JP2010243758A - Head-up display - Google Patents

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JP2010243758A JP2009091922A JP2009091922A JP2010243758A JP 2010243758 A JP2010243758 A JP 2010243758A JP 2009091922 A JP2009091922 A JP 2009091922A JP 2009091922 A JP2009091922 A JP 2009091922A JP 2010243758 A JP2010243758 A JP 2010243758A
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Koichi Jinushi
浩一 地主
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Nippon Seiki Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head-up display capable of suppressing luminance reduction of a display light projected to a projection member, as much as possible, thereby enabling an observer to view a proper display state. <P>SOLUTION: The head-up display includes a liquid crystal display element (display element) 23 for emitting the display light L; a concave mirror 41 for reflecting the display light L; and a housing 70, including a cavity part 73 for housing the liquid crystal display element 23 and the concave mirror 41, and a translucent part 74, through which the display light L reflected by the concave mirror 41 passes, wherein a hot mirror 63 for transmitting the display light L and reflecting the infrared light emitted to the cavity part 73 is provided on the optical path of the display light L. The hot mirror 63 includes a light-transmissive substrate 63a and a reflecting layer 63b; the display light L emitted from the translucent part 74 is projected to the projection member 13 so as to display for the observer 14; and the liquid crystal element 23 and the substrate 63a are jointed together with a translucent member 80, having a refractive index nearly equal to that of the substrate 63a. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、表示器(表示素子)が発した表示光を車両のフロントガラス等の投影部材に投影し、観察者に虚像表示を行う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 head-up display device that projects display light emitted from a display (display element) onto a projection member such as a windshield of a vehicle and displays a virtual image to an observer.

従来より、この種のヘッドアップディスプレイ装置にあっては、例えば下記特許文献1に記載のごとく、車両のフロントガラス(投影部材)に表示器からの表示光を投射して虚像表示を行うものが知られている。   Conventionally, in this type of head-up display device, for example, as described in Patent Document 1 below, a device that projects a display light from a display on a windshield (projection member) of a vehicle to display a virtual image. Are known.

特開2007−65011号公報JP 2007-65011 A

この特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のインストルメントパネル(以下、インパネと言う)内部に取り付けられており、表示光を発する表示器と、この表示器が発する表示光を反射させる凹面鏡(反射部材)と、表示器と凹面鏡とを収容(収納)する空間部と凹面鏡で反射された表示光が通過する透光部とを有するハウジングとを備え、凹面鏡を介して透光部から出射される表示光を投影部材に投影して観察者(運転者)に虚像(表示像)の表示を行うものである。   The head-up display device described in Patent Document 1 is mounted inside an instrument panel (hereinafter referred to as an instrument panel) of a vehicle, and reflects a display that emits display light and display light emitted from the display. A concave mirror (reflecting member), a housing having a space portion for housing (accommodating) the display and the concave mirror, and a translucent portion through which display light reflected by the concave mirror passes, and from the translucent portion via the concave mirror The emitted display light is projected onto a projection member to display a virtual image (display image) to an observer (driver).

そして、この場合、表示器は、配線基板と、配線基板上に実装された発光ダイオードからなる光源と、この光源からの照明光を透過して表示光を形成するように光源の前方側に位置する液晶表示素子(表示素子)と、この液晶表示素の前方側に間隔を空けて配置されるホットミラー(透過反射部材)と、配線基板と光源と液晶表示素子とホットミラーとを収容する合成樹脂からなるケース体とを備えてなる。   In this case, the display is positioned on the front side of the light source so as to form a display light by transmitting the illumination light from the light source composed of a wiring board, a light emitting diode mounted on the wiring board, and the light source. A liquid crystal display element (display element) to be mounted, a hot mirror (transmission / reflection member) disposed at a distance from the front side of the liquid crystal display element, a wiring board, a light source, a liquid crystal display element, and a hot mirror And a case body made of resin.

ホットミラーは、略矩形状のアクリル樹脂からなる光透過性のガラス基板(基板)と、ガラス基板の一方の面(つまり凹面鏡と向かい合う面)に設けられる多層の干渉膜からなる反射層とから構成され、液晶表示素子から凹面鏡へと至る表示光の光路中に配設される。このホットミラーは、液晶表示素子が発する可視光線からなる表示光を効率よく凹面鏡側へと透過させるとともに、ハウジングの透光部を通じて空間部に照射する(例えば透光部、凹面鏡を介して表示器側へと入射する)太陽光のうち赤外線(熱線)を反射させる機能(特性)を有してなる。   The hot mirror is composed of a light-transmitting glass substrate (substrate) made of a substantially rectangular acrylic resin and a reflective layer made of a multilayer interference film provided on one surface of the glass substrate (that is, the surface facing the concave mirror). And disposed in the optical path of the display light from the liquid crystal display element to the concave mirror. The hot mirror efficiently transmits display light composed of visible light emitted from the liquid crystal display element to the concave mirror side and irradiates the space portion through the light transmitting portion of the housing (for example, the display device through the light transmitting portion and the concave mirror). It has a function (characteristic) to reflect infrared rays (heat rays) in sunlight (incident to the side).

