JPWO2018143231A1 - Display device, projection device, and moving body - Google Patents

Display device, projection device, and moving body Download PDF

Info

Publication number
JPWO2018143231A1
JPWO2018143231A1 JP2018565580A JP2018565580A JPWO2018143231A1 JP WO2018143231 A1 JPWO2018143231 A1 JP WO2018143231A1 JP 2018565580 A JP2018565580 A JP 2018565580A JP 2018565580 A JP2018565580 A JP 2018565580A JP WO2018143231 A1 JPWO2018143231 A1 JP WO2018143231A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
display device
selective reflection
image
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018565580A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
英之 原
慶介 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Publication of JPWO2018143231A1 publication Critical patent/JPWO2018143231A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

表示装置(10)は、画像光(Li)を射出する画像形成装置(30)と、画像光Liを誘導する誘導手段(55)と、を有する。誘導手段は、コレステリック液晶構造を有した一以上の層を含む偏光選択反射層(70)を含む。偏光選択反射層は、画像光を反射して画像光の光路を変化させる。The display device (10) includes an image forming device (30) that emits image light (Li) and guidance means (55) that guides the image light Li. The guiding means includes a polarization selective reflection layer (70) including one or more layers having a cholesteric liquid crystal structure. The polarization selective reflection layer reflects the image light and changes the optical path of the image light.

Description

本発明は、表示装置、投射装置および表示装置を有する移動体に関する。   The present invention relates to a display device, a projection device, and a moving body having a display device.

車、船、鉄道車両、飛行機等の移動体の多くに、表示装置が搭載されている。特許文献1は、移動体に搭載される表示装置として、例えばヘッドアップディスプレイを開示している。特許文献1(JP2015−155948A)に開示された表示装置では、画像光を射出する画像形成装置が、ダッシュボードの内部等、直接視認されない位置に配置される。そして、画像形成装置によって形成された画像光は、鏡等の誘導手段により、運転者から視認できる位置へ誘導される。   A display device is mounted on many moving objects such as cars, ships, railway vehicles, and airplanes. Patent Literature 1 discloses, for example, a head-up display as a display device mounted on a moving body. In the display device disclosed in Patent Document 1 (JP2015-155948A), an image forming apparatus that emits image light is disposed at a position that is not directly visible, such as inside a dashboard. Then, the image light formed by the image forming apparatus is guided to a position where it can be visually recognized by the driver by a guiding means such as a mirror.

ところで、移動体の内部は、窓ガラス等の光透過性部材で区画されており、温度上昇しやすくなっている。また、移動体内に入射した外光、典型的には太陽光が、表示装置に入射して、表示装置内で画像光の光路を逆向きに画像形成装置まで進むことも想定される。その一方で、画像形成装置は、耐熱性の低い光学フィルム、例えば液晶表示装置における上偏光板を含んでいる。このため、画像形成装置まで到達した外光により、画像形成装置の機能が害される可能性がある。   By the way, the inside of the moving body is partitioned by a light transmissive member such as a window glass, and the temperature is likely to rise. Also, it is assumed that external light, typically sunlight, entering the moving body enters the display device and travels in the reverse direction of the optical path of the image light to the image forming device in the display device. On the other hand, the image forming apparatus includes an optical film having low heat resistance, for example, an upper polarizing plate in a liquid crystal display device. For this reason, the function of the image forming apparatus may be impaired by the external light reaching the image forming apparatus.

特許文献1では、外光から画像形成装置を保護するための構成として、コレステリック液晶層を固定した層を含む反射層で画像形成装置を覆うことを提案している。この反射層は、コレステリック液晶層の偏光選択性および波長選択性を利用して、画像光とは異なる波長域の光および画像光とは異なる円偏光成分の光を反射し、その一方で画像光を透過させる。したがって、外光の大部分が、反射層で反射されて画像形成装置への入射を遮られる。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228620 proposes that the image forming apparatus is covered with a reflective layer including a layer to which a cholesteric liquid crystal layer is fixed as a configuration for protecting the image forming apparatus from external light. This reflective layer uses the polarization selectivity and wavelength selectivity of the cholesteric liquid crystal layer to reflect light having a wavelength region different from that of image light and light having a circular polarization component different from that of image light, while image light is reflected. Permeate. Therefore, most of the external light is reflected by the reflective layer and blocked from entering the image forming apparatus.

しかしながら、特許文献1の表示装置では、外光の多くが、反射層で反射されて画像光の誘導経路内で拡散する。つまり、表示装置に入射した不要な光の多くが、反射層で反射され、画像光と同様の経路をたどって表示装置外へと進む。この結果、特許文献1では、反射層で反射した外光に起因し、画像のコントラストが低下するといった別の問題が生じる。   However, in the display device of Patent Document 1, most of the external light is reflected by the reflective layer and diffuses in the image light guiding path. That is, most of the unnecessary light incident on the display device is reflected by the reflective layer and travels outside the display device along the same path as the image light. As a result, in Patent Document 1, another problem arises that the contrast of the image is reduced due to the external light reflected by the reflective layer.

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、移動体に搭載される表示装置において、画質の低下を引き起こすことなく、画像形成装置の温度上昇を効果的に抑制することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to effectively suppress an increase in temperature of an image forming apparatus without causing a decrease in image quality in a display device mounted on a moving body. And

本発明による表示装置は、
移動体に搭載される表示装置であって、
画像光を射出する画像形成装置と、
前記画像光を誘導する誘導手段と、を備え、
前記誘導手段は、コレステリック液晶構造を有した一以上の層を含む偏光選択反射層を含み、
前記偏光選択反射層は、前記画像光を反射して前記画像光の光路を変化させる。
A display device according to the present invention comprises:
A display device mounted on a moving body,
An image forming apparatus for emitting image light;
Guiding means for guiding the image light,
The guiding means includes a polarization selective reflection layer including one or more layers having a cholesteric liquid crystal structure,
The polarization selective reflection layer reflects the image light and changes an optical path of the image light.

本発明による表示装置が、前記偏光選択反射層で反射された画像光が透光性を有した反射体で更に反射されることで観察されるようになるヘッドアップディスプレイとして機能してもよい。   The display device according to the present invention may function as a head-up display in which the image light reflected by the polarization selective reflection layer is observed by being further reflected by a light-transmitting reflector.

本発明による表示装置が、
前記画像形成装置および前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成されていてもよい。
A display device according to the present invention comprises:
A housing for accommodating the polarization selective reflection layer of the image forming apparatus and the guiding unit;
The casing may be formed with an opening through which the image light reflected by the polarization selective reflection layer passes.

本発明による表示装置が、前記画層形成装置から前記偏光選択反射層までの前記画像光の光路上となる位置に配置された1/4波長位相差層を、さらに備えるようにしてもよい。   The display device according to the present invention may further include a ¼ wavelength phase difference layer disposed at a position on the optical path of the image light from the image layer forming device to the polarization selective reflection layer.

本発明による表示装置が、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光の光路上となる位置に配置された1/4波長位相差層を、さらに備えるようにしてもよい。   The display device according to the present invention may further include a ¼ wavelength phase difference layer disposed at a position on the optical path of the image light reflected by the polarization selective reflection layer.

本発明による表示装置が、前記画層形成装置から前記偏光選択反射層までの前記画像光の光路上となり且つ前記偏光選択反射層で反射された前記画像光の光路上となる位置に配置された1/4波長位相差層を、さらに備えるようにしてもよい。この表示装置において、前記1/4波長位相差層は、前記偏光選択反射層に積層されていてもよい。   A display device according to the present invention is disposed at a position on the optical path of the image light from the image forming apparatus to the polarization selective reflection layer and on the optical path of the image light reflected by the polarization selective reflection layer. You may make it further provide a quarter wavelength phase difference layer. In this display device, the quarter-wave retardation layer may be laminated on the polarization selective reflection layer.

本発明による表示装置が、前記偏光選択反射層で反射され前記1/4波長位相差層を透過した後における前記画像光の光路上に配置された偏光子を、さらに備えるようにしてもよい。   The display device according to the present invention may further include a polarizer disposed on the optical path of the image light after being reflected by the polarization selective reflection layer and transmitted through the ¼ wavelength phase difference layer.

本発明による表示装置が、
前記画像形成装置および前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記偏光子は、前記筐体の前記開口に設置されていてもよい。
A display device according to the present invention comprises:
A housing that houses the polarization selective reflection layer of the image forming apparatus and the guiding unit;
The housing is formed with an opening through which the image light reflected by the polarization selective reflection layer passes,
The polarizer may be installed in the opening of the casing.

本発明による表示装置が、
前記画像形成装置及び前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記1/4波長位相差層は、前記筐体内に配置されていてもよい。
A display device according to the present invention comprises:
A housing that houses the polarization selective reflection layer of the image forming apparatus and the guiding unit;
The housing is formed with an opening through which the image light reflected by the polarization selective reflection layer passes,
The quarter wavelength retardation layer may be disposed in the casing.

本発明による表示装置において、前記画像形成装置は、一方の直線偏光成分の光からなる前記画像光を射出するようにしてもよい。   In the display device according to the present invention, the image forming apparatus may emit the image light composed of one linearly polarized light component.

本発明による表示装置において、前記画像形成装置は、液晶表示装置を含むようにしてもよい。   In the display device according to the present invention, the image forming apparatus may include a liquid crystal display device.

本発明による表示装置において、前記偏光選択反射層が、右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、を含むようにしてもよい。   In the display device according to the present invention, the polarization selective reflection layer may include a cholesteric liquid crystal structure layer that selectively reflects light having a right circular polarization component and a cholesteric liquid crystal structure layer that selectively reflects light having a left circular polarization component. Good.

本発明による表示装置が、前記偏光選択反射層で反射された後における前記画像光の光路上に配置された偏光子を、さらに備えるようにしてもよい。   The display device according to the present invention may further include a polarizer disposed on the optical path of the image light after being reflected by the polarization selective reflection layer.

本発明による表示装置が、
前記画像形成装置及び前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記偏光子は、前記筐体の前記開口に設置されていてもよい。
A display device according to the present invention comprises:
A housing that houses the polarization selective reflection layer of the image forming apparatus and the guiding unit;
The housing is formed with an opening through which the image light reflected by the polarization selective reflection layer passes,
The polarizer may be installed in the opening of the casing.

本発明による表示装置において、前記画像形成装置は、光源と、光源からの光の光路を変化させるデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスで光路を変化させられた前記光が入射するスクリーンと、を含むようにしてもよい。   In the display device according to the present invention, the image forming apparatus includes a light source, a digital micromirror device that changes an optical path of light from the light source, and a screen on which the light whose optical path is changed by the digital micromirror device is incident. , May be included.

本発明による表示装置において、前記画像形成装置は、レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光の光路を経時的に変化させる走査装置と、前記走査装置で光路を調整された前記レーザー光が入射するスクリーンと、を含むようにしてもよい。   In the display device according to the present invention, the image forming apparatus includes a laser light source that emits laser light, a scanning device that changes an optical path of the laser light with time, and the laser light whose optical path is adjusted by the scanning device. And an incident screen.

本発明による投射装置は、
上述した本発明による表示装置のいずれかと、
前記表示装置から前記画像光を投射される被投射体と、を備える。
The projection apparatus according to the present invention
Any of the display devices according to the invention described above;
A projection target on which the image light is projected from the display device.

本発明による移動体は、上述した本発明による表示装置のいずれかを備える。   The moving body according to the present invention includes any of the display devices according to the present invention described above.

本発明によれば、移動体に搭載される表示装置において、画質の低下を引き起こすことなく、表示装置に含まれる画像形成装置の温度上昇を効果的に抑制することができる。   According to the present invention, in a display device mounted on a moving body, it is possible to effectively suppress an increase in temperature of an image forming apparatus included in the display device without causing deterioration in image quality.

図1は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、移動体および表示装置を模式的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of the present invention, and is a longitudinal sectional view schematically showing a moving body and a display device. 図2は、図1の表示装置に含まれ得る選択反射板及び画像形成装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a selective reflection plate and an image forming apparatus that can be included in the display device of FIG. 図3は、選択反射板に含まれる偏光選択反射層の反射特性を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the reflection characteristics of the polarization selective reflection layer included in the selective reflection plate. 図4は、選択反射板に含まれる偏光選択反射層の反射特性を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the reflection characteristics of the polarization selective reflection layer included in the selective reflection plate. 図5は、表示装置の一変形例を示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a modification of the display device. 図6は、表示装置の他の変形例を示す縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing another modification of the display device. 図7は、表示装置の更に他の変形例を示す縦断面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing still another modification of the display device. 図8は、画像形成装置の一変形例を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a modification of the image forming apparatus. 図9は、画像形成装置の他の変形例を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining another modification of the image forming apparatus. 図10は、表示装置の更に他の変形例を示す縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing still another modification of the display device. 図11は、図10の表示装置に含まれ得る選択反射板を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a selective reflection plate that can be included in the display device of FIG. 図12は、選択反射板に含まれる偏光選択反射層の反射特性を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the reflection characteristics of the polarization selective reflection layer included in the selective reflection plate. 図13は、表示装置の更に他の変形例を示す縦断面図である。FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing still another modification of the display device. 図14は、実施例1〜4で用いた選択反射板を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating the selective reflection plate used in Examples 1 to 4. 図15は、実施例1〜4で用いた選択反射板の反射特性を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the reflection characteristics of the selective reflection plates used in Examples 1 to 4. 図16は、実施例1〜4で用いた選択反射板の反射特性を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the reflection characteristics of the selective reflection plates used in Examples 1 to 4.

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.

図1〜16は本発明による一実施の形態およびその変形例を説明するための図である。このうち図1は、表示装置の全体構成を移動体の一部分とともに示す縦断面図であり、図2は、表示装置の要部を示す縦断面図である。図3及び図4は、それぞれ、表示装置に含まれる選択反射板の画像光に対する反射特性、又は、当該選択反射板の外光に対する反射特性を示すグラフである。   1-16 is a figure for demonstrating one Embodiment and its modification by this invention. Among these, FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the entire configuration of the display device together with a part of the moving body, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a main part of the display device. 3 and 4 are graphs showing the reflection characteristics of the selective reflection plate included in the display device with respect to image light or the reflection characteristics of the selective reflection plate with respect to outside light.

