JP2013186198A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】解像度を上げることなく、見る角度によって大きさの異なる画像を表示することができる表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光導波路18に入射した複数のビームは、伝搬するときの全反射によって光導波路18の光軸周りに回転した方向に分散して、入射角に応じた角度の出射角で第2面22から放射状に出射する。異なる光導波路18に入射するビームは、入射角が同じであれば出射角が同じであり、光導波路18の光軸に対して斜めに見たときに、入射角が同じで異なる光導波路18から出射するビームが同時に視認される。直下に位置する光源24からの間隔が大きい位置の第1点P1に入射角θで入射するビームを発する光源24の第1点からの距離D1は、間隔が小さい位置の第2点P2に入射角θで入射するビームを発する光源24の第2点P2からの距離D2よりも長い。
【選択図】図10
【解決手段】光導波路18に入射した複数のビームは、伝搬するときの全反射によって光導波路18の光軸周りに回転した方向に分散して、入射角に応じた角度の出射角で第2面22から放射状に出射する。異なる光導波路18に入射するビームは、入射角が同じであれば出射角が同じであり、光導波路18の光軸に対して斜めに見たときに、入射角が同じで異なる光導波路18から出射するビームが同時に視認される。直下に位置する光源24からの間隔が大きい位置の第1点P1に入射角θで入射するビームを発する光源24の第1点からの距離D1は、間隔が小さい位置の第2点P2に入射角θで入射するビームを発する光源24の第2点P2からの距離D2よりも長い。
【選択図】図10
Description
本発明は、表示装置に関する。
ドットマトリクス型の液晶ディスプレイを用いて、アナログ指針の画像により時刻を表示する時刻表示装置が知られている(特許文献1)。高精細の液晶ディスプレイを使用すれば、実際のアナログ時計の指針と同じ画像を表示することも可能である。
実際のアナログ時計では、指針の先端が細くて根元が太くなっているため、これをディスプレイで表示するには制御が複雑になる。また、高精細のディスプレイが必要であり、解像度の低いディスプレイでは先端に向けて細くなるような指針を表示することが難しかった。特に、発光素子を点在させただけの表示装置では、そのような形状の画像を表示することはできなかった。
本発明は、解像度を上げることなく、見る角度によって大きさの異なる画像を表示することができる表示装置を提供することを目的とする。
(1)本発明に係る表示装置は、複数の光導波路からなるマルチ導波路構造を有し、前記複数の光導波路の長さ方向に厚みを有し、前記複数の光導波路の一方の端面が配列された第1面と、前記複数の光導波路の他方の端面が配列された第2面と、を有するマルチ導光基板と、前記マルチ導光基板の前記第1面に間隔をあけて対向する複数の光源と、それぞれの前記光源を点灯状態と消灯状態とに制御するコントローラと、を有し、それぞれの前記光源からの光は、前記第1面に至るまでの空間で拡がって前記第1面に入射し、それぞれの前記光導波路に複数のビームが所定範囲の入射角で入射し、それぞれの前記光導波路に入射した前記複数のビームは、伝搬するときの全反射によって当該光導波路の光軸周りに回転した方向に分散して、前記入射角に応じた角度の出射角で前記第2面から放射状に出射し、前記複数のビームは、前記入射角が大きいほど前記出射角が大きくなって拡がるように前記第2面から出射し、異なる前記光導波路に入射する前記ビームは、前記入射角が同じであれば前記出射角が同じであり、前記光軸に対して斜めに見たときに、前記入射角が同じでそれぞれ異なる前記光導波路から出射する前記ビームが同時に視認され、前記第1面は、直下に位置する前記光源からの間隔が変化するように形成されており、前記間隔が大きい位置の第1点に入射角θで入射する前記ビームを発する前記光源の前記第1点からの距離は、前記間隔が小さい位置の第2点に前記入射角θで入射する前記ビームを発する前記光源の前記第2点からの距離よりも長いことを特徴とする。本発明によれば、マルチ導光基板を通る光を斜めに見ると、光源の大きさよりも拡がった形状の画像が見える。また、マルチ導光基板の第1面と光源との間隔が大きいほど、光の拡がりも大きくなる。したがって、第1面とその直下の光源の間隔が異なることで、位置によって異なる大きさの画像を視認することができる。
