(57)【要約】【課題】  高輝度発光の光源を使用する場合であっても、液晶表示素子の温度上昇を抑制することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】  表示装置２０は、一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルを有する液晶表示素子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光源（発光ダイオード）２２と、液晶表示素子２６と光源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％以下であるフィルタ（トリミングフィルタ）２５と、を備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルを有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の後方に配置され前記液晶表示素子に向けて白色の照明光を照射する光源と、前記液晶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、を備えてなることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記フィルタは、三原色のうち表示に用いられない色を示す主波長域において光の透過率が１％以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記フィルタは、透光性の基板の一方の面に、三原色のうち表示に用いられない色を示す前記所定波長域において光の透過率が５０％以下である特性を有する第一のトリミング層が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第一のトリミング層は、三原色のうち表示に用いられない色を示す主波長域において光の透過率が１％以下である特性を有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記フィルタは、前記基板の他方の面に、三原色のうち表示に用いられる色を示す他の所定波長域において光の透過率が５０％以下である特性を有する第二のトリミング層が形成されてなることを特徴とする請求項３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、液晶表示素子を透過照明して表示像を発する表示装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１，２に示すような、ヘッドアップディスプレイなる表示装置が種々に提案されていた。これらの表示装置には、図５に示すように、車両のダッシュボード１に設けられた表示器２が投射する表示像Ｌ１をフロントガラス３によって運転者４の方向に反射させ、虚像Ｖを投影するものがある。
【０００３】
また、表示器２は、図６に示すように、光源Ａが発する照明光を液晶表示素子Ｂに透過させて、その透過光を表示像Ｌ１として出力する。また、液晶表示素子Ｂから発する表示像Ｌ１は、凹面鏡Ｃにて拡大されつつ反射されることによって、フロントガラス３面に投影される。運転者４は、投影される表示像Ｌ１を虚像Ｖとして、風景に重畳させて視認できる。
【特許文献１】実開昭６３−９０４１号公報
【特許文献２】特開平９−１５５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述する表示装置は、昼間など明るい状態のフロントガラス３であっても、虚像Ｖを視認できる必要があるため、高輝度にて発光する光源Ａと、この光源Ａからの照明光（表示像Ｌ）をフロントガラス３面まで効率よく出射する必要がある。
【０００５】
また、表示像Ｌ１は、好みや商品性，デザイン性の観点から、複数の表示色にて同時にあるいは切り替えて表示されることが求められる場合がある。この場合、光源Ａとして白色の照明光を照射するものを用い、光源Ａからフロントガラス３までの間の光路にカラーフィルタ等の有色層を設けて、白色の照明光を所望の色味に変換するものがあった。しかしながら、白色の照明光に含まれる赤色，緑色及び青色のうち表示に用いられない色がある場合には、この表示に用いられない色を示す波長域の光が有色層にて遮られることで液晶表示素子Ｂの温度が上昇し、液晶表示素子Ｂが劣化して寿命の短縮を招くおそれがあるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上述した問題点について着目してなされたものであって、高輝度発光の光源を使用する場合であっても、液晶表示素子の温度上昇を抑制することが可能な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】
【０００７】
本発明の表示装置は、前記課題を解決するために、一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルを有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の後方に配置され前記液晶表示素子に向けて白色の照明光を照射する光源と、前記液晶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、を備えてなることを特徴とする。
【０００８】
また、前記フィルタは、三原色のうち表示に用いられない色を示す主波長域において光の透過率が１％以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、前記フィルタは、透光性の基板の一方の面に、三原色のうち表示に用いられない色を示す前記所定波長域において光の透過率が５０％以下である特性を有する第一のトリミング層が形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第一のトリミング層は、三原色のうち表示に用いられない色を示す主波長域において光の透過率が１％以下である特性を有することを特徴とする。
【００１１】
また、前記フィルタは、前記基板の他方の面に、三原色のうち表示に用いられる色を示す他の所定波長域において光の透過率が５０％以下である特性を有する第二のトリミング層が形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、光源からの照明光によって液晶表示素子を透過照明して表示像を発する表示装置に関して、高輝度発光の光源を使用する場合であっても、液晶表示素子の温度上昇を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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像をフロントガラスによって運転者の方向に反射させ、虚像表示するものである。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。
