JP7108839B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、電気機器等において文字や図形、絵柄等の情報を表示する表示装置に関する。
従来、この種の表示装置としては、例えば、特許文献1に開示されているように、透明の導光板と、導光板の端面に光を入射させる発光ダイオード(LED等の光源とを備えたものがある。
ここで、導光板の端面に入射した光は、導光板の内部で伝搬されるとともに、導光板の反射面に形成されたプリズムで反射することによって、その反射面と向かい合う出射面から出射する。そのため、プリズムを適切な形状及び位置に設け、光源を発光させることで、文字や図形、絵柄等の情報を表示することができる。
ところで、光源を隠すために、隠蔽板を用いることがある。隠蔽板は、情報表示のために光を透過させる透光部と、透光部よりも低い光透過率を有する遮光部とを含み、遮光部によって光源が隠される。
特開2016-180823号公報
しかしながら、特許文献1に記載の表示装置において隠蔽板を設けた場合には、導光板の側面で反射した光がプリズムに反射し、導光板の出射面から出射して透光部に入射することによって、文字や図形等の表示輪郭が不鮮明になり、ぼやけて見える場合がある。この問題について、図16及び図17を用いて説明する。
図16において、101はLED等の光源、102は導光板、103は導光板102の出射面と対面する面に設置されたプリズムである。106は光の散乱透過性を持つ隠蔽シートであり、導光板102の出射面側に配置される。隠蔽シート106のうち、107の部分は、光散乱透過性を有する光散乱透過部であり、光散乱透過部107以外は、ほぼ遮光されるようになっている。
光源101から出射された光104は、導光板102内を導光する。光104は、プリズム103で反射され、導光板102の出射面側へ出射する。導光板102から出射した出射光105は、隠蔽シート106に入射する。この点を入射点108とする。入射点108に入射した光は、光散乱透過部107の光散乱性により散乱透過し、透過散乱光109を生じる。これにより、隠蔽シート106側から見たときに、入射点108が光っているように見える。
図17は、図16に示した光の導光の様子を斜め上方から見た模式図である。光源101から出射された光104は、導光板102内を導光する。そして、プリズム103に向かって進む光104は、プリズム103で反射されて導光板102から出射する出射光105となる。出射光105は、隠蔽シート106の入射点108へ入射し、透過散乱光109を生じる。一方、光源101からは、プリズム103へ向かって進まない光104’も存在する。
光104’は、導光板102の側面等で反射し、プリズム103へ斜め方向から入射する。そのため、光104’は、プリズム103から斜め方向へ反射され、導光板102の出射面から出射し、出射光105’となる。
出射光105’は、プリズム103から斜め方向に出射するので、隠蔽シート106に入射する位置は、入射点108とは異なる入射点108’となる。入射点108’に入射した光は、透過散乱光109’を生じる。
そのため、隠蔽シート106側から見ると、透過散乱光109とともに透過散乱光109’も見え、入射点108とともに、距離Dだけ離れた入射点108’も光って見えることになる。
すなわち、一つのプリズム103で反射される光が、光散乱透過部107の複数個所を光らせることを表し、プリズム103の集合体として表示される絵柄の輪郭がぼやけることになる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、文字や図形等の表示輪郭が不鮮明になるのを抑えた表示装置を提供することにある。
本発明の表示装置は、入射端面と反射面と出射面とを有し、前記入射端面から入射した光を伝搬し、前記反射面に設けられたプリズムで反射させ、前記反射面と向かい合う前記出射面から出射させる導光板と、前記導光板の前記入射端面に光を入射させる光源と、前記導光板の前記出射面側に配設されるとともに、前記導光板の前記出射面から出射する光を透過させる透光部と、前記透光部よりも光透過率が低い遮光部と、を有する隠蔽板と、を備え、前記導光板は前記導光板の前記入射端面と前記入射端面に対向する対向端面とを除く側面端面に複数の斜面を含む斜面群を有し、前記複数の斜面の辺の中心と前記光源の中心とを結ぶ線分と、前記斜面の辺とは略垂直である。
本発明の表示装置によれば、導光板の側面からの不要な反射光を無くし、プリズムに入射する光の広がり角度を小さくすることができる。したがって、導光板の出射面側に隠蔽板を設けても、文字や図形等の表示輪郭が不鮮明にならない、見栄えのよい表示装置が得られる。
