JP4350828B2 - 面発光光源装置を用いた表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車において種々の情報表示を行うインジケータ、ディスプレイ等を初めとするアナログ表示式計器の透過照明式表示板の照明用光源、またはデジタル表示式計器等のＬＣＤパネルのバックライト光源として面発光光源装置を用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アナログ表示式計器やデジタル表示式計器等の表示装置において、文字、図形、その他の種々の表示発光部を有する表示板やＬＣＤパネル等の表示部材を、照明手段によって裏面側から照明することにより、表示板等を透過する光でそれぞれの表示発光部（文字、数字、図形、符号、表示色等による表示部）を照明表示することができるようにした光透過表示タイプのものが知られている。
【０００３】
このような表示装置を照明する手段として表示板等を全面にわたって均一に照明して表示するために、光源として広い面積を均一に照明することが可能な面発光光源装置を用いている。このような面発光光源装置としては、ＥＬ等の面状光源も考えられるが、コスト等の点で難点があるため、電球、ＬＥＤなどの点光源や冷陰極管等の線状光源と、導光板および反射板とで構成したものが最も一般的である。
【０００４】
図４（ａ），（ｂ）に面発光光源装置を用いた自動車用アナログ表示式計器の従来例を示す。これらの図において、１はアナログ表示式計器、２はケース、３は文字、数字等からなる表示部４を有する表示板である。この表示板３はたとえばポリカーボネート樹脂等の無色透明な材料で形成され、前面全体に白色印刷を施すとともに文字、数字、図形、符号、表示色等による表示部４の部分に遮光のための黒色印刷を施すことにより形成されている。また、この表示板３の裏面には光拡散層（図示せず）が形成され、後述する面発光光源装置１０からの光を拡散することにより表示部４以外の表示発光部５を透過する光で照明表示するように構成されている。
【０００５】
面発光光源装置１０は、前記ケース２内に収納配置した平板状の導光板１１を備えている。この導光板１１はアクリル樹脂等によって形成され、三個の光源１２が臨む取付け用溝部１３を側端部に設けている。これらの取付け用溝部１３は内方端側が円弧面形状で形成されており、前記光源１２は光を前記表示板３の表示発光部５を照明するようにその方向を指向するように設けられている。
【０００６】
なお、上述した導光板１１の裏面や側端面を光源１２からの光を全反射させるための反射面（図示せず）としている。したがって、光源１２から照射された光はこれらの反射面により導光板１１内で順次反射しながら進行し、表示発光部５に対応する位置で裏面側に形成した乱反射面（図示せず）により前面側から出光する。
この図４（ａ）ではケース２の前面を覆う前面カバー等の図示を省略し、導光板１１上での対応する位置に表示板３のみを載せた状態を示している。
【０００７】
このような構造による表示装置１によれば、光源１２を点灯することにより光が導光板１１内に溝部１３の内周面から入り、導光板１１内を繰り返し反射しながら面方向に導かれることにより、表示板３を全面にわたって発光させ、各表示発光部５を照明表示することができる。
【０００８】
上述した光源１２としては、たとえばＬＥＤや電球のような点光源や冷陰極管のような線状光源がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の表示装置１における面発光光源装置１０によれば、光源１２がＬＥＤのような指向性をもっていると、表示板３を全面にわたって略均一にしかも明るく照明表示することができず、また光を有効に利用することができないという問題があった。
【００１０】
たとえば光源１２としてＬＥＤを用いると、このＬＥＤの指向特性は図５に斜線を付して示す通りであり、主軸光の左、右に３０°ずつの角度範囲の部分とそれ以外の部分とでは輝度差が著しいことから、図４に示すように表示板３上であっても照明光の輝度が高いところと低いところとが生じてしまう。このように表示板３上での高輝度部分（図中荒い斜線部分）と低輝度部分との輝度比が大き過ぎると明暗ができ、照明による表示品質が著しく低下する。
【００１１】
また、表示装置１として、図４に示したアナログ表示式計器では、導光板１１を貫通する指針穴１５の存在を避けることができず、この指針穴１５の存在によって図中細かい斜線で示すように指針穴１５の光源１２と反対側に影（輝度が低い部分）が発生し、照明表示の品質が低下するという問題があった。
【００１２】
上述した光源１２として電球を用い、導光板１１の非表示部分に設けた取付け穴内に導光板１１の端面から主軸光を面方向に臨ませ、指向性を持たせて照明表示を行おうとした場合にも、上述したと同様に輝度差による表示の明るさのばらつきや指針穴の存在に伴う影による影響は避けられない。