図1に示すように、移動体1は、移動体本体2と、移動体本体2に搭載された表示装置10と、を有している。移動体本体2として、車、船、鉄道車両、飛行機等を例示することができる。図1に示された例において、移動体本体2は、自動車となっている。この例において、表示装置10は、ダッシュボード4内に配置され、フロントガラス3に画像を投影する。フロントガラス3に向けて投射された画像光は、フロントガラス3で反射して、移動体本体2の運転者によって観察され得るようになる。すなわち、フロントガラス4は、透光性を有した反射体として機能する。運転者は、表示装置10に含まれた画像形成装置30からフロントガラス3までの画像光Liの光路長に対応した距離だけ、フロントガラス3よりも前方となる位置に、虚像を視認するようになる。すなわち、図1に示された例において、表示装置10は、投影型の表示装置、より具体的にはヘッドアップディスプレイとして構成されている。また、フロントガラス4は、画像光を投射される被投射面をなす被投射体として、表示装置10とともに投射装置100を形成する。   As shown in FIG. 1, the moving body 1 includes a moving body main body 2 and a display device 10 mounted on the moving body main body 2. Examples of the mobile body 2 include a car, a ship, a railway vehicle, and an airplane. In the example shown in FIG. 1, the mobile body 2 is an automobile. In this example, the display device 10 is disposed in the dashboard 4 and projects an image on the windshield 3. The image light projected toward the windshield 3 is reflected by the windshield 3 and can be observed by the driver of the mobile body 2. That is, the windshield 4 functions as a reflector having translucency. The driver visually recognizes the virtual image at a position ahead of the windshield 3 by a distance corresponding to the optical path length of the image light Li from the image forming apparatus 30 to the windshield 3 included in the display device 10. Become. That is, in the example shown in FIG. 1, the display device 10 is configured as a projection display device, more specifically as a head-up display. Moreover, the windshield 4 forms the projection apparatus 100 with the display apparatus 10 as a to-be-projected body which makes the projection surface where an image light is projected.

図1に示された例において、ダッシュボード4には、開口4aが形成されている。表示装置10からの画像光Liは、この開口4aを介して、フロントガラス3に向かう。一方、図1に示すように、フロントガラス3を介して移動体本体2の内部に入射してきた外光Lx、とりわけ太陽光は、画像光Liの光路を逆向きに進んで、表示装置10内に入射する。表示装置10に含まれる画像形成装置30は、とりわけ耐熱性の低い光学フィルム類を含んでおり、外光Lxを受けることによって機能が害される可能性がある。以下に説明する一実施の形態では、表示装置10に含まれる画像形成装置の加熱を効果的に抑制するための工夫がなされている。以下、本実施の形態における表示装置10の詳細について説明していく。   In the example shown in FIG. 1, an opening 4 a is formed in the dashboard 4. The image light Li from the display device 10 travels toward the windshield 3 through the opening 4a. On the other hand, as shown in FIG. 1, the external light Lx that has entered the moving body 2 via the windshield 3, particularly sunlight, travels in the reverse direction along the optical path of the image light Li, and enters the display device 10. Is incident on. The image forming apparatus 30 included in the display device 10 includes optical films having particularly low heat resistance, and the function may be impaired by receiving external light Lx. In one embodiment described below, a device for effectively suppressing the heating of the image forming apparatus included in the display device 10 is made. Hereinafter, the details of the display device 10 in the present embodiment will be described.

なお、自動車に限られることなく、移動体1には、通常、表示装置10が設けられており、移動体1の運転者または操縦者は、表示装置を介して、移動体本体2の状態や移動体本体2の周囲の様子を確認することができるようになっている。移動体1の運転者または操縦者は、通常、透明ガラス等で区画された領域内に位置し、透明ガラスを介して外部の状況を把握する。したがって、移動体本体2に搭載される表示装置10は、外光Lx、とりわけ太陽光を受光しやすい環境に設置される傾向にある。そして、以下に説明する一実施の形態は、自動車に限られることなく、移動体1一般に搭載される表示装置10において広く有用である。   In addition, the display device 10 is usually provided in the mobile body 1 without being limited to the automobile, and the driver or the driver of the mobile body 1 can check the state of the mobile body 2 through the display device. The state around the mobile body 2 can be confirmed. A driver or a driver of the moving body 1 is usually located in an area partitioned by transparent glass or the like, and grasps an external situation through the transparent glass. Therefore, the display device 10 mounted on the mobile body 2 tends to be installed in an environment that easily receives external light Lx, particularly sunlight. One embodiment described below is not limited to an automobile, and is widely useful in the display device 10 generally mounted on the mobile body 1.

図1に示すように、表示装置10は、筐体20と、筐体20内に配置された画像形成装置30と、画像形成装置30で形成された画像光を筐体20外へと誘導する誘導手段55と、を有している。また、図示された例では、画像形成装置30からの画像光Liは、一方の直線偏光成分の光によって構成されている。このような画像形成装置30に対応して、画像形成装置30と誘導手段55との間に、1/4波長位相差層50が設けられている。以下、各構成要素について説明する。   As illustrated in FIG. 1, the display device 10 guides the housing 20, the image forming device 30 disposed in the housing 20, and image light formed by the image forming device 30 to the outside of the housing 20. Guiding means 55. In the illustrated example, the image light Li from the image forming apparatus 30 is composed of light of one linearly polarized component. Corresponding to such an image forming apparatus 30, a ¼ wavelength phase difference layer 50 is provided between the image forming apparatus 30 and the guiding unit 55. Hereinafter, each component will be described.

筐体20は、樹脂または金属によって形成されている。図1に示すように、筐体20には、フロントガラス3に対面する位置に、開口21が形成されている。この開口21には、可視光透過性を有した透明カバー25が設けられている。透明カバー25は、一具体例として、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂からなる透明板とすることができる。また、透明カバー25は、筐体20内への赤外線の入射を抑制する目的から、赤外線(近赤外線を含む概念)を選択的に反射する赤外線反射膜として機能するようにしてもよい。   The housing 20 is made of resin or metal. As shown in FIG. 1, an opening 21 is formed in the housing 20 at a position facing the windshield 3. The opening 21 is provided with a transparent cover 25 having visible light permeability. As a specific example, the transparent cover 25 can be a transparent plate made of polycarbonate resin or acrylic resin. Further, the transparent cover 25 may function as an infrared reflection film that selectively reflects infrared rays (a concept including near infrared rays) for the purpose of suppressing the incidence of infrared rays into the housing 20.

画像形成装置30は、画像を形成する装置であり、画像を形成する画像光Liを射出する。図2に示すように、画像形成装置30として、液晶表示装置31を用いることができる。   The image forming apparatus 30 is an apparatus that forms an image, and emits image light Li that forms the image. As shown in FIG. 2, a liquid crystal display device 31 can be used as the image forming apparatus 30.

液晶表示装置31は、液晶表示パネル32と、液晶表示パネル32の背面側に配置され液晶表示パネル32を背面側から面状に照らす面光源装置33と、を有している。面光源装置33は、直下型やエッジライト型等、種々の形式のバックライトにより構成され得る。液晶表示パネル32は、面光源装置33からの光の透過または遮断を画素毎に制御するシャッターとして機能し、表示面に画像を表示することができる。   The liquid crystal display device 31 includes a liquid crystal display panel 32 and a surface light source device 33 that is disposed on the back side of the liquid crystal display panel 32 and illuminates the liquid crystal display panel 32 in a planar shape from the back side. The surface light source device 33 can be configured by various types of backlights such as a direct type and an edge light type. The liquid crystal display panel 32 functions as a shutter that controls transmission or blocking of light from the surface light source device 33 for each pixel, and can display an image on the display surface.

図示された液晶表示パネル32は、面光源装置33の側から順に、下偏光板32a、液晶セル32b及び上偏光板32cを有している。下偏光板32a及び上偏光板32cは、吸収型の偏光子であり、入射した光を直交する二つの偏光成分(P波およびS波)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、P波)を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、S波)を吸収する機能を有している。   The illustrated liquid crystal display panel 32 includes, in order from the surface light source device 33 side, a lower polarizing plate 32a, a liquid crystal cell 32b, and an upper polarizing plate 32c. The lower polarizing plate 32a and the upper polarizing plate 32c are absorption polarizers, which decompose incident light into two orthogonal polarization components (P wave and S wave), and are in one direction (a direction parallel to the transmission axis). ) Transmits a linearly polarized light component (for example, P wave) that vibrates to the other direction and absorbs a linearly polarized light component (for example, S wave) that vibrates in the other direction (direction parallel to the absorption axis) perpendicular to the one direction. It has a function.

液晶セル32bには、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加の有無によって液晶セル32b中の液晶分子の配向方向が変化するようになる。一例として、入光側に配置された下偏光板32aを透過した特定方向の偏光成分は、電界印加されていない液晶セル32bを通過する際にその偏光方向を90°回転させ、その一方で、電界印加された液晶セル32bを通過する際にその偏光方向を維持する。この場合、液晶セル32bへの電界印加の有無によって、下偏光板32aを透過した特定方向に振動する偏光成分が、下偏光板32aの出光側に配置された上偏光板32cをさらに透過するか、あるいは、上偏光板32cで吸収されて遮断されるか、を制御することができる。   An electric field can be applied to the liquid crystal cell 32b for each region where one pixel is formed. Then, the alignment direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell 32b changes depending on whether or not an electric field is applied. As an example, the polarization component in a specific direction transmitted through the lower polarizing plate 32a arranged on the light incident side rotates the polarization direction by 90 ° when passing through the liquid crystal cell 32b to which no electric field is applied, When passing through the liquid crystal cell 32b to which an electric field is applied, the polarization direction is maintained. In this case, whether the polarization component that vibrates in a specific direction transmitted through the lower polarizing plate 32a further transmits through the upper polarizing plate 32c disposed on the light output side of the lower polarizing plate 32a depending on whether or not an electric field is applied to the liquid crystal cell 32b. Alternatively, it is possible to control whether the light is absorbed and blocked by the upper polarizing plate 32c.

このようにして液晶表示パネル32(液晶表示部)では、面光源装置33からの光の透過または遮断を画素毎に制御し得るようになっている。なお、液晶表示装置31の詳細については、種々の公知文献(例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典(内田龍男、内池平樹監修)」2001年工業調査会発行)に記載されており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。   In this way, the liquid crystal display panel 32 (liquid crystal display unit) can control transmission or blocking of light from the surface light source device 33 for each pixel. The details of the liquid crystal display device 31 are described in various known documents (for example, “Flat Panel Display Dictionary” (published by Tatsuo Uchida, Hiraki Uchiike), 2001, Industrial Research Council). The detailed description above is omitted.

液晶表示装置31から射出する画像光Liは、上偏光板32cの透過軸に対応した一方の直線偏光成分の光となる。そして、図示された例では、画像形成装置30から射出した画像光Liは、1/4波長位相差層50に入射する。1/4波長位相差層50は、透過光に対して1/4波長分の位相差を付与する。したがって、一方の直線偏光成分の光からなる画像光Liは、1/4波長位相差層50を透過することで、右円偏光成分または左円偏光成分に変換される。図1及び図2に示された例において、1/4波長位相差層50を透過した画像光Liは、右円偏光成分に変換されている。なお、図1及び図2では、1/4波長位相差層50は、画像形成装置30から離間して配置されているが、これに限られない。1/4波長位相差層50は、画像形成装置30に対して固定されていてもよい。例えば、画像形成装置30の画像形成面に1/4波長位相差層50が積層されていてもよい。   The image light Li emitted from the liquid crystal display device 31 becomes one linearly polarized light component corresponding to the transmission axis of the upper polarizing plate 32c. In the illustrated example, the image light Li emitted from the image forming apparatus 30 enters the quarter wavelength phase difference layer 50. The quarter-wave retardation layer 50 provides a quarter-wave phase difference to the transmitted light. Therefore, the image light Li composed of the light of one linearly polarized light component is converted into a right circularly polarized light component or a left circularly polarized light component by passing through the quarter wavelength retardation layer 50. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the image light Li transmitted through the quarter-wave retardation layer 50 is converted into a right circularly polarized component. In FIGS. 1 and 2, the quarter-wave retardation layer 50 is disposed away from the image forming apparatus 30, but is not limited thereto. The quarter-wave retardation layer 50 may be fixed with respect to the image forming apparatus 30. For example, the quarter-wave retardation layer 50 may be laminated on the image forming surface of the image forming apparatus 30.

次に、誘導手段(光路調整光学系)55について説明する。誘導手段55は、画像形成装置30からの画像光Liをフロントガラス3に向けて誘導する。すなわち、誘導手段55は、画像形成装置30からの画像光Liをフロントガラス3に投影する投影光学系(投射光学系)である。誘導手段55は、選択反射板60及び反射手段80を有している。   Next, the guiding means (optical path adjusting optical system) 55 will be described. The guiding means 55 guides the image light Li from the image forming apparatus 30 toward the windshield 3. That is, the guiding unit 55 is a projection optical system (projection optical system) that projects the image light Li from the image forming apparatus 30 onto the windshield 3. The guiding unit 55 includes a selective reflection plate 60 and a reflection unit 80.

