(57)【要約】【課題】  裸眼時の虚像の視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】  表示光Ｌを発する表示器３０と、表示光Ｌを反射させる凹面鏡５１と、表示器３０並びに凹面鏡５１を収容するハウジング６０とを備え、表示器３０として、表示光Ｌを発する液晶表示素子３１と、この液晶表示素子３１の前方側に配置されるホットミラー３２とが設けられ、凹面鏡５１によって反射された表示光Ｌをハウジング６０に形成された透光部６５を通じてフロントガラス１３に投影して運転者１４に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、ホットミラー３２からフロントガラス１３へと至る表示光Ｌの光路中に高リタデーションフィルム３５が配設されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示光を発する表示器と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示器並びに前記反射部材を収容するハウジングとを備え、
前記表示器として、前記表示光を発する表示素子と、前記表示素子の前方側に配置されるホットミラーが設けられ、
前記反射部材によって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して視認者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、
前記ホットミラーから前記投影部材へと至る前記表示光の光路中に高リタデーションフィルムが配設されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記高リタデーションフィルムは、前記表示素子側とは反対側となる前記ホットミラーの一方の面に貼り付けられていることを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示器が発した表示光を車両のフロントガラス等の投影部材に投影し、視認者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のヘッドアップディスプレイ装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を発する表示器と、表示器が発した表示光を反射させる平面鏡と、この平面鏡にて反射した表示光をさらに反射させる凹面鏡（反射部材）と、表示器と平面鏡と凹面鏡とを収容するハウジングとを備え、表示器として、表示光を発する液晶表示素子（表示素子）と、この液晶表示素子の前方側に配置されるホットミラーとが設けられ、凹面鏡によって反射された表示光をハウジングに形成された透光性カバー（透光部）を通じて車両のフロントガラス（投影部材）に投影して視認者（運転者）に対し虚像表示を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、ホットミラーの液晶表示素子とは反対側の一方の面に、リタデーション値が数十ナノメートルのλ／４板（位相差板）を貼り付けることがある。この際、λ／４板から出射される表示光は、Ｐ波成分とＳ波成分との双方を含むものとなり、平面鏡、凹面鏡を経てフロントガラスへと照射される。
【０００５】
ところで、虚像を視認する視認者が偏光サングラスを装着している場合、偏光サングラスは、その機能から一般的にＳ波成分をカットするが、フロントガラスへと照射される表示光にＰ波成分が含まれていることから、視認者は虚像を視認可能となる。
【０００６】
一方で、ここで視認者がそれまで装着していた偏光サングラスを外した場合、（裸眼時の）虚像の輝度の値は、前述した一方の面へのλ／４板の貼り付けに起因して、ある所定の輝度値を超えたものとはならないことが判明した。そこで、当該虚像の輝度を前記ある所定の輝度値を超えたものとすべく、裸眼時の虚像の視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することが望まれている。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、裸眼時の虚像の視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、表示光を発する表示器と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示器並びに前記反射部材を収容するハウジングとを備え、前記表示器として、前記表示光を発する表示素子と、前記表示素子の前方側に配置されるホットミラーが設けられ、前記反射部材によって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して視認者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、前記ホットミラーから前記投影部材へと至る前記表示光の光路中に高リタデーションフィルムが配設されていることを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、前記高リタデーションフィルムは、前記表示素子側とは反対側となる前記ホットミラーの一方の面に貼り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、所期の目的を達成でき、裸眼時の虚像の視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図。
【図２】同実施形態による表示装置の断面図。
【図３】同実施形態による表示器とバックライトユニットを示す断面図。
