JP2021144083A - 光学結像装置に用いる光制御パネルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この特許文献1に記載の光制御パネルは、片側又は両側に光反射部を形成する金属反射膜を形成した透明板(例えば、ガラス板)を、接着剤を介して積層し、短い幅(例えば、0.5〜10mm)でこの積層体を切断することで製造されている。
また、特許文献2に記載の光制御パネルは、平行な土手によって形成される断面四角形の溝が一面に形成された透明な凹凸板材の各溝の対向する平行な側面に光反射部を形成することで製造されている。
そして、特許文献3に記載の光制御パネルは、ガラスからなる直方体状の透明基材(透明部材)の一面に、蒸着によってミラーが形成されたミラー素子を、接着層(接着剤)を介して複数並べることによって形成されている。
更に、特許文献4に記載の光制御パネルは、両面に金属膜が形成されたアリルエステル樹脂からなるシート状の透明基材の片面に接着層(アリルエステル樹脂)を形成した複数の積層体を、接着層が形成された面と形成されていない面とが当接するように積層し、透明基材に対して垂直な面に沿ってその一部を切り出すことにより製造されている。
また、特許文献2に記載の光制御パネルにおいては、平行な光反射面を形成することも困難であった。更に、特許文献2に示すように、光制御パネルの凹凸板材をインジェクション成型によって製造する場合、型枠の寸法精度によっては、溝の対向する側面の垂直角度の精度が悪くなり(側面が傾き)、製品品質の低下を招くおそれがある。この傾向は、特に大型の凹凸板材を製造する場合に顕著になり易いという問題があった。
そして、特許文献3に記載の光制御パネルにおいては、接着層を介してミラー素子が接合されているので、上記した特許文献1と同様に、結像された像に歪が発生し易いという問題があった。また、透明基材の一面にミラーが形成された複数のミラー素子が、接着層を介して並べられているため、透明基材と接着層の屈折率の違いによっては、結像された像に歪が発生し易いという問題があった。
更に、特許文献4に記載の光制御パネルにおいては、複数の透明基材と、この透明基材を接合する接着層とが、ともに樹脂で構成されているため、例えば、樹脂の種類によっては、製品強度が低下し易く、使用にあっては、変形するおそれがあった。
厚み方向片面又は両面に前記光反射層が形成された透明なガラス板材と、該ガラス板材と同一厚みの透明な樹脂板材とが交互に重ねて配置され、前記ガラス板材と前記樹脂板材の屈折率の比が0.9〜1.1(好ましくは0.95〜1.05、更に好ましくは、0.98〜1.02、以下の発明においても同じ)の範囲にあると共に、前記樹脂板材は、前記光反射層が形成された隣合う前記ガラス板材を直接接合する接着剤としても機能する。
ここで、前記光反射層は金属メッキ膜又は蒸着膜によって形成されているのがよい。
ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みの複数の透明板材を、幅方向に所定長ずつ交互にずらして突出部を形成した状態で積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
少なくとも隣合う前記突出部の対向面に前記光反射層を形成する光反射層形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記積層体の両側で、それぞれ前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記各原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
なお、硬質の樹脂とは、軟質樹脂(例えば、押圧すると変形する樹脂)を除き、固体状態でその形状を自己保持できる樹脂をいう。また、高融点の樹脂とは、隣合う突出部の隙間領域に充填される透明樹脂より融点が高い樹脂をいい、これにより、隙間領域に液体の透明樹脂を充填する場合に、突出部を形成する樹脂が溶けない利点がある(以下の発明においても同じ)。
ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなり、同一厚みで幅が異なる2種類の透明板材をそれぞれ複数用意し、該2種類の透明板材を交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部を形成した状態で、積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
少なくとも隣合う前記突出部の対向面に前記光反射層を形成する光反射層形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して1又は複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
予め全部又は一部の領域に前記光反射層が形成された、ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みの複数の透明板材を、幅方向に所定長交互にずらして突出部を形成した状態で積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記積層体の両側で、それぞれ前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記各原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記光反射層を形成する領域は、前記突出部の対向面となる領域を含み、前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
予め全部又は一部の領域に光反射層が形成された、ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みで幅が異なる2種類の透明板材をそれぞれ複数用意し、該2種類の透明板材を交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部を形成した状態で、積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して1又は複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記光反射層を形成する領域は、前記突出部の対向面となる領域を含み、前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
また、前記接着剤は、前記積層体を形成する前記各透明板材の積層領域の幅方向両端部を除く領域に配置するのが好ましい。これによって、突出部が接着剤で汚染されず、各光反射層の傾きを抑制することができる。ここで、前記接着剤はOCAテープとすることもできる。
従って、接着剤に起因する光反射層の傾きが発生せず、歪の無い像を形成できる。
まず、図1、図2(A)、(B)に示す本発明の一実施の形態に係る光制御パネルの製造方法により製造した光制御パネル10、11を用いた光学結像装置12について、図3(A)、(B)を参照しながら説明する。
光学結像装置12は、それぞれ平面視して正方形(長方形や正多角形(辺の数が偶数)、また、円形や楕円形等でもよい)の対となる第1、第2の光制御パネル(平行光反射パネルともいう)10、11を有しているが、第1、第2の光制御パネル10、11は基本形状が同一なので、同一の構成要素には同一の番号を付与する。なお、図3(A)、(B)においては、第1の光制御パネル10を下側(入光側)に、第2の光制御パネル11を上側(出光側)に、それぞれ配置している。
具体的には、第1、第2の光制御パネル10、11はそれぞれ、断面が矩形であって、厚み方向両面に光反射層13が形成された透明なガラス板材14と、このガラス板材14と同一厚みの透明な樹脂板材15とが交互に重ねて配置されている。更に詳細には、隣合うガラス板材14の対向面(厚み方向両面)16に光反射層13がそれぞれ形成され、樹脂板材15を挟んで隣合うガラス板材14が、光反射層13を介して樹脂板材15の樹脂のみで接合されている(樹脂板材14は、光を透過する機能のみならず、光反射層13が形成された隣合うガラス板材14を直接接合する接着剤としても機能している)。
積層された第1の光制御パネル10と第2の光制御パネル11との間には、図示しない透明の接着剤(例えば、UV硬化樹脂、2液硬化型樹脂、熱硬化樹脂、常温効果樹脂)が配置されている。なお、図3(A)、(B)では、第1の光制御パネル10の上面と、第2の光制御パネル11の下面とが、当接配置された状態(隙間がない:0mm)を示しているが、隙間(例えば、0を超え5mm以下程度)を有して近接配置された状態でもよい。この場合、この隙間にも接着剤が充填される(隙間が接着剤の層厚となる)。
ここで、第1、第2の光制御パネル10、11を構成するガラス板材14の屈折率η1に対し、合成樹脂の屈折率η2を合わせる方法としては、例えば、異なる2種以上の樹脂を混合して屈折率を調整する方法がある。この場合、ガラス板材と合成樹脂の屈折率の数値を、上から3桁まで(小数点以下第2位まで)揃えることが好ましい。
第1、第2の光制御パネル10、11は、光反射層13がガラス板材14の対向面16に形成されているため、h1をガラス板材14及び樹脂板材15の高さ、h2を光反射層13の高さとすると、高さh1と高さh2は同じである(以下、単にhと記載)。ここで、高さhは、例えば、0.2〜10mmの範囲(好ましくは、下限が0.5mm、更には1mm、上限が5mm、3mm、更には2.5mm)であるのが実用的であるが、本発明はこの数値に限定されない。
ここで、ガラス板材14の厚みt1と樹脂板材15の厚みt2が同一とは、完全に同一である場合に限らず、後述する光制御パネル10の製造方法により、樹脂板材15の厚みt2が、ガラス板材14の厚みt1よりも光反射層13の厚み(例えば、60nm以上、好ましくは80nm以上(例えば、100nm程度:上限は150nm程度))だけ薄くなる場合も含まれる。なお、説明の便宜上、光反射層13の厚みを誇張して図示している。
なお、ここでは、ガラス板材14の厚み方向両側の対向面16(厚み方向両面)に光反射層13を形成しているが、例えば、ガラス板材14の厚みが薄い場合や、要求される製品品質に応じて、ガラス板材14の厚み方向片側の対向面16(厚み方向片面)のみに光反射層13(光反射面17)を形成してもよい。
アッベ数とは、屈折率の波長依存性を示す数値であり、光を透過するガラス板材14と樹脂板材15のアッベ数が低過ぎると像が不鮮明になる可能性がある。このため、ガラス板材14と樹脂板材15のアッベ数は40以上であるのがよく、好ましくは50以上であり、更に好ましくは55以上である。
平滑性は、特に光反射層13を成膜した面(ガラス板材14の表面)で重要であり、平滑性が低すぎると像がぼやけたように見え、質感を損なう可能性がある。このため、平滑性は、算術平均粗さ「Ra」で表した場合に、50nm以下であるのがよく、好ましくは20nm以下、更に好ましくは10nm以下、特に好ましいのは5nm以下(更には2nm未満)である。
