JPH11149269A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示面を観察できる方位の範囲が広い表示装
置、外縁部の表示内容の変形が緩和できる表示装置、狭
い照明空間で表示面を前側から照明することができる表
示装置、表示面を裏側からだけ照明することにより表示
面を表側からも照すことができる表示装置、狭い照明空
間で表示面を裏側と表側の両方から照明することができ
る表示装置、従来の表示装置で有用でない方向に出てい
た光を再び表示面の方に戻すことができる表示装置、表
示面を照す有効な光に変えることができる表示装置を提
供することが課題である。 【解決手段】 外側面が凸状曲面である光透過な導光体
と、上記外側面に対向した表示面を備える表示体とを備
え、上記表示体は、上記外側面からの距離が、上記外側
面上の最小曲率半径の曲率円についての接線方向入射光
の焦点と上記曲率円上の最遠の点との間の距離より小さ
く、かつ、上記曲率半径の１０％以上の距離の範囲内に
設置すること、上記導光体は、気体の層を介することな
く上記表示面と密着することから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋内あるいは屋外
に置かれる看板、案内板、表示塔などの表示装置に関す
るもので、特に、文字や図形などの表示情報を表示面と
して形成する表示体を、表示せしめるための光透過な導
光体に係る表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】より広い方位範囲から表示面を観察する
事の出来る表示装置として表示面を円柱面とした円柱形
表示装置が周知である。この円柱形表示装置の観察出来
る方位は３６０度と広い。

【０００３】さらに、この円柱形表示装置の照明方法と
して円筒状の表示体の内側に光源を置く背後照明形が周
知である。また、表示面を前側から直接照明する表示装
置の例として表示体の上部あるいは下部から長いアーム
を突き出し、その先端に照明灯を取り付けた構造のもの
が周知である。特開平５−２７３９２６では、表示面の
明るさをある程度均等にするために通常アームの長さを
表示面の高さとほぼ同じ程度にする必要があるところを
１／４程度に短縮する技術が開示されている。

【０００４】背後照明形の他の例として、箱の中に蛍光
ランプなどの光源を置き、表示内容を透過光として認識
させる構造の箱形表示装置が周知である。導光体形式の
面光源を背後照明用の光源とした表示装置が特開平３−
１８４０７９などで提案されている。この導光体形式の
面光源はいずれも背後照明表示装置の光源として用いら
れている。

【０００５】図４５は、従来の表示装置についての基本
構成と動作原理を説明するための図で、背後照明用の光
源として面光源を用いた導光板形式の表示装置の斜視図
である。板状の導光体３１１は、アクリル樹脂などで形
成されている。光源３１３は、導光体３１１の側部端面
に対して投光する。反射体３１４は、光源３１３からの
光の一部を反射させ、導光体３１１の側部端面に対して
投光する。光散乱板３１５は、導光体３１１の表側に置
かれる。光散乱反射面３１６は、導光体３１１の裏側に
直接形成される。表示体３１２は、光散乱板３１５を挟
んで導光体３１１の外側に置かれる。なお、光散乱反射
面３１６は、厚みの無い面であるが、位置を明確にする
ため図では厚みを持って示している。

【０００６】図４６は、図４５に示す矢視Ａ−Ａ線断面
図である。導光体３１１には、外側面３１１ａ、裏側面
３１１ｂ、側部端面３１１ｃなどの面がある。光散乱板
３１５は、外側面３１１ａと平行に置かれる。側部端面
３１１ｃに近接して配設されている光源３１３から出た
光は、側部端面３１１ｃから導光体３１１内に入り反射
を繰り返しながら進む。すなわち、側部端面３１１ｃか
ら裏側面３１１ｂに到達した光は、そこに形成されてい
る光散乱反射面３１６で反射され、外側面３１１ａに到
達する。この光の他に外側面３１１ａに到達する光は、
直接側部端面３１１ｃからの光がある。これら外側面３
１１ａに到達した光のうち、入射角が臨界角より大きい
光は、外側面３１１ａで全反射され再び裏側面３１１ｂ
に到達する。一方、入射角が臨界角より小さい光は、外
側面３１１ａを透過して光散乱板３１５に到達し拡散さ
れる。拡散された光の一部は出射光となり表示体３１２
に対する面光源となる。

【０００７】このように、光散乱反射面３１６での反
射、表側面での全反射あるいは光散乱板３１５での拡散
によって、光は、導光体に沿って導かれつつ、その一部
が光散乱板３１５を介して導光体から出射され面光源を
形成する。この面光源は、表示体３１２を裏側から照明
することになる。

【０００８】導光体形式の面光源を用いる表示装置は、
透過光によって表示内容を観察者に伝える形式のもので
ある。上述したような厚みが一定の平板状の導光板に限
らず、中央部が薄くて端部を厚くした形状のもの、さら
に実開昭４８−３０９８３に開示されているように導光
体に液体を用いたものなど、導光体の形状・材質など各
種のものが知られている。最近では特に液晶表示装置の
バックライト用として数多くの特許出願が行われてい
る。

【０００９】なお、以降の説明において、特に断らない
限り、表示面とは、表示体における表示情報が形成され
ている面のことであり、外側面は、導光体あるいは後述
する表示部における面で、表示面で反射された光が外に
放出される面のことであり、裏側面、側部端面は、導光
体における面で、それぞれ、外側面に対面する面、幅の
狭い側部の端面のことである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表示装置は、次のような問題点があった。円柱型表示装
置は、固定位置から観察できる表示面の範囲が最も広く
ても円柱表示面の中心角で２πまでの範囲に限定され
る。また、円柱表示面を正面に見る中央部から離れて端
の方に行くに従って、表示面が視認者に対して斜めに対
向するようになり、外縁部に近づくに従って表示内容が
より強く圧縮されて観察される。

【００１１】背後照明型円柱表示装置は、表示体が半透
明で比較的高い透過率のものが必要とされる。また、上
述の外縁部に近づくに従って表示内容がより強く圧縮さ
れて観察されることとあいまってか、理髪店の表示搭の
ように極めて大雑把な表示図形を表示しているものが多
く、最近の高度に発達した印刷技術による高品位の印刷
物を表示体とすることは困難である。

【００１２】特開平５−２７３９２６で開示されている
直接照明型表示装置は、照明灯を取り付けたアームの部
分が突き出しているので、照明空間は非常に大きくな
る。箱型表示装置は、表示面の明るさを均一化するため
に表示面と光源との距離をそれ相応に大きくする必要が
あり、また光源の数も相応に必要となる。

【００１３】さらに、上記の箱形表示装置、導光体形式
の光源を用いた表示装置などの背後照明による表示装置
は、いずれも円柱形表示装置と同様に、表示体が半透明
でしかも高い透過率が要求されるなど表示体に制約があ
る。

【００１４】本発明は、上記問題点を解決するべく提案
されたもので、より広い範囲の方位からより広い範囲の
表示面を見ることの出来る表示装置を提供し、また、照
明効率が高く、照明空間の狭い表示装置を提供するもの
である。

【００１５】本発明の第一の目的は、表示面を観察でき
る方位の範囲が広く、かつ、外縁部の表示内容の変形を
緩和した見易い表示装置を提供することにある。本発明
の第二の目的は、狭い照明空間で表示面を前側から照明
することのできる表示装置を提供することにある。

【００１６】本発明の第三の目的は、表示面を裏側から
だけ照明することにより表示面を表側からも照すことの
できる表示装置を提供することにある。本発明の第四の
目的は、狭い照明空間で表示面を裏側と表側の両方から
照明することのできる表示装置を提供することにある。

【００１７】本発明の第五の目的は、従来の表示装置で
有用でない方向に出ていた光を再び表示面の方に戻し、
表示面を照す有効な光に変える効率の良い表示装置を提
供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１の発明
は、外側面が凸状曲面である光透過な導光体と、上記外
側面に対向した表示面を備える表示体と、を備える表示
装置であって、上記導光体の上記外側面の任意の点から
の入射光が上記入射光の焦点より上記任意の点寄りで、
かつ、上記外側面から離れた位置で、上記表示体の上記
表示面と交わること、上記導光体は、気体の層を介する
ことなく上記表示面と密着すること、を特徴とする表示
装置である。

【００１９】請求項２の発明は、請求項１記載の表示装
置であって、上記導光体の側部端面に向けて投光する第
１の照明部および／または上記表示体の上記表示面の反
対側の面に向けて投光する第２の照明部を備える照明手
段、を更に備えることを特徴とする表示装置である。

【００２０】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の表示装置であって、上記導光体は、上記外側面が平面
上の滑らかな曲線である導線を通って上記平面に直交す
る直線を母線とする柱面か、または、上記導線を通って
上記平面外の一点を通る直線を母線とする錐面であるこ
と、上記表示体は、上記表示面が平面上の滑らかな曲線
である導線を通って上記平面に直交する直線を母線とす
る柱面か、または、上記導線を通って上記平面外の一点
を通る直線を母線とする錐面であること、を特徴とする
表示装置である。

【００２１】請求項４の発明は、請求項１または２記載
の表示装置であって、上記導光体は、円柱体状，中空円
柱体状，中心軸対称の円錐体状，中心軸対称の中空円錐
体状，平面上での導線の一部を中心角が２πより小さい
円弧とし上記導線を通って上記平面に直交する直線を母
線とする外側に凸状の柱面を備える柱面体状，上記柱面
の形状である中空柱面体状，上記円弧の中心を通って上
記平面に垂直な中心軸上の上記平面と交わる点以外の点
と上記導線を通る直線を母線とする外側に凸状の錐面と
する錐面体状，上記錐面の形状である中空錐面体状，以
上の形状群のいずれかであること、を特徴とする表示装
置である。

【００２２】請求項５の発明は、外側面が円柱面である
円柱体状，外側面が円柱面である中空円柱体状，外側面
が中心軸対称の円錐面である円錐体状，外側面が中心軸
対称の円錐面である中空円錐体状，外側面が平面上での
導線の一部を中心角が２πより小さくかつπ／２０より
大きい円弧とし上記円弧を通って上記平面に直交する直
線を母線とする外側に凸状の柱面である柱面体状，上記
柱面の形状である中空柱面体状，上記円弧の中心を通っ
て上記平面に垂直な中心軸上の上記平面と交わる点以外
の点と上記円弧を通る直線を母線とする外側に凸状の錐
面である錐面体状，上記錐面の形状である中空錐面体
状，以上の形状群のいずれかであり、かつ、単一または
複数の材質からなる中心軸対称の単層または多層構造で
ある導光体と、表示面が中心軸対称の回転面とするかま
たは上記表示面の一部が中心軸対称の回転面の中心角で
２πより小さくπ／２０より大きい部分としかつ上記表
示面を気体の層を介することなく上記導光体に密着し、
かつ、上記外側面の中心軸と上記表示面の中心軸とが一
致し、かつ、上記導光体の中心軸に直交する任意の断面
における上記導光体の外側面の半径Ｒｃと、上記外側面
に接する空気の屈折率ｎａと、上記表示面の半径Ｒと、
上記表示面に接する材質の屈折率ｎｓｉと、最も強く規
制する全反射面Ｓ０の半径Ｒｓと、上記全反射面Ｓ０の
外側に接する材質の屈折率ｎｓとの関係が、上記表示面
から上記外側面に至る光の径路を全反射によって規制す
る上記全反射面Ｓ０が多層構造となる上記導光体の内部
に存在する場合は、下記の不等式ＡおよびＢが同時に成
立するか、または、ＣとＤが同時に成立する条件の位置
に設置し、上記表示面から上記外側面に至る光の径路を
全反射によって規制する全反射面が上記導光体の内部に
存在しない場合は、Ｅが成立する条件の位置に設置する
表示体と、を備えることを特徴とする表示装置である。 ｎｓ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒｓ≦１．２５・ｎｓ／ｎａ ……（不等式Ａ） Ｒｓ／Ｒ≦ｎｓｉ／ｎｓ ……（不等式Ｂ） ０．５・ｎｓｉ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒ＜ｎｓｉ／ｎａ ……（不等式Ｃ） Ｒｃ／Ｒｓ＜ｎｓ／ｎａ ……（不等式Ｄ） ０．５・ｎｓｉ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒ≦１．２５・ｎｓｉ／ｎａ……（不等式Ｅ） 請求項６の発明は、請求項５記載の表示装置であって、
上記導光体の側部端面に向けて投光する第１の照明部お
よび／または上記表示体の裏側の面に向けて投光する第
２の照明部を備える照明手段、を更に備えることを特徴
とする表示装置である。

【００２３】請求項７の発明は、外側面が少なくとも球
面の一部であり、かつ、単一または複数の材質からなる
中心点対称の単層または多層構造の導光体と、表示面が
少なくとも球面の一部であり、かつ、上記表示面を気体
の層を介することなく上記導光体に密着する半透明また
は透明の表示体と、点状または球状の照明部を備える照
明手段と、を備える表示装置であって、上記表示体は、
上記外側面の中心と上記表示面の中心とを一致させ、か
つ、上記導光体の中心を通る任意の断面における上記導
光体の外側面の半径Ｒｃと、上記外側面に接する空気の
屈折率ｎａと、上記表示面の半径Ｒと、上記表示面に接
する材質の屈折率ｎｓｉと、最も強く規制する全反射面
Ｓ０の半径Ｒｓと、全反射面Ｓ０の外側に接する材質の
屈折率ｎｓとの関係が、上記表示面から上記外側面に至
る光の径路を全反射によって規制する上記全反射面Ｓ０
が上記導光体の内部に存在する多層構造の場合は、下記
の不等式ＡおよびＢが同時に成立するか、または、Ｃと
Ｄが同時に成立する条件の位置に設置し、上記表示面か
ら上記外側面に至る光の径路を全反射によって規制する
全反射面が上記導光体の内部に存在しない場合は、Ｅが
成立する条件の位置に設置すること、を特徴とする表示
装置である。 ｎｓ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒｓ≦１．２５・ｎｓ／ｎａ ……不等式Ａ Ｒｓ／Ｒ≦ｎｓｉ／ｎｓ ……不等式Ｂ ０．５・ｎｓｉ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒ＜ｎｓｉ／ｎａ ……不等式Ｃ Ｒｃ／Ｒｓ＜ｎｓ／ｎａ ……不等式Ｄ ０．５・ｎｓｉ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒ≦１．２５・ｎｓｉ／ｎａ ……不等式Ｅ 上記のように構成した請求項１から７の発明までの全て
において、導光体の外側面は、滑らかな外に凸の曲面を
しており、表示面は、気体の層を介することなく導光体
と密着している。すなわち、導光体は、表示面をレンズ
内部に持つ凸レンズの働きをする。

【００２４】請求項１の発明によれば、表示面が、レン
ズの焦点よりも必ず観察者よりの外側面に近い位置に在
り、かつ表示面が外側面から離れた位置にあることにな
る。従って、外から見ることのできる表示面に描かれた
表示図形の像は、上下左右に反転の無い正立像となり。
像は有限の大きさに拡大される。

【００２５】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
に照明手段を付加したものである。導光体の外側面と表
示体の表示面の位置関係もまったく同一であり、表示図
形の像に対する作用は第１の発明と同じになる。

【００２６】照明については、導光体の側部端面に向け
て投光する第１の照明手段を用いると、導光体の側部端
面から入り、外側面に向かった光は空気の屈折率より充
分大きい屈折率である導光体の外側面で全反射され、し
かも表示面が気体の層を介することが無く導光体に密着
するために、その全反射された光の主要部を表示面まで
到達させることができ、表示面を前から照明する光にな
る。

【００２７】また、表示体の裏側の面に向けて投光する
第２の照明部を用いる場合は、表示面の透明体あるいは
半透明体の部分では、表示面を光が透過して来る。この
光の内、外側面に臨界角より小さい角度で入射した光
は、外側面を透過して観察者が見る光となる。臨界角よ
り大きい角度で入射した光は、外側面で全反射されて、
再び表示面に戻って表示面を表から照らす光になる。こ
の様に表示体を裏から照明するにも係わらず表示面を表
からも照明することになる。

【００２８】請求項３の発明によれば、母線は直線であ
り、導光体の外側面は、この直線の集合で構成される。
したがって、母線に沿う方向には像の拡大縮小が無い。
これはこの母線を斜めから見る場合には、どこでも一様
な縮尺で見ることを意味する。導線の含む面と平行な断
面では、導光体の外側面は曲線となる。したがって、外
側面の曲率に応じて像が拡大される。しかも導線である
曲線を自由に変えると、導線の含む面と平行な面におい
て、さまざまな変形像が生み出せるが、母線に沿う方向
では、像の変形が無いか、あってもどこでも一定に縮尺
されてみえる。

【００２９】更に、照明手段を具備する場合について
は、導光体の外側面が光の導く方向に対して平行か斜め
に傾く直線の集まりとなるため、外側面の母線方向に対
する入射角の等しい光は、外側面のどの位置でも全反射
による反射角が等しくなる。

【００３０】請求項４の発明によれば、導光体の外側面
の形状が、中心軸対称の円柱面か、中心軸対称の円柱面
の一部か、中心軸対称の円錐面か、中心軸対称の円錐面
の一部からなっている。また、導線を円か、あるいは導
線の一部を円弧にしたものである。母線は直線であり、
母線方向に対しては、像の見え方は、母線に沿う方向に
は像の拡大縮小がなく、母線を斜めから見る場合にはど
こでも一様な縮尺で見える。また、照明手段を具備する
場合についても、外側面の母線方向に対する入射角の等
しい光は、外側面のどの位置でも全反射による反射角が
等しく作用する。

【００３１】導線を含む面と平行な断面においては、導
光体の外側の面は円か、または円弧となる。この断面で
の外側面の曲率が一様で、外側面は観察者の方位に対し
て中心軸対称となり、外側面が円柱の場合は母線に直交
する断面での外側面はすべて半径の等しい円か円弧とな
る。したがって、観察者が外側面の周りに移動しても、
外側面の曲率が等しいために、表示図形が外側面に起因
して急激に変わることが無い。また、観察者の像の見え
方は、変化したとしてもなだらかに変化していく。特に
外側面が円柱面の場合は、外側面の作る曲線は母線の位
置に係わらず同じであることから、表示面の外側面に対
する位置が同じ場合は母線の如何なる位置でも母線に直
交する方向の像の倍率は同じになる。

【００３２】請求項５の発明によれば、導光体の外側面
と表示面の形状は、共に中心軸対称の円柱面か、中心軸
対称の円錐面か、これら円柱面あるいは円錐面の中心軸
の周りの中心角でπ／２より小さくπ／２０より大きい
範囲の部分のいずれかである。しかも、外側面と表示面
の中心軸は一致している。したがって、中心軸に直交す
る断面での外側面と表示面の関係は、同心円か同心円の
一部の円弧となる。このため、ある範囲の方位からみて
表示面の像の出来方がまったく同じになり、特に外側面
と表示面が円柱面と円錐面の場合は、３６０度の全範囲
で表示内容を見ることが出来る。

【００３３】中心軸に直交する断面で見ると、表面が円
の凸レンズで、表示面がこのレンズの中にあって、しか
もレンズの表面から等しい距離の位置に置かれている。
この位置関係で形成される表示面の像については、外側
面を垂直に見る光軸上に出来る像は、表示面に接し、光
軸位置から離れて外側面の周縁部に近づいた位置から出
射してくる光の像は、外側面に近づいた位置に出来、さ
らに外側面の周縁部に近づいた位置からの光の像は、こ
の外側面を越えて観察者から外側面を接線方向に結ぶ直
線に近づいて、終局この接線に接して像が出来る。この
終局の状態に達すると、表示面の像が外側面を接線方向
にまで最大に拡大されて見える状態である。この様な像
の出来方は、外側面の半径と表示面の半径の関係で変わ
り、表示面が最大の範囲で見え、かつこの最大で見える
範囲の像を外側面を接線方向に見る最大の像としてみる
ことの出来る最適条件がある。この最適条件よりも外側
面の半径が大きくなると、表示面の像は小さくなり、外
側面を最大に見る範囲より小さい範囲にしか像が出来な
い。これと逆に外側面の半径が小さくなると、像は最適
条件の場合と同じく外側面一杯に出来るが、見ることの
出来る表示面の範囲が小さくなる。像の出来方は、導光
体の中に全反射面が存在すると、上述の説明より複雑に
なるが、その傾向は同じである。また、表示面の見える
範囲は、出射角でπ／６以上、かつ、その表示面で見え
る像の視野範囲を、外側面を接線方向に見る最大視野角
の８０％以下にすることにより、外側面の半径と表示面
の半径に制限を課している。この制限は、導光体内部に
表示面から外側面に至る光の径路を全反射によって規制
する全反射面Ｓ０が存在するか否かにより異なる。

【００３４】全反射面Ｓ０が存在する場合には、外側面
の半径Ｒｃと表示面の半径Ｒを請求項５に示す式Ａと式
Ｂを同時に満たす条件か、式Ｃと式Ｄを同時に満たす条
件に基づいて全反射面Ｓ０の半径Ｒｓとの関係から決
る。これは、表示面をπ／６以上の出射角で出射する光
まで見ることができ、かつ、外側面を最大に見る視野範
囲の８０％以上の像として見ることが出来る。更に、こ
の外側面の半径Ｒｃと表示面の半径Ｒの許容範囲には、
表示面を接線方向に出た光が外側面を接線方向に出て観
察者に到達する最適条件である、Ｒｃ／Ｒｓ＝ｎｓ／ｎ
ａ、かつ、Ｒｓ／Ｒｓｉ＝ｎｓｉ／ｎｓ、も含まれてい
る。

【００３５】全反射面Ｓ０が存在しない場合には、外側
面の半径Ｒｃと表示面の半径Ｒは請求項５に示す式５満
たす条件に基づいて決まるため、全反射面Ｓ０の有る場
合と同じように、表示面をπ／６以上の出射角で出射す
る光まで見ることができ、かつ、外側面を最大に見る視
野範囲の８０％以上の像として見ることが出来る。更
に、式Ｅで決る外側面の半径Ｒｃと表示面の半径Ｒの許
容範囲には、表示面を接線方向に出た光が外側面を接線
方向に出て観察者に到達する最適条件である、Ｒｃ／Ｒ
＝ｎｓｉ／ｎａ、も含まれている。

【００３６】また、導光体の外側面と表示面は、共に導
線を円あるいは円弧とし、母線を直線とする中心軸対称
の円錐面か円柱面かこれらの中心軸の周りの中心角でπ
／２より小さくπ／２０より大きい範囲の部分のいずれ
かとしており、中心軸に直交する面内での像の形成につ
いては上述の通りである。母線方向については像の拡大
・縮尺はなく、観察者の見る中心軸方向では外側面が円
柱面の場合は像の拡大・縮尺はなく、円錐面の場合は中
心軸に対して母線が一定の角度で傾いているために縮尺
されるが、その率は一定である。

【００３７】請求項６の発明は、請求項５の発明に、照
明手段を付加したもので、像の見え方に関しての作用
は、上述の通りである。照明については、導光体の外側
面での全反射を利用するもので、請求項２の第２の発明
と同様の作用がある。請求項２の発明との違いは、導光
体の外側面と表示面が共に光を導く方向、即ち導光体の
中心軸の方向に対して平行か斜めに傾く直線の集まりと
なる事である。

【００３８】導光体の外側面と表示面は、共に導線を円
あるいは円弧とし、母線を直線とする中心軸対称の円錐
面か、円柱面か、これらの中心軸の周りの中心角でπ／
２より小さくπ／２０より大きい範囲の部分のいずれか
である。したがって、導光体と表示面は、光の導かれる
方向、即ち外側面の中心軸に対して平行か、斜めに傾く
直線の集まりになる。このため、外側面の母線方向に対
して入射角の等しい光は、外側面のどの位置でも全反射
による反射角が等しくなる。また、表示面の母線も直線
で、外側面の母線に対して平行か、斜めに傾く直線の集
まりであり、外側面で平行に反射してきた光を一様に受
けることが出来る。

【００３９】請求項７の発明によれば、外側面と表示面
の形状は、共に球面の一部である。しかもその中心の位
置を同じくしている。したがって、中心を含む断面での
外側面と表示面の関係は、同心円か同心円の一部の円弧
となる。この事は請求項５および請求項６の発明とまっ
たく同じであり、断面上での表示面とその像の関係は、
請求項５と同様である。請求項５の発明との違いは、中
心を含むあらゆる方向に対して、即ち３次元的に外側面
と表示面が同心円の関係にあることである。

【００４０】また、点状あるいは球状の光源を、表示面
の中心の位置に置いているために表示体を裏から均等に
照明する。請求項８の発明は、外側面が平面状あるいは
滑らかな曲面状である導光体と、上記外側面に対向した
表示面を有する表示体と、上記導光体の側部端面に向け
て投光する第１の照明部および／または上記表示体の裏
側の面に向けて投光する第２の照明部を備える照明手段
と、を備える表示装置であって、上記表示体は、上記表
示面を上記外側面から所定の距離を有し、かつ、気体の
層を介することなく上記導光体に密着した状態で配置す
ること、を特徴とする表示装置である。

【００４１】請求項９の発明は、半透明の光拡散シート
または透明のシートを備える表示体と、上記表示体の一
方の面に気体の層を介することなく密着する第１の導光
体と、上記表示体の他方の面に気体の層を介することな
く密着する第２の導光体と、上記第１の導光体または上
記第２の導光体の少なくとも一方の側部端面の少なくと
も一方に向けて投光する照明手段と、を備えることを特
徴とする表示装置である。

【００４２】請求項１０の発明は、半透明の光拡散シー
トまたは透明のシートを備える第１の表示体と、半透明
の光拡散シートまたは透明のシートを備える第２の表示
体と、上記第１の表示体の一方の面と上記第２の表示体
の一方の面に共に気体の層を介することなく密着して挟
まれる第１の導光体と、上記第１の表示体の他方の面に
気体の層を介することなく密着し、かつ、上記第１の表
示体の他方の面に対向する外側面を有する第２の導光体
と、上記第２の表示体の他方の面に気体の層を介するこ
となく密着し、かつ、上記第２の表示体の他方の面に対
向する外側面を有する第３の導光体と、第１の導光体の
少なくとも一方の側部端面に向けて投光する照明手段
と、を備えることを特徴とする表示装置である。

【００４３】請求項８の発明によれば、導光体の側部端
面に向けて投光する第１の照明部を用いると、導光体の
側部端面から入る。外側面に向かった光は、空気の屈折
率より充分大きい屈折率である導光体の外側面で全反射
される。しかも表示面が気体の層を介することなく導光
体に密着するために、その全反射された光の主要部を表
示面まで到達させることができ、表示面を前から照明す
る光になる。また、外側面は、平面または比較的曲率半
径の大きい曲面に限定され、光を導きたい方向に対して
平行かあるいは比較的緩やかな傾きに限定され、この外
側面に対して入射角の等しい光は、極度に集中したり、
分散することがなく、外側面のどの位置でも全反射によ
る反射角が一定の範囲におさまる。

【００４４】また、表示体の裏側の面に向けて投光する
第２の照明部を用いる場合は、表示面の透明体あるいは
半透明体の部分では、表示面を光が透過して来る。この
光の内、外側面に臨界角より小さい角度で入射した光
は、外側面を透過して観察者の見る光となる。臨界角よ
り大きい角度で入射した光は、外側面で全反射されて、
再び表示面に戻って表示面を表から照らす光になる。こ
の様に表示体を裏から照明するにも係わらず表示面を表
からも照明することになる。また、外側面が平面か、あ
るいは比較的曲率半径の大きい曲面のために、この外側
面で全反射され表示面を表から照らす光も外側面に起因
して急激に変化すること無く連続的で滑らかに変化する
ことになる。

