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WO2024161860A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ装置 Download PDF

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WO2024161860A1
WO2024161860A1 PCT/JP2023/046323 JP2023046323W WO2024161860A1 WO 2024161860 A1 WO2024161860 A1 WO 2024161860A1 JP 2023046323 W JP2023046323 W JP 2023046323W WO 2024161860 A1 WO2024161860 A1 WO 2024161860A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
display
light
display device
backlight
head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/046323
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
順一 市川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yazaki Corp filed Critical Yazaki Corp
Publication of WO2024161860A1 publication Critical patent/WO2024161860A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J1/00—Windows; Windscreens; Accessories therefor
    • B60J1/02—Windows; Windscreens; Accessories therefor arranged at the vehicle front, e.g. structure of the glazing, mounting of the glazing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • 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.
  • Patent Document 1 describes a head-up display device that displays a virtual image using display light emitted by a liquid crystal display.
  • This head-up display device has a transmissive reflective member that transmits the display light and reflects infrared light, and a polarizing member attached to the rear surface of the transmissive reflective member, provided in front of the liquid crystal cell.
  • the head-up display device prevents the liquid crystal display from being damaged by the heat of sunlight by reflecting infrared light from sunlight using the transmissive reflective member.
  • the head-up display device described in the above-mentioned Patent Document 1 suppresses the temperature rise of the liquid crystal display by reflecting infrared light with a transparent reflective member, but there is room for further improvement.
  • the present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide a head-up display device that can suppress temperature rise in the display.
  • the head-up display device of the present invention comprises a display device mounted on a vehicle and emitting an image as display light from a display surface to be viewed as a virtual image by an occupant of the vehicle, an optical system that reflects the display light emitted from the display device toward a light-transmitting reflective member and causes the reflective member to reflect the display light toward the eyepoint of the occupant, and a transparent member that transmits light and is placed in contact with the display surface, the transparent member being characterized in that a transmissive reflective film that transmits visible light and reflects infrared light is formed on the transparent member.
  • the head-up display device is able to increase the heat capacity of the display by providing a transparent member in contact with the display surface of the display, thereby preventing the temperature of the display from rising. Furthermore, the head-up display device is able to reflect external infrared light that is incident on the display surface of the display via the optical system with a translucent reflective film, thereby preventing the temperature of the display from rising due to infrared light. As a result, the head-up display device can appropriately prevent the temperature of the display from rising.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a head-up display device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a head-up display device according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a display device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a display device according to a modified example of the second embodiment.
  • the head-up display device 1 is provided in a vehicle, and displays a virtual image S by reflecting display light L1 emitted toward a light-transmitting windshield W toward the eye point EP by the windshield W.
  • the eye point EP is a position that is assumed in advance as the position of the driver's eyes, or the actual position of the driver's eyes.
  • the windshield W is an example of a reflective member, and is a member formed into a plate shape from transparent glass, and is provided in front of the driver's seat to block wind.
  • the head-up display device 1 may be an AR-HUD device that matches and superimposes a virtual image S on an object in front of the vehicle (e.g., a person, a sign, another vehicle, etc.), or may be a HUD device that displays a virtual image S without matching the virtual image S to an object in front of the vehicle.
  • the head-up display device 1 will be described in detail below.
  • the head-up display device 1 includes a housing 10, a display 20, an optical system 30, and a glass plate 40 serving as a transparent member.
  • the housing 10 is provided in the vehicle and has the display 20 and the optical system 30 attached thereto.
  • the housing 10 is formed in a box shape, and contains a part of the display 20 and the optical system 30 inside the housing 10.
  • the housing 10 has an opening 11 that connects the inside to the outside.
  • the opening 11 is provided opposite the windshield W, and is a portion that can transmit light.
  • the display device 20 emits an image, which is visually recognized as a virtual image S by the vehicle occupant, as display light L1 from a display surface 211. As shown in FIG. 2, the display device 20 has a display panel 21, a backlight 22, and a backlight case 23.
  • the display panel 21 forms an image and is, for example, a TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display).
  • the display panel 21 has a display surface 211 that emits display light L1.
  • the display panel 21 is provided at an angle with respect to the direction (optical axis) of light emitted from the backlight 22.
  • the display panel 21 is provided at an angle with respect to the optical axis of the backlight 22 so that the display surface 211 faces the opposite side to the opening 11 of the housing 10 that transmits light.
  • the display panel 21 is provided at an angle with respect to the optical axis of the backlight 22 so that the display surface 211 faces the lower surface side of the housing 10 located opposite the upper surface side having the opening 11 of the housing 10.
  • the display panel 21 is illuminated from behind with light from the backlight 22, and emits an image that is visually recognized as a virtual image S by the vehicle occupant as display light L1 from the display surface 211.
  • the backlight 22 irradiates light onto the display panel 21 from behind the display panel 21.
