JPWO2006115100A1 - 電光表示針と導光体 - Google Patents
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Abstract
針の長さが変化するような制御が可能で、かつ輝度ムラがなく、しかも安価に製造することが可能な電光表示針とその導光体を提供する。その電光表示針は、複数の入射面と、各入射面にそれぞれ対応して設けられ、その各入射面から入射される光をそれぞれ反射させる複数の反射面と、各反射面にそれぞれ対応して設けられ、各反射面で反射された光をそれぞれ出射する複数の出射面とを有する導光体と、各入射面にそれぞれ対向して設けられた複数の発光ダイオードと、を備えて構成される。
Description
本発明は、例えば、自動車やバイクの速度計及び回転速度計に使用される電光表示針とその導光体に関する。
自動車等の速度計７００（図９）に使用される電光表示針としては、例えば、発光ダイオードを一列に並べ、その発光ダイオードの光を直接視認する電光表示針がある（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示された電光表示針６００は、図１０に示すように、発光ダイオード６１１ａ〜６１１ｉを列状に設け、それらを、例えば、内側から順に点灯することにより、針の長さが変化するような感覚を観測者に与えることができるようになっていた。
特開平１０−３３２４３８号公報
しかしながら、従来の発光ダイオードからの光を直接視認する電光表示針は、輝度ムラが生じて連続性が失われ、理想的なライン光源が得られないという問題があった。
そのため、隣接する発光ダイオード間のスペースを小さくして発光ダイオードを高密度に実装する必要があるために、安価に製造することが困難で、かつ配線や制御が複雑になるという問題があった。
そのため、隣接する発光ダイオード間のスペースを小さくして発光ダイオードを高密度に実装する必要があるために、安価に製造することが困難で、かつ配線や制御が複雑になるという問題があった。
そこで、本発明は、針の長さが変化するような制御が可能で、かつ輝度ムラがなく、しかも安価に製造することが可能な電光表示針とその導光体を提供することを目的とする。
以上の目的を達成するために、本発明に係る電光表示針は、複数の入射面と、前記各入射面にそれぞれ対応して設けられ、当該各入射面から入射される光をそれぞれ反射させる複数の反射面と、前記各反射面にそれぞれ対応して設けられ、当該各反射面で反射された光をそれぞれ出射する複数の出射面とを有する導光体と、
前記各入射面にそれぞれ対向して設けられた複数の発光ダイオードと、を備えたことを特徴とする。
前記各入射面にそれぞれ対向して設けられた複数の発光ダイオードと、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る導光体は、複数の入射面と、
前記各入射面にそれぞれ対応して設けられ、当該各入射面から入射される光をそれぞれ反射させる複数の反射面と、前記各反射面にそれぞれ対応して設けられ、当該各反射面で反射された光をそれぞれ出射する複数の出射領域と、を有し、前記出射領域が複数連なって針状発光面を構成することを特徴とする。
前記各入射面にそれぞれ対応して設けられ、当該各入射面から入射される光をそれぞれ反射させる複数の反射面と、前記各反射面にそれぞれ対応して設けられ、当該各反射面で反射された光をそれぞれ出射する複数の出射領域と、を有し、前記出射領域が複数連なって針状発光面を構成することを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係る電光表示板及び導光体によれば、針の長さが変化するような制御が可能で、かつ輝度ムラがなく、しかも安価に製造することが可能な電光表示針とその導光体を提供することができる。
１，２００，３００，４００ 電光表示針、２，１１１ 発光ダイオード、３ 指針基板、１０ 指針導光体、１１，１２０ｃ 単位出射面、１２，１２０ａ 入射面、１３，１２０ｂ 反射面、１４，１２１ａ 単位導光部、１５ 指針発光面、１１１ 単位発光部位、１２１ 単位導光体、３１５ 拡散体。
