WO2017014221A1 - 光学パネル、光学パネルの製造方法、空中映像表示デバイスおよび空中映像表示デバイスの製造方法 - Google Patents

光学パネル、光学パネルの製造方法、空中映像表示デバイスおよび空中映像表示デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2017014221A1
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spacer
manufacturing
optical panel
transparent substrate
adhesive
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PCT/JP2016/071171
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Inventor
藤井 雄一
康司 大西
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
有限会社オプトセラミックス
泉陽光学株式会社
三国製鏡株式会社
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors

Definitions

  • the present invention relates to an optical panel used in an aerial image display device that displays an image in the air, a method for manufacturing the optical panel, the aerial image display device, and a method for manufacturing the aerial image display device.
  • Patent Document 1 discloses an aerial video display device using two optical panels. Each optical panel cuts a laminated body obtained by laminating and bonding a plurality of transparent substrates having a reflective film on one side, perpendicular to the surface (reflective surface) on which the reflective film is formed, and at equal intervals. It is formed by doing.
  • the aerial video display device is configured by bonding the optical panels so that the reflecting surfaces of the optical panels are orthogonal in a plan view.
  • Such an aerial video display device in which two optical panels are bonded together is also disclosed in Patent Documents 2 and 3, for example.
  • Japanese Patent No. 5318242 (refer to claim 1, paragraphs [0017] to [0022], FIG. 5 etc.) Japanese Patent No. 5085767 (see claim 1, paragraphs [0035] and [0036], FIG. 4 and FIG. 5) Japanese Patent No. 5437436 (see claim 1, paragraphs [0035] and [0036], FIG. 4 and FIG. 5)
  • each optical panel the reflective surfaces of each transparent substrate are arranged at predetermined intervals in the stacking direction by stacking a plurality of transparent substrates.
  • the angle deviation between the reflecting surfaces adjacent to each other in the stacking direction is directly related to the distortion of the aerial image. Therefore, it is important to ensure the parallelism (alignment accuracy) between the adjacent reflecting surfaces. For example, when 100 or more transparent substrates having a thickness of 0.5 mm are stacked, it is necessary to suppress the angle deviation between the reflecting surfaces adjacent in the stacking direction to 0.025 degrees or less.
  • the parallelism of the reflecting surface is determined by the thickness of the transparent substrate and the thickness of the adhesive (adhesion thickness, adhesion gap), it is also important to manage these accurately. For example, when laminating several hundred transparent substrates, if the thickness of the transparent substrate is uniform, the variation in the adhesive thickness is perpendicular to the thickness direction of the transparent substrate in order to keep the angle deviation within the above range. It is necessary to be 1.3 ⁇ m or less per 1 mm in a certain direction.
  • the size of the area of the light incident surface and the light exit surface of the aerial image display device configured using the optical panel is proportional to the size of the image formed in the air. For this reason, increasing the size of an aerial video display device has a high added value in that a large video can be displayed in the air.
  • the larger the aerial image display device the greater the number of laminated transparent substrates. Furthermore, it is difficult to make the thickness and adhesion thickness of the transparent substrate uniform, and it becomes difficult to ensure the parallelism of each reflecting surface.
  • Patent Documents 1 to 3 described above do not disclose any technique for ensuring good parallelism of each reflecting surface when laminating and bonding a plurality of transparent substrates using an adhesive. For this reason, it becomes difficult to realize a high-definition and large-sized aerial image display device. Further, if a complicated method is employed to ensure the parallelism of each reflecting surface, the productivity of the optical panel is lowered. Therefore, it is desirable to ensure good parallelism of each reflecting surface by a simple method.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to manufacture an optical panel having a plurality of transparent substrates on which a reflective film is formed by laminating and bonding each reflective surface by a simple method.
  • a method of manufacturing an optical panel capable of ensuring good parallelism, thereby improving the productivity of the optical panel and realizing a high-definition and large-sized aerial image display device, and its An object is to provide an optical panel, an aerial video display device including the optical panel, and a manufacturing method of the aerial video display device.
  • a reflective film is formed on at least one of two opposing surfaces of a transparent substrate, and a spacer is provided on one surface of the two opposing surfaces.
  • a plurality of mirror elements discretely formed in a matrix in advance are used, and the plurality of mirror elements are stacked and bonded with an adhesive so that the spacer is positioned between the transparent substrates. .
  • An aerial image display device manufacturing method is an aerial image display device manufacturing method including the optical panel manufacturing method described above, and is manufactured by the optical panel manufacturing method.
  • the surface on which the reflective film is formed on the transparent substrate of one optical panel and the surface on which the reflective film is formed on the transparent substrate of the other optical panel are orthogonal to each other in plan view. A step of bonding together the optical panels.
  • An optical panel according to still another aspect of the present invention is an optical panel used in an aerial image display device that displays an aerial image, and a reflective film is formed on at least one of two opposing surfaces of a transparent substrate.
  • a plurality of mirror elements in which spacers are discretely formed in a matrix in advance on one of the two opposing surfaces, and the spacers are positioned between the transparent substrates. Are stacked and bonded with an adhesive.
  • An aerial image display device includes the two optical panels described above, a surface on which a reflective film is formed on the transparent substrate of one optical panel, and a reflection on the transparent substrate of the other optical panel.
  • the two optical panels are bonded together so that the surface on which the film is formed is orthogonal to the plane view.
  • FIG. 1 is a side view of an aerial video display device according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows typically the structure of the outline of the said aerial image display device. It is a perspective view of the transparent substrate used for one optical panel among two optical panels which comprise the said aerial image display device. It is a perspective view of the transparent substrate used for the other optical panel among the two optical panels. It is explanatory drawing which shows the imaging principle of the real image in two dimensions. It is explanatory drawing which shows typically reflection of the light ray in three-dimensional space. It is explanatory drawing which shows typically a mode that a some light ray condenses to one point via a separate reflective surface in three-dimensional space. It is a flowchart which shows the manufacturing process of the said aerial image display device.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 11A. It is sectional drawing which shows the other structure of the said mirror element. It is sectional drawing which shows other structure of the said mirror element. It is sectional drawing of the laminated structure which laminated
  • FIG. 29 is a cross-sectional view of a laminated structure in which a plurality of mirror elements obtained in the step of FIG. 28 are laminated and bonded.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view of a laminated structure in which a plurality of mirror elements obtained in the step of FIG. 32 are laminated and bonded.
  • the numerical value range includes the values of the lower limit a and the upper limit b.
  • the present invention is not limited to the following contents.
  • FIG. 1 is a side view of the aerial video display device 1 of the present embodiment.
  • the aerial image display device 1 reflects light from the object OB and collects it in the air on the side opposite to the object OB with respect to the aerial image display device 1, and the real image of the object OB in the air.
  • R image
  • the object OB may be a two-dimensional image or a three-dimensional object.
  • the light from the object OB may be light emitted from the object OB itself, or light scattered to the surroundings when the object OB hits the light (scattered light). There may be.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of the aerial video display device 1.
  • the aerial video display device 1 is configured by bonding two optical panels 20 and 30 together.
  • One optical panel 20 has a plurality of mirror elements 21 arranged in one direction (for example, the X direction) of two directions perpendicular to each other within a plane perpendicular to the stacking direction (for example, the Z direction) of the optical panels 20 and 30. It is formed by adhering with an adhesive.
  • the other optical panel 30 is formed by arranging a plurality of mirror elements 31 in the other direction (for example, the Y direction) of the two directions and bonding them with an adhesive.
  • FIG. 3 is a perspective view of one mirror element 21.
  • the mirror element 21 has a rectangular parallelepiped transparent substrate 21a.
  • the transparent substrate 21a extends in the Y direction, and a reflective film 21b is formed by vapor deposition on one of two opposing surfaces (for example, two surfaces along the YZ surface).
  • the reflective film 21b may be formed on both opposing surfaces of the transparent substrate 21a.
  • FIG. 4 is a perspective view of one mirror element 31.
  • the mirror element 31 has a rectangular parallelepiped transparent substrate 31a.
  • the transparent substrate 31a extends in the X direction, and a reflective film 31b is formed by vapor deposition on one of two opposing surfaces (for example, two surfaces along the ZX surface). Note that the reflective film 31b may be formed on both opposing surfaces of the transparent substrate 31a.
  • the plurality of reflective films 21b are arranged side by side in the X direction at intervals corresponding to the width of the mirror element 21 in the X direction.
  • a plurality of reflection films 31b are arranged side by side in the Y direction at intervals corresponding to the width of the mirror element 31 in the Y direction.
  • the reflective film 21b (reflective surface) of each mirror element 21 and the reflective film 31b (reflective surface) of each mirror element 31 are viewed in plan view (from the Z-axis direction). (See) and the positional relationship is orthogonal to each other.
  • spacers for making the adhesive thickness uniform are integrally formed on the mirror elements 21 and 31, which will be described later.
  • FIG. 5 shows the imaging principle of a real image in two dimensions (in the ZX plane).
  • a plurality of light rays emitted from the point light source P are respectively reflected by a reflecting surface (reflective film 21b) parallel to the Z axis, and a position P ′ opposite to the point light source P with respect to the X axis (point light source P and Condensed at a position symmetrical to the X axis).
  • a real image of the point light source P is formed at the position P ′.
  • FIG. 6 schematically shows the reflection of light rays in a three-dimensional space (XYZ coordinate system).
  • the light beam A emitted from the point light source O is decomposed into a light beam a1 in the ZX plane and a light beam a2 in the YZ plane, and the ZX plane of the respective light beams a1 and a2 according to FIG.
  • the intersection of the ray A with the Z axis can be obtained.
  • the light ray a1 in the ZX plane is reflected by the reflective surface (reflective film 21b) parallel to the YZ plane and then goes to the Z axis
  • the light ray a2 in the YZ plane is reflective surface (reflective) parallel to the ZX plane. After being reflected by the film 31b), it goes to the Z axis.
  • These light rays a1 and a2 intersect at one point on the Z axis, that is, at the point O '. Therefore, the light ray A is reflected twice by the reflective film 21b and the reflective film 31b, and then travels toward the point O 'on the Z axis.
  • FIG. 7 schematically shows a state in which a plurality of light beams emitted from the point light source O are condensed at one point via different reflecting surfaces in a three-dimensional space.
  • a plurality of light rays emitted from the point light source O are reflected by the reflective surface (reflective film 21b) parallel to the YZ plane and the reflective surface (reflective film 31b) parallel to the ZX plane in the same manner as in FIG. Focus on the same point O ′ above. Thereby, a real image of the point light source O is formed at the point O ′.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the manufacturing process of the aerial video display device 1.
  • the aerial video display device 1 includes a manufacturing process (S1) for manufacturing the two optical panels 20 and 30 and a bonding process (S2) for bonding the two optical panels 20 and 30 together.
  • S1 manufacturing process
  • S2 bonding process
  • the reflective surface of the transparent substrate 21a of one optical panel 20 produced in S1 the surface on which the reflective film 21b is formed
  • the reflective surface of the transparent substrate 31a of the other optical panel 30 reflective film
  • the production process of S1 further includes a lamination adhesion process (S11), a cutting process (S12), and a polishing process (S13).
  • a plurality of later-described mirror elements 41 necessary for manufacturing the optical panel 40 are prepared in advance.
  • the mirror element 41 manufactured in advance may be prepared, or the mirror element 41 may be manufactured and prepared on the spot.
  • a plurality of mirror elements 41 prepared in advance are laminated and bonded with an adhesive 42 to obtain a laminated structure 40a.
  • the cutting step of S12 as shown in FIG. 10, the laminated structure 40a is cut at equal intervals with a wire saw or the like.
  • the cutting line is shown with the broken line.
  • the polishing step of S13 the cut surface of each structure obtained by cutting is polished. Thereby, the some optical panel 40 is obtained.
  • the laminated structure 40a may be formed in a shape that matches the shape of the optical panel 40 shown in FIG. In this case, since the optical panel 40 is completed at the same time when the laminated structure 40a is formed, the above-described cutting process and polishing process become unnecessary.
  • FIG. 11A is a plan view of one mirror element 41
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 11A.
  • the mirror element 41 is a structure in which a transparent substrate 41a, a reflective film 41b, and a spacer 41c are integrally formed.
  • the transparent substrate 41a is made of transparent glass or resin.
  • the thickness of the transparent substrate 41a is usually set to 0.1 mm to 1 mm in consideration of resolution. For example, when the transparent substrate 41a is made of glass, the thickness is about 0.5 mm, and when the transparent substrate 41a is made of resin, the thickness is about 0.2 mm.
  • the reflection film 41b is composed of a single layer film made of a single metal such as aluminum, or a multilayer film containing a metal or a dielectric, and the film thickness is appropriately controlled so that all incident light is reflected. .
  • the reflective film 41b is formed on at least one of the two opposing surfaces of the transparent substrate 41a. That is, the reflective film 41b may be formed on both surfaces of the transparent substrate 41a as shown in FIG. 11B, or may be formed only on one surface of the transparent substrate 41a as shown in FIGS. .
  • the thickness is, for example, about 100 nm.
  • the spacer 41c is a projecting portion (projecting portion) projecting in the thickness direction from the transparent substrate 41a, and is formed in an independent island shape.
  • the “spacer” here refers to a portion (shape, structure) having a protruding height, and does not include a flat portion between the spacers.
  • the spacer 41c has two opposing surfaces of the transparent substrate 41a in order to make the thickness (adhesion thickness) of the adhesive 42 shown in FIG. 10 uniform and to make the sum of the thickness of the transparent substrate 41a and the adhesion thickness uniform. Are formed discretely in advance on one surface side.
  • the spacer 41c may be formed on the transparent substrate 41a via the reflective film 41b as shown in FIG. 11B and FIG. 13, or may be directly formed on the transparent substrate 41a as shown in FIG. .
