JPH11281916A - Information display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、情報表示装置に関
する。[0001] The present invention relates to an information display device.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年自動車等の車両の運転者に情報を表
示する方法として、ヘッドアップディスプレイ(以下H
UDという)などの表示装置が用いられてきている。こ
れは、液晶表示装置等の情報投射部材から投射された光
学的情報を、自動車の風防ガラス等に組み込まれたコン
バイナに映し、情報を前景に重畳することにより、運転
者が運転状態からほとんど視点を動かすことなく情報を
読み取れるものである。また、情報表示源を備えた小型
の本体部にコンバイナが軸支され、車両のダッシュボー
ド上に載置された別置き型のHUDも用いられてきてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, as a method of displaying information to a driver of a vehicle such as an automobile, a head-up display (hereinafter referred to as H
Display devices such as UD) have been used. This is because the optical information projected from an information projection member such as a liquid crystal display device is projected on a combiner incorporated in a windshield of a car, etc., and the information is superimposed on the foreground, so that the driver can almost see from the driving state. The information can be read without moving the. Further, a separate HUD mounted on a dashboard of a vehicle in which a combiner is pivotally supported by a small main body having an information display source has been used.
【0003】図8は、従来のHUDの一例を示す概念図
である。光源6から発し、レンズ系4および波長選択フ
ィルタ11を介して透過型液晶表示素子5を通過した表
示すべき情報を含む光3は、車体の風防ガラス7に備え
られたコンバイナ2に照射され、反射されて運転者など
の観察者1に視認される。上記レンズ系4はコリメータ
としての機能を有する。FIG. 8 is a conceptual diagram showing an example of a conventional HUD. Light 3 including information to be displayed, which is emitted from a light source 6 and passes through a transmissive liquid crystal display element 5 via a lens system 4 and a wavelength selection filter 11, is applied to a combiner 2 provided on a windshield 7 of a vehicle body. The reflected light is visually recognized by an observer 1 such as a driver. The lens system 4 has a function as a collimator.
【0004】ここで、風防ガラス7は合わせガラスであ
り、コンバイナ2はこの合わせガラス表面(車内側面)
に反射性コーティングを施すことにより形成されてい
る。また、カラーの情報表示源を用いることによって、
希望する多色の像が表示可能となる。例えば、速度表示
8を緑色、警告表示9を赤色とすることによって、運転
者に対してより的確に情報を伝達できる。Here, the windshield 7 is a laminated glass, and the combiner 2 has a laminated glass surface (inside of the vehicle).
Is formed by applying a reflective coating to the substrate. Also, by using a color information display source,
A desired multicolor image can be displayed. For example, by setting the speed display 8 to green and the warning display 9 to red, information can be more accurately transmitted to the driver.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】HUDは表示情報を前
景に重畳するので、視界を遮らずに明るく見やすい像を
表示することが望ましい。そのためには前景の透視性を
確保しつつ高い表示輝度を得る必要がある。ところが、
従来のハーフミラー型のコンバイナでは透過率と反射率
はトレードオフの関係にあり、一方を高くすると他方が
低下するという問題点があった。自動車の風防ガラスに
おいては、垂直に測定した場合の可視光線透過率が70
%以上であることが法規上義務付けられているため、高
い反射率のコンバイナを採用できない。Since the HUD superimposes display information on the foreground, it is desirable to display a bright and easy-to-view image without obstructing the field of view. For that purpose, it is necessary to obtain high display luminance while securing the transparency of the foreground. However,
In a conventional half-mirror type combiner, there is a problem in that the transmittance and the reflectance have a trade-off relationship, and when one is increased, the other is decreased. In a windshield of an automobile, the visible light transmittance when measured vertically is 70%.
% Is required by law, so that a combiner with high reflectance cannot be adopted.
【0006】例えば、色付きの合わせガラスでは、0.
7≦透過率=(1−表面反射率)×内部透過率×(1−
裏面反射率)であり、裏面反射率=0.04すなわち4
%、内部透過率=0.9すなわち90%とすると、概算
で表面反射率は垂直で約0.19すなわち約19%以下
でなければならない。斜め方向から光を入射すれば垂直
方向の場合より反射率は増加するが、それでも充分な表
示輝度を得るには反射率が不足する。このため、高い表
示輝度を得るためには光量の大きな光源が必要となり、
消費電力、発熱やサイズなどの点で問題があった。[0006] For example, in the case of a colored laminated glass, it is preferable that the thickness of the laminated glass be 0.1.
7 ≦ transmittance = (1−surface reflectance) × internal transmittance × (1−
Back reflectance), and the back reflectance = 0.04, ie, 4
%, Internal transmittance = 0.9 or 90%, the approximate surface reflectivity should be less than about 0.19 or about 19% perpendicular. When light is incident from an oblique direction, the reflectance increases as compared with the case in the vertical direction, but the reflectance is still insufficient to obtain sufficient display luminance. For this reason, a light source with a large amount of light is required to obtain high display brightness,
There were problems in terms of power consumption, heat generation and size.
【0007】図6は、ブロンズガラスとクリアガラスか
らなる合わせガラスに反射性コーティングを施した、従
来のHUDコンバイナの、可視光線透過率の入射角依存
性の測定値の図である。この図で実線はs偏光で、点線
はp偏光である。この例では、垂直に測定した場合の可
視光線透過率は76%である。図7は、従来のコンバイ
ナの表面コーティング反射率の入射角依存性の計算結果
の図であり、実線はs偏光で、点線はp偏光である。こ
の図は、図6のデータからガラスの透過率および反射率
を用いて算出した。FIG. 6 is a diagram showing measured values of the incident angle dependence of the visible light transmittance of a conventional HUD combiner in which a reflective glass is applied to a laminated glass made of bronze glass and clear glass. In this figure, the solid line is s-polarized light and the dotted line is p-polarized light. In this example, the visible light transmittance when measured vertically is 76%. FIG. 7 is a diagram showing a calculation result of the incident angle dependence of the surface coating reflectance of the conventional combiner, where the solid line is s-polarized light and the dotted line is p-polarized light. This figure was calculated from the data of FIG. 6 using the transmittance and the reflectance of the glass.
【0008】垂直入射における反射率は約13%であ
る。風防ガラスを用いるHUDの場合、入射角は60°
程度であるから、s偏光の場合は約35%の反射率とな
る。垂直入射時よりは大きくなるが、(1−0.35)
=0.65、すなわち65%の光は有効活用できていな
い。また、p偏光の場合入射角60°はブリュースター
角に近いためほとんど反射がないので、表示光としては
適当でない。The reflectance at normal incidence is about 13%. In case of HUD using windshield, incident angle is 60 °
Therefore, in the case of s-polarized light, the reflectance is about 35%. Although it is larger than that at the time of normal incidence, (1-0.35)
= 0.65, that is, 65% of the light cannot be used effectively. In the case of p-polarized light, the incident angle of 60 ° is close to the Brewster's angle and there is almost no reflection.
【0009】可視光線透過率に法規定がない別置き式の
HUDにおいても同様の問題がある。別置き式のHUD
は小型化が必須なため、光源の大きさや消費電力にはよ
り一層厳しい制限がある。しかも、風防ガラスに比べコ
ンバイナの設置角が垂直に近いため、表示光の入射角が
20〜30°と小さくなる。There is a similar problem in a separately placed HUD in which the visible light transmittance has no legal regulation. Separately placed HUD
Since miniaturization is essential, there are even more severe restrictions on the size and power consumption of the light source. Moreover, since the installation angle of the combiner is nearly vertical as compared with the windshield, the incident angle of the display light is as small as 20 to 30 °.
【0010】入射角が小さいため使用時の角度における
反射率は垂直入射時の反射率と大差無く、表示輝度が増
加することは期待できない。そのため、より大きなコン
バイナの反射率が求められる。例えば、透明な樹脂コン
バイナに50%の反射率の表面コーティングを施した場
合、裏面反射率=0.04すなわち4%、内部透過率=
1.0すなわち100%とすると、透過率はおよそ0.
48すなわち48%となる。Since the angle of incidence is small, the reflectance at the time of use is not much different from the reflectance at the time of vertical incidence, and it cannot be expected that the display luminance is increased. Therefore, a larger combiner reflectance is required. For example, when a transparent resin combiner is coated with a surface coating having a reflectance of 50%, the backside reflectance = 0.04, ie, 4%, and the internal transmittance =
Assuming 1.0 or 100%, the transmittance is about 0.
48, that is, 48%.
【0011】また、情報表示装置として必要な機能とし
て、周囲の明るさに応じた表示輝度の調整機能がある。
従来のコンバイナの反射率は外部から変化させることが
できないため、もっぱら情報表示源側の輝度の調節によ
りこの機能を提供していた。真夏や冬の降雪後の晴天時
などのように前景の輝度が極めて明るい周囲の状況か
ら、夜間やトンネル内のように暗い周囲の状況まで、適
切な表示の輝度を得るためには、情報表示源の輝度を周
囲の状況に合わせて数百倍から千倍程度まで変化させる
必要がある。ハロゲンランプなどでは電流を制御すれば
輝度調整ができるが、液晶表示素子と組み合わせてよく
用いられる陰極管などでは広範囲の輝度調整が困難であ
るため、適切な表示輝度調整ができなかった。本発明の
目的は、従来技術の前述の課題を解決する新規な情報表
示装置を提供することにある。As a function necessary for the information display device, there is a function of adjusting display brightness in accordance with ambient brightness.
