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JP6705310B2 - 表示体 - Google Patents

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JP6705310B2
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Description

本発明は、表示体に関する。
複数の角錐を備える表示体が知られている。この表示体では、同一の形状を有した複数の角錐が、1つの平面に沿って互いに隣り合う角錐の間に隙間を有しない状態で規則的に並んでいる。1つの角錐が有する複数の面のうち、角錐が位置する平面に接する面を除く複数の面が、光を反射する反射面である。各反射面は、互いに異なる定点に向けて光を射出し、互いに異なる像を形成するための要素として機能する(例えば、特許文献1参照)。
特表2015−505973号公報
ところで、表示体の観察者は、角錐における1つの面から射出される光と、他の面から射出される光との両方を視認することができる方向から表示体を観察する場合がある。角錐では、各反射面から定点に向けて射出される光の光量の差が小さいため、この場合には、観察者は、2つの光が混合された光を視認する。これにより、観察者は、1つの面から射出される光を含む像と、他の面から射出される光を含む像とを各別に認識することが難しく、結果として、各像の視認性が低くなる。
本発明は、表示体が表示する像の視認性を高めることを可能とした表示体を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための表示体は、光が入射するとともに入射した光を反射する凹凸面を備え、前記凹凸面は、第1領域と第2領域とを含み、前記第1領域と前記第2領域とは、それぞれ複数の面要素を含み、前記複数の面要素は、第1面要素と第2面要素とを含み、前記各第1面要素は、曲面部と平面部とを含むとともに、前記第1面要素における前記平面部の位置によって、前記平面部が所定の定点に向けて光を射出するように構成され、前記各第2面要素は、曲面部を含むとともに、前記第2面要素における前記曲面部の位置によって、前記第2面要素の前記曲面部が前記定点に向けて光を射出するように構成され、前記第1領域が含む前記面要素は、前記第1面要素であり、前記第2領域が含む前記面要素は、前記第2面要素である。
上記構成によれば、観察者が定点から表示体を観察するとき、第1面要素が所定の面積を有する平面部から光を射出する一方で、第2面要素は曲面部から光を射出する。そのため、第1領域における単位面積当たりの光量が、第2領域における単位面積当たりの光量よりも大きくなる。それゆえに、第1領域と第2領域とのコントラストによって、第1領域から射出された光が形成する像と、第2領域から射出された光が形成する像とが、互いに異なる像として認識されやすくなる。結果として、第1領域が形成する像と第2領域が形成する像であって、表示体が表示する像の視認性を高めることができる。
上記表示体において、前記第1面要素は、合成用平面部をさらに含み、前記第1面要素は、前記第1面要素における前記合成用平面部の位置によって、前記定点とは異なる合成用定点に向けて前記合成用平面部が光を射出するように構成され、前記第2面要素は、合成用平面部をさらに含み、前記第2面要素は、前記第2面要素における前記合成用平面部の位置によって、前記第2面要素の前記合成用平面部が前記合成用定点に向けて光を射出するように構成されていてもよい。
上記構成によれば、観察者が、定点から表示体を視認したときには、表示体は、第1領域から射出される光の単位面積当たりの光量と、第2領域から射出される光の単位面積当たりの光量との差によって、第1領域が形成する像と第2領域が形成する像とを観察者に向けて表示することができる。これに対して、観察者が、合成用定点から表示体を視認したときには、第1領域から射出される光と、第2領域から射出される光との単位面積当たりの光量の差が小さくなるため、表示体は、第1領域から射出された光と第2領域から射出された光とが合成された1つの像を観察者に向けて表示することができる。それゆえに、表示体は、互いに異なる定点に向けて、互いに異なる像を表示することができる。
上記表示体において、前記第1面要素の前記合成用平面部および前記第2面要素の前記合成用平面部は、前記各合成用平面部が有する表面粗さによって、前記合成用定点に向けて散乱光を射出するように構成されていてもよい。
上記構成によれば、各合成用平面部から射出される光における射出角の範囲が広がる。そのため、観察者が表示体を観察するときの視認方向において、第1領域と第2領域とによって形成される1つの像を視認することのできる範囲を広げることができる。
上記表示体において、前記定点は第1定点であり、前記凹凸面は、前記凹凸面における位置が前記第1領域および前記第2領域とは異なるとともに、前記複数の面要素を含む第3領域をさらに含み、前記複数の面要素は、第3面要素をさらに含み、前記各第3面要素は、曲面部と平面部とを含み、前記第3面要素は、前記第3面要素における前記平面部の位置によって、前記第1定点とは異なる第2定点に向けて前記第3面要素の前記平面部が光を射出するように構成され、前記第3領域に含まれる前記面要素は、前記第3面要素であり、前記各第2面要素は、前記第2面要素における前記曲面部の位置によって、前記第2面要素の前記曲面部が前記第2定点に向けて光を射出するように構成されていてもよい。
上記構成によれば、表示体は、第1定点に向けて、第1領域から射出される光の単位面積当たりの光量と、第2領域から射出される光の単位面積当たりの光量との差によって、第1領域が形成する像と、第2領域が形成する像とを表示することができる。さらに、表示体は、第2定点に向けて、第3領域から射出される光の単位面積当たりの光量と、第2領域から射出される光の単位面積当たりの光量との差によって、第3領域が形成する像と、第1領域が形成する像とを表示することもできる。
上記表示体において、前記定点は第1定点であり、前記凹凸面は、前記凹凸面における位置が前記第2領域とは異なるとともに、前記複数の面要素を含む第3領域であって、前記第3領域の一部が前記第1領域の一部と重なる前記第3領域をさらに含み、前記複数の面要素は、第3面要素および第4面要素をさらに含み、前記各第3面要素は、曲面部と平面部とを含み、前記第3面要素は、前記第3面要素における前記平面部の位置によって、前記第1定点とは異なる第2定点に向けて前記第3面要素の前記平面部が光を射出するように構成され、前記複数の第1面要素のうち、前記第3領域と重なる部分に位置する前記第1面要素が、第4面要素であり、前記第4面要素において、前記平面部は第1平面部であり、前記第4面要素は、第2平面部をさらに含み、前記第4面要素は、前記第4面要素における前記第2平面部の位置によって、前記第2定点に向けて光を射出するように構成され、前記第3領域のうち、前記第1領域とは重ならない部分に含まれる前記面要素は、前記第3面要素であり、前記各第2面要素は、前記第2面要素における前記第2面要素の前記曲面部の位置によって、前記第2面要素の前記曲面部が前記第2定点に向けて光を射出するように構成されていてもよい。
上記構成によれば、1つの第4面要素を用いて、第1定点に向けて射出される光によって形成される像の一部と、第2定点に向けて射出される光によって形成される像の一部とを形成させることができる。
上記表示体において、前記第4面要素において、前記第1平面部と前記第2平面部との間に前記曲面部が位置していることが好ましい。
上記構成によれば、第1平面部と第2平面部とが接していないため、第1平面部と第2平面部とが接する構成と比べて、第1平面部から射出された光と、第2平面部から射出された光との両方が、観察者によって同時に視認される可能性を低くすることができる。それゆえに、第1平面部が形成する像と、第2平面部が形成する像との混合が抑えられ、第1平面部が形成する像と、第2平面部が形成する像との視認性をそれぞれ高めることができる。
本発明によれば、表示体が表示する像の視認性を高めることができる。
第1実施形態における表示体の平面構造を示す平面図。 図1のI−I線に沿う表示体の一部断面構造を示す部分断面図。 表示体が含む第1凸部の斜視構造を示す斜視図。 表示体が含む第2凸部の斜視構造を示す斜視図。 図1の領域Aに含まれる凹凸構造層の一部における平面構造を拡大して示す部分拡大平面図。 表示体の作用を説明するための作用図。 第1面要素の一例を上面視した平面構造を示す平面図。 図7のII−II線に沿う第1凸部の断面構造の一例を示す断面図。 図7のII−II線に沿う第1凸部の断面構造の一例を示す断面図。 第1面要素の一例を上面視した平面構造を示す平面図。 図10のIII−III線に沿う第1凸部の断面構造の一例を示す断面図。 変形例における図1のI−I線に沿う表示体の一部断面構造を示す部分断面図。 第2実施形態における表示体が含む第1凸部の斜視構造を示す斜視図。 表示体が含む第2凸部の斜視構造を示す斜視図。 表示体の作用を説明するための作用図。 表示体の作用を説明するための作用図。 第3実施形態における表示体の平面構造を示す平面図。 表示体が含む第1凸部を上面視した平面構造を示す平面図。 表示体が含む第3凸部を上面視した平面構造を示す平面図。 表示体が含む第4凸部を上面視した平面構造を示す平面図。 表示体が含む第5凸部を上面視した平面構造を示す平面図。 表示体の作用を説明するための作用図。 表示体の作用を説明するための作用図。 表示体の作用を説明するための作用図。 表示体の作用を説明するための作用図。 本発明の表示体を具体化した第4実施形態における表示体の平面構造を示す平面図。 表示体が含む第1凸部を上面視した平面構造を示す平面図。 表示体が含む第3凸部を上面視した平面構造を示す平面図。 表示体が含む第4凸部を上面視した平面構造を示す平面図。 表示体が含む第5凸部を上面視した平面構造を示す平面図。 表示体が含む第6凸部を上面視した平面構造を示す平面図。 表示体の作用を説明するための作用図。 表示体の作用を説明するための作用図。 表示体の作用を説明するための作用図。 表示体の作用を説明するための作用図。
