JP2012013843A

JP2012013843A - 表示装置

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Publication number: JP2012013843A
Application number: JP2010148968A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Hamada; 一成濱田; Sadao Yabe; 禎雄矢部
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-19

Abstract

【課題】明るく高い均一性を有する光を出射することができる表示装置を提供する。
【解決手段】導光体１１は、光源２０から出射された光を導光する。光拡散部１３は、導光体１１に形成され、導光体１１が導光する光を拡散する。意匠表示部１２は、導光体１１に形成され意匠を表示する。低屈折率部１４は、導光体１１と意匠表示部１２との間に形成され、導光体１１よりも光の屈折率が低い。導光体１１は、導光体１１の裏面１１２に設けられ低屈折率部１４が形成されていない露出面１１３を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から出射された光を導光体にて導光して意匠表示部を照光する表示装置に関する。

この種の技術として、例えば、特許文献１乃至３には、可撓性及び透光性を有するシート状のシート状部材と、そのシート状部材の両面に配置された、シート状部材よりも光の屈折率が低い低屈折率部とを備えた導光体が開示されている。

特開昭５１−７３４４５号公報特開昭５２−８７０４６号公報特開平４−２３２９０６号公報

しかしながら、上記特許文献１乃至３に開示されている導光体では、導光体が導光して出射する光が照光する意匠を考慮していないため、この導光体を用いて所定の意匠を照光する場合に、効率良く意匠を照光することができない、という問題があった。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、効率良く意匠を照光できる、表示部材及び表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するため、光源と、前記光源から出射された光を導光する導光体と、前記導光体に形成され前記導光体が導光する前記光を拡散する光拡散部と、前記導光体に形成され意匠を表示する意匠表示部と、前記導光体と前記意匠表示部との間に形成され前記導光体よりも光の屈折率が低い低屈折率部と、を備え、前記導光体は、前記導光体の裏面に設けられ前記低屈折率部が形成されていない露出面を有するものである。

また、本発明は、前記意匠表示部は、前記光拡散部により拡散される光を透過して出射する光透過出射部を有するものである。

また、本発明は、前記光拡散部の少なくとも一部は、前記光透過出射部と重なっているものである。

また、本発明は、前記光拡散部は、前記光透過出射部と略同じ形状に形成されるものである。

本発明に係る表示装置によれば、導光体における余計な部分から光が出射することが防止又は低減され、意匠表示部が表示する意匠を効率良く照光できる。

本発明の一実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。本発明の一実施形態に係る意匠表示部を正面から見た平面図である。本発明の一実施形態に係る表示部材の概略断面図である。本発明の他の変形例に係る表示部材であって、導光体の表面に光拡散部を配置した表示部材の概略断面図、本発明の変形例に係る表示部材であって、意匠部を含む領域に対応する領域に光拡散部を配置した表示部材の概略断面図、本発明の他の変形例に係る表示部材であって、意匠部を含まない（意匠部以外の）領域に対応する領域に光拡散部を配置した表示部材の概略断面図である。本発明の他の変形例に係る表示部材であって、導光体の両面に光拡散部を配置した表示部材の概略断面図である。本発明の他の変形例に係る表示部材であって、導光体に直接形成した光拡散部を有する表示部材の概略断面図である。本発明の他の変形例に係る表示部材であって、第１の光透過出射部以外の領域に対応する領域に低屈折率部を配置した表示部材の概略断面図である。本発明の他の変形例に係る表示部材であって、光透過出射部の領域に透光性を有する意匠部を配置した表示部材の概略断面図である。本発明の他の変形例に係る表示部材であって、導光部材の両面側に意匠表示部を設けた表示部材の概略断面図である。図１１に示した意匠表示部の第１の光透過出射部から光が出射される様子を示した図である。本発明の他の変形例に係る表示部材であって、立体的に成型された表示部材の概略断面図である。本発明の他の変形例に係る表示装置であって、携帯電話の操作ボタンである表示部材を備えた表示装置の分解斜視図である。図１４に示した表示装置の概略断面図である。本発明の他の変形例に係る表示装置であって、第２の光透過出射部が形成された意匠表示部を備えた表示装置の概略断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る表示装置を、図１乃至図３に基づいて説明する。

