显示装置及照明装置的制作方法

专利名称：显示装置及照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及如产业用(特别是工业用)的显示灯等那样将从光源发出的光导向预定的显示面而将该显示面全体进行显示的显示装置、将从光源发出的光导向投光面而将该投光面全体进行照明的照明装置以及由将发光二极管元件(LED)组装成平面状的发光器主体和安装于其上的拱形盖子构件构成的显示装置(LED球)。
背景技术：
为了使工厂内的系统安全运行，操作员必须在一直对机械设备等的状态进行监视的同时对此类机械进行操作、控制、管理和运转。为此，在工厂内的控制盘等上面安装显示该系统状态的显示灯。此种显示灯具有能够显示“ON”、“OFF”、“运转中”、“异常”等文字、符号以及图形的透光板(示名板)。所以，根据系统的工作状态将设置在示名板背后的光源点亮对显示面全体进行光学显示使操作员可以视认(目视辨认)。显示灯可以有多种形式，有代表性的为显示单一信息的单体显示灯、显示多种信息的集合显示灯、以及具有运转和停止等对于系统的操作功能的带有显示灯的光照式按键开关。
即所谓显示灯是在设置控制盘等的盘面上向操作员传达系统状态的装置，作为用来使操作员对系统进行安全操作的人机接口具有重要的位置。
但是，对于在这种显示灯提出了分色显示的希望。这也就是说，通常，由于在一个控制盘等的上面安装多个显示灯，并非使用单色来显示信息(文字、符号、图形等)，而是根据显示灯的目的进行分色显示，通过颜色一起显示信息可以提高显示灯的视认性。
不过在现在可以用作显示灯的光源中，光源所发出的光色的种类有限，分色显示也受到限制。
另外，在这种显示灯中，必须使光源发光体本身的形状(在LED发光元件的场合为点状，在白炽灯的场合为灯丝形状及灯泡的球形轮廓形状)从外部看不到，而操作员可以很容易辨识文字等的显示内容(即文字等的内容)。
还有，为了得到纯粹白色的显示灯，光源虽然可以使用卤素灯，但在这种场合存在发热量大、光源寿命短的问题，就其现状而言不便于实际使用。
另外，如果点亮时的显示灯的颜色(显示光的颜色)和熄灭时的显示灯的颜色(外观色)不同，就会出现从熄灭时的状态无法了解点亮时显示灯的颜色的问题。如果不了解点亮时的显示灯的颜色，特别是在控制盘等的上面配置多个互相不同的多种颜色的显示灯的场合，在各个显示灯熄灭时，不便于分辨是何种颜色的显示灯熄灭了，从而难于通过颜色信息直觉地辨识显示灯所代表的意义。
还有，在本技术领域中，过去是使用白炽灯，并将由此种光源发出的光透射乳白色板之后所得到的显示色称为“白色”，但是白炽灯的色温不能说是白色，与采用由红、绿、蓝色的LED发光元件一体化构成的光源或采用卤素灯时得到纯粹的白色相差甚远，不能满足上述的希望。
本发明的公开<本发明的目的>
本发明的目的是企图克服现有的显示装置中的上述问题，提供一种能够以任意颜色进行光学性显示的显示装置。
本发明的另一个目的是提供一种能够在高水准上兼有高辉度和光的高漫射性的显示装置。
本发明的再一个目的是提供一种可消除显示面或投光面上的光量不匀的显示装置及照明装置。
另外，本发明另外的再一个目的是在力图提高生产率及降低成本并从单一颜色的光源光取得任意颜色的显示光的同时，提供一种能够从光源熄灭时的显示面的颜色很容易辨识光源点亮时的显示面(显示光)的颜色的显示装置。
此外，本发明的另外一个目的是提供一种能够发出利用单个LED发光元件难以发出的白色及其他微妙色调的光的显示装置(LED球)。
<本发明的构成及作用>
本发明在对确定的显示面进行光照显示的显示装置中设置有发射第1波长的光的光源及插在上述光源和上述显示面中间的荧光板，该荧光板可将来自入射的上述光源的上述第1波长的光的至少一部分变换为波长较上述第1波长为长的第2波长的光(L2)。
根据本发明，由于插在光源和上述显示面中间的荧光板可将来自入射的上述光源的上述第1波长的光的至少一部分变换为波长较上述第1波长为长的第2波长的光并射向显示面，所以仅仅改变所使用的荧光板的种类就可很容易地使第2波长的光的颜色及从荧光板出射的第2波长的光和透射荧光板的第1波长的光的比例改变，结果可以很容易地从单一的第1波长的光得到用于照射显示面的种种不同的颜色的光。因此，由于只要在光源中设置有发射第1波长的光的一种光源就可以了，所以，比如与改变所使用的LED发光元件的种类组合以组合出显示光的颜色的情况相比较，可以做到提高生产率并降低成本。
另外，本发明的显示装置还具有一个插在上述荧光板和上述显示面中间的滤光器，可使从上述荧光板发出的光中的至少一部分透射到上述显示面侧，从而使上述光源点亮时透射上述滤光器而照射到上述显示面上的光的颜色和在上述光源熄灭时实际上确定上述显示面的颜色的上述滤光器的外观颜色实际上一致或近似。
根据本发明，因为在光源点亮时透射滤光器而照射到显示面上的光的颜色和在光源熄灭时实际上确定显示面的颜色的滤光器的外观颜色实际上一致或近似，所以从光源熄灭时显示面的颜色可以很容易直接辨识在光源点亮时显示面的颜色(即照射显示面的显示光的颜色)，因而可以很容易由熄灭时显示面的颜色直接理解面光照显示装置所表示的意义。
另外，由于设置了滤光器，可以从荧光板所发射的光的分量中仅仅取出所希望的色分量(波长分量)的光，并且可以易于将荧光板所发射的光的颜色进行变换或校正。结果，通过改变荧光板和滤光器的组合就可以很容易得到种种颜色的显示光。
此外，本发明的显示装置通过采用本身同时具备用作上述荧光板的荧光体层和用作上述滤光器的滤光器层的波长变换材料将上述荧光板和上述滤光器一体化。
根据本发明，因为荧光板和滤光器通过具有荧光体层和滤光器层的波长变换材料进行了一体化，可以削减零件数目并从而达到简化组装工程及降低成本。
另外，本发明的一种显示装置为对确定的显示面进行光照而进行显示的面光照显示装置，其构成包括(a)具有发射第1波长的光的第1发光体和发射不同于上述第1波长的另外的波长的光的第2发光体的光源及(b)具有接受上述光源发出的光的入射面和朝向上述显示面侧的发射面并将上述第1波长的光的一部分变换为波长比该第1波长为长的第2波长的光的荧光板。
于是，其特征在于通过改变上述第1发光体和上述第2发光体的点亮状态就可以改变从上述发射面发射的光的颜色。
上述荧光板可采用实际上能够透射上述另外波长的光的材料。
另一方面，本发明的另一显示装置为对确定的显示面进行光照而进行显示的面光照显示装置，其构成包括(a)包含发射第1波长的光的第1发光体和发射不同于上述第1波长的另外的波长的光的第2发光体的光源及(b)具有接受上述光源发出的光的入射面和朝向上述显示面侧的发射面并将上述第1波长的光的一部分变换为波长比该第1波长为长的多种波长的光的多个荧光板叠层而成的荧光体(波长变换材料)。
于是，其特征在于通过改变上述第1发光体和上述第2发光体的点亮状态就可以改变从上述发射面发射的光的颜色。
在此种结构中，上述荧光体也可采用实际上能够透射上述另外波长的光的材料。
在本发明的上述一个及上述另一个显示装置中最好在光线从上述光源行进到上述显示面侧的光路上还设置可使该光线漫射的光漫射构件，此光漫射构件可以为全息漫射板。
另外，还有一种代替方案是可以在上述荧光板中混入光漫射材料。
本发明的特别具有特征性的应用形式是上述第1发光体为发出蓝色光作为上述第1波长的光的半导体发光元件，同时上述荧光板具有吸收上述半导体发光元件所发射的蓝色光的一部分而发出黄色光作为上述第2波长的光的荧光特性，从而可以在只有上述第1发光体点亮时上述光学显示用的光的颜色实际上变成白色。
另外，在该上述光源中，在只使上述第1发光体发光时，第1有色光由上述发射面发射出来，在上述光源中，在只使上述第2发光体发光时，第2有色光由上述发射面发射出来，在上述第1发光体及上述第2发光体双方同时点亮时，通过使上述第1有色光和上述第2有色光加色混合就可以从上述发射面出射第3有色光。
另外，还具有根据在上述第1发光体及上述第2发光体中任何一个点亮的场合，以及在上述第1发光体及上述第2发光体双方同时点亮的场合，可改变上述第1发光体及上述第2发光体的辉度的辉度可变单元，因此，可防止在切换辉度状态时显示光的辉度发生巨大变化的情况发生。
另外，在本发明的显示装置中，上述光源具有发射第1波长的光的第1发光体和发射不同于上述第1波长的另外的波长的光的第2发光体，通过使上述第1发光体和上述第2发光体发射的光入射到上述荧光板并改变上述第1发光体和上述第2发光体的辉度状态就可以改变上述荧光板出射的光的颜色。
本发明的其他的目的和特征在下面的说明中可以得到阐明。
附图简介

图1为示出应用了本发明的显示装置的第1实施例的集合显示灯的斜视图。
图2为构成图1的集合显示灯的单元显示灯的分解斜视图。
图3为图2的单元显示灯的模式剖视图。
图4为示出图2的单元显示灯的荧光板的光学特性的模式图。
图5为示出应用了本发明的显示装置的第2实施例的光照式按钮开关的斜视图。
图6为图5的部分斜视分解图。
图7为示出本发明的显示装置的第3实施例的模式剖视图。
图8为示出本发明的显示装置的第5实施例中的荧光板构成的模式剖视图。
图9为示出图8的显示装置的改进例的模式剖视图。
图10为示出本发明的显示装置的第6实施例中的荧光板构成的模式剖视图。
图11为示出在第1至第6实施例的实验例中蓝色的LED发光元件及黑光的光谱的示图。
图12为示出在第1至第6实施例的实验例中蓝色的LED发光元件发出的光照射到绿色荧光板上时该绿色荧光板发射的荧光的光谱的示图。
图13为示出在第1至第6实施例的实验例中蓝色的LED发光元件发出的光照射到橙黄色荧光板上时该橙黄色荧光板发射的荧光的光谱的示图。
图14为示出在第1至第6实施例的实验例中蓝色的LED发光元件发出的光照射到红色荧光板上时该红色荧光板发射的荧光的光谱的示图。
图15为示出在第1至第6实施例的实验例中绿色的LED发光元件及黑色光的光谱的示图。
图16为示出在第1至第6实施例的实验例中绿色的LED发光元件发出的光照射到绿色荧光板上时该绿色荧光板发射的荧光的光谱的示图。
图17为示出在第1至第6实施例的实验例中绿色的LED发光元件发出的光照射到橙黄色荧光板上时该橙黄色荧光板发射的荧光的光谱的示图。
图18为示出在第1至第6实施例的实验例中绿色的LED发光元件发出的光照射到红色荧光板上时该红色荧光板发射的荧光的光谱的示图。
图19为示出应用了本发明的显示装置的第7实施例的单元显示灯的构成的剖视图。
图20为构成图19的单元显示灯的LED单元的平面图。
图21为图20的LED单元的侧面图。
图22为构成图19的单元显示灯的棱镜片的平面图。
图23为图22的棱镜片的剖视图。
图24为示出图22的棱镜片中设置的棱镜的斜视图。
图25为示出应用了本发明的显示装置的第8实施例的单元显示灯的剖视图。
图26为示出应用了本发明的显示装置的第9实施例的单元显示灯的剖视图。
图27为构成图26的单元显示灯的LED单元的平面图。
图28为示出图27的LED单元的电气构成的电路图。
图29为设置图26的单元显示灯的可变电阻的部分的剖视图。
图30为图29的部分底面图。
图31为示出在应用了本发明的显示装置的第10实施例的单元显示灯中设置的LED单元的电气构成的框图。
图32为示出应用了本发明的显示装置的第12实施例的单元显示灯的分解斜视图。
图33为图32的单元显示灯的模式剖视图。
图34为在图32的单元显示灯中设置的光源的平面图。
图35为以光源及其供电回路为中心而示出图32的单元显示灯的构造的示图。
图36为示出对图32的单元显示灯中所设置的荧光板的第1波长的光的光学特性的模式图。
图37为示出对与图32的单元显示灯中所设置的荧光板的第1波长不同的另一波长的光的光学特性的模式图。
图38为示出图32的单元显示灯中所设置的荧光板的第1波长的光和另一波长的光双方同时入射时的光学特性的模式图。
图39为图32的单元显示灯的光源的供电回路的变形例的示图。
图40为示出应用了本发明的显示装置的第13实施例的光照式按钮开关的斜视图。
图41为图40的部分斜视分解图。
图42为示出本发明的显示装置的第14实施例的模式剖视图。
图43为示出图42的荧光板叠层体对于与第1波长不同的波长的光的光学特性模式图。
图44为示出图42的荧光板叠层体对于第1波长的光和另一波长的光双方同时入射时的光学特性模式图。
图45为示出在第12至第14实施例的实验例中各种波长的光照射到黄色荧光板上时该黄色荧光板发射的荧光的光谱的示图。
图46为示出在第12至第14实施例的实验例中各种波长的光照射到绿色荧光板上时该绿色荧光板发射的荧光的光谱的示图。
图47为示出应用了本发明的显示装置的第15实施例的单元显示灯的分解斜视图。
图48为图47的单元显示灯的模式剖视图。
图49为示出在图47的显示装置中设置的荧光板的光学特性的模式图。
图50为示出应用了本发明的显示装置的第16实施例的光照式按钮开关的部分斜视分解图。
图51为示出本发明的显示装置的第17实施例的模式剖视图。
图52为示出通过第17实施例的波长变换将第1波长的光变换为第2波长的光的情形的示图。
图53为示出本发明的显示装置的第18实施例的滤光器构成的剖视图。
图54为示出本发明的显示装置的第19实施例的荧光板及滤光器构成的剖视图。
图55为示出在第15至第19实施例的实验例中蓝色的LED发光元件发出的光的光谱的示图。
图56为示出在第15至第19实施例的实验例中从蓝色的LED发光元件发出的光(第1波长的光)得到的荧光(第2波长的光)的光谱的示图。
图57为示出在第15至第19实施例的实验例中从蓝色的LED发光元件发出的光(第1波长的光)得到的荧光(第2波长的光)的光谱的示图。
图58为示出应用了本发明的第20实施例的LED球的显示器的纵剖图。
图59为本发明的第20实施例的LED球的纵剖放大图。
图60为图59的Ⅲ-Ⅲ线的剖视图。
图61为用来说明第20实施例的作用效果的示图。
图62为本发明的第21实施例的LED球的纵剖放大图。
图63为用来说明第21实施例的作用效果的示图。
图64为本发明的第23实施例的LED球的纵剖放大图。
图65为示出应用了本发明的显示装置的第24实施例的单元显示灯的分解斜视图。
图66为图65的单元显示灯的模式剖视图。
图67为在图65的单元显示灯中设置的波长变换构件的部分剖视图。
图68为以图67的波长变换构件的光学特性作为例子示出的模式图。
图69为以图67的波长变换构件的光学特性作为例子示出的模式图。
