光学構造体
【課題】異なる波長透過領域を有する複数の誘電体薄膜層を重ね合わせた際に自然光による目視をしてもパターンが交錯しないような光学構造体を提供すること。
【解決手段】青色光を選択的に透過させるとともに、第１のパターンを部分的に中抜きした第１の誘電体薄膜層２３を透明基板２１の裏面に成膜し、赤色光を選択的に透過させるとともに、第２のパターンを部分的に中抜きした第２の誘電体薄膜層２４を透明基板２１の表面に成膜し、両第１及び第２のパターンが交錯するように両誘電体薄膜層２３，２４を積層状に配置する。第１のパターンと外郭が一致する第３のパターンを第３の誘電体薄膜層２５として透明基板２２の上に成膜するとともに、第３の誘電体薄膜層２５を第１の誘電体薄膜層２３と照合させて配置し、第３の誘電体薄膜層２５の透過率を第１及び第２の誘電体薄膜層２３，２４の青色及び赤色に対する透過率よりも低く設定した。
【解決手段】青色光を選択的に透過させるとともに、第１のパターンを部分的に中抜きした第１の誘電体薄膜層２３を透明基板２１の裏面に成膜し、赤色光を選択的に透過させるとともに、第２のパターンを部分的に中抜きした第２の誘電体薄膜層２４を透明基板２１の表面に成膜し、両第１及び第２のパターンが交錯するように両誘電体薄膜層２３，２４を積層状に配置する。第１のパターンと外郭が一致する第３のパターンを第３の誘電体薄膜層２５として透明基板２２の上に成膜するとともに、第３の誘電体薄膜層２５を第１の誘電体薄膜層２３と照合させて配置し、第３の誘電体薄膜層２５の透過率を第１及び第２の誘電体薄膜層２３，２４の青色及び赤色に対する透過率よりも低く設定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はそれぞれ異なる波長の光を選択的に透過させる複数の誘電体薄膜層を重ね合わせ、バックライトからの光の種類を変えて照射することで異なったパターンで文字等を発光表示させることを可能とした光学構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から例えば携帯電話やパソコン等の入力手段である入力キーのプレス面には文字、記号あるいは図形等が印刷され、それら文字等を認識することで当該入力キーを押動した場合に実行される入力内容が理解されるようになっている。例えば携帯電話では数字の印刷されたテンキーは基本的に電話番号の入力用のキーであり、当該数字の印刷されたテンキーを押動するとその数字が電話番号として入力されることとなる。このような携帯電話の一例として特許文献１を挙げる。
ところで近年、携帯電話ではデザインや機能の多様化が求められており、この引用文献１の携帯電話のような一般的な縦向きデザインの携帯電話だけではなく、横長に持つ横向きデザインの携帯電話の需要も認められるようになってきている。例えばワンセグチューナーを内蔵した大型液晶パネルが併設されたようないわゆるワンセグタイプの携帯電話では、むしろ入力キーを横向きにして使用することが使い勝手がよい場合があるからである。また、携帯電話以外のその他のＰＤＡ（Personal Digital Assistants）のような電子機器でも同様の事情がある。
更に、状況に応じて同じ機種で縦向きと横向きの両方の向きを随時切り替えて使用したいという要請もある。例えば、上記のようなワンセグタイプの携帯電話で携帯電話として使用する際には縦向きで使用し、映像を見る場合には横向きで使用するといったようなケースである。
【０００３】
しかし「同じ機種で縦向きと横向きの両方の向きを随時切り替えて使用したい」という場合には入力キーに印刷された文字等を例えば縦向きを基準に正立させると横向きで使用する場合には文字等が寝てしまう（９０度傾いてしまう）こととなり文字等が非常に読み取りにくくなってしまう。そのため９０度向きの異なる２つの文字等を隣接させて印刷するということも考えられるものの、画面がゴミゴミした感じになりデザイン的にも好ましくはない。
このような不具合を解消するため、誘電体薄膜層を利用して同じ位置に９０度向きの異なる文字等の２つのパターンを交錯させて配置させることが考えられる。これは、図１３一例として示すように、入力キーの代わりにタッチパネル２０１を入力手段として用い、タッチパネル２０１の底位置に波長の異なる２種類の光源、例えば青色発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）２０２と赤色ＬＥＤ２０３をバックライトとして配設し、その上方位置に表裏に波長透過領域の異なる２種類の誘電体薄膜層を成膜させた透明フィルム２０４を配設するという基本構成を有するものである。
図１４に示すように、第１の誘電体薄膜層２０５は波長の短い青色付近の波長を透過させ波長の長い赤色付近の波長の色を反射させるものとする。一方、第２の誘電体薄膜層２０６は逆に波長の短い青色付近の波長を反射させ波長の長い赤色付近の波長の色を透過させるものとする。両薄膜層２０５，２０６にはそれぞれ縦向きの場合と横向きの場合の文字等のパターン２０７，２０８が中抜きされている。つまりパターン２０７，２０８部分は薄膜層が形成されておらず可視光はすべて透過可能とされている部分となる。
このような構成であれば、バックライトとして青色ＬＥＤ２０２を照射した場合には縦向きのパターン２０８が青色でフィルム２０４に浮かび上がり、赤色ＬＥＤ２０３を照射した場合には横向きのパターン２０７が赤色でフィルム２０４に浮かび上がることとなる。このような構成とすればバックライトの色を変えることで縦向きと横向きのいずれの向きで使用しても同じ位置に文字等を正立させて表示させることが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−１１１８３６号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように２つのパターン２０７，２０８を交錯させるとバックライトが点灯している状態では明確に２方向のパターンを峻別することができるものの、バックライトを点灯させない場合には全波長の光を含んだ外光を両薄膜層２０５，２０６の反射特性に応じて反射することとなるため図１５のように両方のパターン２０７，２０８部分（ここでは例として数字の「７」の交錯を図示する）が上記バックライトの場合とは逆の色調で交錯した状態で目視されてしまうこととなる。そのため、文字等が判別しにくくなったりキーの見栄えが悪くなってしまうという不具合が生じてしまう。実際にはバッテリーの消耗を防ぐため常時バックライトを点灯させているわけではなく、むしろこのように２つのパターンが交錯してしまうケースの方がデフォルトとなることもあることからこの点の改良が望まれていた。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、異なる波長透過領域を有する複数の誘電体薄膜層を重ね合わせた際に自然光による目視をしてもパターンが交錯しないような光学構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための第１の手段として、所定の波長域にある第１の可視光を選択的に透過させるとともに、文字、記号あるいは図形等からなる第１のパターンを部分的に中抜きした第１の誘電体薄膜層を透明基板の上に成膜し、同第１の可視光とは異なる所定の波長域にある第２の可視光を選択的に透過させるとともに、文字、記号あるいは図形等からなる第２のパターンを部分的に中抜きした第２の誘電体薄膜層を透明基板の上に成膜し、同両第１及び第２のパターンが交錯するように両誘電体薄膜層を積層状に配置した光学構造体において、前記第１又は第２のいずれかのパターンと一部又は全部の外郭が一致する第３のパターンを第３の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜するとともに、同第３の誘電体薄膜層を前記第１又は第２の誘電体薄膜層のいずれか一方の薄膜層の外側位置であって選択した当該第１又は第２のいずれか一方のパターンの一部又は全部と照合させて配置し、前記第１及び第２の誘電体薄膜層の前記第１及び第２の可視光の透過率よりも同第３の誘電体薄膜層の当該透過率を低く設定するようにしたことをその要旨とする。
【０００６】
このような構成の光学構造体の構成について説明を容易にするためにその構造の一例を図示すれば、例えば図７のような３層の誘電体薄膜層１０１〜１０３の積層構造が想定できることとなる。図７では第３の誘電体薄膜層１０３は第２の誘電体薄膜層１０２の外側に配置されているが、逆に第１の誘電体薄膜層１０１の外側に配置するようにしても構わない。また、図７では第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２が透明基板１０４の表裏に成膜されているが、別々の透明基板に成膜するようにしても構わない。
第１の誘電体薄膜層１０１は文字、記号あるいは図形等からなる第１のパターン１０６を部分的に中抜きして成膜されており、同じく第２の誘電体薄膜層でも第２のパターン１０７が部分的に中抜きして成膜されている。つまり、これらのパターン１０６，１０７の外郭の内側部分には薄膜層は形成されていない。従って、第１及び第２のパターンが交錯した部分は第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２が欠落した部分となる。
