(57)【要約】【課題】実施形態の課題は、外光の映り込みを生じることなく、表示品位の向上を図ることが可能な表示装置およびヘッドアップ表示装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る表示装置は、複数の光源を有するバックライト装置と、バックライト装置に対向して配置され、バックライト装置の光軸と垂直な方向に対して傾斜して設けられた表示パネルと、表示パネルとバックライト装置との間に設けられた拡散板と、を備えている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源を有するバックライト装置と、
前記バックライト装置に対向して配置され、前記バックライト装置の光軸と垂直な方向に対して傾斜して設けられた表示パネルと、
前記表示パネルと前記バックライト装置との間に設けられた拡散板と、
を備えた表示装置。
【請求項２】
前記拡散板は、前記表示パネルの中心軸において、前記表示パネルと前記バックライト装置との中間位置よりも前記バックライト装置側に隣接して設けられている請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示パネルの傾斜角度は、１〜３０度である請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記拡散板は、前記バックライト装置の光軸と垂直に設けられている請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記拡散板は、前記バックライト装置の光軸と垂直な方向に対して、−１０〜＋１０度、傾斜している請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記拡散板の前記表示パネルと対向する面は、光沢面で形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記バックライト装置は、前記複数の光源を個別に点灯可能であり、表示画像に応じて、点灯箇所を制御する請求項１から６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記拡散板と前記表示パネルとの間に設けられた第２拡散板を更に備えている請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記拡散板と第２拡散板は、間隔を置いて配置されている請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第２拡散板は前記拡散板と平行に配置されている請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記第２拡散板は、前記拡散板に対して所定角度を持って配置されている請求項９に記載の表示装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の表示装置と、
前記表示装置の表示画像を投影する投影面と、
を備えるヘッドアップ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置およびこれを備えるヘッドアップ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のフロントガラスなど投影面に映像を反射させてドライバーの視野内に情報を表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が普及しつつある。ＨＵＤは、フロントガラスの先４ｍほどの場所に虚像を再現するもので、ドライバーが視線を大きく動かすことなく経路案内、緊急情報などを確認でき、安全に寄与する。  
通常、ＨＵＤは、液晶パネルと液晶パネルに光を照射する照明装置（バックライト装置）を備えている。照明装置の光により透過照明した液晶パネルの形成画像をフロントガラスに投影し、フロントガラスで反射させることにより虚像を形成する。近年、ローカルディミング制御が可能な照明装置を用いることにより、黒浮きの少ない、高コントラストかつ低消費電力の表示装置が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−６５０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の実施形態の課題は、外光の映り込みを生じることなく、表示品位の向上を図ることが可能な表示装置およびヘッドアップ表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る表示装置は、複数の光源を有するバックライト装置と、前記バックライト装置に対向して配置され、前記バックライト装置の光軸と垂直な方向に対して傾斜して設けられた表示パネルと、前記表示パネルと前記バックライト装置との間に設けられた拡散板と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態に係る表示装置を用いたヘッドアップディスプレイを概略的に示す図。
