表示装置
【課題】 本発明は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる表示装置の提供を目的とする。
【解決手段】 本発明に係る表示装置は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、光を発する光源部と、前記光源部に隣接し、前記光源部から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光部と、前記導光部の前記主面に密着した状態で、前記凹部との間に空間が設けられ、前記拡散光を透過又は反射させる発光層部とを有することを特徴とする。
【解決手段】 本発明に係る表示装置は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、光を発する光源部と、前記光源部に隣接し、前記光源部から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光部と、前記導光部の前記主面に密着した状態で、前記凹部との間に空間が設けられ、前記拡散光を透過又は反射させる発光層部とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プールなどの水中に設置され案内などを表示する水中表示装置に関して、基板に搭載したＬＥＤを導通接続する中継線で接続された基板側コネクタと、基板と基板側コネクタを収容したケースと、ケースに備えたケーブルグランドとで構成された本体部と、ケーブルグランドに挿通しケーブル側コネクタに引出し部で接続されたケーブルで構成された水中表示装置であって、基板側コネクタとケーブル側コネクタが接続され、ケーブル側コネクタがケーブルグランドの管内を挿通可能な大きさに形成された構成がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、浴槽内を良好に演出できる演出照明装置に関して、浴槽内の水面に浮かせるか又は水中に水没させることのできる密閉構造のケース体と、このケース体の水面下に位置する部位に設けられた発光部と、この発光部へ電力を供給するケース体内に設けられた電池と、ケース体の外側よりＬＥＤの発光を操作できる操作スイッチから成る構成がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、従来の水中等に浸した状態で用いる表示装置１０００は、図１９及び図２０に示すように、発光ダイオードを設けた光源部１０１０と、発光ダイオード照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光板１０２１を設けた導光部１０２０から構成されている。ここで、図２０は、従来の表示装置１０００の光学特性を示す模式図であり、各光線は、それぞれ導光板１０２１の内部を伝播している状態から光線の図示を開始している。また、各光線の屈折及び全反射に係る計算においては、波長をＮａのｄ線に相当する５８９ｎｍを基準として、空気Ａの屈折率を１．０００、水Ｗの屈折率を１．３３３、及び導光板１０２１の屈折率を１．４９０としている。
【０００５】
具体的には、従来の表示装置１０００において、図２０に示す光線Ｌ４１に示す光は、導光部１０２０の導光板１０２１から水Ｗとの境界面を透過し、空気Ａとの境界面で全反射して該導光板１０２１へ入射している。また、光線Ｌ４２に示す光は、該導光板１０２１と水Ｗとの境界面及び該導光板１０２１の凹部と水Ｗとの境界面の順で全反射している。また、光線Ｌ４３に示す光は、該導光板１０２１から水Ｗとの境界面を透過している。また、光線Ｌ４４に示す光は、該導光板１０２１から水Ｗとの境界面及び空気Ａとの境界面の順で透過している。また、光線Ｌ４５に示す光は、該導光板１０２１から水Ｗとの境界面を透過し、水Ｗと該導光板１０２１の凹部との境界面を透過している。また、光線Ｌ４６に示す光は、該導光板１０２１の凹部と水Ｗとの境界面で全反射し、水Ｗとの境界面を透過している。また、光線Ｌ４７に示す光は、該導光板１０２１から水Ｗとの境界面及び空気Ａとの境界面の順で透過している。また、光線Ｌ４８に示す光は、該導光板１０２１から水Ｗとの境界面、該導光板１０２１の凹部と水Ｗとの境界面及び該導光板１０２１と水Ｗとの境界面の順で全反射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０２４９４７号公報
【特許文献２】特開２００２−０４２５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の様な構成では、均等な面光源として十分に発光させて視認することが困難であるという問題があった。特に、従来の水中に浸した状態で用いる表示装置において、水面下に浸された導光板を水の上方から見た場合に、該導光板から導出された光を視認し難い問題があった。具体的には、図２１（ａ）において、波長を５８９ｎｍ、水Ｗの屈折率を１．３３３、及び導光板１１００の屈折率を１．４９０とした場合、導光板１１００から水Ｗへ入射する光の臨界角θ１は、６３．５°である。一方、図２１（ｂ）において、波長を５８９ｎｍ、空気Ａの屈折率を１．０００、及び導光板１２００の屈折率を１．４９０とした場合、導光板１２００から空気Ａへ入射する光の臨界角θ３は、４２．２°である。したがって、導光板１１００においてθ２に示す範囲で一主面１１００ａに入射した光が全反射し、導光板１２００においてθ３に示す範囲で主面１２００ａに入射した光が全反射する。このため、光の臨界角を例にした場合、図２１（ａ）に示す水中に浸した導光板１１００は、図２１（ｂ）に示す空気中に載置した導光板１２００と比較して、導光板１１００の内部で光が多重反射し難いことから、光源から離間する毎に導光板１１００から導出される光の光量が大幅に低下することがあり、均等な面光源になり難い。
【０００８】
そこで、本発明は前述の技術的な課題に鑑み、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決すべく、本発明に係る表示装置は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、光を発する光源部と、前記光源部に隣接し、前記光源部から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光部と、前記導光部の前記主面に密着した状態で、前記凹部との間に空間が設けられ、前記拡散光を透過又は反射させる発光層部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る表示装置によれば、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る主面に凹部が形成された導光部及び発光層部をそれぞれ設けた表示装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る表示装置を構成毎に分解して示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の要部を断面で示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の要部を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る主面に大きさの異なる凹部が形成された導光部を設けた表示装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る基材と粘着材から成る発光層部を設けた表示装置の要部を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の光学特性を示す模式図であり、（ａ）は光線を図示していない表示装置の要部の模式図、（ｂ）は光線を図示している表示装置の要部の模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る導光部及び発光層部を湾曲させ水中等に浸して使用する表示装置を示す模式図であり、（ａ）は表示装置の全体を示す模式図、（ｂ）は表示装置の一部を示す模式図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る屋外に配設し雨天等の中で使用する表示装置を示す模式図であり、（ａ）は表示装置の全体を示す模式図、（ｂ）は表示装置の一部を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る主面に凹部と該凹部の外周を囲むように突出した凸部とが形成された導光部及び発光層部をそれぞれ設けた表示装置を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る表示装置を構成毎に分解して示す斜視図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の要部を断面で示す斜視図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の要部を示す断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の要部を拡大して示す断面図であり、図１３に対応している。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る主面に大きさの異なる凹部が形成された導光部を設けた表示装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る基材と粘着材から成る発光層部を設けた表示装置の要部を示す断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る表示装置を顕微鏡を用いて撮影して得られた主面に凹部と該凹部の外周を囲むように突出した凸部とが形成された導光部及び発光層部の構造を示す顕微鏡写真である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の光学特性を示す模式図であり、（ａ）は光線を図示していない表示装置の要部の模式図、（ｂ）は光線を図示している表示装置の要部の模式図である。
【図１９】従来の発光層部を設けていない表示装置を示す斜視図である。
【図２０】従来の表示装置の光学特性を示す模式図である。
【図２１】従来の表示装置の屈折及び全反射に係る一般的な光学特性を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の表示装置に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の表示装置は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。具体的には、以下の記述において、本発明の表示装置を構成する各構成部材の材質及び形状等は一例であり、他の材質及び形状等に適宜変更可能である。
【００１３】
また、以下の説明においては、最初に本発明の第１の実施形態に係る表示装置１について図１乃至図９等を参照しながら説明する。次に本発明の第２の実施形態に係る表示装置４について図１０乃至図１８を参照しながら説明する。さらに本発明に係る表示装置１乃至表示装置４に設けられた各導光部の導光板の製造方法について説明する。最後に本発明に係る表示装置１乃至４の構成と主な作用効果について請求項毎に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１について、図１乃至図９等を参照しながら、具体的に説明する。
【００１５】
なお、第１の実施形態に係る表示装置１の説明については、先ず表示装置１の構成について図１乃至図６を参照しながら説明し、次に表示装置１の光学特性について図７と図１９及び図２０を参照しながら従来の表示装置１０００と対比して説明し、さらに表示装置１の使用方法について図８及び図９を参照しながら説明する。
【００１６】
先ず、表示装置１の構成について、図１乃至図６を参照しながら説明する。
【００１７】
第１の実施形態に係る表示装置１は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する。この様な表示装置１は、図１及び図２に示すように、光源部１０、導光部２０、及び発光層部３０から構成されている。なお、図２は、発明の理解を容易にするために、導光部２０の導光板２１の凹部２１ｂ等及び発光層部３０の発光シート３１を透過させて図示している。以下、表示装置１の各構成について、順に説明する。
【００１８】
表示装置１を構成する光源部１０は、光を発する。この様な光源部１０は、図２に示すように、光源１１、基板１２、保持部材１３、及び保持部材蓋１４から構成されている。以下、光源部１０を構成する各部材について、順に説明する。光源部１０の光源１１には、表面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いる。具体的には、光源１１は、白色、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、又は紫色のいずれかの色若しくはそれらの色の組み合わせから成るＬＥＤで構成する。また、光源１１は、紫外域又は赤外域の光を発するＬＥＤで構成しても良い。この様な光源１１は、後述する基板１２に、所定の間隔で複数個配列されている。なお、光源１１は、ＬＥＤに限定されることはなく、有機発光ダイオード、蛍光管、冷陰極管、又はネオン管等で構成しても良い。また、光源部１０の基板１２には、板状のガラスエポキシ基板を用いる。また、光源部１０の保持部材１３は、アルミニウム合金から成り、断面がコの字状から成る板状に形成されている。この様な保持部材１３の内部の一面１３ａに、光源１１を複数実装した基板１２が、図示せぬネジによりネジ留めされる。また、光源部１０の保持部材蓋１４は、アルミニウム合金から成り、板状に形成されている。この様な保持部材蓋１４は、一対から成り、保持部材１３の一端１３ｂ及び他端１３ｃに、図示せぬネジによりネジ留めされる。
【００１９】
表示装置１を構成する導光部２０は、光源部１０に隣接し、光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光板２１から構成されている。また、導光板２１は、透明なアクリル樹脂板から成る。なお、導光板２１は、透明な樹脂板に限定されることは無く、着色された樹脂板を用いても良い。さらに、導光板２１には、可視域の光を照射されることにより拡散光を発する微粒子状の拡散部材を添加した樹脂板を用いても良い。同様に、導光板２１には、紫外域や可視域の光を照射されることにより蛍光を発する蛍光剤を塗布又は添加した樹脂板を用いても良い。また、図４に示すように、導光部２０の導光板２１の主面である一主面２１ａに、導光板２１の側面２１ｅを介して光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部２１ｂが形成されている。同様に、導光部２０の導光板２１の一主面２１ａに対向した主面である他主面２１ｃに、導光板２１の側面２１ｅを介して光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部２１ｄが形成されている。この様な凹部２１ｂ及び凹部２１ｄは、四角錐形状から成り、一主面２１ａ及び他主面２１ｃに対して１ｍｍから６ｍｍの間隔でマトリクス状に形成されている。なお、凹部２１ｂ及び凹部２１ｄの表面は、鏡面又は所定の面粗さを有する面から成る。ここで、導光板２１の一主面２１ａに形成された複数の凹部２１ｂで発生した拡散光の大部分は、略均一な面発光の光として導光板２１の他主面２１ｃから導出される。同様に、導光板２１の他主面２１ｃに形成された複数の凹部２１ｄで発生した拡散光の大部分は、略均一な面発光の光として導光板２１の一主面２１ａから導出される。
