(57)【要約】      （修正有）【課題】低温時にも動作特性の良い表示装置を提供する。【解決手段】電圧を印加されることで透過率を制御するエレクトロクロミック素子１３と、エレクトロクロミック素子１３を取り付けたレンズ部１０と、レンズ部に画像を投影する画像投影部４０と、画像投影部とエレクトロクロミック素子とを接続する熱伝導部と、を有する表示装置１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロクロミック素子と、
前記エレクトロクロミック素子を取り付けたレンズ部と、
前記レンズ部に画像を投影する画像投影部と、
前記画像投影部と前記エレクトロクロミック素子とを接続する熱伝導部と、
を有する表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置であって、
前記画像投影部は、発熱を伴う電子部品を有し、
前記熱伝導部の一方の端部は当該電子部品に接続されることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置であって、
前記熱伝導部は、前記電子部品と接続される側の面に配置された金属板と、
前記金属板にろう接されたヒートパイプと、を有し、
前記金属板と前記電子部品とが熱抵抗の低い接着剤により固定されたことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の表示装置であって、
前記熱伝導部は、前記エレクトロクロミック素子と接続される側において、当該エレクトロクロミック素子の外周部に沿うように配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載の表示装置であって、
前記レンズ部の周縁を支持する筐体を有し、
前記熱伝導部は、前記筐体の内側に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか１つに記載の表示装置であって、
前記熱伝導部は、前記画像投影部において生じた熱を前記エレクトロクロミック素子へと移動させることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用者の頭部に装着され、表示した映像の光と外界からの光とを眼に導いて、映像と外界の像を提供する頭部装着型の表示装置（所謂、ヘッドマウントディスプレイ）が知られている。
【０００３】
頭部装着型の表示装置の一例として、使用者の眼前に配置され視野の一部に画像が表示されるレンズ部と、レンズ部の周囲に形成されたフレーム部と、画像投影部と、を備えたいわゆる眼鏡型の画像表示装置が知られている（例えば特許文献１等参照）。
さて、かかる表示装置においては、眼に投影される映像の視認性を向上するために、外光の強度を調整するための調光フィルタとして、エレクトロクロミック素子をレンズ部に取り付ける構造が考えられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、単にエレクトロクロミック素子をレンズ部に取り付けたのみでは、エレクトロクロミック素子が低温時に正しく動作しづらく、表示装置の低温時の動作特性が悪化するという問題が生じうる。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、低温時にも動作特性の良い表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる表示装置は、エレクトロクロミック素子と、前記エレクトロクロミック素子を取り付けたレンズ部と、前記レンズ部に画像を投影する画像投影部と、前記画像投影部と前記エレクトロクロミック素子とを接続する熱伝導部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかる表示装置によれば、低温時にも動作特性の良い表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る表示装置の外観を例示する図である。
【図２】装着者が表示装置を装着した様子を例示する図である。
【図３】本実施の形態に係るレンズ部を説明するための図である。
【図４】本実施の形態に係る表示装置の視野構成を例示する模式図である。
【図５】図４で示した視野構成が合成されるときの視界の一例を示す図である。
【図６】調光フィルタの構成の一例を示す図である。
【図７】本実施の第２の形態に係る表示装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〈第１の実施形態〉
図１は、本実施形態にかかる両眼型画像表示装置の一例として、表示装置１の外観を例示する図である。
なお、以降の説明では、使用者の前方方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向のうち、鉛直上方をＹ方向、Ｚ方向とＹ方向とに垂直な方向である水平方向をＸ方向とする。