またケース体には、ホットミラーの形状に対応するように開口形成され前記反射層を外部に臨ませるための前面開口部と、ホットミラー(ガラス基板)における背面側周縁を載置(保持)すべく、ケース体内壁面から内方に向けて突出形成された鍔部からなる保持部とが形成されている。このことは、ホットミラーは、その前面側である前記反射層側が前記前面開口部に臨むように前記保持部にて保持される構成であることを意味してなる。   The case body has an opening formed so as to correspond to the shape of the hot mirror, and a front opening for facing the reflective layer to the outside and a rear side peripheral edge of the hot mirror (glass substrate) are placed (held). Therefore, the holding part which consists of a collar part protrudingly formed inward from the case body wall surface is formed. This means that the hot mirror is configured to be held by the holding portion so that the reflective layer side, which is the front side, faces the front opening.

上述したヘッドアップディスプレイ装置の場合、液晶表示素子から凹面鏡へと至る光路中に位置するホットミラーが、液晶表示素子の前方側に間隔を空けて配置された構成となっている。つまり、液晶表示素子とホットミラー(ガラス基板)との間には、空間領域からなるクリアランスが設けられた構成となっている。   In the case of the above-described head-up display device, the hot mirror located in the optical path from the liquid crystal display element to the concave mirror is arranged with a space in front of the liquid crystal display element. That is, a clearance formed of a spatial region is provided between the liquid crystal display element and the hot mirror (glass substrate).

すると、ホットミラーに備えられるアクリル樹脂であるガラス基板の屈折率が約1.5であるのに対し、前記クリアランス(つまり空気)の屈折率が1であることに起因して、液晶表示素子から発せられる表示光が、前記クリアランスを通じてホットミラー(ガラス基板)に入射する際に、表示光の一部がホットミラーと前記クリアランスとの境界面(つまり液晶表示素子側に位置するガラス基板背面)にて反射されるという現象が生じる。   Then, the refractive index of the glass substrate, which is an acrylic resin provided in the hot mirror, is about 1.5, whereas the refractive index of the clearance (that is, air) is 1. When the emitted display light is incident on the hot mirror (glass substrate) through the clearance, a part of the display light is on the boundary surface between the hot mirror and the clearance (that is, the back surface of the glass substrate located on the liquid crystal display element side). The phenomenon of being reflected.

このように液晶表示素子から発せられる表示光の全てがホットミラー(ガラス基板)に入射されずに、前記境界面にて表示光の一部が反射光として反射されるという現象の発生に伴い、前記反射光の分だけ凹面鏡を経て投影部材に投影される表示光の輝度が低下し、これにより観察者に良好な表示形態を視認させることが困難であるという問題があった。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、投影部材に投影される表示光の輝度低下を極力抑制し、観察者が良好な表示形態を視認し得るヘッドアップディスプレイ装置の提供を目的とするものである。
With the occurrence of a phenomenon in which all of the display light emitted from the liquid crystal display element is not incident on the hot mirror (glass substrate) and a part of the display light is reflected as reflected light at the boundary surface, The brightness of the display light projected onto the projection member through the concave mirror is reduced by the amount of the reflected light, and this makes it difficult for the observer to visually recognize a good display form.
In view of the above-described problems, the present invention provides a head-up display device that suppresses a decrease in luminance of display light projected onto a projection member as much as possible and allows an observer to visually recognize a good display form. It is what.

本発明は、表示光を発する表示素子と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示素子並びに前記反射部材を収納する空間部と前記反射部材で反射された前記表示光が通過する透光部とを有するハウジングとを備え、前記表示素子から前記反射部材へと至る前記表示光の光路中には、前記表示光を透過させるとともに前記透光部を通じて前記空間部に照射する赤外線を反射させる透過反射部材が配設されてなり、前記透過反射部材は、光透過性の基板と、前記赤外線を反射させるべく前記基板の一方の面に設けられる反射層とから構成され、前記透光部から出射される前記表示光を投影部材に投影して観察者に対し表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、前記一方の面とは反対側である他方の面側に配設される前記表示素子と前記基板とが、前記基板の屈折率と同程度の屈折率を有する透光性部材を介して接合されてなることを特徴とする。   The present invention provides a display element that emits display light, a reflective member that reflects the display light, a space that houses the display element and the reflective member, and a light transmission through which the display light reflected by the reflective member passes. A display unit that transmits the display light and reflects infrared rays applied to the space portion through the light transmitting part in the optical path of the display light from the display element to the reflecting member. A transmission / reflection member is provided, and the transmission / reflection member includes a light-transmitting substrate and a reflection layer provided on one surface of the substrate to reflect the infrared rays, In the head-up display device for projecting the emitted display light onto a projection member to display to a viewer, the display element disposed on the other surface side opposite to the one surface And said substrate, characterized by comprising bonded via a transparent member having a refractive index approximately the same refractive index of the substrate.