Since the reflectivity of the conventional combiner cannot be changed externally, this function is provided solely by adjusting the luminance on the information display source side. Information display is required to obtain appropriate display brightness from surrounding situations where the foreground brightness is extremely bright, such as when the weather is clear after a snowfall in midsummer or winter, or in dark surroundings such as at night or in a tunnel. It is necessary to change the luminance of the source from several hundred times to about 1000 times according to the surrounding situation. In a halogen lamp or the like, the brightness can be adjusted by controlling the current. However, in a cathode ray tube or the like often used in combination with a liquid crystal display device, it is difficult to adjust the brightness over a wide range, so that an appropriate display brightness cannot be adjusted. An object of the present invention is to provide a novel information display device that solves the above-mentioned problems of the prior art.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、表示すべき情
報を光として発生する情報表示源と、前記光を透過また
は反射する偏光部材と、偏光部材からの前記光を観察者
に向けて反射し虚像として表示するコンバイナとを少な
くとも備えた情報表示装置において、前記コンバイナは
光の入射側から順に偏光変調部材、偏光性反射部材が配
置されたものであることを特徴とする情報表示装置を提
供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an information display source for generating information to be displayed as light, a polarizing member for transmitting or reflecting the light, and directing the light from the polarizing member to an observer. An information display device comprising at least a combiner that reflects and displays a virtual image, wherein the combiner is a device in which a polarization modulation member and a polarization reflection member are arranged in order from the light incident side. provide.
【0013】また、周囲の明るさを測定する受光センサ
を有し、その測定値の大きさに応じて前記偏光変調部材
が調節されることにより、前記コンバイナの光反射率が
調整されることを特徴とする上記の情報表示装置を提供
する。また、前記情報表示源から発生する光は直線偏光
であって、その偏光方向が前記偏光部材の偏光軸方向と
ほぼ一致することを特徴とする上記の情報表示装置を提
供する。さらに、前記偏光部材が波長選択性を有し、特
定の波長域の光に対しては偏光機能を有しそれ以外の波
長域の光に対しては偏光機能を有しないことを特徴とす
る上記の情報表示装置を提供する。[0013] Further, a light receiving sensor for measuring ambient brightness is provided, and the light reflectance of the combiner is adjusted by adjusting the polarization modulating member according to the magnitude of the measured value. An information display device as described above is provided. Further, there is provided the information display device described above, wherein the light generated from the information display source is linearly polarized light, and a polarization direction thereof substantially coincides with a polarization axis direction of the polarization member. Further, the polarizing member has wavelength selectivity, has a polarizing function for light in a specific wavelength range, and does not have a polarizing function for light in other wavelength ranges. An information display device is provided.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明をさ
らに詳細に説明する。図1は、本発明の情報表示装置の
一例を示す概略断面図であり、図2の(a)は本発明に
おけるコンバイナの断面図である。図1は本発明を別置
き型HUDに応用した例を示している。コンバイナ20
は、保持部材24の横軸を介してHUDの本体部22に
回転できるように支えられている。本体部22の底面に
は本体部の傾きや方向などが調節可能な脚部23が必要
に応じて設けられ、この脚部23がHUDの設置場所
(例えば車両のダッシュボード上)に保持される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the information display device of the present invention, and FIG. 2A is a sectional view of a combiner according to the present invention. FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a separately placed HUD. Combiner 20
Is supported by the main body 22 of the HUD so as to be rotatable via the horizontal axis of the holding member 24. The bottom of the main body 22 is provided with legs 23 that can adjust the inclination and direction of the main body as necessary, and the legs 23 are held at the installation location of the HUD (for example, on the dashboard of the vehicle). .
【0015】脚部23は本体部22から脱着可能であ
り、必要に応じて使用される。本体部22内には、蛍光
表示管25からなる情報表示源が備えられている。情報
表示源からの情報を含む光3は偏光部材21である反射
性偏光部材およびコンバイナ20で反射され、観察者1
(例えば運転者)に運転情報などの表示像10として視
認されることになる。なお、使用時におけるコンバイナ
の水平方向に対する角度はθw であり、コンバイナに対
する情報を含む光3の入射、出射角はθである。The leg 23 is detachable from the main body 22, and is used as needed. An information display source including a fluorescent display tube 25 is provided in the main body 22. The light 3 containing information from the information display source is reflected by the reflective polarizing member, which is the polarizing member 21, and the combiner 20, and the observer 1
(For example, a driver) visually recognizes as a display image 10 such as driving information. The angle with respect to the horizontal direction of the combiner during use is theta w, incidence of light 3 which includes information on combiner output angle is theta.
【0016】本発明におけるコンバイナ20の断面図を
図2の(a)に示す。上側が光入射する側である。透明
基材40に光入射側から順に、偏光変調部材42、偏光
性反射部材43が積層された構成となっている。図2の
(b)は本発明における偏光性反射部材の1例を示す断
面図を示す。偏光性反射部材43としては屈折率が異な
る2種以上の高分子材料の多層膜を例示できる。すなわ
ち、図2の(b)の45で示す高分子層1と46で示す
高分子層2が複数層状に積層した形態であり、高分子層
1と高分子層2のうち少なくとも一方が複屈折性を有し
ている。FIG. 2A is a sectional view of the combiner 20 according to the present invention. The upper side is the light incident side. The polarization modulation member 42 and the polarization reflection member 43 are laminated on the transparent substrate 40 in order from the light incident side. FIG. 2B is a cross-sectional view showing one example of the polarizing reflective member of the present invention. As the polarizing reflection member 43, a multilayer film of two or more polymer materials having different refractive indexes can be exemplified. That is, a polymer layer 1 indicated by 45 in FIG. 2B and a polymer layer 2 indicated by 46 are laminated in a plurality of layers, and at least one of the polymer layer 1 and the polymer layer 2 is birefringent. It has nature.
【0017】ここで高分子層1および2の屈折率は、偏
光性反射部材へ入射する直線偏光の偏光方向によって異
なる。すなわち、偏光性反射部材が高い反射特性を示す
入射光の偏光方向ではそれぞれの屈折率は異なり、高い
透過特性を示す入射光の偏光方向では屈折率はほぼ等し
い。すなわち、2つのほぼ直交する直線偏光方向の一方
の方向に対する透過率が高く、もう一方の方向に対する
反射率が高い。このように高分子層1および2の屈折率
を調整することにより偏光性反射部材に偏光機能を持た
せうる。Here, the refractive indexes of the polymer layers 1 and 2 differ depending on the polarization direction of the linearly polarized light incident on the polarizing reflection member. That is, the refractive index differs in the polarization direction of the incident light in which the polarizing reflective member exhibits high reflection characteristics, and the refractive indices are substantially equal in the polarization direction of the incident light exhibiting the high transmission characteristics. That is, the transmittance in one direction of the two substantially orthogonal linear polarization directions is high, and the reflectance in the other direction is high. By adjusting the refractive indices of the polymer layers 1 and 2 in this manner, the polarizing reflective member can have a polarizing function.
【0018】図2の(c)は本発明における偏光変調部
材の1例を示す断面図である。偏光変調部材42として
は電界応答型の液晶セルが好ましく使用できる。例えば
図2の(c)のように透明電極48が接合された2枚の
透明絶縁基材49の間に電界応答型液晶47を封入して
液晶セルとする。FIG. 2C is a sectional view showing an example of the polarization modulation member according to the present invention. As the polarization modulation member 42, an electric field response type liquid crystal cell can be preferably used. For example, as shown in FIG. 2C, an electric field responsive liquid crystal 47 is sealed between two transparent insulating base materials 49 to which a transparent electrode 48 is joined to form a liquid crystal cell.
【0019】電界応答型液晶47は2枚の透明電極間の
電界を印加することによって、液晶セルを通過する光の
偏光状態を制御できるものであればよい。液晶セルは、
好ましい態様にあっては、両透明電極間で角度がほぼ9
0°にツイスト配向されたTN型液晶表示素子、強誘電
液晶素子、反強誘電液晶素子または、角度が200〜2
70°にツイスト配向されたSTN型液晶表示素子から
選択される。The electric field responsive liquid crystal 47 may be any liquid crystal capable of controlling the polarization state of light passing through the liquid crystal cell by applying an electric field between two transparent electrodes. The liquid crystal cell is
In a preferred embodiment, the angle between the transparent electrodes is approximately 9
TN type liquid crystal display element, ferroelectric liquid crystal element, anti-ferroelectric liquid crystal element twisted at 0 ° or an angle of 200 to 2
It is selected from STN type liquid crystal display elements twisted at 70 °.
