(57)【要約】【課題】解像度を上げることなく、見る角度によって大きさの異なる画像を表示することができる表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】光導波路１８に入射した複数のビームは、伝搬するときの全反射によって光導波路１８の光軸周りに回転した方向に分散して、入射角に応じた角度の出射角で第２面２２から放射状に出射する。異なる光導波路１８に入射するビームは、入射角が同じであれば出射角が同じであり、光導波路１８の光軸に対して斜めに見たときに、入射角が同じで異なる光導波路１８から出射するビームが同時に視認される。直下に位置する光源２４からの間隔が大きい位置の第１点Ｐ１に入射角θで入射するビームを発する光源２４の第１点からの距離Ｄ１は、間隔が小さい位置の第２点Ｐ２に入射角θで入射するビームを発する光源２４の第２点Ｐ２からの距離Ｄ２よりも長い。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光導波路からなるマルチ導波路構造を有し、前記複数の光導波路の長さ方向に厚みを有し、前記複数の光導波路の一方の端面が配列された第１面と、前記複数の光導波路の他方の端面が配列された第２面と、を有するマルチ導光基板と、
前記マルチ導光基板の前記第１面に間隔をあけて対向する複数の光源と、
それぞれの前記光源を点灯状態と消灯状態とに制御するコントローラと、
を有し、
それぞれの前記光源からの光は、前記第１面に至るまでの空間で拡がって前記第１面に入射し、
それぞれの前記光導波路に複数のビームが所定範囲の入射角で入射し、
それぞれの前記光導波路に入射した前記複数のビームは、伝搬するときの全反射によって当該光導波路の光軸周りに回転した方向に分散して、前記入射角に応じた角度の出射角で前記第２面から放射状に出射し、
前記複数のビームは、前記入射角が大きいほど前記出射角が大きくなって拡がるように前記第２面から出射し、
異なる前記光導波路に入射する前記ビームは、前記入射角が同じであれば前記出射角が同じであり、前記光軸に対して斜めに見たときに、前記入射角が同じでそれぞれ異なる前記光導波路から出射する前記ビームが同時に視認され、
前記第１面は、直下に位置する前記光源からの間隔が変化するように形成されており、
前記間隔が大きい位置の第１点に入射角θで入射する前記ビームを発する前記光源の前記第１点からの距離は、前記間隔が小さい位置の第２点に前記入射角θで入射する前記ビームを発する前記光源の前記第２点からの距離よりも長いことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された表示装置において、
前記複数の光源と前記マルチ導光基板との間に重ねられる、複数の貫通孔を有する多孔プレートをさらに有することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された表示装置において、
前記複数の光源は平坦な面上に配列され、
前記マルチ導光基板の前記第１面は、中央部が周縁部よりも、前記複数の光源が配列された前記面から離れるように凹面であることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記複数の光源は、複数の同心円上に配列されていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載された表示装置において、
前記複数の同心円の半径方向に並ぶ一群の前記光源からの光によって前記マルチ導光基板の前記第２面に表れる画像によって情報を表示することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載された表示装置において、
点灯している最も内側の前記同心円上に位置する前記光源からの光は、前記第１面までの空間で最も大きく拡がり、
点灯している最も外側の前記同心円上に位置する前記光源からの光は、前記第１面までの空間で拡がりが最も小さくなることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載された表示装置において、
前記マルチ導光基板の前記第２面に表れる前記画像は、時計の指針であり、