【図４】同実施形態の第１変形例による表示装置の断面図。
【図５】同実施形態の第２変形例による表示装置の断面図。
【図６】同実施形態の第３変形例による表示装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜図３に基づいて、本発明を車両用のヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。
【００１２】
ヘッドアップディスプレイ装置は、図１に示すように車両１０のインパネ１１に配設された表示ユニットである表示装置１２が投射する表示光Ｌを投影部材である車両１０のフロントガラス１３で車両１０の運転者（視認者）１４の方向に反射させ、虚像表示を行うものである。換言すれば、ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置１２の後述する表示器から発せられる表示光Ｌをフロントガラス１３（前記投影部材）に照射（投射）し、この照射によって得られた表示像（虚像）Ｖを運転者１４に視認させるものである。これにより運転者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。
【００１３】
表示装置１２は、図２に示すようにバックライトユニット２０と、表示器３０と、第１反射器４０と、第２反射器５０と、ハウジング６０とから主に構成されている。
【００１４】
バックライトユニット２０ は、図３に示すようにアルミ基板からなる光源基板２１上に間隔を空けて複数個配置された白色発光ダイオードからなる光源２２と、この光源２２から発せられる熱を放散させるように光源基板２１の背面に密着（当接）している放熱部材２３と、光源２２からの照明光を入射して表示器３０に向けて出射するレンズ部材２４と、光源２２及びレンズ部材２４を収納する光源ケース２５とを備え、この光源ケース２５は、例えば光反射性の良好な乳白色の合成樹脂から形成されている。
【００１５】
また、放熱部材２３は、アルミ等の熱伝導率の高い金属材料にて形成されたヒートシンクからなり、光源基板２１を載置するための第１の載置部２３ａと、後述する支持体を載置するための第２の載置部２３ｂと、ハウジング６０外の空気（大気）と接触可能な多数の放熱フィン２３ｃとを備え、この場合、第２の載置部２３ｂは、表示器３０側に向けて略Ｌ字状に延在する壁部として形成されている。なお、放熱部材２３は、適宜固定手段を用いてハウジング６０に固定されている。
【００１６】
表示器３０は、バックライトユニット２０の前方側に配置される。この場合、表示器３０としては、バックライトユニット２０からの照明光（つまりレンズ部材２４から出射される照明光）を透過して表示光Ｌを形成する（発する）ＴＦＴ型の液晶表示素子（表示素子）３１と、この液晶表示素子３１と離間するように液晶表示素子３１の前方側（真上）に傾斜配置される透過反射部材としてのホットミラー３２と、液晶表示素子３１及びホットミラー３２を配設（収納もしくは保持）するケース部材３３と、液晶表示素子３１の背面側周縁部に位置する支持体３４と、ホットミラー３２の表面（一方の面）３２ａに貼り付けられた高リタデーションフィルム３５と、ホットミラー３２の裏面（他方の面）３２ｂに貼り付けられた偏光部材３６とが設けられている。
【００１７】
なお、必要に応じてバックライトユニット２０からの照明光を均一化させるための光拡散板（図示せず）を液晶表示素子３１と支持体３４との間に配置してもよい。
【００１８】
液晶表示素子３１は、例えば液晶セルの表裏面に表側偏光板、裏側偏光板が各々貼り付けられた液晶表示パネルであり、バックライトユニット２０から発せられる照明光により、所定情報を発光表示するものである。つまり、液晶表示素子３１は、その背後側に位置する光源基板２１上に配置（実装）される光源２２からの照明光によって表示光Ｌを発するようになっている。なお、前記所定情報としては、例えば車速、エンジン回転数、燃費、時刻、ナビゲーション等がある。
【００１９】
ホットミラー３２は、液晶表示素子３１から第１反射器４０の後述するコールドミラーへと至る表示光Ｌの光路中に配設される。具体的には、ホットミラー３２は、ケース部材３３の後述する前面開口部を塞ぐような状態で、液晶表示素子３１から前記コールドミラーへと至る表示光Ｌの光路中に配設される。
【００２０】
また、ホットミラー３２は、液晶表示素子３１が発する可視光線からなる表示光Ｌを効率よく前記コールドミラー側へと透過させるとともに、ハウジング６０に形成された後述する透光性カバー、第２反射器５０の後述する凹面鏡並びに前記コールドミラーを通じてハウジング６０内部となる表示器３０（液晶表示素子３１）に照射する太陽光（外光）のうち赤外線（熱線）を吸収（反射）する特性を有している。
【００２１】
なお、ここでの詳細図示は省略するが、ホットミラー３２は、略矩形状のアクリル樹脂である光透過性のガラス基板と、当該ガラス基板の表面（つまり図２中、前記コールドミラーに向かい合う面）に設けられる多層の干渉膜からなる反射層とを有する光学部材である。
【００２２】
ケース部材３３は、合成樹脂材料もしくは金属材料によって略枠状に形成され、傾斜するように配置されているホットミラー３２の背面側周縁部を保持する略枠形状からなる基部３３ａと、液晶表示素子３１の前面側周縁部を覆うフランジ形状からなる覆い部３３ｂと、支持体３４を包囲するように覆い部３３ｂの背後に垂下形成される垂下部３３ｃとが一体形成された構成となっている。
【００２３】
基部３３ａは、その上下が貫通している枠形状となっており、液晶表示素子３１とホットミラー３２との間に位置し、液晶表示素子３１から発せられる表示光Ｌをホットミラー３２へと導くための開口孔部３３ｄを有している。
【００２４】
