JP5393455B2

JP5393455B2 - 実質的に平行な光線を備える自動車用のディスプレイ装置

Info

Publication number: JP5393455B2
Application number: JP2009518799A
Authority: JP
Inventors: マンフレッドジュス、; ジェラルドカマラー、; マンフレッドシュワルツ、
Original assignee: ジョンソンコントロールズオートモーティブエレクトロニクスゲーエムベーハー
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2027-07-12
Also published as: KR20090032116A; DE102006033040A1; CN101489819A; ES2373823T3; JP2009544046A; US8172439B2; EP2054257A1; US20090303738A1; KR101369547B1; PL2054257T3; WO2008006593A1; EP2054257B1; ATE524343T1

Description

本発明は、ディスプレイ表面と光出口表面を有する照明手段とを備える、自動車用のディスプレイ装置、特に自動車用の複合計器に関しする。照明手段はさらに光源を有し、ディスプレイ表面は可視側と後側とを有し、かつ照明手段はディスプレイ表面の後側に配置される。

このようなディスプレイ装置は、一般的に知られている。例えば、米国特許ＵＳ６８２７０３４Ｂ１には、自動車用のディスプレイ装置であって、文字盤が後方から照らされるものが開示されている。しかし、文字盤の背面に直接文字盤の照明が設けられるか、または文字盤上での非照射範囲から照射範囲の適切な限界を視認することができないかどちらかの不都合がある。そのためディスプレイは視覚的に魅力的なものではない。

米国特許ＵＳ６８２７０３４Ｂ１

本発明の目的は、ディスプレイ装置上に作り出される視覚的に魅力的な表示を可能にし、さらに比較的高い構造上の柔軟性を有するようにディスプレイ表面からの照明手段の間隔を比較的大きくすることを可能にすることである。

この目的は、ディスプレイ表面と光出口表面を有する照明手段とを備える自動車用のディスプレイ装置、特に自動車用の複合計器であって、照明手段はさらに光源を有し、ディスプレイ表面は可視側と後側とを有し、かつ照明手段はディスプレイ表面の後側に配置され、かつ光出口表面から発出する光線はディスプレイ表面の後側上に直接入射し、かつ光線は約２０度より小さい開口角を有するディスプレイ装置によって達成される。

それにより、ディスプレイ表面の後側から比較的大きな間隔で光出口表面を配置することができ、さらにディスプレイ表面の前側に視覚的に非常に魅力的な印象を与える比較的よく収束された光線を得ることができる。

本発明によれば、開口角は約１５度より小さく、好ましくは約１０度より小さく、特に好ましくは約５度より小さくされることが特に好ましい。また、光出口表面から発出する光線は収束し若しくは実質的に平行であり、または収束して若しくは実質的に平行な態様で走ることが非常に特に好ましい。実質的に平行な光線のためには約０度の開口角が必要であり、収束した光線のためには負の値を有する開口角が必要であろう。

それにより、ディスプレイ表面上でまたはディスプレイ表面の前側から視認することができる光の束の視覚的な印象は、比較的可変の方法で形造られ、さらにディスプレイ表面の照射範囲とディスプレイ表面の非照射範囲との間に、ディスプレイが魅力的となるようにはっきりとした限界を得ることができる。

本発明によれば、光の伝播方向に対して横向きの光線の断面は正方形、及び／又は三角形、及び／又は長方形、及び／又は星型、及び／又は楕円形であることが特に好ましい。それにより、個々の要件とディスプレイ表面の前側の視覚的な印象を統合し、そしてそれを可変に保つことができる。

さらに本発明によれば、光出口表面がディスプレイ表面の後側からある間隔で配置されることが好ましく、その間隔は約１ミリメートル及び約１０ミリメートルの間であり、好ましくは約２ミリメートル及び約８ミリメートルの間であり、特に好ましくは約３ミリメートル及び約６ミリメートルの間である。これにより、設置空間の利用に関して柔軟性が増大し、これは特に、設置空間の利用に関して特に重大であるディスプレイ表面の下方の範囲について効果的である。

本発明に従えば、照明手段が光出口表面を有するレンズを有し、かつ光源が光出口表面から背けられるレンズの側に配置される場合にさらに有利である。それにより本発明によれば、光案内手段が非常に低費用であっても良好な光線の収束を得ることができる。

