JP2019008090A - Head-up display device - Google Patents

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JP2019008090A JP2017122774A JP2017122774A JP2019008090A JP 2019008090 A JP2019008090 A JP 2019008090A JP 2017122774 A JP2017122774 A JP 2017122774A JP 2017122774 A JP2017122774 A JP 2017122774A JP 2019008090 A JP2019008090 A JP 2019008090A
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初彦 西村
Hatsuhiko Nishimura
初彦 西村
悠介 宮沢
Yusuke Miyazawa
悠介 宮沢
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Abstract

To provide a head-up display device that can improve visibility of a virtual image seen with naked eyes.SOLUTION: A head-up display device comprises: a display unit 30 that emits display light L; a concave mirror 51 that reflects the display light L; and a housing 60 that accommodates the display unit 30 and concave mirror 51. The head-up display device is provided, as the display unit 30, with a liquid crystal display 31 emitting the display light L and a hot mirror 32 arranged in front of the liquid crystal display 31 are provided, and projects the display light L reflected on the concave mirror 51 on a windshield 13 through a translucent part 65 formed in the housing 60 to display a virtual image to a driver 14. A high retardation film 35 is disposed in the middle of a light path of the display light L from the hot mirror 32 reaching the windshield 13.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、表示器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、視認者に対し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 onto a projection member such as a windshield of a vehicle and displays a virtual image to a viewer.

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に記載されているものが知られている。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、表示光を発する表示器と、表示器が発した表示光を反射させる平面鏡と、この平面鏡にて反射した表示光をさらに反射させる凹面鏡(反射部材)と、表示器と平面鏡と凹面鏡とを収容するハウジングとを備え、表示器として、表示光を発する液晶表示素子(表示素子)と、この液晶表示素子の前方側に配置されるホットミラーとが設けられ、凹面鏡によって反射された表示光をハウジングに形成された透光性カバー(透光部)を通じて車両のフロントガラス(投影部材)に投影して視認者(運転者)に対し虚像表示を行うものである。   Conventionally, as this type of head-up display device, for example, one described in Patent Document 1 below is known. The head-up display device disclosed in Patent Document 1 includes a display that emits display light, a plane mirror that reflects display light emitted from the display, and a concave mirror that further reflects the display light reflected by the plane mirror (reflective member). ), A housing that accommodates the display, the plane mirror, and the concave mirror, and the display includes a liquid crystal display element (display element) that emits display light, and a hot mirror disposed on the front side of the liquid crystal display element. The display light provided and reflected by the concave mirror is projected onto the windshield (projection member) of the vehicle through a translucent cover (translucent part) formed in the housing to display a virtual image to the viewer (driver). Is.

特開2013−174855号公報JP 2013-174855 A

上述した特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、ホットミラーの液晶表示素子とは反対側の一方の面に、リタデーション値が数十ナノメートルのλ/4板(位相差板)を貼り付けることがある。この際、λ/4板から出射される表示光は、P波成分とS波成分との双方を含むものとなり、平面鏡、凹面鏡を経てフロントガラスへと照射される。   In the head-up display device described in Patent Document 1 described above, a λ / 4 plate (retardation plate) having a retardation value of several tens of nanometers is attached to one surface of the hot mirror opposite to the liquid crystal display element. Sometimes. At this time, the display light emitted from the λ / 4 plate includes both the P wave component and the S wave component, and is irradiated onto the windshield through the plane mirror and the concave mirror.

ところで、虚像を視認する視認者が偏光サングラスを装着している場合、偏光サングラスは、その機能から一般的にS波成分をカットするが、フロントガラスへと照射される表示光にP波成分が含まれていることから、視認者は虚像を視認可能となる。   By the way, when a viewer who visually recognizes a virtual image wears polarized sunglasses, the polarized sunglasses generally cuts the S wave component from its function, but the P wave component is added to the display light irradiated to the windshield. Since it is included, the viewer can visually recognize the virtual image.

