特開 2023-174345 表示装置、およびヘッドアップディスプレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023174345

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】表示装置、およびヘッドアップディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20231130BHJP

   G02B 5/02 20060101ALI20231130BHJP

   G02B 3/08 20060101ALI20231130BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

G02B5/02 B

G02B3/08

B60K35/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022087148

(22)【出願日】2022-05-27

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】宮本 智明

(72)【発明者】

【氏名】三上 萌

【テーマコード（参考）】

2H042

2H199

3D344

【Ｆターム（参考）】

2H042BA02

2H042BA03

2H042BA12

2H042BA13

2H042BA20

2H199DA03

2H199DA12

2H199DA15

2H199DA18

2H199DA43

3D344AA21

3D344AB01

3D344AC25

(57)【要約】

【課題】表示装置の薄型化と発生する縞模様の低減。
【解決手段】画像を表す表示光１００を出射する表示パネル３１と、表示光１００を形成するための光である基礎光１１０を放射する光源３８と、を備えた表示装置２０であって、表示パネル３１に入射する基礎光１１０を拡散する第一拡散シート３２と、第一拡散シート３２と離間して配置され、第一拡散シート３２に入射する基礎光１１０を拡散する第二拡散シート３４と、第二拡散シート３４に入射する基礎光１１０を屈折させる複数の光学素子を有する光学部材３５と、を備える表示装置。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像を表す表示光を出射する表示パネルと、前記表示光を形成するための光である基礎光を放射する光源と、を備えた表示装置であって、
前記表示パネルに入射する前記基礎光を拡散する第一拡散構造と、
前記第一拡散構造と離間して配置され、前記第一拡散構造に入射する前記基礎光を拡散する第二拡散構造と、
前記第二拡散構造に入射する前記基礎光を屈折させる複数の光学素子を有する光学部材と、
を備える表示装置。

【請求項2】

前記第一拡散構造を備えた第一拡散シートと、
前記第二拡散構造を備えた第二拡散シートと、
前記第一拡散シートと前期第二拡散シートとの間に配置される透光部材と、
を備える請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記第一拡散構造を備えた第一拡散シートと、
前記第二拡散構造を備えた第二拡散シートと、
前記第一拡散シートと前記第二拡散シートとを所定の間隔で保持する保持部材と、
を備える請求項１に記載の表示装置。

【請求項4】

前記表示パネルに対向する第一の主面に前記第一拡散構造が設けられ、前記第一の主面と反対側の第二の主面に前記第二拡散構造が設けられる透光部材を備える
請求項１に記載の表示装置。

【請求項5】

前記光学部材は、前記第二拡散構造側の面に前記光学素子が配置される
請求項１に記載の表示装置。

【請求項6】

前記光学部材は、前記第二拡散構造とは反対側の面に前記光学素子が配置される
請求項１または５に記載の表示装置。

【請求項7】

前記光学部材は、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、フライアイレンズ、およびプリズムのうちの一つである
請求項１に記載の表示装置。

【請求項8】

前記光学部材は、前記表示パネルに対向する第一の光学面と、前記第一の光学面と反対側の第二の光学面と、を備え、
前記第一の光学面、および前記第二の光学面の少なくともいずれか一方は、フレネル面、複数の凸レンズからなる光学面、複数の凹レンズからなる光学面、および複数のプリズムからなる光学面のうち少なくとも二種類の光学面で構成される
請求項１に記載の表示装置。

【請求項9】

前記光学部材は、前記表示パネルに対向する第一の光学面と、前記第一の光学面と反対側の第二の光学面と、を備え、
前記第一の光学面と前記第二の光学面とは、フレネル面、複数の凸レンズからなる光学面、複数の凹レンズからなる光学面、および複数のプリズムからなる光学面のうちの一つの光学面でそれぞれ構成され、
前記第一の光学面の種類と前記第二の光学面の種類とが異なっている
請求項１に記載の表示装置。