点灯している最も外側の前記同心円上に位置する前記光源からの前記光が、前記指針の先端を表示することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドットマトリクス型の液晶ディスプレイを用いて、アナログ指針の画像により時刻を表示する時刻表示装置が知られている（特許文献１）。高精細の液晶ディスプレイを使用すれば、実際のアナログ時計の指針と同じ画像を表示することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７０４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実際のアナログ時計では、指針の先端が細くて根元が太くなっているため、これをディスプレイで表示するには制御が複雑になる。また、高精細のディスプレイが必要であり、解像度の低いディスプレイでは先端に向けて細くなるような指針を表示することが難しかった。特に、発光素子を点在させただけの表示装置では、そのような形状の画像を表示することはできなかった。
【０００５】
本発明は、解像度を上げることなく、見る角度によって大きさの異なる画像を表示することができる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る表示装置は、複数の光導波路からなるマルチ導波路構造を有し、前記複数の光導波路の長さ方向に厚みを有し、前記複数の光導波路の一方の端面が配列された第１面と、前記複数の光導波路の他方の端面が配列された第２面と、を有するマルチ導光基板と、前記マルチ導光基板の前記第１面に間隔をあけて対向する複数の光源と、それぞれの前記光源を点灯状態と消灯状態とに制御するコントローラと、を有し、それぞれの前記光源からの光は、前記第１面に至るまでの空間で拡がって前記第１面に入射し、それぞれの前記光導波路に複数のビームが所定範囲の入射角で入射し、それぞれの前記光導波路に入射した前記複数のビームは、伝搬するときの全反射によって当該光導波路の光軸周りに回転した方向に分散して、前記入射角に応じた角度の出射角で前記第２面から放射状に出射し、前記複数のビームは、前記入射角が大きいほど前記出射角が大きくなって拡がるように前記第２面から出射し、異なる前記光導波路に入射する前記ビームは、前記入射角が同じであれば前記出射角が同じであり、前記光軸に対して斜めに見たときに、前記入射角が同じでそれぞれ異なる前記光導波路から出射する前記ビームが同時に視認され、前記第１面は、直下に位置する前記光源からの間隔が変化するように形成されており、前記間隔が大きい位置の第１点に入射角θで入射する前記ビームを発する前記光源の前記第１点からの距離は、前記間隔が小さい位置の第２点に前記入射角θで入射する前記ビームを発する前記光源の前記第２点からの距離よりも長いことを特徴とする。本発明によれば、マルチ導光基板を通る光を斜めに見ると、光源の大きさよりも拡がった形状の画像が見える。また、マルチ導光基板の第１面と光源との間隔が大きいほど、光の拡がりも大きくなる。したがって、第１面とその直下の光源の間隔が異なることで、位置によって異なる大きさの画像を視認することができる。
【０００７】
（２）（１）に記載された表示装置において、前記複数の光源と前記マルチ導光基板との間に重ねられる、複数の貫通孔を有する多孔プレートをさらに有することを特徴としてもよい。
【０００８】
（３）（１）又は（２）に記載された表示装置において、前記複数の光源は平坦な面上に配列され、前記マルチ導光基板の前記第１面は、中央部が周縁部よりも、前記複数の光源が配列された前記面から離れるように凹面であることを特徴としてもよい。
【０００９】
（４）（１）から（３）のいずれか１項に記載された表示装置において、前記複数の光源は、複数の同心円上に配列されていることを特徴としてもよい。
【００１０】
（５）（４）に記載された表示装置において、前記複数の同心円の半径方向に並ぶ一群の前記光源からの光によって前記マルチ導光基板の前記第２面に表れる画像によって情報を表示することを特徴としてもよい。
【００１１】
（６）（５）に記載された表示装置において、点灯している最も内側の前記同心円上に位置する前記光源からの光は、前記第１面までの空間で最も大きく拡がり、点灯している最も外側の前記同心円上に位置する前記光源からの光は、前記第１面までの空間で拡がりが最も小さくなることを特徴としてもよい。
【００１２】
（７）（６）に記載された表示装置において、前記マルチ導光基板の前記第２面に表れる前記画像は、時計の指針であり、点灯している最も外側の前記同心円上に位置する前記光源からの前記光が、前記指針の先端を表示することを特徴としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置を示す図である。
【図２】図１に示す腕時計の主要部品の分解斜視図である。
【図３】図１に示す腕時計の主要部品の断面概略図である。
