JP4984847B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば自動車に搭載される表示装置に関するものである。

従来の表示装置として、たとえば、文字盤の裏面に透過光調整層を形成し、透過光調整層により文字盤の裏面側から表面側に透過する光の透過量を文字盤の表面に沿って徐々に変化させて、文字盤の見映えを奥行き感に富むものとすることを目指したものがある（特許文献１参照）。
特許第３１３６３９５号公報

上述の従来の表示装置では、透過照明される文字盤表面の照度が均一ではなくて部分的に徐々に変化して見える、いわゆるグラデーション調の見映えが得えられる。しかし、この場合、照度の変化は文字盤の場所によるものであって、時間的には変化せずに一定である。このため、グラデーションによる立体感は得られるものの、文字盤の見映えが単調なものになる可能性があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、文字盤の照度を場所により変化させると同時に、時間的にも変化させることにより、より斬新な見映えが得られる表示装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成する為、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、文字盤と、文字盤の表面に沿って回動する指針と、文字盤の裏面側に配置され文字盤を透過照明する光源と、光源の点灯・消灯を制御する制御手段と、文字盤に円弧状に形成された計器の指標部と、文字盤において指標部の形成される領域よりも内周側の領域に、円形あるいは扇形に形成された模様部とを備え、光源は、模様部の外周側あるいは中心側に配置され、制御手段は、光源の発光光量を徐々に変化させるように制御し、模様部は、文字盤の裏面側から表面側へ透過する光に対する透過率が外周側から内周側に向かうに連れて徐々に減少するように形成されることで、発光光量の徐々に変化する前記光源の光を透過させることにより、当該光源による照明部分が徐々に拡大又は縮小する動的なグラデーションを表示することを特徴している。

上述した構成において、光源の発する光の照度が一定の場合、模様部を透過する光量は模様部の外周側において最も多く、模様部の内周側に向かうに連れて徐々に減少している。このため、模様部は、その外周側が最も明るく視認され、内周側に向かうほど徐々に暗くなるように視認される。つまり、模様部は、その明るさがグラデーション状態として表示されている。

さらに、光源の発光光量が徐々に変化するように制御されている。たとえば、初め光源が消灯状態にあり、次いで発光光量がわずかな状態で点灯され、徐々に発光光量を増大させるように制御される場合を考える。この場合、光源が消灯状態の時は模様部は全体が暗く黒色で視認され、光源の発光光量がわずかな状態で点灯されると模様部は外周部分のみが仄明るく視認される。続いて光源の発光光量が徐々に増大されると、模様部はより内周部まで透過照明されるようになる。言い換えると、光源の発光光量が徐々に増大されるに連れて、模様部全体の明るさが増すと同時に模様部の透過照明されて視認される範囲が内周側に向かって広がってくる。すなわち、模様部の透過照明されて見える部分が外周側から内周側へ広がるように移動して見える。一方、上述の例と反対に、初め光源の発光光量が十分明るい状態に点灯されており、続いて光源の発光光量が徐々に減少され、やがて消灯されると、模様部の透過照明される範囲が内周側から徐々に暗くなっていく。言い換えると、光源の発光光量が徐々に減少されるに連れて、模様部全体の明るさが低下すると同時に模様部の透過照明されて視認される範囲が外周側に向かって狭まってくる。すなわち、模様部の透過照明されて見える部分が内周側から外周側へ縮小するように移動して見える。これにより、本発明の請求項１に記載の表示装置では、模様部の見映えを、単なる静的なグラデーション表示とするのみならず、グラデーション表示範囲が拡大あるいは縮小する動的な表示、つまり時間的に変化する表示とすることができる。したがって、より斬新な見映えが得られる表示装置を提供することができる。

