(57)【要約】【課題】高輝度での可変発光点、発光制御ができる発光装置を得る。【解決手段】表面に撥水膜１０４および１０８を有する第１および第２のガラス基板１０１および１０５が、散乱水滴１１０を狭窄して位置し、第１の基板内のストライプ状領域に、５５°〜５９°の範囲に伝播角θｗの分布ピークが位置する可視光１２１が導波しており、第１の撥水膜１０４もしくは第２の撥水膜１０８間には、光導波方向に直交する方向に、微小間隔のアレイ状ストライプ透明電極１０６ａ〜１０６ｅを備え、特定角度の伝播光の液滴への効率放射で高輝度散乱発光を得るとともに電圧走査により発光体の移動が可能となる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に第１の低極性撥水膜を有する第１の基板とおよび第２の低極性撥水膜を有する第２の基板が所望の間隔で撥水膜側が対抗して位置し、第１の基板内のストライプ状領域に可視光もしくは近紫外光が伝播角（伝播光が基板の法線と成す角度）として５４°〜６０°の範囲に分布のピークが位置して伝播しており、前記ストライプ状光導波領域上の第１の撥水膜上には第２の基板の第２の撥水膜に狭窄される形で、散乱体を含む水溶液滴が位置し前記導波光を放射散乱発光させ、第２の基板と撥水膜間には、光導波方向に直交する方向に、液滴よりも小さい幅で、間隔１００μｍ以下であるアレイ状ストライプ電極を有し前記電極アレイに電圧を走査印加することで液滴を移動させることにより発光位置を可動とすることを特徴とする導光型発光装置。
【請求項２】
第１の基板のストライプ状光導波領域と第１の撥水膜の間に電極を有し、第２の基板上の電極間に電圧を印加する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の導光型発光装置。
【請求項３】
懸濁性水液滴の光学濃度Ｃｏと液滴の厚みＤｇの積が、−０．１＜Ｌｏｇ（ＣｏＤｇ）＜０．７の範囲で位置することを特徴とする請求項１に記載の導光型発光装置。
【請求項４】
散乱体性液滴に蛍光発光物質を含み、基板を導波する光が蛍光よりも短波長の光であることを特徴とする請求項１に記載の導光型発光装置。
【請求項５】
表面に第１の低極性撥水膜を有する第１の基板とおよび第２の低極性撥水膜を有する第２の基板が所望の間隔で撥水膜側が対抗して位置し、第１の基板内のストライプ状領域に可視光もしくは近紫外光が伝播角（伝播光が基板の法線と成す角度）として５４°〜６０°の範囲に分布のピークが位置して伝播しており、前記ストライプ状光導波領域上の第１の撥水膜上には第２の基板の第２の撥水膜間には光導波ストライプに直交する方向に複数の側壁で隔離された空間に、複数の散乱体を含む極性液滴が接触し、第１の基板のストライプ状光導波領域と第１の撥水膜の間には光軸と平行方向に間隔１００μｍ以下で第１のアレイ状ストライプ電極を有し各ストライプ間に電圧を走査印加することを可能とし、前記隔離された各空間上の第２の基板と第２の撥水膜の間には光導波方向に直交する方向で各ストライプが各液滴に接触する形での第２のアレイ状ストライプ状電極が形成され、第１のアレイ状ストライプ電極間に独立に電圧を印加する手段を有することを特徴とする導光型発光装置。
【請求項６】
散乱体含有液滴の光学濃度Ｃｏと液滴の厚みＤｇの積が、−０．１＜Ｌｏｇ（ＣｏＤｇ）＜０．７の範囲で位置することを特徴とする請求項５に記載の導光型発光装置。
【請求項７】
複数の散乱体含有液滴の光学濃度Ｃｏと液滴の厚みＤｇの積の対数Ｌｏｇ（ＣｏＤｇ）が、入射端面から最遠隔で０．３近傍であり、入射端面側では導波基板の損失に応じてその光学濃度を変化させていることを特徴とする請求項５に記載の導光型発光装置。
【請求項８】
散乱体性液滴に蛍光発光物質を含み、基板を導波する光が蛍光よりも短波長の光であることを特徴とする請求項５に記載の導光型発光装置。
【請求項９】
