JP4602257B2 - ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイ装置に関する。さらに詳しくは、光透過性を有する透明な素材によって形成されたショー・ウィンドウや壁面ウィンドウ、ショーケース、看板等に使用されるディスプレイ装置に関する。

従来、ガラスやアクリル樹脂等の透明な素材によって形成された部材の内部に描画部を形成する場合、部材を２つ割りに分離して、その内面にシルク印刷等により描画部を印刷してから貼り合わせる方法や、２つ割りに分離した部材の間に別体の描画部を挟みこむ方法が使用されてきた。しかし、これらの方法は、部材を分割してから貼り合わせるため、製作工数が多くなるにもかかわらず、緒麗なものを製作することができないし、費用もかかるという問題があった。また、印刷によって描画部を形成する場合には、印刷が剥離したり経年劣化するという問題も生じていた。

近年、透明な部材にレーザ光を照射して、部材内部に溝を形成し、この溝によって文字、図柄、絵画、模様等を形成する方法が開発され使用されている（例えば、特許文献１参照）。この方法を用いた場合、描画部は、部材内部に形成された溝であるから、経年劣化することもないし、溝を加工するレーザ光を細くすれば、５０ミクロン程度の極細の溝も形成できるため、非常に精密かつ美麗な文字等を形成することができる。そして、この方法で文字等が形成された部材に光を入射すれば、溝の側面等において光が反射されるので、部材内部で文字等が発光しているような印象を与えることができ、描画部をより美しくすることができる。

また、レーザ光を照射して、部材の表面と裏面との間を貫通する複数の孔を形成し、この複数の孔の集合によって文字等を形成する方法もある（例えば、特許文献２参照）。この場合も、部材に光を照射すれば、複数の孔の内面において光が反射されるので、文字等が発光しているような印象を与えることができ、描画部をより美しくすることができる。

さらに、レーザ光を照射して、部材の内部に空隙を設けたり、変質層を形成させたりして、その空隙等によって文字や図柄等を形成する方法もある（例えば、特許文献３〜５参照）。この場合も、部材に光を照射すれば、空隙等や、空隙などの周囲に形成されるクラックにおいて光が反射されるので、部材の内部に文字等が存在するような印象を与えることができる。

特開２００２−３６８００号公報 特開２００２−２１１１９７号公報 特開２００３−１２３４６号公報 特開２００２−８７８３４号公報 特開平１１−２６７８６１号公報

しかるに、従来例１の方法は、部材の内部に所定の形状の溝を形成しただけであるから、部材に入射された光は溝の周縁部だけで反射される。すると、描画部はその外縁は明瞭になるが、その内部は発光しないので、描画部に立体感を生じさせることはできない。

また、従来例２の方法の場合には、孔の集合によって描画部を形成しているため描画部全体を光らせることはできるが、孔が部材を貫通しているため、各孔の中心部付近からの発光はないし、人が見ている側と逆側の面に描画部の影ができないから、やはり描画部に立体感を感じさせることができない。しかも、孔にゴミ等がたまれば汚くなるし、ゴミ等がたまった場合の清掃が非常に大変である。

さらに、従来例２の方法によって製作された部材は、その表面と裏面が孔によって連通されてしまうから、路面に面したショー・ウインドウ等には使用できず、用途が限定される。

また、従来例１，２のいずれの方法も、光を入射する面には特別な加工がなされていないため、部材への光の入射効率が低くなる。すると、入射する光の強度を高くしなければ、十分な発光効果を得ることができないという問題がある。

部材の内部に空隙を設けた場合には、従来例１，２に示すような問題は生じないが、単に空隙により図柄を形成しただけでは、空隙において反射し、部材から放出される光が弱く、図柄を立体的に視認させることは難しい。

本発明はかかる事項に鑑み、透明な素材によって形成された部材の内部に、立体的かつ視認性が高い描画を形成することができ、どのような場所でも使用することができ、部材への入射効率を高くすることができ、省エネルギー化できるディスプレイ装置を提供することを目的とする。

本発明のディスプレイ装置は、以下の特徴を有するものである。

第１には、光透過性を有する素材によって形成された、光放出面を有するディスプレイ本体と、該ディスプレイ本体の内部に形成され、該ディスプレイ本体に入射された光を反射する光反射部とからなる装置であって、前記光反射部が、前記ディスプレイ本体内部に３次元的に形成された複数の空隙によって形成され、各空隙が空隙本体部と該空隙本体部から一方向に伸びた線状空隙部とを有することを特徴とする。

これによれば、ディスプレイ本体内部に光が入射されて、本体内部を通って光反射部に到達すると、光反射部を形成する空隙によって乱反射されて光放出面から放出される。そうすると、ディスプレイ本体内部で各空隙がそれぞれ光っているようにみえるから、視認性が高い描画を、部材内部に形成することができる。しかも、ディスプレイ本体内において空隙の光る位置が３次元的になり、光反射部によって形成される描画に立体感を生じさせることができる。そして、空隙の位置や重なり合いなどを自在に調整することができるから、光反射部の模様の自由度を高くすることができる。さらに、光反射部が複数の空隙によって形成されているから、光放出部の表面に大きな凹凸が形成されない。これにより、光放出部における乱反射を抑えることができるので、光反射部の形態を明確かつきれいに表示することができる。しかも、ディスプレイ本体内の空隙であって、ディスプレイ本体を貫通する穴が存在しないので、外壁などに形成されるショー・ウィンドウであっても使用することが可能である。そして、光反射部を形成する位置や数、その重なり合い等を自在に調整することができるから、光反射部の模様の自由度を高くすることができる。

