JP2009075514A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マスキングのごとき煩雑な作業が不要となり、ハウジングの生産性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】 表示光Ｌを発する液晶表示素子２２と、表示光Ｌを反射させるコールドミラー３１と、液晶表示素子２２並びにコールドミラー３１を収容するハウジング５０とを備え、コールドミラー３１によって反射された表示光Ｌをハウジング５０に形成された透光性カバー５３を通じてフロントガラス１３に投影して運転者１４に対し表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、透光性カバー５３は、外光を受けた際に反射する反射光がフロントガラス１３を介して運転者１４側に反射されないような曲面形状にて形成されてなるとともに、液晶表示素子２２並びにコールドミラー３１を隠蔽するための遮蔽層５４を透光性カバー５３表面の所要部に形成してなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示器（表示素子）が発した表示光を車両のフロントガラス等の投影部材に投影し、観察者に虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

従来より、この種のヘッドアップディスプレイ装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載のごとく、車両のフロントガラス（投影部材）に表示器からの表示光を投射して虚像表示を行うものが知られている。

かかる特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のインストルメントパネル（以下、インパネと言う）内部に取り付けられており、表示光を発する表示素子（液晶表示素子）と、表示素子の真上に位置し、表示素子が発した表示光を凹面鏡側に反射させるコールドミラー（反射部材）と、このコールドミラーによって反射された表示光を投影部材側に投射するための凹面鏡と、表示素子とコールドミラーと凹面鏡とを収容するハウジングとを備え、コールドミラー並びに凹面鏡によって反射された表示光をハウジングに形成された透光部（出射部）を通じて投影部材に投影して観察者に虚像表示を行うものである。

そして、この場合、ハウジングは、その前面壁に開口窓部を有し、この開口窓部に凹面鏡によって反射された表示光を透過させるための曲面形状からなる透光性カバー（前記透光部に相当する）が取り付けられる構成となっている。

また、ハウジングには、通常、表示素子並びにコールドミラーを隠蔽するとともに、太陽光等の外部からの光（つまり、外光）がハウジングの内部空間に配設される表示素子並びにコールドミラーに照射されることを防ぐための傾斜壁からなる遮蔽壁が、ハウジングの前面壁から前記内部空間側に垂下するようにハウジングと一体成形されてなる。このとき、傾斜壁からなる遮蔽壁は、曲面形状からなる透光性カバーとは所定距離を隔てるように、前記内部空間において、斜め（凹面鏡側）に垂下するように設けられる構成となっている。
特開２００５−３３８３２５号公報

このように特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置の場合、表示素子並びにコールドミラーを隠蔽するための傾斜形状の遮蔽壁が、透光性カバーと所定距離隔てるように、ハウジングに一体成形された構成となっている。ところで、かかる構成において、前記外光が曲面形状からなる透光性カバーを透過して遮蔽壁にあたった場合、この遮蔽壁にあたった光は、反射光となって透光性カバーを再度透過して投影部材（車両のフロントガラス）に映し出されることで、本来、表示されるべきではない不要な像を観察者が視認してしまうことがあった。

そこで、このような問題点を解消するには、例えば透光性カバー取付前のハウジングにおいて、傾斜形状からなる遮蔽壁表面（透光性カバー側に位置する面）に前記反射光の発生を抑制すべく、艶消し塗装等を行わなければならない。しかしながら、ハウジングの遮蔽壁表面のみに艶消し塗装を行う場合、遮蔽壁がハウジングに一体成形されていることから、艶消し塗装を施したくない遮蔽壁以外のハウジングの他の箇所をマスキングする必要があり作業が煩雑となる。この結果、ヘッドアップディスプレイ装置における一構成部品であるハウジングを量産するにあたって、ハウジングの生産性低下を招くという問題点があり、この点で更なる改良の余地が残されていた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、マスキングのごとき煩雑な作業が不要となり、ハウジングの生産性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置の提供を目的とするものである。