更に、軽量化の観点から、ガラス板材14と樹脂板材15の比重は低い方が好ましい。
この光学結像装置12は、上記したように、第1、第2の光制御パネル10、11の光反射面17が当接(又は近接)配置されるので、対象物からの光の集光度合いが向上し、より鮮明な画像を得ることができる。
なお、ガラス板材14の対向面16に形成された光反射層13の入光側が、第1、第2の光制御パネル10、11の光反射面17として使用される。図3(A)、(B)では、左側から入光しているので、光反射層13の左側が光反射面17として使用されているが、右側から入光する場合は、光反射層13の右側が光反射面17として使用される。
この光学結像装置10の動作において、空気中からガラス板材14と樹脂板材15へ入光する場合、及び、ガラス板材14と樹脂板材15から空気中に出光する場合に、光の屈折現象、場合によって全反射現象を起こすので、これらを考慮して光学結像装置12を使用する必要がある。なお、光反射面17以外の部分は光通過面となる。
図1、図2(A)、(B)に示す光制御パネルの製造方法は、積層体形成工程、光反射層形成工程、樹脂充填工程、切断工程、平面加工工程、及び、組立工程を有し、光制御パネルを比較的安価に製造可能で、結像された像の歪を少なくできる方法である。以下、詳しく説明する。
図1に示すように、平面視して短幅で長尺の矩形状(即ち、長方形)のガラスからなる、同一厚みの複数の透明板材20を、その幅方向に所定長交互にずらして突出部21を形成した状態で積層して積層体22を形成する。
この積層体22を構成する透明板材20の積層枚数は、積層体22の積層方向の高さHが、例えば、500〜2000mm(好ましくは、下限が750mm、更には1000mm、上限が1800mm)程度となるように行うが、特に限定されるものではない。
図5に示すように、同一厚みで、平面視して短幅で長尺の矩形状のガラスからなり幅が異なる2種類の第1、第2の透明板材20a、20bをそれぞれ複数用意し、この第1、第2の透明板材20a、20bを交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部21を形成した状態で、積層して積層体25を形成する。
この積層体25も、上記した積層体22と同様に、その積層方向から物理的な押圧力が加えられているが、交互に配置する第1、第2の透明板材20a、20bを、前記した合成樹脂23やOCAテープ24を介して接合することもできる。
図2(B)に示すように、少なくとも隣合う突出部21の対向面16(ガラス板材14の対向面16に相当)に光反射層13を形成する。
この光反射層13は金属膜(例えば、蒸着膜や金属メッキ膜)で構成され、この金属膜は、高反射率を有する金属(例えば、Al(アルミニウム)、Ag(銀)、Ni(ニッケル)、Ti(チタン)、Cr(クロム)等)を用いて形成され、この金属膜の表面が光反射面(金属反射面)17となる。
なお、光反射層13(金属膜)の膜厚は、例えば、60nm以上、好ましくは80nm以上(例えば、100nm程度:上限は150nm程度)であるが、これに限定されるものではない。
照射は、対向面16に対して斜め方向から金属噴射することにより行うことができ、この金属噴射には、スパッターリング、金属蒸着、金属微粒子の吹き付け、又は、イオンビームの照射等がある。なお、照射は、対向面16に対して斜め方向(特定方向)から金属噴射(金属照射)することにより行うため、透明板材20(突出部21)の一面側とその頂面が金属で覆われる。
従って、積層体22に対しては、照射を4回程度実施することになるが、予め透明板材20の両面全体に金属膜を形成する場合と比較して、経済的である。
図2(B)に示すように、光反射層13が形成された隣合う突出部21の隙間領域26に、透明樹脂27を充填し硬化させる(硬化した透明樹脂27が前記した透明の樹脂板材15となる)。
この透明樹脂27の屈折率η2は、透明板材20の屈折率η1と同一又は略等しい(例えば、透明板材20と透明樹脂27との屈折率η1、η2の比が0.9〜1.1)。
なお、隙間領域26への透明樹脂27の充填は、例えば、透明板材20の両側面(長尺方向の両端面)に、透明のガラス製や樹脂製の薄板を配置し、脱気状態で行うのがよい。この薄板は、透明樹脂27が硬化した後、除去することができる。
一方、積層体25では、図6(A)、(B)に示すように、その幅方向片側のみに複数の突出部21が形成されているため、これに対して上記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。従って、2つの積層体25を用いることにより、第1、第2の光制御パネル11、12を同時に製造できるため、製造時間の短縮が図れる。
積層体22の両側でそれぞれ隙間領域26に透明樹脂27が充填されて一体となった突出部21を切断し、図2(B)に示す積層本体28(積層体22の突出部21を除く部分)から分離して、対となる第1、第2の光制御パネル11、12の原材29、30を製造する。なお、積層体25では、透明樹脂27が充填されて一体となった突出部21が形成されている幅方向片側のみを切断する。
この突出部21の切断は、突出部21と透明樹脂27が交互に配置された部分(即ち、突出部21を形成した隣合う透明板材20の間に位置する透明板材20を切断しない位置(突出部21の基端位置))に対して行えばよい。
そこで、図7(A)に示す積層体31のように、積層体形成工程で、突出長さの長い突出部32を形成できるように複数の透明板材20を積層して、前記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。そして、切断工程で、まず透明樹脂27が充填されて一体となった突出部32の先部33(透明樹脂27の先部も含む)を切断して残存する突出部32の先端部位(透明樹脂27の先端部位も含む)を揃え、続いて、残存する突出部32に対し、金属膜の厚みが薄くなる部分を避けた位置(突出部32の基端位置よりも先側位置)で切断して原材29aを製造する(積層体31の他側の突出部32についても同様)。
具体的には、まず、図7(B)に示す積層体34のように、積層体形成工程で、上記した突出部32よりも突出長さが更に長い突出部35を形成できるように複数の透明板材20を積層して、前記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。そして、切断工程で、まず透明樹脂27が充填されて一体となった突出部35の先部36(透明樹脂27の先部も含む)を切断して残存する突出部35の先端部位(透明樹脂27の先端部位も含む)を揃え、続いて、残存する突出部35に対し、突出部35の先側から基側にかけて複数の原材29b、29cを順次切り落とす。この原材の切り落としは、突出部の先端面の位置や透明樹脂の露出面の位置が、透明板材の積層方向で揃っていれば、突出部の先部(透明樹脂の先部も含む)を切断することなく行ってもよい。
なお、図5に示す積層体25のように、幅方向他側にのみ突出部を形成した積層体の場合も、上記と同様の方法により、切断工程において、先部を切断して先端部位を揃えた突出部から1又は複数の原材を製造すること、また、先部を切断することなく突出部から1又は複数の原材を製造することができる。
原材29、30の切断端面及びその反対側の露出端面(幅方向両端面)をそれぞれ平面化処理して、第1、第2の光制御パネル11、12を製造する。なお、平面化処理は、切断端面と露出端面の双方が、透明かつ水平となるように行われる。
この平面化処理には、ペースト状の研磨材等や、薬液に反応して研磨材が消失するものも使用した研磨処理を使用できるが、原材29、30の幅方向両端面を平面化できれば、特に限定されるものではない。
なお、図5に示す積層体25から製造した光制御パネルの原材についても、同様の処理を行うことができる。
第1の光制御パネル11を、例えば、支持台上に配置し、この第1の光制御パネル11の上に前記した接着剤(液体(ゼリー状))を載せ、この第1の光制御パネル11上に、第2の光制御パネル12を、それぞれの光反射層13が平面視して直交配置された状態で、重ね合わせて配置する。
そして、脱気状態(減圧状態、更には真空状態)で、第2の光制御パネル12をプレスで第1の光制御パネル11に対して押圧し、第1、第2の光制御パネル11、12を接合する。このように、第1、第2の光制御パネル11、12の接合作業を、脱気状態で行うことで、内部に気泡が発生することを防止できる。なお、第1、第2の光制御パネル11、12の接合中に超音波等の振動を加えて(加振して)、内部に発生した気泡を除去することもできる。
この場合、まず、第1の光制御パネル11の上に板状の接着剤を載せ、更にこの接着剤の上に第2の光制御パネル12を載せる。次に、脱気状態で、第2の光制御パネル12をプレスで第1の光制御パネル11に対して押圧しながら、少なくとも接着剤を加熱し軟化(更には溶融)させて冷却する。
また、脱気状態で、重ね合わせて対向配置された第1の光制御パネル11と第2の光制御パネル12との間に、接着剤を注入することもできる。この場合、接着剤の注入部以外を封止する。
以上の方法により、図3(A)、(B)に示す光学結像装置10が完成する。
この透明板材の周面(両面を除く面)には光反射層が形成されていない(透明な状態)。
この透明板材を複数用いて、前記した積層体形成工程、樹脂充填工程、切断工程、平面加工工程、及び、組立工程を順次行うことで、光学結像装置を製造できる。
前記実施の形態においては、第1、第2の光制御パネルを構成する透明板材をガラスで構成した場合について説明したが、透明板材を透明度の高い硬質で高融点の樹脂で構成することもできる。
この特許文献1に記載の光制御パネルは、片側又は両側に光反射部を形成する金属反射膜を形成した透明板(例えば、ガラス板)を、接着剤を介して積層し、短い幅(例えば、0.5〜10mm)でこの積層体を切断することで製造されている。
また、特許文献2に記載の光制御パネルは、平行な土手によって形成される断面四角形の溝が一面に形成された透明な凹凸板材の各溝の対向する平行な側面に光反射部を形成することで製造されている。
そして、特許文献3に記載の光制御パネルは、ガラスからなる直方体状の透明基材(透明部材)の一面に、蒸着によってミラーが形成されたミラー素子を、接着層(接着剤)を介して複数並べることによって形成されている。
更に、特許文献4に記載の光制御パネルは、両面に金属膜が形成されたアリルエステル樹脂からなるシート状の透明基材の片面に接着層(アリルエステル樹脂)を形成した複数の積層体を、接着層が形成された面と形成されていない面とが当接するように積層し、透明基材に対して垂直な面に沿ってその一部を切り出すことにより製造されている。
また、特許文献2に記載の光制御パネルにおいては、平行な光反射面を形成することも困難であった。更に、特許文献2に示すように、光制御パネルの凹凸板材をインジェクション成型によって製造する場合、型枠の寸法精度によっては、溝の対向する側面の垂直角度の精度が悪くなり(側面が傾き)、製品品質の低下を招くおそれがある。この傾向は、特に大型の凹凸板材を製造する場合に顕著になり易いという問題があった。
