JPH01189607A

JPH01189607A - ファイバー束の製造方法およびそれを用いた導光型表示装置

Info

Publication number: JPH01189607A
Application number: JP63014838A
Authority: JP
Inventors: Tomio Sonehara; 富雄曽根原; Atsushi Sugiyama; 淳杉山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1988-01-26
Filing date: 1988-01-26
Publication date: 1989-07-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は導光型表示装置に関する。

［従来の技術］従来の導光型表示装置は、Ｕ、Ｓ、Ｐ、４６５０２８０
に開示されるようにファイバーを結束したブロックを単
純に積み重ねて表示画面を構成するものであった。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来の導光型表示装置はファイバーの結束が複
雑であり、さらに使用するファイバー長が極めて長く、
高価な装置となる欠点を有していた。また、ブロック間
の不連続性や輝度のむらのために生ずる境界などのため
に直線状の構造が視認され、表示品位が低下する課題が
あった。そこで本発明では、ファイバー結束の生産性を
向上させ、使用するファイバー長を減じ、均一で表示品
位の高い導光型表示装置を得ることを目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］両端が固着されたファイバー束の製造方法において、フ
ァイバーの少なくとも一部の周囲に設置されたスペーサ
ー材が体積変化し、スペーサー材の収縮あるいはＩＩＩ
張状態においてファイバー束の少なくとも一方の端面を
固着することを特徴としている。

さらに、画像形成手段、画像形成手段から表示面までを
光学的に結合する光学ファイバー束を主構成要素とする
導光型表示装置において前述のファイバー束の製造方法
により作られた光学ファイバーを用いたことを特徴とし
ている。

また、画像形成手段、画像形成手段から表示面までを光
学的に結合する光学ファイバー束を主構成要素とする複
数のユニットから構成される導光型表示装置において前
述のファイバー束の製造方法により作られた光学ファイ
バーを用いたユニットから構成されることを特徴として
いる。

［実施例１コ第１図は本発明の製造方法に用いるファイバーの斜視図
である。ファイバーはコア１０１、クラッド１０２から
なりさらに一部の周囲にスペーサー材１０３が設置され
ている。

第２図（ａｌ　、　（ｂ）　、　（ｅ）　、　（ｄ）は
本発明の製造方法の一連の流れを示す工程図である。（
ａ）、スペーサーを有するファイバー２０１を整列させ
る。（ｂ）１一方の端面２０２を固着する。（Ｃ）、外
部から加熱してスペーサー材を徐々に収縮させる。収縮
はもう一方の端面となる箇所を中心に行なう。２０３は
誘導加熱用の電極である。（ｄ）１収縮した端面を固着
し、固着箇所２０３を切断する。２０４は切断線を示し
ている。

本実施例では、ポリスチレンフオームをスペーサー材に
採用し、誘導加熱で約８０度に加熱した。

加熱とともに周囲２方向から加圧しファイバー束の断面
形状が相似形を維持するようにした。スペーサー材は使
用するファイバーの特性から選択されるが、この他にも
水溶性の樹脂を用いて収縮部を溶解する方法等がある。

またスペーサー材はファイバーの全体に設置される必要
はなく、体積変化を必要とする端面周辺だけでもよい。

なおファイバ一端面はファイバーの拡大、縮小による平
面ずれが生ずるため、必要に応じ再度切断、または研磨
をするとよい。また本実施例において、ファイバーの固
着には紫外線硬化型の樹脂、切断は超音波カッターを用
いた。

第３図ｆａｔ　、　（ｂｌ　、　ｆｃ）　、　（ｄ）は
本発明の別な製造方法の工程図である。（ａ）１フアイ
バー３０１を整列させる。

その状態で一部３０２を固着する。（ｂ）、溶液状態の
スペーサー材３０３を浸透させる。（Ｃ）１外部から誘
導加熱してスペーサー材を徐々に膨張させる。３０５は
誘導加熱用の電極である。所定の膨張が行なわれたとこ
ろで停止し、固着する。３０４はその固着箇所である。

（ｄ）、もう一方の固着箇所３０２を切断する。

本実施例では、紫外線硬化型のシリコン樹脂にＡＺＤＮ
　（アゾビスイソブチロニトリル）等の発泡材を溶解し
た樹脂を用いた。これは、モノマーを重合させると同時
に、発泡材が分解し、膨張した樹脂となることを利用し
たものである。モノマーの半重合は、紫外線を用いて行
い、誘導加熱により約９０度の加熱を行ない発泡させた
。所定のＩＩ張を行なったところで、紫外線により完全
に重合させた。なお出射面、入射面はファイバーの拡大
、縮小によるファイバ一端面の平面ずれが生ずるため、
必要に応じ再度切断、または研磨をするとよい。また、
ファイバーの固着には紫外線硬化型の樹脂、切断は超音
波カッターを用いた。