  • the backlight 22 includes a plurality of LEDs (light-emitting diodes) 221 and a control board 222 that controls the plurality of LEDs 221.
  • the control board 222 is formed in a flat plate shape, and the plurality of LEDs 221 are arranged side by side on the display panel 21 side of the control board 222.
  • the backlight 22 irradiates light onto the entire display panel 21 from behind the display panel 21 by controlling the plurality of LEDs 221 with the control board 222.
  • the backlight case 23 is formed in a box shape and houses the backlight 22 inside.
  • the backlight case 23 is formed of a metal having electrical conductivity and includes fins 231 for heat dissipation.
  • the fins 231 have a plurality of protrusions formed protruding from the outer surface of the backlight case 23.
  • the fins 231 have a plurality of protrusions facing the control board 222 of the backlight 22 housed inside the backlight case 23, and dissipate heat generated in the control board 222 of the backlight 22. In this way, the backlight case 23 functions as a heat sink that dissipates heat.
  • the backlight case 23 has an opening on the opposite side to the fins 231 (the side where the backlight 22 irradiates light), and the display panel 21 and the like are arranged in this opening.
  • the display device 20 configured as described above irradiates light from the backlight 22 to the display panel 21, and emits an image that is visually recognized as a virtual image S by the vehicle occupant from the display surface 211 of the display panel 21 as display light L1.
  • the optical system 30 reflects the display light L1 emitted from the display 20 toward the windshield W, which then reflects the light toward the eye point EP of the occupant.
  • the optical system 30 includes a magnifying mirror 31.
  • the magnifying mirror 31 totally reflects light and is housed inside the housing 10.
  • the magnifying mirror 31 has a reflective surface formed to be concave and aspherical. The reflective surface is disposed opposite the display 20 and opposite the windshield W.
  • the magnifying mirror 31 magnifies the display light L1 (image) emitted from the display 20 with its reflective surface, and reflects the magnified display light toward the windshield W through the opening 11 of the housing 10.
  • the magnifying mirror 31 magnifies the display light L1 emitted directly from the display 20 without passing through another mirror with its reflective surface, and reflects the magnified display light toward the windshield W through the opening 11 of the housing 10.
  • the glass plate 40 is a transparent plate-like member that has thermal conductivity and transmits light.
  • the glass plate 40 is preferably colorless and transparent.
  • the glass plate 40 is made of, for example, sapphire glass and formed in a flat plate shape.
  • the shape of the glass plate 40 in a plan view is, for example, rectangular.
  • the glass plate 40 is provided in contact with the display surface 211 of the display panel 21.
  • the glass plate 40 is adhesively fixed to the display surface 211 of the display panel 21 via a resin material by, for example, optical bonding.
  • the glass plate 40 is formed with a transmissive reflective film 43 that transmits visible light and reflects infrared light.
  • the transmissive reflective film 43 is formed, for example, on the exit surface 41 of the glass plate 40, which emits the display light L1. In other words, it is formed on the exit surface 41 of the glass plate 40, opposite to the entrance surface 42 into which the display light L1 is incident. More specifically, the transmissive reflective film 43 is formed on the exit surface 41 of the glass plate 40, opposite to the display panel 21.
  • the transmissive reflective film 43 is formed by evaporating a dielectric multilayer film that transmits visible light and reflects infrared light L2 on the exit surface 41 of the glass plate 40.
  • the glass plate 40 on which the transmissive reflective film 43 is formed constitutes a hot mirror, which transmits the display light L1 emitted from the display 20 toward the magnifying mirror 31, and reflects the infrared light (external light) L2 that is collected by the magnifying mirror 31 and reflected toward the display 20, toward the opposite side of the display 20, thereby suppressing the temperature of the display 20 from increasing due to the infrared light L2.
  • the head-up display device 1 includes the display 20, the optical system 30, and the glass plate 40.
  • the display 20 is mounted on a vehicle and emits an image from the display surface 211 as display light L1, which is visually recognized as a virtual image S by the vehicle occupant.
  • the optical system 30 reflects the display light L1 emitted from the display 20 toward the windshield W, which transmits light, and the windshield W reflects the display light L1 toward the eye point EP of the occupant.
  • the glass plate 40 is provided in contact with the display surface 211 of the display 20 and transmits light.
  • the glass plate 40 is formed with a transmissive reflective film 43 that transmits visible light and reflects infrared light.
  • the head-up display device 1 can increase the heat capacity of the display device 20 by providing the glass plate 40 in contact with the display surface 211 of the display device 20, thereby preventing the temperature of the display device 20 from rising. Furthermore, the head-up display device 1 can reflect external infrared light L2 that is incident on the display surface 211 of the display device 20 via the optical system 30 with the transmissive reflective film 43, thereby preventing the temperature of the display device 20 from rising due to the infrared light L2. As a result, the head-up display device 1 can appropriately prevent the temperature of the display device 20 from rising.