そして、この場合、ホットミラー３２は、開口孔部３３ｄの前面側に位置している前面開口部３３ｅを塞ぐように基部３３ａ上に載置され、液晶表示素子３１から発せられる表示光Ｌは、開口孔部３３ｄ、ホットミラー３２を通過して第１反射器４０側に導かれる。
【００２５】
支持体３４は、導電性材料（金属材料）によって形成され、液晶表示素子３１を支持する支持部材としての機能を有し、バックライトユニット２０から発せられる照明光を液晶表示素子３１へと導くための開口孔３４ａを有している。なお、本例では、支持体３４は、その底面の所要部が放熱部材２３に備えられる第２の載置部２３ｂ上に載置される構成となっている。
【００２６】
高リタデーションフィルム３５は、リタデーション値が３０００ナノメートル以上、好ましくは３０００〜３００００ナノメートルの高位相差フィルムを適用することができ、ホットミラー３２からフロントガラス１３へと至る表示光Ｌの光路中に配置（配設）されている。具体的には、本実施形態において、高リタデーションフィルム３５は、液晶表示素子３１側とは反対側となるホットミラー３２の表面３２ａに貼り付けられている。なお、リタデーション値が３０００ナノメートル未満では、偏光サングラスを通して表示（虚像）を観察したとき、強い干渉色を呈するため、良好な視認性を確保することができない。
【００２７】
また、高リタデーションフィルム３５は、フロントガラス１３にて運転者１４側に反射する表示光Ｌ（つまり表示光Ｌに含まれるＰ波成分とＳ波成分のうちＳ波成分）の光反射効率をより高める位相差フィルムとしての機能を有している。なお、ここでの詳細図示は省略するが、高リタデーションフィルム３５は、偏光部材３６の吸収軸（偏光軸）に対して、例えば０度、３０度、４５度、９０度の遅相軸を有する。
【００２８】
偏光部材３６は、その偏光軸が前記表側偏光板の偏光軸と同一となるように構成された偏光板である。ここでの偏光部材３６は、ホットミラー３２と同様に液晶表示素子３１に照射する外光を遮る機能を有している。
【００２９】
第１反射器４０は、ホットミラー３２の上方（真上）に位置してなる平面鏡としてのコールドミラー４１と、このコールドミラー４１を所定の取付手段を用いて取付固定するための取付部材４２とを有している。
【００３０】
コールドミラー４１は、略矩形状のガラス基板４１ａと、このガラス基板４１ａの片面（第２反射器５０の後述する凹面鏡と向かい合う面）に形成された第１の反射層４１ｂとからなり、この第１の反射層４１ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、蒸着等の方法で形成されている。
【００３１】
また、コールドミラー４１は、液晶表示素子３１から発せられ、ホットミラー３２を透過してなる表示光Ｌを、第２反射器５０（前記凹面鏡）側へ反射させるような位置に傾斜状態にて配設される。なお、取付部材４２は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、ハウジング６０に適宜固定手段を用いて固定されている。
【００３２】
第２反射器５０は、コールドミラー４１（つまり液晶表示素子３１）からの表示光Ｌを反射させる反射部材としての凹面鏡５１と、この凹面鏡５１を保持するミラーホルダ５２とを備えている。
【００３３】
凹面鏡５１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に第２の反射層５１ａを蒸着形成してなるものである。この凹面鏡５１は、その第２の反射層５１ａがコールドミラー４１並びにハウジング６０の後述する透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて配設される。
【００３４】
また、凹面鏡５１は、コールドミラー４１からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光性カバー側（車両１０のフロントガラス１３側）へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡５１が、コールドミラー４１によって反射された表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光性カバーを通じてフロントガラス１３に投射することを意味している。なお、凹面鏡５１は、ミラーホルダ５２に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダ５２は、合成樹脂材料からなるものであり、適宜固定手段を用いてハウジング６０に固定されている。
【００３５】
ハウジング６０は、例えば黒色の合成樹脂材料もしくはアルミダイキャストにて形成されており、ともに断面略凹部形状からなる上側ケース体６１と下側ケース体６２とを備え、上側ケース体６１と下側ケース体６２とで形成される内部空間である空間部６３において、バックライトユニット２０や表示器３０、コールドミラー４１を含む第１反射器４０、凹面鏡５１を含む第２反射器５０等を収納（収容）している。
【００３６】
上側ケース体６１には、凹面鏡５１の配設位置の上部（車両１０のフロントガラス１３側）が開口する開口窓部６４が形成されており、凹面鏡５１によって反射された表示光Ｌは、開口窓部６４を通過することになる。
【００３７】
またハウジング６０には、透光部である透光性カバー６５が開口窓部６４を塞ぐように配設されてなる。この透光性カバー６５は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）によって形成され、凹面鏡５１で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性部材としての機能を有している。
【００３８】