本実施の形態1に係る表示装置の概略構成図である。 意匠シートの構成を示す図である。 隠蔽シートの構成を示す図である。 プリズムの集合体としての絵柄を示す図である。 導光板の構成を示す図である。 (a)は、三角形状部の斜面の形状を示す図であり、(b)は、斜面カット部の形状を示す図である。 (a)は、三角形状部の斜面の別の形状を示す図であり、(b)は、斜面カット部の別の形状を示す図である。 導光板を平面に展開した構成を示す図である。 導光板を平面に展開した構成を示す図である。 (a)は、導光板における光の導光の様子を示す平面図であり、(b)は、導光板における光の導光の様子を示す側面図である。 本実施の形態2に係る表示装置の概略構成を示す斜視図である。 導光板の構成を示す図である。 (a)は、左側の光源によって導光板に表示される絵柄を示す図であり、(b)は、下側の光源によって導光板に表示される絵柄を示す図である。 (a)は、左側の光源の光がプリズムで反射されて表示される絵柄を示す図であり、(b)は、下側の光源の光がプリズムで反射されて表示される絵柄を示す図である。 本実施の形態3に係る表示装置の概略構成図である。 従来の表示装置の概略構成図である。 従来の表示装置において、表示輪郭が不鮮明となる原理を説明するための斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
《実施の形態1》
図1は、実施の形態1に係る表示装置の構成概略図を示す。図中には、XYZの方向を示している。図1に示すように、表示装置10は、第1の光源11と、第2の光源12と、意匠シート15と、導光板20と、隠蔽シート30(隠蔽板)と備えている。
意匠シート15は、導光板20の表示部21の反射面側に配設されている。図2に示すように、意匠シート15は、光を透過しない遮光部16と、文字や絵柄の形状に形成されて光を透過する光透過部17とを有する。図2に示す例では、光透過部17は、文字「A」の形状に形成されている。
図1に示すように、隠蔽シート30は、導光板20の表示部21の出射面側に配設されている。図3に示すように、隠蔽シート30は、情報表示のために光を透過させる散乱性を有する透光部31と、透光部31よりも光透過率が低い遮光部32とを有する。ここで、透光部31のY方向の高さをH_cpとする。
図1に示すように、第1の光源11及び第2の光源12は、LED等で構成されている。第1の光源11からの光は、導光板20の入光部22に入射されて導光板20内を導光する。第2の光源12からの光は、意匠シート15の光透過部17及び導光板20の表示部21を透過して、隠蔽シート30の透光部31で表示される。
導光板20は、X方向に延びる表示部21と、Z方向に延びる入光部22と、表示部21と入光部22とを連続的に繋ぐ屈曲部23とを有する。表示部21には、複数のプリズム24が設けられている。図4に示すように、微細なプリズム24の集合体として、絵柄25が形成される。図4に示す例では、絵柄25は、文字「B」である。
図5は、導光板20を、隠蔽シート30側から見たときの構成を示す図である。図5に示すように、導光板20の表示部21には、斜面群としての複数の三角形状部50と、斜面カット部55とが設けられている。三角形状部50は、表示部21における、導光する光の中心線に対して平行で且つ出射面に垂直な2つの辺である第1の側辺及び第2の側辺(図5ではY方向の両側の辺)に形成されている。
斜面カット部55は、表示部21における、第1の光源11からの光が入光する部位とは反対側の側面(図5ではX方向の右側の側面)に形成されている。図6(a)にも示すように、斜面カット部55は、導光板20の上面よりも下面の方が長い形状に形成されている。ここで、斜面カット部55と導光板20の底面とのなす角度をθtとする。
また、詳しくは後述するが、図6(b)に示すように、複数の三角形状部50にも、斜面カット部55と同様の断面形状のカット面51pが複数形成されている。
なお、斜面カット部55の形状は、これに限定するものではなく、例えば、図7(a)に示すように、斜面カット部55は、導光板20の上面よりも下面の方が短い形状に形成されていてもよい。また、複数の三角形状部50のカット面51pについても、図7(b)に示す断面形状としてもよい。
図8及び図9は、導光板20の屈曲部23を伸ばすことで、表示部21、屈曲部23、入光部22を平面に展開した状態を示す図である。図8及び図9に示すように、三角形状部50は、表示部21の上側の辺に4箇所、下側の辺に4箇所形成されている。なお、以下の説明では、上側の辺の4つの三角形状部50について説明する。
図8及び図9に示すように、4つの三角形状部50は、第1斜面辺51,52,53,54と、第2斜面辺51h、52h、53h、54hとを有する。図8に示すように、第1斜面辺51~54は、導光方向(図8では方向)に向かうほどY方向の外方に広がるように傾斜した辺である。