また本発明は、前記透光性部材が、透光性の樹脂材料からなることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that the translucent member is made of a translucent resin material.

本発明によれば、初期の目的を達成でき、投影部材に投影される表示光の輝度低下を極力抑制し、観察者が良好な表示形態を視認し得るヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the initial objective can be achieved, the head-up display apparatus which can suppress the brightness | luminance fall of the display light projected on a projection member as much as possible, and an observer can visually recognize a favorable display form can be provided.

本発明の実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図。1 is a schematic view of a head-up display device according to an embodiment of the present invention. 同実施形態による表示装置の断面図。Sectional drawing of the display apparatus by the embodiment.

以下、図1、図2に基づいて、本発明を車両用のヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a head-up display device for a vehicle will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

ヘッドアップディスプレイ装置は、図1に示すように車両10のインパネ11に配設された表示ユニットである表示装置12が投射する表示光Lを投影部材である車両10のフロントガラス13で車両10の運転者(観察者)14の方向に反射させ、虚像Vの表示を行うものである。換言すれば、ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置12の後述する液晶表示器から発せられる表示光Lをフロントガラス13(前記投影部材)に照射(投射)し、この照射によって得られた表示像(虚像)Vを運転者14に視認させるものである。これにより運転者14は、虚像Vを風景と重畳させて観察することができる。   As shown in FIG. 1, the head-up display device is configured such that the display light L projected by the display device 12, which is a display unit disposed on the instrument panel 11 of the vehicle 10, is generated by the windshield 13 of the vehicle 10 that is a projection member. The virtual image V is displayed by reflecting in the direction of the driver (observer) 14. In other words, the head-up display device irradiates (projects) the display light L emitted from a liquid crystal display (described later) of the display device 12 onto the windshield 13 (the projection member), and displays a display image ( Virtual image) V is made visible to the driver 14. Thus, the driver 14 can observe the virtual image V superimposed on the landscape.

表示装置12は、図2に示すように液晶表示器20と、第1反射器30と、第2反射器40と、回路基板50と、覆い部材60と、ハウジング70とから主に構成されている。   As shown in FIG. 2, the display device 12 mainly includes a liquid crystal display 20, a first reflector 30, a second reflector 40, a circuit board 50, a cover member 60, and a housing 70. Yes.

液晶表示器20は、配線基板21に実装された発光ダイオードからなる光源22と、この光源22からの照明光を透過して表示光Lを形成するように光源22の前方側(真上)に位置するTFT型の液晶表示素子(表示素子)23とから主に構成される。このことは、液晶表示素子23の背後(直下)に光源22が配設され、液晶表示素子23は、光源22から発せられる光により、所定情報(後述する表示すべき情報)を表示することを意味している。   The liquid crystal display 20 has a light source 22 composed of a light emitting diode mounted on the wiring board 21 and a front side (directly above) the light source 22 so as to transmit the illumination light from the light source 22 and form the display light L. It is mainly composed of a TFT type liquid crystal display element (display element) 23 which is positioned. This means that the light source 22 is disposed behind (directly below) the liquid crystal display element 23, and the liquid crystal display element 23 displays predetermined information (information to be described later) by the light emitted from the light source 22. I mean.

このように構成された液晶表示器20は、表示光Lの出射側の面が覆い部材60に備えられる後述するホットミラーに対向するようにしてハウジング70内に設けられ、表示光Lの光軸が前記ホットミラーに交わるような位置や向きにて固定保持される。   The liquid crystal display 20 configured as described above is provided in the housing 70 such that the surface on the emission side of the display light L faces a hot mirror (described later) provided in the cover member 60, and the optical axis of the display light L Is fixed and held at such a position and orientation as to cross the hot mirror.

また液晶表示素子23は、図示しない素子駆動回路によって表示すべき情報(例えば車速)を、数値等で発光表示する。液晶表示器20は、可視波長域の光からなる表示光Lを出力するもので、例えば赤色光(主に発光波長域610〜640nm)を発する光源22を適用することができる。なお、前記表示すべき情報は、車速に限らず、エンジン回転数等のあらゆる表示形態を採用できることは言うまでもない。   In addition, the liquid crystal display element 23 displays information (for example, vehicle speed) to be displayed by an element driving circuit (not shown) by light emission display with numerical values. The liquid crystal display 20 outputs display light L composed of light in the visible wavelength range, and for example, a light source 22 that emits red light (mainly emission wavelength range of 610 to 640 nm) can be applied. Needless to say, the information to be displayed is not limited to the vehicle speed, and any display form such as the engine speed can be adopted.