本発明は上記の方法のみならず、体積変化を生じ、ファ
イバー間隔を変化させる機能を有するスペーサー材なら
ば同様に用いることができる。

以上、述べたようにして作られたファイバー束を用いて
以下のような導光型表示装置を構成した。

第４図は本発明の導光型表示装置の全容図を示す。　４
０１は画面を構成する１ブロツクであり、ブロックは画
面となる導光体の画像出力端で互いに交錯する構造を有
している。　４０２は導光体４０３のもう一方の端面で
ある画像入力端である。　４０４は画像形成手段である
光シヤツターで、本実施例では液晶表示体（以下、ＬＣ
Ｄと称する）を用いた。

また、　４０５は光源装置である。

本発明に用いた導光体は光のパワー伝送を行なうもので
、−本の導光体が出射面において一つの画素を形成する
。このような導光体として適しているものは光学ファイ
バーであり、重量、価格、可撓性、加工性などを考慮す
るとさらに好ましくはプラスチックファイバーである。

ここでは前述の方法によって作られたファイバー束を交
互にシフトすることで、出射面での配置を交錯したもの
とした。第５図は上述のファイバーから構成される１ブ
ロツクを取り出した斜視図である。上述の方法によって
製作されたファイバー束５０１を交互にシフトすること
で、出射面での配置を交錯したものとした。それに対し
光シヤツターに接続される入射面側のファイバー束は、
シフトされず矩形断面とすることが可能である。矩形断
面を持つ入射面５０３は、光シヤツターの表示面に対応
している。従って光シヤツター側からファイバーに入射
される情報は、出射端のシフトに合わせて逆にシフトし
たものとすることによって、表示される情報が正常にな
る。各ファイバーは光シヤツターのＲ，Ｇ、　　Ｂ画素
トリオに一本のファイバーが対応するようにファイバー
断面形状が設計されている。

本実施例ではこれを結束して、第１表のようにブロック
を形成した。

第１表ファイバー　　　プラスチック　ファイバー０．５ｍｍ
外径出射面　　　　　対入射面線拡大率５：１１／２シフト
、ＲＧＢ混合伝送入射面　　　　　矩形断面画素数　　　　　１８０Ｘ１８０　（Ｒ，Ｇ、Ｂ　ｌ−
リオ単位）ファイバー本数　１８０Ｘ　１８０また、１本のファイバーに多数の画素を対応させること
も可能である。この場合１画素程度の情報欠落があって
も、出射面の画素に対して特定の色情報が完全に欠落し
てしまうことがなくなり、影響が小さくてすむ利点を持
っている。

第６図ｔａ＋　、　［ｂ）は表示面の一部の拡大図であ
る。

ファイバー６０１は樹脂６０２によって固着されており
、出射端面で整列配置している。第６図ｆａｔはＲ２Ｏ
，Ｂファイバートリオ６０３に対しスペーサー材が体積
変化した場合、第６図（ｂｌは１フアイバー毎にスペー
サー材を与えた場合である。樹脂はファイバー間の光の
もれを最小限に抑えるため、もれ光を吸収するようにし
ている。このため本実施例ではいろいろな色に染色を行
ってみ方が、黒色に染色を施したものが各色共に一番好
ましい結果となった。また、このように染色することに
よって表示面での拡大のための空隙を目立たなくさせ、
画像の明瞭度を向上させることも同時に可能になった。

［実施例２］第７図は本発明のユニットから構成される導光型表示装
置の全容図を示す。　斜線の７０１は画面を構成する１
ユニツトであり、ユニットは画面の均一性を向上させる
ために画面となる導光体の画像出力端７０２で互いに交
錯する構造を有している。さらに７０４はユニットの支
持体であり、各ユニットは支持体の挿入スペースに収め
られている。また、図中の破線７０３は実際に表示に用
いる上下の範囲を示し、破線の間取外はマスクされる。

　　第８図はユニットを取り出した切り欠き図である。

導光体８０２は実施例１で述べたファイバー束から構成
されている。８旧は光学ファイバーのもう一方の端面で
ある画像入力端である。８０３は画像形成手段である光
シヤツターで、本実施例ではＬＣＤを用いた。

８０４は投光用の光源装置である。また、８０５は輝度
検出用のファイバーであり、表示面の数ポイントから引
き出している。８０７は検出用ファイバーの光を受ける
輝度検出器であり、ここではホトダイオードを用いた。