【００１０】
表示装置１は、本実施形態では使用者Ａの頭部に装着される眼鏡型の視認装置である。
表示装置１は、使用者Ａの頭部に装着される眼鏡形状の筐体たるフレーム部２０と、装着時に使用者Ａの眼前に配置されて、使用者Ａの視野に画像を表示する表示部たるレンズ部１０と、レンズ部１０に向かって画像を投影する画像投影部４０と、を有している。
【００１１】
表示装置１は、図２に示すように、フレーム部２０の内部に配置されて、レンズ部１０の周囲を囲繞するように張り巡らされた熱伝導部３０と、レンズ部１０の±Ｚ側の何れかの表面に取り付けられた調光部たるＥＣフィルタ１３と、を有している。
表示装置１は、ＥＣフィルタ１３と、画像投影部４０と、の動作を制御するための制御部９を有している。
【００１２】
フレーム部２０は、所謂眼鏡のツルの部分すなわち使用者の側頭部に沿って形成された支持部２１と、レンズ部１０の周縁を支持するレンズフレーム２２と、を有している。
なお、フレーム部２０の形状は、かかる構成に限定されるものではない。
【００１３】
レンズ部１０は、画像投影部４０から出射された画像を使用者Ａの眼に向けて反射する反射板１１を有している。
使用者Ａは、反射板１１によって反射された画像を、視野内に存在する虚像として認識する。なお、反射板１１は本実施形態では透過型のハーフミラーを用いたが、その他、例えばミラーやその他の導光光学素子であっても良い。
【００１４】
ＥＣフィルタ１３は、本実施形態ではエレクトロクロミック素子を用いた調光フィルターである。
ＥＣフィルタ１３は、電圧を印加されることで透過率を制御する透過率制御手段であり、使用者Ａの眼に到達する外部光たる外光Ｌ’の光量を制御する光量制御手段である。
エレクトロクロミック素子は、フォトクロミック素子より光量調整の応答性に優れ、液晶素子に比べて、光透過率が広い範囲での光量調整が可能で、屋外でも日陰のところや直射日光が当たるところでも良好な視認性を確保することができる。
【００１５】
ＥＣフィルタ１３は、図３に断面を示すように、最も−Ｚ方向側に形成されたガラス基板１３１と、ガラス基板１３１に対向して最も＋Ｚ方向側の反対側の面に設けられた対向基板１３５と、ガラス基板１３１と対向基板１３５との間に形成された表示層１３３と、を有している。
ＥＣフィルタ１３は、表示層１３３と対向基板１３５との間に設けられた空隙層１３６と、表示層１３３とガラス基板１３１との間に設けられた酸化チタン粒子層１３２と、ガラス基板１３１と対向基板１３５とを連結して間隔を規定するスペーサ１３４と、を有している。
【００１６】
本実施形態では、電解液として、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・テトラシアノボレートを用いているが、特にかかる構成に限定されるものではない。
また、液体の電解質以外にも、ゲル状の電解質やポリマー電解質等の固体であっても良い。
【００１７】
ガラス基板１３１は、１５０ｍｍ×８０ｍｍ程度のＩＴＯ導電膜付きフィルム基板である。
酸化チタン粒子層１３２は、酸化チタンナノ粒子分散液を塗布されて形成された酸化チタン粒子の層である。
表示層１３３は、後述するエレクトロクロミック化合物によって形成されるエレクトロクロミック層であり、±Ｚ方向の両面間に印加される電位差により、エレクトロクロミック化合物の還元反応が生じ吸収波長帯が変化して発色あるいは消色する。すなわち、透過する光束のスペクトル、強度が変化するので光量が変化する。言い換えると、表示層１３３の両面に印加される電圧に応じて、外光Ｌ’の透過率が任意に変化する。
【００１８】
エレクトロクロミック化合物は、下記の構造式（化１）で示される化合物である。かかるエレクトロクロミック化合物の１ｗｔ％２，２，３，３−テトラフロロプロパノール溶液を塗布液として、酸化チタン粒子層１３２上にスピンコート法によって塗布されることで、エレクトロクロミック化合物の層が形成される。
【００１９】
【化１】
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【００２０】
さらに、１２０℃程度の温度で略１０分間アニール処理される加熱工程を経ることで、酸化チタン粒子層１３２の表面にエレクトロクロミック化合物が吸着した表示層１３３が形成される。
【００２１】
ＥＣフィルタ１３は、かかるガラス基板１３１、酸化チタン粒子層１３２、表示層１３３、空隙層１３６等の各層の作用によって、外光Ｌ’の透過率を電気信号によって制御するエレクトロクロミックデバイスである。
【００２２】
なお、酸化チタン粒子層１３２は、酸化チタンに限定されるものではなく、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカ、酸化セシウム、酸化イットリウムなどであってもよい。
【００２３】