また、本発明の請求項１に記載の表示装置において、光源を模様部の外周側に配置し他場合、光源から模様部までの光源から発せられた光の光路長さは、模様部の外周において最短となり、模様部の内周側になるほど光路長さが長くなっている。これにより、模様部のグラデーション表示の一端である外周部の明るさを常に最高として、模様部のグラデーション表示の見映えを確実に良好なもの、つまり外周部において明るさが最高であり且つ内周側になるに連れて徐々に暗くなるものとすることができる。

本発明の請求項２に記載の表示装置は、模様部は、指針の径方向に伸びる放射状部および該放射状部周囲の背景部から構成され、放射状部における透過率は背景部における透過率より大きく設定されることを特徴としている。

上述の構成によれば、放射状部と背景部は模様部の周方向において交互に配置されている。つまり、明るい放射状部と暗い背景部が交互に配置されている。したがって、光源の発光光量を徐々に変化させてグラデーション表示範囲を時間とともに拡大あるいは縮小する動的な表示を行う場合、放射状部においてはグラデーション表示の動的変化がより顕著に視認され、さらに放射状部と背景部とが交互に配置されていることにより、グラデーション表示の動的変化が複数箇所で同心状且つ同期的に進行して見える。これにより、本発明の請求項１に記載の表示装置の効果をより高めて、斬新な見映えが得られる表示装置を提供することができる。

本発明の請求項３に記載の表示装置は、放射状部は模様部の周方向における寸法が外周側から内周側に向かうに連れて徐々に小さくなるように形成されることを特徴としている。

上述した構成によれば、たとえば、光源を消灯状態から徐々に発光光量を増大模様部の明るい部分を外周側から内周側へ拡大するように見せる場合、放射状部の明るい部分は内周側へ行くほど周方向の幅が狭くなるので、視認者に対して、グラデーション表示の動的な変化の変化方向をより鮮明に印象付けることができる。

本発明の請求項４に記載の表示装置では、模様部は、多数の微細な黒色の丸点の配列ピッチ及びこの丸点の直径の少なくとも一方を徐々に変化させることにより、透過率が外周側から内周側に向かうに連れて徐々に減少するように形成されることを特徴としている。

本発明の請求項５に記載の表示装置では、制御手段は、光源に電源を接続するときに光源の発光光量を時間の経過とともに徐々に増加させることを特徴としている。

上述した構成によれば、光源が電源に接続されると、文字盤においてグラデーション照明部分が徐々に拡大しグラデーション範囲が最大の状態になって拡大が停止するような見映えを実現することができる。

本発明の請求項６に記載の表示装置では、制御手段は、光源に電源を遮断するときに光源の発光光量を時間の経過とともに徐々に減少させることを特徴としている。

上述した構成によれば、光源が電源から遮断されると、文字盤においてグラデーション照明部分が徐々に縮小し最後には完全に照明が消える見映えを実現することができる。

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１００内に設置されるスピードメータＳに適用した場合を例に図面に基づいて説明する。

コンビネーションメータ１００は、自動車の車室内の運転席前方に設けられ、自動車に関わる各種情報、たとえば走行速度等を表示装置、警告灯等により表示するものである。スピードメータＳは、自動車の走行速度を指針９の回動角度により指示する、いわゆる表示装置として構成されている。以下に、スピードメータＳの構成について説明する。

文字盤２は、透光性材質、たとえば無色透明のポリカーボネート樹脂あるいはアクリル樹脂等の薄板から形成されている。文字盤２は、計器であるスピードメータＳの指標部である目盛２１および文字２２を備えている。目盛２１は、図１に示すように、円弧状に形成され、文字２２も、目盛２１に沿って円弧状に配列されている。目盛２１および文字２２には遮光性着色層が施されるとともに、目盛２１および文字２２の周囲の地の部分には透光性着色層が施されている。目盛２１および文字２２の遮光性着色層、および地の部分の透光性着色層は印刷あるいはホットスタンプ等により施される。本発明の一実施形態によるスピードメータＳでは、目盛２１および文字２２の遮光性着色層は黒色、地の部分の透光性着色層は乳白色となっている。文字盤２は、図２に示すように、後述するムーブメント８のシャフト８１あるいは指針９のボス部９１を挿通させるための貫通孔２３を備えている。

