JP2017032944A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光特性を有し、機械的な強度も優れたカバーを有するヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】画像を出力する表示器１２と、表示器１２を収納する筐体１０と、を備え、筐体１０は、表示器１２から出力される画像を外部へ透過する透光カバー１８を備え、透光カバー１８は、第１偏光板３０及び第２偏光板３４を積層した構造を有するヘッドアップディスプレイ装置１００とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

画像をディスプレイ等の表示器に表示させ、当該画像をミラーに反射させて虚像としてガラス等に映し出すヘッドアップディスプレイ装置が用いられている。ヘッドアップディスプレイ装置は、情報等を利用者の通常の視界と重ね合わせて表示させるために用いられる。ヘッドアップディスプレイ装置は、フロントガラスに車速等の情報を表示させる自動車等の多様な応用例がある。

特開平１０−１３８７９４号公報

ところで、車載用等のヘッドアップディスプレイ装置では、装置本体からガラス等の投影部に画像を投影する投射口から埃やゴミが入り込まないよう透光性のカバーが設けられている。透光性のカバーとしてはポリカーボネイト板が使用されている。ここで、出射光の輝度を低下させることなく外から入射する太陽光を遮蔽するために、カバーに偏光特性を持たせたいという要望がある。

しかしながら、カバーに偏光特性を持たせるためにポリカーボネイト板に一般的な偏光板を貼り合わせ場合、熱によりポリカーボネイト板に曲がりが生じ、投影される画像にゆがみが生じたり、カールによって筐体から外れたりするおそれがある。また、ポリカーボネイト板は複屈折を起こす性質をもっているため、出射される偏光光を乱し、画質が低下するおそれがある。

本発明の１つの態様は、画像を出力する表示器と、前記表示器を収納する筐体と、を備え、前記筐体は、前記表示器から出力される画像を外部へ透過する透光カバーを備え、前記透光カバーは、複数の偏光板を積層した構造を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置である。

ここで、前記偏光板は、染料系偏光板であることが好適である。

また、前記透光カバーは、粘接着層を介して複数の偏光板を接着した構造を有することが好適である。

また、前記透光カバーは、厚さ方向に沿って面対称の構造を有することが好適である。

本発明によれば、画像の歪みを抑制しつつ、耐熱性に優れたカバーを備えた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。

本発明の実施の形態におけるヘッドアップディスプレイの構成を示す図である。 本発明の実施の形態におけるカバーの構成を示す図である。

本発明の実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１００は、図１に示すように、筐体１０、表示器１２、平面ミラー１４、凹面ミラー１６、透光カバー１８及び投影部２０を含んで構成される。

筐体１０は、ヘッドアップディスプレイ装置１００を構成する表示器１２、平面ミラー１４、凹面ミラー１６等の構成要素を収納する。筐体１０は、プラスチックや金属等の機械的な強度を有する材料で構成される。

表示器１２は、ヘッドアップディスプレイ装置１００によって投影される画像を出力する装置である。表示器１２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等によって構成される。表示器１２から放射される画像光は直線偏光されている。

平面ミラー１４は、表示器１２から放射された画像光を凹面ミラー１６へ向けて反射させるために設けられる。凹面ミラー１６は、平面ミラー１４から到達した画像光を反射させて投影部２０へ向けて反射させるために設けられる。凹面ミラー１６は、画像光を所望の倍率で拡大して投影部２０へ投影させる。

透光カバー１８は、筐体１０に設けられた開口部に装着された透光性の板状部材である。透光カバー１８は、凹面ミラー１６によって反射された画像光を筐体１０の外部へ透過させると共に、筐体１０の内部に埃やゴミが入り込まないように設けられる。透光カバー１８の構成については後述する。

