JP5704134B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車載メータ等に適用される表示装置に関する。

特許文献１、２にて開示されている車載メータは、光源からの光を視認者側から表示板（または加飾部材）へ照射して照明する構造である。

特開２０１１−１３１０６号公報 特許第４８３５８２０号公報

上述した照明構造の場合、表示板の視認者側において、視認者の視界に入らない位置に隠れるように光源を配置することを要するため、光源からの光を斜めに表示板へ照射せざるを得ない。すると、照明される箇所によって、光源から照明箇所までの光路長が異なってくるので、光源に近い箇所では明るく、遠い箇所では暗くなるといった、照明ムラが生じる。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、表示部を視認者側から照明する構造において、照明ムラの抑制を図った表示装置を提供することにある。

開示された発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示された発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、所望の表示内容を表す形状に形成された表示部と、照明光を出射する光源装置と、表示部の視認者側に配置される透光性反射板と、を備え、光源装置から出射した照明光が、透光性反射板により表示部へ向けて反射し、その後、表示部でさらに反射することにより、透光性反射板を透過して視認者へ向かうように構成されており、表示部の視認者側の面は平坦形状に形成され、表示部の反視認者側の面は、互いに対向する一対の反射面（４１ａ、４１ｂ）を複数組有する形状に形成され、透光性反射板から表示部へ入射した光は、一対の反射面のうちの一方の反射面（４１ａ）で反射し、その後、他方の反射面（４１ｂ）で反射することにより、視認者へ向かうように反射することを特徴とする。

これによれば、光源装置から表示部までの光路長は、光源装置から透光性反射板までの第１光路長（図２中の符号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１参照）と、透光性反射板から表示部までの第２光路長（図２中の符号Ａ２、Ｂ２、Ｃ２参照）とを合わせた長さになる。そのため、第１光路長が短くなる位置の表示部に対しては第２光路長が長くなり（図２中の符号Ａ１、Ａ２参照）、第１光路長が長くなる位置の表示部に対しては第２光路長が短くなる（図２中の符号Ｂ１、Ｂ２参照）ようにすることを容易に実現できる。したがって、光源装置から表示部までの光路長（第１光路長＋第２光路長）が、表示部の位置によって異なってくることを抑制できるので、照明ムラを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る表示装置の正面図。 図１の断面図。 図２の部分拡大図。 図３のIV矢視図。 図４の比較例。 第１実施形態に係る光源装置の断面図。 図６の規制フィルムの構造を説明した断面図。 第１実施形態に係る光源装置の変形例。 本発明の第２実施形態に係る表示装置の正面図。

以下、本発明にかかる表示装置を、車載メータに適用した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の各実施形態相互において、図中の同一符号を付した部分の構成は、互いに同一もしくは均等であり、その説明を援用する。

（第１実施形態）
図１に示す表示装置Ｍ１は、車両のインストルメントパネルに搭載されており、車両運転者に視認されることを想定している。表示装置Ｍ１は、インストルメントパネルの所定位置に組み付けられたケース１０およびフロントカバー２０（透光性反射板）と、図２に示す光源装置３０、表示板４０および指針５０とを備える。

フロントカバー２０は、ケース１０内部に塵等の異物が入らないように防塵する機能を発揮する。また、フロントカバー２０は樹脂製であり、透光性を有する材質が用いられている。但し、フロントカバー２０のうち光源装置３０により照明されて発光する部位（後に詳述する各種表示部４１、４２、５３）のみを運転者に視認させるようにスモーク処理を施して、フロントカバー２０の透過率が調整されている。

ケース１０には、フロントカバー２０、光源装置３０および表示板４０が保持されている。表示板４０は、フロントカバー２０の反視認者側（図２の左側）に配置されるとともに、視認方向（図２の左右方向）に対して垂直に配置されている。以下の説明では視認者側を「手前側」、反視認者側を「奥側」と呼ぶ。

