WO2015060194A1 - 表示装置 - Google Patents

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liquid crystal
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light source
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太亮 佐藤
宏幸 古澤
孝紀 茂野
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    • G02F2201/50—Protective arrangements
    • G02F2201/503—Arrangements improving the resistance to shock

Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • Patent Document 1 discloses a display device called a so-called head-up display device provided with a display device having such a configuration.
  • the head-up display device causes the user to visually recognize the display image of the display device as a virtual image by projecting display light from the display device onto a predetermined transparent member (for example, a windshield of a vehicle).
  • a display device includes a light source that illuminates a liquid crystal display element, and a diffusion member, a first lens member, and a second lens member as optical elements positioned between the light source and the liquid crystal display element. (See FIG. 6 of the same document).
  • the display device is fixed to the first case body by stacking the optical elements in order, and the second case body has an opening provided on the liquid crystal display element side of the first case body. It is the structure which covers.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a display device capable of improving the yield.
  • a display device includes: A display device that emits display light representing an image displayed by a liquid crystal display element toward a transparent member, and displays a virtual image of the image by display light reflected by the transparent member, A light source that emits light that illuminates the liquid crystal display element from the side opposite to the display side of the image; An optical element disposed between the light source and the liquid crystal display element on the optical axis of the light source; A case body for housing the optical element, The case body includes an opening that opens in a first axial direction substantially orthogonal to the optical axis, a bottom that is located on the opposite side of the opening in the first axial direction, and the opening.
  • a groove portion located between the bottom portion, extending along the first axial direction, and recessed in a second axial direction perpendicular to the optical axis and the first axis;
  • the optical element has a projecting portion projecting in the second axial direction, and the projecting portion is sandwiched between the groove portions, so that the optical element stands on the case body while standing along the first axial direction.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the display of the display device shown in FIG. 2.
  • 1 is a schematic exploded perspective view of a backlight unit according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram for demonstrating the function of the backlight unit which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the relationship between the groove part formed in the 1st condensing lens and the case body, and a spring body.
  • the display device 100 is configured as a head-up display device as shown in FIG.
  • the display device 100 is provided so as to be embedded in the dashboard of the vehicle C.
  • the display device 3 including the backlight unit 1 and the liquid crystal display element 2, the plane mirror 4, and the concave mirror 5.
  • the display device 100 projects the display light L emitted from the display device 3 onto the windshield S (windshield) of the vehicle C, thereby setting the image represented by the display light L as a virtual image V and a user U (mainly a driver). Make it visible.
  • the display light L emitted from the display 3 is obtained by transmitting and illuminating the liquid crystal display element 2 with the light from the backlight unit 1 and represents a predetermined image.
  • the backlight unit 1 includes a light source 10, a parallel light generation unit 20, a light box 30, a lens array 40, a first condenser lens 51, and a second condenser lens 52. And a reflection part 60, a diffusion plate 70, a case body 80, and a lid body 90.
  • the parallel light generation means 20, the light box 30, the lens array 40, the first condenser lens 51, the second condenser lens 52, the reflection unit 60, and the diffusion plate 70 are on the optical path of the light emitted from the light source 10.
  • the parallel light generation means 20, the light box 30, the lens array 40, the first condenser lens 51, the reflection unit 60, the second condenser lens 52, and the diffusion plate They are arranged in the order of 70.
  • the optical elements of the parallel light generating means 20, the light box 30, the lens array 40, and the first condenser lens 51 are located on the optical axis AX (see FIG. 3) of the light source 10.
  • the light source 10 emits light that transmits through the liquid crystal display element 2 (hereinafter also referred to as illumination light I).
  • the light source 10 includes, for example, one or a plurality of LEDs (Light (Emitting Diode).
  • the light source 10 is mounted on a circuit board 11 (see FIG. 4) fixed to the case body 80.
  • the circuit board 11 is formed by forming a circuit pattern on a base material made of aluminum, resin, or the like, and is conductively connected to a control unit (not shown) described later by a known method.
  • the parallel light generating means 20 receives the illumination light I from the light source 10 and emits it as parallel light.
  • the parallel light is light that travels substantially parallel to the optical axis AX of the light source 10 (including just parallel).
  • the parallel light generating means 20 is composed of, for example, a condenser lens.
  • the parallel light generation means 20 other known optical elements such as a collimator lens may be employed.
  • the light box 30 receives the illumination light I that has been converted into parallel light by the parallel light generation means 20 and makes the illuminance distribution of the light on the exit side uniform.
  • the light box 30 has a rectangular tube shape surrounding the optical axis AX, and the inner surface is a mirror surface.
  • the light box 30 includes flange portions 30a and 30b and a positioning portion 30c (see FIG. 7B). These will be described later.
  • the lens array 40 is a lens body formed by arranging a plurality of single lenses vertically and horizontally, and is a so-called fly eye lens.
  • the lens array 40 is, for example, a so-called biconvex lens in which both the light source 10 side and the liquid crystal display element 2 side are convex.
  • the illumination light I whose illuminance is substantially uniformed by the light box 30 is incident on the lens array 40. Since the lens array 40 generates multiple images as many as the number of lenses constituting the lens array 40, the image of one light source 10 becomes a multiple image corresponding to the number of lenses of the lens array 40. Accordingly, the liquid crystal display element 2 can be illuminated with a uniform light intensity distribution even with a small number of light sources 10.
  • the lens array 40 includes a flange portion 40b (see FIG. 4) and a positioning portion 40c (see FIG. 9). These will be described later.
  • the 1st condensing lens 51 and the 2nd condensing lens 52 function as a condensing means which condenses so that it may correspond to the display area A (refer FIG. 5) of the liquid crystal display element 2.
  • the illumination light I from the lens array 40 is irradiated over the entire rear surface corresponding to the displayable range (display area A) of the image to be displayed. As a result, the illumination light I representing the multiple image generated by the lens array 40 can be efficiently applied to a necessary range on the back surface of the liquid crystal display element 2.
  • the 1st condensing lens 51 and the 2nd condensing lens 52 consist of acrylic lenses, for example, and at least one of both is comprised as a toroidal lens. That is, at least one of the four surfaces of both the first condenser lens 51 and the second condenser lens 52 is configured as a toroidal surface.
  • a liquid crystal display element that is generally often formed in a rectangular shape.
  • the liquid crystal display element 2 is efficiently irradiated in accordance with the shape of the two display areas A.
  • the 1st condensing lens 51 has flange part 51a, 51b and the positioning part 51c (FIG. 7 (a)). These will be described later.
  • the reflector 60 is disposed between the first condenser lens 51 and the second condenser lens 52.
  • the reflection part 60 is comprised from the plane mirror which vapor-deposited metals, such as aluminum, to the base material which consists of resin, glass etc., and formed the reflective surface 61, for example.
  • the reflection unit 60 is disposed such that the reflection surface 61 is inclined with respect to the optical axis AX of the light source 10.
  • the illumination light I from the first condenser lens 51 is reflected by the reflecting surface 61 and enters the second condenser lens 52. In this embodiment, as shown in FIG.
  • the reflection unit 60 is arranged so that the optical path of the illumination light I from the reflection unit 60 to the liquid crystal display element 2 is substantially orthogonal to the optical axis AX of the light source 10. ing. In this way, the reflection unit 60 changes the optical path of the illumination light I.
  • the diffusion plate 70 is made of, for example, a synthetic resin material that has at least one surface processed to be uneven, and has translucency.
  • the illumination light I from the second condenser lens 52 is diffused by passing through the diffusion plate 70 and reaches the back surface of the liquid crystal display element 2.
