JP2009229531A - Display device and headup display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device and a headup display device, each equipped with an illuminating means capable of illuminating a display area of a liquid crystal display panel with a desired luminance distribution. <P>SOLUTION: A light emitting element 19 emits illumination light. A flexible light transmission member 18 has an entrance end 18a, which the illuminating light enters and an exit end 18b from which the illuminating light exits. The liquid crystal display panel 15 has a predetermined display area and is illuminated with the illumination light. The flexible light transmitting member 18 has a converged spot which converges and is narrowed more than the display region, and the exit end 18b of the flexible light transmitting member 18 is set wider than the converged spot. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示パネルを照明する発光素子を備え、表示光を発する表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。   The present invention relates to a display device and a head-up display device that include a light emitting element that illuminates a liquid crystal display panel and emits display light.

従来より、車両のフロントガラス或いはコンバイナと称される半透過板に表示光を投影し、虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置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。斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、透光性の窓部２を備えたハウジング３に液晶表示器４及び反射鏡５を収容したものである（図４参照）。
特開平５−１９３３９５号公報 Conventionally, various vehicle head-up display devices that project display light onto a transflective plate called a windshield or combiner of a vehicle to display a virtual image have been proposed. Such a vehicle head-up display device 1 includes a liquid crystal display 4 and a reflecting mirror 5 housed in a housing 3 having a translucent window 2 (see FIG. 4).
JP-A-5-193395

液晶表示器４は、液晶表示パネル６と、光ファイバー群７と、発光素子８とを備えたものであり、発光素子８が発した照明光は、光ファイバー群７の入射端部７ａから入射し、出射端部７ｂから出射して、液晶表示パネル６を透過照明する。前記特許文献１に記載されているように、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１に光ファイバー群７を用いる利点は、発光素子８の配置について設計自由度が高いことである。
ヘッドアップディスプレイ装置１が投射した表示光Ｌはフロントガラスにより車両運転者に反射され、車両運転者は虚像を風景と重畳させて視認することができる。 The liquid crystal display 4 includes a liquid crystal display panel 6, an optical fiber group 7, and a light emitting element 8, and illumination light emitted from the light emitting element 8 is incident from an incident end 7 a of the optical fiber group 7, The light is emitted from the emission end 7b, and the liquid crystal display panel 6 is transmitted and illuminated. As described in Patent Document 1, the advantage of using the optical fiber group 7 in the vehicle head-up display device 1 is that the degree of freedom in designing the arrangement of the light emitting elements 8 is high.
The display light L projected by the head-up display device 1 is reflected to the vehicle driver by the windshield, and the vehicle driver can visually recognize the virtual image superimposed on the landscape.

しかしながら、光ファイバー群７は、入射端部７ａから出射端部７ｂまで一様な幅にて束ねられており、液晶表示パネル６の表示領域に比して、光ファイバー群７の出射端部７ｂが狭いため、液晶表示パネル６の表示領域を所望の輝度分布にて照明することができないという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、液晶表示パネルの表示領域を所望の輝度分布で照明できる照明手段を備えた表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。 However, the optical fiber group 7 is bundled with a uniform width from the incident end 7 a to the output end 7 b, and the output end 7 b of the optical fiber group 7 is narrower than the display area of the liquid crystal display panel 6. Therefore, there is a problem that the display area of the liquid crystal display panel 6 cannot be illuminated with a desired luminance distribution.
The present invention has been made in view of this problem, and provides a display device and a head-up display device provided with illumination means that can illuminate a display area of a liquid crystal display panel with a desired luminance distribution.

