JP6645218B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関する。

自動車の各種情報を表示する計器パネルなどに適用される表示装置のなかには、光源と文字盤の意匠部との間に透明樹脂（例えばアクリル樹脂など）の導光体を備えるものがある（例えば特許文献１）。導光体は、光源からの光を導いて、面状に発光して、意匠部を照明する。

この種の表示装置では、意匠性を高めるため、異なる発光色（例えば、緑色と白色）の光源を配置し、それぞれの光源の発光強度などを調整し、所望の色の光で意匠部を照明することがある。

特開２０１１−２４７７０３号公報

異なる発光色の光源を異なる位置に配置すると、導光体の受光面におけるそれぞれの光源からの光の強度分布が異なるために、意匠部を照明する際、色ムラが発生してしまうことがある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、色ムラの少ない表示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の本発明に係る表示装置は、
表示部と、
前記表示部を照明する導光体と、
それぞれ互いに異なる色の光を同時に出射し、前記導光体に光を供給する２個の光源と、
前記導光体および前記光源が収容され、前記光源からの光の一部を散乱させるケースと、
前記光源と前記導光体との間、かつ前記光源の光軸上に１本で設けられ、前記光源からの光の一部を遮光する遮光部材と、を備える。

本発明によれば、色ムラの少ない表示装置を提供できる。

（ａ）は一実施の形態に係る表示装置の一部を示す正面図で、（ｂ）は図１（ａ）でのＣ−Ｃ’線での断面を示す図である。 一実施の形態に係る表示装置の、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面を示す図である。 一実施の形態に係る表示装置の、図１（ｂ）の一部を拡大した図である。 比較例に係る表示装置の、光源から導光体に到達する光について説明するための図で、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる切り口での断面を示す図である。 一実施の形態に係る表示装置の、遮光部材の効果を説明するための図で、（ａ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面を示す図であり、（ｂ）は図１（ｂ）の一部を拡大した図である。 変形例に係る表示装置の、遮光部材と光源との関係を示す図で、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる切り口での断面を示す図である。 変形例に係る表示装置を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る表示装置について、図を参照しながら説明する。

表示装置１０は、例えば自動車用計器パネルに採用されるものである。表示装置１０は、図１（ａ）、（ｂ）、図２に示すように、意匠部２１を備える文字盤２０と、基板３０と、基板３０上に実装された光源４０Ｇ、４０Ｗと、光源４０Ｇ、４０Ｗから入射した光によって面状発光する導光体５０と、導光体５０を収容するケース６０と、光源４０Ｇ、４０Ｗの光軸上に配置された遮光部材６１と、を備える。

文字盤２０は、意匠部２１、運転速度表示部２２など、複数の表示部を備え、自動車の各種情報を搭乗者に表示する。文字盤２０は、透明なポリカーボネートなど、透光性材料の薄板から構成されるが、透光性材料に限定されず、スモーク材を用いてもよい。意匠部２１は、この例では、背後に位置する導光体５０により透過照明される領域であり、意匠部２１は透明なまま残し、意匠部２１以外の部分に不透光性を有する着色層を設けることにより形成される。

基板３０は、光源４０Ｇ、４０Ｗに発光用の電力を供給するための配線パターンが設けられたプリント基板であり、光源４０Ｇ、光源４０Ｗ、光源４０Ｇおよび４０Ｗの点灯、消灯などを制御するＩＣ（Ｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などが実装されている。

図２、図３に拡大して示すように、２つの光源４０Ｇ、４０Ｗは、角形チップ状のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）から構成され、基板３０上に実装される。光源４０Ｇ、４０Ｗの主な発光方向は、基板３０の実装面に垂直な方向（光軸方向）であり、光源４０Ｇ、４０Ｗは、光軸を中心として、所定の出射角度で放射状に光を出射する。光軸方向に出射した光が最も強い光となる。なお、本実施の形態では、光源４０Ｇが緑色光源であり、光源４０Ｗが白色光源であるものとするが、他の色の光源を配置してもよい。

