JP2020187320A - 表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】奥行き感のある空中映像を表示できるようにする。【解決手段】２面コーナーリフレクタアレイ２と、その一方の主面２ａ側の空間に、その配列方向に沿って、一方の主面２ａから離間するように配置された複数の透過型の表示パネル３1〜３3とを備え、複数の透過型の表示パネル３1〜３3は、前記配列方向で重なるように配置されており、２面コーナーリフレクタアレイ２は、その他方の主面２ｂ側の空間に、複数の透過型の表示パネル３1〜３3にそれぞれ表示される画像を、空中映像５1〜５3としてそれぞれ結像させ、鑑賞者６は、奥行き方向の異なる位置で、空中映像５1〜５3を視認することができ、奥行き感を得ることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、空中映像を表示する表示システムに関する。

従来、直交する２つの鏡面（反射面）から構成される２面コーナーリフレクタを多数備えた２面コーナーリフレクタアレイ（DCRA:Dihedral Corner Reflector Array）を用いて、ディスプレイに表示された画像を空中映像として空中に表示する表示装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１７３５２７号公報

しかし、映像源が単一であると、空中映像に十分な奥行き感が得られず、空中映像ではない通常の映像との差が小さくなり、空中映像の利点を充分に活かせないという課題がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みて為されたものであって、奥行き感のある空中映像を表示できるようにすることを目的とする。

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。

すなわち、本発明の表示システムは、略直交する２つの鏡面によって構成される２面コーナーリフレクタを複数備える２面コーナーリフレクタアレイと、前記２面コーナーリフレクタアレイの一方の主面側の空間に、その配列方向に沿って、前記一方の主面から離間するように配置された複数の透過型の表示パネルとを備え、前記複数の透過型の表示パネルは、前記配列方向で重なるように配置されており、前記２面コーナーリフレクタアレイは、該２面コーナーリフレクタアレイの他方の主面側の空間に、前記複数の透過型の表示パネルにそれぞれ表示される画像を、空中映像としてそれぞれ結像させる。

透過型の表示パネルによって表示される画像は、静止画像であってもよく、動画像であってもよい。

本発明の表示システムによれば、２面コーナーリフレクタアレイの一方の主面から離間するように配列された複数の各透過型の表示パネルに表示される各画像を、２面コーナーリフレクタアレイの他方の主面側の空間の、複数の各透過型の表示パネルの配列に応じた位置に、空中映像としてそれぞれ結像させるので、他方の主面側の空間に位置する鑑賞者は、複数の空中映像を前記配列に応じた位置にそれぞれ視認することができ、奥行き感を得ることができる。

また、奥行き感のある表示によって、演出効果やアイキャッチ効果を高めた印象深い表示が可能となる。

本発明の好ましい実施態様では、前記複数の透過型の表示パネルが、前記配列方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている。

この実施態様によれば、鑑賞者は、２面コーナーリフレクタアレイの他方の主面側の空間に、複数の透過型の表示パネルの配置間隔に応じた位置で、複数の空中映像を視認することができ、一層奥行き感を得ることができる。

本発明の他の実施態様では、前記２面コーナーリフレクタアレイの前記一方の主面から最も離間した前記表示パネルよりも離間して配置されると共に、前記複数の透過型の表示パネルに光を照射する光源を備え、前記複数の透過型の前記表示パネルが、透明液晶表示パネルである。

この実施態様によれば、複数の透明液晶表示パネルと、バックライト用の光源とによって、空中映像用の複数の画像をそれぞれ表示することができる。

本発明の更に他の実施態様では、３つ以上の透過型の前記表示パネルを備えている。

この実施態様によれば、鑑賞者は、透過型の表示パネルの配列方向に対応した位置で、３つ以上の空中映像を視認することができ、一層奥行き感を得ることができる。

本発明の一実施態様では、前記２面コーナーリフレクタアレイは、複数の貫通孔を有する異方性エッチング材料からなる基体を備え、前記複数の各貫通孔は、隣接する２つの内壁面が平面視で略直交する角部を少なくとも１つ有するものであり、前記角部の平面視で略直交する前記隣接する２つの内壁面が、光反射性膜で被覆されて前記２つの鏡面を構成している。

この実施態様によれば、異方性エッチング材料で構成されているので、隣接する２つの内壁面が平面視で略直交する複数の貫通孔を、異方性エッチングによって容易に形成することが可能である共に、貫通孔の隣接する２つの内壁面を光反射性膜で被覆して２つの鏡面とすることができる。

本発明の他の実施態様では、前記異方性エッチング材料が、水晶のＺ板である。

この実施態様によれば、Ｚ板の水晶の結晶異方性を利用した異方性エッチングによって、隣接する内壁面が平面視で略直交する角部を少なくとも１つ有する多数の貫通孔を形成し、隣接する内壁面を光反射性膜で被覆して鏡面とすることができる。

本発明の更に他の実施態様では、前記２面コーナーリフレクタアレイは、複数の貫通孔を有する硬化した感光性樹脂からなる基体を備え、前記複数の各貫通孔は、平面視で略直交する隣接する２つの内壁面を有し、前記平面視で略直交する前記隣接する２つの内壁面が、光反射性膜で被覆されて前記２つの鏡面を構成している。

この実施態様によれば、２面コーナーリフレクタアレイは、硬化した感光性樹脂によって構成されているので、当該２面コーナーリフレクタアレイは、感光性樹脂を、所要のパターンのマスクを介して露光、現像して製造することができる。また、各貫通孔の、平面視で略直交する隣接する２つの内壁面を光反射性膜で被覆して２つの鏡面とすることができる。

本発明の一実施態様では、前記２面コーナーリフレクタアレイは、透明な支持部と該支持部から突出する複数の突出部とを有する硬化した感光性樹脂からなる基体を備え、前記複数の各突出部は、平面視で略直交する隣接する２つの側面をそれぞれ有し、前記平面視で略直交する前記隣接する２つの側面が、光反射性膜で被覆されて前記２つの鏡面を構成している。