本発明は、請求項１に記載したように、照明光を発する発光素子１９，７９と、前記照明光が入射する入射端部１８ａ，７８ａ及び前記照明光が出射する出射端部１８ｂ，７８ｂを有する多数の可撓性導光部材１８，７８と、所定表示領域を有し前記照明光によって照明される液晶表示パネル１５と、を備えた表示装置であって、前記可撓性導光部材１８，７８は、前記表示領域よりも狭く束ねられた収束箇所を有すると共に、前記可撓性導光部材１８，７８の前記出射端部１８ｂ，７８ｂは、前記収束箇所よりも広げられているものである。   According to the present invention, the light emitting elements 19 and 79 that emit illumination light, the incident end portions 18a and 78a that receive the illumination light, and the exit ends 18b and 78b that emit the illumination light are provided. The flexible light guide member 18 includes a plurality of flexible light guide members 18 and 78 and a liquid crystal display panel 15 having a predetermined display area and illuminated by the illumination light. , 78 have a converging portion that is bundled narrower than the display area, and the exit end portions 18b, 78b of the flexible light guide members 18, 78 are wider than the converging portion. is there.

また、本発明は、請求項２に記載したように、照明光を発する発光素子１９，７９と、前記照明光が入射する入射端部１８ａ，７８ａ及び前記照明光が出射する出射端部１８ｂ，７８ｂを有する多数の可撓性導光部材１８，７８と、所定表示領域を有し前記照明光によって照明される液晶表示パネル１５と、を備え、所定のアイボックスＥから視認可能な虚像Ｖを表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、前記可撓性導光部材１８，７８は、前記表示領域よりも狭く束ねられた収束箇所を有すると共に、前記可撓性導光部材１８，７８の前記出射端部１８ｂ，７８ｂは、前記アイボックスＥに対応するように、前記収束箇所よりも広げられているものである。   Further, according to the present invention, as described in claim 2, the light emitting elements 19 and 79 that emit illumination light, the incident end portions 18a and 78a on which the illumination light is incident, and the emission end portion 18b on which the illumination light is emitted. A plurality of flexible light guide members 18 and 78 having 78b, and a liquid crystal display panel 15 having a predetermined display area and illuminated by the illumination light, and a virtual image V visible from a predetermined eye box E. In the head-up display device for displaying, the flexible light guide members 18 and 78 have a converging portion bundled narrower than the display area, and the emission of the flexible light guide members 18 and 78 is the same. The end portions 18b and 78b are wider than the converging portion so as to correspond to the eye box E.

また、本発明は、請求項３に記載したように、前記可撓性導光部材７８の前記出射端部７８ｂは、周辺部では中心部よりも疎に配置されているものである。   Further, according to the present invention, as described in claim 3, the emission end portion 78b of the flexible light guide member 78 is arranged in a sparser manner in the peripheral portion than in the central portion.

また、本発明は、請求項４に記載したように、前記可撓性導光部材７８の前記入射端部７８ａには、複数の前記発光素子７９が発した前記照明光が入射するものである。   In the present invention, the illumination light emitted from the plurality of light emitting elements 79 is incident on the incident end portion 78a of the flexible light guide member 78. .

発光素子が発した照明光を照射する可撓性導光部材の出射端部を広げることにより、液晶表示パネルの表示領域を所望の輝度分布で照明することが可能になる。   By expanding the emission end of the flexible light guide member that emits the illumination light emitted from the light emitting element, the display area of the liquid crystal display panel can be illuminated with a desired luminance distribution.

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。図１及び図２は第一実施形態を示すものである。
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１０は、液晶表示器１２，反射器２６，ハウジング２７，放熱部材５０から主に構成されている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show a first embodiment.
The vehicle head-up display device 10 mainly includes a liquid crystal display 12, a reflector 26, a housing 27, and a heat dissipation member 50.

液晶表示器１２は、液晶表示パネル１５と、集光レンズ１６と、マイクロレンズアレイ１７と、光ファイバー群（可撓性導光部材）１８と、発光素子１９と、配線基板２０とからなるものである。液晶表示パネル１５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膜を貼着したものであり、多数の画素が配設された矩形の表示領域を有している。集光レンズ１６は凸レンズからなるものであり、集光レンズ１６は、液晶表示パネル１５とマイクロレンズアレイ１７の間に配置されている。   The liquid crystal display 12 includes a liquid crystal display panel 15, a condenser lens 16, a microlens array 17, an optical fiber group (flexible light guide member) 18, a light emitting element 19, and a wiring substrate 20. is there. The liquid crystal display panel 15 has a polarizing film attached to both front and rear surfaces of a liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed in a pair of transparent substrates on which a transparent electrode film is formed. It has a display area. The condenser lens 16 is a convex lens, and the condenser lens 16 is disposed between the liquid crystal display panel 15 and the microlens array 17.

