(57)【要約】【課題】  透過型表示素子が発する表示像の輝度低下を抑制することで、良好な表示形態を得ることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】  光源１９と、所定間隔を有して光源１９の前方側に配設され光源１９からの光によって照明される透過型表示素子１８と、この透過型表示素子１８と光源１９との間に配設される導光部材２２とを少なくとも備えた表示装置１２であって、導光部材２２は光源１９からの光を入射する入射部２２ａと、この入射部２２ａからの光を透過型表示素子１８側に出射する出射部２２ｅとを有し、入射部２２ａが光源１９の光軸Ｌ３に沿って発せられる光を入射する第１の入射部２２ｂと、光軸Ｌ３から外れた領域に発せられる光を入射する第２の入射部２２ｃとからなり、第２の入射部２２ｃから出射部２２ｅに至る照明経路中に第２の入射部２２ｃを通じて導光部材２２内に採り入れた光を光軸Ｌ３方向に反射させる反射部２２ｄを設けた。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
所定間隔を有して前記光源の前方側に配設され前記光源からの光によって照明される透過型表示素子と、
この透過型表示素子と前記光源との間に配設される導光部材とを少なくとも備えた表示装置であって、
前記導光部材は前記光源からの光を入射する入射部と、この入射部からの光を前記透過型表示素子側に出射する出射部とを有し、
前記入射部が前記光源の光軸に沿って発せられる光を入射する第１の入射部と、前記光軸から外れた領域に発せられる光を入射する第２の入射部とからなり、
前記第２の入射部から前記出射部に至る照明経路中に前記第２の入射部を通じて前記導光部材内に採り入れた光を光軸方向に反射させる反射部を備えてなることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記出射部が波形形状からなることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記透過型表示素子と前記導光部材との間にはレンズが配設されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記入射部が略凹部形状に形成されてなることを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか１つに記載の表示装置。
【請求項５】
前記透過型表示素子の表面側から発せられる表示像が凹面反射板を介して表示部に投影されてなることを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか１つに記載の表示装置。
【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）を背後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。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の表示装置にあっては、例えば光源の発光に伴い液晶表示素子が発した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装置に用いられるものが知られている（例えば下記特許文献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装置は、車両のダッシュボードに配設された表示装置が投射する前記表示像を車両のフロントガラスで利用者の方向に反射させ、虚像を表示するものである。
【特許文献１】特開平１１−３１００５５号公報
【０００３】
かかるヘッドアップデスプレイ装置で用いられるバックライト照明手段である表示装置の一例を図５を用いて説明する。表示装置Ａは、一対の透光性基板間に液晶を封入した液晶セルの表裏面に偏光部材を貼り付けた液晶表示素子１と、この液晶表示素子１を背後から照明する照明ユニット２と、液晶表示素子１と照明ユニット２との間に介在するレンズアレイ３とから構成されている。
【０００４】
照明ユニット２は、液晶表示素子１を照明する複数個のＬＥＤ２ａからなる光源群２ｂと、各ＬＥＤ２ａにそれぞれ電源を供給するための所定の配線パターンが形成された回路基板２ｃと、この回路基板２ｃの背面に沿うように配設され各ＬＥＤ２ａから発せられる熱を集約するための金属板２ｄとを備えている。
【０００５】
各ＬＥＤ２ａは、チップ型発光ダイオードからなり、回路基板２ｃの表面に等間隔に実装され、この場合、列状に５個配設されたＬＥＤ２ａによって光源群２ｂが構成されている。また、各ＬＥＤ２ａの光照射領域角度は例えば１２０度から１８０度の範囲にそれぞれ設定されている。このことは、各ＬＥＤ２ａが光の照射方向に対して左右にそれぞれ略６０度から略９０度の指向性を持つことを意味している。なお、回路基板２ｃと金属板２ｄとは図示しない絶縁部材によって電気的に絶縁されているとともに、図示しない接着剤層を介して接着されている。また、レンズアレイ３は、列状に配設された各ＬＥＤ２ａに対応する複数のレンズ３ａを一体的に構成したものであり、各ＬＥＤ２ａからの光はレンズ３ａを通じて液晶表示素子１側に照射されるようになっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる表示装置Ａの場合、光照射領域角度（指向性）が１２０度から１５０度を有する各ＬＥＤ２ａを回路基板２ｃ上に列状に複数個（５個）搭載して、各ＬＥＤ２ａから発せられる光を各ＬＥＤ２ａと対向された複数個のレンズ３ａに入射させる構成である。
