JP2007065137A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示器Ｅの温度上昇を抑制して、表示器の損傷を防ぐことができる車両用表示装置を提供する。
【解決手段】 一対の偏光膜３１ｂ，３１ｃの間に液晶セル３１ａを有してなる液晶表示素子３１と、この液晶表示素子３１に光を照射する光源３２と、を備え、液晶表示素子３１を透過した表示像Ｌを運転者の前方視野内に設けられたフロントガラスに投影して表示する車両用表示装置であって、少なくとも一方の偏光膜３１ｂ、３１ｃは、液晶セル３１ａと空間を介して設けられる透光性部材に保持されてなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用表示装置に関するものであり、特に、発光型表示器が発した表示光を反射させて虚像を表示する車両用表示装置に好適である。

従来より、特許文献１，２に示すような、ヘッドアップディスプレイなる表示装置が種々に提案されていた。これらの表示装置には、図３に示すように、車両のダッシュボードＡに設けられた表示装置Ｂが投射する表示像ＬをフロントガラスＣで運転者Ｄの方向に反射させ、虚像Ｖを表示するものがある。

また、表示装置Ｂは、例えば光源と液晶表示素子から構成され表示像Ｌを発光表示する表示器Ｅと、凹面鏡Ｆと、がハウジングＧに収容されて構成される（図４参照）。表示器Ｅが発した表示像Ｌは、凹面鏡Ｆで反射されて、フロントガラスＣに投射される。運転者Ｄは、虚像Ｖを風景に重畳させて視認できる。
実開昭６３−９０４１号公報 特開平９−１５５５５号公報

上述のような表示装置Ｂは、太陽光が照射するダッシュボードＡに設けられているため、太陽光の熱線が凹面鏡Ｆで反射され表示器Ｅに達し、表示器Ｅの耐熱温度以上に熱せられて損傷する虞があった。この場合、特に太陽光が凹面鏡Ｆによって集光して反射してしまうため、表示器Ｅが高温になりやすい構造であった。

また、昼間においても視認性の良好な車両用表示装置を提供するために、高輝度出力を行う光源を用いて輝度の高い表示を行う必要があり、この光源からの輻射熱や熱線によって、表示器Ｅが高温に温められて損傷する虞があった。したがって、太陽光や光源からの熱を受けて表示器Ｅが耐熱温度を超えてしまうことを防止する構造が求められていた。

そこで本発明の目的は、上述した問題について着目してなされたものであって、表示器Ｅの温度上昇を抑制して、表示器の損傷を防ぐことができる車両用表示装置を提供することにある。

本発明の車両用表示装置は、前記課題を解決するため、請求項１に記載したように、一対の偏光部材の間に液晶セルを有してなる表示素子と、この表示素子に光を照射する光源と、を備え、前記表示素子を透過した表示像を運転者の前方視野内に設けられた表示部材に投影して表示する車両用表示装置であって、少なくとも一方の前記偏光部材は、前記液晶セルと空間を介して設けられる透光性部材に保持されてなることを特徴とする。

また、請求項２に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記透光性部材は、前記液晶セルの前記表示像の出射側に設けられるホットミラーからなることを特徴とする。

また、請求項３に記載したように、請求項１または請求項２に記載の車両用表示装置において、前記透光性部材は、金属材料からなる保持部材に接触して保持されてなることを特徴とする。

また、請求項４に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、車両のフロントガラスを前記表示部材とし、前記表示像は、凹面鏡を介して拡大表示されてなることを特徴とする。

また、請求項５に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記透光性部材あるいは前記偏光部材あるいは前記液晶セルと前記空間との間に光反射防止層を設けてなることを特徴とする。

また、請求項６に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記透光性部材あるいは前記偏光部材に接するように設けられる透光性のシリコーンラバーを設けてなることを特徴とする。

本発明は、発光型表示器が発した表示光を反射させて虚像を表示する車両用表示装置に関し、表示器Ｅの温度上昇を抑制して、表示器の損傷を防ぐことができる車両用表示装置を提供できる。