【0020】偏光部材41としては、透過性のものでも
よいし、反射性のものでもよい。すなわち、偏光部材は
偏光方向がほぼ直交する2つの直線偏光の一方の方向に
対する透過率は高く、他方の方向に対しては低いもの
か、または一方の方向に対する反射率は高く、他方の方
向に対しては低いものであればよい。偏光部材として
は、上記の偏光性反射部材43を用いてもよいし、透過
性の偏光部材、すなわち偏光子、偏光フィルムなどを用
いてもよい。また偏光部材の光の入射側に反射防止コー
ティングやハードコーティングを施すことが入射光の反
射を防止したり、また偏光部材の保護をしたりするため
に好ましい。The polarizing member 41 may be transmissive or reflective. That is, the polarizing member has a high transmittance in one direction and a low transmittance in the other direction of the two linearly polarized lights whose polarization directions are substantially orthogonal to each other, or has a high reflectance in one direction and a high reflectance in the other direction. On the other hand, it is only necessary that it be low. As the polarizing member, the above-described polarizing reflective member 43 may be used, or a transmissive polarizing member, that is, a polarizer, a polarizing film, or the like may be used. Further, it is preferable to apply an antireflection coating or a hard coating on the light incident side of the polarizing member in order to prevent the reflection of the incident light and to protect the polarizing member.
【0021】上記の構成を有するコンバイナ20におい
て、偏光変調部材への印加電界をオン、オフした場合
の、情報を含む光の反射と外部から入射する光の透過の
様子を図3の(a)、(b)および図5に示す。すなわ
ち、図3の(a)は本発明におけるコンバイナ部の反射
と透過の様子を示す概念図であり、図3の(b)は本発
明におけるコンバイナの液晶への印加電界をオン、オフ
したときの反射率と透過率の様子を示す概念図であり、
さらに図5も本発明におけるコンバイナ部の反射と透過
の様子を示す概念図である。これらの図を用いて、本発
明の原理を説明する。ただし、これらの図では、単に電
界オン、電界オフと表現してある。ここで反射率、透過
率については理想的な値を示すものとする。In the combiner 20 having the above configuration, when the electric field applied to the polarization modulation member is turned on and off, the reflection of light containing information and the transmission of light incident from the outside are shown in FIG. , (B) and FIG. That is, FIG. 3A is a conceptual diagram showing the state of reflection and transmission of the combiner unit in the present invention, and FIG. 3B is a diagram when the electric field applied to the liquid crystal of the combiner in the present invention is turned on and off. It is a conceptual diagram showing the state of reflectance and transmittance of the
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the state of reflection and transmission of the combiner according to the present invention. The principle of the present invention will be described with reference to these drawings. However, in these figures, the electric field is simply expressed as electric field on and electric field off. Here, the reflectance and the transmittance indicate ideal values.
【0022】図3の(a)では偏光部材41としてp偏
光を反射する反射性の偏光部材を選択する。コンバイナ
部は偏光変調部材42と偏光性反射部材43と透明基板
(図示しない)からなる。偏光変調部材42としてTN
型液晶セルを選択する。偏光性反射部材43はp偏光を
反射するよう偏光性反射部材の平面内でのp偏光に対す
る向き決定する。また、情報表示源30からの光はラン
ダム偏光(r)またはp偏光(p)とする。In FIG. 3A, a reflective polarizing member that reflects p-polarized light is selected as the polarizing member 41. The combiner section includes a polarization modulation member 42, a polarization reflection member 43, and a transparent substrate (not shown). TN as the polarization modulation member 42
Select a liquid crystal cell. The polarizing reflecting member 43 determines the orientation of the polarizing reflecting member with respect to the p-polarized light in the plane so as to reflect the p-polarized light. The light from the information display source 30 is randomly polarized (r) or p-polarized (p).
【0023】情報表示源30からの光のうちp偏光成分
は反射性の偏光部材41により反射され、コンバイナ方
向に導かれる。コンバイナ部に到達したp偏光成分の光
は偏光変調部材42を透過し偏光性反射部材43に至
る。偏光変調部材42の印加電界がオフの場合、s偏光
に変換されるため偏光性反射部材43には反射されずに
これを透過する。すなわちコンバイナの反射率は0%で
ある。一方、偏光変調部材42の印加電界がオンの場
合、透過した光はp偏光のままなので偏光性反射部材4
3に反射され、偏光変調部材42を再度透過して観察者
1に表示像として観察される。すなわちコンバイナの反
射率は100%となる。The p-polarized light component of the light from the information display source 30 is reflected by the reflective polarizing member 41 and guided toward the combiner. The light of the p-polarized light component that has reached the combiner passes through the polarization modulation member 42 and reaches the polarization reflection member 43. When the electric field applied to the polarization modulation member 42 is off, it is converted into s-polarized light, so that it is transmitted without being reflected by the polarizing reflection member 43. That is, the reflectivity of the combiner is 0%. On the other hand, when the electric field applied to the polarization modulation member 42 is on, the transmitted light remains p-polarized light,
The reflected light is transmitted through the polarization modulation member 42 again and observed by the observer 1 as a display image. That is, the reflectivity of the combiner is 100%.
【0024】一方、外部から入射する光はランダム偏光
であり、そのうち50%に相当するp偏光成分は偏光性
反射部材43により反射される。透過したs偏光成分は
偏光変調部材42の印加電界がオフの場合、p偏光に変
換されて透過する。すなわちコンバイナの透過率は50
%である。一方、偏光変調部材42が印加電界がオンの
場合、透過したs偏光成分はs偏光のまま透過する。す
なわちコンバイナの透過率は50%となる。On the other hand, light incident from the outside is randomly polarized light, and a p-polarized light component corresponding to 50% of the light is reflected by the polarizing reflection member 43. The transmitted s-polarized light component is converted into p-polarized light and transmitted when the electric field applied to the polarization modulation member 42 is off. That is, the transmittance of the combiner is 50
%. On the other hand, when the electric field applied to the polarization modulation member 42 is on, the transmitted s-polarized component is transmitted as s-polarized light. That is, the transmittance of the combiner is 50%.
【0025】以上をまとめると図3の(b)のようにな
る。偏光変調部材(TN液晶セル)の印加電界のオン、
オフおよび電界の大きさの制御により、コンバイナの反
射率を0%から100%の間で制御できる。一方、透過
光に関しては偏光方向は変わるが、透過率は50%のま
ま一定である。すなわち本発明により、透過率は一定の
ままコンバイナの反射率を変化させることが可能とな
る。FIG. 3B summarizes the above. Turning on the applied electric field of the polarization modulation member (TN liquid crystal cell),
By controlling the off and electric field magnitude, the reflectivity of the combiner can be controlled between 0% and 100%. On the other hand, for the transmitted light, the polarization direction changes, but the transmittance remains constant at 50%. That is, according to the present invention, it is possible to change the reflectance of the combiner while keeping the transmittance constant.
【0026】これに対し、従来のコンバイナでは反射率
は固定しており、変化させることができなかった。ま
た、その固定した反射率を決める場合においても、反射
率と透過率とを独立に設定することもできず、本発明の
ように透過率を一定のまま反射率の値を設定することは
できなかった。On the other hand, in the conventional combiner, the reflectance was fixed and could not be changed. Further, even when the fixed reflectance is determined, the reflectance and the transmittance cannot be set independently, and the value of the reflectance cannot be set while keeping the transmittance constant as in the present invention. Did not.
【0027】従来のコンバイナでは50%の透過率の場
合50%の反射率しか得られなかったが、本発明では2
倍の100%の反射率が得られ、高い反射率と高い透過
率を両立できる。しかも反射率を0%から100%の範
囲で変化させうるため、前景輝度に応じた表示像の輝度
調整ができる。また従来の輝度変調方法を併用すれば更
に広い範囲の輝度調節ができる。このように、本発明に
よって従来の情報表示装置の前述の課題を解決できる。In the conventional combiner, only 50% reflectance was obtained when the transmittance was 50%.
100% of the reflectance is obtained, and both high reflectance and high transmittance can be achieved. Moreover, since the reflectance can be changed in the range of 0% to 100%, the brightness of the display image can be adjusted according to the foreground brightness. If a conventional luminance modulation method is used together, a wider range of luminance can be adjusted. As described above, the above-mentioned problems of the conventional information display device can be solved by the present invention.
【0028】図5では偏光部材41を透過の配置で使用
した例を示す。透過した光が所望の偏光方向となれば、
偏光部材41としては透過性の偏光部材を用いてもよい
し反射性の偏光部材を用いてもよい。図5ではp偏光成
分が透過する例を示した。コンバイナ部は図3の(a)
と同様に、偏光変調部材42と偏光性反射部材43と透
明基板(図示しない)からなる。偏光変調部材42とし
てTN型液晶セルを選択する。偏光性反射部材43はp
偏光を反射するように偏光性反射部材の平面内のp偏光
の方向を選択する。また、情報表示源30からの光はラ
ンダム偏光(r)またはp偏光(p)であるとする。FIG. 5 shows an example in which the polarizing member 41 is used in a transmissive arrangement. If the transmitted light has the desired polarization direction,
As the polarizing member 41, a transmitting polarizing member or a reflecting polarizing member may be used. FIG. 5 shows an example in which the p-polarized light component is transmitted. The combiner is shown in FIG.
