WO2023120291A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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display
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Inventor
拓真 長崎
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日本精機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K35/00—Arrangement of adaptations of instruments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays

Definitions

  • the present invention relates to a head-up display device.
  • the cover glass has a hard coat layer (hard coat layer (C) in Patent Document 1 and hard coat layer (23) in Patent Document 2) on the surface from which display light is emitted.
  • the hard coat layer is provided to increase the hardness of the surface of the cover glass to prevent appearance disturbance such as scratches.
  • the hard coat layer is usually provided only on the surface from which the display light is emitted, which is likely to be touched by the user.
  • An object of the present invention is to provide a head-up display device that reduces the possibility of appearance disturbance by paying attention to the above-described problems.
  • the head-up display device includes: a housing that allows display light to pass through the opening toward the transmissive and reflective member; a translucent cover having a plate-shaped transparent base material, covering the opening, and having a first hard coat layer provided on a surface on which the display light is incident; Prepare.
  • FIG. 4 is a diagram showing a cross section of the cover glass 52 along the YZ plane;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a head-up display 1 (HUD1), taken along the YZ plane, which is an example of a head-up display device.
  • the HUD 1 is mounted inside a cover member located substantially below the transmissive and reflective member (windshield WS) of the vehicle C.
  • the cover member may be, for example, an instrument panel P that accommodates instruments, a center information display, and the like of the vehicle C, or an exterior case covered with synthetic resin or leather.
  • the HUD 1 emits display light Li to the windshield WS.
  • the display light Li is generated by illumination means and display means inside the HUD 1 .
  • the generated display light Li is emitted from the opening 51 of the case 50 by traveling through an optical system (a correction mirror 31 and a concave mirror 32 which will be described later).
  • An occupant (user) can see a rectangular virtual image V at a position several meters to several tens of meters away from the windshield WS in the F direction by visually recognizing the display light Li reflected by the windshield WS from the viewpoint EP. .
  • a user sitting in the driver's seat can use the display output from the HUD 1 .
  • a light ray connecting the center of the screen 23, which is an example of the display surface described later, and the center of the eyebox, which is the center of the space where the virtual image V can be visually recognized, is called a gutray GR.
  • the virtual image V includes, for example, vehicle information such as the speed and engine speed of the vehicle C, route guidance displays such as turn-by-turn and maps, warning displays such as blind spot indicators and speed limit warnings, etc. Information that is highly necessary to call attention to is displayed. This provides a driving environment in which the need for eye movement and eye focal length adjustment is reduced.
  • the virtual image V includes characters and icons indicating such information, as well as a background portion, and has, for example, a substantially rectangular shape when viewed from above by the occupant.
  • the HUD 1 includes a projector 21, a field lens 22, a screen 23, a correction mirror 31, a concave mirror 32, a control board (not shown), a case 50, and a cover glass 52.
  • the projector 21, the field lens 22, and the screen 23 are one configuration example of a display that emits the display light Li from the display surface (screen 23), and are not limited to the following configuration.
  • the projector 21 emits projection light PL by a field sequential method, and is composed of a red light source, a green light source, a blue light source, a dichroic mirror, a DMD (Digital micro-mirror device), a prism, a projection lens (including an exit pupil), and the like.
  • a known projector can be applied.
  • the red light source, green light source, and blue light source are composed of LEDs of each color, and are sequentially lit according to signals sent from the electrically connected control board. When turned on, each color light beam (illumination light) is emitted toward a dichroic mirror positioned in the upper direction of the drawing of each light source.
  • LEDs of different colors it is also possible to use white LEDs in which transmission type color filters of each color are provided in the emission direction, or to use rotating transmission type color filters in which each color is evenly applied to the outer edge.
  • a dichroic mirror is a reflecting/transmitting member that can transmit or reflect light in a predetermined wavelength range, and transmits/reflects each color light in the direction in which the DMD is positioned.
  • a DMD which is a digital micro-mirror device, reflects light in a predetermined direction by changing the angles of the minute mirrors arranged in a matrix on the plane of incidence of the illumination light according to the control signal from the control board. It is a light modulation element.
  • each color ray transmitted/reflected by the dichroic mirror is reflected in the direction of the prism and other directions that do not affect the display of the virtual image V according to the angle of the mirror.