[第1実施形態]
図1から図6を参照して、表示体の第1実施形態を説明する。以下では、表示体の構成、表示体が含む面要素の構成、表示体の作用、および、表示体の製造方法を順番に説明する。
[表示体の構成]
図1および図2を参照して表示体の構成を説明する。
図1が示すように、表示体10は、光が入射するとともに入射した光を反射する凹凸面10Sを備えている。凹凸面10Sは、第1領域11と第2領域12とを含んでいる。第1領域11と第2領域12とは、それぞれ複数の面要素を含み、複数の面要素は、第1面要素と第2面要素とを含んでいる。表示体10において、第1領域11が含む面要素は、第1面要素であり、第2領域12が含む面要素は、第2面要素である。
表示体10において、凹凸面10Sが光の入射する入射面である。凹凸面10Sは、凹凸面10Sに入射した光を表示体10に対して光の入射する側に反射し、表示体10に対して光の入射する側が表示体10の観察側である。凹凸面10Sは、第1領域11と第2領域12とから構成されている。第1領域11の含む全ての面要素が第1面要素であり、第2領域12の含む全ての面要素が第2面要素である。
凹凸面10Sのうち、第1領域11は、第1領域11にて反射した光によって、所定の形状を有した像を表示する領域であり、第2領域12は、第1領域11の周りを囲み、第2領域12にて反射した光によって、第1領域11が表示する像の背景となる像を表示する領域である。
第1領域11は、第1領域11が有する形状とほぼ同一の形状を有した像を第1領域11から射出する光によって形成する。第1領域71は、人の笑顔を模式的に表現する形状であって、円形状を有する領域を含んでいる。
図2が示すように、表示体10は、基材21、凹凸構造層22、および、反射層23を備え、基材21、凹凸構造層22、および、反射層23がこの順に積み重なっている。基材21は板状を有し、基材21の形成材料は、例えば樹脂である。
凹凸構造層22は、基材21が有する1つの面上に位置し、凹凸構造層22のうち、基材21に接する面とは反対側の面が凹凸面22Sである。凹凸構造層22は、複数の第1凸部22aと、複数の第2凸部22bとを備え、各凸部は、凹凸構造層22のうち、基材21に接する面とは反対側に頂点を有している。第1凸部22aと第2凸部22bとは互いに異なる形状を有している。凹凸構造層22の形成材料は、例えば樹脂である。
反射層23は、凹凸構造層22の凹凸面22Sを覆っている。反射層23のうち、凹凸構造層22に接する面とは反対側の面が、表示体10の凹凸面10Sである。反射層23は、凹凸構造層22の凹凸面22Sに倣う形状を有しているため、反射層23が有する凹凸面10Sの形状は、凹凸構造層22が有する凹凸面22Sの形状にほぼ等しい。
反射層23の凹凸面10Sのうち、表示体10の厚さ方向において、複数の第1凸部22aと重なる部分が第1領域11であり、複数の第2凸部22bと重なる部分が第2領域12である。反射層23の凹凸面10Sのうち、表示体10の厚さ方向において、1つの凸部と重なる部分が面要素であり、複数の面要素のうち、第1凸部22aと重なる面要素が第1面要素11aであり、第2凸部22bと重なる部分が第2面要素12aである。反射層23の形成材料は、例えば、金属および金属化合物のいずれかであればよい。
[面要素の構成]
図3から図5を参照して面要素の構成を説明する。上述したように、表示体10は、凹凸構造層22と反射層23とを備える構成であり、反射層23の表面が表示体10の凹凸面10Sではある。ただし、反射層23の厚さは、数nmから数十nm程度であり、かつ、反射層23の形状は、凹凸構造層22の凹凸面22Sに倣う形状であるため、凹凸構造層22の凹凸面22Sが有する形状を表示体10の凹凸面10Sが有する形状であると見なすことができる。そのため、以下では、凹凸構造層22を用いて表示体10の面要素の構成を説明する。
図3は、凹凸構造層22が備える第1凸部22aの斜視構造を示している。凹凸構造層22において、各第1凸部22aは、他の全ての第1凸部22aと互いに同一の形状を有している。
図3が示すように、第1凸部22aの表面が第1面要素31である。第1面要素31は、曲面部31aと平面部31bとを含むとともに、第1面要素31における平面部31bの位置によって、平面部31bが所定の定点に向けて光を射出するように構成されている。
第1面要素31は、1つの曲面部31aと1つの平面部31bとから構成されている。第1面要素31は、仮想的な円錐面Cに基づく形状を有し、頂点31cを有している。円錐面Cは頂点を有し、円錐面Cにおける頂点とは反対側の端部である底部は円環状を有している。
第1面要素31のうち、平面部31bは、円錐面Cの頂点、すなわち第1面要素31の頂点31cと、円錐面Cの底部上の任意の2点とを通る面である。第1面要素31の頂点31cと底部上の各点との間の距離が底部上の2点間で互いに等しく、それによって、平面部31bは、二等辺三角形状を有している。
なお、第1凸部22aの頂点31cと底部上の各点との間の距離は、底部上の2点間で互いに異なってもよく、平面部31bの面積は、頂点31cと底部上の各点との間の距離によって定まる。また、平面部31bと、円錐面Cの底部を含む平面とが形成する角度が、平面部31bの傾斜角θである。
平面部31bの向く方向は、平面部31bの対向する方向である。頂点31cを通り、かつ、凹凸面10Sの厚さ方向と平行な方向に沿う直線が回転軸Rである。頂点31cと対向する方向から見たとき、平面部31bの向く方向は、回転軸Rの周方向において、頂点31cと平面部31bの底辺とを通る直線が延びる方向である。
第1面要素31の曲面部31aは、円錐面Cの一部に倣う形状を有している。回転軸Rの周方向において、円錐面Cのうち、平面部31bを除く部分が、曲面部31aである。
なお、屋内において表示体10を水平な台に配置し、かつ、天井に取り付けられた蛍光灯の平行光によって表示体10を観察する場合には、傾斜角θは、5度以上45度未満であることが好ましい。
表示体10の厚さ方向と平行な方向から表示体10の凹凸面10Sに光が入射するとき、言い換えれば、凹凸面10Sが広がる二次元平面に対する法線方向から凹凸面10Sに光が入射するとき、平面部31bの傾斜角θが小さいほど、反射光の射出方向と、入射光の入射方向とが形成する角度が小さくなる。表示体10の観察者は、表示体10を水平な台に配置した場合にも、凹凸面10Sが広がる二次元平面に対する法線方向からではなく、法線方向と所定の角度を形成する方向から表示体10を観察することがある。そのため、平面部31bの傾斜角θが小さすぎると、平面部31bから射出される光は、観察者によって視認されにくくなる。
一方で、平面部31bの傾斜角θが大きすぎると、平面部31bに入射した光は、表示体10の基材21に向けて射出され、凹凸構造層22などによって反射される場合がある。そのため、平面部31bにおいて反射された光が、表示体10の外部に射出されても、光の射出方向が観察者に向けた方向でなかったり、射出された光の強度が観察者によって視認されにくい程度に低められたりする。
この点で、傾斜角θが5度以上45度以下であれば、平面部31bから射出された光が、表示体10の観察者によって視認されやすくなる。
図4は、凹凸構造層22が備える第2凸部22bの斜視構造を示している。各第2凸部22bは、他の全ての第2凸部22bと互いに同一の形状を有している。
図4が示すように、第2凸部22bの表面が第2面要素32である。第2面要素32は、曲面部を含むとともに、第2面要素32における第2面要素32の曲面部の位置によって、第2面要素32の曲面部が定点に向けて光を射出するように構成されている。
第2面要素32は曲面部の一例である円錐面から構成されている。第2面要素32は、第1面要素31における円錐面Cと同一の形状を有しているが、第2面要素32は、円錐面Cとは互いに異なる形状であって、例えば、円錐面Cとは高さの異なる形状、または、円錐面Cとは底部の大きさが異なる形状などを有してもよい。
図5には、図1における領域Aに含まれる第1凸部22aおよび第2凸部22bが拡大して示されている。図5では、図3および図4と同様、図示および説明の便宜上、表示体10が備える反射層23の図示が省略されている。
図5が示すように、凹凸構造層22の広がる二次元平面と直交する方向から見て、複数の第1凸部22aと、複数の第2凸部22bとが規則的に並んでいる。複数の第1凸部22aと複数の第2凸部22bとを含む全ての凸部は、正方格子状に配列している。すなわち、凹凸構造層22が広がる二次元平面には、仮想的な正方格子Lが設定され、複数の凸部は、正方格子Lが有する格子点LP上に1つずつ位置している。
なお、複数の凸部は、六方格子状に配列してもよい。この場合には、凹凸構造層22が広がる二次元平面に仮想的な六方格子が設定され、複数の凸部は、六方格子が有する格子点状に1つずつ位置すればよい。
複数の凸部が六方格子状に並ぶ構成によれば、複数の凸部が正方格子状に並ぶ構成と比べて、隣り合う凸部間の隙間を小さくすることができる。そのため、表示体10の表示する像が、より緻密かつ明るくなりやすい。
ここで、表示体10の凹凸面10Sにマトリクス状に並ぶ画素を区画し、画素を用いて表示体10が表示する像を設計することも可能である。この場合には、例えば、画像編集ソフトなどを用いて凹凸面10S内に第1領域11と第2領域12とを設定した後、各画素に第1凸部22aまたは第2凸部22bを並べることができる。
複数の凸部が正方格子状に並ぶ構成であれば、1つの画素に対して1つの第1凸部22aまたは1つの第2凸部22bを対応付けることができる。そのため、凸部が画素の境界に位置するために、画像編集ソフト上にて、第1凸部22aまたは第2凸部22bの形状以外の形状に凸部の形状が変更されることがない。それゆえに、凹凸構造層22が意図しない形状を有した凸部を有することによって、この凸部から、第1凸部22aまたは第2凸部22bが射出する光とは異なる光が射出されることを抑えることができる。