表面に第１の低極性撥水膜を有する第１の基板とおよび第２の低極性撥水膜を有する第２の基板が所望の間隔で撥水膜側が対抗して位置し、第１の基板内のストライプ状領域に可視光もしくは近紫外光が伝播角（伝播光が基板の法線と成す角度）として５４°〜６０°の範囲に分布のピークが位置して伝播しており、前記ストライプ状光導波領域上の第１の撥水膜上には第２の基板の第２の撥水膜間には散乱体を含む極性液滴が位置し、第１の撥水膜と第２の撥水膜の間は第１の撥水膜には接触し第２の撥水膜には接触しないだけの間隔を有し、ストライプ状光導波領域上の第１の撥水膜と第１の基板間には、光軸に直交する方向に、間隔１００μｍ以下で第１のアレイ状ストライプ電極を有し各ストライプ間に電圧を走査印加する手段を有することを特徴とする導光型発光装置。
【請求項１０】
散乱体性液滴に蛍光発光物質を含み、基板を導波する光が蛍光よりも短波長の光であることを特徴とする請求項９に記載の導光型発光装置。
【請求項１１】
表面に第１の低極性撥水膜を有する第１の基板とおよび第２の低極性撥水膜を有する第２の基板が所望の間隔で撥水膜側が隔壁を介して対抗して位置して密閉空間を有し、第１の基板内のストライプ状領域に可視光もしくは近紫外光が伝播角（伝播光が基板の法線と成す角度）として５４°〜６０°の範囲に分布のピークが位置して導波しており、前記ストライプ状光導波領域上の第１の撥水膜上には第２の基板の第２の撥水膜に狭窄される形で、散乱体を含む水溶液滴が位置し前記導波光を放射散乱発光させ、前記密閉空間を構成する隔壁には極性液体を侵入しないサイズで少なくとも一対の穴部を有し、前記穴部はそれぞれマイクロチューブを介してマイクロポンプに接続させポンプの回転数および方向で液滴を移動制御させることにより発光位置を可動とすることを特徴とする導光型発光装置。
【請求項１２】
散乱体性液滴に蛍光発光物質を含み、基板を導波する光が蛍光よりも短波長の光であることを特徴とする請求項１１に記載の導光型発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源と発光部が分離された導光型の発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、普及が進む液晶ディスプレイに用いられているバックライトのように、基板端面にＬＥＤ等の光源を配置するとともに、出力光を基板内に導波させ離れた場所の画素において光を上方に取り出すタイプの光源分離型の照明装置が注目を集めている。ディスプレイだけでなく、例えば特許文献１及び２に示す発光装置においては、光源からの近紫外の励起光を光ファイバーに導光させ遠隔に位置する蛍光体を含む波長変換部で白色光を発光するようなファイバー照明は、水中照明や、非発熱照明等の特殊照明、内視鏡等として医療分野に導入が進んでいる。また蛍光体で励起光を波長変換するのでなく、散乱体で白色光やＲ、Ｇ、Ｂ光をそのままの波長で拡散させるタイプのものも同様に重要となる。
【０００３】
通常このような遠隔発光部はガラスや樹脂、セラミックス等に蛍光体や散乱体に含ませた構造が一般的であるが、液体中に含有させた場合は形状の制御や、濃度の制御等が容易になり、従来にない光の制御が可能となる。
【０００４】
液体による光取り出し制御構造を有する発光装置の従来例としては、例えば非特許文献１に示される構造が代表的である。ここでの構造は図５Ａに示すように、導光板を構成する透明基板５０１上に透明電極５０２、表面が撥水性の絶縁性誘電体５０４が形成され、この上に親水性の格子５３０による画素が構成され、画素内の一部は撥水性のクラッド５３１を有する構成になっている。この格子内に透明の水５１４と蛍光体を含むオイル５１３を注入するととともに水６１４と透明電極６０２間をショートして同電位にすると、オイルは撥水性面５０４および５３１全面に拡がる形で画素全面を覆いその上を水６１４がカバーする状態になる。この状態で透明基板６０１に例えば４０５ｎｍ波長のＬＥＤ光６１０を伝播させると、オイルの屈折率が比較的大きいので、撥水性絶縁膜５０４／オイル５１３間の全反射条件が伝播角以下となり、オイル５０６内にＬＥＤ光が放射され、結果として蛍光体を励起して緑色光５１１を発光することになる。