(2)(1)に記載された表示装置において、前記複数の光源と前記マルチ導光基板との間に重ねられる、複数の貫通孔を有する多孔プレートをさらに有することを特徴としてもよい。
(3)(1)又は(2)に記載された表示装置において、前記複数の光源は平坦な面上に配列され、前記マルチ導光基板の前記第1面は、中央部が周縁部よりも、前記複数の光源が配列された前記面から離れるように凹面であることを特徴としてもよい。
(4)(1)から(3)のいずれか1項に記載された表示装置において、前記複数の光源は、複数の同心円上に配列されていることを特徴としてもよい。
(5)(4)に記載された表示装置において、前記複数の同心円の半径方向に並ぶ一群の前記光源からの光によって前記マルチ導光基板の前記第2面に表れる画像によって情報を表示することを特徴としてもよい。
(6)(5)に記載された表示装置において、点灯している最も内側の前記同心円上に位置する前記光源からの光は、前記第1面までの空間で最も大きく拡がり、点灯している最も外側の前記同心円上に位置する前記光源からの光は、前記第1面までの空間で拡がりが最も小さくなることを特徴としてもよい。
(7)(6)に記載された表示装置において、前記マルチ導光基板の前記第2面に表れる前記画像は、時計の指針であり、点灯している最も外側の前記同心円上に位置する前記光源からの前記光が、前記指針の先端を表示することを特徴としてもよい。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る表示装置を示す図である。本実施形態では、表示装置の一例として腕時計を説明する。腕時計は、ケース10と、ケース10に取り付けられたバンド12を有する。ケース10にはガラス蓋14が取り付けられている。
図2は、図1に示す腕時計の主要部品の分解斜視図である。図3は、図1に示す腕時計の主要部品の断面概略図である。
ガラス蓋14の下には、マルチ導光基板16が配置されている。マルチ導光基板16は、ファイバオプティックプレートとよばれる。マルチ導光基板16は、複数の光導波路18からなるマルチ導波路構造を有する。隣同士の光導波路18は、図示しない樹脂などで固定されている。マルチ導光基板16は、複数の光導波路18の長さ方向に厚みを有する。マルチ導光基板16は、複数の光導波路18の一方の端面が配列された第1面20を有する。第1面20は、中央部が周縁部から窪む凹面である。第1面20のこのような形状は、平板状のマルチ導光基板16を用意し、その一方の面を研磨して形成する。そのため、第1面20に並ぶ光導波路18の端面も、微細に観察すれば凹面になっており、第1面20の中心にある光導波路18を除き、他の光導波路18の端面は斜めに傾くようになる。複数の光導波路18は、光軸が平行になっている。第1面20は、凹面であることから、直下に位置する平面からの距離が変化するようになっている。
マルチ導光基板16は、複数の光導波路18の他方の端面が配列された第2面22を有する。第2面22は、中央部が周縁部から突出する凸面である。第2面22のこのような形状は、平板状で用意されたマルチ導光基板16の平坦面を研磨して形成する。第2面22に並ぶ光導波路18の端面は、微細に観察すれば凸面になっており、第2面22の中心にある光導波路18を除き、他の光導波路18の端面は斜めに傾くようになる。
尚、中心以外の光導波路18は、第1面20及び第2面22の傾きが緩やかであるため、実質的に、中心にある光導波路18の第1面20及び第2面22と同様に、傾きがないものとして見なすことができる。また、ぞれぞれの光導波路18は、第1面20と第2面22が、ほぼ平行であると見なすこともできる。
表示装置は、複数の光源24を有する。本実施形態では、光源24は発光ダイオードであり、回路基板26に搭載されている。複数の光源24は、マルチ導光基板16の第1面20に、間隔をあけて対向する。複数の光源24は平坦な面上に配列されている。マルチ導光基板16の凹面である第1面20は、その中央部が、周縁部よりも、複数の光源24が配列された面から離れるようになっている。第1面20は、直下に位置する光源24からの間隔が変化するように形成されている。図4は、複数の光源24の平面図であり、複数の光源24は、複数の同心円C上に配列されている。また、同心円Cの中心にも1つの光源24が配置されている。