本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための電光表示針を例示するものであって、本発明は電光表示針を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。
実施の形態１．
本発明に係る実施の形態の電光表示針１は、指針基板３と、その指針基板上に配列された複数の発光ダイオード２と、一方向に十分長い長さを有する指針発光面１５を有する指針導光体１０とによって構成されている。
この実施の形態１の電光表示針は、例えば、図９に示すような速度計に使用され、この電光表示針が速度計の中心を起点として回転運動して、看者に対して速度を表示する。
本発明に係る実施の形態の電光表示針１は、指針基板３と、その指針基板上に配列された複数の発光ダイオード２と、一方向に十分長い長さを有する指針発光面１５を有する指針導光体１０とによって構成されている。
この実施の形態１の電光表示針は、例えば、図９に示すような速度計に使用され、この電光表示針が速度計の中心を起点として回転運動して、看者に対して速度を表示する。
ここで、特に、本実施の形態１の電光表示針１は、それぞれ単位出射面１１と入射面１２と反射面１３とを有する複数の単位導光部１４がその長手方向が一致するように配置されることにより構成された指針導光体１０を含み、発光ダイオード２の発光面がそれぞれ各単位導光部１４の入射面１２に対向するように配置されたことを特徴としている。
以上のように構成された実施の形態１の電光表示針１は、例えば、発光ダイオード２を内側（針の中心）から順次発光させることにより針の長さが変化するような制御が可能で、各発光ダイオード２に対応してそれぞれ単位導光部１４が設けられているので、発光ダイオードが直接視認されたときに発生する輝度ムラをなくすことができる。
また、本実施の形態１の電光表示針１では、各発光ダイオード２から出射される光をそれぞれ対応する単位導光部１４によって拡げて出射させているので、発光ダイオードの個数を少なくでき、安価に製造することが可能である。
また、本実施の形態１の電光表示針１では、各発光ダイオード２から出射される光をそれぞれ対応する単位導光部１４によって拡げて出射させているので、発光ダイオードの個数を少なくでき、安価に製造することが可能である。
以下、本発明に係る実施の形態１の電光表示針１について詳細に説明する。
本実施の形態１において、指針導光体１０は、それぞれ単位出射面１１と入射面１２と反射面１３とを有する複数の単位導光部１４が連なった一体成形体からなり、指針導光体１０の指針発光面１５は、各単位導光部１４の出射面が切れ目無く縦列配置されることにより構成される（図２（ａ））。
本実施の形態１において、指針導光体１０は、それぞれ単位出射面１１と入射面１２と反射面１３とを有する複数の単位導光部１４が連なった一体成形体からなり、指針導光体１０の指針発光面１５は、各単位導光部１４の出射面が切れ目無く縦列配置されることにより構成される（図２（ａ））。
指針導光体１０を構成する単位導光部１４は、発光ダイオード２から出射される光が入射される入射面１２と、その入射面１２を介して入射される光を単位出射面１１方向に反射させる反射面１３と、反射面１３で反射された光を出射する単位出射面１１とを有している。
単位導光部１４において、入射面１２は単位出射面１１に対してほぼ直交するように形成される。また、入射面１２を介して入射される光を単位出射面１１に向けて反射する反射面１３は、単位導光部１４における単位出射面１１の発光輝度が均一になるように形状と位置が設定されている。
すなわち、光源として使用する発光ダイオードは、光軸近傍の強度が高く光軸から離れるにしたがって強度が低くなるような指向性を有しているが、本発明では、発光ダイオードの指向性を考慮して、反射面１３の形状と配置を設定することにより、単位出射面１１における発光輝度の均一性を確保している。実施の形態１における単位導光部１４では、反射面１３を円弧面にして、その円弧の半径Ｒとその中心Ｃ及びその中心角θ（図３Ａ）を、発光ダイオード２の指向特性及び発光ダイオードの入射面１２に対する位置とを考慮して、単位出射面１１の発光輝度分布が均一になるように設定している。
