JP4748051B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関するものであり、たとえば車両の計器等に用いて好適である。

従来の表示装置としては、文字盤と、この文字盤の裏面側に配置され文字盤の表面側に指針軸を延出する回動内機と、文字盤に指針軸と同軸上に形成される盛と、目盛に略沿うような平面視環状あるいは平面視円弧状に形成され、且つ文字盤の裏側に指針軸と同軸上に配置される透光性材料からなる導光体と、導光体の入射面に光を入射可能に配置される光源と、導光体の大径側側面に形成されて光源からの光を反射させる光伝播用反射面と、導光体内を進行する光を文字盤に向けて拡散反射させる光拡散手段（たとえば、シボ面、あるいは白色塗装面等）とを備える構造のものがある（たとえば、特許文献１参照）。

これは、光源から導光体に入射した光を光伝播用反射面で反射を繰り返しながら導光体内部を進行させ、光拡散手段で乱反射させて導光体表面を発光させ、これにより文字盤を透過照明するものである。

透過照明される文字盤の明るさを均一にして見映えの良い表示装置とするためには、導光体表面の発光照度が導光体表面全域に亘ってほぼ均一にする必要がある。
特開平１０−２０７４０８号公報

上述の従来の表示装置においては、導光体は、平面視円弧状を成しており、また光伝播用反射面は円筒面状に形成されている。

図１０には、従来の表示装置１００における導光体３００の平面図を示す。従来の表示装置１００において、導光体３００は、図１０に示すように、円弧状に形成されると共に、円弧の両端の端面は光源である発光ダイオード４からの光を導光体３００に入射させるための入射面３０１となっている。発光ダイオード４は、入射面３０１に光を入射可能に入射面３０１に密着固定されている。また、導光体３００の大径側側面には、導光体３００内において発光ダイオード４からの光を反射させる光伝播用反射面３０２が形成されている。すなわち、光伝播用反射面３０２は円筒面状に形成されている。

また、発光ダイオード４は点光源として作用し、図１０に示すように照射角度θで放射状に光を出射する。発光ダイオード４からの光は、導光体３００内部を、図１０中の矢印で示すように、光伝播用反射面３０２において反射を繰返しながら進行する。この場合、導光体３００内における発光ダイオード４からの光の軌跡の通過範囲Ｂは、図１０中においてハッチングを施した部分となる。この通過範囲Ｂが光拡散手段により明るく発光する。なお、実際には発光ダイオード４からは、照射角度θの範囲外へも若干光が発射されるが、その光量は照射角度θ範囲内と比較するとわずかである。そのため、図１０中の通過範囲Bの外側の照度も、通過範囲B内の照度よりかなり低いものとなっている。

従来の導光体３００においては、６に示すように、通過範囲Ｂは導光体３００の表面の一部分を占めるに過ぎず、言い換えると、発光ダイオード４からの光は導光体３００内のほぼ全域には伝播されず、したがって、導光体３００の表面の明るさに斑が生じてしまう。

これは、光伝播用反射面３０２は、その実体の外形は円筒面状に形成されているが、導光体３００の内部から見ると光伝播用反射面３０２は凹面形状であり、点光源である発光ダイオード４から放射状に発せられた光は、この凹面で反射して再び一点に収束してしまい、導光体３００内の広範囲に分散させることが困難なためである。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、導光体表面の明るさの斑を低減して均一な発光照度が得られるような表示装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載の表示装置は、その表面あるいは裏面に目盛および数字が形成された文字盤と、文字盤の裏面側に配置され、文字盤の表面側に回動可能に指針軸を延出してなる回動内機と、文字盤に指針軸と同軸上に形成される目盛と、目盛に略沿うような平面視環状あるいは平面視円弧状に形成され、且つ文字盤の裏側に指針軸と同軸上に配置され、目盛および数字部分を覆い、透光性材料からなる導光体と、導光体の入射面に所定の照射角度θで放射状に光を入射可能に配置され、発光ダイオードからなる光源と、導光体の大径側の円弧状の側面であり且つ発光ダイオードからの出射光に対向する側面に形成されて光源からの光を反射させる光伝播用反射面と、導光体内を進行する光源からの光を文字盤に向けて拡散反射させる光拡散手段と、を備える表示装置であって、光伝播用反射面は側面に形成される複数の平面から構成され、複数の平面のうち幾つかを、あるいは全てを平面視円弧状の中心に向かって凹である凹面としたことを特徴としている。光源、つまり点光源から放射状に出射された光が平面に入射すると、その反射光もまた放射状に進行する、つまり曲面、たとえば円筒面における反射光のように再び一点に収束することなしに導光体内に広く分散して行く。これにより、光源からの光の導光体内における進行軌跡は導光体のほぼ全域を覆うようにできるので、導光体表面の明るさの斑を低減して均一な発光照度が得られる表示装置を実現できる。

