JP2003050373A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直線偏光による表示に対し、Ｓ偏光あるいはＰ
偏光を利用して二重像を防止する従来の表示装置は、表
示光の偏光方向を調整する必要があるが、この偏向方向
の調整が不要な表示装置を提供する。 【解決手段】液晶表示パネルにλ／４フィルムを重ねて
液晶表示光の直線偏光を円偏光にし、コンバイナーにブ
リュースター角で入射する。さらに、コンバイナーを透
過中の表示光をλ／４フィルムを用いてＰ偏光に変え、
射出面での反射をなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示器からの表示
情報を車両などのフロントガラスあるいは、フロントガ
ラスに設けたコンバイナーに投射し、前方視野内あるい
はその近傍の前景を重畳し、運転者等に視認させるよう
にした車両、船舶用のヘッドアップディスプレイ（以
下、ＨＵＤと略称する）、あるいは建築用などの表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＨＵＤにおいて、通常、表示器の表示光
は透明板状体に入射して、該透明板状体で反射した表示
光で表示情報を視認する。さらに、反射する表示光の強
度を大きくするため、透明板状体の表面、あるいは透明
板状体に半透明反射膜を設け、該半透明反射膜で表示光
を反射させる。半透明反射膜は酸化金属膜や金属薄膜な
どである。この半透明反射膜を透明板状体の表面に形成
したり、透明なフィルムに形成して、該フィルムを単板
ガラスの表面あるいは合わせガラスの内部に接着したも
のがあった。

【０００３】表示光は、透明板状体の２つの表面で反射
するため、像が二重に視認されるという欠点を有してい
た。また、半透明反射膜で反射させる場合でも、半透明
反射膜以外の透明板状体の表面での反射が、二重像の原
因になってしまった。

【０００４】二重像を防止するために、特開平２−１４
１７２０号公報では、板ガラスなどの透明板状体にλ／
２板や旋光子層を設けることが提案され、本出願人も透
明板状体に複屈折性を有する透明フィルムを接着したも
の（特開平２−２９４６１５号公報）、透明板状体に液
晶高分子よりなる旋光子を接着したもの（特開平６−４
０２７１号公報）、旋光子と半透明反射膜、反射防止膜
を組み合わせたもの（特開平１０−１１５８０２号公
報）、を提案している。

【０００５】表示器には、蛍光表示管や液晶表示パネル
がもちいられている。通常の表示器として普及している
液晶表示パネルは、視野角の左右対称性を保つため、一
部の小型液晶テレビを除いて通常、その液晶表示パネル
上の垂直軸に対し略、対角（水平、垂直方向に斜め）方
向になるよう偏光軸が設定されている。

【０００６】そのため汎用の液晶表示パネルを使用し
て、従来の偏光方向を９０°旋光する旋光子を用いて二
重像を防止しようとしても防止することは不可能であ
り、その画面上で液晶表示パネルの長辺に平行あるいは
垂直な偏光軸を有する小型の液晶表示パネルを用いる
か、あるいは通常は専用に偏光軸を調整した表示器を特
製する必要があった。

【０００７】このような問題点を解決するために、偏光
方向が４５°旋光する旋光子を液晶表示パネルの前面に
設置するものを、特開平１１−２７１６６５号で提案し
ている。

【０００８】しかしながら、ＨＵＤに用いられる液晶表
示パネルは、出射する表示光の偏光軸方向が、表示パネ
ル長辺に対し平行、直交、あるいは４５゜傾斜のいずれ
かになっているため、表示光の偏光軸を反射面に対し特
定の方向（例えばＳ偏光）にする必要がある場合には、
その方向に応じて液晶表示装置本体をパネル平面内で回
転しなければならず、当然のことながら観察者が視認す
る表示画像も傾いてしまう。また、ＨＵＤレイアウト毎
に専用の旋光角度を持つフィルムを使用することが考え
られるが、個々に対応するのは技術的、コスト的に容易
ではない。