【図２】図２は、前記表示装置の斜視図。
【図３】図３は、前記表示装置の分解斜視図。
【図４】図４は、図２の線Ａ−Ａに沿った表示装置の断面図。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る表示装置の断面図。
【図６】図６は、第１変形例に係る表示装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態について詳細に説明する。  
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状、寸法等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００８】
（第１の実施形態）  
ＨＵＤを屋外環境下で使用する場合、外光による戻り光の影響を考慮する必要がある。例えば、液晶パネルを傾斜配置することで、外光の戻り光を光軸から外し、観察者の目に届かないようにすることが考えられる。  
ローカルディミング制御を行う照明装置を用いたＨＵＤにおいては、照明装置のブロックごとの輝度分布と表示画像とが対応していることが必要となる。
【０００９】
図１は、第１の実施形態に係る表示装置を用いたヘッドアップディスプレイ（ヘッドアップ表示装置、ＨＵＤ）を概略的に示す図である。ＨＵＤは、画像を投影するための表示装置として、液晶表示装置１０を備えている。また、ＨＵＤは、複数、例えば、２つの凹面ミラーＭ１、Ｍ２を有している。液晶表示装置１０から出力された投影画像は、凹面ミラーＭ１、Ｍ２により反射、集光され、投影面として、例えば、自動車のフロントガラスＦＧの内面に投影される。投影された画像は、フロントガラスＦＧでドライバー側に反射され、フロントガラスＦＧの数ｍ先に虚像Ｖを形成する。  
なお、ＨＵＤの一部を構成するミラーは、凹面ミラーに限らず、ハーフミラー、フレネルミラー等の他の光学部材を選択可能である。また、直接、フロントガラスＦＧに投影する構成に限らず、ドライバーの前方に透明な反射板（投影面）を設置し、この反射板に画像を投影する構成としてもよい。
【００１０】
次に、液晶表示装置１０について詳細に説明する。図２は、液晶表示装置の斜視図、図３は、液晶表示装置の分解斜視図である。  
図２および図３に示すように、液晶表示装置１０は、アクティブマトリクス型の液晶表示パネル１２と、液晶表示パネル１２の背面に対向して設けられた照明装置（バックライト装置）３０と、液晶表示パネル１２とバックライト装置３０との間に設けられた拡散板５０と、液晶表示パネル１２の表示面１２ａが露出した状態で、液晶表示パネル１２、バックライト装置３０、および拡散板５０を収納した外ケース６０と、を備えている。バックライト装置３０は、拡散板５０を通して液晶表示パネル１２の背面に光を照射し、液晶表示パネル１２を照明する。後述するように、バックライト装置３０は、複数の光源を同時に、あるいは個別に点灯することにより、表示画像に合わせて輝度分布を制御するローカルディミングを実行するように構成されている。
【００１１】
液晶表示パネル１２は、矩形平板状の第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向配置された矩形平板状の第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持された液晶層ＬＱと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２は、例えば、ガラス基板、樹脂基板のような絶縁基板を用いている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２は、これらの間に所定のセルギャップを形成した状態で枠状のシール材ＳＥによって貼り合わされている。液晶層ＬＱは、セルギャップにおいてシール材ＳＥによって囲まれた内側に保持されている。
【００１２】
