JP5993244B2 - 表示切替装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示切替装置に係り、特に、２つの白色表示の切替を可能とした表示切替装置に関する。

同一表示面に異なる第１及び第２の表示を切り換えて表示させる可変表示構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１記載の可変表示構造は、青色光源と赤色光源とを切り換えて投光させることで、青色光源の光と、青色印刷部と、青色及び黄色の２色の蛍光体を混合した蛍光フィルタとの組み合わせにより第１の白色表示を行い、赤色光源の光と赤色印刷部との組み合わせにより第２の赤色表示を行うものである。

特開２００７−２９３２５３号公報

上記特許文献１に記載された従来の可変表示構造は、第１の表示と第２の表示との切替表示は可能であるが、第１の表示と第２の表示とを白色表示に切り替えることはできない。この従来の可変表示構造は、第１の表示を白色表示に切り替えるだけであって、第１及び第２の表示を白色表示に切り替えることは講じられていない。

本発明の目的は、第１及び第２の表示を白色表示に切り替えることを可能とした表示切替装置を提供することにある。

［１］本発明は、第１の色光及び前記第１の色光と補色関係にある第２の色光を発する第１の光源と、第３の色光及び前記第３の色光と補色関係にある第４の色光を発する第２の光源と、前記第１の光源から発する光を透過する第１のカラーフィルタと、前記第２の光源から発する光を透過する第２のカラーフィルタと、を備えており、前記第１及び第２の光源を切り替えて発光させることで、前記第１の光源と前記第１のカラーフィルタとの組み合わせにより第１の白色表示を行い、前記第２の光源と前記第２のカラーフィルタとの組み合わせにより第２の白色表示を行うことを特徴とする表示切替装置にある。

［２］上記［１］記載の前記第１のカラーフィルタは、前記第１の色光、及び前記第１の色光と補色関係の前記第２の色光を透過する着色層が隣接して設けられ、前記第２のカラーフィルタは、前記第３の色光、及び前記第３の色光と補色関係の前記第４の色光を透過する着色層が隣接して設けられたことを特徴とする。

［３］上記［１］又は［２］記載の前記第１の色光は、青色の波長帯域の光であり、前記第２の色光は、黄色の波長帯域の光であり、前記第３の色光は、緑色の波長帯域の光であり、前記第４の色光は、赤色の波長帯域の光であることを特徴とする。

本発明によれば、白色と白色の切替表示を行うことができる。

本発明の好適な第１の実施の形態に係る表示切替装置の一例を説明するための図であり、（ａ）は表面側からみた平面模式図、（ｂ）は断面模式図である。 補色の定義を示す色度図である。 第１の実施の形態に係る表示切替装置に好適なカラーフィルタの画素構成を示す平面模式図（ａ）及び（ｂ）である。 第１の実施の形態に係る表示切替装置の第１の白色表示を説明するための図であり、（ａ）は表面側からみた平面模式図、（ｂ）は断面模式図である。 第１の実施の形態に係る表示切替装置の第２の白色表示を説明するための図であり、（ａ）は表面側からみた平面模式図、（ｂ）は断面模式図である。 第１の実施の形態に係る表示切替装置に好適な青、黄、緑、赤のＬＥＤ光源の発光スペクトルを示す図である。 第１の実施の形態に係る表示切替装置に好適なカラーフィルタの透過率特性を青、黄のＬＥＤ光源の発光スペクトルとともに示す図である。 第１の実施の形態に係る表示切替装置に好適なカラーフィルタの透過率特性を緑、赤のＬＥＤ光源の発光スペクトルとともに示す図である。 第２の実施の形態に係る表示切替装置の一例を説明するための図であり、（ａ）は表面側からみた平面模式図、（ｂ）は断面模式図である。 表示切替装置の変形例を説明するための断面模式図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この実施の形態に係る図において、表示切替装置を構成する部品のそれぞれの比率は、図示例に限定されるものではない。

［第１の実施の形態］
（表示切替装置の全体構成）
図１（ａ）及び（ｂ）において、全体を示す符号１は、この実施の形態における典型的な表示切替装置の一構成例を示している。この表示切替装置１は、特に規定されるものではないが、例えば各種車両に搭載された計器やスイッチの照明装置などに好適に使用される。

この表示切替装置１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）及び赤色（Ｒ）を単色に発光する第１〜第４の４個のＬＥＤ２〜５を光源として備えている（以下順に「青色ＬＥＤ２」、「緑色ＬＥＤ３」、「黄色ＬＥＤ４」及び「赤色ＬＥＤ５」ともいう。）。

