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公開番号2020189626
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201126
出願番号2020124967
出願日20200722
発明の名称表示装置
出願人日本精機株式会社
代理人
主分類B60K 35/00 20060101AFI20201030BHJP(車両一般)
要約【課題】 組み付けが容易で、像ブレの発生を抑制できる表示装置を提供する。
【解決手段】 表示装置は、表示光Lを射出口から射出し、透光部材に照射することで表示光Lが表す像を表示する。表示装置は、表示光Lを射出する表示部3と、表示部3から射出口に至る表示光Lの光路上に位置し、表示光Lを反射させる反射部(第1反射部41、第2反射部42)と、表示部3の動作を制御する制御基板と、射出口が設けられた上ケースと、上ケースと組み合わされる下ケース71と、上ケースと下ケース71との間に位置すると共に下ケース71に固定され、表示部3を保持する保持ユニット5と、を備える。保持ユニット5は、上ケース側において表示部3だけでなく反射部の少なくとも一部を保持すると共に、下ケース71側において制御基板を保持する。
【選択図】 図3
特許請求の範囲【請求項1】
表示光を射出口から射出し、透光部材に照射することで前記表示光が表す
虚像
を表示する表示装置であって、
前記表示光を射出する表示部と、
前記表示部から前記射出口に至る前記表示光の光路上に位置し、前記表示光を反射させる
第1
反射部と、
前記表示部の動作を制御する制御基板と、
前記射出口が設けられた第1ケースと、
前記第1ケースと組み合わされる第2ケースと、
前記第1ケースと前記第2ケースとの間に位置すると共に前記第2ケースに固定され、前記表示部を保持する保持ユニットと、を備え、
前記保持ユニットは、前記表示部
と前記第1反射部が前記第1ケース側に位置するように前記保持ユニットに固定され、
前記制御基板
が前記第2ケース側に位置するように前記保持ユニットに固定される、
ことを特徴とする表示装置。
続きを表示(約 280 文字)【請求項2】

記第1反射部で反射した前記表示光をさらに反射させる第2反射部を備え、
前記第2反射部は、軸部を有し、
前記保持ユニットは、前記軸部を軸支する、
ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項3】
前記第1ケースに固定された外光センサ基板を備え、
前記保持ユニットは、前記第1反射部の裏面側にコードクランプが形成されており、
前記コードクランプによって前記外光センサ基板と前記制御基板とを接続する配線を挟む、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置に関する。
続きを表示(約 10,000 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、表示部からの表示光を反射部で反射させた後に、車両のフロントガラス等の透光部材に投射することで、表示光が表す像を虚像としてユーザに視認させる表示装置(所謂ヘッドアップディスプレイ装置)が開示されている。
【0003】
特許文献1に係る表示装置は、上ケース(同文献では蓋1)と下ケース(同文献では第1ケース2)とから構成される筐体内に各部材を配設する構造となっている。具体的には、下ケースの内側に表示光を反射させる反射部(平面鏡、凹面鏡)を組み付け、下ケースの外側に制御基板を固定する構造となっている。また、表示部(液晶表示素子やバックライト)は、前記のケースとは別体の専用ケース(同文献では第2ケース5)に組み付けられており、当該専用ケースと下ケースとを螺合する構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2016−9155号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に係る構造では、表示部と反射部の各々が別部材を基準に組み付けられるため、組み付け性の向上と、表示光の光路上の部品の配設精度に向上の点で改善の余地がある。光路上の部品の配設精度を向上させることができれば、像が想定の表示位置からぶれてしまうこと(像ブレの発生)を抑制することに繋がる。
【0006】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、組み付けが容易で、像ブレの発生を抑制できる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、
表示光を射出口から射出し、透光部材に照射することで前記表示光が表す像を表示する表示装置であって、
前記表示光を射出する表示部と、
前記表示部から前記射出口に至る前記表示光の光路上に位置し、前記表示光を反射させる反射部と、
前記表示部の動作を制御する制御基板と、