Similarly to the above, it is composed of a polarization modulation member 42, a polarization reflection member 43, and a transparent substrate (not shown). A TN type liquid crystal cell is selected as the polarization modulation member. The polarizing reflective member 43 is p
The direction of p-polarized light in the plane of the polarizing reflective member is selected to reflect polarized light. The light from the information display source 30 is assumed to be randomly polarized light (r) or p-polarized light (p).
【0029】情報表示源30からの光のうちp偏光成分
は偏光部材41を透過し、コンバイナ方向に導かれる。
情報表示源30からの光がランダム偏光(r)の場合は
s偏光成分は反射または吸収されp偏光成分のみが透過
する。コンバイナに到達したp偏光成分の光の反射の様
子および外部から入射する光の透過の様子については前
述の図3の(b)と同様である。以上のように図5の配
置においても、図3の(a)と同様の効果を得ることが
できる。The p-polarized light component of the light from the information display source 30 passes through the polarizing member 41 and is guided toward the combiner.
When the light from the information display source 30 is randomly polarized light (r), the s-polarized light component is reflected or absorbed, and only the p-polarized light component is transmitted. The state of reflection of the p-polarized component light reaching the combiner and the state of transmission of light incident from the outside are the same as those in FIG. 3B described above. As described above, the same effect as that of FIG. 3A can be obtained in the arrangement of FIG.
【0030】また、上記いずれの例においても、受光セ
ンサ(例えば図1の27に示す)を設け周囲の明るさを
測定し、その測定値の大きさに応じて液晶に印加する電
界を調整すれば、周囲の明るさに応じた表示輝度の自動
調節が可能となる。この調節は自動で行ってもよいし、
観察者の好みに応じて手動で行ってもよい。In each of the above examples, a light receiving sensor (for example, shown at 27 in FIG. 1) is provided to measure the surrounding brightness, and the electric field applied to the liquid crystal is adjusted according to the magnitude of the measured value. For example, it is possible to automatically adjust the display brightness according to the surrounding brightness. This adjustment may be made automatically,
It may be performed manually according to the observer's preference.
【0031】また、上記いずれの例においても偏光部材
41の偏光方向と偏光性反射部材43の偏光方向は一致
していたが、直交するように配置すれば、偏光変調部材
の印加電界のオン、オフに対応する反射率の振る舞いが
逆のコンバイナを得ることができる。すなわち、液晶へ
の印加電界がオフのとき反射率が100%となり、オン
のとき0%になるようになしうる。また、上記いずれの
例においてもp偏光を観察者に導く例を示したが、偏光
部材41、偏光性反射部材43の偏光方向を変えればs
偏光を観察者に導く構成が得られる。このように本発明
を用いれば、高い透過率と高い反射率の両立ができる。
しかも反射率の外部からの調整が可能となり、従来技術
の前述の問題点が解決できる。In each of the above examples, the polarization direction of the polarization member 41 and the polarization direction of the polarizing reflection member 43 are the same. It is possible to obtain a combiner in which the behavior of the reflectance corresponding to the off state is reversed. That is, when the electric field applied to the liquid crystal is off, the reflectance can be 100%, and when it is on, the reflectance can be 0%. In each of the above examples, an example in which p-polarized light is guided to an observer is shown.
A configuration for guiding polarized light to the observer is obtained. As described above, according to the present invention, both high transmittance and high reflectance can be achieved.
In addition, the reflectivity can be adjusted from the outside, and the above-mentioned problem of the prior art can be solved.
【0032】本発明における偏光性反射部材(反射性の
偏光部材なども含む)としては、屈折率の異なる2種以
上の高分子材料からなる高分子多層膜を例示できる。こ
の構成は米国特許第5486949号および国際特許公
開パンフレットWO9619347に述べられている。
以下に、偏光性反射部材について(1)材料、(2)多
層押し出し成形、(3)延伸および(4)物性各項目に
分けて説明を行う。As the polarizing reflective member (including the reflective polarizing member) in the present invention, a polymer multilayer film composed of two or more polymer materials having different refractive indexes can be exemplified. This configuration is described in U.S. Pat. No. 5,486,949 and International Patent Publication WO9619347.
Hereinafter, the polarizing reflective member will be described separately for each item of (1) material, (2) multilayer extrusion molding, (3) stretching, and (4) physical properties.
【0033】(1)材料 複屈折性を容易に発現させるためには、高分子材料を用
いることが好ましい。高分子材料は使用状態において透
明なものを用いる。また、耐熱性や耐湿性に優れたもの
が好ましい。さらには押し出し成形可能な材料が好まし
い。その例はメタクリル酸エステルの重合体(ポリメチ
ルメタクリレート、ポリエチルメタクリレートなど)、
ポリカーボネート、スチレン系重合体(ポリスチレン、
ポリクロロスチレンなど)、ポリテレフタレート(ポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートな
ど)、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリメチルペンテン、ポリイソブチレンなど)、フ
ッ素樹脂(PFA、FEP、ポリフッ化ビニリデン、エ
チレン−四フッ化エチレン共重合体、三フッ化塩化エチ
レン重合体、ポリフッ化ビニルなど)、トリアセチルセ
ルロース、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ
アルキレンナフタレート(ポリエチレン−2,6−ナフ
タレート、ポリブチレン−2,6−ナフタレートな
ど)、4−ヒドロキシ安息香酸やテレフタル酸を出発原
料とする主鎖型高分子液晶(エコノール(住友化学
(株)商品名)、ベクトラ(ポリプラスチック(株)商
品名)、ロッドラン(ユニチカ(株)商品名)など)、
側鎖型高分子液晶、さらには、ポリテレフタレートとポ
リアルキレンナフタレートの共重合体などがあげられ
る。また、各層の厚みは可視光の波長またはそれ以下が
好ましい。さらには、各層の厚みは0.1〜0.5μm
が好ましい。(1) Material In order to easily develop birefringence, it is preferable to use a polymer material. The polymer material used is transparent in the state of use. Further, those having excellent heat resistance and moisture resistance are preferable. Further, an extrudable material is preferable. Examples are methacrylate polymers (polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, etc.),
Polycarbonate, styrene-based polymer (polystyrene,
Polyterephthalate (polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexane dimethylene terephthalate, etc.), polyolefin (polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polyisobutylene, etc.), fluororesin (PFA, FEP, polyvinylidene fluoride, etc.) Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene trifluoride ethylene polymer, polyvinyl fluoride, etc.), triacetyl cellulose, polysulfone, polyether sulfone, polyalkylene naphthalate (polyethylene-2,6-naphthalate, polybutylene-2) , 6-naphthalate, etc.), 4-hydroxybenzoic acid and terephthalic acid as starting materials, main chain type polymer liquid crystal (Econol (trade name of Sumitomo Chemical Co., Ltd.)), Vectra (poly) Plastic Co., Ltd., trade name), LODRUN (Unitika Co., Ltd., trade name), etc.),
Side chain type polymer liquid crystals, and furthermore, copolymers of polyterephthalate and polyalkylene naphthalate, etc., can be mentioned. The thickness of each layer is preferably equal to or less than the wavelength of visible light. Furthermore, the thickness of each layer is 0.1 to 0.5 μm
Is preferred.
【0034】(2)多層押し出し成形 反射性偏光部材はこれらの高分子材料から選ばれた2種
以上の材料を多層押し出し成形することによって製造で
きる。多層押し出し成形の技術は米国特許第37738
82号、および米国特許第3884606号に述べられ
ている。(2) Multilayer Extrusion Molding The reflective polarizing member can be manufactured by multilayer extrusion molding of two or more materials selected from these polymer materials. The technique of multilayer extrusion is disclosed in U.S. Pat.
No. 82, and U.S. Pat. No. 3,884,606.
【0035】(3)延伸 使用する高分子材料によっては多層押し出し成形時に2
種類以上の高分子材料のうち少なくとも1種は複屈折率
性をしめすが、場合によってはさらに複屈折率性を強め
るために少なくとも一軸方向に延伸することが好まし
い。(3) Stretching Depending on the polymer material to be used, it may be necessary to stretch the film during multilayer extrusion.
At least one of the polymer materials of the above types has a birefringent property, but in some cases, it is preferable to stretch in at least one axial direction in order to further enhance the birefringent property.
