JP7528348B1 - Virtual image display device and mobile object - Google Patents
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Abstract
【課題】 色域を拡大しても透過率の低下が抑制された虚像表示装置とする。【解決手段】 虚像表示装置１は、フッ化物赤色蛍光体を有する発光ダイオード６１からの光を出射する出射面６ａを有するバックライト６と、出射面６ａからの光が入射する入射面７ｂ、表示面７ａ、及び入射面７ｂと表示面７ａとの間にある液晶層２３ｃを有する液晶表示パネル７と、液晶表示パネル７の表示面７ａの側または入射面７ｂの側に配設されるカラーフィルタＣＦと、表示面７ａに表示された画像を、利用者５の視野に導いて虚像１０Ｑ，２０Ｑとして結像させる光学系３と、を備える。液晶表示パネル７は、入射面７ｂが出射面６ａに対して角度θで傾斜している。ＣＦは、入射面７ｂが出射面６ａに対して平行な平行状態の場合の厚みに対して角度θに応じた薄い厚みを有し、液晶層２３ｃは、平行状態の場合の複屈折位相差に対して角度θに応じた小さい複屈折位相差を有する。【選択図】 図１[Problem] To provide a virtual image display device in which a decrease in transmittance is suppressed even when the color gamut is expanded. [Solution] A virtual image display device 1 includes a backlight 6 having an exit surface 6a that emits light from a light-emitting diode 61 having a fluoride red phosphor, a liquid crystal display panel 7 having an entrance surface 7b into which the light from the exit surface 6a is incident, a display surface 7a, and a liquid crystal layer 23c between the entrance surface 7b and the display surface 7a, a color filter CF disposed on the display surface 7a side or the entrance surface 7b side of the liquid crystal display panel 7, and an optical system 3 that guides an image displayed on the display surface 7a to the field of view of a user 5 and forms it as a virtual image 10Q, 20Q. The entrance surface 7b of the liquid crystal display panel 7 is inclined at an angle θ with respect to the exit surface 6a. The CF has a small thickness corresponding to the angle θ with respect to the thickness when the entrance surface 7b is parallel to the exit surface 6a, and the liquid crystal layer 23c has a small birefringence phase difference corresponding to the angle θ with respect to the birefringence phase difference when in the parallel state. [Selected Figure] Figure 1
Description
本開示は、虚像表示装置および移動体に関する。 This disclosure relates to a virtual image display device and a moving object.
従来技術の虚像表示装置は、例えば特許文献１に記載されている。 A conventional virtual image display device is described in, for example, Patent Document 1.
特許文献１の従来技術では、虚像輝度を向上するために色域をＮＴＳＣ（National Television System Committee)規格の色再現域を基準（１００％）としたときの色域を、例えば４５％から７０％に上げると、透過型液晶表示パネルの透過率が４０％程度低下してしまう。したがって、従来から、色域が拡大されても透過率の低下が抑制された虚像表示装置が求められている。 In the conventional technology of Patent Document 1, when the color gamut is increased from, for example, 45% to 70% when the color reproduction gamut of the NTSC (National Television System Committee) standard is taken as the reference (100%) in order to improve the brightness of the virtual image, the transmittance of the transmissive liquid crystal display panel decreases by about 40%. Therefore, there has been a demand for a virtual image display device in which the decrease in transmittance is suppressed even when the color gamut is expanded.
本開示に係る虚像表示装置は、フッ化物赤色蛍光体を有する複数の発光ダイオードと、前記複数の発光ダイオードからの光を出射する出射面と、を含むバックライトと、前記出射面から出射された前記光が入射する入射面、前記入射面に入射した前記光によって画像を表示する表示面、および前記入射面と前記表示面との間に位置する液晶層を有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの前記表示面の側または前記入射面の側に配設されるカラーフィルタと、前記表示面に表示された画像を、利用者の視野に導き、虚像として結像させる光学系と、を備え、前記液晶表示パネルは、前記入射面が前記バックライトの前記出射面に対して所定角度で傾斜して配置され、前記カラーフィルタは、前記入射面に直交する方向から入射点を中心に前記所定角度回転移動した方向に沿った経路を辿った前記光が、標準色域に対する色再現域であるＮＴＳＣ比が７０％以上となるような厚みを有し、前記液晶層は、前記入射面に直交する方向から入射点を中心に前記所定角度回転移動した方向に沿った経路を辿った前記光が、標準色域に対する色再現域であるＮＴＳＣ比が７０％以上となるような複屈折位相差を有している構成とする。 A virtual image display device according to the present disclosure includes a backlight including a plurality of light-emitting diodes having a fluoride red phosphor and an exit surface that emits light from the plurality of light-emitting diodes, a liquid crystal display panel having an entrance surface into which the light emitted from the exit surface is incident, a display surface that displays an image by the light incident on the entrance surface, and a liquid crystal layer located between the entrance surface and the display surface, a color filter disposed on the side of the display surface or the side of the entrance surface of the liquid crystal display panel, and an optical system that guides an image displayed on the display surface into the field of vision of a user and forms a virtual image thereon; The liquid crystal display panel is arranged such that the entrance surface is inclined at a predetermined angle with respect to the exit surface of the backlight, the color filter has a thickness such that the light that has traveled along a path along a direction rotated and moved by the predetermined angle around the point of incidence from a direction perpendicular to the entrance surface has an NTSC ratio, which is a color reproduction range with respect to the standard color gamut, of 70% or more, and the liquid crystal layer has a birefringence phase difference such that the light that has traveled along a path along a direction rotated and moved by the predetermined angle around the point of incidence from a direction perpendicular to the entrance surface has an NTSC ratio, which is a color reproduction range with respect to the standard color gamut, of 70% or more .
本開示に係る移動体は、前記虚像表示装置が、ヘッドアップディスプレイ装置として装備されている、構成とする。 The moving body according to the present disclosure is configured so that the virtual image display device is equipped as a head-up display device.
本開示の虚像表示装置および移動体によれば、従来技術と異なり、液晶表示パネルの色域を拡大しても透過率の低下が抑制された、高い鮮明度の虚像を視認することができる。 The virtual image display device and moving object disclosed herein, unlike conventional technology, allows the user to view a highly clear virtual image with reduced loss of transmittance even when the color gamut of the liquid crystal display panel is expanded.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。 Embodiments of the present disclosure will now be described in detail with reference to the drawings. The drawings used in the following description are schematic. The dimensional ratios and other details in the drawings do not necessarily correspond to the actual ones.
図１は、本開示の一実施形態の虚像表示装置１を示す要部の断面図である。図１に示されるように、本実施形態の虚像表示装置１は、表示部２と、光学系３と、制御部４とを備える。虚像表示装置１は、利用者５に虚像を視認させる。虚像表示装置１は、ヘッドアップディスプレイ（Head Up Display；ＨＵＤ）とも称される。以下の説明において、ヘッドアップディスプレイをＨＵＤと略記する場合がある。虚像表示装置１は、車両、船舶、航空機等の移動体に搭載されてよい。虚像表示装置１が移動体に搭載される場合、利用者５は、移動体の運転者、操作者、又は同乗者であってよい。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a virtual image display device 1 according to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the virtual image display device 1 according to this embodiment includes a display unit 2, an optical system 3, and a control unit 4. The virtual image display device 1 allows a user 5 to view a virtual image. The virtual image display device 1 is also referred to as a head up display (HUD). In the following description, the head up display may be abbreviated as HUD. The virtual image display device 1 may be mounted on a moving body such as a vehicle, a ship, or an aircraft. When the virtual image display device 1 is mounted on a moving body, the user 5 may be a driver, an operator, or a passenger of the moving body.
表示部２は、利用者５の視野に投影する画像を表示する。表示部２は、透過型の表示装置として構成されてよい。透過型の表示装置は、例えば、バックライト（Back Light：ＢＬ）６と液晶表示パネル７とを含むＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の液晶デバイスであってよい。バックライト６及び液晶表示パネル７は、利用者５に対して表示される画像の画像光の光路に沿って、利用者５から遠い側から、バックライト６、液晶表示パネル７の順に配置される。 The display unit 2 displays an image to be projected into the visual field of the user 5. The display unit 2 may be configured as a transmissive display device. The transmissive display device may be, for example, a liquid crystal device such as an LCD (Liquid Crystal Display) including a backlight (BL) 6 and a liquid crystal display panel 7. The backlight 6 and the liquid crystal display panel 7 are arranged in this order from the side furthest from the user 5 along the optical path of the image light of the image displayed to the user 5: the backlight 6, the liquid crystal display panel 7.
バックライト６は、ＨＵＤ用直下型のバックライトであってよい。直下型のフッ化物赤色蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４ ＋（ＫＳＦ））型バックライト６は、フッ化物赤色蛍光体を有する複数の発光ダイオード６１と、複数の発光ダイオード６１からの光を出射可能な出射面６ａとを含む。バックライト６は、基体６２及び拡散板６３を含んでよい。基体６２は、液晶表示パネル７に対向する主面６２ａを有してよく、複数の発光ダイオード６１は、主面６２ａに２次元的（マトリックス状）に配列されてよい。拡散板６３は、基体６２の前方（図１における左側）に位置し、複数の発光ダイオード６１を覆ってよい。拡散板６３は、複数の発光ダイオード６１から発せられた光を拡散してよく、これによって、バックライト６は液晶表示パネル７に均一性を高めて光を照射することができる。出射面６ａは、拡散板６３における液晶表示パネル７側の面であってよいし、基体６２の主面６２ａであってよい。 The backlight 6 may be a direct-type backlight for HUD. The direct-type fluoride red phosphor (K 2 SiF 6 :Mn 4 + (KSF)) type backlight 6 includes a plurality of light-emitting diodes 61 having a fluoride red phosphor and an emission surface 6a capable of emitting light from the plurality of light-emitting diodes 61. The backlight 6 may include a base 62 and a diffusion plate 63. The base 62 may have a main surface 62a facing the liquid crystal display panel 7, and the plurality of light-emitting diodes 61 may be arranged two-dimensionally (in a matrix) on the main surface 62a. The diffusion plate 63 may be located in front of the base 62 (on the left side in FIG. 1 ) and cover the plurality of light-emitting diodes 61. The diffusion plate 63 may diffuse the light emitted from the plurality of light-emitting diodes 61, and the backlight 6 may irradiate the liquid crystal display panel 7 with light with improved uniformity. The exit surface 6 a may be the surface of the diffusion plate 63 facing the liquid crystal display panel 7 , or may be the main surface 62 a of the base 62 .
