JPWO2018143075A1 - 導光部材、ディスプレイ及び導光部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
非平面への画像の表示を行うことができる導光部材であって、導光効率の低下を防止することが可能な導光部材、この導光部材を備えたディスプレイ及びこの導光部材の製造方法を提供する。導光部材には、下面から上面に（ｚ方向に沿って）延びる中空の筒状部が複数形成される。ディスプレイでは、画像表示装置の表示画面から出力された光は、導光部材の下面側の第１の開口部に入射する。各筒状部の内面には、反射膜が設けられている。第１の開口部から入射した光は、筒状部の内部で反射された後、第２の開口部から出射する。これにより、表示画面に出力された画像が導光部材を介して非球面の上面に投影されるので、オペレータは、立体感があるディスプレイにより画像を視認することが可能になる。
Description
本発明は導光部材、ディスプレイ及び導光部材の製造方法に係り、表示画面に表示された画像を示す光を非平面に導光するための導光部材、ディスプレイ及び導光部材の製造方法に関する。
特許文献１には、平面の表示面を有する表示素子を有する表示装置であって、微細な空洞を有する毛細管の集合体であるキャピラリプレートにより、平面の表示面からの画像光を非平面の出射面へ光伝送するものが開示されている。特許文献１には、キャピラリプレートの各毛細管を仕切る壁が、不透明な光吸収体又は光反射体で構成されることが開示されている（段落［００７７］から［００８１］）。
特許文献１には、微細な空洞を有する毛細管の集合体であるキャピラリプレートを用いたことにより、光ファイバプレートを用いる場合よりも軽量化を図ることができるが、微細な毛細管を用いるため、導光効率が低下するという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、非平面への画像の表示を行うことができる導光部材であって、導光効率の低下を防止することが可能な導光部材、この導光部材を備えたディスプレイ及びこの導光部材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に、本発明の第１の態様に係る導光部材は、第１の面と、少なくとも一部が非平面状の第２の面と、第１の面の第１の開口部から第２の面の第２の開口部に延びる中空の筒状部であって、第１の開口部から入射した光を反射して第２の開口部から出射させる反射面が内面に形成された筒状部が複数形成されており、筒状部の長さに応じて各筒状部を介して第２の面から出射する光量が調整された部材本体とを備える。
第１の態様によれば、非平面への画像の表示を行うことができ、かつ、導光効率の低下を防止することが可能な導光部材を提供することが可能になる。
本発明の第２の態様に係る導光部材は、第１の態様において、反射面の反射率を３０％以上としたものである。
本発明の第３の態様に係る導光部材は、第１又は第２の態様において、第２の面が、曲面、多角面及び階段状の面のうちの少なくとも１つの面形状の部分を含むようにしたものである。
本発明の第４の態様に係る導光部材は、第１から第３のいずれかの態様において、第１の面が、平面、多角面、円柱面及び円錐面の少なくとも１つになるようにしたものである。
第３及び第４の態様によれば、第１の面及び第２の面について、より多様な形状のディスプレイを提供することが可能になる。
本発明の第５の態様に係る導光部材は、第１から第４のいずれかの態様において、筒状部の内部の少なくとも一部に充填された充填物であって、光を透過する気体、液体又はゲルからなる充填物を更に備えるようにしたものである。
本発明の第６の態様に係る導光部材は、第１から第５のいずれかの態様において、第１の開口部及び第２の開口部の少なくとも一方に配置され、光を拡散する光拡散部材を更に備えるようにしたものである。
第６の態様によれば、入射光及び出射光を拡散させることができるので、視野角を広げることができる。
本発明の第７の態様に係る導光部材は、第１から第５のいずれかの態様において、第２の面上に配置され、第２の面から出射する光を散乱する光散乱部材を更に備えるようにしたものである。
第７の態様によれば、出射光を散乱させることができるので、視野角を広げることができる。
本発明の第８の態様に係る導光部材は、第１から第７のいずれかの態様において、第２の面上に形成された反射率が５％以下の反射防止膜を更に備えるようにしたものである。