また、光反射部を形成する各空隙が空隙本体部と該空隙本体部から一方向に伸びた線状空隙部とを有するので、その方向性を光の入射方向と一致させることで、広い光拡散面を形成しながら、光の進行を遮蔽する面積を狭くすることができ、よりディスプレイ本体の内部まで光を進行させて、より内部の空隙を光らせることができる。また、空隙本体部を光の入射側に配置しておけば、光の一部は空隙本体部内に入射され、空隙本体部及び線状空隙部内で反射を繰り返しながら導光され、その間に散乱光を周辺に出射させることになるので、効果的に光を周辺に出射させることができる。

第２に、第１の特徴に加えて、前記空隙本体部の内面には分光機能を有する薄膜が形成されていることを特徴とする。

これによると、空隙内に入射した光が空隙本体部の内面に形成された薄膜の分光機能を受けて反射され、ディスプレイ本体の光放出面から出射するので、白色光を入射した場合であっても多色の反射光を得ることができ、高い装飾性を有する光反射部を形成することができる。

第３に、第１の特徴に加えて、前記複数の空隙の大きさが、１０〜３００μｍであり、隣接する空隙間の距離が、１０〜１５０μｍであることを特徴とする。

これによると、空隙における光の反射状態や、空隙間での光の反射を最適にすることができるから、光反射部の視認性を高くすることができ、反射する間に様々な波長の光に分光させることができる。

第４に、第１〜３の特徴に加えて、前記複数の空隙が、該複数の空隙によって形成される形状が均一に光るように配設されていることを特徴とする。

これによると、空隙で形成される形状が均一に光るから、形状全体の視認性を向上することができる。

第５に、第１〜４の特徴に加えて、前記光放出面と交差する面に沿って、複数の空隙が並んだ空隙群が形成されており、該空隙群が、複数層形成されており、隣接する空隙群において、一の空隙群が形成されている面の法線方向から見て、他の空隙群を構成する空隙が、一の空隙群を構成する隣接する空隙によって囲まれた領域内に配置されるように形成されていることを特徴とする。

これによると、一の空隙群が形成されている面の法線方向から見ると、空隙の密度が高くなる。このため、光放出面から反射される光の光量が多くなり、空隙で形成される形状を均一に光らせることができるから、光反射部の視認性が高くなる。しかも、空隙間の隙間が少なくなるので、光反射部の立体感をより一層強調することができる。

第６に、第５の特徴に加えて、隣接する前記空隙群のうち、一の空隙群の空隙に形成されている線状空隙部が、該一の空隙群が形成されている面と平行な方向から見て、他の空隙群の空隙に形成されている線状空隙部と交差するように形成されていることを特徴とする。

これによると、ディスプレイ本体に入射した光が、線状空隙部において反射する確率を高くすることができるから、ディスプレイ本体に入射した光が線状空隙部で反射を繰り返すうちに分光され、線状空隙部を多色に光らせることができる。そして、線状空隙部同士が重なり合う方向から見ると、線状空隙部で反射する光の光量が多くなるから、線状空隙部の視認性を高くすることができ、自然光でも線状空隙部が多色に光っていることを視認することができる。

第７に、第１〜６の特徴に加えて、前記ディスプレイ本体は、その法線が前記光放出面の法線と交差するように形成された入光部を備え、該入光部から光が入射されることを特徴とする。

これによると、発光体から入光部に光を入射すれば、その光によって光反射部を光らせることができる。また、入光部に入光調節処理をした場合には、この処理状態によって光反射部を所望の状態で発光させることができる。

第８に、第７の特徴に加えて、前記入光部から入射される光は、単数又は複数の光出射点から前記光反射部に向けて所定の放射角度で入射されることを特徴とする。

これによると、各光出射点から所定の放射角度で拡がる範囲内で、光反射部を光らせることができる。

第９に、第８の特徴に加えて、前記入光部から入射される光の入射方向に沿って前記線状空隙部が形成されることを特徴とする。

これによると、入射部から入射される光の入射方向に沿って空隙の線状空隙部が形成されているので、入射される光の進行を遮蔽する空隙の断面積が小さくなり、光をディスプレイ本体の内部まで入射させることができ、より内部の空隙を一つの光出射点から出射される光によって光らせることができる。

第１０に、第８の特徴に加えて、前記光反射部は、特定の前記光出射点から放射された光を反射する部分反射領域を有し、該部分反射領域では前記特定の光出射点と前記空隙を結ぶ直線の延長方向に沿って該空隙の前記線状空隙部が形成されていることを特徴とする。

これによると、特定の光出射点から放射された光を反射する部分反射領域では、この光出射点と空隙を結ぶ直線の延長方向に沿って空隙の線状空隙部が形成されているので、この光出射点から放射される光を効果的に反射させることができると共に、この光をよりディスプレイ本体の内部に進行させて内部の空隙を同様に効果的に光らせることができる。

第１１に、第８〜１０の特徴に加えて、前記特定の光出射点毎に特定色の光が放射されることを特徴とする。

これによると、各光出射点から異なる色の光を放射させることができるので、光反射部を異なる色毎の部分反射領域にすることができる。これによって、光反射部の装飾効果を一層高めることができる。

第１２に、第８〜１１の特徴に加えて、前記部分反射領域の一つには、複数の光出射点から放射された光が入射され、該複数の光出射点毎に前記部分反射領域内の空隙を対応させ、前記光出射点とそれに対応した空隙とを結ぶ直線の延長方向に沿って該空隙の線状空隙部が形成されることを特徴とする。

これによると、複数の光出射点から放射された光を一つの部分反射領域で効果的に反射させることができるようになり、複数の光出射点から異なる色の光が放射するようにすれば、一つの部分反射領域で反射によって、これらの色の混色を得ることができる。