  • unevenness in illumination of the liquid crystal display element 2 is reduced as much as possible.
  • the case body 80 is formed in a box shape from a resin or the like, and houses the light source 10, the parallel light generation means 20, the light box 30, the lens array 40, the first condenser lens 51, and the reflection unit 60.
  • the case body 80 has an upper opening 81 (opening) and a side opening 82.
  • the upper opening 81 opens toward the liquid crystal display element 2 side.
  • the side opening 82 opens toward the light source 10 side.
  • the upper opening 81 and the side opening 82 communicate with each other.
  • the circuit board 11 is provided so as to close the side opening 82.
  • the circuit board 11 is fixed to the case body 80 by fixing means (not shown) such as screws.
  • the light source 10 is disposed so as to emit light toward the inside of the case body 80.
  • a second condenser lens 52 is provided so as to cover an end of the upper opening 81 opposite to the light source 10. The detailed structure of the case body 80 will be described later.
  • the lid 90 is formed in a plate shape from resin or the like and covers the upper opening 81 of the case body 80.
  • the lid 90 is fixed to the case body 80 by fixing means such as screws 90b.
  • the lid 90 has an opening 91 through which the second condenser lens 52 can be seen.
  • the opening 91 has a shape corresponding to the lens surface shape of the second condenser lens 52.
  • the liquid crystal display element 2 is configured, for example, by providing polarizing plates on the front and back of a TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel constituting the liquid crystal display element 2 may be a passive drive type.
  • Various types of liquid crystal panels such as a TN (Twisted Nematic) type, a VA (Vertical Alignment) type, a STN (Super-Twisted Nematic) type, and a ferroelectric type are applicable.
  • the liquid crystal display element 2 displays a predetermined image by switching each pixel to one of a transmissive state and a non-transmissive state under the control of a control unit (not shown).
  • the control unit acquires various types of vehicle information transmitted from an ECU (Electronic Control Unit) of the vehicle C through a communication line, and causes the liquid crystal display element 2 to display an image indicating vehicle speed, fuel consumption, and the like.
  • the control unit causes the light source 10 to emit light.
  • the liquid crystal display element 2 is transmitted and illuminated by the illumination light I generated by the backlight unit 1, and the display light L representing the display image is emitted from the liquid crystal display element 2.
  • the display light L is emitted from the display device 3 constituted by the backlight unit 1 and the liquid crystal display element 2.
  • the plane mirror 4 is formed by depositing a metal such as aluminum on a base material made of resin, glass or the like to form a reflection surface.
  • the plane mirror 4 reflects the display light L emitted from the display 3 toward the concave mirror 5.
  • the concave mirror 5 is formed by depositing a metal such as aluminum on a substrate made of resin, glass or the like to form a reflective surface.
  • the reflecting surface of the concave mirror 5 is concave, and the display light L from the display device 3 is enlarged and projected onto the windshield S. Thereby, the virtual image V visually recognized by the user U becomes the magnitude
  • the housing 6 is formed in a box shape from resin or the like, and accommodates the plane mirror 4 and the concave mirror 5 therein.
  • the plane mirror 4 and the concave mirror 5 are fixed inside the housing 6 by a known method.
  • the housing 6 has an upper opening 6a and a lower opening 6b.
  • the upper opening 6 a opens toward the windshield S and functions as an exit through which the display light L passes outside the display device 100.
  • the lower opening 6b is located on the opposite side of the housing 6 from the upper opening 6a, and the liquid crystal display element 2 is disposed at the lower end thereof (the end in the downward direction in FIG. 2). In this way, the lower opening 6 b is formed so that the display surface of the liquid crystal display element 2 can be viewed toward the inside of the housing 6.
  • the housing 6 is formed so as to surround the optical path of the display light L from the liquid crystal display element 2 to the upper opening 6a that functions as an emission port.
  • the backlight unit 1 is attached to the housing 6 from the outside of the housing 6 and from the lower opening 6b side.
  • the backlight unit 1 is attached to the casing 6 by fixing the case body 80 to the casing 6 by fixing means such as screws 8 (see FIG. 2).
  • the backlight unit 1 is mounted such that the opening 91 (see FIG. 4) of the lid 90 covering the case body 80 communicates with the lower opening 6b (see FIG. 2) of the housing 6. .
  • the protective member 7 is made of resin or the like, and is fixed to the casing 6 by a predetermined method so as to cover the backlight unit 1 attached to the casing 6 from the lower side (the lower side in the drawing of FIG. 2). .
  • the protective member 7 provided in this way protects the backlight unit 1 from dust, vibration, and the like.
  • the display light L is emitted when the display 3 displays an image.
  • the display light L from the display 3 is reflected by the plane mirror 4 and the concave mirror 5 and travels toward the windshield S. In this way, the display device 100 emits the display light L toward the windshield S.
  • a virtual image V of the display image is formed in front of the windshield S as viewed from the user U.
  • a plurality of optical elements (the light box 30, the lens array 40, and the first condenser lens 51) arranged side by side on the optical axis AX of the light source 10 are implemented in the case body 80. Arranged in a form-specific structure. In the following, in order to facilitate understanding of this structure, as shown in FIG.
  • the axis parallel to the optical axis AX of the light source 10 is the Y axis, and each optical element (light box 30, lens array 40, and first
  • the XYZ coordinate system will be described in which the axis along which the condensing lens 51) stands is the Z axis (first axis), and the Y axis and the axis orthogonal to the Z axis are the X axes (second axes).
  • the direction in which the arrows indicating each of the X, Y, and Z axes are directed to the + (plus) direction of each axis, and the opposite direction to the-(minus) direction of each axis will be described as appropriate.
  • Each optical element located on the optical axis AX is provided with a pair of flange portions and a positioning portion.
  • the first condenser lens 51 is provided with a flange portion 51a protruding in the + X direction side and a flange portion 51b protruding in the ⁇ X direction side. Yes.
  • the first condenser lens 51 is provided with a positioning portion 51c that protrudes in the ⁇ Z direction.
  • the first condenser lens 51 is provided with a misassembly prevention unit 51d that is located at a predetermined interval from the positioning unit 51c in the X-axis direction and protrudes in the ⁇ Z direction.
  • the light box 30 is provided with a flange portion 30a protruding in the + X direction side and a flange portion 30b protruding in the ⁇ X direction side. Further, the light box 30 is provided with a positioning portion 30c protruding in the ⁇ Z direction. Similarly, the lens array 40 is also provided with a pair of flange portions (FIG. 4 shows a flange portion 40b protruding in the ⁇ X direction), and a positioning portion 40c protruding in the ⁇ Z direction. .
  • the case body 80 has the upper opening 81 opened in the + Z-axis direction as described above (see FIG. 4).
  • a bottom 83 is located on the opposite side of the case body 80 from the upper opening 81 in the Z-axis direction. Further, wall portions 84 and 85 that stand in the + Z-axis direction from both ends of the bottom portion 83 in the X-axis direction and face each other are formed.
  • Each optical element (the light box 30, the lens array 40, and the first condenser lens 51) is located in a space surrounded by the bottom 83, the wall 84, and the wall 85.
  • FIG. 6 is a view mainly showing a groove corresponding to the first condenser lens 51.
  • a groove portion 841 is formed on the inner surface of the wall portion 84 located on the ⁇ X direction side (surface facing the wall portion 85). The groove 841 extends along the Z-axis direction and is recessed in the ⁇ X-axis direction. The groove portion 841 is formed so as to sandwich the flange portion 51b of the first condenser lens 51 in the Y-axis direction.