光ファイバー群１８は、発光素子１９が発した照明光をマイクロレンズアレイ１７の後面に導くものである。光ファイバー群１８は、発光素子１９が発した照明光が入射する入射端部１８ａと、前記照明光をマイクロレンズアレイ１７に出射する出射端部１８ｂとを有する多数の光ファイバーを束ねたものである。光ファイバー群１８は、液晶表示パネル１５の表示領域よりも狭くなるように、入射端部１８ａにて束ねられており、出射端部１８ｂは、車両運転者のアイボックスＥに対応するように、放射状に広げられている。発光素子１９は、白色発光するＬＥＤ（発光ダイオード）からなるものであり、配線基板２０に搭載されている。   The optical fiber group 18 guides the illumination light emitted from the light emitting element 19 to the rear surface of the microlens array 17. The optical fiber group 18 is a bundle of a number of optical fibers each having an incident end 18 a on which illumination light emitted from the light emitting element 19 enters and an emission end 18 b that emits the illumination light to the microlens array 17. The optical fiber group 18 is bundled at the incident end portion 18a so as to be narrower than the display area of the liquid crystal display panel 15, and the emission end portion 18b is radial so as to correspond to the eye box E of the vehicle driver. Has been spread. The light emitting element 19 is composed of an LED (light emitting diode) that emits white light, and is mounted on the wiring board 20.

反射器２６は、凹面鏡３７，ミラーホルダー３８，ステッピングモータ３９を有している。凹面鏡３７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３７ａを形成したものである。反射面３７ａは凹面となっており、液晶表示器１２から発せられた表示光Ｌが拡大されて虚像Ｖが表示される。凹面鏡３７はミラーホルダー３８に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダー３８は樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、歯車部４３及び軸部４４が一体に形成されている。   The reflector 26 includes a concave mirror 37, a mirror holder 38, and a stepping motor 39. The concave mirror 37 is formed by depositing a metal (for example, aluminum) on a resin (for example, polycarbonate) to form a reflective surface 37a. The reflection surface 37a is a concave surface, and the display light L emitted from the liquid crystal display 12 is enlarged to display the virtual image V. The concave mirror 37 is bonded to the mirror holder 38 with a double-sided adhesive tape. The mirror holder 38 is made of resin (for example, ABS), and the gear portion 43 and the shaft portion 44 are integrally formed.

ステッピングモータ３９の回動軸には歯車４５が取付けられており、この歯車４５は、ミラーホルダー３８の歯車部４３と噛合されている。凹面鏡３７はミラーホルダー３８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３９により凹面鏡３７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。車両運転者は、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３７の角度を調整する。   A gear 45 is attached to the rotation shaft of the stepping motor 39, and the gear 45 is engaged with the gear portion 43 of the mirror holder 38. The concave mirror 37 is supported in a rotatable state together with the mirror holder 38, and the projection direction of the display light L can be adjusted by rotating the concave mirror 37 by the stepping motor 39. The vehicle driver operates a push button switch (not shown) to adjust the angle of the concave mirror 37 so that the display light L is reflected to the position of the eyes (that is, the virtual image V can be visually recognized).

ハウジング２７は樹脂（例えばポリプロピレン）からなるものであり、ハウジング２７には表示光Ｌが出射する窓部４６が設けられている。この窓部４６はアクリル等の透光性樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング２７には、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１０を車体に取付けるための支持部２７ａが設けられており、この支持部２７ａには、固定用のボルト等を挿入する孔部２７ｂが形成されている。ハウジング２７には遮光壁２７ｃが設けられており、太陽光等の外光が液晶表示パネル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２７ｃは平板形状になっており、ハウジング２７の上部から斜めに垂下するように形成されている。また、ハウジング２７には、光ファイバー群１８が挿通される開口部２７ｄが形成されている。   The housing 27 is made of resin (for example, polypropylene), and the housing 27 is provided with a window portion 46 from which the display light L is emitted. The window 46 is made of a translucent resin such as acrylic and has a curved shape. The housing 27 is provided with a support portion 27a for attaching the vehicle head-up display device 10 to the vehicle body. The support portion 27a has a hole portion 27b into which a fixing bolt or the like is inserted. . The housing 27 is provided with a light shielding wall 27c to prevent a phenomenon (washout) in which external light such as sunlight enters the liquid crystal display panel 15 and the virtual image V becomes difficult to see. The light shielding wall 27 c has a flat plate shape and is formed so as to hang obliquely from the upper part of the housing 27. The housing 27 is formed with an opening 27d through which the optical fiber group 18 is inserted.

