JP2023181884A - ミラー及びヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学フィルムを基材へより強固に接着したミラー及び当該ミラーを備えるヘッドアップディスプレイ装置を提供すること。【解決手段】本開示のミラーは、合成樹脂材料で形成される基材４０と、基材４０の一方の面に設けられる接着層４１と、接着層４１によって基材４０へ接着され、光を反射する光学フィルム４２と、を備え、基材４０は、接着層４１との間にケイ素を含む接着面４０ａが形成されている。また、本開示のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光Ｌを出射する表示器２と、表示光Lを反射する当該ミラーと、表示器２及びミラー４を収容し、表示光Ｌをフロントガラス２００へ通過させる開口部１０が形成される筐体１を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ミラー及びヘッドアップディスプレイ装置に関する。

特許文献１には、ヘッドアップディスプレイ装置に用いられるミラーが開示されている。このミラーは、屈折率の異なる複数の樹脂膜を積層してなる反射層（４１）と、粘着層（４２）と、反射層（４１）が粘着層（４２）を介して接合する基材（４３）を備える反射鏡（４）である。

国際公開２０２０－２４６５４６号公報

発明者らは、従来の構成のミラーには、未だ反射層を形成する光学フィルムと基材との間の接合に改善の余地があることを発見した。そこで本発明の目的とするところは、上述課題に着目し、光学フィルムを基材へより強固に接着したミラー及び当該ミラーを備える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、本開示のミラーは、
合成樹脂材料で形成される基材と、
前記基材の一方の面に設けられる接着層と、
前記接着層によって前記基材へ接着され、光を反射する光学フィルムと、
を備え、
前記基材は、前記接着層との間にケイ素を含む保護層が形成されている。

また、上記目的を達成するため、本開示のヘッドアップディスプレイ装置は、
表示光を出射する表示器と、
前記表示光を反射する当該ミラーと、
前記表示器及び前記ミラーを収容し、前記表示光Ｌを透過反射部材へ通過させる開口が形成される筐体を備える。

なお、本開示のヘッドアップディスプレイ装置の構成は、これに限られず、本開示の種々のミラーを適用することで、上記の課題を達成できる。

本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す概略断面図である。 ヘッドアップディスプレイ装置が備えるミラーを示す斜視図である。 ミラー４の要部断面を示す図である。

以下に、本開示のミラー及びヘッドアップディスプレイ装置を実施形態及び変形例として例にあげ、添付図面を用いて次の順序で説明する。なお、複数の図面に存在する同一属性の部位には、見易さのために一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。

［第一実施形態］
１－１．構成の説明
１－２．ミラー４の説明
１－３．接着面４０ａの説明
［変形例］

［第一実施形態］
＜１－１．構成の説明＞
ヘッドアップディスプレイ装置１００は、例えば自動車に搭載されるものであり、図１及び図２に示すように、筐体１と、表示器２と、平面鏡３と、ミラー４と、ミラー回転機構５と、図示しない回路基板と、を備える。

ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示器２が出射した所定の画像を表す表示光Ｌを、平面鏡３とミラー４とで反射させ、ヘッドアップディスプレイ装置１００が搭載される車両のフロントガラス２００に照射して表示を行う。ヘッドアップディスプレイ装置１００が表示する内容は、車両の走行速度や各種警告などの車両情報、ナビゲーション情報等である。

筐体１は、例えば黒色の合成樹脂から形成され、表示器２、平面鏡３、ミラー４、ミラー回転機構５、及び、回路基板（図示せず）を内部に収容する。筐体１のフロントガラス２００に対向する部分には、後述する表示光Ｌをフロントガラス２００（透過反射部材）に通過させる開口部１０が形成され、この開口部１０は、透光性カバー１１に覆われている。

表示器２は、所定の情報（各種車両情報やナビゲーション情報等）を報知するための画像（報知画像）を表す表示光Ｌを出射するものであり、例えば、液晶パネルとバックライト用光源から構成される透過型液晶ディスプレイ、又は、自発光型ディスプレイから構成される。

