JP7255500B2 - ミラー部材及びこれを用いたヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、基材の前面部に被膜の形成されたミラー部材及びこれを用いた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に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボードに配設された表示装置が投射する表示光を車両のフロントガラスで運転者の方向に反射させ、表示像である虚像を表示するものである。

表示装置は、表示光を発する表示器と、ミラー部材としてのコールドミラーと、凹面鏡とを有しており、これら表示器、コールドミラー並びに凹面鏡は、ハウジングの内部に収納されている。表示器は、液晶表示素子並びにバックライト（光源）を有しており、車両の速度等を表示する。表示器が発した表示光は、コールドミラー並びに凹面鏡で反射されて、フロントガラスに投射される。運転者は、虚像を風景に重畳させて視認できる。なお、ハウジングには、凹面鏡で反射された表示光を通過（透過）させる透光部が形成されている。

ここで、ミラー部材であるコールドミラーは、例えば略矩形のガラス板で形成された基材と、この基板の前面部（つまり液晶表示素子と向かい合う基板の前面）に形成される多層の被膜（反射膜）とを備えている。

特開２００３－３４４８０１号公報

ところで、上述した特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置に備えられるコールドミラー（ミラー部材）にあっては、コールドミラーの部品管理については何ら言及されていない。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、部品管理が容易となり、生産性を向上させることが可能なミラー部材及びこれを用いた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、四角形状の基板と、前記基板の前面部に形成される被膜とを備えたミラー部材において、前記前面部の周縁部分には前記被膜が形成されない被膜非形成領域が設けられ、前記被膜非形成領域は、対向配置される第１、第２の被膜非形成領域と、前記第１の被膜非形成領域と前記第２の被膜非形成領域との間に設けられる第３の被膜非形成領域とを少なくとも含み、前記第３の被膜非形成領域は、その形成幅が前記第２の被膜非形成領域から前記第１の被膜非形成領域に向かうに従って次第に大きくなっており、前記第３の被膜非形成領域の前記第１の被膜非形成領域側に識別マークを設けたことを特徴とする。

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ミラー部材とを備え、 前記ミラー部材によって反射された前記表示光を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、前記ミラー部材は、四角形状の基板と、前記基板の前面部に形成される被膜とを備え、前記前面部の周縁部分には前記被膜が形成されない被膜非形成領域が設けられ、前記被膜非形成領域は、対向配置される第１、第２の被膜非形成領域と、前記第１の被膜非形成領域と前記第２の被膜非形成領域との間に設けられる第３の被膜非形成領域とを少なくとも含み、前記第３の被膜非形成領域は、その形成幅が前記第２の被膜非形成領域から前記第１の被膜非形成領域に向かうに従って次第に大きくなっており、前記第３の被膜非形成領域の前記第１の被膜非形成領域側に識別マークを設けたことを特徴とする。

本発明によれば、所期の目的を達成でき、部品管理が容易となり、生産性を向上させることが可能なミラー部材及びこれを用いたヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

本実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図。 同実施形態による表示装置の断面図。 図２中、矢印Ａ方向から見たときの第１反射器の正面図。 同実施形態によるミラー部材の基板に被膜が形成された状態を示す模式図。 図３において、第１のケースを取り外したときの第１反射器の正面図。 図３のＢ－Ｂ断面図。

以下、図１から図６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。

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に配設（埋設）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）に照射（投射）し、この照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、ミラー部材である第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２１に実装された発光ダイオードからなる光源２２と、この光源２２からの照明光を透過して表示光Ｌを発するように光源２２の前方側（真上）に位置するＴＦＴ型の液晶表示素子（表示素子）２３とから主に構成される。このことは、液晶表示素子２３の背後（直下）に光源２２が配設され、液晶表示素子２３は、光源２２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。

このように構成された液晶表示器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２３は、図示しない素子駆動回路によって表示すべき情報（例えば車速）を、数値等で発光表示する。なお、前記表示すべき情報は、車速に限らず、エンジン回転数等の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３１と、このコールドミラー３１を取り付けるための取付部材３２とを有する。この第１反射器３０は、液晶表示器２０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。

コールドミラー３１は、図３、図４に示すように略矩形状の無機ガラスで形成された基板３１ａと、この基板３１ａの前面部Ｐ１（第２反射器４０の後述する凹面鏡と向かい合う一方の面部）に形成（成膜）される反射層としての被膜（多層膜）３１ｂとを備える。

基板３１ａは、例えば無機ガラスによって形成される。ここで、図５中、基板３１ａの上辺Ｃ１と基板３１ａの下辺Ｃ２とは非平行であって、上辺Ｃ１と下辺Ｃ２との間の幅は、図５の左側から右側に向かうに従って、幅狭となるように構成される。一方で、基板３１ａの左辺Ｃ３と基板３１ａの右辺Ｃ４とは平行となっている。