複数の発光ダイオード６１はそれぞれ、少なくとも１つの光源を含んで構成される。光源は、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）等の点状光源であってよい。ＬＥＤは、ミニＬＥＤ及びマイクロＬＥＤを含む。 Each of the multiple light-emitting diodes 61 includes at least one light source. The light source may be a point light source such as a light-emitting diode (LED). LEDs include mini-LEDs and micro-LEDs.
液晶表示パネル７は、表示面７ａを有する。表示面７ａは、画像表示信号に基づいて表示を行う面であり、バックライト６の出射面６ａから出射される光によって画像を光学系３側に出射することができる。 The liquid crystal display panel 7 has a display surface 7a. The display surface 7a is a surface that displays images based on an image display signal, and can output an image to the optical system 3 side by light emitted from the emission surface 6a of the backlight 6.
液晶表示パネル７は、公知の液晶パネルであってよい。公知の液晶パネルとしては、例えばＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式等の液晶パネルが挙げられる。液晶表示パネル７は、複数の液晶表示素子（液晶層を備えた画素）、複数の液晶表示素子を挟むように配置される２つのガラス基板、及びカラーフィルタＣＦを含むことができる。ガラス基板に代えて、透光性を有する、プラスチック基板、セラミック基板等を用いてもよい。 The liquid crystal display panel 7 may be a known liquid crystal panel. Examples of known liquid crystal panels include liquid crystal panels of the IPS (In-Plane Switching) type, the FFS (Fringe Field Switching) type, the VA (Vertical Alignment) type, and the ECB (Electrically Controlled Birefringence) type. The liquid crystal display panel 7 may include a plurality of liquid crystal display elements (pixels having a liquid crystal layer), two glass substrates arranged to sandwich the plurality of liquid crystal display elements, and a color filter CF. Instead of the glass substrate, a plastic substrate, a ceramic substrate, or the like having translucency may be used.
制御部４は、バックライト６を制御する。制御部４は、複数の発光ダイオード６１のそれぞれを発光状態および非発光状態のいずれかに切り換える。制御部４は、表示面７ａに表示される画像の画像データに基づいて、発光状態とした発光ダイオード６１の発光輝度を制御してよい。制御部４は、利用者５の視野の背景輝度に基づいて、発光状態とした発光ダイオード６１の発光輝度を制御してよい。 The control unit 4 controls the backlight 6. The control unit 4 switches each of the multiple light-emitting diodes 61 between an emitting state and a non-emitting state. The control unit 4 may control the light emission brightness of the light-emitting diodes 61 that are in the emitting state based on image data of the image displayed on the display surface 7a. The control unit 4 may control the light emission brightness of the light-emitting diodes 61 that are in the emitting state based on the background brightness in the field of view of the user 5.
制御部４は、バックライト６を制御するだけなく、虚像表示装置１の各構成部を制御してよい。制御部４は、例えばプロセッサとして構成される。制御部４は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。制御部４は、１以上のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、及びＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。制御部４は、記憶部を備え、記憶部に各種情報、又は虚像表示装置１の各構成部を動作させるためのプログラム等を格納してよい。記憶部は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部は、制御部４のワークメモリとして機能してよい。 The control unit 4 may control each component of the virtual image display device 1 in addition to controlling the backlight 6. The control unit 4 may be configured as, for example, a processor. The control unit 4 may include one or more processors. The processor may include a general-purpose processor that loads a specific program to execute a specific function, and a dedicated processor specialized for a specific process. The dedicated processor may include an application specific integrated circuit (ASIC). The processor may include a programmable logic device (PLD). The PLD may include a field-programmable gate array (FPGA). The control unit 4 may be either a system-on-a-chip (SoC) or a system in a package (SiP) in which one or more processors work together. The control unit 4 may include a storage unit, and may store various information or programs for operating each component of the virtual image display device 1 in the storage unit. The storage unit may be configured, for example, as a semiconductor memory. The storage unit may function as a work memory for the control unit 4.
光学系３は、表示部２から出射され、利用者５の眼に到達する画像光の光路に位置している。光学系３は、表示部２から出射された画像光を利用者５の眼に投影し、利用者５の眼に虚像を結像させる。光学系３は、表示部２に表示された画像を拡大したり縮小したりして、利用者５の眼に結像させてよい。光学系３は、第１光学部材（第１反射部ともいう）３ａ及び第２光学部材（第２反射部ともいう）３ｂを含む。第１反射部３ａは、出射面６ａの像及び表示面７ａの像を、第２反射部３ｂに向けて反射する。第２反射部３ｂは、第１反射部３ａによって反射された出射面６ａの像及び表示面７ａの像を、利用者５の眼に向けて反射する。光学系３を構成する光学部材の数は、２つに限られず、３つ以上であってもよく、４つ以上であってもよい。光学部材は、凸面又は凹面ミラーを含む反射部材を含んでよい。光学部材は、自由曲面ミラーを含む反射部材を含んでよい。光学部材は、凸レンズ又は凹レンズを含む屈折部材を含んでよい。凸レンズは、両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズを含む。凹レンズは、両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズを含む。光学部材は、反射部材又は屈折部材に限られず、ホログラム素子等の他の種々の光学部材を含んでよい。 The optical system 3 is located in the optical path of the image light emitted from the display unit 2 and reaching the eye of the user 5. The optical system 3 projects the image light emitted from the display unit 2 onto the eye of the user 5, forming a virtual image on the eye of the user 5. The optical system 3 may enlarge or reduce the image displayed on the display unit 2 to form an image on the eye of the user 5. The optical system 3 includes a first optical member (also called a first reflecting unit) 3a and a second optical member (also called a second reflecting unit) 3b. The first reflecting unit 3a reflects the image on the exit surface 6a and the image on the display surface 7a toward the second reflecting unit 3b. The second reflecting unit 3b reflects the image on the exit surface 6a and the image on the display surface 7a reflected by the first reflecting unit 3a toward the eye of the user 5. The number of optical members constituting the optical system 3 is not limited to two, and may be three or more, or may be four or more. The optical member may include a reflecting member including a convex or concave mirror. The optical member may include a reflective member including a freeform mirror. The optical member may include a refractive member including a convex lens or a concave lens. The convex lens includes a biconvex lens, a plano-convex lens, and a convex meniscus lens. The concave lens includes a biconcave lens, a plano-concave lens, and a concave meniscus lens. The optical member is not limited to a reflective member or a refractive member, and may include various other optical members such as a hologram element.
直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを想定すると、偏光軸がＸ軸に平行な光と、Ｙ軸に平行な光とは、屈折率が異なり、屈折率異方性があるという。各屈折率の差を複屈折率Δｎという。偏光軸Ｘに平行な光と、偏光軸Ｙに平行な光とは、以下の式１で表される位相差がある。この位相差をリタデーション（Retardation）または複屈折位相差という。 Assuming three orthogonal axes, X, Y, and Z, light whose polarization axis is parallel to the X axis and light whose polarization axis is parallel to the Y axis have different refractive indices, and are said to have refractive index anisotropy. The difference between the refractive indices is called the birefringence Δn. There is a phase difference between light parallel to the polarization axis X and light parallel to the polarization axis Y, which is expressed by the following formula 1. This phase difference is called retardation or birefringence phase difference.
利用者５から見て最も近くに位置する第２光学部材３ｂから前方側（図１における左側）にまっすぐ延びる二点鎖線の先に、出射面６ａの像の虚像１０Ｑと、表示面７ａの像の虚像２０Ｑとが位置する。出射面６ａの像とは、表示部２の正面側（図１における左側）から画像光の光路に沿って表示部２を見たときに、液晶表示パネル７を介して観察される出射面６ａの像を指す。表示面７ａの像とは、表示部２の正面側から画像光の光路に沿って表示部２を見たときに観察される表示面７ａの像を指す。表示面７ａの像は、表示面７ａに表示される画像とも言える。以下、出射面６ａの像は、単に、出射面６ａとも称される。表示面７ａの像は、単に、表示面７ａとも称される。また、虚像１０Ｑは、発光面虚像とも称され、虚像２０Ｑは、表示面虚像とも称される。表示面７ａの大きさは液晶表示パネル７の最大表示領域に対応した大きさであり、表示可能な有効表示領域の大きさである。また、出射面６ａの大きさは液晶表示パネル７の有効表示領域に対応して光源光を照射可能にする点灯最大領域の大きさである。虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑは、利用者５の眼に結像される。利用者５は、虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑを視認し得る。 A virtual image 10Q of the image on the exit surface 6a and a virtual image 20Q of the image on the display surface 7a are located at the end of a two-dot chain line extending straight forward (left side in FIG. 1) from the second optical member 3b located closest to the user 5. The image on the exit surface 6a refers to the image on the exit surface 6a observed through the liquid crystal display panel 7 when the display unit 2 is viewed from the front side (left side in FIG. 1) of the display unit 2 along the optical path of the image light. The image on the display surface 7a refers to the image on the display surface 7a observed when the display unit 2 is viewed from the front side of the display unit 2 along the optical path of the image light. The image on the display surface 7a can also be said to be an image displayed on the display surface 7a. Hereinafter, the image on the exit surface 6a is also simply referred to as the exit surface 6a. The image on the display surface 7a is also simply referred to as the display surface 7a. The virtual image 10Q is also referred to as the light-emitting surface virtual image, and the virtual image 20Q is also referred to as the display surface virtual image. The size of the display surface 7a corresponds to the maximum display area of the liquid crystal display panel 7, and is the size of the effective display area that can be displayed. The size of the exit surface 6a corresponds to the effective display area of the liquid crystal display panel 7 and is the size of the maximum lighting area that can be irradiated with light from the light source. The virtual images 10Q and 20Q are formed in the eyes of the user 5. The user 5 can view the virtual images 10Q and 20Q.