【００２０】
また、表示装置１を構成する導光部２０に関し、図５に示す導光板２２は、導光板２１の変形例に相当し、一主面２２ａの凹部２２ｂ及び他主面２２ｃの凹部２２ｄの深さが、光源部１０の光が入射される導光板２２の側面２２ｅから離間する毎に深くなるように形成されている。ここで、導光板２２の側面２２ｅから光源部１０の光が入射されると、導光板２２の側面２２ｅから離間する毎に伝播する光の光量が減少するが、導光板２２の側面２２ｅから離間しても凹部で発生する拡散光の光量の減少を抑制することができる。したがって、図５に示す導光板２２は、図４に示す導光板２１と比較して、導光板２２の側面２２ｅからの距離によらず、導光板２２の一主面２２ａ及び他主面２２ｃから均一な面発光が導出される。したがって、図５に示す導光板２２は、後述する発光層部３０により導光板２２の側面２２ｅから離間する毎に伝播する光の光量が大きく減少する場合に有効な構成である。
【００２１】
表示装置１を構成する発光層部３０は、導光部２０の主面に密着した状態で、凹部との間に空間が設けられ、拡散光を透過又は全反射させる。この様な発光層部３０は、図２及び図４に示すように、発光シート３１から構成されている。また、発光シート３１は、ポリ塩化ビニル等から成り、薄膜状に形成されている。ここで、発光シート３１は、導光部２０の導光板２１の一主面２１ａ及び他主面２１ｃに密着し、且つ導光板２１の一主面２１ａに形成された凹部２１ｂ、及び他主面２１ｃに形成された凹部２１ｄから離間した状態で貼り付けされている。また、導光部２０の導光板２１の凹部２１ｂ及び凹部２１ｄと、発光層部３０の発光シート３１との間に設けられた空間に、気体又は充填材が封入されている。具体的には、封入されている気体は、空気又は窒素である。また、封入されている充填剤は、導光板２１又は発光シート３１よりも屈折率が低いものであり、フッ素系のポリマーから成る。ここで、発光シート３１は、導光部２０の導光板２１の凹部２１ｂ及び凹部２１ｄで発生した拡散光を、透過又は全反射させる。なお、発光シート３１は、導光部２０の導光板２１の一主面２１ａ又は他主面２１ｃのいずれか一方のみに密着して設ける構成としても良い。また、図６に示す発光シート３２は、発光シート３１の変形例に相当し、基材３２ａ及び粘着材３２ｂから成り、基材３２ａが、粘着材３２ｂを介して導光板２１の一主面２１ａ又は他主面２１ｃに密着している。また、発光シート３２の基材３２ａは、ポリ塩化ビニル等から成り、層厚は５０μｍ乃至１００μｍである。なお、発光シート３２の基材３２ａは、紫外線を透過させない。また、発光シート３２の粘着材３２ｂは、アクリル酸エステル共重合体等から成り、層厚は３０μｍである。
【００２２】
次に、表示装置１の光学特性について、図７と図１９及び図２０を参照しながら、従来の表示装置１０００と対比して、具体的に説明する。
【００２３】
表示装置１の光学特性に関し、図７に表示装置１の光学特性を模式図で示している。先ず、表示装置１の光学特性について、図７に示した光線Ｌ１１乃至光線Ｌ１８に基づいて説明する。なお、図７において、光線Ｌ１１乃至光線Ｌ１８は、それぞれ導光板の内部を伝播している状態から光線の図示を開始している。同様に、発明の理解を容易にするために、図７において、光線Ｌ１１乃至光線Ｌ１８の終端に、光線Ｌ１１ｅ乃至光線Ｌ１８ｅの符号を付している。また、各光線の屈折及び全反射に係る計算においては、波長をＮａのｄ線に相当する５８９ｎｍを基準として、空気Ａ及びＡ１の屈折率を１．０００、水Ｗの屈折率を１．３３３、導光板２１の屈折率を１．４９０、及び発光シート３１の屈折率を１．５５０としている。なお、境界面での光の屈折及び全反射の角度は、該境界面での表面粗さ等にも依存する。また、境界面での光の屈折及び全反射の角度は、短波長から長波長にかけて屈折率が小さくなる波長の値にも依存する。
【００２４】
具体的には、表示装置１の光学特性に関し、図７に示す表示装置１の光学特性に係る模式図において、光線Ｌ１１に示す光は、発光シート３１及び水Ｗを透過し、空気Ａと水Ｗとの境界面で全反射して、発光シート３１及び導光板２１に再度入射している。また、光線Ｌ１２に示す光は、発光シート３１に透過し、水Ｗと発光シート３１との境界面、及び空気Ａ１と発光シート３１との境界面との間で多重反射した後、導光板２１に再度入射している。また、光線Ｌ１３に示す光は、空気Ａ１、発光シート３１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。また、光線Ｌ１４に示す光は、発光シート３１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。また、光線Ｌ１５に示す光は、空気Ａ１を透過した後、導光板２１に再度入射している。また、光線Ｌ１６に示す光は、空気Ａ１と導光板２１との境界面で全反射し、発光シート３１及び水Ｗの順で透過している。また、光線Ｌ１７に示す光は、空気Ａ１、発光シート３１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。また、光線Ｌ１８に示す光は、空気Ａ１と導光板２１との境界面で全反射し、発光シート３１に透過している。
【００２５】
ここで、表示装置１の光学特性に関し、図７に示す表示装置１の光学特性に係る模式図においては、発光シート３１を設け、且つ導光板２１に形成された凹部２１ｂにより、光が全反射又は屈折して透過する境界面が多く存在している。一方、図２０に示す従来の表示装置１０００の光学特性に係る模式図においては、発光シートを設けていないことから、図７に示す表示装置１の光学特性に係る模式図と比較して、光が全反射又は屈折して透過する境界面が相当少ない。ここで、図７に示す水中に浸した表示装置１を視認した場合、図２０に示す空気中に載置した従来の表示装置１０００と比較して、光が全反射又は屈折して透過する境界面が多くなり、明るく認識される。以下、その理由について３つの現象に場合分けして説明する。
【００２６】
表示装置１の光学特性において、１つ目の現象に関し、表示装置１の導光部２０及び発光層部３０の各境界面において、光が屈折して透過し視認者の方向に伝播する場合に、該光を視認することができる。次に、２つ目の現象に関し、表示装置１の導光部２０及び発光層部３０の各境界面において、光が屈折して透過し視認者の方向とは異なる方向に伝播する場合でも、各境界面では透過する光と共に全反射する光が発生しているため、該全反射した光の中で視認者の方向に伝播した光を視認することができる。具体的には、伝播する光の光量の全てが各境界面で透過のみ又は全反射のみすることは極めて稀であり、境界面の法線方向に対して５度と非常に浅い角度で光が入射した場合でも、該光の数％は境界面において透過せずに反射する。なお、境界面の法線方向に対する光の入射角が大きくなる程、該光の境界面において透過せずに反射する光の割合が増加する。また、境界面の面精度が低い程、該光の境界面において透過せずに反射する光の割合が増加する。
【００２７】
また、表示装置１の光学特性において、３つ目の現象に関し、表示装置１の導光部２０及び発光層部３０の各境界面において、光が全反射して視認者の方向に伝播する場合には、該光を視認することができる。すなわち、表示装置１では、導光部２０及び発光層部３０の各境界面において、光が全反射又は屈折して透過し、その光の一部が視認者の方向に伝播するため、明るく認識される。したがって、図７に示す表示装置１は、図２０に示す従来の表示装置１０００と比較して、光が全反射又は屈折して透過する境界面が多く、従来の表示装置１０００よりも明るく認識される。
【００２８】
さらに、表示装置１の使用方法について、図８及び図９を参照しながら、具体的に説明する。
【００２９】
表示装置１の使用方法に関し、図８に示す表示装置２は、表示装置１の変形例であり、導光部４０及び発光層部５０を屈曲させ水中に浸して使用する状態を模式図で表している。なお、表示装置２は、導光部４０及び発光層部５０を屈折又は屈曲させていることから、光源部１０を水中に浸さない状態で使用することができる。ここで、図７及び図２０を対比しながら装置の光学特性について前述した通り、水中に浸した場合に、従来の表示装置１０００は導光部１０２０の導光板１０２１を十分に発光させることができないが、図８に示す表示装置２は導光部４０の導光板４１を介して発光層部５０の発光シート５１を十分に発光させることができる。また、図９に示す表示装置３は、表示装置１の各構成部材の大きさを変えた変形例であり、屋外に配設し雨天の中で使用している状態を模式図で表している。ここで、雨天の中で使用する場合においても、従来の表示装置１０００は導光部１０２０の導光板１０２１を十分に発光させることができないが、図９に示す表示装置３は導光部６０の導光板６１を介して発光層部７０の発光シート７１を十分に発光させることができる。したがって、表示装置３は、発光層部７０の発光シート７１に積層され所定の情報が表示された表示部８０の表示板８１を十分に発光させることができることから、表示板８１に表示された「○□△」から成る情報を十分に報知することができる。
【００３０】
以上、第１の実施形態の表示装置１乃至３によれば、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる。
【００３１】
具体的には、第１の実施形態の表示装置１乃至３によれば、この様な請求項２に記載の表示装置１乃至３によれば、入手が容易で且つ屈折率が相対的に低い空気又は窒素を用いて、導光部２０、４０、又は６０の凹部と発光層部３０、５０、又は７０との間で、光を全反射又は屈折させることができる。さらに、発光層部３０、５０、又は７０と水Ｗとの境界面、及び導光部２０、４０、又は６０の凹部に封入された空気Ａ１と発光層部３０、５０、又は７０との境界面において、光を多重反射させることができる。
【００３２】
また、第１の実施形態の表示装置１乃至３によれば、発光層部３０、５０、又は７０と、導光部２０、４０、又は６０の一方に形成された一主面、導光部２０、４０、又は６０の他方に形成された他主面、又は導光部２０、４０、又は６０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面に密着されて形成された境界面において、光を全反射又は屈折させることができる。
【００３３】
また、第１の実施形態の表示装置１乃至３によれば、図９に示す表示装置３において、発光層部７０の発光シート７１に積層され所定の情報が表示された表示部８０の表示板８１を十分に発光させることができることから、表示板８１に表示された「○□△」から成る情報を十分に報知することができる。
【００３４】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態に係る表示装置４について、図１０乃至図１８を参照しながら、具体的に説明する。
【００３５】
なお、本発明の第２の実施形態に係る表示装置４は、図１０及び図１１に示すように、光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成され、且つ凸部が凹部の外周を囲むように主面から突出して形成された導光部９０と、導光部９０の主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端にそれぞれ密着した状態で、凹部及び凸部との間に空間が設けられ且つ凸部の外周との間に空間がそれぞれ設けられ、拡散光を透過又は全反射させる発光層部１００とを設けていることに特徴を有している。また、それ以外の第２の実施形態に係る構成は、第１の実施形態で述べた構成と同様である。そこで、第２の実施形態においては第１の実施形態と異なる構成について中心に説明する。なお、第２の実施形態に係る表示装置４の説明については、先ず表示装置４の構成について図１０乃至図１７を参照しながら説明し、次に表示装置４の光学特性について図１８を参照しながら説明する。
【００３６】
先ず、表示装置４の構成について、図１０乃至図１７を参照しながら説明する。
【００３７】
第２の実施形態に係る表示装置４は、第１の実施形態に係る表示装置１と同様に、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する。この様な表示装置４は、図１０及び図１１に示すように、第１の実施形態の表示装置１に設けられた構成と同一の光源部１０、第２の実施形態の表示装置４に特有の導光部９０及び発光層部１００から構成されている。そこで、第２の実施形態の表示装置４に特有の導光部９０及び発光層部１００について中心に説明する。なお、図１１は、発明の理解を容易にするために、導光部９０の導光板９１の凹部９１ｂ等及び発光層部１００の発光シート１０１を透過させて図示している。また、図１７には、表示装置４を、顕微鏡を用いて撮影して得られた、導光板９１の一主面９１ａに凹部９１ｂと該凹部９１ｂの外周を囲むように突出した凸部９１ｈとが形成された導光部９０の導光板９１及び発光層部１００の発光シート１０１の写真を示している。
【００３８】
表示装置４を構成する導光部９０は、光源部１０に隣接し、光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成され、且つ凸部が凹部の外周を囲むように主面から突出して形成されている。この様な導光部９０は、図１１乃至図１６に示すように、導光板９１から構成されている。なお、導光板９１の材質は、第１の実施形態に係る表示装置１に設けられた導光部２０の導光板２１と同様である。また、導光部９０の導光板９１の主面である一主面９１ａに、導光板９１の側面９１ｅを介して光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部９１ｂが形成されている。ここで、導光板９１の一主面９１ａにおいて、凸部９１ｈが、凹部９１ｂの外周を囲むように一主面９１ａから突出して形成されている。同様に、導光部９０の導光板９１の一主面９１ａに対向した主面である他主面９１ｃに、導光板９１の側面９１ｅを介して光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部９１ｄが形成されている。ここで、導光板９１の他主面９１ｃにおいて、凸部９１ｉが、凹部９１ｄの外周を囲むように他主面９１ｃから突出して形成されている。また、凹部９１ｂ及び凹部９１ｄは、四角錐形状から成り、一主面９１ａ及び他主面９１ｃに対して１ｍｍから６ｍｍの間隔でマトリクス状に形成されている。なお、凸部９１ｈ及び凸部９１ｉの表面は、鏡面又は所定の面粗さを有する面から成る。ここで、導光板９１の一主面９１ａに形成された複数の凹部９１ｂで発生した拡散光の大部分は、略均一な面発光の光として導光板９１の他主面９１ｃから導出される。同様に、導光板９１の他主面９１ｃに形成された複数の凹部９１ｄで発生した拡散光の大部分は、略均一な面発光の光として導光板９１の一主面９１ａから導出される。
【００３９】
また、表示装置４を構成する導光部９０に関し、図１５に示す導光板９２は、導光板９１の変形例に相当し、一主面９２ａの凹部９２ｂ及び他主面９２ｃの凹部９２ｄの深さが、光源部１０の光が入射される導光板９２の側面９２ｅから離間する毎に深くなるように形成されている。また、一主面９２ａの凸部９２ｈ及び他主面９２ｃの凸部９２ｉの深さが、光源部１０の光が入射される導光板９２の側面９２ｅから離間する毎に高くなるように形成されている。ここで、導光板９２の側面９２ｅから光源部１０の光が入射されると、導光板９２の側面９２ｅから離間する毎に伝播する光の光量が減少するが、導光板９２の側面９２ｅから離間しても凹部で発生する拡散光の光量の減少を抑制することができる。したがって、図１５に示す導光板９２は、図１３に示す導光板９１と比較して、導光板９２の側面９２ｅからの距離によらず、導光板９２の一主面９２ａ及び他主面９２ｃから均一な面発光が導出される。したがって、図１５に示す導光板９２は、後述する発光層部１００により導光板９２の側面９２ｅから離間する毎に伝播する光の光量が大きく減少する場合に有効な構成である。