表示装置１００は、所定の意匠を表示する表示部材１０と、光を出射する第１の光源（光源）２０とから構成される。表示装置１００は、第１の光源２０が出射した光を、表示部材１０の端部で受光し、表示部材１０の所定の領域から出射するものである。具体的に、表示装置１００は、例えば、車両用計器、携帯電話、表示ディスプレイ等に用いられる。本実施形態では、表示装置１００が、車両用計器のものである。

第１の光源２０は、光を直線状に出射する棒状の光源であり、出射する光を表示部材１０（後述の導光体１１）の内部に入射させる位置に設けられる。具体的には、例えば、第１の光源２０における光の出射部が、表示部材１０（後述の導光体１１）の側面に対向するように、第１の光源２０は設けられる。第１の光源２０から出射された光は、後述の導光体１１の側面から、導光体１１内部に入射する。第１の光源２０は、例えば、冷陰極管、発光ダイオード、有機ＥＬ素子などの発光素子によって構成される。

表示部材１０は、導光体１１と、意匠表示部１２と、光拡散部１３と、低屈折率部１４と、を備える。導光体１１は、第１の光源２０が出射した光を導光する。導光体１１は、ここでは、透明又は半透明の透光性（半透光性を含む）を有する平板状の合成樹脂製の部材（例えばポリカーボネート板等）である。具体的に、導光体１１は、ポリカーボネート系樹脂（光の屈折率は約１．６）、アクリル系樹脂（光の屈折率は約１．４９）、シリコーン系樹脂（光の屈折率は約１．５）等を用いて形成される。導光体１１は、第１の光源２０が出射した光を側面（第１の光源２０に対向する面）で受光し、受光した光（側面から内部に入射した光）を導光する。

意匠表示部１２は、導光体１１の表面１１１側に設けられる。意匠表示部１２は、例えば、インク等を用いて、印刷、塗装等によって形成され、意匠を表示する表示層である。意匠表示部１２は、文字、絵、図形、記号等を表現する意匠を表す意匠部１２１を備える。さらに、意匠表示部１２は、後述の光拡散部１３で拡散された光を透過して出射する第１の光透過出射部１２２を、その一部に備える。意匠表示部１２は、照光された場合に、意匠部１２１及び第１の光透過出射部１２２によって、所定の意匠を表示する。意匠部１２１は、非透光性（遮光性）を有する層を用いて、「車両用計器（速度計）の指標部」の部分を切り抜いた意匠を形成する。意匠表示部１２は、意匠部１２１の配置や、意匠部１２１に用いられる材料等によって、その一部に、光を透過可能な領域を備え、その領域のうち実際に光を透過する領域として第１の光透過出射部１２２がその領域の少なくとも一部に設けられる。つまり、意匠表示部１２においては、実際に光を出射する領域と出射しない領域とに分けられる。光を出射する領域は、意匠表示部１２の一部の領域に設けられた第１の光透過出射部１２２のみである。一方、光を出射しない領域（光不出射領域）は、遮光性を有する意匠部１２１が設けられた領域、又は、光を透過可能な領域のうち光拡散部１３で拡散された光が届かない等によって出射されない領域等に相当する。これにより、導光体１１における余計な部分から光が出射することが防止又は低減され、意匠表示部１２が表示する意匠を効率良く照光できる。図１乃至図３において、第１の光透過出射部１２２は、速度計の指標部の部分において形成された貫通孔（適宜、切り欠きに変更できる。以下、貫通孔について同じ。）である。ここでは、第１の光透過出射部１２２は、抜き絵印刷等によって形成される。また、第１の光透過出射部１２２は、光拡散部１３で拡散された光を透過するものであれば良いので、例えば、透光性を有する白色印刷等によって形成されても良い。

光拡散部１３は、導光体１１の裏面１１２に設けられる。光拡散部１３は、導光体１１が導光した光を拡散する。光拡散部１３で拡散された光は、第１の光透過出射部１２２を透過し、この第１の光透過出射部１２２から出射する。光拡散部１３は、光拡散性を有する材料を用いて、印刷、塗装等によって導光体１１の裏面１１２上に形成される。光拡散部１３は、意匠表示部１２の第１の光透過出射部１２２に対応する領域に設けられる。例えば、光拡散部１３は、その少なくとも一部（ここでは、全部）が、意匠表示部１２の表面上の法線方向（つまり、ここでは、光拡散部１３の面に対する法線方向）から見て、第１の光透過出射部１２２の全てと重なるように設けられる。

