車両用表示装置およびそれに用いるための照明装置
【課題】自動車、モーターサイクル、電車などの各種車両に搭載するための車両用表示装置、および前記表示装置に使用される照明装置を提供する。
【解決手段】前記照明装置１１は、表示板１２に対して面状に光を出射する第１の導光体１５と、この第１の導光体１５に対して光を出射する第２の導光体１６と、この第２の導光体に対して光を出射する光源１７と、導光体１５，１６を非接触の状態で支持する非透光性のフレーム１８とを備えている。第１の導光体１５はその内部に切欠部１４を有し、前記第２の導光体１６は、前記切欠部１４の内側面に沿って非接触で近接する外周面を有する本体部を有している。
【解決手段】前記照明装置１１は、表示板１２に対して面状に光を出射する第１の導光体１５と、この第１の導光体１５に対して光を出射する第２の導光体１６と、この第２の導光体に対して光を出射する光源１７と、導光体１５，１６を非接触の状態で支持する非透光性のフレーム１８とを備えている。第１の導光体１５はその内部に切欠部１４を有し、前記第２の導光体１６は、前記切欠部１４の内側面に沿って非接触で近接する外周面を有する本体部を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、モーターサイクル、電車などの各種車両に搭載するための車両用表示装置、および前記表示装置に使用される照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種車両には、車両用計器類や電子機器から得られたデータを表示するための各種表示装置（メーターパネルやシフトレバーパネル等）が搭載されている。これらの表示装置には、印刷、マスキング等の手法で各種の文字や図形を表示した表示部が備えられ、このような表示部の視認性、特に夜間における視認性を高めるために、表示部を背後から照明することが一般的に行なわれている。
【０００３】
このような車載用表示装置では、省スペース化が求められている。例えば、省スペース化を可能とした例として、特開平４−２９７８２６号（特許文献１）には、車両用計器に適用される照明装置が開示されている。この照明装置では、導光材料からなる円板状の導光体の前面側に表示板が配設され、この導光体の外周面に沿わせてフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ板）が配設されている。そして、前記ＦＰＣ板には、導光体に向かって発光ダイオード（ＬＥＤ）が複数装着されており、前記導光体の外周面には、これらのＬＥＤを導光体内部に挿入するための凹部がそれぞれのＬＥＤに対応して複数設けられている。
【０００４】
この照明装置では、導光体の外周部分に発光ダイオードを複数備えたＦＰＣ板を配設することにより、導光体の背面部分を部品の取り付けスペースとして有効に利用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２９７８２６号（特許請求の範囲、段落番号［０００６］、［００１２］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、複数のＬＥＤを光源として、不連続な点状に配置して導光体を照明するため、不連続な光源の配置に起因して輝度ムラが生じてしまう。すなわち、それぞれのＬＥＤ近傍ではその輝度が極めて高くなる一方で、光源から離れると輝度が低下するため、発明者らのシュミレーションによれば、特許文献１の構成では図６のような輝度ムラが生じると予想される。
【０００７】
上記の輝度ムラを低減させるためには、ＬＥＤ光源の数を増加させることが考えられるが、このような増加は本質的な解決にはならず、輝度ムラを完全に解消することはできないだけでなく、さらなるコストアップをももたらしてしまう。
【０００８】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決するために、輝度ムラを低減することができる照明装置、およびその照明装置を用いた車載用表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、省スペース化が可能であるとともに、輝度ムラを低減できる照明装置、およびその照明装置を用いた車載用表示装置を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、光源数を低減して省電力化が可能であるとともに、高品位の発光をすることができる照明装置、およびその照明装置を用いた車載用表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、前記課題を達成するため鋭意研究を行った結果、光源からの光を、一旦擬似光源となる導光体を通して、発光面を有する導光体に対して出射させると、光源からの距離にかかわらず、発光面の輝度ムラを解消できることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明は、車両に搭載された表示板を背面から照明するための照明装置であって、
前記照明装置は、表示板に対して面状に光を出射する第１の導光体と、この第１の導光体に対して光を出射する第２の導光体と、この第２の導光体に対して光を出射する光源と、第１および第２の導光体を支持している非透光性のフレームとを備えており、
前記第１の導光体はその内部に切欠部を有し、この切欠部は、前記第２の導光体から出射された光を切欠部の内側面から入射させ、
前記第２の導光体は、前記第１の導光体の切欠部の内側面に沿って非接触で近接する外周面を有する本体部を有しており、この本体部は、第１の導光体の発光面に対する水平断面において所定の曲率半径を有する曲線で形成されており、
前記フレームは、第１の導光体および第２の導光体を非接触の状態で支持している照明装置である。
【００１２】
この照明装置において、第２の導光体は、本体部と、本体部の少なくとも一方の端部から延長した延出部とを有していてもよく、この延出部より光源からの出射光を入射させてもよい。
【００１３】
また、第２の導光体の本体部は、第１の導光体の発光面に対する水平断面において、それぞれ略円弧状の外周面と内周面を有していてもよく、この内周面には、発光面に対して垂直方向に互いに平行な線溝が複数形成されていてもよい。また、前記線溝は、光源から離れるにしたがって、線溝間の間隔が増加してもよいし、および／または、それぞれの線溝の線径が大きくなってもよい。
【００１４】
第１の導光体と第２の導光体とは、同材質の導光材料から形成されていてもよい。
また、第１の導光体の切欠部の内側面と、第２の導光体の外周面との間に存在する間隙の幅は、０．１〜０．５ｍｍ程度であってもよいし、前記発光面に対する水平断面において、第２の導光体の外周面が有する曲率半径は、１０ｍｍ以上であってもよい。
【００１５】
さらに、本発明は、前記照明装置と、この照明装置の発光面に対して取り付けられた表示板とを備える車両用表示装置についても包含する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、光源から第２の導光体への入射光が、第２の導光体の内部を伝播しながら、第２の導光体の外周面から徐々に第１の導光体側（間隙の空気層）に漏出するため、第２の導光体が、連続的な輝度を有する擬似光源として第１の導光体に対して作用する。その結果、光源から照射された光自体は不均一な輝度分布を有していても、第２の導光体を介すことによって、出射光の輝度を均一化することができ、第１の導光体からの発光面の輝度を均一化することができる。
【００１７】
また、第２の導光体が本体部と延出部とを有し、この延出部から光を入射させる場合、光源からの入射光を第２の導光体の内部に導くための別部材を省略することができるため、省スペース化に貢献することができる。特に、このような構成をとる場合、第２の導光体の背後にある回路基板にＬＥＤ光源の基板を一体化して、さらなる省スペース化および合理化を達成することが可能となる。
【００１８】
第２の導光体が略円弧状の外周面と内周面を有し、且つこの内周面に所定の線溝が複数形成されている場合、第２の導光体へ入射した光を全反射させつつ、線溝によりその反射角度を変更させて第１の導光体に対して光を有効に出射することが可能となる。さらに、線溝の間隔やそれぞれの線径を調整することにより、第１の導光体への入射光の漏出率を均一化して、第１の導光体の発光性をより均一化することができる。
【００１９】
さらに、第１の導光体および第２の導光体が、同材質の導光材料から形成される場合、第１の導光体に対する擬似光源としての第２の導光体の機能を高めることが可能であり、第１の導光体と第２の導光体の間での漏出光の不要な屈折や反射を無くすことができる。
【００２０】
さらにまた、第１の導光体の切欠部の内側面と、第２の導光体の本体部の外周面とが、所定の幅の間隙を有する場合、第２の導光体から第１の導光体への漏出光の損失を最少限にできるとともに、温度環境の変化にかかわらず、安定した光学特性を発揮することが可能である。
【００２１】
