JP2010176056A - 表示装置およびこれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】１種類の色の光源と着色体とにより、２つの色の表現を可能とすると共に、発光色は着色体の色の影響を受けにくく、着色体の色と光源の発光色の組合せに対して任意の設定を行うこともできる表示装置を提供すること。
【解決手段】入射した光を導光する略透明の材料からなり、側端面に入光部１５、１６を有して光を入射し、側端面と略直交する表示面１４から光を射出すると共に、表示面１４に対向する面に、入光部１５、１６からの光を表示面１４へと誘導する誘導面１３を有する表示体１１と、入光部１５、１６の近傍に配置した発光色がＡ色のＬＥＤ１７、１８と、表示体１１の誘導面１３側に設けたＢ色の着色体１２とを設け、光源による光の照射状態ではＡ色を、非照射状態ではＢ色を表現する。
【選択図】図１

Description

本発明は導光部材を用いて光源の光を間接的に表示させる表示部を有した表示装置およびそれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来のこの種の表示装置としては、２種類の色を切り替えて表示する場合、それぞれの色の発光源（ＬＥＤ等で構成）を設け、発光させる光源を切り替えて２種類の色を切り替えていた。また、発光源を１種類として簡略化した構成として、透光性を有しかつ着色された部材で形成されたカバー体での背後にそのカバー体の色より波長の長い光を発する発光体を配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。これは、カバー体の色を緑とし、発光体の発する色をカバー体の色より波長の長い赤色とし、発光体が発光していない時は緑色を、発光体が発光している時は、カバー体を透過して見える赤色の光によって赤色を表現し、一色の発光体で２色の表現をするものである。

また、導光板を用いて光源の光を誘導し、光源の光を導光板を介して間接的に照射するものもある（例えば、特許文献２参照）。これは導光体の側周辺に設置した光源の光を導光体の照射面から面で照射し、液晶表示装置の面発光体とするもので、この構成において、導光体に多数の溝を形成すると共に、光源側から離れるに従って、溝の形成密度を大きくする事により、光源から離れるに従って減衰する光の量に対して、光を散乱させる度合いを高くして、導光体から射出される光を均一にするものである。
特開平６−１８６９１５号公報 実開昭６１−１４５９０２号公報

しかしながら、１つもしくは１種類の色の光源で２つの色を表現しようとした場合、上記特許文献１に記載の従来の表示装置の構成では、発光体の光がカバー体を透過するため、発光体の色とカバー体の色が混ざり合ってしまい、発光体の発光時の色を、狙いの色とする場合は、カバー体の色と発光体の発光色の両方で調整をしなければならず、また、カバー体の色の波長よりも長い波長の色を発光体側に設定しないと、発光体の発光時の色が、変色してしまうという課題を有している。

また、上記特許文献２のように、導光体を用いて面発光体を形成する構成においては、光源の光量が導光体全体に分散され、単位面積あたりの光量が減少するため、特許文献１の構成のようにカバー体を設けた場合、透過性のカバー体の色を薄くするか、光源の光量を上げてカバー体を透過する光量を増やさないと、発光体の発光時に、発光体の発光色とかけ離れた色に見えてしまい、導光体を用いることによってＬＥＤ等の点光源を面光源に変換してより広い面積で発光を行えるという利点と引き換えに、透過性のカバー体の色を薄くする場合は、光源消灯時のカバー体の色の視認性が悪くなり、光源の光量を増やす場合は、高価な高輝度タイプの光源を採用したり、光源に供給する電力を増やして光量を上げるため、電源回路を強化しコストアップしてしまうという欠点が発生してしまう。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、１種類の色の光源で２色の表現を行え、また、波長の長さの影響の制限を受けることなく、実現することができる表示装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の表示装置は、入射した光を導光する略透明の材料からなり、側端面に入光部を有して光を入射し、前記側端面と略直交する表示面から光を射出すると共に、前記表示面に対向する面に、前記入光部からの光を前記表示面へと誘導する誘導面を有する表示体と、前記表示体の前記入光部近傍に配置した光源と、前記表示体の前記誘導面側に設けた着色体とを有し、前記表示体の前記入光部から入光される光の色Ａと前記着色体の色Ｂとを異ならせ、前記光源による光の照射状態ではＡ色を表現し、非照射状態ではＢ色を表現して、２つの色の状態を表現することができる構成としものである。