図3に示すように、それぞれの光源24からの光は、第1面20に至るまでの空間で拡がって第1面20に入射する。最も内側の同心円C上に位置する光源24からの光は、第1面20までの距離が遠いため、最も大きく拡がって第1面20に入射する。最も外側の同心円C上に位置する光源24からの光は、第1面20までの距離が近いため、拡がりが最も小さくなるように第1面20に入射する。それぞれの光導波路18に複数のビームが所定範囲の入射角で入射する。
表示装置は、それぞれの光源24の点滅を制御するコントローラを有する。図3に示すように、コントローラの機能を有する集積回路チップ28が、回路基板26の光源24とは反対側の面に搭載されている。
表示装置は、多孔プレート30を有する。多孔プレート30は、複数の光源24とマルチ導光基板16との間に重ねられる。図5は、多孔プレート30の一部拡大図である。多孔プレート30は、複数の光源24よりも多い数で配列された複数の貫通孔32を有する。貫通孔32の形状は六角形である。複数の貫通孔32がハニカム形状を構成している。多孔プレート30は、金属からなり、金属板の打ち抜き又はエッチングにより形成される。多孔プレート30と光源24との間には、半透過反射板34が配置されている。半透過反射板34は、ハーフミラーであってもよく、入射した光の一部を反射し、一部を透過させる。半透過反射板34は、絶縁体からなり、光源24と多孔プレート30の電気的絶縁を図っている。半透過反射板34が光を反射することにより、マルチ導光基板16の第2面22全体が明るくなる。また、各光源24が消灯している状態では、半透過反射板34により各光源24は視認され難い。多孔プレート30は、ハニカム状の模様を視認させて装飾効果を高めるために配置している。
本実施形態では、複数の光源24の点灯状態と消灯状態とに制御することで、マルチ導光基板16の第2面22に画像を表示する。図6は、第2面22に表示された画像を真上から見た図である。図6において、複数の光源24が点灯しており、各光源24からの光は点に見える。図7は、図6に示す画像を斜めに見た図である。図7に示すように、各光源24からの光は、斜めに見るとリング状に見える。
本実施形態では、複数の同心円Cの半径方向に並ぶ一群の光源24からの光によって、マルチ導光基板16の第2面22に表れる画像によって情報を表示する。マルチ導光基板16の第2面22に表れる画像は、時計の指針である。点灯している最も外側の同心円C上に位置する光源24からの光が、指針の先端を表示する。
指針の先端側では、光が点又は小さなリングに見えることにより、この先端を表示する位置によって、時刻等の情報を正確に表示することができる。すなわち、マルチ導光基板16の第1面20までの距離が短い領域に複数の光源24が配置されており、どの光源24を点灯させるか変えることにより、情報を正確に表示することができる。時刻以外の情報としては、例えば、電池の残容量、気圧、温度などの物理量や、時刻表示をする都市の情報などを表示することができる。指針の先端側の光は、情報を正確に表示できれば、点でなく、小さなリングでも良い。
次に、第2面22に表れる画像が、見る方向によって、図6及び図7に示すように異なって見える原理を説明する。
図8は、マルチ導波路構造の1つの光導波路18を通る光を説明する図である。光導波路18の第1面20の側の端面には、複数のビームが入射する。1つの光導波路18に入射した複数のビームは、伝搬するときの全反射によって当該光導波路18の光軸周りに回転した方向に分散して、入射角と同じ角度の出射角で第2面22から放射状に出射する。複数のビームの入射角が同じであれば、出射する複数のビームは、出射角が同じであり、放射状に拡がる。複数のビームは、入射角が大きいほど出射角が大きくなって拡がるように第2面22から出射する。
図9は、マルチ導波路構造の複数の光導波路18を通る光を説明する図である。マルチ導光基板16は、複数の光導波路18を含んでおり、図9に示す漏斗状の図形は、各光導波路18から放射状に出射する光(複数のビーム)を表している。異なる光導波路18に入射するビームは、入射角が同じであれば出射角が同じである。図9で、同じ大きさの漏斗状の図形は、出射角が同じ光(複数のビーム)を表している。第2面22に対して斜め(光導波路18が直線状であればその光軸に対して斜め)に見たときに、同じ出射角の光は同時に視認される。したがって、出射角が同じでそれぞれ異なる光導波路18から出射するビームは同時に視認される。出射角が同じビームの入射角は同じである。
