CN110476008A - 立体面显示装置及车辆用显示装置 - Google Patents

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Abstract

立体面显示装置具有：多个发光元件(11)，其被搭载于搭载构件(10)上；以及多个导光部(20)，其在一端侧具备光入射面(21)、在另一端侧具备光取出面(22)，光入射面(21)被与发光元件(11)相对地配置，多个导光部(20)的至少一个的长度不同，光取出面(22)被彼此相邻地三维地配置。

Description

立体面显示装置及车辆用显示装置
技术领域
本发明涉及立体面显示装置及车辆用显示装置。
背景技术
以往，在驾驶员所操作的一般的车辆中，为了对车辆周围的其他车辆或行人显示车辆的行驶状态，以手动对停车灯或尾灯·方向指示器等进行操作。近年来，车辆的自动驾驶技术显著发展，由车辆所具备的信息处理部件来代替车辆的各种操作的情况可能发生的环境正在不断完善。自动驾驶技术中，因信息处理部件基于各种传感器的检测结果而操作车辆，故能够在瞬间处理复杂的信息。因此，也能利用图像显示装置对其他车辆或行人显示行驶状态等。专利文献1提案有一种在车辆上具备图像显示装置从而对车辆外部显示各种信息的技术。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2001-043493号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
但在专利文献1的现有技术中，需要在车辆上另行安装图像显示装置，可安装的位置或图像显示装置的尺寸受到车辆的形状制约。另外，为了安装既有的图像显示装置，需在车辆外周安装平板状的部件，车辆的设计性明显受损。
在使用曲面形状的图像显示装置的情况下，因需要根据车辆的设计和安装位置而单独进行设计，故缺乏通用性且制造工序也会繁杂化。另外，因为即使对图像显示装置的曲面形状单独进行了设计，也无法通过安装在车辆外周来得到车辆与图像显示装置的一体感，故有损设计性。
因此，本发明鉴于上述以往的问题点而完成，以提供一种能以简便的构造显示与立体的曲面形状相对应的图像，并得到与车辆的一体感的立体面显示装置及车辆用显示装置为目的。
[用于解决技术课题的技术方案]
为了解决上述技术课题，本发明的立体面显示装置具有：多个发光元件，其被搭载于搭载构件上；以及多个导光部，其在一端侧具备光入射面，在另一端侧具备光取出面，上述光入射面被与上述发光元件相对地配置，上述多个导光部的至少一个的长度不同，上述光取出面被彼此相邻地三维地配置。
在如上述这样的本发明的立体面显示装置中，具备光入射面与发光元件相对的多个导光部，导光部的长度不同从而光取出面被彼此相邻地三维地配置。因此，根据上述构成，能以简便的构造显示与立体的曲面形状相对应的图像，并得到与车辆的一体感。
另外，在本发明的一方案中，上述导光部在至少一部分具备光纤。
另外，在本发明的一方案中，具备光放大部，其将从上述光纤的光出射端面出射的光的直径放大到上述光取出面的大致全区域。
另外，在本发明的一方案中，上述导光部具备透光性的柱状构件，上述柱状构件的一端面为上述光取出面。
另外，在本发明的一方案中，在上述光取出面上形成有使光散射地取出的光散射构造。
另外，在本发明的一方案中，还具备三维形状的外板，其由透光性材料形成；上述光取出面被沿上述外板的内表面配置。
另外，本发明的车辆用显示装置的特征在于，具备上述的任意一项所记载的立体面显示装置，上述外板被配置于车辆的外装部。
[发明效果]
本发明能够提供一种能以简便的构造显示与立体的曲面形状相对应的图像，并得到与车辆的一体感的立体面显示装置及车辆用显示装置。
附图说明
图1A是表示本发明的第1实施方式的立体面显示装置100的示意立体图。
图1B是表示本发明的第1实施方式的立体面显示装置100的分解立体图。
图2A是表示本发明的第2实施方式的立体面显示装置110的示意立体图。
图2B是表示本发明的第2实施方式的立体面显示装置110的分解立体图。
图3是表示本发明的第3实施方式的立体面显示装置120的分解立体图。
图4是表示本发明的第4实施方式的导光部20的示意立体图。
图5A是表示光纤23和光放大部25以及光纤插入部26的形状的示意剖视图。