図２は、液晶表示パネル７のバックライト６に対する配置位置を示す図である。液晶表示パネル７の入射面７ｂは、バックライト６の出射面６ａに対して所定角度θ１，θ２を成して配置される。液晶表示パネル７の表示面ａと入射面７ｂは一般に平行であることから、角度θ１，θ２は、液晶表示パネル７の表示面ａとバックライト６の出射面６ａとの傾斜角度であってもよい。図２（ａ）は、液晶表示パネル７の入射面７ｂがバックライト６の出射面６ａと平行に配置された状態を示し、図２（２）は、液晶表示パネル７の入射面７ｂがバックライトの出射面６ａに対して角度θ１で配置された状態を示し、図２（３）は、液晶表示パネル７の入射面７ｂがバックライト６の出射面６ａに対して角度θ２で配置された状態を示す。なお、これらの角度θ１，θ２を総称する場合には、角度θと記す。液晶表示パネル７の入射面７ｂのバックライト６の出射面６ａに対する角度θが１０°以上４５°以下のとき、標準色域（１００％）に対する再現色域としてのＮＴＳＣ比が７０％になるように設定する手順について、以下に説明する。 2 is a diagram showing the position of the liquid crystal display panel 7 relative to the backlight 6. The incident surface 7b of the liquid crystal display panel 7 is arranged at a predetermined angle θ1, θ2 with respect to the exit surface 6a of the backlight 6. Since the display surface a of the liquid crystal display panel 7 and the incident surface 7b are generally parallel, the angles θ1, θ2 may be the inclination angles between the display surface a of the liquid crystal display panel 7 and the exit surface 6a of the backlight 6. FIG. 2(a) shows a state in which the incident surface 7b of the liquid crystal display panel 7 is arranged parallel to the exit surface 6a of the backlight 6, FIG. 2(2) shows a state in which the incident surface 7b of the liquid crystal display panel 7 is arranged at an angle θ1 with respect to the exit surface 6a of the backlight, and FIG. 2(3) shows a state in which the incident surface 7b of the liquid crystal display panel 7 is arranged at an angle θ2 with respect to the exit surface 6a of the backlight 6. In addition, when these angles θ1 and θ2 are collectively referred to, they are written as angle θ. The procedure for setting the NTSC ratio of the reproduced color gamut to the standard color gamut (100%) to be 70% when the angle θ of the entrance surface 7b of the liquid crystal display panel 7 with respect to the exit surface 6a of the backlight 6 is between 10° and 45° is described below.
図２（ｂ）に示される液晶表示パネル７の入射面７ｂは、バックライト６の出射面６ａに対して角度θ１を成して配置され、図２（ｃ）に示される液晶表示パネル７の入射面７ｂは、バックタイト６の出射面６ａに対して前記角度θ１よりも大きな角度θ２を成して配置される。角度θは、例えば１０°以上４５°以下の範囲で設定可能である。ここで、図２（ａ）は角度θが０°の場合を示し、図２（ｂ）は角度θ１が３０°の場合を示し、図２（ｃ）は角度θ２が４５°の場合を示す。図２（ａ）に示される角度θ＝０°のとき、図２（ｂ）に示す角度θ＝３０°のとき、及び図２（ｃ）に示す角度θ＝４５°のとき、それぞれについてＮＴＳＣ比が７０％になる液晶表示パネル７の液晶層の条件及びカラーフィルタＣＦの条件を設定すればよい。 2(b) is disposed at an angle θ1 with respect to the exit surface 6a of the backlight 6, and the entrance surface 7b of the liquid crystal display panel 7 shown in FIG. 2(c) is disposed at an angle θ2 with respect to the exit surface 6a of the backlight 6, which is larger than the angle θ1. The angle θ can be set, for example, in the range of 10° to 45°. Here, FIG. 2(a) shows the case where the angle θ is 0°, FIG. 2(b) shows the case where the angle θ1 is 30°, and FIG. 2(c) shows the case where the angle θ2 is 45°. When the angle θ=0° shown in FIG. 2(a), the angle θ=30° shown in FIG. 2(b), and the angle θ=45° shown in FIG. 2(c), the conditions of the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel 7 and the conditions of the color filter CF that make the NTSC ratio 70% can be set for each of the cases.
角度θが変わると、液晶表示パネル７の液晶層を通過する光の光路長Ｌ１が変わり、カラーフィルタ（以下、ＣＦともいう）を通過する光の光路長Ｌ２が変わる。液晶パネル７の入射面７ｂがバックライト６の出射面６ａに対して平行な平行状態である場合の、液晶層を通過する光の光路長をＬｃ０としたとき、傾斜状態（θ＞０°）における液晶層を通過する光の光路長Ｌ１はＬｃ０／ｃｏｓθとなる。平行状態である場合の、ＣＦを通過する光の光路長をＬｆ０としたとき、傾斜状態におけるＣＦを通過する光の光路長Ｌ２はＬｆ０／ｃｏｓθとなる。 When the angle θ changes, the optical path length L1 of the light passing through the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel 7 changes, and the optical path length L2 of the light passing through the color filter (hereinafter also referred to as CF) changes. If the optical path length of the light passing through the liquid crystal layer when the incident surface 7b of the liquid crystal panel 7 is parallel to the exit surface 6a of the backlight 6 is Lc0, the optical path length L1 of the light passing through the liquid crystal layer in the tilted state (θ>0°) is Lc0/cosθ. If the optical path length of the light passing through the CF in the parallel state is Lf0, the optical path length L2 of the light passing through the CF in the tilted state is Lf0/cosθ.
液晶表示パネル７の液晶層における光路長Ｌ１及びＣＦにおける光路長Ｌ２が変わると、虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑの輝度及び色度が変わるという現象が発生する。その結果、液晶表示パネル７の入射面７ｂの、バックライト６の出射面６ａに対する角度θによって、虚像の表示特性が変わることになる。これは、ＮＴＳＣ比が６０％以上の広色域の液晶表示パネル７では顕著になる。これを是正するために本実施形態では、ＣＦは、平行状態の場合の厚みに対して、角度θに応じた薄い厚みを有し、液晶層は、平行状態の場合の複屈折位相差に対して、角度θに応じた小さい複屈折位相差を有する。具体的には、ＣＦの厚みは、平行状態の場合のＣＦの厚みをＬｆ０、角度をθとしたとき、Ｌｆ０×ｃｏｓθであってよい。複屈折位相差は、平行状態の場合の複屈折位相差をＲ０、角度をθとしたとき、Ｒ０×ｃｏｓθに設定してよい。さらに、バックライト６の出射光の広がりに応じて液晶表示パネル７の分光特性と、液晶層の複屈折率位相差とを適切に調整することが好ましい。 When the optical path length L1 in the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel 7 and the optical path length L2 in the CF change, a phenomenon occurs in which the brightness and chromaticity of the virtual image 10Q and the virtual image 20Q change. As a result, the display characteristics of the virtual image change depending on the angle θ of the incident surface 7b of the liquid crystal display panel 7 with respect to the exit surface 6a of the backlight 6. This is noticeable in a liquid crystal display panel 7 with a wide color gamut with an NTSC ratio of 60% or more. To correct this, in this embodiment, the CF has a thin thickness corresponding to the angle θ compared to the thickness in the parallel state, and the liquid crystal layer has a small birefringence phase difference corresponding to the angle θ compared to the birefringence phase difference in the parallel state. Specifically, the thickness of the CF may be Lf0 x cosθ when the thickness of the CF in the parallel state is Lf0 and the angle is θ. The birefringence phase difference may be set to R0 x cosθ when the birefringence phase difference in the parallel state is R0 and the angle is θ. Furthermore, it is preferable to appropriately adjust the spectral characteristics of the liquid crystal display panel 7 and the birefringence phase difference of the liquid crystal layer according to the spread of the light emitted from the backlight 6.
ＣＦは、液晶表示パネル７の表示面７ａの側または入射面７ｂの側に配設されている。ＣＦが液晶表示パネル７の表示面７ａの側に配設される場合、例えば、液晶表示パネル７のＣＦ基板（アレイ基板（多数の薄膜トランジスタを含む画素がマトリックス状に配列された基板）と対向する基板）の液晶層側の面上に配設される。ＣＦが液晶表示パネル７の入射面７ｂの側に配設される場合、例えば、液晶表示パネル７のＣＦ基板がバックライト６の側に位置していてもよい。また、ＣＦが液晶表示パネル７の入射面７ｂの側に配設される場合、例えば、液晶表示パネル７のアレイ基板の液晶層側の面上に配設されていてもよい。図２は、ＣＦが液晶表示パネル７の表示面７ａの側に配設される場合であって、液晶表示パネル７のＣＦ基板の液晶層側の面上に配設されている構成である。 The CF is disposed on the display surface 7a side or the incident surface 7b side of the liquid crystal display panel 7. When the CF is disposed on the display surface 7a side of the liquid crystal display panel 7, for example, it is disposed on the liquid crystal layer side surface of the CF substrate (substrate facing the array substrate (substrate on which pixels including a large number of thin film transistors are arranged in a matrix)) of the liquid crystal display panel 7. When the CF is disposed on the incident surface 7b side of the liquid crystal display panel 7, for example, the CF substrate of the liquid crystal display panel 7 may be located on the backlight 6 side. When the CF is disposed on the incident surface 7b side of the liquid crystal display panel 7, for example, it may be disposed on the liquid crystal layer side surface of the array substrate of the liquid crystal display panel 7. Figure 2 shows a configuration in which the CF is disposed on the display surface 7a side of the liquid crystal display panel 7, and is disposed on the liquid crystal layer side surface of the CF substrate of the liquid crystal display panel 7.