一方で、ここで視認者がそれまで装着していた偏光サングラスを外した場合、(裸眼時の)虚像の輝度の値は、前述した一方の面へのλ/4板の貼り付けに起因して、ある所定の輝度値を超えたものとはならないことが判明した。そこで、当該虚像の輝度を前記ある所定の輝度値を超えたものとすべく、裸眼時の虚像の視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することが望まれている。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、裸眼時の虚像の視認性を向上させることが可能な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。
On the other hand, when the viewer removes the polarized sunglasses that the viewer has been wearing, the value of the brightness of the virtual image (at the time of naked eyes) is due to the pasting of the λ / 4 plate on one surface described above. Thus, it has been found that it does not exceed a certain luminance value. Therefore, it is desired to provide a head-up display device capable of improving the visibility of the virtual image when the naked eye is in order to make the luminance of the virtual image exceed the predetermined luminance value.
Accordingly, the present invention is directed to providing a head-up display device capable of improving the visibility of a virtual image when the naked eye is present in order to cope with the above-described problems.

本発明は、表示光を発する表示器と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示器並びに前記反射部材を収容するハウジングとを備え、前記表示器として、前記表示光を発する表示素子と、前記表示素子の前方側に配置されるホットミラーが設けられ、前記反射部材によって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して視認者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、前記ホットミラーから前記投影部材へと至る前記表示光の光路中に高リタデーションフィルムが配設されていることを特徴とする。   The present invention includes a display that emits display light, a reflective member that reflects the display light, a housing that houses the display and the reflective member, and the display element that emits the display light as the display. A hot mirror disposed on the front side of the display element is provided, and the display light reflected by the reflecting member is projected onto a projection member through a light transmitting portion formed in the housing to display a virtual image to a viewer In the head-up display device that performs the above, a high retardation film is disposed in the optical path of the display light from the hot mirror to the projection member.

また本発明は、前記高リタデーションフィルムは、前記表示素子側とは反対側となる前記ホットミラーの一方の面に貼り付けられていることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that the high retardation film is attached to one surface of the hot mirror which is opposite to the display element side.

本発明によれば、所期の目的を達成でき、裸眼時の虚像の視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a head-up display device that can achieve the intended purpose and can improve the visibility of a virtual image with the naked eye.

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. 同実施形態による表示器とバックライトユニットを示す断面図。Sectional drawing which shows the indicator and backlight unit by the embodiment. 同実施形態の第1変形例による表示装置の断面図。Sectional drawing of the display apparatus by the 1st modification of the embodiment. 同実施形態の第2変形例による表示装置の断面図。Sectional drawing of the display apparatus by the 2nd modification of the embodiment. 同実施形態の第3変形例による表示装置の断面図。Sectional drawing of the display apparatus by the 3rd modification of the embodiment.

以下、図1〜図3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.

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(視認者)14の方向に反射させ、虚像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. It is reflected in the direction of the driver (viewer) 14 to display a virtual image. In other words, the head-up display device irradiates (projects) the display light L emitted from a display device (described later) of the display device 12 onto the windshield 13 (the projection member), and a display image (virtual image) obtained by the irradiation. ) 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に示すようにバックライトユニット20と、表示器30と、第1反射器40と、第2反射器50と、ハウジング60とから主に構成されている。   As shown in FIG. 2, the display device 12 mainly includes a backlight unit 20, a display 30, a first reflector 40, a second reflector 50, and a housing 60.

バックライトユニット20 は、図3に示すようにアルミ基板からなる光源基板21上に間隔を空けて複数個配置された白色発光ダイオードからなる光源22と、この光源22から発せられる熱を放散させるように光源基板21の背面に密着(当接)している放熱部材23と、光源22からの照明光を入射して表示器30に向けて出射するレンズ部材24と、光源22及びレンズ部材24を収納する光源ケース25とを備え、この光源ケース25は、例えば光反射性の良好な乳白色の合成樹脂から形成されている。   As shown in FIG. 3, the backlight unit 20 dissipates heat emitted from the light source 22 composed of white light emitting diodes arranged on the light source substrate 21 composed of an aluminum substrate with a space therebetween. A heat radiating member 23 that is in close contact (contact) with the back surface of the light source substrate 21, a lens member 24 that receives illumination light from the light source 22 and emits it toward the display 30, and the light source 22 and the lens member 24. A light source case 25 is provided, and the light source case 25 is made of, for example, milky white synthetic resin having good light reflectivity.

