(57)【要約】【課題】  部品数の増加を抑えて照明光の色検出と制御を行い、コストアップを抑制することが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】  透過反射部材２９は、第１の有色光Ｌ１を透過させるとともに、第２の有色光Ｌ２を反射させる。液晶表示パネル２１は、第１の有色光Ｌ１並びに第２の有色光Ｌ２を含む照明光Ｌ３にて照明される。拡散部材２０１は、透過反射部材２９から出射された照明光Ｌ３を拡散させる。検出手段２０２は、透過反射部材２９から出射される照明光Ｌ３の一部の色度を検出し、色度データを出力する。制御手段５６は、色度データに基づいて第一の光源２３及び第二の光源２４の少なくとも一方に供給する電力を調整する。反射部２０１ａは、拡散部材２０１に設けられ、透過反射部材２９から出射される前記照明光Ｌ３の一部を検出手段２０２の方向に反射させる。【選択図】  図１
2011033712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の有色光を発する第１の光源と、第２の有色光を発する第２の光源と、前記第１の有色光を透過させるとともに前記第２の有色光を反射させる透過反射部材と、前記第１の有色光並びに前記第２の有色光を含む照明光にて照明される液晶表示パネルと、前記透過反射部材から出射された前記照明光を拡散させる拡散部材と、を備えた液晶表示装置において、
前記透過反射部材から出射される前記照明光の一部の色度を検出し、色度データを出力する検出手段と、前記色度データに基づいて前記第一の光源及び前記第二の光源の少なくとも一方に供給する電力を調整する制御手段と、前記拡散部材に設けられ前記透過反射部材から出射される前記照明光の一部を前記検出手段の方向に反射させる反射部と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記拡散部材は、レンチキュラレンズからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネル及びこの液晶表示パネルを照明する発光ダイオード等の光源を備えた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示装置は特許文献１，２に開示されている。かかる液晶表示装置は、第１の有色光を発する第１の光源と、第２の有色光を発する第２の光源と、前記第１の有色光を透過させるとともに前記第２の有色光を反射させる透過反射部材と、前記第１の有色光並びに前記第２の有色光を含む照明光にて照明される液晶表示パネルとを備え、前記第１，第２の光源から発せられる前記第１，第２の有色光は、略平行光束化された状態で前記透過反射部材に各々入射され、前記透過反射部材と前記液晶表示パネルとの間には、前記透過反射部材から出射される略平行光束化された前記照明光を拡散させるための拡散部材が配設されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０９６６５号公報
【特許文献２】特開２００７−１１４７４３号公報
【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、このような液晶表示装置は、温度が変化した場合であっても、混合された照明光を一定の色を得るために、カラーセンサを用いて照明光を検出し、前記カラーセンサによって検出された色度データに基づいてマイクロコンピュータが各光源の出力を制御する必要があり、カラーセンサによって照明光を得るために専用の導光体を反射透過部材と液晶表示パネルとの間に配設する必要があり、部品数が増えることから液晶表示装置の構造を複雑化してしまうという問題を有している。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、部品数の増加を抑えて照明光の色検出と制御を行い、コストアップを抑制することが可能な液晶表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１の有色光Ｌ１を発する第１の光源２３と、第２の有色光Ｌ２を発する第２の光源２４と、前記第１の有色光Ｌ１を透過させるとともに前記第２の有色光Ｌ２を反射させる透過反射部材２９と、前記第１の有色光Ｌ１並びに前記第２の有色光Ｌ２を含む照明光Ｌ３にて照明される液晶表示パネル２１と、前記透過反射部材２９から出射された前記照明光Ｌ３を拡散させる拡散部材２０１と、を備えた液晶表示装置において、前記透過反射部材２９から出射される前記照明光Ｌ３の一部Ｌ４の色度を検出し、色度データを出力する検出手段２０２と、前記色度データに基づいて前記第一の光源２３及び前記第二の光源２４の少なくとも一方に供給する電力を調整する制御手段５６と、前記拡散部材２０１に設けられ前記透過反射部材２９から出射される前記照明光Ｌ３の一部Ｌ４を前記検出手段２０２の方向に反射させる反射部２０１ａと、を有するものである。