以下、本発明の車両用表示装置の実施の形態としてヘッドアップディスプレイに適用したものを例に挙げて、添付図面に基づいて説明する。ヘッドアップディスプレイは、車両のダッシュボードに設けられた表示装置が投射する表示像Ｌを、被表示体となるフロントガラス（表示部材）で運転者の方向に反射させ、虚像を表示するものである。

表示装置は、図１に示すように、車両のダッシュボードの上部に埋め込まれるようにして設けられるハウジング１内に凹面鏡２や表示器３を備えるものである。

ハウジング１は、遮光性の合成樹脂材からなり、凹面鏡２の配設位置の上部（フロントガラス側）を開口する窓部１１と、後述するヒートシンクを突出するための孔部１２と、が設けられている。また、ハウジング１内には、太陽光が直接表示器に入射して虚像Ｖが見えにくくなること（ウォッシュアウト）を防止する遮光壁１３が設けられており、本実施の形態ではハウジング１と一体にして形成されている。また、ハウジング１の上部には、透光性の合成樹脂材（例えばアクリル）からなるカバー１４が、窓部１１を塞ぐようにして設けられる。

凹面鏡２は、凹面２１を有するポリカーボネートからなる合成樹脂基板に反射層を蒸着形成してなるものである。凹面鏡２は、凹面２１が表示器３とカバー１４とに対向するように設けられ、表示器３から投射される表示像Ｌをフロントガラス側に拡大させつつ反射させるものである。また、凹面鏡２は、フロントガラスに投影される表示像Ｌを観察者（例えば運転者）が視認し易いように角度調節可能に設けられている。

表示器３は、表示すべき情報を表示像Ｌとして発光出力するもので、表示像Ｌの出射側の面が凹面鏡２に対向するようにしてハウジング１内に設けられ、表示像Ｌの光軸が凹面鏡２の凹面２１に交わるような位置や向きにて固定保持される。また、表示器３は、図２に示すように、液晶表示素子（表示素子）３１、光源３２、拡散板３３、ヒーター（透光性部材）３４、ホットミラー（透光性部材）３５、ヒートシンク３６、筐体３７、保持部材３８と、から主に構成されている。

液晶表示素子３１は、透明電極を備えた一対のガラス基板間に液晶を封入した液晶セル３１ａと、この液晶セル３１ａの前後側に設けられる偏光膜（偏光部材）３１ｂ，３１ｃと、で構成され、光源３２からの照明光を透過して表示像Ｌを出力するためのものである。偏光膜３１ｂ，３１ｃは、この場合、液晶セル３１ａにおける照明光の入射側（光源３２側）に設けられるヒーター３４に保持される入射側偏光膜（偏光部材）３１ｂと、液晶セル３１ａにおける照明光の出射側（凹面鏡２側）に設けられるホットミラー３５に保持される出射側偏光膜（偏光部材）３１ｃと、を備えている。液晶表示素子３１は、例えば、透過可能なＴＦＴ型液晶表示素子が適用でき、図示しない駆動回路によって表示すべき情報（例えば、車両の速度やエンジン回転数など）を、数値あるいはバーグラフなどの形態で表示することができる。

また、液晶セル３１ａの両端面には、図示しない光反射防止層が形成され、反射光を干渉させて低減するだけでなく、液晶セル３１ａと空気との界面における光の損失を低減して効率よく照明光（表示像Ｌ）を透過することができる。

光源３２は、複数の発光ダイオードを適用することができ、配線基板３９に保持されている。光源３２は、液晶表示素子３１を透過照明し凹面鏡２まで照明光（表示像Ｌ）が達するような向きおよび位置にて設けられる。

拡散板３３は、少なくとも一方の面に凹凸加工がなされた、透光性の合成樹脂部材を適用することができ、光源３２と液晶表示素子３１との間に設けられる。この場合、拡散板３３は、照明光が透過する面に凹凸な形状を施してなるものを適用したが、更に光源３２の指向性や配置を考慮したレンズアレイを一体もしくは別体に設けることによって、より均一な照明による表示出力を期待できる。