【００４５】請求項９の発明によれば、表示体の表示面
側と裏側に導光体があり、表示体の裏側と気体の層を介
すること無く密着している第２の導光体の少なくとも一
つの側部端面に向けて光が投光され、この導光体の中を
伝わって表示体を裏から照らすことになる。表示体は半
透明か透明なシート状であるために、裏から照らされた
光を透過して、表示体の表示面に気体の層を介すること
無く密着する第１の導光体に入り、導光体の外側面に到
達して、臨界角より小さい入射角の光は、外側面を透過
して観察者に到達し、臨界角より大きい入射角の光は反
射する。反射された光は第１の導光体と表示面が密着し
て気体の層が無いため、表示面に到達して表示面を照ら
すことが出来る。

【００４６】請求項１０の発明によれば、第１の表示体
の裏側の面と第２の表示体の裏側の面とに挟まれた第１
の導光体の少なくとも一つの側部端面に向けて光が投光
され、第１の導光体の中を伝わって、この第１の導光体
に密着している第１と第２の表示体を同時に裏から照ら
すことになる。第１と第２の表示体は、半透明か透明な
シート状であるために裏から照らされた光を透過して、
第１と第２の表示体の表示面に密着する第２と第３の導
光体に入り、それぞれ第２と第３の導光体の外側面に到
達して、臨界角より小さい入射角の光は、外側面を透過
して観察者に到達し、臨界角より大きい入射角の光は反
射する。反射された光は、導光体と表示面が密着して気
体の層が無いため、表示面に到達して表示面を照らす事
が出来る。

【００４７】請求項１１の発明は、請求項５〜１０のい
ずれか１項記載の表示装置であって、上記表示体または
上記第１の表示体または上記第２の表示体は、表面上に
局所的に外に凸状の突起および／または凹状の窪みを有
すること、を特徴とする表示装置である。

【００４８】請求項１２の発明は、光を導く方向に対し
て平行な直線群または傾きを持つ直線群または曲線群を
有する外側面を備える導光体と、上記導光体に気体の層
を介することなく密着する表示面を備える表示体と、上
記導光体の側部端面に投光する照明手段と、を備える表
示装置であって、上記表示面の上記外側面に対する傾き
の度合いを上記導光体の側部端面からの距離により変え
ること、を特徴とする表示装置である。

【００４９】請求項１３の発明は、外側面が平面状ある
いは曲面状である導光体と、上記導光体に気体の層を介
することなく密着する表示面を備える表示体と、上記導
光体の側部端面に向けて投光する照明手段と、上記外側
面と上記表示面との間で両面から離れておりかつ気体層
を有する仕切り手段と、を備える表示装置であって、上
記仕切り手段は、上記側部端面における上記外側面と上
記表示面との間の距離の１０分の１より薄く、１マイク
ロメートルより厚い厚みであり、かつ、上記仕切り手段
を上記側部端面側から一定距離にある上記表示面上に直
接投光される光の一部を遮断すること、を特徴とする表
示装置である。

【００５０】請求項１４の発明は、請求項１〜１３のい
ずれか１項記載の表示装置であって、上記導光体または
上記第１の導光体または上記第２の導光体または上記第
３の導光体は、中空透明容器に透明液体を注入した複合
体であること、を特徴とする表示装置である。

【００５１】請求項１５の発明は、請求項１４記載の表
示装置であって、上記透明液体は、蒸留水または殺菌剤
または着色剤を含む水溶液であること、を特徴とする表
示装置である。

【００５２】請求項１６の発明は、請求項１４記載の表
示装置であって、上記中空透明容器は、柔軟透明樹脂を
材料とすること、を特徴とする表示装置である。請求項
１７の発明は、請求項１４記載の表示装置であって、上
記表示体または上記第１の表示体または上記第２の表示
体は、透明液体中に浸すこと、を特徴とする表示装置で
ある。

【００５３】請求項１８の発明は、請求項１７記載の表
示装置であって、上記表示体または上記第１の表示体ま
たは上記第２の表示体は、透明樹脂または透明プラステ
ィック・シートにより気体の層を介することなく密着し
て覆われること、を特徴とする表示装置である。

【００５４】請求項１９の発明は、請求項１７記載の表
示装置であって、上記表示体または上記第１の表示体ま
たは上記第２の表示体は、上記導光体または上記第１の
導光体または上記第２の導光体または上記第３の導光体
に対して時間と共に相対的に移動すること、を特徴とす
る表示装置である。

【００５５】請求項２０の発明は、請求項１８記載の表
示装置であって、上記表示体または上記第１の表示体ま
たは上記第２の表示体は、シート状であり、上記導光体
は、上記表示体または上記第１の表示体または上記第２
の表示体を浸すための専用液溜を備え、上記表示体また
は上記第１の表示体または上記第２の表示体は、上記専
用液溜内に設置されること、を特徴とする表示装置であ
る。

【００５６】請求項２１の発明は、光透過な導光体と、
表示画像を形成した表示体と、上記導光体の側部端面に
対面した第１の反射面を備える第１の反射手段と、上記
表示体の片面に対面した第２の反射面を備える第２の反
射手段と、上記第１の反射面および上記第２の反射面に
共に対面する位置に置かれた光源を備える照明手段と、
を備える表示装置であって、上記照明手段から上記第１
の反射面に向けて発せられた光が上記導光体の側部端面
に向けて反射されるように上記第１の反射面を上記導光
体の側部端面と光源に対して斜めに配置し、かつ、上記
照明手段から上記第２の反射面に向けて発せられた光が
上記表示体の片面に向けて反射されるように、上記第２
の反射面を上記表示体の片面と上記照明手段に対して斜
めに配置すること、を特徴とする表示装置である。

【００５７】請求項２２の発明は、中空円柱体状，中空
円錐体状，平面上での導線の一部を中心角が２πより小
さい円弧でかつ上記円弧を通って上記平面に直交する直
線を母線とする外側に凸状の柱面を外側面とする中空柱
面体状，以上の形状群のいずれかである導光体と、表示
手段と、上記導光体を固定する固定手段と、を備える表
示装置であって、上記固定手段は、上記導光体の中空部
分に設置すること、を特徴とする表示装置である。

【００５８】請求項１１の発明によれば、新たに追加し
た突起と窪みは、他の表示面よりは突起は外側面に近づ
き、窪みは外側面から遠ざかる。このため、この突起あ
るいは窪みが立体的に凸あるいは凹のある面となり、表
示面を凸あるいは凹のある像として見えるようになる。

【００５９】請求項１２の発明によれば、表示面の外側
面に対する傾きの度合いを導光体の側部端面からの距離
に応じて変えると、外側面で全反射してきた光および側
部端面から直接到達する光の、表示面の単位面積当たり
に受ける量を変えることが出来る。導光体の側部端面か
ら光を入れて表示面を照明する場合に、外側面と表示面
が平行だと、側部端面からの距離により離れるにしたが
って表示面は暗くなっていくのが一般である。これは、
側部端面から入る光が、完全な平行光線にすることが難
しく、不平行な光の成分があり、同じ立体角の光であっ
ても、側部端面から離れるにしたがって、照射面積が増
大し、単位面積当たりの光の量が遠くほど少なくなるこ
とによる。これを表示面を外側面に対して傾けること
で、外側面で反射して表示面に到達する単位面積当たり
の光の量を調整し、表示面の明るさを均一化できる。ま
た、当然、側部端面から直接表示面に到達する光も同様
に調整できる。また、表示体を裏から照明し、表示面を
出て外側面で反射されて戻ってくる光に対しても調整す
ることができる。

【００６０】請求項１３の発明によれば、外側面と表示
面の間に気体の層が挿入され、この気体の層で全反射が
生じる。外側面とこの気体の層との間で、また複数の気
体の層がある場合は、互いに隣り合う気体の層相互で、
全反射を繰り返しながら、光源から離れた方向に光を導
き、この気体の層が切れた所で光は、開放されて表示面
を照らす光になる。

【００６１】請求項１４の発明によれば、導光体は、中
空透明容器に透明液体を注入した複合体であり、透明液
体は中空容器とあいまって光の径路などに強い影響を及
ぼす導光体の光学的な機能を果す。製造、運搬などの各
過程で中空透明容器と透明液体とを分離することが出
来、また、液体と表示体は気体を介すること無く容易に
密着することが出来る。

【００６２】請求項１５の発明によれば、透明液体は蒸
留水又は殺菌剤、着色剤を含む水溶液であり、入手が容
易で安価である。殺菌剤により微小動物、藻などの水性
植物の繁殖を抑えることが出来、また、着色剤などで容
易に導光体に色を付けることが出来る。これら殺菌剤、
着色剤に適切なものを選べば、公害などの発生を抑える
こと出来る。

【００６３】請求項１６の発明によれば、中空透明容器
の材料が柔軟透明樹脂であり、柔軟塩化ビニールなどの
安価な材料が使用でき、導光体の形状によっては製造・
制作も容易である。更に製造工程、運搬時に折りたたむ
などすることができる。

【００６４】請求項１７の発明によれば、表示体を透明
液体に浸すことになり、表示体と導光体が容易に密着す
ることが出来、また表示体を導光体の中で密着状態を維
持して動かすことが出来るようになる。

【００６５】請求項１８の発明によれば、表示体が透明
樹脂あるいは透明プラスティック・シートにより気体の
層を介することなく密着して覆われる。これにより、表
示体は導光体の透明液体から防護され、かつ表示面と導
光体とは透明樹脂あるいは透明プラスティック・シート
を介して気体の層を介して密着することができる。

【００６６】請求項１９の発明によれば、表示体の表示
面を導光体の外側面に対して時間的に動かすために、表
示面と外側面との位置関係が変わり、表示図形の像が時
間と共に変化する。

【００６７】請求項２０の発明によれば、表示体の設置
状態での形状に合わせた形状の導光体の裏側の面に沿っ
て表示体を浸す専用液溜を設け、この専用液溜にシート
状の表示体を浸して使用する。したがって、表示体を専
用液溜に挿入するだけで表示体は使用状態の形状にな
る。また、専用液溜には液体が入っているので表示面を
導光体に密着することも出来る。

【００６８】請求項２１の発明によれば、第１の反射面
が導光体の側部端面に対面した位置に、第２の反射面が
表示体の裏側の面に対面した位置に置かれている。また
この第１の反射面と第２の反射面の両方に対面する位置
に光源が置かれ、光源は少なくとも第１と第２の両方の
反射面の方向に進む光束を発生する。第１の反射面は光
源からの光を導光体の側部端面に向けて反射するように
反射面を調整し、第２の反射面は光源からの光を表示体
の裏側の面にに向けて反射するように反射面を調整して
置かれる。これにより単一の光源から出た光により導光
体の側部端面と表示体の裏側の面の両方を照らすことが
出来る。

【００６９】請求項２２の発明によれば、導光体はいず
れも中空部を有しており、この中空部に表示装置を支え
る固定部を設置する。したがって、固定部は表示体の裏
側に設置することになる。これにより、固定部が外側面
を遮ることが無くなる。

【００７０】請求項２３の発明は、透過して物体を可視
せしめる表示装置であって、上記物体の少なくとも一部
が密着する対物面を有する対物部と、上記対物部に対し
て上記物体と反対側に設置されかつ上記物体を上記対物
部を通して表示する外側面を有する表示部と、を備える
ことを特徴とする表示装置である。

【００７１】請求項２４の発明は、請求項２３記載の表
示装置であって、上記対物部の対物面に対し一方の位置
から投光する第１の照明部および／または上記対物面に
対し他方の位置から投光する第２の照明部を有する照明
手段、を更に備えることを特徴とする表示装置である。

【００７２】請求項２５の発明は、求項２３記載の表示
装置であって、上記対物面に密着する物体で文字や図形
等の画像を形成せしめる表示体、を更に備えることを特
徴とする表示装置である。

【００７３】請求項２６の発明は、請求項２３記載の表
示装置であって、上記対物部に対し投光する第１の照明
部および／または上記対物部に対し上記第１の照明部と
は反対側から投光する第２の照明部を有する照明手段
と、上記対物部に密着する物体で文字や図形等の画像を
形成せしめる表示体と、を更に備えることを特徴とする
表示装置である。

【００７４】請求項２７の発明は、請求項２６記載の表
示装置であって、上記第１の照明部から投光される光お
よび／または上記第２の照明部から投光され上記表示部
および上記対物部を透過する光が、上記外側面で反射さ
れ上記対物部に投光されること、を特徴とする表示装置
である。

【００７５】請求項２３の発明によれば、表示装置内を
透過して、観察者が観察すべき物体を表示する表示装置
において、対物部は、上記物体を対物面に密着せしめ、
表示部は、上記対物部に対して上記物体と反対側に設置
することにより、上記対物部を通して上記物体を表示面
に表示せしめる。

【００７６】請求項２４の発明によれば、第１の光源
は、一方の位置から対物部の対物面に対して投光するこ
とにより、対物面に密着している物体を、対物部を透過
した光で照明する。第２の光源は、上記第１の光源から
投光される上記対物面の反対側に投光することにより、
直接上記物体を照明する。

【００７７】請求項２５の発明によれば、表示体は、観
察者が観察できる文字や図形等の画像を形成する。請求
項２６の発明によれば、表示体は、観察者が観察できる
文字や図形等の画像を形成する。第１の光源は、一方の
位置から対物部の対物面に対して投光することにより、
対物面に密着している上記表示体を、対物部を透過した
光で照明する。第２の光源は、上記第１の光源から投光
される上記対物面の反対側に投光することにより、直接
上記表示体を照明する。

【００７８】請求項２７の発明によれば、第１の光源
は、一方の位置から対物部の対物面に対して投光するこ
とにより、対物面に密着している物体を、直接対物部を
透過した光および表示面で全反射した光で照明する。第
２の光源は、上記第１の光源から投光される上記対物面
の反対側に投光することにより、上記対物面を透過し上
記表示面で全反射した光で上記物体を照明する。

【００７９】請求項２８の発明は、請求項２３〜２７の
いずれか１項記載の表示装置であって、 上記表示部
は、上記外側面上の任意の点における曲率円が上記外側
面の同じ側に生成されること、を特徴とする表示装置で
ある。

【００８０】請求項２９の発明は、請求項２８記載の表
示装置であって、上記表示部は、上記外側面が少なくと
も円柱面あるいは円錐面の一部あるいは全部であるこ
と、を特徴とする表示装置である。

【００８１】請求項３０の発明は、請求項２８記載の表
示装置であって、上記表示部は、上記外側面が少なくと
も球面あるいは卵型形状を成す曲面の一部あるいは全部
であること、を特徴とする表示装置である。

【００８２】請求項３１の発明は、請求項２８記載の表
示装置であって、上記表示部は、上記外側面が平面状あ
るいは滑らかな曲面状であること、を特徴とする表示装
置である。

【００８３】請求項２８の発明によれば、表示部は、表
示面上の任意の点における曲率円が上記表示面の同じ側
に生成されることにより、上記表示面上のどの点におい
ても凸状または凹状の曲面を有することになり、凸レン
ズまたは凹レンズの働きをする。

【００８４】請求項２９の発明によれば、表示部は、滑
らかな凸レンズの働きをする。また、表示面は、光の導
く方向に対して直線的であり、平行かあるいは一定の角
度を成している。

【００８５】請求項３０の発明によれば、表示部は、滑
らかな凸レンズの働きをする。請求項３１の発明によれ
ば、表示部は、外側面上のどの点においても、出射光の
光束を極度に収束も分散もさせることがなく、限定され
る。

【００８６】請求項３２の発明は、請求項２３〜３１の
いずれか１項記載の表示装置であって、 上記対物部
は、任意の形状であること、を特徴とする表示装置であ
る。請求項３３の発明は、請求項３２記載の表示装置で
あって、上記対物部は、上記対物面が少なくとも円柱面
状あるいは円錐面状であるかあるいはその一部であるこ
と、を特徴とする表示装置である。

【００８７】請求項３４の発明は、請求項３２記載の表
示装置であって、上記対物部は、上記対物面が少なくと
も球面あるいは卵型形状を成す曲面の一部あるいは全部
であること、を特徴とする表示装置である。

【００８８】請求項３５の発明は、請求項３２記載の表
示装置であって、上記対物部は、上記表示部が平面状あ
るいは滑らかな曲面状であること、を特徴とする表示装
置である。

【００８９】請求項３２の発明によれば、対物部は、そ
の形状を密着する物体に合わせる。請求項３３の発明に
よれば、対物面は、少なくとも一部が円柱面状あるいは
円錐面状の物体を密着せしめ、水平方向において、滑ら
かな凸レンズあるいは凹レンズの働きをする。

【００９０】請求項３４の発明によれば、対物面は、少
なくとも一部が球状あるいは卵型状の物体を密着せし
め、滑らかな凸レンズあるいは凹レンズの働きをする。
請求項３５の発明によれば、対物部は、少なくとも一部
が平面か比較的曲率半径の大きい曲面を有する物体を密
着せしめ、対物面上のどの点においても、入射光および
出射光の光束を極度に収束も分散もさせることがなく、
限定される。

【００９１】請求項３６の発明は、請求項２３〜３５の
いずれか１項記載の表示装置であって、上記表示部の上
記外側面の任意の点からの入射光が上記入射光の焦点よ
り上記任意の点寄りで上記対物部の上記対物面と交わる
こと、を特徴とする表示装置である。

【００９２】請求項３７の発明は、請求項２３〜３６の
いずれか１項記載の表示装置であって、上記表示部と接
続することにより上記対物部を保持する保持部材、を更
に備え、上記対物部は、透明液体により形成されるこ
と、を特徴とする表示装置である。

【００９３】請求項３８の発明は、請求項２３〜３６の
いずれか１項記載の表示装置であって、上記対物部と上
記表示部とによって囲まれた中空部を形成すること、を
特徴とする表示装置である。

【００９４】請求項３９の発明は、請求項３８記載の表
示装置であって、上記中空部は、透明物質が入れられて
いること、を特徴とする表示装置である。請求項４０の
発明は、請求項３９記載の表示装置であって、上記中空
部は、透明液体が注入されていること、を特徴とする表
示装置である。

【００９５】請求項３６の発明によれば、観察者が観察
する物体の像を、上下左右に反転の無い正立像とせしめ
る。請求項３７の発明によれば、保持部材は、表示部と
接続することにより、透明液体である対物部が流動しな
いように保持せしめる。

【００９６】請求項３８の発明によれば、中空部を形成
することにより、観察者が対物部、上記中空部、表示部
を通して、上記対物部に密着している物体を観察する。
請求項３９の発明によれば、中空部には透明物質が入れ
られているので、観察者が対物部、上記透明物質、表示
部を通して、上記対物部に密着している物体を観察す
る。

【００９７】請求項４０の発明によれば、中空部には透
明液体が入れられているので、観察者が対物部、上記透
明液体、表示部を通して、上記対物部に密着している物
体を観察する。

【００９８】請求項４１の発明は、請求項２４または２
６〜４０のいずれか１項記載の表示装置であって、上記
第１の照明部と上記第２の照明部を同一とすること、を
特徴とする表示装置である。

【００９９】請求項４２の発明は、請求項２４または２
６〜４１のいずれか１項記載の表示装置であって、上記
第１の照明部および／または上記第２の照明部から出射
された光を反射する反射手段、を更に備えることを特徴
とする表示装置である。

【０１００】請求項４３の発明は、請求項４２記載の表
示装置であって、上記第１の照明部および／または上記
第２の照明部を覆う光散乱シート、を更に備えることを
特徴とする表示装置である。

【０１０１】請求項４１の発明によれば、同一の光源か
ら投光される光の一部が、対物部の対物面に対して投光
することにより、対物面に密着している物体を、対物部
を透過した光で照明する。他の一部が、上記対物面の反
対側に投光することにより、直接上記物体を照明する。

【０１０２】請求項４２の発明によれば、反射部材は、
第１の光源から投光される光を反射し、対物部の対物面
に対して投光することにより、対物面に密着している物
体を、対物部を透過した光で照明する。また、第２の光
源から投光される光を反射し、上記対物面の反対側に投
光することにより、直接上記物体を照明する。

【０１０３】請求項４３の発明によれば、光散乱シート
は、光源から投光される光を散乱させる。請求項４４の
発明は、請求項２５〜４３のいずれか１項記載の表示装
置であって、 上記表示体は、ＣＲＴディスプレイ装置
または液晶ディスプレイ装置またはプラズマディスプレ
イ装置等のディスプレイ装置であること、を特徴とする
表示装置である。

【０１０４】請求項４５の発明は、請求項２５〜４３の
いずれか１項記載の表示装置であって、上記表示体は、
シート状であること、を特徴とする表示装置である。請
求項４６の発明は、請求項４５記載の表示装置であっ
て、上記表示体は、複数であること、を特徴とする表示
装置である。

【０１０５】請求項４７の発明は、請求項４５または４
６記載の表示装置であって、上記表示体は、可動である
こと、を特徴とする表示装置である。請求項４８の発明
は、請求項４５〜４７のいずれか１項記載の表示装置で
あって、上記表示体は、スクリーンであること、を特徴
とする表示装置である。

【０１０６】請求項４９の発明は、請求項４５〜４７の
いずれか１項記載の表示装置であって、上記表示体は、
空隙、窪み、突起等により文字や図形等を形成されてい
ること、を特徴とする表示装置である。

【０１０７】請求項５０の発明は、請求項４５、４８あ
るいは４９のいずれか１項記載の表示装置であって、上
記表示体は、文字や図形等が描画されていること、を特
徴とする表示装置である。

【０１０８】請求項５１の発明は、請求項４４〜５０の
いずれか１項記載の表示装置であって、上記表示体は、
少なくとも一部が透明あるいは半透明であること、を特
徴とする表示装置である。

【０１０９】請求項５２の発明は、請求項２３〜５１の
いずれか１記載の表示装置であって、文字や図形等の画
像を形成せしめる表示体を設置するための専用液溜をさ
らに備えること、を特徴とする表示装置である。

【０１１０】請求項４４の発明によれば、対物部および
表示部を通して、観察者にディスプレイ装置の表示画像
を可視せしめる。請求項４５の発明によれば、対物部お
よび表示部を通して、観察者に形成された表示画像を可
視せしめる。

【０１１１】請求項４６の発明によれば、対物部および
表示部を通して、観察者にそれぞれの表示画像を可視せ
しめる。請求項４７の発明によれば、対物部および表示
部を通して、観察者にそれぞれの表示画像の変化を可視
せしめる。

【０１１２】請求項４８の発明によれば、対物部および
表示部を通して、観察者に投影された表示画像を可視せ
しめる。請求項４９の発明によれば、対物部および表示
部を通して、観察者に空隙、窪み、突起等により形成さ
れた表示画像を可視せしめる。

【０１１３】請求項５０の発明によれば、対物部および
表示部を通して、観察者に描画された表示画像を可視せ
しめる。請求項５１の発明によれば、第２の光源から投
光された光を対物部に透過させる。

【０１１４】請求項５２の発明によれば、表示体を専用
液溜に挿入するだけで表示体は使用状態の形状になる。
また、専用液溜には液体が入っているので表示面を対物
部に密着することも出来る。

【０１１５】請求項５３の発明は、少なくとも一部が透
明な筒状である表示部と、上記表示部の内側に液体を蓄
えられるように上記表示部の端部を閉じる保持部材と、
上記表示部に表示させる表示体を上記表示部の内側で支
持する支持部と、を備えることを特徴とする表示装置で
ある。

【０１１６】請求項５４の発明は、請求項５３記載の表
示装置であって、上記表示部は、水平断面の外周の少な
くとも一部が円状あるいは楕円状であり、かつ、上記表
示部の厚みが上記外周の半径に比べて極めて小さく、上
記支持部は、平面状の画像を形成した表示体を平面状の
ままあるいは筒状に形成して上記表示部の内側に蓄えら
れる水中に浸ることができるように支持し、かつ、上記
表示部の上記外周と上記表示体との距離を上記外周の半
径から減じた値に対する上記外周の半径の比が上記蓄え
られる液体の屈折率以下となるような位置にくるように
すること、を特徴とする表示装置である。

【０１１７】請求項５５の発明は、請求項５３記載の表
示装置であって、上記表示部は、水平断面の外周の少な
くとも一部が円状あるいは楕円状であり、かつ、上記表
示部の厚みが上記外周の半径に比べて極めて小さく、上
記支持部は、平面状の画像を形成した表示体を平面状の
ままあるいは筒状に形成して上記表示部の内側に蓄えら
れる水中に浸ることができるように支持し、かつ、上記
表示部の上記外周と上記表示体との距離を上記外周の半
径から減じた値に対する上記外周の半径の比が上記蓄え
られる液体の屈折率以上となるような位置にくるように
すること、を特徴とする表示装置である。

【０１１８】請求項５６の発明は、請求項５３〜５５記
載の表示装置であって、上記表示部の端面から内側に投
光する第１の照明手段、および／または、上記支持部で
支持される上記表示体に投光するように上記表示体を挟
んで上記表示部と反対側に設けられた第２の照明手段、
を更に備えることを特徴とする表示装置である。

【０１１９】請求項５７の発明は、請求項２３〜５６の
いずれか１項記載の表示装置であって、上記表示部を固
定する固定手段、を更に備える表示装置であって、上記
固定手段は、上記表示部および上記対物部に対して上記
表示体を挟む位置に設置すること、を特徴とする表示装
置である。

【０１２０】請求項５３の発明によれば、表示部は、一
方向において、滑らかな凸レンズの働きをする。保持部
材は、表示部と一体となって凸レンズの働きをする液体
が流出しないようにする。支持部は、観察者が観察する
表示体を支持する。

【０１２１】請求項５４の発明によれば、表示部は、一
体となって凸レンズの働きをする液体が凸レンズの働き
の多くを担うように、厚みの薄い筒状とする。支持部
は、上記液体中に表示体を支持する。支持する位置は、
観察者が表示体の像を正立像として観察できる位置であ
る。

【０１２２】請求項５５の発明によれば、表示部は、一
体となって凸レンズの働きをする液体が凸レンズの働き
の多くを担うように、厚みの薄い筒状とする。支持部
は、上記液体中に表示体を支持する。支持する位置は、
観察者が移動して回り込んでしか見ることのできない表
示体の裏側の一部領域まで観察できる位置である。

【０１２３】請求項５６の発明によれば、第１の照明手
段は、筒状表示部の端面から投光することにより、支持
部により支持されている表示体を、直接および上記表示
部の表面で全反射した光で照明する。また、第２の照明
手段は、上記第１の照明手段から投光される光路と反対
側から投光することにより、支持部により支持されてい
る表示体を、裏側からおよび表示部の表面で全反射した
光で照明する。

【０１２４】請求項５７の発明によれば、固定手段は、
表示装置全体が移動あるいは転倒しないように固定す
る。さらに、上記固定手段は、観察者から見えない位置
となる。

【０１２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明
の第１の実施の形態における円柱形表示装置の斜視図で
ある。導光体１１は、内径をＲとした時、外径がｍ×Ｒ
（ｍ＞１である係数）である円筒状であり、アクリル樹
脂やガラス等の材質で形成されている。導光体１１の屈
折率は、空気よりも充分に大きく、光透過である。ドー
ナツ状の第１の光源１２は、導光体１１の下部近傍から
導光体１１に対して投光する。棒状の第２の光源１３
は、導光体１１の中心軸付近にある。表示体１４は、文
字や図形等の画像が形成されており、厚みが極めて薄い
円筒状で、白色あるいは乳白色の半透明である。第２の
光源１３は、表示体１４の裏側の面に向けて投光する。

