JP2019133048A - 車両用の液晶表示ユニット及びヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両用の液晶パネルの温度上昇を抑制すると共に虚像を鮮明にする。【解決手段】液晶表示ユニット10は、LED11と、LED11からの照明光を透過させて表示光3を出射する液晶パネル15と、液晶パネル15に対して傾斜した状態に配置され、液晶パネル15が出射した表示光3を透過させるガラス18とを備える。このガラス18の一方の面に赤外線反射膜18aが蒸着され、もう一方の面に偏光反射膜18bが蒸着されている。【選択図】図5
Description
この発明は、車両に搭載される液晶表示ユニット及びヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
特許文献1に記載されたヘッドアップディスプレイ(以下、「HUD」と称する。)装置は、光源及び液晶パネルで構成された液晶表示器と、液晶表示器が発した表示光を反射して拡大させる凹面鏡との間に、表示光を透過させ赤外線を反射させる赤外線反射部材と、赤外線反射部材の後面に貼り付けられた偏光反射部材とが設置されている。
車内の温度が上昇すると、液晶パネルの温度も上昇する。また、HUD装置内部に太陽光が侵入すると、この太陽光が凹面鏡で反射して液晶パネルに集光し、液晶パネルの温度が上昇する。液晶パネルの温度が耐熱温度よりも上昇すると、液晶パネルが損傷してしまう。特許文献1に記載されたHUD装置は、太陽光の過熱による液晶パネルの損傷を防ぐために、液晶表示器と凹面鏡との間に、赤外線反射部材と偏光反射部材とを設置していた。しかしながら、赤外線反射部材及び偏光反射部材の2部材を設置したことにより、この2部材における表示光の透過率が低下し、虚像が不鮮明になってしまう。一方、虚像を鮮明にするために光源の電流値を高めて表示光を明るくすると、光源の発熱量が増加して液晶パネルの温度が上昇してしまう。
このように、車両用の液晶パネルは、温度上昇の抑制を優先すると虚像が不鮮明になり、虚像の鮮明さを優先すると温度上昇が助長されるという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、車両用の液晶パネルの温度上昇を抑制すると共に虚像を鮮明にすることを目的とする。
この発明に係る車両用の液晶表示ユニットは、光源と、光源からの照明光を透過させて表示光を出射する液晶パネルと、液晶パネルに対して傾斜した状態に配置され、液晶パネルが出射した表示光を透過させるガラスとを備え、ガラスは、一方の面に赤外線反射膜が蒸着され、もう一方の面に偏光反射膜が蒸着されているものである。
この発明によれば、1枚のガラスに赤外線反射膜及び偏光反射膜を蒸着するようにしたので、太陽光による液晶パネルの温度上昇を抑制することができる。また、1枚のガラスに赤外線反射膜及び偏光反射膜を蒸着するようにしたので、従来のように赤外線反射部材及び偏光反射部材の2部材を貼り合わせる場合に比べて、表示光の透過率が上昇する。そのため、表示光を出射するための光源の電流値を下げることが可能となり、虚像の鮮明さを維持しつつ液晶パネルの温度上昇を抑制することができる。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るHUD装置1の車両搭載例を示す概要図である。HUD装置1は、車両のダッシュボード内に埋設される。HUD装置1は、フロントガラス2へ表示光3を出射することにより、運転者4の視界内であってフロントガラス2よりも遠方に虚像5を視認させる。運転者4は、運転しながら、風景に重畳した虚像5を視認することができるため、虚像5として表示される画像又は文字等の情報を、視線及び焦点移動が無い、又は視線及び焦点移動が少ない状態で視認することができる。なお、図1における運転者4の位置は、運転者4の眼の位置を示す。
図1は、実施の形態1に係るHUD装置1の車両搭載例を示す概要図である。HUD装置1は、車両のダッシュボード内に埋設される。HUD装置1は、フロントガラス2へ表示光3を出射することにより、運転者4の視界内であってフロントガラス2よりも遠方に虚像5を視認させる。運転者4は、運転しながら、風景に重畳した虚像5を視認することができるため、虚像5として表示される画像又は文字等の情報を、視線及び焦点移動が無い、又は視線及び焦点移動が少ない状態で視認することができる。なお、図1における運転者4の位置は、運転者4の眼の位置を示す。
次に、HUD装置1の詳細を説明する。