一方、第３の誘電体薄膜層１０３は第１又は第２のいずれかのパターン１０６，１０７と外郭が一致する第３のパターン１０８として透明基板１０４の上に成膜されている。つまり、上記とは逆に第３のパターン１０８の外郭の内側部分に薄膜層が形成されることとなる。第３のパターン１０８は第１又は第２のいずれかのパターン１０６，１０７と一部又は全部の外郭が一致する。そして、第３のパターン１０８は第１又は第２のいずれかの選択されたパターン１０６，１０７と一部又は全部の一致する部分が照合して重ねられて配置されている。つまりいわゆるネガとポジの関係で配置されることとなる。図７では第３のパターン１０８は第１のパターン１０６と一致されているが、もちろん第２のパターン１０７と一致させてもよい。ここに一致する部分として「一部」でもよいとしたのは本発明の目的から照合するパターン同士のすべての部分の完全同一性を求めるものではなく、必要部分について部分的に一致させ得ればよいためである。
【０００７】
このような光学構造体においてバックライトが点灯された場合の透過光及びバックライトが消灯されている場合の反射光のそれぞれの挙動について説明する。まずバックライトが点灯された場合について図７〜図９に基づいて説明する。
図７に示すように第１の誘電体薄膜層１０１側から第１の可視光Ｌ１を照射するバックライト（以下、第１のバックライトＢ１とする）と第２の可視光Ｌ２を照射するバックライト（以下、第２のバックライトＢ２とする）をそれぞれ配設するものとする。
この時、照射された第１の可視光Ｌ１は第１の誘電体薄膜層１０１を透過する（もちろん薄膜層のない第１のパターン１０６内においては当然透過する）。しかし、第１の可視光Ｌ１は第２の誘電体薄膜層１０２に至って反射される（もちろん薄膜層のない第２のパターン１０７内においては当然透過する）。一方、第２の可視光Ｌ２は逆に第１の誘電体薄膜層１０１にあっては反射される。唯一、第１のパターン１０６においては第２の可視光Ｌ２は透過することができる。そして、第２の誘電体薄膜層１０２に至った第２の可視光Ｌ２は第２の誘電体薄膜層１０２によっては反射されずそのまま透過することとなる（第１及び第２のパターン１０６，１０７で透過するのは同様）。
尚、実際には各薄膜の透過率や反射率は指向性を有する帯域にあっても１００％の透過率や反射率に設定できない場合もある。つまり、一部の第１及び第２の可視光は上記のような挙動とならない場合も想定されるが、本発明の目的から第１及び第２の誘電体薄膜層において第１及び第２の可視光は概ね上記のような挙動をとれば足るものとする。
【０００８】
このような関係においては、例えば第１の可視光Ｌ１が青色としてこの青色光が照射された場合には、この光は第１の誘電体薄膜層１０１及び第１のパターン１０６の全域すべてを透過することとなる。しかし、次の第２の誘電体薄膜層１０２で反射されてしまうため、結局その青色光は第２の誘電体薄膜層１０２に形成された第２のパターン１０７の中抜き部分のみを透過することとなる（図８の破線矢印のイメージ：この第１の可視光Ｌ１が第２のパターン１０７で第２の誘電体薄膜層１０２より外方に達するケースを目視Ａとする）。
一方、例えば第２の可視光Ｌ２が赤色としてこの赤色光が照射された場合にはこの光は第１の誘電体薄膜層１０１の部分で反射され第１のパターン１０６の部分のみで透過することとなる。この第１のパターン１０６を透過した赤色光は次の第２の誘電体薄膜層１０２では第２のパターン１０７の有無に関わらずすべて透過してしまうこととなる。つまり、赤色光は第１のパターン１０６の中抜き部分のみが第２の誘電体薄膜層１０２を透過することとなる（図９の破線矢印のイメージ：この第２の可視光Ｌ２が第１のパターン１０６で第２の誘電体薄膜層１０２より外方に達するケースを目視Ｂとする）。
【０００９】
さて、上記目視Ａの場合、つまり第１の可視光Ｌ１が第２のパターン１０７で第３の誘電体薄膜層１０３（つまり第３のパターン１０８部分）に達した場合には、第３の誘電体薄膜層１０３は第１の可視光Ｌ１を透過するような特性に設定されているため、そのまま第１の可視光Ｌ１は第２のパターン１０７で目視されることとなる。但し、本発明では第１の可視光Ｌ１の透過率が低く設定されているため、構造中に第３の誘電体薄膜層１０３が介在されていない場合に比べて暗めに目視されることとなる（図８の実線矢印のイメージ）。
一方、上記目視Ｂの場合ではちょうど第３のパターン１０８部分に第１のパターン１０６は一致し、第１のパターン１０６を抜けてきた第２の可視光Ｌ２が第３のパターン１０８内の第３の誘電体薄膜層１０３に達することとなる。この時、第３の誘電体薄膜層１０３は第２の誘電体薄膜層１０２の第２の可視光Ｌ２の透過率よりも低く設定されているものの、第２の可視光Ｌ２を透過する設定になっている。そのため、第１のパターン１０（つまり第３のパターン１０８）の第２の可視光Ｌ２は目視されることとなる。但し、構造中に第３の誘電体薄膜層１０３が介在されていない場合に比べて透過率が低いことから暗めに目視されることとなる（図９の実線矢印のイメージ）。
どの程度の暗さに設定するか、つまり第３の誘電体薄膜層１０３の第１及び第２の可視光Ｌ１，Ｌ２の透過率をどのように設定するかは、後述するバックライトが消灯されている場合の視認性との兼ね合いで決定されることとなるが、具体的な透過率としては第１及び第２の誘電体薄膜層の第１及び第２の可視光の透過率に対して３０〜７０％程度に設定することが好ましく、より好ましくは５０〜７０％である。透過率が低すぎるとバックライトからのライトアップされた光が暗くなってしまったり、外光で目視されるパターンが暗くなってしまうからである。一方、あまり透過率が高いと一方のパターンが十分消失せず、交錯して見えてしまうこととなるからである。
【００１０】
次に、バックライトが消灯されて第３の誘電体薄膜層側からの外光の反射によって光学構造体が目視される場合について説明する。
バックライトのみで使用するのであれば第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２の２膜を使ってそれぞれ上記のように目視Ａと目視Ｂを切り替えればよい。しかし、上記課題のようにバックライトが消灯されている場合では両方のパターンが交錯してしまう。そのため、交錯しているパターンのうち、消したい方のパターンと同じパターンを第３のパターン１０８として配置するわけである。
ここで発明の理解を容易にするために、まず本発明の第３の誘電体薄膜層１０３が存在しない場合を想定して説明する。
図１０に示すように、外光が当たった場合の第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２の両方の膜が存在する部分については第１及び第２の可視光Ｌ１，Ｌ２が合成された可視光として認識される。これは次のような作用による。第２の誘電体薄膜層で第１の可視光Ｌ１は反射され第２の可視光Ｌ２のみが透過して第１の誘電体薄膜層１０１に至る。しかし、透過した第２の可視光Ｌ２は第１の誘電体薄膜層１０１で反射されてしまうため結局第２の誘電体薄膜層１０２前面から透過されることとなり、トータルとして一旦分離された第１及び第２の可視光Ｌ１，Ｌ２は合成されて目視されることとなる。上記のように第１及び第２の可視光Ｌ１，Ｌ２がそれぞれ青色を中心とした波長群と赤色を中心とした波長群であれば合成されて一般に銀色の鏡面状の面として目視されることとなる。
一方、第１及び第２のパターン１０６，１０７部分ではパターンが交錯していずれか一方あるいは両方の第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２がない状態で目視がされることとなる。
これはいくつかのケースに分別できる。すなわち、図１０に示すように、第２のパターン１０７のみが存在する部分Ｐ１については第１の誘電体薄膜層１０１で反射された第２の可視光Ｌ２を目視することとなる。
第１のパターン１０６のみが存在する部分Ｐ２については第２の可視光Ｌ２の反射がないため第２の誘電体薄膜層で反射された第１の可視光Ｌ１のみが反射光として目視される。また、第１及び第２のパターン１０６，１０７が交差した部分Ｐ３は薄膜がないため後方に抜けてしまう（つまり背景が目視されることとなる）。
つまり、このように第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２だけの場合にはバックライトが照射されていない状態では第１及び第２のパターン１０６，１０７ともに反射光が目視されてしまうこととなる。
【００１１】
しかしながら本発明では第３の誘電体薄膜層１０３が第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２の外層に配置されているため、選択された第１及び第２のパターン１０６，１０７のいずれかのパターンを目視させないようにすることが可能である。以下に図１１及び図１２の例示に基づいて説明する。
目視させたい第２のパターン１０７のみが露出する部分Ｐ１については第１の誘電体薄膜層１０１で反射された第２の可視光Ｌ２は透明基板１０４をそのまま透過してくるため、問題なく目視されることとなる。