【図４】複数の光源の平面図である。
【図５】多孔プレートの一部拡大図である。
【図６】第２面に表示された画像を真上から見た図である。
【図７】図６に示す画像を斜めに見た図である。
【図８】マルチ導波路構造の１つの光導波路を通る光を説明する図である。
【図９】マルチ導波路構造の複数の光導波路を通る光を説明する図である。
【図１０】光源とマルチ導光基板との間隔の大きさによる画像の大きさの違いを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置を示す図である。本実施形態では、表示装置の一例として腕時計を説明する。腕時計は、ケース１０と、ケース１０に取り付けられたバンド１２を有する。ケース１０にはガラス蓋１４が取り付けられている。
【００１６】
図２は、図１に示す腕時計の主要部品の分解斜視図である。図３は、図１に示す腕時計の主要部品の断面概略図である。
【００１７】
ガラス蓋１４の下には、マルチ導光基板１６が配置されている。マルチ導光基板１６は、ファイバオプティックプレートとよばれる。マルチ導光基板１６は、複数の光導波路１８からなるマルチ導波路構造を有する。隣同士の光導波路１８は、図示しない樹脂などで固定されている。マルチ導光基板１６は、複数の光導波路１８の長さ方向に厚みを有する。マルチ導光基板１６は、複数の光導波路１８の一方の端面が配列された第１面２０を有する。第１面２０は、中央部が周縁部から窪む凹面である。第１面２０のこのような形状は、平板状のマルチ導光基板１６を用意し、その一方の面を研磨して形成する。そのため、第１面２０に並ぶ光導波路１８の端面も、微細に観察すれば凹面になっており、第１面２０の中心にある光導波路１８を除き、他の光導波路１８の端面は斜めに傾くようになる。複数の光導波路１８は、光軸が平行になっている。第１面２０は、凹面であることから、直下に位置する平面からの距離が変化するようになっている。
【００１８】
マルチ導光基板１６は、複数の光導波路１８の他方の端面が配列された第２面２２を有する。第２面２２は、中央部が周縁部から突出する凸面である。第２面２２のこのような形状は、平板状で用意されたマルチ導光基板１６の平坦面を研磨して形成する。第２面２２に並ぶ光導波路１８の端面は、微細に観察すれば凸面になっており、第２面２２の中心にある光導波路１８を除き、他の光導波路１８の端面は斜めに傾くようになる。
【００１９】
尚、中心以外の光導波路１８は、第１面２０及び第２面２２の傾きが緩やかであるため、実質的に、中心にある光導波路１８の第１面２０及び第２面２２と同様に、傾きがないものとして見なすことができる。また、ぞれぞれの光導波路１８は、第１面２０と第２面２２が、ほぼ平行であると見なすこともできる。
【００２０】
表示装置は、複数の光源２４を有する。本実施形態では、光源２４は発光ダイオードであり、回路基板２６に搭載されている。複数の光源２４は、マルチ導光基板１６の第１面２０に、間隔をあけて対向する。複数の光源２４は平坦な面上に配列されている。マルチ導光基板１６の凹面である第１面２０は、その中央部が、周縁部よりも、複数の光源２４が配列された面から離れるようになっている。第１面２０は、直下に位置する光源２４からの間隔が変化するように形成されている。図４は、複数の光源２４の平面図であり、複数の光源２４は、複数の同心円Ｃ上に配列されている。また、同心円Ｃの中心にも１つの光源２４が配置されている。
【００２１】
図３に示すように、それぞれの光源２４からの光は、第１面２０に至るまでの空間で拡がって第１面２０に入射する。最も内側の同心円Ｃ上に位置する光源２４からの光は、第１面２０までの距離が遠いため、最も大きく拡がって第１面２０に入射する。最も外側の同心円Ｃ上に位置する光源２４からの光は、第１面２０までの距離が近いため、拡がりが最も小さくなるように第１面２０に入射する。それぞれの光導波路１８に複数のビームが所定範囲の入射角で入射する。
【００２２】
表示装置は、それぞれの光源２４の点滅を制御するコントローラを有する。図３に示すように、コントローラの機能を有する集積回路チップ２８が、回路基板２６の光源２４とは反対側の面に搭載されている。
【００２３】