つまり、コールドミラー４１並びに凹面鏡５１によって反射された表示光Ｌは、ハウジング６０に形成された透光性カバー６５を通じてフロントガラス１３に投影され、これにより虚像Ｖの表示（虚像表示）が運転者１４に対し行われることになる。なお、６６は、下側ケース体６２の底部に形成された孔部であり、この孔部６６には孔部６６を塞ぐように放熱部材２３が配設される。
【００３９】
以上の各部により、表示装置１２が構成されている。このような構成において、光源２２から発せられる照明光は、液晶表示素子３１に入射する前段階ではＰ波成分とＳ波成分とを含み、液晶表示素子３１から出射される段階でＰ波成分は完全にカットされてＳ波成分のみとなる。
【００４０】
その後、Ｓ波成分のみ照明光は、偏光部材３６、ホットミラー３２並びに高リタデーションフィルム３５を通過して高リタデーションフィルム３５（表示器３０）から表示光Ｌとして出射される際に、Ｐ波成分が生成され、再度、Ｐ波成分とＳ波成分とを含むものとなる。そして、当該Ｐ波成分とＳ波成分とを含む表示光Ｌは、コールドミラー４１、凹面鏡５１にて順次、反射された後、透光性カバー６５を通過しフロントガラス１３に投影され、運転者１４の方向に反射される。
【００４１】
ここで、Ｐ波成分とＳ波成分とを含む表示光Ｌがフロントガラス１３で運転者１４の方向に向けて反射する際に、本例ではホットミラー３２の表面３２ａに３０００ナノメートル以上の高リタデーションフィルム３５が貼り付けられている。
【００４２】
そして、このことに起因して、フロントガラス１３でのＳ波成分の光反射効率が従来、採用していたλ／４板のときよりも飛躍的に、良好な（改善された）ものとなり、結果的に運転者１４が偏光サングラスを装着していないときの裸眼時の虚像Ｖの輝度の値が前記ある所定の輝度値を超えたものなることが判明した。具体的には、高リタデーションフィルム３５を採用した場合の裸眼時の虚像Ｖの輝度の値は、前記ある所定の輝度値よりも数千カンデラ高くなることが判明し、これにより裸眼時の虚像Ｖの視認性を高めることができる。
【００４３】
以上のように本実施形態では、表示器３０として、表示光Ｌを発する液晶表示素子３１と、この液晶表示素子３１の前方側に配置されるホットミラー３２とが設けられ、ホットミラー３２からフロントガラス１３へと至る表示光Ｌの光路中（例えばホットミラー３２の表面３２ａ）に高リタデーションフィルム３５が配設されていることにより、高リタデーションフィルム３５が持っている光反射特性を利用して、裸眼時の虚像Ｖの視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上述の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態では、ホットミラー３２の表面３２ａに高リタデーションフィルム３５が配設されている（貼り付けられている）ものであったが、高リタデーションフィルム３５は、ホットミラー３２からフロントガラス１３へと至る表示光Ｌの光路中に配設されているものであれば、あらゆる構成を採用することができる。
【００４５】
具体的には、第１変形例として図４に示すように高リタデーションフィルム３５を凹面鏡５１（第２の反射層５１ａ）と向かい合う位置関係にある透光性カバー６５の背面６５ａに配設してもよい（貼り付けてもよい）し、第２変形例として図５に示すように高リタデーションフィルム３５を当該第２の反射層５１ａと向かい合う位置関係にある第１の反射層４１ｂの表面４１ｃに配設してもよい（貼り付けてもよい）し、もしくは第３変形例として図６に示すように高リタデーションフィルム３５をコールドミラー４１（第１反射器４０）と凹面鏡５１（第２反射器５０）との間に（傾斜した状態で）設置（配置）してもよい。なお、この第３変形例の場合、高リタデーションフィルム３５は、適宜固定手段を用いてハウジング６０に固定された透光性基板７０に貼り付ければよい。
【００４６】
さらに、ここでの詳細図示は省略するが、高リタデーションフィルム３５をフロントガラス１３と向かい合う位置関係にある（つまり背面６５ａとは反対側の面である）透光性カバー６５の表面に配設してもよい（貼り付けてもよい）し、高リタデーションフィルム３５を第１の反射層４１ｂと向かい合う位置関係にある第２の反射層５１ａの表面に配設してもよい（貼り付けてもよい）。
【００４７】
また、上述した実施形態では、表示器３０から発せられる表示光Ｌが、フロントガラス１３に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス１３に表示光Ｌを良好に運転者１４方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の反射体（例えばコンバイナ）に表示光Ｌを投射する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１２    表示装置
１３    フロントガラス（投影部材）
１４    運転者（視認者）
２０    バックライトユニット
２２    光源
３０    表示器
３１    液晶表示素子（表示素子）
３２    ホットミラー
３５    高リタデーションフィルム
３６    偏光部材
４０    第１反射器
４１    コールドミラー
５０    第２反射器
５１    凹面鏡（反射部材）
６０    ハウジング
６５    透光性カバー（透光部）
Ｌ    表示光
Ｖ    虚像（表示像）
【図１】
2019008090.tif 000003
【図２】
2019008090.tif 000004
【図３】
2019008090.tif 000005
【図４】
2019008090.tif 000006
【図５】
2019008090.tif 000007
【図６】
2019008090.tif 000008