JP2008185753A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外光による不要な像の発生を抑制し、表示品質を向上させることが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】 表示器１１が発した表示光Ｌを第１，第２の反射部材１５，１９を用いて投影部材に投影し、虚像を表示する表示装置であって、表示器１１並びに第１，第２の反射部材１５，１９を収納する空間部２３と第２の反射部材１９で反射された表示光Ｌが通過する透光部２４とを有するハウジング１４と、透光部２４を通じて空間部２３に入射される外部からの光が、第１の反射部材１５の反射面１５ｂにおける周縁部Ｇに照射されることを防ぐ遮光部１７ｂと、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示器が発した表示光を第１，第２の反射部材を用いてフロントガラス等の投影部材に投影し、虚像を表示する表示装置に関するものである。

従来より、下記特許文献１に記載され、図５，図６に示すように、車両のダッシュボード１に配設された表示装置２が投射する表示光Ｌ１をフロントガラス３で運転者４の方向に反射させ、表示像である虚像Ｖを表示するヘッドアップディスプレイがある（図５参照）。表示装置２は、図６に示すように表示器５と、コールドミラー（第１の反射部材）６と、凹面鏡（第２の反射部材）７とを有しており、これら表示器５，コールドミラー６並びに凹面鏡７は、ハウジング８の内部空間である空間部８ａに収容（収納）されている。表示器５は、液晶表示素子並びにバックライト（光源）を有しており、車両の速度等を表示する。表示器５が発した表示光Ｌ１は、コールドミラー６並びに凹面鏡７で反射されて、フロントガラス３に投射される。運転者４は、虚像Ｖを風景に重畳させて視認できる。なお、ハウジング８には、凹面鏡７で反射された表示光Ｌ１を通過（透過）させる透光部８ｂが形成されている。
特開２００３−３４４８０１号公報

ところで、上記のごときヘッドアップディスプレイでは、透光部８ｂを通じて空間部８ａに入射される太陽光や街燈光等の外部からの光（つまり、外光）の一部Ｍが、凹面鏡７を介してコールドミラー６側に反射され、コールドミラー６の反射面（つまり、凹面鏡７との対向面）６ａにおける周縁部Ｘに照射されることがあった（図６参照）。そして、かかる周縁部Ｘに照射される外光の一部Ｍが、迷光Ｍ１となって所定の光路（例えば凹面鏡７、透光部８ｄ）を経てフロントガラス３に映し出されることで本来、表示されるべきでなない不要な像（例えば、車両が街燈光の下方を通過する度に虚像Ｖの両側に表示される縦ライン状の像）が発生し、表示品質が低下してしまうという問題があった。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、外光による不要な像の発生を抑制し、表示品質を向上させることが可能な表示装置の提供を目的とするものである。

本発明は、表示器が発した表示光を第１，第２の反射部材を用いて投影部材に投影し、虚像を表示する表示装置であって、前記表示器並びに前記第１，第２の反射部材を収納する空間部と前記第２の反射部材で反射された前記表示光が通過する透光部とを有するハウジングと、前記透光部を通じて前記空間部に入射される外部からの光が、前記第１の反射部材の反射面における周縁部に照射されることを防ぐ遮光部と、を備えてなることを特徴とする。

また本発明は、前記遮光部は、前記第１の反射部材を取り付けるための取付部材に形成されてなることを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、外光による不要な像の発生を抑制し、表示品質を向上させることが可能な表示装置を提供できる。

以下、添付図面に基づいて、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイに応用した一実施形態を説明する。なお、図１から図４は、本発明の実施形態を示すものであり、図１は本実施形態による表示装置の断面図、図２は図１中、矢印Ａ方向から見たときの第１の反射部材と取付部材の正面図、図３は図２のＢ−Ｂ断面図、図４は図２のＣ−Ｃ断面図である。

図１において、本実施形態による表示装置１０は、表示器１１と、第１反射器１２と、第２反射器１３と、ハウジング１４とから主に構成されている。

表示器１１は、配線基板Ｒに実装された発光ダイオードからなる光源１１ａと、この光源１１ａからの照明光を透過して表示光Ｌを形成するように光源１１ａの前方側（真上）に位置するＴＦＴ型の液晶表示素子（表示素子）１１ｂとから主に構成される。このことは、液晶表示素子１１ｂの背後（直下）に光源１１ａが配設され、液晶表示素子１１ｂは、光源１１ａから発せられる光により、所定情報（後述する表示すべき情報）を表示することを意味している。かかる表示器１１は、表示光Ｌの出射側の面が第１反射器１２の後述するコールドミラーに対向するようにしてハウジング１４内に設けられ、表示光Ｌの光軸が前記コールドミラーに交わるような位置や向きにて固定保持される。