以上のように構成された単位導光部１４に対してそれぞれ発光ダイオード２を、図３Ｂに示すように、発光ダイオード２の発光面が単位導光部１４の入射面１２に対向するように配置する。このような構成により、発光ダイオード２から出射されて入射面１２を介して単位導光体１４内に入射された光は、一部は直接出射面１１から出射され、残りの光は反射面１３で反射されて出射面１１全体に拡がって出射され、それらを合わせた出射光の強度分布が単位出射面１１全体で均一になる。
尚、本実施の形態１の単位導光部１４の出射面は粗面となっており、図３Ｂにはその粗面により光が拡散されて出射される様子が示されている。
尚、本実施の形態１の単位導光部１４の出射面は粗面となっており、図３Ｂにはその粗面により光が拡散されて出射される様子が示されている。
実施の形態１の電光表示針１では、発光ダイオード２としては、種々の半導体材料を用いたものを用いることができるが、配置されるスペースが限定されることから、比較的小型の表面実装タイプの発光ダイオードを用いることが好ましい。
以上のように構成された実施の形態１の電光表示針１では、発光ダイオード２から直接出射面１１に到達する光と反射面１３で反射して出射面１１に到達する光の和が出射面全面に渡って等しくなるように反射面が調整され、指針発光面全体に渡って輝度の均一性が確保できる。
以上の実施の形態１の電光表示針１では、反射面１３を円弧面としたが、放物柱面、楕円柱面、放物柱面などの曲面であってもよく、発光ダイオードの指向特性に合わせて適切な曲面を選択することができる。
例えば、反射面１３が放物面である場合、その放物面の焦点に発光点が位置するように発光ダイオード２を配置すると、放物面で反射した光は全て平行光になる。そこで、反射面を均一に光が照射されるようにして、かつ、発光ダイオードからの直接光が出射面から出射されないように構成すると、反射光のみが出射面から均一に出射されるようにでき、輝度ムラの発生を抑えることができる。
また、反射面が双曲面である場合、発光ダイオードを双曲面の焦点に配置すると、反射面で反射した光は分散する方向へ進む。このような特性を利用して出射面における輝度ムラの発生を抑えることができる。
さらに、反射面が楕円弧面である場合、発光ダイオードを一方の焦点に置くと、反射した光は必ず他方の焦点を通過することになる。よって発光ダイオードを配置しない方の焦点に光拡散体を配置して出射面に均等に光を拡散することが可能である。さらにまた発光ダイオードを配置しない方の焦点に波長変換物質を配置することにより波長変換物質を効率よく利用することが可能となる。
実施の形態２．
以下、本発明に係る実施の形態２の電光表示針について、図４及び図５を参照しながら説明する。
図４（ａ）は、実施の形態２に係る電光表示針２００の概略側面図である。この実施の形態２では、発光ダイオード１１１と単位導光体１２１が一対で単位発光部位１００を形成する。その単位発光部位をｘ軸方向に縦列配置して、電光表示針１０００を構成している。この電光表示針２００は、図１（ａ）に示すように、４つの単位発光部位１００からなっていて、１２０ａは入射面、１２０ｂは反射面、１２０ｃは出射面を示す。また、１１１は、発光ダイオードを示す。
すなわち、実施の形態２の電光表示針２００では、複数の単位導光体１２１が縦列配置されることにより、指針導光体が構成され、縦列配置された出射面１２０ｃにより指針発光面が構成される。
以下、本発明に係る実施の形態２の電光表示針について、図４及び図５を参照しながら説明する。
図４（ａ）は、実施の形態２に係る電光表示針２００の概略側面図である。この実施の形態２では、発光ダイオード１１１と単位導光体１２１が一対で単位発光部位１００を形成する。その単位発光部位をｘ軸方向に縦列配置して、電光表示針１０００を構成している。この電光表示針２００は、図１（ａ）に示すように、４つの単位発光部位１００からなっていて、１２０ａは入射面、１２０ｂは反射面、１２０ｃは出射面を示す。また、１１１は、発光ダイオードを示す。
すなわち、実施の形態２の電光表示針２００では、複数の単位導光体１２１が縦列配置されることにより、指針導光体が構成され、縦列配置された出射面１２０ｃにより指針発光面が構成される。
図４（ｂ）は、実施の形態２に係る電光表示針２００の発光状態を示す概略側面図である。矢印は発光ダイオードからの光路を示す。
図４（ｃ）は実施の形態２に係る電光表示針２００の概略斜視図である。
図４（ｄ）は、単位発光部位１００の側面図であり、図４（ｅ）は単位発光部位１００の斜視図である。
