JP2006196301A - 照光機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 遮光性を確保しつつ表示部の輝度を向上させることができる照光機構を提供すること。
【解決手段】 第１および第２の表示部１ｄ，１ｅと、これら表示部１ｄ，１ｅの背面側にそれぞれ配設されたＬＥＤ５，６と、これら表示部１ｄ，１ｅとＬＥＤ５，６とを結ぶ各光路間に設けられる隔壁部３ｄを有するケース３とを備え、前記各光路がケース３の側壁部３ａおよび隔壁部３ｄの内壁面でそれぞれ取り囲まれるように構成した照光機構において、酸化チタニウムを６〜１０重量％、カーボンブラックを０．００５〜０．０３重量％の範囲で含有する白色のＡＢＳ樹脂からケース３が形成されるように構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源から発せられた光を表示部に照射して表示を行う照光機構に係り、特に、複数の表示部を有する装置に用いて好適な照光機構に関する。

従来より、例えば車載用スイッチ装置に用いられる照光機構として、プッシュスイッチとランプとＬＥＤとが実装されたプリント基板と、このプリント基板を支持するケースと、このケースに上下動可能に支持された筒状のスライド部材と、このスライド部材に一体化されて上面に機能表示用の第１の表示部および動作表示用の第２の表示部を有するキートップとを備え、前記スライド部材の上面にランプからの光を第１の表示部に照射するための第１の透孔と、ＬＥＤからの光を第２の表示部に照射するための第２の透孔とを開設し、これら第１および第２の透孔の間に遮光壁が設けられた構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このように構成された照光機構では、キートップの押圧操作に伴ってプッシュスイッチがオン動作すると、そのオン信号に基づいて所定動作が実行されると共に、ＬＥＤが点灯してキートップに設けられた第２の表示部が照光するため、操作者は照光する第２の表示部をインジケータとして目視することで、押圧操作したキートップがオン状態にあることを認識できる。また、夜間やトンネル内などの暗所では、プッシュスイッチのオン／オフ動作にかかわらずランプが点灯してキートップに設けられた第１の表示部が照光するため、操作者は第１の表示部を目視することによって、暗所でそのキートップの機能を確認することができる。
実開平４−７６２１９号公報（第６−１１頁、図１）

前述の如く構成された照光機構は、第１の表示部とランプを結ぶ光路と、第２の表示部とＬＥＤを結ぶ光路とがそれぞれスライド部材の側壁および遮光壁によって囲まれた遮光構造を有しており、これによって、ランプからの光が遮光壁を透過して第２の表示部へ照光されたりスライド部材を透過して外部へ漏れてしまうことを防止し、ＬＥＤからの光が遮光壁を透過して第１の表示部へ照光されたりスライド部材を透過して外部へ漏れてしまうことを防止している。ここで、スライド部材は遮光性を高めるために、黒色顔料が添加されたＡＢＳ樹脂などの遮光性材料を用いて形成されている。しかしながら、このような黒色の遮光性材料により遮光部材であるスライド部材や遮光壁を形成した場合、ランプやＬＥＤからの出射光の一部がこれら遮光部材に吸収されてしまうために、前記出射光でそれぞれ照光される第１および第２の表示部の輝度が低下してしまうという問題があった。

なお、表示部の輝度を向上させるために、遮光部材を白色のＡＢＳ樹脂で形成してこの遮光部材の内壁面の反射効率を高め、表示部に向かう前記出射光にこの内壁面での反射光を相乗させることで表示部の輝度を向上させることも考えられる。このような構成を採用すると、遮光部材が光の一部を透過させてしまうため、前述したスライド部材や遮光壁を単に白色のＡＢＳ樹脂で形成しただけでは、ランプからの光が遮光壁を透過して第２の表示部を照光し、また、ＬＥＤからの光が遮光壁を透過して第１の表示部を照光してしまうというような別の問題が発生する。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、遮光性を確保しつつ表示部の輝度を向上させることができる照光機構を提供することにある。