表示装置は、多孔プレート３０を有する。多孔プレート３０は、複数の光源２４とマルチ導光基板１６との間に重ねられる。図５は、多孔プレート３０の一部拡大図である。多孔プレート３０は、複数の光源２４よりも多い数で配列された複数の貫通孔３２を有する。貫通孔３２の形状は六角形である。複数の貫通孔３２がハニカム形状を構成している。多孔プレート３０は、金属からなり、金属板の打ち抜き又はエッチングにより形成される。多孔プレート３０と光源２４との間には、半透過反射板３４が配置されている。半透過反射板３４は、ハーフミラーであってもよく、入射した光の一部を反射し、一部を透過させる。半透過反射板３４は、絶縁体からなり、光源２４と多孔プレート３０の電気的絶縁を図っている。半透過反射板３４が光を反射することにより、マルチ導光基板１６の第２面２２全体が明るくなる。また、各光源２４が消灯している状態では、半透過反射板３４により各光源２４は視認され難い。多孔プレート３０は、ハニカム状の模様を視認させて装飾効果を高めるために配置している。
【００２４】
本実施形態では、複数の光源２４の点灯状態と消灯状態とに制御することで、マルチ導光基板１６の第２面２２に画像を表示する。図６は、第２面２２に表示された画像を真上から見た図である。図６において、複数の光源２４が点灯しており、各光源２４からの光は点に見える。図７は、図６に示す画像を斜めに見た図である。図７に示すように、各光源２４からの光は、斜めに見るとリング状に見える。
【００２５】
本実施形態では、複数の同心円Ｃの半径方向に並ぶ一群の光源２４からの光によって、マルチ導光基板１６の第２面２２に表れる画像によって情報を表示する。マルチ導光基板１６の第２面２２に表れる画像は、時計の指針である。点灯している最も外側の同心円Ｃ上に位置する光源２４からの光が、指針の先端を表示する。
【００２６】
指針の先端側では、光が点又は小さなリングに見えることにより、この先端を表示する位置によって、時刻等の情報を正確に表示することができる。すなわち、マルチ導光基板１６の第１面２０までの距離が短い領域に複数の光源２４が配置されており、どの光源２４を点灯させるか変えることにより、情報を正確に表示することができる。時刻以外の情報としては、例えば、電池の残容量、気圧、温度などの物理量や、時刻表示をする都市の情報などを表示することができる。指針の先端側の光は、情報を正確に表示できれば、点でなく、小さなリングでも良い。
【００２７】
次に、第２面２２に表れる画像が、見る方向によって、図６及び図７に示すように異なって見える原理を説明する。
【００２８】
図８は、マルチ導波路構造の１つの光導波路１８を通る光を説明する図である。光導波路１８の第１面２０の側の端面には、複数のビームが入射する。１つの光導波路１８に入射した複数のビームは、伝搬するときの全反射によって当該光導波路１８の光軸周りに回転した方向に分散して、入射角と同じ角度の出射角で第２面２２から放射状に出射する。複数のビームの入射角が同じであれば、出射する複数のビームは、出射角が同じであり、放射状に拡がる。複数のビームは、入射角が大きいほど出射角が大きくなって拡がるように第２面２２から出射する。
【００２９】
図９は、マルチ導波路構造の複数の光導波路１８を通る光を説明する図である。マルチ導光基板１６は、複数の光導波路１８を含んでおり、図９に示す漏斗状の図形は、各光導波路１８から放射状に出射する光（複数のビーム）を表している。異なる光導波路１８に入射するビームは、入射角が同じであれば出射角が同じである。図９で、同じ大きさの漏斗状の図形は、出射角が同じ光（複数のビーム）を表している。第２面２２に対して斜め（光導波路１８が直線状であればその光軸に対して斜め）に見たときに、同じ出射角の光は同時に視認される。したがって、出射角が同じでそれぞれ異なる光導波路１８から出射するビームは同時に視認される。出射角が同じビームの入射角は同じである。
【００３０】
１つの光源２４から第１面２０に入射する光のうち、入射角が同じになる光（複数のビーム）は、第１面２０にリング状に入射する。第２面２２から出射する光のうち、出射角が同じになる光（複数のビーム）は、第２面２２にリングを描く位置から出射する。つまり、同じ出射角の光はリング状に視認される。なお、光がリング状に見えるのは、光導波路１８の光軸（第２面２２）に対して斜めに見たときであって、光源２４の直上で光導波路１８の光軸（第２面２２）に沿って見ると、光は点又は小さなリングに見える（図６参照）。その理由は、光源２４の直上で視認される光は、光源２４の直上に位置する光導波路１８の第１面２０に入射して、この光導波路１８の光軸方向に出射する光だけであり、光源２４の直上に位置しない光導波路１８からの光は、入射角に応じて光軸方向とは異なる角度で出射するためである。また、各光導波路１８から放射状に光が出射されるので、光源２４の光軸の周りに回転した位置から見ても、視線と第２面２２との角度が同じであれば、同じリング状の光を視認することができる。
【００３１】
