JP2008261901A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示パネルが均一に透過照明され、且つ、検出手段による照明光の検出精度を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 照明手段１９は、第一の色を有する第一の光Ｌ１を発する第一の発光素子２０及び第二の色を有する第二の光Ｌ２を発する第二の発光素子２１を備え、第一の光Ｌ１及び第二の光Ｌ２を含む照明光Ｌ３で液晶表示パネル１８を照明する。反射手段２７は、照明光Ｌ３の一部Ｌ４を反射させる。検出手段２８は、反射手段２７で反射された照明光Ｌ３の一部Ｌ４の色度を検出し、色度データを出力する。制御手段５６は、色度データに基づいて第一の発光素子２０及び第二の発光素子２１の少なくとも一方に供給する電力を調整する。反射手段２７は、照明光Ｌ３を反射させる反射面２７ａを有する導光部材からなり、反射面２７ａが光拡散機能を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示パネル及びこの液晶表示パネルを照明する発光ダイオード等の発光素子を有する液晶表示装置に関するものである。

従来より、液晶表示装置を用いた車両用ヘッドアップディスプレイが種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。かかる特許文献１に記載されてなる車両用ヘッドアップデスプレイ装置を図８，図９を用いて説明する。ヘッドアップディスプレイ装置Ａは、図８に示すように透光性の窓部１を備えたハウジング２の内部に表示装置３及び反射鏡４を収容したものであり、表示装置３（つまり、液晶表示パネル）が発した表示光Ｌは、反射鏡４で反射されて車両のフロントガラスあるいはコンバイナに投影（照射）され、虚像（表示像）を表示するものである。

この場合、表示装置３は、図９に示すように緑色光Ｌ１を発する緑色ＬＥＤからなる第１の発光素子５と、赤色光Ｌ２を発する赤色ＬＥＤからなる第２の発光素子６と、緑色光Ｌ１を透過させるとともに赤色光Ｌ２を反射させるダイクロイックミラー（透過反射部材）７と、緑色光Ｌ１と赤色光Ｌ２とが混色された混合光（照明光）Ｌ３にて透過照明される液晶表示パネル８とを有している。

第１，第２の発光素子５，６は、図示しない駆動回路から所定の電力を供給されて発光する複数個の発光ダイオードからなる。第１の発光素子５は、配線基板Ｈ１上に実装され、図９中、ダイクロイックミラー７の右方に配設される。また第２の発光素子６は、配線基板Ｈ２上に実装され、図９中、ダイクロイックミラー７の下方に配設される。

ダイクロイックミラー７は、ガラス基板の前面（液晶表示パネル８の背面と向かい合う面）に蒸着により形成された反射膜７ａを有してなるもので、緑色光Ｌ１の進行方向並びに赤色光Ｌ２の進行方向に対して各々４５度の傾きを有するように傾斜配置されてなる。

かかる構成によれば、第１の発光素子５から発せられる緑色光Ｌ１と、第２の発光素子６から発せられる赤色光Ｌ２とが、ダイクロイックミラー７を通じて混色されて液晶表示パネル８側に橙色の混合光（照明光）Ｌ３として進み、これにより液晶表示パネル８が、照明光Ｌ３で透過照明され、表示光Ｌを発する。
特開２００３−２９５１０５号公報

しかしながら、周囲温度によって各発光素子５，６の発光輝度が各々変化するため、照明光Ｌ３が所望の色度ではなく、やや緑色が強かったり、やや赤色が強かったりする（つまり、色ムラが生じる）ことがあるという問題を有していた。