そして、特許文献3に記載の光制御パネルにおいては、接着層を介してミラー素子が接合されているので、上記した特許文献1と同様に、結像された像に歪が発生し易いという問題があった。また、透明基材の一面にミラーが形成された複数のミラー素子が、接着層を介して並べられているため、透明基材と接着層の屈折率の違いによっては、結像された像に歪が発生し易いという問題があった。
更に、特許文献4に記載の光制御パネルにおいては、複数の透明基材と、この透明基材を接合する接着層とが、ともに樹脂で構成されているため、例えば、樹脂の種類によっては、製品強度が低下し易く、使用にあっては、変形するおそれがあった。
厚み方向片面又は両面に前記光反射層が形成された厚みが0.1〜2mmの透明なガラス板材と、該ガラス板材と同一厚みの透明な樹脂板材とが交互に重ねて配置され、前記ガラス板材と前記樹脂板材の屈折率の比が0.9〜1.1(好ましくは0.95〜1.05、更に好ましくは、0.98〜1.02、以下の発明においても同じ)の範囲にあると共に、前記樹脂板材は、前記光反射層が形成された隣合う前記ガラス板材を直接接合する接着剤としても機能する。
ここで、前記光反射層は金属メッキ膜又は蒸着膜によって形成されているのがよい。
ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みの複数の透明板材を、幅方向に所定長ずつ交互にずらして突出部を形成した状態で積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
少なくとも隣合う前記突出部の対向面に前記光反射層を形成する光反射層形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記積層体の両側で、それぞれ前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記各原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
なお、硬質の樹脂とは、軟質樹脂(例えば、押圧すると変形する樹脂)を除き、固体状態でその形状を自己保持できる樹脂をいう。また、高融点の樹脂とは、隣合う突出部の隙間領域に充填される透明樹脂より融点が高い樹脂をいい、これにより、隙間領域に液体の透明樹脂を充填する場合に、突出部を形成する樹脂が溶けない利点がある(以下の発明においても同じ)。
ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなり、同一厚みで幅が異なる2種類の透明板材をそれぞれ複数用意し、該2種類の透明板材を交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部を形成した状態で、積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
少なくとも隣合う前記突出部の対向面に前記光反射層を形成する光反射層形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して1又は複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
予め全部又は一部の領域に前記光反射層が形成された、ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みの複数の透明板材を、幅方向に所定長交互にずらして突出部を形成した状態で積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記積層体の両側で、それぞれ前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記各原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記光反射層を形成する領域は、前記突出部の対向面となる領域を含み、前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
予め全部又は一部の領域に前記光反射層が形成された、ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みで幅が異なる2種類の透明板材をそれぞれ複数用意し、該2種類の透明板材を交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部を形成した状態で、積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して1又は複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記光反射層を形成する領域は、前記突出部の対向面となる領域を含み、前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
また、前記接着剤は、前記積層体を形成する前記各透明板材の積層領域の幅方向両端部を除く領域に配置するのが好ましい。これによって、突出部が接着剤で汚染されず、各光反射層の傾きを抑制することができる。ここで、前記接着剤はOCAテープとすることもできる。
従って、接着剤に起因する光反射層の傾きが発生せず、歪の無い像を形成できる。
まず、図1、図2(A)、(B)に示す本発明の一実施の形態に係る光制御パネルの製造方法により製造した光制御パネル10、11を用いた光学結像装置12について、図3(A)、(B)を参照しながら説明する。
光学結像装置12は、それぞれ平面視して正方形(長方形や正多角形(辺の数が偶数)、また、円形や楕円形等でもよい)の対となる第1、第2の光制御パネル(平行光反射パネルともいう)10、11を有しているが、第1、第2の光制御パネル10、11は基本形状が同一なので、同一の構成要素には同一の番号を付与する。なお、図3(A)、(B)においては、第1の光制御パネル10を下側(入光側)に、第2の光制御パネル11を上側(出光側)に、それぞれ配置している。
具体的には、第1、第2の光制御パネル10、11はそれぞれ、断面が矩形であって、厚み方向両面に光反射層13が形成された透明なガラス板材14と、このガラス板材14と同一厚みの透明な樹脂板材15とが交互に重ねて配置されている。更に詳細には、隣合うガラス板材14の対向面(厚み方向両面)16に光反射層13がそれぞれ形成され、樹脂板材15を挟んで隣合うガラス板材14が、光反射層13を介して樹脂板材15の樹脂のみで接合されている(樹脂板材14は、光を透過する機能のみならず、光反射層13が形成された隣合うガラス板材14を直接接合する接着剤としても機能している)。
積層された第1の光制御パネル10と第2の光制御パネル11との間には、図示しない透明の接着剤(例えば、UV硬化樹脂、2液硬化型樹脂、熱硬化樹脂、常温効果樹脂)が配置されている。なお、図3(A)、(B)では、第1の光制御パネル10の上面と、第2の光制御パネル11の下面とが、当接配置された状態(隙間がない:0mm)を示しているが、隙間(例えば、0を超え5mm以下程度)を有して近接配置された状態でもよい。この場合、この隙間にも接着剤が充填される(隙間が接着剤の層厚となる)。
ここで、第1、第2の光制御パネル10、11を構成するガラス板材14の屈折率η1に対し、合成樹脂の屈折率η2を合わせる方法としては、例えば、異なる2種以上の樹脂を混合して屈折率を調整する方法がある。この場合、ガラス板材と合成樹脂の屈折率の数値を、上から3桁まで(小数点以下第2位まで)揃えることが好ましい。
第1、第2の光制御パネル10、11は、光反射層13がガラス板材14の対向面16に形成されているため、h1をガラス板材14及び樹脂板材15の高さ、h2を光反射層13の高さとすると、高さh1と高さh2は同じである(以下、単にhと記載)。ここで、高さhは、例えば、0.2〜10mmの範囲(好ましくは、下限が0.5mm、更には1mm、上限が5mm、3mm、更には2.5mm)であるのが実用的であるが、本発明はこの数値に限定されない。
ここで、ガラス板材14の厚みt1と樹脂板材15の厚みt2が同一とは、完全に同一である場合に限らず、後述する光制御パネル10の製造方法により、樹脂板材15の厚みt2が、ガラス板材14の厚みt1よりも光反射層13の厚み(例えば、60nm以上、好ましくは80nm以上(例えば、100nm程度:上限は150nm程度))だけ薄くなる場合も含まれる。なお、説明の便宜上、光反射層13の厚みを誇張して図示している。
なお、ここでは、ガラス板材14の厚み方向両側の対向面16(厚み方向両面)に光反射層13を形成しているが、例えば、ガラス板材14の厚みが薄い場合や、要求される製品品質に応じて、ガラス板材14の厚み方向片側の対向面16(厚み方向片面)のみに光反射層13(光反射面17)を形成してもよい。
アッベ数とは、屈折率の波長依存性を示す数値であり、光を透過するガラス板材14と樹脂板材15のアッベ数が低過ぎると像が不鮮明になる可能性がある。このため、ガラス板材14と樹脂板材15のアッベ数は40以上であるのがよく、好ましくは50以上であり、更に好ましくは55以上である。
平滑性は、特に光反射層13を成膜した面(ガラス板材14の表面)で重要であり、平滑性が低すぎると像がぼやけたように見え、質感を損なう可能性がある。このため、平滑性は、算術平均粗さ「Ra」で表した場合に、50nm以下であるのがよく、好ましくは20nm以下、更に好ましくは10nm以下、特に好ましいのは5nm以下(更には2nm未満)である。
更に、軽量化の観点から、ガラス板材14と樹脂板材15の比重は低い方が好ましい。
この光学結像装置12は、上記したように、第1、第2の光制御パネル10、11の光反射面17が当接(又は近接)配置されるので、対象物からの光の集光度合いが向上し、より鮮明な画像を得ることができる。
なお、ガラス板材14の対向面16に形成された光反射層13の入光側が、第1、第2の光制御パネル10、11の光反射面17として使用される。図3(A)、(B)では、左側から入光しているので、光反射層13の左側が光反射面17として使用されているが、右側から入光する場合は、光反射層13の右側が光反射面17として使用される。
この光学結像装置10の動作において、空気中からガラス板材14と樹脂板材15へ入光する場合、及び、ガラス板材14と樹脂板材15から空気中に出光する場合に、光の屈折現象、場合によって全反射現象を起こすので、これらを考慮して光学結像装置12を使用する必要がある。なお、光反射面17以外の部分は光通過面となる。
図1、図2(A)、(B)に示す光制御パネルの製造方法は、積層体形成工程、光反射層形成工程、樹脂充填工程、切断工程、平面加工工程、及び、組立工程を有し、光制御パネルを比較的安価に製造可能で、結像された像の歪を少なくできる方法である。以下、詳しく説明する。
図1に示すように、平面視して短幅で長尺の矩形状(即ち、長方形)のガラスからなる、同一厚みの複数の透明板材20を、その幅方向に所定長交互にずらして突出部21を形成した状態で積層して積層体22を形成する。