この実施態様によれば、各突出部の、平面視で略直交する隣接する２つの側面が２つの鏡面とされるので、各突出部によって２面コーナーリフレクタがそれぞれ構成され、複数の突出部によって、２面コーナーリフレクタアレイが構成される。

本発明の他の実施態様では、前記基体の前記支持部が平板状であって、前記突出部が柱状である。

この実施態様によれば、平板状の支持部に対して、平面視で略直交する隣接する２つの側面を有する柱状、例えば、角柱状の複数の突出部を形成して２面コーナーリフレクタアレイを構成することができる。

本発明によれば、２面コーナーリフレクタアレイの一方の主面から離間するように配列された複数の各透過型の表示パネルに表示される各画像を、２面コーナーリフレクタアレイの他方の主面側の空間に、複数の各透過型の表示パネルの配列に応じた位置で、空中映像としてそれぞれ結像させるので、他方の主面側の空間に位置する鑑賞者は、複数の空中映像を前記配列に応じた位置に視認することができ、奥行き感を得ることができる。

また、奥行き感のある表示によって、演出効果やアイキャッチ効果を高めた印象深い表示が可能となる。

図１は本発明の一実施形態に係る表示システムの概略構成図である。 図２は図１の第１〜第３透明液晶表示パネルの表示画像の一例を示す図である。 図３は図２の表示画像に対応する空中映像を示す図である。 図４は図１の第１〜第３透明液晶表示パネルの表示画像の他の例を示す図である。 図５は図４の表示画像に対応する空中映像を示す図である。 図６は図１の表示システムに使用される２面コーナーリフレクタアレイの平面図である。 図７は図６の一部を拡大して示す平面図である。 図８は図６の一部を拡大して示す斜視図である。 図９は図６の一つの貫通孔を代表的に示す拡大した平面図である。 図１０は図６の２面コーナーリフレクタアレイによる結像様式を模式的に示す図である。 図１１はＺカットの水晶板を示す切断方位図である。 図１２は図６の２面コーナーリフレクタアレイの製造工程を示す概略断面図である。 図１３はエッチング工程のマスクパターンを示す平面図である。 図１４は図１３のマスクパターンの１つのパターンを代表的に示す拡大した平面図である。 図１５は貫通孔の角部における内壁面の歪を示す図９に対応する平面図である。 図１６は他の２面コーナーリフレクタアレイの平面図である。 図１７は図１６の一つの貫通孔を代表的に示す拡大した平面図である。 図１８はエッチング工程のマスクパターンを示す平面図である。 図１９は図１８のマスクパターンの１つのパターンを代表的に示す拡大した平面図である。 図２０は他の２面コーナーリフレクタアレイの平面図である。 図２１は図２０の一部を拡大して示す平面図である。 図２２は図２０の一部を拡大して示す斜視図である。 図２３は図２０の２面コーナーリフレクタアレイの製造工程を示す概略断面図である。 図２４は更に他の２面コーナーリフレクタアレイの図２１に対応する平面図である。 図２５は他の２面コーナーリフレクタアレイの図２１に対応する平面図である。 図２６は更に他の２面コーナーリフレクタアレイの斜視図である。 図２７は他の２面コーナーリフレクタアレイの平面図である。 図２８は図２７の一部を拡大して示す平面図である。 図２９は図２７の一部を拡大して示す斜視図である。 図３０は図２８のＡ−Ａ線断面図である。 図３１は図２７の２面コーナーリフレクタアレイの製造工程を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る表示システムの概略構成図である。

この実施形態の表示システム１は、２面コーナーリフレクタアレイ２と、この２面コーナーリフレクタアレイ２の一方の主面２ａ側の空間に、その配列方向に沿って、前記一方の主面２ａから離間するように配置された複数、この例では、３つの透過型の表示パネルとしての第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃と、第１透明液晶表示パネル３₁よりも前記一方の主面２ａから離間した位置に配置された光源としてのバックライト４とを備えている。

第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃は、その配列方向（図１の下方）に沿って互いに等しい間隔をあけて、かつ、配列方向に重なるように配置されている。

なお、第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃は、等間隔に配置する場合に限らず、間隔を異ならせて配置してもよい。また、第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃は、間隔をあけず、重ね合わせて配置してもよい。

第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃は、その配列方向に全面が重なるように配置されるのが好ましいが、少なくとも表示面の一部が重なるように配置してもよい。

バックライト４は、第１透明液晶表示パネル３₁の背面から第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃を照明する。すなわち、この実施形態では、第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃と、単一のバックライト４とによって、液晶表示装置を構成している。

第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃は、２面コーナーリフレクタアレイ２に向けて、空中映像用の画像を表示する。第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃が表示する画像は、静止画像または動画像のいずれであってもよい。第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃が表示する画像は、特に限定されず、例えば、ゲーム用、広告用、案内用、あるいは、各種のコンテンツの映像等であってもよい。

２面コーナーリフレクタアレイ２は、平面視で略直交する２つの鏡面によって構成される２面コーナーリフレクタを多数備えている。この２面コーナーリフレクタアレイ２は、第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃にそれぞれ表示される画像を、２面コーナーリフレクタアレイ２の他方の主面２ｂ側の空間の第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃の配列に応じた位置に、第１〜第３空中映像５₁〜５₃としてそれぞれ結像させる。すなわち、第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃の各表示画像は、２面コーナーリフレクタアレイ２の２つの鏡面によって２回反射して、その面対称位置に、第１〜第３空中映像５₁〜５₃としてそれぞれ結像される。

２面コーナーリフレクタアレイ２の他方の主面２ｂ側の空間の鑑賞者６は、第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃の配列に応じて、手前側から奥側へ向けて結像される、第１透明液晶表示パネル３₁の表示画像に対応する第１空中映像５₁、第２透明液晶表示パネル３₂の表示画像に対応する第２空中映像５₂、第３透明液晶表示パネル３₃に対応する第３空中映像５₃を、それぞれ重ね合わされた状態で視認できるので、奥行き感を得ることができる。

