投射型显示装置以及散热方法与流程

本发明涉及一种投射型显示装置以及散热方法。

背景技术：

已知有将汽车的前挡风玻璃或配置于前挡风玻璃的近前方附近的组合器用作屏幕，将投射光投射到该屏幕来显示图像的汽车用hud(平视显示器)装置。根据该hud，用户能够将通过从hud投射的投射光显示于前挡风玻璃等的图像与位于该前挡风玻璃等的背面的本车辆前方的景象重叠来辨识。

在以hud为代表的投射型显示装置中有为了显示图像而搭载射出不同颜色的光的多个光源的装置。

例如，专利文献1公开有搭载有射出红色光的光源、射出绿色光的光源以及射出蓝色光的光源的投射型显示装置。

并且，专利文献2公开有搭载有射出红色光的光源以及射出绿色光的光源的hud。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-122490号公报

专利文献2：日本特开2003-161906号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

如汽车用的hud，在有可能在明亮环境下使用的hud中，有时希望通过提高显示图像的亮度来提高可见性。尤其若考虑将故障等异常传递给用户或在用于汽车时将汽油少等紧急状况传递给用户，则提高可见性成为重要的课题。

但是，在光源中，例如led(lightemittingdiode)或半导体激光等半导体光源，光射出强度大多依赖于温度。

因此，若在高温下使用hud，则有可能无法充分提高显示图像的亮度。并且，若想要提高显示图像的亮度而提高光源的光射出强度，则光源单元内的热值也会随之增大。由于该热值增大导致温度上升，因此光射出强度下降，很难充分提高显示图像的亮度。并且，在使用电力有限的环境下，很难提高光源的光射出强度。

在专利文献1、2中没有考虑到因这样的光源的温度依赖性而导致可见性下降的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于在具有射出不同颜色的光的多个光源的投射型显示装置中，不论使用环境如何，都能够充分确保显示图像的可见性。

用于解决问题的手段

本发明的投射型显示装置具备：多个光源，所述多个光源射出不同颜色的光；投射部，将从上述多个光源射出的光中与图像信息对应的光投射到投射面；第一扩散部件，用于扩散由上述多个光源中光射出强度相对温度变化的变化最大的第一光源产生的热；以及第二扩散部件，用于扩散由上述多个光源中上述第一光源以外的第二光源产生的热，且表面积比上述第一扩散部件的表面积小，在使用状态下，上述第一光源配置于比上述第二光源更靠近与重力方向相反的方向侧的位置。

在本发明的投射型显示装置的散热方法中，所述投射型显示装置具有：多个光源，所述多个光源射出不同颜色的光；以及投射部，将从上述多个光源射出的光中与图像信息对应的光投射到投射面，上述多个光源由光射出强度相对温度变化的变化最大的第一光源和除上述第一光源以外的第二光源组成，在使用状态下，上述第一光源配置于比上述第二光源更靠近与重力方向相反的一侧的位置，通过第一扩散部件扩散由上述第一光源产生的热，通过表面积比上述第一扩散部件的表面积小的第二扩散部件扩散由上述第二光源产生的热。

发明效果

根据本发明，在具有射出不同颜色的光的多个光源的投射型显示装置中，不论使用环境如何，都能够充分确保显示图像的可见性。

附图说明

图1为表示本发明的投射型显示装置的一实施方式的hud的结构的示意图。

图2为表示图1所示的显示单元4的结构的图。

图3为表示图2所示的显示单元4的第一变形例的图。

图4为表示将图1所示的hud应用于左方向盘汽车的结构的图。

图5为表示图2所示的显示单元4的第二变形例的图。

图6为表示使图5所示的显示单元4的容纳部40a旋转180度的状态的图。

图7为表示图5所示的显示单元4的变形例的图。

图8为表示图5所示的显示单元4的另一变形例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1为表示本发明的投射型显示装置的一实施方式的车载用hud的结构的示意图。