文字盤２において、目盛２１および文字２２より内周側の領域には、図１に示すように、模様部であるグラデーション部３が略半円形に形成されている。グラデーション部３は、文字盤２に形成された乳白色の透光性着色層に重ねて乳白色の透光性着色層よりも視認者側（図２において左側）に、図３に示すように、多数の微細な黒色の丸から構成される網点印刷層を設けて形成されている。つまり、乳白色の透光性着色層が文字盤２の表面２４に形成されている場合は、網点印刷層は透光性着色層の上に重ねて施される。乳白色の透光性着色層が文字盤２の裏面２５に形成されている場合は、網点印刷層は文字盤２の表面２４に施されるか、あるいは、文字盤２の裏面２５に先ず網点印刷層を施し、次に文字盤２の裏面２５に乳白色の透光性着色層を施して形成される。グラデーション部３を形成する網点印刷層は、文字盤２の裏面から表面へ透過する光の透過率が、その外周側から内周側、すなわちグラデーション部３を成す円の中心へ向かうに連れて、徐々に減少するように形成されている。グラデーション部３は、図１および図３に示すように、その外周から内周に向かって径方向に伸びる放射状部３１と、放射状部３１の周囲の背景部３２とから構成されている。さらに、放射状部３１は、図１に示すように、グラデーション部３の周方向における寸法、つまり弧の長さが、外周側から内周側に向かうに連れて徐々に短くなるように形成されている。透過率を徐々に変化されるために、たとえば、網点印刷層における丸点の配列ピッチおよび丸点の直径の少なくとも一方を徐々に変化させている。

放射状部３１および背景部３２のいずれにおいても、文字盤２の裏面から表面へ透過する光の透過率が、その外周側から内周側に向かうに連れて、徐々に減少するように形成されている。しかし、放射状部３１における透過率は、図３に示すように、背景部３２における透過率よりも大きく形成されている。詳しくは、グラデーション部３の周方向において、つまり同一半径の円弧上において、放射状部３１における透過率は、図３に示すように、背景部３２における透過率よりも大きくなるように形成されている。これは、たとえば、放射状部３１と背景部３２とで、網点印刷層における丸点の配列ピッチおよび丸点の直径の少なくとも一方を徐々に変化させる変化度合いを変えることで実現している。背景部３２の中央部においては、すなわち、放射状部３１の内周側先端部近傍から内周側の部分においては、丸点と丸点とが重なり合って黒色のベタ塗り状態となっている。

文字盤２の裏面側には、拡散反射板６が重ねて配置されている。拡散反射板６は、光源である発光ダイオード４が発する光をその内部で拡散反射を繰り返させることにより、拡散反射板６の広い範囲から均一な照度で出射させることにより、文字盤２の全域を均一な明るさで透過照明する機能を果たしている。

文字盤２の表面側（図２の左側）には、文字盤２の目盛２１および文字２２と協働して自動車の走行速度を指示する指針９が配置されている。指針９は、透光性材料、たとえばアクリル樹脂等により形成されている。指針９は、図２に示すように、そのボス部９ａを介してムーブメント８のシャフト８１に固定されている。指針９は、文字盤２の裏側に配置される発光ダイオード５が発する光により照射されて発光表示される。指針９のボス部９ａの前面側（図２において左側）には、図２に示すように、遮光キャップ１０が装着されている。遮光キャップ１０は、遮光性を有する材質、たとえば黒色樹脂または金属等から形成され、発光ダイオード５からの光が直接運転者の眼に入射することを防いでいる。

文字盤２の背後には、図２に示すように、指針９を回動させる駆動源としてのムーブメント８が配置されている。ムーブメント８は、ステッピングモータ、あるいは交差コイル式回転機等の電気アクチュエータからなり、外部からの電気信号（スピードメータＳにおいてはエンジンの回転速度信号）に対応した角度だけシャフト８１を回動させるものである。