第８の態様によれば、第２の面における外部の光源（例えば、電灯）の映り込みによる表面反射を防止することができるので、画像の視認性を高めることができる。
本発明の第９の態様に係る導光部材は、第１から第８のいずれかの態様において、第２の開口部が、第２の面において不均一な間隔で配置されるようにしたものである。
第９の態様によれば、出射光の干渉に起因するモアレの発生を低減することが可能になる。
本発明の第１０の態様に係る導光部材は、第１から第９のいずれかの態様において、筒状部が長いほど、筒状部の内面の反射面の反射率が高くなるようにしたものである。
本発明の第１１の態様に係る導光部材は、第１から第１０のいずれかの態様において、筒状部が長いほど、筒状部の径が太くなるようにしたものである。
本発明の第１２の態様に係る導光部材は、第１から第１１のいずれかの態様において、筒状部が長い領域ほど、筒状部の単位面積当たりの数が多くなるようにしたものである。
本発明の第１３の態様に係る導光部材は、第１から第１２のいずれかの態様において、筒状部の少なくとも一部が、第１の開口部の径を第２の開口部の径よりも大きい先細形状であり、筒状部が長い領域ほど、先細形状に加工した筒状部の数の割合が少なくなるようにしたものである。
第１０から第１３の態様によれば、筒状部の長さに応じて反射面の反射率、筒状部の径、筒状部の単位面積当たりの数又は先細形状に加工した筒状部の数の割合を調整することにより、筒状部の長さの相違に起因する導光効率の低下を防止することが可能になる。
本発明の第１４の態様に係るディスプレイは、画像を示す光を出力する画面を有する画像表示装置と、第１から第１３のいずれかの態様に係る導光部材であって、第１の面が画面に対向して配置されており、画面から出力される光を、第１の面を通じて第２の面に伝送する導光部材とを備える。
本発明の第１５の態様に係るディスプレイは、第１４の態様において、画像表示装置が、画面に対向して配置された筒状部が長いほど、画面から出力される光の明度を高くするようにしたものである。
本発明の第１６の態様に係るディスプレイは、第１４又は第１５の態様において、画面上に設けられたフィルタを更に備え、フィルタにおける領域のうち、領域に対向して配置された筒状部が長い領域ほど、光の透過率が大きくなるようにしたものである。
第１４から第１６の態様によれば、非平面への画像の表示を行うことができ、かつ、導光効率の低下を防止することが可能な導光部材を備えたディスプレイを提供することが可能になる。
本発明の第１７の態様に係る導光部材の製造方法は、第１の面と第２の面とを有する樹脂材料からなる部材本体にレーザ光を照射して、第１の面及び第２の面にそれぞれ第１の開口部及び第２の開口部を有する複数の中空の筒状部を形成する筒形成工程と、第１の開口部から入射した光を反射して第２の開口部から出射させる反射面を、筒状部の内面に形成する反射面形成工程と、第２の面の少なくとも一部を非平面状に加工する工程とを備える。
第１７の態様によれば、単位体積当たりの質量が比較的小さい樹脂材料に対してレーザ光等を用いることにより、軽量な導光部材を容易に作成することが可能になる。
本発明によれば、非平面への画像の表示を行うことができ、かつ、導光効率の低下を防止することが可能な導光部材を提供することが可能になる。
以下、添付図面に従って本発明に係る導光部材、ディスプレイ及び導光部材の製造方法の実施の形態について説明する。
［ディスプレイ］
図１は、本発明の一実施形態に係るディスプレイを示す分解斜視図であり、図２の上部はその平面図であり、図２の下部はその断面図である。
図１は、本発明の一実施形態に係るディスプレイを示す分解斜視図であり、図２の上部はその平面図であり、図２の下部はその断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係るディスプレイ１０は、導光部材１２と、画像表示装置３０とを備えている。なお、以下の説明では、導光部材１２の延びる方向をｚ方向とする３次元直交座標系を用いて説明する。
画像表示装置３０の表示画面３２は平面状である。画像表示装置３０としては、例えば、液晶ディスプレイのようにバックライトを備えたもの、又は有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイ又は無機ＥＬディスプレイのように自発光機能を有するものを用いることができる。なお、画像表示装置３０の表示画面３２に外部からの光が導光されるようにした場合には、画像表示装置３０として、自発光機能を有しないものを用いることも可能である。