  • the transmissive reflective film 43 is formed on the exit surface 41 of the glass plate 40, which emits the display light L1.
  • the transmissive reflective film 43 is formed on the entrance surface 42 of the glass plate 40, instead of on the exit surface 41, there is a problem that the infrared light L2 reflected by the transmissive reflective film 43 on the entrance surface 42 is reflected on the exit surface 41, and the infrared light L2 reflected on the exit surface 41 returns to the transmissive reflective film 43 on the entrance surface 42, and some of the infrared light L2 passes through the transmissive reflective film 43 on the entrance surface 42 and reaches the display 20.
  • the head-up display device 1 forms the transmissive reflective film 43 on the exit surface 41, so that the above-mentioned problem can be avoided and the temperature rise of the display 20 can be appropriately suppressed.
  • the magnifying mirror 31 uses its reflective surface to magnify the display light L1 emitted directly from the display 20 without passing through another mirror (e.g., a folding mirror). This allows the head-up display device 1 to suppress an increase in the number of parts and to achieve a compact device.
  • a folding mirror is provided in the head-up display device 1
  • heat countermeasures can be taken by forming the folding mirror as a cold mirror that reflects visible light and transmits infrared light L2, but this creates a problem of the device becoming larger.
  • compactness is achieved without providing a folding mirror, while the transmissive reflective film 43 and increased heat capacity of the display 20 appropriately suppress temperature rise in the display 20.
  • the head-up display device 1A according to the second embodiment differs from the first embodiment in that the glass plate 40 is connected to the heat sink 24 via a heat transfer material 50, thereby further suppressing the temperature rise of the display 20.
  • the head-up display device 1A includes a housing 10, a display 20A, an optical system 30, a glass plate 40, and a heat transfer material 50.
  • the optical system 30 includes a magnifying mirror 31 and a folding mirror 32.
  • the folding mirror 32 is formed as a cold mirror that reflects visible light and transmits infrared light L2.
  • the folding mirror 32 reflects the display light L1 emitted from the display 20 toward the magnifying mirror 31.
  • the folding mirror 32 also transmits the infrared light (external light) L2 reflected by the magnifying mirror 31 toward the folding mirror 32, and suppresses the reflection of the infrared light (external light) L2 toward the display 20A.
  • the display 20A has a display panel 21, a backlight 22, a backlight case 23A, and a heat sink 24.
  • the backlight case 23A is formed in a box shape and houses the backlight 22 inside.
  • the backlight case 23A is formed from an insulating resin.
  • the backlight case 23A has an opening on the side where the backlight 22 irradiates light, and the display panel 21 and the like are arranged in this opening.
  • the display 20A configured as described above irradiates light from the backlight 22 to the display panel 21, and emits an image that is visually recognized as a virtual image S by the vehicle occupants as display light L1 from the display surface 211 of the display panel 21.
  • the heat sink 24 is a heat dissipation member that dissipates heat.
  • the heat sink 24 is a rectangular, plate-like member formed into an L-shape.
  • the heat sink 24 is provided on the vertical upper side of the backlight case 23A.
  • the L-shaped heat sink 24 is provided, for example, with its long side in contact with the upper surface of the backlight case 23A and its short side in contact with the side of the backlight case 23A.
  • the heat transfer material 50 is a member that transfers heat, and is made of, for example, a resin containing metal filler.
  • the heat transfer material 50 connects the heat sink 24 and the glass plate 40.
  • the heat transfer material 50 connects, for example, the vertical upper end of the glass plate 40 to the tip of the long side of the heat sink 24.
  • the heat transfer material 50 also connects the vertical upper end of the display panel 21 to the tip of the long side of the heat sink 24.
  • the head-up display device 1A further includes a heat transfer material 50 that transfers heat.
  • the display 20A has a heat sink 24 for heat dissipation.
  • the heat transfer material 50 connects the heat sink 24 and the glass plate 40.
  • the following describes a display 20B according to a modified example of the second embodiment.
  • the display 20B differs from the display 20A according to the second embodiment in that the metal backlight case 23, which functions as a heat sink, is connected to the glass plate 40 via a heat transfer material 50B.
  • the display device 20B As shown in FIG. 5, the display device 20B according to the modified example of the second embodiment has a display panel 21, a backlight 22, and a backlight case 23.
  • the backlight case 23 is formed in a box shape and houses the backlight 22 inside.
  • the backlight case 23 is made of a conductive metal and includes fins 231 for heat dissipation.
  • the fins 231 dissipate heat generated in the control board 222 of the backlight 22. In this way, the backlight case 23 functions as a heat sink that dissipates heat.
  • the heat transfer material 50B is a member that transfers heat, and is made of, for example, a resin containing metal filler.
  • the heat transfer material 50B connects the backlight case 23, which functions as a heat sink, to the glass plate 40.
