(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性樹脂により形成される基材と、
前記基材の前記表示光の入射側に形成され、光の反射を抑制するモスアイ層と、
を備えた筐体の開口部を覆い表示光を透過させるヘッドアップディスプレイ装置用カバー透光部材と、
前記開口部を有する前記筐体と、
前記表示光を投射部材に出射することで虚像を表示する表示器と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記ヘッドアップディスプレイ装置用カバー透光部材は、表示輝度低下抑制軸を有するとともに、前記表示輝度低下抑制軸が虚像視認方向に沿う向きに設置される、
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】
前記ヘッドアップディスプレイ装置は車両に搭載され、
前記ヘッドアップディスプレイ装置用カバー透光部材は、巻き取り軸に巻かれた状態から巻き出された方向が前記虚像視認方向に沿うように前記筐体に設置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記ヘッドアップディスプレイ装置は車両に搭載され、
前記ヘッドアップディスプレイ装置用カバー透光部材は、前記基材が縦方向に延ばされる際の縦延伸方向が前記虚像視認方向に沿うように前記筐体に設置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記基材の前記表示光の出射側に形成され、前記基材を保護するハードコート層を備え、
前記基材はポリカーボネート樹脂により形成される、
ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に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、ヘッドアップディスプレイ装置用カバー透光部材及びヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表示光を出射する表示器と、その表示光をフロントガラス等の投射部材に導く凹面鏡等からなる光学系と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置が知られている。視認者は、投射部材に反射した表示光を受けて、表示光に対応する虚像を視認できる。このヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、特許文献１に記載されるように、光学系を経た表示光が通過する開口部が形成され、表示器、光学系等を収容する筐体と、この開口部を覆い、光学系を経た表示光が透過するカバー透光部材と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０６１９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記ヘッドアップディスプレイ装置においては、図９に示すように、カバー透光部材１００は、表示光Ｌが入射する入射面１０１と、表示光Ｌが出射する出射面１０２と、を備える。表示光Ｌは、入射面１０１からカバー透光部材１００に入射した後、出射面１０２において出射する出射光Ｌａと、出射面１０２において反射する反射光Ｌｂと、に分かれる。そして、その反射光Ｌｂは入射面１０１において再び反射し、その反射光Ｌｃは、出射光Ｌａと平行をなすように投射部材に向かう。このように、表示光Ｌから分かれた出射光Ｌａ及び反射光Ｌｃが視認者に到達することで虚像が二重像となるおそれがある。【０００５】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、虚像が二重像となることが抑制されるヘッドアップディスプレイ装置用カバー透光部材及びヘッドアップディスプレイ装置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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、透光性樹脂により形成される基材と、前記基材の前記表示光の入射側に形成され、光の反射を抑制するモスアイ層と、を備えた筐体の開口部を覆い、表示光を透過させるヘッドアップディスプレイ装置用カバー透光部材と、前記開口部を有する前記筐体と、前記表示光を投射部材に出射することで虚像を表示する表示器と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記ヘッドアップディスプレイ装置用カバー透光部材は、表示輝度低下抑制軸を有するとともに、前記表示輝度低下抑制軸が虚像視認方向に沿う向きに設置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、虚像が二重像となることが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカバー透光部材の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るカバー透光部材の正面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基材が製造される際の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る基材にハードコート層を積層する際の概略図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る基材にモスアイ層を積層する際の概略図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る基材、モスアイ層及びハードコート層が積層された中間生産物を切断する際の概略図である。