【０００５】
ここで図５Ｂに示すように、水５１４と透明電極５０２間に電圧を印加すると電極と水に電荷が発生し、電荷対のエネルギーを安定化させるために撥水性絶縁膜５０４表面が親水性に変化し、オイル５１３を隅のクラッド５３１上に追いやり水５１４が絶縁膜５０４と直接接触することになる。水の屈折率はオイルよりも小さいので、励起光５１０は絶縁膜５０４／水５１４間の全反射により液内には放射せず透明基板内を伝播する。このことにより、水と透明電極間の電圧印加により発光／非発光の切り替えおよび発光強度の制御を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１６４５９１号公報
【特許文献２】国際公開第０６／０３８５０２号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ８６，  ０１１１０５  （２００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この方式では発光体となるオイル５０６は画素内で伸び縮みは可能であるが、オイル自体を併進的移動させることは難しい。また印加電圧を切断した場合、オイルは発水領域全面に拡がり発光してしまうので、発光ＯＦＦ状態を保持するには常に電源を印加し続ける必要がある。またオイル特定の領域だけに局在させて発光させる場合も、そのエリアの発光状態を保持するには周辺部全体に電圧印加させておく必要があり、余分な消費電力が必要になる。
【０００９】
また本従来例構成でのオイルの屈折率はオイル内への励起光の侵入量を大きくするためオイルの屈折率は基板と同等の１．５もしくはそれ以上の高屈折率材料が選択されるが、この場合水を介した場合でも上方の空気への光取り出し角±４０°程度で上方放射光の半分以下の光しか利用することしか出来ない。さらにはオイルの厚みが厚いと収縮に高電圧が必要となるため、厚さには限界があり、ひいては蛍光や散乱光発光強度は制限される。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、上方への高い放射輝度を有する発光体が、光伝播基板上の光軸上の併進移動を可能とし、かつ線状発光領域の発光強度分布を容易に制御でるとともに、基板への印加電圧を遮断した場合も発光状態が維持できる。さらには発光部の濃度や厚みの設定の自由度を増し、面内での発光強度の制御を容易とする構成の照明装置を得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
表面に低極性撥水膜を有する第１および第２の透明基板が、第１の領域では散乱体もしくは蛍光体を含む水溶性液滴、第２の領域では空気に接触する形で、対向して位置し、第１の基板内のストライプ状領域に導波角θｗが５４°〜６０°の範囲にある光が導波しており、第１の基板もしくは第２の基板と撥水膜間には、光導波方向に直交する方向に、液滴よりも小さい幅で、間隔が１００μｍ以下であるアレイ状ストライプ透明電極を有することを特徴とする導光型発光装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の導光型発光装置によれば、光導波領域の任意の位置で高輝度での上方放射光を得るとともに、電圧印加領域に応じて発光点の移動が可能で、基板への電圧印加ＯＦＦ後も発光状態を維持することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１における導光型発光装置の断面構造図