  • the spacers 41c are arranged in a matrix in a plan view, and the arrangement pitch P1 in the row direction and the arrangement pitch P2 in the column direction are set to 1 mm, for example. Further, the height T of all the spacers 41c is set within a range of 20 ⁇ m ⁇ 1 ⁇ m, for example. As described above, the spacer 41c is formed at a predetermined height at a predetermined position with respect to the transparent substrate 41a.
  • the lamination bonding step includes a preparation step of preparing a plurality of mirror elements 41 in advance and a bonding step of stacking the prepared plurality of mirror elements 41 and bonding them with the adhesive 42.
  • a plurality of mirror elements 41 in which the transparent substrate 41a, the reflective film 41b, and the spacer 41c are integrally formed, are prepared in advance, and the spacer 41c is positioned between the transparent substrates 41a.
  • the spacer 41c of one mirror element 41 adjacent in the laminating direction is brought into contact with the other mirror element 41 (transparent substrate 41a or reflective film 41b).
  • the thickness of the adhesive 42 is defined by the height of the spacer 41c, and variations in the thickness of the adhesive 42 are less likely to occur.
  • the thickness of the transparent substrate 41a varies, the thickness of the transparent substrate 41a and the height of the spacer 41c (the thickness of the adhesive 42) are adjusted by adjusting the height of the spacer 41c. It is also possible to make it constant in a direction perpendicular to the thickness (details will be described later). Thereby, the parallelism of the reflective surface (surface in which the reflective film 41b was formed) of each transparent substrate 41a is securable favorably. For example, the angle shift of each reflecting surface can be suppressed to 0.025 degrees or less.
  • the above-described effect that the parallelism of each reflecting surface can be ensured can be easily obtained by a simple method in which a plurality of mirror elements 41 integrated with spacers 41c are used and stacked. As a result, the productivity of the optical panel 40 can be improved. That is, according to the manufacturing method of this embodiment, it is possible to achieve both the placement accuracy and productivity of each reflecting surface.
  • the thickness of the adhesive 42 can be kept constant by the spacer 41c. Therefore, when the thickness of each transparent substrate 41a is constant, the parallelism of the reflective surface of each transparent substrate 41a can be ensured satisfactorily.
  • the spacers 41c are arranged in a matrix in a plan view, when the adhesive 42 is filled between the transparent substrates 41a, the adhesive 42 is interposed between the adjacent spacers 41c and 41c. Spread evenly. Further, between the adjacent spacers 41c and 41c, the adhesive 42 is in direct contact with the transparent substrate 41a or the reflective film 41b. Therefore, the matrix arrangement of the spacers 41c is suitable for securing the flow path and the bonding area of the adhesive 42.
  • FIG. 15 shows the arrangement positions of the spacers 41c of the four mirror elements 41 arranged in the stacking direction.
  • the first (first layer), second (second layer), third (third layer), and fourth (fourth layer) mirror elements 41 from one side in the stacking direction each spacer 41c, respectively, and spacers 41c 1, 41c 2, 41c 3 , 41c 4.
  • the spacer 41c 2 is disposed with a half pitch (for example, 0.5 mm) in the row direction with respect to the spacer 41c 1
  • the spacer 41c 3 is a half pitch (for example, 0.5 mm) with respect to the spacer 41c 2 in the column direction.
  • the spacer 41c 4 is displaced by a half pitch (for example, 0.5 mm) in the row direction with respect to the spacer 41c 3 and is a half pitch (for example, 0.5 mm) in the column direction with respect to the spacer 41c 1 . ) It is shifted.
  • the spacers 41c (41c 1 to 41c 4 ) are arranged at the same position in plan view (viewed from the stacking direction), the position where the spacer 41c does not exist, that is, the position where the adhesive 42 is filled is also shown in plan view. It becomes the same position.
  • the spacer 41c of one mirror element 41 adjacent in the stacking direction is perpendicular to the stacking direction with respect to the spacer 41c of the other mirror element 41 (corresponding to the above row direction and column direction).
  • FIG. 16 shows another arrangement example of the spacer 41c.
  • the spacers 41c may be arranged in a staggered pattern on one surface side of the transparent substrate 41a.
  • the staggered arrangement refers to a mode in which the spacers 41c are arranged with a half pitch shift in the column direction between adjacent rows, or the spacers 41c are arranged with a half pitch shift in the row direction between adjacent columns. Even when the spacers 41c are arranged in a staggered pattern, it can be seen that the spacers 41c are arranged in a matrix when the mirror element 41 is rotated 45 degrees in plan view. That is, the staggered arrangement is a kind of matrix arrangement.
  • the flow path and the bonding area of the adhesive 42 can be secured.
  • the spacer 41c of one mirror element 41 adjacent in the stacking direction is shifted from the spacer 41c of the other mirror element 41 in a direction perpendicular to the stacking direction, and the adhesive is used. You may make it reduce the unevenness
  • FIG. in addition, the arrangement of the spacers 41c may be a random arrangement.
  • the spacer 41c is formed on the reflective film 41b as shown in FIG. 11B and FIG. 13, other members are less likely to come into direct contact with the reflective film 41b when the mirror element 41 is transported or laminated. (Because the member first contacts the spacer 41c). Therefore, the configuration in which the spacer 41c is formed on the reflective film 41b is advantageous in that the reflective film 41b is less likely to be damaged than the configuration in which the spacer 41c is directly formed on the transparent substrate 41a (see FIG. 12). is there.
  • the spacer 41c can be formed of an energy curable resin, a pigment-based resin (including a resin, a pigment, and a solvent), a resin that is cured by a chemical reaction at room temperature (for example, an epoxy-based resin), and the like. It is desirable that it is made of a functional resin.
  • the energy curable resin is a resin that is cured by applying energy such as heat or light from the outside, such as a thermosetting resin or a photocurable resin. Since the energy curable resin has little volume change at the time of curing and is chemically stable, the spacer 41c can be efficiently formed at a predetermined height at a predetermined position, and is suitable as a resin for spacer formation. It is.
  • the spacer 41c and the adhesive 42 are preferably transparent and have substantially the same refractive index as that of the transparent substrate 41a. In this case, scattering of light and reflection of stray light at the interface between any two of the spacer 41c, the adhesive 42, and the transparent substrate 41a can be reduced, and deterioration of the aerial image due to scattered light and stray light can be prevented. it can.
  • a glass having a refractive index of 1.52 to 1.53 is used as the transparent substrate 41a
  • a transparent ultraviolet (UV) curable resin having a refractive index of 1.53 is used as the spacer 41c, and the adhesive 42 is refracted.
  • the above effect can be obtained by using a transparent epoxy adhesive having a rate of 1.528.
  • the refractive index difference among the transparent substrate 41a, the spacer 41c, and the adhesive 42 is preferably within a range of ⁇ 0.01.
  • the material of the spacer 41c is liquid, and the shape of the spacer 41c is preferably circular when viewed from the stacking direction. That is, it is desirable that the spacer 41c is made of a material having fluidity before being cured and is circular in plan view.
  • the material having fluidity in addition to the energy curable resin and the pigment-based resin described above, the ink described later can be used.
  • the spacer has an angular shape in a plan view or a linear spacer, the droplet that becomes the spacer is attached to the substrate and is cured by the influence of the surface tension or the like until it cures. The shape changes. At this time, if the spacer has corners, the variation in shape increases. Further, when the spacer is linear, the shape error increases as the amount of liquid in one plane and the contact area with the substrate increase.
  • the shape of the spacer 41c is circular, a spacer having a uniform height and shape is easily obtained.
  • the spacer 41c is preferably formed by ink jet printing.
  • inkjet printing ink droplets can be landed accurately at a desired position, and the height of the landed ink can be easily adjusted by controlling the number of ink droplets landed at the same position. .
  • the spacer 41c can be formed at a predetermined position at a predetermined height with high accuracy and efficiency.
  • the ink containing the material which forms the spacer 41c mentioned above can be used as an ink used for inkjet printing.
  • an ink containing no volatile component for example, an ink made of an energy curable resin
  • an ink containing a volatile component for example, a pigment Ink
  • drying the ink after landing makes the ink height lower than before drying because the solvent contained in the ink volatilizes.
  • the spacer 41c is desirably formed at a height corresponding to the amount of depression on the surface of the transparent substrate 41a or the thickness of the transparent substrate 41a.
  • the amount of depression and the thickness may be obtained by measurement immediately before ink is ejected, or may be a value acquired in advance (for example, a value measured when the transparent substrate 41a is manufactured). Also good.
  • the spacer 41c By forming the spacer 41c as described above, variations in the amount of depression and thickness of the surface of the transparent substrate 41a can be corrected by the spacer 41c. Specifically, as shown in FIG. 17, even if there is variation in the amount of depressions (amount indicated by C in the figure) and thickness (amount indicated by D in the figure) on one transparent substrate 41a, the transparent substrate The sum W of the thickness of 41a and the height of the spacer 41c can be made substantially constant in a direction perpendicular to the thickness direction of the transparent substrate 41a.
  • the reflection film 41b formed on the front and back of the transparent substrate 41a is not shown.
  • the spacer 41c can correct variations in the dent amount and thickness of the surface of the transparent substrate 41a, the parallelism of the reflecting surfaces of the transparent substrates 41a can be reliably improved.
  • the aerial video display device 1 configured using the optical panel 40 can display a high-quality video with little distortion in the air.
  • FIG. 18 schematically shows an example in which the spacer 41c is formed by ink jet printing.
  • the displacement meter 52 is composed of a distance measuring sensor that measures the distance to the surface of the transparent substrate 41a, for example. Using the distance between the displacement meter and the transparent substrate at the measurement start position (for example, the edge of the substrate) as a reference, this distance and the distance between the displacement meter and the transparent substrate measured at each position in the direction perpendicular to the substrate thickness direction. By obtaining the difference, the amount of depression on the surface of the transparent substrate 41a can be obtained for each measurement position.
  • the displacement meter 52 may not be installed. Further, instead of measuring the amount of depression, the thickness may be measured for each position of the transparent substrate 41a.
  • ink for example, UV curable resin
  • inkjet head 51 is ejected from the inkjet head 51 to a predetermined position on the transparent substrate 41a so that the spacer 41c is formed at a height corresponding to the amount of depression on the surface of the transparent substrate 41a.
  • the number of ink droplet ejections at the same position is not limited as long as the spacer 41c is formed at a desired height, and may be once or a plurality of times.
  • the ink is cured by UV irradiation from the UV light source 53.
  • the spacer 41c is formed at a desired height at a predetermined position.
  • the spacer 41c is preferably formed by ejecting one drop of ink (the number of ejections at the same position is desirably one). This is because if the spacer 41c is formed by a plurality of ink ejections, the height may vary when ejection misalignment (printing position misalignment) occurs. In other words, the spacer 41c is formed by discharging one drop of ink, whereby the spacer 41c having excellent height accuracy can be formed.
  • the piezoelectric body which may be a piezoelectric thin film
  • the piezoelectric body is expanded and contracted, and pressure is applied to the ink in the pressure chamber.
  • Ink discharge is performed.
  • the amount of ink discharged at one time can be changed by adjusting the drive waveform (drive voltage, voltage application time, etc.) of the drive signal. Therefore, the height of the spacer 41c formed by ejecting one drop of ink can be adjusted by adjusting the drive waveform.
  • the spacer 41c may be formed by screen printing. Even when screen printing is used, the spacer 41c can be formed at a predetermined position at a predetermined height with high accuracy and efficiency.
  • the spacer 41c may be black.
  • the black spacer 41c can be realized by adding a black pigment or carbon black to the resin constituting the spacer 41c. If the spacer 41c is black, light incident on the spacer 41c is absorbed there, and therefore no light scattering or stray light reflection occurs on the surface of the spacer 41c. Accordingly, it is possible to reduce the deterioration of the aerial image due to scattered light or stray light.
  • the spacer 41c may be formed of the same material as the transparent substrate 41a.
  • both the spacer 41c and the transparent substrate 41a may be formed of glass or may be formed of resin.
  • the spacer 41c is formed by pressing the mold against the transparent substrate 41a, the spacer 41c and the transparent substrate 41a are integrally formed by injection molding, or the surface of the transparent substrate 41a is etched to form the spacer 41c. It is possible to form the spacer 41c by various methods such as forming.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the mirror element 41.
  • the spacer 41c pushes the negative mold 54 in which the shape of the spacer 41c is inverted against the transparent substrate 41a (before curing).
  • the shape may be integrally formed with the transparent substrate 41a by transferring the shape to the transparent substrate 41a.
  • the spacer 41c excellent in height accuracy can be formed at a predetermined position of the transparent substrate 41a.
  • both the spacer 41c and the transparent substrate 41a are formed of resin, they may be integrally formed by injection molding, and even in this case, the same effect as described above can be obtained.
  • the mirror element 41 is completed, for example, by forming the reflective film 41b on the back surface of the transparent substrate 41a (the surface opposite to the side on which the spacer 41c is formed).
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing another example of the manufacturing process of the mirror element 41.
  • the transparent substrate 41a is made of glass, and the spacer 41c may be formed by etching the transparent substrate 41a.
  • a mask 55 made of a resist or a film is formed on the transparent substrate 41a, and an unmasked portion of the transparent substrate 41a is dug by etching, so that the unetched portion remains as the spacer 41c. Accordingly, even in this case, the spacer 41c can be formed at a predetermined position of the transparent substrate 41a, and the spacer 41c having excellent height accuracy can be formed by managing the etching amount.
  • the parallelism of the reflecting surface is determined only by the thickness accuracy of the original transparent substrate 41a, the parallelism of the reflecting surface is ensured by managing the thickness of the transparent substrate 41a with high accuracy. Can do.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing still another example of the manufacturing process of the mirror element 41.
  • the spacer 41c is formed by applying an energy curable resin 56a on a transparent substrate 41a made of glass, for example, and curing the energy curable resin 56a while pressing the negative mold 57 in which the shape of the spacer 41c is reversed. It may be formed by forming and releasing. In this case, a portion having a protruding height in the cured film 56 becomes the spacer 41c. Thus, even when the transparent substrate 41a and the spacer 41c are made of different materials, the spacer 41c can be formed at a predetermined position on the transparent substrate 41a with high accuracy.