【図９】背景技術に係るカバー透光部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置用カバー透光部材を備えたヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両２のダッシュボードに設置されている。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両情報を表示する表示光Ｌを生成し、生成した表示光Ｌを投射部材の一例であるウインドシールド３に向けて出射する。この表示光Ｌは、ウインドシールド３で反射し、視認者（例えば、車両の運転者）４に到達する。これにより、視認者４は、ウインドシールド３の前方に形成された車両情報を表す虚像Ｖを視認できる。
【００１２】
（ヘッドアップディスプレイ装置１０の構成）
ヘッドアップディスプレイ装置１０は、図２に示すように、平面鏡１１と、凹面鏡１２と、筐体１３と、表示器３０と、透過スクリーン１５と、カバー透光部材２０と、を備える。
【００１３】
筐体１３は、例えば、遮光性を有する樹脂により直方体の箱状に形成されている。筐体１３内には、ヘッドアップディスプレイ装置１０の各構成が収納される。筐体１３には、表示光Ｌが通過する貫通孔である開口部１３ａが形成されている。
【００１４】
表示器３０は、車両情報を表す表示光Ｌを出射するものである。表示器３０は、光を照射するバックライト光源３１と、バックライト光源３１からの光を受けて表示光Ｌを出射する液晶パネル３２と、を備える。液晶パネル３２は、液晶層３２ａと、第１の偏光板３２ｂと、第２の偏光板３２ｃと、を備える。第１の偏光板３２ｂ、液晶層３２ａ及び第２の偏光板３２ｃは、バックライト光源３１からの光の入射側から順番に積層されている。
【００１５】
第１の偏光板３２ｂは、液晶層３２ａの裏側に位置し、バックライト光源３１から入射された光のうち自身の透過軸に沿う振動方向の光のみを液晶層３２ａ側に出射する。
液晶層３２ａは、内部に液晶が封止された層であり、図示しない制御部からの指示に基づいて光の振動方向を変化させる。液晶層３２ａは、第１の偏光板３２ｂと第２の偏光板３２ｃとの間に位置する。
【００１６】
第２の偏光板３２ｃは、液晶層３２ａの表側に位置し、液晶層３２ａからの光のうち自身の透過軸に沿う振動方向の光のみを表示光Ｌとして出射する。例えば、両偏光板２２ｂ，２２ｃの透過軸は、表示器３０の正面から見て互いに直交する向きに設定されている。この場合、液晶層３２ａは、液晶パネル３２の所定の画素において、光の振動方向を９０度回転させることで光の振動方向を第２の偏光板３２ｃの透過軸に一致させる。これにより、当該所定の画素において光が第２の偏光板３２ｃを透過する。また、液晶層３２ａは、液晶パネル３２の所定の画素において、光の振動方向を回転させないことで光の振動方向を第２の偏光板３２ｃの透過軸に直交する吸収軸に一致させる。これにより、当該所定の画素において光が第２の偏光板３２ｃを透過せずに吸収される。このように、液晶パネル３２の画素毎に光Ｍの透過および吸収がコントロールされることで、液晶パネル３２から表示画像を表す表示光Ｌを出射させることができる。
【００１７】
透過スクリーン１５は、表示器３０からの表示光Ｌを受けて画像Ｄを結像し、その画像Ｄを表す表示光Ｌを平面鏡１１に出射する。平面鏡１１は、透過スクリーン１５からの画像Ｄを表す表示光Ｌを凹面鏡１２に向けて反射させる。凹面鏡１２は、平面鏡１１からの表示光Ｌをウインドシールド３に向けて反射する。この表示光Ｌは、筐体１３のカバー透光部材２０を透過したうえでウインドシールド３に到達する。
【００１８】
カバー透光部材２０は、図２に示すように、筐体１３の開口部１３ａを塞ぐように設けられている。カバー透光部材２０は、到達した外光が視認者４に向かって反射することを抑制するため湾曲した板状に形成されている。カバー透光部材２０は、図８に示すように、後述する第３の巻き取り軸２８ｃの外周に巻き取られるような可撓性を有する。
【００１９】
ここで、カバー透光部材２０は、基材２１を延ばし巻き取り軸２８ａ〜２８ｃにて巻き取って製造される過程で所定の光学異方性が生じる。そのため、カバー透光部材２０の向きによっては、視認者４が偏光サングラス８を介して虚像Ｖを見たときに虚像Ｖの表示輝度が低下する。この点、本実施形態では、カバー透光部材２０は、視認者４が偏光サングラス８を介して虚像Ｖを見たときに虚像Ｖの表示輝度が低下しない向きに設置される。詳しくは、カバー透光部材２０は、図４に示すように、表示輝度低下抑制軸Ａを有する。カバー透光部材２０は、この表示輝度低下抑制軸Ａが、視認者４がウインドシールド３の前方に形成された虚像Ｖを視認する方向である虚像視認方向Ｂ（図１参照）に沿うように筐体１３の開口部１３ａに設置される。言い換えると、カバー透光部材２０は、後で参照する図８に示すように、第３の巻き取り軸２８ｃに巻かれた状態から巻き出された方向Ｃが虚像視認方向Ｂに沿うように筐体１３の開口部１３ａに設置される。さらに、言い換えると、カバー透光部材２０は、後で参照する図５に示すように、基材２１が縦方向に延ばされる際の縦延伸方向Ｈが虚像視認方向Ｂに沿うように筐体１３に設置される。これにより、視認者４が偏光サングラス８を介して虚像Ｖを見たときに、虚像Ｖの表示輝度が低下することが抑制される。
