JP5222165B2 - 光源装置及びそれを有するヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光源装置及びそれを有するヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
従来、自動車、航空機等においては、速度計、燃料計等の各種計器の表示情報、ナビゲーション装置の地図情報、撮像装置が取得した画像情報等の各種の情報を表示するためにヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ−Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）が使用されている。
例えば、自動車に使用されるヘッドアップディスプレイ装置は、光源、液晶表示パネル、ダイクロイックミラー、ホログラムミラー等を有し、車内のインストルメントパネルの裏側に組み込まれる。そして、液晶表示パネルに表示された各種の情報を光源からの光によって、ダイクロイックミラー及びホログラムミラーで反射させた後、自動車のウィンドシールドの一部又は運転者の前方の所定位置に配設された反射層に表示させるようになっている。これにより、各種の情報を運転者の前方に虚像として表示することができ、運転者は視線を前方からそらすことなく各種の情報を視認することができる。
また、光源及び液晶表示パネルに代えて、有機電界発光素子、すなわち、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子をマトリクス配置した発光パネル、すなわち、有機ＥＬパネルを使用したヘッドアップディスプレイ装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。該ヘッドアップディスプレイ装置は、映像情報に基づいて有機ＥＬパネルの各有機ＥＬ素子を駆動して発光させるので、高輝度であり、かつ、別途光源を配設する必要がないので、構造が簡単で、小型化及び軽量化が容易である。なお、前記有機ＥＬパネルは、ガラス基板上に誘電体ミラー、透明電極、正孔（こう）輸送層、発光層及び金属電極を順次形成し、前記ガラス基板上に形成した薄膜をもう１枚のガラス板と紫外線硬化樹脂を用いて外気環境から封止するようになっている。
しかしながら、前記従来のヘッドアップディスプレイ装置においては、自ら発光する有機ＥＬパネルを使用することによって別途光源を配設する必要はないが、情報を反射層に表示させるためには有機ＥＬパネルが情報を高輝度で表示する必要があるところ、有機ＥＬパネルを構成する有機ＥＬ素子は、一般的に、印加される電圧又は電流が大きいと短時間で輝度劣化が生じてしまう。
また、前記有機ＥＬパネルは、上下２枚のガラス板で挟まれて樹脂で封止されている構造を備えるので、ヘッドアップディスプレイ装置に取り付けるためには、有機ＥＬパネルのガラス面をヘッドアップディスプレイ装置の筐（きょう）体に直接接着して固定するか、又は、ブラケットに接着して固定した後、該ブラケットをヘッドアップディスプレイ装置の筺体に固定する必要がある。しかしながら、接着固定面は、有機ＥＬパネルのガラス面であるため、衝撃に弱く、筐体へ固定する際に簡単に破損してしまう。
本発明は、前記従来の問題点を解決して、無機材料で形成されたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）薄膜を金属基板上に一体化してドットマトリクス配置にすることによって、高輝度で寿命が長く、かつ、構造が簡単で、組み立て時に破損することがなく、小型化が可能な光源装置及びそれを有するヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。
そのために、本発明の光源装置においては、ヘッドアップディスプレイ装置に使用される光源装置であって、金属基板と、該金属基板上に形成された絶縁膜から成る平坦（たん）化膜と、該平坦化膜上に形成された金属薄膜から成る複数の反射膜と、該複数の反射膜のそれぞれに分子間力により接合されている二次元状に配列された複数のＬＥＤ薄膜と、該複数のＬＥＤ薄膜のそれぞれの第１の電極に電気的に接続された複数の第１配線と、前記反射膜を介して前記複数のＬＥＤ薄膜のそれぞれの第２の電極に電気的に接続され、前記第１配線と略直交する複数の第２配線と、前記複数のＬＥＤ薄膜のうち第１の方向に配列されたＬＥＤ薄膜を選択的に駆動する第１の駆動素子と、前記複数のＬＥＤ薄膜のうち前記第１の方向と直交する第２の方向に配列されたＬＥＤ薄膜を選択的に駆動する第２の駆動素子とを有する。