图1所示的hud具备：投射单元，其包括内置于汽车仪表盘3的显示单元4、扩散板5、反射镜6以及放大镜7；以及组合器2，其粘贴于汽车的前挡风玻璃1的内表面。

扩散板5用于使从显示单元4射出的与图像信息对应的光扩散，实现该光的面光源化。

反射镜6使通过扩散板5扩散的光反射至放大镜7侧。

放大镜7使基于通过反射镜6反射来的光的图像放大并投射至组合器2。

组合器2为投射由放大镜7投射的光的投射面，组合器2反射该光。汽车驾驶员能够通过看见由组合器2反射的光来辨识与驾驶相关的信息。

并且，组合器2具有反射从放大镜7投射的光的同时，透射来自前挡风玻璃1的外部(外界)的光的功能。因此，驾驶员能够与基于由放大镜7投射的光的图像一同看见前挡风玻璃1外的外界的景象。

图1所示的hud在用于驾驶汽车的方向盘设置在右边座位侧的右方向盘车中使用。因此，投射单元内置于比仪表盘3内的中控台更靠近右侧的位置。

图2为表示图1所示的显示单元4的内部结构的图。

显示单元4具备：光源控制部44；射出不同颜色的光的多个光源(在图2的例子中，射出红色光的r光源41r、射出绿色光的g光源41g以及射出蓝色光的b光源41b)；分色棱镜43；设置于r光源41r与分色棱镜43之间的准直透镜42r；设置于g光源41g与分色棱镜43之间的准直透镜42g；设置于b光源41b与分色棱镜43之间的准直透镜42b；显示元件46；显示控制部47；投射光学系统48；散热片hsr；散热片hsg；散热片hsb；以及容纳这些的大致长方体形状的箱体40。

r光源41r、g光源41g以及b光源41b分别使用激光以及led(lightemittingdiode)等发光元件。

在用作r光源41r、g光源41g以及b光源41b的发光元件中，存在光射出强度随着温度的上升而下降的发光元件。

例如，在作为发光元件使用led的情况下，r光源41r的光射出强度相对于温度上升的下降程度在显示单元4中所含的3个光源中最大。以下，对作为发光元件使用led的情况进行说明。

图1所示的hud在将包括r光源41r、g光源41g以及b光源41b的显示单元4组装于仪表盘3的状态下使用。因此，在显示单元4中，在重力方向(承受重力的方向、图2中的从上到下的方向)上，越朝向下侧，热越容易充满。

因此，在图1所示的hud中，在hud的使用状态、即在如图1所示hud组装于汽车的状态下，在重力方向上，r光源41r配置于比g光源41g以及b光源41b更靠近上侧的位置(朝向与重力方向相反的一侧)。即，通过将光射出强度相对温度变化的变化最大的r光源41r配置在热最不易充满的位置，以防止r光源41r的光射出强度下降。

b光源41b与r光源41r隔着分色棱镜43对置配置。

g光源41g配置于与分色棱镜43的光射出侧相反的一侧。

分色棱镜43为用于将分别从r光源41r、g光源41g以及b光源41b射出的光导入至同一光路的光学部件。作为具有这种功能的光学部件，并不限定于分色棱镜。例如，也可以使用交叉分色镜。

分色棱镜43使通过准直透镜42r准直的r光进行反射并射出至显示元件46。并且，分色棱镜43使通过准直透镜42g准直的g光进行透射并射出至显示元件46。并且，分色棱镜43使通过准直透镜42b准直的b光进行反射并射出至显示元件46。

另外，b光源41b与g光源41g的位置也可以反过来。在设为如图2的配置时，容易制造设置于分色棱镜43的分色膜，能够抑制hud的制造成本。

光源控制部44将分别来自r光源41r、g光源41g以及b光源41b的发光量设定成预先确定的发光量模式，进行从r光源41r、g光源41g以及b光源41b以预先确定的发光模式依次射出光的控制。

