JP2006091172A - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光体として蛍光体を用いる画像表示装置において、表示部越しの視認性を向上させうる手段を提供する。
【解決手段】 平均粒径が３８０ｎｍ以下の、紫外光により励起されて可視域の蛍光を発する蛍光体を含む蛍光体粒子が透明基材に担持されてなる発光層を有する表示部と、紫外光発生部を備えた、前記表示部に紫外光を投射するための光源部とを備えた投射型画像表示装置により、上記課題は解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、投射型画像表示装置に関する。本発明の投射型画像表示装置は、ヘッドアップディスプレイなどの車両用途や、建築物用途に好適に用いられうる。

従来、車両の窓部に各種の情報を表示するための画像表示装置として、ヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ」とも称する）が知られている（例えば、特許文献１および２を参照）。ＨＵＤは、表示する情報に対応した光を発生するための光発生装置と、前記光発生装置において発生した光を結像させるためのハーフミラーであるコンバイナとからなる。ＨＵＤによれば、窓部に設置された前記コンバイナに光を結像させることで、虚像を利用した奥行感のある表示が可能である。従って、乗員は、少ない焦点移動により各種の情報を視認しうる。

ここで、ＨＵＤの構成要素であるコンバイナは、スパッタリング法やゾルゲル法により形成される波長選択反射膜（多層干渉膜）からなる場合が多い。しかしながら、かようなコンバイナを用いる場合には、均一な膜厚に製造することが困難であり、製造コストが高騰するという問題がある。また、コンバイナを三次元曲面に形成すると、光の入射角が部位によって異なるために反射光の波長にずれが生じ、その結果、表示される像の色や濃度にムラが生じるという問題がある。さらに、画像表示のメカニズムが自発光によるものではないため、明るい場所においてはコントラストが低下するという問題もある。

一方、コンバイナを用いない画像表示装置としては、従来、蛍光体を利用する画像表示装置が知られている（例えば、特許文献３および４を参照）。前記特許文献３および４に記載の装置においては、蛍光体が塗布された、または一様に担持された蛍光スクリーンに紫外光を入射し、蛍光体を発光させることで、画像を表示させている。かような画像表示装置によれば、コンバイナを用いることに伴う上記のような問題が発生する虞はない。また、近年注目を集めている有機ＥＬ材料を発光体として用いる場合と比較すると、特に大面積の表示部が必要とされる車両用途や建築物用途への適用を考慮した場合には、大きな透明電極や制御装置を必要とせず、膜厚の制御が容易である分、コストの面で有利である。さらに、表示部に亀裂や磨耗が生じても表示機能は毀損されず、補修も容易である。
特許第２９６４４９１号公報 特許第３２２３８４５号公報 特開２０００−１８０９６０号公報 特開平１１−３８５０６号公報

ここで、画像表示装置が例えば車両や建築物に適用される場合には、装置の表示部越しの視認性が強く要求される場合が多い。視覚による認知、およびこれに基づく判断および操作が極めて大きいウエイトを占める車両の運転において、画像表示装置の表示部越しの視認性は特に重要な問題である。

しかしながら、前記特許文献３に記載の技術ではこの点に何ら考慮は払われていない。一方、前記特許文献４においては、画像表示装置が例えば自動車のフロントガラスに適用された場合には、運転者がフロントガラス越しに自動車前方を視認することも可能である旨が記載されている。しかしながら、前記特許文献４に記載の技術は、蛍光スクリーンの外側に紫外光カットフィルターを設けることで外光による蛍光体の発光を防止し、蛍光スクリーンの視認性の向上を図ったものであり、蛍光スクリーンに担持される蛍光体の形態については何ら考慮されていない。従って、前記特許文献３および４に記載の画像表示装置を車両や建築物に適用した場合には、担持された蛍光体粒子によって外光（可視光）が散乱され、表示部である蛍光スクリーン越しの視認性が低下する虞があった。

そこで、本発明は、発光体として蛍光体を用いる画像表示装置において、表示部越しの視認性を向上させうる手段を提供することを目的とする。

本発明は、平均粒径が３８０ｎｍ以下の、蛍光体を含む蛍光体粒子が透明基材に担持されてなる発光層を有する表示部と、紫外光発生部を備えた、前記表示部に紫外光を出射するための光源部とを備えた投射型画像表示装置である。

本発明の画像表示装置にあっては、表示部（発光層）に担持される蛍光体粒子の粒径が可視光の波長以下に制御されている。このため、表示部（発光層）に担持された蛍光体粒子による外光（可視光）の散乱が防止され、表示部越しの視認性が向上しうる。

本発明の第１は、平均粒径が３８０ｎｍ以下の、蛍光体を含む蛍光体粒子が透明基材に担持されてなる発光層を有する表示部と、紫外光発生部を備えた、前記表示部に紫外光を出射するための光源部とを備えた投射型画像表示装置（以下、単に「画像表示装置」とも称する）である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみには制限されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は、本発明の画像表示装置の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。