第1反射器30は、前記ホットミラーの上方(真上)に位置してなるコールドミラー31と、このコールドミラー31を所定の取付手段を用いて取付固定するための取付部材32とを有している。   The first reflector 30 has a cold mirror 31 located above (directly above) the hot mirror, and an attachment member 32 for attaching and fixing the cold mirror 31 using predetermined attachment means. ing.

コールドミラー31は、略矩形状のガラス基材31aと、このガラス基材31aの片面(第2反射器40の後述する凹面鏡と向かい合う面)に形成された第1の反射膜31bとからなり、かかる第1の反射膜31bは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、蒸着等の方法で形成されている。   The cold mirror 31 includes a substantially rectangular glass substrate 31a and a first reflective film 31b formed on one surface of the glass substrate 31a (a surface facing a concave mirror described later of the second reflector 40). The first reflective film 31b is composed of multilayer interference films having different film thicknesses, and is formed by a method such as vapor deposition.

また、コールドミラー31は、液晶表示器20(液晶表示素子23)から発せられ、前記ホットミラーを透過してなる表示光Lを、第2反射器40(前記凹面鏡)側へ反射させるような位置に傾斜状態にて配設される。   The cold mirror 31 is a position that reflects the display light L emitted from the liquid crystal display 20 (liquid crystal display element 23) and transmitted through the hot mirror toward the second reflector 40 (the concave mirror). In an inclined state.

なお、コールドミラー31は、液晶表示器20の発光波長域を含む可視波長域(450〜750nm)の光を高い反射率(例えば80%以上)で反射し、前記可視波長域以外の光を低い反射率で反射するものである。この場合、コールドミラー31は、前記可視波長域以外の特に赤外波長域の光(太陽光の熱線)を低い反射率(例えば15%以下)にて反射するものが適用される。なお、第1の反射膜31bにて反射されない光は、コールドミラー31を透過するように構成される。また、取付部材32は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、ハウジング70に固定されてなる。   The cold mirror 31 reflects light in the visible wavelength range (450 to 750 nm) including the emission wavelength range of the liquid crystal display 20 with a high reflectance (for example, 80% or more), and lowers light outside the visible wavelength range. It reflects with reflectivity. In this case, a cold mirror 31 that reflects light in the infrared wavelength region other than the visible wavelength region (sunlight heat rays) with a low reflectance (for example, 15% or less) is applied. The light that is not reflected by the first reflective film 31 b is configured to pass through the cold mirror 31. The attachment member 32 is made of, for example, a black synthetic resin material, and is fixed to the housing 70.

第2反射器40は、コールドミラー31(つまり液晶表示素子23)からの表示光Lを反射させる凹面鏡(反射部材)41と、この凹面鏡41を保持するミラーホルダ42とを備えてなる。   The second reflector 40 includes a concave mirror (reflecting member) 41 that reflects the display light L from the cold mirror 31 (that is, the liquid crystal display element 23), and a mirror holder 42 that holds the concave mirror 41.

凹面鏡41は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基材に第2の反射膜41aを蒸着形成してなるものである。かかる凹面鏡41は、その第2の反射膜41aがコールドミラー31並びにハウジング70の後述する透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて配設される。   The concave mirror 41 is formed by vapor-depositing a second reflective film 41a on a resin substrate made of polycarbonate having a concave surface. The concave mirror 41 is disposed in an inclined state at a position where the second reflective film 41a faces the cold mirror 31 and a translucent cover (to be described later) of the housing 70 and faces the translucent cover.

また凹面鏡41は、コールドミラー31からの表示光Lを拡大しつつ、前記透光性カバー(車両10のフロントガラス13)側へ反射(投射)させるものである。このことは、凹面鏡41が、コールドミラー31によって反射された表示光Lを拡大し、この拡大された表示光Lを前記透光性カバーを通じてフロントガラス13に投射することを意味している。なお、凹面鏡41は、ミラーホルダ42に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダ42は、合成樹脂(例えばABS樹脂)からなるものであり、ハウジング70に固定されてなる。   The concave mirror 41 is for reflecting (projecting) the display light L from the cold mirror 31 toward the translucent cover (the windshield 13 of the vehicle 10). This means that the concave mirror 41 enlarges the display light L reflected by the cold mirror 31 and projects the enlarged display light L onto the windshield 13 through the translucent cover. The concave mirror 41 is bonded to the mirror holder 42 with a double-sided adhesive tape. The mirror holder 42 is made of synthetic resin (for example, ABS resin) and is fixed to the housing 70.