図３は、実施例及び比較例のＬＣＤの色域分布を示す図である。ＬＣＤは、バックライト６と液晶表示パネル７を備えた構成である。色再現範囲及び透過率を確認するため、フッ化物赤色蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４ ＋）（図８の曲線Ｌ１１で示す分光特性を有する。）の発光素子を備えたバックライト６と液晶表示パネル７とを組み合わせた構成を実施例とし、黄色蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）（図８の曲線Ｌ１０で示す分光特性を有する。）の発光素子を備えたバックライト６と液晶表示パネル７とを組み合わせた構成を比較例とし、ＮＴＳＣ比に対する透過率を測定した結果を図３に示す。 3 is a diagram showing the color gamut distribution of the LCD of the embodiment and the comparative example. The LCD is configured to include a backlight 6 and a liquid crystal display panel 7. In order to confirm the color reproduction range and transmittance, a configuration in which a backlight 6 equipped with a light-emitting element of a fluoride red phosphor (K 2 SiF 6 :Mn 4 + ) (having the spectral characteristics shown by the curve L11 in FIG. 8 ) is combined with the liquid crystal display panel 7 is used as the embodiment, and a configuration in which a backlight 6 equipped with a light-emitting element of a yellow phosphor (YAG:Ce) (having the spectral characteristics shown by the curve L10 in FIG. 8 ) is combined with the liquid crystal display panel 7 is used as the comparative example. The results of measuring the transmittance relative to the NTSC ratio are shown in FIG. 3.
実施例のフッ化物赤色蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４ ＋）の発光素子を備えたバックライト６は、図８の曲線Ｌ１１で示す分光特性を有する。透過率の測定は、以下のように実施した。液晶表示パネル７のアレイ基板２３ｂ（図１０Ｂに示す）の側に、バックライト６と同様の測定用の光源を配置し、液晶表示パネル７のＣＦ基板２３ａ（図１０Ｂに示す）の側に分光輝度計を配置する。この場合、液晶表示パネル７の入射面が光源の出射面に対して平行な平行状態である。この状態で、光源の光の強度を一定とし、輝度（輝度１とする）を測定した。次に、液晶表示パネル７が無い状態で、上記と同様に光源の光の強度を一定とし、輝度（輝度２とする）を測定した。輝度の測定は、虚像の中心について行った。（輝度１）／（輝度２）を算出することによって、光の透過率を測定した。なお、液晶表示パネル７のリタデーションは３８８（ｎｍ）である。実施例の液晶表示パネル７は、ＮＴＳＣ比に対して７０％のＮＴＳＣ比を有していた。 The backlight 6 equipped with the light-emitting element of the fluoride red phosphor (K 2 SiF 6 :Mn 4 + ) of the embodiment has the spectral characteristic shown by the curve L11 in FIG. 8. The transmittance was measured as follows. A light source for measurement similar to that of the backlight 6 is arranged on the side of the array substrate 23b (shown in FIG. 10B) of the liquid crystal display panel 7, and a spectroluminometer is arranged on the side of the CF substrate 23a (shown in FIG. 10B) of the liquid crystal display panel 7. In this case, the incident surface of the liquid crystal display panel 7 is parallel to the exit surface of the light source. In this state, the light intensity of the light source was kept constant, and the luminance (luminance 1) was measured. Next, in the absence of the liquid crystal display panel 7, the light intensity of the light source was kept constant in the same manner as above, and the luminance (luminance 2) was measured. The luminance was measured at the center of the virtual image. The light transmittance was measured by calculating (luminance 1)/(luminance 2). The retardation of the liquid crystal display panel 7 is 388 (nm). The liquid crystal display panel 7 of the embodiment had an NTSC ratio of 70%.
比較例の黄色蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）の発光素子を備えたバックライト６は、図８の曲線Ｌ１０で示す分光特性を有する。透過率の測定は、上記と同様にして行った。なお、液晶表示パネル７のリタデーションは３８８（ｎｍ）である。比較例の液晶表示パネル７は、ＮＴＳＣ比に対して４５％のＮＴＳＣ比を有していた。 The backlight 6 having a light-emitting element of yellow phosphor (YAG:Ce) of the comparative example has the spectral characteristics shown by the curve L10 in FIG. 8. The transmittance was measured in the same manner as above. The retardation of the liquid crystal display panel 7 is 388 (nm). The liquid crystal display panel 7 of the comparative example had an NTSC ratio of 45%.
ＨＵＤの場合、液晶表示パネル７に入射した太陽光がウインドシールド１２（図１３に示す）に反射するので、その反射光が利用者（図１３では運転者）５に視認されないようにするには、角度θを１０°以上に設定するのがよい。また、液晶表示パネル７の入射面７ｂをバックライト６の出射面６ａに対して、３０°以上４５°以下の範囲の角度θで傾斜させて設置すると、進行方向に倒れた虚像（例えば、逆台形状等の形状の虚像）を投影する。したがって、太陽光の反射光が運転者に認識されず、しかも過剰に虚像が倒れて投影されない角度θとしては、１０°以上４５°以下であってよい。液晶表示パネル７をバックライト６の分光特性に合わせて、ＮＴＳＣ比を７０％以上に設定する。条件としては、液晶表示パネル７の入射面７ｂとバックライト６の出射面６ａとが成す角度θが１０°以上４５°以下のとき、ＮＴＳＣ比が７０％になる液晶表示パネル７の条件、即ち液晶層及びＣＦの条件を設定する。すなわち、角度θに応じた光路長Ｌ１，Ｌ２がＬｃ０，Ｌｆ０と同じになるように、液晶層及びＣＦを設定する。設定したＬＣＤについて、画像光の輝度を測定し、測定した輝度に基づいて、ＬＣＤの画像光の透過率を算出したところ、図４に示される結果が得られた。なお、輝度の測定位置は虚像の中心について測定した。図４に示されるように、ＮＴＳＣ比（％）が高くなるにつれて透過率が低くなるが、実施例の透過率（ＫＳＦ－ＢＬ＋ＬＣＤ）が比較例の透過率（ＹＡＧ－ＢＬ＋ＬＣＤ）よりも高いことが確認された。 In the case of a HUD, sunlight incident on the liquid crystal display panel 7 is reflected by the windshield 12 (shown in FIG. 13), so in order to prevent the reflected light from being seen by the user (the driver in FIG. 13) 5, it is preferable to set the angle θ to 10° or more. Also, if the entrance surface 7b of the liquid crystal display panel 7 is inclined at an angle θ in the range of 30° to 45° with respect to the exit surface 6a of the backlight 6, a virtual image tilted in the direction of travel (for example, a virtual image with a shape such as an inverted trapezoid) is projected. Therefore, the angle θ at which the reflected light of sunlight is not recognized by the driver and the virtual image is not projected with an excessive tilt may be 10° to 45°. The liquid crystal display panel 7 is set to match the spectral characteristics of the backlight 6, and the NTSC ratio is set to 70% or more. The conditions are set as follows: when the angle θ between the entrance surface 7b of the liquid crystal display panel 7 and the exit surface 6a of the backlight 6 is 10° or more and 45° or less, the conditions of the liquid crystal layer and the CF are set such that the NTSC ratio is 70%. That is, the liquid crystal layer and the CF are set so that the optical path lengths L1 and L2 corresponding to the angle θ are the same as Lc0 and Lf0. The brightness of the image light was measured for the set LCD, and the transmittance of the image light of the LCD was calculated based on the measured brightness, and the results shown in FIG. 4 were obtained. The brightness was measured at the center of the virtual image. As shown in FIG. 4, the transmittance decreases as the NTSC ratio (%) increases, but it was confirmed that the transmittance of the embodiment (KSF-BL+LCD) is higher than the transmittance of the comparative example (YAG-BL+LCD).
図５は、道路標識を表示した虚像の表示状態を示す正面図である。図５（ａ）は比較例の透過率（ＹＡＧ－ＢＬ－ＬＣＤ）の表示例を示し、図５（ｂ）は実施例の透過率（ＫＳＦ－ＢＬ－ＬＤ）の表示例を示す。図５（ｂ）に示される表示例は、図５（ａ）に示される表示例に比べて、明瞭であり、高い視認性を有することが分る。 Figure 5 is a front view showing the display state of a virtual image showing a road sign. Figure 5(a) shows a display example of the transmittance of the comparative example (YAG-BL-LCD), and Figure 5(b) shows a display example of the transmittance of the embodiment (KSF-BL-LD). It can be seen that the display example shown in Figure 5(b) is clearer and has higher visibility than the display example shown in Figure 5(a).
図６は、色度測定装置の設置例を示す側面図であり、図７は、広色域ＨＵＤ用の液晶表示パネル７の設定例を示すグラフである。角度θの変化に対するＲＧＢ各色の分光特性を確認するために、バックライト６を模擬する測定用光源９を準備し、測定用光源９から発せられたＣＦを介する光の輝度を色度測定装置１０で測定し、測定結果が図７に示される。図７の縦軸は透過率を示し、横軸は波長を示す。図７において、ＣＦの入射面の、測定用光源９の出射面に対する角度θが、０°である場合、二点鎖線のグラフＬＲ，一点鎖線のＬＧ，実線のＬＢは、ＲＧＢ各色の分光透過率を示し、破線ＬＲ１，ＬＧ１，ＬＢ１は、ＲＧＢ各色のバックライト６の分光透過率を示す。図７において、グラフＬＲ１は赤色光の透過率を示し、グラフＬＧ１は緑色光の透過率を示し、グラフＬＢ１は青色光の透過率を示す。 Figure 6 is a side view showing an example of the installation of a chromaticity measuring device, and Figure 7 is a graph showing an example of the setting of a liquid crystal display panel 7 for a wide color gamut HUD. In order to confirm the spectral characteristics of each color of RGB with respect to the change in angle θ, a measurement light source 9 simulating a backlight 6 was prepared, and the luminance of the light emitted from the measurement light source 9 through the CF was measured with a chromaticity measuring device 10, and the measurement results are shown in Figure 7. The vertical axis of Figure 7 indicates the transmittance, and the horizontal axis indicates the wavelength. In Figure 7, when the angle θ of the incident surface of the CF with respect to the exit surface of the measurement light source 9 is 0°, the two-dot chain line graph LR, the one-dot chain line LG, and the solid line LB indicate the spectral transmittance of each color of RGB, and the dashed lines LR1, LG1, and LB1 indicate the spectral transmittance of the backlight 6 of each color of RGB. In Figure 7, the graph LR1 indicates the transmittance of red light, the graph LG1 indicates the transmittance of green light, and the graph LB1 indicates the transmittance of blue light.