本発明は、表示光を発する表示素子と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示素子並びに前記反射部材を収容するハウジングとを備え、前記反射部材によって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して観察者に対し表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、前記透光部は、外部からの光を受けた際に反射する反射光が前記投影部材を介して前記観察者側に反射されないような曲面形状にて形成されてなるとともに、少なくとも前記表示素子を隠蔽するための遮蔽層を前記透光部の所定箇所に形成してなることを特徴とする。

また本発明は、表示光を発する表示素子と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示素子並びに前記反射部材を収容するハウジングとを備え、前記反射部材によって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して観察者に対し表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、前記透光部は、外部からの光を受けた際に反射する反射光が前記投影部材を介して前記観察者側に反射されないような曲面形状にて形成されてなるとともに、少なくとも前記表示素子を隠蔽するための遮蔽部を前記透光部の所要部を覆うように前記ハウジングと一体形成する構成としたことを特徴とする。

また本発明は、前記遮蔽層または前記遮蔽部は、前記表示素子並びに前記反射部材を隠蔽してなることを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、マスキングのごとき煩雑な作業が不要となり、ハウジングの生産性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

（第１実施形態）以下、添付図面に基づいて、本発明を車両用のヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。なお、図１、図２は、本発明の第１実施形態を示すものであり、図１は本発明の第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、図２は同実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。

ヘッドアップディスプレイ装置は、図１に示すように車両１０のインパネ１１内部に配設された表示ユニットである表示装置１２が投射する表示光Ｌを投影部材である車両１０のフロントガラス１３で車両１０の運転者（観察者）１４の方向に反射させ、虚像Ｖの表示を行うものである。換言すれば、ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置１２の後述する液晶表示器から発せられる表示光Ｌをフロントガラス１３（前記投影部材）に出射（投射）し、この出射によって得られた表示像（虚像）Ｖを運転者１４に視認させるものである。これにより運転者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。

表示装置１２は、図２に示すように液晶表示器２０と、第１反射器３０と、第２反射器４０と、ハウジング５０とから主に構成されている。

液晶表示器２０は、配線基板Ｒに実装された発光ダイオードからなる光源２１と、この光源２１からの照明光を透過して表示光Ｌを形成するように光源２１の前方側（真上）に位置するＴＦＴ型の液晶表示素子（表示素子）２２とから主に構成される。このことは、液晶表示素子２２の背後（直下）に光源２１が配設され、液晶表示素子２２は、光源２１から発せられる光により、所定情報（後述する表示すべき情報）を表示することを意味している。かかる液晶表示器２０は、表示光Ｌの出射側の面が第１反射器３０の後述するコールドミラーに対向するようにしてハウジング５０内に設けられ、表示光Ｌの光軸が前記コールドミラーに交わるような位置や向きにて固定保持される。

また液晶表示素子２２は、図示しない素子駆動回路によって表示すべき情報（例えば車両の速度やエンジン回転数）を、数値等で発光表示する。液晶表示器２０は、可視波長域の光からなる表示光Ｌを出力するもので、例えば赤色光（主に発光波長域６１０〜６４０ｎｍ）を発する光源２１を適用することができる。なお、前記表示すべき情報は、車両の速度やエンジン回転数に限らず、あらゆる表示形態を採用できることは言うまでもない。

第１反射器３０は、コールドミラー（反射部材）３１と、このコールドミラー３１を所定の取付手段を用いて取付固定するための取付部材３２とを有している。コールドミラー３１は、略矩形状のガラス基板３１ａと、このガラス基板３１ａの片面（第２反射器４０の後述する凹面鏡と向かい合う面）に形成された第１の反射層３１ｂとからなるものである。かかる第１の反射層３１ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、蒸着等の方法で形成されている。また、コールドミラー３１は、液晶表示器２０（液晶表示素子２２）が発した表示光Ｌを、第２反射器４０（前記凹面鏡）側へ反射させるような位置に傾斜状態にて配設される。