  • a groove portion (not shown) that is paired with the groove portion 841 and sandwiches the flange portion 51a of the first condenser lens 51 is similarly formed. Since the flange portions 51a and 51b are sandwiched between the pair of groove portions formed in this way, the first condenser lens 51 is in a standing (standing) state along the Z-axis direction. As shown in FIG. 6, the groove portion 841 is formed so as to leave a slight gap (interval in the Y-axis direction) from the flange portion 51b.
  • the flange part 51b is provided with a spring body 9 shown in FIGS.
  • the spring body 9 is made of, for example, a metal spring, and includes a sandwiching portion 9a that sandwiches the flange portion 51b, a first elastic portion 9b having a restoring force in the Y-axis direction, and a first member having a restoring force in the Z-axis direction. 2 elastic portions 9c.
  • the spring body 9 is attached to the 1st condensing lens 51 by inserting the flange part 51b in the clamping part 9a. In a state where the spring body 9 is attached to the flange portion 51b, the first elastic portion 9b protrudes in the ⁇ Y direction and contacts the groove portion 841 as shown in FIG.
  • the first elastic portion 9b is located between the flange portion 51b and the groove portion 841, and presses the flange portion 51b against the groove portion 841 by a restoring force in the Y-axis direction.
  • the second elastic portion 9c protrudes in the + Z direction as shown in FIG.
  • the lid 90 that closes the upper opening 81 is attached to the case body 80.
  • the second elastic portion 9c comes into contact with the surface of the lid body 90 on the ⁇ Z direction side.
  • the second elastic portion 9c is located between the flange portion 51b and the lid body 90, and presses the flange portion 51 toward the bottom portion 83 by a restoring force in the Z-axis direction.
  • the flange body 51a is also provided with a spring body 9.
  • the first condenser lens 51 is positioned with respect to the case body 80 in the Y-axis and Z-axis directions while having vibration resistance due to the elastic force of the spring body 9.
  • the spring body 9 is abbreviate
  • a groove 842 sandwiching the flange 30 b is formed in the wall 84, and the wall corresponding to the flange 30 a (see FIG. 7B).
  • the portion 85 is formed with a groove (not shown) that is paired with the groove 842 with the flange 30a interposed therebetween.
  • the spring body 9 is also attached to each of the flange portions 30 a and 30 b of the light box 30.
  • a groove 843 that sandwiches the flange 40b is formed in the wall 84, and corresponds to a flange (not shown) that is paired with the flange 40b.
  • the wall 85 is formed with a groove (not shown) that is paired with the groove 843.
  • the spring body 9 is attached to each of the pair of flange portions of the lens array 40. Accordingly, each optical element is positioned with respect to the case body 80 in the Y-axis and Z-axis directions while having vibration resistance due to the elastic force of the spring body 9.
  • FIG. 9 shows a rear view of the backlight unit 1 (viewed from the ⁇ Z direction).
  • the bottom 83 see FIG. 4 of the case body 80
  • positioning holes O1, O2, and O3 for positioning the positioning portions with respect to the case body 80 corresponding to the positioning portions 51c, 40c, and 30c of the optical elements. (Positioned part) is formed.
  • the positioning holes O1, O2, and O3 pass through the bottom 83 in the Z-axis direction.
  • the first condenser lens 51c is positioned with respect to the case body 80 mainly in the X-axis direction.
  • each optical element is positioned in the Y-axis and Z-axis directions by the groove provided in the case body 80 and the spring body 9. In this way, each optical element is positioned with respect to the case body 80 in the XYZ directions.
  • the positioning holes O 1, O 2, and O 3 are located on the optical axis AX of the light source 10. That is, the positioning portions 51c, 40c, and 30c inserted into these are also located on the optical axis AX.
  • the positioning unit 51 c is provided so as to be positioned on the lens optical axis of the first condenser lens 51 when viewed from the Z-axis direction.
  • the lens optical axis of the first condenser lens 51 and the light source 10 are provided. The deviation from the optical axis AX is suppressed.
  • a misassembly prevention hole O4 corresponding to the misassembly prevention portion 51 d of the first condenser lens 51 is formed in the bottom 83 of the case body 80.
  • the misassembly prevention hole O4 passes through the bottom 83 in the Z-axis direction.
  • the misassembly prevention hole O4 is located at a predetermined distance from the positioning hole O1 in the X-axis direction. If the first condenser lens 51 is not arranged so that the misassembly prevention portion 51d is inserted into the misassembly prevention hole O4 during assembly, the first condenser lens 51 is lifted from the bottom 83 of the case body 80.
  • the first condenser lens 51 is opposite to the desired direction. Thereby, it can prevent attaching the 1st condensing lens 51 accidentally.
  • the light box 30 and the lens array 40 may be provided with a similar misassembly prevention unit, and the case body 80 may be provided with a misassembly prevention hole correspondingly.
  • an inclined portion 86 is formed at the end of the case body 80 on the + Y direction side.
  • a resin spring portion 86 a formed integrally with the inclined portion 86 is formed on the inner surface side of the case body 80 of the inclined portion 86.
  • a groove 83 a is formed at the end of the inclined portion 86 of the case body 80 on the bottom 83 side.
  • the reflecting portion 60 is temporarily fixed to the case body 80 by inserting the end portion on the ⁇ Z direction side into the groove portion 83a.
  • An inclined surface 92 is formed on the ⁇ Z direction side of the end of the lid 90 on the + Y direction side.
  • the inclined surface 92 abuts against the end portion on the + Z direction side of the reflecting portion 60 and presses the reflecting portion 60 toward the inclined portion 86 of the case body 80.
  • the resin spring portion 86a formed in the inclined portion 86 is formed with a restoring force in the normal direction of the reflecting surface 61 of the reflecting portion 60, and when the reflecting portion 60 is pressed by the lid 90, The opposite side, that is, the reflecting portion 60 is pressed toward the lid 90. Since the end portion on the ⁇ Z direction side of the reflecting portion 60 is supported by the groove portion 83a, the reflecting portion 60 acts in the opposite directions with the end portion on the ⁇ Z direction side serving as a fulcrum.
  • the case body 80 Since the force from the balance and the force from the resin spring portion 86a balance, the case body 80 is disposed.
  • the inclined surface 92 of the lid 90 and the inclined portion 86 and groove 83a of the case body 80 are set so that the reflecting surface 61 of the reflecting portion 60 has a desired inclination. In this way, the reflecting portion 60 is disposed in the case body 80 while having vibration resistance due to the elastic force of the resin spring portion 86a.
  • the reason why the elastic member for imparting vibration resistance to each of the optical elements described above is a metal spring instead of a resin spring.
  • the spring body 9 can be formed of a resin spring, and the elastic member that comes into contact with the reflecting portion 60 is formed of a metal spring separate from the case body 80. You can also.
  • the display device 100 described above emits display light L representing an image displayed by the liquid crystal display element 2 toward a transparent member (for example, the windshield S), and a virtual image of the image by the display light L reflected by the transparent member.
  • a display device 100 that displays V a light source 10 that emits light that illuminates the liquid crystal display element 2 from the side opposite to the image display side, and a light source 10 between the light source 10 and the liquid crystal display element 2.
  • Optical elements first condensing lens 51, lens array 40, light box 30 disposed on the optical axis AX, and a case body 80 for housing the optical elements.
  • the upper opening 81 that opens in the direction, the bottom 83 that is located on the opposite side of the upper opening 81 in the Z-axis direction, and the upper opening 81 and the bottom 83 are positioned along the Z-axis direction.
