JPH08254963A - 乗物内機器用表示パネル - Google Patents

乗物内機器用表示パネル

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JPH08254963A
JPH08254963A JP7083483A JP8348395A JPH08254963A JP H08254963 A JPH08254963 A JP H08254963A JP 7083483 A JP7083483 A JP 7083483A JP 8348395 A JP8348395 A JP 8348395A JP H08254963 A JPH08254963 A JP H08254963A
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JP
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light
scattering
guide
display panel
bright
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Withdrawn
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JP7083483A
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Yasuhiro Koike
康博 小池
Naoaki Nonoyama
直明 野々山
Yukitoshi Hattori
幸年 服部
Takeya Sakai
丈也 酒井
Jun Izuhara
潤 出原
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Hayashi Telempu Corp
Original Assignee
Hayashi Telempu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄型で明るい表示が得られる乗物内に装備さ
れる機器の表示パネル。 【構成】 速度メータの表示パネル10は、光散乱導光
体50、光源素子(LED、小型白熱ランプ等)La 〜
Lc 、透明シート60、回転軸15を有する指針16か
ら構成される。マスキング14は無色あるいは色付の透
明シート60上に印刷される。輝光部13を与えるマス
キング14の切欠部の形状が、速度目盛、数字、文字等
の表示内容に応じて定められる。軸Kを持つディスク形
状の光散乱導光体50は、等厚の中央部51とテーパ状
の周辺部52から構成される。54は指針貫通孔であ
り、その周辺には光源素子La 〜Lc を収納する孔53
a 〜53c が形成される。表示光は主として、テーパ状
の周辺部52から出射される。中央部51に近い部分に
輝光部13が必要な場合には、裏面側の一部にプラスト
加工で点刻57を形成して表示光を光散乱導光体50か
ら出射させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、自動車、航空機、船
舶等の乗物に装備される諸計器や機器類操作部等の表示
パネルに関し、更に詳しく言えば、表示情報を背面側か
ら照明する照明手段を備えた型の前記表示パネルに関す
る。
【0002】
【従来技術】自動車、航空機、船舶等には、速度メー
タ、ナビゲーションシステム関連機器、高度計、エアコ
ンディショナの温度調節操作部、ラジオの同調操作部
等、必要な情報を表示する表示パネルを備えた諸計器類
や機器操作部が装備されている。これら表示パネルに
は、夜間の運転時、トンネル内走行時等においても表示
内容の視認を容易にする為に照明機構が組み込まれてい
る。
【0003】そこで、この種の表示パネルにおいて従来
より採用されている照明機構の構造と特性について、速
度メータとエアコンディショナの温度調節操作部を例に
とって考察してみる。
【0004】図1〜図3は、従来より使用されている速
度メータの表示パネルの概略構造を描いたもので、図1
は表側(観察側)からの外観図(但し、一方の光源素子
を併記)であり、図2は裏側(光入射側)から見た外観
を要素分解形式で表わした図である。また、図3(1)
は、図2におけるラインDD’に沿った断面図であり、
図3(2)は、同じくラインEE’に沿った断面図であ
る。
【0005】各図において、符号10で全体を指示され
た速度メータの表示パネルは、アクリル樹脂等からなる
透明導光体11、その背面側に配置された2個の光源素
子L(ここでは、白熱ランプ)、透明導光体11の表側
に重ねて配置された拡散シート12、輝光部13に対応
した切欠部を有するマスキング14、回転軸15を中心
に旋回する指針16から構成されている。なお、指針1
6の回転機構等については図示を省略した。
【0006】マスキング14は、通常、拡散シート12
に印刷された遮光性のインキ層で構成されている。輝光
部13を与えるマスキング14の切欠部の形状は、速度
目盛、数字、文字等の表示内容に応じて定められる。ま
た、この切欠部に対応して、拡散シート12には所望色
の透光性インキ層が印刷されている。
【0007】光源素子Lから遠い部分の透明導光体11
の表面にはエッジライティング効果によって光を表側に
導く為の点刻11Cが形成されており、図3(1)に描
かれているように、この点刻11Cに斜方より入射した
光(G1 ,G2 で代表)の一部は点刻11Cから散乱シ
ート12へ入射し、マスキング14が存在していない輝
光部13では、散乱性の表示光G3 として出射される。
【0008】一方、光源素子L,Lに直近で対面する透
明導光体11の左右端部には奥行き方向張り出し部11
A,11Bが設けられている。図3(2)に描かれてい
るように、この奥行き方向張り出し部11A(あるいは
11B)に強い光G4 は、奥行き方向張り出し部内を内
部反射を繰り返して導光され、透明導光体11の平板部
へ導かれる。奥行き方向張り出し部11A,11Bの近
傍の散乱シート12裏面部分には、輝光部13の明るさ