【請求項10】

画像を表す表示光を出射する表示パネルと、前記表示光を形成するための光である基礎光を放射する光源と、を備えた表示装置を備えるヘッドアップディスプレイであって、
前記表示パネルに入射する前記基礎光を拡散する第一拡散構造と、
前記第一拡散構造と離間して配置され、前記第一拡散構造に入射する前記基礎光を拡散する第二拡散構造と、
前記第二拡散構造に入射する前記基礎光を屈折させる複数の光学素子を有する光学部材と、
前記表示パネルから出射される前記表示光を反射するミラーと、
を備えるヘッドアップディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、表示装置、およびヘッドアップディスプレイに関する。

【背景技術】

【0002】

ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）とは、表示装置から所定の画像を表す表示光を出射し、当該画像の虚像を、車両のウインドシールド（フロントガラス）において車両の前方の景色上に重ね合わせて表示する車載機器である。

【0003】

上述した表示装置では、特許文献１に記載されるように、画像を表す表示光の領域ごとの輝度を均一にするためにバックライトからの光を発散させるフレネルレンズなどが用いられる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－３７３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

表示装置にフレネルレンズを使うと表示装置全体の薄型化を図ることができる。しかし、発明者は、フレネルパターンと称される光学部材の表面に設けられた微細構造による縞模様が虚像で視認され、視認される画像の品位を悪化させてしまうことを見出した。本発明者はさらに研究と実験を重ね、光学部材表面の微細構造のピッチを狭くすることで、縞模様を目立たなくさせることを見出したが、表示光の輝度が低下するという課題も見出した。

【0006】

本開示は、発明者の知見に基づくものであり、表示光の輝度の低下を抑制し、光学部材の微細構造による縞模様などの視認度合いを低下させる表示装置、およびヘッドアップディスプレイを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る表示装置は、画像を表す表示光を出射する表示パネルと、前記表示光を形成するための光である基礎光を放射する光源と、を備えた表示装置であって、前記表示パネルに入射する前記基礎光を拡散する第一拡散構造と、前記第一拡散構造と離間して配置され、前記第一拡散構造に入射する前記基礎光を拡散する第二拡散構造と、前記第二拡散構造に入射する前記基礎光を屈折させる複数の光学素子を有する光学部材と、を備える。

【0008】

本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイは、画像を表す表示光を出射する表示パネルと、前記表示光を形成するための光である基礎光を放射する光源と、を備えた表示装置を備えるヘッドアップディスプレイであって、前記表示パネルに入射する前記基礎光を拡散する第一拡散構造と、前記第一拡散構造と離間して配置され、前記第一拡散構造に入射する前記基礎光を拡散する第二拡散構造と、前記第二拡散構造に入射する前記基礎光を屈折させる複数の光学素子を有する光学部材と、前記表示パネルから出射される前記表示光を反射するミラーと、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様に係る表示装置、ヘッドアップディスプレイによれば、光学部材の微細構造による縞模様などの視認度合いの低下、輝度低下の抑制を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係るヘッドアップディスプレイを搭載した車両を示す図である。

【図2】実施の形態に係るヘッドアップディスプレイによりＨＵＤ画像が表示されるウインドシールドの領域を示す図である。

【図3】実施の形態に係るヘッドアップディスプレイの構成を示す図である。

【図4】実施の形態に係る表示装置の断面図である。

【図5】実施の形態に係る表示装置の分解斜視図である。

【図6】光学部材としてのフレネルレンズを示す斜視図である。

【図7】保持部材により所定の間隔に配置された拡散シートを示す斜視図である。

【図8】表示装置の別例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示の第一の態様に係る表示装置は、画像を表す表示光を出射する表示パネルと、前記表示光を形成するための光である基礎光を放射する光源と、を備えた表示装置であって、前記表示パネルに入射する前記基礎光を拡散する第一拡散構造と、前記第一拡散構造と離間して配置され、前記第一拡散構造に入射する前記基礎光を拡散する第二拡散構造と、前記第二拡散構造に入射する前記基礎光を屈折させる複数の光学素子を有する光学部材と、を備える。