そして、第２の導光体の本体部の外周面が所定の曲率半径を有する場合、第２の導光体から第１の導光体への意図しない入射光の漏出を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解される。図面は必ずしも一定の縮尺で示されておらず、本発明の原理を示す上で誇張したものになっている。また、添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態を示す表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の表示装置に備えられている第１および第２の導光体の概略平面図である。
【図３】図２の第１および第２の導光体が近接している状態を説明するための拡大概略平面図である。
【図４】図１の実施形態で用いられている照明装置の光の伝播方向を説明するための概略平面図（ａ）と、概略正面図（ｂ）である。
【図５】実施例１で用いられた照明装置の評価結果を示す画像データである。
【図６】比較例１で用いられた照明装置の評価結果を示す画像データである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面をもとに本発明の好適の実施形態を説明する。図１は、本発明の表示装置の一実施形態の構成を示す分解斜視図である。図２は、図１の表示装置に用いられる第１および第２の導光体の概略平面図であり、図３は、第１および第２の導光体の近接する状態を説明するための拡大概略平面図である。
【００２５】
本発明の一実施形態において、図１に示すように、車載用表示装置１０は、照明装置１１と、車両に搭載するための表示板１２とを備えており、表示板１２は、照明装置１１の発光面に設けられ、照明装置１１は、表示板１２を背面から照明している。
そして、照明装置１１は、導光板１３と、この導光板１３に対して光を出射する光源１７と、前記導光板１３を支持するためのフレーム１８とを備えている。
【００２６】
図１および図２に示すように、前記導光板１３は、発光面１３ａに対する水平断面において略円弧形の切欠部１４を有する板状の第１の導光体１５と、前記切欠部１４の内側面１４ａに沿って、非接触で近接している略円弧状の部分（以下、本体部という）を有している第２の導光体１６とを備えている。これらの導光体１５および１６は、フレーム１８により、互いに非接触で支持されている。また、フレーム１８は、反射性を有する非透光性の材料より形成され、第１の導光体１５の外側面１５ｃおよび裏面１５ｂを被覆している。
【００２７】
図３に示すように、第２の導光体１６の本体部１６ａは、発光面１３ａに対する水平断面において略円弧状の外周面１６ｃと内周面１６ｄとをそれぞれ有している。ここで、これらの外周面１６ｃと内周面１６ｄは、発光面１３ａに対する水平断面において、それぞれの円が、軸心を同一とする略同心円である。
【００２８】
なお、図３には図示していないが、延出部１６ｂの端面には光源１７が配設されている。また、本体部１６ａおよび延出部１６ｂを明確に説明するために、形式的にそれぞれを区別しているが、第２の導光体は、本体部１６ａおよび延出部１６ｂを一体成形により形成することが可能であるため、必ずしもその境目が明確に区別されるものではない。
【００２９】
ここで、第２の導光体１６の本体部１６ａでは、その外周面１６ｃが、第１の導光体１５の切欠部１４の内側面１４ａに対して接触することなく近接している。すなわち、第１の導光体１５と第２の導光体１６との間には、所定の幅Ｗを有する間隙が存在している。
【００３０】
また、図４（ａ）は、光源から、第１および第２の導光体への光の経路を説明するための概略平面図であり、図４（ｂ）は、その概略正面図である。図４に示すように、第２の導光体１６は、本体部１６ａとともに、本体部の一端から延長した延出部１６ｂを有し、この延出部１６ｂは、切欠部１４の内側面１４ａの一方の端部に相対する本体部１６ａの一端から、導光板１３の発光面１３ａ（または第１の導光体１５の発光面１５ａ）に対して相反する方向（すなわち、第１の導光体１５の裏側）へ向かって略垂直に延出している。
【００３１】
図３および図４（ａ）（ｂ）に示すように、光源１７から出射された光は、光源１７に隣接する第２の導光体１６の入射面（または延出部１６ｂの端面１６ｅ）から第２の導光体１６の内部へと入射する。そして、入射した光は、まず、延出部１６ｂを入射端面１６ｅから直進方向に入射し、その後、延出部１６ｂの形状に沿って反射しながら本体部１６ａへと進行する。そして、第２の導光体１６の本体部１６ａへ入射した光は、所定の曲率を有する第２の導光体１６の本体部１６ａの内部を反射しながら進行する。
【００３２】
本体部１６ａの内部を進行する光のうち、第２の導光体１６の外周面１６ｃに対する入射角が全反射の臨界角（例えば、ＰＭＭＡと空気の場合、約４２度）を超えた光は、第２の導光体１６の外周面１６ｃ（すなわち、第２の導光体の発光面）から、徐々に第１の導光体１５側に存在する間隙に対して漏出していく。これにより、第２の導光体１６から第１の導光体１５に向けて出射される出射光は、連続した均一性の高い輝度を有することが可能となる。
【００３３】
そして、間隙へ漏出した光は、続いて第１の導光体１５の切欠部１４の内側面１４ａ（または光入射面）から入射し、第１の導光体１５の内部を、切欠部１４の内側面１４ａから第１の導光体の外側面１５ｃに向かって、反射を繰り返しながら放射方向に進行する。
【００３４】
その一方で、第１の導光体１５の発光面１５ａ（すなわち、導光板１３の発光面１３ａ）と相対する側に存在する裏面１５ｂには、この面に入射した光を発光面１５ａへ出射させるための図示しない微細な光学パターンが形成されている。そのため、光学パターンに一旦入射した光は、第１の導光体１５の発光面１５ａに向かって出射し、発光面１５ａに対する全反射の臨界角を超えた出射光は、導光板１３から面状の光となって出射する。このようにして、照明装置１１は、表示板１２を照明表示することが可能となる。
【００３５】
この実施態様では、第２の導光体１６が、第１の導光体１５へ光を出射する擬似光源として作用するため、均一性の高い輝度分布を有する照明装置として表示板を面状に照明することができる。さらに、先行技術で見られるような複数の光源間での輝度ムラを低減することが可能となる。
【００３６】
以下、各構成要素の詳細について詳述する。本発明の車載用表示装置の構成は、表示板（文字盤パネル）と照明装置を主要な構成要素としてなり、そしてこの照明装置は、第１の導光体および第２の導光体で構成される導光板、フレーム、および光源とを主要な構成要素としてなる。
【００３７】
（表示板）
表示板は、車両に対して備え付けられる各種計器や電子機器などの値を表示する部品であればよく、例えば、各種メータ［例えば、スピードメータ、タコメータ、オドメータ、燃料計、水温計など］、また、シフトレバーパネルやオーディオ機器の状態を表示するパネルなどが挙げられる。
【００３８】
これらの表示板は、公知または慣用の透光性材料から形成することが可能であり、好適な透光性材料の例としては、透明の熱可塑性樹脂が挙げられる。このような透光性材料は有色透明または無色透明であってもよく、例えば、光源からの光に応じた適当な色（例えば、光に対する同系色など）を有していてもよい。
【００３９】
表示板は、例えば、厚さが１〜３ｍｍ程度、好ましくは１．５〜２．５ｍｍ程度であってもよく、また、表面に対しては、表示する目的に応じて、部分的な印刷、マスキング、開口形成等により、必要な表示意匠（透光部に対する非透光部や半透光部）がデザインされている。
【００４０】
（第１の導光体）
第１の導光体は、その内部に切欠部を有し、擬似光源として働く第２の導光体から出射された光を切欠部の内側面から入射できるとともに、表示板側に形成された発光面から光を面状に表示板に対して照射できる限り、用途に応じて適宜その形状を選択することが可能である。
【００４１】
例えば、第１の導光体の外形の基本的な形状は、所定の厚みを有する略板状であればよく、その平面形状は、略円形、略扇形、略楕円形、略多角形などのいずれであってもよく、これらの形状は、表示板の形状に応じて一部が変形していてもよい。
【００４２】
また、第１の導光体に内部に設けられた切欠部の内側面は、第２の導光体の本体部の外周面と近接しているが、互いに接触していない。そのため、第１の導光体の切欠部の内側面と第２の導光体の外周面との間には、所定の幅Ｗを有する間隙が形成されている。このような間隙は、車載用として広い温度環境下で使用した際に、それぞれの導光体の膨張による接触を防ぐことが可能であるため有用である。さらに、第２の導光体から第１の導光体への光の利用効率を向上することが可能である。このような間隙の幅は、例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度であってもよく、好ましくは０．１５〜０．４ｍｍ程度であってもよい。なお、間隙部分に液状の接着剤等を介在させることは好ましくない。
【００４３】