第１３に、第８〜１２の特徴に加えて、前記入光部が、内方にくぼんだ凹部を備えており、該凹部の内部に、前記光出射点が配置されることを特徴とする。

これによると、光が入射する面積を大きくすることができるから、例えば光出射点に配置した発光体が発した光の入射効率を高くすることができる。また、凹部内面がレンズとして機能するので、凹部内面の曲率半径を調整すれば、発光体から入射された光を拡散させる領域を調整することができる。よって、光反射部が光っている状態を、所望の状態に容易かつ確実に調整することができる。

第１４に、第１３の特徴に加えて、前記入光部に、前記凹部が複数個所設けられていることを特徴とする。

これによると、各凹部に設ける発光体の強度や光の波長、発光タイミング等を変えることができるから、光反射部の描画をより美しくすることができる。

第１５に、第７〜１４の特徴に加えて、前記入光部の表面粗さが、０．１００μｍ以下であることを特徴とする。

これによると、入光部の表面粗さを、中心線平均粗さで０．１００μｍ以下、つまり鏡面やそれに近い状態に加工されているので、入光部の表面での光の乱反射を確実に抑えることができるから、入射効率を高くでき、装置の構造をコンパクトにすることができ、省エネルギー化することができる。とくに、入光部の表面粗さを０.０３５〜０.０８μｍ程度とすれば、加工の精度を極端に高くすることなく、可視光線が効率よく入光できるようになるので、好適である。

第１６に、第７〜１４の特徴に加えて、前記入光部が、複数のレンズを備えており、該レンズを通して、前記ディスプレイ本体内部に光が入射されることを特徴とする。

これによると、レンズによって発光体から入射される光の光束の幅を調整することができるので、入射された光の拡散集光を自在に調整することができる。よって、光反射部の発光状態を、所望の状態に容易かつ確実に調整することができる。そして、複数のレンズとして、集光することができるレンズを使用すれば、光反射部に照射される光の強度を強くすることができるので、光反射部の発光強度を強くすることができ、装置の構造をコンパクトにすることができ、省エネルギー化することができる。

第１７に、第７〜１４の特徴に加えて、前記入光部が、その表面が拡散状態に形成されていることを特徴とする。

これによると、拡散処理を行えば、発光体から入射された光を入光部の表面で乱反射させることができる。すると、入光された光をディスプレイ本体のほぼ全領域に行き渡らせることができる。

第１８に、第７〜１４の特徴に加えて、前記入光部にプリズムが配置され、該プリズムに光を供給する光源が配置されることを特徴とする。

これによると、プリズムに光を入射すれば、白色光からでも複数の波長の光に分光することができるので、普通の蛍光灯などを光源として使用しても、光反射部に複数の色の光を入射させることができる。このため、従来から使用されている光源を使用しても、描画を複数の色で光らせることができ、しかも装置の構造を簡単にでき、かつ安価に製造することができる。

第１９に、第８〜１３の特徴に加えて、前記光出射点に、発光ダイオードが配置されていることを特徴とする。

これによると、発光ダイオードを使用すれば、小型かつ少電力であっても、強い光を発生することができる。そして、発光ダイオードは、その寿命が長いので、交換を頻繁に行う必要がなく、メンテナンスが容易になる。

第２０に、第８〜１３の特徴に加えて、前記光出射点に、一端が光源に接続された光ファイバの他端が配置されていることを特徴とする。

これによると、光源が発する光を光ファイバによってディスプレイ本体まで伝送している。このため、光源をディスプレイ本体から離れた位置に設置することができるから、使用する光源の自由度を高めることができる。また、ディスプレイ本体には光ファイバを設けるだけでよいので、ディスプレイ本体の設置スペースを少なくでき、設置場所やディスプレイ本体の形状等の自由度を高めることができる。

第２１に、第１〜２０の特徴に加えて、前記光放出面が、拡散状態に形成されていることを特徴とする。

これによると、ディスプレイ本体の光放出面における乱反射が多くなるので、ディスプレイ本体によって目隠し効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係るディスプレイ装置の概略説明図である。 本発明の実施形態に係るディスプレイ装置の概略説明図であって、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の他の実施形態におけるディスプレイ本体を示した説明図である。 本発明の実施形態における空隙の形態及び作用を示した説明図である。 本発明の実施形態におけるディスプレイ本体における光反射部の概略拡大図である。 本発明の実施形態におけるディスプレイ本体における光反射部の概略拡大図である。 本発明の実施形態におけるディスプレイ本体における光反射部の概略拡大図である。 本発明の他の実施形態におけるディスプレイ装置を示す説明図である。 本発明の他の実施形態におけるディスプレイ装置を示す説明図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本実施形態のディスプレイ装置１の概略説明図である。図２は本実施形態のディスプレイ装置１の概略説明図であって、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。同図において、符号２は本実施形態のディスプレイ装置１のディスプレイ本体を示している。このディスプレイ本体２は、ショー・ウィンドウ、看板等に使用され、その形状として平板状や円筒状、円錐状、球状、フィルム状等、さまざまな形状を採用することができ、その形状に特に限定はない。

このディスプレイ本体２の素材は、例えば、ガラス、アクリル樹脂などのプラスチック、水晶等であるが、光を透過する素材であれば、特に限定はない。また、このディスプレイ本体２は、可撓性を有するフィルム状のもの、ディスプレイ本体２自体に色素等が混入されて特定の色が付いたものであってもよい。

図２に示すように、ディスプレイ本体２は、その表面に、光放出面５と、入光部３とを備えている。

光放出面５は、ディスプレイ本体２の内部を通過する光を外部に放出することができるように形成された面であり、通常は滑らかな面となるように加工されている。

入光部３は、その表面の法線が、光放出面５の法線と交差するように形成されている。具体的には、図１および図２に示すように、ディスプレイ本体２が平板状の場合、光放出面５をディスプレイ本体２の前後両面に形成すると、入光部３は、ディスプレイ本体２の側面や上下の面に設けられる。