また液晶表示素子１１ｂは、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）を、数値あるいはバーグラフ等で発光表示する。表示器１１は、可視波長域の光からなる表示光Ｌを出力するもので、例えば赤色光（主に発光波長域６１０〜６４０ｎｍ）を発する光源１１ａを適用することができる。なお、前記表示すべき情報は、車両の速度やエンジン回転数に限らず、あらゆる表示形態を採用できることは言うまでもない。

第１反射器１２は、コールドミラー（第１の反射部材）１５と、このコールドミラー１５を取り付けるための取付部材１６とを有している。コールドミラー１５は、略矩形状のガラス基板１５ａと、このガラス基板１５ａの片面（第２反射器１３の後述する凹面鏡と向かい合う面）に形成された第１の反射層（反射面）１５ｂとからなるものである。第１の反射層１５ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、蒸着等の方法で形成されている。また、コールドミラー１５は、液晶表示器１１が発した表示光Ｌを、第２反射器１３（前記凹面鏡）側へ反射させるような位置に傾斜状態にて配設される。

なお、コールドミラー１５は、液晶表示器１１の発光波長域を含む可視波長域（４５０〜７５０ｎｍ）の光を高い反射率（例えば８０％以上）で反射し、前記可視波長域以外の光を低い反射率で反射するものである。この場合、コールドミラー１５は、前記可視波長域以外の特に赤外波長域の光（赤外線あるいは太陽光の熱線）を低い反射率（例えば１５％以下）にて反射するものが適用される。なお、第１の反射層１５ｂにて反射されない光は、コールドミラー１５を透過するように構成される。

また本実施形態の場合、コールドミラー１５並びに表示器１１は、ハウジング１４の後述する透光性カバーから直接、臨めない位置に配設され、前記太陽光や街燈光等の外部からの光（外光）が直接、当たらない構造となっている。

取付部材１６は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、本実施形態の場合、第１のケース体１７と、第２のケース体１８とを備える。かかる取付部材１６は、所定の固定手段によりハウジング１４に固定されている。

第１のケース体１７は、図２，図３に詳しく示すようにその外形形状が略矩形状に形成され、コールドミラー１５における反射面である第１の反射層１５ｂの所要部を臨ませるための略矩形状の開口部１７ａと、前記所要部（開口部１７ａ）の周囲となる第１の反射層１５ｂの周縁部Ｇを密着して覆うように略枠状に形成され、後述するように前記透光部を通じてハウジング１４の後述する空間部に入射される外部からの光（前記外光）が、前記凹面鏡を介してコールドミラー１５側に反射され、コールドミラー１５の第１の反射層１５ｂにおける周縁部Ｇに照射されることを防ぐ遮光部１７ｂとを備える。

なお、図３中、１７ｃは、コールドミラー１５の側面部１５ｃを取り巻く周壁部であり、周壁部１７ｃのうち、後述する一対の立壁部が形成される周壁部１７ｄ箇所は、側面部１５ｃと所定の空隙を有するように配設され、周壁部１７ｄを除いた残りの周壁部１７ｃ箇所は、全て側面部１５ｃと当接している。つまり、周壁部１７ｄを除いた残りの周壁部１７ｃ箇所は、側面部１５ｃを密着して覆う壁部からなる。なお、以下の説明では、周壁部１７ｄに対応する側面部１５ｃ箇所を側面部１５ｄとして説明する。

前記所定の空隙を有するように配設される周壁部１７ｄとコールドミラー１５の側面部１５ｄとの間には、側面部１５ｄに沿うようにコールドミラー１５の背後側に（つまり、第１の反射層１５ｂの位置する方向とは反対側に向けて）突出して延び、第２のケース体１８の後述する鍔部の板厚に比べて肉薄の薄板状に形成された一対の立壁部１７ｅが形成されている。かかる一対の立壁部１７ｅは、本実施形態の場合、周壁部１７ｄの両端側近傍、換言すれば、図２中、下側となる側面部１５ｄの両端側近傍に位置している。

また、コールドミラー１５の側面部１５ｄに対応する一対の立壁部１７ｅ箇所には、固定部材である後述するネジを用いて第１のケース体１７と第２のケース体１８とを固定したときに、後述する押圧力により側面部１５ｄと当接する、あるいは側面部１５ｄを押し付ける突出部１７ｆがそれぞれ形成されている。各突出部１７ｆは、各立壁部１７ｅの根元部分において、側面部１５ｄ側に突出形成された突出片からなる。なお、各立壁部１７ｅの先端側には、前記ネジが貫通する略円形の孔部１７ｇがそれぞれ形成されている。