[表示体の作用]
図6を参照して表示体の作用を説明する。
図6が示すように、観察者が観察側の定点であって、第1凸部22aの平面部31bの射出する光が到達する定点から観察するとき、観察者は、第1領域11に位置する第1面要素31が射出する光によって形成される像を視認することができる。
このとき、観察者は、第1領域11から射出された光として、所定の面積を有する平面部31bから射出された光を視認する。これに対して、観察者は、第2領域12から射出された光として、曲面である第2面要素32から射出された光を視認する。そのため、各第2凸部22bから定点に向けて射出される光の強度は低くなる。それゆえに、第2領域12における単位面積当たりの光量は、第1領域11における単位面積当たりの光量よりも小さくなり、第1領域11と第2領域12とのコントラストが大きくなる。
結果として、第1領域11が表示する像と、第2領域12が表示する像とが互いに異なる像として観察者に認識されやすくなり、各像の視認性が高まる。
[表示体の製造方法]
表示体10を製造する際には、まず、基材21を準備し、次いで、基材21の1つの面に凹凸構造層22を形成する。そして、凹凸構造層22のうち、基材21に接する面とは反対側の面に反射層23を形成する。
基材21を準備する工程では、所定の樹脂、例えば、ポリカーボネート、ポリイミド、および、ポリエチレンテレフタラートなどのいずれかから形成された樹脂シート、または、樹脂フィルムを準備すればよい。
凹凸構造層22を形成する工程では、まず、基材21が有する1つの面に、熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂を塗布することによって、塗膜を形成する。塗膜において、基材21に接する面とは反対側の面が表面であり、塗膜の表面に金属製のスタンパを押し当てる。塗膜の形成材料が熱可塑性樹脂であるときには、塗膜の表面にスタンパを押し当てた状態で塗膜を加熱し、塗膜の形成材料が光硬化性樹脂であるときには、塗膜の表面にスタンパを押し当てた状態で塗膜に光を照射し、それによって、塗膜を硬化する。そして、硬化した塗膜からスタンパを離型することによって、凹凸面22Sを有した凹凸構造層22を得ることができる。
反射層23を形成する工程では、スパッタ法および真空蒸着法などを用いて、反射層23として金属層あるいは金属化合物層を凹凸構造層22の凹凸面22Sに形成すればよい。これにより、基材21、凹凸構造層22、および、反射層23を備えた表示体10を得ることができる。
以上説明したように、表示体の第1実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)観察者が定点から表示体10を観察するとき、第1面要素31が所定の面積を有する平面部31bから光を射出する一方で、第2面要素32は曲面部から光を射出する。そのため、第1領域における単位面積当たりの光量が、第2領域における単位面積当たりの光量よりも大きくなり、結果として、第1領域11が形成する像と第2領域12が形成する像であって、表示体10が表示する像の視認性を高めることができる。
[第1実施形態の変形例]
なお、上述した第1実施形態は以下のように適宜変更して実施することができる。
・各第1凸部22aは、他の第1凸部22aとは互いに異なる形状を有してもよい。すなわち、各第1凸部22aが含む第1面要素31は、他の第1凸部22aが含む第1面要素31とは互いに異なる形状を有してもよい。
図7から図11を参照して、第1面要素31の形状の例を説明する。
図7は、第1凸部22aを上面視した平面構造を示している。図8および図9は、図7におけるII−II線に沿う断面構造を示している。なお、図8が示す第1凸部22aの高さと図9が示す第1凸部22aの高さとが、互いに異なっている。
図7が示すように、第1面要素31は、1つの曲面部31aと1つの平面部31bとを備えている。
図8が示す第1面要素31において、第1面要素31の高さが第1高さh1であり、第1面要素31の幅が、第1幅w1である。なお、第1面要素31の幅は、第1面要素31の底部における平面部31bと曲面部31aとの距離の最大値である。平面部31bの傾斜角θは、第1傾斜角θ1である。
図9が示す第1面要素31において、第1面要素31の高さが、上述した第1高さよりも低い第2高さh2であり、第1面要素31の幅は第1幅w1である。平面部31bの傾斜角θは第2傾斜角θ2であり、第2傾斜角θ2は、上述した第1傾斜角θ1よりも小さい。
このように、第1傾斜角θ1と第2傾斜角θ2とが互いに異なるため、図8の平面部31bにおける入射光ILの第1入射角θα1と、図9における平面部31bにおける入射光ILの第2入射角θα2とが互いに異なる。これにより、図8における第1面要素31では、入射光ILの一部は、射出角が第1射出角θβ1である第1正反射光RL1として射出される一方で、図9における第1面要素31では、入射光ILの一部は、射出角が第1射出角θβ1とは異なる第2射出角θβ2である第2正反射光RL2として射出される。
図8における平面部31bから射出される光のうち、上述した定点に向けて射出される光が第1光成分PL1であり、図9における平面部31bから射出される光のうち、定点に向けて射出される光が第2光成分PL2である。そして、第1光成分PL1の射出角が第1射出角θγ1であり、第2光成分PL2の射出角が第2射出角θγ2であり、第1射出角θγ1と第2射出角θγ2とが互いに異なる。
結果として、図8における第1面要素31から定点に向けて射出される光の光量と、図9における第1面要素31から定点に向けて射出される光の光量とが互いに異なる。なお、第2射出角θβ2と第2射出角θγ2との差が、第1射出角θβ1と第1射出角θγ1との差よりも小さい。そのため、図9における第1凸部22aから定点に向けて射出される光の単位面積当たりの光量が、図8における第1凸部22aから定点に向けて射出される光の単位面積当たりの光量よりも大きくなる。
なお、図8における平面部31bの面積と、図9における平面部31bの面積とは互いに異なるため、これによっても、各第1面要素31から射出される光の光量は互いに異なる。
図10は、第1凸部22aを上面視した平面構造を示している。図11は、図10におけるIII−III線に沿う断面構造を示している。
図10が示すように、第1凸部22aは、1つの曲面部31aと1つの平面部31bとを備えている。図10における平面部31bの面積は、図8における平面部31bの面積よりも小さい。
図11が示すように、第1面要素31の高さは、第1高さh1である一方で、第1面要素31の幅は、第1幅w1とは異なる第2幅w2である。第1凸部22aの傾斜角θは第3傾斜角θ3であって、図8における第1面要素31の第1傾斜角θ1、および、図9における第1面要素31の第2傾斜角θ2とは互いに異なる大きさであり、第3傾斜角θ3は、第1傾斜角θ1よりも大きい。
このように、第1傾斜角θ1と第3傾斜角θ3とが互いに異なる。そのため、図11の平面部31bにおける入射光ILの第3入射角θα3は、上述した第1入射角θα1と互いに異なり、図11の平面部31bにおける第3正反射光RL3の第3射出角θβ3は、上述した第1射出角θβ1と互いに異なる。
図11における平面部31bから射出される光のうち、上述した定点に向けて射出される光が第3光成分PL3であり、第3光成分PL3の射出角である第3射出角θγ3は、上述した第1射出角θγ1とは異なる角度である。また、第3射出角θβ3と第3射出角θγ3との差が、第1射出角θβ1と第1射出角θγ1との差よりも小さいため、図11における第1面要素31から定点に向けて射出される単位面積当たりの光量が、図8における第1面要素31から定点に向けて射出される単位面積当たりの光量よりも大きくなる。
なお、第1面要素31の高さが同一である前提では、傾斜角θが小さいほど、平面部31bの面積が大きくなる。そのため、各第1面要素31から射出される光量を定める上では、単位面積当たりに射出される光量だけでなく、平面部31bの面積も考慮する必要がある。
このように、第1面要素31の高さあるいは幅を変える、言い換えれば、第1面要素31が備える平面部31bの傾斜角θあるいは面積を変えることによって、各第1面要素31から定点に向けて射出される光の光量を変えることができる。
そのため、複数の第1面要素31が、高さおよび幅の少なくとも一方が互いに異なる複数種類の第1面要素31を含む構成であれば、第1領域11の表示する像を複数の階調で表現することができる。
・第1面要素31が備える平面部31bは、円錐面Cの頂点、および、円錐面Cの底部上の点の少なくとも一方を通らない面であってもよい。こうした構成であっても、第1面要素が定点に向けて光を射出する平面部を備え、かつ、第2面要素が定点に向けて光を射出する曲面部を備える構成であれば、上述した(1)と同等の効果を得ることはできる。
・第1面要素31は円錐面Cに限らず、例えば、円柱面、半球面、および、半楕円体面などの曲面を有した形状に基づく形状を有してもよい。円柱面、半球面、および、半楕円体面は、凹凸面10Sが広がる2次元平面の法線方向と平行な方向に沿って延びる回転軸を有した回転面である。こうした構成であっても、第1面要素が定点に向けて光を射出する平面部を備え、かつ、第2面要素が定点に向けて光を射出する曲面部を備える構成であれば、上述した(1)と同等の効果を得ることはできる。
・表示体10は、反射層23に変えて樹脂製の被覆層を備える構成でもよい。この場合には、被覆層は光透過性を有し、かつ、被覆層の屈折率が、凹凸構造層22の屈折率と互いに異なる値であればよい。これにより、被覆層と凹凸構造層22との界面において、表示体10に入射した光を反射することができる。こうした構成では、凹凸構造層22の凹凸面22Sが光を反射する凹凸面である。
