WO2009128516A1 - 表示装置 - Google Patents

Abstract

　導光体（３）の両端部をそれぞれ第２主面方向に折曲させて形成されたガイド部（３１，３２）により、導光体の裏側に配置された配線基板に実装された光源（４，５）から出射された、導光体の主面に垂直な方向に進行する光を、導光体の主面に沿う方向に進行する光へと導き、導光体にその中心位置から放射状に形成された複数の溝部（１３）の反射面により光源からの光を文字盤（２）側に向けて反射し、この反射された光を拡散印刷により拡散させることで、文字盤の目盛部（２１）および数字部（２２）を均一な明るさで透過照明する。

Description

表示装置

　本発明は、車両の計器等に採用して好適な表示装置に関するものである。

　車両用計器に用いられる表示装置の目盛や数字は、指針の回動運動に沿って文字盤の外周に円弧状に配置されるので、目盛や数字の直下に複数の光源を円弧状に配列し、これにより目盛や数字を透過照明することが行われている。

また、少数の光源により均一な明るさで透過照明するために、文字盤の裏側に透光性導光板を配置し、光源からの光を導光板に入射させて、導光板により文字盤に導いて透過照明する技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００７－１３９７９１号公報

　上記特許文献１では、車両用計器の電気回路部を構成するプリント基板に実装された、実装面に対して水平方向に光を出射する水平発光型の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）から出射する光を導光板の端部から入射させている。しかしながら、水平発光型のＬＥＤは、実装面に対して垂直方向に光を出射する垂直発光型のＬＥＤよりも構造が複雑なぶん高価である。また、安価な垂直発光型のＬＥＤを光源として用いて導光板の端部から光を入射させようとすれば、光源用の基板を特別に設ける必要があり、構造が複雑化する。

　本発明の目的は、構造を複雑化することなく安価な光源を用いることができる表示装置を提供することである。

　本発明の表示装置は、円弧状に配列された指標部を有する透光性文字盤と、円弧状に形成されるとともに前記文字盤の裏面側に前記指標部を覆うように配置され、前記文字盤に対向する第１主面の反対側の第２主面に、反射面を有する複数の溝部が前記円弧の中心位置から放射状に形成された導光体と、前記導光体の前記第２主面側に配置された配線基板に実装され、前記配線基板の実装面に対して実質的に垂直方向に光を出射する少なくとも一つの光源と、を備え、
　前記導光体は、前記導光体の少なくとも一端部に形成され、前記光源から出射される前記導光体の第１主面および第２主面に実質的に垂直な方向に進行する光を入射面で受光し、この受光した光を前記導光体の第１主面および第２主面に沿う方向に進行する光へと導くガイド部を有し、前記各溝部の反射面は、前記光源からの光を前記導光体の第１主面側に反射することを特徴とする。

　上記表示装置において、前記ガイド部は、前記円弧状導光体の一端部を前記第２主面方向に折り曲げて構成し、前記入射面は、前記光源の光軸方向に対して実質的に垂直な平面となるように前記ガイド部の先端に形成することができる。
　また上記表示装置において、前記ガイド部の第１主面側の面は、空気への臨界角度以上の角度を有する面で連続的に形成することができる。
　また上記表示装置において、前記文字盤の裏面の前記指標部に対応する位置に、前記導光体の表面から出射する光を拡散する拡散印刷を施すことができる。
　また上記表示装置において、前記導光体の反射面は、前記導光体の第２主面に形成されたＶ字状溝部の斜面で構成することができる。
　また上記表示装置において、前記溝部は、前記導光体の幅方向に連続した溝で構成することができる。
　また上記表示装置において、前記溝部は、前記導光体を幅方向に横断するように形成することができる。
　また上記表示装置において、前記Ｖ字状溝部の深さは、前記光源からの距離が大きくなるほど深く形成することができる。
　また上記表示装置において、前記光源は、第１の光源と、当該第１の光源とは異なる第２の光源とを含み、前記導光体は、前記第１の光源からの光が入射する第１の入射面と、前記第２の光源からの光が入射する第２の入射面とを有するように構成することができる。
　また上記表示装置において、前記各溝部の反射面は、前記第１の光源および前記第２の光源のうち前記導光体を介した距離が当該反射面に近い方からの光を前記導光体の前記第１主面側に反射するように形成することができる。

　本発明によれば、垂直発光型光源からの光はガイド部により偏向されるので、構造を複雑化することなく安価な光源を用いた表示装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態を適用したコンビネーションメータを示す部分平面図である。 図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図１の導光体を示す平面図である。 図１の導光体を示す斜視図である。 図１の導光体の端部を示す斜視図である。 図１の導光体の一つの溝部を示す部分断面図である。 図１の導光体の溝部を示す部分断面図である。

