(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-12
(45)【発行日】2025-02-20
(54)【発明の名称】軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置とそのヘッドアップディスプレイ
(51)【国際特許分類】
G02B 27/01 20060101AFI20250213BHJP
F21V 8/00 20060101ALI20250213BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20250213BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20250213BHJP
【FI】
G02B27/01
F21V8/00 357
F21S2/00 480
F21Y115:10
(21)【出願番号】P 2023180268
(22)【出願日】2023-10-19
【審査請求日】2023-10-19
(32)【優先日】2023-07-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(73)【特許権者】
【識別番号】593061064
【氏名又は名称】怡利電子工業股▲ふん▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100201329
【氏名又は名称】山口 真二郎
(74)【代理人】
【識別番号】100167601
【氏名又は名称】大島 信之
(74)【代理人】
【識別番号】100220917
【氏名又は名称】松本 忠大
(72)【発明者】
【氏名】陳錫勳
【審査官】近藤 幸浩
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-072901(JP,A)
【文献】特開2015-090442(JP,A)
【文献】特開2018-114939(JP,A)
【文献】特開2019-045780(JP,A)
【文献】特開2022-179279(JP,A)
【文献】特表2022-533160(JP,A)
【文献】国際公開第2020/241218(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 27/01
F21S 2/00
G02F 1/13357
G03B 21/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の光源で構成されている発光アレイであって、前記発光アレイはバックライトを提供する発光アレイと、
複数のテーパーライトカップで構成されているテーパーライトカップアレイであって、前記発光アレイは前記テーパーライトカップアレイの光入射側に位置し、各前記光源は1つの前記テーパーライトカップにそれぞれ対応し、前記テーパーライトカップアレイは前記バックライトを拡大し、前記バックライトが拡散する角度を縮小するために用いられているテーパーライトカップアレイと、
前記テーパーライトカップアレイの光出射側に設置されている拡散シートであって、前記拡散シートは前記バックライトの均一性を高めるために用いられている拡散シートと、
前記バックライトを受光すると共に反射するための第1曲面ミラーと、
前記第1曲面ミラーから反射された前記バックライトを受光すると共に反射するための第2曲面ミラーと、
前記第2曲面ミラーから反射された前記バックライトを受光するためのディスプレイモジュールと、
を備え、
前記第1曲面ミラー及び前記第2曲面ミラーの少なくとも1つは凹面鏡であり、前記凹面鏡は前記バックライトを拡大及びズームアウトするために用いられている少なくとも1つの凹面鏡
であることを特徴とする軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置。
【請求項2】
前記テーパーライトカップは、高反射率塗装膜がめっきされている中空ライトカップまたは透明な中実のライトカップであることを特徴とする請求項1に記載の軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置。
【請求項3】
前記第1曲面ミラー及び前記第2曲面ミラーのうちの一方は凹面鏡であり、もう一方は凹面鏡または凸面鏡であることを特徴とする請求項1に記載の軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置。
【請求項4】
前記テーパーライトカップアレイのこれら前記テーパーライトカップの勾配は異なることを特徴とする請求項1に記載の軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置。
【請求項5】
前記拡散シートは曲面シート体または平面シート体であることを特徴とする請求項1に記載の軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置。