このうち、選択反射板60は、画像光Liを選択的に反射させて画像光Liの光路を調整する一方で、表示装置10に入射してきた不要な外光Lxの多くを透過させるように構成されている。すなわち、選択反射板60は、画像光の光路と不要な外光Lxの光路とを区分けする機能を期待された部材である。選択反射板60を設けることで、外光Lxが、画像形成装置30に進むことを効果的に防止している。一方、反射手段80は、画像光Li及び外光Lxを分離させる機能を付与されていない。反射手段80は、例えば、反射鏡として構成され得る。とりわけ図示された例において、反射手段80は、凹面鏡81として構成されている。凹面鏡81を用いることで、画像形成装置30で形成される画像を拡大して投影することが可能となる。ただし、誘導手段55は、図示された例に限られず、例えば、反射手段80に代えて又は反射手段80に加えて、プリズム等の光学要素を含んでいてもよい。   Among these, the selective reflection plate 60 is configured to selectively reflect the image light Li to adjust the optical path of the image light Li, while transmitting most of the unnecessary external light Lx that has entered the display device 10. Has been. That is, the selective reflection plate 60 is a member expected to have a function of dividing the optical path of the image light and the optical path of the unnecessary external light Lx. Providing the selective reflection plate 60 effectively prevents the outside light Lx from traveling to the image forming apparatus 30. On the other hand, the reflecting means 80 is not given a function of separating the image light Li and the external light Lx. The reflecting means 80 can be configured as a reflecting mirror, for example. In particular, in the illustrated example, the reflecting means 80 is configured as a concave mirror 81. By using the concave mirror 81, an image formed by the image forming apparatus 30 can be enlarged and projected. However, the guiding unit 55 is not limited to the illustrated example. For example, the guiding unit 55 may include an optical element such as a prism instead of the reflecting unit 80 or in addition to the reflecting unit 80.

以下、誘導手段55の選択反射板60についてさらに詳述する。図2に示すように、選択反射板60は、基材61と、基材61に積層された偏光選択反射層70と、を有している。偏光選択反射層70は、画像光Liを選択的に反射して画像光の光路を変化させる性質を有している。すなわち、偏光選択反射層70は、画像光Liをそれ以外の何らかの光から区別して、画像光をそれ以外の何らかの光よりも高い反射率で反射する。図示された例において、偏光選択反射層70は、画像光Liを外光Lxよりも高い反射率で反射する。また、偏光選択反射層70は、外光Lxを選択的に透過する性質を有している。すなわち、偏光選択反射層70は、外光Lxをそれ以外の何らかの光から区別して、外光Lxをそれ以外の何らかの光よりも高い透過率で透過させる。図示された例において、偏光選択反射層70は、外光Lxを画像光Liよりも高い透過率で透過させる。   Hereinafter, the selective reflection plate 60 of the guiding means 55 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the selective reflection plate 60 includes a base material 61 and a polarization selective reflection layer 70 laminated on the base material 61. The polarization selective reflection layer 70 has a property of selectively reflecting the image light Li to change the optical path of the image light. That is, the polarization selective reflection layer 70 distinguishes the image light Li from some other light, and reflects the image light with a higher reflectance than any other light. In the illustrated example, the polarization selective reflection layer 70 reflects the image light Li with a higher reflectance than the external light Lx. The polarization selective reflection layer 70 has a property of selectively transmitting the external light Lx. That is, the polarization selective reflection layer 70 distinguishes the external light Lx from some other light, and transmits the external light Lx with a higher transmittance than any other light. In the illustrated example, the polarization selective reflection layer 70 transmits the external light Lx with a higher transmittance than the image light Li.

偏光選択反射層70は、具体的な構成として、コレステリック液晶構造を有したコレステリック液晶構造層を含んでいる。コレステリック液晶構造層は、コレステリック規則性を示す液晶性組成物からなり、コレステリック液晶構造における液晶分子の物理的な分子配列として、液晶分子のダイレクターが層の厚さ方向に連続的に回転してなる螺旋構造をとなっている。そして、コレステリック液晶構造は、このような液晶分子の物理的な分子配列に基づいて、一方向の円偏光成分と、これと逆回りの円偏光成分とを分離する偏光分離特性を有している。すなわち、コレステリック液晶構造において、螺旋軸に沿って入射した無偏光状態の光は、2つの偏光状態の光(右円偏光及び左円偏光)に分離され、一方は透過され、残りは反射される。この現象は、円偏光二色性として知られ、液晶分子の螺旋構造における螺旋巻き方向を適宜選択すると、この螺旋巻き方向と同一の旋光方向を有する円偏光成分が選択的に反射される。   As a specific configuration, the polarization selective reflection layer 70 includes a cholesteric liquid crystal structure layer having a cholesteric liquid crystal structure. The cholesteric liquid crystal structure layer is composed of a liquid crystalline composition exhibiting cholesteric regularity, and as a physical molecular arrangement of the liquid crystal molecules in the cholesteric liquid crystal structure, the director of the liquid crystal molecules rotates continuously in the thickness direction of the layer. It has become a spiral structure. The cholesteric liquid crystal structure has a polarization separation characteristic that separates a circularly polarized light component in one direction and a circularly polarized light component in the reverse direction based on the physical molecular arrangement of the liquid crystal molecules. . That is, in the cholesteric liquid crystal structure, the non-polarized light incident along the spiral axis is separated into two polarized light (right circularly polarized light and left circularly polarized light), one of which is transmitted and the rest is reflected. . This phenomenon is known as circular dichroism, and when a spiral direction in the spiral structure of liquid crystal molecules is appropriately selected, a circularly polarized component having the same optical rotation direction as this spiral direction is selectively reflected.

この場合の最大旋光光散乱は、次式(1)の波長λで生じる。
λ=nav・p … (1)
ここで、pは液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチ長(液晶分子の分子螺旋の1ピッチ当たりの長さ)、navは螺旋軸に直交する平面内での平均屈折率である。
In this case, the maximum optical rotation light scattering occurs at the wavelength λ 0 of the following equation (1).
λ 0 = nav · p (1)
Here, p is the helical pitch length in the helical structure of the liquid crystal molecules (the length per pitch of the molecular helix of the liquid crystal molecules), and nav is the average refractive index in a plane orthogonal to the helical axis.

また、このときの反射光の波長バンド幅△λは次式(2)で表される。ここで、△nは複屈折値である。
△λ=△n・p … (2)
Further, the wavelength bandwidth Δλ of the reflected light at this time is expressed by the following equation (2). Here, Δn is a birefringence value.
Δλ = Δn · p (2)

すなわち、コレステリック液晶構造層は、円偏光選択性に加え波長選択性をも有している。したがって、選択反射中心波長λを中心とした波長バンド幅△λの範囲(選択反射波長域)に属する一方の円偏光成分(例えば選択反射波長域内の右円偏光)の光が、偏光選択反射層70で選択的に反射され(それ以外の光よりも高反射率で反射され)、それ以外の光が、偏光選択反射層70で選択的に透過される(選択反射波長域内の右円偏光成分の光よりも高い透過率で透過される)。That is, the cholesteric liquid crystal structure layer has wavelength selectivity in addition to circular polarization selectivity. Therefore, the light of one circularly polarized light component (for example, right circularly polarized light in the selective reflection wavelength region) belonging to the range (selective reflection wavelength region) of the wavelength bandwidth Δλ centered on the selective reflection center wavelength λ 0 is polarized light selectively reflected. The light is selectively reflected by the layer 70 (reflected at a higher reflectance than other light), and the other light is selectively transmitted by the polarization selective reflection layer 70 (right circularly polarized light within the selective reflection wavelength region). It is transmitted with a higher transmittance than the component light).

なお、偏光選択反射層70は、可視光域(例えば、380nm〜780nmの波長域)の一部分のみをカバーする特定の波長域の光を選択的に反射することが好ましい。より具体的には、偏光選択反射層70は、画像形成装置30から投射される画像光Liの波長域に対応する波長域の光のみを選択的に反射することが好ましい。また、複数の波長域の光を反射する必要がある場合、すなわち、画像光Liが複数の波長域の可視光で構成されている場合、偏光選択反射層70は、不連続的に異なる螺旋ピッチ長を有する少なくとも2以上のコレステリック液晶構造層を含んでいることが好ましい。例えば、画像形成装置30は一般に、光の三原色である赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域の光によりカラー表示を実現している。したがって、例えば、偏光選択反射層70に対して光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmの範囲に存在する光を選択的に反射するように、偏光選択反射層70に含まれる複数のコレステリック液晶構造層について、コレステリック液晶構造の螺旋ピッチ長を決定することが好ましい。   Note that the polarization selective reflection layer 70 preferably selectively reflects light in a specific wavelength range that covers only a part of the visible light range (for example, a wavelength range of 380 nm to 780 nm). More specifically, it is preferable that the polarization selective reflection layer 70 selectively reflects only light in a wavelength range corresponding to the wavelength range of the image light Li projected from the image forming apparatus 30. In addition, when it is necessary to reflect light in a plurality of wavelength ranges, that is, when the image light Li is composed of visible light in a plurality of wavelength ranges, the polarization selective reflection layer 70 has discontinuously different helical pitches. It preferably includes at least two or more cholesteric liquid crystal structure layers having a length. For example, the image forming apparatus 30 generally realizes color display with light in the wavelength ranges of red (R), green (G), and blue (B), which are the three primary colors of light. Therefore, for example, on the basis of the case where the light is perpendicularly incident on the polarization selective reflection layer 70, light having a selective reflection center wavelength in a range of 430 to 460 nm, 540 to 570 nm, and 580 to 620 nm is selectively selected. It is preferable to determine the helical pitch length of the cholesteric liquid crystal structure for the plurality of cholesteric liquid crystal structure layers included in the polarization selective reflection layer 70 so as to reflect.

なお、コレステリック液晶構造層のコレステリック液晶構造は、光が斜めに入射した際にその選択反射波長域が短波長側へシフト(いわゆる「ブルーシフト」)するという光学特性を有している。したがって、画像形成装置30から選択反射板60に入射する画像光Liの入射角に応じて、適宜、コレステリック液晶構造の螺旋ピッチ長を調節するようにすることが好ましい。   The cholesteric liquid crystal structure of the cholesteric liquid crystal structure layer has an optical characteristic that the selective reflection wavelength region shifts to a short wavelength side (so-called “blue shift”) when light is incident obliquely. Therefore, it is preferable to appropriately adjust the helical pitch length of the cholesteric liquid crystal structure according to the incident angle of the image light Li incident on the selective reflection plate 60 from the image forming apparatus 30.

図2に示された例において、偏光選択反射層70は、赤色(R)の波長域の右円偏光成分の光を選択的に反射する第1コレステリック液晶構造層71と、緑色(G)の波長域の右円偏光成分の光を選択的に反射する第2コレステリック液晶構造層72と、青色(B)の波長域の右円偏光成分の光を選択的に反射する第3コレステリック液晶構造層73と、を有している。   In the example shown in FIG. 2, the polarization selective reflection layer 70 includes a first cholesteric liquid crystal structure layer 71 that selectively reflects light of the right circularly polarized light component in the red (R) wavelength region, and a green (G) A second cholesteric liquid crystal structure layer 72 that selectively reflects light having a right circular polarization component in the wavelength range, and a third cholesteric liquid crystal structure layer that selectively reflects light having a right circular polarization component in the blue (B) wavelength range. 73.

コレステリック液晶構造層71,72,73の厚さは、選択的に反射される特定の円偏光成分の光を略100%反射する程度の大きさ(反射率が飽和する程度の大きさ)とすることが好ましい。コレステリック液晶構造層の反射率は、直接的には螺旋ピッチ数に依存しているが、螺旋ピッチ長が固定であるとすれば間接的にはコレステリック液晶構造層の厚さに依存している。具体的には、100%の反射率を得るためには、4〜8ピッチ程度必要といわれているので、コレステリック液晶構造層を形成するための材料(例えばコレステリック規則性を示す液晶性組成物)の材料の種類や選択反射波長域にもよるが、例えば赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のいずれかの波長域の光を反射する一層分のコレステリック液晶構造層であれば1〜10μm程度の厚さを有することが好ましい。一方で、コレステリック液晶構造層の厚さは、厚くなればなるほどよいというわけではなく、厚くなりすぎると配向の制御などが困難となったり、ムラが生じたり、また材料自体による光吸収の程度が大きくなるので、上述した範囲が適切である。   The thickness of the cholesteric liquid crystal structure layers 71, 72, 73 is set to a size that reflects approximately 100% of the light of a specific circularly polarized component that is selectively reflected (a size that allows the reflectance to be saturated). It is preferable. The reflectivity of the cholesteric liquid crystal structure layer depends directly on the number of helical pitches, but indirectly depends on the thickness of the cholesteric liquid crystal structure layer if the helical pitch length is fixed. Specifically, since it is said that about 4 to 8 pitches are required to obtain 100% reflectance, a material for forming a cholesteric liquid crystal structure layer (for example, a liquid crystalline composition exhibiting cholesteric regularity). Depending on the type of material and the selective reflection wavelength range, for example, a single layer of cholesteric liquid crystal structure layer that reflects light in one of the red (R), green (G), and blue (B) wavelength ranges It preferably has a thickness of about 1 to 10 μm. On the other hand, the thickness of the cholesteric liquid crystal structure layer is not as good as it is thick. If it is too thick, it becomes difficult to control the orientation, unevenness, and the degree of light absorption by the material itself. The range described above is appropriate because it increases.

一具体例として、第1コレステリック液晶構造層71が、600nm以上700nm以下の波長域の無偏光の光を30%以上の反射率で反射し、第2コレステリック液晶構造層72が、450nm以上550nm以下の波長域の無偏光の光を30%以上の反射率で反射し、第3コレステリック液晶構造層73が、300nm以上400nm以下の波長域の無偏光の光を30%以上の反射率で反射するようにしてもよい。   As a specific example, the first cholesteric liquid crystal structure layer 71 reflects non-polarized light in the wavelength region of 600 nm to 700 nm with a reflectance of 30% or more, and the second cholesteric liquid crystal structure layer 72 is 450 nm to 550 nm. The third cholesteric liquid crystal structure layer 73 reflects non-polarized light in the wavelength region of 300 nm to 400 nm with a reflectance of 30% or more. You may do it.

次に、以上の構成からなる表示装置10の作用について説明する。   Next, the operation of the display device 10 having the above configuration will be described.