導光部材１２は、表示画面３２から出射した光を、非平面の上面１６に導光（伝送）するための部材である。導光部材１２は円柱状であり、その直径は、一例で１〜１０ｃｍのオーダの範囲で、その高さＨ１は、一例で１〜１０ｃｍのオーダの範囲で選択可能となっている。導光部材１２（部材本体）の材料としては、例えば、樹脂（合成樹脂（いわゆるプラスチック）を含む。）又はゴムを用いることができる。樹脂の種類としては、例えば、ポリアミド、ポリオキシエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル（Acrylonitrile）、ブタジエン（Butadiene）、スチレン（Styrene）共重合合成樹脂）等を用いることができる。図１に示すように、導光部材１２の下面（第１の面、入射面）１４は平面形状であり、上面（第２の面、出射面）１６は非平面形状である。導光部材１２の下面１４は、平面状の表示画面３２に取り付けられる。
なお、液晶ディスプレイあるいは有機ＥＬ又は無機ＥＬディスプレイを、単独で用いる場合、一般に広視野角が求められる。しかしながら、本実施形態では、画像表示装置３０からの光は導光部材１２に導かれ、導光部材１２の中は直進する光の透過率が高い。このため、本実施形態に係る画像表示装置３０の表示画面３２については、視野角が狭い（一例で６０°）ことが好ましい。したがって、視野角が狭い表示画面３２を用いるか、表示画面３２に視野角を狭めるためのフィルム等の部材（例えば、直線上の偏光板が設けられた積層フィルム）を設けることが好ましい。
導光部材１２には、下面１４から上面１６に（ｚ方向に沿って）延びる中空の筒状部１８が複数形成される。筒状部１８の直径は、一例で１μｍ〜１ｍｍのオーダの範囲で選択可能となっている。なお、図２では、簡単のため、筒状部１８を１つだけ示しているが、筒状部１８は、実際には複数形成される。以下、筒状部１８の下面１４側の開口部（第１の開口部）を１８Ａとし、筒状部１８の上面１６側の開口部（第２の開口部）を１８Ｂとする。なお、第１の開口部１８Ａ及び第２の開口部１８Ｂの平面形状を円形としているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、第１の開口部１８Ａ及び第２の開口部１８Ｂの平面形状は多角形であってもよい。
図２に示すように、本実施形態に係るディスプレイ１０では、画像表示装置３０の表示画面３２から出力された光Ｌ１は、導光部材１２の下面１４側の第１の開口部１８Ａに入射する。各筒状部１８の内面には、反射膜が設けられている。ここで、筒状部１８の内面の反射膜の内部反射率は、一例で３０％以上であることが好ましい。第１の開口部１８Ａから入射した光Ｌ１は、筒状部１８の内部で反射された後、第２の開口部１８Ｂから出射する。これにより、表示画面３２に出力された画像が導光部材１２を介して非球面の上面１６に投影されるので、オペレータは、立体感があるディスプレイにより画像を視認することが可能になる。
本実施形態によれば、単位体積当たりの質量が小さい材料からなり、中空の筒状部１８が複数形成された導光部材１２を用いることで、軽量なディスプレイ１０を提供することができる。なお、導光部材１２の単位体積当たりの質量（密度）は、一例で１．５ｇ／ｃｍ３以下であり、好ましくは１．０ｇ／ｃｍ３以下、更に好ましくは０．９０ｇ／ｃｍ３以下である。導光部材１２の密度を上記の範囲内にすることにより、導光部材１２を軽量化することが可能になる。
また、第１の面も非球面（例えば、平面、多角面、円柱面及び円錐面の少なくとも１つ）としてもよい。また、導光部材１２は、表示画面３２に直接取り付ける（貼り付ける）のではなく、導光部材１２と表示画面３２との間に、光を透過する部材を挟むようにしてもよい。また、下面１４も非球面（例えば、曲面、多角面及び階段状の面のうちの少なくとも１つの面形状の部分を含む）としてもよい。
［導光部材の上面］
次に、導光部材１２の上面１６に施す処理について説明する。
次に、導光部材１２の上面１６に施す処理について説明する。
