JP2012068441A - 導光板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像光を取り出すための反射面とこれを埋める樹脂との間でのボイド発生等を抑制し、シースルー型の場合に透過像のボケを防止できる導光板の製造方法を提供すること。
【解決手段】鋸歯状部DTの最深側に位置する樹脂材料PMを優先して硬化させることで、反射膜MBとの間でのボイド発生を回避して反射膜MB即ち反射面23a,23bの光学的特性を良好に維持して導光板20を高品位のものとしている。また、収縮による表面における周期的なうねりの発生を抑制して、紫外線硬化性樹脂部材Qaの作製の最終工程である平坦化工程において、所望の平坦度を有する最表面FFの形成が可能としている。以上により、導光板20のシースルータイプのものとしての使用に際して、外界像のボケや乱れのないものとなっている。
【選択図】図5
【解決手段】鋸歯状部DTの最深側に位置する樹脂材料PMを優先して硬化させることで、反射膜MBとの間でのボイド発生を回避して反射膜MB即ち反射面23a,23bの光学的特性を良好に維持して導光板20を高品位のものとしている。また、収縮による表面における周期的なうねりの発生を抑制して、紫外線硬化性樹脂部材Qaの作製の最終工程である平坦化工程において、所望の平坦度を有する最表面FFの形成が可能としている。以上により、導光板20のシースルータイプのものとしての使用に際して、外界像のボケや乱れのないものとなっている。
【選択図】図5
Description
本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ等に用いられる導光板の製造方法に関する。
近年、ヘッドマウントディスプレイのように虚像の形成及び観察を可能にする虚像表示装置として、導光板によって表示素子からの映像光を観察者の瞳に導くタイプのものが種々提案されている。このような虚像表示装置用の導光板として、全反射を利用して映像光を導くとともに、導光板の主面に対して所定角度をなして互いに平行に配置される複数の部分反射面にて映像光を反射させ導光板から取り出すことによって、映像光を観察者の網膜に到達させるものが知られている(特許文献1参照)。また、同様の技術として、映像光を取り出すために、導光板の一方の表面に偏った位置に設けた断面鋸歯状の部分に反射層を形成した構造を有するものも知られている(特許文献2参照)。
以上のような導光板の作製方法として、まず断面鋸歯状の基板を形成し、その鋸歯状の凹凸表面に反射層を成膜し、この反射層を樹脂材で埋めて硬化させ凹凸表面を平坦化することが考えられる。
しかしながら、この場合、樹脂を硬化する際に生じる樹脂の収縮によって、反射面と硬化した樹脂との間に隙間(ボイド)が発生し、反射面等の光学的特性を劣化させる可能性もある。
なお、この製法では、硬化した樹脂の露出する部分が平坦にならず周期的なうねりが発生するので、このような導光板を特にシースルー型のヘッドマウントディスプレイに組み込んだ場合、透過像がボケるといった弊害も生じる。
そこで、本発明は、画像光を取り出すための反射面とこれを埋める樹脂との間でのボイド発生等を抑制し、シースルー型の場合に透過像のボケを防止できる導光板の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る導光板の製造方法は、(a)導光板用の樹脂基材に設けた鋸歯状部上に反射材を蒸着法で成膜することにより導光板内部に導いた光を外部へ取り出すための反射面を形成する反射面形成工程と、(b)反射面形成工程において形成された反射面に密着させ、反射面を鋸歯状部と樹脂材料とで挟み込むように樹脂材料を塗布する樹脂塗布工程と、(c)樹脂塗布工程において塗布された樹脂材料のうち、鋸歯状部の深い位置にある部分を、浅い位置にある部分よりも早く紫外光照射により硬化させる樹脂硬化工程と、を有する。
上記導光板の製造方法では、樹脂硬化工程において、樹脂材料のうち鋸歯状部の相対的に深い位置にある部分を、相対的に浅い位置にある部分よりも早く硬化させている。これにより、鋸歯状部の窪みの浅い位置にある樹脂材料が先に収縮してより深い位置にある樹脂材料に対して表面に向かう力がはたらくことを抑制できるので、反射面と鋸歯状部の最深側の樹脂部分との間でボイドが発生しにくくなり、画像光取出しのための反射面の光学的特性を良好に維持して高品位の導光板を製造することができる。また、樹脂材料を塗布するにあたって、樹脂材料を反射面に密着させ間隙が発生しないように埋め込み、かつ、反射面を鋸歯状部と樹脂材料とで挟み込むようにすることで、反射面の損傷を抑制できる。
本発明の具体的な側面では、樹脂硬化工程において、塗布された樹脂材料のうち鋸歯状部の最深側の部分を優先して硬化させる。典型的には、鋸歯状部のうち最深側にある部分を最浅側にある部分よりも早く硬化させることになる。この場合、鋸歯状部の最深側の部分が優先的に硬化形成されボイドが発生することを抑制できる。
本発明のさらに別の側面では、導光板の製造方法が、導光板の光射出面と対向する反光射出面となる平坦部を形成するために最終樹脂を塗布して硬化させる平坦部形成工程をさらに有する。ここで、導光板の光射出面とは、反射面で反射された光が観察者の眼に向けて射出される面を言い、導光板の反光射出面とは、導光板のうち上記光射出面に対向する面を言い、上記反射面の裏側に位置するものである。この場合、最終樹脂により、反射面の裏側において、うねりの抑制された平坦部を露出させた最表面として反光射出面が形成される。
本発明のさらに別の側面では、平坦部形成工程において、塗布された最終樹脂を加圧しつつ硬化させて平坦化する平坦化工程をさらに有する。この場合、反光射出面側において、最表面における平坦度を高めることができる。これにより、反射面に透過性を持たせることで導光板をシースルータイプとした際に、乱れのない透過像の観察が可能になる。
本発明のさらに別の側面では、平坦部形成工程において、最終樹脂を反射面によって光を外部へ取り出すエリアを少なくとも覆うように最終樹脂を塗布して硬化させる。この場合、例えば最終樹脂が反射面によって画像が取り出されるエリアを覆い、さらにこれを越えた導光部の反光射出面側をも覆うことで、反光射出面側において、段差の無い一様な保護膜として機能させることが可能となる。また、この場合、例えばシースルー時に画像が取り出されるエリアの境界近辺の見栄えがよくなる。
本発明のさらに別の側面では、樹脂塗布工程において、鋸歯状部の最深側を優先して樹脂材料を複数回に分割して塗布し、1回の塗布ごとに樹脂硬化工程として樹脂材料を硬化させる。この場合、1回あたりの樹脂材料の塗布量を少なくすることで、個々の硬化時の樹脂材料の収縮を減らして、ボイドの発生やうねりの発生を抑制することができる。
本発明のさらに別の側面では、樹脂基材が、鋸歯状部の溝を配列する方向に沿って形成される側溝を有する。この場合、樹脂塗布工程において、樹脂材料が鋸歯状部の溝に流れ込みやすくなり、流れ込んだ樹脂の高さを一定にでき、平坦化された面を容易に作製が可能となる。つまり、鋸歯状部の溝間で樹脂材料の入具合のムラを防止でき、反射面のボイド発生を低減できる。