【００４０】
表示装置４を構成する発光層部１００は、導光部９０の主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端にそれぞれ密着した状態で、凹部及び凸部との間に空間が設けられ且つ凸部の外周との間に空間が設けられ、拡散光を透過又は全反射させる。ここで、図１０及び図１１に示すように、発光層部１００に設けられた発光シート１０１は、導光部９０に設けられた導光板９１の複数の凸部９１ｈ及び凸部９１ｉに当接された場合に、その当接された箇所が円形状に隆起する。すなわち、図１０及び図１１に示すように、発光層部１００の発光シート１０１は、導光板９１にマトリクス状に形成された凸部９１ｈ及び凸部９１ｉに当接され、マトリクス状に円形状で隆起した状態になる。この様な発光層部１００は、図１０及び図１３に示すように、発光シート１０１から構成されている。また、発光シート１０１は、ポリ塩化ビニル等から成り、薄膜状に形成されている。ここで、発光シート１０１は、図１３、図１４、及び図１７に示すように、導光部９０の導光板９１の一主面９１ａに形成された凹部９１ｂ及び他主面９１ｃに形成された凹部９１ｄから離間した状態で、一主面９１ａ及び他主面９１ｃの少なくとも一部に密着し、且つ凸部９１ｈ及び凸部９１ｉの少なくとも先端にそれぞれ密着している。ここで、発光シート１０１は、図１２に示すように、導光板９１の凸部９１ｈ及び凸部９１ｉの先端に密着している箇所が、導光板９１の一主面９１ａ及び他主面９１ｃに密着した箇所に対して、円形状に隆起している。
【００４１】
また、表示装置４を構成する発光層部１００に関し、導光部９０の導光板９１の凹部９１ｂ及び凹部９１ｄと、発光層部１００の発光シート１０１との間に設けられた空間に、気体又は充填材が封入されている。同様に、導光部９０の導光板９１の凸部９１ｈと凸部９１ｉと、発光層部１００の発光シート１０１との間に設けられた空間に、気体又は充填材が封入されている。具体的には、封入されている気体は、空気又は窒素である。また、封入されている充填剤は、導光板９１又は発光シート１０１よりも屈折率が低いものであり、フッ素系のポリマーから成る。また、発光シート１０１は、導光部９０の導光板９１の凹部９１ｂ及び凹部９１ｄで発生した拡散光を、透過又は全反射させる。なお、発光シート１０１は、導光部９０の導光板９１の一主面９１ａ又は他主面９１ｃのいずれか一方のみに密着して設ける構成としても良い。また、図１６に示す発光シート１０２は、発光シート１０１の変形例に相当し、基材１０２ａ及び粘着材１０２ｂから成り、基材１０２ａが、粘着材１０２ｂを介して導光板９１の凹部９１ｂ及び凹部９１ｄから離間した状態で一主面９１ａ及び他主面９１ｃの少なくとも一部にそれぞれ密着し、且つ凸部９１ｈ及び凸部９１ｉの少なくとも先端にそれぞれ密着している。
【００４２】
次に、表示装置４の光学特性について、図１８を参照しながら、具体的に説明する。
【００４３】
表示装置４の光学特性に関し、図１８に表示装置４の光学特性を模式図で示している。なお、各光線は、前述した第１の実施形態の表示装置１の光学特性の説明と同様に、それぞれ導光板の内部を伝播している状態から光線の図示を開始している。なお、図１８において、各光線は、それぞれ導光板の内部を伝播している状態から光線の図示を開始している。同様に、発明の理解を容易にするために、図１８において、各光線の終端に、ｅの符号を付している。また、各光線の屈折及び全反射に係る計算においては、波長をＮａのｄ線に相当する５８９ｎｍを基準として、空気Ａ、Ａ１、Ａ２、及びＡ３の屈折率を１．０００、水Ｗの屈折率を１．３３３、導光板９１の屈折率を１．４９０、及び発光シート１０１の屈折率を１．５５０としている。なお、境界面での光の屈折及び全反射の角度は、該境界面での表面粗さ等にも依存する。また、境界面での光の屈折及び全反射の角度は、短波長から長波長にかけて屈折率が小さくなる波長の値にも依存する。
【００４４】
具体的には、表示装置４の光学特性に関し、図１８に示す表示装置４の光学特性に係る模式図において、光線Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５、及びＬ２７は、図７に示す光線Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、及びＬ１７に、それぞれ対応している。ここで、光線Ｌ２２に示す光は、発光シート１０１に透過し、水Ｗと発光シート１０１との境界面、及び空気Ａ１と発光シート１０１との境界面で多重反射している。また、光線Ｌ２３に示す光は、空気Ａ１、発光シート１０１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。また、光線Ｌ２４に示す光は、発光シート１０１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。また、光線Ｌ２５に示す光は、空気Ａ１に透過した後、導光板９１に再度入射している。また、光線Ｌ２７に示す光は、空気Ａ１、発光シート１０１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。
【００４５】
同様に、表示装置４の光学特性に関し、光線Ｌ３１に示す光は、発光シート１０１及び水Ｗを透過し、空気Ａと水Ｗとの境界面で全反射して、発光シート１０１に再度透過した後、該発光シート１０１と空気Ａ３の境界面で全反射している。また、光線Ｌ３２に示す光は、空気Ａ２に透過した後、導光板９１に再度入射し、空気Ａ１と導光板９１との境界面で全反射している。また、光線Ｌ３３に示す光は、空気Ａ２と導光板９１の凸部９１ｈとの境界面で全反射した後、空気Ａ１に透過し、導光板９１に再度入射した後、空気Ａ３と導光板９１の凸部９１ｈとの境界面で全反射している。また、光線Ｌ３４に示す光は、空気Ａ１と導光板９１ｂとの境界面で全反射した後、空気Ａ２に透過し、発光シート１０１と空気Ａ２との境界面で全反射した後、導光板９１に再度入射している。また、光線Ｌ３５に示す光は、空気Ａ１と導光板９１との境界面、及び空気Ａ３と導光板９１との境界面で全反射している。
【００４６】
ここで、表示装置４の光学特性に関し、図１８に示す表示装置４の光学特性に係る模式図においては、発光シート１０１を設け、且つ導光板９１に形成された凹部９１ｂ、及び該凹部９１ｂの外周に突出して形成された凸部９１ｈにより、光が全反射又は屈折して透過する境界面が多く存在している。特に、表示装置４は、図１０及び図１１に示すように、発光層部１００の発光シート１０１が導光部９０の導光板９１にマトリクス状に形成された凸部９１ｈに当接されマトリクス状に円形状で隆起した状態になることから、円形状の空気層が形成されている。具体的には、発光シート１０１が、導光板９１の凸部９１ｈに当接することにより、図１８に示す空気Ａ１との境界面に加えて、空気Ａ２及び空気Ａ３との境界面においても、光を全反射又は屈折させることができる。また、導光板９１の凸部９１ｈを高くすることにより、発光シート１０１において円形状に隆起する部分の直径を大きくすることができる。さらに、発光シート１０１は、導光板９１の凸部９１ｈに当接して円形状に隆起し、その隆起した箇所では適当な張力が掛かった状態で撓んでいないことから、光を全反射又は屈折させ易い。また、図１６に示す発光シート１０２は、発光シート１０１の変形例に相当し、基材１０２ａ及び粘着材１０２ｂから成り、基材１０２ａが、粘着材１０２ｂを介して導光板９１の一主面２１ａの一部又は他主面２１ｃの一部に密着している。また、導光板９１の凸部９１ｈが、凹部９１ｂの外周を囲むように一主面２１ａから突出して形成されていることから、該導光板９１に発光シート１０１を貼り付けする際に、発光シート１０１と凹部９１ｂとの間に空気Ａ１に相当する空間層を形成し易い。さらに、導光板９１の凸部９１ｈの外周にも、空気Ａ２及びＡ３に相当する空間層を形成し易い。
【００４７】
以上、第２の実施形態の表示装置４によれば、第１の実施形態の表示装置１乃至３と同様に、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる。
【００４８】
具体的には、第２の実施形態の表示装置４によれば、導光部９０の凹部及び凸部と発光層部１００との間に設けられた空間、及び導光部９０の凸部の周囲に形成された空間で、光を全反射又は屈折させることができる。さらに、発光層部１００と水Ｗとの境界面、及び導光部９０の凹部に封入された空気Ａと発光層部１００との境界面において、光を多重反射させることができる。
【００４９】
さらに、第２の実施形態の表示装置４によれば、導光部９０の一方に形成された一主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、導光部９０の他方に形成された他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、又は導光部９０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端に密着されて形成された境界面において、光を全反射又は屈折させることができる。具体的には、発光シート１０１が、導光板９１の凸部９１ｈに当接することにより、図１８に示す空気Ａ１との境界面に加えて、空気Ａ２及び空気Ａ３との境界面においても、光を全反射又は屈折させることができる。また、導光板９１の凸部９１ｈを高くすることにより、発光シート１０１において円形状に隆起する部分の直径を大きくすることができる。さらに、発光シート１０１は、導光板９１の凸部９１ｈに当接して円形状に隆起し、その隆起した箇所では適当な張力が掛かった状態で撓んでいないことから、光を全反射又は屈折させ易い。また、導光板９１の凸部９１ｈが、凹部９１ｂの外周を囲むように一主面２１ａから突出して形成されていることから、該導光板９１に発光シート１０１を貼り付けする際に、発光シート１０１と凹部９１ｂとの間に空気Ａ１に相当する空間層を形成し易くする効果がある。さらに、導光板９１の凸部９１ｈの外周にも、空気Ａ２及びＡ３に相当する空間層を形成し易くする効果がある。
【００５０】
また、本発明に係る表示装置１乃至表示装置４に設けられた各導光部の導光板の製造方法について、具体的に説明する。
【００５１】
導光板の製造方法には、超音波加工、加熱加工、切削加工、レーザ加工、及び成型加工を用いることができる。以下、各製造方法について説明する。超音波加工では、導光板の主面に当接させた超音波加工用ホーンの超音波の振動を用いて、導光板の主面を部分的に溶融させることにより、該主面に凹部を形成する。また、加熱加工では、導光板の主面に当接させた加工具の熱を用いて、導光板の主面を部分的に溶融させることにより、該主面に凹部を形成する。同様に、切削加工では、導光板の主面に当接しながら回転又は付勢させた切削工具を用いて、導光板の主面を部分的に削り取ることにより、該主面に凹部を形成する。同様に、レーザ加工では、導光板の主面に集光させたレーザ光の熱を用いて、導光板の主面を部分的に溶融させることにより、該主面に凹部を形成する。同様に、成型加工では、成型する導光板の外形形状を反映させた形状を金型の内部に形成し、射出成型機に装着した金型に対して加熱して軟化させた樹脂を注入してから、該樹脂を冷却させることにより、導光板の主面に凹部を形成する。また、成型加工に用いる導光板の基材である樹脂に、拡散光を発する微粒子状の拡散部材を添加しても良い。同様に、上述した超音波加工、加熱加工、切削加工、又はレーザ加工を行う導光板の基材である樹脂に、拡散光を発する微粒子状の拡散部材を添加したものを用いても良い。なお、上述した超音波加工、加熱加工、切削加工、レーザ加工、及び成型加工を組み合わせて導光板を形成しても良い。
【００５２】
最後に、本発明に係る表示装置１乃至３の構成と主な作用効果について、請求項毎に具体的に説明する。
【００５３】
請求項１に記載の表示装置１乃至３は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、光を発する光源部１０と、光源部１０に隣接し、光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光部２０、４０、又は６０と、導光部２０、４０、又は６０の主面に密着した状態で、凹部との間に空間が設けられ、拡散光を透過又は反射させる発光層部３０、５０、又は７０とを有することを特徴としている。
【００５４】
この様な請求項１に記載の表示装置１乃至３によれば、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる。
【００５５】
請求項２に記載の表示装置１乃至３は、請求項１に従属し、導光部２０、４０、又は６０の凹部と発光層部３０、５０、又は７０との間に設けられた空間に、気体又は充填材が封入されていることを特徴としている。
【００５６】
この様な請求項２に記載の表示装置１乃至３によれば、入手が容易で且つ屈折率が相対的に低い空気又は窒素を用いて、導光部２０、４０、又は６０の凹部と発光層部３０、５０、又は７０との間で、光を全反射又は屈折させることができる。さらに、発光層部３０、５０、又は７０と水Ｗとの境界面、及び導光部２０、４０、又は６０の凹部に封入された空気Ａと発光層部３０、５０、又は７０との境界面において、光を多重反射させることができる。
【００５７】
請求項３に記載の表示装置１乃至３は、請求項１に従属し、発光層部３０、５０、又は７０は、導光部２０、４０、又は６０の一方に形成された一主面、導光部２０、４０、又は６０の他方に形成された他主面、又は導光部２０、４０、又は６０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面に密着されていることを特徴としている。
【００５８】
この様な請求項３に記載の表示装置１乃至３によれば、発光層部３０、５０、又は７０と、導光部２０、４０、又は６０の一方に形成された一主面、導光部２０、４０、又は６０の他方に形成された他主面、又は導光部２０、４０、又は６０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面に密着されて形成された境界面において、光を全反射又は屈折させることができる。
【００５９】
請求項４に記載の表示装置４は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、光を発する光源部１０と、光源部１０に隣接し、光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成され、且つ凸部が凹部の外周を囲むように主面から突出して形成された導光部９０と、導光部９０の凹部から離間した状態で主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端にそれぞれ密着し、拡散光を透過又は反射させる発光層部１００とを有することを特徴としている。
【００６０】
この様な請求項４に記載の表示装置４によれば、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、簡便な構成により均等な面光源として十分に発光させて視認することができる。
【００６１】