图70为以图67的波长变换构件的光学特性作为例子示出的模式图。
图71为在图65的单元显示灯中设置的另一波长变换构件的侧面图。
图72与本发明的相关技术有关的显示装置的模式剖视图。
图73为图72的显示装置备有的漫射板的部分剖视图。
图74为示出在第24实施例的各实验例中蓝色的LED发光元件发出的光的光谱的示图。
图75为示出在第24实施例的各实验例中所得到的显示光的颜色的色度坐标的示图。
图76为示出在第24实施例的第1实验例中设置的各个波长变换构件A、B、C的滤光层的透光特性的示图。
图77为示出利用在第24实施例的第1实验例中设置的各个波长变换构件A,B,C从蓝色波长的光生成的显示光的光谱的示图。
图78为示出第24实施例的第2实验例的波长变换构件D的光学特性的示图。
图79为示出在第24实施例的第3实验例的波长变换构件E中设置的滤光层的透光特性的示图。
图80为示出在第24实施例的第3实验例的波长变换构件F中设置的滤光层的透光特性的示图。
图81为示出利用在第24实施例的第3实验例中设置的各个波长变换构件E、F从蓝色波长的光生成的显示光的光谱的示图。
图82示出在与本发明的相关技术有关的图72的显示装置中使用的滤光层的光学特性的示图。
实施本发明的最佳形态<第1实施例>
图1为示出应用了本发明的显示装置(面光照显示装置)的第1实施例的集合显示灯的斜视图。在实际上设置此集合显示灯1而使用之时是将图1的上侧作为显示面侧朝向操作员而设置，这里为了图示方便而将显示面侧向上进行图示。
此集合显示灯1是由外壳2中的多个单元显示灯10a、10b......、10i组合而成。这些单元显示灯10a、10b......、10i的尺寸及显示色可以不同，但其基本构成是一样的，各个单元显示灯10a、10b......、10i与本发明的面光照显示装置的第1实施例相当。在下文中，对其中的单元显示灯10a的构成予以说明，而对其他的构成的说明则不赘述。
图2为单元显示灯10a的分解斜视图。此外，图3为图2的单元显示灯10a的模式剖视图。此单元显示灯10a，由在具有窗口W的树脂制的壳子11的内部将多个光源12(LED发光元件)排列成阵列而形成。各光源12安装在印刷基板的正面上并收容在此壳子11之中，其发光部朝向壳子11的上侧露出。构成这些光源12的LED发光元件以分配给此单元显示灯10a的波长(第1波长)发光。
另一方面，在上述窗口W的上面周围配置有框架13。此框架13通过壳子11嵌合在图1的外壳2之中。在此框架13中嵌入复合板20。此复合板20系由4片重叠构成，从光源12侧起依次为①具有全息面21a的全息漫射板21；②荧光板22；③透明树脂制的示名板23；④透明树脂性的盖板24。
在示名板23上写入要显示的文字及符号。
其中的荧光板22是相应于本发明的主要特征而设置的。此荧光板22接受发自光源12的第1波长的光，在该入射光的一部分保持原样朝向显示面侧透射的同时，该第1波长的光的剩下的部分生成波长比第1波长为长的第2波长的光，该第2波长的光射向显示面侧。这一光学现象以模式方式表示于图4中。
图4为示出荧光板22的光学特性的模式图。此荧光板22为在透明树脂材料中混合后述的具有荧光特性的荧光材料(色变换涂料)而形成为片状或板状等的构件，同图中的符号FM表示荧光材料。此荧光材料FM具有如下的荧光特性，即在受到同图中以实线表示的第1波长的光L1激发之后，在返回基态时会发出波长较第1波长为长的第2波长的光L2(同图中以波纹线表示)。另外，关于这一荧光特性将在第6实施例的实验例中具体举例说明。
具有这种荧光特性的荧光板22整体，在从光源12发出的第1波长的光L1通过全息漫射板21入射到入射面22a上时，则如同图所示，在该入射光L1的一部分保持原样由出射面22b射向显示侧的同时，其剩余部分为荧光材料FM所吸收并发出波长较第1波长为长的第2波长的光(荧光)L2而由出射面22b出射。
下面，返回到图2继续进行说明。如上所述，由荧光板22出射的第1及第2波长的光通过示名板23以及盖板24而导向显示面侧并从而完成光学显示。
这样一来，根据本实施例的显示灯(面光照显示装置)10a，由于用于在显示面侧进行光学显示的光的颜色(显示色)是由第1及第2波长组合，即光源12和荧光板22的种类的组合而确定的，所以通过调整这一组合就可以以任意颜色进行光学显示。此外，关于光源12和荧光板22的组合将在第6实施例后面的实验例中具体举例说明。
另外，如图4所示，荧光板22的入射面22a和出射面22b是相互对向而设置，并且因为荧光板22的配置使入射面22a对着光源12，所以可获得如下的效果。
即，比如，作为比较例，在将光源发出的光通过示名板等直接导引到显示面侧而进行光学显示的场合，从显示面侧进行观察的操作员感觉发光面处于最里面的位置。与此相反，在插入荧光板22的场合，因为第2波长的光由该荧光板22发射，由于此第2波长的光使操作员感觉发光面上浮靠近显示面，结果与比较例相比可以提高视认性。
此外，在本实施例中设置了全息漫射板21，在发自光源12的光以预定的漫射角漫射之后，使该漫射光入射到荧光板22上。此全息漫射板21在透明构件的一面上设置了利用光衍射现象的漫射面(全息面)21a，可以在不发生光衰减的情况下实现漫射。因此，在单元显示灯10a中，比如，可以做到在不设置像乳白色示名板等那样实际上会吸收光以至于使光衰减的元件就可以防止从外部认清光源12本身的形状。也即根据本实施例，可以同时达到“高辉度显示”和“光的高漫射性”。
然而，如上所述，以往一直是将“纯白色”作为显示色最希望的颜色之一。针对这一点，本实施例的显示灯10a，为得到“纯白色”，在采用发射蓝色光的LED发光元件作为光源12的同时，只要采用具有可以利用从光源12发射的蓝色光(第1波长的光)的一部分发出黄色光(第2波长的光)的荧光特性的荧光板22即可。
在这种情况下，比如，因为不必采用将发射红色光、绿色光及蓝色光的LED发光元件合在一起的组合光源，可以只使用单色LED发光元件作为光源，就可以提供便宜的白色显示灯(面光照显示装置)。另外，由于这种光源12的发热量小，不会产生采用卤素灯作光源时成为问题的与光源发热有关的各种问题，可以实现显示灯的长寿命化。
另外，由于可以按如上所述的方式做到光学显示白色，故可以通过在荧光板22的出射面22b(图4)侧的适当位置(比如示名板23的表面)处装设仅允许特定波长分量透射的滤光器而使显示灯10a的显示色改变为与该滤光器对应的颜色。也即在具有蓝色LED发光元件的光源和可以使从光源12发射的蓝色光的一部分发出黄色光的荧光特性的荧光板22的显示灯10a中，通过在荧光板的出射面22b的近旁附加配置滤光器就可以将用于光学显示的光色从白色实际上改变为滤光器确定的颜色。因此，通过适当改变滤光器就可以将显示灯10a的显示色改变为任意颜色。
<第2实施例>
图5为示出应用了本发明的显示装置的第2实施例的光照式按钮开关的斜视图。图6为图5的部分斜视分解图。其中，图5示出的是在控制盘等的盘70上安装有光照式按钮开关40的场合的示例。此光照式按钮开关40是分离式，其构成部件大致可分为操作单元60和接点单元50。操作单元60从盘板70的表侧(操作侧)的安装孔71插入。接点单元50位于盘板70的内侧与操作单元60的壳体部分62连接。
另外，接点单元50内藏开关接点，同时其中安装有LED单元光源54。此LED单元光源54大致呈圆筒状，其顶部排列有多个LED发光元件54L。另外，还设置有将操作单元60安装到盘板70上时使用的连接环55，同时还设置有在将操作单元60和接点单元50连接上之后对其进行固定的锁定杆53。此接点单元50通过端子52与所需要的机器进行电气连接。
另一方面，操作单元60由操作单元主体61和推压部分80构成。在操作单元主体61的壳体部分62上设置有可与在安装孔51H内壁上形成的突条部分51a嵌合的插入沟62a。于是，在此插入沟62a与突条部分51a嵌合时就可将操作单元60的壳体部分62插入到接点单元50的安装孔51H之中。
如在插入完成后转动锁定杆53，就会转动配置在突条部分51a之内的锁定杆53的突起部分(图中未示出)，从而使上述突起部分嵌合于与插入沟62a正交设置的固定沟62b，而操作单元60和接点单元50就完成连接和固定。另外，在此壳体部分62形成有阳螺纹面62S，通过与连接环55上的阴螺纹面55S旋接就可将操作单元主体61装设在盘板70之上。
在操作单元主体61的上部形成一个矩形的插座63，在此插座63中容纳推压部分80。此推压部分80的详情见下文，在其组装完成之后，通过手动按下此推压部分80推压部分80可使接点单元50中的接点开闭(通断)。LED单元光源54响应此接点的开闭而点亮或熄灭。或者是采用另一种结构，LED单元光源54也可以响应来自与此光照式按钮开关40连接的外部机器(控制器等等)的信号而点亮或熄灭。
推压部分80的操作面80S具有透光性，利用LED单元光源54发出的光将照射处于此操作面80S内部的要显示的文字等等而使之可以从外部辨识。
图6示出推压部分80的分解状态。在同一图中，推压部分80的下部是具有透孔W1的中空的基体81，在其上方顺序叠层设置①全息漫射板82；
②具有与第1实施例中的荧光板22同样荧光特性的荧光板83；③由丙烯酸类树脂等树脂形成的无色透明的示名板84。
作为确定图5的操作面80S的构件，比如可设置由丙烯树脂生成的无色透明的前盖板85。另外，在示名板84上写入所要求的文字等。
LED单元光源54通过透孔W1对着漫射板82插入。因而在LED单元光源54点亮时，从LED发光元件54L发出的第1波长的光通过全息漫射板82入射到荧光板83的入射面83上。于是，一方面入射光的一部分保持原样进入到显示面侧(同图的上侧)，而另一方面入射光的剩余部分借助荧光板83的荧光材料(省略图示)进行波长变换而成为波长较第1波长为长的第2波长的光，结果第1及第2波长的光由出射面出射。这些第1及第2波长的出射光顺次通过示名板84及前盖板85而在显示面侧以第1及第2波长确定的显示色实现面光照显示。
这样，在第2实施例中也与第1实施例同样，由于用于在显示面侧进行光学显示的光的颜色(显示色)是由第1及第2波长组合，即LED单元光源54和荧光板83的种类的组合而确定的，所以通过调整这一组合就可以以任意颜色进行光学显示。
另外，如图6所示，荧光板83的入射面83a和出射面是相互对向而设置，并且因为荧光板83的配置使该入射面83a对着光源54，所以与上述第1实施例同样，可以使操作员得到发光面上浮靠近显示面的视觉效果而提高视认性。
此外，由于设置了全息漫射板82，所以与上述第1实施例同样，可以同时达到“高辉度显示”和“光的高漫射性”。
另外，在采用发射蓝色光的LED发光元件作为LED发光元件54L的同时，采用了具有可以利用LED单元光源54发射的蓝色光的一部分发出黄色光的荧光特性的荧光板时，与第1实施例同样，可以在发热量很小的情况下将光照式按钮开关的显示灯的显示色设定为白色。
此外，在上述可以进行白色的光学显示的光照式按钮开关中，通过在荧光板83的出射面的近旁附加配置滤光器就可以将用于光学显示的光色从白色实际上改变为滤光器确定的颜色。因此，通过适当改变滤光器就可以将光照式按钮开关的显示灯的显示色改变为任意颜色。
<第3实施例>
图7为示出本发明的显示装置(面光照显示装置)的第3实施例的模式剖视图。本实施例的面光照显示装置与图4所示的第1实施例的最大不同点在于在第1实施例中设置的是单一荧光板22发射第2波长的光，而在此第3实施例中是设置由两块荧光板91、92叠层而形成的荧光体(波长变换构件)90，不仅生成第2波长的光，还生成第3波长的光。此外的其他基本结构相同。
此荧光体90系由①一方面，使从光源12发出的第1波长的光L1的一部分保持原样透射出射面侧，而另一方面使入射光L1的剩余部分以波长较第1波长为长的第2波长的光L2射向出射面侧的荧光板91及②一方面，使从荧光板91发出的第1波长的光L1的一部分及光L2保持原样透射出射面侧，而另一方面使入射光L1的剩余部分以波长较第1波长为长的第3波长的光L3射向出射面侧的荧光板92叠层而构成。
因此，如果将由光源12发射的第1波长的光L1加到荧光体90的入射面90a上，首先在荧光板91中，第1波长的光L1的一部分保持原样透射荧光板92侧，同时入射光L1的剩余部分被荧光材料FM1所吸收，从各荧光材料FM1发出波长较第1波长为长的第2波长的光L2射向荧光板92。于是，在接受到这些第1及第2波长的光L1、L2的荧光板92中，在第1波长的光L1的一部分及第2波长的光L2保持原样从荧光体90的出射面侧90b射向显示面侧(同图的上侧)的同时，第1波长的光L1的剩余部分被荧光材料FM2所吸收，并且从各荧光材料FM2发出波长较第1波长为长的第3波长的光L3由出射面90b射向显示面侧。这样，就由第1至第3波长的光L1～L3在整个显示面进行光学显示。
另外，第2波长的光L2的一部分被荧光材料FM2所吸收，并且从该荧光材料FM2发出波长较第2波长为长的第4波长的光L4(图中未示出)由出射面90b射向显示面侧。
这样一来，按照第3实施例，由于显示面的显示色是由第1至第3波长的光L1～L3等确定，与由2种波长的光L1、L2确定显示面的显示色的第1实施例相比，可以对显示色进行更精细的控制。
另外，在上述第3实施例中荧光体90的入射面90a也是和出射面90b相互对向而设置，并且因为荧光体90的配置使该入射面90a对着光源12，所以与上述第1及第2实施例同样，可以使操作员得到显示灯(面光照显示装置)的发光面上浮靠近显示面的视觉效果而提高视认性。
另外，在上述实施例中，是利用2片荧光板91、92叠层而构成荧光体90的，也可以将3片以上的荧光板叠层而构成荧光体90。另外，荧光板的叠层顺序可以任意。
<第4实施例>
但是，在上述第1至第3实施例中，是在树脂材料中混合荧光材料FM制成片状或板状等而形成荧光板22、83、91、92的，在这种场合，在荧光板内所产生的荧光(在各荧光板22、83、91、92中产生的光)的大部分遵照全反射定律而在荧光板内部行进、引导到其端面并在该处以密集的状态发出。因此，从出射面射向显示面侧的荧光的量有减少的倾向。针对这一点，通过在荧光材料FM中另外混合其他漫射材料而形成荧光板可以使荧光在荧光板内部发生漫射，可防止从荧光板出射的荧光在荧光板的端面集中，同时可以使荧光从显示面侧出射。
<第5实施例>