また、放熱部材23は、アルミ等の熱伝導率の高い金属材料にて形成されたヒートシンクからなり、光源基板21を載置するための第1の載置部23aと、後述する支持体を載置するための第2の載置部23bと、ハウジング60外の空気(大気)と接触可能な多数の放熱フィン23cとを備え、この場合、第2の載置部23bは、表示器30側に向けて略L字状に延在する壁部として形成されている。なお、放熱部材23は、適宜固定手段を用いてハウジング60に固定されている。   The heat dissipating member 23 is made of a heat sink formed of a metal material having high thermal conductivity such as aluminum, and mounts a first mounting portion 23a for mounting the light source substrate 21 and a support body to be described later. A second placement portion 23b for placing the device and a plurality of heat radiation fins 23c that can come into contact with air (atmosphere) outside the housing 60. In this case, the second placement portion 23b is provided on the display 30 side. It is formed as a wall portion extending substantially in an L shape toward the surface. In addition, the heat radiating member 23 is being fixed to the housing 60 using the fixing means suitably.

表示器30は、バックライトユニット20の前方側に配置される。この場合、表示器30としては、バックライトユニット20からの照明光(つまりレンズ部材24から出射される照明光)を透過して表示光Lを形成する(発する)TFT型の液晶表示素子(表示素子)31と、この液晶表示素子31と離間するように液晶表示素子31の前方側(真上)に傾斜配置される透過反射部材としてのホットミラー32と、液晶表示素子31及びホットミラー32を配設(収納もしくは保持)するケース部材33と、液晶表示素子31の背面側周縁部に位置する支持体34と、ホットミラー32の表面(一方の面)32aに貼り付けられた高リタデーションフィルム35と、ホットミラー32の裏面(他方の面)32bに貼り付けられた偏光部材36とが設けられている。   The display 30 is disposed on the front side of the backlight unit 20. In this case, the display 30 is a TFT-type liquid crystal display element (display) that transmits (illuminates) the display light L through the illumination light from the backlight unit 20 (that is, the illumination light emitted from the lens member 24). Element) 31, a hot mirror 32 as a transmissive reflection member that is inclinedly disposed on the front side (directly above) of the liquid crystal display element 31 so as to be separated from the liquid crystal display element 31, and the liquid crystal display element 31 and the hot mirror 32. A case member 33 to be disposed (stored or held), a support body 34 positioned at the peripheral edge of the back surface of the liquid crystal display element 31, and a high retardation film 35 attached to the surface (one surface) 32a of the hot mirror 32. And a polarizing member 36 attached to the back surface (the other surface) 32b of the hot mirror 32.

なお、必要に応じてバックライトユニット20からの照明光を均一化させるための光拡散板(図示せず)を液晶表示素子31と支持体34との間に配置してもよい。   Note that a light diffusing plate (not shown) for making the illumination light from the backlight unit 20 uniform may be disposed between the liquid crystal display element 31 and the support 34 as necessary.

液晶表示素子31は、例えば液晶セルの表裏面に表側偏光板、裏側偏光板が各々貼り付けられた液晶表示パネルであり、バックライトユニット20から発せられる照明光により、所定情報を発光表示するものである。つまり、液晶表示素子31は、その背後側に位置する光源基板21上に配置(実装)される光源22からの照明光によって表示光Lを発するようになっている。なお、前記所定情報としては、例えば車速、エンジン回転数、燃費、時刻、ナビゲーション等がある。   The liquid crystal display element 31 is, for example, a liquid crystal display panel in which a front-side polarizing plate and a rear-side polarizing plate are respectively attached to the front and back surfaces of a liquid crystal cell, and displays predetermined information by illumination light emitted from the backlight unit 20. It is. That is, the liquid crystal display element 31 emits the display light L by the illumination light from the light source 22 arranged (mounted) on the light source substrate 21 located behind the liquid crystal display element 31. The predetermined information includes, for example, vehicle speed, engine speed, fuel consumption, time, navigation, and the like.

ホットミラー32は、液晶表示素子31から第1反射器40の後述するコールドミラーへと至る表示光Lの光路中に配設される。具体的には、ホットミラー32は、ケース部材33の後述する前面開口部を塞ぐような状態で、液晶表示素子31から前記コールドミラーへと至る表示光Lの光路中に配設される。   The hot mirror 32 is disposed in the optical path of the display light L from the liquid crystal display element 31 to a cold mirror (to be described later) of the first reflector 40. Specifically, the hot mirror 32 is disposed in the optical path of the display light L that extends from the liquid crystal display element 31 to the cold mirror in a state in which a front opening described later of the case member 33 is closed.

