JP2019028422A - 反射ミラー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性を向上させることができる反射ミラー及びその製造方法を提供する。【解決手段】 本発明に係る反射ミラーの実施形態は、表示光と対向する前面４６を有する基板４４と、反射膜が形成された反射シート４５と、を備える。反射シート４５は、インサート成形により前面４６に一体成形された。反射シート４５は、反射膜層４７と、反射膜層４７が形成される基材となるベースシート層４８と、ベースシート層４８と基板４４とを接着するバインダー層４９と、を有していてもよい。【選択図】 図３

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイなどの表示装置に用いられる反射ミラー及びその製造方法に関する。

従来、表示光を反射させる反射ミラーを用いた表示装置としては、ヘッドアップディスプレイがあり、例えば特許文献１に開示されている。

ヘッドアップディスプレイは、車両のインストルメントパネル内部に取り付けられており、表示装置が発する表示光を車両のフロントガラスに投影し、車両の利用者（運転者）に対し虚像を表示する。ヘッドアップディスプレイは、例えば液晶表示器から出力された表示光を反射させる平面鏡、平面鏡で反射した表示光を反射させる凹面鏡などの反射ミラーを有している。

反射ミラーは、基板と、この基板の前面に形成された反射膜と、を有している。基板は、ポリカーボネートなどの樹脂からなり、射出成形により成形される。反射膜は、アルミニウムなどの金属からなり、蒸着法などの手段により基板前面に反射面として形成される。

特開２００９−２６５２８７号公報

フロントガラスに投影される表示画像の大型化に伴い、反射ミラーも大型化されている。このため、射出成形時において、基板には、樹脂の金型内流動時の配向により歪みが生じたり、肉厚の差により作用する圧力の不均衡が生じたりしやすくなってしまう。これに伴い、後工程の反射膜の蒸着においては、基板に生じた歪みが影響し、反射面の面精度の確保が困難になってしまう（生産性の低下を招くおそれがある）。

そこで、面精度を確保するため、成形条件の合わせこみや、樹脂を流動性の高い材料に変更することで対応することも考えられるが、製品のコストアップにつながってしまう。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、生産性を向上させることができる反射ミラー及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る反射ミラーは、上述した課題を解決するために、表示光と対向する前面を有する基板と、反射膜が形成された反射シートと、を備え、前記反射シートは、インサート成形により前記前面に一体成形されたことを特徴とする。

また、本発明に係る反射ミラーの製造方法は、反射膜が形成された反射シートを準備する工程と、表示光と対向する前面を有する基板を、前記反射シートを前記前面に配置してインサート成形する工程と、を有することを特徴とする。

本発明に係る反射ミラー及びその製造方法においては、生産性を向上させることができる。

本発明に係る反射ミラーが用いられるヘッドアップディスプレイの概略図。 ヘッドアップディスプレイの断面図。 本発明に係る反射ミラーの実施形態である凹面鏡の断面図。 凹面鏡の回転軸及びアームを説明するための構成図。 凹面鏡をインサート成形（射出成形）する手順を説明するための説明図。 凹面鏡の回転軸及びアームを説明するための構成図。 凹面鏡の回転軸及びアームに駆動手段からの動力が伝達される仕組みを説明するための構成図。

本発明に係る反射ミラー及びその製造方法の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本発明に係る反射ミラー及びその製造方法は、例えば自動車やオートバイなどの車両や、船舶などに搭載されるヘッドアップディスプレイなどの表示装置に適用される。本実施形態においては、本発明に係る反射ミラーが自動車に搭載されるヘッドアップディスプレイの凹面鏡に適用される例を用いて説明する。

図１は、本発明に係る反射ミラーが用いられるヘッドアップディスプレイの概略図である。

図２は、ヘッドアップディスプレイの断面図である。

図３は、本発明に係る反射ミラーの実施形態である凹面鏡４０の断面図である。

図４は、凹面鏡４０の回転軸６１及びアーム６２を説明するための構成図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイは、表示装置１２が投射する表示光Ｌを投影部材である車両１０のフロントガラス１３で車両１０の運転者（利用者）１４の方向に反射させ、虚像Ｖを表示する。すなわち、ヘッドアップディスプレイは、表示装置１２の液晶表示器２０から発せられる表示光Ｌをフロントガラス１３に出射する。ヘッドアップディスプレイは、この出射によって得られた表示像（虚像）Ｖを運転者１４に視認させる。これにより、運転者１４は、風景と重畳された虚像Ｖを観察することができる。