图5B是表示关于光的放大进行仿真的结果的示意图。
图6A是表示关于导光部20的光取出面的可视性进行仿真的结果的示意图，表示从视场角10度的位置观察的情况。
图6B是表示关于导光部20的光取出面的可视性进行仿真的结果的示意图，表示从视场角20度的位置观察的情况。
图7是表示本发明的第5实施方式的立体面显示装置130的示意立体图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。对各附图所表示的相同或等同的构成要素、构件、处理标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。图1A及图1B是表示本实施方式的立体面显示装置100的示意图，图1A是示意立体图，图1B是分解立体图。如图1A及图1B所示，立体面显示装置100具备搭载构件10和多个导光部20以及外板30。
搭载构件10为搭载多个发光元件11的构件，形成有用于对各发光元件11供给电力的未图示的布线图案。作为搭载构件10，若能够保持多个发光元件11并供给电力则材料不被限定，能够使用公知的印刷布线基板或陶瓷基板、复合基板等。为了使发光元件11的发光所伴随的发热良好地散热，优选由导热性良好的材质构成搭载构件10。在图1A及图1B中，表示在大致矩形的平板形状的搭载构件10上以矩阵状搭载有发光元件11的示例，但也可以是其他的多边形或圆形，也可以由曲面形状或多面形状构成。
发光元件11为被搭载于搭载构件10上且与布线图案电连接，并通过电力的供给而发出预定的颜色和强度的光的发光构件。作为发光元件11，能够使用发光二极管(LED：Light Emitting Diode)或有机EL(Electro Luminescence：电致发光)等。发光元件11能够使用发出单色光的封装，但通过使用可发出RGB各颜色的光的封装从而能够用立体面显示装置100显示彩色图像。作为一个示例，可例举如下全彩色的LED封装：发光元件11在单个封装内具备红色LED、绿色LED、及蓝色LED，具备与各颜色相对应的电极并根据被供给到各电极的电力而调整RGB各颜色的光的强度，能够通过混色从而发出所期望的光。
导光部20为由使来自发光元件11的光透射的材料构成的大致柱状的构件，一端面为光入射面21、另一端面作为光取出面22。作为具体的材料，可以例举玻璃或丙烯树脂、环氧树脂、聚碳酸酯等。各个光入射面21被与搭载于搭载构件10上的发光元件11相对地配置，来自发光元件11的光入射到光入射面21。为了使光从发光元件11良好地入射到光入射面21，优选使各个发光元件11与光入射面21的距离缩短且均匀。另外，为了使发光元件11和导光部20的光耦合效率提高，优选在光入射面21上形成防反射膜或形成透镜形状。
光取出面22被彼此相邻地三维地配置，在导光部20的内部传播的光被从光取出面22取出到外部。在导光部20的侧面部分中，因在内部传播的光由于折射率差而进行大致全反射，故不会从侧面部分漏出光，从光入射面21入射的光量基本上全部被从光取出面22取出。另外，也可以在导光部20的侧面形成反射膜，以使在导光部20的内部传播的光不从侧面部分漏出。为了降低被从光取出面22取出到外部的光的指向性来提高多方向的可视性，优选在光取出面22的表面形成微小的凹凸等对光进行散射并取出的光散射构造。
相邻的多个光取出面22被沿外板30的内表面形状三维地配置，来自发光元件11的光经由光取出面22及外板30被取出到立体面显示装置100的外部。因导光部20的光入射面21与发光元件11相对，故光取出面22分别作为与发光元件11相对应的像素而发挥功能。因各个导光部20被从与搭载构件10上的发光元件11相对地配置的光入射面21起，设置到被沿外板30的内表面形状配置的光取出面22，故长度根据外板30的内表面形状而不同。
外板30由至少使光的一部分透射的材料构成，为形成三维的曲面形状的板状构件。另外，外板30为被配置于车辆的外装部的构件，其外表面作为车辆的外装面的一部分而发挥功能。如上所述，沿外板30的内表面三维地配置有多个光取出面22，从光取出面22取出的光透射过外板30从而能够从车辆外部目视辨认。