【0012】

本態様によれば、ＨＡＺＥ値（詳細は後述）が低い第一拡散構造、および第二拡散構造を用いて表示光の輝度の低下を抑制した場合でも、両拡散構造を離間して配置することにより複数の光学素子を有する光学部材に基づき表示光として出射される画像に発生する縞模様などを視認できない程度にまで低減することができる。

【0013】

本開示の第二の態様に係る表示装置は、前記第一の態様に加え、前記第一拡散構造を備えた第一拡散シートと、前記第二拡散構造を備えた第二拡散シートと、前記第一拡散シートと前期第二拡散シートとの間に配置される透光部材と、を備える。

【0014】

本態様によれば、第一拡散構造、および第二拡散構造をそれぞれ備えたシートを透光部材の両側にそれぞれ配置することで、第一拡散構造、および第二拡散構造を簡単な構成で安定して所定の間隔に配置することができる。

【0015】

本開示の第三の態様に係る表示装置は、前記第一の態様に加え、前記第一拡散構造を備えた第一拡散シートと、前記第二拡散構造を備えた第二拡散シートと、前記第一拡散シートと前記第二拡散シートとを所定の間隔で保持する保持部材と、を備える。

【0016】

本態様によれば第一拡散構造、および第二拡散構造をそれぞれ備えたシートを簡単な構成で所定の間隔に配置することができる。

【0017】

本開示の第四の態様に係る表示装置は、前記第一の態様に加え、前記表示パネルに対向する第一の主面に前記第一拡散構造が設けられ、前記第一の主面と反対側の第二の主面に前記第二拡散構造が設けられる透光部材を備える。

【0018】

本態様によれば、部品点数を削減しつつ所定の間隔で第一拡散構造と第二拡散構造とを配置することができる。

【0019】

本開示の第五の態様に係る表示装置は、前記第一の態様、前記第二の態様、前記第三の態様、および前記第四の態様のいずれかに加え、前記光学部材は、前記第二拡散構造側の面に前記光学素子が配置される。

【0020】

本開示の第六の態様によれば、前記第一の態様、前記第二の態様、前記第三の態様、前記第四の態様、および前記第五の態様のいずれかに加え、前記光学部材は、前記第二拡散構造とは反対側の面に前記光学素子が配置される。

【0021】

本開示の第七の態様によれば、前記第一の態様、前記第二の態様、前記第三の態様、前記第四の態様、前記第五の態様、および前記第六の態様のいずれかに加え、前記光学部材は、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、フライアイレンズ、およびプリズムのうちの一つである。

【0022】

本開示の第八の態様によれば、前記第一の態様、前記第二の態様、前記第三の態様、前記第四の態様、前記第五の態様、前記第六の態様、および前記第七の態様のいずれかに加え、前記光学部材は、前記表示パネルに対向する第一の光学面と、前記第一の光学面と反対側の第二の光学面と、を備え、前記第一の光学面、および前記第二の光学面の少なくともいずれか一方は、フレネル面、複数の凸レンズからなる光学面、複数の凹レンズからなる光学面、および複数のプリズムからなる光学面のうち少なくとも二種類の光学面で構成される。

【0023】

本開示の第九の態様によれば、前記第一の態様、前記第二の態様、前記第三の態様、前記第四の態様、前記第五の態様、前記第六の態様、および前記第七の態様のいずれかに加え、前記光学部材は、前記表示パネルに対向する第一の光学面と、前記第一の光学面と反対側の第二の光学面と、を備え、前記第一の光学面と前記第二の光学面とは、フレネル面、複数の凸レンズからなる光学面、複数の凹レンズからなる光学面、および複数のプリズムからなる光学面のうちの一つの光学面でそれぞれ構成され、前記第一の光学面の種類と前記第二の光学面の種類とが異なっている。