显示元件46例如由液晶显示面板构成，该液晶显示面板由未搭载滤色器的多个液晶显示像素呈二维状配置而成。显示元件46通过显示控制部47的控制根据构成应显示的图像信息的各像素的颜色分量控制各液晶显示像素的透射率。

显示控制部47进行r透射率控制、g透射率控制以及b透射率控制，r透射率控制将各液晶显示像素控制在与图像信息中的红色分量相应的透射率，g透射率控制将各液晶显示像素控制在与图像信息中的绿色分量相应的透射率，b透射率控制将各液晶显示像素控制在与图像信息中的蓝色分量相应的透射率。

显示控制部47与光源控制部44从r光源41r射出光的期間同步地进行r透射率控制。显示控制部47与光源控制部44从g光源41g射出光的期間同步地进行g透射率控制。显示控制部47与光源控制部44从b光源41b射出光的期間同步地进行b透射率控制。

在此，以通过显示元件46和显示控制部47从显示单元4以时分方式射出红色图像光、绿色图像光以及蓝色图像光的结构为例。但是，也可以采用用于投影机的图像投射用的周知的结构。

例如，也可以使用lcos(liquidcrystalonsilicon)、dmd(digitalmirrordevice)、mems(microelectromechanicalsystems)等向外部射出与图像信息对应的光

投射光学系统48为用于将从显示元件46射出的与图像信息对应的光投射至扩散板5的光学系统。由投射光学系统48、扩散板5、反射镜6以及放大镜7构成投射部，该投射部在作为投射面的组合器2投射从显示元件46射出的与图像信息对应的光。

在图1的例子中，来自显示单元4的光的射出方向设为中控台侧。但是，该方向也可以根据搭载hud的汽车的结构而改变。例如，也可以设为向右座位的窗户侧射出光的结构。

散热片hsr为用于扩散由r光源41r产生的热的第一扩散部件。散热片hsr设置于箱体40中的与r光源41r相向的面4a与r光源41r之间。散热片hsr设置于能够扩散r光源41r的热的位置即可，例如可以粘贴于形成r光源41r的基板的背面。

散热片hsg为用于扩散由g光源41g产生的热的第二扩散部件。在图2的例子中，散热片hsg粘贴于形成g光源41g的基板的背面。

散热片hsb为用于扩散由b光源41b产生的热的第二扩散部件。在图2的例子中，散热片hsb粘贴于形成b光源41b的基板的背面。

散热片hsr的有助于扩散热的部分的表面积比散热片hsg、hsb的该表面积大。这是因为，r光源41r的光射出强度相对于温度上升的下降程度比g光源41g以及b光源41b的光射出强度相对于温度上升的下降程度大。

在如以上构成的hud中，在使用状态下，在3个光源中，r光源41r在重力方向上配置在最靠上侧的位置。由此，r光源41r最不易受到热的影响，因此即使在如用红色显示重要信息等的情况下，也能够防止该重要信息的可见性下降。

并且，用于扩散由r光源41r产生的热的散热片hsr设置于显示单元4，该散热片hsr的表面积比对应其他光源设置的散热片hsg、hsb的表面积大。因此，能够进一步防止r光源41r的光射出强度的下降，从而更加防止重要信息的可见性下降。

图3为表示图2所示的显示单元4的第一变形例的图。除了在箱体40内追加风扇50这一点之外，图3所示的显示单元4的结构与图2所示的结构相同。

风扇50配置于与散热片hsr对置的位置，作为通过使散热片hsr周围的空气经过设置于箱体40的开口部放出至箱体40的外部来冷却散热片hsr的冷却部发挥功能。

根据图3所示的显示单元4，能够通过风扇50冷却散热片hsr。因此，能够进一步抑制r光源41r的温度上升，从而能够进一步防止重要信息的可见性下降。

另外，代替风扇50，也可以设为在箱体40中的与散热片hsr对置的位置只设置开口部的结构。在该结构中，从该开口部放出散热片hsr的热。因此，能够使该开口部作为冷却散热片hsr的冷却部发挥功能。