【０００９】これを解決するものとして、本出願人は、
特願２０００−２４００７４号で、液晶表示パネルにλ
／４フィルムを２枚重ね合わせ、通常の４５°の偏光軸
を有する液晶表示パネルばかりでなく、液晶表示パネル
がどの様な偏光軸となっていても、表示光がＳ偏光ある
いはＰ偏光で入射するようなヘッドアップディスプレイ
を提案した。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たＳ偏光あるいはＰ偏光を利用して二重像を解消するヘ
ッドアップディスプレイにおいて、自動車の車種毎にヘ
ッドアップディスプレイの光学系が異なるため、車種毎
に、表示光の偏光方向を調整する必要があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の表示装置は、表
示器の表示光を透明板状体に入射させ、該透明板状体で
反射する該表示光によって表示情報を観察者に視認させ
る表示装置において、表示光をを円偏光にしてブリュー
スター角で透明板状体に入射させ、該透明板状体を透過
する表示光が該透明板状体の射出面に到達する前にλ／
４フィルムを透過させ、該射出面にＰ偏光で到達するよ
うにしたことを特徴とする表示装置である。

【００１２】また、前記表示装置において、表示器に液
晶表示パネルを用い、該液晶表示パネルにλ／４フィル
ムを重ね合わせ、表示光を円偏光にすることを特徴とす
る表示装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】表示器は、液晶表示パネルのよう
な、表示光が直線偏光であることが望ましいが、プラズ
マディスプレイ、蛍光表示管、ＥＬ素子あるいはＣＲＴ
の表示面に偏光板を設けて直線偏光にしてもよい。

【００１４】直線偏光の表示光は、表示光の偏光の方向
に対し高速軸を４５°にして、第１のλ／４フィルムを
設置し、円偏光にして、透明板状体にブリュースタ角で
入射させる。透明板状体が板ガラスの場合、ブリュース
ター角は５６°程度である。

【００１５】円偏光にした表示光は、透明板状体の入射
面で反射し、観察者の目に到達する。表示光の強度を強
して表示の視認性を向上させるため、該反射面に、該透
明板状体を通してみる景色の視認を妨げない程度に、半
透明の反射膜を形成しておくことが望ましい。

【００１６】透明板状体は、板ガラスなどの無機ガラ
ス、透明な樹脂板などの有機ガラスを使用することがで
き、単板だけでなく、２枚の透明板状体を中間膜などで
合わせた構造のもの、板ガラスと透明樹脂板などを積層
した構造のものなどに応用することができ、用途も自動
車用風防ガラス（合わせガラス）に設けてコンバイナー
として、あるいは単板ガラスに設けて別置きのコンバイ
ナーとしていずれもヘッドアップディスプレイ用に応用
するだけでなく、建築用ガラス、間仕切りなどに設けて
各種の表示を行うようにしてもよい。

【００１７】透明板状体に入射した表示光は、表示光が
透明板状体の射出面に到達する前に第２のλ／４フィル
ムを通過させて、Ｐ偏光とする。

【００１８】車両用の風防ガラスに応用する場合には、
車外側板ガラスの合わせ面側、あるいは、車内側板ガラ
スの合わせ面側に、第２のλ／４フィルムを設ける。第
２のλ／４フィルムを車内側ガラスの合わせ面側に設け
ると、太陽光が中間膜であるポリビニールブチラールを
介して第２のλ／４フィルムに照射されるので、紫外線
がある程度吸収され、耐久性が向上する点で好ましい。

【００１９】図１は、本発明のヘッドアップディスプレ
イの光学系を、表示器１の入射光４と透明板状体１１に
設けた図示しないコンバイナーで反射されアイポイント
２に到達する表示光５で形成する平面で示したものであ
る。表示器１から出た表示光４は、入射角θ6で透明板
状体１１に設けている該コンバイナーに入射し、コンバ
イナーによって反射した表示光５がアイポイント２に到
達する。このとき、入射角θ６はブリュースター角とす
る。

