JP2005338325A

JP2005338325A - 表示装置

Info

Publication number: JP2005338325A
Application number: JP2004155554A
Authority: JP
Inventors: Takaya Kumaki; 貴矢熊木; Yuichi Takahashi; 祐一高橋; Keiichi Nagano; 恵一永野
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】輝度の低下を抑制しながら、所望の色味の表示像を出力する表示装置を提供する。
【解決手段】光源からの照明光によって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、液晶セルの両側に設けた偏光膜とを有する液晶表示素子２５と、液晶表示素子２５に対して傾斜して配置され所定波長域の光Ｌ２を透過し、前記所定波長域以外の光Ｌ２を反射するダイクロイックミラー２６と、液晶表示素子２５の後方に配置され液晶表示素子２５に照明光を照射する発光ダイオー２２と、を備えてなる。
【選択図】図１

Description

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。

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７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Ｌ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。

また、表示器２は、図８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Ｌとして出力する。また、液晶表示素子Ｂから発する表示像Ｌは、凹面鏡Ｃにて拡大しつつ反射することによって、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Ｌを虚像Ｖとして、風景に重畳させて視認できる。
実開昭６３−９０４１号公報特開平９−１５５５５号公報

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面まで効率よく出力する必要がある。

また、表示像Ｌは、好みや商品性，デザイン性の観点から、光源Ａの発光色に対して若干異なる色味（色度）のものが求められる場合がある。この場合、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、所望の色味に変換するものがあった。しかしながら、照明光が有色層を透過する際に輝度が低下してしまうため問題となっていた。

そこで本発明の目的は、上述した問題について着目してなされたものであって、輝度の低下を抑制しながら、所望の色味の表示像を出力する表示装置を提供することにある。

本発明の表示装置は、前記課題を解決するため、請求項１に記載したように、一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルとこの液晶セルの両側に設けた偏光部材とを有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子に対して傾斜して配置され、所定波長域の光を透過し、前記所定波長域以外の光を反射するミラーと、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照明光を照射する光源と、を備えてなることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載したように、請求項１に記載の表示装置において、前記光源は複数並べて形成され、それぞれの前記光源に対応する凸部を有するレンズを前記ミラーと前記光源との間に備えてなることを特徴とするものである。

また、本発明の表示装置は、請求項３に記載したように、液晶セルの両側に設けた偏光部材とを有する液晶表示素子と、所定波長域以外の光を透過するフィルタと、前記液晶表示素子の後方に配置され前記液晶表示素子および前記フィルタに照明光を照射する光源と、を備えてなることを特徴とするものである。

また、本発明の表示装置は、請求項４に記載したように、一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルとこの液晶セルの両側に設けた偏光部材とを有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子に対して傾斜して配置され所定波長域において光の反射率よりも透過率の方が大きく所定波長域以外において光の反射率よりも透過率の方が小さな反射透過特性のミラーと、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白色の照明光を照射する光源と、を備えてなることを特徴とするものである。

本発明は、光源からの照明光によって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、輝度の低下を抑えながら、所望の色味の表示像を出力する表示装置を提供することができる。

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、虚像を表示するものである。

また、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（レンズ）２３と、配線基板２４と、液晶表示素子２５と、ダイクロイックミラー２６と、凹面鏡２７と、によって主に構成される。

ハウジング２１は、遮光性の合成樹脂材からなり、凹面鏡２７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２５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。

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。

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２５に対してむらのない照明光を照射することができる。

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２５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。

液晶表示素子２５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膜（偏光部材）を貼着したものである。液晶表示素子５は、ハウジング２１内に設けられ、液晶表示素子２５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を介して届く位置に設けられる。液晶表示素子２５を透過した照明光は、表示像Ｌ１としてダイクロイックミラー２６へ出射される。液晶表示素子２５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。なお、液晶表示素子２５は、この場合ＴＦＴ方式のものが適用され、表示色の切替が可能である。例えば、赤色を表示する場合、液晶表示素子２５から、図２に示すような主波長６０７ｎｍの表示像Ｌ１がダイクロイックミラー２６側へ出射される。

ダイクロイックミラー２６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、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。この場合、ダイクロイックミラー２６の反射膜は、図３に示すように、光が入射した際その光の所定波長域（例えば、５８０ｎｍ〜６００ｎｍ）の光Ｌ２に対して、５０パーセント以下の反射率にて光を反射し、入射した光の可視光波長域のうち前記所定波長域以外の光（表示像Ｌ）に対しては、５０パーセント以上（１００パーセント近く）の反射率にて反射する特性のものが選択される。液晶表示素子２５によって赤色に表示する表示像（図２に示す表示像）Ｌ１は、ダイクロイックミラー２６によって所定波長域の輝度を変化させつつ反射され、図４に示すように前記所定波長域の輝度が減少され主波長が６１７ｎｍの表示像Ｌを凹面鏡２７側へ出射される。

したがって、ダイクロイックミラー２６に表示像Ｌ１を反射させることによって、少し赤色を強くした表示像Ｌに色補正することができる。また、前記所定波長域以外の光については、１００パーセント近くの反射率にて反射するため、液晶表示素子２５によって表示色を切替えた際（例えば青色に表示させる場合）、その色味をほとんど変えずに表示することができる。すなわち、液晶表示素子２５によって切替られる表示色のうち、他の色（例えば、青色）の表示色を変化させずに、所定の色（この場合、赤色）の表示色を調整することができる。なお、ダイクロイックミラー２６に入射する所定波長域の光Ｌ２は、ダイクロイックミラー２６を透過するように構成される。