次に、この第１〜第３空中映像５₁〜５₃について、例を挙げて説明する。

例えば、２面コーナーリフレクタアレイ２から最も離間した位置の第１透明液晶表示パネル３₁に、図２（ｃ）に示される大文字の「Ｃ」を含む第１ウインドウ７₁が表示され、中間位置の第２透明液晶表示パネル３₂に、図２（ｂ）に示される大文字の「Ｂ」を含む第２ウインドウ７₂が表示され、最も近い位置の第３透明液晶表示パネル３₃に、図２（ａ）に示される大文字の「Ａ」を含む第３ウインドウ７₃が表示されている。

この場合、鑑賞者６は、図３に示すように、第１透明液晶表示パネル３₁の第１ウインドウ７₁に対応する大文字の「Ｃ」を含む第１空中映像８₁を最も手前に視認し、第２透明液晶表示パネル３₂の第２ウインドウ７₂に対応する大文字の「Ｂ」を含む第２空中映像８₂を中間位置に視認し、第３透明液晶表示パネル３₃の第３ウインドウ７₃に対応する大文字の「Ａ」を含む第３空中映像８₃を最も奥側に視認することになる。すなわち、大文字の「Ａ」に、大文字の「Ｂ」、及び、大文字の「Ｃ」が重なった空中映像を視認することになる。

このように鑑賞者６は、奥行き方向の異なる各位置で、第１〜第３空中映像８₁〜８₃を視認するので、奥行き感を得ることができる。

また、例えば、２面コーナーリフレクタアレイ２から最も離間した位置の第１透明液晶表示パネル３₁に、図４（ｃ）に示される犬９が表示され、中間位置の第２透明液晶表示パネル３₂に、図４（ｂ）に示される人１０が表示され、最も近い位置の第３透明液晶表示パネル３₃に、図４（ａ）に示される家１１が表示されている。

この場合、鑑賞者６は、図５に示すように、第１透明液晶表示パネル３₁の犬９に対応する空中映像１２を最も手前に視認し、第２透明液晶表示パネル３₂の人１０に対応する空中映像１３を中間位置に視認し、第３透明液晶表示パネル３₃の家１１に対応する空中映像１４を最も奥側に視認することになる、すなわち、家１４を背景にして、人１３及び犬１２が存在する空中映像を視認することになる。

このように鑑賞者６は、奥行き方向の異なる各位置で、各空中映像１２〜１４を視認するので、奥行き感を得ることができる。

また、鑑賞者６は、第１〜第３空中映像５₁〜５₃を奥行き方向に重ね合わせて視認するので、第１〜第３透明液晶表示パネル３₁〜３₃によってそれぞれ表示される、例えば、ゲーム用や広告用などの様々な画像を組合せて表示することができ、印象深く、演出効果やアイキャッチ効果の高い表示を行うことができる。

次に、この実施形態の表示システム１に使用される２面コーナーリフレクタアレイ２について、詳細に説明する。

図６は、２面コーナーリフレクタアレイの平面図であり、図７は図６の一部を拡大して示す平面図であり、図８は、図６の一部を拡大して示す斜視図である。

この２面コーナーリフレクタアレイ２は、平面視矩形、この例では平面視正方形の平板状の単一の基体１５を備えている。

この基体１５は、正方形の各一辺の長さが、例えば、約５０ｍｍであり、厚みが、例えば、０．０８ｍｍ〜０．３ｍｍである。平板状の基体１５には、その表裏の板面、すなわち、両主面に対して垂直に貫通する多数の貫通孔１６が形成されている。この基体１５は、後述のように、各貫通孔１６の内壁面を含む全面が、光反射性膜で被覆された反射面、すなわち、鏡面となっている。

図９は、図６ないし図８の一つの貫通孔１６を代表的に拡大して示す平面図である。

この貫通孔１６は、隣接する内壁面が光反射性膜で被覆された反射面１６ａ，１６ｂを有し、両反射面１６ａ，１６ｂが平面視で略直交する角部１７を１つ有する六角形状となっている。すなわち、角部１７を構成する両反射面１６ａ，１６ｂのなす角θは、略９０度である。

ここで、略直交するとは、直角（９０度）に交差する場合に限らず、９０±２度、好ましくは、９０±１度の角度範囲で交差する場合も含むものである。また、交差する角部１７の頂点１７ａ付近の反射面１６ａ，１６ｂが、例えば、曲面状に歪んでいるような場合も含むものである。

貫通孔１６のサイズは、各反射面１６ａ，１６ｂにそれぞれ隣接して、互いに対向する反射面１６ｃ，１６ｄ間の距離Ｌ１が、例えば、０．３３ｍｍであり、前記角部１７の頂点１７ａと、この角部１７に対向する角部１８の頂点との距離Ｌ２が、例えば、０．３３ｍｍである。

また、基体１５に形成されている貫通孔１６の単位面積あたりの形成数は、前記サイズの貫通孔１６の場合、例えば、１ｍｍ²あたりでは約８個である。

基体１５は、特定の結晶面がエッチングされ易い、異方性エッチング材料である水晶ウェハで構成されている。貫通孔１６の内壁面は、後述の異方性エッチングによって、平板状の基体１５の表裏の板面に対して略垂直に形成されている。ここで、略垂直とは、垂直である９０度だけでなく、９０±３度、好ましくは、９０±２度、更に好ましくは、９０±１度を含むものである。

貫通孔１６の平面視で略直角の角部１７の成す角度を二等分する仮想二等分線ＶＬ１は、水晶ウェハのＸ軸に沿って延びている。更に、この仮想二等分線ＶＬ１の角部１７の頂点１７ａに向かう方向が、−Ｘ軸方向となっている。