図１に示される画像表示装置１０は、表示部１００と、光源部２００とを備える。

表示部１００は、光源部２００から出射された紫外光ＵＶに基づいて画像を表示する要素であり、発光層１１０を有する。発光層１１０は、蛍光体粒子１１１が透明基材１１２に担持（含有）されてなる構成を有する。蛍光体粒子１１１は、紫外光により励起されて可視域の蛍光を発する蛍光体を含む。

一方、光源部２００は、表示部１００に対して紫外光を出射する要素であり、紫外光発生部２１０を備える。

図１に示される画像表示装置が作動する際には、まず、図示しない制御手段から画像信号が光源部２００へ入力され、入力された画像信号に応じて、光源部２００の紫外光発生部２１０において紫外光が発生し、光源部２００から紫外光が出射される。光源部２００から出射された紫外光は表示部１００へ入射し、入射した紫外光の有する光エネルギにより、発光層１１０に担持されている蛍光体粒子１１１を構成する蛍光体が励起される。励起された蛍光体は、直ちに可視光に対応する光エネルギを有する光（すなわち、蛍光）を放出する。これにより、前記画像信号に対応した画像が表示部１００に表示される。

以下、本発明の画像表示装置１０の構成要素について詳細に説明する。

まず、表示部１００について説明する。

上述したように、表示部１００は発光層１１０を有し、発光層１１０においては、蛍光体を含む蛍光体粒子１１１が透明基材１１２に担持されている。

「蛍光体」とは、紫外光により励起されて可視光を発する物質を意味する。本発明において用いられる蛍光体の具体的な形態は特に制限されず、蛍光体に関する従来公知の知見が適宜参照されうる。また、新たに開発された蛍光体が用いられてもよい。蛍光体の一例としては、例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＰｂＳ、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｉなどのＩＩ−ＶＩ族半導体化合物や、Ｓｍ、Ｅｕ、およびＤｙなどの希土類金属、アルミニウム、ベリリウム等の金属のイオンと特定の配位子との錯体などが挙げられるが、これらに制限されることはない。

蛍光体は、発光層１１０において、粒子状の蛍光体粒子１１１の形態で、透明基材１１２に担持される。すなわち、発光層１１０においては、透明基材１１２に、上記で例示したような物質を含む粒子が、担持される。なお、蛍光体粒子１１１は、１次粒子の形態であってもよく、複数の１次粒子が凝集してなる２次粒子の形態であってもよい。

蛍光体には、Ｍｎ、Ｃｕなどの遷移金属や、Ｅｕ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｄｙなどの希土類金属のイオンがドープされていてもよい。これらのイオンがドープされることで、蛍光体粒子１１１を構成する蛍光体の発光効率が向上しうる。

なお、蛍光体粒子１１１の組成は、例えば、蛍光Ｘ線分析法、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析法などにより測定されうる。正確な値が測定されうるのであれば、その他の測定方法が用いられても、勿論よい。このことは、後述するその他の測定方法についても同様である。

本発明の画像表示装置１０は、発光層１１０において担持される前記蛍光体粒子１１１の平均粒径が３８０ｎｍ以下、すなわち、可視光の有する波長以下である点に特徴を有する。これにより、担持された蛍光体粒子による外光（可視光）の散乱が抑制され、表示部１００の視認性が向上しうる。なお、本発明において「粒径」とは、１次粒子からなる蛍光体粒子１１１にあっては当該１次粒子の粒径を意味し、２次粒子からなる蛍光体粒子１１１にあっては当該２次粒子の粒径を意味する。すなわち、本発明において「平均粒径」とは、１次粒子であるか２次粒子であるかを問わず、全ての蛍光体粒子１１１の各粒径の平均値である。蛍光体粒子１１１が発光層１１０において均一に分散しているのであれば、発光層１１０の一部についてのみ蛍光体粒子１１１の平均粒径を測定し、蛍光体粒子１１１の平均粒径としてもよい。なお、蛍光体粒子１１１の平均粒径は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた観察により測定されうる。

蛍光体粒子１１１の形状は球状の形態のみに制限されず、板状、針状、柱状、角状などの形態であってもよい。蛍光体粒子の形状は、所望の発光特性や製造条件などを考慮して適宜選択されうる。蛍光体粒子１１１の形状が球状以外の場合には粒子の形状が一様ではないため、蛍光体粒子１１１の絶対最大長を当該粒子の粒径とする。ここで「絶対最大長」とは、図２に示すように、蛍光体粒子１１１の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離Ｌをいう。絶対最大長を利用して蛍光体粒子１１１の平均粒径を測定する際には、例えば、電子顕微鏡写真の一定の領域中に存在する各蛍光体粒子１１１の絶対最大長の平均値を蛍光体粒子１１１の平均粒径としてもよい。