図2は、実施の形態1に係るHUD装置1の外観を示す上斜面図である。図3は、実施の形態1に係るHUD装置1の外観を示す下斜視図である。図4は、施の形態1に係るHUD装置1の構成例を示す断面図である。図5は、実施の形態1に係る液晶表示ユニット10の構成例を示す断面図である。
図2は、実施の形態1に係るHUD装置1の外観を示す上斜面図である。図3は、実施の形態1に係るHUD装置1の外観を示す下斜視図である。図4は、施の形態1に係るHUD装置1の構成例を示す断面図である。図5は、実施の形態1に係る液晶表示ユニット10の構成例を示す断面図である。
HUD装置1は、主に、液晶表示ユニット10、凹面鏡20、HUD制御基板21、放熱部材22、ハウジング23、及び防塵シート24を含む。液晶表示ユニット10は、主に、LED(Light Emitting Diode)11、リフレクタ12、レンズ13、拡散板14、液晶パネル15、鏡筒16、LED実装基板17、ガラス18、及び支持部材19を含む。
液晶表示ユニット10、凹面鏡20、及びHUD制御基板21は、ハウジング23に収容される。ハウジング23には、放熱部材22を外部に露出するための開口部が形成される。この開口部は、放熱部材22によって被覆される。また、ハウジング23には、表示光3を出射するための開口部が形成される。この開口部は、光透過型の防塵シート24によって被覆される。
図5に示されるように、鏡筒16の一端側にLED実装基板17が設置され、鏡筒16の他端側に液晶パネル15が設置される。LED実装基板17にはLED11が実装される。また、LED実装基板17のLED実装面とは反対の面には、放熱部材22が設置される。放熱部材22は、放熱フィン等であり、LED11の熱をハウジング23の外へ放出する。なお、図示例ではHUD装置1の光源としてLED11が用いられるが、光源はLED11に限定されない。
鏡筒16の内部には、LED11側から液晶パネル15側の方向に、リフレクタ12、レンズ13、及び拡散板14が並べて設置される。リフレクタ12は、LED11が発した光をレンズ13に向かって集める。レンズ13は、LED11が発した光束の径を拡大する。拡散板14は、レンズ13から出射される光を拡散させ、均一な照明光にする。この照明光は、透過型の液晶パネル15のバックライトである。液晶パネル15は、内部に封止された液晶分子を制御することにより、透過する照明光の形状を画像又は文字等の情報を表す形状に変化させ、表示光3として出射する。
支持部材19は、液晶パネル15の出射側に1枚のガラス18を、この液晶パネル15に対して傾斜した状態に支持する。そのため、ガラス18は、表示光3の光軸に対して傾斜している。ガラス18の一方の面には、赤外線反射膜18aが蒸着され、もう一方の面には、偏光反射膜18bが蒸着されている。なお、図5の例では、ガラス18の液晶パネル15を向く面に偏光反射膜18bが蒸着され、反対面に赤外線反射膜18aが蒸着されているが、この構成に限定されるものではなく、ガラス18の液晶パネル15を向く面に赤外線反射膜18aが蒸着され、反対面に偏光反射膜18bが蒸着されてもよい。液晶パネル15から出射された表示光3は、赤外線反射膜18a及び偏光反射膜18bを透過し、凹面鏡20へ出射する。
光学部材である凹面鏡20は、ガラス18を透過した表示光3を拡大し、防塵シート24を経由してフロントガラス2へ投射する。なお、凹面鏡20は、図示しない駆動機構による角度の変更が可能であってもよい。図示しない駆動機構が凹面鏡20の角度を変更することにより、表示光3の投射方向を調整し、フロントガラス2における運転者4の眼に相当する位置に表示光3を反射させて運転者4が虚像5を視認できるようにする。
HUD制御基板21は、液晶パネル15及びLED実装基板17のLED11に電気的に接続される。HUD制御基板21は、液晶パネル15に電圧をかけ、虚像5となる画像又は文字等の情報を制御する。また、HUD制御基板21は、LED11に電流を流し、表示光3の明るさを制御する。
次に、ガラス18の特性を説明する。
図1及び図4において、表示光3の方向を一点鎖線で示す。また、太陽光6の方向を二点鎖線で示す。HUD装置1は、ダッシュボード埋設位置であるフロントガラス2の下からフロントガラス2に向かって表示光3を投射する配置となっている。そのため、太陽光6がこの表示光3とは逆方向からフロントガラス2を透過してHUD装置1の内部に侵入すると、太陽光6が凹面鏡20で反射して液晶パネル15に集光し、液晶パネル15の温度が上昇する。
図1及び図4において、表示光3の方向を一点鎖線で示す。また、太陽光6の方向を二点鎖線で示す。HUD装置1は、ダッシュボード埋設位置であるフロントガラス2の下からフロントガラス2に向かって表示光3を投射する配置となっている。そのため、太陽光6がこの表示光3とは逆方向からフロントガラス2を透過してHUD装置1の内部に侵入すると、太陽光6が凹面鏡20で反射して液晶パネル15に集光し、液晶パネル15の温度が上昇する。