上記の目的を達成するために、表示部と、この表示部の背面側に配設された光源と、この光源からの光が所望方向へ漏れることを防止する遮光部材とを備え、前記遮光部材が酸化チタニウムを６〜１０重量％、カーボンブラックを０．００５〜０．０３重量％の範囲で含有する白色の合成樹脂からなるように構成した。

このように構成された照光機構では、遮光部材を形成する合成樹脂（例えば母材が自然色のＡＢＳ樹脂）が白色顔料である酸化チタニウムを６〜１０重量％の範囲で含有しているので、遮光部材の強度を低下させずに色調を白色となして光源を取り囲む側壁面の反射効率を高めることができ、表示部に向かう光源からの光にこの側壁面での反射光を相乗させることで表示部の輝度を向上させることができる。しかも、前記合成樹脂がカーボンブラックを０．００５〜０．０３重量％の範囲で含有しているので、遮光部材の白色の色調を損なうことなく遮光性を確保することができ、光源からの光が遮光部材を透過して外部に漏れてしまうことを防止できる。

この場合において、遮光部材のより良好な白色の色調を得ると共に、より遮光性を向上させるために、遮光部材の合成樹脂が酸化チタニウムを７〜９重量％、カーボンブラックを０．０１５〜０．０２５重量％の範囲で含有することが好ましい。

また、上記の構成において、前記表示部および前記光源がそれぞれ互いに隣接して設けられると共に、前記遮光部材がこれら表示部と光源とを結ぶ各光路間に設けられる隔壁部を有していることが好ましく、このような構成を採用すると、複数の表示部が隣接するように構成された照光機構であっても、所定の光源から出射された光が隔壁部を透過して隣接した表示部を不必要に照光してしまうことを防止することができると共に、前記所定光源からの光で本来照光される表示部の輝度を向上させることができる。

本発明による照光機構は、遮光部材を形成する合成樹脂が白色顔料である酸化チタニウムを６〜１０重量％の範囲で含有しているので、遮光部材の強度を低下させずに色調を白色となして光源を取り囲む側壁面の反射効率を高めることができ、表示部に向かう光源からの光にこの側壁面での反射光を相乗させることで表示部の輝度を向上させることができる。しかも、前記合成樹脂がカーボンブラックを０．００５〜０．０３重量％の範囲で含有しているので、遮光部材の白色の色調を損なうことなく遮光性を確保することができ、光源からの光が遮光部材を透過して外部に漏れてしまうことを防止できる。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る表示装置の断面図、図２は酸化チタニウムとカーボンブラックの所定含有量に対するケースの特性変化等を示す説明図、図３は本実施形態例に係る表示装置と従来例に係る表示装置の性能を比較するための説明図である。なお、図３に示す表示装置は主要部のみを示した簡略図である。

本実施形態例に係る照光機構は、例えば車両内のシフトレバーのポジションを表示するための表示装置として適用したものであり、図１に示すように、この表示装置は、表示パネル１と、プリント基板２と、このプリント基板２を下端面に支持すると共に上端面に表示パネル１を取り付けたケース３と、ケース３の下端面を包被するカバー４等によって主に構成されている。

表示パネル１は光透過性の高い合成樹脂で母材１ａが形成されており、その表面に塗布された有色透明な透光性塗料１ｂと、この透光性塗料１ｂの表面に真空蒸着法やスパッタ法などによって成膜された遮光性の外形層１ｃとを備えている。そして、外形層１ｃの一部をレーザビームで除去して透光性塗料１ｂを露出させることにより、当該部分に所定のポジションを表示するための第１の表示部１ｄと第２の表示部１ｅとが形成されている。

プリント基板２の上面には２つのＬＥＤ５，６が実装されており、一方のＬＥＤ５は第１の表示部１ｄの背面側に配設され、他方のＬＥＤ６は第２の表示部１ｅの背面側に配設されている。そして、一方のＬＥＤ５から出射された所定波長の光を第１の表示部１ｄに照射し、他方のＬＥＤ６から出射された所定波長の光を第２の表示部１ｅに照射することにより、これら表示部１ｄ，１ｅを所望の照光色で照光させるようになっている。