平面視（液晶表示パネルの表面に垂直な方向から液晶表示パネルの表面中央部を視認する状態を言う）でシール材ＳＥの内側となる領域に、画像を表示する表示領域（アクティブ領域）ＤＡが設けられている。液晶表示パネル１２は、表示領域ＤＡにマトリクス状に配列された複数の画素ＰＸを備えている。図３に概略的に示すように、第１基板ＳＵＢ１は、表示領域ＤＡにおいて、第１方向に延出するゲート線Ｇ、第１方向と交差する第２方向に延出するソース線Ｓ、各画素ＰＸにおいてゲート線Ｇおよびソース線Ｓと電気的に接続されたスイッチング素子ＳＷ、スイッチング素子ＳＷに接続された画素電極ＰＥなどを備えている。コモン電位の共通電極ＣＥは、第１基板ＳＵＢ１または第２基板ＳＵＢ２に備えられ、複数の画素電極ＰＥと対向する。
【００１３】
図示した例では、第１基板ＳＵＢ１の短辺側の端部は、第２基板ＳＵＢ２の短辺よりも外側に突出し、この端部に駆動素子としての駆動ＩＣ１４が実装されている。また、第１基板ＳＵＢ１の端部に、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）１６が接合され、液晶表示パネル１２から外方に延出している。ＦＰＣ１６の配線は、第１基板ＳＵＢ１上の配線を介して駆動ＩＣ１４に接続されている。駆動ＩＣ１４は、図示しないコントローラからＦＰＣ１６を介して送られる映像信号および走査信号に基づいて、画素ＰＸに駆動信号を供給する。
【００１４】
液晶表示パネル１２は、バックライト装置３０からの光を表示領域ＤＡに選択的に透過させることで画像を表示する透過表示機能を備えている。液晶表示パネル１２は、主として基板主面に略平行な電界を利用する横電界モードに対応した構成としても良いし、主として基板主面に略垂直な電界を利用する縦電界モードに対応した構成としても良い。
【００１５】
次に、バックライト装置３０の構成例を詳細に説明する。図２および図３に示すように、バックライト装置３０は、複数の光源３６を有する光源ユニット（光源部）３２と、光源ユニット３２と液晶表示パネル１２との間に設けられ導光体として機能するリフレクタ４０と、を備えている。リフレクタ４０は、光源３６から出射された光を反射しながら指向性を持って液晶表示パネル１２に投射する。なお、図３において、液晶表示パネル１２およびバックライト装置３０の長手方向をＸ軸方向、幅方向をＹ軸方向、高さ方向をＺ軸方向としている。
【００１６】
光源ユニット３２は、矩形状の回路基板３４と、回路基板３４上に実装された複数の光源、例えば、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）３６と、を有している。回路基板３４は、液晶表示パネル１２とほぼ等しい寸法（長さ、幅）に形成されている。例えば、３２個のＬＥＤ３６が回路基板３４上に実装され、縦４列、横８列にマトリクス状に配置されている。各ＬＥＤ３６は、円形、矩形、楕円形等、種々の形状に形成可能である。一例では、各ＬＥＤ３６は、矩形状に形成されている。各ＬＥＤ３６の上面は発光面３６ａを構成し、この発光面３６ａの中央に発光中心を有している。複数のＬＥＤ３６は、その一辺が他のＬＥＤの一辺と整列するように配置されている。なお、ＬＥＤ３６の設置数および配列は、上記一例に限らず、液晶表示パネル１２の寸法、形状に応じて、種々変更可能である。  
回路基板３４は、ＦＰＣ３８を介して、図示しないコントローラに接続される。複数のＬＥＤ３６は、コントローラにより、それぞれ独立して点灯駆動される。すなわち、複数のＬＥＤ３６は、同時に全点灯可能であるとともに、表示画像に応じて幾つかのＬＥＤをブロックごとに点灯するローカルディミング駆動することができる。
【００１７】
図３に示すように、リフレクタ４０は、液晶表示パネル１２とほぼ等しい大きさを有する矩形枠状の外壁４２と、外壁４２の内側に格子状にクロスして配置された複数の隔壁（側壁）４４とを有している。リフレクタ４０は、例えば、白色の合成樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート）により一体成形されている。外壁４２の内面および各隔壁４４の両面は、それぞれ反射面を構成している。リフレクタ４０は、出射面４０ａとなる上面と、入射面４０ｂとなる底面とを有している。出射面４０ａは、液晶表示パネル１２とほぼ等しい大きさの矩形状を成している。
【００１８】
出射面４０ａには、外壁４２および複数の隔壁４４により規定された複数の出射開口４６ａが開口している。一例では、各出射開口４６ａは、４辺を有する矩形状あるいは正方形に形成されている。複数の出射開口４６ａは、出射面４０ａの長手方向（Ｘ軸方向）および幅方向（Ｙ軸方向）に隣接して並んでいる。本実施形態において、ＬＥＤ３６の数に合わせて、３２個の出射開口４６ａが設けられ、縦４列、横８列に並んでいる。  