この問題を解決するため、照明光Ｌ３の色度を検出するカラーセンサ（検出手段）を設け、このカラーセンサが出力する色度データに応じて発光素子５，６に印加する電圧を調整して、照明光Ｌ３の色度を常に所望の色度にすることが考えられる。しかし、カラーセンサを発光素子５，６とダイクロイックミラー７との間に配置した場合、カラーセンサによって照明光Ｌ３が遮られ、液晶表示パネル８が均一に透過照明されなくなる虞がある。また、特に各発光素子５，６が各配線基板Ｈ１，Ｈ２に対し正確（正規）な位置に実装されない場合には、カラーセンサは、色ムラを有した状態の照明光Ｌ３の色度を検出することになるため、カラーセンサによる照明光の検出精度が低下してしまうという問題を有していた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、液晶表示パネルが均一に透過照明され、且つ、検出手段による照明光の検出精度を向上させることが可能な液晶表示装置の提供を目的とするものである。

本発明は、請求項１に記載したように、液晶表示パネル１８と、第一の色を有する第一の光Ｌ１を発する第一の発光素子２０及び第二の色を有する第二の光Ｌ２を発する第二の発光素子２１を備え、前記第一の光Ｌ１及び前記第二の光Ｌ２を含む照明光Ｌ３で前記液晶表示パネル１８を照明する照明手段１９と、前記照明光Ｌ３の一部Ｌ４を反射させる反射手段２７と、前記反射手段２７で反射された前記照明光Ｌ３の一部Ｌ４の色度を検出し、色度データを出力する検出手段２８と、前記色度データに基づいて前記第一の発光素子２０及び前記第二の発光素子２１の少なくとも一方に供給する電力を調整する制御手段５６と、を有し、前記反射手段２７は、前記照明光Ｌ３を反射させる反射面２７ａを有する導光部材からなり、前記反射面２７ａは、光拡散機能を有するものである。

照明光の一部を反射手段によって検出手段に反射する構成としたことにより、検出手段が照明光を遮ることがなく、液晶表示パネルが均一に照明される。また、反射部材が照明光を反射させる反射面を有する導光部材からなり、反射面が光拡散機能を有する構成としたことで、検出手段は、色ムラの抑制された状態の照明光の色度を検出可能となり、検出手段による照明光の検出精度が向上する。

以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態について説明する。ヘッドアップディスプレイ１１は車両のダッシュボード１２内に配設されている（図１参照）。ヘッドアップディスプレイ１１が投射する表示光Ｌはフロントガラス１３により観察者１４に反射される。観察者１４は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。

ヘッドアップディスプレイ１１は、液晶表示装置１５，反射器１６等をハウジング１７に収容したものである。液晶表示装置１５は、液晶表示パネル１８と、照明器１９（照明手段）と、導光部材２７（反射手段）と、カラーセンサ２８（検出手段）と、を有している。

液晶表示パネル１８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の前後両面に偏光板を貼着したものであり、車両の速度をデジタル表示するものである。照明器１９は、発光ダイオード２０（第一の発光素子）と、発光ダイオード２１（第二の発光素子）と、回路基板２２，２３と、集光レンズ２４，２５と、ダイクロイックミラー２６（透過反射部材）と、を有している。

発光ダイオード２０は、緑色光Ｌ１（第一の光）を発するものであり、回路基板２２には、８個の発光ダイオード２０が搭載されている。発光ダイオード２１は、赤色光Ｌ２（第二の光）を発するものであり、回路基板２３には、８個の発光ダイオード２１が搭載されている。集光レンズ２４，２５は、ポリカーボネート等の透光性樹脂からなるものであり、夫々、発光ダイオード２０及び発光ダイオード２１に対向して配置されている。ダイクロイックミラー２６は、傾斜配置されており、発光ダイオード２０が発した緑色光Ｌ１を透過させ、発光ダイオード２１が発した赤色光Ｌ２を反射させる。ダイクロイックミラー２６によって緑色光Ｌ１と赤色光Ｌ２とが混色された照明光Ｌ３によって、液晶表示パネル１８が透過照明される。

導光部材２７は、アクリル等の透光性樹脂からなるものであり、照明光Ｌ３の一部Ｌ４を反射させる反射面２７ａを有している。図４に示すように、導光部材２７は、照明光Ｌ３の照射範囲Ｓから照明光Ｌ３を入射させることができ、且つ、液晶表示パネル１８の表示領域１８ａを遮らない箇所に配置される。カラーセンサ２８は、導光部材２７の反射面２７ａで反射された照明光Ｌ３の一部Ｌ４の色度を検出すると共に、後述するマイコンに色度データを出力する。