・表示体10は反射層23を備えていなくてもよく、こうした構成であっても、凹凸構造層22の屈折率と、空気の屈折率との差により、凹凸構造層22の凹凸面22Sにおいて、入射した光を少なからず反射することはできる。
・表示体10の凹凸面10Sは、平面部のみから構成される面要素を含んでもよい。こうした構成では、凹凸面10Sの一部である表示領域が、第1面要素のみを含む第1領域と第2面要素のみを含む第2領域とから構成されていればよく、表示領域において、上述した(1)と同等の効果を得ることはできる。
・図12が示すように、表示体40は、基材41と凹凸構造層42とを備え、凹凸構造層42のうち、基材41と接する面とは反対側の面が凹凸面42Sであり、凹凸構造層42が、複数の凹部を備える構成であってもよい。複数の凹部は、第1凹部42aと第2凹部42bとを含み、第1凹部42aの表面が第1面要素であり、第2凹部42bの表面が第2面要素であればよい。すなわち、第1凹部42aの表面が、曲面部と、定点に向けて光を射出する平面部とを含み、第2凹部42bの表面が、定点に向けて光を射出する曲面部を含んでいればよい。こうした構成であっても、上述した(1)と同等の効果を得ることはできる。
・図12を参照して先に説明した構成では、表示体40は、凹凸構造層42を覆う反射層を備えてもよいし、被覆層を備えてもよい。こうした構成であっても、複数の凸部を備える凹凸構造層22による効果と同等の効果を得ることはできる。
[第2実施形態]
図13から図16を参照して、表示体の第2実施形態を説明する。第2実施形態は、第1実施形態と比べて、第1凸部および第2凸部の形状が異なる。そのため、以下では、こうした相違点を詳しく説明し、第1実施形態と共通する構成の詳しい説明を省略する。なお、以下では、面要素の構成、および、表示体の作用を順番に説明する。
[面要素の構成]
図13および図14を参照して面要素の構成を説明する。第1実施形態と同様、表示体は、反射層と凹凸構造層とを備える構成であり、凹凸構造層の凹凸面が有する形状を表示体の凹凸面が有する形状であると見なすことができる。そのため、以下では、凹凸構造層を用いて表示体の面要素の構成を説明する。
図13は、凹凸構造層が備える第1凸部51の斜視構造を示している。複数の第1凸部51において、各第1凸部51は、他の全ての第1凸部51と互いに同一の形状を有している。
図13が示すように、第1凸部51の表面が第1面要素52である。第1面要素52は、曲面部52aおよび平面部52bに加えて、合成用平面部52cをさらに含んでいる。第1面要素52は、第1面要素52における合成用平面部52cの位置によって、定点とは異なる合成用定点に向けて合成用平面部52cが光を射出するように構成されている。
第1面要素52は、1つの曲面部52a、1つの平面部52b、および、1つの合成用平面部52cから構成されている。第1面要素52は、仮想的な円錐台面TCに基づく形状を有している。円錐台面TCは頂面を有し、円錐台面TCにおける頂面とは反対側の端部である底部は、円錐面Cと同様、円環状を有している。
第1面要素52のうち、平面部52bは、円錐台面TCの頂面における円周上の任意の2点と、円錐台面TCの底部上の任意の2点とを通る面である。平面部52bは、台形状を有している。
第1面要素52の曲面部52aは、円錐台面TCの側面に倣う形状を有している。円錐台面TCの頂面と対向する方向から見て、円錐台面TCの側面の周方向において、平面部52bを除く部分が、曲面部52aである。
第1面要素52の合成用平面部52cは、円錐台面TCの頂面に倣う形状を有している。円錐台面TCの頂面と対向する方向から見て、円錐台面TCの頂面の周方向において、平面部52bを除く部分が、合成用平面部52cである。合成用平面部52cは、表示体の凹凸面が広がる二次元平面と平行な方向に沿って広がる面である。
第1面要素52の合成用平面部52cは、合成用平面部52cが有する表面粗さによって、合成用定点に向けて散乱光を射出するように構成されていることが好ましい。
図14は、凹凸構造層が備える第2凸部53の斜視構造を示している。複数の第2凸部53において、各第2凸部53は、他の全ての第2凸部53と互いに同一の形状を有している。
図14が示すように、第2凸部53の表面が第2面要素54である。第2面要素54は、曲面部54aに加えて合成用平面部54bをさらに含んでいる。第2面要素54は、第2面要素54における合成用平面部54bの位置によって、第2面要素54の合成用平面部54bが合成用定点に向けて光を射出するように構成されている。
第2面要素54は円錐台面であり、円錐台面の側面が曲面部54aの一例であり、円錐台面の頂面が合成用平面部54bの一例である。合成用平面部54bは、表示体の凹凸面が広がる二次元平面と平行な方向に沿って広がる面である。第2面要素54は、第1面要素52における円錐台面TCと同一の形状を有しているが、第2面要素54は、円錐台面TCとは互いに異なる形状であって、例えば、円錐台面TCとは高さの異なる形状、または、円錐台面TCとは底部の大きさが異なる形状などを有してもよい。
第2面要素54の合成用平面部54bは、合成用平面部54bが有する表面粗さによって、合成用定点に向けて散乱光を射出するように構成されていることが好ましい。
[表示体の作用]
図15および図16を参照して表示体の作用を説明する。
図15が示すように、表示体60の凹凸面60Sは、第1実施形態と同様、第1領域61と、第1領域61を囲む第2領域62とから構成されている。表示体60の厚さ方向において、複数の第1凸部51は、第1領域61と重なる部分に並び、複数の第2凸部53は、第2領域62と重なる部分に並んでいる。
表示体60の観察者が、定点から表示体60を観察するとき、観察者は、第1領域61に位置する各第1面要素52が射出する光によって形成される像を視認することができる。加えて、観察者は、第2領域62に位置する各第2面要素54が射出する光によって形成された像を視認することができる。
上述したように、第1領域61と第2領域62とのコントラストが大きいため、第1領域61が表示する像と、第2領域62が表示する像とが互いに異なる像として視認されやすくなる。結果として、各像の視認性が高まる。
これに対して、図16が示すように、観察者が合成用定点、すなわち、凹凸面60Sが広がる二次元平面に対する法線方向に位置する点から表示体60を観察するとき、観察者は、第1面要素52の合成用平面部52cが射出する光と、第2面要素54の合成用平面部54bが射出する光とを視認する。そのため、観察者が視認する光において、第1領域61から射出される光の単位面積当たりの光量と、第2領域62から射出される光の単位面積当たりの光量とがほぼ等しくなる。これにより、観察者は、第1領域61から射出された光と第2領域62から射出された光との合成による1つの像を視認することができる。
各合成用平面部が散乱光を射出する構成であれば、合成用平面部から射出される光における射出角の範囲が広がる。そのため、観察者が表示体を観察するときの視認方向において、凹凸面の全体によって形成される1つの像を視認することのできる範囲を広げることができる。
このように、表示体60によれば、凹凸面60Sから射出される光によって、互いに異なる2種類の像を形成することができる。
以上説明したように、表示体の第2実施形態によれば、上述した(1)の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(2)観察者が、定点から表示体60を視認したときには、表示体60は、第1領域61から射出される光の光量と、第2領域62から射出される光の光量との差によって、第1領域61が形成する像と第2領域62が形成する像とを観察者に向けて表示することができる。これに対して、観察者が、合成用定点から表示体60を視認したときには、第1領域61から射出される光と、第2領域62から射出される光との光量の差が小さくなるため、表示体60は、第1領域61から射出された光と、第2領域62から射出された光とが合成された1つの像を観察者に向けて表示することができる。それゆえに、表示体60は、互いに異なる定点に向けて、互いに異なる像を表示することができる。
(3)各合成用平面部が散乱光を射出する構成であれば、各合成用平面部から射出される光における射出角の範囲が広がるため、観察者が表示体を観察するときの視認方向において、凹凸面の全体によって形成される1つの像を視認することのできる範囲を広げることができる。
[第2実施形態の変形例]
なお、上述した第2実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・各合成用平面部は、平坦面であってもよい。すなわち、合成用平面部は、正反射の射出角を含む所定の射出角の範囲にのみ光を射出し、かつ、正反射の射出角における光量が最も大きくなるような分布を有するように光を射出する構成でもよい。こうした構成であっても、第1面要素が合成用定点に向けて光を射出する合成用平面部を備え、かつ、第2面要素が合成用定点に向けて光を射出する合成用平面部を備えていれば、上述した(2)と同等の効果を得ることはできる。
・各合成用平面部は、凹凸面60Sが広がる二次元平面と交差する平面に沿って広がる面であってもよい。こうした構成によれば、各合成用平面部が、凹凸面60Sが広がる二次元平面と平行な平面に沿って広がる構成と比べて、表示体60の観察側における合成用定点の位置が異なるものの、上述した(2)と同等の効果を得ることはできる。
・第1面要素52、および、第2面要素54は、それぞれ円錐台面に基づく形状を有してなくてもよい。要は、第1面要素52が、定点に向けて光を射出する平面部、曲面部、および、合成用定点に向けて光を射出する合成用平面部を備え、かつ、第2面要素54が、定点に向けて光を射出する曲面部、および、合成用定点に向けて光を射出する合成用平面部を備えていればよい。こうした構成であれば、上述した(2)と同等の効果を得ることはできる。
[第3実施形態]