ここで、第1の光源11の中心と絵柄25の中心を結ぶ線分と、第1の光源11の中心と4つの第1斜面辺51~54をそれぞれ結ぶ線分とのなす角度を、それぞれ、θ_1-51、θ_1-52、θ_1-53、θ_1-54とする。
また、第1の光源11と絵柄25の中心を結ぶ線分と、4つの第1斜面辺51~54とのなす角度を、それぞれ、θ51、θ52、θ53、θ54とする。
図9に示すように、第2斜面辺51h~54hは、三角形状部50を作る辺のうち、第1斜面辺51~54とは異なるもう一方の辺である。また、第2斜面辺51h~54hから紙面奥側に向かって傾斜するように、カット面51p、52p、53p、54pが形成されている。
カット面51p~54pは、例えば、図6(b)に示す断面形状に形成されている。なお、図7(b)に示す断面形状に形成されていてもよい。
ここで、第1の光源11の中心と絵柄25の中心を結ぶ線分と、第1の光源11の中心と4つの第2斜面辺51h~54hの中心を結ぶ線分とのなす角度を、それぞれ、θ_1-51h、θ_1-52h、θ_1-53h、θ_1-54hとする。また、第1の光源11と絵柄25の中心を結ぶ線分と、第2斜面辺51h~54hの垂線とのなす角度を、それぞれ、θ_51h、θ_52h、θ_53h、θ_54hとする。ここで、第2斜面辺51h~54hの中心と第1の光源の中心とを結ぶ線分と、第2斜面辺51h~54hと、は略垂直である。
斜面カット部55は、カット面55pを有する。カット面55pは、導光する光の中心線に対して垂直で且つ出射面に垂直な、入光辺と対向する側面に形成された斜面である。
また、図5に示すように、表示したい絵柄25の高さをH_bp、導光板20の表示部21の高さをH_b、表示部21における三角形状部50が無い部分の高さ(上側及び下側の三角形状部50の頂点間の距離)をH_bとする。
図10は、導光板20の三角形状部50の作用を説明するための概略図である。図10(a)に示す矢印500の方向の導光板20の断面における光の導光の様子を、図10(b)に示す。
第1の光源11から出射した光11aは、導光板20の入光部22、屈曲部23、表示部21を伝搬し、カット面51pに入射する。カット面51pに入射した光は、カット面51pによって反射され、導光板20から出射される。
なお、1つのカット面51pのみについて説明したが、その他のカット面52p~54pについても同様に、到達した光は、導光板20の外方へと反射される。
これにより、端面で反射した光が、再び導光板20へ伝搬するのを抑制することができる。なお、この効果を得るためには、カット面51p~54pと第1斜面辺51~54とが、所定の方向になっている必要がある。
具体的には、以下の条件を満たす必要がある。
|(θ_1-51)-(θ51)| ≦ 40° ・・・(1)
|(θ_1-52)-(θ52)| ≦ 40° ・・・(2)
|(θ_1-53)-(θ53)| ≦ 40° ・・・(3)
|(θ_1-54)-(θ54)| ≦ 40° ・・・(4)
且つ、
|(θ_1-51h)-(θ_51h)| ≦ 40° ・・・(5)
|(θ_1-52h)-(θ_52h)| ≦ 40° ・・・(6)
|(θ_1-53h)-(θ_53h)| ≦ 40° ・・・(7)
|(θ_1-54h)-(θ_54h)| ≦ 40° ・・・(8)
且つ、
20°< θk <60° ・・・(9)
20°< θt <60° ・・・(10)
ここで、第1斜面辺51~54の角度は、例えば、|(θ_1-51)-(θ51)|が40°を超えると、第1の光源11からの光が第1斜面辺51で反射してしまい、不要な反射光が導光板20内で伝搬してしまう。そのため、上述した(1)~(4)式を満たす必要がある。
また、カット面51p~54pの角度は、例えば、|(θ_1-51h)-(θ_51h)|が40°を超えると、第1の光源11からの光が第1斜面辺51で反射されたときに、第1斜面辺51に斜めに入射することになり、その反射光が導光板20から出射する方向に向かわず、再び導光板20を伝搬してしまうこととなる。そのため、上述した(5)~(8)式を満たす必要がある。つまり、上述の(5)~(8)式を満たすと、第2斜面辺51h~54hの中心と第1の光源の中心とを結ぶ線分と、第2斜面辺51h~54hと、は略垂直の関係となる。
また、斜面カット部55や三角形状部50の斜面の角度が60°よりも大きいと、その面で反射した光が導光板20の外方へ出射せず、再び導光板20内を伝搬する割合が大きくなる。同様に、20°より小さくても、その面で反射した光が導光板20の外方へ出射せずに、再び、導光板20内を伝搬する割合が高くなり、十分な効果が得られない。そのため、上述した(9)式及び(10)式を満たす必要がある。
