WO2020090257A1

WO2020090257A1 - 表示装置

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Publication number: WO2020090257A1
Application number: PCT/JP2019/036280
Authority: WO
Inventors: 篠原　正幸; 智和北村
Original assignee: オムロン株式会社
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2020-05-07
Also published as: CN112805502B; JP7024686B2; US20210404626A1; CN112805502A; DE112019004403T5; JP2020072029A

Abstract

導光板は、光源からの光を導いて空間に画像を結像させる導光板であって、光導入部と、発光部と、を備える。光導入部は、光源からの光が入射する。発光部は、光導入部から入射した光源からの光を出射する湾曲した出射面を含み、光導入部に屈曲して接続される。

Description

表示装置

　本発明は、導光板、及び表示装置に関する。

　従来、導光板から光を出射させて空間に画像を結像する表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。導光板は、複数の導光部を含み、複数の導光部を介して光源からの光を出射面から出射させ、各導光部に対応する空中の定点で収束させる。これにより、複数の定点で収束した光の集まりによって、空間上に画像が結像される。

特開号公報２０１６－１１４９２９

　上記のような導光板では、光源から導光板への入射角が浅い場合、画像の結像位置がずれてしまい、画像の結像が困難になり、画像がぼやけやすくなる。

　本発明の目的は、画像がぼやけにくい導光板を提供することにある。

　一態様に係る導光板は、光源からの光を導いて空間に画像を結像させる導光板であって、光導入部と、発光部と、を備える。光導入部は、光源からの光が入射する。発光部は、光導入部から入射した光源からの光を出射する湾曲した出射面を含み、光導入部に屈曲して接続される。

　本態様に係る導光板では、湾曲した出射面が光導入部に屈曲して接続されているので、平坦な導光板を用いた場合に比べて、光導入部から発光部への入射角が９０度に近づく。これにより、導光板の設計がし易くなるので、画像が結像されやすくなり、その結果、画像がぼやけにくくなる。また、発光部が光導入部に屈曲して接続されているので、導光板にデッドスペースが生じることを抑えることもできる。

　光導入部は、発光部と一体的に形成されてもよい。この場合は、部品点数を削減することができるとともに、光導入部を発光部に接続する必要がないので、製造工程を簡略化できる。

　光導入部は、発光部と別体に形成されてもよい。この場合は、発光部及び光導入部の形状が単純化されるので、導光板の製造が容易になる。

　発光部と光導入部は、Ｌ字状に接続されてもよい。この場合は、導光板の設計がし易い。

　発光部は、端面に形成され光導入部から入射した光源からの光を外部に放出可能な放出部を含んでもよい。この場合は、発光部の周囲の光量を増加させることができる。

　導光板は、発光部の出射特性を評価するためのテストパターン部をさらに備えてもよい。テストパターン部は、発光部の出射面の一部に設けられてもよい。この場合は、導光板の出射特性の評価を容易に実施することができる。

　一態様に係る表示装置は、光源と、上記の導光板と、を備える。この場合は、表示装置において、上述した効果と同様の効果を得ることができる。

　本発明によれば、画像がぼやけにくい導光板を提供することができる。

表示装置の斜視図である。表示装置の断面図である。車両を上面から見た模式図である。導光板を車両の上面から見た図である。プリズム斜視図である。プリズムを出射面側から見た図である。プリズムの他の形状の一例を示した図である。導光板に対する光導入部の傾斜角度を説明するための図である。導光板に対する光導入部の傾斜角度を説明するための図である。光導入部に入射した光の進行方向を模式的に示した図である。導光板と光導入部を別体に構成した図である。導光板と光導入部の接続部分の変形例を模式的に示した断面図である。導光板と光導入部の接続部分の変形例を模式的に示した断面図である。テストパターン部の一例を示した図である。導光板の放出部の断面図である。

　以下、図面を参照して実施形態に係る表示装置１０について説明する。図１は、表示装置１０の斜視図である。図２は、表示装置１０の断面図である。表示装置１０は、例えば、図３に示すように、車両Ｃの後部左右にそれぞれ配置されるテールランプに用いられる。

　表示装置１０は、図１及び図２に示すように、少なくとも１以上の光源１と、導光板２と、を備えている。

　光源１は、導光板２に光を入射する。本実施形態では、３つの光源が互いに間隔を隔てて導光板２に隣接して配置されている。光源１は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。ただし、光源１は、ＬＥＤに限らず、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）、或いはＬＤ（Laser Diode）などの他の光源であってもよい。