この積層体22を構成する透明板材20の積層枚数は、積層体22の積層方向の高さHが、例えば、500〜2000mm(好ましくは、下限が750mm、更には1000mm、上限が1800mm)程度となるように行うが、特に限定されるものではない。
図5に示すように、同一厚みで、平面視して短幅で長尺の矩形状のガラスからなり幅が異なる2種類の第1、第2の透明板材20a、20bをそれぞれ複数用意し、この第1、第2の透明板材20a、20bを交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部21を形成した状態で、積層して積層体25を形成する。
この積層体25も、上記した積層体22と同様に、その積層方向から物理的な押圧力が加えられているが、交互に配置する第1、第2の透明板材20a、20bを、前記した合成樹脂23やOCAテープ24を介して接合することもできる。
図2(B)に示すように、少なくとも隣合う突出部21の対向面16(ガラス板材14の対向面16に相当)に光反射層13を形成する。
この光反射層13は金属膜(例えば、蒸着膜や金属メッキ膜)で構成され、この金属膜は、高反射率を有する金属(例えば、Al(アルミニウム)、Ag(銀)、Ni(ニッケル)、Ti(チタン)、Cr(クロム)等)を用いて形成され、この金属膜の表面が光反射面(金属反射面)17となる。
なお、光反射層13(金属膜)の膜厚は、例えば、60nm以上、好ましくは80nm以上(例えば、100nm程度:上限は150nm程度)であるが、これに限定されるものではない。
照射は、対向面16に対して斜め方向から金属噴射することにより行うことができ、この金属噴射には、スパッターリング、金属蒸着、金属微粒子の吹き付け、又は、イオンビームの照射等がある。なお、照射は、対向面16に対して斜め方向(特定方向)から金属噴射(金属照射)することにより行うため、透明板材20(突出部21)の一面側とその頂面が金属で覆われる。
従って、積層体22に対しては、照射を4回程度実施することになるが、予め透明板材20の両面全体に金属膜を形成する場合と比較して、経済的である。
図2(B)に示すように、光反射層13が形成された隣合う突出部21の隙間領域26に、透明樹脂27を充填し硬化させる(硬化した透明樹脂27が前記した透明の樹脂板材15となる)。
この透明樹脂27の屈折率η2は、透明板材20の屈折率η1と同一又は略等しい(例えば、透明板材20と透明樹脂27との屈折率η1、η2の比が0.9〜1.1)。
なお、隙間領域26への透明樹脂27の充填は、例えば、透明板材20の両側面(長尺方向の両端面)に、透明のガラス製や樹脂製の薄板を配置し、脱気状態で行うのがよい。この薄板は、透明樹脂27が硬化した後、除去することができる。
一方、積層体25では、図6(A)、(B)に示すように、その幅方向片側のみに複数の突出部21が形成されているため、これに対して上記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。従って、2つの積層体25を用いることにより、第1、第2の光制御パネル11、12を同時に製造できるため、製造時間の短縮が図れる。
積層体22の両側でそれぞれ隙間領域26に透明樹脂27が充填されて一体となった突出部21を切断し、図2(B)に示す積層本体28(積層体22の突出部21を除く部分)から分離して、対となる第1、第2の光制御パネル11、12の原材29、30を製造する。なお、積層体25では、透明樹脂27が充填されて一体となった突出部21が形成されている幅方向片側のみを切断する。
この突出部21の切断は、突出部21と透明樹脂27が交互に配置された部分(即ち、突出部21を形成した隣合う透明板材20の間に位置する透明板材20を切断しない位置(突出部21の基端位置))に対して行えばよい。
そこで、図7(A)に示す積層体31のように、積層体形成工程で、突出長さの長い突出部32を形成できるように複数の透明板材20を積層して、前記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。そして、切断工程で、まず透明樹脂27が充填されて一体となった突出部32の先部33(透明樹脂27の先部も含む)を切断して残存する突出部32の先端部位(透明樹脂27の先端部位も含む)を揃え、続いて、残存する突出部32に対し、金属膜の厚みが薄くなる部分を避けた位置(突出部32の基端位置よりも先側位置)で切断して原材29aを製造する(積層体31の他側の突出部32についても同様)。
具体的には、まず、図7(B)に示す積層体34のように、積層体形成工程で、上記した突出部32よりも突出長さが更に長い突出部35を形成できるように複数の透明板材20を積層して、前記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。そして、切断工程で、まず透明樹脂27が充填されて一体となった突出部35の先部36(透明樹脂27の先部も含む)を切断して残存する突出部35の先端部位(透明樹脂27の先端部位も含む)を揃え、続いて、残存する突出部35に対し、突出部35の先側から基側にかけて複数の原材29b、29cを順次切り落とす。この原材の切り落としは、突出部の先端面の位置や透明樹脂の露出面の位置が、透明板材の積層方向で揃っていれば、突出部の先部(透明樹脂の先部も含む)を切断することなく行ってもよい。
なお、図5に示す積層体25のように、幅方向他側にのみ突出部を形成した積層体の場合も、上記と同様の方法により、切断工程において、先部を切断して先端部位を揃えた突出部から1又は複数の原材を製造すること、また、先部を切断することなく突出部から1又は複数の原材を製造することができる。
原材29、30の切断端面及びその反対側の露出端面(幅方向両端面)をそれぞれ平面化処理して、第1、第2の光制御パネル11、12を製造する。なお、平面化処理は、切断端面と露出端面の双方が、透明かつ水平となるように行われる。
この平面化処理には、ペースト状の研磨材等や、薬液に反応して研磨材が消失するものも使用した研磨処理を使用できるが、原材29、30の幅方向両端面を平面化できれば、特に限定されるものではない。
なお、図5に示す積層体25から製造した光制御パネルの原材についても、同様の処理を行うことができる。
第1の光制御パネル11を、例えば、支持台上に配置し、この第1の光制御パネル11の上に前記した接着剤(液体(ゼリー状))を載せ、この第1の光制御パネル11上に、第2の光制御パネル12を、それぞれの光反射層13が平面視して直交配置された状態で、重ね合わせて配置する。
そして、脱気状態(減圧状態、更には真空状態)で、第2の光制御パネル12をプレスで第1の光制御パネル11に対して押圧し、第1、第2の光制御パネル11、12を接合する。このように、第1、第2の光制御パネル11、12の接合作業を、脱気状態で行うことで、内部に気泡が発生することを防止できる。なお、第1、第2の光制御パネル11、12の接合中に超音波等の振動を加えて(加振して)、内部に発生した気泡を除去することもできる。
この場合、まず、第1の光制御パネル11の上に板状の接着剤を載せ、更にこの接着剤の上に第2の光制御パネル12を載せる。次に、脱気状態で、第2の光制御パネル12をプレスで第1の光制御パネル11に対して押圧しながら、少なくとも接着剤を加熱し軟化(更には溶融)させて冷却する。
また、脱気状態で、重ね合わせて対向配置された第1の光制御パネル11と第2の光制御パネル12との間に、接着剤を注入することもできる。この場合、接着剤の注入部以外を封止する。
以上の方法により、図3(A)、(B)に示す光学結像装置10が完成する。
この透明板材の周面(両面を除く面)には光反射層が形成されていない(透明な状態)。
この透明板材を複数用いて、前記した積層体形成工程、樹脂充填工程、切断工程、平面加工工程、及び、組立工程を順次行うことで、光学結像装置を製造できる。
前記実施の形態においては、第1、第2の光制御パネルを構成する透明板材をガラスで構成した場合について説明したが、透明板材を透明度の高い硬質で高融点の樹脂で構成することもできる。
この特許文献1に記載の光制御パネルは、片側又は両側に光反射部を形成する金属反射膜を形成した透明板(例えば、ガラス板)を、接着剤を介して積層し、短い幅(例えば、0.5〜10mm)でこの積層体を切断することで製造されている。
また、特許文献2に記載の光制御パネルは、平行な土手によって形成される断面四角形の溝が一面に形成された透明な凹凸板材の各溝の対向する平行な側面に光反射部を形成することで製造されている。
そして、特許文献3に記載の光制御パネルは、ガラスからなる直方体状の透明基材(透明部材)の一面に、蒸着によってミラーが形成されたミラー素子を、接着層(接着剤)を介して複数並べることによって形成されている。
更に、特許文献4に記載の光制御パネルは、両面に金属膜が形成されたアリルエステル樹脂からなるシート状の透明基材の片面に接着層(アリルエステル樹脂)を形成した複数の積層体を、接着層が形成された面と形成されていない面とが当接するように積層し、透明基材に対して垂直な面に沿ってその一部を切り出すことにより製造されている。
また、特許文献2に記載の光制御パネルにおいては、平行な光反射面を形成することも困難であった。更に、特許文献2に示すように、光制御パネルの凹凸板材をインジェクション成型によって製造する場合、型枠の寸法精度によっては、溝の対向する側面の垂直角度の精度が悪くなり(側面が傾き)、製品品質の低下を招くおそれがある。この傾向は、特に大型の凹凸板材を製造する場合に顕著になり易いという問題があった。
そして、特許文献3に記載の光制御パネルにおいては、接着層を介してミラー素子が接合されているので、上記した特許文献1と同様に、結像された像に歪が発生し易いという問題があった。また、透明基材の一面にミラーが形成された複数のミラー素子が、接着層を介して並べられているため、透明基材と接着層の屈折率の違いによっては、結像された像に歪が発生し易いという問題があった。
更に、特許文献4に記載の光制御パネルにおいては、複数の透明基材と、この透明基材を接合する接着層とが、ともに樹脂で構成されているため、例えば、樹脂の種類によっては、製品強度が低下し易く、使用にあっては、変形するおそれがあった。
厚み方向片面又は両面に前記光反射層が形成された厚みが0.1〜2mmの透明なガラス板材と、該ガラス板材と同一厚みの透明な樹脂板材とが交互に重ねて配置され、前記ガラス板材と前記樹脂板材の屈折率の比が0.9〜1.1(好ましくは0.95〜1.05、更に好ましくは、0.98〜1.02、以下の発明においても同じ)の範囲にあると共に、前記樹脂板材は、前記光反射層が形成された隣合う前記ガラス板材を直接接合する接着剤としても機能し、
前記光反射層は金属メッキ膜又は蒸着膜によって形成されている。
ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みの複数の透明板材を、幅方向に所定長ずつ交互にずらして突出部を形成した状態で積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