投影部２０は、凹面ミラー１６から到達した画像光を受光し、その虚像を投影画像として映し出す。投影部２０は、利用者の通常の視覚も確保するためにハーフミラーやホログラフィック素子を用いてもよい。また、投影部２０は、筐体１０に対して取付け角度や取付け位置が変更できるように構成することも好適である。これにより、利用者の視線に合わせて、投影された画像が見易いように投影部２０の位置や角度を調整することができる。

透光カバー１８は、複数の偏光板を積層して構成される。図２は、透光カバー１８の一例の断面構造を示す。本実施の形態では、透光カバー１８は、第１偏光板３０、粘接着層３２及び第２偏光板３４を積層した構成とされる。ただし、偏光板は２層に限定されるものではなく、３層以上の偏光板を積層した構成としてもよい。

第１偏光板３０及び第２偏光板３４は、特定の方向に偏光した光のみを透過する偏光子を含む層である。第１偏光板３０及び第２偏光板３４は、任意に選択することができるが、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを二色性染料により染色した染料系偏光板とすることが好適である。ＰＶＡフィルムは、一例として、クラレ製ＶＦ−ＰＳ＃７５００等を適用することができる。ＰＶＡフィルムは、例えば、延伸前に厚さ７５μｍのフィルムを延伸後において３０μｍ程度となるまで延伸する。

第１偏光板３０は、ＰＶＡフィルムの一面に形成される。第１偏光板３０は、染料系材料によって構成することが好適である。染料系材料は、二色性染料とすることがより好適である。ここで、染料系材料は、アゾ化合物及び／又はその塩を含有することが好適である。

すなわち、以下の化学式を満たす染料系材料を用いることが好適である。

（１）式中Ｒ１、Ｒ２は各々独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシル基を示し、ｎは１又は２で示されるアゾ化合物及びその塩。
（２）Ｒ１、Ｒ２が各々独立に水素原子、メチル基、メトキシ基のいずれかである（１）記載のアゾ化合物及びその塩。
（３）Ｒ１、Ｒ２が水素原子である（１）記載のアゾ化合物及びその塩。

例えば、以下に示す工程で得られる材料を用いることが好適である。４−アミノ安息香酸１３．７部を水５００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解する。得られた物質を冷却して１０℃以下で３５％塩酸３２部を加え、次に亜硝酸ナトリウム６．９部を加え、５〜１０℃で１時間攪拌する。そこへアニリン−ω−メタンスルホン酸ソーダ２０．９部を加え、２０〜３０℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてｐＨ３．５とする。さらに、攪拌してカップリング反応を完結させ、濾過して、モノアゾ化合物を得る。得られたモノアゾ化合物を水酸化ナトリウム存在下、９０℃で攪拌し、化学式（２）のモノアゾ化合物１７部を得る。

化学式（２）のモノアゾ化合物１２部、４，４’−ジニトロスチルベン−２，２’−スルホン酸２１部を水３００部に溶解させた後、水酸化ナトリウム１２部を加え、９０℃で縮合反応させる。続いて、グルコース９部で還元し、塩化ナトリウムで塩析した後、濾過して化学式（３）で示されるアゾ化合物１６部を得る。

さらに、化合物（３）の染料を０．０１％、シー・アイ・ダイレクト・レッド８１を０．０１％、特許２６２２７４８号公報の実施例１において示されている下記構造式（４）で示される染料を０．０３％、特開昭６０−１５６７５９号公報の実施例２３において公開されている下記構造式（５）で示される染料０．０３％及び芒硝０．１％の濃度とした４５℃の水溶液に基板として厚さ７５μｍのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を４分間浸漬する。このフィルムを３％ホウ酸水溶液中で５０℃で５倍に延伸し、緊張状態を保ったまま水洗、乾燥する。これによって、中性色（平行位ではグレーで、直交位では黒色）となる染料系材料を得ることができる。