【０００７】
ところが、５個のＬＥＤ２ａのうち両端に配置された２個のＬＥＤの発する光は、ＬＥＤの指向性が１２０度から１５０度に設定されていることから、レンズ３ａに全て入射せずに、光の一部がレンズ３ａ外に洩れ光として放射されるため、各ＬＥＤ２ａから発せられる光をレンズ３ａを通じて無駄なく液晶表示素子１である透過型表示素子側に照射することが困難であり、これにより透過型表示素子の発する表示像の輝度が低下し、良好な表示形態を得ることができないといった問題点を有していた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、透過型表示素子が発する表示像の輝度低下を抑制することで、良好な表示形態を得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】
【０００８】
本発明は、光源と、所定間隔を有して前記光源の前方側に配設され前記光源からの光によって照明される透過型表示素子と、この透過型表示素子と前記光源との間に配設される導光部材とを少なくとも備えた表示装置であって、前記導光部材は前記光源からの光を入射する入射部と、この入射部からの光を前記透過型表示素子側に出射する出射部とを有し、前記入射部が前記光源の光軸に沿って発せられる光を入射する第１の入射部と、前記光軸から外れた領域に発せられる光を入射する第２の入射部とからなり、前記第２の入射部から前記出射部に至る照明経路中に前記第２の入射部を通じて前記導光部材内に採り入れた光を光軸方向に反射させる反射部を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前記出射部が波形形状からなることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記透過型表示素子と前記導光部材との間にはレンズが配設されてなることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記入射部が略凹部形状に形成されてなることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記透過型表示素子の表面側から発せられる表示像が凹面反射板を介して表示部に投影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、透過型表示素子が発する表示像の輝度低下を抑制することで、良好な表示形態を得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】
（第１実施形態）以下、本発明の実施形態を車両の速度，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。
【００１５】
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１０のダッシュボード１１上部に設けられた表示装置１２が投影する表示像（表示光）Ｌ１が、フロントガラス（表示部）１３により利用者１４の方向に反射される構造となっている。利用者１４は表示像Ｌ１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。
【００１６】
また、本実施形態における表示装置１２は、ダッシュボード１１上部に埋め込まれるようにして設けられるハウジング１５内に凹面鏡（凹面反射板）１６や液晶表示器等の各部材からなる照明ユニット１７を備えるものであり、図２を用いて説明する。
【００１７】
ハウジング１５は、遮光性の合成樹脂材からなり、凹面鏡１６の配設位置の上部（フロントガラス１３側）を開口する開口部１５ａが設けられる。また、ハウジング１５には、この開口部１５ａを塞ぐように透光性の合成樹脂材（例えばアクリル樹脂）からなる透光性カバー１５ｂが配設されている。なお、１５ｃは後述する放熱部材のフィンをハウジング１５外部に露出させるための開口部であり、この開口部１５ｃは、図２中、ハウジング１５の右方に位置する壁部に設けられている。
【００１８】
凹面鏡１６は、照明ユニット１７の後述する液晶パネルから投射される表示像Ｌ１をフロントガラス１３側に反射させるものであり、利用者１４が表示像Ｌ１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１６は、前記液晶パネルから発せられる表示像Ｌ１をフロントガラス１３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。
【００１９】
照明ユニット１７は、液晶パネル（透過型表示素子）１８と、液晶パネル１８を照明する光源１９と、この光源１９に点灯用電力を供給する回路基板２０と、この回路基板２０の裏面に配設される放熱部材２１と、光源１９から液晶パネル１８に至る照明経路中に配設される導光部材２２と、この導光部材２２と液晶パネル１８との間に介在する拡散部材２３とを備えている。
【００２０】
