JP2016080909A - 表示装置 - Google Patents

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Norihiro Ogawa
憲弘 小川
慶之 加藤
Yoshiyuki Kato
慶之 加藤
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Abstract

【課題】設計自由度に優れ、斬新な表示が可能な表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、光源10と、光源10からの光を透過させる透過部22を複数有し、光源10から出射されて複数の透過部22を透過した光である表示光Lを出射する表示板2と、表示板2と空気層Gを介して対向し、表示板2に対して傾斜して設けられる透過ミラー3であって、表示光Lの一部を表示板2に向けて反射させ、他の一部を透過させる透過ミラー3と、を備える。表示板2には、透過ミラー3で反射した表示光Lを透過ミラー3に向けて反射させる反射部が設けられており、表示装置は、表示板2から出射された表示光Lのうち、反射部で反射せずに透過ミラー3を透過した光と、透過ミラー3と反射部とで反射した後に透過ミラー3を透過した光とにより、所定の情報を報知するための像を表示する。
【選択図】図2

Description

本発明は、表示装置に関する。
従来の表示装置として、特許文献1には、表示意匠像を表示する表示部と、表示部の前面に配置された加飾板と、を備える表示装置が開示されている。この加飾板は、背面に対して傾斜した傾斜面を有する光透過性の基板と、基板の傾斜面に形成された半透過層と、基板の背面に形成された光反射層と、を有している。このように構成される特許文献1に係る表示装置は、光反射層に設けられた光透過部から導入した表示意匠像の光を、半透過層と光反射層とによって、それぞれ、1回以上反射させることで、表示意匠像を虚像として表示させ、立体的で斬新な表示を試みたものである。
特開2009−69207号公報
特許文献1に係る表示装置では、光透過性の基板面に直接、半透過層と光反射層とを形成しているため、各層の形状が基板に依存することになり、設計自由度が低い。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、設計自由度に優れ、斬新な表示が可能な表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、
光源と、
前記光源からの光を透過させる透過部を複数有し、前記光源から出射されて前記複数の透過部を透過した光である表示光を出射する表示板と、
前記表示板と空気層を介して対向し、前記表示板に対して傾斜して設けられる透過ミラーであって、前記表示光の一部を前記表示板に向けて反射させ、他の一部を透過させる透過ミラーと、を備え、
前記表示板には、前記透過ミラーで反射した前記表示光を、前記透過ミラーに向けて反射させる反射部が設けられ、
前記表示板から出射された前記表示光のうち、前記反射部で反射せずに前記透過ミラーを透過した光と、前記透過ミラーと前記反射部とで反射した後に前記透過ミラーを透過した光とにより、所定の情報を報知するための像を表示する、
ことを特徴とする。
本発明によれば、設計自由度に優れ、斬新な表示が可能である。
本発明の一実施形態に係る表示装置の平面図である。 図1に示す表示装置のA−A線概略断面図である。 図1に示す表示装置のB−B線概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示板の概略平面図である。 表示光がどのように視認されるかを説明するための模式図である。 表示光により形成される像の一例を示す写真の図である。 変形例に係る表示部の概略断面図である。
本発明の一実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る表示装置100は、例えば車両に搭載される複合計器として構成され、図1に示すように、2つの計器101,102と、所定の情報を報知するための像を表示する表示部103と、を備える。
なお、以下では、各部の構成の理解を容易にするため、表示装置100が報知する情報を視認する視認者から見て左右方向に沿う軸をX軸、上下方向に沿う軸をY軸、X軸とY軸に直交する軸をZ軸とした、XYZ座標系を用いて適宜説明を行う。また、図示したXYZの各軸を示す矢印が向く方向を各軸の+(プラス)方向、その反対方向を−(マイナス)方向とする。また、各部に対しての視認者側を表側、その反対側を裏側として適宜説明を行う(図2参照)
