JP2009122654A

JP2009122654A - 表示装置

Info

Publication number: JP2009122654A
Application number: JP2008267402A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Kobayashi; 貢小林; Manabu Koyama; 覚小山; Shuichi Yamatani; 修一山谷
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】表示素子を透過する照明光の輝度ムラを極力抑えることが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】配線基板２４に複数の光源２５が設けられた光源ユニット２７と、各光源２５からの照明光を各々集光させるための複数のレンズ２６ｂが各光源２５に対応して設けられたレンズ部材２６と、各レンズ２６ｂを通じて各々出射される出射光によって透過照明される表示素子２１とを備えた表示装置において、レンズ部材２６には、各レンズ２６ｂ間の境界部分Ｄ３を繋ぐ繋ぎ部２６ｃが形成されてなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板に複数の光源が設けられた光源ユニットと、各光源の発光に伴い透過照明される表示素子とを備えた表示装置に関する。

従来、この種の表示装置としては、光源の発光に伴い表示素子が発した表示光を反射させて虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に用いられるものがあり、例えば特許文献１に開示されている。このヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボードに配設された表示装置が投射する表示光を車両のフロントガラスで利用者の方向に反射させ、虚像を表示するものである。
特開平１１−３１００５５号公報

かかるヘッドアップディスプレイ装置で用いられるバックライト手段である表示装置の一例を図１０を用いて説明する。表示装置Ａは、一対の透光性基板間に液晶を封入した液晶セルの表裏面に偏光部材を貼り付けた液晶表示パネル（表示素子）１と、この液晶表示パネル１を背後から照明する光源ユニット２と、液晶表示パネル１と光源ユニット２との間に位置するレンズ部材３とから構成されている。

光源ユニット２は、液晶表示パネル１を照明する複数の光源２ａと、各光源２ａにそれぞれ電源を供給するための所定の配線パターンが形成された配線基板（基板）２ｂと、この配線基板２ｂの背面に密着するように配設され、各光源２ａから発せられる熱を集約するための金属板２ｃとを備えている。

光源２ａは、チップ型発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、互いに隣接するように配線基板２ｂの表面に実装され、この場合、列状をなす５個の光源２ａ１〜２ａ５にて構成される。なお、配線基板２ｂと金属板２ｃとは絶縁部材（図示せず）によって電気的に絶縁されている。

またレンズ部材３は、各光源２ａ１〜２ａ５に対応して設けられた複数個の球面形状からなるレンズ３ａ〜３ｅを一体的に形成したものである。なお、各レンズ３ａ〜３ｅ間の境界部分３ｆは尖端形状となっている。そして、各光源２ａ１〜２ａ５からの照明光は、各レンズ３ａ〜３ｅを通じて各々集光された後、各レンズ３ａ〜３ｅ表面（つまりレンズ部材３表面）から出射光として各々出射され、かかる出射光が液晶表示パネル１を透過照明する構成となっていた。なお、表示装置Ａをヘッドアップディスプレイ装置に用いる場合には、通常、液晶表示パネル１の背面に沿うように拡散部材を設ける必要がある。

上述した表示装置Ａでは、光源２ａ１〜２ａ５としてＬＥＤを用いた構成となっている。ところで、ＬＥＤは、その発光面が所定の発光面積を備えていることに起因して、個々の光源２ａ１〜２ａ５における発光面の各箇所から発せられる照明光は、各レンズ３ａ〜３ｅの各部から出射される際に、図１０中、Ｘ部を拡大して示す図１０に示すように、ある発光幅Ｐを有して出射される。

なお、以下の説明では、図１０に図示されてなる２個のレンズ３ｂ、３ｃについてのみ説明し、これ以外のレンズ３ａ、３ｄ、３ｅについては説明を省略する。また、図１０において、レンズ３ｂから出射される発光幅ＰをＰ１、レンズ３ｃから出射される発光幅ＰをＰ２として説明することにする。なお、前述した発光幅Ｐ１、Ｐ２は、詳細図示は省略するが、レンズ３ｂの表面全箇所、並びにレンズ３ｃの表面全箇所から液晶表示パネル１側に出射される。

すると、レンズ３ｂとレンズ３ｃとの間に位置する尖端形状である境界部分３ｆ及びその近傍に対応する液晶表示パネル１箇所（図１０中、領域Ｒ１）では、光源２ａ２の発光に伴いレンズ３ｂ表面から出射される発光幅Ｐ１と、光源２ａ３の発光に伴いレンズ３ｃから出射される発光幅Ｐ２とが重なった状態の照明光が到達することになる。

一方、レンズ３ｂやレンズ３ｃの略中央部分及びその近傍に対応する液晶表示パネル１箇所（図１０中、領域Ｒ２）では前述したような発光幅Ｐ１と発光幅Ｐ２との重なり状態は発生せず、レンズ３ｂの略中央部分及びその近傍に対応する領域Ｒ２箇所は、光源２ａ２の発光に伴う照明光のみが到達し、レンズ３ｃの略中央部分及びその近傍に対応する領域Ｒ２箇所は、光源２ａ３の発光に伴う照明光のみが到達する。