作为构成外板30的具体材料，可例举玻璃或丙烯树脂、环氧树脂、聚碳酸酯等。因外板30为车辆的外装面的一部分，故从轻型化或耐冲击性、耐候性、透光性等观点考虑，最优选聚碳酸酯。可以由透光性高的透明材料构成外板30，使光取出面22能够从外部直接目视辨认，也可以通过在外板30的内表面形成光散射构造、或通过混入光散射构件，从而使其成为使光散射透射的构造，设置成从外部不能直接目视辨认光取出面22的构成。
进一步，在立体面显示装置100上连接有对搭载构件10供给电力的未图示的控制部。控制部为具备各种计算装置或内部存储装置、外部存储装置、信息通信部件、以及各种传感器的信息处理部件。控制部可以作为车辆的自动驾驶技术的信息处理单元的一部分，也可以由与自动驾驶技术不同的信息处理部件构成。控制部将驾驶状况或行驶状态等向车辆外部提示的信息作为图像信息而生成，与该图像信息的像素相对应地决定各发光元件11的发光颜色和发光强度，向各发光元件11供给适当的电力。
被矩阵状地配置于搭载构件10上的多个发光元件11根据图像信息以各像素的发光颜色及发光强度发光，入射到相对的光入射面21。如上所述，入射到光入射面21的光在导光部20的内部传播，被从光取出面22经由外板30取出到立体面显示装置100的外部。因各光取出面22构成与发光元件11相对应的像素，故立体面显示装置100能够进行与外板30的曲面形状对应的立体的面的图像显示。
在本实施方式的立体面显示装置100中，仅通过根据外板30的形状来调整导光部20的长度，就能够沿外板30的内表面将光取出面22三维地彼此相邻地配置，能以简便的构造进行立体的图像显示。另外，因为从光取出面22取出发光元件11处的发光，所以与将发光元件11靠近外板30地配置并使其点状地发光的情况相比，能够确保发光面积。因此，在显示图画或文字的情况下，也能够提高图像轮廓的识别性从而谋求信息传递的顺畅化。进一步，通过将外板30设置为车辆外装的一部分，能够实现提高从车辆外部观察的醒目性或实现新颖的外观，提高与车辆的一体感和设计性。
在图1A及图1B中，作为导光部20，表示了截面为大致正方形的四棱柱，但也可以为其他的截面形状，例如可以为三棱柱、六棱柱、圆柱。若使用截面为大致正方形的四棱柱，则因能够将光取出面22矩阵状地配置，所以易于构成图像显示的像素故而优选。另外，在图1A及图1B中表示了在多个导光部20中截面形状及光取出面22设为相同的示例，但能够根据用立体面显示装置100显示的内容，来设定光取出面22的形状。例如也可以是，导光部20具备显示特定信息的图标形状的光取出面22。
(第2实施方式)
下面，利用图2A及图2B来说明本发明的第2实施方式。省略与第1实施方式重复的内容的说明。图2A及图2B是表示本实施方式的立体面显示装置110的示意图，图2A为示意立体图，图2B为分解立体图。本实施方式中，立体面显示装置110也具备搭载构件10、导光部20、以及外板30。本实施方式中，导光部20由光纤23和柱状构件24构成这一点与第1实施方式不同。在图2B中，为了简化而分别记载1个光纤23和柱状构件24来进行说明，但立体面显示装置110如图2A所示具备与发光元件11相同数量的光纤23及柱状构件24。
光纤23为由透光性的材料构成的大致线状的具有可挠性的构件。光纤23的一端面作为光入射面21被与发光元件11相对地配置，另一端面为光射出面与柱状构件24光学耦合。为了提高发光元件11与光纤23的光耦合效率，优选在光入射面21形成防反射膜或形成透镜形状。
柱状构件24为由使来自发光元件11的光透射的材料构成的大致柱状的构件，一端面与光纤23光学耦合，另一端面作为光取出面22。光取出面22彼此相邻地被三维地配置，在导光部20的内部传播的光被从光取出面22取出到外部。多个柱状构件24的长度可以分别不同，但若如图2A所示使所有柱状构件24的长度均匀，则能够使部件通用化从而减少部件个数。
在光纤23及柱状构件24的侧面部分中，因在内部传播的光由于折射率差而进行大致全反射，故不会从侧面部分漏出光，从光入射面21入射的光量基本上全部被从光取出面22取出。为了降低被从光取出面22取出到外部的光的指向性来提高多方向的可视性，优选在光取出面22的表面上形成微小的凹凸等对光进行散射并取出的光散射构造。多个光纤23的从光入射面21到光出射面的长度不同，通过调整光纤23的长度，从而调整柱状构件24的到光取出面22的长度。
相邻的多个光取出面22被沿外板30的内表面形状三维地配置，来自发光元件11的光经由光取出面22及外板30而被取出到立体面显示装置110的外部。