【請求項6】
凸レンズアレイを更に備え、前記拡散シートは平面シート体であり、前記凸レンズアレイは複数の凸レンズを含み、前記凸レンズアレイは前記拡散シートの光出射側に設置され、前記拡散シートは前記凸レンズアレイと前記テーパーライトカップアレイとの間に位置していることを特徴とする請求項1に記載の軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置。
【請求項7】
請求項1乃至6の何れか1項に記載の軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置を備えているヘッドアップディスプレイであって、
前記ディスプレイモジュールから投射された画像光源を反射するためのフロントガラスを更に備えていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項8】
前記フロントガラスは前記ディスプレイモジュールから投射された前記画像光源を虚像として反射し、前記バックライトは第1曲面ミラー及び第2曲面ミラーにより実像を結像し、前記実像は前記フロントガラスにより反射されてドライバーのアイボックス位置に結像されることを特徴とする請求項7に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項9】
請求項1乃至6の何れか1項に記載の軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置を備えているヘッドアップディスプレイであって、
フロントガラス及び結像凹面鏡を更に備え、
前記結像凹面鏡は前記ディスプレイモジュールが投射した画像光源を前記フロントガラスに反射するために用いられ、
前記フロントガラスは前記画像光源を反射してドライバーのアイボックス位置に結像するために用い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。
【請求項10】
前記ディスプレイモジュールは前記結像凹面鏡の焦点距離内に設置され、前記バックライトの等価距離は前記結像凹面鏡の焦点距離より大きく、前記ディスプレイモジュールが形成する虚像は前記フロントガラス外に位置し、前記バックライトが形成する前記ドライバーのアイボックス位置は前記フロントガラス内に位置することを特徴とする請求項9に記載の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】
本発明は、バックライト表示装置に関し、更に詳しくは、軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置(An off-axis dual-mirror focused backlight display device)に関するものである。さらに本発明は、軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置のヘッドアップディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1と特許文献2には、照明装置または照明システムが開示されている。
上記の照明装置は全てテーパーライトカップ(例えば、特許文献2のコリメータ 12参照)を応用している。
上記のテーパーライトカップは光源の面積を拡大し、光源の拡散角度を縮小し、標的領域において所望するまたは所定の光分布パターンを効率的に生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】中国特許出願公開第102777803A号明細書
【文献】中国特許出願公開第102812289B号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述したテーパーライトカップを運用する照明システムの多くは、自動車のヘッドライトの照明、オフィス、劇場の照明、建築物の照明等に応用されている。
テーパーライトカップをバックライト表示装置またはヘッドアップディスプレイに応用すると、光線の拡散角度の問題、及び投射される光線によりディスプレイモジュールをどのように完全に被覆するかという技術的問題に直面する。
【0005】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に至った。
【0006】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置を提供する。その目的とするところは、テーパーライトカップアレイから投射された光線を異なる勾配で拡散させ、光線の拡散角度が前記ディスプレイモジュールを完全に被覆するようにする。また、本発明は、軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置のヘッドアップディスプレイをさらに提供する。その目的は、バックライトにより形成される実像のアイボックス位置をフロントガラス内に配列させることである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置は、