上述したように、本発明に用いられる蛍光体粒子１１１の平均粒径は、３８０ｎｍ以下であればよいが、表示部１００（発光層１１０）の視認性をより向上させるという観点からは、発光層１１０において担持される蛍光体粒子１１１の、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上、特に好ましくは１００質量％が、３８０ｎｍ以下の粒径を有する。

蛍光体粒子１１１は、好ましくは、ナノ粒子である。なお、本発明において「ナノ粒子」とは、粒径が１００ｎｍ以下の粒子を意味する。ナノ粒子である蛍光体粒子１１１の粒径は、好ましくは１〜１００ｎｍである。

蛍光体粒子１１１をナノ粒子とすることにより、表示部１００（発光層１１０）の視認性を向上させることに加えて、さらに他の好ましい効果が得られる。例えば、蛍光体粒子１１１をナノ粒子とすると、量子サイズ効果が発現しうる。

一般に、半導体材料のバルクをナノ粒子とすると、原子数の減少に伴い、連続的とみなされていたバンド準位が不連続となって、価電子帯（ＨＯＭＯ）のエネルギが低下し、伝導帯（ＬＵＭＯ）のエネルギが増大する。その結果、価電子帯と伝導帯との間のエネルギギャップ（バンドギャップ）は増大し、価電子帯の電子を伝導帯へ励起させるのに必要なエネルギも増大する。この現象を、一般に「量子サイズ効果」と称する。

本発明において用いられる蛍光体粒子１１１をナノ粒子とすると、上記で説明した量子サイズ効果が発現するため、蛍光体粒子１１１の粒径の調節によってバンドギャップが制御されうる。すなわち、蛍光体粒子１１１の粒径を調節することにより、励起された電子の緩和に伴って放出される光のエネルギ（波長）が制御され、所望の色の可視光を発する蛍光体粒子１１１が得られる。例えば、可視光の発光波長を短縮させるには、蛍光体粒子１１１の粒径を小さくすればよい。また、量子サイズ効果の発現により、発光効率や彩度も向上しうる。これは、量子サイズ効果によりバンドギャップの大きさが一様になり、また結晶格子内でのエネルギロスが減少するためであると考えられる。なお、この量子サイズ効果を確実に発現させるという観点からは、蛍光体粒子１１１の粒径は好ましくは２０ｎｍ程度以下であり、より好ましくは１０ｎｍ以下である。

蛍光体粒子１１１をナノ粒子とすると、粒子表面に存在する原子の割合が増大する。その結果、表面欠陥が発生し、発光効率が低下する虞がある。かような発光効率の低下を抑制することを目的として、蛍光体粒子１１１に表面修飾処理が施されていてもよい。表面修飾処理としては、例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）などによる表面被覆処理や、クエン酸、トリテトラオクチルホスフィン酸オキシドなどの改質剤による表面改質処理などが例示される。蛍光体粒子１１１にかような表面修飾処理が施されていると、場合によっては、表面欠陥が封止されることによる発光効率の改善に加えて、蛍光体粒子１１１の耐久性が向上したり、蛍光体粒子１１１どうしの凝集が抑制されて分散性が向上したりするという効果も得られる。

本発明の画像表示装置１０における画像の表示が単色表示で充分であれば、１種のみの蛍光体粒子１１１を単独で用いればよい。多色表示を所望する場合には、例えば、発光波長の異なる複数の蛍光体をそれぞれ含む２種以上の蛍光体粒子１１１を用いるとよい。また、場合によっては、上記で説明した量子サイズ効果を利用することにより、同一の蛍光体を含むが粒径の異なる２種以上の蛍光体粒子１１１を用いても、多色表示が可能である。

蛍光体粒子１１１としては、市販の材料を用いてもよいし、自ら調製した材料を用いてもよい。蛍光体粒子１１１を自ら調製する場合には、蛍光体として用いられる物質を、例えば、共沈法、逆ミセル法、ホットソープ法や、レーザアブレーション法等の気相法などにより粒子化し、その後、必要に応じて分級すればよい。ただし、これらの手法のみに制限されず、その他の手法が用いられても、勿論よい。

発光層１１０において蛍光体粒子１１１を担持するための透明基材１１２は、蛍光体粒子１１１を分散担持しうる透明な基材であればよく、その具体的な形態は特に制限されない。透明基材１１２を構成する材料の一例を挙げると、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、シリコーン樹脂、およびゾルゲル法により形成される金属酸化物系材料などが例示される。また、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、多官能アクリル樹脂などの熱硬化性樹脂のほか、アクリル系の光硬化性樹脂が挙げられる。さらに、ゾルゲル法により形成される金属酸化物系材料としては、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアなどが例示される。なお、透明基材を窓部などに形成する場合、窓部の熱寸法変化や可撓性への追随性を重視する場合には、透明基材１１２を構成する材料として、シリコーン樹脂や硬化性樹脂が好ましく用いられる。また、発光層１１０の耐擦傷性を重視する場合には、透明基材１１２を構成する材料として、硬化性樹脂または前記金属酸化物系材料、シリコーン樹脂が好ましく用いられる。また、これらの材料は、１種のみが単独で透明基材１１２として用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