【０１２６】図２は、図１の円柱形表示装置の中心軸を
通るＢ−Ｂ断面図である。導光体１１には、半径がｍ×
Ｒの円柱面である外側面１１ａ、半径がＲの円柱面であ
る裏側面１１ｂ、第１の光源１２に近い方の側部端面１
１ｃおよび遠い方の側部端面１１ｄなどの面がある。反
射体１５は、第１の光源を覆うことで第１の光源１２か
らの光の一部を反射させ、側部端面１１ｃに対して投光
する。なお、図１では、第１の光源１２を明示するた
め、反射体１５を図示していない。導光体１１と表示体
１４は、外側面１１ａに対向する面である裏側面１１ｂ
と画像が形成されている表示面１４ａとにおいて、透明
性の極めて高い接着剤で固定されている。接着剤と裏側
面１１ｂとの境界および接着剤と表示面１４ａとの境界
は、いずれも気体の層を介することなく密着している。
また、この接着剤層の厚みは充分に薄く、屈折率も導光
体１１と等しいものとし、接着剤層を導光体１１の一部
と見なして以後説明を続ける。

【０１２７】なお、導光体１１の裏側面１１ｂと表示体
１４の表示面１４ａとの密着については、本発明で重要
であり後で詳細に説明する。図３は、図２の円柱形表示
装置の中心軸に直交するＣ−Ｃ断面図である。図１およ
び図２中に示す一点鎖線は、導光体１１の中心軸を示
す。この中心軸をｚ軸とする。ｚ軸に直交する面は、互
いに直交するｘ軸とｙ軸の直交座標か、もしくは半径と
角度を用いた極座標で表す。図１中に示すＢ−Ｂ断面
は、ｚ軸を通る断面である。図２中に示すＣ−Ｃ断面
は、ｚ軸に直交する断面である。

【０１２８】以後において、外側面あるいは表示面に円
柱面あるいは円錐面を用いた各種の実施の形態を説明す
る。その説明に際して導光体の中心軸をｚ軸とし、この
ｚ軸に直交する平面をｘｙ平面と呼称して説明する事が
ある。また、断面の位置と断面を見る方向を特に説明す
るまでもない場合には、中心軸であるｚ軸を通る切断面
をＢ−Ｂ断面と略記し、中心軸に直交する切断面をＣ−
Ｃ断面と略記する。

【０１２９】次に、第１の光源１２および第２の光源１
３から投光された光の経路および働きについて説明す
る。第１の光源１２からの光は、もっぱら導光体１１に
よりｚ軸方向に導かれ、表示面１４ａを表側から照明す
る光となる。一方、第２の光源１３からの光は、もっぱ
ら表示体１４を裏側から照明する光となる。この異なっ
た性質の照明光について個々に説明する。

【０１３０】まず、第１の光源１２により側部端面１１
ｃに投光され、導光体１１の中を通ってｚ軸の方向に導
かれる光について説明する。この場合、外側面１１ａが
重要な働きをする。

【０１３１】図４は、第１の実施の形態において、第１
の光源１２から投光された光のｚ軸方向の経路を概念的
に示した図である。第１の光源１２の一点Ｑから出た光
は、３種の経路ｉ、ｊ、ｋで導光体１１の中を通って、
表示面１４ａ上の点Ｐに到達する。また、径路ｈは、表
示面１４ａに到達することなく側部端面１１ｄから外部
に放出される径路である。なお、図２で明らかなよう
に、導光体１１は中心軸対称である。従って、ｚ軸方向
に導かれる光の説明では、中心軸の片側だけを説明すれ
ば充分である。図４も片側だけを示している。なお、厳
密には第１の光源１２を出た光は、側部端面１１ｃおよ
び側部端面１ｄにおいて屈折をする。しかし、これらの
屈折は、光の経路を説明する上では関係ないので、図４
ではこれを無視して図示している。

【０１３２】経路ｉは、外側面１１ａにも表示面１４ａ
にも一度も当たることなく点Ｐに到来する光の経路であ
る。経路ｊは、外側面１１ａで１度だけ反射して点Ｐに
到達する経路である。経路ｋは、外側面１１ａに当たる
前に表示面１４ａの点Ｒで反射されて点Ｐに到達する経
路を示す。第１の光源１２を出て、これらの経路ｉ、
ｊ、ｋで到達する光が、表示面１４ａを照明するのに有
効な光である。つまり、表示面１４ａで反射され、外側
面１１ａを透過して観察者に表示図形を視認させる。導
光体１１が存在しなければ、一旦表示面１４ａで反射さ
れた光は、全てそのまま観察者側の空間に放射される。
しかし、導光体１１が存在している本発明の場合は、一
部が外側面１１ａで反射されて再度表示面１４ａを照明
することになる。そして、残る一部が導光体１１を透過
して、観察者が表示面１４ａを視認するための光とな
る。

【０１３３】図５は、表示面１４ａで反射された光が、
外側面１１ａで反射光と透過光に分かれる様子を示して
いる。裏側面１１ｂに密着する表示面１４ａ上の点Ｐに
到達した光は、表示面１４ａで反射される。図中では、
表示面１４ａを裏側面１１ｂと同じに見なしている。表
示面１４ａは、あらゆる方向から観察できる散乱面であ
り、ここでの反射光は、複数の矢印で示されるようにあ
らゆる方向成分を有している。これらの反射光は、外側
面１１ａに到達する。その入射角γが臨界角θより大き
い成分は、全反射されて再び表示面１４ａの方向に戻っ
てくる。一方、入射角γが臨界角θより小さい光は、周
知の屈折の法則に従い、透過光となって外側面１１ａか
ら表示装置の外に放射される。この場合、外側面１１ａ
では、反射と透過が同時に生じる。しかし、反射光は透
過光に比べて少ないため、臨界角θより小さい入射角γ
の光については、透過光だけと見なして説明する。

【０１３４】外側面１１ａ上の点Ｒと点Ｓは、表示面１
４ａ上の点Ｐで反射した光が外側面１１ａに到達する際
の入射角γと臨界角θとが等しくなる点を示している。
点Ｒと点Ｓとの間に到達した光は、入射角γ、出射角δ
の矢印線で示すようにして導光体１１の外に出射され
る。屈折率の大きい導光体から小さい空気中に進むた
め、出射角δは入射角γより大きくなり、より広い範囲
に広がる。入射角が臨界角θに近づけば近づくほど、よ
り外側面１１ａに近づいた方向に進み、終局では外側面
１１ａに沿って進むことになる。即ち、導光体１１が存
在しても、存在しない場合と同じく観察できる範囲は充
分広い事を示している。

【０１３５】一方、入射角γが臨界角θより大きく、点
Ｒおよび点Ｓより外側に到達した光は、全反射されて再
び表示面１４ａを照明する光となる。以上の説明から明
らかなように、導光体があることによって、臨界角θよ
り大きい角度方向に飛び出し、本来であれば表示面１４
ａを観察させるにほとんど役に立たなかった光が、再び
表示面１４ａを照明する光となる。この再び戻ってくる
最も近い位置は、表示面１４ａと外側面１１ａとの距離
をＤ、外側面１１ａの臨界角をθとすると、Ｄ・ｔａｎ
θである。

【０１３６】上述のような構成をとることにより、表示
面１４ａを照明する際の照明効率が次のように向上して
いる。１つには、図４中の経路ｊで示すように、導光体
１１が存在しなければ、そのまま表示装置と関係のない
空間に放射された光を、外側面１１ａで全反射させて表
示面１４ａを照明する光として有効活用している。２つ
には、図４中の経路ｋで示すように、表示面１４ａで反
射された光のうち、臨界角θより小さい入射角の光だけ
が外側面１１ａの外に出て、臨界角θより大きい入射角
の光は全反射により再び表示面１４ａを照明する光とな
る。３つには、表示面１４ａでの乱反射と外側面１１ａ
での全反射の繰り返しにより、光源から離れた位置にあ
る表示面にも効率良く光を導くことができる。さらに、
比較的薄い導光体で、即ち狭い照明空間で光源から離れ
た所に効率よく光を導き、表示面を前から照明できる。

【０１３７】以上の説明は、ｚ方向に導かれる光の説明
であったが、これと直交する円周方向に進む光について
簡単に説明をしておく。図３のＣ−Ｃ断面図を考えれば
明らかなように、外側面１１ａで全反射されて円周方向
に伝わる光の次の到達点は、表示面１４ａか再び外側面
１１ａになるかのいずれかである。いずれになるかは当
初の外側面１１ａへの入射角の角度と外側面１１ａおよ
び表示面１４ａの半径の比との二つの要因で決まる。次
の到達点が表示面１４ａの場合は、表示面１４ａを照明
する有効な光となる。しかし、次の到達点が外側面１１
ａの場合は、入射角が前の全反射時の入射角と同じにな
ることから、再び全反射される。そして、外側面１１ａ
から外側面１１ａへと全反射を繰り返し、表示面１４ａ
を照明することの無い無効な光となる。

【０１３８】以上、照明光に着目して導光体１１の中で
の光の導かれ方をｚ軸方向と円周方向とに分けて説明し
た。本来は光の進む方向を一つのベクトルとして、光の
当たる面の法線とのなす角で全反射などは論じる必要が
ある。しかし、光源から光を導きたい方向はｚ方向であ
り、円周方向の光の強さはできるだけ均一にするのが一
般的である。この条件を満たす場合は、円周方向は２次
的な成分として無視し、ｚ軸方向の光の導かれ方だけを
考慮すれば良い。なお、本実施の形態では、第１の光源
１２をドーナツ状としたが、点状あるいは球状の光源を
サークル状に並べても良い。側部端面１１ｃの形状等に
応じて適切な光源を選択し、単一の光源でも、複数の光
源であっても良い。

【０１３９】次に、第２の光源１３により投光され、表
示体１４を裏側から照明する光について説明する。表示
体１４は、白色あるいは乳白色の半透明体であり、表示
面１４ａに画かれたインクも充分薄く透過性がある。こ
のような表示体１４の代表は、カレンダーなどの紙に印
刷された印刷物である。表示体１４の裏から照射された
光は表示面１４ａに抜け、あらゆる方向性分を持った散
乱光となる。したがって、この表示体１４を透過して表
示面１４ａを出る透過散乱光は、図５により説明した表
示面１４ａを反射した散乱光と同様の挙動を示す。つま
り、表示面１４ａ上の各点から出た透過散乱光の中で、
外側面１１ａでの入射角が臨界角θより小さい光は外側
面１１ａを抜け、観察者が表示面１４ａを視認する光と
なる。臨界角θより大きい入射角の光は外側面１１ａで
反射され、表示面１４ａの他の場所を照明する照明光に
なる。

【０１４０】このように、半透明性の表示体１４を裏側
から照明をするだけで、観察者は透過光と反射光の２種
類の光により表示体１４を観察認知できる事になる。こ
れは、個々の照明を単独に行う場合と異なって一層の鮮
明さが感じられ、優れた独特の照明効果が得られる。

【０１４１】この第１の実施の形態では、表示体１４を
裏側から照明するために表示体１４全体を白色あるいは
乳白色の半透明体とした。しかし、その一部だけが半透
明で残りの一部が不透明な素材であっても良い。色につ
いても白色や乳白色に限定されるものではない。また、
半透明体ではなく、透明体でも良い。但し透明体の場合
は、表示体の後ろが透けて見えるのを防止する必要があ
る場合は、光源と表示体との間に半透明の光拡散シート
を設置することが有効である。当然のことながら、表示
体を裏側から照明しない場合については、表示体につい
てのこの様な制限は不要である。

【０１４２】以上、照明について述べたが、次に、表示
画面の見え方について説明をする。導光体１１の外側面
１１ａは円柱面であるので、導光体１１を一種のレンズ
と考えれば良い。そうすると、置かれる物体である表示
体１４の表示面１４ａがレンズである導光体１１の外側
面と焦点との間に在り、観察者はその虚像を見る事にな
る。外側面は円柱面であるので、中心軸と外側面とは平
行となり、中心軸方向（ｚ軸方向）に対しては、像の拡
大および縮小はない。従って、中心軸に直交する面での
像の変形を考慮すれば良い。

【０１４３】図６は、表示図形の像の見え方を説明する
ための図で、導光体１１の中心軸に垂直な面を切断面と
する断面図である。表示面１４ａ上の点Ｐｘを出た光の
一成分は、外側面１１ａに入射角αで点Ｔｘに到達して
出射角ηで導光体１１の外に出て、直線ｊｘの経路をと
って観察者に到達する。点Ｐｘの像は、点Ｐｘと中心点
Ｏとを結ぶ直線ｉｘと直線ｊｘとの交点Ｐｘ' で与えら
れる。なお、観察者は外側面１１ａから充分遠く、外側
面１１ａを出て観察者に届く光は、全て光軸とのなす角
が充分小さく、近似的に光軸ｅと平行で、観察者図中の
下方にあり、図から省略されている。

【０１４４】図６には、表示図形を最大の像として見る
事のできる表示面の点Ｐｍとその像となる点Ｐｍ' も併
せて示している。表示図形を最大の像として見る事ので
きるのは、表示面１４ａから出た光が外側面１１ａを接
線方向に出て観察者に届く場合である。表示面１４ａを
最大に見える範囲は、外側面１１ａを接線方向に出る光
の導光体１１内の経路である直線ｉｍと表示面１４ａと
の相互関係によって変わる。表示面１４ａが直線ｉｍと
交わらない程度に半径が小さくなると、表示面１４ａを
出た光は外側面１１ａを接線方向に出ることが出来なく
なり、表示面１１ａを最大の視野の像としてみる事がで
きなくなる。

【０１４５】以上の結像の仕方の説明は、周知の幾何光
学に基づいており理解は容易である。表示面１４ａの光
軸ｆと交わる点Ｑから点Ｐｘを経てＰｍに至るまでの表
示面の範囲の像が、点Ｑから点Ｐｘ' を経てＰｍ' に至
るまでの太い線で示すＧである。なお、表示面の像Ｇ
は、光軸の片側しか示していない。その反対側にもでき
るが、煩雑であるため省略している。なお、本明細書で
は光軸の片側だけを示す事を基本にする。

【０１４６】図６は、観察者が充分遠くに居る場合で示
しているが、ここで近くに居る場合との関係について説
明しておく。観察者が外側面１１ａの近くに居る場合
は、外側面１１ａを見る視線と光軸のなす角が有意な角
度γとなって無視できなくなる。この角度を考慮する場
合は、無視して簡素化した状態、すなわち観察者が充分
遠くに居る条件で得られた結果をそのまま適用できる
か、あるいは簡単な方法で変更できる。即ち、図中に示
すように、光軸が中心軸の周りに角度γだけ回転してｆ
からｅに変わったと見なせば良い。観察者が充分遠くに
居て、光軸ｆに足を下ろしていた物体Ｈと像Ｈ' が、新
たな光軸ｅに垂直なＩとＩ' に変わったとすれば良い。
光軸をｅからｆに変ても、物体と像の頂点であるＰｍと
Ｐｍ' の位置関係は、何も変わらない。しかし、物体も
像もその光軸からの高さが変わる。ここではＰｍ点を例
としたが、表示面上のあらゆる点でこの関係は成立す
る。

【０１４７】この変化の割合は物体と像とで同じであ
り、物体及び像の光軸上にある足が観察者から見て、中
心Ｏより近くにある場合の変化の割合ｗ１は、１より小
さくなり、中心Ｏより遠くに在る場合の変化の割合ｗ２
は、１より大きくなる。光軸ｆを基準にして中心角χの
位置にある表示面の一点の変化の率は、図から次のよう
に容易に導く事ができる。 ｗ１＝Ｓｉｎ（χ−γ）／Ｓｉｎ（χ） ……（式１） ｗ２＝Ｓｉｎ（χ＋γ）／Ｓｉｎ（χ） ……（式２） 光軸が変わる事になっても、物体と像のそれぞれの変化
の割合が等しいことから、像の物体に対する拡大率は、
光軸が変わっても変わらない。但し、χ＝０の場合は、
光軸ｆに対する物体と像の高さが共に零になり、上記変
化の割合の定義から除外し、拡大率は零とする。χ＝γ
の場合は、光軸ｅに対する物体と像の高さが共に零にな
る。この場合も上記変化の率の定義から除外し、増幅率
は零とする。

【０１４８】以上説明したように、観察者が充分遠くに
居る場合から近くにいる場合への変更は容易である事、
また、観察者が遠くに居るとして導かれた結果は、近く
に居る場合にも適用できる事から、本明細書では、説明
を理解が容易になるように、観察者が充分遠くに居る場
合で全てを説明をする。

【０１４９】図６に示す表示面の像Ｇの特徴は、本発明
にとって極めて有用な特徴であり下記の通りである。像
は表示面１４ａよりも外側にできる。表示面１４ａが光
軸に近い位置ほど表示面１４ａに近い位置に像ができ、
光軸に交わる表示面１４ａ上の点Ｑは像もまた同じ点Ｑ
にできる。光軸と交わる点Ｑから離れるにしたがって、
その像は表示面１４ａから離れた位置にでき、最も離れ
ても観察者と外側面１１ａを接線方向に結ぶ接線より外
側にできる事はない。この結果、図６に示す表示面１４
ａの像Ｇからも明らかなように、（１）像は表示面１４
ａはもとより外側面１１ａより曲率半径の大きい曲面と
なり、より平面に近づいた像として観察され表示内容の
認識が容易になる。（２）光軸との交点Ｑから離れた位
置の像ほど増幅率が大きくなる。この結果、光軸との交
点Ｑから離れるにしたがって表示面１４ａをより斜めに
見るためにより強く縮尺されて見えていたものが補正さ
れて縮尺の度合いを緩和でき、より見やすい像として観
察できる。（３）光軸との交点Ｑから中心角で片側でπ
／２を越え、表示体１１の裏側の一部領域まで観察で
き、光軸の両側を合わせると中心角でπを越える表示面
１４ａの範囲を視野に捕らえる事ができる。これらは、
いずれも表示装置としてこれまでに無い大きな特徴であ
る。

【０１５０】なお、上記のπは円周率である。本明細書
では、角度の単位は" 度" を付けて表記しない限り全て
ラジアン表記である。次に表示面を最大の範囲で、しか
もこの最大の範囲を最大の像としで見る事のできる最適
条件について説明する。

【０１５１】表示面１４ａを接線方向に出た光が、外側
面１１ａで接線方向に屈折して観察者に到達する場合
が、最適である。図６で表示面１４ａ上の点Ｐｍを出射
した光の径路となる直線ｉｍが表示面１４ａに接する場
合が、表示面を最大の範囲で見る事のできる条件であ
る。そして、表示面から接線方向に出た光が外側面で外
界に接線方向に出て観察者に到達する場合が、最大の大
きさの像としてみることの出来る条件である。導光体１
１が単一の材質で構成されており、この条件は容易に導
く事ができ、外側面１１ａの半径Ｒｃの表示面１４ａの
半径Ｒに対する半径比ｍを導光体の屈折率ｎと等しくし
た Ｒｃ／Ｒ＝ｍ＝ｎ ……（式３） が成立するときに最適となる。半径比ｍが最適条件から
ずれると像の見え方が複雑に変わってくる。この半径比
が最適条件からずれる場合の像の見え方と（式３）の誘
導は、後に多層の導光体で詳しく説明する。

【０１５２】以上、外側面と表示面を共に円柱面とした
第１の実施の形態について詳しく説明したが、次に円柱
面の半径を無限に大きくした特殊な場合に相当する平面
の例を第２の実施の形態として説明する。

【０１５３】図７は、外側面を平面とする第２の実施の
形態を示す表示装置の斜視図である。平板状の導光体５
１、蛍光灯などの線状光源５２、反射体５３、表示体５
４を備えている。

【０１５４】図８は、図７に示すＡ−Ａ断面図である。
なお、Ａ−Ａ断面は外側面に直交し、かつ線状光源の長
さ方向に直交する面であり、以後において平面を基本に
して誘導した各種の外側面についての実施の形態を提示
するが、その説明に際して断面の位置と見る方向を特に
説明するまでもなく判読できる場合には、側部端面に沿
っておかれた線状光源の長さ方向に直交する面での断面
図をＡ−Ａ断面図と略記して説明する。また、このＡ−
Ａ断面と外側面の交わってできる線の方向をｚ軸方向と
し、これと直交する平面をｘｙ平面と呼称する。なお、
ｚ軸の方向は、導光体の中で導光体の側部端面から導入
した光を導く方向に当たる。

【０１５５】導光体５１には、外側面５１ａ、裏側面５
１ｂ、側部端面５１ｃと５１ｄがある。外側面５１ａと
裏側面５１ｂは互いに平行な平面である。反射体５３に
は、第１の反射面５３ａと第２の反射面５３ｂがある。

【０１５６】導光体５１は、第１の実施の形態の場合と
同じくアクリル樹脂あるいはガラス等の透明体で形成さ
れ、裏側面５１ｂには表示体５４が透明な接着剤で固定
されている。表示体５４は、白色あるいは乳白色の半透
明体の表面に表示図形が画かれ、表示面５４ａを導光体
の裏側面５１ｂに向けている。この第２の実施の形態の
場合も第１の実施の形態の場合と同じく、接着剤による
密着性は確保されている。この場合も接着層の厚さも充
分薄く、屈折率も導光体５１と等しいものとして、接着
層は導光体５１の一部と見なして説明する。導光体５１
の側部端面の一つ５１ｃに近接して蛍光燈などの線状光
源５２が配設される。

【０１５７】上述の如く構成された本発明の表示装置
は、まず、線状光源５２の一部の光は、直接あるいは反
射体５３の側部端面５１ｃの近くに配設された第１の反
射面５３ａにより反射されて側部端面５１ｃから導光体
５１の中に入り、導光体５１の中を外側面５１ａと表示
面５４ａとで反射を繰り返しながら、線状光源５２と反
対側の側部端面５１ｄの方向に導かれつつ表示面５４ａ
の各所を照らしていく。図８と図２の断面図から明らか
なように、第２の実施の形態の断面構造と第１の実施の
形態の中心軸の片側だけは、導光体と表示体の断面構造
は類似であり、導光体の側部端面から入った光の挙動
は、図４と図５を用いて説明をした第１の実施の形態の
場合と同様であるのでここでは説明を省略する。なお、
本実施の形態では、導光体５１は平板状で、側部端面は
図中に示した５１ｃと５１ｄの他に図７で手前に見える
側部端面とその反対側の側部端面と合計４個の側部端面
が有り、その一つである側部端面５１ｃを選択して投光
しているが、いずれの側部端面に投光しても良く、また
複数の側部端面に投光しても良い。この事はすでに説明
した円柱導光体の第１の実施の形態であれば、２つ有る
側部端面のいずれに投光しても良く、今後説明する各種
の実施の形態でも同様である。

【０１５８】線状光源５２の他の一部の光は、反射体５
３の表示体５４の裏側に配設された第２の反射面５３ｂ
で反射され、表示体５４の裏側の面を照射する光とな
る。この表示体５４の裏側の面から照射された光の挙動
は、図５を用いて説明した第１の実施の形態の場合と同
様である。

【０１５９】照明に関しては、表示体５４を前からと後
ろから照明する点では基本的に第１の実施の形態と第２
の実施の形態は類似である。しかし、第１の実施の形態
では、前からの照明用と後ろからの照明用とで別々の光
源が用いられ、第２の実施の形態では、単一の光源で両
方の照明を行っているのが違いであるが、本質的な違い
ではない。

【０１６０】単一の光源で両方の照明を行なうことの説
明は、後述する第１７の実施の形態と同様なので、ここ
では省略する。第１の実施の形態と第２の実施の形態の
基本的な違いは、表示図形の見え方である。第１の実施
の形態は、外側面が曲っているために表示図形を増幅変
形した像として見えるが、第２の実施の形態では、外側
面が平面のため像は表示面の図形とほとんど変わらな
い。

【０１６１】従来例として説明した導光板形式の背面照
明表示装置は、平板状の導光体を使用する点で第２の実
施の形態と似ている。そこで両者を比較してみる。従来
の導光板形式の表示装置では、表示体は導光体の前に置
かれ、しかも表示面と導光体は密着していない。導光体
を出た光を光源として表示体の後ろから照明をして、透
過光を見る事になる。

【０１６２】本発明の表示装置では、導光体の後ろに表
示体が置かれ、しかも表示面が導光体と気体の層を介す
ることなく密着している。照明方法としては、導光体の
側部端面に向けて投光して、表示面を前から照して反射
光を見る反射形と、表示体の裏側面に向けて投光し、透
過光を見ると同時に、外側面での全反射による光で前か
らも照明して反射光としても見る透過と反射併用の２形
式があり、いずれか一方、あるいは両方を適用する。こ
れらの照明のいずれも前から表示面を照らしており、こ
こが従来の導光板形式の照明と基本的に異なる。

【０１６３】次に導光体の一部を水などの液体とする実
施の形態について説明する。図９および図１０は、第１
の実施の形態における中空円柱状の導光体の一部を液体
に変えた構造の第３の実施の形態である。図９はＢ−Ｂ
断面図、図１０は、Ｃ−Ｃ断面図である。

【０１６４】また、図１１は外側面が平面の導光体の一
部を液体とした第４の実施の形態のＡ−Ａ断面図であ
る。この第３と第４の実施の形態は、導光体が２種類の
材質からなる点で変わっているが、導光体の基本的な形
状などは第１の実施の形態と同じである。導光体以外の
光源等はその位置も含めて同じである。また、表示体と
導光体との関係も同じである。

【０１６５】図９、図１０および図１１において、中空
透明容器６６、７６は、ガラスあるいはアクリル樹脂な
どから成っている。この中空透明容器６６、７６には注
入口６８、７８が在り、注入口６８、７８から中空部分
に水などの液体６７、７７を注入している。即ち、導光
体６１、７１は、中空透明容器６６、７６と中空透明容
器６６、７６の中に注入された液体６７、７７で形成さ
れる。中空透明容器６６、７６は、中空透明容器の外壁
部分６６ａ、７６ａ、中空透明容器の内壁部分６６ｂ、
７６ｂ、光源６２、７２に近い側の底の部分６６ｃ、７
６ｃ、光源６２、７２から離れた位置にある天井の部分
６６ｄ、７６ｄを備えている。図９および図１０の第３
の実施の形態における導光体６１の形状は第１の実施の
形態の場合と同じく中空円柱体で、図１１の第４の実施
の形態における導光体７１の形状は第２の実施の形態の
場合と同じく矩形である。図６の第３の実施の形態にお
いて、導光体６６の外側面６１ａ、外側面６１ａに近い
位置にある中空透明容器６１と液体６７との境界面６７
ａ、導光体の裏側面６１ｂ、および裏側面６１ｂに近い
位置にある中空透明容器６１と液体６７との境界面６７
ｂは、中心軸の位置を等しくする円柱面になる。図１１
の第４の実施の形態において、導光体６７の外側面７１
ａ、外側面７１ａに近い位置にある中空透明容器７１と
液体７７との境界面７７ａ、導光体の裏側面７１ｂ、お
よび裏側面７１ｂに近い位置にある中空透明容器７１と
液体７７との境界面７７ｂは、互いに平行な平面とな
る。

【０１６６】第３と第４の実施の形態において、中空透
明容器６６、７６である固体と液体６７、７７の屈折率
が等しい場合は、単一の材質からなる場合と等価であ
り、それぞれすでに説明した第１、第２の実施の形態と
同じように機能する。中空透明容器６６、７６と液体６
７、７７でそれぞれ屈折率が異なる場合は、導光体が多
層構造となってその境界面において光の屈折あるいは全
反射のいずれかが生じ、光の導かれ方が第１、第２の実
施の形態と若干異なってくる。

【０１６７】第３、第４の実施の形態では、導光体を２
種類の材質で形成したために、中空透明容器−液体、液
体−中空透明容器の新たな境界面が加わる。これらの境
界面で両側の材質の屈折率に差があると、屈折あるいは
全反射のいずれかが必ず生じる。これらの境界面は表示
面の照明と表示図形の見え方に影響する。

