JP2007065011A - Head-up display device - Google Patents

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head-up display device, wherein the polarizing member has less probability of being damaged by heat of sunlight. <P>SOLUTION: The head-up display device displays a virtual image V by display light L emitted from a liquid crystal device 15 including a liquid crystal cell 23 and a light emitting element 20 for transmissively illuminating the liquid crystal cell 23 from behind. A transreflective member 26 which allows the display light L to pass through and reflects infrared light and a polarizing member 27 stuck to a rear face of the transreflective member 26 are provided in the front side of the liquid crystal cell 23. The transreflective member 27 and the polarizing member 27 are disposed in a state of being not parallel with the liquid crystal cell 23. A holding member 21 is made of a thermally conductive material and holds the transreflective member 27 and the polarizing member 27. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示パネル及びこの液晶表示パネルを透過照明する発光ダイオード等の発光素子を有する液晶表示器が発した表示光によって虚像を表示させるヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal display panel and a head-up display device that displays a virtual image by display light emitted from a liquid crystal display having a light emitting element such as a light emitting diode that transmits and illuminates the liquid crystal display panel.

従来より、液晶表示器を用いた車両用ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、表示光Ｌを車両のフロントガラス或いはコンバイナと称される半透過板に投影し、虚像を表示するものである。車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、透光性の窓部２を備えたハウジング３に液晶表示器４及び反射鏡５を収容したものであり、液晶表示器４が発した表示光Ｌは、反射鏡５で反射されてフロントガラス或いは半透過板に投影される（図４参照）。
特開２００３−２９５１０５号公報 Conventionally, various head-up display devices for vehicles using a liquid crystal display have been proposed. Such a vehicle head-up display device 1 projects display light L onto a transflective plate called a vehicle windshield or combiner to display a virtual image. The vehicle head-up display device 1 includes a liquid crystal display 4 and a reflecting mirror 5 housed in a housing 3 having a translucent window portion 2, and the display light L emitted from the liquid crystal display 4 is reflected. It is reflected by the mirror 5 and projected onto the windshield or transflective plate (see FIG. 4).
JP 2003-295105 A

液晶表示器４は、液晶表示パネル６及びこの液晶表示パネル６を透過照明する発光ダイオード等の発光素子７を有するものである。液晶表示パネル６は、透明電極膜が形成された一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セル８と、液晶セル８の後面に貼着された偏光板９と、液晶セル８の前面に貼着された偏光板１０とからなるものである。偏光板９，１０は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなる偏光子の前後両面に、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）からなる保護層を形成したものである。   The liquid crystal display 4 includes a liquid crystal display panel 6 and a light emitting element 7 such as a light emitting diode that transmits and illuminates the liquid crystal display panel 6. The liquid crystal display panel 6 includes a liquid crystal cell 8 in which liquid crystal is sealed in a pair of translucent substrates on which a transparent electrode film is formed, a polarizing plate 9 attached to the rear surface of the liquid crystal cell 8, and a front surface of the liquid crystal cell 8. It consists of the stuck polarizing plate 10. The polarizing plates 9 and 10 are formed by forming protective layers made of triacetyl cellulose (TAC) on both front and rear surfaces of a polarizer made of polyvinyl alcohol (PVA).

しかしながら、液晶表示パネル６に入射した太陽光Ｍ１，Ｍ２によって、液晶表示パネル６が損傷する虞があった。つまり、窓部２を通過して液晶表示素子６に入射する太陽光Ｍ１、または、窓部２を通過し反射鏡５で反射されて液晶表示パネル６に入射する太陽光Ｍ２の熱によって、液晶表示パネル６が耐熱温度よりも上昇して、液晶セル８の前面に貼着された偏光板１０が溶融する虞があった。
本発明は、液晶表示パネルが太陽光の熱によって損傷する虞が少ないヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。 However, the liquid crystal display panel 6 may be damaged by sunlight M1 and M2 incident on the liquid crystal display panel 6. That is, the liquid crystal is caused by the heat of sunlight M1 that passes through the window 2 and enters the liquid crystal display element 6 or sunlight M2 that passes through the window 2 and is reflected by the reflecting mirror 5 and enters the liquid crystal display panel 6. There is a possibility that the display panel 6 rises above the heat-resistant temperature and the polarizing plate 10 attached to the front surface of the liquid crystal cell 8 is melted.
The present invention provides a head-up display device in which a liquid crystal display panel is less likely to be damaged by the heat of sunlight.