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１における導光型発光装置の電極パターン図
【図１Ｃ】本発明の実施の形態１における導光型発光装置の入射効率規格化輝度の伝播角依存性を示すグラフ
【図１Ｄ】本発明の実施の形態１における導光型発光装置の相対輝度の光学濃度・ギャップ幅積依存性を示すグラフ
【図２Ａ】本発明の実施の形態２における導光型発光装置の断面構造図
【図２Ｂ】本発明の実施の形態２における導光型発光装置の電極パターン図
【図３Ａ】本発明の実施の形態３における導光型発光装置の断面構造図
【図３Ｂ】本発明の実施の形態３における導光型発光装置の電極パターン図
【図４】本発明の実施の形態４における導光型発光装置の断面構造図
【図５Ａ】従来例における導光型発光装置の動作原理を示す断面構造図
【図５Ｂ】従来例における導光型発光装置の動作原理を示す断面構造図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１Ａ〜Ｂは本発明の実施の形態１における導光型発光装置の構成を示す。図１Ａは、発光点近傍の導光軸方向の断面構造図である。発光装置は表面に多層膜を有する２枚の透明基板１０１、１０５が間隔Ｄｇを隔てて対向する構成である。ここで、装置の底面を成す第１の透明基板１０１上には、ストライプ状透明電極１０２を介して絶縁性酸化膜１０３、表面が撥水性を示す有機膜（以下撥水膜）１０４が全面を被覆する形で構成される。また第２の透明基板１０５の裏側には、幅Ｗ１で間隔Ｓのストライプアレイ状の透明電極１０６ａ〜１０６ｅ、絶縁性酸化膜１０７、および撥水膜１０８が全面を被覆する形で構成される。撥水膜１０４、１０８間（距離Ｄｇ）には断面方向の幅Ｗ２の白色懸濁水液滴１１０が注入されており、ギャップ空間内の液滴周辺部は非極性流体としての空気１１１になっている。ここで透明電極の幅Ｗ１は液滴１１１の幅Ｗ２より小さく設定されている。
【００１６】
この２重透明基板構造の、下側に位置する第１の基板の片側端面に水平面に対する角度θｉで可視光を入射し、スネルの法則に従って透明基板に入射した光は基板法線に対してθｗの角度（伝播角）で全反射しながら透明基板内を伝播する。例えば透明基板の屈折率が１．５１で、白色懸濁水液滴の屈折率が１．３３２５とした場合、入射角７０．０°の場合は伝播角は５２°となり、入射角４５°の場合は伝播角は６２．３°透明基板／空気の全反射角４１．５°よりも大きいので、空気接触領域では伝播光１２１は透明基板内で全反射を繰り返す。ところが、透明基板が液滴１０９と接触する領域においては液滴／透明基板界面の臨界角は６１．９°であり、これより小さい伝播角である５２°（すなわち入射角４５°）においては、導波光は界面で全反射されず透過し液滴内に放射される。液滴内に入射された光は水溶液内に浮遊する懸濁粒子で繰り返し散乱され、液滴内全面に拡散し、上方および下方に散乱光を発光することができる。
【００１７】
図１Ｂは上方から見た電極パターン平面図で、実線で示す幅Ｗ３のストライプ状透明電極１０２は、下側透明基板１０１の光伝播領域の光軸に沿った真上に位置し、上側透明基板１０５の下面に位置する透明電極ストライプ１０６ａ〜１０６ｅと直交して形成されている。ここで下側透明電極を接地の状態で、上側の１０２透明電極に正電圧を印加すると、電圧印加の領域のみ撥水膜が親水性を示しその領域に安定して滞在することができる。正電圧を印加する電極を１０６ｂから１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅとシフトすることにより液滴１１１も下側透明電極１０２のストライプに沿って１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅと移動する。また電圧印加のシフト方向を逆にすれば逆方向の液滴移動も可能となる。
【００１８】