  • the optical element has protrusions (flange portions 51a, 51b, 30a, 30b, etc.) protruding in the X-axis direction, and the protrusions are sandwiched between the groove portions.
  • the case body 80 is housed in a state of standing along the Z-axis direction.
  • the optical element Since it did in this way, since it can be confirmed whether the optical element is arrange
  • the display device 100 includes a lid 90 that closes the upper opening 81, a first elastic portion 9 b that is positioned between the protrusion and the groove, and presses the protrusion against the groove, and the protrusion and the lid 90. And a second elastic portion 9c that presses the protruding portion toward the bottom 83. In this way, vibration resistance can be imparted to the optical element by the elastic force of the first elastic part 9b and the second elastic part 9c, while the optical element can be easily assembled.
  • a positioning part (positioning part 51c and the like) is provided on the bottom part 83 side of the optical element, and a positioned part (positioning hole O1 and the like) for positioning the positioning part is provided on the bottom part 83 from the Z-axis direction.
  • the positioning portion and the positioned portion are located on the optical axis AX. Since it did in this way, it is possible to suppress the shift
  • the display device 100 further includes a reflection unit 60 that is located between the optical element and the liquid crystal display element 2 and has a reflection surface 61 that reflects the light emitted from the light source 10 toward the liquid crystal display element 2. Since the 61 is inclined with respect to the optical axis AX, the light path from the light source AX to the liquid crystal display element 2 is configured to be bent by the reflecting portion 61.
  • the reflecting surface 61 of the reflecting portion 60 may be formed in a curved surface shape, for example, a spherical surface, a toroidal surface, a conic surface, or a free curved surface.
  • the reflecting unit 60 can exhibit a lens effect and have a function of controlling the light distribution to the liquid crystal display element 2, for example, when the condensing means is configured by one condensing lens Even so, the light distribution can be accurately controlled.
  • the condensing means is composed of two or more condensing lenses, it is possible to reduce the number of condensing lenses by the same effect, so that space saving and cost reduction can be achieved.
  • the display image L is reflected by the windshield S of the vehicle C so that the user U can visually recognize the display image.
  • the display device 100 may include a dedicated combiner (an example of a transparent member), and the display image may be visually recognized by reflecting the display light L with the combiner.
  • an example of a vehicle on which the display device 100 is mounted is the vehicle C, but is not limited thereto.
  • the display device 100 may be mounted on another vehicle such as a motorcycle, a construction machine, an agricultural machine, a ship, an aircraft, or the like.
  • the present invention relates to a display device such as a head-up display device that emits display light representing an image displayed by a liquid crystal display element toward a windshield (transparent member) and displays a virtual image of the image by display light reflected by the windshield. It is possible to apply to.
  • a display device such as a head-up display device that emits display light representing an image displayed by a liquid crystal display element toward a windshield (transparent member) and displays a virtual image of the image by display light reflected by the windshield. It is possible to apply to.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Display apparatus 1 ... Backlight unit 10 ... Light source 20 ... Parallel light production