表示装置１２は、車両１０のインストルメントパネル１１内部に配置されている。図２に示すように、表示装置１２は、液晶表示器２０と、平面鏡３０と、凹面鏡４０と、ハウジング５０と、を主に有している。

液晶表示器２０は、光源２１と、液晶表示素子２２と、を主に有している。光源２１は、配線基板Ｒに実装された発光ダイオードである。液晶表示素子２２は、ＴＦＴ型の液晶表示素子である。液晶表示素子２２は、光源２１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２１の前方側（真上）に配置されている。すなわち、光源２１は、液晶表示素子２２の背後（直下）に配設され、液晶表示素子２２は、光源２１から発せられる光により、所定の表示情報（例えば車両１０の速度やエンジン回転数）を表示する。液晶表示器２０は、表示光Ｌの出射側の面が平面鏡３０に対向するようにしてハウジング５０内に設けられる。液晶表示器２０は、表示光Ｌの光軸が平面鏡３０に交わるような位置や向きによって固定され保持されている。

液晶表示器２０は、素子駆動回路（図示せず）によって表示情報を、数値や記号などで発光表示する。液晶表示器２０は、可視波長域の光からなる表示光Ｌを出力する。液晶表示器２０は、例えば赤色光（主に発光波長域６１０〜６４０ｎｍ）を発する光源２１を用いることができる。

平面鏡３０は、基板３１ａと、反射層３１ｂと、を有している。基板３１ａは、略矩形状のガラス基板である。反射層３１ｂは、この基板３１ａの前面（凹面鏡４０と向かい合う面）に形成されている。反射層３１ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜を有しており、蒸着などの方法で形成されている。また、平面鏡３０は、液晶表示器２０（液晶表示素子２２）が発した表示光Ｌを、凹面鏡４０側へ反射させるような位置に傾斜状態で配置されている。

なお、平面鏡３０は、液晶表示器２０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、可視波長域以外の光を低い反射率で反射するコールドミラーである。反射層３１ｂにて反射されない光は、平面鏡３０を透過する。平面鏡３０は、例えば、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。また、平面鏡３０は、所定の取付手段を用いて取付部材３２に取り付けられ固定されている。取付部材３２は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、ハウジング５０に固定されている。

凹面鏡４０は、基板４４と、反射シート４５と、を有している。基板４４は、ポリカーボネート樹脂やシクロオレフィンポリマー樹脂などの樹脂からなる。基板４４は、表示光Ｌと対向する前面４６（平面鏡３０の反射層３１ｂと向かい合う面）を有している。図３に示すように、反射シート４５は、反射膜層４７と、ベースシート層４８と、バインダー層４９と、を有している。反射膜層４７は、反射膜として設けられ、蒸着などの方法により形成されるアルミニウムなどの金属からなる。ベースシート層４８は、反射膜層４７が形成される基材となる層であり、アクリル樹脂の単層や、アクリル樹脂とポリカーボネート樹脂との２層で形成されている。ベースシート層４８は、例えば厚さが０．２〜０．５ｍｍである。バインダー層４９は、ベースシート層４８と基板４４とを接着するために設けられ、例えばバインダーがベースシート層４８に印刷されている。

凹面鏡４０の前面４１は、所定の曲率を有する凹状の曲面（凹面）となっている。前面４１に形成された反射膜層４７は、平面鏡３０からの表示光Ｌをハウジング５０の透光性カバー５３側へ反射させるための反射面となる。凹面鏡４０は、反射面が平面鏡３０及び透光性カバー５３に対向し、透光性カバー５３から臨める位置に傾斜状態にて設けられている。また、凹面鏡４０は、平面鏡３０からの表示光Ｌを拡大しつつ、透光性カバー５３（車両１０のフロントガラス１３）側へ反射（投射）させる。すなわち、凹面鏡４０は、平面鏡３０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を透光性カバー５３を通じてフロントガラス１３に投射する。