光拡散部１３は、ここでは、光拡散性を有するフィルム（シート）状の部材であり、これが導光体１１の裏面１１２の第１の光透過出射部１２２に対応して設けられる。また、光拡散部１３は、第１の光透過出射部１２２と略同じ位置、及び、略同じ形状によって設けられる。このような構成によって、複雑な設計を必要とせずに光拡散部１３を設けることができる。なお、ここでいう拡散とは、乱反射、散乱、屈折、反射等によって、光の進路が変更されることを適宜含む。

また、光拡散部１３は、その拡散の性質が、第１の光透過出射部１２２、導光体１１との位置関係に応じて、適宜変更される。例えば、意匠表示部１２が導光体１１の表面１１１側にあり、光拡散部１３が導光体１１の裏面１１２に形成されている場合には、光拡散部１３は、主に、反射、乱反射、散乱等によって、光を拡散する。光拡散部１３を除く導光体１１の裏面１１２は、空気層に触れる露出面１１３となっている。

また、例えば、図４に示すように、意匠表示部１２が導光体１１の表面１１１側にあり、光拡散部１３が導光体１１の表面１１１に形成されている場合には、光拡散部１３は、主に、散乱、屈折等によって、光を拡散する。この場合、導光体１１の裏面１１２全体が空気層に触れる露出面１１３となっている。このように、光拡散部１３の拡散の性質は、拡散する光を、表裏の何れの方向（又は両方向を含む）に進ませるかによって、変更される。なお、拡散する光を、表裏の両方向に光を進ませる場合、光拡散部１３は、乱反射、散乱、屈折、反射等を適宜行わせる。

低屈折率部１４は、導光体１１の表面１１１全体を覆うように設けられる。低屈折率部１４は、透明又は半透明の透光性（半透光性を含む）を有し、導光体１１よりも光の屈折率が低い。低屈折率部１４は、例えば、導光体１１よりも光の屈折率が低い合成樹脂を用いて、印刷、塗装等によって形成される。低屈折率部１４は、透光性を有する平板状の合成樹脂製の部材（例えばアクリル板等）によって設けられても良い。

具体的に、低屈折率部１４は、アクリル系樹脂（光の屈折率は約１．４９）、シリコーン系樹脂（光の屈折率は約１．５）、テトラフルオロエチレンやポリテトラフルオロエチレン（ポリエチレンの一種、光の屈折率は約１．３５）等によって形成されている。

低屈折率部１４と導光体１１との界面で、導光体１１によって導光された光は全反射する。また、導光体１１の露出面１１３と空気層との界面で、導光体１１によって導光された光は全反射する。全反射は、屈折率が大きい媒質（導光体１１）から小さい媒質（低屈折率部１４，空気層）に光が入射しようとするときに、入射しようとする光が界面を透過せず、その全て（略全てを適宜含む。）が反射する現象をいう。全反射は、光の入射角が、隣り合う媒質（ここでは導光体１１と、低屈折率部１４）の各屈折率により決まる角度（臨界角）よりも大きい場合に起こる。導光体１１の側面から入射される光は、その殆どが、臨界角よりも大きい入射角で低屈折率部１４に到達するので、導光体１１と低屈折率部１４との界面に到達した光は、全反射する。

このように構成された表示装置１００においては、図３に示すように、第１の光源２０から出射された光は、表示部材１０の導光体１１の側面に入射する。導光体１１に入射した光は、導光体１１と低屈折率部１４、又は導光体１１と空気層との界面で全反射を繰り返し、導光体１１の内部を進む。これによって、導光体１１は、第１の光源２０から出射された光を導光する。導光体１１の内部を進む光の一部は、光拡散部１３に到達する。光拡散部１３に到達した光は、その光拡散部１３で拡散される。光拡散部１３によって拡散された光のうち、導光体１１の表面１１１への入射角が臨界角よりも小さい光は、全反射せず、低屈折率部１４を介して意匠表示部１２の第１の光透過出射部１２２（ここでは、貫通孔）を透過する。これにより、意匠表示部１２は、貫通孔で形成された第１の光透過出射部１２２（ここでは、速度計の指標部の部分）から光が出射される。これによって、意匠部１２１は暗く見え、第１の光透過出射部１２２は光って見える。