複数の光源で構成されている発光アレイであって、前記発光アレイはバックライトを提供する発光アレイと、
複数のテーパーライトカップで構成されているテーパーライトカップアレイであって、前記発光アレイは前記テーパーライトカップアレイの光入射側に位置し、各前記光源は1つの前記テーパーライトカップにそれぞれ対応し、前記テーパーライトカップアレイは前記バックライトを拡大し、前記バックライトが拡散する角度を縮小するために用いられているテーパーライトカップアレイと、
前記テーパーライトカップアレイの光出射側に設置されている拡散シートであって、前記拡散シートは前記バックライトの均一性を高めるために用いられている拡散シートと、
前記バックライトを受光すると共に反射するための第1曲面ミラーと、
前記第1曲面ミラーから反射された前記バックライトを受光すると共に反射するための第2曲面ミラーと、
前記第2曲面ミラーから反射された前記バックライトを受光するためのディスプレイモジュールと、を備え、
前記第1曲面ミラー及び前記第2曲面ミラーの少なくとも1つは凹面鏡である。
【0008】
上述から分かるように、本発明は主に、光源をこれら前記テーパーライトカップアレイの光入射側に位置させ、拡散シートをテーパーライトカップアレイの光出射側に設置することにより、前記テーパーライトカップの各々から投射される光線が前記ディスプレイモジュールを完全に被覆するようにしている。
【0009】
上記目的を達成するため、本発明の別の態様の軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置とそのヘッドアップディスプレイは、フロントガラス及び結像凹面鏡を更に備え、前記結像凹面鏡は前記ディスプレイモジュールが投射した画像光源を前記フロントガラスに反射するために用いられ、前記フロントガラスは前記画像光源を反射してドライバーのアイボックス位置に結像するために用いられている。前記ディスプレイモジュールは前記結像凹面鏡の焦点距離内に設置され、前記バックライトの等価距離は前記結像凹面鏡の焦点距離より大きく、前記ディスプレイモジュールが形成する虚像は前記フロントガラス外に位置し、前記バックライトが形成するアイボックスは前記フロントガラス内に位置する。
【発明の効果】
【0010】
上述から分かるように、本発明は主に、前記ディスプレイモジュールが前記結像凹面鏡の焦点距離内に設置され、前記バックライトの等価距離が前記結像凹面鏡の焦点距離より大きく、前記ディスプレイモジュールが形成する虚像は前記フロントガラス外に位置し、前記バックライトが形成するドライバーのアイボックス位置は前記フロントガラス内に位置する。
【0011】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】本発明の一実施例に係るテーパーライトカップアレイを示す概略構成図である。
【
図2】本発明の一実施例に係る軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置の構成を示す概略図である。
【
図3】本発明の他の実施例に係るテーパーライトカップアレイを示す概略構成図である。
【
図4】本発明のさらなる他の実施例に係るテーパーライトカップアレイを示す概略構成図である。
【
図5】本発明の一実施例に係るバックライトを示す概略図である。
【
図6】本発明の他の実施例に係るバックライトを示す概略図である。
【
図7】本発明のさらなる他の実施例に係るバックライトを示す概略図である。
【
図8】本発明の一実施例に係るヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。
【
図9】本発明の他の実施例に係るヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。
【
図10】本発明のさらなる他の実施例に係るヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。
【
図11】本発明のさらにさらなる他の実施例に係るヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更が可能であることは言うまでもない。
【0014】
図1~
図7を参照しながら、本発明に係る軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置について説明する。以下の構成を主に備えて、それぞれについて説明する。
【0015】
<発光アレイ1>
発光アレイ1は複数の光源11で構成される。発光アレイ1はバックライトBを提供する。