本発明は、請求項１に記載したように、液晶セル２３及び前記液晶セル２３を後方から透過照明する発光素子２０を備えた液晶表示器１５が発した表示光Ｌによって虚像Ｖを表示させるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記表示光Ｌ透過させ赤外線を反射させる透過反射部材２６と、前記透過反射部材２６の後面に貼着された偏光部材２７と、を前記液晶セル２３の前側に設けたものである。   According to the first aspect of the present invention, the head for displaying the virtual image V by the display light L emitted from the liquid crystal display 15 including the liquid crystal cell 23 and the light emitting element 20 that transmits and illuminates the liquid crystal cell 23 from behind. In the up-display device, a transmission / reflection member 26 that transmits the display light L and reflects infrared rays, and a polarizing member 27 attached to the rear surface of the transmission / reflection member 26 are provided on the front side of the liquid crystal cell 23. Is.

また、本発明は、請求項２に記載したように、前記液晶セル２３と平行でない状態にて、記透過反射部材２６及び前記偏光部材２７を配置したものである。   Further, according to the present invention, the transmission / reflection member 26 and the polarizing member 27 are arranged in a state not parallel to the liquid crystal cell 23 as described in claim 2.

また、本発明は、請求項３に記載したように、前記液晶表示器１５が発した前記表示光Ｌを反射させる凹面鏡３０を設けたものである。   In the present invention, a concave mirror 30 for reflecting the display light L emitted from the liquid crystal display 15 is provided as described in claim 3.

また、本発明は、請求項４に記載したように、熱伝導性材料からなり、前記透過反射部材２６及び前記偏光部材２７を保持する保持部材２１を設けたものである。   Further, according to the present invention, a holding member 21 made of a heat conductive material and holding the transmitting / reflecting member 26 and the polarizing member 27 is provided.

また、本発明は、請求項５に記載したように、前記液晶セル２３の前面に貼着された第二の偏光部材２５を有するものである。   Moreover, this invention has the 2nd polarizing member 25 stuck to the front surface of the said liquid crystal cell 23 as described in Claim 5.

太陽光の赤外線が透過反射部材によって反射されるため、液晶表示パネルが太陽光の熱によって損傷する虞が少ない。   Since the infrared rays of sunlight are reflected by the transmission / reflection member, there is little possibility that the liquid crystal display panel is damaged by the heat of sunlight.

以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態について説明する。ヘッドアップディスプレイ装置１１は車両のダッシュボード１２内に配設されている（図２参照）。ヘッドアップディスプレイ装置１１が投射する表示光Ｌはフロントガラス１３により観察者１４に反射される。観察者１４は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The head-up display device 11 is disposed in the dashboard 12 of the vehicle (see FIG. 2). The display light L projected by the head-up display device 11 is reflected by the windshield 13 to the observer 14. The observer 14 can visually recognize the virtual image V superimposed on the landscape.

ヘッドアップディスプレイ装置１１は、液晶表示器１５，反射器１６等をハウジング１７に収容したものである。液晶表示器１５は、液晶表示パネル１８と、光拡散板１９と、発光ダイオード２０（発光素子）とからなるものである。液晶表示パネル１８は、液晶セル２３，後面偏光板２４及び前面偏光板２５（第二の偏光部材）を有するものであり、ケース体２１（保持部材）に固定されている。液晶セル２３は、透明電極膜が形成された一対の透光性基板に液晶を封入したものである。   The head-up display device 11 includes a liquid crystal display 15, a reflector 16 and the like housed in a housing 17. The liquid crystal display 15 includes a liquid crystal display panel 18, a light diffusion plate 19, and a light emitting diode 20 (light emitting element). The liquid crystal display panel 18 includes a liquid crystal cell 23, a rear polarizing plate 24, and a front polarizing plate 25 (second polarizing member), and is fixed to the case body 21 (holding member). The liquid crystal cell 23 is obtained by enclosing liquid crystal in a pair of translucent substrates on which a transparent electrode film is formed.