【０１６８】まず、照明への影響について説明する。屈
折率の高い媒質から低い媒質に向けて臨界角θ以上の入
射角で入射する光は、全反射が生じる。これ以外の光
は、通常の屈折を行い境界面を通り抜け、光の進む方向
が変わるが、入射角の等しいものはそろって同じ方向に
変わる。しかも、入射角の違いによって進む方向が急激
に変わる事はなく、連続的に変わるので、光を導いて表
示面を照明する観点からはまったく問題ない。

【０１６９】表示面に向かう光は、全反射が生じると照
明効率が低下する。なお、外側面の方向に進む光に全反
射が生じても、照明効率は低下しない。その理由は全反
射された光は表示面を照す光として利用できることによ
る。

【０１７０】全反射による照明効率の低下を防止する一
つの策は、表示面に近い層ほど屈折率の高い材質を用い
て、表示面に向かう光の全反射が生じないようにする事
である。しかし、この場合は最も全反射の光量を大きく
したい外側面での臨界角が小さくなり、よって照明効率
を低下させる結果にもなる。これらの条件を満たして効
率を高めるように材料を選択するのは難しく、できるだ
け屈折率の差の少ない材質が接するように配慮するのが
望ましい。なお、臨界角が最も大きい境界で照明性能が
決ることから、屈折率比の一番大きい境界層を如何に小
さな比に抑えるかである。

【０１７１】屈折率の大きい材質が屈折率の小さい材質
で挟まれ、かつ境界面が平行な場合は、両境界のいずれ
か大きい方の臨界角より大きい入射角の光は、屈折率の
大きい材質の中に閉じ込められて、無効な光となる。

【０１７２】第３と第４の実施の形態で、中空透明容器
６６、７６がアクリル樹脂（屈折率１．４９）、液体６
７、７７が水（屈折率１．３３）の場合における中空透
明容器６６、７６の、一番外側に当たる外壁６６ａ，７
６ａについて見てみる。外側面６１ａ，７１ａ（臨界角
約４２．１度）では入射角が４２．１度以上の光が、水
６７、７７との境界面６７ａ，７７ａ（臨界角約６３．
２度）では入射角が６３．２度以上の光が、全反射され
る。この結果、６３．２度以上の入射角の光は、中空透
明容器６６、７６の外壁の中に閉じ込められる。この例
のように全反射が生じると、照明効率が低下する。

【０１７３】当然全反射が生じない範囲の光は、照明に
活用されており、更に、全反射により無効となった光は
導光体６１、７１の側部端面の近傍に置いた反射板で反
射させ、再び有効な光に変えて利用するのが一般的であ
る。ちなみに中空透明容器６６、７６がアクリル樹脂、
また液体６７、７７が水の場合は照明機能として充分の
性能が得られている。

【０１７４】次に、観察者への表示図形の見え方につい
て説明する。なお、表示図形を伝える光の進む経路が含
まれる面と、導光体の側部端面に投光されて反対側の側
部端面の方に向かう照明用の光の径路が含まれる面とは
互いに直交する。また、照明光は表示面に向かう光が全
反射を受けるか否かが問題であるが、表示図形を観察者
に伝える光は基本的に外側面に向う光であり、照明で全
反射が生じる境界面も表示図形を観察者に伝える光に対
しては何ら問題が生じない。この事の認識が理解する上
で重要である。

【０１７５】導光体７１が平板状である第４の実施の形
態の場合は、外側面７１ａと表示面７４ａを始め、導光
体７１を複数の材質で構成したことにより加わった境界
面もほとんど垂直に近い角度で光が透過するために、加
わった境界面での屈折あるいは全反射が表示図形の見え
方に影響することはない。したがって第２の実施の形態
と異なる所はない。

【０１７６】外側面６１ａが円柱面である第３の実施の
形態では、境界面が円柱面となり各境界面に入射する光
の入射角は平面の場合より大きくなる。このため境界面
の条件が表示図形の見え方に大きく影響してくる。

【０１７７】図１２は、容器に液体を詰めた中空円柱体
を導光体とする第３の実施の形態を説明するための図
で、中心軸に垂直な断面で切断したＣ−Ｃ断面図であ
る。表示面６４ａの一点Ｐ０から出た光が、固体である
中空透明容器６６と液体６７との境界面６７ｂおよび６
７ａと各々の点Ｐ１とＰ２で、さらに、外側面６１ａの
Ｐ３で屈折して、経路ｅを通って観察者Ｚに到達する光
の径路を示している。観察者は外側面６１ａから充分遠
く、外側面６１ａを出て観察者に届く光の光軸とのなす
角は充分小さいものとする。なお、観察者Ｚは図中左の
方にあり、図から省略されている。直線ａ、ｂ、ｃ、ｄ
は、それぞれ中心点Ｏと点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３との
各々を結んだ直線であり、また、直線ｆは、観察者Ｚと
中心点Ｏを結ぶ光軸である。角βは、経路ｅと直線ｄの
なす角で、光軸ｆと直線ｄとのなす角でもある。ηは直
線ｄと直線ｃのなす中心角、φは直線ｃと直線ｂのなす
中心角、τは直線ｂと直線ａのなす中心角である。角
δ、α、λは、それぞれ表示面上のＰ０点を出て観察者
に届く光の経路に当たる各境界面上の点Ｐ３、Ｐ２、Ｐ
１における入射角である。表示面６４ａ上の点Ｐ０の像
はＰ０' で示してある。像の点Ｐ０' は、中心Ｏと点Ｐ
０とを結ぶ直線と、点Ｐ０を出て外側面の点Ｐ３を通っ
て観察者に到達する際の観察者と外側面の点Ｐ３とを結
ぶ線の交点で与えられる。点Ｐ０を光軸に垂直な矢印の
物体Ａの頂点として、像であるＰ０' は同じく光軸に垂
直な矢印の像Ａ' の頂点と見る事ができる。

【０１７８】また、表示面６４ａの半径をＲ、外側面６
１ａの半径をｍ・Ｒ（ｍ＞１である係数）、中空透明容
器６６の外側の壁６６ａの厚さをＤｓｏ、内側の壁６６
ｂの厚さをＤｓｉとして示している。なお、以下の説明
で、屈折率は、液体６７がｎＬ、外側の壁６６ａがｎｓ
ｏ、内側の壁６６ｂがｎｓｉとする。また、空気の屈折
率をｎａとする。

【０１７９】この図１２に示す系で、表示面６４ａを出
射角ξ０で出た光が、外側面６１ａで出射角がβ０とな
る条件は、外側面６１ａの表示面６４ａに対する半径比
ｍが、次式を満たす場合である。この式の誘導は、補足
説明とした「三層構造の導光体での表示図形の見え方」
に後述してある。 ｍ＝ｎｓｉ・Sin(ξ０）／ｎａ・Sin(β０） ……（式４） 式４は、外側面６１ａと表示面６４ａである一番外側と
一番内側の面の条件だけで定まり、間に挟まれる層での
影響は受けない事を示している。この式４は必要条件で
あって、必要十分条件ではない。必要条件の意味すると
ころは、式４を満たす範囲であっても、ξ０とβ０とは
自由に値を取り得ない場合があり、内部の他の条件によ
り制限されることである。この制限要因が全反射の現象
である。

【０１８０】次に、全反射を考慮した必要十分条件につ
いて説明する。表示面側から外側面に向けて進む光に対
して、全反射が生じる可能性のある内側からｋ番目の境
界面をＳｋ面と記すことにする。Ｓｋ面で全反射が生じ
ない条件を設定するために、全てのＳｋ面を境に導光体
を仮想的に分割する。Ｓｋ面の内側の導光体を第ｋの導
光体、外側を第（ｋ＋１）の導光体と呼称する。Ｓｋ面
の出射角をρｋとすると、全ての第ｋの導光体で、次式
が成立しなければならない。この式の誘導については、
補足説明とした「三層構造の導光体での表示図形の見え
方」を参照されたい。 ｍｋ＝ｎ( ｋ-1) ・Sin ρ( ｋ-1) ／ｎｋ・Sin(ρｋ） ……（式５） ここで、ｍｋは第ｋの導光体で最も外側の面の最も内側
の面に対する半径比、ｎｋはＳｋ面の外側に接する材質
の屈折率である。

【０１８１】全てのＳｋ面で第ｋの導光体に関して式５
を満たす必要がある。ある第ｋ０の導光体に初期条件を
設定し、逐次ｋを変え式５からSin(ρｋ）を求めていく
とき、Sin(ρｋ）＞１の不合理が生じると、設定した初
期条件ではこのＳｋ面で全反射が発生することになる。
この場合は、このＳｋ面での入射角がすでに臨界角θを
越えていることになる。この場合は、このＳｋ面の入射
角が臨界角θ、出射角がπ／２とするなど、新たな初期
条件を設定する必要がある。

【０１８２】Ｓｋ面で入射角が臨界角θ、出射角がπ／
２として更にｋを変えて式５からSin(ρｋ）を求めてい
くと、再び不合理が生じた場合は、この新たなＳｋ面が
前のＳｋ面より強く光の径路を制約することになる。即
ち、新たなＳｋ面で入射角が臨界角θ、出射角がπ／２
と初期条件を設定し直すと、前のＳｋ面では全反射が生
じるような条件にはならない。したがって、上記操作に
より全反射により光の進む径路を最も強く規制する全反
射面を見出すことができる。以後、この最も強く光の径
路の限界を規制するＳ面をＳ０面と呼称する。

【０１８３】ここで、光の径路の限界を規制するＳ０面
について、Ｓ０面に接する材質の屈折率をｎｓ、Ｓ０面
の出射角をρｓとすると、全てのｋについて式５を満た
す必要のあった必要十分条件式が次の２式で表現でき
る。 ｍ１・ｎｓ／ｎｓｉ＝Sin(ξ０）／Sin(ρｓ） ……（式６） ｍ２・ｎａ／ｎｓ＝Sin(ρｓ）／Sin(β０） ……（式７） ここで、ρｓ≦π／２で、ｍ１は外側面のＳ０面に対す
る半径比、ｍ２はＳ０面の表示面に対する半径比であ
る。

【０１８４】以上で表示面を角度ξ０で出て外側面を角
度β０で出射する必要十分条件が明確になった。表示装
置として表示面の像はできるだけ大きく、外側面を最大
の視野で見る範囲まで像が拡大して見えることが望まし
い。また、条件に応じてより広い範囲に像ができるが望
ましい。そこで次に、像の見る視野を最大にする条件を
求める。それは、式７で、Sin(β０）を如何に大きくす
るかであり、その条件を整理すると、次のイ．、ロ．で
ある。 イ．ｎｓ／ｎａ≦ｍ２の場合 Sin(β０）を最大にできるのは、Sin(ρｓ）＝１を満た
せる場合で、この条件を式６に適用すると、ｍ１≦ｎｓ
ｉ／ｎｓを満たさねばならない。この条件を満たすと
き、ｍ２＝ｋ１・ｎｓ／ｎａ（ｋ１≧１）とすると、次
の式８になる。Sin(β０）は像の視野を表わす。したが
って、外側面の半径を半径比で最適の場合のｋ１倍に大
きくしても、像の視野は外側面の１／ｋ１になり、像の
視野そのものは最適の場合と変わらない。 ｋ１＝１／Sin(β０） ……（式８） ロ．ｍ２＜ｎｓ／ｎａの場合 β０を最大のπ／２であるSin(β０）＝１とするには、
式７から得られるSin(ρｓ）＝ｍ２・ｎａ／ｎｓを式６
に適用して、ｍ１・ｍ２＜ｎｓｉ／ｎａを満たさねばな
らない。この条件を満たすとき、ｍ１・ｍ２＝ｋ２・ｎ
ｓｉ／ｎａ（ｋ２＜１）とすると、次の式９が得られ
る。ここでｍ１・ｍ２は外側面の表示面に対する半径比
ｍで、外側面を表示面に対して最適の場合より小さくす
ると、表示面の見える範囲が減少する。 ｋ２＝Sin(ξ０） ……（式９） 上記イ．、ロ．の条件を基に表示面の見え方について説
明する。表示面の最も広い範囲を最も広い視野範囲の像
として見ることのできる条件は、下記の２式（式１０、
１１）が満たされる場合である。 ｍ２＝ｎｓ／ｎａ ……（式１０） ｍ１＝ｎｓｉ／ｎｓ ……（式１１） この条件を満たすのが表示装置として最適であるが、表
示装置の設置条件、あるいは照明効率の向上などのため
に、外側面の半径を式１０、式１１で決る最適条件より
ずれた設定値を採るざるを得ない場合がある。

【０１８５】外側面の半径を大きくする場合は、像の視
野範囲が狭くなるので、視野が最適の場合の８０％程度
を限度とすると、式８より、ｋ１＝１．２５となり、最
適の場合の１．２５倍までが限度になる。

【０１８６】一方、外側面の半径を小さくする場合は、
像の視野範囲は最大のまま保持されるため、表示装置と
して像の視野範囲が外側面の最大視野より狭まるほど深
刻ではない。しかし、像が平面に近づいて見える等の利
点が損われてくること、また表示面の見える範囲が狭く
なるなどの問題から制限が必要になる。表示面の最大に
見える場合はξ０＝π／２であるが、この１／３のξ０
＝π／６を限度とすると、式（９）より、ｋ２＝０．５
となり、最適の場合の０．５倍までが限度となる。

【０１８７】以上、導光体が多層構造の場合について説
明した。ここで纏めると以下のようになる。表示面から
外側面に至る光の径路を全反射によって規制する全反射
面Ｓ０が、導光体の外側面と表示体の間に存在する場合
では、導光体の外側面の半径Ｒｃ、外側面に接する空気
の屈折率をｎａ、表示面の半径Ｒ、表示面に接する材質
の屈折率をｎｓｉ、最も強く規制する全反射面Ｓ０の半
径をＲｓ、全反射面Ｓ０の外側に接する材質の屈折率を
ｎｓとすると、下記の式１２と式１３が同時に成立する
か、 ｎｓ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒｓ≦１．２５・ｎｓ／ｎａ……（式１２） Ｒｓ／Ｒ≦ｎｓｉ／ｎｓ ……（式１３） または、式１４と式１５が同時に成立し、 ０．５・ｎｓｉ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒ＜ｎｓｉ／ｎａ ……（式１４） Ｒｃ／Ｒｓ＜ｎｓ／ｎａ ……（式１５） 表示面から外側面に至る光の径路を全反射によって規制
する全反射面が、導光体の外側面と表示体の間に存在し
ない場合では、下記の式１６が成立する場合には、表示
面を約π／６までの出射角で出る光までを観察でき、ま
た表示面の作る像は外側面を最大に見ることのできる視
野の約８０％以上の視野で見ることができる。 １．２５・ｎｓｉ／ｎａ≧Ｒｃ／Ｒ≧０．５・ｎｓｉ／ｎａ……（式１６） 以上の条件の範囲であれば、単一の材質からなり、外側
面と表示面が円柱面で中心軸が一致している導光体を有
する第１の実施の形態と同じく、表示面を、あるいは表
示面を外側面に拡大表示したものを直接見るよりは、形
成される像が表示面、外側面より曲率が大きくより平面
的になり、また表示面を斜めに見るために生じる縮尺を
補正し、更に、表示面を接線方向に見るより、更に回り
込んでしか見ることのできない表示体の裏側の一部領域
まで観察できる。

【０１８８】ここで、第３の実施の形態で中空透明容器
６６がアクリル樹脂（屈折率ｎｓｉ＝ｎｓｏ＝１．４
９）、液体６７が水（屈折率ｎｓ＝１．３３）の場合に
ついて最適条件を求めてみる。なお、表示面６４ａの半
径を３００ｍｍ、中空透明容器６６の厚さを５ｍｍと
し、これらは変えられないものとする。Ｓ面は中空透明
容器６６の内壁６６ｂと水の境界面の１面だけである。
このＳ面がＳ０面である。Ｒｓ／Ｒ＝ｍ１＝３０５／３
００＝１．０１７＜１．１２＝ｎｓｉ／ｎｓの関係にな
る。この場合は式１３が成立する。従って、式１２より
４０５．７≦Ｒｃ≦４５４．３の範囲で、また式１４と
式１５より３１７．４≦Ｒｃ＜４０５．７が導き出すこ
とができ、併せて ３１７．４≦Ｒｃ≦４５４．３ ……（式１７） の範囲であれば、表示面６４ａを出る出射角の最小値を
約π／６に限定でき、同時に表示面６４ａの像の視野
を、外側面６１ａを最大に見る視野の約８０％以内にす
ることができる。

【０１８９】以上円柱状の表示装置の表示面の見え方に
ついて説明した。次に本発明で重要となる導光体と表示
面との関係について説明する。本発明では、導光体と表
示面は密着状態になければならない。密着状態とは導光
体と表示面の間に気体の層が介在せず、液体又は固体を
介して導光体と表示面が光学的に接続される事である。
空気などの気体の屈折率は、真空の屈折率である１に近
く、表示装置を通常使用する条件下では１．００に近似
できるのに対して、導光体の液体や固体の屈折率は、い
かに小さくても１．２以上のものを確保して使用する事
ができる。即ち、屈折率の小さな気体の層を介すること
無く、表示面が導光体に直接密着するか、屈折率の大き
い液体又は固体を介して、光学的に接続されることが密
着状態である。

【０１９０】外側面が円柱面などの曲面の場合、表示面
のすぐ近くに空気と屈折率のほぼ等しい気体の層が入る
と、表示図形の像を拡大してみる事ができなくなる。こ
れが表示面を導光体に密着させる第一の理由である。

【０１９１】大きい屈折率ｎｖの導光体と表示面の間に
小さい屈折率ｎｇの「気体の層」が、存在する場合を考
える。「気体の層」の外側の面を角度ξで出た光が、外
側面を角度β０で出射する条件は、式４に示す必要条件
から、 ｍ＝ｎｖ・Sin(ξ）／ｎａ・Sin(β０） ……（式１８） ここでｍは、外側面の半径の「気体の層」の外側の面の
半径に対する半径比、ｎａは、外側面に接する空気の屈
折率である。ここで像を最大の大きさで見る限界は、
「気体の層」の外側の面を出る光の角度ξが臨界角θの
場合に相当する。したがって、Sin(ξ）＝ｎｇ／ｎｖを
式１８に代入し、次の式１９が成立する。 ｍ＝ｎｇ／ｎａ・Sin(β０）……（式１９） 「気体の層」の屈折率ｎｇは、空気の屈折率ｎａにほぼ
等しいため、ｍ＝１／Sin(β０）となり、ｍを大きくす
ると、Sin(β０）に反比例して小さくなる。これは、半
径比ｍをいくら大きくしても、観察者に見える像の範囲
は、気体の外側の面を見る視野の範囲に制限されること
を示している。この気体の層が表示面のすぐ近くにある
場合は、導光体を用いても表示面の大きさ以上に拡大し
てみる事ができなくなる。ところが、この層が気体より
も充分大きい材質であれば、ｍ＝ｎｇ／Sin(β０）とな
り、半径比ｍをｎｇと同程度にえらべば、外側面をほぼ
接線方向に見る範囲まで像を拡大してみる事ができる。

【０１９２】次に、表示面を導光体に密着する第２の理
由について説明する。表示面と導光体との間に「気体の
層」ができると、導光体と気体の境界面の臨界角θが小
さくなり、この境界面を透過して表示面を表側から照ら
す光の量が少なくなる事である。これは外側面が曲面の
場合に限らず、平面の場合も含めて生じる問題である。

【０１９３】例えば、導光体がアクリル（屈折率１．４
９）と表示面との間に、薄い空気の層（屈折率１．０
０）が挟まると、導光体と空気との境界面での臨界角θ
は、約４２．１度となる。この空気の層が水（屈折率
１．３３）の場合では、臨界角θは約６３．２度とな
る。空気の場合は、水の場合に比べて、入射角が約４
２．１度から約６３．２度までの光が余分に反射され
る。この事は、入射角の大きくなる光源から離れた所で
表示面が暗くなる事で、導光体を使う意味が無くなる。
なお、導光体の外側面と空気との境界面が平行の場合
は、外側面と境界面で一度全反射された光は、この両面
で反射を繰り返し側部端面に到達し、表示面に到達する
ことが出来なくなる。

【０１９４】屈折率の異なる材質の境界面では、全反射
が必然的に生じるが、固体相互、液体相互、固体と液体
の場合は、屈折率が比較的似通った値になり、境界面で
の臨界角θｓが気体の場合の臨界角θa より充分大きく
なり、気体との境界の場合に比べて照明効率が著しく良
くなる。境界層が固体か、液体で、本来の導光体と屈折
率が似通った材質の場合、この境界層は導光体の一部で
あり、導光体が複合体となって表示面に密着していると
考える事ができる。

【０１９５】導光体と表示面を気体の層を介することな
く密着させるには、第１と第２の実施の形態のように、
紙などに描かれた表示体を透明性の接着剤あるいは粘着
剤(以下、接着剤あるいは粘着剤などを総称して接着剤
等と呼称する）で裏側面に貼る方法、第６と第７の実施
の形態のように、表示図形の画かれた面を導光体の一部
を形成する液体に漬ける方法などがある。しかし、表示
体を裏側面に近接して単に置くことでは、狭い空隙が出
来て密着状態とはならない。

【０１９６】導光体の一部を液体にする理由の一つは、
表示面と導光体を容易に密着できる事にある。中でも液
体を水とする場合は、最も安価で安全性も高く、取り扱
い性などにも優れる。水の場合、長期に使用すると、
藻、あるいはプランクトンなどの小動物の繁殖を防止す
る必要があり、次亜塩素酸カルシュームなどの殺菌剤の
水溶液を用いるか、あるいは蒸留水を用いて密封するな
どの方策が有用になる。また、導光体の水を着色するた
めに染料を溶かした水溶液などを使っても良い。

【０１９７】印刷されたプラスティック・シートを表示
体として水に浸す場合等は問題はないが、表示体が紙の
印刷物のような表示体では直接水に浸せなくなる。この
ような場合薄いプラスティック材料を表示体にラミネー
トする方法が有効である。ラミネート材としてポリエス
テルとポリエチレンの２重層の膜が周知であり、加圧し
つつ温度を上げて融点の低いポリエステルを溶かして、
接着剤としてポリエチレンを表示面に貼り付ける。この
場合、ポリエチレンと表示面は、ポリエステルを挟んで
光学的に密着状態となる。このラミネート材は境界層を
形成し、しかもポリエステルとポリエチレンの二重層で
ある。この場合は、導光体とポリエチレン、ポリエチレ
ンとポリエステル、ポリエステルと表示面の各境界面が
生じるが、いずれも屈折率が同程度であり、表示面を表
側から照明するのに問題はない。

【０１９８】以上、水に紙の印刷物を漬す場合を示唆し
たが、水の代わりにアルコール、グリセリン、シリコー
ンオイルなどでも、また紙の代わりにプラスティックシ
ートを用いる場合などでも、印刷用のインクと液体との
相互作用を防止する必要のある場合は、適切なプラステ
ィック材料と接着剤を選択して、密着性を確保する条件
でラミネートすれば良い。

【０１９９】次に、導光体の外側面と表示面が球面で、
表示面が導光体の液体に浸されている第５の実施の形態
を図１３および図１４により説明する。図１３は、透視
斜視図である。中空部９３を有する球状の導光体９１と
球状光源９２とを備えている。中空円盤状の蓋部９９に
は、開口部９８を有する。

【０２００】図１４は、図１３に示した導光体の中心を
通るＤ−Ｄ断面図である。導光体９１は、中空透明容器
９６と液体９７とを備えている。中空透明容器９６は、
球状外壁９６ａ、球状内壁９６ｂ、円筒状隔壁９６ｃと
を備えている。

【０２０１】球状外壁９６ａは、透明なアクリル樹脂で
形成され、球状内壁９６ｂは、半透明の光拡散体で、例
えば透明なアクリル樹脂の表面を荒らして、白濁化した
光散乱面とした類である。また、この面は表示面９４ａ
として、表示図形が画かれている。球状内壁９６ｂと球
状外壁９６ａ、円筒状隔壁９６ｃ及び蓋部９９で囲まれ
た密閉空間には、液体９７が注入され、導光体９１を形
成する。球状外壁９６ａと球状内壁９６ｂは、それぞれ
その一部を平面で切断された形状をしており、球状外壁
９６ａは、中空円盤状の蓋部９９に接続されている。球
状内壁９６ｂは、円筒状隔壁９６ｃに接続され、この円
筒状隔壁９６ｃが、中空円盤状の蓋部９９に接続されて
いる。円筒状隔壁９６ｃの表側の面は、球状内壁９６ｂ
の表側の面と同じく、荒れた小さな凹凸のある白濁した
光散乱面となっている。なお、球状内壁９６ｂは、その
中心を球状外壁９６ａの中心に一致するように配設され
る。球状内壁９６ｂと円筒状隔壁９６ｃとが作る中空部
９３に、球状光源９２がその中心を球状内壁９６ｂの中
心にほぼ一致するように置かれる。

【０２０２】この第５の実施の形態である球状表示装置
は、蓋部９９を上に向けて建物の天井に置くなり、壁側
に向けて壁に置くなり、下に向けて床や机の上に置くよ
うな使い方をする。この球状表示装置では、球状内壁９
６ｂが液体９７に浸された状態にあり、表示面９４ａ
が、導光体に気体の層を介することなく密着している。

【０２０３】表示面９４ａ上の任意の一点を出て外側面
９１ａを通って観察者に到達する如何なる光も、その経
路は、観察者と球状外壁９６ａと球状内壁９６ｂの中心
を含む一つの平面の中にあり、この平面上で、球状外壁
９６ａと球状内壁９６ｂは、同心円となる。この同心円
の半径比ｍは、どの経路の場合も同じになる。従って、
この第５の実施の形態の表示面の見え方は、円柱形表示
装置である第３の実施の形態の場合と同様になる。違い
は、第３の実施の形態が中心軸に直交する平面上での像
の変形であるが、この第４の実施の形態では、中心を含
むあらゆる平面上で３次元的に像が変形する。

【０２０４】次に、表示体を導光体の液体中に浸した円
柱形表示装置である第６の実施の形態を図１５および図
１６により説明する。図１５は、Ｂ−Ｂ断面図であり、
図１６は、Ｃ−Ｃ断面図である。両図において、導光体
１０１は、ガラスあるいはアクリルなどの固体である円
柱状の中空透明容器１０６と液体１０７とを備えてい
る。導光体１０１に投光する光源１０２は、導光体１０
１近傍に配される。導光体１０１は、表示面１０１ａ
と、光源１０２から近い側部端面１０１ｃと、光源１０
２から遠い側部端面１０１ｄを備えている。液体１０７
は、導光体１０１の注入口１０８より内部に注入され
る。液体１０７が注入された導光体１０１の内部には、
表示体１０４が浸されている。即ち、導光体１０１は、
中空透明容器１０６とこの中に注入された液体１０７で
形成され、導光体１０１の形状は円柱であり、第３の実
施の形態との違いは導光体の中心軸よりの内部が、中空
になっているかいないかの違いだけである。しかし、導
光体の外側面は、第３の実施の形態と等しく円柱面であ
る。

【０２０５】表示体１０４は、コーティング材で表面を
覆われた、厚さの薄いシート状のものである。これを表
示面１０４ａを外側面１０１ａに向けて円筒状に巻き、
この円筒の中心軸を導光体１０１の中心軸に合わせて、
中空透明容器１０６に注入されている液体１０７に漬け
られている。