また、請求項１に記載の表示装置は、複数の平面のうち幾つかを、あるいは全てを平面視円弧状の中心に向かって凹である凹面とした構成としている。導光体の実体形状における凹面は、導光体の内部から見ると凸面状である。したがって、点光源から放射状に出射された光が凸面に入射すると、その反射光は、平面における場合に比べてより広い放射状に進行する。これにより、光源からの光の導光体内における進行軌跡は導光体のほぼ全域を覆うようにできるので、導光体表面の明るさの斑を低減して均一な発光照度が得られる表示装置を実現できる。

請求項２に記載の表示装置は、光拡散手段は、導光体の文字盤側表面および文字盤と反対側表面の少なくとも一方にシボ面加工あるいは印刷を施して形成される構成としている。これにより、導光体に容易に光拡散手段を形成することができる。

請求項３に記載の表示装置は、光拡散手段は、導光体内に分散配置される微粒子である構成としている。これにより、導光体に容易に光拡散手段を形成することができる。

以下、本発明による表示装置を、自動車のコンビネーションメータに適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の部分平面図である。

図２は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の導光体の平面図である。

図３は図２中のＩＩＩ矢視図である。

図４は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の導光体の斜視外観図である。

図５は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の部分断面図であり、図１中のＶ−Ｖ線断面図である。

コンビネーションメータ１は、自動車の車室内において運転席前方の運転者から視認可能な位置に配設されて、当該自動車に関する各種情報、たとえば走行速度、エンジン回転数あるいは燃料タンク内残存燃料量等を表示するものである。

コンビネーションメータ１は、大きくは、図５に示すように、文字盤２と、文字盤２の表面に沿って指針６を回動させるムーブメント５と、発光ダイオード４からの光を導いて文字盤２を透過照明するための導光体３と、上述の各部品を収容・保持するケース８とから構成されている。

以下、コンビネーションメータ１の構成について詳細に説明する。

文字盤２は、透光性材料、たとえばアクリル樹脂あるいはポリカーボネート樹脂の薄板からなり、図１に示すように、その表面あるいは裏面に印刷を施して目盛２１および数字２２が形成されている。つまり、目盛２１および数字２２以外の部分を不透光性に着色している。この着色は、光の反射率の大きい白色がよい。これにより、導光体３が発光すると、目盛２１および数字２２が透過照明されて発光表示される。また、文字盤２の略中央部には、図５に示すように、後述するムーブメント５のシャフト５１を文字盤２の表面側、すなわち運転者側に延出させるための貫通孔２３が設けられている。そして、目盛２１は、この貫通孔２３と同軸状、つまり指針軸５１と同軸状の円弧上に沿って放射状に配置されている。文字盤２の裏側には、導光体３が配置されている。

導光体３は、透光性材料、たとえば透明なアクリル樹脂あるいはポリカーボネート樹脂から略板状に形成されている。導光体３は、図１中において破線で示すように、その平面形状が目盛２１に沿うような円弧状に形成されると共に、目盛盤２の裏側にシャフト５１と同軸状に配置されている。導光体３の大径側の側面、すなわち、図２中における範囲Ａの部分は、図４に示すように、導光体３内に入射した発光ダイオード４からの光を反射させる光伝播用反射面である複数の平面３２により形成されている。また、円弧形状の両端に相当する導光体３の両端部には、導光体３における発光ダイオード４が発する光の入り口である入射面３１がそれぞれ設けられている。各入射面３１には、発光ダイオード４が光を入射可能に密着固定されると共に、導光体３の裏側（図５の右側）に配置されるプリント基板７に実装されている。また、導光体３の文字盤２と反対側の表面である裏面（図５において右側表面）には、導光体３内を進行する発光ダイオード４からの光を文字盤２に向けて拡散反射させる光拡散手段であるシボ面３３が設けられている。このシボ面３３は、導光体３を樹脂で型成形する際に、型により一体的に形成される。