本発明によれば、光源装置は、無機材料で形成されたＬＥＤ薄膜が金属基板上に一体化されてドットマトリクス配置されている。これにより、高輝度で寿命が長く、かつ、構造が簡単で、組み立て時に破損することがなく、小型化することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は本発明の第１の実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す模式図である。
図において、１は本実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置であり、光源装置１０、ミラー２、ホログラムミラー４、反射層６等を有する。
前記ヘッドアップディスプレイ装置１は、例えば、自動車、航空機等において、速度計、燃料計等の各種計器の表示情報、ナビゲーション装置の地図情報、撮像装置が取得した画像情報等の各種の情報を表示するために使用されるものであるが、いかなる用途に使用されるものであってもよい。本実施の形態においては、説明の都合上、前記ヘッドアップディスプレイ装置１が乗用車、バス、トラック等の自動車に装着され、速度計、燃料計等の各種計器の表示情報、車両用ナビゲーション装置の地図情報や案内情報、自動車の車体に取り付けられた撮像装置が取得した車体周辺の画像情報、テレビ受像器、ＤＶＤプレーヤ、ビデオプレーヤ等の映像機器の映像情報等の各種の情報を表示するために使用される場合について説明する。
この場合、前記光源装置１０、ミラー２及びホログラムミラー４は、自動車の車内の前端に配設されたインストルメントパネル７（ダッシュボードとも称される）に配設される。また、前記反射層６は、自動車の車内の前端におけるインストルメントパネル７の上方に配設された透明なウィンドシールド５（フロントガラスとも称される）の内面に配設される。なお、図に示される例において、ミラー２は、光学ミラー２ａ及び２ｂの２枚を組み合わせたものであるが、１枚の光学ミラーから成るものであってもよいし、３枚以上の光学ミラーを組み合わせたものであってもよいし、さらに、光学プリズムで置き換えることもできる。
そして、前記ヘッドアップディスプレイ装置１が有する図示されない制御装置によって駆動されると、前記光源装置１０は表示すべき情報（図に示される例においては、速度であり、「８０〔ｋｍ／ｈ〕」である）を含む画像を発光する。前記光源装置１０の発光によって出射された光は、ミラー２によって反射された後、ホログラムミラー４に入射する。ここで、該ホログラムミラー４は、いわゆるホログラフィックレンズであり、前記光源装置１０からの光を反射する。そして、前記ホログラムミラー４からの反射光は前記反射層６を照射する。
該反射層６は、いわゆるコンバイナであり、ホログラフィック光学素子等の波長によって反射角度が変化する機能部材から成り、前記光源装置１０からの光の表示波長成分を運転者の眼３の方向に反射するように設定されている。
これにより、運転者の視線におけるウィンドシールド５の前方に、前記光源装置１０が発光した画像の虚像８が表示される。そのため、運転者は、視線を前方からそらすことなく、前記光源装置１０の発光した画像に含まれる各種の情報（図に示される例においては、速度であり、「８０〔ｋｍ／ｈ〕」である）を視認することができる。
次に、前記光源装置１０の構成について詳細に説明する。
図３は本発明の第１の実施の形態における光源装置の全体構成を示す図、図４は本発明の第１の実施の形態における光源装置の回路構成を示す模式図である。
図３に示されるように、本実施の形態における光源装置１０は、銅、アルミニウム等の金属から成る板状部材である金属基板としての基板１２と、該基板１２上に形成されたＬＥＤアレイ１１とを有する。図に示される例において、基板１２は、略矩（く）形の平板であり、四隅には図示されない取付孔（あな）が貫通しており、該取付孔に挿通させたボルト、ビス等のねじ部材によって、前記ヘッドアップディスプレイ装置１の図示されない筐体又はインストルメントパネル７に固定される。
