JP4101102B2 - 発光素子式複合表示装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メイン表示部の特定の形象を示す発光と導光板の全体的な面状の発光とを重層する発光素子式複合表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数のセグメント表示部を選択的に発光させて、全体として1つの数字等を表示するセグメント表示装置が知られている。その表示装置では、各セグメントに対応して例えば1個の発光ダイオード(LED)が配置されるように、複数のLED素子が基板上に装填されているが、このセグメント発光の制約から表示が単純なものになる。他方、そのようなセグメント表示の前側にさらに透明な導光板を重ねるように対向配置し、この導光板の側方から光を入れる側方LEDを付加し、そのLEDの光で導光板を所定の色に発光させて上述の数字等のセグメント発光と導光板の面状の発光とを重層し、それにより単純なセグメント表示に装飾的な変化を付与することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合は、セグメント表示部の複数のLED素子を装填する基板と、これと直角に組み付けられて導光板用の側方LED素子を装填する側方基板とが必要となり、その構造が複雑でかつ組立ても面倒であって、安価に提供することは困難である。
【0004】
この発明はセグメント表示部のメイン表示に変化を付与できる導光板付きの表示装置の構造を簡単にして、安価に提供することを課題にする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するために本発明は、
複数の発光素子により特定の形象を表示するメイン表示部と、そのメイン表示部の前側においてそのメイン表示部に対向して配置された透明性を有する面状の導光板と、その導光板を発光させるための光源となる導光板用の発光素子とを備え、
前記メイン表示部用の複数の発光素子と前記導光板用の発光素子とが、該導光板用の発光素子が外側に位置し、それより内側に前記メイン表示部用の複数の発光素子が位置する形態にて、同一の基板上に配置され、
前記導光板は、前記共通の基板に対向する平坦な導光板本体部と、その導光板本体部の互いに対向する両端部から前記共通の基板に配置された前記導光板用の発光素子に近づくように延びる延長部とを一体的に備え、その延長部は前記導光板本体部に対して湾曲状に滑らかに接続する円弧状湾曲部を有し、
前記導光板の延長部に対応する外側面に被せられるとともに、該延長部に形成される前記円弧状湾曲部の外側から係合するカバー側湾曲部を有し、先端に形成された弾性変形可能な係止爪が前記共通の基板の外縁側に係合することにより、前記延長部と前記共通の基板の両端部とを連結して前記導光板と前記共通の基板とを一体化する不透明の連結カバーを備え、
前記メイン表示部用の複数の発光素子が選択的に発光することにより前記特定の形象が表示されるとともに、前記導光板用の発光素子が発光しその光が前記導光板の延長部における円弧状湾曲部内で方向を変えつつ平坦な前記導光板本体部に導かれ、その導光板本体部を面状に発光させることにより、前記メイン表示部の特定の形象を示す発光と前記導光板本体部の全体的な面状の発光との重層された発光表示形態が前記導光板の前側から視認されることを特徴とする。
【0006】
このように、導光板との複合構造を有しながら、メイン表示部内の発光素子と導光板用の発光素子とが同一の(共通)基板上に配置されるため、側方の基板が不要で構造が簡単となり、かつ同一の基板上にそれら発光素子を共通に装填すればよいから組み付けも容易であって、複合的表示装置を安価に得ることができる。
【0007】
さらに本発明では、前記基板において導光板用の発光素子が外側に位置し、それより内側に前記メイン表示部用の複数の発光素子が配置され、導光板の端部が前記基板側へ近づくように延長部が形成され、その延長部の端部に対応して前記導光板用の発光素子が前記基板に配置され、その発光素子の光が延長部を介して導光板に導かれるようになっている。
【0008】