放熱部材５０はアルミニウム等の金属からなるものであり、この放熱部材５０は、ハウジング２７外に配置されている。放熱部材５０は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１０を車体に取付けるための支持部５０ａと、この支持部５０ａに形成された孔部５０ｂと、複数の放熱フィン５０ｃと、後述する回路基板が配置される凹部５０ｄと、を有している。   The heat radiating member 50 is made of metal such as aluminum, and the heat radiating member 50 is disposed outside the housing 27. The heat radiating member 50 includes a support portion 50a for attaching the vehicle head-up display device 10 to the vehicle body, a hole 50b formed in the support portion 50a, a plurality of heat radiating fins 50c, and a circuit board described later. And a recess 50d.

５１は回路基板であり、この回路基板５１には駆動回路５２，５３が搭載されている。回路基板５１は、スペーサ５４を介して、放熱部材５０の底面側に設けられた凹部５０ｄに配置されている。駆動回路５３は、シリコーンゴム等の弾性体からなる熱伝導シート（図示しない）を介して、放熱部材５０に設けられた凸部５０ｇに当接している。発光素子１９及び駆動回路５３が発した熱は、放熱部材５０に吸収され、放熱フィン５０ｃ等から空気中に放熱されると共に、支持部５０ａから車体に熱伝達される。   Reference numeral 51 denotes a circuit board on which drive circuits 52 and 53 are mounted. The circuit board 51 is disposed in a recess 50 d provided on the bottom surface side of the heat dissipation member 50 via a spacer 54. The drive circuit 53 is in contact with a convex portion 50g provided on the heat radiating member 50 via a heat conductive sheet (not shown) made of an elastic body such as silicone rubber. The heat generated by the light emitting element 19 and the drive circuit 53 is absorbed by the heat radiating member 50 and is radiated into the air from the heat radiating fins 50c and the like, and is also transferred from the support portion 50a to the vehicle body.

６０は、亜鉛メッキ鋼板等の電磁シールド性を有する金属からなるカバー部材であり、このカバー部材６０によって、回路基板５１が収容された放熱部材５０の凹部５０ｄが覆われている。カバー部材６０には開口部６０ａが形成されており、ハウジング５０に設けられた係止爪５０ｆに係止される。   Reference numeral 60 denotes a cover member made of a metal having electromagnetic shielding properties such as a galvanized steel plate. The cover member 60 covers the recess 50d of the heat dissipation member 50 in which the circuit board 51 is accommodated. An opening 60 a is formed in the cover member 60, and is locked to a locking claw 50 f provided in the housing 50.

図３は、第二実施形態を示すものである。第二実施形態は、光ファイバー群７８及び発光素子７９だけが相違し、他の構成は第一実施形態と同一であるので、その詳細な説明は省略する。
光ファイバー群７８の入射端部７８ａは、２個の発光素子７９が発した照明光を受光する。光ファイバー群７８は、中間部の収束箇所にて束ねられており、出射端部７８ｂは放射状に広げられている。出射端部７８ｂは、中央部で密に、周辺部で疎になるように配置されており、車両運転者のアイボックスＥの中央部では高輝度、周辺部では比較的低輝度で、虚像Ｖが視認される。 FIG. 3 shows a second embodiment. In the second embodiment, only the optical fiber group 78 and the light emitting element 79 are different, and the other configurations are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
The incident end portion 78 a of the optical fiber group 78 receives illumination light emitted from the two light emitting elements 79. The optical fiber group 78 is bundled at a convergence point in the middle part, and the emission end part 78b is radially expanded. The emission end portion 78b is arranged so as to be dense in the central portion and sparse in the peripheral portion. Is visible.