【0036】(4)物性 2種以上の高分子材料のうち1種以上は延伸または押し
出し成形により、複屈折率性を示すようになる。また、
用いる最小2種の材料は好ましくは多層押し出しまたは
延伸による複屈折率性の付与の程度に差があることが好
ましい。多層押し出しまたは延伸によって複屈折率性を
付与しやすい材料は結晶性や液晶性が大きい材料であ
り、複屈折率性を付与しにくい材料はアモルファス材料
である。一般に押し出し方向または1軸延伸方向の屈折
率がその方向に直角な方向のそれよりも大きい。このよ
うにして得られた偏光性反射部材は屈折率差のより大き
い方向の偏光は反射し、それに直角方向の偏光に対して
は透過する性質がある。(4) Properties One or more of the two or more polymer materials exhibit birefringence by stretching or extrusion. Also,
It is preferable that the minimum two kinds of materials used have a difference in the degree of imparting birefringence by multi-layer extrusion or stretching. A material that easily imparts birefringence by multi-layer extrusion or stretching is a material having high crystallinity or liquid crystallinity, and a material that does not easily impart birefringence is an amorphous material. Generally, the refractive index in the extrusion direction or uniaxial stretching direction is larger than that in the direction perpendicular to that direction. The polarizing reflective member thus obtained has a property of reflecting polarized light in a direction having a larger refractive index difference and transmitting polarized light in a direction perpendicular thereto.
【0037】また、本発明においては情報表示源から発
生する光が直線偏光であり、その偏光方向が偏光部材の
偏光軸方向とほぼ一致することが次の理由により好まし
い。すなわち、情報表示源から発生する光が偏光部材を
透過または反射される場合光の損失が少なく、高い効率
でこの光を透過または反射できる。In the present invention, it is preferable that the light generated from the information display source is linearly polarized light, and the direction of the polarization substantially coincides with the direction of the polarization axis of the polarizing member for the following reasons. That is, when light generated from the information display source is transmitted or reflected by the polarizing member, light loss is small, and the light can be transmitted or reflected with high efficiency.
【0038】また、本発明における反射性偏光部材は波
長選択性を有するものも好ましく使用できる。波長選択
性とは、特定の波長域の光に対しては偏光機能を有しそ
れ以外の波長の光に対しては偏光機能を有しないことを
いう。すなわち、特定の波長域の光に対しては偏光方向
がほぼ直交する2つの直線偏光方向のうち一方の方向に
対する透過率が高くもう一方の方向に対する反射率が高
いが、それ以外の波長域の光に対しては偏光方向にかか
わらず高い透過性を有する。ここで、特定の波長域の光
とは可視光線領域400〜700nm中、赤、緑、青な
どの光である。このような偏光性反射部材は、例えば特
表平9−506837に述べられている。表示に用いる
波長域の光のみを反射しそれ以外の光を透過するため、
高い反射率とより一層高い透視性を確保できる。As the reflective polarizing member in the present invention, those having wavelength selectivity can also be preferably used. The term “wavelength selectivity” means that the light has a polarization function for light in a specific wavelength range and has no polarization function for light of other wavelengths. That is, for light in a specific wavelength range, the transmittance in one direction is high and the reflectivity in the other direction is high among the two linear polarization directions in which the polarization directions are substantially orthogonal to each other, but the reflectance in the other wavelength ranges is high. It has high transparency to light regardless of the polarization direction. Here, the light in the specific wavelength region is light such as red, green, and blue in a visible light region of 400 to 700 nm. Such a polarizing reflective member is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-506837. In order to reflect only light in the wavelength range used for display and transmit other light,
High reflectivity and higher transparency can be secured.
【0039】また、本発明の偏光性反射性偏光部材とし
てコレステリック液晶層と1/4波長板とからなるもの
も使用できる。この場合コレステリック液晶層と1/4
波長板と重ねた合わせたものを偏光性反射部材とする。
コレステリック液晶層は例えば右円偏光成分は透過し左
円偏光は反射するという性質がある。したがって、1/
4波長板と組み合わせれば、入射した直線偏光は1/4
波長板により左円偏光に変換され100%反射させるこ
とができる。一方前景からのランダム偏光については5
0%にあたる左円偏光成分は反射されてしまうが、右円
偏光成分は透過する。前述の高分子多層膜と同様に、理
想的には100%の反射率と50%の透過率が得られ
る。このようなコレステリック液晶層と1/4波長板の
組み合わせとしては、メルク社のトランスマックス(T
M)などを例示できる。As the polarizing / reflecting polarizing member of the present invention, a member comprising a cholesteric liquid crystal layer and a quarter-wave plate can be used. In this case, the cholesteric liquid crystal layer and 1/4
What was superimposed on the wave plate is a polarizing reflective member.
The cholesteric liquid crystal layer has a property of transmitting, for example, right circularly polarized light components and reflecting left circularly polarized light components. Therefore, 1 /
When combined with a 4-wavelength plate, the incident linearly polarized light is 1/4
The light is converted into left-handed circularly polarized light by the wave plate and can be reflected 100%. On the other hand, for random polarization from the foreground, 5
The left circularly polarized light component corresponding to 0% is reflected, but the right circularly polarized light component is transmitted. Similar to the above-described polymer multilayer film, ideally, a reflectance of 100% and a transmittance of 50% are obtained. As such a combination of the cholesteric liquid crystal layer and the quarter-wave plate, Transmax (T
M).
【0040】また、本発明の偏光性反射部材として反射
型ホログラムを使用することも可能である。ホログラム
は材料特性や入出射角によって偏光方向による反射回折
効率が異なる。特に入射光方向と出射光方向との為す角
が大きい場合に偏光方向による回折効率の差が大きくな
る。It is also possible to use a reflection type hologram as the polarizing reflection member of the present invention. The hologram has different reflection / diffraction efficiency depending on the polarization direction depending on the material characteristics and the incident / emission angle. In particular, when the angle between the incident light direction and the outgoing light direction is large, the difference in diffraction efficiency depending on the polarization direction increases.
【0041】例えば、屈折率変調値が0.03で膜厚が
15μmのホログラム材料を用いて540nm周辺の光
を回折するホログラムを作製する場合、入射角=出射角
=0°(垂直入射)のでは、s偏光、p偏光ともに約9
8%の回折効率、約14nmの波長半値幅となり偏光に
よる差はないが、入射角=出射角=60°の場合はs偏
光では約93%の回折効率、約20nmの波長半値幅と
なり、p偏光では約62%の回折効率、約10nmの波
長半値幅となる。反射の効率は回折効率と半値幅の積に
ほぼ比例するので、s偏光の反射効率はp偏光のそれの
約3倍となる。このように反射型ホログラムも偏光性反
射部材として使用できる。For example, when producing a hologram that diffracts light around 540 nm using a hologram material having a refractive index modulation value of 0.03 and a film thickness of 15 μm, an incident angle = outgoing angle = 0 ° (perpendicular incidence) Then, both s-polarized light and p-polarized light are about 9
Diffraction efficiency of 8%, wavelength half-width of about 14 nm and no difference due to polarization, but when the incident angle = outgoing angle = 60 °, the diffraction efficiency of s-polarized light is about 93%, the wavelength half-width of about 20 nm, and p For polarized light, the diffraction efficiency is about 62%, and the wavelength half width is about 10 nm. Since the efficiency of reflection is approximately proportional to the product of the diffraction efficiency and the half width, the reflection efficiency of s-polarized light is about three times that of p-polarized light. Thus, a reflection type hologram can also be used as a polarizing reflection member.
【0042】次に偏光変調部材について(A)基本構
造、(B)配置構成および(C)基板材料の各項目に分
けて説明を行う。 (A)基本構造 図2の(c)における偏光変調部材としては電界応答型
液晶が好ましく使用できる。液晶セルは2個の透明電極
48付き透明絶縁基板49の間に電界応答型液晶47を
封入した構造のものを用いることができる。絶縁基板は
ガラス、透明高分子などから選択されるが、場合によっ
ては偏光性反射部材をそのまま転用して用いてもよい。
電界応答型液晶は両透明電極間の電界を印加することに
よって、液晶セルを通過する光の偏光状態を制御できる
ものであればよい。Next, the polarization modulation member will be described separately for each item of (A) basic structure, (B) arrangement and configuration, and (C) substrate material. (A) Basic Structure As the polarization modulation member in FIG. 2C, an electric field responsive liquid crystal can be preferably used. A liquid crystal cell having a structure in which an electric field responsive liquid crystal 47 is sealed between two transparent insulating substrates 49 with transparent electrodes 48 can be used. The insulating substrate is selected from glass, a transparent polymer, or the like, but in some cases, a polarizing reflective member may be used as it is.
The electric field responsive liquid crystal may be any liquid crystal capable of controlling the polarization state of light passing through the liquid crystal cell by applying an electric field between the transparent electrodes.
【0043】電界応答型液晶を使用した素子は、散乱状
態と透明状態との間を制御する液晶/高分子分散型表示
素子、スメクチックC* と称される強誘電性液晶や反強
誘電性液晶を有する液晶表示素子、各基板にほぼ平行に
配向させた正の誘電率異方性のネマチック液晶がツイス
トした状態で存在するいわゆるツイステッドネマチック
(TN)液晶素子などが採用できる。しかし、液晶/高
分子分散型表示素子は原理的に散乱を伴うので、本発明
において、視界確保が必要な窓用途には必ずしも適さな
い。An element using an electric field responsive type liquid crystal is a liquid crystal / polymer dispersion type display element for controlling between a scattering state and a transparent state, a ferroelectric liquid crystal called smectic C * and an antiferroelectric liquid crystal. And a so-called twisted nematic (TN) liquid crystal element in which a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy oriented substantially parallel to each substrate exists in a twisted state. However, since the liquid crystal / polymer dispersed display element involves scattering in principle, the present invention is not necessarily suitable for window applications requiring a secure view.