このように前記導光板の両端部が、メイン表示部外側において、その光源となる発光素子に近接するように延長部が形成されているので、導光板用の発光素子がメイン表示部用の発光素子と同じ基板に装着されていても、導光板用の発光素子の光をその延長部から導光板に導き、前記メイン表示部の特定の形象を示す発光と導光板の全体的な面状の発光とを重層して表示することができる。
【0009】
本発明においてメイン表示部は、複数の発光領域が(各々のセグメント)予め所定の形態に組み合わされたセグメント表示部の他、所謂ドットマトリックスタイプの表示部(画像表示も可能)であってもよい。
【0010】
セグメント表示方式を前提とする場合、上記課題を解決するためにこの発明は、
複数のセグメントのそれぞれに対応して配置され、複数のセグメントを選択的に発光させることにより数字等の特定の形象を表示するメイン表示部としてのセグメント表示部と、そのセグメント表示部の前側において該セグメント表示部に対向して配置された透明性を有する面状の導光板と、その導光板を発光させるための光源となる導光板用の発光素子とを備え、
前記セグメント表示部の複数のセグメントに対応する複数の発光素子と前記導光板用の発光素子とが、同一の共通の基板上に同じ向きに配置され、かつ前記導光板用の発光素子は、該共通の基板上の互いに対向する端部(両側の端部)にそれぞれ位置し、他方、前記セグメント表示部の複数の発光素子は、それら導光板用の発光素子より内側において前記共通の基板上に位置し、さらにその共通の基板と対向する前記導光板の両端部が共通の基板の両端部に向かって近づくように延長部が形成され、その各延長部の端部と前記導光板用の各発光素子とが互いに対応する位置関係にあり、
前記導光板は、前記共通の基板に対向する平坦な導光板本体部と、その導光板本体部の互いに対向する両端部から前記共通の基板に配置された前記導光板用の発光素子に近づくように延びる延長部とを一体的に備え、その延長部は前記導光板本体部に対して湾曲状に滑らかに接続する円弧状湾曲部を有し、
前記導光板の延長部に対応する外側面に被せられるとともに、該延長部に形成される前記円弧状湾曲部の外側から係合するカバー側湾曲部を有し、先端に形成された弾性変形可能な係止爪が前記共通の基板の外縁側に係合することにより、前記延長部と前記共通の基板の両端部とを連結して前記導光板と前記共通の基板とを一体化する不透明の連結カバーを備え、
前記セグメント表示部用の複数の発光素子が選択的に発光することによりセグメントの組合せによる特定の形象が表示されるとともに、前記導光板用の発光素子が発光しその光が前記導光板の延長部における円弧状湾曲部内で方向を変えつつ平坦な前記導光板本体部に導かれ、その導光板本体部を面状に発光させることにより、前記セグメント表示部の特定の形象を示す発光と前記導光板本体部の全体的な面状の発光との重層された発光表示形態が前記導光板の前側から視認されることを特徴とする。このセグメント表示部の特定の形象(通常は数字等)の発光に、導光板用の発光が重なることで、特定のセグメント表示に、周辺に拡がる発光が加わって装飾的効果が高まる。
【0011】
さらに本発明では、前記導光板は、前記共通の基板に対向する平坦な導光板の本体部と、その導光板本体部の端部から前記共通の基板に近づくように延びる延長部とを一体的に備え、その延長部は前記導光板本体部に対して湾曲状に滑らかに接続する円弧状湾曲部を有した形状になっている。
【0012】
このような円弧状湾曲部を有する形状になっているので、導光板に取り入れられた発光出力は前記湾曲部により、導光板に取り入れられた光をその円弧状湾曲部に沿って屈曲させながら進行方向を変えさせつつ、平坦な本体部に導くことができる。このため発光素子で生じた光が効率よく導光板へ導かれ、メイン表示部の発光に重層することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の発光素子式複合表示装置(以下、単に複合表示装置という)の実施形態を説明する。
【0014】
まず、図1は本発明の複合表示装置をその上面(連結カバーの上部を開切したもの)から見た正面図である。この図において、メイン表示部としてセグメント表示部10があり、このセグメント表示部10は7個の断片状の表示セグメント12が8字状形に組み合わされ、0〜9の10種類の数字を表示可能とするものである。各表示セグメント12には1ずつ発光素子13が配置され、これらの発光素子13は発光ダイオードからなり、以後これをセグメント発光素子又はセグメントLEDという。