  • generation means 30 ... Light box 30a, 30b ... Flange part 30c ... Positioning part 40 ... Lens array 40b ... Flange part 40c ... Positioning part 51 ... 1st collection Optical lens (Condenser lens) 51a, 51b ... Flange part 51c ... Positioning part 51d ... Misassembly prevention part 52 ... Second condenser lens 60 ... Reflection part 70 ... Diffuser 80 ... Case body 81 ... Upper opening part (opening part) 83 ... Bottom O1, O2, O3 ... Positioning hole (positioned part) O4 ...

Landscapes

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Abstract

　歩留まりを良好とすることが可能な表示装置を提供する。　表示装置は、液晶表示素子を照明する光を出射する光源と、光源と液晶表示素子との間であって光源の光軸上に配置された光学素子（第１の集光レンズ５１等）と、光学素子を収納するケース体８０と、を備える。ケース体８０は、Ｚ軸方向に向かって開口する上部開口部８１と、Ｚ軸方向において上部開口部８１とは反対側に位置する底部８３と、上部開口部８１と底部８３との間に位置し、Ｚ軸方向に沿って延び、且つ、Ｘ軸方向に窪む溝部（溝部８４１等）と、を有する。光学素子は、Ｘ軸方向に突出する突出部（フランジ部５１ｂ等）を有し、突出部が溝部に挟まっていることで、Ｚ軸方向に沿って立った状態でケース体８０に収納されている。

Description

表示装置
　本発明は、表示装置に関する。
　画像を表示する表示器として、液晶表示素子をバックライトで透過照明する構成のものが知られている。特許文献１には、このような構成の表示器を備えた、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置と呼ばれる表示装置が開示されている。ヘッドアップディスプレイ装置は、表示器からの表示光を所定の透明部材（例えば車両のフロントガラス）に投射することで、表示器の表示像を虚像としてユーザに視認させる。
　特許文献１に係る表示装置は、液晶表示素子を照明する光源と、光源と液晶表示素子との間に位置する光学素子としての拡散部材、第１レンズ部材、及び第２レンズ部材と、を備えている（同文献の図６参照）。この表示装置は、第１のケース体に対して、各光学素子を順に積み上げるようにして固定し、第２のケース体にて、第１のケース体の液晶表示素子側に設けられた開口部を覆う構成となっている。
特開２０１１－１９１７２３号公報
　特許文献１に係る表示装置の構造では、組み付け後に点検を行う場合に、複数の光学素子の積み上げ方向に向かって開口する開口部から覗くしかないため、構成部品の欠品や誤組みを発見することが容易ではなかった。また、特許文献１に係る表示装置の構造では、各光学素子をビスでケース体に固定するのが一般的であったため、組み付け自体が容易ではなかった。組み付けが容易でなく、構成部品の欠品等の発見も容易でなければ、歩留まりが低下するおそれがある。
　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、歩留まりを良好とすることが可能な表示装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、
　液晶表示素子が表示する像を表す表示光を透明部材に向けて出射し、前記透明部材で反射した表示光により前記像の虚像を表示する表示装置であって、
　前記液晶表示素子を前記像の表示側とは反対側から照明する光を出射する光源と、
　前記光源と前記液晶表示素子との間であって前記光源の光軸上に配置された光学素子と、
　前記光学素子を収納するケース体と、を備え、
　前記ケース体は、前記光軸と略直交する第１の軸方向に向かって開口する開口部と、前記第１の軸方向において前記開口部とは反対側に位置する底部と、前記開口部と前記底部との間に位置し、前記第１の軸方向に沿って延び、且つ、前記光軸及び前記第１の軸と直交する第２の軸方向に窪む溝部と、を有し、
　前記光学素子は、前記第２の軸方向に突出する突出部を有し、前記突出部が前記溝部に挟まっていることで、前記第１の軸方向に沿って立った状態で前記ケース体に収納されている、
　ことを特徴とする。
　本発明によれば、歩留まりを良好とすることが可能である。
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。 本発明の一実施形態に係る表示装置の概略断面図である。 図２に示す表示装置の表示器近傍の拡大図である。 本発明の一実施形態に係るバックライトユニットの概略分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバックライトユニットの機能を説明するための模式図である。 第１の集光レンズとケース体に形成された溝部とばね体との関係を説明するための図である。 光源の光軸が向く方向から見た光学素子を示す図であり、（ａ）は第１の集光レンズを示し、（ｂ）はライトボックスを示す図である。 ばね体の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバックライトユニットの概略背面図である。 反射部のケース体への配設構造を説明するための概略断面図である。
　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。
　本実施形態に係る表示装置１００は、図１に示すように、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、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、図２に示すように、バックライトユニット１及び液晶表示素子２から構成される表示器３と、平面鏡４と、凹面鏡５と、筐体６と、保護部材７と、を備える。
　表示装置１００は、表示器３から出射される表示光Ｌを車両ＣのウインドシールドＳ（フロントガラス）に投射することで、表示光Ｌが表す画像を虚像ＶとしてユーザＵ（主に運転者）に視認させる。表示器３から出射される表示光Ｌは、液晶表示素子２がバックライトユニット１からの光で透過照明されることで得られ、所定の画像を表す。
（バックライトユニット）
　バックライトユニット１は、図３に示すように、光源１０と、平行光生成手段２０と、ライトボックス３０と、レンズアレイ４０と、第１の集光レンズ５１と、第２の集光レンズ５２と、反射部６０と、拡散板７０と、ケース体８０と、蓋体９０と、を備える。
　平行光生成手段２０、ライトボックス３０、レンズアレイ４０、第１の集光レンズ５１、第２の集光レンズ５２、反射部６０、及び拡散板７０は、光源１０が出射する光の光路上に配置されている。これらは、光源１０から液晶表示素子２に向かって、平行光生成手段２０、ライトボックス３０、レンズアレイ４０、第１の集光レンズ５１、反射部６０、第２の集光レンズ５２、拡散板７０の順で配置されている。これらのうち、平行光生成手段２０、ライトボックス３０、レンズアレイ４０、及び第１の集光レンズ５１の各光学素子は、光源１０の光軸ＡＸ（図３参照）上に位置する。
　光源１０は、液晶表示素子２を透過照明する光（以下、照明光Ｉとも呼ぶ）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、ケース体８０に固定された回路基板１１（図４参照）に実装されている。回路基板１１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、後述の制御部（図示せず）と公知の手法で導通接続されている。
　平行光生成手段２０は、光源１０からの照明光Ｉを受け、平行光として出射する。ここでいう平行光は、光源１０の光軸ＡＸと略平行（丁度平行も含む）に進む光である。平行光生成手段２０は、例えばコンデンサレンズからなる。平行光生成手段２０として、コリメートレンズ等の他の公知の光学素子を採用してもよい。
　ライトボックス３０は、平行光生成手段２０によって平行光とされた照明光Ｉが入射し、出射側の光の照度分布の均一化を図るものである。ライトボックス３０は、光軸ＡＸを取り囲む角筒形状であり、内面が鏡面となっているものである。
　また、ライトボックス３０は、フランジ部３０ａ，３０ｂと位置決め部３０ｃとを有する（図７（ｂ）参照）。これらについては後述する。
　レンズアレイ４０は、単レンズを縦横に複数配列してなるレンズ体であり、いわゆるフライアイレンズと呼ばれるものである。レンズアレイ４０は、例えば、光源１０側と液晶表示素子２側との両面が凸となる、いわゆる両凸レンズである。レンズアレイ４０には、ライトボックス３０によって照度が略均一化された照明光Ｉが入射する。レンズアレイ４０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４０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。