也可以设为风扇50与上述开口部设置于与r光源41r对置的位置的结构。即使是该结构，也能够冷却r光源41r来抑制r光源41r的温度上升。

另外，在车载用的hud中，由于设置风扇，风扇的转动声有可能妨碍行驶中的车内的寂静。但是，如图3所示，通过只针对r光源41r或散热片hsr设置风扇50，既能够确保寂静，又能够防止可见性下降。由于只设置开口部来代替风扇的结构不会产生风扇的转动声，因此最优选。

图4为表示将图1所示的hud应用于左方向盘汽车的结构的图。

如图4所示，在左方向盘汽车中，扩散板5、反射镜6、放大镜7以及组合器2分别以中控台为轴呈线对称配置。

另外，根据汽车的车型，在仪表盘3内几乎没有用于拉绕配线类的空间。在图4中例示了如下车型：由于空间受限，需要使显示单元4与供给电源的汽车侧的配线类的连接部朝向汽车的门侧。

若以中控台为轴呈线对称配置显示单元4，则根据光学系统等的设计，投射于组合器2的图像有时与右方向盘汽车时上下颠倒。在该情况下，只要采取对显示于显示元件46的图像实施反转处理等的措施即可。但是，需要分别制作右方向盘汽车用与左方向盘汽车用的固件，成本增高。

并且，若以中控台为轴呈线对称配置显示单元4，则有时导致显示单元4的光轴位置相对于右方向盘汽车用偏离。

只要能够上下左右对象地对显示单元4进行光轴设计即可，但是由于箱体尺寸、内部材料的配置受限，有时很难。即使能够使光轴位置在上下方向上相同，也有时无法使光轴位置在左右方向上相同。

在这种情况下，若以中控台为轴呈线对称配置显示单元4，则光轴在左右方向上偏离。

并且，可以考虑如在箱体40的方向盘侧的侧面附加散热片等冷却构件的结构。但是，在该结构中，若以中控台为轴呈线对称配置显示单元4，则冷却构件会朝向前窗侧。根据汽车的车型，还有在前窗侧没有空间的情况，因此有时无法采用线对称配置。

从这些情况来看，在左方向盘汽车中，如图4所示，最好以箱体40的面4a成为重力方向下侧的方式，在将显示单元4以仪表盘3的中心线为轴旋转180度的状态下配置在仪表盘3内。

但是，若如图4配置显示单元4，则r光源41r在重力方向上配置在最靠下侧的位置。因此，r光源41r的温度容易上升，红色信息的可见性会下降。

图5为表示图2所示的显示单元4的第二变形例的图。

在图5所示的显示单元4中，由如下构成箱体40：容纳投射光学系统48的容纳部40b；以及与容纳部40b连接，且容纳除图2所示的投射光学系统48以外的构成要件的容纳部40a。容纳部40a为容纳多个光源以及光学部件的容纳部。

图5所示的显示单元4具有旋转机构51，该旋转机构51使容纳部40a绕分色棱镜43的光轴k旋转。容纳部40a被该旋转机构51支承为相对于容纳部40b绕光轴k旋转自如。

根据图5所示的显示单元4，能够通过使容纳部40a绕光轴k旋转180度来获得图6所示的状态，并且能够使r光源41r的位置在重力方向上上下颠倒。

因此，在将显示单元4搭载在左方向盘汽车时，作业者在将显示单元4从图5的状态设为图6的状态之后，以显示单元4的r光源41r侧在重力方向上位于上侧的方式配置显示单元4。

由此，hud在其使用状态下，r光源41r在重力方向上配置于比其他光源更靠近上侧的位置(与重力方向相反的一侧)，从而能够与右方向盘汽车相同地防止r光源41r的光射出强度下降。