【０２０６】この第６の実施の形態は、第３の実施の形
態に対比して、中空透明容器の内壁が無くなり、接着剤
の層がコーティング材に変わっただけである。特にコー
ティング層は薄く、かつ屈折率が液体の屈折率に比較的
近い場合は、近似的に液体が直接表示面に密着している
と考えても良い。なお、第３の実施の形態では、表示面
は導光体の裏側面に接着剤等で密着していたが、この第
６の実施の形態の様に、中空円柱状の導光体の液体の中
に厚さの薄い円筒状の表示体を浸すこともできる。

【０２０７】表示体を液体に浸した他の表示装置の例と
して、第７の実施の形態を図１７および図１８により説
明する。図１７は、Ｂ−Ｂ断面図であり、図１８は、図
１７に示す矢視のＣ−Ｃ断面図である。この表示装置
は、図９および図１０を参照して説明した第３の実施の
形態と類似している。違いは、中空透明容器６６の内壁
６６ｂの更に内側に半径の小さい円筒状の最内壁１１６
ｃを設け、この最内壁１１６ｃと中空透明容器６６の内
壁６６ｂとの隙間を、表示体６４を浸す為の液溜め１１
８としている。この液溜め１１８を含め、導光体１１１
は形成される。液溜め１１８には底部１１９があるが、
天井はなく、薄いシート状の表示体６４を挿入後、紐状
のゴムなどの弾性体を押し込むことにより蓋をする。な
お、両図では、表示体６４と液溜め１１８に蓋をする為
の弾性体は図示していない。この第７の実施の形態は、
第３あるいは第６の実施の形態と類似の機能を有するこ
とは自明である。

【０２０８】次に、表示体を浸す為の液溜めを有する平
板状の表示装置を、第８の実施の形態として図１９を用
いて説明する。図１９は、Ａ−Ａ断面図であり、図１１
を参照しながら説明した、第４の実施の形態と類似して
いる。違いは、中空透明容器７６の内壁７６ｂの更に外
側に平面状の最内壁１２６ｃを設け、この最内壁１２６
ｃと中空透明容器７６の内壁７６ｂの隙間を、表示体７
４を浸す為の液溜め１２８としている。液溜め１２８を
含め、導光体１２１は形成される。液溜め１２８には底
部１２９があるが、天井はなく、薄いシート状の表示体
７４を挿入後、紐状のゴムなどの弾性体を押し込むこと
により蓋をする。なお、図１９では、液溜に蓋をする為
の弾性体は図示していない。この第８の実施の形態は、
第４の実施の形態と類似の機能を有することは自明であ
る。

【０２０９】第７と第８の実施の形態は、中空透明容器
に液体を注入した導光体の裏側の面に沿って、その内側
に壁を配設し、この壁と導光体との間に形成される空隙
を表示体を浸す為の液溜めとしている。中空透明容器に
注入する液体と液溜に注入する液体は同一でも、異なっ
ても良い。また中空透明容器からなる導光体の部分は、
第１あるいは第２の実施の形態の導光体のように、単一
の材質からなる導光体であっても良い。

【０２１０】ここに示した第７、第８及び後に説明する
第１２の実施の形態はいずれも、表示体を薄いシート状
とし、表示体の設置形状に合わせた裏側の面を有する導
光体と上記導光体の裏側の面に沿って配設した壁とによ
る空隙を備え、この空隙を表示体を浸す専用液溜とする
形態を採っている。このため、表示体の形状が液溜の形
状で定まり、表示体の作成が容易になる。また、表示体
の取り替えも容易になる。

【０２１１】次に、照明について説明する。本発明は、
表示面の照明に関して次の特徴を有する。（１）比較的
狭い照明空間で前からの照明が出来る。（２）裏からの
照明だけで、外側面での全反射による前からの照明が必
然的に行われ、前側と裏からの照明が併用された一段と
あでやかな表示装置が得られる。（３）積極的な前から
の照明と裏からの照明を狭い照明空間で併用でき、より
鮮明であでやかな表示装置が得られる。また、両照明を
併用することにより表示面の明るさをより一層一様化で
きる。

【０２１２】内在する光源による照明は、これまでの実
施の形態の説明で明らかなように、２種類に分けられ
る。一つは、表示体の表示面を前から照明するために、
導光体の側部端面に向けて光を投光する照明手段（以
下、「表からの照明手法」と略記する）であり、他の一
つは、表示体の裏側に向けて投光する照明手段（以下、
「裏からの照明手法」と略記する）である。光源を表示
装置に内在する場合は、このいずれか一方、または両方
の照明手段を用いる。

【０２１３】これまで説明をした実施の形態で、「表か
らの照明手法」だけの実施の形態は図１５および図１６
に示す第６の実施の形態、図１７および図１８に示す第
７の実施の形態、図１９に示す第８の実施の形態であ
る。次に、これらの「表からの照明手法」における表示
面の明るさを均一化する２つの手法について説明する。

【０２１４】１つ目の手法は、表示面と外側面を傾けて
配置する方法である。これを図２０を参照しながら説明
する。図２０は、光を導く方向に対して平行な外側面１
３１ａに対して表示面１３４ａを角度δだけ傾けた場合
を表す。ここで傾き角度δは、表示面１３４ａがより光
源に向く方を正、背ける方を負とする。光源の一点Ｑか
ら出て、表示面１３４ａに直接到達する立体角ωの光
（図４に示す経路ｉの場合に相当する光）の表示面１３
４ａを照らす範囲は、傾き＋δの場合には面積ｓの領域
を照らすが、表示面１３４ａが外側面１３１ａと平行の
場合には、ｓよりも大きい面積ｓ' を照らす事になる。
即ち、正の傾きにより表示面１３４ａの単位面積当たり
の照射量が大きくなる。逆に、この傾き角が負の場合
は、表示面１３４ａの単位面積当たりの照射量は少なく
なる。しかし、外側面１３１ａで反射した後に表示面１
３４ａに到達する光（図４に示す経路ｊ、ｋの場合に相
当する光）は、出射角が臨界角より大きい光だけであ
り、表示面１３４ａの傾き角δを臨界角θ以上に傾けて
も、傾ける効果が低下する。また、外側面１３１ａと表
示面１３４ａとが平行の場合では、表示面１３４ａに到
達せず、光源から離れた位置にある側部端面から外部に
出てしまう無効の光（図４に示す経路ｈに相当する光）
が、表示面１３４ａを外側面１３１ａに対して傾けると
表示面１３４ａに直接到達する様になる。

【０２１５】以上の説明から明らかなように、図４に示
す経路ｉ、ｊ、ｋの光は、外側面と表示面を傾ける事に
より表示面の単位面積当たりの光の量を制御できる。ま
た、経路ｈの光は、正に傾けると有効な光として利用で
きるようになる。表示面の明るさを均一化するには、光
源から離れるにしたがって傾きを変えていく必要があ
る。一定の傾きでは導光体の側部端面から抜けていく無
効な光を利用でき、全般に明るくなるが、均一化の効果
は少ない。これに対して、光源から離れるにしたがっ
て、表示面を外側面に傾ける角度を強めていくと、より
明るさが均一かされる。この傾き角は、それぞれの表示
装置で実験的に求めていくのが最も容易で効果的な方法
である。

【０２１６】なお、表示面を外側面に対して傾けること
は相対的に外側面を表示面に傾けることと等価に考えら
れ易いが、外側面を順次傾けていくと、外側面に光源か
ら直接到達する光の入射角が順次小さくなり、図４に示
す経路ｉ、ｊ、ｋとｈの全ての光が、外側面で全反射す
ること無く外に出る光の度合いが強くなり、必ずしも同
じではない。

【０２１７】表示面を外側面に対して傾けた表示装置と
して、第９の実施の形態および第１０の実施の形態を、
図２１および図２２を参照しながら説明する。両図と
も、線状光源１４２の長さ方向に垂直な面でのＡ−Ａ断
面図である。両図には、導光体１４１が線状光源１４２
と共に示されている。これらの実施の形態は、導光体１
４１の外側面１４１ａは平面であり、シート状の表示体
が貼られる裏側面１４１ｂは、線状光源１４２から遠ざ
かるにしたがって、外側面１４１ａに対して傾斜角が正
の方向に傾きが強くなるように構成されている。図２１
は、線状光源１４２のごく近くでの傾き角を零として、
次第に正の方に傾き角を強めていった第９の実施の形態
を示している。図２２は、線状光源１４２の極近くでは
負の角度の傾きとしており、線状光源１４２から離れる
にしたがって負の傾斜角の度合いを緩めていき、傾斜角
が零となった後は正の方に傾き角を強めて行く第１０の
実施の形態である。

【０２１８】これら実施の形態では、シート状の表示体
が貼られるとしたが、表示図形が直接導光体の傾いた裏
側面に描かれても良い。表示面を外側面に対して角度δ
だけ傾けた点は、十分遠くの観察者にはcos(δ) に縮尺
されて見える。この縮尺による歪は、圧縮率に見合う倍
率で拡大した図形を描くことで補正できる。あるいは、
上述した表示面の照明を均一化する傾き角に限界がある
事をも考慮して、この図形の圧縮が気にならない程度に
傾き角を制限する方法も採れる。具体的にどの程度に傾
けるかは、導光体の形状などに併せて決めれば良い。

【０２１９】第９と第１０の実施の形態は、導光体１４
１自体の形を変えることで外側面１４１ａと表示面１４
４ａを傾けて配置する例である。導光体を特異な形状に
すると、導光体の製造コストが上昇し、また表示図形を
描き難いなどの問題がある。

【０２２０】次の第１１の実施の形態は、導光体の一部
を液体とし、表示面が所望の傾きになるように曲げられ
た表示体を、この液体に浸す方法で構成された平面形表
示装置である。この平面形表示装置を、図２３および図
２４を用いて説明する。

【０２２１】図２３は、Ａ−Ａ面で切断した切断面を見
せた斜視図である。図２４は、Ａ−Ａ断面図である。両
図において、シート状の表示体１５４は、表面に図形等
が印刷された紙をプラスティック・シートでコーティン
グしたものである。この表示体１５４は、予め所望の曲
面に曲げられたプラスティック製の表示体支持具２０に
沿って、表示体１５４を固定し、液体１５７に浸されて
いる。この表示体１５４の浸される導光体１５１は、図
１１を参照しながら説明した第４の実施の形態の導光体
７１と類似である。この様に液体１５７に表示体１５４
を浸すことで、曲げられた表示面１５４ａを容易に導光
体１５１に密着できる。

【０２２２】次に、本発明の表示装置の第１２の実施の
形態を、図２５に示すＡ−Ａ断面図で説明する。この表
示装置は、外側面１６１ａに対して裏側面１６１ｂが傾
いた導光体１６１の裏側に、壁１６６ｃにより液溜め１
６８を設けた平面形表示装置である。液溜め１６８は、
表示体１６４を挿入する程度の厚みに設定され、導光体
１６１の裏側面１６１ｂは、あらかじめ所望の傾斜で表
示体１６４が配置されるように傾斜を持って作られる。
液溜め１６８に表示体１６４を挿入するだけで、表示面
１６４ａは、外側面１６１ａに対して所望の傾きを持た
せることができる。

【０２２３】次に、光源から離れるにしたがって、表示
面を外側面に対して傾けた円柱形表示装置の第１３と第
１４の実施の形態を、それぞれ図２６と図２７を用いて
説明する。

【０２２４】図２６は、第１３の実施の形態である表示
装置のＢ−Ｂ断面図である。図には、導光体１７１と光
源１７２が示されている。外側面１７１ａは、半径が等
しい円柱面であるが、裏側面１７１ｂは、光源１８２か
ら離れるにしたがって、その半径が大きくなるラッパ管
の形状をした導光体１７１で、材質はアクリル樹脂であ
る。導光体１７１の肉厚の方の側部端面１７１ｃの近く
にはサークル状の光源１７２が置かれ、側部端面１７１
ｃに向けて投光する。表示図形は裏側面１７１ｂに画か
れているが、図では省略されている。表示面１７４ａ
は、裏側面１７１ｂと同じであり、共にラッパ管のよう
な形状をしている。また、外側面１７１ａと表示面１７
４ａの中心軸は同じ位置に在る。

【０２２５】図２７は、第１４の実施の形態である表示
装置のＢ−Ｂ断面図である。図には、導光体１８１と光
源１８２が示されている。この表示装置は、図９および
図１０を用いて説明した、第３の実施の形態の表示装置
と同様のものである。違いは、表示体１８４の形状およ
び設置場所である。すなわち、中空円柱の形をした導光
体１８１の液体１８７中に、サークル状の光源１８２か
ら離れるにしたがってその半径が大きくなるラッパ管の
形状をした筒状の表示体１８４を、導光体１８１と表示
体１８４の中心軸が一致する状態で浸している。

【０２２６】第１３と第１４の実施の形態の表示装置
は、Ｂ−Ｂ断面図において中心軸を挟んでその両側は対
称である。その片側だけを見ると外側面と表示面の関係
は、図２１を用いて説明した第９の実施の形態表示装置
の場合と同様であり、表示面の明るさが補正され均一化
されることは明らかである。

【０２２７】第９の実施の形態（図２１）、第１０の実
施の形態（図２２）、第１１の実施の形態（図２３およ
び図２４）、および第１２の実施の形態（図２５）で示
した、外側面が平面状の導光体、および、第１３の実施
の形態（図２６）と第１４の実施の形態（図２７）で示
した、外側面が円柱形状の導光体は、いずれも、光を導
く方向に対して外側面は直線である。即ち、導光体の側
部端面に投光する照明手段と、導光体の外側面が照明光
の導く方向に対して直線となる導光体と、導光体に気体
の層を介することなく密着する表示面を有する表示体と
を有する場合に、光を導く方向に対して表示面を外側面
に傾け、その傾きの度合いを導光体の側部端面からの距
離により変えることにより、表示面の明るさを制御でき
る。

【０２２８】図２６および図２７を用いて説明した第１
３および第１４の実施の形態のように、導光体の外側面
が円柱形状で、表示面が外側面に対して傾けられて配置
される場合の表示図形の見え方について説明する。いず
れの実施の形態でも、中心軸に直交する面で切断した断
面図では、その切断位置に係わらず、外側面と表示面は
同心円である。しかし、Ｚ方向の切断位置によって内側
にある表示面の半径が変化する。即ち、半径比ｍが場所
により変わることから、像の見え方が、以下の３つの場
合に分かれてしまうように、複雑になる。

【０２２９】１つ目は、最も半径比の大きい所（光源に
最も近い部分）で半径比が最適条件より等しいか小さい
場合である。この場合には、中心軸に沿ったｚ方向に、
あらゆる所で表示画面の像を外側面の最大の範囲に広げ
て見る事が出来、外側面の円柱面に似た柱状の像が作ら
れる。

【０２３０】２つ目は、ｚ軸の中間的な位置で半径比ｍ
が最適条件になり、光源側では大きく、その反対側では
小さくなる場合である。この場合には、光源から離れた
所では、表示面の像の見える視野が外側面を一杯に見る
範囲より狭くなり、外側面より細い感じの像となる。光
源に近い所では、像が外側面を一杯に見る範囲に像がで
きる。即ち、光源から離れた所から最適条件の所までは
連続的に像の大きさが大きくなっていく。

【０２３１】３つ目は、全ての位置でｍが最適条件より
大きい場合である。この場合には、全ての位置で、導光
体の太さの範囲より狭い範囲に像ができ、像の形状は表
示体の形状に似たものになる。

【０２３２】一般には、上記の１つ目の場合のように、
光源に最も近い位置の半径比を最適条件に設定し、導光
体の大きさ一杯に大きな像を作るのが得策である。しか
し、表示装置は人の興味を引きつけるために、変わった
図形・像が好まれる場合が多々あり、用途により選定し
て構成すれば良い。

【０２３３】以上の説明からも明らかなように、図２６
と図２７を用いて説明した第１３と第１４の実施の形態
のような円柱形表示装置において、外側面に対して表示
面を傾けようとすると、中心軸に沿うｚ方向の位置によ
って円周方向の像の拡大率が変化する。これは、外側面
が平面の場合には問題されない、中心軸と直交する面内
の円周方向の像の歪みであるが、外側面が平面の場合で
説明した、中心軸に沿った方向の像の歪みも発生する。

【０２３４】中心軸に沿った方向の歪みは、表示面を外
側面の方向に傾ける事によるもので、図２１を用いて説
明した外側面が平面の第９の実施の形態と同じであり、
傾き角度がδの位置では像の倍率がcos(δ) になる。こ
の補正は容易で、表示図形を１／cos(δ) に拡大して画
けば良い。円周方向の像の拡大率が変化する理由は、表
示面の半径が中心軸の位置によって変ることによる。こ
の歪みを補正したい場合は、傾き角度δから中心軸の位
置ｚに対する表示面の半径を求め、これから拡大率Ｌを
求め、これを補正するように１/ Ｌ倍の図形を画くよう
にすれば良い。これらの倍率は、補足説明として「三層
構造の導光体での表示図形の見え方」に後述した、基本
式を用いて計算できる。

【０２３５】次に、「表からの照明手法」における明る
さの均一化の２つ目の手法について説明をする。２つ目
の手法は、外側面と表示面との間に屈折率の小さい薄い
仕切り層を挿入し、この仕切り層と屈折率の高い導光体
との境界面の全反射を利用して光源から離れた位置にあ
る表示面に直接光を伝えるようにするものである。

【０２３６】２つ目の手法を平板形表示装置に適用した
第１５の実施の形態を図２８を用いて説明する。図２８
は、Ａ−Ａ断面図である。屈折率の大きい導光体１９１
の中に、厚さの充分薄い空気層からなる２つの仕切り層
１９３ａと１９３ｂが、外側面１９１ａからも表示面１
９４ａからも離れた位置に挿入されている。これらの仕
切り層１９３ａ、１９３ｂは、外側面１９１ａに平行で
あり、導光体１９１をＡ、Ｂ、Ｃで示す３つの領域に仕
切っている。表示体１９４は、裏側面１９１ｂに表示面
１９４ａを向けて接着されている。なお、仕切り層１９
３ａは、ｚ軸方向の高さ０からＬａまで、仕切り層１９
３ｂは、ｚ軸方向の高さ０からＬｂまでの間に配置され
ている。なお、仕切り層は、導光体１９１の外側に近い
ほど高さが高い。また、仕切り層は、プラスティック等
の薄い透明性の２枚のシートの間に、空気層の厚さを決
めるスペーサを散在させて２枚のシートの周辺を接着し
て作られたものを埋め込む等して形成する。

【０２３７】導光体１９１の一部が液体の場合は、上述
のように作られたシートを液体の中に浸す事で簡単に形
成出来る。なお、空気からなる仕切り層の空気の厚さ
は、１ミクロン程度の厚さで充分である。厚い方は、い
くら厚くても良いが、いたずらに厚くすると、光を導く
導光部の断面積が減少する事から限度がある。光源１９
２に近い側部端面１９１ｃの部分において、外側面１９
１ａから表示面１９４ａまでの厚さの１／１０以下程度
に抑えるのが適切である。

【０２３８】図２８中のＡ領域に入った光は、高さＬａ
までは仕切り層１９３ａと外側面１９１ａとの間で全反
射を繰り返す。高さＬａを過ぎると仕切り層１９３ａが
無くなり、このＡ領域を伝わってきた光は、表示面１９
４ａに到達するようになる。その後はこれまでの説明で
明らかな様に表示面１９４ａであらゆる方向に反射さ
れ、一部は外側面１９１ａから外に出て、観察者が表示
面１９４ａを認識する光となり、他の一部は外側面１９
１ａで全反射され、より光源１９２から離れた位置の表
示面１９４ａを照らす光となる。

【０２３９】図２８中のＢ領域に入った光は、高さＬｂ
までは仕切り層１９３ａと仕切り層１９３ｂとの間で全
反射を繰り返し、距離Ｌｂを過ぎると仕切り層１９３ｂ
が無くなり、表示面１９４ａに到達するようになる。そ
の後は、高さＬａまでは、表示面１９４ａを照らしなが
ら、仕切り層１９３ａと表示面１９４ａとの間で全反射
を繰り返す。さらに、高さＬａを過ぎれば、上述の領域
Ａを伝わってきた光と同様となる。

【０２４０】図２８中のＣ領域に入った光は、距離Ｌｂ
までは仕切り層１９３ｂと表示面１９４ａとの間で全反
射を繰り返し、距離Ｌｂを過ぎると仕切り層１９３ｂが
無くなり、領域Ｂを伝わってきた光と同様となる。

【０２４１】この様に仕切り層を導入することにより、
導光体に導入された光をある高さまで表示面に当てるこ
と無く、全反射を繰り返しながら光源から離れた方向に
光を導き、仕切り層がなくなった所から表示面を照らす
様になる。上述のようなＡ、Ｂ、Ｃの各領域を適切に選
べば、表示面の明るさを均一化できる。仕切り層の数
は、要求する均一度に応じて設定すれば良い。また、こ
の第１５の実施の形態では、仕切り層はその全領域で外
側面に対して平行であるが、表示面に到達する光が仕切
り層の切れた所で急激に増加するのを防止するために、
光源から離れた仕切り層の終端近くでは外側面の方向に
次第に傾け、表示面に到達する光を徐々に増加するよう
にする事が出来る。なお、仕切り層は空気からなる層と
したが、透明性の気体であれば良い。

【０２４２】この「表からの照明手法」における明るさ
の均一化の２つ目の方法は、外側面が曲面の場合も適用
する事ができるが、仕切り層によって表示画面の像が変
形を受け、仕切り層より大きい像はできなくなる。した
がって、この制約を特殊な効果として利用するなど、適
用に限定を受ける。

【０２４３】以上、「表からの照明手法」について説明
してきた。次に、「裏からの照明手法」について説明す
る。「裏からの照明手法」だけを適用した例は、図１３
および図１４に示す第５の実施の形態だけである。ま
た、「表からの照明手法」と「裏からの照明手法」を併
用する実施の形態としては、両手法で、光源を別にする
例と、共通の１つの光源にする例とがある。前者には、
図１、図２および図３に示す第１の実施の形態と、図９
および図１０に示す第３の実施の形態とがある。後者に
は、図７および図８に示す第２の実施の形態と、図１１
に示す第４の実施の形態とがある。

【０２４４】「裏からの照明手法」を行う場合、表示体
を通して裏からの光が透過する必要がある。このために
は、光源と表示面の間に半透明の光拡散層を配置する。
この半透明の光拡散層は、表示体自身であっても良く、
表面に表示図形が画かれた紙などであっても良い。紙は
障子紙に見られるように、ある程度薄ければ半透明で透
過光をあらゆる方向に拡散させる機能を持っている。ま
た、表示体が導光体の一部を形成し、その表側に表示画
面が画かれているような場合は、光源と表示体の間に半
透明の光拡散シートを置けば良い。また、ここで半透明
とした光拡散層を透明としても良い。

【０２４５】「表からの照明手法」と「裏からの照明手
法」に対して別々の光源を配する第１と第３の実施の形
態では、第１の光源が導光体の側部端面に対面して配置
されて専ら側部端面に向けて投光さる「表からの照明手
法」の光源となり、第２の光源が表示体の裏側面に対面
して配置されて専ら表示体の裏側面に向けて投光さる
「裏からの照明手法」の光源となっている。これらの例
では「裏からの照明手法」のための第２の光源は直線状
の光源で、円筒状の表示体の中心軸の位置に置かれ、表
示体の裏側面を照らす光の強さは円周方向にはどこでも
等しくなる。

【０２４６】次に、単一の光源では暗いため、複数の光
源を配置する「裏からの照明手法」を用いる第１６の実
施の形態を図２９により説明する。図２９は、Ｃ−Ｃ断
面図である。図１に示す第１の実施の形態において、中
心に置かれた光源１３を除去し、新たに複数の光源２０
３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄおよび２０４ｅを
円周上に配列して、裏からの照明を強めたものである。
これらの五本の光源が中心軸の周りにほぼ等間隔に配置
され、これらの光源と導光体２０１の裏側面２０１ｄの
間に光拡散シート２０９が置かれ、各光源から発した光
は、光拡散シート２０９で拡散され、表示体２０４の裏
側に当たる光の光度分布をより一様にする。

【０２４７】また、図２９中に示す固定部２０８は、表
示装置を構成する導光体２０１などの各構成要素を機械
的に支える支柱である。中空円柱体あるいは中空円錐体
を導光体とする表示装置において、中空導光体の中空部
に固定部を設置すると、導光体の外側面を外から隠し覆
う固定部を排除でき、表示内容を遮蔽することの無い優
れた表示装置を構成できる。

【０２４８】以上、「表からの照明手法」と「裏からの
照明手法」をそれぞれに専用の光源を配している円柱形
表示装置を例として説明した。平面形表示装置でも導光
体の側部端面に対向する位置に第１の光源を、表示体の
裏側面に対向する位置に第２の光源を配置し、必要に応
じて第１あるいは第２の光源を複数の光源で構成した
り、表示体の裏側面と光源との間に光拡散シートを配置
して表示体の裏側面に当たる光の光度分布をより一様に
する等は、上記の円柱形表示装置の場合と同様である事
は容易に類推できる。

【０２４９】これらの実施の形態でいずれか一方の光源
を除去すると、「表からの照明手法」だけ、あるいは
「裏からの照明手法」だけの表示装置になる。次に単一
の光源が「表からの照明手法」と「裏からの照明手法」
のための光源を兼ねる構成について説明する。まず、平
面形表示装置について説明する。

【０２５０】図７および図８に示す第２の実施の形態
と、図１１に示す第４の実施の形態は、いずれも一つの
光源から出た光の一部を「表からの照明手法」に、残る
光の一部を「裏からの照明手法」に使用する平面形表示
装置の例で、いずれも照明に関しては同じである。ここ
では、図８を用いて第２の実施の形態の照明について説
明をする。

【０２５１】反射体５３の第１の反射面５３ａ（図中の
太線）は、導光体５１の側部端面５１ｃに対面した位置
に、側部端面５１ｃに対して斜めに配置される。第２の
反射面５３ｂ（図中の太線）は、表示体５４の裏側に対
面した位置に、表示体５４の裏側に対して斜めに配置さ
れる。線状光源５２の発する光の一部が第１の反射面５
３ａの反射によって導光体５１の側部端面５１ｃに向け
て投光される。残りの一部が第２の反射板５３ｂの反射
によって表示体５４の裏側に向けて投光される。これに
より、一つの光源で「表からの照明手法」と「裏からの
照明手法」の両方の照明を行っている。

【０２５２】また、反射体の第２の反射面５３ｂは、線
状光源５２から遠ざかるに従って線状光源５２の方への
向きが強くなり、表示体５４の裏側に対しての傾き度合
いを強める湾曲した形状となっている。これにより、表
示体５４の裏側から照らす光を線状光源５２から離れた
所で強め、表示面５４ａの総合的な明るさを均一化す
る。