計器101と計器102とは、異なる計測量を報知する。例えば、計器101はタコメータ、計器102はスピードメータとして構成されている。計器101は、回転する指針101aと、指針101aの指示範囲に設けられた目盛、数字等からなる指標部(図示せず)とを対比判読させることで、エンジン回転数を報知する。同様に、計器102は、回転する指針102aと、指針102aの指示範囲に設けられた指標部(図示せず)とを対比判読させることで、車速を報知する。
表示部103は、図1〜図3に示すように、回路基板1と、表示板2と、透過ミラー3と、反射部4と、裏ケース5と、中ケース6と、表ケース7と、を備える。
回路基板1は、ガラス繊維を含む樹脂等からなる板状の基材に、所定の配線パターンが形成されたプリント回路板である。回路基板1には、光源10や、図示しない制御部及びモータ等が実装されている。
回路基板1に実装された制御部は、マイクロコンピュータと、光源10やモータを駆動するドライバとを有する。制御部は、車両のECU(Electronic Control Unit)から通信ラインにより伝送される車両情報に基づいて、光源10やモータを駆動する。モータは、例えばステッピングモータからなり、指針101aと指針102aとの各々に対応して設けられている。例えば、指針101aに対応するモータは、制御部の制御の下でエンジン回転数に応じて指針101aを回転させる。これにより、指針101aはエンジン回転数に応じた箇所を指示する。同様に、指針102aに対応するモータは、制御部の制御の下で車速に応じて指針102aを回転させる。このように、制御部は、表示部103だけでなく、計器101及び計器102を含む表示装置100の全体の動作を制御する。
光源10は、例えばLED(Light Emitting Diode)から構成され、表示板2に向かって光を出射する。光源10は、図2に示すように、回路基板1の表側に複数設けられている。具体的には、光源10は、X軸に沿って複数配列され、後述する複数の透過部22の各々に対応して設けられている。
また、複数の光源10は、互いに異なる色で発光する第1の光源と第2の光源とを含む。図2では、一例として5つの光源10が配列されている構成を示しているが、これを用いれば、そのうちの左二つが青色で発光する第1の光源で、その他の三つが赤色で発光する第2の光源、というように複数の光源10が構成される。また、複数の光源10の各々は、制御部の制御の下で、報知させたい情報に応じて、適宜のタイミングで点灯又は消灯するように構成されている。
これにより、表示装置100では、複数の光源10からの光に基づいて表示部103に表示される像の色を変更したり、像の形状を変化させたりすることが可能となっている。なお、各光源10の点灯・消灯の切替制御は、ECU等から制御部に伝送される車両情報の変化などに応じてなされる。この具体例については、後述する。
表示板2は、透光板20の裏面に遮光層21が形成されることで構成されている。表示板2は、図2等に示すように、中ケース6を挟んで回路基板1の表側に位置する。透光板20は、所定の樹脂(例えばポリカーボネート(PC))から形成されている。遮光層21は、例えば遮光性インキからなり、透光板20の裏面に印刷により形成されている。
図2、図3に示すように、表示板2のうち、複数の光源10の各々と対向する部分には、遮光層21が形成されていない。これにより、表示板2には、各光源10からの光を透過させる透過部22が複数設けられている。なお、図示しないが、表示板2は、計器101,102と共用であり、各計器の指標部も遮光層21の不形成領域によって抜き文字状に表現する。
透過部22は、図4に示すように、表示板2に、X軸に沿って配列された複数の開口状となる。図示例では、各透過部22は、平面視で矩形に形成されているが、円形や他の形状であってもよい。なお、透過部22の形成箇所であって、透光板20の表側及び/又は裏側の面に、拡散処理を施してもよい。
複数の透過部22を透過した光源10からの光は、表示光Lとして表示板2から表側に向かって出射される。後述するように、このように出射される表示光Lが透過ミラー3と反射部4とで反射することにより、立体的で斬新な像として視認されることとなる。