発光層１１０に占める蛍光体粒子１１１の質量比は、特に制限されないが、発光層１１０全体の質量に対して、好ましくは１〜５０質量％程度であり、より好ましくは５〜３０質量％である。発光層１１０に占める蛍光体粒子１１１の質量比が１質量％未満であると、発光層１１０における発光が不充分となり、鮮明な画像が表示されない虞がある。一方、蛍光体粒子１１１の質量比が５０質量％を超えると、基材の特性が維持できなくなる場合があり、耐久性や形状追随性、塗布性などが低下する虞がある。

また、発光層１１０の厚さについても特に制限はなく、表示部１００を製造する際の手法や画像表示装置１０が使用される形態に応じて適宜調節されうる。実用的な用途を想定すれば、発光層１１０の厚さは０．０１〜１００μｍ程度であり、好ましくは０．１〜１０μｍである。

透明基材１１２に蛍光体粒子１１１を担持させて発光層１１０を形成する手法については特に制限はなく、粒子の分散担持技術についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例としては、透明基材１１２を構成する材料が熱可塑性樹脂やシリコーン樹脂である場合には、樹脂を重合させる際のモノマー溶液に蛍光体粒子１１１を添加し、その後重合させる方法が挙げられる。また、場合によっては、重合後の樹脂（透明基材）に蛍光体粒子１１１を混錬する方法や、重合後の樹脂を溶剤に溶かし、この溶液に蛍光体粒子１１１を添加して乾燥させる方法が採用されてもよい。蛍光体粒子１１１を透明基材１１２に均一に分散させて担持させるという観点からは、蛍光体粒子１１１をモノマー溶液に添加後重合させる方法や、樹脂溶液に蛍光体粒子１１１を添加後乾燥させる方法が好ましく用いられる。一方、透明基材１１２を構成する材料が硬化性樹脂や金属酸化物系材料である場合には、熱や光による硬化またはゾルゲル法による縮重合を行う前のモノマー溶液に蛍光体粒子１１１を添加し、その後硬化または縮重合させるとよい。かような方法によっても、担持される蛍光体粒子１１１の分散性に優れる発光層１１０が得られる。

蛍光体粒子１１１が担持された透明基材１１２を成膜して発光層１１０を形成する手法についても特に制限はなく、成膜技術についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、蛍光体粒子１１１を含む上記のモノマー溶液または樹脂溶液を、剥離可能なシート（例えば、樹脂シート）上に塗布し、乾燥させ、シートを剥離することにより発光層１１０を成膜する方法が例示される。また、モノマー溶液を塗布して成膜した場合には、乾燥後に熱または光などにより重合させればよい。なお、後述する紫外光遮蔽層や保護層が表示部１００に設けられる場合には、上記のシートに代えて、これらの紫外光遮蔽層や保護層上に発光層１１０を直接成膜してもよい。この際、紫外光遮蔽層や保護層を剥離する必要がないことは勿論である。

上述したように、本発明の画像表示装置１０は、表示部１００の発光層１１０に担持される蛍光体粒子１１１の粒径を制御することにより、表示部１００（発光層１１０）越しの視認性を向上させる点に特徴を有する。従って、発光層１１０の可視光透過率は、好ましくは７０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。ここで、「可視光透過率」とは、３８０〜７８０ｎｍの波長領域における平均値である。

本発明の画像表示装置１０においては、光源部２００から出射される紫外光が表示部１００に入射することにより画像が表示される。このため、光源部２００から出射される紫外光以外の非意図的紫外光（例えば、太陽光中の紫外光）が発光層１１０に入射してしまうと、発光層１１０全体がぼんやりと発光してしまい、表示部１００のコントラストが低下する虞がある。従って、非意図的紫外光が発光層１１０に入射しうるような箇所において本発明の画像表示装置１０が使用される場合を考慮すると、本発明の画像表示装置１０の表示部１００には、前記非意図的紫外光を遮蔽するための手段が備えられていることが好ましい。

かような形態としては、図３に示す形態が例示される。図３に示す画像表示装置１０においては、表示部１００に、非意図的紫外光を遮蔽するための紫外光遮蔽層１２０が設けられている。換言すれば、図３に示す画像表示装置１０において、表示部１００は、発光層１１０と、前記発光層１１０の、光源部２００から出射された紫外光が入射される面に対向する面に配置された、紫外光遮蔽層１２０と、からなる。