前記射出口が設けられた第1ケースと、
前記第1ケースと組み合わされる第2ケースと、
前記第1ケースと前記第2ケースとの間に位置すると共に前記第2ケースに固定され、前記表示部を保持する保持ユニットと、を備え、
前記保持ユニットは、前記表示部
と前記第1反射部が前記第1ケース側に位置するように前記保持ユニットに固定され、
前記制御基板
が前記第2ケース側に位置するように前記保持ユニットに固定される、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、組み付けが容易で、像ブレの発生を抑制できる表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明の一実施形態に係る表示装置の搭載態様を説明するための模式図である。
表示装置の斜視図である。
上ケース等を除いた表示装置の斜視図である。
主に保持ユニットを示す斜視図である。
保持ユニットの背面図である。
制御基板と液晶表示素子の接続構造を説明するための分解図である。
保持ユニットの収容部近傍の斜視図である。
下ケースの平面図である。
制御基板と外光センサ基板の接続構造を説明するための斜視図である。
(a)及び(b)は筐体の要部断面図である。
上ケースの詳細構造を説明するための斜視図である。
上ケースの詳細構造を説明するための斜視図である。
平面鏡を保持する第1ホルダの詳細構造を説明するための分解図である。
平面鏡を保持する第1ホルダの詳細構造を説明するための要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の一実施形態に係る表示装置を、図面を参照して説明する。
【0011】
本実施形態に係る表示装置100は、図1に示すように車両Cのダッシュボードに埋め込まれるようにして設けられる。表示装置100は、主に図2〜図8に示すように、表示部3と、第1反射部41と、第2反射部42と、保持ユニット5と、制御基板6と、筐体7と、を備える。なお、表示部3は、バックライトユニット1と液晶表示素子2を有し、筐体7は、下ケース71と上ケース72を有する。
【0012】
表示装置100は、ヘッドアップディスプレイ装置として構成されている。表示装置100は、表示部3からの表示光Lを上ケース72に設けられた射出口72a(図2参照)から射出し、車両CのウインドシールドS(フロントガラス)に投射し、表示光Lが表す像の虚像Vをウインドシールド前方に表示する。これにより、ユーザU(主に車両Cの運転者)は、運転中に前方を見たまま各種情報を表す画像(虚像V)を視認できる。なお、図2、図3において表示光Lの概略光路を破線矢印で表した。
【0013】
以下では、構成の理解を容易にするために、ユーザUから見た上下方向(図1における紙面上下方向に対応)に沿うY軸、ユーザUから見た左右方向に沿うX軸、X及びY軸と直交するZ軸を用いて各部を適宜説明する。また、図示した、X、Y、及びZの各軸を示す矢印が向く方向を各軸の+(プラス)方向、その反対方向を−(マイナス)方向とする。
【0014】
(表示部3)
表示部3は、バックライトユニット1と、液晶表示素子2とを有する。表示部3は、保持ユニット5の後述する収容部50に保持される。
【0015】
バックライトユニット1は、図4に示すように、光源10と、光学素子群(平行光生成手段11、レンズアレイ12、第1レンズ13、及び第2レンズ14)を備える。
【0016】
平行光生成手段11、レンズアレイ12、第1レンズ13、及び第2レンズ14は、光源10が射出する光の光路上に、順に配置されている。
【0017】
光源10は、液晶表示素子2を透過照明する光(以下、照明光)を発する。光源10は、例えば、1又は複数のLED(Light Emitting Diode)から構成されている。光源10は、後述の収容部50の端部(+X側端部)に固定された回路基板10a(図4参照)に実装されている。回路基板10aは、アルミ、樹脂等からなる基材に回路パターンが形成されてなるものであり、図5、図6に示す制御基板6と配線(図示せず)によって電気的に接続されている。
【0018】
平行光生成手段11は、光源10からの照明光を受け、光源10の光軸(概ねX方向に沿う軸)と平行に進む平行光として射出する。平行光生成手段11は、例えばコンデンサレンズからなり、図4、図6に示すように回路基板10aに固定されている。平行光生成手段11として、コリメートレンズ等の光学素子を採用してもよい。
【0019】
レンズアレイ12は、例えば、単レンズを縦横に複数配列してなるフライアイレンズからなる。レンズアレイ12には、平行光生成手段11によって平行化された照明光が入射する。レンズアレイ12は、自身を構成するレンズの数だけ多重像を生じさせるため、1つの光源10の像が、レンズアレイ12のレンズの数だけの多重像となる。これにより、少ない光源10でも均質な光強度分布で液晶表示素子2を照明することができる。
【0020】