入射到光入射面21的光在光纤23及柱状构件24的内部传播，经由外板30而被从光取出面22取出到立体面显示装置110的外部。因各光取出面22构成与发光元件11相对应的像素，故立体面显示装置110能够进行与外板30的曲面形状对应的立体的面的图像显示。
在本实施方式的立体面显示装置110中，因导光部20由光纤23和柱状构件24构成，故能够使比光纤23截面积更大的柱状构件24的长度缩短，从而使导光部20整体轻型化。另外，因能够通过调整光纤23的长度来调整导光部20整体的长度，故能够将柱状构件24全部设为相同长度并使部件通用化从而谋求部件个数的减少。进一步，因光纤23为具有可挠性的线状的构件，故能够使搭载构件10与外板30拉开距离，提高布局的自由度。
(第3实施方式)
下面，利用图3来说明本发明的第3实施方式。省略与第2实施方式重复的内容的说明。图3是表示本实施方式的立体面显示装置120的分解立体图。本实施方式的立体面显示装置120具备搭载构件10、导光部20、外板30、以及光纤保持构件40。本实施方式中，以光纤保持构件40保持多个光纤23这一点与第2实施方式不同。
光纤保持构件40为形成有多个插入孔41的大致平板状的构件，为用于在插入孔41中插入并保持光纤23的构件。光纤保持构件40与搭载构件10为大致相同形状，在与发光元件11相对应的位置形成有插入孔41。图3中，为了简化而分别记载1个光纤23与柱状构件24来进行说明，但立体面显示装置120具备与发光元件11相同数量的光纤23及柱状构件24。
插入孔41为从光纤保持构件40的一表面到背面侧贯通地设置的孔，其直径与光纤23的外形大致相同。另外，插入孔41的中心为与搭载构件10上的发光元件11的发光中心相对应的位置。光纤保持构件40被以各插入孔41中插入并保持有光纤23的状态与搭载构件10相对地配置，各光纤23的光入射面21被与各发光元件11相对地保持。
在本实施方式的立体面显示装置120中，因使用光纤保持构件40来保持多个光纤23从而使其与发光元件11相对，故易于进行光纤23与发光元件11的光轴对准。另外，通过由光纤保持构件40统一地保持多个光纤23，从而在立体面显示装置120的组装作业时也能够易于处理具有可挠性的光纤23。
图3中表示具备1个光纤保持构件40的示例，但也可以具备多个光纤保持构件40来保持光纤23的中间位置。在这种情况下，在保持光入射面21附近的光纤保持构件40中，在与发光元件11相对应的位置形成插入孔41，但保持光纤23的中间位置的光纤保持构件40的大小不被限定，也可以为将插入孔41彼此的间隔缩小从而捆扎光纤23的构成。
(第4实施方式)
下面，利用图4来说明本发明的第4实施方式。图4是表示本实施方式的导光部20的示意立体图。本实施方式中，导光部20的构成与第2实施方式不同，因其他的构成与第2实施方式不同而省略重复的说明。
如图4所示，在本实施方式中，导光部20具备光纤23和柱状构件24，在柱状构件24的连接光纤23的一侧上设置有朝向光纤23而缩径的光放大部25。另外，在光放大部25的前端形成有插入并固定光纤23的光出射侧端面的光纤插入部26。
光放大部25的一侧为与光纤23的外径近似的截面圆形，另一侧为与光取出面22相同的截面形状，光放大部25为从光纤23侧朝向光取出面22的方向而直径扩大的形状。换言之，光放大部25为将柱状构件24的一部分以圆锥侧面切割而成的形状。
光纤插入部26为被设于光放大部25的一端侧上的大致圆筒状的凹部，其内径与光纤23的光出射端面的外径大致相同。优选为了插入并固定光纤23的光出射端侧，而光纤插入部26的凹部深度为几mm左右的深度。通过在将光纤23的光出射端侧插入到光纤插入部26的状态下，在连接部分周围涂敷粘合剂等，来固定光纤23和光纤插入部26。
另外，在光纤插入部26的光取出面22侧上形成有圆锥形等的凹部，在构成光放大部25的材料与光纤23的光出射端面之间形成有空隙。基于由构成光放大部25的材料与该凹部形成的空隙的折射率差，光放大部25具备与凹透镜同样地放大光径的功能。因此，从光纤23的光出射端面入射到光放大部25的光一边其光径被放大到光取出面的大致全区域一边在光放大部25内部传播，被从柱状构件24的光取出面22取出到外部。