また、前記基板１２は、その表面が電解研磨等によって鏡面状態になるように仕上げられ、鏡面状態に仕上げられた表面上に平坦化膜１６が形成され、さらに、該平坦化膜１６上にＬＥＤアレイ１１が形成されている。前記平坦化膜１６は、例えば、厚みが２００〜６００オングストロームであり、ポリイミド樹脂等の有機絶縁膜、又は、窒化シリコン、酸化シリコン等の無機絶縁膜である。また、平坦化膜１６の表面は、表面粗さが２０〜６０ナノメートル以下となるように、平坦化されている。
前記ＬＥＤアレイ１１はＬＥＤ薄膜としてのＬＥＤ素子３１を複数含み、該ＬＥＤ素子３１は、図４に示されるように、行及び列を成すようにマトリクス状に配列されている。すなわち、二次元状に配列されている。また、各ＬＥＤ素子３１の第１の電極としてのアノード電極には第１配線としてのアノード配線２３が接続され、各ＬＥＤ素子３１の第２の電極としてのカソード電極には第２配線としてのカソード配線２４が接続されている。そして、各ＬＥＤ素子３１は、アノード配線２３及びカソード配線２４を介して、ＬＥＤアレイ１１を駆動する第１の駆動素子としてのアノード回路１７及び第２の駆動素子としてのカソード回路１８に接続されている。
前記アノード回路１７は、表示データ信号に応じてＬＥＤアレイ１１の各アノード配線２３に結線されているＬＥＤ素子３１の列に電流を供給する機能を有し、例えば、シフトレジスタ回路、ラッチ回路、定電流回路、増幅回路等の回路が集積されている。
また、前記カソード回路１８は、ＬＥＤアレイ１１の各カソード配線２４に結線されているＬＥＤ素子３１の行を走査する機能を有し、セレクト回路等の回路が集積されている。
なお、図に示される例において、ＬＥＤアレイ１１とアノード回路１７及びカソード回路１８とは離間して配設されており、平坦化膜１６上に形成されたアノード配線２３及びカソード配線２４は、例えば、ポリイミド材料等で形成された薄膜状の基板の上に複数本の導電線を形成したフレキシブル配線基板から成るアノード基板１３及びカソード基板１４によって、アノード回路１７及びカソード回路１８に接続されている。また、アノード基板１３及びカソード基板１４の導電線は、異方性導電膜等によって、アノード配線２３及びカソード配線２４と接続されている。
次に、前記ＬＥＤアレイ１１の構成について詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態における光源装置のＬＥＤアレイの第１の断面図であり図５のＡ−Ａ矢視断面図、図５は本発明の第１の実施の形態における光源装置のＬＥＤアレイの一部を拡大した図、図６は本発明の第１の実施の形態における光源装置のＬＥＤアレイの第２の断面図であり図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。
本実施の形態においては、基板１２表面の平坦化膜１６上に反射膜２５が形成されている。該反射膜２５は、厚みが２００〜６００オングストロームのチタン、銀等から成る金属薄膜であり、平坦化膜１６上に蒸着法等によってパターン形成される。そして、前記反射膜２５の上にＬＥＤアレイ１１の各ＬＥＤ素子３１が接合されている。
ここで、前記ＬＥＤアレイ１１は、例えば、インジュウムアルミガリウムリン、ガリウム砒（ひ）素リン等の無機材料から成る積層薄膜であって、ＬＥＤの発光構造であるヘテロ構造、ダブルヘテロ構造等を備えるｐｎ接合デバイスである。そして、前記ＬＥＤアレイ１１は、図示されない別の基板上でエピタキシャル成長させて積層した薄膜を剥（はく）離したものであり、水素結合等の分子間力により前記反射膜２５上に接合される。また、前記ＬＥＤアレイ１１は複数のＬＥＤ素子３１に素子分離され、該ＬＥＤ素子３１は、前述のように、二次元状に配置されている。
なお、前記ＬＥＤアレイ１１は、別の基板上で積層した薄膜を大きな面積で剥離し、反射膜２５上に接合した後、フォトリソエッチング法によって複数のＬＥＤ素子３１に素子分離することができる。また、別の基板上で積層した薄膜をＬＥＤ素子３１の行又は列に相当する面積で剥離し、反射膜２５上に接合した後、フォトリソエッチング法によって複数のＬＥＤ素子３１に素子分離することもできる。さらに、別の基板上で積層した薄膜を個々のＬＥＤ素子３１に相当する面積で剥離し、反射膜２５上に接合することもできる。