本発明のさらに別の側面では、(a)鋸歯状部が、第1の平坦面と第2の平坦面とを有するV字形状を連ねて形成される複数の溝を有し、(b)反射面が、第1の平坦面と第2の平坦面とに対応する第1の反射面部分と第2の反射面部分とを1組とする複数の反射ユニットを有する。この場合、作製された導光板では、第1の反射面部分と第2の反射面部分との2段階の反射で画像光の取出しが可能となる。
本発明のさらに別の側面では、樹脂材料が、樹脂基材と同一の屈折率材料である。この場合、例えば観察者に外界像を観察させるシースルータイプとするときに、外光の透過に際して屈折的な影響を与えないものにできる。
本発明のさらに別の側面では、樹脂硬化工程において、鋸歯状部のうち最深側の位置に対応して形成されたスリットを有するマスクにより、樹脂材料を照射する紫外光を一部遮蔽して塗布された樹脂材料に対する紫外光照射を調整する。この場合、マスクにより樹脂材料に対する紫外光の照射位置を調整することができ、最深側の樹脂材料を局所的に優先して硬化させることができる。
本発明のさらに別の側面では、樹脂硬化工程において、樹脂基材のうち鋸歯状部の反対側から紫外光照射を行う。この場合、樹脂材料のうち鋸歯状部の深い側の位置にある部分が先に照射されるので、塗布された樹脂材料を深い側から局所的に優先して硬化させることができる。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態に係る導光板の製造方法について説明するが、まずその前提として、導光板及びこれを組み込んだ虚像表示装置について説明する。
以下、本発明の第1実施形態に係る導光板の製造方法について説明するが、まずその前提として、導光板及びこれを組み込んだ虚像表示装置について説明する。
〔A.導光板及び虚像表示装置の構造〕
図1(A)に示す本実施形態に係る虚像表示装置100は、ヘッドマウントディスプレイに適用されるものであり、画像形成装置10と、導光板20とを一組として備える。なお、図1(A)は、図1(B)に示す導光板20のA−A断面に対応する。
図1(A)に示す本実施形態に係る虚像表示装置100は、ヘッドマウントディスプレイに適用されるものであり、画像形成装置10と、導光板20とを一組として備える。なお、図1(A)は、図1(B)に示す導光板20のA−A断面に対応する。
虚像表示装置100は、観察者に虚像による画像光を認識させるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させるものである。画像形成装置10と導光板20とは、通常観察者の右眼および左眼に対応して一組ずつ設けられるが、右眼用と左眼用とでは左右対称であるので、ここでは左眼用のみを示し、右眼用については図示を省略している。なお、虚像表示装置100は、全体としては、例えば一般の眼鏡のような外観(不図示)を有するものとなっている。
画像形成装置10は、画像表示素子である液晶デバイス11と、光束形成用のコリメートレンズ12とを備える。液晶デバイス11は、光源(不図示)からの照明光を空間的に変調して、動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。コリメートレンズ12は、液晶デバイス11上の各点から射出された画像光を平行状態の光束にする。なお、コリメートレンズ12のレンズ材料は、ガラスやプラスチックのいずれとすることもできる。
図1(A)〜1(C)に示すように、本実施形態に係る導光板20は、導光板本体部20aと、入射光折曲部21と、画像取出部23とを備える。導光板20は、画像形成装置10で形成された画像光を虚像光として観察者の眼EYに向けて射出し、画像として認識させるものである。
導光板20の全体的な外観は、図中YZ面に平行に延びる平板である導光板本体部20aによって形成されている。また、導光板20は、長手方向の一端において導光板本体部20aに埋め込まれた多数の微小ミラーによって構成される画像取出部23を有し、長手方向の他端において導光板本体部20aを拡張するように形成されたプリズム部PS及びこれに付随する入射光折曲部21を有する構造となっている。
導光板本体部20aは、光透過性の樹脂材料等により形成され、YZ面に平行で画像形成装置10に対向する表側の平面上に、画像形成装置10からの画像光を取り込む光入射部である光入射面ISと、画像光を観察者の眼EYに向けて射出させる光射出部である光射出面OSとを有している。導光板本体部20aは、そのプリズム部PSの側面として光入射面ISの他に矩形の斜面RSを有し、当該斜面RS上には、これを被覆するようにミラー層21aが形成されている。ここで、ミラー層21aは、斜面RSと協働することにより、光入射面ISに対して傾斜する入射光折曲部21として機能する。また、導光板本体部20aにおいて、光射出面OSの裏側の平面に沿って微細構造である画像取出部23が形成されている。なお、導光板20において、光射出面OSに対向する面を反光射出面ASとする。反光射出面ASは、導光板20のうち画像取出部23の裏側の面に相当する。
導光板本体部20aの光入射面ISに対向し傾斜して配置されるミラー層21aとしての入射光折曲部21は、導光板本体部20aの上記斜面RS上にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、入射光を反射し光路を略直交方向に近い所定方向に折り曲げるための反射面として機能する。つまり、入射光折曲部21は、光入射面ISから入射し全体として+X方向に向かう画像光を、全体として−X方向に偏った+Z方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光を導光板本体部20a内に確実に結合させる。
また、導光板本体部20aは、入口側の入射光折曲部21から奥側の画像取出部23にかけて、入射光折曲部21を介して内部に入射させた画像光を画像取出部23に導くための導光部22を有している。
導光部22は、平板状の導光板本体部20aの主面であり互いに対向しYZ面に対して平行に延びる2平面として、入射光折曲部21で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる第1の全反射面22aと第2の全反射面22bとを有している。ここでは、第1の全反射面22aが画像形成装置10から遠い裏側にあるものとし、第2の全反射面22bが画像形成装置10に近い表側にあるものとする。この場合、第2の全反射面22bは、光入射面IS及び光射出面OSと共通の面部分となっている。入射光折曲部21で反射された画像光は、まず、第2の全反射面22bに入射し、全反射される。次に、当該画像光は、第1の全反射面22aに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、導光板20の奥側即ち画像取出部23を設けた+Z側に導かれる。