これらは画面全体の輝度の均一性を確保する目的で設置
され、各ユニットの輝度検出器からの信号により、画面
全体の輝度を設定し、ユニットの光源装置、ＬＣＤに帰
還をかけて輝度調整を行なっている。なお図中には簡単
のため光源、ＬＣＤの制御回路、駆動回路等は省いた。

また、出射端はユニットの筐体から直接露出した構造と
なり、この部分は強固に接着され、可撓性が無くされて
いる。それに対し光シヤツターに接続される入射面側の
ファイバー束は、シフトされず矩形断面とすることが可
能である。矩形断面を持つ入射面８０１は、光シヤツタ
ーの表示面に対応している。従って光シヤツター側から
ファイバーに入射される情報は、出射端のシフトに合わ
せて逆にシフトしたものとすることによって、表示され
る情報が正常になる。これはマトリクス画素からなるＬ
ＣＤは、正確な位置ぎめが可能であるためである。各フ
ァイバーはＬＣＤのＲ，Ｇ、　　Ｂ画素トリオに一本の
ファイバーが対応するようにファイバー断面形状が設計
されている。また、１本のファイバーに多数の画素を対
応させることも可能である。この場合１画素程度の情報
欠落があっても出力面では影響が小さくてすむ利点を持
っている。本実施例ではファイバー束をさらに結束して
、第２表のようにユニットを形成した。

第２表ファイバー　　　プラスチック　ファイバー０．５ｍｍ
外径出射面　　　　　対入射面　線拡大率５：１１／６シフ
ト、ＲＧＢ混合伝送入射面　　　　　矩形断面画素数　　　　　１００Ｘ１００　（Ｒ，Ｇ、Ｂ　）リ
オ単位）ファイバー本数　１００Ｘ　１００光シヤツター　　マトリクスＬＣＤ１００ｘ　３００　（画素単位）光Ｂ２５０　ｗハロゲンランプ輝度調整　　　　ユニット間帰還方式このとき、出射面の均一性を向上させるために、出射面
全体を一括して光線の出射方向の制御処理を施してやる
とよい。出射方向の制御処理としては鋸歯状加工や梨地
状加工、サンドブラスト加工等が知られているが、本実
施例では一括してサンドブラスト加工を行ない拡散処理
とした。

本実施例では第３表に示す薄膜トランジスターを用いた
ＬＣＤ　（以下ＴＦＴ−ＬＣＤと称する）を画像形成手
段に用いた。

第３表表示モード　　　ＴＮモード駆動方法　　　　ＴＰＴアクティブマトリクス画素数　
　　　　１００Ｘ　３００表示有効面積　　８０Ｘ８０　　ｍｍカラー　　　　　ＲＧＢダイクロイックフィルター　　
　　、　　　　　フィルター以上のような構成とし、ユ
ニット化することによって、ファイバー長を減少させる
ことができ、さらに境界が見えにくく均一な表示が得ら
れる表示品位の高い導光型表示装置を得ることができた
。

［実施例３］第９図は本発明の導光形表示装置の別の実施例である。

９０１は拡大光学系であるファイバー束、９０２（斜線
部）はもう一方の端面の画像入力端である。９０４は画
像形成手段である液晶投射装置である。

実施例１．２と異なる点はＬＣＤを直接画像入力端に設
置せず、結像光学系を介して画像入力する点である。

第１０図は本実施例で用いた液晶投射装置の基本的な構
成図である。１００１は光源装置、１００２はＬＣＤ、
１００３は投射光学系、１００４はファイバー束である
。このような投射装置は、　（１）透過型光シャッター
を用いたもの（Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　
Ｖｏｌ、　２１３９２　（１９７２）ｌ、（２）反射型
光シャッターを用いたもの（特開昭５６−４３６８１）
、　（３）光書き込み型光シャッターを用いたもの（テ
レビジョン学会技術報告０ＰＴ−２１６昭６１年１月）
、　（４）マトリクス型光シャッターを用いたもの（特
開昭６ｌ−９９１１８）が知られている。本発明はその
いずれも問題なく使用することができるが、ここでは第
１１図に示すＴＦＴ−ＬＣＤを用いたカラープロジェク
タ−を使用した。これはダイクロイック素子１１０１に
より３原色を合成するものであり、カラーフィルターを
用いる方法に比べ光の利用効率が高いためより明るい表
示を得ることができる。さらにマトリクス型Ｌ　ＣＤ　
１＋０２をファイバーマトリクスである入射面１１０３
に投影することにより、正確な画素の位置決めがされる
。１１０４は光源装置、１１０５は分光用ダイクロイッ
クミラー、１１０６はミラー、１１０７は投射光学系で
ある。また３原色をまとめてファイバーに入射できる事
から使用するファイバーの本数を減らすことができ、全
体としてのファイバー長を節減できる効果を持っている
。