異方性エッチングによって、多数の貫通孔１６が形成された水晶ウェハは、その全面が、貫通孔１６の内壁面を含めて光反射性膜で被覆された反射面、すなわち、鏡面とされて基体１５が構成されている。

この基体１５の各貫通孔１６において、隣接する反射面１６ａ，１６ｂは、平面視で略直交しており、この２つの反射面１６ａ，１６ｂによって、２面コーナーリフレクタ１９が構成され、各貫通孔１６からなる微小な２面コーナーリフレクタ１９を、縦横に多数並べた２面コーナーリフレクタアレイ２が構成される。

図１０は、２面コーナーリフレクタアレイ２による結像様式を模式的に示す図であり、多数の各貫通孔１６の略直交する反射面１６ａ，１６ｂをＶ字形状で簡略化して示している。

２面コーナーリフレクタアレイ２は、表裏面に平行であって、厚み方向の中央を横断する素子面２０に対して一方側（図１０では下方側）の空間に配置した光源２１の空中映像２２を実像として、素子面２０に対する面対称位置に結像させるものである。

この２面コーナーリフレクタアレイ２による結像作用は、各２面コーナーリフレクタ１９において、光源２１からの光が素子面２０の一方側から他方側へ透過する際に、光源２１から発した光が、貫通孔１６の直交する２つの反射面１６ａ，１６ｂの一方の反射面１６ａ（１６ｂ）で反射し、更に他方の反射面１６ｂ（１６ａ）で反射することによって得られるものである。

すなわち、２面コーナーリフレクタアレイ２では、素子面２０の一方側の空間に配置された光源２１から発した光が、２面コーナーリフレクタアレイ２を通過する際に、２面コーナーリフレクタ１９の２つの反射面１６ａ，１６ｂで１回ずつ、合計２回反射する。これにより、素子面２０に対する光源２１の面対称位置に空中映像２２が結像し、それを素子面２０に対して空中映像２２と同じ側の空間から観察することができる。

このように２面コーナーリフレクタアレイ２では、２つの反射面１６ａ，１６ｂによって２面コーナーリフレクタ１９が構成される。

次に、この２面コーナーリフレクタアレイ２の製造方法について説明する。

この製造方法では、先ず、異方性エッチング材料である水晶ウェハに、フォトリソグラフィを用いた異方性エッチングを行う。

この例では、水晶ウェハとして、水晶のＺ板を用いている。Ｚ板２３は、図１１の切断方位図に示すように、Ｚ軸に対して９０°の角度で切り出されたＺカットの水晶基板であり、主面（Ｘ−Ｙ平面）がＺ軸に直交する。

図１２は、このＺ板２３に対して、フォトリソグラフィを用いた異方性エッチングを行い、更に、光反射性膜で被覆して基体１５を作製する工程を示す概略断面図である。

この図１２においては、矩形板状のＺ板２３のＸ軸方向が左方向、Ｚ軸方向が上方向となる。

このＺ板２３の両主面は、研磨加工によって、平坦平滑面（鏡面加工面）となっている。

先ず、図１２（ａ）に示される洗浄したＺ板２３に、例えば、スパッタリングや蒸着などの手法を用いて耐フッ酸膜である金属膜２４を、図１２（ｂ）に示すように形成する。この金属膜２４は、例えばクロム（Ｃｒ）の下地層に金（Ａｕ）を積層したものである。

次に、図１２（ｃ）に示すようにスピンコートなどによって、フォトレジスト２５を塗布する。

このフォトレジスト２５を、図１２（ｄ）に示すように、多数の貫通孔１６に対応するパターンとなるように露光及び現像する。

次に、図１２（ｅ）に示すように、フォトレジスト２５をマスクにして金属膜２４のウェットエッチングを行い、フォトレジスト２５に覆われていない金属膜２４の部分を除去する。これによって、Ｚ板２３の表裏面を露出させて貫通孔形成用のマスクパターン２６を形成する。

図１３は、このマスクパターン２６を示す平面図である。この実施形態のマスクパターン２６は、平面視で正方形の多数のパターン２７を備えている。各パターン２７が、上記各貫通孔１６を形成するための開口したパターンである。

図１４は、図１３の一つのパターン２７を代表的に拡大して示す平面図である。このパターン２７は、平面視で直角な４つの角部２８₁〜２８₄を有する正方形である。

このパターン２７は、正方形のパターンの一辺を、Ｚ板２３のＹ軸に対してθ₁＝４５度時計回りに回転させたパターンとなっている。

これによって、パターン２７の４つの角部２８₁〜２８₄の内の１つの角部２８₁の成す角度を二等分する仮想二等分線ＶＬ２は、Ｚ板２３のＸ軸に沿って延びる。更に、この仮想二等分線ＶＬ２の角部２８₁の頂点２８₁ａに向かう方向が、Ｚ板２３の−Ｘ軸方向となっている。

このようにＺ板２３の−Ｘ軸を基準にして、平面視正方形のパターン２７の１つの角部２８₁を位置させたマスクパターン２６をマスクとして異方性エッチングを行うことで、Ｚ板２３の結晶異方性を利用して、上記図９に示すように、隣接する内壁面が平面視で略直交する角部１７を少なくとも１つ有する貫通孔１６を形成することができる。

このようにして、図１２（ｆ）に示すように、Ｚ板２３の表裏の板面に対して垂直な内壁面を有する多数の貫通孔１６を形成する。

次に、図１２（ｇ）に示すように、フォトレジスト２５及び金属膜２４を除去し、多数の貫通孔１６が形成されたＺ板２３を得る。

その後、このＺ板２３の全面を、光反射性膜２９で被覆して反射面を形成する反射面形成工程を行う。

具体的には、図１２（ｇ）に示される多数の貫通孔１６が形成されたＺ板２３に、貫通孔１６の内壁面を含む露出面の全面に、図１２（ｈ）に示されるように、例えば、スパッタリングや蒸着などの手法を用いて金属膜からなる光反射性膜２９を形成して反射面、すなわち、鏡面とする反射膜形成工程を行う。これによって、図６に示される基体１５となり、２面コーナーリフレクタアレイ２が構成される。