図４（ｄ）の単位発光部位１００を縦列配置したものが図４（ａ）である。単位発光部位１００の単位導光体１２１同士は、図４（ａ）に示すように物理的に接しても良いし、離して配置しても良い。この場合、不透明物質を間に挟んで単位導光体を接続すると、隣接する一方の単位発光部位１００の発光が他方の単位発光部位１００の出射面から出射されるのを防止でき、例えば、内側から順に発光させた場合の視認性を向上させることができる。すなわち、不透明物質を介して単位導光体同士を配置することにより、光が隣接する他の単位発光部位に伝搬されるのを防止することが可能となり、順次点灯時における躍動感をもった変化が可能となる。
ここで、実施の形態２では、反射面１２０ｂを実施の形態１のような円弧面ではなく平坦な反射面とし、反射面１２０ｂの大きさ、入射面１２０ａに対する角度及び発光ダイオードに対する反射面１２０ｂの位置等を、発光ダイオード２の指向特性及び発光ダイオードの入射面１２０ａに対する位置などを考慮して、単位出射面１２１の発光輝度分布がほぼ均一になるように設定している。
以上のように構成された単位導光体１２１に対してそれぞれ発光ダイオード１１１を、発光ダイオード１１１の発光面が単位導光体１２１の入射面１１１に配置すると、発光ダイオード１１１から出射されて入射面１２０ａを介して単位導光体１２１内に入射された光は、反射面１３で反射されて出射面１１全体に拡がって出射される。
以上のように構成された実施の形態２の電光表示針２００は、比較的簡単な構成で単位出射面１２１の発光輝度分布をほぼ均一にできる。
実施の形態３．
図６は、本発明に係る実施の形態３の電光表示針３００を示す側面図（（ａ）（ｂ））と、斜視図（（ｃ））である。
この本実施の形態３の電光表示針は、拡散体３１５を指針導光体の直上に配置した以外は、実施の形態２と同様に構成されている。図６において、実施の形態２と同様の部材には、同様の符号を付して示しており、重複した説明は省略する。
図６は、本発明に係る実施の形態３の電光表示針３００を示す側面図（（ａ）（ｂ））と、斜視図（（ｃ））である。
この本実施の形態３の電光表示針は、拡散体３１５を指針導光体の直上に配置した以外は、実施の形態２と同様に構成されている。図６において、実施の形態２と同様の部材には、同様の符号を付して示しており、重複した説明は省略する。
実施の形態３において、拡散体３１５は、観測面方向（ｙ軸方向）から見て指針導光体の指針発光面を覆い隠す大きさであることが好ましい。すなわちｘｚ面方向の大きさが指針発光面以上であることが好ましい。拡散体３１５のｙ軸方向の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上１ｍｍ以下、好ましくは５０μｍ以上７００μｍ以下に設定される。好ましい厚みの下限を設定した理由は、その下限値以下であると機械的強度が弱くなり、指針導光体にバインダーを介して貼り合せて使用する場合、バインダーとの界面で生じる応力によってカールが発生し易くなってしまう等取り扱いが困難になるという不具合が発生するからである。逆に、拡散体の厚みが上記好ましい厚みの上限値を超えると、輝度が低下してしまうからである。
図６に拡散体３１５と指針導光体の位置関係を図示しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち理解しやすいために物理的に離して配置して示しているが、物理的に接していても良い。さらにはバインダー等を用いて互いを接着させても良い。物理的に離して配置させると屈折率の低い空気層を介在させることが可能になり、指針発光面と空気層、空気層と拡散体の両界面で多重反射し、輝度ムラがさらに低減できる。
一方、指針導光体と拡散体３１５を物理的に接して配置する場合、拡散体が導光体に機械的に支持されることになり、拡散体が薄型になっても取り扱いが容易になる。またバインダー等を介して導光体と拡散体を接着させる場合、バインダー等として拡散作用のあるものを使用することにより拡散作用を高めることが可能となる。さらにバインダー等で接着する場合は、指針導光体や拡散体の接着面を粗面加工することが好ましい。表面積が増加することにより、接触力が増加させることが可能である。拡散体を粗面加工する方法は上述の導光体を粗面加工する方法と同様であり、エッチング、ブラスト加工、サンドペーパーなどが用いられる。