図１Ｃは波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光を入射した場合の、白色懸濁水液滴からの上方散乱発光輝度の伝播角依存性を示すものである。ここで、伝播角は入射角を変えて変化させ、結合効率の入射角依存の影響を除外するため発光輝度は結合効率で規格化してグラフ上に記載している。またここで、白色懸濁液の光学濃度Ｃ０としては２２０ｃｍ−１と、８９０ｃｍ−１であり、２枚の透明基板の間隔Ｄｇは０．６４ｍｍである。図１Ｃから明らかなように、伝播角が大きい領域すなわち低次モードの伝播光では上方発光輝度は極めて小さいが、液滴／ガラス界面の計算上の臨界角近傍である６１．９°以下から発光輝度は上昇、５７°付近でピークを持ちながらこれより小さい伝播角すなわち高次モード側では急激に減少する。また伝播角４８．５°以下では入射端面の空気とガラスの臨界角により、本実施例の場合は伝播光は存在しない。また導光基板の厚みを０．７ｍｍとし伝播損失を０．１ｃｍ−１から０．５まで変化させたとき、規格化輝度が最大になる伝播角は５５°から６０°に、また損失を０．１ｃｍ−１とし、基板の厚みを０．７〜１０ｍｍまで変えたときの規格化輝度が最大になる伝播角は５５°から５４°になることが確認された。また２種類の光学濃度の液滴でも同様の傾向であり、伝播角を５４〜６０°の範囲に設定することで、高輝度発光が得られることがわかった。またレンズ系等により伝播角に分布を持たせた場合も、分布のピーク値を５４°〜６０°の範囲に設定することにより、伝播損失や基板厚みの差異に関わらず高い発光輝度が得られることがわかった。特に光学濃度Ｃ０＝２２０ｃｍ−１においては５６°近傍で７９００ｃｄ／ｍ２の高輝度発光が確認された。これは視感度の高い５５０ｎｍに換算すると４万ｃｄ／ｍ２に相当し、本構成で高効率での光取り出しが可能な導光型発光装置が実現できることがわかる。
【００１９】
白色懸濁水溶液の光学濃度Ｃ０と基板間隔Ｗｇの発光輝度に及ぼす影響を調べるため、光学濃度と間隔の異なるサンプルについて発光輝度を評価した。図１Ｄはピークで規格化した相対輝度のＣ０・Ｗｇ積（対数スケール）の依存性を示す。図から明らかなように、濃度、間隔が異なっててもＣ０・Ｗｇ積に換算すれば輝度について良好な相関性があり、Ｌｏｇ（Ｃ０・Ｗｇ）が０．３付近で最大輝度が得られていることがわかる。このことは光源の出力と組み合わせて、濃度とギャップの調整により面内の発光輝度分布を制御の自由度を上昇でき、面内の発光制御上の好ましいものである。
【００２０】
ところで、ストライプアレイ電極へのスキャンによる電圧印加は通常液滴を水とする場合ＤＣ電圧でもＡＣ電圧でも液滴は電圧スキャンに応じて移動する。ＡＣ電圧駆動の場合は図１Ａにおいて下側電極１０２と１０６ｂ間に位相が１８０°ずれたパルス正電圧を印加、隣接電極１０６ａおよび１０６ｃには下電極１０２と同相の正電圧を印加した状態で上側ストライプアレイ電極内でスキャンする。通常の水やカラーインクの場合は通常ＤＣでもＡＣ動作でも良好な液滴移動の動きを示す。しかしながら今回の白色懸濁液の場合は通常の動作条件ではＤＣでもＡＣ駆動でも液滴が動かなかった。今回ＡＣ駆動の変調周波数を２００Ｈｚ以上の高速動作することにより初めて白色懸濁液も水と同様な良好な液滴移動動作が可能であることが確認できた。
【００２１】
ところで本実施例においては、光が伝播する第１の基板上には１００ｎｍのＩＴＯ透明電極が存在し、これにより光の伝播損失は０．４５ｃｍ−１と無視できない大きさになっており、液滴の位置が２ｃｍ入射端面から離れると発光輝度は半減する。ＩＴＯの厚みを１０ｎｍ以下にした場合は損失は０．１４ｃｍ−１まで低減し、２ｃｍ伝播時の減衰も２５％に低減する。またこのときも１ｋＨｚ以上のＡＣ駆動が確認できており、透明電極の薄膜化が有効であることが確認できた。さらに、若干の外部照明がある場合は白濁懸濁液滴がＤＣでも駆動することが確認できた。ＤＣ駆動の場合は必ずしも光が伝播する第１の基板のＩＴＯ電極を必要とせず削除することができ、この場合は伝播損失は０．１ｃｍ−１まで低減され、２ｃｍ伝播時の減衰も１８％程度まで低減できる。
