(57)【要約】反力を低減でき、接着面積を小さくすることができるヘッドアップディスプレイ装置及びその製造方法を提供する。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、表示光Ｌを外部に位置するフロントガラス（透光部材）２に向けて出射し、フロントガラス２で反射した表示光Ｌによって虚像Ｖを視認させるヘッドアップディスプレイ装置１０であって、表示光Ｌを発する表示器２０と、表示器２０を収容するとともに、表示器２０が発した表示光Ｌを外部へ通過させる開口部４２を有するケース４０と、を備え、開口部４２には、開口部４２の曲面形状に対応した形状で形成された透光性カバー５０が取り付けられている。
2019208422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示光を外部に位置する透光部材に向けて出射し、前記透光部材で反射した前記表示光によって虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光を発する表示器と、
前記表示器を収容するとともに、前記表示器が発した表示光を前記外部へ通過させる開口部を有するケースと、を備え、
前記開口部には、前記開口部の曲面形状に対応した形状で形成された透光性カバーが取り付けられている、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記透光性カバーは、外縁部に上方または下方に凸状の溝状部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記溝状部には、切欠き部が形成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記ケースには、前記溝状部に装着される突起部が設けられている、  
ことを特徴とする請求項２または３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置を製造するに際し、
前記透光性カバーは、透光性樹脂シートを熱成形により、前記開口部の曲面形状に成形する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケース内の表示器から出射される表示光をケースの開口部から出射させ、視認者の前方に虚像による表示を行うヘッドアップディスプレイ装置が知られており、開口部は透光性のカバーで覆われている。例えば、下記特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置では、太陽光などの外部からの光の反射の影響を抑えるため開口部を曲面形状とし、開口部は透光性樹脂製のシートによる透光性カバーで覆っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−３８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ケースの開口部を覆う透光性カバーは、平面状のシートとされたものを曲面形状の開口部に両面テープなどで接着固定されている。このため透光性カバーには、曲面状から平面状に戻ろうとする反力が作用し、剥がれる虞がある。剥がれを防止しようとすると、接着面積を大きくする必要があり、ヘッドアップディスプレイ装置の小型化の妨げとなっている。【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、反力を低減でき、接着面積を小さくすることができるヘッドアップディスプレイ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
表示光を外部に位置する透光部材に向けて出射し、前記透光部材で反射した前記表示光によって虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光を発する表示器と、
前記表示器を収容するとともに、前記表示器が発した表示光を前記外部へ通過させる開口部を有するケースと、を備え、
前記開口部には、前記開口部の曲面形状に対応した形状で形成された透光性カバーが取り付けられている、
ことを特徴とする。【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置の製造方法は、
ヘッドアップディスプレイ装置を製造するに際し、
前記透光性カバーは、透光性樹脂シートを熱成形により、前記開口部の曲面形状に成形する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、反力を低減でき、接着面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のヘッドアップディスプレイ装置１０の一実施の形態に係る車両に適用した概略断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る分解して示す部分拡大斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係り、（ａ）は部分断面図、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれが部分拡大断面図である。