【0024】

本開示に係るヘッドアップディスプレイは、画像を表す表示光を出射する表示パネルと、前記表示光を形成するための光である基礎光を放射する光源と、を備えた表示装置を備えるヘッドアップディスプレイであって、前記表示パネルに入射する前記基礎光を拡散する第一拡散構造と、前記第一拡散構造と離間して配置され、前記第一拡散構造に入射する前記基礎光を拡散する第二拡散構造と、前記第二拡散構造に入射する前記基礎光を屈折させる複数の光学素子を有する光学部材と、前記表示パネルから出射される前記表示光を反射するミラーと、を備える。

【0025】

本ヘッドアップディスプレイによれば、ＨＡＺＥ値が低い第一拡散構造、および第二拡散構造を用いて表示光の輝度の低下を抑制した場合でも、両拡散構造を離間して配置することにより複数の光学素子を有する光学部材に基づき表示光として出射される虚像に発生する縞模様などを視認できない程度にまで低減することができる。

【0026】

以下、本開示に係る表示装置、および表示装置を備えたヘッドアップディスプレイの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本開示を説明するために一例を挙示するものであり、本開示を限定する主旨ではない。例えば、以下の実施の形態において示される形状、構造、材料、構成要素、相対的位置関係、接続状態、数値、数式、方法における各段階の内容、各段階の順序などは、一例であり、以下に記載されていない内容を含む場合がある。また、平行、直交などの幾何学的な表現を用いる場合があるが、これらの表現は、数学的な厳密さを示すものではなく、実質的に許容される誤差、ずれなどが含まれる。また、同時、同一などの表現も、実質的に許容される範囲を含んでいる。

【0027】

また、図面は、本開示を説明するために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる。また、図中に示す場合があるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図の説明のために任意に設定した直交座標を示している。つまりＺ軸は、鉛直方向に沿う軸とは限らず、Ｘ軸、Ｙ軸は、水平面内に存在するとは限らない。

【0028】

また、以下では複数の開示を一つの実施の形態として包括的に説明する場合がある。また、以下に記載する内容の一部は、本開示に関する任意の構成要素として説明している。

【0029】

まず、図１～図３を参照しながら、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ２の構成について説明する。図１は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ２を搭載した車両４を示す図である。図２は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ２によりＨＵＤ画像８が表示されるウインドシールド１０の領域１２を示す図である。図３は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ２の構成を示す図である。

【0030】

図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ２は、自動車等の車両４のダッシュボード６の内部に配置されている。図１～図３に示すように、ヘッドアップディスプレイ２では、虚像であるＨＵＤ画像８を表示するための表示光を、例えば車両４のウインドシールド１０（表示媒体の一例）の運転席寄り下側の領域１２に向けて出射する。表示光は、ウインドシールド１０の領域１２で運転者１４に向けて反射する。これにより、運転者１４は、ウインドシールド１０の領域１２において、虚像であるＨＵＤ画像８をウインドシールド１０の前方の景色上に重ね合わせて見ることができる。すなわち、運転者１４にとっては、ＨＵＤ画像８は、あたかもウインドシールド１０の前方の空間１６に表示されているかのように見える。

【0031】

図３に示すように、ヘッドアップディスプレイ２は、筐体１８と、表示装置２０と、第一のミラー２２（ミラーの一例）と、第二のミラー２４（ミラーの一例）とを備えている。

【0032】

筐体１８は、箱形状に形成されており、例えばアルミニウム等の金属で形成されている。筐体１８は、車両４のダッシュボード６の内部に配置されている。筐体１８の内部には、表示装置２０、第一のミラー２２、および第二のミラー２４が収納されている。筐体１８の上面は、ウインドシールド１０に対向するように配置されている。筐体１８の上面には、開口部２６が形成されている。この開口部２６は、例えば透明な樹脂プレートで構成されたカバー部材２８で覆われている。

【0033】

表示装置２０は、ＨＵＤ画像８を表示するための表示光を、第一のミラー２２に向けて出射するためのＰＧＵ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）である。表示装置２０の構成については、後述する。