图7为表示如图5所示的显示单元4的变形例的图。

图7所示的显示单元4除了追加以下标记部之外，与图5的结构相同：在使用状态下形成于容纳部40b的重力方向的一侧面的标记部61；在使用状态下形成于容纳部40b的重力方向的另一侧面的标记部62；在使用状态下形成于容纳部40a的重力方向的一侧面(配置有r光源41r的一侧的面)的标记部63；以及在使用状态下形成于容纳部40b的重力方向的另一侧面的标记部64。

标记部61为印有“right”这一文字的区域。

标记部62为印有“left”这一文字的区域。

标记部63为印有“up”这一文字的区域。标记部63为用于识别在容纳部40a中配置有r光源41r的位置的标记。

标记部64为印有“down”这一文字的区域。

当作业者将图7所示的显示单元4组装于右方向盘汽车时，以标记部61和标记部63位于重力方向上侧的方式配置显示单元4。并且，当作业者将图7所示的显示单元4组装于左方向盘汽车时，以标记部62和标记部63位于重力方向上侧的方式配置显示单元4。

如此，作业者通过利用标记部61～64，能够在右方向盘汽车和左方向盘汽车中容易将显示单元4设定成最佳状态。因此，能够提高组装hud于汽车时的工作效率。并且，还能够防止发生显示单元4的设置失误。

图8为表示如图5所示的显示单元4的另一变形例的图。

除了容纳部40b还容纳有驱动部52和操作部53这一点之外，图8所示的显示单元4的结构与图5的结构相同。

驱动部52为驱动旋转机构51的致动器。

操作部53例如由按钮等构成。该按钮包括：用于将显示单元4的容纳部40a的状态设定指示为右方向盘汽车用的r按钮；以及用于将显示单元4的容纳部40a的状态设定指示为左方向盘汽车用的l按钮。

当作业者按下r按钮时，右方向盘用的旋转指示信号被输入至驱动部52。驱动部52若被输入该旋转指示信号，则使旋转机构51旋转，获得图8所示的状态。

当作业者按下l按钮时，左方向盘用的旋转指示信号被输入至驱动部52。驱动部52若被输入该旋转指示信号，则使旋转机构51旋转，获得从图8所示的状态使容纳部40a绕光轴k旋转180度的状态。

如此，通过在显示单元4设置驱动旋转机构51的驱动部52，能够有效且准确地将hud组装于汽车。

并且，由于无需以右方向盘汽车用与左方向盘汽车用改变固件，因此能够削减hud的制造成本。

另外，在图5、图7以及图8所示的显示单元4中，优选旋转机构51具有固定容纳部40a的位置的锁紧机构，以免在完成将hud组装于汽车之后，容纳部40a绕光轴k旋转。

在以上说明中，虽然将显示单元4所含有的光源的数量设为3个，但是光源的数量也可以为2个或4个以上。并且，虽然例举r光源41r作为光射出强度相对温度变化的变化最大的光源，但是根据发光元件，也有该光源为g光源41g或b光源41b的情况。

图1所示的hud采用通过以时分方式射出红色光、绿色光以及蓝色光来进行图像显示的场顺序方式。但是，图像显示的方法并不限定于此，能够使用周知的方法。

如以上说明，本说明书中公开有以下事项。

所公开的投射型显示装置具备：射出不同颜色的光的多个光源；将从上述多个光源射出的光中与图像信息对应的光投射到投射面的投射部；用于扩散由上述多个光源中光射出强度相对温度变化的变化最大的第一光源产生的热的第一扩散部件；以及用于扩散由上述多个光源中除上述第一光源以外的第二光源产生的热的、表面积比上述第一扩散部件的表面积小的第二扩散部件，在使用状态下，上述第一光源配置于比上述第二光源更靠近与重力方向相反的方向侧的位置。

所公开的投射型显示装置还具备：用于将分别从上述多个光源射出的光导入至同一光路的光学部件；容纳上述多个光源以及上述光学部件的容纳部；以及使上述容纳部绕上述光学部件的光轴旋转的旋转机构。