以上の内容が、点光源２４がリング状に見える理由である。また、第２面２２に対する視線と第２面２２との角度が小さいほど（視線の傾きが大きいほど）、リングが大きくなることを、図９に示す漏斗状の図形の配列で示してある。詳しくは、視線の傾きが大きいときには、出射角の大きい光が視認される。出射角の大きい光は、入射角も大きい。入射角が大きいほど、光源２４から離れた位置で第１面２０に光が入射する。すなわち、入射する位置が光源２４から離れて大きなリング状に入射した光が視認されるため、その光は大きなリング状に視認される。
【００３２】
次に、図７に示す画像において、マルチ導光基板１６の中央のリングが大きく、端部のリングが小さく見える理由を説明する。
【００３３】
図１０は、光源２４とマルチ導光基板１６との間隔の大きさによる画像の大きさの違いを説明する図である。図３に示すように、マルチ導光基板１６の第１面２０は、凹面になっているため、複数の光源２４が配列された面（平面）からの距離が変化するようになっている。具体的には、第１面２０の中央は、端部よりも、光源２４が配列された面（平面）からの距離が大きい。図１０には、その距離が大きい位置にある光源Ｌ１と、その距離が小さい位置にある光源Ｌ２が示されている。
【００３４】
直下に位置する光源Ｌ１からの間隔が大きい位置の第１点Ｐ１に入射角θでビームが入射する。直下に位置する光源Ｌ２からの間隔が小さい位置の第２点Ｐ２にも、同じ入射角θでビームが入射する。ここで、光源Ｌ１の第１点Ｐ１からの距離Ｄ１は、光源Ｌ２の第２点Ｐ２からの距離Ｄ２よりも長い。光源Ｌ１からの光は、第１面２０までの空間で大きく拡がるのに対して、光源Ｌ２からの光は、第１面２０までの空間で拡がりが小さい。そのため、光源Ｌ１からの光が出射角θで出射して第２面２２で視認されるリングの直径Ｗ１は、光源Ｌ２からの光が出射角θで出射して第２面２２で視認されるリングの直径Ｗ２よりも大きい。
【００３５】
したがって、点灯している最も内側の同心円Ｃ（図４参照）上に位置する光源２４からの光は、第１面２０までの空間で最も大きく拡がるため、第２面２２では大きなリングとして視認される。点灯している最も外側の同心円Ｃ（図４参照）上に位置する光源２４からの光は、第１面２０までの空間で拡がりが最も小さくなるため、第２面２２では点又は小さなリングとして視認される。
【００３６】
本実施形態によれば、マルチ導光基板１６を通る光を斜めに見ると、光源２４の大きさよりも拡がった形状の画像が見える。また、マルチ導光基板１６の第１面２０と光源２４との間隔が大きいほど、その間での光の拡がりも大きくなる。したがって、第１面２０とその直下の光源２４の間隔が異なることで、位置によって異なる大きさの画像を視認することができる。
【００３７】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施の形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。複数の光導波路１８の他方の端面が配列された第２面２２は、中央部が周縁部から突出する凸面に形成したが、平面に形成しても良い。逆に、第１面２０の凹面と第２面２２の凸面を、中央部が周縁部から突出する突出量を、図３や図１０よりも大きくした形状にすることも可能である。
【００３８】
また、表示する情報によっては、図４における、最も内側の同心円Ｃ上に位置する光源２４が、マルチ導光基板１６の第１面２０までの距離が近く、最も外側の同心円Ｃ上に位置する光源２４が、第１面２０までの距離が遠くなるように構成しても良い。この場合は、光導波路１８の光軸に対して斜めに見たときに、最も外周側の光源２４の光が大きなリング状に視認され、最も内側の光源２４の光が点又は小さなリングに見える。
【００３９】
さらに、第１面２０とその直下の光源２４の間隔が異なるように構成する場合に、第１面２０は平面とし、光源２４側の配置位置を、平面２０に対して変えることも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ケース、１２  バンド、１４  ガラス蓋、１６  マルチ導光基板、１８  光導波路、２０  第１面、２２  第２面、２４  光源、２６  回路基板、２８  集積回路チップ、３０  多孔プレート、３２  貫通孔、３４  半透過反射板、Ｃ  同心円、Ｌ１  光源、Ｌ２  光源、Ｐ１  第１点、Ｐ２  第２点、Ｄ１  距離、Ｄ２  距離、Ｗ１  直径、Ｗ２  直径。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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