なお、図１および図２では、ディスプレイ本体２の一方の側面にのみ入光部３が形成されているが、入光部３は両側面に設けてもよいし、側面に代えて上下の面に設けてもよいし、両側面と上下の面のすべて、つまりディスプレイ本体２の周面全体に設けてもよい。

さらになお、ディスプレイ本体２が円筒状の場合であれば、その中心軸方向の端面を入光部３とすれば、側方の曲面を光放出面５とすることができるし、ディスプレイ本体２が球面の場合であれば、その表面における法線は、すべて球の中心で交わるから、その表面を入光部３および光放出面５の両方として機能させることができる。

前記入光部３には、その表面からディスプレイ本体２の内部に向けてくぼんだ複数の凹部４が形成されており、その内部には、凹部４の内面に向けて光ＢMを入射する発光体１０の光出射点がそれぞれ配設されている。

そして、この凹部４の内面には、発光体１０から入射される光の状態を調整する入光調整処理が施されているが、詳細は後述する。

なお、凹部４は、その軸方向と垂直な断面が、円形や四角形、三角形等とのような形状でもよいし、また、その内底部の形状が球状や円筒状、円錐状、横形、平坦面等、どのような形状であってもよい。つまり、凹部４は、入光部３の表面からディスプレイ本体２の内部に向けてくぼんでいれば、どのような形状であってもよいのである。

図１および図２に示すように、ディスプレイ本体２の内部には、光反射部６が形成されている。この光反射部６は、複数の空隙７から形成されている。この複数の空隙７は、上述した従来例にも記載されている公知のレーザ加工技術によって形成されたものであり、ディスプレイ本体２の内部に３次元的に配置されている（図１および図２参照）。

なお、図３に示すように、入光部３は、凹部４を設けずに、平坦面としてもよい。この場合、ディスプレイ本体２の加工が容易であるので、装置の加工が容易になり、安価で製造することができる。そして、入光部３の表面に後述の入光調整処理を施すことが好ましい。

また、ディスプレイ本体２は光放出面５以外の面を反射面にしても良く、この場合には、光反射部６で反射した光が反射面に反射されて光放出面５から放出されるので、光反射部６が形成する画像が複雑に反射されて見えることになり、より装飾効果を高めることができる。

更には、ディスプレイ本体２に色素を混入するなどして、予め色を付けておくことで、光反射部６が作る画像を周辺の色の中に浮き上がらせることができ、その画像をより強調することができるようになる。

そして、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置１の特徴は、前述した空隙７の形態と配置にある。

図４は、ディスプレイ本体２内に形成される空隙７の形態を示した説明図である（同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ部拡大図を示している）。この空隙７は、空隙本体部７Ａと線状空隙部７Ｂを有する。空隙本体部７Ａと線状空隙部７Ｂは互いに連通した気体空間を形成しており、その外周にはクラック状の光拡散面が形成されている。

したがって、ディスプレイ本体２内に光ＢＭを入射すると、ディスプレイ本体２の内部を通って、入射された光ＢＭが光反射部６まで到達することになるが、この光反射部６を形成する空隙７によって光ＢＭが乱反射して、その一部の光ＢＭが光放出面５から放出されることになる。

この際に、方向性を有しているので、その方向性を光ＢＭの入射方向と一致させることで、広い光拡散面を形成しながら、光ＢＭの進行を遮蔽する面積を狭くすることができ、より内部まで光ＢＭを進行させて、より内部の空隙７を光らせることができることになる。

また、ディスプレイ本体２の対称線や対称点に対して、線状空隙部７Ｂの方向が対称になるように配置すれば、左右の或いは周囲の何れの方向から見ても、光反射部６の図柄を高い視認性で観賞できることになる。

また、空隙本体部７Ａを光ＢＭの入射側に配置しておけば、図４（Ａ）のように、光ＢＭの一部は空隙本体部７Ａ内に入射され、空隙本体部７Ａ及び線状空隙部７Ｂ内で反射を繰り返しながら導光され、その間に散乱光を周辺に出射させることになるので、効果的に光を周辺に出射させることができる。

このような形態の空隙７は、ディスプレイ本体２内の光反射部６を形成する箇所にレーザ光を集光することで形成することができ、この際に、レーザ光の入射方向の延長線上に線状空隙部７Ｂが形成されることになる。また、この際には、空隙本体部７Ａの内面に様々な屈折率及び膜厚の薄膜７ａが形成されることが知られており（図４（Ｂ）参照）、このような薄膜７ａの分光機能によって、空隙本体部７Ａ内に入射した光ＢＭが白色光（或いは自然光）の場合には様々な色に分光されて光放出面５から出射されることになる。これによると、光反射部６を多色に発色させることができ、装飾効果をより高めることができる。

このような空隙７によると、光ディスプレイ本体２内に入射した光ＢＭの内部への到達性が高まり、且つより効果的に光ＢＭを反射させることができることから、複数の空隙７によって形成されている光反射部６全体が、ディスプレイ本体２内部で光ることになり、視認性が高くかつ美しい描画をディスプレイ本体２に形成することができる。しかも、ディスプレイ本体２の光放出面５は、通常滑らかな面に形成されているから、光反射部６で反射した光ＢMが光放出面５での乱反射することを抑えることができるので、光反射部６の形態をより明確かつきれいに表示させることができる。そして、空隙７がディスプレイ本体２を貫通することがないから、外壁などに形成されるショー・ウィンドウであっても使用することが可能である。