ケース体２１はアルミニウム（Ａｌ）からなるものであり、略角筒形状になっている。ケース体２１の後端部は、後述する放熱部材に固定されている。ケース体２１の中間部には液晶表示パネル１８が保持され、前端部にはホットミラー２６（透過反射部材）及び偏光板２７（偏光部材）が保持されている。ホットミラー２６は、表示光Ｌを透過させると共に、太陽光を反射させる。偏光板２７は、ホットミラー２６の後面に貼着されている。ホットミラー２６及び偏光板２７は、液晶表示パネル１８から所定間隔Ｄを有して、傾斜配置されている。発光ダイオード２０は、液晶表示パネル１８の後方に配置され、液晶表示パネル１８を透過照明する。発光ダイオード２０は、回路基板２７に搭載されている。   The case body 21 is made of aluminum (Al) and has a substantially rectangular tube shape. The rear end portion of the case body 21 is fixed to a heat radiating member described later. A liquid crystal display panel 18 is held in the middle portion of the case body 21, and a hot mirror 26 (transmission / reflection member) and a polarizing plate 27 (polarization member) are held at the front end portion. The hot mirror 26 transmits the display light L and reflects sunlight. The polarizing plate 27 is attached to the rear surface of the hot mirror 26. The hot mirror 26 and the polarizing plate 27 are inclined with a predetermined distance D from the liquid crystal display panel 18. The light emitting diode 20 is disposed behind the liquid crystal display panel 18 and illuminates and transmits the liquid crystal display panel 18. The light emitting diode 20 is mounted on the circuit board 27.

反射器１６は、凹面鏡３０，保持部材３１及びステッピングモータ３２を有している。凹面鏡３０は、樹脂（例えばポリカーボネート）に金属（例えばアルミニウム）を蒸着させ反射面３０ａを形成したものである。反射面３０ａは凹面となっており、液晶表示器１５が発した表示光Ｌが拡大されて虚像Ｖが表示される。凹面鏡３０は保持部材３１に両面粘着テープにより接着されている。保持部材３１は樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、歯車部３４及び軸部３５が一体に形成されている。保持部材３１の軸部３５はハウジング１７に軸支されている。   The reflector 16 includes a concave mirror 30, a holding member 31, and a stepping motor 32. The concave mirror 30 is formed by depositing a metal (for example, aluminum) on a resin (for example, polycarbonate) to form a reflective surface 30a. The reflective surface 30a is a concave surface, and the display light L emitted from the liquid crystal display 15 is enlarged to display the virtual image V. The concave mirror 30 is bonded to the holding member 31 with a double-sided adhesive tape. The holding member 31 is made of resin (for example, ABS), and the gear portion 34 and the shaft portion 35 are integrally formed. The shaft portion 35 of the holding member 31 is pivotally supported by the housing 17.

ステッピングモータ３２の回動軸には歯車３７が取付けられており、この歯車３７は、保持部材３１の歯車部３４と噛合されている。凹面鏡３０は保持部材３１と共に回動可能な状態で支持されており、ステッピングモータ３２により凹面鏡３０を回動させ、表示光Ｌの投射方向を調整することができる。観察者１４は、押ボタンスイッチ（図示しない）を操作し表示光Ｌが目の位置に反射されるように（即ち、虚像Ｖを視認できるように）凹面鏡３０の角度を調整する。   A gear 37 is attached to the rotation shaft of the stepping motor 32, and the gear 37 is engaged with the gear portion 34 of the holding member 31. The concave mirror 30 is supported so as to be rotatable together with the holding member 31, and the projection direction of the display light L can be adjusted by rotating the concave mirror 30 by the stepping motor 32. The observer 14 adjusts the angle of the concave mirror 30 by operating a push button switch (not shown) so that the display light L is reflected to the position of the eye (that is, the virtual image V can be visually recognized).