導光部材１２の上面１６には、光を散乱するための光散乱部材（光散乱膜）を設けることが可能である。この光散乱部材は、例えば、導光部材１２の上面１６に光を透過する層（例えば、可視光を透過する樹脂の層）を設けて、この層の表面に，光を透過する樹脂又はポリマーに光を散乱させる粒子（酸化チタン（ＴｉＯ２））を分散させたものをコーティングするか、又は導光部材１２に練り込むことによって形成することができる。また、光散乱部材としては、表面に微細な凹凸を設けた部材（膜）を用いてもよい。これにより、出射光を散乱させることができるので、視野角を広げることができる。
また、導光部材１２の下面１４及び上面１６には、それぞれ入射光及び出射光を拡散するための拡散部材を設けることが可能である。この光拡散部材は、上記光散乱部材と同様にして形成することができる。これにより、入射光及び出射光を拡散させることができるので、視野角を広げることができる。なお、この拡散部材は、導光部材１２の下面１４及び上面１６のいずれか一方に設けるようにしてもよい。
また、導光部材１２の上面１６には、タッチセンサ等の上面１６（第２の面）側における操作部材の動作を検知するセンサを設けて、オペレータからの操作入力を受け付けるようにしてもよい。このタッチセンサを用いた表示制御方法については、図４及び図５を用いて後述する。
また、導光部材１２の上面１６には、反射防止膜を設けることも可能である。反射防止膜としては、例えば、導光部材１２の上面１６に光を透過する層（例えば、可視光を透過する樹脂の層）を設けて、この層の表面に，フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）コーティングを施すことにより形成することができる。ここで、この反射防止膜における反射率は５％以下であることが好ましい。これにより、導光部材１２の上面１６において、外部の光源（例えば、電灯）の映り込みによる表面反射を防止することができるので、上面１６の画像の視認性を高めることができる。なお、反射防止膜は、タッチセンサの表面に施してもよい。
なお、図１及び図２に示す例では、導光部材１２は円柱状であり、導光部材１２の上面１６は、上（＋ｚ方向）に凸の２次曲線を導光部材１２の中心軸ＡＸ１の回りに回転させた回転２次曲面（例えば、球面、回転放物面）となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、導光部材１２の形状は、図３Ａから図３Ｃに示すように、４角柱であってもよいし、多角柱又は錐台（円錐台又は角錐台）であってもよい。また、導光部材１２の上面１６は、図３Ａに示すように、複数の平面が組み合わされた多角面であってもよいし、図３Ｂに示すように、円柱面又は断面Ｃ字状の面であってもよい。また、導光部材１２の上面１６は、図３Ｃに示すように、任意の曲面（例えば、２次曲面）であってもよい。また、導光部材１２の上面１６は、下（−ｚ方向）に凸の２次曲線を中心軸ＡＸ１の周りに回転させた回転２次曲面であってもよい。
［筒状部］
次に、筒状部１８について説明する。なお、以下の説明では、３次元直交座標系の原点Ｏが導光部材１２の中心軸ＡＸ１上にあるとして説明する。
次に、筒状部１８について説明する。なお、以下の説明では、３次元直交座標系の原点Ｏが導光部材１２の中心軸ＡＸ１上にあるとして説明する。
導光部材１２の下面１４が平面であり、導光部材１２の上面１６は非平面であるため、導光部材１２の平面位置（ｘｙ平面状の位置）によって第１の開口部１８Ａと第２の開口部１８Ｂの間の距離Ｈ２が異なる。図１及び図２に示す例では、上面１６は、中心軸ＡＸ１を回転中心とした回転２次曲面であるため、ｘｙ平面において、筒状部１８の位置が導光部材１２の中心に近いほど（（ｘ２＋ｙ２）１／２の値が小さいほど）、光の伝播経路の長さＨ２の値が大きくなり、画像が暗くなってしまう。
このため、ｘｙ平面において、筒状部１８の位置が導光部材１２の中心に近いほど（（ｘ２＋ｙ２）１／２の値が小さいほど、Ｈ２の値が大きい領域ほど）、（１）筒状部１８の反射面の反射率を高くする、（２）筒状部１８の径を太くする、（３）筒状部１８の単位面積当たりの数を多くする、又は（４）上面１６に設けるフィルタ（可視光を透過するフィルタ（膜））における光の透過率を高くすることにより、筒状部１８の長さに応じて各筒状部１８を介して上面１６から出射する光量を調整することが好ましい。