第1レンズ13及び第2レンズ14は、レンズアレイ12を透過した照明光を液晶表示素子2の表示領域に対応するように集光し、液晶表示素子2の背面の必要な範囲に効率良く照射する。第1レンズ13及び第2レンズ14は、例えば、アクリルレンズからなり、両者の少なくとも一方は、トロイダルレンズとして構成されている。これにより、第1レンズ13及び第2レンズ14を通過した照明光は、長方形状に配光されるため、一般的に長方形状に形成されることの多い液晶表示素子2の表示領域の形状に合わせて、効率良く液晶表示素子2に照射される。
【0021】
液晶表示素子2は、例えば、TFT(Thin Film Transistor)型の液晶パネルの前面及び背面に偏光板を設けることで構成されている。液晶パネルとしては、TN(Twisted Nematic)型、VA(Vertical Alignment)型、STN(Super-Twisted Nematic)型、強誘電性型等の様々な型が適用可能である。なお、液晶パネルは、パッシブ駆動型であってもよい。液晶表示素子2と第2レンズ14との間には、図示しない拡散板が設けられており、照明のムラが低減される。
【0022】
図4に示すように、液晶表示素子2には、その表示領域を覗かせると共に端部を保護するカバー2aが設けられている。このカバー2aを介して、液晶表示素子2は、後述の収容部50の端部(−X側端部)に固定される。カバー2aは、収容部50に設けられたフックH1などによって収容部50に固定される。
【0023】
液晶表示素子2は、制御基板6の制御のもと、各画素を、透過/不透過のいずれかの状態に切り替えることで画像を表示する。また、制御基板6は、回路基板10aを介して光源10の発光制御を行う。バックライトユニット1で生成された照明光によって液晶表示素子2が透過照明されると、画像を表す表示光Lが射出される。このようにして、バックライトユニット1と液晶表示素子2とから構成される表示部3から表示光Lが射出される。
【0024】
(第1反射部41、第2反射部42)
第1反射部41は、平面鏡41aと、平面鏡41aを保持する第1ホルダ41bとを有する。平面鏡41aは、樹脂、ガラス等からなる基材にアルミニウム等の金属を蒸着させ反射面を形成してなる。平面鏡41aは、表示部3が発した表示光Lを第2反射部42に向け反射させる。平面鏡41aは、図4等に示す第1ホルダ41bを介して、保持ユニット5に保持される。保持構造については後述する。
【0025】
第2反射部42は、凹面鏡42aと、凹面鏡42aを保持する第2ホルダ42bとを有する。凹面鏡42aは、樹脂、ガラス等からなる基材にアルミニウム等の金属を蒸着させ反射面を形成してなる。表示部3と平面鏡41aを経て、凹面鏡42aで反射した表示光Lは拡大されてウインドシールドSに投射される。これにより、ユーザUに視認される虚像Vは、表示部3に表示されている画像が拡大された大きさになる。第2ホルダ42bによる保持構造については後述する。
【0026】
(保持ユニット5)
保持ユニット5は、表示部3、反射部(第1反射部41、第2反射部42)、制御基板6、及び後述のモータMを保持するものである。保持ユニット5は、収容部50と板部51とステイ部52とを有して、樹脂などによって一体に形成されている。
【0027】
収容部50は、レンズアレイ12、第1レンズ13、及び第2レンズ14を収容する。また、収容部50は、光源10が実装され、平行光生成手段11が固定された回路基板10aと、液晶表示素子2とを保持する。つまり、収容部50は、表示部3を保持する。
【0028】
収容部50は、Z方向において互いに向かい合う壁部50a,50bを有し、+Y方向に向かって開口した箱状に形成されている。また、収容部50は、+X、−Xの各方向に向かって開口している。このため、X方向から見た場合に収容部50は凹状をなす。
【0029】
壁部50a,50bの各内面には、各光学素子(レンズアレイ12、第1レンズ13、及び第2レンズ14)の両端を挟む溝が形成されている。また、収容部50の底部50c(図6に模式的に示した)には、各光学素子に設けられた凸状の位置決め部が挿入される、位置決め孔(図示せず)が形成されている。このような構造により、各光学素子は、収容部50に配設される。また、収容部50の上部には、配設された各光学素子を覆う蓋53(図3参照)が固定される。蓋53は、収容部50に設けられたフックH2などによって収容部50に固定される。
【0030】
収容部50の−X側の端部には、液晶表示素子2が前記のカバー2aを介して固定される。また、収容部50の+X側の端部には、回路基板10aが固定される。図7に示すように、回路基板10aは、収容部50に設けられたフックH3、蓋53に設けられたフックH4などによって固定される。
【0031】
板部51は、主に図4に示すように、収容部50から−X方向に延びるように形成されている。板部51は、平面視で(Y方向から見て)、略台形状に形成されている。板部51の先端部であって、X軸に対して斜めとなる端部は、第1反射部41を保持する第1保持部51aとなっている。例えば、第1保持部51aには、+Y方向に突出するように後述の支持部510(図14参照)が設けられ、この支持部510に第1ホルダ41bが支持されることによって、第1反射部41は保持される。第1反射部41の保持・固定構造については、後にまた述べる。