４０は放熱部材であり、この放熱部材４０は、ハウジング１７の開口部１７ａに配設されている。放熱部材４０は、図示しないビスによってフランジ部４０ａでハウジング１７に固定されている。放熱部材４０は、シリコーンゴム等の弾性体からなる熱伝導シート４１を介して、発光ダイオード２０の熱をハウジング１７の外に放出する。放熱部材４０は、平板形状の多数の放熱フィン４０ｂを有している。放熱部材４０には、直方体形状の凸部４０ｃが形成されている。熱伝導シート４１は、放熱部材４０の凸部４０ｃに対応する凹部４１ａを有しており、熱伝導シート４１と放熱部材４０の接触面積が大きくなっている。４２は長方形環状のパッキング部材であり、このパッキング部材４２は、放熱部材４０と、ハウジング１７の開口部１７ａの間を塞ぐことによって、ハウジング１７の中に塵埃が入ることを防いでいる。   Reference numeral 40 denotes a heat radiating member, and the heat radiating member 40 is disposed in the opening 17 a of the housing 17. The heat radiating member 40 is fixed to the housing 17 by a flange portion 40a with a screw (not shown). The heat radiating member 40 releases the heat of the light emitting diode 20 to the outside of the housing 17 through a heat conductive sheet 41 made of an elastic body such as silicone rubber. The heat dissipating member 40 has a large number of flat heat dissipating fins 40b. The heat radiating member 40 has a rectangular parallelepiped convex portion 40c. The heat conductive sheet 41 has a concave portion 41 a corresponding to the convex portion 40 c of the heat radiating member 40, and the contact area between the heat conductive sheet 41 and the heat radiating member 40 is large. Reference numeral 42 denotes a rectangular annular packing member, and the packing member 42 prevents the dust from entering the housing 17 by closing the space between the heat radiating member 40 and the opening 17 a of the housing 17.

ハウジング１７には液晶表示器１５及び反射器１６が収容される。ハウジング１７には表示光Ｌが出射する窓部４４が設けられている。この窓部４４は透光性樹脂（例えばアクリル）からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング１７には遮光壁１７ｃが設けられており、太陽光等の外光が液晶表示器１５に入射し虚像Ｖが見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を防止している。遮光壁１７ｃは平板形状になっており、ハウジング１７の上部から斜めに垂下するように形成されている。   The housing 17 accommodates the liquid crystal display 15 and the reflector 16. The housing 17 is provided with a window portion 44 from which the display light L is emitted. The window portion 44 is made of a translucent resin (for example, acrylic) and has a curved shape. The housing 17 is provided with a light shielding wall 17c, which prevents a phenomenon (washout) in which external light such as sunlight enters the liquid crystal display 15 and makes the virtual image V difficult to see. The light shielding wall 17 c has a flat plate shape and is formed so as to hang obliquely from the upper part of the housing 17.

本実施形態によれば、入射した太陽光Ｍの赤外線はホットミラー２６によって反射されると共に、太陽光Ｍの可視光線の一部がホットミラー２６に吸収されて温度上昇しても、ホットミラー２６が液晶表示パネル１８から離間しており、液晶表示パネル１８に熱が伝わり難いため、液晶表示パネル１８が太陽光Ｍの熱によって損傷する虞が少ない。且つ、ホットミラー２６を傾斜配置したことによって、表示光の一部Ｌ２がホットミラー２６によって反射され液晶表示パネル１８に戻ることがなく、いわゆる迷光を防止することができる。   According to the present embodiment, the infrared rays of the incident sunlight M are reflected by the hot mirror 26, and even if a part of the visible rays of the sunlight M is absorbed by the hot mirror 26 and the temperature rises, the hot mirror 26. Is separated from the liquid crystal display panel 18, and it is difficult for heat to be transmitted to the liquid crystal display panel 18, so that the liquid crystal display panel 18 is less likely to be damaged by the heat of sunlight M. In addition, since the hot mirror 26 is inclined, a part of the display light L2 is not reflected by the hot mirror 26 and returned to the liquid crystal display panel 18, and so-called stray light can be prevented.