また、（５）筒状部１８の少なくとも一部について、第１の開口部１８Ａの径が第２の開口部１８Ｂの径よりも大きい先細形状（例えば、筒状部１８の少なくとも一部をテーパ形状とした形状）とし、ｘｙ平面において、筒状部１８の位置が導光部材１２の中心に近いほど（（ｘ２＋ｙ２）１／２の値が小さいほど、Ｈ２の値が大きい領域ほど）、先細形状に加工した筒状部１８の数の単位面積当たりの数（割合）を少なくすることにより、筒状部１８の長さに応じて各筒状部１８を介して上面１６から出射する光量を調整するようにしてもよい。また、（１）から（５）の組み合わせにより、筒状部１８を設計してもよい。これにより、Ｈ２の値が大きく、光Ｌ１の伝播経路が長い位置の画像が、伝播経路が短い場所と比較して暗くなることを防止することができ、画像の明るさを導光部材１２の位置によらず均等にすることができる。
なお、本実施形態では、筒状部１８の配置、配置密度又は形状を変えることにより、同じ明度の画像に対して、導光部材１２の上面１６における光量が不均一になるのを防止するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、表示画面３２の位置ごとに対向する筒状部１８のＨ２の値のデータを作成しておき、表示画面３２の位置ごとに、光量を調整する制御（例えば、同じ明度の画像に対して、Ｈ２が長いほど、出力光量を大きくする）を行うようにしてもよい。
なお、筒状部１８は、導光部材１２の平面状で、不均一な間隔（非等間隔）で配置されることが好ましい。例えば、筒状部１８は、ｘｙ平面において、ペンローズタイルの頂点の位置に配置されるようにしてもよい。また、筒状部１８は、フィボナッチ数の間隔で配置されるようにしてもよい。これにより、第２の開口部１８Ｂが等間隔で配置された場合に、等間隔の第２の開口部１８Ｂから出射する光Ｌ１の干渉によって生じ得るモアレの発生を防止することができる。
また、筒状部１８が、所謂フィボナッチの長方形の頂点に配置されるようにしてもよい。例えば、面積のより大きい長方形（すなわち、頂点の間隔がより広い長方形）が、Ｈ２の値がより小さい領域（すなわち、光の伝播経路が短い領域）に配置され、面積のより小さい長方形（すなわち、頂点の間隔がより狭い長方形）が、Ｈ２の値がより大きい領域（すなわち、光の伝播経路が長い領域）に配置されるようにして、筒状部１８がその頂点の位置に配置されるようにしてもよい。これにより、光の伝播経路が短い領域ほど、筒状部１８の単位面積当たりの数を減らし、かつ、筒状部１８を非等間隔で配置することができるので、導光部材１２の上面１６において、明度が低い領域が生じるのを防止し、かつ、モアレの発生を防止することができる。
［画像表示装置の制御系］
図４は、本発明の一実施形態に係るディスプレイの画像表示装置の制御系を示すブロック図である。
図４は、本発明の一実施形態に係るディスプレイの画像表示装置の制御系を示すブロック図である。
図４に示すように、本実施形態に係る画像表示装置３０は、ディスプレイ制御部３４、ディスプレイ記憶部３６及び通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３８を備えている。画像表示装置３０は、Ｉ／Ｆ３８を介して、ネットワークＮＷ及び外部機器１００（例えば、パーソナルコンピュータ等）と通信可能に接続されている。
ディスプレイ制御部（表示制御手段）３４は、画像表示装置３０の各部の動作を統括制御する演算装置であり、タッチセンサ５０、外部機器１００からの入力又は不図示の操作手段からの制御信号に従って表示画面３２に出力される画像の制御（表示画像の変更、明度の調整等）を行う。
ディスプレイ記憶部３６は、ディスプレイ制御部３４が実行する制御プログラム（例えば、経時的又は指示入力に応じた画像の選択及び表示を制御するための表示制御プログラム）、画像及び表示用画像の生成プログラム等が格納される不揮発性メモリを備えている。
タッチセンサ５０は、ディスプレイ１０の導光部材１２の上面１６に設けられている。タッチセンサ５０は、例えば、静電容量型のものを用いることができる。静電容量型のタッチセンサ５０では、オペレータの手、指又は先端部に導電性を有する導電性部材が取り付けられたペン等（以下、手、指及びペン等を「導電性操作部材」と総称する。）がタッチセンサ５０に接触するか又は近づくと、タッチセンサ５０の表面の導電膜と導電性操作部材との間の静電容量が変化し、タッチセンサ５０は、この静電容量の変化を検知することにより、オペレータの操作の内容（例えば、タッチされた位置、スワイプ動作）を検知する。タッチセンサ５０により操作入力が検知されると、その操作入力内容は、ディスプレイ制御部３４に伝達される。ディスプレイ制御部３４は、タッチセンサ５０により検知された操作入力の内容に従って、画像表示装置３０の各部を制御し、例えば、表示内容を変更する。このようなディスプレイ１０は、例えば、半球状の操作装置（例えば、ポインティングデバイス）を備える装置（例えば、地球儀、天球儀等）に適用することが可能である。