【００２０】
詳しくは、カバー透光部材２０は、図３に示すように、基材２１と、モスアイ層２２と、ハードコート層２３と、を備える。
基材２１は光透過性を有するポリカーボネート樹脂により形成される。ポリカーボネート樹脂はアクリル樹脂に比べて可撓性が高い。
モスアイ層２２は、例えば、ナノメーターサイズの微細の凹凸構造を有する紫外線硬化性樹脂からなり、反射抑制特性を有する。この反射抑制特性により、虚像Ｖが二重像となることが抑制される。
ハードコート層２３は、基材２１に傷がつくことから基材２１を保護する。ハードコート層２３は、光透過性を有する樹脂により形成されている。ハードコート層２３は、基材２１の表示光Ｌの出射側、言い換えると、基材２１の表側に位置する。
一例として、基材２１の厚さは３９０μｍに設定され、モスアイ層２２の厚さは４μｍに設定され、ハードコート層２３の厚さは１０μｍに設定されている。
【００２１】
（カバー透光部材２０の製造方法）
次に、カバー透光部材２０の製造方法について説明する。
まず、図５に示すように、基材２１の原材料である溶融されたポリカーボネート樹脂が延ばされることでシート材２１ａが形成される。シート材２１ａは長方形状をなす。シート材２１ａは、その長手方向において複数のローラ２９ａ〜２９ｆによって順に第１の巻き取り軸２８ａに向けて送られる。シート材２１ａは、公知技術である溶融二軸延伸法により延ばされる。具体的には、一対のローラ２９ｂ，２９ｃ間においてシート材２１ａは縦延伸方向Ｈに延ばされ、一対のローラ２９ｅ，２９ｆ間においてシート材２１ａは横延伸方向Ｗに延ばされる。これにより基材２１が製造され、この基材２１は第１の巻き取り軸２８ａに巻かれる。縦延伸方向Ｈはシート材２１ａの長手方向に沿い、横延伸方向Ｗはシート材２１ａの短手方向に沿う。
【００２２】
図６〜図８に示すように、製造装置により基材２１からカバー透光部材２０が製造される。この製造装置は、図６に示される、第１の樹脂供給部５１ａと、第１の紫外線出射部５５ａと、図７に示される、第２の樹脂供給部５１ｂと、ロール金型５２と、押圧ローラ５３と、剥離ローラ５４と、第２の紫外線出射部５５ｂと、図８に示されるカッター５８と、を備える。
【００２３】
図６に示すように、第１の樹脂供給部５１ａ及び第１の紫外線出射部５５ａは、基材２１の表面にハードコート層２３を形成する。詳しくは、第１の樹脂供給部５１ａは、第１の巻き取り軸２８ａから巻き出された基材２１の表面にハードコート層２３の原材料となる紫外線硬化性の樹脂２３ａを射出する。第１の紫外線出射部５５ａは、供給された樹脂２３ａに紫外線を照射することでその樹脂２３ａを硬化させる。これにより、ハードコート層２３及び基材２１からなる中間生産物２６が製造される。中間生産物２６は、第２の巻き取り軸２８ｂの外周に巻き取られる。
【００２４】
図７に示すように、第２の樹脂供給部５１ｂ、ロール金型５２、押圧ローラ５３及び剥離ローラ５４は、基材２１の裏面にモスアイ層２２を形成する。詳しくは、第２の樹脂供給部５１ｂは、第２の巻き取り軸２８ｂから巻き出された中間生産物２６の裏面に紫外線硬化性の樹脂２２ａを射出する。ロール金型５２は、その外周面にモスアイ層２２の凹凸構造を形成するための図示しない凸凹部を有する。押圧ローラ５３は、第２の樹脂供給部５１ｂとロール金型５２との間に位置し、基材２１にテンションを加えることで、基材２１の裏面に形成される樹脂２２ａにロール金型５２の外周面を密着させる。これにより、樹脂２２ａには、ロール金型５２の上記図示しない凸凹部が転写される。第２の紫外線出射部５５ｂは、凹凸構造が形成された樹脂２２ａに紫外線を照射することで樹脂２２ａを硬化させる。この硬化された樹脂２２ａがモスアイ層２２である。これにより、モスアイ層２２、ハードコート層２３及び基材２１からなるカバー透光部材２０が形成される。剥離ローラ５４は、ロール金型５２からのカバー透光部材２０にテンションを加えることで、カバー透光部材２０をロール金型５２から剥離させる。そして、そのカバー透光部材２０は円柱状の第３の巻き取り軸２８ｃの外周に巻き取られる。
【００２５】
図８に示すように、カッター５８は、第３の巻き取り軸２８ｃから巻き出されたカバー透光部材２０を切断することでカバー透光部材２０を所望のサイズに形成する。これにより、カバー透光部材２０の製造が完了する。
【００２６】
（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００２７】
（１）カバー透光部材２０は、筐体１３の開口部１３ａを覆い、表示光Ｌが透過される。カバー透光部材２０は、透光性樹脂により形成される基材２１と、基材２１の表示光Ｌの入射側に形成され、光の反射を抑制するモスアイ層２２と、を備える。
この構成によれば、モスアイ層２２により表示光Ｌが反射することが抑制される。よって、虚像Ｖが二重像となることが抑制される。