被膜３１ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、スパッタリングで形成される。例えばここでの被膜３１ｂは、図４に示すように第１の膜Ｓ１と第２の膜Ｓ２とを交互に繰り返して積層した多層膜で構成される。第１の膜Ｓ１の材料は二酸化ケイ素であり、第２の膜Ｓ２の材料は五酸化ニオブである。

つまり、本実施形態におけるコールドミラー３１の構成は次のとおりである。基板３１ａの材料は透明な無機ガラス、第１の膜Ｓ１の材料は二酸化ケイ素、第２の膜Ｓ２の材料は五酸化ニオブである。そして、基板３１ａの前面部Ｐに、第１層として第１の膜Ｓ１が成膜され、その上に第２の膜Ｓ２と第１の膜Ｓ１が交互に成膜され、最終の第２２層として第２の膜Ｓ２が成膜されて、全２２層の被膜３１ｂが構成されている。なお、最終の第２２層の前面は空気に接している。

被膜３１ｂは、例えば公知技術として知られている再公表特許ＷＯ２００９／０６３７８８に開示されたスパッタリング装置を用いて成膜される。ここでの詳細図示は省略するが、当該スパッタリング装置の成膜チャンバー内に、その周縁部分が治具にて保持された基板３１ａをセットし、この治具保持エリアである前記周縁部分にて覆われていない基板３１ａの前面部Ｐ箇所に上述した全２２層の被膜３１ｂが成膜される。

そして、図５に示すように、前面部Ｐ１において、被膜３１ｂを取り囲むように設けられる前記周縁部分に相当する前面部Ｐ１の外周端部が、被膜３１ｂの形成されない被膜非形成領域３１ｃとなる。つまり、このことは、本例における前面部Ｐ１には被膜３１ｂが形成されない被膜非形成領域３１ｃが設けられていることを意味している。

また、この場合、被膜非形成領域３１ｃは、基板３１ａの上辺Ｃ１に対応して設けられる第１の被膜非形成領域Ｈ１と、基板３１ａの下辺Ｃ２に対応して設けられる第２の被膜非形成領域Ｈ２と、基板３１ａの左辺Ｃ３に対応して設けられる第３の被膜非形成領域Ｈ３と、基板３１ａの右辺Ｃ４に対応して設けられる第４の被膜非形成領域Ｈ４とで構成される。

第１の被膜非形成領域Ｈ１及び第２の被膜非形成領域Ｈ２は、その形成幅が一定となっている。一方、第３の被膜非形成領域Ｈ３及び第４の被膜非形成領域Ｈ４は、その形成幅が一定とはなっておらず、第２の被膜非形成領域Ｈ２から第１の被膜非形成領域Ｈ１へと向かうに従って、形成幅が次第に大きくなるように構成される。つまり、このように第３の被膜非形成領域Ｈ３及び第４の被膜非形成領域Ｈ４において、形成幅の大きいエリアを設けることで、前記治具で基板３１ａを固定保持する際の保持エリアを十分に確保することができ、被膜３１ｂの成膜時において、基板３１ａが脱落する虞がなくなる。

さらに、この場合、第３の被膜非形成領域Ｈ３の第１の被膜非形成領域Ｈ１側には、識別記号等からなる識別マーク３１ｄが形成されている。この識別マーク３１ｄは、例えばレーザー光の照射によって被膜３１ｂの成膜後に形成（印字）することができる。このように第３の被膜非形成領域Ｈ３（被膜非形成領域３１ｃ）に識別マーク３１ｄを設けたことにより、コールドミラー３１の部品管理が可能になるという利点がある。

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、被膜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。

取付部材３２は、例えば黒色の合成樹脂材料によって形成され、第１のケース３３と、第２のケース３４とを備える（図２参照）。取付部材３２は、適宜固定手段を用いてハウジング５０に固定される。

第１のケース３３は、図３、図６に示すようにその外形形状が略矩形状に形成され、前面壁部３３ａと、側壁部３３ｂとを有する。

前面壁部３３ａは、被膜非形成領域３１ｃを覆うように被膜非形成領域３１ｃと密着している基部３３ｃと、この基部３３ｃの内側に設けられる開口部３３ｄとを有し、この開口部３３ｄは、被膜３１ｂの形成箇所に対応する略矩形状の開口孔として設けられる。基部３３ｃが、被膜非形成領域３１ｃと密着することで、図６に示すように被膜非形成領域３１ｃにおける前面部Ｐ１に設けられる識別マーク３１ｄを外部から不可視状態とする（見えにくくする）ことが可能となる。