在如第4实施例那样在荧光板内混入漫射材料的场合，由于漫射材料的作用光被吸收而造成损失，这会妨碍显示的高辉度化。所以，如图8所示，在全息漫射板21的另一面(设置全息面21a的一面)上薄薄地涂敷一层荧光材料FM，可以使这一涂敷膜起到荧光板101的作用。利用如此形成的荧光板101，可以无需将光漫射材料混入就能使在荧光板101内部生成的荧光在显示面侧高效率地发出。
另外，为了保护如此形成的膜状的荧光板101，也可以如图9所示，在荧光板101的上面配置一透明板102，由透明板102和全息漫射板21将荧光板101夹在中间。
<第6实施例>
图10为示出本发明的显示装置(面光照显示装置)的第6实施例中的荧光板构成的模式剖视图。此装置与图3所示的第1实施例的最大不同点在于设置了兼有第1实施例的荧光板22和示名板23的功能的荧光板111。也即此荧光板111是在透明树脂材料中混合荧光材料和漫射材料制成片状或板状等的同时，在其表面上写入要显示的文字及符号。此外的其他结构与第1实施例相同。
<第1至第6实施例的变形例>
此外，在上述第1实施例中是将全息漫射板21配置在光源12和荧光板22中间，在第2实施例中是将全息漫射板82配置在LED单元光源54和荧光板83中间，而在第6实施例中是将全息漫射板21配置在光源12和荧光板111中间，但是全息漫射板的配置位置并不局限于上述位置，只要是在从光源到显示面侧的光传播的光路上，配置在任意位置都可以。但是，在考虑到视认性的时候，最好是将全息漫射板配置在光源侧对着荧光板。之所以如此是因为在如此配置的场合，如上所述，通过全息漫射板的光会以预定的漫射角漫射而成为射向各个方向的分散光入射到荧光板，入射到荧光材料上的几率高，整个荧光板都会发光，从而使视认性得到提高的缘故。
另外，在上述实施例中，用来使从光源射向显示面侧的光在其光路上漫射的漫射材料是采用了全息漫射板，但也可采用现在众所周知的光漫射板来代替全息漫射板。
另外，在上述实施例中，虽然设置有全息漫射板等光漫射器件，但因为光漫射材料对显示色无任何影响，光漫射构件并非是控制显示色的必需构成要素，其设置能使操作员等人易于辨识文字等的显示内容为好。
<第1至第6实施例的实验例>
下面准备三种用作荧光板的绿色荧光板、黄色荧光板及红色荧光板荧光板，并研究了在将从蓝色LED发光元件发出的光(具有用图11的单点点划线示出的光谱的光)射入到各荧光板的入射面上的同时，接受从该入射面的正交面出射的荧光时入射光会变换成为具有何种光谱的荧光。
图12为示出在蓝色的LED发光元件发出的光照射到绿色荧光板上时该绿色荧光板发射的荧光的光谱(单点点划线)的示图。图13为示出在蓝色的LED发光元件发出的光照射到橙黄色荧光板上时该橙黄色荧光板发射的荧光的光谱(单点点划线)的示图。图14为示出在蓝色的LED发光元件发出的光照射到红色荧光板上时该红色荧光板发射的荧光的光谱(单点点划线)的示图。
此外，为参考起见，将具有如图11中用实线表示的光谱的黑光(紫外光源)入射到绿色荧光板、橙黄色荧光板及红色荧光板上时各荧光板发出的光谱分别以实线示于图12至图14中。
如图12至图14所示，使从蓝色的LED发光元件发出的第1波长的光入射到荧光板上时荧光板可以发出波长较第1波长为长的第2波长的光(荧光)。据此，如在上述实施例中所说明的，在将该第1波长及第2波长的光导向显示面侧时，可以使整个显示面光学显示通过组合第1及第2波长而确定的显示色。
在从绿色LED发光元件发出的光(具有由图15的单点点划线所示的光谱的光)入射到上述荧光板的场合，也可得到与上述同样的结果。图16为示出在绿色的LED发光元件发出的光照射到绿色荧光板上时该绿色荧光板发射的荧光的光谱(单点点划线)的示图。图17为示出在绿色的LED发光元件发出的光照射到橙黄色荧光板上时该橙黄色荧光板发射的荧光的光谱(单点点划线)的示图。图18为示出在绿色的LED发光元件发出的光照射到红色荧光板上时该红色荧光板发射的荧光的光谱(单点点划线)的示图。
此外，为参考起见，将具有如图15中用实线表示的光谱的黑光(紫外光源)入射到绿色荧光板、橙黄色荧光板及红色荧光板上时各荧光板发出的光谱分别以实线示于图16至图18中。
下面，一方面准备蓝色的LED发光元件作为构成图4所示的显示灯(面光照显示装置)的光源12，另一方面准备黄色荧光板作为荧光板22，通过实验研究了借助如此的组合整个显示面显示出何种光学显示色。
表1为示出此一组合的显示色的表。
(表1)

在同表及以后的表2至表4中，栏“x”、“y”分别示出采用CIEXYZ色度图的色显示进行显示时的色度坐标的x分量及y分量。这样，表中个栏“x”、“y”的值分另分开示出光源12的发光色及荧光板22、91、92发出的光色的x分量及y分量。
由表1可知，从荧光板22出射的光是显示面侧的显示色，是x分量为0.287及y分量为0.323的光色。
表2为示出在使用蓝色的LED发光元件作为构成图4所示的显示灯(面光照显示装置)光源12时使用绿色荧光板作为荧光板的场合的显示色的表。
(表2)

由同表可知，从荧光板22出射的光是显示面侧的显示色，是x分量为0.409及y分量为0.555的光色。
下面，一方面准备蓝色的LED发光元件作为构成图7所示的显示灯(面光照显示装置)的光源12，另一方面准备黄色荧光板及红色荧光板分别作为荧光板91、92，通过实验研究了借助如此的组合整个显示面显示出何种光学显示色。
表3为示出此一组合的显示色的表。
(表3)

由同表可知，从荧光板92出射的光是显示面侧的显示色，是x分量为0.428及y分量为0.223的光色。
下面，一方面准备蓝色的LED发光元件作为构成图7所示的显示灯(面光照显示装置)的光源12，另一方面准备绿色荧光板及黄色荧光板分别作为荧光板91、92，通过实验研究了借助如此的组合整个显示面显示出何种光学显示色。
表4为示出此一组合的显示色的表。
(表4)

由同表可知，从荧光板92出射的光是显示面侧的显示色，是x分量为0.445及y分量为0.517的光色。
如以上的实验结果所示，通过将光源的种类和荧光板的种类进行组合可以对显示面侧的显示色以高自由度进行控制。
<第7实施例>
图19为示出应用本发明的显示装置(面光照显示装置)的第7实施例的剖视图。本实施例的面光照显示装置(单元显示灯)10a与图2及图3所示的第1实施例的最大不同点在于作为光漫射部件使用的是后述的棱镜片213，可以更进一步提高光的分散效率。
在此单元显示灯10a的筐体211中，设置有LED单元212，在筐体211的开口部211a中，从LED单元212侧依次以叠层状态嵌入①棱镜片213(片构件)；②荧光板214；③漫射板215；④示名板216；⑤盖板217。
盖板217的外面侧的表面成为显示面218。此处，棱镜片213、荧光板214、漫射板215、示名板216及盖板217具有同一大小的四角板形状，棱镜片213及荧光板214可覆盖整个显示面218。
在筐体211的开口部211a内的侧壁上设置有向内突出的台阶部211b。这一台阶部211b系用于规定棱镜片213、荧光板214、漫射板215、示名板216及盖板217向开口部211a内的插入量。
图20为LED单元212的平面图，图21为其侧面图。在LED单元212的上面设置有网眼状的棂格部212b以使LED发光元件212a(光源)发出的光能够高效率地引导到显示面218侧。LED发光元件212a在由棂格212b所围成的4个LED设置区域中的每个区域内各设置2个。包围4个LED设置区域的棂格部212b的倾斜面成为可将LED发光元件212a发出的光高效率地引导到显示面218侧的反射面。各LED发光元件212a发射第1波长的光(此处为蓝色波长的光)。另外，各LED发光元件212a通过LED单元212的底部端子212c供电。
图22为本发明的特征点的棱镜片的平面图，图23为其剖视图。棱镜片213为由丙烯酸类树脂等透明树脂形成的厚度为1mm左右的4角板状构件。此棱镜片213向着LED单元212侧的入射面213a表面平直，而在向着显示面218侧的出射面213b上形成有多个紧密排列的微小棱镜213c。
在棱镜片213上设置的各棱镜213c，如图24所示，具有底面为正三角形的三面直角的形状。因此，棱镜213c上面的3个面成为直角二等边三角形的棱镜面219。此棱镜213c的大小S最好是数百微米以下，数十微米以下就更好。
这种棱镜213c的大小尺寸相同，其棱面219朝向显示面218侧，邻接棱镜213c的各个正三角形底面互相密接(即各邻接棱镜213c的形成正三角形的底面的3个边为共用边)而整齐排列。因此，棱镜片213的出射面213b就由多个棱镜213c毫无间隙地覆盖。
下面说明棱镜片213的光学特性。如果从LED发光元件212a出射的光L，如图22所示，通过入射面213入射到邻接的6个棱镜213b的中心部C，则该入射光L经棱镜片213内的折射作用等而向6个方向分散出射。因此，在出射面213b侧通过棱镜片213观察LED发光元件212a时，1个LED发光元件212a会看成为6个发光元件212a。
下面返回图19继续进行说明。荧光板214是在透明树脂形成的基材中混入能接受第1波长的光而发射波长较第1波长为长的光第2波长的光(荧光)的荧光材料而形成的，此处混入的是能够接受蓝色的波长(第1波长)的光而发出黄色波长(第2波长)的光的荧光材料。
荧光板214具有接受LED单元212发出的光的入射面和朝向显示面218侧的出射面。从LED单元212发出的蓝色波长的光通过该入射面入射到荧光板214内时，入射光的一部分保持原样透射荧光板214，其余的光由荧光材料变换为黄色波长的光从荧光板214出射。即由荧光板214出射面出射的光是由蓝色波长的光和黄色波长的光组成的白色光，此白色光就用作显示光。
漫射板215是在树脂制成的基材中混入漫射用的无机或有机材料而形成的。因此，入射到此漫射板215的光经过漫射而出射。另外，在由透明树脂制成的示名板216上通过印刷或雕刻写入要显示的文字及符号。此外，此处使用的是漫射板215，但也可以采用将可使光发生漫射的漫射材料混入上述荧光板214而使荧光板214具有光漫射功能的办法来代替漫射板215。
由LED单元212的LED发光元件212a发出的光入射到棱镜片213，经过棱镜片213分散而入射到荧光板214。由于棱镜片213具有如前所述的使入射光向6个方向分散的作用，即使只有少量的LED发光元件212a，也可以得到用大量LED发光元件212a发光照射荧光板214的同样效果。由此，入射到荧光板214上的光的光量在其入射面上很均匀。因为此处使用的是8个LED发光元件212a，所以可以得到好像有48个LED发光元件发光照射荧光板214的同样的效果。
另外，入射到棱镜片213上的光在棱镜片213内经过折射而向多个方向分散，并在逐渐扩展的方向上保持一定的角度从棱镜片213出射。因此，在为筐体211的开口部211a上设置的台阶部211b所遮蔽的荧光板214的边缘部也可有LED发光元件212a发出的光入射。
这样，如荧光板214上有蓝色波长的光入射，则如前所述从荧光板214出射的是用作显示光的白色光。此白色显示光入射到漫射板215，由漫射板漫射和均匀化，并经过示名板216从盖板217外面的显示面218整个面上发出均匀光量及均匀颜色的光，由此可以对显示面218上进行平面显示。此时在显示面218上，就由白色的显示光将示名板216上所写入的信息进行显示。
如上所述，根据本实施例，因为LED发光元件212a所发出的光由棱镜片213分散入射到荧光板214，所以在为筐体211的开口部211a上设置的台阶部211b所遮蔽的荧光板214的边缘部214a也可有LED发光元件212a发出的光入射同时，LED发光元件212a的设置数目与荧光板214及显示面218的面积相比较是很少的，可以免除由LED单元212的台阶部212b的反射等的影响所造成的光量不匀，可以用少量的LED发光元件212a对荧光板214整个表面进行光量均匀的光照射。其结果就可以防止在显示面218上的白色显示光发生光量不匀和颜色不匀，从而可以进行良好的显示。
另外，因为由荧光板214出射的白色显示光又经过漫射板215进一步匀化，所以可以得到更为高度匀化的显示光。
此外，因为棱镜片213是树脂成形品，适于大量生产，可以以低成本制造。
另外，在本实施例中，在荧光板214中采用的是在基材中混入能接受蓝色波长的光而发射黄色波长的光的荧光材料，所以如上述第1实施例，通过控制从LED发光元件212a发出的第1波长的光和荧光板214发出的第2波长的光的组合就可以得到各种颜色的显示光。
另外，在荧光板214和显示面218中间设置在遮断LED发光元件212a所发出的蓝色波长的光的同时仅能使荧光板214中的荧光材料所发出的光透射的滤光器，就可以只使用荧光板214所发出的光作为显示光，从而可以单取荧光板214所发出的光色作为显示光色。
还有，在本实施例中，虽然上述图1的集合显示灯1是由多个单元显示灯10a、10b......、10i构成的，但也可由单一的显示灯构成整个集合显示灯1，同时将LED单元212做成单板状，对其显示面部分进行如图1那样的分割并配设示名板。
<第8实施例>
图25为示出应用了本发明的显示装置的第2实施例的显示灯10a的剖视图。此显示灯10a从前述的第7实施例中的显示灯10a中去掉荧光板214而构成，与图19的显示灯10a对应的部分采用同样的标号，其说明省略。
因为在本实施例中也是将从LED单元212发出的光通过棱镜片213引导到显示面218侧，可以使LED单元212发出的光从显示面218整个面上发出均匀光量的光，可以得到无不匀现象的良好显示等的与第7实施例同样的效果。
<第9实施例>
图26为示出应用了本发明的显示装置的第9实施例的显示灯10a的剖视图，图27为具有该显示灯10a的LED单元241的平面图。此显示灯10a除了采用具有发出红、绿、蓝的波长的3种LED发光元件242、243、244的LED单元241这一点以外，与前述的第8实施例的显示灯10a的构成相同，互相对应的部分采用同样的标号，其说明省略。
本实施例的LED单元241，如图27所示，由LED单元241上面的网眼形的棂格部212b所围成的4个LED设置区域中以阵列状各配设3种LED发光元件242、243、244。
图28为LED单元241的电路图，在将3种LED发光元件242、243、244与直流电源245并联的同时，在各种LED发光元件242、243、244和直流电源245之间串联接入可变电阻246、247、248(电流调节部分)及保护电阻249、250、251。这样，通过改变可变电阻246、247、248的电阻值就可以独立调节供给各种LED发光元件242、243、244的电流值。