  • the height of the spacer 41c is desirably 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the thickness of the adhesive 42 can be ensured by 1 ⁇ m or more.
  • the adhesive 42 can be sufficiently spread between the transparent substrates 41a and 41a arranged in the stacking direction, and sufficient adhesive strength can be ensured.
  • the spacer 41c can be surely brought into contact with the transparent substrate 41a to ensure the parallelism of each reflecting surface.
  • the spacer 41c when the height of the spacer 41c is 100 ⁇ m or less, it is difficult for bubbles to be involved when the adhesive 42 is filled, and light scattering in the adhesive 42 is less likely to occur. Further, distortion and warpage of the transparent substrate 41a due to curing shrinkage of the adhesive 42 are less likely to occur, which can contribute to ensuring the parallelism of each reflecting surface.
  • the diameter of the spacer 41c is L ( ⁇ m) and the height is T ( ⁇ m)
  • the diameter L is preferably 1 to 1000 ⁇ m
  • the aspect ratio (T / L) is 1 to 1/300 is desirable.
  • the total area of the spacers 41c is desirably 10% or less of the area of the reflective surface (surface on which the reflective film 41b is formed) in the transparent substrate 41a.
  • the total area of the spacers 41c is represented by ⁇ (L / 2) 2 ⁇ (number of spacers included in one mirror element).
  • FIG. 22 shows an example of a technique in which a plurality of mirror elements 41 are stacked and bonded.
  • a step of applying an adhesive 42 on the mirror element 41 and (2) a step of laminating another mirror element 41 on the mirror element 41 via the adhesive 42. , May be repeated. That is, the adhesive 42 may be supplied onto the mirror element 41, and the mirror element 41 (transparent substrate 41a) may be sequentially stacked and bonded.
  • each mirror element 41 can be laminated
  • the thickness of the adhesive 42 can be defined by the height of the spacer 41c, and the laminated structure 40a with little variation in the thickness of the adhesive 42 can be obtained.
  • FIG. 23 shows another example of the lamination adhesion method, and corresponds to a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG.
  • the plurality of mirror elements 41 may be arranged in a stacked manner, and the adhesive 42 may be simultaneously injected into all the gaps between the transparent substrates 41a adjacent to each other in the stacking direction. .
  • the stacking direction of the plurality of mirror elements 41 is the z direction, and two directions perpendicular to each other in the plane perpendicular to the z direction are the x direction and the y direction.
  • the xyz directions are different from the XYZ directions shown in FIG.
  • FIG. 24 and FIG. 25 in a laminated body 40b in which a plurality of mirror elements 41 are arranged so that a spacer 41c is positioned between the transparent substrates 41a, each surface is arranged on two surfaces facing each other in the x direction.
  • Adhesive film 40c is affixed so that it may cover. Thereby, the clearance gap between each transparent substrate 41a * 41a of the laminated body 40b is sealed except a y direction.
  • one end side of the laminated body 40 b in the y direction is fixed to the suction nozzle 62 via the packing 61, and the other end side is used by the adhesive 42 put in the container 63.
  • the stacked body 40b is disposed.
  • the viscosity of the adhesive 42 is preferably 1000 mPa ⁇ s or less, and more preferably 200 mPa ⁇ s or less. Thereby, the adhesive agent 42 can be smoothly filled in the clearance gap between each transparent substrate 41a * 41a of the laminated body 40b.
  • the degree of vacuum in the gap is preferably 0.05 MPa or less, more preferably 0.01 MPa, during suction by the vacuum pump.
  • the adhesive agent 42 can be filled more smoothly into the gap between the transparent substrates 41a and 41a.
  • the spacer 42c of one mirror element 41 adjacent in the stacking direction is also brought into contact with the other mirror element 41 by injecting the adhesive 42 by differential pressure and bonding the plurality of mirror elements 41.
  • each mirror element 41 can be adhered. Therefore, the thickness of the adhesive 42 can be defined by the height of the spacer 41c, and the laminated structure 40a with little variation in the thickness of the adhesive 42 can be obtained.
  • the adhesive 42 used for bonding the mirror elements 41 described above may be an epoxy adhesive.
  • a two-component mixed epoxy adhesive which is a mixture of a base material composed of an epoxy resin and a curing agent, has a small shrinkage in curing, so that the distortion of the transparent substrate 41a is small and the parallelism of the reflecting surface is ensured. It is advantageous in that it is easy to do.
  • the hardness after hardening of the said adhesive agent is high (because it is hard), there also exists an advantage that the process of the subsequent cutting
  • the adhesive 42 may be a thermosetting adhesive.
  • the thermosetting adhesive is suitable for accurately laminating and bonding the transparent substrate 41a provided with the reflective film 41b with an adhesive thickness of 1 to 100 ⁇ m.
  • the adhesive 42 may be an anaerobic adhesive.
  • An anaerobic adhesive is an adhesive that hardens only when the air (oxygen) is blocked. As described above, even if an anaerobic adhesive is used as the adhesive 42, the transparent substrate 41a including the reflective film 41b can be laminated and adhered with a thickness of 1 to 100 ⁇ m with high accuracy.
  • the outermost layer of the reflective film 41b be a metal.
  • the reflective film 41b may be a metal such as aluminum in the case of a single layer film, and the outermost layer may be a metal such as aluminum in the case of a multilayer film. Since the anaerobic adhesive 42 blocks air and cures by reacting with the metal, if the outermost layer of the reflective film 41b is a metal, the anaerobic adhesive 42 is used to attach the reflective film 41b.
  • the transparent substrate 41a can be laminated and bonded.
  • the curing time of the adhesive is preferably 24 hours or longer.
  • the curing time of the adhesive is a time required for the tensile shear adhesive strength (adhesive surface: 12.5 mm ⁇ 25 mm) of the single overlap to reach 10 N / mm 2 or more at 23 ° C.
  • an adhesive (adhesive) tape having adhesive layers on both sides of the substrate may be used, and the adhesive layer may be utilized as the adhesive 42.
  • a photocurable adhesive for example, a UV adhesive
  • the method for manufacturing the optical panel 40 of the present embodiment may include a cutting step.
  • the cutting step the laminated structure 40a is cut perpendicularly to the surface on which the reflective film 41b is formed (see FIG. 30).
  • a plurality of optical panels 40 can be obtained from one laminated structure 40a, so that the productivity of the optical panel 40 can be improved with certainty. Since the cut surface is rough after cutting, it is desirable to polish it (polishing step).
  • the mirror element 41 is produced. That is, as shown in FIG. 26, the molten material is molded into a substrate and cut to obtain a transparent substrate 41a.
  • the transparent substrate 41a can be produced by using a fusion method, and in the case of a resin material, the transparent substrate 41a can be produced by extrusion molding.
  • a metal material for example, aluminum
  • UV ink is ejected onto the reflective film 41 b by the inkjet head 51, and UV light is irradiated and cured by the UV light source 53 to form the spacer 41 c.
  • the spacer 41c is formed with a height that can correct the thickness variation of the transparent substrate 41a.
  • the mirror element 41 which integrated the transparent substrate 41a, the reflective film 41b, and the spacer 41c is obtained. By repeating this process, a plurality of mirror elements 41 are produced.
  • an adhesive 42 is applied to the mirror element 41 to laminate and bond the other mirror element 41, and this process is repeated to obtain a laminated structure 40a.
  • the reflective film 41b of each mirror element 41c appears periodically in the stacking direction (aligned in parallel at a predetermined interval in the stacking direction).
  • the laminated structure 40a is cut at regular intervals along a plane perpendicular to the reflection surface (reflection film 41b). After cutting, the cut surface is polished to obtain the optical panel 40 (see FIG. 10).
  • the two optical panels 40 are bonded together to obtain an aerial image display device.
  • the surface of the transparent substrate 41a of one optical panel 40 on which the reflective film 41b is formed and the surface of the transparent substrate 41a of the other optical panel 40 on which the reflective film 41b is formed are orthogonal to each other in plan view.
  • Two optical panels 40 are bonded together.
  • One optical panel 40 corresponds to the optical panel 20 of FIG. 2, and the reflective film 41b of the optical panel 40 corresponds to the reflective film 21b of FIG.
  • the other optical panel 40 corresponds to the optical panel 30 in FIG. 2, and the reflective film 41b of the optical panel 40 corresponds to the reflective film 31b in FIG. Therefore, the aerial video display device 1 shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained by bonding the two optical panels 40 together as described above.
  • an aerial video display device was actually manufactured as follows. That is, a glass substrate having a length of 250 mm, a width of 400 mm, and a thickness of 0.5 mm is used as the transparent substrate 41a, and a reflective film 41b is formed on both surfaces thereof by an aluminum coat (thickness of 100 nm), and one surface of the transparent substrate 41a is formed. On the side, dots (spacer 41c) having a diameter of 0.1 mm and a height of 20 ⁇ m ⁇ 1 ⁇ m were printed at a pitch of 1 mm in the vertical and horizontal directions using UV ink, and the mirror element 41 was produced.
  • each mirror element 41 is displaced by (0, 0), (0.5, 0), (0.5 , 0.5) and (0, 0.5) in order, the layers were laminated via the adhesive 42, and the adhesive 42 was cured.
  • the adhesive 42 was cured.
  • the obtained laminated structure 40a was cut into a width of 2 mm with a wire slicer and then polished to a width of 1.5 mm. As a result, it was possible to obtain the optical panel 40 having a uniform bonding thickness of 20 ⁇ m ⁇ 1 ⁇ m.
  • a plurality of mirror elements 41 are produced as follows. As shown in FIG. 27, a transparent PET (polyethylene terephthalate) film wound in a roll shape is prepared and used as the transparent substrate 41a. Then, aluminum is sputter-deposited on one surface side of the PET film drawn out from the roll, and a reflective film 41b is formed on the transparent substrate 41a.
  • the PET film on which the reflective film 41b is formed may be wound up in a roll shape, or may be introduced into the next step as it is without being wound up.
  • a spacer 41c is formed on the reflective film 41b of the transparent substrate 41a by inkjet printing using the inkjet head 51.
  • an anaerobic adhesive 42 is applied to the back surface of the transparent substrate 41a, that is, the surface opposite to the side on which the reflective film 41b is formed, by a coater 59a, and then the transparent substrate 41a is applied every predetermined length. Disconnect. Thereby, a plurality of mirror elements 41 with the adhesive 42 are obtained.
  • a plurality of mirror elements 41 are laminated via an adhesive 42 so that spacers 41c are positioned between the transparent substrates 41a.
  • the adhesive 42 comes into contact with the reflective film 41b made of metal, the adhesive 42 starts to be cured simultaneously with the lamination, and strong adhesion can be performed. Note that the space around the adhesive 42 may be decompressed. Even if the adhesive 42 is difficult to be cured by such a reduced pressure, the entire adhesive can be uniformly cured. Thus, the laminated structure 40a is obtained.
  • the laminated structure 40a is cut perpendicularly (along the broken line in the drawing) to the surface on which the reflective film 41b is formed. Thereby, the some optical panel 40 is obtained.
  • the aerial video display device 1 is obtained by bonding the two optical panels 40 together.
  • an aerial image display device was actually manufactured as follows. That is, a transparent PET film having a thickness of 0.2 mm and a width of 250 mm was prepared as the transparent substrate 41a, the films were sequentially fed from the roll, and aluminum was sputtered on one surface thereof to form a reflective film 41b having a thickness of 100 nm. . Then, a spacer 41c having a height of 10 ⁇ m was formed on the reflective film 41b by ink jet printing.
  • an anaerobic adhesive (Alontite UL, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was applied at a thickness of 10 ⁇ m on the side opposite to the surface on which the reflective film 41b of the transparent base material 41a was formed, and cut every 400 mm in length. .
  • a mirror element 41 with an adhesive in which a reflective film 41b and a spacer 41c are formed on one side of a transparent substrate 41a having a length of 250 mm, a width of 400 mm, and a thickness of 0.2 mm, and an adhesive 42 is applied to the other side.
  • an adhesive 42 is applied to the other side.
  • the obtained mirror elements 41 were sequentially laminated.
  • the adhesive 42 was cured by contact with the reflective film 41b, and a laminated structure 40a was obtained. Thereafter, the obtained laminated structure 40a was cut and polished in the same manner as in Example 1 to obtain the optical panel 40.
  • the aerial image display device 1 having excellent imaging quality is obtained. I was able to.
  • optical panel 40 (see FIG. 30 and the like) manufactured by the manufacturing method described above can be expressed as follows. That is, the optical panel 40 of the present embodiment is an optical panel 40 used in the aerial video display device 1 that displays an aerial video, and includes a plurality of mirror elements 41. In the mirror element 41, a reflective film 41b is formed on at least one of the two opposing surfaces of the transparent substrate 41a, and spacers 41c are previously discretely formed on one of the two surfaces. It is. The plurality of mirror elements 41 are laminated so that the spacers 41c are positioned between the transparent substrates 41a and bonded with an adhesive 42.
  • the thickness of the adhesive 42 between the transparent substrates 41a and 41a is defined by the height of the spacer 41c, and the thickness of the adhesive 42 is less likely to vary.
  • the parallelism of the reflective surface of each transparent substrate 41a can be ensured satisfactorily.
  • the parallelism of each reflecting surface can be easily ensured by adopting a configuration in which a plurality of mirror elements 41 each having the spacer 41c integrated therein are laminated. As a result, the productivity of the optical panel 40 can be improved.
  • the spacer structure by adopting the spacer structure, the parallelism of each reflecting surface can be ensured as described above, so that the optical panel 40 and thus the aerial image display device 1 can be enlarged, and a large and high-definition image is displayed.
  • the aerial video display device 1 (see FIGS. 1 and 2) can be realized.
  • the spacer 41c of one mirror element 41 adjacent in the stacking direction is in contact with the other mirror element 41.
  • the thickness of the adhesive 42 can be kept constant by the spacer 41c, the parallelism of the reflecting surface of each transparent substrate 41a can be ensured reliably.