紫外光遮蔽層１２０は、発光層１１０への非意図的紫外光の入射を防止しうる層であればよく、その具体的な形態は特に制限されない。また、紫外光遮蔽層１２０が発光層１１０への非意図的紫外光の入射を防止するメカニズムは、非意図的紫外光を吸収することによるものであってもよいし、非意図的紫外光を反射することによるものであってもよい。なお、図３に示す形態において、発光層１１０と紫外光遮蔽層１２０とは同一の大きさで示されているが、かような形態のみに制限されず、大きさの異なる発光層１１０と紫外光遮蔽層１２０とが積層されて表示部１００を形成してもよい。

紫外光遮蔽層１２０には、図３に示すように、紫外光吸収剤１２１を担持するとよい。紫外光吸収剤１２１を担持することで、非意図的紫外光が紫外光吸収剤１２１により吸収され、発光層１１０への入射が防止される。

紫外光遮蔽層１２０に担持されうる紫外線吸収剤としては、例えば、レゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンなどが挙げられる。これらは１種のみが単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

紫外光遮蔽層１２０に用いられる透明基材としては、上述した発光層１１０において透明基材１１２として用いられる材料が同様に用いられうる。また、透明基材に紫外光吸収剤を担持させる手法や紫外光遮蔽層を成膜する手法についても、上記の発光層１１０の欄において説明した手法が同様に採用されうる。

図３に示す形態の画像表示装置１０によれば、発光層１１０の、光源部２００から出射された紫外光が入射される面に対向する面から、非意図的紫外光を含む太陽光などが入射しうる用途（例えば、車両用や建築物用など）に適用される場合であっても、発光層１１０に担持された蛍光体粒子１１１の前記非意図的紫外光の入射による発光が防止され、非意図的紫外光の入射による発光層１１０のコントラストの低下が抑制されうる。

以上、透明基材に紫外光吸収剤が担持されることにより紫外光遮蔽層が形成される形態について説明したが、紫外光遮蔽層はかような形態のみには制限されない。例えば、紫外光遮蔽機能（紫外光吸収機能、紫外光反射機能など）を有する透明基材のみからなる紫外光遮蔽層が設けられてもよい。紫外光遮蔽機能を有する透明基材としては、例えば、酸化チタンや酸化亜鉛、ポリシラン類、ソーダライムガラス、鉄、セリウム、チタンを含有させた紫外線カットガラスなどが例示される。なお、本発明の画像表示装置１０が、非意図的紫外光が発光層１１０へ入射する虞のない箇所において用いられる場合には、図３に示すような紫外光遮蔽層１２０が設けられなくてもよいことは勿論である。

表示部１００には、発光層１１０や上記で説明した紫外光遮蔽層１２０に加えて、これらの層を保護するための保護層がさらに設けられてもよい。

かような保護層が設けられる形態としては、例えば、図４に示す形態が挙げられる。図４に示す画像表示装置１０において、表示部１００には、発光層１１０に加えて、図３に示すような紫外光遮蔽層１２０が設けられており、さらに、前記紫外光遮蔽層１２０の、光源部２００から出射された紫外光が入射される面に対向する面に、保護層１３０が配置されている。換言すれば、表示部１００は、光源部２００から紫外光が入射される側から、発光層１１０／紫外光遮蔽層１２０／保護層１３０がこの順に積層されてなる積層体からなる。なお、保護層１３０の大きさも、発光層１１０や紫外光遮蔽層１２０と異なっていてもよい。

保護層１３０は、紫外光遮蔽層１２０を、傷付き、薬品付着などの少なくとも一つから保護しうる層であればよく、その具体的な形態は特に制限されない。保護層１３０は、例えば、上記の発光層１１０の欄において説明した透明基材からなる層であってもよい。なお、発光層１１０または紫外光遮蔽層１２０よりも強度の大きい層または透明基材１１２と同材料でさらに厚い層を保護層１３０として用いることにより、保護層１３０を、発光層１１０または紫外光遮蔽層１２０を支持するための支持層として用いることも可能である。強度の大きい保護層１３０を形成しうる材料としては、上記透明基材１１２に用いられうる材料に加え、一般的なガラスなどが例示される。

表示部１００に保護層が設けられるその他の形態としては、例えば、図５〜図７に示す形態が挙げられる。

図５に示す形態においては、図４に示す形態において、さらに、発光層１１０の、光源部２００から出射された紫外光が入射される面に、保護層１３０が配置されている。換言すれば、表示部１００は、光源部２００から紫外光が入射される側から、保護層１３０／発光層１１０／紫外光遮蔽層１２０／保護層１３０がこの順に積層されてなる積層体からなる。

図６に示す形態においては、図４に示す形態において、さらに、発光層１１０と紫外光遮蔽層１２０との間に、保護層１３０が配置されている。換言すれば、表示部１００は、光源部２００から紫外光が入射される側から、発光層１１０／保護層１３０／紫外光遮蔽層１２０／保護層１３０がこの順に積層されてなる積層体からなる。