透過ミラー3は、表示板2の表側に設けられ、表示板2から出射された表示光Lの一部を表示板2に向けて反射させ、他の一部を透過させる。透過ミラー3は、PC等の樹脂からなる透光性基板にアルミニウム等の反射膜を蒸着することにより形成され、例えばハーフミラーからなる。なお、反射光と透過光の割合は、反射膜の厚みを変更することで適宜調整可能であり、ハーフミラーに限定されるものではない。
また、透過ミラー3は、表示板2と空気層Gを介して対向し、且つ、表示板2に対して傾斜して設けられている。具体的には、透過ミラー3は、図3に示すように、−Y方向に行くに従って表示板2と近付くように配置されている。
また、透過ミラー3は、図2に示すように、光源10側(裏側)に向かって凸となるように湾曲している。この場合、透過ミラー3自体を湾曲形成してもよいし、透過ミラー3を保持する保持部(後述する中ケース6と表ケース7)からの応力により、透過ミラー3が湾曲していてもよい。いずれの場合においても、透過ミラー3のX軸に沿う断面形状は裏側に向かって凸となる。このように透過ミラー3を湾曲させた理由については後述する。
反射部4は、図3に示すように、透光板20の裏面であって、透光板20と遮光層21との間に形成されている。例えば、反射部4は、透光板20の背面にミラーインキを印刷したり、アルミニウムなどを蒸着したりすることで形成される。この場合、透光板20に反射部4を形成した後に、反射部4を覆うように遮光層21が形成されることになる。例えば、反射部4は、透過ミラー3とは異なり、光透過性を有さずに光反射性のみを有するように形成されている。
また、反射部4は、図3に示すように、表示板2の透過部22よりも、−Y方向側に形成されている。反射部4は、透過ミラー3で反射した後に反射部4に入射した表示光Lを、透過ミラー3に向けて反射させる。具体的には、透過ミラー3で反射して表示板2に向かった表示光Lは、透光板20を透過して反射部4で反射し、再度透光板20を透過した後に、透過ミラー3へと向かう。
詳細は後述するが、表示装置100は、表示光Lを透過ミラー3と反射部4とで反射させることにより、表示部103に立体的で斬新な像を表示する。
裏ケース5は、例えば遮光性の樹脂からなり、回路基板1を収納する。
中ケース6は、例えばPP(Poly-Propylene)樹脂から白色に形成され、回路基板1の表側に位置する。中ケース6には、表示板2が載置される。また、中ケース6には、複数の光源10が出射した光を、表示板2へと効率良く導く照明室60が形成されている。また、中ケース6は、図3に示すように、表示板2が載置される面から表側へと立設する壁部61を有する。
表ケース7は、例えば遮光性の樹脂からなり、中ケース6を表側から覆う。また、表ケース7には、表示光Lを通過させる開口部70が設けられている。この開口部70と中ケース6の壁部61とで、透過ミラー3を挟持するように保持している。透過ミラー3を透過した表示光Lは、開口部70を通過して視認者に視認される。各ケースは、フック等によって結合(嵌合)される。
次に、以上の構成からなる表示装置100が、どのように立体的な像を表示するかを、図3、図5、及び図6を参照して説明する。
なお、表示光Lは、光源10から出射されて、表示板2に形成された複数の透過部22の各々を透過した光により生成されるが、各透過部22を透過した光は、X軸方向から見た場合は同様の経路を辿ることになる。そのため、以下では、所定の一つの透過部22を透過して表示板2から出射される表示光Lについて説明する。
回路基板1に実装された制御部の制御によって光源10が発光すると、光源10から出射された光は、表示板2の透過部22を透過して、表示光Lとして表示板2の表側へと出射される。
表示板2から出射された表示光Lは、透過部22での屈折・拡散により、光源10の光軸(概ねZ軸に沿う軸)と平行でない成分の光を含む。このうち、−Y方向に傾斜して進むものを表示光L0とする(図5参照)。表示板2から出射された表示光L0は、透過ミラー3に入射する。
透過ミラー3に入射した表示光L0のうち、透過ミラー3の界面で屈折すると共に、透過ミラー3を透過した光は、透過ミラー3の表側へと出射される光L1となる。透過ミラー3に入射した表示光L0のうち、透過ミラー3で反射した光は、表示板2へと向かい、透光板20を介して反射部4で反射し、再び透過ミラー3に入射する(透過ミラー3への2回目の入射)。