請求項５に記載の表示装置４は、請求項４に従属し、導光部９０の凹部及び凸部と発光層部１００との間に設けられた空間は、円形状に形成されていることを特徴としている。
【００６２】
この様な請求項５記載の表示装置４によれば、導光部９０の凹部と発光層部１００との間に設けられた空間で、光を屈折又は全反射させることができる。また、この様な請求項５記載の表示装置４によれば、導光部９０の凸部の外周と発光層部１００との間に設けられたリング状の空間で、光を屈折又は全反射させることができる。具体的には、発光シート１０１が、導光板９１の凸部９１ｈに当接することにより、図１８に示す空気Ａ１との境界面に加えて、空気Ａ２及び空気Ａ３との境界面においても、光を全反射又は屈折させることができる。また、導光板９１の凸部９１ｈを高くすることにより、発光シート１０１において円形状に隆起する部分の直径を大きくすることができる。さらに、発光シート１０１は、導光板９１の凸部９１ｈに当接して円形状に隆起し、その隆起した箇所では適当な張力が掛かった状態で撓んでいないことから、光を全反射又は屈折させ易い。
【００６３】
請求項６に記載の表示装置４は、請求項４に従属し、導光部９０の凹部及び凸部と発光層部１００との間に設けられた空間、及び導光部９０の凸部の外周と発光層部１００との間に設けられた空間に、気体又は充填材が封入されていることを特徴としている。
【００６４】
この様な請求項６記載の表示装置４によれば、図１０及び図１１に示すように、発光層部１００の発光シート１０１は、導光部９０の導光板９１にマトリクス状に形成された凸部に当接され、マトリクス状に円形状で隆起した状態になることから、導光部９０の導光板９１の凹部及び凸部と発光層部１００の発光シート１０１との間に設けられた空間、及び導光部９０の導光板９１の凸部の外周と発光層部１００の発光シート１０１との間に設けられた空間で、それぞれ光を全反射又は屈折させることができる。さらに、発光層部１００の発光シート１０１と水Ｗとの境界面、及び導光部９０の導光板９１の凹部に封入された空気Ａと発光層部１００の発光シート１０１との境界面において、光を多重反射させることができる。
【００６５】
請求項７に記載の表示装置４は、請求項４に従属し、発光層部１００は、導光部９０の一方に形成された一主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、導光部９０の他方に形成された他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、又は導光部９０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端に密着されていることを特徴としている。
【００６６】
この様な請求項７に記載の表示装置４によれば、導光部９０の一方に形成された一主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、導光部９０の他方に形成された他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、又は導光部９０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端に密着されて形成された境界面において、光を全反射又は屈折させることができる。
【００６７】
請求項８に記載の表示装置４は、請求項４に従属し、導光部９０の凸部は、光源部１０から離間する毎に高くなるように主面から突出して形成されていることを特徴としている。
【００６８】
この様な請求項８に記載の表示装置４によれば、導光板９２の側面９２ｅからの距離によらず、導光板９２の一主面９２ａ及び他主面９２ｃから均一な面発光を導出させることができる。
【００６９】
請求項９に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、発光層部３０、５０、７０、又は１００に積層され、所定の情報が表示され発光層部からの光を透過させる表示部８０を更に有することを特徴としている。
【００７０】
この様な請求項９に記載の表示装置１乃至４によれば、図９に示す表示装置３において、発光層部７０の発光シート７１に積層され所定の情報が表示された表示部８０の表示板８１を十分に発光させることができることから、表示板８１に表示された「○□△」から成る情報を十分に報知することができる。
【００７１】
請求項１０に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、発光層部３０、５０、７０、又は１００は、基材及び粘着材から成り、基材が粘着材を介して導光部２０、４０、６０、又は９０の主面に密着していることを特徴としている。
【００７２】
この様な請求項１０に記載の表示装置１乃至４によれば、各発光層部の発光シートの粘着材により基材を導光部２０、４０、６０、又は９０の主面に密着させることができる。
【００７３】
請求項１１に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、導光部２０、４０、６０、又は９０及び発光層部３０、５０、７０、又は１００は、液体よりも屈折率が高いことを特徴としている。
【００７４】
この様な請求項１１に記載の表示装置１乃至４によれば、導光部２０、４０、６０、又は９０及び発光層部３０、５０、７０、又は１００は、液体との境界面で光を全反射させることができる。
【００７５】
請求項１２に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、導光部２０、４０、６０、又は９０の凹部は、点状、線状、又はそれらの組み合わせから成ることを特徴としている。
【００７６】
この様な請求項１２に記載の表示装置１乃至４によれば、導光部２０、４０、６０、又は９０から所定の光強度分布を有した光を導出させることができる。
【００７７】
請求項１３に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、導光部２０、４０、６０、又は９０及び発光層部３０、５０、７０、又は１００は、屈折又は屈曲されていることを特徴としている。
【００７８】
この様な請求項１３に記載の表示装置１乃至４によれば、表示装置１乃至４を設置する環境に応じて、導光部２０、４０、６０、又は９０及び発光層部３０、５０、７０、又は１００を、屈折又は屈曲させて用いることができる。
【００７９】
請求項１４に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、光源部１０は、液体に浸されていない状態であることを特徴としている。
【００８０】
この様な請求項１４に記載の表示装置１乃至４によれば、図８に示す表示装置２のように、導光部４０及び発光層部５０を屈折又は屈曲させることにより、光源部１０を水中に浸さない状態で使用することができる。
【００８１】
請求項１５に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、光源部１０は、導光部２０、４０、６０、又は９０の側面の片側又は両側に設けられていることを特徴としている。
【００８２】
この様な請求項１５に記載の表示装置１乃至４によれば、光源部１０の光が導光部２０、４０、６０、又は９０の内部で減衰する度合いに応じて、光源部１０を該導光部２０、４０、６０、又は９０の側面の片側又は両側に設けることができる。
【００８３】
請求項１６に記載の表示装置１乃至４は、請求項１５に従属し、導光部２０、４０、６０、又は９０の凹部は、導光部２０、４０、６０、又は９０の側面の片側又は両側から離間する毎に深くなるように主面に形成されていることを特徴としている。
【００８４】
この様な請求項１６に記載の表示装置１乃至４によれば、図５に示す導光部２０の導光板２２の側面２２ｅから光源部１０の光が入射されると、導光板２２の側面２２ｅから離間する毎に伝播する光の光量が減少するが、導光板２２の側面２２ｅから離間しても凹部で発生する拡散光の光量の減少を抑制することができる。したがって、図５に示す導光部２０の導光板２２は、図４に示す導光板２１と比較して、導光板２２の側面２２ｅからの距離によらず、導光板２２の一主面２２ａ及び他主面２２ｃから均一な面発光が導出される。
【００８５】
請求項１７に記載の表示装置１乃至４は、請求項２又は６に従属し、気体は、空気又は窒素であることを特徴としている。
【００８６】
この様な請求項１７に記載の表示装置１乃至４によれば、入手が容易で且つ屈折率が相対的に低い空気又は窒素を用いて、導光部２０、４０、又は６０の凹部と発光層部３０、５０、又は７０との間で、光を全反射又は屈折させることができる。
【００８７】
請求項１８に記載の表示装置１乃至４は、請求項２又は６に従属し、充填剤は、導光部２０、４０、６０、又は９０又は発光層部３０、５０、７０、又は１００よりも屈折率が低いことを特徴としている。
【００８８】
この様な請求項１８に記載の表示装置１乃至４によれば、導光部２０、４０、又は６０の凹部と発光層部３０、５０、又は７０との間で、光を全反射又は屈折させることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１，２，３，４，１０００ 表示装置
１０，１０１０ 光源部
１１ 光源
１２ 基板
１３ 保持部材
１３ａ 一面
１３ｂ 一端
１３ｃ 他端
１４ 保持部材蓋
２０，４０，６０，９０，１０２０ 導光部
２１，２２，９１，９２，１０２１，１１００，１２００ 導光板
２１ａ，２２ａ，４１ａ，６１ａ，９１ａ，９２ａ，１１００ａ，１２００ａ 一主面
２１ｂ，２２ｂ，４１ｂ，６１ｂ，９１ｂ，９２ｂ 凹部
２１ｃ，２２ｃ，４１ｃ，６１ｃ，９１ｃ，９２ｃ 他主面
２１ｄ，２２ｄ，４１ｄ，６１ｄ，９１ｄ，９２ｄ 凹部
２１ｅ，２２ｅ，４１ｅ，６１ｅ，９１ｅ，９２ｅ 側面
９１ｈ，９１ｉ，９２ｈ，９２ｉ 凸部
３０，５０，７０，１００ 発光層部
３１，３２，５１，７１，１０１，１０２ 発光シート
３２ａ，１０２ａ 基材
３２ｂ，１０２ｂ 粘着材
８０ 表示部
８１ 表示板
Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３ 空気
Ｗ 水
Ｌ１１，１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５，Ｌ２７，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４，Ｌ３５，Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４，Ｌ４５，Ｌ４６，Ｌ４７，Ｌ４８，Ｌ１１ｅ，１２ｅ，Ｌ１３ｅ，Ｌ１４ｅ，Ｌ１５ｅ，Ｌ１６ｅ，Ｌ１７ｅ，Ｌ１８ｅ，Ｌ２２ｅ，Ｌ２３ｅ，Ｌ２４ｅ，Ｌ２５ｅ，Ｌ２７ｅ，Ｌ３１ｅ，Ｌ３２ｅ，Ｌ３３ｅ，Ｌ３４ｅ，Ｌ３５ｅ 光線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プールなどの水中に設置され案内などを表示する水中表示装置に関して、基板に搭載したＬＥＤを導通接続する中継線で接続された基板側コネクタと、基板と基板側コネクタを収容したケースと、ケースに備えたケーブルグランドとで構成された本体部と、ケーブルグランドに挿通しケーブル側コネクタに引出し部で接続されたケーブルで構成された水中表示装置であって、基板側コネクタとケーブル側コネクタが接続され、ケーブル側コネクタがケーブルグランドの管内を挿通可能な大きさに形成された構成がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、浴槽内を良好に演出できる演出照明装置に関して、浴槽内の水面に浮かせるか又は水中に水没させることのできる密閉構造のケース体と、このケース体の水面下に位置する部位に設けられた発光部と、この発光部へ電力を供給するケース体内に設けられた電池と、ケース体の外側よりＬＥＤの発光を操作できる操作スイッチから成る構成がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、従来の水中等に浸した状態で用いる表示装置１０００は、図１９及び図２０に示すように、発光ダイオードを設けた光源部１０１０と、発光ダイオード照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光板１０２１を設けた導光部１０２０から構成されている。ここで、図２０は、従来の表示装置１０００の光学特性を示す模式図であり、各光線は、それぞれ導光板１０２１の内部を伝播している状態から光線の図示を開始している。また、各光線の屈折及び全反射に係る計算においては、波長をＮａのｄ線に相当する５８９ｎｍを基準として、空気Ａの屈折率を１．０００、水Ｗの屈折率を１．３３３、及び導光板１０２１の屈折率を１．４９０としている。
【０００５】
具体的には、従来の表示装置１０００において、図２０に示す光線Ｌ４１に示す光は、導光部１０２０の導光板１０２１から水Ｗとの境界面を透過し、空気Ａとの境界面で全反射して該導光板１０２１へ入射している。また、光線Ｌ４２に示す光は、該導光板１０２１と水Ｗとの境界面及び該導光板１０２１の凹部と水Ｗとの境界面の順で全反射している。また、光線Ｌ４３に示す光は、該導光板１０２１から水Ｗとの境界面を透過している。また、光線Ｌ４４に示す光は、該導光板１０２１から水Ｗとの境界面及び空気Ａとの境界面の順で透過している。また、光線Ｌ４５に示す光は、該導光板１０２１から水Ｗとの境界面を透過し、水Ｗと該導光板１０２１の凹部との境界面を透過している。また、光線Ｌ４６に示す光は、該導光板１０２１の凹部と水Ｗとの境界面で全反射し、水Ｗとの境界面を透過している。また、光線Ｌ４７に示す光は、該導光板１０２１から水Ｗとの境界面及び空気Ａとの境界面の順で透過している。また、光線Ｌ４８に示す光は、該導光板１０２１から水Ｗとの境界面、該導光板１０２１の凹部と水Ｗとの境界面及び該導光板１０２１と水Ｗとの境界面の順で全反射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０２４９４７号公報
【特許文献２】特開２００２−０４２５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の様な構成では、均等な面光源として十分に発光させて視認することが困難であるという問題があった。特に、従来の水中に浸した状態で用いる表示装置において、水面下に浸された導光板を水の上方から見た場合に、該導光板から導出された光を視認し難い問題があった。具体的には、図２１（ａ）において、波長を５８９ｎｍ、水Ｗの屈折率を１．３３３、及び導光板１１００の屈折率を１．４９０とした場合、導光板１１００から水Ｗへ入射する光の臨界角θ１は、６３．５°である。一方、図２１（ｂ）において、波長を５８９ｎｍ、空気Ａの屈折率を１．０００、及び導光板１２００の屈折率を１．４９０とした場合、導光板１２００から空気Ａへ入射する光の臨界角θ３は、４２．２°である。したがって、導光板１１００においてθ２に示す範囲で一主面１１００ａに入射した光が全反射し、導光板１２００においてθ３に示す範囲で主面１２００ａに入射した光が全反射する。このため、光の臨界角を例にした場合、図２１（ａ）に示す水中に浸した導光板１１００は、図２１（ｂ）に示す空気中に載置した導光板１２００と比較して、導光板１１００の内部で光が多重反射し難いことから、光源から離間する毎に導光板１１００から導出される光の光量が大幅に低下することがあり、均等な面光源になり難い。
【０００８】