  • the aerial video display device 1 includes two optical panels 40 described above. Then, the reflective surface of the transparent substrate 41a of one optical panel 40 (the surface on which the reflective film 41b is formed) and the reflective surface of the transparent substrate 41a of the other optical panel 40 (the surface on which the reflective film 41b is formed). Two optical panels 40 and 40 are bonded together so as to be orthogonal in a plan view. In each optical panel 40, since the parallelism of the reflecting surfaces arranged in the stacking direction can be ensured satisfactorily, the aerial video display device 1 configured by bonding these optical panels 40 and 40 has high definition. Video (video with reduced distortion) can be displayed.
  • the optical panel 40 of this embodiment can also be manufactured as follows. As shown in FIG. 31, a transparent PET film wound in a roll shape is prepared and used as the transparent substrate 41a. Then, aluminum is sputtered on one side (back side) of the PET film fed from the roll, and a reflective film 41b is formed on the back side of the transparent substrate 41a.
  • the PET film on which the reflective film 41b is formed may be wound up in a roll shape, or may be introduced into the next step as it is without being wound up.
  • the surface of the transparent substrate 41a (the surface opposite to the side where the reflective film 41b is formed) is coated with a UV curable resin as the energy curable resin 56a by the coater 59b.
  • a UV curable resin as the energy curable resin 56a by the coater 59b.
  • UV light is irradiated from the UV light source 53 while pressing with a negative mold 57 (here, a roller having a negative shape) in which the shape of the spacer 41c is reversed, and then the energy curable resin 56a is cured and then released.
  • a negative mold 57 here, a roller having a negative shape
  • mold 57 it is desirable to use transparent molds, such as quartz.
  • the energy curable resin 56 a can be irradiated with UV light and cured through the negative mold 57.
  • the material which forms the cured film 56 spacer 41c is not specifically limited, You may use a thermosetting resin. Further, the method of forming the cured film 56 is not limited to the above method.
  • an adhesive tape 60 with an adhesive on both surfaces of the base material is attached on the reflective film 41b of the transparent substrate 41a, and the transparent substrate 41a is cut at predetermined lengths.
  • a mirror film 41c with an adhesive in which a cured film 56 having a spacer 41c is formed on one surface of the transparent substrate 41a and an adhesive 42 (adhesive of the adhesive tape 60) is provided on the other surface. Is obtained.
  • the some mirror element 41 is laminated
  • a laminated structure 40a in which a plurality of mirror elements 41 are laminated and bonded is obtained.
  • the spacer 41 c enters the adhesive on the surface of the adhesive tape 60 and contacts the base material of the adhesive tape 60.
  • the laminated structure 40a is cut perpendicularly to the surface on which the reflective film 41b is formed, so that a plurality of optical panels 40 are obtained.
  • the aerial video display device 1 is obtained by bonding the two optical panels 40 together.
  • optical panel The optical panel, the optical panel manufacturing method, the aerial video display device, and the aerial video display device manufacturing method of the present embodiment described above may be expressed as follows.
  • a reflective film is formed on at least one of two opposing surfaces of a transparent substrate, and a spacer is previously formed in a matrix on one surface of the two opposing surfaces.
  • a plurality of discretely formed mirror elements are used, and the plurality of mirror elements are stacked and bonded with an adhesive so that the spacer is positioned between the transparent substrates.
  • the spacer of one mirror element adjacent in the stacking direction is in contact with the other mirror element.
  • the spacer may be formed on the reflective film.
  • the spacer may be formed of an energy curable resin.
  • the spacer of one mirror element adjacent in the stacking direction is shifted from the spacer of the other mirror element in a direction perpendicular to the stacking direction.
  • the material of the spacer is liquid, and the shape of the spacer is circular when viewed from the stacking direction.
  • the spacer and the adhesive may be transparent and may have substantially the same refractive index as the transparent substrate.
  • the spacer is preferably formed by ink jet printing.
  • the spacer may be formed with a height corresponding to the amount of depression on the surface of the transparent substrate or the thickness of the transparent substrate.
  • the spacer is preferably formed such that the sum of the thickness of the transparent substrate and the height of the spacer is substantially constant in a direction perpendicular to the thickness direction of the transparent substrate.
  • the spacer is preferably formed by discharging one drop of ink.
  • the spacer may be formed by screen printing.
  • the spacer may be black.
  • the spacer may be formed of the same material as the transparent substrate.
  • the spacer may be formed by pressing a negative mold in which the shape of the spacer is inverted against the transparent substrate, and transferring the shape to the transparent substrate.
  • the spacer may be made of resin together with the transparent substrate, and may be formed by injection molding.
  • the transparent substrate may be made of glass, and the spacer may be formed by etching the transparent substrate.
  • the spacer is coated with the energy curable resin on the transparent substrate, and the energy curable resin is cured in a state where a negative mold in which the shape of the spacer is reversed is pressed. It may be formed by doing.
  • the height of the spacer is desirably 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the step of applying the adhesive on the mirror element, and another mirror element on the mirror element via the adhesive And laminating may be repeated.
  • the plurality of mirror elements are stacked and the adhesive is simultaneously injected into all the gaps between the transparent substrates adjacent in the stacking direction. It may be glued.
  • the adhesive may be an epoxy adhesive.
  • the adhesive may be a thermosetting adhesive.
  • the adhesive may be an anaerobic adhesive.
  • the outermost layer of the reflective film is preferably a metal.
  • the above manufacturing method may further include a step of cutting the laminated structure in which the plurality of mirror elements are laminated and bonded with an adhesive perpendicularly to the surface on which the reflective film is formed.
  • An aerial image display device manufacturing method is an aerial image display device manufacturing method including the optical panel manufacturing method described above, and includes two optical panels manufactured by the optical panel manufacturing method. Among the two optical panels, the surface on which the reflective film of the transparent substrate of one optical panel is formed and the surface of the transparent substrate of the other optical panel on which the reflective film is formed are orthogonal to each other in plan view. The process which sticks together.
  • the optical panel of the present embodiment is an optical panel used in an aerial image display device that displays an aerial image, and a reflective film is formed on at least one of two opposing surfaces of a transparent substrate, and the opposing surfaces are opposed to each other.