また、ホットミラー32は、液晶表示素子31が発する可視光線からなる表示光Lを効率よく前記コールドミラー側へと透過させるとともに、ハウジング60に形成された後述する透光性カバー、第2反射器50の後述する凹面鏡並びに前記コールドミラーを通じてハウジング60内部となる表示器30(液晶表示素子31)に照射する太陽光(外光)のうち赤外線(熱線)を吸収(反射)する特性を有している。   Further, the hot mirror 32 efficiently transmits the display light L composed of visible light emitted from the liquid crystal display element 31 to the cold mirror side, and also includes a translucent cover and a second reflector, which will be described later, formed on the housing 60. 50 has a characteristic of absorbing (reflecting) infrared rays (heat rays) of sunlight (external light) irradiated to the display 30 (liquid crystal display element 31) inside the housing 60 through the concave mirror described later and the cold mirror. Yes.

なお、ここでの詳細図示は省略するが、ホットミラー32は、略矩形状のアクリル樹脂である光透過性のガラス基板と、当該ガラス基板の表面(つまり図2中、前記コールドミラーに向かい合う面)に設けられる多層の干渉膜からなる反射層とを有する光学部材である。   In addition, although detailed illustration here is abbreviate | omitted, the hot mirror 32 is a transparent glass substrate which is a substantially rectangular acrylic resin, and the surface (namely, surface which faces the said cold mirror in FIG. 2) of the said glass substrate. And a reflective layer made of a multilayer interference film.

ケース部材33は、合成樹脂材料もしくは金属材料によって略枠状に形成され、傾斜するように配置されているホットミラー32の背面側周縁部を保持する略枠形状からなる基部33aと、液晶表示素子31の前面側周縁部を覆うフランジ形状からなる覆い部33bと、支持体34を包囲するように覆い部33bの背後に垂下形成される垂下部33cとが一体形成された構成となっている。   The case member 33 is formed in a substantially frame shape by a synthetic resin material or a metal material, and has a base portion 33a having a substantially frame shape that holds a peripheral portion on the back side of the hot mirror 32 that is arranged to be inclined, and a liquid crystal display element A cover portion 33b having a flange shape that covers the peripheral edge of the front surface of 31 and a drooping portion 33c that hangs behind the cover portion 33b so as to surround the support 34 are integrally formed.

基部33aは、その上下が貫通している枠形状となっており、液晶表示素子31とホットミラー32との間に位置し、液晶表示素子31から発せられる表示光Lをホットミラー32へと導くための開口孔部33dを有している。   The base 33 a has a frame shape that penetrates the top and bottom, is positioned between the liquid crystal display element 31 and the hot mirror 32, and guides the display light L emitted from the liquid crystal display element 31 to the hot mirror 32. It has an opening 33d for the purpose.

そして、この場合、ホットミラー32は、開口孔部33dの前面側に位置している前面開口部33eを塞ぐように基部33a上に載置され、液晶表示素子31から発せられる表示光Lは、開口孔部33d、ホットミラー32を通過して第1反射器40側に導かれる。   In this case, the hot mirror 32 is placed on the base 33a so as to close the front opening 33e located on the front side of the opening 33d, and the display light L emitted from the liquid crystal display element 31 is The light passes through the opening 33d and the hot mirror 32 and is guided to the first reflector 40 side.

支持体34は、導電性材料(金属材料)によって形成され、液晶表示素子31を支持する支持部材としての機能を有し、バックライトユニット20から発せられる照明光を液晶表示素子31へと導くための開口孔34aを有している。なお、本例では、支持体34は、その底面の所要部が放熱部材23に備えられる第2の載置部23b上に載置される構成となっている。   The support 34 is formed of a conductive material (metal material), has a function as a support member that supports the liquid crystal display element 31, and guides the illumination light emitted from the backlight unit 20 to the liquid crystal display element 31. Open hole 34a. In this example, the support 34 is configured such that a required portion on the bottom surface thereof is placed on the second placement portion 23 b provided in the heat dissipation member 23.