【図４】本発明の他の一実施の形態に係り、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれが部分拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る部分拡大説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０は、図１に示すように、例えば、車両１のダッシュボード内に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両１のフロントガラス（透光部材）２に向けて画像を表す表示光Ｌをケース４０の出射部４１から出射する。視認者Ｍ（主に車両１の運転者）は、フロントガラス２で反射した表示光Ｌを受けて、フロントガラス２を通して見える背景に重畳した虚像Ｖを視認する。
【００１１】
ヘッドアップディスプレイ装置１０は、表示器２０と、反射部３０と、ケース４０と、透光性カバー５０と、を備える。ケース４０は、出射部４１に形成され表示光Ｌを出射させる曲面形状の開口部４２と、開口部４２に取り付けられ開口部４２を覆って表示光Ｌを透過させる曲面形状の透光性カバー５０と、を備えて構成される。
【００１２】
表示器２０は、液晶表示器で構成され、液晶表示パネル２１と、発光素子２２と、配線基板２３と、を備える。液晶表示パネル２１は、透明電極膜が形成された一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セル２１ａと、液晶セル２１ａの前面に貼着された偏光板２１ｂと、液晶セル２１ａの後面に貼着された偏光板２１ｃと、からなり、ケース体２４に保持される。発光素子２２は、液晶表示パネル２１の後方に配置され、液晶表示パネル２１を透過照明する。発光素子２２は、配線基板２３に実装されている。ケース体２４は、略角筒形状とされ、ケース体２４の後端部は、図示しない放熱部材に固定され、放熱できるようにしてある。
【００１３】
反射部３０は、平面鏡３１と、凹面鏡３２と、を備える。平面鏡３１は、支持部材（図示せず）を介してケース４０に固定されている。液晶表示パネル２１から出射された画像を表す表示光Ｌは、平面鏡３１で反射され、凹面鏡３２に向けて出射される。
【００１４】
凹面鏡３２は、樹脂（例えばポリカーボネート）に金属（例えばアルミニウム）を蒸着させて凹面状の反射面を形成したものである。凹面鏡３２は、図示しないミラーホルダーに両面テープにより接着される。凹面鏡３２によって、平面鏡３１で反射された表示光Ｌが拡大され、拡大された虚像Ｖを表示することができる。凹面鏡３２には、角度調整機構が備えられており、ミラーホルダーを介して歯車とステッピングモータによって駆動され、凹面鏡３２の角度を調整できるようにケース４０に支持されている。
これにより、視認者Ｍは、押しボタンスイッチなどの操作で画像を表す表示光Ｌが目の位置に反射されるように（即ち、虚像Ｖを視認できるように）凹面鏡３２の角度を調整する。
【００１５】
ケース４０は、樹脂（例えばポリプロピレン）からなり、表示器２０及び反射部３０などの構成機器が収容される。ケース４０は、上面に表示器２０が発した表示光Ｌが出射する、開口された出射部４１となる開口部４２が形成されており、開口部４２を介して表示光Ｌがフロントガラス２に向けて出射される。
ケース４０は、出射部４１に形成され表示光Ｌを出射させる曲面形状（例えば２次曲面形状）の開口部４２と、開口部４２に取り付けられ開口部４２を覆って表示光Ｌを透過させる曲面形状の透光性カバー５０と、を備える。開口部４２は、図２に示すように、平面形状が矩形に開口され、太陽光などの外部からの光の反射による表示光Ｌへの影響を抑えるため曲面形状（例えば２次曲面形状）とされる。開口部４２の曲面は、例えば、平面形状を構成する直交する２軸に対して一方の軸方向に湾曲する形状とされた２次曲面とされている。すなわち、本実施の形態では、車両１の前後方向には、曲面形状とされ、これと直交する左右方向には、湾曲しない形状としてある。また、ケース４０に形成する開口部４２は、車両１の後方側が高く前方側が低く傾斜した形状とされ、前後のフランジ部４３が直線状であり、左右のフランジ部４４が下方に凸状に湾曲している。
開口部４２の周囲のフランジ部４３，４４には、フランジ部４３，４４の幅方向の中間部に、上方に突き出す突起部４５が形成されている。
なお、フランジ部４３，４４には、後述するカバーガラスを構成する透光性カバー５０に形成される上方に凸状に突き出した中空の溝状部５１が被せられる（図３参照）。
なお、ケース４０には、図示省略したが、回路基板が収容されている。回路基板には、液晶表示パネル２１を駆動する駆動回路や発光素子２２を駆動する駆動回路が搭載される。回路基板と、液晶表示パネル２１の配線基板２３と、が配線部材によって電気に的接続されている。
【００１６】
透光性カバー５０は、出射部４１を構成する開口部４２を塞ぐように被せられ、開口部４２の周囲のフランジ部４３，４４に貼着され、カバーガラスとして機能する。
透光性カバー５０は、透明性の高分子シート等の平面状の透光性樹脂シートＳが用いられ、例えばポリカーボネート（ＰＣ：Poly Carbonate）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Poly Ethylene Terephthalate）が好ましく用いられるほか、他の高分子シートを用いることができる。
透光性カバー５０は、開口部４２の曲面形状に合わせて、平面状の透光性樹脂シートＳを熱成形、例えば熱プレス成形、圧空成形、真空成形などによって、例えば２次曲面形状に加工される。２次曲面形状に成形された透光性カバー５０は、両面テープなどで開口部４２の周囲のフランジ部４３，４４に貼り付けて取り付けられる。