まず、画像形成装置30から画像光Liが射出する。画像形成装置30は、液晶表示装置31である。したがって、画像光Liは、液晶表示装置31の上偏光板32cの透過軸の向きに対応した直線偏光成分の光によって構成されている。図1及び図2に示すように、画像形成装置30から射出した画像光Liは、次に、1/4波長位相差層50を透過する。1/4波長位相差層50は、1/4波長分の位相変調を画像光Liに対してもたらす。この結果、画像光Liの偏光状態は、一方の直線偏光から一方の円偏光、例えば右円偏光へと変換される。   First, image light Li is emitted from the image forming apparatus 30. The image forming apparatus 30 is a liquid crystal display device 31. Therefore, the image light Li is composed of light of a linearly polarized light component corresponding to the direction of the transmission axis of the upper polarizing plate 32 c of the liquid crystal display device 31. As shown in FIGS. 1 and 2, the image light Li emitted from the image forming apparatus 30 then passes through the ¼ wavelength phase difference layer 50. The ¼ wavelength phase difference layer 50 provides phase modulation for ¼ wavelength to the image light Li. As a result, the polarization state of the image light Li is converted from one linearly polarized light to one circularly polarized light, for example, right circularly polarized light.

1/4波長位相差層50を透過した画像光Liは、選択反射板60に向かう。図2に示すように、選択反射板60は、第1コレステリック液晶構造層71、第2コレステリック液晶構造層72及び第3コレステリック液晶構造層73を有している。コレステリック液晶構造層は、コレステリック液晶構造を有した層であって、波長選択性および円偏光選択性を有しており、画像光Liを選択的に反射させることができる。選択反射板60で反射された画像光Liは、その後、反射手段80で拡大反射される。反射手段80で拡大反射された画像光Liは、透明カバー25を通過して、表示装置10から出射する。画像光Liは、その後フロントガラス3で反射して、観察者である運転者や操縦者に観察されるようになる。   The image light Li transmitted through the ¼ wavelength phase difference layer 50 is directed to the selective reflection plate 60. As shown in FIG. 2, the selective reflector 60 includes a first cholesteric liquid crystal structure layer 71, a second cholesteric liquid crystal structure layer 72, and a third cholesteric liquid crystal structure layer 73. The cholesteric liquid crystal structure layer is a layer having a cholesteric liquid crystal structure, has wavelength selectivity and circular polarization selectivity, and can selectively reflect the image light Li. The image light Li reflected by the selective reflection plate 60 is then magnified and reflected by the reflecting means 80. The image light Li magnified and reflected by the reflecting means 80 passes through the transparent cover 25 and is emitted from the display device 10. The image light Li is then reflected by the windshield 3 and is observed by the driver and the operator who are observers.

ここで、図3のグラフは、550nmに選択反射中心波長を設定したコレステリック液晶構造層の反射特性の一例を示している。図3に示された反射特性は、液晶表示装置31からの画像光Liの入射を想定し、コレステリック液晶構造層への入射光を右円偏光成分の光に設定して、(日本分光)製の(V-670)を用いて測定した。図3に示された結果から、選択反射中心波長の画像光Liを、80%程度の高反射率で反射し得ることが理解される。したがって、コレステリック液晶構造層で画像光Liを反射して誘導する表示装置10によれば、画像形成装置30からの画像光Liを高効率で使用して、画像を明るく表示することが可能となる。   Here, the graph of FIG. 3 shows an example of the reflection characteristic of the cholesteric liquid crystal structure layer in which the selective reflection center wavelength is set to 550 nm. The reflection characteristics shown in FIG. 3 are based on the assumption that the image light Li is incident from the liquid crystal display device 31, and the light incident on the cholesteric liquid crystal structure layer is set to the light of the right circularly polarized light component. (V-670). From the results shown in FIG. 3, it is understood that the image light Li having the selective reflection center wavelength can be reflected with a high reflectance of about 80%. Therefore, according to the display device 10 that reflects and guides the image light Li by the cholesteric liquid crystal structure layer, it is possible to display the image brightly by using the image light Li from the image forming device 30 with high efficiency. .

また、図示された例において、最終的に観察されるようになる画像光は、一方の円偏光成分からなっている。したがって、偏光サングラスを装着した観察者によっても、画像が観察され得る。   Further, in the illustrated example, the image light finally observed is composed of one circularly polarized component. Therefore, an image can be observed even by an observer wearing polarized sunglasses.

ところで、従来技術の欄で既に説明したように、表示装置10には、筐体20の開口21を通過して(図示された例では、透明カバー25を透過して)、外光Lxが入射してくる。従来、この外光Lxが、画像光Liの光路を逆向きに進み、耐熱性の低い光学フィルム(例えば、上偏光板32c)を含む画像形成装置30へ入射することが問題となっていた。とりわけ、画像光Liの拡大投影を目的として、凹面鏡81やレンズ等が表示装置10に設けられることもある。このような表示装置では、凹面鏡81やレンズ等の光学要素によって外光Lxが集光されることもあり、この問題がより顕著となる。   By the way, as already described in the section of the related art, the external light Lx is incident on the display device 10 through the opening 21 of the housing 20 (through the transparent cover 25 in the illustrated example). Come on. Conventionally, there has been a problem that the external light Lx travels in the reverse direction of the optical path of the image light Li and enters the image forming apparatus 30 including an optical film with low heat resistance (for example, the upper polarizing plate 32c). In particular, a concave mirror 81, a lens, or the like may be provided in the display device 10 for the purpose of enlarging the image light Li. In such a display device, the external light Lx may be collected by an optical element such as a concave mirror 81 or a lens, and this problem becomes more prominent.

この問題に対して、特許文献1(JP2015−155948A)では、コレステリック液晶層を固定した層を含む反射層で画像形成装置を覆うことを提案している。すなわち、特許文献1では、コレステリック液晶層の偏光選択性および波長選択性を利用して、画像光を透過させる一方で、画像光とは異なる波長域の光および画像光とは異なる円偏光成分の光を反射する。したがって、外光の大部分が、反射層で反射されて画像形成装置への入射を遮られる。特許文献1で提案された構成は、外光照射に起因した画像形成装置の温度上昇を防止することには一定の効果を奏するかもしれないが、この解決手段に起因して、表示装置の筐体内において外光が拡散してしまうといった別の問題が生じた。より具体的には、外光の拡散によって、画像のコントラストが低下するという問題が生じた。   With respect to this problem, Patent Document 1 (JP2015-155948A) proposes covering the image forming apparatus with a reflective layer including a layer in which a cholesteric liquid crystal layer is fixed. That is, in Patent Document 1, the polarization selectivity and the wavelength selectivity of the cholesteric liquid crystal layer are used to transmit image light, while the light having a wavelength region different from that of the image light and the circular polarization component different from that of the image light. Reflects light. Therefore, most of the external light is reflected by the reflective layer and blocked from entering the image forming apparatus. The configuration proposed in Patent Document 1 may have a certain effect in preventing the temperature rise of the image forming apparatus due to external light irradiation. However, due to this solution, the housing of the display device is not effective. Another problem was that external light diffused in the body. More specifically, there arises a problem that the contrast of an image is lowered due to diffusion of external light.

以上の問題および従来技術に対し、本実施の形態では、偏光選択反射層70が、画像光Liを選択反射し、画像光Liとは異なる波長域の光および画像光Liとは異なる円偏光成分の光を透過させる。ここで、図4のグラフは、550nmに選択反射中心波長を設定したコレステリック液晶構造層の反射特性の一例を示している。図4に示された反射特性は、外光Lxの入射を想定し、入射光を無偏光として、図3に示された反射特性と同一の測定器を用いて測定した。図4に示すように、コレステリック液晶構造層は、選択反射中心波長の外光Lxを50%程度反射するものの、その波長選択性は極めて鋭く、選択反射中心波長から30nm程度ずれた光の反射率は30%程度にまで低下し、さらに、選択反射中心波長から45nm程度ずれた光の反射率は15%程度にまで低下する。したがって、外光Lxのうち選択反射板60で反射する光は、僅かに過ぎない。つまり、本実施の形態によれば、画像形成装置30が外光照射による加熱で損傷するといった不具合に効果的に対処することができる。   In contrast to the above problems and the prior art, in the present embodiment, the polarization selective reflection layer 70 selectively reflects the image light Li, and light in a wavelength region different from that of the image light Li and a circularly polarized component different from that of the image light Li. Of light. Here, the graph of FIG. 4 shows an example of the reflection characteristic of the cholesteric liquid crystal structure layer in which the selective reflection center wavelength is set to 550 nm. The reflection characteristics shown in FIG. 4 were measured using the same measuring device as the reflection characteristics shown in FIG. 3 with the incident light as non-polarized light, assuming the incidence of external light Lx. As shown in FIG. 4, the cholesteric liquid crystal structure layer reflects about 50% of the external light Lx having a selective reflection center wavelength, but its wavelength selectivity is very sharp, and the reflectance of light deviated by about 30 nm from the selective reflection center wavelength. Decreases to about 30%, and the reflectance of light deviated by about 45 nm from the selective reflection center wavelength decreases to about 15%. Therefore, only a small amount of the external light Lx is reflected by the selective reflection plate 60. In other words, according to the present embodiment, it is possible to effectively cope with a problem that the image forming apparatus 30 is damaged by heating due to external light irradiation.

また、本実施の形態において、画像形成装置30は、外光Lxの偏光選択反射層70への入射方向に沿って、偏光選択反射層70と対面する位置に配置されていない。画像形成装置30は、偏光選択反射層70に正対する位置に配置されていない。つまり、特許文献1では、コレステリック液晶層によって画像形成装置30を外光Lxから遮断することで遮熱していたのに対し、本実施の形態では、コレステリック液晶構造層を用いることで、画像形成装置30を外光Lxから退避させる配置を可能にし、これにより避熱を実現している。このため、本実施の形態では、外光Lxを反射させる必要はなく、外光Lxの反射に起因したコントラスト低下を効果的に回避することができる。   Further, in the present embodiment, the image forming apparatus 30 is not disposed at a position facing the polarization selective reflection layer 70 along the incident direction of the external light Lx to the polarization selective reflection layer 70. The image forming apparatus 30 is not disposed at a position facing the polarization selective reflection layer 70. That is, in Patent Document 1, the image forming apparatus 30 is shielded from heat by blocking the external light Lx by the cholesteric liquid crystal layer, whereas in the present embodiment, the image forming apparatus is used by using the cholesteric liquid crystal structure layer. The arrangement of retracting 30 from the external light Lx is made possible, thereby realizing heat avoidance. For this reason, in this Embodiment, it is not necessary to reflect the external light Lx, and the contrast fall resulting from reflection of the external light Lx can be avoided effectively.

さらに、図2に示された例のように、選択反射板60は、基材61と、基材61上に積層された三つのコレステリック液晶構造層71,72,73と、に加え、基材61のコレステリック液晶構造層71,72,73とは反対側に積層された吸収層62を、有していることが好ましい。この吸収層62が、ビームストッパとして機能し、外光Lxを筐体20内で拡散させることなく回収することができる。これにより、外光拡散に起因したコントラスト低下を極めて効果的に防止することができる。なお、吸収層62としては、特に限定されることなく、可視光および赤外線(近赤外線を含む概念)を吸収し得る部材を用いることができる。具体的には、黒色の光吸収性ゴム材料や無機酸化物(一例として、黒アルマイト処理したアルミニウム)等を用いることができる。また、この吸収層の加熱を防止するため、放熱フィンを吸収層62に設置することや、送風ファン等の冷却手段を設けることも有効である。   Further, as in the example shown in FIG. 2, the selective reflection plate 60 includes a base material 61 and three cholesteric liquid crystal structure layers 71, 72, and 73 stacked on the base material 61. It is preferable to have the absorption layer 62 laminated | stacked on the opposite side to 61 cholesteric liquid crystal structure layers 71,72,73. The absorption layer 62 functions as a beam stopper and can collect the external light Lx without diffusing in the housing 20. Thereby, it is possible to extremely effectively prevent a decrease in contrast due to the diffusion of external light. In addition, as the absorption layer 62, the member which can absorb visible light and infrared rays (concept including near infrared rays) can be used, without being specifically limited. Specifically, a black light-absorbing rubber material or an inorganic oxide (for example, black anodized aluminum) can be used. In order to prevent the absorption layer from being heated, it is also effective to install a radiation fin in the absorption layer 62 or to provide cooling means such as a blower fan.

外光Lxの処理方法に関する他の例として、図5に示された例では、画像光Liを誘導するための誘導手段55とは別途に、選択反射板60を透過した外光Lxを誘導するための外光誘導手段63が設けられている。外光誘導手段63は、光を誘導する種々の要素、例えば、レンズ、プリズム、反射鏡等を有し得る。図5に示された例において、外光誘導手段63は、外光Lxの光路を曲げる反射鏡から構成されている。この外光誘導手段63は、外光Lxを筐体20に設けられた排出開口22を介して、筐体20の外部へと誘導している。ただし、この例に限られず、画像形成装置30を冷却するために設けられた放熱フィンや、移動体本体2に設置された冷却システムに外光Lxを誘導するようにしてもよい。なお、図5に示す例において、排出開口22は、可視光透過性の蓋材22aによって覆われている。蓋材22aは、外光Lxを透過することができ、且つ、筐体20内へ粉塵等が入ることを防止している。   As another example of the processing method of the external light Lx, in the example shown in FIG. 5, the external light Lx that has passed through the selective reflection plate 60 is guided separately from the guiding means 55 for guiding the image light Li. External light guiding means 63 is provided. The external light guiding means 63 may include various elements that guide light, such as a lens, a prism, a reflecting mirror, and the like. In the example shown in FIG. 5, the external light guiding means 63 is composed of a reflecting mirror that bends the optical path of the external light Lx. The external light guiding means 63 guides the external light Lx to the outside of the housing 20 through the discharge opening 22 provided in the housing 20. However, the present invention is not limited to this example, and the external light Lx may be guided to a heat radiating fin provided for cooling the image forming apparatus 30 or a cooling system installed in the movable body 2. In the example shown in FIG. 5, the discharge opening 22 is covered with a visible light transmissive lid member 22a. The lid member 22a can transmit the external light Lx and prevents dust and the like from entering the housing 20.