【0015】
このセグメント表示部10の前側に導光板18(図2〜図4)が配置され、この導光板18は透明の樹脂(アクリル樹脂等)又はガラス等からなる。セグメント表示部10の両側(上方、下方)には導光板18の光源となる複数の発光素子15(この発光素子は発光ダイオードで構成され、以後、導光板発光素子または導光板LEDという)が配置されている。上述のセグメントLED13と導光板LED15は何れも1枚の共通の基板16に装填されている。基板16は平板状をなし、その導光板18と平行に対向する内面に、各表示セグメント12をその空間に区画するセグメント構成フレーム14(以下リフレクタという)が固定されている。リフレクタ14は内部が中空とされた例えば樹脂を基材として、各表示セグメント12に対応する側面は反射面として働く。
【0016】
このリフレクタ14の間に形成される各表示セグメント12の底面において、セグメントLED13が基板16に装着されている。また導光板LED15はそのリフレクタ14の外側において同一の基板16にセグメントLED15と同じ向きに(両LEDの光軸が平行に)装着されている。
【0017】
導光板18は基板16に平行に対向する本体部20と、その両端側において基板16側へ近づくように突出する延長部21とを備えている。各延長部21は、導光板18の本体部20と交差、特にほぼ直角になるように基板16側に延び、その各先端23が基板16に近接して対向し、その先端面23は基板16と平行(導光板LED15の光軸と直角)になっている。
【0018】
このように導光板18は平板を両端において直角状に折り曲げた形態を有し、図1及び2に示すように、導光板18の延長部21はセグメント表示部10の上下方向に直線状に延び、この延長部21の先端面23の長手方向に沿って、上述の複数の導光板LED15が所定の間隔をおいて一直線上に配列されている。これらの導光板LED15と延長部21の先端面23とはごく近接するか又は接している。
【0019】
導光板用LED15で発光した光はその先端面23から延長部21内に入り、さらにほぼ90度方向変換して導光板18の本体部20へ導かれる。導光板18において延長部21と本体部20との接続部分には円弧状湾曲部22が形成され、延長部21に入った光がその湾曲部22に沿って屈曲させられつつ(反射して)進行方向を変えて前述の本体部20へ導かれ、その平板状の本体部20を面状発光させる。
【0020】
前述の先端面23と導光板LED15との位置関係を図5に示す。導光板LED15と延長部21の先端面23が基板16と略平行になって平面に沿って形成され、この平面に対して複数の導光板LED15がごく近接して対向している。さらに、この導光板LED15の光軸とその先端面23が直交して、かつ該先端面23が導光板LED15にごく近接するようにしているので、導光板LED15の発光は導光板18の延長部に効率的に取り込まれる。なお、図6に示すように、導光板18の延長部21の先端面23において、複数の導光板LED15に対向した部分に、切込み、あるいは窪みを設けて、その導光板LED15を延長部21に密接収容するようにしてもよい。
【0021】
図2に戻り、導光板18、共通基板16と連結カバー24等の関係について説明する。導光板18がリフレクタ14の端面(セグメントフレームの頂部)に覆い被さって浅い嵌合をなす。導光板18にはそのリフレクタ14と浅く嵌り合う凹部26(図4も参照)が形成されている。さらに連結カバー24が延長部21の外側に被さるように設けられている。連結カバー24は不透明の樹脂で形成され、導光板LED15から導かれる光が側方に洩れることを防止する。この連結カバー24は導光板18の延長部21に対応する外側面に被せられ、特に円弧状の湾曲部22に外側から係合するカバー側湾曲部24aを備え、導光板18を基板16側に押し付けるようにして、導光板18を基板16に連結してそれらを一体化する。連結カバー24の先端には弾性変形可能な係止爪25が形成され、基板16の外縁側に強制的に係合することにより、セグメント表示部10(セグメントLED13)及び導光板LED15を一体に装填している基板16と、導光板18が一体的なものとなる。