【０００６】
また、本発明は、前記拡散部材２０１は、レンチキュラレンズからなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
透過反射部材から出射される照明光の一部を検出手段の方向に反射させる反射部を拡散部材に設けたことにより、部品数の増加を抑えて照明光の色検出と制御を行い、コストアップを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態を示す概観図。
【図２】同上実施形態を示す断面図。
【図３】同上実施形態を示す側面図。
【図４】同上実施形態を示す光路説明図。
【図５】同上実施形態を示す光路説明図。
【図６】同上実施形態を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面に基づいて、本発明をヘッドアップディスプレイ装置１０に適用した一実施形態を説明する。
【００１０】
ヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両１１のダッシュボード１２内に配設されている（図１参照）。かかるヘッドアップディスプレイ装置１０が投射する表示光Ｌは、車両１１のフロントガラス１３により車両１１の利用者１４側に反射される。利用者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。換言すれば、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、ヘッドアップディスプレイ装置１０に備えられる後述する液晶表示装置から発せられる表示光Ｌをフロントガラス１３に照射し、この照射によって得られた虚像Ｖを利用者１４に視認させるものである。これにより利用者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。
【００１１】
ヘッドアップディスプレイ装置１０は、液晶表示装置２０，反射器３０等をハウジング４０内に収容したものである（図２参照）。また液晶表示装置２０は、図３に示すように液晶表示パネル２１と、この液晶表示パネル２１を照明する照明手段２２と、液晶表示パネル２１と照明手段２２の後述するダイクロイックミラーとの間に配設される拡散部材２０１と、カラーセンサ（検出手段）２０２とを備えている。カラーセンサ２０２は、拡散部材２０１の反射部２０１ａで反射された照明光Ｌ３の一部Ｌ４の色度を検出すると共に、後述するマイコンに色度データを出力する。
【００１２】
液晶表示パネル２１は、例えば一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前後面に偏光膜を各々設けたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）型ＬＣＤからなるものである。液晶表示パネル２１は、車両１１の速度の計測値を数値として表示することができる。なお、液晶表示パネル２１によって表示される表示情報は、車速に限らず任意であり、例えばエンジン回転数，走行距離情報、ナビゲーション情報、外気温情報であってもよい。
【００１３】
照明手段２２は、第１の光源２３と、第２の光源２４と、第１の配線基板２５と、第２の配線基板２６と、第１の集光レンズ２７と、第２の集光レンズ２８と、ダイクロイックミラー（透過反射部材）２９とを備えている。
【００１４】
第１の光源２３は、第１の有色光である緑色光Ｌ１を発する複数個のチップ型発光ダイオードからなる。個々の第１の光源２３は、その光照射領域角度が第１の光軸Ｃ１を中心として左右にそれぞれ略６０度の指向性を持つものが採用されている。このことは、個々の第１の光源２３は、その光照射領域角度がそれぞれ略１２０度であることを意味している。
【００１５】
第２の光源２４は、第２の有色光である赤色光Ｌ２を発する複数個のチップ型発光ダイオードからなる。個々の第２の光源２４は、第１の光源２３と同様に、その光照射領域角度が第２の光軸Ｃ２を中心として左右にそれぞれ略６０度の指向性を持つものが採用されている。このことは、個々の第２の光源２４は、その光照射領域角度がそれぞれ略１２０度であることを意味している。
【００１６】
第１の配線基板２５は、例えば熱伝導性の高い略矩形状のアルミ基板からなり、複数個の第１の光源２３が高密度実装されてなる。第２の配線基板２６は、例えば熱伝導性の高い略矩形状のアルミ基板からなり、複数個の第２の光源２４が高密度実装されてなる。なお、第２の配線基板２６の外形形状は、第１の配線基板２５の外形形状と略同一となっている。
