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JP7555008B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、電気機器等において文字や図形、絵柄等の情報を表示する表示装置に関する。
従来、この種の表示装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、透明の導光板と、導光板の端面に光を入射させるＬＥＤ等の光源と、を備えたものがある。導光板の端面に入射した光は、導光板の内部で伝搬されるとともに、導光板の反射面に形成されたプリズムで反射することによって、その反射面と向かい合う出射面から出射する。プリズムを適切な形状および位置に設け、光源を発光させることにより、文字や図形、絵柄等の情報が表示される。
導光板の複数の端面に沿って、それぞれ複数個所に光源を配置して、これらの光源のオン、オフをそれぞれ切り替えることによって、一つの表示領域に複数の情報を切り替えて表示することが可能となる。ここで、光源を隠すために、隠蔽板を用いることがある。隠蔽板は、情報表示のために光を透過させる透光部と、透光部よりも低い光透過率を有する遮光部と、を含む。遮光部によって光源は隠される。
特開２０１６－１８０８２３号公報
しかしながら、特許文献１に記載の表示装置において隠蔽板を設けた場合、複数の光源がいずれもオフ状態のとき、外光によって隠蔽板の透光部および導光板が透けて、導光板の底面側が見えてしまう一方で、光源は遮光部で隠されている。そのため、隠蔽層の透光部と遮光部との境界が目立ってしまい、光源オフ時における見栄えが悪いという課題があった。本発明は、上記従来の課題を解決するもので、光源オフ時においても見栄えがよい表示装置を提供することを目的とする。
本発明の表示装置は、端面から入射した光を伝搬し、反射面に設けられたプリズムで反射させ、前記反射面と向かい合う出射面から出射させる導光板と、前記導光板の端面に光を入射させる第一光源と、前記導光板の出射面側に設けられるとともに、その出射面から出射する光を透過させる透光部、および前記透光部よりも光透過率が低い遮光部を有する隠蔽板と、各波長において前記透光部の光反射率よりも前記遮光部の光反射率に近い光反射率を有するとともに、前記導光板の出射面に垂直な方向から見て前記隠蔽板の透光部に重なるように、前記導光板の反射面側に設けられた着色板と、前記導光板との間に前記着色板を挟むように設けられた第二光源と、を備え、前記導光板の出射面に垂直な方向から見て、前記着色板の端縁の全周が前記隠蔽板の前記遮光部に重なっており、前記着色板には、他の領域よりも光透過率が高い透光領域が設けられていることを特徴とする。
本発明の表示装置によれば、導光板の反射面側に、遮光部に近い光反射率を有する（すなわち、遮光部の色味に近い）着色板が、隠蔽板の透光部に重なるように設けられているため、光源をオフしたときであっても、透光部と遮光部との境界を目立ちにくくすることができる。従って、光源オフ時においても、見栄えが良い表示装置が得られる。
本発明の実施の形態１に係る表示装置の正面図である。 同表示装置の図１ＡにおけるＸ断面図である。 図１Ｂでの光の進行の状態を示す図である。 同表示装置の図１ＡにおけるＹ断面図である。 図１Ｄでの光の進行の状態を示す図である。 同表示装置の別の態様の断面図である。 同表示装置のさらに別の態様の断面図である。 同表示装置のさらに別の態様の断面図である。 同表示装置の導光板に設けられたプリズムの一例の斜視図である。 同プリズムの一例の斜視図である。 同プリズムの一例の斜視図である。 同プリズムの一例の斜視図である。 同プリズムの一例の斜視図である。 同プリズムの一例の斜視図である。 同プリズムの一例の斜視図である。 同表示装置のさらに別の態様の斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る表示装置の正面図である。 同表示装置の着色板の正面図である。 同表示装置の図７ＡにおけるＸ断面図である。 図７Ｃでの光の進行の状態を示す図である。 図７Ｃでの光の進行の状態を示す図である。 同表示装置の別の態様の断面図である。 同表示装置のさらに別の態様の断面図である。 同表示装置の別の態様の断面図である。 同表示装置の別の態様の斜視図である。
