(57)【要約】【課題】  外光による不要な像の発生を抑制し、表示品質を向上させることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】  液晶表示素子２６と、液晶表示素子２６の後方に配置され液晶表示素子２６に向けて白色の照明光を照射する発光ダイオード２２と、液晶表示素子２６と発光ダイオード２２との間に配置され、三原色のうち表示に用いられない色を示す所定波長域において光の透過率が５０％以下であるトリミングフィルタ２５とを備え、液晶表示素子２６が発した表示光（表示像）Ｌを車両のフロントガラス等の投影部材に投影して表示を行う表示装置において、液晶表示素子２６とトリミングフィルタ２５との間には、拡散部材２９が配設されてなる。【選択図】図１
2008268680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子と、前記表示素子の後方に配置され前記表示素子に向けて白色の照明光を照射する光源と、前記表示素子と前記光源との間に配置され、三原色のうち表示に用いられない色を示す所定波長域において光の透過率が５０％以下であるフィルタとを備え、前記表示素子が発した表示光を投影部材に投影して表示を行う表示装置において、
前記表示素子と前記フィルタとの間には、拡散部材が配設されてな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、表示器（表示素子）が発した表示光を車両のフロントガラス等の投影部材に投影し、虚像を表示する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の表示装置にあっては、例えば表示器（表示素子）が発した表示光（表示像）を反射させて虚像を表示するヘッドアップデスプレイに用いられるものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に記載のヘッドアップデスプレイは、車両のダッシュボードに設けられた表示装置が照射（投射）する表示光を車両のフロントガラス等で車両の利用者の方向に反射させ、前記車両の利用者に虚像を視認させるものである。
【０００３】
また、この特許文献１に開示されてなる表示装置は、表示色として、赤色表示と緑色表示とを同時にあるいは切り替えて表示可能なものであり、一対の透光性基板間に液晶を封入した液晶セルの前面に表示画素に応じて設けられる赤色層及び緑色層を有するカラーフィルタが配設されてなる表示素子と、この表示素子の後方に配置され前記表示素子に向けて白色の照明光を照射する光源（発光ダイオード）と、前記表示素子と前記光源との間に配置され、三原色のうち表示に用いられない色を示す所定波長域において光の透過率が５０％以下であるトリミングフィルタ（フィルタ）とを備え、前記表示素子が発した表示光をコールドミラーや凹面鏡からなる光学部材を通じて前記車両のフロントガラスやコンバイナ等の投影部材に投影し、前記車両の利用者に対し前記虚像の表示を行うという構成である。
【０００４】
ところで、前述した表示装置の一構成部品である前記トリミングフィルタは、透光性のガラス基板の上面（前記表示素子側の面）に第一のトリミング層が形成されてなるとともに、前記ガラス基板の下面（前記光源側の面）に第二のトリミング層が形成されてなるものである。
【０００５】
そして、前記第一のトリミング層は、三原色（赤色，緑色及び青色）のうち表示に用いられない例えば青色を示す波長域内の第一の波長域（４８０ｎｍ以下）において透過率が５０％以下であり、表示に用いられる赤色及び緑色を示す波長域の光を透過する透過特性を有するものである。
【０００６】
一方、前記第二のトリミング層は、表示に用いられる赤色及び緑色を示す波長域内の第二の波長域（５８０ｎｍ〜６００ｎｍ）において光の透過率が５０％以下であり、前記第二の波長域以外の波長域の光を透過する透過特性を有するものである。
【０００７】
従って、前記トリミングフィルタは、例えば図３に示すような透過特性を有することとなる。かかる透過特性を有する前記トリミングフィルタは、特に、前記光源から発せられる照明光の青色を示す波長域のうち最も輝度の高い主波長域（４４０ｎｍ前後）において（図４参照）、光の透過率が１％以下となっている。すなわち、前記光源から発せられる白色の照明光は、前記トリミングフィルタを透過することによって、青色を示す前記第一の波長域の成分と、前記第二の波長域の成分とが取り除かれて前記表示素子へ照射されることとなる。
【０００８】