【００１７】
第１の集光レンズ２７は、透光性合成樹脂からなり、個々の第１の光源２３に対応してダイクロイックミラー２９側に突出する凸状の球面部２７ａを複数形成してなる。そして、前記光照射領域角度を有して第１の光源２３から発せられる緑色放射光は、第１の光源２３の発光面と対向するように第１の光源２３の真上に位置してなる受光面２７ｂを通じて第１の集光レンズ２７内部に照射される。
【００１８】
かかる緑色照射光のうち、第１の光軸Ｃ１上を直進する前記緑色照射光は、第１の集光レンズ２７内部を通過する際に屈折されずにそのまま直進し球面部２７ａに至り（図４中、光路Ｓ１参照）、これ以外の前記緑色照射光は、第１の集光レンズ２７内部を通過する際に屈折されて球面部２７ａに至る（図４中、光路Ｓ２参照）。
【００１９】
さらに、光路Ｓ１を経て球面部２７ａに到達してなる前記緑色照射光は、球面部２７ａから直進光として出射され、ダイクロイックミラー２９側に導かれる（図４中、光路Ｓ３参照）。また光路Ｓ２を経て球面部２７ａに到達してなる前記緑色照射光は、球面部２７ａから第１の光軸Ｃ１と略平行となるような直進光として出射され、ダイクロイックミラー２９側に導かれる（図４中、光路Ｓ４参照）。
【００２０】
従って、各第１の光源２３から発せられる前記緑色放射光（緑色光Ｌ１）は、第１の集光レンズ２７から出射されたときに、光路Ｓ３，Ｓ４のごとき各々略平行光束化された状態で、ダイクロイックミラー２９側に進み、ダイクロイックミラー２９に入射されてなる。換言すれば、各第１の光源２３から発せられる前記緑色放射光（緑色光Ｌ１）は、第１の集光レンズ２７を通じて各々略平行光束化された状態でダイクロイックミラー２９に入射されることになる。
【００２１】
第２の集光レンズ２８は、透光性合成樹脂からなり、個々の第２の光源２４に対応してダイクロイックミラー２９側に突出する凸状の球面部２８ａを複数形成してなる。そして、前記光照射領域角度を有して第２の光源２４から発せられる赤色放射光は、第２の光源２４の発光面と対向するように第２の光源２４の真上に位置してなる受光面２８ｂを通じて第２の集光レンズ２８内部に照射される。
【００２２】
かかる赤色照射光のうち、第２の光軸Ｃ２上を直進する前記赤色照射光は、第２の集光レンズ２８内部を通過する際に屈折されずにそのまま直進し球面部２８ａに至り（図５中、光路Ｔ１参照）、これ以外の前記赤色照射光は、第２の集光レンズ２８内部を通過する際に屈折されて球面部２８ａに至る（図５中、光路Ｔ２参照）。
【００２３】
さらに、光路Ｔ１を経て球面部２８ａに到達してなる前記赤色照射光は、球面部２８ａから直進光として出射され、ダイクロイックミラー２９側に導かれる（図５中、光路Ｔ３参照）。また光路Ｔ２を経て球面部２８ａに到達してなる前記赤色照射光は、球面部２８ａから第２の光軸Ｃ２と略平行となるような直進光として出射され、ダイクロイックミラー２９側に導かれる（図５中、光路Ｔ４参照）。
【００２４】
従って、各第２の光源２４から発せられる前記赤色放射光（赤色光Ｌ２）は、第２の集光レンズ２８から出射されたときに、光路Ｔ３，Ｔ４のごとき各々略平行光束化された状態で、ダイクロイックミラー２９側に進み、ダイクロイックミラー２９に入射されてなる。換言すれば、各第２の光源２４から発せられる前記赤色放射光（赤色光Ｌ２）は、第２の集光レンズ２８を通じて各々略平行光束化された状態でダイクロイックミラー２９に入射されることになる。なお、第２の集光レンズ２８（各球面部２８ａ）の形状は、第１の集光レンズ２７（各球面部２７ａ）の形状と略同一であるものとする。
【００２５】
ダイクロイックミラー２９は、ガラス基板の前面（つまり、拡散部材２０１の背面と向かい合う面）に蒸着により形成された反射膜２９ａを有してなるもので、略平行光束化された各緑色光Ｌ１の進行方向並びに略平行光束化された各赤色光Ｌ２の進行方向に対して各々略４５度の傾きを有するように傾斜配置されてなる。
【００２６】
かかるダイクロイックミラー２９は、各第１の光源２３が発した各緑色光Ｌ１を透過させるとともに、各第２の光源２４が発した各赤色光Ｌ２を反射させるものである。そして、ダイクロイックミラー２９を透過する略平行光束化された各緑色光Ｌ１と、ダイクロイックミラー２９を通じて反射される略平行光束化された各赤色光Ｌ２とが、ダイクロイックミラー２９によって各々混色され、この混色された各照明光（各橙色光）Ｌ３が略平行光束となって拡散部材２０１側に導かれる。
【００２７】