　本実施の形態に係る表示装置１は、コンビネーションメータ１００に組み込まれるものである。コンビネーションメータ１００は、自動車の運転席前方の運転者から視認可能な位置に配設され、複数の計器等を備え、当該自動車に関する各種情報を運転者が視認可能に表示するものである。図１では、本実施の形態に係る表示装置１を速度計に適用した例を示している。

　図１、図２に示すように本実施の形態に係る表示装置１は、文字盤２と、導光体３と、光源４，５と、プリント基板６と、ムーブメント７と、指針８と、制御器９と、ケース１０と、見返し板１１と、前面カバー１２とを備える。

　文字盤２は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料の薄板からなり、円弧状に配列されてなる指標部が形成されている。具体的には、図１に示すように、文字盤２には、複数の目盛２１ａが円弧状に配列されてなる目盛部２１が形成され、さらに目盛部２１の内周側には、複数の数字２２ａが円弧状かつ目盛部２１と同心上に配列されてなる数字部２２が形成されている。

　目盛部２１および数字部２２は、文字盤２の表面または裏面に、印刷あるいはホットスタンプ等を施すことにより形成されている。すなわち、目盛部２１および数字部２２以外の部分に不透光性を有する着色層を設けるとともに、目盛部２１および数字部２２を透明なままとする、あるいは半透明着色層を設ける等の処理を施してある。

　また、文字盤２の裏面の目盛部２１および数字部２２に対応する位置には、導光体３の表面から出射した光を拡散するための白色やスモーク色の拡散印刷が施されている。

　導光体３は、透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、シクロポリオレフィン樹脂等の透光性のプラスチック材料からなり、厚さは、例えば約１ｍｍ～約３ｍｍの板状に形成されている。導光体３は、図１、図２に示すように、その平面視形状が円弧状に形成され、文字盤２の裏面側に目盛部２１および数字部２２を覆うように配置されている。

　導光体３は、図３～図５に示すように、導光体３の円弧形状の両端に相当する両端部をそれぞれ第２主面３ｂ方向に折曲させて形成されたガイド部３１，３２を有する。ガイド部３１，３２の先端には、光源４，５の主光軸方向に対して略垂直な平面となるように、光源４，５が発する光の入り口である入射面３１ａ，３２ａがそれぞれ設けられている。

　ガイド部３１，３２の上面３１ｂ，３２ｂは、ガイド部３１，３２内からガイド部３１，３２外の空気への臨界角以上の角度を有する面で連続的に形成されている。これにより、ガイド部３１，３２は、入射面３１ａ，３２ａで受光した光（光源４，５から出射され導光体３の第１主面３ａおよび第２主面３ｂに略垂直な方向に進行する光）をガイド部３１，３２の上面３１ｂ，３２ｂで反射し、外部に漏らすことなく、導光体３の第１主面３ａおよび第２主面３ｂに沿う方向に進行する光へと導くことができる。

　入射面３１ａ，３２ａは、その長辺３１ｃ，３２ｃが両端から中央に向かってなだらかに湾曲し、光源４，５から出射される光の光束分布に一致するように形成されている。これにより、光源４，５から導光体３への光の入射効率を向上させることができる。

　また、導光体３の文字盤２に対向する第１主面３ａの反対側の面である第２主面３ｂには、その円周方向のほぼ全域にわたって、複数の溝部１３が所定の角度間隔で、導光体３の平面視円弧の中心位置から放射状に形成されている。溝部１３は、断面略Ｖ字形状を有し、導光体３を幅方向に横断するように形成されている。溝部１３の角度間隔は、例えば２度とすることができる。

　図５に示すように、溝部１３の一面には、導光体３を幅方向に横断する反射面１３ａが形成されている。反射面１３ａは、導光体３内を進行する光を第１主面３ａ側へ反射するためのものであって、図６Ａに示すように、第２主面３ｂに対して所定の傾斜角度αで傾斜するように構成されている。溝部１３の反射面１３ａが導光体３を幅方向に横断するように形成することで、文字盤２の発光輝度の斑の発生を低減することができる。

　各反射面１３ａは、光源４，５のいずれかからの光を導光体３の第１主面３ａ側へ反射するように形成されている。例えば、図３に示す中心線Ｃに対して光源４側（図３の右側）に配置された各溝部１３は、反射面１３ａが光源４側を向き、導光体３を介した距離が当該溝部１３に近い方の光源である光源４からの光を第１主面３ａ側へ反射するように形成され、中心線Ｃに対して光源５側（図３の左側）に配置された各溝部１３は、反射面１３ａが光源５側を向き、導光体３を介した距離が当該溝部１３に近い方の光源である光源５からの光を第１主面３ａ側へ反射するように形成されている。

