(57)【要約】【課題】効率の良い照明にて輝度の高い表示を行うとともに、輝度むらのない表示を行う表示装置を提供する。【解決手段】発光ダイオード３ｂによって照明された液晶表示素子３ａの表示像を凹面鏡２を介して車両ＡのフロントガラスＤに投影して表示する表示装置Ｃであって、発光ダイオード３ｂと凹面鏡２との間に凹形状を有する凹レンズ３ｆを備えてなる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔おいて裏面側に設けられる光源によって照明され表面側から表示像を発する透過型表示素子と、前記透過型表示素子の表面側に設けられ前記透過型表示素子からの透過光を屈折させる凹形状を有するレンズと、を備えてなることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
光源によって照明された透過型表示素子の表示像を凹面反射板を介して表示部に投影して表示する表示装置であって、前記光源と前記凹面反射板との間に凹形状を有するレンズを備えてなることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記レンズは、前記透過型表示素子と前記凹面反射板との間に備えられてなることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光源はそれぞれが近接して配設される複数の発光ダイオードからなり、前記光源と前記透過型表示素子との間に前記光源の配設位置に対応して凸形状が形成されてなるレンズアレイを備えてなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記レンズアレイと前記透過型表示素子との間に筒状反射部材を設けてなることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関するものであり、特に透過型表示素子（例えば透過型液晶表示素子）を後方から照明する光源を有する表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図３に示すような表示装置が知られており、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部材を貼着した液晶表示素子１０と、硬質配線板１１に接続され液晶表示素子１０を照明する光源１２を備え、光源１２にて照明された液晶表示素子１０の発する表示像を反射鏡１３で反射させ車両のフロントガラス，または半透過板（反射板）等の表示部１４に投影するものがある（例えば、特許文献１参照）。このような表示装置はヘッドアップディスプレイと称されている。
【０００３】
このような表示装置は、表示部１４に投影する構造であるため、この投影時に光の一部が透過してしまう、または表示装置内において必要以外の部分を照らしてしまうなど、たくさんの光量を損失してしまうという問題があった。また、昼間においてもコントラスト良く表示像を投影する必要があることから、高輝度を有する光源１２にて液晶表示素子１０を照明する必要があった。そこで、発光ダイオード等の指向性の高い光源を用いて効率よく照明することが望まれていた。
【０００４】
一方、表示部１４に投影される表示像は、より大きく表示されることが望まれるとともに、表示装置の小型化が望まれており、凹形状の反射鏡（凹面反射板）１３を用いることによって液晶表示素子１０の表示像を拡大表示して対応していた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−４８５６５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる表示装置のように指向性の高い光源を用いることによって、照明の効率は高まるものの、前記光源からの照明光が正面方向に集中して出射されてしまう。したがって、大きな表示像を投影するために広画角表示を行う場合には、表示部に投影される表示像の外側輝度が内側輝度に対して低いため見栄えが悪くなってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、上述した問題に着目してなされたものであり、効率の良い照明にて輝度の高い表示を行うとともに、輝度むらのない表示を行う表示装置を提供することを主な目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示装置は、請求項１に記載したように、所定間隔おいて裏面側に設けられる光源によって照明され表面側から表示像を発する透過型表示素子と、前記透過型表示素子の表面側に設けられ前記透過型表示素子からの透過光を屈折させる凹形状を有するレンズと、を備えてなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載したように、光源によって照明された透過型表示素子の表示像を凹面反射板を介して表示部に投影して表示する表示装置であって、前記光源と前記凹面反射板との間に凹形状を有するレンズを備えてなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