  • the heat transfer material 50B connects, for example, the upper vertical end of the glass plate 40 to the opening end of the backlight case 23.
  • the heat transfer material 50B also connects the upper vertical end of the display panel 21 to the opening end of the backlight case 23.
  • the display 20B according to the modified example of the second embodiment is configured to include fins 231 for heat dissipation, and has a metallic backlight case 23 that houses the backlight 22.
  • the heat transfer material 50B connects the backlight case 23, which functions as a heat sink, to the glass plate 40. With this configuration, the display 20B can more effectively suppress temperature rise.
  • the transmissive reflective film 43 is formed on the exit surface 41 of the glass plate 40 from which the display light L1 is emitted, but this is not limited thereto, and the film may be formed on the entrance surface 42, for example.
  • the display panel 21 is inclined with respect to the optical axis of the backlight 22 so that the display surface 211 faces the opposite side to the opening 11 of the housing 10 through which light passes.
  • the backlight 22 may have a different emission angle of the display light L emitted from the display surface 211 of the display panel 21 depending on the LEDs 221, and for example, as the emission angle of the display light L increases, the luminance of the display light L1 tends to decrease.
  • the backlight 22 may, for example, control the multiple LEDs 221 using the control board 222 to increase the illuminance of the light emitted from the multiple LEDs 221 by increasing the illuminance of the LEDs 221 with a larger emission angle of the display light L than that of the LEDs 221 with a smaller emission angle of the display light L, thereby reducing luminance unevenness of the L1 display light emitted from the emission surface 41.
  • the backlight 22 increases the illuminance of light emitted from the multiple LEDs 221 for the LEDs 221 that are spaced farther from the display panel 21 than for the LEDs 221 that are spaced farther from the display panel 21, thereby reducing uneven brightness of the L1 display light emitted from the emission surface 41.
  • the backlight 22 increases the illuminance of light emitted from the multiple LEDs 221 for the LEDs 221 on the opening 11 side of the housing 10 than for the LEDs 221 on the opposite side of the opening 11 side of the housing 10, thereby reducing uneven brightness of the L1 display light emitted from the emission surface 41.