さらに、本発明によればまた、照明手段はレンズと、レンズと光源との間に配置される追加的なレンズとを備えるレンズシステムを有することが好ましい。それにより、２つのレンズを使用することによる特に良好でかつ最適化されたビーム誘導を得ることができる。

さらに、本発明によればまた、光源が少なくとも１つの発光ダイオードを備える場合、または光出口表面がディスプレイ表面に対して実質的に垂直な回転軸の周囲を回転可能な態様でディスプレイ表面の下方に設けられ、または照明手段が表面下のポインタ上に配置される場合が好ましい。その結果として、本発明により一方では、異なるディスプレイ要件に対して特に柔軟性のあるディスプレイ装置を配置することが可能である。また、本発明により他方では、単純かつ確実に機能する発光ダイオードのような構成要素を使用することが可能である。それにより、特に費用効率の高いディスプレイ装置を造り出すことが可能である。

本発明の例示的な実施形態が、図面で説明され、かつ以下の記載でより詳細に説明される。

ディスプレイ表面を有するディスプレイデバイスの斜視図である。ディスプレイ装置のディスプレイ表面に実質的に平行な方向のより詳細な例示である。図２に対応するが、説明のために拡大されたディスプレイ装置の例示である。図２に対応するが、説明のために拡大されたディスプレイ装置の例示である。創作的なディスプレイ装置用のレンズシステムの例示的な実施形態の斜視図である。創作的なディスプレイ装置用のレンズシステムの例示的な実施形態の断面図である。

図１は、ディスプレイ表面１２を有する創作的なディスプレイ装置１０の斜視図を示す。ディスプレイ表面１２は可視側１１または前側１１を有する。さらに、ディスプレイ装置１２は図１において矢印で印を付けられた後側１３を有する。回転可能なポインタ１７はディスプレイ表面１２上の値の表示の例として、ディスプレイ表面１２の前側１１または可視側１１上に描かれている。しかし、本発明に従うと、必ずしもポインタ１７がディスプレイ表面１２の前側に存在する必要はない。ポインタ１７はディスプレイ表面１２に対して実質的に垂直に走る回転軸１４の周囲を回転可能な態様で設けられる。さらに、参照番号４０はディスプレイ装置１０に割り当てられるプリント基盤を示す。本発明の好ましい構造によれば、ディスプレイ表面１２の後側１３に、照明手段２０がディスプレイ表面１２の前側に情報項目を光学的に表示するために回転配置で固定される表面下ポインタ１６が設置される。表面下ポインタ１６は、同様にここで回転軸１４の周囲か、または回転軸１４に平行な軸の周囲を回転可能である。

図２は、斜視表示による創作的なディスプレイ装置１０の詳細の例示である。ディスプレイ装置１０は、前側１１または可視側１１および後側１３を備えるディスプレイ表面１２を有する。本発明によれば、光出口表面２９を備える照明手段２０は、ディスプレイ表面１２の後側に配置され、照明手段２０が発出する光線３０は、後側１３からディスプレイ表面１２に入射する。ディスプレイ表面１２は、少なくとも部分的に透明な態様で設けられる。その結果として、ディスプレイ表面１２の使用者に対して、光線３０はその前側１１上で光学的情報の項目として視認することができる。光線３０は、照明手段２０の光出口表面２９から出現し、ディスプレイ表面１２の後側１３に入射する。間隔１５が、光出口表面２９とディスプレイ表面１２またはその後側との間に設けられる。間隔１５は、特には、約１ミリメートルと約１０ミリメートルとの間であり、好ましくは、約２ミリメートルと約８ミリメートルとの間であり、特に好ましくは、約３ミリメートルと約６ミリメートルとの間である。図２に例示される実施形態によれば、同様に、照明手段２０は表面下ポインタ１６上に配置され、それゆえ回転軸１４の周囲を後者とともに回転することができる。しかし、本発明によれば、これは必須ではない。なぜなら、照明手段は、ディスプレイ表面１２の下に固定されかつ配置されることも可能だからである。