本実施例では、前記発光アレイ1はLEDアレイであり、前記発光アレイ1はアルミ基板0に設置されている。
【0016】
<テーパーライトカップアレイ2>
各前記光源11は複数のテーパーライトカップ21で構成する。
各前記光源11は1つの前記テーパーライトカップ21にそれぞれ対応している。
これら前記テーパーライトカップ21は高反射率塗装膜がめっきされた中空ライトカップまたは透明な中実のライトカップである。
これら前記テーパーライトカップ21は高屈折率のカップ壁により全反射を発生させる。
前記発光アレイ1は前記テーパーライトカップアレイ2の光入射側22に設置される。
前記テーパーライトカップアレイ2は前記バックライトBを拡大し、光源が拡散する角度を縮小するために用いられている。
【0017】
<拡散シート3>
拡散シート3は前記テーパーライトカップアレイ2の光出射側23に設置される。
前記拡散シート3は前記バックライトBの均一性を高めるために用いられている。
【0018】
<第1曲面ミラー4>
第1曲面ミラー4は自由曲面ミラーである。
前記第1曲面ミラー4は前記バックライトBを受光すると共に反射するために用いられている。
【0019】
<第2曲面ミラー5>
第2曲面ミラー5は自由曲面ミラーである。
前記第2曲面ミラー5は前記第1曲面ミラー4から反射されたバックライトBを受光すると共に反射するために用いられている。
【0020】
<ディスプレイモジュール6>
前記ディスプレイモジュール6は第2曲面ミラー5から反射されたバックライトを受光するために用いられている。
本実施例において、前記ディスプレイモジュール6はTFTパネルである。
【0021】
本実施例では、前記第1曲面ミラー4及び前記第2曲面ミラー5の少なくとも1つは凹面鏡である。
前記凹面鏡は前記バックライトBを拡大及びズームアウトするために用いられている。
【0022】
図3に示す如く、これら前記テーパーライトカップ21の勾配は異なる。
これら前記テーパーライトカップ21の勾配程度は前記テーパーライトカップアレイ2の両側から中央にかけて徐々に減少し、これら前記テーパーライトカップ21はテーパーライトカップアレイ2の中央に向けて勾配している。
前記拡散シート3は曲面シート体であり、前記テーパーライトカップ21の各々の出口からの光線Lが前記ディスプレイモジュール6全体を完全に被覆する。
ちなみに、
図3では第1曲面ミラー4及び第2曲面ミラー5を特に省略している。
【0023】
好ましい実施形態では、
図4に示すように、凸レンズアレイ7を更に備えている。
前記拡散シート3は平面シート体である。
前記凸レンズアレイ7は複数の凸レンズを含む。
前記凸レンズアレイ7は前記拡散シート3の光出射側32に設置される。
前記拡散シート3は前記凸レンズアレイ7と前記テーパーライトカップアレイ2との間に位置している。
前記テーパーライトカップアレイ2の前記光出射側23は前記拡散シート3の光入射側31に対向している。
本実施例では、これら前記テーパーライトカップ21の錐体の開口部により光源の面積を拡大すると共に光源の拡散角度を縮小させ、且つこれら前記テーパーライトカップ21により光源をより密接させ、前記拡散シート3により光の均一性を高めつつ光線の拡散角度を増加させている。
そこで、前記凸レンズアレイ7が光線の拡散角度を所望の角度まで再度縮小させる。
【0024】
好ましい実施形態では、
図5に示すように、前記発光アレイ1をバックライトBとする。
前記発光アレイ1が発生させる光線Lは前記テーパーライトカップ21の出口から離れた後に前記第1曲面ミラー4及び第2曲面ミラー5に投射される。
前記第1曲面ミラー4は、バックライトB1を拡大及びズームアウトする凹面鏡である。
第2曲面ミラー5は、バックライトB2を更に拡大及びズームアウトする凹面鏡である。
光線Lは第2曲面ミラー5から反射された後に前記ディスプレイモジュール6を透過し、前記ディスプレイモジュール6に画像光源Dが投射される。
【0025】
好ましい実施形態では、
図6に示すように、前記発光アレイ1をバックライトBとする。
前記発光アレイ1が発生させる光線Lは前記テーパーライトカップ21の出口から離れた後に前記第1曲面ミラー4及び第2曲面ミラー5に投射される。
前記第1曲面ミラー4は、バックライトB1を拡大及びズームアウトする凹面鏡である。
第2曲面ミラー5は、バックライトB2を縮小及びズームインする凸面鏡である。
光線Lは第2曲面ミラー5から反射された後に前記ディスプレイモジュール6を透過し、前記ディスプレイモジュール6に前記画像光源Dが投射される。
【0026】
好ましい実施形態では、
図7に示すように、前記発光アレイ1をバックライトBとする。
前記発光アレイ1が発生させる光線Lは前記テーパーライトカップ21の出口から離れた後に前記第1曲面ミラー4及び第2曲面ミラー5に投射される。
前記第1曲面ミラー4は、バックライトB1を縮小及びズームインする凸面鏡である。
第2曲面ミラー5は、アウトバックライトB2を拡大及びズームする凹面鏡である。