另外，在图28的图示例中，与各可变电阻246、247、248连接的各种LED发光元件242、243、244可不只一个，也可以串联多个LED发光元件242、243、244。此外，此图28的回路构成中的直流电源245以外的构成要素配设在LED单元241之中，而直流电源245设置在显示灯10a的外部。
图29为设置有显示灯10a的可变电阻246、247、248的部分的剖视图，图30为其底面图。可变电阻246、247、248及保护电阻249、250、251配设在LED单元241的筐体252内的用于设置LED发光元件242、243、244的基板253的里侧。
另外，在可变电阻246、247、248中设置有用来改变其电阻值的转动轴246a、247a、248a，与此相配合，在显示灯10a及LED单元241的筐体211、252的底面设置有通孔211c、252a以便可以借助一字螺丝刀从外边调节其转动轴246a、247a、248a。另外，可变电阻246、247、248也可设置在显示灯10a的外部并以电线连接。
在如此构成的显示灯10a中将红、绿、蓝各种LED发光元件242、243、244发出的光重合而得到的光作为显示光使用。因此，改变可变电阻246、247、248的阻值就可以调节供给各种LED发光元件242、243、244的电流值，调节各种LED发光元件242、243、244所发出的光的光量，从而可以使显示光的颜色变化为白色等任意的颜色。
从各LED发光元件242、243、244发出的光入射到棱镜片213，在棱镜片213中充分分散而均一化并作为均一化光量和均一化颜色的显示光入射到漫射板215上，在由漫射板进一步均一化之后经由示名板216从盖板217的显示面的整个面上出射。
如上所述，根据本实施例，仅调节可变电阻246、247、248的阻值就可在取得可以获得任意颜色的显示光的效果的同时，还可以防止显示光中产生光量不匀和颜色不匀，可进行良好的显示等从而得到与第7实施例同样的效果。
另外，在想要通过将发出不同颜色的光的多种光源出射的光叠加而得到所要求的颜色的光的场合，如果要得到一样颜色的光显示面218和光源之间的距离就必须取得很大，因此就会产生光变暗的问题，而在本实施例中，因为LED发光元件242、243、244发出的光由棱镜片213进行高效率的分散而均一化，所以LED发光元件242、243、244和显示面218的距离可以很小，即使使用少量的LED发光元件242、243、244也可以得到十分明亮的效果。
此外，因为本结构是利用可变电阻246、247、248就可调节电流值并调节各种LED发光元件242、243、244的发光量，从而取得所需要的显示光的颜色，显示光的颜色的调节易于进行。
另外，因为可变电阻246、247、248的阻值可以从装置的外部进行调节，阻值的调节很容易，可以一边观察显示状态一边调节阻值，很容易对显示光的配色进行微调。
<第10实施例>
图31为应用了本发明的显示装置的第10实施例的显示灯中设置的LED单元的框图。此显示灯除了不使用可变电阻246、247、248，而是设置有根据控制单元261发出的指令使供给各种LED发光元件242、243、244的电流值改变的电流调节器262、263、264这一点之外，与上述的第9实施例的显示灯的构成相同，互相对应的部分采用同样的标号，其说明省略。
比如，在调节单元261中，将需要构成的显示光的多种颜色和生成各该颜色的显示光时应供给各种LED发光元件242、243、244的电流值的对应数据预先进行登录，通过从外部向控制单元261输入与所要求的颜色对应的指令，控制单元261就可根据输入的指令从多种颜色中确定所生成的显示光的颜色。
如显示光的颜色确定为预定的颜色，控制单元261就可根据预先登录的上述数据借助电流调节器262、263、264调节供给各种LED发光元件242、243、244的电流值，从而可以调节种LED发光元件242、243、244的发光量的比率，得到预定的颜色。
在本实施例中，也能获得和在防止光量不匀和颜色不匀的同时得到任意颜色的显示光等的第9实施例同样的效果，并且同时获得不必特意调节可变电阻246、247、248就可以自动得到所要求颜色的显示光的效果。
另外，可以将显示光的颜色进行连续或阶梯式的改变，扩大了显示方法的自由度。
<第7至第10实施例的变形例>
在上述第7至第10实施例中，形成棱镜片213的出射面213b的棱镜213c是三面直角棱镜的形状，如果可以毫无间隙地覆盖出射面213b上，则可不限于三面直角棱镜的形状，也可以是普通的三角锥，或四角锥、六角锥等其他锥体形状。
另外，在上述第7至第10实施例中，示名板216配置在漫射板215的显示面218侧，但配置在漫射板215的LED单元212、241侧也可以。
此外，在上述第7至第10实施例中，使用了示名板216，但也可以去掉示名板216，通过显示灯的点亮和熄灭或闪灭来传达信息。
另外，在上述第7至第10实施例中，棱镜片213的出射面213b的棱镜213c的表面是露出的，但也可以用折射率比棱镜片213为低的透明树脂覆盖棱镜213c。
另外，在上述第7至第10实施例中，针对将本发明的显示装置应用于显示灯的场合进行了说明，应用在按压操作部分根据通断状态点亮的光照式按钮开关中也可以。
<第11实施例>
作为本发明的第11实施例，可以考虑将上述第7至第10实施例的显示灯10a用作照明装置。在此照明装置中，利用平面照射光从显示面218(投光面)整个表面进行照明，借助从显示面218发出的无不匀点的光可以进行良好的照明。另外，在这种场合，可去掉示名板216。
<第12至第14实施例的发明原理>
本发明着眼于荧光板的波长变换功能。一般说来，荧光板一方面具有在其受到波长比固有荧光波长为短的波长的光(第1波长的光)照射时，可将其一部分变换为荧光波长的光(第2波长的光)的特性，另一方面具有在其受到波长比荧光波长为长的波长的光照射时实际上不进行波长变换而使入射光保持原样透射的性质。
于是，如果结构上允许可以有选择地使波长比荧光板的荧光波长为短的波长的光和波长比其波长为长的波长的光照射到荧光板上时，则在短波长的光入射到荧光板上时该短波长的光和荧光波长的光的加色混合光就成为显示光，在长波长的光入射到荧光板上时该长波长的光本身就成为显示光。另外，短波长的光和长波长的光双方都入射到荧光板上时，短波长的光、荧光波长的光及长波长的光的混合色就成为显示色。
因此，通过在这些方式之间互相切换就可以在多种颜色之间切换显示色。
在这一点上重要的是与短波长的光和荧光波长的光的加色混合相当的颜色并非是发光体的发光色本身。所以，发光体本身不能发出的颜色可包含在相互切换的多种颜色之中。
特别是，在使用蓝色光作为第1波长的光时，如使用黄色荧光体作为荧光体，在可以得到黄色光作为第2波长的光的同时，作为其加色混合可以获得几乎纯白色。此白色光与使用“蓝”、“红”、“绿”三原色的发光体生成的不同，不会出现特定颜色的发光体由于时效老化使纯白色生成的颜色偏离，即使蓝色发光体出现时效老化，也只是辉度降低而已。所以，作为本发明可切换的多数显示色中的一种包含纯白色就具有特别的意义。
另外，将上述原理扩展，也可实现可以有选择地或同时使比荧光波长为短且互相不同的波长的光入射到荧光板上。在此场合，在可切换的多种颜色中，可包含只是发光体可产生的颜色以外的多种颜色。
<第12实施例>
图32为示出应用了本发明的显示装置(面光照显示装置)的第12实施例的单元显示灯10a的分解斜视图。另外，图33为图32的单元显示灯10a的模式剖视图。在此单元显示灯10a中，具有窗口W的树脂制的壳子311的内部将多个光源312(在图示例中为4个LED单元)排列成阵列。这样，各光源312安装在印刷基板的正面上并收容在图32的壳子311之中，其发光单元朝向壳子311的上侧露出。
上述光源312，如图34平面图所示，分别由具有不同发光色的多种发光体S1、S2(在此实施例中是多种LED发光元件)互相配置成阵列状而构成。作为一个典型例子的第1发光体S1是发射蓝色波长的光作为第1波长的蓝色LED。另外，第2发光体S2可以是发射红色波长的光作为与第1波长不同另一种波长的红色LED。
图35为包含图34中的光源312(LED单元)的A-A断面的模式图。从电源PW发出的电力供给并联的开关SW1和SW2。其中的第1开关SW1与构成光源312的2种发光体S1、S2中的各第1发光体S1分别进行电气连接。另外，第2开关SW2与各第2发光体S2分别进行电气连接。
因而，如仅仅第1开关SW1处于ON状态，则多个第1发光体S1点亮并从光源312发出第1波长的光L1(参照图33)，而如仅仅第2开关SW2处于ON状态，则多个第2发光体S2点亮并从光源12发出另一种波长的光L0。如第1和第2开关SW1、SW2双方都处于ON状态，则从光源312发出第1波长的光L1和另一种波长的光L0的混合光。如第1和第2开关SW1、SW2双方都处于OFF状态，则实际上没有光从光源312发出。图33示出了这一点，示意性地示出了可以有选择地从光源312发出仅仅是第1波长的光L1、仅仅是另一种波长的光L0或是第1波长的光L1和另一种波长的光L0的混合光(L1+L0)。
一方面，在图32中的上述窗口W的上面周围配置有框架313。此框架313通过壳子311嵌合在图1的外壳2之中，在此框架313中嵌入复合板320。此复合板320系由4片重叠构成，从光源312侧起依次为①具有全息面321a的全息漫射板321；②荧光板322；③透明树脂制的示名板323；④透明树脂性的盖板324。在示名板323上写入要显示的文字及符号。
其中的荧光板322的构成与上述的第1实施例中的荧光板22相同，在接受发自光源312中的第1发光体S1的第1波长的光L1时，在该入射光的一部分保持原样朝向显示面侧(同图的上侧)透射的同时，其剩下的部分生成波长比第1波长为长的第2波长的光L2，该第2波长的光L2射向显示面侧(参照图36)。
具有这种荧光特性的荧光板322整体，在从光源312发出的第1波长的光L1通过全息漫射板321入射到入射面322a上时，则如图36所示，在该入射光L1的一部分保持原样由出射面322b射向显示侧的同时，其剩余部分为荧光材料FM所吸收并发出波长较第1波长为长的第2波长的光(荧光)L2而由出射面322b出射。
另一方面，此荧光板322实际上不具有对比其固有荧光波长为长的波长的光进行波长变换的功能。所以，如果选择波长比第1波长为长且波长比荧光板322的固有荧光波长(第2波长)为长的波长作为上述另一种波长，则在只有上述另一种的光L0如图37所示从光源312入射的场合，实际上这另一波长的光L0保持原样透射荧光板322。所以，在这种场合，就不会出现波长变化产生的颜色变化。
另外，如图38所示，在从光源312发出的第1波长的光L1和另一波长的光L0入射到荧光板322上的场合，第1波长的光L1的一部分在变换为第2波长的光L2的同时，另一波长的光L0保持原样透射荧光板322。所以，从荧光板322出射的是由第1波长的光L1和第2波长的光L2以及另一波长的光L0混合而成的混合光。
这样，荧光板322的出射光的状态将根据光源312出射光的状态而异，下面，如图32中所示，将荧光板322的入射光称为“入射光Lin”，并将荧光板322的出射光称为“出射光Lout”。同时将在显示面实际辨识到的光称为“显示光Ld”。
其次，返回图32继续进行说明。如上所述，从荧光板322出射的出射光Lin经过示名板323及盖板324导向显示面侧成为显示光Ld而完成光学显示。在如本实施例这样不采用彩色滤光器且示名板323及盖板324不着色的情况下，显示光Ld具有实际上与出射光Lout相同的波长分量(色)。
这样，根据本实施例的显示灯(面光照显示装置)10a用于显示面侧的光学显示的显示光Ld的颜色(显示色)可在如下三种间切换①与第1及第2波长的组合相当的颜色；②与上述另一波长相当的颜色；③与第1及第2波长的组合再同上述另一波长混合而成的结果相当的颜色。
因为其中第1及第2波长的组合的颜色是由第1发光体S1和荧光板322的种类组合所规定的，所以调节此组合就可以以任意色进行光学显示。
特别是此实施例的显示灯的最大的优点是通过利用荧光板322的选择性的波长变换功能，可以在实质上不影响第2发光体S2的显示色的情况下生成仅用第1发光体S1所不能实现的颜色。关于利用这种选择性的波长变换功能的第1发光体S1及荧光板322的组合将在下面的实验例中具体举例说明。
另外，在本实施例中设置有全息漫射板321，来自光源312的光以预定的漫射角漫射之后，该漫射光入射到荧光板322上。由于设置有利用在此全息漫射板321的透明构件的一面上的衍射现象的漫射面(全息面)321a，所以可以在没有光衰减的条件下实现漫射。因此，单元显示灯10a可以做到在不设置像乳白色示名板等那样实际上会吸收光以至于使光衰减的元件就可以防止从外部认清光源312本身的形状。也即根据本实施例，可以同时达到“高辉度显示”和“光的均一漫射性”。
然而，以往一直是将“纯白色”作为显示色最希望的颜色。就本实施例的显示灯10a而言，为得到“纯白色”，在采用发射蓝色光的LED发光元件作为第1发光体的同时，只要采用具有可以利用从第1发光体S1发射的蓝色光(第1波长的光)的一部分发出黄色光(第2波长的光)的荧光特性的荧光板322即可。在这种情况下，不必采用将发射红色光、绿色光及蓝色光的LED发光元件合在一起的组合光源。
另外，由于这种光源312的发热量小，不会产生采用卤素灯作光源时成为问题的与光源发热有关的各种问题，可以实现进行白色光学显示的显示灯的长寿命化。另外，即使第1发光体S1出现时效老化，也只是其辉度降低而已，显示光Ld的颜色不会从纯白色偏离。
特别是，在多种颜色之间进行切换时经常担心纯白色失掉其纯粹性及无法与其他显示色区别，而本发明解决了这种问题。
在采用白色作为第1波长的光和第2波长的光的混合光的场合，作为另一波长的光可以使用红色光。在此场合，通过改变第1发光体S1和第2发光体S2的点亮状态就可以在纯白色、红色、粉红色三色显示间切换。
此处，通过适当改变光源312内包含的第1发光体S1和第2发光体S2数目的比率就可实现从比较浓的粉红色到比较淡的粉红色的各种粉红色。