以下に拡散体３１５に関してより詳細に説明する。
拡散体３１５は、透光性物質に光拡散物質を含んでなる。すなわち、拡散体３１５は、透光性物質内部に光拡散物質が分散されてなる。透光性物質としては、導光体の材料と同様のものを用いることができ、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶質ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ノルボルネン系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等が挙げられる。
拡散体３１５は、透光性物質に光拡散物質を含んでなる。すなわち、拡散体３１５は、透光性物質内部に光拡散物質が分散されてなる。透光性物質としては、導光体の材料と同様のものを用いることができ、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶質ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ノルボルネン系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等が挙げられる。
アクリル樹脂は透明性が高いので、光劣化による黄変が発生しにくい。よって経時変化による出力低下が起こりにくいため、本発明において好適である。
ポリカーボネート樹脂は耐衝撃性に優れるという特徴がある。よって本発明のように自動車等のような動作時は常に機械的衝撃が係るような用途には、好適に用いられる。光を拡散させる性質を有する光拡散物質は、無機フィラーと有機フィラーに大別されるがどちらを用いてもよい。
無機フィラーとして、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化バリウム、マグネシウムシリケート、又はこれらの混合物を用いることが出来る。有機フィラーとして、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド（ナイロン）等を用いることが出来る。
光拡散物質の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられ、中でも光拡散性に優れる球状ビーズが好ましい。
光拡散物質の粒径は、３μｍ〜２５μｍ、好ましくは５μｍ〜２０μｍ、さらに好ましくは８μｍ〜１５μｍである。光拡散物質の粒径は、小さい方がより光拡散効果が高く、大きい方が拡散体の耐衝撃性を高めることが出来るため、その両方を考慮すると上記範囲が好ましい。
光拡散物質の粒径は、３μｍ〜２５μｍ、好ましくは５μｍ〜２０μｍ、さらに好ましくは８μｍ〜１５μｍである。光拡散物質の粒径は、小さい方がより光拡散効果が高く、大きい方が拡散体の耐衝撃性を高めることが出来るため、その両方を考慮すると上記範囲が好ましい。
実施の形態４．
図７は、本発明に係る実施の形態４の電光表示針４００を図示している。この実施の形態４の電光表示針４００は、それぞれ単位導光体１２１と同様の機能を持った複数の単位導光部１２１ａが一体成形された指針導光体を用いた以外は、実施の形態３と同様に構成されている。
尚、単位導光部１２１ａの入射面、反射面及び出射面は単位導光体１２１と同様に構成されることから、図７における入射面、反射面及び出射面は、図６と同様の符号を付して示している。
また、拡散体は、４１５の符号を付して示しているが、実施の形態３の拡散体３１５と同様に構成される。
図７は、本発明に係る実施の形態４の電光表示針４００を図示している。この実施の形態４の電光表示針４００は、それぞれ単位導光体１２１と同様の機能を持った複数の単位導光部１２１ａが一体成形された指針導光体を用いた以外は、実施の形態３と同様に構成されている。
尚、単位導光部１２１ａの入射面、反射面及び出射面は単位導光体１２１と同様に構成されることから、図７における入射面、反射面及び出射面は、図６と同様の符号を付して示している。
また、拡散体は、４１５の符号を付して示しているが、実施の形態３の拡散体３１５と同様に構成される。
以上のように構成された実施の形態４の電光表示針４００は、実施の形態３と同様の効果を有しかつ導光体が一体成形体であることにより、取り扱いが容易になる。さらに単位発光部位を形成する導光体同士を接着する必要がなくなるため、導光体の薄型化が可能である。