高リタデーションフィルム35は、リタデーション値が3000ナノメートル以上、好ましくは3000〜30000ナノメートルの高位相差フィルムを適用することができ、ホットミラー32からフロントガラス13へと至る表示光Lの光路中に配置(配設)されている。具体的には、本実施形態において、高リタデーションフィルム35は、液晶表示素子31側とは反対側となるホットミラー32の表面32aに貼り付けられている。なお、リタデーション値が3000ナノメートル未満では、偏光サングラスを通して表示(虚像)を観察したとき、強い干渉色を呈するため、良好な視認性を確保することができない。   As the high retardation film 35, a high retardation film having a retardation value of 3000 nanometers or more, preferably 3000 to 30000 nanometers can be applied, and is arranged in the optical path of the display light L from the hot mirror 32 to the windshield 13. (Arrangement). Specifically, in this embodiment, the high retardation film 35 is affixed to the surface 32a of the hot mirror 32 on the side opposite to the liquid crystal display element 31 side. In addition, when the retardation value is less than 3000 nanometers, when a display (virtual image) is observed through polarized sunglasses, a strong interference color is exhibited, and thus good visibility cannot be ensured.

また、高リタデーションフィルム35は、フロントガラス13にて運転者14側に反射する表示光L(つまり表示光Lに含まれるP波成分とS波成分のうちS波成分)の光反射効率をより高める位相差フィルムとしての機能を有している。なお、ここでの詳細図示は省略するが、高リタデーションフィルム35は、偏光部材36の吸収軸(偏光軸)に対して、例えば0度、30度、45度、90度の遅相軸を有する。   Further, the high retardation film 35 further increases the light reflection efficiency of the display light L reflected from the windshield 13 toward the driver 14 (that is, the S wave component of the P wave component and the S wave component included in the display light L). It has a function as a retardation film to enhance. In addition, although detailed illustration here is abbreviate | omitted, the high retardation film 35 has a slow axis of 0 degree | times, 30 degree | times, 45 degree | times, and 90 degree | times with respect to the absorption axis (polarization axis | shaft) of the polarizing member 36, for example. .

偏光部材36は、その偏光軸が前記表側偏光板の偏光軸と同一となるように構成された偏光板である。ここでの偏光部材36は、ホットミラー32と同様に液晶表示素子31に照射する外光を遮る機能を有している。   The polarizing member 36 is a polarizing plate configured such that its polarizing axis is the same as the polarizing axis of the front side polarizing plate. Here, like the hot mirror 32, the polarizing member 36 has a function of blocking external light applied to the liquid crystal display element 31.

第1反射器40は、ホットミラー32の上方(真上)に位置してなる平面鏡としてのコールドミラー41と、このコールドミラー41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42とを有している。   The first reflector 40 includes a cold mirror 41 as a plane mirror located above (directly above) the hot mirror 32, and an attachment member 42 for attaching and fixing the cold mirror 41 using predetermined attachment means. have.

コールドミラー41は、略矩形状のガラス基板41aと、このガラス基板41aの片面(第2反射器50の後述する凹面鏡と向かい合う面)に形成された第1の反射層41bとからなり、この第1の反射層41b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 41 includes a substantially rectangular glass substrate 41a and a first reflecting layer 41b formed on one surface of the glass substrate 41a (a surface facing a concave mirror described later of the second reflector 50). The first reflective layer 41b 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41は、液晶表示素子31から発せられ、ホットミラー32を透過してなる表示光Lを、第2反射器50(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。なお、取付部材42は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、ハウジング60に適宜固定手段を用いて固定されている。   The cold mirror 41 is arranged in an inclined state at a position where the display light L emitted from the liquid crystal display element 31 and transmitted through the hot mirror 32 is reflected toward the second reflector 50 (the concave mirror). Established. The attachment member 42 is made of, for example, a black synthetic resin material, and is fixed to the housing 60 using an appropriate fixing means.

第2反射器50は、コールドミラー41(つまり液晶表示素子31)からの表示光Lを反射させる反射部材としての凹面鏡51と、この凹面鏡51を保持するミラーホルダ52とを備えている。   The second reflector 50 includes a concave mirror 51 as a reflecting member that reflects the display light L from the cold mirror 41 (that is, the liquid crystal display element 31), and a mirror holder 52 that holds the concave mirror 51.