  • the display panel 21 is also tilted relative to the optical axis of the backlight 22, and the backlight case 23 may be configured so that the LEDs 221 are offset in a stepped manner in the optical axis direction in response to the tilt of the display panel 21. This configuration allows the backlight case 23 to be made smaller.

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Abstract

ヘッドアップディスプレイ装置（１、１Ａ）は、表示器（２０）と、光学系（３０）と、ガラス板（４０）とを備える。表示器（２０）は、車両に搭載され、車両の乗員に虚像（Ｓ）として視認させる画像を表示面（２１１）から表示光（Ｌ１）として出射する。光学系（３０）は、表示器（２０）から出射された表示光（Ｌ１）を、光を透過するウィンドシールド（Ｗ）に向けて反射し、当該ウィンドシールド（Ｗ）で乗員のアイポイント（ＥＰ）側に向けて反射させる。ガラス板（４０）は、表示器（２０）の表示面（２１１）に接触した状態で設けられ光を透過する。ここで、ガラス板（４０）は、可視光を透過しかつ赤外光を反射する透過反射膜（４３）が形成されている。

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、ヘッドアップディスプレイ装置として、例えば、特許文献１には、液晶表示器が発した表示光によって虚像を表示させるヘッドアップディスプレイ装置が記載されている。このヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を透過させ赤外光を反射させる透過反射部材と、透過反射部材の後面に貼着された偏光部材とを液晶セルの前側に設けている。この構成により、ヘッドアップディスプレイ装置は、太陽光の赤外光を透過反射部材によって反射することで、液晶表示器が太陽光の熱によって損傷することを抑制している。
特開２００７－０６５０１１号公報
　ところで、上述の特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、赤外光を透過反射部材によって反射することで液晶表示器の温度上昇を抑制しているが、更なる改善の余地がある。
　そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、表示器の温度上昇を抑制できる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。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、車両に搭載され、前記車両の乗員に虚像として視認させる画像を表示面から表示光として出射する表示器と、前記表示器から出射された前記表示光を、光を透過する反射部材に向けて反射し、当該反射部材で前記乗員のアイポイント側に向けて反射させる光学系と、前記表示面に接触した状態で設けられ光を透過する透明部材と、を備え、前記透明部材は、可視光を透過しかつ赤外光を反射する透過反射膜が形成されていることを特徴とする。
　本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、透明部材を表示器の表示面に接触した状態で設けることで、表示器の熱容量を増加させることができ、これにより表示器の温度が上昇することを抑制できる。さらに、ヘッドアップディスプレイ装置は、光学系を介して表示器の表示面に入射する外部の赤外光を透過反射膜で反射することができ、これにより赤外光によって表示器の温度が上昇することを抑制できる。この結果、ヘッドアップディスプレイ装置は、表示器の温度上昇を適正に抑制できる。
図１は、第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成例を示す概略図である。 図２は、第１実施形態に係る表示器の構成例を示す断面図である。 図３は、第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成例を示す概略図である。 図４は、第２実施形態に係る表示器の構成例を示す断面図である。 図５は、第２実施形態の変形例に係る表示器の構成例を示す断面図である。
　本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
　図面を参照しながら実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１について説明する。ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両に設けられ、光を透過するウィンドシールドＷに向けて出射した表示光Ｌ１を当該ウィンドシールドＷでアイポイントＥＰ側に向けて反射させることで虚像Ｓを表示するものである。ここで、アイポイントＥＰは、運転者の眼の位置として予め想定された位置、または運転者の実際の眼の位置である。ウィンドシールドＷは、反射部材の一例であり、透明なガラスにより板状に形成された部材であり、運転席の前方に設けられ、風を遮るものである。ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両の前方の対象物（例えば、人物、標識、他車両等）に虚像Ｓを合わせて重畳表示するＡＲ－ＨＵＤ装置であってもよいし、また、車両の前方の対象物に虚像Ｓを合わせずに虚像Ｓを表示するＨＵＤ装置であってもよい。以下、ヘッドアップディスプレイ装置１について詳細に説明する。
　ヘッドアップディスプレイ装置１は、図１に示すように、筐体１０と、表示器２０と、光学系３０と、透明部材としてのガラス板４０とを備える。
　筐体１０は、車両に設けられ、表示器２０及び光学系３０が組み付けられるものである。筐体１０は、箱形状に形成され、表示器２０の一部及び光学系３０を当該筐体１０の内部に収容する。筐体１０は、内部と外部とを連通する開口部１１を有する。開口部１１は、ウィンドシールドＷと対向して設けられ、光を透過可能な部位である。