従って、境界部分３ｆ及びその近傍に対応する液晶表示パネル１における領域Ｒ１箇所が、各レンズ３ｂ、３ｃの略中央部分及びその近傍に対応する液晶表示パネル１における領域Ｒ２箇所よりも明るくなり易くなる傾向にあり（なお、この傾向は液晶表示パネル１の背面に沿うように拡散部材がある場合でも同じことが言える）、これにより表示素子である液晶表示パネル１を透過する照明光の輝度ムラが生じてしまうという問題を有していた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、表示素子を透過する照明光の輝度ムラを極力抑え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、基板に複数の光源が設けられた光源ユニットと、前記各光源からの照明光を各々集光させるための複数のレンズが前記各光源に対応して設けられたレンズ部材と、前記各レンズを通じて各々出射される出射光によって透過照明される表示素子とを備えた表示装置において、前記レンズ部材には、前記各レンズ間の境界部分を繋ぐ繋ぎ部が形成されてなることを特徴とする。

また本発明は、基板に複数の光源が設けられた光源ユニットと、前記各光源からの照明光を各々集光させるための複数のレンズが前記各光源に対応して設けられたレンズ部材と、前記各レンズを通じて各々出射される出射光によって透過照明される表示素子とを備えた表示装置において、前記レンズ部材には、前記各レンズ間の境界箇所に遮光部が形成されてなることを特徴とする。

また本発明は、第１の基板に複数の第１の光源が設けられた第１の光源ユニットと第２の基板に複数の第２の光源が設けられた第２の光源ユニットとで前記光源ユニットが構成されるとともに、前記各第１の光源からの第１の有色光を各々集光させるための複数の第１のレンズが前記各第１の光源に対応して設けられた第１のレンズ部材と前記各第２の光源からの第２の有色光を各々集光させるための複数の第２のレンズが前記各第２の光源に対応して設けられた第２のレンズ部材とで前記レンズ部材が構成され、前記表示素子は、前記各第１のレンズを通じて各々出射される第１の有色出射光及び前記各第２のレンズを通じて各々出射される第２の有色出射光を含む出射光によって透過照明され、前記繋ぎ部は、前記各第１のレンズ間の境界部分を繋ぐ第１の繋ぎ部及び前記各第２のレンズ間の境界部分を繋ぐ第２の繋ぎ部からなり、前記各第１のレンズを取り囲むように配設されるケース体を備え、前記ケース体の内壁部には前記内壁部に至る前記第１の有色出射光を拡散させる拡散処理が施されてなることを特徴とする。

また本発明は、第１の基板に複数の第１の光源が設けられた第１の光源ユニットと第２の基板に複数の第２の光源が設けられた第２の光源ユニットとで前記光源ユニットが構成されるとともに、前記各第１の光源からの第１の有色光を各々集光させるための複数の第１のレンズが前記各第１の光源に対応して設けられた第１のレンズ部材と前記各第２の光源からの第２の有色光を各々集光させるための複数の第２のレンズが前記各第２の光源に対応して設けられた第２のレンズ部材とで前記レンズ部材が構成され、前記表示素子は、前記各第１のレンズを通じて各々出射される第１の有色出射光及び前記各第２のレンズを通じて各々出射される第２の有色出射光を含む出射光によって透過照明され、前記遮光部は、前記各第１のレンズ間の境界箇所に形成される第１の遮光部及び前記各第２のレンズ間の境界箇所に形成される第２の遮光部からなり、前記各第１のレンズを取り囲むように配設されるケース体を備え、前記ケース体の内壁部には前記内壁部に至る前記第１の有色出射光を拡散させる拡散処理が施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、表示素子を透過する照明光の輝度ムラを極力抑えることが可能な表示装置を提供できる。

（第１実施形態）以下、本発明の第１実施形態を車両用のヘッドアップディスプレイ装置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装置１０は、車両１１のダッシュボード１２内に配設されている（図１参照）。かかるヘッドアップディスプレイ装置１０が投射する表示光Ｌは、車両１１のフロントガラス（投影部材）１３により車両１１の利用者（運転者）１４側に反射される。利用者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。換言すれば、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、ヘッドアップディスプレイ装置１０に備えられる後述する透過型表示素子（被照明部材）から発せられる表示光Ｌをフロントガラス１３に照射し、この照射によって得られた表示像（虚像）Ｖを利用者１４に視認させるものである。これにより利用者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。

ヘッドアップディスプレイ装置１０は、表示装置２０、反射器３０等をハウジング４０内に収容したものである（図２参照）。また表示装置２０は、図３に示すように透過型表示素子（表示素子）２１と、この透過型表示素子２１を照明する照明手段２２と、透過型表示素子２１と照明手段２２との間に配設される拡散部材２３とを備えている。

透過型表示素子２１は、例えば一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前後面に偏光膜を各々設けたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）型の液晶表示パネルからなるものである。透過型表示素子２１は、車両１１に設けられる車速センサやエンジン回転センサからの出力信号に基づいて車速，エンジン回転数を計測する演算回路（図示しない）並びにこの演算結果に基づいて前記液晶を駆動する液晶駆動回路（図示しない）によって、車両１１の速度またはエンジン回転数の計測値を数値として表示することができる。なお、透過型表示素子２１によって表示される表示情報は、車速やエンジン回転数に限らず任意であり、例えば走行距離情報、ナビゲーション情報、外気温情報であってもよい。