図17から図25を参照して、表示体の第3実施形態を説明する。第3実施形態は、第1実施形態と比べて、表示体の凹凸面が含む領域の数が異なる。そのため、以下では、こうした相違点を詳しく説明し、第1実施形態と共通する構成についての詳しい説明を省略する。なお、以下では、表示体の構成、面要素の構成、および、表示体の作用を順番に説明する。
[表示体の構成]
図17を参照して表示体の構成を説明する。
図17が示すように、表示体70は、1つの方向であるX方向と、X方向と直交するY方向とに沿って広がる板状を有し、かつ、X方向およびY方向と直交する方向であるZ方向に沿って、所定の厚さを有している。
表示体70の凹凸面70Sは、第1実施形態の表示体10と同様、第1領域71と第2領域72とを含んでいる。凹凸面70Sはさらに、凹凸面70Sにおける位置が第1領域71および第2領域72とは異なる第3領域73、第4領域74、および、第5領域75を含んでいる。第3領域73、第4領域74、および、第5領域75は、それぞれ複数の面要素を含んでいる。凹凸面70Sを構成する複数の面要素は、上述した第1面要素および第2面要素に加えて、第3面要素をさらに含んでいる。
第1領域71、第3領域73、第4領域74、および、第5領域75は、凹凸面70Sにおける位置が互いに異なり、凹凸面70Sのうち、第1領域71、第3領域73、第4領域74、および、第5領域75以外の部分を第2領域72が埋めている。
凹凸面70Sにおいて、第1領域71と第3領域73とがY方向に沿って並び、第1領域71と第4領域74とがX方向に沿って並んでいる。凹凸面70Sにおいて、第3領域73と第5領域75とがX方向に沿って並び、第4領域74と第5領域75とがY方向に沿って並んでいる。なお、表示体70において、第1領域71、第3領域73、第4領域74、および、第5領域75が、X方向およびY方向に対してこのように並ぶ状態が、表示体70の初期状態である。
第1領域71、第3領域73、第4領域74、および、第5領域75の各々は、互いに異なる形状を有している。各領域は、各領域が有する形状とほぼ同一の形状を有した像を各領域から射出する光によって形成する。第1領域71は、人の笑顔を模式的に表現する形状を有し、第3領域73は星形状を有し、第4領域74は三日月形状を有している。第5領域75は太陽を表現する形状であって、円形状を有する領域と、円形状を有した領域の周方向に沿って並ぶ複数の三角形状を有する領域とから構成されている。
[面要素の構成]
図18から図21を参照して各領域が備える面要素の構成を説明する。第1実施形態と同様、表示体70は、反射層と凹凸構造層とを備える構成であり、凹凸構造層の凹凸面が有する形状を表示体70の凹凸面70Sが有する形状であると見なすことができる。そのため、以下では、凹凸構造層を用いて表示体70の面要素の構成を説明する。
また、第2領域72が備える複数の面要素は、第1実施形態の表示体10と同様、円錐面である第2面要素である。そのため、以下では、第2領域72が備える面要素の構成についての説明を省略する。なお、以下では、初期状態である表示体70における各面要素の構成を説明する。
図18は、凹凸構造層が備える第1凸部81を上面視した平面構造を示している。
図18が示すように、第1凸部81の表面が第1面要素82であり、第1面要素82は、1つの曲面部82a、および、1つの平面部82bから構成されている。第1面要素82は、第1面要素82における平面部82bの位置によって、第1定点に向けて平面部82bが光を射出するように構成されている。
第1面要素82は、第1実施形態の第1面要素31と同様、仮想的な円錐面Cに基づく形状を有し、頂点82cを有している。平面部82bは三角形状を有し、ZX平面に対して所定の傾きを有した平面に沿って延びている。平面部82bが向く方向は、平面部82bが対向する方向である。頂点82cを通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸とするとき、頂点82cと対向する平面視において、平面部82bは、回転軸の周方向において、所定の方向に面している。
図19は、凹凸構造層が備える第3凸部83を上面視した平面構造を示している。凹凸構造層は複数の第3凸部83を備え、各第3凸部83は、他の全ての第3凸部83と互いに同一の形状を有している。
図19が示すように、第3凸部83の表面が第3面要素84であり、第3面要素84は、曲面部84aと平面部84bとを含んでいる。第3面要素84は、第3面要素84における平面部84bの位置によって、第1定点とは異なる第2定点に向けて平面部84bが光を射出するように構成されている。第3領域73に含まれる面要素は、第3面要素84である。すなわち、第3領域73は、面要素として第3面要素84のみを含んでいる。
第3面要素84は、第1面要素82と同様、仮想的な円錐面Cに基づく形状を有し、頂点84cを有している。平面部84bは三角形状を有し、ZY平面に対して所定の傾きを有した平面に沿って延びている。頂点84cを通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸とするとき、頂点84cと対向する平面視において、平面部84bが向く方向は、回転軸の周方向において、第1面要素82の平面部82bが向く方向に対して左回りに90度だけ異なっている。
図20は、凹凸構造層が備える第4凸部85を上面視した平面構造を示している。凹凸構造層は複数の第4凸部85を備え、各第4凸部85は、他の全ての第4凸部85と互いに同一の形状を有している。
図20が示すように、第4凸部85の表面が第4面要素86であり、第4面要素86は、曲面部86aと平面部86bとを含んでいる。第4面要素86は、第4面要素86における平面部86bの位置によって、第1定点、および、第2定点とは異なる第3定点に向けて第4面要素86の平面部86bが光を射出するように構成されている。第4領域74に含まれる面要素は、第4面要素86である。すなわち、第4領域74は、面要素として第4面要素86のみを含んでいる。
第4面要素86は、第1面要素82と同様、仮想的な円錐面Cに基づく形状を有し、頂点86cを有している。平面部86bは三角形状を有し、ZY平面に対して所定の傾きを有した平面に沿って延びている。頂点86cを通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸とするとき、頂点86cと対向する平面視において、平面部86bが向く方向は、回転軸の周方向において、第1面要素82の平面部82bが向く方向に対して左回りに270度だけ異なっている。
図21は、凹凸構造層が備える第5凸部87を上面視した平面構造を示している。凹凸構造層は複数の第5凸部87を備え、各第5凸部87は、他の全ての第5凸部87と互いに同一の形状を有している。
図21が示すように、第5凸部87の表面が第5面要素88であり、第5面要素88は、曲面部88aと平面部88bとを含んでいる。第5面要素88は、第5面要素88における平面部88bの位置によって、第1定点、第2定点、および、第3定点とは異なる第4定点に向けて平面部88bが光を射出するように構成されている。第5領域75に含まれる面要素は、第5面要素88である。すなわち、第5領域75は、面要素として第5面要素88のみを含んでいる。
第5面要素88は、第1面要素82と同様、仮想的な円錐面Cに基づく形状を有し、頂点88cを有している。平面部88bは三角形状を有し、ZX平面に対して所定の傾きを有した平面に沿って延びている。頂点88cを通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸とするとき、頂点88cと対向する平面視において、平面部88bの向く方向は、回転軸の周方向において、第1面要素82の平面部82bに対して左回りに180度だけ異なっている。
なお、第2領域72が備える複数の面要素は、第1実施形態の表示体10と同様、円錐面である第2面要素であって、第2面要素の全体が曲面部によって構成されている。そのため、第2面要素は、上述した第1定点だけでなく、第2定点、第3定点、および、第4定点の各々に向けて曲面部から光を射出するように構成されている。
また、平面部の向く方向が回転軸の周方向において90度ずつ異なる4種の面要素を形成する場合には、円錐面Cの底部を4等分する4つの点を設定する。そして、底部の周方向において互いに隣り合う2つの点と、円錐面Cの頂点とを通る平面を1つの表示用平面とすればよい。これにより、4種の面要素間において、平面部における傾斜角および面積を等しくすることができる。
[表示体の作用]
図22から図25を参照して表示体の作用を説明する。以下では、凹凸面70Sと対向する平面視において、凹凸面70Sの中心を通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸Rに設定し、観察者が表示体70を視認する点および視認する方向を固定した状態で、回転軸Rを中心に表示体70を回転させたときの表示体70の作用を説明する。
図22が示すように、表示体70が初期状態であるとき、第1面要素82では、平面部82bが、観察者に向けて光を射出することができる。これに対して、第3面要素84、第4面要素86、および、第5面要素88では、各面要素が備える平面部は、観察者に向けて光を射出することができない一方で、各面要素が備える曲面部が、観察者に向けて光を射出することができる。
そのため、第1領域71から観察者に向けて射出される光の単位面積当たりの光量が、凹凸面70Sにおける第1領域71以外の部分から観察者に向けて射出される光の単位面積当たりの光量よりも大きくなる。それゆえに、観察者は、第1領域71が形成する像と、凹凸面70Sにおける第1領域71以外の部分が形成する像とを視認することができる。
図23が示すように、回転軸Rを中心に表示体70を右回りに90度だけ回転させる。第3面要素84の平面部84bが向く方向は、回転軸Rの周方向において、第1面要素82の平面部82bに対して左回りに90度だけ異なっている。そのため、第3面要素84の平面部84bが、観察者に向けて光を射出することができる。これに対して、第1面要素82、第4面要素86、および、第5面要素88では、各面要素が備える曲面部が、観察者に向けて光を射出することができる。