平面鏡３は、表示器２が出射した表示光Ｌを、ミラー４に向けて反射させるものである。

ミラー４は、平面鏡３で反射した表示光Ｌをさらに反射させ、フロントガラス２００に向けて出射する。ミラー４は、合成樹脂材料からなる基材の表面に、接着層によって光学フィルム（反射層）が接合されることにより形成された凹面鏡として構成される。ミラー４は、回転軸線Ａ方向の両端部に軸部Ｓ及びフランジ部Ｆを備える。フランジ部Ｆは、回転軸線Ａを中心に摺動及び回転できる図示されない軸部を取り付ける箇所である。ミラー４は、軸部を支点とする回転軸線Ａ方向周りに回転することによって表示光Ｌの反射角度を調整する。なお、ミラー４については、後に詳述する。

ミラー４で反射した表示光Ｌは、筐体１の開口部１０に設けられた透光性カバー１１を透過して、フロントガラス２００に向かう。フロントガラス２００に到達し、反射された表示光Ｌは、フロントガラス２００の前方の虚像位置Ｖ（図１参照）に報知画像の虚像（観察者Ｅに視認される表示像）を形成するとともに、前方からの光を透過する。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、虚像と前方に実際に存在する外景等の双方を、観察者Ｅ（主に車両の運転者）に視認させることができる。

ミラー回転機構５は、ミラー４を回転軸線Ａ周りに回転させるものであり、例えば軸部を支持する軸受部材と、回転駆動部で構成される。回転駆動部は、フレームと、モータと、送りネジ軸と、送り部材と、を備える。フレームは、モータを固定支持するとともに、送りネジ軸を回転可能に支持する。また、フレームは、送り部材の送りネジ軸周りの回転を規制する。モータは、ミラー４を回転軸線Ａ周りに回転させるための駆動力を生むステッピングモータである。送りネジ軸は、モータの出力軸に連結され、モータの駆動に応じて正逆回転する。送り部材は、送りネジ軸に螺合する螺合部と、軸部材の連結レバー部に当接状に連結される連結部と、を備える。モータの駆動に応じて送りネジ軸が回転すると、フレームによって送りネジ軸周りの回転が規制された送り部材は、送りネジ軸の軸線に沿って移動する。これにより、例えばミラー４に設けられる突起を介してミラー４を押圧することで、ミラー４が回転軸線Ａ周りに回転し、ミラー４の反射角度が変更される。

図示しない回路基板は、例えば筐体１内の所定位置に配設され、ＣＰＵとＲＡＭとＲＯＭ等の演算装置と記憶装置を組み合わせたマイクロコントローラからなる制御部（図示せず）を実装したプリント回路板である。回路基板の制御部は、表示器２及び回転駆動部９の各々と電気的に接続されている。制御部は、車両ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の外部装置（図示せず）から通信ラインにより伝送される車両の状態情報を取得し、これに応じて表示器２を駆動する（つまり、表示器２に所定の報知画像を表示させる）。また、ヘッドアップディスプレイ装置１００には、観察者Ｅ等のユーザが、ミラー４の角度を調整するための入力手段（図示せず）が設けられており（この入力手段は、制御部と電気的に接続されたヘッドアップディスプレイ装置１００の外部装置であってもよい）、制御部は、ユーザの入力手段からの操作内容に応じて、回転駆動部を駆動し、ミラー４を回転軸線Ａ周りに所望の角度だけ回転させる。このようなミラー４の角度調整により、搭乗者の視線の高さに合った適切な位置に虚像を表示できる。

＜１－２．ミラー４の説明＞
この節１－２では、特にミラー４が詳細に説明される。
図３は、回転軸線Ａと光学フィルム４２（反射層）とを含む平面におけるミラー４の要部断面を示す図である。ミラー４は、合成樹脂材料からなる基材４０の表面に、接着層４１によって光学フィルム４２が接着されることにより形成された凹面鏡である。