一方、照明手段２２は、配線基板（基板）２４と、光源２５と、レンズ部材（レンズアレイ）２６とを備えている。

配線基板２４は、例えば所定の配線パターンが施された熱伝導性の高いアルミ基板からなり、前記配線パターン上に各光源２５が搭載されている。また配線基板２４は、レンズ部材２６とは所定の距離を隔てた状態で、且つレンズ部材２６と略平行状態をなすようにハウジング４０内に配設される。

光源２５は、例えばチップ型発光ダイオードからなり、配線基板２４上に等間隔に複数個実装されてなり、その発光面がレンズ部材２６の後述する入射面と対向してなる。また複数の光源２５は、その光軸がそれぞれ配線基板２４の板面に対して略垂直となるように、レンズ部材２６側となる配線基板２４の面上に互いに隣接するように設けられている。なお、本実施形態では、配線基板２４と複数の光源２５とで光源ユニット２７が構成される。

レンズ部材２６は、透光性合成樹脂からなり、各光源２５から発せられる照明光が各々入射する平滑な入射面２６ａと、拡散部材２３（透過型表示素子２１）側に突出する球面形状からなる複数のレンズ２６ｂとを有してなる。

なお、この場合、個々のレンズ２６ｂは、各光源２５に対応して設けられており、各光源２５からの照明光を各々集光させ、拡散部材２３（透過型表示素子２１）側に出射するように構成されてなる。換言すれば、各レンズ２６ｂは、各光源２５からの照明光に対し、所望の屈折を与えて拡散部材２３（透過型表示素子２１）側に出射光として出射してなるものである。

そして、レンズ部材２６には、図３にて図示したレンズ部材２６を拡大して示す図４に示すように、図４中、上方に位置するレンズＤ１とこのレンズＤ１と隣接するように図４中、レンズＤ１の下方に位置するレンズＤ２との間（境界）となる境界部分Ｄ３を繋ぐ連結部分からなる繋ぎ部２６ｃが形成されてなる。このことは、繋ぎ部２６ｃが、各レンズＤ１、Ｄ２同士を離間させて接続する連結部分であることを意味してなる。なお、ここで言う所定のレンズＤ１が複数のレンズ２６ｂのうちの１つであり、レンズＤ２が複数のレンズ２６ｂのうちの１つであることは言うまでもない。

また本実施形態では、レンズ２６ｂが２個並設された例となっているが、例えばレンズ２６ｂが列状に３個以上並設されている場合においては、個々のレンズ２６ｂ間の境界部分Ｄ３毎に、隣接するレンズ２６ｂ同士を連結するような繋ぎ部２６ｃが各々形成されることは言うまでもない。また、図４では、レンズＤ１に対応して設けられる光源２５を光源Ｆ１、レンズＤ２に対応して設けられる光源２５を光源Ｆ２として、以下説明する。

かかる図４において、光源Ｆ１から発せられる照明光は、入射面２６ａを介してレンズ部材２６内に入射され、その後、レンズＤ１全表面と繋ぎ部２６ｃ全表面から、従来技術にて説明したように各光源２５の発光面が所定の発光面積を備えていることに起因して、発光幅Ｐを伴って拡散部材２３側に出射光として出射される。

同様に、光源Ｆ２から発せられる照明光は、入射面２６ａを介してレンズ部材２６内に入射され、その後、レンズＤ２全表面と繋ぎ部２６ｃ全表面から発光幅Ｐを伴って拡散部材２３側に出射光として出射される。なお、以下の説明では、光源Ｆ１の発光に伴い生じる発光幅Ｐを発光幅Ｐ１、光源Ｆ２の発光に伴い生じる発光幅Ｐを発光幅Ｐ２とする。

そして、本実施形態では、繋ぎ部２６ｃの全表面から出射される発光幅Ｐ１並びに発光幅Ｐ２をなす出射光が、略直進光として繋ぎ部２６ｃの真上に導かれずに、例えば図４中、光路Ｇ１、Ｇ２のごとく拡散部材２３の配設位置に到達しないように、繋ぎ部２６ｃの形状が設定されてなる。例えば繋ぎ部２６ｃにおける断面形状は、図４に図示された断面形状で見ると平面であるが、レンズ２６ｂ自体の形状が各々球面形状となっていることに起因して、図４の紙面に対する鉛直方向の断面形状は曲面となっている。

つまり、光源Ｆ１、Ｆ２の発光に伴い、繋ぎ部２６ｃの全表面から出射される発光幅Ｐ１並びに発光幅Ｐ２をなす出射光は、拡散部材２３には到達せずに、拡散部材２３の配設位置から外れた箇所に出射（屈折）されるようになっている。このことは、繋ぎ部２６ｃ各部から出射される光源Ｆ１、Ｆ２からの照明光が、拡散部材２３（つまり透過型表示素子２１）の照明に寄与しないことを意味してなる。

つまり、本実施形態の場合、拡散部材２３に到達する出射光は、図４に示すように光源Ｆ１の発光に伴い繋ぎ部２６ｃを除くレンズＤ１全表面から出射される発光幅Ｐ１をなす光と、光源Ｆ２の発光に伴い繋ぎ部２６ｃを除くレンズＤ２全表面から出射される発光幅Ｐ２をなす光とからなる。

