JP2023091030A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成の簡素化が可能であり、透明な表示板上に多様な表示パターンを表示可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示装置（３ｆ）は、光源（１０ｂ）と、光を導光する透明な表示板（２０）と表示パターンとを有する表示部と、前記表示板（２０）に貼合された屈折光学素子（７３）と、を備え、前記光源（１０ｂ）から出た光は、前記屈折光学素子（７３）を通って前記表示板（２０）の前面又は裏面から前記表示板（２０）の内部に入射し、前記前面又は前記裏面に沿う方向に導光され、前記表示パターンを介して前記表示板（２０）の外部に出射して、前記表示パターンを表示状態にする。【選択図】図３７

Description

本開示は、表示装置に関する。

側面から入光した光によって発光する絵、文字又記号などの表示パターンを表示する表示板を積層して設け、且つ積層した表示板を複数配列した表示部を備えた表示装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。積層は複層ともいう。この表示装置は、積層した表示板を複数配列することで、透明の表示部に複数の表示パターンを表示可能にしている。

特開２０１７―２１１４９８号公報

しかしながら、上記従来の表示装置では、独立した１つの表示板が表示できる表示パターンは１種類のみであるので、表示装置が表示できる表示パターンの多様性が不十分であり、また、表示パターンの数を増やすためには積層した表示板を用いる必要があるので構造が複雑であるという課題がある。

本開示は、構成の簡素化が可能であり、透明な表示板上に多様な表示パターンを表示可能な表示装置を提供することを目的とする。

本開示の表示装置は、光源と、光を導光する透明な表示板と表示パターンとを有する表示部と、前記表示板に貼合された屈折光学素子と、を備え、前記光源から出た光は、前記屈折光学素子を通って前記表示板の前面又は裏面から前記表示板の内部に入射し、前記前面又は前記裏面に沿う方向に導光され、前記表示パターンを介して前記表示板の外部に出射して、前記表示パターンを表示状態にすることを特徴とする。

本開示の表示装置によれば、構成の簡素化が可能であり、透明な表示板上に多様な表示パターンを表示することが可能である。

実施の形態に係る表示装置の構成を概略的に示す図である。 図１に示される表示装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示される表示装置の表示パターン及び表示板の内部を進む光を示す側面図である。 実施の形態に係る表示装置の表示パターンの他の例を概略的に示す正面図である。 実施の形態に係る表示装置の表示パターン及び表示板の内部を進む光を示す側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る表示装置の構成を概略的に示す正面図及び側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例１に係る表示装置の構成を概略的に示す正面図及び側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例２に係る表示装置の構成を概略的に示す正面図及び側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例３に係る表示装置の構成を概略的に示す正面図及び側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例４に係る表示装置の構成を概略的に示す正面図及び側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例５に係る表示装置の構成を概略的に示す正面図及び側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例６に係る表示装置の構成を概略的に示す正面図である。 実施の形態１の変形例６に係る表示装置を示す部分拡大図を含む正面図である。 実施の形態１の変形例６に係る各表示パターンの装飾例を示す図である。 実施の形態１の変形例６に係る複数の表示パターンの装飾例を示す図である。 実施の形態１の変形例６に係る表示装置を示す部分拡大図の他の例を含む正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例７に係る表示装置の構成を概略的に示す正面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、実施の形態１の変形例８に係る表示装置の構成を概略的に示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２に係る表示装置の構成を概略的に示す正面図及び側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３に係る表示装置の構成を概略的に示す側面図及び斜視図である。 実施の形態３に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３の変形例１に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３の変形例２に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３の変形例２に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３の変形例３に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図及び斜視図である。 実施の形態３の変形例３に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３の変形例３に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３の変形例４に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構成を概略的に示す側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３の変形例５に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造を示す側面図及び斜視図である。 実施の形態３の変形例５に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３の変形例５に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３の変形例５に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３の変形例６に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造を示す側面図及び斜視図である。 実施の形態３の変形例６に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３の変形例６に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３の変形例６に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の構造と光線とを示す側面図である。 実施の形態３の変形例６に係る表示装置の配光制御素子及び表示板の側面図及び斜視図である。 （ａ）は、実施の形態４に係る表示装置の構成の一部を示す斜視図、（ｂ）は、実施の形態４に係る表示装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態５に係る表示装置の構成を概略的に示す側面図である。 実施の形態６に係る表示装置の構成を概略的に示す図である。 実施の形態６の変形例１に係る表示装置の構成を概略的に示す図である。 実施の形態６の変形例２に係る表示装置の構成を概略的に示す図である。

以下に、実施の形態に係る表示装置を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、実施の形態を適宜組み合わせること及び実施の形態を適宜変更することが可能である。

図には、ＸＹＺ直交座標系の座標軸が示されている。Ｘ軸及びＹ軸は、それぞれ表示装置を視認する際の人間の視野における横方向及び縦方向（あるいは、縦方向及び横方向）の座標軸である。Ｚ軸は、表示板の厚み方向の座標軸である。また、図において、同一又は同様の構成には、同じ符号が付されている。

《実施の形態の概要》
図１は、実施の形態に係る表示装置１００の構成を概略的に示す図である。図２は、図１に示される表示装置１００の構成を概略的に示す斜視図である。図３は、図１に示される表示装置１００の構成を概略的に示す側面図である。

表示装置１００は、光源１０と、表示部４０とを備える。表示部４０は、光を導光する透明の表示板２０と、表示対象とを備える。表示対象は、例えば、表示板２０上に交換可能に設けられた表示パターン３０、又は複数の表示パターン（例えば、後述の図６（ａ）に示される。）である。光源１０は、指向性を有する光を発する光源である。表示板２０は、矩形の第１の面としての前面（すなわち、おもて面）２０１と、前面２０１の反対の面である第２の面としての裏面（すなわち、背面）２０２と、これらを繋ぐ４つの側面２０３とを有する板状の部材である。ただし、表示板２０の形状は、図示された形状に限定されない。なお、第１の面が裏面であり、第２の面が前面であってもよい。

光源１０の動作を制御する制御装置である点灯制御回路９０が光源１０を点灯させると、光源１０から出射した光Ｌ０は、表示板２０の内部に入射し、導光され、表示パターン３０を介して表示板２０の外部に出射して、表示パターン３０が表示状態になる。図３では、光Ｌ０は、表示板２０の裏面２０２に備えられた表示パターン３０で散乱して、表示板２０の前面２０１から外部に出射する。ただし、表示板２０の前面２０１と裏面２０２とは、逆であってもよい。なお、表示状態は、人が表示パターン３０を視認することができる視認可能状態である。また、非表示状態は、光源１０が点灯していない状態であり、人が表示パターン３０を視認することができない又はほとんど視認することができない状態である。非表示状態のときには、表示部４０は透明である。

光源１０は、例えば、１又は複数の発光素子を含む。複数の発光素子は、例えば、Ｘ軸方向に一次元状に配列されていてもよい。発光素子は、例えば、固体光源である。固体光源は、指向性を持つ光源である。固体光源は、例えば、半導体光源である。発光素子は、例えば、発光ダイオ－ド（ＬＥＤ）である。固体光源は、有機エレクトロルミネッセンス光源又はレーザダイオードであってもよい。また、固体光源は、平面上に塗布された蛍光体に励起光を照射することによって発光する構造を有してもよい。光源は、白色の光を発する白色光源、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の光を発するフルカラー光源、及び単色光源のいずれであってもよい。

表示部４０は、例えば、単一の表示板２０と表示パターン３０とを有する。表示板２０は、屈折材で満たされている部材である。表示部４０は、積層されていてもよいし、正面から見て横方向又は縦方向又はこれらの両方向に複数配列されていてもよい。積層は複層ともいう。表示板２０は、透明の部材である。本出願では、「透明」は、光を透過させることができる性質を意味し、略透明を含む。表示板２０の材質は、例えば、アクリルなどのプラスチックである。プラスチックとしては、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）又はＰＣ（ｐｏｌｙ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）などを用いることができる。表示板２０の材質は、ガラスであってもよい。表示板２０の前面２０１及び裏面２０２の少なくとも一方には表示パターン３０が備えられている。表示パターン３０は、単色又は複数色のパターンであってもよい。

光源１０は、表示板２０の側面２０３に対向して配置される。ただし、表示板２０の内部に光を入射することができる構造（後述の実施の形態３で説明される。）を採用すれば、光源１０の位置は図示の位置に限定されない。光源１０から出た光は、表示板２０の側面２０３から入射し、表示板２０の内部を導光される。

表示板２０に表示パターン３０を形成する際（例えば、表示板２０に装飾を施す際）には、例えば、表示板２０の前面２０１における表示パターン３０の形成予定部分（ここでは、右方向矢印マーク）に対応する領域及び表示板２０の裏面２０２における表示パターン３０の形成予定部分に対応する領域の少なくとも一方に、インクを塗布することで、表示パターン３０を印刷する。インクは、例えば、透明インクである。透明インクは、例えば、光散乱粒子を含む。印刷方法は、例えば、シルクスクリーン印刷である。印刷を表示板２０の前面２０１にする場合には、表示パターン３０に汚れ又は損傷が生じやすいので、印刷は、表示板２０の裏面２０２にすることが好ましい。ここで、表示板２０の前面２０１は、表示部４０を構成する表示板２０の面のうちの、表示部４０を観察する人が向き合う面である。

表示パターン３０における塗部をドットパターンとして印刷して、非点灯時において背景を透過させることによって、透明性を大きくしている。

表示パターン３０における色の濃淡の調整は、ドットの径またはピッチまたはその両方における大きさの設計によって行ってもよい。ただし、解像度を高くするため、できるだけピッチを小さくすることが望ましい。ここで、色を濃くする場合は、単位面積当たりのドットの面積が大きくなるようにすればよい。色を薄くする場合は、単位面積当たりのドットの面積が小さくなるようにすればよい。