当然，虽说是利用第1和第2发光体S1、S2可以在三种颜色间进行切换，但通常并不一定要进行使用全部3种颜色的切换。比如，可以只使用在仅仅使第1发光体S1点亮而生成的第1显示色和仅仅使第2发光体S2点亮而生成的第2显示色之间进行2种颜色的切换。
另外，也可以只在仅仅使第1发光体S1点亮而生成的第1显示色和使第1发光体S1和第2发光体S2双方都点亮而生成的第3显示色之间进行切换。此外，也可以只在仅仅使第2发光体S2点亮而生成的第2显示色和使第1发光体S1和第2发光体S2双方都点亮而生成的第3显示色之间进行切换。
然而，在仅仅使第1发光体S1或仅仅使第2发光体S2点亮的场合和使第1发光体S1和第2发光体S2双方都点亮的场合光源12整体的发光量(辉度)是不同的。在希望减小这种发光量差异的场合，如图39所示，可以设置从比较低的电压的电源PWa经过开关SWa对第1发光体S1和第2发光体S2并联供电的第1回路部分和从比较高的电压的电源PWb经过开关SWb对第1发光体S1和第2发光体S2中间的任何一个有选择地供电的第2回路部分两个供电回路。这两个回路的功能是用作根据点亮的状态的不同而改变第1发光体S1及第2发光体S2的辉度的辉度可变单元。另外，在图39中，当双方都点亮时供电电压降低，但一方点亮的场合和两方都点亮的场合之中哪种场合加大各个发光体的辉度则可考虑显示色的视觉效果而适当地确定。
然而，本发明不仅可以在包含白色的多种颜色的显示色间切换，也可用于多种彩色之间的显示色切换。就是说，选择第1发光体S1和荧光板22组合使第1波长和第2波长的混合光成为第1彩色。并且，使第2发光体S2发出的另一波长的光作为第2彩色光。于是，在第1发光体S1和第2发光体S2双方都点亮时，通过将上述第1彩色光和上述第2彩色光的加色混合就可以得到第3彩色光作为显示色。这些彩色之间的切换具体例子见后述，这种构成不仅适用于本第12实施例，也适用于以下的第13及第14实施例。
<第13实施例>
图40为示出应用本发明的显示装置(面光照显示装置)的第13实施例的光照式按钮开关的斜视图，图41为图40的部分斜视分解图。此实施例的光照式按钮开关和上述第2实施例的光照式按钮开关仅在LED单元光源54的构成上有别，其他构成实际上一样，互相对应的部分采用同样的标号，其说明省略。
在本实施例中，在此LED单元光源54的顶部配置有发光体群54P，第1发光体(第1波长的LED发光元件)S1和第2发光体(另一波长的LED发光元件)S2交互配置而构成。
LED单元光源54经过通孔W1对着漫射板82插入。所以，在只有LED单元光源54中的第1发光体S1点亮时，从LED单元光源54发出的第1波长的光经过全息漫射板82入射到荧光板83的入射面83a上。于是，一方面入射光的一部分保持原样进入显示面侧(同图的上侧)，另一方面入射光的剩余部分入射到荧光板83的荧光材料(图示省略)上，变换为比第1波长为长的第2波长的光，第1及第2波长的光从出射面出射。这第1及第2波长的光顺次通过示名板84及前盖板85而在显示面侧以第1及第2波长确定的显示色进行面光照显示。
另外，在只有第2发光体S2点亮的场合，上述另一波长的光保持原样作为显示光在显示面侧进行面光照显示。此外，在第1发光体S1和第2发光体S2双方都点亮的场合，第1波长的光、第2波长的光及上述另一波长的光的混合光从显示面侧出射。
这样，在第13实施例中也与在第12实施例中一样，通过利用荧光板83的选择性的波长变换功能，可以在实质上不影响第2发光体S2的显示色的情况下生成仅用第1发光体S1所不能实现的颜色。
另外，由于设置有全息漫射板82，与上述第12实施例一样，与采用众所周知的光漫射板时相比较，可以同时达到“高辉度显示”和“光的均一漫射性”。
特别是假如在使用蓝色LED发光元件作为第1发光体S1的同时采用具有可以利用从第1发光体S1发射的蓝色光的一部分发出黄色光的荧光特性的荧光板83，则与上述第12实施例一样，可以在发热量很少的情况下将光照式按钮开关的显示灯的显示色设定为白色。
<第14实施例>
图42为示出本发明的显示装置(面光照显示装置)的第14实施例的模式剖视图。本实施例的面光照显示装置与图36所示的第12实施例最大的不同点在于在第12实施例中是设置了单一的荧光板322来发出第2波长的光，而在此第14实施例中是设置了由2片荧光板91、92叠层组成的荧光体390(波长变换构件)，不仅用来发出第2波长的光，而且用来发出第3波长的光。此外，其他的基本构成相同。
此荧光体390系由①一方面，使从光源312发出的第1波长的光L1的一部分保持原样透射到出射面侧(同图的上侧)，而另一方面使入射光L1的剩余部分以波长较第1波长为长的第2波长的光L2射向出射面侧的荧光板391及②一方面，使从荧光板391发出的第1波长的光L1的一部分及光L2保持原样透射到出射面侧，而另一方面使入射光L1的剩余部分以波长较第1波长为长的第3波长的光L3射向出射面侧的荧光板392叠层而构成。
因此，如果将由光源312发射的第1波长的光L1加到荧光体390的入射面390a上，首先在荧光板391中，第1波长的光L1的一部分保持原样透射荧光板392侧，同时入射光L1的剩余部分被荧光材料FM1所吸收，从各荧光材料FM1发出波长较第1波长为长的第2波长的光L2射向荧光板392。于是，在接受到这些第1及第2波长的光L1、L2的荧光板392中，在第1波长的光L1的一部分及第2波长的光L2保持原样从荧光体390的出射面侧390b射向显示面侧(同图的上侧)的同时，第1波长的光L1的剩余部分被荧光材料FM2所吸收，并且从各荧光材料FM2发出波长较第1波长为长的第3波长的光L3由出射面90b射向显示面侧。这样，就由第1至第3波长的光L1～L3对整个显示面进行光学显示。
另外，第2波长的光L2的一部分被荧光材料FM2所吸收，并且从该荧光材料FM2发出波长较第2波长为长的第4波长的光L4(图中未示出)由出射面90b射向显示面侧。
这样一来，按照第14实施例，在使光源312中的第1发光体S1发光的场合，由于显示面的显示色是由第1至第3波长的光L1～L3等确定的，与由2种波长的光L1、L2确定显示面的显示色的第12实施例相比，可以对显示色进行更精细的控制。
另一方面，在只有第2发光体S2点亮的场合的显示色就是第2发光体S2发出的上述另一波长的颜色本身(图43)，而在第1发光体S1和第2发光体S2同时点亮的场合的显示色则是第1至第3波长的光L1～L3和上述另一波长的光的混合色(图44)。
另外，在此述实施例中，是利用2片荧光板391、392叠层而构成荧光体390的，也可以将3片以上的荧光板叠层而构成荧光体390。另外，荧光板的叠层顺序可以任意。
<第12至第14实施例的变形例>
在上述第12实施例中是将全息漫射板321配置在光源312和荧光板322中间，在第13实施例中是将全息漫射板382配置在LED单元光源54和荧光板83中间，但是全息漫射板的配置位置并不局限于上述位置，只要是在从光源到显示面侧的光传播的光路上，配置在任意位置都可以。但是，在考虑到视认性的时候，最好是将全息漫射板配置在光源侧对着荧光板。之所以如此是因为在如此配置的场合，如上所述，通过全息漫射板的光会以预定的漫射角漫射而成为射向各个方向的分散光入射到荧光板，射到荧光材料上的几率高，整个荧光板都会发光，从而使视认性得到提高的缘故。
另外，如上所述，用来使从光源射向显示面侧的光在其光路上漫射的漫射材料是采用了全息漫射板，但也可采用现在众所周知的光漫射板来代替全息漫射板，或者也可以使用上述第7实施例中所使用的棱镜片213。
另外，在上述实施例中，虽然设置有全息漫射板等光漫射器件，但因为光漫射材料对显示色无任何影响，光漫射构件并非是控制显示色的必需构成要素，其设置能使操作员等人易于辨识文字等的显示内容为好。
此外，通过在荧光板83的出射面的近旁附加配置滤光器就可以改变用于光学显示的光色。比如，如在可以以纯白色作为显示色之一而进行光学显示的光照式按钮开关中，在荧光板322、83的出射面的附近附加配置滤光器，就可以将从荧光板出射的光谱内改变为由滤光器抽出的光谱的显示色。
在这种场合，与上述另一波长相当的显示色也可利用该滤光器的颜色来改变。比如，如果作为上述另一波长的光使用的是红色光，作为滤光器使用的是黄色滤光器，则可以在黄色、黄红混合色及黄色和粉红色的混合色之间切换。
作为第1发光体S1和第2发光体S2，也可以使用能分别产生波长比荧光板的荧光波长为短且互相不同的波长的2种光的发光体。比如，在使用黄色荧光板的场合，可使用波长比黄色波长为短的蓝色的发光体及绿色发光体。无论任何一种发光体点亮，都可得到由荧光板将光的一部分波长变换而成的与发光体自身的发光色不同的显示色。
组合成光源的发光体并不只限于2种，3种以上也可以。在这种场合，是将一种以上的发光体用作产生在荧光板中经受波长变换的光的发光体。
此外，在上述第12至第14实施例中所示出的是对上述第1、第2及第3实施例的光源追加可以发射上述另一波长的光的第2发光体S2而形成的结构，但也可以对上述第4至第6实施例的光源追加第2发光体S2。
<第12至第14实施例的实验例>
在光源312的第1及第2发光体S1、S2中仅仅第1发光体S1点亮的场合，通过将第1发光体S1发射的第1波长的光和接受该第1波长的光的荧光板322出射的第2波长的光进行组合而得到的显示光的颜色的种类与上述第1至第6实施例的场合相同，所以此处就不赘述。
此处介绍利用在光源312中设置的第1及第2发光体S1、S2的通断作用来得到多种显示色的情形。另外，在此处对多种显示色为包含纯白色的场合及所有的显示色都是彩色的场合进行介绍，对于上述各场合所得到的显示光的光谱示出在图45及图46中。
但是，在这些测定中所使用的波长变换单元TW、TG中，图45中的波长变换单元TW是与上述表1所示的黄色荧光板22同样的黄色荧光板322Y、乳白色漫射板321D和透明的盖板324构成。另外，图46中的波长变换单元TG是与上述表2所示的绿色荧光板同样的绿色荧光板322G、乳白色漫射板321D和透明的盖板324构成。虽然这些波长变换单元TW、TG与图32所示的结构不完全相同，但对于蓝色发光体S1和荧光板322Y、322G组合的颜色变换功能由利用波长变换单元TW、TG进行测定的结果可以得到充分的理解。
首先参考图45。此图中的曲线示出的是在光源采用蓝色LED发光元件312B的场合、采用红色LED发光元件312R的场合、以及采用琥珀色LED发光元件312A的场合的3种场合时各个显示色的光谱。其中的蓝色LED发光元件312B具有与上述表1及表2所示的蓝色LED发光元件同样的发光光谱。
由图45可知，在使蓝色LED发光元件312B发光的场合，可得到在从400nm到650nm的宽范围内几乎为平坦的光谱，显示色接近纯白色。也就是说，可知荧光板322Y具有黄色的荧光色，但其光谱分布范围相当广，如与蓝色光混合可变成接近纯白色的状态。
与此相对，在使琥珀色LED发光元件312A发光的场合，在600nm附近可得到一光谱峰，几乎是与入射光相同的琥珀色的显示色。另外，在使红色LED发光元件312R发光的场合，在650nm附近可得到一光谱峰，几乎是与入射光相同的红色的显示色。
因而，在使用蓝色LED发光元件312B作为第1发光体S1，使用琥珀色LED发光元件312A作为第2发光体S2的场合，可以改变为纯白色、琥珀色、白琥珀色3种显示色。另外，在使用蓝色LED发光元件312B作为第1发光体S1，使用红色LED发光元件312R作为第2发光体S2的场合，可以改变为纯白色、琥珀色、红中带白色(即粉红色)3种显示色。
其次参看图46。此图中的曲线示出的是在光源采用与图45同样3种发光体分别点亮的场合采用绿色荧光板322G时的显示色的光谱。在使蓝色LED发光元件312B发光的场合，可得到在510nm附近有一峰值的纯粹的绿色显示色。此绿色较之由绿色LED发光元件生成的绿色更纯。与此相对，在使琥珀色LED发光元件312A发光的场合，在600nm附近可得到一光谱峰，几乎是与入射光相同的琥珀色的显示色。另外，在使红色LED发光元件312R发光的场合，在650nm附近可得到一光谱峰，几乎是与入射光相同的红色的显示色。
因而，在使用蓝色LED发光元件312B作为第1发光体S1，使用琥珀色LED发光元件312A作为第2发光体S2的场合，可以改变为纯绿色、琥珀色、绿色和琥珀色的加色混合色3种显示色。另外，在在使用蓝色LED发光元件312B作为第1发光体S1，使用红色LED发光元件312R作为第2发光体S2的场合，可以改变为纯绿色、红色、红色和绿色的加色混合色(大致黄色范围～橙黄色范围的颜色)3种彩色显示色。
这样，一方面将荧光板的第1波长的光的一部分变换为波长比其更长的第2波长的光，可以通过对于比其固有的荧光色波长更长的光利用实际上使该光透射的光学特性在多种颜色之间进行显示色切换。
另外，如果将可发出波长比荧光波长为短的多种光的多种发光体配置在光源中，并使其有选择地发光，就可以在用LED发光元件本身不能实现的多种颜色之间进行显示色切换。
比如，在使用具有可发出紫外光的LED发光元件和可发出蓝色光的LED发光元件2种LED发光元件的光源的同时，令有选择地使其发光时的光经过黄色荧光板出射。在只将发出紫外光的LED发光元件点亮时，由此生成的紫外光的一部分由荧光板变换为黄色光，剩余部分保持紫外光原样通过荧光板。众所周知，由于紫外光不能为视觉所感受，在使发出紫外光的LED发光元件点亮时，可以从外部观察到的颜色为黄色。
另一方面，在只使蓝色LED发光元件点亮的场合，其一部分由荧光板变换为黄色光，蓝色光的剩余部分保持原样作为蓝色光通过荧光板。因此，在此场合下，从外部观察时是白色显示色。
因此，在本示例中，通过有选择地使2种LED发光元件点亮就可以在黄色和蓝色显示色之间切换。
<第15实施例>
图47为示出应用了本发明的显示装置(面光照显示装置)的第15实施例的单元显示灯10a的分解斜视图。另外，图48为图47的单元显示灯10a的模式剖视图。此单元显示灯10a，由在具有窗口W的树脂制的壳子411的内部将多个光源412(LED发光元件)排列成阵列而形成。各光源412安装在印刷基板的正面上并收容在此壳子411之中，其发光单元朝向壳子411的上侧露出。构成这些光源412的LED发光元件以从紫外范围起直到蓝色的波长中的任意一种波长(第1波长)的光，此处为蓝色波长的光，发出光线。
