JP2012058756A - 表示デバイス、スイッチングデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】比較的製造コストが低く、マルチファンクションボタンに適用可能であって、視認性が高く、しかも製造の難度がより低い表示デバイスを提供することを目的とする。
【解決手段】所定の波長帯域の光を得るための光源１０１ａ〜１０１ｃおよびバンドパスフィルタ１０３ａ〜１０３ｃと、表示すべき形状に基づいてその波長帯域の光を選択的に減衰させる部材を整形して形成されるパターンを有し、波長帯域の光を減衰させるノッチフィルタ１０２ａ〜１０２ｃと、を含む光学ユニットを複数設け、ノッチフィルタ１０２ａ〜１０２ｃを重ねて配置する。光源が発した光は、ノッチフィルタに形成されている文字等が無い部分によって減衰されるので、表示すべき文字等を表示することができる。光源を切替えれば、光源に対応して設けられているノッチフィルタに形成されているパターンに対応する文字等を切り替えて表示できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示デバイス、スイッチングデバイスにかかり、特に１のボタンに複数の機能を割り付ける機器において、現在の入力モードを表示するのに好適な表示デバイス、および、それを含むスイッチングデバイスに関する。

現在、携帯電話機やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、家電製品等の広い分野において、キーやボタン（以下、ボタンと記す）操作によって情報を入力することがなされている。ボタン操作によって入力される情報の内容は、数字、アルファベットの他、カタカナや平仮名、さらには特殊記号と、多様である。しかし、ボタンが設けられる機器のサイズや操作性から、ボタンの数を無制限に増やすことは望ましくない。このため、多くの機器では、１つのボタンに複数の文字、あるいは機能を割り付ける、マルチファンクションもしくはマルチモードが適用されている。

特にボタンの配置スペースが制限される携帯電話機では、配置できるボタンの数が制限されるため、１つのボタンに割当てられる文字や機能が多くなる。より具体的には、数字入力のモードで「１」の入力に使用されるボタンを押下すると、平仮名入力モードでは押下数に応じて「あ」、「い」、「う」、「え」、「お」など、カタカナ入力モードでは押下数に応じて「ア」、「イ」、「ウ」、「エ」、「オ」など、アルファベット入力モードでは押下数に応じて「．」，「／」，「＿」，「＠」などが入力される機器がある。
さらに、アルファベット入力モードでは大文字が入力されるモード、小文字が入力されるモードがあり、平仮名入力モードでは、平仮名だけを入力する平仮名入力モードと漢字変換が可能な平仮名入力モードがある。

マルチファンクションが適用されたボタンを操作する場合、ユーザは、現在の入力モードを把握しなければ意図したとおりの文字を入力することができない。入力モードをユーザが把握しやすくする技術としては、ボタンとは別に配置されたディスプレイに現在の入力モードを表示するものがある。ただし、このような技術を採用した場合、ユーザは、ディスプレイとボタンの両方を見ながら操作をすることが必要である。すなわち、ディスプレイの端部などに表示されることの多い入力モード表示部分、入力される文字の表示部分、および、ボタン部分の３箇所を確認しなければならず、ユーザに負荷がかかるという欠点がある。

上記した欠点を解消するための技術として、非特許文献１のようにボタンそれぞれに液晶表示デバイスを設けることや、タッチパネルを採用してボタンをディスプレイ上に表示することが考えられる。このようにすれば、ボタンの表示を自由に変更できるから、配置スペースの制約を受けることなく任意の数のボタンを作成することができる。さらに、ボタン自体に液晶表示デバイス等によって表示機能（表示方式として、液晶である必要性はなく、有機ＥＬなどでも構わないが、ここではそれらを代表して液晶表示と呼ぶこととする）を付与し、入力のモードに応じてボタンに割り付けられた文字や機能を表示させても同様の効果を得ることができる。

しかし、タッチパネルやボタンに液晶表示の機能を付与する技術は、比較的コストが高いため、機器のコストを高めてしまう欠点がある。
以上述べた欠点を解消し、入力モードをユーザが簡易に把握し、しかも低コストで実現できるボタンを実現する技術として、非特許文献２、特許文献１、特許文献２が挙げられる。
非特許文献２には、ボタンに表示機能を付与し、ボタンの状態に応じて発光する光源を切替えることによって２つの文字（例えばＯＮの文字とＯＦＦの文字）の表示を切替えることができる２色変換表示ボタンが記載されている。

特許文献１には、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか１色を他の色に変換する変換部材で形成されたパターンを有するＲ、Ｇ、Ｂのいずれをも透過する基板と、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色を備える光源とによって表示装置を構成することが記載されている。特許文献１に記載されている構成は、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源の１色を発光させると、この光源が発光した光の色の中に変換部材によって形成されたパターンが変換後の色で表示される。
特許文献２には、光透過基板の片面に、緑色光を透過する○パターン、赤色光を透過する×パターン、青色光を透過する△パターンを形成し、この面と対向する面に緑、赤、青のＬＥＤを備えた光源を配置する。そして、各色のＬＥＤの点灯に応じて発光色に適合する透過色を有するパターンを表示する。

特開２００４−３５４７３９号公報 特開２００６−２１５６４１号公報

Optimus Upravlator keyboard. Datasheet.[online]、Art.Lebedev Studio ,Release date: 20.10.2006.[平成１９年３月３０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.artlebedev.com/everything/optimus-upravlator/＞ 日本開閉器工業株式会社、２色変換表示ボタン、[online]、[平成１９年３月３０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.nikkai.co.jp/new_ub2-2.cfm＞

しかしながら、上記した背景技術のうち、非特許文献２の構成は、表示の対象となる文字等が、周囲よりも暗く、視認性の点で改善の余地がある。また、特許文献１の発明も、周囲が光を透過する一方、パターンが色変換された光によって表示され、背景が文字と共に光るため、視認性に課題を残すものであった。
さらに、特許文献２の発明は、各パターンを順次形成していく工程において、パターン間に位置ずれが生じると、適正な表示を行うことができない。したがって、特許文献２には、製造工程時の位置合わせに高い精度が要求されて製造の難易度が高いという欠点がある。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、マルチファンクションボタンに適用でき、しかも視認性が高く、製造が容易な表示デバイス、スイッチングデバイスを提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の表示デバイスは、所定の波長帯域の光を発する光源と、表示すべき形状に基づいて前記波長帯域の光を選択的に減衰させる部材を整形して形成されるパターンを有し、前記部材上で前記波長帯域の光を減衰させるノッチフィルタと、を含む光学ユニットを複数備え、それら光学ユニットに含まれる前記ノッチフィルタが重なって配置され、前記光源から前記ノッチフィルタへの光の入射角度を制限するライトコントロールフィルタが、前記ノッチフィルタと前記光源との間に挿入されていることを特徴とする。

このような発明によれば、光学ユニットにおいて、光源が発した光は、ノッチフィルタによって減衰され、表示すべき形状（この形状はパターンの部材がない領域がなす形状のことである）を表示することができる。このような光学ユニットを複数備えることにより、光源を切替えることによって光源に対応するノッチフィルタのパターンが表示すべき形状だけを表示することができる。このような構成は液晶等の表示機構よりも構造が単純であるため、液晶表示の機能を付与するボタンよりも安価である。