　表示器２０は、車両の乗員に虚像Ｓとして視認させる画像を表示面２１１から表示光Ｌ１として出射するものである。表示器２０は、図２に示すように、表示パネル２１と、バックライト２２と、バックライトケース２３とを有する。
　表示パネル２１は、画像を形成するものであり、例えば、ＴＦＴ－ＬＣＤ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ-Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）等によって構成される。表示パネル２１は、表示光Ｌ１を出射する表示面２１１を有する。表示パネル２１は、バックライト２２から照射される光の方向（光軸）に対して傾斜して設けられている。表示パネル２１は、例えば、バックライト２２の光軸に対して、光を透過する筐体１０の開口部１１とは反対側に表示面２１１が向くように傾斜して設けられている。言い換えれば、表示パネル２１は、バックライト２２の光軸に対して、筐体１０の開口部１１を有する上面部側とは反対側に位置する筐体１０の下面部側に表示面２１１が向くように傾斜して設けられている。これにより、表示パネル２１は、拡大ミラー３１で表示器２０に向けて反射された外光を、拡大ミラー３１とは異なる方向（この例では斜め下方向の下面部側）に反射することができ、これにより、表示パネル２１で反射された外光が開口部１１を介してアイポイントＥＰに届くことを抑制できる。表示パネル２１は、バックライト２２により光が背後から照射されることで、車両の乗員に虚像Ｓとして視認させる画像を表示面２１１から表示光Ｌ１として出射する。
　バックライト２２は、表示パネル２１の背後から当該表示パネル２１に光を照射するものである。バックライト２２は、複数のＬＥＤ（発光素子：ｌｉｇｈｔ-ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅ）２２１と、複数のＬＥＤ２２１を制御する制御基板２２２とを含んで構成される。制御基板２２２は、平板状に形成され、当該制御基板２２２の表示パネル２１側に複数のＬＥＤ２２１が並んで配置されている。バックライト２２は、制御基板２２２により複数のＬＥＤ２２１を制御することで、表示パネル２１の背後から当該表示パネル２１の全体に向けて光を照射する。
　バックライトケース２３は、箱形状に形成され、バックライト２２を内部に収容するものである。バックライトケース２３は、導電性を有する金属により形成され、放熱用のフィン２３１を含んで構成されている。フィン２３１は、バックライトケース２３の外面から突出して形成された複数の突起部を有している。フィン２３１は、複数の突起部が、バックライトケース２３の内部に収容されたバックライト２２の制御基板２２２と対向し、バックライト２２の制御基板２２２に生じる熱を放熱する。このように、バックライトケース２３は、熱を放熱するヒートシンクとして機能する。バックライトケース２３は、フィン２３１とは反対側（バックライト２２が光を照射する側）に開口部を有し、この開口部には表示パネル２１等が配置されている。上述のように構成された表示器２０は、バックライト２２から表示パネル２１に光を照射することで、車両の乗員に虚像Ｓとして視認させる画像を表示パネル２１の表示面２１１から表示光Ｌ１として出射する。
　光学系３０は、表示器２０から出射された表示光Ｌ１をウィンドシールドＷに向けて反射し、当該ウィンドシールドＷで乗員のアイポイントＥＰ側に向けて反射させるものである。光学系３０は、拡大ミラー３１を含んで構成される。
　拡大ミラー３１は、光を全反射するものであり、筐体１０の内部に収容されている。拡大ミラー３１は、凹形状かつ非球面に形成された反射面を有する。反射面は、表示器２０に対向して配置され、かつ、ウィンドシールドＷに対向して配置されている。拡大ミラー３１は、反射面によって、表示器２０から出射された表示光Ｌ１（画像）を拡大し、当該拡大した拡大表示光を、筐体１０の開口部１１を介してウィンドシールドＷに向けて反射する。この例では、拡大ミラー３１は、反射面によって、表示器２０から他のミラーを介さずに直接出射された表示光Ｌ１を拡大し、当該拡大した拡大表示光を、筐体１０の開口部１１を介してウィンドシールドＷに向けて反射する。
　ガラス板４０は、熱伝導性を有し、光を透過する透明な板状の部材である。ガラス板４０は、無色透明であることが好ましい。ガラス板４０は、例えば、サファイアガラス等により構成され、平板形状に形成されている。平面視におけるガラス板４０の形状は、例えば、矩形である。ガラス板４０は、表示パネル２１の表示面２１１に接触した状態で設けられる。ガラス板４０は、例えば、オプティカルボンディングにより樹脂素材を介して表示パネル２１の表示面２１１に接着固定される。ガラス板４０は、可視光を透過しかつ赤外光を反射する透過反射膜４３が形成されている。
　透過反射膜４３は、例えば、ガラス板４０において表示光Ｌ１を出射する出射面４１に形成されている。言い換えれば、ガラス板４０において表示光Ｌ１を入射する入射面４２とは反対側の出射面４１に形成されている。さらに言えば、透過反射膜４３は、ガラス板４０において表示パネル２１とは反対側の出射面４１に形成されている。透過反射膜４３は、可視光を透過しかつ赤外光Ｌ２を反射する誘電体多層膜をガラス板４０の出射面４１に蒸着することにより形成される。透過反射膜４３が形成されたガラス板４０は、ホットミラーを構成し、表示器２０から出射される表示光Ｌ１を拡大ミラー３１に向けて透過し、かつ、拡大ミラー３１で集光され表示器２０に向けて反射された赤外光（外光）Ｌ２を表示器２０とは反対側に反射し、赤外光Ｌ２により表示器２０の温度が上昇することを抑制する。
