JP2023148434A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着性を向上したヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】表示光Ｌを生成する液晶表示パネル１２と、表示光Ｌを反射する反射面３１ａを有する凹面鏡３１と、凹面鏡３１が接着される複数の載置面３６を有し、凹面鏡３１を保持するホルダ３５と、凹面鏡３１を載置面３６へ接着する接着剤４０と、を備え、接着剤４０は、それぞれの載置面３６に渦状を為して塗布され、接着剤４０は、中心端４０ａと、中心端４０ａから旋回して広がる曲線部４０ｂと、外側端４０ｃとで形成され、全ての、または一つを除く外側端４０ｃは、近接する他の載置面３６における中心端４０ａが位置する方向を向くように形成されるヘッドアップディスプレイ装置１００。【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来のヘッドアップディスプレイ装置として、特許文献１に示される構成が知られている。特許文献１では、表示部（１０）と、ミラーユニット（３０）と、を備える表示装置（１００）が開示されている。特に、ミラーユニット（３０）は、ホルダ（３５）に設けられた接着面部（３７ａ～３７ｅ）へ凹面鏡（３１）を接着することで形成される。

国際公開２０１８－８８３６１号公報

特許文献１に示される構成では、接着面部（３７ａ～３７ｅ）は凹凸溝（３７０）を有する。特に、凹凸溝（３７０）は、ホルダ（３５）の長手方向と直交する方向に延びる。しかしながら、このような構成では、特定の方向に対してのみ強固に固定されているがために、ホルダ（３５）や凹面鏡（３１）が加熱などに因って伸縮した場合に接着性が低下してしまう虞があった。

そこで本発明の目的とするところは、上述課題に着目し、より接着性を向上したミラーユニットを用いたヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
表示光を生成する表示部と、
前記表示光を反射する反射面を有する鏡と、
前記鏡が接着される複数の載置面を有し、前記鏡を保持するホルダと、
前記鏡を前記載置面へ接着する接着剤と、
を備え、
前記接着剤は、それぞれの前記載置面に渦状を為して塗布され、
前記渦状は、中心端と、前記中心端から旋回して広がる曲線部と、外側端とで形成され、
全ての、または一つを除く前記外側端は、近接する他の前記載置面における前記中心端が位置する方向を向くように形成される。

本発明の一実施形態に係る表示装置が搭載された車両の模式図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るミラーユニットの分解斜視図である。 ミラーユニット３０の分解斜視図である。 ホルダ３５の表面の構成を示す図である。 接着剤４０の塗布方法を示す図である。 接着剤４０の詳細な構成を示す図である。 ミラーユニット３０の裏面の構成を示す図である。 貫通孔３７を横断するミラーユニット３０の断面を示す。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

［第一実施形態］
＜１－１．構成の説明＞
＜１－２．ミラーユニット３０の説明＞
［変形例］

［第一実施形態］
＜１－１．構成の説明＞
本実施形態に係る表示装置１００（ヘッドアップディスプレイ装置、ＨＵＤ）は、図１に示すように、例えば、車両２００のダッシュボード内に設置される。表示装置１００は、車両２００のフロントガラス２０１（投射部材の一例）に向けて像を表す表示光Ｌを出射し、フロントガラス２０１で反射した表示光Ｌによって前記像の虚像Ｖを表示する、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置として構成されている。このように虚像Ｖが表示されることで、視認者１（主に車両２００の運転者）は、フロントガラス２０１の遠方に表示される画像を視認する。

表示装置１００は、図２に示すように、表示部１０と、折り返しミラー部材２０と、ミラーユニット３０と、モータ４１と、変換機構４２と、筐体６０と、制御部７０と、を備える。

筐体６０は、非透光性樹脂材料または金属材料で形成されるとともに、中空の略直方体をなす。筐体６０には、フロントガラス２０１に対向する位置に開口部６１が形成されている。筐体６０は、開口部６１を塞ぐ湾曲板状の窓部５０を備える。この窓部５０は、表示光Ｌが通過するアクリルなどの透光性樹脂材料からなる。筐体６０内には、表示装置１００の各構成が収納されている。

表示部１０は、所定の像を表す表示光Ｌを出射するものであり、詳しくは、光源１１と、液晶表示パネル１２と、光源用基板１３と、拡散ケース１４と、ヒートシンク１５と、を備える。