タッチセンサ５０におけるタッチ操作の検知方式としては、静電容量型以外の方式、例えば、抵抗膜方式等を用いることも可能である。抵抗膜方式のように圧力の負荷を検知する方式（感圧式）のタッチセンサ５０を用いる場合、タッチセンサ５０は、導光部材１２の上面１６に設けられていてもよいし、目状ディスプレイ１０の奥側（例えば、下面１４又は表示画面３２）に設けられてもよい。圧力の負荷を検知する方式のタッチセンサ５０を目状ディスプレイ１０の奥側に設ける場合、導光部材１２の上面１６がオペレータの指等の操作部材（非導電性の操作部材を含む。）で押圧されると、その押圧による圧力が導光部材１２を介してタッチセンサ５０に伝達され、制御部１５０は、この圧力を検知することにより、オペレータによる操作入力内容を認識することができる。
なお、上面１６（第２の面）側における操作部材の動作を検知するセンサは、タッチセンサに限定されるものではない。例えば、静電容量型の近接センサを用いることも可能である。静電容量型の近接センサは、近接センサ近傍の検出領域への導電性操作部材の侵入、及びこの検出領域からの導電性操作部材の離脱を検出するものである。静電容量型の近接センサは、導光部材１２の上面１６の周辺部に設けることが可能である。静電容量型の近接センサは、導光部材１２の上面１６の表面又は近傍に設けられた電極を備える。この電極は、導光部材１２の上面１６の周囲を取り囲むように配置される。なお、本実施形態のように上面１６が上に凸の形状の場合、上面１６の周囲に加えて、上面１６の頂点又はその近傍に設けてもよい。静電容量型の近接センサでは、この電極により、導光部材１２の上面１６の近傍に設定された検出領域に電界を発生させ、この検出領域に導電性操作部材又は誘電体からなる操作部材が侵入することによって生じる電極の静電容量の変化を電気信号に変換して物体の接近を検出する。静電容量型の近接センサにおける検出領域は、導光部材１２の上面１６からの距離が、一例で１ｍｍから１ｃｍのオーダの領域又は約１０ｃｍの領域に設定される。また、静電容量型の近接センサにおける検出領域は、導光部材１２のサイズに応じて設定されるようにしてもよく、例えば、導光部材１２の直径の１０分の１以下の領域とすることも可能である。また、静電容量型の近接センサに設けられたボリューム（可変抵抗器）により電界の強度を調整することで、この検出領域を調整可能にしてもよい。
図５は、本発明の一実施形態に係るディスプレイの表示制御方法を示すフローチャートである。
まず、画像表示装置３０の電源が投入されて起動すると、ディスプレイ制御部３４は、表示制御プログラムに従ってディスプレイ記憶部３６から画像（例えば、起動画面等の初期画像）を読み出して、表示画面３２に出力する。これにより、表示画面３２から出力された画像を示す光が導光部材１２の筒状部１８を通って上面１６に伝播し、オペレータは、導光部材１２の上面１６の画像を視認することが可能になる（ステップＳ１０）。そして、ディスプレイ制御部３４は、表示制御プログラムに従って、時間の経過等に応じて、表示画面３２に画像を変更して表示させる。
次に、導光部材１２の上面１６のタッチセンサ５０により、オペレータのタッチ操作が検知されると（ステップＳ１２のＹｅｓ）、ディスプレイ制御部３４は、このタッチ操作の内容（例えば、タッチ回数、タッチの位置、強度等）を受け付けると、表示制御プログラムに従って、このタッチ操作の内容に応じた画像又は情報をディスプレイ記憶部３６から読み出し、又は、ネットワークを介して、このタッチ操作に応じた画像又は情報を取得して、表示画面３２に表示させる（ステップＳ１４）。
そして、タッチセンサ５０又は外部からの信号入力により、表示の終了指示（例えば、電源オフの指示）が検知されると（ステップＳ１６のＹｅｓ）、処理が終了する。
［ディスプレイの導光部材の製造方法］
次に、本発明の一実施形態に係るディスプレイの導光部材の製造方法について説明する。
次に、本発明の一実施形態に係るディスプレイの導光部材の製造方法について説明する。