フロントカバー２０は、平坦な板形状に形成されており、表示板４０に対して斜めに傾けて配置されている。図２の例では、フロントカバー２０の上部が手前側、下部が奥側に位置するよう、表示板４０に対してフロントカバー２０を４５度傾けている。

光源装置３０は、面状に発光する発光面３４ａ（面発光部）を有しており、図２の例では、発光面３４ａを平坦形状に形成している。発光面３４ａが表示板４０に対して垂直になるよう、光源装置３０は配置されている。したがって、表示板４０、発光面３４ａおよびフロントカバー２０の３つを組み合わせた断面形状は、直角二等辺三角形（図２の例では正三角形）となる。

表示板４０の手前側の面には、複数の目盛りや数字、文字、記号等、所望の表示内容を表す形状に形成された基板表示部４１、４２が設けられている。また、表示板４０の手前側には指針５０が配置されている。指針５０のボス部５０ａに取り付けられた回転軸５１は、表示板４０の奥側に取り付けられたモータ５２により駆動される。なお、表示板４０の奥側には、モータ５２および光源装置３０の駆動を制御するマイクロコンピュータ（図示せず）が配置されている。

指針５０の手前側の面には指針表示部５３が設けられている。これらの基板表示部４１、４２および指針表示部５３は、光源装置３０により照明され、フロントカバー２０の手前側に居る視認者には、これらの表示部４１、４２、５３が発光しているように見えることとなる。一方、表示板４０やボス部５０ａは、照明光を反射しない色相で形成されているので、視認者からは見えない。したがって、図１に示すように、基板表示部４１、４２に係る複数の目盛りや数字、文字、記号と、指針５０のうちボス部５０ａを除く形状と同一の形状に形成された指針表示部５３とが、スモーク処理されたフロントカバー２０に浮かんで見えるようになる。

次に、光源装置３０による表示部４１、４２、５３の照明について詳述する。

光源装置３０は、フロントカバー２０に対して反視認者側に配置されているため、光源装置３０から出射した照明光は、フロントカバー２０の反視認者側から入射する（図２中の矢印Ａ１、Ｂ１、Ｃ１参照）。このように入射した光（入射光Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）は、図２の例では、表示板４０に対して平行に進む。換言すれば、入射光Ａ１、Ｂ１、Ｃ１は視認方向に対して垂直に進む。

入射光Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の一部はフロントカバー２０を透過してそのまま直進するが、入射光Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の多くは、フロントカバー２０の反視認者側の面で反射して、表示板４０へ向かって進む（図２中の矢印Ａ２、Ｂ２、Ｃ２参照）。このように反射した光（第１反射光Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）は、表示板４０に対して垂直に進む。換言すれば、第１反射光Ａ２、Ｂ２、Ｃ２は視認方向に対して平行に進む。

その後、第１反射光Ａ２、Ｂ２、Ｃ２は各種表示部４１、４２、５３で反射してフロントカバー２０へ向かって進む（図２中の矢印Ａ３、Ｂ３、Ｃ３参照）。このように反射した光（第２反射光Ａ３、Ｂ３、Ｃ３）は、表示板４０に対して垂直に進む。換言すれば、第２反射光Ａ３、Ｂ３、Ｃ３は視認方向に対して平行に進む。なお、表示板４０およびボス部５０ａは反射性を有しない暗色であるため、これらの部位に入射した第１反射光Ａ２、Ｂ２、Ｃ２の殆どは反射しない。

第２反射光Ａ３、Ｂ３、Ｃ３の一部はフロントカバー２０の反視認者側の面で反射するが、第２反射光Ａ３、Ｂ３、Ｃ３の多くは、フロントカバー２０を透過してそのまま直進して、視認者へ向かって進む。以上により、各種表示部４１、４２、５３が、スモーク処理されたフロントカバー２０に浮かんで見えるようになる。