ディスプレイ装置１０のさらなる拡大された例示が図３に斜視図として描写される。この例示には照射点３５が見られる。照射点３５は、光線３０によってディスプレイ表面１２の前側に形成され、かつ本発明によりはっきりとした境界が提供され、それゆえ特に有利な視覚的魅力を有する。さらに図３において、照射手段２０は少なくとも部分的に断面の形で例示される。したがって、照明手段２０は、特に、発光ダイオードとして設計され、または複数の発光ダイオードとして設計される光源２１を有することを見て取ることができる。特に、照明手段２０については、後部が発光ダイオードまたは光源２１の上にレンズシステム２２を有することが提供される。レンズシステム２２は、より効果的に視認可能な詳細な例示によって図４に再度描かれる。ここでは、光線３０は光出口表面２９から発出すると実質的に平行に走る態様で提供されることを見て取ることができる。しかし、光線３０はわずかに発散する光線であってもよい。この場合、図４の右上部分に示されるこのようなわずかに発散する光線３０の開口角３１は、好ましくは約２０度より小さくされ、特に好ましくは約１５度より小さくされ、非常に特には約１０度より小さくされ、かつ特に好ましくは約５度より小さくされる。本発明によれば、光線３０は平行な態様（開口角０度）または収束（開口角負数）で提供されることを規定することも可能である。照明手段は、順に、レンズ２７及び追加的なレンズ２５を備えるレンズシステム２２を有する。本発明（図示せず）によれば、照明手段２０において１つのレンズのみが存在することが提供され、レンズ２７ひいては光出口表面２９もまた、光源の発光ダイオードまたは複数の発光ダイオード（図示せず）に一体化されることが提供されることも可能である。さらに、図４により、光出口表面２９とディスプレイ表面１２の後側１３との間の間隔１５が明確になる。

図５には斜視図が示され、レンズシステム２２の例示的な実施形態が図６に断面図で示される。ここでは、光出口表面２９を備えるレンズ２７及び追加的なレンズ２５がそれぞれ描かれている。光は光源２１（図５及び図６では描かれていない）によって上方向に発出され、レンズシステム２２によって光線３０に収束される。この場合、図５から、レンズ２７及び追加的なレンズ２５はそれらの限界表面の異なる曲率半径を有することを見て取ることができる。レンズ２７または追加的なレンズ２５の表面のこれらの曲率半径は、レンズ２５、２７の範囲の主平面の異なる方向に変化し得る。例示の方法により、図５におけるこの目的のために、参照番号２６はある空間方向によるレンズ２７の上側の曲率半径を指定し、２８’はそれに垂直な空間方向でレンズ２７の上側の曲率半径を指定する。レンズ２７の上側は、ここで光出口表面２９にも対応する。相応じて、参照符号２６は１つの空間方向でレンズ２７の下側の曲率半径を指定し、２６’はそれに垂直な方向でレンズ２７の下側の曲率半径を指定する。参照番号２４及び２４’はそれぞれ、追加的なレンズ２５の上側の異なる空間方向で曲率半径を示し、２３及び２３’はそれぞれ、追加的なレンズ２５の下側の異なる空間方向で曲率半径を指定する。このような手段により、光線３０の断面の形状は光線３０の伝播方向に対して横方向に変化することが可能となる。例えば、この断面が、実質的に長方形、または実質的に正方形、または実質的に星型、または実質的に三角形、または実質的に楕円である態様に変化することが可能となる。

さらに図６には、ディスプレイ表面１２が、光出口表面２９とディスプレイ表面１２の下側との間の間隔１５とともに示される。本発明によれば特に、レンズシステム２２またはレンズ２７若しくは追加的なレンズ２５が樹脂材料から、特に、良い費用効率で実装され得る射出成形法または他の成形法によって実装される場合が特に好まれる。その結果、レンズ装置２２の光学的な質と照明手段２２の値段または製造費用との間の効果的な歩み寄りを実現し、さらにディスプレイ表面１２の前側に比較的はっきりした光点を実現することが可能となる。間隔１５のおかげで、ディスプレイ表面１２の下に、例えば、光案内要素等のような他の構成要素のための空間をより広くすることが可能となる。小開口角３１、またはさらには収束する若しくは実質的に平行な光線３０の形状のどちらかを用いた光線３０の良好な収束のおかげで、本発明によれば、ディスプレイに関して、ごく僅かな散乱光が、ディスプレイ表面１２に達することが可能となり、ひいては室内に実質的に方向付けられた光線をもたらすことが可能となる。例えば、ＰＭＭＡまたはＰＣ（ポリカーボネート）が、レンズ２５、２７またはレンズシステム２２の材料として考慮に入れられる。