さらに、コレステリック液晶層の波長選択制は鋭く、選択反射波長域は狭い。その一方で、画像光Liの波長域の範囲は、画像光Liの波長域を除いた外光Lxの波長域の範囲、すなわち、選択透過させるべき波長域の範囲よりも狭い。したがって、特許文献1(JP2015−155948A)で提案されているように、画像光とは異なる波長域の可視光および赤外線を反射するには、選択反射中心波長の異なる多数のコレステリック液晶層を積層する必要が生じる。すなわち、特許文献1で提案された構成では、コレステリック液晶層の多層化、複雑化、高額化といった問題も生じ得る。   Furthermore, the wavelength selection of the cholesteric liquid crystal layer is sharp and the selective reflection wavelength region is narrow. On the other hand, the range of the wavelength range of the image light Li is narrower than the range of the wavelength range of the external light Lx excluding the wavelength range of the image light Li, that is, the range of the wavelength range to be selectively transmitted. Therefore, as proposed in Patent Document 1 (JP2015-155948A), a large number of cholesteric liquid crystal layers having different selective reflection center wavelengths are stacked in order to reflect visible light and infrared light having a wavelength range different from that of image light. Need arises. That is, with the configuration proposed in Patent Document 1, problems such as multilayered, complicated, and expensive cholesteric liquid crystal layers may occur.

一方、本実施の形態によれば、選択反射板60の偏光選択反射層70は、画像光Liを選択反射すればよい。画像光Liの波長域は限られており、その波長域も狭い。したがって、偏光選択反射層70は、多数のコレステリック液晶構造層を含む必要はなく、典型的には、単色表示の表示装置において単一のコレステリック液晶構造層を含めば十分であり、カラー表示の表示装置では選択反射波長域の異なる光の三つのコレステリック液晶構造層を含めば十分である。この点から、特許文献1に開示された構成と比較して、本実施の形態によれば、偏光選択反射層70の多層化、複雑化、高額化を効果的に防止することができる。   On the other hand, according to the present embodiment, the polarization selective reflection layer 70 of the selective reflection plate 60 may selectively reflect the image light Li. The wavelength range of the image light Li is limited, and the wavelength range is also narrow. Therefore, the polarization selective reflection layer 70 does not need to include a large number of cholesteric liquid crystal structure layers. Typically, it is sufficient to include a single cholesteric liquid crystal structure layer in a display device of a single color display. In the device, it is sufficient to include three cholesteric liquid crystal structure layers of light having different selective reflection wavelength ranges. From this point, compared with the configuration disclosed in Patent Document 1, according to the present embodiment, it is possible to effectively prevent the polarization selective reflection layer 70 from being multilayered, complicated, and expensive.

なお、図3及び図4には、コレステリック液晶構造層の反射特性に加えて、コールドミラーの反射特性も示している。図3におけるコールドミラーの反射特性は、入射光を一方の円偏光とした場合の測定値であり、図4におけるコールドミラーの反射特性は、入射光を無偏光とした場合の測定値である。コールドミラーは、赤外線(近赤外線を含む概念)を透過する一方で、可視光を選択的に反射する部材である。したがって、本実施の形態における偏光選択反射層70に代えてコールドミラーを用いた表示装置では、画像形成装置30から射出した画像光Liはコールドミラーで反射するが、赤外線はコールドミラーを透過して画像形成装置30への入射を規制される。しかしながら、外光のうちの可視光は、コールドミラーで反射して画像形成装置に到達し得る。したがって、移動体が移動する領域の環境や天候によっては、画像形成装置が、太陽光に含まれる可視光を照射されて損傷することも十分にあり得る。この点は、図4に示された、コレステリック液晶構造層とコールドミラーとの間での可視光に対する反射率の相違から理解され得るし、後述する実施例においても実証されている。つまり、コールドミラーを用いた表示装置では、本実施の形態と同程度に、画像形成装置30の外光による温度上昇を防止することは不可能である。   3 and 4 show the reflection characteristics of the cold mirror in addition to the reflection characteristics of the cholesteric liquid crystal structure layer. The reflection characteristics of the cold mirror in FIG. 3 are measured values when the incident light is one circularly polarized light, and the reflection characteristics of the cold mirror in FIG. 4 are measured values when the incident light is non-polarized light. The cold mirror is a member that selectively transmits visible light while transmitting infrared rays (a concept including near infrared rays). Therefore, in the display device using the cold mirror instead of the polarization selective reflection layer 70 in the present embodiment, the image light Li emitted from the image forming device 30 is reflected by the cold mirror, but the infrared light is transmitted through the cold mirror. Incident to the image forming apparatus 30 is restricted. However, visible light out of outside light can be reflected by the cold mirror and reach the image forming apparatus. Therefore, depending on the environment and weather in the area where the moving body moves, the image forming apparatus may be sufficiently damaged by being irradiated with visible light contained in sunlight. This point can be understood from the difference in reflectance with respect to visible light between the cholesteric liquid crystal structure layer and the cold mirror shown in FIG. 4, and is also demonstrated in the examples described later. That is, in a display device using a cold mirror, it is impossible to prevent a temperature increase due to external light from the image forming apparatus 30 as in the present embodiment.

以上に説明してきた上述の一実施の形態において、移動体1に搭載される表示装置10は、画像光Liを射出する画像形成装置30と、画像光Liを誘導する誘導手段(投影光学系、投射光学系)55と、を有している。誘導手段55は、コレステリック液晶構造を有した一以上の層を含む偏光選択反射層70を含んでいる。偏光選択反射層70は、画像光Liを反射して画像光Liの光路を変化させる。   In the above-described one embodiment described above, the display device 10 mounted on the moving body 1 includes the image forming apparatus 30 that emits the image light Li, and guiding means that guides the image light Li (projection optical system, Projection optical system) 55. The guiding means 55 includes a polarization selective reflection layer 70 including one or more layers having a cholesteric liquid crystal structure. The polarization selective reflection layer 70 reflects the image light Li and changes the optical path of the image light Li.

すなわち、この表示装置10では、偏光選択反射層70は、画像光Liを反射させる一方で、画像光Liとは異なる円偏光成分の光や画像光Liとは異なる波長域の光を透過させることができる。偏光選択反射層70をなすコレステリック液晶構造層の選択反射波長域は比較的に狭いことから、赤外線(近赤外線を含む概念)及び画像光Liとは異なる波長域の可視光等、画像光Liの光路を逆向きに進むようにして表示装置10に入射した外光Lxの大部分は、偏光選択反射層70を透過するようになる。これにより、画像形成装置30に多くの外光Lxが入射することを効果的に回避することができる。そして、画像形成装置30が外光により加熱され損傷に至ること効果的に防止することができる。   That is, in the display device 10, the polarization selective reflection layer 70 reflects the image light Li, while transmitting light having a circularly polarized component different from that of the image light Li and light having a wavelength region different from that of the image light Li. Can do. Since the selective reflection wavelength region of the cholesteric liquid crystal structure layer forming the polarization selective reflection layer 70 is relatively narrow, infrared light (a concept including near infrared rays) and visible light having a wavelength region different from the image light Li can be used. Most of the external light Lx incident on the display device 10 so as to travel in the reverse direction of the optical path is transmitted through the polarization selective reflection layer 70. Thereby, it is possible to effectively avoid a large amount of external light Lx entering the image forming apparatus 30. In addition, the image forming apparatus 30 can be effectively prevented from being damaged by being heated by external light.

加えて、この表示装置10では、反射ではなく偏光選択反射層70を透過させることによって、表示装置10に入射した不要な光を画像形成装置30から反らしている。したがって、不要な光が、画像光Liと同様の光路に沿って表示装置10から出射することを効果的に防止することができる。そして、この不要な光に起因したコントラスト低下による画像劣化を効果的に回避することができる。さらに、画像形成装置30から反らされた不要な光の多くを、偏光選択反射層70を透過した後に回収することもできる。これにより、表示装置10に入射した外光Lxに起因する画像の劣化を、より効果的に防止することができる。   In addition, in the display device 10, unnecessary light incident on the display device 10 is deflected from the image forming device 30 by transmitting the polarization selective reflection layer 70 instead of reflection. Therefore, unnecessary light can be effectively prevented from being emitted from the display device 10 along the same optical path as the image light Li. Then, it is possible to effectively avoid image deterioration due to a decrease in contrast due to this unnecessary light. Furthermore, much of the unnecessary light deflected from the image forming apparatus 30 can be collected after passing through the polarization selective reflection layer 70. Thereby, it is possible to more effectively prevent image degradation caused by the external light Lx incident on the display device 10.

また、偏光選択反射層70を作製する際、可視光波長域のうちの画像光Liの波長域に選択反射波長域を有するコレステリック液晶構造層のみを用意すればよい。フルカラーの表示装置10においても、画像光Liの波長域は限られている。したがって、偏光選択反射層70は、多数のコレステリック液晶構造層を含む必要はなく、典型的には、単色表示の表示装置10において単一のコレステリック液晶構造層を含めば十分であり、カラー表示の表示装置10では選択反射波長域の異なる光の三原色である赤・緑・青の少なくとも三つ、多くても画像形成装置の光源波長帯域を包含する選択反射波長域のコレステリック液晶構造層を含めば十分である。したがって、偏光選択反射層の多層化、複雑化、高額化を効果的に防止することができる。   Further, when producing the polarization selective reflection layer 70, only a cholesteric liquid crystal structure layer having a selective reflection wavelength region in the wavelength region of the image light Li in the visible light wavelength region may be prepared. Even in the full-color display device 10, the wavelength range of the image light Li is limited. Therefore, the polarization selective reflection layer 70 does not need to include a large number of cholesteric liquid crystal structure layers. Typically, it is sufficient to include a single cholesteric liquid crystal structure layer in the display device 10 for monochromatic display, and a color display of color display is possible. If the display device 10 includes a cholesteric liquid crystal structure layer of a selective reflection wavelength region including at least three of red, green, and blue which are three primary colors of light having different selective reflection wavelength regions, and at most including a light source wavelength band of the image forming device It is enough. Therefore, it is possible to effectively prevent the polarization selective reflection layer from becoming multi-layered, complicated and expensive.

さらに、円偏光成分の光によって形成された画像は、偏光サングラスを介しても視認され得る。以上のことから、本実施の形態による表示装置10は、外光が入射し易い環境となる移動体1へ好適である。   Furthermore, the image formed by the light of the circularly polarized component can be visually recognized through polarized sunglasses. From the above, the display device 10 according to the present embodiment is suitable for the moving body 1 that is an environment in which external light is easily incident.

また上述した一実施の形態において、表示装置10は、画層形成装置30から偏光選択反射層70までの画像光Liの光路上となる位置に配置された1/4波長位相差層50を、さらに有している。画像形成装置30が射出する画像光Liが一方の直線偏光成分の光である場合、典型的には、画像形成装置30が液晶表示装置31やレーザープロジェクタ等である場合、偏光選択反射層70迄の光路上に配置された1/4波長位相差層50により、偏光選択反射層70で選択的に反射されるようになる円偏光成分の光に画像光Liを変換することができる。したがって、画像形成装置30を適宜選択しながら、上述した優れた作用効果を享受することができる。   In the embodiment described above, the display device 10 includes the ¼ wavelength phase difference layer 50 arranged at a position on the optical path of the image light Li from the image layer forming device 30 to the polarization selective reflection layer 70. In addition. When the image light Li emitted from the image forming apparatus 30 is light of one linearly polarized component, typically, when the image forming apparatus 30 is a liquid crystal display device 31, a laser projector, or the like, up to the polarization selective reflection layer 70. The quarter-wave retardation layer 50 disposed on the optical path can convert the image light Li into light of a circularly polarized component that is selectively reflected by the polarization selective reflection layer 70. Therefore, the above-described excellent operational effects can be enjoyed while appropriately selecting the image forming apparatus 30.

さらに上述した一実施の形態において、画像形成装置30は、一方の直線偏光成分の光からなる画像光Liを射出する。一方の直線偏光成分の光からなる画像光Liは、1/4波長位相差層50を用いることにより、円偏光成分に変換することができる。したがって、画像形成装置30から射出する画像光Liを、高い利用効率で使用することができる。   Further, in the above-described embodiment, the image forming apparatus 30 emits the image light Li composed of one linearly polarized light component. The image light Li composed of one linearly polarized light component can be converted into a circularly polarized light component by using the quarter wavelength phase difference layer 50. Therefore, the image light Li emitted from the image forming apparatus 30 can be used with high utilization efficiency.

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。   Note that various modifications can be made to the above-described embodiment. Hereinafter, an example of modification will be described with reference to the drawings. In the following description and the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above-described embodiment are used for parts that can be configured in the same manner as in the above-described embodiment, and overlapping Description to be omitted is omitted.

例えば、図6に示すように、表示装置10が、偏光選択反射層70で反射された画像光の光路上となる位置に配置された1/4波長位相差層51を、さらに有するようにしてもよい。この1/4波長位相差層51によれば、偏光選択反射層70で反射された画像光Liを、円偏光成分から直線偏光成分の光に変換することができる。直線偏光成分の画像光Liに対しては、種々の光学アプリケーションの適用が容易となる。   For example, as shown in FIG. 6, the display device 10 further includes a quarter wavelength retardation layer 51 arranged at a position on the optical path of the image light reflected by the polarization selective reflection layer 70. Also good. According to the ¼ wavelength phase difference layer 51, the image light Li reflected by the polarization selective reflection layer 70 can be converted from a circularly polarized light component to a linearly polarized light component. Various optical applications can be easily applied to the linearly polarized image light Li.