画像投影部４０は、投射光Ｌを出射する発光源４１と、発光源４１からの投射光Ｌを集光して使用者Ａの眼に映像として投影するための投射光学系４２と、投影すべき画像情報や文字情報を表示する映像表示部４５と、を有している。
【００２４】
発光源４１は、ＬＥＤ光、レーザー光、単色光源、ハロゲンランプなどを用いて良い。
投射光学系４２は、１つ以上の光学レンズ４３やミラー４４などの光学素子を用いた光学系であり、画像情報を付与された投射光Ｌをレンズ部１０を通して使用者Ａへ向けて投射する。
映像表示部４５は、コンピュータなどの外部装置あるいは制御部９によって選択された投射光Ｌに付与する画像情報を決定し、かかる画像情報を付与するように制御される。画像情報を制御するとは例えば液晶素子のような素子上に画像を形成することで液晶素子を透過する投射光Ｌに画像情報を付与する操作を示している。かかる映像表示部４５は、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）やＬＥＤ等を用いても良い。
【００２５】
なお、映像表示部４５に表示させる映像は、例えば、表示装置１の外部から有線や無線
で供給することができる。或いは、表示装置１に着脱可能な記憶部（メモリーカード等）
を設け、記憶部を介して映像を供給する構成にしてもよい。
【００２６】
制御部９は、図４に示すように、電源としての機能を備えたバッテリ９０と、ＥＣフィルタ１３に電圧を印加して透過率を決定するＥＣフィルタ駆動回路９１と、映像表示部４５に表示する画像情報を決定するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９２と、を有している。
制御部９はまた、ＣＰＵ９２に読み込む情報を一時的に記憶するメモリ９３を有している。なお、かかる制御部９は、画像投影部４０と同一の基板内に構成されるとしても良いし、別体で表示装置１の中に設けるとしても良い。
【００２７】
以上のような構成の表示装置１においては、特に制御部９を構成するバッテリ９０、ＥＣフィルタ駆動回路９１、ＣＰＵ９２、メモリ９３等の各電子部品からの発熱が生じる。すなわち、これら電子部品は、発熱源としての機能を有している。
以降の説明においては、このような発熱源のうち、最も発熱しやすい部品であるＣＰＵ９２を用いて説明するが、発熱源として挙げた上記部材の何れにおいても、同様の構成として良い。
【００２８】
発熱源からの発熱を放置すると、熱暴走等の動作不良の原因となるため、従来の電子機器においては、ファンを用いて外気に放熱する空冷方式を取ることが主流であった。
しかしながら、両眼型画像表示装置においては、熱源が使用者の耳の近傍にある関係でファンの動作音による影響が大きく、また設置可能な口径が小さいことから冷却性能としても十分とは言えなかった。
一方、冷却性の向上を目的として大口径のファンを取り付けると、画像表示装置自体の大型化を招いてしまい、使用感の悪化につながりかねないという問題もあった。
【００２９】
他方、ＥＣフィルタ１３に用いられるエレクトロクロミック素子は、低温での動作特性が遅く、冬季の屋外等のように周囲温度が低い状態では、所望の動作応答速度が得られない等の問題が生じる恐れがある。
【００３０】
そこで、本実施形態においては、表示装置１に熱伝導部３０を設けることで、発熱源からの排熱を、ＥＣフィルタ１３を温めるための熱源として用いることで、ＣＰＵ９２の冷却とＥＣフィルタ１３の昇温とを同時に行うことができる。
【００３１】
熱伝導部３０の構成について説明する。
熱伝導部３０は、図５に示すように、ＣＰＵ９２と接続される側の面に配置された金属板３１と、一方の端部が金属板３１に接続されて他方の端部がＥＣフィルタ１３に接続されるヒートパイプ３２と、を有している。
金属板３１とヒートパイプ３２との間は、図５にろう接部３３として示すようにろう接されている。
また、金属板３１とＣＰＵ９２との間には、熱伝導率の良い接着剤９４によって間に空気が含まれないように密着して固定されている。
かかる接着剤９４としては例えばシリコングリスを含有する接着剤などが挙げられる。
なお、ここではＣＰＵ９２と熱伝導部３０との接合部分について金属板３１を用いることとしているが、かかる構成に限定されるものではなく、排熱に有利な形状すなわちＣＰＵ９２と当接する面積が広く、接触部分における熱抵抗が低い構成であればどのような構成であっても良い。
例えば、板状ではなく所謂ヒートシンクのような形状でも良いが、ヒートパイプ３２への排熱がされやすい形状であることが最も好ましい。
熱伝導部３０は、かかる構成により、発熱したＣＰＵ９２からの熱を、熱伝導によりＥＣフィルタ１３へと伝えることができる。
【００３２】
ヒートパイプ３２は、図２を用いて既に示したように、ＥＣフィルタ１３の外形サイズに応じて、ＥＣフィルタ１３を囲うようにループ状に形成されている。
図２のＥＣフィルタ１３の周縁部がどのような態様でヒートパイプ３２と当接しているかを図６に模式的に示す。