このとき、拡散部材２３（透過型表示素子２１）における略中央部においては、発光幅Ｐ１と発光幅Ｐ２との重なり部分が、ぼとんどなくなり、仮に重なり部分が生じたとしても、図４に示すような僅かな領域Ｒ１のみとなるので、この結果、透過型表示素子２１を透過する照明光の輝度ムラを従来技術よりも抑えることが可能となる。

拡散部材２３は、例えば乳白色を有する光透過性の合成樹脂からなり、略平板状に形成され、透過型表示素子２１の背面に沿うように配設されてなる。かかる拡散部材２３は、各レンズ２６ｂから出射される出射光を拡散させ、且つ透過型表示素子２１から発せられる表示光Ｌを均一化させるための光拡散部材としての機能を有してなる。

そして、拡散部材２３の前方に位置する透過型表示素子２１は、各レンズ２６ｂを通じて各々出射され、その後、拡散部材２３を通じて拡散される拡散出射光（つまり前記出射光）によって透過照明されてなる。さらに、透過型表示素子２１を照明してなる前記拡散出射光は、透過型表示素子２１の前面側に輝度ムラの抑制された表示光Ｌとなって拡散発光し、この表示光Ｌが反射器３０の後述する凹面鏡、ハウジング４０の後述する透光性カバーを経て、フロントガラス１３側に投影され、これにより利用者１４は輝度ムラの抑制された虚像Ｖを視認することができる。

反射器３０は、透過型表示素子２１から発せられる表示光Ｌを反射させる凹面鏡３１と、この凹面鏡３１を保持するミラーホルダ３２とを備えてなる（図２参照）。

凹面鏡３１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に反射層３１ａを蒸着形成してなるものである。かかる凹面鏡３１は、その反射層３１ａが透過型表示素子２１並びにハウジング４０の後述する透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて配設される。

また凹面鏡３１は、透過型表示素子２１からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光性カバー（車両１１のフロントガラス１３）側へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡３１が、透過型表示素子２１から発せられる表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光性カバーを通じてフロントガラス１３に投射することを意味している。なお、凹面鏡３１は、ミラーホルダ３２に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダ３２は、合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）からなるものであり、ハウジング４０に固定されてなる。

ハウジング４０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、略箱型形状に形成され、その内部空間である空間部４１に表示装置２０や反射器３０を保持して収容するものであり、反射器３０における凹面鏡３１の配設位置の上部（フロントガラス１３側）が開口する開口窓部４２を備えてなる。

またハウジング４０には、開口窓部４２を塞ぐように透光性カバー４３が配設されてなる。かかる透光性カバー４３は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、湾曲形状（曲面形状）に形成され、凹面鏡３１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。つまり、凹面鏡３１によって反射された表示光Ｌは、ハウジング４０に形成された透光性カバー４３を通じてフロントガラス１３に投影され、これにより虚像Ｖの表示が利用者１４に対し行われることになる。

なお、ハウジング４０には遮光壁４４が設けられており、太陽光等の外光が表示装置２０に入射し虚像Ｖが見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を防止している。この遮光壁４４は、平板形状になっており、ハウジング４０の上部から斜めに垂下するように形成されている。

以上のように本実施形態では、配線基板２４に複数の光源２５が設けられた光源ユニット２７と、各光源２５からの照明光を各々集光させるための複数のレンズ２６ｂが各光源２５に対応して設けられたレンズ部材２６と、各レンズ２６ｂを通じて各々出射される出射光によって透過照明される透過型表示素子２１とを備えた表示装置において、レンズ部材２６には、各レンズ２６ｂ間の境界部分Ｄ３を繋ぐ繋ぎ部２６ｃが形成されてなることにより、繋ぎ部２６ｃから出射される出射光は、光路Ｇ１、Ｇ２（図４参照）のごとく拡散部材２３から外れた箇所に出射されるため、これにより透過型表示素子２１を透過する照明光の輝度ムラを極力抑えることが可能となる。

また本実施形態では、レンズ２６ｂ間の境界部分Ｄ３に、隣接するレンズ２６ｂ同士を連結するような繋ぎ部２６ｃを形成した例について説明したが、例えば図５に示すように繋ぎ部２６ｃを廃止して、レンズ２６ｂ間の境界部分Ｄ３を従来のように尖端形状のままとし、この尖端形状からなる境界部分Ｄ３に至る各光源２５からの照明光を遮るような例えば黒色の遮光部２６ｄを、境界部分Ｄ３付近（例えば境界部分Ｄ３及びその近傍）に対応するレンズ部材２６の表面箇所に形成してもよい。なお、遮光部２６は、蒸着等の適宜手段により形成することが可能である。

このように各レンズ２６ｂ間の境界部分Ｄ３付近に遮光部２６ｄが形成されてなる場合であっても、遮光部２６ｄに至る各光源２５からの照明光は、拡散部材２３側に出射されないため、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、遮光部２６ｄに代えて、例えば金属性の反射層からなる反射部を蒸着等の手段を用いて形成し、前記反射部に至る各光源２５からの照明光を配線基板２４側に反射させるような構成とすることも可能である。