図４は、実施の形態に係る表示装置１０１の表示パターンの他の構成を概略的に示す正面図である。図４では、表示部４０ａの表示板２０の前面２０１又は裏面２０２における表示パターン３０ａの形成予定部分（ここでは、右方向矢印マーク）に対応する領域に透明インクを塗布せず、この領域以外の領域（すなわち、周辺領域）である背景部分に、透明インクを塗布する例が示されている。表示板２０の内部を導光した光は、透明インクに含まれる光散乱粒子によって散乱される。散乱光の一部は、表示板２０の前面２０１の境界において全反射条件を満足せず、表示板２０の前面２０１を通して外部に出射される。表示パターン３０ａは、以上の原理によって表示される。観察者は、光源１０が点灯しているときには、表示パターン３０ａの周辺領域が発光することによって表示パターン３０ａを視認することができる。光源１０が消灯しているときには、表示パターン３０ａの周辺領域を視認することができず、その結果、表示パターン３０ａを視認することができない。

透明インクはガラスに対する密着性がないため、表示パターン３０ａの形成に透明インクの印刷を用いる場合には、表示板２０として、例えば、アクリルなどのプラスチックを用いることが好ましい。

また、光源１０が、レーザ光源である場合には、表示パターン３０ａの発光時にスペックルを発生させることができ、表示パターン３０ａの視認性を一層向上させることができる。

表示板２０における表示パターンの装飾方法として、表示板２０の裏面２０２における表示パターン３０ｂの形成予定部分にプリズム加工を施す方法を採用してもよい。図５は、実施の形態に係る表示装置１０２の表示パターン３０ｂを概略的に示す側面図である。表示板２０の内部を導光した光は、裏面２０２にプリズム加工で形成された傾斜部分（すなわち、プリズム形状の部分）によって反射される。傾斜部分による反射光の一部は、表示板２０の前面２０１（すなわち、空気との境界）において全反射条件を満足せず、表示板２０の前面２０１を通して外部に出射される。表示パターン３０ｂは、このような原理によって表示状態になる。表示パターン３０ｂは、光源１０が点灯時には視認でき、光源１０が消灯時には視認できない。なお、プリズム加工によって形成される、Ｘ軸方向に長尺な凸形状の本数は、図示の数に限定されない。また、加工された表示パターン３０ｂの形状は、プリズム形状に限定されず、表示パターン３０ｂが形成される面と異なる方向を向く面を有する他の構造とすることが可能である。

《実施の形態１》
図６（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る表示装置１の構成を概略的に示す正面図及び側面図である。表示装置１の表示部４０ｃは、指向性を有する２つの光源１０ｃ、１０ｄと、表示板２０に備えられており独立に表示制御可能に形成された２つの表示パターン３０ｃ、３０ｄとを有している。光源１０ｃ、１０ｄと表示パターン３０ｃ、３０ｄとは、互いに対応する位置に配置されている。光源１０ｃから出射した光Ｌ１は、側面２０３から表示板２０の内部に入射し、導光され、表示パターン３０ｃを介して表示板２０の前面２０１から外部に出射して、表示パターン３０ｃのみを表示状態にする。光源１０ｄから出射した光Ｌ２は、表示板２０の側面２０３から内部に入射し、導光され、表示パターン３０ｄを介して表示板２０の前面２０１から外部に出射して、表示パターン３０ｄのみを表示状態にする。

言い換えれば、表示装置１には、表示板２０の前面２０１又は裏面２０２に備えられた複数の表示パターンが備えられており、各表示パターンに対して、少なくとも１つの光源が対応する。複数の表示パターンは、例えば、表示板２０において装飾されている領域が、Ｙ軸方向に見た場合に、互いに重なり合っていない。光源１０ｃは、例えば、表示板２０における表示パターン３０ｃが備えられている面において、表示板２０の内部を導光される領域が、表示パターン３０ｃが備えられている領域のみを含む（つまり、表示パターン３０ｄが装飾されている領域を含まない）ように配置されている。光源１０ｄは、例えば、表示板２０における表示パターン３０ｄが装飾されている面において、表示板２０の内部を導光される領域が、表示パターン３０ｄが装飾されている領域のみを含む（つまり、表示パターン３０ｃが装飾されている領域を含まない）ように配置されている。

表示板２０において表示パターン３０ｃと３０ｄの間隔を小さくするために、光源１０ｃ、１０ｄから出た光Ｌ１、Ｌ２の指向性を高くすることが好ましい。表示パターン３０ｃに対応する光源１０ｃから出る光Ｌ１の拡がり角は、隣接する表示パターン３０ｄの領域に進入しない程度に狭く設定されることが好ましい。表示パターン３０ｄに対応する光源１０ｄから出る光Ｌ２の拡がり角は、隣接する表示パターン３０ｃの領域に進入しない程度に狭く設定されていることが好ましい。指向性を高くするために、例えば、光源１０ｃ、１０ｄとして、指向性の高いレーザ光を発するレーザ光源を用いてもよい。

表示装置１によれば、１つの表示板２０を用いて複数の表示パターンを独立に表示することができる。

また、１つの表示板２０を用いて複数の表示パターンを表示できるので、表示装置１の構造の簡素化を実現できる。

また、複数の表示パターン３０ｃ、３０ｄを印刷によって形成することで、表示板２０の変形、加工が不要である。

なお、表示パターンの個数及び光源の個数は３個以上であってもよい。

《実施の形態１の変形例１》
図７（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例１に係る表示装置１ａの構成を概略的に示す正面図及び側面図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、光源１０ｃ、１０ｄと表示板２０との間に光学素子としてのシリンドリカルレンズ５０ｃ、５０ｄを備えた例を示す。シリンドリカルレンズ５０ｃ、５０ｄは、例えば、内部が屈折材で満たされたレンズである。シリンドリカルレンズ５０ｃ、５０ｄは、表示板２０の側面２０３の長辺方向（Ｘ軸方向）にのみ曲率を持つ。シリンドリカルレンズ５０ｃ、５０ｄは、光源１０ｃ、１０ｄから出射された光Ｌ１、Ｌ２のＸ軸方向の拡がり角を狭くすることができる。シリンドリカルレンズ５０ｃ、５０ｄの代りに、アナモフィック非球面レンズ又は回転対称のレンズを用いることも可能である。

表示装置１ａによれば、光Ｌ１、Ｌ２の指向性を高めることができる。また、光源１０ｃ、１０ｄとしてレーザ光源以外の光源を用いることが可能である。上記以外の点について、表示装置１ａは、上記表示装置１と同じである。

《実施の形態１の変形例２》
図８（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例２に係る表示装置１ｂの構成を概略的に示す正面図及び側面図である。図８（ａ）及び（ｂ）は、光源１０ｅ、１０ｆと表示板２０との間に備えられた光学素子をアナモフィックレンズ５０ｅ、５０ｆを備えた例を示す。アナモフィックレンズ５０ｅ、５０ｆは、例えば、内部が屈折材で満たされたレンズである。アナモフィックレンズ５０ｅ、５０ｆは、表示板２０の側面２０３の長辺方向（Ｘ軸方向）に曲率を持ち、表示板２０の側面２０３の厚み方向（Ｚ軸方向）にも曲率を持つ。アナモフィックレンズ５０ｅ、５０ｆは、光源１０ｅ、１０ｆから出射された光Ｌ１、Ｌ２の拡がり角を狭くすることができる。なお、光学素子は、例えば、少なくとも表示板２０の側面の長辺方向に広がる光線を集光するものであれば、中空のリフレクタであってもよい。

表示装置１ｂによれば、光Ｌ１、Ｌ２の指向性を高めることができる。また、光源１０ｅ、１０ｆとしてレーザ光源以外の光源を用いることが可能である。上記以外の点について、表示装置１ｂは、上記表示装置１と同じである。

《実施の形態１の変形例３》
図９（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例３に係る表示装置１ｃの構成を概略的に示す正面図及び側面図である。表示装置１ｃは、光源１０ｇを側面２０３の反対側の側面２０４に対向させて配置した点が、図６（ａ）及び（ｂ）に示される表示装置１と異なる。この点以外に関しては、表示装置１ｃは、図６（ａ）及び（ｂ）に示される表示装置１と同じである。

表示装置１ｃによれば、光源１０ｄ、１０ｇを表示板２０の異なる側面２０３、２０４に対向させて配置できるので、光源１０ｄ、１０ｇの設置位置の自由度が増す。上記以外の点について、表示装置１ｃは、上記表示装置１と同じである。

《実施の形態１の変形例４》
図６（ａ）、（ｂ）から図９（ａ）、（ｂ）の表示装置では、表示板２０の内部を進む光の指向性が高く、その結果、２つの表示パターンの間隔を狭くすることができる例を説明した。実施の形態１の変形例４では、表示板２０の内部に光の進行方向を変化させることができる境界面２３を、２つの表示パターン３０ｃ、３０ｄの間に設けた場合を説明する。

図１０（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例４に係る表示装置１ｄの構成を概略的に示す正面図及び側面図である。境界面２３は、表示板２０と屈折率が異なる材質で形成される。境界面２３は、例えば、屈折率の小さい領域である空洞である。間隔の一部において光線の進行方向を変化させるような境界面を設ける手段は、例えば、境界面に反射加工をしてもよい。或いは、境界面に、光学研磨をしてもよい。或いは、境界面に、散乱加工をしてもよい。或いは、境界面に吸収加工をしてもよい。表示板２０より屈折率の小さい領域を設け、光は、屈折率の違いによって境界で全反射し、屈折率の小さい領域への光の入射を防ぐ。

表示装置１ｄによれば、表示パターン３０ｈ、３０ｉは、境界面２３によって区画されているので、指向性の低い光源１０ｈ、１０ｉを用いても、表示パターン３０ｈ、３０ｉの表示制御を独立に行うことが可能である。

表示板２０において表示パターン３０ｈ、３０ｉが装飾されている領域の間の境界面２３を空洞で形成した場合には、表示装置１ｄを軽量化することが可能である。さらに、この場合は、表示装置に対して垂直方向の風に対して、耐風性を向上させることができる。上記以外の点について、表示装置１ｄは、上記表示装置１と同じである。

《実施の形態１の変形例５》
図１１（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例５に係る表示装置１ｅの構成を概略的に示す正面図及び側面図である。図１１（ａ）及び（ｂ）は、表示板２０を境界面２３、２４によって、グリッド状に４分割した例を示す。発光面の配置上、境界面２３、２４における屈折率の違いによる全反射が難しい場合は境界面において、反射加工、散乱加工及び吸収加工のいずれかの加工をすることによって光線の進行方向を変化させる。

