JP2012136199A

JP2012136199A - 表示装置

Info

Publication number: JP2012136199A
Application number: JP2010291428A
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: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-07-19
Also published as: WO2012090591A1; EP2660803A1; US20130279148A1; CN103270548A; EP2660803A4

Abstract

【課題】
光源から指標部までの距離や指標部の位置関係によらず、すべての指標部を略均一な輝度で照明することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】
導光部１１は光源２０から出射された光を導光し、意匠表示部１２は光が出射する光出射部１２２を有し、導光部１２よりも光の屈折率が低い低屈折率部１４ａは導光部１１と意匠表示部１２との間に設けられ、光拡散部１３は導光部１１に形成され、導光部１１が導光する光を拡散する。出射効率を変化させる表示光調整部１５を、少なくとも光出射部１２２に対応する領域内に配設する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源から出射された光を導光部にて導光して意匠表示部等を照光する、自動車などに搭載される表示装置に関するものである。

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。しかし、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。

そこで、本願出願人は、導光部材の端部から入射した光を導光し、意匠表示部に合わせて光拡散部を設けることで、導光部における余計な部分から光が出射することを防止又は低減し、意匠表示部が表示する指標部を効率良く照光する表示装置を提案した（特願２０１０−１１０６０８号）。

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、前記表示装置は、光源に近い程、指標部の発光輝度が高く、光源から指標部までの距離が遠ざかるにしたがって光が減衰し、発光輝度が低くなる問題があった。また、複数の指標部が光源からみて略一直線上に並んでいるような場合、光源に近い指標部から順に多くの光が出射（消費）されるため、光源から見て、ある指標部の背後に位置する指標部においては、発光輝度が低くなるという問題があった。また、光源からみて指針軸等を挿通する等の目的で開けられた穴の背後に位置する指標部においては、穴の影ができて輝度が低下するという問題があった。また、端面形状によっては、端面で反射された光によって、端面近傍が明るくなり、輝度ムラが生じる問題があった。

本発明は、前述の課題を鑑みて、光源から指標部までの距離や指標部の位置関係によらず、すべての指標部を略均一な輝度で照明することが可能な表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、前述の課題を解決するため、請求項１では、光源と、前記光源から出射された光を導光する導光部と、前記光が出射する光出射部を有する意匠表示部と、前記導光部と前記意匠表示部との間に設けられ、前記導光部よりも光の屈折率が低い低屈折率部と、前記導光部に形成され前記導光部が導光する前記光を拡散する光拡散部と、を備えた表示装置において、
少なくとも前記光出射部に対応する領域内に、出射効率を変化させる表示光調整部を備えるものである。

また、請求項２では、前記表示光調整部は、前記光拡散部と光調整用低屈折率部とによって構成されているものである。

本発明では、意匠表示部の意匠に合わせて光を透過する指標部（光出射部）を設け、それ以外には光が透過しない不透過部を設けることで、導光部の余計な部分から光が出射することを防止又は低減し、意匠表示部が表示する意匠を効率良く照光できる。
また光源から指標部までの距離や指標部の位置関係によらず、略均一な輝度ですべての指標部を照明することが可能とする表示装置を提供できる。

本発明の実施形態の部品構成の斜視図本発明の実施形態の表示装置の正面図図２のＣ−Ｃ断面図表示光調整部が導光部の表面に配設された表示装置の断面図図２のＡ部Ｂ部の拡大図図２のＡ部Ｂ部の拡大図（第二実施形態図）導光部内の光路概略図第三実施形態の表示装置の断面図第四実施形態の表示装置の断面図第五実施形態の表示装置の断面図第六実施形態の表示装置の断面図

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態を説明する。

表示装置１００は、所定の意匠を表示する表示部材１０と、光を出射する光源２０とから構成される。
表示装置１００は、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。

光源２０は、光を直線状に出射する棒状の光源であり、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。光源２０は、出射する光を表示部材１０（後述の導光部１１）の内部に入射させる位置に設けられる。具体的に、例えば、光源２０における光の出射部が、表示部材１０（後述の導光部１１）の側面に対向するように、光源２０は設けられ、光源２０から出射された光は、導光部１１内部に入射する。

表示部材１０は、図１に示すように、導光部１１と、意匠表示部１２と、表面光拡散部１３ａと、裏面光拡散部１３ｂと、低屈折率部１４ａと、光調整用低屈折率部１４ｂと、を備える。
表示光調整部１５は、表面光拡散部１３ａと光調整用低屈折率部１４ｂとからなる表面光調整部１５ａ、又は、裏面光拡散部１３ｂと光調整用低屈折率部１４ｂとからなる裏面光調整部１５ｂである。

導光部１１は、光源２０が出射した光を内部に取り込み導光する。導光部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）で形成されている。

意匠表示部１２は、導光部１１の表面１１１側に配設され、光を出射しない（透過しない）不透過部１２１と、光を出射し意匠等を明るく表示する指標部（光出射部）１２２により構成される。