  • a plurality of mirror elements in which spacers are discretely formed in a matrix in advance are provided on one of the two surfaces, and the plurality of mirror elements are stacked so that the spacers are positioned between the transparent substrates. Are bonded with an adhesive.
  • the spacer of one mirror element adjacent in the stacking direction is in contact with the other mirror element.
  • the aerial image display device includes two optical panels as described above, and a surface on which a reflective film is formed on the transparent substrate of one optical panel and a reflective film on the transparent substrate of the other optical panel are formed.
  • the two optical panels are bonded so that the surface is orthogonal to the plane view.
  • the method for manufacturing an optical panel of the present invention can be used for manufacturing an optical panel constituting an aerial image display device, for example.

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Abstract

光学パネルの製造方法は、積層接着工程を有する。この積層接着工程では、透明基板の対向する2面のうちの少なくとも一方の面に反射膜が形成され、上記2面のうちの一方の面側にスペーサが予めマトリクス状に離散的に形成されたミラー素子を複数用いる。そして、各透明基板の間に上記スペーサが位置するように、上記複数のミラー素子を積層して接着剤で接着する。

Description

光学パネル、光学パネルの製造方法、空中映像表示デバイスおよび空中映像表示デバイスの製造方法
 本発明は、空中に映像を表示する空中映像表示デバイスに用いられる光学パネルと、その光学パネルの製造方法と、上記空中映像表示デバイスと、上記空中映像表示デバイスの製造方法とに関するものである。
 従来から、被観察物の実像(映像)を空中に表示する空中映像表示デバイスが種々提案されている。例えば特許文献1では、2枚の光学パネルを用いた空中映像表示デバイスが開示されている。各光学パネルは、片面に反射膜が形成された複数の透明基板を積層し接着して得られる積層体を、反射膜が形成された面(反射面)に垂直に、かつ、等間隔で切断することによって形成されている。各光学パネルの反射面が平面視で直交するように、各光学パネルを貼り合わせることで、上記空中映像表示デバイスが構成されている。このように2枚の光学パネルを貼り合わせた空中映像表示デバイスは、例えば特許文献2および3でも同様に開示されている。
特許5318242号公報(請求項1、段落〔0017〕~〔0022〕、図5等参照) 特許5085767号公報(請求項1、段落〔0035〕、〔0036〕、図4、図5等参照) 特許5437436号公報(請求項1、段落〔0035〕、〔0036〕、図4、図5等参照)
 ところで、各光学パネルにおいて、複数の透明基板の積層により、各透明基板の反射面は、積層方向に所定の間隔で並ぶ。このとき、積層方向に隣り合う反射面の角度ズレは、空中映像の歪みに直結するため、隣り合う反射面の平行度(配列精度)を良好に確保することが重要となる。例えば、厚さ0.5mmの透明基板を100枚以上積層する場合、積層方向に隣り合う反射面の角度ズレは、0.025度以下に抑えることが必要である。
 また、反射面の平行度は、透明基板の厚さおよび接着剤の厚さ(接着厚み、接着ギャップ)で決まるため、これらを精度よく管理することも重要となる。例えば、数百枚の透明基板を積層する場合において、透明基板の厚さを均一とした場合、角度ズレを上記範囲に抑えるためには、接着厚みのばらつきは、透明基板の厚さ方向に垂直な方向に1mmあたり、1.3μm以下とする必要がある。
 さらに、光学パネルを用いて構成される空中映像表示デバイスの光入射面および光出射面の面積の大小は、空中に結像する映像の大きさの大小と比例する。このため、空中映像表示デバイスの大判化は、大きな映像を空中に表示できる点で、付加価値が高い。しかし、一般的に、空中映像表示デバイスが大判になればなるほど、透明基板の積層枚数が多くなる。さらに透明基板の厚さおよび接着厚みを均一にすることは困難であり、各反射面の平行度を確保することが困難となる。
 この点、上述した特許文献1~3では、接着剤を用いて複数の透明基板を積層接着するにあたって、各反射面の平行度を良好に確保するための手法については全く開示がない。このため、高精細で大型の空中映像表示デバイスを実現することが困難となる。また、各反射面の平行度を確保するにあたって、複雑な方法を採用すると、光学パネルの生産性が低下する。したがって、簡単な方法で各反射面の平行度を良好に確保することが望まれる。
 本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、反射膜を形成した複数の透明基板を積層接着した光学パネルを製造するにあたって、簡単な方法で各反射面の平行度を良好に確保することができ、これによって、光学パネルの生産性を向上させることができるとともに、高精細で大型の空中映像表示デバイスを実現することができる光学パネルの製造方法と、その光学パネルと、その光学パネルを備えた空中映像表示デバイスと、その空中映像表示デバイスの製造方法とを提供することにある。
 本発明の一側面に係る光学パネルの製造方法は、透明基板の対向する2面のうちの少なくとも一方の面に反射膜が形成され、前記対向する2面のうちの一方の面側にスペーサが予めマトリクス状に離散的に形成されたミラー素子を複数用い、各透明基板の間に前記スペーサが位置するように、前記複数のミラー素子を積層して接着剤で接着する工程を有している。
 本発明の他の側面に係る空中映像表示デバイスの製造方法は、上述した光学パネルの製造方法を含む、空中映像表示デバイスの製造方法であって、前記光学パネルの製造方法によって作製された2枚の光学パネルのうち、一方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面と、他方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面とが平面視で直交するように、前記2枚の光学パネルを貼り合わせる工程を有している。
 本発明のさらに他の側面に係る光学パネルは、空中映像を表示する空中映像表示デバイスに用いられる光学パネルであって、透明基板の対向する2面のうちの少なくとも一方の面に反射膜が形成され、前記対向する2面のうちの一方の面側にスペーサが予めマトリクス状に離散的に形成されたミラー素子を複数備え、前記複数のミラー素子は、各透明基板の間に前記スペーサが位置するように積層されて、接着剤で接着されている。
 本発明のさらに他の側面に係る空中映像表示デバイスは、上述した光学パネルを2枚備え、一方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面と、他方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面とが平面視で直交するように、前記2枚の光学パネルが貼り合わされている。
 透明基板と反射膜とスペーサとを予め一体的に形成したミラー素子を複数用い、これらのミラー素子を積層して接着剤で接着することにより、簡単な方法で、各反射面の平行度を良好に確保することができる。これにより、光学パネルの生産性を向上させることができるとともに、高精細で大型の空中映像表示デバイスを実現することができる。
本発明の実施の一形態に係る空中映像表示デバイスの側面図である。 上記空中映像表示デバイスの概略の構成を模式的に示す斜視図である。 上記空中映像表示デバイスを構成する2つの光学パネルのうち、一方の光学パネルに用いられる透明基板の斜視図である。 上記2つの光学パネルのうち、他方の光学パネルに用いられる透明基板の斜視図である。 2次元での実像の結像原理を示す説明図である。 3次元空間での光線の反射を模式的に示す説明図である。 3次元空間において、複数の光線が別々の反射面を介して1点に集光する様子を模式的に示す説明図である。 上記空中映像表示デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 複数のミラー素子を積層して接着剤で接着した積層構造体の斜視図である。 上記積層構造体を切断して得られる光学パネルの斜視図である。 上記ミラー素子の構成を示す平面図である。 図11AにおけるA-A’線矢視断面図である。 上記ミラー素子の他の構成を示す断面図である。 上記ミラー素子のさらに他の構成を示す断面図である。 図11Aおよび図11Bで示したミラー素子を積層した積層構造体の断面図である。 積層方向に並ぶ4つのミラー素子の各スペーサの配置位置を模式的に示す平面図である。 上記スペーサの他の配置例を示す平面図である。 上記スペーサを、透明基板の表面の窪み量または上記透明基板の厚さに応じた高さで形成したときのミラー素子の断面図である。 上記スペーサをインクジェット印刷によって形成する一例を模式的に示す説明図である。 ミラー素子の製造工程の一例を示す断面図である。 上記ミラー素子の製造工程の他の例を示す断面図である。 上記ミラー素子の製造工程のさらに他の例を示す断面図である。 複数のミラー素子を積層して接着する手法の一例を示す断面図である。 上記手法の他の例を示す断面図である。 複数のミラー素子を積層して配置した積層体のxy面に沿った断面図である。 上記積層体をx方向から見た側面図である。 上記光学パネルの製造方法の一例を具体的に示す説明図である。 上記光学パネルの製造方法の他の例を具体的に示すものであって、その一工程を示す説明図である。 上記一工程に続く工程を示す説明図である。 図28の工程で得られた複数のミラー素子を積層接着した積層構造体の断面図である。 上記積層構造体を切断して個々の光学パネルとする様子を模式的に示す断面図である。 上記光学パネルの製造方法の他の例を具体的に示すものであって、その一工程を示す説明図である。 上記一工程に続く工程を示す説明図である。 図32の工程で得られた複数のミラー素子を積層接着した積層構造体の断面図である。
 本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をa~bと表記した場合、その数値範囲に下限aおよび上限bの値は含まれるものとする。また、本発明は、以下の内容に限定されるものではない。
 〔空中映像表示デバイスについて〕
 図1は、本実施形態の空中映像表示デバイス1の側面図である。空中映像表示デバイス1は、被対象物OBからの光を反射させて、空中映像表示デバイス1に対して被対象物OBとは反対側の空中に集めて、上記空中に被対象物OBの実像R(映像)を結像させるものである。なお、被対象物OBは、2次元の画像であってもよいし、3次元の物体であってもよい。また、被対象物OBからの光とは、被対象物OBそのものが発光する光であってもよいし、被対象物OBに光が当たったときに周囲に散乱される光(散乱光)であってもよい。
 図2は、空中映像表示デバイス1の概略の構成を模式的に示す斜視図である。空中映像表示デバイス1は、2枚の光学パネル20・30を貼り合わせて構成されている。一方の光学パネル20は、光学パネル20・30の積層方向(例えばZ方向)に垂直な面内で互いに垂直な2方向のうちの一方向(例えばX方向)に、複数のミラー素子21を並べて接着剤で接着することによって形成されている。他方の光学パネル30は、上記2方向のうちの他の方向(例えばY方向)に、複数のミラー素子31を並べて接着剤で接着することによって形成されている。
 図3は、1つのミラー素子21の斜視図である。ミラー素子21は、直方体状の透明基板21aを有している。透明基板21aは、Y方向に延びており、対向する2面(例えばYZ面に沿った2面)のうちの一方の面に、反射膜21bが蒸着によって形成されている。なお、反射膜21bは、透明基板21aの対向する2面の両面に形成されていてもよい。
 図4は、1つのミラー素子31の斜視図である。ミラー素子31は、直方体状の透明基板31aを有している。透明基板31aは、X方向に延びており、対向する2面(例えばZX面に沿った2面)のうちの一方の面に、反射膜31bが蒸着によって形成されている。なお、反射膜31bは、透明基板31aの対向する2面の両面に形成されていてもよい。
 Y方向に延びる複数のミラー素子21をX方向に隣接して並べることにより、複数の反射膜21bが、ミラー素子21のX方向の幅に応じた間隔でX方向に並んで位置する。同様に、X方向に延びる複数のミラー素子31をY方向に隣接して並べることにより、複数の反射膜31bが、ミラー素子31のY方向の幅に応じた間隔でY方向に並んで位置する。このような複数のミラー素子21・31の配置により、各ミラー素子21の反射膜21b(反射面)と各ミラー素子31の反射膜31b(反射面)とは、平面視で(Z軸方向から見て)互いに直交する位置関係となる。
 なお、本実施形態では、各ミラー素子21・31に、接着厚みを均一にするためのスペーサが一体的に形成されているが、この点については後述する。
 上記構成の空中映像表示デバイス1を用いることにより、空中に映像を結像させることができる。以下、その結像原理について説明する。
 図5は、2次元(ZX平面内)での実像の結像原理を示している。点光源Pから発せられた複数の光線は、Z軸に平行な反射面(反射膜21b)でそれぞれ反射され、X軸に対して点光源Pとは反対側の位置P’(点光源PとX軸に対して対称な位置)に集光する。これにより、位置P’にて、点光源Pの実像が結像される。
 図6は、3次元空間(XYZ座標系)での光線の反射を模式的に示している。3次元空間では、点光源Oから発せられた光線Aを、ZX平面内の光線a1と、YZ平面内の光線a2とに分解し、図5に倣って、それぞれの光線a1・a2のZX平面内またはYZ平面内での反射を考えることで、光線AのZ軸との交点を求めることができる。つまり、ZX平面内の光線a1は、YZ面に平行な反射面(反射膜21b)で反射された後、Z軸に向かい、YZ平面内の光線a2は、ZX面に平行な反射面(反射膜31b)で反射された後、Z軸に向かう。これらの光線a1・a2は、Z軸上の1点、つまり、点O’で交わる。したがって、光線Aは、反射膜21bおよび反射膜31bにて計2回反射した後、Z軸上の点O’に向かうことになる。
 図7は、3次元空間において、点光源Oから発せられた複数の光線が、別々の反射面を介して1点に集光する様子を模式的に示している。点光源Oから発せられた複数の光線は、図6と同様にして、YZ面に平行な反射面(反射膜21b)およびZX面に平行な反射面(反射膜31b)で反射され、Z軸上の同じ点O’に集光する。これにより、点O’にて、点光源Oの実像が結像される。
 なお、実際には、各反射面の高さ方向(Z軸方向)における光線の入射位置のずれや、各反射面の配置精度などにより、集光状態にずれが生じるが、このずれは実像の観察において無視できるほど小さいものとする。また、光線の中には、各反射面で3回以上反射するような複雑な経路を辿る光線も存在するが、そのような光線も無視できるものとする。
 〔空中映像表示デバイスの製造方法について〕
 次に、上述した光学パネル20・30の製造方法を含む、空中映像表示デバイス1の製造方法について説明する。なお、以下では、光学パネル20・30を総称して、光学パネル40と記載する場合がある。
 図8は、空中映像表示デバイス1の製造工程を示すフローチャートである。空中映像表示デバイス1は、2枚の光学パネル20・30を製造する作製工程(S1)と、2枚の光学パネル20・30を貼り合わせる貼合工程(S2)とを有している。S2の貼合工程では、S1で作製した一方の光学パネル20の透明基板21aの反射面(反射膜21bが形成された面)と、他方の光学パネル30の透明基板31aの反射面(反射膜31bが形成された面)とが平面視で直交するように、2枚の光学パネル20・30を貼り合わせる(図2~図4参照)。
 S1の作製工程は、さらに、積層接着工程(S11)と、切断工程(S12)と、研磨工程(S13)とを含む。
 S11の積層接着工程では、光学パネル40の作製に必要な、後述のミラー素子41(図9参照)を予め複数用意する。このとき、事前に製造したミラー素子41を用意してもよいし、その場でミラー素子41を製造して用意してもよい。そして、図9に示すように、予め用意した複数のミラー素子41を積層して接着剤42で接着し、積層構造体40aを得る。S12の切断工程では、図10に示すように、上記の積層構造体40aをワイヤーソーなどによって等間隔で切断する。なお、図10では、切断線を破線で示している。S13の研磨工程では、切断して得られる各構造体の切断面を研磨する。これにより、複数の光学パネル40が得られる。
 なお、図10で示した光学パネル40の形状と一致する形状で、積層構造体40aを形成してもよい。この場合は、積層構造体40aを形成した時点で同時に光学パネル40が完成するため、上記の切断工程や研磨工程は不要となる。