以下、実施の形態１〜４における各構成部材のより好ましい構成及び変形例について説明する。
（発光ダイオード）
発光ダイオードは、例えば、発光素子がパッケージや基板に実装され、樹脂等により発光素子が封止されたものを言う。
（発光ダイオード）
発光ダイオードは、例えば、発光素子がパッケージや基板に実装され、樹脂等により発光素子が封止されたものを言う。
発光素子としては、例えば、基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。
本発明においては、単位発光部位ごとに発光素子の種類及び発光色が異なる発光ダイオードを用いてもよい。また、波長変換物質を含む発光ダイオードを使用することもでき、発光素子と波長変換物質の組み合わせによって任意に単位発光部位毎に異なる発光色にすることも可能である。
波長変換物質の代表例は蛍光体である。この蛍光体は発光素子からの光をより長波長に変換させるものが発光効率がよい。上記蛍光体の粒径は、中心粒径が２μｍ〜５０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５μｍ〜３０μｍであり、このような粒径を有する蛍光体は光の吸収率及び変換効率が高く、且つ、励起波長幅が広い。２μｍより小さい蛍光体は、比較的凝集体を形成しやすく、液状樹脂中において密になって沈降されるため、光の透過率を減少させてしまう他、光の吸収率を及び変換効率が悪く励起波長の幅も狭い。特に熱のかからない部分に関して使用する場合は、波長変換効率の高い有機物蛍光体が好適に用いられる。
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、実施の形態１〜４における単位導光体（単位導光部）の変形例を示している。尚、図８では、反射面を平面で示しているが、実施の形態１に示したような曲面であっても同様である。
まず、本発明では、図８（ａ）に示すように、反射面に反射促進部材１２３を配置することによって反射効率を高めることができ、輝度を向上させることが可能である。
また、本発明においては、単位導光体（指針導光体）の側面を覆うように反射促進部材を設けることができ、このようにすると側面部からの放射損失が防止でき、輝度を向上させることが可能になる。
また、本発明においては、単位導光体（指針導光体）の側面を覆うように反射促進部材を設けることができ、このようにすると側面部からの放射損失が防止でき、輝度を向上させることが可能になる。
反射促進部材としては、白色の塗料（例えば硫酸バリウム等）や白色のメッキ（例えば白色アルマイト等）や、白色のシート（例えばポリプロピレン）等が使用される。さらにはＡｇ，Ａｌ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｃｕ等の金属、又は、ＳｉＯ２／ＺｒＯ２、若しくは、ＳｉＯ２／ＴｉＯ２等の金属酸化膜が使用される。
白色の塗料や白色のメッキ、白色のシート、金属を使用する場合は発光ダイオードからの波長に依存しないため膜厚は光が透過しない程度以上に設定することが好ましい。金属の中では反射率の高いＡｇ若しくは耐久性の高いＡｌが好適に使用される。
反射促進部材１２３として、複数の金属酸化膜を積層して用いる場合、その反射率は波長依存性を持つ。この波長依存性は、酸化膜の膜厚に関係する。高屈折率の酸化膜と低屈折率の酸化膜をペアにして積層していく場合、発光素子の発光波長λとすると、各酸化膜の膜厚はそれぞれ、λ／４ｎの関係を充足する必要がある。ここで、ｎは、屈折率である。
さらに、反射面は平面・曲面の如何に関わらず、反射率を向上させるために鏡面加工することが好ましい。鏡面加工にすることにより、反射面からの光の透過による損失を防止でき、出射面からの光の取り出しを向上させることができる。さらに好ましくは、鏡面加工された反射面に反射促進部材を形成すると、出射面からの光の取り出しをよりいっそう向上させることができる。