少なくとも隣合う前記突出部の対向面に前記光反射層を形成する光反射層形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記積層体の両側で、それぞれ前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記各原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
なお、硬質の樹脂とは、軟質樹脂(例えば、押圧すると変形する樹脂)を除き、固体状態でその形状を自己保持できる樹脂をいう。また、高融点の樹脂とは、隣合う突出部の隙間領域に充填される透明樹脂より融点が高い樹脂をいい、これにより、隙間領域に液体の透明樹脂を充填する場合に、突出部を形成する樹脂が溶けない利点がある(以下の発明においても同じ)。
ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなり、同一厚みで幅が異なる2種類の透明板材をそれぞれ複数用意し、該2種類の透明板材を交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部を形成した状態で、積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
少なくとも隣合う前記突出部の対向面に前記光反射層を形成する光反射層形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して1又は複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
予め全部又は一部の領域に前記光反射層が形成された、ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みの複数の透明板材を、幅方向に所定長交互にずらして突出部を形成した状態で積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記積層体の両側で、それぞれ前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記各原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記光反射層を形成する領域は、前記突出部の対向面となる領域を含み、前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
予め全部又は一部の領域に前記光反射層が形成された、ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みで幅が異なる2種類の透明板材をそれぞれ複数用意し、該2種類の透明板材を交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部を形成した状態で、積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して1又は複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記光反射層を形成する領域は、前記突出部の対向面となる領域を含み、前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
また、前記接着剤は、前記積層体を形成する前記各透明板材の積層領域の幅方向両端部を除く領域に配置するのが好ましい。これによって、突出部が接着剤で汚染されず、各光反射層の傾きを抑制することができる。ここで、前記接着剤はOCAテープとすることもできる。
従って、接着剤に起因する光反射層の傾きが発生せず、歪の無い像を形成できる。
まず、図1、図2(A)、(B)に示す本発明の一実施の形態に係る光制御パネルの製造方法により製造した光制御パネル10、11を用いた光学結像装置12について、図3(A)、(B)を参照しながら説明する。
光学結像装置12は、それぞれ平面視して正方形(長方形や正多角形(辺の数が偶数)、また、円形や楕円形等でもよい)の対となる第1、第2の光制御パネル(平行光反射パネルともいう)10、11を有しているが、第1、第2の光制御パネル10、11は基本形状が同一なので、同一の構成要素には同一の番号を付与する。なお、図3(A)、(B)においては、第1の光制御パネル10を下側(入光側)に、第2の光制御パネル11を上側(出光側)に、それぞれ配置している。
具体的には、第1、第2の光制御パネル10、11はそれぞれ、断面が矩形であって、厚み方向両面に光反射層13が形成された透明なガラス板材14と、このガラス板材14と同一厚みの透明な樹脂板材15とが交互に重ねて配置されている。更に詳細には、隣合うガラス板材14の対向面(厚み方向両面)16に光反射層13がそれぞれ形成され、樹脂板材15を挟んで隣合うガラス板材14が、光反射層13を介して樹脂板材15の樹脂のみで接合されている(樹脂板材14は、光を透過する機能のみならず、光反射層13が形成された隣合うガラス板材14を直接接合する接着剤としても機能している)。
積層された第1の光制御パネル10と第2の光制御パネル11との間には、図示しない透明の接着剤(例えば、UV硬化樹脂、2液硬化型樹脂、熱硬化樹脂、常温効果樹脂)が配置されている。なお、図3(A)、(B)では、第1の光制御パネル10の上面と、第2の光制御パネル11の下面とが、当接配置された状態(隙間がない:0mm)を示しているが、隙間(例えば、0を超え5mm以下程度)を有して近接配置された状態でもよい。この場合、この隙間にも接着剤が充填される(隙間が接着剤の層厚となる)。
ここで、第1、第2の光制御パネル10、11を構成するガラス板材14の屈折率η1に対し、合成樹脂の屈折率η2を合わせる方法としては、例えば、異なる2種以上の樹脂を混合して屈折率を調整する方法がある。この場合、ガラス板材と合成樹脂の屈折率の数値を、上から3桁まで(小数点以下第2位まで)揃えることが好ましい。
第1、第2の光制御パネル10、11は、光反射層13がガラス板材14の対向面16に形成されているため、h1をガラス板材14及び樹脂板材15の高さ、h2を光反射層13の高さとすると、高さh1と高さh2は同じである(以下、単にhと記載)。ここで、高さhは、例えば、0.2〜10mmの範囲(好ましくは、下限が0.5mm、更には1mm、上限が5mm、3mm、更には2.5mm)であるのが実用的であるが、本発明はこの数値に限定されない。
ここで、ガラス板材14の厚みt1と樹脂板材15の厚みt2が同一とは、完全に同一である場合に限らず、後述する光制御パネル10の製造方法により、樹脂板材15の厚みt2が、ガラス板材14の厚みt1よりも光反射層13の厚み(例えば、60nm以上、好ましくは80nm以上(例えば、100nm程度:上限は150nm程度))だけ薄くなる場合も含まれる。なお、説明の便宜上、光反射層13の厚みを誇張して図示している。
なお、ここでは、ガラス板材14の厚み方向両側の対向面16(厚み方向両面)に光反射層13を形成しているが、例えば、ガラス板材14の厚みが薄い場合や、要求される製品品質に応じて、ガラス板材14の厚み方向片側の対向面16(厚み方向片面)のみに光反射層13(光反射面17)を形成してもよい。
アッベ数とは、屈折率の波長依存性を示す数値であり、光を透過するガラス板材14と樹脂板材15のアッベ数が低過ぎると像が不鮮明になる可能性がある。このため、ガラス板材14と樹脂板材15のアッベ数は40以上であるのがよく、好ましくは50以上であり、更に好ましくは55以上である。
平滑性は、特に光反射層13を成膜した面(ガラス板材14の表面)で重要であり、平滑性が低すぎると像がぼやけたように見え、質感を損なう可能性がある。このため、平滑性は、算術平均粗さ「Ra」で表した場合に、50nm以下であるのがよく、好ましくは20nm以下、更に好ましくは10nm以下、特に好ましいのは5nm以下(更には2nm未満)である。
更に、軽量化の観点から、ガラス板材14と樹脂板材15の比重は低い方が好ましい。
この光学結像装置12は、上記したように、第1、第2の光制御パネル10、11の光反射面17が当接(又は近接)配置されるので、対象物からの光の集光度合いが向上し、より鮮明な画像を得ることができる。
なお、ガラス板材14の対向面16に形成された光反射層13の入光側が、第1、第2の光制御パネル10、11の光反射面17として使用される。図3(A)、(B)では、左側から入光しているので、光反射層13の左側が光反射面17として使用されているが、右側から入光する場合は、光反射層13の右側が光反射面17として使用される。
この光学結像装置10の動作において、空気中からガラス板材14と樹脂板材15へ入光する場合、及び、ガラス板材14と樹脂板材15から空気中に出光する場合に、光の屈折現象、場合によって全反射現象を起こすので、これらを考慮して光学結像装置12を使用する必要がある。なお、光反射面17以外の部分は光通過面となる。
図1、図2(A)、(B)に示す光制御パネルの製造方法は、積層体形成工程、光反射層形成工程、樹脂充填工程、切断工程、平面加工工程、及び、組立工程を有し、光制御パネルを比較的安価に製造可能で、結像された像の歪を少なくできる方法である。以下、詳しく説明する。
図1に示すように、平面視して短幅で長尺の矩形状(即ち、長方形)のガラスからなる、同一厚みの複数の透明板材20を、その幅方向に所定長交互にずらして突出部21を形成した状態で積層して積層体22を形成する。
この積層体22を構成する透明板材20の積層枚数は、積層体22の積層方向の高さHが、例えば、500〜2000mm(好ましくは、下限が750mm、更には1000mm、上限が1800mm)程度となるように行うが、特に限定されるものではない。
図5に示すように、同一厚みで、平面視して短幅で長尺の矩形状のガラスからなり幅が異なる2種類の第1、第2の透明板材20a、20bをそれぞれ複数用意し、この第1、第2の透明板材20a、20bを交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部21を形成した状態で、積層して積層体25を形成する。
この積層体25も、上記した積層体22と同様に、その積層方向から物理的な押圧力が加えられているが、交互に配置する第1、第2の透明板材20a、20bを、前記した合成樹脂23やOCAテープ24を介して接合することもできる。
図2(B)に示すように、少なくとも隣合う突出部21の対向面16(ガラス板材14の対向面16に相当)に光反射層13を形成する。
この光反射層13は金属膜(例えば、蒸着膜や金属メッキ膜)で構成され、この金属膜は、高反射率を有する金属(例えば、Al(アルミニウム)、Ag(銀)、Ni(ニッケル)、Ti(チタン)、Cr(クロム)等)を用いて形成され、この金属膜の表面が光反射面(金属反射面)17となる。
なお、光反射層13(金属膜)の膜厚は、例えば、60nm以上、好ましくは80nm以上(例えば、100nm程度:上限は150nm程度)であるが、これに限定されるものではない。