そして、各空隙７において、空隙本体部７Ａと線状空隙部７Ｂから反射される光が連続した光の模様を形成するから、単に球状の空隙だけの場合に比べて、光反射部６を幻想に光らせることができる。しかも、空隙７間の隙間に線状空隙部７Ｂが配置されることによって、空隙７だけでは光らなかった部分も光らせることができるから、光反射部６の立体感をより一層強調することができる。そして、線状空隙部７Ｂ内に空間が形成されていれば、線状空隙部７Ｂ内に入射した光も、この線状空隙部７Ｂ内で乱反射するので、線状空隙部７Ｂで反射する光の光量が多くなり、より視認性が高くなる。そして、線状空隙部７Ｂの形状によっては、この部分で光が分光され、ディスプレイ本体２が無色透明であっても、線状空隙部７Ｂの部分を発色させることができる。

さらになお、ディスプレイ本体２の光放出面５を、その表面における乱反射が多い状態、つまり拡散状態に形成してもよい。この場合、光反射部６の形態は視認できるが、ディスプレイ本体２の光放出面５はすりガラスのような状態になるから、ディスプレイ本体２によって目隠し効果を得ることができる。そして、この場合には、光反射部６で反射した光ＢMが光放出面５で乱反射するので、光反射部６の形状は明瞭には表示されないが、ぼんやりとした状態で表示されるため、幻想的なやわらかい印象を与えることができ、人の気持ちを落ち着かせることができる室内のディスプレイなどとして好適である。

また、光反射部６は複数の空隙７を３次元的に配置して形成しているから、ディスプレイ本体２内において空隙７の光る位置が３次元的になり、光反射部６によって形成される描画に立体感を生じさせることができる。しかも、人が見ている側と反対側の光放出面５によって、光反射部６で反射した光ＢMがさらに反射されるから、反対側の光放出面５に光反射部６の影が形成されているような印象を見ている人に与えることができる。よって、光反射部６によって形成される描画の立体感が強調される。

また、ディスプレイ本体２の対称線や対称点に対して、線状空隙部７Ｂの方向が対称になるように配置すれば、左右の或いは周囲の何れの方向から見ても、光反射部６の図柄を高い視認性で観賞できることになる。この際には、前述の対称線や対称点に応じて、レーザ光を分けて入射し、形成される線状空隙部７Ｂの方向性に対称性を持たせるようにする。

そして、空隙７の位置や重なり合いなどを自在に調整することができるから、光反射部６の模様の自由度を高くすることができる。とくに、複数の空隙７を、光放出面５と交差する面に沿って並べて、複数の空隙７からなる空隙群を複数層形成し、隣接する空隙群の空隙７同士が重なり合わないように形成すれば、光反射部６を一の空隙群が形成されている面の法線方向から見ると、空隙７の密度が高くなるから、光放出面５から反射される光の光量が多くなり、光反射部６の視認性が高くなる。

具体例としては、図５に示すように、光反射部６が、面SＡ内に位置する空隙Ａ１〜Ａ４からなる空隙群Ａ、面ＳＢ内に位置する空隙Ｂ１からなる空隙群Ｂ、面ＳＣ内に位置する空隙Ｃ１〜Ｃ４からなる空隙群Ｃ、面ＳＤ内に位置する空隙Ｄ１〜Ａ４からなる空隙群Ｄから構成されているとすると、面ＳＡの法線方向から見たときに、空隙群Ａの空隙Ａ１〜Ａ４と空隙群Ｃの空隙Ｃ１〜Ｃ４、および空隙群Ｂの空隙Ｂ１と空隙群Ｄの空隙Ｄ１は重なるが、空隙群Ａの空隙Ａ１〜Ａ４と空隙群Ｂの空隙Ｂ１、および空隙群Ｃの空隙Ｃ１〜Ｃ４と空隙群Ｄの空隙Ｄ１は重ならないような状態が該当する。つまり、空隙Ａ１〜Ａ４と空隙群Ｂの空隙Ｂ１と空隙群Ｃの空隙Ｃ１〜Ｃ４とによって、体心立方格子が形成されるような場合が該当する。この場合、面ＳＡの法線方向から見たときに、空隙Ａ１〜Ａ４に囲まれた領域内に空隙群Ｂの空隙Ｂ１が位置し、空隙７の見かけ上の密度が大きくなるから、面ＳＡの法線方向から光が入射すると、空隙Ａ１〜Ａ４に囲まれた領域内に入射した光は、空隙Ａ１〜Ａ４で反射しなくても、空隙群Ｂの空隙Ｂ１で反射される。よって、面ＳＡの法線方向から見たときに、空隙Ａ１〜Ａ４と空隙Ｂが重なってしまう場合に比べて、光放出面５から反射される光の光量、言い換えれば、光反射部６で反射する光の量が多くなるから、光反射部６の視認性を高くすることができる。しかも、光反射部６が形成されている領域、つまり空隙７が形成されている領域において、光を反射しない部分を少なくすることができるから、光反射部６、つまり空隙７によって形成される形状を均一に光らせることができる。そして、面ＳＡの法線方向から見たときに、空隙７間の隙間が少なくなるので、光反射部６の立体感をより一層強調することができる。

なお、隣接する空隙群における空隙７の配置は、体心立方格子が形成されるような状態に限られず、隣接する空隙群の空隙７同士が重なり合わないように形成されていればよく、とくに限定はない。

また、各空隙を、空隙本体部（７Ａ）とそれに連続する線状空隙部（７Ｂ）を有するように形成しているので、光反射部６の立体感をより一層強調することができる。

とくに、隣接する空隙群のうち、一の空隙群の空隙に形成されている線状空隙部（７Ｂ）が、一の空隙群が形成されている面と平行な方向から見て、他の空隙群の空隙に形成されている線状空隙部（７Ｂ）と交差するように形成されている状態、具体的には、図６および図７に示すように、面ＳＡと平行な方向から見たときに（図７（Ｂ））、空隙Ａ１〜Ａ４に形成されている線状空隙部ＡＣと、空隙Ｂ１に形成されている線状空隙部ＡＣが交差するように形成した場合には、ディスプレイ本体２に入射した光が、線状空隙部ＡＣおよび線状空隙部ＢＣにおいて反射する確率を高くすることができ、反射する回数を多くすることができる。