【００１４】
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２６と、コールドミラー２７と、凹面鏡２８と、によって主に構成される。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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に対してむらのない照明光を照射することができる。
【００１８】
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、より輝度むらのないような間隔が選択される。
【００１９】
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。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。したがって、トリミングフィルタ２５は、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（図４参照）、光の透過率が１％以下となっている。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が減少させることで、表示像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。
【００２０】
液晶表示素子２６は、一対の透光性基板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及びトリミングフィルタ２５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へ出射される。液晶表示素子２６は、例えば車両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。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。
【００２１】
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度傾いて設けられる。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、温度上昇を抑制し液晶表示素子２６の劣化を抑制することができる。
【００２２】
凹面鏡２８は、ハウジング２１内で開口部２１ａの下部に設けられ、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にて形成されている。
【００２３】
かかる表示装置２０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、透光性のガラス基板２５ａの一方の面に三原色のうち表示に用いられない青色を示す前記第一の波長域において光の透過率が５０％以下である特性を有する第一のトリミング層２５ｂが形成されてなるトリミングフィルタ２５と、を備えるものである。また、第一のトリミング層２５ｂは、三原色のうち表示に用いられない青色を示す主波長域において光の透過率が１％以下である特性を有するものである。
【００２４】
上記の特徴から、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に照射される表示に用いられず液晶表示素子２６を透過しない波長域の光を低減させることができ、液晶表示素子２６の温度上昇を抑制して液晶表示素子２６の劣化を抑えることが可能となる。
【００２５】
また、トリミングフィルタ２５が、ガラス基板２５ａの他方の面に形成され、三原色のうち表示に用いられる色を示す前記第二の波長域において光の透過率が５０％以下である特性を有する第二のトリミング層２５ｃを備えてなることによって、著しい輝度の低下を抑制しながら、発光ダイオード２２から発せられた発光色とは異なる所望の色味（前記発光色よりも赤味を増した色）の表示像Ｌを出力することができる。また、単一のトリミングフィルタ２５を、ガラス基板２５ａにそれぞれ、第一，第二のトリミング層２５ｂ，２５ｃが形成されてなる構成とすることで、部品点数を増加させることなく、異なる複数の波長域について液晶表示素子２６に照射される光の量を低減させることができる。
【００２６】
また、フロントガラスに表示像Ｌを投影させて運転者が表示像を視認するヘッドアップディスプレイを例に挙げたが、本発明は、例えば、専用に設けられるコンバイナに表示像Ｌを投影させるヘッドアップディスプレイや液晶表示素子を直視する表示装置であっても適用可能である。
【００２７】
また、上述の実施の形態では、表示像Ｌの表示色について、青色が表示に用いられないものを示したが、三原色のうち赤色あるいは緑色が表示に用いられないものであってもよく、トリミングフィルタ２５における第一のトリミング層２５ｂの特性は表示に用いられない色に応じて選択される。
【００２８】
また、上述の実施の形態では、表示像Ｌの表示色について、トリミングフィルタ２５によって赤味が増すように色を調整するものを示したが、例えば、緑色または青色が増すようにトリミングフィルタ２５における第二のトリミング層２５ｃの特性を選択し、色調整するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態の表示装置を示す側面図。
【図２】同上表示装置におけるトリミングフィルタを示す図。
【図３】同上表示装置におけるトリミングフィルタの透過特性を示す図。
【図４】同上表示装置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。
【図５】従来例を示すヘッドアップディスプレイの概略構成図。
【図６】同上従来例を示す側面図。
【符号の説明】
【００３０】
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）
２５ａ  ガラス基板（基板）
２５ｂ  第一のトリミング層
２５ｃ  第二のトリミング層
２６    液晶表示素子
２７    コールドミラー
２８    凹面鏡
【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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