  • a prism is a prism that is held so as to transmit illumination light of each color incident on the DMD and reflect each color light beam reflected from the DMD toward the projection lens.
  • the projection lens is composed of at least one lens, and emits the light beam reflected by the prism so as to form an image on the screen as projection light PL.
  • the projector 21 emits the projection light PL by selectively reflecting each color light source with the above configuration.
  • the field lens 22 is a lens that is arranged near the screen 23 and adjusts the light distribution of the projection light PL in order to make the image of the peripheral portion particularly clear. Therefore, it is desirable that the screen 23 and the field lens 22 are provided at substantially parallel positions.
  • the screen 23 is a transmissive screen that can be composed of a microlens array, a diffusion plate, etc., and is a member that diffuses and transmits the projection light PL toward the correction mirror 31 as display light.
  • the screen 23 emits the display light Li by being illuminated by the projection light PL.
  • a display that emits display light Li from the display surface (screen 23) is configured.
  • the correcting mirror 31 and the concave mirror 32 constitute a reflecting optical system.
  • the reflective optical system reflects the display light Li emitted from the screen 23 to the windshield WS.
  • the correction mirror 31 is, for example, a free-form surface mirror.
  • the correcting mirror 31 is a mirror having a free-form curved surface that is concave in the longitudinal direction of the drawing and convex in the depth direction of the drawing. Due to this shape, the display light Li is reflected so as to cross in the vertical direction of the drawing.
  • the concave mirror 32 is a reflecting member that magnifies the first display light and reflects it toward the opening of the case 50 (the cover glass 52).
  • Synthetic resin such as PC-PET (polycarbonate polyethylene terephthalate) or PMMA (polymethyl methacrylate resin, acrylic) or inorganic glass can be used as the base material for the correction mirror 31 and the concave mirror 32 .
  • These mirrors can be formed by subjecting the mirror surface to aluminum vapor deposition or the like.
  • the mirrors that make up the optical system may have other modes.
  • a multi-layered interference film with different film thickness is formed on one side of a plate-shaped glass substrate by a method such as vapor deposition, and it is a cold mirror that transmits infrared light and reflects at least visible light, or has polarization characteristics. It may be a mirror having a mirror or a normal plane mirror.
  • a plate-shaped transparent member can be applied to the cover glass 52, which is an example of the translucent cover.
  • the cover glass 52 is attached while curving so as to cover the opening 51 of the case 50 . A detailed configuration will be described later.
  • the control board includes a storage unit such as ROM and RAM (not shown) used for storage of predetermined programs and various data and storage areas during calculation, a CPU for performing calculation processing according to the predetermined program, and a microcomputer provided with an input/output interface and the like. Computer can be applied.
  • the control board generates an image to be displayed on the display means, controls the display of the display means, and controls the illuminance of the lighting means based on the vehicle information received from the external vehicle-mounted device.
  • the case 50 is a container to which resin or metal moldings can be applied, has an opening 51 for emitting the display light Li to the outside of the device, and a cover glass 52 is attached so as to cover the opening 51 .
  • the projector 21, the field lens 22, the screen 23, the correction mirror 31, the concave mirror 32, and the control board are fixed by known means such as fitting, locking, bonding with adhesive members, and screwing with screws.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross section of the cover glass 52 along the YZ plane.
  • the cover glass 52 has a base material 53 , a first hard coat layer 54 , a light-shielding printed layer 55 and a second hard coat layer 56 .
  • the base material 53 is a plate-like transparent base material.
  • the base material 53 is made of a material whose main component is translucent synthetic resin such as polycarbonate or PMMA (polymethyl methacrylate resin, acrylic) so as to have a uniform thickness (for example, about 0.5 mm) in the shape of a plate. It is molded into The base material 53 is molded by a technique such as rolling, injection molding, or die cutting depending on the material.
  • the base material 53 is, for example, formed into a uniform flat plate shape during molding, and then given a configuration described below. Note that the base material 53 may be molded so as to conform to the attachment surface of the case 50 during molding.
  • the first hard coat layer 54 protects the substrate 53 from being damaged.
  • the first hard coat layer 54 is positioned on the display light Li incidence side of the base material 53 , in other words, on the back side of the base material 53 .