【0022】
この連結カバー24の上記係止爪25とは反対側の端部には保護プレート19を固定・保持するプレート保持部27が形成されている。保護プレート19は導光板18の平坦な本体部20に密着して、導光板18の表面を保護するもので、その外縁が上述のプレート保持部27に嵌め込まれて連結カバー24に固定されている。この保護プレート19は導光板18の表面にキズがつくことを防止するために、例えば導光板18より固い又は同程度の透明な樹脂、例えばポリカーボネート等から構成されている。
【0023】
この導光板18(本体部20)の裏面(基板16側の面)には、導光板18から面状に発光する光を散乱させるために、微小な凹凸等の散乱面28が形成されていて、導光板18による面状の発光がより広角度に放射されるようになっている。この散乱面28は、例えば、図7に示すように導光板18の裏面のほぼ全体にわたって、ショット等の細粒を衝突させて、微細な凹凸を有する散乱面28とする。その作用としては、図8に示すように、導光板LED15から導かれた光が導光板18の裏面に形成された散乱面28で拡散することにより、散乱光15a’、15b’として導光板18の前方へ投光され、導光板18がより均一に面状発光する。また、セグメントLED13からの光は、この散乱面28の散乱作用で(リフレクタ14の反射作用と相乗して)散乱光13aとなり、導光板18を経て前方へ投光される。これにより、各々のセグメントがより均一に全体的に発光するように見える。
【0024】
なお、上記散乱面28を導光板18の表面に設けることもできるが、導光板18の裏面に散乱面28を形成した方が、セグメントLED13の発光によるセグメント全体の形状を、より鮮明に(外縁をよりシャープに)表示できる傾向がある。
【0025】
図10は上述の複合表示装置11のセグメントLED13(この例では7個)と導光板LED15(この例では導光板18の両側に6個ずつ計12個)への通電回路を示し、図9はその電圧印加の共通端子P1,P9と7個のセグメントLED13への通電端子P2〜P8、及び都合12個のセグメントLED15への通電端子P10〜P15を示している。導光板18の両サイドに一定数(この例では6個ずつ)配置された導光板LED15は、その両サイドで共通の接続端子となっている。
【0026】
接続端子(接続ピン)P9〜P15(7極)と接続端子(接続ピン)P1〜P8(8極)とは、基板16の両端に沿って互いに平行に2列の線状配列にて装着されている。各接続ピンと各発光素子13,15の電気的結線は図10に示されるように、P1及びP9の接続ピンには+電圧電源が共通供給できるように全ての発光素子13,15のアノードに結線され、さらに接続ピンP2〜P8には、7つの各表示セグメント13に対応したセグメントLED13の、各カソードが接続されて表示制御装部29の各出力端子に接続される。接続ピンP10〜P15には、導光板LED15(導光板18の両サイドの互いに対応するもの同士が2個1組で直列に接続)の、カソードが接続されて同様に表示制御部29の出力端子に導かれる。
【0027】
図11に示す接続構成において、複数(7個)のセグメントLED13に対し表示制御部29から選択的に電圧を印加することにより、特定の形象として例えば所定の数字がセグメント表示される。つまり、よく知られているようにセグメントLED13が発光したセグメントのみが発光し、この発光形態が導光板18を経て外部へ照射される。例えば個々のセグメントLED13が赤色系であれば赤色系で数字等が表示される。また表示制御部29から一斉に電圧が印加されることにより、導光板18の両サイドの延長部21から、導光板LED15の発光による光が導光板18へ導かれて、その本体部20を面状発光させることにより、上述のセグメント表示による数字等の上に重層されて、それより広い面で光が重ねて照射される。
【0028】