なお、コールドミラー３１は、液晶表示器２０の発光波長域を含む可視波長域（４５０〜７５０ｎｍ）の光を高い反射率（例えば８０％以上）で反射し、前記可視波長域以外の光を低い反射率で反射するものである。この場合、コールドミラー３１は、前記可視波長域以外の特に赤外波長域の光（赤外線あるいは太陽光の熱線）を低い反射率（例えば１５％以下）にて反射するものが適用される。なお、第１の反射層３１ｂにて反射されない光は、コールドミラー３１を透過するように構成される。また、取付部材３２は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、ハウジング５０に固定されてなる。

第２反射器４０は、コールドミラー３１（つまり、表示素子２２）からの表示光Ｌを反射させる凹面鏡４１と、この凹面鏡４１を保持するミラーホルダ４２とを備えてなる。

凹面鏡４１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に第２の反射層４１ａを蒸着形成してなるものである。かかる凹面鏡４１は、その第２の反射層４１ａがコールドミラー３１並びに前記透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて配設される。

また凹面鏡４１は、コールドミラー３１からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光性カバー（車両１０のフロントガラス１３）側へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡４１が、コールドミラー３１によって反射された表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光性カバーを通じてフロントガラス１３に投射することを意味している。なお、凹面鏡４１は、ミラーホルダ４２に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダ４２は、合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）からなるものであり、ハウジング５０に固定されてなる。

ハウジング５０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、略箱型形状に形成され、その内部空間である空間部５１に液晶表示器２０（液晶表示素子２２）や第１反射器３０（コールドミラー３１）、並びに第２反射器４０を保持して収容するものであり、第２反射器４０における凹面鏡４１の配設位置の上部（フロントガラス１３側）が開口する開口窓部５２を備えてなる。

またハウジング５０には、開口窓部５２を塞ぐように透光部である透光性カバー５３が配設されてなる。かかる透光性カバー５３は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、湾曲形状（曲面形状）に形成され、凹面鏡４１で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性部材としての機能を有している。つまり、コールドミラー３１並びに凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌは、ハウジング５０に形成された透光性カバー５３を通じてフロントガラス１３に投影され、これにより虚像Ｖの表示が運転者１４に対し行われることになる。

なお、本実施形態の場合、例えば太陽光等の外部からの光（つまり、外光）が、透光性カバー５３にあたって反射したときに、この反射光がフロントガラス１３を介して運転者１４側に反射されないような曲率を有するように透光性カバー５３の曲面形状が設定されてなるものとする。このことは、透光性カバー５３は、前記外光を受けた際に反射する前記反射光がフロントガラス１３を通じて運転者１４側に反射されないような曲面形状にて形成されることを意味してなる。

そして、かかる曲面形状にて形成されてなる透光性カバー５３における所定箇所となる、例えば図２中、ハウジング５０の右方に位置する前面壁５０ａ側となる透光性カバー５３の表面箇所には、液晶表示器２０（液晶表示素子２２）並びに第１反射器３０（コールドミラー３１）を隠蔽するための隠蔽部としての機能、並びに前記外光が液晶表示器２０並びに第１反射器３０に照射されることを防ぐための遮光部としての機能を有する黒色印刷層からなる遮蔽層５４が、スクリーン印刷により形成されてなる。

かかる遮蔽層５４は、前記外光を吸収するための光吸収機能を有してなる。なお、前記外光が遮蔽層５４に到達した際に、前記外光のうち一部は、吸収されずに遮蔽層５４によって反射されるが、この遮蔽層５４により反射した光は、曲面形状からなる透光性カバー５３表面に沿うように遮蔽層５４が形成されていることで、透光性カバー５３に前記外光があたったときと同様にフロントガラス１３を介して運転者１４側には反射されないことになる。