【００１３】
ここで、上述した電球による配光特性は、図６（ａ）に示すようにフィラメントを中心にして全方位に照明光を配光させるか、または同図（ｂ）に示すように主軸光を照明側に向けることによりある程度の指向性を持たせて配光させるかの二通りがある。しかし、このような配光特性をもつ電球の主軸光を照明側に向けて指向性を持った光源１２として用いた場合は、上述したように指針穴１５の存在による光源１２と反対側での低輝度部分（いわゆる影）の発生による影響や、高輝度部分、低輝度部分の輝度差に伴う照明表示品質の低下は避けることができない。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、構造が比較的簡単で、光源からの光を効率よく使用し、導光板の全面にわたっての均一な照明を可能にすることができる面発光光源装置を用いた表示装置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的に応えるために本発明に係る面発光光源装置を用いた表示装置は、光源、導光板およびその背面側の反射面を備え、前記導光板内を進行する前記光源からの光を前記反射面で反射することにより導光板の前面から出光させ、この導光板の前面に配置した表示部材の表示発光部を照明表示するにあたって、前記導光板の周囲を取り囲む反射部を設け、前記表示発光部と反射部との間で前記導光板の前記表示発光部に対向しない位置に、指向性を有する光源を前記反射部の方向を指向するように設けたことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、光源から照射した光を導光板の周囲を取り囲む反射部によって一度反射してから導光板内に導入して進行させるから、広い範囲にわたって拡散する。また、導光板の途中に穴等の障害物が存在していても、前記反射部で反射した多くの光が穴等の外側（光源と反対側）に到達する。
【００１７】
また、本発明に係る面発光光源装置を用いた表示装置は、請求項１において、前記導光板の前記表示部に対向しない位置に取付け穴を設け、この取付け穴内に設けた光源から照射した光を反射する反射部を前記導光板の側壁面によって構成したことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、光源から照射した光を穴内壁面から一旦導光板の反表示部側に導き、その部分に設けている導光板の側端面のような反射部で反射させることにより、広範囲にわたって光を拡散させる。
【００１９】
本発明に係る面発光光源装置を用いた表示装置は、請求項１において、前記導光板の側壁部分に前記光源を設けるとともに、その周囲を取り囲むケースの内壁面を前記光源から照射した光を反射する反射部としたことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、光源からの光を導光板の側端面に対向するケース内壁面で一旦反射してから導光板内に導入して進行させることにより、上述したと同様に光が広範囲にわたって拡散する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は本発明に係る面発光光源装置を用いた表示装置の一つの実施の形態を示すものであり、これらの図において、前述した図４と同一または相当する部分には同一番号を付して説明は省略する。
【００２２】
本発明によれば、前記導光板１１の周囲の少なくとも一部を取り囲む反射部として導光板１１の側端面１１ａを備え、前記表示部４と反射部（導光板側端面１１ａ）との間に指向性を有する光源１２としてのＬＥＤを前記反射部（導光板側端面１１ａ）の方向を指向するように設けている。
【００２３】
ここで、この実施の形態では、導光板１１の表示発光部５に平面視で重ならない部分に、略長円形状の貫通穴２０を形成し、この貫通穴２０の表示発光部５とは反対側に対向するように光源１２を設けている。
【００２４】
このような光源１２から照射された光は、導光板１１の側端面１１ａに向いて進行し、この側端面１１ａ（またはケース２の内壁面）で一旦反射した光が、再び導光板１１内に導入されて表示部４側に進行することにより、この導光板１１の表示板３に対応する部分を全面にわたって略均一に面発光させることができる。すなわち、光源１２から照射された光は、導光板１１の側端面１１ａ（またはケース２の内壁面）で反射することにより光が拡散され、広範囲にわたって光を進行させることができるから、表示板３を照明表示する際に略均一な面発光状態を得ることができる。
【００２５】