光線Lは第2曲面ミラー5から反射された後に前記ディスプレイモジュール6を透過し、前記ディスプレイモジュール6に前記画像光源Dが投射される。
【0027】
次に、
図8を参照しながら、本発明の一実施例に係る軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置のヘッドアップディスプレイについて説明する。
本発明に係る軸外デュアルミラー集光型バックライト表示装置のヘッドアップディスプレイは、フロントガラス9の構成を主に備える。
【0028】
前記フロントガラス9は、前記ディスプレイモジュール6から投射された画像光源Dを反射して結像ドライバーのアイボックス位置Eに反射するために用いられている。
前記フロントガラス9はヘッドアップディスプレイであり、より詳しくは、前記フロントガラス9は前記ディスプレイモジュール6の画像光源Dを虚像Iとして反射する。
バックライトBは第1曲面ミラー4及び第2曲面ミラー5により実像として結像され、前記フロントガラス9により反射されて前記ドライバーのアイボックス位置Eに結像される。
【0029】
他の好ましい実施形態では、
図9に示すように、前記ディスプレイモジュール6と前記フロントガラス9との間には結像凹面鏡8が更に設置される。
前記第1曲面ミラー4及び前記第2曲面ミラー5は共に凹面鏡である。
前記結像凹面鏡8は前記ディスプレイモジュール6から透過された前記画像光源Dを前記フロントガラス9に反射するために用いられている。
前記フロントガラス9は前記画像光源Dを反射して前記ドライバーのアイボックス位置Eに結像するために用いられている。
前記ディスプレイモジュール6は前記結像凹面鏡8の焦点距離内に設置される。
前記バックライトBの等価距離(
図5参照)は前記結像凹面鏡8の焦点距離より大きい。
前記ディスプレイモジュール6が形成する虚像Iは前記フロントガラス9外に位置し、前記バックライトBが形成するドライバーのアイボックス位置Eは前記フロントガラス9内に位置する。
【0030】
他の好ましい実施形態では、
図10に示すように、前記ディスプレイモジュール6と前記フロントガラス9との間には結像凹面鏡8が更に設置される。
前記第1曲面ミラー4は凹面鏡であり、前記第2曲面ミラー5は凸面鏡である。
前記結像凹面鏡8は前記ディスプレイモジュール6から透過された前記画像光源Dを前記フロントガラス9に反射するために用いられている。
前記フロントガラス9は前記画像光源Dを反射してドライバーのアイボックス位置Eに結像するために用いられている。
前記ディスプレイモジュール6は前記結像凹面鏡8の焦点距離内に設置される。
前記バックライトBの等価距離(
図6参照)は前記結像凹面鏡8の焦点距離より大きい。
前記ディスプレイモジュール6が形成する虚像Iは前記フロントガラス9外に位置し、前記バックライトBが形成するドライバーのアイボックス位置Eは前記フロントガラス9内に位置する。
【0031】
他の好ましい実施形態では、
図11に示すように、前記ディスプレイモジュール6と前記フロントガラス9との間には結像凹面鏡8が更に設置される。
前記第1曲面ミラー4は凸面鏡であり、前記第2曲面ミラー5は凹面鏡である。
前記結像凹面鏡8は前記ディスプレイモジュール6から透過された前記画像光源Dを前記フロントガラス9に反射するために用いられている。
前記フロントガラス9は前記画像光源Dを反射してドライバーのアイボックス位置Eに結像するために用いられている。
前記ディスプレイモジュール6は前記結像凹面鏡8の焦点距離内に設置され、前記バックライトBの等価距離(
図7参照)は前記結像凹面鏡8の焦点距離より大きい。
前記ディスプレイモジュール6が形成する虚像Iは前記フロントガラス9外に位置し、前記バックライトBが形成するドライバーのアイボックス位置Eは前記フロントガラス9内に位置する。
【0032】
以上、本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記した実施例に限定されない。
上記した実施例に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。
また、その様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。
また、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【0033】
0 アルミ基板
1 発光アレイ
11 光源
2 テーパーライトカップアレイ
21 テーパーライトカップ
22 光入射側
23 光出射側
3 拡散シート
31 光入射側
32 光出射側
4 第1曲面ミラー
5 第2曲面ミラー
6 ディスプレイモジュール
7 凸レンズアレイ
8 結像凹面鏡
9 フロントガラス
B バックライト
B1 バックライト
B2 バックライト
L 光線
D 画像光源
E ドライバーのアイボックス位置
I 虚像