なお、フロントカバー２０にスモーク処理が施されていない場合には、表示板４０やボス部５０ａも視認されるようになるが、表示板４０を背景として表示部４１、４２、５３が明るく光った見栄えとなる。

次に、表示部４１、４２、５３の構造について、図３〜図５を用いて詳細に説明する。なお、図３は、図２中の一点鎖線に示す部分（表示部４１）の拡大図であり、表示部４２、５３については表示部４１と同じ構造であるため説明を省略する。

図３に示すように、表示部４１の奥側の面は、互いに対向する一対の反射面４１ａ、４１ｂを複数組有する形状に形成されている。表示部４１へ入射した第１反射光Ａ２は、一対の反射面のうちの一方の反射面４１ａで反射され、その後、他方の反射面４１ｂで反射されることにより、視認者へ向かうように反射される。より具体的には、図４に示すように符号Ｐを頂点とした複数の突出部が敷き詰めて並べられた形状に形成されている。突出部は、符号Ｐを頂点とした四角錐形状である。したがって、隣り合う四角錐の側面が一対の反射面４１ａ、４１ｂを構成する。

ここで、図４に示す四角錐形状の表示部４１に替えて、図５に示す如く円錐形状の突出部を複数並べた表示部４１０を採用した場合、隣り合う円錐の側面が一対の反射面４１０ａ、４１０ｂを構成する。しかし、四角錐の場合には表示部４１を反射面４１ａ、４１ｂで敷き詰めることができるのに対し、円錐の場合には表示部４１０を反射面４１０ａ、４１０ｂで敷き詰めることができず、図５中の符号Ｑに示すように平坦な部分が生じてしまう。すると、この平坦部分Ｑでは第１反射光Ａ２が拡散して反射されてしまい、視認方向に進む第２反射光Ａ３の光量が少なくなる。したがって、四角錐を敷き詰めた形状の表示部４１を採用することで、第２反射光Ａ３の光量増大を図ることができる。

次に、光源装置３０の構造について、図６および図７を用いて詳細に説明する。

図６に示す如く、光源装置３０は、回路基板３１上に実装された複数の光源３２と、拡散板３３と、規制フィルム３４とを備えて構成されている。複数の光源３２は、当該光源３２の光軸が入射光Ａ１、Ｂ１、Ｃ１と平行となるように配置されている。具体的には、拡散板３３の入射面３３ａおよび出射面３３ｂは発光面３４ａに対して平行に形成され、その入射面３３ａに対向して複数の光源３２は配置されている。光源３２の具体例としては発光ダイオードやバルブ等が挙げられる。

光源３２から出射して入射面３３ａから入射した光は、拡散板３３の内部で拡散され、出射面３３ｂから均一に出射する。但し、出射面３３ｂから出射する光は、発光面３４ａに対して垂直な方向（視認方向に垂直な方向）に進む光のみならず、図７中の一点鎖線Ｌ１に示す如く発光面３４ａに対して斜めに進む光も存在する。規制フィルム３４は、このように斜めに進む光Ｌ１が発光面３４ａから出射されないように機能する。

図７を用いてより詳細に説明すると、規制フィルム３４（出射方向規制手段）は、ルーバー層３４１をカバー材３４２で挟持して構成されている。ルーバー層３４１は、複数の遮光板３４１ａを並べて構成されている。そして、拡散板３３の出射面３３ｂから出射した光は、隣り合う遮光板３４１ａの間に形成された光経路３４１ｂを進む。この時、先述した斜めに進む光Ｌ１は遮光板３４１ａにより遮られるので、ルーバー層３４１を通過した光の進行方向は、発光面３４ａに対して垂直な方向に規制されることとなる。

以上詳述したように本実施形態では、フロントカバー２０に入射した照明光が、フロントカバー２０で反射して表示部４１、４２、５３へ向けて進み、その後、表示部４１、４２、５３でさらに反射して、フロントカバー２０を透過して視認者へ向かうように構成されている。

