JP6379726B2

JP6379726B2 - 計器装置

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Publication number: JP6379726B2
Application number: JP2014129982A
Authority: JP
Inventors: 青野　賢司; 賢司青野; 柳瀬　拡; 拡柳瀬
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2034-06-25
Also published as: WO2015198861A1; JP2016008896A

Description

本発明は、計器装置に関し、詳しくは、微細な錐状突起を有する反射防止部を備える装置に関する。

外光反射を防止するために、微細な錐状突起が設けられた装置として、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に記載の装置は、ディスプレイパネル上に位置するタッチパネルの表面に設けられた、可視光の波長以下のピッチで配置された複数の錐状凸部（いわゆるモスアイ（蛾の眼）構造）により、外光反射の低減を試みたものである。

特開２０１２−１８５３３８号公報

ところで、自動二輪車等に搭載され、屋外に晒される計器装置は、計器装置の表示を透かして視認させる透光板の内側が曇りやすくなる。これを防止するために、透光板の内面に防曇剤を塗布することが行われている。また、この種の計器装置では、外光反射による視認性の低下を防止することも必要である。そこで、透明板にモスアイ構造を適用することが考えられるが、この場合に防曇剤を用いると、微細な凹凸に防曇剤が埋まってしまい、反射防止効果が発揮されなくなるというジレンマがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、反射防止性能と防曇性能が両立され、視認性が良好な計器装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る計器装置は、
乗り物に搭載される計器装置であって、
前記乗り物に関する所定の計測量を表示する表示部と、
前記表示部の前面側に位置する透光板を有し、前記表示部を透かして視認させる透光部と、
前記表示部を照明する光源を実装する回路基板と、
前記透光部の外縁を保持する第１のケースと、
前記表示部を挟んで前記第１のケースとは反対側に位置し、多孔質膜によって塞がれた複数の通気孔が設けられた第２のケースと、を備え、
前記第１のケースと前記第２のケースとは、一体となって内部に前記表示部や前記回路基板を収容し、
前記透光部の前記表示部側には、親水性樹脂により形成された複数の錐状突起が、可視光の波長以下のピッチで前記透光板面に沿って二次元的に配列される凹凸層を有する反射防止部が設けられている、
ことを特徴とする。

本発明によれば、反射防止性能と防曇性能が両立され、視認性が良好な計器装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る計器装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線概略断面図である。図１（ｂ）に示すＢ部の拡大図である。本発明の第２実施形態に係る計器装置の概略断面図である。図３に示すＣ部の拡大図である。

本発明の一実施形態に係る計器装置を、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る計器装置１００は、自動二輪車等の車両に搭載され、車速、エンジン回転数、残燃料などの車両に関する計測量をユーザ（主に運転者）に報知するものである。計器装置１００は、例えば、自動二輪車のハンドル近傍に配設され、平面視で図１（ａ）に示す外形を有する。

以下では、構成の理解を容易にするために、計器装置１００を断面で表した図１（ｂ）における上側を「前面側」、下側を「背面側」として、計器装置１００を構成する各部を適宜、説明する。

計器装置１００は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、表示部１０と、回路基板２０と、透光板３０と、第１のケース４０と、第２のケース５０と、反射防止部６０と、を備える。
なお、透光板３０と反射防止部６０とは、表示部１０の前面側に位置し、表示部１０を透かして視認させる透光部９０を構成する。

表示部１０は、前述した車速などの計測量を表示するものであり、ディスプレイ１１と、意匠板１２と、を有する。

ディスプレイ１１は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）から構成され、後述の制御部（図示せず）の制御の下で、車速などの計測量を表示する。具体的には、ディスプレイ１１は、液晶パネル、このパネルを背面から照明するバックライト、液晶パネルに対して電気信号を供給する駆動回路等から構成されている。なお、ディスプレイ１１は、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイなどであってもよい。

なお、ディスプレイ１１による計測量の表示は、計測値を数字や文字で具体的に表示する態様だけでなく、バーグラフや指針画像を表示することで、ユーザに計測量を対比判読させる態様を含む。

意匠板１２は、例えば、ポリカーボネート等の透光性板材の前面及び／又は背面に印刷層を形成したものである。意匠板１２は、ディスプレイ１１の前面側に位置し、形成された開口部１２ａからディスプレイ１１の表示面を覗かせる一方で、板材の略全域に渡って形成された遮光性印刷部分で、ディスプレイ１１の表示面以外の部分を覆い隠す。

なお、意匠板１２の遮光性印刷部分の所定箇所に、例えば、切り欠き状（抜き文字状）に透光部分を設け、この透光部分により、方向指示器の状態や、ライトの点灯状態などの各種警告を表す記号（文字、図形、アイコンを含む）を形成し、ワーニング表示を実現してもよい。この場合、回路基板２０に実装された光源（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode））によって前記の透光部分が背後から照明されることにより、ワーニング表示が点灯状態となる。