なお、本実施形態の場合、導光部材２７の反射面２７ａは、シボ加工もしくは印刷・塗装からなる拡散層等によって光拡散機能を有する構成となっている。つまり、緑色光Ｌ１を発する発光ダイオード２０が回路基板２２に対し正確（正規）な位置に実装されない場合や、赤色光Ｌ２を発する発光ダイオード２１が回路基板２３に対し正確（正規）な位置に実装されない場合には、ダイクロイックミラー２６から出射される緑色光Ｌ１と赤色光Ｌ２との混色光である照明光Ｌ３の色ムラが生じ、この色ムラの生じた照明光Ｌ３の一部Ｌ４が反射面２７ａにより反射され、カラーセンサ２８側に導かれることになるが、この際、反射面２７ａを光拡散機能を有する構成としておけば、照明光Ｌ３の一部Ｌ４が反射面２７ａを介して色ムラのない略均一の光（前記混色光）としてカラーセンサ２８側に反射される構成となるため、カラーセンサ２８は、色ムラの抑制された状態の前記混色光（照明光Ｌ３の一部Ｌ４）の色度を検出可能となり、カラーセンサ２８による前記混合光（照明光Ｌ３）の検出精度を向上させることができる。

また、前述したように反射面２７ａを光拡散機能を有する構成とする代わりに、ダイクロイックミラー２６と導光部材２７（導光部材２７の後述する入光部）との間、あるいは導光部材２７（導光部材２７の後述する出光部）とカラーセンサ２８との間に、光拡散機能を有する合成樹脂からなる拡散板（拡散部材）を配設しても良い。

反射器１６は、凹面鏡３０，保持部材３１及びステッピングモータ３２を有している。凹面鏡３０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）を蒸着させ反射面３０ａを形成したものである。反射面３０ａは凹面となっており、液晶表示装置１５が発した表示光Ｌが拡大されて虚像Ｖが表示される。凹面鏡３０は保持部材３１に両面粘着テープにより接着されている。保持部材３１は樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、歯車部３４及び軸部３５が一体に形成されている。保持部材３１の軸部３５はハウジング１７に軸支されている。

ステッピングモータ３２の回動軸には歯車３７が取付けられており、この歯車３７は、保持部材３１の歯車部３４と噛合されている。凹面鏡３０は保持部材３１と共に回動可能な状態で支持されており、ステッピングモータ３２により凹面鏡３０を回動させ、表示光Ｌの投射方向を調整することができる。観察者１４は、押ボタンスイッチ（図示しない）を操作し表示光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３０の角度を調整する。

ハウジング１７には液晶表示装置１５及び反射器１６が収容される。ハウジング１７には表示光Ｌが出射する窓部４４が設けられている。この窓部４４は透光性樹脂（例えばアクリル）からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング１７には遮光壁１７ｃが設けられており、太陽光等の外光が液晶表示装置１５に入射し虚像Ｖが見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を防止している。遮光壁１７ｃは平板形状になっており、ハウジング１７の上部から斜めに垂下するように形成されている。

図５は液晶表示装置１５の電気的構成を示すブロック図である。５１は速度センサであり、この速度センサ５１は車両の速度を検出し、マイコン５２に速度データを出力する。カラーセンサ２８はマイコン５２に色度データを出力する。マイコン５２は、駆動回路５３を介して、液晶表示パネル１８に駆動信号を出力し、液晶表示パネル１８に車両の速度を表示させると共に、駆動回路５４，５５を介して、発光ダイオード２０，２１に駆動信号を出力し、発光ダイオード２０，２１を発光させる。制御手段５６は、マイコン５２と駆動回路５４，５５とからなるものであり、カラーセンサ２８が出力した色度データに基づいて、照明光Ｌ３が所望の色度になるように、発光ダイオード２０，２１に印加する駆動電圧を調整する。