が局所的に強くなり過ぎないよう減光用のプリント12
Aが形成されている。
【0009】このように、従来型の速度メータの表示パ
ネルにおいては、輝光部に均一で十分な明るさを与える
為に様々な付加構成(散乱シート、点刻、奥行き方向張
り出し部、減光用のプリント等)が必要である。また、
光の利用効率も高いとは言い難く、小型小電力の光源素
子の使用を難しくしている。その結果、表示パネル全体
の構造の簡素化、奥行き方向のサイズの小型化(以下、
「薄型化」と言う)、製造コスト抑制等に限界が生じて
いる。
【0010】次に、従来技術における車内機器操作部の
表示パネルの代表例として、エアコンディショナのON
/OFF、冷暖房切換、温度調節等の操作を行なう操作
部の表示パネルの従来構造について図4を参照して説明
する。図4は、従来型のエアコンディショナ操作部の表
示パネルの構造の概略を要素分解図で示したものであ
る。表示パネルは、大別してバックライト光源部20と
その前面に配置密着配置される本体部30で構成されて
いる。バックライト光源部20は、大別して光源素子L
(ここでは、白熱ランプ)とアクリル樹脂等からなる透
明導光体21から構成されている。
【0011】透明導光体21は、基部21Aと延長部2
1B,21Cを有しており、延長部21Bの先端は幅広
部21Dが設けられている。両延長部21B,21Cの
間のU字状の空間23は、図示しない操作レバーを横方
向に移動自在な態様で貫通させる為のものである。ま
た、基部21Aには、光源素子Lの発光部分が収容され
る穴22が設けられている。更に、光源素子Lからの遠
距離に位置した幅広部21Dには、エッジライティング
効果によって透明導光体内を導光されてきた光をバック
ライト光に変換する為の点刻24が設けられれいる。
【0012】一方、本体部30の基板には散乱シート3
1が使用されており、その表面には輝光部34を形成す
る部分を除き、遮光性のインキ層からなるマスキング3
3が形成されている。HEAT,VENT等所要の文字
が輝光部34に含まれることもある。符号32は、透明
導光体の延長部間の空間23と整列するように設けられ
た細長開口で、図示しない操作レバーが横方向に移動自
在な態様で貫通して設けられる。また、光源素子Lに近
接した散乱シート31の裏面部35には適当な遮光作用
を有するプリントが形成されている。
【0013】光源素子Lの光の多くは穴22の周辺部か
ら透明導光体21内に入射し、内部反射を交えて基部2
1A,延長部21B,21C、幅広部21Dへ導光され
る。その過程で、各部に密着した本体部30の散乱シー
ト31及び幅広部21Dに形成された点刻の作用によっ
て本体部30の前面側に向けて光が導かれ、輝光部34
から表示光として出射される。
【0014】このように、従来型のエアコンディショナ
操作部の表示パネルにあっても、速度メータの表示パネ
ルの場合と同様、輝光部に均一で十分な明るさを確保す
る為に様々な付加構成(散乱シート、点刻、減光用のプ
リント等)が必要であり、また、光の利用効率も高いと
は言い難く、小型小電力の光源素子を利用することを難
しくしている。その結果、速度メータの場合と同様、表
示パネル全体構造の簡素化、薄型化を図り、製造コスト
を低減することに限界が生じている。
【0015】以上、速度メータ及びエアコンディショナ
操作部を例にとり、表示パネルに適用されている従来技
術について説明したが、いずれの場合にも、表示に寄与
する光量と明るさの均一性を確保する為に様々の付加構
成が必要であり、そのことが表示パネルの構造の簡素
化、薄型化、製造コストの低減等を困難にする大きな要
因となっている。このような問題点は、上記説明した二
つの事例に限らず、乗り物内に装備される諸計器や機器
類の操作部の表示パネル一般に共通して存在している。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明の一
つの目的は、乗り物に装備される諸計器あるいは機器類
の操作部に設けられる表示パネルについて、構造の簡素
化、薄型化を可能にすることにある。また、本願発明の
もう一つの目的は、表示に寄与する光量の確保を容易に
し、小型小電力の光源素子の使用した省電力型の表示パ
ネルの提供を可能にすることにある。
【0017】
【課題を解決する為の手段】本願発明は、上記問題点を
解決する為の基本的な構成として、「板状の光散乱導光
体と光結合される一次光源手段とを用いて表示情報に対
応した輝光部を得るようにした乗物内機器用表示パネル
であって、前記光散乱導光体は、前記光結合を行なう部
分からの距離に応じて厚さを減ずる傾向を有する領域を
有し、該領域によって前記輝光部の少なくとも一部が形
成されている前記乗物内機器用表示パネル」を提案した
ものである。
【0018】光散乱導光体と一次光源手段の光結合は、
光散乱導光体に設けられた一次光源手段の収容孔内で行
なうことが出来る。また、光散乱導光体に設けられた孔
内に光散乱導光体の延在方向に光を反射させる側方反射
部が設けることによって、光結合を行なっても良い。
【0019】光結合を光散乱導光体のエッジ部で行なう
ことも可能である。その場合には、エッジ部に切込み部
を設けることが好ましい。また、一次光源手段として、
光散乱導光体の延在方向に整合した入射光束を生成する
発光ダイオード素子を採用することが好ましい。
【0020】表示に寄与しない光散乱導光体からの光出
射を防ぐ手段として、輝光部に対応しない部分の少なく
とも一部について、光散乱導光体よりも低い屈折率を有
する層の被覆を施すことが出来る。これによって、この
被覆層の外側に遮光性の層を形成しても光の吸収損失が
生じない。
【0021】
【作用】本願発明の表示パネルは、一次光源を導光して
表示光に変換する手段として、光結合を行なう部分から
の距離に応じて厚さを減ずる傾向を有する領域を有する
光散乱導光体を用いたことに基本的な特徴がある。例え
ば、光結合を中央部側で行なった場合には周縁部にテー
パ状乃至楔状の部分が設けられる。また、光結合を週縁
部側で行なった場合には中央部あるいはその周辺部にテ