【0032】
保持ユニット5の収容部50と板部51との間には、迷光防止壁54が設けられている。この迷光防止壁54は、図2に示すように、上ケース72に形成された遮光壁72bと合わさるようになっており、表示部3から射出された表示光Lの迷光を防止する。迷光防止壁54は、図2に示すように、表示部3(液晶表示素子2)の表示領域を覗かせつつも、収容部50の側方(壁部50bの側方)から表示部3の前方まで取り囲むように形成されている。
【0033】
ステイ部52は、収容部50の一側面から、+Z方向に突出するように形成されている。ステイ部52には、第2反射部42を保持する第2保持部52aが形成されている。具体的には、第2保持部52aは、軸受孔からなり、第2反射部42(第2ホルダ42b)に設けられた一対の軸部42c(図12参照)の一方(図3では一方のみを示した)を軸支する。なお、一対の軸部42cの他方は、下ケース71に設けられた軸支部71a(図8参照)に支持される。これら一対の軸部42cは、略X方向に沿っており、回転可能に支持されている。
【0034】
また、ステイ部52には、モータM(例えばステッピングモータ)と、モータMの回転動力を第2反射部42に伝達するギア機構(複数の歯車からなる)とを保持するモータ保持部52bが設けられている。表示装置100では、モータMが回転すると、ギア機構を介して第2反射部42が回転軸(X軸と略平行)周りに回転するように構成されている。これにより、凹面鏡42aの傾き(つまり、虚像Vの表示位置)が調整可能となっている。
【0035】
制御基板6は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、表示制御部(グラフィックコントローラ)、各種ドライバなどが実装されたプリント回路版からなり、表示装置100全体の動作を制御する。つまり、制御基板6は、光源10の発光制御、液晶表示素子2の表示制御、モータMの動作制御などを行う。また、制御基板6は、外光センサ(フォトセンサなど)が実装された外光センサ基板D(図9参照)と電気的に接続されており、外光センサから取得した検出情報に応じて、表示部3(光源10)の調光制御も行う。なお、外光センサ基板Dは、例えば上ケース72の背面に固定され、上ケース72に設けられた孔O1(図2参照)から取り込まれる外光強度を検出する。なお、これら制御の少なくとも一部が、表示装置100の外部の制御部によって行われてもよい。
【0036】
制御基板6は、例えば、車両CのECU(Electronic Control Unit)などから通信ラインにより伝送される各種の車両情報を取得し、車両情報を示す画像を液晶表示素子2に表示させる。なお、車両情報には、自車(車両C)に関する情報(車速など)だけでなく、車両Cの周囲の情報(前方車両や障害物に関する情報など)が含まれてもよい。
【0037】
制御基板6は、図5に示すように、収容部50の背面(−Y方向に向く面)に固定されている。収容部50には複数のフックH5が設けられており、これらのフックH5などによって制御基板6は保持される。このように保持された制御基板6は、図5に示すように、収容部50の板部51背面を覆うように配置される。また、制御基板6は、図6に示すように、FPC(Flexible Printed Circuits)6aを介して液晶表示素子2と電気的に接続されている。収容部50の底部50cには孔O2が設けられており、この孔O2にFPC6aが通されていることで、底部50cに隔てられた液晶表示素子2と制御基板6とが接続可能となっている。
【0038】
(筐体7)
筐体7は、前記のように、下ケース71と、上ケース72とを有する。
図8に示すように、下ケース71の底部710には、+Y方向に向かって突出するフックH6が複数設けられている。これらフックH6に係止されて、下ケース71の底部710の上面に、保持ユニット5が固定される。また、保持ユニット5のステイ部52の先端は、ビスScによって下ケース71の底部710に固定されている。下ケース71の底部710の外縁から立設する側壁部のうち、一の側壁部711の内面(+X方向に向く面)には、前記の軸支部71aが設けられている。
【0039】
上ケース72は、前記のように、射出口72aと遮光壁72bとを有している。下ケース71と上ケース72とは、フックなどの係合手段やビスなどの固定手段によって組み合わされて、箱状の筐体7を構成する。
ここからは、上記で説明した以外の各部の詳細構造について、主に図9以降を参照して説明する。
【0040】
(コードクランプ機能)