【００２０】表示器１は、図２に示すように、液晶表示
パネル９に第１のλ／４フィルム１０を重ねたものであ
る。

【００２１】図３に示すように、表示器１の表示光の直
線偏光１５の偏光方向が、液晶表示パネル９の水平軸１
２に対して角度θ1で傾いているとき、第１のλ／４フ
ィルム１０は、第１のλ／４フィルム１０の高速軸の、
水平軸１３に対する傾きθ2が、θ１＋４５°となるよ
うに配設する。このようにして、第１のλ／４フィルム
１０を透過する液晶表示パネル９の光４は、円偏光にな
る。

【００２２】図４は、透明板状体が、２枚の板ガラスを
中間膜で合わせ加工した風防ガラスの場合について、本
発明の光学系を示すものである。透明板状体が合わせガ
ラスの場合には、中間膜２０と板ガラス１９’との間に
第２のλ／４フィルム２１を設けることが、中間膜と板
ガラスとの接着力が強いため、車外から衝撃を受けた場
合の社内へのガラス飛散に対する安全性がよいので望ま
しい。また、第２のλ／４フィルム２１は、中間膜２０
と板ガラス１９との間に設けてもよく、この場合は、太
陽光が中間膜を透過して第２のλ／４フィルムに到達す
るので、第２のλ／４フィルムの耐光性に好ましい。

【００２３】また、図５に示すように、透明板状体２３
が、１枚の板ガラスあるいは透明プラスチック板である
場合は、第２のλ／４フィルム２１’の表面に半透明反
射膜１８’を形成し、半透明反射膜１８’が透明板状体
２３と接しないように該第２のλ／４フィルム２１’を
透明板状体２３に透明な接着剤で接着させてもよい。

【００２４】表示光の反射面は、板ガラスなどの透明板
状体の表面で反射させてもよいが、該表面に半透明反射
膜を設けて反射させると、透明板状体の表面で反射させ
る場合よりもアイポイントへの反射量が多くなるので好
ましい。

【００２５】図６に示すように、第２のλ／４フィルム
２１、２１’の高速軸の傾きθ３は、透明板状体を透過
する表示光に垂直な面２６と図示しない透明板状体１１
との交線１４に対し、４５°あるいはー１３５°に合わ
せる。この第２のλ／４フィルムを透過した表示光は、
円偏光から、偏光の方向が射出面に対し垂直な直線偏光
となる。すなわち、透明板状体を透過する表示光２２
は、第２のλ／４フィルムを透過した後、射出面に対し
Ｐ偏光となる。

【００２６】半透明反射膜は、物理的蒸着手段あるいは
化学的蒸着手段によって形成される金属酸化物、金属窒
化物、金属炭化物あるいは金属の薄膜を好適に使用する
ことができる。

【００２７】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説
明する。

【００２８】図４は、本発明の実施例１における合わせ
ガラスを自動車用フロントガラスとして使用し、ＨＵＤ
として応用した要部概略図である。

【００２９】また、図５は、単板の透明板状体を用いて
コンバイナー３とした実施例２における要部概略図であ
る。

【００３０】実施例１ 図４は、本実施例のコンバイナーの構成と、コンバイナ
ー３付近の光学系を示すものであり、入射光４は、図２
に示すように、表示器１の液晶表示パネル９に第１のλ
／４フィルム１０を重ねて、円偏光とした。

【００３１】厚み２ｍｍの２枚の板ガラス１９，１９’
を中間膜２０で合わせ加工した透明板状体において、中
間膜２０と板ガラス１９’の間に第２のλ／４フィルム
２１を挟持させた。

【００３２】コンバイナー３の中を透過する表示光２２
は、第２のλ／４フィルム２１を透過した後は板ガラス
１９’の射出面２５に対しＰ偏光となり、板ガラス１
９’の射出面２５で反射せず、透過光６となる。

【００３３】また、板ガラス１９の表面には、ＴｉＯ₂
の薄膜をＣＶＤ法により形成し、半透明反射膜１８とし
た。

【００３４】図１に示すヘッドアップディスプレイの光
学系を組立、表示器は水平方向に対し偏光方向が４５°
傾いている液晶表示パネルを用い、コンバイナー３から
３００ｍｍ離して配置した。図２に示すように、液晶表
示パネル９には、第１のλ／４フィルム１０を重ね合わ
せ、第１のλ／４フィルム１０は、その高速軸を水平に
対し９０°傾けた。