本実施形態では、カラーセンサ２８が出力した色度データに基づいて、発光ダイオード２０，２１に供給する電力を調整することにより、表示光Ｌの色度が所望の色度になり、且つ、カラーセンサ２８が照明光Ｌ３を遮ることがないため、液晶表示パネルが均一に透過照明される。

また、導光部材２７の反射面２７ａが、光拡散機能を有するように構成されていることによって、緑色光Ｌ１を発する発光ダイオード２０が回路基板２２に対し正確（正規）な位置に実装されない場合や、赤色光Ｌ２を発する発光ダイオード２１が回路基板２３に対し正確（正規）な位置に実装されない場合であっても、カラーセンサ２８は、色ムラの抑制された状態の前記混色光（照明光Ｌ３の一部Ｌ４）の色度を検出することができる。

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能であり、例えば、図６に示すように、カラーセンサ２８及び発光ダイオード２１を同一の回路基板６３に搭載しても良い。さらには、例えば、図７に示すように、導光部材２７が、照明光Ｌ３の一部Ｌ４を入光する入光部２７ｂと、この入光部２７ｂを通じて導光部材２７内部に採り入れられた照明光Ｌ３の一部Ｌ４をカラーセンサ２８側に反射させる反射面２７ａと、この反射面２７ａを通じて反射される照明光Ｌ３の一部Ｌ４をカラーセンサ２８側に出光するための出光部２７ｃとを有し、出光部２７ｃをカラーセンサ２８側が球面形状となる略凸レンズ形状の集光部とした構成としても良い。このように導光部材２７のカラーセンサ２８との対向部分に凸レンズ形状からなる集光部２７ｃを設けたことにより、液晶表示パネルが均一に透過照明されるという作用効果に加えて、照明光Ｌ３の一部Ｌ４がカラーセンサ２８の略中央部分に集光されることになるため、十分な光量をカラーセンサ２８に導くことが可能となり、カラーセンサにて検出される色度の検出精度を向上させることができるという作用効果が得られる。また、本実施形態は、発光色が異なる２種類の発光ダイオード２０，２１を用いたものであったが、例えば、発光色が異なる３種類の発光ダイオードを用いても良い。

本発明の実施形態を示すヘッドアップディスプレイの概観図。 同上実施形態を示す断面図。 同上実施形態を示す液晶表示装置の側面図。 同上実施形態を示す液晶表示パネルの表示領域の説明図。 同上実施形態を示すブロック図。 他の実施形態を示す液晶表示装置の側面図。 他の実施形態を示す液晶表示装置の側面図。 従来技術によるヘッドアップディスプレイの断面図。 従来技術による液晶表示装置の側面図。

符号の説明

１８ 液晶表示パネル
１９ 照明手段
２０ 発光ダイオード（第一の発光素子）
２１ 発光ダイオード（第二の発光素子）
２６ ダイクロイックミラー（透過反射部材）
２７ 導光部材（反射手段）
２７ａ 反射面
２７ｃ 集光部
２８ カラーセンサ（検出手段）
５６ 制御手段
６３ 回路基板
Ｌ１ 緑色光（第一の光）
Ｌ２ 赤色光（第二の光）
Ｌ３ 照明光

Claims (1)

1. 液晶表示パネルと、
   第一の色を有する第一の光を発する第一の発光素子及び第二の色を有する第二の光を発する第二の発光素子を備え、前記第一の光及び前記第二の光を含む照明光で前記液晶表示パネルを照明する照明手段と、
   前記照明光の一部を反射させる反射手段と、
   前記反射手段で反射された前記照明光の一部の色度を検出し、色度データを出力する検出手段と、
   前記色度データに基づいて前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子の少なくとも一方に供給する電力を調整する制御手段と、を有し、
   前記反射手段は、前記照明光を反射させる反射面を有する導光部材からなり、
   前記反射面は、光拡散機能を有することを特徴とする液晶表示装置。

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