基材４０の合成樹脂材料としては、高い流動性と高い剛性を示す材料が選択される。高い流動性を示す合成樹脂材料は、ミラー４の成形性（表面形状の精度など）を高める。高い剛性を示す合成樹脂材料は、ミラー４の振動に対する耐力を高める。上記観点から、合成樹脂材料としては、環状オレフィン系樹脂やポリカーボネートが選択される。環状オレフィン系樹脂の具体例としては、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）や環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）が含まれる。
また、基材４０は結晶性の耐熱性ポリマー等でも構成され得る。より具体的には、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のエンジニアリングプラスチックが使用され得る。
なお、基材４０に適用され得る合成樹脂材料は、後述の通りフィラーを含有した状態で成形される。

基材４０は、第一実施形態では特に暗色であるとよい。暗色の基材４０は、光学フィルム４２に透過される光が入射しても、観察者Ｅや表示器２へ向けて反射してしまう虞を低減できる。

接着層４１は、基材４０の一方の面（表面）に設けられる。接着層４１は、光学フィルム４２を基材４０へ接着する。接着層４１は、種々の接着剤を適用できるが、例えばOCA(Optical Clear Adhesive)やOCR(Optical Clear Resin)であるとよく、両面テープやエポキシ樹脂、硬化剤などでもよい。接着層４１は、特にアクリル系粘着剤が好適である。アクリル系粘着剤は、種々の光学フィルムに適した接着特性を有しながらも、安価に製造できるため、好適な構成である。

光学フィルム４２は、表示器２が出射した表示光Ｌを反射する反射部材である。光学フィルム４２は、表示光Ｌを全反射するミラーフィルムであってもよい。光学フィルム４２は、特にコールドミラーフィルムであるとよい。偏光反射型コールドミラーフィルムは、誘電体多層膜で形成されるミラーフィルムであり、入射した光のうち、特定の方向の偏光である可視光のみを反射し、その他の光を透過する、選択的光反射光学フィルムである。偏光反射型コールドミラーフィルムは、外部から進入した太陽光のうち、表示光Ｌと異なる方向の偏光や赤外光が表示器２などに到達し加熱することを抑制する。なお、光学フィルム４２は、偏光特性を有さない可視光反射フィルムであってもよい。

＜１－３．接着面４０ａの説明＞
接着層４１は、特に基材４０の表面である接着面４０ａに設けられる。接着面４０ａは、光学フィルム４２を基材４０へより強固に接合したミラーとするために、下記のように構成される。

接着面４０ａは、ケイ素を含む保護層が形成されている。接着面４０ａは、ガラス化コーティングに類する保護層であれば良いが、例えば二酸化ケイ素または一酸化ケイ素を含む保護層であることが望ましい。

接着面４０ａには、任意の手法で上記の保護層を形成されてよい。例えば、保護層は、基材４０の接着面４０ａに相当する面へ付加されたシラン化合物が燃焼されることで形成される。

ここで、発明者が発見した従来の構成における課題を説明する。発明者らは基材へ接着層によって接着された光学フィルムを備える従来ミラーは、特定の条件下において、光学フィルムに気泡や剥離が生じる虞があることを発見した。発明者らは、この事象が接着層と基材との界面へ、基材から生じるアウトガスが進入することで発生することを突き止めた。このアウトガスは、特に基材を射出成形などした後や基材を高温に晒された際に、基材の内部に含有される水分が揮発して生じる水蒸気であることが多い。なお、アウトガスは、水蒸気の他、何らかの気体であることもある。

この事象を解消するために、アウトガスの進入を防ぐ特殊な接着層を用いることも可能ではあるが、往々にしてこのような高性能な接着層は製造コストが高く、採用が困難であった。