また、表示すべき形状である文字や記号あるいは図形（文字等）だけを光らせることができるので、文字等だけが暗く、文字等以外が暗い構成、例えば、非特許文献２のように文字等の周囲が光を透過する一方、文字等が色変換された光によって表示される構成、特許文献１のように文字等とともに背景も光る構成よりも視認性が高い表示デバイスを提供することができる。

さらに、それぞれのパターンはそれぞれのノッチフィルタの基板に形成すればよく、他のパターンには干渉せずに独立であるため、パターン同士の位置合わせに考慮する必要がなく、表示デバイスの製造を容易にすることができる。このため、複雑なパターンも比較的形成しやすくなって多様な表示パターンに対応できる。
また、ノッチフィルタに入射する光の入射角度を制限することができ、ノッチフィルタは入射した全ての光に対して所望の機能を発揮することができるようになる。
つまり、入射角度が大きいためにノッチフィルタが所望の機能を発揮できない、ということがなくすことができる。さらに、入射角度を制限することで、ノッチフィルタ設計時における、マージンを削ることができるため、より良好なフィルタを容易に製作することが可能となる。

請求項２に記載の表示デバイスは、請求項１に記載の発明において、前記ライトコントロールフィルタが、１つ以上のブラインドで構成されていることが望ましい。一般に、ブラインドは垂直方向の光の入射角度を制限することができる。例えば、２つのブラインドを、向きを変えて配置すれば、垂直方向だけでなく、水平方向の光も含めて入射角度を制限することができるようになる。
請求項３に記載の表示デバイスは、請求項１又は２に記載の発明において、前記ノッチフィルタが、目標とするコントラスト比に基づいて設計されることが望ましい。このように設計されたノッチフィルタを用いれば、任意の視点位置で、高いコントラスト比で表示することができる。

請求項４に記載のスイッチングデバイスは、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の表示デバイスを含む操作部と、前記操作部に対応して設けられ該操作部への操作に応じてスイッチング動作を行うスイッチング素子とを備えたことを特徴とする。このような発明によれば、操作ボタンやキートップの表面に、現在設定されている入力モードに対応する文字等のみを表示させることができるので、現在設定されている入力モードをユーザが視認しやすくなり、スイッチングデバイスの操作性を高めることができる。

このような発明によれば、光学ユニットにおいて、光源が発した光は、表示すべき文字等の形状に対応するパターンが形成されているノッチフィルタによって減衰されるので、表示すべき文字等を表示することができる。このような光学ユニットが複数重なって配置されることにより、光源を切替えることによって光源に対応して設けられているノッチフィルタに形成されているパターンに対応する文字等を表示することができる。ここで、複数種類の文字等を表示する場合、液晶等、任意の情報を表示できる表示デバイスを用いることも考えられる。しかし、液晶等の表示デバイスは、ドライバ回路が必要であったり、構造が複雑であったり、コストが高くなる傾向がある。これに対し、上記構成によれば、ドライバ回路は不要であり、構造が単純であるため、コストを低く抑えることができる。

また、表示すべき形状である文字等だけを光らせることができるので、例えば文字等だけが暗く文字等以外が暗い構成や、文字等とともに背景も光る構成よりも視認性が高い表示デバイスを提供することができる。さらに、文字等に対応するそれぞれのパターンはそれぞれのノッチフィルタの基板に形成すればよい。このため、他のパターンに干渉せずに独立して形成することができるので、パターン同士の位置合わせに考慮する必要がなく、表示デバイスの製造を容易にすることができる。そして、表示すべき文字等は、それぞれのノッチフィルタの基板に独立して形成すればよいので、表示すべき文字等の部分的な変
更にも対応することができる。すなわち、操作ボタンやキートップの表面に表示すべき文字等と実際に入力される文字等との対応関係の仕様が一部変更された場合、重なって配置されているノッチフィルタのうち、該当するもののみを差し替えればよく、ノッチフィルタすべてを作り直す必要はない。

本発明の一実施形態の表示デバイスの構成を説明するための図である。 図１に示したノッチフィルタの上面図である。 図１に示した光源の光学的波長特性及び光源に対応するノッチフィルタ、バンドパスフィルタの光学的波長特性を示した図である。 図３に示した光が本実施形態の光デバイスにおいてどのように透過、反射されるかを説明するための図である。 図１に示した各光源を発光させて文字部分だけを光らせた状態の表示デバイスを示した図である。 本発明の一実施形態の３組の光学ユニットについて、光源、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタの光学的波長特性を示した図である。 本発明の一実施形態の表示デバイスを機器等のボタンに組み込む場合の構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態の表示デバイスを制御する構成の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態のボタンキートップの変形例を説明するための図である。 本発明の一実施形態のボタンキートップの他の変形例を説明するための図である。 本発明の一実施形態のバンドパスフィルタの変形例を説明するための図である。 本発明の一実施形態の変形例を説明するための図である。 導光板を用いた光源の変形例を示す図である。 入射角度とフィルタ特性との関係を示す図である。 入射角度によるコントラスト比の低下の原理を説明する図である。 入射角度によるコントラスト比の低下の例を示す図である。 （ａ）は図１（ｂ）の構成において拡散フィルタを追加した構成を示す図、（ｂ）は図１３（ａ）の構成において拡散フィルタを追加した構成を示す図である。 （ａ）は図１７（ａ）の構成において、ライトコントロールフィルタを挿入した構成を示す図、（ｂ）はその動作を示す図、（ｃ）は更にプリズムシートを挿入した構成を示す図である。 ライトコントロールフィルタの構成例を示す図である。 ライトコントロールフィルタの動作を示す図である。 （ａ）は図１７（ｂ）の構成において、ライトコントロールフィルタを挿入した構成を示す図、（ｂ）はその動作を示す図、（ｃ）は更にプリズムシートを挿入した構成を示す図である。 ノッチフィルタの設計方法を説明するための図である。 ノッチフィルタの設計方法を説明するための図である。 本発明のスイッチングデバイスを、携帯電話機のボタンに適用した場合の例を示す図である。

以下、図を参照して本発明に係る表示デバイスの一実施形態を説明する。
（表示デバイスの構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態の表示デバイスの構成を説明するための図である。同図（ａ）は、表示デバイスを構成するノッチフィルタ（notch filter）あるいはバンドパスフィルタ（band pass filter）を説明するための図である。同図（ｂ）は表示デバイスの全体構成を説明するための図である。
本実施形態でいうノッチフィルタとは、特定の波長の範囲（すなわち波長帯域）の光だけを反射あるいは吸収し、その波長帯域の光だけを大きく減衰するフィルタである。バンドパスフィルタとは、特定の波長の範囲の光だけを透過させ、それ以外の波長の光は反射あるいは吸収することによって減衰させるフィルタである。

同図（ａ）に示されているノッチフィルタ、あるいはバンドパスフィルタは、いずれも透明なガラス基板１に薄膜２を形成することによって作成されている。ガラス基板１に形成される薄膜２の特性によってフィルタがノッチフィルタとして機能するか、またはバンドパスフィルタとして機能するかが決定する。ノッチフィルタ、バンドパスフィルタとして機能する薄膜２の特性については後に述べる。