回路基板２０は、図示しない制御部やワーニング表示を点灯するための光源などが実装されたプリント回路板から構成される。回路基板２０は、ディスプレイ１１の背面側に位置する。
制御部は、マイクロコンピュータ等から構成され、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）や、車速センサ等の各種センサから、各種の計測量を示すデータを取得する。このように取得したデータに基づいて、制御部は、ディスプレイ１１に車速などの計測量を表示させる。また、例えば、制御部は、ＥＣＵ等から取得した各種警告を示す信号に応じて、ワーニング用の光源を発光させる。

透光板３０は、前述のように、表示部１０を透かして視認させる透光部９０を構成する。透光部９０は、透光板３０の他に、透光板３０の背面に積層して設けられる、後述の反射防止部６０と両面粘着テープ７０を有する。
透光板３０は、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）などの透光性の樹脂からなり、表示部１０の前面側に位置する。透光板３０は、前面側に向かって凸となるレンズ形状で形成されている。これにより、外光が運転者に向かって反射することが抑制され、表示部１０の視認性が保たれる。

第１のケース４０は、遮光性の樹脂などからなり、前面側に形成された開口部４１で透光板３０（透光部９０）の外縁を保持する。第１のケース４０は、透光板３０とインサート成形などにより、一体に形成され、これにより、計器装置１００の前面側から水などが浸入することが防止されている。

第２のケース５０は、遮光性の樹脂などからなり、前面側に開口した箱状に形成されている。第２のケース５０は、第１のケース４０と互いの外周部において嵌合し、一体となって内部に略密閉空間を形成する。この略密閉空間内に、表示部１０や回路基板２０が収容される。第１のケース４０と第２のケース５０とは、例えばシール材（図示せず）を介して結合され、結合部分が防水される。また、第２のケース５０の背面には、回路基板２０と計器装置１００の外部とを接続するワイヤーハーネスを通す挿通孔（図示せず）が設けられている。この挿通孔もシール材により隙間部分が防水される。また、第２のケース５０の背面には、図示しない通気孔が複数設けられている。これらの通気孔は、多孔質膜で塞がれており、計器装置１００の内部と外部とを通気可能としつつも、防水されている。

なお、表示部１０や回路基板２０などの内機は、第１のケース４０と第２のケース５０のいずれに固定されていてもよい。内機は、両ケースに挟持される構造などであってもよい。内機のケースに対する固定・配設構造は、組み付けの容易さや、耐振性などを考慮の上、適切なものを採用すればよい。また、第１のケース４０及び／又は第２のケース５０は、複数の部材が組み合わされて構成されていてもよい。

以上のように構成される第１のケース４０と第２のケース５０とにより、計器装置１００の内部へと水が浸入することが防止されている。前述の通気孔により、両ケース内に形成される空間は、ある程度の通気状態が保たれた略密閉空間となっているが、このような構造上、計器装置１００の内部と外部との通気が限定的になるため、屋内用途の表示装置などに比べ、透光板３０の内側が曇りやすい。
本実施形態に係る計器装置１００は、次に説明する反射防止部６０により、外光の反射防止性能に併せて、防曇性能を確保している。

反射防止部６０は、透光部９０の背面側に設けられている。反射防止部６０は、図２に示すように、フィルム状の基材６１に、モスアイ構造の凹凸層６２がコーティングされることで構成されるフィルム（シート）である。

基材６１は、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ），ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂から形成されている。基材６１としては、例えば厚さ５〜３００μｍ程度で、光学的特性に優れた材料が選定される。

凹凸層６２は、モスアイ構造で形成されるものであり、複数の錐状突起６２ａが、可視光の波長以下のピッチＰで二次元的（基材６１の背面に沿って）に配列されることで構成されている。

錐状突起６２ａの配列ピッチＰは、可視光の波長以下であれば特に限定されるものではないが、反射率の波長依存性に影響を及ぼすため、目的に応じて適切な値となるように形成されている。配列ピッチＰは、例えば、１００ｎｍ程度に設定されている。なお、配列ピッチＰは、数十ｎｍ〜数百ｎｍの範囲で適宜変更が可能である。錐状突起６２ａの高さＨも、反射率の波長依存性に影響を及ぼすため、目的に応じて適切な値となるように形成されている。例えば、高さＨは、数１００ｎｍ程度である。

なお、錐状突起６２ａにおける「錐状」とは、完全な円錐や角錐だけを意味せず、概ね錐体状であればよく、先細りになっている形状（断面楔状）であればよい。また、錐状突起６２ａの先端部は、図２に示すように曲面状であってもよく、尖っていなくともよい。また、錐状突起６２ａの先端部を平坦にすることもできる。錐状突起６２ａは、モスアイ構造を実現するために先細りに形成される必要があるが、製造上の制約や目的に応じて、適宜変化されるものである。