　以上のように、第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、表示器２０と、光学系３０と、ガラス板４０とを備える。表示器２０は、車両に搭載され、車両の乗員に虚像Ｓとして視認させる画像を表示面２１１から表示光Ｌ１として出射する。光学系３０は、表示器２０から出射された表示光Ｌ１を、光を透過するウィンドシールドＷに向けて反射し、当該ウィンドシールドＷで乗員のアイポイントＥＰ側に向けて反射させる。ガラス板４０は、表示器２０の表示面２１１に接触した状態で設けられ光を透過する。ここで、ガラス板４０は、可視光を透過しかつ赤外光を反射する透過反射膜４３が形成されている。
　この構成により、ヘッドアップディスプレイ装置１は、ガラス板４０を表示器２０の表示面２１１に接触した状態で設けることで、表示器２０の熱容量を増加させることができ、これにより表示器２０の温度が上昇することを抑制できる。さらに、ヘッドアップディスプレイ装置１は、光学系３０を介して表示器２０の表示面２１１に入射する外部の赤外光Ｌ２を透過反射膜４３で反射することができ、これにより赤外光Ｌ２によって表示器２０の温度が上昇することを抑制できる。この結果、ヘッドアップディスプレイ装置１は、表示器２０の温度上昇を適正に抑制できる。
　上記ヘッドアップディスプレイ装置１において、透過反射膜４３は、ガラス板４０において表示光Ｌ１を出射する出射面４１に形成されている。ここで、ヘッドアップディスプレイ装置１は、例えば、透過反射膜４３をガラス板４０の出射面４１ではなく入射面４２に形成した場合、入射面４２の透過反射膜４３で反射した赤外光Ｌ２が出射面４１で反射され、出射面４１で反射された赤外光Ｌ２が入射面４２の透過反射膜４３に戻ってきて、その一部の赤外光Ｌ２が入射面４２の透過反射膜４３を透過して表示器２０に届く問題がある。これに対して、ヘッドアップディスプレイ装置１は、透過反射膜４３を出射面４１に形成しているので、上述のような問題が生じることを回避することができ、表示器２０の温度上昇を適正に抑制できる。
　上記ヘッドアップディスプレイ装置１において、拡大ミラー３１は、反射面によって、表示器２０から他のミラー（例えば折り返しミラー）を介さずに直接出射された表示光Ｌ１を拡大する。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置１は、部品点数の増加を抑制できると共に、装置の小型化を実現できる。ここで、ヘッドアップディスプレイ装置１は、例えば、折り返しミラーを設けた場合、折り返しミラーを、可視光を反射しかつ赤外光Ｌ２を透過するコールドミラーとして形成することで熱対策をすることができるが、装置が大型化する問題がある。第１実施形態では、折り返しミラーを設けずに小型化を実現しつつ、透過反射膜４３と表示器２０の熱容量の増加とにより、表示器２０の温度上昇を適正に抑制している。
　次に、第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１Ａについて説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１Ａは、伝熱材５０を介してガラス板４０をヒートシンク２４に連結することで、表示器２０の温度上昇をさらに抑制する点で第１実施形態とは異なる。
　第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１Ａは、図３に示すように、筐体１０と、表示器２０Ａと、光学系３０と、ガラス板４０と、伝熱材５０とを備える。
　光学系３０は、拡大ミラー３１と、折り返しミラー３２とを含んで構成される。折り返しミラー３２は、可視光を反射しかつ赤外光Ｌ２を透過するコールドミラーとして形成される。折り返しミラー３２は、表示器２０から出射された表示光Ｌ１を拡大ミラー３１に向けて反射する。また、折り返しミラー３２は、拡大ミラー３１で折り返しミラー３２に向けて反射された赤外光（外光）Ｌ２を透過し、赤外光（外光）Ｌ２を表示器２０Ａに向けて反射することを抑制する。
　表示器２０Ａは、表示パネル２１と、バックライト２２と、バックライトケース２３Ａと、ヒートシンク２４とを有する。
　バックライトケース２３Ａは、箱形状に形成され、バックライト２２を内部に収容するものである。バックライトケース２３Ａは、絶縁性を有する樹脂により形成される。バックライトケース２３Ａは、バックライト２２が光を照射する側に開口部を有し、この開口部には表示パネル２１等が配置されている。上述のように構成された表示器２０Ａは、バックライト２２から表示パネル２１に光を照射することで、車両の乗員に虚像Ｓとして視認させる画像を表示パネル２１の表示面２１１から表示光Ｌ１として出射する。
　ヒートシンク２４は、熱を放熱する放熱部材である。ヒートシンク２４は、矩形状かつ板状の板状部材をＬ字状に形成したものである。ヒートシンク２４は、バックライトケース２３Ａの鉛直方向の上側に設けられている。Ｌ字状のヒートシンク２４は、例えば、長辺がバックライトケース２３Ａの上面と接触し、かつ、短辺がバックライトケース２３Ａの側面と接触した状態で設けられている。ヒートシンク２４は、バックライトケース２３Ａの鉛直方向の上側に設けられることで、放熱した熱がバックライトケース２３Ａ内にこもることを抑制している。
　伝熱材５０は、熱を伝える部材であり、例えば、金属フィラーを含む樹脂等により構成される。伝熱材５０は、ヒートシンク２４とガラス板４０とを連結する。伝熱材５０は、例えば、ガラス板４０の鉛直方向の上端部とヒートシンク２４の長辺の先端部とを連結する。また、伝熱材５０は、表示パネル２１の鉛直方向の上端部とヒートシンク２４の長辺の先端部とも連結する。この構成により、伝熱材５０は、表示パネル２１及びガラス板４０の熱をヒートシンク２４に伝え、ヒートシンク２４は、伝熱材５０を介して伝えられた表示パネル２１及びガラス板４０の熱を放熱する。
　以上のように、第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１Ａは、熱を伝える伝熱材５０をさらに備える。表示器２０Ａは、放熱用のヒートシンク２４を有する。伝熱材５０は、ヒートシンク２４とガラス板４０とを連結する。この構成により、ヘッドアップディスプレイ装置１Ａは、表示器２０Ａの温度上昇をより効果的に抑制できる。