光反射性膜２９を構成する金属膜として、例えば、銀、ニッケル、アルミニウムなどの金属を用いることができ、この例では、銀合金（例えばＡｇ−Ｐｄ-Ｃｕ合金）を用いている。

なお、空中映像を表示する表示画面に応じて、２面コーナーリフレクタアレイ２を大型化する場合には、例えば、透明なガラス基板等に、２面コーナーリフレクタアレイ２を、縦横に多数並べて接合すればよい。

本実施形態の表示システム１の２面コーナーリフレクタアレイ２によれば、基体１５は、単一の異方性エッチング材料である水晶のＺ板２３で構成されているので、隣接する内壁面が平面視で略直交する角部１７を有する貫通孔１６を、異方性エッチングによって容易に形成することが可能である。

これによって、例えば、金型を使用して、微小な凹部や凸部を有している２面コーナーリフレクタアレイを成型する場合のように、製作に高い精度が要求される高価な金型を必要とすることなく、また、金型から離型するのが容易でないといった問題もない。

上記のようにＺ板２３のウェットエッチングによって、上記図９に示すように、平面視で略直交する反射面１６ａ，１６ｂからなる２面コーナーリフレクタ１９を構成する多数の貫通孔１６を形成するが、ウェットエッチングの条件等によっては、Ｚ板２３の結晶異方性に起因して、両反射面１６ａ，１６ｂが交差する角部１７の頂点付近１７ａでは、各反射面１６ａ，１６ｂが、例えば、図１５に示すように、曲面状に歪む場合がある。かかる場合には、曲面状の部分は、２面コーナーリフレクタ１９を構成することができない。

この２面コーナーリフレクタ１９を構成できない角部１７の頂点１７ａ付近の歪みを抑制するために、次の例のようにしてもよい。

図１６及び図１７は、本発明の表示システム１に使用される他の２面コーナーリフレクタアレイ２₁の上記図６及び図９に対応する平面図である。

この２面コーナーリフレクタアレイ２₁では、各貫通孔１６₁において、平面視で略直交する２つの各反射面１６₁ａ，１６₁ｂによって２面コーナーリフレクタ１９₁が構成され、各貫通孔１６₁からなる微小な２面コーナーリフレクタ１９₁を、縦横に多数並べた２面コーナーリフレクタアレイ２₁が構成される。

この例では、平面視で、隣接する反射面１６₁ａ，１６₁ｂの仮想延長面ＶＳ１，ＶＳ２が、略直交しており、その仮想角部１７₁の先端は、Ｚ板２３の−Ｘ軸方向へ突出した突出部３０となっている。

図９に示される上記の貫通孔１６と同様に、貫通孔１６₁の平面視で略直角の仮想角部１７₁の成す角度を二等分する仮想二等分線ＶＬ３は、Ｚ板２３のＸ軸に沿って延び、更に、この仮想二等分線ＶＬ３の仮想角部１７₁の仮想頂点１７₁ａに向かう方向が、Ｚ板２３の−Ｘ軸方向となっている。

このように隣接する反射面１６₁ａ，１６₁ｂの仮想延長面ＶＳ１，ＶＳ２が、略直交する仮想角部１７₁を、Ｚ板２３の−Ｘ軸方向へ突出させることによって、図１５に示される反射面１６ａ，１６ｂの角部１７付近の曲面状に歪んだ部分が無くなり、その分、平面状の反射面１６₁ａ，１６₁ｂの占める部分、すなわち、２面コーナーリフレクタ１９₁を構成する部分を増やすことができる。

図１８は、かかる貫通孔１６₁を有するＺ板２３を、異方性エッチングによって形成するためのマスクパターン２６₁を示す図１３に対応する平面図であり、図１９は、図１８の一つのパターン２７₁を代表的に拡大して示す図１４に対応する平面図である。

このパターン２７₁は、平面視で略直角な仮想角部３１を１つ有する多角形状であって、パターン２７₁の仮想角部３１を構成する各辺３１₁，３１₂にそれぞれ対向する各対向辺３１₃，３１₄は、円弧状の曲線となっている。

このパターン２７₁では、仮想角部３１の先端が、Ｚ板２３の−Ｘ軸方向へ突出した突出部３２となっている。このようにマスクパターン２６₁のパターン２７₁の直角な仮想角部３１を、Ｚ板２３の−Ｘ軸側へ突出させることによって、図１７に示すように、貫通孔１６₁における仮想角部１７₁付近の曲面状に歪んだ部分を無くすことができる。

なお、図１４に示される上記パターン２７と同様に、このパターン２７₁は、図１９に示すように、略直角をなす仮想角部３１を構成する一辺３１₁が、Ｚ板２３のＹ軸に対してθ₁＝４５度時計回りに回転したパターンとなっている。

また、平面視で略直角の仮想角部３１の成す角度を二等分する仮想二等分線ＶＬ４は、Ｚ板２３のＸ軸に沿って延び、この仮想二等分線ＶＬ４の仮想角部３１の仮想頂点３１ａに向かう方向が、Ｚ板２３の−Ｘ軸方向となっている。

このようにＺ板２３の−Ｘ軸を基準にして、多角形状のパターン２７₁の直角な仮想角部３１を位置させたマスクパターン２６₁をマスクとして異方性エッチングを行うことで、Ｚ板２３の結晶異方性を利用して、図１７に示すように、隣接する内壁面が平面視で略直交する仮想角部１７₁を少なくとも１つ有する貫通孔１６₁を形成することができる。

