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JPH09311307A - Display device - Google Patents

Display device

Info

Publication number
JPH09311307A
JPH09311307A JP8125716A JP12571696A JPH09311307A JP H09311307 A JPH09311307 A JP H09311307A JP 8125716 A JP8125716 A JP 8125716A JP 12571696 A JP12571696 A JP 12571696A JP H09311307 A JPH09311307 A JP H09311307A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
display device
display
crystal layer
light
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.)
Pending
Application number
JP8125716A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Takeuchi
彰一 竹内
Masao Ozeki
正雄 尾関
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.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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 Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP8125716A priority Critical patent/JPH09311307A/en
Publication of JPH09311307A publication Critical patent/JPH09311307A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a display device capable of displaying a bright color virtual image. SOLUTION: This headup display is provided with a cold cathode tube 2 and a transmission type liquid crystal display element 3 on which driving voltage is impressed to change the wavelength of transmitted light in a housing 1, and light emitted from the cold cathode tube 2 and transmitted through the display element 3 is diffracted toward a viewer through a hologram 5 sealed in a laminated glass 6 whose end is attached to the housing 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、観視者に情報を視
認させるディスプレイ装置に関するものであり、特に車
両用のヘッドアップディスプレイ装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device for allowing a viewer to visually recognize information, and more particularly to a head-up display device for a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両内の運転手等に情報表示する方法と
して、ヘッドアップディスプレイ(以下HUDという)
と呼ばれるものが最近用いられるようになっている。こ
れは、液晶表示装置等の発光表示手段から投射された光
学的情報を、ハーフミラー等からなるコンバイナーに映
し、運転手が運転状態からほとんど視線を動かすことな
く車外の背景と重畳するようにして情報を読み取れるよ
うにしたものである。
2. Description of the Related Art A head-up display (hereinafter referred to as HUD) is used as a method for displaying information to a driver in a vehicle.
What is called is recently used. This is to display the optical information projected from the light emitting display means such as a liquid crystal display device on a combiner composed of a half mirror etc. so that the driver can superimpose it on the background outside the vehicle with almost no movement of the line of sight from the driving state. The information can be read.

【0003】かかる車載用HUDの構成を示す概念図が
図5である。ここで、41は運転者の観察位置、42は
ハーフミラーによるコンバイナー、43は情報を含む
光、44はレンズ系、45は表示体である透過型液晶表
示素子(LCD)、46はハロゲンランプからなる光
源、47はフロントガラス、48は遠方に結像された表
示像(虚像)である。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the structure of such a vehicle-mounted HUD. Here, 41 is a driver's observation position, 42 is a combiner with a half mirror, 43 is light containing information, 44 is a lens system, 45 is a transmissive liquid crystal display (LCD) as a display, and 46 is a halogen lamp. Is a light source, 47 is a windshield, and 48 is a display image (virtual image) formed at a distance.

【0004】光源46から発した光はコリメーターであ
るレンズ系44、透過型液晶表示素子45を通過し、車
両のフロントガラス47に形成されたハーフミラーによ
るコンバイナー42に照射され、反射されて運転手たる
観視者に観察位置41で視認される。この際、表示情報
は48の位置に虚像として運転手に認識される。
Light emitted from a light source 46 passes through a lens system 44, which is a collimator, and a transmissive liquid crystal display element 45, and is applied to a combiner 42 formed by a half mirror formed on a windshield 47 of a vehicle, reflected and driven. It is visually recognized at the observation position 41 by a viewer as a hand. At this time, the display information is recognized by the driver as a virtual image at position 48.

【0005】かかるHUD用表示素子としては、上記の
透過型液晶表示素子のほか蛍光表示管(VFD)やCR
Tが使用され得るがスペースや価格等の問題により蛍光
表示管や液晶表示素子が使用されることが多い。
As such a HUD display element, in addition to the above-mentioned transmission type liquid crystal display element, a fluorescent display tube (VFD) or CR
Although T can be used, a fluorescent display tube or a liquid crystal display element is often used due to problems such as space and price.

【0006】さらに、表示情報の多様化、高度化、増大
に伴い単一の警告表示等の固定パターン表示ばかりでな
く、同一場所に各種の表示が求められてきており、カラ
ー化とドットマトリックス型表示の要求が強い。
Further, with the diversification, sophistication and increase of display information, not only fixed pattern display such as single warning display but also various displays at the same place are required, and colorization and dot matrix type display are required. There is a strong demand for display.