光源１１は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）から構成されている。光源１１は、例えば、各種配線がプリントされたアルミ基板からなる光源用基板１３上に実装される。光源１１は、液晶表示パネル１２を照明する光を出射する。光源１１は、光源用基板１３を介して制御部７０に電気的に接続され、制御部７０の制御のもとで発光する。拡散ケース１４は、ポリカーボネート等の樹脂から白色に形成されている。拡散ケース１４は、光源１１と液晶表示パネル１２との間に設けられ、光源１１からの光を拡散して液晶表示パネル１２を均一に照明する。液晶表示パネル１２は、制御部７０の制御のもとで、各画素を透過／不透過状態に切り替えることで、光源１１からの光を受けて所定の像（車両情報を示す画像など）を表す表示光Ｌを射出する。ヒートシンク１５は、アルミニウム等の金属で構成され、光源１１で発生する熱を放散する。

折り返しミラー部材２０は、図２に示すように、表示部１０が出射した表示光Ｌをミラーユニット３０に向けて反射させる。折り返しミラー部材２０は、例えば、金型成形したポリカーボネートの樹脂にアルミを真空蒸着して形成される。

ミラーユニット３０は、表示部１０から出射され、折り返しミラー部材２０で反射した表示光Ｌをフロントガラス２０１に向けて拡大させつつ反射させる。ミラーユニット３０の具体的な構成については後で詳述する。

モータ４１は、筐体６０内に固定されるとともに、制御部７０の制御のもと駆動する。変換機構４２は、例えばモータ４１の回転運動を直線運動に変換する機構であって、外周にねじが切られたねじ軸と、ねじ軸の外周に一部が螺合された可動部とを備える。可動部は、ミラーユニット３０の一部（後述する保持部）を保持する。可動部は、モータ４１の駆動に伴いねじ軸が軸回転することで、ねじ軸に沿って移動する。

ミラーユニット３０は、図３に示すように、表示光Ｌを反射させる鏡の一例である凹面鏡３１と、凹面鏡３１を保持するホルダ３５とを備える。

凹面鏡３１は、略長方形の板状に形成され、その長手方向と短手方向の両方に沿って湾曲している。具体的には、凹面鏡３１は、所定の曲率を有する凹状の曲面を含む合成樹脂製の基材と、その基材の曲面上に蒸着されるアルミニウム等の金属で形成される反射面３１ａとを備える。凹面鏡３１の基材は、合成樹脂、例えば、反射面３１ａの曲面を精度よく成形するため、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂にて形成されてもよい。また、凹面鏡３１の基材は、合成樹脂に限らず、ガラスにて形成されてもよい。

ホルダ３５は、凹面鏡３１と同様に、略長方形の板状に形成され、その長手方向に沿って湾曲している。ホルダ３５は、合成樹脂、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）とポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）のポリマーアロイを用いて形成されている。また、ホルダ３５は、例えば、その剛性を高めるために、このＰＣ／ＰＥＴポリマーアロイにグラスファイバーを１０％程度混合させて形成されてもよい。
ホルダ３５は、軸３９を形成する。軸３９は、ホルダ３５（ミラーユニット３０）の回転中心となることで、表示光Ｌの反射方向を調整する可能とする。したがって、軸３９は、例えば筐体６０に摺動可能に保持される構成などを取れる。

＜１－２．ミラーユニット３０の説明＞
ミラーユニット３０の詳細な構成を、図４から図９を用いて説明する。図４はミラーユニット３０の分解斜視図を示す。図５はホルダ３５の表面（載置面３６が設けられる側面）の構成を示す。図６は、接着剤４０の塗布方法を示す。図７は、接着剤４０の詳細な構成を示す。図８は、ミラーユニット３０の裏面（表面の反対の側面。貫通孔３７の開口を視認できる側面。）の構成を示す。図９は、貫通孔３７を横断するミラーユニット３０の断面を示す。

図４に示される通り、ホルダ３５は、載置面３６を有する。載置面３６は、ホルダ３５へ鏡（凹面鏡３１）を接着などで固定するためにホルダ３５の表面に複数箇所設けられる領域である。本開示では、載置面３６は、ホルダ３５に対して１０箇所設けられる。具体的には、載置面３６は、鉛直方向において上段と下段の２段に並ぶ。上段と下段は、回転軸を挟むように位置する。載置面３６は、上段に６箇所、下段に４箇所、水平方向に連なって設けられる。

載置面３６は、貫通孔３７を有し、面内には接着剤４０が設けられる。貫通孔３７は、載置面３６側とホルダ３５の裏面側とを貫通する孔である。なお図４では、説明を簡易にするために、一部の接着剤４０の描写が省略されている。具体的には、接着剤４０が２つの載置面３６にしか設けられていないかのように示されている。しかし、接着剤４０はより多くの載置面３６へ設けられていると好ましい。例えば全ての載置面３６へ接着剤が設けられることが好ましい。