第１の導光体は、略均一な厚みを有していてもよいし、光を発光面に対して良好に出射させる観点から、第１の導光体の裏面（すなわち、発光面と相対する部分）が光の入射面から遠ざかるにつれて発光面に向かって傾斜する形状であってもよい。
【００４４】
第１の導光体の厚さ（最も厚い箇所）は、発光体としての損失が低減できるとともに、強度を維持する観点から、例えば、１〜５ｍｍ程度であってもよく、好ましくは２〜４ｍｍ程度であってもよい。
【００４５】
また、発光面への光の出射を促進する観点から、第１の導光体の裏面は、レーザー加工などにより形成した微小なドット群を有していてもよく、ドット群に含まれる各ドットの直径は、例えば、０．０１〜０．１ｍｍ程度、好ましくは０．０２〜０．０９ｍｍ程度であってもよい。また、ドット群に含まれるドット密度は、０〜３０個／ｍｍ２程度、
５〜２５個／ｍｍ２程度であってもよい。また、これらのドット密度は均一であってもよいが、均一でなくともよく、光の出射の均一化を図る観点から、ドット群の加工密度は切欠部の内側面から導光体の外側面へ向かうにつれて、その密度が連続的にまたは段階的に、高くなっていってもよい。
【００４６】
第１の導光体は、透明な有機材料（例えば、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂など）および無機材料（例えば、ガラスなど）のいずれから形成されてもよい。これらのうち、（メタ）アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等が好ましい。これらの成形材料は、単独で、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４７】
また、これらの成形材料には、必要に応じて光散乱粒子を分散させてもよい。このような導光体としては、例えば、メタアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を母材とし、微小な光散乱粒子を分散させた導光体（たとえば特開平７−３０６４１１号、特開平８−１７２０９号に開示されているもの）が挙げられる。また、光散乱粒子を含まないポリカーボネート樹脂も本発明に適している。
【００４８】
第１の導光体には、必要に応じて、光入射面および発光面以外のいずれかの面において反射層を形成してもよい。反射層の材料は、正反射する材質（例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、Ａｇ、各種合金などの金属性物質）から形成してもよく、拡散反射する材質（例えば、白色樹脂、セラミックなど）から形成してもよい。また、このような反射層は、直接第１の導光体に対して、塗布または貼付などにより設けてもよいし、後述するフレームを利用して形成されてもよい。
【００４９】
（第２の導光体）
第２の導光体は、光源からの光を第１の導光体へと伝達する擬似光源としての役割を担う。第２の導光体は、第１の導光体の切欠部と近接し、且つ所定の曲率を有する本体部を少なくとも有している。また、第２の導光体は、必要に応じて、本体部から延出する延出部を有していてもよい。
【００５０】
本体部の外周面は、光源から出射される光を第１の導光体へと出射させることが可能な範囲で所定の曲率半径を有しており、例えば、外周面の曲率半径は、１０ｍｍ以上であってもよく、好ましくは１３ｍｍ以上であってもよい。なお、曲率半径の上限は表示板の大きさに応じて適宜設定可能であるが、例えば、２０ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００５１】
第２の導光体の本体部は、前述したように第１の導光体の内側面に近接する外周面を有し、第１の導光体に対する擬似光源として作用できる限り、その形状は特に制限されないが、好ましい形状としては、光源から入射する光を有効に第１の導光体へと出射できる観点から、図１に示すような、所定の幅と厚みを有する円弧状が挙げられる。
【００５２】
発光面に対して垂直方向である第２の導光体の厚みは、第１の導光体の厚みや、光源のサイズに応じて適宜設定することができるが、例えば、その厚みは、第１の光源と同じ厚さであるのが好ましく、具体的には、例えば、１〜５ｍｍ程度であってもよく、好ましくは２〜４ｍｍ程度であってもよい。
【００５３】
また、円弧状の外周面から内周面への幅は、例えば、１〜５ｍｍ程度であってもよく、好ましくは２〜４ｍｍ程度であってもよい。
【００５４】
また、内周面には、必要に応じて、入射光の伝播方向に対して垂直な向き（すなわち、
導光板の発光面に対する垂直方向）において、互いに平行な複数の線溝が形成されていてもよい。線溝は、内周面の形状や溝のサイズに応じて、発光面に対する水平断面において、Ｕ字形、Ｖ字形、円弧形、コ字形など適当な形状を選ぶことができるが、好ましくはＵ字型、円弧形である。
【００５５】
また、溝の線径（幅）は、例えば、０．０５〜２ｍｍ程度、好ましくは０．１〜１．５ｍｍ程度、深さは、例えば、０．０５〜１ｍｍ程度、好ましくは０．１〜０．８ｍｍ程度であってもよい。また、それぞれの線溝間の間隔は、例えば、１〜２０°／本程度、２〜１０°／本程度であってもよい。
【００５６】
このような線溝を設けることにより、第２の導光体に入射した入射光は、基本的には第２の導光体内部を全反射しつつ伝播していきながらも、線溝に到達した光に関しては、全反射の臨界角を超えて第１の導光体の界面へと出射することが可能となるため、入射光の利用効率を高めることが可能となる。
【００５７】
これらの線溝は、光源から離れるにしたがって、順に線溝間の間隔が徐々に増加する形態、および／または、線溝の線径が徐々に大きくなる形態であるのが好ましい。このような形態では、第１の導光体への出射率を均一化して、第１の導光体の発光性をより均一化することができる。
【００５８】
また、光源から出射される光を入射できる限り、第２の導光体は、本体部のみで形成してもよく、光源から光を入射するための別部材などを配設してもよいが、第２の導光体は、光源からの光を取り入れるために、本体部から延出する延出部を有していてもよい。
【００５９】
この場合、延出部の形状は光源を配設する位置に応じて適宜設定することが可能であり、例えば、第１の導光体の裏面に光源が配設される場合、図１に示すように、延出部は、導光板からの発光面とは相反する側に向かって、略９０度になだらかに湾曲させてもよい。
【００６０】
発光面に対して入光部の角度を略垂直に曲げる利点としては、背面方向に約９０度曲がった箇所に配置された計器などの回路基板に、ＬＥＤ（基板）を一体化することができ、独立にＬＥＤ光源用の基板を新に設ける必要がなくなることにある。
【００６１】
第２の導光体の材質も、透明な有機材料（例えば、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂など）および無機材料（例えば、ガラスなど）のいずれから形成されてもよい。またこれらの材料は、単独で、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６２】
好ましくは、第２の導光体は、第１の導光体と同じ材質としてもよい。第１の導光体と第２の導光体を同材質で形成することにより、擬似光源としての第２の導光体の機能を高めることが可能であり、第２の導光体から第１の導光体への出射光に関して、不要な屈折や反射を抑制することができる。
【００６３】
また、第２の導光体についても、必要に応じて、光入射面および発光面以外のいずれかの面において反射層を形成してもよい。反射層の材料は、第１の導光体において記載した材料を利用することができる。また、このような反射層は、後述するフレームを利用して形成されてもよい。
【００６４】
（フレーム）
フレームの形状は、第１および第２の導光体を非接触の状態で支持できる限り特に限定されず、表示板や第１および第２の導光体の形状に応じて適宜設定することができる。
【００６５】
例えば、フレームは、図１に示すように、第１の導光体の発光面と相対する側において、第１の導光体および第２の導光体を非接触で支持するための支持面１８ａを有しており、好ましくは、第１の導光体の外側面を覆うための第１の壁部１８ｂを有している。より好ましくは、フレームは、第２の導光体の本体部の内周面を覆うための第２の壁部１８ｃを有している。また、支持面は必ずしも第１の導光体の裏面全体を覆う必要はないが、光を有効利用する観点から、第１の導光体の裏面全体を覆うのが好ましい。
【００６６】
また、第２の導光体が延出部を有する場合、フレームではこの延出部を支持するための第３の壁部１８ｄを有していてもよい。この第３の壁部は、延出部の厚さ方向において、延出部の両面を取り囲むように形成されていてもよい。
【００６７】
フレームは、非透光性の素材からなり、例えば、導光板と接する面においては、反射性部材から形成されていてもよい。好ましい材質例としては、熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂等）に白色顔料を混入して、光の反射性を高めたものが挙げられる。