この表示切替装置１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、青色ＬＥＤ２及び黄色ＬＥＤ４の２種類を一組とする第１の光源６により発光及び消光を行い、緑色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ５の２種類を他の一組とする第２の光源７により発光及び消光を行う。

この第１光源６及び第２光源７が個別に発光することで、第１の白色表示及び第２の白色表示となる２つの白色の意匠が同一表示面に表示される。この第１及び第２光源６，７の切替は、表示切替装置１に備えられた制御部の制御、又は外部装置の制御により行われる。

この第１の実施の形態に係る表示切替装置１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１光源６と第２光源７とに対して、第１の白色表示と第２の白色表示とを表示するカラーフィルタ２０により、第１の白色表示及び第２の白色表示の切替を行う構造に主要部を有している。

このカラーフィルタ２０は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、基材８に積層一体化されている。この基材８は、例えばポリカーボネート系樹脂などのフィルム状、シート状又は板状の透明な基材からなる。

国際照明委員会（ＣＩＥ）の補色の定義に基づく色度図において、青色Ｂ及び黄色Ｙは、図２に示すように、白色Ｗの色度点Ｗ１近傍の白色領域を通る直線の両側にあり、緑色Ｇ及び赤色Ｒにあっても、白色Ｗの色度点Ｗ１近傍の白色領域を通る直線の両側にある。この青色Ｂ及び黄色Ｙと、緑色Ｇ及び赤色Ｒとのそれぞれは、補色関係にあり、混合することで白色Ｗとなる色同士である。この補色関係にある色を有するカラーフィルタ２０が用いられる。

（フィルタの構成）
このカラーフィルタ２０としては、図１（ａ）、図１（ｂ）及び図３に示すように、第１のフィルタ２１と第２のフィルタ２２とを備えたカラーフィルタにより構成されている。このカラーフィルタ２０には、色を隠蔽する第３のフィルタ２３を有している。このフィルタ２１〜２３の材質としては、特に規定されるものではなく、例えば一般的な着色材料を含有する着色樹脂組成物を用いることができる。

この第１フィルタ２１は、図１（ａ）、図１（ｂ）及び図３に示すように、補色関係にある青色Ｂ及び黄色Ｙの２色を透過させるカラーフィルタであり、第１の透過領域Ｓ１に対応して、青色光を透過する青フィルタ層２１ａと黄色光を透過する黄フィルタ層２１ｂとが縦横方向に交互に配置された格子状の着色パターンで形成されている。

この第１透過領域Ｓ１は、例えば文字、数字、図形、記号あるいは絵柄などの意匠部となる第１の白色表示となる。第１フィルタ２１と第１光源６との組み合わせにより第１の白色光が生成される第１の白色生成部が構成される。

一方の第２フィルタ２２としては、図１（ａ）、図１（ｂ）及び図３に示すように、補色関係にある緑色Ｇ及び赤色Ｒの２色を透過させるカラーフィルタであり、第２の透過領域Ｓ２に対応して、緑色光を透過する緑フィルタ層２２ａと赤色光を透過する赤フィルタ層２２ｂとが縦横方向に交互に配置された格子状の着色パターンで形成されている。

この第２透過領域Ｓ２は、例えば文字、数字、図形、記号あるいは絵柄などの意匠部となる第２の白色表示となる。第２フィルタ２２と第２光源７との組み合わせにより第２の白色光が生成される第２の白色生成部が構成される。

この各色のフィルタ層２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、補色の関係を有する青フィルタ層２１ａ及び黄フィルタ層２１ｂと、緑フィルタ層２２ａ及び赤フィルタ層２２ｂとが隣接して配置されることから、青色Ｂ及び黄色Ｙの光と、緑色Ｇ及び赤色Ｒとを充分に混色させることができる。

なお、各色のフィルタ層２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、縦横の格子状に形成されているが、所望の２色を輝度ムラなく取り出すことができる着色パターン形状であれば、特に規定されるものではない。着色パターンの他の一例としては、例えば縦、横や斜め等の線状あるいは曲線状の組み合わせで構成されたストライプ状あるいはメッシュ状などの各種の着色パターンを用いることができる。

この第１透過領域Ｓ１と第２透過領域Ｓ２とが重なる部位は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１光源６の発光及び第２光源７の発光のいずれをも透過する第３の透過領域Ｓ３とされており、第１白色表示及び第２白色表示の重なり部分となる。この第３透過領域Ｓ３は、着色されていない透明フィルタであってもよく、白色印刷フィルタが形成されていてもよい箇所である。ただし、白色印刷を施した場合は、マーク等の意匠部境界などに輝度差が発生することが懸念されるため、図１０に示すように、第１透過領域Ｓ１及び第２透過領域Ｓ２の上に拡散層１１を設ける必要がある。