また、本実施の形態においては、前記反射膜２５を基板１２表面の平坦化膜１６上に蒸着法等によってパターン形成した後、ヘテロ構造、ダブルヘテロ構造等の構造を備えるＬＥＤアレイ１１としての積層薄膜を、前記平坦化膜１６上の反射膜２５の面に分子間力で接合する例について説明したが、ＬＥＤアレイ１１を別の基板上でエピタキシャル成長させてヘテロ構造、ダブルヘテロ構造等の構造を備える積層薄膜を形成する際に、該積層薄膜のヘテロ構造、ダブルヘテロ構造等の構造の下に積層構造の反射層２５を形成してもよい。この場合、反射膜２５を蒸着法等によってパターン形成する必要がなく、別の基板上から反射層２５を含むＬＥＤアレイ１１としての積層薄膜を剥離した後、基板１２表面の平坦化膜１６上に分子間力を用いて接合すればよいので、製造工程をより簡単なものにすることができる。
前記アノード配線２３及びカソード配線２４は、金若しくはアルミニウム、又は、金若しくはアルミニウムとニッケル、チタン等の金属材料とを薄膜積層して形成された金属配線である。そして、アノード配線２３及びカソード配線２４には、ＬＥＤアレイ１１の複数のＬＥＤ素子３１のアノード及びカソードが接続されており、マトリクス結線構造になっている。
また、図１及び６に示されるように、アノード配線２３及びカソード配線２４の下にはポリイミド材料、窒化シリコン等から成る絶縁膜２６及び２７が配設されており、アノード配線２３及びカソード配線２４がマトリクス結線構造になっていても、電気的に短絡することはない。
次に、前記構成のヘッドアップディスプレイ装置１の動作について説明する。
まず、表示すべき情報がヘッドアップディスプレイ装置１の制御装置に入力されると、該制御装置が前記情報に応じて、アノード回路１７及びカソード回路１８を制御する。
そして、ＬＥＤアレイ１１の第１行目に含まれるＬＥＤ素子３１の各々について、発光する又は発光しないを意味する発光データが、アノード回路１７のシフトレジスタ回路に順次格納される。
続いて、前記発光データは、アノード回路１７のラッチ回路に格納される。そして、アノード回路１７の増幅回路から、前記ラッチ回路に格納された発光データに対応する定電流が出力される。該定電流は、アノード基板１３及び各アノード配線２３を経由して、ＬＥＤアレイ１１の各ＬＥＤ素子３１のアノードに供給される。
このとき、カソード回路１８にフレーム信号が入力されると、ＬＥＤアレイ１１の第１行目のカソード配線２４が選択され、ＬＥＤアレイ１１の第１行目のアノード配線２３から第１行目に含まれるＬＥＤ素子３１に電流が供給され、第１行目に含まれるＬＥＤ素子３１の各々が発光データに応じて発光動作する。
このような動作をカソード配線２４の数だけ、すなわち、ＬＥＤアレイ１１の行数分だけ複数回繰り返すことによって、１画面分の画像が表示される。つまり、光源装置１０は表示すべき情報を含む１画面分の画像を発光する。
そして、光源装置１０の発光によって出射された光は、ミラー２及びホログラムミラー４によって反射された後、ウィンドシールド５に配設された反射層６を照射する。すると、運転者の視線におけるウィンドシールド５の前方に、前記光源装置１０が発光した画像の虚像８が表示される。これにより、運転者は、視線を前方からそらすことなく、前記光源装置１０の発光した画像に含まれる情報を視認することができる。
なお、運転者が視認可能な程度に輝度の高い画像を表示するためには、アノード回路１７から大きな電流をＬＥＤアレイ１１のＬＥＤ素子３１に供給する必要がある。そして、大きな電流を供給すると、各ＬＥＤ素子３１が熱を発生するが、発生した熱は、基板１２を介してヘッドアップディスプレイ装置１の筐体又はインストルメントパネル７に伝導されて放熱される。
このように、本実施の形態において、光源装置１０は、金属から成る基板１２上に無機材料から成る積層薄膜のＬＥＤアレイ１１を接合し、該ＬＥＤアレイ１１を半導体プロセスで素子分離することによって得られた、二次元状に配置された複数のＬＥＤ素子３１を有する。
これにより、運転者が視認可能な程度に輝度の高い画像を表示するために各ＬＥＤ素子３１に大きな電流を供給しても、各ＬＥＤ素子３１が発生する熱は、熱伝導率の高い金属から成る基板１２を伝導してヘッドアップディスプレイ装置１の筐体等に放熱されるので、ＬＥＤ素子３１の輝度劣化を防止することができる。