  • the material applied to the hard coat layer is preferably, for example, a material having higher than a certain level of wear resistance measured in a taper wear test operated according to JIS K7204, ISO9352, and ASTM D1044. Assuming that the wear resistance is ⁇ Ht, for example, the wear resistance should be such that it satisfies the following conditions in ASTM D1044 (CS-10F 500 g). ⁇ Ht ⁇ 10%
  • the first hard coat layer 54 includes a hard surface sheet and the like, including a silicone hard coat and a melamine hard coat.
  • the first hard coat layer 54 may be formed of a synthetic resin such as urethane acrylate by a UV curing method or a wet method.
  • the thickness of the first hard coat layer thus formed is preferably less than about 0.1 mm (for example, several tens of micrometers).
  • the first hard coat layer is also applied to the rear surface of the cover glass 52 (base material 53), unlike the conventional technology.
  • the cover glass transparent cover
  • Outgassing is a gas that may be generated when, for example, a synthetic resin or an adhesive is exposed to high temperatures. If outgassing adheres to the cover glass, white stains may occur on the cover glass depending on the component. There is Therefore, the adhesion of the outgas to the cover glass may disturb the appearance of the cover glass.
  • the HUD 1 provided with the first hard coat layer 54 on the rear surface of the cover glass 52 serves as a head-up display capable of suppressing appearance disturbance.
  • the second hard coat layer 56 has the same configuration as the first hard coat layer 54, and is provided on the surface (surface, U direction) of the substrate 53 from which the display light Li is emitted.
  • the first hard coat layer 54 and the second hard coat layer 56 are provided directly on the substrate 53 . That is, the first hard coat layer 54 exists inside the light shielding printed layer 55 which will be described later.
  • the hard coat treatment was usually applied to the layer farthest from the base material. This is because, as mentioned above, the hard coat treatment is a treatment that exists to prevent scratches, so due to manufacturing reasons, it is preferable to apply a hard coat treatment to a base material that has been printed in advance. Hard-coating the base material 53 can reduce manufacturing costs. In addition, in this configuration, the adsorption surface of the hard coat layer is commonly the surface of the base material, which is the same material, so adjustment of adsorption performance is unnecessary and can be easily formed.
  • the light-shielding printed layer 55 is a region through which the display light Li does not need to pass when the cover glass 52 is viewed from above, and is applied to the back surface (D direction) of the first hard coat layer 54 .
  • the light shielding printed layer 55 is formed by printing ink by screen printing, for example.
  • the light-shielding printed layer 55 hides members that do not need to be seen from the outside of the device, such as a sticking surface for sticking the cover glass 52 provided on the case 50 .
  • the light-shielding printed layer 55 reflects incident light with a high reflectance, unnecessary light may reach the user's viewpoint EP, so a dark color (for example, black) is printed.
  • the light-shielding printed layer 55 is provided on the back side of the base material 53 (first hard coat layer). This is because if the light-shielding printed layer 55 is on the front side, the printing can be damaged if sharp objects come into contact with it.
  • additives are added to the ink that constitutes the light-shielding printed layer 55 .
  • both sides of the substrate 53 are hard-coated in order to reduce manufacturing costs. Since the hard coat layer is intended to prevent the adhesion of dust as well as the prevention of scratches, it is difficult for ink to adhere.
  • the cross-cut test showed a decrease in peel resistance as well.
  • the inventor verified the optimal additive ratio for the implementation of this device.
  • the verification was conducted with a configuration in which, for example, a polyhydric alcohol-based solvent and a silane compound were mixed by about 20% or more each.
  • cuts were made in the ink in a grid shape at intervals of 3 mm, and peeling resistance was tested by confirming whether the ink peeled off when the ink was peeled off using the adhesive force of the tape.
  • Table 1 shows the results of the crosscut test.
  • Time indicates the ink drying time
  • Temperature indicates the ink drying temperature
  • Additive indicates the ratio of the additive to the ink
  • x indicates that peeling occurred
  • o indicates that peeling did not occur.
  • the ink drying time and ink drying temperature have no significant effect on peeling resistance.
  • the proportion of additive affects the delamination resistance. It should be noted that adding more than 20% of the additive is not suitable for the convenience of printing, so in the cross-cut test this time, it was found that the additive content of about 15% to 20% is suitable. Therefore, it is desirable that the ink used for printing in the light-shielding printed layer 55 of the HUD 1 contains an additive of about 15% to 20%.