　反射面１１ａの傾斜角度αが小さすぎると反射光の傾斜角度βが大きくなり、文字盤２を正面から見たときの発光輝度が低下する。逆に傾斜角度αが大きすぎると光の入射角度が臨界角を超え、反射面１１ａを透過する光の割合が増加するため、光の反射効率が低下し、光の利用効率が低くなる。

　こうした光の利用効率の低下を抑制するためには、光源４，５への投入電力を大きくして発光輝度を増大させる手法が知られているが、この手法は消費電力の増加や光源４，５の寿命の低下を招くため好ましくない。このため、反射面１３ａの傾斜角度αは、４５度以上６０度以下が好ましく、５０度以上５５度以下がさらに好ましい。傾斜角度αを上記範囲とすることによって、光の反射効率を高くするとともに、文字盤２の発光輝度を高めることができる。

　各反射面１３ａの傾斜角度αが同一である場合、すべての溝部１３の高さγ（図６参照）を同一とすると、光源４，５に近い溝部１３における反射光に比べ、光源４，５から遠い位置にある溝部１３における反射光の輝度が低くなる傾向がある。このため本例では、中心線Ｃに対して、光源４側（図３の右側）に配置された各溝部１３においては光源４からの距離が大きい溝部１３ほど高さγを大きくし、光源５側（図３の左側）に配置された各溝部１３においては光源５からの距離が大きい溝部１３ほど高さγを大きくしている。これにより、各溝部１３の反射光量を平準化し、輝度の均一化を図ることができる。要するに、光源４，５からの距離が遠くなると光量が減衰することと、高さγを光源４，５から遠くなるにしたがって段階的に大きくすることによって反射光の輝度を大きくすることとのバランスを取ることによって、当該の範囲の輝度の均一化を図ることができる。

　導光体３の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、金型成形やダイヤモンドバイト切削、さらに加熱刃による切削などにより、溝部１３が形成された導光体３を容易に製造することができる。

　光源４，５は、プリント基板６に実装されており、１つまたは複数のＬＥＤ等を備え、プリント基板６側とは逆の方向に光を出射し、それぞれガイド部３１，３２の入射面３１ａ，３２ａに光を入射可能に配置されている。本実施の形態では、プリント基板６の実装面に対して略垂直方向に光を出射する垂直発光型のＬＥＤを用いることができる。例えば、光源４，５は、それぞれ入射面３１ａ，３２ａに沿う方向に配列された２つの垂直発光型のＬＥＤにより構成することができる。

　プリント基板６は、コンビネーションメータ１００の電気回路部を構成するものであり、導光体３の裏側（図２の右側）に配置されている。プリント基板６には、光源４，５、ムーブメント７、制御器９が実装されている。

　ムーブメント７は、外部からの電気信号に対応した角度だけシャフト７１を回動させる回動内機である。ムーブメント７のシャフト７１は、文字盤２の貫通孔２３を通して文字盤２の表側（図２の左側）へ延出し、その先端には指針８が固定されている。

　指針８は、透明あるいは半透明の材料、例えばアクリル樹脂からなり、図示しない外部の光源からの光が導入されて発光表示される。

　制御器９は、ハイブリッドＩＣ等からなり、光源４，５の点灯、消灯を制御する。また、制御器９は、外部からの電気信号が入力されると、それに基づいてムーブメント７を駆動してシャフト７１を所定角度位置まで回動させる。

　ケース１０は、上述した文字盤２、導光体３、光源４，５、プリント基板６等の各部品を収納、保持する。

　文字盤２の表側（図２の左側）には、見返し板１１を介して前面カバー１２が装着されている。前面カバー１２は、透明な薄板状のポリカーボネート樹脂等から形成され、コンビネーションメータ１００内の気密を良好に維持している。

　上記のように構成された表示装置１において、制御器９の制御により光源４，５が発光すると、入射面３１ａ，３２ａからガイド部３１，３２内に入射した光は、ガイド部３１，３２の上面３１ｂ，３２ｂで反射されて、導光体３の第１主面３ａおよび第２主面３ｂに沿う方向に進行する光へと導かれ、導光体３内を進行する。そして、図６に示すように、導光体３内を進行する光のうち、溝部１３の反射面１３ａに達した光のほとんどは、反射面１３ａにより反射されて第１主面３ａ側から外部へと出射される。

　各溝部１３の反射面１３ａにより反射され、導光体３の第１主面３ａから出射した光は、文字盤２の裏面の目盛部２１および数字部２２に対応する位置に施された拡散印刷により拡散される。この拡散された光は、当該箇所において均一化された輝度となっており、文字盤２の目盛部２１および数字部２２へ透過照明されて発光表示される。

　本実施の形態によれば、導光体３にその中心位置から放射状に形成された複数の溝部１３の反射面１３ａにより光源４，５からの光を文字盤２側に向けて反射し、この反射された光を拡散印刷により拡散させることで、当該箇所において均一化された輝度となり、文字盤２の目盛部２１および数字部２２を均一な明るさで透過照明することができ、文字盤２の目盛部２１および数字部２２の発光輝度の斑の発生を抑制して表示装置１の視認性を向上することができる。