ヒーター３４は、液晶セル３１ａの背面側（光源３２側）に所定間隔おいて設けられ、透明基板３４ａの表面上（液晶セル３１ａに対向する面上）にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる透光性発熱層３４ｂを形成したものである。入射側偏光膜３１ｂは、透明基板３４ａの背面（光源３２側の面）上に貼着されて保持される。ヒーター３４は、例えば、氷点下での環境で車両を使用する場合など、非常に低い温度の液晶に対して、適正温度範囲まで急速に温めることができる。

ホットミラー３５は、表示器３から出射する表示像Ｌを（可視光）を効率よく透過するとともに、フロントガラスやカバー１４、凹面鏡２を介して表示器３へ入射する太陽光のうち、赤外線（熱線）を反射して、液晶表示素子３１の温度上昇を低減するものである。ホットミラー３５は、液晶セル３１ｃと凹面鏡２との間に、透過面（反射面）が表示像Ｌの光路に対して垂直もしくは傾けて設けられる。また、ホットミラー３５における液晶表示素子３１との対向面には、出射側偏光膜３１ｃが貼着されて保持される。したがって、太陽光によって温められた出射側偏光膜３１ｃは、その熱を空間を介して設けられる液晶セル３１ａ側ではなく、出射側偏光膜３１ｃに接して保持されるホットミラー３５に効率よく伝達することができる。

ヒートシンク３６は、アルミ等の熱伝導率の高い金属材を適用でき、ネジやボルトからなる固定部材（図示しない）を螺着することによって配線基板３９を保持する。また、ヒートシンク３６は、光源３２の発熱を配線基板３９を介して伝達し、ハウジング１の孔部１２から突出する放熱フィン３６ａによってハウジング１外の空気に熱を放散（放熱）することができる。

筐体３７は、液晶セル３１と、ヒーター３４と、ホットミラー３５と、ヒートシンク３６とをハウジング１の所定位置に保持するためのもので、この場合、両端を開口する筒状に形成された合成樹脂材からなる。また、筐体３７は、例えば、金属材などの熱伝達率の高い材質を用いることもでき、この場合、前述した部品を保持するだけでなく、光源３２もしくは太陽光によって温められた各部品の熱を効率よく伝達し、ヒートシンク３６を介してハウジング１の外へ放熱することが期待できる。

保持部材３８は、液晶表示素子３１が発する表示像Ｌの出射部を切り欠いた枠状であり、表面を黒色アルマイト処理されたアルミ等の金属材を適用でき、ネジやボルトからなる固定部材（図示しない）を螺着することによって保持される。保持部材３８は、筐体３７とともに、ホットミラー３５を保持しており、ホットミラー３５との接触部分によって熱を伝達することができ、出射側偏光膜３１ｃの熱をホットミラー３５を介して伝達するとともに、放熱部材として機能する。

かかる表示装置は、一対の偏光膜３１ｂ，３１ｃの間に液晶セル３１ａを有してなる液晶表示素子３１と、この液晶表示素子３１に光を照射する光源３２と、を備え、液晶表示素子３１を透過した表示像Ｌを運転者の前方視野内に設けられたフロントガラスに投影して表示する車両用表示装置であって、少なくとも一方の偏光膜３１ｂ、３１ｃは、液晶セル３１ａと空間を介して設けられるホットミラー３５やヒーター３４などからなる透光性部材に保持されてなることを特徴とするものである。

したがって、出射側偏光膜３ｃをホットミラー３５に保持させることによって、太陽光によって温められた出射側偏光膜３１ｃの熱をホットミラー３５の接触部分からホットミラー３５へ効率よく伝えることができるため、空間を介して設けられる液晶セル３１ａ側には、熱が伝わりにくい構造となる。このため、液晶セル３１ａが太陽光によって、高温になることを低減して、液晶の損傷を防ぐことができる。

また、入射側偏光膜３１ｂをヒーター３４に保持させることによって、光源３２によって温められた入射側偏光膜３１ｂの熱をヒーター３４の透明基板３４ａの接触部分から透明基板３４ａへ効率よく伝えることができるため、空間を介して設けられる液晶セル３１ａ側には、熱が伝わりにくい構造となる。このため、液晶セル３１ａが光源３２によって、高温になることを低減して、液晶の損傷を防ぐことができる。