したがって、このような構造によれば、光源１２からの光で表示板３の表示発光部５の照明表示を略均一な輝度をもって行なえ、しかも導光板１１の途中に障害物として指針穴１５が存在していても、前記導光板１１の側端面１１ａ（またはケース２の内壁面）で反射した多くの光がこの指針穴１５の外側に到達し、従来のような影の影響が生じるおそれは少なくなる。
【００２６】
ここで、上述した表示装置１を構成する面発光光源装置１０としては、たとえば本出願人が先に提案した特願平１０−１５１２４４号に開示されているような面発光光源装置を用いるとよい。
【００２７】
この面発光光源装置１０は、光源１２、導光板１１および乱反射面（図示せず）を備え、前記導光板１１内を進行する前記光源からの光を前記乱反射面によって反射し導光板１１の前面から出光させるにあたって、前記導光板と前記乱反射面となる乱反射面部材を成形によって一体に形成するか、または前記導光板の裏面側にこの導光板と略同じ屈折率を有する接着剤、粘着剤等の接合剤を介して前記乱反射面部材を接合することにより形成されている。
【００２８】
このような面発光光源装置１０によれば、導光板と乱反射面部材とが一体的に形成され、これら両部材間に空気層が全く存在せず、導光板内を反射してきた光を直接乱反射面部材に導くことができる。また、光源から導光板内に入射した光のうち導光板の端面（側面）またはその外側に設けたケースの壁で反射して導光板内に入射を繰り返す光は、空気層がないことから適切に全反射して乱反射面部材に導くことができる。そして、これらの光は反射板で反射し表示板３の前面に導かれることにより、表示板３を全面にわたって略均一な明るさで照明することができる。
【００２９】
また、この実施の形態では、ＬＥＤを光源１２として例示したが、これと同様に主軸光を表示発光部５とは反対側である導光板１１の側端面１１ａを向くように設けることができる光源であればよく、たとえば電球であってもよい。このような電球の主軸光を表示発光部５とは反対側に向けて設置したときの配光特性を前述した図６（ｂ）に示す。このように電球では指向性の面ではばらつきがあるが、このような配光特性によればＬＥＤよりも指向性が少ない分、より一層光が拡散され、広範囲にわたって光を進行させることができるから、導光板１１内での光の進行を適切に行わせて表示発光部５の照明表示を適切に行うことができる。
【００３０】
図２（ａ），（ｂ）は上述した実施の形態の変形例を示し、この実施の形態では、光源１２を配置する取付け穴２１として、光源１２から光を照射する側のみを円弧面で形成した場合である。また、この実施の実施の形態では、光源１２から照射される光が、反射部（導光板１１の側端面１１ａまたはケース２の内壁面）で表示板３の表示部４に効率よく反射するように、主軸光を反射部に対して斜めに傾斜させて配置したり、この反射部側を円弧状に形成し、円弧状反射面２２として形成している。
【００３１】
このように構成すれば、光源１２から照射される光を、表示板３の表示部４側に向かって適切にしかも効率よく反射させて導くことができるから、表示板３の全面にわたっての略均一な照明表示を効率よくしかも確実に行える。
【００３２】
図３（ａ），（ｂ）は本発明のさらに別の実施の形態を示し、これらの図においても前述したと同様に同一部分には同一番号を付して説明は省略する。
この実施の形態では、導光板１１の形状をケース２とは異ならせて形成し、側端面１１ｂに所定間隔をおいて対向するケース２の内壁面２ａを前記反射部として利用している。
【００３３】
この実施の形態では、光源１２を取付ける部分を、導光板１１の側壁面１１ｂからスリットを入れて取付け用溝部２３として形成し、これらの光源１２から照射した光を一旦表示発光部５とは反対側に導き、ケース内壁面２ａで反射させてから、導光板１１の側壁面１１ｂから導入して導光板１１の全面にわたる略均一な明るさによる照明表示を可能としている。
【００３４】
したがって、前述した第１の実施の形態と同様に、光源１２からの光で表示板３の表示発光部５の照明表示を略均一な輝度をもって行なえ、しかも導光板１１の途中に障害物として指針穴１５が存在していても、前記ケース２の内壁面２ａで反射した多くの光が導光板１１内を進行してこの指針穴１５の外側に到達し、従来のような影の影響が生じるおそれは少なくなる。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。たとえば光源１２の数量や配設位置は、表示板３の表示発光部５の状況によって適宜設定すればよい。
また、上述した実施の形態では、導光板１１の側端面１１ａを反射部としたが、これに限らず、ケースの内壁面を反射部としてもよい。
【００３６】
また、上述した実施の形態では、表示板３の表示発光部５として単純な照明表示の概要を図示したが、本発明はこれに限らず適宜の文字、図形、その他の種々のデザインを表示する表示部やＬＣＤパネル等のバックライト照明表示を行える装置であればよい。
【００３７】