2回目に透過ミラー3に入射した光のうち、透過ミラー3の界面で屈折すると共に、透過ミラー3を透過した光は、透過ミラー3の表側へと出射される光L2となる。2回目に透過ミラー3に入射した光のうち、透過ミラー3で反射した光は、表示板2へと向かい、透光板20を介して反射部4で反射し、また透過ミラー3に入射する(透過ミラー3への3回目の入射)。
以降、同様に、n回目に透過ミラー3に入射した光のうち、透過ミラー3を透過した光は、透過ミラー3の表側へと出射される光Lnとなる。n回目に透過ミラー3に入射した光のうち、透過ミラー3で反射した光は、反射部4で反射し、透過ミラー3への(n+1)回目の入射光となる。
このように、透過ミラー3の表側へと出射される光L1、L2・・・Lnは、この順で光量が減少する。なお、光量の減少度合いは、透過ミラー3の反射率(又は透過率)に依存する。
また、表示板2から出射された表示光Lのうち、表示光L0と異なる光路を進む表示光Lvを図5において点線で表したが、この表示光Lvからも同様に、反射部4を介さずに透過ミラー3の表側へと出射される光と、反射部4と透過ミラー3とで1又は複数回反射した後に透過ミラー3へと入射する光とが発生する。
これにより、表示光Lvのうち、反射部4を介さずに透過ミラー3の表側へと出射される光の経路と、前述した光L1との光の経路との交点に相当する位置に、透過部22が発光した像の虚像Vが生じる。図示しないが、同様の作用により、これ以外にも表示光L0と表示光Lvとに基づき、光L2〜光Lnの各々に対応した虚像が順次、生じる。
このように、表示装置100では、透過ミラー3の表側へと出射される光に対応して虚像が順次生じると共に、表示板2から出射された表示光Lは反射を繰り返す毎に光量が減少していく。これにより、図6に示すように、X方向に配列された複数の透過部22が発光した像が、−Y方向に向かって徐々に淡くなりつつ繰り返し生じてなる像Iが表示部103に表示される。同図からも分かるように、像Iは、虚像の発生位置と光量の変化とにより、立体的に視認される。
なお、図6は、表示部103の試作機の写真を示したものであるが、透過部22の個数は同図や、図2等に示した個数に限られず、任意である。また、Y方向に沿って繰り返し現れる像の個数も任意である。繰り返し現れる像の個数は、透過ミラー3の傾き等を調整することで適宜変更可能である。また、虚像Vの位置や、光L1〜Lnの経路は、図面の見易さを考慮して模式的に表したものである。
また、表示装置100では、前述したように、透過ミラー3が裏側に向かって凸となるように湾曲している。具体的には、透過ミラー3のX軸に沿った断面形状が裏側に向かって凸となっている。
これにより、各透過部22を透過した光の間隔が徐変し、図6に示すように、透過ミラー3のX方向の端部から中心方向に向かって、透過部22の発光像が疎から密になるように生じ、像I自体も湾曲して視認されるため、表示装置100では、視認者を取り囲むような斬新な表示が可能となっている。
ここからは、表示装置100が表示部103に表示する像Iの表示態様について、幾つか例示する。
表示装置100は、搭載車両に何らかの異常が生じた場合、通常時は青色で表示していた像Iを赤色に切り替えて表示することで運転者に警告を行う。例えば、制御部は、各種センサからECUを介して、エンジン異常、タイヤの空気圧異常を示す信号を取得すると、複数の光源10のうち、青色で発光させていた光源を消灯し、赤色で発光する光源を駆動する。
また、表示装置100は、車両のイグニッションがオンされた際に、像Iを点滅表示させることで、車両の始動準備が整ったことを運転者に報知する。具体的には、制御部は、ECUからイグニッション・オンを示す信号を取得すると、複数の光源10を予め定められた所定の周期またはタイミングで点滅させる。
なお、表示装置100が既知のイモビライザシステムの一部を構成する場合、同システムによって車両盗難のおそれがあると判別された際に、制御部が光源10を制御し、像Iを点滅表示させることで、周囲に警告を発するようにしてもよい。
また、表示装置100は、報知対象の情報に応じて、像Iの形態を変化させてもよい。例えば、車両の左側のウインカランプが点滅している際、制御部は、図2に示すようにX軸に沿って配列された複数の光源10のうち、左側のいくつかの光源のみを駆動する。これにより、像Iを現在の方向指示状態に合わせた形状で表示することができる。この場合、駆動した光源を、ウインカランプの点滅のタイミングと同期させて点滅することが好ましい。