【０２５３】図３０は、円柱形表示装置である第１７の
実施の形態を説明するためのＢ−Ｂ断面図である。この
円柱形表示装置は、単一の光源が、「表からの照明手
法」と「裏からの照明手法」を兼ねている。中空円柱状
の導光体２１１は、透明容器２１６に液体２１７が注入
されて形成されており、この液体２１７中に円筒状の表
示体２１４が浸されている。表示体２１４は、半透明の
拡散シートである紙に表示図形が印刷され、プラスティ
ック樹脂でコーティングされている。導光体２１４の上
側には、光源２１２ｄ、２１２ｅ、２１２ｆの３本のド
ーナツ状の光源群がある。また、下側には、光源２１２
ａ、２１２ｂ、２１２ｃの３本のドーナツ状の光源群が
ある。透明容器２１６の天井部分２１６ｄに対向して、
反射面２１５ａを向けた反射体２１５が、光源２１２
ｄ、２１２ｅ、２１２ｆを覆うように置かれている。透
明容器２１６の底部分２１６ｃに対向して、反射面２１
３ａを向けた反射体２１３が、光源２１２ａ、２１２
ｂ、２１２ｃを覆うように置かれている。これらの反射
面２１５ａ、２１３ａは、図８を用いて説明した平面形
表示装置である第２の実施の形態の、第１の反射面５３
ａに相当し、同様の働きをする。反射面２１５ａは、上
側の光源２１２ｄ、２１２ｅ、２１２ｆからの光を反射
し、透明容器２１６の天井部分２１６ｄに投光する。反
射面２１３ａは、下側の光源２１２ａ、２１２ｂ、２１
２ｃからの光を反射し、透明容器２１６の底部分２１６
ｃに投光する。これらの光の径路のうち、例として、下
側の光源２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃからの光の経路
を、図中に矢印群Ａで示している。導光体２１１の中空
部分には、表示体２１４の裏側に対面して反射体２１８
が置かれている。この反射体２１８は、２つのラッパ状
の筒を、大きな開口部で互いに接続した形状をしてい
る。この反射体２１８の反射面２１８ａは、上側の光源
２１２ｄ、２１２ｅ、２１２ｆ、あるいは、下側の光源
２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃから遠ざかるに従って、
表示体２１４に対しての傾きの度合いを強める湾曲した
形状となっている。この反射面２１８ａは、図８を用い
て説明した平面形表示装置である第２の実施の形態の、
第２の反射面５３ｂに相当し、同様の働きをする。反射
面２１８ａは、上側、下側それぞれ３本の光源群からの
光を反射し、表示体２１４の裏側に投光する。これらの
光の径路の内、例えば、下側の光源２１２ａ、２１２
ｂ、２１２ｃからの光の経路を、図中矢印群Ｂで示して
いる。

【０２５４】第１７の実施の形態における「表からの照
明手法」のための反射面２１５ａ、２１３ａは、断面図
上で直線であり、第２の実施の形態における「表からの
照明手法」のための第１の反射面５３ａは、断面図上で
円弧状の曲線であったが、本質的な違いはなく、直線、
曲線のいずれを適用しても良い。要は、投光の対象とな
る面に如何に効率良く光を導くかであり、光源との位置
関係、作り易さなどから決めれば良い。

【０２５５】第１７の実施の形態において、反射体２１
８の形状をラッパ状としているのは、表示面２１４ａの
明るさを均一化するためのものである。あまり均一化を
必要としない場合は、円錐状のものとしても良く、ま
た、反射体２１８を除去しても良い。

【０２５６】図３１は、平板状表示装置に「表からの照
明手法」および「裏からの照明手法」を適用した第１８
の実施の形態のＡ−Ａ断面図である。表示体２２４は、
半透明の光拡散シートの表面に表示図面が画かれてい
る。第１の導光体は２２１は、表示面２２４ａに気体の
層を介すること無く密着している。第２の導光体２２７
は、表示面２２４ａの裏側の面に気体の層を介すること
無く密着している。光散乱反射板２２８は、第２の導光
体２２７に光反射面２２８ａを向けて、気体の層を介す
ること無く透明な接着剤で接着されている。第１の光源
２２２は、第１の導光体２２１の一つの側部端面２２１
ｃと第２の導光体２２７の一つの側部端面２２７ｃとの
両方の側部端面に対面した位置に置かれている。第２の
光源２２３は、第１の導光体２２１の他の一つの側部端
面２２１ｄと第２の導光体２２７の他の一つの側部端面
２２７ｄとの両方の側部端面に対面した位置に置かれて
いる。反射体２２５は、第１の光源２２２からの光を、
側部端面２２１ｃ、２２７ｃに向けて反射する。反射体
２２６は、第２の光源２２３からの光を、側部端面２２
１ｄ、２２７ｄに向けて反射する。

【０２５７】第１の導光体２２１の側部端面２２１ｃ、
２２１ｄから入射された光は、すでに説明したように、
導光体２２１に導かれ表示面２２４ａを前から照らす光
となる。一方、第２の導光体２２７の側部端面２２７
ｃ、２２７ｄから入射された光は、第２の導光体２２７
に導かれ表示体２２４を裏から照らす光となる。この第
２の導光体２２７、光散乱面２２８ａ、表示体２２４の
裏側の面とで構成される系は、導光体形式の面光源であ
り、光散乱面２２８ａと表示体２２４の裏側の面との間
での反射の繰り返しなどにより、光を光源から離れた所
に導く。

【０２５８】この第１８の実施の形態は、「表からの照
明手法」にも「裏からの照明手法」にも導光体２２１、
２２７を用いており、しかも、表示体２２４の表示面２
２４ａと裏側の面が、それぞれの導光体２２１、２２７
と密着しているのが特徴である。特に、表示体２２４の
裏側の面が、第２の導光体２２７と密着しているため
に、不要な空気などとの境界層を排除でき、効率良く裏
からの照明が出来る。

【０２５９】なお、表示体の表側と裏側とに密着して導
光体を配置する方法として接着剤で互いを接続する方法
の他に、表示体の表側と裏側に重合前のアクリル樹脂の
液状の透明樹脂を配して、これを加熱重合させる方法
が、特願平１−３２４３３０に開示されている。また、
透明容器に液体を注入した導光体の液体中に、表示体と
光散乱反射板とを浸すことでも良い。

【０２６０】ここに示した実施の形態は表示体と導光体
の外側面、及び光散乱反射板の光散乱面が平行の場合で
あるが、表示体の明るさを調整するためなどで互いに傾
けて配置しても良い。

【０２６１】以上、平板状表示装置について、表示体の
前にも、裏にも導光体を配置し、「表からの照明手法」
と「裏からの照明手法」を用いる照明形式について説明
してきた。中空円柱形の表示装置の場合でも、同様の照
明形式を実現できる。即ち、中空円柱導光体の外側面と
裏側面の中間位置に円筒状の表示体を置く。導光体の裏
側面に光散乱反射板の光散乱面を接着する。そして、表
示体から見て、表側となる側部端面部分と裏側となる側
部端面部分に向けて、投光すれば良い。なお、中心軸対
称の状態で使用する限り、導光体の裏側面には必ずしも
光散乱反射板を配する必要はない。但し、中空部分で光
が遮られるような場合は、光散乱反射板を置いて照明効
率を高めるのが良い。

【０２６２】また、図１５および図１６に示す第６の実
施の形態の場合は、表示体１０４の前後に導光体１０１
があることになる。従って、光源１０２を透明容器１０
６の側部端面１０１ｃからもう少し離し、側部端面１０
１ｃの中心軸寄りからも光を導き入れるようにする。さ
らに、表示体１０４を半透明の光拡散シートとすれば、
表示体１０４の前後に導光体１０１を配置して「表から
の照明手法」と「裏からの照明手法」を備える表示装置
になる。

【０２６３】以上に説明したように、半透明の光拡散シ
ートからなる表示体と、表示体の表示面に気体の層を介
することなく密着する第１の導光体と、表示体の裏側の
面に気体の層を介することなく密着する第２の導光体
と、第２の導光体の少なくとも一つの側部端面に向けて
投光する照明手段とを有する構造であれば、外側面が平
面、曲面の如何に係わらず、導光体形式による裏からの
照明を行うことが出来、光源を表示体の裏側に配置する
ことを排除出来、厚さの薄い表示装置が実現できる。ま
た、第２の導光体が、表示体の裏側の面に密着するため
に照明効率が向上する。

【０２６４】図３２は、本発明の表示装置の第１９の実
施の形態を説明するためのＡ−Ａ断面図である。この表
示装置は、表裏両方向から観察することができる平板状
表示装置である。矩形の箱形をした中空透明容器２３６
中に注入された液体２３７により導光体２３１が形成さ
れている。半透明の光拡散シートからなる第１の表示体
２３４と第２の表示体２３５は、液体２３７中に浸され
ている。第１の表示体２３４と第２の表示体２３５と
は、互いの裏側の面が対向して、離れて配置されてい
る。第１の表示体２２４と第２の表示体２３５で、液体
２３７を３つの領域に分けている。第１の表示体２３４
と第２の表示体２３５とで挟まれる領域が、第１の導光
体２３１１となる。第１の表示体２３４の表示面２３４
ａと中空透明容器２３６とで挟まれる領域が、第２の導
光体２３１２となる。第２の表示体２３５の表示面２３
５ａと中空透明容器２３６とで挟まれる領域が、第３の
導光体２３１３となる。第１の光源２３２は、第２の導
光体２３１２の側部端面２３２１ｃと第３の導光体２３
１３の側部端面２３１３ｃに対向した位置にある。第２
の光源２３８は、第１の導光体２３１１の側部端面２３
１１ｄに対向した位置ある。第１の光源２３２と第２の
光源２３８とをそれぞれ囲う形で、反射体２３３と２３
９とが置かれている。

【０２６５】第１の光源２３２から出た光は、反射体２
３３での反射光と合わせて、側部端面２３１２ｃ、２３
１３ｃを通って、第２の導光体２３１２と第３の導光体
２３１３に入り、第１の表示体２３４の表示面２３４ａ
と第２の表示体２３５の表示面２３５ａを照明する。第
２の光源２３８から出た光は、反射体２３９での反射光
と合わせて、側部端面２３１１ｄを通って、第１の導光
体２３１１に入り、第１の表示体２３４と第２の表示体
２３５を裏から照明する。

【０２６６】これらの第１の表示体２３４や第２の表示
体２３５は、図中で示されたような第１と第２の表示体
２３４、２３５は、互いに傾ける構成位置に限らず、液
体２３７中において、ある程度、自由な位置に置かれる
ことができる。例えば、第１の表示体と第２の表示体の
少なくとも一方を、ｙｚ平面で９０度回転させたような
位置においても良い。また、両表示体２３４、２３５を
平行に配置するなり、傾きを緩やかにして、第１、第
２、第３の導光体２３１１、２３１２、２３１３のいず
れも第１の光源２３２と第２の光源２３８の両方から光
を導き入れられる構成とする事もできる。

【０２６７】さらに、第１の光源２３２と第２の光源２
３８の配置位置も、図３２に示された位置に限らない。
図面に対し手前側あるいは奥側の側部端面に対向した位
置に光源を置いても良い。この第１９の実施の形態では
「表からの照明手法」も「裏からの照明手法」も厚みの
薄い導光体の側部端面側に置かれ、照明空間が小さいの
が特徴である。

【０２６８】この第１９の実施の形態では、液体２３７
を第１、第２、第３の導光体２３１１、２３１２、２３
１３の一部とする例で説明した。しかし、これらの導光
体２３１１、２３１２、２３１３をアクリルなどの固体
として、第１、第２の表示体２３４、２３５に接着剤等
で密着する構造でも良い。また、第２と第３の導光体２
３１２、２３１３に対して、第２の光源を複数に分け、
別々に配する事もできる。

【０２６９】これまでに導光体の外側面を平面状とする
各種の実施の形態を説明してきたが、これらは必ずしも
平面状に限ったものではなく、曲率半径がある程度大き
な曲面であっても良い。曲率半径がある程度大きな曲面
では、凸面あるいは凹面であれ、表示面の見える像の変
形がある程度制限され、近似的に平面の場合に近い形で
表示図形が認識できる。また、照明の観点からも外側面
での全反射の光束は、極度に収束も分散もさせることが
なく、むらの少ない照明光として利用することができ
る。ちなみに、外側面の任意の点における任意の方向に
接する曲率円について、その曲率半径が、当該方向に沿
った外側面の有効長の２倍以上となるような滑らかな曲
面状の外側面では、表示装置として近似的に平面状のも
のと見なすこともできる。このように曲面を許容するこ
とにより製造が容易になることもある。

【０２７０】図３３および図３４は、本発明の表示装置
の第２０の実施の形態を説明するための図である。図３
３は、円錐面を外側面とした表示装置斜視透視図であ
る。図３４は、円錐状の導光体の中心軸を含む面を断面
とするＢ−Ｂ断面図である。なお、光源などは省略して
いる。

【０２７１】円錐形をした中空透明容器２４６の中に液
体２４７を注入し、この中に、円筒状の第１、第２、第
３の表示体２４２、２４３、２４５が浸されている。こ
れまで説明をしてきた、外側面が曲面の実施の形態は、
全て、平面上の円を導線とし、この導線を通って、この
平面に垂直な直線を母線とした円柱面であった。しか
し、この第２０の実施の形態は、平面上の円を導線と
し、この円の中心を通って、この平面に直交する直線を
中心軸とし、中心軸上にあるこの平面から離れた点と導
線とを結ぶ直線を母線とした円錐面である。

【０２７２】導光体を円錐形とする事により、表示装置
を設置する上での安定性が得られる。特に、塩化ビニー
ルなどの柔軟性樹脂で中空透明容器を形成する場合など
では、半径の大きい側を下部として設置すると、円筒状
の場合に比較して、一段と安定する。また、逆に、半径
の大きい側を上部として設置すると、表示装置として人
の目につき易くなる。

【０２７３】外側面が円錐面で、表示体が円推面の像の
見え方については、中心軸に直交する個々の断面で見る
限り、外側面および表示面が円柱面の場合と変わらな
い。しかし、外側面の半径が中心軸方向の位置により変
わるため、像の倍率が中心軸方向の位置により変化す
る。

【０２７４】この第２０の実施の形態では、３つの円筒
状の表示体２３２、２３３、２３４は、その表示面の半
径が異なり、中心軸は一致し、さらに、導光体の中心軸
にも一致して置かれている。また、３つの導光体の中心
軸に直交する如何なる断面上においても、外側面の表示
面に対する半径比が、最適条件と等しいか大きくなるよ
うに設定されている。これにより、半径の大きい表示体
の像は半径の小さい表示体の像よりも大きくなり、３つ
の表示体の大小関係を保って立体的な表示ができる。

【０２７５】第２０の実施の形態の表示装置において、
導光体の形状を円錐状から円柱状に変えても、外側面と
表示面の半径が上記条件を満たせば、同じように３つの
表示体の大小関係を保って立体的な表示ができる。

【０２７６】第２０の実施の形態は、表示面の半径が異
なる３つの表示体で構成されているが、表示面自体は半
径が急激に変化した一つの表示面と見ることも出来る。
半径が連続的に任意に変わっても、半径比が上記条件を
満たせば、表示面の形に類似の立体的な像として観察で
きる。

【０２７７】この表示面の半径が連続的に変わる例が、
本発明の表示装置の第２１の実施の形態である。これを
図３５を用いて説明する。円柱導光体２５１の内部に樽
状の表示面２５４ａを有した表示体２５４が、中心軸の
位置を合わせて配置されている。中心軸に垂直な各断面
で、外側面２５１ａの表示面２５４ａに対する半径比が
最適条件の値より大きいか等しい場合は、表示体２５４
の樽状の形状に類似した形状の像を観察できる。一部の
半径比が小さい値になると、その部分が、円柱形である
導光体２５１と同じ形になって見える。全てで半径比が
小さい値になると、表示体２５４全体が、円柱形である
導光体２５１と同じ形に見える。

【０２７８】このことは、外側面の形状が円柱面か円錐
面で、表示面の形状が中心軸対称の回転面であって、外
側面の中心軸と表示面の中心軸とが一致する場合におい
て成り立つ。

【０２７９】円柱面と円錐面は母線が直線で、この直線
の方向に光を当て、その全反射を利用して光を光源から
離れた所に導く「表からの照明手法」では、外側面に向
ける光の平行性を強めることにより、表示面を照らす光
を一様に出来る。光を導く方向に外側面が曲線の場合
は、平行光線を当てても外側面の曲線のために表示面に
明るさの強弱が出来る。この事は、円柱面、円錐面の導
線が円の場合に限らず、任意の曲線であっても、母線が
直線であれば成り立つ。

【０２８０】図３６は、本発明の第２１の実施の形態の
表示装置を説明するための図である。導光体２６１は、
樽形で外側面２６１ａが光の導く方向に対して曲面とな
っている。表示体２６４は、円柱面である表示面２６４
ａを有した円柱形である。この第２１の実施の形態の表
示装置は、第２２の実施の形態の表示装置の、外側面の
形状および表示面の形状を取り替えたものである。この
場合も、中心軸に直交する断面上で、外側面２６１ａの
表示面２６４ａに対する半径の比が、最適条件の値と等
しいか大きい場合は、表示体２６４の形状と類似の像と
なって見え、小さい場合は、表示面２６４ａは、外側面
の形状と同じになって見える。

【０２８１】この場合、「表からの照明手法」では、外
側面２６１ａが、光を導きたい方向に曲面であるため
に、外側面２６１ａを平行光線で照らすことで、表示面
２６４ａを均一に照らすことは難しくなる。ただ、樽形
では両側の側部端面に向けて光を当てる照明手段を採れ
ば、かなりの均一度が得られる。

【０２８２】これまでに説明した外側面が曲面である実
施の形態は、円柱面、円錐面あるいは樽状の面など中心
軸の周りに半径の等しい面か、中心点に対称な球面であ
った。また、外側面が中心軸対称な場合は、表示体も中
心軸から半径の等しい表示面で、しかも外に凸状の面で
あった。また、外側面と表示面の中心軸が一致してい
た。外側面が球面の場合は、表示体も球面の表示面とし
て、外側面と表示面の中心を一致させて配置してあっ
た。これらは３次元的に、あるいは２次元的にあらゆる
方向から同じように見える様に構成した実施の形態を示
したからである。本発明においては、導光体の外側面と
表示体の表示面は、これまで提示した実施の形態よりさ
らに自由な形状が許される。すなわち、外側面は、任意
の滑らかな曲面、平面で良い。つまり、平面上の円を導
線とし、導線を通って、平面に直交する直線を母線とす
る柱面か、導線を通って、平面外の一点を通る直線を母
線とする錐面のいずれとしてきたが、この導線を任意の
曲線に変えても良い。さらには、導線、母線といった概
念から離れて、滑らかな曲線であれば良い。

【０２８３】表示面も外側面に対して一定の関係は必要
であるが、自由度が高い。ここで、外側面と表示面に対
する条件について、照明と像の見え方の両面から説明す
る。本発明は、すでに説明したように外側面での全反射
を利用した照明が特徴である。まず「表からの照明手
法」について説明する。

【０２８４】全反射の有無は、外側面の各点の接平面に
対する入射角によって決る。したがって、光を導きたい
方向の外側面の曲率が、急激に変化すると、全反射の様
相が急激に変化し、表示面に部分的に濃淡ができる。こ
の表示面の部分的な濃淡を排除するためには、光を導く
方向に対して、外側面の曲率を変化させない直線とする
か、緩やかな単調増加とする必要がある。しかし、局所
的に像を変形させたいために、表示面に局所的に凹凸を
つける場合もあり、このような場合は、上記の外側面に
対する制約も絶対的なものではない。

【０２８５】一方、表示面については、部分的な濃淡の
無い照明をするために、表示面を滑らかな外側面にほぼ
沿う位置関係に置き、光を導く方向に対しての表示面の
曲率を、急激に変化させないようにする必要がある。即
ち、表示面と外側面との位置関係を一定に保つか、緩や
かに変化するのが、表示面の明るさを一様化する上で望
ましい。しかし、これも像の見え方を重視する場合は制
約にはならない。

【０２８６】さらに、表示面は、円柱面、円錐面、樽状
の面などの滑らかな曲面を例として、これまで説明して
きたが、本来任意の面であって良い。導線を円、あるい
は円弧とし、直線を母線とする円柱面や円錐面でなく、
任意の導線とすることが出来る。母線を直線とすること
で有利なのは「表からの照明手法」を用いるときで、こ
れは、すでに説明したように表示面の明るさを一様化す
る上で有利であり、「裏からの照明手法」の場合も、こ
の明るさの一様化の点で有利である。照明を行わない場
合、即ち、あらゆる方向から表示面を照らす昼間の明る
い所で使用するような場合は、表示面の形状は、さらに
自由で、外側面との距離だけに注意すれば良い。照明手
段がある場合でも、滑らかな表示面に局所的に外に凸の
突起、あるいは外に凹の窪みを付けて、立体的な表現を
して強い印象を与える表示としても良い。この場合、こ
の突起、窪みにより照明に濃淡のむらが生じることにな
るが、局所的であり、このむら自体を一つの特徴として
活用することも出来る。

【０２８７】次に、外側面と表示面との間隔であるが、
光の投光される側部端面の位置において、光源からの光
を導光体に導き入れるだけの間隔が必要で、照明手段の
関係で必要な間隔が決ってくる。

【０２８８】次に「裏からの照明手法」について説明す
る。透過してきた光が、外側面で全反射されて、これが
表示面を前から照す。これは、表示面の明るい部分を透
過した光で、周りの比較的暗い部分を照らす場合に、効
果が顕著になる。この透過光が透過した表示面上の点か
ら、外側面で全反射して再度表示面を照らす点までの最
小の距離Ｌは、表示面と外側面が平行の場合、間隔を
ｄ、臨界角をθとすると、 Ｌ＝２・ｄ・Ｔａｎ（θ） ……（式２０） となる。従って、表示面上の暗い部分と明るい部分と
が、この距離Ｌよりも離れている場合に、「裏からの照
明手法」によって表示面を表から照らす効果が現れる。
しかし、これらは、局所的な個々の点についての問題で
はなく、表示面全体の図柄等の問題である。小さな図柄
であれば間隔ｄは小さくて良いが、大きな図柄になると
間隔ｄを大きくする方が有利になる。

【０２８９】次に像の見え方について説明する。外側面
と表示面との位置関係は、像の見え方に大きく関連す
る。外側面が外側に凸状の曲面であれば、表示画像は拡
大されて見える。逆に、外側面が外側に凹状の曲面であ
れば、表示画像は縮尺されて見える。像の拡大または縮
小倍率は、外側面の曲率、外側面と表示面との位置関
係、観察者の外側面を見る角度により変化する。また、
表示面の図形の像が上下左右に反転することもある。観
察者から見て、像が左右、あるいは上下に反転して見え
る様になると、正しく表示内容を認識できなくなる。像
が反転しない条件は、外側面と表示面の位置関係にあ
る。

【０２９０】まず、外側面は外に向かって凸状の場合に
ついて説明する。表示面の一点Ｐ' を出た光は導光体の
中を進み、外側面の一点Ｐ点に到達し、Ｐ点で屈折の法
則に従って屈折して観察者に届くことになる。この表示
面上のＰ' 点が同じく表示面上の他の各点と上下左右の
関係が反転することもなく正しい位置関係で像が出来る
ためには、点Ｐ' は焦点より外側面側に無ければならな
い。

【０２９１】焦点とは点Ｐで外側面に接する曲率円の中
心点を通って点Ｐでの曲率円の接線と平行な直線である
光軸と点Ｐに入射する光が外側面で屈折して導光体内を
進む光の経路が交わる点である。この焦点の位置は周知
のように入射光の入射角によって変わる。

【０２９２】表示面の点Ｐ' を出て外側面の一点Ｐ点に
到達して導光体の外に出てくる光の経路と、導光体の外
から外側面の点Ｐに到達し導光体の中を伝わり表示面の
点Ｐ' に届く光の経路は同じである。すなわち可逆性が
ある。また、外側面のＰ点はあらゆる方向から見られる
ことも考慮すると、表示面の図形の像が上下左右に反転
することなく正しく表示されるためには、導光体の外側
面の任意の点からの入射光が入射光の焦点より外側面よ
りの位置で表示体の表示面と交わる必要がある。当然の
ことながら、表示体と外側面が接することは導光体の存
在が意味を無くしてしまうために、外側面から離れた位
置で交わらなければならない。

【０２９３】次に、外側面が外に向かって凹状の場合に
ついて簡単に説明する。凹状面においては、焦点は表示
面の外側にあり、像が上下左右に反転する事はない。縮
尺がどの程度まで許容されるかが、表示面を置く位置に
制限をつけることとなる。上記の焦点距離ｄ０だけ離し
ても高々１／２に縮尺される程度である。

【０２９４】図３７、図３８および図３９は、本発明の
円筒形表示装置の第２３の実施の形態を説明するための
図である。この第２３の実施の形態は、外側面に対する
表示面の位置を多様に変えるものである。図３７、図３
８および図３９は、円筒形表示装置のＢ−Ｂ断面図であ
る。円柱状アクリル樹脂の中空透明容器２７６に液体２
７７を注入した導光体２７１の中に、第１の表示体２７
４と第２の表示体２７５が浸けられている。第１の表示
体２７４と第２の表示体２７５は、厚みの充分に薄いシ
ート状であり、水平断面が半円である半円筒状である。
それぞれの中心軸は、導光体２７１の中心軸に一致して
おり、この中心軸を中心にお互い回転可能である。第１
の導光体２７４の半径は、中空透明容器２７６の内型よ
りやや小さく、内側の面に表示図形が画かれている。第
２の表示体２７５の半径は、第１の導光体２７４の半径
よりさらに小さく、内側の面と外側の面の両面に表示図
形が描かれている。

【０２９５】直線ａ、ｂは、観察者から見る事のできる
限界を示し、外側面を接線方向に出射する光の導光体の
中での経路を示すことになる。従って、この直線ａ、ｂ
の外側面への入射角は、臨界角θである。また、ａ、ｂ
の交点が、外側面を接線方向に出射する光の焦点Ｆ０で
ある。

【０２９６】図３７は、第１の表示体２７４および第２
の表示体２７５が、図中右側遠方にいる観察者から見
て、中心軸の反対側に置かれている状態である。この状
態において、観察者から見る事ができる範囲は、第１の
表示体２７４の内側の面の２ヶ所の観察部分２７４ａ
（図中、点線で示す。以下の観察部分でも同じ。）と第
２の表示体２７４の内側の面の１ヶ所の観察部分２７５
ａである。観察部分２７４ａ、２７５ａが、拡大されて
観察されることは、今までの説明から容易に理解でき
る。

【０２９７】図３８は、第２の表示体２７５が、図３７
の状態からπ／２だけ回転した状態を示す。この状態に
おいて、観察者から見る事ができる範囲は、第１の導光
体２７４内側の面の一部である観察部分２７４ａと第２
の表示体２７５の外側の面の半分強を占める観察部分２
７５ｂである。観察部分２７４ｂは、観察部分２７５ｂ
より焦点Ｆ０に近いため、拡大倍率は大きくなるが、観
察面積は小さい。

【０２９８】図３９は、第２の表示体２７５が、図３８
の状態からさらにπ／２回転した状態を示す。この状態
になると、第２の表示体２７５の外側の面の全てが、観
察部分２７５ｃとして、観察者から見ることができる。
また、第１の表示体を見ることができるのは、観察部分
２７４ｂである。

【０２９９】厳密には、観察者は、図３７、図３８、図
３９における第１の表示体２７４の両端部分の一部、お
よび、図３７における第２の表示体２７５の両端部分を
見ることができる。また、これらの両端部分が、上述し
てきた各観察部分を隠すことになる。しかし、これらの
両端部は、斜めに見る度合いが強く明確な像にはならな
い。しかも、本願の発明を説明する上では、本質的では
ない。よって、ここでは、説明を省略した。

【０３００】以上、第２３の実施の形態では、第２の表
示体２７５を回転させて説明してきたが、第１の表示体
２７４を回転させても良いし、もちろん、両表示体とも
回転させても良い。回転の中心となる中心軸も、一致さ
せて説明してきたが、回転に支障のない限り、ずらせて
も良い。また、形状は半円筒形としたが、平面状や波形
など任意の形状で良い。

【０３０１】このように、回転させたり、その回転の軸
をずらせたりすることにより、表示面と外側面との位置
関係が様々に変わる。すると、観察者が見る像が、変化
に富んだものとなる。この位置関係を容易に変化させる
のには、導光体の一部を液体として表示体を浸す構造
は、極めて有用である。