（第２実施形態）次に、本発明の第２実施形態を図６〜図８に基づいて説明するが、前述の第１実施形態と同一もしくは相当個所には同一の符号を用いてその詳細な説明は省略する。この第２実施形態が、前述した第１実施形態と異なる点は、透過型表示素子２１（拡散部材２３）に至る照明光が、単一光源からの照明光ではなく、２種類の光源（後述する第１、第２の光源）からの照明光を混色した混色光となっている点にある。なお、２種類の光源を採用したことに伴い、前記第１実施形態にて説明した光源ユニット２７は本第２実施形態では２つの光源ユニットから構成されることになり、また前記第１実施形態にて説明したレンズ部材２６は本第２実施形態では２つのレンズ部材から構成されることになる。

かかる第２実施形態における表示装置５０は、図６に示すように透過型表示素子２１と、この透過型表示素子２１を照明する照明手段６０と、透過型表示素子２１と照明手段６０との間に配設される拡散部材２３とを備えている。

照明手段６０は、第１、第２の配線基板６１、６２と、第１、第２の光源６３、６４と、第１、第２のレンズ部材６５、６６と、第１、第２のケース体６７、６８と、ダイクロイックミラー６９とを備えている。

第１の配線基板（第１の基板）６１は、例えば所定の回路パターンが施された熱伝導性の高いアルミ基板からなり、前記回路パターン上に各第１の光源６３が搭載されている。また第１の配線基板６１は、第１のレンズ部材６５とは所定の距離を隔てた状態で、且つ第１のレンズ部材６５と略平行状態をなすようにハウジング４０内に配設される。

第２の配線基板（第２の基板）６２は、例えば所定の回路パターンが施された熱伝導性の高いアルミ基板からなり、前記回路パターン上に各第２の光源６４が搭載されている。また第２の配線基板６２は、第２のレンズ部材６６とは所定の距離を隔てた状態で、且つ第２のレンズ部材６６と略平行状態をなすようにハウジング４０内に配設される。

第１の光源６３は、例えば緑色光を発するチップ型発光ダイオードからなり、第１の配線基板６１上に等間隔に複数個実装されてなり、その発光面が第１のレンズ部材６５の後述する第１の入射面と対向してなる。また複数の第１の光源６３は、その光軸がそれぞれ第１の配線基板６１の板面に対して略垂直となるように、第１のレンズ部材６５側となる第１の配線基板６１の面上に互いに隣接するように設けられている。なお、本第２実施形態では、第１の配線基板６１と複数の第１の光源６３とで第１の光源ユニットＫ１が構成される。

第２の光源６４は、例えば赤色光を発するチップ型発光ダイオードからなり、第２の配線基板６２上に等間隔に複数個実装されてなり、その発光面が第２のレンズ部材６６の後述する第２の入射面と対向してなる。また複数の第２の光源６４は、その光軸がそれぞれ第２の配線基板６２の板面に対して略垂直となるように、第２のレンズ部材６６側となる第２の配線基板６２の面上に互いに隣接するように設けられている。なお、本第２実施形態では、第２の配線基板６２と複数の第２の光源６４とで第２の光源ユニットＫ２が構成される。

第１のレンズ部材６５は、透光性合成樹脂からなり、図７に示すように各第１の光源６３から発せられる第１の有色光（緑色光）が各々入射する平滑な第１の入射面６５ａと、ダイクロイックミラー６９側に突出する球面形状からなる複数の第１のレンズ６５ｂとを有してなる。

なお、この場合、個々の第１のレンズ６５ｂは、各第１の光源６３に対応して設けられており、各第１の光源６３からの前記第１の有色光を各々集光させ、ダイクロイックミラー６９側に出射するように構成されてなる。換言すれば、各第１のレンズ６５ｂは、各第１の光源６３からの前記第１の有色光に対し、所望の屈折を与えてダイクロイックミラー６９側に第１の有色出射光（緑色出射光）Ｌ１として出射してなるものである。

そして、第１のレンズ部材６５には、図６にて図示した第１のレンズ部材６５を拡大して示す図７に示すように、図７中、上方に位置するレンズＭ１とこのレンズＭ１と隣接するように図７中、レンズＭ１の下方に位置するレンズＭ２との間（境界）となる境界部分Ｍ３を繋ぐ連結部分からなる第１の繋ぎ部６５ｃが形成されてなる。この第１の繋ぎ部６５ｃは、前記第１実施形態にて採用した繋ぎ部２６ｃと同一形状、且つ同一機能を備えてなるものとする。なお、詳細図示は省略するが、第１の入射面６５ａの周縁には、第１の配線基板６１表面と当接するように第１の配線基板６１側に向けて垂下する第１の垂下部が形成さてなる。

第２のレンズ部材６６は、透光性合成樹脂からなり、図８に示すように各第２の光源６４から発せられる第２の有色光（赤色光）が各々入射する平滑な第２の入射面６６ａと、ダイクロイックミラー６９側に突出する球面形状からなる複数の第２のレンズ６６ｂとを有してなる。

