(57)【要約】【課題】高温化を抑制できるヘッドアップディスプレイを提供する。【解決手段】本実施形態のヘッドアップディスプレイ１は、表示パネル２５と、表示パネル２５を透過照明する照明光を発するＬＥＤ２１と、ＬＥＤ２１から表示パネル２５までの間の表示光４の光路上に配置され、表示光４のＳ偏光を表示パネル２５に向けて反射し、Ｐ偏光を透過する反射板２７と、を備える。反射板２７は、表示光４が反射板２７に対し略ブリュースター角で入射するように配置される。【選択図】図２
2020189605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを透過照明する照明光を発する光源と、
前記光源から前記液晶表示パネルまでの間の前記照明光の光路上に配置され、前記照明光のＳ偏光を前記液晶表示パネルに向けて反射し、Ｐ偏光を透過する反射板と、を備えるヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記反射板は、前記照明光が前記反射板に対し略ブリュースター角で入射するように配置される、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記液晶表示パネルは、ノーマリーブラック方式であり、前記照明光の進行方向前側に位置する前面と、前記照明光の進行方向後側に位置する背面と、前記前面側に設けられ前記反射板で反射した前記照明光の振動軸と平行な偏光軸を有する偏光板と、を有する、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記液晶表示パネルは、前記前面側にのみ前記偏光板を有する、請求項３記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両等に搭載されるヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイは、表示光を車両のウインドシールド等の透過反射部に投影し、虚像を表示する。ヘッドアップディスプレイは、透光性カバーを有するケースと、このケースに収容される表示装置及び反射鏡と、を主に有する。表示装置が発した表示光は、反射鏡で反射されてケースから出射され、透過反射部に投影される。表示装置は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを透過照明するＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有する。液晶表示パネルは、ＬＥＤの照射光のうち特定の偏光軸を有する成分を透過する偏光板を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７７０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今日のヘッドアップディスプレイにおいては、表示画像の高輝度化や大型化の要求に伴い、ＬＥＤは高出力化の傾向にあり、またＬＥＤの発熱量は大きくなっている。これに伴い、表示装置（液晶表示パネル）は、ＬＥＤの輻射熱や、偏光板が吸収した熱の影響を受け、高温状態になる虞がある。表示装置は、好適な使用に際し温度上限があるため、この高温状態は表示装置に表示障害を起させる虞がある。また、高温状態は、表示装置の高温耐久性の低下をもたらす虞がある。
【０００５】
本開示はこのような事情を考慮してなされたもので、高温化を抑制できるヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係るヘッドアップディスプレイは、上述した課題を解決するために、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを透過照明する照明光を発する光源と、前記光源から前記液晶表示パネルまでの間の前記照明光の光路上に配置され、前記照明光のＳ偏光を前記液晶表示パネルに向けて反射し、Ｐ偏光を透過する反射板と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示のヘッドアップディスプレイにおいては、高温化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】自動車に搭載されたヘッドアップディスプレイの説明図。
【図２】ヘッドアップディスプレイの断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示のヘッドアップディスプレイの実施形態を添付図面に基づいて説明する。本開示のヘッドアップディスプレイは、例えば自動車や二輪車等の車両や、船舶、農業機械、建設機械に搭載され得る。