照射は、対向面16に対して斜め方向から金属噴射することにより行うことができ、この金属噴射には、スパッターリング、金属蒸着、金属微粒子の吹き付け、又は、イオンビームの照射等がある。なお、照射は、対向面16に対して斜め方向(特定方向)から金属噴射(金属照射)することにより行うため、透明板材20(突出部21)の一面側とその頂面が金属で覆われる。
従って、積層体22に対しては、照射を4回程度実施することになるが、予め透明板材20の両面全体に金属膜を形成する場合と比較して、経済的である。
図2(B)に示すように、光反射層13が形成された隣合う突出部21の隙間領域26に、透明樹脂27を充填し硬化させる(硬化した透明樹脂27が前記した透明の樹脂板材15となる)。
この透明樹脂27の屈折率η2は、透明板材20の屈折率η1と同一又は略等しい(例えば、透明板材20と透明樹脂27との屈折率η1、η2の比が0.9〜1.1)。
なお、隙間領域26への透明樹脂27の充填は、例えば、透明板材20の両側面(長尺方向の両端面)に、透明のガラス製や樹脂製の薄板を配置し、脱気状態で行うのがよい。この薄板は、透明樹脂27が硬化した後、除去することができる。
一方、積層体25では、図6(A)、(B)に示すように、その幅方向片側のみに複数の突出部21が形成されているため、これに対して上記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。従って、2つの積層体25を用いることにより、第1、第2の光制御パネル11、12を同時に製造できるため、製造時間の短縮が図れる。
積層体22の両側でそれぞれ隙間領域26に透明樹脂27が充填されて一体となった突出部21を切断し、図2(B)に示す積層本体28(積層体22の突出部21を除く部分)から分離して、対となる第1、第2の光制御パネル11、12の原材29、30を製造する。なお、積層体25では、透明樹脂27が充填されて一体となった突出部21が形成されている幅方向片側のみを切断する。
この突出部21の切断は、突出部21と透明樹脂27が交互に配置された部分(即ち、突出部21を形成した隣合う透明板材20の間に位置する透明板材20を切断しない位置(突出部21の基端位置))に対して行えばよい。
そこで、図7(A)に示す積層体31のように、積層体形成工程で、突出長さの長い突出部32を形成できるように複数の透明板材20を積層して、前記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。そして、切断工程で、まず透明樹脂27が充填されて一体となった突出部32の先部33(透明樹脂27の先部も含む)を切断して残存する突出部32の先端部位(透明樹脂27の先端部位も含む)を揃え、続いて、残存する突出部32に対し、金属膜の厚みが薄くなる部分を避けた位置(突出部32の基端位置よりも先側位置)で切断して原材29aを製造する(積層体31の他側の突出部32についても同様)。
具体的には、まず、図7(B)に示す積層体34のように、積層体形成工程で、上記した突出部32よりも突出長さが更に長い突出部35を形成できるように複数の透明板材20を積層して、前記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。そして、切断工程で、まず透明樹脂27が充填されて一体となった突出部35の先部36(透明樹脂27の先部も含む)を切断して残存する突出部35の先端部位(透明樹脂27の先端部位も含む)を揃え、続いて、残存する突出部35に対し、突出部35の先側から基側にかけて複数の原材29b、29cを順次切り落とす。この原材の切り落としは、突出部の先端面の位置や透明樹脂の露出面の位置が、透明板材の積層方向で揃っていれば、突出部の先部(透明樹脂の先部も含む)を切断することなく行ってもよい。
なお、図5に示す積層体25のように、幅方向他側にのみ突出部を形成した積層体の場合も、上記と同様の方法により、切断工程において、先部を切断して先端部位を揃えた突出部から1又は複数の原材を製造すること、また、先部を切断することなく突出部から1又は複数の原材を製造することができる。
原材29、30の切断端面及びその反対側の露出端面(幅方向両端面)をそれぞれ平面化処理して、第1、第2の光制御パネル11、12を製造する。なお、平面化処理は、切断端面と露出端面の双方が、透明かつ水平となるように行われる。
この平面化処理には、ペースト状の研磨材等や、薬液に反応して研磨材が消失するものも使用した研磨処理を使用できるが、原材29、30の幅方向両端面を平面化できれば、特に限定されるものではない。
なお、図5に示す積層体25から製造した光制御パネルの原材についても、同様の処理を行うことができる。
第1の光制御パネル11を、例えば、支持台上に配置し、この第1の光制御パネル11の上に前記した接着剤(液体(ゼリー状))を載せ、この第1の光制御パネル11上に、第2の光制御パネル12を、それぞれの光反射層13が平面視して直交配置された状態で、重ね合わせて配置する。
そして、脱気状態(減圧状態、更には真空状態)で、第2の光制御パネル12をプレスで第1の光制御パネル11に対して押圧し、第1、第2の光制御パネル11、12を接合する。このように、第1、第2の光制御パネル11、12の接合作業を、脱気状態で行うことで、内部に気泡が発生することを防止できる。なお、第1、第2の光制御パネル11、12の接合中に超音波等の振動を加えて(加振して)、内部に発生した気泡を除去することもできる。
この場合、まず、第1の光制御パネル11の上に板状の接着剤を載せ、更にこの接着剤の上に第2の光制御パネル12を載せる。次に、脱気状態で、第2の光制御パネル12をプレスで第1の光制御パネル11に対して押圧しながら、少なくとも接着剤を加熱し軟化(更には溶融)させて冷却する。
また、脱気状態で、重ね合わせて対向配置された第1の光制御パネル11と第2の光制御パネル12との間に、接着剤を注入することもできる。この場合、接着剤の注入部以外を封止する。
以上の方法により、図3(A)、(B)に示す光学結像装置10が完成する。
この透明板材の周面(両面を除く面)には光反射層が形成されていない(透明な状態)。
この透明板材を複数用いて、前記した積層体形成工程、樹脂充填工程、切断工程、平面加工工程、及び、組立工程を順次行うことで、光学結像装置を製造できる。
前記実施の形態においては、第1、第2の光制御パネルを構成する透明板材をガラスで構成した場合について説明したが、透明板材を透明度の高い硬質で高融点の樹脂で構成することもできる。
この特許文献1に記載の光制御パネルは、片側又は両側に光反射部を形成する金属反射膜を形成した透明板(例えば、ガラス板)を、接着剤を介して積層し、短い幅(例えば、0.5〜10mm)でこの積層体を切断することで製造されている。
また、特許文献2に記載の光制御パネルは、平行な土手によって形成される断面四角形の溝が一面に形成された透明な凹凸板材の各溝の対向する平行な側面に光反射部を形成することで製造されている。
そして、特許文献3に記載の光制御パネルは、ガラスからなる直方体状の透明基材(透明部材)の一面に、蒸着によってミラーが形成されたミラー素子を、接着層(接着剤)を介して複数並べることによって形成されている。
更に、特許文献4に記載の光制御パネルは、両面に金属膜が形成されたアリルエステル樹脂からなるシート状の透明基材の片面に接着層(アリルエステル樹脂)を形成した複数の積層体を、接着層が形成された面と形成されていない面とが当接するように積層し、透明基材に対して垂直な面に沿ってその一部を切り出すことにより製造されている。
また、特許文献2に記載の光制御パネルにおいては、平行な光反射面を形成することも困難であった。更に、特許文献2に示すように、光制御パネルの凹凸板材をインジェクション成型によって製造する場合、型枠の寸法精度によっては、溝の対向する側面の垂直角度の精度が悪くなり(側面が傾き)、製品品質の低下を招くおそれがある。この傾向は、特に大型の凹凸板材を製造する場合に顕著になり易いという問題があった。
そして、特許文献3に記載の光制御パネルにおいては、接着層を介してミラー素子が接合されているので、上記した特許文献1と同様に、結像された像に歪が発生し易いという問題があった。また、透明基材の一面にミラーが形成された複数のミラー素子が、接着層を介して並べられているため、透明基材と接着層の屈折率の違いによっては、結像された像に歪が発生し易いという問題があった。
更に、特許文献4に記載の光制御パネルにおいては、複数の透明基材と、この透明基材を接合する接着層とが、ともに樹脂で構成されているため、例えば、樹脂の種類によっては、製品強度が低下し易く、使用にあっては、変形するおそれがあった。
厚み方向片面又は両面に前記光反射層が形成された厚みが0.1〜2mmの透明なガラス板材と、該ガラス板材と同一厚みの透明な樹脂板材とが交互に重ねて配置され、前記ガラス板材と前記樹脂板材の屈折率の比が0.9〜1.1(好ましくは0.95〜1.05、更に好ましくは、0.98〜1.02、以下の発明においても同じ)の範囲にあると共に、前記樹脂板材は、前記光反射層が形成された隣合う前記ガラス板材を直接接合する接着剤としても機能し、前記光反射層は金属メッキ膜又は蒸着膜によって形成されている。
ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みの複数の透明板材を、幅方向に所定長ずつ交互にずらして突出部を形成した状態で積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
少なくとも隣合う前記突出部の対向面に前記光反射層を形成する光反射層形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記積層体の両側で、それぞれ前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記各原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
なお、硬質の樹脂とは、軟質樹脂(例えば、押圧すると変形する樹脂)を除き、固体状態でその形状を自己保持できる樹脂をいう。また、高融点の樹脂とは、隣合う突出部の隙間領域に充填される透明樹脂より融点が高い樹脂をいい、これにより、隙間領域に液体の透明樹脂を充填する場合に、突出部を形成する樹脂が溶けない利点がある(以下の発明においても同じ)。
ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなり、同一厚みで幅が異なる2種類の透明板材をそれぞれ複数用意し、該2種類の透明板材を交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部を形成した状態で、積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
少なくとも隣合う前記突出部の対向面に前記光反射層を形成する光反射層形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して1又は複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