ケース６０は、ポリエチレン、ポリカーボネートなどの樹脂製の材料から構成され、基板３０上に、光源４０Ｇ、４０Ｗを内包するように配置される。

光源４０Ｇ、４０Ｗの光軸上には、ケース６０と同じ樹脂製の材料で、角柱状の遮光部材６１が配置されている。遮光部材６１は、光源４０Ｇ、４０Ｗから出射した光軸付近の光の一部を遮光する。本実施形態では、１本の遮光部材６１が光源４０Ｇ、４０Ｗの光軸上に設けられている。ケース６０と遮光部材６１とは、例えば射出成型により一体的に形成されている。遮光部材６１の詳細は後述する。

導光体５０は、無色透明のアクリル樹脂などから構成され、例えば射出成型によって所定の形状に形成される。なお、導光体５０は、無色透明でなくとも良く、光拡散材であっても良い。導光体５０は、文字盤２０と基板３０とケース６０とで形成される空間Ｓ内に収容されており、例えば、接着剤によってケース６０の段差６２に一部を当接して固定される。なお、接着剤による固定でなくともよく、フックによる固定でもよい。

導光体５０は、図１（ａ）に示すように、表示装置１０の表示面に垂直な方向から見て、少なくとも文字盤２０の意匠部２１を内包するような形状を有する。また、図２、図３に示すように、導光体５０は、その一部が光源４０Ｇ、４０Ｗに向かって延びるような形状を有しており、その端部に、光源４０Ｇ、４０Ｗの光軸に垂直な受光面部５１を有する。

導光体５０がケース６０内に収容された状態において、光源４０Ｇ、４０Ｗから出射された光は、光源４０Ｇ、４０Ｗから直接、または、一旦ケース６０の内面で散乱した後、受光面部５１から導光体５０に入射する。

なお、本実施の形態では光源４０Ｇ、４０Ｗ間の距離、光源４０Ｇ、４０Ｗの出射角度などに起因して、受光面部５１に、光源４０Ｇ、４０Ｗの直接光がともに到達する領域と、光源４０Ｇの直接光のみが到達する領域と、光源４０Ｗの直接光のみが到達する領域が生じているものとして説明する。

導光体５０の表面の一部には、シボ加工が施されており、導光体５０の内部を通過する光は、シボ加工が施されている面に到達すると様々な方向に拡散される。これによって、導光体５０が面状に発光する。なお、シボ加工は、導光体５０、意匠部２１などの形状、寸法などを考慮し、最も効率よく意匠部２１を発光表示できるように施される。

本実施の形態に係る表示装置１０は、光源４０Ｇ、４０Ｗと導光体５０の間に設けられた遮光部材６１に大きな特徴がある。そこで、遮光部材６１の機能について、図４、図５を参照しつつ、遮光部材が設けられていない表示装置１００と比較しながら説明する。

まず、表示装置１００について説明する。基板３０からの電流の供給を受けると、光源４０Ｇ、４０Ｗは、主に導光体５０の受光面部５１に向けて、所定の出射角度θで放射状に光を出射する。なお、理解を容易にするため、光源４０Ｇからの直接光による受光面部５１の照度と、光源４０Ｗからの直接光による受光面部５１の照度とが概ね等しいものとする。

このとき、受光面部５１における領域Ｏには、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、光源４０Ｇからは、直接光Ｌｇ１と、ケース６０の内面で反射された間接光Ｌｇｏとが届き、光源４０Ｗからは、直接光Ｌｗ１とケース６０の内面で反射した間接光Ｌｗｏと、が届く。

間接光Ｌｇｏによる領域Ｏの照度と間接光Ｌｗｏによる領域Ｏの照度とは概ね等しく、直接光Ｌｇ１による領域Ｏの照度と直接光Ｌｗ１による領域Ｏの照度とは概ね等しい。このため、光源４０Ｇ、４０Ｗから領域Ｏに到達した光は、概ね等しい照度で均一に混ざり合った状態で領域Ｏに入射し、導光体５０の内部を透過する。