これによって、前記表示体により表示面積が大きくなって視認しやすくなると共に、前記光源が非照射状態では、前記表示面からは前記表示体を透過して前記着色体の色を視認でき、前記光源が照射状態では、前記表示体の前記入光部より入光した光が、前記誘導面に当たった後に、前記表示面に導かれ、着色体を介さずに前記表示面から射出されるため、前記表示面側から前記表示体を見ると、光源の発光色を前記表示体が照射しているように見え、光源の発光色を視認する事ができる。

従って、１種類の色の光源と着色体とにより、２つの色の表現が可能となるが、発光色は着色体の色の影響を受けにくく、そのままの色を視認できるので、視認したい色を着色体の色と光源の発光色に設定することができる。光源の光は、着色してあるシート等よりも全面で光を射出するので、波長の変化も無く、着色体の色と光源の発光色の組合せに対して任意の設定を行うこともでき、また、光源の光量を上げる必要がなく、コストアップを抑制することもできる。

本発明の表示装置およびそれを用いた電気掃除機は、１種類の色の光源で任意の２色の表現ができると共に、着色体と光源の発光色を相互に調整することなく、そのままの色で表示することができる。

第１の発明は、入射した光を導光する略透明の材料からなり、側端面に入光部を有して光を入射し、前記側端面と略直交する表示面から光を射出すると共に、前記表示面に対向する面に、前記入光部からの光を前記表示面へと誘導する誘導面を有する表示体と、前記表示体の前記入光部近傍に配置した光源と、前記表示体の前記誘導面側に設けた着色体とを有し、前記表示体の前記入光部から入光される光の色Ａと前記着色体の色Ｂとを異ならせ、前記光源による光の照射状態ではＡ色を表現し、非照射状態ではＢ色を表現して、２つの色の状態を表現することができる構成とすることにより、前記光源が非照射状態では、前記表示面からは前記表示体を透過して前記着色体の色を視認でき、前記光源が照射状態では、前記表示体の前記入光部より入光した光が、前記誘導面に当たった後に、前記表示面に導かれ、前記着色体を介さずに前記表示面から射出されるので、前記表示面側から前記表示体を見ると、光源の発光色を前記表示体が照射しているように見え、光源の発光色を視認する事ができ、１種類の光源と着色体の簡単な構成により、２色の表示を行うことができると共に、表示体の色と光源の発光色の色を、相互の影響を受けずに表示することができる。

第２の発明は、第１の発明の誘導面を、シボ加工や、プリズムカットによる複数のＶ溝などの反射手段を設けて、入光部から入光される光を表示面側へ反射さて光を誘導する構成としたので、複雑な工法を必要とすることなく、表示体を簡単に形成することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明の表示体の材料に微細な拡散材を配合したので、光の拡散性を促進し、表示面から射出される光を増やすことができると共に、光源の光が拡散材に投影されることにより、表示体そのものが、発光色に見えるようになり、光源の発光時の表示体の視認性を向上することができる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明の表示装置に対して、塵埃を集塵する集塵室と、吸引力を発生させる電動送風機と、吸引した塵埃の量、もしくは、吸引している塵埃の有無を検出する塵埃検出手段を設けて、前記塵埃検出手段の検出結果を表示させる構成としたので、使用者が電気掃除機を運転して掃除を行っている時に、被清掃面に塵埃のある状態と無い状態をそれぞれの状態に対応させた色で視認することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における表示装置およびそれを用いた電気掃除機について、図１〜図７を用いて説明する。

図１は、本実施の形態における表示装置の表示体の斜視図である。また、図２は本実施の形態における表示装置を用いた電気掃除機の概略構成図である。

まず図２において、電気掃除機の概略構成を説明すると、１は掃除機本体であり、２は掃除機本体１に内蔵された吸引力を発生させる電動送風機であり、使用者が電気掃除機の運転モード（例えば強・中・弱・切等の吸込み力）を設定可能な操作部４をその先端部分に配設したホース３が着脱可能に接続され、ホース３の先端部には延長管５、更に延長管５の先端には被掃除面に接触して塵埃を吸引可能な吸込み具（床用吸込み具）６が同じく着脱自在に接続されている。また、ホース３の掃除機本体１との接続部付近には、ホース３の内部を通過する塵埃を検出する塵埃検出手段を有しており、延長管５には、その検出結果を表示する表示装置を搭載している。吸込み具６が床面から吸引した塵埃は、延長管５、ホース３の内部を通過して掃除機本体１内の集塵室７に蓄積される。