図７に示す形態においては、図６に示す形態において、さらに、発光層１１０の、光源部２００から出射された紫外光が入射される面に、保護層１３０が配置されている。換言すれば、表示部１００は、光源部２００から紫外光が入射される側から、保護層１３０／発光層１１０／保護層１３０／紫外光遮蔽層１２０／保護層１３０がこの順に積層されてなる積層体からなる。

以上、表示部１００において紫外光遮蔽層１２０が設けられる形態を例に挙げて、保護層１３０が設けられる形態を説明したが、かような形態のみに制限されず、紫外光遮蔽層１２０が設けられずに保護層１３０が設けられてもよい。

かような形態としては、図８に示す形態が挙げられる。図８に示す形態においては、発光層１１０の両面に保護層１３０が設けられている。換言すれば、表示部１００は、光源部２００から紫外光が入射される側から、保護層１３０／発光層１１０／保護層１３０がこの順に積層されてなる積層体からなる。外光による発光層１１０の発光の虞のない箇所における使用が想定される場合には、かような形態を採用することで表示部１００の小型化およびコストの低減が図られる。

続いて、光源部２００について説明する。

上述したように、光源部２００は、表示部１００へ紫外光を出射する要素であり、紫外光発生部２１０を備える。

紫外光発生部２１０の具体的な形態は特に制限されず、従来公知の紫外光発生装置により構成されうる。紫外光発生部２１０は、例えば、キセノンランプや高圧水銀灯などのランプ光源により構成されてもよい。ただし、コストが低く、小型化が可能であり、制御も容易で、発生する熱量も少ないという観点から、紫外光発生部２１０は、より好ましくは紫外線発光ダイオードまたは紫外線レーザにより構成され、特に好ましくは紫外線発光ダイオードにより構成される。

画像表示装置１０における画像の表示が単色表示で充分であれば、表示部１００において用いられる蛍光体の励起波長に対応するエネルギを有する単一の紫外光を、紫外光発生部２１０において発生させればよい。一方、多色表示を所望する場合には、波長の異なる複数の紫外光を発生させる目的で、複数の紫外光発生部２１０が設けられてもよい。かような形態としては、例えば、波長の異なる紫外光を発生する複数の種類の紫外線発光ダイオードが、所望のパターンに（例えば、交互に）配置されて紫外光発生部２１０が形成される形態が挙げられる。

光源部２００には、紫外光発生部２１０以外にも、種々の装置が設けられうる。例えば、光源部２００には、前記紫外光発生部２１０において発生した紫外光を空間変調し、所望の像に形成するための画像形成手段を設けるとよい。かような画像形成手段の具体的な形態は、紫外光発生部２１０において発生した紫外光を所望の像に形成しうるのであれば、特に制限されない。紫外光を空間変調して画像を形成するメカニズムとしては、例えば、紫外光発生部２１０において発生した紫外光を、選択的に透過させ、遮蔽し、または反射するといった形態が例示される。

紫外光を選択的に透過させ、または遮蔽する画像形成手段が設けられる形態としては、例えば、図９に示す形態が挙げられる。図９は、本発明の画像表示装置の光源部の好ましい一実施形態を示す概略斜視図である。図９に示す形態において、画像表示装置１０の光源部２００は、画像形成フィルタ２２０を備えている。画像形成フィルタ２２０は、紫外光発生部２１０において発生した紫外光を選択的に透過させ、または遮蔽する。選択的な紫外光の透過または遮蔽は、位置選択的な選択であってもよいし、波長選択的な選択であってもよい。

画像形成フィルタ２２０は、例えば、液晶素子などにより構成されうる。画像形成フィルタ２２０を液晶素子で構成することにより、画素数や制御の容易性の点で優れる画像形成フィルタ２２０が提供されうる。

図９に示す画像表示装置１０によれば、光源部２００の紫外光発生装置２１０において発生した紫外光が、画像形成フィルタ２２０によって選択的に透過しまたは遮蔽され、透過した紫外光のみが表示部１００に到達する。その結果、発光層１１０に担持された蛍光体が、到達した紫外光によって選択的に励起されて発光し、画像が表示される。画像形成フィルタ２２０が液晶素子により構成される場合には、ドットマトリクス状に配置された液晶素子のうち、発光させたい画素に対応する素子部分が紫外光を透過させることによって紫外光が選択され、表示部１００において対応する画像が形成される。

なお、図９に示す画像表示装置１０において、光源部２００は、画像形成フィルタにおいて選択されて出射された紫外光による画像を拡大するためのレンズ２３０をさらに備えている。かようなレンズ２３０としては、例えば、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズなどが例示されるが、低コストで小型化が可能という観点からは、フレネルレンズが好ましく用いられうる。ただし、かようなレンズ２３０の設置は必須ではなく、出射された紫外光を直接表示部１００に入射させても、勿論よい。