同様に、入射面４０ｂには、外壁４２および複数の隔壁４４により規定された複数の入射開口（図示を省略する）が開口している。ＬＥＤ３６の数に合わせて、３２個の出射開口が設けられ、縦４列、横８列に並んでいる。また、各入射開口は、出射開口４６ａよりも十分に小さい寸法、例えば、１／２以下の寸法に形成されている。入射開口は、対応する出射開口４６ａと同軸の位置に設けられている。
【００１９】
リフレクタ４０は、弾性シートあるいはクッションシート４８を介して、回路基板３４上に載置されている。リフレクタ４０は、入射面４０ｂがクッションシート４８上に載置されている。リフレクタ４０は、各出射開口４６ａの中心軸がＬＥＤ３６の光軸と同芯に位置した状態で、クッションシート４８上に載置されている。これにより、ＬＥＤ３６は、リフレクタ４０の入射開口４６ｂ内に位置している。点灯時、ＬＥＤ３６から出射された光は、リフレクタ４０の反射面で反射を繰り返した後、出射開口４６ａを通して出射面４０ａから出射される。
【００２０】
図４は、図２の線Ａ−Ａに沿った液晶表示装置の断面図である。図に示すように、上記のように構成されたバックライト装置３０および液晶表示パネル１２は、外ケース６０内に配置されている。外ケース６０は、例えば、角筒状に形成され、軸方向一端に開口（表示窓）６１を有している。バックライト装置３０は、出射面４０ａが開口６１側を向いた状態で外ケース６０内に配置されている。液晶表示パネル１２は、バックライト装置３０の出射面４０ａに対向して配置され、更に、開口６１の近傍に配置されている。そして、液晶表示パネル１２の表示面１２ａの全面は、開口６１に対向し、この開口６１を介して外ケース６０の外部に露出している。本実施形態において、液晶表示パネル１２は、バックライト装置３０の光軸Ｃ（本実施形態では、リフレクタ４０の出射面４０ａと直交する光軸）に垂直な方向に対して、傾斜角度θ１だけ傾斜して配置されている。傾斜角度θ１は、例えば、１〜３０度、望ましくは、１０〜２５度としている。
【００２１】
拡散板５０は、バックライト装置３０の出射面４０ａとほぼ等しい大きさの矩形状に形成されている。拡散板５０は、外ケース６０内で、バックライト装置３０と液晶表示パネル１２との間に配置され、出射面４０ａの全面に対向しているとともに、液晶表示パネル１２の背面全面に対向している。本実施形態において、拡散板５０は、光軸Ｃに対して垂直に、すなわち、光軸Ｃと直交する向きに配置され、出射面４０ａとほぼ平行に位置している。拡散板５０は、液晶表示パネル１２ルの中心軸において、液晶表示パネル１２とバックライト装置３０との中間位置よりもバックライト装置３０側に隣接して設けられている。拡散板５０と出射面４０ａとの間隔ｄは、例えば、５〜１０ｍｍ程度に設定されている。なお、拡散板５０の表面の内、少なくともバックライト装置３０側の表面５０ａは、光沢面で形成されている。
【００２２】
本実施形態では、拡散板５０は、光軸Ｃに垂直に配置しているが、これに限らず、光軸Ｃに垂直な方向に対して傾斜角度θ２だけ傾斜して配置してもよい。傾斜角度θ２は、液晶表示パネル１２の傾斜角度θ１よりも小さい角度に設定される。傾斜角度θ２は、例えば、０±１０度（-１０〜+１０度）に設定することができる。
【００２３】
以上のように構成された表示装置１０およびＨＵＤによれば、液晶表示パネル１２に所望の画像を表示した状態で、バックライト装置３０から液晶表示パネル１２に照明光を照射することにより、液晶表示パネル１２の表示面１２ａから投影画像を出力する。出力された投影画像は、凹面ミラーＭ１、Ｍ２により反射、集光され、投影面として機能するフロントガラスＦＧの内面に投影される。投影された画像は、フロントガラスＦＧでドライバー側に反射され、フロントガラスＦＧの数ｍ先に虚像Ｖを形成する。  
照明光を出射する際、複数のＬＥＤ３６をローカルディミング駆動することにより、例えば、黒表示領域に対向するＬＥＤ３６を消灯し、画像表示領域に対向する複数のＬＥＤ３６のみを点灯させることにより、黒浮きの少ない、高コントラストの画像を投影することが可能となる。
【００２４】
図４に示したように、液晶表示パネル１２を傾斜して配置することにより、液晶表示パネル１２に入射する外光は、光軸Ｃに対して傾斜した方向（破線矢印で示す方向）に反射される。そのため、反射した外光が観察者の目に届くことがない。また、液晶表示パネル１２とバックライト装置３０との間に拡散板５０を設ける構成とした場合、バックライト装置３０から出射された照明光は、拡散板５０で一旦像を作り、光軸Ｃ方向からは液晶表示パネル１２を通して照明光を見る形となる。そのため、光軸Ｃ上で十分離れた位置から見た場合、照明光の輝度分布は、液晶表示パネル１２を平行配置した場合（光軸に垂直に配置した場合）の輝度分布とほぼ同等となる。これにより、バックライト装置３０をローカルディミング駆動する場合でも、照明光の輝度分布と表示画像との間のずれを抑制し、一層鮮明な画像表示を実現することが可能となる。  
