JP4788882B2 - Head-up display device - Google Patents

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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 obtained 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、液晶表示パネル18及び前記液晶表示パネル18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、前記液晶表示パネル18と平行でない状態にて、前記表示光Lを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、を前記液晶表示パネル18の前側に離間して設けたものである。 According to the present invention, the virtual image V is displayed by the display light L emitted by the liquid crystal display 15 including the liquid crystal display panel 18 and the light emitting element 20 that transmits and illuminates the liquid crystal display panel 18 from behind. A head-up display device that is not parallel to the liquid crystal display panel 18 and is attached to the rear surface of the transmission / reflection member 26 and the transmission / reflection member 26 that transmits the display light L and reflects infrared rays. A polarizing member 27 is provided on the front side of the liquid crystal display panel 18 so as to be spaced apart .

また、本発明は、請求項に記載したように、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。 Further, according to the present invention, as described in claim 2 , a concave mirror 30 for reflecting the display light L emitted from the liquid crystal display 15 is provided.

また、本発明は、請求項に記載したように、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。 The present invention, as set forth in claim 3, made from a thermally conductive material, is provided with a holding member 21 for holding the transparent reflective member 26 and the polarization member 27.

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 at the position of the eyes (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 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.

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 (3)

液晶表示パネル及び前記液晶表示パネ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、
前記液晶表示パネルと平行でない状態にて、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、を前記液晶表示パネルの前側に離間して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 from a liquid crystal display panel and a liquid crystal display provided with a light emitting element that transmits and illuminates the liquid crystal display panel from behind,
In a state not parallel to the liquid crystal display panel, a transmission / reflection member that transmits the display light and reflects infrared rays, and a polarizing member attached to the rear surface of the transmission / reflection member are separated from the front side of the liquid crystal display panel. head-up display device which is characterized in that provided.
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.
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