なお、この場合、個々の第２のレンズ６６ｂは、各第２の光源６４に対応して設けられており、各第２の光源６４からの前記第２の有色光を各々集光させ、ダイクロイックミラー６９側に出射するように構成されてなる。換言すれば、各第２のレンズ６６ｂは、各第２の光源６４からの前記第２の有色光に対し、所望の屈折を与えてダイクロイックミラー６９側に第２の有色出射光（赤色出射光）Ｌ２として出射してなるものである。

そして、第２のレンズ部材６６には、図６にて図示した第２のレンズ部材６６を拡大して示す図８に示すように、図８中、左方に位置するレンズＮ１とこのレンズＮ１と隣接するように図８中、レンズＮ１の右方に位置するレンズＮ２との間（境界）となる境界部分Ｎ３を繋ぐ連結部分からなる第２の繋ぎ部６６ｃが形成されてなる。この第２の繋ぎ部６６ｃは、前記第１実施形態にて採用した繋ぎ部２６ｃと同一形状、且つ同一機能を備えてなるものとする。なお、詳細図示は省略するが、第２の入射面６６ａの周縁には、第２の配線基板６２表面と当接するように第２の配線基板６２側に向けて垂下する第２の垂下部が形成さてなる。

第１のケース体６７は、例えば白色系の合成樹脂材料からなり、略枠形状にて形成されてなり、各第１のレンズ６５ｂを取り囲むように第１の配線基板６１とダイクロイックミラー６９との間に配置（配設）されてなる（図７参照）。また、この場合、第１のケース体６７の内壁面（内壁部）６７ａには、内壁面６７ａに至る第１の有色出射光Ｌ１を拡散（乱反射）させるための微細な凹凸からなるシボ状の拡散処理（以下、第１の拡散処理という）が施されてなる。

本第２実施形態の場合、前記第１の拡散処理は、第１の配線基板６１とダイクロイックミラー６９との間に位置する内壁面６７ａ箇所全体に設けられているが、例えば前述した内壁面６７ａ箇所全体ではなく、第１のレンズ部材６５の第１の入射面６５ａとダイクロイックミラー６９との間に位置する内壁面６７ａ箇所のみに設けてもよい。なお、第１のケース体６７は、本願請求項３及び本願請求項４におけるケース体に相当する。

第２のケース体６８は、例えば白色系の合成樹脂材料からなり、略枠形状にて形成されてなり、各第２のレンズ６６ｂを取り囲むように第２の配線基板６２とダイクロイックミラー６９との間に配置（配設）されてなる（図８参照）。また、この場合、第２のケース体６８の内壁面（内壁部）６８ａには、内壁面６８ａに至る第２の有色出射光Ｌ２を拡散（乱反射）させるための微細な凹凸からなるシボ状の拡散処理（以下、第２の拡散処理という）が施されてなる。

本第２実施形態の場合、前記第２の拡散処理は、第２の配線基板６２とダイクロイックミラー６９との間に位置する内壁面６８ａ箇所全体に設けられているが、例えば前述した内壁面６８ａ箇所全体ではなく、第２のレンズ部材６６の第２の入射面６６ａとダイクロイックミラー６９との間に位置する内壁面６８ａ箇所のみに設けてもよい。なお、図６中、拡散部材２３側に位置する第２のケース体６８の立壁部分の先端は、ダイクロイックミラー６９まで至らず、前記立壁部分の先端とダイクロイックミラー６９との間には、前記第１、第２の有色出射光を拡散部材２３側に導くための間隙部Ｙが形成されてなる。

ダイクロイックミラー（透過反射部材）６９は、ガラス基板の前面（つまり、拡散部材２３の背面と向かい合う面）に蒸着により形成された反射膜６９ａを有してなるもので、各第１のレンズ６５ｂから出射される各第１の有色出射光Ｌ１の進行方向及び各第２のレンズ６６ｂから出射される各第２の有色出射光Ｌ２の進行方向に対して各々略４５度の傾きを有するように傾斜配置されてなる。なお、この場合、ダイクロイックミラー６９は、第１のケース体６７によって保持されてなるものとする。

またダイクロイックミラー６９は、各第１のレンズ６５ｂから出射される緑色出射光である各第１の有色出射光Ｌ１を透過させるとともに、各第２のレンズ６６ｂから出射される赤色出射光である各第２の有色出射光Ｌ２を反射させるものである。

ここで、図７における各第１の光源６３と第１のレンズ部材６５に着目すると、各第１の光源６３から発せられる第１の有色光（つまり緑色光）は、第１の入射面６５ａを介して第１のレンズ部材６５内に入射され、その後、レンズＭ１、Ｍ２全表面と第１の繋ぎ部６５ｃ全表面から、前記第１実施形態と同じく（つまり図４に図示した発光幅Ｐと同様の）、ある発光幅を伴ってダイクロイックミラー６９側に第１の有色出射光Ｌ１（つまり緑色出射光）として出射されることになる。

また、図８における各第２の光源６４と第２のレンズ部材６６に着目すると、各第２の光源６４から発せられる第２の有色光（つまり赤色光）は、第２の入射面６６ａを介して第２のレンズ部材６６内に入射され、その後、レンズＮ１、Ｎ２全表面と第２の繋ぎ部６６ｃ全表面から、前記第１実施形態と同じく（つまり図４に図示した発光幅Ｐと同様の）、ある発光幅を伴ってダイクロイックミラー６９側に第２の有色出射光Ｌ２（つまり赤色出射光）として出射されることになる。