さらに、基板１２が強固な金属から成るため、ヘッドアップディスプレイ装置１の筐体等に取り付ける際に、光源装置１０が破損することがない。
したがって、高輝度で寿命が長く、構造が簡単で組み立て時に破損することがなく、小型化が可能な光源装置１０及び該光源装置１０を有するヘッドアップディスプレイ装置１を得ることができる。
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
図７は本発明の第２の実施の形態における光源装置のＬＥＤアレイの一部を拡大した図である。
図において、３１ａ−１、３１ａ−２及び３１ａ−３は赤色に発光するＬＥＤ素子の列であり、３１ｂ−１、３１ｂ−２及び３１ｂ−３は緑色に発光するＬＥＤ素子の列であり、３１ｃ−１、３１ｃ−２及び３１ｃ−３は青色に発光するＬＥＤ素子の列である。なお、赤色に発光するＬＥＤ素子を統合的に説明する場合にはＬＥＤ素子３１ａとして説明し、緑色に発光するＬＥＤ素子を統合的に説明する場合にはＬＥＤ素子３１ｂとして説明し、青色に発光するＬＥＤ素子を統合的に説明する場合にはＬＥＤ素子３１ｃとして説明し、すべてのＬＥＤ素子を統合的に説明する場合にはＬＥＤ素子３１として説明する。そして、本実施の形態おける光源装置１０のＬＥＤアレイ１１では、金属から成る基板１２上に、赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａの列、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂの列及び青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃの列が交互に繰り返し配置され、ストライプ状となるように配置されている。
ここで、赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａは、インジュウムアルミガリウムリン、ガリウム砒素リン等の無機材料をエピタキシャル成長させた積層薄膜であって、ヘテロ構造、ダブルヘテロ構造等の構造を備えるｐｎ接合デバイスである。なお、赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａの材料は、波長６２０〜７１０ナノメートルに発光域を有する材料であればいかなるものであってもよく、前記材料に限定されるものではない。
また、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂは、インジュウムアルミガリウムリン、ガリウムリン等の無機材料をエピタキシャル成長させた積層薄膜であって、ヘテロ構造、ダブルヘテロ構造等の構造を備えるｐｎ接合デバイスである。なお、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂの材料は、波長５００〜５８０ナノメートルに発光域を有する材料であればいかなるものであってもよく、前記材料に限定されるものではない。
さらに、青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃは、窒化ガリウム、窒化インジュウムガリウム等の無機材料をエピタキシャル成長させた積層薄膜であって、ヘテロ構造、ダブルヘテロ構造等の構造を備えるｐｎ接合デバイスである。なお、青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃの材料は、波長４５０〜５００ナノメートルに発光域を有する材料であればいかなるものであってもよく、前記材料に限定されるものではない。
本実施の形態におけるアノード回路１７は、表示データ信号に応じてＬＥＤアレイ１１の各アノード配線２３に結線されている赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａの列、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂの列及び青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃの列に電流を供給する機能を有し、例えば、赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａの列、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂの列及び青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃの列の各々に対応する３つのシフトレジスタ回路、ラッチ回路、定電流回路、増幅回路等の回路が集積されている。
なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１の動作について説明する。
まず、表示すべき情報が赤色、緑色及び青色の３色それぞれに応じた信号でヘッドアップディスプレイ装置１の制御装置に入力されると、該制御装置が前記情報に応じて、アノード回路１７及びカソード回路１８を制御する。
そして、ＬＥＤアレイ１１の第１行目に含まれる赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａ、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂ及び青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃの各々について、発光する又は発光しないを意味する発光データが、アノード回路１７の赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａ、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂ及び青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃの各々に対応する３つのシフトレジスタ回路に順次格納される。
続いて、前記発光データは、アノード回路１７の赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａ、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂ及び青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃの各々に対応する３つのラッチ回路に格納される。そして、アノード回路１７の増幅回路から、３つのラッチ回路に格納された発光データに対応する定電流が赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａ、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂ及び青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃの各々に対して出力される。前記定電流は、アノード基板１３及び各アノード配線２３を経由して、ＬＥＤアレイ１１の赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａ、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂ及び青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃの各々のアノードに供給される。
このとき、カソード回路１８にフレーム信号が入力されると、ＬＥＤアレイ１１の第１行目のカソード配線２４が選択され、ＬＥＤアレイ１１の第１行目のアノード配線２３から第１行目に含まれるＬＥＤ素子３１に電流が供給され、第１行目に含まれる赤色に発光するＬＥＤ素子３１ａ、緑色に発光するＬＥＤ素子３１ｂ及び青色に発光するＬＥＤ素子３１ｃの各々が発光データに応じて発光動作する。
このような動作をカソード配線２４の数だけ、すなわち、ＬＥＤアレイ１１の行数分だけ複数回繰り返すことによって、１画面分の画像が表示される。つまり、光源装置１０は表示すべき情報を含む１画面分の画像を発光する。
そして、光源装置１０の発光によって出射された赤色、緑色及び青色の光は、ミラー２及びホログラムミラー４によって反射された後、ウィンドシールド５に配設された反射層６を照射する。すると、運転者の視線におけるウィンドシールド５の前方に、前記光源装置１０が発光した画像の虚像８がカラーで表示される。これにより、運転者は、視線を前方からそらすことなく、前記光源装置１０の発光した画像に含まれるカラーで表示された情報を視認することができる。