　第２実施形態の変形例に係る表示器２０Ｂについて説明する。表示器２０Ｂは、シートシンクとして機能する金属製のバックライトケース２３とガラス板４０とを伝熱材５０Ｂを介して連結する点で第２実施形態に係る表示器２０Ａとは異なる。
　第２実施形態の変形例に係る表示器２０Ｂは、図５に示すように、表示パネル２１と、バックライト２２と、バックライトケース２３とを有する。
　バックライトケース２３は、箱形状に形成され、バックライト２２を内部に収容するものである。バックライトケース２３は、導電性を有する金属により形成され、放熱用のフィン２３１を含んで構成されている。フィン２３１は、バックライト２２の制御基板２２２に生じる熱を放熱する。このように、バックライトケース２３は、熱を放熱するヒートシンクとして機能する。
　伝熱材５０Ｂは、熱を伝える部材であり、例えば、金属フィラーを含む樹脂等により構成される。伝熱材５０Ｂは、ヒートシンクとして機能するバックライトケース２３とガラス板４０とを連結する。伝熱材５０Ｂは、例えば、ガラス板４０の鉛直方向の上端部とバックライトケース２３の開口端部とを連結する。また、伝熱材５０Ｂは、表示パネル２１の鉛直方向の上端部とバックライトケース２３の開口端部とも連結する。この構成により、伝熱材５０Ｂは、表示パネル２１及びガラス板４０の熱をバックライトケース２３に伝え、バックライトケース２３は、伝熱材５０Ｂを介して伝えられた表示パネル２１及びガラス板４０の熱を、フィン２３１等を介して放熱する。
　以上のように、第２実施形態の変形例に係る表示器２０Ｂは、放熱用のフィン２３１を含んで構成され、バックライト２２を収容する金属製のバックライトケース２３を有する。伝熱材５０Ｂは、ヒートシンクとして機能するバックライトケース２３とガラス板４０とを連結する。この構成により、表示器２０Ｂは、温度上昇をより効果的に抑制できる。
　なお、上記説明では、透過反射膜４３は、ガラス板４０において表示光Ｌ１を出射する出射面４１に形成されている例について説明したが、これに限定されず、例えば、入射面４２に形成してもよい。
　表示パネル２１は、バックライト２２の光軸に対して、光を透過する筐体１０の開口部１１とは反対側に表示面２１１が向くように傾斜して設けられている。このため、バックライト２２は、表示パネル２１の表示面２１１から出射される表示光Ｌの出射角がＬＥＤ２２１に応じて異なる場合があり、例えば、表示光Ｌの出射角が大きくなると、表示光Ｌ１の輝度が低下する傾向にある。そこで、バックライト２２は、例えば、制御基板２２２により複数のＬＥＤ２２１を制御し、複数のＬＥＤ２２１から照射する光の照度を、表示光Ｌの出射角が小さいＬＥＤ２２１よりも表示光Ｌの出射角が大きいＬＥＤ２２１を高くして、出射面４１から出射させるＬ１表示光の輝度ムラを低減させてもよい。具体的には、バックライト２２は、複数のＬＥＤ２２１から照射する光の照度を、表示パネル２１との間隔が短いＬＥＤ２２１よりも表示パネル２１との間隔が長いＬＥＤ２２１を高くして、出射面４１から出射させるＬ１表示光の輝度ムラを低減させる。言い換えれば、バックライト２２は、複数のＬＥＤ２２１から照射する光の照度を、筐体１０の開口部１１側とは反対側のＬＥＤ２２１よりも筐体１０の開口部１１側のＬＥＤ２２１を高くして、出射面４１から出射させるＬ１表示光の輝度ムラを低減させる。
　また、表示パネル２１は、バックライト２２の光軸に対して傾斜して設けられており、バックライトケース２３は、この表示パネル２１の傾斜に対応して、各ＬＥＤ２２１が光軸方向に階段状にずれて位置するように構成してもよい。この構成により、バックライトケース２３は、小型化することができる。
１、１Ａ　ヘッドアップディスプレイ装置
２０　表示器
２１　表示パネル
２１１　表示面
２２　バックライト
２３　バックライトケース
２３１　フィン
２４　ヒートシンク
３０　光学系
４０　ガラス板（透明部材）
４１　出射面
４３　透過反射膜
５０、５０Ｂ　伝熱材
Ｌ１　表示光
ＥＰ　アイポイント
Ｗ　ウィンドシールド（反射部材）

Claims (4)

  1. 　車両に搭載され、前記車両の乗員に虚像として視認させる画像を表示面から表示光として出射する表示器と、
    　前記表示器から出射された前記表示光を、光を透過する反射部材に向けて反射し、当該反射部材で前記乗員のアイポイント側に向けて反射させる光学系と、
    　前記表示面に接触した状態で設けられ光を透過する透明部材と、を備え、
    　前記透明部材は、可視光を透過しかつ赤外光を反射する透過反射膜が形成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。
  2. 　前記透過反射膜は、前記透明部材において前記表示光を出射する出射面に形成されている請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 　熱を伝える伝熱材をさらに備え、
    　前記表示器は、放熱用のヒートシンクを有し、
    　前記伝熱材は、前記ヒートシンクと前記透明部材とを連結する請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 　前記表示器は、前記表示面から前記表示光を出射する表示パネルと、前記表示パネルの背後から当該表示パネルに光を照射するバックライトと、放熱用のフィンを含んで構成され前記バックライトを収容する金属製のバックライトケースと、を有し、
    　前記伝熱材は、前記ヒートシンクとして機能する前記バックライトケースと前記透明部材とを連結する請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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KR20160090701A (ko) * 2015-01-22 2016-08-01 (주)넥스디스플레이 향상된 내구성을 갖는 hud
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