【0044】クラークらによって見いだされた表面安定
化強誘電液晶は、カイラルスメクチックC(Sc* )液
晶がセル厚2μm程度の空間に閉じこめられた場合に基
板の影響によりらせんが消失して、自発分極の方向が基
板の面に対し垂直で、その向きは上または下の2通りの
安定状態をとる。このとき液晶分子の長軸方向は基板と
平行な面内にあり、その向きは自発分極の向きに関係し
ている。自発分極の向き、すなわち上向きか下向きかに
対応して、分子の長軸の向きは基板と平行な面内で異な
った2つの状態、例えば右向きか左向きとなる。そし
て、電界の印加により自発分極の向きは電界の向きに揃
うので自発分極の向きに応じて分子の長軸方向の向きを
左、右いずれかの向きに揃えることができる。この状態
は電界を切っても保持できる。反強誘電液晶を液晶セル
に用いた場合には電界の有無およびその極性に応じて光
透過状態を選択できる。The surface-stabilized ferroelectric liquid crystal found by Clark et al. Has a helix disappeared by the influence of the substrate when the chiral smectic C (Sc * ) liquid crystal is confined in a space having a cell thickness of about 2 μm. Is perpendicular to the surface of the substrate, and the direction is in two stable states, upper and lower. At this time, the major axis direction of the liquid crystal molecules is in a plane parallel to the substrate, and the direction is related to the direction of spontaneous polarization. Depending on the direction of spontaneous polarization, that is, upward or downward, the direction of the long axis of the molecule is in two different states in a plane parallel to the substrate, for example, rightward or leftward. Then, the direction of the spontaneous polarization is aligned with the direction of the electric field by the application of the electric field, so that the direction of the long axis of the molecule can be aligned with either the left or right direction according to the direction of the spontaneous polarization. This state can be maintained even when the electric field is turned off. When an antiferroelectric liquid crystal is used in a liquid crystal cell, the light transmission state can be selected according to the presence or absence of an electric field and its polarity.
【0045】(B)配置構成 偏光部材、偏光変調部材、偏光性反射部材の偏光軸の方
向はその種類や目的に応じて適宜選択して配置すること
が望ましい。例えばTN液晶素子の場合には、液晶が2
つの透明電極基板間にほぼ90°ツイスト配向されてお
り、電界を印加しない場合液晶素子に入射した直線偏光
の偏光方向が90°回転して出射する。偏光部材の偏光
方向と偏光性反射部材の偏光方向が、平行または直角に
なるような配置が考えられる。平行の場合は図3の
(a)、図3の(b)および図5の場合に相当し、液晶
セルに電界を印加しない場合には無反射・半透過状態
を、電界を印加した場合には全反射・半透過状態を選択
できる。一方、直角の場合には液晶セルに電界を印加し
ない場合には全反射・半透過状態を、電界を印加した場
合には無反射・半透過状態を選択できる。(B) Arrangement Configuration It is desirable to appropriately select and arrange the directions of the polarization axes of the polarizing member, the polarization modulating member and the polarizing reflecting member according to the type and purpose. For example, in the case of a TN liquid crystal element, the liquid crystal is 2
Twist orientation is substantially 90 ° between the two transparent electrode substrates, and when no electric field is applied, the polarization direction of the linearly polarized light incident on the liquid crystal element is emitted after being rotated by 90 °. An arrangement is conceivable in which the polarization direction of the polarizing member and the polarization direction of the polarizing reflective member are parallel or perpendicular. The case of parallel is equivalent to the case of FIG. 3A, FIG. 3B and FIG. 5. In the case where no electric field is applied to the liquid crystal cell, the non-reflection / semi-transmissive state is obtained. Can select the total reflection / semi-transmission state. On the other hand, in the case of a right angle, a total reflection / semi-transmission state can be selected when no electric field is applied to the liquid crystal cell, and a non-reflection / semi-transmission state can be selected when an electric field is applied.
【0046】(C)基板材料 図2の(c)における偏光変調部材としての液晶セルの
透明絶縁基板49はソーダライムガラス、無アルカリガ
ラスなどのガラス基板、先の偏光性反射部材の(1)材
料の項で例示したほとんどのプラスチック基板が挙げら
れる。プラスチック基板の場合には、偏光性反射部材を
兼ねることもできる。またプラスチック基板の場合には
ガラス基板の間にポリビニルブチラールフィルムのよう
な透明な衝撃吸収膜を介して挟み込んでもよい。このポ
リビニルブチラールフィルムは、素子を屋外で使用する
場合には、紫外線吸収能を有することが耐久性の観点か
ら好ましい。(C) Substrate Material The transparent insulating substrate 49 of the liquid crystal cell as the polarization modulating member in FIG. 2C is a glass substrate such as soda lime glass or non-alkali glass, and (1) Most of the plastic substrates exemplified in the material section can be mentioned. In the case of a plastic substrate, it can also serve as a polarizing reflective member. In the case of a plastic substrate, it may be sandwiched between glass substrates via a transparent shock absorbing film such as a polyvinyl butyral film. When the element is used outdoors, the polyvinyl butyral film preferably has an ultraviolet absorbing ability from the viewpoint of durability.
【0047】本発明のコンバイナを垂直ではなく斜め方
向から光を入射して用いる場合は、その視認方向で反射
率あるいは透過率の変化幅が最大となるように、偏光変
調部材の液晶のツイスト角度や偏光部材と偏光性反射部
材の最大の透過率を示す方向を最適化することが好まし
い。When the combiner of the present invention is used by entering light not obliquely but obliquely, the twist angle of the liquid crystal of the polarization modulating member is adjusted so that the change width of the reflectance or transmittance becomes maximum in the viewing direction. It is preferable to optimize the direction showing the maximum transmittance of the polarizing member and the polarizing reflective member.
【0048】本発明におけるコンバイナ20の透明基材
40は、用途や使用状況に応じて適宜選択されるもので
ある。光の入射側や反射光の出射側が透明な基材である
ことが好ましいが、これは光を部分的に透過するもので
あってもよい。例えば、透明ガラス板のほかにブロンズ
やグリーンなどに色付けされたガラス板も基材として使
用できる。また、入射光や反射光が通過しない部分は不
透明であってもよい。基材の材質としては、ガラスのほ
か、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポ
リオレフィンなどの樹脂基板でもよいし、透明な結晶体
などであってもよい。The transparent substrate 40 of the combiner 20 according to the present invention is appropriately selected according to the use and the use situation. It is preferable that the light incident side and the reflected light emission side be transparent substrates, but this may be a material that partially transmits light. For example, in addition to a transparent glass plate, a glass plate colored with bronze, green, or the like can be used as the base material. Further, a portion through which incident light or reflected light does not pass may be opaque. As a material of the base material, besides glass, a resin substrate such as acryl, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyolefin, or the like, or a transparent crystal may be used.
【0049】また、基材の厚さについても厚さ数mmの
板のほか、厚さ1mm以下のフィルムでもよいし、厚さ
数cmのブロック体であってもよい。これらの基材の表
面には必要に応じて、反射防止コーティングやハードコ
ーティングが施されていてもよい。The thickness of the substrate may be a plate having a thickness of several mm, a film having a thickness of 1 mm or less, or a block having a thickness of several cm. The surface of these substrates may be provided with an antireflection coating or a hard coating, if necessary.
【0050】基材と偏光性反射部材を固定する接着剤と
しては必要な強度で接着し、長期の信頼性を確保できる
ものが好ましい。接着剤の材質としてはアクリル系、エ
ポキシ系、ウレタン系、酢酸ビニル系、ゴム系などが広
く利用できる。また、粘着剤なども利用できる。それら
の形態としては光硬化型、熱硬化型、硬化剤混合型、ホ
ットメルト型、感圧型などを例示できる。光の損失が少
ないという点で透明性が高く散乱性の少ないものが特に
好ましい。It is preferable that the adhesive for fixing the base material and the polarizing reflective member is one which can be adhered with necessary strength and can secure long-term reliability. As the material of the adhesive, acrylic, epoxy, urethane, vinyl acetate, rubber and the like can be widely used. Also, an adhesive or the like can be used. Examples of such forms include a photo-curing type, a thermosetting type, a curing agent mixed type, a hot melt type, and a pressure-sensitive type. Those having high transparency and low scattering property are particularly preferable in that light loss is small.
【0051】本発明のコンバイナの形態として、図2の
(a)のように透明基材40の表面に偏光性反射部材4
3、偏光変調部材42を貼り付けた形態を示したが、2
枚の透明基材で挟み込んだ形態も可能である。その場合
には、必要に応じて光の入射側に反射防止コーティング
やハードコーティングを施すことが好ましい。As a form of the combiner of the present invention, as shown in FIG.