一方、図１１に示すように、第３のパターン１０８（つまり第３の誘電体薄膜層１０３）が重ね合わされた目視させたくない第１のパターン１０７のみが露出する部分Ｐ２については第３の誘電体薄膜層１０３で外光の成分のうちの第２の可視光Ｌ２分が設定された透過率に基づいて所定量反射されることとなり、第２の誘電体薄膜層１０２方向に透過しないで反射する光量分Ｃ１が存在する。尚、第３の誘電体薄膜層１０３はバックライト点灯時に第２の可視光Ｌ２が透過されなくてはならないため、上記のように１００％反射（０％の透過率）するわけではない。
一方、図１２に示すように、外光の成分のうちの第１の可視光Ｌ１分は上記のように第３の誘電体薄膜層１０３を設定された透過率に基づいて所定量透過するが、この透過分の光量Ｃ２は結局第２の誘電体薄膜層１０２で反射されてしまうこととなる。
つまり、第１のパターン１０７（つまり第３のパターン１０８）部分では外光のうち、反射される第２の可視光Ｌ１の反射光量Ｃ１と第１の可視光Ｌ１の反射光量Ｃ２が合成されて色がうち消されてしまうこととなる。そのため、部分Ｐ２については一般には鏡面状のパターンのない部分として現れる。
また、第１及び第２のパターン１０６，１０７が交差した部分Ｐ３は第２のパターン１０７のみが残ると考えることができるため、概ねＰ１と同様の視認性能とされる。
【００１２】
また、第２の手段として、文字、記号あるいは図形等からなる第１のパターンを所定の波長域にある第１の可視光を選択的に透過させる第１の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜し、文字、記号あるいは図形等からなる第２のパターンを第１の可視光とは異なる所定の波長域にある第２の可視光を選択的に透過させる第２の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜し、同両第１及び第２のパターンが交錯するように積層状に配置した光学構造体において、前記第１又は第２のいずれかのパターンと一部又は全部の外郭が一致する第３のパターンを第３の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜するとともに、同第３の誘電体薄膜層を前記第１又は第２の誘電体薄膜層のいずれか一方の薄膜層の外側位置であって選択した当該第１又は第２のいずれか一方のパターンの一部又は全部と照合させて配置し、前記第１及び第２の誘電体薄膜層の前記第１及び第２の可視光の透過率よりも同第３の誘電体薄膜層の当該透過率を低く設定するようにしたことをその要旨とする。
【００１３】
第１の手段では透明基板に第１及び第２の誘電体薄膜層を成膜する際にパターン部分を中抜きにして両者を重ねることで他方の層側のパターン内部に第１及び第２の誘電体薄膜層を露出させるようにしたものであった。これを第２の手段では当初から透明基板上にパターン内部に第１及び第２の誘電体薄膜層が成膜されるよう（つまり第３の誘電体薄膜層と同様の膜配置）に構成したものである。その他の構成や作用は上記第１の手段と同様である。
【００１４】
ここに、誘電体薄膜層とは所定の波長域の光を選択的に透過させ、また反射させる膜であって、誘電体薄膜層としては一般にはそれ自体が多層膜構造を取ることとなる。誘電体薄膜の膜数、膜素材、膜厚を設計することによって透過光（つまり反射光）を自由に制御することが可能である。多層膜の各構成膜層は金属酸化物もしくは金属フッ化物からなる誘電体であって、例えばＴｉＯ2（二酸化チタン）、Ｔａ2Ｏ5（五酸化タンタル）、ＺｒＯ2（酸化ジルコン）、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）、Ｎｂ2Ｏ5（五酸化ニオブ）、ＳｉＯ2（酸化ケイ素）、ＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）、ＺｎＯ2（酸化亜鉛）ＨｆＯ2（酸化ハフニュウム)、ＣａＦ2(フッ化カルシュウム)らが挙げられる。
本発明の誘電体膜ではこれら９種から選ばれる少なくとも２種の誘電体を光の透過する方向に低屈折率材料と高屈折率材料を交互に積層した交互層から構成されることが好ましい。構成される多層膜の数は特に限定されるものではない。所望の波長に対する反射性能又は透過性能を発現させるために化合物を選択し、組み合わせて誘電体光学膜を構成することが可能である。誘電体薄膜層の成膜方法に特に限定的な意味はないが一般的には蒸着法やスパッタリング法で成膜されることが好ましい。
【００１５】
本発明は複数パターンを異る波長のバックライトを点灯して所定のパターンを選択的に目視させるとともに、バックライトを消灯してそのパターンを目視する可能性のある表示部分に広く使用することが可能である。例えば、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）のような電子機器、ラジオ等の表示画面に応用することが可能である。
上記各手段に加えて、第３の誘電体薄膜層の外側位置には可視光の透過率を抑制した保護膜層を配置するようにしてもよい。また、必ずしもタッチパネルと併用する必要はない。
このような構成において保護膜層を第３の誘電体薄膜層の外側に配置して全面の透過率を抑制し、第３の誘電体薄膜層のぎらつきを抑えるようにしてもよい。当該保護膜層はバックライトを消灯した際に設計によっては目視させたくないパターンの色が若干残ってしまい目視される可能性があるが、その場合にその残った色の視認性を低減させる効果もある。保護膜層も誘電体薄膜層で構成し、蒸着法やスパッタリング法で成膜されることが好ましい。使用される材料としては金属酸化物が好ましく（つまり金属薄膜）、例えば二酸化クロムが挙げられる。保護膜層は第３の誘電体薄膜層の表面に成膜させてもよく、別途透明基板上に成膜させてもよい。また、少なくとも可視光域では平均的に透過率を抑制することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上記各請求項の発明では、それぞれ異なる波長の光を選択的に透過させる複数の誘電体薄膜層を重ね合わせて、バックライトから照射される波長の異なる可視光を切り替えることで異なるパターンを目視できるとともに、バックライトが消灯している際には選択されたパターン以外は目視させないようにできるため、複数のパターンが交錯してしまい、数字や記号等が分かりにくかったり見栄えが悪くなってしまうという不具合が生じることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を携帯電話機に応用した実施例について図面に従って説明をする。
図１及び図２に示すように、携帯電話機１０は蓋側筐体１１と本体側筐体１２をヒンジ部１３で連結された外形形状とされている。本実施例では携帯電話機１０はワンセグチューナが内蔵され地上デジタルテレビジョン放送を見ることが可能である。蓋側及び本体側筐体１１，１２はヒンジ部１３によって開閉可能とされ、携帯可能状態では図１の実線のように折り畳まれ、電話機やとして使用可能状態で仮想線のように開放させて内部を露出されることとなる。
図３に示すように、本体側筐体１２の内面にはタッチパネル１５が配設されている。使用者はタッチパネル１５の表面にタッチして入力操作する。タッチパネル１５にはテンキーや各種メニューキーのパターンを表示させるマスク１７が埋設されている。タッチパネル１５のタッチした場合に実行される入力内容とマスク１７の当該キー位置は対応している。例えば使用者はタッチパネル１５の表面の所定のパターン部分にタッチすることで電話番号の入力等の各種操作を行う。
タッチパネル１５の裏面側には青色と赤色の２種類のＬＥＤ１８，１９が交互に整然と配設されている。蓋側筐体１１の内面には大型モニタ２０が配設されている。携帯電話機１０はその他携帯電話機としての通常の機構、例えば撮影用レンズ、モデム、マイク、レシーバ、送受信部、アンテナ等を備えているがこれらの説明は省略する。
タッチパネル１５には蓋側筐体１１を開放することによってテンキーや各種メニューキーのパターンが一定時間発光して表示されるようになっている。使用者の入力切り替えによって図２（ａ）と（ｂ）のいずれかの向きで表示させることが可能である。本実施例では縦向きパターンが選択された場合には青色のＬＥＤ１８が発光されて図２（ａ）のような縦向きのパターンが表示され縦向きのパターンが青色光で表示され、横向きパターンが選択された場合には赤色のＬＥＤ１９が発光されて図２（ｂ）のような横向きのパターンが赤色光で表示される。青色のＬＥＤ１８からの可視光が第１の可視光に相当し、赤色のＬＥＤ１９からの可視光が第２の可視光に相当する。
一方、青色のＬＥＤ１８及び赤色のＬＥＤ１９のいずれも点灯されていない状態では図２（ａ）のような縦向きのパターンが表示されるようになっている。
【００１８】
次に、上記のような視認性を備えたマスク１７の構造について説明する。
マスク１７は２枚の透明基板を重複させて構成されている。図６に示すように、第１の透明基板２１の表裏面には第１の誘電体薄膜層としての第１の薄膜層２３及び第２の誘電体薄膜層としての第２の薄膜層２４がそれぞれ蒸着によって成膜されている。第２の透明基板２２の表裏面には第３の誘電体薄膜層としての第３の薄膜層２５と保護膜層２６がそれぞれ蒸着によって成膜されている。各層の順番は図４に示すようにＬＥＤ１８，１９側から順に第１の薄膜層２３、第２の薄膜層２４、第３の薄膜層２５及び保護膜層２６とされている。