【0034】

第一のミラー２２は、例えば平面ミラーであり、表示装置２０からの表示光を第二のミラー２４に向けて反射する。第二のミラー２４は、例えば凹面ミラーであり、第一のミラー２２からの表示光をウインドシールド１０の領域１２に向けて反射する。第二のミラー２４からの表示光は、カバー部材２８を透過してウインドシールド１０の領域１２で反射した後に、運転者１４の目に入射する。

【0035】

なお、本実施の形態では、ヘッドアップディスプレイ２は、２つのミラー（第一のミラー２２、および第二のミラー２４）を備えるようにしたが、これに限定されず、１つのミラー、または３以上のミラーを備えるようにしてもよい。

【0036】

次に、図４、および図５を参照しながら、表示装置２０の構成について説明する。図４は、実施の形態に係る表示装置２０の断面図である。図５は、実施の形態に係る表示装置２０の分解斜視図である。なお、筐体の図示は、省略している。

【0037】

図４に示すように、表示装置２０は、画像が形成される表示光１００を出射する装置であって、表示パネル３１と、第一拡散シート３２と、透光部材３３と、第二拡散シート３４と、光学部材の一つであるフレネルレンズ３５と、光学部材の一つであるプリズム板３６と、導光板３７と、光源３８と、を備えている。

【0038】

表示パネル３１は、受光した基礎光１１０に基づき画像を表す表示光１００を出射する部材である。本実施の形態の場合、表示パネル３１は、空間光変調装置として機能する液晶パネルである。表示パネル３１の背面（図中Ｚ－側の面）に入射した基礎光１１０は、液晶パネルを透過して画像が形成され表示光１００として射出する。

【0039】

第一拡散シート３２は、表示パネル３１に入射する基礎光１１０を拡散する第一拡散構造を備えたシート状の部材である。なお、シートとは、自重により撓む部材、および撓まない部材を含む。第一拡散構造とは、表示パネル３１に入射する基礎光１１０の均斉度を向上する機能を有する構造である。具体的に第一拡散構造としては、透光性を備えた部材の表面に設けられた微小な凹凸構造、透光性を備えた部材の中に基礎光１１０を反射する微小粒子が分散状に配置された構造、透光性を備えた部材の中に微小な空洞が分散状に配置された構造などを例示することができる。第一拡散シート３２は、表示パネル３１を覆うことができる矩形のシートであり、少なくとも片面に微小な凹凸構造が設けられている。基礎光１１０が流れる方向において、第一拡散シート３２は、表示パネル３１の上流に配置され、第一拡散シート３２と表示パネル３１との間には他の部材は配置されなくてもかまわない。第一拡散シート３２を構成する材料は、特に限定されるものではないが、ＰＥＴなどの樹脂、ガラス等を挙示することができる。

【0040】

望ましくは、第一拡散シート３２は、ＨＡＺＥ値が５５％以下の低ＨＡＺＥ値のものを採用する。ＨＡＺＥ値を高くすると、フレネルレンズ３５などの光学部材に基づき発生する表示光１００の縞模様などを抑制することが可能であるが、表示光１００の輝度が低下（例えば１／１０にまで低下）するためである。本実施の形態の場合、３０％以上、４０％以下の範囲のＨＡＺＥ値を実現できる第一拡散シート３２が採用される。

【0041】

なお、ＨＡＺＥ値とは、曇り値などと呼ばれることもあるガラスやプラスチックの曇り具合を表す指標である。ＨＡＺＥ値が小さくなるほど透明ということを表している。

【0042】

透光部材３３は、第一拡散シート３２、および第二拡散シートを所定の間隔に配置する機能を有する部材である。透光部材３３は、基礎光１１０を透過させることができる例えば白板ガラス等の透明なガラスプレート、プラスチックなどで構成された板状の部材である。透光部材３３の厚み（図中Ｚ軸方向の長さ）、つまり第一拡散シート３２と第二拡散シート３４との間隔は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。透光部材３３の厚みが０．５ｍｍ未満の場合、高輝度の表示光１００を維持しながら虚像として視認される縞模様を低減することが困難となる。なお、表示装置２０をコンパクトに構成するため、透光部材３３の厚みは１０ｍｍ以下が好ましい。具体的に本実施の形態の場合、透光部材３３の厚みは、１．９ｍｍである。