また、Ｈ１，Ｈ２は、図４中、左側に位置し、遮光部１７ｂの周縁に形成されてなる一対の第１フック部であり、Ｈ３，Ｈ４は、図４中、右側に位置し、遮光部１７ｂの周縁に形成されてなる一対の第２フック部である。これら第１フック部Ｈ１，Ｈ２並びに第２フック部Ｈ３，Ｈ４は、立壁部１７ｅの形成される方向と同一方向に延びており、図２中、上側となる、側面部１５ｄと向かい合う側面部１５ｃの両端側近傍に位置している。

なお、第１フック部Ｈ１，Ｈ２の間には、コールドミラー１５の板厚方向に沿って延びるスリットＪ１が形成され、同様に第２フック部Ｈ３，Ｈ４の間には、コールドミラー１５の前記板厚方向に沿って延びるスリットＪ２が形成されている。

第１フック部Ｈ１，Ｈ２は、第２のケース体１８の対応位置に形成された第１の貫通孔１８ａに挿入されて第２のケース体１８を貫通しており、それらの係合面Ｋ１，Ｋ２が第２のケース体１８の裏面で第１の貫通孔１８ａの外周縁に係合している。同様に第２フック部Ｈ３，Ｈ４は、第２のケース体１８の対応位置に形成された第２の貫通孔１８ｂに挿入されて第２のケース体１８を貫通しており、それらの係合面Ｋ３，Ｋ４が第２のケース体１８の裏面で第２の貫通孔１８ｂの外周縁に係合している。

一方、第２のケース体１８は、コールドミラー１５の反射面である第１の反射層１５ｂとは反対側のコールドミラー１５の裏面を支持する略平板状の支持部１８ｃを備える。かかる支持部１８ｃは、第１フック部Ｈ１，Ｈ２に対応して開口形成された前述した第１の貫通孔１８ａと、第２フック部Ｈ３，Ｈ４に対応して開口形成された前述した第２の貫通孔１８ｂとを有している。また支持部１８ｃは、一対の立壁部１７ｅに対応するように突出形成された腕片からなる一対の鍔部１８ｄを有している（図３参照）。

各鍔部１８ｄは、突出部１７ｆの形成箇所を除いた立壁部１７ｅの面（内壁面）Ｐ１に沿うようにそれぞれ配設される。つまり、鍔部１８ｄは、立壁部１７ｅの内側に各々位置しており、その略中央部には立壁部１７ｅの孔部１７ｇに対応するようにネジ螺合部１８ｅがそれぞれ形成されている。なお、鍔部１８ｄや立壁部１７ｅの形成個数は、本実施形態の場合、２個であるが３個以上であってもよい。また、本実施形態の場合、立壁部１７ｅの内壁面Ｐ１や内壁面Ｐ１に相対する外壁面Ｐ２は、図３に示す軸線Ｎに対して金型抜き勾配に相当する角度分だけ周壁部１７ｄ側に傾斜しているものとする（詳細図示省略）。これにより、後述するように前記ネジを孔部１７ｇを介してネジ螺合部１８ｅに各々螺合させた際に、立壁部１７ｅが、僅かではあるが前記押圧力により鍔部１８ｄ側に押し付けられるようになっている。

そして、第１，第２のケース体１７，１８を用いてコールドミラー１５を取り付ける（固定する）にあたっては、一例として詳細図示は省略するが、まず第１のケース体１７の裏面側（立壁部１７ｅ側）を上にした状態で、一対の立壁部１７ｅと立壁部１７ｅの形成されていない周壁部１７ｃ箇所とに沿うようにコールドミラー１５を収容（収納）する。この際、第１の反射層１５ｂの前記所要部が、開口部１７ａに臨むようにコールドミラー１５が収容される。また、このとき、コールドミラー１５の側面部１５ｃと第１のケース体１７の周壁部１７ｃとを密着させた場合、これに相対する部分となる、立壁部１７ｅの突出部１７ｆと側面部１５ｄとの間には、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の微小間隙が存在する。なお、コールドミラー１５の板厚寸法と周壁部１７ｃの突出高さ寸法とは、略同一寸法に設定されているため、コールドミラー１５を収容したときに、周壁部１７ｃの先端面とコールドミラー１５の面（この場合、コールドミラー１５の裏面）とは略同一面となる。