そこで、本発明は前述の技術的な課題に鑑み、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決すべく、本発明に係る表示装置は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、光を発する光源部と、前記光源部に隣接し、前記光源部から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光部と、前記導光部の前記主面に密着した状態で、前記凹部との間に空間が設けられ、前記拡散光を透過又は反射させる発光層部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る表示装置によれば、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る主面に凹部が形成された導光部及び発光層部をそれぞれ設けた表示装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る表示装置を構成毎に分解して示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の要部を断面で示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の要部を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る主面に大きさの異なる凹部が形成された導光部を設けた表示装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る基材と粘着材から成る発光層部を設けた表示装置の要部を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の光学特性を示す模式図であり、（ａ）は光線を図示していない表示装置の要部の模式図、（ｂ）は光線を図示している表示装置の要部の模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る導光部及び発光層部を湾曲させ水中等に浸して使用する表示装置を示す模式図であり、（ａ）は表示装置の全体を示す模式図、（ｂ）は表示装置の一部を示す模式図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る屋外に配設し雨天等の中で使用する表示装置を示す模式図であり、（ａ）は表示装置の全体を示す模式図、（ｂ）は表示装置の一部を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る主面に凹部と該凹部の外周を囲むように突出した凸部とが形成された導光部及び発光層部をそれぞれ設けた表示装置を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る表示装置を構成毎に分解して示す斜視図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の要部を断面で示す斜視図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の要部を示す断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の要部を拡大して示す断面図であり、図１３に対応している。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る主面に大きさの異なる凹部が形成された導光部を設けた表示装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る基材と粘着材から成る発光層部を設けた表示装置の要部を示す断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る表示装置を顕微鏡を用いて撮影して得られた主面に凹部と該凹部の外周を囲むように突出した凸部とが形成された導光部及び発光層部の構造を示す顕微鏡写真である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の光学特性を示す模式図であり、（ａ）は光線を図示していない表示装置の要部の模式図、（ｂ）は光線を図示している表示装置の要部の模式図である。
【図１９】従来の発光層部を設けていない表示装置を示す斜視図である。
【図２０】従来の表示装置の光学特性を示す模式図である。
【図２１】従来の表示装置の屈折及び全反射に係る一般的な光学特性を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の表示装置に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の表示装置は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。具体的には、以下の記述において、本発明の表示装置を構成する各構成部材の材質及び形状等は一例であり、他の材質及び形状等に適宜変更可能である。
【００１３】
また、以下の説明においては、最初に本発明の第１の実施形態に係る表示装置１について図１乃至図９等を参照しながら説明する。次に本発明の第２の実施形態に係る表示装置４について図１０乃至図１８を参照しながら説明する。さらに本発明に係る表示装置１乃至表示装置４に設けられた各導光部の導光板の製造方法について説明する。最後に本発明に係る表示装置１乃至４の構成と主な作用効果について請求項毎に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１について、図１乃至図９等を参照しながら、具体的に説明する。
【００１５】
なお、第１の実施形態に係る表示装置１の説明については、先ず表示装置１の構成について図１乃至図６を参照しながら説明し、次に表示装置１の光学特性について図７と図１９及び図２０を参照しながら従来の表示装置１０００と対比して説明し、さらに表示装置１の使用方法について図８及び図９を参照しながら説明する。
【００１６】
先ず、表示装置１の構成について、図１乃至図６を参照しながら説明する。
【００１７】
第１の実施形態に係る表示装置１は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する。この様な表示装置１は、図１及び図２に示すように、光源部１０、導光部２０、及び発光層部３０から構成されている。なお、図２は、発明の理解を容易にするために、導光部２０の導光板２１の凹部２１ｂ等及び発光層部３０の発光シート３１を透過させて図示している。以下、表示装置１の各構成について、順に説明する。
【００１８】
表示装置１を構成する光源部１０は、光を発する。この様な光源部１０は、図２に示すように、光源１１、基板１２、保持部材１３、及び保持部材蓋１４から構成されている。以下、光源部１０を構成する各部材について、順に説明する。光源部１０の光源１１には、表面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いる。具体的には、光源１１は、白色、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、又は紫色のいずれかの色若しくはそれらの色の組み合わせから成るＬＥＤで構成する。また、光源１１は、紫外域又は赤外域の光を発するＬＥＤで構成しても良い。この様な光源１１は、後述する基板１２に、所定の間隔で複数個配列されている。なお、光源１１は、ＬＥＤに限定されることはなく、有機発光ダイオード、蛍光管、冷陰極管、又はネオン管等で構成しても良い。また、光源部１０の基板１２には、板状のガラスエポキシ基板を用いる。また、光源部１０の保持部材１３は、アルミニウム合金から成り、断面がコの字状から成る板状に形成されている。この様な保持部材１３の内部の一面１３ａに、光源１１を複数実装した基板１２が、図示せぬネジによりネジ留めされる。また、光源部１０の保持部材蓋１４は、アルミニウム合金から成り、板状に形成されている。この様な保持部材蓋１４は、一対から成り、保持部材１３の一端１３ｂ及び他端１３ｃに、図示せぬネジによりネジ留めされる。
【００１９】
表示装置１を構成する導光部２０は、光源部１０に隣接し、光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光板２１から構成されている。また、導光板２１は、透明なアクリル樹脂板から成る。なお、導光板２１は、透明な樹脂板に限定されることは無く、着色された樹脂板を用いても良い。さらに、導光板２１には、可視域の光を照射されることにより拡散光を発する微粒子状の拡散部材を添加した樹脂板を用いても良い。同様に、導光板２１には、紫外域や可視域の光を照射されることにより蛍光を発する蛍光剤を塗布又は添加した樹脂板を用いても良い。また、図４に示すように、導光部２０の導光板２１の主面である一主面２１ａに、導光板２１の側面２１ｅを介して光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部２１ｂが形成されている。同様に、導光部２０の導光板２１の一主面２１ａに対向した主面である他主面２１ｃに、導光板２１の側面２１ｅを介して光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部２１ｄが形成されている。この様な凹部２１ｂ及び凹部２１ｄは、四角錐形状から成り、一主面２１ａ及び他主面２１ｃに対して１ｍｍから６ｍｍの間隔でマトリクス状に形成されている。なお、凹部２１ｂ及び凹部２１ｄの表面は、鏡面又は所定の面粗さを有する面から成る。ここで、導光板２１の一主面２１ａに形成された複数の凹部２１ｂで発生した拡散光の大部分は、略均一な面発光の光として導光板２１の他主面２１ｃから導出される。同様に、導光板２１の他主面２１ｃに形成された複数の凹部２１ｄで発生した拡散光の大部分は、略均一な面発光の光として導光板２１の一主面２１ａから導出される。
【００２０】
また、表示装置１を構成する導光部２０に関し、図５に示す導光板２２は、導光板２１の変形例に相当し、一主面２２ａの凹部２２ｂ及び他主面２２ｃの凹部２２ｄの深さが、光源部１０の光が入射される導光板２２の側面２２ｅから離間する毎に深くなるように形成されている。ここで、導光板２２の側面２２ｅから光源部１０の光が入射されると、導光板２２の側面２２ｅから離間する毎に伝播する光の光量が減少するが、導光板２２の側面２２ｅから離間しても凹部で発生する拡散光の光量の減少を抑制することができる。したがって、図５に示す導光板２２は、図４に示す導光板２１と比較して、導光板２２の側面２２ｅからの距離によらず、導光板２２の一主面２２ａ及び他主面２２ｃから均一な面発光が導出される。したがって、図５に示す導光板２２は、後述する発光層部３０により導光板２２の側面２２ｅから離間する毎に伝播する光の光量が大きく減少する場合に有効な構成である。
【００２１】
表示装置１を構成する発光層部３０は、導光部２０の主面に密着した状態で、凹部との間に空間が設けられ、拡散光を透過又は全反射させる。この様な発光層部３０は、図２及び図４に示すように、発光シート３１から構成されている。また、発光シート３１は、ポリ塩化ビニル等から成り、薄膜状に形成されている。ここで、発光シート３１は、導光部２０の導光板２１の一主面２１ａ及び他主面２１ｃに密着し、且つ導光板２１の一主面２１ａに形成された凹部２１ｂ、及び他主面２１ｃに形成された凹部２１ｄから離間した状態で貼り付けされている。また、導光部２０の導光板２１の凹部２１ｂ及び凹部２１ｄと、発光層部３０の発光シート３１との間に設けられた空間に、気体又は充填材が封入されている。具体的には、封入されている気体は、空気又は窒素である。また、封入されている充填剤は、導光板２１又は発光シート３１よりも屈折率が低いものであり、フッ素系のポリマーから成る。ここで、発光シート３１は、導光部２０の導光板２１の凹部２１ｂ及び凹部２１ｄで発生した拡散光を、透過又は全反射させる。なお、発光シート３１は、導光部２０の導光板２１の一主面２１ａ又は他主面２１ｃのいずれか一方のみに密着して設ける構成としても良い。また、図６に示す発光シート３２は、発光シート３１の変形例に相当し、基材３２ａ及び粘着材３２ｂから成り、基材３２ａが、粘着材３２ｂを介して導光板２１の一主面２１ａ又は他主面２１ｃに密着している。また、発光シート３２の基材３２ａは、ポリ塩化ビニル等から成り、層厚は５０μｍ乃至１００μｍである。なお、発光シート３２の基材３２ａは、紫外線を透過させない。また、発光シート３２の粘着材３２ｂは、アクリル酸エステル共重合体等から成り、層厚は３０μｍである。
【００２２】
次に、表示装置１の光学特性について、図７と図１９及び図２０を参照しながら、従来の表示装置１０００と対比して、具体的に説明する。
【００２３】
表示装置１の光学特性に関し、図７に表示装置１の光学特性を模式図で示している。先ず、表示装置１の光学特性について、図７に示した光線Ｌ１１乃至光線Ｌ１８に基づいて説明する。なお、図７において、光線Ｌ１１乃至光線Ｌ１８は、それぞれ導光板の内部を伝播している状態から光線の図示を開始している。同様に、発明の理解を容易にするために、図７において、光線Ｌ１１乃至光線Ｌ１８の終端に、光線Ｌ１１ｅ乃至光線Ｌ１８ｅの符号を付している。また、各光線の屈折及び全反射に係る計算においては、波長をＮａのｄ線に相当する５８９ｎｍを基準として、空気Ａ及びＡ１の屈折率を１．０００、水Ｗの屈折率を１．３３３、導光板２１の屈折率を１．４９０、及び発光シート３１の屈折率を１．５５０としている。なお、境界面での光の屈折及び全反射の角度は、該境界面での表面粗さ等にも依存する。また、境界面での光の屈折及び全反射の角度は、短波長から長波長にかけて屈折率が小さくなる波長の値にも依存する。
【００２４】
具体的には、表示装置１の光学特性に関し、図７に示す表示装置１の光学特性に係る模式図において、光線Ｌ１１に示す光は、発光シート３１及び水Ｗを透過し、空気Ａと水Ｗとの境界面で全反射して、発光シート３１及び導光板２１に再度入射している。また、光線Ｌ１２に示す光は、発光シート３１に透過し、水Ｗと発光シート３１との境界面、及び空気Ａ１と発光シート３１との境界面との間で多重反射した後、導光板２１に再度入射している。また、光線Ｌ１３に示す光は、空気Ａ１、発光シート３１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。また、光線Ｌ１４に示す光は、発光シート３１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。また、光線Ｌ１５に示す光は、空気Ａ１を透過した後、導光板２１に再度入射している。また、光線Ｌ１６に示す光は、空気Ａ１と導光板２１との境界面で全反射し、発光シート３１及び水Ｗの順で透過している。また、光線Ｌ１７に示す光は、空気Ａ１、発光シート３１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。また、光線Ｌ１８に示す光は、空気Ａ１と導光板２１との境界面で全反射し、発光シート３１に透過している。
【００２５】
ここで、表示装置１の光学特性に関し、図７に示す表示装置１の光学特性に係る模式図においては、発光シート３１を設け、且つ導光板２１に形成された凹部２１ｂにより、光が全反射又は屈折して透過する境界面が多く存在している。一方、図２０に示す従来の表示装置１０００の光学特性に係る模式図においては、発光シートを設けていないことから、図７に示す表示装置１の光学特性に係る模式図と比較して、光が全反射又は屈折して透過する境界面が相当少ない。ここで、図７に示す水中に浸した表示装置１を視認した場合、図２０に示す空気中に載置した従来の表示装置１０００と比較して、光が全反射又は屈折して透過する境界面が多くなり、明るく認識される。以下、その理由について３つの現象に場合分けして説明する。