表示装置１ｅによれば、光源１０ｈ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｋが、光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を表示パターン３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ、３０ｋにそれぞれ照射する。表示パターン３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ、３０ｋは、境界面２３、２４によって区画されているので、指向性の低い光源を用いても、表示パターン３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ、３０ｋの表示制御を独立に行うことが可能である。

表示板２０において境界面２３、２４を空洞で形成した場合には、表示装置１ｅを軽量化することが可能である。上記以外の点について、表示装置１ｅは、上記表示装置１と同じである。

《実施の形態１の変形例６》
上記図６（ａ）、（ｂ）から図１１（ａ）、（ｂ）の説明では、単一の表示板２０において複数の表示パターンを独立して表示制御するために、表示パターンの位置が異なる場合を例示した。しかし、表示パターンに対応する発光素子から出て表示板２０の内部に入光する光の波長を異ならせることによって、単一の表示板２０において複数の表示パターンを独立して表示制御してもよい。

図１２（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例６に係る表示装置１ｆの構成を概略的に示す正面図である。図１２（ａ）及び（ｂ）は、単一の表示板２０において複数の表示パターン３０ｃ、３０ｄを独立して表示制御するために、光源１０ｍは、波長の異なる複数種類の光を出射する。

また、表示パターン３０ｃと３０ｄは、透明インクによって形成される。透明インクは、散乱される光のピーク波長が互いに異なる複数種類の光散乱粒子を含む。つまり、透明インクとして、光の散乱において波長選択性がある光散乱粒子を含むものを使用する。

表示パターン３０ｃ（又は３０ｄ）に対応する発光素子から出て表示板２０に入光する光の波長範囲は、表示板２０に白色光を入光したときに同じ表示パターン３０ｃ（又は３０ｄ）の透明インクによって散乱される波長範囲と、重なりを持っている。

表示パターン３０ｃ（又は３０ｄ）に対応する発光素子から出て表示板２０に入光する光のスペクトルは、対応しない別の表示パターン３０ｄ（又は３０ｃ）において、白色光を入光したときに透明インクによって散乱されるスペクトルと異なり、且つ重なりを持っていない。つまり、表示パターン３０ｃに対応する発光素子から出て表示板２０に入光する光は表示パターン３０ｃで散乱され、表示パターン３０ｄで散乱されず、表示パターン３０ｄに対応する発光素子から出て表示板２０に入光する光は表示パターン３０ｄで散乱され、表示パターン３０ｃで散乱されない。

表示パターン３０ｃ、３０ｄが２種類の場合、表示パターン３０ｃ、３０ｄの一方を前面２０１に設け、他方を裏面２０２に設けてもよい。このように、表示パターン３０ｃ、３０ｄを表示板２０の前面２０１と裏面２０２の両方に形成する場合、前面２０１の表示パターンにおける輝度と裏面２０２の表示パターンの輝度とが同等となるよう、裏面２０２の表示パターンに対応する発光素子による出力光を、前面２０１の表示パターンに対応する発光素子による出力光より大きくしてもよい。

複数の表示パターン３０ｃ、３０ｄは、同一面上に重ねて印刷されていてもよい。図１３は、表示装置１ｆを示す部分拡大図を含む正面図である。その際に、図１３に部分拡大図として示されるように、表示パターンのサイズに対して十分小さく区画された領域Ｒ１、Ｒ２が、互い違いになるように、印刷されていてもよい。図１４は、各表示パターン３０ｃ、３０ｄの装飾例を示す図である。図１５は、複数の表示パターンの装飾例を示す図である。図１６は、表示装置１ｆを示す表示装置を示す部分拡大図の他の例を含む正面図である。図１６に示されるように、領域Ｒ１、Ｒ２は、例えば、隣り合う領域が異なる色となるように正方形が格子状に配列されていてもよい。領域Ｒ１、Ｒ２は、隣り合う領域が異なる色となるように四角形、三角形および円形が格子状に配列されていてもよい。また、複数の表示パターン３０ｃ、３０ｄが重なり合う部分において、白色光を入光したときに透明インクによって散乱されるスペクトルは、重なりあった表示パターン３０に対応する発光素子から出て表示板２０に入光する光のスペクトルの全て又は一部を含んでいてもよい。さらに、光源１０ｍから出た光は、表示板２０の側面のうちのいずれの面から入射してもよい。ただし、複数の表示パターンは２種類に限らず、３種類以上の場合であっても良い。３種類以上の場合、十分小さく区画された領域は配列されていてもよい。例えば、３種類の場合、隣り合う領域が異なる色となるように六角形の領域が配列されていてもよい。

表示装置１ｆによれば、単一の表示板２０において複数の表示パターン３０ｃ、３０ｄを独立して表示制御することができる。

また、表示装置１ｆによれば、表示パターンのデザインの多様性を確保しながら構造の簡素化が可能になる。

また、複数の表示パターン３０ｃ、３０ｄを印刷によって形成することで、表示板２０の変形、加工が不要である。

また、複数の表示パターン３０ｃ、３０ｄを同一領域において独立して表示制御することが可能である。

変形例６の場合、例えば、複数の表示パターン３０ｃ、３０ｄにおいて、２つの色の濃さが異なることで視認性が低い場合は、ドットの径またはピッチまたはその両方における大きさによって視認性の向上を図ってもよい。ただし、解像度を高くするため、できるだけピッチを小さくすることが望ましい。

《実施の形態１の変形例７》
図１７（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１の変形例７に係る表示装置１ｇの構成を概略的に示す正面図である。図１７（ａ）及び（ｂ）は、表示パターン３０ｃ、３０ｄに対応する表示板２０に入光する光の波長を異ならせるために、光源１０ｎと表示板２０の側面２０３との間に波長選択フィルタ１１ｎを備えた例を示す。この例では、表示パターン３０ｃ、３０ｄの色は単色であってもよく、又は、複数の異なる色であってもよい。また、表示パターン３０ｃ、３０ｄに対応する発光素子から出て表示板２０に入光する光の色は、単色であってもよく、又は、異なる色であってもよい。さらに、複数の表示パターン３０ｃ、３０ｄは、表示板２０において互いに重なり合っていてもよい。

表示装置１ｇによる効果は、表示装置１ｆのものと同様である。

《実施の形態１の変形例８》
点灯制御回路９０によって光源を点灯制御させることによって、表示パターンが個別に点灯制御され、表示板２０に動的な表示が可能になる。例えば、少なくとも１つの表示パターンに対応する光源が電流制御され、発光が点滅又は発光強度に強弱がつくことで強調表示の効果がある。

また、複数台の表示装置を連携して制御すれば、例えば、高速道路の案内表示、又は工事中の道路における誘導表示などに適用可能である。

図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、実施の形態１の変形例８に係る表示装置の構成を概略的に示す斜視図である。図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、複数台の表示装置を積層し、各表示パターンにおいて一部を重ねて時分割で点灯制御する例を示している。図１８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ積層された表示装置ａ、表示装置ｂ、表示装置ｃを示す。表示装置ａ、表示装置ｂ及び表示装置ｃには、それぞれ表示パターンａ１、ａ２及びａ３、表示パターンｂ１、ｂ２及びｂ３並びに表示パターンｃ１、ｃ２及びｃ３が装飾されている。図１８（ｄ）は、表示装置ａ、表示装置ｂ及び表示装置ｃをｚ軸方向に重ねたものを示す。ここで、表示パターンａ３とｂ１及び表示パターンｂ３とｃ１はＸＹ面において、－Ｚ軸方向から観察した際に同じ位置に重なっている。例えば、表示パターンを矢印とした場合において、一部を重ねて時分割で点灯制御することにより、矢印が断続的な点灯となることなく、連続的（滑らか）に矢印が点灯しているように観察されることが可能となる。前記複数の表示部（表示パターンａ１、ａ２及びａ３あるいは表示パターンｂ１、ｂ２及びｂ３あるいは表示パターンｃ１、ｃ２及びｃ３）のうちの互いに隣接する表示部（表示部Ａと表示部Ｂあるいは表示部Ｂと表示部Ｃ）の表示パターン（表示パターンａ３とｂ１及び表示パターンｂ３とｃ１）が互いに接して重なるように配置されていてもよい。なお、表示パターンは－Ｚ軸方向から観察することを想定すると、Ｚ軸方向上で重なっていてもよい。つまり、表示板に対して垂直な方向に表示パターンが重なっていても良い。

表示板２０に動的な表示がされることで、表示における表現力が向上し、視認性が向上する。また、発光が点滅又は発光強度に強弱がつくことで、強調表示の効果がある。

《実施の形態２》
上記実施の形態では、表示パターン３０は、表示板２０に装飾を施す場合について説明した。しかし、表示パターン３０を備えたフィルム２５を表示板２０の前面２０１又は裏面２０２に貼合することで、表示部４０ｄを構成してもよい。実施の形態２のフィルム２５は、他の実施の形態にも適用可能である。

図１９（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２に係る表示装置２の構成を概略的に示す正面図及び側面図である。図１９（ａ）及び（ｂ）は、フィルム２５に装飾を施したものを表示板２０に貼合する例を示している。

フィルム２５は、例えば、アクリルなどのプラスチックからなるプラスチックフィルムである。表示板２０の材質は、例えば、アクリルなどのプラスチックの材質である。表示板２０の材質は、ガラスであってもよい。フィルム２５は、表示板２０に対して、例えば、接着剤によって貼合される。フィルム２５、接着剤及び表示板２０の屈折率を、同程度にすることで、フィルムと接着剤の界面、及び接着剤と表示板２０の界面によって全反射が発生しにくい。フィルム２５が貼合された表示板２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、又はこれらの両方向に複数配列されてもよい。また、フィルム２５が貼合された表示板２０は、Ｚ軸方向に積層されてもよい。また、接着剤として、フィルム２５の剥離が可能なものを用いることが好ましい。

また、図６から図１７のいずれかに示される表示部の表示パターン３０をフィルム２５で形成してもよい。

表示装置２によれば、表示パターン３０の交換を、フィルム２５の貼替によって容易に行うことができる。

また、曲面の表示板２０に直接加工を施すことは比較的難しいが、フィルム２５を用いる場合には、曲面の表示板２０への表示パターン３０の形成が容易であり、表示装置２の製造が容易である。