反射防止部６０は、基材６１上に、光硬化性（ＵＶ（Ultraviolet）、ＥＢ（Electron Beam）硬化性など）及び親水性を有する樹脂からなる層を形成後、スタンパでモスアイ形状を転写し、光照射により当該樹脂層を硬化させることで凹凸層６２を形成して、製造される。例えば、凹凸層６２は、ＵＶ硬化性樹脂中に親水性ポリマー（タンパク質、ポリエステルアミドなど）を含有させた材料、ＵＶ照射時に親水性を示す光触媒（酸化チタン）を用いた材料などから構成される。このようにして、親水性樹脂からなる凹凸層６２が形成される。

なお、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性を有する樹脂に親水性を付与した樹脂（熱可塑性及び親水性を有する樹脂）からなる基材６１に、ヒートサイクル成形により、スタンパでモスアイ形状（可視光の波長以下のピッチで配列された複数の錐状突起を有する形状）を転写することで、反射防止部６０を製造してもよい。

反射防止部６０は、高透明性を有する両面粘着テープ７０によって、透光板３０の背面に密着固定されている。なお、反射防止部６０は、透光板３０を射出成形する際に、透光板３０に溶融固着されてもよい。

また、透光板３０の背面に、フィルムからなる反射防止部６０を固定・固着する方法でなく、親水性樹脂からなる透光板３０の背面に直接、射出成形によりモスアイ構造を形成することで、反射防止部６０が設けられた透光部９０が実現されてもよい。この場合は、基材６１や両面粘着テープ７０を介さず、透光板３０に直接、反射防止部６０が形成されることになる。

以上の構成からなる計器装置１００は、透光部９０の背面側に、モスアイ構造を利用した反射防止部６０が設けられている。この構造により、計器装置１００外部から入射し、透光部９０から、透光部９０と表示部１０との間の空気層へと透過する光に対する屈折率を、透光部９０から空気層にかけて連続的に変化させることができる（屈折率に不連続な界面が生じることを避けることができる）。このため、入射光が透光部９０の背面で界面反射することが抑制され、外景や太陽光、照明の映り込みが少なくなり、表示部１０の視認性が向上する。また、反射防止部６０が設けられた透光部９０では、表示部１０から出射された光（ディスプレイ１１の表示画像を表す光や、点灯したワーニング表示からの光）の透過率が高まるため、ディスプレイ１１のバックライトやワーニング用の光源の発光輝度を必要以上に大きくする必要がなく、計器装置１００の消費電力を抑えることができる。また、表示部１０と透光部９０との間で光の反射が繰り返されることにより発生する虚像（通称ゴースト）の発生も抑制できる。

また、凹凸層６２は、親水性樹脂から構成されることによる濡れ性と、モスアイ構造との相乗効果によって、計器装置１００内に存在する水分の凝集によってできた水が、透光部９０の背面に形成されても、光を乱反射させる粒径（数μｍ〜数十μｍ）の微細な水滴とならず、且つ、接触角が鈍角な状態で保持されることを防ぐことができるため、曇りとして白く視認されることを防止することができる。
つまり、凹凸層６２により、見かけ上の接触角が極めて小さい超親水状態を実現することで、凝集によってできた水が、ミー反射を引き起こす微細な水滴として形成されることがないため、透光部９０の内側に生じる曇りが防止される。結果として防曇剤の塗布が不要となる程度の防塵効果を得ることができる。

以上に説明したように、計器装置１００は、反射防止性能と防曇性能が両立され、視認性が良好である。以上のモスアイ構造は、様々な計器に適用可能である。以下では、その一例として、アナログ計器にモスアイ構造を適用した第２実施形態を図３、図４を参照して説明する。
なお、以下の第２実施形態の説明では、理解を容易にするために、第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する各部については第１実施形態と同じ符号を付し、異なる点を中心に説明する。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る計器装置２００は、図３、図４に示すように、計測量を指針２１１を用いて表示する表示部２１０と、透光板３０と反射防止部６０に加えて加飾部８０を有する透光部２９０と、を備えている。
なお、計器装置２００としては、スピードメータ、タコメータなど種々のものに適用可能であるが、以下では説明の理解を容易にするため、計器装置２００がスピードメータであるものとする。