凹面鏡51は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に第2の反射層51aを蒸着形成してなるものである。この凹面鏡51は、その第2の反射層51aがコールドミラー41並びにハウジング60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 51 is formed by vapor-depositing a second reflective layer 51a on a resin substrate made of polycarbonate having a concave surface. The concave mirror 51 is disposed in an inclined state at a position where the second reflecting layer 51a faces the cold mirror 41 and a translucent cover (to be described later) of the housing 60 and faces the translucent cover.

また、凹面鏡51は、コールドミラー41からの表示光Lを拡大しつつ、前記透光性カバー側(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51が、コールドミラー41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51は、ミラーホルダ52に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダ52は、合成樹脂材料からなるものであり、適宜固定手段を用いてハウジング60に固定されている。   The concave mirror 51 reflects (projects) the display light L from the cold mirror 41 toward the translucent cover side (the windshield 13 side of the vehicle 10). This means that the concave mirror 51 enlarges the display light L reflected by the cold mirror 41 and projects the enlarged display light L onto the windshield 13 through the translucent cover. The concave mirror 51 is bonded to the mirror holder 52 with a double-sided adhesive tape. The mirror holder 52 is made of a synthetic resin material, and is fixed to the housing 60 using appropriate fixing means.

ハウジング60は、例えば黒色の合成樹脂材料もしくはアルミダイキャストにて形成されており、ともに断面略凹部形状からなる上側ケース体61と下側ケース体62とを備え、上側ケース体61と下側ケース体62とで形成される内部空間である空間部63において、バックライトユニット20や表示器30、コールドミラー41を含む第1反射器40、凹面鏡51を含む第2反射器50等を収納(収容)している。   The housing 60 is formed of, for example, a black synthetic resin material or aluminum die cast, and includes an upper case body 61 and a lower case body 62 each having a substantially concave shape in cross section, and the upper case body 61 and the lower case body. In the space 63 that is an internal space formed by the body 62, the backlight unit 20, the display 30, the first reflector 40 including the cold mirror 41, the second reflector 50 including the concave mirror 51, and the like are stored (accommodated). )doing.

上側ケース体61には、凹面鏡51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64が形成されており、凹面鏡51によって反射された表示光Lは、開口窓部64を通過することになる。   The upper case body 61 is formed with an opening window portion 64 that opens at the upper portion (the windshield 13 side of the vehicle 10) where the concave mirror 51 is disposed, and the display light L reflected by the concave mirror 51 is an opening window. It will pass through part 64.

またハウジング60には、透光部である透光性カバー65が開口窓部64を塞ぐように配設されてなる。この透光性カバー65は、透光性の合成樹脂材料(例えばアクリル樹脂)によって形成され、凹面鏡51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。   The housing 60 is provided with a translucent cover 65 which is a translucent part so as to close the opening window part 64. The translucent cover 65 is formed 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 51. Yes.

つまり、コールドミラー41並びに凹面鏡51によって反射された表示光Lは、ハウジング60に形成された透光性カバー65を通じてフロントガラス13に投影され、これにより虚像Vの表示(虚像表示)が運転者14に対し行われることになる。なお、66は、下側ケース体62の底部に形成された孔部であり、この孔部66には孔部66を塞ぐように放熱部材23が配設される。   In other words, the display light L reflected by the cold mirror 41 and the concave mirror 51 is projected onto the windshield 13 through the translucent cover 65 formed on the housing 60, whereby a virtual image V display (virtual image display) is displayed on the driver 14. Will be done. Reference numeral 66 denotes a hole formed in the bottom of the lower case body 62, and the heat radiating member 23 is disposed in the hole 66 so as to close the hole 66.

以上の各部により、表示装置12が構成されている。このような構成において、光源22から発せられる照明光は、液晶表示素子31に入射する前段階ではP波成分とS波成分とを含み、液晶表示素子31から出射される段階でP波成分は完全にカットされてS波成分のみとなる。   The display device 12 is configured by the above-described units. In such a configuration, the illumination light emitted from the light source 22 includes the P wave component and the S wave component before entering the liquid crystal display element 31, and the P wave component is emitted at the stage emitted from the liquid crystal display element 31. It is completely cut to have only the S wave component.