ーパ状乃至楔状の部分が設けられる。
【0022】光散乱導光体と一次光源手段の光結合効率
を向上させる方策として次のようなものがある。 (1)光散乱導光体に設けられた一次光源手段の収容孔
内で光結合行なう。 (2)光散乱導光体に設けられた孔内に光散乱導光体の
延在方向に光を反射させる側方反射部が設ける。
【0023】(3)光結合を光散乱導光体のエッジ部で
行なう場合に、エッジ部に切込み部を設ける。また、一
次光源手段として、光散乱導光体の延在方向に整合した
入射光束を生成する発光ダイオード素子を採用する。
【0024】表示に寄与しない光散乱導光体からの光出
射を防ぐ手段として、輝光部に対応しない部分の少なく
とも一部について、光散乱導光体よりも低い屈折率を有
する層の被覆を施すことも好ましい。この場合には、高
屈折率側(光散乱導光体)から低屈折率側(被覆層)へ
の光の漏洩は僅かとなる。従って、この被覆層の外側に
遮光性の層を形成しても光の吸収損失が生じない。
【0025】以上の作用により、自動車、航空機、船舶
等内に装備される各種機器における表示パネルについ
て、高い効率で表示光を確保しながら構造の薄型化を図
ることが出来る。また、そのことを通して製造コストの
低減、消費電力の削減を可能とした。更に、光散乱導光
体からの出射光を表示光としているので、光拡散シート
などの付加構成を用いなくとも表示光の柔らかさが確保
出来る。
【0026】
【実施例】先ず、図5〜図8を参照して、本願発明を速
度メータの表示パネルに適用した第1の実施例について
説明する。図5は本実施例に係る表示パネルの概略構造
を要素分解図で示したものであり、図6は光散乱導光体
の表側(光出射側)の外観を表わした図である。また、
図7は、図6におけるラインAA’に沿った断面図を用
いて光散乱導光体内の光の挙動について説明する図であ
る。なお、各図において、従来例の説明で使用した指示
符号を一部転用した。
【0027】各図において、符号10で全体を指示され
た速度メータの表示パネルは、光散乱導光体50、3個
の光源素子(LED、小型白熱ランプ等)La 〜Lc 、
光散乱導光体50の表側に重ねて配置された透明シート
60、回転軸15を中心に旋回する指針16から構成さ
れている(指針16の回転機構は図示を省略)。なお、
透明シート60の表側表面上に設けられるマスキング1
4並びにその切欠部に対応して形成される輝光部13に
ついては、その存在を符号で示した。
【0028】マスキング14は、それが透明シート60
上に印刷される点を除けば、図1に示したものと同様の
態様で設けられるものである。また、輝光部13を与え
るマスキング14の切欠部の形状が、速度目盛、数字、
文字等の表示内容に応じて定められることも同様であ
る。なお、透明シート60は、無色透明シートあるいは
それ色付透明シートであっても良い。例えば、図1に示
した例と同様に、マスキング14の切欠部に対応した部
分に所望色の透光性インキ層を印刷したものであっても
良い。
【0029】回転軸15と一致した軸Kを有するディス
ク形状をなす光散乱導光体50は、等厚の中央部51と
径方向に厚さが減少する傾向を持ったテーパ状の周辺部
52から構成されている。中央部51の中心には指針1
6の駆動軸(図示省略)を貫通させる為の孔54が形成
され、その周辺には適宜数(ここでは3個)の光源収納
孔53a 〜53c が形成されている。各光源収納孔53
a 〜53c には、小型の光源素子La ,Lb ,Lc が収
納される。
【0030】符号57は中央部51の裏面側の一部にプ
ラスト加工で形成された点刻を表わしている。この点刻
57は、表示パネルの周縁部だけでなく中央部に近い部
分にも輝光部13が必要な場合などに(図1におけるk
m/hの表示部分を参照)、適宜設けられる。
【0031】一般に、光散乱導光体50は透明なマトリ
ックス中に屈折率不均一構造を一様に分布させた材料で
構成される。ここでは、ポリメチルメタクリレート(P
MMA)からなるマトリックス中に異屈折率粒子として
シリコーン系樹脂からなる微粒子(粒径2μm)を0.
07wt%の割合で分散させたものを使用する。
【0032】ここで、特に図7を参照して光散乱導光体
50内における光の挙動について考察してみる。説明を
簡単にする為に、図7には光散乱導光体50内で散乱を
受けない光の伝播状況を4本の光線で例示した。各光線
の挙動は次のようになる。
【0033】[H1 ;光源素子La あるいは他の光源素
子から出射され、テーパ状に形成された周縁部52の傾
斜面に入射する光]この経路で代表される光は、傾斜面
で反射後に比較的小さな角度で光散乱導光体50の表側
表面に入射する。この入射角が臨界角(PMMAマトリ
ックス使用の場合は約42°)を下回れば、その相当部
分が照明光H1'として光散乱導光体50から出射され
る。もし、第1回目の入射で臨界角を下回らない場合で
あっても、2回目(あるいはそれ以降)の入射時にはよ
り小さな入射角が得られ、照明光H1"として光散乱導光
体50から出射される確率が高い。
【0034】なお、以下の記述では、光散乱導光体50
の表面に内部側から入射した光の入射角が臨界角を下回
る時、「脱出条件が満たされた」等と言うことにする。
【0035】[H2 ,H3 ;光源素子Lc あるいは他の
光源素子から出射され、光散乱導光体50の表側表面に
入射する光]この経路で代表される光は、比較的大きな
角度で光散乱導光体50の表側表面に入射し、全反射さ
れる確率が高い。全反射された光の多くは、周縁部52
の傾斜面で反射された後光散乱導光体50の表側表面に
再度入射する。この時の入射角は前回の入射時よりも小
さくなっているので、光線H1 の場合と同様に、脱出条
件を満たしてその相当部分が照明光H2',H3'として光
散乱導光体50から出射される確率が高い。もし、第1
回目の入射で脱出条件が満たされなくとも、2回目(あ
るいはそれ以降)の入射時にはより小さな入射角が得ら
れ、照明光として光散乱導光体50から出射される確率
がより高くなる。
【0036】[H4 ;反射光源素子Lc あるいは他の光