そこで本開示のミラー４では、上記のような保護層である接着面４０ａが適用された。このように基材４０の表面へ保護層が設けられた構成では、基材４０の内部からアウトガスが生じたとしても、接着面４０ａを通過するアウトガスを著しく低減し、基材４０と接着層４１との界面には目立つ気泡や剥離が生じる虞を低減できる。なお、この場合、アウトガスは接着面４０ａ以外の面から周囲へ放出される。

このように形成された接着面４０ａを備えるミラー４は、コストの増加を抑えつつも、反射層を基材へより強固に接合したミラーとなる。

［変形例］
以上、実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

光学フィルムの構成は、タッチパネルフィルムや、透過型偏光板等であってもよい。これらの光学フィルムを適用する場合、ヘッドアップディスプレイ装置の他、表示装置へ適用されることも望ましい。

例えば、表示光を出射する表示器と、表示光を透過する光学フィルムと、光学フィルムが接着される合成樹脂材料で形成される基材と、光学フィルムを基材へ接着する接着層とが備わる表示装置、として構成されてもよい。この場合であっても、光学フィルムが基材から生じるアウトガスによって気泡や剥離が生じる虞を低減できる。なお、この場合は基材は透明な合成樹脂であることが望ましい。

また、第一実施形態に示された基材は、高剛性な合成樹脂材料で形成されればよい。

また、接着面の構成は、ガラス化コーティングとして示した構成の他、シラン化合物や、酸化チタンIVのようなコーティングであってもよい。すなわち、接着層と基材との界面に、基材から生じるアウトガスの進入を低減するコーティングであればよい。なお、この例示した構成の中でも、製造コストの観点からケイ素を含有するガラス化コーティングが保護層として好適である。

ミラーは、軸部及びフランジ部を一体に形成しなくてもよい。しかし、基材へ光学フィルムを接着することで形成されるミラーでは、直接基材へ反射面を蒸着する構成よりも、基材の設計自由度が増す。したがって、軸部およびフランジ部等の機械的要素をミラーが備える必要がある場合、基材へ一体に形成することで、部品点数削減やコスト低減を果たせる。

本開示のヘッドアップディスプレイ装置は、自動車の他、作業車両や自動二輪車のような車両、船舶、航空機などに搭載されてもよい。

１００ ヘッドアップディスプレイ装置
１ 筐体
１０ 開口部
１１ 透光性カバー
２ 表示器
３ 平面鏡
４ 反射部
４０ 基材
４０ａ 接着面
４１ 接着層
４２ 光学フィルム

５ 反射部回転機構
２００ フロントガラス
Ｌ 表示光
Ｓ 軸部
Ｆ フランジ部
Ｖ 虚像位置

Claims (7)

1. 合成樹脂材料で形成される基材と、
   前記基材の一方の面に設けられる接着層と、
   前記接着層によって前記基材へ接着され、光を反射する光学フィルムと、
   を備え、
   前記基材は、前記接着層との間にケイ素を含む保護層が形成されている
   ミラー。
2. 前記保護層は、二酸化ケイ素または一酸化ケイ素を含む
   請求項１に記載のミラー。
3. 前記接着層は、アクリル系粘着剤である
   請求項１に記載のミラー。
4. 前記基材は、特にポリカーボネートまたは環状オレフィン系樹脂で形成される
   請求項１に記載のミラー。
5. 前記光学フィルムは、
   入射した光の内、特定の方向の偏光である可視光を反射し、その他の光を透過し、
   誘電体多層膜で形成される
   請求項１に記載のミラー。
6. 表示光を出射する表示器と、
   前記表示光を反射する請求項１に記載のミラーと、
   前記表示器及び前記ミラーを収容し、前記表示光を透過反射部材へ通過させる開口が形成される筐体を備える
   ヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記ミラーは、前記表示光の反射角度を調整するために回転可能に保持され、
   前記基材は、前記ミラーの回転軸となる軸部を一体に形成する
   請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
   
   

Images