文字盤２の背後には、図２に示すように、プリント基板７が配置されている。プリント基板７は、たとえばガラスエポキシ基板等からなり、スピードメータＳを含むコンビネーションメータ１００の電気回路部を形成している。プリント基板７には、文字盤２を透過照明する光源である発光ダイオード４が実装されている。発光ダイオード４は、本発明の一実施形態によるスピードメータＳにおいては６個設けられ、図１に示すように、視認方向から見て文字盤２のグラデーション部３の外側５に実装されている。プリント基板７には、指針９を照明する発光ダイオード５が実装されている。発光ダイオード５の発光面側には、図２に示すように、発光ダイオード５が発する光を指針９へ高効率で導くための導光体１６が配置されている。導光体１６は、透光性材質、たとえば無色透明のアクリル樹脂等から形成されている。プリント基板７には、指針９を回動させるムーブメント８が実装されている。プリント基板７には、制御手段であるコントローラ１５が実装されている。コントローラ１５は、たとえばマイクロコンピュータ等から構成され、発光ダイオード４、５の点灯・消灯制御、ムーブメント８の回転駆動制御を行っている。

上述した、文字盤２、プリント基板７、ムーブメント８等は、図２に示すように、樹脂材料から成形されるケーシング１１内に収容保持されている。

また、文字盤２の前面側には、図２に示すように、略枠状の見返し板１２が装着され、さらに見返し板１２の先端部には透明カバー１３が装着されている。見返し板１２は、たとえば樹脂材料から形成され、コンビネーションメータ１００の見映えを整えている。透明カバー１３は、無色透明あるいはスモーク調に着色された樹脂板・ガラス板等から形成されている。一方、ケーシング１１の背後には、図２に示すように、ロアカバー１４が装着されている。ロアカバー１４は、たとえば樹脂材料から形成されている。見返し板１２、透明カバー１３およびロアカバー１４は、コンビネーションメータ１００内部への埃、水分等の侵入を防止している。

次に、以上説明した、本発明の一実施形態によるスピードメータＳの電気回路構成について、図４に基づいて説明する。

図４の電気回路模式図に示すように、コントローラ１５には、バッテリ１７から電力が常時供給されている。コントローラ１５には、イグニッションスイッチ１８が、その作動状態（ＯＮまたはＯＦＦ）を検出可能に接続されている。コントローラ１５には、当該自動車の走行速度を検出する速度センサ１９が検出信号を入力可能に接続されている。なお、速度センサ１９としては、たとえば電磁ピックアップ型、あるいは磁電変換素子（ホール素子、磁気抵抗素子等）型が用いられる。回転検出対象部材は、たとえば変速機の出力軸、つまりプロペラシャフト等である。コントローラ１５には、発光ダイオード４、発光ダイオード５、ムーブメント８が接続されている。

次に、本発明の一実施形態によるスピードメータＳの特徴である文字盤２のグラデーション部３の作用効果、特に視認性におよぼす効果について、コンビネーションメータ１００の作動に基づいて説明する。

（１）イグニッションスイッチ１８がＯＮされた場合。

運転者によりイグニッションスイッチ１８がＯＮされると、コントローラ１５は、イグニッションスイッチ１８がＯＮされたことを検知してスピードメータＳの表示制御を開始する。

すなわち、発光ダイオード４、５を点灯させるとともに、速度センサ１９からの検出信号に基づき当該自動車の走行速度を算出し、続いてムーブメント８を駆動して、シャフト８１を所定角度、すなわち当該自動車の走行速度を指示する角度まで回動させて指針９によりそれを指示する。これにより、指針９が発光ダイオード表示されるとともに、文字盤２の目盛２１および文字２２は、明るい白色を背景に黒く視認される。