ケース３は４つの側壁部３ａ（紙面に直交する方向の側壁部は図示せず）を有する角筒状に形成されると共に、このケース３にはＬＥＤ５からの光を第１の表示部１ｄに照射するための第１の透孔３ｂと、ＬＥＤ６からの光を第２の表示部１ｅに照射するための第２の透孔３ｃが形成されており、これら透孔３ｂ，３ｃの間に隔壁部３ｄが垂設されている。このように、これらＬＥＤ５，６と第１および第２の表示部１ｄ，１ｅとを結ぶ各光路がそれぞれケース３の側壁部３ａと隔壁部３ｄとで囲まれた遮光構造が形成されている。また、ケース３は母材が自然色（黄味を帯びた白色）のＡＢＳ樹脂から形成されており、このＡＢＳ樹脂には酸化チタニウムとカーボンブラックがそれぞれ所定の割合で含有されている。酸化チタニウムは光反射性を有する白色顔料であり、自然色のＡＢＳ樹脂を白色化するために含有されている。これによって、ＬＥＤ５，６を囲う側壁部３ａおよび隔壁部３ｄの内壁面の反射効率が高められ、ＬＥＤ５から第１の表示部１ｄに向かう光やＬＥＤ６から第２の表示部１ｅに向かう光に、これら側壁部３ａと隔壁部３ｄの内壁面で反射した反射光を相乗させることにより、各表示部１ｄ，１ｅの輝度を向上させることができる。また、カーボンブラックは光吸収性を有する黒色顔料であり、ケース３の遮光性を高めるために含有されるものである。

ここで、ケース３を形成するＡＢＳ樹脂は前記酸化チタニウムの含有量が多いほど良好な白色を発色するが、その反面、酸化チタニウムの含有量が多すぎるとＡＢＳ樹脂が脆くなってケース３の強度が低下してしまうので実用上好ましくない。また、ケース３のＡＢＳ樹脂は前記カーボンブラックの含有量が多いほどの遮光性が向上するが、その反面、カーボンブラックの含有量が多すぎるとＡＢＳ樹脂の色調が灰色を帯びて側壁部３ａおよび隔壁部３ｄの内壁面の反射効率が下がり、第１および第２の表示部１ｄ，１ｅの輝度が低下してしまうので好ましくない。このように酸化チタニウムとカーボンブラックの含有量をそれぞれ変化させると、ケース３を形成するＡＢＳ樹脂の成型品の特性が変化するが、この特性変化を「ケース強度」と「遮光性」と「色調」の観点から実測した結果が図２に示されている。

図２は酸化チタニウムの配合量とケース３の強度との関係、および、酸化チタニウムを添加した上にさらにカーボンブラックを所定の割合で配合したときのケース３の遮光性と色調の変化を示した表である。なお、遮光性の評価は図３（ａ）に示す構成で行った。すなわち、本実施形態例に係る表示装置は、ケース３の側壁部３ａおよび隔壁部３ｄの厚さＴを１．５ｍｍ、ＬＥＤ５の上面と表示パネル１の下面までの距離Ｈを３５ｍｍ、側壁部３ａと隔壁部３ｄの内壁面間の距離Ｗを８．５ｍｍ、奥行き方向（紙面に垂直な方向）における側壁部３ａの内壁面間の距離Ｄ（図示せず）を８．５ｍｍの各寸法で設計されており、ＬＥＤ５のみを３００ｍｃｄ（ミリカンデラ）の光度で点灯させたときに隣接する第２の表示部１ｅに漏れ込む光の有無を目視で確認するようにした。この実験では、酸化チタニウムを５〜１１重量％の範囲で１％おきに変化させ、さらに酸化チタニウムの各配合量に対して、カーボンブラックを０〜０．０４重量％の範囲で変化させている。図２中、ケース３の強度に問題がない場合には○印を、やや脆くなる場合には△印を、実用上問題がある場合には×印を付している。また、ケース３の遮光性に問題がない場合には○印を、やや光の漏れが気になる場合には△印を、光の漏れが顕著な場合には×印を付している。また、色調が良好な白色を発色している場合には○印を、やや灰色または黄味を帯びる場合には△印を、実用上問題がある灰色または黄味を帯びる場合には×印を付している。