不透過部１２１は、遮光性のインク等を用いて、印刷、塗装等によって形成され、車両用計器の意匠（文字、絵、図形、記号等を表現する意匠）の部分を切り抜いた意匠を形成する。不透過部１２１は、透光性（半透光性を含む）を有する層であっても良い。

指標部１２２は、不透過部１２１において切り抜かれた車両用計器の意匠の部分を貫通孔（適宜、切り欠きに変更できる）にしたものである。ここでは、指標部１２２は、抜き絵印刷等によって形成される。また、指標部１２２は、後述の光拡散部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。
このように、意匠表示部１２の意匠に合わせて、光が透過する指標部１２２を設け、それ以外は光が透過しない不透過部１２１とすることで、導光部１１の余計な部分から光が出射することを防止又は低減し、意匠表示部１２が表示する意匠を効率良く照光できる。

光拡散部１３（表面光拡散部１３ａと裏面光拡散部１３ｂ）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部１１の表面１１１又は裏面１１２に設けられ、導光部１１が導光した光を拡散する。拡散された光は、指標部１２２を透過し、指標部１２２から出射する。光拡散部１３は、指標部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が、意匠表示部１２の表面の法線方向から見て、指標部１２２と重なるように設けられる。

また、光拡散部１３は、指標部１２２よりも大きいものであっても良く、例えば、指標部１２２よりも幅広い形状であっても良く、また、指標部１２２よりも大きい相似形であっても良い。これにより、指標部１２２とずれた位置（つまり、指標部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、指標部１２２に向けて光を拡散することができ、指標部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、指標部１２２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ので、例えば、光拡散部１３は、導光部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。光拡散部１３は、透光性を有する導光部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。この場合、光拡散部１３は、導光部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、導光部１１と光拡散部１３とを構成しても良い。

光拡散部１３は、本実施形態では、光拡散性を有するフィルム（シート）状の部材であり、これが導光部１１の裏面１１２に設けられる。また、光拡散部１３は、指標部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。

表面光拡散部１３ａは、導光部１１の表面１１１に配設され、透過性の光拡散部であり、導光部１１の表面１１１から入射した光を指標部１２２側に、主に散乱、屈折等によって、光を拡散する。
また、裏面光拡散部１３ｂは、導光部１１の裏面１１２に配設され、不透過性の光拡散部であり、導光部１１の裏面１１２から入射した光を導光部１１側に、反射、乱反射、散乱等によって、光を拡散する。裏面光拡散部１３ｂを除く導光部１１の裏面１１２の一部は、空気層に触れる露出面１１３となっている。

低屈折率部１４ａは、導光部１１の表面１１１全体を覆うように設けられる。
光調整用低屈折率部１４ｂは、導光部１１と、光拡散部１３（表面光拡散部１３ａ、裏面光拡散部１３ｂ）との間に配設される。

低屈折率部１４ａ、光調整用低屈折率部１４ｂは、透明又は半透明の透光性（半透光性を含む）を有し、導光部１１よりも光の屈折率が低い。低屈折率部１４ａ、光調整用低屈折率部１４ｂは、例えば、導光部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１４ａ、光調整用低屈折率部１４ｂ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。

表示光調整部１５は、表面光拡散部１３ａと光調整用低屈折率部１４ｂとからなる表面光調整部１５ａ（図４参照）と、裏面光拡散部１３ｂと光調整用低屈折率部１４ｂとからなる裏面光調整部１５ｂ（図３参照）とがある。

表示光調整部１５は、図５に示すように、光調整用低屈折率部１４ｂを（印刷によって）ドットパターン状に配設することで、形成される。
また、第二実施形態として、図６に示すように、ドットパターン状の光拡散部１３（表面光拡散部１３ａ又は裏面光拡散部１３ｂ）を設けることによって、表示光調整部１５としてもよい。

以上の構成により表示装置が構成される。以下の説明では、表示光調整部１５における、光の出射率調整方法について述べる。

光源２０から出射された光は、導光部１１の内部に入り、導光部１１の界面で反射を繰り返し、導光部１１内を進行する。この導光された光は、表示光調整部１５に到達すると、光調整用低屈折率部１４ｂによって全反射される第一の光線２０ａと、光拡散部１３によって拡散される第二の光線２０ｂとに分かれる。第一の光線２０ａは、光調整用低屈折率部１４ｂによって全反射されることでさらに導光部１１内を進行する。光拡散部１３により拡散された第二の光線２０ｂは、意匠表示部１２の指標部１２２から出射され、指標部１２２を明るく表示する。