接着剤４０は、凹面鏡３１をホルダ３５（載置面３６）へ接着する。接着剤４０は、液状やゲル状の接着剤を適用可能である。接着剤４０は、有機系接着剤であっても無機系接着剤であってもよいが、塗布可能な性質であって、湿気硬化型、溶剤揮散型、紫外線硬化型などが好適である。図５に示される通り、接着剤４０の形状は、渦状を為している。具体的には、接着剤４０は、中心端４０ａと、曲線部４０ｂと、外側端４０ｃとで形成される。この場合、接着剤４０は、中心端４０ａから曲線部４０ｂを介して外側端４０ｃまで連続して一筋で設けられる。

中心端４０ａは、載置面３６のおよそ中央に位置し、接着剤４０を載置面３６へ塗布する場合の開始地点となる。中心端４０ａに対応する載置面３６の一部には、塗布開始地点としての目印があってもよい。

曲線部４０ｂは、中心端４０ａを起点として、旋回しながら広がっていく、渦状部分である。曲線部４０ｂが渦状を形成することで、接着剤４０の接着強度に異方性が生じにくく、接着剤４０は安定した接着性能を発揮できる。

接着剤を面的に塗布するための形状として、鋸歯状や矩形波状が知られる。しかし、接着剤４０をこれらの形状で付与すると、折れ曲がる形状で、液溜まりが発生してしまう。これにより均一で安定した接着性能が害されてしまう虞がある。したがって、渦状に塗布される接着剤４０は、異方性が少ない安定した接着性能を発揮できる。

図６及び図７に示されるように、図面内左上の一つを除く外側端４０ｃは、近接する他の載置面３６における中心端４０ａが位置する方向を向くように形成される。この構成によれば、接着剤４０を載置面３６に塗布する製造工程で、塗布に用いる器具の動線をなめらかにすることができる。これにより、接着剤４０の塗布を均一に行うことができ、ひいては接着性も向上できる。

接着剤４０は、具体的には図７に示されるように構成される。方向Ｄ１は、外側端４０ｃと隣の中心端４０ａを直線で結んだ場合の方向を示す。方向Ｄ２は、外側端４０ｃにおける曲線部４０ｂの接線方向、すなわち外側端４０ｃの向きを示す。軌跡Ｔは、接着剤４０を塗布する工作機械の動線の一例を示す。このように、方向Ｄ１と方向Ｄ２が鋭角を為す場合には、軌跡Ｔが曲線部４０ｂに対しても連続的な線を描いたとしても、滞りなくなめらかな挙動で接着剤４０の塗布を行える。
すなわち、外側端４０ｃが近接する載置面３６における中心端４０ａが位置する方向を向くというのは、方向Ｄ１と方向Ｄ２が為す角度が鋭角を為すことを意味する。

この構成によれば、接着剤４０を載置面３６に付与する場合に、図６の破線が示す様に連続的な動線をたどって付与できる。これにより、接着剤４０は常に連続的な動線をたどって付与されることで、均一な量を以て付与され、ひいてはより接着性を向上したミラーユニットを備えるヘッドアップディスプレイ装置となる。
なお、外側端４０ｃのうち、全て、または一つを除く外側端４０ｃが、近接する他の載置面３６における中心端４０ａが位置する方向を向くように形成されることが望ましい。

図８や図９に示される通り、載置面３６は、貫通孔３７を有する。貫通孔３７は、載置面３６のうち、接着剤４０が塗布される範囲（塗布範囲）内に設けられる。凹面鏡３１の接着時に、載置面３６に塗布された接着剤４０は、貫通孔３７を通じて裏面の外気に触れるように構成される。なお、接着剤４０が塗布された後であって、凹面鏡３１が接着されるときに、接着剤４０が押しつぶされることで拡がるが、この拡がった後の範囲が塗布範囲である。

この構成によれば、接着剤４０の硬化工程において、貫通孔３７を通じて外気に晒すことや、紫外線を照射することが可能になり、より確実な硬化を実現できる。ひいては、接着性を向上したミラーユニットを用いたヘッドアップディスプレイ装置となる。

なお、貫通孔３７は、図に示す様に単一の載置面３６に対して複数箇所（本実施形態では４箇所）設けられることが望ましい。多くの貫通孔３７を設けることで、より接着剤４０の硬化を迅速に行える。なお、貫通孔３７を複数設ける場合は、載置面３６の中央、または中心端４０ａを中心として点対称に設けられると、方向による接着性能の差が生じにくくなるので好適である。