【００２６】
表示装置１の光学特性において、１つ目の現象に関し、表示装置１の導光部２０及び発光層部３０の各境界面において、光が屈折して透過し視認者の方向に伝播する場合に、該光を視認することができる。次に、２つ目の現象に関し、表示装置１の導光部２０及び発光層部３０の各境界面において、光が屈折して透過し視認者の方向とは異なる方向に伝播する場合でも、各境界面では透過する光と共に全反射する光が発生しているため、該全反射した光の中で視認者の方向に伝播した光を視認することができる。具体的には、伝播する光の光量の全てが各境界面で透過のみ又は全反射のみすることは極めて稀であり、境界面の法線方向に対して５度と非常に浅い角度で光が入射した場合でも、該光の数％は境界面において透過せずに反射する。なお、境界面の法線方向に対する光の入射角が大きくなる程、該光の境界面において透過せずに反射する光の割合が増加する。また、境界面の面精度が低い程、該光の境界面において透過せずに反射する光の割合が増加する。
【００２７】
また、表示装置１の光学特性において、３つ目の現象に関し、表示装置１の導光部２０及び発光層部３０の各境界面において、光が全反射して視認者の方向に伝播する場合には、該光を視認することができる。すなわち、表示装置１では、導光部２０及び発光層部３０の各境界面において、光が全反射又は屈折して透過し、その光の一部が視認者の方向に伝播するため、明るく認識される。したがって、図７に示す表示装置１は、図２０に示す従来の表示装置１０００と比較して、光が全反射又は屈折して透過する境界面が多く、従来の表示装置１０００よりも明るく認識される。
【００２８】
さらに、表示装置１の使用方法について、図８及び図９を参照しながら、具体的に説明する。
【００２９】
表示装置１の使用方法に関し、図８に示す表示装置２は、表示装置１の変形例であり、導光部４０及び発光層部５０を屈曲させ水中に浸して使用する状態を模式図で表している。なお、表示装置２は、導光部４０及び発光層部５０を屈折又は屈曲させていることから、光源部１０を水中に浸さない状態で使用することができる。ここで、図７及び図２０を対比しながら装置の光学特性について前述した通り、水中に浸した場合に、従来の表示装置１０００は導光部１０２０の導光板１０２１を十分に発光させることができないが、図８に示す表示装置２は導光部４０の導光板４１を介して発光層部５０の発光シート５１を十分に発光させることができる。また、図９に示す表示装置３は、表示装置１の各構成部材の大きさを変えた変形例であり、屋外に配設し雨天の中で使用している状態を模式図で表している。ここで、雨天の中で使用する場合においても、従来の表示装置１０００は導光部１０２０の導光板１０２１を十分に発光させることができないが、図９に示す表示装置３は導光部６０の導光板６１を介して発光層部７０の発光シート７１を十分に発光させることができる。したがって、表示装置３は、発光層部７０の発光シート７１に積層され所定の情報が表示された表示部８０の表示板８１を十分に発光させることができることから、表示板８１に表示された「○□△」から成る情報を十分に報知することができる。
【００３０】
以上、第１の実施形態の表示装置１乃至３によれば、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる。
【００３１】
具体的には、第１の実施形態の表示装置１乃至３によれば、この様な請求項２に記載の表示装置１乃至３によれば、入手が容易で且つ屈折率が相対的に低い空気又は窒素を用いて、導光部２０、４０、又は６０の凹部と発光層部３０、５０、又は７０との間で、光を全反射又は屈折させることができる。さらに、発光層部３０、５０、又は７０と水Ｗとの境界面、及び導光部２０、４０、又は６０の凹部に封入された空気Ａ１と発光層部３０、５０、又は７０との境界面において、光を多重反射させることができる。
【００３２】
また、第１の実施形態の表示装置１乃至３によれば、発光層部３０、５０、又は７０と、導光部２０、４０、又は６０の一方に形成された一主面、導光部２０、４０、又は６０の他方に形成された他主面、又は導光部２０、４０、又は６０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面に密着されて形成された境界面において、光を全反射又は屈折させることができる。
【００３３】
また、第１の実施形態の表示装置１乃至３によれば、図９に示す表示装置３において、発光層部７０の発光シート７１に積層され所定の情報が表示された表示部８０の表示板８１を十分に発光させることができることから、表示板８１に表示された「○□△」から成る情報を十分に報知することができる。
【００３４】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態に係る表示装置４について、図１０乃至図１８を参照しながら、具体的に説明する。
【００３５】
なお、本発明の第２の実施形態に係る表示装置４は、図１０及び図１１に示すように、光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成され、且つ凸部が凹部の外周を囲むように主面から突出して形成された導光部９０と、導光部９０の主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端にそれぞれ密着した状態で、凹部及び凸部との間に空間が設けられ且つ凸部の外周との間に空間がそれぞれ設けられ、拡散光を透過又は全反射させる発光層部１００とを設けていることに特徴を有している。また、それ以外の第２の実施形態に係る構成は、第１の実施形態で述べた構成と同様である。そこで、第２の実施形態においては第１の実施形態と異なる構成について中心に説明する。なお、第２の実施形態に係る表示装置４の説明については、先ず表示装置４の構成について図１０乃至図１７を参照しながら説明し、次に表示装置４の光学特性について図１８を参照しながら説明する。
【００３６】
先ず、表示装置４の構成について、図１０乃至図１７を参照しながら説明する。
【００３７】
第２の実施形態に係る表示装置４は、第１の実施形態に係る表示装置１と同様に、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する。この様な表示装置４は、図１０及び図１１に示すように、第１の実施形態の表示装置１に設けられた構成と同一の光源部１０、第２の実施形態の表示装置４に特有の導光部９０及び発光層部１００から構成されている。そこで、第２の実施形態の表示装置４に特有の導光部９０及び発光層部１００について中心に説明する。なお、図１１は、発明の理解を容易にするために、導光部９０の導光板９１の凹部９１ｂ等及び発光層部１００の発光シート１０１を透過させて図示している。また、図１７には、表示装置４を、顕微鏡を用いて撮影して得られた、導光板９１の一主面９１ａに凹部９１ｂと該凹部９１ｂの外周を囲むように突出した凸部９１ｈとが形成された導光部９０の導光板９１及び発光層部１００の発光シート１０１の写真を示している。
【００３８】
表示装置４を構成する導光部９０は、光源部１０に隣接し、光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成され、且つ凸部が凹部の外周を囲むように主面から突出して形成されている。この様な導光部９０は、図１１乃至図１６に示すように、導光板９１から構成されている。なお、導光板９１の材質は、第１の実施形態に係る表示装置１に設けられた導光部２０の導光板２１と同様である。また、導光部９０の導光板９１の主面である一主面９１ａに、導光板９１の側面９１ｅを介して光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部９１ｂが形成されている。ここで、導光板９１の一主面９１ａにおいて、凸部９１ｈが、凹部９１ｂの外周を囲むように一主面９１ａから突出して形成されている。同様に、導光部９０の導光板９１の一主面９１ａに対向した主面である他主面９１ｃに、導光板９１の側面９１ｅを介して光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部９１ｄが形成されている。ここで、導光板９１の他主面９１ｃにおいて、凸部９１ｉが、凹部９１ｄの外周を囲むように他主面９１ｃから突出して形成されている。また、凹部９１ｂ及び凹部９１ｄは、四角錐形状から成り、一主面９１ａ及び他主面９１ｃに対して１ｍｍから６ｍｍの間隔でマトリクス状に形成されている。なお、凸部９１ｈ及び凸部９１ｉの表面は、鏡面又は所定の面粗さを有する面から成る。ここで、導光板９１の一主面９１ａに形成された複数の凹部９１ｂで発生した拡散光の大部分は、略均一な面発光の光として導光板９１の他主面９１ｃから導出される。同様に、導光板９１の他主面９１ｃに形成された複数の凹部９１ｄで発生した拡散光の大部分は、略均一な面発光の光として導光板９１の一主面９１ａから導出される。
【００３９】
また、表示装置４を構成する導光部９０に関し、図１５に示す導光板９２は、導光板９１の変形例に相当し、一主面９２ａの凹部９２ｂ及び他主面９２ｃの凹部９２ｄの深さが、光源部１０の光が入射される導光板９２の側面９２ｅから離間する毎に深くなるように形成されている。また、一主面９２ａの凸部９２ｈ及び他主面９２ｃの凸部９２ｉの深さが、光源部１０の光が入射される導光板９２の側面９２ｅから離間する毎に高くなるように形成されている。ここで、導光板９２の側面９２ｅから光源部１０の光が入射されると、導光板９２の側面９２ｅから離間する毎に伝播する光の光量が減少するが、導光板９２の側面９２ｅから離間しても凹部で発生する拡散光の光量の減少を抑制することができる。したがって、図１５に示す導光板９２は、図１３に示す導光板９１と比較して、導光板９２の側面９２ｅからの距離によらず、導光板９２の一主面９２ａ及び他主面９２ｃから均一な面発光が導出される。したがって、図１５に示す導光板９２は、後述する発光層部１００により導光板９２の側面９２ｅから離間する毎に伝播する光の光量が大きく減少する場合に有効な構成である。
【００４０】
表示装置４を構成する発光層部１００は、導光部９０の主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端にそれぞれ密着した状態で、凹部及び凸部との間に空間が設けられ且つ凸部の外周との間に空間が設けられ、拡散光を透過又は全反射させる。ここで、図１０及び図１１に示すように、発光層部１００に設けられた発光シート１０１は、導光部９０に設けられた導光板９１の複数の凸部９１ｈ及び凸部９１ｉに当接された場合に、その当接された箇所が円形状に隆起する。すなわち、図１０及び図１１に示すように、発光層部１００の発光シート１０１は、導光板９１にマトリクス状に形成された凸部９１ｈ及び凸部９１ｉに当接され、マトリクス状に円形状で隆起した状態になる。この様な発光層部１００は、図１０及び図１３に示すように、発光シート１０１から構成されている。また、発光シート１０１は、ポリ塩化ビニル等から成り、薄膜状に形成されている。ここで、発光シート１０１は、図１３、図１４、及び図１７に示すように、導光部９０の導光板９１の一主面９１ａに形成された凹部９１ｂ及び他主面９１ｃに形成された凹部９１ｄから離間した状態で、一主面９１ａ及び他主面９１ｃの少なくとも一部に密着し、且つ凸部９１ｈ及び凸部９１ｉの少なくとも先端にそれぞれ密着している。ここで、発光シート１０１は、図１２に示すように、導光板９１の凸部９１ｈ及び凸部９１ｉの先端に密着している箇所が、導光板９１の一主面９１ａ及び他主面９１ｃに密着した箇所に対して、円形状に隆起している。
【００４１】
また、表示装置４を構成する発光層部１００に関し、導光部９０の導光板９１の凹部９１ｂ及び凹部９１ｄと、発光層部１００の発光シート１０１との間に設けられた空間に、気体又は充填材が封入されている。同様に、導光部９０の導光板９１の凸部９１ｈと凸部９１ｉと、発光層部１００の発光シート１０１との間に設けられた空間に、気体又は充填材が封入されている。具体的には、封入されている気体は、空気又は窒素である。また、封入されている充填剤は、導光板９１又は発光シート１０１よりも屈折率が低いものであり、フッ素系のポリマーから成る。また、発光シート１０１は、導光部９０の導光板９１の凹部９１ｂ及び凹部９１ｄで発生した拡散光を、透過又は全反射させる。なお、発光シート１０１は、導光部９０の導光板９１の一主面９１ａ又は他主面９１ｃのいずれか一方のみに密着して設ける構成としても良い。また、図１６に示す発光シート１０２は、発光シート１０１の変形例に相当し、基材１０２ａ及び粘着材１０２ｂから成り、基材１０２ａが、粘着材１０２ｂを介して導光板９１の凹部９１ｂ及び凹部９１ｄから離間した状態で一主面９１ａ及び他主面９１ｃの少なくとも一部にそれぞれ密着し、且つ凸部９１ｈ及び凸部９１ｉの少なくとも先端にそれぞれ密着している。
【００４２】
次に、表示装置４の光学特性について、図１８を参照しながら、具体的に説明する。
【００４３】
表示装置４の光学特性に関し、図１８に表示装置４の光学特性を模式図で示している。なお、各光線は、前述した第１の実施形態の表示装置１の光学特性の説明と同様に、それぞれ導光板の内部を伝播している状態から光線の図示を開始している。なお、図１８において、各光線は、それぞれ導光板の内部を伝播している状態から光線の図示を開始している。同様に、発明の理解を容易にするために、図１８において、各光線の終端に、ｅの符号を付している。また、各光線の屈折及び全反射に係る計算においては、波長をＮａのｄ線に相当する５８９ｎｍを基準として、空気Ａ、Ａ１、Ａ２、及びＡ３の屈折率を１．０００、水Ｗの屈折率を１．３３３、導光板９１の屈折率を１．４９０、及び発光シート１０１の屈折率を１．５５０としている。なお、境界面での光の屈折及び全反射の角度は、該境界面での表面粗さ等にも依存する。また、境界面での光の屈折及び全反射の角度は、短波長から長波長にかけて屈折率が小さくなる波長の値にも依存する。
【００４４】
具体的には、表示装置４の光学特性に関し、図１８に示す表示装置４の光学特性に係る模式図において、光線Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５、及びＬ２７は、図７に示す光線Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、及びＬ１７に、それぞれ対応している。ここで、光線Ｌ２２に示す光は、発光シート１０１に透過し、水Ｗと発光シート１０１との境界面、及び空気Ａ１と発光シート１０１との境界面で多重反射している。また、光線Ｌ２３に示す光は、空気Ａ１、発光シート１０１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。また、光線Ｌ２４に示す光は、発光シート１０１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。また、光線Ｌ２５に示す光は、空気Ａ１に透過した後、導光板９１に再度入射している。また、光線Ｌ２７に示す光は、空気Ａ１、発光シート１０１、水Ｗ、及び空気Ａの順で透過している。
【００４５】
同様に、表示装置４の光学特性に関し、光線Ｌ３１に示す光は、発光シート１０１及び水Ｗを透過し、空気Ａと水Ｗとの境界面で全反射して、発光シート１０１に再度透過した後、該発光シート１０１と空気Ａ３の境界面で全反射している。また、光線Ｌ３２に示す光は、空気Ａ２に透過した後、導光板９１に再度入射し、空気Ａ１と導光板９１との境界面で全反射している。また、光線Ｌ３３に示す光は、空気Ａ２と導光板９１の凸部９１ｈとの境界面で全反射した後、空気Ａ１に透過し、導光板９１に再度入射した後、空気Ａ３と導光板９１の凸部９１ｈとの境界面で全反射している。また、光線Ｌ３４に示す光は、空気Ａ１と導光板９１ｂとの境界面で全反射した後、空気Ａ２に透過し、発光シート１０１と空気Ａ２との境界面で全反射した後、導光板９１に再度入射している。また、光線Ｌ３５に示す光は、空気Ａ１と導光板９１との境界面、及び空気Ａ３と導光板９１との境界面で全反射している。