【００６８】
（光源）
本発明において、光源としては第２の導光体に対して光を出射して第２の導光体を擬似光源とすることができる程度の出力があれば特に限定されないが、好ましいのは、光源としての指向性が高いＬＥＤ光源である。
【００６９】
ＬＥＤ光源の色は、白色や青色、アンバー色等の任意の色を用いることができる。ＬＥＤの出力は、表示装置のサイズや用途によって種々定められるものである。
【００７０】
光源の数は、第２の導光体の形状に応じて適宜設定することができ、１個であっても複数（例えば、２個）であってもよいが、電力およびスペースを節約する観点から、１個または２個が好ましい。
【００７１】
光源が１個の場合、例えば、図１に示すように、第２の導光体の片端に対して光源を配設してもよい。また、光源が２個の場合は、例えば、第２の導光体の両端に対してそれぞれ光源を配設してもよい。この場合、第２の導光体は、延出部を本体部の両端にそれぞれ設け、双方の延出部から光を入射させてもよい。
【実施例】
【００７２】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
【００７３】
（実施例１）
図１〜４に示すように、車載用表示装置（スピードメーターパネル相当）１０を作製した。表示装置１０は、表示板１２と照明装置１１を備えており、照明装置１１は、フレーム１８に取り付けられた第１の導光体１５と第２の導光体１６と、第２の導光体１６に取り付けられた光源１７を備えている。
【００７４】
第１の導光体１５は、発光面１５ａとそれに相対する裏面１５ｂ、内部に有する切欠部１４とは相対する外側面１５ｃを有しており、切欠部１４は、発光面１５ａと垂直方向に内側面１４ａを有している。
【００７５】
第２の導光体１６は、円弧状の本体部１６ａと延出部１６ｂを有しており、本体部１６ａは、外周面１６ｃと内周面１６ｄを有している。また、延出部１６ｂは、光源に対する入光部（または端面）１６ｅを有している。
【００７６】
照明装置において、第１の導光体は、母材をＰＭＭＡ樹脂（密度：１．１９、色相：透明、屈折率：１．４９）とし、散乱粒子をシリコーン系樹脂粒子、（形状：球、粒子径２５００μｍ、屈折率：１．４３４５）を０．１重量％の比率で混練し、射出成形により成形した。
【００７７】
第１の導光体は、厚さ３．０ｍｍの板状であり、その平面形状は、外径１１２．０ｍｍ、弧度１１０度の板状の扇形であり、且つその内部には、外径と同心円である切欠部（内径２６．４ｍｍ、弧度１１０度）が存在している。ここで、この第１の導光体の切欠部の曲率半径は、１３．２ｍｍである。
そして、付加加工として、第１の導光体の裏面に、レーザー加工により、微小ドット（ドット形：半球、サイズ：０．０４〜０．０８ｍｍ、密度２０個／ｍｍ）を付加している。
【００７８】
第２の導光体は、第１の導光体と同じ材質で射出成形により成形し、その外形は、図１に示すように、第１の導光体の切欠部と近接する本体部と、この本体部の一端から一体的に延出する延出部とで構成される。
【００７９】
本体部の平面形状は、軸心を同一とする外径２６．０ｍｍ、内径２０．０ｍｍの円弧形であり、それぞれの弧度は１１０度である。ここで、本体部の外周面が有する曲率半径は、１３．０ｍｍである。なお、延出部は、図のように本体部の平面から下方になだらかに湾曲して下方の光源に向けて垂下している。
【００８０】
そして、付加加工として、本体部の内周面において、第１の導光体の発光面に対する垂直方向において、複数の平行な線溝［形状：かまぼこ形（幅：１．０ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）密度５°／本］が形成されている。なお、この線溝は、射出成形時において一体的に成形している。
【００８１】
また、フレームは、ポリプロピレン（色相：白色）を用いて射出成形により一体成形され、図１に示すように、第１の導光体および第２の導光体を支持するための支持部、外側面を覆うための第１の壁部、第２の導光体の本体部の内周面を覆うための第２の壁部、および延出部の厚さ方向において、延出部の両面を取り囲むための第３の壁部を有している。
【００８２】
光源は、シリンダ形状白色チップＬＥＤ「日亜化学工業株式会社製、型名：ＮＳ２Ｗ１２３ＢＴ（３３ルーメン）」を用い、延出部の端面より光を入射するよう設定した。
【００８３】
（比較例１）
実施例の第１の導光体と同じ導光体に対して、光源として、シリンダ形状白色チップＬＥＤ「日亜化学工業株式会社製、型名：ＮＳＳＷ０６４（７ルーメン）」を導光体の裏面に等間隔で１１個を配置した。そして、導光体の裏面と、外側面および内側面とを覆うようにフレームを配設し、実施例１と同様に輝度測定をおこなった。
【００８４】
（評価方法）
上記構成の照明装置に対して、光源からの光を入射し、第１の導光体の輝度について、コニカ・ミノルタ株式会社製、面輝度測定装置、型式ＣＡ−２０００によって測定し、その擬似画像データを目視により評価した。
【００８５】
（評価結果）
実施例１および比較例１の表示装置の評価の結果を、それぞれ図５および図６に示す。
【００８６】
図５に示すように、実施例１では、第１の導光体の切欠部の近傍に一部輝度の高い領域があるものの、その他の領域では、輝度は平均して５００ｃｄ／ｍ２であり、全体の範囲は４５０〜５５０ｃｄ／ｍ２（±１０％）に収まっているため、均一性が高く、目視によっても、極端な輝度ムラは確認されなかった。
【００８７】
これに対して、図６を示すように比較例の評価結果では、ＬＥＤ光源は等間隔で配置されているものの、各光源の近傍では８００ｃｄ／ｍ２もの高い輝度に達する一方で、ＬＥＤ光源から離れると輝度は５００ｃｄ／ｍ２未満になるため、輝度の差は最大６０％に達した。このような場所による輝度の違いは、目視によっても輝度ムラとしてはっきり観察された。
【００８８】
上記の比較により、比較例は多くのＬＥＤを用いているにもかかわらず、輝度ムラが大きいのに対して、実施例は単一のＬＥＤ光源によって、パネルを均一に照明できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の照明装置は、光源の数が少なくとも、光源からの光を有効に利用しつつ輝度ムラを低減させて照明することが可能であるため、表示装置は、さまざまな車両（自動車、モーターサイクル、バス、トラックなどの道路用車両；鉄道車両）において有用に用いることができる。
【００９０】
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１０…車載用表示装置
１１…照明装置
１２…表示板
１３…導光板
１４…切欠部
１５…第１の導光体
１６…第２の導光体
１６ａ…第２の導光体の本体部
１６ｂ…第２の導光体の延出部
１７…光源
１８…フレーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、モーターサイクル、電車などの各種車両に搭載するための車両用表示装置、および前記表示装置に使用される照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種車両には、車両用計器類や電子機器から得られたデータを表示するための各種表示装置（メーターパネルやシフトレバーパネル等）が搭載されている。これらの表示装置には、印刷、マスキング等の手法で各種の文字や図形を表示した表示部が備えられ、このような表示部の視認性、特に夜間における視認性を高めるために、表示部を背後から照明することが一般的に行なわれている。
【０００３】
このような車載用表示装置では、省スペース化が求められている。例えば、省スペース化を可能とした例として、特開平４−２９７８２６号（特許文献１）には、車両用計器に適用される照明装置が開示されている。この照明装置では、導光材料からなる円板状の導光体の前面側に表示板が配設され、この導光体の外周面に沿わせてフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ板）が配設されている。そして、前記ＦＰＣ板には、導光体に向かって発光ダイオード（ＬＥＤ）が複数装着されており、前記導光体の外周面には、これらのＬＥＤを導光体内部に挿入するための凹部がそれぞれのＬＥＤに対応して複数設けられている。
【０００４】
この照明装置では、導光体の外周部分に発光ダイオードを複数備えたＦＰＣ板を配設することにより、導光体の背面部分を部品の取り付けスペースとして有効に利用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２９７８２６号（特許請求の範囲、段落番号［０００６］、［００１２］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、複数のＬＥＤを光源として、不連続な点状に配置して導光体を照明するため、不連続な光源の配置に起因して輝度ムラが生じてしまう。すなわち、それぞれのＬＥＤ近傍ではその輝度が極めて高くなる一方で、光源から離れると輝度が低下するため、発明者らのシュミレーションによれば、特許文献１の構成では図６のような輝度ムラが生じると予想される。