ところで、第１、第２のケース体６７、６８の内壁面６７ａ、６８ａに前記第１、第２の拡散処理が施されていない場合、例えば第１のレンズ部材６５において、第１の繋ぎ部６５ｃとは反対側となるレンズＭ１の端部側（第１のケース体６７付近となるレンズＭ１箇所）から出射される第１の有色出射光Ｌ１は、その一部が図７中、上方側であってダイクロイックミラー６９まで延在する内壁面６７ａにて反射され、図７中、点線部分で示す緑色反射光Ｚとなってダイクロイックミラー６９に導かれることがあった。

すると、本来であれば、ダイクロイックミラー６９を透過する各第１の有色出射光Ｌ１と、ダイクロイックミラー６９を通じて反射される各第２の有色出射光Ｌ２とが、ダイクロイックミラー６９によってバランスよく混色される構成となるが、内壁面６７ａに前記第１の拡散処理が施されていないことで、ダイクロイックミラー６９の所定箇所において、前述した余分な緑色反射光Ｚが原因で、前記所定箇所に至る第１の有色出射光Ｌ１と第２の有色出射光Ｌ２とがバランスよく混色されない場合があった。

すわなち、第１の有色出射光Ｌ１と第２の有色出射光Ｌ２とを混色してなる出射光（橙色出射光）Ｌ３は、その一部が前述した余分な緑色反射光Ｚの発生に伴い色ムラを有した状態で拡散部材２３側に導かれることになる。

この拡散部材２３側に導かれる色ムラを有した出射光Ｌ３は、拡散部材２３を経て透過型表示素子２１を透過照明し、これに伴い透過型表示素子２１が発する表示光Ｌのフロントガラス１３への照射により形成される虚像Ｖが色ムラを有した状態となって利用者１４側から視認されてしまう虞があった。

これに対し、本第２実施形態では、第１、第２のケース体６７、６８における内壁面６７ａ、６８ａに前記第１、第２の拡散処理を施したことで、例えば第１のレンズ部材６５において、第１の繋ぎ部６５ｃとは反対側となるレンズＭ１の端部側（第１のケース体６７付近となるレンズＭ１箇所）から出射される前記発光幅を有する第１の有色出射光Ｌ１は、その一部が内壁面６７ａに至った際に内壁面６７ａにて拡散（乱反射）されやすくなる。

つまり、このことは、ダイクロイックミラー６９の前記所定箇所において、前記所定箇所に至る前述した余分な緑色反射光Ｚの光量が、内壁面６７ａに前記第１の拡散処理を施さない場合よりも遙かに少なくなることを意味してなる。

従って、このときダイクロイックミラー６９から拡散部材２３へと導かれる第１の有色出射光Ｌ１と第２の有色出射光Ｌ２とを含む混色光である出射光Ｌ３は、内壁面６７ａに前記第１の拡散処理を施した場合の方が内壁面６７ａに前記第１の拡散処理を施さない場合に比べて、色ムラの抑制された状態となって拡散部材２３を経て透過型表示素子２１を透過照明してなる。これにより、透過型表示素子２１が発する表示光Ｌのフロントガラス１３への照射により形成される虚像Ｖが色ムラの抑制された状態となって利用者１４側から視認される構成となる。

しかも本第２実施形態では、第１のレンズ部材６５における境界部分Ｍ３に前記第１実施形態にて採用した繋ぎ部２６ｃと同一機能を有する第１の繋ぎ部６５ｃが形成され、且つ、第２のレンズ部材６６における境界部分Ｎ３に前記第１実施形態にて採用した繋ぎ部２６ｃと同一機能を有する第２の繋ぎ部６６ｃが形成されてなることにより、ダイクロイックミラー６９にて第１の有色出射光Ｌ１と第２の有色出射光Ｌ２とを混色する構成であっても、前記第１実施形態と同様に拡散部材２３側（透過型表示素子２１側）に至る混色光である出射光Ｌ３の輝度ムラが極力抑制されることは言うまでもない。

これにより本第２実施形態によれば、透過型表示素子２１を透過する照明光（この場合、出射光Ｌ３）の色ムラ及び輝度ムラを極力抑制することが可能となる。換言すれば、利用者１４は、色ムラ及び輝度ムラの抑制された虚像Ｖを視認することができる。

また本第２実施形態では、第１、第２のケース体６７、６８が白色系の合成樹脂材料からなる例について説明したが、各ケース体６７、６８はあらゆる色調の合成樹脂材料を採用することが可能であり、例えば各ケース体６７、６８を黒色系あるいは暗色系の合成樹脂材料により形成してもよい。

また本第２実施形態では、ダイクロイックミラー６９を保持してなる第１のケース体６７の内壁面６７ａに前記第１の拡散処理を施し、且つ、ダイクロイックミラー６９と離間するように配置される第２のケース体６８の内壁面６８ａに前記第１の拡散処理と同等の前記第２の拡散処理を施した例について説明したが、例えば前記拡散処理は、ダイクロイックミラー６９を保持する側のケース体の内壁面（この場合、第１のケース体６７の内壁面６７ａ）のみに形成してもよい。