【0007】蛍光表示管は自己発光型で部品点数が削減
できるという利点があるが、カラー化、ドットマトリッ
クス型表示がしにくいという点で透過型液晶表示素子に
比べ欠点を有する。
The fluorescent display tube has an advantage of being self-luminous and capable of reducing the number of parts, but has a drawback as compared with the transmissive liquid crystal display element in that it is difficult to display in color and to perform dot matrix type display.

【0008】一方、光学的素子としての簡素さ、および
付加される機能の豊富さから上記のコンバイナーとし
て、ホログラムが使用される。このホログラムからなる
コンバイナーは反射機能(回折機能)のみならず、レン
ズ機能等を併せ持つことができるので、光学的情報を運
転手の視野方向に回折したり、あるいは、他にレンズ等
の光学系を使用せず、任意の位置に表示虚像を結像した
りすることが可能となり、また光学系の小型化、ひいて
は装置全体の小型化が可能となる。また、前景輝度を損
なわずに高輝度の表示像が得られるという特徴もある。
On the other hand, a hologram is used as the above combiner because of its simplicity as an optical element and the abundance of added functions. The combiner consisting of this hologram can have not only the reflection function (diffraction function) but also the lens function and the like, so that the optical information is diffracted in the driver's visual field direction, or another optical system such as a lens is used. It is possible to form a display virtual image at an arbitrary position without using it, and it is possible to reduce the size of the optical system and the size of the entire apparatus. Another feature is that a high-luminance display image can be obtained without impairing the foreground luminance.

【0009】このように、コンバイナーにホログラムを
用いた場合にはホログラムの波長選択性から波長帯域が
広い蛍光表示管を表示情報源とすると表示虚像にぼけや
にじみを生じるという欠点を有する。そのため、コンバ
イナーにホログラムを用いる場合には、光源に単色性の
高い光源を利用し透過型液晶表示素子とを組み合わせて
用いることが多く、具体的には熱陰極管または冷陰極管
等の輝線スペクトルを有する光源と透過型液晶表示素子
と組み合わせて使用される。
As described above, when a hologram is used as a combiner, there is a drawback in that a virtual display image is blurred or blurred when a fluorescent display tube having a wide wavelength band is used as a display information source due to the wavelength selectivity of the hologram. Therefore, when a hologram is used as a combiner, a light source with high monochromaticity is often used as a light source in combination with a transmissive liquid crystal display element. Specifically, a bright line spectrum of a hot cathode tube or a cold cathode tube is used. It is used in combination with a light source having a transparent liquid crystal display element.

【0010】このHUDには、上記のようにフロントガ
ラスにコンバイナーを形成したもののほか、発光手段と
コンバイナーを一体化し、車両のダッシュボード上に後
付けで設置するいわゆる据え置き型のHUDがあるが、
基本的構成としては上記と同様の構成が用いられる。
This HUD includes a so-called stationary HUD in which the light emitting means and the combiner are integrated and installed later on the dashboard of the vehicle, in addition to the one in which the combiner is formed on the windshield as described above.
As a basic configuration, the same configuration as above is used.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、透過型液晶
表示素子を用いて、多色で表示する方法としては各画素
または領域を分割してR(赤)、G(緑)、B(青)3
色等の複数のカラーフィルターを配置することにより可
能であるが、カラーフィルターは光の吸収が多いため表
示が暗くなるといった問題点がある。たとえばTFT駆
動方式の液晶表示素子では開口率が小さく透過率が3〜
4%である。一方、HUDはその表示情報が明るい背景
に重畳するように観視者に視認させるため、表示像の輝
度を充分に得る必要がある。そのため、光源の光量を増
大させなければならず、効率的に無駄が多いばかりでな
く、表示素子に対する光源からの熱的ダメージをさける
対策が必要になる。
By the way, as a method of displaying in multiple colors using a transmissive liquid crystal display element, each pixel or region is divided into R (red), G (green), and B (blue). Three
This is possible by arranging a plurality of color filters such as colors, but there is a problem that the display becomes dark because the color filters absorb a lot of light. For example, in a liquid crystal display device of the TFT drive system, the aperture ratio is small and the transmittance is 3 to
4%. On the other hand, the HUD needs to obtain sufficient brightness of the display image in order for the viewer to visually recognize the display information so that the display information is superimposed on a bright background. Therefore, it is necessary to increase the light amount of the light source, which is not only efficient and wasteful, but also a measure to prevent the display element from being thermally damaged by the light source.