このように、本実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１では、情報がカラーで表示されるので、視認性がより良好なものとなる。
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
図８は本発明の第３の実施の形態における光源装置のＬＥＤアレイの一部を拡大した図である。
図において、３５は遮光層であり、該遮光層３５は、例えば、顔料で黒色に着色したフォトレジストから成り、アノード配線２３及びカソード配線２４が形成された後にフォトリソエッチング法を用いて、アノード配線２３及びカソード配線２４の上を覆うように、格子状に形成される。
また、遮光層３５は、顔料で黒色に着色したフォトレジスト以外の材料、例えば、酸化クロム等のクロム化合物、酸化ニッケル、窒化ニッケル等のニッケル化合物等の金属薄膜で形成することもできる。この場合、アノード配線２３及びカソード配線２４を形成した後、アノード配線２３及びカソード配線２４の上に酸化シリコン等の絶縁膜を形成し、さらに、該絶縁膜上にアノード配線２３及びカソード配線２４の上を覆うように、前記金属薄膜を格子状に形成することが望ましい。
なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１の動作について説明する。
まず、表示すべき情報がヘッドアップディスプレイ装置１の制御装置に入力されると、該制御装置が前記情報に応じて、アノード回路１７及びカソード回路１８を制御する。
そして、ＬＥＤアレイ１１の第１行目に含まれるＬＥＤ素子３１の各々について、発光する又は発光しないを意味する発光データが、アノード回路１７のシフトレジスタ回路に順次格納される。
続いて、前記発光データは、アノード回路１７のラッチ回路に格納される。そして、アノード回路１７の増幅回路から、前記ラッチ回路に格納された発光データに対応する定電流が出力される。該定電流は、アノード基板１３及び各アノード配線２３を経由して、ＬＥＤアレイ１１の各ＬＥＤ素子３１のアノードに供給される。
このとき、カソード回路１８にフレーム信号が入力されると、ＬＥＤアレイ１１の第１行目のカソード配線２４が選択され、ＬＥＤアレイ１１の第１行目のアノード配線２３から第１行目に含まれるＬＥＤ素子３１に電流が供給され、第１行目に含まれるＬＥＤ素子３１の各々が発光データに応じて発光動作する。
このような動作をカソード配線２４の数だけ、すなわち、ＬＥＤアレイ１１の行数分だけ複数回繰り返すことによって、１画面分の画像が表示される。つまり、光源装置１０は表示すべき情報を含む１画面分の画像を発光する。
そして、光源装置１０の発光によって出射された光は、ミラー２及びホログラムミラー４によって反射された後、ウィンドシールド５に配設された反射層６を照射する。すると、運転者の視線におけるウィンドシールド５の前方に、前記光源装置１０が発光した画像の虚像８が表示される。これにより、運転者は、視線を前方からそらすことなく、前記光源装置１０の発光した画像に含まれる情報を視認することができる。
ここで、本実施の形態においては、アノード配線２３及びカソード配線２４上に遮光層３５が形成されているので、発光ドットとしての各ＬＥＤ素子３１から出射された光の回り込みが遮光され、光源装置１０の発光した画像のコントラストがより高いものとなる。したがって、運転者の視線におけるウィンドシールド５の前方に表示される前記光源装置１０が発光した画像の虚像８もコントラストがより高いものとなる。
ところで、太陽光等の外光が、ウィンドシールド５から入射してミラー２及びホログラムミラー４によって反射され、光源装置１０を照射する場合がある。しかし、この場合も、遮光層３５が黒色なので、前記外光を反射することがない。したがって、光源装置１０によって反射された外光によって、ウィンドシールド５の前方に表示される虚像８が影響を受けることがない。
このように、本実施の形態における光源装置１０では、ＬＥＤアレイ１１のアノード配線２３及びカソード配線２４の上に遮光層３５が形成されている。
これにより、各ＬＥＤ素子３１から出射された光の回り込みが遮光され、よりコントラストの高い表示を得ることができる。