なお、以降の説明において、薄膜２がガラス基板１の下面に形成されているものとする。つまり、薄膜２のガラス基板１と接する面は上面ｓ２であり、他方の面は下面ｓ２'である。ガラス基板１の薄膜２と接する面は下面ｓ１'であり、他方の面は上面ｓ１である。なお、本例のように、ガラス基板１の下面ｓ１'に薄膜を設ける構成に限定されるものでなく、上面ｓ１に薄膜を設ける構成を採用してもよい。

同図（ｂ）に示されている本実施形態の表示デバイスは、各々波長帯域が異なる光を発光する複数の光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ（光源群１０１とも記す）と、複数の光源のいずれかが発した波長の光を反射する複数のノッチフィルタ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（以下、これらを総称してノッチフィルタ群１０２とも記すこともある）とを備えている。

光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、発する光の波長が狭帯域であるもの（例えばＬＥＤなど）が望ましい。ノッチフィルタ１０２ａは、光源１０１ａが発する波長の光だけを反射する。ノッチフィルタ１０２ｂは光源１０１ｂが発する波長の光だけを反射させ、ノッチフィルタ１０２ｃは光源１０１ｃが発する波長の光だけを反射する。
また、図１に示した構成では、光源１０１ａ〜１０１ｃとノッチフィルタ群１０２との間にバンドパスフィルタ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃが備えられている。バンドパスフィルタ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、各光源１０１ａ〜１０１ｃのうち発光している光源の光の波長帯域を一定の範囲内に制限する。

以上のように、本例の表示デバイスは、３個の光源１０１ａ〜１０１ｃ、３個のノッチフィルタ１０２ａ〜１０２ｃ、３個のバンドパスフィルタ１０３ａ〜１０３ｃによって構成されている。そして、互いに対応する光源、ノッチフィルタ、バンドパスフィルタが１組となり、１つの文字、数字、記号、あるいは図形（本明細書ではこれらを総称して、文字等と称することがある）を表示する光学ユニットが構成され、３組の光学ユニットによって本例の表示デバイスが構成されている。すなわち、光源１０１ａ、バンドパスフィルタ１０３ａ、ノッチフィルタ１０２ａによって１つの光学ユニットが構成される。また、光源１０１ｂ、バンドパスフィルタ１０３ｂ、ノッチフィルタ１０２ｂによって１つの光学ユニットが構成され、光源１０１ｃ、バンドパスフィルタ１０３ｃ、ノッチフィルタ１０２ｃによって１つの光学ユニットが構成される。

（ノッチフィルタ）
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ノッチフィルタ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの上面図である。ノッチフィルタ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにおいては、薄膜が、各々異なる形状にパターニングされている。同図中の黒色で示されている部分に薄膜があり、同図中の白色で示されている部分はパターニングによって薄膜が除かれている。
ノッチフィルタ１０２ａの薄膜は、図２（ａ）に示されているように平仮名「あ」の形状にパターニングされている。また、ノッチフィルタ１０２ｂの薄膜は、図２（ｂ）に示されているようにアルファベット「ａ」の形状に、ノッチフィルタ１０２ｃの薄膜は図２（ｃ）に示されているようにカタカナ「ア」の形状に、それぞれパターニングされている。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したパターンは、対応する光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの各々が発する波長帯域の光を選択的に減衰させる薄膜２を使って形成されたパターンである。ここで、本明細書において、「パターン」とは、表示すべき文字等の形状に基づいて薄膜を整形して形成された薄膜パターンを指すものとする。また、「パターニング」とは、薄膜を表示すべき文字等の形状に切り欠くこと、あるいは薄膜を表示すべき文字等の形状にエッチング等を施し、文字等の部分以外の薄膜を除去することを指すものとする。

なお、「パターニング」は、薄膜の形成後に所望のパターン上以外の部分にレジストパターンを形成してエッチングする周知の方法によって行うことができる。あるいは、予めパターンの部分にマスクを形成した上で薄膜を形成し、マスクと共に薄膜を剥離することによって「パターニング」を行うこともできる。
また、ノッチフィルタはガラス基板に薄膜を形成して作成されるものに限定されるものでなく、基板上に光学的な薄膜が設けられる部分と設けられない部分とが形成できているものであればどのような構成であってもよい。さらに、基板を用いるのではなく、ノッチフィルタとして機能する樹脂素材で成型された板材などに薄膜パターンを設ける構成であってもよい。この場合、例えば「１」などの飛び地の無いパターンを形成することはできるが、「０」などの飛び地のあるパターンを形成することはできない。

光源(例えば光源１０１ａ)から発せられた光は、まずバンドパスフィルタ１０３ａを透過してノッチフィルタ群１０２に向かう。本例では、ノッチフィルタ１０２ｂ、１０２ｃはノッチフィルタ１０２ａを透過した光を反射させる機能はない。光にとってノッチフィルタ１０２ｂ、１０２ｃは実質的に透明であるから、ノッチフィルタ１０２ｃ、１０２ｂを透過した光は、そのままノッチフィルタ１０２ａに向かう。ノッチフィルタ１０２ａでは、薄膜２が光を反射させて透過させず、パターニングされている、つまり平仮名「あ」の部分だけが光を透過する。このため、薄膜２の「あ」の形状に切り欠かれた部分を透過した光が、ノッチフィルタ１０２ａのガラス基板１の上面ｓ１から外部に放出される。放出された光をガラス基板１の上面ｓ１から見た場合、文字「あ」が暗い背景に明るく表示されていることが視認できる。

同様に、光源１０２ｂが発した光は、ノッチフィルタ１０２ｂの「ａ」の形状に切り欠かれた部分を透過する。透過された光をガラス基板１の上面ｓ１から見た場合、文字「ａ」が暗い背景に明るく表示されていることが視認できる。また、光源１０２ｃが発した光は、ノッチフィルタ１０２ｃの「ア」の形状に切り欠かれた部分を透過する。透過された光をガラス基板１の上面ｓ１から見た場合、文字「ア」が暗い背景に明るく表示されていることが視認できる。

本例では、互いに異なるパターンを有するノッチフィルタ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを備えた複数の光学ユニットを、携帯電話機等の機器に対する文字入力のモードを示すマルチファンクションボタンに適用するものとした。ただし、本発明は、マルチファンクションボタンに適用されるものに限定されるものでなく、機器が備える全てのボタンあるいはキーに搭載して、ボタンあるいはキーが押下されたときに入力される文字を表示することも可能である。

（光源等の設計）
図３は、光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの設計について説明するための図であって、光源１０１ａの光学的波長特性及び光源１０１ａに対応するノッチフィルタ１０２ａ、バンドパスフィルタ１０３ａの光学的波長特性を示した図である。
図中のカーブ３０１は、光源１０１ａが発する光の波長特性である。図示されているように、光源１０１ａは、波長が５７０ｎｍを中心にした所定の範囲に強度のピークを持つ光を発生する。ノッチフィルタ１０２ａは、波長が５７０ｎｍを中心とした所定の範囲にある光５を減衰させる狭帯域のノッチフィルタであることが望ましい。バンドパスフィルタは、波長が５７０ｎｍを中心とした所定の範囲にある光を透過する狭帯域のバンドパスフィルタであることが望ましい。同図中に示されている領域ＲNFはノッチフィルタを透過する波長領域である。また、同図中に示されている領域ＲBFはバンドパスフィルタを透過する波長領域である。