源素子から出射され点刻57に入射する光]この経路で
代表される光の多くは、点刻57で大きく方向転換され
て光散乱導光体50の表側表面に向かい、臨界角以下の
小さな入射角で入射する。従って、脱出条件が満たされ
る確率が高く、その相当部分が照明光H2',H3'として
光散乱導光体50から出射される。
【0037】以上は、光散乱導光体50内の散乱を考慮
しない場合の光の挙動である。光散乱導光体50内の散
乱を考慮した場合には、上記各光線の伝播方向にある程
度の拡がり角を持たせたものを考えれば良い。何故なら
ば、光散乱導光体50内に分布した微細な屈折率不均一
構造(ここでは異屈折率の粒子)によって与えられる散
乱能は基本的に前方散乱性を示すからである。但し、個
々の屈折率不均一構造の大きさ(ここでは異屈折率の粒
子径)が非常にも小さくなると(例えば0.1μm以
下)、個々の散乱現象の前方散乱性が失われる傾向が生
じてくる。
【0038】従って、例えば0.1μmを大きく下回る
ような異屈折率粒子を大量に分散させた場合には、光源
素子La 〜Lc から出射された光を周縁部52まで光を
送り込むことが出来なくなる。そこで、光散乱導光体5
0内に分布させる屈折率不均一構造の密度と寸法は、光
源素子La 〜Lc から出射された光の多くのが周縁部5
2まで送り込まれるように調整されることが好ましい。
一般に、光散乱導光体50のサイズが大きい程、光散乱
導光体50内に分布させる屈折率不均一構造の密度を小
さくする好ましい。
【0039】本実施例のように、屈折率不均一構造を異
屈折率粒子で与える場合には、異屈折率粒子の添加割合
で屈折率不均一構造の密度を調整することが出来る。下
記の表1及び表2は、通常サイズの速度メータの表示パ
ネルに使用される光散乱導光体50のマトリックスに使
用される材料の好ましいいくつかの実例を記したもので
ある。異屈折率としては、例えば市販されいるシリコー
ン系の微粒子が使用出来る。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】 テーパ状に厚さが減ずる周縁部52を有する光散乱導光
体50のこのような性質によって、光源素子La 〜Lc
の点灯時には、図6に示されているように、光散乱導光
体50の周縁部52の表側部分には輝光部56が形成さ
れる。また、点刻57が形成された中央部51の裏側部
分にも輝光部57’が形成される。それ以外の部分から
は僅かな光量が漏れるだけである。
【0042】以上説明した第1実施例は、本願発明の特
徴を反映して、次のような利点を有している。 1.従来例におけるような奥行き方向張り出し部(図2
中における11A,11B参照)が不要となり、表示パ
ネルの構造の簡素化と薄型化が可能となる。
【0043】2.光散乱導光体50内に入射した光の多
くは、周縁部52に伝達されてから出射される。また、
中央部51の一部を輝光部57’とする必要がある場合
には、その裏側部分に点刻57を形成することで対処出
来る。従って、表示に寄与しない光散乱導光体50の表
面部分からの光出射が抑制される。
【0044】3.光源素子La 〜Lc (発光部)を収容
孔53a 〜53c の内壁に取り囲むことで、光散乱導光
体50との光結合効率を高めることが出来る。
【0045】一次光源と光散乱導光体の光結合の効率を
更に向上させる為に、両者の光結合部に次のような手段
を採用することが出来る。なお、説明の便宜上、第1実
施例の構成及び符号を適宜引用する。
【0046】[I]光散乱導光体の背面側に形成される
孔の内壁形状に工夫を施し、側方反射性を持たせる。 本手段を用いれば、光源素子La 〜Lc を孔53a 〜5
3c 外に配置しても、光結合の効率を高く保つことが出
来る。図8は、光源素子を孔53a 〜53c の外側に配
置する形で本手段を適用した一例を説明する図である。
各孔53a 〜53c の構造及び機能は同等なので、図に
は孔53a と孔53a に光を供給する光源素子La のみ
が示されている。
【0047】孔53a の内部には光散乱導光体50の円
錐状の突起として形成された側方反射部53a'が設けら
れ、孔53a の外部には光源素子La が同軸に配置され
ている。光源素子La から放射された光束の多くの部分
FL1は、孔53a 内部の側方反射部53a'の表面で反
射され、全周方向へ向かう光束FL4に変換される。光
束FL4は孔53a の円筒状の内壁にほぼ垂直に入射す
るので高い効率で光散乱導光体50内に導入される。
【0048】円筒状の内壁で反射された光の一部も、種
々の経路を経て光散乱導光体50内に導入される。な
お、側方反射部53a'の反射機能を高める為に、表面に
反射性を高める処理を施しても良い。使用する光源素子
La に特に制約はなく、白熱ランプ(バルブ)、LED
等を用いることが使用出来る。しかし、側方反射部53
a'の機能を活かす為に、放射指向性のある光源素子を用
いることが好ましい。このような光源素子として、放射
指向性のあるLEDが知られている。
【0049】[2]収容孔内に収容される光源素子に工
夫を施し、側方への放射指向性を持たせる。 図9は、発光ダイオード(LED)を孔53a 〜53c
内に収容する形で本手段を適用した一例を説明する図で
ある。各収容孔53a 〜53c の構造及び機能は同等な
ので、図には孔53a と孔53a に光を供給する光源素
子LEDa のみが示されている。
【0050】ここで使用されるLEDa は、キャップ部
CPに特徴を有している。即ち、キャップ部CPには円
錐すり鉢状の側方反射部RFが設けられている。LED
a の発光部EMから前方に放射された光束FL1,FL
1’,FL1”は、側方反射部RFで反射され、全周方
向へ向かう光束FL4に変換される。側方反射部RFに
おける反射は高屈折率材料側における反射であるから、
側方反射部RFの傾斜をある程度大きくすればその殆ど
を全反射とすることが出来る。
【0051】例えば、キャップ材料をエポキシ樹脂(;
屈折率約1.56)とした場合、臨界角は約40°であ
る。側方反射部RFの傾斜をそれより大きくすれば、発