　また、レンズアレイ４０は、フランジ部４０ｂ（図４参照）と位置決め部４０ｃ（図９参照）とを有する。これらについては後述する。
　第１の集光レンズ５１及び第２の集光レンズ５２は、液晶表示素子２の表示領域Ａ（図５参照）に対応するように集光する集光手段として機能する。具体的には、第１の集光レンズ５１と第２の集光レンズ５２とは、協働して、液晶表示素子２の前面（図２及び図３において紙面上方向に向く面）に表示される画像の表示可能範囲（表示領域Ａ）に対応する背面の全面に渡って、レンズアレイ４０からの照明光Ｉを照射させる。これにより、レンズアレイ４０で生成された多重像を表す照明光Ｉを液晶表示素子２の背面の必要な範囲に効率良く照射することができる。
　第１の集光レンズ５１及び第２の集光レンズ５２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。つまり、第１の集光レンズ５１の両面と第２の集光レンズ５２の両面との４面のうち、少なくとも１面は、トロイダル面として構成されている。これにより、第１の集光レンズ５１及び第２の集光レンズ５２を通過した照明光Ｉは、長方形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Ａ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。
　また、第１の集光レンズ５１は、フランジ部５１ａ，５１ｂと位置決め部５１ｃとを有する（図７（ａ））。これらについては後述する。
　反射部６０は、第１の集光レンズ５１と第２の集光レンズ５２の間に配置されている。反射部６０は、例えば、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６１を形成した平面鏡から構成されている。反射部６０は、光源１０の光軸ＡＸに対して反射面６１が傾斜するように配置されている。第１の集光レンズ５１からの照明光Ｉは、この反射面６１で反射し、第２の集光レンズ５２に入射する。この実施形態では、図３に示すように、反射部６０から液晶表示素子２に至る照明光Ｉの光路が、光源１０の光軸ＡＸに対して略直交となるように反射部６０が配置されている。このようにして、反射部６０は、照明光Ｉの光路を変更する。
　拡散板７０は、例えば、少なくとも一方の面に凹凸加工がなされた合成樹脂材からなり、透光性を有する。第２の集光レンズ５２からの照明光Ｉは、拡散板７０を通過することで、拡散されて液晶表示素子２の背面に到達する。このように、拡散板７０が設けられることで、液晶表示素子２の照明のムラが極力低減される。
　ケース体８０は、樹脂等から箱状に形成され、光源１０、平行光生成手段２０、ライトボックス３０、レンズアレイ４０、第１の集光レンズ５１、及び反射部６０を収容する。ケース体８０は、図４に示すように、上部開口部８１（開口部）と側部開口部８２とを有している。上部開口部８１は、液晶表示素子２側に向かって開口している。側部開口部８２は、光源１０側に向かって開口している。上部開口部８１と側部開口部８２とは連通している。側部開口部８２を塞ぐように、回路基板１１が設けられている。回路基板１１は、ビス等の固定手段（図示せず）でケース体８０に固定されている。これにより、光源１０はケース体８０内部に向かって光を出射するように配置される。上部開口部８１のうち、光源１０とは反対側の端部を覆うようにして、第２の集光レンズ５２が設けられている。なお、ケース体８０の詳細構造については、後に述べる。
　蓋体９０は、図４に示すように、樹脂等から板状に形成され、ケース体８０の上部開口部８１を覆う。蓋体９０は、ビス９０ｂ等の固定手段でケース体８０に固定されている。蓋体９０には、第２の集光レンズ５２を覗かせる開口部９１が形成されている。開口部９１は、第２の集光レンズ５２のレンズ面形状に対応する形状となっている。
（液晶表示素子）
　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。なお、液晶表示素子２を構成する液晶パネルは、パッシブ駆動型のものであってもよい。また、液晶パネルとして、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＶＡ（Vertical Alignment）型、ＳＴＮ（Super-Twisted Nematic）型、強誘電性型等の様々な型のものが適用可能である。
　液晶表示素子２は、制御部（図示せず）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所定の画像を表示する。例えば、制御部は、車両ＣのＥＣＵ（Electronic Control Unit）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、車両速度や燃費等を示す画像を液晶表示素子２に表示させる。同時に、制御部は、光源１０を発光させる。これにより、液晶表示素子２は、バックライトユニット１で生成された照明光Ｉによって透過照明され、表示画像を表す表示光Ｌが液晶表示素子２から出射される。
　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器３から表示光Ｌが出射される。
（平面鏡、凹面鏡、筐体、保護部材）
　図２に戻って、平面鏡４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成る。平面鏡４は、表示器３が発した表示光Ｌを凹面鏡５に向け反射させる。
　凹面鏡５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成る。凹面鏡５の反射面は、凹面になっており、表示器３からの表示光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、表示器３に表示されている画像が拡大された大きさになる。
　筐体６は、樹脂等から箱状に形成され、内部に、平面鏡４及び凹面鏡５を収容する。平面鏡４及び凹面鏡５は、筐体６の内部に公知の手法により固定されている。筐体６は、図２に示すように、上部開口部６ａと下部開口部６ｂとを有している。上部開口部６ａは、ウインドシールドＳに向かって開口しており、表示光Ｌを表示装置１００外部に通過させる出射口として機能する。下部開口部６ｂは、筐体６の上部開口部６ａとは反対側に位置し、その下端部（図２の紙面下方向の端部）に液晶表示素子２が配置されている。このようにして、下部開口部６ｂは、液晶表示素子２の表示面を筐体６内部に向かって覗かせるように形成されている。このように、筐体６は、液晶表示素子２から出射口として機能する上部開口部６ａまでの表示光Ｌの光路を取り囲むように形成されている。
　図２に示すように、バックライトユニット１は、筐体６の外側であって下部開口部６ｂ側から、筐体６に取り付けられている。例えば、ビス８（図２参照）等の固定手段でケース体８０が筐体６に固定されることにより、バックライトユニット１は、筐体６に取り付けられている。この際、ケース体８０を覆う蓋体９０の開口部９１（図４参照）が、筐体６の下部開口部６ｂ（図２参照）と通じるようにして、バックライトユニット１は取り付けられている。
　保護部材７は、樹脂等からなり、筐体６に取り付けられたバックライトユニット１を下側（図２の紙面下側）から覆うようにして、筐体６に所定の方法で固定されている。このように設けられた保護部材７は、バックライトユニット１を、塵、振動等から保護する。
　表示装置１００がユーザＵに所定の画像を虚像Ｖとして視認可能とする機構を簡潔に述べれば、次の（１）、（２）のようになる。
（１）表示器３が画像を表示することで表示光Ｌが出射される。表示器３からの表示光Ｌは平面鏡４及び凹面鏡５で反射し、ウインドシールドＳに向かう。このようにして、表示装置１００は表示光ＬをウインドシールドＳに向けて出射する。
（２）表示装置１００からの表示光ＬがウインドシールドＳで反射することで、ユーザＵから見てウインドシールドＳの前方に表示画像の虚像Ｖが結ばれる。
　以上に説明した表示装置１００では、光源１０の光軸ＡＸ上に並んで位置する複数の光学素子（ライトボックス３０、レンズアレイ４０、及び第１の集光レンズ５１）がケース体８０に本実施形態に特有の構造で配設されている。
　以下では、この構造の理解を容易にするため、図４等に示すように、光源１０の光軸ＡＸと平行な軸をＹ軸、各光学素子（ライトボックス３０、レンズアレイ４０、及び第１の集光レンズ５１）が立つ方向に沿う軸をＺ軸（第１の軸）、Ｙ軸及びＺ軸と直交する軸をＸ軸（第２の軸）としたＸＹＺ座標系を用いて説明する。なお、図面においてＸ、Ｙ、Ｚ軸の各々を示す矢印が向く方向を各軸の＋（プラス）方向とし、その反対方向を各軸の－（マイナス）方向として、適宜、説明する。
（ケース体への光学素子の配設構造）
　光軸ＡＸ上に位置する各光学素子には、一対のフランジ部と、位置決め部とが設けられている。