上述したように、例えば光源１０１ａから放出された光は、まずバンドパスフィルタ１０３ａに入射する。バンドパスフィルタ１０３ａでは光源が発した光の帯域が所定の範囲内に制限され（その範囲内の光は透過する）、それ以外の帯域の光は反射される。ノッチフィルタ１０２ａの薄膜が形成されている部分では、バンドパスフィルタ１０３ａで制限された帯域を含む帯域を透過せずに反射し、それ以外の帯域は透過する。
このことから、キーやボタン上のパターンのコントラスト（文字部分の照明光と文字以外の部分の照明光の比）は、ノッチフィルタ１０２ａの特性と、このノッチフィルタと組み合わされるバンドパスフィルタの特性とによって決定されることになる。

換言すれば、バンドパスフィルタ１０３ａを透過する光に対するノッチフィルタ１０２ａの阻止率が高ければ高いほどコントラストは高くなる。そのため、ノッチフィルタ１０２によって阻止される波長のバンド幅を、バンドパスフィルタ１０３ａによって透過される波長のバンド幅よりも広く取ることが望ましい。ただし、ノッチフィルタのバンド幅は、このノッチフィルタに対応する光源以外の光源が発した光の波長に干渉しない程度に制限される。

図４は、図３に示した波長が５７０ｎｍを中心にした所定の範囲にある光（以下、光４０と記す）が本例の光デバイスにおいてどのように透過、反射されるかを説明するための図である。光源１０１ａから放射された光４０は、バンドパスフィルタ１０３ａにおいて、透過成分と反射成分とに分離される。同図においては、光４０の透過成分が、透過光４１として示されている。

バンドパスフィルタ１０３ａは、ピークが５７０ｎｍ近傍にある波長の光を透過するから、透過光４１の波長は５５５ｎｍ〜５７５ｎｍの成分しか持たない（図３参照）。反射成分の光の波長は、５５５ｎｍ〜５７５ｎｍの範囲外となる。
透過光４１は、次に、ノッチフィルタ群１０２に向かう。ノッチフィルタ１０２ｂ、１０２ｃには透過光４１を反射する特性を持たない。したがって、透過光４１は、ノッチフィルタ１０２ｂ、１０２ｃの薄膜２がある領域もない領域も１００％透過する。ノッチフィルタ１０２ｂ、１０２ｃを透過した透過光４１は、ノッチフィルタ１０２ａに向かい、薄膜２によって反射される。

すなわち、透過光４１は、図３に示したように、波長が５７０ｎｍを中心にした所定の範囲にある。一方、ノッチフィルタ１０２ａ（薄膜２のある部分）は、この範囲における光の透過率が低い（反射率が高い）フィルタである。したがって、透過光４１は、ノッチフィルタ１０２ａの薄膜２がある領域において略１００％反射され、薄膜２が形成されていない領域４２のみを略１００％透過する。

つまり、本例では、図２に示した「あ」のパターンの部分だけから透過光４１が放射され、他の部分からの透過光４１の放射は略１００％阻止される。この結果、光源１０１ａから放出され、かつバンドパスフィルタ１０３ａを透過した光は、ノッチフィルタ１０２ａにおいて図２の「あ」の部分だけを透過し、それ以外の部分では透過されない（反射される）。ユーザがノッチフィルタ１０２ａのガラス基板１の上面ｓ１からこの状態を観測した場合、「あ」の文字が光っていて、他の部分は全く光っていないように見える。

また、上記した説明は３組の光学ユニットのうちの光源１０１ａ、バンドパスフィルタ１０３ａ、ノッチフィルタ１０２ａについてしたものである。本例では、他の２組の光学ユニットについても同様に、パターン部分だけから透過光を放射させる一方、他の領域において反射させることができる。このため、いずれのパターンにおいても文字の部分だけを光らせて、視認性の高い表示デバイスを構成することができる。
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各光源を発光させて文字部分だけを光らせた状態の表示デバイスを示す図である。同図（ａ）は、光源１０１ａだけが発光したときの表示状態である。また、同図（ｂ）は光源１０１ｂだけが発光したときの表示状態、同図（ｃ）は光源１０１ｃだけが発光したときの表示状態である。

図６は、３組の光学ユニットについて、光源、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタの光学的波長特性を示した図である。図中、破線で囲んだ範囲が１つの光学ユニットの特性であって、ａは光源１０１ａ、ノッチフィルタ１０２ａ、バンドパスフィルタ１０３ａの光学ユニットに対応する。ｂは光源１０１ｂ、ノッチフィルタ１０２ｂ、バンドパスフィルタ１０３ｂの光学ユニットに対応し、ｃは光源１０１ｃ、ノッチフィルタ１０２ｃ、バンドパスフィルタ１０３ｃの光学ユニットに対応している。

同図に示されているように、光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが発する光の波長帯域は充分離れていて、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタは他の光学ユニットの光源が発した光と自己が属する光学ユニットの光源が発した光とを高い精度で分離して透過、または反射することができる。
また、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタは、他の光学ユニットの光源が発した光の波長帯域の透過率が平坦であることが望ましい。さらに他の光学ユニットの光源が発した光の波長帯域に関して、バンドパスフィルタは透過率０％、ノッチフィルタは透過率１００％、光源は強度０％であることが望ましい。

以上は、「あ」、「ａ」、「ア」の３つのパターンを表示する例について述べている。しかし、本発明は、このような構成に限定されるものでなく、光源、ノッチフィルタ、バンドパスフィルタを適切に設定し、より多くの組すなわち光学ユニットを実装すれば、１つの表示デバイスにより多くの表示パターンを持たせることができることはもちろんである。
また、光源が発する光の波長帯域が充分に狭帯域である場合、光源とノッチフィルタの間のバンドパスフィルタを省くことが可能である。

また、本例では、波長帯域の光を選択的に減衰させる部材でなる薄膜２の一部を切欠いてノッチフィルタにパターンを形成しているが、薄膜２を表示すべき文字等の形状に成形してパターンを形成し、文字の部分が光の透過を阻止するように構成してもよい。このように構成した場合、表示デバイスでは、文字等が暗く、文字等以外の部分が明るく表示される。つまり、所定の波長帯域の光を選択的に減衰させる部材の一部が表示すべき形状に切欠かれることによって形成されたパターン、所定の波長帯域の光を選択的に減衰させる部材が表示すべき形状に整形されることによって形成されたパターン、のうちの少なくとも一方がパターニングされているノッチフィルタを用いればよい。

（スイッチングデバイスへの組込み）
図７は、上述した表示デバイスを含むスイッチングデバイスの構成を示す図である。同図を参照すると、スイッチングデバイスは、筐体７２に嵌合された操作部７１が矢印Ｙ又はその逆方向に移動可能な構造になっている。また、操作部７１の下部には、接点７３ａを有する板バネ７３、接点７４ａを有する端子７４が設けられている。このため、操作部７１の押下操作が行われない状態（すなわち、同図に示されている状態）では、板バネ７３の付勢力によって操作部７１が押し上げられているので、接点７３ａと接点７４ａとは接触していない状態になっている。