凹面鏡４０は、図４に示すように、回転軸６１と、アーム６２とを、凹面鏡４０が回転する際に支持されるための突出片として有している。回転軸６１及びアーム６２は、基板４４と一体成形されている。すなわち、凹面鏡４０に回転軸６１及びアーム６２が形成されたホルダなどを設けることなく、凹面鏡４０に直接形成されている。

回転軸６１は、ステー６５上に回転可能に支持されている。また、回転軸６１は、ステー６５にネジ６６により一端が固定された板バネ６７により、ステー６５から抜けないように押さえられている。アーム６２は、ステッピングモータなどの駆動手段（図示せず）と接続されており、回転軸６１を中心に凹面鏡４０を回転させ角度を変化させるための動力を伝える。

なお、凹面鏡４０は、前面４１（基板４４の前面４６）と反対の面である背面４３にリブを有していてもよい。リブは、基板４４と一体成形されており、基板４４の補強のために設けられる。

ハウジング５０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、ほぼ箱型形状に形成されている。ハウジング５０は、空間部５１と、開口窓部５２と、この開口窓部５２に配置される透光性カバー５３と、を有している。空間部５１は、ハウジング５０の内部空間であり、液晶表示器２０、平面鏡３０、及び凹面鏡４０を保持して収容する。開口窓部５２は、凹面鏡４０における凹面鏡４０の配置位置の上部（フロントガラス１３側）に設けられた開口である。透光性カバー５３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）に形成されている。透光性カバー５３は、凹面鏡４０で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性を有している。すなわち、凹面鏡４０によって反射された表示光Ｌは、ハウジング５０に形成された透光性カバー５３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が運転者１４に対して表示される。

このようなヘッドアップディスプレイの凹面鏡４０は、インサート成形により基板４４と反射シート４５とが一体成形されている。以下、凹面鏡４０の製造方法について、具体的に説明する。

図５は、凹面鏡４０をインサート成形（射出成形）する手順を説明するための説明図である。

凹面鏡４０を射出成形するための金型は、コアブロック７１と、キャビティブロック７２と、を有している。

まず、反射膜層４７が形成された反射シート４５を準備する。

次に、図５（ａ）に示すように、キャビティブロック７２に反射シート４５を配置する。反射シート４５は、基板４４の表示光Lと対向する前面４６となる箇所に配置される。次に、コアブロック７１をキャビティブロック７２に押し当てて、成形空間７３を密閉する。その後、図５（ｂ）に示すように、樹脂流入路７５、ゲート口７６を通じて成形空間７３にポリカーボネート樹脂などからなる溶融樹脂７８を注入した後、この溶融樹脂７８を固化させる。これにより、反射シート４５と溶融樹脂７８（基板４４）とは、バインダー層４９を介して密着し固定される。

次に、コアブロック７１を所定方向に抜き移動する。キャビティブロック７２には、固化した溶融樹脂７８が残る。最後に、図５（ｃ）に示すように、この固化した溶融樹脂７８をキャビティブロック７２に設けられるイジェクターピン（図示せず）によりキャビティブロック７２から離型させて、不要部分（ランナー部）をカットする。これにより、凹面鏡４０は完成する。

なお、反射シート４５がキャビティブロック７２に支持される方向や、溶融樹脂７８の注入方向は特に限定されない。例えば、反射シート４５を重力方向に支持し、溶融樹脂７８を重力方向に注入することができる。また、ゲート口７６は、凹面鏡４０の側面や背面４３に対応する位置などの任意の位置に、任意の個数を設けることができる。例えば、ゲート口７６は、凹面鏡４０の形状に基づく流動解析により、最適な位置に設けられる。

このような本実施形態における凹面鏡４０は、反射シート４５と基板４４とを一体成形したため、凹面鏡４０の生産性を向上させることができる。

すなわち、従来であれば、射出成形された基板に対して反射膜を蒸着するため、反射膜が形成される基板の前面に対しては面精度が求められていた。基板の前面が歪みを有する場合、その面上に形成された反射膜にも歪みが生じ、ひいては虚像が歪むためである。

これに対し、本実施形態における凹面鏡４０は、射出成形される基板４４の前面４６にこの基板４４とは別部材である反射シート４５が一体成形される。このため、基板４４に生じる歪みの影響は反射シート４５には表れない、または基板４４上に直接反射膜が蒸着される場合に比べて、影響は小さい。