【００２２】
透明基板１０１を伝播する導波光１２１は材料の選択やプロセスの改善で損失を最小限に抑えることが出来るが、実際には材料損失や境界面での散乱で損失を有する。例えば、液滴の光学濃度が４７０ｃｍ−１の場合、位置Ａではギャップは０．２２ｍｍであり位置Ａ´では０．６４ｍｍである。図１Ｄに示すＬｏｇ（Ｃ０・Ｗｇ）としては発光位置Ａでは０であるのに対し発光位置Ａ´では０．４７となり、Ａ−Ａ´間で導波光の強度が半分に減衰した場合でも、位置Ａ´では図１Ｄにに示すように上方への放射散乱光輝度すなわち同一導波損失では光取り出し効率が２倍になり、液滴の移動位置にかかわらず一定の上方の光出力を得ることができる。また液滴の光学濃度とギャップ幅の組み合わせは本効果を得られるものであればこれに限定されるものではない。同様の効果は液滴の移動範囲内で導波損失を変化させることでも発光出力の制御は可能である。
【００２３】
ところで本実施例では、発光移動する液滴は赤色レーザー光を散乱させていたが、光源としては別の波長でもよく、特に視感度の高い緑色では５倍近い輝度が得られる。また散乱体液滴に各種蛍光発光物質を含ませることにより短波長光の波長変換も可能で、青色光や近紫外光入射で例えば白色光を出力することができる。また入力光は伝播角制御が容易であれば必ずしもレーザーである必要もなくＬＥＤでもよく、また入射効率を高めるためにレンズやプリズム等の利用や、厚板基板や入射端面のテーパ化も適用できることは言うまでもない。さらに、これらのことは以降の実施の形態においても同様である。
【００２４】
（実施の形態２）
図２Ａ〜Ｂは本発明の実施の形態２における導光型発光装置の構成を示す。図２（Ａ）は、発光点近傍の導光軸方向の断面構造図である。発光装置は表面に多層膜を有する２枚の透明基板２０１、３０５が間隔Ｄｇを隔てて対向する構成である。ここで、装置の底面を成す第１の透明基板２０１上には、ストライプ状透明電極２０２ａを介して絶縁性酸化膜２０３、表面が撥水性を示す有機膜（以下撥水膜）２０４が全面に被覆する形で構成される。また第２の透明基板２０５の裏側には、幅Ｗ１で間隔Ｓのストライプアレイ状の透明電極２０６ａ〜２０６ｃ、絶縁性酸化膜２０７、および撥水膜２０８が全面に被覆する形で構成される。撥水膜２０４、２０８間（距離Ｄｇ）は透明電極２０６ａ〜２０６ｃに平行で撥水性のストライプ状側壁２１２で隔てられる形で白色懸濁水液滴２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃが注入されており、ギャップ内の液滴以外の領域は非極性流体としての空気２１１となっている。
【００２５】
また図２Ｂは上方から見た電極パターン平面図で、実線で示す下側幅Ｗ１のストライプ状透明電極２０２ａに隣接して微小間隔Ｓを介してストライプ状透明電極２０２ｂおよび２０２ｃが形成されアレー状ストライプ電極を構成している。ここで２０２ａは光導波領域の光軸に沿った真上に位置し、下側基板のストライプ電極２０２ｂ、２０２ｃとは並行で上側透明電極ストライプ２０６ａ〜２０６ｃと直交して形成されている。ここで上側透明電極を接地の状態で、下側の３０２透明電極に正電圧を印加すると、電圧印加の領域のみ撥水膜が親水性を示しその領域に安定して滞在することができる。ここで液滴の初期位置としては、液滴２１０ａが透明電極２０２ａと２０６ａの交点Ｂ上に、液滴２１０ｂは透明電極２０２ｃと２０６ｂの交点Ｃ´上に、液滴２１０ｃは透明電極２０２ｃと２０６ｂの交点Ｄ上に位置する。