回路基板50は、例えば所定の配線パターンが施された硬質回路基板からなり、適宜固定手段によりハウジング70内に固定されてなる。かかる回路基板50には、後述するフレキシブル配線板の一端側が装着されるコネクタ51、液晶表示素子23を駆動する前記素子駆動回路、光源22を発光制御する図示しない光源駆動回路等が搭載されてなる。   The circuit board 50 is made of, for example, a hard circuit board on which a predetermined wiring pattern is applied, and is fixed in the housing 70 by appropriate fixing means. The circuit board 50 is mounted with a connector 51 to which one end of a flexible wiring board to be described later is attached, the element driving circuit for driving the liquid crystal display element 23, a light source driving circuit (not shown) for controlling light emission of the light source 22, and the like. .

なお、図2中、Fはフレキシブル配線板であり、かかるフレキシブル配線板Fは、液晶表示素子23と回路基板50との電気的な接続を行うためのものであり、電源ライン、信号ライン、グランドラインからなる信号伝送ライン(図示せず)を備えてなる。   In FIG. 2, F is a flexible wiring board, and this flexible wiring board F is used for electrical connection between the liquid crystal display element 23 and the circuit board 50, and includes a power line, a signal line, and a ground. A signal transmission line (not shown) made up of lines is provided.

かかるフレキシブル配線板Fにおいて、回路基板50側となるフレキシブル配線板Fの一端側は、コネクタ51の内部に装着され、これによりフレキシブル配線板Fの一端側に位置する信号伝送ラインがコネクタ51内部に設けられる複数の電極端子(図示せず)と各々導通接続される構成となっている。ここで、前記電極端子は、コネクタ51に備えられる樹脂製の外装ケースで保護された構成であるものとする。   In such a flexible wiring board F, one end side of the flexible wiring board F on the circuit board 50 side is mounted inside the connector 51, so that a signal transmission line located on one end side of the flexible wiring board F is inside the connector 51. Each of the plurality of electrode terminals (not shown) provided is electrically connected. Here, the electrode terminal is configured to be protected by a resin-made outer case provided in the connector 51.

覆い部材60は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、回路基板50等を覆うように回路基板50(液晶表示器20)の上方側に位置してなり、回路基板50と同様に、適宜固定手段によりハウジング70に固定されてなる。   The covering member 60 is made of, for example, a black synthetic resin material, and is positioned above the circuit board 50 (the liquid crystal display 20) so as to cover the circuit board 50 and the like. By being fixed to the housing 70 by this.

かかる覆い部材60は、液晶表示素子23の配設位置の上方側において、液晶表示素子23の外形寸法よりも数ミリ程度大きい寸法を有する略矩形状の開口部61を有してなる。この開口部61は、液晶表示素子23から発せられ、液晶表示素子23からコールドミラー31(凹面鏡41)へと至る表示光Lを通過させる開口窓からなる。そして、本実施形態では、液晶表示素子23や回路基板50側となる覆い部材60の背面部62に開口部61を塞ぐようにホットミラー(透過反射部材)63を配設(固定)した構成としている。   The covering member 60 has a substantially rectangular opening 61 having a dimension that is several millimeters larger than the external dimension of the liquid crystal display element 23 above the position where the liquid crystal display element 23 is disposed. The opening 61 includes an opening window that allows the display light L, which is emitted from the liquid crystal display element 23 and reaches from the liquid crystal display element 23 to the cold mirror 31 (concave mirror 41), to pass therethrough. In the present embodiment, a configuration is adopted in which a hot mirror (transmission / reflection member) 63 is disposed (fixed) on the back surface portion 62 of the covering member 60 on the liquid crystal display element 23 or the circuit board 50 side so as to close the opening 61. Yes.

ホットミラー63は、略矩形状のアクリル樹脂からなる光透過性のガラス基板(基板)63aと、ガラス基板63aの一方の面(つまり図2中、ガラス基板63aの前面)に設けられる多層の干渉膜からなる反射層63bとを備え、液晶表示素子23からコールドミラー31(凹面鏡41)へと至る表示光Lの光路中に配設され、本例では、反射層63bが、コールドミラー31に形成された第1の反射膜31bと向かい合うような位置関係となっている。   The hot mirror 63 includes a light-transmitting glass substrate (substrate) 63a made of a substantially rectangular acrylic resin and multilayer interference provided on one surface of the glass substrate 63a (that is, the front surface of the glass substrate 63a in FIG. 2). A reflective layer 63b made of a film and disposed in the optical path of the display light L from the liquid crystal display element 23 to the cold mirror 31 (concave mirror 41). In this example, the reflective layer 63b is formed on the cold mirror 31. The positional relationship is such that it faces the first reflective film 31b.