  • the HUD 1 of the present disclosure is a case 50 for passing the display light Li from the opening 51 toward the windshield WS; a cover glass 52 having a plate-like transparent base material 53, covering the opening 51, and providing a first hard coat layer 54 on the surface on which the display light Li is incident; It is a head-up display device comprising
  • adhesion of outgas to the cover glass 52 can be reduced, and the head-up display device can reduce the possibility of disturbing the appearance.
  • the HUD 1 of the present disclosure is
  • the cover glass 52 is a head-up display device further comprising a second hard coat layer 56 on the surface from which the display light Li is emitted.
  • the HUD1 of the present disclosure is
  • the cover glass 52 is a head-up display device having a dark-colored light-shielding printed layer 55 on the surface of the first hard coat layer 54 on which the display light Li is incident.
  • the HUD1 of the present disclosure is
  • the light-shielding printed layer 55 is made of ink containing an additive that improves peeling resistance,
  • the additive contains 20% or more of polyhydric alcohol solvent and silane compound,
  • the ink is head-up display device containing 15% to 20% additives.
  • a mode in which the projector 21, the field lens 22, and the screen 23 configure the display has been exemplified, but it is not limited to this.
  • a display using an electronic display such as a liquid crystal display element or an organic EL display element as a display surface may be applied.
  • the projector 21 may adopt a mode in which LCOS (Liquid Crystal On Silicon) or TFT (Thin Film Transistor) is applied as an optical modulation element.
  • LCOS Liquid Crystal On Silicon
  • TFT Thin Film Transistor
  • the correcting mirror 31 and the concave mirror 32 are applied as mirrors constituting the optical system.
  • they may also be other mirror members, for example plane mirrors or cold mirrors.
  • the projection light PL may be appropriately reflected by a mirror between the screen 23 and the projector 21 .

Abstract