ここで上側の透明電極２０６ａと２０６ｃは接地し、２０６ｂにはＶ／２だけの正電圧を印加した状態で、下側の透明電極に電圧Ｖの正電圧を２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃと走査しながら印加することにより、液滴２１０ａと２１０ｃは上側透明電極２０６ａストライプに沿って２０２ａ上から２０２ｃ上へと移動するが、液滴２１０ｂは実効的印加電圧が半分であることから２０２ｃ上で静止したままである。従って端面より光２２０を入射し透明基板２０１のストライプ状透明電極２０２ａ下の幅Ｗ４のストライプ状導光エリア２２２内を実施の形態１と同じく伝播角θＷとして５４〜６０°として例えば波長６３２．８ｎｍのレーザー光を入射した場合、液滴２１０ａおよび２１０ｃが透明電極２０２ａ上に位置する位置Ｂおよび位置Ｄにおいては赤色放射散乱光を上方および下方に高輝度で取り出すことが出来、３０２ｃ上に位置する２１０ｂする場合は導光が保持され発光しない。また液滴が２０２ａと２０２ｂの間にあるときは導光エリアとの接触エリアが少なくなり発光量は減少する。図２Ｂでは簡単にストライプは３本であるが、透明電極２０２のストライプ幅Ｗ１を液滴幅Ｗ２および導光エリア幅Ｗ４に比べてより小さくして、走査する電極をさらに細分化することにより、液滴と導光エリアの接触エリアの面積をより制御性よく変化させることができ、各エリアでの発光量の制御が可能になる。また図１Ｄに示すＬｏｇ（Ｃ０・Ｗｇ）の関係を用い、導波損失等により発生した位置に応じた発光輝度の差を基板間隔Ｄｇを変化させるだけでなく、各位置の液滴の光学濃度を変化させることにより補償することができる。例えば、入射端から最も遠い発光点Ｂにおいて液滴２１０ａにおいてＬｏｇ（Ｃ０・Ｗｇ）をピーク近傍の０．４７とし、発光点Ｂ、発光点Ｃと順次液滴の光学濃度Ｃｏを大きくするか、小さくするかにより放射輝度を低減させることができ各位置での発光点を均一化することが出来る。
【００２６】
このように本実施例においては光導波エリア上に複数の懸濁液滴を配置することにより線状の発光体を得るだけでなく、液滴の位置を制御することにより線状発光体の発光特性の空間的分布の制御を実現できることになる。散乱光の波長はここでは赤色であるが、入射光の波長を変化させることにより任意の可視光を出力することができる。また散乱体性液滴に蛍光発光物質を含み、基板を伝播する光が蛍光よりも短波長の光とすることにより同一の光源で様々な色度の出力光を得ることができる。
【００２７】
（実施の形態３）
図３Ａは本発明の実施の形態４における導光型発光装置の構成を示す。図３Ａは、発光点近傍の導光軸方向の断面構造図である。発光装置は表面に多層膜を有する２枚の透明基板３０１、３０５が対向する構成で、装置の底面を成す第１の透明基板３０１上には、ストライプ状透明電極アレイ３０２ａ〜３０２ｅを介して絶縁性酸化膜３０３、表面が撥水性を示す有機膜（以下撥水膜）３０４が全面に被覆する形で構成される。また第２の透明基板３０５の裏側には、撥水膜３０８が全面を被覆する形で構成される。撥水膜３０４、３０８間に白色懸濁水液滴３１０が注入されており、液滴以外の領域は非極性流体としての空気３１１となっている。ここで基板の間隔Ｄｇ４は液滴の厚みＤＬよりも大きく液滴は上側の基板には接触せず、液滴の上側と空気の界面は曲面状になっている。また膜を含む透明基板３０１〜３０４内には伝播角θｗとして５４〜６０°となるように波長６３２．８ｎｍのレーザー光を入射した場合、液滴への接触界面で液滴３１０に放射され、赤色散乱光３２３ａが実施例１と同様に高輝度で出力される。液中で発生した散乱光は広範囲の角度分布を有するが、空気中に出力できるのは界面の全反射臨界角で制限され、空気と水系の界面の場合は臨界角は４９°によりこれより大きい角度での散乱光は全反射により液中で閉じ込められ出力できない。しかしながら上基板に接触しない本実施例では上側の液／空気界面は球状になっており、４９°以上の角度の散乱光４２３ｂも界面では垂直に近い角度での入射となり、上方向へのすべての角度での散乱光が空気中に取り出すことが出来る。