【０００７】
上記の輝度ムラを低減させるためには、ＬＥＤ光源の数を増加させることが考えられるが、このような増加は本質的な解決にはならず、輝度ムラを完全に解消することはできないだけでなく、さらなるコストアップをももたらしてしまう。
【０００８】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決するために、輝度ムラを低減することができる照明装置、およびその照明装置を用いた車載用表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、省スペース化が可能であるとともに、輝度ムラを低減できる照明装置、およびその照明装置を用いた車載用表示装置を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、光源数を低減して省電力化が可能であるとともに、高品位の発光をすることができる照明装置、およびその照明装置を用いた車載用表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、前記課題を達成するため鋭意研究を行った結果、光源からの光を、一旦擬似光源となる導光体を通して、発光面を有する導光体に対して出射させると、光源からの距離にかかわらず、発光面の輝度ムラを解消できることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明は、車両に搭載された表示板を背面から照明するための照明装置であって、
前記照明装置は、表示板に対して面状に光を出射する第１の導光体と、この第１の導光体に対して光を出射する第２の導光体と、この第２の導光体に対して光を出射する光源と、第１および第２の導光体を支持している非透光性のフレームとを備えており、
前記第１の導光体はその内部に切欠部を有し、この切欠部は、前記第２の導光体から出射された光を切欠部の内側面から入射させ、
前記第２の導光体は、前記第１の導光体の切欠部の内側面に沿って非接触で近接する外周面を有する本体部を有しており、この本体部は、第１の導光体の発光面に対する水平断面において所定の曲率半径を有する曲線で形成されており、
前記フレームは、第１の導光体および第２の導光体を非接触の状態で支持している照明装置である。
【００１２】
この照明装置において、第２の導光体は、本体部と、本体部の少なくとも一方の端部から延長した延出部とを有していてもよく、この延出部より光源からの出射光を入射させてもよい。
【００１３】
また、第２の導光体の本体部は、第１の導光体の発光面に対する水平断面において、それぞれ略円弧状の外周面と内周面を有していてもよく、この内周面には、発光面に対して垂直方向に互いに平行な線溝が複数形成されていてもよい。また、前記線溝は、光源から離れるにしたがって、線溝間の間隔が増加してもよいし、および／または、それぞれの線溝の線径が大きくなってもよい。
【００１４】
第１の導光体と第２の導光体とは、同材質の導光材料から形成されていてもよい。
また、第１の導光体の切欠部の内側面と、第２の導光体の外周面との間に存在する間隙の幅は、０．１〜０．５ｍｍ程度であってもよいし、前記発光面に対する水平断面において、第２の導光体の外周面が有する曲率半径は、１０ｍｍ以上であってもよい。
【００１５】
さらに、本発明は、前記照明装置と、この照明装置の発光面に対して取り付けられた表示板とを備える車両用表示装置についても包含する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、光源から第２の導光体への入射光が、第２の導光体の内部を伝播しながら、第２の導光体の外周面から徐々に第１の導光体側（間隙の空気層）に漏出するため、第２の導光体が、連続的な輝度を有する擬似光源として第１の導光体に対して作用する。その結果、光源から照射された光自体は不均一な輝度分布を有していても、第２の導光体を介すことによって、出射光の輝度を均一化することができ、第１の導光体からの発光面の輝度を均一化することができる。
【００１７】
また、第２の導光体が本体部と延出部とを有し、この延出部から光を入射させる場合、光源からの入射光を第２の導光体の内部に導くための別部材を省略することができるため、省スペース化に貢献することができる。特に、このような構成をとる場合、第２の導光体の背後にある回路基板にＬＥＤ光源の基板を一体化して、さらなる省スペース化および合理化を達成することが可能となる。
【００１８】
第２の導光体が略円弧状の外周面と内周面を有し、且つこの内周面に所定の線溝が複数形成されている場合、第２の導光体へ入射した光を全反射させつつ、線溝によりその反射角度を変更させて第１の導光体に対して光を有効に出射することが可能となる。さらに、線溝の間隔やそれぞれの線径を調整することにより、第１の導光体への入射光の漏出率を均一化して、第１の導光体の発光性をより均一化することができる。
【００１９】
さらに、第１の導光体および第２の導光体が、同材質の導光材料から形成される場合、第１の導光体に対する擬似光源としての第２の導光体の機能を高めることが可能であり、第１の導光体と第２の導光体の間での漏出光の不要な屈折や反射を無くすことができる。
【００２０】
さらにまた、第１の導光体の切欠部の内側面と、第２の導光体の本体部の外周面とが、所定の幅の間隙を有する場合、第２の導光体から第１の導光体への漏出光の損失を最少限にできるとともに、温度環境の変化にかかわらず、安定した光学特性を発揮することが可能である。
【００２１】
そして、第２の導光体の本体部の外周面が所定の曲率半径を有する場合、第２の導光体から第１の導光体への意図しない入射光の漏出を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解される。図面は必ずしも一定の縮尺で示されておらず、本発明の原理を示す上で誇張したものになっている。また、添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態を示す表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の表示装置に備えられている第１および第２の導光体の概略平面図である。
【図３】図２の第１および第２の導光体が近接している状態を説明するための拡大概略平面図である。
【図４】図１の実施形態で用いられている照明装置の光の伝播方向を説明するための概略平面図（ａ）と、概略正面図（ｂ）である。
【図５】実施例１で用いられた照明装置の評価結果を示す画像データである。
【図６】比較例１で用いられた照明装置の評価結果を示す画像データである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面をもとに本発明の好適の実施形態を説明する。図１は、本発明の表示装置の一実施形態の構成を示す分解斜視図である。図２は、図１の表示装置に用いられる第１および第２の導光体の概略平面図であり、図３は、第１および第２の導光体の近接する状態を説明するための拡大概略平面図である。
【００２５】
本発明の一実施形態において、図１に示すように、車載用表示装置１０は、照明装置１１と、車両に搭載するための表示板１２とを備えており、表示板１２は、照明装置１１の発光面に設けられ、照明装置１１は、表示板１２を背面から照明している。
そして、照明装置１１は、導光板１３と、この導光板１３に対して光を出射する光源１７と、前記導光板１３を支持するためのフレーム１８とを備えている。
【００２６】
図１および図２に示すように、前記導光板１３は、発光面１３ａに対する水平断面において略円弧形の切欠部１４を有する板状の第１の導光体１５と、前記切欠部１４の内側面１４ａに沿って、非接触で近接している略円弧状の部分（以下、本体部という）を有している第２の導光体１６とを備えている。これらの導光体１５および１６は、フレーム１８により、互いに非接触で支持されている。また、フレーム１８は、反射性を有する非透光性の材料より形成され、第１の導光体１５の外側面１５ｃおよび裏面１５ｂを被覆している。
【００２７】
図３に示すように、第２の導光体１６の本体部１６ａは、発光面１３ａに対する水平断面において略円弧状の外周面１６ｃと内周面１６ｄとをそれぞれ有している。ここで、これらの外周面１６ｃと内周面１６ｄは、発光面１３ａに対する水平断面において、それぞれの円が、軸心を同一とする略同心円である。
【００２８】
なお、図３には図示していないが、延出部１６ｂの端面には光源１７が配設されている。また、本体部１６ａおよび延出部１６ｂを明確に説明するために、形式的にそれぞれを区別しているが、第２の導光体は、本体部１６ａおよび延出部１６ｂを一体成形により形成することが可能であるため、必ずしもその境目が明確に区別されるものではない。
【００２９】