貫通孔３７は、さらに斜面３７ａを伴って形成される。斜面３７ａは、貫通孔３７を形成する内面の一部であって、貫通孔３７の開口が裏面側において大きく、載置面３６側において小さくなるようなテーパー形状を為している。接着剤４０は、凹面鏡３１の接着時に、自重または貼付け時の圧迫に因って、斜面３７ａに触れる程度、載置面３６から漏出する。

接着剤４０は、図７に示されるような裏面へ漏出したような形状（漏出形状）を維持しつつ硬化することで、凹面鏡３１をより強固に接着することを達成している。すなわち、硬化した接着剤４０は、斜面３７ａに引っかかることでアンカー効果を発揮し、仮にホルダ３５と接着剤４０との間の接着力が低下した場合でも、アンカー効果によって凹面鏡３１とホルダ３５の保持関係が保たれる。すなわち、この構成によれば、接着性を向上したミラーユニットを用いたヘッドアップディスプレイ装置となる。

［変形例］
なお、本発明のヘッドアップディスプレイ装置を上述した実施形態にて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、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。

例えば、折り返しミラー部材２０を省略して、表示部１０からの表示光Ｌを直接にミラーユニット３０に照射してもよい。また、モータ４１および変換機構４２を省略してもよい。

上記実施形態では、接着剤として、例えば、熱可逆性樹脂成分の固形接着剤が採用されていたが、接着剤として両面粘着テープを採用してもよい。

上記実施形態では、凹面鏡３１が斜面３７ａと接着剤４０のアンカー効果によって強固に固定される態様が示された。この様なアンカー効果はホルダ３５と接着剤４０の相性に関係なく保持力を発揮できるため、ホルダ３５の素材は難接着性合成樹脂であってもよい。難接着性合成樹脂は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドを含む。また、難接着性合成樹脂は、ポリアセタール、ナイロン、各種エンジニアリングプラスチックを含む。なお、ポリフェニレンサルファイドは、ホルダ３５に求められる軽さと強度の観点から特に好適な素材である。

上記実施形態では、鏡として凹面鏡３１が採用されていたが、鏡であれば凸面鏡、平面鏡等であってもよい。

上記実施形態では、本発明に係る表示装置を車載用のヘッドアップディスプレイ装置に適用したが、車載用に限らず、飛行機、船等の乗り物に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置に適用してもよい。また、投射部材はフロントガラスに限られず、専用のコンバイナであってもよい。また、本発明に係る表示装置をヘッドアップディスプレイ装置ではなく、屋内または屋外で使用されるプロジェクタ等の表示装置に適用してもよい。また、投射部材は透光性を有するものに限られず、反射型のスクリーンなどであってもよい。また、例えば、本発明に係る表示装置をメガネ型ウェアラブル端末に搭載してもよい。

さらに、上記実施形態では、ミラーユニット３０は、表示装置１００に適用されていたが、その他の光学製品に適用してもよい。

１ 視認者
１００ 表示装置
１０ 表示部
１１ 光源
１２ 液晶表示パネル
１３ 光源用基板
１４ 拡散ケース
１５ ヒートシンク
２０ 折り返しミラー部材
３０ ミラーユニット
３１ 凹面鏡
３１ａ 反射面
３５ ホルダ
３６ 載置面
３７ 貫通孔
３７ａ 斜面
４０ 接着剤
４０ａ 中心端
４０ｂ 曲線部
４０ｃ 外側端
６０ 筐体

Claims (5)

1. 表示光を生成する表示部と、
   前記表示光を反射する反射面を有する鏡と、
   前記鏡が接着される複数の載置面を有し、前記鏡を保持するホルダと、
   前記鏡を前記載置面へ接着する接着剤と、
   を備え、
   前記接着剤は、それぞれの前記載置面に渦状を為して塗布され、
   前記渦状は、中心端と、前記中心端から旋回して広がる曲線部と、外側端とで形成され、
   全ての、または一つを除く前記外側端は、近接する他の前記載置面における前記中心端が位置する方向を向くように形成される
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記ホルダは、前記載置面のうち、前記接着剤の塗布範囲内に貫通孔を有する
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記貫通孔は、前記載置面の中央の周囲に複数設けられる
   請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記貫通孔は、前記載置面側が小さくなるようなテーパー形状を含む
   請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記ホルダは、難接着性合成樹脂である
   請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
   
   
   

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