この状態において、操作部７１の操作面Ｓの押下操作が行われると、操作部７１は矢印Ｙの方向に移動する。操作部７１の矢印Ｙの方向への移動に伴って、接点７３ａと接点７４ａとが電気的に接触した状態になる。この接点同士の接触状態は、出力端子７６および出力端子７７によって検知することができる。
一方、操作面Ｓの押下操作が解除されると、板バネ７３の付勢力によって操作部７１が押し上げられる。これにより、操作部７１が矢印Ｙの方向とは逆方向に移動して同図に示されている状態に戻り、接点同士の接触状態が解除される。
つまり、接点７３ａおよび接点７４ａは、操作部７１に対応して設けられ、操作部７１への操作に応じてスイッチング動作を行うスイッチング素子として作用することになる。

ここで、本例では、上述した表示デバイスが、操作部７１に内蔵されている。そして、筐体７２には、出力端子７６および出力端子７７の他に、光源制御端子７５が設けられており、この光源制御端子７５に与える制御信号により、光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを選択的に発光させる。具体的には、光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのうち、現在設定されている入力モードに対応するものを発光させる。なお、光源制御端子７５の数は、重なって配置されているノッチフィルタの数に応じて決定すればよい。
なお、スイッチングデバイスを構成する操作部７１、筐体７２、板バネ７３などの構造は、同図に示されているものに限定されるものではない。すなわち、周知のスイッチングデバイスに、上述した表示デバイスを組み込むことができる。

（表示デバイスの制御）
図８は、上述した表示デバイスを制御する構成の機能ブロック図である。図示した構成は、入力モード変更部８０１、入力モード制御部８０２、発光素子制御部８０３、発光素子制御部８０３によって制御される複数の発光素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを有している。
入力モード変更部８０１は、平仮名、アルファベット、カタカナといった入力モードを選択するための機能である。入力モード変更部８０１の多くは、ボタンやキーなどの物理的スイッチの押下（例えば携帯電話機の場合には、入力モード変更キーの押下）、もしくはシステムが自動的に最適な入力モードを選択（例えば携帯電話機の場合、電話をかける場合には数字入力モードを、メールを書く場合には平仮名入力モードや漢字入力モードを選択）することによって実現される。

入力モード制御部８０２は、現在の入力モードを、入力モード変更部８０１によって選択された新たな入力モードへ切替える構成である。また、入力モード制御部８０２は、入力モードの切替えに伴って発光素子制御部８０３に切替えられた入力モードを通知する。発光素子制御部８０３は、通知された入力モードに応じて光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのいずれかを選択し、選択された光源が発光されるように制御する。光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、発光素子制御部８０３の制御に応じて発光もしくは消灯する。

（ボタンキートップの変形例）
図９は、ボタンキートップに関する変形例について説明するための図である。同図には、ボタンの表面（すなわちボタンキートップ）が示されている。上述した例では、表示される「あ」、「ａ」といったパターンの位置が重なっていた。これに対し、同図に示されている例では、発光する光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃによってボタンキートップの明るく表示される領域（すなわち発光領域）９１ａ、９１ｂ、９１ｃの配置が異なる。各領域９１ａ、９１ｂ、９１ｃには、「あ」、「．／＠」、「１」といった文字（シンボル）が刻印やインクなどの方法によって表現されている。この変形例では、光源が発光していない状態であっても、ユーザはボタンがどのような入力モードを持っているのか知ることができる。
さらに、光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのいずれかが発光すると、発光した光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに対応した表示領域が明るくなる。このため、それを見たユーザは、現在設定されている入力モードを把握することができる。

また図１０には、図９の場合とは異なる変形例が示されている。図１０に示されているボタンキートップは、表示されるシンボルが半透明の色の塗料等で表現されている。各シンボルは、共通の発光領域１１上に配置されている。同図に示されている構成では、光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの全て、あるいはシンボルに対応する光源が発光していない場合、シンボルが塗料等の色によってユーザに視認される。そして、光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのいずれかが発光した場合には、対応するシンボルそのものに光が照射される。表示されているシンボルは半透明の色であるため、照射された光の一部はボタンキートップを透過してユーザの目まで届く。つまり、光源が発光した場合には、対応するシンボルのみが明るく光ることになる。

（マルチバンドパスフィルタ）
図１１は、さらに他の変形例を説明するための図である。上記の例では、光源の波長帯に応じた複数のバンドパスフィルタを備えた構成について説明したが、それらバンドパスフィルタの代わりに、周知のマルチバンドパスフィルタを１つ設けてもよい。例えば、図１１（ａ）に示されているように、複数のノッチフィルタ１０２ａ〜１０２ｃの各々の阻止帯域の光を選択的に透過し、ノッチフィルタ１０２ａ〜１０２ｃの各々の阻止帯域の範囲外の波長の光を減衰させるマルチバンドパスフィルタ１１１を１つ設けても良い。図１１（ｂ）は、マルチバンドパスフィルタ１１１の特性の例を示す図である。同図では、横軸が波長で、縦軸が透過率である。同図を参照すると、マルチバンドパスフィルタは、透過帯域が複数存在し、それぞれの透過帯域が各光学ユニットが有する光源１０１ａ〜１０１ｃの波長帯域となっている。このような特性を有するマルチバンドパスフィルタを用いれば、複数のバンドパスフィルタを設ける必要がないので、表示デバイスの部品点数を少なくすることができ、かつ、デバイスの構造を簡単にすることができる。

（表示デバイスのまとめ）
以上説明したように本例の表示デバイスは、マルチファンクションボタンの他、インジゲータとしても利用できる。例えばＰＣでは、充電中、ＡＣ駆動中、バッテリ駆動中などの現在の状態を知らせるインジゲータとしても適用可能である。

ところで、以上述べた表示デバイスは、一般的な液晶等のディスプレイよりも安価に製造することができる。また、本例のノッチフィルタについては、一枚のガラス基板に一層の薄膜を形成し、この薄膜を一つのマスクを使ってエッチングやサンドブラスト加工等によってパターニングしている。あるいは、ガラス基板にマスクを形成した上で成膜することによっても製造できる。製造されたノッチフィルタは、複数重ね合わせても互いに他のノッチフィルタに対応する波長の帯域に干渉しないから、パターン同士の位置合わせが不要である。

一方、本明細書で背景技術として挙げた特許文献２においては、フィルタの作成にあたり、それぞれのフィルタごとにマスクを作っておき、順次マスクを切替えてフィルタを形成することが必要になる。このとき、マスクの位置合わせにずれが生じるとパターンを適正に表示できなくなるため、マスクの位置合わせに高い精度が要求される。また、基板上で表示されるパターンが重なっている部分、パターン単独の部分などに分割し、それぞれの部分にマスクを作成しなければならない。このため、マスクそのものもパターン以下の
大きさになる上、１つのパターンが分割される、いわゆる「飛び地」等が発生し、マスクを作成することが本実施形態の表示デバイスよりも困難である。

さらに、特許文献２では、例えばn個のパターンを表示する場合、作らなければならないフィルタ（バンドパスフィルタ、ノッチフィルタも含め）は、nパターンの組み合わせの数（_nＣ₀＋_nＣ₁＋_nＣ₂＋_nＣ₃＋・・・_nＣ_n＝２ⁿ）だけ必要であり、これだけの種類のフィルタを設計、形成する必要が生じることになる。そして、各フィルタを形成するためのマスクが位置ずれすることなく配置する必要がある。このため、表示パターンが増えた場合には表示デバイスの製造にかかる時間や工数、コストが指数関数的に増え、現実的には表示パターンを増やすことができない。