　具体的には、図７（ａ）に示すように、第１の集光レンズ５１には、＋Ｘ方向側に突出するフランジ部５１ａと－Ｘ方向側に突出するフランジ部５１ｂとが設けられている。また、第１の集光レンズ５１には、－Ｚ方向に突出する位置決め部５１ｃが設けられている。また、第１の集光レンズ５１には、位置決め部５１ｃからＸ軸方向に所定の間隔を空けて位置し、－Ｚ方向に突出する誤組み防止部５１ｄが設けられている。
　図７（ｂ）に示すように、ライトボックス３０には、＋Ｘ方向側に突出するフランジ部３０ａと－Ｘ方向側に突出するフランジ部３０ｂとが設けられている。また、ライトボックス３０には、－Ｚ方向に突出する位置決め部３０ｃが設けられている。
　レンズアレイ４０にも同様に一対のフランジ部が設けられており（図４に－Ｘ方向に突出するフランジ部４０ｂを示した）、また、－Ｚ方向に突出する位置決め部４０ｃが設けられている。
　ケース体８０は、前述したように、＋Ｚ軸方向に開口した上部開口部８１を有している（図４参照）。ケース体８０の、Ｚ軸方向において上部開口部８１とは反対側には底部８３が位置する。また、底部８３のＸ軸方向の両端からは、＋Ｚ軸方向に向かって立ち、互いに対向する壁部８４，８５が形成されている。底部８３と壁部８４と壁部８５とに囲まれた空間内に、各光学素子（ライトボックス３０、レンズアレイ４０、及び第１の集光レンズ５１）が位置している。
　ケース体８０の壁部８４，８５に、各光学素子の一対のフランジ部に対応した溝部が形成されている。ここで、第１の集光レンズ５１に対応した溝部について、図４、図６を参照して説明する。なお、図６は、第１の集光レンズ５１に対応した溝部を主に表した図である。
　－Ｘ方向側に位置する壁部８４の内面（壁部８５と対向する面）には、溝部８４１が形成されている。溝部８４１は、Ｚ軸方向に沿って延び、且つ、－Ｘ軸方向に窪んでいる。溝部８４１は、第１の集光レンズ５１のフランジ部５１ｂをＹ軸方向において挟むように形成されている。壁部８５の内面には、溝部８４１と対となり、第１の集光レンズ５１のフランジ部５１ａを挟む溝部（図示せず）が同様に形成されている。このように形成された一対の溝部にフランジ部５１ａ，５１ｂが挟まっていることで、第１の集光レンズ５１は、Ｚ軸方向に沿って立った（起立した）状態となっている。溝部８４１は、図６に示すように、フランジ部５１ｂと若干の隙間（Ｙ軸方向の間隔）を空けるように形成されている。
　フランジ部５１ｂには、図６、図８等に示す、ばね体９が設けられている。ばね体９は、例えば、金属性のばねから成り、フランジ部５１ｂを挟み込む挟込部９ａと、Ｙ軸方向に復元力を有する第１の弾性部９ｂと、Ｚ軸方向に復元力を有する第２の弾性部９ｃと、を備える。
　ばね体９は、挟込部９ａにフランジ部５１ｂを差し込むことにより、第１の集光レンズ５１に取り付けられる。ばね体９がフランジ部５１ｂに取り付けられた状態では、第１の弾性部９ｂは、図６に示すように、－Ｙ方向に突出しており、溝部８４１と当接する。第１の弾性部９ｂは、フランジ部５１ｂと溝部８４１との間に位置し、Ｙ軸方向における復元力により、フランジ部５１ｂを溝部８４１に押し付ける。また、ばね体９がフランジ部５１ｂに取り付けられた状態では、第２の弾性部９ｃは、図６に示すように、＋Ｚ方向に突出している。ここで、前述したように、ケース体８０には、上部開口部８１を塞ぐ蓋体９０が取り付けられる。蓋体９０がケース体８０に取り付けられると、第２の弾性部９ｃは、蓋体９０の－Ｚ方向側の面と当接する。これにより、第２の弾性部９ｃは、フランジ部５１ｂと蓋体９０との間に位置し、Ｚ軸方向における復元力により、フランジ部５１を底部８３に向けて押し付ける。同様に、図７（ａ）に示すように、フランジ部５１ａにも、ばね体９が設けられている。
　これにより、第１の集光レンズ５１は、ばね体９の弾性力により耐振動性を有しつつ、Ｙ軸及びＺ軸方向において、ケース体８０に対して位置決めされる。なお、既述の図３及び図４では、見易さを考慮してばね体９を省略している。
　同様に、ライトボックス３０に対応して、図４に示すように、壁部８４にはフランジ部３０ｂを挟む溝部８４２が形成され、フランジ部３０ａ（図７（ｂ）参照）に対応して壁部８５にはフランジ部３０ａを挟み、溝部８４２と対となる溝部（図示せず）が形成されている。そして、図７（ｂ）に示すように、ライトボックス３０のフランジ部３０ａ，３０ｂの各々にも、ばね体９が取り付けられている。
　同様に、レンズアレイ４０に対応して、図４に示すように、壁部８４にはフランジ部４０ｂを挟む溝部８４３が形成され、フランジ部４０ｂと対となるフランジ部（図示せず）に対応して壁部８５には溝部８４３と対となる溝部（図示せず）が形成されている。そして、図示しないが、レンズアレイ４０の一対のフランジ部の各々にも、ばね体９が取り付けられている。
　これにより、各光学素子は、ばね体９の弾性力により耐振動性を有しつつ、Ｙ軸及びＺ軸方向において、ケース体８０に対して位置決めされている。
　図９にバックライトユニット１の背面図（－Ｚ方向から見た図）を示す。
　ケース体８０の底部８３（図４参照）には、各光学素子の位置決め部５１ｃ，４０ｃ，３０ｃに対応して、各位置決め部がケース体８０に対して位置決めされる位置決め孔Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３（被位置決め部）が形成されている。位置決め孔Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３は、底部８３をＺ軸方向に貫通している。位置決め部５１ｃが位置決め孔Ｏ１に挿入され、両者が嵌め合わされることにより、第１の集光レンズ５１ｃは、主にＸ軸方向においてケース体８０に対して位置決めされる。位置決め部４０ｃが位置決め孔Ｏ２に挿入され、両者が嵌め合わされることにより、レンズアレイ４０は、主にＸ軸方向においてケース体８０に対して位置決めされる。位置決め部３０ｃが位置決め孔Ｏ３に挿入され、両者が嵌め合わされることにより、ライトボックス３０は、主にＸ軸方向においてケース体８０に対して位置決めされる。また、前述のように、各光学素子は、ケース体８０に設けられた溝部とばね体９とでＹ軸及びＺ軸方向において位置決めされている。このようにして、各光学素子は、ケース体８０に対してＸＹＺ方向において位置決めされる。
　また、図９に示すように位置決め孔Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３は、光源１０の光軸ＡＸ上に位置する。つまり、これらに差し込まれた位置決め部５１ｃ、４０ｃ、３０ｃも光軸ＡＸ上に位置する。この構成により、各光学素子の中心位置と光軸ＡＸとのズレを抑制することが可能である。例えば、位置決め部５１ｃは、Ｚ軸方向から見て、第１の集光レンズ５１のレンズ光軸上に位置するように設けられており、第１の集光レンズ５１のレンズ光軸と光源１０の光軸ＡＸとのズレを抑制する。
　また、図９に示すように、ケース体８０の底部８３には、第１の集光レンズ５１の誤組み防止部５１ｄに対応した誤組み防止孔Ｏ４が形成されている。誤組み防止孔Ｏ４は、底部８３をＺ軸方向に貫通している。誤組み防止孔Ｏ４は、位置決め孔Ｏ１とＸ軸方向に所定間隔を空けて位置する。組み付け時に、誤組み防止部５１ｄが誤組み防止孔Ｏ４に挿入されるように第１の集光レンズ５１を配置しなければ、第１の集光レンズ５１はケース体８０の底部８３から浮き上がるようになってしまい、第１の集光レンズ５１は所望の向きと逆側であることがわかる。これにより、第１の集光レンズ５１を誤って組み付けることが防止できる。なお、ライトボックス３０、レンズアレイ４０にも同様の誤組み防止部を設け、これに対応してケース体８０に誤組み防止孔を設けてもよい。
　ここからは、図１０を参照して、反射部６０のケース体８０への配設構造について説明する。
　図１０に示すように、ケース体８０の＋Ｙ方向側の端部には、傾斜部８６が形成されている。傾斜部８６のケース体８０の内面側には、傾斜部８６と一体に形成された樹脂ばね部８６ａが形成されている。また、ケース体８０の傾斜部８６の底部８３側の端部には溝部８３ａが形成されている。反射部６０は、－Ｚ方向側の端部が溝部８３ａに挿入されることにより、ケース体８０に対して仮止めされる。蓋体９０の＋Ｙ方向側の端部の－Ｚ方向側には、傾斜面９２が形成されている。この傾斜面９２は、蓋体９０がケース体８０に取り付けられると、反射部６０の＋Ｚ方向側の端部と当接し、反射部６０をケース体８０の傾斜部８６に向けて押しつける。一方、傾斜部８６に形成された樹脂ばね部８６ａは、反射部６０の反射面６１の法線方向に復元力を有して形成されており、反射部６０が蓋体９０によって押し付けられると、その逆側、つまり、反射部６０を蓋体９０に向けて押しつける。反射部６０の－Ｚ方向側の端部は溝部８３ａに支持されているため、反射部６０は、－Ｚ方向側の端部を支点として、互いに逆方向に働く、蓋体９０の傾斜面９２からの力と樹脂ばね部８６ａからの力とがつり合うことで、ケース体８０に対して配設される。なお、蓋体９０の傾斜面９２と、ケース体８０の傾斜部８６及び溝部８３ａとは、反射部６０の反射面６１が所望の傾きとなるように設定されている。