3. The form in which the polarization modulation member 42 is attached is shown.
A form sandwiched between two transparent substrates is also possible. In that case, it is preferable to apply an antireflection coating or a hard coating on the light incident side as necessary.
【0052】本発明の情報表示装置における情報表示源
は光を発して表示する機能を持つものであり、液晶表示
素子などのいわゆる受光型表示素子からなる表示体に熱
陰極管、冷陰極管、蛍光表示管、ハロゲンランプ、発光
ダイオード、半導体レーザなどからなる光源から発した
光を照射するものが例示できる。これらとは別に、受光
型表示素子を用いず、上記の光源自体をパターン化して
配列し特定の情報を光として発生する自発光型表示素子
であってもよい。蛍光表示管、フィールドエミッション
ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機EL素子
や、発光ダイオードや半導体レーザを配列したものなど
が例示できる。The information display source of the information display device of the present invention has a function of emitting light to display an image. A display element comprising a so-called light receiving type display element such as a liquid crystal display element has a hot cathode tube, a cold cathode tube, A light source that emits light emitted from a light source such as a fluorescent display tube, a halogen lamp, a light emitting diode, and a semiconductor laser can be exemplified. Apart from these, a self-luminous display element that generates specific information as light by arranging the above light sources themselves in a pattern and not using a light-receiving display element may be used. Examples include a fluorescent display tube, a field emission display, a plasma display, an organic EL element, and an arrangement of light emitting diodes and semiconductor lasers.
【0053】また、本発明の情報表示装置をカラー表示
とする場合、液晶表示素子としては、カラーフィルタと
透過型液晶表示素子などからなるカラー液晶表示素子な
どが好ましく使用できる。また、蛍光材料、発光材料、
半導体材料をカラー化した自発光型表示素子であっても
よい。受光型表示素子と光源を併用したものの場合は、
この受光型表示素子と光源との間にレンズ系や曲面反射
鏡などの適当な光線平行化部材、導光板などの適当な導
光部材、偏光部材などを配置してもよい。情報表示源か
らコンバイナに光が投射されるまでの光径路内に、反
射、屈折、回折などの光学素子を適宜配置してもよい。
また、必要に応じて、偏光部材、非線形光学素子などを
配置してもよい。When the information display device of the present invention performs color display, a color liquid crystal display device comprising a color filter and a transmission type liquid crystal display device can be preferably used as the liquid crystal display device. Also, fluorescent materials, luminescent materials,
A self-luminous display element in which a semiconductor material is colored may be used. In the case of a combination of a light receiving display element and a light source,
An appropriate light beam collimating member such as a lens system or a curved reflecting mirror, an appropriate light guiding member such as a light guide plate, a polarizing member, and the like may be arranged between the light receiving type display element and the light source. Optical elements, such as reflection, refraction, and diffraction, may be appropriately arranged in a light path from the information display source to the light being projected onto the combiner.
Further, a polarizing member, a non-linear optical element and the like may be arranged as necessary.
【0054】本発明の情報表示装置は、従来例のような
自動車用HUDにおいて適切に用いられる。その場合は
垂直に測定した場合の可視光線透過率が70%以上とな
るように偏光性反射部材などの反射率を調整することが
望ましい。また、上述のように情報表示源を備えた本体
部にコンバイナが横軸を介して回転できるように支えら
れ、車両のダッシュボード上に載置され、運転者などに
運転情報を視認させる、いわゆる別置き型HUDとして
好ましく使用できる。The information display device of the present invention is suitably used in a conventional HUD for automobiles. In that case, it is desirable to adjust the reflectance of the polarizing reflective member or the like so that the visible light transmittance when measured vertically is 70% or more. Further, as described above, the combiner is supported by the main body having the information display source so as to be rotatable via the horizontal axis, is mounted on the dashboard of the vehicle, and allows a driver or the like to visually recognize the driving information, It can be preferably used as a separately placed HUD.
【0055】本発明の情報表示装置を乗り物用に用いる
場合、表示すべき情報として、その表示用途により適宜
選択され、車両のスピード計、タコメータ、シフトレバ
ー位置などの情報、さらには種々の警告ランプ情報や、
ナビゲーション情報、またエアコン、オーディオ機器な
ど付属機器の情報などが例示できる。また、道路情報、
駐車場空き情報などの車両外からの情報も表示できる。
航空機や船舶などでは緯度、経度、高度、進行方向など
の位置・方位情報や、気象情報、レーダの障害物情報、
魚群探知機の情報など、乗り物の運行や業務に関わる様
々な情報が考えられる。また、観察者とは主には車両な
どの乗り物の運転者であるが、助手席その他の同乗者
や、これらすべての者を含めることができる。When the information display device of the present invention is used for a vehicle, the information to be displayed is appropriately selected according to the display purpose, information such as a speedometer, a tachometer, a shift lever position of a vehicle, and various warning lamps. Information,
Examples include navigation information and information on ancillary equipment such as an air conditioner and audio equipment. Also, road information,
Information from outside the vehicle, such as parking lot availability information, can also be displayed.
For aircraft and ships, position / direction information such as latitude, longitude, altitude, direction of travel, weather information, radar obstacle information,
Various information related to vehicle operation and duties, such as information on fish finder, can be considered. The observer is mainly a driver of a vehicle such as a vehicle, but may include a passenger in the passenger seat and other passengers, and all of these persons.
【0056】上記HUD以外にも本発明の情報表示装置
は種々の用途に使用できる。例えば、自動車の風防ガラ
ス周辺の暗色セラミック塗装部にコンバイナを配置した
情報表示装置にも利用できる。また、車両のコーナを指
示する虚像コーナマーカなども例示できる。In addition to the above HUD, the information display device of the present invention can be used for various purposes. For example, the present invention can also be used for an information display device in which a combiner is arranged in a dark ceramic painted portion around a windshield of an automobile. In addition, a virtual image corner marker indicating a corner of the vehicle can be exemplified.
【0057】自動車用途以外でも様々な表示装置に応用
が可能である。たとえば、店舗のショーウィンドウの窓
材に偏光性反射部材を配し、この偏光性反射部材の反射
率の高い方向に偏光方向を合わせた情報表示源を組み合
わせた情報表示装置が例示できる。また、美術館、水族
館などにおける展示品の説明表示においても、展示品の
視認性と説明情報の視認性を両立できるため本発明の情
報表示装置を好ましく使用できる。更には、銀行、公共
機関などの相談窓口、カウンタなどに設置される透明仕
切り窓に設置し、業務に必要な情報を提供する情報表示
装置としても有用である。同種の応用として、プロンプ
タも例示できる。The present invention can be applied to various display devices other than those for automobiles. For example, an information display device in which a polarizing reflective member is disposed on a window material of a shop window of a store, and an information display source in which the polarization direction is adjusted to a direction in which the reflectivity of the polarizing reflective member is high can be exemplified. In addition, the information display device of the present invention can be preferably used for explanation display of an exhibit in an art museum, an aquarium, and the like, since both the visibility of the exhibit and the visibility of the explanation information can be compatible. Further, it is useful as an information display device which is installed in a transparent partition window installed in a consultation counter of a bank, a public institution or the like, a counter or the like, and provides information necessary for business. As a similar application, a prompter can be exemplified.
【0058】[0058]
【実施例】[実施例1]図1は本実施例の別置き型HU
Dである。全体の構成は図3の(a)に、コンバイナの
構成は図2の(a)に示した。コンバイナ20はアクリ
ル樹脂基材に、偏光性反射部材43、偏光変調部材42
を透明粘着剤で貼り付けたものである。偏光部材21お
よび偏光性反射部材43としては3M社のD−BEF板
を使用した。偏光変調部材としては、2枚のITO膜付
き基板にポリイミドを塗布し、加熱した後、ラビングの
方向を90°交差させラビング処理を行ったギャップ6
μmのセルに、液晶ZLI1565(メルク社製)を注
入して作製した液晶セルを用いた。[Embodiment 1] FIG. 1 shows a separately mounted HU of this embodiment.
D. The overall configuration is shown in FIG. 3A, and the configuration of the combiner is shown in FIG. The combiner 20 is composed of an acrylic resin base material, a polarizing reflective member 43, a polarization modulating member
With a transparent adhesive. A 3M D-BEF plate was used as the polarizing member 21 and the polarizing reflective member 43. As a polarization modulating member, after applying polyimide on two substrates with ITO film and heating, the rubbing direction was crossed by 90 °, and the gap 6 was rubbed.
A liquid crystal cell prepared by injecting a liquid crystal ZLI1565 (manufactured by Merck) into a cell of μm was used.
【0059】図1の情報表示源としては蛍光表示管25
を用いた。情報表示源から発せられる光の偏光方向はラ
ンダムであるため、偏光部材21により反射されコンバ
イナに至るのは、偏光方向の一致したほぼ50%だけで
ある。コンバイナの水平方向に対する角度は75°であ
り、光の入出射角は法線方向(点線)から測って20°
である。The fluorescent display tube 25 is used as the information display source in FIG.