另一方面，在上述窗口W的上面周围配置有框架413。此框架413通过壳子411嵌合在图1的外壳2之中。在此框架413中嵌入复合板420。此复合板420系由5片重叠构成，从光源412侧起依次为①荧光板421(波长变换构件)；②透明树脂制的示名板422；③滤光器423；④乳白色漫射板424(光漫射构件)；⑤透明树脂制的盖板425；在示名板422上写入要显示的文字及符号。
其中的荧光板421是相应于本发明的主要特征而设置的。此荧光板421具有接受发自光源412的第1波长的光的入射面421a和朝向显示面侧(同图的上侧)的出射面421b。于是，荧光板421利用经过入射面421a入射的第1波长的光发出波长比第1波长为长的第2波长的光，使第2波长的光从出射面421b出射。滤光器423将自荧光板421的出射面421b出射的光中透射荧光板421的第1波长的光滤去而实际上只让第2波长的光透射。这样光学现象示意性地表示于图49。
图49为示出荧光板421及滤光器423的光学特性的模式图。此荧光板421的构成与上述第1实施例的荧光板22相同，对应的部分采用同样的标号，其说明省略。滤光器423去掉透射荧光板421的第1波长的光L1而只让第2波长的光L2作为显示用光透射到达显示面侧。
入射到此滤光器423的第1波长的光L1在到达滤光器423的显示面侧的表面423a之前受到充分的衰减而不会透射滤光器423，但第2波长的光L2几乎不衰减而透射滤光器423，因此，从滤光器423的表面423a出射的是由第2波长的光组成的光。
下面，返回到图47继续进行说明。如果从光源412发出的第1波长的光入射到荧光板421，则荧光板421接受此第1波长的光而发出第2波长的光。与此第2波长的光共同透射荧光板421的第1波长的光经过示名板422入射到滤光器423上，由滤光器423去掉第1及第2波长的光中的第1波长的光，使从滤光器423的表面423a出射的光实际上仅是第2波长的光。于是，透射滤光器423的第2波长的光经过乳白色漫射板424及盖板425导引到显示面侧而完成光学显示。
这样，根据此实施例的显示灯(面光照显示装置)10a，因为在显示面侧用于光学显示的光实际上只由第2波长的光组成，不包含第1波长的光，所以可以将荧光板421发出的第2波长的光色纯粹地取出而用作显示用光色。结果，比如与将波长不同的多种光重合而得到所要求的颜色的光相比较，可以得到色度高的光色。
另外，预先备有接受第1波长的光，此处为蓝色光，并发出各种颜色的第2波长的光(比如红色、黄色、橙黄色、绿色等颜色的光)的多种荧光板421和针对此荧光板421的种类的多种滤光器423，通过从其中选择针对所要求的光色而使用的荧光板421及滤光器423，可以从光源412发出的第1波长的光，此处为蓝色光，得到由单一种类的LED发光元件得不到的多种多样的色光。结果，因为仅仅更换荧光板421及滤光器423就可以从第1波长的光(蓝色光)得到所要求的颜色的显示用光，比如与针对显示用的色改变所使用的LED发光元件的种类的组合相比较，可以提高生产率并降低成本。另外，对于荧光板421及滤光器423的组合问题，在下面的实验例中具体举例说明。
另外，在本实施例中，从滤光器423发出的光在乳白色漫射板上漫射之后，经过盖板425出射到显示面侧，由此可以减轻显示面上的光量的不匀现象。
另外，在本实施例中，因为第1波长的光是具有从紫外范围到蓝色光的波长之中的任意波长的短波长的光，此处为蓝色光，所以从第1波长的光可以产生各种颜色的光。
另外，在本实施例中，使用了乳白色漫射板424，但也可以代替乳白色漫射板424或在乳白色漫射板之外加用上述的全息漫射板21。此外，在本实施例中，乳白色漫射板424是设置在荧光板421、示名板422及滤光器423的显示面侧，但也不限定这样设置，也可以将漫射板424设置在从光源412至盖板425的光路上任意位置处。
<第16实施例>
图50为示出应用了本发明的显示装置(面光照显示装置)的第16实施例的光照式按钮开关的部分斜视分解图。本实施例的光照式按钮开关仅仅在上述图5及图6所示第2实施例的光照式按钮开关和嵌合在推压部分80的前面部分的复合板的构成上不同，其他结构相同，对应的部分采用同样的标号，其说明省略。
如图50所示，推压部分80的下部是具有透孔W1的中空的基体81，在其上方顺序叠层设置的复合板的组成包含①具有与第15实施例中的荧光板421同样荧光特性的荧光板482；②由丙烯酸树脂等树脂形成的无色透明的示名板483；③滤光器484；④全息漫射板485。
作为确定图50的操作面80S的构件，比如可设置由丙烯树脂生成的无色透明的前盖板85。另外，在示名板483上写入所要求的文字等。
LED单元光源54通过通孔W1对着漫射板482插入。因而在LED单元光源54点亮时，从LED发光元件54L发出的第1波长的光入射到荧光板482的入射面482a上。于是，入射光借助荧光板482的荧光材料(图示中省略)进行波长变换而成为波长较第1波长为长的第2波长的光由出射面出射。之后，顺次通过示名板483，滤光器484及漫射板485而在显示面侧以第2波长确定的显示色实现面光照显示。此处滤光器484具有与能仅仅使第2波长的光透射的上述的第15实施例的滤光器423同样的光学特性，不经波长变换而透射荧光板482的第1波长的光由此滤光器484去掉，而从滤光器484的出射面实际上只有第2波长的光出射。
这样，在第16实施例中，在可以由单一颜色的光源光(第1波长的光)得到任意的高色度颜色的显示用光的同时，也可以达到与第15实施例同样的提高生产率及降低成本的效果。
<第17实施例>
图51为示出本发明的显示装置(面光照显示装置)的第17实施例的模式剖视图。在此面光照显示装置中使用波长变换板491(波长变换构件)代替上述第15及第16实施例的荧光板421、482及滤光器423、484，光源492则与上述各实施例一样使用发出蓝色波长(第1波长)的光的LED发光元件。
上述波长变换板491是由基材493和在此基材493中混入的具有与上述第15实施例的荧光材料FM同样的荧光特性的荧光材料FMa构成的。此波长变换板491的基材493通过在丙烯酸树脂等透明树脂中混入染料着色成为预定的颜色。于是，在入射到此基材493上的光中预定颜色的光(第2波长的光)几乎无衰减地透射，而预定颜色以外的光在基材493中受到衰减并且基本上不能透射基材493。另外，对基材493而言，因为混入有荧光材料FMa，如果从入射面491a有第1波长的光L1入射到波长变换板491上，荧光材料FMa接受第1波长的光L1，发出波长比第1波长的光为长的第2波长的光L2，实际上只有此第2波长的光L2从出射面491b出射。
图52为示出第1波长的光变换为第2波长的光的情形的示图，图中横轴表示光的前进方向，纵轴表示光的强度。如该图所示，入射到波长变换板491上的第1波长的光在受到基材493衰减的同时一边由荧光材料FMa经波长变换变成第2波长的光一边在基材493中前进。结果，入射的第1波长的光在到达出射面491b的时刻其强度几乎为零。与此相对，第2波长的光，在从入射面491a侧发出到达出射面491b侧时其强度增大。结果是从出射面491b出射的光实际上只是第2波长的光。
在此第17实施例中，在可以由单一颜色的光源光(第1波长的光)得到高色度的任意颜色的显示用光的同时，也可以达到与上述第15实施例同样的提高生产率及降低成本的效果，且因为用一片波长变换板491就可以将第1波长的光变换为第2波长的光，所以还可以获得由于减少部件数目而达到小型化和降低成本的效果。
<第18实施例>
图53为示出本发明的显示装置(面光照显示装置)的第18实施例的滤光器的剖视图。在此面光照显示装置中，在滤光器501的入射面501a上涂敷荧光材料FMb代替上述第15及第16实施例中的荧光板421、482，光源(图中未示出)采用与上述各实施例相同的发出蓝色波长(第1波长)的光LED发光元件。
荧光材料FMb具有与上述荧光材料FM及FMa同样的荧光特性，可从光源接受第1波长的光而发出波长比第1波长为长的第2波长的光。滤光器501实际上仅让第2波长的光透射。结果透射涂敷有荧光材料FMb的滤光片的第1波长的光在滤光器501中行进过程中充分衰减，几乎不会从滤光器501的出射面501b上出射。与此相对，因为荧光材料FMb发出的第2波长的光在滤光器501中行进几乎无衰减，所以实际上从出射面501b出射的仅仅只有第2波长的光。
在此第18实施例的面光照显示装置中，在可以由单一颜色的光源光(第1波长的光)得到高色度的任意颜色的显示用光的同时，也可以达到与上述第15实施例同样的提高生产率及降低成本的效果，且因为用一片涂敷有荧光材料FMb的滤光片就可以将第1波长的光变换为第2波长的光，所以还可以获得由于减少部件数目而达到小型化和降低成本的效果。
<第19实施例>
图54为示出本发明的显示装置(面光照显示装置)的第19实施例的荧光板及滤光器构成的剖视图。此面光照显示装置是由具有与上述的荧光板421、482同样的荧光特性的荧光板511和具有与上述滤光器423、484同样的特性的滤光器512以两片重叠的状态一体形成的，光源(图中未示出)采用与上述各实施例同样的可发出蓝色波长(第1波长)的光的LED发光元件。
滤光器512，位于荧光板511的出射面侧，实际上从滤光器512的出射面出射的只有荧光板511从光源接受第1波长的光而发出的波长比第1波长为长的第2波长的光。
在此第19实施例中，在可以由单一颜色的光源光(第1波长的光)得到高色度的任意颜色的显示用光的同时，也可以达到与上述第15实施例同样的提高生产率及降低成本的效果，且因为荧光板和滤光器一体化，可以获得减少部件数目而使组装过程简化。
<第15至第19实施例的实验例>
以下所示的实验例中研究的对象是使用5种荧光板及滤光器，各荧光板及滤光器上实际上入射第1波长的光时，结果第1波长的光变换为何种波长的光(第2波长的光)。
另外，在各实验例中，光源采用发出蓝色波长的光的LED发光元件。该LED发光元件发出的蓝色光具有如图55中的实线所示的光谱，同时其光色的CIEXYZ色度图的色度坐标为x=0.131,y=0.120。于是，在各实施例中，将该光源所发出的光导向包括荧光板、透明树脂的示名板、滤光器、乳白色漫射板及盖板并且其构成与上述第15实施例的复合板420相同的复合板，研究由盖板出射的第2波长的光。另外，在图55至图57中，纵轴表示光的强度，横轴表示光的波长。
在第1实验例中，荧光板使用样品A，滤光器使用红色滤光器。结果有图56中实线所示的光谱，可得到上述色度坐标x分量及y分量的值x=0.692,y=0.280的红色光。
在第2实验例中，荧光板使用样品B，滤光器使用黄色滤光器。结果有图56中单点点划线所示的光谱，可得到上述色度坐标x分量及y分量的值x=0.476,y=0.516的黄色光。
在第3实验例中，荧光板使用样品C，滤光器使用红色滤光器。结果有图56中双点点划线所示的光谱，可得到上述色度坐标x分量及y分量的值x=0.386,y=0.133的红色光。
在第4实验例中，荧光板使用样品D，滤光器使用黄色滤光器。结果有图57中实线所示的光谱，可得到上述色度坐标x分量及y分量的值x=0.473,y=0.491的黄色光。
在第5实验例中，荧光板使用样品E，滤光器使用绿色滤光器。结果有图57中单点点划线所示的光谱，可得到上述色度坐标x分量及y分量的值x=0.131,y=0.630的绿色光。
如以上的实验结果所示，通过改变所使用的荧光板及滤光器的种类，可以从光源的蓝色光得到种种颜色的光。
<第20实施例>
图58为示出应用了本发明的第20实施例的显示装置(LED球)的显示器的纵剖图。图59为LED球的纵剖视放大图。图60为图59的Ⅲ-Ⅲ线的剖视图。图61为用来说明本实施例的作用效果的示图。
如图58所示，显示器601包括大概为球壳状的透镜602和在其内部配置的LED球603。如图59及图60所示，在LED球603的发光器主体603a内以平面方式装设有多个发光二极管元件604，各发光二极管元件604用透明模塑树脂605封装。另外，发光二极管元件604是一个也可。
在LED球的发光器主体603a的上部，装设有一个形成拱形(半球壳形)的树脂制的盖子构件(第1拱形盖子构件)606(参见图58及图59)。此盖子构件606的曲率中心最好设置在发光二极管元件604的装设面上。
在盖子构件606的内部混入荧光材料。此荧光材料具有在受到入射光激发的同时在返回基态时可发出与入射光不同的波长的光的荧光特性。盖子构件606就是由将具有这种荧光特性的荧光材料混合在透明树脂材料中而成形的拱形体。
下面利用图61说明本发明的第1实施例的作用效果。
从发光二极管元件604发出的光L1入射到拱形盖子构件606。于是拱形盖子构件606的内部的荧光材料7被激发，由该荧光材料发出其固有荧光L2。另一方面，入射到拱形盖子构件606上的光L1的一部分透射该拱形盖子构件606。
结果从拱形盖子构件606发出的光成为透射该拱形盖子构件606的透射光L1与从荧光材料607发出的荧光L2混合而形成的双方的加色混合光。
比如，在采用发出蓝色波长的光(第1波长的光)的器件作为发光二极管元件604，和采用可由蓝色波长的光激发而发出波长比蓝色波长为长的黄色波长的荧光(第2波长的光)的材料作为荧光材料607的场合，从拱形盖子构件606发出的光就成为蓝色光和黄色光的混合光的白色的光。
或者是在采用发出蓝色波长的光的器件作为发光二极管元件604，和采用可由蓝色波长的光激发而发出比波长蓝色波长为长的红色波长的荧光(第2波长的光)的材料作为荧光材料7的场合，从拱形盖子构件6发出的光就成为蓝色光和红色光的混合光的桃色的光。
这样一来，就可以发出利用单个发光二极管元件难以发出的白色光及其他色光。
而且，因为在这种场合，只是将容易成形的拱形盖子构件606装设在过去一直使用的LED球的上部就可构成本实施例的603 LED球603，所以成本增加不多。
<第21实施例>
图62为本发明的第21实施例的显示装置(LED球)的纵剖视放大图，图63为用来说明其作用效果的示图。另外，在这些图中，标号与上述第20实施例相同的部分，表示是与第20实施例为同一部分或同样的部分。
如图62所示，在LED球603的发光器主体603a的上部，在第1拱形盖子构件606的外缘装设有成形为同样的拱形的树脂制的盖子构件(第2拱形盖子构件)608。此盖子构件608的曲率中心最好也同样设置在发光二极管元件604的装设面上。