その後、S波成分のみ照明光は、偏光部材36、ホットミラー32並びに高リタデーションフィルム35を通過して高リタデーションフィルム35(表示器30)から表示光Lとして出射される際に、P波成分が生成され、再度、P波成分とS波成分とを含むものとなる。そして、当該P波成分とS波成分とを含む表示光Lは、コールドミラー41、凹面鏡51にて順次、反射された後、透光性カバー65を通過しフロントガラス13に投影され、運転者14の方向に反射される。   After that, when only the S wave component illumination light passes through the polarizing member 36, the hot mirror 32 and the high retardation film 35 and is emitted as the display light L from the high retardation film 35 (display 30), the P wave component is changed. The P wave component and the S wave component are generated again. Then, the display light L including the P wave component and the S wave component is sequentially reflected by the cold mirror 41 and the concave mirror 51, then passes through the translucent cover 65 and is projected onto the windshield 13. Reflected in the direction of 14.

ここで、P波成分とS波成分とを含む表示光Lがフロントガラス13で運転者14の方向に向けて反射する際に、本例ではホットミラー32の表面32aに3000ナノメートル以上の高リタデーションフィルム35が貼り付けられている。   Here, when the display light L including the P wave component and the S wave component is reflected by the windshield 13 toward the driver 14, the surface 32a of the hot mirror 32 has a high height of 3000 nanometers or more in this example. A retardation film 35 is pasted.

そして、このことに起因して、フロントガラス13でのS波成分の光反射効率が従来、採用していたλ/4板のときよりも飛躍的に、良好な(改善された)ものとなり、結果的に運転者14が偏光サングラスを装着していないときの裸眼時の虚像Vの輝度の値が前記ある所定の輝度値を超えたものなることが判明した。具体的には、高リタデーションフィルム35を採用した場合の裸眼時の虚像Vの輝度の値は、前記ある所定の輝度値よりも数千カンデラ高くなることが判明し、これにより裸眼時の虚像Vの視認性を高めることができる。   And, due to this, the light reflection efficiency of the S wave component on the windshield 13 becomes dramatically better (improved) than the λ / 4 plate that has been conventionally adopted, As a result, it has been found that the luminance value of the virtual image V when the driver 14 is not wearing polarized sunglasses exceeds the certain predetermined luminance value. Specifically, it has been found that the luminance value of the virtual image V when the naked eye is used when the high retardation film 35 is adopted is several thousand candela higher than the predetermined luminance value, thereby the virtual image V when the naked eye is naked. Visibility can be improved.

以上のように本実施形態では、表示器30として、表示光Lを発する液晶表示素子31と、この液晶表示素子31の前方側に配置されるホットミラー32とが設けられ、ホットミラー32からフロントガラス13へと至る表示光Lの光路中(例えばホットミラー32の表面32a)に高リタデーションフィルム35が配設されていることにより、高リタデーションフィルム35が持っている光反射特性を利用して、裸眼時の虚像Vの視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。   As described above, in the present embodiment, the display 30 is provided with the liquid crystal display element 31 that emits the display light L and the hot mirror 32 disposed on the front side of the liquid crystal display element 31. Since the high retardation film 35 is disposed in the optical path of the display light L reaching the glass 13 (for example, the surface 32a of the hot mirror 32), the light reflection characteristics of the high retardation film 35 are utilized. It is possible to provide a head-up display device capable of improving the visibility of the virtual image V when the naked eye is present.

なお、本発明は、上述の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態では、ホットミラー32の表面32aに高リタデーションフィルム35が配設されている(貼り付けられている)ものであったが、高リタデーションフィルム35は、ホットミラー32からフロントガラス13へと至る表示光Lの光路中に配設されているものであれば、あらゆる構成を採用することができる。   In addition, this invention is not limited by the above-mentioned embodiment and drawing. Changes (including deletion of constituent elements) can be added to the embodiments and the drawings as appropriate without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the high retardation film 35 is disposed (attached) on the surface 32a of the hot mirror 32. However, the high retardation film 35 is formed from the hot mirror 32 to the windshield. Any configuration may be employed as long as it is disposed in the optical path of the display light L reaching 13.