また、第１偏光板３０は、上記製造方法で得られた偏光膜を基材に貼り合わせた構造としてもよい。基材は、第１偏光板３０の保護層となる部材である。基材は、任意に選択することができるが、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、アクリルフィルム、環状オレフィン系フィルム等を用いることが好適である。一例として、ＴａｃＢｒｉｇｈｔ社製Ｐ９６０ＧＬ等を適用することができる。基材の厚さは、これに限定されるものではないが、２０μｍ以上２００μｍ以下とすることが好適である。

以上のように、第１偏光板３０を形成することができる。また、第２偏光板３４も、第１偏光板３０と同様に形成することができる。

粘接着層３２は、第１偏光板３０と第２偏光板３４とを貼り合わせるための部材である。粘接着層３２は、アクリル系の粘着剤を用いて形成することが好適である。粘接着層３２は、アクリル系又はポリエステル系の粘着剤の固形成分をトルエンやメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の溶剤で希釈した粘着剤を乾燥させることによって形成される。すなわち、第１偏光板３０の一面に粘着剤を塗布し、第２偏光板３４と貼り合わせた状態において粘着剤を乾燥させることによって粘接着層３２が形成される。ただし、粘着剤は、アクリル系、ポリエステル系であれば特に限定されるものではなく、さらにこれら以外の粘着剤を使用してもよい。粘接着層３２の膜厚は、１０μｍ以上５０μｍ以下とすることが好適である。

第１偏光板３０と第２偏光板３４とを貼り合わせる際には、それぞれの偏光方向を適切な角度となるように貼り合わせる。例えば、第１偏光板３０と第２偏光板３４との偏光方向が一致、すなわち偏光方向が互いに並行となるように貼り合わせることが好適である。

以上のように、本実施の形態によれば、機械的に十分な強度をもった透光カバー１８を提供することができる。すなわち、数１００μｍの厚みの偏光特性を有する透光カバー１８を提供することができる。偏光特性を有する透光カバー１８を用いることによって、外部から筐体１０内に入射する光の透過率を低減することができる。一方、表示器１２から放射される画像光の偏光方向と透光カバー１８の偏光方向とを一致させることによって、画像光は外部からの入射光に比べて高い透過率で筐体１０の外部へ透過させることができる。

また、透光カバー１８にヨウ素系の偏光膜を適用した場合、９０℃以上の加熱によって偏光膜に変色が生じて光の透過性が低下してしまう。これに対して、本実施の形態のように、第１偏光板３０及び第２偏光板３４として染料系材料を用いることによって、９０℃以上の使用環境であっても透光カバー１８の曲がりを抑制し、変色することなく高い光透過性を維持することができる。特に、図２に示すように、透光カバー１８を面対称、すなわち膜厚方向に沿って上下対称の構造とすることによって熱による曲がりの発生をより抑制することができる。

なお、第１偏光板３０及び第２偏光板３４には、表面保護のためにＨＣ（Ｈａｒｄ Ｃｏａｔ）、ＡＧ（Ａｎｔｉ−Ｇｌａｒｅ）、ＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）、ＬＲ（Ｌｏｗ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）等の保護層を設けてもよい。ただし、透光カバー１８の曲がりの発生を抑制するために、これらの保護層を設ける場合には透光カバー１８の膜厚方向に沿って上下対称の構造とすることが好適である。

１０ 筐体、１２ 表示器、１４ 平面ミラー、１６ 凹面ミラー、１８ 透光カバー、２０ 投影部、３０ 第１偏光層、３２ 粘接着層、３４ 第２偏光層、１００ ヘッドアップディスプレイ装置。

Claims (4)

1. 画像を出力する表示器と、前記表示器を収納する筐体と、を備え、
   前記筐体は、前記表示器から出力される画像を外部へ透過する透光カバーを備え、
   前記透光カバーは、複数の偏光板を積層した構造を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記偏光板は、染色系偏光板であることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
3. 請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記透光カバーは、粘接着層を介して複数の偏光板を接着した構造を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
4. 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であって、
   前記透光カバーは、厚さ方向に沿って面対称の構造を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

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