図１において、１１は表示装置の表示体であり、材料は光を透過する透明または半透明のアクリルで構成され、延長管の形状に合わせて、略リング状の形状に形成されている。１３は、表示体１１の一面に形成された光の誘導面であり、複数の微細なＶ溝が、光の進行方向に対して略直行するように形成されており、１４は誘導面から誘導された光を表示体１１から射出する表示面であり、１５と１６は表示体に光を入射する入光部であり、１７と１８は、それぞれ入光部１５と入光部１６に光を入射するための光源としてのＬＥＤであり、光源としては点光源で構成している。

図３において、表示体１１の延長管５への取り付け形態を示すが、表示体１１は管状の延長管を円周方向に巻き込むようにリング状の形状としており、通常、機器の使用者が機器を使用して床面の掃除を行う場合は、延長管５の先に接続されている床用吸込み具６と床面との接触部付近を見ながら操作することになり、図３の矢印で示す視線となるので、ホース３側から表示面１４が視認可能となるように表示体１１を設置している。

また、図３からも分かるように使用者が、表示体１１での表示を確認するのは、延長管５を上から見下ろす形になるので、延長管５の上面部が主になり、表示体１１は、入光部１５、１６からの光を導光する機能も果たしており、使用者が視認する表示部分と光源を離すことが可能であることから、ＬＥＤ１７とＬＥＤ１８は、延長管５の下面部に配置し、光源収納部１９に収納している。これによって、延長管５の上面の凸部分を削減し、ベッドの下等の掃除を行う時に延長管の引っかかりを軽減できると共に、部品を極力下側に配置することにより、延長管５が低重心となり、操作性を向上できる構成としている。

発光体として、ＬＥＤ１７とＬＥＤ１８の２つを使用しているのは、表示体１１をリング形状としているため、最も視認性を求められる延長管５の上部付近まで光が届きにくく、リング形状の入光部１５と１６の両方から入射する構成をとっているものである。

図１において、１２は、着色体としての着色シートであり、表示体１１の誘導面１３側に、密着、もしくは、近接させて設けられており、本実施の形態においては、着色シート１２を緑色、ＬＥＤ１７とＬＥＤ１８の発光色を赤色に設定している。

上記構成による作用は以下のとおりである。まず、光源から表示体１１に入射した光がどのようにして、表示面１４から視認できるのかを、表示体１１が平板の場合で、図４、図５を参照して説明する。

図４は、平板の表示体１１の平面図と側面図を示しているが、図４において、表示体１１の誘導面１３には、複数のＶ溝２０が形成されているが、光源は図４の右側に配置してあり、右側からから進行してくる光がＶ溝の傾斜面に当たるように、光の進行方向と略直交するように形成されている。

一般的に、屈折率の大きな物質から屈折率の小さな物質へと光が入ろうとすると、臨界角が発生し、この臨界角以上で２つの物質の境界面で全反射が発生する。本構成においては、この境界面を介する２つの物質は、表示体１１を構成するアクリルと空気になる。表示体１１の屈折率をη１、空気の屈折率をη２とすると、表示体１１の材料の屈折率と空気の屈折率との関係が、η１＞η２となるように表示体１１の材料を設定する。本構成においては、η１は、約１．４９であり、η２は約１であるので、前述の関係が成り立っている。

光源として面光源ではなく点光源を使用していることもあるが、表示体１１に入射した光は、表示体１１のなかで、様々な角度を有して進行していく。表示体１１の臨界角をθｃとすると、様々な角度で進行する光が表示体１１と空気との境界面に到達した時、臨界角θｃ以上の角度で進入した光は、全反射により再度表示体１１の中を進行することになる。この時、境界面に進入した進入角と反射角が等しい事は知られており、図４に示すように表示面１４と誘導面１３が平行な面である場合、全反射によって、反対の境界面に進入する場合の進入角は、前の進入角と同じになる。つまり、平行する２つの平面の間を光が進行する場合、一度全反射を起こすと、光源と直交する面から光が射出されることはなく、光源と対向する面からのみ射出されることになる。この場合、光源の発光色を赤色にして発光しても、光源と直交する面、つまり、表示面１４からは赤く光って見えることはない。