【0043】

第二拡散シート３４は、第一拡散構造を有する第一拡散シート３２と離間して配置され、透光部材３３を介して第一拡散シート３２に入射する基礎光１１０を拡散する第二拡散構造を備えたシート状の部材である。第二拡散構造とは、第一拡散構造と同様、第一拡散構造に入射する基礎光１１０の均斉度を向上する機能を有する構造である。具体的に第二拡散構造としては、第一拡散構造と同様、透光性を備えた部材の表面に設けられた微小な凹凸構造、透光性を備えた部材の中に基礎光１１０を反射する微小粒子が分散状に配置された構造、透光性を備えた部材の中に微小な空洞が分散状に配置された構造などを例示することができる。第二拡散シート３４は、第一拡散シート３２と同様、表示パネル３１を覆うことができる矩形のシートであり、少なくとも片面に微小な凹凸構造が設けられている。基礎光１１０が流れる方向において、第二拡散シート３４は、透光部材３３の上流に配置される。第一拡散シート３２、および第二拡散シート３４と透光部材３３との間には他の部材が配置されてもかまわない。第二拡散シート３４を構成する材料は、特に限定されるものではないが、ＰＥＴなどの樹脂、ガラス等を挙示することができる。

【0044】

望ましくは、第二拡散シート３４は、ＨＡＺＥ値が５５％以下の低ＨＡＺＥ値のものを採用する。ＨＡＺＥ値を高くすると、フレネルレンズ３５などの光学部材に基づき発生する表示光１００の縞模様などを抑制することが可能であるが、表示光１００の輝度が低下（例えば１／１０にまで低下）するためである。本実施の形態の場合、３０％以上、４０％以下の範囲のＨＡＺＥ値を実現できる第二拡散シート３４が採用される。

【0045】

本実施の形態の場合、第二拡散シート３４は、第一拡散シート３２と同種のシートが採用されている。

【0046】

フレネルレンズ３５は、基礎光１１０に基づき表示パネル３１によって形成される表示光１００、特に表示パネル３１の周辺の表示光１００をアイボックスへ効率的に向かわせるための光学部材である。本実施の形態の場合、基礎光１１０が流れる方向において、フレネルレンズ３５は、第二拡散シート３４の上流側に配置されている。フレネルレンズ３５は、樹脂成形品である。図６に示すように、フレネルレンズ３５の表示パネル３１側の光学面は、断面がのこぎり刃状で第一軸方向（図中Ｘ軸方向）に延在する光学素子が第一軸に直交する第二軸方向に並べて配置されたリニアフレネルレンズが形成されている。光学部材であるフレネルレンズ３５は、第二拡散構造を備えた第二拡散シート３４と光学素子の郡であるリニアフレネルレンズとが当接、または近接状態となるように配置されている。フレネルレンズ３５のリニアフレネルレンズが設けられた光学面の反対側であるプリズム板３６側の光学面は、球面、または非球面レンズを同心円状に分割して厚みを減らしたノコギリ状の断面の光学素子を持つ同心円フレネルレンズが形成されている。

【0047】

プリズム板３６は、フレネルレンズ３５と導光板３７との間に配置される光学部材の一つである。本実施の形態の場合、基礎光１１０が流れる方向において、プリズム板３６は、フレネルレンズ３５の上流側、導光板３７の下流側に配置されている。プリズム板３６は、導光板３７の出射面３７３から出射された基礎光１１０が表示パネル３１を通過後、観察者の目に均一に向かうように、基礎光１１０の進行方向を屈折により変更する複数の光学素子を光学面に備えている。具体的には、表示パネル３１の表示の中心から観察者に向かう表示光１００の方向に近づくように変更する。