【００４６】
ここで、表示装置４の光学特性に関し、図１８に示す表示装置４の光学特性に係る模式図においては、発光シート１０１を設け、且つ導光板９１に形成された凹部９１ｂ、及び該凹部９１ｂの外周に突出して形成された凸部９１ｈにより、光が全反射又は屈折して透過する境界面が多く存在している。特に、表示装置４は、図１０及び図１１に示すように、発光層部１００の発光シート１０１が導光部９０の導光板９１にマトリクス状に形成された凸部９１ｈに当接されマトリクス状に円形状で隆起した状態になることから、円形状の空気層が形成されている。具体的には、発光シート１０１が、導光板９１の凸部９１ｈに当接することにより、図１８に示す空気Ａ１との境界面に加えて、空気Ａ２及び空気Ａ３との境界面においても、光を全反射又は屈折させることができる。また、導光板９１の凸部９１ｈを高くすることにより、発光シート１０１において円形状に隆起する部分の直径を大きくすることができる。さらに、発光シート１０１は、導光板９１の凸部９１ｈに当接して円形状に隆起し、その隆起した箇所では適当な張力が掛かった状態で撓んでいないことから、光を全反射又は屈折させ易い。また、図１６に示す発光シート１０２は、発光シート１０１の変形例に相当し、基材１０２ａ及び粘着材１０２ｂから成り、基材１０２ａが、粘着材１０２ｂを介して導光板９１の一主面２１ａの一部又は他主面２１ｃの一部に密着している。また、導光板９１の凸部９１ｈが、凹部９１ｂの外周を囲むように一主面２１ａから突出して形成されていることから、該導光板９１に発光シート１０１を貼り付けする際に、発光シート１０１と凹部９１ｂとの間に空気Ａ１に相当する空間層を形成し易い。さらに、導光板９１の凸部９１ｈの外周にも、空気Ａ２及びＡ３に相当する空間層を形成し易い。
【００４７】
以上、第２の実施形態の表示装置４によれば、第１の実施形態の表示装置１乃至３と同様に、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる。
【００４８】
具体的には、第２の実施形態の表示装置４によれば、導光部９０の凹部及び凸部と発光層部１００との間に設けられた空間、及び導光部９０の凸部の周囲に形成された空間で、光を全反射又は屈折させることができる。さらに、発光層部１００と水Ｗとの境界面、及び導光部９０の凹部に封入された空気Ａと発光層部１００との境界面において、光を多重反射させることができる。
【００４９】
さらに、第２の実施形態の表示装置４によれば、導光部９０の一方に形成された一主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、導光部９０の他方に形成された他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、又は導光部９０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端に密着されて形成された境界面において、光を全反射又は屈折させることができる。具体的には、発光シート１０１が、導光板９１の凸部９１ｈに当接することにより、図１８に示す空気Ａ１との境界面に加えて、空気Ａ２及び空気Ａ３との境界面においても、光を全反射又は屈折させることができる。また、導光板９１の凸部９１ｈを高くすることにより、発光シート１０１において円形状に隆起する部分の直径を大きくすることができる。さらに、発光シート１０１は、導光板９１の凸部９１ｈに当接して円形状に隆起し、その隆起した箇所では適当な張力が掛かった状態で撓んでいないことから、光を全反射又は屈折させ易い。また、導光板９１の凸部９１ｈが、凹部９１ｂの外周を囲むように一主面２１ａから突出して形成されていることから、該導光板９１に発光シート１０１を貼り付けする際に、発光シート１０１と凹部９１ｂとの間に空気Ａ１に相当する空間層を形成し易くする効果がある。さらに、導光板９１の凸部９１ｈの外周にも、空気Ａ２及びＡ３に相当する空間層を形成し易くする効果がある。
【００５０】
また、本発明に係る表示装置１乃至表示装置４に設けられた各導光部の導光板の製造方法について、具体的に説明する。
【００５１】
導光板の製造方法には、超音波加工、加熱加工、切削加工、レーザ加工、及び成型加工を用いることができる。以下、各製造方法について説明する。超音波加工では、導光板の主面に当接させた超音波加工用ホーンの超音波の振動を用いて、導光板の主面を部分的に溶融させることにより、該主面に凹部を形成する。また、加熱加工では、導光板の主面に当接させた加工具の熱を用いて、導光板の主面を部分的に溶融させることにより、該主面に凹部を形成する。同様に、切削加工では、導光板の主面に当接しながら回転又は付勢させた切削工具を用いて、導光板の主面を部分的に削り取ることにより、該主面に凹部を形成する。同様に、レーザ加工では、導光板の主面に集光させたレーザ光の熱を用いて、導光板の主面を部分的に溶融させることにより、該主面に凹部を形成する。同様に、成型加工では、成型する導光板の外形形状を反映させた形状を金型の内部に形成し、射出成型機に装着した金型に対して加熱して軟化させた樹脂を注入してから、該樹脂を冷却させることにより、導光板の主面に凹部を形成する。また、成型加工に用いる導光板の基材である樹脂に、拡散光を発する微粒子状の拡散部材を添加しても良い。同様に、上述した超音波加工、加熱加工、切削加工、又はレーザ加工を行う導光板の基材である樹脂に、拡散光を発する微粒子状の拡散部材を添加したものを用いても良い。なお、上述した超音波加工、加熱加工、切削加工、レーザ加工、及び成型加工を組み合わせて導光板を形成しても良い。
【００５２】
最後に、本発明に係る表示装置１乃至３の構成と主な作用効果について、請求項毎に具体的に説明する。
【００５３】
請求項１に記載の表示装置１乃至３は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、光を発する光源部１０と、光源部１０に隣接し、光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光部２０、４０、又は６０と、導光部２０、４０、又は６０の主面に密着した状態で、凹部との間に空間が設けられ、拡散光を透過又は反射させる発光層部３０、５０、又は７０とを有することを特徴としている。
【００５４】
この様な請求項１に記載の表示装置１乃至３によれば、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、均等な面光源として十分に視認することができる。
【００５５】
請求項２に記載の表示装置１乃至３は、請求項１に従属し、導光部２０、４０、又は６０の凹部と発光層部３０、５０、又は７０との間に設けられた空間に、気体又は充填材が封入されていることを特徴としている。
【００５６】
この様な請求項２に記載の表示装置１乃至３によれば、入手が容易で且つ屈折率が相対的に低い空気又は窒素を用いて、導光部２０、４０、又は６０の凹部と発光層部３０、５０、又は７０との間で、光を全反射又は屈折させることができる。さらに、発光層部３０、５０、又は７０と水Ｗとの境界面、及び導光部２０、４０、又は６０の凹部に封入された空気Ａと発光層部３０、５０、又は７０との境界面において、光を多重反射させることができる。
【００５７】
請求項３に記載の表示装置１乃至３は、請求項１に従属し、発光層部３０、５０、又は７０は、導光部２０、４０、又は６０の一方に形成された一主面、導光部２０、４０、又は６０の他方に形成された他主面、又は導光部２０、４０、又は６０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面に密着されていることを特徴としている。
【００５８】
この様な請求項３に記載の表示装置１乃至３によれば、発光層部３０、５０、又は７０と、導光部２０、４０、又は６０の一方に形成された一主面、導光部２０、４０、又は６０の他方に形成された他主面、又は導光部２０、４０、又は６０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面に密着されて形成された境界面において、光を全反射又は屈折させることができる。
【００５９】
請求項４に記載の表示装置４は、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、光を発する光源部１０と、光源部１０に隣接し、光源部１０から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成され、且つ凸部が凹部の外周を囲むように主面から突出して形成された導光部９０と、導光部９０の凹部から離間した状態で主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端にそれぞれ密着し、拡散光を透過又は反射させる発光層部１００とを有することを特徴としている。
【００６０】
この様な請求項４に記載の表示装置４によれば、少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用した場合でも、簡便な構成により均等な面光源として十分に発光させて視認することができる。
【００６１】
請求項５に記載の表示装置４は、請求項４に従属し、導光部９０の凹部及び凸部と発光層部１００との間に設けられた空間は、円形状に形成されていることを特徴としている。
【００６２】
この様な請求項５記載の表示装置４によれば、導光部９０の凹部と発光層部１００との間に設けられた空間で、光を屈折又は全反射させることができる。また、この様な請求項５記載の表示装置４によれば、導光部９０の凸部の外周と発光層部１００との間に設けられたリング状の空間で、光を屈折又は全反射させることができる。具体的には、発光シート１０１が、導光板９１の凸部９１ｈに当接することにより、図１８に示す空気Ａ１との境界面に加えて、空気Ａ２及び空気Ａ３との境界面においても、光を全反射又は屈折させることができる。また、導光板９１の凸部９１ｈを高くすることにより、発光シート１０１において円形状に隆起する部分の直径を大きくすることができる。さらに、発光シート１０１は、導光板９１の凸部９１ｈに当接して円形状に隆起し、その隆起した箇所では適当な張力が掛かった状態で撓んでいないことから、光を全反射又は屈折させ易い。
【００６３】
請求項６に記載の表示装置４は、請求項４に従属し、導光部９０の凹部及び凸部と発光層部１００との間に設けられた空間、及び導光部９０の凸部の外周と発光層部１００との間に設けられた空間に、気体又は充填材が封入されていることを特徴としている。
【００６４】
この様な請求項６記載の表示装置４によれば、図１０及び図１１に示すように、発光層部１００の発光シート１０１は、導光部９０の導光板９１にマトリクス状に形成された凸部に当接され、マトリクス状に円形状で隆起した状態になることから、導光部９０の導光板９１の凹部及び凸部と発光層部１００の発光シート１０１との間に設けられた空間、及び導光部９０の導光板９１の凸部の外周と発光層部１００の発光シート１０１との間に設けられた空間で、それぞれ光を全反射又は屈折させることができる。さらに、発光層部１００の発光シート１０１と水Ｗとの境界面、及び導光部９０の導光板９１の凹部に封入された空気Ａと発光層部１００の発光シート１０１との境界面において、光を多重反射させることができる。
【００６５】
請求項７に記載の表示装置４は、請求項４に従属し、発光層部１００は、導光部９０の一方に形成された一主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、導光部９０の他方に形成された他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、又は導光部９０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端に密着されていることを特徴としている。
【００６６】
この様な請求項７に記載の表示装置４によれば、導光部９０の一方に形成された一主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、導光部９０の他方に形成された他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端、又は導光部９０の一方及び他方に形成された一主面及び他主面の少なくとも一部及び凸部の少なくとも先端に密着されて形成された境界面において、光を全反射又は屈折させることができる。
【００６７】
請求項８に記載の表示装置４は、請求項４に従属し、導光部９０の凸部は、光源部１０から離間する毎に高くなるように主面から突出して形成されていることを特徴としている。
【００６８】
この様な請求項８に記載の表示装置４によれば、導光板９２の側面９２ｅからの距離によらず、導光板９２の一主面９２ａ及び他主面９２ｃから均一な面発光を導出させることができる。
【００６９】
請求項９に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、発光層部３０、５０、７０、又は１００に積層され、所定の情報が表示され発光層部からの光を透過させる表示部８０を更に有することを特徴としている。
【００７０】
この様な請求項９に記載の表示装置１乃至４によれば、図９に示す表示装置３において、発光層部７０の発光シート７１に積層され所定の情報が表示された表示部８０の表示板８１を十分に発光させることができることから、表示板８１に表示された「○□△」から成る情報を十分に報知することができる。
【００７１】
請求項１０に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、発光層部３０、５０、７０、又は１００は、基材及び粘着材から成り、基材が粘着材を介して導光部２０、４０、６０、又は９０の主面に密着していることを特徴としている。
【００７２】
この様な請求項１０に記載の表示装置１乃至４によれば、各発光層部の発光シートの粘着材により基材を導光部２０、４０、６０、又は９０の主面に密着させることができる。
【００７３】
請求項１１に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、導光部２０、４０、６０、又は９０及び発光層部３０、５０、７０、又は１００は、液体よりも屈折率が高いことを特徴としている。
【００７４】
この様な請求項１１に記載の表示装置１乃至４によれば、導光部２０、４０、６０、又は９０及び発光層部３０、５０、７０、又は１００は、液体との境界面で光を全反射させることができる。
【００７５】
請求項１２に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、導光部２０、４０、６０、又は９０の凹部は、点状、線状、又はそれらの組み合わせから成ることを特徴としている。
【００７６】
この様な請求項１２に記載の表示装置１乃至４によれば、導光部２０、４０、６０、又は９０から所定の光強度分布を有した光を導出させることができる。
【００７７】
請求項１３に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、導光部２０、４０、６０、又は９０及び発光層部３０、５０、７０、又は１００は、屈折又は屈曲されていることを特徴としている。