しかし、図４に示すように、誘導面１３に光の進行方向を強制的に表示面１４の方向に変える傾斜面を設けることによって、表示面１４において、臨界角θｃ以内で進入する光を増やし、表示面１４から射出する光を増やすことができ、表示面１４が赤く光っていることが確認できるようになる。

図５を用いて、誘導面１３から表示面１４に光を誘導する動作を説明する。図５において、２１は、誘導面１３に設けたＶ溝２０の傾斜部であり、２２は同じく平面部である。表示体１１内を進行してきた光のうち、傾斜部２１に対して臨界角θｃ以上の進入角αで進入してきた光は、全反射を起こして、傾斜部２１で反射する。この時の反射角は傾斜部２１の面に対してαとなる。Ｖ溝２０の角度をθｖとし、表示面１４と平面部２２が平行であるとすると、表示面１４に対する光の進入角βは、
β＝α ＋ θｖ／２ − ９０° （式１）
となる。アクリルと空気の境界の場合、アクリルの屈折率が約１．４９で、空気の屈折率が約１であることから、臨界角は、約４２°となる。例えば、θｖ＝１００°とし、この傾斜部２１に進入する光の進入角度α＝４５°とすると、式１よりβ＝５°となり、表示面１４に対して臨界角未満となり、表示面１４から表示体１１の外部へ光が射出される事になる。傾斜部２１に対してα＝４５°の進入角を有する光も、平面部２２に対する進入角度は８５°となり、Ｖ溝２０が無い場合は、表示体１１の内部で全反射を繰り返すことになり、Ｖ溝２０を設けることによって、全反射を繰り返すことを阻止できる。

従って、機器の使用者は、赤色の発光色を有する光源が発光すると、表示部１４が赤く光っている事を認識することができる。

また、表示体１１の誘導面１３側には、緑色の着色シート１２を設けており、機器の使用者が表示体１１を見ると、光源が消灯している時には、表示体１１の自然色である透明色を透過して、緑色を視認することができる。この場合、図６に示すようにＶ溝２０で、外部からの光が屈折するが、シート状に着色シート１２を設置してあるので、表示体１１全体に渡って、緑色になっていることを視認することができる。

本構成においては、発光体（ＬＥＤ１７、１８）が消灯している時は、表示体１１を透過してた着色シート１２の色により表示体が緑に見え、点灯している時は、機器の使用者からみると、表示体１１があたかも発光体になっているように見え、着色シート１２の前面にある表示体１１が発光体（ＬＥＤ１７、１８）の発光色で赤く光って見える事ができる。

ところで、誘導面１３で光を表示面１４に誘導する上記の説明において、説明上、表示面１４と平面部２２を平行な面で、また、Ｖ溝２０の間隔があるように記載したが、Ｖ溝２０間隔を狭くしたり、Ｖ溝２０の深さを光源から遠ざかるにつれて深くして、光源から遠い方を光が当たり易くしたり、表示面１４に対する誘導面１３の間隔を光源から遠ざかるにつれて狭くなるよう傾斜させたりすることによって、誘導面１３による誘導の効果を高めることができる。

また、誘導面１３で表示面１４に光を誘導する構成としては、Ｖ溝に限定する必要はなく、微細なシボ加工等、誘導面１３に対して、光の進行方向を変える傾斜を設ける構成全てが有効である。

また、表示体１１材料であるアクリルに、その透過性に影響を与えない程度の微細な拡散材を配合することにより、表示体１１内部を進行する光の拡散性が促進され、表示面１４から射出される光が増えて、発光体点灯時の表示体１１の明るさが増し、更に見やすくなると共に、光が拡散材に当たり、拡散材が赤く投影されるので、表示体１１そのものが、赤く見え、外光による赤色の見え方への影響を緩和することができる。

図１に記載のリング形状の表示体の誘導面１３の構成についても、同様に、Ｖ溝２０で構成する場合は、光の進行方向に対して直交する円周方向に向けて溝を設ける等、表示面１４に向けて進行方向を変える構成とすることにより表示面１４から射出される光を得ることができる。

本実施の形態における、表示装置およびそれを用いた電気掃除機は、ホース３の掃除機本体１との接続部に図７に示す、塵埃検出手段３４の検出部３０を有している。図７において、塵埃が流れる吸気流路に光を放つ発光部３０と、発光部３０からの光を受光し受光量に応じた信号を出力する受光部３１は、塵埃が流れる空気通路に発光部３０と対向して設けられている（以下、この発光部３０と受光部３１を合わせて検出部３２と称す）。受光部３１からの出力信号はパルス信号として出力され、判断部３２に入力される。塵埃検出手段３４は、検出部３２判断部３３より構成される。検出部３２の出力するパルスの数は、検出部３２を通過する塵埃の数が多ければ多くなり、少なければ少なくなるというように、塵埃の数に応じた数のパルスが出力される。