 (ミラー素子について)
 以下、上記のミラー素子41について、まず説明する。図11Aは、1つのミラー素子41の平面図であり、図11Bは、図11AにおけるA-A’線矢視断面図である。ミラー素子41は、透明基板41aと、反射膜41bと、スペーサ41cとが一体的に形成された構造体である。
 透明基板41aは、透明なガラスまたは樹脂からなる。透明基板41aの厚みは、解像力を考慮して通常、0.1mmから1mmとされる。例えば、透明基板41aをガラスで構成した場合、その厚さは0.5mm程度であり、透明基板41aを樹脂で構成した場合、その厚さは0.2mm程度である。
 反射膜41bは、アルミニウムのような単体の金属からなる単層膜や、金属や誘電体を含む多層膜で構成されており、入射光が全て反射するように膜厚が適切に制御されている。この反射膜41bは、透明基板41aの対向する2面のうちの少なくとも一方の面に形成されている。つまり、反射膜41bは、図11Bのように、透明基板41aの両面に形成されていてもよいし、図12および図13に示すように、透明基板41aの片面にのみ形成されていてもよい。反射膜41bをアルミニウムのスパッタ膜で形成した場合、その厚みは例えば100nm程度である。
 スペーサ41cは、透明基板41aからその厚み方向に突出する突出部(突起部)であり、独立した島形状に形成されている。ここで言う「スペーサ」とは、突出高さを有する部分(形状、構造)を指し、スペーサとスペーサとの間の平坦な部分を含まない。スペーサ41cは、図10で示した接着剤42の厚み(接着厚み)を均一にしたり、透明基板41aの厚みと接着厚みとの和を均一にするために、透明基板41aの上記対向する2面のうちの一方の面側に予め離散的に形成されている。スペーサ41cは、図11Bおよび図13のように、透明基板41a上に反射膜41bを介して形成されていてもよいし、図12のように、透明基板41a上に直接形成されていてもよい。
 スペーサ41cは、平面視でマトリクス状に配置されており、行方向の配列ピッチP1および列方向の配列ピッチP2は、例えば1mmに設定されている。また、全てのスペーサ41cについて、その高さTは、例えば20μm±1μmの範囲内に設定されている。このように、スペーサ41cは、透明基板41aに対して所定の位置に、予め決められた高さで形成されている。
 (複数のミラー素子の積層接着について)
 S11の積層接着工程では、例えば図11Aおよび図11Bで示したミラー素子41を複数用意し、図14に示すように、各透明基板41aの間にスペーサ41cが位置するように、複数のミラー素子41を積層して接着剤42で接着する。すなわち、積層接着工程は、複数のミラー素子41を予め用意する準備工程と、用意した複数のミラー素子41を積層して接着剤42で接着する接着工程とを含む。
 上記のように、透明基板41aと、反射膜41bと、スペーサ41cとが一体的に形成されたミラー素子41を予め複数用意し、各透明基板41aの間にスペーサ41cが位置するように、複数のミラー素子41を積層して接着剤42で接着することにより、積層方向に隣り合う一方のミラー素子41のスペーサ41cを、他方のミラー素子41(透明基板41aまたは反射膜41b)に当接させて、全面を均一に押しながら、各ミラー素子41を接着することができる。この場合、接着剤42の厚みは、スペーサ41cの高さで規定されることになり、接着剤42の厚みのばらつきが生じにくくなる。また、透明基板41aの厚みにばらつきがあっても、スペーサ41cの高さを調節することにより、透明基板41aの厚さとスペーサ41cの高さ(接着剤42の厚み)との和を、基板厚さに垂直な方向で一定にすることも可能となる(詳細については後述する)。これにより、各透明基板41aの反射面(反射膜41bが形成された面)の平行度を良好に確保することができる。例えば、各反射面の角度ズレを0.025度以下に抑えることができる。しかも、スペーサ41cを一体化したミラー素子41を複数用いてこれらを積層するという簡単な方法で、各反射面の平行度を確保できるという上記の効果が容易に得られる。その結果、光学パネル40の生産性を向上させることができる。つまり、本実施形態の製法によれば、各反射面の配置精度と生産性とを両立させることができる。
 また、空中映像表示デバイス1を大型化すべく、大型の光学パネル40を製造する場合でも、上記したスペーサ構造を採用することによって、透明基板41aおよび接着剤42の厚みのばらつきを低減して、各反射面の平行度を確保することができる。したがって、光学パネル40ひいては空中映像表示装置1の大型化が可能となる。しかも、各反射面の平行度の確保によって高精細な映像(歪みを低減した映像)を空中に表示することも可能となり、大型で高精細な映像を表示する空中映像表示デバイス1を実現することが可能となる。
 また、積層方向に隣り合う一方のミラー素子41のスペーサ41cは、他方のミラー素子41と当接しているため、接着剤42の厚みを、スペーサ41cによって一定に保つことができる。これにより、各透明基板41aの厚さが一定の場合には、各透明基板41aの反射面の平行度を確実に良好に確保することができる。
 (スペーサのマトリクス配置について)
 上述のように、スペーサ41cが平面視でマトリクス状に配置されていることにより、各透明基板41aの間に接着剤42を充填する際に、隣り合うスペーサ41c・41cの間を接着剤42が均一に広がる。また、隣り合うスペーサ41c・41cの間では、接着剤42が透明基板41aまたは反射膜41bと直接接触する。したがって、スペーサ41cのマトリクス配置は、接着剤42の流路と接着面積とを確保するのに適している。
 スペーサ41cのマトリクス配置において、積層方向に隣り合う一方のミラー素子41のスペーサ41cは、他方のミラー素子41のスペーサ41cに対して、積層方向と垂直な方向にずれて位置していることが望ましい。図15は、積層方向に並ぶ4つのミラー素子41の各スペーサ41cの配置位置を示したものである。ここで、積層方向の一方の側から1枚目(1層目)、2枚目(2層目)、3枚目(3層目)、4枚目(4層目)のミラー素子41の各スペーサ41cを、それぞれ、スペーサ41c1、41c2、41c3、41c4とする。スペーサ41c2は、スペーサ41c1に対して行方向に半ピッチ(例えば0.5mm)ずれて配置されており、スペーサ41c3は、スペーサ41c2に対して列方向に半ピッチ(例えば0.5mm)ずれて配置されており、スペーサ41c4は、スペーサ41c3に対して行方向に半ピッチ(例えば0.5mm)ずれ、かつ、スペーサ41c1に対して列方向に半ピッチ(例えば0.5mm)ずれて配置されている。
 スペーサ41c(41c1~41c4)が平面視で(積層方向から見て)同じ位置に配置されていると、スペーサ41cが存在しない位置、つまり、接着剤42が充填される位置も平面視で同じ位置となる。この場合、各透明基板41aにおいて、接着剤42の硬化収縮の影響を受ける領域が積層方向に揃うため、その影響によって各透明基板41aに凹凸が生じやすくなる。しかし、上記のように積層方向に隣り合う一方のミラー素子41のスペーサ41cを、他方のミラー素子41のスペーサ41cに対して、積層方向と垂直な方向(上記の行方向および列方向に対応)にずらして配置することにより、各透明基板41aにおいて、接着剤42の硬化収縮の影響を、積層方向と垂直な方向に分散させることができる。これにより、接着剤42の硬化収縮の影響によって各透明基板41aに凹凸が生じるのを低減することができ、各透明基板41aの反射面の平行度を確実に確保することが可能となる。
 (スペーサの他の配置例について)
 図16は、スペーサ41cの他の配置例を示している。スペーサ41cは、透明基板41aの一方の面側に千鳥状に配置されていてもよい。千鳥状の配置とは、隣接する行同士で、スペーサ41cが列方向に半ピッチずれて配置されたり、隣接する列同士で、スペーサ41cが行方向に半ピッチずれて配置される形態を指す。なお、スペーサ41cが千鳥状に配置される場合でも、ミラー素子41を平面視で45度回転させると、スペーサ41cはマトリックス状の配置になっていることがわかる。つまり、千鳥状の配置もマトリクス状の配置の一種である。この場合でも、接着剤42の流路と接着面積とを確保することができる。また、千鳥配置の場合でも、積層方向に隣り合う一方のミラー素子41のスペーサ41cを、他方のミラー素子41のスペーサ41cに対して、積層方向と垂直な方向にずらして配置して、接着剤42の硬化収縮に起因する各透明基板41aの凹凸を低減するようにしてもよい。その他、スペーサ41cの配置は、ランダムな配置であってもよい。
 (スペーサによる反射膜の保護について)
 図11Bおよび図13のように、スペーサ41cが反射膜41b上に形成されている場合、ミラー素子41の輸送時や積層作業時に、反射膜41bに他の部材が直接接触しにくくなる(他の部材が先にスペーサ41cに接触するため)。したがって、スペーサ41cが反射膜41b上に形成される構成は、スペーサ41cが透明基板41a上に直接形成される構成(図12参照)に比べて、反射膜41bが損傷しにくくなる点で有利である。
 (スペーサを構成する樹脂等について)
 スペーサ41cは、エネルギー硬化性樹脂、顔料系の樹脂(樹脂、顔料、溶剤を含むもの)、室温での化学反応によって硬化する樹脂(例えばエポキシ系樹脂)などで形成可能であるが、特にエネルギー硬化性樹脂で形成されていることが望ましい。エネルギー硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂など、外部から熱や光などのエネルギーを与えることによって硬化する樹脂である。エネルギー硬化性樹脂は、硬化時に体積変化がほとんどなく、化学的に安定しているため、所定の位置に所定の高さでスペーサ41cを効率よく形成することができ、スペーサ形成用の樹脂として好適である。
 スペーサ41cおよび接着剤42は、透明であり、かつ、透明基板41aと屈折率が略同じであることが望ましい。この場合、スペーサ41c、接着剤42、透明基板41aのいずれか2者の界面での光の散乱や迷光の反射を低減することができ、散乱光や迷光による空中映像の劣化を防止することができる。例えば、透明基板41aとして、屈折率1.52~1.53のガラスを用いる場合、スペーサ41cとして、屈折率1.53の透明な紫外線(UV)硬化性樹脂を用い、接着剤42として、屈折率1.528の透明なエポキシ系接着剤を用いることにより、上記の効果を得ることができる。なお、透明基板41a、スペーサ41c、接着剤42の間での屈折率差は、±0.01の範囲内であることが望ましい。
 また、スペーサ41cの素材(材質)は液体状であり、スペーサ41cの形状は、積層方向から見て円形であることが望ましい。つまり、スペーサ41cは、硬化前の状態で流動性を有する材料で構成されて、平面視で円形であることが望ましい。上記流動性を有する材料としては、上述したエネルギー硬化性樹脂や顔料系の樹脂のほか、後述するインクなどを用いることができる。スペーサが平面視で角のある形状であったり、線状のスペーサである場合、スペーサとなる液滴が基板に付着された後、硬化するまでの間に、表面張力等の影響で液滴の形状が変化する。このとき、スペーサに角があると、形状のばらつきが大きくなる。また、スペーサが線状であると、一平面内の液量や基板との接触面積が大きくなる分、形状誤差が増える。これに対して、スペーサ41cの形状が円形であると、高さおよび形状が揃ったスペーサが得られやすくなる。
 (インクジェット印刷について)
 上記したスペーサ41cは、インクジェット印刷によって形成されていることが望ましい。インクジェット印刷では、インク滴を所望の位置に精度よく着弾させることができ、また、同じ位置に着弾させるインク滴の数を制御することによって、着弾したインクの高さを調整することが容易である。このため、インクジェット印刷によってスペーサ41cを形成することにより、スペーサ41cを所定の位置に所定の高さで高精度に、かつ、効率よく形成することができる。
 なお、インクジェット印刷に用いるインクとしては、上述したスペーサ41cを形成する材料を含むインクを用いることができる。このうち、スペーサ41cを高く形成する場合は、揮発成分を含まないインク(例えばエネルギー硬化性樹脂からなるインク)が適しており、スペーサ41cを低く形成する場合は、揮発成分を含むインク(例えば顔料系インク)が適している。顔料系インクを用いた場合、インクを着弾後に乾燥させることにより、インクに含まれる溶剤が揮発する分、インクの高さが乾燥前に比べて低くなる。また、スペーサ(インク)の高さを揃えるためには、スペーサを形成したときに、隣り合うスペーサ同士をつなげたりせずに、各スペーサを独立したドットとして形成するのが望ましい。
 インクジェット印刷でスペーサ41cを形成する場合、スペーサ41cは、透明基板41aの表面の窪み量または透明基板41aの厚さに応じた高さで形成されていることが望ましい。なお、上記窪み量および上記厚さは、インクを吐出する直前の測定によって得られるものであってもよいし、予め取得された値(例えば透明基板41aの製造時に測定された値)であってもよい。
 上記のようにスペーサ41cを形成することにより、透明基板41aの表面の窪み量や厚さのばらつきを、スペーサ41cで補正することができる。具体的には、図17に示すように、1つの透明基板41aにおいて表面の窪み量(図中Cで示す量)や厚さ(図中Dで示す量)にばらつきがあっても、透明基板41aの厚さとスペーサ41cの高さとの和Wを、透明基板41aの厚み方向に垂直な方向に略一定にすることができる。また、複数の透明基板41a間で表面の窪み量や厚さがばらついている場合でも、透明基板41aの厚みとスペーサ41cの高さとの和を、複数のミラー素子41間で略一定にすることができる。なお、図17では、便宜的に、透明基板41aの表裏に形成された反射膜41bの図示を省略している。
 このように、透明基板41aの表面の窪み量や厚さのばらつきを、スペーサ41cで補正することができるので、各透明基板41aの反射面の平行度を確実に良好にすることができる。その結果、光学パネル40を用いて構成される空中映像表示デバイス1において、歪みの小さい高品質の映像を空中に表示させることができる。
 図18は、スペーサ41cをインクジェット印刷によって形成する一例を模式的に示している。まず、インクジェットヘッド51によるインクの吐出前に、透明基板41aの表面の窪み量を、変位計52を用いて測定する。変位計52は、例えば、透明基板41aの表面までの距離を測定する測距センサで構成される。測定開始位置(例えば基板端部)での変位計-透明基板間の距離を基準とし、この距離と、基板厚み方向に垂直な方向の各位置で測定した変位計-透明基板間の距離との差を求めることにより、各測定位置ごとに透明基板41aの表面の窪み量を求めることができる。なお、インク吐出前に透明基板41aの表面の窪み量が予めわかっている場合には、変位計52による測定は不要である(変位計52は設置されていなくてもよい)。また、上記窪み量を測定する代わりに、透明基板41aの各位置ごとに厚さを測定するようにしてもよい。
 次に、透明基板41aの表面の窪み量に応じた高さでスペーサ41cが形成されるように、インクジェットヘッド51からインク(例えばUV硬化性樹脂)を透明基板41a上の所定位置に吐出させる。なお、同一位置でのインク滴の吐出回数は、スペーサ41cが所望の高さで形成される回数であればよく、1回であってもよいし、複数回であってもよい。そして、インク吐出後は、UV光源53からのUV照射によってインクを硬化させる。これによって、スペーサ41cが所定の位置に所望の高さで形成される。
 インクジェット印刷において、スペーサ41cは、1滴のインクの吐出によって形成されていることが望ましい(同一位置での吐出回数は1回であることが望ましい)。これは、スペーサ41cを複数回のインク吐出によって形成すると、吐出ずれ(印刷位置ずれ)が生じたときに高さにばらつきが生じるおそれがあるためである。つまり、スペーサ41cが1滴のインクの吐出によって形成されることにより、高さ精度に優れたスペーサ41cを形成することができる。
 なお、インクジェットヘッド51では、例えば、圧電体(圧電薄膜でもよい)を挟む上部電極および下部電極に電位差(駆動信号)を与えて圧電体を伸縮させ、圧力室内のインクに圧力を付与することによってインク吐出を行う。この構成では、上記駆動信号の駆動波形(駆動電圧、電圧印加時間など)を調整することにより、1回のインク吐出量を変えることができる。したがって、上記駆動波形を調整することにより、1滴のインク吐出によって形成されるスペーサ41cの高さを調整することができる。
 (スペーサの他の形成方法等について)
 スペーサ41cは、スクリーン印刷によって形成されていてもよい。スクリーン印刷を用いる場合でも、スペーサ41cを所定の位置に所定の高さで高精度に、かつ、効率よく形成することができる。
 また、スペーサ41cは、黒色であってもよい。例えばスペーサ41cを構成する樹脂に、黒色顔料やカーボンブラックを含有させることにより、黒色のスペーサ41cを実現することができる。スペーサ41cが黒色であると、スペーサ41cに入射する光がそこで吸収されるため、スペーサ41cの表面での光の散乱や迷光の反射が生じない。したがって、散乱光や迷光に起因する空中映像の劣化を低減することができる。
 また、スペーサ41cは、透明基板41aと同一材料で形成されていてもよい。例えば、スペーサ41cおよび透明基板41aは、両方ともガラスで形成されていてもよく、樹脂で形成されていてもよい。この場合、透明基板41aに対して型を押し当ててスペーサ41cを形成したり、射出成形によってスペーサ41cと透明基板41aとを一体的に形成したり、透明基板41aの表面をエッチングしてスペーサ41cを形成するなど、種々の方法でスペーサ41cを形成することが可能となる。