1つの光源24から第1面20に入射する光のうち、入射角が同じになる光(複数のビーム)は、第1面20にリング状に入射する。第2面22から出射する光のうち、出射角が同じになる光(複数のビーム)は、第2面22にリングを描く位置から出射する。つまり、同じ出射角の光はリング状に視認される。なお、光がリング状に見えるのは、光導波路18の光軸(第2面22)に対して斜めに見たときであって、光源24の直上で光導波路18の光軸(第2面22)に沿って見ると、光は点又は小さなリングに見える(図6参照)。その理由は、光源24の直上で視認される光は、光源24の直上に位置する光導波路18の第1面20に入射して、この光導波路18の光軸方向に出射する光だけであり、光源24の直上に位置しない光導波路18からの光は、入射角に応じて光軸方向とは異なる角度で出射するためである。また、各光導波路18から放射状に光が出射されるので、光源24の光軸の周りに回転した位置から見ても、視線と第2面22との角度が同じであれば、同じリング状の光を視認することができる。
以上の内容が、点光源24がリング状に見える理由である。また、第2面22に対する視線と第2面22との角度が小さいほど(視線の傾きが大きいほど)、リングが大きくなることを、図9に示す漏斗状の図形の配列で示してある。詳しくは、視線の傾きが大きいときには、出射角の大きい光が視認される。出射角の大きい光は、入射角も大きい。入射角が大きいほど、光源24から離れた位置で第1面20に光が入射する。すなわち、入射する位置が光源24から離れて大きなリング状に入射した光が視認されるため、その光は大きなリング状に視認される。
次に、図7に示す画像において、マルチ導光基板16の中央のリングが大きく、端部のリングが小さく見える理由を説明する。
図10は、光源24とマルチ導光基板16との間隔の大きさによる画像の大きさの違いを説明する図である。図3に示すように、マルチ導光基板16の第1面20は、凹面になっているため、複数の光源24が配列された面(平面)からの距離が変化するようになっている。具体的には、第1面20の中央は、端部よりも、光源24が配列された面(平面)からの距離が大きい。図10には、その距離が大きい位置にある光源L1と、その距離が小さい位置にある光源L2が示されている。
直下に位置する光源L1からの間隔が大きい位置の第1点P1に入射角θでビームが入射する。直下に位置する光源L2からの間隔が小さい位置の第2点P2にも、同じ入射角θでビームが入射する。ここで、光源L1の第1点P1からの距離D1は、光源L2の第2点P2からの距離D2よりも長い。光源L1からの光は、第1面20までの空間で大きく拡がるのに対して、光源L2からの光は、第1面20までの空間で拡がりが小さい。そのため、光源L1からの光が出射角θで出射して第2面22で視認されるリングの直径W1は、光源L2からの光が出射角θで出射して第2面22で視認されるリングの直径W2よりも大きい。
したがって、点灯している最も内側の同心円C(図4参照)上に位置する光源24からの光は、第1面20までの空間で最も大きく拡がるため、第2面22では大きなリングとして視認される。点灯している最も外側の同心円C(図4参照)上に位置する光源24からの光は、第1面20までの空間で拡がりが最も小さくなるため、第2面22では点又は小さなリングとして視認される。
本実施形態によれば、マルチ導光基板16を通る光を斜めに見ると、光源24の大きさよりも拡がった形状の画像が見える。また、マルチ導光基板16の第1面20と光源24との間隔が大きいほど、その間での光の拡がりも大きくなる。したがって、第1面20とその直下の光源24の間隔が異なることで、位置によって異なる大きさの画像を視認することができる。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施の形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。複数の光導波路18の他方の端面が配列された第2面22は、中央部が周縁部から突出する凸面に形成したが、平面に形成しても良い。逆に、第1面20の凹面と第2面22の凸面を、中央部が周縁部から突出する突出量を、図3や図10よりも大きくした形状にすることも可能である。