そして、線状空隙部ＡＣおよび線状空隙部ＢＣは、空隙Ａ１〜Ａ４に比べて、その内部の空間SPの幅が狭くより効果的に光が分光されるため、線状空隙部の部分を多色に光らせることができる。そして、線状空隙部同士の重なり合いの密度、言い換えれば、重なり合っている線状空隙部の本数を多くすれば、ここで反射する光の光量をより一層多くすることができるから、線状空隙部の部分の視認性をさらに高くすることができる。すると、一の線状空隙部で分光された各波長の光の強度が弱くても、その近傍における各波長の光全体としての強度を十分に視認可能な強度に保つことができるから、ディスプレイ本体２に特別な光を入光しなくても、光反射部６で分光された光を視認することができる。

言い換えれば、ディスプレイ本体２に自然光が入射した場合であっても、線状空隙部の部分、つまり、光反射部６で反射した光を視認することができる。そして、光反射部６で反射した光は、様々な波長の光を含んでいるから、光反射部６を多色に光らせることができ、オパールのような雰囲気を醸し出させることができる。

そして、空隙７を、線状空隙部の部分を含む長さWが、１０〜３００μｍとなるように形成し、しかも、隣接する空隙７間の距離L１または距離L２が、１０〜１５０μｍとなるように形成すれば、空隙７における光の反射状態や、空隙７間での光の反射を最適にすることができるから、光反射部６の視認性を高くすることができるし、隣接する空隙７や線状空隙部間で光が反射する間に、様々な波長の光に分光させることができる。そして、線状空隙部の部分を含む空隙７の長さWおよび隣接する空隙７間の距離L１，L２が最適になっていれば、より効果的に光反射部６を多色に光らせることができる。

また、光反射部６を構成する空隙７は、その線状空隙部を含む長さWが必ずしも均一にならず、光反射部６には上記の範囲の長さの空隙７が点在することになる。すると、空隙７の長さWが変化すると、例えば、大きな空隙７同士の間に小さな空隙７が点在すれば、より一層空隙７間において、空隙７が存在しない領域を少なくすることができるから、より一層光反射部６を均一に光らせることができる。

逆に、光反射部６において、ある方向から見たときに、明るく光る部分と、それよりも暗い部分を形成したい場合には、明るく光らせたい部分は、見る方向と平行な法線を有する面に含まれる隣接する空隙群において、隣接する空隙群に含まれる空隙７同士が重ならないように空隙７を配置し、暗くしたい部分では、隣接する空隙群に含まれる空隙７同士が重なるように配置すればよい。

なお、光反射部６を、光放出面５から内方にくぼんだ複数の凹み穴によって形成してもよい。この場合、凹み穴の深さを変化させれば、ディスプレイ本体２内において凹み穴の光る位置が３次元的になり、光反射部６によって形成される描画に立体感を生じさせることができる。しかも、凹み穴であり、ディスプレイ本体２を貫通しないから、人が見ている側と反対側の光放出面５によって、光反射部６で反射した光ＢMがさらに反射され、反対側の光放出面５に光反射部６の影が形成されているような印象を見ている人に与えることができる。よって、光反射部６によって形成される描画の立体感が強調される。

図８及び図９は、空隙７の方向性を特定した他の実施形態を示した説明図である。この実施形態に係るディスプレイ装置１では、入光部３から入射される光は、単数又は複数（図示の例では一つの入光部３に対して３つ）の光出射点Ｇから破線で示した光反射部６に向けて所定の放射角度θで入射され、そして、入光部３から入射される光の入射方向に沿って空隙７の線状空隙部７Ｂが形成されている（図においては空隙７の大きさを拡大して示している）。ここでは、異なる発光色の発光体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを用い、入光部３の端面に光出射点Ｇを形成しているが、これに限らず、図１又は図２に示すように、入光部３が内方にくぼんだ凹部を単数又は複数備えており、その凹部の内部に、光出射点Ｇが配置されるものであってもよい。

このように空隙７の方向性を入光部３から入射される光の入射方向に合わせると、図４に示すような空隙７内を伝搬しながら光拡散する割合が高くなり、効果的に光反射部６での乱反射を行わせることが可能になり、また、入射される光の方向に線状空隙部７Ｂを沿わせることで光の進行を遮蔽する空隙７の断面積を小さくすることが可能になり、より内部の空隙７を各発光体１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ）によって光らせることができるようになる。

また、光ディスプレイ本体２や光反射部６の図柄の対称性に合わせて、線状空隙部７Ｂの方向性を対称にすることで、観賞位置に関わりなく良好な視認性を得ることができる。

また、換言すれば、個々の空隙７は、方向性の一致した発光体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからの光を効果的に反射させることができる。これを利用すると、光反射部６に特定の発光体１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ）の光出射点Ｇから放出された光を反射する部分反射領域を形成することができる。この際には、この部分反射領域では、特定の発光体１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ）の光出射点Ｇと空隙７を結ぶ直線の延長方向に沿って線状空隙部７Ｂが形成されることになる。これによると、例えば、光出射点Ｇ毎に異なる色の光が放出されるように、発光体１０，１０Ｂ，１０Ｃの色を変えることで、光反射部６の部分反射領域を効果的に異なる色で光らせることができるようになる。

図８に基づいて説明すると、ここでは対称軸Ｏに対して発光体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが対称配置されており、その中で、例えば、一対の発光体１０Ａによる部分反射領域は、点ａｂｃｄで囲まれた領域であるが、その領域内では、発光体１０Ａの光出射点Ｇと空隙７を結ぶ直線の延長方向に沿って線状空隙部７Ｂが形成されている。