また、車両がカーナビゲーション装置を搭載している場合、当該装置が目的地までの経路案内で進行方向に対して右折または左折を促している際も、光源10を同様に制御すれば、像Iをナビゲート情報に合わせた形態で表示することができる。
また、車両が赤外線センサなどを用いた既知の手法により、接近車両や障害物を感知可能に構成されている場合、接近車両や障害物の方向に合わせて、像Iの形態を変更させてもよい。
なお、以上で説明した像Iの表示形態はあくまで例示であり、複数の光源10各々の点灯・消灯と、発光色との組み合わせで、種々の表示が可能である。
以上に説明した表示装置100(表示部103)は、光源10と、光源10からの光を透過させる透過部22を複数有し、光源10から出射されて複数の透過部22を透過した光である表示光Lを出射する表示板2と、表示板2と空気層Gを介して対向し、表示板2に対して傾斜して設けられる透過ミラー3であって、表示光Lの一部を表示板2に向けて反射させ、他の一部を透過させる透過ミラー3と、を備える。表示板2には、透過ミラー3で反射した表示光Lを、透過ミラー3に向けて反射させる反射部4が設けられており、表示装置100は、表示板2から出射された表示光Lのうち、反射部4で反射せずに透過ミラー3を透過した光と、透過ミラー3と反射部4とで反射した後に透過ミラー3を透過した光とにより、所定の情報を報知するための像Iを表示する。
このように、表示板2と透過ミラー3とを空気層Gを介して配置したから、設計上、透過ミラー3の配設位置の変更や、透過ミラー3の形状(例えば、湾曲させる)の変更などが容易である。また、前述したように、Y方向に沿って繰り返し生じる虚像により、像Iを立体的に、斬新に表示することができる。
また、表示装置100では、透過ミラー3が光源10に向かって凸となるように湾曲しているため、各透過部22を透過した光の間隔が徐変し、像I自体も湾曲して視認されるという斬新な表示が可能である。
また、表示装置100では、像Iの表示側(表側)から見て、複数の透過部22は、X軸(所定の軸線の一例)に沿って配列されており、透過ミラー3のX軸に沿う断面形状が、光源10に向かって凸となるように湾曲している。これにより、各透過部22を透過した光における、主にX軸方向の間隔が徐変するため、視認者を取り囲むような斬新な表示が可能である。
また、光源10は複数あり、これらは、互いに異なる色で発光する第1の光源と第2の光源とを含み、表示装置100は、報知対象の情報に応じて像Iを異なる色で表示する。また、表示装置100は、複数の光源10の各々の点灯と消灯との組み合わせにより、報知対象の情報に応じて像Iの形状を変化させる。
このように表示装置100は、像Iの色や形状の変化により、種々の情報を斬新な形態で報知することができる。
なお、本発明は上記の実施形態及び図面によって限定されるものではない。適宜変更(構成要素の削除も含む)を加えることができるのはもちろんである。
以上では、光源10が複数の透過部22の各々に対応して複数設けられている例を示したが、これに限られない。
図7に示す変形例に係る表示部203のように、光源10の数を減らすことも可能である(図7では光源10が二つの例を示した)。表示部203は、光源10と表示板2の間に導光体8を備える。この導光体8は、例えば、透光性の樹脂材からなり、X方向に延びるように形成された本体部80と、本体部80の両端から光源10に向かって垂れ下がるように形成された受光部81と、受光部81から内部に入射した光を本体部80が沿う方向へと反射させる反射面82と、を有する。光源10が発した光は、受光部81から導光体8内部へと入射し、反射面82で反射して、本体部80へと導かれる。本体部80のうち、表示板2に形成された複数の透過部22の各々と、Z方向において対向する部分には、本体部80へと導かれた光を、表側へと反射させる光路変更部80aが形成されている。光路変更部80aは、例えば、図示のように、本体部80の裏面に形成された、断面三角状の溝部として構成される。本体部80に導かれ、光路変更部80aで反射して表側へと向かった光は、導光体8から出射され、各透過部22を透過して透過ミラー3へと到る。像Iの形成については、前述と同様である。表示装置100の表示部203をこのように構成することで、光源10の数を減らすこともできる。なお、光路変更部80aは、これに限られず、本体部80へと導かれた光を各透過部22に向けて反射することができれば、その形状は任意である。