また、表示情報に不要な絵柄を表示させないためには、以下の条件を満たすことが望まれる。
H_b > H_by > H_cp > H_bp ・・・(11)
具体的に、H_byよりもH_cpが大きいと、三角形状部50で導光板20の外方へ出射した光が、隠蔽シート30の光の透光部31を通って見えてしまう可能性がある。また、H_cpよりもH_bpが大きいと、表示したい絵柄25を形成するプリズム24での反射光が、隠蔽シート30の遮光部32で遮られて表示できなくなってしまう。そのため、上述した(11)式を満たす必要がある。
以上のように、本実施形態に係る表示装置10によれば、第1の光源11からの入射光が、導光板20の側面で反射されて不要な伝搬光にならないので、プリズム24に入射する光の広がり角を狭くすることができる。これにより、導光板20からの出射角度を小さくして、表示ぼやけを抑えることができる。
《実施の形態2》
図11は、実施の形態2に係る表示装置の構成概略図を示す。以下、実施形態1と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
図11に示すように、導光板40は、XY方向に拡がる1枚の板材で構成され、表示部41を有する。
第1の光源11,13は、導光板40の表示部41のX方向の端部と、Y方向の端部とにそれぞれ配設されている。第1の光源11,13からの光は、導光板40の端面から入射されて導光板40内を導光する。第2の光源12からの光は、意匠シート15の光透過部17及び導光板40の表示部41を透過して、隠蔽シート30の透光部31で表示される。
図12に示すように、導光板40の表示部41には、入光部H1,H2と、複数の三角形状部50と、斜面カット部55とが設けられている。具体的に、導光板40における、図12で左側に配置された第1の光源11に対向する位置に、入光部H1が設けられている。また、第1の光源11からの光に対応するように、図12で上側及び下側の辺に、三角形状部50が形成されている。また、図12で右側の辺に、斜面カット部55が形成されている。
また、導光板40における、図12で下側に配置された第1の光源13に対向する位置に、入光部H2が設けられている。また、第1の光源13からの光に対応するように、図12で左側及び右側の辺に、三角形状部50が形成されている。また、図12で上側の辺に、斜面カット部55が形成されている。
図13は、導光板40で表示したい絵柄25,27の例を示す。図13(a)に示すように、左側に配置された第1の光源11からの光によって、絵柄25(文字「B」)が導光板40に表示される。また、図13(b)に示すように、下側に配置された第1の光源13からの光によって、絵柄27(文字「C」)が表示される。
具体的に、図14(a)に示すように、絵柄25は、プリズム24の集合体によって形成される。プリズム24は、左側に配置された第1の光源11からの光を反射して、導光板40の正面方向へ出射するように配置されている。
また、図14(b)に示すように、絵柄27は、プリズム26の集合体によって形成される。プリズム26は、下側に配置された第1の光源13からの光を反射して、導光板40の正面方向へ出射するように配置されている。
これにより、表示させたい絵柄25,27に対応して、第1の光源11,13を点灯させることにより、2つの絵柄25,27を切り替えて導光板40に表示することができる。
図12で左側に配置された第1の光源11に対しては、実施の形態1で示した、図9のカット面51p、52p、53pが、図12のカット面51p_1u、52p_1u、53p_1u及び、カット面51p_1b、52p_1b、53p_1bに相当する。また、図9のカット面55pが、図12のカット面55p_1、55p_1_1、55p_1_2、55p_1_3に相当する。
また、図12で下側に配置された第1の光源13に対しては、導光板40の配置を90度回転させて考えると、図9のカット面51p、52p、53pが、図12のカット面51p_2r、52p_2r、53p_2r及び、カット面51p_2l、52p_2l、53p_2lに相当する。また、図9のカット面55pが、図12のカット面55p_2、55p_2_1、55p_2_2、55p_2_3に相当する。
このように構成された導光板40において、図13(a)で左側に配置された第1の光源11を点灯させたとき、実施の形態1と同様に、図13(a)の絵柄25が表示される。このとき、導光板40の端面での反射を抑制できるので、絵柄の輪郭がぼやけないきれいな表示ができる。