かかるホットミラー63は、液晶表示素子23が発する可視光線からなる表示光Lを効率よくコールドミラー31側へと透過させるとともに、前記透光性カバー、凹面鏡41、コールドミラー31を通じてハウジング70内部となる液晶表示器20に照射する(もしくは凹面鏡41、コールドミラー31を介さずに前記透光性カバーを通じてハウジング70内部となる液晶表示器20に直接、照射する)太陽光のうち赤外線(熱線)を反射させる機能(特性)を有してなる。   The hot mirror 63 efficiently transmits the display light L, which is visible light emitted from the liquid crystal display element 23, toward the cold mirror 31, and enters the housing 70 through the translucent cover, the concave mirror 41, and the cold mirror 31. Irradiates the liquid crystal display 20 (or directly irradiates the liquid crystal display 20 inside the housing 70 through the translucent cover without passing through the concave mirror 41 and the cold mirror 31). It has a function (characteristic).

つまり、ホットミラー63に形成された反射層63bは、前記熱線を反射させる機能を備えているため、前記熱線が、液晶表示器20側には到達しないことになる。なお、ホットミラー63は、両面テープ等の固定手段を用いて背面部62に固定される。また、背面部62とは反対側となる覆い部材60表面には、太陽光による外光反射を低減するために黒色塗装を施すことが望ましい。   That is, since the reflective layer 63b formed on the hot mirror 63 has a function of reflecting the heat rays, the heat rays do not reach the liquid crystal display 20 side. In addition, the hot mirror 63 is fixed to the back surface part 62 using fixing means, such as a double-sided tape. Moreover, it is desirable to apply black coating on the surface of the covering member 60 opposite to the back surface portion 62 in order to reduce reflection of external light due to sunlight.

また本実施形態では、反射層63bの形成された前記一方の面とは反対側であるガラス基板63aの他方の面側(つまり背面側)に配設される液晶表示素子23とガラス基板63aとが、透光性部材80を介して接合された構成となっている。この透光性部材80は、透光性の樹脂材料(本例では透光性のシリコン樹脂)からなり、略平板状に形成され、その屈折率はガラス基板63aの屈折率と同程度となるように設定されている。本例では、透光性部材80の屈折率を約1.4、ガラス基板63aの屈折率が約1.5としている。   In the present embodiment, the liquid crystal display element 23 and the glass substrate 63a disposed on the other surface side (that is, the back surface side) of the glass substrate 63a opposite to the one surface on which the reflective layer 63b is formed. However, it is the structure joined through the translucent member 80. The translucent member 80 is made of a translucent resin material (translucent silicon resin in this example), is formed in a substantially flat plate shape, and its refractive index is approximately the same as the refractive index of the glass substrate 63a. Is set to In this example, the refractive index of the translucent member 80 is about 1.4, and the refractive index of the glass substrate 63a is about 1.5.

このように本発明では図2中、下から順に液晶表示素子23、透光性部材80、ホットミラー63(ガラス基板63a)が積層配置される構成を採用したことで、従来のようにホットミラーが液晶表示素子の前方側に間隔を空けて配置された場合において、ホットミラー(ガラス基板)と液晶表示素子との間に形成されるクリアランス(つまり空気)の屈折率が1であるのに対しホットミラー(ガラス基板)の屈折率が約1.5と、両者の屈折率の相違に伴うホットミラーと前記クリアランスとの境界面(つまり液晶表示素子側に位置するガラス基板背面)での表示光の反射が極力防止されることになる。   As described above, the present invention employs a configuration in which the liquid crystal display element 23, the translucent member 80, and the hot mirror 63 (glass substrate 63a) are stacked in order from the bottom in FIG. Is arranged with a gap in front of the liquid crystal display element, the refractive index of the clearance (that is, air) formed between the hot mirror (glass substrate) and the liquid crystal display element is 1. The refractive index of the hot mirror (glass substrate) is about 1.5, and the display light at the boundary surface between the hot mirror and the clearance (that is, the back surface of the glass substrate located on the liquid crystal display element side) due to the difference in refractive index between the two. Is prevented as much as possible.

換言すれば、図2中、下から順に液晶表示素子23、透光性部材80、ホットミラー63(ガラス基板63a)が積層配置された場合、液晶表示素子23が発する表示光Lは、透光性部材80の屈折率がガラス基板63aの屈折率と同程度となっていることに伴い、透光性部材80を透過してガラス基板63へと至る際に、透光性部材80とガラス基板63aとの境界面Pにて反射され透光性部材80内へと戻る光量は僅かである。   In other words, in FIG. 2, when the liquid crystal display element 23, the translucent member 80, and the hot mirror 63 (glass substrate 63a) are laminated in order from the bottom, the display light L emitted from the liquid crystal display element 23 is translucent. When the refractive index of the transparent member 80 is approximately the same as the refractive index of the glass substrate 63a, the transparent member 80 and the glass substrate are transmitted through the transparent member 80 to the glass substrate 63. The amount of light reflected by the boundary surface P with 63a and returning into the translucent member 80 is very small.

これにより液晶表示素子23から発せられる表示光Lは、その光量がほとんど減衰することなく透光性部材80とホットミラー63とを通過した後、コールドミラー31側へと至ることになる。   As a result, the display light L emitted from the liquid crystal display element 23 passes through the translucent member 80 and the hot mirror 63 with almost no attenuation of the amount of light, and then reaches the cold mirror 31 side.