第１の薄膜層２３は図５（ａ）のように横向きのパターンＰ１で中抜きされており、表１のような光学特性を示す。
第２の薄膜層２４は図５（ｂ）のように縦向きのパターンＰ２で中抜きされており、表２のような光学特性を示す。
第３の薄膜層２５は図５（ｃ）のように第１の薄膜層２３とまったく一致するパターンＰ１でそのパターン内に成膜されている。つまり、第１の薄膜層２３とパターンとはネガとポジの関係にある。第３の薄膜層２５は表３のような光学特性を示す。
保護膜層２６は第２の透明基板２２の全面に均一の厚さで蒸着され表４のような光学特性を示す。尚、各層２３〜２６の光学特性は可視光域のみに特化して記入されている。
【００１９】
表１に示すように、第１の薄膜層２３は青色を中心とした波長群である４００ｎｍ〜５００ｎｍ辺りの光に対しては平均９８％程度の透過率（平均２％程度の反射率）に設定され、赤色を中心とした波長群である５５０ｎｍ〜７００ｎｍの光に対しては平均２％程度の透過率（平均９８％程度の反射率）に設定されている。つまり、第１の薄膜層２３は青色に対する透過率が極めて高く、赤色に対しては極めて反射率が高く設定されている。
一方、表２に示すように、第２の薄膜層２４は青色を中心とした波長群である４００ｎｍ〜５００ｎｍ辺りの光に対しては平均２％程度の透過率（平均９８％程度の反射率）に設定され、赤色を中心とした波長群である５５０ｎｍ〜７００ｎｍの光に対しては平均９８％程度の透過率（平均２％程度の反射率）に設定されている。つまり、第２の薄膜層２４は赤色に対する透過率が極めて高く、青色に対しては極めて反射率が高く設定されている。
【００２０】
また、表３に示すように、第３の薄膜層２５は可視光域（３８０〜７００ｎｍの範囲）において一定した平均５０％程度の透過率（平均５０％程度の反射率）に設定されている。
更に、表４に示すように、保護膜層２６も可視光域（３８０〜７００ｎｍの範囲）において一定し平均５０％程度の透過率（平均５０％程度の反射率）に設定されている。
このような構成のマスク１７ではテンキーや各種メニューキーのパターン以外の背景となる部分は青と赤の全反射面となるため光が合成されて鏡面として目視される。但し、保護膜層Ｄによって反射率が半分程度に抑制されているため、ぎらつき感はない。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】
【表４】
【００２５】
このような構成の載携帯電話機１０では、バックライトとして青色又は赤色のＬＥＤ１８，１９が点灯しているときは、それぞれ選択した向きでいずれかのパターンが発光してタッチパネル１５の表面にテンキーや各種メニューキーが目視されることとなる。一方、青色又は赤色のＬＥＤ１８，１９のいずれも点灯していない時には横向きのパターンが見えなくなって、縦向きのパターン（つまり図２（ａ）のパターン）だけが目視されることとなるため、２つのパターンが交錯してしまうことがなく、キーの数字や記号等が分かりにくかったり見栄えが悪くなってしまうという不具合が生じることがない。
【００２６】
尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施例では第１の薄膜層２３を青色を透過させ、第２の薄膜層２４では赤色を透過させるような設定であったが、他の色の組み合わせで構成しても構わない。
・上記実施例では第１の薄膜層２３及び第２の薄膜層２４はパターンＰ１，Ｐ２部分を中抜きにして、２枚合わせとすることで、他方の膜層２３，２４のパターンＰ１，Ｐ２側に自身を露出させるような構成であった。しかし、透明基板２１に初めから２種類のパターン部分のみに第１の薄膜層２３及び第２の薄膜層２４を成膜させるようにしてもよい。この場合にはパターンＰ１，Ｐ２以外の背景部分は上記実施例のように鏡面ではなく透明基板２１となるので背景部分に処理をしていなければマスク１７の背景が目視されることとなる。従って、マスク１７の背景を目視させないためにはパターンＰ１，Ｐ２部分以外をなんらかの膜層で遮蔽する必要がある。
・上記実施例ではバックライト消灯時において縦向きのパターンのみが目視できるようになっていたが、横向きをデフォルトとしてもよい（つまり図２（ｂ）のようなパターン）。
・上記第１の薄膜層２３及び第２の薄膜層２４の光学特性の設定は一例であって、他の特性であっても構わない。
・上記実施例では第３の薄膜層２３の光学特性として可視光域の全域で透過率５０％としたが、このような設定以外のより好ましい設定があれば変更することは自由である。
・第１の薄膜層２３と第２の薄膜層２４の順序は逆であっても構わない。
・保護膜層２６はなくともよい。保護膜層２６の光学特性の変更も自由である。
その他本発明の趣旨を逸脱しない態様で実施することは自由である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は本発明の実施例の携帯電話機の側面図。
【図２】同じ携帯電話機の正面図であって（ａ）はタッチパネル上に表示されるタッチキー等が縦向きの場合、（ｂ）は横向きの場合。
【図３】同じ携帯電話機内のタッチパネルの概略構成を説明する説明図。
【図４】同じ実施例のマスクの一部を構成する薄膜層の重複順序を説明する説明図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は各薄膜層のパターンを説明するための正面図。
【図６】同じ実施例のマスクの層構造を説明する説明図。
【図７】第１及び第２の誘電体薄膜層に対する第１及び第２の可視光の透過性能を説明する説明図。
【図８】第１〜第３の誘電体薄膜層に対するバックライトからの第１の可視光の透過特性を説明する説明図。
【図９】第１〜第３の誘電体薄膜層に対するバックライトからの第２の可視光の透過を説明する説明図。
【図１０】従来の誘電体薄膜層に対する外光に含まれる第１及びの可視光の反射特性を説明する説明図。
【図１１】第１〜第３の誘電体薄膜層に対する外光に含まれる第１の可視光の反射特性を説明する説明図。
【図１２】第１〜第３の誘電体薄膜層に対する外光に含まれる第２の可視光の反射特性を説明する説明図。
【図１３】従来のタッチパネルの概略断面図。
【図１４】従来の誘電体薄膜層における可視光の透過性能を説明する説明図。
【図１５】バックライトが照射されていない場合に従来のタッチパネルの表面に表示されるパターンの例を説明する説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１０…携帯電話機、２１，２２…透明基板、２３…第１の薄膜層、２４…第２の薄膜層、２５…第３の薄膜層、２６…保護膜層、Ｐ１…第１のパターン、Ｐ２…第２のパターン。
【技術分野】
【０００１】
本発明はそれぞれ異なる波長の光を選択的に透過させる複数の誘電体薄膜層を重ね合わせ、バックライトからの光の種類を変えて照射することで異なったパターンで文字等を発光表示させることを可能とした光学構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から例えば携帯電話やパソコン等の入力手段である入力キーのプレス面には文字、記号あるいは図形等が印刷され、それら文字等を認識することで当該入力キーを押動した場合に実行される入力内容が理解されるようになっている。例えば携帯電話では数字の印刷されたテンキーは基本的に電話番号の入力用のキーであり、当該数字の印刷されたテンキーを押動するとその数字が電話番号として入力されることとなる。このような携帯電話の一例として特許文献１を挙げる。
ところで近年、携帯電話ではデザインや機能の多様化が求められており、この引用文献１の携帯電話のような一般的な縦向きデザインの携帯電話だけではなく、横長に持つ横向きデザインの携帯電話の需要も認められるようになってきている。例えばワンセグチューナーを内蔵した大型液晶パネルが併設されたようないわゆるワンセグタイプの携帯電話では、むしろ入力キーを横向きにして使用することが使い勝手がよい場合があるからである。また、携帯電話以外のその他のＰＤＡ（Personal Digital Assistants）のような電子機器でも同様の事情がある。
更に、状況に応じて同じ機種で縦向きと横向きの両方の向きを随時切り替えて使用したいという要請もある。例えば、上記のようなワンセグタイプの携帯電話で携帯電話として使用する際には縦向きで使用し、映像を見る場合には横向きで使用するといったようなケースである。
【０００３】
しかし「同じ機種で縦向きと横向きの両方の向きを随時切り替えて使用したい」という場合には入力キーに印刷された文字等を例えば縦向きを基準に正立させると横向きで使用する場合には文字等が寝てしまう（９０度傾いてしまう）こととなり文字等が非常に読み取りにくくなってしまう。そのため９０度向きの異なる２つの文字等を隣接させて印刷するということも考えられるものの、画面がゴミゴミした感じになりデザイン的にも好ましくはない。
このような不具合を解消するため、誘電体薄膜層を利用して同じ位置に９０度向きの異なる文字等の２つのパターンを交錯させて配置させることが考えられる。これは、図１３一例として示すように、入力キーの代わりにタッチパネル２０１を入力手段として用い、タッチパネル２０１の底位置に波長の異なる２種類の光源、例えば青色発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）２０２と赤色ＬＥＤ２０３をバックライトとして配設し、その上方位置に表裏に波長透過領域の異なる２種類の誘電体薄膜層を成膜させた透明フィルム２０４を配設するという基本構成を有するものである。