 図19は、ミラー素子41の製造工程の一例を示す断面図である。スペーサ41cおよび透明基板41aが両方ともガラスで形成されたり、両方とも樹脂で形成される場合、スペーサ41cは、スペーサ41cの形状を反転したネガ型54を、(硬化前の)透明基板41aに押し当て、上記形状を透明基板41aに転写することによって透明基板41aと一体的に形成されてもよい。この場合、透明基板41aの所定位置に、高さ精度に優れたスペーサ41cを形成することができる。また、スペーサ41cおよび透明基板41aが両方とも樹脂で形成される場合は、これらを射出成形によって一体的に形成してもよく、この場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。スペーサ41cの形成後は、例えば透明基板41aの裏面(スペーサ41cの形成側とは反対側の面)に反射膜41bを形成することで、ミラー素子41が完成する。
 図20は、ミラー素子41の製造工程の他の例を示す断面図である。透明基板41aは、ガラスからなり、スペーサ41cは、透明基板41aをエッチングすることによって形成されていてもよい。例えば、透明基板41a上に、レジストやフィルムからなるマスク55を形成し、透明基板41aにおいてマスクされていない部分をエッチングで掘り下げることにより、エッチングされていない部分がスペーサ41cとして残る。したがって、この場合でも、透明基板41aの所定位置にスペーサ41cを形成できるとともに、エッチング量を管理することによって、高さ精度に優れたスペーサ41cを形成することができる。また、この方法では、反射面の平行度が、元の透明基板41aの厚さ精度のみで決まるため、透明基板41aの厚さを精度よく管理することで、反射面の平行度を確保することができる。
 図21は、ミラー素子41の製造工程のさらに他の例を示す断面図である。スペーサ41cは、例えばガラスからなる透明基板41a上にエネルギー硬化性樹脂56aを塗布し、スペーサ41cの形状を反転したネガ型57を押し当てた状態でエネルギー硬化性樹脂56aを硬化させて硬化膜56を形成し、離型することによって形成されていてもよい。この場合、硬化膜56において突出高さを有する部分がスペーサ41cとなる。このように、透明基板41aとスペーサ41cとで材質が異なる場合でも、その透明基板41a上の所定位置に、スペーサ41cを高さ精度よく形成することができる。
 スペーサ41cの高さは、1μm~100μmであることが望ましい。スペーサ41cの高さが1μm以上であることにより、接着剤42の厚さを1μm以上確保することができる。これにより、積層方向に並ぶ透明基板41a・41a間で接着剤42を十分に行き渡らせることができ、接着強度を十分に確保することができる。また、複数のミラー素子41cの積層時に、スペーサ41cを透明基板41aに確実に当接させて、各反射面の平行度を確実に確保することができる。一方、スペーサ41cの高さが100μm以下であることにより、接着剤42の充填時に泡を巻き込みにくくなり、接着剤42における光の散乱も生じにくくなる。また、接着剤42の硬化収縮による透明基板41aの歪みや反りも生じにくくなり、各反射面の平行度の確保に寄与できる。
 なお、図11Aおよび図11Bにおいて、スペーサ41cの直径をL(μm)、高さをT(μm)としたとき、直径Lは1~1000μmであることが望ましく、アスペクト比(T/L)は、1~1/300であることが望ましい。また、スペーサ41cの総面積は、透明基板41aにおける反射面(反射膜41bが形成される面)の面積の10%以下であることが望ましい。なお、スペーサ41cの総面積は、π(L/2)2×(1個のミラー素子に含まれるスペーサ数)で表される。
 (積層接着の手法について)
 図22は、複数のミラー素子41を積層して接着する手法の一例を示している。この工程では、(1)ミラー素子41上に接着剤42を塗布する工程と、(2)上記のミラー素子41上に他のミラー素子41を、上記の接着剤42を介して積層する工程と、を繰り返してもよい。つまり、ミラー素子41上に接着剤42を供給し、ミラー素子41(透明基板41a)を順次積層して接着してもよい。
 このようにすることで、積層方向に隣り合う一方のミラー素子41のスペーサ41cを他方のミラー素子41に当接させて、各ミラー素子41を積層し、接着することができる。この場合、接着剤42の厚みを、スペーサ41cの高さによって規定することができ、接着剤42の厚みのばらつきの少ない積層構造体40aを得ることができる。
 また、図23は、積層接着の手法の他の例を示しており、図24のB-B’線矢視断面図に相当している。複数のミラー素子41を積層して接着する工程では、複数のミラー素子41を積層配置し、積層方向に隣り合う透明基板41aの全ての隙間に接着剤42を同時に注入して接着してもよい。
 例えば、複数のミラー素子41の積層方向をz方向とし、z方向に垂直な面内で互いに垂直な2方向をx方向およびy方向とする。なお、xyzの各方向は、図2等で示したXYZの各方向とは異なるものとする。図24および図25に示すように、各透明基板41aの間にスペーサ41cが位置するように複数のミラー素子41を積層配置した積層体40bにおいて、x方向において対向する2面に、各面を覆うように粘着性フィルム40cを貼り付ける。これにより、積層体40bの各透明基板41a・41a間の隙間は、y方向以外において封止されることになる。そして、図23に示すように、この積層体40bのy方向の一端側を、パッキン61を介して吸込ノズル62に固定し、他端側が、容器63に入れた接着剤42につかるように、積層体40bを配置する。
 この状態で、吸込ノズル62と接続された真空ポンプ(図示せず)により、吸引(排気)を開始すると、各透明基板41a・41a間において、y方向に圧力差が生じ、容器63内の接着剤42が吸込ノズル62側に移動し(吸い上げられ)、隣り合う透明基板41aの全ての隙間に接着剤42が同時に注入される。注入後に(例えば加熱によって)接着剤42を硬化させることにより、積層構造体40aが得られる。
 なお、接着剤42の粘度は、1000mPa・s以下であることが好ましく、200mPa・s以下であることがより好ましい。これにより、積層体40bの各透明基板41a・41a間の隙間に円滑に接着剤42を充填することができる。
 また、真空ポンプによる吸引時に、隙間内の真空度が0.05MPa以下であることが好ましく、0.01MPaであることがより好ましい。これにより、各透明基板41a・41a間の隙間に接着剤42を一層円滑に充填することができる。
 このように、差圧によって接着剤42を注入し、複数のミラー素子41を接着することによっても、積層方向に隣り合う一方のミラー素子41のスペーサ41cを他方のミラー素子41に当接させた状態で、各ミラー素子41を接着することができる。したがって、接着剤42の厚みを、スペーサ41cの高さによって規定することができ、接着剤42の厚みのばらつきの少ない積層構造体40aを得ることができる。
 (接着剤について)
 上述した各ミラー素子41の接着に用いる接着剤42は、エポキシ系の接着剤であってもよい。例えばエポキシ系樹脂からなる主剤と、硬化剤とを混ぜて使用する2液混合型のエポキシ系の接着剤は、硬化収縮が小さいため、透明基板41aの歪みが小さく、反射面の平行度を確保しやすい点で有利である。また、上記接着剤の硬化後の硬度が高いため(硬いため)、その後の基板や構造体の切断等の加工がしやすいといった利点もある。
 接着剤42は、熱硬化性の接着剤であってもよい。熱硬化性の接着剤は、反射膜41bを備えた透明基板41aを、1~100μmの接着厚で精度よく積層接着するために好適である。
 また、接着剤42は、嫌気性の接着剤であってもよい。嫌気性の接着剤とは、空気(酸素)の遮断によってはじめて硬化する接着剤のことである。このように、接着剤42として、嫌気性の接着剤を用いても、反射膜41bを備えた透明基板41aを、1~100μmの接着厚で精度よく積層接着することができる。
 嫌気性の接着剤42を用いる場合、反射膜41bの最表層は、金属であることが望ましい。例えば、反射膜41bは、単層膜の場合はアルミニウムなどの金属であればよく、多層膜の場合は、その最表層がアルミニウムなどの金属であればよい。嫌気性の接着剤42は、空気を遮断するとともに金属と反応して硬化するため、反射膜41bの最表層が金属であれば、嫌気性の接着剤42を使用して、反射膜41b付きの透明基板41aを積層接着することができる。
 接着剤の硬化時間は24時間以上であることが好ましい。硬化時間の長い接着剤を用いることで、硬化収縮による歪みが小さくなり、精度の高い接着ができる。なお、ここでの接着剤の硬化時間は、23℃においてシングルオーバーラップの引張せん断接着強度(接着面:12.5mm×25mm)が10N/mm2以上に達する時間である。
 なお、基材の両面に粘着層を有する粘着(接着)テープを用い、上記粘着層を接着剤42として活用してもよい。また、接着剤42として、光硬化性の接着剤(例えばUV接着剤)を用いてもよい。
 (切断工程、研磨工程について)
 積層構造体40aが、平板状の透明基板41aを有するミラー素子41を積層して接着されたものである場合、本実施形態の光学パネル40の製造方法は、切断工程を有してもよい。切断工程では、積層構造体40aを、反射膜41bが形成された面に垂直に切断する(図30参照)。このような切断工程により、1つの積層構造体40aから、複数の光学パネル40が得られるため、光学パネル40の生産性を確実に向上させることができる。切断後は、切断面が粗れているため、研磨しておくことが望ましい(研磨工程)。
 〔製造方法の具体例について〕
 次に、本実施形態の光学パネル40の製造方法の具体例について説明する。
 (具体例1)
 まず、ミラー素子41を作製する。すなわち、図26に示すように、溶融させた材料を基板に成形し、切断して、透明基板41aを得る。ガラス材料の場合は、フュージョン法を用いることにより、また、樹脂材料の場合は、押出し成形により、透明基板41aを作製できる。続いて、透明基板41aの両面に金属材料(例えばアルミニウム)をスパッタ成膜し、反射膜41bを形成する。その後、インクジェットヘッド51により、UVインクを反射膜41b上に吐出し、UV光源53により、UV光を照射して硬化させ、スペーサ41cを形成する。このとき、スペーサ41cは、透明基板41aの厚さばらつきを補正できる高さで形成される。これにより、透明基板41a、反射膜41b、スペーサ41cを一体化したミラー素子41が得られる。この工程を繰り返すことにより、複数のミラー素子41を作製する。
 次に、図22で示したように、ミラー素子41に接着剤42を塗布して他のミラー素子41を積層接着し、この工程を繰り返して積層構造体40aを得る。これにより、各ミラー素子41cの反射膜41bは、積層方向において周期的に現れる(積層方向に所定間隔で並列に並ぶ)。その後、積層構造体40aを反射面(反射膜41b)に垂直な面で等間隔に切断する。切断後は、切断面を研磨して光学パネル40(図10参照)を得る。
 最後に、2枚の光学パネル40を貼り合わせて、空中映像表示デバイスを得る。このとき、一方の光学パネル40の透明基板41aにおける反射膜41bが形成された面と、他方の光学パネル40の透明基板41aにおける反射膜41bが形成された面とが平面視で直交するように、2枚の光学パネル40を貼り合わせる。一方の光学パネル40は、図2の光学パネル20に対応し、その光学パネル40の反射膜41bは、図3の反射膜21bに対応する。また、他方の光学パネル40は、図2の光学パネル30に対応し、その光学パネル40の反射膜41bは、図4の反射膜31bに対応する。このため、上記のようにして2枚の光学パネル40を貼り合わせることにより、図1および図2で示した空中映像表示デバイス1を得ることができる。
 具体例1に沿って、実際に、以下のようにして空中映像表示デバイスを作製した。すなわち、透明基板41aとして、縦250mm、横400mm、厚さ0.5mmのガラス基板を用い、その両面にアルミコート(厚さ100nm)によって反射膜41bを形成し、上記透明基板41aの一方の面側に、UVインクを用いて直径0.1mm、高さ20μm±1μmのドット(スペーサ41c)を縦横1mmピッチで印刷し、ミラー素子41を作製した。このとき、ドットの位置を基板面内で縦方向および横方向に0.5mmずつずらしたもの4種類を準備した。つまり、ドットの縦方向のずらし量をM(mm)とし、横方向のずらし量をN(mm)としたとき、ドットのずらし量(M,N)は、(0,0)、(0.5,0)、(0.5,0.5)、(0,0.5)の4通りである。このような4通りのずらし量でドットを形成したミラー素子41を、合計500枚準備した。
 次に、2液混合型のエポキシ系の接着剤42を用い、各ミラー素子41を、ずらし量(M,N)が、(0,0)、(0.5,0)、(0.5,0.5)、(0,0.5)の順番となるように、接着剤42を介して積層し、接着剤42を硬化させた。これにより、接着厚みが20μm±1μmに均一にそろった積層構造体40aを得ることができた。
 その後、得られた積層構造体40aをワイヤスライサーで幅2mmに切断した後、幅1.5mmまで研磨加工を行った。これにより、接着厚みが20μm±1μmに均一にそろった光学パネル40を得ることができた。
 そして、得られた光学パネル40を2枚用い、各光学パネル40の反射面が互いに直交するように2枚の光学パネル40を貼り合わせた。その結果、結像品質に優れた空中映像表示デバイス1を得ることができた。
 (具体例2)
 まず、複数のミラー素子41を以下のようにして作製する。図27に示すように、ロール状に巻かれた透明なPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを用意し、これを透明基板41aとして用いる。そして、ロールから繰り出されたPETフィルムの一方の面側に、アルミニウムをスパッタ成膜し、透明基板41a上に反射膜41bを成膜する。反射膜41bが成膜されたPETフィルムは、ロール状に巻き取ってもよいし、巻き取らずにそのまま次工程に導入してもよい。
 次に、図28に示すように、透明基板41aの反射膜41b上に、インクジェットヘッド51を用いたインクジェット印刷によってスペーサ41cを形成する。一方、透明基板41aの裏面、つまり、反射膜41bの形成側とは反対側の面に、コーター59aにより、嫌気性の接着剤42を塗布し、その後、所定の長さごとに透明基板41aを切断する。これにより、接着剤42付きのミラー素子41が複数得られる。
 続いて、図29に示すように、複数のミラー素子41を、各透明基板41aの間にスペーサ41cが位置するように接着剤42を介して積層する。嫌気性の接着剤42が、金属からなる反射膜41bと接触することにより、積層と同時に接着剤42の硬化が始まり、強固な接着が行える。なお、接着剤42の周囲の空間を減圧するようにしてもよい。このような減圧により、接着剤42が硬化しにくい場合でも、接着剤全体を均一に硬化させることができる。このようにして、積層構造体40aが得られる。
 その後、図30に示すように、積層構造体40aを、反射膜41bが形成された面に垂直に(図中の破線に沿って)切断する。これにより、複数の光学パネル40が得られる。最後に、具体例1と同様にして、2枚の光学パネル40を貼り合わせることにより、空中映像表示デバイス1が得られる。
 具体例2に沿って、実際に、以下のようにして空中映像表示デバイスを作製した。すなわち、透明基板41aとして、厚さ0.2mm、幅250mmの透明PETフィルムを準備し、ロールから順次フィルムを送り出して、その片面にアルミニウムをスパッタし、厚さ100nmの反射膜41bを成膜した。そして、反射膜41b上に、インクジェット印刷によって高さ10μmのスペーサ41cを形成した。続いて、透明基材41aの反射膜41bを形成した面とは反対側に、嫌気性接着剤(東亞合成株式会社製 アロンタイトUL)を10μmの厚さで塗布し、長さ400mmごとに切断した。これにより、縦250mm、横400mm、厚さ0.2mmの透明基板41aの片面に、反射膜41bとスペーサ41cとを形成し、もう片面に接着剤42を塗布した、接着剤付きのミラー素子41を得ることができた。
 そして、得られたミラー素子41を順次積層した。この積層により、接着剤42が反射膜41bとの接触によって硬化し、積層構造体40aが得られた。その後、得られた積層構造体40aを、具体例1と同様にして切断し、研磨することにより、光学パネル40を得ることができた。
 得られた光学パネル40を2枚用い、各光学パネル40の反射面が互いに直交するように2枚の光学パネル40を貼り合わせることにより、結像品質に優れた空中映像表示デバイス1を得ることができた。
 〔光学パネルおよび空中映像表示装置〕
 以上で説明した製造方法によって製造される光学パネル40(図30等参照)は、以下のように表現することができる。すなわち、本実施形態の光学パネル40は、空中映像を表示する空中映像表示デバイス1に用いられる光学パネル40であって、ミラー素子41を複数備えている。ミラー素子41は、透明基板41aの対向する2面のうちの少なくとも一方の面に反射膜41bが形成され、上記2面のうちの一方の面側にスペーサ41cが予め離散的に形成されたものである。そして、複数のミラー素子41は、各透明基板41aの間にスペーサ41cが位置するように積層されて、接着剤42で接着されている。
 上記構成の光学パネル40においては、各透明基板41a・41a間の接着剤42の厚みは、スペーサ41cの高さで規定されることになり、接着剤42の厚みのばらつきが生じにくくなる。これにより、各透明基板41aの反射面の平行度を良好に確保することができる。しかも、スペーサ41cを一体化したミラー素子41を複数積層した構成とすることで、各反射面の平行度を容易に確保することができる。その結果、光学パネル40の生産性を向上させることができる。また、スペーサ構造を採用することにより、上述のように各反射面の平行度を確保できるため、光学パネル40ひいては空中映像表示装置1の大型化が可能となり、大型で高精細な映像を表示する空中映像表示デバイス1(図1、図2参照)を実現することが可能となる。