【０３０２】さらに、表示体を移動させなくとも、例え
ば、外側面と表示体とが中心軸に対して対称な場合、互
いの中心軸をずらして配置すると、表示装置を見る位置
によって見える像が変化し、観察者が表示装置の側を通
り過ぎる際、その前、途中、後で像が変わって見える。

【０３０３】これまで説明したいくつかの実施の形態に
おいても、表示体が中心軸を有し回転可能な場合は、こ
の軸を中心に表示体を回転させる事により、表示内容を
より広い範囲の観察者に一様に伝える事ができる。

【０３０４】図４０は、導光体が円柱体の一部からなる
表示装置の第２４の実施の形態を説明するためのＣ−Ｃ
断面図である。この第２４の実施の形態では、導光体２
８１は、円柱体を中心軸に沿って切断した形状である。
つまり、その中心角がπの半円柱形状である。アクリル
樹脂できた導光体２８１の外側面２８１ａは、半円柱面
である。表示体２８４は、少なくとも一部が半透明状
で、平面状の表示面２８４ａを平面状の裏側面２８１ａ
に密着させて接続されている。表示体２８４の裏側に
は、線状光源２８２、２８５が置かれている。反射体３
は、線状光源２８２、２８５を挟んで表示体２８４の反
対側に置かれ、両光源２８２、２８５からの光を表示体
２７４の裏側に向けて反射する働きをする。

【０３０５】この第２４の実施の形態は、設置スペース
を削減する意図で構成されたもので、平板型の場合に比
べて、観察することのできる方位の範囲が、飛躍的に広
がる事は、今までの説明から容易に理解できる。

【０３０６】この第２４の実施の形態は、２つの線状光
源２８２、２８５を表示体２８４の後ろに置いて説明し
た。しかし、形状は線状でなくとも良く、設置位置も導
光体２８１の側部でも良い。さらには、充分に明るい所
などで、広い方位範囲から見られることだけを狙いとす
るのであれば、光源は必ずしも必要はない。

【０３０７】また、導光体２８１の形状も半円柱形状で
ある必要はなく、円柱体を任意の位置で中心軸に平行な
平面で切断した形でも良い。要は外側面２８１ａが外に
凸状の滑らかな曲面であれば、像を拡大してみる事がで
きる。また、像を局所的に歪ませて目立った表示像とす
るために、外側面２８１ａに局部的に外に凹状の曲面を
持たせてもよい。この場合、表示面２８４ａに部分的な
明るさのむらが生じるが、このむら自体が人の注意を引
き付ける要素となる。

【０３０８】図４１は、表示体として、ＬＣＤを用いた
表示装置のＣ−Ｃ断面図である。導光体２９１は、図４
０を用いて説明した第２４の実施の形態の表示装置の導
光体２８１と同様である。導光体２９１とＬＣＤである
表示体２９４とを接着剤２９２などで密着させる。

【０３０９】図４２は、表示体として、ＬＣＤを用いた
表示装置のＣ−Ｃ断面図である。図４１と異なるのは、
ＬＣＤである表示体３０４が密着する導光体３０１の密
着面が液体３０７であることである。ＬＣＤが用いる液
体３０７に対して耐性が高ければ導光体３０１の固体部
分である端部と表示体３０４とを接着剤などで密着させ
れば良い。しかし、あまり耐性のない場合は、液体３０
７と表示体３０４との間にプラスチックなどの透明シー
ト３０３を挟んで接着剤３０２などで密着させる。さら
に、液体３０７が漏れないようにゴムパッキン３０５お
よび固定金具３０６などを用いて密閉させても良い。

【０３１０】もちろん、ＬＣＤの代わりに、ＣＲＴディ
スプレイやプラズマディスプレイなどを用いても良い。
さらには、表示体として半透明状のスクリーンを用い、
このスクリーンに裏側から画像を映すようにしても良
い。

【０３１１】以上、導光体の一部を透明液体とする実施
の形態のいくつかを説明したが、これらの中で表示体を
透明液体に浸す実施の形態では、表示体を入れる開口部
が中空透明容器に必要で、表示体を入れた後に蓋をして
造られる。この蓋の部分を省略して示している。また、
表示体の取り替えをするために、中空透明容器にネジの
切られた蓋を設け、蓋を開閉して表示体を容易に交換す
る形態にすることもできる。この蓋も単に圧入して固定
するなどの固定法にすることもできる。

【０３１２】また、透明液体の蒸発などを防止するため
に中空透明容器を密封する場合には気温変化による透明
液体の膨張に備えて必要に応じて容器の一部に空隙部を
設けるなどするのは当然である。

【０３１３】図４３は、図９を用いて説明した第３の実
施の形態の表示装置における導光体を、対物部と表示部
とに分けて考えた場合の第２５の実施の形態のＢ−Ｂ断
面図である。

【０３１４】第２５の実施の形態は、第３の実施の形態
と比べて導光体が、表示部、対物部、液体の３種類の部
位からなる点で変わっているが、導光体の形状などは基
本的に同じである。また、表示体と導光体との関係も同
じである。

【０３１５】図９を用いて説明した第３の実施の形態に
おける導光体６１と同様の役割を果たすものは、図４３
においては、導光体４３１である。上記導光体４３１
は、観察者が直接観察する表示部４３２、表示体４３４
と密着する対物部４３３および液体４３７を備えてい
る。保持部材４３５は、表示部４３２と対物部４３３と
を接続し、液体４３７をこぼれないように保持するため
のものである。固定部４３６は、上記表示装置を地面等
に固定するための支柱となるものである。上記固定部４
３６は、上記表示装置が大きいものであれば、転倒を防
止する役目を果たし、小さいものであれば、盗難防止に
役立つ。しかも、上記固定部４３６は、導光体４３１の
中空部に設置されているので、表示内容を遮蔽すること
はない。

【０３１６】図４４は、図１５を用いて説明した第６の
実施の形態の表示装置における導光体を、対物部と表示
部とに分けて考えた場合の第２６の実施の形態のＢ−Ｂ
断面図である。

【０３１７】第２６の実施の形態は、第６の実施の形態
と比べて導光体が、表示部、対物部の２種類の部位から
なる点で変わっているが、導光体の形状などは基本的に
同じである。また、表示体と導光体との関係も同じであ
る。

【０３１８】図１５を用いて説明した第６の実施の形態
における導光体１０１と同様の役割を果たすものは、図
４４においては、導光体４４１である。上記導光体４４
１は、観察者が直接観察する表示部４４２と液体である
対物部４４３とを備えている。液体である対物部４４３
中に表示体４４４を浸すことにより、上記表示体４４４
と上記対物部４４３とは密着することになる。上記表示
体４４４の表示部を向いた面に密着する液体の面が対物
面となる。上記第２５の実施の形態における保持部材４
３５は、表示部４３２と対物部４３３とを相対的に接続
することにより、液体４３７をこぼれないように保持し
たが、本実施の形態における保持部材４４５は、表示部
４４２と接続することにより、液体である対物部４４３
を保持する。

【０３１９】支持部４４６は、上記表示体４４４を表示
装置内の所定の位置に支持するためのものである。上記
第２５の実施の形態においては、上記対物部４３３が上
記表示体４３４を所定の位置に支持する役目も果たした
が、第２６の実施例においては、上記表示体４４４が液
体中で位置が変わるのを防ぐために、上記支持部４４６
が必要となる。

【０３２０】なお、上記第１の実施の形態から上記第２
４の形態までに対し、上記第２５の実施の形態または上
記第２６の実施の形態と同様の概念、すなわち、導光体
を対物部と表示部とに分けて考えるという概念等を適用
することは、本発明の範囲内であることは言うまでもな
い。

【０３２１】最後に、補足説明として、「三層構造の導
光体での表示図形の見え方」について、説明する。図１
２に示す第３の実施の形態を用いて、三層構造の導光体
での表示図形の見え方を、表示面を出る光の出射角と外
側面を出る光の出射角との関係で説明する。

【０３２２】まず、表示面６４ａと外側面６１ａとの間
にある二つの境界面６７ａ、６７ｂで、全反射が生じな
い場合に限定して説明する。点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の各点
において、屈折の法則を適用すると、次式が成立する。 Sin(λ）／Sin(α＋φ）＝ｎＬ／ｎｓｉ …… （式Ａ１） Sin(α）／Sin(δ＋η）＝ｎｓｏ／ｎＬ …… （式Ａ２） Sin(δ）／Sin(β）＝ｎ０／ｎｓｏ …… （式Ａ３） ここで、ｎＬは液体６７の屈折率、ｎｓｏとｎｓｉはそ
れそれ中空透明容器６６の外壁６６ａと内壁６６ｂの屈
折率、ｎａは外側面６１ａの外側に接する空気の屈折率
である。また、ＤｓｏとＤｓｉはそれそれ中空透明容器
６６の外壁６６ａと内壁６６ｂの厚さである。三角形Ｏ
Ｐ２Ｐ３に関して、点Ｐ２から対面する辺（直線ｄ）へ
下ろした垂線に着目すると次式が成立する。 ｛ｍ・Ｒ−( ｍ・Ｒ−Ｄｓｏ) ・Cos(η)ETaｎ( δ) ＝( ｍ・Ｒ−Ｄｓｏ) ・Sin(η) …… （式Ａ４） 三角形ＯＰ1 Ｐ2 に関して、点Ｐ1 から対面する辺（直
線ｃ）へ下ろした垂線に着目すると次式が成立する。 ｛( ｍ・Ｒ−Ｄｓｏ) −( Ｒ＋Ｄｓｉ) ・Cos(φ)ETaｎ( α) ＝( Ｒ＋Ｄｓｉ) ・Sin(φ) ……（式Ａ５） 三角形ＯＰ０Ｐ１に関して、点Ｐ０から対面する辺（直
線ｂ）へ下ろした垂線に着目すると次式が成立する。 ｛( Ｒ＋Ｄｓｉ) −Ｒ・Cos(τ)ETaｎ( λ) ＝Ｒ・Sin(τ) …… （式Ａ６） 式Ａ４、式Ａ５、式Ａ６を変形すると、それぞれ、 ( ｍ・Ｒ−Ｄｓｏ) ・ Sin( δ) Cos(η) ＋Cos(δ)Sin( η) ＝ｍ・Ｒ・Sin(δ) …… （式Ａ７） ( Ｒ＋Ｄｓｉ) ・ Sin( α) Cos(φ) ＋Cos(α)Sin( φ) ＝( ｍ・Ｒ−Ｄｓｏ) ・Sin(α) ……（式Ａ８） Ｒ・ Sin( λ)Cos( τ) ＋ Cos( λ)Sin( τ) ＝( Ｒ＋Ｄｓｉ)Sin( λ) …（式 Ａ９） となる。ここで、更に式（Ａ７）、式（Ａ８）、式（Ａ
９）変形して、次式が得られる。 ｍ・Ｒ・Sin(δ) ＝( ｍ・Ｒ−Ｄｓｏ) ・Sin(δ＋η) …… （式Ａ１0 ） ( ｍ・Ｒ−Ｄｓｏ) ・Sin(α) ＝( Ｒ＋Ｄｓｉ)Sin( α＋φ) ……（式Ａ１１ ） ( Ｒ＋Ｄｓｉ)Sin( λ) ＝Ｒ・Sin(λ＋τ) ……（式Ａ１２） 上記の式Ａ１〜式Ａ３と式Ａ１0 〜式Ａ１２の６個の式
が基本式となる。

【０３２３】外側面６４ａ上の点Ｐ３を、出射角がπ／
２以下の角度β０で出る光については、式Ａ３より次の
式Ａ１３が成立する。 Sin(δ）＝ｎａ・Sin(β０）／ｎｓｏ …… （式Ａ１３） また、表示面６１ａ上の点Ｐ０を、出射角がπ／２以下
の角度ξ０で出る光については、（λ＋τ）＝ξ０とな
り、これを式（Ａ１２）に適用して次の式Ａ１４を得
る。 （Ｒ＋Ｄｓｉ）Sin(λ）＝Ｒ・Sin(ξ０） …… （式Ａ１４） 次に、式Ａ２と式Ａ１１より、 （Ｒ＋Ｄｓｉ）・ｎＬ・Sin(α＋φ) ＝( ｍ・Ｒ−Ｄｓｏ) ・ｎｓｏ・Sin(δ＋η) …（式Ａ１５） 式Ａ１３と式Ａ１０より、 ｎａ・ｍ・Ｒ・Sin(β０）＝( ｍ・Ｒ−Ｄｓｏ) ・ｎｓｏ・Sin(δ＋η) …（式Ａ１６） となる。式Ａ１と式Ａ１４より、 （Ｒ＋Ｄｓｉ）・ｎＬ・Sin(α＋φ）＝Ｒ・Sin(ξ０）・ｎｓｉ …（式Ａ１７） となる。式Ａ１７の右辺を式Ａ１５の左辺に代入し、式
Ａ１６の左辺を式Ａ１５の右辺に代入すると次式が得ら
れる。 ｍ＝ｎｓｉ・Sin(ξ０）／ｎａ・Sin(β０） ……（式Ａ１８） この式Ａ１８は、第３の実施の形態の導光体６１が、３
層構造の場合について誘導されたが、固体と液体からな
る場合に限らず、任意の材質で成り立つ。更にもっと多
くの層から構成される場合も、２層の場合にも適用でき
る事は容易に理解される。

【０３２４】得られた結果の式Ａ１８は、外側面６１ａ
の表示面６４ａに対する半径比ｍを適切に選ぶ事によ
り、表示面６４ａを任意の角度β０で出射した光は、外
側面６１ａで任意の出射角ξ０で出射させられる事を示
している。しかも、間に挟まれる層の影響は受けない事
を示している。しかし、この式Ａ１８は、表示面６４ａ
を角度ξ０で出た光が、外側面６１ａを出る際の角度
が、β０となるための必要条件であって、必要十分条件
ではない。

【０３２５】次に、全反射を考慮した必要十分条件にに
ついて説明する。屈折率の大きい材質側から小さい材質
側に光が進む場合、境界面Ｌｊで全反射が生じる可能性
がある。このような境界面Ｌｊが複数存在する場合があ
るが、これらの境界面で全反射が生じないようにする必
要がある。

【０３２６】このような境界面で全反射が生じないよう
に境界条件を設定するために、仮想的にこの境界面Ｌｊ
を境に導光体を分割し、この両側の分割された導光体を
それぞれ第ｊの導光体、第（ｊ＋１）の導光体と呼称す
る。ｊを内側から昇順に番号付けする事とし、各境界面
Ｌｊの出射角をρｊとすると、各分割された導光体で、
次式が成立する。第１の導光体について、 ｍ１＝ｎｓｉ・Sin(ξ０）／ｎ１・Sin(ρ１） ……（式Ａ１９） 第２の導光体から第（ｐ−１）の導光体までの任意の第
ｋの導光体について、 ｍｋ＝ｎ( ｋ-1) ・Sin ρ( ｋ-1) ／ｎｋ・Sin(ρｋ） ……（式Ａ２０） 最後の第ｐの導光体について ｍｐ＝ｎ( ｐ−１）・Sin ρ(p-1) ／ｎａ・Sin(β０） ……（式Ａ２１） が成立する必要がある。ここで、ｎｋは境界層Ｌｋの外
側に接する材質の屈折率である。ここで、ｎｐ＝ｎ０、
ｎａ＝ｎｓｉ、ρｐ＝β０、ρ０＝ξ０、と定めると、
式Ａ１９、式Ａ２０、式Ａ２１は、式Ａ２０で代表して
表わす事ができる。すなわち、式Ａ２０が成立する場合
に、表示図形が観察者から見える事になる。

【０３２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明には、
以下のような効果がある。請求項１の発明は、表示図形
が、上下左右に反転がなく、かつ、曲面に応じて多様に
変形するので、人目につき易い。

【０３２８】請求項２の発明は、外側面での全反射によ
り、光源から出射した同じ光が何度も表示図形を照明す
るので、表示内容が一段と映える。請求項３の発明は、
表示図形が滑らかに変形されるので、違和感のない表示
図形で人目を引くことができる。更に、光源からの光が
平行光線に近づけることにより一様に照明することがで
きる。

【０３２９】請求項４の発明は、観察者が外側面の周り
に移動しても、表示図形が外側面に起因して急激に変わ
ることが無い。変化があっても、なだらかに変化してい
くので、像を変形させて目に付き易くしながらも、表示
内容を認識し易くすることが出来る。また、導光体は、
円錐体か、中空円錐体か、円錐体か、中空円錐体か、あ
るいはこれらの一部を切り出した形状をしており、製造
し易い形状となっている。

【０３３０】請求項５の発明は、表示面の像をより平面
に近づいた像とするので、表示内容の認識が容易にな
る。また、光軸から離れた位置の表示面ほど像の増幅率
が大きくなるので、より強く縮尺されて見えていた光軸
から離れた位置の表示図形が補正されて縮尺の度合いを
緩和でき、より見やすい表示像となる。また、本来なら
観察者が移動して回り込んでしか見ることの出来ない表
示面の裏側の部分を見ることが出来き、直接表示面を見
る場合より広い範囲の表示内容を一度に見ることが出来
る。また、表示面の見える範囲を最悪でも出射角で約π
／６に抑え、その表示面の見える範囲の像の視野範囲を
最悪でも外側面を接線方向に見る最大視野角の８０％に
抑えることが出来る。また、中心軸の周りに、ある程度
の範囲で像の見え方が等しくなり、表示装置を見ること
が出来る方位を広く出来る。特に、表示面が円柱面、円
錐面の場合は、導光体の周り全周の３６０度の方位から
見ることが出来る。

【０３３１】請求項６の発明は、表示面での全反射によ
り、光源から出射した同じ光が何度も表示図形を照明す
るので、表示内容が一段と映える。また、平行光線は、
外側面のどの位置でも全反射による反射角が等しくなる
ので、表示面の明るさをより一様化する制御が容易にな
る。

【０３３２】請求項７の発明は、３次元的に平面により
近づいた形の像に変換して見えることができる。また、
導光体の製造が容易である。請求項８の発明は、照明の
ための空間を導光体の厚さだけに限定して表示面を前か
ら照明することが出来る。また、表示体の裏側の面に向
けて投光する照明部の光が、表示面の全反射により、裏
からの照明と表からの照明を同時に行えるので、表示内
容が一段と映えて、表からだけの照明あるいは裏からだ
けの照明とは趣が異なる。また、平行に入射する光に対
して極度に集中したり、分散したりすることがなく、外
側面のどの位置でも全反射による反射角が一定の範囲に
おさまり、表示面をより均一化された光で照らすように
制御することが容易になる。

【０３３３】請求項９の発明は、薄い導光体を表示体の
前後に密着して配しているので、表示体を後ろからも前
からも照らすことができる厚さの薄い照明付きの表示装
置を実現できる。

【０３３４】請求項１０の発明は、薄い導光体を表示体
の前後に配することで、単一の照明手段によって互いに
反対を向いた二つの表示体をそれぞれ後ろからも前から
も同時に照らすことができるので、表側と裏側に表示図
形を表示する厚さの薄い照明付きの表示装置が実現でき
る。

【０３３５】請求項１１の発明は、表示面の像は、突起
あるいは窪みにより凸あるいは凹のある立体的に見える
像が形成され、商品名、社名など重要な表示内容の部分
をこの突起あるいは窪みで表現することにより、強い印
象を与えることができる。また、この突起あるいは窪み
による照明の濃淡のむら自体を一つの表現手段として活
用することもできる。

【０３３６】請求項１２の発明は、表示面を外側面に対
して傾ける度合いを変えることにより、光の量を調整で
きるので、表示面の明るさを均一化できる。また、当
然、側端面から直接表示面に到来する光も同様に調整で
きる。さらに、表示体を裏から照明され表示面を出て外
側面で反射されて戻ってきた光に対しても調整すること
ができる。これらの調整により表示面をより一様に照明
することが出来る。

【０３３７】請求項１３の発明は、光の導き入れられる
側部端面から遠く離れた所にある表示面を照らす専用の
光を限定して導光体内を導くことが出来、光源から離れ
た所の表示面を明るく照らして表示面の明るさを均一化
することができる。

【０３３８】請求項１４の発明は、導光体が複合体なの
で、製造、運搬などの各過程で中空透明容器と透明液体
とを分離することが出来る。また、透明液体を導光体の
一部とするので、全体がアクリル樹脂、ガラスなどの透
明な固体材料だけで形成させる場合に比較して、安価に
製造でき、運搬費用も安価になる。特に液体に水を使用
する場合は極めて安価になる。また、透明液体に表示体
を浸すことにより、表示面を導光体に気体を介すること
無く容易に密着することが出来きる。

【０３３９】請求項１５の発明は、透明液体の入手が容
易で、かつ安価である。また、殺菌剤により微小動物、
藻などの水性植物の繁殖を抑えることが出来るので、長
期にわたり安定して表示図形を表示できる。また、着色
剤により表示内容全体を容易に着色でき、表示装置全体
の様相を容易に変えられる。

【０３４０】請求項１６の発明は、柔軟塩化ビニールな
どの安価な材料が使用できる。また、導光体の形状によ
っては製造・制作も容易である。また、製造工程、運搬
時に折りたたむことができる。また、製造原価を抑える
ことが出来、安価な表示装置を提供できる。また、ガラ
スなどと異なり、破損時の危険性が一段と低下する。

【０３４１】請求項１７の発明は、表示体を透明液体に
浸すことにより、容易に表示面を導光体に気体を介する
こと無く密着することが出来る。表示体の位置を容易に
動かすことができ、外側面と表示面の位置関係を変える
ことにより、表示像が複雑に変わり、人の興味を引く表
示装置を構成できる。

【０３４２】請求項１８の発明は、透明樹脂あるいは透
明プラスティック・シートにより、表示面と導光体の密
着性を確保して、表示体を透明液体から防護できる。請
求項１９の発明は、表示図形の像が時間と共に変化する
ので、表示像が複雑に変わり、人の興味を引く表示装置
を構成できる。

【０３４３】請求項２０の発明は、シート状の表示体を
専用液溜に挿入するだけで、表示体の形が決り、かつ導
光体に密着できる。表示内容を変えた表示体を頻繁に交
換する場合に便利になる。導光体内の透明液体を半固定
あるいは固定的な密封状態にでき、表示体の交換時に、
この透明液体の減りをなくすことが出来る。

【０３４４】請求項２１の発明は、単一の光源により、
導光体の側部端面と表示体の裏側の面の両方を照らすこ
とが出来る。また、装置全体も小形になり、信頼性も向
上する。

【０３４５】請求項２２の発明は、装置の設置状態を安
定させるための固定部が、外側面を遮ることが無く、表
示特性に優れる表示装置が実現できる。また、装置の小
型化が出来る。

【０３４６】請求項２３の発明は、物体と対物部の対物
面とを容易に密着できるので、観察者が観察する物体の
可視部分を他の物体等との接触等から保護できる。請求
項２４の発明は、表示面での全反射により、光源から出
射した同じ光が何度も表示図形を照明するので、表示内
容が一段と映える。

【０３４７】請求項２５の発明は、表示体を対物部の対
物面に密着させるだけで、観察者が観察する画像等が形
成された上記表示体を観察させることができるようにな
る。請求項２６の発明は、表示面での全反射により、光
源から出射した同じ光が何度も表示体の画像等を照明す
るので、表示内容が一段と映える。また、上記表示体を
対物部の対物面に密着させるだけで、観察者が観察する
画像等が形成された上記表示体を観察させることができ
るようになる。

【０３４８】請求項２７の発明は、表示面での全反射に
より、光源から出射した同じ光が何度も表示図形を照明
するので、表示内容が一段と映える。請求項２８の発明
は、表示図形が、曲面に応じて拡大されたり縮小された
りして多様に変形するので、人目につき易い。

【０３４９】請求項２９の発明は、表示図形が滑らかに
変形されるので、違和感のない表示図形で人目を引くこ
とができる。更に、光源からの光も一様に照明される。
請求項３０の発明は、表示図形が３次元的に滑らかに変
形されるので、違和感のない表示図形で３次元的に広い
方位から人目を引くことができる。更に、光源からの光
も一様に照明される。また、導光体の製造が容易であ
る。

【０３５０】請求項３１の発明は、平行に入射する光に
対して、極度に集中したり、分散したりすることがな
く、外側面のどの位置でも全反射による反射角が一定の
範囲におさまるので、表示面を均一化された光で照らす
ように制御することが容易になる。

【０３５１】請求項３２の発明は、表示対象である物体
が、どのような形状をしていても見ることができる。請
求項３３の発明は、観察者が外側面の周りに移動して
も、表示図形が外側面に起因して急激に変わることが無
い。変化があっても、なだらかに変化していくので、像
を変形させて目に付き易くしながらも、表示内容を認識
し易くすることが出来る。また、製造し易い形状となっ
ている。

【０３５２】請求項３４の発明は、３次元的により平面
に近い形の像に変換して見えることができる。また、製
造が容易である。また、全反射により表示面を前から照
らす光は一様化される。

【０３５３】請求項３５の発明は、シート状の表示体を
対物部の対物面に密着して固定できる。また、対物面に
密着した表示体に急激な変化のない、一様化された光を
照射しやすくなる。

【０３５４】請求項３６の発明は、表示図形が、上下左
右に反転がないので、違和感なく表示図形を観察でき
る。請求項３７の発明は、表示体を定位置に固定できる
ので、表示画像が安定している。また、表示装置全体も
定位置に固定できるので、転倒防止や盗難防止になる。

【０３５５】請求項３８の発明は、安価で、かつ、製造
が容易である。また、軽量化がはかれる。請求項３９の
発明は、容易に製造、組み立てをすることができる。

【０３５６】請求項４０の発明は、透明液体は入手が容
易なので、いつでもどこでも表示装置を形成することが
できる。請求項４１の発明は、単一の光源により、表示
部の側面と表示体の裏側の面の両方を照らすことが出来
る。また、装置全体も小形になり、信頼性も向上する。

【０３５７】請求項４２の発明は、単一の光源により、
より確実に、より多くの光量で、表示部の側面と表示体
の裏側の面の両方を照らすことが出来る。請求項４３の
発明は、照射する光を平行光線に近づけるという比較的
容易な方法で表示面をより一様に近い状態で照らすこと
が出来る。

【０３５８】請求項４４の発明は、入手が容易で、か
つ、動画像を含む表現内容の豊富な表示体を、よりあで
やかに表示することができる。請求項４５の発明は、入
手及び製造が容易で、かつ、表現内容の豊富な表示体
を、よりあでやかに表示することができる。

【０３５９】請求項４６の発明は、多くの表示内容を、
変化に富ませて、人目を引きつけることができる。請求
項４７の発明は、表示内容を、より変化に富ませること
ができる。

【０３６０】請求項４８の発明は、動画像を含む投影さ
せた表示内容を、表示せしめることができる。請求項４
９の発明は、様々な形状の表示体を表示でき、表示内容
を豊富にできる。

【０３６１】請求項５０の発明は、容易に作成可能な表
示体を、表示対象とすることができる。請求項５１の発
明は、照明効果を向上させる表示体を、表示対象とする
ことができる。

【０３６２】請求項５２の発明は、表示体を容易に交換
でき、液体の減りを抑える事ができる。請求項５３の発
明は、組み立てあるいは製造の容易な表示装置を提供で
きる。また、表示体をあでやかに表示せしめることがで
きる。

【０３６３】請求項５４の発明は、表示図形が、上下左
右に反転がなく、かつ、拡大されるので、人目につき易
い。請求項５５の発明は、より広範囲の表示図形が人目
につき易い。

【０３６４】請求項５６の発明は、表示面での全反射に
より、光源から出射した同じ光が何度も表示図形を照明
するので、表示内容が一段と映ええ、表示体をより明る
く鮮明に表示せしめることができる。