在拱形构件608的内部混入漫射材料。此漫射材料可采用，比如，陶瓷粉，但在本实施例中的应用并不限制于这种材料，只要是具有光漫射的性质，陶瓷粉以外的无机材料也可以，并且采用有机材料也行。拱形构件608就是将这种漫射材料混合到透明树脂材料中成形为拱形而形成的。
其次，利用图63说明本发明的第21实施例的作用效果。
从发光二极管元件604发出的光L通过拱形盖子构件606后成为预定的混合色的光，比如白色光，而入射到拱形盖子构件608。
在拱形盖子构件608内，入射光入射到该拱形盖子构件608内混入的大量的漫射材料609的颗粒上，从这些颗粒的表面向各种方向漫射。
结果拱形盖子构件608的整个表面成为了发光面，LED球603的发光面形成为立体的拱形发光面。因而变成可从所有方向确认LED球603的点亮状态，可以提高LED球603的视认性。
<第22实施例>
在上述第21实施例中示出的是在装有荧光材料的拱形盖子构件606的外缘装设装有漫射构件608的装置，本发明的应用不限制于此点。
在图59所示出LED球603中，也可使用装有荧光材料和漫射材料的器件作为拱形盖子构件606。
在这种场合，从发光二极管元件604出来入射到拱形盖子构件606上的入射光在该拱形盖子构件606的内部受到漫射材料在各种方向上的漫射，其一部分从该拱形盖子构件606出射，其余的光受到荧光材料的激发而发出荧光。
因此，整个拱形盖子构件606变成出射光的色光和荧光色的混合色的光，比如白色光的发光面，LED球603的发光面形成为立体的拱形发光面。因而，与上述第21实施例同样，变成可从所有方向确认LED球603的点亮状态，可以提高LED球603的视认性。
而且，在这种场合，因为应该装设在发光器主体603a上的拱形盖子构件有一个就可以了，所以组装容易，而且有助于整体小型化。
<第23实施例>
图64为本发明的第23实施例的显示装置(LED球)的纵剖视放大图。另外，在该图中，标号与上述第21实施例相同的部分，表示是与第21实施例为同一部分或同样的部分。
在此第23实施例中，与上述第21实施例不同之处是代替图62所示的装有漫射材料的拱形盖子构件608的是装有染料的拱形盖子构件(即彩色滤光器)610。
比如，在采用发出蓝色波长的光(第1波长的光)的器件作为发光二极管元件604，并采用由蓝色波长的光激发而发出波长比蓝色波长为长的红色波长的荧光(第2波长的光)的器件作为拱形盖子构件606内的荧光材料607的场合，从拱形盖子构件606发出的光成为蓝色光和红色光的混合色的桃色的光。
在这种场合，如采用红色的器件作为拱形盖子构件610，则桃色光中的蓝色光分量被拱形盖子构件610所吸收，从拱形盖子构件610，即LED球603，只有红色光出射。
除上述例子外，通过对拱形盖子构件606内部的荧光材料607和拱形盖子构件610内部的染料进行各种组合可以发出一切颜色(全色)的光。
<第24实施例>
图65为示出应用了本发明的显示装置(面光照显示装置)的第24实施例的单元显示灯10a的分解斜视图。另外，图66为图65的单元显示灯10a的模式剖视图。在此单元显示灯10a中，在具有窗口W的树脂制的壳子711的内部将多个光源712(LED发光元件)配置成阵列。各光源712安装在印刷基板的正面上并收容在此壳子711之中，其发光单元朝向壳子711的上侧露出。构成这些光源712的LED发光元件以从紫外范围起直到蓝色的波长中的任意一种波长(第1波长)的光，此处为蓝色波长的光，发出光线。
另一方面，在上述窗口W的上面周围配置有框架713。此框架713通过壳子711嵌合在上述图1的外壳2之中。在此框架713中嵌入复合板720。此复合板720系由4片重叠构成，从光源712侧起依次为①漫射板(光漫射构件)721；②波长变换构件722；③透明树脂制的示名板723；④透明树脂制的盖板724。
在示名板723上写入要显示的信息(文字、符号、图形等)。
其中的波长变换构件722是相应于本发明的主要特征而设置的。此波长变换构件722配置在作为显示面的盖板724和光源712之间，是具有接受从光源712发出的光的入射面722和朝向显示面侧(同图的上侧)的出射面722b的板状或片状的构件。
图67为波长变换构件722的部分剖视图。波长变换构件722，如图67所示，具有将荧光体层731和滤光器层732一体化的双层结构。于是，波长变换构件722的配置为荧光体层731位于入射面722a侧，而滤光器层732位于出射面722b侧。
荧光体层731将经过入射面722a入射的第1波长的光至少一部分变换为波长比第1波长为长的第2波长的光而出射。于是，在一般的场合，在从荧光体层731入射到滤光器层732的光中包含荧光体层731发出的第1波长的光和入射到荧光体层731上的第1波长的光中未经荧光体层731变换为第2波长的光所剩下的剩余部分的光。另外，在入射到荧光体层731上的第1波长的光实际上全部变换为第2波长的光的场合，从荧光体层731入射到滤光器层732的光中不包含第1波长的光。
滤光器层732的光透射特性设定为能使从荧光体层入射的光至少一部分作为显示光向显示面透射。另外，滤光器层732的外观色在很大程度上依赖于白色光等外界的入射光(可见光)中的任意波长的光是否能最好地透射，一般情况下，就成为和该最好地透射的波长分量的颜色同一或近似的颜色，此处的滤光器层732的外观色设定为与在光源712点亮时透射滤光器层732照射到显示面上的显示光的颜色实际上一致或近似。
因此，在光源712熄灭时，如白色的外界光经过构成显示面的盖板724及示名板723入射到滤光器层723，该滤光器层723的外观色实际上被视认为显示面色。
也就是说，滤光器层732具有以下2种作用。第1种作用是将从荧光体层731射向显示面的出射光的颜色(在一般场合为第1波长的光和第2波长的光的加色混合色)变换为或校正为所要求的颜色(显示色)。第2种作用是使光源712点亮时的显示面的颜色(显示光色)和光源712熄灭时的显示面的颜色实际上一致或近似。因此，实际上确定显示光颜色和光源712熄灭时的显示面颜色的滤光器层732的光透射特性必须设定为滤光器层732能够完成此两种作用。
图68为作为一例示出波长变换构件722的荧光体层731及滤光器层732的光学特性的模式图。另外，在此图68中的图示例中，滤光器层732的光透射特性实际上设定为只有荧光体层731发出的第2波长的光可以透射，也即第2波长以外的波长分量的光实际上不能透射。因此，滤光器层732的外观色必然实际上与第2波长的光的颜色相同。
构成荧光体层731的荧光部件733是在透明树脂材料中混合具有后述的荧光特性的荧光材料(色变换材料)形成为板状或片状等的材料，该图中的符号FM表示荧光材料。
此荧光材料FM具有的荧光特性为在经该图中的实线所表示的第1波长的光L1激发之后返回基态时可发出波长比第1波长的光的波长为长的预定颜色的第2波长的光L2(同图中的波状线)。因此，如从光源712发出的第1波长的光L1入射到荧光体层731的入射面722a上，则入射光L1被荧光材料FM所吸收，并发出波长比第1波长为长的第2波长的光(荧光)L2，所发出的该第2波长的光L2从荧光体层731入射到滤光器层732。
入射到此滤光器层732的第1波长的光L1在到达滤光器层732的显示面侧的表面之前将受到充分的衰减而不能透射滤光器层732。与之相对，第2波长的光L2几乎不衰减而透射滤光器层732。因此，从滤光器层732的显示面侧的表面射向显示面的实际上仅是由第2波长的光L2组成的光。
另外，滤光器层732还具有对荧光体层731发出的第2波长的光L2的颜色进行校正的功能，通过使第2波长的光透射滤光器层732可以对第2波长的光的各波长分量的强度进行校正而得到与所要求的显示色近似的颜色的光。
此外，此处滤光器层732的光透射特性的设定实际上是仅使第2波长的光能够透射，比如，如图69所示，也可以设定为在第2波长的光实际上完全透射的同时，第1波长的光的一部分可以透射。或者是如图70所示，也可以设定为在第1波长的光实际上完全透射的同时，第2波长的光的一部分可以透射。可以有种种不同的方案。
但是，在任何场合中，滤光器层732必须在能使从荧光体层731出射的光的一部分透射的同时，其外观色必须与作为滤光器层732透射光的显示光实际上一致或近似。此外，波长变换构件722的具体构成例在后面的实验例中详述。
此处说明此种滤光器层732的形成方法。
第1种方法是将具有预定透射特性并且具有与显示色实际上一致或近似的外观色的色汁734(滤光器材料)(参见图67)或涂料(滤光器材料)以丝网印刷或喷涂的方法涂敷在构成荧光体层731的板状或片状的荧光部件733的一侧表面上而形成滤光器层732。这一方法具有采用以丝网印刷或喷涂的简单方法容易形成滤光器层732的优点。另外，本实施例的滤光器层732是利用丝网印刷法形成的。
第2种方法是将具有预定透射特性并且具有与显示色实际上一致或近似的外观色的热复制膜复制在构成荧光体层731的板状或片状的荧光部件733的一侧表面上而形成滤光器层732。这一方法，因为具有采用热复制的简单方法容易形成滤光器层732的优点，同时具有能够得到很多种颜色的热复制膜作为可构成滤光器层732的热复制膜，很容易形成所要求的外观色及光透射特性的滤光器层732的优点。
第3种方法是使构成荧光体层731的荧光部件733的一侧表面浸渍具有浸渍性的预定颜色的着色材料而使荧光部件733的一侧表层部分具有预定的光透射特性并且具有与显示色实际上一致或近似的外观色的着色的方式而形成滤光器层732的方法。采用涂敷等方法形成滤光器层732的场合由于与另一构件的接触等滤光器层732会发生剥离，而采用这一方法时，构成荧光体层731的荧光部件733的一侧表面浸渍预定着色材料通过对荧光部件733自体进行部分着色而形成滤光器层732，所以不会出现滤光器层732剥离的情况，这是其优点。
第4一种方法，如图71所示，是将构成荧光体层731的板状或片状的荧光部件733和构成滤光器层732的板状或片状的滤光器构件735利用透明粘结材料粘结或是利用超声波振动使互相对接的表面熔合成为一体而形成波长变换构件722的方法。
第5种方法是通过两层成形(双重成形)将具有荧光体层731和滤光器层732的波长变换构件722一体成形的方法。这一两层成形方法的具体作法是首先制作用来构成荧光体层731或滤光器层732双方中任意一方的树脂片，将首先制作的树脂片装入金属模内，再将构成荧光体层731或滤光器层732任意另一方的树脂材料注入金属模内，从而制出波长变换构件722。
下面，返回到图65继续进行说明。如果使光源712点亮，从波长变换构件722的荧光体层731发出的光通过滤光器层732，生成具有预定显示色的显示光，则此显示光经过示名板723导向由盖板构成的显示面而使整个显示面以预定的颜色发光，从而实现预定的光学显示(信息显示)。也即显示灯10a以预定的显示色点亮。
这样，根据本实施例的显示灯(面光照显示装置)10a，因为在光源712点亮时透射滤光器层732而照射到显示面上的显示光的颜色和在光源712熄灭时确定显示面的颜色的滤光器层732的外观颜色实际上一致或近似，所以从光源712熄灭时显示面的颜色可以很容易直接辨识在光源712点亮时显示面的颜色(即照射显示面的显示光的颜色)，因而可以很容易由显示灯10a熄灭时显示面的颜色直接理解其所表示的意义。
另外，插入在光源712和显示面之间的荧光体层731将从入射光源712发出的第1波长的光的至少一部分变换为波长比第1波长为长的第2波长的光而射向显示面，于是，使从此荧光体层731出射的光通过滤光器层732，并由透射该滤光器层732的光(显示光)照亮显示面，因此通过改变构成荧光体层731的荧光部件733以及形成滤光器层732滤光器材料(色汁734等)就可很容易地从第1波长的光得到具有各种颜色的显示光。结果，因为在光源中包括可以发出第1波长的光的一种光源712(此处为蓝色的LED发光元件)就可以了，所以，比如，与针对显示光的颜色改变使用的LED发光元件的种类组合比较，可以提高生产率并降低成本。此外，对于波长变换构件722的具体结构，在下面的实验例中详述。
另外，因为波长变换构件722和荧光体层731一体化，可以获得减少部件数目而使组装过程简化。
此外，在本实施例中，因为从光源712发出的光入射到漫射板721之后入射到波长变换构件722上，所以可以减轻显示面上的光量不匀和颜色不匀。
另外，在本实施例中，因为第1波长的光是具有从紫外范围到蓝色光的波长之中的任意波长的短波长的光，此处为蓝色光，所以从第1波长的光可以产生各种颜色的光。
还有，在本实施例中，示名板723是夹在在复合板720内用来在光源712点亮时详述示名板723中所写入的信息的，但也可以不使用示名板723而只通过显示面的点亮熄灭来显示预定的信息。
另外，在本实施例中使用的是将荧光体层731和滤光器层31一体化的波长变换构件722，但也可将具有和荧光体层731同样功能的荧光板及具有和滤光器层732同样功能的滤光器构件(滤光器)分开形成，并保持分开状态而夹在发光单元中。
另外，作为与本发明有关联的技术可以考虑以下所示各点。
图72为与本发明的相关技术有关的显示装置(面光照显示装置)的模式剖视图。此面光照显示装置为与上述第24实施例的单元显示灯10a同样的单元显示灯，与上述单元显示灯10a对应的部分采用同样的标号，其说明省略。
此单元显示灯未使用波长变换构件722，实际上是将从光源712发出的光(第1波长的光)保持原样导引到显示面上进行光学显示的。此单元显示灯的特征点，如图73所示，在于在漫射板721(此处为乳白色漫射板)的显示面侧的表面上形成有滤光器层736。
此滤光器层736系为了与上述滤光器层732同样的目的而设置，在光源712发出的光中，只有预定显示色的波长分量的光(比如，纯粹蓝色波长分量的光)透射而作为显示光使用。因此，滤光器层736必定具有与显示色实际上一致或近似的外观色。
于是，从光源712发出的第1波长的光，由于透射漫射板721的滤光器层736其光色校正为预定的显示色而出射到显示面侧。另外，在光源712熄灭时，实际上是通过盖板24及示名板23视认具有和显示色相同颜色的滤光器层36的颜色，并且在光源712熄灭时也可视认此单元显示灯点亮时的显示色。
<第24实施例的实验例>
下面说明在光源712中使用的是蓝色的LED发光元件，从此蓝色LED发光元件发出的蓝色波长的光(第1波长的光)，利用6种波长变换构件722(波长变换构件A,B,C,D,E,F)生成红色显示光，绿色显示光，白色系统(略微发红的白色，略微黄的白色)的显示光的情况。此处，图74的曲线示出的是光源712发出的蓝色波长的光的光谱。