通常片側あたり５４％程度しか散乱光の取り出し効率は得られないが、この場合はほぼ１００％の光取り出し効率を得ることができる。図４Ｂは上方から見た電極パターン平面図で、実線はストライプ状透明電極アレイ４０２ａ〜４０２ｅで、各ストライプの幅はＷ５で間隔Ｓである。また半球状の液滴の幅はＷ６で、電極幅Ｗ５の２倍以上のサイズである。ここでストライプ電極アレイ３０２ａ〜３０２ｅ正電圧を走査印加すると電圧印加電極の変化に追随して液滴は移動する。本実施例では上面が非接触で下面も接触面積は小さいので固液界面の摩擦力が小さく、スムーズな液滴の移動に有利である。このように本実施の形態ではより大きい光取り出し効率の発光点をよりスムーズな動きで移動させることが可能となる。散乱光の波長はここでは赤色であるが、入射光の波長を変化させることにより任意の可視光を出力することができる。また散乱体性液滴に蛍光発光物質を含み、基板を伝播する光が蛍光よりも短波長の光とすることにより同一の光源で様々な色度の出力光を得ることができる。
【００２８】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４における導光型発光装置の構成を示す。発光装置は表面に撥水膜４０４を有する透明基板４０１と表面に撥水膜４０８を有する透明基板４０５が撥水性の側壁４１３ａおよび４１３ｂを介して対抗する構成で、撥水膜４０４、４０８間に白色懸濁水液滴４１０が注入されており、液滴以外の領域は非極性流体としての空気４１１となっている。ここで撥水性の側壁４１３ａおよび４１３ｂには極性液滴は侵入できず非極性流体のみ通す微小な穴４１４ａおよび４１４ｂが形成されておりこの穴部はマイクロチューブ４３１でマイクロポンプ４３２に接続されている。基板および側壁で囲まれた空間およびチューブ内およびポンプ内は気密された密閉空間である。また基板には液滴に非接触領域では全反射され液滴に接触部では液滴内に放射される伝播角θＷとして５４°〜６０°の範囲で波長６３２．８ｎｍのレーザー光が伝播されており、液滴からは上方および下方に赤色散乱光４２３、４２４が出力されている。ここでマイクロポンプで片側の穴４１４ａ側を加圧することで発光液滴は地点Ｆ´の方向に移動し、また穴４１４ｂ側を加圧すると地点Ｆの方向に移動し、マイクロポンプの吸引方向を制御することにより発光体をＦ−Ｆ´間で任意の位置に移動することができる。本実施例においては電極や電圧印加手段は必要ではなく、また大きい液サイズや極性の小さい液種においても移動が可能で、装置の構成がより簡易になるばかりでなく、発光体となる液滴選択の自由度を高めることが可能となる。
【００２９】
散乱光の波長はここでは赤色であるが、入射光の波長を変化させることにより任意の可視光を出力することができる。また散乱体性液滴に蛍光発光物質を含み、基板を伝播する光が蛍光よりも短波長の光とすることにより同一の光源で様々な色度の出力光を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明にかかわる導光型発光装置によれば、可動スポット型の照明装置や、超低消費電力の表示装置。また電子看板や電子壁画等の大型のサイネージ用途、さらには今後普及が予測される調光や表示も可能な多機能型ウィンドウ等にも応用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１０４，１０８，２０４，２０８，３０４，３０８，４０４，４０８    撥水膜
１２０    入射光
１２３    出力光（上方）
１２４    出力光（下方）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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