かかる実施形態によれば、表示光Ｌを発する液晶表示素子２２と、表示光Ｌを反射させるコールドミラー３１と、液晶表示素子２２並びにコールドミラー３１を収容するハウジング５０とを備え、コールドミラー３１（凹面鏡４１）によって反射された表示光Ｌをハウジング５０に形成された透光性カバー５３を通じて車両１０のフロントガラス１３に投影して運転者１４に対し表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、透光性カバー５３は、前記外光を受けた際に反射する前記反射光がフロントガラス１３を介して運転者１４側に反射されないような曲面形状にて形成されてなるとともに、液晶表示素子２２並びにコールドミラー３１を隠蔽するための遮蔽層５４を、透光性カバー５３表面の所要部（ハウジング５０における前面壁５０ａ側となる透光性カバー５３の表面箇所）に形成してなるものである。

すなわち、従来技術の場合、ハウジングに、透光性カバーを配設するための開口窓部からやや離れた位置に、液晶表示素子並びにコールドミラーを隠蔽するための傾斜壁からなる遮蔽壁を一体形成し、その後、遮蔽壁以外のハウジングの他の箇所をマスキングして遮蔽壁表面に艶消し塗装を行うという煩雑な作業後、ハウジングにおける前面壁の開口窓部を塞ぐように透光性カバーを取り付けてハウジングを製造していた。そして、このようにハウジングを製造することで、透光性カバーを透過して遮蔽壁表面にあたる前記外光がフロントガラスを介して運転者側に反射されないような反射光対策を行っていた。

これに対し、本実施形態では、従来のようにハウジングに傾斜壁からなる遮蔽壁を一体形成し、さらにこの遮蔽壁に艶消し塗装を形成することが不要（つまりマスキングなる煩雑な作業が不要）となり、既存の曲面形状からなる透光性カバー５３を利用して、この透光性カバー５３表面の前記所要部にスクリーン印刷により遮蔽層５４を設け、遮蔽層５４の形成された透光性カバー５３を開口窓部５２を塞ぐようにハウジング５０に取り付けるというシンプルな構成でハウジング５０を製造してなる。

つまり、ハウジング５０における透光性カバー５３に遮蔽層５４を設けるだけで、液晶表示素子２２並びにコールドミラー３１を隠蔽し、且つ前記反射光対策を行う構成とした。従って、従来は必要であった艶消し塗装時のマスキングなる煩雑な作業が不要となり（換言すれば、遮蔽層５４表面に別途、艶消し塗装を行うことが不要となり）、容易にハウジングを製造することが可能となる。この結果、ヘッドアップディスプレイ装置における一構成部品であるハウジングを量産するにあたって、ハウジングの生産性を向上させることが可能となる。

また本実施形態では、前面壁５０ａ側となる透光性カバー５３の表面箇所に遮蔽層５４を形成した例について説明したが、遮蔽層５４は、液晶表示素子２２並びにコールドミラー３１を隠蔽する（換言すれば、前記外光が液晶表示素子２２並びにコールドミラー３１に照射されることを防ぐ）ことが可能であれば、透光性カバー５３のあらゆる箇所に形成することが可能であり、例えば前面壁５０ａ側となる透光性カバー５３の表面箇所並びに裏面箇所に各々設けてもよいし、前面壁５０ａ側となる透光性カバー５３の裏面箇所に設けてもよい。

（第２実施形態）次に、図３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。なお、図３は本発明の第２実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の断面図を示している。

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、前記第１実施形態にて採用した黒色印刷層である遮蔽層５４に代えて、透光性カバー５３表面における所要部に、透光性カバー５３に沿うように曲面形状の壁部からなる遮蔽部５５を黒色合成樹脂からなるハウジング５０と一体形成する構成とした点である。

遮蔽部５５は、ハウジング５０と同様に黒色合成樹脂にて形成され、透光性カバー５３表面の前記所要部（例えば図３中、ハウジング５０の右方に位置する前面壁５０ａ側となる透光性カバー５３の表面箇所）を覆うように構成され、液晶表示器２０（液晶表示素子２２）並びに第１反射器３０（コールドミラー３１）を隠蔽するための隠蔽部としての機能、前記外光が液晶表示器２０並びに第１反射器３０に照射されることを防ぐための遮光部としての機能を有してなる。