そのため、前記トリミングフィルタを介することによって、前記表示素子に照射される青色を示す波長域の光を低減させることができる。換言すれば、前記トリミングフィルタは、表示に用いられない不要な波長域の光を吸収することにより、前記表示素子の温度上昇を抑制する機能を有する。また、前記表示素子に照射される前記第二の波長域の光を減少させることで、前記表示像を赤色にて表示する場合、前記トリミングフィルタを介さない場合よりも少し赤色を強くした色補正をすることができる。
【特許文献１】特開２００７−３４１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述した特許文献１に記載の表示装置の場合、前記表示素子と前記光源との間に前記トリミングフィルタを配置した構成であるため、例えば太陽光等の外部からの光（つまり、外光）が、前記表示素子、前記光源、前記トリミングフィルタ並びに前記光学部材を収納するハウジング内に入射され、この入射光が前記表示素子を透過してしまう場合があった。
【００１０】
かかる前記表示素子を透過する透過光は、前記表示素子の後方に配置される前記トリミングフィルタ側に進み、前記トリミングフィルタ（前記第一のトリミング層）にて反射され、この反射光が、再び前記表示素子を背後から透過して、前記表示素子の前方に配置される前記光学部材側に出射される。
【００１１】
従って、このように前記入射光が前記表示素子を透過して前記トリミングフィルタへと至り、その後、前記トリミングフィルタにて反射され、再び前記表示素子を透過して出射される前記外光による表示像が、前記車両の利用者に対し虚像表示をなすための正規の表示像と重なりながら前記光学部材側に出射されることから、前記車両のフロントガラス等に映し出される前記表示像も、前記外光による表示像と前記正規の表示像とが重なった状態で表示される。つまり、前記外光による表示像は、前記車両の利用者にとって本来表示されるべきではない不要な像（表示像）であり、かかる不要な像が発生することで、前記虚像の表示品質が低下してしまうという問題点があり、この点で更なる改良の余地が残されていた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、外光による不要な像の発生を抑制し、表示品質を向上させることが可能な表示装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、表示素子と、前記表示素子の後方に配置され前記表示素子に向けて白色の照明光を照射する光源と、前記表示素子と前記光源との間に配置され、三原色のうち表示に用いられない色を示す所定波長域において光の透過率が５０％以下であるフィルタとを備え、前記表示素子が発した表示光を投影部材に投影して表示を行う表示装置において、前記表示素子と前記フィルタとの間には、拡散部材が配設されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、初期の目的を達成でき、外光による不要な像の発生を抑制し、表示品質を向上させることが可能な表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態としてヘッドアップディスプレイの表示装置に適用したものを例に挙げて、添付図面に基づいて説明する。ヘッドアップディスプレイは、車両のダッシュボードに設けられた表示装置が投射する表示光（表示像）を車両のフロントガラスによって運転者（車両の利用者）の方向に反射させ、虚像の表示を行うものである。なお、かかる表示装置は、表示色として、赤色表示と緑色表示とを同時にあるいは切り替えて表示可能なものとする。
【００１５】
表示装置２０は、図１に示すように、ハウジング２１内に設けられる発光ダイオード（光源）２２と、レンズアレイ２３と、配線基板２４と、トリミングフィルタ（フィルタ）２５と、液晶表示素子（表示素子）２６と、コールドミラー２７と、凹面鏡２８と、拡散部材２９と、によって主に構成される。
【００１６】
ハウジング２１は、遮光性の合成樹脂材からなり、凹面鏡２８の配設位置の上部（フロントガラス側）を開口する開口部２１ａが設けられる。また、ハウジング２１内には、太陽光が後述する液晶表示素子２６に入射し虚像Ｖが見えにくくなること（ウォッシュアウト）を防止する遮光壁２１ｂがハウジング２１と一体にして成形されている。また、ハウジング２１は、透光性の合成樹脂材（例えばアクリル）からなる透光性カバー２１ｃが設けられ、開口部２１ａを塞ぐようにして設けられている。
【００１７】
発光ダイオード２２は、例えばチップＬＥＤが適用でき、レンズアレイ２３側の配線基板２４面に搭載される。また、発光ダイオード２２は、指向性の狭いもの（本実施の形態では２０度から３０度）が用いられており、レンズアレイ２３の球面に対応する位置にそれぞれ設けられる。この場合、発光ダイオード２２は、白色に発光するものが２つ用いられて適用される。