また、車両のフロントガラスを表示部材として、表示像Ｌを凹面鏡２を介して拡大表示されてなる構成に本発明を採用することによって、太陽光が極端に集光して高温になりやすい出射側偏光膜３１ｃの熱を、効率よくホットミラー３５へ伝えるため、空間を介して設けられる液晶セル３１ａの液晶が耐熱温度よりも高温になることを防止できる。また、出射側偏光膜３１ｃが局所的に温められて、表示器２の一部品である出射側偏光膜３１ｃの耐熱温度よりも高温になることを防止できる。

また、液晶セル３１ａの両端面に光反射防止層を設けてなることによって、液晶セル３１ａと空間との間における光の反射を低減し、光源３２からの照明光を効率よく表示像Ｌとして出力することができるため、光源３２の輝度を余計に高めなくても高輝度な照明を行うことができる。そのため、余計な輝度を発するのにともなう発熱を低減することができるため、液晶セル３１ａが光源３２の熱によって高温になることを防止できる。なお、本発明の実施の形態では、液晶セル３１ａの両端面に光反射防止層を設けたものを示したが、例えば、ホットミラー３５やヒーター３４、偏光膜３１ｂ，３１ｃなどの照明光（表示像Ｌ）を透過する部材と空間との間に光反射防止層を設けることもでき、同様な効果を得ることができる。

なお、本発明の実施の形態では、上述した構成部品からなるヘッドアップディスプレイを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その構成や処理は同様の効果が得られるものであればよく、例えば、出射側偏光膜３１ｃは、ホットミラー３５ではなく、透明なガラス基板などの透光性部材に保持されるものであってもよい。

また、本発明の実施の形態では、表示部材であるフロントガラスに表示像Ｌを反射させて運転者がこの表示像Ｌを視認するヘッドアップディスプレイを例に挙げたが、専用に設けられる表示部材（コンバイナ）を用いるものであってもよい。

また、出射側偏光膜３１ｃ（液晶表示素子３１の出射側の偏光部材）あるいは偏光部材を保持する透光性部材に透明なシリコーンラバー接触させることによって、太陽光によって温められる偏光部材の熱を効率よく伝達するとともに、シリコーンラバーの体積分の熱容量を増加させることができる。また、シリコーンラバーは、空気との界面における反射率を低減できるため光源からの照明を効率よく使用することができる。

本発明の実施の形態を一部断面によって示す側面図。 同上実施の形態の表示器を示す断面図。 従来例を示すヘッドアップディスプレイの概略構成図。 同上従来例を示す側面図。

符号の説明

２ 凹面鏡
３ 表示器
３１ 液晶表示素子（表示素子）
３１ａ 液晶セル
３１ｂ 入射側偏光膜（偏光部材）
３１ｃ 出射側偏光膜（偏光部材）
３２ 光源
３４ ヒーター（透光性部材）
３５ ホットミラー（透光性部材）
３８ 保持部材

Claims (6)

1. 一対の偏光部材の間に液晶セルを有してなる表示素子と、この表示素子に光を照射する光源と、を備え、前記表示素子を透過した表示像を運転者の前方視野内に設けられた表示部材に投影して表示する車両用表示装置であって、
   少なくとも一方の前記偏光部材は、前記液晶セルと空間を介して設けられる透光性部材に保持されてなることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記透光性部材は、前記液晶セルの前記表示像の出射側に設けられるホットミラーからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記透光性部材は、金属材料からなる保持部材に接触して保持されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用表示装置。
4. 車両のフロントガラスを前記表示部材とし、前記表示像は、凹面鏡を介して拡大表示されてなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
5. 前記透光性部材あるいは前記偏光部材あるいは前記液晶セルと前記空間との間に光反射防止層を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
6. 前記透光性部材あるいは前記偏光部材に接するように設けられる透光性のシリコーンラバーを設けてなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
   

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