また、ウィンドシールド５から入射した外光が光源装置１０に照射された場合であっても、遮光層３５が黒色であるために、光源装置１０が外光を反射することがない。
これにより、光源装置１０の反射像が反射層６によって表示されることがないので、コントラストの高い良好な表示を得ることができる。
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明は、光源装置及びそれを有するヘッドアップディスプレイ装置に利用することができる。
１ ヘッドアップディスプレイ装置
２ ミラー
４ ホログラムミラー
１０ 光源装置
１１ ＬＥＤアレイ
１２ 基板
１６ 平坦化膜
１７ アノード回路
１８ カソード回路
２３ アノード配線
２４ カソード配線
２５ 反射膜
３１、３１ａ−１、３１ａ−２、３１ａ−３、３１ｂ−１、３１ｂ−２、３１ｂ−３、３１ｃ−１、３１ｃ−２、３１ｃ−３ ＬＥＤ素子
３５ 遮光層
２ ミラー
４ ホログラムミラー
１０ 光源装置
１１ ＬＥＤアレイ
１２ 基板
１６ 平坦化膜
１７ アノード回路
１８ カソード回路
２３ アノード配線
２４ カソード配線
２５ 反射膜
３１、３１ａ−１、３１ａ−２、３１ａ−３、３１ｂ−１、３１ｂ−２、３１ｂ−３、３１ｃ−１、３１ｃ−２、３１ｃ−３ ＬＥＤ素子
３５ 遮光層
Claims (8)
- （ａ）ヘッドアップディスプレイ装置に使用される光源装置であって、
（ｂ）金属基板と、
（ｃ）該金属基板上に形成された絶縁膜から成る平坦化膜と、
（ｄ）該平坦化膜上に形成された金属薄膜から成る複数の反射膜と、
（ｅ）該複数の反射膜のそれぞれに分子間力により接合されている二次元状に配列された複数のＬＥＤ薄膜と、
（ｆ）該複数のＬＥＤ薄膜のそれぞれの第１の電極に電気的に接続された複数の第１配線と、
（ｇ）前記反射膜を介して前記複数のＬＥＤ薄膜のそれぞれの第２の電極に電気的に接続され、前記第１配線と略直交する複数の第２配線と、
（ｈ）前記複数のＬＥＤ薄膜のうち第１の方向に配列されたＬＥＤ薄膜を選択的に駆動する第１の駆動素子と、
（ｉ）前記複数のＬＥＤ薄膜のうち前記第１の方向と直交する第２の方向に配列されたＬＥＤ薄膜を選択的に駆動する第２の駆動素子とを有することを特徴とする光源装置。 - 前記複数のＬＥＤ薄膜は、少なくとも３つの異なる波長で発光するＬＥＤ薄膜を含み、
同じ波長で発光するＬＥＤ薄膜は、前記第１の方向又は第２の方向のいずれか一方向に配列されている請求項１に記載の光源装置。 - 前記ＬＥＤ薄膜は、無機材料をエピタキシャル成長させた積層薄膜であって、ｐｎ接合デバイスである請求項１に記載の光源装置。
- 前記金属基板は、取付孔を備える請求項１に記載の光源装置。
- （ａ）金属基板と、該金属基板上に形成された絶縁膜から成る平坦化膜と、該平坦化膜上に形成された金属薄膜から成る複数の反射膜と、該複数の反射膜のそれぞれに分子間力により接合されている二次元状に配列された複数のＬＥＤ薄膜と、該複数のＬＥＤ薄膜のそれぞれの第１の電極に電気的に接続された複数の第１配線と、前記反射膜を介して前記複数のＬＥＤ薄膜のそれぞれの第２の電極に電気的に接続され、前記第１配線と略直交する複数の第２配線と、前記複数のＬＥＤ薄膜のうち第１の方向に配列されたＬＥＤ薄膜を選択的に駆動する第１の駆動素子と、前記複数のＬＥＤ薄膜のうち前記第１の方向と直交する第２の方向に配列されたＬＥＤ薄膜を選択的に駆動する第２の駆動素子とを有する光源装置と、
（ｂ）ミラーと、
（ｃ）ホログラムミラーとを有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記第１配線及び前記第２配線の上を覆い、前記複数のＬＥＤ薄膜のそれぞれの周囲を包囲するように形成された遮光層を更に有する請求項１に記載の光源装置。
- 前記遮光層は、顔料で黒色に着色したフォトレジストから成る請求項６に記載の光源装置。
- 前記光源装置は、前記第１配線及び前記第２配線の上を覆い、前記複数のＬＥＤ薄膜のそれぞれの周囲を包囲するように形成された遮光層を更に有する請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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