プリント基板７は、コンビネーションメータ１の電気回路部を形成するものであり、導光体３の裏側に配置されている。このプリント基板５には、発光ダイオード４が実装されると共に、このプリント基板５には、外部からの電気信号に対応した角度だけ指針軸であるシャフト５１を回動させる回動内機であるムーブメント５が取り付けられている。ムーブメント５のシャフト５１は、文字盤２の貫通孔２３を通して表側（図１の左側）へ延出し、その先端には指針６が固定されている。この指針６は、透明あるいは半透明の材料、たとえばアクリル樹脂等から形成され、指針外部の光源からの光を導光することにより指針自体が発光可能である。さらに、プリント基板７には、発光ダイオード４の点灯・消灯を制御する制御装置１１が実装されている。この制御装置１１は、たとえば、ハイブリッドＩＣ等により形成されている。

文字盤２の表面側（図５の左側）には、見返し板９を介し透明カバー１０が装着されている。透明カバー１０は、透明な薄板状のポリカーボネート樹脂等から形成され、コンビネーションメータ１内を清浄に保っている。

次に、以上説明した本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の電気回路構成について説明する。

図６は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の電気回路構成図である。

制御装置１１は、図６に示すように、イグニッションスイッチ１３を介してバッテリ１２に接続されて電力の供給を受けるとともに、自動車の前照灯等各種灯火（図示せず）の点灯・消灯を切り替えるライトコントロールスイッチ１４に、その切り替え状態を検出可能に接続されている。そして、イグニッションスイッチ１２がＯＮ状態の時は、制御装置１１は、ライトコントロールスイッチ１４からの検出信号に基づいて発光ダイオード４を点灯、あるいは消灯させる。

次に、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の特徴である導光体３の作用・効果について、従来の表示装置１００における導光体３００の場合と比較しながら説明する。

従来の表示装置１００の導光体３００の場合、発光ダイオード４が点灯すると、図１０に示すように、発光ダイオード４からの光の軌跡は通過範囲Ｂを通り、この光が導光体３００に設けられる光拡散手段（たとえばシボ面等）により拡散反射されて導光体３００外へ出射する。これにより、通過範囲Ｂの部分が明るく発光すると共に、通過範囲Ｂより外側部分の発光照度が低くなる。すなわち、導光体３００の発光照度に斑が生じる。このため、文字盤上に形成される複数の目盛や数字の明るさが均一にならず、表示装置１００の見映えが悪いという問題があった。

これに対して、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１における導光体３では、大径側の側面に形成される光伝播用反射面を複数の平面３２により構成している。図７には、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の導光体３における発光ダイオード４からの光の進行経路を矢印で示す。この場合、光の軌跡の通過範囲Ｃは、図７中においてハッチングを施した部分となる。

図１０と図７を比較すると明らかなように、本発明の一実施形態による導光体３において上述したように光伝播用反射面を複数の平面３２により構成することにより、導光体３内での光の軌跡の通過範囲Ｃを、従来の導光体３００における光の軌跡の通過範囲Ｂ発よりも格段に広くすることができる。すなわち、図７に示すように、導光体３表面のほぼ全域を発光させて発光照度の斑をなくすことができる。これにより、文字盤２上に形成される複数の目盛２１や数字２２の明るさを均一にして、コンビネーションメータ１の見映えを向上することができる。

なお、以上説明した、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、発光ダイオード４を導光体３の入射面３１に密着させて配置しているが、必ずしも密着させずに、幾らかの隙間を空けて配置してもよい。

図８には、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の導光体３の変形例における外観斜視図を示す。この変形例では、複数の平面３２の構成を変更している。この場合も、導光体３表面のほぼ全域を発光させて発光照度の斑をなくすことができる。

図９には、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の導光体３の他の変形例における部分外観斜視図を示す。他の変形例では、光伝播用反射面を、複数の平面３２に替えて複数の曲率半径の大きい凹面３４から構成している。この場合も、導光体３表面のほぼ全域を発光させて発光照度の斑をなくすことができる。

なお、以上説明した、本発明の一実施形態、その変形例および他の変形例では、光伝播用反射面を、複数の平面３２のみ、あるいは複数の凹面３４のみにより構成しているが、平面３２と凹面３４を適当に混ぜて構成してもよい。