【００３５】また、図６に示すように、第２のλ／４フ
ィルムの高速軸θ３は、図示しない透明板状体と透明板
状体を透過する表示光２２の垂直面２６との交線１４に
対し４５°傾けた。

【００３６】透明板状体１１をアイポイント側に３４°
傾け、コンバイナー３から約８００ｍｍ離れたアイポイ
ントから表示を下方２２°（θ5＝２２°）で見たとこ
ろ、二重像のない鮮明な表示を観察することができた。

【００３７】実施例２ 図５は、実施例２のコンバイナー３’の構成と、コンバ
イナー３’付近の光学系を示すものである。コンバイナ
ーは、半透明反射膜１８’が成膜されているポリエステ
ルフィルム２１’を、厚み３ｍｍの透明なアクリル板２
３に接着したものである。

【００３８】半透明反射膜１８’には、スパッタリング
法によって成膜したＡｌの金属薄膜を用いた。また、ポ
リエステルフィルムは、リターデーションがλ／４フィ
ルムとほぼ同じものを用いた。

【００３９】半透明反射膜１８'を表示器側になるよう
に、表示器とコンバイナー３’を実施例１と同様に配置
し、表示光を円偏光にした入射光４’をコンバイナー
３’に入射したところ、本実施例においても二重像の無
い鮮明な表示が観察できた。

【００４０】なお、ポリエステルフィルの高速軸の傾き
は、実施例１と同様にした。

【００４１】

【発明の効果】本発明のヘッドアップディスプレイは、
二重像の無い視認性のよい表示をすることができるがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヘッドアップディスプレイの光学系を
示す図。

【図２】本発明の液晶表示パネルの断面図。

【図３】表示光の偏光方向の調整を示す概念図。

【図４】実施例１のコンバイナーの構成図。

【図５】実施例２のコンバイナーの構成図。

【図６】第２のλ／４フィルムによる偏光方向の調整を
示す概念図。

【符号の説明】

１ 表示器 ２ アイポイント ３ ３’ コンバイナー ４、４’ 入射光 ５ 反射光 ６ 透過光 ７ 水平線 ８ コンバイナーの法線 ９ 液晶表示パネル １０ 第１のλ／４フィルム １１ 透明板状体 １２ 液晶表示パネルの水平軸 １３ 第１のλ／４フィルムの水平軸 １４ 透過する表示光に垂直面２６と透明板状体１１と
の交線 １５ 表示光の偏光方向 １６ 円偏光 １７ Ｐ偏光 １８、１８’ 半透明反射膜 １９，１９’ 板ガラス ２０ 中間膜 ２１、２１’ 第２のλ／４フィルム ２２ 透過する表示光 ２３ 透明板状体（アクリル板） ２５ 射出面 ２６ 透過する表示光２２に垂直な面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３２４ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３２４ Ｈ０４Ｎ 5/64 ５２１ Ｈ０４Ｎ 5/64 ５２１Ｚ (72)発明者 山手 貴志 三重県松阪市大口町1510番地 セントラル 硝子株式 会社 硝子研究所内 Ｆターム(参考） 2H049 BA03 BA07 BA43 BB03 BB44 BC22 2H088 EA01 EA22 EA23 EA45 HA10 HA21 MA01 MA20 2H091 FA07X FA07Z FA12X FA15X FC02 FD02 FD03 FD06 FD07 LA16 MA03 MA10 5G435 AA01 BB12 BB15 FF05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示器の表示光を透明板状体に入射させ、
   該透明板状体で反射する該表示光によって表示情報を観
   察者に視認させる表示装置において、表示光を円偏光に
   してブリュースター角で透明板状体に入射させ、該透明
   板状体を透過する表示光が該透明板状体の射出面に到達
   する前にλ／４フィルムを透過させ、該射出面にＰ偏光
   で到達するようにしたことを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】表示器に液晶表示パネルを用い、該液晶表
   示パネルにλ／４フィルムを重ね合わせ、表示光を円偏
   光にすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。