【００１８】
レンズアレイ２３は、透光性の合成樹脂材（例えばアクリル）からなり、ハウジング２１内に設けられる。レンズアレイ２３は、各発光ダイオード２２に対応して同様な凸形状の球面（凸部）２３ａを複数形成してなり、この球面２３ａによって発光ダイオード２２からの照明光を屈折させて、被照明部材となる液晶表示素子２６に対してムラのない照明光を照射することができる。
【００１９】
配線基板２４は、熱伝導性の高いアルミ基板が好適であり、レンズアレイ２３と所定間隔おいて平行になるようにハウジング２１内における液晶表示素子２６の後方側に設けられる。配線基板２４は、少なくとも発光ダイオード２２などの電子部品を搭載するものであり、前記電子部品に対して電源を供給するための配線を設けている。なお、前記所定間隔は、発光ダイオード２２の指向性やレンズアレイ２３の球面形状によって異なり、より輝度ムラのないような間隔が選択される。
【００２０】
トリミングフィルタ２５は、発光ダイオード２２と液晶表示素子２６との間に配置され、図２に示すように、透光性のガラス基板（基板）２５ａの上面（液晶表示素子２６側の面）に第一のトリミング層２５ｂが形成され、ガラス基板２５ａの下面（発光ダイオード２２側の面）に第二のトリミング層２５ｃが形成されてなるものである。
【００２１】
第一のトリミング層２５ｂは、三原色（赤色，緑色及び青色）のうち表示に用いられない青色を示す波長域内の第一の波長域（４８０ｎｍ以下）において透過率が５０％以下であり、表示に用いられる赤色及び緑色を示す波長域の光を透過する透過特性を有するものである。また、第二のトリミング層２５ｃは、表示に用いられる赤色及び緑色を示す波長域内の第二の波長域（５８０ｎｍ〜６００ｎｍ）において光の透過率が５０％以下であり前記第二の波長域以外の波長域の光を透過する透過特性を有するものである。
【００２２】
従って、トリミングフィルタ２５は、背景技術（従来技術）にて開示した図３に示すような透過特性を有することとなる。トリミングフィルタ２５は、特に、発光ダイオード２２から発せられる照明光の青色を示す波長域のうち最も輝度の高い主波長域（４４０ｎｍ前後）において（従来技術にて開示した図４参照）、光の透過率が１％以下となっている。
【００２３】
すなわち、発光ダイオード２２から発せられる白色の照明光は、トリミングフィルタ２５を透過することによって、青色を示す前記第一の波長域の成分と前記第二の波長域の成分とが取り除かれて液晶表示素子２６へ照射されることとなる。そのため、トリミングフィルタ２５を介することによって、液晶表示素子２６に照射される青色を示す波長域の光を低減させることができる。また、液晶表示素子２６に照射される前記第二の波長域の光を減少させることで、表示像（表示光）Ｌを赤色にて表示する場合、トリミングフィルタ２５を介さない場合よりも少し赤色を強くした色補正をすることができる。
【００２４】
液晶表示素子２６は、一対の透光性基板間に液晶を封入した液晶セルの前面に表示画素に応じて設けられる赤色層及び緑色層を有するカラーフィルタが配設されてなるものである。また、液晶表示素子２６の前後面には偏光膜（偏光部材）が貼着されている。液晶表示素子２６は、ハウジング２１内に設けられ、液晶表示素子２６の後方に設けられる発光ダイオード２２からの照明光がレンズアレイ２３、トリミングフィルタ２５並びに拡散部材２９を介して届く位置に設けられる。液晶表示素子２６を透過した照明光は、表示像Ｌとしてコールドミラー２７側へ出射される。
【００２５】
液晶表示素子２６は、例えば車両に設けられる車速センサやエンジン回転センサからの出力信号に基づいて車速，エンジン回転数を計測する演算回路（図示しない）及びこの演算結果に基づいて液晶を駆動する液晶駆動回路（図示しない）によって、表示すべき情報となる車両の速度，エンジン回転数の計測値を数値あるいはバーグラフとして表示することができる。なお、液晶表示素子２６は、この場合、ＴＦＴ方式のものが適用され、赤色あるいは緑色の表示色の切替が可能である。また、前記表示すべき情報は、車両の速度やエンジン回転数に限らず、あらゆる表示形態を採用できることは言うまでもない。
【００２６】
コールドミラー２７は、ガラス基板とこのガラス基板面に蒸着によって形成された反射膜とからなるものであり、発光ダイオード２２の光軸に対して４５度傾斜して配設される。コールドミラー２７の前記反射膜は、赤外線のみを透過し、可視光線及び紫外線を反射する特性を有している。すなわち、液晶表示素子２６を透過した表示像Ｌは、コールドミラー２７によって凹面鏡２８に向かって反射される。また、コールドミラー２７を使用することによって、外光がハウジング２１内に入射する場合であっても、赤外線はコールドミラー２７を透過するために液晶表示素子２６には入射せず、これにより液晶表示素子２６の温度上昇が抑制され、液晶表示素子２６の劣化を防止することができる。