これに対し、紫外光を選択的に反射する画像形成手段の形態としては、例えば、紫外光を位置選択的に反射する複数の微小ミラーからなる素子、いわゆるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）素子により構成される画像形成部が例示される。ＤＭＤ素子の微小ミラーは可動式であり、その傾きが１秒間に数千回という速度でデジタル制御されることによって、オン／オフが切り替えられる。オンの微小ミラーに反射した紫外光は表示部１００に到達して蛍光体を励起させて発光に寄与する。一方、オフの微小ミラーに反射した紫外光は、光吸収板に吸収されるため表示部１００には到達せず、蛍光体の発光には寄与しない。この微小ミラーのオン／オフの割合を調整することにより、表示部１００における対応する蛍光体の発光が制御されうる。画像形成手段としてＤＭＤ素子を採用すると、紫外光のロスが比較的少なく、高輝度かつ高精細な画像が形成されうる。また、反射型デバイスの特性として、画素間のつながりのよい自然な画像が形成されうる。

画像形成手段の形態は上述した形態のみには制限されず、その他の形態が採用されてもよい。例えば、紫外光発生部２１０において発生した紫外光を走査する形態もまた、採用されうる。すなわち、光源部２００は、紫外光発生部２１０において発生した紫外光を走査することにより所望の画像を形成するための駆動部を備えていてもよい。駆動部を用いて紫外光を走査することによる画像形成の形態としては、例えば、紫外光発生部２１０において発生する紫外光を明滅制御しつつ、この明滅制御と同調するように紫外光発生部２１０をモータなどの駆動部により駆動する形態が例示される。

また、紫外光発生部２１０において発生した紫外光を反射させることで、反射光を走査する形態もまた、採用されうる。すなわち、光源部２００は、紫外光発生部２１０において発生した紫外光を反射し、かつ自身が駆動することにより反射光を走査して、所望の画像を形成するための反射部を備えていてもよい。反射部の具体的な形態としては、例えば、前述のような微小ミラーを複数配列することなく単独で用い、これを駆動させ、さらに紫外光を明滅制御しつつ反射させることで、反射光により表示部に表示される画像を走査する形態が例示される。

なお、画像形成手段としてかような駆動部または微小ミラーが設けられる場合には、光源部２００全体を走査してもよいし、表示される画像に対応する部位のみを駆動することによって、表示部１００に表示される画像のみを走査してもよい。

なお、上記のＤＭＤ素子や駆動部が設けられる形態においても、図９に示すようなレンズ（例えば、フレネルレンズ）が設けられてもよい。

続いて、本発明の投射型画像表示装置の用途について説明する。

上述したように、本発明の画像表示装置は、外光が照射される箇所において用いられた場合であっても、表示部における外光の散乱が抑制され、画像が表示される表示部越しの視認性に優れる。このため、かような特性が要求される車両用途や建築物用途に、本発明の画像表示装置は好適に用いられうる。以下、本発明の画像表示装置が用いられる場合の好ましい一実施形態を、車両に適用される場合を例に挙げて説明するが、下記の形態のみには制限されない。

図１０は、本発明の画像表示装置の表示部が車両の窓部に形成された場合の一実施形態を示す概略断面図である。図１０に示す形態において、画像表示装置１０の表示部１００は、車両３０の窓部（フロントウインドウシールド３１０）に形成されている。具体的には、前記フロントウインドウシールド３１０が、表示部１００の保護層１３０を兼ねており、この保護層１３０（フロントウインドウシールド３１０）の車室側に、紫外光遮蔽層１２０および発光層１１０がこの順に積層されて、表示部１００を形成している。一方、図１０に示す形態において、画像表示装置１０の光源部２００は、車両３０のダッシュボード３２０の内部に設置されている。

図１０に示す形態の画像表示装置１０によれば、車両３０の窓部（フロントウインドウシールド３１０）に形成された表示部１００は視認性に優れるため、運転者４０の視界の妨げとはならない。また、フロントセンターパネルなどに設置される一般的なカーナビゲーションシステムとは異なり、運転者４０は、車外の風景と表示部１００に表示される画像情報とを同時に視認しうるため、運転者４０が判断および操作するために必要な視覚情報が格段に増大する。さらに、車外の風景と表示部１００との間での視線の移動も少なくてすむことから、運転時の安全性も向上しうる。

加えて、表示部１００に設けられた紫外光遮蔽層１２０により、外光（例えば、太陽光）中の紫外光による表示部１００（発光層１１０）の発光が抑制され、表示部１００越しの視認性の低下が防止されうる。

なお、上記で説明した形態はあくまでも一例であって、かような形態のみに制限されることはない。例えば、保護層１３０であるフロントウインドウシールド３１０が紫外光遮蔽機能を有する場合には、表示部１００において紫外光遮蔽層１２０が省略されうる。例えば、ソーダライムガラスは約３２０ｎｍ以下の波長を有する紫外光を遮蔽しうるため、保護層１３０であるフロントウインドウシールド３１０がソーダライムガラスにより構成される場合には、紫外光遮蔽層１２０が省略されても外光による発光層１１０の発光を抑制することは可能である。この際、フロントウインドウシールド３１０を構成するソーダライムガラスは、紫外光吸収剤が配合されてなるポリビニルブチラールなどからなる中間層を有することが好ましい。かような形態によれば、３８０ｎｍ以下の波長を有する紫外光が遮蔽されうるため、外光による表示部１００の発光がより一層抑制されるとともに、発光層１１０に担持される蛍光体の選択の幅が広がる。