また、以上説明した、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、光源として発光ダイオード４を用いているが、他の種類の光源、たとえば電球、放電管等でもよい。

また、以上説明した、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、導光体３の1つの入射面３１に取り付けられる発光ダイオード４の個数を１個としているが、２個以上であってもよい。

また、以上説明した、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、光拡散手段として、導光体３の裏面にシボ面３３を設けているが、発光ダイオード４からの光を拡散反射させることが可能であればシボ面３３以外の手段であってもよい。たとえば、導光体３の裏面に白色塗装もしくは網点白色塗装を施す、あるいは明色系の薄いシートを貼着してもよい。また、光拡散手段が透光性を有するものであれば、導光体３の裏面ではなく、文字盤２側の表面に設ける、さらには両面に設けてもよい。あるいは、導光体３内に光を拡散反射させる微粒子、たとえばセラミックス粉末もしくは金属粉末等を均一に分散させてもよい。これは、導光体３を樹脂成形する際に、予め上述の微粒子を樹脂材料中に混入させることで容易に実現できる。

また、以上説明した実施例は、本発明の一実施形態による表示装置を自動車のコンビネーションメータ１に適用した場合を例に示しているが、自動車のコンビネーションメータ１以外の表示装置に適用してもよい。

本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の部分平面図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の導光体の平面図である。 図２中のＩＩＩ矢視図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の導光体の斜視外観図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の部分断面図であり、図１中のＶ−Ｖ線断面図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の電気回路図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の導光体３における発光ダイオード４からの光の進行経路、および光の軌跡の通過範囲の説明図である。 本発明の一実施形態による導光体３の変形例の外観斜視図を示す。 本発明の一実施形態による導光体３の他の変形例の部分外観斜視図を示す。 従来の導光体３００における発光ダイオード４からの光の進行経路、および光の軌跡の通過範囲の説明図である。

符号の説明

１ コンビネーションメータ（表示装置）
２ 文字盤
２１ 目盛
２２ 数字
２３ 貫通孔
３ 導光体
３１ 入射面
３２ 平面（光伝播用反射面）
３３ シボ面（光拡散手段）
３４ 凹面（光伝播用反射面）
４ 発光ダイオード（光源）
５ ムーブメント（回動内機）
５１ シャフト（指針軸）
６ 指針
７ プリント基板
８ ケース
９ 見返し板
１０ 透明カバー
１１ 制御装置
１２ バッテリ
１３ イグニッションスイッチ
１４ ライトコントロールスイッチ
１００ 表示装置
３００ 導光体
３０１ 入射面
３０２ 光伝播用反射面
Ａ 範囲（大径側側面）
Ｂ 通過範囲
Ｃ 通過範囲
θ 照射角度

Claims (4)

1. その表面あるいは裏面に目盛および数字が形成された文字盤と、
   前記文字盤の裏面側に配置され、前記文字盤の表面側に回動可能に指針軸を延出してなる回動内機と、
   前記文字盤に前記指針軸と同軸上に形成される目盛と、
   前記目盛に略沿うような平面視環状あるいは平面視円弧状に形成され、且つ前記文字盤の裏側に前記指針軸と同軸上に配置され、前記目盛および数字部分を覆い、透光性材料からなる導光体と、
   前記導光体の入射面に所定の照射角度θで放射状に光を入射可能に配置され、発光ダイオードからなる光源と、
   前記導光体の大径側の円弧状の側面であり且つ前記発光ダイオードからの出射光に対向する側面に形成されて前記光源からの光を反射させる光伝播用反射面と、
   前記導光体内を進行する前記光源からの光を前記文字盤に向けて拡散反射させる光拡散手段と、を備える表示装置であって、
   前記光伝播用反射面は前記側面に形成される複数の平面から構成され、前記複数の平面のうち幾つかを、あるいは全てを平面視円弧状の中心に向かって凹である凹面としたことを特徴とする表示装置。
2. 前記光拡散手段は、前記導光体の前記文字盤側表面および前記文字盤と反対側表面の少なくとも一方にシボ面加工あるいは印刷を施して形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記光拡散手段は、前記導光体内に分散配置される微粒子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記光源は前記導光体の平面視環状あるいは平面視円弧状の両端部に配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の表示装置。

Images