【００２７】
凹面鏡２８は、ハウジング２１内で開口部２１ａの下部（下方）に設けられ、液晶表示素子２６やコールドミラー２７を介して投射される表示像Ｌをフロントガラス側に反射させるものであり、運転者が表示像Ｌを視認し易いように角度調節可能に設けられている。また、凹面鏡２８は、表示像Ｌを、フロントガラス上に拡大して表示させるために、所定の曲率を有する反射面２８ａを備えてなる。
【００２８】
拡散部材２９は、例えば乳白色の合成樹脂からなり、略平板状に形成され、液晶表示素子２６とトリミングフィルタ２５との間に配設される。かかる拡散部材２９は、トリミングフィルタ２５を透過する発光ダイオード２２からの照明光を略均一化させた状態で、液晶表示素子２６に照射するものである。
【００２９】
以上のように、本実施形態では、液晶表示素子２６と、液晶表示素子２６の後方に配置され液晶表示素子２６に向けて白色の照明光を照射する発光ダイオード２２と、液晶表示素子２６と発光ダイオード２２との間に配置され、三原色のうち表示に用いられない色を示す所定波長域において光の透過率が５０％以下であるトリミングフィルタ２５とを備え、液晶表示素子２６が発した表示光（表示像）Ｌを車両のフロントガラス等の投影部材に投影して表示を行う表示装置において、液晶表示素子２６とトリミングフィルタ２５との間には、拡散部材２９が配設されてなる。
【００３０】
従って、太陽光等の外部からの光（つまり、外光）が、透光性カバー２１ｃを通じてハウジング２１内に入射され、この入射光が液晶表示素子２６を透過した場合、かかる液晶表示素子２６を透過する透過光は、液晶表示素子２６の後方に配置されるトリミングフィルタ２５側に進むことになるが、本実施形態では液晶表示素子２６とトリミングフィルタ２５との間に拡散部材２９が配設された構成となっているため、前記透過光が、拡散部材２９を通じて拡散され、トリミングフィルタ２５（第一のトリミング層２５ｂ）表面には到達しない。
【００３１】
すなわち、本実施形態によれば、従来のように前記透過光が、トリミングフィルタにて反射されてしまうという現象が生じないので、従来技術の問題点であった前記外光による不要な像（つまり、前記外光による表示像）の発生が抑制され、前記虚像の表示品質を向上させることが可能となる。
【００３２】
また本実施形態では、車両のフロントガラス（投影部材）に表示像Ｌを投影し、運転者に表示像Ｌを視認させるヘッドアップディスプレイに適用した場合を例に挙げて説明したが、例えばフロントガラスではなく専用に設けられるコンバイナ（投影部材）に表示像Ｌを投影し、運転者に表示像Ｌを視認させるヘッドアップディスプレイにも適用可能であることは言うまでもない。
【００３３】
なお本実施形態では、発光ダイオード２２が、白色の照明光を発するチップＬＥＤからなる場合について説明したが、例えば発光ダイオード２２として白色チップＬＥＤではなく、例えば略６２０ｎｍで赤色光放射輝度のピーク値を有するような赤色の照明光を発するチップＬＥＤを適用することも可能である。そして、かかる赤色チップＬＥＤを適用した場合、トリミングフィルタ２５は、例えば前記赤色チップＬＥＤから発せられる照明光の赤色を示す波長域のうち６２０ｎｍの近傍である例えば６００ｎｍ付近において、光の透過率が５０％以下となるような透過特性を有するものが選択される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態による表示装置の側面図である。
【図２】同実施形態によるトリミングフィルタを示す図である。
【図３】従来技術におけるトリミングフィルタの透過特性を示す図である。
【図４】従来技術における発光ダイオードの発する光の分光放射輝度を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
２０    表示装置
２１    ハウジング
２２    発光ダイオード（光源）
２３    レンズアレイ
２４    配線基板
２５    トリミングフィルタ（フィルタ）
２６    液晶表示素子（表示素子）
２７    コールドミラー
２８    凹面鏡
２９    拡散部材
Ｌ    表示光（表示像）
【図１】
2008268680.tif 000003
【図２】
2008268680.tif 000004
【図３】
2008268680.tif 000005
【図４】
2008268680.tif 000006