マスクパターンは、上記に限らず、種々のパターンを用いることができ、平面視で略直角の角部を少なくとも１つ有するパターンを多数有するものであればよい。

次に、この実施形態の表示システム１に使用される２面コーナーリフレクタアレイの更に他の例について、説明する。

図２０は、この実施形態の表示システム１に使用される２面コーナーリフレクタアレイ１０２の平面図であり、図２１は図２０の一部を拡大して示す平面図であり、図２２は、図２０の一部を拡大して示す斜視図である。

この２面コーナーリフレクタアレイ１０２は、平面視で矩形、この例では正方形の多数の貫通孔１１６を区画形成する枠状の基体１１５を備えている。この基体１１５は、各貫通孔１１６の周囲を囲むように枠状に形成されている。この２面コーナーリフレクタアレイ１０２の枠状の基体１１５は、各貫通孔１１６の内面を含む全面が、後述のように、光反射性膜で被覆された反射面、すなわち、鏡面となっている。

２面コーナーリフレクタアレイ１０２の枠状の基体１１５の上下の各端面は、互いに平行に形成されており、各貫通孔１１６は、その内面が、基体１１５の前記各端面に対して略垂直になるように貫通形成されている。

この２面コーナーリフレクタアレイ１０２の上下の各端面間の距離、すなわち、基体１１５の高さ（厚さ）は、例えば、３００μｍ〜６００μｍである。また、図２１に示される枠状の基体１１５の枠部の幅Ｗは、数十μｍ程度、この例では、例えば、３０μｍである。平面視正方形の貫通孔１１６の正方形の各一辺の長さは、例えば、２００μｍ〜３００μｍであり、この例では、２５０μｍである。

平面視正方形の貫通孔１１６の内面を構成する４つの反射面は、隣接する２つの反射面が平面視でそれぞれ略直交しており、隣接する２つの反射面によって、２面コーナーリフレクタがそれぞれ構成されている。ここでは、貫通孔２の４つの反射面の内、例えば、図２１及び図２２に示すように、貫通孔１１６の上部の角部１１７を構成する、隣接する２つの反射面１１６ａ，１１６ｂによる２面コーナーリフレクタ１１９を例にとって説明する。なお、前記隣接する２つの反射面１１６ａ，１１６ｂ以外の、２面コーナーリフレクタ１１９を構成しない他の反射面は、基体１１５の上下の各端面に対して垂直でなく、傾斜させてなどして多重反射光を抑制するようにしてもよい。

ここで、略直交するとは、直角（９０度）に交差する場合に限らず、９０±２度、好ましくは、９０±１度の角度範囲で交差する場合も含むものである。また、交差する角部１１７の頂点付近の反射面１１６ａ，１１６ｂが、例えば、平面視で円弧状となって角部１１７が丸味を帯びたような場合も含むものである。

このように各貫通孔１１６によって、２面コーナーリフレクタ１１９がそれぞれ構成され、各貫通孔１１６からなる微小な２面コーナーリフレクタ１１９を、格子状に多数並べた２面コーナーリフレクタアレイ１０２が構成される。

また、２面コーナーリフレクタアレイ１０２において、貫通孔１１６の単位面積当たりの形成数は、前記サイズの貫通孔１１６の場合、例えば、１ｍｍ²当りでは約８個である。

２面コーナーリフレクタアレイ１０２の貫通孔１１６のサイズや形成数等は、２面コーナーリフレクタアレイ１０２の用途や要求される明度や解像度等に応じて適宜選択すればよい。

この２面コーナーリフレクタアレイ１０２は、後述のようにして、硬化した感光性樹脂、具体的には、硬化したネガ型レジストによって構成されている。

この２面コーナーリフレクタアレイ１０２の光学結像作用は、上記の２面コーナーリフレクタアレイ２と同様であり、素子面の一方側の空間に配置された光源から発した光が、２面コーナーリフレクタアレイ１０２を通過する際に、２面コーナーリフレクタ１０２の２つの反射面１１６ａ，１１６ｂで１回ずつ、合計２回反射して、面対称位置に空中映像が結像する。

次に、この２面コーナーリフレクタアレイ１０２の製造方法を、図２３の概略断面図に基づいて説明する。なお、この図２３では、分かり易いように光反射性膜１２９等の厚みを誇張して描いている。

先ず、図２３（ａ）に示される洗浄したガラス、水晶や金属等からなる基板１０３、この例ではガラスからなる基板１０３の全面に、例えば、スパッタリングや蒸着などの手法を用いて金属層１０４を、図２３（ｂ）に示すように形成する。

この金属層１０４は、次に形成されるネガ型レジスト層１０５に対して親和性の低い金属、例えば、金（Ａｕ）層とするのが好ましい。

次に、感光性樹脂層を形成する形成工程では、図２３（ｃ）に示されるようにスピンコートなどによって、感光性樹脂層としてのネガ型レジスト層１０５を塗布形成する。このネガ型レジストとしては、加工終了後も除去されることなく残る、いわゆる、永久レジストとして、公知のネガ型レジストを使用することができる。

このネガ型レジスト層１０５を、図２３（ｄ）に示すように、多数の貫通孔１１６に対応するパターンの図示しないマスクを介して露光し、現像する。

この露光工程では、マスクを介してネガ型レジスト層１０５を、所定のパターンである、上記図２０に示される格子状の所定のパターンに露光する、すなわち、ネガ型レジスト層１０５に所定のパターンを転写する。

この所定のパターンは、図２０に示されるように、平面視で略直角な角部を有する正方形のパターンを単位パターンとし、この単位パターンを、縦横に繰り返し備えた格子状のパターンである。

この例では、この所定のパターンの正方形の領域外の基体１１５の枠に対応する領域を露光し、この枠に対応する領域のネガ型レジスト層１０５を硬化させる。

現像工程は、例えば、現像液中に浸漬するディップ現像によって行われる。この現像によって、正方形の領域内のネガ型レジスト層１０５が除去され、正方形の多数の貫通孔１１６が形成された枠状の基体１１５に対応する構造体１０２ａが形成される。