ハウジング70は、例えば黒色の合成樹脂材料にて形成されてなり、ともに断面略凹部形状からなる上側ケース体71と下側ケース体72とを備え、上側ケース体71と下側ケース体72とで形成される内部空間である空間部73において、液晶表示器20(液晶表示素子23)や第1反射器30、第2反射器40(凹面鏡41)、回路基板50、覆い部材60等を収納してなる。   The housing 70 is formed of, for example, a black synthetic resin material, and includes an upper case body 71 and a lower case body 72 both having a substantially concave shape in cross section, and the upper case body 71 and the lower case body 72 include In the space 73 which is an internal space to be formed, the liquid crystal display 20 (the liquid crystal display element 23), the first reflector 30, the second reflector 40 (concave mirror 41), the circuit board 50, the covering member 60, and the like are accommodated. It becomes.

上側ケース体71には、凹面鏡41の配設位置の上部(車両10のフロントガラス13側)が開口する開口窓部71aが形成されており、この開口窓部71aに透光部である透光性カバー74が配設されてなる。かかる透光性カバー74は、透光性の合成樹脂材料(例えばアクリル樹脂)からなり、凹面鏡41で反射された表示光Lが透過(通過)する光透過性部材としての機能を有している。つまり、コールドミラー31並びに凹面鏡41によって反射された表示光Lは、開口窓部71aに配設された透光性カバー74から出射され、この透光性カバー74から出射される表示光Lがフロントガラス13に投影されることで運転者14に対し虚像表示が行われることになる。   The upper case body 71 is formed with an opening window portion 71a in which an upper portion (on the windshield 13 side of the vehicle 10) of the concave mirror 41 is opened, and the light transmission portion that is a light transmitting portion is formed in the opening window portion 71a. A protective cover 74 is provided. The translucent cover 74 is made of a translucent synthetic resin material (for example, acrylic resin) and has a function as a light transmissive member that transmits (passes) the display light L reflected by the concave mirror 41. . That is, the display light L reflected by the cold mirror 31 and the concave mirror 41 is emitted from the translucent cover 74 disposed in the opening window 71a, and the display light L emitted from the translucent cover 74 is front-fronted. By projecting on the glass 13, a virtual image display is performed for the driver 14.

このとき、前述したように液晶表示素子23から発せられる表示光は、透光性部材80の屈折率がガラス基板63aの屈折率と同程度になっていることで、透光性部材80並びにホットミラー63を通過する際、その光量がほとんど減衰することなくコールドミラー31に到達するから、結果的にコールドミラー31、凹面鏡41を通じてフロントガラス13へと投影されることになる表示光Lの輝度低下が極力抑制され、これにより運転者14に対し良好な表示形態(表示像V)を視認させることが可能となる。   At this time, as described above, the display light emitted from the liquid crystal display element 23 has the refractive index of the translucent member 80 approximately the same as the refractive index of the glass substrate 63a. When the light passes through the mirror 63, the amount of light reaches the cold mirror 31 with almost no attenuation. As a result, the brightness of the display light L that is projected onto the windshield 13 through the cold mirror 31 and the concave mirror 41 decreases. Is suppressed as much as possible, so that the driver 14 can visually recognize a good display form (display image V).

以上のように本実施形態では、表示光Lを発する液晶表示素子23と、表示光Lを反射させる凹面鏡41と、液晶表示素子23並びに凹面鏡41を収納する空間部73と凹面鏡41で反射された表示光Lが通過する透光性カバー74とを有するハウジング70とを備え、液晶表示素子23から凹面鏡41へと至る表示光Lの光路中には、表示光Lを透過させるとともに前記赤外線を反射させるホットミラー63が配設されてなり、透光性カバー74から出射される表示光Lをフロントガラス13に投影して運転者14に対し表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、ホットミラー63は、光透過性のガラス基板63aと、前記赤外線を反射させるべくガラス基板63aの前面に設けられる反射層63bとを備え、ガラス基板63aの背面側に配設される液晶表示素子23とガラス基板63aとが、ガラス基板63aの屈折率と同程度の屈折率を有する透光性部材80を介して接合されてなる。   As described above, in this embodiment, the liquid crystal display element 23 that emits the display light L, the concave mirror 41 that reflects the display light L, the space 73 that houses the liquid crystal display element 23 and the concave mirror 41, and the concave mirror 41 are reflected. And a housing 70 having a translucent cover 74 through which the display light L passes. In the optical path of the display light L from the liquid crystal display element 23 to the concave mirror 41, the display light L is transmitted and the infrared light is reflected. In the head-up display device that displays the display light L emitted from the translucent cover 74 on the windshield 13 and displays it on the driver 14, the hot mirror 63 includes: A light transmissive glass substrate 63a, and a reflective layer 63b provided on the front surface of the glass substrate 63a to reflect the infrared rays, the glass substrate 63a A liquid crystal display element 23 and the glass substrate 63a which is disposed on the rear side, formed by joining through a translucent member 80 having a refractive index approximately the same refractive index of the glass substrate 63a.