光部EMから前方へ向かう光線は側方反射部RFで全反
射される。45°程度の傾斜角は、収容孔53a 〜53
c の内周壁から光散乱導光体50内へ光を導入する上で
有利である。
【0052】従って、側方反射部RFの傾斜は45°程
度とし、キャップ材料は屈折率はエポキシ樹脂と同等あ
るいはそれ以上のものを選ぶことが好ましい。本手段を
用いれば、光散乱導光体の延在する方向に沿って効率的
に光を光散乱導光体内へ送り込むことが出来る。即ち、
光源素子を光散乱導光体に形成された孔の内部に収容し
た場合の利点(前述した利点3.を参照)をより顕著な
ものとすることが出来る。次に、一次光源と光散乱導光
体の光結合部を光散乱導光体のエッジ部に設けた構成
を、速度メータを例にとり、第2実施例及び第3実施例
として説明する。なお、両実施例と第1実施例の差異は
光散乱導光体と一次光源との光結合部のみなので、他の
部分の図示並びに説明は省略する。
【0053】図10(1)は第2の実施例の要部を裏面
側から見た図であり、図10(2)は同実施例の要部を
表面側から見た図である。ここで使用される光散乱導光
体50は、5個の要素58a ,58b ,58c ,58d
,58e を合体させた形態をなしている。製造法は一
体成形、別体成形いずれでも構わない。
【0054】要素58a ,58b ,58c ,58d は寸
法、構造とも同一であり、各々がコーナCR、等厚部、
及び楔部を有している。例えば、符号58a'は要素58
a の等厚部を表わし、58a"は要素58a の楔部を表わ
している。全体が円環状をなす楔部58a"(符号は要素
58a のみに関連して記載。以下、同様)は中心軸Kに
向かって徐々に肉薄となるように構成され、中央の等厚
部58e に連なっている。
【0055】計4個の光源素子(LED、小型白熱ラン
プ等)La 〜Ld が、各コーナCRの近傍に配置され
る。各コーナCRの端面には、光結合の効率を高める為
に図12(1)〜(3)に例示したような切込みが形成
されている。中央等厚部58eの一部にはプラスト加工
で点刻57が形成されている。
【0056】光源素子La 〜Ld から放射された光は、
各コーナCRから等厚部58a'へ導入されるが、その大
部分は楔部58a へ到達する。楔部58a"では、第1実
施例で図7を参照して説明したと同様の原理によって、
光散乱導光体の表側への光出射が起こり、図10(2)
に示したような輝光部56が形成される。また、楔部5
8a"を通過した残りの光は中央等厚部58e へ進み、点
刻57に対応した部分で光散乱導光体の表側への光出射
を起こし、輝光部57’を形成する。なお、光散乱導光
体50の楔部58a"を除く部分については、透明体で構
成しても良い。
【0057】以上説明した第2実施例でも、表示パネル
の構造の薄型化が達成されており、また、表示光を必要
とする部分(楔部及び点刻)以外での光の散逸が極力抑
えられている。
【0058】第3の実施例は上記説明した第2実施例の
変形に相当するもので、図11(1)はその要部を裏面
側から見た図であり、図11(2)は同実施例の要部を
表面側から見た図である。ここで使用される光散乱導光
体50は、5個の要素59a,59b ,59c ,59d
,59e を合体させた形態をなしている。製造法は一
体成形、別体成形いずれでも構わない。
【0059】要素59a ,59b ,59c ,59d は寸
法、構造とも同一であり、各々がコーナCR、等厚部、
及び楔部を有している。例えば、符号59a'は要素59
a の等厚部を表わし、59a"は要素59a の楔部を表わ
している。楔部59a"(符号は要素59a のみに関連し
て記載。以下、同様)は中心軸Kに向かって徐々に肉薄
となるように構成され、中央の等厚部59e に連なって
いる。コーナCRを含む等厚部59a'は扇形をなしてお
り、楔部はこの扇形と中央の等厚部59e の間を埋める
形状を有している。
【0060】計4個の光源素子(LED、小型白熱ラン
プ等)La 〜Ld が、各コーナCRの近傍に配置され
る。各コーナCRの端面には、光結合の効率を高める為
に図12(1)〜(3)に例示したような切込みが形成
されている。中央等厚部59eの一部にはプラスト加工
で点刻57が形成されている。
【0061】光源素子La 〜Ld から放射された光は、
各コーナCRから等厚部59a'へ導入されるが、その大
部分は楔部59a へ到達する。楔部59a"では、第1実
施例で図7を参照して説明したと同様の原理によって、
光散乱導光体の表側への光出射が起こり、図11(2)
に示したような輝光部56が形成される。また、楔部5
9a"を通過した残りの光は中央等厚部59e へ進み、点
刻57に対応した部分で光散乱導光体の表側への光出射
を起こし、輝光部57’を形成する。光散乱導光体50
の楔部59a"を除く部分については、透明体で構成して
も良い。
【0062】以上説明した第3実施例でも第2実施例と
同じく、表示パネルの構造の薄型化が達成されており、
また、表示光を必要とする部分(楔部及び点刻)以外で
の光の散逸が極力抑えられている。
【0063】上記第2実施例、第3実施例のように光散
乱導光体のコーナCRで一次光源との光結合を行なう場
合には、一次光源として使用される光源素子La 〜Ld
に工夫を施すことによって、光結合の効率を高めること
が出来る。図13(1),(2)は、発光ダイオード
(LED)のキャップ構造を改良してこれを実現した2
つの例を表わしている。図13(1)に示した例では、
LEDa'のキャップ部CPは偏平形状をなしており、そ
の厚さs1 は光散乱導光体50のコーナCRの厚さにほ
ぼ等しく、幅s2 は光散乱導光体50のコーナCRの幅
(切込み形成部の幅)にほぼ等しいことが好ましい。キ
ャップ先端部はシリンドリカルレンズ部LSを形成して
いる。
【0064】LEDa'の発光部EMから前方に放射され
たある程度の拡がりをもって放射された光束は、シリン
ドリカルレンズ部LSで厚さ方向への拡がりが抑制さ
れ、偏平な光束に変換される。従って、このLEDa'を
光散乱導光体50の各コーナCRの近傍に厚さ方向の整