領域Ｍには、光源４０Ｇからは、照度Ｉｇ２の直接光Ｌｇ２と、照度Ｉｇｍの間接光Ｌｇｍと、が到達する。一方、光源４０Ｗからは、直接光は届かず、照度Ｉｗｍの間接光Ｌｗｍのみが到達する。

ここで、間接光Ｌｗｍは、ケース６０に衝突した反射光であるため、光源４０Ｇからの直接光Ｌｇ２と比較して、非常に弱い。すなわち、Ｉｇ２＞＞Ｉｗｍである。このため、領域Ｍにおける緑色光による照度と白色光による照度とを比較すると、Ｉｇ２＋Ｉｇｍ＞＞Ｉｗｍとなる。従って、領域Ｍに到達する光は、ほぼ緑色のまま導光体５０に入射し、その内部を透過する。

領域Ｎには、光源４０Ｗからは、照度Ｉｗ２の直接光Ｌｗ２と、照度Ｉｗｎの間接光Ｌｗｎと、が到達する。一方、光源４０Ｇからは、直接光は届かず、照度Ｉｇｎの間接光Ｌｇｎのみが到達する。

ここで、間接光Ｌｇｎは、ケース６０で反射した光であるため、光源４０Ｗからの直接光Ｌｗ２と比較して、非常に弱い。すなわち、Ｉｗ２＞＞Ｉｇｎである。このため、領域Ｎにおける緑色光の照度と白色光の照度とを比較すると、Ｉｗ２＋Ｉｗｎ＞＞Ｉｇｎとなる。従って、領域Ｎに到達する光は、ほぼ白色のまま導光体５０に入射し、その内部を透過する。

このように、遮光部材が設けられていない表示装置１００の構成では、光源４０Ｇ、４０Ｗから受光面部５１に到達する光の色が、受光面部５１の領域によって異なってしまう。このため、導光体５０が面状発光する際、色ムラが生じてしまい、結果として、意匠部２１にも色ムラが発生してしまう。

一方、本実施の形態に係る表示装置１０は、遮光部材６１を備える。表示装置１０に、前述と同様に光源４０Ｇ、４０Ｗからそれぞれ光を出射させると、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、光源４０Ｇ、４０Ｗからの直接光Ｌｇ１、Ｌｇ２、Ｌｗ１、Ｌｗ２の一部は、遮光部材６１によって遮光される。このため、これらの光による受光面部５１の照度は低減される。

領域Ｏにおいて、直接光Ｌｇ１と直接光Ｌｗ１とは、遮光部材６１によって概ね同程度に弱められる。このため、遮光部材６１を設けたとしても、領域Ｏ内で色ムラが生じることはない。

また、領域Ｍには、間接光Ｌｇｍと、間接光Ｌｗｍと、直接光Ｌｇ２と、が到達する。直接光Ｌｇ２は、遮光部材６１によって弱められているため、領域Ｍに入射する光の色は、表示装置１００と比較して、領域Ｏに入射する光の色により近くなる。

同様に、領域Ｎには、間接光Ｌｇｎと、間接光Ｌｗｎと、直接光Ｌｗ２と、が到達する。直接光Ｌｗ２は、遮光部材６１によって弱められているため、領域Ｎに入射する光の色は、表示装置１００と比較して、領域Ｏに入射する光の色により近くなる。

このように、遮光部材６１を設けた表示装置１０では、受光面部５１に入射する光の色のばらつきが小さい。このため、表示装置１００と比較して、より色ムラの少ない光を導光体５０に供給できる。このため、導光体５０の面状発光の色ムラを低減できる。すなわち、導光体５０に透過照明された意匠部２１の色ムラを低減できる。