液晶表示パネル７のＣＦを通過する光路長Ｌ２が角度θによって変わり、また液晶表示パネル７の液晶層を通過する光路長Ｌ１が角度θにより変わるという現象が発生するため、角度θによって、虚像の表示特性（輝度、色度）が異なってくる。これはＮＴＳＣ比６０％以上の広色域用液晶表示パネル７では顕著になってくる。 The optical path length L2 passing through the CF of the liquid crystal display panel 7 changes depending on the angle θ, and the optical path length L1 passing through the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel 7 also changes depending on the angle θ, so the display characteristics (brightness, chromaticity) of the virtual image differ depending on the angle θ. This becomes more noticeable in wide color gamut liquid crystal display panels 7 with an NTSC ratio of 60% or more.
広色域ＨＵＤ用表示のため、ＫＳＦ－ＢＬ及び液晶表示パネル７を備えたＬＣＤについて、バックライト６の分光特性に合わせてＮＴＳＣ比を７０％に設定する。その条件として、液晶表示パネル７の入射面７ｂとＢＬの出射面６ａとが成す角度θが１０°以上４５°以下のとき、ＮＴＳＣ比が７０％になるように設定する。すなわち、（１）液晶表示パネル７の入射面７ｂとバックライト６の出射面６ａとが成す角度θが０°のとき、ＮＴＳＣ比が７０％になる液晶表示パネル７の条件（カラーフィルタ、液晶層）を設定する。
（２）角度θに応じた光路長Ｌ１，Ｌ２が、平行状態でのＬｃ０，Ｌｆ０と同じになるように、液晶表示パネル７の液晶層及びＣＦを設定する。
For a wide color gamut HUD display, the NTSC ratio is set to 70% for an LCD equipped with KSF-BL and a liquid crystal display panel 7 in accordance with the spectral characteristics of the backlight 6. The condition is set so that the NTSC ratio is 70% when the angle θ between the entrance surface 7b of the liquid crystal display panel 7 and the exit surface 6a of the BL is 10° or more and 45° or less. That is, (1) when the angle θ between the entrance surface 7b of the liquid crystal display panel 7 and the exit surface 6a of the backlight 6 is 0°, the conditions (color filter, liquid crystal layer) of the liquid crystal display panel 7 are set so that the NTSC ratio is 70%.
(2) The liquid crystal layer and CF of the liquid crystal display panel 7 are set so that the optical path lengths L1 and L2 corresponding to the angle θ become the same as Lc0 and Lf0 in the parallel state.
ＣＦの設定方法について述べる。液晶表示パネル７の入射面７ｂとバックライト６の出射面６ａとの成す角度θに応じて、ＣＦの厚さ及び液晶表示パネル７の液晶層の厚さを調整する。 The following describes how to set the CF. The thickness of the CF and the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel 7 are adjusted according to the angle θ between the entrance surface 7b of the liquid crystal display panel 7 and the exit surface 6a of the backlight 6.
広色域ＨＵＤ用表示(ＮＴＳＣ比７０％)のための液晶表示パネル７の設定例は、以下の表１に示される。角度θを０°，３０°,４５°にしたときに、光路長Ｌ１，Ｌ２が、平行状態でのＬｃ０，Ｌｆ０と同じになるようにした。すなわち、角度θが増大するに伴って、液晶層の厚み（層面に直交する方向の厚み）及びＣＦの厚み（ＣＦの入射面に直交する方向の厚み）は、薄くなる。角度θが０°，３０°,４５°の各場合に、ＣＦの入射面に直交する方向において輝度測定装置１０によって分光輝度を測定しときの色度値ＣＦ（Ｒｘ，Ｒｙ）、ＣＦ（Ｇｘ，Ｇｙ）、ＣＦ（Ｂｘ，Ｂｙ）を示す。また、角度θが０°，３０°,４５°の各場合の、液晶層の厚み（層面に直交する方向の厚み）方向におけるリタデーション値Δｎｄを示す。 The following table 1 shows an example of the settings of the liquid crystal display panel 7 for wide color gamut HUD display (NTSC ratio 70%). When the angle θ is set to 0°, 30°, and 45°, the optical path lengths L1 and L2 are set to be the same as Lc0 and Lf0 in the parallel state. That is, as the angle θ increases, the thickness of the liquid crystal layer (thickness in the direction perpendicular to the layer surface) and the thickness of the CF (thickness in the direction perpendicular to the CF's incident surface) become thinner. The chromaticity values CF (Rx, Ry), CF (Gx, Gy), and CF (Bx, By) are shown when the spectral luminance is measured by the luminance measuring device 10 in the direction perpendicular to the CF's incident surface when the angle θ is 0°, 30°, and 45°. The retardation value Δnd in the thickness direction of the liquid crystal layer (thickness in the direction perpendicular to the layer surface) is also shown when the angle θ is 0°, 30°, and 45°.
角度θが３０°の場合、液晶層の厚みを補正しないと、光路長Ｌ１はＬｃ０／ｃｏｓ３０°＝１．１５５×Ｌｃ０となることから、液晶層の厚みをＬｃ０×ｃｏｓ３０°＝０．８６６×Ｌｃ０に補正し設定する。その結果、Δｎｄは、Δｎｄ０（平行状態でのリタデーション）×ｃｏｓ３０°＝０．８６６×３８８＝３３６（ｎｍ）となる。また、角度θが３０°の場合、ＣＦの厚みを補正しないと、光路長Ｌ２はＬｆ０／ｃｏｓ３０°＝１．１５５×Ｌｆ０となることから、ＣＦの厚みをＬｆ０×ｃｏｓ３０°＝０．８６６×Ｌｆ０に補正し設定する。その結果、色度値ＣＦ（Ｒｘ，Ｒｙ）、ＣＦ（Ｇｘ，Ｇｙ）、ＣＦ（Ｂｘ，Ｂｙ）は、それぞれ色純度が若干低下するように設定する。角度θが４５°の場合も同様にして、液晶層の厚み及びＣＦの厚みの補正を行う。 When the angle θ is 30°, if the thickness of the liquid crystal layer is not corrected, the optical path length L1 will be Lc0/cos30°=1.155×Lc0, so the thickness of the liquid crystal layer is corrected and set to Lc0×cos30°=0.866×Lc0. As a result, Δnd will be Δnd0 (retardation in parallel state)×cos30°=0.866×388=336 (nm). Also, when the angle θ is 30°, if the thickness of the CF is not corrected, the optical path length L2 will be Lf0/cos30°=1.155×Lf0, so the thickness of the CF is corrected and set to Lf0×cos30°=0.866×Lf0. As a result, the chromaticity values CF(Rx,Ry), CF(Gx,Gy), and CF(Bx,By) are set so that the color purity is slightly reduced. When the angle θ is 45°, the thickness of the liquid crystal layer and the thickness of the CF are corrected in the same manner.
図１４のＣＦの透過スペクトルと、図１５の等色関数と、図１６のＣ光源の相対エネルギースペクトルと、により、下記のＸＹＺ表色系の定義式によって、表２に示すＣＦの色度ｘ，ｙ、およびＲＧＢのそれぞれの厚みを算出する。Ｃ光源は、ＣＩＥ（国際照明委員会）が規定した標準光源の規格の一つであり、標準イルミナント（標準の光）Ｃに対応する。Ｃ光源は、色温度が６７７４ケルビンで青空を含む昼光に相当する。 Using the transmission spectrum of the CF in FIG. 14, the color matching function in FIG. 15, and the relative energy spectrum of the C illuminant in FIG. 16, the chromaticity x, y, and each thickness of RGB of the CF shown in Table 2 are calculated according to the definition formula of the XYZ color system below. The C illuminant is one of the standard light source specifications defined by the CIE (International Commission on Illumination), and corresponds to standard illuminant (standard light) C. The C illuminant has a color temperature of 6774 Kelvin, which is equivalent to daylight including blue sky.
液晶層２３ｃの厚みを算出する。液晶層２３ｃの厚み方向のリタデーションが、（液晶のΔｎ（０．１１)）×(液晶層の厚み）＝３８８（ｎｍ）であることから、液晶層２３ｃの厚みは３．５（μｍ)となる。θ＝３０°のときの液晶層２３ｃの厚みは、（θ＝０°のときの液晶層２３ｃの厚み３．５μｍ）×ｃｏｓ３０°であるので、３．１μｍとなる。同様にして、θ＝４５°のときの液晶層２３ｃの厚みは、２．５μｍとなる。 Calculate the thickness of liquid crystal layer 23c. Since the retardation in the thickness direction of liquid crystal layer 23c is (Δn (0.11) of liquid crystal) × (thickness of liquid crystal layer) = 388 (nm), the thickness of liquid crystal layer 23c is 3.5 (μm). The thickness of liquid crystal layer 23c when θ = 30° is (thickness of liquid crystal layer 23c when θ = 0°: 3.5 μm) × cos 30°, so it is 3.1 μm. Similarly, the thickness of liquid crystal layer 23c when θ = 45° is 2.5 μm.
ＣＦの色度の設定は、各色の顔料を選択の後、顔料の濃度、カラーフィルタＣＦの膜厚を調整することによって行ってよい。また、表２の特性を満たすように調整してよい。角度θが０°、３０°、４５°のそれぞれについて、ＲＧＢの各色の色度値ＣＦ（Ｒｘ，Ｒｙ）、ＣＦ（Ｇｘ，Ｇｙ）、ＣＦ（Ｂｘ，Ｂｙ）は、中央値に対して±１．７％～±４．５％程度の範囲内で設定してよい。角度θが０°、３０°、４５°のそれぞれについて、リタデーション（Δｎｄ）は、中央値に対して±６％程度の範囲内で設定してよい。 The chromaticity of the CF may be set by selecting the pigment of each color and then adjusting the pigment concentration and the film thickness of the color filter CF. It may also be adjusted to satisfy the characteristics in Table 2. For angles θ of 0°, 30°, and 45°, the chromaticity values CF(Rx, Ry), CF(Gx, Gy), and CF(Bx, By) of each of the RGB colors may be set within a range of approximately ±1.7% to ±4.5% of the median value. For angles θ of 0°, 30°, and 45°, the retardation (Δnd) may be set within a range of approximately ±6% of the median value.