ここで、図８において、例えば点ａｆｇｅで囲まれた領域は、発光体１０Ａと発光体１０Ｂの二つの光出射点Ｇからの光が共に照射される領域になっているが、このように、複数の光出射点Ｇから放射された光が入射される部分反射領域では、この複数の光出射点Ｇ毎に部分反射領域内の空隙７を対応させ、各光出射点Ｇとそれに対応した空隙７とを結ぶ直線の延長方向に沿って空隙７の線状空隙部７Ｂが形成されるようにする。これによると、複数の光出射点Ｇからの光を効果的にその部分反射領域で反射させて光らせることができるようになる。したがって、複数の光出射点Ｇからの光を異なる色の光にすれば、その部分反射領域からはこれらの色の混色の反射光を得ることができる。

図９は、図８の変形例であって、ディスプレイ本体２の光放出面５に対向するように発光体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの光出射点Ｇを設ける場合の例である。これによると、光反射部６をディスプレイ本体２の厚さ方向に均一に光らせることができるようになる。この際の光出射点Ｇは、光放射面５から隔離した位置に設定されることになる。

図８及び図９に示した実施形態のように、入射部３から入射する光の入射方向に沿って線状空隙部７Ｂを形成するには、空隙７を形成するレーザ光の光出射位置を設定した光出射点Ｇに合わせ、放射光θの範囲内でレーザ光の照射角度を変更しながら、光反射部６の所定の形成位置にレーザ光のスポットを形成する。これによって、レーザ光のスポット位置に空隙本体部７Ａが形成され、レーザ光の照射角度に沿って線状空隙部７Ｂが形成されることになる。

なお、前述した各実施形態において、平坦な入光部３の表面や、凹部４の内面の入光調整処理を変えれば、ディスプレイ本体２内に入光する光の状態を自在に調整することができる。入光調整処理とは、例えば、凹部４の内面の表面粗さを小さくして凹部４の内面における乱反射を防ぐ光透過処理や、逆に凹部４の内面をその内面における乱反射が大きい拡散状態、具体的にいえばガラスであれば梨地状、つまりスリガラスのような状態にする拡散処理、発光体１０から入射される光の光束の幅を調整する処理等である。

光透過処理の場合には、凹部４の内面を研磨したり、凹部４の内面にディスプレイ本体２の素材と同等の屈折率を有する素材を取り付けたりコーティングしたりして、その表面粗さを、中心線平均粗さで０．１００μｍ以下、つまり鏡面やそれに近い状態に加工すれば、光の乱反射を確実に抑えることができるから、入射効率をより一層高くでき、装置の構造をコンパクトにすることができ、省エネルギー化することができる。そして、０．０２５〜０．０８０μｍ程度とすれば、加工の精度を極端に高くすることなく、入射効率をより高く保つことができる。とくに、凹部４の内面の表面粗さを０．０３５〜０．０８μｍ程度とすれば、加工が容易になり、しかも、可視光線を効率よく入光できるようになるので、好適である。凹部に設置される発光体１０の出射面にレンズが設けられている場合には、レンズ表面の表面粗さに対して凹部４内面の表面粗さを小さくすることで、光の入射光率を高めることができる。

逆に、拡散処理を行えば、発光体１０から入射された光が凹部４内面で乱反射するため光の入射効率は低下するが、入光された光をディスプレイ本体２のほぼ全領域に行き渡らせることができる。すると、各凹部４に設けられた発光体１０から異なった色の光をディスプレイ本体２に入射すれば、すべての光が重なりあった複雑な色で光反射部６を光らせることができる。

また、発光体１０から入射される光の光束の幅を調整する処理等、具体的には、入光部３などの表面に複数のレンズを貼り付ければ、各発光体１０から入射された光の拡散集光を自在に調整することができるから、光反射部６が光っている状態を、所望の状態に容易かつ確実に調製することができる。そして、複数のレンズとして、集光することができるレンズを使用すれば、光反射部６に照射される光の強度を強くすることができるので、強力な発光体１０を使用しなくても光反射部６の発光強度を強くすることができる。よって、装置の構造をコンパクトにすることができ、省エネルギー化することができる。

また、光出射部Ｇに配置される発光体１０には、光をディスプレイ本体２に入射することができるものであれば、どのようなものでも使用可能であるが、発光ダイオードや有機EL等を使用すれば、小型かつ少電力であっても、強い光を発生することができ、その寿命が長いため交換を頻繁に行う必要がなくメンテナンスが容易になるので、好適である。

さらになお、発光体１０に換えて、光出射部Ｇに一端が光源に接続された光ファイバの他端を配置して、光源が発する光を光ファイバによってディスプレイ本体２の入光部３まで伝送するような構造としてもよい。この場合には、光源をディスプレイ本体２から離れた位置に設置することができるから、光源の大きさ等の制約を少なくすることができ、使用する光源の自由度を高めることができる。また、ディスプレイ本体２には光ファイバを設けるだけでよいので、ディスプレイ本体２の設置スペースを少なくでき、設置場所やディスプレイ本体２の形状等の自由度を高めることができる。さらに、一の光源の光を分光して複数本の光ファイバに供給するようにすれば、一の光源を複数のディスプレイ装置１に使用することも可能となる。すると、ディスプレイ装置１ごとに光源を設ける必要がないので、装置をコンパクトにでき、しかも設備費などを抑えることができる。

さらになお、入光部３にプリズムを設置し、このプリズムを通して入光部３に光を入射するようにすれば、白色光からでも複数の波長の光に分光することができる。そうすると、普通の蛍光灯などを光源として使用しても、光反射部６に複数の波長の光を入射させることができるから、従来のディスプレイに使用されている光源をそのまま使用しても、描画を複数の色で光らせることができ、しかも装置の構造を簡単にでき、かつ案価に製造することができる。