図６Ａから図６Ｃは、本発明の一実施形態に係るディスプレイの導光部材の製造工程を示す断面図であり、図７は、この製造工程を示すフローチャートである。
まず、導光部材１２の材料（樹脂材料）１２Ａの切り出し、チャンバ（不図示）内への載置（図６Ａ）等の準備工程が行われる（ステップＳ３０）。
次に、レーザ光により、材料１２Ａに筒状部１８が形成される（ステップＳ３２：筒形成工程）。図６Ｂは、レーザ加工装置による筒状部１８の形成工程の概要を示している。
本実施形態に係るレーザ加工装置は、制御装置２００、操作部２０２、メモリ２０４、レーザ光出力装置２０６及び送気装置２０８を備えている。
制御装置２００は、レーザ加工装置の各部を制御する演算装置であり、操作部２０２からの操作入力に応じて、レーザ光の出力制御、レーザ光出力装置２０６によるレーザ照射位置の位置制御及び送気装置２０８の送気口の位置制御を行う。
操作部２０２は、レーザ加工装置のオペレータからの操作入力を受け付けるための装置であり、例えば、各種のパラメータ（例えば、材料１２Ａの種類、大きさ、筒状部１８のサイズ及び位置、導光部材１２の完成形状等）の設定を受け付ける。
メモリ２０４は、制御装置２００の演算のためのプログラムが記憶される記憶装置と、操作部２０２からの操作内容を一時記憶するためのバッファメモリとを含んでいる。
制御装置２００は、材料１２Ａの種類及び大きさ、筒状部１８のサイズの設定に応じて、例えば、筒状部１８の形状、配置等の演算を行い、レーザ光出力装置２０６及び送気装置の２０８の制御を行う。
レーザ光出力装置２０６は、制御装置２００からの制御信号に従ってレーザ光ＬＢ（例えば、炭酸ガスレーザ（波長１０．６μｍ））を出力し、材料１２Ａに筒状部１８を形成する。
送気装置２０８は、レーザ光の照射位置及びその周囲にガスＢ１（例えば、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）等）を吹き付けることにより、レーザ光によって溶融された材料１２Ａを除去する。
レーザ光出力装置２０６を移動させながら、材料１２Ａにレーザ光を照射することにより、材料１２Ａに複数の筒状部１８が形成される。
次に、筒状部１８の内面に反射面が形成される（ステップＳ３４：反射面形成工程）。この反射面は、例えば、筒状部１８が形成された材料を、例えば、反射面の材料（例えば、フッ素系樹脂等）の中に浸潤させることによって作成される。
次に、筒状部１８が形成された材料１２Ａに対して、バリ取り、研削等の加工が施されて、材料１２Ａが所定の形状に成形される。ステップＳ３６では、例えば、不図示の研削手段（例えば、ブレード）により、材料１２Ａが研削加工される。
そして、上記の光散乱部材、光拡散部材、反射防止膜等の形成、タッチセンサの取付等の処理が行われると。図６Ｃに示すように、導光部材１２が完成する（ステップＳ３８）。その後、画像表示装置３０が取り付けられて、配線の取付等がなされることにより、ディスプレイ１０が完成する。
本実施形態によれば、単位体積当たりの質量が比較的小さい材料に対してレーザ光等を用いることにより、軽量な導光部材１２を容易に作成することが可能になる。
なお、本実施形態では、筒状部１８の内面に反射面を形成した後に、例えば、可視光を透過することが可能な材料（例えば、気体（例えば、Ｎ２等）、液体、ゲル等）からなる充填物を充填する工程を設けてもよい。また、導光部材１２の上面１６は、黒色に塗装するようにしてもよい。
１０ ディスプレイ
１２ 導光部材
１２Ａ 導光部材の材料（樹脂材料）
１４ 下面（第１の面）
１６ 上面（第２の面）
１８ 筒状部
１８Ａ 第１の開口部
１８Ｂ 第２の開口部
３０ 画像表示装置
３２ 表示画面
３４ ディスプレイ制御部
３６ ディスプレイ記憶部
３８ 通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）
５０ タッチセンサ
１００ 外部機器
２００ 制御装置
２０２ 操作部
２０４ メモリ
２０６ レーザ光出力装置
２０８ 送気装置
ＡＸ１ 中心軸
Ｂ１ ガス
Ｌ１ 光
ＬＢ レーザ光
ＮＷ ネットワーク
Ｓ１０〜Ｓ１６ ディスプレイにおける表示制御工程
Ｓ３０〜Ｓ３８ 導光部材の製造工程
１２ 導光部材
１２Ａ 導光部材の材料（樹脂材料）
１４ 下面（第１の面）
１６ 上面（第２の面）
１８ 筒状部
１８Ａ 第１の開口部
１８Ｂ 第２の開口部
３０ 画像表示装置