《実施の形態３》
上記実施の形態では、光源から出た光が表示板２０の側面２０３又は２０４から表示板２０の内部に入光する場合を説明した。実施の形態３では、光源から出た光が表示板２０の前面２０１又は裏面２０２に貼合された入射用光学素子（すなわち、屈折光学素子）である配光制御素子を介して、表示板２０の前面２０１又は裏面２０２から内部に入光する場合を説明する。実施の形態３の構造は、他の実施の形態に適用可能である。

実施の形態３に係る表示装置は、配光制御素子を備えた表示板２０を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、又はこれらの両方向に複数配列した構造を有してもよい。また、実施の形態３に係る表示装置は、配光制御素子を備えた表示板２０をＺ軸方向に積層した構造を有してもよい。

図２０（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３に係る表示装置３の構成を概略的に示す側面図及び斜視図である。図２１は、表示装置３の配光制御素子６０及び表示板２０の構造と光線ＬＴＣ１、ＬＴＴ１、ＬＴＢ１とを示す側面図である。図２２は、表示装置３の配光制御素子６０及び表示板２０の構造と光線ＬＢＣ１、ＬＢＴ１、ＬＢＢ１とを示す側面図である。

表示装置３では、表示板２０に、配光制御素子６０が接着界面６０ａで貼合されている。光源１０から出射した光は、配光制御素子６０を介して表示板２０の内部に入り、表示板２０の内部を－Ｙ軸方向及び±Ｚ軸方向に導光される。

表示板２０は、例えば、ＰＭＭＡなどの透明なプラスチックで形成されている。表示板２０は、例えば、Ｘ軸方向の長さが３００ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さが６００ｍｍである。また、表示板２０のＺ軸方向の厚みは、例えば、６ｍｍである。なお、表示パターン３０は、表示板２０の前面２０１及び裏面２０２のいずれに形成してもよい。

光源１０は、例えば、１ｍｍ角の発光ダイオード（ＬＥＤ）を複数有している。ＬＥＤは、Ｘ軸方向に複数配列されている。また、光源１０は、配光制御素子６０の光軸ＡＸに対して表示板２０側に移動させた位置に配置されている。これにより、光源１０の光を、高効率で表示板２０の内部を－Ｙ軸方向に導光させることが可能となる。この点については、後に詳述される。

配光制御素子６０は、例えば、ＰＭＭＡなどの透明なプラスチックで形成されており、光軸ＡＸが、表示板２０の前面２０１に平行な方向であるＹ軸方向に対して、例えば、角度β＝４０度傾いて設置されている。接着界面６０ａで、表示板２０と配光制御素子６０との屈折率差を極力なくすようにすることで、界面反射を低減することが可能となる。

図２１は、光源１０の－Ｚ軸方向の端部から出射する光線の振る舞いを示す。図２１は、光源１０の－Ｚ軸方向の端部から概ね－Ｙ軸方向に出射した光線ＬＴＴ１を一点鎖線で、光源１０の－Ｚ軸方向の端部から光軸ＡＸに概ね平行に出射した光線ＬＴＣ１を実線で、光源１０の－Ｚ軸方向の端部から概ね＋Ｚ軸方向に出射した光線ＬＴＢ１を破線で示す。

光線ＬＴＴ１は、光源１０の－Ｚ軸方向の端部から概ね－Ｙ軸方向に出射し、入射面Ｔ１で屈折し、光学面Ｔ１ａで全反射して光軸ＡＸと概ね平行な方向に進行する。進行した光線は、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に光線が進行する。なお、光学面Ｔ１ｂを光軸ＡＸ側に傾けることにより、光線ＬＴＴ１の一部の光線が裏面２０２に到達するようにしてもよい。ただし、裏面２０２での全反射条件を満たすように、光軸ＡＸに対する光学面Ｔ１ｂの傾き角度を決定する必要がある。光学面Ｔ１ｂを光軸ＡＸ側に傾けることにより、接着界面６０ａのＹ軸方向の長さを短くすることができる。

光線ＬＴＣ１は、光源１０の－Ｚ軸方向の端部から光軸ＡＸと概ね平行な方向に出射し、凸面６０ｂで屈折し、光軸ＡＸと概ね平行な光線として進行する。進行した光線は、一部が光学面Ｂ１ｂで全反射されて表示板２０の裏面２０２に到達後に全反射して、－Ｙ軸方向に進行する。ほとんどの光線ＬＴＣ１は、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に光線が進行する。

光線ＬＴＢ１は、光源１０の－Ｚ軸方向の端部から概ね＋Ｚ軸方向に出射し、入射面Ｂ１で屈折し、光学面Ｂ１ｂで全反射して、光軸ＡＸと約１３度の角度を有した平行光となって進行する。進行した光線ＬＴＢ１の一部は、光学面Ｂ１ｂで全反射した後、表示板２０の裏面２０２で全反射して－Ｙ軸方向に進行する。ほとんどの光線ＬＴＢ１は、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に光線が進行する。なお、光学面Ｂ１ｂは、光軸ＡＸ側に傾いた形状となっている。これは、光線ＬＴＢ１が光軸ＡＸに対して約１３度傾いて進行しているため、接着界面６０ａのＹ軸方向の長さを短くすることを目的として、傾かせても、光線ＬＴＢ１の進行に影響しないからである。図２１及び図２２では、光学面Ｂ１ｂは光軸ＡＸに対して１３度以上傾いている。例えば、光学面Ｂ１ｂは光軸ＡＸに対して約１８度傾いている。

図２２は、光源１０の＋Ｚ軸方向の端部から出射する光線の振る舞いを示す。図２２は、光源１０の＋Ｚ軸方向の端部から概ね－Ｙ軸方向に出射した光線ＬＢＴ１を一点鎖線で、光源１０の＋Ｚ軸方向の端部から光軸ＡＸに概ね平行な方向に出射した光線ＬＢＣ１を実線で、光源１０の＋Ｚ軸方向の端部から概ね＋Ｚ軸方向に出射した光線ＬＢＢ１を破線で示す。

光線ＬＢＴ１は、光源１０の＋Ｚ軸方向の端部から概ね－Ｙ軸方向に出射し、入射面Ｔ１で屈折し、光学面Ｔ１ａで全反射して光軸ＡＸに対して傾いて（すなわち、光軸ＡＸに徐々に近づく方向に）進行する。進行した光線は表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に光線が進行する。

光線ＬＢＣ１は、光源１０の＋Ｚ軸方向の端部から光軸ＡＸに概ね平行な方向に出射し、凸面６０ｂで屈折し、集光、拡散し、表示板２０の裏面２０２で全反射して－Ｙ軸方向に進行する。

光線ＬＢＢ１は、光源１０の＋Ｚ軸方向の端部から概ね＋Ｚ軸方向に出射し、入射面Ｂ１で屈折し、光学面Ｂ１ｂで全反射して、光軸ＡＸに対して傾いた光線となって（すなわち、光軸ＡＸに徐々に近づく方向に）進行する。進行した光線ＬＢＢ１の一部は、表示板２０の裏面２０２で全反射して－Ｙ軸方向に進行する。ほとんどの光線ＬＢＢ１は、光学面Ｂ１ｂで全反射した後、表示板２０の裏面２０２で全反射して－Ｙ軸方向に進行する。

このように、光源１０の－Ｚ軸方向の端部及び＋Ｚ軸方向の端部から出射する光線を加味する必要がある。光学面Ｂ１ａは、光軸ＡＸに対して光線を傾けることにより、接着界面６０ａのＹ軸方向の長さを短くしている。また、光学面Ｂ１ｂは、－Ｙ軸方向の端部から出射した光線が、表示板２０の裏面２０２で全反射条件を満たすように設計する必要がある。ここで、例えば、ＰＭＭＡの屈折率ｎ１を１．４９、空気の屈折率ｎ２を１とし、αを臨界角とした場合の空気界面との全反射条件は、以下の式から計算できる。
ｓｉｎ（α）＝１／１．４９
この式から、α≒４２．１５度が得られる。従って、表示板２０の裏面２０２を基準とすると、
９０－α＝９０－４２．１５≒４７．８
となる。つまり、表示板２０の裏面２０２に対して４７．８度以下の傾斜角度で光線が裏面２０２に到達することで、全反射条件が満たされる。

従って、図２１及び図２２の例では、配光制御素子６０の光軸ＡＸをＹ軸に対してβ＝４０度傾けているが、この角度βは変更可能である。

《実施の形態３の変形例１》
図２３は、実施の形態３の変形例１に係る表示装置３ａの配光制御素子６１及び表示板２０の構造と光線とを示す側面図である。図２３は、β＝４３度とした場合を示す。β＝４３度として、配光制御素子６１の接着界面６１ａをＹ軸方向に短くするため、光学面Ｔ２ｂを光軸ＡＸ側に少し傾けている（すなわち、光学面Ｔ２ｂの－Ｙ軸方向の端部を＋Ｙ軸方向に移動している）。なお、接着界面６１ａのＹ軸方向の長さは、適宜設定することができる。配光制御素子６１の入射面である凸面６１ｂで屈折する光線Ｌ６１ｂが、光学面Ｔ２ｂで屈折して、－Ｙ軸方向に出射しないようにする必要がある。つまり、凸面６１ｂで屈折する光線が、表示板２０の前面２０１に到達し、裏面２０２の全反射により、前面２０１に向かうようにする必要がある。以上から、表示板２０と光軸ＡＸのなす角度βは、ＰＭＭＡで配光制御素子６１と表示板２０が形成される場合、４３度以下が好ましいと考えられる。

また、表示板２０がガラスで形成される場合は、接着界面の屈折を考慮する必要がある。なお、配光制御素子６１がガラスで形成される場合の各面の特徴に関しては、ＰＭＭＡで形成される場合と同様である。

《実施の形態３の変形例２》
図２４は、実施の形態３の変形例２に係る表示装置３ｂの配光制御素子６２及び表示板２０の構造と光線Ｌ６２ｂとを示す側面図である。図２４は、角度βが４０度より小さい場合の例として、β＝２９度の場合を示している。配光制御素子６２は、図２１及び図２２のものと略同形状であり、光軸ＡＸのＹ軸に対する角度βと配光制御素子６２の高さが図２１及び図２２のものと異なる。配光制御素子６２の入射面である凸面６２ｂで屈折する光線Ｌ６２ｂは、表示板２０の前面２０１に到達し、裏面２０２の全反射により、前面２０１に向かう。