図８は、バックライト６の分光特性を示すグラフである。図８において、横軸は波長を示し、縦軸は光強度（a.u.）を示す。晴天の雪道などの明るい背景に対して虚像を映し出すときは、ＨＵＤの虚像の輝度は１００００ｃｄ／ｍ２（ｃｄ：カンデラ）以上が求められる。液晶表示パネル７の透過率、ＨＵＤの光学系を考慮すると、ＨＵＤ用のバックライト６には、１００万ｃｄ／ｍ２以上の輝度が求められる。輝度最大値２３０万ｃｄ／ｍ２のバックライト６にて広色域（ＮＴＳＣ比７０％）にするための条件を確認したところ、上記の表３の結果が得られた。図８において、曲線Ｌ１０はＹＡＧ－ＬＥＤ型バックライトの各波長での光強度を示し、曲線Ｌ１１はＫＳＦ－ＬＥＤ型バックライトの各波長での光強度を示す。曲線Ｌ１１における第１ピークＰ１は赤蛍光色（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４ ＋）によるものであり、第２ピークＰ２は、緑蛍光体（βＳｉＡｌＯＮ）によるものである。 FIG. 8 is a graph showing the spectral characteristics of the backlight 6. In FIG. 8, the horizontal axis indicates wavelength, and the vertical axis indicates light intensity (au). When a virtual image is projected against a bright background such as a snowy road on a fine day, the brightness of the virtual image of the HUD is required to be 10,000 cd/m 2 (cd: candela) or more. Considering the transmittance of the liquid crystal display panel 7 and the optical system of the HUD, the backlight 6 for the HUD is required to have a brightness of 1,000,000 cd/m 2 or more. When the conditions for achieving a wide color gamut (NTSC ratio 70%) with a backlight 6 having a maximum brightness of 2,300,000 cd/m 2 were confirmed, the results of Table 3 above were obtained. In FIG. 8, the curve L10 indicates the light intensity at each wavelength of the YAG-LED type backlight, and the curve L11 indicates the light intensity at each wavelength of the KSF-LED type backlight. The first peak P1 in the curve L11 is due to the red fluorescent color (K 2 SiF 6 :Mn 4 + ), and the second peak P2 is due to the green fluorescent material (βSiAlON).
図９は、ＨＵＤ用バックライトの構成例を示す要部の断面図である。本実施形態のバックライト１６は、複数の発光素子である発光ダイオード１７と、各発光ダイオード１７から発せられた光を集光する集光レンズ１８と、集光レンズ１８からの出射光が照射される拡散フィルム１９と、を含む。拡散フィルム１９は、出射面１９ａを有し、出射面１９ａの上方には、液晶表示パネル７が角度θを成して配設される。 Figure 9 is a cross-sectional view of the main parts showing an example of the configuration of a backlight for a HUD. The backlight 16 of this embodiment includes light-emitting diodes 17, which are a plurality of light-emitting elements, a condensing lens 18 that condenses the light emitted from each light-emitting diode 17, and a diffusion film 19 onto which the light emitted from the condensing lens 18 is irradiated. The diffusion film 19 has an exit surface 19a, and the liquid crystal display panel 7 is disposed above the exit surface 19a at an angle θ.
図１０Ａは、ＨＵＤ用広色域液晶表示パネル７を示す正面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの切断面線ＸＢ－ＸＢから見た液晶表示パネル７の断面図であり、図１０Ｃは、ＣＦの一部の拡大図である。図１１はＣＦの断面図である。ＣＦは、カラーレジスト２０（図１１に示す）をガラス基板２１に塗布した後、紫外線を照射して重合・架橋反応させて硬化させることによって形成される。ガラス基板２１の一方面上にブラックマトリクスＢＭとカラーレジスト２０とが形成され、不要部分は、現像液で溶解して除去することができ、任意のパターンに形成される。カラーレジスト２０は、顔料、ポリマー、感光材、溶剤が配合されたものである。顔料は、Ｎｉ、Ｃｕ等の錯体１～１０重量％、アクリル系樹脂５～１５重量％、シクロヘキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の溶媒の混合物から成ってよい。ＣＦは、図１１では膜面を下方にしてオーバーコート層２２によって被覆されている。オーバーコート層２２の材料としては、膜厚１～３μｍのアクリル樹脂を用いることができ、ＣＦの表面が平滑化される。 Figure 10A is a front view showing a wide color gamut liquid crystal display panel 7 for HUD, Figure 10B is a cross-sectional view of the liquid crystal display panel 7 seen from the cross-sectional line XB-XB in Figure 10A, and Figure 10C is an enlarged view of a part of the CF. Figure 11 is a cross-sectional view of the CF. The CF is formed by applying a color resist 20 (shown in Figure 11) to a glass substrate 21, and then irradiating it with ultraviolet light to cause a polymerization and cross-linking reaction and hardening it. A black matrix BM and a color resist 20 are formed on one side of the glass substrate 21, and unnecessary parts can be dissolved and removed with a developer, and formed into any pattern. The color resist 20 is a mixture of a pigment, a polymer, a photosensitive material, and a solvent. The pigment may be composed of a mixture of 1 to 10 weight percent of a complex such as Ni or Cu, 5 to 15 weight percent of an acrylic resin, and a solvent such as cyclohexane or propylene glycol monomethyl ether acetate. In Figure 11, the CF is covered by an overcoat layer 22 with the film surface facing down. The material for the overcoat layer 22 can be an acrylic resin with a thickness of 1 to 3 μm, which smoothes the surface of the CF.
液晶表示パネル７は、ＣＦ基板２３ａ及びアレイ基板２３ｂを有し、それらの基板によって液晶層２３ｃが挟持されている。液晶層２３ｃは、ＣＦ基板２３ａとアレイ基板２３ｂとの間に位置する。ＣＦ基板２３ａの液晶層２３ｃ側の面上には、ＣＦが形成される。アレイ基板２３ｂの外部に露出している端部には、液晶駆動用ドライバＩＣ２４が搭載されるとともに、液晶駆動ドライバＩＣ２４に外部装置を接続するための可撓性基板（フレキシブル配線基板）２５が接続される。 The liquid crystal display panel 7 has a CF substrate 23a and an array substrate 23b, with a liquid crystal layer 23c sandwiched between them. The liquid crystal layer 23c is located between the CF substrate 23a and the array substrate 23b. A CF is formed on the surface of the CF substrate 23a facing the liquid crystal layer 23c. A liquid crystal driver IC 24 is mounted on the end of the array substrate 23b that is exposed to the outside, and a flexible substrate (flexible wiring substrate) 25 for connecting an external device to the liquid crystal driver IC 24 is connected.
図１２は、ＣＦの分光特性を示すグラフである。ＣＦの色度は、各色の顔料を選択の後、顔料の濃度やカラーフィルタの膜厚を調整することによって設定する。角度θが３０°の場合に、図１２に示す曲線ＬＲ１，ＬＧ１，ＬＢ１の特性を満たすよう調整する。なお、曲線ＬＲ１は赤色光の透過率を示し、曲線ＬＧ１は緑色光の透過率を示し、曲線ＬＢ１は青色光の透過率を示す。 Figure 12 is a graph showing the spectral characteristics of CF. The chromaticity of CF is set by selecting the pigments of each color and then adjusting the pigment concentration and the film thickness of the color filter. When the angle θ is 30°, adjustments are made to satisfy the characteristics of the curves LR1, LG1, and LB1 shown in Figure 12. Note that the curve LR1 indicates the transmittance of red light, the curve LG1 indicates the transmittance of green light, and the curve LB1 indicates the transmittance of blue light.
次に、広色域ＨＵＤ用のための液晶表示パネルＬＣＰの設定例について説明する。角度θが３０°の場合、バックライト６は、ＫＳＦ－ＢＬ及び液晶表示パネル７を使用する場合の分光特性を有し、具体的には、広色域ＨＵＤ用液晶表示パネル７であって、ＲＧＢ各色の分光特性を有する。また、角度θが０°である場合、晴天の雪道など明るい背景に対して虚像を映し出すときには、ＨＵＤの虚像の輝度は１００００ｃｄ／ｍ２以上が求められる。液晶表示パネル７の透過率は、ＨＵＤの光学系を考慮するとＨＵＤ用のバックライト６には１００万ｃｄ／m２以上の輝度が求められる。試作においては、輝度の最大値が２３０万ｃｄ／ｍ２であるバックライト６において、広色域(ＮＴＳＣ比が７０％)を確認した。 Next, a setting example of the liquid crystal display panel LCP for a wide color gamut HUD will be described. When the angle θ is 30°, the backlight 6 has the spectral characteristics when using KSF-BL and the liquid crystal display panel 7, specifically, the liquid crystal display panel 7 for a wide color gamut HUD has the spectral characteristics of each of the RGB colors. When the angle θ is 0°, the luminance of the virtual image of the HUD is required to be 10,000 cd/ m2 or more when projecting a virtual image against a bright background such as a snowy road on a sunny day. The transmittance of the liquid crystal display panel 7 is required to be 1,000,000 cd/m2 or more for the backlight 6 for the HUD, taking into account the optical system of the HUD. In the prototype, a wide color gamut (NTSC ratio of 70%) was confirmed for the backlight 6 with a maximum luminance value of 2,300,000 cd/ m2 .