　図４は、導光板２を車両Ｃの上方から見た模式図である。導光板２は、図１及び図４に示すように、湾曲して形成されている。導光板２は、光源１からの光を導いて空間に三次元の画像Ａを結像させる。それにより、導光板２は、車両Ｃの外部から視認される画像Ａをスクリーンのない空間に投影する。導光板２は、透光性材料で形成されている。導光板２は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、或いはシクロオレフィンポリマーなどの透明な樹脂、或いは、ガラスなどの材料で形成されている。

　導光板２は、発光部３と、光導入部４と、を含む。発光部３は、出射面３ａと、背面３ｂと、端面３ｃ－３ｅと、を含む。出射面３ａは、湾曲して形成され、光導入部４から入射した光源１からの光を出射する。背面３ｂは、出射面３ａの反対側に位置する。本実施形態では、発光部３は、背面３ｂ側から出射面３ａ側に凹むように湾曲している。出射面３ａは、車両Ｃの後方側に配置される。なお、発光部３の出射面３ａのＲ寸法は、１８０ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、画像Ａに歪みが生じた場合でも、画像Ａを視認したときにおいて画像Ａの歪みが認識されにくくなる。また、発光部３の出射面３ａは、Ｒ寸法が異なる湾曲面を組み合わせて構成されていてもよい。

　発光部３は、図示しない複数の導光部を含む。複数の導光部は、それぞれ画像Ａに含まれる複数の定点に対応して設けられている。各導光部は、発光部３の背面３ｂに配置された複数のプリズム６を含む。図５は、プリズム６の斜視図である。図６は、プリズム６を発光部３の出射面３ａ側から見た図である。本実施形態では、プリズム６は、出射面３ａ側から見た形状が紡錘形であり、フラットな反射面を有する形状に形成されている。なお、図６に示すように、プリズム６を出射面３ａ側から見たときにおいて、接線Ｔとのなす角度θは、８０度以下、より好ましくは３０度以下であることが望ましい。これにより、プリズム６の成型時において金型が抜きやすくなる。また、プリズム６は、例えば、図７Ａに示すように、台形状であってもよいし、図７Ｂに示すように、三角柱の側面をテーパ状に形成した形状であってもよい。

　複数のプリズム６は、光源１からの光を発光部３の出射面３ａに向けて反射し、光が各導光部に対応する定点で収束するように配列されている。これにより、複数の定点から光が発するような光の波面が形成され、これらの複数の定点で収束した光の集まりによって、空間上に画像Ａが結像される。

　光導入部４は、図２に示すように、発光部３に屈曲して接続されている。本実施形態では、光導入部４は発光部３と一体的に形成されている。また、光導入部４と発光部３はＬ字状に接続されている。発光部３と光導入部４は、例えば、射出成型により一体成型される。この場合、図８及び図９に示すように、発光部３と光導入部４とのなす内角αは、９０度よりも大きく設定されることが好ましい。例えば、図８では、発光部３に対して光導入部４を９０度よりも大きく傾斜させている。また、図９では、光導入部４の上面をテーパ面にすることで内角αを９０度よりも大きくしている。このように発光部３と光導入部４とのなす内角αを９０度よりも大きく設定することで、金型から成型品をスムーズに取り出せるようになり、射出成型が容易になる。

　光導入部４は、図２に示すように、入射部４ａと、反射部４ｂと、を含む。入射部４ａは、光源１からの光が入射する。入射部４ａは、図１に示すように、円弧状に延びている。入射部４ａには、光源１から入射する光の導光角度を拡げるためのプリズムが設けられていてもよい。或いは、入射部４ａは、レンチキュラー形状（例えば、複数の曲面形状を連結した形状）を有していてもよい。反射部４ｂは、入射部４ａと対向する位置に配置されている。反射部４ｂはＲ形状に湾曲して形成され、反射部４ｂは、入射部４ａから入射した光源１からの光を反射させて、発光部３に光源１からの光を入射させる。

　ここで、発光部３が湾曲して形成されている場合、平坦な導光板に比べて、光導入部４から発光部３への入射角を９０度に近づけることができる。詳細には、図１０に模式的に示すように、発光部３が湾曲している場合、光源１から光導入部４に入射した光Ｌ１は、反射部４ｂに向かって概ね真っ直ぐに入射する。このため、反射部４ｂから発光部３に入射する光Ｌ２は、発光部３に対して平行な平行光に近い光で発光部３に入射する。すなわち、発光部３を湾曲させることで光導入部４から発光部３への入射角が浅くなることを抑制できる。これにより、導光板２の設計がし易くなるので、画像Ａの結像位置のずれや、画像Ａの結像が困難になり、画像Ａがぼやけることを簡単な構成で抑制することができる。