露光に際しては、枠状の基体１１５の上下の各端面に対して、貫通孔１１６が垂直に形成されるように、焦点距離等の露光条件が設定される。

次に、図２３（ｅ）に示すように、現像後の構造体１０２ａを基板１０３から分離する分離工程を行う。基板１０３には、上記のように、ネガ型レジストに対して親和性の低い金からなる金属層１０４が形成されているので、構造体１０２ａを、基板１０３から容易に分離することができる。

なお、基板１０３自体が、ネガ型レジストに対して親和性の低い金属である場合には、現像後の構造体１０２ａを基板１０３から容易に分離することができるので、金属層１０４の形成を省略してもよい。

次に、図示しない加熱工程において、構造体１０２ａを、例えば、熱板上で２００℃程度に加熱して、ネガ型レジストに残存する溶剤等を除去する。

その後、図２３（ｆ）に示すように、構造体１０２ａの全面を、光反射性膜１２９で被覆して反射面を形成する。

具体的には、多数の貫通孔１１６が形成された構造体１０２ａに、貫通孔１１６の内面を含む露出面の全面に、例えば、スパッタリングや蒸着などの手法を用いて金属膜からなる光反射性膜１２９を形成して反射面、すなわち、鏡面とする。これによって、図２０に示される、２面コーナーリフレクタアレイ１０２が得られる。

この光反射性膜１２９を構成する金属膜として、例えば、銀、ニッケル、アルミニウムなどの金属を用いることができ、この例では、銀合金（例えばＡｇ−Ｐｄ-Ｃｕ合金）を用いている。

上記のように、この２面コーナーリフレクタアレイ１は、ネガ型レジスト層１０５を形成し、マスクを介して所定のパターンに露光し、現像して得られる構造体１０２ａに光反射性膜１２９を被覆したものであり、いわゆる、感光性永久レジストからなる構造体である。

この２面コーナーリフレクタアレイ１０２は、感光性永久レジストから構成されるので、例えば、金型を使用して、微小な凹部や凸部を有している２面コーナーリフレクタアレイを成型する場合のように、製作に高い精度が要求される高価な金型を必要とすることなく、また、金型から離型するのが容易でないといった問題もない。

また、露光の際のマスクの所定のパターン等を選択することによって、形状の異なる２面コーナーリフレクタアレイを容易に製造することが可能となり、形状の選択の自由度が高まる。

上記の２面コーナーリフレクタアレイ１０２では、図２１に示すように、各貫通孔１１６は、平面視正方形であって、各角部は、直角であったが、必ずしも直角でなくてもよい。例えば、図２４の平面図に示すように、２面コーナーリフレクタアレイ１０２₁の各貫通孔１１６₁の各角部が直角でなく、丸味を帯びていてもよい。この場合にも、１つの角部、例えば、角部１１７₁を構成する、隣接する２つの反射面１１６ａ₁，１１６ｂ₁によって、２面コーナーリフレクタ１１９₁が構成される。

また、各貫通孔は、図２５の平面図に示すように、少なくとも１つの角部１１７₂が、略直交するすものであればよく、この１つの角部１１７₂を構成する、隣接する２つの反射面１１６ａ₂，１１６ｂ₂によって、２面コーナーリフレクタ１１９₂を構成することができる。

更に、２面コーナーリフレクタアレイ１０２，１０２₁，１０２₂は、各貫通孔１１６，１１６₁，１１６₂の周囲を囲むように形成された枠状に限らず、例えば、図２６の斜視図に示すように、２面コーナーリフレクタアレイ１０２₃は、平板状の基体１１５₃に、２面コーナーリフレクタを構成する多数の貫通孔１１６₃を形成した板状体であってもよい。この板状体を、上記と同様に、硬化した感光性樹脂によって構成する。

上記各実施形態では、多数の貫通孔１１６，１１６₁，１１６₂，１１６₃の内面によって、２面コーナーリフレクタを構成したが、貫通孔に限らず、例えば、次に示すように、多数の突出部を平板状の支持部に支持し、前記突出部によって２面コーナーリフレクタを構成してもよい。

図２７は、このような２面コーナーリフレクタアレイの平面図であり、図２８は、図２７の一部を拡大して示す平面図であり、図２９は、図２７の一部を拡大して示す斜視図であり、図３０は、図２８のＡ−Ａ線断面図である。

この２面コーナーリフレクタアレイ２０２は、基体２１５を備えており、この基体２１５は、平面視で矩形平板状の支持部２０９と、この支持部２０９の一方の面（表面）に、突出形成された多数の突出部２１０とを備えている。この２面コーナーリフレクタアレイ２０２は、透明である。この２面コーナーリフレクタアレイ２０２も、上記と同様に、感光性樹脂を硬化させて構成されている。

各突出部２１０は、同一の角柱状、この例では、直方体にそれぞれ形成されており、支持部２０９上に整列して形成されている。

支持部２０９の他方の面（裏面）は、図３０に示すように、平坦面となっている。

各突出部２１０は、直方体の４つの各側面が、平板状の支持部２０９の両面に対して垂直に突出している。直方体の４つの側面は、隣接する２つの側面が、平面視でそれぞれ略直交しており、隣接する２つの側面によって、２面コーナーリフレクタがそれぞれ構成されている。ここでは、直方体の４つの側面の内、例えば、図２８及び図２９に示すように、直方体の上部の角部２１１を構成する、隣接する２つの側面２１０ａ，２１０ｂによる２面コーナーリフレクタ２１２を例にとって説明する。なお、前記隣接する２つの側面２１０ａ，２１０ｂ以外の、２面コーナーリフレクタ２１２を構成しない他の側面は、平板状の支持部２０９に対して垂直でなく、傾斜させてなどして多重反射光を抑制するようにしてもよい。

この例では、隣接する２つの側面２１０ａ，２１０ｂの内側面（内壁面）が、２面コーナーリフレクタ２１２を構成している。すなわち、各突出部２１０の隣接する２つの側面２１０ａ，２１０ｂの２つの内側面が、図２１に示される上記２面コーナーリフレクタアレイ１０２の２つの反射面１１６ａ，１１６ｂに相当する。