セグメントLED13が例えば赤色系であれば、導光板LED15も赤色系の同系又は類似系とさせ、鮮明なセグメント表示の周りに背景的に面状の発光形態、例えば赤色系の数字表示の回りに、それより薄い赤色系の背景ないし、周辺照明表示がなされる。この場合、図11において導光板LED15(P10〜P15)のグループの内、例えば接続端子P10〜P15まで時間的に少しずつずらして通電し、又は端子P15〜P10に従って相前後して順番に通電を止めるといった時間差通電(発光)を表示制御部に29に行なわせることにより、導光板18の発光形態を、導光板LED15の配列方向に経時的に変化させること(例えばネオンサインのように発光表示してそれに対応する面状光をセグメント発光に重層すること)もできる。
【0029】
以上は導光板LED15がすべて同色の場合を想定したが、導光板LED15の一方の側のLEDと他方の側のそれとを、色を変えることにより、その色ごとに異なるLEDのグループを選択的に切り替えて通電発光させることにより、導光板18の面状発光の色の設定を変えること、又は経時的に切り替えること(例えば同系異色間での変更、切換えなど)もできる。さらには、その発光色の変化ならびに経時的切換えを傾斜的にあるいは段階的に行なってもよい。
【0030】
さらに、導光板LED15を各種色彩を生成するRGB(色の3原)の混色とし、RGBの各LED(所定数ずつの)が光を発光するLEDの複合配置として、かつこのRGBの導光板LED15を選択的に発光させることにより、様々な色の面状発光を導光板18で生じさせるようにすることもできる。
【0031】
またセグメントLED13においても各セグメントのLEDを発光色の異なるものとしてもよい。さらに、本発明はセグメントではなく、それに代えて、所謂ドットマトリックス方式のメイン表示部とし、これに導光板18による面状発光を重ねてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発光素子式複合表示装置の一実施例の正面図。
【図2】その側面断面図。
【図3】導光板の一例を示す正面図。
【図4】その導光板の断面図。
【図5】導光板の延長部の先端と導光板LEDとの配置関係を示す図。
【図6】図5の変形例を示す図。
【図7】導光板に形成された散乱面の範囲を示す裏面図。
【図8】導光板の散乱面の作用説明図。
【図9】基板の端子の配列形態の一例を示す図。
【図10】図9に対応した発光ダイオードの接続例を示す図。
【図11】本発明の複合表示装置を含む電気的な接続形態の一例を示す回路図。
【符号の説明】
10 セグメント表示部(メイン表示部)
11 複合表示装置
12 表示セグメント
13 セグメント発光素子(セグメントLED、セグメント用発光素子)
14 リフレクタ
15 導光板発光素子(導光板LED、導光板用発光素子)
16 基板
17 接続ピン
18 導光板
19 保護プレート
20 導光板の本体部
21 導光板の延長部
22 導光板の円弧状湾曲部
23 延長部の先端面
24 連結カバー
25 連結カバーの係止爪
26 凹部
27 プレート保持部
28 散乱面
29 表示制御部

Claims (6)

  1. 複数の発光素子により特定の形象を表示するメイン表示部と、そのメイン表示部の前側においてそのメイン表示部に対向して配置された透明性を有する面状の導光板と、その導光板を発光させるための光源となる導光板用の発光素子とを備え、
    前記メイン表示部用の複数の発光素子と前記導光板用の発光素子とが、該導光板用の発光素子が外側に位置し、それより内側に前記メイン表示部用の複数の発光素子が位置する形態にて、同一の基板上に配置され、
    前記導光板は、前記共通の基板に対向する平坦な導光板本体部と、その導光板本体部の互いに対向する両端部から前記共通の基板に配置された前記導光板用の発光素子に近づくように延びる延長部とを一体的に備え、その延長部は前記導光板本体部に対して湾曲状に滑らかに接続する円弧状湾曲部を有し、
    前記導光板の延長部に対応する外側面に被せられるとともに、該延長部に形成される前記円弧状湾曲部の外側から係合するカバー側湾曲部を有し、先端に形成された弾性変形可能な係止爪が前記共通の基板の外縁側に係合することにより、前記延長部と前記共通の基板の両端部とを連結して前記導光板と前記共通の基板とを一体化する不透明の連結カバーを備え、