さらに、図6に示すように、表示装置10が、偏光選択反射層70で反射され1/4波長位相差層51を透過した後における画像光Liの光路上に配置された偏光子27を更に有するようにしてもよい。偏光子27は、吸収型偏光子27a及び反射型偏光子27bのいずれとしてもよい。図6に示された例では、上述した一実施の形態における透明カバー25に代えて、筐体20の開口21に、吸収型偏光子27a又は反射型偏光子27bが設置されている。吸収型偏光子27aは、入射した光を直交する二つの偏光成分(P波およびS波)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、P波)を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、S波)を吸収する機能を有している。また、反射型偏光子27bは、入射した光を直交する二つの偏光成分(P波およびS波)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、P波)を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、S波)を反射させる機能を有している。   Further, as shown in FIG. 6, the display device 10 further includes a polarizer 27 disposed on the optical path of the image light Li after being reflected by the polarization selective reflection layer 70 and transmitted through the ¼ wavelength phase difference layer 51. You may make it have. The polarizer 27 may be either an absorption polarizer 27a or a reflection polarizer 27b. In the example shown in FIG. 6, an absorption polarizer 27 a or a reflection polarizer 27 b is installed in the opening 21 of the housing 20 instead of the transparent cover 25 in the above-described embodiment. The absorption polarizer 27a decomposes incident light into two orthogonal polarization components (P wave and S wave) and vibrates in one direction (direction parallel to the transmission axis) (for example, P wave) ) And absorbs a linearly polarized light component (for example, S wave) that vibrates in the other direction (direction parallel to the absorption axis) perpendicular to the one direction. The reflective polarizer 27b decomposes incident light into two orthogonal polarization components (P wave and S wave) and vibrates in one direction (direction parallel to the transmission axis) (for example, P wave) is transmitted, and a linearly polarized component (for example, S wave) that vibrates in the other direction (direction parallel to the absorption axis) orthogonal to the one direction is reflected.

図6に示された例において、画像光Liは、1/4波長位相差層51を透過することで円偏光成分から直線偏光成分へと変換される。そして、吸収型偏光子27a又は反射型偏光子27bを、画像光Liをなす直線偏光成分の光が透過し得るように配置すれば、画像光Liの利用効率は低下しない。また、画像光Liが、円偏光である場合よりも直線偏光(例えばS波)である場合の方が、フロントガラス3での反射率が高く画像光Liを有効利用し得ることが確認された。この点においても、偏光選択反射層70で反射された画像光Liの光路上に1/4波長位相差層を設けることは有効である。   In the example shown in FIG. 6, the image light Li is converted from a circularly polarized light component to a linearly polarized light component by passing through the ¼ wavelength phase difference layer 51. If the absorption polarizer 27a or the reflection polarizer 27b is arranged so that the linearly polarized light component of the image light Li can be transmitted, the utilization efficiency of the image light Li does not decrease. In addition, it was confirmed that the image light Li can be used more effectively when the image light Li is linearly polarized light (for example, S wave) than when it is circularly polarized light, and the reflectance at the windshield 3 is high. . Also in this respect, it is effective to provide a ¼ wavelength phase difference layer on the optical path of the image light Li reflected by the polarization selective reflection layer 70.

一方、図6に示された例において、外光Lxは、その半分しか、吸収型偏光子27a又は反射型偏光子27bを透過することができない。したがって、画像光Liの利用効率を維持しながら、表示装置10の筐体20内に入射する外光Lxの量を大幅に低減することができる。これにより、画像の明るさに影響を及ぼすことなく、画像形成装置30の温度上昇および画像のコントラスト低下をさらに効果的に防止することできる。   On the other hand, in the example shown in FIG. 6, only half of the external light Lx can pass through the absorption polarizer 27a or the reflection polarizer 27b. Therefore, the amount of external light Lx incident on the housing 20 of the display device 10 can be significantly reduced while maintaining the utilization efficiency of the image light Li. Thereby, the temperature rise of the image forming apparatus 30 and the contrast reduction of the image can be more effectively prevented without affecting the brightness of the image.

なお、上述した透明カバー25と同様に、偏光子27に赤外線反射膜が積層されていてもよい。   Note that, similarly to the transparent cover 25 described above, an infrared reflection film may be laminated on the polarizer 27.

さらに、図7に示すように、表示装置10が、上述した1/4波長位相差層50に代えて、画層形成装置30から偏光選択反射層70までの画像光Liの光路上となり且つ偏光選択反射層70で反射された画像光Liの光路上となる位置に配置された1/4波長位相差層52を、さらに有するようにしてもよい。この例によれば、画像形成装置30が射出する画像光Liが一方の直線偏光成分の光である場合、典型的には、画像形成装置30が液晶表示装置31やレーザープロジェクタ等である場合、偏光選択反射層70迄の光路上に配置された1/4波長位相差層52により、偏光選択反射層70で選択的に反射されるようになる円偏光成分の光に画像光Liを変換することができる。また、偏光選択反射層70で反射された画像光Liを、同一の1/4波長位相差層52によって、直線偏光成分に再変換することが可能となる。この結果、偏光選択反射層70で光路を調整された後における画像光Liの偏光状態を、直線偏光成分に変換することができる。直線偏光成分の画像光Liに対しては、種々の光学アプリケーションの適用が容易となる。   Further, as shown in FIG. 7, the display device 10 is placed on the optical path of the image light Li from the image layer forming device 30 to the polarization selective reflection layer 70 in place of the quarter-wave retardation layer 50 described above and is polarized. You may make it further have the quarter wavelength phase difference layer 52 arrange | positioned in the position which becomes on the optical path of the image light Li reflected by the selective reflection layer 70. FIG. According to this example, when the image light Li emitted from the image forming apparatus 30 is light of one linearly polarized component, typically, when the image forming apparatus 30 is a liquid crystal display device 31, a laser projector, or the like, The quarter-wave retardation layer 52 disposed on the optical path to the polarization selective reflection layer 70 converts the image light Li into light having a circular polarization component that is selectively reflected by the polarization selective reflection layer 70. be able to. Further, the image light Li reflected by the polarization selective reflection layer 70 can be reconverted into a linearly polarized light component by the same quarter-wave retardation layer 52. As a result, the polarization state of the image light Li after the optical path is adjusted by the polarization selective reflection layer 70 can be converted into a linearly polarized light component. Various optical applications can be easily applied to the linearly polarized image light Li.

とりわけ、図7に示された例では、1/4波長位相差層52は、偏光選択反射層70に積層されている。このような1/4波長位相差層52の配置によれば、画像光Liは、偏光選択反射層70に入射する際と偏光選択反射層70で反射された後の二回にわたって、1/4波長位相差層52をより確実に透過することができる。そして、1/4波長位相差層52を偏光選択反射層70に近接して配置することができるので、表示装置10を小型化することができる。   In particular, in the example shown in FIG. 7, the quarter-wave retardation layer 52 is laminated on the polarization selective reflection layer 70. According to such an arrangement of the quarter-wave retardation layer 52, the image light Li is 1/4 when incident on the polarization selective reflection layer 70 and twice after being reflected by the polarization selective reflection layer 70. The wavelength retardation layer 52 can be transmitted more reliably. Since the quarter wavelength retardation layer 52 can be disposed close to the polarization selective reflection layer 70, the display device 10 can be reduced in size.

なお、図6に示された例と同様に、図7に示された例においても、表示装置10が、偏光選択反射層70で反射され1/4波長位相差層52を透過した後における画像光Liの光路上に配置された偏光子27(吸収型偏光子27a又は反射型偏光子27b)を、さらに有するようにしてもよい。吸収型偏光子27a又は反射型偏光子27bを設置することで、図6を参照して既に説明したように、画像の明るさに影響を及ぼすことなく、画像形成装置30の温度上昇および画像のコントラスト低下をさらに効果的に防止することも可能となる。   Similar to the example shown in FIG. 6, in the example shown in FIG. 7, the image after the display device 10 is reflected by the polarization selective reflection layer 70 and is transmitted through the ¼ wavelength phase difference layer 52. You may make it further have the polarizer 27 (Absorptive polarizer 27a or Reflective polarizer 27b) arrange | positioned on the optical path of light Li. By installing the absorptive polarizer 27a or the reflective polarizer 27b, as already described with reference to FIG. 6, the temperature rise of the image forming apparatus 30 and the image of the image are not affected without affecting the brightness of the image. It is also possible to more effectively prevent a decrease in contrast.

さらに、上述した一実施の形態において、一方の直線偏光成分からなる画像光Liを射出する画像形成装置30として、液晶表示装置31を例示したが、この例に限られない。例えば、図8に示すように、レーザープロジェクタ36を、一方の直線偏光成分からなる画像光Liを射出する画像形成装置30として、利用可能である。図8に示されたレーザープロジェクタ36は、レーザー光を射出するレーザー光源37と、レーザー光の光路を経時的に変化させる走査装置38と、走査装置で光路を調整されたレーザー光が入射するスクリーン39と、を含んでいる。走査装置38は、スクリーン上をレーザー光が走査するように、レーザー光の光路を調整する。スクリーン上を画素領域に区分けして、画素領域毎にレーザー光源37からのレーザー光の射出および射出停止を制御することで、レーザー光源37上に画像を形成する。なお、レーザー光源37から発振されるレーザー光の偏光状態を一方の直線偏光成分に整えておくことにより、レーザープロジェクタ36は、一方の直線偏光成分からなる画像光Liを走査装置38から射出することができる。図8に示されたレーザープロジェクタ36は、液晶表示装置と比較して、光源光の利用高効率が非常に高くなる点において有利である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the liquid crystal display device 31 is illustrated as the image forming device 30 that emits the image light Li including one linearly polarized component. However, the present invention is not limited to this example. For example, as shown in FIG. 8, the laser projector 36 can be used as an image forming apparatus 30 that emits image light Li composed of one linearly polarized component. The laser projector 36 shown in FIG. 8 includes a laser light source 37 that emits laser light, a scanning device 38 that changes the optical path of the laser light with time, and a screen on which the laser light whose optical path has been adjusted by the scanning device is incident. 39. The scanning device 38 adjusts the optical path of the laser beam so that the laser beam scans on the screen. An image is formed on the laser light source 37 by dividing the screen into pixel areas and controlling the emission and stop of the laser light from the laser light source 37 for each pixel area. In addition, by adjusting the polarization state of the laser light oscillated from the laser light source 37 to one linearly polarized component, the laser projector 36 emits the image light Li composed of one linearly polarized component from the scanning device 38. Can do. The laser projector 36 shown in FIG. 8 is advantageous in that the use efficiency of the light source light becomes very high as compared with the liquid crystal display device.

さらに、上述した一実施の形態において、一方の直線偏光成分からなる画像光Liを射出する画像形成装置30を用いる例を示したが、これに限られない。無偏光の画像光Liを射出する画像形成装置を使用することも可能である。無偏光の画像光Liが偏光選択反射層70に入射した場合、画像光Liの略半分が、偏光選択反射層70で反射される。すなわち、画像光Liの利用効率が低下するが、外光反射に起因した画像のコントラスト低下を効果的に防止し得るといった上述の作用効果を享受することができる。例えば、図8に示されたレーザープロジェクタ36において、レーザー光源37が偏光状態を調整されていないレーザー光を発振する場合や、図2に示された液晶表示装置31や図8に示されたレーザープロジェクタ36が強い拡散機能を有した部材を含む場合、無偏光の画像光Liが画像形成装置30から射出される。   Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the image forming apparatus 30 that emits the image light Li including one linearly polarized component is used has been described, but the present invention is not limited thereto. It is also possible to use an image forming apparatus that emits non-polarized image light Li. When non-polarized image light Li is incident on the polarization selective reflection layer 70, approximately half of the image light Li is reflected by the polarization selective reflection layer 70. That is, although the use efficiency of the image light Li is reduced, it is possible to enjoy the above-described effects such that the contrast reduction of the image due to external light reflection can be effectively prevented. For example, in the laser projector 36 shown in FIG. 8, when the laser light source 37 oscillates laser light whose polarization state is not adjusted, the liquid crystal display device 31 shown in FIG. 2 or the laser shown in FIG. When the projector 36 includes a member having a strong diffusion function, non-polarized image light Li is emitted from the image forming apparatus 30.

また、図9に示すようなデジタルマイクロミラーデバイス44を利用した画像形成装置41も、特別な手段を用いなければ、無偏光の画像光Liを射出する。図9に示された画像形成装置41は、無偏光の光を射出する光源42と、プリズム43と、デジタルマイクロミラーデバイス44と、を有している。光源42は、例えば発光ダイオードを含み、無偏光の面状光をプリズム43に照射する。面状光は、プリズム43を透過してデジタルマイクロミラーデバイス44に入射する。デジタルマイクロミラーデバイス44は、多数の微小ミラーを含むMEMS素子であり、反射型の空間光変調器として機能する。デジタルマイクロミラーデバイス44は、画素毎に微小ミラーの反射方向を切り替えることで、画像を形成する。デジタルマイクロミラーデバイス44で形成された画像光Liは、プリズム43で全反射して、誘導手段55の選択反射板60へと向かう。   Further, the image forming apparatus 41 using the digital micromirror device 44 as shown in FIG. 9 also emits non-polarized image light Li if no special means is used. The image forming apparatus 41 illustrated in FIG. 9 includes a light source 42 that emits non-polarized light, a prism 43, and a digital micromirror device 44. The light source 42 includes, for example, a light emitting diode, and irradiates the prism 43 with non-polarized planar light. The planar light passes through the prism 43 and enters the digital micromirror device 44. The digital micromirror device 44 is a MEMS element including a large number of micromirrors, and functions as a reflective spatial light modulator. The digital micromirror device 44 forms an image by switching the reflection direction of the micromirror for each pixel. The image light Li formed by the digital micromirror device 44 is totally reflected by the prism 43 and travels toward the selective reflection plate 60 of the guiding means 55.

なお、図9に示された画像形成装置41は、液晶表示装置と比較して、光源光の利用高効率が非常に高くなる点において有利である。画像光Liの略半分しか偏光選択反射層70で反射され得なかったとしても、光源光の利用効率は全体として高くなる。   Note that the image forming apparatus 41 shown in FIG. 9 is advantageous in that the use efficiency of the light source light is very high compared to the liquid crystal display device. Even if only about half of the image light Li can be reflected by the polarization selective reflection layer 70, the utilization efficiency of the light source light is increased as a whole.