３に記載したように、請求項２に記載の表示装置において、前記レンズは、前記透過型表示素子と前記凹面反射板との間に備えられてなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項４に記載したように、請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示装置において、前記光源はそれぞれが近接して配設される複数の発光ダイオードからなり、前記光源と前記透過型表示素子との間に前記光源の配設位置に対応して凸形状が形成されてなるレンズアレイを備えてなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項５に記載したように、請求項４に記載の表示装置において、前記レンズアレイと前記透過型表示素子との間に筒状反射部材を設けてなることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、車両の速度，エンジン回転数等を表示する車両用ヘッドアップディスプレイに適用したものを例に挙げ添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、車両用ヘッドアップディスプレイが車両に搭載されたものを示し、車両ＡのダッシュボードＢ上部に設けられた表示装置Ｃが投影する表示像が、フロントガラス（表示部）Ｄ面により観察者Ｅの方向に反射される構造となっている。観察者Ｅは表示像を虚像Ｖとして風景と重畳させて観察することができる。
【００１５】
また、本発明の実施の形態における表示装置Ｃは、ダッシュボードＢ上部に埋め込まれるようにして設けられるハウジング１内に凹面鏡（凹面反射板）２や液晶表示器３を備えるものであり、図２を用いて説明する。
【００１６】
ハウジング１は、遮光性の合成樹脂材からなり、凹面鏡２の配設位置の上部（フロントガラス側）を開口する開口部１ａが設けられる。また、ハウジング１内には、太陽光が液晶表示器３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１ｂがハウジング１と一体にして成形されている。また、ハウジング１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１ｃが設けられ、開口部１ａを塞ぐようにして配設されている。
【００１７】
凹面鏡２は、液晶表示器３から投射される表示像をフロントガラスＤ側に反射させるものであり、観察者Ｅが表示像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２は、液晶表示器３から発せられる表示像を、フロントガラスＤ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にて形成されている。
【００１８】
液晶表示器３は、表示像を凹面鏡２を介してフロントガラスＤへ投影するものであり、図２に示すように、液晶表示素子３ａの裏面側に配設される発光ダイオード（光源）３ｂからの照明光が、液晶表示素子（透過型表示素子）３ａを透過することによって照明された表示像を、凹面鏡２側に発せられるように構成されている。
【００１９】
液晶表示素子３ａは、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部材を貼着したものである。液晶表示素子３ａは、車両Ａ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、車両Ａの速度，エンジン回転数の計測値を数値として表すことができる。
【００２０】
筒状反射部材３ｃは、白色の合成樹脂材にて両端を開口する筒形状に形成され、一方の開口（凹面鏡２側の開口）が液晶表示素子３ａにて塞がれるように設けられている。また、筒状反射部材３ｃは、他方の開口側から発光ダイオード３ｂの照明光を入射できるようにして配設されている。したがって、筒状反射部材３ｃは、発光ダイオード３ｂからの照明光が筒状反射部材３ｃの内壁に反射されて、液晶表示素子３ａ以外に漏れて照射されないようにするとともに、液晶表示素子３ａ側に集光するようにして配設され効率のよい照明を得ることができる。
【００２１】
発光ダイオード３ｂは、筒状反射部材３ｃの他方の開口側に設けられ、指向性の狭いもの（本実施の形態では２０度から３０度）が複数個用いられて、液晶表示素子３ａの光源として設けられる。また、発光ダイオード３ｂは、その照明光が筒状反射部材３ｃの筒内を通過して液晶表示素子３ａを照明する向きに硬質配線板３ｄ上に固定配設される。なお、発光ダイオード３ｂは、照明むらが発生しないように、硬質配線板３ｄ上に密集するようにして均等間隔に配設している。
【００２２】
レンズアレイ３ｅは、透光性の合成樹脂材（例えば、アクリル）からなり、複数の発光ダイオード３ｂのそれぞれの配設位置に対向する球面の凸形状部（凸形状）を有するものであり、筒状反射部材３ｃと発光ダイオード３ｂとの間に設けられる。この凸形状部により、発光ダイオード３ｂからの照明光を屈折させて更に指向性の狭い照明光として液晶表示素子３ａを照明することができる。なお、レンズアレイ３ｅの凸形状部は、レンズアレイ３ｅに対して略垂直方向に照明光が発せられるような形状が望まれるため、発光ダイオード３ｂの指向性の度合いと発光ダイオード３ｂからレンズアレイ３ｅまでの配設距離とに応じた曲率や大きさを有する形状にて形成される。