このような特許文献２に対し、本実施形態は、表示パターンを1つ増やす場合には対応するノッチフィルタ1つと光源（および必要に応じて対応するバンドパスフィルタ）を増設するだけで足りるため、コストの増加は特許文献２の場合に比べて充分小さいものといえる。また、表示すべき文字等は、それぞれのノッチフィルタの基板に独立して形成されるので、表示すべき文字等の部分的な変更にも対応することができる。すなわち、操作ボタンやキートップの表面に表示すべき文字等と実際に入力される文字等との対応関係の仕様が一部変更された場合、重なって配置されているノッチフィルタのうち、該当するもののみを差し替えればよいので、ノッチフィルタすべてを作り直す必要はない。したがって、仕様変更に対する対応度が、特許文献２の場合よりも高いといえる。

（減衰フィルタの追加）
ところで、本実施形態の表示デバイスは、複数の光学ユニットの各々に備えられるノッチフィルタ１０２ａ〜１０２ｃが互いに重なって配置されていて、重なった複数のノッチフィルタ１０２ａ〜１０２ｃのうちの外部から直接視認される面に、この面に進入する光を減衰させるための減衰フィルタを設けることも可能である。例えば、周知のＮＤフィルタ（neutral density filter）を減衰フィルタとして用いることができる。このＮＤフィルタは、波長帯域によらず光を減衰させるフィルタである。また減衰フィルタとして円偏光フィルタを用いてもよい。

図１２は、図１（ｂ）の構成に、減衰フィルタを追加した表示デバイスの構成例を示す図である。図１（ｂ）に示されている表示デバイスでは、周辺光が光学ユニットに入射することによってユーザが見たときに（光源を光らせていないのに）ノッチフィルタのパターンが見えてしまうことがある。また、周辺光がノッチフィルタ１０２ａ〜１０２ｃやバンドパスフィルタ１０３ａ〜１０３ｃに入射し、バンドパスフィルタ１０３ａ〜１０３ｃで反射することによってパターン通りの表示ができないということも起こり得る。

一方、図１２に示されている表示デバイスは、最表面（ユーザに最も近い側）Ｓ１２に減衰フィルタであるＮＤフィルタ１２０を配置した構成になっている。このような構成によれば、表示デバイスの光学ユニットへ入射する周辺光を抑制することができる。このため、ユーザが見たときにノッチフィルタ１０２ａ〜１０２ｃのパターンが見えてしまう問題や、周辺光による表示の乱れ問題を解決することができる。ただし、ＮＤ１２０フィルタを配置することで、本来の光（光学ユニットの光源から発する光）も同じく減衰してしまうため、減衰率が適切に設定されたＮＤフィルタを用いる必要がある。

（ショートパスフィルタ、ロングパスフィルタの利用）
以上は、表示デバイスに、ノッチフィルタを複数重ねた構造を採用した場合について説明したが、ノッチフィルタの一部をショートパスフィルタ、ロングパスフィルタに置き換えることもできる。すなわち、重なって配置されている複数のノッチフィルタのうち、減衰させる波長帯域の最も高いものを周知のショートパスフィルタに置き換えることができる。また、重なって配置されている複数のノッチフィルタのうち、減衰させる波長帯域の最も低いものを周知のロングパスフィルタに置き換えることができる。これらフィルタの置き換えについては、ショートパスフィルタへの置き換えおよびロングパスフィルタへの置き換えの両方を行ってもよいし、いずれか一方を行ってもよい。いずれも置き換えを行った場合でも、ノッチフィルタを用いた場合と同等な効果を得ることができる。

（導光板を用いた光源の変形例）
ここで、導光板を用いることにより、光源の構成を変更することができる。図１３（ａ）は、図１（ａ）の光源群１０１を光源群１０１'および導光板５に置き換えた構成例を示す図である。同図においては、光源群１０１'が導光板５の端部に配置されている。光源群１０１'は互いに異なる波長の光を発する光源１０１ａ〜１０１ｃによって構成されている。必要であれば、光源１０１ａ〜１０１ｃと導光板５との間にバンドパスフィルタを挿入してもよい。

このような構成において、光源１０１ａ〜１０１ｃを選択的に発光させると、導光板５に導かれた光がノッチフィルタ群１０２に入射される。これにより、図１などを参照して説明した場合と同様に、文字などのパターンを表示することができ、これをユーザが観測することになる。なお、導光板５の上面および光源からの光が入射する部分以外の全ての面を、必要に応じて光反射フィルタで囲ってもよい。
図１３（ｂ）のように、最表面（ユーザに最も近い側）ｓ１に減衰フィルタ１２０であるＮＤフィルタを更に配置してもよい。このような構成によれば、表示デバイスの光学ユニットへ入射する周辺光を抑制することができる。

（入射角度問題の解決）
ところで、上述した実施形態では、ノッチフィルタなどの光学フィルタを用いている。これらで用いられる光学フィルタの特性は、光の入射角度に依存する。一般的に、光の入射角度が大きくなると（すなわちフィルタに対してより水平に光が入射すると）、透過／反射する帯域が短波長側にシフトすることが知られている。例えば、図１４に示されているように、入射角度０度の場合の帯域（同図中の実線）よりも、入射角度３０度の場合の帯域（同図中の破線）の方が、短波長側にシフトする。そして、入射角度が大きくなればなるほど帯域が短波長側にシフトする。シフトする量は、入射角度とフィルタ係数によって求めることができる。帯域がシフトすると、本来反射する光が透過することになる。このため、上述した表示デバイスでは、ユーザの目の位置によって、コントラスト比が大きく変化してしまうという問題がある。

例えば、図１５に示されているように、表示デバイスの正面（つまり入射角度０度）である視点Ｐ１において観測する場合、光源群１０１からの光のうち、矢印Ｙ１で示されているように、ノッチフィルタ群１０２を透過する光を視認できる。この場合、ノッチフィルタ群１０２を反射する光（図中の×印）は反射されるので視認できない。このため、表示すべきパターンとそのパターンの背景とのコントラスト比は低下しない。一方、表示デバイスの正面ではなく、入射角度がついた斜めの位置である視点Ｐ２において観測する場合、光源群１０１からの光のうち、矢印Ｙ２で示されているように、ノッチフィルタ群１０２を透過する光を視認できる。しかしながら、この場合、入射角度がついているため、矢印Ｙ２'で示されているように、本来反射されるべき光の一部が透過することがある。この光が視認されてしまうと、パターンの背景が明るく表示されることになり、コントラスト比が低下する。

このコントラスト比の低下の例が図１６に示されている。同図（ａ）において、正面（つまり入射角度０度）である視点Ｐ１において観測する場合、同図（ｂ）のようにパターンと背景とのコントラスト比が高い。これに対し、入射角度が０度でないユーザの視点Ｐ２、視点Ｐ３の場合、光源からの光のうち、ノッチフィルタのパターンによって本来反射すべきものの一部が透過してしまう。例えば、入射角度がついた斜めの位置である視点Ｐ２において観測する場合には同図（ｃ）、さらに斜めの位置である視点Ｐ３において観測する場合には同図（ｄ）、のように入射角度が大きくなればなるほどコントラスト比が低下する。そして、ユーザの視点によっては、フィルタのバンドが光源のバンドと完全にずれてしまい、表示すべきパターンを視認することができなくなる、ということもあり得る。