同様に、図13(b)で下側に配置された第1の光源13を点灯させたとき、図13(b)の絵柄27が表示される。このとき、導光板40の端面での反射を抑制できるので、絵柄の輪郭がぼやけないきれいな表示ができる。
《実施の形態3》
図15は、実施の形態3に係る表示装置の構成概略図を示す。以下、前記実施形態1と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
図15に示すように、表示装置10は、第1の光源11と、導光板20と、隠蔽シート30とを備えている。
第1の光源11からの光は、導光板20の入光部22に入射されて導光板20内を導光する。そして、実施の形態1で説明したのと同じ作用により、導光板20の表示部21に設けられたプリズム24の集合体で、絵柄パターンが表示される。
以上のように、本実施形態に係る表示装置10によれば、第1の光源11からの入射光が、導光板20の側面で反射されて不要な伝搬光にならないので、プリズム24に入射する光の広がり角を狭くすることができる。これにより、導光板20からの出射角度を小さくして、表示ぼやけを抑えることができる。
本発明は、例えば、家庭用、産業用、車載向け等の電気機器や装置等に用いられる表示装置、あるいは入力機能を持ったスイッチの表示部の品質の向上に寄与する。
10 表示装置
11、13 第1の光源
12 第2の光源
15 意匠シート(光透過性部材)
16 遮光部
17 光透過部
20 導光板
21 表示部
22 入光部
23 屈曲部
24 プリズム
26 プリズム
30 隠蔽シート(隠蔽板)
31 透光部
32 遮光部
40 導光板
41 表示部
50 三角形状部(斜面群)
55 斜面カット部

Claims (7)

  1. 入射端面と反射面と出射面とを有し、前記入射端面から入射した光を伝搬し、前記反射面に設けられたプリズムで反射させ、前記反射面と向かい合う前記出射面から出射させる導光板と、
    前記導光板の前記入射端面に光を入射させる光源と、
    前記導光板の前記出射面側に配設されるとともに、前記導光板の前記出射面から出射する光を透過させる透光部と、前記透光部よりも光透過率が低い遮光部と、を有する隠蔽板と、
    を備え、
    前記導光板は前記導光板の前記入射端面と前記入射端面に対向する対向端面とを除く側面端面に複数の斜面を含む斜面群を有し、
    前記複数の斜面の辺の中心と前記光源の中心とを結ぶ線分と、前記斜面の辺とは略垂直であ
    表示装置。
  2. 記光源は、複数の光源のうちの一つであり、
    前記複数の光源は、前記導光板の第1の入射端面と第2の入射端面にそれぞれ光を入射させるように配設され、
    前記導光板には、前記第1の入射端面と前記第1の入射端面に対向する対向端面とを除く側面端面と、前記第2の入射端面と前記第2の入射端面に対向する対向端面とを除く側面端面とに、前記第1の入射端面と前記第2の入射端面の入光位置に対して略垂直な辺を持つ斜面群がそれぞれ設けられている
    請求項1記載の表示装置。
  3. 記導光板における前記斜面群の各々の斜面と前記反射面とのなす角度θkが、
    20°< θk <60°
    という条件を満たす
    請求項1又は2記載の表示装置。
  4. 記斜面群を構成する各々の出射面内の各辺の中心と、前記光源からの光が前記導光板に入射されて前記導光板内で仮想光源とみなされる位置とを結ぶ線分を、前記出射面に投影した線分と、
    前記斜面群を構成する各出射面内の各辺の垂線と
    のなす角度θp(n)が、
    |θp(n)|≦ 40° (n=1,2,・・・)
    という条件を満たす
    請求項1又は2記載の表示装置。
  5. 記導光板における前記対向端面の斜面と前記反射面とのなす角度θtが、
    20°< θt <60°
    という条件を満たす
    請求項1又は2記載の表示装置。
  6. 記プリズムの集合体で形成される絵柄の、前記側面端面方向の幅H_bpと、前記導光板の前記側面端面方向の幅H_bと、前記導光板における前記斜面群が形成されていない領域の前記側面端面方向の幅H_byと、前記隠蔽板の前記透光部における前記側面端面方向の幅H_cpとが、
    H_b > H_by > H_cp > H_bp
    という条件を満たす
    請求項1又は2記載の表示装置。
  7. 記導光板の前記反射面側に配設され、部分的に光を透過させる光透過性部材と、
    前記導光板の前記反射面側で且つ前記光透過性部材よりも離れて配設され、前記導光板の入射端面から光を入射させる前記光源とは別の光源と
    さらに備えた
    請求項1乃至6のうち何れか1つに記載の表示装置。
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