導光板本体部20aの光射出面OSに対向して配置される画像取出部23は、導光部22の奥側(+Z側)において、第1の全反射面22aの延長平面に沿ってこの延長平面に近接して形成されている。画像取出部23は、導光部22の第1及び第2の全反射面22a,22bを経て入射してきた画像光を、所定角度で反射して光射出面OS側へ折り曲げる。ここでは、画像取出部23に最初に入射する画像光が虚像光としての取出し対象であるものとする。画像取出部23の詳しい構造については、図2(A)等により後述する。
なお、導光板本体部20aに用いる透明樹脂材料の屈折率nは、1.5以上の高屈折率材料であるものとする。導光板20に比較的屈折率の高い透明樹脂材料を用いることで、導光板20内部で画像光を導光させやすくなり、かつ、導光板20内部での画像光の画角を比較的小さくすることができる。
導光板20が以上のような構造を有することから、画像形成装置10から射出され光入射面ISから導光板20に入射した画像光は、入射光折曲部21で一様に反射されて折り曲げられ、導光部22の第1及び第2の全反射面22a,22bにおいて繰り返し全反射されて光軸OAに略沿って一定の広がりを有する状態で進み、さらに、画像取出部23において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に光射出面OSから射出される。光射出面OSから射出された画像光は、虚像光として観察者の眼EYに入射する。当該虚像光が観察者の網膜において結像することで、観察者は虚像による映像光等の画像光を認識することができる。
〔B.画像光の光路〕
以下、画像光の光路について詳しく説明する。図1(A)に示すように、液晶デバイス11の射出面11a上からそれぞれ射出される画像光のうち図中点線で示すように射出面11aの中央部分から射出される成分を画像光GL1とし、図中一点鎖線で示すように射出面11aの周辺のうち紙面左側(−Z側)から射出される成分を画像光GL2とし、図中二点鎖線で示すように射出面11aの周辺のうち紙面右側(+Z側)から射出される成分を画像光GL3とする。
以下、画像光の光路について詳しく説明する。図1(A)に示すように、液晶デバイス11の射出面11a上からそれぞれ射出される画像光のうち図中点線で示すように射出面11aの中央部分から射出される成分を画像光GL1とし、図中一点鎖線で示すように射出面11aの周辺のうち紙面左側(−Z側)から射出される成分を画像光GL2とし、図中二点鎖線で示すように射出面11aの周辺のうち紙面右側(+Z側)から射出される成分を画像光GL3とする。
コリメートレンズ12を経た各画像光GL1,GL2,GL3の主要成分は、導光板20の光入射面ISからそれぞれ入射した後、第1及び第2の全反射面22a,22bにおいて互いに異なる角度で全反射を繰り返す。具体的には、画像光GL1,GL2,GL3のうち、液晶デバイス11の射出面11aの中央部分から射出された画像光GL1は、平行光束として入射光折曲部21で反射された後、標準反射角θ0で導光部22の第2の全反射面22bに入射し、全反射される。その後、画像光GL1は、標準反射角θ0を保った状態で、第1及び第2の全反射面22a,22bで全反射を繰り返す。画像光GL1は、第1及び第2の全反射面22a,22bにおいてN回(Nは自然数)全反射され、画像取出部23の中央部23kに入射する。画像光GL1は、この中央部23kにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから光射出面OSを含むYZ面に対して垂直な光軸AX方向に平行光束として射出される。液晶デバイス11の射出面11aの一端側(−Z側)から射出された画像光GL2は、平行光束として入射光折曲部21で反射された後、最大反射角θ+で導光部22の第2の全反射面22bに入射し、全反射される。画像光GL2は、第1及び第2の全反射面22a,22bにおいて例えばN−M回(Mは自然数)全反射され、画像取出部23のうち最も奥側(+Z側)の周辺部23mにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角は、入射光折曲部21側に戻されるようなものになっており、+Z軸に対して鈍角となる。液晶デバイス11の射出面11aの他端側(+Z側)から射出された画像光GL3は、平行光束として入射光折曲部21で反射された後、最小反射角θ−で導光部22の第2の全反射面22bに入射し、全反射される。画像光GL3は、第1及び第2の全反射面22a,22bにおいて例えばN+M回全反射され、画像取出部23のうち最も入口側(−Z側)の周辺部23hにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角は、入射光折曲部21側から離れるようなものになっており、+Z軸に対して鋭角となる。なお、第1及び第2の全反射面22a,22bでの全反射による光の反射効率は非常に高いものであるため、上記のように画像光GL1,GL2,GL3間で反射回数が異なっていても、これによって輝度ムラが生じることは殆どなく、視認上画像ムラ等の影響を感じることはない。また、画像光GL1,GL2,GL3は、画像光の光束全体の一部を代表して説明したものであるが、他の画像光を構成する光束成分についても画像光GL1等と同様に導かれ光射出面OSから射出されるため、これらについては図示及び説明を省略している。なお、画像光GL2,GL3は、光射出面OSを通過する際に、多少屈折作用を受ける。
ここで、入射光折曲部21及び導光部22に用いられる透明樹脂材料の屈折率nの値の一例として、n=1.5とすると、その臨界角θcの値はθc≒41.8°となり、n=1.6とすると、その臨界角θcの値はθc≒38.7°となる。各画像光GL1,GL2,GL3の反射角θ0,θ+,θ−のうち最小である反射角θ−を臨界角θcよりも大きな値とすることで、必要な画像光について導光部22内における全反射条件を満たすものにできる。
〔C.画像取出部の構造及び画像取出部による光路の折曲げ〕
以下、図2(A)等により、画像取出部23の構造及び画像取出部23による画像光の光路の折曲げについて詳細に説明する。
以下、図2(A)等により、画像取出部23の構造及び画像取出部23による画像光の光路の折曲げについて詳細に説明する。