【0012】一方、運転者が走行中に視認し、背景と重
畳した表示像を視認する場合、表示像としては精細な表
示よりは単純で、かつ視認しやすい色の付いたパターン
とする必要がある。
On the other hand, when the driver visually recognizes a display image superimposed on the background while driving, it is necessary that the display image has a color pattern that is simpler than a fine display and is easily visible. is there.

【0013】また、特開平6−219184や特開平6
−265812に示されるように表示用とカラーチェン
ジ用のLCDを用いた方式が提案されているが、いずれ
も構成が複雑となると言う欠点を有する。
Further, JP-A-6-219184 and JP-A-6-219184.
As shown in -265812, a method using an LCD for display and a LCD for color change has been proposed, but both have a drawback that the configuration is complicated.

【0014】このように、HUDの用途に適し、表示の
多様化に対応したドットマトリックス表示でかつカラー
表示が可能で、特にホログラムを用いたHUDに適する
ディスプレイ装置が求められていた。
As described above, there has been a demand for a display device suitable for HUD applications, capable of dot matrix display corresponding to diversification of display and capable of color display, and particularly suitable for HUD using a hologram.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたもので、光源と光源から発せられた光
を透過させる透過型表示素子を有して光源からの情報を
含む光として発する表示手段と、前記光を観視者方向に
向けて反射または回折するように配されたコンバイナー
とを少なくとも備え、該コンバイナーによって形成され
る表示虚像を観視者前方に視認できるようにしたディス
プレイ装置において、前記透過型表示素子は駆動電圧が
印加されることによって透過光の波長を変化させるもの
であることを特徴とするディスプレイ装置を提供するも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a light source and a transmissive display element for transmitting light emitted from the light source, and a light containing information from the light source. And a combiner arranged so as to reflect or diffract the light toward the viewer so that the display virtual image formed by the combiner can be viewed in front of the viewer. In the display device, there is provided a display device, wherein the transmissive display element changes a wavelength of transmitted light when a driving voltage is applied.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明をさ
らに詳細に説明する。図1は、本発明のディスプレイ装
置の一例として据え置き型HUDの基本的構成を示す概
略断面図である。ここで、1は筐体、2は冷陰極管、3
は透過型液晶表示素子、5はホログラム、6は合わせガ
ラス、7は観視者、12は情報を含む光である。そし
て、筐体1に冷陰極管2と透過型液晶表示素子3とが備
えられていて、端部が筐体1に取付けられた合わせガラ
ス6に封入されたホログラム5を介して、冷陰極管2か
ら発せられて透過型液晶表示素子3を透過した光が、観
視者に向けて回折される。なお、本例では、冷陰極管1
として、長さ60mm、径Φ2.6mmであり、輝度4
000cd/m2 の3波長型のものを用いた。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the basic configuration of a stationary HUD as an example of the display device of the present invention. Here, 1 is a housing, 2 is a cold cathode tube, 3
Is a transmissive liquid crystal display element, 5 is a hologram, 6 is laminated glass, 7 is a viewer, and 12 is light containing information. The case 1 is provided with a cold cathode tube 2 and a transmissive liquid crystal display element 3, and the cold cathode tube via the hologram 5 enclosed in the laminated glass 6 whose end is attached to the case 1. The light emitted from 2 and transmitted through the transmissive liquid crystal display element 3 is diffracted toward the viewer. In this example, the cold cathode tube 1
Has a length of 60 mm, a diameter of Φ2.6 mm, and a brightness of 4
A three-wavelength type of 000 cd / m 2 was used.

【0017】図2は本発明に用いた透過型液晶表示素子
3を模式的に表した斜視図である。図3と図4は、図2
に示す透過型液晶表示素子3をそれぞれ上から見た上側
の偏光板の吸収軸方向、複数枚の複屈折板の遅相軸方向
および液晶層の上側の液晶分子の長軸方向、並びに、下
側の偏光板の吸収軸方向および液晶層の下側の液晶分子
の長軸方向の相対位置を示した平面図である。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the transmissive liquid crystal display element 3 used in the present invention. 3 and 4 are similar to FIG.
The transmission axis direction of the transmission type liquid crystal display element 3 shown in FIG. 1 is viewed from above, the absorption axis direction of the upper polarizing plate, the slow axis direction of the plurality of birefringent plates, the long axis direction of the liquid crystal molecules above the liquid crystal layer, and the lower direction. FIG. 3 is a plan view showing relative positions in the absorption axis direction of the side polarizing plate and in the long axis direction of liquid crystal molecules below the liquid crystal layer.