【００２３】
凹レンズ３ｆは、片面が凹形状を有する透光性の合成樹脂材（例えば、アクリル）からなり、凹面鏡３ｂと液晶表示器３ｃとの間に設けられている。凹レンズ３ｆは、レンズアレイ３ｅを介して照射される指向性の高い照明光を屈折させることにより、凹面鏡２に向けて広い角度にて照明光を照射させるものである。したがって、発光ダイオード３ｂから照射される照明光がむら無く、かつ有効にフロントガラスＤの表示像を照明することができるため見栄えのよい表示となる。
【００２４】
かかる表示装置Ｃは、発光ダイオード３ｂによって照明された液晶表示素子３ａの表示像を凹面鏡２を介して車両ＡのフロントガラスＤに投影して表示する表示装置Ｃであって、発光ダイオード３ｂと凹面鏡２との間に凹形状を有する凹レンズ３ｆを備えてなることによって、効率の良い照明にて輝度の高い表示を行うとともに、輝度むらのない表示を行うことができる。
【００２５】
また、凹レンズ３ｆは、液晶表示素子３ａと凹面鏡２との間に備えられてなることによって、液晶表示素子３ａの発する照明光，及び表示像を屈折させるため、コントラストや色調が一定した見栄えのよい表示を提供することができる。
【００２６】
また、それぞれが近接して配設される複数の発光ダイオード３ｂを用いるとともに、発光ダイオード３ｂと液晶表示素子３ａとの間に発光ダイオード３ｂの配設位置に対応して凸形状が形成されてなるレンズアレイ３ｅを備えてなることによって、発光ダイオード３ｂからの照明光を屈折させて液晶表示素子３ａ方向に矯正するため、ほとんどの照明光が液晶表示素子３ａを照明することができる。したがって、他の部品など余計な部分を照明してしまうことを低減した効率の良い照明となるため、観測者Ｅに対して輝度の高い表示像を提供することができる。
【００２７】
また、レンズアレイ３ｅと液晶表示素子３ａとの間に筒状反射部材３ｃを設けてなることによって、発光ダイオード３ｂから液晶表示素子３ａまでの照明光において、レンズアレイ３ｅ部分の乱反射などによって余計な部分を照明することを低減するとともに、その照明光を筒内にて反射させることで液晶表示素子３ａの照明光とすることができ、効率の良い照明を有する表示装置となる。
【００２８】
なお、本発明の実施の形態では、上述した表示装置Ｃを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その構成は同様の効果が得られるものであればよく、例えば、液晶表示素子３ａではなくエレクトロクロミックであってもよい。また、光源はバルブ等の点状光源でもよいし、冷陰極管等の線状光源でもよいが、指向性が高いものであれば効果が大きい。
【００２９】
また、上述した本発明の実施の形態の表示装置Ｃは、投影する表示像がフロントガラスＤにより観察者Ｅの方向に反射される構造のものを例に挙げて説明したが、本発明の表示部は、フロントガラスＤではなく、ダッショボードＢやハウジング１に固定配設され専用に設けられる硬質の反射板、またはフロントガラス４の内側面に張り付けられる透光性の反射板によって、表示像を観察者の方向に反射させる構造であってもよい。
【００３０】
また、凹レンズの片面，もしくは両面に反射防止膜を形成することによって、外光の入射に対する乱反射，または屈折面における照明光の乱反射を防ぐことができる。
【００３１】
また、本発明の実施の形態では、凹面鏡２と液晶表示素子３ａとの間に凹レンズ３ｆを設けたものを例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、液晶表示素子等の透過型表示素子と光源との間に設けられてもよい。この場合、透過型表示素子のすぐ手前に設けられることが望ましい。
【００３２】
また、本発明の凹形状を有するレンズの凹面の配設方向は、光源側であっても凹面反射板側であっても任意に選択して配設することができる。また、片面に形成されるものであっても両面に形成されるものであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、光源によって照明された透過型表示素子の表示像を投影して表示する表示装置に関し、効率の良い照明にて輝度の高い表示を行うとともに、輝度むらのない表示を行う表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す車両の側面図。
【図２】同上実施の形態を示す表示装置の断面図。
【図３】従来例を示す液晶表示装置の側面図。
【符号の説明】Ａ　　車両Ｃ　　表示装置Ｄ　　フロントガラス（表示部）１　　ハウジング２　　凹面鏡（凹面反射板）３　　液晶表示器３ａ　液晶表示装置（透過型表示素子）３ｂ　発光ダイオード（光源）３ｃ　筒状反射部材３ｄ　配線板３ｅ　レンズアレイ３ｆ　凹レンズ
【図１】
2004126025.tif 000003
【図２】
2004126025.tif 000004
【図３】
2004126025.tif 000005