以下、本発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１Ａ～１Ｅは、本発明の実施の形態１に係る表示装置を示す。図１Ａは表示装置の正面図を示し、図１Ｂは図１ＡのＸ断面図を示し、図１Ｃは図１Ｂでの光の進行の状態を示し、図１Ｄは図１ＡのＹ断面図を示し、図１Ｅは図１Ｄでの光の進行の状態を示す。
本発明の実施の形態１に係る表示装置は、導光板１と、導光板１の一つの端面に対して複数設けられた光源２と、光源２から出射された光を導光板１に入射させる光学系３と、導光板１の他の端面に対して複数設けられた光源５と、光源５から出射された光を導光板１に入射させる光学系６とを備えている。光源２、５は、例えばＬＥＤであって、光学系３、６は、例えばレンズである。なお、図１Ａにおいて、着色板９の図示が省略されている。
また、導光板１の底面（反射面とも称することがある。）には、集合体として文字や図形、絵柄等の情報を作成するプリズム４（例えば集合体として「Ａ」の文字を表示する）とプリズム７（例えば集合体として「Ｃ」の文字を表示する）が形成されている。導光板１の上面（出射面とも称することがある。）には、隠蔽板８が設置されている。
図１Ａに示すこれらの構成を、図１Ｂおよび図１Ｄを参照して補足説明する。導光板１の上面側に設置された隠蔽板８は、光を透過させる透光層８１と、光を遮光する遮光層８２を有する。透光層８１、遮光層８２は、インクなどの塗料あるいは蒸着膜などで形成される。透光層８１は、隠蔽板８の全面に形成されており、黒や茶色、ベージュ、グレー、白などの色味を持つ。遮光層８２は、光源２、５や光学系３、６を隠すために、透光層８１に部分的に重なるように設けられている。以下、遮光層８２が重なっておらず透光層８１のみの部分を透光部８ａとし、透光層８１および遮光層８２が重なっている部分を遮光部８ｂとする。遮光部８ｂは、透光部８ａよりも光透過率が低い。
導光板１の底面側には、着色板９が、導光板１の上面または底面に垂直な方向から見て、透光部８ａ（全領域）に重なるように設置されている。着色板９は、その縁の部分において遮光部８ｂと重なっている。また、着色板９は、その光反射率が、各波長において透光部８ａの光反射率よりも遮光部８ｂの光反射率に近い。すなわち、着色板９は、遮光部８ｂに近い色味であって、好ましくは遮光部８ｂと同じ系統の色味である。
これらのように構成された表示装置の見え方について、図１Ｃ、図１Ｅを参照しながら説明する。図１Ｃは、図１ＡのＸ断面において、光源２から出射された光が進行する様子を表す。光源２から光学系３を通って導光板１に入射した光線１０は、導光板１内で全反
射を繰り返しながら伝搬されてゆく。プリズム４に当たった光は、上方へ反射し、導光板１から飛び出す光線１１となる。光線１１は、隠蔽板８の透過部８ａを通り、抜けた光線１２が見えることになる。光線１２は、プリズム４のそれぞれから生じるので、全体としてプリズム４の集合体としての文字や図形、絵柄などの情報が表示される。この場合は文字「Ａ」が表示される。
図１Ｅは、図１ＡのＹ断面において、光源５から出射された光が進行する様子を表す。光源５から光学系６を通って導光板１に入射した光線１３は、導光板１内で全反射を繰り返しながら伝搬されてゆく。プリズム７に当たった光は、上方へ反射し、導光板１から飛び出す光線１４となる。光線１４は、隠蔽板８の透過部８ａを通り、抜けた光線１５が見えることになる。光線１５は、プリズム７のそれぞれから生じるので、全体としてプリズム７の集合体としての文字や図形、絵柄等の情報が表示される。この場合は文字「Ｃ」が表示される。これにより、一つの表示領域に２つの情報を表示させることが可能となる。
また、光源２、５が両方とも発光していない（オフ状態の）ときは、透光部８ａおよび導光板１が透けて着色板９が見え、文字「Ａ」および「Ｃ」は見えない。仮に、着色板９が設けられていない場合、外光により透光部８ａおよび導光板１が透けて導光板１の底面側が見えてしまい、透光部８ａと遮光部８ｂとの境界が目立ってしまう。しかし、透明な導光板１の底面側に、遮光部８ｂに近い色味の着色板９が、隠蔽板８の透光部８ａに重なるように設置されている。すなわち、着色板９の縁の部分が遮光部８ｂと重なっているため、透光部８ａと遮光部８ｂとの境界を目立ちにくくすることができる。従って、光源２、５を両方ともオフにしたときであっても、見栄えが良い表示装置が得られる。