【0048】

導光板３７は、一列に並んだ光源３８から放射された基礎光１１０が入射され、入射された基礎光１１０が表示パネル３１の所定の領域内に均一に入射するように導光する透明な材料、例えば樹脂材料などから作製されたパネル状の部材である。

【0049】

本実施の形態の場合、基礎光１１０が流れる方向において、導光板３７は、プリズム板３６の上流、光源３８の下流に配置されている。光源３８から放射される基礎光１１０の光軸は、第一軸（図中Ｘ軸）に沿っている。表示パネル３１の所定の領域は、第一軸に平行な面（図中ＸＹ平面）に沿って広がっている。そこで、導光板３７は、入射面３７１から入射した基礎光１１０を傾斜面３７２において反射して基礎光１１０の光軸を９０度曲げ、表示パネル３１に平行に対向する出射面３７３から出射する構造となっている。当該構造により、導光板３７は、光源３８から放射される基礎光１１０を表示パネル３１の全体に広がるように導光する。

【0050】

光源３８は、表示パネル３１において表示光１００を形成するための光である基礎光１１０を放射する。本実施の形態の場合、光源３８から放射された基礎光１１０は、導光板３７を通過中に進行方向が変更（図中Ｘ軸方向からＺ軸方向に変更）され、プリズム板３６と、フレネルレンズ３５、第二拡散シート３４、透光部材３３、第一拡散シート３２の記載順に透過し、表示パネル３１に到達する。光源３８の種類は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が採用されており、同一種類のＬＥＤからなる複数の光源３８が、導光板３７に沿った状態で基板３９に並べて実装されている。

【0051】

以上のように、本実施の形態に係る表示装置２０は、光学部材にフレネルレンズ３５が採用されている。これにより、通常の光学レンズを採用する場合に比べて表示装置２０の薄型化（小型化）を実現している。フレネルレンズ３５と表示パネル３１との間に、所定の間隔で離間した状態で第一拡散シート３２、および第二拡散シート３４を配置している。これにより、フレネルレンズ３５に基づき発生する表示光１００内の縞模様を運転者が視認できない程度に軽減することができ、第一拡散シート３２と第二拡散シート３４との間隔が１０ｍｍ以下（本実施の形態の場合２ｍｍ程度）であるため、表示装置２０の薄型化にあまり影響しない。

【0052】

一枚の拡散シートによって表示光１００内の縞模様を視認できない程度に低減することができるＨＡＺＥ値（例えば８７％）よりも低いＨＡＺＥ値（例えば３５％）の第一拡散シート３２、および第二拡散シート３４を採用しているため、表示光１００の輝度・輝度むらの低下を許容範囲（運転者が気づかない程度）に抑えることができる。

【0053】

表示光１００内の縞模様の低減は、例えば、フレネルレンズ３５のフレネルピッチを表示パネル３１の画素程度まで細かくすることにより実現できる。しかし、フレネルレンズ３５の樹脂成形時に用いられる金型の微細加工が必要となり製造コストの増加に繋がる。また、フレネルレンズ３５の先端のＲを小さくすることによって縞模様を低減することも考えられるが、金型の加工が困難であり、加工できたとしても先端まで樹脂を充填することが困難である。これに対し、所定の間隔で配置された第一拡散シート３２、第二拡散シート３４を用いることで、容易に入手可能な樹脂製のフレネルレンズ３５を採用しても簡単な構造で縞模様を低減することができる。

【0054】

なお、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本開示の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本開示の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本開示に含まれる。