それゆえに、第3領域73から観察者に向けて射出される光の単位面積当たりの光量が、凹凸面70Sにおける第3領域73以外の部分から観察者に向けて射出される光の単位面積当たりの光量よりも大きくなる。結果として、観察者は、第3領域73が形成する像と、凹凸面70Sにおける第3領域73以外の部分が形成する像とを視認することができる。
図24が示すように、回転軸Rを中心に表示体70を右回りにさらに90度回転させる。すなわち、初期状態に対して、回転軸Rを中心に表示体70を右回りに180度回転させる。
第5面要素88の平面部88bが向く方向は、回転軸Rの周方向において、第1面要素82の平面部82bが向く方向に対して左回りに180度だけ異なっている。そのため、第5面要素88の平面部88bが、観察者に向けて光を射出することができる。これに対して、第1面要素82、第3面要素84、および、第4面要素86では、各面要素が備える曲面部が、観察者に向けて光を射出することができる。
それゆえに、第5領域75が観察者に向けて射出する光の単位面積当たりの光量が、凹凸面70Sにおける第5領域75以外の部分が観察者に向けて射出する光の単位面積当たりの光量よりも大きくなる。結果として、観察者は、第5領域75が形成する像と、凹凸面70Sにおける第5領域75以外の部分が形成する像とを視認することができる。
図25が示すように、回転軸Rを中心に表示体70を右回りにさらに90度回転させる。すなわち、初期状態に対して、回転軸Rを中心に表示体70を右回りに270度回転させる。
第4面要素86の平面部86bが向く方向は、回転軸Rの周方向において、第1面要素82の平面部82bが向く方向に対して左回りに270度だけ異なっている。そのため、第4面要素86の平面部86bが、観察者に向けて光を射出することができる。これに対して、第1面要素82、第3面要素84、および、第5面要素88では、各面要素が備える曲面部が、観察者に向けて光を射出することができる。
それゆえに、第4領域74が観察者に向けて射出する光の単位面積当たりの光量が、凹凸面70Sにおける第4領域74以外の部分が観察者に向けて射出する光の単位面積当たりの光量よりも大きくなる。結果として、観察者は、第4領域74が形成する像と、凹凸面70Sにおける第4領域74以外の部分が形成する像とを視認することができる。
以上説明したように、表示体の第3実施形態によれば、上述した(1)の効果に加えて、以下に記載の効果を得ることができる。
(4)表示体70は、第1定点に向けて、第1領域71から射出される光の単位面積当たりの光量と、第2領域72から射出される光の単位面積当たりの光量との差によって、第1領域71が形成する像と、第2領域72が形成する像とを表示することができる。さらに、表示体70は、第2定点に向けて、第3領域73から射出される光の単位面積当たりの光量と、第2領域72から射出される光の単位面積当たりの光量との差によって、第3領域73が形成する像と、第2領域72が形成する像とを表示することもできる。
[第3実施形態の変形例]
・凹凸面70Sは、第1領域71と第2領域72以外に、少なくとも1つの領域であって、第1領域71および第2領域72とは、凹凸面70Sにおける位置が重ならない領域を備えていればよい。そして、第1領域71および第2領域72とは異なる領域が、第1面要素および第2面要素とは異なる第3面要素を面要素として含む構成であればよい。こうした構成によれば、上述した(4)と同等の効果を得ることはできる。
・第1面要素82、第3面要素84、第4面要素86、および、第5面要素88の間において、各面要素における上述した高さおよび幅の少なくとも一方が互いに異なってもよい。すなわち、各面要素が備える平面部における傾斜角θおよび面積の少なくとも一方が互いに異なってもよい。こうした構成によれば、第1領域71、第3領域73、第4領域74、および、第5領域75がそれぞれ形成する像の間において、像の明度を互いに異ならせることができる。
・第2実施形態の構成と組み合わせて実施してもよい。すなわち、各面要素は、円錐台面に基づく形状を有し、かつ、合成用平面部を有する構成であってもよい。こうした構成であっても、凹凸面70Sが第3領域73を含み、かつ、第3領域73が、第2定点に向けて光を射出する平面部を含んだ第3面要素を備えていれば、上述した(4)と同等の効果を得ることはできる。
・凹凸面70Sが含む複数の領域のうち、第2領域72を除く領域において、各領域の有する形状が、他の全ての領域が有する形状と同一であってもよい。こうした構成によれば、回転軸Rを中心として表示体70を回転させることによって、表示体70は、互いに同一の形状を有した像であって、かつ、凹凸面70Sにおける互いに異なる部位に位置する像を形成することができる。
[第4実施形態]
図26から図35を参照して、本発明の表示体を具体化した第4実施形態を説明する。第4実施形態は、第1実施形態と比べて、表示体の凹凸面が含む領域の数が異なる。そのため、以下では、こうした相違点を詳しく説明し、第1実施形態と共通する構成についての詳しい説明を省略する。なお、以下では、表示体の構成、面要素の構成、および、表示体の作用を順番に説明する。
[表示体の構成]
図26を参照して表示体の構成を説明する。
図26が示すように、表示体90は、X方向とY方向とに沿って広がる板形状を有し、かつ、Z方向に沿って所定の厚さを有している。表示体90の凹凸面90Sは、第1領域91および第2領域92に加えて、第3領域93をさらに含んでいる。第3領域93は、凹凸面90Sにおける位置が第2領域92とは異なるとともに、複数の面要素を含んでいる。第3領域93の一部は、第1領域91の一部と重なっている。すなわち、第3領域93は、第1領域91とは重ならない第1部分93aと、第1領域91と重なる第2部分93bとを含んでいる。
凹凸面90Sは、第4領域94をさらに含んでいる。第4領域94は、凹凸面90Sにおける位置が第2領域92とは異なるとともに、複数の面要素を含んでいる。第4領域94の一部は、第1領域91の一部と重なっている。すなわち、第4領域94は、第1領域91とは重ならない第1部分94aと、第1領域91と重なる第2部分94bとから構成されている。
凹凸面90Sにおいて、第3領域93の一部、および、第4領域94の一部が、それぞれ第1領域91の一部と重なり、凹凸面90Sのうち、第1領域91、第3領域93、および、第4領域94以外の部分を第2領域92が埋めている。
言い換えれば、第1領域91は、第1部分91a、第2部分91b、および、第3部分91cから構成されている。第1部分91aは、第3領域93および第4領域94のいずれとも重ならない部分である。第2部分91bは、第3領域93の一部と重なる部分であって、第3領域93の第2部分93bと同一の部分である。第3部分91cは、第4領域94の一部と重なる部分であって、第4領域94の第2部分94bと同一の部分である。
凹凸面90Sにおいて、第3領域93の第1部分93a、第1領域91、および、第4領域94の第1部分94aが、Y方向と交差する配列方向に沿って並んでいる。Y方向と配列方向とが形成する角度は、およそ45度である。なお、表示体90において、第1領域91、第3領域93、および、第4領域94が、X方向およびY方向に対してこのように並ぶ状態が、表示体90の初期状態である。
第1領域91、第3領域93、および、第4領域94の各々は、互いに異なる形状を有している。各領域は、各領域が有する形状とほぼ同一の形状を有した像を各領域から射出する光によって形成する。第1領域91は、人の笑顔を模式的に表現する形状を有し、第3領域93は星形状を有し、第4領域94は太陽を表現する形状を有している。
[面要素の構成]
図27から図31を参照して各領域が備える面要素の構成を説明する。第1実施形態と同様、表示体90は、反射層と凹凸構造層とを備える構成であり、凹凸構造層の凹凸面が有する形状を表示体90の凹凸面90Sが有する形状であると見なすことができる。そのため、以下では、凹凸構造層を用いて表示体の面要素の構成を説明する。
また、第2領域92が備える複数の面要素は、第1実施形態の表示体10と同様、円錐面である第2面要素である。そのため、以下では、第2領域92が備える面要素の構成についての説明を省略する。
図27は、凹凸構造層が備える第1凸部101を上面視した平面構造を示している。
図27が示すように、第1凸部101の表面が第1面要素102であり、第1面要素102は、1つの曲面部102a、および、1つの平面部102bから構成されている。第1面要素102は、第1面要素102における平面部102bの位置によって、第1定点に向けて平面部102bが光を射出するように構成されている。
第1面要素102は、第1実施形態の第1面要素31と同様、仮想的な円錐面Cに基づく形状を有し、頂点102cを有している。平面部102bは三角形状を有し、ZX平面に対して所定の傾きを有した平面に沿って延びている。頂点102cを通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸とするとき、頂点102cと対向する平面視において、平面部102bは、回転軸の周方向において、所定の方向に面している。
図28は、凹凸構造層が備える第3凸部103を上面視した平面構造を示している。凹凸構造層は複数の第3凸部103を備え、各第3凸部103は、他の全ての第3凸部103と互いに同一の形状を有している。
図28が示すように、第3凸部103の表面が第3面要素104であり、第3面要素104は、曲面部104aと、平面部104bとを含んでいる。第3面要素104は、第3面要素104における平面部104bの位置によって、第1定点とは異なる第2定点に向けて第3面要素104の平面部104bが光を射出するように構成されている。第3領域93のうち、第1領域91とは重ならない部分である第1部分93aに含まれる面要素は、第3面要素104である。すなわち、第3領域93は、面要素として第3面要素104のみを含んでいる。