入射面１２，１２０ａの形状は、フラットな面でも良いが、より好ましくは、図８（ｂ）に図示するように発光ダイオードと対向する面をプリズム加工すれば入射した光をｙ軸方向に広げることが可能になり、例えば、出射面における入射面に近い側の輝度を向上させることができる。すなわち、入射面１２，１２０ａの入光部をプリズム加工することにより、単位導光体（単位導光部）に入射された後の光ビームの拡がりをそのプリズム形状によって調整することが可能であり、より輝度ムラの発生を抑制することが可能になる。
さらに、本発明では、図８（ｃ）に図示するようにレンズ付きの発光ダイオードを使用することも可能であり、その場合、発光ダイオードと対向する面をレンズ形状に合わせて凹部を形成することによって図８（ｂ）同様に入射した光をｙ軸方向に広げることが可能になる。
またさらに、出射面を粗面とすることにより、出射面での全反射が抑制され、出射面からの光の取り出し効率を向上させることができ、さらには、導光体に拡散体の働きを兼用させることが可能となる。粗面加工はエッチング、ブラスト加工、サンドペーパーなどが用いられる。
導光体の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶質ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ノルボルネン系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等が挙げられる。
これらの材料の中で、アクリル樹脂は透明性が高いので、光劣化による黄変が発生しにくい。よって経時変化による出力低下が起こりにくいため、本発明における導光体材料として好適である。
また、ポリカーボネート樹脂は耐衝撃性に優れるという特徴があり、本発明のように自動車等のような動作時は常に機械的衝撃がかかるような環境で使用される電光表示針には好適である。
さらにまた、任意の発光色を得るために導光体に波長変換物質が含有されてなる構成も採用し得る。発光ダイオードを形成する封止樹脂内に波長変換物質を配置する場合に比較して、熱源である発光ダイオードと物理的に離間しているため熱劣化の影響を受けにくい。よって無機蛍光体のみならず、波長変換効率の高い有機物蛍光体も使用し得る。導光体内における波長変換物質の配置場所は、導光体内部全体に分散配置しても良いし、入射面の発光ダイオードに近接する部分のみに配置しても良いし、導光体の出射面付近に配置しても良い。波長変換物質の配置場所の相違により出射面における発光ダイオードからの光と波長変換物質で変換された光との色彩調和による配光分布に差を設けることが可能となる。
導光体の作成方法として、射出成形と導光体からの切り出しがある。
射出成形する場合は出射面に該当する金型部にブラスト加工等を行うことにより、射出成形時に出射面を粗面化することが可能である。
導光体を導光体からの切り出しで行う場合、出射面側と反射面側とを切り出す道具を異ならしめることにより表面状態を変化させることができる。例えば出射面側を目の粗い鋸で切り出し、反射面側は目の細かい鋸で切り出すことにより、出射面は粗面状態で得られ、反射面は鏡面状態が得られる。
射出成形する場合は出射面に該当する金型部にブラスト加工等を行うことにより、射出成形時に出射面を粗面化することが可能である。
導光体を導光体からの切り出しで行う場合、出射面側と反射面側とを切り出す道具を異ならしめることにより表面状態を変化させることができる。例えば出射面側を目の粗い鋸で切り出し、反射面側は目の細かい鋸で切り出すことにより、出射面は粗面状態で得られ、反射面は鏡面状態が得られる。
以下、実施の形態１〜４の電光表示針を制御する回路構成例を示す。
実施の形態１〜４の電光表示針を順次点灯させる方法として、コンピューター制御等も可能であるが、回路基板にツェナー素子を実装させることにより単なる電圧制御のみでも可能である。図５にその原理図を示す。
実施の形態１〜４の電光表示針を順次点灯させる方法として、コンピューター制御等も可能であるが、回路基板にツェナー素子を実装させることにより単なる電圧制御のみでも可能である。図５にその原理図を示す。