なお、プリズム４とプリズム７はほぼ直交しており、光源２から出射した光は、プリズム７で反射されても導光板１から上方へ出射しない。そのため、光源２が光った場合は、プリズム４の集合体のみが光って見える。逆に、光源５から出射した光は、プリズム４で反射されても導光板１から上方へ出射しない。そのため、光源５が光った場合は、プリズム７の集合体のみが光って見える。
ところで、隠蔽板８は、透光性を有する板などの素材で形成された透光層８１の上に、遮光層８２が設けられたものであってもよく、図２に示すように、ベースとなる透明フィルムや透明板８０に透光層８１および遮光層８２が形成されたものであってもよい。同様に、着色板９は、遮光性を有する板であってもよく、ベースとなる透明フィルムや透明板に着色層が積層されたものであってもよい。
また、図３に示すように、透光層８１は透光性を有する複数の層が重なって形成されてもよく、図４に示すように、遮光層８２および着色板９も複数の層が重なって形成されてもよい。透光層８２または着色板９を構成する複数の層は、少なくとも何れか一つの層が遮光性を有していればよい。
また、透光部８ａ（透光層８１）の光透過率は、１％より大きく５０％未満であることが好ましい。光透過率が１％以下だと、光の透過量が少ないため見えにくい、あるいは、見えやすくするためには光源を強く発光させる必要が生じ、消費電力が大きい、あるいは、高輝度の光源を使う必要があるので高価になってしまう。
また、遮光層８２と着色板９の色味が近い場合であっても、光源オフ時において、透光部８ａと遮光部８ｂとの間に境界が現れてしまうことがある。透光部８ａでは、外光が透光層８１および導光板１を通って着色板９で反射して人の目に入る一方で、遮光部８ｂでは、外光が透光層８１を通って遮光層８２で反射して人の目に入ることから、外光が反射して人の目に入るまで距離が、透光部８ａと遮光部８ｂとで異なるためである。光透過率
が５０％未満だと、そのような境界をぼやかすことで目立ちにくくすることができる。
また、遮光部８ｂは、光源から遮光部８ｂを通る光が人の目で認識されない程度に遮光性を有する。遮光部８ｂの光透過率は、透光部８ａの光透過率よりも低い必要があり、具体的には１％以下であることが好ましい。
なお、本実施の形態では、導光板１の直交する２つの端面に光を入射させるように光源２、５を２箇所に配置して、一つの表示領域に２つの情報を表示する態様であるが、導光板１の対向する２つの端面に光を入射させるように光源２、５を互いに異なる場所（２箇所）に配置して、一つの表示領域に２つの情報を表示するようにしてもよい。
図５Ａ～５Ｇは、プリズム４、７の形状を例示したものである。プリズム４、７は、本来、導光板１に設けられた凹部（すなわち、空間）であるが、説明のため、図５Ａ～５Ｇにおいて有体物であるかのように描かれている。プリズム４、７は、図５Ａに示すような略２等辺三角形の断面を持つ長い溝でもよいし、図５Ｂに示すような略直角三角形の断面を持つ長い溝であってもよく、さらに、図５Ｃに示すような、短い溝であってもよい。さらにまた、図５Ｄに示すような円錐形状でもよく、図５Ｅに示すような円錐形状の頂点部分をカットしたような形（円錐台形状）でもよく、図５Ｆに示すような角錘形状でもよいし、図５Ｇに示すような角錐形状の頂点部分をカットしたような形（角錐台形状）でもよい。また、プリズム４は、空間に限られず、導光板１の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料が充填されていてもよい。
なお、本実施の形態では、図１Ａ、１Ｂ、１Ｄに示すように、光源２、５が導光板１の端面に沿うように設けられているが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、図６に示すように、光源２、５が導光板１の底面側に設けられていてもよい。
図６において、導光板１は、その端面から底面側に向かって延びている脚部１１、１２を有している。光源２、５からの光は、それぞれ脚部１１、１２に入射し、脚部１１、１２内で伝搬された後に方向を変化させて導光板１の端面に入射する。その後の光の進行は図１Ｃ、図１Ｅを用いて説明したとおりである。
（実施の形態２）