具体的には、第1変形例として図4に示すように高リタデーションフィルム35を凹面鏡51(第2の反射層51a)と向かい合う位置関係にある透光性カバー65の背面65aに配設してもよい(貼り付けてもよい)し、第2変形例として図5に示すように高リタデーションフィルム35を当該第2の反射層51aと向かい合う位置関係にある第1の反射層41bの表面41cに配設してもよい(貼り付けてもよい)し、もしくは第3変形例として図6に示すように高リタデーションフィルム35をコールドミラー41(第1反射器40)と凹面鏡51(第2反射器50)との間に(傾斜した状態で)設置(配置)してもよい。なお、この第3変形例の場合、高リタデーションフィルム35は、適宜固定手段を用いてハウジング60に固定された透光性基板70に貼り付ければよい。   Specifically, as shown in FIG. 4, as a first modification, the high retardation film 35 is disposed on the back surface 65a of the translucent cover 65 in a positional relationship facing the concave mirror 51 (second reflective layer 51a). As a second modification, as shown in FIG. 5, the high retardation film 35 is applied to the surface 41c of the first reflective layer 41b in a positional relationship facing the second reflective layer 51a. Alternatively, the high retardation film 35 may be replaced with a cold mirror 41 (first reflector 40) and a concave mirror 51 (second reflector) as shown in FIG. 50) (in an inclined state). In the case of this third modification, the high retardation film 35 may be attached to the translucent substrate 70 fixed to the housing 60 using an appropriate fixing means.

さらに、ここでの詳細図示は省略するが、高リタデーションフィルム35をフロントガラス13と向かい合う位置関係にある(つまり背面65aとは反対側の面である)透光性カバー65の表面に配設してもよい(貼り付けてもよい)し、高リタデーションフィルム35を第1の反射層41bと向かい合う位置関係にある第2の反射層51aの表面に配設してもよい(貼り付けてもよい)。   Further, although not shown in detail here, the high retardation film 35 is disposed on the surface of the translucent cover 65 which is in a positional relationship facing the windshield 13 (that is, the surface opposite to the back surface 65a). The high retardation film 35 may be disposed on the surface of the second reflective layer 51a in a positional relationship facing the first reflective layer 41b (may be pasted). ).

また、上述した実施形態では、表示器30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(例えばコンバイナ)に表示光Lを投射する構成としてもよい。   Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the example in which the display light L emitted from the indicator 30 is projected on the windshield 13, for example, the display light L is favorably reflected in the driver | operator 14 direction on the windshield 13. FIG. A combiner film may be provided, or the display light L may be projected onto a dedicated reflector (for example, a combiner) different from the windshield 13.

12 表示装置
13 フロントガラス(投影部材)
14 運転者(視認者)
20 バックライトユニット
22 光源
30 表示器
31 液晶表示素子(表示素子)
32 ホットミラー
35 高リタデーションフィルム
36 偏光部材
40 第1反射器
41 コールドミラー
50 第2反射器
51 凹面鏡(反射部材)
60 ハウジング
65 透光性カバー(透光部)
L 表示光
V 虚像(表示像)
12 Display device 13 Windshield (projection member)
14 Driver (viewer)
20 Backlight Unit 22 Light Source 30 Display 31 Liquid Crystal Display Element (Display Element)
32 Hot mirror 35 High retardation film 36 Polarizing member 40 First reflector 41 Cold mirror 50 Second reflector 51 Concave mirror (reflecting member)
60 Housing 65 Translucent cover (translucent part)
L Display light V Virtual image (display image)

Claims (2)

表示光を発する表示器と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示器並びに前記反射部材を収容するハウジングとを備え、
前記表示器として、前記表示光を発する表示素子と、前記表示素子の前方側に配置されるホットミラーが設けられ、
前記反射部材によって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して視認者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、
前記ホットミラーから前記投影部材へと至る前記表示光の光路中に高リタデーションフィルムが配設されてい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 that emits display light; a reflection member that reflects the display light; and a housing that houses the display and the reflection member.
As the display, a display element that emits the display light, and a hot mirror disposed on the front side of the display element are provided,
In a head-up display device that displays a virtual image for a viewer by projecting the display light reflected by the reflecting member onto a projection member through a light transmitting portion formed in the housing.
A head-up display device, wherein a high retardation film is disposed in an optical path of the display light from the hot mirror to the projection member.
前記高リタデーションフィルムは、前記表示素子側とは反対側となる前記ホットミラーの一方の面に貼り付けられてい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 high retardation film is attached to one surface of the hot mirror that is opposite to the display element side.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115826286A (en) * 2022-12-12 2023-03-21 芜湖汽车前瞻技术研究院有限公司 Display screen, head-up display and vehicle

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