図１４に示すように、第１の誘電体薄膜層２０５は波長の短い青色付近の波長を透過させ波長の長い赤色付近の波長の色を反射させるものとする。一方、第２の誘電体薄膜層２０６は逆に波長の短い青色付近の波長を反射させ波長の長い赤色付近の波長の色を透過させるものとする。両薄膜層２０５，２０６にはそれぞれ縦向きの場合と横向きの場合の文字等のパターン２０７，２０８が中抜きされている。つまりパターン２０７，２０８部分は薄膜層が形成されておらず可視光はすべて透過可能とされている部分となる。
このような構成であれば、バックライトとして青色ＬＥＤ２０２を照射した場合には縦向きのパターン２０８が青色でフィルム２０４に浮かび上がり、赤色ＬＥＤ２０３を照射した場合には横向きのパターン２０７が赤色でフィルム２０４に浮かび上がることとなる。このような構成とすればバックライトの色を変えることで縦向きと横向きのいずれの向きで使用しても同じ位置に文字等を正立させて表示させることが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−１１１８３６号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように２つのパターン２０７，２０８を交錯させるとバックライトが点灯している状態では明確に２方向のパターンを峻別することができるものの、バックライトを点灯させない場合には全波長の光を含んだ外光を両薄膜層２０５，２０６の反射特性に応じて反射することとなるため図１５のように両方のパターン２０７，２０８部分（ここでは例として数字の「７」の交錯を図示する）が上記バックライトの場合とは逆の色調で交錯した状態で目視されてしまうこととなる。そのため、文字等が判別しにくくなったりキーの見栄えが悪くなってしまうという不具合が生じてしまう。実際にはバッテリーの消耗を防ぐため常時バックライトを点灯させているわけではなく、むしろこのように２つのパターンが交錯してしまうケースの方がデフォルトとなることもあることからこの点の改良が望まれていた。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、異なる波長透過領域を有する複数の誘電体薄膜層を重ね合わせた際に自然光による目視をしてもパターンが交錯しないような光学構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための第１の手段として、所定の波長域にある第１の可視光を選択的に透過させるとともに、文字、記号あるいは図形等からなる第１のパターンを部分的に中抜きした第１の誘電体薄膜層を透明基板の上に成膜し、同第１の可視光とは異なる所定の波長域にある第２の可視光を選択的に透過させるとともに、文字、記号あるいは図形等からなる第２のパターンを部分的に中抜きした第２の誘電体薄膜層を透明基板の上に成膜し、同両第１及び第２のパターンが交錯するように両誘電体薄膜層を積層状に配置した光学構造体において、前記第１又は第２のいずれかのパターンと一部又は全部の外郭が一致する第３のパターンを第３の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜するとともに、同第３の誘電体薄膜層を前記第１又は第２の誘電体薄膜層のいずれか一方の薄膜層の外側位置であって選択した当該第１又は第２のいずれか一方のパターンの一部又は全部と照合させて配置し、前記第１及び第２の誘電体薄膜層の前記第１及び第２の可視光の透過率よりも同第３の誘電体薄膜層の当該透過率を低く設定するようにしたことをその要旨とする。
【０００６】
このような構成の光学構造体の構成について説明を容易にするためにその構造の一例を図示すれば、例えば図７のような３層の誘電体薄膜層１０１〜１０３の積層構造が想定できることとなる。図７では第３の誘電体薄膜層１０３は第２の誘電体薄膜層１０２の外側に配置されているが、逆に第１の誘電体薄膜層１０１の外側に配置するようにしても構わない。また、図７では第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２が透明基板１０４の表裏に成膜されているが、別々の透明基板に成膜するようにしても構わない。
第１の誘電体薄膜層１０１は文字、記号あるいは図形等からなる第１のパターン１０６を部分的に中抜きして成膜されており、同じく第２の誘電体薄膜層でも第２のパターン１０７が部分的に中抜きして成膜されている。つまり、これらのパターン１０６，１０７の外郭の内側部分には薄膜層は形成されていない。従って、第１及び第２のパターンが交錯した部分は第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２が欠落した部分となる。
一方、第３の誘電体薄膜層１０３は第１又は第２のいずれかのパターン１０６，１０７と外郭が一致する第３のパターン１０８として透明基板１０４の上に成膜されている。つまり、上記とは逆に第３のパターン１０８の外郭の内側部分に薄膜層が形成されることとなる。第３のパターン１０８は第１又は第２のいずれかのパターン１０６，１０７と一部又は全部の外郭が一致する。そして、第３のパターン１０８は第１又は第２のいずれかの選択されたパターン１０６，１０７と一部又は全部の一致する部分が照合して重ねられて配置されている。つまりいわゆるネガとポジの関係で配置されることとなる。図７では第３のパターン１０８は第１のパターン１０６と一致されているが、もちろん第２のパターン１０７と一致させてもよい。ここに一致する部分として「一部」でもよいとしたのは本発明の目的から照合するパターン同士のすべての部分の完全同一性を求めるものではなく、必要部分について部分的に一致させ得ればよいためである。
【０００７】
このような光学構造体においてバックライトが点灯された場合の透過光及びバックライトが消灯されている場合の反射光のそれぞれの挙動について説明する。まずバックライトが点灯された場合について図７〜図９に基づいて説明する。
図７に示すように第１の誘電体薄膜層１０１側から第１の可視光Ｌ１を照射するバックライト（以下、第１のバックライトＢ１とする）と第２の可視光Ｌ２を照射するバックライト（以下、第２のバックライトＢ２とする）をそれぞれ配設するものとする。
この時、照射された第１の可視光Ｌ１は第１の誘電体薄膜層１０１を透過する（もちろん薄膜層のない第１のパターン１０６内においては当然透過する）。しかし、第１の可視光Ｌ１は第２の誘電体薄膜層１０２に至って反射される（もちろん薄膜層のない第２のパターン１０７内においては当然透過する）。一方、第２の可視光Ｌ２は逆に第１の誘電体薄膜層１０１にあっては反射される。唯一、第１のパターン１０６においては第２の可視光Ｌ２は透過することができる。そして、第２の誘電体薄膜層１０２に至った第２の可視光Ｌ２は第２の誘電体薄膜層１０２によっては反射されずそのまま透過することとなる（第１及び第２のパターン１０６，１０７で透過するのは同様）。
尚、実際には各薄膜の透過率や反射率は指向性を有する帯域にあっても１００％の透過率や反射率に設定できない場合もある。つまり、一部の第１及び第２の可視光は上記のような挙動とならない場合も想定されるが、本発明の目的から第１及び第２の誘電体薄膜層において第１及び第２の可視光は概ね上記のような挙動をとれば足るものとする。
【０００８】
このような関係においては、例えば第１の可視光Ｌ１が青色としてこの青色光が照射された場合には、この光は第１の誘電体薄膜層１０１及び第１のパターン１０６の全域すべてを透過することとなる。しかし、次の第２の誘電体薄膜層１０２で反射されてしまうため、結局その青色光は第２の誘電体薄膜層１０２に形成された第２のパターン１０７の中抜き部分のみを透過することとなる（図８の破線矢印のイメージ：この第１の可視光Ｌ１が第２のパターン１０７で第２の誘電体薄膜層１０２より外方に達するケースを目視Ａとする）。
一方、例えば第２の可視光Ｌ２が赤色としてこの赤色光が照射された場合にはこの光は第１の誘電体薄膜層１０１の部分で反射され第１のパターン１０６の部分のみで透過することとなる。この第１のパターン１０６を透過した赤色光は次の第２の誘電体薄膜層１０２では第２のパターン１０７の有無に関わらずすべて透過してしまうこととなる。つまり、赤色光は第１のパターン１０６の中抜き部分のみが第２の誘電体薄膜層１０２を透過することとなる（図９の破線矢印のイメージ：この第２の可視光Ｌ２が第１のパターン１０６で第２の誘電体薄膜層１０２より外方に達するケースを目視Ｂとする）。
【０００９】
さて、上記目視Ａの場合、つまり第１の可視光Ｌ１が第２のパターン１０７で第３の誘電体薄膜層１０３（つまり第３のパターン１０８部分）に達した場合には、第３の誘電体薄膜層１０３は第１の可視光Ｌ１を透過するような特性に設定されているため、そのまま第１の可視光Ｌ１は第２のパターン１０７で目視されることとなる。但し、本発明では第１の可視光Ｌ１の透過率が低く設定されているため、構造中に第３の誘電体薄膜層１０３が介在されていない場合に比べて暗めに目視されることとなる（図８の実線矢印のイメージ）。