また、図２１及び図２２の例では、表示板２０の厚みを６ｍｍから５ｍｍに変更とすると、－Ｙ軸方向に高効率で導光することが困難となる。しかし、図２４の例では、光学面Ｔ１ｂを光軸ＡＸに対して傾けることにより（すなわち、光学面Ｔ１ｂの＋Ｙ軸方向の端部を－Ｙ軸方向に移動することにより）、厚みが５ｍｍであっても高効率に導光することが可能となる。

図２５は、表示装置３ｂ２の配光制御素子６２及び表示板２０の構造と光線Ｌ６２ｂＴとを示す側面図である。図２５に、表示板２０の厚みが５ｍｍの場合を示す。光学面Ｔ３ｂは、図２４に示される光学面Ｔ１ｂに比べて、光軸ＡＸに対しする傾きが大きい。このため、図２５の例では、接着界面６０ａのＹ軸方向の長さが短い。

角度βが２９度より小さい場合であっても、高効率に表示板２０の内部を導光させることは可能であるが、接着界面６２ａの長さが増すと、表示板２０の表示可能領域が狭くなるので、接着界面６２ａは、Ｙ軸方向に短いことが好ましい。したがって、角度βは、２９°以上が好ましい。

《実施の形態３の変形例３》
図２６（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３に係る表示装置３ｃの構成を概略的に示す側面図及び斜視図である。図２７は、表示装置３ｃの配光制御素子７０及び表示板２０の構造と光線とを示す側面図である。

表示板２０は、例えば、ＰＭＭＡなどの透明なプラスチックで形成される。表示板２０は、Ｘ軸方向に長さが３００ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さが６００ｍｍである。また、Ｚ軸方向の厚みは５ｍｍである。なお、表示パターン３０は前面２０１及び裏面２０２のいずれに形成されてもよい。光源１０は、例えば、１ｍｍ角のＬＥＤを複数有し、ＬＥＤはＸ軸方向に複数配列されている。

配光制御素子７０は、例えば、ＰＭＭＡなどの透明のプラスチックで形成されており、表示板２０に対して光軸ＡＸが例えば、β＝４０度傾いて設置されている。接着界面７０ａで屈折率差をなくすように接着されることで、界面反射を低減することが可能となる。

光源１０の中心から概ね－Ｙ軸方向に出射した光線ＬＣＴ２を一点鎖線で、光源１０の中心から概ね＋Ｚ軸方向に出射した光線ＬＣＢ２を破線で示す。

光線ＬＣＴ２は、光源１０から出射後、入射面Ｔ２の曲面（例えば、自由曲面）で屈折し、光の拡がりを抑制して、光学面Ｔ２ａで全反射する。全反射した光線ＬＣＴ２は、光軸ＡＸに対して概ね平行な光線となって、一部の光線ＬＣＴ２は、光学面Ｔ２ｂで全反射し、表示板２０の裏面２０２で全反射して、－Ｙ軸方向に進行する。ほとんどの光線ＬＣＴ２は、光学面Ｔ２ａで全反射後、裏面２０２で全反射して、－Ｙ軸方向に進行する。

光学面Ｔ２ｂは、光軸ＡＸと平行であるが、光線ＬＣＴ２の平行度が低いため、一部が光学面Ｔ２ｂに到達している。

光線ＬＣＢ２は、光源１０から出射後、入射面Ｂ２の曲面（例えば、自由曲面）で屈折し、光の拡がりを抑制して、光学面Ｂ２ａで全反射する。全反射した光線ＬＣＢ２は、光軸ＡＸに対して約１３度の傾きを有して、概ね平行な光線となって、一部の光線ＬＣＢ２は、光学面Ｂ２ｂで全反射し、表示板２０の裏面２０２で全反射して、－Ｙ軸方向に進行する。ほとんどの光線ＬＣＢ２は、光学面Ｂ２ａで全反射後、裏面２０２で全反射して、－Ｙ軸方向に進行する。光学面Ｂ２ｂは、接着界面７０ａのＹ軸方向の長さを短くするため、光軸ＡＸに対して１８度傾けている。

図２８は、表示装置３ｃの配光制御素子７０及び表示板２０の構成を概略的に示す側面図である。図２８は、光源１０の±Ｚ軸方向の端部から出射する光線の振る舞いを示す。光源１０の－Ｚ軸方向の端部から出射した光線ＬＴ２を一点鎖線で、光源１０の＋Ｚ軸方向の端部から出射した光線ＬＢ２を破線で示す。いずれの光線も、－Ｙ軸方向に表示板２０の内部を導光していることが確認できる。

配光制御素子７０は、図２１の配光制御素子６０と異なり、凸面６０ｂを有していない。配光制御素子７０は、入射面Ｔ２と入射面Ｂ２を介して表示板２０に光源１０から出射した光線を導光させている。また、入射面Ｔ２と入射面Ｂ２の境界となる凹部７０ｂは、配光制御素子７０の光軸ＡＸより－Ｚ軸方向に偏心している。これにより、入射面Ｔ２より入射面Ｂ２に入射する光源１０から出射する光線を増やすことにより、接着界面７０ａのＹ軸方向の長さを短くしている。このような形状にすることにより、配光制御素子７０が表示板２０の前面２０１に対してβ＝４０度傾いている場合に、表示板２０の厚みが５ｍｍであっても、光線を－Ｙ軸方向に導光することが可能となる。

《実施の形態３の変形例４》
図２９は、実施の形態３の変形例４に係る表示装置３ｄの配光制御素子７１及び表示板２０の構成を概略的に示す側面図である。図２９は、配光制御素子７０の光軸ＡＸの角度βが２９度である場合を示す。図２９は、光源１０の－Ｚ軸方向の端部から出射した光線ＬＴ３を一点鎖線で、光源１０の＋Ｚ軸方向の端部から出射した光線ＬＢ３を破線で示す。光源１０の中心から出射した光線ＬＣ３を実線で示す。いずれの光線も、－Ｙ軸方向に表示板２０の内部を導光していることが確認できる。図２９の構成の場合、図２１及び図２２に示される表示装置の場合と同様に、角度βが２９度の場合であっても表示板２０の内部を－Ｙ軸方向へ高効率で導光可能であることがわかる。

なお、図２９の構成は、図２８の配光制御素子７０の入射面Ｂ２及び光学面Ｂ２ａの形状を変更している点で異なる。光源１０の中心から＋Ｚ軸方向に出射した光線ＬＣ３が、光学面Ｂ３ａを全反射後、光軸ＡＸに対して約１４度の角度を有して、－Ｙ軸方向に進行する。

β＝２９度以下の場合も高効率に表示板２０の内部を導光させることは可能であるが、接着界面７１ａのＹ軸方向の長さを短くして、表示板２０の画像表示領域を広くすることが好ましい。

なお、図２１及び図２２の例と同様に、表示板２０と配光制御素子７０の光軸ＡＸの有する角度βが４３度の場合であっても、光源１０が出射した光線が、表示板２０の内部を－Ｙ軸方向に高効率で導光する。

実施の形態３及びその変形例１から４に係る表示装置によれば、表示板２０の側面２０３に対向する位置に光源１０を設置することが困難な場合に、表示板２０の内部に光を入射することができる。

また、既設の店舗のショーウィンドウなどの透明部材（例えば、ガラス）などに、フィルム２５を貼合し、配光制御素子７０を貼合し、光源を配置することで、既存の透明部材に表示装置を設置することが可能となる。したがって、既存設備を改装せずに、表示装置を新設することが可能であるという効果が得られる。

なお、透明部材にフィルム２５を貼合し光源を配置することで、表示装置を新設する構造は、実施の形態３の他の変形例、及び他の実施の形態にも適用可能である。

《実施の形態３の変形例５（光源１ｍｍ角）》
図３０（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３に係る表示装置３ｅの構成を概略的に示す側面図及び斜視図である。図３１、図３２、図３３は、表示装置３ｅの配光制御素子７２及び表示板２０の構造と光線とを示す側面図である。実施の形態３の変形例１から変形例４では、入射面を複数備えた構成で配光制御素子を形成していたが、変形例５では入射面が１つである点が異なる。これにより、変形例１から変形例４と比較して配光制御素子のサイズを小さくすることが可能となる。

表示装置３ｅでは、表示板２０に、配光制御素子７２が接着界面７２ａで貼合されている。光源１０から出射した光は、配光制御素子７２を介して表示板２０の内部に入り、表示板２０の内部を－Ｙ軸方向及び±Ｚ軸方向に導光される。

表示板２０は、例えば、ＰＭＭＡなどの透明なプラスチックで形成されている。表示板２０は、例えば、Ｘ軸方向の長さが３００ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さが６００ｍｍである。また、表示板２０のＺ軸方向の厚みは、例えば、５ｍｍである。なお、表示パターン３０は、表示板２０の前面２０１及び裏面２０２のいずれに形成してもよい。

光源１０は、例えば、１ｍｍ角のＬＥＤを複数有している。ＬＥＤは、Ｘ軸方向に複数配列されている。また、光源１０中心は、配光制御素子７２の光軸ＡＸ上に配置されている。

配光制御素子７２は、例えば、ＰＭＭＡなどの透明なプラスチックで形成されており、光軸ＡＸが、表示板２０の前面２０１に平行な方向であるＹ軸方向に対して、例えば、角度β＝１１．５度傾いて設置されている。また、入射面ＩＳ７２の光軸ＡＸと直交する方向、すなわち、図３１において光源１０の長さ（図では、１ｍｍ）を示す両方向矢印と平行な方向の長さは、例えば２ｍｍである。接着界面７２ａで、表示板２０と配光制御素子７２との屈折率差を極力なくすようにすることで、界面反射を低減することが可能となる。

図３１は、光源１０の－Ｚ軸方向の端部から出射する光線の振る舞いを示す。光源１０の－Ｚ軸方向の端部から光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して－６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射した光線ＬＴ５１ａ１、光線ＬＴ５１ａ１より＋ＲＸ方向の角度で出射した順に、光線ＬＴ５１ａ２、光線ＬＴ５１ａ３、光線ＬＴ５１ａ４、光線ＬＴ５１ａ５を一点鎖線で示す。光線ＬＴ５１ａ５は、光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して＋６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射する。ここで、Ｘ軸中心の右回りの回転を＋ＲＸ回転、Ｙ軸中心の右回りの回転を＋ＲＹ回転、Ｚ軸中心の右回りの回転を＋ＲＺ回転とする。