第一，第二実施形態によれば、発光素子１９をハウジング２７の外側に配置することができ、且つ、光ファイバー群１８，７８の出射端部１８ｂ，７８ｂを広げることにより、液晶表示パネル１５の表示領域を所望の輝度分布で照明できる。   According to the first and second embodiments, the light emitting element 19 can be disposed outside the housing 27, and the light emitting end portions 18b and 78b of the optical fiber groups 18 and 78 are widened, so that the liquid crystal display panel 15 The display area can be illuminated with a desired luminance distribution.

本発明の第一実施形態を示す断面図。Sectional drawing which shows 1st embodiment of this invention. 同上実施形態を示すヘッドアップディスプレイの概観図。The general-view figure of the head up display which shows embodiment same as the above. 本発明の第二実施形態を示す断面図。Sectional drawing which shows 2nd embodiment of this invention. 従来例を示す断面図。Sectional drawing which shows a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

１５ 液晶表示パネル
１９ 発光素子
１８ 光ファイバー群（可撓性導光部材）
１８ａ 入射端部
１８ｂ 出射端部
７８ 光ファイバー群（可撓性導光部材）
７８ａ 入射端部
７８ｂ 出射端部
７９ 発光素子 15 Liquid crystal display panel 19 Light emitting element 18 Optical fiber group (flexible light guide member)
18a incident end 18b exit end 78 optical fiber group (flexible light guide member)
78a incident end 78b exit end 79 light emitting element

Claims (4)

照明光を発する発光素子と、前記照明光が入射する入射端部及び前記照明光が出射する出射端部を有する多数の可撓性導光部材と、所定表示領域を有し前記照明光によって照明される液晶表示パネルと、を備えた表示装置であって、
前記可撓性導光部材は、前記表示領域よりも狭く束ねられた収束箇所を有すると共に、前記可撓性導光部材の前記出射端部は、前記収束箇所よりも広げられていることを特徴とする表示装置。 A light-emitting element that emits illumination light, a plurality of flexible light guide members having an incident end portion on which the illumination light is incident and an exit end portion on which the illumination light is emitted, and a predetermined display area that is illuminated with the illumination light A liquid crystal display panel, and a display device comprising:
The flexible light guide member has a converging portion bundled narrower than the display area, and the emission end portion of the flexible light guiding member is wider than the converging portion. Display device. 照明光を発する発光素子と、前記照明光が入射する入射端部及び前記照明光が出射する出射端部を有する多数の可撓性導光部材と、所定表示領域を有し前記照明光によって照明される液晶表示パネルと、を備え、所定のアイボックスから視認可能な虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記可撓性導光部材は、前記表示領域よりも狭く束ねられた収束箇所を有すると共に、前記可撓性導光部材の前記出射端部は、前記アイボックスに対応するように、前記収束箇所よりも広げ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。 A light-emitting element that emits illumination light, a plurality of flexible light guide members having an incident end portion on which the illumination light is incident and an exit end portion on which the illumination light is emitted, and a predetermined display area that is illuminated with the illumination light A liquid crystal display panel, and a head-up display device that displays a virtual image visible from a predetermined eye box,
The flexible light guide member has a converging portion that is bundled narrower than the display area, and the converging portion of the flexible light guiding member corresponds to the eye box. A head-up display device characterized in that it is more widened. 前記可撓性導光部材の前記出射端部は、周辺部では中心部よりも疎に配置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。   3. The head-up display device according to claim 2, wherein the emitting end portion of the flexible light guide member is arranged sparser in the peripheral portion than in the central portion. 前記可撓性導光部材の前記入射端部には、複数の前記発光素子が発した前記照明光が入射す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。   The head-up display device according to claim 2, wherein the illumination light emitted from a plurality of the light emitting elements is incident on the incident end portion of the flexible light guide member.
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