 このとき、積層方向に隣り合う一方のミラー素子41のスペーサ41cは、他方のミラー素子41と当接していることが望ましい。この場合、接着剤42の厚みを、スペーサ41cによって一定に保つことができるため、各透明基板41aの反射面の平行度を確実に確保することができる。
 本実施形態の空中映像表示デバイス1は、上記の光学パネル40を2枚備えている。そして、一方の光学パネル40の透明基板41aの反射面(反射膜41bが形成された面)と、他方の光学パネル40の透明基板41aの反射面(反射膜41bが形成された面)とが平面視で直交するように、2枚の光学パネル40・40が貼り合わされている。各光学パネル40において、積層方向に並ぶ各反射面の平行度を良好に確保することができるため、これらの光学パネル40・40を貼り合わせて構成される空中映像表示デバイス1において、高精細な映像(歪みを低減した映像)を表示することができる。
 〔その他〕
 本実施形態の光学パネル40は、以下のようにして製造することもできる。図31に示すように、ロール状に巻かれた透明なPETフィルムを用意し、これを透明基板41aとして用いる。そして、ロールから繰り出されたPETフィルムの一方の面(裏面)側に、アルミニウムをスパッタ成膜し、透明基板41aの裏面に反射膜41bを成膜する。反射膜41bが成膜されたPETフィルムは、ロール状に巻き取ってもよいし、巻き取らずにそのまま次工程に導入してもよい。
 次に、図32に示すように、透明基板41aの表面(反射膜41bの形成側とは反対側の面)に、コーター59bにより、エネルギー硬化性樹脂56aとしてのUV硬化性樹脂をコーティングする。その後、スペーサ41cの形状を反転したネガ型57(ここではネガ形状を有するローラ)で押し当てながら、UV光源53からUV光を照射し、エネルギー硬化性樹脂56aを硬化させた後、離型する。これにより、表面から突出したスペーサ41cを持つ硬化膜56(コート層)が得られる。
 なお、上記のネガ型57としては、石英等の透明なモールドを用いることが望ましい。この場合、ネガ型57を介して、エネルギー硬化性樹脂56aにUV光を照射して硬化させることができる。なお、硬化膜56(スペーサ41c)を形成する材料は特に限定されず、熱硬化性樹脂を用いてもよい。また、硬化膜56の成形方法も上記の方法に限定されるわけではない。
 続いて、透明基板41aの反射膜41b上に、基材の両面に接着剤が付いた接着テープ60を貼り付け、所定の長さごとに透明基板41aを切断する。これにより、透明基板41aの一方の面に、スペーサ41cを有する硬化膜56が形成され、他方の面に接着剤42(接着テープ60の接着剤)が設けられた、接着剤付きのミラー素子41cが得られる。
 そして、図33に示すように、複数のミラー素子41を、各透明基板41aの間にスペーサ41cが位置するように接着テープ60を介して積層する。これにより、複数のミラー素子41を積層接着した積層構造体40aが得られる。このとき、スペーサ41cは、接着テープ60の表面の接着剤に入り込み、接着テープ60の基材に当接する。その後は、上述した具体例2と同様にして、積層構造体40aを、反射膜41bが形成された面に垂直に切断することで、複数の光学パネル40が得られる。そして、2枚の光学パネル40を貼り合わせることにより、空中映像表示デバイス1が得られる。
 (その他)
 以上で説明した本実施形態の光学パネル、光学パネルの製造方法、空中映像表示デバイスおよび空中映像表示デバイスの製造方法は、以下のように表現されてもよい。
 本実施形態の光学パネルの製造方法は、透明基板の対向する2面のうちの少なくとも一方の面に反射膜が形成され、前記対向する2面のうちの一方の面側にスペーサが予めマトリクス状に離散的に形成されたミラー素子を複数用い、各透明基板の間に前記スペーサが位置するように、前記複数のミラー素子を積層して接着剤で接着する工程を有している。
 上記の製造方法において、積層方向に隣り合う一方のミラー素子のスペーサは、他方のミラー素子と当接していることが望ましい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、前記反射膜上に形成されていてもよい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、エネルギー硬化性樹脂で形成されていてもよい。
 上記の製造方法において、積層方向に隣り合う一方のミラー素子のスペーサは、他方のミラー素子のスペーサに対して、前記積層方向と垂直な方向にずれて位置していることが望ましい。
 前記スペーサの素材は液体状であり、前記スペーサの形状は、積層方向から見て円形であることが望ましい。
 上記の製造方法において、前記スペーサおよび前記接着剤は、透明であり、かつ、前記透明基板と屈折率が略同じであってもよい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、インクジェット印刷によって形成されていることが望ましい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、前記透明基板の表面の窪み量または前記透明基板の厚さに応じた高さで形成されていてもよい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、前記透明基板の厚みと前記スペーサの高さとの和が、前記透明基板の厚み方向に垂直な方向において略一定となるように形成されていることが望ましい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、1滴のインクの吐出によって形成されていることが望ましい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、スクリーン印刷によって形成されていてもよい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、黒色であってもよい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、前記透明基板と同一材料で形成されていてもよい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、該スペーサの形状を反転したネガ型を前記透明基板に押し当て、前記形状を前記透明基板に転写することによって形成されていてもよい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、前記透明基板とともに樹脂からなり、射出成形によって形成されていてもよい。
 上記の製造方法において、前記透明基板は、ガラスからなり、前記スペーサは、前記透明基板をエッチングすることによって形成されていてもよい。
 上記の製造方法において、前記スペーサは、前記透明基板上に前記エネルギー硬化性樹脂を塗布し、前記スペーサの形状を反転したネガ型を押し当てた状態で前記エネルギー硬化性樹脂を硬化させ、離型することによって形成されていてもよい。
 上記の製造方法において、前記スペーサの高さは、1μm~100μmであることが望ましい。
 上記の製造方法において、前記複数のミラー素子を積層して接着する工程では、前記ミラー素子上に前記接着剤を塗布する工程と、前記ミラー素子上に他のミラー素子を、前記接着剤を介して積層する工程とを繰り返してもよい。
 上記の製造方法において、前記複数のミラー素子を積層して接着する工程では、前記複数のミラー素子を積層配置し、積層方向に隣り合う透明基板の全ての隙間に前記接着剤を同時に注入して接着してもよい。
 上記の製造方法において、前記接着剤は、エポキシ系の接着剤であってもよい。
 上記の製造方法において、前記接着剤は、熱硬化性の接着剤であってもよい。
 上記の製造方法において、前記接着剤は、嫌気性の接着剤であってもよい。
 上記の製造方法において、前記反射膜の最表層は、金属であることが望ましい。
 上記の製造方法は、前記複数のミラー素子を積層して接着剤で接着した積層構造体を、前記反射膜が形成された面に垂直に切断する工程をさらに有していてもよい。
 本実施形態の空中映像表示デバイスの製造方法は、上述した光学パネルの製造方法を含む、空中映像表示デバイスの製造方法であって、前記光学パネルの製造方法によって作製された2枚の光学パネルのうち、一方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面と、他方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面とが平面視で直交するように、前記2枚の光学パネルを貼り合わせる工程を有している。
 本実施形態の光学パネルは、空中映像を表示する空中映像表示デバイスに用いられる光学パネルであって、透明基板の対向する2面のうちの少なくとも一方の面に反射膜が形成され、前記対向する2面のうちの一方の面側にスペーサが予めマトリクス状に離散的に形成されたミラー素子を複数備え、前記複数のミラー素子は、各透明基板の間に前記スペーサが位置するように積層されて、接着剤で接着されている。
 上記光学パネルにおいて、積層方向に隣り合う一方のミラー素子のスペーサは、他方のミラー素子と当接していることが望ましい。
 本実施形態の空中映像表示デバイスは、上述した光学パネルを2枚備え、一方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面と、他方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面とが平面視で直交するように、前記2枚の光学パネルが貼り合わされている。
 本発明の光学パネルの製造方法は、例えば空中映像表示デバイスを構成する光学パネルの製造に利用可能である。
   1   空中映像表示デバイス
  20   光学パネル
  30   光学パネル
  40   光学パネル
  40a  積層構造体
  41   ミラー素子
  41a  透明基板
  41b  反射膜
  41c  スペーサ
  42   接着剤
  54   ネガ型
  57   ネガ型

Claims (30)

  1.  透明基板の対向する2面のうちの少なくとも一方の面に反射膜が形成され、前記対向する2面のうちの一方の面側にスペーサが予めマトリクス状に離散的に形成されたミラー素子を複数用い、各透明基板の間に前記スペーサが位置するように、前記複数のミラー素子を積層して接着剤で接着する工程を有している、光学パネルの製造方法。
  2.  積層方向に隣り合う一方のミラー素子のスペーサは、他方のミラー素子と当接している、請求項1に記載の光学パネルの製造方法。
  3.  前記スペーサは、前記反射膜上に形成されている、請求項1または2に記載の光学パネルの製造方法。
  4.  前記スペーサは、エネルギー硬化性樹脂で形成されている、請求項1から3のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  5.  積層方向に隣り合う一方のミラー素子のスペーサは、他方のミラー素子のスペーサに対して、前記積層方向と垂直な方向にずれて位置している、請求項1から4のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  6.  前記スペーサの素材は液体状であり、前記スペーサの形状は、積層方向から見て円形である、請求項1から5のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  7.  前記スペーサおよび前記接着剤は、透明であり、かつ、前記透明基板と屈折率が略同じである、請求項1から6のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  8.  前記スペーサは、インクジェット印刷によって形成されている、請求項1から7のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  9.  前記スペーサは、前記透明基板の表面の窪み量または前記透明基板の厚さに応じた高さで形成されている、請求項8に記載の光学パネルの製造方法。
  10.  前記スペーサは、前記透明基板の厚みと前記スペーサの高さとの和が、前記透明基板の厚み方向に垂直な方向において略一定となるように形成されている、請求項8または9に記載の光学パネルの製造方法。
  11.  前記スペーサは、1滴のインクの吐出によって形成されている、請求項8から10のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  12.  前記スペーサは、スクリーン印刷によって形成されている、請求項1から7のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  13.  前記スペーサは、黒色である、請求項1から6のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  14.  前記スペーサは、前記透明基板と同一材料で形成されている、請求項1または2に記載の光学パネルの製造方法。
  15.  前記スペーサは、該スペーサの形状を反転したネガ型を前記透明基板に押し当て、前記形状を前記透明基板に転写することによって形成されている、請求項14に記載の光学パネルの製造方法。
  16.  前記スペーサは、前記透明基板とともに樹脂からなり、射出成形によって形成されている、請求項14に記載の光学パネルの製造方法。
  17.  前記透明基板は、ガラスからなり、
     前記スペーサは、前記透明基板をエッチングすることによって形成されている、請求項14に記載の光学パネルの製造方法。
  18.  前記スペーサは、前記透明基板上に前記エネルギー硬化性樹脂を塗布し、前記スペーサの形状を反転したネガ型を押し当てた状態で前記エネルギー硬化性樹脂を硬化させ、離型することによって形成されている、請求項4に記載の光学パネルの製造方法。
  19.  前記スペーサの高さは、1μm~100μmである、請求項1から18のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  20.  前記複数のミラー素子を積層して接着する工程では、
     前記ミラー素子上に前記接着剤を塗布する工程と、
     前記ミラー素子上に他のミラー素子を、前記接着剤を介して積層する工程とを繰り返す、請求項1から19のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  21.  前記複数のミラー素子を積層して接着する工程では、
     前記複数のミラー素子を積層配置し、積層方向に隣り合う透明基板の全ての隙間に前記接着剤を同時に注入して接着する、請求項1から19のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  22.  前記接着剤は、エポキシ系の接着剤である、請求項1から21のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  23.  前記接着剤は、熱硬化性の接着剤である、請求項1から21のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  24.  前記接着剤は、嫌気性の接着剤である、請求項1から21のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  25.  前記反射膜の最表層は、金属である、請求項24に記載の光学パネルの製造方法。
  26.  前記複数のミラー素子を積層して接着剤で接着した積層構造体を、前記反射膜が形成された面に垂直に切断する工程をさらに有している、請求項1から25のいずれかに記載の光学パネルの製造方法。
  27.  請求項1から26のいずれかに記載の光学パネルの製造方法を含む、空中映像表示デバイスの製造方法であって、
     前記光学パネルの製造方法によって作製された2枚の光学パネルのうち、一方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面と、他方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面とが平面視で直交するように、前記2枚の光学パネルを貼り合わせる工程を有している、空中映像表示デバイスの製造方法。
  28.  空中映像を表示する空中映像表示デバイスに用いられる光学パネルであって、
     透明基板の対向する2面のうちの少なくとも一方の面に反射膜が形成され、前記対向する2面のうちの一方の面側にスペーサが予めマトリクス状に離散的に形成されたミラー素子を複数備え、
     前記複数のミラー素子は、各透明基板の間に前記スペーサが位置するように積層されて、接着剤で接着されている、光学パネル。
  29.  積層方向に隣り合う一方のミラー素子のスペーサは、他方のミラー素子と当接している、請求項28に記載の光学パネル。
  30.  請求項28または29に記載の光学パネルを2枚備え、
     一方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面と、他方の光学パネルの透明基板における反射膜が形成された面とが平面視で直交するように、前記2枚の光学パネルが貼り合わされている、空中映像表示デバイス。
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