図７Ａ～７Ｅは本発明の実施の形態２に係る表示装置を示す。図７Ａは本発明の表示装置の正面図を示し、図７Ｂは着色板１８の正面図を示し、図７Ｃは、図７ＡのＸ断面図を示し、図７Ｄおよび図７Ｅは、図７Ｃでの光の進行の状態を示す。なお、図７Ａにおいて、着色板１８の図示が省略されている。実施の形態１と同じ構成については、詳細な説明を省略する。
実施の形態２は、導光板１と、導光板１の一つの端面に対して複数設けられた光源２と、光源２から出射された光を導光板１に入射させる光学系３と、を備える点で実施の形態１と共通するが、導光板１の他の端面に対して複数設けられた光源５と、光源５から出射された光を導光板１に入射させる光学系６とを備えない点で実施の形態１と異なっている。
また、導光板１の底面側には、図７Ｃに示すように、着色板１８が設けられている。実施の形態１の着色板９と異なり、実施の形態２の着色板１８は、光を透過させる透光領域２０を有する。透光領域２０は、例えば貫通孔であって、その光透過率は、他の領域１９のものよりも高い。着色板１８の透光領域２０は、その領域の形状が文字や図形、絵柄等の情報を作成する。着色板１８よりもさらに底面側には、光源２１が設けられている。すなわち、導光板１と光源２１との間に着色板１８が設けられている。
これらのように構成された表示装置の見え方について、図７Ｄ、図７Ｅを参照しながら説明する。７Ｄは、図７ＡのＸ断面において、光源２から出射された光が進行する様子を表す。光源２から光学系３を通って導光板１に入射した光１０は、導光板１内で全反射を繰り返しながら伝搬されてゆく。プリズム４に当たった光１０は、上方へ反射し、導光板１から飛び出す光線１１となる。光線１１は、隠蔽板８の透過部８ａを通り、抜けた光線１２が見えることになる。光線１２は、プリズム４のそれぞれから生じるので、全体としてプリズム４の集合体としての文字や図形、絵柄等の情報が表示される。この場合は文字「Ａ」が表示される。
図７Ｅは、図７ＡのＸ断面において、光源２１から出射された光が進行する様子を表す。光源２１から出射した光線２２は、着色板１８のうち透光領域２０に到達した光が選択的に着色板１８を通過する。この光線は、透明な導光板１を通過し、隠蔽板８の透光部８ａを通り、抜けた光２３が見えることになる。光線２３は、着色板１８の透光領域２０それぞれから生じるので、全体として透光領域２０が形成する文字や図形、絵柄等の情報が表示される。この場合は文字「Ｃ」（図７Ｂ参照）が表示される。
また、光源２、２１が両方とも発光していないときは、透光部８ａおよび導光板１が透けて着色板１８が見える。仮に、着色板１８が設けられていない場合、外光により透光部８ａおよび導光板１が透けて導光板１の底面側が見えてしまい、透光部８ａと遮光部８ｂとの境界が目立ってしまう。しかし、透明な導光板１の底面側に、遮光部８ｂに近い色味の着色板１８が、隠蔽板８の透光部８ａに重なるように設置されているため、透光部９ａと遮光部８ｂとの境界を目立ちにくくすることができる。
ここで、本実施の形態では、着色板１８に透光領域２０が設けられており、光源２、２１が両方とも光っていないときに透光領域２０が目立ってしまうとも考えられる。しかし、透光領域２０は、例えば文字「Ｃ」のように、着色板１８の全面積と比較して小さい。そのため、着色板１８の透光領域２０が際立って目立つことはない。
ところで、隠蔽板８は、透光性を有する板などの素材で形成された透光層８１の上に、遮光層８２が設けられたものであってもよく、図８に示すように、ベースとなる透明フィルムや透明板８０に透光層８１および遮光層８２が形成されたものであってもよい。同様に、着色板１８は、遮光性を有する板であってもよく、図８に示すように、ベースとなる透明フィルムや透明板１８０に着色層１８１が積層されたものであってもよい。
また、図９に示すように、透光層８１は透光性を有する複数の層が重なって形成されてもよく、図１０に示すように、遮光層８２および着色層１８１も複数の層が重なって形成されてもよい。透光層８２または着色層１８１を構成する複数の層は、少なくとも何れか一つの層が遮光性を有していればよい。
なお、本実施の形態では、図７Ａ、７Ｃに示すように、光源２が導光板１の端面に沿うように設けられているが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、図１１に示すように、光源２が導光板１の底面側に設けられていてもよい。