各光線の振る舞いを説明する。光線ＬＴ５１ａ１は、配光制御素子７２の上面ＴＳ７２で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＴ５１ａ２は、配光制御素子７２の上面ＴＳ７２で２回全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＴ５１ａ３は、配光制御素子７２の上面ＴＳ７２で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＴ５１ａ４は、配光制御素子７２内を導光し、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＴ５１ａ５は、配光制御素子７２の下面ＢＳ７２で全反射後、上面ＴＳ７２で全反射し、さらに表示板２０の裏面２０２で全反射して－Ｙ軸方向に進行する。

光線ＬＴ５１ａ４は、配光制御素子７２の下面ＢＳ７２と表示板２０の前面２０１の接点近傍を通過し直接裏面２０２に到達している。ここで、下面ＢＳ７２と前面２０１の接点から光線ＬＴ５１ａ４が裏面２０２に到達するまでのＹ軸方向の距離Ｄ５１の２倍が、接着界面７２ａのＹ軸方向の距離Ｄ７２ａより短い場合、光線ＬＴ５１ａ４は、配光制御素子７２の上面ＴＳ７２を屈折して外部に出射することとなるため、Ｙ軸方向の距離Ｄ５１の２倍が、接着界面７２ａのＹ軸方向の距離Ｄ７２ａより長いことが光利用効率上、好ましい。

表示板２０の前面２０１と配光制御素子７２の下面ＢＳ７２との成す角度は角度γ＝１３．５度である。表示板２０の前面２０１と光軸ＡＸとの成す角度βは、１１．５度である。したがって、配光制御素子７２の下面ＢＳ７２は、光軸ＡＸに対して＋ＲＸ回転方向に２度傾いている。なお、角度γが以下の式（１）あるいは式（２）を満足すると、効率よく表示板２０内を導光させることが可能となる。接着界面７２ａの接着層による散乱による漏れ光を鑑みて接着界面７２ａを狭くする場合は、角度γを小さくすることが好ましい。また、設置の安定性を重視する場合は、接着界面７２ａを広くするため、角度γを大きくすることが好ましい。
７．５度＜γ＜１４．１度 …（１）
β－４度＜γ＜β＋２．６度 …（２）

図３１（変形例５）の配光制御素子７２の大きさは、例えば、Ｙ軸方向の長さＷ７２が２３．９ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ７２が３．３ｍｍである。例えば、図２１のＹ軸方向の長さＷ６０が３２．３ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ６０が１７．２ｍｍ、図２３のＹ軸方向の長さＷ６１が２６．４ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ６１が１４．８ｍｍ、図２４のＹ軸方向の長さＷ６２が３４．２ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ６２が１１．８ｍｍ、図２７のＹ軸方向の長さＷ７０が４６．１ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ７０が２６．７ｍｍ、図２９のＹ軸方向の長さＷ７１が５０．１ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ７１が１８．９ｍｍである。図３１（変形例５）の配光制御素子７２のサイズは、変形例１～変形例４の配光制御素子７２のサイズより小さくすることが可能であることがわかる。

図３２は、光源１０の中心から出射する光線の振る舞いを示す。光源１０の中心から光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して－６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射した光線ＬＣ５１ｂ１、光線ＬＣ５１ｂ１より＋ＲＸ方向の角度で出射した順に、光線ＬＣ５１ｂ２、光線ＬＣ５１ｂ３、光線ＬＣ５１ｂ４を実線で示す。光線ＬＣ５１ｂ４は、光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して＋６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射する。また、光線ＬＣ５１ｂ３は、光軸ＡＸと平行な角度で出射する。

各光線の振る舞いを説明する。光線ＬＣ５１ｂ１は、配光制御素子７２の上面ＴＳ７２で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＣ５１ｂ２は、配光制御素子７２の上面ＴＳ７２で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＣ５１ｂ３は、配光制御素子７２内を導光し、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＣ５１ｂ４は、配光制御素子７２の下面ＢＳ７２で全反射後、上面ＴＳ７２で全反射し、さらに表示板２０の裏面２０２で全反射して－Ｙ軸方向に進行する。

図３３は、光源１０の＋Ｚ軸方向端部から出射する光線の振る舞いを示す。光源１０の＋Ｚ軸方向端部から光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して－６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射した光線ＬＢ５１ｃ１、光線ＬＢ５１ｃ１より＋ＲＸ方向の角度で出射した順に、光線ＬＢ５１ｃ２、光線ＬＢ５１ｃ３、光線ＬＢ５１ｃ４を破線で示す。光線ＬＢ５１ｃ４は、光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して＋６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射する。

各光線の振る舞いを説明する。光線ＬＢ５１ｃ１は、配光制御素子７２の上面ＴＳ７２で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＢ５１ｃ２は、配光制御素子７２の上面ＴＳ７２で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＢ５１ｃ３は、配光制御素子７２内を導光し、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＢ５１ｃ４は、配光制御素子７２の下面ＢＳ７２で全反射後、上面ＴＳ７２で全反射し、さらに表示板２０の裏面２０２で全反射して－Ｙ軸方向に進行する。

以上は、表示板２０の厚みを５ｍｍとした場合であるが、厚みを４ｍｍとする場合も可能である。その場合は、配光制御素子７２の大きさを、例えばＹ軸方向の長さＷ７２が２７．５ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ７２が４．３ｍｍとすれば良い。配光制御素子７２のサイズは少し大きくなるが、表示板２０の厚みを薄くした場合も光利用効率を高くすることが可能となる。

また、配光制御素子７２の上面ＴＳ７２は、例えば、図３２に示すように、＋Ｙ軸方向側は入射した光線の角度ＡＩ５１ａ（例えば、絶対値３５．４度）を光軸ＡＸに対して角度を小さくする方向に角度ＡＯ５１ａ（例えば、絶対値１２．２度）で全反射する形状となっており、－Ｙ軸方向側は入射した光線の角度ＡＩ５１ｂ（例えば、絶対値６．３度）を光軸ＡＸに対して角度を大きくする方向に角度ＡＯ５１ｂ（例えば、絶対値１１．１度）で全反射する形状となっている。ここで、表示板２０の裏面２０２に対する全反射条件を満足する入射角度で光線を入射させるように、角度ＡＯ５１ｂは、角度ＡＩ５１ｂより大きくしてもよい。これにより、光軸ＡＸに対して出射角度が大きい光線は、光軸ＡＸに対して角度を小さくして、表示板２０の裏面２０２で全反射し、光軸ＡＸに対して出射角度が小さい光線は、光軸ＡＸに対して角度を大きくして、表示板２０の裏面２０２で全反射することとなる。つまり、光源１０から出射する光を効率よく表示板２０の裏面２０２に対する全反射条件を満足する入射角度で、裏面２０２に入射させることが可能となる。

また、配光制御素子７２の上面ＴＳ７２の－Ｙ軸方向側を角度ＡＩ５１ｂより角度ＡＯ５１ｂを大きくする形状とすることにより、上面ＴＳ７２と表示板２０の前面２０１との接点が＋Ｙ軸方向に移動するため、接着界面７２ａのＹ軸方向の距離Ｄ７２ａを短くすることが可能となり、光利用効率を向上させることができる。

《実施の形態３の変形例６（光源３ｍｍ角）》
以上より、変形例５は配光制御素子７２のサイズを小さく、表示板２０の厚みを薄くすることが可能であることがわかった。そこで、光源サイズを大きくした場合の配光制御素子７３の一例を変形例６で示す。

図３４（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３に係る表示装置３ｆの構成を概略的に示す側面図及び斜視図である。図３５、図３６、図３７は、表示装置３ｆの配光制御素子７３及び表示板２０の構造と光線とを示す側面図である。

表示装置３ｆでは、表示板２０に、配光制御素子７３が接着界面７３ａで貼合されている。光源１０ｂから出射した光は、配光制御素子７３を介して表示板２０の内部に入り、表示板２０の内部を－Ｙ軸方向及び±Ｚ軸方向に導光される。

表示板２０は、例えば、ＰＭＭＡなどの透明なプラスチックで形成されている。表示板２０は、例えば、Ｘ軸方向の長さが３００ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さが６００ｍｍである。また、表示板２０のＺ軸方向の厚みは、例えば、５ｍｍである。なお、表示パターン３０は、表示板２０の前面２０１及び裏面２０２のいずれに形成してもよい。

光源１０ｂは、例えば、３ｍｍ角のＬＥＤを複数有している。ＬＥＤは、Ｘ軸方向に複数配列されている。また、光源１０ｂ中心は、配光制御素子７３の光軸ＡＸ上に配置されている。ＬＥＤを３ｍｍ角とすることで、１ｍｍ角の場合と比較して発光量を多くすることが可能となる。

配光制御素子７３は、例えば、ＰＭＭＡなどの透明なプラスチックで形成されており、光軸ＡＸが、表示板２０の前面２０１に平行な方向であるＹ軸方向に対して、例えば、角度β＝１１．５度傾いて設置されている。また、入射面ＩＳ７３の光軸ＡＸと直交する方向（光源１０ｂの長さと平行な方向）の長さは、例えば４ｍｍである。接着界面７３ａで、表示板２０と配光制御素子７３との屈折率差を極力なくすようにすることで、界面反射を低減することが可能となる。

図３５は、光源１０ｂの－Ｚ軸方向の端部から出射する光線の振る舞いを示す。光源１０ｂの－Ｚ軸方向の端部から光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して－６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射した光線ＬＴ５３ａ１、光線ＬＴ５３ａ１より＋ＲＸ方向の角度で出射した順に、光線ＬＴ５３ａ２、光線ＬＴ５３ａ３、光線ＬＴ５３ａ４、光線ＬＴ５３ａ５を一点鎖線で示す。光線ＬＴ５３ａ５は、光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して＋６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射する。ここで、Ｘ軸中心の右回りの回転を＋ＲＸ回転、Ｙ軸中心の右回りの回転を＋ＲＹ回転、Ｚ軸中心の右回りの回転を＋ＲＺ回転とする。