一方、上記目視Ｂの場合ではちょうど第３のパターン１０８部分に第１のパターン１０６は一致し、第１のパターン１０６を抜けてきた第２の可視光Ｌ２が第３のパターン１０８内の第３の誘電体薄膜層１０３に達することとなる。この時、第３の誘電体薄膜層１０３は第２の誘電体薄膜層１０２の第２の可視光Ｌ２の透過率よりも低く設定されているものの、第２の可視光Ｌ２を透過する設定になっている。そのため、第１のパターン１０（つまり第３のパターン１０８）の第２の可視光Ｌ２は目視されることとなる。但し、構造中に第３の誘電体薄膜層１０３が介在されていない場合に比べて透過率が低いことから暗めに目視されることとなる（図９の実線矢印のイメージ）。
どの程度の暗さに設定するか、つまり第３の誘電体薄膜層１０３の第１及び第２の可視光Ｌ１，Ｌ２の透過率をどのように設定するかは、後述するバックライトが消灯されている場合の視認性との兼ね合いで決定されることとなるが、具体的な透過率としては第１及び第２の誘電体薄膜層の第１及び第２の可視光の透過率に対して３０〜７０％程度に設定することが好ましく、より好ましくは５０〜７０％である。透過率が低すぎるとバックライトからのライトアップされた光が暗くなってしまったり、外光で目視されるパターンが暗くなってしまうからである。一方、あまり透過率が高いと一方のパターンが十分消失せず、交錯して見えてしまうこととなるからである。
【００１０】
次に、バックライトが消灯されて第３の誘電体薄膜層側からの外光の反射によって光学構造体が目視される場合について説明する。
バックライトのみで使用するのであれば第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２の２膜を使ってそれぞれ上記のように目視Ａと目視Ｂを切り替えればよい。しかし、上記課題のようにバックライトが消灯されている場合では両方のパターンが交錯してしまう。そのため、交錯しているパターンのうち、消したい方のパターンと同じパターンを第３のパターン１０８として配置するわけである。
ここで発明の理解を容易にするために、まず本発明の第３の誘電体薄膜層１０３が存在しない場合を想定して説明する。
図１０に示すように、外光が当たった場合の第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２の両方の膜が存在する部分については第１及び第２の可視光Ｌ１，Ｌ２が合成された可視光として認識される。これは次のような作用による。第２の誘電体薄膜層で第１の可視光Ｌ１は反射され第２の可視光Ｌ２のみが透過して第１の誘電体薄膜層１０１に至る。しかし、透過した第２の可視光Ｌ２は第１の誘電体薄膜層１０１で反射されてしまうため結局第２の誘電体薄膜層１０２前面から透過されることとなり、トータルとして一旦分離された第１及び第２の可視光Ｌ１，Ｌ２は合成されて目視されることとなる。上記のように第１及び第２の可視光Ｌ１，Ｌ２がそれぞれ青色を中心とした波長群と赤色を中心とした波長群であれば合成されて一般に銀色の鏡面状の面として目視されることとなる。
一方、第１及び第２のパターン１０６，１０７部分ではパターンが交錯していずれか一方あるいは両方の第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２がない状態で目視がされることとなる。
これはいくつかのケースに分別できる。すなわち、図１０に示すように、第２のパターン１０７のみが存在する部分Ｐ１については第１の誘電体薄膜層１０１で反射された第２の可視光Ｌ２を目視することとなる。
第１のパターン１０６のみが存在する部分Ｐ２については第２の可視光Ｌ２の反射がないため第２の誘電体薄膜層で反射された第１の可視光Ｌ１のみが反射光として目視される。また、第１及び第２のパターン１０６，１０７が交差した部分Ｐ３は薄膜がないため後方に抜けてしまう（つまり背景が目視されることとなる）。
つまり、このように第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２だけの場合にはバックライトが照射されていない状態では第１及び第２のパターン１０６，１０７ともに反射光が目視されてしまうこととなる。
【００１１】
しかしながら本発明では第３の誘電体薄膜層１０３が第１及び第２の誘電体薄膜層１０１，１０２の外層に配置されているため、選択された第１及び第２のパターン１０６，１０７のいずれかのパターンを目視させないようにすることが可能である。以下に図１１及び図１２の例示に基づいて説明する。
目視させたい第２のパターン１０７のみが露出する部分Ｐ１については第１の誘電体薄膜層１０１で反射された第２の可視光Ｌ２は透明基板１０４をそのまま透過してくるため、問題なく目視されることとなる。
一方、図１１に示すように、第３のパターン１０８（つまり第３の誘電体薄膜層１０３）が重ね合わされた目視させたくない第１のパターン１０７のみが露出する部分Ｐ２については第３の誘電体薄膜層１０３で外光の成分のうちの第２の可視光Ｌ２分が設定された透過率に基づいて所定量反射されることとなり、第２の誘電体薄膜層１０２方向に透過しないで反射する光量分Ｃ１が存在する。尚、第３の誘電体薄膜層１０３はバックライト点灯時に第２の可視光Ｌ２が透過されなくてはならないため、上記のように１００％反射（０％の透過率）するわけではない。
一方、図１２に示すように、外光の成分のうちの第１の可視光Ｌ１分は上記のように第３の誘電体薄膜層１０３を設定された透過率に基づいて所定量透過するが、この透過分の光量Ｃ２は結局第２の誘電体薄膜層１０２で反射されてしまうこととなる。
つまり、第１のパターン１０７（つまり第３のパターン１０８）部分では外光のうち、反射される第２の可視光Ｌ１の反射光量Ｃ１と第１の可視光Ｌ１の反射光量Ｃ２が合成されて色がうち消されてしまうこととなる。そのため、部分Ｐ２については一般には鏡面状のパターンのない部分として現れる。
また、第１及び第２のパターン１０６，１０７が交差した部分Ｐ３は第２のパターン１０７のみが残ると考えることができるため、概ねＰ１と同様の視認性能とされる。
【００１２】
また、第２の手段として、文字、記号あるいは図形等からなる第１のパターンを所定の波長域にある第１の可視光を選択的に透過させる第１の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜し、文字、記号あるいは図形等からなる第２のパターンを第１の可視光とは異なる所定の波長域にある第２の可視光を選択的に透過させる第２の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜し、同両第１及び第２のパターンが交錯するように積層状に配置した光学構造体において、前記第１又は第２のいずれかのパターンと一部又は全部の外郭が一致する第３のパターンを第３の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜するとともに、同第３の誘電体薄膜層を前記第１又は第２の誘電体薄膜層のいずれか一方の薄膜層の外側位置であって選択した当該第１又は第２のいずれか一方のパターンの一部又は全部と照合させて配置し、前記第１及び第２の誘電体薄膜層の前記第１及び第２の可視光の透過率よりも同第３の誘電体薄膜層の当該透過率を低く設定するようにしたことをその要旨とする。
【００１３】
第１の手段では透明基板に第１及び第２の誘電体薄膜層を成膜する際にパターン部分を中抜きにして両者を重ねることで他方の層側のパターン内部に第１及び第２の誘電体薄膜層を露出させるようにしたものであった。これを第２の手段では当初から透明基板上にパターン内部に第１及び第２の誘電体薄膜層が成膜されるよう（つまり第３の誘電体薄膜層と同様の膜配置）に構成したものである。その他の構成や作用は上記第１の手段と同様である。
【００１４】
ここに、誘電体薄膜層とは所定の波長域の光を選択的に透過させ、また反射させる膜であって、誘電体薄膜層としては一般にはそれ自体が多層膜構造を取ることとなる。誘電体薄膜の膜数、膜素材、膜厚を設計することによって透過光（つまり反射光）を自由に制御することが可能である。多層膜の各構成膜層は金属酸化物もしくは金属フッ化物からなる誘電体であって、例えばＴｉＯ2（二酸化チタン）、Ｔａ2Ｏ5（五酸化タンタル）、ＺｒＯ2（酸化ジルコン）、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）、Ｎｂ2Ｏ5（五酸化ニオブ）、ＳｉＯ2（酸化ケイ素）、ＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）、ＺｎＯ2（酸化亜鉛）ＨｆＯ2（酸化ハフニュウム)、ＣａＦ2(フッ化カルシュウム)らが挙げられる。
本発明の誘電体膜ではこれら９種から選ばれる少なくとも２種の誘電体を光の透過する方向に低屈折率材料と高屈折率材料を交互に積層した交互層から構成されることが好ましい。構成される多層膜の数は特に限定されるものではない。所望の波長に対する反射性能又は透過性能を発現させるために化合物を選択し、組み合わせて誘電体光学膜を構成することが可能である。誘電体薄膜層の成膜方法に特に限定的な意味はないが一般的には蒸着法やスパッタリング法で成膜されることが好ましい。