まず、画像取出部23の構造について説明する。画像取出部23は、ストライプ状に配列された多数の線状の反射ユニット23cで構成される。つまり、図2(A)〜2(C)に示すように、画像取出部23は、Y方向に延びる細長い反射ユニット23cを所定のピッチPTで導光部22の延びる方向即ちZ方向に多数配列させることで構成されている。各反射ユニット23cは、奥側即ち光路下流側に配置される1つの反射面部分である第1の反射面23aと、入口側即ち光路上流側に配置される他の1つの反射面部分である第2の反射面23bとを1組のものとして有する。これらのうち、少なくとも第2の反射面23bは、一部の光を透過可能な部分反射面であり、観察者に外界像をシースルーで観察させることを可能にしている。また、各反射ユニット23cは、隣接する第1及び第2の反射面23a,23bにより、XZ断面視においてV字又は楔状となっている。より具体的には、第1及び第2の反射面23a,23bは、図1(A)等に示す第1の全反射面22aに平行で反射ユニット23cの配列方向であるZ方向に対して垂直に延びる方向即ちY方向を長手方向として、線状に延びている。さらに、第1及び第2の反射面23a,23bは、当該長手方向を軸として、第1の全反射面22aに対してそれぞれ異なる角度(即ちYZ面に対してそれぞれ異なる角度)で傾斜している。結果的に、第1の反射面23aは、周期的に繰り返して配列され互いに平行に延び、第2の反射面23bも、周期的に繰り返して配列され互いに平行に延びている。図2(A)等に示す具体例において、各第1の反射面23aは、第1の全反射面22aに対して略垂直な方向(X方向)に沿って延びているものとしている。また、各第2の反射面23bは、対応する第1の反射面23aに対して所定角度(相対角度)αをなす方向に延びている。ここで、相対角度αは、具体例において例えば54.7°となっているものとする。
図2(A)等に示す具体例において、第1の反射面23aは、第1の全反射面22aに対して略垂直であるものとしているが、第1の反射面23aの方向は、導光板20の仕様に応じて適宜調整されるものであり、第1の全反射面22aに対して−Z方向を基準として反時計回りに例えば80°から100°までの範囲内でいずれかの傾斜角度をなすものとできる。また、第2の反射面23bの方向は、第1の全反射面22aに対して−Z方向を基準として反時計回りに例えば30°から40°までの範囲内でいずれかの傾斜角度をなすものとできる。結果的に、第2の反射面23bは、第1の反射面23aに対して40°から70°までの範囲内でいずれかの相対角度を有するものとなる。
以下、画像取出部23による画像光の光路の折曲げについて詳しく説明する。ここでは、画像光のうち、画像取出部23の両端側に入射する画像光GL2及び画像光GL3について示し、他の光路については、これらと同様であるので図示等を省略する。
まず、図2(A)及び2(B)に示すように、画像光のうち全反射角度の最も大きい反射角θ+で導かれた画像光GL2は、画像取出部23のうち光入射面IS(図1(A)参照)から最も遠い+Z側の周辺部23mに配置された1つの反射ユニット23cに入射する。当該反射ユニット23cにおいて、画像光GL2は、最初に奥側即ち+Z側の第1の反射面23aで反射され、次に、入口側即ち−Z側の第2の反射面23bで反射される。当該反射ユニット23cを経た画像光GL2は、他の反射ユニット23cを経ることなく、図1(A)等に示す光射出面OSから射出される。つまり、画像光GL2は、画像取出部23での1回だけの通過で所望の角度に折り曲げられ観察者側に取り出される。
また、図2(A)及び2(C)に示すように、全反射角度の最も小さい反射角θ−で導かれた画像光GL3は、画像取出部23のうち光入射面IS(図1(A)参照)に最も近い−Z側の周辺部23hに配置された1つの反射ユニット23cに入射する。当該反射ユニット23cにおいて、画像光GL3は、画像光GL2の場合と同様に、最初に奥側即ち+Z側の第1の反射面23aで反射され、次に、入口側即ち−Z側の第2の反射面23bで反射される。当該反射ユニット23cを経た画像光GL3は、他の反射ユニット23cを経ることなく、画像取出部23での1回だけの通過で所望の角度に折り曲げられ観察者側に取り出される。
ここで、上記のような第1及び第2の反射面23a,23bでの2段階での反射の場合、図2に示すように、各画像光の入射時の方向と射出時の方向とのなす角である折り曲げ角ψは、いずれもψ=2(R−α)(R:直角)となる。つまり、折り曲げ角ψは、画像取出部23に対する入射角度即ち各画像光の全反射角度である反射角θ0,θ+,θ−等の値によらず一定である。これにより、上記のように、画像光のうち全反射角度の比較的大きい成分を画像取出部23のうち+Z側の周辺部23m側に入射させ、全反射角度の比較的小さい成分を画像取出部23のうち−Z側の周辺部23h側に入射させた場合にも、画像光を全体として観察者の眼EYに集めるような角度状態で効率的に取り出すことが可能となる。このような角度関係で画像光を取出す構成であるため、導光板20は、画像光を画像取出部23において複数回通過させず、1回だけ通過させることができ、画像光を少ない損失で虚像光として取り出すことを可能にする。
なお、導光部22の形状や屈折率、画像取出部23を構成する反射ユニット23cの形状等の光学的な設計において、画像光GL2,GL3等が導かれる角度等を適宜調整することで、光射出面OSから射出される画像光を、基本の画像光GL1即ち光軸AXを中心として、全体として対称性が保たれた状態の虚像光として観察者の眼EYに入射させることができる。つまり、一端の画像光GL2のX方向又は光軸AXに対する角度δ2と、他端の画像光GL3のX方向又は光軸AXに対する角度δ3とは、大きさが略等しく逆向きとなっている。なお、画像光GL2,GL3の角度δ2,δ3は、光射出面OS又は第2の全反射面22bに対して比較的垂直に近いものとなっており、光射出面OSを十分な透過率で通過する。
また、既に説明したように、一群の反射ユニット23cを構成する第1の反射面23a又は第2の反射面23bは、ピッチが一定で互いに平行になっている。これにより、観察者の眼EYに入射する虚像光である画像光を一様なものとでき、観察される画像の品質の低下を抑えることができる。
また、画像取出部23を構成する各反射ユニット23cの間隔であるピッチPTの具体的な数値範囲は、0.2mm以上、より好ましくは0.3mm〜1.3mmとする。この範囲にあることにより、取り出されるべき画像光が、画像取出部23において回折による影響を受けることなく、かつ、反射ユニット23cによる格子縞が観察者にとって目立つものとならないようにすることができる。
〔D.導光板の製造方法〕
以下、図3、図4(A)、4(B)及び図5(A)〜5(F)を参照して、本実施形態に係る導光板の製造方法について説明する。
以下、図3、図4(A)、4(B)及び図5(A)〜5(F)を参照して、本実施形態に係る導光板の製造方法について説明する。
まず、図3のフローチャートに示す導光板20の製造手順の最初の工程として、図4(A)に示すように、導光板20用の樹脂基材として、即ち画像取出部23の鋸歯状部DTや導光板本体部20aの導光部22(図1(A)等参照)等となるべき母材部分として、透光性樹脂部材Paを一体的に形成する(図3のステップS1の射出成形工程)。より具体的には、まず、透光性樹脂部材Paを射出成形により一体的に形成するための1組の金属型である第1及び第2金属型MP1,MP2を準備する(型準備工程)。ここで、一組の金属型MP1,MP2のうち、金属型MP1は、転写面の一部として、画像取出部23の第1及び第2の反射面23a,23b(図4(B)参照)を形成するための鋸歯状の型表面SSを有している。つまり、この型表面SSによって、透光性樹脂部材Paの表面に、多数の第1及び第2の反射面23a,23bにそれぞれ対応する平坦部分である多数の第1及び第2の平坦面FSa,FSbを連ねて構成される鋸歯状部DTが形成される(溝形成工程)。従って、第1及び第2の平坦面FSa,FSbのなす角は、反射面23a,23bのなす相対角度αに等しくなるように設定されている。