この第３フィルタ２３は、第１光源６の発光及び第２光源７の発光のいずれをも遮光する隠蔽層とされている。この隠蔽層は、第１及び第２透過領域Ｓ１，Ｓ２以外の領域に対応して、第１白色表示となる第１透過領域Ｓ１、第２白色表示となる第２透過領域Ｓ２、及び白色光を吸収する部分となる。

（第１の白色表示）
この第１白色表示は、第１光源６を発光させ、第２光源７を消光させることで表示される。その第１光源６から出射された青色Ｂ及び黄色Ｙのそれぞれの光が、図４（ａ）に示すように、第１フィルタ２１の裏面側から青フィルタ層２１ａ及び黄フィルタ層２１ｂへ入射すると、入射した青色光及び黄色光のそれぞれは、基材８を通過する。

この青色光及び黄色光の通過過程において、青色光及び黄色光が基材８の内部で合成されて均等に拡散される。この青色光と黄色光との混色により、擬似的な白色光Ｗが生成される。この白色光Ｗは、基材８から外部へ向けて出射されることとなる。

（第２の白色表示）
第２の白色表示は、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、第１光源６を消光させ、第２光源７を発光させることで表示される。第２光源７から出射された緑色Ｇ及び赤色Ｒのそれぞれの光が、第２フィルタ２２の裏面側から緑フィルタ層２２ａ及び赤フィルタ層２２ｂへ入射すると、入射した緑色光及び赤色光のそれぞれは、基材８を通過する。

この緑色光及び赤色光の通過過程において、緑色光及び赤色光が基材８の内部で合成されて均等に拡散される。この緑色光と赤色光との混色により、擬似的な白色光Ｗが生成される。この白色光Ｗは、基材８から外部へ向けて出射されることとなる。

（透過スペクトルと発光スペクトルとの関係）
図２に示す色度図において、青色ＬＥＤ２の発光色の波長を表す色度点Ｂ１と黄色ＬＥＤ４の発光色の波長を表す色度点Ｙ１とは、白色の色度点Ｗ１近傍の白色領域を通る直線の両側にある。この第１光源６の白色発光スペクトルとしては、図２に示す色度図において白色領域にある白色光が合成光として得られることが好ましい。更に好ましくは、青色ＬＥＤ２の色度点Ｂ１と白色の色度点Ｗ１とを結ぶ線分の長さをＢＷとし、黄色ＬＥＤ４の色度点Ｙ１と白色の色度点Ｗ１とを結ぶ線分の長さＹＷとしたとき、ＢＷ＝ＹＷの関係を有するように構成されることが好適である。

一方、図２に示す色度図において、赤色ＬＥＤ５の発光色の波長を表す色度点Ｒ１と緑色ＬＥＤ３の発光色の波長を表す色度点Ｇ１とは、白色の色度点Ｗ１近傍の白色領域を通る直線の両側にある。この第２光源７の白色発光スペクトルとしては、図２に示す色度図において白色領域にある白色光が合成光として得られることが好ましい。赤色ＬＥＤ５の色度点Ｒ１と白色の色度点Ｗ１とを結ぶ線分の長さＲＷとし、緑色ＬＥＤ３の色度点Ｇ１と白色の色度点Ｗ１とを結ぶ線分の長さＧＷとしたとき、ＲＷ＝ＧＷの関係を有するように構成されることが更に好適である。

この各色のＬＥＤ２〜５のそれぞれは、図６に示すように、ピーク放射輝度が異なる４つの波長領域を有する。各色のＬＥＤ２〜５のそれぞれの発光波長を波長軸上で所要の間隔としており、各色のＬＥＤ２〜５のそれぞれの相対放射輝度を示す発光スペクトル２００，３００，４００，５００が互いに重なり合っていない。

この第１光源６としては、図示例に限定されるものではないが、例えば発光ピーク波長を４７０ｎｍ程度とする青色ＬＥＤ２と、例えば発光ピーク波長を５８０ｎｍ程度とする黄色ＬＥＤ４とが使用可能である。一方の第２光源７としては、図示例に限定されるものではないが、例えば発光ピーク波長を５３５ｎｍ程度とする緑色ＬＥＤ３と、例えば発光ピーク波長を６８０ｎｍ程度とする赤色ＬＥＤ５とが使用可能である。