　このようにして、反射部６０は、樹脂ばね部８６ａの弾性力により、耐振動性を有しつつ、ケース体８０に配設されている。なお、この実施形態で、前述した各光学素子（第１の集光レンズ５１、レンズアレイ４０、ライトボックス３０）に耐振動性を付与する弾性部材を樹脂ばねでなく金属ばねとした理由は、各光学素子が比較的、光源１０に近いことから、光源１０近傍の温度上昇によっても部材の変形等が生じないようにするためである。したがって、耐振動性を満足させる観点からは、ばね体９を樹脂ばねで形成することもできるし、反射部６０に当接する弾性部材を、ケース体８０とは別体の金属ばねで形成することもできる。
　以上に説明した表示装置１００は、液晶表示素子２が表示する像を表す表示光Ｌを透明部材（一例としてウインドシールドＳ）に向けて出射し、透明部材で反射した表示光Ｌにより像の虚像Ｖを表示する表示装置１００であって、液晶表示素子２を像の表示側とは反対側から照明する光を出射する光源１０と、光源１０と液晶表示素子２との間であって光源１０の光軸ＡＸ上に配置された光学素子（第１の集光レンズ５１、レンズアレイ４０、ライトボックス３０）と、光学素子を収納するケース体８０と、を備え、ケース体８０は、Ｚ軸方向に向かって開口する上部開口部８１と、Ｚ軸方向において上部開口部８１とは反対側に位置する底部８３と、上部開口部８１と底部８３との間に位置し、Ｚ軸方向に沿って延び、且つ、Ｘ軸方向に窪む溝部（溝部８４１，８４２，８４３）と、を有し、光学素子は、Ｘ軸方向に突出する突出部（フランジ部５１ａ，５１ｂ，３０ａ，３０ｂ等）を有し、突出部が溝部に挟まっていることで、Ｚ軸方向に沿って立った状態でケース体８０に収納されている。このようにしたから、光学素子の組み付け後に上部開口部８１から覗くだけで、光学素子が適切に配設されているか確認できるため、歩留まりを良好とすることが可能である。また、光学素子をケース体８０に形成された溝部に沿って挿入することで、ケース体８０に配置できるため、組み付けが容易である。この構成は、特に、光学素子が複数ある場合に有用である。
　また、表示装置１００は、上部開口部８１を塞ぐ蓋体９０と、突出部と溝部との間に位置し、突出部を溝部に押し付ける第１の弾性部９ｂと、突出部と蓋体９０との間に位置し、突出部を底部８３に向けて押し付ける第２の弾性部９ｃと、をさらに備える。このようにしたから、光学素子の組み付けが容易でありながらも、第１の弾性部９ｂ及び第２の弾性部９ｃの弾性力により光学素子に耐振動性を付与できる。
　また、光学素子の底部８３側には位置決め部（位置決め部５１ｃ等）が設けられ、底部８３には、位置決め部が位置決めされる被位置決め部（位置決め孔Ｏ１等）が設けられ、Ｚ軸方向から見て、位置決め部と被位置決め部は、光軸ＡＸ上に位置する。このようにしたから、光学素子の中心位置と光軸ＡＸとのズレを抑制することが可能である。
　また、光学素子は、光軸ＡＸが向く方向に間隔を空けて複数あり、それらの少なくとも１つは光源１０が出射した光を液晶表示素子２の表示領域Ａに対応するように集光する第１の集光レンズ５１であり、溝部も光学素子の各々に対応して複数設けられている。
　また、表示装置１００は、光学素子と液晶表示素子２の間に位置し、光源１０が出射した光を液晶表示素子２に向けて反射させる反射面６１を有する反射部６０をさらに備え、反射面６１が光軸ＡＸに対して傾斜していることで、光源ＡＸから液晶表示素子２に至る光の光路が反射部６１で折り曲がるように構成されている。
　なお、本発明は、上記の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る。以下に変形の一例を示す。
（変形例）
　以上では、第１の弾性部９ｂと第２の弾性部９ｃとが、ばね体９と一体に形成される例を示したが、これに限られない。第１の弾性部９ｂ及び第２の弾性部９ｃの各々と同様の機能を有する弾性部材を別体に構成してもよい。また、以上では、第１の弾性部９ｂが－Ｙ方向に突出している例を示したが、＋Ｙ方向に突出していてもよい。
　以上では、反射部６０を平面鏡で構成した例を説明したが、これに限られない。反射部６０の反射面６１を曲面形状、例えば、球面、トロイダル面、コーニック面、自由曲面に形成してもよい。このようにすれば、反射部６０がレンズ効果を発揮し、液晶表示素子２への配光を制御する機能を有することができるため、例えば、集光手段を集光レンズ１枚で構成した場合であっても、精度良く配光を制御できる。また、集光手段を集光レンズ２枚以上で構成した場合は、同様の効果により、集光レンズの枚数を削減することが可能になるため、省スペース化とコスト低減を図ることができる。
　また、以上の説明では、表示光Ｌを車両ＣのウインドシールドＳで反射させることで、表示画像をユーザＵに視認させる例を示したが、これに限られない。表示装置１００が専用のコンバイナ（透明部材の一例）を備え、コンバイナで表示光Ｌを反射させることで表示画像を視認させてもよい。
　また、以上の説明では、表示装置１００が搭載される乗り物の一例を車両Ｃとしたが、これに限られない。表示装置１００は、オートバイ等の他の車両、建設機械、農耕機械、船舶、航空機等に搭載されるものであってもよい。
　なお、本発明は以上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。
　本発明は、液晶表示素子が表示する像を表す表示光をウインドシールド（透明部材）に向けて出射し、ウインドシールドで反射した表示光により像の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置のごとき表示装置に適用することが可能である。
１００…表示装置
　　１…バックライトユニット
　１０…光源
　２０…平行光生成手段
　３０…ライトボックス
　３０ａ，３０ｂ…フランジ部
　３０ｃ…位置決め部
　４０…レンズアレイ
　４０ｂ…フランジ部
　４０ｃ…位置決め部
　５１…第１の集光レンズ（集光レンズ）
　５１ａ，５１ｂ…フランジ部
　５１ｃ…位置決め部
　５１ｄ…誤組み防止部
　５２…第２の集光レンズ
　６０…反射部
　７０…拡散板
　８０…ケース体
　８１…上部開口部（開口部）
　８３…底部
　Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３…位置決め孔（被位置決め部）
　Ｏ４…誤組み防止孔
　８４，８５…壁部
　８４１，８４２，８４３…溝部
　９０…蓋体
　　２…液晶表示素子
　　３…表示器
　　９…ばね体
　　９ａ…挟込部
　　９ｂ…第１の弾性部
　　９ｃ…第２の弾性部
　ＡＸ…光軸
　　Ｉ…照明光
　　Ｌ…表示光
　　Ｖ…虚像
　　Ｕ…ユーザ

Claims (5)

  1. 　液晶表示素子が表示する像を表す表示光を透明部材に向けて出射し、前記透明部材で反射した表示光により前記像の虚像を表示する表示装置であって、
    　前記液晶表示素子を前記像の表示側とは反対側から照明する光を出射する光源と、
    　前記光源と前記液晶表示素子との間であって前記光源の光軸上に配置された光学素子と、
    　前記光学素子を収納するケース体と、を備え、
    　前記ケース体は、前記光軸と略直交する第１の軸方向に向かって開口する開口部と、前記第１の軸方向において前記開口部とは反対側に位置する底部と、前記開口部と前記底部との間に位置し、前記第１の軸方向に沿って延び、且つ、前記光軸及び前記第１の軸と直交する第２の軸方向に窪む溝部と、を有し、
    　前記光学素子は、前記第２の軸方向に突出する突出部を有し、前記突出部が前記溝部に挟まっていることで、前記第１の軸方向に沿って立った状態で前記ケース体に収納されている、
    　ことを特徴とする表示装置。
  2. 　前記開口部を塞ぐ蓋体と、
    　前記突出部と前記溝部との間に位置し、前記突出部を前記溝部に押し付ける第１の弾性部と、
    　前記突出部と前記蓋体との間に位置し、前記突出部を前記底部に向けて押し付ける第２の弾性部と、をさらに備える、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記光学素子の前記底部側には位置決め部が設けられ、
    　前記底部には、前記位置決め部が位置決めされる被位置決め部が設けられ、
    　前記第１の軸方向から見て、前記位置決め部と前記被位置決め部は、前記光軸上に位置する、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
  4. 　前記光学素子は、前記光軸が向く方向に間隔を空けて複数あり、それらの少なくとも１つは前記光源が出射した光を前記液晶表示素子の表示領域に対応するように集光する集光レンズであり、
    　前記溝部も前記光学素子の各々に対応して複数設けられている、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
  5. 　前記光学素子と前記液晶表示素子の間に位置し、前記光源が出射した光を前記液晶表示素子に向けて反射させる反射面を有する反射部をさらに備え、
    　前記反射面が前記光軸に対して傾斜していることで、前記光源から前記液晶表示素子に至る光の光路が前記反射部で折り曲がるように構成されている、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
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