本実施形態では、ヒートパイプ３２は、ＥＣフィルタ１３の側面に沿って周縁を覆うように形成されている。
かかる構成により、レンズ部１０のＺ側の面を覆う必要がないから、使用者Ａの視界を妨げることなく、より大きな接触面積を確保できて、熱伝導性が高い。
【００３３】
また、本実施形態では、ヒートパイプ３２はＥＣフィルタ１３に当接するとしたが、レンズ部１０の熱伝導性が良い場合には、レンズ部１０を介して接続される態様であっても良い。
かかる場合には、ＥＣフィルタ１３とレンズ部１０とが当接しており、ヒートパイプ３２はレンズ部１０に埋め込まれる態様で形成されることが望ましい。
かかる構成により、ヒートパイプ３２が外部に露出することを防いで、より効率よく発熱源からの熱をＥＣフィルタ１３へと伝えることができる。
【００３４】
また、ヒートパイプ３２は銅やアルミニウム、銀など金属製の中実あるいは中空のパイプであっても良いし、図７に示すような、金属製の中空パイプ内を流体Ｌが対流することで熱を移送する、所謂ウイック式ヒートパイプでも良い。なお、図７はウイック式ヒートパイプの動作を説明しやすくするために模式的に示したものであり、ＣＰＵ９２、ＥＣフィルタ１３等の位置関係は、図７の構成に限定されるものではない。
ウィック式ヒートパイプを用いる場合には、金属製の中空パイプ３２ａ内を真空排気し、作動液体たる流体Ｌを封入する。
中空パイプ３２ａの内壁には金網状の細かい溝３２ｂが形成され、毛管作用により液体の流体Ｌが加熱側すなわちＣＰＵ９２側へと移送される。
ＣＰＵ９２側においては、流体Ｌが加熱されて蒸発し、気体となった流体Ｌが冷却側すなわちＥＣフィルタ１３側へと移送され、冷却されることで液体へと戻り、ＣＰＵ９２側へと還流する。
かかる構成により、ヒートパイプ３２内部を流体Ｌが対流することで、通常の熱伝導のみを用いたヒートパイプよりも効率よく熱の移動が生じる。
【００３５】
本実施形態では、表示装置１は、ＥＣフィルタ１３と、ＥＣフィルタ１３を取り付けたレンズ部１０と、レンズ部１０に画像を投影する画像投影部４０と、画像投影部４０とＥＣフィルタ１３とを接続する熱伝導部３０と、を有している。
【００３６】
本実施形態では、制御部９は、発熱を伴うＣＰＵ９２を有し、熱伝導部３０の一方の端部はＣＰＵ９２に接続される。
かかる構成により、ＣＰＵ９２において生じた熱がＥＣフィルタ１３へ移動することでＥＣフィルタ１３が温められるから、低温時にも動作特性が向上する。
【００３７】
熱伝導部３０は、ＣＰＵ９２と接続される側の面に配置された金属板３１と、金属板３１にろう接されたヒートパイプ３２と、を有している。
金属板３１とＣＰＵ９２とは熱抵抗の低い接着剤９４により固定される。
かかる構成により、ＣＰＵ９２において生じた熱がＥＣフィルタ１３へ移動する経路の熱抵抗が低く抑えられ、ＥＣフィルタ１３の低温時の動作特性がさらに向上する。
【００３８】
本実施形態では、熱伝導部３０は、ＥＣフィルタ１３と接続される側において、ＥＣフィルタ１３の外周部に沿うように配置される。
かかる構成により、使用者Ａの視界を損なうことを防ぎ、かつＥＣフィルタ１３の低温時の動作特性が向上する。
【００３９】
本実施形態では、レンズ部１０の周縁を支持するフレーム部２０を有し、熱伝導部３０は、フレーム部２０の内側に配置される。かかる構成により、ＥＣフィルタ１３の低温時にも動作特性が向上する。
【００４０】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４１】
例えば、上記実施形態においては、両眼に画像を投影する構成についてのみ述べたが、片眼のみに画像を表示するタイプの表示装置であってもよい。
【００４２】
また、上記実施形態においては、眼鏡型の画像表示装置について述べたが、その他のゴーグル型、ヘルメット装着型等の構成であっても良い。
【００４３】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４４】
１    表示装置
９    制御部
１０  レンズ部
１３  ＥＣフィルタ（エレクトロクロミック素子）
２０  フレーム部（筐体）
２１  支持部（フレーム部）
２２  レンズフレーム（フレーム部）
３０  熱伝導部
３１  金属板
３２  ヒートパイプ
４０  画像投影部
９０、９１、９２、９３  電子部品（ＣＰＵ等）
９４  接着剤
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特開２００５−００６４９２号公報
【図１】
2018072658.tif 000004
【図２】
2018072658.tif 000005
【図３】
2018072658.tif 000006
【図４】
2018072658.tif 000007
【図５】
2018072658.tif 000008
【図６】
2018072658.tif 000009
【図７】
2018072658.tif 000010