さらに、入光部３において、複数の凹部４をディスプレイ本体２の光放出面５に沿った方向に形成し、凹部４ごとに異なる色の光を発する発光体１０を配設すれば、光反射部６を多彩な色で光らせることができ、光反射部６をよりきれいに表示させることができるが、この場合、複数の発光体１０を発光ユニットとして一体化させておけば、発光体１０の点検や交換が容易になる。

例えば、複数の発光体１０を支持しうる支持ユニットを入光部３に着脱可能に取り付けておき、この支持ユニットに入光部３の凹部４と外部との間を貫通する取り付け部を形成し、この取り付け部に、発光体１０の外径よりも小さい内径の孔を有するウレタンゴム等の伸縮自在な素材で形成されたスペーサを取り付けておけば、発光体１０をスペーサの孔に挿入するだけで発光体１０が確実に支持されるし、発光体１０を交換するときには、発光体１０を引っ張れば簡単に取り外すことができる。よって、発光体１０の点検や交換が容易になる。しかも、支持ユニットを取り外せば、すべての発光体１０を一度に交換できるから、シーズンごとでディスプレイ本体２の色彩を変更する場合であっても、その変更作業が容易になる。そして、ショー・ウインドウなどであれば、支持ユニット自体をウレタンゴム等の伸縮自在な素材で形成すれば、支持ユニットによって外部と内部との気密性も保つことができるので、好適である。

なお、複数の凹部４を光放出面５に沿った方向だけでなく、ディスプレイ本体２の厚さ方向にも並んで設け、各凹部４に発光体１０を配設すれば、光反射部６を複数の色の層を有する描画として表示させることも可能である。

さらになお、各発光体１０の発光するタイミングや強度、発光時間を変えてやってもよい。例えば、全ての発光体１０を同時に点滅させれば、光反射部６をストロボのように点滅させることができるし、各発光体１０を順番に点滅させてやれば、光反射部６によって形成される描画が動いているような印象を与えることもできる。

さらに、発光体１０は、入光部３の凹部４に配置されているから、光が入射する面積を大きくすることができる。よって、発光体１０が発した光のディスプレイ本体２への入射効率を高くすることができるから、発光体１０の発光強度が弱くても、光反射部６を十分に光らせることができる。そして、入射効率が高いから、発光体１０を大型化したり、ハイパワー光源を使用する必要がなく、装置の構造をコンパクトにすることができ、省エネルギー化することができる。

しかも、凹部４の内面がレンズとして機能するので、凹部４の内面の曲率半径を調整すれば、各発光体１０から入射された光ＢMを拡散させる領域を調整することができるから、光反射部６が光っている状態を、所望の状態に容易かつ確実に調製することができる。

Claims (16)

1. 光透過性を有する素材によって形成された、光放出面を有するディスプレイ本体と、該ディスプレイ本体の内部に形成され、該ディスプレイ本体に入射された光を反射する光反射部とからなる装置であって、
   前記光反射部が、前記ディスプレイ本体内部に３次元的に形成された複数の空隙によって形成され、各空隙が空隙本体部と該空隙本体部から一方向に伸びた線状空隙部とを有し、
   前記光放出面の法線と交差する法線を有する入光部を備え、
   該入光部から光が入射され、前記入光部から入射される光は、単数又は複数の光出射点から前記光反射部に向けて所定の放射角度で入射され、前記入光部から入射される光の入射方向に沿って前記線状空隙部が形成されていることを特徴とするディスプレイ装置。
2. 前記複数の空隙の大きさが、１０〜３００μｍであり、隣接する空隙間の距離が、１０〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
3. 前記光放出面と交差する面に沿って、前記複数の空隙が並んだ空隙群が形成されており、該空隙群が、複数層形成されており、隣接する空隙群において、一の空隙群が形成されている面の法線方向から見て、他の空隙群を構成する空隙が、一の空隙群を構成する隣接する空隙によって囲まれた領域内に配置されるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスプレイ装置。
4. 隣接する前記空隙群のうち、一の空隙群の空隙に形成されている前記線状空隙部が、該一の空隙群が形成されている面と平行な方向から見て、他の空隙群の空隙に形成されている前記線状空隙部と交差するように形成されていることを特徴とする請求項３記載のディスプレイ装置。
5. 前記光反射部は、特定の前記光出射点から放射された光を反射する部分反射領域を有し、該部分反射領域では前記特定の光出射点と前記空隙を結ぶ直線の延長方向に沿って該空隙の前記線状空隙部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のディスプレイ装置。
6. 前記特定の光出射点毎に特定色の光が放射されることを特徴とする請求項５記載のディスプレイ装置。
7. 前記部分反射領域の一つには、複数の光出射点から放射された光が入射され、該複数の光出射点毎に前記部分反射領域内の空隙を対応させ、前記光出射点とそれに対応した空隙とを結ぶ直線の延長方向に沿って該空隙の線状空隙部が形成されることを特徴とする請求項５又は６に記載のディスプレイ装置。
8. 前記入光部が、内方にくぼんだ凹部を備えており、該凹部の内部に、前記光出射点が配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のディスプレイ装置。
9. 前記入光部に、前記凹部が複数個所設けられていることを特徴とする請求項８記載のディスプレイ装置。
10. 前記入光部の表面粗さが、０．１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のディスプレイ装置。
11. 前記入光部が、複数のレンズを備えており、該レンズを通して、前記ディスプレイ本体内部に光が入射されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のディスプレイ装置。
12. 前記入光部が、その表面が拡散状態に形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のディスプレイ装置。
13. 前記入光部にプリズムが配置され、該プリズムに光を供給する光源が配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のディスプレイ装置。
14. 前記光出射点に発光ダイオードが配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のディスプレイ装置。
15. 前記光出射点に、一端が光源に接続された光ファイバの他端が配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のディスプレイ装置。
16. 前記光出射点が、拡散状態に形成されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のディスプレイ装置。

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