ここで、第２の導光体１６の本体部１６ａでは、その外周面１６ｃが、第１の導光体１５の切欠部１４の内側面１４ａに対して接触することなく近接している。すなわち、第１の導光体１５と第２の導光体１６との間には、所定の幅Ｗを有する間隙が存在している。
【００３０】
また、図４（ａ）は、光源から、第１および第２の導光体への光の経路を説明するための概略平面図であり、図４（ｂ）は、その概略正面図である。図４に示すように、第２の導光体１６は、本体部１６ａとともに、本体部の一端から延長した延出部１６ｂを有し、この延出部１６ｂは、切欠部１４の内側面１４ａの一方の端部に相対する本体部１６ａの一端から、導光板１３の発光面１３ａ（または第１の導光体１５の発光面１５ａ）に対して相反する方向（すなわち、第１の導光体１５の裏側）へ向かって略垂直に延出している。
【００３１】
図３および図４（ａ）（ｂ）に示すように、光源１７から出射された光は、光源１７に隣接する第２の導光体１６の入射面（または延出部１６ｂの端面１６ｅ）から第２の導光体１６の内部へと入射する。そして、入射した光は、まず、延出部１６ｂを入射端面１６ｅから直進方向に入射し、その後、延出部１６ｂの形状に沿って反射しながら本体部１６ａへと進行する。そして、第２の導光体１６の本体部１６ａへ入射した光は、所定の曲率を有する第２の導光体１６の本体部１６ａの内部を反射しながら進行する。
【００３２】
本体部１６ａの内部を進行する光のうち、第２の導光体１６の外周面１６ｃに対する入射角が全反射の臨界角（例えば、ＰＭＭＡと空気の場合、約４２度）を超えた光は、第２の導光体１６の外周面１６ｃ（すなわち、第２の導光体の発光面）から、徐々に第１の導光体１５側に存在する間隙に対して漏出していく。これにより、第２の導光体１６から第１の導光体１５に向けて出射される出射光は、連続した均一性の高い輝度を有することが可能となる。
【００３３】
そして、間隙へ漏出した光は、続いて第１の導光体１５の切欠部１４の内側面１４ａ（または光入射面）から入射し、第１の導光体１５の内部を、切欠部１４の内側面１４ａから第１の導光体の外側面１５ｃに向かって、反射を繰り返しながら放射方向に進行する。
【００３４】
その一方で、第１の導光体１５の発光面１５ａ（すなわち、導光板１３の発光面１３ａ）と相対する側に存在する裏面１５ｂには、この面に入射した光を発光面１５ａへ出射させるための図示しない微細な光学パターンが形成されている。そのため、光学パターンに一旦入射した光は、第１の導光体１５の発光面１５ａに向かって出射し、発光面１５ａに対する全反射の臨界角を超えた出射光は、導光板１３から面状の光となって出射する。このようにして、照明装置１１は、表示板１２を照明表示することが可能となる。
【００３５】
この実施態様では、第２の導光体１６が、第１の導光体１５へ光を出射する擬似光源として作用するため、均一性の高い輝度分布を有する照明装置として表示板を面状に照明することができる。さらに、先行技術で見られるような複数の光源間での輝度ムラを低減することが可能となる。
【００３６】
以下、各構成要素の詳細について詳述する。本発明の車載用表示装置の構成は、表示板（文字盤パネル）と照明装置を主要な構成要素としてなり、そしてこの照明装置は、第１の導光体および第２の導光体で構成される導光板、フレーム、および光源とを主要な構成要素としてなる。
【００３７】
（表示板）
表示板は、車両に対して備え付けられる各種計器や電子機器などの値を表示する部品であればよく、例えば、各種メータ［例えば、スピードメータ、タコメータ、オドメータ、燃料計、水温計など］、また、シフトレバーパネルやオーディオ機器の状態を表示するパネルなどが挙げられる。
【００３８】
これらの表示板は、公知または慣用の透光性材料から形成することが可能であり、好適な透光性材料の例としては、透明の熱可塑性樹脂が挙げられる。このような透光性材料は有色透明または無色透明であってもよく、例えば、光源からの光に応じた適当な色（例えば、光に対する同系色など）を有していてもよい。
【００３９】
表示板は、例えば、厚さが１〜３ｍｍ程度、好ましくは１．５〜２．５ｍｍ程度であってもよく、また、表面に対しては、表示する目的に応じて、部分的な印刷、マスキング、開口形成等により、必要な表示意匠（透光部に対する非透光部や半透光部）がデザインされている。
【００４０】
（第１の導光体）
第１の導光体は、その内部に切欠部を有し、擬似光源として働く第２の導光体から出射された光を切欠部の内側面から入射できるとともに、表示板側に形成された発光面から光を面状に表示板に対して照射できる限り、用途に応じて適宜その形状を選択することが可能である。
【００４１】
例えば、第１の導光体の外形の基本的な形状は、所定の厚みを有する略板状であればよく、その平面形状は、略円形、略扇形、略楕円形、略多角形などのいずれであってもよく、これらの形状は、表示板の形状に応じて一部が変形していてもよい。
【００４２】
また、第１の導光体に内部に設けられた切欠部の内側面は、第２の導光体の本体部の外周面と近接しているが、互いに接触していない。そのため、第１の導光体の切欠部の内側面と第２の導光体の外周面との間には、所定の幅Ｗを有する間隙が形成されている。このような間隙は、車載用として広い温度環境下で使用した際に、それぞれの導光体の膨張による接触を防ぐことが可能であるため有用である。さらに、第２の導光体から第１の導光体への光の利用効率を向上することが可能である。このような間隙の幅は、例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度であってもよく、好ましくは０．１５〜０．４ｍｍ程度であってもよい。なお、間隙部分に液状の接着剤等を介在させることは好ましくない。
【００４３】
第１の導光体は、略均一な厚みを有していてもよいし、光を発光面に対して良好に出射させる観点から、第１の導光体の裏面（すなわち、発光面と相対する部分）が光の入射面から遠ざかるにつれて発光面に向かって傾斜する形状であってもよい。
【００４４】
第１の導光体の厚さ（最も厚い箇所）は、発光体としての損失が低減できるとともに、強度を維持する観点から、例えば、１〜５ｍｍ程度であってもよく、好ましくは２〜４ｍｍ程度であってもよい。
【００４５】
また、発光面への光の出射を促進する観点から、第１の導光体の裏面は、レーザー加工などにより形成した微小なドット群を有していてもよく、ドット群に含まれる各ドットの直径は、例えば、０．０１〜０．１ｍｍ程度、好ましくは０．０２〜０．０９ｍｍ程度であってもよい。また、ドット群に含まれるドット密度は、０〜３０個／ｍｍ２程度、
５〜２５個／ｍｍ２程度であってもよい。また、これらのドット密度は均一であってもよいが、均一でなくともよく、光の出射の均一化を図る観点から、ドット群の加工密度は切欠部の内側面から導光体の外側面へ向かうにつれて、その密度が連続的にまたは段階的に、高くなっていってもよい。
【００４６】
第１の導光体は、透明な有機材料（例えば、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂など）および無機材料（例えば、ガラスなど）のいずれから形成されてもよい。これらのうち、（メタ）アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等が好ましい。これらの成形材料は、単独で、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４７】
また、これらの成形材料には、必要に応じて光散乱粒子を分散させてもよい。このような導光体としては、例えば、メタアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を母材とし、微小な光散乱粒子を分散させた導光体（たとえば特開平７−３０６４１１号、特開平８−１７２０９号に開示されているもの）が挙げられる。また、光散乱粒子を含まないポリカーボネート樹脂も本発明に適している。
【００４８】
第１の導光体には、必要に応じて、光入射面および発光面以外のいずれかの面において反射層を形成してもよい。反射層の材料は、正反射する材質（例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、Ａｇ、各種合金などの金属性物質）から形成してもよく、拡散反射する材質（例えば、白色樹脂、セラミックなど）から形成してもよい。また、このような反射層は、直接第１の導光体に対して、塗布または貼付などにより設けてもよいし、後述するフレームを利用して形成されてもよい。
【００４９】
（第２の導光体）
第２の導光体は、光源からの光を第１の導光体へと伝達する擬似光源としての役割を担う。第２の導光体は、第１の導光体の切欠部と近接し、且つ所定の曲率を有する本体部を少なくとも有している。また、第２の導光体は、必要に応じて、本体部から延出する延出部を有していてもよい。
【００５０】
本体部の外周面は、光源から出射される光を第１の導光体へと出射させることが可能な範囲で所定の曲率半径を有しており、例えば、外周面の曲率半径は、１０ｍｍ以上であってもよく、好ましくは１３ｍｍ以上であってもよい。なお、曲率半径の上限は表示板の大きさに応じて適宜設定可能であるが、例えば、２０ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００５１】