このカラーフィルタ２０の透過光により混色される白色は、図７及び図８に示すように、各色のＬＥＤ２〜５の発光スペクトル２００，３００，４００，５００と、カラーフィルタ２０の各色のフィルタ層２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの透過スペクトル２０１，３０１，４０１，５０１とにより決まる。この各色の透過スペクトル２０１，３０１，４０１，５０１で白色光を実現するのには、各色の透過スペクトル２０１，３０１，４０１，５０１と各色の発光スペクトル２００，３００，４００，５００とを重ね合わせたとき、各色の透過スペクトル２０１，３０１，４０１，５０１と各色の発光スペクトル２００，３００，４００，５００とを近似させることが好適である。これにより、光の利用効率を高めることができる。

青フィルタ層２１ａとしては、図示例に限定されるものではないが、例えば４５０ｎｍ〜４９５ｎｍ程度の透過帯域幅の範囲内に最大透過率をもって、９０％の青色光を透過させることが好適である。黄フィルタ層２１ｂとしては、図示例に限定されるものではないが、例えば５７０ｎｍ〜５９０ｎｍ程度の透過帯域幅の範囲内に最大透過率をもって、９０％の黄色光を透過させることが好適である。これにより、青色光と黄色光との混色により、擬似的な第１の白色光が生成される。

一方、緑フィルタ層２２ａとしては、図示例に限定されるものではないが、例えば４９５ｎｍ〜５７０ｎｍ程度の透過帯域幅の範囲内に最大透過率をもって、９０％の緑色光を透過させることが好適である。赤フィルタ層２２ｂとしては、図示例に限定されるものではないが、例えば６２０ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の透過帯域幅の範囲内に最大透過率をもって、９０％の赤色光を透過させることが好適である。これにより、緑色光と赤色光との混色により、擬似的な第２の白色光が生成される。

各色のフィルタ層２１ａ，２２ｂ，２２ａ，２２ｂは、各色のＬＥＤ２〜５における波長領域の間の中心波長領域に透過ピーク波長を有するように設定されている。このため、各色のＬＥＤ２〜５の光損失を最小限に抑えることができる。なお、白色表示の際に、色ムラが発生した場合は、各色のＬＥＤ２〜５の配置個数や各色のＬＥＤ２〜５に流れる電流値等を調整することで、色ムラをなくすことができる。各色のフィルタ層２１ａ，２２ｂ，２２ａ，２２ｂを透過したときの白色輝度は、夜間照明の場合は、例えば１０ｃｄ／ｍ^２程度に設定される。昼間照明の場合は、例えば１５０ｃｄ／ｍ^２程度に設定される。

（第１の実施の形態の効果）
以上のように構成された第１の実施の形態に係る表示切替装置１を採用することで、上記効果に加えて以下の効果が得られる。

（１）色度が同程度の白色光を切り替えて発光することができる。
（２）２つの白色光の切替を液晶表示装置（ＬＣＤ）等のデバイスを用いることなく、カラーフィルタ２０を備えた簡単な構成をもって、２種類の白色Ｗの表示を切り替えることが可能となる。

［第２の実施の形態］
図９（ａ）及び（ｂ）を参照すると、これらの図には、第２の実施の形態に係る表示切替装置１の要部の一構成例が示されている。

上記第１の実施の形態では、２色を透過させる２種類のフィルタ層により、第１の白色表示及び第２の白色表示の切替を行う構成であったものを、この第２の実施の形態にあっては、２色を透過させる２種類の印刷パターンにより、第１の白色表示及び第２の白色表示の切替を行う構成とした点で上記第１の実施の形態とは異なっている。

従って、これらの図において、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付しており、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

このカラーフィルタ２０は、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、上下一対の上部基材９及び下部基材１０の間に配置されている。この下部基材１０の下面側には、補色の関係を有する青色ＬＥＤ２及び黄色ＬＥＤ４と、緑色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ５とが隣接して配置されている。この上部基材９及び下部基材１０は、例えばポリカーボネート系樹脂などのフィルム状、シート状又は板状の透明な基材からなる。

このカラーフィルタ２０は、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、拡散層１１を積層することで一体化した二層構造とされている。この二層構造のカラーフィルタ２０は、一般的な材料からなり、特に限定するものではないが、例えばフィルタ膜を塗布あるいは印刷したのちに乾燥させることで形成される。

このカラーフィルタ２０は、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、補色関係にある青色及び黄色の２色を透過させる第１のフィルタである印刷部２４、補色関係にある緑色及び赤色の２色を透過させる第２のフィルタである印刷部２５、及び色を隠蔽する第３のフィルタである印刷部２６を有している。