【0055】

例えば、図７に示すように、表示装置２０は、第一拡散シート３２と第二拡散シート３４とを所定の間隔で保持する保持部材４０を備えてもかまわない。保持部材４０は、第一拡散シート３２の周縁部を保持する第一枠体４１と、第二拡散シート３４の周縁部を保持する第二枠体４２と、を備えている。第一枠体４１と第二枠体４２とは、四隅に設けられた柱部４３により連結されている。柱部４３の長さにより第一拡散シート３２と、第二拡散シート３４との間隔が設定される。この場合、第一拡散シート３２と第二拡散シート３４との間には、透光部材３３などの物体は存在しない空間が形成される。

【0056】

また、図８に示すように、表示装置２０は、第一拡散構造を備えた第一拡散シート３２、および第二拡散構造を備えた第二拡散シート３４を備えるのではなく、透光部材３３の表示パネル３１に対向する第一の主面に凹凸状の第一拡散構造５１が設けられ、第一の主面と反対側の第二の主面に凹凸状の第二拡散構造５２が設けられてもかまわない。

【0057】

また、表示パネル３１として空間光変調装置である液晶パネルを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、光源３８から出射される基礎光１１０であるレーザー光を反射する駆動ミラーを備えた反射スキャン装置６０で反射角を変化させながら反射させることでレーザー光を表示パネル３１にスキャンして照射する表示装置の場合、表示パネル３１は、基礎光１１０であるレーザー光に基づき、画像を示す表示光１００を形成するスクリーンであっても良い。

【0058】

また上記実施の形態では、フレネルレンズ３５とプリズム板３６の２つの光学部材を備えた表示装置２０を例示したが、表示装置２０は、一つの光学部材を備えてもよく、３以上の光学部材を備えてもかまわない。また、光学部材としては、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、フライアイレンズ、および微小な複数の突起、および窪みの少なくとも一方が出射面などに設けられたプリズムの中から選定してもよく、表示装置２０が複数の光学部材を備える場合、選定される組み合わせは任意である。

【0059】

また、光学部材は、表示パネル３１に対向する第一の光学面と、第一の光学面と反対側の第二の光学面と、を備え、第一の光学面、および第二の光学面の少なくともいずれか一方は、フレネル面、複数の凸レンズからなる光学面、複数の凹レンズからなる光学面、および複数のプリズムからなる光学面のうち少なくとも二種類の光学面で構成されてもかまわない。

【0060】

また、光学部材は、表示パネル３１に対向する第一の光学面と、前記第一の光学面と反対側の第二の光学面と、を備え、第一の光学面と第二の光学面とは、フレネル面、複数の凸レンズからなる光学面、複数の凹レンズからなる光学面、および複数のプリズムからなる光学面のうちの一つの光学面でそれぞれ構成され、第一の光学面の種類と前記第二の光学面の種類とが異なっていてもかまわない。

【0061】

光学素子として複数の凸レンズを備えた光学部材としては、レンチキュラーレンズ、フライアイレンズなどを例示することができる。また、光学素子として複数の凹レンズを備えた光学部材としては、フライアイレンズを例示することができる。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本開示に係る表示装置は、例えば車両用のヘッドアップディスプレイに搭載されるＰＧＵ、その他の装置に搭載されるＰＧＵ等に適用可能である。

【符号の説明】

【0063】

２ ヘッドアップディスプレイ
４ 車両
６ ダッシュボード
８ ＨＵＤ画像
１０ ウインドシールド
１２ 領域
１４ 運転者
１６ 空間
１８ 筐体
２０ 表示装置
２２ 第一のミラー
２４ 第二のミラー
２６ 開口部
２８ カバー部材
３１ 表示パネル
３２ 第一拡散シート
３３ 透光部材
３４ 第二拡散シート
３５ フレネルレンズ
３６ プリズム板
３７ 導光板
３８ 光源
３９ 基板
４０ 保持部材
４１ 第一枠体
４２ 第二枠体
４３ 柱部
５１ 第一拡散構造
５２ 第二拡散構造
６０ 反射スキャン装置
１００ 表示光
１１０ 基礎光
３７１ 入射面
３７２ 傾斜面
３７３ 出射面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】