さらに、無偏光の画像光Liを射出する画像形成装置30との組み合わせにおいて、光源光の利用効率を改善する工夫が可能である。図10に示された例では、無偏光の画像光Liを射出する画像形成装置30を用いるとともに、偏光選択反射層70が、右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、の両方を含むようにしてもよい。このような例によれば、コレステリック液晶構造層の選択反射波長域内にある無偏光の画像光Liを、偏光選択反射層70で、高反射率にて反射することができ、光源光に利用効率及び表示装置10全体のエネルギー効率を大幅に改善することができる。   Further, in combination with the image forming apparatus 30 that emits non-polarized image light Li, a device for improving the light source light utilization efficiency can be achieved. In the example shown in FIG. 10, the image forming apparatus 30 that emits non-polarized image light Li is used, and the polarization selective reflection layer 70 includes a cholesteric liquid crystal structure layer that selectively reflects right circularly polarized light, and the left A cholesteric liquid crystal structure layer that selectively reflects light of a circularly polarized component may be included. According to such an example, the non-polarized image light Li in the selective reflection wavelength region of the cholesteric liquid crystal structure layer can be reflected by the polarization selective reflection layer 70 with high reflectance, and the light source light is used efficiently. In addition, the energy efficiency of the entire display device 10 can be greatly improved.

右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層および左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層は、液晶分子がなす螺旋構造の巻き方向を互いに逆向きとしている。そして、右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層および左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層は、螺旋構造のピッチを同一とすることで、同一の選択反射中心波長を有するようになる。図11に示された具体例において、偏光選択反射層70は、第1〜第6コレステリック液晶構造層71〜76を有している。第1〜第3のコレステリック液晶構造層71,72,73は、右円偏光成分の光を選択反射し、第4〜第6のコレステリック液晶構造層74,75,76は、左円偏光成分の光を選択反射する。第1コレステリック液晶構造層71及び第4コレステリック液晶構造層74は、同一の選択反射中心波長を有し、赤色(R)の波長域の光を選択反射する。第2コレステリック液晶構造層72及び第5コレステリック液晶構造層75は、同一の選択反射中心波長を有し、緑色(G)の波長域の光を選択反射する。第3コレステリック液晶構造層73及び第6コレステリック液晶構造層76は、同一の選択反射中心波長を有し、青色(B)の波長域の光を選択反射する。   The cholesteric liquid crystal structure layer that selectively reflects the light of the right circularly polarized light component and the cholesteric liquid crystal structure layer that selectively reflects the light of the left circularly polarized light component are opposite to each other in the winding direction of the spiral structure formed by the liquid crystal molecules. The cholesteric liquid crystal structure layer that selectively reflects the light of the right circularly polarized light component and the cholesteric liquid crystal structure layer that selectively reflects the light of the left circularly polarized light component have the same selective reflection center wavelength by making the pitch of the spiral structure the same. Will have. In the specific example shown in FIG. 11, the polarization selective reflection layer 70 includes first to sixth cholesteric liquid crystal structure layers 71 to 76. The first to third cholesteric liquid crystal structure layers 71, 72, and 73 selectively reflect the light of the right circularly polarized component, and the fourth to sixth cholesteric liquid crystal structure layers 74, 75, and 76 have the left circularly polarized component. Selectively reflects light. The first cholesteric liquid crystal structure layer 71 and the fourth cholesteric liquid crystal structure layer 74 have the same selective reflection center wavelength, and selectively reflect light in the red (R) wavelength region. The second cholesteric liquid crystal structure layer 72 and the fifth cholesteric liquid crystal structure layer 75 have the same selective reflection center wavelength, and selectively reflect light in the green (G) wavelength region. The third cholesteric liquid crystal structure layer 73 and the sixth cholesteric liquid crystal structure layer 76 have the same selective reflection center wavelength, and selectively reflect light in the blue (B) wavelength region.

ここで、図12のグラフは、550nmに選択反射中心波長を設定した二枚のコレステリック液晶構造層を重ねてなる偏光選択反射層の反射特性の一例を示している。この偏光選択反射層に含まれる二枚のコレステリック液晶構造層は、液晶分子がなす螺旋構造の巻き方向が互いに対して逆向きとした。図12に示された反射特性は、入射光を無偏光として、図3に示された反射特性と同一の測定器を用いて測定した。図12に示すように、偏光選択反射層は、選択反射中心波長の画像光を80%近くの高反射率で反射することができ、しかもその波長選択性は鋭い。したがって、無偏光の画像光を用いた例においても、画像を高トラストで明るく表示しながら、画像形成装置30が外光照射により加熱されて損傷するといった不具合に効果的に対処することができる。   Here, the graph of FIG. 12 shows an example of the reflection characteristic of the polarization selective reflection layer formed by superposing two cholesteric liquid crystal structure layers having a selective reflection center wavelength set to 550 nm. In the two cholesteric liquid crystal structure layers included in the polarization selective reflection layer, the winding directions of the spiral structure formed by the liquid crystal molecules are opposite to each other. The reflection characteristics shown in FIG. 12 were measured using the same measuring device as the reflection characteristics shown in FIG. As shown in FIG. 12, the polarization selective reflection layer can reflect image light having a selective reflection center wavelength with a high reflectance of nearly 80%, and the wavelength selectivity is sharp. Therefore, even in an example using non-polarized image light, it is possible to effectively cope with the problem that the image forming apparatus 30 is heated and damaged by external light irradiation while the image is displayed brightly with high trust.

さらに、図10に示された例においても、表示装置10が、偏光選択反射層70で反射された後における画像光Liの光路上に配置された偏光子27を更に有するようにしてもよい。偏光子27は、吸収型偏光子27a及び反射型偏光子27bのいずれとしてもよい。図13に示された例では、図10に示された表示装置10における透明カバー25に代えて、筐体20の開口21に、吸収型偏光子27a又は反射型偏光子27bが設置されている。   Further, in the example shown in FIG. 10, the display device 10 may further include a polarizer 27 disposed on the optical path of the image light Li after being reflected by the polarization selective reflection layer 70. The polarizer 27 may be either an absorption polarizer 27a or a reflection polarizer 27b. In the example shown in FIG. 13, instead of the transparent cover 25 in the display device 10 shown in FIG. 10, an absorption polarizer 27a or a reflection polarizer 27b is installed in the opening 21 of the housing 20. .

この例において、画像光Liは、偏光子27を透過する際に、その光量を略半分落としてしまう。しかしながら、上述したように、無偏光の画像光Liを射出する画像形成装置自体のエネルギー効率が優れているため、表示装置10全体としてのエネルギー効率も依然として高い水準となる。その一方で、図13に示された例において、外光Lxは、その半分しか、偏光子27を透過することができない。したがって、表示装置10の筐体20内に入射する外光Lxの量を大幅に低減することができる。これにより、画像形成装置30の温度上昇および画像のコントラスト低下をさらに効果的に防止することできる。   In this example, when the image light Li passes through the polarizer 27, the light amount is reduced by almost half. However, as described above, since the energy efficiency of the image forming apparatus itself that emits the non-polarized image light Li is excellent, the energy efficiency of the display device 10 as a whole is still at a high level. On the other hand, in the example shown in FIG. 13, only half of the external light Lx can pass through the polarizer 27. Therefore, the amount of external light Lx that enters the housing 20 of the display device 10 can be significantly reduced. Thereby, the temperature rise of the image forming apparatus 30 and the contrast reduction of the image can be further effectively prevented.

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。   In addition, although the some modification with respect to embodiment mentioned above was demonstrated above, naturally, it is also possible to apply combining several modifications suitably.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to this Example.

<サンプル>
車用のヘッドアップディスプレイとして機能する表示装置10(実施例1〜4及び比較例1〜4)を作製した。この表示装置は、図7に示された構成を有するようにした。具体的には、表示装置10は、液晶表示装置31(画層形成装置30)と、画像光を反射する選択反射板60及び凹面鏡81(反射手段80)と、選択反射板60に積層された1/4波長位相差層52と、を有するようにした。また、図7に示すように、表示装置(実施例1〜4及び比較例1〜4)は、開口21が形成された筐体20と、開口21を覆うように設けられた透明カバー25と、を有するようにした。
<Sample>
The display apparatus 10 (Examples 1-4 and Comparative Examples 1-4) which functions as a head-up display for cars was produced. This display device has the configuration shown in FIG. Specifically, the display device 10 is stacked on the liquid crystal display device 31 (image layer forming device 30), the selective reflection plate 60 and the concave mirror 81 (reflection means 80) that reflect image light, and the selective reflection plate 60. And a quarter-wave retardation layer 52. As shown in FIG. 7, the display device (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4) includes a housing 20 in which an opening 21 is formed, and a transparent cover 25 provided so as to cover the opening 21. , To have.

実施例1〜4及び比較例1〜4の間で、表1に示すように、選択反射板60および透明カバー25を変更した。   As shown in Table 1, the selective reflector 60 and the transparent cover 25 were changed between Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4.

実施例1〜4では、図14に示された構成を有する選択反射板60を用いた。実施例1〜4で用いた選択反射板60は、一方の偏光成分を反射する五つのコレステリック液晶構造層を含むようにした。五つのコレステリック液晶構造層が反射する選択中心波長は、互いに異なるようにした。五つのコレステリック液晶構造層の反射光の色は、それぞれ、暗赤色、赤色、緑色、明青色、青色となるようにした。図15のグラフには、一方の直線偏光(S波)が30°の入射角度で入射する場合における、実施例1〜4で用いた選択反射板60の反射特性を示している。また、図16のグラフには、無偏光の光が30°の入射角度で入射する場合における、実施例1〜4で用いた選択反射板60の反射特性を示している。実施例1〜4で用いた選択反射板によれば、可視光域の一方の直線偏光成分からなる画像光を、高効率で反射することができる。併せて、実施例1〜4で用いた選択反射板によれば、可視光域の無偏光外光を、概ね半分、反射させることなく透過させることができる。   In Examples 1 to 4, the selective reflector 60 having the configuration shown in FIG. 14 was used. The selective reflection plate 60 used in Examples 1 to 4 includes five cholesteric liquid crystal structure layers that reflect one polarization component. The selected center wavelengths reflected by the five cholesteric liquid crystal structure layers were made different from each other. The colors of reflected light of the five cholesteric liquid crystal structure layers were dark red, red, green, light blue, and blue, respectively. The graph of FIG. 15 shows the reflection characteristics of the selective reflection plate 60 used in Examples 1 to 4 when one linearly polarized light (S wave) is incident at an incident angle of 30 °. The graph of FIG. 16 shows the reflection characteristics of the selective reflection plate 60 used in Examples 1 to 4 when non-polarized light is incident at an incident angle of 30 °. According to the selective reflection plates used in Examples 1 to 4, it is possible to reflect image light composed of one linearly polarized light component in the visible light region with high efficiency. In addition, according to the selective reflection plates used in Examples 1 to 4, it is possible to transmit the non-polarized outside light in the visible light region approximately half, without being reflected.

比較例1〜4では、コールドミラーを選択反射板60として用いた。比較例1〜4で使用したコールドミラーは、図3に示されたコールドミラーの反射特性を有していた。   In Comparative Examples 1 to 4, a cold mirror was used as the selective reflection plate 60. The cold mirror used in Comparative Examples 1 to 4 had the reflection characteristics of the cold mirror shown in FIG.

実施例1及び比較例1では、透明なポリカーボネート製の板を透明カバーとして用いた。実施例2及び比較例2では、吸収型偏光子(PVA−ヨウ素型)を透明カバーとして用いた。実施例3及び比較例3では、誘電体多層膜型の反射型偏光子(3M社製の「DBEF」)を透明カバーとして用いた。実施例4及び比較例4では、ワイヤーグリッド型の反射型偏光子(旭化成社製の型番HTN)を透明カバーとして用いた。   In Example 1 and Comparative Example 1, a transparent polycarbonate plate was used as the transparent cover. In Example 2 and Comparative Example 2, an absorbing polarizer (PVA-iodine type) was used as a transparent cover. In Example 3 and Comparative Example 3, a dielectric multilayer type reflective polarizer (“DBEF” manufactured by 3M) was used as a transparent cover. In Example 4 and Comparative Example 4, a wire grid type reflective polarizer (model number HTN manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) was used as a transparent cover.

一方、選択反射板60および透明カバー25以外の表示装置の構成は、実施例1〜4及び比較例1〜4の間で共通とした。液晶表示装置31と、凹面鏡81及び筐体20は、市販されている車用のヘッドアップディスプレイの各構成を用いた。液晶表示装置31の画像光は、一方の直線偏光であった。選択反射板に積層された1/4波長位相差層は、液晶表示装置31から射出した一方の直線偏光を、選択反射板で反射され得る円偏光成分に変換した。また、選択反射板に積層された1/4波長位相差層は、選択反射板で反射された円偏光の画像光を、実施例2〜4及び変形例2〜4で用いる偏光子を透過し得る直線偏光に変換した。   On the other hand, the configuration of the display device other than the selective reflection plate 60 and the transparent cover 25 is common to the first to fourth examples and the first to fourth comparative examples. The liquid crystal display device 31, the concave mirror 81, and the housing 20 used the configurations of commercially available head-up displays for vehicles. The image light of the liquid crystal display device 31 was one linearly polarized light. The quarter-wave retardation layer laminated on the selective reflection plate converted one linearly polarized light emitted from the liquid crystal display device 31 into a circularly polarized light component that can be reflected by the selective reflection plate. Moreover, the quarter wavelength phase difference layer laminated | stacked on the selective reflection plate permeate | transmits the circularly polarized image light reflected by the selective reflection plate through the polarizer used in Examples 2-4 and Modifications 2-4. Converted to the linear polarization obtained.