この第１印刷部２４は、図３（ａ）に示す着色パターンと同様に、第１透過領域Ｓ１に対応して、青色印刷部と黄色印刷部とが縦横方向に交互に配置された格子状の印刷パターンで形成されている。この第１印刷部２４と第１光源６との組み合わせにより白色光が生成される第１白色生成部が構成される。

一方の第２印刷部２５は、図３（ｂ）に示す着色パターンと同様に、第２透過領域Ｓ２に対応して、緑色印刷部と赤色印刷部とが縦横方向に交互に配置された格子状の印刷パターンで形成されている。この第２印刷部２５と第２光源７との組み合わせにより白色光が生成される第２白色生成部が構成される。

この第１透過領域Ｓ１と第２透過領域Ｓ２とが重なる部位は、第１光源６の発光及び第２光源７の発光のいずれをも透過する第３透過領域Ｓ３とされており、第１白色表示及び第２白色表示の重なり部分となる。この第３透過領域Ｓ３は、白色印刷を施してもよく、印刷が施されていなくてもよい箇所である。

この拡散層１１は、入射光を均一に拡散させる光拡散機能を有する。この拡散層１１は、透明基材又は白色のインクにより形成される。第１光源６の発光及び第２光源７の発光が、拡散層１１の内部で合成されて均等に拡散されることで、第１透過領域Ｓ１又は第２透過領域Ｓ２の全体が白色に染まるようになっている。

（第２の実施の形態の効果）
以上のように構成された第２の実施の形態に係る表示切替装置１を採用することで、上記効果に加えて以下の効果が得られる。

補色の関係を有する青色ＬＥＤ２及び黄色ＬＥＤ４と、緑色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ５とが隣接して配置されることから、青色Ｂ及び黄色Ｙの光と、緑色Ｇ及び赤色Ｒとを充分に混色させることができる。

以上の説明からも明らかなように、本発明の表示切替装置を上記各実施の形態、変形例及び図示例に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態、変形例及び図示例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。

本発明にあっては更に、上記各実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが本発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…表示切替装置、２…青色ＬＥＤ、３…緑色ＬＥＤ、４…黄色ＬＥＤ、５…赤色ＬＥＤ、６…第１光源、７…第２光源、８…基材、９…上部基材、１０…下部基材、１１…拡散層、２０…カラーフィルタ、２１…第１フィルタ、２１ａ…青フィルタ層、２１ｂ…黄フィルタ層、２２…第２フィルタ、２２ａ…緑フィルタ層、２２ｂ…赤フィルタ層、２３…第３フィルタ、２４…第１印刷部、２５…第２印刷部、２６…第３印刷部、２００…青色発光スペクトル、３００…緑色発光スペクトル、４００…黄色発光スペクトル、５００…赤色発光スペクトル、２０１…青色透過スペクトル、３０１…緑色透過スペクトル、４０１…黄色透過スペクトル、５０１…赤色透過スペクトル、Ｂ…青色、Ｂ１，Ｇ１，Ｒ１，Ｗ１，Ｙ１…色度点、Ｇ…緑色、Ｒ…赤色、Ｓ１〜Ｓ３…第１〜第３透過領域、Ｗ…白色、Ｙ…黄色

Claims (3)

1. 第１の色光及び前記第１の色光と補色関係にある第２の色光を発する第１の光源と、
   第３の色光及び前記第３の色光と補色関係にある第４の色光を発する第２の光源と、
   前記第１の光源から発する光を透過する第１のカラーフィルタと、
   前記第２の光源から発する光を透過する第２のカラーフィルタと、
   を備えており、
   前記第１及び第２の光源を切り替えて発光させることで、前記第１の光源と前記第１のカラーフィルタとの組み合わせにより第１の白色表示を行い、前記第２の光源と前記第２のカラーフィルタとの組み合わせにより第２の白色表示を行うことを特徴とする表示切替装置。
2. 前記第１のカラーフィルタは、前記第１の色光、及び前記第１の色光と補色関係の前記第２の色光を透過する着色層が隣接して設けられ、
   前記第２のカラーフィルタは、前記第３の色光、及び前記第３の色光と補色関係の前記第４の色光を透過する着色層が隣接して設けられたことを特徴とする請求項１記載の表示切替装置。
3. 前記第１の色光は、青色の波長帯域の光であり、
   前記第２の色光は、黄色の波長帯域の光であり、
   前記第３の色光は、緑色の波長帯域の光であり、
   前記第４の色光は、赤色の波長帯域の光であることを特徴とする請求項１又は２記載の表示切替装置。

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