    前記メイン表示部用の複数の発光素子が選択的に発光することにより前記特定の形象が表示されるとともに、前記導光板用の発光素子が発光しその光が前記導光板の延長部における円弧状湾曲部内で方向を変えつつ平坦な前記導光板本体部に導かれ、その導光板本体部を面状に発光させることにより、前記メイン表示部の特定の形象を示す発光と前記導光板本体部の全体的な面状の発光との重層された発光表示形態が前記導光板の前側から視認されることを特徴とする発光素子式複合表示装置。
  2. 複数のセグメントのそれぞれに対応して配置され、複数のセグメントを選択的に発光させることにより数字等の特定の形象を表示するメイン表示部としてのセグメント表示部と、そのセグメント表示部の前側において該セグメント表示部に対向して配置された透明性を有する面状の導光板と、その導光板を発光させるための光源となる導光板用の発光素子とを備え、
    前記セグメント表示部の複数のセグメントに対応する複数の発光素子と前記導光板用の発光素子とが、同一の共通の基板上に同じ向きに配置され、かつ前記導光板用の発光素子は、該共通の基板上の互いに対向する端部にそれぞれ位置し、他方、前記セグメント表示部の複数の発光素子は、それら導光板用の発光素子より内側において前記共通の基板上に位置し、さらにその共通の基板と対向する前記導光板の両端部が共通の基板の両端部に向かって近づくように延長部が形成され、その各延長部の端部と前記導光板用の各発光素子とが互いに対応する位置関係にあり、
    前記導光板は、前記共通の基板に対向する平坦な導光板本体部と、その導光板本体部の互いに対向する両端部から前記共通の基板に配置された前記導光板用の発光素子に近づくように延びる延長部とを一体的に備え、その延長部は前記導光板本体部に対して湾曲状に滑らかに接続する円弧状湾曲部を有し、
    前記導光板の延長部に対応する外側面に被せられるとともに、該延長部に形成される前記円弧状湾曲部の外側から係合するカバー側湾曲部を有し、先端に形成された弾性変形可能な係止爪が前記共通の基板の外縁側に係合することにより、前記延長部と前記共通の基板の両端部とを連結して前記導光板と前記共通の基板とを一体化する不透明の連結カバーを備え、
    前記セグメント表示部用の複数の発光素子が選択的に発光することによりセグメントの組合せによる特定の形象が表示されるとともに、前記導光板用の発光素子が発光しその光が前記導光板の延長部における円弧状湾曲部内で方向を変えつつ平坦な前記導光板本体部に導かれ、その導光板本体部を面状に発光させることにより、前記セグメント表示部の特定の形象を示す発光と前記導光板本体部の全体的な面状の発光との重層された発光表示形態が前記導光板の前側から視認されることを特徴とする発光素子式複合表示装置。
  3. 前記メイン表示部を発光させる発光素子と、前記導光板を発光させる発光素子とは、いずれも発光ダイオード(LED)であり、それらLED素子が前記共通の基板上にそれぞれ同じ向きに装填され、その基板の表面又は裏面に、前記メイン表示部用のLED素子のグループに通電する導線部、及び前記導光板用のLED素子のグループに通電する導線部が形成されている請求項1又は2に記載の発光素子式複合表示装置。
  4. 前記メイン表示部を発光させる発光素子のグループ、及び前記導光板を発光させる発光素子のグループに対する通電の切替により、前記メイン表示部のみを発光させるパターンと、そのメイン表示部と前記導光板との双方を重層的に発光させるパターンとの少なくとも2パターンの発光表示が可能である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発光素子式複合表示装置。
  5. 前記導光板用の発光素子に、発光色の異なる複数の発光素子を使用して、それら複数の発光素子の通電の組合せを制御することにより前記導光板から発光される発光色を変化できるようにした請求項1ないし4のいずれか1項に記載の発光素子式複合表示装置。
  6. 前記導光板の裏面若しくは表面に、又は該導光板とは別体に、光を散光させる散乱面が形成される請求項1ないし5のいずれか1項に記載の発光素子式複合表示装置。
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