ここで、略平行光束化された緑色光Ｌ１（光路Ｓ３，Ｓ４を経た光）がダイクロイックミラー２９に入射する際の、ダイクロイックミラー２９の背面２９ｂに対して垂直方向に延びる垂線Ｎと光路Ｓ３，Ｓ４とのなす角度（緑色光Ｌ１のダイクロイックミラー２９に対する入射角）Ｋ１は、ともに理想入射角である４５度となる（図４参照）。同様に、略平行光束化された赤色光Ｌ１（光路Ｔ３，Ｔ４を経た光）がダイクロイックミラー２９に入射する際の、ダイクロイックミラー２９の垂線Ｎと光路Ｔ３，Ｔ４とのなす角度（赤色光Ｌ２のダイクロイックミラー２９に対する入射角）Ｋ２は、それぞれ理想入射角である４５度となる（図５参照）。
【００２８】
このようにダイクロイックミラー２９に対する緑色光Ｌ１（光路Ｓ３，Ｓ４）の入射角Ｋ１が全て一定であり、さらにダイクロイックミラー２９に対する赤色光Ｌ２（光路Ｔ３，Ｔ４）の入射角Ｋ２が全て一定であることに伴い、ダイクロイックミラー２９から出射される略平行光束化された各照明光（各橙色光）Ｌ３は、緑色光Ｌ１と赤色光Ｌ２との割合（バランス）が一定状態に保たれている。
【００２９】
従って、従来のように緑色光Ｌ１及び赤色光Ｌ２が略平行光束化されていない状態でダイクロイックミラー２９に入射してしまうことにより生じていた照明光Ｌ３の色ムラが、本実施形態では緑色光Ｌ１及び赤色光Ｌ２が第１，第２の集光レンズ２７，２８を通じて略平行光束化された状態でダイクロイックミラー２９に前記理想入射角（入射角Ｋ１，Ｋ２）にて各々入射されることで、ダイクロイックミラー２９から出射される照明光Ｌ３が、色ムラの解消された状態で拡散部材２０１側に導かれる構成となる。
【００３０】
つまり、緑色光Ｌ１と赤色光Ｌ２の光が、ダイクロイックミラー２９に対し前記理想入射角にて各々入射される構成を採用したことで、照明光Ｌ３を構成する緑色光Ｌ１と赤色光Ｌ２とのバランスがダイクロイックミラー２９の位置（つまり、ダイクロイックミラー２９への光の入射位置）に関係なく一定に保たれるため、ダイクロイックミラー２９から出射される略平行光束化された照明光Ｌ３は、色ムラの抑制された状態で拡散部材２０１側に導かれる構成となる。
【００３１】
拡散部材２０１は、光透過性の合成樹脂からなり、略平板状に形成され、液晶表示パネル２１の背面に沿うように配設されてなる。かかる拡散部材２０１は、ダイクロイックミラー２９から出射される略平行光束化された照明光Ｌ３を拡散させ、且つ液晶表示パネル２１から発せられる表示光Ｌを均一化させるための光拡散板としての機能を有してなる。
【００３２】
拡散部材２０１は、照明光Ｌ３を拡散させるとともに表示光Ｌを均一化させるものであり、レンチキュラレンズ（一方向に延在するシリンドリカルレンズを複数個配置することにより構成されるレンズ）からなる。また、拡散部材２０１は、照明光Ｌ３をカラーセンサ２０２の方向へ反射させ、反射光Ｌ４を得る反射部２０１ａと、反射光Ｌ４をカラーセンサ２０２に導く導光部２０１ｂを有する。
【００３３】
そして、拡散部材２０１の前方に位置する液晶表示パネル２１は、拡散部材２０１を通じて拡散された色ムラのない照明光Ｌ３を照明してなる。さらに、液晶表示パネル２１を照明してなる照明光Ｌ３は、液晶表示パネル２１の前面側に色ムラの抑制された表示光Ｌとなって拡散発光し、この表示光Ｌが反射器３０の後述する凹面鏡、ハウジング４０の後述する窓部を経て、フロントガラス１３側に投影され、これにより利用者１４は表示光Ｌによる色ムラの抑制された虚像Ｖを視認することができる。
【００３４】
反射器３０は、図２に示すように凹面鏡３１と、保持部材３２と、ステッピングモータ３３とを備えている。凹面鏡３１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３１ａを形成したものである。かかる反射面３１ａは、凹面となっており、表示装置２０（液晶表示パネル２１）が発した色ムラのない表示光Ｌが拡大されて虚像Ｖが表示される。なお、凹面鏡３１は、保持部材３２に両面粘着テープにより接着されている。保持部材３２は、樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、歯車部３４並びに軸部３５が一体に形成されている。保持部材３２の軸部３５はハウジング４０に軸支されている。
【００３５】
ステッピングモータ３３の回動軸には歯車３６が取付けられており、この歯車３６は、保持部材３２の歯車部３４と噛合されている。凹面鏡３１は、保持部材３２ととも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３３により凹面鏡３１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１１の利用者１４は、押釦スイッチ（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（すなわち、虚像Ｖを視認できるように）凹面鏡３１の角度を調整する。
【００３６】