在柱状构件24及光放大部25的侧面部分中，因在内部传播的光由于折射率差而进行大致全反射，故不会从侧面部分漏出光。另外，也可以在侧面形成反射膜，以使在柱状构件24及光放大部25的内部传播的光不从侧面部分漏出。为了降低被从光取出面22取出到外部的光的指向性来提高多方向的可视性，而优选在光取出面22的表面形成微小的凹凸等对光进行散射并取出的光散射构造。另外，图4中表示将光放大部25作为柱状构件24的一部分而一体地构成的示例，但柱状构件24与光放大部25也可以独立构成。
图5A是表示光纤23、光放大部25、以及光纤插入部26的形状的示意剖视图，图5B是表示关于光的放大进行仿真的结果的示意图。图5A及图5B的(i)～(iV)中，将光纤23和光放大部25的形状设为相同，并使形成于光纤插入部26前端的空隙部分的圆锥形的高度变化。根据图5B所示的光线轨迹仿真的结果，可知能够通过形成于光纤插入部26前端的空隙部分的圆锥形来控制光径的放大及配光性。
图6A及图6B是表示关于导光部20的光取出面的可视性进行的仿真的结果的示意图，图6A表示从视场角10度的位置观察的情况，图6B表示从视场角20度的位置观察的情况。图6A及图6B表示从光取出面22的正面位置观察的可视性和从正面位置将角度向左倾斜10～50度的方向观察的可视性。根据图6A及图6B，可知可不依赖视场角或观察方向而能够良好地目视辨认来自光取出面22的大致全区域的良好的发光。
本实施方式中，通过在光纤23与柱状构件24之间具备光放大部25，从而能够使光径从光纤23放大到光取出面22的大致全区域，提高光取出面22的可视性。
另外，通过将光纤23的光出射端侧插入并固定到光纤插入部26，从而能够良好地固定光纤23和光放大部25，维持二者间的光学耦合。另外，通过适当地设计被设于光纤插入部26前端的空隙的形状，从而能够对在光放大部25及柱状构件24中的光径放大进行设定。
(第5实施方式)
下面，利用图7来说明本发明的第5实施方式。省略与第2实施方式重复的内容的说明。图7是表示本实施方式的立体面显示装置130的示意立体图。本实施方式中，立体面显示装置130也具备搭载构件10、导光部20、以及外板30，导光部20由光纤23和柱状构件24构成。
本实施方式中，如图7所示，搭载构件10的尺寸小于光取出面22的合计面积，光纤23的光入射面21侧被捆扎并与搭载构件10的发光元件11相对。
因光纤23的直径较小为几十μm～几mm左右，故即使将搭载构件10的尺寸缩小而使发光元件11彼此的间隔缩小，也能够使光入射面21与发光元件11分别相对。另外，因光纤23具有可挠性，故光出射端面侧能够使彼此的间距扩大并与柱状构件24的中心位置连接。由此，能够使搭载构件10小型化从而谋求省空间化及轻型化，并使光取出面22的合计面积增大从而实现大画面的立体面显示。
本发明并非被限定于上述各实施方式，能够在权利要求所表示的范围内进行各种变更，将不同实施方式分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
本申请基于2017年4月6日申请的日本国专利申请(特愿2017-075753号)，将其内容作为参考援引至此。

Claims (7)

1.一种立体面显示装置，其特征在于，具有：
多个发光元件，其被搭载于搭载构件上，
以及多个导光部，其在一端侧具备光入射面，在另一端侧具备光取出面，上述光入射面被与上述发光元件相对地配置；
上述多个导光部的至少一个的长度不同，上述光取出面被彼此相邻地三维地配置。
2.如权利要求1所述的立体面显示装置，其特征在于，
上述导光部在至少一部分具备光纤。
3.如权利要求2所述的立体面显示装置，其特征在于，
具备光放大部，其将从上述光纤的光出射端面出射的光的直径放大到上述光取出面的大致全区域。
4.如权利要求1至3的任意一项所述的立体面显示装置，其特征在于，
上述导光部具备透光性的柱状构件，上述柱状构件的一端面为上述光取出面。
5.如权利要求1至4的任意一项所述的立体面显示装置，其特征在于，
在上述光取出面上形成有使光散射地取出的光散射构造。
6.如权利要求1至5的任意一项所述的立体面显示装置，其特征在于，
还具备三维形状的外板，其由透光性材料形成；
上述光取出面被沿上述外板的内表面配置。
7.一种车辆用显示装置，其特征在于，
具备权利要求6所述的立体面显示装置；
上述外板被配置于车辆的外装部。
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