凹面鏡２７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２５やダイクロイックミラー２６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２７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。

かかる表示装置２０は、液晶セルの両側に設けた偏光膜とを有する液晶表示素子２５と、液晶表示素子２５に対して傾斜して配置され所定波長域の光Ｌ２を透過し、前記所定波長域以外の光（表示像Ｌ）を反射するダイクロイックミラー２６と、液晶表示素子２５の後方に配置され液晶表示素子２５に白色の照明光を照射する発光ダイオード２２と、を備えてなることによって、液晶表示素子２５によって所定の色（この場合、赤色）を表示する時、表示像Ｌの輝度を著しく低下させることなく、発光ダイオード２２および液晶表示素子２５で表現できない微妙な色合い（液晶表示素子２５を透過した表示像Ｌ１よりも赤味を増した色）に補正することができる。なお、液晶表示素子２５によって前記所定波長域に対応する色以外の色（例えば、青色）に切替える場合には、色味を変えずに表示することができる。

なお、上述の実施の形態では、液晶表示素子２５からの表示像Ｌ１が、ダイクロイックミラー２６によって反射されつつ色補正されるものを示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ダイクロイックミラー２６を液晶表示素子２５の後方に設けて、発光ダイオード２２からの照明光をダイクロイックミラーに反射させ、反射光によって液晶表示素子２５を照明するものであってもよい。

次に、上述した実施の形態の別例を、図５，６を用いて説明する。なお、上述した実施の形態と同様の箇所は同じ符号を付して詳細な説明を省く。

表示装置２００は、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、液晶表示素子２５と、トリミングフィルタ２６０と、凹面鏡２７と、によって主に構成される。

配線基板２４に設けられる発光ダイオード２２から発せられる照明光は、レンズアレイ２３とトリミングフィルタ２６０を介して、液晶表示素子２５を透過し、表示像Ｌとして凹面鏡２７に向けて出射するように構成される。

トリミングフィルタ２６０は、所定波長域の光が透過するのを抑えるとともに、所定波長域以外の光を効率よく透過する特性である。トリミングフィルタ２６０は、この場合、図６に示すような透過特性のものが適用され、発光ダイオード２２から発せられる照明光について、所定波長域（５８０ｎｍ〜６００ｎｍ）の成分を取り除いた光を、液晶表示素子２５へ照射するように設けられる。したがって、照明光をトリミングフィルタ２６０に透過させることによって、少し赤色を強くした表示像Ｌに色補正することができる。

かかる表示装置は、液晶セルの両側に設けた偏光膜とを有する液晶表示素子２５と、所定波長域以外の光を透過するトリミングフィルタ２６０と、液晶表示素子２５の後方に配置され液晶表示素子２５およびトリミングフィルタ２６０に白色の照明光を照射する発光ダイオード２２と、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のから発せられ液晶表示素子２５を透過し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）の表示像を出力することができる。

なお、この場合、図５に示すように、トリミングフィルタ２６０を液晶表示素子２５と発光ダイオード２２との間に設けるものを示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発光ダイオード等の光源からフロントガラス等の被表示体までの間に設けられればよい。例えば、トリミングフィルタ２６０は、液晶表示素子２５と凹面鏡２７との間において表示像Ｌが透過するように設けられてもよい。

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、例えば、専用に設けられるコンバイナに表示像Ｌを投影させるものや液晶表示素子を直視するものであってもよい。

また、上述の実施の形態では、表示像Ｌの表示色について、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ダイクロイックミラーもしくはトリミングフィルタを選択し、色調整するものであってもよい。

本発明の実施の形態の表示装置を示す側面図。同上表示装置における表示像Ｌ１の発する光の分光放射輝度を示す図。同上表示装置のダイクロイックミラーの反射特性を示す図。同上表示装置における表示像Ｌの発する光の分光放射輝度を示す図。別例の表示装置を示す図。同上別例の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。従来例を示すヘッドアップディスプレイの概略構成図。同上従来例を示す側面図。

符号の説明

２２発光ダイオード（光源）
２３レンズアレイ（レンズ）
２５液晶表示素子
２６ダイクロイックミラー（ミラー）
２６０トリミングフィルタ（フィルタ）

Claims

一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルとこの液晶セルの両側に設けた偏光部材とを有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子に対して傾斜して配置され、所定波長域の光を透過し、前記所定波長域以外の光を反射するミラーと、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照明光を照射する光源と、を備えてなることを特徴とする表示装置。
前記光源は複数並べて形成され、それぞれの前記光源に対応する凸部を有するレンズを前記ミラーと前記光源との間に備えてなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
液晶セルの両側に設けた偏光部材とを有する液晶表示素子と、所定波長域以外の光を透過するフィルタと、前記液晶表示素子の後方に配置され前記液晶表示素子および前記フィルタに照明光を照射する光源と、を備えてなることを特徴とする表示装置。
一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルとこの液晶セルの両側に設けた偏光部材とを有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子に対して傾斜して配置され所定波長域において光の反射率よりも透過率の方が大きく所定波長域以外において光の反射率よりも透過率の方が小さな反射透過特性のミラーと、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白色の照明光を照射する光源と、を備えてなることを特徴とする表示装置。