JP5146908B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示パネルを照明する発光素子を備え、表示光を発するヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

従来より、車両のフロントガラス或いはコンバイナと称される半透過板に表示光を投影し、虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、透光性の窓部２を備えたハウジング３に液晶表示器４及び反射鏡５を収容したものである（図４参照）。
特開平５−１９３３９５号公報

液晶表示器４は、液晶表示パネル６と、光ファイバー群７と、発光素子８とを備えたものであり、発光素子８が発した照明光は、光ファイバー群７の入射端部７ａから入射し、出射端部７ｂから出射して、液晶表示パネル６を透過照明する。前記特許文献１に記載されているように、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１に光ファイバー群７を用いる利点は、発光素子８の配置について設計自由度が高いことである。
ヘッドアップディスプレイ装置１が投射した表示光Ｌはフロントガラスにより車両運転者に反射され、車両運転者は虚像を風景と重畳させて視認することができる。

しかしながら、光ファイバー群７は、入射端部７ａから出射端部７ｂまで一様な幅にて束ねられており、液晶表示パネル６の表示領域に比して、光ファイバー群７の出射端部７ｂが狭いため、液晶表示パネル６の表示領域を所望の輝度分布にて照明することができないという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、液晶表示パネルの表示領域を所望の輝度分布で照明できる照明手段を備えたヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。

また、本発明は、請求項１に記載したように、照明光を発する発光素子１９，７９と、前記照明光が入射する入射端部１８ａ，７８ａ及び前記照明光が出射する出射端部１８ｂ，７８ｂを有する多数の可撓性導光部材１８，７８と、所定表示領域を有し前記照明光によって照明される液晶表示パネル１５と、を備え、所定のアイボックスＥから視認可能な虚像Ｖを表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、前記可撓性導光部材１８，７８は、前記表示領域よりも狭く束ねられた収束箇所を有すると共に、前記可撓性導光部材１８，７８の前記出射端部１８ｂ，７８ｂは、前記アイボックスＥに対応するように、前記収束箇所よりも広げられていると共に、前記可撓性導光部材７８の前記出射端部７８ｂは、周辺部では中心部よりも疎に配置されているものである。

また、本発明は、請求項２に記載したように、前記可撓性導光部材７８の前記入射端部７８ａには、複数の前記発光素子７９が発した前記照明光が入射するものである。

発光素子が発した照明光を照射する可撓性導光部材の出射端部を広げることにより、液晶表示パネルの表示領域を所望の輝度分布で照明することが可能になる。

以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態について説明する。図１及び図２は第一実施形態を示すものである。
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１０は、液晶表示器１２，反射器２６，ハウジング２７，放熱部材５０から主に構成されている。

液晶表示器１２は、液晶表示パネル１５と、集光レンズ１６と、マイクロレンズアレイ１７と、光ファイバー群（可撓性導光部材）１８と、発光素子１９と、配線基板２０とからなるものである。液晶表示パネル１５は、透明電極膜が形成された一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前後両面に偏光膜を貼着したものであり、多数の画素が配設された矩形の表示領域を有している。集光レンズ１６は凸レンズからなるものであり、集光レンズ１６は、液晶表示パネル１５とマイクロレンズアレイ１７の間に配置されている。

光ファイバー群１８は、発光素子１９が発した照明光をマイクロレンズアレイ１７の後面に導くものである。光ファイバー群１８は、発光素子１９が発した照明光が入射する入射端部１８ａと、前記照明光をマイクロレンズアレイ１７に出射する出射端部１８ｂとを有する多数の光ファイバーを束ねたものである。光ファイバー群１８は、液晶表示パネル１５の表示領域よりも狭くなるように、入射端部１８ａにて束ねられており、出射端部１８ｂは、車両運転者のアイボックスＥに対応するように、放射状に広げられている。発光素子１９は、白色発光するＬＥＤ（発光ダイオード）からなるものであり、配線基板２０に搭載されている。

反射器２６は、凹面鏡３７，ミラーホルダー３８，ステッピングモータ３９を有している。凹面鏡３７は、樹脂（例えばポリカーボネート）に金属（例えばアルミニウム）を蒸着させ反射面３７ａを形成したものである。反射面３７ａは凹面となっており、液晶表示器１２から発せられた表示光Ｌが拡大されて虚像Ｖが表示される。凹面鏡３７はミラーホルダー３８に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダー３８は樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、歯車部４３及び軸部４４が一体に形成されている。