【０３６５】請求項５７の発明は、表示装置を安全に安
定させることができる。また、装置の設置状態を安定さ
せるための固定部が、外側面を遮ることが無いので、表
示特性に優れる表示装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】中空円柱体を導光体とする第１の実施の形態に
おける斜視図である。

【図２】中空円柱体を導光体とする第１の実施の形態に
おける、中心軸を通る断面図である。

【図３】中空円柱体を導光体とする第１の実施の形態に
おける、導光体の中心軸に直交する面を切断面とする断
面図である。

【図４】第１の実施の形態の導光体の中での光の経路を
概念的に説明するための図である。

【図５】表示体の表示面で反射された光の経路を示す図
である。

【図６】導光体の外側面と表示体の表示面が円柱面で、
場合での像の見え方を説明するための図である。

【図７】外側面を平面とする第２の実施の形態における
斜視図である。

【図８】外側面を平面とする第２の実施の形態における
断面図である。

【図９】中空透明容器に透明液体を注入した中空円柱体
を導光体とした第３の実施の形態でにおける、中心軸を
含む面を切断面とする断面図である。

【図１０】中空透明容器に透明液体を注入した中空円柱
体を導光体とした第３のの実施の形態でにおける、中心
軸に直交する面を切断面とする断面図である。

【図１１】外側面が平面の導光体の一部を液体とした第
４の実施の形態の断面図である。

【図１２】中空透明容器に液体を詰めた中空円柱体を導
光体とする第３の実施の形態の中心軸に垂直な面を切断
面とする断面図で、多層構造の導光体の結像を説明する
ための図である。

【図１３】導光体の外側面と表示面が共に球面の第５の
実施の形態における透視斜視図である。

【図１４】導光体の外側面と表示面が共に球面の第５の
実施の形態における、中心を通る面を切断面とする断面
図である。

【図１５】 表示体を導光体の液体中に浸した円柱導光
体の第６の実施の形態における、中心軸を含む面を切断
面とする断面図である。

【図１６】表示体を導光体の液体中に浸した円柱導光体
の第６の実施の形態における、中心軸の直交する面を切
断面とする断面図である。

【図１７】中空円柱導光体の中空部に表示体を挿入する
液溜を設けた第７の実施の形態における、中心軸を含む
面を切断面とする断面図である。

【図１８】中空円柱導光体の中空部に表示体を挿入する
液溜を設けた第７の実施の形態における、中心軸の直交
する面を切断面とする断面図である。

【図１９】表示体を浸す為の液溜めを有する平板状導光
体を有する第８の実施の形態の断面図である。

【図２０】導光体の外側面に対して表示面を傾けた場合
の表示面の受光量を説明するための導光体の断面図であ
る。

【図２１】表示面を外側面に対して傾けた第９の実施の
形態の断面図である。

【図２２】表示面を外側面に対して傾けた第１０の実施
の形態の断面図である。

【図２３】表示面が所望の傾きになるように曲げられた
表示体をこの液体に浸す方法で構成された、外側面が平
面の第１１の実施の形態における、切断面を見せた斜視
図である。

【図２４】表示面が所望の傾きになるように曲げられた
表示体をこの液体に浸す方法で構成された、外側面が平
面の第１１の実施の形態における断面図である。

【図２５】導光体の裏側に表示体を挿入する液溜をもつ
第１２の実施の形態の断面図である。

【図２６】表示面を外側面に対して傾けた構造の円柱形
導光体からなる第１３の実施の形態の断面図である。

【図２７】表示面を外側面に対して傾けた構造の液体を
含む円柱形導光体からなる第１４の実施の形態の断面図
である。

【図２８】導光体の外側面と表示面の間に気体の層を配
置した第１５の実施の形態の断面図である。

【図２９】中空円柱導光体の中空部に表示装置を支える
支柱と複数の光源を配置した第１６の実施の形態の中心
軸に直交する面を切断面とする断面図である。

【図３０】単一の光源で表からの照明手法と裏からの照
明手法を兼ねる円柱導光体からなる第１７の実施の形態
の中心軸を含む面を切断面賭した断面図である。

【図３１】裏からの照明手法に従来から周知の導光体形
式の照明を適用した第１８の実施の形態の断面図であ
る。

【図３２】裏からの照明手法に従来から周知の導光体形
式の照明を適用し、表裏両方向から観察される表示装置
の第１９の実施の形態の断面図である。

【図３３】円錐面を外側面とした第２０の実施の形態に
おける斜視透視図である。

【図３４】円錐面を外側面とした第２０の実施の形態に
おける、円錐状の導光体の中心軸を含む面を断面とする
断面図である。

【図３５】表示面の半径が中心軸に沿って連続的に変わ
る第２１の実施の形態の透視斜視図である。

【図３６】導光体の外側面の半径が中心軸に沿って連続
的に変わる第２２の実施の形態の透視斜視図である。

【図３７】外側面に対する表示面の位置を時間と共に変
える第２３の実施の形態の断面図である。

【図３８】外側面に対する表示面の位置を時間と共に変
える第２３の実施の形態の断面図である。

【図３９】外側面に対する表示面の位置を時間と共に変
える第２３の実施の形態の断面図である。

【図４０】導光体が円柱体の一部からなる第２４の実施
の形態の断面図である。

【図４１】表示体として、ＬＣＤを用いた第２４の実施
の形態の断面図である。

【図４２】表示体として、ＬＣＤを用いた第２４の実施
の形態の断面図である。

【図４３】第３の実施の形態の表示装置における導光体
を、対物部と表示部とに分けて考えた場合の第２５の実
施の形態の断面図である。

【図４４】第６の実施の形態の表示装置における導光体
を、対物部と表示部とに分けて考えた場合の第２６の実
施の形態の断面図である。

【図４５】導光板形式の面光源を背後照明用の光源とし
た周知の従来技術を適用した表示装置の斜視図である。

【図４６】導光板形式の面光源を背後照明用の光源とし
た周知の従来技術を適用した表示装置の断面図である。

【符号の説明】

１１ 導光体 １１ａ 導光体の外側面 １１ｂ 導光体の裏側面 １１ｃ 導光体の側部端面 １１ｄ 導光体の側部端面 １２ 第１の光源 １３ 第２の光源 １４ 表示体 １４ａ 表示体の表示面 １５ 反射体

【手続補正書】

【提出日】平成９年１１月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１９６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１９６】導光体の一部を液体にする理由の一つは、
表示面と導光体を容易に密着できる事にある。中でも液
体を水とする場合は、最も安価で安全性も高く、取り扱
い性などにも優れる。水の場合、長期に使用すると、
藻、あるいはプランクトンなどの小動物の繁殖を防止す
る必要があり、次亜塩素酸ナトリウムなどの殺菌剤の水
溶液を用いるか、あるいは蒸留水を用いて密封するなど
の方策が有用になる。また、導光体の水を着色するため
に染料を溶かした水溶液などを使っても良い。

Claims (57)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外側面が凸状曲面である光透過な導光体
   と、 該外側面に対向した表示面を備える表示体と、 を備える表示装置であって、 該導光体の該外側面の任意の点からの入射光が該入射光
   の焦点より該任意の点寄りで、かつ、該外側面から離れ
   た位置で、該表示体の該表示面と交わること、 該導光体は、気体の層を介することなく該表示面と密着
   すること、 を特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の表示装置であって、 前記導光体の側部端面に向けて投光する第１の照明部お
   よび／または前記表示体の該表示面の反対側の面に向け
   て投光する第２の照明部を備える照明手段、 を更に備えることを特徴とする表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の表示装置であっ
   て、 前記導光体は、前記外側面が平面上の滑らかな曲線であ
   る導線を通って該平面に直交する直線を母線とする柱面
   か、または、該導線を通って該平面外の一点を通る直線
   を母線とする錐面であること、 前記表示体は、前記表示面が平面上の滑らかな曲線であ
   る導線を通って該平面に直交する直線を母線とする柱面
   か、または、該導線を通って該平面外の一点を通る直線
   を母線とする錐面であること、 を特徴とする表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の表示装置であっ
   て、 前記導光体は、円柱体状，中空円柱体状，中心軸対称の
   円錐体状，中心軸対称の中空円錐体状，平面上での導線
   の一部を中心角が２πより小さい円弧とし該導線を通っ
   て該平面に直交する直線を母線とする外側に凸状の柱面
   を備える柱面体状，前記柱面の形状である中空柱面体
   状，該円弧の中心を通って該平面に垂直な中心軸上の該
   平面と交わる点以外の点と該導線を通る直線を母線とす
   る外側に凸状の錐面とする錐面体状，前記錐面の形状で
   ある中空錐面体状，以上の形状群のいずれかであるこ
   と、 を特徴とする表示装置。
5. 【請求項５】 外側面が円柱面である円柱体状，外側面
   が円柱面である中空円柱体状，外側面が中心軸対称の円
   錐面である円錐体状，外側面が中心軸対称の円錐面であ
   る中空円錐体状，外側面が平面上での導線の一部を中心
   角が２πより小さくかつπ／２０より大きい円弧とし該
   円弧を通って該平面に直交する直線を母線とする外側に
   凸状の柱面である柱面体状，該柱面の形状である中空柱
   面体状，該円弧の中心を通って該平面に垂直な中心軸上
   の該平面と交わる点以外の点と該円弧を通る直線を母線
   とする外側に凸状の錐面である錐面体状，該錐面の形状
   である中空錐面体状，以上の形状群のいずれかであり、
   かつ、単一または複数の材質からなる中心軸対称の単層
   または多層構造である導光体と、 表示面が中心軸対称の回転面とするかまたは該表示面が
   中心軸対称の回転面の中心角で２πより小さくπ／２０
   より大きい部分としかつ該表示面を気体の層を介するこ
   となく該導光体に密着し、かつ、該外側面の中心軸と該
   表示面の中心軸とが一致し、かつ、該導光体の中心軸に
   直交する任意の断面における該導光体の外側面の半径Ｒ
   ｃと、該外側面に接する空気の屈折率ｎａと、該表示面
   の半径Ｒと、該表示面に接する材質の屈折率ｎｓｉと、
   最も強く規制する全反射面Ｓ０の半径Ｒｓと、該全反射
   面Ｓ０の外側に接する材質の屈折率ｎｓとの関係が、該
   表示面から該外側面に至る光の径路を全反射によって規
   制する該全反射面Ｓ０が多層構造となる該導光体の内部
   に存在する場合は、下記の不等式ＡおよびＢが同時に成
   立するか、または、ＣとＤが同時に成立する条件の位置
   に設置し、該表示面から該外側面に至る光の径路を全反
   射によって規制する全反射面が該導光体の内部に存在し
   ない場合は、Ｅが成立する条件の位置に設置する表示体
   と、 を備えることを特徴とする表示装置。 ｎｓ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒｓ≦１．２５・ｎｓ／ｎａ ……（不等式Ａ） Ｒｓ／Ｒ≦ｎｓｉ／ｎｓ ……（不等式Ｂ） ０．５・ｎｓｉ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒ＜ｎｓｉ／ｎａ ……（不等式Ｃ） Ｒｃ／Ｒｓ＜ｎｓ／ｎａ ……（不等式Ｄ） ０．５・ｎｓｉ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒ≦１．２５・ｎｓｉ／ｎａ……（不等式Ｅ）
6. 【請求項６】 請求項５記載の表示装置であって、 前記導光体の側部端面に向けて投光する第１の照明部お
   よび／または前記表示体の裏側の面に向けて投光する第
   ２の照明部を備える照明手段、 を更に備えることを特徴とする表示装置。
7. 【請求項７】 外側面が少なくとも球面の一部であり、
   かつ、単一または複数の材質からなる中心点対称の単層
   または多層構造の導光体と、 表示面が少なくとも球面の一部であり、かつ、該表示面
   を気体の層を介することなく該導光体に密着する半透明
   または透明の表示体と、 点状または球状の照明部を備える照明手段と、 を備える表示装置であって、 該表示体は、該外側面の中心と該表示面の中心とを一致
   させ、かつ、該導光体の中心を通る任意の断面における
   該導光体の外側面の半径Ｒｃと、該外側面に接する空気
   の屈折率ｎａと、該表示面の半径Ｒと、該表示面に接す
   る材質の屈折率ｎｓｉと、最も強く規制する全反射面Ｓ
   ０の半径Ｒｓと、全反射面Ｓ０の外側に接する材質の屈
   折率ｎｓとの関係が、該表示面から該外側面に至る光の
   径路を全反射によって規制する該全反射面Ｓ０が該導光
   体の内部に存在する多層構造の場合は、下記の不等式Ａ
   およびＢが同時に成立するか、または、ＣとＤが同時に
   成立する条件の位置に設置し、該表示面から該外側面に
   至る光の径路を全反射によって規制する全反射面が該導
   光体の内部に存在しない場合は、Ｅが成立する条件の位
   置に設置すること、 を特徴とする表示装置。 ｎｓ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒｓ≦１．２５・ｎｓ／ｎａ ……不等式Ａ Ｒｓ／Ｒ≦ｎｓｉ／ｎｓ ……不等式Ｂ ０．５・ｎｓｉ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒ＜ｎｓｉ／ｎａ ……不等式Ｃ Ｒｃ／Ｒｓ＜ｎｓ／ｎａ ……不等式Ｄ ０．５・ｎｓｉ／ｎａ≦Ｒｃ／Ｒ≦１．２５・ｎｓｉ／ｎａ ……不等式Ｅ
8. 【請求項８】 外側面が平面状あるいは滑らかな曲面状
   である導光体と、 該外側面に対向した表示面を有する表示体と、 該導光体の側部端面に向けて投光する第１の照明部およ
   び／または該表示体の裏側の面に向けて投光する第２の
   照明部を備える照明手段と、 を備える表示装置であって、 該表示体は、該表示面を該外側面から所定の距離を有
   し、かつ、気体の層を介することなく該導光体に密着し
   た状態で配置すること、 を特徴とする表示装置。
9. 【請求項９】 半透明の光拡散シートまたは透明のシー
   トを備える表示体と、 該表示体の一方の面に気体の層を介することなく密着す
   る第１の導光体と、 該表示体の他方の面に気体の層を介することなく密着す
   る第２の導光体と、 該第１の導光体または該第２の導光体の少なくとも一方
   の側部端面の少なくとも一方に向けて投光する照明手段
   と、 を備えることを特徴とする表示装置。
10. 【請求項１０】 半透明の光拡散シートまたは透明のシ
    ートを備える第１の表示体と、 半透明の光拡散シートまたは透明のシートを備える第２
    の表示体と、 該第１の表示体の一方の面と該第２の表示体の一方の面
    に共に気体の層を介することなく密着して挟まれる第１
    の導光体と、 該第１の表示体の他方の面に気体の層を介することなく
    密着し、かつ、該第１の表示体の他方の面に対向する外
    側面を有する第２の導光体と、 該第２の表示体の他方の面に気体の層を介することなく
    密着し、かつ、該第２の表示体の他方の面に対向する外
    側面を有する第３の導光体と、 第１の導光体の少なくとも一方の側部端面に向けて投光
    する照明手段と、 を備えることを特徴とする表示装置。
11. 【請求項１１】 請求項５〜１０のいずれか１項記載の
    表示装置であって、 前記表示体または前記第１の表示体または前記第２の表
    示体は、表面上に局所的に外に凸状の突起および／また
    は凹状の窪みを有すること、 を特徴とする表示装置。
12. 【請求項１２】 光を導く方向に対して平行な直線群ま
    たは傾きを持つ直線群または曲線群を有する外側面を備
    える導光体と、 該導光体に気体の層を介することなく密着する表示面を
    備える表示体と、 該導光体の側部端面に投光する照明手段と、 を備える表示装置であって、 該表示面の該外側面に対する傾きの度合いを該導光体の
    側部端面からの距離により変えること、 を特徴とする表示装置。
13. 【請求項１３】 外側面が平面状あるいは曲面状である
    導光体と、 該導光体に気体の層を介することなく密着する表示面を
    備える表示体と、 該導光体の側部端面に向けて投光する照明手段と、 該外側面と該表示面との間で両面から離れておりかつ気
    体層を有する仕切り手段と、 を備える表示装置であって、 該仕切り手段は、該側部端面における該外側面と該表示
    面との間の距離の１０分の１より薄く、１マイクロメー
    トルより厚い厚みであり、かつ、該仕切り手段を該側部
    端面側から一定距離にある該表示面上に直接投光される
    光の一部を遮断すること、 を特徴とする表示装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか１項記載の
    表示装置であって、 前記導光体または前記第１の導光体または前記第２の導
    光体または前記第３の導光体は、中空透明容器に透明液
    体を注入した複合体であること、 を特徴とする表示装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の表示装置であって、 前記透明液体は、蒸留水または殺菌剤または着色剤を含
    む水溶液であること、 を特徴とする表示装置。
16. 【請求項１６】 請求項１４記載の表示装置であって、 前記中空透明容器は、柔軟透明樹脂を材料とすること、 を特徴とする表示装置。
17. 【請求項１７】 請求項１４記載の表示装置であって、 前記表示体または前記第１の表示体または前記第２の表
    示体は、透明液体中に浸すこと、 を特徴とする表示装置。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載の表示装置であって、 前記表示体または前記第１の表示体または前記第２の表
    示体は、透明樹脂または透明プラスティック・シートに
    より気体の層を介することなく密着して覆われること、 を特徴とする表示装置。
19. 【請求項１９】 請求項１７記載の表示装置であって、 前記表示体または前記第１の表示体または前記第２の表
    示体は、前記導光体または前記第１の導光体または前記
    第２の導光体または前記第３の導光体に対して時間と共
    に相対的に移動すること、 を特徴とする表示装置。
20. 【請求項２０】 請求項１８記載の表示装置であって、 前記表示体または前記第１の表示体または前記第２の表
    示体は、シート状であり、 前記導光体は、該表示体または該第１の表示体または該
    第２の表示体を浸すための専用液溜を備え、 該表示体または該第１の表示体または該第２の表示体
    は、該専用液溜内に設置されること、 を特徴とする表示装置。
21. 【請求項２１】 光透過な導光体と、 表示画像を形成した表示体と、 該導光体の側部端面に対面した第１の反射面を備える第
    １の反射手段と、 該表示体の片面に対面した第２の反射面を備える第２の
    反射手段と、 該第１の反射面および該第２の反射面に共に対面する位
    置に置かれた照明部を備える照明手段と、 を備える表示装置であって、 該照明手段から該第１の反射面に向けて発せられた光が
    該導光体の側部端面に向けて反射されるように該第１の
    反射面を該導光体の側部端面と該照明部に対して斜めに
    配置し、かつ、該照明手段から該第２の反射面に向けて
    発せられた光が該表示体の片面に向けて反射されるよう
    に、該第２の反射面を該表示体の片面と該照明手段に対
    して斜めに配置すること、 を特徴とする表示装置。
22. 【請求項２２】 中空円柱体状，中空円錐体状，平面上
    での導線の一部を中心角が２πより小さい円弧でかつ該
    円弧を通って該平面に直交する直線を母線とする外側に
    凸状の柱面を外側面とする中空柱面体状，以上の形状群
    のいずれかである導光体と、 表示手段と、 該導光体を固定する固定手段と、 を備える表示装置であって、 該固定手段は、該導光体の中空部分に設置すること、 を特徴とする表示装置。
23. 【請求項２３】 透過して物体を可視せしめる表示装置
    であって、 該物体の少なくとも一部が密着する対物面を有する対物
    部と、 該対物部に対して該物体と反対側に設置されかつ該物体
    を該対物部を通して表示する外側面を有する表示部と、 を備えることを特徴とする表示装置。
24. 【請求項２４】 請求項２３記載の表示装置であって、 前記対物部の対物面に対し一方の位置から投光する第１
    の照明部および／または該対物面に対し他方の位置から
    投光する第２の照明部を有する照明手段、 を更に備えることを特徴とする表示装置。
25. 【請求項２５】 請求項２３記載の表示装置であって、 前記対物面に密着する物体で文字や図形等の画像を形成
    せしめる表示体、 を更に備えることを特徴とする表示装置。
26. 【請求項２６】 請求項２３記載の表示装置であって、 前記対物部に対し投光する第１の照明部および／または
    該対物部に対し該第１の照明部とは反対側から投光する
    第２の照明部を有する照明手段と、 前記対物部に密着する物体で文字や図形等の画像を形成
    せしめる表示体と、 を更に備えることを特徴とする表示装置。
27. 【請求項２７】 請求項２６記載の表示装置であって、 前記第１の照明部から投光される光および／または前記
    第２の照明部から投光され前記表示部および前記対物部
    を透過する光が、前記外側面で反射され該対物部に投光
    されること、 を特徴とする表示装置。
28. 【請求項２８】 請求項２３〜２７のいずれか１項記載
    の表示装置であって、 前記表示部は、前記外側面上の任意の点における曲率円
    が該外側面の同じ側に生成されること、 を特徴とする表示装置。
29. 【請求項２９】 請求項２８記載の表示装置であって、 前記表示部は、前記外側面が少なくとも円柱面あるいは
    円錐面の一部あるいは全部であること、 を特徴とする表示装置。
30. 【請求項３０】 請求項２８記載の表示装置であって、 前記表示部は、前記外側面が少なくとも球面あるいは卵
    型形状を成す曲面の一部あるいは全部であること、 を特徴とする表示装置。
31. 【請求項３１】 請求項２８記載の表示装置であって、 前記表示部は、前記外側面が平面状あるいは滑らかな曲
    面状であること、 を特徴とする表示装置。
32. 【請求項３２】 請求項２３〜３１のいずれか１項記載
    の表示装置であって、 前記対物部は、任意の形状であること、 を特徴とする表示装置。
33. 【請求項３３】 請求項３２記載の表示装置であって、 前記対物部は、前記対物面が少なくとも円柱面状あるい
    は円錐面状であるかあるいはその一部であること、 を特徴とする表示装置。
34. 【請求項３４】 請求項３２記載の表示装置であって、 前記対物部は、前記対物面が少なくとも球面あるいは卵
    型形状を成す曲面の一部あるいは全部であること、 を特徴とする表示装置。
35. 【請求項３５】 請求項３２記載の表示装置であって、 前記対物部は、前記表示部が平面状あるいは滑らかな曲
    面状であること、 を特徴とする表示装置。
36. 【請求項３６】 請求項２３〜３５のいずれか１項記載
    の表示装置であって、 前記表示部の前記外側面の任意の点からの入射光が該入
    射光の焦点より該任意の点寄りで前記対物部の前記対物
    面と交わること、 を特徴とする表示装置。
37. 【請求項３７】 請求項２３〜３６のいずれか１項記載
    の表示装置であって、 前記表示部と接続することにより前記対物部を保持する
    保持部材、 を更に備え、 前記対物部は、透明液体により形成されること、 を特徴とする表示装置。
38. 【請求項３８】 請求項２３〜３６のいずれか１項記載
    の表示装置であって、 前記対物部と前記表示部とによって囲まれた中空部を形
    成すること、 を特徴とする表示装置。
39. 【請求項３９】 請求項３８記載の表示装置であって、 前記中空部は、透明物質が入れられていること、 を特徴とする表示装置。
40. 【請求項４０】 請求項３９記載の表示装置であって、 前記中空部は、透明液体が注入されていること、 を特徴とする表示装置。
41. 【請求項４１】 請求項２４または２６〜４０のいずれ
    か１項記載の表示装置であって、 前記第１の照明部と前記第２の照明部を同一とするこ
    と、 を特徴とする表示装置。
42. 【請求項４２】 請求項２４または２６〜４１のいずれ
    か１項記載の表示装置であって、 前記第１の照明部および／または前記第２の照明部から
    出射された光を反射する反射手段、 を更に備えることを特徴とする表示装置。
43. 【請求項４３】 請求項４２記載の表示装置であって、 前記第１の照明部および／または前記第２の照明部を覆
    う光散乱シート、 を更に備えることを特徴とする表示装置。
44. 【請求項４４】 請求項２５〜４３のいずれか１項記載
    の表示装置であって、 前記表示体は、ＣＲＴディスプレイ装置または液晶ディ
    スプレイ装置またはプラズマディスプレイ装置等のディ
    スプレイ装置であること、 を特徴とする表示装置。
45. 【請求項４５】 請求項２５〜４３のいずれか１項記載
    の表示装置であって、 前記表示体は、シート状であること、 を特徴とする表示装置。
46. 【請求項４６】 請求項４５記載の表示装置であって、 前記表示体は、複数であること、 を特徴とする表示装置。
47. 【請求項４７】 請求項４５または４６記載の表示装置
    であって、 前記表示体は、可動であること、 を特徴とする表示装置。
48. 【請求項４８】 請求項４５〜４７のいずれか１項記載
    の表示装置であって、 前記表示体は、スクリーンであること、 を特徴とする表示装置。
49. 【請求項４９】 請求項４５〜４７のいずれか１項記載
    の表示装置であって、 前記表示体は、空隙、窪み、突起等により文字や図形等
    を形成されていること、 を特徴とする表示装置。
50. 【請求項５０】 請求項４５、４８あるいは４９のいず
    れか１項記載の表示装置であって、 前記表示体は、文字や図形等が描画されていること、 を特徴とする表示装置。
51. 【請求項５１】 請求項４４〜５０のいずれか１項記載
    の表示装置であって、 前記表示体は、少なくとも一部が透明あるいは半透明で
    あること、 を特徴とする表示装置。
52. 【請求項５２】 請求項２３〜５１のいずれか１記載の
    表示装置であって、 文字や図形等の画像を形成せしめる表示体を設置するた
    めの専用液溜をさらに備えること、 を特徴とする表示装置。
53. 【請求項５３】 少なくとも一部が透明な筒状である表
    示部と、 該表示部の内側に液体を蓄えられるように該表示部の端
    部を閉じる保持部材と、 該表示部に表示させる表示体を該表示部の内側で支持す
    る支持部と、 を備えることを特徴とする表示装置。
54. 【請求項５４】 請求項５３記載の表示装置であって、 前記表示部は、外周の少なくとも一部が円状あるいは楕
    円状であり、かつ、該表示部の厚みが該外周の半径に比
    べて極めて小さく、 前記支持部は、平面状の画像を形成した表示体を平面状
    のままあるいは筒状に形成して該表示部の内側に蓄えら
    れる水中に浸ることができるように支持し、かつ、該表
    示部の該外周と該表示体との距離を該外周の半径から減
    じた値に対する該外周の半径の比が前記蓄えられる液体
    の屈折率以下となるような位置にくるようにすること、 を特徴とする表示装置。
55. 【請求項５５】 請求項５３記載の表示装置であって、 前記表示部は、外周の少なくとも一部が円状あるいは楕
    円状であり、かつ、該表示部の厚みが該外周の半径に比
    べて極めて小さく、 前記支持部は、平面状の画像を形成した表示体を平面状
    のままあるいは筒状に形成して該表示部の内側に蓄えら
    れる水中に浸ることができるように支持し、かつ、該表
    示部の該外周と該表示体との距離を該外周の半径から減
    じた値に対する該外周の半径の比が前記蓄えられる液体
    の屈折率以上となるような位置にくるようにすること、 を特徴とする表示装置。
56. 【請求項５６】 請求項５３〜５５記載の表示装置であ
    って、 前記表示部の端面から内側に投光する第１の照明手段、
    および／または、前記支持部で支持される前記表示体に
    投光するように該表示体を挟んで前記表示部と反対側に
    設けられた第２の照明手段、 を更に備えることを特徴とする表示装置。
57. 【請求項５７】 請求項２３〜５６のいずれか１項記載
    の表示装置であって、前記表示部を固定する固定手段、 を更に備える表示装置であって、 該固定手段は、前記表示部および前記対物部に対して前
    記表示体を挟む位置に設置すること、 を特徴とする表示装置。