予め全部又は一部の領域に前記光反射層が形成された、ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みの複数の透明板材を、幅方向に所定長交互にずらして突出部を形成した状態で積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記積層体の両側で、それぞれ前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記各原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記光反射層を形成する領域は、前記突出部の対向面となる領域を含み、前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
予め全部又は一部の領域に前記光反射層が形成された、ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みで幅が異なる2種類の透明板材をそれぞれ複数用意し、該2種類の透明板材を交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部を形成した状態で、積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して1又は複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記光反射層を形成する領域は、前記突出部の対向面となる領域を含み、前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1とした。
また、前記接着剤は、前記積層体を形成する前記各透明板材の積層領域の幅方向両端部を除く領域に配置するのが好ましい。これによって、突出部が接着剤で汚染されず、各光反射層の傾きを抑制することができる。ここで、前記接着剤はOCAテープとすることもできる。
従って、接着剤に起因する光反射層の傾きが発生せず、歪の無い像を形成できる。
まず、図1、図2(A)、(B)に示す本発明の一実施の形態に係る光制御パネルの製造方法により製造した光制御パネル10、11を用いた光学結像装置12について、図3(A)、(B)を参照しながら説明する。
光学結像装置12は、それぞれ平面視して正方形(長方形や正多角形(辺の数が偶数)、また、円形や楕円形等でもよい)の対となる第1、第2の光制御パネル(平行光反射パネルともいう)10、11を有しているが、第1、第2の光制御パネル10、11は基本形状が同一なので、同一の構成要素には同一の番号を付与する。なお、図3(A)、(B)においては、第1の光制御パネル10を下側(入光側)に、第2の光制御パネル11を上側(出光側)に、それぞれ配置している。
具体的には、第1、第2の光制御パネル10、11はそれぞれ、断面が矩形であって、厚み方向両面に光反射層13が形成された透明なガラス板材14と、このガラス板材14と同一厚みの透明な樹脂板材15とが交互に重ねて配置されている。更に詳細には、隣合うガラス板材14の対向面(厚み方向両面)16に光反射層13がそれぞれ形成され、樹脂板材15を挟んで隣合うガラス板材14が、光反射層13を介して樹脂板材15の樹脂のみで接合されている(樹脂板材14は、光を透過する機能のみならず、光反射層13が形成された隣合うガラス板材14を直接接合する接着剤としても機能している)。
積層された第1の光制御パネル10と第2の光制御パネル11との間には、図示しない透明の接着剤(例えば、UV硬化樹脂、2液硬化型樹脂、熱硬化樹脂、常温効果樹脂)が配置されている。なお、図3(A)、(B)では、第1の光制御パネル10の上面と、第2の光制御パネル11の下面とが、当接配置された状態(隙間がない:0mm)を示しているが、隙間(例えば、0を超え5mm以下程度)を有して近接配置された状態でもよい。この場合、この隙間にも接着剤が充填される(隙間が接着剤の層厚となる)。
ここで、第1、第2の光制御パネル10、11を構成するガラス板材14の屈折率η1に対し、合成樹脂の屈折率η2を合わせる方法としては、例えば、異なる2種以上の樹脂を混合して屈折率を調整する方法がある。この場合、ガラス板材と合成樹脂の屈折率の数値を、上から3桁まで(小数点以下第2位まで)揃えることが好ましい。
第1、第2の光制御パネル10、11は、光反射層13がガラス板材14の対向面16に形成されているため、h1をガラス板材14及び樹脂板材15の高さ、h2を光反射層13の高さとすると、高さh1と高さh2は同じである(以下、単にhと記載)。ここで、高さhは、例えば、0.2〜10mmの範囲(好ましくは、下限が0.5mm、更には1mm、上限が5mm、3mm、更には2.5mm)であるのが実用的であるが、本発明はこの数値に限定されない。
ここで、ガラス板材14の厚みt1と樹脂板材15の厚みt2が同一とは、完全に同一である場合に限らず、後述する光制御パネル10の製造方法により、樹脂板材15の厚みt2が、ガラス板材14の厚みt1よりも光反射層13の厚み(例えば、60nm以上、好ましくは80nm以上(例えば、100nm程度:上限は150nm程度))だけ薄くなる場合も含まれる。なお、説明の便宜上、光反射層13の厚みを誇張して図示している。
なお、ここでは、ガラス板材14の厚み方向両側の対向面16(厚み方向両面)に光反射層13を形成しているが、例えば、ガラス板材14の厚みが薄い場合や、要求される製品品質に応じて、ガラス板材14の厚み方向片側の対向面16(厚み方向片面)のみに光反射層13(光反射面17)を形成してもよい。
アッベ数とは、屈折率の波長依存性を示す数値であり、光を透過するガラス板材14と樹脂板材15のアッベ数が低過ぎると像が不鮮明になる可能性がある。このため、ガラス板材14と樹脂板材15のアッベ数は40以上であるのがよく、好ましくは50以上であり、更に好ましくは55以上である。
平滑性は、特に光反射層13を成膜した面(ガラス板材14の表面)で重要であり、平滑性が低すぎると像がぼやけたように見え、質感を損なう可能性がある。このため、平滑性は、算術平均粗さ「Ra」で表した場合に、50nm以下であるのがよく、好ましくは20nm以下、更に好ましくは10nm以下、特に好ましいのは5nm以下(更には2nm未満)である。
更に、軽量化の観点から、ガラス板材14と樹脂板材15の比重は低い方が好ましい。
この光学結像装置12は、上記したように、第1、第2の光制御パネル10、11の光反射面17が当接(又は近接)配置されるので、対象物からの光の集光度合いが向上し、より鮮明な画像を得ることができる。
なお、ガラス板材14の対向面16に形成された光反射層13の入光側が、第1、第2の光制御パネル10、11の光反射面17として使用される。図3(A)、(B)では、左側から入光しているので、光反射層13の左側が光反射面17として使用されているが、右側から入光する場合は、光反射層13の右側が光反射面17として使用される。
この光学結像装置10の動作において、空気中からガラス板材14と樹脂板材15へ入光する場合、及び、ガラス板材14と樹脂板材15から空気中に出光する場合に、光の屈折現象、場合によって全反射現象を起こすので、これらを考慮して光学結像装置12を使用する必要がある。なお、光反射面17以外の部分は光通過面となる。
図1、図2(A)、(B)に示す光制御パネルの製造方法は、積層体形成工程、光反射層形成工程、樹脂充填工程、切断工程、平面加工工程、及び、組立工程を有し、光制御パネルを比較的安価に製造可能で、結像された像の歪を少なくできる方法である。以下、詳しく説明する。
図1に示すように、平面視して短幅で長尺の矩形状(即ち、長方形)のガラスからなる、同一厚みの複数の透明板材20を、その幅方向に所定長交互にずらして突出部21を形成した状態で積層して積層体22を形成する。
この積層体22を構成する透明板材20の積層枚数は、積層体22の積層方向の高さHが、例えば、500〜2000mm(好ましくは、下限が750mm、更には1000mm、上限が1800mm)程度となるように行うが、特に限定されるものではない。
図5に示すように、同一厚みで、平面視して短幅で長尺の矩形状のガラスからなり幅が異なる2種類の第1、第2の透明板材20a、20bをそれぞれ複数用意し、この第1、第2の透明板材20a、20bを交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部21を形成した状態で、積層して積層体25を形成する。
この積層体25も、上記した積層体22と同様に、その積層方向から物理的な押圧力が加えられているが、交互に配置する第1、第2の透明板材20a、20bを、前記した合成樹脂23やOCAテープ24を介して接合することもできる。
図2(B)に示すように、少なくとも隣合う突出部21の対向面16(ガラス板材14の対向面16に相当)に光反射層13を形成する。
この光反射層13は金属膜(例えば、蒸着膜や金属メッキ膜)で構成され、この金属膜は、高反射率を有する金属(例えば、Al(アルミニウム)、Ag(銀)、Ni(ニッケル)、Ti(チタン)、Cr(クロム)等)を用いて形成され、この金属膜の表面が光反射面(金属反射面)17となる。
なお、光反射層13(金属膜)の膜厚は、例えば、60nm以上、好ましくは80nm以上(例えば、100nm程度:上限は150nm程度)であるが、これに限定されるものではない。
照射は、対向面16に対して斜め方向から金属噴射することにより行うことができ、この金属噴射には、スパッターリング、金属蒸着、金属微粒子の吹き付け、又は、イオンビームの照射等がある。なお、照射は、対向面16に対して斜め方向(特定方向)から金属噴射(金属照射)することにより行うため、透明板材20(突出部21)の一面側とその頂面が金属で覆われる。
従って、積層体22に対しては、照射を4回程度実施することになるが、予め透明板材20の両面全体に金属膜を形成する場合と比較して、経済的である。
図2(B)に示すように、光反射層13が形成された隣合う突出部21の隙間領域26に、透明樹脂27を充填し硬化させる(硬化した透明樹脂27が前記した透明の樹脂板材15となる)。
この透明樹脂27の屈折率η2は、透明板材20の屈折率η1と同一又は略等しい(例えば、透明板材20と透明樹脂27との屈折率η1、η2の比が0.9〜1.1)。
なお、隙間領域26への透明樹脂27の充填は、例えば、透明板材20の両側面(長尺方向の両端面)に、透明のガラス製や樹脂製の薄板を配置し、脱気状態で行うのがよい。この薄板は、透明樹脂27が硬化した後、除去することができる。
一方、積層体25では、図6(A)、(B)に示すように、その幅方向片側のみに複数の突出部21が形成されているため、これに対して上記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。従って、2つの積層体25を用いることにより、第1、第2の光制御パネル11、12を同時に製造できるため、製造時間の短縮が図れる。