以上、本実施形態に係る表示装置１００は、意匠表示部１２において実際に光を透過する領域として設けられた第１の光透過出射部１２２に対応する領域に光拡散部１３が設けられるので、光拡散部１３で拡散された光は、第１の光透過出射部１２２を透過して出射する。これにより、導光体１１における余計な部分から光が出射することが防止又は低減され、意匠表示部１２が表示する意匠を効率良く照光できる。特に、導光体の表面の略全面から光が出射する従来の表示部材を用いた場合よりも、第１の光透過出射部１２２から出射する光の輝度（光っている部分の輝度）が高くなり、意匠表示部１２が表示する意匠を効率良く照光できる。

また、上記実施形態では、意匠表示部１２において同じ意匠部１２１が設けられていても、第１の光透過出射部１２２を変更し、これに対応する領域に光拡散部１３を設けることによって、意匠表示部１２が照光された場合に、表示装置１００を見る人に異なる印象を与えることができる。例えば、図５及び図６に示すように、意匠表示部１２と、意匠表示部１２に対応する光拡散部１３を設けても良く、表示装置１００を見る人に異なる印象を与えることができる。

また、上記実施形態では、意匠表示部１２は、低屈折率部１４を介して導光体１１の表面側に設けられている。これにより、導光体１１が導光する光は、導光体１１と第１の低屈折率部１４との界面で全反射され、意匠表示部１２に吸収等されることが防止される。これにより、導光体１１の導光効率が確保されている。且つ、導光体１１の露出面１１３では、導光体１１よりも空気層の方が、光の屈折率が低いので、導光体１１と空気層との界面では導光体１１に導光された光が全反射する。

上記実施形態で説明した内容は、本発明に係る技術を具体化するために例示するものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明に係る技術内容は、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。以下、本実施形態の変形例について、図７乃至図１６を参照して説明する。なお、上記の技術的事項や下記の変形例における技術的事項は、適宜組み合わされても良い。

上記実施形態では、光拡散部１３は、導光体１１の裏面１１２に設けられているが、光拡散部１３は、第１の光透過出射部１２２に対応する領域に配置されていれば良く、図７に示すように、導光体１１の両面１１１，１１２に設けられても良い。なお、上記のように、光拡散部１３の性質は、その位置によって変更することができる。

また、光拡散部１３は、第１の光透過出射部１２２よりも大きいものであっても良い。例えば、光拡散部１３は、第１の光透過出射部１２２よりも幅広い形状であっても良い。また、光拡散部１３は、第１の光透過出射部１２２よりも大きい相似形であっても良い。これにより、第１の光透過出射部１２２とずれた位置（つまり、第１の光透過出射部１２２と対応する領域から外れた位置）に、光拡散部１３が設けられても、第１の光透過出射部１２２に向けて光を拡散することができ、第１の光透過出射部１２２は、光拡散部１３で拡散された光を効率的に出射することができる。また、第１の光透過出射部１２２（光る部分）の視野角が広くなる。

また、光拡散部１３は、光拡散性を有する構成であれば良い。例えば、光拡散部１３は、図８に示すように、導光体１１の面に直接、凹凸部等からなるドットパターン等を、マイクロドット、インプリント、エッチング等で成型したものであってもよい。また、光拡散部１３は、透光性を有する導光体１１の面に、光拡散性を有する気泡を設けたものであってもよい。これらの場合、光拡散部１３は、導光体１１と同じ材料で設けられてもよい。その他、透光性を有するガラス内に、光拡散性を有する金粉等を混入して、導光体１１と光拡散部１３とを構成しても良い。

また、上記実施形態では、低屈折率部１４は、導光体１１の表面１１１の全体に亘って設けられているが、図９に示すように、低屈折率部１４に、光拡散部１３から拡散された光が通過する位置に貫通孔１４１を形成しても良い。

また、上記実施形態では、意匠表示部１２に形成される意匠部１２１は、非透光性（遮光性）を有する層であるが、透光性（半透光性を含む）を有する層であっても良い。さらに、透光性を有する層を用いて形成される意匠部１２１は、図１０に示すように、第１の光透過出射部１２２を覆うように設けられても良い。