この問題を解決するために、光の入射角度に依存しない特性を持つフィルタを用いる方法や、光の入射角度による影響が小さなフィルタを用いる方法が考えられる。前者の場合、フィルタの特性が（光の波長に対して）なだらかになってしまい、好適な表示を行うことが困難である。また後者の場合であっても、それだけでは課題を解決することができない。すなわち、入射角度がフィルタの光学特性へ与える影響を仮に少なくできたとしても、全ての入射角度に対して好適な表示が行えるようにすることは困難であり、単純にその影響を小さくするだけでは問題は低減されるだけで、解決はされない。

この問題を解決するための一手法として、ノッチフィルタ群１０２の最表面（ユーザに最も近い側）に、光を拡散する拡散フィルタを挿入した構成が図１７に示されている。同図（ａ）は図１（ｂ）の構成において最表面（ユーザに最も近い側）に拡散フィルタ１３０を追加した構成である。また、同図（ｂ）は図１３（ａ）の構成において最表面（ユーザに最も近い側）に拡散フィルタ１３０を追加した構成である。このように拡散フィルタを追加すれば、ユーザが視認する光は、拡散フィルタで拡散した光となる。そのため、ユーザの目の位置が変わっても、コントラスト比が低下することなく、良好に表示パターンを視認することができる。

さらに、光の入射角度を制限するためのライトコントロールフィルタを挿入してもよい。図１８（ａ）は、図１７（ａ）の構成において、光源群１０１とノッチフィルタ群１０２との間に、ライトコントロールフィルタを挿入した構成を示す図である。図１８（ａ）では、互いに直交する方向（９０度異なる方向）に対して入射角度を制限するように配置されたライトコントロールフィルタ１０６ａおよび１０６ｂが設けられている。ライトコントロールフィルタ１０６ａおよび１０６ｂは、例えば、図１９に示されているように、互いに直交する方向（９０度異なる方向）に対して入射角度を制限するようにブラインドが配置された構成になっている。そして、図２０に示されているように、ライトコントロールフィルタ１０６ｂへの入射角度が小さい（０度もしくはそれに近い角度の）光Ｌ１は透過し、入射角度が０度より十分に大きい光Ｌ２は透過しない。ライトコントロールフィルタ１０６ａについても、９０度異なる方向からの光について同様に作用する。

このように作用するライトコントロールフィルタ１０６ａおよび１０６ｂが挿入されることにより、図１８（ｂ）に示されているように、光源群１０１からの光（同図中では矢印として表現）は、まずライトコントロールフィルタ１０６ｂに入射する。ライトコントロールフィルタ１０６ｂは特定方向に対して入射角度を制限し、入射角度が小さい光は透過し、入射角度が大きい光は透過しない。ライトコントロールフィルタ１０６ｂを透過した光は、次にライトコントロールフィルタ１０６ａに入射する。ライトコントロールフィルタ１０６ａは、ライトコントロールフィルタ１０６ｂとは９０度異なる方向に対して入射角度を制限するように配置されている。そのため、２つのライトコントロールフィルタ１０６ａおよび１０６ｂを透過した光は、いずれの方向に対しても入射角度が制限されており、具体的には入射角度が小さい光しか透過しない。

２つのライトコントロールフィルタ１０６ａおよび１０６ｂを透過した光は、ノッチフィルタ群１０２に入射する。このノッチフィルタでの光の振る舞いは上述した通りである。ノッチフィルタ群１０２を透過した光は最後に拡散フィルタ１３０を介してユーザに視認される。拡散フィルタ１３０への光は入射角度が制限されているので、どのような位置からでも同じ表示パターンを見ることができる。

図１７（ｂ）のように導光板を用いて光源を構成した場合についても、図２１（ａ）に示されているように、導光板５とノッチフィルタ群１０２との間に、ライトコントロールフィルタ１０６ａおよび１０６ｂを挿入することにより、光の入射角度を制限することができる。ライトコントロールフィルタ１０６ａおよび１０６ｂを挿入することにより、図２１（ｂ）に示されているように、光源群１０１からの光（同図中では矢印として表現）は、まずライトコントロールフィルタ１０６ｂに入射する。ライトコントロールフィルタ１０６ｂは特定方向に対して入射角度を制限し、入射角度が小さい光は透過し、入射角度が大きい光は透過しない。ライトコントロールフィルタ１０６ｂを透過した光は、次にライトコントロールフィルタ１０６ａに入射する。ライトコントロールフィルタ１０６ａは、ライトコントロールフィルタ１０６ｂとは９０度異なる方向に対して入射角度を制限するように配置されている。そのため、２つのライトコントロールフィルタ１０６ａおよび１０６ｂを透過した光は、いずれの方向に対しても入射角度が制限されており、具体的には入射角度が小さい光しか透過しない。

２つのライトコントロールフィルタ１０６ａおよび１０６ｂを透過した光は、ノッチフィルタ群１０２に入射する。ノッチフィルタ群１０２を透過した光は最後に拡散フィルタ１３０を介してユーザに視認される。拡散フィルタ１３０への光は入射角度が制限されているので、どのような位置からでも同じ表示パターンを見ることができる。

図１８、図２１においては、ライトコントロールフィルタとしてブラインドを用いたが、入射角度を制限するフィルタであれば、どのようなものでもよい。例えば、薄型であり、かつ安価に入手することが可能なものとして、http://www.mmm.co.jp/display/light/index.htmlに開示されているものを用いることができる。
また、図１８、図２１において、最表面（ユーザに最も近い側）に減衰フィルタであるＮＤフィルタや、円偏光フィルタなどで構成した減衰フィルタを更に配置してもよい。このような構成によれば、表示デバイスの光学ユニットへ入射する周辺光を抑制することができる。

（プリズムシートの併用）
図２１（ａ）の構成において、ライトコントロールフィルタと光源群との間にプリズムシートを挿入することにより、正面から見た場合の輝度を向上させることができる。このプリズムシートを挿入した構成が同図（ｃ）に示されている。プリズムシートは、導光板の表面に一般的に貼られており、２枚のプリズムシート１０７ａおよび１０７ｂと導光板を含めて、一般的には導光板、もしくはバックライトと呼ばれている。その役割は、拡散光をある特定の方向に集光することである。これにより、正面から見たときの輝度を向上させることができる。

導光板を用いない光源を用いた場合も、図１８（ｃ）に示されているように、ライトコントロールフィルタと光源群１０１との間にプリズムシートを挿入すればよい。この構成においても図２１（ｃ）の場合と同様な効果が期待できる。すなわち、ライトコントロールフィルタを通過する光の強度を増すことができ、より明るい表示が行えるようになる。
なお、プリズムシートを２枚挿入するのは、ライトコントロールフィルタを２枚挿入するのと同じ理由であり、ノッチフィルタ群１０２に入射する全ての方向の光の入射角度を小さくするためである。上記のように挿入するプリズムシートは、例えば、http://www.mmm.co.jp/display/bef2/index.htmlに開示されているものを用いることができる。