１０ディスプレイ装置
１１ディスプレイ表面の可視側
１２ディスプレイ表面
１３ディスプレイ表面の後側
１４回転軸
１５間隔
１６表面下ポインタ
１７ポインタ
２０照明手段
２１光源
２２レンズシステム
２３追加的なレンズの曲率半径
２３’ 追加的なレンズの曲率半径
２４追加的なレンズの曲率半径
２４’ 追加的なレンズの曲率半径
２５追加的なレンズ
２６レンズの曲率半径
２６’ レンズの曲率半径
２７レンズ
２８レンズの曲率半径
２８’ レンズの曲率半径
２９光出口表面
３０光線
３１開口角
３５光点

Claims

自動車の複合計器用のディスプレイ装置（１０）であって、ディスプレイ表面（１２）及び光出口表面（２９）を有する照明手段（２０）を備え、前記照明手段はさらに光源（２１）を有し、前記ディスプレイ表面（１２）は可視側（１１）及び後側（１３）を有し、前記照明手段（２０）は前記ディスプレイ表面（１２）の前記後側（１３）に配置されるディスプレイ装置において、
前記光出口表面（２９）から発出する光線（３０）は、前記ディスプレイ表面（１２）の前記後側（１３）上に直接入射し、かつ前記光線（３０）は２０度より小さい開口角（３１）を有し、
前記照明手段（２０）は、レンズ（２７）及び追加的なレンズ（２５）を備えるレンズシステム（２２）を有し、前記追加的なレンズ（２５）は、前記レンズ（２７）及び前記光源（２１）との間に配置され、
前記光出口表面（２９）は、前記ディスプレイ表面（１２）に対して実質的に垂直な回転軸（１４）の周囲を回転可能な態様で、前記ディスプレイ表面（１２）の下方に設けられる
ことを特徴とするディスプレイ装置（１０）。
自動車の複合計器用のディスプレイ装置（１０）であって、ディスプレイ表面（１２）及び光出口表面（２９）を有する照明手段（２０）を備え、前記照明手段はさらに光源（２１）を有し、前記ディスプレイ表面（１２）は可視側（１１）及び後側（１３）を有し、前記照明手段（２０）は前記ディスプレイ表面（１２）の前記後側（１３）に配置されるディスプレイ装置において、
前記光出口表面（２９）から発出する光線（３０）は、前記ディスプレイ表面（１２）の前記後側（１３）上に直接入射し、かつ前記光線（３０）は２０度より小さい開口角（３１）を有し、
前記照明手段（２０）は、レンズ（２７）及び追加的なレンズ（２５）を備えるレンズシステム（２２）を有し、前記追加的なレンズ（２５）は、前記レンズ（２７）及び前記光源（２１）との間に配置され、
前記光線（３０）の断面の形状は、前記レンズシステムによって、前記光線の伝播方向に対して横向きに正方形又は三角形又は長方形又は星型又は楕円形に形成される
ことを特徴とするディスプレイ装置（１０）。
前記開口角（３１）は１５度より小さい、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記開口角（３１）は１０度より小さい、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記開口角（３１）は５度より小さい、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記光出口表面（２９）から発出する前記光線（３０）は収束し又は実質的に平行である、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記光線の伝播方向に対して横向きの前記光線（３０）の断面は、正方形、及び／又は三角形、及び／又は長方形、及び／又は星型、及び／又は楕円形である、ことを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１項に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記光出口表面（２９）は、前記ディスプレイ表面（１２）の前記後側（１３）から所定の間隔（１５）で配置され、前記間隔は１ミリメートル及び１０ミリメートルの間である、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記間隔は２ミリメートル及び８ミリメートルの間である、ことを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記間隔は３ミリメートル及び６ミリメートルの間である、ことを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記照明手段（２０）は、前記光出口表面（２９）を有するレンズ（２７）を有し、かつ前記光源（２１）は、前記光出口表面（２９）から背けられる前記レンズ（２７）の側に配置される、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記光源（２１）は、少なくとも１つの発光ダイオードを備える、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記光出口表面（２９）は、前記ディスプレイ表面（１２）に対して実質的に垂直な回転軸（１４）の周囲を回転可能な態様で、前記ディスプレイ表面（１２）の下方に設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置（１０）。
前記照明手段（２０）は、表面下ポインタ（１６）上に配置される、ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のディスプレイ装置（１０）。