以上のことから、第１の実施形態によれば、外光の映り込みを生じることなく、表示品位の向上した表示装置およびヘッドアップ表示装置を提供することができる。
【００２５】
次に、他の実施形態および変形例に係る表示装置について説明する。以下に説明する他の実施形態および変形例において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。
【００２６】
（第２の実施形態）  
図５は、第２の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。図に示すように、第２の実施形態によれば、表示装置１０は、複数枚の拡散板を備えている。ここでは、表示装置１０は、前述した拡散板（第１拡散板）５０と、第２拡散板５２と、を有している。第２拡散板５２は、拡散板５０とほぼ等しい大きさに形成されている。第２拡散板５２は、拡散板５０と液晶表示パネル１２との間に設けられ、拡散板５０と平行に配置されている。すなわち、第２拡散板５２は、光軸Ｃに垂直に配置されている。第２拡散板５２は、所定の間隔を置いて、拡散板５０に対向している。拡散板５０および第２拡散板５２は、液晶表示パネル１２の中心軸において、リフレクタ４０の出射面４０ａと液晶表示パネル１２の中間位置よりも出射面４０ａに近い位置に配置してもよい。表示装置１０の他の構成は、前述した第１の実施形態に係る表示装置と同一である。
上記のように構成された第２の実施形態に係る表示装置１０においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。また、拡散板を複数枚設けることにより、一層均質な画像表示が可能となる。
【００２７】
（第１変形例）  
図６は、第２の実施形態の第１変形例に係る表示装置を示す断面図である。第１変形例によれば、第２拡散板５２は、第１拡散板５０に対し傾斜して設けられている。ここでは、第２拡散板５２は、液晶表示パネル１２と平行に対向して配置されている。すなわち、第２拡散板５２は、拡散板５０と液晶表示パネル１２との間に配置され、液晶表示パネル１２と同様に、光軸Ｃと垂直な方向に対して、傾斜角度θ１だけ傾斜して設けられている。液晶表示パネル１２の中心軸において、拡散板５０は、リフレクタ４０の出射面４０ａと液晶表示パネル１２の中間位置よりも出射面４０ａに近い位置に配置し、第２拡散板５２は、上記中間位置よりも液晶表示パネル１２に近い位置に配置される。第２拡散板５２を上記のように配置した場合でも、前述した第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２８】
（第２変形例）
上述した第１の実施形態、第２の実施形態、および第１変形例において、外ケース６０は、液晶表示パネル１２を傾きが可変に支持する構造としてもよい。例えば、外ケース６０に、液晶表示パネル１２を固定する溝部を複数設け、ヘッドアップディスプレイの設計に応じて、液晶表示パネル１２をはめ込む溝部を選択するようにしてもよい。
【００２９】
本発明の幾つかの実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００３０】
本発明の実施形態として上述した各構成を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての構成も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。例えば、液晶表示パネルおよびバックライト装置の構成部材は、矩形状に限定されることなく、５角形以上の多角形、楕円形、トラック形状等の他の形状としてもよい。また、構成部材の材料および寸法は、上述した例に限らず、種々選択可能である。  
上述した実施形態によりもたらされる他の作用効果について本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものついては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【００３１】
１０…表示装置、１２…液晶表示パネル、１２ａ…表示面、３０…バックライト装置、  
３２…光源ユニット、３４…回路基板、３６…光源（ＬＥＤ）、４０…リフレクタ、  
４０ａ…出射面、５０…拡散板、５０ａ…光沢面、５２…第２拡散板、６０…外ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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