赤外線反射膜18aは、可視光を透過させ、赤外線を反射させる特性を有する。そのため、HUD装置1の内部に太陽光6が侵入した場合、太陽光6のうちの表示光3に含まれない赤外線は、液晶パネル15に入射しない方向へ反射される。図4の例では、太陽光6の赤外線は、ガラス18からHUD制御基板21の方向へ反射される。これにより、太陽光6の赤外線が液晶パネル15に入射することを避け、液晶パネル15の温度上昇を抑制する。
偏光反射膜18bは、液晶パネル15からの表示光3に含まれる偏光成分の光を透過させ、表示光3に含まれない偏光成分の光を反射させる特性を有する。そのため、HUD装置1の内部に太陽光6が侵入した場合、太陽光6のうちの表示光3に含まれない偏光成分の光は、液晶パネル15に入射しない方向へ反射される。図4の例では、太陽光6のうちの表示光3に含まれない偏光成分の光は、ガラス18からHUD制御基板21の方向へ反射される。これにより、太陽光6のうちの表示光3に含まれない偏光成分の光が液晶パネル15に入射することを避け、液晶パネル15の温度上昇を抑制する。
次に、実施の形態1と、先立って説明した特許文献1に係る発明との差異を説明する。
図6Aは、実施の形態1の赤外線反射膜18a及び偏光反射膜18bが蒸着されたガラス18の断面図である。図6Bは、特許文献1で使用される赤外線反射部材30及び偏光反射部材31の断面図である。実施の形態1は、赤外線反射膜18aと偏光反射膜18bとが蒸着された1枚のガラス18を使用するのに対し、特許文献1に係る発明は、赤外線反射部材30と偏光反射部材31の2部材を貼り合わせて使用する。
図6Aは、実施の形態1の赤外線反射膜18a及び偏光反射膜18bが蒸着されたガラス18の断面図である。図6Bは、特許文献1で使用される赤外線反射部材30及び偏光反射部材31の断面図である。実施の形態1は、赤外線反射膜18aと偏光反射膜18bとが蒸着された1枚のガラス18を使用するのに対し、特許文献1に係る発明は、赤外線反射部材30と偏光反射部材31の2部材を貼り合わせて使用する。
特許文献1に係る従来の発明の場合、図6Bに一点鎖線で示されるように、液晶パネル15からの表示光3の一部は、偏光反射部材31の一方の面及び赤外線反射部材30の一方の面に加え、赤外線反射部材30と偏光反射部材31との貼り合わせ面でも反射する。これに対して、実施の形態1の場合、図6Aに一点鎖線で示されるように、液晶パネル15からの表示光3の一部は、ガラス18の一方の面及びもう一方の面で反射する。よって、図6Bの構成に比べ、図6Aの構成のほうが表示光3の透過率が上昇する。また、図6Bの構成は2部材であるのに対し、図6Aの構成は1部材であるため、図6Aの構成のほうが表示光方向の厚みを容易に薄くできる。表示光方向の厚みが薄いことによっても、表示光3の透過率が上昇する。以上より、図6Aの構成において表示光3を出射するLED11の電流値を下げても、ガラス18を透過した後の表示光3の明るさを、赤外線反射部材30及び偏光反射部材31を透過した後の表示光3の明るさと同じにすることができる。よって、図6Aの構成は、図6Bの構成と同等に虚像5の鮮明さを維持しつつ、図6Bの構成に比べて液晶パネル15の温度上昇を抑制することができる。
また、図6Aの構成は、ガラス18の1部材であるため、2部材必要な図6Bの構成に比べて材料コストを下げることができ、また貼り合わせ作業のコストを不要とすることができる。さらに、図6Aの構成は、図6Bの構成において貼り合わせ作業時の異物混入対策で発生するコストを不要とすることができる。よって、図6Aの構成は、図6Bの構成に比べてコストを削減することができる。
また、図6Bの構成の場合、赤外線反射部材30と偏光反射部材31とを貼り合わせる際に、表示光3の偏光方向に対して偏光反射部材31の偏光反射特性にずれが発生すると、偏光反射部材31の偏光反射特性が変化し、表示光3の透過率及び太陽光6の偏光反射量が低下する。一方、図6Aの構成の場合、ガラス18に偏光反射膜18bを蒸着するため、ずれが発生しにくく、表示光3の透過率及び太陽光6の偏光反射量低下を防ぐことができる。表示光3の透過率低下及び太陽光6の偏光反射量低下の防止により、図6Aの構成は、図6Bの構成に比べて液晶パネル15の温度上昇を抑制することができる。