表示部１００の形成箇所はフロントウインドウシールド３１０のみに制限されず、例えばリアウインドウに形成されてもよい。場合によっては、サイドドアウインドウやサンルーフに形成されてもよい。

光源部２００の設置箇所についても、上記の形態のみには制限されず、車室内であればよい。光源部２００を車室内に設置することで、表示部１００が外光により発光してしまう虞が低下し、耐候性および保守性も向上しうる。図１０に示すようなダッシュボード３２０の内部に設置される形態の他には、例えば、バックミラー部などのルームミラー部に設置される形態が例示される。このように、表示部１００がフロントウインドウシールド３１０に形成される場合には、光源部２００は、運転者４０や乗員の頭部よりも車両の前方側に設置されることが好ましい。かような形態によれば、光源部２００から出射された紫外光が運転者４０や乗員の頭部で遮られる可能性を低減させうる。同様に、表示部１００がリアウインドウに形成される場合には、光源部２００は、運転者４０や乗員の頭部よりも車両の後方側（例えば、ラゲッジルームやリアパーセルシェルフなど）に設置されることが好ましく、表示部１００がサイドウインドウに形成される場合には、光源部２００は、運転者４０や乗員の頭部よりも車両の外側（例えば、サイドパネルなど）に設置されることが好ましい。

本発明の画像表示装置は、建築物に適用されてもよい。建築物に適用された本発明の画像表示装置においては、表示部が建築物の窓部に形成され、光源部が前記建築物の室内に設置されるとよい。かような画像表示装置の作用および効果については、上述した車両に適用された場合と同様である。

本発明の画像表示装置の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。 蛍光体粒子の粒径を測定する際に用いる絶対最大長を説明するための解説図である。 本発明の画像表示装置の他の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の画像表示装置のさらに他の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の画像表示装置のさらに他の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の画像表示装置のさらに他の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の画像表示装置のさらに他の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の画像表示装置のさらに他の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の画像表示装置の光源部の好ましい一実施形態を示す概略斜視図である。 本発明の画像表示装置の表示部が車両の窓部に形成された場合の一実施形態を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ 投射型画像表示装置、
３０ 車両、
４０ 乗員、
１００ 表示部、
１１０ 発光層、
１１１ 蛍光体粒子、
１１２ 透明基材、
１２０ 紫外光遮蔽層、
１２１ 紫外光吸収剤、
１３０ 保護層、
２００ 光源部、
２１０ 紫外光発生部、
２２０ 画像形成フィルタ、
２３０ レンズ、
３１０ フロントウインドウシールド、
３２０ ダッシュボード、
Ｌ 最大の距離。

Claims (11)

1. 平均粒径が３８０ｎｍ以下の、蛍光体を含む蛍光体粒子が透明基材に担持されてなる発光層を有する表示部と、
   紫外光発生部を備えた、前記表示部に紫外光を出射するための光源部と、
   を備えた投射型画像表示装置。
2. 前記透明基材を構成する材料は、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、シリコーン樹脂、およびゾルゲル法により形成される金属酸化物系材料からなる群から選択される、請求項１に記載の投射型画像表示装置。
3. 前記表示部は、前記発光層の前記紫外光が入射される面に対向する面に配置された、紫外光遮蔽層をさらに有する、請求項１または２に記載の投射型画像表示装置。
4. 前記表示部は、前記発光層または前記紫外光遮蔽層を保護するための保護層をさらに有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
5. 前記紫外光発生部は、紫外線発光ダイオードまたは紫外線レーザにより構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
6. 前記光源部は、前記紫外光発生部において発生した紫外光を選択的に透過させ、または遮蔽することにより、所望の画像を形成するための、画像形成フィルタを備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
7. 前記画像形成フィルタは、液晶素子により構成される、請求項６に記載の投射型画像表示装置。
8. 前記光源部は、前記紫外光発生部において発生した紫外光を位置選択的に反射することにより、所望の画像を形成するための、複数の微小ミラーからなる素子により構成される画像形成部を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
9. 前記光源部は、前記紫外光発生部において発生した紫外光を走査することにより、所望の画像を形成するための、駆動部または反射部を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置を用いた車両用画像表示装置において、
    前記表示部が車両の窓部に形成され、前記光源部が前記車両の車室内に設置されてなる、車両用画像表示装置。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置を用いた建築物用画像表示装置において、
    前記表示部が建築物の窓部に形成され、前記光源部が前記建築物の室内に設置されてなる、建築物用画像表示装置。

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