かかる遮蔽部５５は、透光性カバー５３の曲率と略同一曲率を有するように、曲面形状からなる透光性カバー５３表面における前記所要部に沿うように形成された構成である。つまり、前記外光が、遮蔽部５５にあたって反射したとしても、この遮蔽部５５により反射した光は、透光性カバー５３に沿うように遮蔽部５５が形成されている（つまり、遮蔽部５５が透光性カバー５３と略同一曲率を有している）ことで、透光性カバー５３に前記外光があたったときと同様にフロントガラス１３を介して運転者１４側には反射されないことになる。

従って、この第２実施形態においても、遮蔽部５５を備えたハウジング５０の開口窓部５２に透光性カバー５３を取り付けるだけでハウジング５０を容易に製造することが可能となり、遮蔽部５５に対し別途、艶消し塗装を行うことが不要となる（つまり、マスキングなる煩雑な作業を行うことが不要となる）から、ヘッドアップディスプレイ装置における一構成部品であるハウジングを量産するにあたって、ハウジングの生産性を向上させることが可能となる。なお、この場合、開口窓部５２に透光性カバー５３を取り付けるにあたり、ハウジング５０を上側ケース体と下側ケース体とに分割形成し、前記上側ケース体の背後側から透光性カバー５３を取り付ける必要がある。

また本第２実施形態では、遮蔽部５５が、透光性カバー５３における表面の所要部を覆うように形成されてなる場合について説明したが、例えば遮蔽部５５を透光性カバー５３における裏面の所要部を覆うように形成してもよい。

また前記各実施形態では、液晶表示器２０から発せられる表示光Ｌが、コールドミラー（反射部材）３１並びに凹面鏡４１を介してフロントガラス１３に投射されてなる例について説明したが、例えば詳細図示は省略するが、コールドミラー３１を廃止して、液晶表示器２０から発せられる表示光Ｌが、ダイレクトに凹面鏡４１に向かうように空間部５１内に液晶表示器２０を配設し、液晶表示器２０から発せられる表示光をコールドミラー３１を介さずに、凹面鏡４１のみを介してフロントガラス１３に投射する構成としてもよい。なお、この場合、コールドミラー３１ではなく凹面鏡４１が、請求項１、２における反射部材に相当することになる。そして、遮蔽層５４や遮蔽部５５が、液晶表示器２０（液晶表示素子２２）を隠蔽する構成となる。

なお前記各実施形態では、液晶表示素子２２から発せられる表示光Ｌが、フロントガラス１３に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス１３に表示光Ｌを良好に運転者１４方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の反射部材に表示光Ｌを投射する構成としてもよい。

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。 同実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。 本発明の第２実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。

符号の説明

１３ フロントガラス（投影部材）
１４ 運転者（観察者）
２０ 液晶表示器
２２ 液晶表示素子（表示素子）
３０ 第１反射器
３１ コールドミラー（反射部材）
４０ 第２反射器
４１ 凹面鏡
５０ ハウジング
５２ 開口窓部
５３ 透光性カバー（透光部）
５４ 遮蔽層
５５ 遮蔽部
Ｌ 表示光

Claims (3)

1. 表示光を発する表示素子と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示素子並びに前記反射部材を収容するハウジングとを備え、
   前記反射部材によって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して観察者に対し表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記透光部は、外部からの光を受けた際に反射する反射光が前記投影部材を介して前記観察者側に反射されないような曲面形状にて形成されてなるとともに、少なくとも前記表示素子を隠蔽するための遮蔽層を前記透光部の所定箇所に形成してなることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 表示光を発する表示素子と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示素子並びに前記反射部材を収容するハウジングとを備え、
   前記反射部材によって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して観察者に対し表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記透光部は、外部からの光を受けた際に反射する反射光が前記投影部材を介して前記観察者側に反射されないような曲面形状にて形成されてなるとともに、少なくとも前記表示素子を隠蔽するための遮蔽部を前記透光部の所要部を覆うように前記ハウジングと一体形成する構成としたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記遮蔽層または前記遮蔽部は、前記表示素子並びに前記反射部材を隠蔽してなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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