ここで、コントローラ１５は、発光ダイオード４の点灯制御において、発光ダイオード４の発光光量、つまり発光輝度が徐々に高まるように制御する。すなわち、図５に示すように、消灯状態（印加電圧Ｖ＝０）から数秒をかけて通常使用時（印加電圧＝Ｅ）の明るさに達するように制御する。なお、図５は、発光ダイオード４への印加電圧Ｖと時間Ｔとの関係を示すグラフである。

これを、運転者から見ると、先ず、グラデーション部３の外周側が仄かに明るくなり、続いて明るい範囲がグラデーション部３の内周側に広がってくる。詳しくは、放射状部３１の外周側が仄かに明るくなり、明るい範囲が徐々に内周側に広がってくる。一方、背景部３２は、透過率が放射状部３１よりも高く形成されているため、その明るさは放射状部３１に比べて暗くなっている。したがって、放射状部３１において照明範囲が徐々に広がる様子が顕著に視認される。さらに、放射状部３１は、グラデーション部３の周方向における寸法である弧の長さが、外周側から内周側に向かうに連れて徐々に短くなるように形成されている。すなわち、放射状部３１の形状は、図１および図３に示すように、その先端がグラデーション部３の中心に向かう楔状となっている。このため、コントローラ１５による発光ダイオード４の点灯制御時に、放射状部３１においては、照明範囲が徐々に広がるとともにその広がる動きの方向が上述した楔形状により明確に視認される。

これにより、本発明の一実施形態によるスピードメータＳの文字盤２の照明を、従来の表示装置の文字盤における単なる静的なグラデーション表示、つまり文字盤の明るさが位置により徐々に変化している表示に替えて、
また、本発明の一実施形態によるスピードメータＳにおいては、光源である発光ダイオード４を、グラデーション部３の外周側、言い換えると放射状部３１の外側に配置している。このため、発光ダイオード４と放射状部３１との距離は、放射状部３１の外周側端部において最短となり放射状部３１の内周側端部において最長となっている。文字盤２の裏面には拡散反射板６が配置されており、発光ダイオード４からの光は拡散反射により均一化されるものの、放射状部３１の明るさは、光源である発光ダイオード４側を頂点とし内周側に向かって低下する勾配状となる。これにより、発光ダイオード４の輝度増加に伴って放射状部３１の照明範囲が広がる際に、放射状部３１の明るさは、常に外周側端部において最大となり且つ内周側に向かって徐々に暗くなるので、放射状部３１の明るさ分布を自然なものとして、スピードメータＳの見映えを良好なものとすることができる。

（２）イグニッションスイッチ１８がＯＦＦされた場合。

運転者によりイグニッションスイッチ１８がＯＦＦされると、コントローラ１５は、イグニッションスイッチ１８がＯＦＦされたことを検知して、発光ダイオード４、５を消灯させる。同時に、コントローラ１５は、ムーブメント８の駆動を停止する。

このとき、コントローラ１５は、発光ダイオード４の消灯制御において、発光ダイオード４の発光輝度が徐々に低くなるようにに制御する。たとえば、通常の点灯状態から数秒をかけて完全に消灯するように制御する。すなわち、発光ダイオード４の消灯時は、（１）の点灯時とは逆に、放射状部３１は、その内周側端部、つまり楔形状の先端側から外周側に向かって暗くなってゆき、最後に外周部のみが仄かに明るく見え、やがて完全に暗くなる。

この場合も、文字盤２のグラデーション部３の照明範囲を時間の経過とともに変化させる、言い換えると動的なグラデーション表示とすることができる。

なお、以上説明した、本発明の一実施形態によるスピードメータＳにおいては、グラデーション部３の網点印刷層の丸点３３の色を黒色としているが黒色に限る必要はなく、他の色を用いても良い。同様に、文字盤２の地の色を透光性乳白色としているが、乳白色に限る必要はなく、透光性の他の色を採用してもよい。