判断部３３は、このパルスの数を計数し、パルスの多少で吸気流路を通過する塵埃の量を認識し、床面の塵埃の量を判断している。判断部３３は、塵埃の量に対応したパルス数に対して、予め設定した判定値を有しており、パルスの数が判定値より少ないと、ＬＥＤ１７とＬＥＤ１８を消灯し、多いとＬＥＤ１７とＬＥＤ１８を点灯するよう制御する。

これによって、塵埃が無い時は、表示体１１が緑色に見え、塵埃が有る時は表示体１１が赤く見えるので、機器の使用者は、緑色の発光体を設けることなく、床面に塵埃があって、その場所をまだ掃除しなくてはいけないか、掃除しなくてはいけないかを認識することができる。また、例えば、負荷の動作状態を、ＬＥＤを点灯させることによって、一方の状態を機器の使用者に報知する表示機能と異なり、電気掃除機のように動作を開始すると塵埃を吸引するという機器本来の機能を働かせ始める機器にあっては、塵埃が有る状態のみを報知するのみではなく、機器が動作することによって得られる効果も報知することが求められるため、塵埃の有る状態と無い状態の両方を積極的に使用者に報知する機能を、構成を複雑にすることなく実現でき、安価な機器を提供することができる。

尚、本実施の形態では、吸引する塵埃を検出して、塵埃のある状態と無い状態の表示をおこなったが、集塵室７に蓄積された塵埃の量を検出して、集塵室７が塵埃で満たされて掃除ができない状態であるのか、掃除ができる状態であるのかを表示してもよい。

以上のように、本発明にかかる表示装置は、簡単な構成で２色の表示を行え、光源の色と着色体との組合せに制限を受けないので、例えば、負荷の動作状態と停止状態における動作状態のみを表示すれば負荷の状態を認識できるような表示とは異なり、２つの状態を共に積極的に表示することが求められる表示装置に対して適用することができる。

本発明の実施の形態１における表示装置の表示体の外観斜視図 同、表示装置を用いた電気掃除機の概略構成図 同、表示装置の表示体を電気掃除機用延長管へ取り付けた状態を示す外観斜視図 同、表示装置の表示体の機能説明図 同、表示装置の表示体の光誘導説明図 同、表示装置の表示体の透過説明図 同、表示装置を用いた電気掃除機における塵埃検出手段の構成図

５ 延長管
１１ 表示体
１２ 着色シート（着色体）
１３ 誘導面
１４ 表示面
１５、１６ 入光部
１７、１８ ＬＥＤ
１９ 光源収納部
３４ 塵埃検出手段

Claims (4)

1. 入射した光を導光する略透明の材料からなり、側端面に入光部を有して光を入射し、前記側端面と略直交する表示面から光を射出すると共に、前記表示面に対向する面に、前記入光部からの光を前記表示面へと誘導する誘導面を有する表示体と、前記表示体の前記入光部近傍に配置した光源と、前記表示体の前記誘導面側に設けた着色体とを有し、前記表示体の前記入光部から入光される光の色Ａと前記着色体の色Ｂとを異ならせ、前記光源による光の照射状態ではＡ色を表現し、非照射状態ではＢ色を表現して、２つの色の状態を表現することができる表示装置。
2. 誘導面には、シボ加工や、プリズムカットによる複数のＶ溝などの反射手段を設けて、入光部から入光される光を表示面側へ反射さて光を誘導する構成とし、光源の非照射状態では、前記表示面側から表示体を透過して着色体の色を視認でき、光源の照射状態では、前記反射手段によって反射される前記入光部から入光した光の色を視認することができる請求項１記載の表示装置。
3. 表示体の材料に微細な拡散材を配合した請求項１または２記載の表示装置。
4. 塵埃を集塵する集塵室と、吸引力を発生させる電動送風機と、吸引した塵埃の量、もしくは、吸引している塵埃の有無を検出する塵埃検出手段を有し、前記塵埃検出手段の検出結果を表示させる請求項１〜３のいずれか１項記載の表示装置を搭載した電気掃除機。

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