また、表示する情報によっては、図4における、最も内側の同心円C上に位置する光源24が、マルチ導光基板16の第1面20までの距離が近く、最も外側の同心円C上に位置する光源24が、第1面20までの距離が遠くなるように構成しても良い。この場合は、光導波路18の光軸に対して斜めに見たときに、最も外周側の光源24の光が大きなリング状に視認され、最も内側の光源24の光が点又は小さなリングに見える。
さらに、第1面20とその直下の光源24の間隔が異なるように構成する場合に、第1面20は平面とし、光源24側の配置位置を、平面20に対して変えることも可能である。
10 ケース、12 バンド、14 ガラス蓋、16 マルチ導光基板、18 光導波路、20 第1面、22 第2面、24 光源、26 回路基板、28 集積回路チップ、30 多孔プレート、32 貫通孔、34 半透過反射板、C 同心円、L1 光源、L2 光源、P1 第1点、P2 第2点、D1 距離、D2 距離、W1 直径、W2 直径。
Claims (7)
- 複数の光導波路からなるマルチ導波路構造を有し、前記複数の光導波路の長さ方向に厚みを有し、前記複数の光導波路の一方の端面が配列された第1面と、前記複数の光導波路の他方の端面が配列された第2面と、を有するマルチ導光基板と、
前記マルチ導光基板の前記第1面に間隔をあけて対向する複数の光源と、
それぞれの前記光源を点灯状態と消灯状態とに制御するコントローラと、
を有し、
それぞれの前記光源からの光は、前記第1面に至るまでの空間で拡がって前記第1面に入射し、
それぞれの前記光導波路に複数のビームが所定範囲の入射角で入射し、
それぞれの前記光導波路に入射した前記複数のビームは、伝搬するときの全反射によって当該光導波路の光軸周りに回転した方向に分散して、前記入射角に応じた角度の出射角で前記第2面から放射状に出射し、
前記複数のビームは、前記入射角が大きいほど前記出射角が大きくなって拡がるように前記第2面から出射し、
異なる前記光導波路に入射する前記ビームは、前記入射角が同じであれば前記出射角が同じであり、前記光軸に対して斜めに見たときに、前記入射角が同じでそれぞれ異なる前記光導波路から出射する前記ビームが同時に視認され、
前記第1面は、直下に位置する前記光源からの間隔が変化するように形成されており、
前記間隔が大きい位置の第1点に入射角θで入射する前記ビームを発する前記光源の前記第1点からの距離は、前記間隔が小さい位置の第2点に前記入射角θで入射する前記ビームを発する前記光源の前記第2点からの距離よりも長いことを特徴とする表示装置。 - 請求項1に記載された表示装置において、
前記複数の光源と前記マルチ導光基板との間に重ねられる、複数の貫通孔を有する多孔プレートをさらに有することを特徴とする表示装置。 - 請求項1又は2に記載された表示装置において、
前記複数の光源は平坦な面上に配列され、
前記マルチ導光基板の前記第1面は、中央部が周縁部よりも、前記複数の光源が配列された前記面から離れるように凹面であることを特徴とする表示装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載された表示装置において、
前記複数の光源は、複数の同心円上に配列されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項4に記載された表示装置において、
前記複数の同心円の半径方向に並ぶ一群の前記光源からの光によって前記マルチ導光基板の前記第2面に表れる画像によって情報を表示することを特徴とする表示装置。 - 請求項5に記載された表示装置において、
点灯している最も内側の前記同心円上に位置する前記光源からの光は、前記第1面までの空間で最も大きく拡がり、
点灯している最も外側の前記同心円上に位置する前記光源からの光は、前記第1面までの空間で拡がりが最も小さくなることを特徴とする表示装置。 - 請求項6に記載された表示装置において、
前記マルチ導光基板の前記第2面に表れる前記画像は、時計の指針であり、
点灯している最も外側の前記同心円上に位置する前記光源からの前記光が、前記指針の先端を表示することを特徴とする表示装置。
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