外観の乱れが生じる虞を低減したヘッドアップディスプレイ装置を提供する。 開口５１からウインドシールドＷＳへ向けて表示光Ｌｉを通過させる筐体５０と、板状の透明な基材５３を有し、開口５１を覆い、表示光Ｌｉが入射する面に第一のハードコート層５４を設けるカバーガラス５２と、を備える。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置
　本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
　従来の構成として、ケース体の開口を覆うカバーガラス（特許文献１における偏光カバー（１８）、特許文献２におけるカバー透光部材（２０）など）が備わるヘッドアップディスプレイが知られていた。
特開２０１９－２１１４９０号公報 国際公開２０１８－０５６１１１号公報
　カバーガラスは、表示光が出射する面にハードコート層（特許文献１におけるハードコート層（Ｃ）や、特許文献２におけるハードコート層（２３））を備える。ハードコート層は、カバーガラスの表面の硬度を高めることで擦過傷など外観の乱れを防ぐために設けられる。ただし、ハードコート層の付与は製造コストを増大するので、ハードコート層は、ユーザが触れる可能性がある表示光が出射する面のみに設けられることが常であった。
　本願発明者は、そのようなカバーガラスを備えるヘッドアップディスプレイ装置であっても、カバーガラスに外観の乱れが生じる虞があることを発見した。本発明の目的とするところは、上述課題に着目し、外観の乱れが生じる虞を低減したヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
　開口から透過反射部材へ向けて表示光を通過させる筐体と、
　板状で透明な基材を有し、前記開口を覆い、前記表示光が入射する面に第一のハードコート層を設ける透光性カバーと、
　を備える。
本実施形態におけるヘッドアップディスプレイ１の断面を示す図。 カバーガラス５２のＹ－Ｚ平面における断面を示す図。
　以下に、本開示のヘッドアップディスプレイ装置を実施形態として例にあげ、添付図面を用いて説明する。
 
１．第一実施形態
　＜１－１．構成について＞
　＜１－２．図２について＞
２．変形例
 
［１．第一実施形態］
＜１－１．構成について＞
　図１は、ヘッドアップディスプレイ装置の一例であるヘッドアップディスプレイ１（ＨＵＤ１）のＹ－Ｚ平面における断面を示す図である。ＨＵＤ１は車両Ｃの透過反射部材（ウインドシールドＷＳ）の略下方に位置する覆い部材の内部に搭載される。覆い部材は、例えば車両Ｃの計器やセンターインフォーメーションディスプレイなどを収容するインストルメントパネルＰであったり、合成樹脂や皮革で覆われる外装ケースであったりするとよい。
　ＨＵＤ１は表示光ＬｉをウインドシールドＷＳへ出射する。表示光ＬｉはＨＵＤ１の内部の照明手段、表示手段により生成される。生成された表示光Ｌｉは光学系（後述の補正鏡３１や凹面鏡３２）を伝うことで、ケース５０の開口５１から出射される。乗員（利用者）は視点ＥＰからウインドシールドＷＳに反射した表示光Ｌｉを視認することで、ウインドシールドＷＳからＦ方向へ数メートルから数十メートル離れた位置に矩形の虚像Ｖを見ることができる。この場合、運転席に乗車した利用者がＨＵＤ１による表示出力を利用できるようにしている。
　なお、後述の表示面の一例であるスクリーン２３の中心と、虚像Ｖを視認可能な空間の中心であるアイボックス中心を結ぶ光線をガットレイＧＲと呼称する。
　虚像Ｖには例えば車両Ｃの速度やエンジン回転数と言った車両情報や、ターンバイターンや地図などの経路案内表示、ブラインドスポットインジケータや制限速度超過警告などの警告表示など、乗員（利用者）へ注意喚起する必要性が高い情報が表示される。これにより視点移動及び眼の焦点距離調整の必要が低減された運転環境が提供される。虚像Ｖにはこれら情報を示す文字やアイコンの他、背景部分も含まれており、乗員からの平面視ではこれは例えば略矩形状を為している。
　ＨＵＤ１はプロジェクター２１、フィールドレンズ２２、スクリーン２３、補正鏡３１、凹面鏡３２、制御基板（図示されない）、ケース５０、カバーガラス５２を備える。
　プロジェクター２１及びフィールドレンズ２２、スクリーン２３は、表示面（スクリーン２３）から表示光Ｌｉを出射するディスプレイの一構成例であり、以下の構成に限られるものではない。
　プロジェクター２１はフィールドシーケンシャル方式により投影光ＰＬを出射し、赤色光源、緑色光源、青色光源、ダイクロイックミラー、ＤＭＤ（Digital micro-mirror Device）、プリズム、投射レンズ（射出瞳を含む）などから構成される公知のプロジェクターを適用できる。
　赤色光源、緑色光源、青色光源は各色ＬＥＤで構成され、電気的に接続された制御基板から送信される信号に応じて順次点灯を行う。点灯すると、各光源の図面上方向にそれぞれ位置するダイクロイックミラーに向けて各色光線（照明光）を射出する。各色ＬＥＤで構成するのではなく、各色の透過型カラーフィルタを射出方向に設けた白色ＬＥＤでも構成でき、回転透過型である各色が外縁に均等に塗布されたカラーフィルタでも構成できる。