次に、図4(B)に示すように、透光性樹脂部材Paの鋸歯状部DT上に、第1及び第2の反射面23a,23bを形成するための反射膜MBを、例えば矢印方向AWからアルミを斜方蒸着させることにより成膜する(図3のステップS2の反射面形成工程)。この反射膜MBは、完全なミラーではなく半透過を示す。なお、図4(B)や図5(A)〜5(E)等では、導光板20のうち画像取出部23を含む一部のみを簡略して図示している。
次に、図5(A)〜5(D)に示すように、反射膜MBを裏側から保護するための樹脂を埋め込む樹脂埋込工程として、まず、各反射ユニット23cに対応する多数のV溝EEの窪みへの樹脂材料PMの塗布を複数回に分割して段階的に行う。具体的には、最終樹脂EMの塗布(図5(D)参照)を含めて4回に分割して塗布しており、まず、図5(A)に示すように、第1回目の塗布では各V溝EEの容量の数分の1に満たない程度の少量の樹脂材料PMを、例えばV溝EEごとに設けた複数のディスペンサー(不図示)等により塗布する(図3のステップS3の樹脂塗布工程)。ここで、図5(E)に示すように、V溝EEの両端には、透光性樹脂部材Paから延在して形成されるL字状の側溝EG1,EG2が多数のV溝EEを配列する方向に沿って設けられている。側溝EG1,EG2は、V溝EEに対して樹脂材料PMの第1回目の塗布量に合わせた高さ程度かそれより若干低く形成されており、あるV溝EEで樹脂材料PMが規定の高さ以上注入されると、余剰分が側溝EG1,EG2側へ流れ出て他のV溝EEに流れ込む。これにより、各V溝EEのうち最も深い位置に優先的に樹脂材料PMが塗布又は充填され、かつ、全てのV溝EEにおける樹脂材料PMの高さが略一定になり、樹脂材料PMの表面状態が平坦になる。第1回目の樹脂材料PMの塗布後、上方即ち裏側から紫外光UVを照射することにより、塗布された樹脂材料PMを硬化させる(図3のステップS4の紫外光照射工程即ち樹脂硬化工程)。
さらに、樹脂埋込工程が終了するまでは(図3のステップS5:No)、図5(B)及び5(C)に示すように、第1回目の塗布及び硬化と同様にして、第2回目及び第3回目の樹脂材料PMの塗布及び硬化を行う(図3のステップS3〜S5)。ここでは、一例として、図5(B)に示すように第2回目の塗布により各V溝EE間に存在する頂点の高さ程度まで塗布された樹脂材料PMに紫外光UVを照射して硬化させ、図5(C)に示すように第3回目の塗布によりV溝EE全体を略埋めるように塗布された樹脂材料PMに紫外光UVを照射して硬化させる。以上のように塗布及び硬化を繰り返して段階的に行うことにより、樹脂材料PMが、鋸歯状部DTとの間に反射膜MBを挟み込むようにして、鋸歯状部DTによる窪みであるV溝EEに埋め込まれる。
第3回目の塗布及び硬化の処理即ち樹脂埋込工程の処理が終了すると(図3のステップS5:Yes)、最後に、図5(D)に示すように、最表面FFを形成するための最終樹脂EMを塗布し、加圧部材PEを最終樹脂EMに対して所定の圧力で押し付けながら紫外光UVを照射して硬化させ平坦部PFとその最表面FFを形成させる(図3のステップS6の平坦化工程即ち平坦部形成工程)。
以上のようにして、図5(F)に示すように、加圧・硬化された各樹脂材料PM及び最終樹脂EMにより、鋸歯状部DTと協働して反射膜MBを挟み込んで反射膜MBを保護するための保護層である紫外線硬化性樹脂部材Qaが形成され、延いては導光板20が作製される。ここで、紫外線硬化性樹脂部材Qaは、導光板20の裏側において露出する最表面FFを有する。なお、紫外線硬化性樹脂部材Qaは、反射膜MBの透過光が屈折作用を受けないように透光性樹脂部材Paと略同一の屈折率を有する樹脂材料となっている。なお、最表面FFは、図1(A)等に示す導光板20の第1の全反射面22aや反光射出面ASを形成する。
上記各工程のうち、紫外線硬化性樹脂部材Qaを作製する工程の1つである樹脂硬化工程(紫外光照射工程)において、V溝EEの深い位置即ち鋸歯状部DTの比較的深い位置にある樹脂材料PMを、比較的浅い位置にある樹脂材料PMよりも早く紫外光UVの照射により硬化させるものとなっており、特に、鋸歯状部DTの最深側の部分を優先して最浅側の部分よりも早く硬化させている。これにより、紫外線硬化性樹脂部材Qaと反射膜MBとの間に隙間(ボイド)が発生することを抑制し、反射膜MBの光学的特性の劣化を防止することができる。また、平坦化工程において、紫外線硬化性樹脂部材Qaの最表面FFを平坦度の高いものとすることができる。ボイドの発生を抑制することや最表面FFを平坦度の高いものとすることで、導光板20をシースルー型のものとして用いるにあたって、透過像である外界像が、紫外線硬化性樹脂部材Qaを通過する際にボケたり乱れたりすることを防止できる。
以下、図6(A)により、上記のようにして作製された導光板20のうち画像取出部23とその周辺の構造について詳しく説明する。なお、図6(B)及び6(C)は、比較例の図である。図6(A)に示すように、本実施形態の製造方法では、樹脂材料PMを複数回に分割して樹脂材料PMを塗布・硬化させる結果、紫外線硬化性樹脂部材Qaを構成する樹脂材料PMは、破線で示すように、第1回目の塗布から第3回目の塗布までに対応する樹脂材料PM1,PM2,PM3の3層構造となっている。このうち、最初に塗布された分の樹脂材料PM1は、紫外線硬化性樹脂部材Qaのうち各V溝EEの最も深い位置即ち鋸歯状部DTの最深側の位置の部分を構成しており、各V溝EEの浅い位置側の部分にある樹脂材料PM2,PM3を塗布する前に優先的に硬化させており、これにより反射膜MBとの間でボイドが発生することを抑えている。なお、図6(B)に比較例として示すように、樹脂材料PMの塗布・硬化を分割せずに行った場合、表面側即ちV溝EEの浅い側が先に硬化・収縮してしまうので、樹脂材料PMに対して矢印A1の方向に力がはたらいてV溝EEの深い側にボイドVDが発生することがある。また、図6(A)の構造では、樹脂塗布工程において各回での塗布量を比較的少ないものとし、1回の塗布ごとに樹脂材料PM1,PM2,PM3をそれぞれ硬化させることで、個々の硬化に伴う収縮が比較的小さいものに抑えられ、硬化した樹脂材料PM1,PM2,PM3の各層における表面のゆがみが少ない状態に保たれている。この場合、各樹脂材料PM1,PM2,PM3の表面において周期的なうねりの発生が抑制され、最終の平坦化工程を経て形成される最表面FFの平坦度を高められる。なお、図6(C)に比較例として示すように、樹脂材料PMの塗布・硬化を分割しない場合、最表面FFに周期的なうねりが生じることがある。具体的には、樹脂材料PMの収縮により、破線PMaで示すように最表面FFの形成前の表面に鋸歯状部DTの形状に応じて比較的大きな周期的なうねりが生じる。この場合、たとえ最終樹脂EMを加圧しても、破線PMaのうねりの影響が取りきれず最表面FFの平坦化が不十分になる。これに比べて、図6(A)の導光板20では、上述のような構造により、樹脂材料PM3の表面のうねりが少ない状態となっているので、図6(C)の場合よりも最表面FFの平坦度を高いものにできる。