そして、ケース３の強度と遮光性および色調が何れも○か△と評価された場合に製品として許容されるものとし、酸化チタニウムの含有量が６〜１０重量％、カーボンブラックの含有量が０．００５〜０．０３重量％のときに、この条件を満足することがわかった。すなわち、酸化チタニウムの含有量が５重量％以下になると、ＡＢＳ樹脂が徐々に黄身を帯びてしまって自然色に近い色調となり、さらにカーボンブラックが添加された場合に白色の色調と遮光性とを両立させることが困難となる。一方、酸化チタニウムが１１重量％以上では、ＡＢＳ樹脂が脆くなって製品として許容できない。したがって、酸化チタニウムの含有量は６〜１０重量％の範囲で設定することが好ましい。また、酸化チタニウムの含有量が６〜１０重量％の範囲の各配合量において、カーボンブラックが０％では遮光性を確保できないのは明らかであるが、一方、カーボンブラックが０．０４重量％よりも多くなると、ＡＢＳ樹脂が灰色を帯び側壁部３ａおよび隔壁部３ｄの内壁面の反射効率が低下して実用上問題となる。したがって、カーボンブラックの含有量は０．００５〜０．０３重量％の範囲で設定することが好ましい。

なお、図２においてケース強度と遮光性および色調がいずれも○と評価された範囲、すなわち、酸化チタニウムを７〜９重量％、およびカーボンブラックを０．０１５〜０．０２５重量％の範囲で設定すると、ケース３のより良好な白色の色調が得られると共に、より遮光性を向上させることができて好ましい。

このように構成された表示装置の照光機構では、ケース３の強度を低下させずに色調を白色となして、ＬＥＤ５，６を取り囲む側壁部３ａおよび隔壁部３ｄの内壁面の反射効率を高めることができ、各表示部１ｄ，１ｅにそれぞれ向かうＬＥＤ５，６からの光にこの内壁面での反射光を相乗させることで各表示部１ｄ，１ｅの輝度を向上させることができる。しかも、ケース３のＡＢＳ樹脂がカーボンブラックを所定の範囲で含有させたので、ケース３の白色の色調を損なうことなく遮光性を確保することができ、ＬＥＤ５からの光がケース３の外部に漏れたり隔壁部３ｄを透過して第２の表示部１ｅを照光することを防止できる。同様に、ＬＥＤ６からの光がケース３の外部に漏れたり隔壁部３ｄを透過して第１の表示部１ｄを照光しまうことを防止できる。

次に、本実施形態例に係る表示装置と従来の表示装置の性能（表示部の輝度、隣接する表示部への光の漏れ込み量）を比較した結果について、図３を用いて説明する。

図３において、（ａ）は本実施形態例に係る表示装置を、（ｂ），（ｃ）は従来例に係る表示装置を示している。性能を比較するために（ｂ），（ｃ）の表示装置は図３（ａ）の表示装置の寸法（Ｔ＝１．５ｍｍ，Ｈ＝３５ｍｍ，Ｗ＝８．５ｍｍ，Ｄ＝８．５ｍｍ）と同一寸法で設計されている。そして、ＬＥＤ５のみを光度３００ｍｃｄで発光させたときの、第１の表示部１ｄの輝度と、隣接する第２の表示部１ｅの輝度をそれぞれ（ａ）〜（ｃ）の表示装置で測定した。なお、輝度を測定するための測定器として、ＴＯＰＣＯＭ製ルミナンス・カラーメーター（型番：ＢＭ−５Ａ）を用いた。