【００１０】
図１は、自動車２に搭載されたヘッドアップディスプレイ１の説明図である。
図２は、ヘッドアップディスプレイ１の断面図である。
【００１１】
本実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ１が自動車２に搭載される例を用いて説明する。ヘッドアップディスプレイ１（ＨＵＤ１）は、自動車２のインストルメントパネル３内部に配置される。ＨＵＤ１は、表示光４を投影部材である自動車２のウインドシールド５で自動車２の運転者６（視認者）方向に反射させ、虚像７を表示する。これにより、運転者６は、風景と重畳された虚像７を観察することができる。
【００１２】
ＨＵＤ１は、表示装置２０と、反射鏡ユニット３０と、ケース４０と、を主に有する。
【００１３】
表示装置２０は、ＬＥＤ２１と、コンデンサレンズ（集光レンズ）２２と、レンチキュラレンズ２３と、集光レンズ２４と、表示パネル２５と、反射板２７と、表示装置用ケース２８と、ヒートシンク２９と、を有する。
【００１４】
ＬＥＤ２１は、光源基板２１ａに搭載されて、ヒートシンク２９と熱的に接触して配置される。ＬＥＤ２１は、表示パネル２５を透過照明するための表示光４（照明光４ａ）を発する。コンデンサレンズ２２は、ＬＥＤ２１の表示光４を光線密度が略均一である平行光となるよう集光する。レンチキュラレンズ２３は、コンデンサレンズ２２によって集光された表示光４を縦方向及び横方向に広げる。集光レンズ２４は、縦方向の曲率と横方向の曲率とが異なるトロイダル面を有する凸レンズである。集光レンズ２４は、レンチキュラレンズ２３により広げられた表示光４を表示パネル２５に向けて集光する。
【００１５】
表示パネル２５は、ＨＵＤ１に適したＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式のノーマリーブラック方式（電圧非印加時、黒表示）の液晶表示パネルである。表示パネル２５は、液晶層を封入する一対の表面ガラス基板を有する。一対の表面ガラス基板には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等により透明電極が形成される。また、表示パネル２５は、一対の表面ガラス基板のうち前面側（表示光４の進行方向前側、又は反射鏡ユニット３０側）のガラス基板上に貼り付けられた偏光板２６を有する。偏光板２６は、反射板２７で反射した表示光４（反射光４ｂ、反射板２７におけるＳ偏光）の振動軸と平行な偏光軸を有する。一方、表示パネル２５は、背面側（表示光４の進行方向後側又は、反射板２７側）のガラス基板上には、偏光板を有さない。
【００１６】
反射板２７は、ＬＥＤ２１から表示パネル２５までの間の表示光４の光路上に配置され、表示光４のＳ偏光（入射面に対して垂直な面を振動するＳ波）を表示パネル２５に向けて反射し、Ｐ偏光（入射面に対して平行な面を振動するＰ波）を透過する。すなわち、反射板２７は、照明光４ａが反射板２７に対しブリュースター角（略ブリュースター角）で入射するように配置される。反射板２７は、透過性を有する樹脂材料（例えばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ））である。尚、反射板２７は、照明光４ａのうち全てのＳ偏光を反射し、全てのＰ偏光を透過する場合に限定されない。すなわち、反射板２７は、Ｓ偏光の大部分を反射し、Ｐ偏光の大部分を透過すればよく、Ｓ偏光の一部を透過し、Ｐ偏光の一部を反射する場合もあり得る。
【００１７】
表示装置用ケース２８は、鈍角で折れ曲がった曲げ部２８ａを有する、略角筒形状である。表示装置用ケース２８は、コンデンサレンズ２２、レンチキュラレンズ２３、集光レンズ２４、及び表示パネル２５を、曲げ部２８ａよりも前側（表示光４の進行方向前側）で、固定して支持し、収容する。表示装置用ケース２８は、ＬＥＤ２１を、曲げ部２８ａよりも後側（表示光４の進行方向後側）で、固定して支持し、収容する。また、表示装置用ケース２８は、外側に位置する曲げ部２８ａを構成させるように、反射板２７を固定して支持する。
【００１８】
ヒートシンク２９は、ビス等により表示装置用ケース２８の後端部２８ｂに固定される。ヒートシンク２９は、平板形状の多数の放熱フィン２９ａを有する。放熱フィン２９ａは、ＬＥＤ２１が発した熱をヘッドアップディスプレイ１の外に放出する。
【００１９】
反射鏡ユニット３０は、凹面鏡３１と、保持部材３２と、ステッピングモータ３３と、を有する。
【００２０】