この構成により、光源装置３０から表示部４１、４２、５３までの光路長は、光源装置３０からフロントカバー２０までの第１光路長（矢印Ａ１、Ｂ１、Ｃ１参照）と、フロントカバー２０から表示部４１、４２、５３までの第２光路長（矢印Ａ２、Ｂ２、Ｃ２参照）とを合わせた長さになる。そのため、表示板４０上における表示部４１、４２、５３の位置に拘わらず、光源装置３０から表示部４１、４２、５３までの光路長（第１光路長＋第２光路長）を同じ長さにできる。よって、表示板４０上における照明ムラを抑制できる。

さらに本実施形態によれば、以下に列挙する作用効果が発揮される。

＜作用効果１＞
ここで、光源装置２０から出射した照明光の一部（符号Ｌ１参照）が、フロントカバー２０（透光性反射板）を介さずに表示部４１、４２、５３へ直接向かうと、その照明光Ｌ１により照明された表示部は、他の表示部よりも光路長が短いので明るく見えるようになる。つまり、照明ムラの抑制効果が低下する。この点を鑑みた本実施形態では、光源装置２０は、光源装置２０から出射した照明光がフロントカバー２０（透光性反射板）を介さずに表示部４１、４２、５３へ直接向かうことを規制する、規制フィルム３４（出射方向規制手段）を有する。そのため、上述の如く表示部４１、４２、５３を直接照明することを抑制でき、照明ムラ抑制の効果を向上できる。

＜作用効果２＞
表示部４１の手前側の面は平坦形状に形成され、表示部４１の奥側の面は、互いに対向する一対の反射面４１ａ、４１ｂを複数組有する形状に形成され、フロントカバー２０（透光性反射板）から表示部４１へ入射した光は、一対の反射面のうちの一方の反射面４１ａで反射され、その後、他方の反射面４１ｂで反射されることにより、視認者へ向かうように反射される。これによれば、表示部４１で第１反射光を反射させるにあたり、拡散させずに視認方向へ集中して反射させることを促進できる。よって、表示部４１の輝度を向上でき、ひいては光源装置２０に要求される出射光量の低減を図ることができる。

＜作用効果３＞
表示部４１の奥側の面は、複数の突出部が並べられた形状に形成されており、一対の反射面４１ａ、４１ｂは、隣り合う突出部の側面で構成されている。これによれば、視認方向に入射してきた第１反射光をそのまま視認方向へ反射させるように一対の反射面４１ａ、４１ｂを配置することを、表示部４１に複数の突出部を形成するだけで容易に実現できるようになる。

＜作用効果４＞
表示部４１に形成された前記突出部は四角錐形状である。これによれば、図５を用いて先述したように、表示部４１を反射面４１ａ、４１ｂで敷き詰めることができるようになるので、反射面４１ａ、４１ｂが形成されない平坦部分Ｑを無くすことができる。或いは前記平坦部分Ｑを小さくできる。ここで、このような平坦部分Ｑは視認者からは低輝度で暗く見えるようになるので、表示部４１の中で暗く見える部分と明るく見える部分とが生じてしまう。つまり、平坦部分Ｑが存在すると表示部４１内で輝度ムラが生じる。これに対し、本実施形態では上述の如く平坦部分Ｑを無くす、或いは小さくできるので、上記輝度ムラを抑制できる。

＜作用効果５＞
フロントカバー２０（透光性反射板）の奥側に配置され、複数の目盛りが設けられた表示板４０と、表示板４０の手前側に配置され、回動して前記目盛りを指し示す指針５０と、を備え、表示部５３は指針５０に取り付けられている。ここで、指針５０を備えた表示装置Ｍ１の場合、表示板４０上には照明光による指針５０の影が映ることとなる。しかし本実施形態では、指針５０へ向かう第１反射光は視認方向と平行に照射される。そのため、指針５０の影は、視認者から見て指針５０に隠れる位置に映ることとなる。よって、指針５０の影が運転者からは見えないようになるので、表示装置Ｍ１の見栄えを向上できる。