図9に示すように、制御基板6は、配線Wによって外光センサ基板Dと電気的に接続される。配線Wは、クランプC1、C2に挟み込まれ、振動時などに遊ばないようになっている。クランプC1は、保持ユニット5における前記の第1保持部51aに設けられている。クランプC2は、第1反射部41の背面(略−X方向に向く面)に設けられている。具体的には、クランプC2は、平面鏡41aを保持する第1ホルダ41bの背面に設けられている。このように、クランプC1、C2を設けることで、保持ユニット5を下ケース71に組み付ける際などに、配線Wが意図せず挟まれてしまうことが防止できる。このため、接続信頼性を保つことができる。
【0041】
(保持ユニット5、下ケース71)
図10(a)に示すように、保持ユニット5のモータ保持部52b近傍には、下ケース71に係止されるフックH7が設けられている。つまり、保持ユニット5は、(i)下ケース71に設けられたフックH6に係止され、(ii)ステイ部52がビスScによって下ケース71に固定される(図8参照)と共に、(iii)モータ保持部52b近傍がフックH7によって下ケースに係止される。このようにすることで、モータMの振動等により発生する虞のあるガタツキを抑制することができる。
【0042】
図10(b)に示すように、下ケース71には、底部710から+Y方向に突出する複数のピンP1が設けられている。前記のように保持ユニット5の背面に固定された制御基板6は、これらのピンP1によって下ケース71に支持されるように構成されている。このようにすることで、制御基板6のガタツキを抑制し、制御基板6に対する外部コネクタ(図示せず)の抜き差しに等による煽りの強度を確保することができる。
【0043】
(上ケース72)
図11に示すように、上ケース72には、平面鏡41aの上端部(+Y側端部)を覆う覆部72cが設けられている。このようにすることで、平面鏡41aの端面が露出することによる不要な反射光の発生を防止することができる。また、上ケース72に覆部72cを設けたことで、専用の覆部を別体で設ける必要が無くなるため、部品点数の削減に繋がる。
【0044】
図12、図14に示すように、上ケース72には、覆部72cの背面側に、−Y方向に突起する第1突起部P2が複数(この実施形態では2つ)設けられている。また、上ケース72には、−Y方向に突起し、組み付けられた際に、収容部50を覆う蓋53を上側から押圧する第2突起部P3が複数(この実施形態では4つ)設けられている。第1突起部P2、第2突起部P3の機能については後に詳述する。
【0045】
(平面鏡41aを保持する第1ホルダ41b)
第1ホルダ41bの詳細構造を説明するに当たって、図13に示すように、平面鏡41aの反射面と平行なα−β平面(互いに直交するα軸とβ軸による平面)と、当該反射面の法線方向に向くγ軸(α軸及びβ軸と直交する軸)を用いて説明する。
【0046】
樹脂から形成される第1ホルダ41bには、α方向に復元力を有する第1バネE1と、β方向に復元力を有する第2バネE2と、γ方向に復元力を有する第3バネE3とが設けられている。この実施形態では、第1バネE1と第2バネE2と第3バネE3とは、樹脂バネであり第1ホルダ41bと一体に形成されている。なお、これらのバネは、第1ホルダ41bと別体であってもよいし、金属から形成されていてもよい。
【0047】
平面鏡41aは、第1ホルダ41bに挿入されることで保持される。挿入された平面鏡41aは、第1バネE1によってα方向に付勢され、第2バネE2によってβ方向に付勢され、第3バネE3によってγ方向に付勢される。このように、平面鏡41aは、互いに直交する3方向から第1ホルダ41bに押圧されながら、保持される。このようにすることで、平面鏡41aへの衝撃が吸収され、ガタツキが防止される。結果として、像ブレが発生するのを抑制することができる。
【0048】
図14、図9に示すように、第1ホルダ41bには、その背面から突出する被支持部410が設けられている。この被支持部410は、保持ユニット5に設けられた支持部510に支持される。なお、支持部510は、下ケース71に設けられてもよい。また、保持ユニット5と下ケース71とが協働して第1ホルダ41bを支持するようにしてもよい。
【0049】
また、第1ホルダ41bの被支持部410には、板バネE4が設けられている。この板バネE4は、主にY方向に復元力を有する。板バネ4は、第1ホルダ41bと樹脂などにより一体に形成されてもよいし、別体であってもよい。
【0050】
図14に示すように、第1ホルダ41bに設けられた板バネE4は、上ケース72に設けられた第1突起部P2に対応するように設けられている。この実施形態では、2つの第1突起部P2に対応して、板バネE4は2つ設けられている。上ケース72が下ケース71に組み付けられると、第1突起部P2によって板バネE4が−Y方向に押圧されながら、第1ホルダ41bは保持ユニット5に設けられた支持部510に支持される。このようにすることで、平面鏡41aへの衝撃が吸収され、ガタツキが防止される。結果として、像ブレが発生するのを抑制することができる。
(【0051】以降は省略されています)

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