列を確保して配置すれば、光散乱導光体の延在する方向
に沿って効率的に光を光散乱導光体内へ送り込むことが
出来る。
【0065】図13(2)に示した例では、LEDa"の
キャップ部CPは四角柱形状をなしており、その先端部
には傾斜平面状の側方反射部RFが設けられている。L
EDa"の発光部EMから前方に放射された光束は、側方
反射部RFで反射され、側方へ向かう光束に変換され
る。側方反射部RFにおける反射は高屈折率材料側にお
ける反射であるから、図9の関連説明で述べたと同様の
理由で、その殆どを全反射とすることが出来る。
【0066】このようなLEDa"を光散乱導光体50の
各コーナCRの近傍に、厚さ方向の整列を確保して配置
すれば、光散乱導光体の延在する方向に沿って効率的に
光を光散乱導光体内へ送り込むことが出来る。
【0067】次に、輝光部を速度メータの表示パネルの
周縁部のみに形成すれば良い場合に好適な第4実施例に
ついて説明する。なお、本実施例についても、第1実施
例の差異は光散乱導光体と一次光源との光結合部のみな
ので、他の部分の図示並びに説明は省略する。
【0068】図14(1)は第4の実施例の要部を裏面
側から見た図であり、図14(2)は同実施例の要部を
表面側から見た図である。ここで使用される光散乱導光
体50は、2個の馬蹄形の要素50a ,50b を合体さ
せた形態をなしている。製造法は一体成形、別体成形い
ずれでも構わない。
【0069】両要素50a ,50b の寸法は同一であ
り、その形状鏡像関係にある。両要素50a ,50b の
厚さは光結合の為の端面50a',50b'側から徐々に減
少し、再薄部50abで両者は連結されている。なお、符
号Kは表示パネルの中心軸を表わしている。
【0070】端面50a',50b'の近傍に配置された2
個の光源素子La ,Lb から放射された光は、各要素5
0a ,50b 内へ導入され、両側から最薄部50abへ向
かって導光される。この過程で、第1実施例で図7を参
照して説明したと同様の原理によって、光散乱導光体の
表側への光出射が起こり、図12(2)に示したような
輝光部56が形成される。
【0071】以上説明した第4実施例においても表示パ
ネルの構造の薄型化が達成されており、また、表示光を
必要とする部分以外での光の散逸が極力抑えられてい
る。なお、端面50a',50b'における光結合の効率を
向上させる為に、図12(1)〜(3)に示したと同様
の切込みを端面50a',50b'に形成したり、光源素子
La ,Lb として、前述の図13(1),(2)に示し
たLEDを用いることも出来る。
【0072】表示に寄与する光量を確保する為の手段と
して、導光板を構成する光散乱導光体の形状(特に厚み
推移)に加えて、低屈折率の塗層(インキ、ペイントな
ど)を利用することも出来る。この考え方を速度メータ
及びエアコンディショナ操作部の表示パネルに取り入れ
た第5及び第6の実施例について、図15、図16を参
照して説明する。
【0073】図15は第5の実施例に係る表示パネルの
概略構造を部分破断図並びにその一部の拡大断面図で示
したものである。なお、光源素子の配置、表示パネルの
光散乱導光体体以外の要素の構造等については第1実施
例と同様であるから、図示及び詳しい説明を省略する。
但し、第1実施例で使用されている透明シート60は不
要となる。
【0074】同図において、表示パネルに使用される導
光板は、第1実施例と同様、軸K上に中心を有するディ
スク形状をなす光散乱導光体50で構成される。光散乱
導光体50は、等厚の中央部51と径方向に厚さが減少
する傾向を持ったテーパ状の周辺部52から構成され
る。中央部51の中心には指針の貫通孔54が形成され
る。孔54の周囲には適宜数の光源収納孔が形成される
(図示省略)。
【0075】丸印部分の拡大断面図に明示したように、
光散乱導光体50の表示面側には、輝光部56とされる
部分を除き、光散乱導光体50のマトリックスよりも低
屈折率を有する塗層61が形成される。例えば、弗素系
のインキは比較的低屈折率を有しているので、塗層61
の材料として好適である。塗層61の外側に形成される
層62は、表示パネルの背景色を有する遮光性のインキ
層である。輝光部56に対応する部分では、両層61,
62は形成されず、光散乱導光体50の表面が露出して
いる。
【0076】但し、表示色の要望に応じて透光性のイン
キ層を設けることも出来る。その場合、輝光部56の輝
度を落とさない為に、透光性のインキとして屈折率が光
散乱導光体50のマトリックスよりも低いものを使用し
ないように注意する必要がある。
【0077】本実施例の重要な特徴は、光散乱導光体5
0のマトリックスよりも低屈折率の塗層61の存在によ
り、光の漏れが防止される点にある。即ち、通常の多く
のインキは導光板(ここでは光散乱導光体50)の通常
の材料(アクリル樹脂等)の屈折率より高いので、導光
板に直接表示情報を描いた場合には、導光板から漏れた
光が吸収を起こし、明るい輝光部を得られない。
【0078】これに対して本実施例では、等厚部51は
もちろんのこと、テーパ状の周辺部52においても、低
屈折率の塗層61による光閉じこめ効果によって、光が
光散乱導光体50と塗層61の界面から漏出して吸収損
失となることが防止される。その結果、両層61,62
の存在しない部分から表示に寄与する強い光が集中して
出射され、明るい輝光部56が形成される。また、表示
の明るさを犠牲にすることなく、表示情報を描いた透明
シート(図1中符号60参照)を省くことが出来る。
【0079】図16は、エアコンディショナ操作部の表
示パネルに本願発明を適用した第6の実施例の概略構成
を表わした見取図である。また、図17は同図における
符号Aで示した平面に沿った断面を簡略化して描いた図
である。本実施例では、バックライト光源部を構成する
光散乱導光体70はその全長に亙って楔形状に形成され
ている。肉厚側の端部73には光源素子Lを全部または
一部収容する半円形の切込み部74が形成されている。
【0080】光散乱導光体70の表示面側には、輝光部
とされる部分を除き、光散乱導光体70のマトリックス