また本第２実施形態では、各第１、第２のレンズ６５ｂ、６６ｂにおける境界部分Ｍ３、Ｎ３に第１、第２の繋ぎ部６５ｃ、６６ｃが各々形成されてなる例について説明したが、例えば第１、第２の繋ぎ部６５ｃ、６６ｃに代えて、前記第１実施形態の変形例として図５に示した遮光部２６ｄと同等の第１、第２の遮光部（図示せず）を各第１のレンズ６５ｂ、６６ｂの境界部分Ｍ３、Ｎ３に各々設けた構成としてもよい。さらには、前記第１、第２の遮光部に代えて、前述した金属性の反射層からなる反射部と同等の第１、第２の反射部（図示せず）を各第１のレンズ６５ｂ、６６ｂの境界部分Ｍ３、Ｎ３に各々設けた構成としてもよい。

なお前記各実施形態では、透過型表示素子２１から発せられる表示光Ｌが、凹面鏡３１を介してフロントガラス１３に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス１３に表示光Ｌを良好に利用者１４方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の反射部材に表示光Ｌを投射する構成としてもよい。

本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。同実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。同実施形態による表示装置の断面図である。同実施形態による表示装置の拡大断面図である。本発明の変形例によるレンズ部材の断面図である。本発明の第２実施形態による表示装置の断面図である。同第２実施形態による第１のレンズ部材及び第１のケース体の断面図である。同第２実施形態による第２のレンズ部材及び第２のケース体の断面図である。従来の表示装置を示す断面図である。図９中、Ｘ部を拡大して示す要部断面図である。

符号の説明

２１透過型表示素子（表示素子）
２２照明手段
２３拡散部材
２４配線基板（基板）
２５光源
２６レンズ部材（レンズアレイ）
２６ａ入射面
２６ｂレンズ
２６ｃ繋ぎ部
２６ｄ遮光部
２７光源ユニット
３０反射器
４０ハウジング
Ｄ３境界部分
Ｌ表示光
Ｖ虚像

Claims

基板に複数の光源が設けられた光源ユニットと、前記各光源からの照明光を各々集光させるための複数のレンズが前記各光源に対応して設けられたレンズ部材と、前記各レンズを通じて各々出射される出射光によって透過照明される表示素子とを備えた表示装置において、
前記レンズ部材には、前記各レンズ間の境界部分を繋ぐ繋ぎ部が形成されてなることを特徴とする表示装置。
基板に複数の光源が設けられた光源ユニットと、前記各光源からの照明光を各々集光させるための複数のレンズが前記各光源に対応して設けられたレンズ部材と、前記各レンズを通じて各々出射される出射光によって透過照明される表示素子とを備えた表示装置において、
前記レンズ部材には、前記各レンズ間の境界箇所に遮光部が形成されてなることを特徴とする表示装置。
第１の基板に複数の第１の光源が設けられた第１の光源ユニットと第２の基板に複数の第２の光源が設けられた第２の光源ユニットとで前記光源ユニットが構成されるとともに、
前記各第１の光源からの第１の有色光を各々集光させるための複数の第１のレンズが前記各第１の光源に対応して設けられた第１のレンズ部材と前記各第２の光源からの第２の有色光を各々集光させるための複数の第２のレンズが前記各第２の光源に対応して設けられた第２のレンズ部材とで前記レンズ部材が構成され、
前記表示素子は、前記各第１のレンズを通じて各々出射される第１の有色出射光及び前記各第２のレンズを通じて各々出射される第２の有色出射光を含む出射光によって透過照明され、
前記繋ぎ部は、前記各第１のレンズ間の境界部分を繋ぐ第１の繋ぎ部及び前記各第２のレンズ間の境界部分を繋ぐ第２の繋ぎ部からなり、
前記各第１のレンズを取り囲むように配設されるケース体を備え、
前記ケース体の内壁部には前記内壁部に至る前記第１の有色出射光を拡散させる拡散処理が施されてなることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
第１の基板に複数の第１の光源が設けられた第１の光源ユニットと第２の基板に複数の第２の光源が設けられた第２の光源ユニットとで前記光源ユニットが構成されるとともに、
前記各第１の光源からの第１の有色光を各々集光させるための複数の第１のレンズが前記各第１の光源に対応して設けられた第１のレンズ部材と前記各第２の光源からの第２の有色光を各々集光させるための複数の第２のレンズが前記各第２の光源に対応して設けられた第２のレンズ部材とで前記レンズ部材が構成され、
前記表示素子は、前記各第１のレンズを通じて各々出射される第１の有色出射光及び前記各第２のレンズを通じて各々出射される第２の有色出射光を含む出射光によって透過照明され、
前記遮光部は、前記各第１のレンズ間の境界箇所に形成される第１の遮光部及び前記各第２のレンズ間の境界箇所に形成される第２の遮光部からなり、
前記各第１のレンズを取り囲むように配設されるケース体を備え、
前記ケース体の内壁部には前記内壁部に至る前記第１の有色出射光を拡散させる拡散処理が施されてなることを特徴とする請求項２記載の表示装置。