また、仮に、カバー透光部材の裏面にモスアイフィルムを貼付する場合、モスアイフィルムを貼付する際又は経年劣化により皺が入り、結果的に虚像の表示品位が低下するという課題があった。その点、上記実施形態では、モスアイ層２２は、モスアイフィルムではなく、紫外線硬化性樹脂からなる。このため、この課題は生じることはなく、虚像の表示品位の低下を抑制できる。
【００２８】
（２）カバー透光部材２０は、さらに、基材２１の表示光Ｌの出射側に形成され、基材２１を保護するハードコート層２３を備える。また、基材２１はポリカーボネート樹脂により形成される。
この構成によれば、基材２１はアクリル樹脂よりも可撓性のあるポリカーボネート樹脂により形成される。このため、カバー透光部材２０を製造する際、基材２１を巻き取り軸２８ａ〜２８ｃにて送りつつハードコート層２３及びモスアイ層２２を形成することができる。よって、カバー透光部材２０の製造効率を向上させることができる。
また、基材２１はアクリル樹脂よりも柔らかいポリカーボネート樹脂により形成されているが、ハードコート層２３が形成されることで基材２１に傷がつくことが抑制される。
【００２９】
（３）ヘッドアップディスプレイ装置１０は、カバー透光部材２０と、開口部１３ａを有する筐体１３と、表示光Ｌを出射する表示器３０と、表示器３０からの表示光Ｌをウインドシールド３に導くことで虚像Ｖを表示する光学系を構成する平面鏡１１及び凹面鏡１２と、を備える。カバー透光部材２０は、表示輝度低下抑制軸Ａを有するとともに、その表示輝度低下抑制軸Ａが虚像視認方向Ｂに沿う向きに設置される。この構成によれば、虚像Ｖの表示輝度が低下しないため、虚像Ｖの表示品位の低下が抑制される。
【００３０】
（４）カバー透光部材２０は、第３の巻き取り軸２８ｃに巻かれた状態から巻き出された方向Ｃが虚像視認方向Ｂに沿うように筐体１３に設置される。
この構成によれば、視認者４が偏光サングラス８を介して虚像Ｖを見たときに虚像Ｖの表示輝度低下を抑制することができる。これにより、虚像Ｖの表示品位の低下が抑制される。
【００３１】
（５）カバー透光部材２０は、溶融二軸延伸法にて基材２１が縦方向に延ばされる際の縦延伸方向Ｈが虚像視認方向Ｂに沿うように筐体１３に設置される。
この構成によれば、視認者４が偏光サングラス８を介して虚像Ｖを見たときに虚像Ｖの表示輝度低下を抑制することができる。これにより、虚像Ｖの表示品位の低下が抑制される。
【００３２】
（変形例）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
【００３３】
上記実施形態においては、カバー透光部材２０は、基材２１と、モスアイ層２２と、ハードコート層２３と、を備えていたが、ハードコート層２３は省略されてもよい。
【００３４】
上記実施形態においては、基材２１はポリカーボネート樹脂により形成されていたが、アクリル樹脂等の他の樹脂により形成されていてもよい。
【００３５】
上記実施形態におけるカバー透光部材２０の製造方法は適宜変更可能である。例えば、モスアイ層２２がフィルムとして基材２１の裏面に貼り付けられてもよい。また、モスアイ層２２及びハードコート層２３は紫外線硬化性樹脂により形成されていたが、熱硬化性樹脂により形成されてもよい。モスアイ層２２及びハードコート層２３は、接着剤を介して基材２１に固定されてもよい。
【００３６】
上記実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１０は車載用であったが、車載用に限らず、飛行機、船等の乗り物に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置であってもよい。また、投射部材はフロントガラスに限られず、専用のコンバイナであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、車両に搭載するヘッドアップディスプレイ装置などに適用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
３…ウインドシールド
８…偏光サングラス
１０…ヘッドアップディスプレイ装置
１１…平面鏡
１２…凹面鏡
１３…筐体
１３ａ…開口部
１５…透過スクリーン
２０…カバー透光部材
２１…基材
２１ａ…シート材
２２…モスアイ層
２３…ハードコート層
２６…中間生産物
２８ａ…第１の巻き取り軸
２８ｂ…第２の巻き取り軸
２８ｃ…第３の巻き取り軸
２９ａ〜２９ｆ…ローラ
３０…表示器
３１…バックライト光源
３２…液晶パネル
３２ａ…液晶層
３２ｂ…第１の偏光板
３２ｃ…第２の偏光板
５１ａ…第１の樹脂供給部
５１ｂ…第２の樹脂供給部
５２…ロール金型
５３…押圧ローラ
５４…剥離ローラ
５５ａ…第１の紫外線出射部
５５ｂ…第２の紫外線出射部
５８…カッター
【図１】
0006665943.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006665943.tif 000008
【図８】
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【図９】
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