第3面要素104は、第1面要素102と同様、仮想的な円錐面Cに基づく形状を有し、頂点104cを有している。平面部104bは三角形状を有し、ZY平面に対して所定の傾きを有した平面に沿って延びている。頂点104cを通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸とするとき、頂点104cと対向する平面視において、平面部104bが向く方向と、第1面要素102の平面部102bが向く方向とは、回転軸の周方向において左回りに90度だけ異なっている。
図29は、凹凸構造層が備える第4凸部105を上面視した平面構造を示している。凹凸構造層は複数の第4凸部105を備え、各第4凸部105は、他の全ての第4凸部105と互いに同一の形状を有している。
図29が示すように、第4凸部105の表面が第4面要素106であり、第4面要素106は、曲面部106a、第1平面部106b、および、第2平面部106cを含んでいる。第4面要素106は、第4面要素106における第1平面部106bの位置によって、第1定点に向けて光を射出するとともに、第4面要素106における第2平面部106cの位置によって、第2定点に向けて光を射出するように構成されている。第1領域91のうち、第3領域93と重なる部分である第2部分91bに含まれる面要素は、第4面要素106である。すなわち、第1領域91の第2部分91b、言い換えれば第3領域93の第2部分93bは、面要素として第4面要素106のみを含んでいる。
第4面要素106は、第1面要素102と同様、仮想的な円錐面Cに基づく形状を有し、頂点106dを有している。第1平面部106bは三角形状を有し、ZX平面に対して所定の傾きを有する平面に沿って延びている。第1平面部106bが向く方向は、第1面要素102の平面部102bが向く方向と互いに等しい。
これに対して、第2平面部106cは三角形状を有し、ZY平面に対して所定の傾きを有する平面に沿って延びている。第2平面部106cが向く方向は、第1平面部106bと互いに異なっている。頂点106dを通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸とするとき、頂点106dと対向する平面視において、第2平面部106cが向く方向と、第1平面部106bが向く方向とは、回転軸の周方向において左回りに90度だけ異なっている。
回転軸の周方向において、第1平面部106bと第2平面部106cとが接し、曲面部106aは、第1平面部106bと第2平面部106cとに接している。言い換えれば、回転軸の周方向において、曲面部106aは、第1平面部106bと第2平面部106cとに挟まれている。
図30は、凹凸構造層が備える第5凸部107を上面視した平面構造を示している。凹凸構造層は複数の第5凸部107を備え、各第5凸部107は、他の全ての第5凸部107と互いに同じ形状を有している。
図30が示すように、第5面要素108は、曲面部108aと、平面部108bとを含んでいる。第5面要素108は、第5面要素108における平面部108bの位置によって、第1定点、および、第2定点とは異なる第3定点に向けて第5面要素108の平面部108bが光を射出するように構成されている。第4領域94のうち、第1領域91とは重ならない部分である第1部分94aに含まれる面要素は、第5面要素108である。すなわち、第4領域94の第1部分94aは、面要素として第5面要素108のみを含んでいる。
第5面要素108は、第1面要素102と同様、仮想的な円錐面Cに基づく形状を有し、頂点108cを有している。平面部108bは三角形状を有し、ZX平面に対して所定の傾きを有した平面に沿って延びている。頂点108cを通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸とするとき、頂点108cと対向する平面視において、平面部108bの向く方向は、回転軸の周方向において、第1面要素102の平面部102bの向く方向に対して左回りに180度だけ異なっている。平面部108bの向く方向は、頂点108cと対向する平面視において、第3面要素104の平面部104bの向く方向に対して、回転軸の周方向において左回りに90度だけ異なっている。
図31は、凹凸構造層が備える第6凸部109を上面視した平面構造を示している。凹凸構造層は、複数の第6凸部109を備え、各第6凸部109は、他の全ての第6凸部109と互いに同一の形状を有している。
図31が示すように、第6凸部109の表面が第6面要素110であり、第6面要素110は、曲面部110a、第1平面部110b、および、第2平面部110cを含んでいる。第6面要素110は、第6面要素110における第1平面部110bの位置によって、第1定点に向けて光を射出するとともに、第6面要素110における第2平面部110cの位置によって、第2定点に向けて光を射出するように構成されている。第1領域91のうち、第4領域94と重なる部分である第3部分91cに含まれる面要素は、第6面要素110である。すなわち、第1領域91の第3部分91c、言い換えれば第4領域94の第2部分94bは、面要素として第6面要素110のみを含んでいる。
第6面要素110は、第1面要素102と同様、仮想的な円錐面Cに基づく形状を有し、頂点110dを有している。第1平面部110bは三角形状を有し、ZX平面に対して所定の傾きを有する平面に沿って延びている。第1平面部110bが向く方向は、第1面要素102の平面部102bが向く方向と互いに等しい。
これに対して、第2平面部110cは三角形状を有し、ZX平面に対して所定の傾きを有する平面に沿って延びている。頂点110dを通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸とするとき、頂点110dと対向する平面視において、第2平面部110cが向く方向は、第1平面部110bが向く方向に対して、回転軸の周方向において左周りに180度だけ異なっている。
第6面要素110において、第1平面部110bと第2平面部110cとの間に曲面部110aが位置している。第6面要素110の曲面部110aは、第1部分110a1と第2部分110a2とから構成され、回転軸の周方向において、平面部と、曲面部110aの一部とが交互に並んでいる。すなわち、回転軸の周方向において、第1平面部110b、曲面部110aの第1部分110a1、第2平面部110c、および、曲面部110aの第2部分110a2がこの順に並んでいる。
第1平面部110bと第2平面部110cとが接していないため、第1平面部と第2平面部とが接する構成と比べて、第1平面部110bから射出された光と、第2平面部110cから射出された光との両方が、観察者によって同時に視認される可能性を低くすることができる。それゆえに、第1平面部110bが形成する像と、第2平面部110cが形成する像との混合が抑えられ、第1平面部110bが形成する像と、第2平面部110cが形成する像との視認性をそれぞれ高めることができる。
なお、第2領域92が備える複数の面要素は、第1実施形態の表示体10と同様、円錐面である第2面要素であって、第2面要素の全体が曲面部によって構成されている。そのため、第2面要素は、上述した第1定点だけでなく、第2定点、および、第3定点に向けて曲面部から光を射出するように構成されている。
[表示体の作用]
図32から図35を参照して表示体の作用を説明する。以下では、凹凸面90Sと対向する平面視において、凹凸面90Sの中心を通り、かつ、Z方向に沿って延びる直線を回転軸Rに設定し、観察者が表示体90を視認する点および視認する方向を固定した状態で、回転軸Rを中心に表示体90を回転させたときの表示体90の作用を説明する。
図32が示すように、表示体90が初期状態であるとき、第1面要素102の平面部102b、第4面要素106の第1平面部106b、および、第6面要素110の第1平面部110bが、観察者に向けて光を射出することができる。
これに対して、第3面要素104の平面部104b、第4面要素106の第2平面部106c、第5面要素108の平面部108b、および、第6面要素110の第2平面部110cは、観察者に向けて光を射出することができない。一方で、第3面要素104の曲面部104a、および、第5面要素108の曲面部108aは、観察者に向けて光を射出することができる。
そのため、第1領域91から観察者に向けて射出される光の単位面積当たりの光量が、凹凸面90Sにおける第1領域91以外の部分から観察者に向けて射出される光の単位面積当たりの光量よりも大きくなる。それゆえに、観察者は、第1領域91が形成する像と、凹凸面90Sにおける第1領域91以外の部分が形成する像とを視認することができる。
図33が示すように、回転軸Rを中心に表示体90を右回りに90度だけ回転させる。第3面要素104の平面部104b、および、第4面要素106の第2平面部106cの各々が向く方向は、回転軸Rの周方向において、第1面要素102の平面部102bに対して左回りに90度だけ異なっている。
そのため、第3面要素104の平面部104b、および、第4面要素106の第2平面部106cが、観察者に向けて光を照射することができる。これに対して、第1面要素102、第5面要素108、および、第6面要素110では、各面要素の曲面部が、観察者に向けて光を照射することができる。
それゆえに、第3領域93から観察者に向けて射出される光の単位面積当たりの光量が、凹凸面90Sにおける第3領域93以外の部分から観察者に向けて射出される光の単位面積当たりの光量よりも大きくなる。結果として、観察者は、第3領域93が形成する像と、凹凸面90Sにおける第3領域93以外の部分が形成する像とを視認することができる。
図34が示すように、回転軸Rを中心に表示体90を右回りにさらに90度だけ回転させる。すなわち、初期状態に対して、回転軸Rを中心に表示体90を右回りに180度だけ回転させる。