また、以上説明した、本発明の一実施形態によるスピードメータＳにおいては、グラデーション部３に施した網点印刷層を丸点３３から形成しているが、点の形状を丸に限る必要はなく、他の形状であってもよい。

また、以上説明した、本発明の一実施形態によるスピードメータＳにおいては、光源である発光ダイオード４を視認方向においてグラデーション部３の外周側に配置しているが、グラデーション部３の中心側に配置してもよい。

また、以上説明した、本発明の一実施形態によるスピードメータＳにおいては、文字盤２の裏側に拡散反射板６を配置しているが、拡散反射板６に替えて、発光ダイオード４と文字盤２間に透光性材質、たとえば無色透明のポリカーボネート樹脂等から形成された導光体を配置し、この導光体により発光ダイオード４からの光を文字盤２へ導く構成としてもよい。

また、以上説明した実施形態は、本発明による表示装置の用途を、自動車の車室内に設置されたコンビネーションメータ１００に設置されたスピードメータＳとしているが、スピードメータＳに限る必要は無く、コンビネーションメータ１００に備わる他の種類の計器としてもよい。さらに、表示装置、本発明による表示装置の用途を、自動車用以外の用途、たとえば各種民生用機器が備える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の部分正面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１中のＩＩＩ部拡大図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の電気回路を説明する模式図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１における発光ダイオード４への印加電圧Ｖと時間Ｔとの関係を示すグラフである。

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（指標部）
２２ 文字（指標部）
２３ 貫通孔
２４ 表面
２５ 裏面
３ グラデーション部（模様部）
３１ 放射状部
３２ 背景部
３３ 丸点
４ 発光ダイオード
５ 発光ダイオード
６ 拡散反射板
７ プリント基板
８ ムーブメント
８１ シャフト
９ 指針
９１ ボス部
１０ 遮光キャップ
１１ ケーシング
１２ 見返し板
１３ 透明カバー
１４ ロアカバー
１５ コントローラ（制御手段）
１６ 導光体
１７ バッテリ
１８ イグニッションスイッチ
Ｅ 電圧
Ｖ 電圧
Ｓ スピードメータ
Ｔ 時間

Claims (6)

1. 文字盤と、
   前記文字盤の表面に沿って回動する指針と、
   前記文字盤の裏面側に配置され前記文字盤を透過照明する光源と、
   前記光源の点灯・消灯を制御する制御手段と、
   前記文字盤に円弧状に形成された計器の指標部と、
   前記文字盤において前記指標部の形成される領域よりも内周側の領域に、円形あるいは扇形に形成された模様部とを備え、
   前記光源は、前記模様部の外周側あるいは中心側に配置され、
   前記制御手段は、前記光源の発光光量を徐々に変化させるように制御し、
   前記模様部は、前記文字盤の裏面側から表面側へ透過する光に対する透過率が外周側から内周側に向かうに連れて徐々に減少するように形成されることで、発光光量の徐々に変化する前記光源の光を透過させることにより、当該光源による照明部分が徐々に拡大又は縮小する動的なグラデーションを表示することを特徴とする表示装置。
2. 前記模様部は、前記指針の径方向に伸びる放射状部および該放射状部周囲の背景部から構成され、
   前記放射状部における前記透過率は前記背景部における前記透過率より大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記放射状部は前記模様部の周方向における寸法が外周側から内周側に向かうに連れて徐々に小さくなるよう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。
4. 前記模様部は、多数の微細な黒色の丸点の配列ピッチ及びこの丸点の直径の少なくとも一方を徐々に変化させることにより、透過率が外周側から内周側に向かうに連れて徐々に減少するように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 前記制御手段は、前記光源に電源を接続するときに前記光源の発光光量を時間の経過とともに徐々に増加させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 前記制御手段は、前記光源に電源を遮断するときに前記光源の発光光量を時間の経過とともに徐々に減少させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置。

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