【００１５】
本発明は複数パターンを異る波長のバックライトを点灯して所定のパターンを選択的に目視させるとともに、バックライトを消灯してそのパターンを目視する可能性のある表示部分に広く使用することが可能である。例えば、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）のような電子機器、ラジオ等の表示画面に応用することが可能である。
上記各手段に加えて、第３の誘電体薄膜層の外側位置には可視光の透過率を抑制した保護膜層を配置するようにしてもよい。また、必ずしもタッチパネルと併用する必要はない。
このような構成において保護膜層を第３の誘電体薄膜層の外側に配置して全面の透過率を抑制し、第３の誘電体薄膜層のぎらつきを抑えるようにしてもよい。当該保護膜層はバックライトを消灯した際に設計によっては目視させたくないパターンの色が若干残ってしまい目視される可能性があるが、その場合にその残った色の視認性を低減させる効果もある。保護膜層も誘電体薄膜層で構成し、蒸着法やスパッタリング法で成膜されることが好ましい。使用される材料としては金属酸化物が好ましく（つまり金属薄膜）、例えば二酸化クロムが挙げられる。保護膜層は第３の誘電体薄膜層の表面に成膜させてもよく、別途透明基板上に成膜させてもよい。また、少なくとも可視光域では平均的に透過率を抑制することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上記各請求項の発明では、それぞれ異なる波長の光を選択的に透過させる複数の誘電体薄膜層を重ね合わせて、バックライトから照射される波長の異なる可視光を切り替えることで異なるパターンを目視できるとともに、バックライトが消灯している際には選択されたパターン以外は目視させないようにできるため、複数のパターンが交錯してしまい、数字や記号等が分かりにくかったり見栄えが悪くなってしまうという不具合が生じることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を携帯電話機に応用した実施例について図面に従って説明をする。
図１及び図２に示すように、携帯電話機１０は蓋側筐体１１と本体側筐体１２をヒンジ部１３で連結された外形形状とされている。本実施例では携帯電話機１０はワンセグチューナが内蔵され地上デジタルテレビジョン放送を見ることが可能である。蓋側及び本体側筐体１１，１２はヒンジ部１３によって開閉可能とされ、携帯可能状態では図１の実線のように折り畳まれ、電話機やとして使用可能状態で仮想線のように開放させて内部を露出されることとなる。
図３に示すように、本体側筐体１２の内面にはタッチパネル１５が配設されている。使用者はタッチパネル１５の表面にタッチして入力操作する。タッチパネル１５にはテンキーや各種メニューキーのパターンを表示させるマスク１７が埋設されている。タッチパネル１５のタッチした場合に実行される入力内容とマスク１７の当該キー位置は対応している。例えば使用者はタッチパネル１５の表面の所定のパターン部分にタッチすることで電話番号の入力等の各種操作を行う。
タッチパネル１５の裏面側には青色と赤色の２種類のＬＥＤ１８，１９が交互に整然と配設されている。蓋側筐体１１の内面には大型モニタ２０が配設されている。携帯電話機１０はその他携帯電話機としての通常の機構、例えば撮影用レンズ、モデム、マイク、レシーバ、送受信部、アンテナ等を備えているがこれらの説明は省略する。
タッチパネル１５には蓋側筐体１１を開放することによってテンキーや各種メニューキーのパターンが一定時間発光して表示されるようになっている。使用者の入力切り替えによって図２（ａ）と（ｂ）のいずれかの向きで表示させることが可能である。本実施例では縦向きパターンが選択された場合には青色のＬＥＤ１８が発光されて図２（ａ）のような縦向きのパターンが表示され縦向きのパターンが青色光で表示され、横向きパターンが選択された場合には赤色のＬＥＤ１９が発光されて図２（ｂ）のような横向きのパターンが赤色光で表示される。青色のＬＥＤ１８からの可視光が第１の可視光に相当し、赤色のＬＥＤ１９からの可視光が第２の可視光に相当する。
一方、青色のＬＥＤ１８及び赤色のＬＥＤ１９のいずれも点灯されていない状態では図２（ａ）のような縦向きのパターンが表示されるようになっている。
【００１８】
次に、上記のような視認性を備えたマスク１７の構造について説明する。
マスク１７は２枚の透明基板を重複させて構成されている。図６に示すように、第１の透明基板２１の表裏面には第１の誘電体薄膜層としての第１の薄膜層２３及び第２の誘電体薄膜層としての第２の薄膜層２４がそれぞれ蒸着によって成膜されている。第２の透明基板２２の表裏面には第３の誘電体薄膜層としての第３の薄膜層２５と保護膜層２６がそれぞれ蒸着によって成膜されている。各層の順番は図４に示すようにＬＥＤ１８，１９側から順に第１の薄膜層２３、第２の薄膜層２４、第３の薄膜層２５及び保護膜層２６とされている。
第１の薄膜層２３は図５（ａ）のように横向きのパターンＰ１で中抜きされており、表１のような光学特性を示す。
第２の薄膜層２４は図５（ｂ）のように縦向きのパターンＰ２で中抜きされており、表２のような光学特性を示す。
第３の薄膜層２５は図５（ｃ）のように第１の薄膜層２３とまったく一致するパターンＰ１でそのパターン内に成膜されている。つまり、第１の薄膜層２３とパターンとはネガとポジの関係にある。第３の薄膜層２５は表３のような光学特性を示す。
保護膜層２６は第２の透明基板２２の全面に均一の厚さで蒸着され表４のような光学特性を示す。尚、各層２３〜２６の光学特性は可視光域のみに特化して記入されている。
【００１９】
表１に示すように、第１の薄膜層２３は青色を中心とした波長群である４００ｎｍ〜５００ｎｍ辺りの光に対しては平均９８％程度の透過率（平均２％程度の反射率）に設定され、赤色を中心とした波長群である５５０ｎｍ〜７００ｎｍの光に対しては平均２％程度の透過率（平均９８％程度の反射率）に設定されている。つまり、第１の薄膜層２３は青色に対する透過率が極めて高く、赤色に対しては極めて反射率が高く設定されている。
一方、表２に示すように、第２の薄膜層２４は青色を中心とした波長群である４００ｎｍ〜５００ｎｍ辺りの光に対しては平均２％程度の透過率（平均９８％程度の反射率）に設定され、赤色を中心とした波長群である５５０ｎｍ〜７００ｎｍの光に対しては平均９８％程度の透過率（平均２％程度の反射率）に設定されている。つまり、第２の薄膜層２４は赤色に対する透過率が極めて高く、青色に対しては極めて反射率が高く設定されている。
【００２０】
また、表３に示すように、第３の薄膜層２５は可視光域（３８０〜７００ｎｍの範囲）において一定した平均５０％程度の透過率（平均５０％程度の反射率）に設定されている。
更に、表４に示すように、保護膜層２６も可視光域（３８０〜７００ｎｍの範囲）において一定し平均５０％程度の透過率（平均５０％程度の反射率）に設定されている。
このような構成のマスク１７ではテンキーや各種メニューキーのパターン以外の背景となる部分は青と赤の全反射面となるため光が合成されて鏡面として目視される。但し、保護膜層Ｄによって反射率が半分程度に抑制されているため、ぎらつき感はない。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】
【表４】
【００２５】
このような構成の載携帯電話機１０では、バックライトとして青色又は赤色のＬＥＤ１８，１９が点灯しているときは、それぞれ選択した向きでいずれかのパターンが発光してタッチパネル１５の表面にテンキーや各種メニューキーが目視されることとなる。一方、青色又は赤色のＬＥＤ１８，１９のいずれも点灯していない時には横向きのパターンが見えなくなって、縦向きのパターン（つまり図２（ａ）のパターン）だけが目視されることとなるため、２つのパターンが交錯してしまうことがなく、キーの数字や記号等が分かりにくかったり見栄えが悪くなってしまうという不具合が生じることがない。
【００２６】
尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施例では第１の薄膜層２３を青色を透過させ、第２の薄膜層２４では赤色を透過させるような設定であったが、他の色の組み合わせで構成しても構わない。
・上記実施例では第１の薄膜層２３及び第２の薄膜層２４はパターンＰ１，Ｐ２部分を中抜きにして、２枚合わせとすることで、他方の膜層２３，２４のパターンＰ１，Ｐ２側に自身を露出させるような構成であった。しかし、透明基板２１に初めから２種類のパターン部分のみに第１の薄膜層２３及び第２の薄膜層２４を成膜させるようにしてもよい。この場合にはパターンＰ１，Ｐ２以外の背景部分は上記実施例のように鏡面ではなく透明基板２１となるので背景部分に処理をしていなければマスク１７の背景が目視されることとなる。従って、マスク１７の背景を目視させないためにはパターンＰ１，Ｐ２部分以外をなんらかの膜層で遮蔽する必要がある。
・上記実施例ではバックライト消灯時において縦向きのパターンのみが目視できるようになっていたが、横向きをデフォルトとしてもよい（つまり図２（ｂ）のようなパターン）。
・上記第１の薄膜層２３及び第２の薄膜層２４の光学特性の設定は一例であって、他の特性であっても構わない。