以上より、実施の形態1に係るHUD装置1の液晶表示ユニット10は、LED11と、LED11からの照明光を透過させて表示光3を出射する液晶パネル15と、液晶パネル15に対して傾斜した状態に配置され、液晶パネル15が出射した表示光3を透過させるガラス18とを備える。このガラス18の一方の面に赤外線反射膜18aが蒸着され、もう一方の面に偏光反射膜18bが蒸着されているので、実施の形態1の液晶表示ユニット10は、従来のように赤外線反射部材30及び偏光反射部材31の2部材を貼り合わせる場合に比べて、表示光3の透過率が上昇する。そのため、液晶表示ユニット10は、表示光3を出射するためのLED11の電流値を下げることによって、虚像5の鮮明さを維持しつつ太陽光6による液晶パネル15の温度上昇を抑制することができる。
なお、実施の形態1では、ダッシュボードに埋設されフロントガラス2に表示光3を投射する構造のHUD装置1を例示したが、HUD装置1の構造はこれに限定されるものではない。例えば、HUD装置1は、ダッシュボードの上に設置される構造であってもよい。また、例えば、HUD装置1は、フロントガラス2に代えてコンバイナに表示光3を投射する構造であってもよい。例えば、HUD装置1がコンバイナに表示光3を投射する構造であり、かつダッシュボードの上に設置される構造である場合、太陽光6が液晶パネル15を直接照射する配置では、液晶パネル15に太陽光6が直接照射することにより、液晶パネル15の温度を上昇させる。太陽光6による液晶パネル15の温度上昇を抑制するために、液晶パネル15とコンバイナとの間にガラス18を設置する。
また、例えば、HUD装置1は、車内のダッシュボード以外の場所に設置されてもよく、運転者以外の搭乗者がHUD装置1を使用してもよい。
また、例えば、HUD装置1は、車内のダッシュボード以外の場所に設置されてもよく、運転者以外の搭乗者がHUD装置1を使用してもよい。
なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、又は実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
1 HUD装置、2 フロントガラス、3 表示光、4 運転者、5 虚像、6 太陽光、10 液晶表示ユニット、11 LED(光源)、12 リフレクタ、13 レンズ、14 拡散板、15 液晶パネル、16 鏡筒、17 LED実装基板、18 ガラス、18a 赤外線反射膜、18b 偏光反射膜、19 支持部材、20 凹面鏡(光学部材)、21 HUD制御基板、22 放熱部材、23 ハウジング、24 防塵シート、30 赤外線反射部材、31 偏光反射部材。
Claims (2)
- 光源と、
前記光源からの照明光を透過させて表示光を出射する液晶パネルと、
前記液晶パネルに対して傾斜した状態に配置され、前記液晶パネルが出射した前記表示光を透過させるガラスとを備え、
前記ガラスは、一方の面に赤外線反射膜が蒸着され、もう一方の面に偏光反射膜が蒸着されていることを特徴とする車両用の液晶表示ユニット。 - 光源と、
前記光源からの照明光を透過させて表示光を出射する液晶パネルと、
前記液晶パネルに対して傾斜した状態に配置され、前記液晶パネルが出射した前記表示光を透過させるガラスと、
前記ガラスを透過した前記表示光を拡大させる光学部材とを備え、
前記ガラスは、一方の面に赤外線反射膜が蒸着され、もう一方の面に偏光反射膜が蒸着されていることを特徴とする車両用のヘッドアップディスプレイ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018016198A JP2019133048A (ja) | 2018-02-01 | 2018-02-01 | 車両用の液晶表示ユニット及びヘッドアップディスプレイ装置 |
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Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024161860A1 (ja) * | 2023-01-30 | 2024-08-08 | 矢崎総業株式会社 | ヘッドアップディスプレイ装置 |
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2018
- 2018-02-01 JP JP2018016198A patent/JP2019133048A/ja active Pending
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WO2024161860A1 (ja) * | 2023-01-30 | 2024-08-08 | 矢崎総業株式会社 | ヘッドアップディスプレイ装置 |
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