ハウジング４０には、表示装置２０並びに反射器３０が収容される。かかるハウジング４０には、表示光Ｌが出射する窓部４１が設けられている。この窓部４１は、透光性樹脂（例えばアクリル）からなるものであり、湾曲形状になっている。また、ハウジング４０には、遮光壁４２が設けられており、太陽光等の外光が表示装置２０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。この遮光壁４２は、平板形状になっており、ハウジング４０の上部から斜めに垂下するように形成されている。
【００３７】
図６は液晶表示装置２０の電気的構成を示すブロック図である。５１は速度センサであり、この速度センサ５１は車両１１の速度を検出し、マイコン５２に速度データを出力する。カラーセンサ２０２はマイコン５２に色度データを出力する。マイコン５２は、駆動回路５３を介して、液晶表示パネル２１に駆動信号を出力し、液晶表示パネル２１に車両の速度を表示させると共に、駆動回路５４，５５を介して、光源２３，２４に駆動信号を出力し、光源２３，２４を発光させる。制御手段５６は、マイコン５２と駆動回路５４，５５とからなるものであり、カラーセンサ２０２が出力した色度データに基づいて、照明光Ｌ３が所望の色度になるように、光源２３，２４に印加する駆動電圧を調整する。
【００３８】
本実施形態では、カラーセンサ２０２が出力した色度データに基づいて、光源２３，２４に供給する電力を調整することにより、表示光Ｌの色度が所望の色度になり、且つ、カラーセンサ２０２が照明光Ｌ３を遮ることがないため、液晶表示パネルが均一に透過照明される。且つ、ダイクロイックミラー２９から出射される照明光Ｌ３の一部Ｌ４をカラーセンサ２０２の方向に反射させる反射部２０１ａを拡散部材２０１に設けたことにより、部品数の増加を抑えて照明光Ｌ３の色検出と制御を行い、コストアップを抑制することが可能になる。
【００３９】
また、第１，第２の光源２３，２４から発せられる緑色光Ｌ１，赤色光Ｌ２は、第１，第２の集光レンズ２７，２８を通じて略平行光束化された状態でダイクロイックミラー２９に各々入射されてなることにより、液晶表示パネル２１は、緑色光Ｌ１と赤色光Ｌ２とを含む色ムラの抑制された照明光Ｌ３にて照明され、且つ色ムラの抑制された表示光Ｌをフロントガラス１３に照射してなる。これにより利用者１４は、色ムラの抑制された表示像Ｖを視認することができる。
【００４０】
これに加えて、ダイクロイックミラー２９と液晶表示パネル２１との間には、ダイクロイックミラー２９から出射される略平行光束化された照明光Ｌ３を拡散させるための拡散部材２０１が配設されてなることにより、略平行光束化された色ムラのない照明光Ｌ３が拡散部材２０１を通じて所定角度範囲にて拡散され、その後、かかる拡散光が液晶表示パネル２１に照射されることで、表示光Ｌが色ムラのない拡散した状態で発せられることになる。
【００４１】
このような構成としたことによって、利用者１４が、例えば頭部を左側、または右側に大きく傾けた状態で表示像Ｖを視認しようとした場合であっても、表示光Ｌが所定角度範囲にて拡散されていることで、色ムラの抑制された表示像Ｖを良好に視認することが可能となる。言い換えれば、利用者１４が、例えば色ムラの抑制された表示像Ｖを良好に視認できる位置から多少動いて、この動いた位置から表示像Ｖを見た場合であっても、表示像Ｖ（表示光Ｌ）の輝度変化が抑制されるため、利用者１４に色ムラのない良好な表示形態を視認させることが可能となる。
【００４２】
なお、本実施形態では、液晶表示パネル２１から発せられる表示光Ｌがフロントガラス１３に照射される例について説明したが、例えばフロントガラス１３に表示光Ｌを良好に利用者１４に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の反射部材に表示光Ｌを照射する構成としてもよい。また、本実施形態は、発光色が異なる２種類の発光ダイオード２０，２１を用いたものであったが、例えば、発光色が異なる３種類の発光ダイオードを用いても良い。
【符号の説明】
【００４３】
２０      液晶表示装置
２１      液晶表示パネル
２３      第１の光源
２４      第２の光源
２９      透過反射部材
５６      制御手段
２０１    拡散部材
２０１ａ  反射部
２０２    カラーセンサ（検出手段）
Ｌ１      第１の有色光
Ｌ２      第２の有色光
【図１】
2011033712.tif 000003
【図２】
2011033712.tif 000004
【図３】
2011033712.tif 000005
【図４】
2011033712.tif 000006
【図５】
2011033712.tif 000007
【図６】
2011033712.tif 000008