３２ 表示画面
３４ ディスプレイ制御部
３６ ディスプレイ記憶部
３８ 通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）
５０ タッチセンサ
１００ 外部機器
２００ 制御装置
２０２ 操作部
２０４ メモリ
２０６ レーザ光出力装置
２０８ 送気装置
ＡＸ１ 中心軸
Ｂ１ ガス
Ｌ１ 光
ＬＢ レーザ光
ＮＷ ネットワーク
Ｓ１０〜Ｓ１６ ディスプレイにおける表示制御工程
Ｓ３０〜Ｓ３８ 導光部材の製造工程
Claims (17)
- 第１の面と、
少なくとも一部が非平面状の第２の面と、
前記第１の面の第１の開口部から前記第２の面の第２の開口部に延びる中空の筒状部であって、前記第１の開口部から入射した光を反射して前記第２の開口部から出射させる反射面が内面に形成された筒状部が複数形成されており、前記筒状部の長さに応じて各筒状部を介して前記第２の面から出射する光量が調整された部材本体と、
を備える導光部材。 - 前記反射面の反射率が３０％以上である、請求項１記載の導光部材。
- 前記第２の面が、曲面、多角面及び階段状の面のうちの少なくとも１つの面形状の部分を含む請求項１又は２記載の導光部材。
- 前記第１の面が、平面、多角面、円柱面及び円錐面の少なくとも１つである、請求項１から３のいずれか１項記載の導光部材。
- 前記筒状部の内部の少なくとも一部に充填された充填物であって、光を透過する気体、液体又はゲルからなる充填物を更に備える請求項１から４のいずれか１項記載の導光部材。
- 前記第１の開口部及び第２の開口部の少なくとも一方に配置され、光を拡散する光拡散部材を更に備える請求項１から５のいずれか１項記載の導光部材。
- 前記第２の面上に配置され、前記第２の面から出射する光を散乱する光散乱部材を更に備える請求項１から５のいずれか１項記載の導光部材。
- 前記第２の面上に形成された反射率が５％以下の反射防止膜を更に備える請求項１から７のいずれか１項記載の導光部材。
- 前記第２の開口部は、前記第２の面において不均一な間隔で配置されている、請求項１から８のいずれか１項記載の導光部材。
- 前記筒状部が長いほど、前記筒状部の内面の反射面の反射率が高い、請求項１から９のいずれか１項記載の導光部材。
- 前記筒状部が長いほど、前記筒状部の径が太い、請求項１から１０のいずれか１項記載の導光部材。
- 前記筒状部が長い領域ほど、前記筒状部の単位面積当たりの数が多い、請求項１から１１のいずれか１項記載の導光部材。
- 前記筒状部の少なくとも一部が、前記第１の開口部の径を前記第２の開口部の径よりも大きい先細形状であり、
前記筒状部が長い領域ほど、前記先細形状に加工した筒状部の数の割合が少ない、請求項１から１２のいずれか１項記載の導光部材。 - 画像を示す光を出力する画面を有する画像表示装置と、
請求項１から１３のいずれか１項記載の導光部材であって、前記第１の面が前記画面に対向して配置されており、前記画面から出力される光を、前記第１の面を通じて前記第２の面に伝送する導光部材と、
を備えるディスプレイ。 - 前記画像表示装置が、前記画面に対向して配置された前記筒状部が長いほど、前記画面から出力される光の明度を高くする、請求項１４記載のディスプレイ。
- 前記画面上に設けられたフィルタを更に備え、
前記フィルタにおける領域のうち、前記領域に対向して配置された前記筒状部が長い領域ほど、光の透過率が大きい、請求項１４又は１５記載のディスプレイ。 - 第１の面と第２の面とを有する樹脂材料からなる部材本体にレーザ光を照射して、前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ第１の開口部及び第２の開口部を有する複数の中空の筒状部を形成する筒形成工程と、
前記第１の開口部から入射した光を反射して前記第２の開口部から出射させる反射面を、前記筒状部の内面に形成する反射面形成工程と、
前記第２の面の少なくとも一部を非平面状に加工する工程と、
を備える導光部材の製造方法。
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2018
- 2018-01-26 JP JP2018565504A patent/JP6736697B2/ja active Active
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