積層体22の両側でそれぞれ隙間領域26に透明樹脂27が充填されて一体となった突出部21を切断し、図2(B)に示す積層本体28(積層体22の突出部21を除く部分)から分離して、対となる第1、第2の光制御パネル11、12の原材29、30を製造する。なお、積層体25では、透明樹脂27が充填されて一体となった突出部21が形成されている幅方向片側のみを切断する。
この突出部21の切断は、突出部21と透明樹脂27が交互に配置された部分(即ち、突出部21を形成した隣合う透明板材20の間に位置する透明板材20を切断しない位置(突出部21の基端位置))に対して行えばよい。
そこで、図7(A)に示す積層体31のように、積層体形成工程で、突出長さの長い突出部32を形成できるように複数の透明板材20を積層して、前記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。そして、切断工程で、まず透明樹脂27が充填されて一体となった突出部32の先部33(透明樹脂27の先部も含む)を切断して残存する突出部32の先端部位(透明樹脂27の先端部位も含む)を揃え、続いて、残存する突出部32に対し、金属膜の厚みが薄くなる部分を避けた位置(突出部32の基端位置よりも先側位置)で切断して原材29aを製造する(積層体31の他側の突出部32についても同様)。
具体的には、まず、図7(B)に示す積層体34のように、積層体形成工程で、上記した突出部32よりも突出長さが更に長い突出部35を形成できるように複数の透明板材20を積層して、前記した光反射層形成工程と樹脂充填工程を順次行う。そして、切断工程で、まず透明樹脂27が充填されて一体となった突出部35の先部36(透明樹脂27の先部も含む)を切断して残存する突出部35の先端部位(透明樹脂27の先端部位も含む)を揃え、続いて、残存する突出部35に対し、突出部35の先側から基側にかけて複数の原材29b、29cを順次切り落とす。この原材の切り落としは、突出部の先端面の位置や透明樹脂の露出面の位置が、透明板材の積層方向で揃っていれば、突出部の先部(透明樹脂の先部も含む)を切断することなく行ってもよい。
なお、図5に示す積層体25のように、幅方向他側にのみ突出部を形成した積層体の場合も、上記と同様の方法により、切断工程において、先部を切断して先端部位を揃えた突出部から1又は複数の原材を製造すること、また、先部を切断することなく突出部から1又は複数の原材を製造することができる。
原材29、30の切断端面及びその反対側の露出端面(幅方向両端面)をそれぞれ平面化処理して、第1、第2の光制御パネル11、12を製造する。なお、平面化処理は、切断端面と露出端面の双方が、透明かつ水平となるように行われる。
この平面化処理には、ペースト状の研磨材等や、薬液に反応して研磨材が消失するものも使用した研磨処理を使用できるが、原材29、30の幅方向両端面を平面化できれば、特に限定されるものではない。
なお、図5に示す積層体25から製造した光制御パネルの原材についても、同様の処理を行うことができる。
第1の光制御パネル11を、例えば、支持台上に配置し、この第1の光制御パネル11の上に前記した接着剤(液体(ゼリー状))を載せ、この第1の光制御パネル11上に、第2の光制御パネル12を、それぞれの光反射層13が平面視して直交配置された状態で、重ね合わせて配置する。
そして、脱気状態(減圧状態、更には真空状態)で、第2の光制御パネル12をプレスで第1の光制御パネル11に対して押圧し、第1、第2の光制御パネル11、12を接合する。このように、第1、第2の光制御パネル11、12の接合作業を、脱気状態で行うことで、内部に気泡が発生することを防止できる。なお、第1、第2の光制御パネル11、12の接合中に超音波等の振動を加えて(加振して)、内部に発生した気泡を除去することもできる。
この場合、まず、第1の光制御パネル11の上に板状の接着剤を載せ、更にこの接着剤の上に第2の光制御パネル12を載せる。次に、脱気状態で、第2の光制御パネル12をプレスで第1の光制御パネル11に対して押圧しながら、少なくとも接着剤を加熱し軟化(更には溶融)させて冷却する。
また、脱気状態で、重ね合わせて対向配置された第1の光制御パネル11と第2の光制御パネル12との間に、接着剤を注入することもできる。この場合、接着剤の注入部以外を封止する。
以上の方法により、図3(A)、(B)に示す光学結像装置10が完成する。
この透明板材の周面(両面を除く面)には光反射層が形成されていない(透明な状態)。
この透明板材を複数用いて、前記した積層体形成工程、樹脂充填工程、切断工程、平面加工工程、及び、組立工程を順次行うことで、光学結像装置を製造できる。
前記実施の形態においては、第1、第2の光制御パネルを構成する透明板材をガラスで構成した場合について説明したが、透明板材を透明度の高い硬質で高融点の樹脂で構成することもできる。
Claims (11)
- 表裏面に対して垂直に平行配置された多数の光反射層を有する光制御パネルであって、該光制御パネルを、前記光反射層が平面視して直交するようにして2枚重ねて光学結像装置が形成され、
厚み方向片面又は両面に前記光反射層が形成された透明なガラス板材と、該ガラス板材と同一厚みの透明な樹脂板材とが交互に重ねて配置され、前記ガラス板材と前記樹脂板材の屈折率の比が0.9〜1.1の範囲にあると共に、前記樹脂板材は、前記光反射層が形成された隣合う前記ガラス板材を直接接合する接着剤としても機能することを特徴とする光制御パネル。 - 請求項1記載の光制御パネルにおいて、前記光反射層は金属メッキ膜又は蒸着膜によって形成されていることを特徴とする光制御パネル。
- 表裏面に対して垂直に平行配置された多数の光反射層を有する2つの光制御パネルを該各光制御パネルの光反射層が平面視して直交するようにして重ねて配置する光学結像装置に使用する前記光制御パネルの製造方法であって、
ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みの複数の透明板材を、幅方向に所定長ずつ交互にずらして突出部を形成した状態で積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
少なくとも隣合う前記突出部の対向面に前記光反射層を形成する光反射層形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記積層体の両側で、それぞれ前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記各原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1としたことを特徴とする光制御パネルの製造方法。 - 表裏面に対して垂直に平行配置された多数の光反射層を有する2つの光制御パネルを該各光制御パネルの光反射層が平面視して直交するようにして重ねて配置する光学結像装置に使用する前記光制御パネルの製造方法であって、
ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなり、同一厚みで幅が異なる2種類の透明板材をそれぞれ複数用意し、該2種類の透明板材を交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部を形成した状態で、積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
少なくとも隣合う前記突出部の対向面に前記光反射層を形成する光反射層形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して1又は複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1としたことを特徴とする光制御パネルの製造方法。 - 表裏面に対して垂直に平行配置された多数の光反射層を有する2つの光制御パネルを該各光制御パネルの光反射層が平面視して直交するようにして重ねて配置する光学結像装置に使用する前記光制御パネルの製造方法であって、
予め全部又は一部の領域に前記光反射層が形成された、ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みの複数の透明板材を、幅方向に所定長交互にずらして突出部を形成した状態で積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記積層体の両側で、それぞれ前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記各原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記光反射層を形成する領域は、前記突出部の対向面となる領域を含み、前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1としたことを特徴とする光制御パネルの製造方法。 - 表裏面に対して垂直に平行配置された多数の光反射層を有する2つの光制御パネルを該各光制御パネルの光反射層が平面視して直交するようにして重ねて配置する光学結像装置に使用する前記光制御パネルの製造方法であって、
予め全部又は一部の領域に光反射層が形成された、ガラス又は硬質で高融点の樹脂からなる同一厚みで幅が異なる2種類の透明板材をそれぞれ複数用意し、該2種類の透明板材を交互にその幅方向一側を揃えてその幅方向他側に突出部を形成した状態で、積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
隣合う前記突出部の隙間領域に透明樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部を切断し積層本体から分離して1又は複数の光制御パネルの原材を製造する切断工程と、
前記原材の幅方向両端面を平面化して前記光制御パネルを製造する平面加工工程とを有し、
前記光反射層を形成する領域は、前記突出部の対向面となる領域を含み、前記透明板材と前記透明樹脂の屈折率の比を0.9〜1.1としたことを特徴とする光制御パネルの製造方法。 - 請求項3〜6のいずれか1項に記載の光制御パネルの製造方法において、前記切断工程は、前記透明樹脂が充填されて一体となった前記突出部の先部を切断して該突出部の先端部位を揃える工程を含むことを特徴とする光制御パネルの製造方法。
- 請求項3〜7のいずれか1項に記載の光制御パネルの製造方法において、前記切断工程は、前記突出部の先側から基側にかけて複数の前記原材を順次切り落として製造する工程を含むことを特徴とする光制御パネルの製造方法。
- 請求項3〜8のいずれか1項に記載の光制御パネルの製造方法において、前記積層体形成工程では、前記複数の透明板材が接着剤を介して接合されていることを特徴とする光制御パネルの製造方法。
- 請求項9記載の光制御パネルの製造方法において、前記接着剤は、前記積層体を形成する前記各透明板材の積層領域の幅方向両端部を除く領域に配置することを特徴とする光制御パネルの製造方法。
- 請求項9又は10記載の光制御パネルの製造方法において、前記接着剤はOCAテープであることを特徴とする光制御パネルの製造方法。
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