（ノッチフィルタの設計方法）
ここで、ノッチフィルタを設計する上で最低限考慮する必要があるのは、ライトコントロールフィルタによって制限される入射角度（透過する最大の入射角度）、入射角度によるノッチフィルタの阻止帯域のシフト、の２点である。図２２を参照すると、光源の波長に対して、ノッチフィルタへの入射角度が０度の場合の透過特性は実線であり、入射角度が４０度の場合の透過特性は破線のようにシフトする。

一般に、入射角度θとシフトする波長との割合は、次の式（１）で表される。
｛１−（ｓｉｎθ／ｎeff ）² ｝^1/2 …（１）
式（１）において、θは入射角度、ｎeff はフィルタのパラメータ（実効屈折率）である。例えば、フィルタの中心波長が入射角度によりどの程度シフトするかは、入射角度０度の時の中心波長に、求めたい入射角度とｎeff を式（１）に与えて得た係数をかければ、シフトした中心波長を求めることができる。このｎeff を高く設計することにより、シフトする量を少なくすることができるので、ｎeff は高いことが望ましい。

次に、光源のスペクトルとノッチフィルタの光学特性とから、コントラスト比を推定する。表示する部分（光が透過する部分）で透過する光量は、光源のスペクトル（より正確には、ノッチフィルタに入射する光のスペクトル）を積分した値で近似できる。より正確には、ノッチフィルタの基板部分の透過率を掛け合わせてから積分する必要がある。しかし、一般には基板部分の透過率はほぼ１００％とみなせるため、単純に光源のスペクトルの積分値でも近似できる。

表示しない部分（光が透過しない部分）を透過する光量は、光源のスペクトルとノッチフィルタの光学特性とをかけて、それを積分した値で近似できる。コントラスト比は、両者の比として推定することができる。この推定を、中心波長をずらしながら行うと、図２３のようなグラフを得ることができる。ここで、目標とするコントラスト比を１０００：１とすると、中心波長が５４２ｎｍ〜５７８ｎｍの範囲Ｔであれば、目標コントラストを達成することができることがわかる。中心波長のシフトは、必ず短い波長側にシフトするので、この場合、入射角度０度の時の中心波長を、最も長い波長である５７８ｎｍに設定しておけばよい。またこの例であれば、中心波長が５４２ｎｍまでシフトしても、目標コントラストは達成しているので、式（１）から、ｎeff を２．０とすれば、入射角度が４４度までであれば、目標コントラストを達成できる。この場合には、ライトコントロールフィルタによって４４度までに入射角度を制限すればよい。また逆にライトコントロールフィルタによって例えば３０度までに入射角度を制限できていれば、ｎeff は１．４４以上であればよい。このようにノッチフィルタは、ライトコントロールフィルタを透過する光（透過する入射角度の範囲内の光）に対して、対応する光源光を十分に反射し、目標とするコントラスト比に基づいて設計すればよい。
なお、この推定ではノッチフィルタの半値幅を一定にしていたが、もちろんノッチフィルタの半値幅を変更してシミュレーションを行い、それを基にして設計することもできる。

（携帯電話機への適用例）
図２４は、本発明のスイッチングデバイスを、携帯電話機のボタンに適用した場合の例を示す図である。一般に、携帯電話機では、入力モードを切り替えることにより、１つのボタンに複数の文字が割り付けられている。同図（ａ）は数字入力モードにおける表示例、同図（ｂ）は平仮名入力モードにおける表示例、同図（ｃ）はアルファベット入力モードにおける表示例、である。これらの図に示されているように操作部７１₁₁〜７１₄₃は、４行３列に配置されている。そして、操作部７１₁₁〜７１₄₃は、図７を参照して説明したように、それぞれ独立して押下できるように構成されている。

同図（ａ）に示されているように、数字入力モードに設定されている場合、各キートップに割り付けられている数字等を大きく表示させることができる。また、同図（ｂ）に示されているように、平仮名入力モードに設定されている場合、各キートップに割り付けられている平仮名等を大きく表示させることができる。さらに、同図（ｃ）に示されているように、アルファベット入力モードに設定されている場合、各キートップに割り付けられているアルファベット等を大きく表示させることができる。

本例では、入力モードが３種類に設定されるので、例えば、赤色、緑色、青色に発光する光源（またはそれらの色の光を得るための光源およびバンドパスフィルタの組合せ）を用意する。そして、赤色の光を減衰させるノッチフィルタに同図（ａ）に示されている数字等、緑色の光を減衰させるノッチフィルタに同図（ｂ）に示されている平仮名等、青色の光を減衰させるノッチフィルタに同図（ｃ）に示されているアルファベット等、をそれぞれパターニングしておく。このように構成すれば、数字入力モードでは数字等を赤色発光で、平仮名入力モードでは平仮名等を緑色発光で、アルファベット入力モードではアルファベット等を青色発光で、それぞれ表示させることができる。つまり、入力モードに対応して互いに異なる波長の光で発する光源と、各光源の波長を減衰させるノッチフィルタとを用意し、入力モードに対応する文字等をノッチフィルタにパターニングしておくことにより、現在設定されている入力モードに対応した色で文字等を表示することができる。
以上のように各キートップに、入力モードに対応した色で、文字等を大きく表示すれば、入力モードを容易に認識できるだけでなく、視力の衰えた老人等でもキーに割り付けられている文字等を容易に認識できる。

本発明は、携帯電話機やＰＣ等のマルチファンクションボタンの他、機器の状態を表示するインジケータ等に利用できる。

１ ガラス基板
２ 薄膜
５ 導光板
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ 光源
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ ノッチフィルタ
４０ 光
４１ 透過光
４２ 領域
７１ 操作部
７２ 筐体
７３ 板バネ
７４ 端子
７３ａ、７４ａ 接点
７５ 光源制御端子
７６、７７ 出力端子
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ バンドパスフィルタ
１０６ａ、１０６ｂ ライトコントロールフィルタ
１０７ａ、１０７ｂ プリズムシート
１１１ マルチバンドパスフィルタ
１２０ ＮＤフィルタ
１３０ 拡散フィルタ
８０１ 入力モード変更部
８０２ 入力モード制御部
８０３ 発光素子制御部

Claims (4)

1. 所定の波長帯域の光を発する光源と、
   表示すべき形状に基づいて前記波長帯域の光を選択的に減衰させる部材を整形して形成されるパターンを有し、前記部材上で前記波長帯域の光を減衰させるノッチフィルタと、
   を含む光学ユニットを複数備え、それら光学ユニットに含まれる前記ノッチフィルタが重なって配置され、
   前記光源から前記ノッチフィルタへの光の入射角度を制限するライトコントロールフィルタが、前記ノッチフィルタと前記光源との間に挿入されていることを特徴とする表示デバイス。
2. 前記ライトコントロールフィルタは、１つ以上のブラインドで構成されることを特徴とする請求項１に記載の表示デバイス。
3. 前記ノッチフィルタは、目標とするコントラスト比に基づいて設計されることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示デバイス。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の表示デバイスを含む操作部と、前記操作部に対応して設けられ該操作部への操作に応じてスイッチング動作を行うスイッチング素子とを備えたことを特徴とするスイッチングデバイス。

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