なお、遮光部材６１による効果は、図５（ｂ）に示す、遮光部材６１の幅Ｄに大きく依存する。すなわち、幅Ｄを広げると、意匠部２１の色ムラをより低減できるが、導光体５０による意匠部２１の照度が低下する。また、幅Ｄを狭くすると、導光体５０による意匠部２１の照度は高くなるが、色ムラが生じやすくなる。このように両者はトレードオフの関係にある。このため、遮光部材６１の寸法などは、意匠部２１、導光体５０などの形状寸法、光源４０Ｇ、４０Ｗの発光輝度などを考慮し、意匠部２１の色むらの度合い、輝度などが最適となるように定められる。

なお、遮光部材６１の材料の遮光率（透過率）、光の散乱の程度等についても同様である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形および応用が可能である。

上記実施の形態において、１本の遮光部材６１を光源４０Ｇ、４０Ｗの光軸上に設けた例によって説明したが、これに限られず、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、２本の遮光部材６１を光源４０Ｇ、４０Ｗのそれぞれの光軸上に設けてもよい。

上記実施の形態では、遮光部材６１の形状が角柱状である例によって説明したが、これに限られず、例えば円柱状であってもよい。

さらに、遮光部材６１に、遮光だけでなく、光を拡散させる機能をもたせてもよい。例えば、遮光部材６１に光透過性を持たせ、多角柱状、円柱状等とし、透過した光が屈折により、拡散するようにしてもよい。また、光源４０Ｇ、４０Ｗの光軸上に凹レンズを配置してもよい。

上記実施の形態において、光を有効に活用するため、遮光部材６１の、光源４０Ｇ、４０Ｗに対向する面、側面等に鏡面加工を施してもよい。鏡面加工の方法としては、例えば真空蒸着によって金属薄膜を形成する方法が挙げられる。

遮光部材６１の表面部にシボ加工など、表面を荒らす加工を施してもよい。これによって、光源４０Ｇ、４０Ｗから出射する光がより効率良く散乱する。

ケース６０の内面の全部又は一部に鏡面加工を施してもよい。鏡面加工の方法としては、例えば真空蒸着によって金属薄膜を形成する方法が挙げられる。これにより、導光体５０の受光面部５１に入射する光の量を多くできる。

ケース６０の内面部および／または文字盤２０の裏面部の一部にシボ加工など、表面を荒らす加工を施してもよい。これによって、光源４０Ｇ、４０Ｗから出射する光がより効率良く散乱する。

光源４０Ｇ、４０Ｗから入射した光をより効率良く反射するために、ケース６０の内面に白色塗料などを塗布してもよい。また、これに限らず、例えば、白色の樹脂を採用してもよい。

上記実施の形態では、２つの光源４０Ｇ、４０Ｗが基板３０上に実装された例によって説明したが、これに限られず、図７に例示するように、３つの光源４０を配置してもよいし、光源を４つ以上配置してもよい。

１０、１００ 表示装置
２０ 文字盤
２１ 意匠部（表示部）
３０ 基板
４０、４０Ｇ、４０Ｗ 光源
５０ 導光体
５１ 受光面部
６０ ケース
６１ 遮光部材
６２ 段差

Claims (3)

1. 表示部と、
   前記表示部を照明する導光体と、
   それぞれ互いに異なる色の光を同時に出射し、前記導光体に光を供給する２個の光源と、
   前記導光体および前記光源が収容され、前記光源からの光の一部を散乱させるケースと、
   前記光源と前記導光体との間、かつ前記光源の光軸上に１本で設けられ、前記光源からの光の一部を遮光する遮光部材と、を備える、
   表示装置。
2. 前記遮光部材は、前記光源からの光の一部を遮光するとともに散乱する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記ケースは、荒らし処理された内面部を有し、
   前記光源からの光の一部は、前記内面部に入射して散乱する、
   請求項１から２のいずれか１項に記載の表示装置。
   

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