ＨＵＤ用広色域液晶表示パネル７の構成としては、ＣＦは、カラーレジスト２０をガラス基板２１に塗布後、紫外線により重合・架橋反応させ硬化することにより形成する。不要部分は現像液にて溶解除去することで任意のパターンを形成する。カラーレジスト２０としては、顔料、ポリマー、感光材、溶剤が配合されたもの用いる。カラーレジスト２０の溶液状態の組成例としては、顔料が金属（ＮｉまたはＣｕなど）の錯体(１～１０重量％)、ポリマーとしては、アクリル系樹脂（５～１５重量％)、溶媒としては、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチル、エーテルアセテートなどを用いることができる。 The CF of the HUD wide color gamut LCD panel 7 is formed by applying color resist 20 to a glass substrate 21, then polymerizing and crosslinking it with ultraviolet light to harden it. Unnecessary parts are dissolved and removed with a developer to form any pattern. The color resist 20 is made of a mixture of pigment, polymer, photosensitive material, and solvent. Examples of the composition of the color resist 20 in solution state include a pigment complex (1-10% by weight) of a metal (such as Ni or Cu), a polymer of acrylic resin (5-15% by weight), and a solvent such as cyclohexanone, propylene glycol monomethyl, or ether acetate.
膜厚１μｍ程度、ＯＤ値４以上の樹脂から成るブラックマトリクスＢＭを、色混合を防ぐために形成し、膜厚１～３μｍのアクリル樹脂から成るオーバーコート２２をＣＦの平滑化のため形成する。 A black matrix BM made of resin with a thickness of about 1 μm and an OD value of 4 or more is formed to prevent color mixing, and an overcoat 22 made of acrylic resin with a thickness of 1 to 3 μm is formed to smooth the CF.
使用したＣＦの例としては、ＲＧＢ各色の透過率が以下の表４に示すものを用いた。 The example of the CF used was one whose transmittance for each of the RGB colors is shown in Table 4 below.
図１３に示されるように、虚像表示装置１は、移動体１００に搭載されてよい。虚像表示装置１が移動体１００に搭載される場合、虚像表示装置１の構成の一部は、移動体１００が備える他の装置、部品と兼用されてよい。例えば、移動体１００のウインドシールド１２は、虚像表示装置１の構成の一部として兼用されてよい。例えば図１に示されている光学系３を構成する第２反射部３ｂは、移動体１００のウインドシールド１２によって置き換えられてよい。虚像表示装置１の位置は、移動体１００の内部及び外部において任意である。例えば、虚像表示装置１は、移動体１００のダッシュボード内に位置してよい。 As shown in FIG. 13, the virtual image display device 1 may be mounted on a moving body 100. When the virtual image display device 1 is mounted on the moving body 100, part of the configuration of the virtual image display device 1 may be shared with other devices and parts of the moving body 100. For example, the windshield 12 of the moving body 100 may be shared as part of the configuration of the virtual image display device 1. For example, the second reflecting section 3b constituting the optical system 3 shown in FIG. 1 may be replaced by the windshield 12 of the moving body 100. The position of the virtual image display device 1 may be arbitrary inside or outside the moving body 100. For example, the virtual image display device 1 may be located in the dashboard of the moving body 100.
虚像表示装置１は、利用者５の眼の位置を検出する検出装置１１をさらに含んでよい。検出装置１１は、利用者５の眼の位置を検出するように構成される。検出装置１１は、検出した眼の位置に関する情報を制御部４に出力するように構成される。検出した眼の位置に関する情報は、眼位置情報とも称される。制御部４は、検出装置１１が検出した利用者５の眼の位置に基づいて、複数の発光ダイオード６１（図１参照）のそれぞれの発光、非発光を制御するように構成されてよい。虚像表示装置１が移動体１００に搭載される場合、検出装置１１の位置は、移動体１００の内部及び外部において任意である。例えば、検出装置１１は、移動体１００のダッシュボード内に位置し得る。検出装置１１は、例えば有線、無線、及びＣＡＮ（Controller Area Network）等を介して利用者５の眼の位置に関する情報を制御部４へ出力してよい。 The virtual image display device 1 may further include a detection device 11 that detects the eye position of the user 5. The detection device 11 is configured to detect the eye position of the user 5. The detection device 11 is configured to output information related to the detected eye position to the control unit 4. The information related to the detected eye position is also referred to as eye position information. The control unit 4 may be configured to control the emission or non-emission of each of the multiple light-emitting diodes 61 (see FIG. 1) based on the eye position of the user 5 detected by the detection device 11. When the virtual image display device 1 is mounted on a moving body 100, the position of the detection device 11 may be any position inside or outside the moving body 100. For example, the detection device 11 may be located in the dashboard of the moving body 100. The detection device 11 may output information related to the eye position of the user 5 to the control unit 4, for example, via a wired, wireless, CAN (Controller Area Network), or the like.
検出装置１１は、撮像装置を含んで構成されてよい。撮像装置は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを含んでよい。撮像装置は、利用者５の顔を撮像可能に構成されてよい。撮像装置の撮像範囲は、アイボックスを含む。アイボックスは、例えば利用者５の体格、姿勢、及び姿勢の変化等を考慮して、利用者５の眼が存在すると想定される実空間上の領域である。利用者５は、例えば移動体１００の運転者等を含んでよい。検出装置１１は、撮像装置によって生成された撮像画像に基づいて、実空間における利用者５の両眼の位置を検出するように構成されてよい。 The detection device 11 may be configured to include an imaging device. The imaging device may include, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. The imaging device may be configured to be able to capture an image of the face of the user 5. The imaging range of the imaging device includes the eye box. The eye box is an area in real space where the eyes of the user 5 are assumed to be present, taking into account, for example, the physique, posture, and changes in posture of the user 5. The user 5 may include, for example, the driver of the moving body 100. The detection device 11 may be configured to detect the positions of both eyes of the user 5 in real space based on the captured image generated by the imaging device.
検出装置１１は、例えば、センサを含んでよい。センサは、超音波センサ又は光センサ等であってよい。検出装置１１は、センサによって利用者５の頭部の位置を検出し、頭部の位置に基づいて、利用者５の眼の位置を検出するように構成されてよい。検出装置１１は、２つ以上のセンサによって、利用者５の眼の位置を３次元空間の座標として検出するように構成してよい。 The detection device 11 may include, for example, a sensor. The sensor may be an ultrasonic sensor or an optical sensor, etc. The detection device 11 may be configured to detect the position of the head of the user 5 using the sensor, and to detect the position of the eyes of the user 5 based on the position of the head. The detection device 11 may be configured to detect the position of the eyes of the user 5 as coordinates in three-dimensional space using two or more sensors.
表示部２は、利用者５に立体画像を視認させるための光学素子を含んで構成されてよい。光学素子は、利用者５の眼に到達する画像光の光路に沿って、バックライト６と液晶表示パネル７との間に位置してよい。光学素子は、利用者５の眼に到達する画像光の光路に沿って、液晶表示パネル７と光学系３との間に位置してよい。液晶表示パネル７は、左眼画像と、左眼画像に対して視差を有する右眼画像とを表示面７ａに表示するように構成されてよい。光学素子は、表示面７ａから出射される画像光を、左眼画像を示す左眼画像光と右眼画像を示す右眼画像光とに分離するように構成されてよい。これにより、虚像表示装置１は、利用者５に視認性の低下が低減された立体画像を視認させることが可能となる。光学素子は、パララックスバリアで構成されてよいし、レンチキュラレンズで構成されてよい。パララックスバリアは、液晶パネルを含んで構成されてよい。 The display unit 2 may be configured to include an optical element for allowing the user 5 to view a stereoscopic image. The optical element may be located between the backlight 6 and the liquid crystal display panel 7 along the optical path of the image light reaching the eye of the user 5. The optical element may be located between the liquid crystal display panel 7 and the optical system 3 along the optical path of the image light reaching the eye of the user 5. The liquid crystal display panel 7 may be configured to display a left eye image and a right eye image having parallax with respect to the left eye image on the display surface 7a. The optical element may be configured to separate the image light emitted from the display surface 7a into left eye image light indicating the left eye image and right eye image light indicating the right eye image. This makes it possible for the virtual image display device 1 to allow the user 5 to view a stereoscopic image with reduced degradation in visibility. The optical element may be configured as a parallax barrier or a lenticular lens. The parallax barrier may be configured to include a liquid crystal panel.
本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車および産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両および生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業および建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、およびゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーパー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。 In this disclosure, the term "mobile body" includes vehicles, ships, and aircraft. In this disclosure, the term "vehicle" includes, but is not limited to, automobiles and industrial vehicles, and may include railroad vehicles, lifestyle vehicles, and fixed-wing aircraft that run on runways. Automobiles include, but are not limited to, passenger cars, trucks, buses, motorcycles, and trolley buses, and may include other vehicles that run on roads. Industrial vehicles include industrial vehicles for agriculture and construction. Industrial vehicles include, but are not limited to, forklifts and golf carts. Industrial vehicles for agriculture include, but are not limited to, tractors, cultivators, transplanters, binders, combines, and lawnmowers. Industrial vehicles for construction include, but are not limited to, bulldozers, scrapers, excavators, cranes, dump trucks, and road rollers. Vehicles include those that run by human power. The classification of vehicles is not limited to the above. For example, automobiles may include industrial vehicles that can run on roads, and the same vehicle may be included in multiple classifications. In this disclosure, vessels include marine jets, boats, and tankers. In this disclosure, aircraft include fixed-wing aircraft and rotorcraft.