凹面鏡３１は、樹脂（例えばポリカーボネート）からなる基板と、この基板に蒸着され反射面３１ａとなる金属（例えばアルミニウム）と、からなる。反射面３１ａは、凹面であり、表示パネル２５が発した表示光４を拡大し、反射する。保持部材３２は、樹脂（例えばＡＢＳ）からなり、凹面鏡３１と両面粘着テープで接着される。保持部材３２は、歯車３４と、軸部３５と、を有する。軸部３５は、ケース４０に軸支される。ステッピングモータ３３は、保持部材３２の歯車３４と噛み合う歯車３７を有する。ステッピングモータ３３は、保持部材３２を介して回動可能な状態で凹面鏡３１を支持することにより、表示光４の投射方向を調整する。ステッピングモータ３３は、運転者６の操作等に基づいて、表示光４が目の位置に反射されるように（虚像７を視認できるように）凹面鏡３１の角度を調整する。
【００２１】
ケース４０は、表示装置２０及び反射鏡ユニット３０を収容する。ケース４０は、カバー４１と、遮光壁４２と、を有する。カバー４１は、湾曲形状の透光性樹脂（例えばアクリル）からなり、表示光４を出射させる。遮光壁４２は、太陽光等の外光を遮光し、外光が表示パネル２５に入射し虚像７が見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を防止する。遮光壁４２は、平板形状を有し、ケース４０の上方から斜めに下垂する。
【００２２】
ここで、ＨＵＤ１においては、ウインドシールド５における反射率を高め、最終的に運転者６に視認性よく表示画像を視認させるため、Ｐ偏光成分よりもＳ偏光成分が多くなるように設定されるのが好ましい。このため、ＨＵＤ１は、照明光４ａのうち、所要の成分からなる反射光４ｂを表示パネル２５のバックライトとして好適に用いるのが好ましい。一方、照明光４ａのＳ偏光成分は、例えば、表示パネル２５の背面側（表示光４の進行方向後側）の偏光板に吸収され、表示パネル２５の発熱の原因となってしまう成分である。表示パネル２５における発熱や、ＬＥＤ２１からの輻射熱は、表示パネル２５における高温を起因とした表示障害や、高温耐久性の低下に繋がる虞があるため、ＨＵＤ１の高温化は抑制される必要がある。
【００２３】
これに対し、本実施形態におけるＨＵＤ１は、反射板２７をＬＥＤ２１と表示パネル２５の間に設けた。反射板２７は、ＬＥＤ２１から発する照明光４ａに対する偏光板として作用し、従来であれば表示パネル２５の背面側に設けられる偏光板の機能を担う。反射板２７は、照明光４ａのＰ偏光を主に透過し、Ｓ偏光を主に反射する。反射板２７で反射した、表示パネル２５に到達する反射光４ｂは、Ｐ偏光を含まない、略Ｓ偏光のみの直線偏光である。このため、ＨＵＤ１は、バックライトとして不要なＰ偏光成分が表示パネル２５の部材において吸収されることを低減できる（表示パネル２５の透過率を向上できる）。表示パネル２５における発熱量は低減し、表示パネル２５、ひいてはＨＵＤ１自体の高温化を低減できる。これにより、ＨＵＤ１は、高温を起因とした表示障害や、表示パネル２５の高温耐久性の低下を抑制できる。また、表示パネル２５は、表示パネル２５に対するＰ偏光成分を透過させないための背面側（表示光４の進行方向後側）の偏光板を省略しても、表示画像を表示できるという利点がある。
【００２４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００２５】
例えば、本開示のＨＵＤにおける液晶表示パネルは、偏光板（背面側偏光板）を、液晶表示パネルの背面側に有することは妨げられない。液晶表示パネルが背面側偏光板を有する場合であっても、入射する照明光にはＰ偏光を略含まないため、背面側偏光板への光の吸収は低減される結果、ＨＵＤの高温化を抑制できる。
【００２６】
コンデンサレンズ２２、レンチキュラレンズ２３、及び集光レンズ２４は、反射板２７よりＬＥＤ２１側に配置されてもよい。
【００２７】
反射板を透過するＰ偏光は、ＨＵＤの搭載先の部材等で好適に遮光されてもよいし、ＨＵＤ以外の用途に用いられてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
２  自動車
４  表示光
４ａ  照明光
４ｂ  反射光
５  ウインドシールド
６  運転者
７  虚像
２０  表示装置
２１  ＬＥＤ（光源）
２１ａ  光源基板
２２  コンデンサレンズ
２３  レンチキュラレンズ
２４  集光レンズ
２５  表示パネル（液晶表示パネル）
２６  偏光板
２７  反射板
２８  表示装置用ケース
２８ａ  曲げ部
２８ｂ  後端部
２９  ヒートシンク
２９ａ  放熱フィン
３０  反射鏡ユニット
３１  凹面鏡
３１ａ  反射面
３２  保持部材
３３  ステッピングモータ
３４  歯車
３５  軸部
３７  歯車
４０  ケース
４１  カバー
４２  遮光壁
【図１】
2020189605.tif 000003
【図２】
2020189605.tif 000004