なお、透光性カバー５０は、合成樹脂シートの厚さがカバーガラスとして必要な剛性を確保できるものが用いられ、例えば３００μｍ以上のものを使用する。
また、透光性カバー５０は、曲面形状を保持するため外縁部に上方に凸状の溝状部５１が形成してあり（図３参照）、補強用のリブとして機能する。溝状部５１の幅は、突起部４５の幅より大きく形成してある。すなわち、開口部４２の凸状の突起部４５は、横断面の幅が溝状部５１の幅より小さくなっている。
透光性カバー５０は、溝状部５１をケース４０の開口部４２の周囲のフランジ部４３，４４の突起部４５に被せるようにすることで、開口部４２に対する位置決めを行うことができる。ケース４０と透光性カバー５０との位置決めに際しては、図３に示すように、ケース４０側の突起部４５の外側面と透光性カバー５０の溝状部５１の溝内での外側面を接触させ、溝内の内側面と突起部４５との間には、隙間が形成されるようにする。透光性カバー５０は、溝状部５１の外縁部がケース４０のフランジ部４３，４４と接着・固定される。接着・固定は、全周を両面テープで接着する場合に限らず、接着剤によっても良く、さらに部分的な溶着を組み合わせて行うようにしても良い。
こうすることで、ケース４０の開口部４２に透光性カバー５０を所定の位置に接着・固定することができるとともに、ケース４０内を透光性カバー５０の外縁部の接着で密封状態にでき、水や塵埃などの浸入を防止する。また、ケース４０と透光性カバー５０との間に、温度変化による熱膨張差が生じても突起部４５と溝状部５１との内側の隙間によって透光性カバー５０が伸縮することができ、透光性カバー５０の曲面形状の変形を防止することができる。図中、６０はシール用のＯリングである。
なお、透光性カバー５０の溝状部５１は、曲面形状を保持することができれば良く、図４に示すように、下に凸状の溝形状としても良い。この場合には、ケース４０の開口部４２には、下に凸状の溝状とした突起部４５を形成する。これら突起部４５と溝状部５１による位置決めや熱膨張差による伸縮の吸収は、既に説明した上に凸状の突起部４５と溝状部５１の場合と同様にしてなされる。
【００１７】
ケース４０の開口部４２と透光性カバー５０との間に設ける突起部４５や溝状部５１は、開口部４２の全周や透光性カバー５０の全周に連続して設ける場合のほか、部分的に切欠き部４６や切欠き部５２を形成して断続する状態にする。透光性カバー５０の溝状部５１に形成する切欠き部５２は、溝状部５１の切欠き部５２の端部は、塞いだ状態とし、切欠き部５２からの水や塵埃の浸入を防止する。また、切欠き部５２の間の透光性カバー５０は、平面状とされ、透光性カバー５０の表面に水などが溜まることを防止し、排水を促すことができる（図５参照）。
したがって、切欠き部４６や切欠き部５２は、ヘッドアップディスプレイ装置１０の車両１への取り付け状態で下方に位置する開口部４２の下辺の中央部や下辺の両端部などに設けることで排水経路を確保することができる。
また、下に凸状の突起部４５と溝状部５１の場合にも、図示省略したが、上に凸状の場合と同様にして切欠き部４６及び切欠き部５２を形成することで、凹部をなくして平面状の部分によって排水経路を確保することができる。
なお、突起部４５と溝状部５１の形状は、上に凸状のものと、下に凸状のものと、切り欠き部４６，５２とを組み合わせて設けるようにしても良く、水や塵埃などが透光性カバー５０の表面に溜まりやすくなることを防止し、排水などを促すようにすれば良い。
【００１８】
次に、本発明の一実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の製造方法を、図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１０の製造方法では、図２に示すように、透光性カバー５０は、透光性樹脂シートＳを熱成形により、開口部４２の曲面形状に合わせた形状に成形される。すなわち、透光性樹脂シートＳは、平面状の透明性の高分子シートが用いられ、例えばポリカーボネート（ＰＣ：Poly Carbonate）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Poly Ethylene Terephthalate）が好ましく用いられるほか、他の高分子シートを用いることができる。
透明性樹脂シートＳは、加熱炉に投入され、所定の温度まで加熱した後、取り出されて下型上に沿うように載置され、上型を使用してプレスする熱プレス成形や下型上の透明性樹脂シートＳを真空吸引することで固定して成形する真空成形などの熱成形により２次曲面形状に成形される。
また、透光性カバー５０に溝状部５１や切欠き部５２を形成する場合にも、上下の型に、対応する成形部を設けておくことで、成形することができる。
なお、透明性樹脂シートＳの成形方法は、熱プレス成形法や真空形成法に限らず、圧空成形法等の他の成形方法であっても良く、予めケース４０の開口部４２の曲面形状に透明性樹脂シートＳを成形できるものであれば良い。
この透光性カバー５０の成形方法以外のヘッドアップディスプレイ装置１０の製造は、これまでの製造工程をそのまま適用することができる。
【００１９】
このような透光性カバー５０を予め熱成形することで、ヘッドアップディスプレイ装置１０を製造する際に、ケース４０の開口部４２に沿ってセットするだけで簡単に取り付けることができる。