ステッピングモータ３９の回動軸には歯車４５が取付けられており、この歯車４５は、ミラーホルダー３８の歯車部４３と噛合されている。凹面鏡３７はミラーホルダー３８と共に回動可能な状態で支持されており、ステッピングモータ３９により凹面鏡３７を回動させ、表示光Ｌの投射方向を調整することができる。車両運転者は、押ボタンスイッチ（図示しない）を操作し表示光Ｌが目の位置に反射されるように（即ち、虚像Ｖを視認できるように）凹面鏡３７の角度を調整する。

ハウジング２７は樹脂（例えばポリプロピレン）からなるものであり、ハウジング２７には表示光Ｌが出射する窓部４６が設けられている。この窓部４６はアクリル等の透光性樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング２７には、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１０を車体に取付けるための支持部２７ａが設けられており、この支持部２７ａには、固定用のボルト等を挿入する孔部２７ｂが形成されている。ハウジング２７には遮光壁２７ｃが設けられており、太陽光等の外光が液晶表示パネル１５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。遮光壁２７ｃは平板形状になっており、ハウジング２７の上部から斜めに垂下するように形成されている。また、ハウジング２７には、光ファイバー群１８が挿通される開口部２７ｄが形成されている。

放熱部材５０はアルミニウム等の金属からなるものであり、この放熱部材５０は、ハウジング２７外に配置されている。放熱部材５０は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１０を車体に取付けるための支持部５０ａと、この支持部５０ａに形成された孔部５０ｂと、複数の放熱フィン５０ｃと、後述する回路基板が配置される凹部５０ｄと、を有している。

５１は回路基板であり、この回路基板５１には駆動回路５２，５３が搭載されている。回路基板５１は、スペーサ５４を介して、放熱部材５０の底面側に設けられた凹部５０ｄに配置されている。駆動回路５３は、シリコーンゴム等の弾性体からなる熱伝導シート（図示しない）を介して、放熱部材５０に設けられた凸部５０ｇに当接している。発光素子１９及び駆動回路５３が発した熱は、放熱部材５０に吸収され、放熱フィン５０ｃ等から空気中に放熱されると共に、支持部５０ａから車体に熱伝達される。

６０は、亜鉛メッキ鋼板等の電磁シールド性を有する金属からなるカバー部材であり、このカバー部材６０によって、回路基板５１が収容された放熱部材５０の凹部５０ｄが覆われている。カバー部材６０には開口部６０ａが形成されており、ハウジング５０に設けられた係止爪５０ｆに係止される。

図３は、第二実施形態を示すものである。第二実施形態は、光ファイバー群７８及び発光素子７９だけが相違し、他の構成は第一実施形態と同一であるので、その詳細な説明は省略する。
光ファイバー群７８の入射端部７８ａは、２個の発光素子７９が発した照明光を受光する。光ファイバー群７８は、中間部の収束箇所にて束ねられており、出射端部７８ｂは放射状に広げられている。出射端部７８ｂは、中央部で密に、周辺部で疎になるように配置されており、車両運転者のアイボックスＥの中央部では高輝度、周辺部では比較的低輝度で、虚像Ｖが視認される。

第一，第二実施形態によれば、発光素子１９をハウジング２７の外側に配置することができ、且つ、光ファイバー群１８，７８の出射端部１８ｂ，７８ｂを広げることにより、液晶表示パネル１５の表示領域を所望の輝度分布で照明できる。

本発明の第一実施形態を示す断面図。 同上実施形態を示すヘッドアップディスプレイの概観図。 本発明の第二実施形態を示す断面図。 従来例を示す断面図。

１５ 液晶表示パネル
１９ 発光素子
１８ 光ファイバー群（可撓性導光部材）
１８ａ 入射端部
１８ｂ 出射端部
７８ 光ファイバー群（可撓性導光部材）
７８ａ 入射端部
７８ｂ 出射端部
７９ 発光素子

Claims (2)

1. 照明光を発する発光素子と、前記照明光が入射する入射端部及び前記照明光が出射する出射端部を有する多数の可撓性導光部材と、所定表示領域を有し前記照明光によって照明される液晶表示パネルと、を備え、所定のアイボックスから視認可能な虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記可撓性導光部材は、前記表示領域よりも狭く束ねられた収束箇所を有すると共に、前記可撓性導光部材の前記出射端部は、前記アイボックスに対応するように、前記収束箇所よりも広げられていると共に、
   前記可撓性導光部材の前記出射端部は、周辺部では中心部よりも疎に配置されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記可撓性導光部材の前記入射端部には、複数の前記発光素子が発した前記照明光が入射することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
   

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