実施例３の導光部の構成は実施例２と同様なファイバー
束を用いたが、単純な矩形断面を有するファイバー束を
積層したものでもよい。いずれにしても正確なファイバ
ー束のマトリクス配置と投射装置により正確な画素位置
の指定ができる画像の形成が可能となった。

このように光シヤツターによる画像形成部分とファイバ
ーの結合を、結合光学系を介して行うことにより、明る
く、解像度のより高い表示品位の優れた導光型表示装置
が得られる。また、ファイバーのコストもさらに低下さ
せることができた。

以上実施例を述べたが、本発明は以上の実施例のみなら
ず、ＣＲＴ等の自発光型の画像の形成手段を用いること
も可能であり、広く導光型の表示装置に応用が可能であ
る。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、生産性の高いファイ
バー光学系を提供できる。また規格生産が可能となるこ
とから、コストの低減が可能となる。さらにユニットに
よって表示面を構成することにより、ファイバーの使用
量を減らし、システムのコストをさらに低下できると共
に、薄型化、重量の低下も図れる効果を有している。ま
た故障が生じた場合、ユニットを取り外し修理でき、交
換も簡単におこなえ、保守性が向上する効果がある。ユ
ニットの使用数を選択し、任意の規模に対応できる効果
もある。さらに光源装置、光シャツターに規模の小さな
ものを採用できるメリットもある。そのうえユニット間
の輝度制御が可能となり、表示面全体が均一で表示品位
の高い導光型表示装置が得られるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法に用いるファイバーの第４図
は本発明の導光型表示装置の全容図。第５図は１ブロツクを取り出した斜視図第６図（ａ）　
［ｂ）は表示面の一部の拡大図。第７図は本発明のユニットから構成される導光型表示装
置の全容図。第８図は１ユニツトを取り出した切り欠き斜視図。第９図は実施例３における導光型表示装置の構成図。第１０図は液晶投射装置の構成図。第１１図はカラープロジェクタ−の構成図。１０１・・・コア１０２・・・クラッド１０３・・・スペーサー材２０１・・・スペーサーを有するファイバー２０２・・
・一方の端面２０３・・・固着箇所２０４・・・切断線３０１・・・ファイバー３０２・・・固着箇所３０３・・・溶液状態のスペーサー材３０４・・・もう一方の固着箇所３０５・・・誘導加熱用の電極４０１・・・ブロック４０２・・・画像入力端４０３・・・導光体４０４・・・光シヤツター４０５・・・光源装置５０１・・・ファイバー束５０３・・・入射面６０１・・・ファイバー６０２・・・樹脂６０３・・・ファイバートリオ７０１・・・ユニット７０２・・・画像出力端７０３・・・表示範囲７０４・・・支持体８０１・・・画像入力端８０２・・・導光体８０３・・・光シヤツター８０４・・・光源装置８０５・・・輝度検出用ファイバー８０６・・・ファイバー束８０７・・・輝度検出器９０１・・・拡大光学系であるファイバー束９０２・・
・画像入力端９０４・・・液晶投射装置＋００３・・・光源装置１００２・・・ＬＣＤ１００３・・・投射光学系１００４・・・ファイバー束１１０１・・・ダイクロイック素子１１０２・・・マトリクス型ＬＣＤ・　　１１０３・・・ファイバーマトリクスの入射面１
１０４・・・光源装置１１０５・・・ダイクロイックミラー１１０６・・・ミラーｌｌ０７・・・投射光学系以上出願人　セイコーエプソン株式会社代理人　弁理士　最上　務（他１名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）両端が固着されたファイバー束の製造方法におい
て、ファイバーの少なくとも一部の周囲に設置されたス
ペーサー材が体積変化し、スペーサー材の収縮あるいは
膨張状態において該ファイバー束の少なくとも一方の端
面を固着することを特徴とするファイバー束の製造方法
。
（２）画像形成手段、該画像形成手段から表示面までを
光学的に結合する光学ファイバー束を主構成要素とする
導光型表示装置において、第１項記載のファイバー束の
製造方法によって作られた光学ファイバー束を用いたこ
とを特徴とする導光型表示装置。
（３）画像形成手段、該画像形成手段から表示面までを
光学的に結合する光学ファイバー束を主構成要素とする
複数のユニットから構成される導光型表示装置において
、第１項記載のファイバー束の製造方法によって作られ
た光学ファイバー束を用いたユニットから構成されるこ
とを特徴とする導光型表示装置。