第5面要素108の平面部108b、および、第6面要素110の第2平面部110cの各々が向く方向は、回転軸Rの周方向において、第1面要素102の平面部102bに対して左回りに180度だけ異なっている。
そのため、第5面要素108の平面部108b、および、第6面要素110の第2平面部110cが、観察者に向けて光を射出することができる。これに対して、第1面要素102、第3面要素104、および、第4面要素106では、各面要素の曲面部が、観察者に向けて光を射出することができる。
それゆえに、第4領域94から観察者に向けて射出される光の単位面積当たりの光量が、凹凸面90Sにおける第4領域94以外の部分から観察者に向けて射出される光の単位面積当たりの光量よりも大きくなる。結果として、観察者は、第4領域94が形成する像と、凹凸面90Sにおける第4領域94以外の部分が形成する像とを視認することができる。
図35が示すように、回転軸Rを中心に表示体90を右回りにさらに90度だけ回転させる。すなわち、初期状態に対して、回転軸Rを中心に表示体90を右回りに270度だけ回転させる。
ここで上述したように、凹凸面90Sに含まれる各面要素には、第1面要素102の平面部102bが向く方向に対して、回転軸Rの周方向において、左回りに270度だけ向く方向が異なる平面部が含まれていない。そのため、凹凸面90Sに含まれる全ての面要素において、曲面部が観察者に向けて光を射出する。それゆえに、観察者は、凹凸面90Sの全体によって形成される1つの像を視認することができる。
以上説明したように、表示体の第4実施形態によれば、上述した(1)の効果に加えて、以下に記載の効果を得ることができる。
(5)1つの第4面要素106を用いて、第1定点に向けて射出される光によって形成される像の一部と、第2定点に向けて射出される光によって形成される像の一部とを形成させることができる。
(6)第1平面部110bから射出された光と、第2平面部110cから射出された光との両方が、観察者によって同時に視認される可能性を低くすることができ、第1平面部110bが形成する像と、第2平面部110cが形成する像との視認性をそれぞれ高めることができる。
[第4実施形態の変形例]
・凹凸面90Sは、第1領域91と第2領域92以外に、少なくとも1つの領域であって、凹凸面90Sにおける位置が、第1領域91と重なる領域を有していればよい。そして、第1領域91とその他の領域とが重なる部分が、面要素として第4面要素を含む構成であればよい。こうした構成によれば、上述した(5)と同等の効果を得ることはできる。
・第1面要素102、第3面要素104、第4面要素106、第5面要素108、および、第6面要素110の間において、各面要素が備える平面部における傾斜角θおよび面積の少なくとも一方が互いに異なってもよい。こうした構成によれば、第1領域91、第3領域73、および、第4領域94がそれぞれ形成する像の間において、像の明度を互いに異ならせることができる。
・第4面要素106が備える第1平面部106bと第2平面部106cとの間において、傾斜角θおよび面積の少なくとも一方が互いに異なってもよい。また、第6面要素110が備える第1平面部110bと第2平面部110cとの間において、傾斜角θおよび面積の少なくとも一方が互いに異なってもよい。こうした構成によれば、各面要素において、第1平面部が形成する像と、第2平面部が形成する像との間において、像の明度を互いに異ならせることができる。
・第2実施形態の構成と組み合わせて実施してもよい。すなわち、各面要素は、円錐台面に基づく形状を有し、かつ、合成用平面部を有する構成であってもよい。こうした構成であっても、凹凸面90Sが第3領域93を含み、かつ、第3領域93の一部が第1領域91と重なるとともに、第3領域93に含まれる面要素が第4面要素であればよい。こうした構成であっても、上述した(5)と同等の効果を得ることはできる。
・凹凸面90Sが含む複数の領域のうち、第2領域92を除く領域において、各領域が有する形状が、他の全ての領域が有する形状と同一であってもよい。こうした構成であっても、上述した(5)と同等の効果を得ることはできる。
・1つの面要素が、向く方向が互いに異なる3以上の平面部を備えてもよい。こうした構成では、1つの面要素から3つ以上の定点に向けて光を射出することができる。すなわち、1つの面要素が、互いに異なる3つの像を形成するための光を射出することができる。
10,40,60,70,90…表示体、10S,22S,42S,60S,70S,90S…凹凸面、11,61,71,91…第1領域、11a,31,52,82,102…第1面要素、12,62,72,92…第2領域、12a,32,54…第2面要素、21,41…基材、22,42…凹凸構造層、22a,51,81,101…第1凸部、22b,53…第2凸部、23…反射層、31a,52a,54a,82a,84a,86a,88a,102a,104a,106a,108a,110a…曲面部、31b,52b,82b,84b,86b,88b,102b,104b,108b…平面部、31c,82c,84c,86c,88c,102c,104c,106d,108c,110d…頂点、42a…第1凹部、42b…第2凹部、52c,54b…合成用平面部、73,93…第3領域、74,94…第4領域、75…第5領域、83,103…第3凸部、84,104…第3面要素、85,105…第4凸部、86,106…第4面要素、87,107…第5凸部、88,108…第5面要素、91a,93a,94a,110a1…第1部分、91b,93b,94b,110a2…第2部分、91c…第3部分、106b,110b…第1平面部、106c,110c…第2平面部、109…第6凸部、110…第6面要素、C…円錐面、L…正方格子、LP…格子点、R…回転軸、TC…円錐台面。

Claims (6)

  1. 光が入射するとともに入射した光を反射する凹凸面を備え、
    前記凹凸面は、第1領域と第2領域とを含み、
    前記第1領域と前記第2領域とは、それぞれ複数の面要素を含み、
    前記複数の面要素は、第1面要素と第2面要素とを含み、
    前記各第1面要素は、曲面部と平面部とを含むとともに、前記第1面要素における前記平面部の位置によって、前記平面部が所定の定点に向けて光を射出するように構成され、
    前記各第2面要素は、曲面部を含むとともに、前記第2面要素における前記曲面部の位置によって、前記第2面要素の前記曲面部が前記定点に向けて光を射出するように構成され、
    前記第1領域が含む前記面要素は、前記第1面要素であり、
    前記第2領域が含む前記面要素は、前記第2面要素である
    表示体。
  2. 前記第1面要素は、合成用平面部をさらに含み、
    前記第1面要素は、前記第1面要素における前記合成用平面部の位置によって、前記定点とは異なる合成用定点に向けて前記合成用平面部が光を射出するように構成され、
    前記第2面要素は、合成用平面部をさらに含み、
    前記第2面要素は、前記第2面要素における前記合成用平面部の位置によって、前記第2面要素の前記合成用平面部が前記合成用定点に向けて光を射出するように構成されている
    請求項1に記載の表示体。
  3. 前記第1面要素の前記合成用平面部および前記第2面要素の前記合成用平面部は、前記各合成用平面部が有する表面粗さによって、前記合成用定点に向けて散乱光を射出するように構成されている
    請求項2に記載の表示体。
  4. 前記定点は第1定点であり、
    前記凹凸面は、前記凹凸面における位置が前記第1領域および前記第2領域とは異なるとともに、前記複数の面要素を含む第3領域をさらに含み、
    前記複数の面要素は、第3面要素をさらに含み、
    前記各第3面要素は、曲面部と平面部とを含み、
    前記第3面要素は、前記第3面要素における前記平面部の位置によって、前記第1定点とは異なる第2定点に向けて前記第3面要素の前記平面部が光を射出するように構成され、
    前記第3領域に含まれる前記面要素は、前記第3面要素であり、
    前記各第2面要素は、前記第2面要素における前記曲面部の位置によって、前記第2面要素の前記曲面部が前記第2定点に向けて光を射出するように構成されている
    請求項1から3のいずれか一項に記載の表示体。
  5. 前記定点は第1定点であり、
    前記凹凸面は、前記凹凸面における位置が前記第2領域とは異なるとともに、前記複数の面要素を含む第3領域であって、前記第3領域の一部が前記第1領域の一部と重なる前記第3領域をさらに含み、
    前記複数の面要素は、第3面要素および第4面要素をさらに含み、
    前記各第3面要素は、曲面部と平面部とを含み、
    前記第3面要素は、前記第3面要素における前記平面部の位置によって、前記第1定点とは異なる第2定点に向けて前記第3面要素の前記平面部が光を射出するように構成され、
    前記複数の第1面要素のうち、前記第3領域と重なる部分に位置する前記第1面要素が、第4面要素であり、
    前記第4面要素において、前記平面部は第1平面部であり、
    前記第4面要素は、第2平面部をさらに含み、
    前記第4面要素は、前記第4面要素における前記第2平面部の位置によって、前記第2定点に向けて光を射出するように構成され、
    前記第3領域のうち、前記第1領域とは重ならない部分に含まれる前記面要素は、前記第3面要素であり、
    前記各第2面要素は、前記第2面要素における前記第2面要素の前記曲面部の位置によって、前記第2面要素の前記曲面部が前記第2定点に向けて光を射出するように構成されている
    請求項1から3のいずれか一項に記載の表示体。
  6. 前記第4面要素において、前記第1平面部と前記第2平面部との間に前記曲面部が位置している
    請求項5に記載の表示体。
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