また、本発明によれば、面発光光源装置として特願平１０−１５１２４４号により本出願人が先に提案したものを用いた場合を説明したが、これに限らず、面発光可能な光源装置であれば本発明を適用することができる。さらに、本発明に係る表示装置としてアナログ表示用計器を例示したが、これに限らず、各種表示式計器、表示装置の光源として用いることができる面発光光源装置１０を用いた表示装置１であれば適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る面発光光源装置を用いた表示装置によれば、光源から照射した光を導光板の周囲の少なくとも一部に設けた反射部によって一度反射してから導光板内に導入して進行させるから、導光板の前面からの表示部材の表示発光部の照明表示が、均一な輝度をもって行なえ、また導光板の途中に穴等の障害物が存在していても、前記反射部で反射した多くの光が穴等の外側に到達するため、従来のような影による影響がなくなり、表示部材の全面にわたって略均一な照明表示を行うことができる。
【００３９】
また、本発明によれば、取付け穴に臨ませた光源から照射した光を穴内壁面から一旦導光板の表示部と反対側に導き、その部分に設けている導光板の側端面のような反射部で反射させることにより、表示部材の表示発光部側に広範囲にわたって光を拡散させて導くことができる。したがって、従来のような高輝度部分や低輝度部分が生じることはない。また、導光板の表示部側の一部に指針穴等の障害物が存在していても、従来のような影による影響を生じるおそれはない。
【００４０】
また、本発明によれば、光源からの光を導光板の側端面に対向するケース内壁面で一旦反射してから導光板内に導入して進行させることにより、上述したと同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
そして、このような本発明によれば、面発光光源装置１０を用いた表示装置１を、構造が比較的簡単で、光源１２からの光を効率よく利用し、導光板１１の全面にわたっての均一な照明を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る面発光光源装置を用いた表示装置を適用した自動車用アナログ表示式計器の一つの実施の形態を示し、（ａ）は計器の要部の正面図、（ｂ）は（ａ）の側断面図である。
【図２】 本発明に係る面発光光源装置を用いた表示装置を適用した自動車用アナログ表示式計器の別の実施の形態を示し、（ａ）は計器の要部の正面図、（ｂ）は（ａ）の側断面図である。
【図３】 本発明に係る面発光光源装置を用いた表示装置を適用した自動車用アナログ表示式計器の他の実施の形態を示し、（ａ）は計器の要部の正面図、（ｂ）は（ａ）の側断面図である。
【図４】 従来の面発光光源装置を用いた表示装置としての自動車用アナログ表示式計器の一例を示し、（ａ）は計器の要部の正面図、（ｂ）は（ａ）の側断面図である。
【図５】 面発光光源装置に光源として用いるＬＥＤの指向特性を示す図である。
【図６】 面発光光源装置に光源として用いる電球の配光特性を示し、（ａ）は指向性を持たないように配置した場合を示す特性図、（ｂ）は指向性を持たせて配置した場合を示す特性図である。
【符号の説明】
１…表示装置、２…ケース、２ａ…内壁面（反射部）、３…表示板（表示部材）、４…表示部、５…表示発光部、１０…面発光光源装置、１１…導光板、１１ａ…側端面（反射部）、１１ｂ…側端面、１２…光源、２０，２１…光源取付け用の貫通穴、２２…円弧状反射面（反射部）、２３…光源取付け用溝部。

Claims (3)

1. 光源、導光板およびその背面側の反射面を備え、前記導光板内を進行する前記光源からの光を反射することにより導光板の前面から出光させ、この導光板の前面に配置した表示部材の表示発光部を照明表示する面発光光源装置を用いた表示装置において、
   前記導光板の周囲の少なくとも一部に反射部を設け、前記表示発光部と反射部との間で前記導光板の前記表示発光部に対向しない位置に、指向性を有する光源を前記反射部の方向を指向するように設けたことを特徴とする面発光光源装置を用いた表示装置。
2. 請求項１に記載の面発光光源装置を用いた表示装置において、
   前記導光板の前記表示発光部に対向しない位置に取付け穴を設け、この取付け穴内に設けた光源からの光を反射する反射部を前記導光板の側壁面によって構成したことを特徴とする面発光光源装置を用いた表示装置。
3. 請求項１に記載の面発光光源装置を用いた表示装置において、
   前記導光板の側壁部分に前記光源を設けるとともに、その周囲を取り囲むケースの内壁面を前記光源からの光を反射する反射部としたことを特徴とする面発光光源装置を用いた表示装置。

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