この図５の回路では、発光ダイオード２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄを並列に接続し、ツェナーダイオード２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄをそれぞれ発光ダイオード２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄと直列に接続する。この際、ツェナーダイオードの動作電圧は２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄの順に大きくしておく。この回路に電圧をかけるとツェナーダイオードに接続されていない発光ダイオード２１１ａがまず点灯して、次に発光ダイオード２１１ｂ、その次に発光ダイオード２１１ｃ、最後に発光ダイオード２１１ｄが順に点灯することになる。
以上のような順次点灯回路は構成が極めて簡単で小型にできることから、例えば、図１に示す基板３の上で構成することができる。
以上のような順次点灯回路は構成が極めて簡単で小型にできることから、例えば、図１に示す基板３の上で構成することができる。
本発明は、自動車の速度計や回転速度計の表示針、コクピットの各種の表示針に利用可能である。
Claims (19)
- 複数の入射面と、前記各入射面にそれぞれ対応して設けられ、当該各入射面から入射される光をそれぞれ反射させる複数の反射面と、前記各反射面にそれぞれ対応して設けられ、当該各反射面で反射された光をそれぞれ出射する複数の出射面とを有する導光体と、
前記各入射面にそれぞれ対向して設けられた複数の発光ダイオードと、
を備えた電光表示針。 - 前記反射面がそれぞれ曲面である、請求項１記載の電光表示針。
- 前記出射面が縦列配置された請求項１又は２記載の電光表示針。
- 前記入射面はそれぞれ、対応する出射面と直交する請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の電光表示針。
- 前記入射面は、互いに平行である請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の電光表示針。
- 前記導光体は、前記複数の入射面と前記複数の反射面と前記複数の出射面を含んでなる一体成形体からなる請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の電光表示針。
- 前記導光体は、それぞれ前記入射面と前記反射面と前記出射面を含んでなる複数の個別導光体が縦列接合されてなる、請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の電光表示針。
- 前記出射面がそれぞれ粗面である、請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の電光表示針。
- 前記反射面が鏡面である、請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の電光表示針。
- 前記出射面から出射される光の波長が互いに異なる、請求項１〜９のうちのいずれか１つに記載の電光表示針。
- 前記導光体、又は、前記発光ダイオードが波長変換物質を有している、請求項１〜１０のうちのいずれか１つに記載の電光表示針。
- 拡散体をさらに含み、前記出射面から出射された光が前記拡散体を介して出力される、請求項１〜１１のうちのいずれか１つに記載の電光表示針。
- 複数の入射面と、
前記各入射面にそれぞれ対応して設けられ、当該各入射面から入射される光をそれぞれ反射させる複数の反射面と、
前記各反射面にそれぞれ対応して設けられ、当該各反射面で反射された光をそれぞれ出射する複数の出射領域と、を有し、
前記出射領域が複数連なって指針発光面を構成することを特徴とする導光体。 - 前記反射面がそれぞれ曲面である、請求項１３記載の導光体。
- 前記入射面はそれぞれ、指針発光面と略直交する請求項１３又は１４記載の導光体。
- 前記入射面は、互いに平行である請求項１３〜１５のうちのいずれか１つに記載の導光体。
- 前記導光体は、前記複数の入射面と前記複数の反射面と前記複数の出射面を含んでなる一体成形体からなる請求項１３〜１６のうちのいずれか１つに記載の導光体。
- 前記導光体は、それぞれ前記入射面と前記反射面と前記出射面を含んでなる複数の個別導光体が縦列接合されてなる、請求項１３〜１６のうちのいずれか１つに記載の導光体。
- 前記指針発光面が粗面である、請求項１３〜１８のうちのいずれか１つに記載の電光表示針。
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