<実験1:温度測定>
疑似太陽光光源としてのキセノンランプ(三永電機製作所製の「XES−155S1」)を用いて、筐体の開口に設けられた透明カバーを直接照射した。キセノンランプからの光が、凹面鏡81及び選択反射板で反射された後に液晶表示装置の全面へ入射するように、キセノンランプと表示装置との相対位置を調整した。透明カバー直上での照度が900W/mとなるように、キセノンランプの出力を設定した。キセノンランプが発光している状態で、液晶表示装置の表示面の温度変化を調査した。液晶表示装置の表示面の温度は、表示面上に設置した熱電対によって計測した。この実験中、液晶表示装置での画像表示を停止した。
<Experiment 1: Temperature measurement>
Using a xenon lamp (“XES-155S1” manufactured by Mitsunaga Electric Manufacturing Co., Ltd.) as a pseudo-sunlight source, the transparent cover provided at the opening of the housing was directly irradiated. The relative position between the xenon lamp and the display device was adjusted so that the light from the xenon lamp was reflected by the concave mirror 81 and the selective reflector and then incident on the entire surface of the liquid crystal display device. The output of the xenon lamp was set so that the illuminance immediately above the transparent cover would be 900 W / m 2 . The temperature change of the display surface of the liquid crystal display device was investigated while the xenon lamp was emitting light. The temperature of the display surface of the liquid crystal display device was measured by a thermocouple installed on the display surface. During this experiment, image display on the liquid crystal display device was stopped.

温度の測定結果を表1に示す。表1に示すように、コレステリック液晶構造層を選択反射板として用いた実施例1〜4は、コールドミラーを選択反射板として用いた比較例1〜4と比較して、いずれの透明カバーを用いた場合にも液晶表示装置の表示面での温度上昇を大幅に低減することができた。とりわけ、キセノンランプからの光の一部を吸収又は反射し得る偏光子を用いた比較例2〜4の温度上昇よりも、偏光子を用いなかった実施例1での温度上昇が低くなった。   Table 1 shows the temperature measurement results. As shown in Table 1, Examples 1-4 using the cholesteric liquid crystal structure layer as the selective reflection plate use any transparent cover as compared with Comparative Examples 1-4 using the cold mirror as the selective reflection plate. In this case, the temperature rise on the display surface of the liquid crystal display device could be greatly reduced. In particular, the temperature increase in Example 1 in which no polarizer was used was lower than the temperature increase in Comparative Examples 2 to 4 using a polarizer that could absorb or reflect part of the light from the xenon lamp.

<実験2:輝度測定>
図7に示すように表示画像が透明ガラス(図7ではフロントガラス3)に反射するように、表示装置を透明ガラスの近傍に設置した。表示装置が一定の画像を表示した状態で、画像が観察される方向での輝度を透明ガラス上で測定した。測定された輝度を表1に示す。実施例1〜4での輝度は、比較例1〜4よりも若干低くなったが、実施例1〜4での表示画像を実用上問題とならない十分な明るさで観察することができた。
<Experiment 2: Brightness measurement>
As shown in FIG. 7, the display device was installed in the vicinity of the transparent glass so that the display image was reflected on the transparent glass (the windshield 3 in FIG. 7). With the display device displaying a certain image, the luminance in the direction in which the image was observed was measured on transparent glass. The measured brightness is shown in Table 1. The luminance in Examples 1 to 4 was slightly lower than that in Comparative Examples 1 to 4, but the display images in Examples 1 to 4 could be observed with sufficient brightness that would not be a practical problem.

Figure 2018143231
Figure 2018143231

Claims (19)

移動体に搭載される表示装置であって、
画像光を射出する画像形成装置と、
前記画像光を誘導する誘導手段と、を備え、
前記誘導手段は、コレステリック液晶構造を有した一以上の層を含む偏光選択反射層を含み、
前記偏光選択反射層は、前記画像光を反射して前記画像光の光路を変化させる、表示装置。
A display device mounted on a moving body,
An image forming apparatus for emitting image light;
Guiding means for guiding the image light,
The guiding means includes a polarization selective reflection layer including one or more layers having a cholesteric liquid crystal structure,
The polarization selective reflection layer is a display device that reflects the image light and changes an optical path of the image light.
前記偏光選択反射層で反射された画像光が透光性を有した反射体で更に反射されることで観察されるようになるヘッドアップディスプレイとして機能する、請求項1に記載の表示装置。   The display device according to claim 1, wherein the display device functions as a head-up display in which the image light reflected by the polarization selective reflection layer is further observed by a reflector having translucency. 前記画像形成装置および前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成されている、請求項1又は2に記載の表示装置。
A housing for accommodating the polarization selective reflection layer of the image forming apparatus and the guiding unit;
The display device according to claim 1, wherein an opening through which the image light reflected by the polarization selective reflection layer passes is formed in the housing.
前記画層形成装置から前記偏光選択反射層までの前記画像光の光路上となる位置に配置された1/4波長位相差層を、さらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示装置。   4. The liquid crystal display according to claim 1, further comprising a ¼ wavelength phase difference layer disposed at a position on the optical path of the image light from the image layer forming device to the polarization selective reflection layer. Display device. 前記偏光選択反射層で反射された前記画像光の光路上となる位置に配置された1/4波長位相差層を、さらに備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の表示装置。   The display device according to claim 1, further comprising a ¼ wavelength phase difference layer disposed at a position on the optical path of the image light reflected by the polarization selective reflection layer. 前記画層形成装置から前記偏光選択反射層までの前記画像光の光路上となり且つ前記偏光選択反射層で反射された前記画像光の光路上となる位置に配置された1/4波長位相差層を、さらに備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の表示装置。   1/4 wavelength phase difference layer disposed on the optical path of the image light from the image forming apparatus to the polarization selective reflection layer and on the optical path of the image light reflected by the polarization selective reflection layer The display device according to any one of claims 1 to 4, further comprising: 前記1/4波長位相差層は、前記偏光選択反射層に積層されている、請求項6に記載の表示装置。   The display device according to claim 6, wherein the quarter-wave retardation layer is stacked on the polarization selective reflection layer. 前記偏光選択反射層で反射され前記1/4波長位相差層を透過した後における前記画像光の光路上に配置された偏光子を、さらに備える、請求項5〜7のいずれか一項に記載の表示装置。   The polarizer further arrange | positioned on the optical path of the said image light after reflecting with the said polarization selective reflection layer and permeate | transmitting the said 1/4 wavelength phase difference layer is further provided as described in any one of Claims 5-7. Display device. 前記画像形成装置および前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記偏光子は、前記筐体の前記開口に設置されている、請求項8に記載の表示装置。
A housing for accommodating the polarization selective reflection layer of the image forming apparatus and the guiding unit;
The housing is formed with an opening through which the image light reflected by the polarization selective reflection layer passes,
The display device according to claim 8, wherein the polarizer is installed in the opening of the housing.
前記画像形成装置及び前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記1/4波長位相差層は、前記筐体内に配置されている、請求項4〜9のいずれか一項に記載の表示装置。
A housing that houses the polarization selective reflection layer of the image forming apparatus and the guiding unit;
The housing is formed with an opening through which the image light reflected by the polarization selective reflection layer passes,
The display device according to any one of claims 4 to 9, wherein the quarter-wave retardation layer is disposed in the housing.
前記画像形成装置は、一方の直線偏光成分の光からなる前記画像光を射出する、請求項4、6又は7に記載の表示装置。   The display device according to claim 4, wherein the image forming apparatus emits the image light composed of one linearly polarized light component. 前記画像形成装置は、液晶表示装置を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の表示装置。   The display device according to claim 1, wherein the image forming apparatus includes a liquid crystal display device. 前記偏光選択反射層が、右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示装置。   The said polarized-light selective reflection layer contains the cholesteric liquid crystal structure layer which selectively reflects the light of a right circularly polarized component, and the cholesteric liquid crystal structure layer which selectively reflects the light of a left circularly-polarized component. The display device according to one item. 前記偏光選択反射層で反射された後における前記画像光の光路上に配置された偏光子を、さらに備える、請求項13に記載の表示装置。   The display device according to claim 13, further comprising a polarizer disposed on an optical path of the image light after being reflected by the polarization selective reflection layer. 前記画像形成装置及び前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記偏光子は、前記筐体の前記開口に設置されている、請求項14に記載の表示装置。
A housing that houses the polarization selective reflection layer of the image forming apparatus and the guiding unit;
The housing is formed with an opening through which the image light reflected by the polarization selective reflection layer passes,
The display device according to claim 14, wherein the polarizer is installed in the opening of the housing.
前記画像形成装置は、光源と、光源からの光の光路を変化させるデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスで光路を変化させられた前記光が入射するスクリーンと、を含む、請求項1、2、3、13、14又は15に記載の表示装置。   The image forming apparatus includes a light source, a digital micromirror device that changes an optical path of light from the light source, and a screen on which the light whose optical path has been changed by the digital micromirror device is incident. The display device according to 2, 3, 13, 14 or 15. 前記画像形成装置は、レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光の光路を経時的に変化させる走査装置と、前記走査装置で光路を調整された前記レーザー光が入射するスクリーンと、を含む、請求項1〜11、13、14又は15に記載の表示装置。   The image forming apparatus includes a laser light source that emits laser light, a scanning device that changes an optical path of the laser light with time, and a screen on which the laser light whose optical path is adjusted by the scanning device is incident. The display device according to claim 1, 11, 13, 14, or 15. 請求項1〜17のいずれか一項に記載の表示装置と、
前記表示装置から前記画像光を投射される被投射体と、を備える、投射装置。
A display device according to any one of claims 1 to 17,
A projection device that projects the image light from the display device.
請求項1〜17のいずれか一項に記載の表示装置を備える、移動体。   A moving body comprising the display device according to claim 1.
JP2018565580A 2017-01-31 2018-01-31 Display device, projection device, and moving body Pending JPWO2018143231A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017015980 2017-01-31
JP2017015980 2017-01-31
PCT/JP2018/003090 WO2018143231A1 (en) 2017-01-31 2018-01-31 Display device, projection device, and movable body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2018143231A1 true JPWO2018143231A1 (en) 2019-11-14

Family

ID=63039769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018565580A Pending JPWO2018143231A1 (en) 2017-01-31 2018-01-31 Display device, projection device, and moving body

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2018143231A1 (en)
WO (1) WO2018143231A1 (en)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61238015A (en) * 1985-04-15 1986-10-23 Nissan Motor Co Ltd Display device for vehicle
JP2006208786A (en) * 2005-01-28 2006-08-10 Dainippon Printing Co Ltd Reflection element and projection system provided with the same
JP2008070782A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Seiko Epson Corp Headup display
WO2013190958A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-27 旭硝子株式会社 Head-up display
JP2014044244A (en) * 2012-08-24 2014-03-13 Asahi Kasei E-Materials Corp Graphic display device
JP2014191321A (en) * 2013-03-28 2014-10-06 Denso Corp Head-up display device
US20140307176A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Light-Transmitting Pane for Displaying an Image of a Head-Up Display for Polarized Sunglasses
WO2015125247A1 (en) * 2014-02-20 2015-08-27 パイオニア株式会社 Projection device
WO2015166872A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 シャープ株式会社 Reflective projection-type display device
WO2016056617A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-14 日本化薬株式会社 Light reflecting film, and light controlling film, optical film, functional glass, and head-up display using light reflecting film
WO2016194327A1 (en) * 2015-05-29 2016-12-08 富士フイルム株式会社 Projection image display member and projection system
JP2017009666A (en) * 2015-06-17 2017-01-12 株式会社デンソー Head-up display device

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61238015A (en) * 1985-04-15 1986-10-23 Nissan Motor Co Ltd Display device for vehicle
JP2006208786A (en) * 2005-01-28 2006-08-10 Dainippon Printing Co Ltd Reflection element and projection system provided with the same
JP2008070782A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Seiko Epson Corp Headup display
WO2013190958A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-27 旭硝子株式会社 Head-up display
JP2014044244A (en) * 2012-08-24 2014-03-13 Asahi Kasei E-Materials Corp Graphic display device
JP2014191321A (en) * 2013-03-28 2014-10-06 Denso Corp Head-up display device
US20140307176A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Light-Transmitting Pane for Displaying an Image of a Head-Up Display for Polarized Sunglasses
WO2015125247A1 (en) * 2014-02-20 2015-08-27 パイオニア株式会社 Projection device
WO2015166872A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 シャープ株式会社 Reflective projection-type display device
WO2016056617A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-14 日本化薬株式会社 Light reflecting film, and light controlling film, optical film, functional glass, and head-up display using light reflecting film
WO2016194327A1 (en) * 2015-05-29 2016-12-08 富士フイルム株式会社 Projection image display member and projection system
JP2017009666A (en) * 2015-06-17 2017-01-12 株式会社デンソー Head-up display device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018143231A1 (en) 2018-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102208724B1 (en) Head-up display device
JP6455339B2 (en) Head-up display device
JP6308162B2 (en) Head-up display device
WO2016203732A1 (en) Head-up display device
JP6432540B2 (en) Head-up display device
JP6459921B2 (en) Head-up display device
CN109416471B (en) Head-up display device
JP6369451B2 (en) Head-up display device
US10670863B2 (en) Head-up display device with reflective optical system for vehicle
CN213987029U (en) Double-layer imaging head-up display device, head-up display system and traffic equipment
JP6946925B2 (en) Virtual image display device
CN114077053A (en) Double-layer imaging head-up display device, head-up display system and traffic equipment
US11487114B2 (en) Display device and head-up display device
JP7059654B2 (en) Display devices, mobiles, lighting devices and reflectors
JP6988353B2 (en) Reflectors, display devices and mobiles
JP6922655B2 (en) Virtual image display device
WO2018143231A1 (en) Display device, projection device, and movable body
CN213338211U (en) Head-up display device, head-up display system and traffic equipment
CN114063292A (en) Head-up display device, head-up display system and traffic equipment
JP6620706B2 (en) Head-up display device
WO2017188277A1 (en) Display apparatus and vehicular head-up display
JP2023101953A (en) Optical system and head-up display device
CN114063288A (en) Head-up display device, head-up display system and traffic equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220114

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220314

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220603

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220802

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220916