ホットミラー２６及び偏光板２７は、液晶表示パネル１８から所定間隔Ｄを有して配置することが望ましい。図３に示すように、凹面鏡３０で反射された太陽光Ｍは、液晶表示パネル１８に近付くにしたがって集光され、液晶表示パネル１８から所定間隔Ｄを有して配置されたホットミラー２６及び偏光板２７よりも、液晶セル２３に接着された前面偏光板２５の方が、太陽光Ｍが集光されるためである。つまり、液晶セル２３から所定間隔Ｄを有して配置された偏光板２７では、太陽光Ｍは所定領域Ｗ１に集光されるが、液晶セル２３に接着された前面偏光板２５では所定領域よりも狭い領域Ｗ２に集光される。   The hot mirror 26 and the polarizing plate 27 are desirably arranged with a predetermined distance D from the liquid crystal display panel 18. As shown in FIG. 3, the sunlight M reflected by the concave mirror 30 is condensed as it approaches the liquid crystal display panel 18, and the hot mirror 26 and the polarized light arranged with a predetermined distance D from the liquid crystal display panel 18. This is because the front polarizing plate 25 bonded to the liquid crystal cell 23 collects sunlight M more than the plate 27. That is, in the polarizing plate 27 arranged with a predetermined distance D from the liquid crystal cell 23, the sunlight M is condensed in the predetermined region W1, but in the front polarizing plate 25 bonded to the liquid crystal cell 23, the sunlight M is collected from the predetermined region. Is also condensed in a narrow area W2.

また、ホットミラー２６及び偏光板２７を保持するケース体２１をアルミニウム等の熱伝導性材料にて形成したことによって、太陽光Ｍを受けて温度上昇したホットミラー２６及び偏光板２７の熱を、放熱部材４０に逃がすことができる。
なお、前面偏光板２５はなくても良いが、偏光板２７だけでなく偏光板２５を設けることによって、虚像Ｖが更に鮮明になる。 Further, by forming the case body 21 holding the hot mirror 26 and the polarizing plate 27 with a heat conductive material such as aluminum, the heat of the hot mirror 26 and the polarizing plate 27 that has been heated by receiving sunlight M, The heat dissipation member 40 can escape.
The front polarizing plate 25 may be omitted, but the virtual image V becomes clearer by providing not only the polarizing plate 27 but also the polarizing plate 25.

本発明の実施形態を示す断面図。Sectional drawing which shows embodiment of this invention. 同上実施形態を示すヘッドアップディスプレイの概観図。The general-view figure of the head up display which shows embodiment same as the above. 同上実施形態を示す凹面鏡の作用説明図。Action | operation explanatory drawing of the concave mirror which shows embodiment same as the above. 従来例を示す断面図。Sectional drawing which shows a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

１１ ヘッドアップディスプレイ装置
１５ 液晶表示器
１７ ハウジング
１８ 液晶表示パネル
２０ 発光ダイオード（発光素子）
２３ 液晶セル
２６ ホットミラー（透過反射部材）
２７ 偏光板（偏光部材）
３０ 凹面鏡
Ｌ 表示光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Head up display apparatus 15 Liquid crystal display device 17 Housing 18 Liquid crystal display panel 20 Light emitting diode (light emitting element)
23 Liquid crystal cell 26 Hot mirror (transmission / reflection member)
27 Polarizing plate (polarizing member)
30 Concave mirror L Display light

Claims (5)

液晶セル及び前記液晶セルを後方から透過照明する発光素子を備えた液晶表示器が発した表示光によって虚像を表示させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光を透過させ赤外線を反射させる透過反射部材と、前記透過反射部材の後面に貼着された偏光部材と、を前記液晶セルの前側に設けたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 A head-up display device that displays a virtual image by display light emitted by a liquid crystal display device including a liquid crystal cell and a light emitting element that transmits and illuminates the liquid crystal cell from behind,
A head-up display device, comprising: a transmission / reflection member that transmits the display light and reflects infrared rays; and a polarizing member that is attached to a rear surface of the transmission / reflection member, on a front side of the liquid crystal cell. 前記液晶セルと平行でない状態にて、前記透過反射部材及び前記偏光部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   The head-up display device according to claim 1, wherein the transmission / reflection member and the polarizing member are arranged in a state not parallel to the liquid crystal cell. 前記液晶表示器が発した前記表示光を反射させる凹面鏡を設けたことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   The head-up display device according to claim 1, further comprising a concave mirror that reflects the display light emitted from the liquid crystal display. 熱伝導性材料からなり、前記透過反射部材及び前記偏光部材を保持する保持部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device is provided with a holding member that is made of a heat conductive material and holds the transmitting and reflecting member and the polarizing member. 前記液晶セルの前面に貼着された第二の偏光部材を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   The head-up display device according to claim 1, further comprising a second polarizing member attached to a front surface of the liquid crystal cell.
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