・上記実施例では第３の薄膜層２３の光学特性として可視光域の全域で透過率５０％としたが、このような設定以外のより好ましい設定があれば変更することは自由である。
・第１の薄膜層２３と第２の薄膜層２４の順序は逆であっても構わない。
・保護膜層２６はなくともよい。保護膜層２６の光学特性の変更も自由である。
その他本発明の趣旨を逸脱しない態様で実施することは自由である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は本発明の実施例の携帯電話機の側面図。
【図２】同じ携帯電話機の正面図であって（ａ）はタッチパネル上に表示されるタッチキー等が縦向きの場合、（ｂ）は横向きの場合。
【図３】同じ携帯電話機内のタッチパネルの概略構成を説明する説明図。
【図４】同じ実施例のマスクの一部を構成する薄膜層の重複順序を説明する説明図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は各薄膜層のパターンを説明するための正面図。
【図６】同じ実施例のマスクの層構造を説明する説明図。
【図７】第１及び第２の誘電体薄膜層に対する第１及び第２の可視光の透過性能を説明する説明図。
【図８】第１〜第３の誘電体薄膜層に対するバックライトからの第１の可視光の透過特性を説明する説明図。
【図９】第１〜第３の誘電体薄膜層に対するバックライトからの第２の可視光の透過を説明する説明図。
【図１０】従来の誘電体薄膜層に対する外光に含まれる第１及びの可視光の反射特性を説明する説明図。
【図１１】第１〜第３の誘電体薄膜層に対する外光に含まれる第１の可視光の反射特性を説明する説明図。
【図１２】第１〜第３の誘電体薄膜層に対する外光に含まれる第２の可視光の反射特性を説明する説明図。
【図１３】従来のタッチパネルの概略断面図。
【図１４】従来の誘電体薄膜層における可視光の透過性能を説明する説明図。
【図１５】バックライトが照射されていない場合に従来のタッチパネルの表面に表示されるパターンの例を説明する説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１０…携帯電話機、２１，２２…透明基板、２３…第１の薄膜層、２４…第２の薄膜層、２５…第３の薄膜層、２６…保護膜層、Ｐ１…第１のパターン、Ｐ２…第２のパターン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長域にある第１の可視光を選択的に透過させるとともに、文字、記号あるいは図形等からなる第１のパターンを部分的に中抜きした第１の誘電体薄膜層を透明基板の上に成膜し、同第１の可視光とは異なる所定の波長域にある第２の可視光を選択的に透過させるとともに、文字、記号あるいは図形等からなる第２のパターンを部分的に中抜きした第２の誘電体薄膜層を透明基板の上に成膜し、同両第１及び第２のパターンが交錯するように両誘電体薄膜層を積層状に配置した光学構造体において、
前記第１又は第２のいずれかのパターンと一部又は全部の外郭が一致する第３のパターンを第３の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜するとともに、同第３の誘電体薄膜層を前記第１又は第２の誘電体薄膜層のいずれか一方の薄膜層の外側位置であって選択した当該第１又は第２のいずれか一方のパターンの一部又は全部と照合させて配置し、
前記第１及び第２の誘電体薄膜層の前記第１及び第２の可視光の透過率よりも同第３の誘電体薄膜層の当該透過率を低く設定するようにしたことを特徴とする光学構造体。
【請求項２】
文字、記号あるいは図形等からなる第１のパターンを所定の波長域にある第１の可視光を選択的に透過させる第１の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜し、文字、記号あるいは図形等からなる第２のパターンを第１の可視光とは異なる所定の波長域にある第２の可視光を選択的に透過させる第２の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜し、同両第１及び第２のパターンが交錯するように積層状に配置した光学構造体において、
前記第１又は第２のいずれかのパターンと一部又は全部の外郭が一致する第３のパターンを第３の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜するとともに、同第３の誘電体薄膜層を前記第１又は第２の誘電体薄膜層のいずれか一方の薄膜層の外側位置であって選択した当該第１又は第２のいずれか一方のパターンの一部又は全部と照合させて配置し、
前記第１及び第２の誘電体薄膜層の前記第１及び第２の可視光の透過率よりも同第３の誘電体薄膜層の当該透過率を低く設定するようにしたことを特徴とする光学構造体。
【請求項３】
前記第３の誘電体薄膜層の透過率は少なくとも第１〜第２の可視光可視光領域にかけて略定率に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学構造体。
【請求項４】
前記第１及び第２の誘電体薄膜層は１枚の透明基板の表裏面にそれぞれ成膜されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学構造体。
【請求項５】
前記第３の誘電体薄膜層の外側位置には可視光の透過率を抑制するための保護膜層を配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学構造体。
【請求項１】
所定の波長域にある第１の可視光を選択的に透過させるとともに、文字、記号あるいは図形等からなる第１のパターンを部分的に中抜きした第１の誘電体薄膜層を透明基板の上に成膜し、同第１の可視光とは異なる所定の波長域にある第２の可視光を選択的に透過させるとともに、文字、記号あるいは図形等からなる第２のパターンを部分的に中抜きした第２の誘電体薄膜層を透明基板の上に成膜し、同両第１及び第２のパターンが交錯するように両誘電体薄膜層を積層状に配置した光学構造体において、
前記第１又は第２のいずれかのパターンと一部又は全部の外郭が一致する第３のパターンを第３の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜するとともに、同第３の誘電体薄膜層を前記第１又は第２の誘電体薄膜層のいずれか一方の薄膜層の外側位置であって選択した当該第１又は第２のいずれか一方のパターンの一部又は全部と照合させて配置し、
前記第１及び第２の誘電体薄膜層の前記第１及び第２の可視光の透過率よりも同第３の誘電体薄膜層の当該透過率を低く設定するようにしたことを特徴とする光学構造体。
【請求項２】
文字、記号あるいは図形等からなる第１のパターンを所定の波長域にある第１の可視光を選択的に透過させる第１の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜し、文字、記号あるいは図形等からなる第２のパターンを第１の可視光とは異なる所定の波長域にある第２の可視光を選択的に透過させる第２の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜し、同両第１及び第２のパターンが交錯するように積層状に配置した光学構造体において、
前記第１又は第２のいずれかのパターンと一部又は全部の外郭が一致する第３のパターンを第３の誘電体薄膜層として透明基板の上に成膜するとともに、同第３の誘電体薄膜層を前記第１又は第２の誘電体薄膜層のいずれか一方の薄膜層の外側位置であって選択した当該第１又は第２のいずれか一方のパターンの一部又は全部と照合させて配置し、
前記第１及び第２の誘電体薄膜層の前記第１及び第２の可視光の透過率よりも同第３の誘電体薄膜層の当該透過率を低く設定するようにしたことを特徴とする光学構造体。
【請求項３】
前記第３の誘電体薄膜層の透過率は少なくとも第１〜第２の可視光可視光領域にかけて略定率に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学構造体。
【請求項４】
前記第１及び第２の誘電体薄膜層は１枚の透明基板の表裏面にそれぞれ成膜されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学構造体。
【請求項５】
前記第３の誘電体薄膜層の外側位置には可視光の透過率を抑制するための保護膜層を配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−１６４８７７（Ｐ２００８−１６４８７７Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５３５４６（Ｐ２００６−３５３５４６）
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００２１９７３８）東海光学株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００２１９７３８）東海光学株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
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