以上では、透過ミラー3が光源10に向かって凸となるように湾曲している例を示したが、像Iの表示側に凸となるように湾曲していてもよい。また、反射部4を同様に、光源10側または像Iの表示側に凸となるように湾曲させてもよい。さらには、透過ミラー3と反射部4との双方を湾曲させて複雑な像Iを生成してもよい。いずれにせよ、表示光Lの間隔を徐変させることができるので、斬新な表示が可能である。
以上では、反射部4を透光板20の裏面に形成した例を示したが、これに限られない。例えば、表示板2とは別体の全反射ミラー(例えばミラーシート)を、透光板20の表側に設置してもよいし、裏側に設置してもよい。反射部4を湾曲させる場合には、このように反射部4を表示板2と別体に設ければ、表示板2を湾曲させずに済む。
また、以上の説明では、表示装置100が車両用の複合計器であるものとして説明したが、水上バイク、耕作機械、航空機、船舶、電車等の他の乗り物用の計器であってもよい。さらには、表示装置100は、表示部103,203を有していればよく、計器と別体であってもよい。
また、より斬新な表示を行う観点からは、透過ミラー3と反射部4との少なくとも一方を湾曲させることが好ましいが、必ずしも双方を湾曲させなくともよい。
以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。
100 表示装置
103,203 表示部
1 回路基板
10 光源
2 表示板
20 透光板
21 遮光層
22 透過部
3 透過ミラー
G 空気層
4 反射部
5 裏ケース
6 中ケース
7 表ケース
8 導光体

Claims (7)

  1. 光源と、
    前記光源からの光を透過させる透過部を複数有し、前記光源から出射されて前記複数の透過部を透過した光である表示光を出射する表示板と、
    前記表示板と空気層を介して対向し、前記表示板に対して傾斜して設けられる透過ミラーであって、前記表示光の一部を前記表示板に向けて反射させ、他の一部を透過させる透過ミラーと、を備え、
    前記表示板には、前記透過ミラーで反射した前記表示光を、前記透過ミラーに向けて反射させる反射部が設けられ、
    前記表示板から出射された前記表示光のうち、前記反射部で反射せずに前記透過ミラーを透過した光と、前記透過ミラーと前記反射部とで反射した後に前記透過ミラーを透過した光とにより、所定の情報を報知するための像を表示する、
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 前記透過ミラーと前記反射部とのうち少なくとも一方は、前記光源に向かって凸となる、又は、前記像の表示側に凸となるように湾曲している、
    ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記表示側から見て、前記複数の透過部は、所定の軸線に沿って配列されており、
    前記透過ミラーと前記反射部とのうち少なくとも一方の前記軸線に沿う断面形状が、前記光源に向かって凸となる、又は、前記像の表示側に凸となるように湾曲している、
    ことを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記光源は複数あり、これらは、互いに異なる色で発光する第1の光源と第2の光源とを含み、
    報知対象の情報に応じて前記像を異なる色で表示する、
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. 前記光源は、前記複数の透過部の各々に対応して、複数設けられている、
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 前記複数の光源の各々の点灯と消灯との組み合わせにより、報知対象の情報に応じて前記像の形状を変化させる、
    ことを特徴とする請求項4又は5に記載の表示装置。
  7. 前記表示板は、透光板と、前記透光板に形成された遮光層と、を有し、
    前記複数の透過部は、前記遮光層が無い部分により形成され、
    前記反射部は、前記表示板の前記透過ミラーに向く面とは反対側の面に形成されている、
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の表示装置。
JP2014212922A 2014-10-17 2014-10-17 表示装置 Active JP6412397B2 (ja)

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