図３（ａ）の表示装置は、ケース３の合成樹脂として、図２で強度と遮光性色調がいずれも○と判断された範囲内である酸化チタニウムを８重量％、カーボンブラックを０．０２重量％含有した白色のＡＢＳ樹脂を用いている。このとき、第１の表示部１ｄの輝度を測定したところ２００ｃｄ／ｍ_２（カルデラ毎平方メートル）であった。また、ＬＥＤ５から隣接する第２の表示部１ｅに漏れ込む光の輝度は０．４５ｃｄ／ｍ_２であった。

一方、図３（ｂ）は、図３（ａ）のケース３の代わりに黒色顔料が添加された黒色のＡＢＳ樹脂からなるケース７を用いた従来装置である。この例では、第１の表示部１ｄの輝度を測定したところ４０ｃｄ／ｍ_２であり、第２の表示部１ｅでの輝度は０ｃｄ／ｍ_２であった。また、図３（ｃ）は、白色顔料である酸化チタニウムを５重量％のみ含有した白色のＡＢＳ樹脂からなるケース８を用いた他の従来装置である。この例では、第１の表示部１ｄの輝度を測定したところ１５０ｃｄ／ｍ_２であり、第２の表示部１ｅでの輝度は０．９９ｃｄ／ｍ_２であった。

このように、本実施形態例（ａ）では、ＬＥＤからの光で本来照光される表示部の輝度を黒色のケース７を用いた従来装置（ｂ）よりも５倍程度向上させることができ、白色のケース８を用いた従来装置（ｃ）と比べても、酸化チタニウムの含有量が増加しているため内壁面での反射光をより増やせ、その分だけ表示部の輝度が改善できる。また、本実施形態例における隣接した表示部への光の漏れ込みは、白色のケース３を用いた従来例（ｃ）と比べて約半分の漏れ込み量であり、実用上問題のないレベルに遮光性を確保できる。

なお、上記実施形態例では、表示部を２つ有する表示装置について説明したが、ケース内に表示部と光源をそれぞれ３つ以上の所定数だけ配設し、これら表示部と光源を結ぶ各光路間を隔壁部で区画するように構成した表示装置であっても本発明を適用できる。このように構成すると、例えば、シフトレバーのポジション表示数が３以上の複数個ある場合に、この表示数に合わせた表示装置を実現できる。

また、上記実施形態例では、ケース３を形成する合成樹脂としてＡＢＳ樹脂を用いたが、これに限ることはなく、ＰＯＭ樹脂などであってもよい。

また、上記実施形態例は、本発明をシフトレバーのポジション表示用の表示装置に適用した場合ついて説明したが、これに限ることはなく、光源から光でキートップに設けた表示部を照光する照光式スイッチ装置などに本発明を適用することも可能である。

本発明の実施形態例に係る照光装置の断面図である。 酸化チタニウムとカーボンブラックの所定含有量に対するケースの特性変化を示す説明図である。 該照光装置と従来例に係る照光装置の性能を比較するための説明図である。

符号の説明

１ 表示パネル
１ｄ 第１の表示部
１ｅ 第２の表示部
３ ケース（遮光部材）
３ｄ 隔壁部
５，６ ＬＥＤ（光源）

Claims (3)

1. 表示部と、この表示部の背面側に配設された光源と、この光源からの光が所望方向へ漏れることを防止する遮光部材とを備え、
   前記遮光部材が酸化チタニウムを６〜１０重量％、カーボンブラックを０．００５〜０．０３重量％の範囲で含有する白色の合成樹脂からなることを特徴とする照光機構。
2. 請求項１の記載において、前記遮光部材の合成樹脂が酸化チタニウムを７〜９重量％、カーボンブラックを０．０１５〜０．０２５重量％の範囲で含有することを特徴とする照光機構。
3. 請求項１または２の記載において、前記表示部および前記光源がそれぞれ互いに隣接して設けられると共に、前記遮光部材がこれら表示部と光源とを結ぶ各光路間に配設される隔壁部を有していることを特徴とする照光機構。

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