また、透光性カバー５０が曲面形状に成形してあるので、平面状に戻ろうとする力が発生せず接着部分に剥がそうとする力が加わらず、接着面積を小さくすることができる。これにより、透光性カバー５０を小さくすることができ、ケース４０を小さくすることでヘッドアップディスプレイ装置１０の小型化を図ることもできる。
【００２０】
以上、実施形態とともに、具体的に説明したように本発明のヘッドアップディスプレイ装置１０によれば、表示光Ｌを外部に位置するフロントガラス（透光部材）２に向けて出射し、フロントガラス２で反射した表示光Ｌによって虚像Ｖを視認させるヘッドアップディスプレイ装置１０であって、表示光Ｌを発する表示器２０と、表示器２０を収容するとともに、表示器２０が発した表示光Ｌを外部へ通過させる開口部４２を有するケース４０と、を備え、開口部４２には、開口部４２の曲面形状に対応した形状で形成された透光性カバー５０が取り付けられている。
かかる構成より、曲面形状の開口部４２に透光性カバー５０を塞ぐように取り付けても透光性カバー５０が曲面形状とされているので、平面形状に戻ろうとする力が発生せず、開口部４２への接着状態を保持することができる。また、接着状態を保持することができることから、接着面積を小さくすることができ、これにより、透光性カバー５０を小さくでき、ケース４０自体も小さくしてヘッドアップディスプレイ装置１０の小型化を図ることができる。
【００２１】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置１０によれば、透光性カバー５０は、外縁部に上方または下方に凸状の溝状部５１が設けられている。
かかる構成によれば、溝状部５１によって曲面形状を保持することができ、これにより、ヘッドアップディスプレイ装置１０の組み立ての際の取り扱いが容易となる。また、溝状部５１によって熱変形による伸縮を吸収することができ、これにより、表示光Ｌによる表示精度を向上することができる。
【００２２】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置１０によれば、溝状部５１には、切欠き部５２が形成されている。
かかる構成によれば、溝状部５１に設けた切り欠き部５２によって透光性カバー５０の表面に溜まる水や塵埃などを排出する排出経路を確保することができる。
【００２３】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置１０によれば、ケース４０には、溝状部５１に装着される突起部４５が設けられている。
かかる構成によれば、突起部４５を溝状部５１に装着することで、ケース４０に対して透光性カバー５０を位置決めすることができ、これにより、ヘッドアップディスプレイ装置１０の組み立ての際の取り扱いが容易となるとともに、表示光Ｌによる表示精度を向上することができる。
【００２４】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置１０の製造方法によれば、ヘッドアップディスプレイ装置１０を製造するに際し、透光性カバー５０は、透光性樹脂シートＳを熱成形により、開口部４２の曲面形状に成形する。
かかる構成によれば、曲面形状の開口部４２に透光性カバー５０を塞ぐように取り付けても透光性カバー５０が曲面形状に成形されているので、平面形状に戻ろうとする力が発生せず、開口部４２への接着状態を保持することができる。また、接着状態を保持することができることから、接着面積を小さくすることができ、これにより、透光性カバー５０を小さくでき、ケース４０自体も小さくしてヘッドアップディスプレイ装置１０の小型化を図ることができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、種々の変形が可能であり、例えば、透光性カバー５０は２次曲面に形成する場合に限らず、他の曲面形状であっても良い。
上記の実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１０は車載する場合を例に説明したが、車載用に限らず、飛行機、船等の乗り物に搭載されるものであっても良い。
また、本発明は、要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１      車両
２      フロントガラス
１０    ヘッドアップディスプレイ装置
２０    表示器
２１    液晶表示パネル
２１ａ  液晶セル
２１ｂ  偏光板
２１ｃ  偏光板
２２    発光素子
２３    配線基板
２４    ケース体
３０    反射部
３１    平面鏡
３２    凹面鏡
４０    ケース
４１    出射部
４２    開口部
４３    フランジ部
４４    フランジ部
４５    突起部
４６    切欠き部
５０    透光性カバー
５１    溝状部
５２    切欠き部
６０    Ｏリング
Ｌ      表示光
Ｍ      視認者
Ｓ      透光性樹脂シート
Ｖ      虚像
【図１】
2019208422.tif 000003
【図２】
2019208422.tif 000004
【図３】
2019208422.tif 000005
【図４】
2019208422.tif 000006
【図５】
2019208422.tif 000007
【国際調査報告】
2019208422.tif 000008
2019208422.tif 000009
2019208422.tif 000010
2019208422.tif 000011