第２の導光体の本体部は、前述したように第１の導光体の内側面に近接する外周面を有し、第１の導光体に対する擬似光源として作用できる限り、その形状は特に制限されないが、好ましい形状としては、光源から入射する光を有効に第１の導光体へと出射できる観点から、図１に示すような、所定の幅と厚みを有する円弧状が挙げられる。
【００５２】
発光面に対して垂直方向である第２の導光体の厚みは、第１の導光体の厚みや、光源のサイズに応じて適宜設定することができるが、例えば、その厚みは、第１の光源と同じ厚さであるのが好ましく、具体的には、例えば、１〜５ｍｍ程度であってもよく、好ましくは２〜４ｍｍ程度であってもよい。
【００５３】
また、円弧状の外周面から内周面への幅は、例えば、１〜５ｍｍ程度であってもよく、好ましくは２〜４ｍｍ程度であってもよい。
【００５４】
また、内周面には、必要に応じて、入射光の伝播方向に対して垂直な向き（すなわち、
導光板の発光面に対する垂直方向）において、互いに平行な複数の線溝が形成されていてもよい。線溝は、内周面の形状や溝のサイズに応じて、発光面に対する水平断面において、Ｕ字形、Ｖ字形、円弧形、コ字形など適当な形状を選ぶことができるが、好ましくはＵ字型、円弧形である。
【００５５】
また、溝の線径（幅）は、例えば、０．０５〜２ｍｍ程度、好ましくは０．１〜１．５ｍｍ程度、深さは、例えば、０．０５〜１ｍｍ程度、好ましくは０．１〜０．８ｍｍ程度であってもよい。また、それぞれの線溝間の間隔は、例えば、１〜２０°／本程度、２〜１０°／本程度であってもよい。
【００５６】
このような線溝を設けることにより、第２の導光体に入射した入射光は、基本的には第２の導光体内部を全反射しつつ伝播していきながらも、線溝に到達した光に関しては、全反射の臨界角を超えて第１の導光体の界面へと出射することが可能となるため、入射光の利用効率を高めることが可能となる。
【００５７】
これらの線溝は、光源から離れるにしたがって、順に線溝間の間隔が徐々に増加する形態、および／または、線溝の線径が徐々に大きくなる形態であるのが好ましい。このような形態では、第１の導光体への出射率を均一化して、第１の導光体の発光性をより均一化することができる。
【００５８】
また、光源から出射される光を入射できる限り、第２の導光体は、本体部のみで形成してもよく、光源から光を入射するための別部材などを配設してもよいが、第２の導光体は、光源からの光を取り入れるために、本体部から延出する延出部を有していてもよい。
【００５９】
この場合、延出部の形状は光源を配設する位置に応じて適宜設定することが可能であり、例えば、第１の導光体の裏面に光源が配設される場合、図１に示すように、延出部は、導光板からの発光面とは相反する側に向かって、略９０度になだらかに湾曲させてもよい。
【００６０】
発光面に対して入光部の角度を略垂直に曲げる利点としては、背面方向に約９０度曲がった箇所に配置された計器などの回路基板に、ＬＥＤ（基板）を一体化することができ、独立にＬＥＤ光源用の基板を新に設ける必要がなくなることにある。
【００６１】
第２の導光体の材質も、透明な有機材料（例えば、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂など）および無機材料（例えば、ガラスなど）のいずれから形成されてもよい。またこれらの材料は、単独で、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６２】
好ましくは、第２の導光体は、第１の導光体と同じ材質としてもよい。第１の導光体と第２の導光体を同材質で形成することにより、擬似光源としての第２の導光体の機能を高めることが可能であり、第２の導光体から第１の導光体への出射光に関して、不要な屈折や反射を抑制することができる。
【００６３】
また、第２の導光体についても、必要に応じて、光入射面および発光面以外のいずれかの面において反射層を形成してもよい。反射層の材料は、第１の導光体において記載した材料を利用することができる。また、このような反射層は、後述するフレームを利用して形成されてもよい。
【００６４】
（フレーム）
フレームの形状は、第１および第２の導光体を非接触の状態で支持できる限り特に限定されず、表示板や第１および第２の導光体の形状に応じて適宜設定することができる。
【００６５】
例えば、フレームは、図１に示すように、第１の導光体の発光面と相対する側において、第１の導光体および第２の導光体を非接触で支持するための支持面１８ａを有しており、好ましくは、第１の導光体の外側面を覆うための第１の壁部１８ｂを有している。より好ましくは、フレームは、第２の導光体の本体部の内周面を覆うための第２の壁部１８ｃを有している。また、支持面は必ずしも第１の導光体の裏面全体を覆う必要はないが、光を有効利用する観点から、第１の導光体の裏面全体を覆うのが好ましい。
【００６６】
また、第２の導光体が延出部を有する場合、フレームではこの延出部を支持するための第３の壁部１８ｄを有していてもよい。この第３の壁部は、延出部の厚さ方向において、延出部の両面を取り囲むように形成されていてもよい。
【００６７】
フレームは、非透光性の素材からなり、例えば、導光板と接する面においては、反射性部材から形成されていてもよい。好ましい材質例としては、熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂等）に白色顔料を混入して、光の反射性を高めたものが挙げられる。
【００６８】
（光源）
本発明において、光源としては第２の導光体に対して光を出射して第２の導光体を擬似光源とすることができる程度の出力があれば特に限定されないが、好ましいのは、光源としての指向性が高いＬＥＤ光源である。
【００６９】
ＬＥＤ光源の色は、白色や青色、アンバー色等の任意の色を用いることができる。ＬＥＤの出力は、表示装置のサイズや用途によって種々定められるものである。
【００７０】
光源の数は、第２の導光体の形状に応じて適宜設定することができ、１個であっても複数（例えば、２個）であってもよいが、電力およびスペースを節約する観点から、１個または２個が好ましい。
【００７１】
光源が１個の場合、例えば、図１に示すように、第２の導光体の片端に対して光源を配設してもよい。また、光源が２個の場合は、例えば、第２の導光体の両端に対してそれぞれ光源を配設してもよい。この場合、第２の導光体は、延出部を本体部の両端にそれぞれ設け、双方の延出部から光を入射させてもよい。
【実施例】
【００７２】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
【００７３】
（実施例１）
図１〜４に示すように、車載用表示装置（スピードメーターパネル相当）１０を作製した。表示装置１０は、表示板１２と照明装置１１を備えており、照明装置１１は、フレーム１８に取り付けられた第１の導光体１５と第２の導光体１６と、第２の導光体１６に取り付けられた光源１７を備えている。
【００７４】
第１の導光体１５は、発光面１５ａとそれに相対する裏面１５ｂ、内部に有する切欠部１４とは相対する外側面１５ｃを有しており、切欠部１４は、発光面１５ａと垂直方向に内側面１４ａを有している。
【００７５】
第２の導光体１６は、円弧状の本体部１６ａと延出部１６ｂを有しており、本体部１６ａは、外周面１６ｃと内周面１６ｄを有している。また、延出部１６ｂは、光源に対する入光部（または端面）１６ｅを有している。
【００７６】
照明装置において、第１の導光体は、母材をＰＭＭＡ樹脂（密度：１．１９、色相：透明、屈折率：１．４９）とし、散乱粒子をシリコーン系樹脂粒子、（形状：球、粒子径２５００μｍ、屈折率：１．４３４５）を０．１重量％の比率で混練し、射出成形により成形した。
【００７７】
第１の導光体は、厚さ３．０ｍｍの板状であり、その平面形状は、外径１１２．０ｍｍ、弧度１１０度の板状の扇形であり、且つその内部には、外径と同心円である切欠部（内径２６．４ｍｍ、弧度１１０度）が存在している。ここで、この第１の導光体の切欠部の曲率半径は、１３．２ｍｍである。
そして、付加加工として、第１の導光体の裏面に、レーザー加工により、微小ドット（ドット形：半球、サイズ：０．０４〜０．０８ｍｍ、密度２０個／ｍｍ）を付加している。
【００７８】
第２の導光体は、第１の導光体と同じ材質で射出成形により成形し、その外形は、図１に示すように、第１の導光体の切欠部と近接する本体部と、この本体部の一端から一体的に延出する延出部とで構成される。
【００７９】
本体部の平面形状は、軸心を同一とする外径２６．０ｍｍ、内径２０．０ｍｍの円弧形であり、それぞれの弧度は１１０度である。ここで、本体部の外周面が有する曲率半径は、１３．０ｍｍである。なお、延出部は、図のように本体部の平面から下方になだらかに湾曲して下方の光源に向けて垂下している。
【００８０】