指標部１２２から出射される光の量は、表示光調整部１５の単位面積あたりの光拡散部１３（表面光拡散部１３ａ、裏面光拡散部１３ｂ）と光調整用低屈折率部１４ｂの面積の比率により調整される。例えば、光調整用低屈折率部１４ｂの面積が多く、光拡散部１３の面積が少ない場合は、光の多くは光調整用低屈折率部１４ｂにより全反射される為、指標部１２２から出射する出射光は少なくなる（出射効率が低くなる）。逆に、光調整用低屈折率部１４ｂの面積が少なく、光拡散部１３の面積が多い場合は、光拡散部１３に拡散され、指標部１２２から出射する出射光は多くなる（出射効率が高くなる）。よって、表示光調整部１５により、出射光を適宜減少・増大させることが可能となる。

光源２０から表示光調整部１５の距離が離れるにつれて、表示光調整部１５の単位面積あたりの光調整用低屈折率部１４ｂの面積の占める比率を減少させていく。これにより、表示光調整部１５は、光源２０からの距離が近いと光調整用低屈折率部１４ｂが多いので、指標部１２２から出射される光の量は少なくなる（出射効率が低くなる）。また、光源２０からの距離が遠いと光調整用低屈折率部１４ｂが少ないので、指標部１２２から出射される光の量は多くなる（出射効率が高くなる）。

ところで、通常、導光部１１の中の導光される光は、全反射により光の伝搬方向に進行していくが、その過程により光は散乱・減衰され、光源２０より離れていくに従い導光される光量は減少していく。それに合わせ、表示光調整部１５の出射効率を増加させていくことにより、光源２０から近い距離にある指標部１１２と光源２０から遠い距離にある指標部１１２を略均一の輝度の光が出射するように調整することが出来る。同様に、指標部１２２において、光源２０に近い側の表示輝度を暗く、遠い側の表示輝度を明るくすることも可能である。

また、表示輝度の輝度ムラは、上記の光源２０からの距離に応じた輝度ムラだけではなく、図７に示すように、導光部１１の端面の近傍である指標部端面領域１２３では明るくなりやすく、導光部１１に部品を挿入する等の理由により導光部１２に設けられた導光部貫通穴１１４等がある場合、光源からみて導光部貫通穴１１４の背後もしくは他の指標部の背後になる指標部陰領域１２４では暗くなりやすい。これらに応じて、指標部端面領域１２３では表示光調整部１５によって出射効率を低く設定し、指標部陰領域１２４では表示光調整部１５によって出射効率を高く設定することで、これらの輝度ムラを抑えることができる。

このように構成された表示装置１００においては、光源２０から出射された光は、表示部材１０の導光部１１の側面に入射する。導光部１１に入射した光は、導光部１１と低屈折率部１４ａ、又は導光部１１と空気層との界面で全反射を繰り返し、導光部１１の内部を進む。導光部１１の内部を進む光の一部は、表示光調整部１５に到達する。表示光調整部１５は、単位面積あたりの光拡散部１３と光調整用低屈折率部１４ｂの面積の比率を変化させることにより、出射光を適宜減少・増大させることが可能となり、光源２０からの距離や指標部同士、指標部と穴、もしくは端面近傍等の位置関係などに関わらず、指標部１２２を略均一な輝度で照明することが可能となる。

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８乃至図１１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、表面光調整部１５ａ又は裏面光調整部１５ｂのいずれかが配設されているが、図８に示すように、表面光調整部１５ａと裏面光調整部１５ｂの両方を設けても良い。（第三実施形態）

また、上記実施形態では、低屈折率部１４ａは、導光部１１の表面１１１の全体にわたって設けられているが、図９に示すように、低屈折率部１４ａ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。（第四実施形態）

また、上記実施形態では、意匠表示部１２に形成される不透過部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不透過部１２１は、図１０に示すように、指標部１２２を覆うように設けられても良い。（第五実施形態）

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１１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、立体状の導光部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１４ａ、光調整用低屈折率部１４ｂ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。（第六実施形態）

１０表示部材
１１導光部
１２意匠表示部
１３光拡散部
１３ａ表面光拡散部
１３ｂ裏面光拡散部
１４ａ低屈折率部
１４ｂ光調整用低屈折率部
１５表示光調整部
１５ａ表面光調整部
１５ｂ裏面光調整部
２０光源
２０ａ第一の光線
２０ｂ第二の光線
１１１導光部の表面
１１２導光部の裏面
１１３露出面
１１４導光部貫通穴
１２１不透過部
１２２指標部
１２３指標部端面領域
１２４指標部陰領域
１４１貫通孔

Claims

光源と、前記光源から出射された光を導光する導光部と、前記光が出射する光出射部を有する意匠表示部と、前記導光部と前記意匠表示部との間に設けられ、前記導光部よりも光の屈折率が低い低屈折率部と、前記導光部に形成され前記導光部が導光する前記光を拡散する光拡散部と、を備えた表示装置において、
少なくとも前記光出射部に対応する領域内に、出射効率を変化させる表示光調整部を備えることを特徴とする表示装置。
前記表示光調整部は、前記光拡散部と光調整用低屈折率部とによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。