　ダイクロイックミラーは所定の波長域の光を透過、または反射することができる反射透過部材であって、各色光線をＤＭＤが位置する方向へ透過／反射する。
　Digital Micro-mirror DeviceであるＤＭＤは、照明光の入射面内にマトリクス状に並んだ微小の鏡の角度を制御基板からの制御信号に応じて変化させることで、光を所定の方向へ反射させる光変調素子である。本実施形態では鏡の角度に応じてダイクロイックミラーを透過／反射した各色光線をプリズムの方向とそれ以外であって虚像Ｖの表示に影響しない方向へ反射する。
　プリズムはＤＭＤに入射する各色の照明光を透過し、ＤＭＤから反射された各色光線は投射レンズへ向けて反射するべく保持されているプリズムである。
　投射レンズは少なくとも１枚のレンズで構成され、プリズムで反射された光線を投影光ＰＬとしてスクリーンに結像するように出射する。
　プロジェクター２１は、上記の構成により各色光源を選択反射することで投影光ＰＬを出射する。
　フィールドレンズ２２は、スクリーン２３の近傍に配設され、特に外周部分の像を鮮明にするために投影光ＰＬの配光を調整するレンズである。そのため、スクリーン２３とフィールドレンズ２２は略平行な位置に設けられることが望ましい。
　スクリーン２３はマイクロレンズアレイ、拡散板などから構成できる透過型スクリーンであり、投影光ＰＬを表示光として補正鏡３１へ向けて拡散透過する部材である。スクリーン２３は投影光ＰＬにより照らされることで表示光Ｌｉを射出する。
　以上の構成で、表示面（スクリーン２３）から表示光Ｌｉを出射するディスプレイが構成される。
　補正鏡３１と凹面鏡３２は反射光学系を構成している。反射光学系はスクリーン２３が発した表示光ＬｉをウインドシールドＷＳへ出射するべく反射を行う。
　補正鏡３１は、例えば自由曲面鏡である。補正鏡３１は、特に図面縦方向に凹形状、図面奥行方向に凸形状を示す、自由曲面形状を有する鏡である。この形状に因って、表示光Ｌｉを図面上下方向にクロスさせるように反射している。
　凹面鏡３２は第一の表示光を拡大しつつ、ケース５０の開口（カバーガラス５２）方向へ反射する反射部材である。補正鏡３１や凹面鏡３２は、基材としてPC-PET（ポリカーボネート　ポリエチレンテレフタレート）やPMMA（ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリル）などの合成樹脂や無機ガラスが適用可能である。これらの鏡は、鏡面にアルミ蒸着などを施すことで形成可能である。
　光学系を構成する鏡は、他の態様であってもよい。
　例えば、板状のガラス基材の片面に膜厚が異なる多層の干渉膜を蒸着などの方法で形成し、赤外光は透過し、少なくとも可視光は反射するコールドミラーであったり、偏光特性を有する鏡であったり、通常の平面鏡などでも良い。
　透光性カバーの一例であるカバーガラス５２は板状である透明な部材が適用できる。カバーガラス５２はケース５０の開口５１を塞ぐように湾曲しながら貼付される。詳細な構成は後述される。
　制御基板は所定プログラムや各種データの格納、演算時の記憶領域などに用いる図示しないＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部と、前記所定プログラムに従って演算処理するためのＣＰＵと、入出力インターフェース等を設けたマイクロコンピュータを適用できる。制御基板は、外部の車載機器から受信した車両情報に基づき、表示手段に表示する画像を生成したり、表示手段の表示を制御したり、照明手段の照度を制御したりする。
　ケース５０は樹脂や金属の成形品を適用できる収容体であり、表示光Ｌｉを装置外へ射出するための開口５１を有し、この開口５１を覆う様にカバーガラス５２が貼付されている。内部にはプロジェクター２１、フィールドレンズ２２、スクリーン２３、補正鏡３１、凹面鏡３２、制御基板が嵌合、係止、接着部材による接着、ビスによる螺合といった公知の手段で固定される。
＜１－２．図２について＞
　図２は、カバーガラス５２のＹ－Ｚ平面における断面を示す図である。
　カバーガラス５２は、基材５３、第一のハードコート層５４、遮光印刷層５５、第二のハードコート層５６を有する。
　基材５３は、板状の透明な基材である。基材５３は、例えばポリカーボネートやPMMA（ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリル）などの透光性合成樹脂を主成分とする素材をおよそ一様な厚さ（例えば0.5mm程度）の板状となるように成形されたものである。基材５３は、素材に応じて圧延や射出成形、型抜きなどの手法のもと、成形される。基材５３は、例えば成形時に一様な平板状に成形されてから、後述の構成を付与される。なお、基材５３は、成形時にケース５０の貼付面に沿う形状となるように成形されても良い。