以上のように、本実施形態の導光板20の製造方法では、樹脂材料PMを局所的に優先して硬化させ反射膜MBとの間でのボイド発生を回避し、かつ、最表面FFをうねりのない平坦度の高いものにできる。従って、作製された導光板20は、反射膜MB即ち反射面23a,23bの光学的特性が良好に維持されたものとなり、かつ、観察者が外界像を観察する際に像のボケや乱れの少ないものとなる。
上記導光板20の製造方法において、樹脂材料PMの材料として、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂を用いることができる。エポキシ系樹脂を用いる場合、硬化時の収縮が2%程度に抑えられるので、比較的硬化時の樹脂材料の収縮を抑えることができ、また、アクリル系樹脂を用いる場合、比較的安価で透明性の高いものとすることができる。なお、アクリル系樹脂の場合、硬化時の収縮が5%〜8%程度とエポキシ系樹脂に比べるとやや高めであるが、本実施形態の製法を用いれば、ボイドやうねりの抑制について十分許容できる範囲である。また、シリコーン系樹脂を用いる場合、硬化収縮が比較的小さくなり、また、透明性が高く、特に低波長領域の吸収を小さくすることができる。
また、上記において、最終樹脂EMの材料として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂及びシリコーン系樹脂のうち少なくともいずれか1つを含むものを用いることができる。この場合、最表面FFに要求される平坦度等の達成が容易になり、導光板20の最表面FFを良好なものにできる。なお、これらの樹脂を複合させた最終樹脂EMについても加圧等により平坦化することもできる。例えば、樹脂塗布工程において、一定の深さまでを比較的硬化収縮の小さい樹脂で埋め、そのあとは透明で比較的安価な樹脂で埋めることで、製作コストを削減できる。
また、上記のうち、平坦部形成工程において、必要となる最表面FFの平坦度によっては、最終樹脂EMの樹脂材料の粘度調整や、べーク条件の調整等により、図5(D)に示す加圧部材PEによる加圧をせずに最表面FFの形成することも可能である。つまり、図中の加圧部材PEを使用せず、紫外光UVの照射による硬化のみで所望の平坦度の最表面FFを有する紫外線硬化性樹脂部材Qaを形成してもよい。
また、図5(F)に示すように、導光板20の反光射出面AS側において最終樹脂EMによる最表面FFが占めるエリアは、導光板20の反光射出面ASを含む表面全体となっている。この場合、最終樹脂EMにより、反光射出面AS側即ち虚像表示装置100の表面側において、段差の無い一様な保護膜を形成でき、虚像表示装置100の表面側からの見栄え、特に、シースルーの場合での画像取出部23のエリア境界近辺の見栄えがよくなる。また、この場合、最表面FFは、第1の全反射面22aを形成するため、比較的高い平坦性を要求されるが、例えば平坦部形成工程における加圧部材PEによる加圧等によって、十分な平坦度を得ることができる。なお、この他の構成として、例えば、最終樹脂EMが画像取出部23を構成する反射膜MBのみ又は反射膜MBとその周辺の一部のみを覆うものとし、最表面FFに第1の全反射面22aが含まれない構成としてもよい。この場合、最表面FFは、光を全反射させる場合ほどの平坦度を必要とせず、例えば平坦部形成工程において加圧部材PEを不要とすることも可能である。
なお、上記の透光性樹脂部材Paによって導光板20の全体的形状を形成する必要はなく、例えば、導光板本体部20aのうち入射光折曲部21を形成するためのプリズム部PSについては、別途三角プリズムを作製した後、接着等によって透光性樹脂部材Paに取り付けるものとしてもよい。このような透光性樹脂部材Paからも、上記と同様の紫外線硬化性樹脂部材Qaを有する導光板20の作製が可能である。
また、透光性樹脂部材Paの材料としては、例えばポリメタクリル酸メチル樹脂等を用いることができる。
また、上記では、最終樹脂EMの塗布を含めて合計4回に分割して樹脂を塗布しているが、分割の回数はこれに限らず、必要に応じて、3回以下であってもよいし、5回以上であってもよい。
また、上記のうち成膜工程において、アルミ蒸着は、斜方蒸着以外の方法であってもよく、例えば平坦面FSaと平坦面FSbとを片面ずつ蒸着してもよい。なお、反射膜MBについては、例えば真空蒸着法や、イオンプレーティング、スパッタリング、CVD等の様々な蒸着法で成膜することができる。
反射膜MBは、アルミ、銀等の金属膜に限らず、1層又は複数層の誘電体膜とすることもできる。
〔第2実施形態〕
以下、図7(A)等により、第2実施形態の導光板の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る導光板の製造方法は、第1実施形態で説明した各工程のうち、射出成形工程や反射面形成工程或いは最終段階として行う平坦化工程については、図4(A)、4(B)、5(D)等に示すものと同様であるので、樹脂埋込工程即ち樹脂塗布工程及び樹脂硬化工程のみについて説明し、工程の全体については図示及び説明を省略する。また、図7(A)〜7(C)において、図5(A)等のものと同符号のものについては、特に説明をしない限り、第1実施形態で説明したものと同等のものを示す。
以下、図7(A)等により、第2実施形態の導光板の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る導光板の製造方法は、第1実施形態で説明した各工程のうち、射出成形工程や反射面形成工程或いは最終段階として行う平坦化工程については、図4(A)、4(B)、5(D)等に示すものと同様であるので、樹脂埋込工程即ち樹脂塗布工程及び樹脂硬化工程のみについて説明し、工程の全体については図示及び説明を省略する。また、図7(A)〜7(C)において、図5(A)等のものと同符号のものについては、特に説明をしない限り、第1実施形態で説明したものと同等のものを示す。
本実施形態に係る導光板の製造方法では、図7(A)〜7(C)に示すように、樹脂硬化工程である紫外光照射工程において、複数のマスクMK1,MK2,MK3を用いて紫外光UVの照射の調整を行っている。