液晶パネル１８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部材を貼着したものである。液晶パネル１８は、車両１０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１０の速度またはエンジン回転数の計測値を数値として表示することができる。なお、液晶パネル１８は、図２中、ハウジング１５の略中央部に配設されている。
【００２１】
また液晶パネル１８は、表示像Ｌ１を凹面鏡１６を介してフロントガラス１３へ投影するものであり、図２に示すように、液晶パネル１８の裏面側に配設された光源１９からの光が、導光部材２２と拡散部材２３を経て液晶パネル１８を透過することによって照明された表示像Ｌ１を、凹面鏡１６側に発せられるように構成されている。
【００２２】
光源１９は、例えばチップ型発光ダイオードからなり、液晶パネル１８とは所定の距離を隔てた状態で液晶パネル１８の裏面側に配設された回路基板２０上に等間隔に３個実装され、導光部材２２を発光させるための発光体である。なお、各光源１９は、その光照射領域角度がそれぞれ１８０度よりも狭いものを用いればよく、本実施形態では光源１９の光軸Ｌ３を中心として左右にそれぞれ略６０度から略７５度の指向性を持つものが採用されている。このことは、本実施形態における各光源１９は、その光照射領域角度がそれぞれ略１２０度から略１５０度であるものを用いている。
【００２３】
回路基板２０は、例えば所定の配線パターンが施されたアルミニウム製の基板からなり、前記配線パターン上に各光源１９が搭載されている。
【００２４】
放熱部材２１は、ハウジング１５の開口部１５ｃの表裏を貫通するように配設されており、各光源１９の点灯時に回路基板２０に伝わる各光源１９の熱をハウジング１５外部に逃がすための役割を果たしている。また、放熱部材２１は多数のフィン２１ａを備えている。なお、放熱部材２１と回路基板２０との間には例えばシリコンゴムからなる放熱シート（図示せず）が介在している。
【００２５】
導光部材２２は、例えば透光性のアクリル樹脂からなり、略平板状に形成されている。この導光部材２２には、図３に示すようにその底部に各光源１９の上端部（発光面）を包囲する溝からなる凹部２２ａがそれぞれ設けられている。
【００２６】
この凹部２２ａは、光照射領域角度から発せられる光源１９の光を全て入射可能な入射部を構成し、図３中、２２ｂは光源１９の前記発光面と対向する凹部２２ａの底壁面であって、主に光軸Ｌ３に沿って発せられる光を入射する第１の入射部である。また、この第１の入射部２２ｂは光源１９の前記発光面側に若干隆起しており、第１の入射部２２ｂを通じて導光部材２２内に採り入れた光は直進光として導かれ、導光部材２２の後述する出射部に到達する。なお、第１の入射部２２ｂは必要に応じて前記発光面側に隆起させずに、フラットに形成してもよい。
【００２７】
また、図３中、２２ｃは凹部ａの内壁面（側壁面）であって、主に光軸Ｌ３から外れた領域に発せられる光源１９の光を入射する第２の入射部である。そして、２２ｄは、第２の入射部２２ｃから前記出射部に至る照明経路中に形成され、凹部２２ａを取り巻くように導光部材２２の表面側（前記出射部側）に傾斜して延びる皿形状の傾斜壁からなり、第２の入射部２２ｃを通じて導光部材２２内に採り入れた光を前記出射部側（光軸Ｌ３方向）に反射させる反射部である。この反射部２２ｄによって反射された反射光は、前記直進光を取り巻くように導かれ、導光部材２２の後述する出射部に到達する。なお、反射部２２ｄの形状は皿形状に限らず任意の形状を採用することができ、例えば直線状の傾斜面であってもよい。２２ｅは、各入射部２２ｂ，２２ｃを通じて導光部材２２内に採り入れた光、すなわち前記直進光並びに前記反射光を拡散部材２３（液晶パネル９）側に照射する出射部である。
【００２８】
拡散部材２３は、液晶パネル１８の裏面に沿うように配設され、導光部材２２の出射部２２ｅから照射される照射光Ｌ２を拡散させ、且つ液晶パネル１８から発せられる表示像Ｌ１をムラなく略均一に照明するための光拡散板としての機能を有している（図２参照）。
【００２９】
このような構成において、各光源１９が点灯すると、各光源１９から発せられた光は、前記光照射領域角度を有するように略凹部からなる入射部２２ａ内に放射され、この放射光のうち光軸Ｌ３に沿った光は光源１９の発光面と対向する凹部底壁面である第１の入射部２２ｂを通じて導光部材２２内に入射される。また前記放射光のうち光軸Ｌ３から外れた方向、例えば光軸Ｌ３に対して４５度傾いた方向に放射された光は、第２の入射部２２ｃを通じて導光部材２２内に入射される。
【００３０】
そして、第１の入射部２２ｂによって導光部材２２内に入射した入射光は導光部材２２内をそのまま直進して、この直進光が出射部２２ｅに到達する。一方、第２の入射部２２ｃによって導光部材２２内に入射した入射光は反射部２２ｄを通じて反射され、この反射光は光軸Ｌ３方向に光路が曲げられて前記直進光を取り巻くように出射部２２ｅ側に導光される。
【００３１】
さらに、各光源１９の発光により出射部２２ｅに到達した前記直進光並びに前記反射光は、出射部２２ｅの表面側（拡散部材２３側）に照射光Ｌ２として照射され、この照射光Ｌ２は拡散部材２３によって拡散されて、輝度ムラの抑制された光となって液晶パネル１８を照明する。この液晶パネル１８を照明する光は液晶パネル１８の表面側に表示像Ｌ１となって発せられ、この表示像Ｌ１が凹面鏡１６、透光性カバー１５ｂ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は表示像Ｌ１による虚像Ｖを視認することができる。