よりも低屈折率を有する塗層71が、例えば弗素系のイ
ンキを用いて形成される。塗層71の外側に形成される
層72は、表示パネルの背景色を有する遮光性のインキ
層である。図17には、輝光部に対応する部分の例とし
て符号76,76’で示した2個所が例示されている。
【0081】輝光部76,76’(それ以外の文字、図
形等を表示する輝光部も同様)に対応する部分では、塗
層71,72が形成されず、光散乱導光体50の表面が
露出している。
【0082】従って、第6実施例の場合と同様の理由に
より、光散乱導光体70内に光が有効に閉じこめられ、
光が光散乱導光体70と塗層71の界面から漏出して吸
収損失となることが防止される。その結果、両層71,
72の存在しない部分から表示に寄与する強い光が集中
して出射され、明るい輝光部76,76’が形成され
る。
【0083】なお、光散乱導光体70の裏面側について
は、空気層としても良いし、表側と同様の材料で低屈折
率の塗層75を形成して良い。また、これに代えて銀、
アルミ、白色シート等からなる反射体を配置しても良
い。
【0084】最後に本願発明の表示パネルで表示光を得
る為に使用される光散乱導光体の組成並びに製造法につ
いて補足説明する。第1実施例の説明で述べたように、
一般に、光散乱導光体50は透明な樹脂マトリックス中
に屈折率不均一構造を一様に分布させた材料で構成され
る。樹脂マトリックスの例は表1及び表2に示した通り
である。
【0085】その一例として、ポリメチルメタクリレー
ト(PMMA)からなるマトリックス中に異屈折率粒子
としてシリコーン系樹脂からなる微粒子(粒径2μm)
を0.07wt%の割合で一様に分散させたものが使用
出来ることは既に記した通りである。以下、好ましい組
成並びに製造・成形方法の例をまとめて記す。
【0086】 [例1](第1実施例で言及); 樹脂マトリックス;ポリメチルメタクリレート(PMM
A) 混入微粒子の種類;シリコーン系微粒子 混入微粒子の粒径と存在割合;2μm、0.07wt% 成形方法;注型重合(キャスト重合)、2軸押出成形 [例2]; 樹脂マトリックス;ポリメチルメタクリレート(PMM
A) 混入微粒子の種類;ガラスビーズ 混入微粒子の粒径と存在割合;8μm、0.06wt% 成形方法;注型重合(キャスト重合)、2軸押出成形 [例3]; 樹脂マトリックス;ポリメチルメタクリレート(PMM
A) 混入微粒子の種類;スチレン(St)架橋微粒子 混入微粒子の粒径と存在割合;8μm、0.005wt
% 成形方法;注型重合(キャスト重合)、2軸押出成形 [例4]; 樹脂マトリックス;ポリカーボネート(PC) 混入微粒子の種類;シリコーン系微粒子 混入微粒子の粒径と存在割合;2μm、0.01wt% 成形方法;ポリマーと微粒子を混練、2軸押出成形 [例5]; 樹脂マトリックス;ポリカーボネート(PC) 混入微粒子の種類;ポリメチルメタクリレート(PMM
A)架橋微粒子 混入微粒子の粒径と存在割合;8μm、0.03wt% 成形方法;ポリマーと微粒子を混練、2軸押出成形 [例6]; 樹脂マトリックス;ポリカーボネート(PC) 混入微粒子の種類;スチレン(St)架橋微粒子 混入微粒子の粒径と存在割合;8μm、1.7wt% 成形方法;ポリマーと微粒子を混練、2軸押出成形 [例7]; 樹脂マトリックス;ポリカーボネート(PC) 混入微粒子の種類;ガラスビーズ 混入微粒子の粒径と存在割合;8μm、0.02wt% 成形方法;ポリマーと微粒子を混練、2軸押出成形
【0087】
【発明の効果】本願発明によれば、自動車、航空機、船
舶等内に装備される各種機器における表示パネルについ
て、高い効率で表示光を確保しながら構造の薄型化を図
ることが出来る。また、そのことを通して製造コストの
低減、消費電力の削減を可能とした。更に、本願発明の
表示パネルは光散乱導光体からの出射光を表示光として
いるので、光拡散シートなどの付加構成を用いなくとも
表示光の柔らかさが確保出来るという長所もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来より使用されている速度メータの表示パネ
ルの概略構造を表側(観察側)から見た外観図である。
【図2】従来より使用されている速度メータの表示パネ
ルの概略構造を裏側(光入射側)から見て要素分解形式
で示した図である。
【図3】(1)は、図2におけるラインDD’に沿った
断面図であり、(2)は、同じくラインEE’に沿った
断面図である。
【図4】従来型のエアコンディショナ操作部の表示パネ
ルの構造の概略を要素分解図で示したものである。
【図5】第1の実施例に係る表示パネルの概略構造を要
素分解図で示したものである。
【図6】第1の実施例で使用されている光散乱導光体の
表側(光出射側)の外観を表わした図である。
【図7】図6におけるラインAA’に沿った断面図を用
いて光散乱導光体内の光の挙動について説明する図であ
る。
【図8】光散乱導光体に設けた孔の形状を工夫した場合
の光結合の一例を説明する図である。
【図9】発光ダイオード(LED)を光散乱導光体に設
けた孔内に収容して光結合を行なう例を説明する図であ
る。
【図10】(1)は第2の実施例の要部を裏面側から見
た図であり、(2)は同実施例の要部を表面側から見た
図である。
【図11】第3の実施例の要部を裏面側から見た図であ
り、(2)は同実施例の要部を表面側から見た図であ
る。
【図12】(1)〜(3)のいずれも、光散乱導光体の
コーナの端面に光結合の効率を高める為に形成される切
込みの例を示した図である。
【図13】(1),(2)のいずれも、本願発明に係る
表示パネルで一次光源として使用した際の光結合効率を
上げる為に発光ダイオード(LED)のキャップ構造を
改良した例を表わした図である。
【図14】(1)は第4の実施例の要部を裏面側から見
た図であり、(2)は同実施例の要部を表面側から見た
図である。
【図15】第5の実施例に係る表示パネルの概略構造を
部分破断図並びにその一部の拡大断面図で示したもので
ある。
【図16】エアコンディショナ操作部の表示パネルに本