本開示の虚像表示装置および移動体によれば、バックライトは、フッ化物赤色蛍光体を有する複数の発光ダイオードと、複数の発光ダイオードから発せられた光を出射する出射面とを含む。出射面から出射された光は、液晶表示パネルの入射面に入射し、入射した光が制御部によって駆動される液晶層を経て、表示面に像として表示される。表示面に表示された像は、光学系によって利用者の視野に虚像として結像される。液晶表示パネルは、入射面がバックライトの出射面に対して所定角度で傾斜して配置される。カラーフィルタは、液晶表示パネルの入射面がバックライトの出射面に対して平行な平行状態の場合の厚みに対して、所定角度に応じた薄い厚みを有し、液晶層は、平行状態の場合の複屈折位相差に対して、所定角度に応じた小さい複屈折位相差を有する。これらの補正は、液晶表示パネルがバックライトに対して傾斜しているので、液晶層及びカラーフィルタを通過する画像の光の光路長が、平行状態の場合と比較して長くなることに起因する。上記の構成によって、液晶表示パネルの色再現域を、ＮＴＳＣ規格の３原色の色再現域を基準（１００％）として大きく低下させずに、高い鮮明度の虚像を視認することができる。 According to the virtual image display device and the moving object of the present disclosure, the backlight includes a plurality of light-emitting diodes having a fluoride red phosphor and an exit surface that emits light emitted from the plurality of light-emitting diodes. The light emitted from the exit surface is incident on the entrance surface of the liquid crystal display panel, and the incident light passes through a liquid crystal layer driven by a control unit and is displayed as an image on the display surface. The image displayed on the display surface is formed as a virtual image in the user's field of vision by an optical system. The liquid crystal display panel is arranged with the entrance surface inclined at a predetermined angle with respect to the exit surface of the backlight. The color filter has a thin thickness corresponding to the predetermined angle compared to the thickness when the entrance surface of the liquid crystal display panel is parallel to the exit surface of the backlight, and the liquid crystal layer has a small birefringence phase difference corresponding to the predetermined angle compared to the birefringence phase difference in the parallel state. These corrections are due to the fact that the liquid crystal display panel is inclined with respect to the backlight, and therefore the optical path length of the light of the image passing through the liquid crystal layer and the color filter is longer than that in the parallel state. With the above configuration, it is possible to view a highly vivid virtual image without significantly reducing the color reproduction range of the liquid crystal display panel relative to the standard (100%) of the three primary colors of the NTSC standard.
また、液晶表示パネルがバックライトに対して傾斜している構成であると、虚像の色域が狭まり、虚像の色純度が低下する傾向があるが、バックライトは、フッ化物赤色蛍光体を有する複数の発光ダイオードを有することから、虚像の色純度が低下することを抑えることができる。すなわち、フッ化物赤色蛍光体（Ｋ2ＳｉＦ6:Ｍｎ４ +：ＫＳＦ）は、色域が広く、３原色ＲＧＢの波長スペクトル幅が狭い（波長スペクトルの先鋭度が高い）輝線発光蛍光体の１種であるからである。 Furthermore, if the liquid crystal display panel is inclined with respect to the backlight, the color gamut of the virtual image tends to narrow and the color purity of the virtual image tends to decrease, but since the backlight has a plurality of light emitting diodes having a fluoride red phosphor, it is possible to suppress the decrease in color purity of the virtual image. That is, the fluoride red phosphor ( K2SiF6 : Mn4 + :KSF) is a type of line-emitting phosphor with a wide color gamut and a narrow wavelength spectrum width of the three primary colors RGB (high sharpness of the wavelength spectrum).
本開示は、以下の構成（１）～（６）で実施可能である。 This disclosure can be implemented in the following configurations (1) to (6).
（１）フッ化物赤色蛍光体を有する複数の発光ダイオードと、前記複数の発光ダイオードからの光を出射する出射面とを含むバックライトと、
前記出射面から出射された光が入射する入射面、前記入射面に入射した光によって画像を表示する表示面、および前記入射面と前記表示面との間に位置する液晶層を有する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの前記表示面の側または前記入射面の側に配設されるカラーフィルタと、
前記表示面に表示された画像を、利用者の視野に導き、虚像として結像させる光学系と、を備え、
前記液晶表示パネルは、前記入射面が前記バックライトの前記出射面に対して所定角度で傾斜して配置され、
前記カラーフィルタは、前記入射面が前記出射面に対して平行な平行状態の場合の厚みに対して、前記所定角度に応じた薄い厚みを有し、
前記液晶層は、前記平行状態の場合の複屈折位相差に対して、前記所定角度に応じた小さい複屈折位相差を有する、虚像表示装置。
(1) A backlight including a plurality of light emitting diodes having a fluoride red phosphor and an emission surface that emits light from the plurality of light emitting diodes;
a liquid crystal display panel having an incident surface onto which the light emitted from the exit surface is incident, a display surface that displays an image by the light incident on the incident surface, and a liquid crystal layer located between the incident surface and the display surface;
a color filter disposed on the display surface side or the light incidence surface side of the liquid crystal display panel;
an optical system that guides the image displayed on the display surface into a user's field of vision and forms a virtual image;
the liquid crystal display panel is disposed such that the entrance surface is inclined at a predetermined angle with respect to the exit surface of the backlight,
the color filter has a thickness that is smaller than a thickness when the incident surface is parallel to the exit surface, the thickness being determined by the predetermined angle;
The liquid crystal layer has a birefringence phase difference that is smaller than the birefringence phase difference in the parallel state in accordance with the predetermined angle.
（２）前記所定角度は、１０°以上４５°以下である、上記構成（１）に記載の虚像表示装置。 (2) A virtual image display device according to the above configuration (1), in which the predetermined angle is greater than or equal to 10° and less than or equal to 45°.
（３）前記カラーフィルタの厚みは、前記平行状態の場合の前記カラーフィルタの厚みをＬｆ０、前記所定角度をθとしたとき、Ｌｆ０×ｃｏｓθである、上記構成（１）または（２）に記載の虚像表示装置。 (3) A virtual image display device according to the above configuration (1) or (2), in which the thickness of the color filter is Lf0×cosθ, where Lf0 is the thickness of the color filter in the parallel state and θ is the predetermined angle.
（４）前記複屈折位相差は、前記平行状態の場合の前記複屈折位相差をＲ０、前記所定角度をθとしたとき、Ｒ０×ｃｏｓθに設定されている、カラーフィルタは、前記所定角度に応じた厚みを有する、上記構成（１）～（３）のいずれか１つに記載の虚像表示装置。 (4) A virtual image display device according to any one of the above configurations (1) to (3), in which the birefringence phase difference in the parallel state is set to R0×cosθ, where R0 is the birefringence phase difference and θ is the specified angle, and the color filter has a thickness according to the specified angle.
（５）前記液晶表示パネルは、ＮＴＳＣ比に対して７０％以上のＮＴＳＣ比を有する、上記構成（１）～（４）のいずれか１つに記載の虚像表示装置。 (5) A virtual image display device according to any one of the above configurations (1) to (4), in which the liquid crystal display panel has an NTSC ratio of 70% or more.
（６）上記構成（１）～（５）のいずれか１つに記載の虚像表示装置が、ヘッドアップディスプレイ装置として装備され、
前記液晶表示パネルは、７０％以上のＮＴＳＣ比を有する、移動体。
(6) The virtual image display device according to any one of the above configurations (1) to (5) is installed as a head-up display device,
The liquid crystal display panel has an NTSC ratio of 70% or more.
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、また、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications and improvements are possible without departing from the spirit of the present invention. It goes without saying that all or part of the components of each of the above-mentioned embodiments can be combined appropriately and to the extent that there are no contradictions.
１ 虚像表示装置
２ 表示部
３ 光学系
３ａ 第１反射部
３ｂ 第２反射部
４ 制御部
５ 利用者
６ バックライト
６ａ 出射面
７ 液晶表示パネル
７ａ 表示面
７ｂ 入射面
１０Ｑ 虚像
２０Ｑ 虚像
２３ａ ＣＦ基板
２３ｂ アレイ基板
２３ｃ 液晶層
１２ ウインドシールド
６１ 発光ダイオード
６２ 基体
６２ａ 主面
６３ 拡散板
θ，θ１，θ２ 所定角度
ＣＦ カラーフィルタ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Virtual image display device 2 Display section 3 Optical system 3a First reflecting section 3b Second reflecting section 4 Control section 5 User 6 Backlight 6a Exit surface 7 Liquid crystal display panel 7a Display surface 7b Incident surface 10Q Virtual image 20Q Virtual image 23a CF substrate 23b Array substrate 23c Liquid crystal layer 12 Windshield 61 Light-emitting diode 62 Base 62a Main surface 63 Diffusion plate θ, θ1, θ2 Predetermined angle CF Color filter
Claims (5)
前記出射面から出射された前記光が入射する入射面、前記入射面に入射した前記光によって画像を表示する表示面、および前記入射面と前記表示面との間に位置する液晶層を有する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの前記表示面の側または前記入射面の側に配設されるカラーフィルタと、
前記表示面に表示された画像を、利用者の視野に導き、虚像として結像させる光学系と、を備え、
前記液晶表示パネルは、前記入射面が前記バックライトの前記出射面に対して所定角度で傾斜して配置され、
前記カラーフィルタは、前記入射面に直交する方向から入射点を中心に前記所定角度回転移動した方向に沿った経路を辿った前記光が、標準色域に対する色再現域であるＮＴＳＣ比が７０％以上となるような厚みを有し、
前記液晶層は、前記入射面に直交する方向から入射点を中心に前記所定角度回転移動した方向に沿った経路を辿った前記光が、標準色域に対する色再現域であるＮＴＳＣ比が７０％以上となるような複屈折位相差を有している、
虚像表示装置。 A backlight including a plurality of light emitting diodes having a fluoride red phosphor and an emission surface that emits light from the plurality of light emitting diodes;
a liquid crystal display panel having an incident surface onto which the light emitted from the exit surface is incident, a display surface that displays an image by the light incident on the incident surface, and a liquid crystal layer located between the incident surface and the display surface;
a color filter disposed on the display surface side or the light incidence surface side of the liquid crystal display panel;
an optical system that guides the image displayed on the display surface into a user's field of vision and forms a virtual image;
the liquid crystal display panel is disposed such that the entrance surface is inclined at a predetermined angle with respect to the exit surface of the backlight,
the color filter has a thickness such that the light that has traveled along a path along a direction rotated and moved by the predetermined angle from a direction perpendicular to the incident surface around the incident point has an NTSC ratio, which is a color reproduction range with respect to a standard color gamut, of 70% or more;
the liquid crystal layer has a birefringence phase difference such that the light that has traveled along a path along a direction rotated and moved by the predetermined angle from a direction perpendicular to the incident surface around the incident point has an NTSC ratio, which is a color reproduction range with respect to a standard color gamut, of 70% or more .
Virtual image display device.
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