第２のケース３４は、前面部Ｐ１とは反対側となるコールドミラー３１の背面部Ｐ２を支持するものである。

第２反射器４０は、コールドミラー３１（つまり液晶表示素子２３）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反射層４１ａを蒸着等によって形成してなるものである。この凹面鏡４１は、その反射層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、合成樹脂材料によって形成されるものであり、ハウジング５０に固定される。

ハウジング５０は、例えば黒色の合成樹脂材料にて形成されてなり、ともに断面略凹部形状からなる上側ケース体５１と下側ケース体５２とを備え、上側ケース体５１と下側ケース体５２とで形成される内部空間である空間部５３において、液晶表示器２０や第１反射器３０、第２反射器４０等を収納している。

上側ケース体５１には、凹面鏡４１の配設位置の上部（車両１０のフロントガラス１３側）が開口する開口窓部５４が形成されており、凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌは、開口窓部５４を通過することになる。

またハウジング５０には、透光部である透光性カバー５５が開口窓部５４を塞ぐように配設されてなる。この透光性カバー５５は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）によって形成され、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。そして、コールドミラー３１（凹面鏡４１）によって反射されるとともに透光性カバー５５から出射される表示光Ｌは、フロントガラス１３に投影され、これにより運転者１４に対し虚像Ｖの表示が行われることになる。

以上のように、本実施形態では、前面部Ｐには被膜３１ｂが形成されない被膜非形成領域３１ｃが設けられ、この被膜非形成領域３１ｃに識別マーク３１ｄを設けたことにより、ミラー部材であるコールドミラー３１の部品管理が可能となり、生産性を向上させることが可能なコールドミラー３１（ヘッドアップディスプレイ装置）を提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、ミラー部材としてコールドミラー３１を適用したものであったが、ミラー部材としてはガラス等で形成された基板３１ａに被膜３１ｂを形成したものであればあらゆるものを採用することができ、例えば、必要に応じて液晶表示器２０と第１反射器３０（コールドミラー３１）との間に配置される（透光性カバー５５を通じて空間部５３に照射する太陽光のうち赤外線を反射する機能を有する）ホットミラーに本発明を適用することが可能である。

１２ 表示装置
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
２３ 液晶表示素子（表示素子）
３０ 第１反射器
３１ コールドミラー（ミラー部材）
３１ａ 基板
３１ｂ 被膜（多層膜）
３１ｃ 被膜非形成領域
３１ｄ 識別マーク
４０ 第２反射器
５０ ハウジング
Ｃ１ 基板の上辺
Ｃ２ 基板の下辺
Ｃ３ 基板の左辺
Ｃ４ 基板の右辺
Ｈ１ 第１の被膜非形成領域
Ｈ２ 第２の被膜非形成領域
Ｈ３ 第３の被膜非形成領域
Ｈ４ 第４の被膜非形成領域
Ｌ 表示光
Ｐ１ 前面部
Ｐ２ 背面部
Ｖ 虚像

Claims (2)

1. 四角形状の基板と、前記基板の前面部に形成される被膜とを備えたミラー部材において、
   前記前面部の周縁部分には前記被膜が形成されない被膜非形成領域が設けられ、
   前記被膜非形成領域は、対向配置される第１、第２の被膜非形成領域と、前記第１の被膜非形成領域と前記第２の被膜非形成領域との間に設けられる第３の被膜非形成領域とを少なくとも含み、
   前記第３の被膜非形成領域は、その形成幅が前記第２の被膜非形成領域から前記第１の被膜非形成領域に向かうに従って次第に大きくなっており、
   前記第３の被膜非形成領域の前記第１の被膜非形成領域側に識別マークを設けたことを特徴とするミラー部材。
2. 表示光を発する表示素子と、前記表示光を反射させるミラー部材とを備え、
   前記ミラー部材によって反射された前記表示光を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、
   前記ミラー部材は、四角形状の基板と、前記基板の前面部に形成される被膜とを備え、
   前記前面部の周縁部分には前記被膜が形成されない被膜非形成領域が設けられ、
   前記被膜非形成領域は、対向配置される第１、第２の被膜非形成領域と、前記第１の被膜非形成領域と前記第２の被膜非形成領域との間に設けられる第３の被膜非形成領域とを少なくとも含み、
   前記第３の被膜非形成領域は、その形成幅が前記第２の被膜非形成領域から前記第１の被膜非形成領域に向かうに従って次第に大きくなっており、
   前記第３の被膜非形成領域の前記第１の被膜非形成領域側に識別マークを設けたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
   

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