＜作用効果６＞
光源装置３０は、面状に照明光を照射する発光面３４ａ（面発光部）を有する。図６の例では、光源３２からの出射光を拡散板３３で拡散させることにより、発光面３４ａにて面発光させることを実現させている。ここで、光源装置３０が、光源３２からの出射光をそのままフロントカバー２０へ出射する構造である場合、すなわち本実施形態に反して点発光させる場合には、入射光Ａ１、Ｂ１、Ｃ１のフロントカバー２０への入射角度が、フロントカバー２０の部位によって異なる角度になる。すると、第１反射光Ａ２、Ｂ２、Ｃ２を視認方向にすることが困難になる。しかも、光源装置３０から表示部４１、４２、５３までの光路長（第１光路長＋第２光路長）を、表示部の位置に拘わらず同じにすることの妨げとなる。この点を鑑みた本実施形態では、上述の如く面発光させるので、第１反射光Ａ２、Ｂ２、Ｃ２を視認方向にすること、および前記光路長を同じにすることを容易に実現できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態に係る光源装置３０は、発光面３４ａと平行な面に複数の光源３２を配置させて、光源３２からの光が発光面３４ａに対して垂直に出射するように構成された直下型である。これに対し、図８に示す本実施形態では、以下に説明するエッジ型の光源装置３００を採用している。

すなわち、光源３２が実装された回路基板３１を光源発光面３４ａに対して垂直に配置し、光源３２からの光が発光面３４ａに対して平行に出射するように構成する。そして、拡散板３３０のエッジ部分３３０ａから光源３２の光を入射させ、その後、テーパ形状に形成された反射面３３０ｂで反射させて規制フィルム３４へ入射させる。これによれば、光源装置３０の厚み方向（図８の上下方向）の寸法を小さくできる。

（第３実施形態）
図９に示すように、本実施形態に係る表示装置Ｍ２は液晶表示器６０を備える。液晶表示器６０は、フレーム６１と、フレーム６１に支持された表示パネル６２とを有する。図９の例では、複数の液晶表示器６０が並べて配置されている。液晶表示器６０は表示板４０の手前側に配置してもよいし、表示板４０の開口部に挿入配置してもよいし、表示板４０の奥側に配置して表示板４０の開口部に表示パネル６２を位置させるようにしてもよい。

表示板４０上には、加飾を目的とした表示部４３、４４が設けられている。これらの表示部４３、４４は上記第１実施形態と同じ構造であり、視認方向に照射される第１反射光で照明される。

ところで、本実施形態の構成に反して光源を表示部４３、４４の奥側に配置し、表示部４３、４４を透過照明させる構造を採用した場合、光源からの光を表示部４３、４４内にて導光させる必要が生じるので、表示部４３、４４の形状が導光性を十分に確保できる形状に制限される。例えば、表示部４３、４４の線幅を所定以上にすることが要求される。また、表示部４３、４４を複数のパーツで構成すると、そのパーツ毎に光源が必要となるため、パーツの数が少なくなるような形状に制限される。

これに対し、表示部４３、４４の手前側から照明する本実施形態によれば、線幅の細い形状や、複数のパーツで構成した意匠にすることを、上記制限を受けることなく容易に実現できる。

また、表示装置Ｍ２の搭載スペースが扁平である場合等、汎用的に製造されている表示パネル６２に比べて大きく扁平した形状の表示面が要求される場合がある。そしてこの要求に対し、図９に示すように汎用の表示パネル６２を２つ並べることで対応させたい場合がある。しかしながら、表示パネル６２の周りにはフレーム６１が存在するため、２つ並べた表示パネル６２の間には、表示できないスペースが存在する。すると、このスペースを表示部４４で加飾させて、表示パネル６２間のギャップを目立たなくさせるニーズが生じる。しかし、先述した透過照明の構造を採用した場合、２つ並べた液晶表示器６０の間に光源を配置しなければならなくなり、光源の搭載が困難になる。