そして、付加加工として、本体部の内周面において、第１の導光体の発光面に対する垂直方向において、複数の平行な線溝［形状：かまぼこ形（幅：１．０ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）密度５°／本］が形成されている。なお、この線溝は、射出成形時において一体的に成形している。
【００８１】
また、フレームは、ポリプロピレン（色相：白色）を用いて射出成形により一体成形され、図１に示すように、第１の導光体および第２の導光体を支持するための支持部、外側面を覆うための第１の壁部、第２の導光体の本体部の内周面を覆うための第２の壁部、および延出部の厚さ方向において、延出部の両面を取り囲むための第３の壁部を有している。
【００８２】
光源は、シリンダ形状白色チップＬＥＤ「日亜化学工業株式会社製、型名：ＮＳ２Ｗ１２３ＢＴ（３３ルーメン）」を用い、延出部の端面より光を入射するよう設定した。
【００８３】
（比較例１）
実施例の第１の導光体と同じ導光体に対して、光源として、シリンダ形状白色チップＬＥＤ「日亜化学工業株式会社製、型名：ＮＳＳＷ０６４（７ルーメン）」を導光体の裏面に等間隔で１１個を配置した。そして、導光体の裏面と、外側面および内側面とを覆うようにフレームを配設し、実施例１と同様に輝度測定をおこなった。
【００８４】
（評価方法）
上記構成の照明装置に対して、光源からの光を入射し、第１の導光体の輝度について、コニカ・ミノルタ株式会社製、面輝度測定装置、型式ＣＡ−２０００によって測定し、その擬似画像データを目視により評価した。
【００８５】
（評価結果）
実施例１および比較例１の表示装置の評価の結果を、それぞれ図５および図６に示す。
【００８６】
図５に示すように、実施例１では、第１の導光体の切欠部の近傍に一部輝度の高い領域があるものの、その他の領域では、輝度は平均して５００ｃｄ／ｍ２であり、全体の範囲は４５０〜５５０ｃｄ／ｍ２（±１０％）に収まっているため、均一性が高く、目視によっても、極端な輝度ムラは確認されなかった。
【００８７】
これに対して、図６を示すように比較例の評価結果では、ＬＥＤ光源は等間隔で配置されているものの、各光源の近傍では８００ｃｄ／ｍ２もの高い輝度に達する一方で、ＬＥＤ光源から離れると輝度は５００ｃｄ／ｍ２未満になるため、輝度の差は最大６０％に達した。このような場所による輝度の違いは、目視によっても輝度ムラとしてはっきり観察された。
【００８８】
上記の比較により、比較例は多くのＬＥＤを用いているにもかかわらず、輝度ムラが大きいのに対して、実施例は単一のＬＥＤ光源によって、パネルを均一に照明できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の照明装置は、光源の数が少なくとも、光源からの光を有効に利用しつつ輝度ムラを低減させて照明することが可能であるため、表示装置は、さまざまな車両（自動車、モーターサイクル、バス、トラックなどの道路用車両；鉄道車両）において有用に用いることができる。
【００９０】
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１０…車載用表示装置
１１…照明装置
１２…表示板
１３…導光板
１４…切欠部
１５…第１の導光体
１６…第２の導光体
１６ａ…第２の導光体の本体部
１６ｂ…第２の導光体の延出部
１７…光源
１８…フレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された表示板を背面から照明するための照明装置であって、
前記照明装置は、表示板に対して面状に光を出射する第１の導光体と、この第１の導光体に対して光を出射する第２の導光体と、この第２の導光体に対して光を出射する光源と、第１および第２の導光体を支持している非透光性のフレームとを備えており、
前記第１の導光体はその内部に切欠部を有し、この切欠部は、前記第２の導光体から出射された光を切欠部の内側面から入射させ、
前記第２の導光体は、前記第１の導光体の切欠部の内側面に沿って非接触で近接する外周面を有する本体部を有しており、この本体部は、第１の導光体の発光面に対する水平断面において所定の曲率半径を有する曲線で形成されており、
前記フレームは、第１の導光体および第２の導光体を非接触の状態で支持している照明装置。
【請求項２】
請求項１において、第２の導光体は、本体部と、本体部の少なくとも一方の端部から延長した延出部とを有しており、この延出部より光源からの出射光を入射させる照明装置。
【請求項３】
請求項１または２において、第２の導光体の本体部は、第１の導光体の発光面に対する水平断面において、それぞれ略円弧状の外周面と内周面を有しており、この内周面には、発光面に対して垂直方向に互いに平行な線溝が複数形成されている照明装置。
【請求項４】
請求項３において、複数の平行な線溝は、光源から離れるにしたがって、線溝間の間隔が増加する、および／または、それぞれの線溝の線径が大きくなる照明装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、第１の導光体と第２の導光体とは、同材質の導光材料からなる照明装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、第１の導光体の切欠部の内側面と、第２の導光体の本体部の外周面との間隙の幅が、０．１〜０．５ｍｍである照明装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、発光面に対する水平断面において、第２の導光体の本体部の外周面が有する曲率半径が、１０ｍｍ以上である照明装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の照明装置と、この照明装置の発光面に対して取り付けられた表示板とを備える車両用表示装置。
【請求項１】
車両に搭載された表示板を背面から照明するための照明装置であって、
前記照明装置は、表示板に対して面状に光を出射する第１の導光体と、この第１の導光体に対して光を出射する第２の導光体と、この第２の導光体に対して光を出射する光源と、第１および第２の導光体を支持している非透光性のフレームとを備えており、
前記第１の導光体はその内部に切欠部を有し、この切欠部は、前記第２の導光体から出射された光を切欠部の内側面から入射させ、
前記第２の導光体は、前記第１の導光体の切欠部の内側面に沿って非接触で近接する外周面を有する本体部を有しており、この本体部は、第１の導光体の発光面に対する水平断面において所定の曲率半径を有する曲線で形成されており、
前記フレームは、第１の導光体および第２の導光体を非接触の状態で支持している照明装置。
【請求項２】
請求項１において、第２の導光体は、本体部と、本体部の少なくとも一方の端部から延長した延出部とを有しており、この延出部より光源からの出射光を入射させる照明装置。
【請求項３】
請求項１または２において、第２の導光体の本体部は、第１の導光体の発光面に対する水平断面において、それぞれ略円弧状の外周面と内周面を有しており、この内周面には、発光面に対して垂直方向に互いに平行な線溝が複数形成されている照明装置。
【請求項４】
請求項３において、複数の平行な線溝は、光源から離れるにしたがって、線溝間の間隔が増加する、および／または、それぞれの線溝の線径が大きくなる照明装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、第１の導光体と第２の導光体とは、同材質の導光材料からなる照明装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、第１の導光体の切欠部の内側面と、第２の導光体の本体部の外周面との間隙の幅が、０．１〜０．５ｍｍである照明装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、発光面に対する水平断面において、第２の導光体の本体部の外周面が有する曲率半径が、１０ｍｍ以上である照明装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の照明装置と、この照明装置の発光面に対して取り付けられた表示板とを備える車両用表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２３８３９０（Ｐ２０１１−２３８３９０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７０２５（Ｐ２０１０−１０７０２５）
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（３９００３１４５１）株式会社林技術研究所 (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（３９００３１４５１）株式会社林技術研究所 (83)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]