【００７８】
この様な請求項１３に記載の表示装置１乃至４によれば、表示装置１乃至４を設置する環境に応じて、導光部２０、４０、６０、又は９０及び発光層部３０、５０、７０、又は１００を、屈折又は屈曲させて用いることができる。
【００７９】
請求項１４に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、光源部１０は、液体に浸されていない状態であることを特徴としている。
【００８０】
この様な請求項１４に記載の表示装置１乃至４によれば、図８に示す表示装置２のように、導光部４０及び発光層部５０を屈折又は屈曲させることにより、光源部１０を水中に浸さない状態で使用することができる。
【００８１】
請求項１５に記載の表示装置１乃至４は、請求項１又は４に従属し、光源部１０は、導光部２０、４０、６０、又は９０の側面の片側又は両側に設けられていることを特徴としている。
【００８２】
この様な請求項１５に記載の表示装置１乃至４によれば、光源部１０の光が導光部２０、４０、６０、又は９０の内部で減衰する度合いに応じて、光源部１０を該導光部２０、４０、６０、又は９０の側面の片側又は両側に設けることができる。
【００８３】
請求項１６に記載の表示装置１乃至４は、請求項１５に従属し、導光部２０、４０、６０、又は９０の凹部は、導光部２０、４０、６０、又は９０の側面の片側又は両側から離間する毎に深くなるように主面に形成されていることを特徴としている。
【００８４】
この様な請求項１６に記載の表示装置１乃至４によれば、図５に示す導光部２０の導光板２２の側面２２ｅから光源部１０の光が入射されると、導光板２２の側面２２ｅから離間する毎に伝播する光の光量が減少するが、導光板２２の側面２２ｅから離間しても凹部で発生する拡散光の光量の減少を抑制することができる。したがって、図５に示す導光部２０の導光板２２は、図４に示す導光板２１と比較して、導光板２２の側面２２ｅからの距離によらず、導光板２２の一主面２２ａ及び他主面２２ｃから均一な面発光が導出される。
【００８５】
請求項１７に記載の表示装置１乃至４は、請求項２又は６に従属し、気体は、空気又は窒素であることを特徴としている。
【００８６】
この様な請求項１７に記載の表示装置１乃至４によれば、入手が容易で且つ屈折率が相対的に低い空気又は窒素を用いて、導光部２０、４０、又は６０の凹部と発光層部３０、５０、又は７０との間で、光を全反射又は屈折させることができる。
【００８７】
請求項１８に記載の表示装置１乃至４は、請求項２又は６に従属し、充填剤は、導光部２０、４０、６０、又は９０又は発光層部３０、５０、７０、又は１００よりも屈折率が低いことを特徴としている。
【００８８】
この様な請求項１８に記載の表示装置１乃至４によれば、導光部２０、４０、又は６０の凹部と発光層部３０、５０、又は７０との間で、光を全反射又は屈折させることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１，２，３，４，１０００ 表示装置
１０，１０１０ 光源部
１１ 光源
１２ 基板
１３ 保持部材
１３ａ 一面
１３ｂ 一端
１３ｃ 他端
１４ 保持部材蓋
２０，４０，６０，９０，１０２０ 導光部
２１，２２，９１，９２，１０２１，１１００，１２００ 導光板
２１ａ，２２ａ，４１ａ，６１ａ，９１ａ，９２ａ，１１００ａ，１２００ａ 一主面
２１ｂ，２２ｂ，４１ｂ，６１ｂ，９１ｂ，９２ｂ 凹部
２１ｃ，２２ｃ，４１ｃ，６１ｃ，９１ｃ，９２ｃ 他主面
２１ｄ，２２ｄ，４１ｄ，６１ｄ，９１ｄ，９２ｄ 凹部
２１ｅ，２２ｅ，４１ｅ，６１ｅ，９１ｅ，９２ｅ 側面
９１ｈ，９１ｉ，９２ｈ，９２ｉ 凸部
３０，５０，７０，１００ 発光層部
３１，３２，５１，７１，１０１，１０２ 発光シート
３２ａ，１０２ａ 基材
３２ｂ，１０２ｂ 粘着材
８０ 表示部
８１ 表示板
Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３ 空気
Ｗ 水
Ｌ１１，１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５，Ｌ２７，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４，Ｌ３５，Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４，Ｌ４５，Ｌ４６，Ｌ４７，Ｌ４８，Ｌ１１ｅ，１２ｅ，Ｌ１３ｅ，Ｌ１４ｅ，Ｌ１５ｅ，Ｌ１６ｅ，Ｌ１７ｅ，Ｌ１８ｅ，Ｌ２２ｅ，Ｌ２３ｅ，Ｌ２４ｅ，Ｌ２５ｅ，Ｌ２７ｅ，Ｌ３１ｅ，Ｌ３２ｅ，Ｌ３３ｅ，Ｌ３４ｅ，Ｌ３５ｅ 光線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、
光を発する光源部と、
前記光源部に隣接し、前記光源部から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光部と、
前記導光部の前記主面に密着した状態で、前記凹部との間に空間が設けられ、前記拡散光を透過又は反射させる発光層部とを有すること
を特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記導光部の前記凹部と前記発光層部との間に設けられた前記空間に、気体又は充填材が封入されていること
を特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記発光層部は、前記導光部の一方に形成された一主面、前記導光部の他方に形成された他主面、又は前記導光部の一方及び他方に形成された前記一主面及び前記他主面に密着されていること
を特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、
光を発する光源部と、
前記光源部に隣接し、前記光源部から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成され、且つ凸部が前記凹部の外周を囲むように前記主面から突出して形成された導光部と、
前記導光部の前記主面の少なくとも一部及び前記凸部の少なくとも先端にそれぞれ密着した状態で、前記凹部及び前記凸部との間に空間が設けられ且つ前記凸部の外周との間に空間が設けられ、前記拡散光を透過又は反射させる発光層部とを有すること
を特徴とする表示装置。
【請求項５】
前記導光部の前記凹部及び前記凸部と前記発光層部との間に設けられた前記空間は、円形状に形成されていること
を特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記導光部の前記凹部及び前記凸部と前記発光層部との間に設けられた前記空間、及び前記導光部の前記凸部の外周と前記発光層部との間に設けられた前記空間に、気体又は充填材が封入されていること
を特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記発光層部は、前記導光部の一方に形成された一主面の少なくとも一部及び前記凸部の少なくとも先端、前記導光部の他方に形成された他主面の少なくとも一部及び前記凸部の少なくとも先端、又は前記導光部の一方及び他方に形成された前記一主面及び前記他主面の少なくとも一部及び前記凸部の少なくとも先端に密着されていること
を特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項８】
前記導光部の前記凸部は、前記光源部から離間する毎に高くなるように前記主面から突出して形成されていること
を特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項９】
前記発光層部に積層され、所定の情報が表示され前記発光層部からの光を透過させる表示部を更に有すること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記発光層部は、基材及び粘着材から成り、前記基材が前記粘着材を介して前記導光部の前記主面に密着していること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記導光部及び前記発光層部は、前記液体よりも屈折率が高いこと
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記導光部の前記凹部は、点状、線状、又はそれらの組み合わせから成ること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記導光部及び前記発光層部は、屈折又は屈曲されていること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光源部は、前記液体に浸されていない状態であること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光源部は、前記導光部の側面の片側又は両側に設けられていること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記導光部の前記凹部は、前記導光部の前記側面の片側又は両側から離間する毎に深くなるように前記主面に形成されていること
を特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記気体は、空気又は窒素であること
を特徴とする請求項２又は請求項６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記充填剤は、前記導光部又は前記発光層部よりも屈折率が低いこと
を特徴とする請求項２又は請求項６に記載の表示装置。
【請求項１】
少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、
光を発する光源部と、
前記光源部に隣接し、前記光源部から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成された導光部と、
前記導光部の前記主面に密着した状態で、前記凹部との間に空間が設けられ、前記拡散光を透過又は反射させる発光層部とを有すること
を特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記導光部の前記凹部と前記発光層部との間に設けられた前記空間に、気体又は充填材が封入されていること
を特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記発光層部は、前記導光部の一方に形成された一主面、前記導光部の他方に形成された他主面、又は前記導光部の一方及び他方に形成された前記一主面及び前記他主面に密着されていること
を特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
少なくとも一部が液体に浸された状態で又は液体に触れた状態で使用する表示装置であって、
光を発する光源部と、
前記光源部に隣接し、前記光源部から照射された光を拡散光として導出させる凹部が主面に形成され、且つ凸部が前記凹部の外周を囲むように前記主面から突出して形成された導光部と、
前記導光部の前記主面の少なくとも一部及び前記凸部の少なくとも先端にそれぞれ密着した状態で、前記凹部及び前記凸部との間に空間が設けられ且つ前記凸部の外周との間に空間が設けられ、前記拡散光を透過又は反射させる発光層部とを有すること
を特徴とする表示装置。
【請求項５】
前記導光部の前記凹部及び前記凸部と前記発光層部との間に設けられた前記空間は、円形状に形成されていること
を特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記導光部の前記凹部及び前記凸部と前記発光層部との間に設けられた前記空間、及び前記導光部の前記凸部の外周と前記発光層部との間に設けられた前記空間に、気体又は充填材が封入されていること
を特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記発光層部は、前記導光部の一方に形成された一主面の少なくとも一部及び前記凸部の少なくとも先端、前記導光部の他方に形成された他主面の少なくとも一部及び前記凸部の少なくとも先端、又は前記導光部の一方及び他方に形成された前記一主面及び前記他主面の少なくとも一部及び前記凸部の少なくとも先端に密着されていること
を特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項８】
前記導光部の前記凸部は、前記光源部から離間する毎に高くなるように前記主面から突出して形成されていること
を特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項９】
前記発光層部に積層され、所定の情報が表示され前記発光層部からの光を透過させる表示部を更に有すること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記発光層部は、基材及び粘着材から成り、前記基材が前記粘着材を介して前記導光部の前記主面に密着していること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記導光部及び前記発光層部は、前記液体よりも屈折率が高いこと
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記導光部の前記凹部は、点状、線状、又はそれらの組み合わせから成ること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記導光部及び前記発光層部は、屈折又は屈曲されていること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光源部は、前記液体に浸されていない状態であること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光源部は、前記導光部の側面の片側又は両側に設けられていること
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記導光部の前記凹部は、前記導光部の前記側面の片側又は両側から離間する毎に深くなるように前記主面に形成されていること
を特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記気体は、空気又は窒素であること
を特徴とする請求項２又は請求項６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記充填剤は、前記導光部又は前記発光層部よりも屈折率が低いこと
を特徴とする請求項２又は請求項６に記載の表示装置。
【図１７】
【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１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−１７７７７２（Ｐ２０１２−１７７７７２Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４０１６２（Ｐ２０１１−４０１６２）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００１２７８５７）株式会社エス・ケー・ジー (105)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００１２７８５７）株式会社エス・ケー・ジー (105)
【Ｆターム（参考）】
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