以下、導光板の製造方法について具体的に説明する。まず、図7(A)に示すように、樹脂塗布工程において、各V溝EEを完全に埋めるように樹脂材料PMを塗布する。次に、マスクMK1を、透光性樹脂部材Paの上方即ち紫外光UVの照射側の所定の位置に設置する。具体的には、マスクMK1には、各V溝EEに対応する多数のスリットSTが設けられており、これらのスリットSTが各V溝EEのうち最深側の領域M1に合って投影されるように、マスクMK1の位置決めを行う。次に、紫外光照射工程において、第1回目の照射として、マスクMK1に対して略垂直な方向から紫外光UVを平行光束として照射する。これにより、スリットSTを通り抜けた紫外光UVの成分のみが樹脂材料PMを照射する。つまり、塗布された樹脂材料PMのうち各V溝EEの最深側即ち鋸歯状部DTの領域M1にある部分が優先的に硬化される。次に、図7(B)に示すように、図7(A)のマスクMK1に代えて、マスクMK1のものよりもやや幅広のスリットSTを有するマスクMK2を、スリットSTが各V溝EEのうち中間の領域M2に合って投影されるように所定の位置に設置し、第2回目の照射として、マスクMK2に対して略垂直な方向から紫外光UVを平行光束として照射する。最後に、図7(C)に示すように、図7(B)のマスクMK2に代えて、多数のV溝EE全体よりも幅の大きいスリットSTを有するマスクMK3を所定の位置に設置し、第3回目の照射として、樹脂材料PM全体に対して紫外光UVを平行光束として照射する。
以上のように、本実施形態では、紫外光照射工程において、複数回の紫外光UVの照射について異なる形状のマスクMK1,MK2,MK3を用いることにより、樹脂材料PMを照射する紫外光UVを一部遮蔽して塗布された樹脂材料PMに対する紫外光UVの照射位置を調整している。これにより、塗布された樹脂材料PMのうち各V溝EEの深い側即ち鋸歯状部DTの深い側の位置にある部分を優先的に照射できる。なお、スリットSTの形状によって樹脂材料PMのうち硬化させる部分を適宜調整することで、樹脂材料PMと反射膜MBとの間でのボイド発生を回避するほか、例えば最表面FFを周期的なうねりのない平坦度の高いものにして、反射膜MB即ち反射面23a,23bの光学的特性を良好に維持し、観察者が外界像を観察する際に像のボケや乱れの少ないものにできる。
なお、上記の変形例として、例えば複数のマスクMK1,MK2,MK3に代えて、スリット幅の可変な1つのマスクを用いて紫外光UVの照射領域を調整する方法も考えられる。また、例えばスリットを通過させる紫外光UVの照射方向を調整することで樹脂材料PMの照射位置を調整する方法も考えられる。さらに、これらの方法を併用することも考えられる。
〔第3実施形態〕
以下、図8により、第3実施形態の導光板の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る導光板の製造方法は、第1実施形態で説明した各工程のうち、射出成形工程や反射面形成工程或いは最終段階として行う平坦化工程については、図4(A)、4(B)、5(D)等に示すものと同様であるので、樹脂埋込工程即ち樹脂塗布工程及び樹脂硬化工程のみについて説明し、工程の全体については、図示及び説明を省略する。また、図8において、図5(A)等のものと同符号のものについては、特に説明をしない限り、第1実施形態で説明したものと同等のものを示す。
以下、図8により、第3実施形態の導光板の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る導光板の製造方法は、第1実施形態で説明した各工程のうち、射出成形工程や反射面形成工程或いは最終段階として行う平坦化工程については、図4(A)、4(B)、5(D)等に示すものと同様であるので、樹脂埋込工程即ち樹脂塗布工程及び樹脂硬化工程のみについて説明し、工程の全体については、図示及び説明を省略する。また、図8において、図5(A)等のものと同符号のものについては、特に説明をしない限り、第1実施形態で説明したものと同等のものを示す。
図8に示すように、本実施形態に係る導光板の製造方法では、樹脂埋込工程のうち、まず、樹脂塗布工程において、各V溝EEを完全に埋めるように樹脂材料PMを塗布する。次に、紫外光照射工程即ち樹脂硬化工程において、透光性樹脂部材Paの下方即ち鋸歯状部DTの反対側から紫外光UVの照射を行う。これにより、塗布された樹脂材料PMのうち各V溝EEの深い側即ち鋸歯状部DTの深い側の位置にある部分を優先的に照射できる。この場合、樹脂材料PMと反射膜MBとの間にボイドを発生しにくくすることができる。なお、透光性樹脂部材Paは、紫外光UVを透過する性質のものとなっている。
上記において、樹脂材料PMにおける紫外光UVの透過率をある範囲のものに適宜定めることで、紫外光UVの照射量を各V溝EEの深さ方向について減衰させ、樹脂材料PMを紫外光UVの入射側で優先して硬化させることができる。例えば樹脂材料PMの透過率を10%以上90%以下の範囲内とすることで、透過率に下限を持たせて現実的な樹脂材料PM全体の硬化を確保しつつ、透過率に上限を持たせて紫外光UVを適度に減衰させ減衰の少ない側即ち各V溝EEの深い側にある樹脂材料PMを優先して硬化させることができる。
また、第1実施形態において図5(A)〜5(D)等に示すように、複数回に分割して塗布した樹脂材料PMを硬化する際に、透光性樹脂部材Paのうち鋸歯状部DTの反対側から紫外光UVの照射を行うことも可能である。
〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
まず、鋸歯状部DTは、構成する第1及び第2の平坦面FSa,FSbの双方に、反射面として第1及び第2の反射面23a,23bをそれぞれ形成するものとしているが、反射面は、第1及び第2の平坦面FSa,FSbのいずれか一方にのみ施されるものとしてもよい。例えば、第2の平坦面FSbのみに反射面を形成するものとしてもよい。この場合、第1の平坦面FSaは、同一の屈折率材料で埋め込まれるため、反射面としては機能しない。従って、この場合、形成される画像取出部23の反射面は、第2の反射面23bのみとなる。つまり、画像取出部23は、従来型の1種類の反射面のみによって画像光の取出しを行う構成となる。この場合、画像光のうち、第2の反射面23bを複数回通過した後に取り出される成分が存在することになる。これに対して、本願発明の製造方法による導光板においては、画像取出部23の裏面側を構成する紫外線硬化性樹脂部材Qaでのボイドの発生が抑制され、かつ、当該画像光の全反射面としても機能する最表面FFが高い平坦度を有するため、第2の反射面23bの通過による画像光の劣化を抑制できる。
また、画像取出部23を構成する反射ユニット23cの配列のピッチPTについては、各第1の反射面23a間において全て同一となっている場合に限らず、各ピッチPTにある程度の差異がある場合も含むものとする。
上記の説明では、画像表示素子として、透過型の液晶デバイス11を用いているが、画像表示素子としては、透過型の液晶デバイスに限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶パネルを用いた構成も可能であり、液晶デバイス11に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、LEDアレイやOLED(有機EL)やレーザーダイオードなどに代表される自発光型素子用いた構成も可能である。さらに、レーザー光源とポリゴンミラーその他のスキャナとを組みあわせたレーザースキャナを用いた構成も可能である。