次に、第２のケース体１８の支持部１８ｃの板面とコールドミラー１５の板面とが平行状態となるようにし、この状態で、さらに第１フック部Ｈ１，Ｈ２を第１の貫通孔１８ａに対応させるとともに第２フック部Ｈ３，Ｈ４を第２の貫通孔１８ｂに対応させ、且つ、一対の鍔部１８ｄを一対の立壁部１７ｅに対応させた状態で、支持部１８ｃをコールドミラー１５側に平行移動させ、コールドミラー１５が収容された第１のケース体１７上に第２のケース体１８を載置する。この際、第１フック部Ｈ１，Ｈ２を第１の貫通孔１８ａに貫通させるとともに第２フック部Ｈ３，Ｈ４を第２の貫通孔１８ｂに貫通させ、第２のケース体１８を第１のケース体１７に仮固定する必要がある。

すなわち、第２のケース体１８（支持部１８ｃ）を平行移動させると、第１フック部Ｈ１，Ｈ２の傾斜面が、第１の貫通孔１８ａの周縁部分に当接することで第１フック部Ｈ１，Ｈ２が互い近接するように窄まり（これによりスリットＪ１の幅寸法も小さくなる）、第１フック部Ｈ１，Ｈ２の外径合計幅が第１の貫通孔１８ａの内径幅よりも小さくなって、第１フック部Ｈ１，Ｈ２が第１の貫通孔１８ａを通過する。第１の貫通孔１８ａを通過した第１フック部Ｈ１，Ｈ２は、それ自体の幅方向拡張（膨脹）力により元の方向の位置に復帰し、第１フック部Ｈ１，Ｈ２の外径合計幅が第１の貫通孔１８ａの内径幅よりも大きくなる（図４参照）。

これと同時に、第２フック部Ｈ３，Ｈ４の傾斜面が、第２の貫通孔１８ｂの周縁部分に当接することで第２フック部Ｈ３，Ｈ４が互い近接するように窄まり（これによりスリットＪ２の幅寸法も小さくなる）、第２フック部Ｈ３，Ｈ４の外径合計幅が第２の貫通孔１８ｂの内径幅よりも小さくなって、第２フック部Ｈ３，Ｈ４が第２の貫通孔１８ｂを通過する。第２の貫通孔１８ｂを通過した第２フック部Ｈ３，Ｈ４は、それ自体の幅方向拡張（膨脹）力により元の方向の位置に復帰し、第２フック部Ｈ３，Ｈ４の外径合計幅が第２の貫通孔１８ｂの内径幅よりも大きくなる（図４参照）。これにより第２のケース体１８が、第１のケース体１７に対し仮固定される。かかる仮固定に伴い、孔部１７ｇとネジ螺合部１８ｅとが連通するように、鍔部１８ｄを立壁部１７ｅに対向配置させることが可能となる（図３参照）。

最後に、ネジＳを孔部１７ｇを介してネジ螺合部１８ｅに各々螺合させることで、鍔部１８ｄと立壁部１７ｅとが固定され、これにより第２のケース体１８が第１のケース体１７に本固定されることになる。ここで、ネジＳをネジ螺合部１８ｅに螺合させた際に、薄板状の立壁部１７ｅには、ネジ頂部Ｓ１による押圧力が働き、前記押圧力により立壁部１７ｅに設けられた突出部１７ｆが、前記微小間隙を塞ぐように側面部１５ｄと当接する、あるいは側面部１５ｄを押し付ける構成となっている。なお、必要に応じて、ネジ頂部Ｓ１と立壁部１７ｅ（外壁面Ｐ２）との間にナットを介在させてもよい。

このようにコールドミラー１５を取付固定するための取付部材１６が、第１，第２のケース体１７，１８を備え、第１のケース体１７にコールドミラー１５の一側面である側面部１５ｄに沿うように複数の立壁部１７ｅを設け、第２のケース体１８に複数の立壁部１７ｅに対応する複数の鍔部１８ｄを設け、固定部材であるネジＳを立壁部１７ｅに設けた孔部１７ｇに貫通させるとともに鍔部１８ｄに設けたネジ螺合部１８ｅに螺合させた際に、立壁部１７ｅに設けた突出部１７ｆが、側面部１５ｄに当接する（あるいは側面部１５ｄを押し付ける）構成としたことにより、コールドミラー１５を取付部材１６にガタツキなく固定することが可能となる。

第２反射器１３は、凹面鏡（第２の反射部材）１９と、この凹面鏡１９を保持するミラーホルダ２０とを有している（図１参照）。凹面鏡１９は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に第２の反射層１９ａを蒸着形成してなるものである。かかる凹面鏡１９は、その第２の反射面１９ａがコールドミラー１５並びに前記透光部に対向し、前記透光部から臨める位置に傾斜状態にて配設される。