各光線の振る舞いを説明する。光線ＬＴ５３ａ１は、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＴ５３ａ２は、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３で２回全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＴ５３ａ３は、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＴ５３ａ４は、配光制御素子７３内を導光し、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＴ５３ａ５は、配光制御素子７３の下面ＢＳ７３で全反射後、上面ＴＳ７３で全反射し、さらに表示板２０の裏面２０２で全反射して－Ｙ軸方向に進行する。

光線ＬＴ５３ａ４は、配光制御素子７３の下面ＢＳ７３と表示板２０の前面２０１の接点近傍を通過し直接裏面２０２に到達している。ここで、下面ＢＳ７３と前面２０１の接点から光線ＬＴ５３ａ４が裏面２０２に到達するまでのＹ軸方向の距離Ｄ５３の２倍が、接着界面７３ａのＹ軸方向の距離Ｄ７３ａより短い場合、光線ＬＴ５３ａ４は、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３を屈折して外部に出射することとなるため、Ｙ軸方向の距離Ｄ５３の２倍が、接着界面７３ａのＹ軸方向の距離Ｄ７３ａより長いことが光利用効率上、好ましい。

表示板２０の前面２０１と配光制御素子７３の下面ＢＳ７３との成す角度は角度γｂ＝１０．９度である。表示板２０の前面２０１と光軸ＡＸとの成す角度βは、１１．５度である。したがって、配光制御素子７２の下面ＢＳ７３は、光軸ＡＸに対して－ＲＸ回転方向に０．６度傾いている。角度γｂを小さくすることにより、接着界面７３ａのＹ軸方向の距離Ｄ７３ａを短くし、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３を屈折して外部に出射することを抑制している。

図３１（変形例６）の配光制御素子７３の大きさは、例えば、Ｙ軸方向の長さＷ７３が３０．２ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ７３が６．１ｍｍである。例えば、図２１のＹ軸方向の長さＷ６０が３２．３ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ６０が１７．２ｍｍ、図２３のＹ軸方向の長さＷ６１が２６．４ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ６１が１４．８ｍｍ、図２４のＹ軸方向の長さＷ６２が３４．２ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ６２が１１．８ｍｍ、図２７のＹ軸方向の長さＷ７０が４６．１ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ７０が２６．７ｍｍ、図２９のＹ軸方向の長さＷ７１が５０．１ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤ７１が１８．９ｍｍである。変形例１～変形例４と比較して、変形例６の配光制御素子７３のＺ軸方向の長さを小さくすることが可能であることがわかる。また、Ｙ軸方向の長さは、最も短い図２３と比較して約１４％長いがＺ軸方向の長さが半分以下であることを考えると、光源１０ｂのサイズを３倍にしたにも関わらず、配光制御素子７３のサイズを変形例１～変形例４と比較して小さくすることが可能であることがわかる。

図３６は、光源１０ｂの中心から出射する光線の振る舞いを示す。光源１０ｂの中心から光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して－６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射した光線ＬＣ５３ｂ１、光線ＬＣ５３ｂ１より＋ＲＸ方向の角度で出射した順に、光線ＬＣ５３ｂ２、光線ＬＣ５３ｂ３、光線ＬＣ５３ｂ４を実線で示す。光線ＬＣ５３ｂ４は、光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して＋６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射する。また、光線ＬＣ５３ｂ３は、光軸ＡＸと平行な角度で出射する。

各光線の振る舞いを説明する。光線ＬＣ５３ｂ１は、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＣ５３ｂ２は、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＣ５３ｂ３は、配光制御素子７３内を導光し、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＣ５３ｂ４は、配光制御素子７３の下面ＢＳ７３で全反射後、上面ＴＳ７３で全反射し、さらに表示板２０の裏面２０２で全反射して－Ｙ軸方向に進行する。

図３７は、光源１０ｂの＋Ｚ軸方向端部から出射する光線の振る舞いを示す。光源１０ｂの＋Ｚ軸方向端部から光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して－６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射した光線ＬＢ５３ｃ１、光線ＬＢ５３ｃ１より＋ＲＸ方向の角度で出射した順に、光線ＬＢ５３ｃ２、光線ＬＢ５３ｃ３、光線ＬＢ５３ｃ４を破線で示す。光線ＬＢ５３ｃ４は、光軸ＡＸとＸ軸で形成される平面に対して＋６０度の角度で概ね－Ｙ軸方向に出射する。

各光線の振る舞いを説明する。光線ＬＢ５３ｃ１は、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３で全反射後、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＢ５３ｃ２は、配光制御素子７３内を導光し、表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＢ５３ｃ３は、配光制御素子７３の下面ＢＳ７３で全反射後、上面ＴＳ７３で全反射し、さらに表示板２０の裏面２０２で全反射し、－Ｙ軸方向に進行する。光線ＬＢ５３ｃ４は、配光制御素子７３の下面ＢＳ７３で全反射後、上面ＴＳ７３で全反射し、さらに表示板２０の裏面２０２で全反射して－Ｙ軸方向に進行する。

また、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３は、例えば、図３６に示すように、＋Ｙ軸方向側は入射した光線の角度ＡＩ５３ａ（例えば、絶対値３５．４度）を光軸ＡＸに対して角度を小さくする方向に角度ＡＯ５３ａ（例えば、絶対値１６．２度）で全反射する形状となっており、－Ｙ軸方向側は入射した光線の角度ＡＩ５３ｂ（例えば、絶対値４．０度）を光軸ＡＸに対して角度を大きくする方向に角度ＡＯ５３ｂ（例えば、絶対値２６．３度）で全反射する形状となっている。ここで、表示板２０の裏面２０２に対する全反射条件を満足する入射角度で光線を入射させるように、角度ＡＯ５３ｂは、角度ＡＩ５３ｂより大きくしてもよい。これにより、光軸ＡＸに対して出射角度が大きい光線は、光軸ＡＸに対して角度を小さくして、表示板２０の裏面２０２で全反射し、光軸ＡＸに対して出射角度が小さい光線は、光軸ＡＸに対して角度を大きくして、表示板２０の裏面２０２で全反射することとなる。つまり、光源１０ｂから出射する光を効率よく表示板２０の裏面２０２に対する全反射条件を満足する入射角度で、裏面２０２に入射させることが可能となる。

つまり、屈折光学素子である配光制御素子７３は、光が入射したときの配光制御素子７３の光軸ＡＸとの角度を入射角、光が出射（ここでは、光が反射して進む場合も含む）したときの光軸ＡＸとの角度を出射角とした場合に、上面ＴＳ７３のうちの光源１０ｂに近い側の第１の領域に到達する第１の光を、第１の光の入射角である第１の入射角よりも小さい第１の出射角で反射し、上面ＴＳ７３のうちの第１の領域より光源１０ｂから遠い側の第２の領域に到達する第２の光を、第２の光の入射角である第２の入射角よりも大きい第２の出射角で反射する。この場合、第１の入射角は、第２の入射角より大きく、第１の光および第２の光は、反射によって第１の面（前面又は裏面）に対向する裏面又は前面である第２の面へ導光される。

また、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３の－Ｙ軸方向側を、角度ＡＩ５３ｂより角度ＡＯ５３ｂを大きくする形状とすることにより、上面ＴＳ７３と表示板２０の前面２０１との接点が＋Ｙ軸方向に移動する。このため、接着界面７３ａのＹ軸方向の距離Ｄ７３ａを短くすることが可能となり、光利用効率を向上させることができる。

図３８（ａ）、（ｂ）に実施の形態３の変形例６に係る表示装置３ｆの配光制御素子７３及び表示板２０の側面図及び斜視図の一例である。配光制御素子７３を覆うように遮光カバーＳＨ７３が備えられた点で異なる。

光源１０ｂの設置精度又は配光制御素子７３の形状誤差等により、配光制御素子７３の上面ＴＳ７３から不要な光が出射する可能性がある。そこで、配光制御素子７３を覆うように遮光カバーＳＨ７３を備えることにより、不要な光がグレア（まぶしい光）となって観察者の目に入ることを防ぐことが可能となる。

遮光カバーＳＨ７３は、＋Ｘ軸方向に延伸しており、光を遮光するため黒色が好ましいが、遮光できる色であれば他の色であってもよい。また、配光制御素子７３は、表示エリア外となるため、観察者から見えないことが好ましく、遮光カバーＳＨ７３がある方が望ましい。

また、表示板２０の＋Ｚ側にも遮光カバーあるいは遮光シートを備えても良い。これにより、配光制御素子７３を＋Ｚ軸方向側からも観察することができなくなると共に、表示板２０の裏面２０２から出射した不要な光を遮光することも可能となる。なお、変形例５でも遮光カバーを備えることにより同様の効果が得られる。

《実施の形態４》
上記実施の形態では、表示装置の表示部４０が、単一の表示板２０を有している場合を説明した。ただし、表示部４０は、表示板２０に加えて視認性を向上させるための略透明の部材である視認性向上部材を備えてもよい。実施の形態４の構造は、他の実施の形態にも適用可能である。

図３９（ａ）は、実施の形態４に係る表示装置４の構成の一部を示す斜視図、図３９（ｂ）は、実施の形態４に係る表示装置４の構成を概略的に示す斜視図である。視認性向上部材８０は、表示パターン３０の視認性を損なわないために、表示板２０の後ろ側に設置されていることが好ましい。視認性向上部材８０は、例えば、通常の透明体と比較して透過率が小さい透明度調整部材であってもよい。

透明度調整部材は、例えば、減光フィルタの加工がされている。或いは、透明度調整部材は、高分子分散型液晶であってもよい。減光フィルタの加工は、透過型又は反射型があるが、減光フィルタは、全面反射による影響が少ないという利点を持つ透過型のものが好ましい。透明度調整部材の透過率は、例えば、６０％以下である。

視認性向上部材８０は、例えば、その前面、又は、裏面、又は前面と裏面の両方に、拡散加工が施されている拡散板であってもよい。なお、表示板２０が積層されている場合に、視認性向上部材８０を備えることも可能である。

表示装置４によれば、視認性向上部材８０を構成する透明度調整部材に減光フィルタ加工を施すことで、背景の明るさ（輝度）が低下し、表示板２０のコントラスト比が向上するので、表示パターン３０の視認性が向上する。

また、視認性向上部材８０を構成する透明度調整部材を高分子分散型液晶とした場合には、背景のコントラスト比が低下し、表示パターン３０の視認性が向上する。

拡散加工を施した透明体からなる視認性向上部材８０を用いた場合には、像がぼかされた背景のなかに表示パターン３０を点灯させることで、表示パターン３０の視認性が向上する。