上記の説明では、虚像表示装置100は、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ画像形成装置10及び導光板20設ける構成としているが、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ画像形成装置10と導光板20とを設け画像を片眼視する構成にしてもよい。
上記の説明では、シースルー型の虚像表示装置について説明しているが、画像取出部23は、シースルー型以外の虚像表示装置についても適用可能である。なお、外界像を観察させる必要がない場合、第1及び第2の反射面23a,23b双方の光反射率を略100%することが可能である。
上記の説明では、光入射面ISと光射出面OSとを同一の平面上に配置しているが、これに限らず、例えば、光入射面ISを第1の全反射面22aと同一の平面上に配置し、光射出面OSを第2の全反射面22bと同一の平面上に配置する構成とすることもできる。
上記の説明では、入射光折曲部21を構成するミラー層21aや斜面RSの傾斜角度について特に触れていないが、本発明は、ミラー層21a等を光軸OAに対して用途の他の仕様に応じて様々な値とすることができる。
上記の説明では、反射ユニット23cによるV字状の溝は、先端を尖った状態で図示しているが、V字状の溝の形状については、これに限らず、先端を平らにカットしているものや先端にRを付けているものであってもよい。
上記の説明では、虚像表示装置100がヘッドマウントディスプレイであるとして具体的な説明を行ったが、虚像表示装置100は、ヘッドアップディスプレイに改変することもできる。
上記の説明では、第1及び第2の全反射面22a,22bにおいて、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により画像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明における全反射については、第1及び第2の全反射面22a,22b上の全体又は一部にミラーコートや、半透過のアルミ膜によるハーフミラー膜等が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、画像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、全反射面22a,22bの全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての画像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの画像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって全反射面22a,22bの全体又は一部がコートされていてもよい。
10…画像形成装置、 11…液晶デバイス、 20,120…導光板、 20a…導光板本体部、 21…入射光折曲部、 22…導光部、 22a,22b…全反射面、 23…画像取出部、 23a,23b…反射面、 23c…反射ユニット、 100…虚像表示装置、 IS…光入射面、 OS…光射出面、 EY…眼、 PT…ピッチ、 RS…斜面、Pa…透光性樹脂部材、 DT…鋸歯状部、 MB…反射膜、 EE…V溝、 PM…樹脂材料、 EM…最終樹脂、 FF…最表面、 Qa…紫外線硬化性樹脂部材、 GL1,GL2,GL3…画像光、 角度…α、 UV…紫外光
Claims (11)
- 導光板用の樹脂基材に設けた鋸歯状部上に反射材を蒸着法で成膜することにより導光板内部に導いた光を外部へ取り出すための反射面を形成する反射面形成工程と、
前記反射面形成工程において形成された前記反射面に密着させ、前記反射面を前記鋸歯状部と樹脂材料とで挟み込むように前記樹脂材料を塗布する樹脂塗布工程と、
前記樹脂塗布工程において塗布された前記樹脂材料のうち、前記鋸歯状部の深い位置にある部分を、浅い位置にある部分よりも早く紫外光照射により硬化させる樹脂硬化工程と、
を有する導光板の製造方法。 - 前記樹脂硬化工程において、塗布された前記樹脂材料のうち前記鋸歯状部の最深側の部分を優先して硬化させる、請求項1に記載の導光板の製造方法。
- 前記導光板の光射出面と対向する反光射出面となる平坦部を形成するために最終樹脂を塗布して硬化させる平坦部形成工程をさらに有する、請求項1及び請求項2のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
- 前記平坦部形成工程において、塗布された前記最終樹脂を加圧しつつ硬化させて平坦化する平坦化工程をさらに有する、請求項3に記載の導光板の製造方法。
- 前記平坦部形成工程において、前記最終樹脂を前記反射面によって光を外部へ取り出すエリアを少なくとも覆うように前記最終樹脂を塗布して硬化させる、請求項3及び請求項4のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
- 前記樹脂塗布工程において、前記鋸歯状部の最深側を優先して前記樹脂材料を複数回に分割して塗布し、1回の塗布ごとに前記樹脂硬化工程として前記樹脂材料を硬化させる、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
- 前記樹脂基材は、前記鋸歯状部の溝を配列する方向に沿って形成される側溝を有する、請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
- 前記鋸歯状部は、第1の平坦面と第2の平坦面とを有するV字形状を連ねて形成される複数の溝を有し、
前記反射面は、前記第1の平坦面と前記第2の平坦面とに対応する第1の反射面部分と第2の反射面部分とを1組とする複数の反射ユニットを有する、請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。 - 前記樹脂材料は、前記樹脂基材と同一の屈折率材料である、請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
- 前記樹脂硬化工程において、前記鋸歯状部のうち最深側の位置に対応して形成されたスリットを有するマスクにより、前記樹脂材料を照射する紫外光を一部遮蔽して塗布された前記樹脂材料に対する紫外光照射を調整する、請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
- 前記樹脂硬化工程において、前記樹脂基材のうち前記鋸歯状部の反対側から紫外光照射を行う、請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
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