したがって、この透明な２面コーナーリフレクタアレイ２０２では、支持部２０９の他方の面（裏面）側から入射した光は、直方体の各突出部２１０の直交する各側面（各内側面）２１０ａ，２１０ｂで、それぞれ１回ずつ、計２回反射されて突出部２１０から出射される。

次に、この２面コーナーリフレクタアレイ２０２の製造方法を、図３１の概略断面図に基づいて説明する。

先ず、図３１（ａ）に示される洗浄したガラス、水晶や金属等からなる基板２０３、この例ではガラスからなる基板２０３の全面に、例えば、スパッタリングや蒸着などの手法を用いて金属層２０４、例えば、金（Ａｕ）層を、図３１（ｂ）に示すように形成する。

次に、図３１（ｃ）に示されるようにスピンコートなどによって、支持部２０９となる、透明な感光性樹脂層としてのネガ型レジスト層２０５を塗布形成し、全面露光してネガ型レジスト層２０５を硬化させる。これによって、透明な平板状の支持部２０９が形成される。

次に、この支持部２０９上に、図３１（ｄ）に示されるように、スピンコートなどによって、透明な感光性樹脂層としてのネガ型レジスト層２０６を厚く塗布形成する。

このネガ型レジスト層２０６を、図３１（ｅ）に示すように、多数の突出部２１０に対応するパターンの図示しないマスクを介して露光し、現像する。

この露光工程では、マスクを介してネガ型レジスト層２０６に、所定のパターンである、上記図２７に示される格子状の所定のパターンを転写する。

この所定のパターンは、図２７に示されるように、平面視で略直角な角部を有する正方形のパターンを単位パターンとし、この単位パターンを、縦横に繰り返し備えた格子状のパターンである。

この例では、この所定のパターンの各正方形の領域内を露光し、この各正方形の領域内のネガ型レジスト層２０６を硬化させる。

現像によって、各正方形の領域外の周囲のネガ型レジスト層２０６が除去され、多数の柱状の正方形、すなわち、透明な多数の直方体の突出部２１０が形成される。

次に、図３１（ｆ）に示すように、突出部２１０が形成された支持部２０９を、基板２０３から分離する。基板２０３には、金属層２０４が形成されているので、支持部２０９を、基板２０３から容易に分離することができる。

これによって、図３１（ｆ）に示されるように、平板状の支持部２０９上に、多数の直方体の突出部２１０が形成された透明な２面コーナーリフレクタアレイ２０２が得られる。

なお、突出部２１０は、直方体に限らず、立方体であってもよく、三角柱状や五角柱状等の他の柱状であってもよく、平面視で略直交する少なくとも１つの角部を有するものであればよい。また、角部は、直角でなくてもよく、上記図２４に示すように、角部が丸味を帯びたものであってもよい。

感光性樹脂は、上記ネガ型レジストに限らず、ポジ型レジストを使用してもよい。

１ 表示システム
２ ２面コーナーリフレクタアレイ
２ａ 一方の主面
２ｂ 他方の主面
３₁〜３₃ 第１〜第３透明液晶表示パネル
４ バックライト
５₁〜５₃ 第１〜第３空中映像
６ 鑑賞者

Claims (9)

1. 略直交する２つの鏡面によって構成される２面コーナーリフレクタを複数備える２面コーナーリフレクタアレイと、前記２面コーナーリフレクタアレイの一方の主面側の空間に、その配列方向に沿って、前記一方の主面から離間するように配置された複数の透過型の表示パネルとを備え、
   前記複数の透過型の表示パネルは、前記配列方向で重なるように配置されており、
   前記２面コーナーリフレクタアレイは、該２面コーナーリフレクタアレイの他方の主面側の空間に、前記複数の透過型の表示パネルにそれぞれ表示される画像を、空中映像としてそれぞれ結像させる、
   ことを特徴とする表示システム。
2. 前記複数の透過型の表示パネルが、前記配列方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている、
   請求項１に記載の表示システム。
3. 前記２面コーナーリフレクタアレイの前記一方の主面から最も離間した前記表示パネルよりも離間して配置されると共に、前記複数の透過型の表示パネルに光を照射する光源を備え、
   前記複数の透過型の前記表示パネルが、透明液晶表示パネルである、
   請求項１または２に記載の表示システム。
4. ３つ以上の透過型の前記表示パネルを備える、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の表示システム。
5. 前記２面コーナーリフレクタアレイは、複数の貫通孔を有する異方性エッチング材料からなる基体を備え、
   前記複数の各貫通孔は、隣接する２つの内壁面が平面視で略直交する角部を少なくとも１つ有するものであり、
   前記角部の平面視で略直交する前記隣接する２つの内壁面が、光反射性膜で被覆されて前記２つの鏡面を構成している、
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の表示システム。
6. 前記異方性エッチング材料が、水晶のＺ板である、
   請求項５に記載の表示システム。
7. 前記２面コーナーリフレクタアレイは、複数の貫通孔を有する硬化した感光性樹脂からなる基体を備え、
   前記複数の各貫通孔は、平面視で略直交する隣接する２つの内壁面を有し、
   前記平面視で略直交する前記隣接する２つの内壁面が、光反射性膜で被覆されて前記２つの鏡面を構成している、
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の表示システム。
8. 前記２面コーナーリフレクタアレイは、透明な支持部と該支持部から突出する複数の突出部とを有する硬化した感光性樹脂からなる基体を備え、
   前記複数の各突出部は、平面視で略直交する隣接する２つの側面をそれぞれ有し、
   前記平面視で略直交する前記隣接する２つの側面が、光反射性膜で被覆されて前記２つの鏡面を構成している、
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の表示システム。
9. 前記基体の前記支持部が平板状であって、前記突出部が柱状である、
   請求項８に記載の表示システム。

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