表示部２１０は、指針２１１と、文字板２１２とを有する。
文字板２１２には、指針２１１の指示対象となる指標部（目盛り、数字などからなる）が形成されている。指標部は、例えば、前述の意匠板１２と同様にして、遮光性印刷層を切り欠いて形成される透光部分により形成される。指針２１１は、文字板２１２上を、車速に応じて回転する。表示部２１０は、指針２１１の指示箇所と指標部とを対比判読させることにより、車速をユーザに報知する。指針２１１は、図示しない回路基板（前述の回路基板２０と同様の構成）に実装されたステッピングモータの動力により回転する。このモータは、制御部の制御の下で動作し、車速センサから供給される車速信号に応じて指針２１１を回転させる。

透光部２９０において透光板３０は、前面側に凸となるレンズ形状（曲面形状）で形成され、指針２１１の回転中心付近が最も飛び出るように構成されている。このように構成することで、環境温度変化により、レンズの膨張率と、反射防止部６０を構成するフィルムとの膨張率の違いからバイメタル効果によりレンズ面が変形してしまっても、平面形状のレンズに比べて変形が目立ちにくい。また、レンズ状に透光板３０を形成すれば、指針２１１との隙間を確保し易いので、計器装置２００を薄型にすることができるという利点もある。

加飾部８０は、透光板３０と反射防止部６０との間の一部に形成されている。加飾部８０は、透光板３０の背面にパッド印刷により形成された印刷層や、基材６１の前面にスクリーン印刷により形成された印刷層や、透光板３０の背面に窪み（彫り込み）を設けることによって形成される空気層などからなる（図４では、加飾部８０が空気層により構成される例を示した）。

加飾部８０は、計器装置２００を前面側から見たときに、例えば、枠や、同心円状の模様などを表現する。なお、加飾部８０の意匠は、様々な態様が可能であり限定されるものではない。このような加飾部８０を設けると、その形成部分において、反射防止部６０の反射防止効果が排除されるため、加飾部８０の形成部分における反射光が強調される。これにより、透光部２９０の前面側から入射し、加飾部８０の形成部分において反射する光と、その他の部分において反射する光との間に強いコントラストが付与され、加飾部８０が浮き上がって視認されるような斬新な加飾が可能となる。なお、加飾部８０により、指針２１１の指示対象である指標部の少なくとも一部を表現することも可能である。この場合、加飾部８０により形成される指標部は、透光部２９０を透かして視認される指針２１１に指示されることになる。

以上に説明した第２実施形態に係る計器装置２００よれば、親水性を有するモスアイ構造により反射防止性能と防曇性能に優れることに加え、斬新な加飾が可能である。

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

透光板３０の前面に、ＡＲ（Anti-Reflective）コートを施し、さらに反射低減効果を得ることも可能である。ＡＲコートは、例えば、フッ化マグネシウムなどを真空蒸着させる手法で形成される。また、透光板３０の背面側だけでなく、前面側にもモスアイ構造を設けることも可能である。また、透光板３０は、凸レンズ形状でなくともよいし、有色透明であってもよい。

また、計器装置１００のようなデジタル計器に加飾部８０を設けても、勿論よい。

計器装置１００，２００が搭載される乗り物は、自動二輪車に限定されるものではない。ただし、自動二輪車、農耕機械、船舶、スノーモービル、ジェットスキーなど、計器装置が屋外に晒される態様で搭載される乗り物に、特に好適である。外光の影響が大きく、また、防水性の観点から通気が制限されると共に、環境温度の変化が大きいため、曇りやすいからである。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１００，２００計器装置
１０，２１０表示部
１１ディスプレイ
１２意匠板
２１１指針
２１２文字板
２０回路基板
３０透光板
４０第１のケース
５０第２のケース
６０反射防止部
６１基材
６２凹凸層
６２ａ錐状突起
７０両面粘着テープ
８０加飾部
９０，２９０透光部

Claims

乗り物に搭載される計器装置であって、
前記乗り物に関する所定の計測量を表示する表示部と、
前記表示部の前面側に位置する透光板を有し、前記表示部を透かして視認させる透光部と、
前記表示部を照明する光源を実装する回路基板と、
前記透光部の外縁を保持する第１のケースと、
前記表示部を挟んで前記第１のケースとは反対側に位置し、多孔質膜によって塞がれた複数の通気孔が設けられた第２のケースと、を備え、
前記第１のケースと前記第２のケースとは、一体となって内部に前記表示部や前記回路基板を収容し、
前記透光部の前記表示部側には、親水性樹脂により形成された複数の錐状突起が、可視光の波長以下のピッチで前記透光板面に沿って二次元的に配列される凹凸層を有する反射防止部が設けられている、
ことを特徴とする計器装置。
前記反射防止部は、前記透光板の前記表示部側の面に固定された、前記複数の錐状突起を有するフィルムから構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の計器装置。
前記透光部は、前記表示部とは反対側に向かって凸となるレンズ形状で形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の計器装置。
前記透光板と前記反射防止部との間の一部に、印刷層又は空気層からなる加飾部が形成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の計器装置。