願発明を適用した第6の実施例の概略構成を表わした見
取図である。
【図17】図16における符号Aで示した平面に沿った
断面を簡略化して描いた図である。
【符号の説明】
10 速度メータの表示パネル 11 透明導光体 11A,11B 奥行き方向張り出し部 11C,24,57 点刻 12 散乱シート 12A 減光用プリント 13,34,56,57’,76,76’ 輝光部 14,33 マスキング 15 回転軸 16 指針 20 バックライト光源部 21 透明導光体 21A 基部 21B,21C 延長部 21D 幅広部 22 光源素子収容孔 23 U字状の空間 30 本体部 31 散乱シート 32 細長開口 35 裏面部 50,70 光散乱導光体 50a ,50b ,58a 〜58e ,59a 〜59e 光
散乱導光体の構成要素 50a',50b' 光結合端面 50ab 最薄部 51 等厚中央部 52 テーパ状の周辺部 53a 〜53c 孔 53a' 側方反射部 54 指針駆動軸の貫通孔 58a' 要素58a の等厚部 58a" 要素58a の楔部 59a' 要素59a の等厚部 59a" 要素59a の楔部 60 透明シート 61,71 低屈折率の塗層 62,72 遮光性の塗層 73 肉厚側の端部 74 半円形の切込み部 75 低屈折率の塗層または反射体 CP キャップ部 CR コーナ EM 発光部 La ,Lb ,Lc ,Ld 光源素子 LS シリンドリカルレンズ部 RF キャップ部に設けられた側方反射部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 幸年 愛知県名古屋市中区上前津1丁目4番5号 林テレンプ株式会社内 (72)発明者 酒井 丈也 愛知県名古屋市中区上前津1丁目4番5号 林テレンプ株式会社内 (72)発明者 出原 潤 愛知県名古屋市中区上前津1丁目4番5号 林テレンプ株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状の光散乱導光体と光結合される一次
    光源手段とを用いて表示情報に対応した輝光部を得るよ
    うにした乗物内機器用表示パネルであって、 前記光散乱導光体は、前記光結合を行なう部分からの距
    離に応じて厚さを減ずる傾向を有する領域を有し、該領
    域によって前記輝光部の少なくとも一部が形成されてい
    る前記乗物内機器用表示パネル。
  2. 【請求項2】 板状の光散乱導光体と光結合される一次
    光源手段とを用いて表示情報に対応した輝光部を得るよ
    うにした乗物内機器用表示パネルであって、 前記光散乱導光体は、前記光結合を行なう部分からの距
    離に応じて厚さを減ずる傾向を有する領域を有し、該領
    域によって前記輝光部の少なくとも一部が形成されてお
    り、 前記光結合が、前記光散乱導光体に設けられた前記一次
    光源手段の収容孔内で行なわれる前記乗物内機器用表示
    パネル。
  3. 【請求項3】 板状の光散乱導光体と光結合される一次
    光源手段とを用いて表示情報に対応した輝光部を得るよ
    うにした乗物内機器用表示パネルであって、 前記光散乱導光体は、前記光結合を行なう部分からの距
    離に応じて厚さを減ずる傾向を有する領域を有し、該領
    域によって前記輝光部の少なくとも一部が形成されてお
    り、 前記光結合が、前記光散乱導光体に設けられた孔を介し
    て行なわれ、該孔内には前記光散乱導光体の延在方向に
    光を反射させる側方反射部が設けられている前記乗物内
    機器用表示パネル。
  4. 【請求項4】 板状の光散乱導光体と光結合される一次
    光源手段とを用いて表示情報に対応した輝光部を得るよ
    うにした乗物内機器用表示パネルであって、 前記光散乱導光体は、前記光結合を行なう部分からの距
    離に応じて厚さを減ずる傾向を有する領域を有し、該領
    域によって前記輝光部の少なくとも一部が形成されてお
    り、 前記光結合が、前記光散乱導光体のエッジ部で行なわれ
    る前記乗物内機器用表示パネル。
  5. 【請求項5】 板状の光散乱導光体と光結合される一次
    光源手段とを用いて表示情報に対応した輝光部を得るよ
    うにした乗物内機器用表示パネルであって、 前記光散乱導光体は、前記光結合を行なう部分からの距
    離に応じて厚さを減ずる傾向を有する領域を有し、該領
    域によって前記輝光部の少なくとも一部が形成されてお
    り、 前記光結合が、前記光散乱導光体のエッジ部で行なわ
    れ、該エッジ部には光結合の為の切込み部が設けられて
    いる前記乗物内機器用表示パネル。
  6. 【請求項6】 板状の光散乱導光体と光結合される一次
    光源手段とを用いて表示情報に対応した輝光部を得るよ
    うにした乗物内機器用表示パネルであって、 前記光散乱導光体は、前記光結合を行なう部分からの距
    離に応じて厚さを減ずる傾向を有する領域を有し、該領
    域によって前記輝光部の少なくとも一部が形成されてお
    り、 前記光結合が、前記光散乱導光体のエッジ部で行なわ
    れ、前記一次光源手段が前記光散乱導光体の延在方向に
    整合した入射光束を生成する発光ダイオード素子で構成
    される前記乗物内機器用表示パネル。
  7. 【請求項7】 前記光散乱導光体の前記輝光部に対応し
    ない部分の少なくとも一部が前記光散乱導光体よりも低
    い屈折率を有する層で覆われている、請求項1〜請求項
    6のいずれか1項に記載された前記乗物内機器用表示パ
    ネル。
  8. 【請求項8】 前記光散乱導光体の前記輝光部に対応し
    ない部分の少なくとも一部が前記光散乱導光体よりも低
    い屈折率を有する層で覆われ、更にその外側が遮光性の
    層で覆われている、請求項1〜請求項6のいずれか1項
    に記載された前記乗物内機器用表示パネル。
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