另外，在第1实验例中，使用波长变换构件A,B,C生成红色的显示光，在第2实验例中，使用波长变换构件D生成绿色的显示光，而在第3实验例中，使用波长变换构件E,F生成白色系统的显示光，另外，图75为示出在各实验例中所得到的显示光的颜色的色度坐标的示图。
首先，对第1实验例从蓝色波长的光生成红色的显示光的场合进行说明。在图76中，虚线，单点点划线，双点点划线所示出的各曲线表示在波长变换构件A,B,C的滤光器层732中所使用的具有红色外观色的红色色汁734的光透射特性。波长变换构件A,B,C的荧光体层731中使用了同样的荧光部件733。另外，光透射特性的测定是在将波长变换构件A,B,C的色汁734通过丝网印刷法印刷在透明丙烯酸树脂板上并用卤素灯光照射时测定这一光的各波长分量的透射系数。这种光透射特性的测定方法，在以下的其他实验例中也是一样的。
图77中以实线示出的曲线是在对波长变换构件A,B,C的荧光体层731中所使用的荧光部件733以光源712的蓝色波长的光照射的场合从该荧光部件733出射的光的光谱。由此曲线可以了解到在荧光部件733出射的光中，除了荧光部件733借助光源712发出的蓝色波长的光发出的红色波长的光以外，也包含多量不经变换而透射荧光部件733的蓝色波长的光。图75上的色度图上的点Rin就是从此处的荧光部件733出射的光的颜色。
在图77中，虚线，双点点划线，单点点划线所示出的各曲线表示在本实验例的波长变换构件A,B,C受到光源712的蓝色波长的光照射之际所生成的红色光的光谱。由这些曲线可以了解到透射荧光体层731的蓝色波长的光可被除掉或受到大幅度抑制。由此，可以了解，如使用波长变换构件A，可得到几乎纯粹的红色显示光，如使用波长变换构件B,C可在红色波长的光中略微混杂一些蓝色波长的光，结果，可以得到略带粉红色的红色显示光。此外，利用波长变换构件A生成的用图75的色度图的点Rout表示。
其次，对第2实验例的从蓝色波长的光生成绿色的显示光的场合进行说明。在图78中，虚线所示出的曲线表示在波长变换构件D的滤光器层732中所使用的具有绿色外观色的绿色色汁734的光透射特性。在同图中，单点点划线所示出的曲线表示在波长变换构件D的荧光体层731中所使用的荧光部件733受到光源712的蓝色波长的光照射的场合，其荧光部件733所发射的光的光谱。并且，在同图中，实线所示出的曲线表示在波长变换构件D受到光源712的蓝色波长的光照射之际所生成的绿色波长的光的光谱。另外。从荧光部件733出射的光的颜色及利用波长变换构件D生成的显示光的颜色由图75中的色度图上的点Gin和Gout分别示出。
由这些曲线可知，在本实验例中，由于构成荧光体层731的荧光部件733的波长变换特性良好，入射到荧光体层731的蓝色的波长的光近乎完全变换为绿色波长的光，从荧光体层731入射到滤光器层732的光中几乎不包含蓝色波长的光，在从荧光体层731出射的光中所包含的光的分量中，波长比纯粹绿色的波长分量为长的长波长分量(黄色分量)由滤光器层732去掉使光色得到校正，从而可得到更接近所要求的显示色(此处为高色度的纯绿色)。
下面，对第3实验例从蓝色波长的光生成白色系统的显示光的场合进行说明。在图79中所示出的曲线表示用于生成略微发红的白色的光的波长变换构件E的滤光器层732(色汁734)的光透射特性，在图80中的曲线表示用于生成略微发黄的白色的光的波长变换构件F的滤光器层732(色汁734)的光透射特性。另外，波长变换构件E,F的荧光体层731中使用的是同一荧光部件733。
图81中以实线示出的曲线是在对波长变换构件E,F的荧光体层731中所使用的荧光部件733以光源712的蓝色波长的光照射的场合从该荧光部件733出射的光的光谱。在同图中，双点点划线，单点点划线所示出的曲线表示在本实验例中的波长变换构件E,F受到光源712的蓝色波长的光照射之际所生成的略微发红的白色光和略微发黄的白色光的光谱。另外，从各波长变换构件E,F的荧光部件733出射的光的颜色及利用波长变换构件E,F生成的显示光的颜色由图75中的色度图上的点Win及Wout1和Wout2分别示出。
由这些曲线可知，波长变换构件E,F的荧光体层731在受到蓝色波长的光照射时会发出微黄色波长区域的光，从荧光体层731出射的光色为蓝色波长的光色和微黄色波长区域的光色的加色混合色的白色。于是，此白色光，就可由各波长变换构件E,F的滤光器层732变换为略微发红的白色光和略微发黄的白色光。
另外，在本实验例中，形成淡的红色或淡的黄色滤光器层732而从荧光体层731出射的白色光可经过变换成为略微发红的白色光和略微发黄的白色光，也可以将具有白色外观色的滤光器层732附加到本实验例的荧光体层731上时，使熄灭时的显示面色成为白色。
下面，对上述的图72及图73中所示的本发明的关联技术的面光照显示装置中所使用的滤光器层736具体举例示明。在图82中，虚线所示出的曲线表示在滤光器层736中所使用的具有蓝色外观色的蓝色色汁的光透射特性。在同图中，单点点划线所示出的曲线表示光源712所发出的蓝色波长的光的光谱。另外，在同图中，实线所示出的曲线表示在形成滤光器层736的透明丙烯酸树脂板受到光源712的蓝色波长的光照射的场合的透射光的光谱。
从这些曲线可知，在光源712发出的光中所包含的光的分量中，可由滤光器层736对所要求的波长分量的周边分量进行抑制，从而使光源712所发出的光色经过校正而更接近所要求的显示色。
以上对本发明的个实施例进行了说明，但本发明的范围不限于上述实施例，而是由所附的权利要求书的范围决定的。
权利要求
1．一种照射预定的显示面而进行显示的显示装置，其中设置有发出第1波长的光(L1)的光源(12,54,212a,312,412,712)；以及插在上述光源和上述显示面中间的荧光板(22,214,322,421,731)，该荧光板可将来自入射的上述光源的上述第1波长的光的至少一部分变换为较上述第1波长为长的第2波长的光(L2)而射向上述显示面。
2．如权利要求1所述的显示装置，其中在从上述光源行进到上述显示面侧的光路上设置有可使该光线漫射或分散的光漫射构件(21,213,321,424,721)。
3．如权利要求2所述的显示装置，其中光漫射构件为全息漫射板(21)。
4．如权利要求2所述的显示装置，其中上述光漫射构件，是由透光性材料构成的、在使光出射的出射面侧以平面形式配置多个棱镜面(219)的片构件(213)，并将上述出射面侧向着上述显示面配置。
5．如权利要求4所述的显示装置，其中上述片构件的上述多个棱镜面(213)形成为，在其片构件的上述出射面侧上以邻接棱镜的底面间毫无间隙地密接的方式设置多个具有多角锥形状的棱镜(213c)。
6．如权利要求1所述的显示装置，其中在上述荧光板中混入光漫射材料。
7．如权利要求1所述的显示装置，其中上述光源(12,54,212a,312,412,712)是能够发出从紫外区域到蓝色的波长中的任意波长的光作为上述第1波长的光(L1)的半导体发光元件。
8．如权利要求7所述的显示装置，其中上述半导体发光元件(12,54,212a,312,412,712)发出蓝色光作为上述第1波长的光(L1)，上述荧光板(22,214,322,731)具有吸收上述半导体发光元件发出的蓝色光的一部分而发出黄色波长的光作为上述第2波长的光(L2)的荧光特性，利用上述蓝色波长的光和上述黄色波长的光可以得到实际上是白色的光作为用于照射上述显示面的光。
9．如权利要求1所述的显示装置，其中还设置有插在上述荧光板和上述显示面之间的使从上述荧光板出射的光中的至少一部分向上述显示面侧透射的滤光器(732)，且使在上述光源点亮时透射上述滤光器照射到上述显示面上的光的颜色和上述光源熄灭时实际上确定上述显示面的颜色的上述滤光器的外观色实际上一致或近似。
10．如权利要求9所述的显示装置，其中使上述荧光板(731)和上述滤光器(732)作为波长变换构件(722)而一体化，该波长变换构件包括具有上述荧光板功能的荧光体层和具有上述滤光器功能的滤光器层。
11．如权利要求10所述的显示装置，其中上述滤光器层(732)是在构成上述荧光体层(731)的荧光部件(733)的一侧表面上印刷或涂敷构成上述滤光器层的预定滤光器材料(734)而形成的。
12．如权利要求10所述的显示装置，其中上述滤光器层(732)是在构成上述荧光体层(731)的荧光部件的一侧表面上热复制构成上述滤光器层的热复制膜而形成的。
13．如权利要求10中所述的显示装置，其中上述滤光器层(732)是在构成上述荧光体层(731)的荧光部件的一侧表面浸渍预定着色材料使上述荧光部件的一侧表层部分着色而形成的。
14．如权利要求10所述的显示装置，其中上述波长变换构件(722)是将构成上述荧光体层(731)的荧光部件(733)和构成上述滤光器层(732)的滤光器构件(735)利用粘结材料粘结或利用超声波熔接而形成一体的。
15．如权利要求10所述的显示装置，其中上述波长变换构件(722)是树脂制构件，上述荧光体层(731)和上述滤光器层(732)是通过两层成形而形成的。
16．如权利要求1所述的显示装置，其中上述光源(312,54)具有发出上述第1波长的光(L1)的第1发光体(S1)和发出与上述第1波长不同的另一波长的光(L0)的第2发光体(S2)，上述第1及第2发光体发出的光入射到上述荧光板(322)上，通过改变上述第1发光体和上述第2发光体的点亮状态可以改变从上述荧光板出射的光的颜色。
17．如权利要求16所述的显示装置，其中上述荧光板(322)实际上可使上述另一波长的光(L0)透射。
18．如权利要求17所述的显示装置，其中在上述光源(312,54)中仅上述第1发光体(S1)发光时第1有色光(L1)从上述荧光板(322)出射，在上述光源(312,54)中仅上述第2发光体(S2)发光时第2有色光(L2)从上述荧光板出射，在上述第1发光体和上述第2发光体两方都点亮时通过将上述第1有色光和上述第2有色光加色混合使第3有色光(Lout)从上述荧光板出射。
19．如权利要求18所述的显示装置，其中还设置有根据上述第1发光体和上述第2发光体(S1,S2)任何一方点亮的场合和上述第1发光体和上述第2发光体双方都点亮的场合，改变上述第1发光体和上述第2发光体的辉度的辉度可变单元(PWa,PWb,SWa,SWb)。
20．如权利要求1中所述的显示装置，其中还设置有滤光器(423,484)，其插在上述荧光板(421,482)和上述显示面之间，在从上述出射面出射的光中，去除透射上述荧光板的上述第1波长的光(L1)，实际上只让上述第2波长的光向着上述显示面透射。
21．一种显示装置，通过使预定的光从预定的显示面出射，对上述显示面进行光学显示，具有发出第1波长的光(L1)的光源(412,54,492)，以及波长变换构件(491,501,511,512)，插在上述光源和上述显示面之间，由接受上述第1波长的光而发出波长比第1波长为长的第2波长的光(L2)的荧光材料(FMa,FMb)及使上述第1波长的光衰减的滤光器材料而形成一体化结构，而且使上述荧光材料接受入射的上述第1波长的光并发出上述第2波长的光向着上述显示面出射，同时使未经上述荧光材料变换的入射的其余的上述第1波长的光通过上述滤光器材料的作用得到衰减而实际上不能透射。
22．如权利要求21所述的显示装置，其中上述波长变换构件(491)是包含包含上述滤光器材料而构成的滤光器构件(493)，及在上述滤光器材料中混入的上述荧光材料(FMa)而形成的。
23．如权利要求21所述的显示装置，其中上述波长变换构件是包含包含上述滤光器材料而构成的滤光器构件(501)，及在上述滤光器构件的上述光源侧的表面涂敷的上述荧光材料(FMb)而形成的。
24．一种显示装置，通过使预定的光从预定的显示面出射，对上述显示面进行光学显示，具有发出第1波长的光(L1)的光源(12,312)，及波长变换构件(90,390)，是将使入射光的一部分保持原样出射的同时，利用入射的上述光的剩余部分分别发出波长比上述第1波长的光为长但互相不同的波长的光(L2,L3)的多个荧光板(91,92,391,392)叠层而形成的，具有从上述光源接受光的入射面，及使上述第1波长的光及由上述多个荧光板分别发出的上述光向着上述显示面出射的出射面。
25．如权利要求24所述的显示装置，其中上述光源(312)具有发出第1波长的光(L1)的第1发光体(S1)和发出与上述第1波长不同的另一波长的光(L0)的第2发光体(S2)，使上述第1及第2发光体发出的光入射到上述波长变换构件(390)的上述入射面上，通过改变上述第1发光体及第2发光体的点亮状态可以改变从上述出射面出射的光色。
26．如权利要求25所述的显示装置，其中上述波长变换构件(390)使上述另一波长的光(L0)实际上透射。
27．一种照明装置，将光源发出的光导引向投光面对该整个投光面进行照明，其特征在于在上述光源和上述投光面之间备有，由透光性材料构成、在使光出射的出射面侧以平面形状配置多个棱镜面(219)的片构件(213)，并使上述出射面侧朝向上述投光面。
28．一种采用发光二极管元件的显示装置，备有将上述发光二极管元件(604)以平面形式装设而构成的发光器主体(603a)，以及在上述发光器主体(603a)中装设于上述发光二极管元件(604)的周边的、其中装有预定的荧光材料(607)的第1拱形盖子构件(606)。
29．如权利要求28所述的显示装置，其中在上述第1拱形盖子构件(606)中还混入有漫射材料。
30．如权利要求28所述的显示装置，其中在第1拱形盖子构件(606)的外缘装设有其中装有漫射材料(609)的第2拱形盖子构件(608)。
31．如权利要求28所述的显示装置，其中在第1拱形盖子构件(606)的外缘装设有其中装有染料的第3拱形盖子构件(610)。
全文摘要
本显示装置为向预定的显示面照射光而进行显示的装置,其构成包括发出第1波长的光(L1)的光源(12),和位于上述光源和上述显示面之间的可使从入射的上述光源发出的上述第1波长的光至少一部分变换为波长比上述第1波长为长的第2波长的光(L2)并射向上述显示面的荧光板(22)。
文档编号H01H13/02GK1224522SQ98800547
公开日1999年7月28日 申请日期1998年3月30日 优先权日1997年3月31日
发明者藤田俊弘, 冈本炳人, 间宫胜, 西原一宽, 田边伸一 申请人:和泉电气株式会社