　また、光導入部４が発光部３に屈曲して接続されているので、発光部３にデッドスペースが生じることを抑えることができる。詳細には、発光部３の導光部への入射光の広がりを小さくするには、光源１から発光部３の導光部までの距離をある程度確保する必要がある。このため、例えば、発光部３の端面に光源１を配置した場合は、車両Ｃの後方から発光部３を見たときにおける発光部３のデッドスペースが大きくなる。しかしながら、本実施形態に係る表示装置１０では、光導入部４によって光源１から発光部３の導光部までの距離を確保することができるので、発光部３の端面に光源１を配置した場合に比べて、車両Ｃの後方から発光部３を見たときにおける発光部３のデッドスペースを小さくすることができる。

　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

　例えば、表示装置１０における画像Ａの結像手段は、他の公知の結像手段によって実現されてもよい。或いは、二眼式、又は多眼式で実現されてもよい。また、表示装置１０は、車両Ｃだけでなく、遊技機等の他の機器に適用してもよい。

　また、表示装置１０に、二次元の画像を表示するための第２光源を設けて、発光部３に二次元の画像と三次元の画像を併用して表示できるように構成してもよい。この場合は、１枚の導光板２で二次元の画像と三次元の画像を表示することが可能になるので、表示装置１０が表示する画像のデザイン性を高めることができる。

　前記実施形態では、光導入部４を発光部３と一体的に形成していたが、図１１に示すように、光導入部４は、発光部３と別体に形成してもよい。この場合において、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、反射部４ｂをフラット形状（一体又は別体）にしてもよい。また、反射部４ｂに蒸着処理を施して反射効率を高めてもよい。

　また、光導入部４を発光部３と別体に形成する場合、図１３（Ａ）に示すように、発光部３と光導入部４との接続部分において、光導入部４から光源１の光が入射される発光部３の入光部８を光導入部４よりも厚みのある形状にしてもよい。また、図１３（Ｂ）に示すように、発光部３の入光部８を光導入部４に近づくにつれて広がるテーパ形状にしてもよい。また、図１３（Ｃ）に示すように、発光部３の入光部８が光導入部４との接続部分を覆うような形状にしてもよい。いずれの形状においても、光源１の光を光導入部４から発光部３に効率よく伝達できるとともに、発光部３と光導入部４の位置がずれた場合でも、光量の低下を防止できる。

　また、図１４（Ａ）に示すように、導光板２は、テストパターン部２ａをさらに含んでもよい。テストパターン部２ａは、発光部３の出射面３ａの一部に配置されている。テストパターン部２ａは、発光部３の出射特性の評価を容易に実施するために設けられる。テストパターン部２ａには、図１４（Ｂ）－図１４（Ｅ）に例示するように、千鳥配置、格子配置、或いは導光方向に対して傾斜した配置された規則的なパターンが施されている。このテストパターン部２ａを利用して発光部３の出射特性の評価を容易に実施することができる。なお、テストパターン部２ａは、車両Ｃの外部から見えない位置に配置されることが好ましい。

　また、図１５（Ａ）に示すように、発光部３は、放出部９をさらに含んでもよい。放出部９は、光導入部４から入射した光を導光板２の外部に放出可能である。放出部９は、図１５（Ａ）に示すように、例えば、発光部３の端面３ｃを折り曲げて形成される。或いは、図１５（Ｂ）に示すように、発光部３の端面３ｃをテーパ形状にして形成される。この場合、発光部３の周囲の光量を増加させることができるので、例えば、表示装置１０をテールランプに採用した場合は、テールランプの視認性を高めることができる。

１　　　光源
２　　　導光板
２ａ　　テストパターン部
３　　　発光部
３ａ　　出射面
４　　　光導入部
９　　　放出部
１０　　表示装置
Ａ　　　画像

Claims

　光源からの光を導いて空間に画像を結像させる導光板であって、
　前記光源からの光が入射する光導入部と、
　前記光導入部から入射した前記光源からの光を出射する湾曲した出射面を含み、前記光導入部に屈曲して接続された発光部と、
を備えた、導光板。
　前記光導入部は、前記発光部と一体的に形成されている、
請求項１に記載の導光板。
　前記光導入部は、前記発光部と別体に形成されている、
請求項１に記載の導光板。
　前記光導入部と前記発光部は、Ｌ字状に接続されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の導光板。
　前記発光部は、端面に形成され前記光導入部から入射した前記光源の光を外部に放出可能な放出部を含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載の導光板。
　前記発光部の出射特性を評価するためのテストパターン部をさらに含み、
　前記テストパターン部は、前記発光部の前記出射面の一部に設けられている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の導光板。
　光源と、
　請求項１から６のいずれか１項に記載の導光板と、
を備えた、表示装置。