これに対し、表示部４３、４４の手前側から照明する本実施形態によれば、光源搭載の制約を受けることなく表示部４３、４４を配置できるので、２つ並べた表示パネル６２の間を表示部４４で加飾することを容易に実現できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・異なる発光色の光源３２を設ける等により、発光面３４ａの発光色を変化できるように構成してもよい。この場合、車両の運転状態等、各種環境に応じて発光面３４ａの発光色を変化させて、表示部４１、４２、５３の色を変化させるようにできる。例えば、排気エミッションや消費エネルギの向上を優先させたモードで車両を運転させている場合と、加速性等のドライバビリティーを優先させたモードで車両を運転させている場合とで、表示部４１、４２、５３の色を変化させることが望ましい。

・図３の例では、互いに対向する一対の反射面４１ａ、４１ｂを有した構造に表示部４１を形成しているが、これらの反射面４１ａ、４１ｂを廃止して、反射率の高い塗装や印刷を表示板４０や指針５０に施すことで、表示部を形成してもよい。

・図２の例では、光源装置３０をフロントカバー２０の上側に配置しているが、フロントカバー２０の下側に配置して、フロントカバー２０の傾斜角度を９０度回転させた向きに変更してもよい。

・図４の例では、表示部４１が有する突出部を四角錐形状にしているが、図５に示す円錐形状等、他の形状であってもよい。

・図２の例では、フロントカバー２０は平坦な板形状であるが、フロントカバー２０は曲面であってもよい。但し、平坦形状であれば、光路長の違いを抑制することを容易に実現でき、好適である。

・図２の例では、表示板４０、発光面３４ａおよびフロントカバー２０の３つを組み合わせた断面形状が正三角形となるように構成しているが、直角二等辺三角形でもよいし、直角三角形でもよいし、非直角の三角形でもよいし、非二等辺の三角形でもよい。

２０…フロントカバー（透光性反射板）、３０…光源装置、３４…規制フィルム（出射方向規制手段）、４０…表示板、４１、４２、４３、４４、５３…表示部、４１ａ、４１ｂ…一対の反射面、３４ａ…面発光部、５０…指針、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１…光源装置から出射した照明光。

Claims (6)

1. 所望の表示内容を表す形状に形成された表示部（４１、４２、４３、４４、５３）と、
   照明光を出射する光源装置（３０）と、
   前記表示部の視認者側に配置される透光性反射板（２０）と、
   を備え、
   前記光源装置から出射した照明光（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）が、前記透光性反射板で反射して前記表示部へ向けて進み、その後、前記表示部でさらに反射して、前記透光性反射板を透過して視認者へ向かうように構成されており、
   前記表示部の視認者側の面は平坦形状に形成され、
   前記表示部の反視認者側の面は、互いに対向する一対の反射面（４１ａ、４１ｂ）を複数組有する形状に形成され、
   前記透光性反射板から前記表示部へ入射した光は、前記一対の反射面のうちの一方の反射面（４１ａ）で反射し、その後、他方の反射面（４１ｂ）で反射することにより、視認者へ向かうように反射することを特徴とする表示装置。
2. 前記光源装置は、前記光源装置から出射した照明光が前記透光性反射板を介さずに前記表示部へ直接向かうことを規制する、出射方向規制手段（３４）を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記表示部の反視認者側の面は、複数の突出部が並べられた形状に形成されており、
   前記一対の反射面は、隣り合う前記突出部の側面で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記突出部は四角錐形状であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記透光性反射板の反視認者側に配置され、複数の目盛りが設けられた表示板（４０）と、
   前記表示板の視認者側に配置され、回動して前記目盛りを指し示す指針（５０）と、
   を備え、
   前記表示部（５３）は、前記指針に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示装置。
6. 前記光源装置は、面状に照明光を照射する面発光部（３４ａ）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の表示装置。

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