　また、ガイド部３１，３２により、光源４，５から入射した光を導光体３の第１主面３ａおよび第２主面３ｂに沿う方向に進行する光へと導くので、光源として安価な垂直発光型のＬＥＤをプリント基板６に実装して用いることができる。また、光源用の基板を別途設ける必要がなく、構造の複雑化を回避できる。

　また、文字盤２の裏面に拡散印刷を施しているので、導光体３の第１主面３ａから出射した光を拡散させるための拡散シートなどの部品を設置する必要がなく、部品点数の増加を抑えることができる。
　なお、上述した実施形態では文字盤２が円弧状に形成されているので、導光体３もそれに応じて平面視の形状が幅を有する円弧状に形成したが、本発明に係る導光体は厳密な円弧に限定されず、単に湾曲した形状にまで適用することができる。
　また、上述した実施形態に係る溝部１１は、導光体３が円弧状であり、光源４，５が導光体３の幅方向の中心に配置されているため、この円弧状導光体３の中心位置から放射状に形成した。しかしながら、導光体３が円弧状でなく単に湾曲した形状である場合や、光源４，５が幅方向の中心からずれた位置に配置されている場合の溝部１１は、光源４，５からの光が導光体３の形状に沿って導かれるような位置及び方向に形成することが望ましい。

　１　表示装置
　２　文字盤
　３　導光体
　４，５　光源
　６　プリント基板
　７　ムーブメント
　８　指針
　９　制御器
　１０　ケース
　１１　見返し板
　１２　前面カバー
　１３　溝部
　１３ａ　反射面
　２１　目盛部
　２１ａ　目盛
　２２　数字部
　２２ａ　数字
　３１，３２　ガイド部

Claims (11)

1. 　湾曲状に配列された指標部を有する透光性文字盤と、
   　湾曲状に形成されるとともに前記文字盤の裏面側に前記指標部を覆うように配置され、前記文字盤に対向する第１主面の反対側の第２主面に、反射面を有する複数の溝部が、当該導光体の湾曲形状に沿って光を導くように形成された導光体と、
   　前記導光体の前記第２主面側に配置された配線基板に実装され、前記配線基板の実装面に対して実質的に垂直方向に光を出射する少なくとも一つの光源と、を備え、
   　前記導光体は、前記導光体の少なくとも一端部に形成され、前記光源から出射される前記導光体の第１主面および第２主面に実質的に垂直な方向に進行する光を入射面で受光し、この受光した光を前記導光体の第１主面および第２主面に沿う方向に進行する光へと導くガイド部を有し、
   　前記各溝部の反射面は、前記光源からの光を前記導光体の第１主面側に反射する表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   　前記指標部は円弧状に配列されるとともに、前記導光体は円弧状に形成され、
   　前記複数の溝部は、当該円弧状導光体の中心位置から放射状に形成されている表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置において、
   　前記ガイド部は、前記円弧状導光体の一端部を前記第２主面方向に折り曲げられ、
   　前記入射面は、前記光源の光軸方向に対して実質的に垂直な平面となるように前記ガイド部の先端に形成されている表示装置。
4. 請求項３に記載の表示装置において、
   　前記ガイド部の第１主面側の面は、空気への臨界角度以上の角度を有する面で連続的に形成されている表示装置。
5. 請求項１に記載の表示装置において、
   　前記文字盤の裏面の前記指標部に対応する位置に、前記導光体の表面から出射する光を拡散する拡散印刷が施されている表示装置。
6. 請求項１に記載の表示装置において、
   　前記導光体の反射面は、前記導光体の第２主面に形成されたＶ字状溝部の斜面である表示装置。
7. 請求項６に記載の表示装置において、
   　前記溝部は、前記導光体の幅方向に連続した溝である表示装置。
8. 請求項７に記載の表示装置において、
   　前記溝部は、前記導光体を幅方向に横断するように形成されている表示装置。
9. 請求項６に記載の表示装置において、
   　前記Ｖ字状溝部の深さは、前記光源からの距離が大きくなるほど深く形成されている表示装置。
10. 請求項１に記載の表示装置において、
    　前記光源は、第１の光源と、当該第１の光源とは異なる第２の光源とを含み、
    　前記導光体は、前記第１の光源からの光が入射する第１の入射面と、前記第２の光源からの光が入射する第２の入射面とを有する表示装置。
11. 請求項１０に記載の表示装置において、
    　前記各溝部の反射面は、前記第１の光源および前記第２の光源のうち前記導光体を介した距離が当該反射面に近い方からの光を前記導光体の前記第１主面側に反射するように形成されている表示装置。

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