在所公开的投射型显示装置中，上述多个光源包括射出红色光的红色光源、射出绿色光的绿色光源以及射出蓝色光的蓝色光源，上述第一光源为上述红色光源。

在所公开的投射型显示装置中，上述多个光源包括射出红色光的红色光源、射出绿色光的绿色光源以及射出蓝色光的蓝色光源，上述第一光源为上述红色光源，上述红色光源与上述蓝色光源隔着上述光学部件对置配置，上述绿色光源配置于与上述光学部件的光射出侧相反的一侧。

在所公开的投射型显示装置中，上述旋转机构具有固定上述容纳部的位置的锁紧机构。

所公开的投射型显示装置还具备驱动上述旋转机构的驱动部。

所公开的投射型显示装置为上述容纳部形成有用于识别上述第一光源的位置的标记的投射型显示装置。

所公开的投射型显示装置还具备：设置于与上述第一光源对置的位置且对上述第一光源进行冷却的冷却部；或设置于与上述第一扩散部件对置的位置且对上述第一扩散部件进行冷却的冷却部。

所公开的投射型显示装置组装于汽车而使用。

在所公开的投射型显示装置的散热方法中，该投射型显示装置具有：射出不同颜色的光的多个光源；以及将从上述多个光源射出的光中与图像信息对应的光投射到投射面的投射部，上述多个光源由光射出强度相对温度变化的变化最大的第一光源以及除上述第一光源以外的第二光源组成，在使用状态下，上述第一光源配置于比上述第二光源更靠近与重力方向相反的方向侧的位置，通过第一扩散部件扩散由上述第一光源产生的热，通过表面积比上述第一扩散部件的表面积小的第二扩散部件扩散由上述第二光源产生的热。

在所公开的投射型显示装置的散热方法中，上述投射型显示装置还具备：用于将分别从上述多个光源射出的光导入至同一光路的光学部件；容纳上述多个光源以及上述光学部件的容纳部；以及使上述容纳部绕上述光学部件的光轴旋转的旋转机构。

在所公开的投射型显示装置的散热方法中，上述多个光源包括射出红色光的红色光源、射出绿色光的绿色光源以及射出蓝色光的蓝色光源，上述第一光源为上述红色光源。

在所公开的投射型显示装置的散热方法中，上述多个光源包括：射出红色光的射红色光源；射出绿色光的绿色光源；以及射出蓝色光的蓝色光源，上述第一光源为上述红色光源，上述红色光源与上述蓝色光源隔着上述光学部件对置配置，上述绿色光源配置于与上述光学部件的光射出侧相反的一侧。

在所公开的投射型显示装置的散热方法中，上述旋转机构具有固定上述容纳部的位置的锁紧机构。

在所公开的投射型显示装置的散热方法中，上述投射型显示装置还具备驱动上述旋转机构的驱动部。

在所公开的投射型显示装置的散热方法中，上述容纳部形成有用于识别上述第一光源的位置的标记。

在所公开的投射型显示装置的散热方法中，上述投射型显示装置还具备：设置于与上述第一光源对置的位置且对上述第一光源进行冷却的冷却部；或设置于与上述第一扩散部件对置的位置且对上述第一扩散部件进行冷却的冷却部。

工业实用性

本发明尤其适用于车载用的hud，便利性高且有效。

参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但是作为本领域技术人员明确可知，在不脱离本发明的精神和范围内能够进行各种变更或修正。

本申请主张基于2014年9月26日申请的日本专利申请(日本专利申请2014-197215)的优先权，其内容通过参考引用于本说明书中。

符号说明

1-前挡风玻璃，2-组合器，4-显示单元，5-扩散板，6-反射镜，7-放大镜，40-箱体，41r-r光源，41g-g光源，41b-b光源，hsr、hsg、hsb-散热片。