　第一のハードコート層５４は、基材５３に傷がつくことから基材５３を保護する。第一のハードコート層５４は、基材５３の表示光Ｌｉの入射側、言い換えると基材５３の裏側に位置する。ハードコート層に適用される素材は、例えば、JIS K7204、ISO9352、ASTM D1044で運用されるテーパー摩耗試験にて測定された耐摩耗性が一定より高い素材であるとよい。耐摩耗性をΔHtとすると、例えば、ASTM D1044（CS-10F 500g）において下記条件を示す程度の耐摩耗性であるとよい。
　ΔHt<10%
　第一のハードコート層５４は、表面硬化シートなどを含み、シリコン系ハードコート、メラミン系ハードコートを含む。第一のハードコート層５４は、例えばウレタンアクリレートなどの合成樹脂を、UV硬化法やウェット法によって形成されてもよい。このように形成された第一のハードコート層は、およそ0.1mm未満（例えば数十μｍ程度）であることが望ましい。
　このように、ＨＵＤ１では、従来技術とは異なり、カバーガラス５２（基材５３）の裏面に対しても第一のハードコート層を付与する。このようなＨＵＤ１では、例えばＨＵＤを高温な環境に晒したときに発生する場合があるアウトガスのカバーガラス（透光性カバー）への付着を抑制できる。アウトガスは、例えば合成樹脂や接着剤などが高温に晒された場合に発生することがある気体であり、仮にカバーガラスへアウトガスが付着すると、成分に因ってはカバーガラスが白いシミが生じる虞がある。したがって、カバーガラスへのアウトガスの付着は、カバーガラスの外観を乱す虞がある。
　発明者は、そのような事情を設計・開発の中で発見し、従来技術では表面のみに施していたハードコート層を、あえて、裏面にもハードコート層（第一のハードコート層）を施した。すると、ハードコート層は、アウトガスの付着をも防げることを初めて解明した。したがって、上述のように、カバーガラス５２の裏面に第一のハードコート層５４を設けたＨＵＤ１は、外観の乱れの発生を抑制できるヘッドアップディスプレイとなる。
　第二のハードコート層５６は、第一のハードコート層５４と同様の構成で、基材５３の表示光Ｌｉが出射する側の面（表面、Ｕ方向）に設けられる。なお、第一のハードコート層５４及び第二のハードコート層５６は、基材５３に直接設けられている。すなわち、後述の遮光印刷層５５より内側に第一のハードコート層５４が存在する。
　従来は、ハードコート処理は、基材から最も離れた層に施されるのが常であった。というのも、前述の通り、ハードコート処理は擦傷を防ぐために存在する処理であるため、製造上の都合により、先に印刷を施した基材に対してハードコート処理を施すよりも、無垢の基材５３に対してハードコート処理を施すほうが、製造上のコストを低減できる。また、この構成ではハードコート層の吸着面は、共通して同一素材である基材の面になり、吸着性能の調整が不要であり、容易に形成できる。
　遮光印刷層５５は、カバーガラス５２を平面視したときに、表示光Ｌｉが通過しなくて良い領域であって、第一のハードコート層５４の裏面（Ｄ方向）に施される。遮光印刷層５５は、例えばスクリーン印刷でインキを印刷することで形成される。遮光印刷層５５は、ケース５０に設けられるカバーガラス５２を貼付するための貼付面といった、装置の外側から見える必要が無い部材を隠す。
　また、遮光印刷層５５は、入射した光を高い反射率で反射してしまうと、ユーザの視点ＥＰへ不要な光を到達させてしまいかねないので、暗色（例えば黒）の印刷を施す。特に、遮光印刷層５５は、基材５３（第一のハードコート層）の裏面側に設けられる。というのも、遮光印刷層５５が表側にある場合、鋭利な物体が接触した場合に印刷が損傷する可能性があるからである。
　特に、遮光印刷層５５を構成するインキには、添加剤が付与されている。というのも、本開示では、製造コストの低減のために、基材５３の両面にハードコート処理がなされている。ハードコート層は、擦傷の予防の他にも塵埃の付着の予防を目的としているため、インキが吸着しづらい。従来使用されていた手法で印刷を試みたところ、クロスカット試験ではやはり耐剥離性が低下した。
　そこで発明者は、本装置の実施上最適な添加剤の割合を検証した。
　なお、添加剤は、例えば多価アルコール系溶剤とシラン化合物をそれぞれ20％程度以上ずつ混合した構成で検証を行った。
　本クロスカット試験では、3mm間隔の格子状にインクに切れ目を設け、テープの粘着力を用いて引き剥がした場合、インキが剥離するか否かを確認することで、耐剥離性を試験した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１には、クロスカット試験の結果が示されている。表内では、Timeはインキ乾燥時間を、Temperatureはインキ乾燥温度を、Additiveはインキに対する添加剤の割合、xは剥離が生じたこと、oは剥離が生じなかったこと、をそれぞれ示している。