Was used. Since the polarization direction of the light emitted from the information display source is random, only about 50% of the light that is reflected by the polarization member 21 and reaches the combiner has the same polarization direction. The angle of the combiner with respect to the horizontal direction is 75 °, and the incident angle of light is 20 ° measured from the normal direction (dotted line).
It is.
【0060】この20°入射の直線偏光に対する、コン
バイナの透過率の波長依存性の測定値を図4に示す。実
線は印加電界がオン、点線は印加電界がオフの状態であ
る。反射率の絶対値測定は困難なため、透過率の測定か
ら換算する。コンバイナは、印加電界がオフのときすな
わち0V(ボルト)印加時に87.9%の透過率を示
し、5V印加時に5.0%の透過率を示した。反射・吸
収損失を無視すれば、コンバイナの反射率としては1
2.1%から95.0%に変調できることになる。ラン
ダム偏光に対しては(5.0+87.9)/2=46.
5%の透過率となる。前述の反射性コーティングを用い
る従来例に比べ、同じ可視光線透過率でありながら、最
大でほぼ2倍の反射率が得られた。FIG. 4 shows measured values of the wavelength dependence of the transmittance of the combiner with respect to the linearly polarized light incident at 20 °. The solid line shows the state where the applied electric field is on, and the dotted line shows the state where the applied electric field is off. Since it is difficult to measure the absolute value of the reflectance, the conversion is made from the measurement of the transmittance. The combiner showed a transmittance of 87.9% when the applied electric field was off, that is, when 0 V (volt) was applied, and showed a transmittance of 5.0% when 5 V was applied. If the reflection and absorption losses are ignored, the reflectivity of the combiner is 1
It can be modulated from 2.1% to 95.0%. (5.0 + 87.9) / 2 = 46 for random polarization.
The transmittance becomes 5%. Compared with the conventional example using the above-mentioned reflective coating, the same visible light transmittance was obtained, but at the same time the reflectance was almost doubled at the maximum.
【0061】また、受光素子27からの信号により液晶
セルに印加する電圧を制御することにより、周囲の明る
さに応じて反射率を可変とすることができ、視認性のよ
い情報表示器を得ることができた。また、外部から反射
率を変調できる情報表示装置が実現できた。Further, by controlling the voltage applied to the liquid crystal cell in accordance with the signal from the light receiving element 27, the reflectance can be made variable according to the surrounding brightness, and an information display with good visibility can be obtained. I was able to. Also, an information display device capable of externally modulating the reflectance was realized.
【0062】[実施例2]本実施例では実施例1の蛍光
表示管を、透過型カラー液晶表示素子と冷陰極管のバッ
クライトの組み合わせに置き換えたものを作製した。液
晶表示素子からの偏光の方向を偏光部材21の反射率が
最大の方向に一致させた。実施例1と同様に、全体の構
成は図3の(a)であり、コンバイナの構成としては図
2の(a)である。液晶表示素子からの偏光の方向を偏
光部材21の反射率が最大の方向に一致させているた
め、液晶表示素子からの光はほぼ100%反射されコン
バイナに導かれる。[Embodiment 2] In this embodiment, the fluorescent display tube of Embodiment 1 was replaced with a combination of a transmission type color liquid crystal display device and a backlight of a cold cathode tube. The direction of polarized light from the liquid crystal display element was made to coincide with the direction in which the reflectance of the polarizing member 21 was maximum. As in the first embodiment, the entire configuration is as shown in FIG. 3A, and the configuration of the combiner is as shown in FIG. Since the direction of the polarized light from the liquid crystal display element is made to coincide with the direction in which the reflectance of the polarizing member 21 is maximum, almost 100% of the light from the liquid crystal display element is reflected and guided to the combiner.
【0063】コンバイナの反射率および透過率に関して
は実施例1と全く同様であり、高い透過率と高い反射率
の両立および外部から反射率の変調可能な情報表示装置
を実現できた。The reflectivity and transmittance of the combiner are exactly the same as those of the first embodiment, and an information display device which achieves both high transmittance and high reflectivity and modulates the reflectivity from the outside can be realized.
【0064】[0064]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば透視性に
優れ表示輝度が高い情報表示装置が得られる。さらに反
射率を外部から調整可能な情報表示装置が得られる。As described above, according to the present invention, an information display device having excellent transparency and high display luminance can be obtained. Further, an information display device whose reflectance can be adjusted from the outside can be obtained.
【図1】本発明の情報表示装置の一例を示す概略断面
図。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of an information display device of the present invention.
【図2】(a)本発明におけるコンバイナの断面図、
(b)本発明における偏光性反射部材の一例を示す断面
図、(c)本発明における偏光変調部材の一例を示す断
面図。FIG. 2A is a sectional view of a combiner according to the present invention;
(B) Sectional drawing which shows an example of the polarizing reflective member in this invention, (c) Sectional view which shows an example of the polarization modulation member in this invention.
【図3】(a)本発明におけるコンバイナ部の反射と透
過の様子を示す概念図、(b)液晶への印加電界をオ
ン、オフしたときの、本発明におけるコンバイナの反射
率と透過率の様子を示す概念図。FIG. 3A is a conceptual diagram showing a state of reflection and transmission of a combiner according to the present invention, and FIG. 3B is a diagram showing the reflectance and transmittance of the combiner according to the present invention when an electric field applied to a liquid crystal is turned on and off. The conceptual diagram which shows a situation.
【図4】液晶への印加電界をオン(実線)、オフ(点
線)したときの、本発明におけるコンバイナの透過率の
波長依存性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance of the combiner according to the present invention when the electric field applied to the liquid crystal is turned on (solid line) and off (dotted line).
【図5】本発明におけるのコンバイナ部の反射と透過の
様子を示す概念図。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state of reflection and transmission of a combiner according to the present invention.
【図6】従来のコンバイナの可視光線透過率の入射角依
存性の一例を示す図。実線はs偏光、点線はp偏光を示
す。FIG. 6 is a diagram showing an example of the incident angle dependence of the visible light transmittance of a conventional combiner. The solid line indicates s-polarized light and the dotted line indicates p-polarized light.
【図7】従来のコンバイナの表面コーティング反射率の
入射角依存性の一例を示す図。実線はs偏光、点線はp
偏光を示す。FIG. 7 is a diagram showing an example of the incident angle dependence of the surface coating reflectance of a conventional combiner. Solid line is s-polarized light, dotted line is p
Indicates polarized light.
【図8】従来のHUDの一例を示す概念図。FIG. 8 is a conceptual diagram showing an example of a conventional HUD.
1:観察者 3、3’:情報を含む光 10:表示像 20:コンバイナ 21:偏光部材 22:本体部 25:蛍光表示管 27:受光センサ 30:情報表示源 40:透明基材 41:偏光部材 42:偏光変調部材 43:偏光性反射部材 45:高分子層1 46:高分子層2 47:電界応答型液晶 48:透明電極 49:透明絶縁基板 1: observer 3, 3 ': light containing information 10: display image 20: combiner 21: polarizing member 22: main body 25: fluorescent display tube 27: light receiving sensor 30: information display source 40: transparent substrate 41: polarized light Member 42: Polarization modulating member 43: Polarizing reflective member 45: Polymer layer 1 46: Polymer layer 2 47: Electric field responsive liquid crystal 48: Transparent electrode 49: Transparent insulating substrate
Claims (4)
示源と、前記光を透過または反射する偏光部材と、偏光
部材からの前記光を観察者に向けて反射し虚像として表
示するコンバイナとを少なくとも備えた情報表示装置に
おいて、前記コンバイナは光の入射側から順に偏光変調
部材、偏光性反射部材が配置されたものであることを特
徴とする情報表示装置。An information display source that generates information to be displayed as light, a polarizing member that transmits or reflects the light, and a combiner that reflects the light from the polarizing member toward an observer and displays it as a virtual image. The information display device according to claim 1, wherein the combiner includes a polarization modulation member and a polarization reflection member arranged in this order from the light incident side.
し、その測定値の大きさに応じて前記偏光変調部材が調
節されることにより、前記コンバイナの光反射率が調整
されることを特徴とする請求項1記載の情報表示装置。2. A light receiving sensor for measuring ambient brightness, wherein the light reflectance of the combiner is adjusted by adjusting the polarization modulation member in accordance with the magnitude of the measured value. The information display device according to claim 1, wherein:
であって、その偏光方向が前記偏光部材の偏光軸方向と
ほぼ一致することを特徴とする請求項1または2記載の
情報表示装置。3. The information display device according to claim 1, wherein the light generated from the information display source is linearly polarized light, and the polarization direction thereof substantially coincides with the polarization axis direction of the polarization member. .
波長域の光に対しては偏光機能を有しそれ以外の波長域
の光に対しては偏光機能を有しないことを特徴とする請
求項1、2または3記載の情報表示装置。4. The polarizing member has wavelength selectivity, has a polarizing function for light in a specific wavelength range, and does not have a polarizing function for light in other wavelength ranges. The information display device according to claim 1, 2 or 3, wherein
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JP10084413A JPH11281916A (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Information display device |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11281916A true JPH11281916A (en) | 1999-10-15 |
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Family Applications (1)
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