図１１において、導光板１は、その端面から底面側に向かって延びている脚部１１を有している。光源２からの光は、脚部１１に入射し、脚部１１内で伝搬された後に方向を変化させて導光板１の端面に入射する。その後の光の進行は図１Ｄを用いて説明したとおりである。
なお、実施の形態１または２は、一つの表示領域に２つの情報を切り替えて表示する表
示装置であるが、本発明はこの態様に限定されない。例えば、一つの表示領域に１つの情報を表示する表示装置であっても、着色板が遮光部に近い色味を有するとともに、隠蔽板の透光部に重なるように導光板の反射面側に設けられていれば、光源オフ時においても見栄えが良い表示装置が得られる。
さらには、３つ以上の端面に光を入射させるように構成して、３つ以上の情報が切り替わるようにしてもよい。また、実施の形態１のように光源２、５を切り替えることで２つの情報を切り替えて表示する表示装置に、実施の形態２のような透光領域２０が設けられた着色板１８を組み合わせて、３つの情報を切替えて表示することも可能である。さらに、上記のように、３つ以上の端面に光を入射させるように構成して、３つ以上の情報が切り替えて表示する表示装置に、実施の形態２のような透光領域２０が設けられた着色板１８を組み合わせて、４つ以上の情報を切り替えて表示することも可能である。
本発明は、例えば、家庭用、産業用、車載向けなどの電気機器や装置などに用いられる表示装置、あるいは入力機能を持ったスイッチの表示部の品質の向上に寄与する。
１ 導光板
２ 光源
３ 光学系
４ プリズム
５ 光源
６ 光学系
７ プリズム
８ 隠蔽板
８１ 透光層
８２ 遮光層
８ａ 透光部
８ｂ 遮光部
９ 着色板
１８ 着色板
２０ 透光領域
２１ 光源

Claims (7)

  1. 端面から入射した光を伝搬し、反射面に設けられたプリズムで反射させ、前記反射面と向かい合う出射面から出射させる導光板と、
    前記導光板の端面に光を入射させる第一光源と、
    前記導光板の出射面側に設けられるとともに、その出射面から出射する光を透過させる透光部と、前記透光部よりも光透過率が低い遮光部とを有する隠蔽板と、
    各波長において前記透光部の光反射率よりも前記遮光部の光反射率に近い光反射率を有するとともに、前記導光板の出射面に垂直な方向から見て前記隠蔽板の透光部に重なるように、前記導光板の反射面側に設けられた着色板と、
    前記導光板との間に前記着色板を挟むように設けられた第二光源と、を備え、
    前記導光板の出射面に垂直な方向から見て、前記着色板の端縁の全周が前記隠蔽板の前記遮光部に重なっており、
    前記着色板には、前記着色板における他の領域よりも光透過率が高い透光領域が設けられている
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 前記第一光源は、前記導光板の複数の端面に光を入射させて、光が入射する端面によってそれぞれ異なる情報が表示されるように複数個所に設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記第一光源は、前記導光板の互いに直交する２つの端面に光を入射させるように、少なくとも２箇所に設けられている
    ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  4. 前記第一光源は、前記導光板の互いに対向する２つの端面に光を入射させるように、少なくとも２箇所に設けられている
    ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  5. 前記隠蔽板の遮光部の光透過率は、１％以下である
    ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の表示装置。
  6. 前記遮光部と前記着色板とは同系統の色味である
    ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の表示装置。
  7. 前記導光板は、端面から底面側に向かって延びて光を伝搬させる脚部を有し、
    前記第一光源は、前記脚部を通じて、前記導光板の端面に光を入射させる
    ことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の表示装置。
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