　インキ乾燥時間及びインキ乾燥温度は、耐剥離性へ有意な影響を与えないことが示された。しかし、添加剤の割合は、耐剥離性に影響を与えることが判明した。なお、20％を超える添加剤の添加は、印刷の都合上、不適であるため、今回のクロスカット試験では、添加剤が15%~20%程度含まれると好適である事が判明した。したがって、ＨＵＤ１の遮光印刷層５５は、印刷に用いられるインキが15%~20%程度の添加剤を含有することが望ましい。
＜１－３．効果例＞
　第一に、本開示のＨＵＤ１は、
　開口５１からウインドシールドＷＳへ向けて表示光Ｌｉを通過させるケース５０と、
　板状で透明な基材５３を有し、開口５１を覆い、表示光Ｌｉが入射する面に第一のハードコート層５４を設けるカバーガラス５２と、
　を備えるヘッドアップディスプレイ装置である。
　この構成に依れば、カバーガラス５２へのアウトガスの付着を低減することができ、外観の乱れが生じる虞を低減したヘッドアップディスプレイ装置となる。
　第二に、本開示のＨＵＤ１は、
　カバーガラス５２は、表示光Ｌｉが出射する面に第二のハードコート層５６を更に備えるヘッドアップディスプレイ装置である。
　第三に、本開示のＨＵＤ１は、
　カバーガラス５２は、第一のハードコート層５４の表示光Ｌｉが入射する面に暗色の遮光印刷層５５を有するヘッドアップディスプレイ装置である。
　この構成に依れば、製造コストを低減したヘッドアップディスプレイとなる。
　第四に、本開示のＨＵＤ１は、
　遮光印刷層５５は、耐剥離性を向上する添加剤を含有するインキで構成され、
　添加剤は、多価アルコール系溶剤及びシラン化合物を20％以上含み、
　インキは、添加剤を15%~20%含むヘッドアップディスプレイ装置である。
　この構成に依れば、第一のハードコート層５４の裏面（基材５３と接する面とは反対の面）に遮光印刷層５５を設ける構成であっても、印刷の剥離が生じにくいヘッドアップディスプレイ装置となる。
［２．変形例］
　なお、本発明のヘッドアップディスプレイ装置を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。
　例えば、プロジェクター２１、フィールドレンズ２２、スクリーン２３がディスプレイを構成する態様を例示したが、これに限らない。例えば、節１－１では、フィールドレンズ２２が必須の構成では無いため、例えば液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子などによる電子ディスプレイを表示面として適用したディスプレイを適用しても良い。
　また、プロジェクター２１には、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）やＴＦＴ（Thin Film Transistor）を光変調素子として適用した態様であってもよい。
　また、光学系を構成する鏡として補正鏡３１と凹面鏡３２が適用される態様が示された。しかし、これらは他の鏡部材であってもよく、例えば平面鏡やコールドミラーであってもよい。
　また、投影光ＰＬが直接スクリーン２３へ投影される態様が示された。投影光ＰＬは、スクリーン２３とプロジェクター２１の間で適宜鏡による反射が行われてもよい。
 
Ｃ　　車両
Ｖ　　虚像
ＥＰ　視点
ＷＳ　ウインドシールド
Ｐ　　インストルメントパネル（覆い部材）
Ｅ　　第一の辺
 
ＰＬ　投影光
Ｌｉ　表示光
ＳＬ　太陽光
ＧＲ　ガットレイ
 
１　ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
２１　プロジェクター
２２　フィールドレンズ
２３　スクリーン
３１　補正鏡
３２　凹面鏡
５０　ケース
５１　開口
５２　カバーガラス（透光性カバー）
　５３　基材
　５４　第一のハードコート層
　５５　遮光印刷層
　５６　第二のハードコート層
 

Claims (3)

  1. 　開口から透過反射部材へ向けて表示光を通過させる筐体と、
    　板状で透明な基材を有し、前記開口を覆い、前記表示光が入射する面に第一のハードコート層を設ける透光性カバーと、
    　を備えるヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 　前記透光性カバーは、前記表示光が出射する面に第二のハードコート層を更に備える
    　請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 　前記透光性カバーは、前記第一のハードコート層の前記表示光が入射する面に暗色の遮光印刷層を有する
    　請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
     
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