従って、液晶表示素子23から発せられる表示光は、透光性部材80並びにホットミラー63を通過する際、その光量がほとんど減衰することなくコールドミラー31に到達するから、フロントガラス13へと投影されることになる表示光Lの輝度低下が極力抑制され、これにより運転者14に対し良好な表示形態(表示像V)を視認させることが可能となる。   Accordingly, when the display light emitted from the liquid crystal display element 23 passes through the translucent member 80 and the hot mirror 63, the amount of light reaches the cold mirror 31 with almost no attenuation, and is projected onto the windshield 13. The decrease in the luminance of the display light L to be suppressed is suppressed as much as possible, and this makes it possible for the driver 14 to visually recognize a good display form (display image V).

また本実施形態では、透光性部材80が、ガラス基板(基板)63の屈折率と同程度の屈折率を有する透光性のシリコン樹脂材料により形成された例について説明したが、例えばシリコン樹脂に代えてアクリル樹脂やウレタン樹脂を用いてもよい。   In the present embodiment, the example in which the translucent member 80 is formed of a translucent silicon resin material having the same refractive index as that of the glass substrate (substrate) 63 has been described. Instead of acrylic resin or urethane resin may be used.

なお本実施形態では、液晶表示素子23から発せられる表示光Lが、フロントガラス13に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス13に表示光Lを良好に運転者14方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス13とは別の専用の反射体に表示光Lを投射する構成としてもよい。   In this embodiment, the example in which the display light L emitted from the liquid crystal display element 23 is projected onto the windshield 13 has been described. However, for example, a combiner that reflects the display light L in the direction of the driver 14 on the windshield 13. A film may be provided, or the display light L may be projected onto a dedicated reflector different from the windshield 13.

13 フロントガラス(投影部材)
14 運転者(観察者)
23 液晶表示素子(表示素子)
41 凹面鏡(反射部材)
50 回路基板
60 覆い部材
61 開口部
63 ホットミラー(透過反射部材)
63a ガラス基板(基板)
63b 反射層
70 ハウジング
73 空間部
74 透光性カバー(透光部)
80 透光性部材
L 表示光
13 Windshield (projection member)
14 Driver (observer)
23 Liquid crystal display elements (display elements)
41 Concave mirror (reflective member)
50 circuit board 60 covering member 61 opening 63 hot mirror (transmission reflection member)
63a Glass substrate (substrate)
63b Reflective layer 70 Housing 73 Space portion 74 Translucent cover (translucent portion)
80 Translucent member L Display light

Claims (2)

表示光を発する表示素子と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示素子並びに前記反射部材を収納する空間部と前記反射部材で反射された前記表示光が通過する透光部とを有するハウジングとを備え、
前記表示素子から前記反射部材へと至る前記表示光の光路中には、前記表示光を透過させるとともに前記透光部を通じて前記空間部に照射する赤外線を反射させる透過反射部材が配設されてなり、
前記透過反射部材は、光透過性の基板と、前記赤外線を反射させるべく前記基板の一方の面に設けられる反射層とから構成され、
前記透光部から出射される前記表示光を投影部材に投影して観察者に対し表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、
前記一方の面とは反対側である他方の面側に配設される前記表示素子と前記基板とが、前記基板の屈折率と同程度の屈折率を有する透光性部材を介して接合されてなることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
A display element that emits display light; a reflective member that reflects the display light; a space that houses the display element and the reflective member; and a translucent part through which the display light reflected by the reflective member passes. A housing,
In the optical path of the display light from the display element to the reflection member, a transmission / reflection member is provided that transmits the display light and reflects infrared rays applied to the space portion through the light transmission portion. ,
The transmissive reflecting member is composed of a light transmissive substrate and a reflective layer provided on one surface of the substrate to reflect the infrared rays,
In a head-up display device that projects the display light emitted from the translucent part onto a projection member and displays it to an observer,
The display element disposed on the other surface side opposite to the one surface is bonded to the substrate via a translucent member having a refractive index comparable to the refractive index of the substrate. A head-up display device.
前記透光性部材が、透光性の樹脂材料からなることを特徴とする請求項1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 translucent member is made of a translucent resin material.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017083699A (en) * 2015-10-29 2017-05-18 日本精機株式会社 Display device
CN114326110A (en) * 2020-09-30 2022-04-12 怡利电子工业股份有限公司 Head-up display device and operation method thereof
CN115023754A (en) * 2020-01-31 2022-09-06 麦克赛尔株式会社 Vehicle information display system and information display system

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