【００３２】
以上のように本実施形態では、光照射領域角度が略１２０度から略１５０度である光源１９と、この光源１９からの光によって照明される液晶パネル１８と、この液晶パネル１８と光源１９との間に位置する導光部材２２とを備えた表示装置１２であって、導光部材２２は光源１９からの光を入射する入射部２２ａと、この入射部２２ａからの光を液晶パネル１８側に出射する出射部２２ｅとを有し、入射部２２ａが光源１９の光軸Ｌ３に沿って発せられる光を入射する第１の入射部２２ｂと、光軸Ｌ３から外れた領域に発せられる光を入射する第２の入射部２２ｃとからなり、第２の入射部２２ｃから出射部２２ｅに至る照明経路中に第２の入射部２２ｃを通じて導光部材２２内に採り入れた光を光軸Ｌ３方向に反射させる反射部２２ｄを設けたものである。
【００３３】
従って、従来のように光源の点灯時に、この光源の光が光照射領域角度内で放射された場合において、放射光の一部がレンズ外部に洩れ光として放射されることがなくなり、光源１９から放射状に発せられる光を全て各入射部２２ｂ，２２ｃに入射させることが可能となるため、出射部２２ｅを通じて液晶パネル１８側を照射される照射光Ｌ２の光量を十分に補うことができ、これにより液晶パネル１８の発する表示像Ｌ１の輝度低下が抑制され、利用者に良好な表示形態を視認させることが可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）次に、図４を用いて、本発明の第２実施形態を説明するが、前述した第１実施形態と同一もしくは相当個所には、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この第２実施形態が前記第１実施形態と比べて異なる点は、導光部材２２の出射部２２ｅ全体が波形形状を有している点である。このように出射部２２ｅに波形形状を設けたことによって、利用者１４が例えば虚像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虚像Ｖを見た場合であっても、表示像Ｌ１（虚像Ｖ）の輝度変化が抑制されるため、利用者に良好な表示形態を視認させることが可能となる。
【００３５】
また前記各実施形態では、３個の光源１９と、各光源１９に対応した凹部形状の入射部２２ａを有する導光部材２２を用いて、利用者１４に虚像Ｖを視認させる例について説明したが、１個あるいは２個以上の光源１９を用いて利用者１４に虚像Ｖを視認させるようにしてもよい。
【００３６】
また前記各実施形態では、導光部材２２の出射部２２ｅから照射された照射光Ｌ２が拡散部材２３に供給される場合について説明したが、例えば出射部２２ｅと拡散部材２３との間のクリアランスが十分に確保できない場合には、拡散部材２３の裏面にレンズを配設することで前記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、この場合には照明ユニット８の照射光Ｌ２方向に対する厚みが薄くなるため、照明ユニット８自体を薄型化することが可能となる。
【００３７】
また前記各実施形態では、表示像Ｌ１を車両１０のフロントガラス１３で利用者１４の方向に反射させ、虚像Ｖを表示するヘッドアップディスプレイ装置に表示装置１２を用いたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば利用者１４の方向へ表示像Ｌ１を反射させるフロントガラス１３とは別の投影部材を用いて利用者１４の方向に表示像Ｌ１を反射させるヘッドアップディスプレイ装置に適用してもよい。また、本発明における表示装置は、ヘッドアップディスプレイ装置のみならず、液晶パネルを用いて表示像を直接利用者に視認させる表示装置のバックライト手段として用いるようにしてもよい。
【００３８】
なお前記各実施形態では、透過型表示素子として液晶パネルを用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば透過型表示素子としてエレクトロクロミックを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。
【図２】同実施形態による表示装置の断面図である。
【図３】図２中、Ｂ部を拡大して示す要部拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態による表示装置の要部拡大図である。
【図５】従来の表示装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    車両
１１    ダッシュボード
１２    表示装置
１３    フロントガラス（表示部）
１５    ハウジング
１６    凹面鏡（凹面反射板）
１７    照明ユニット
１８    液晶パネル（透過型表示素子）
１９    光源
２０    回路基板
２１    放熱部材
２２    導光部材
２２ａ  入射部
２２ｂ  第１の入射部
２２ｃ  第２の入射部
２２ｄ  反射部
２２ｅ  出射部
２３    拡散部材
Ｌ１    表示像（表示光）
Ｌ２    出射光
Ｌ３    光軸
Ｖ    虚像
【図１】
2005338680.tif 000003
【図２】
2005338680.tif 000004
【図３】
2005338680.tif 000005
【図４】
2005338680.tif 000006
【図５】
2005338680.tif 000007