また、図１１及び図１２に示すように、複数の意匠部１２１ａ，１２１ｂを形成しても良い。また、意匠表示部１２に設けられた第１の光透過出射部１２２に対応する領域に配置された光拡散部１３により拡散される光の、第１の光透過出射部１２２における透過量を、意匠表示部１２に形成される意匠部１２１ａにより調節等して、意匠表示部１２に形成される意匠を表示することもできる。例えば、意匠部１２１ａにグラデーション等を持たせ、第１の光透過出射部１２２の、光の透過量を調節する。このようにすることによって、斬新な意匠を表示できる（図１２参照）。

さらに、上記実施形態において、表示部材１０は、平板状のものを説明したが、図１３に示すように、立体的な形状に設けられても良い。例えば、表示部材１０は、圧空成型や絞り成型等で立体的な形状に加工することもできる。なお、立体状の導光体１１を用いても良く、これに意匠表示部１２、光拡散部１３、低屈折率部１４等を積層することにより、立体的な形状の表示部材１０を構成しても良い。

また、例えば、図１４及び図１５に示すように、表示部材１０の一部を携帯電話の操作ボタンの形状とし、これを、第１の光源２０、回路基板４０とともにケース体３０内部に収納した表示装置１００（ここでは、携帯電話）とすることもできる。回路基板４０上の、表示部材１０の操作ボタンを形成する意匠部１２に対応する位置には、スイッチ部４１が設けられる。意匠部１２が押圧されることにより、この部分で変形する表示部材１０の一部がスイッチ部４１に接触し、回路基板４０に接続された第１の光源２０に通電されて第１の光源２０から光が出射される。上記と同様にして、第１の光源２０から出射された光は、導光体１１を進み、表示部材１０に設けられた光拡散部１３で拡散し、意匠表示部１２に設けられた第１の光透過出射部１２２から出射する。これによって、意匠（操作ボタン上の意匠）を効率的に照光することができる。

また、上記実施形態において示した表示装置１００の構成に加えて、図１６に示すように、意匠表示部１２において、意匠部１２１により「警告部」の部分を切り抜いた第２の光透過出射部１２２ｂを設けても良い。また、第１の光源２０以外の別の光源５０を、導光体１１の裏面１１１側（表示部材１０の裏面）であって、第２の光透過出射部１２２ｂに対向して設けても良い。第２の光源５０は、第２の光透過出射部１２２ｂが設けられた領域の表面の法線方向から見て、第２の光透過出射部１２２ｂと重なる領域に配置される。

このように構成された表示装置１００においては、図１６に示すように、第２の光源５０から出射された光は、導光体１１、低屈折率部１４を透過し、意匠表示部１２の第２の光透過出射部１２２ｂを透過する。これにより、意匠表示部１２は、光拡散部１３から拡散された光を光透過出射部１２２ａから出射する以外に、第２の光源５０から出射される光を光透過出射部１２２ｂで透過する。光透過出射部１２２ｂから出射する光は、第２の光源５０から直接出射された光であり、拡散や反射等がされないので、光透過出射部１２２ｂから輝度の高い光を出射することができる。これによって、光透過出射部１２２ｂは明るく光るので、ユーザの目を引くことができる。

１０表示部材
１１導光体
１２意匠表示部
１３光拡散部
１４低屈折率部
２０第１の光源（光源）
５０第２の光源
１００表示装置
１１１導光体の表面
１１２導光体の裏面
１２１意匠部
１２２，１２２ａ第１の光透過出射部
１２２ｂ第２の光透過出射部

Claims

光源と、前記光源から出射された光を導光する導光体と、前記導光体に形成され前記導光体が導光する前記光を拡散する光拡散部と、前記導光体に形成され意匠を表示する意匠表示部と、前記導光体と前記意匠表示部との間に形成され前記導光体よりも光の屈折率が低い低屈折率部と、を備え、
前記導光体は、前記導光体の裏面に設けられ前記低屈折率部が形成されていない露出面を有することを特徴とする表示装置。
前記意匠表示部は、前記光拡散部により拡散される光を透過して出射する光透過出射部を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記光拡散部の少なくとも一部は、前記光透過出射部と重なっていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記光拡散部は、前記光透過出射部と略同じ形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。