の主面に該導波シートの厚み方向から見て重なり合うように形成されている、請求項２記載の表示装置。
【請求項７】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、隣り合う前記光導波シートの間にスペーサが挟まれるようにして前記複数の光導波シート及び複数の前記スペーサが積層されて形成され、それにより、前記光導波シートが互いに離隔されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項８】
前記スペーサはシートで構成され、該シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成されている、請求項７記載の表示装置。
【請求項９】
前記複数の格子溝が、前記スペーサを構成する前記シートの双方の主面に該シートの厚み方向から見て重なり合うように形成されている、請求項８記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光導波シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成され、前記複数の中実領域が前記複数の導波路の導波部を構成し、前記複数の格子溝が前記複数の導波路の反射部を構成しており、
前記スペーサの複数の格子溝が、前記光導波シートの前記複数の格子溝と合わさって複数の格子孔を形成するようにして、前記複数の光導波シートと前記スペーサとが積層されている、請求項８記載の表示装置。
【請求項１１】
前記スペーサはプラスチックシートで構成されている、請求項５記載の表示装置。
【請求項１２】
前記入光端面における各光導波シートの各導波路の相対的位置と前記出光端面における各光導波シートの各導波路の相対的位置とが対応している、請求項１記載の表示装置。
【請求項１３】
前記光導波シート積層体の前記出光端面は、前記光導波シートの厚み方向から見て前記導波路の光軸に対し傾斜するように形成されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、前記複数の光導波シートが集束されて形成されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光導波シートはプラスチックシートで構成されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項１６】
前記格子溝の中に前記光導波シートの前記導波部の屈折率より小さい屈折率を有する材料が充填されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項１７】
前記光導波シート積層体の入光端面に入射させる画像を形成する画像形成部を備えた、請求項１記載の表示装置。
【請求項１８】
主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも前記格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、それにより、各導波部が各前記中実領域で構成されかつ各反射部が前記複数の格子溝で構成された複数の導波路が実質的に主面に沿って配列されている、光導波シート。
【請求項１９】
前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成されている、請求項１８記載の光導波シート。
【請求項２０】
前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲のみを定めるように形成されている、請求項１８記載の光導波シート。
【請求項２１】
主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも前記格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、それにより、各導波部が各前記中実領域で構成されかつ各反射部が前記複数の格子溝で構成された複数の導波路が実質的に主面に沿って配列された光導波シートの製造方法であって、
移形加工により前記光導波シートを製造する、光導波シートの製造方法。
【請求項２２】
前記移形加工として、前記光導波シートの断面形状に相当する断面形状の間隙を有するように各々の周面が形成されかつ互いの間隔が調整された一対の成形ローラの間を、一定の厚みを有するシートを通過させ、それにより、通過後のシートからなる前記光導波シートを得る、請求項２１記載の光導波シートの製造方法。
【請求項１】
実質的に主面に沿って配列されるように複数の光導波路が形成された複数の光導波シートと、前記複数の光導波シートが厚み方向から見て各々の前記光導波路の延在方向が実質的に揃うように該厚み方向に配置されて形成された光導波シート積層体と、
前記光導波シート積層体の前記光導波路の延在方向における一方の端面からなり、画像光が入射する入光端面と、
各光導波シートが互いに離隔された、前記光導波シート積層体の前記光導波路の延在方向における他方の端面からなり、前記入射した画像光が出射する出光端面と、
前記光導波シート積層体の前記出光端面から出射する前記画像光の画像を表示する画像表示部と、を備えた表示装置。
【請求項２】
前記光導波シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、前記複数の中実領域が前記複数の導波路の導波部を構成し、前記複数の格子溝が前記複数の導波路の反射部を構成している、請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記光導波シートの前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成されている、請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記光導波シートの前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲のみを定めるように形成されている、請求項２記載の表示装置。
【請求項５】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、隣り合う前記光導波シートの間にスペーサが挟まれるようにして前記複数の光導波シート及び複数の前記スペーサが積層されて形成され、それにより、前記光導波シートが互いに離隔されており、
前記スペーサは前記光導波シートの前記導波部に接触していて、前記導波部より小さい屈折率を有している、請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記複数の格子溝が、前記導波シートの双方の主面に該導波シートの厚み方向から見て重なり合うように形成されている、請求項２記載の表示装置。
【請求項７】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、隣り合う前記光導波シートの間にスペーサが挟まれるようにして前記複数の光導波シート及び複数の前記スペーサが積層されて形成され、それにより、前記光導波シートが互いに離隔されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項８】
前記スペーサはシートで構成され、該シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成されている、請求項７記載の表示装置。
【請求項９】
前記複数の格子溝が、前記スペーサを構成する前記シートの双方の主面に該シートの厚み方向から見て重なり合うように形成されている、請求項８記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光導波シートの主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成され、前記複数の中実領域が前記複数の導波路の導波部を構成し、前記複数の格子溝が前記複数の導波路の反射部を構成しており、
前記スペーサの複数の格子溝が、前記光導波シートの前記複数の格子溝と合わさって複数の格子孔を形成するようにして、前記複数の光導波シートと前記スペーサとが積層されている、請求項８記載の表示装置。
【請求項１１】
前記スペーサはプラスチックシートで構成されている、請求項５記載の表示装置。
【請求項１２】
前記入光端面における各光導波シートの各導波路の相対的位置と前記出光端面における各光導波シートの各導波路の相対的位置とが対応している、請求項１記載の表示装置。
【請求項１３】
前記光導波シート積層体の前記出光端面は、前記光導波シートの厚み方向から見て前記導波路の光軸に対し傾斜するように形成されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光導波シート積層体の前記一方の端部は、前記複数の光導波シートが集束されて形成されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光導波シートはプラスチックシートで構成されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項１６】
前記格子溝の中に前記光導波シートの前記導波部の屈折率より小さい屈折率を有する材料が充填されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項１７】
前記光導波シート積層体の入光端面に入射させる画像を形成する画像形成部を備えた、請求項１記載の表示装置。
【請求項１８】
主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも前記格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、それにより、各導波部が各前記中実領域で構成されかつ各反射部が前記複数の格子溝で構成された複数の導波路が実質的に主面に沿って配列されている、光導波シート。
【請求項１９】
前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲と前記光導波シートの厚み方向における範囲とを定めるように形成されている、請求項１８記載の光導波シート。
【請求項２０】
前記複数の格子溝は、前記複数の導波部の、前記格子溝の配列方向における範囲のみを定めるように形成されている、請求項１８記載の光導波シート。
【請求項２１】
主面に規則的に配列されるように同一幅の複数の格子溝が形成され、前記複数の格子溝は複数の中実領域の少なくとも前記格子溝の配列方向における範囲を定めるように形成され、それにより、各導波部が各前記中実領域で構成されかつ各反射部が前記複数の格子溝で構成された複数の導波路が実質的に主面に沿って配列された光導波シートの製造方法であって、
移形加工により前記光導波シートを製造する、光導波シートの製造方法。
【請求項２２】
前記移形加工として、前記光導波シートの断面形状に相当する断面形状の間隙を有するように各々の周面が形成されかつ互いの間隔が調整された一対の成形ローラの間を、一定の厚みを有するシートを通過させ、それにより、通過後のシートからなる前記光導波シートを得る、請求項２１記載の光導波シートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１３８９５５（Ｐ２００６−１３８９５５Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２６９８２（Ｐ２００４−３２６９８２）
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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