また凹面鏡１９は、コールドミラー１５からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光部（車両のフロントガラス）側へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡１９が、コールドミラー１５によって反射された表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光部を介して前記車両のフロントガラスに投射することを意味している。なお、凹面鏡１９は、ミラーホルダ２０に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダ２０は、樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、ハウジング１４に固定されている。

ハウジング１４は、遮光性の合成樹脂材料からなり、ともに断面略凹部形状からなる上側ケース体２１と下側ケース体２２とを備え、上側ケース体２１と下側ケース体２２とで形成される内部空間である空間部２３において、表示器１１や各反射器１２，１３を保持して収納するものである。

上側ケース体２１には、凹面鏡１９の配設位置の上部（前記車両のフロントガラス側）が開口する開口窓部２１ａが形成されており、この開口窓部２１ａには、開口窓部２１ａを塞ぐように透光部である透光性カバー２４が配設されている。かかる透光性カバー２４は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、凹面鏡１９で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性部材としての機能を有している。従って、透光性カバー２４を透過する表示光Ｌは、前記車両のフロントガラス側に投射されるようになっている。

かかる実施形態によれば、透光部である透光性カバー２４を通じて空間部２３に入射される前記外光の一部が、凹面鏡１９を介してコールドミラー１５側に反射されるとともにコールドミラー１５の第１の反射層（反射面）１５ｂにおける周縁部Ｇには照射されずに、周縁部Ｇの前方側（凹面鏡１９側）を覆い隠すように構成された第１のケース体１７の遮光部１７ｂによって遮られる。従って、従来のように周縁部に前記外光の一部が照射されることにより生じていた不要な像の発生を抑制することができ、表示品質の向上した表示装置を提供できる。

また本実施形態では、コールドミラー１５の周縁部Ｇと遮光部１７ｂとが密着（当接）している場合について説明したが、遮光部１７ｂは、前記外光の一部が凹面鏡を介して周縁部Ｇに照射されない構成であれば、あらゆる構成を採用することができ、例えば遮光部１７ｂと周縁部Ｇとの間に所定の間隙を設定してもよい。

また本実施形態では、コールドミラー１５を取り付けるための取付部材１６の構成部品である第１のケース体１７の遮光部１７ｂを用いて、コールドミラー１５の周縁部Ｇに前記外光の一部が照射されることを防止する例について説明したが、このように遮光部１７ｂを取付部材１６（第１のケース体１７）に一体形成する構成ではなく、例えば変形例としてハウジング１４に遮光部を一体形成することも可能である。さらに、他の変形例として、空間部２３において、液晶表示素子１１ｂを駆動するための前記駆動回路を有する回路基板が、図１中、液晶表示素子１１ｂの左方に隣接するように配設されている場合においては、前記回路基板（配線パターン）に前記外光の一部が照射されることを防止すべく、前記回路基板の前方側を覆い隠す光遮蔽部材に遮光部を一体形成することも可能である。なお、かかる各変形例にあっては、前記遮光部と周縁部Ｇとが、所定距離を有するように隔てて配設されることは言うまでもない。

本実施形態による表示装置の断面図である。 図１中、矢印Ａ方向から見たときの第１の反射部材と取付部材の正面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 図２のＣ−Ｃ断面図である。 従来技術によるヘッドアップディスプレイの概略構成図である。 従来技術による表示装置の断面図である。

符号の説明

１０ 表示装置
１１ 表示器
１２ 第１反射器
１３ 第２反射器
１４ ハウジング
１５ コールドミラー（第１の反射部材）
１５ｂ 反射面（第１の反射層）
１６ 取付部材
１７ 第１のケース体
１７ｂ 遮光部
１８ 第２のケース体
１９ 凹面鏡（第２の反射部材）
２０ ミラーホルダ
２３ 空間部
２４ 透光部（透光性カバー）
Ｇ 周縁部
Ｌ 表示光

Claims (2)

1. 表示器が発した表示光を第１，第２の反射部材を用いて投影部材に投影し、虚像を表示する表示装置であって、
   前記表示器並びに前記第１，第２の反射部材を収納する空間部と前記第２の反射部材で反射された前記表示光が通過する透光部とを有するハウジングと、
   前記透光部を通じて前記空間部に入射される外部からの光が、前記第１の反射部材の反射面における周縁部に照射されることを防ぐ遮光部と、を備えてなることを特徴とする表示装置。
2. 前記遮光部は、前記第１の反射部材を取り付けるための取付部材に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の表示装置。

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