これに伴い、凹面鏡４０は、射出成形時に一体成形した場合に歪みの影響（ヒケ）が表れてしまう回転軸６１やアーム６２、リブを、一体成形することができる。このため、凹面鏡４０は、形状の自由度を向上させることができる。

また、ゲート口７６の位置や数についても、歪みの影響を考慮することなく自由に設定することができるため、設計の自由度を向上させることができる。例えば、ゲート口７６を複数設けた場合であっても、溶融樹脂７８が合流する際に形成されるウェルドラインの影響を考慮しなくてもよい。

さらに、凹面鏡４０は、例えば厚さが０．３ｍｍ程度のベースシート層４８上に蒸着により反射膜層４７を形成すればよい。このため、射出成形された基板４４に反射膜を蒸着する場合に比べて、蒸着作業に必要な設備やスペースを小さくすることもできる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態のヘッドアップディスプレイを第１の実施形態との差分によって説明する。第２実施形態のヘッドアップディスプレイは、図６、図７に示すように、アーム６２が回転軸６１から延びて一体成形されている。アーム６２は、図７に示すように、ステッピングモータ８１とリードスクリュー８２と動力伝達部８３を有するリードスクリュー方式の駆動手段８０と接続されており、駆動手段８０の動力がアーム６２から回転軸６１に伝わり、回転軸６１を中心に凹面鏡４０が回転する。
以上のように、第２実施形態のアーム６２は、基材４４の反射シートがインサート成形される箇所から離間して回転軸６１から延びて一体成形されているため、第１実施形態のアーム６２の構成に比べて、反射シート４５と基材４４とのインサート成形に悪影響を及ぼすおそれが少ない。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、本実施形態においては、本発明に係る反射ミラーを凹面鏡４０に適用した例を説明したが、例えば平面鏡３０や凸面鏡に適用してもよい。

また、反射シート４５は、少なくとも反射膜が形成されていれば、上述した反射膜層４７、ベースシート層４８、及びバインダー層４９の層構造に限らない。例えば、バインダー層４９は、基板４４及びベースシート層４８の材質が同じとき（例えばともにポリカーボネートで形成されているようなとき）には省略される。つまり、バインダー層４９は、基板４４の材質とベースシート層４８の材質が異なる場合に、密着性を向上させるために基板４４とベースシート層４８との間に設けられればよい。

１０ 車両
１１ インストルメントパネル
１２ 表示装置
１３ フロントガラス
１４ 運転者（利用者）
２０ 液晶表示器
２１ 光源
２２ 液晶表示素子
３０ 平面鏡
３１ａ 基板
３１ｂ 反射層
３２ 取付部材
４０ 凹面鏡
４１、４６ 前面
４３ 背面
４４ 基板
４５ 反射シート
４７ 反射膜層
４８ ベースシート層
４９ バインダー層
５０ ハウジング
５１ 空間部
５２ 開口窓部
５３ 透光性カバー
６１ 回転軸
６２ アーム
６５ ステー
６６ ネジ
６７ 板バネ
７１ コアブロック
７２ キャブティブロック
７３ 成形空間
７５ 樹脂流入路
７６ ゲート口
７８ 溶融樹脂
８０ 駆動手段

Claims (7)

1. 表示光と対向する前面を有する基板と、
   反射膜が形成された反射シートと、を備え、
   前記反射シートは、インサート成形により前記前面に一体成形されたことを特徴とする反射ミラー。
2. 前記基板は、前記反射ミラーが回転する際に支持されるための一体成形された突出片を有することを特徴とする請求項１記載の反射ミラー。
3. 前記突出片は、回転軸と、前記回転軸から延び駆動手段に接続されたアームと、を有することを特徴とする請求項２の反射ミラー。
4. 前記基板は、前記前面と反対の面である背面と、前記背面に一体成形されたリブと、を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の反射ミラー。
5. 前記反射ミラーは、凹面鏡であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の反射ミラー。
6. 前記反射シートは、反射膜層と、前記反射膜層が形成される基材となるベースシート層と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の反射ミラー。
7. 反射膜が形成された反射シートを準備する工程と、
   表示光と対向する前面を有する基板を、前記反射シートを前記前面に配置してインサート成形する工程と、を有することを特徴とする反射ミラーの製造方法。