《実施の形態５》
上記実施の形態では、表示部４０が、単一の表示板２０を備える例について説明したが、表示部４０は、積層された表示板２０を備えてもよい。しかし、積層した表示板２０を備えた場合には、複数の表示パターン３０における周期性を有する装飾によって、モアレが発生することがある。周期性を有する構造は、例えば、印刷におけるドットである。モアレを軽減するために、例えば、積層された表示板２０の表示パターン３０（例えば、装飾領域）を、観察位置から見て互いにが重ならないように装飾してもよい。また、モアレを軽減するために、複数の表示板２０において、装飾における平面的な周期を一致させ、装飾された面同士を重ねてもよい（すなわち、表示パターン同士が接するように重ねてもよい）。実施の形態５の構造は、他の実施の形態にも適用可能である。

図４０は、実施の形態５に係る表示装置５の構成を概略的に示す側面図である。図４０は、モアレによる視認性への影響が小さくなるように、表示板２０を積層した例を示す。例えば、表示板２０の厚み（すなわち、側面２０３のＺ軸方向の短辺の長さ）が４ｍｍ以下の場合、図４０に示されるように、２枚の表示パターン３０の装飾面を重ね合わせ、もう一枚を装飾面が内側になるように更に重ねた３層までであればモアレによる視認性への影響が小さい。これは、平面的な周期を一致させることにより、重ね合った２枚の装飾面（すなわち、互いに接触した２つの表示パターン）は、空間的な周期ずれが発生しないため、モアレが確認されなくなる。また、３枚目の表示パターン３０（すなわち、図４０における一番上の表示パターン３０）は、他の表示パターンから４ｍｍ離れた位置に備えられるため、空間的な周期ずれが多少発生するが、視認性に与える影響は小さい。

表示装置５によれば、積層された表示板２０と複数の表示パターン３０とを備えているので、多様な表示パターンを表示できる。

また、２枚の表示パターン３０の装飾面を重ね合わせているので、モアレによる視認性への影響を抑制できる。

《実施の形態６》
上記実施の形態では、表示装置が主に光源及び表示部から構成される例を説明した。実施の形態６では、表示装置は、光源１０及び表示部４０の他に、表示部４０の後ろに配置されたセンサ部を備えている。

図４１は、実施の形態６に係る表示装置の構成を概略的に示す図である。図４１に示される表示装置は、光源１０及び表示部４０に加えて、表示部４０の表示板２０に近い位置に対象物（例えば、指６０６）があることを検出するセンサ部を備えている。実施の形態６に係る表示装置は、機器又は設備を操作するための操作装置である非接触式の操作盤に適用可能である。

実施の形態６に係る表示装置のセンサ部は、例えば、光（センサ光）を発するセンサ光源６０２と、光を検出する受光素子を有する受光部６０３と、予め決められた波長帯の光を通過させるバンドパスフィルター６０１とを備える。表示部４０を構成する表示板２０は、センサ光源６０２から出射された光を透過する材質で構成される。

センサ光源６０２は、例えば、半導体レーザである。センサ光源６０２から出射される光は、可視光でなく、例えば、近赤外線（例えば、波長８５０ｎｍ）である。センサ光源６０２直後には、レンズなどの光学素子を備えていてもよい。

受光部６０３は、表示部４０の方向から来た光を受光する。受光部６０３は、例えば、フォトダイオード、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｓｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどである。受光部６０３直前には、レンズなどの光学素子を備えていてもよい。

バンドパスフィルター６０１は、センサ光源６０２の波長帯の光を選択的に透過させる。バンドパスフィルター６０１は、例えば、センサ光源６０２のピーク波長を中心として半値全幅５０ｎｍ以内の光を通過させる仕様であってもよい。

図４１の表示装置では、センサ光源６０２から出射され、バンドパスフィルター６０１を透過し、表示板２０を裏面から前面に向けて透過し、対象物である指６０６で反射し、表示板２０を前面から裏面に向けて透過し、バンドパスフィルター６０１を透過した光は、受光部６０３に入射する。

図４２は、実施の形態６の変形例１に係る表示装置の構成を概略的に示す図である。図４２に示される表示装置は、センサ光源６０２と、受光部６０３と、バンドパスフィルター６０１と、ビームスプリッター６０４とを備えている。ビームスプリッター６０４を備えることによって、センサ光源６０２の光軸と受光部６０３の光軸とを一致させることができる。

図４２の表示装置では、センサ光源６０２から出射され、ビームスプリッター６０４及びバンドパスフィルター６０１を透過し、表示板２０を裏面から前面に向けて透過し、対象物である指６０６で反射し、表示板２０を前面から裏面に向けて透過し、バンドパスフィルター６０１を透過し、ビームスプリッター６０４で反射した光は、受光部６０３に入射する。

図４３は、実施の形態６の変形例２に係る表示装置の構成を概略的に示す図である。図４３に示される表示装置は、センサ光源６０２と、受光部６０３と、バンドパスフィルター６０１ａと、ダイクロイックミラー６０５とを備えている。ダイクロイックミラー６０５は、例えば、可視光の波長帯（例えば、３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）の光を透過し、センサ光源６０２の波長帯の光を反射させる。表示部４０で表示させる色味或いは表示部４０及びセンサ光源６０２の使用波長の組み合わせによっては、ダイクロイックミラー６０５により光を偏向させることにより、観察者（指６０６の位置）から見てセンサ光源６０２及び受光部６０３といった光学部品を視認しにくくできる。さらに、表示部４０及びダイクロイックミラー６０５が透明であれば、シースルー構造とすることができ、背後にある物体（他の表示部及び案内板など）を視認可能にできる。

図４３の表示装置では、センサ光源６０２から出射され、バンドパスフィルター６０１ａを透過し、ダイクロイックミラー６０５で反射し、表示板２０を裏面から前面に向けて透過し、対象物である指６０６で反射し、表示板２０を前面から裏面に向けて透過し、ダイクロイックミラー６０５で反射し、バンドパスフィルター６０１ａを透過した光は、受光部６０３に入射する。

図４１から図４３のいずれかの表示装置の表示板２０に、指６０６を近づけると、センサ光源６０２から出射された光は、指６０６で反射し、反射光は、受光部６０３によって受光される。制御部６１０は、受光部６０３における検出光の強度の変化に基づいて、指６０６による入力操作の有無を判断することができる。制御部６１０は、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）によって、指６０６による入力操作の有無を判断してもよい。制御部６１０は、入力の判断に基づいて、表示パターン３０の点灯制御及び切替制御を行ってもよい。制御部６１０は、処理回路で構成される。処理回路は、メモリに記憶されたソフトウェアとしてのプログラムを実行するプロセッサで構成されてもよい。

表示板２０における表示パターン３０の色は、バンドパスフィルター６０１、６０１ａの色に対して、明度のコントラスト比が十分に大きい色であることが望ましい。例えば、センサ光源６０２から出射される光が近赤外光である場合、バンドパスフィルター６０１、６０１ａの色は黒色である。これに対して、表示パターン３０の色は、例えば、白色等の明度の高い色である。

図４１から図４３のいずれかの表示装置は、情報を表示するための構成と、指６０６などの物体を非接触で検出するセンサ部とを統合する構造を採用しているので、省スペース化が見込まれる。

また、図４１から図４３のいずれかの表示装置により、センサ部の構成を外部から観察できないようにすることができるので、デザイン性を向上させることが可能になる。

なお、図４１から図４３のいずれかの表示装置のセンサ部の構成は、上記いずれの実施の形態にも適用可能である。

１、１ａ～１ｇ、２、３、３ａ～３ｃ、３ｂ２、４、５ 表示装置、 １０、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｈ、１０ｉ、１０ｍ、１０ｎ 光源、 ２０ 表示板、 ３０、３０ｃ、３０ｄ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ、３０ｋ 表示パターン、 ４０、４０ｃ、４０ｄ 表示部、 ２０１ 前面、 ２０２ 裏面、 ２０３、２０４ 側面、 Ｌ０～Ｌ４、Ｌ６、Ｌ７ 光。

Claims (5)

1. 光源と、
   光を導光する透明な表示板と表示パターンとを有する表示部と、
   前記表示板に貼合された屈折光学素子と、
   を備え、
   前記光源から出た光は、前記屈折光学素子を通って前記表示板の前面又は裏面から前記表示板の内部に入射し、前記前面又は前記裏面に沿う方向に導光され、
   前記表示パターンを介して前記表示板の外部に出射して、前記表示パターンを表示状態にする
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記屈折光学素子は、前記光源から出た光が入射する入射面、上面、前記上面の逆側の面である下面、及び前記上面の逆側の面である界面を有し、
   前記界面が前記表示板の前記前面又は前記裏面である第１の面となり、
   前記上面が自由曲面である
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記屈折光学素子は、前記光源の前記上面側の端部から出射した光の内、前記界面の前記光源側の接点を通過し前記第１の面に対向する前記裏面又は前記前面である第２の面に向かう光において、
   前記光源側の前記接点から前記界面を通過して最初に到達する前記表示板の前記第２の面の位置までの前記第２の面と平行な方向である第１の方向の距離の２倍が、前記界面の前記第１の方向の長さより長い
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記屈折光学素子は、前記光源から出た光が入射する入射面、上面、前記上面の逆側の面である下面、及び前記上面の逆側の面である界面を有し、
   前記界面が前記表示板の前記前面又は前記裏面である第１の面となり、
   光が入射したときの前記屈折光学素子の光軸との角度を入射角、光が出射したときの前記屈折光学素子の光軸との角度を出射角とした場合に、
   前記上面のうちの前記光源に近い側の第１の領域に到達する第１の光を、前記第１の光の入射角である第１の入射角よりも小さい第１の出射角で反射し、
   前記上面のうちの前記第１の領域より前記光源から遠い側の第２の領域に到達する第２の光を、前記第２の光の入射角である第２の入射角よりも大きい第２の出射角で反射し、
   前記第１の入射角は、前記第２の入射角より大きく、
   前記第１の光および前記第２の光は、前記反射によって前記第１の面に対向する前記裏面又は前記前面である第２の面へ導光される
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記屈折光学素子を覆うように遮光カバーが備えられたことを特徴とする
   請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。
   

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