【0018】図2において、21、22は一対の偏光
板、23は文字や図形を表示するための液晶層、24は
液晶層の上に積層された複屈折板、25は上側の偏光板
の吸収軸、26は下側の偏光板の吸収軸、27は液晶層
の上側の液晶分子の長軸方向(実質的に一方の配向方
向)、28は液晶層の下側の液晶分子の長軸方向(残る
一方の配向方向)、29は積層された複屈折板の軸方向
(遅相軸)を表している。なお、液晶層23はΔn1
1 の値が1.2〜2.5μm、誘電率異方性が正のネ
マチック液晶、ねじれ角が160〜300°の液晶層で
ある。ここで、Δn1 は液晶層の屈折率異方性、d1
液晶層の厚みを表す。
In FIG. 2, 21 and 22 are a pair of polarizing plates, 23 is a liquid crystal layer for displaying characters and figures, 24 is a birefringent plate laminated on the liquid crystal layer, and 25 is an upper polarizing plate. Absorption axis, 26 is the absorption axis of the lower polarizing plate, 27 is the major axis direction of liquid crystal molecules above the liquid crystal layer (substantially one orientation direction), and 28 is the major axis of liquid crystal molecules below the liquid crystal layer. The direction (remaining one orientation direction) 29 represents the axial direction (slow axis) of the laminated birefringent plates. The liquid crystal layer 23 has Δn 1 ·
A nematic liquid crystal having a value of d 1 of 1.2 to 2.5 μm and a positive dielectric anisotropy, and a liquid crystal layer having a twist angle of 160 to 300 °. Here, Δn 1 represents the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer, and d 1 represents the thickness of the liquid crystal layer.

【0019】図3と図4において、液晶層の上側の液晶
分子27の長軸方向からみた上側の偏光板の吸収軸25
の方向を時計回りに計ったものをθ1 、液晶層の上側の
液晶分子27の長軸方向から見た上側(偏光板側)の複
屈折板24の軸方向(遅相軸)29を時計回りに計った
ものをθ2 、液晶層の下側の液晶分子28の長軸方向か
ら見た下側の偏光板の吸収軸26の方向を時計回りに計
ったものをθ3 とする。
3 and 4, the absorption axis 25 of the upper polarizing plate as viewed from the long axis direction of the liquid crystal molecules 27 on the upper side of the liquid crystal layer.
Is measured in the clockwise direction by θ 1 , and the axial direction (slow axis) 29 of the birefringent plate 24 on the upper side (polarizing plate side) viewed from the long axis direction of the liquid crystal molecules 27 on the upper side of the liquid crystal layer is watched. The value measured in the clockwise direction is θ 2 , and the value measured in the clockwise direction of the absorption axis 26 of the lower polarizing plate viewed from the long axis direction of the liquid crystal molecules 28 on the lower side of the liquid crystal layer is θ 3 .

【0020】このθ1 、θ2 、θ3 と液晶層のΔn1
1 、液晶層のツイスト角、複屈折板のΔn2 ・d2
(Δn2 は複屈折板の屈折率異方性、d2 は複屈折板の
厚み)とを最適化すると電圧を印加していないときにほ
ぼ無彩色を表示し、電圧を印加したときに赤、青、緑の
色を出すことができる透過型のカラー液晶表示素子装置
を作製することが可能となる。
This θ 1 , θ 2 , θ 3 and Δn 1 ·.
d 1 , twist angle of liquid crystal layer, Δn 2 · d 2 of birefringent plate
(Δn 2 is the refractive index anisotropy of the birefringent plate and d 2 is the thickness of the birefringent plate) is optimized to display an almost achromatic color when no voltage is applied and to display a red color when a voltage is applied. It is possible to fabricate a transmissive color liquid crystal display element device capable of producing blue, green and blue colors.

【0021】また、以下の説明では、液晶層を左螺旋を
例に挙げるが、螺旋が逆であっても液晶層の液晶分子の
長軸方向、偏光板の偏光軸方向、複屈折板の遅相軸方向
との関係θ1 、θ2 、θ3 を反時計方向にすることによ
り、上記左螺旋の例と同様に容易にカラー表示が得られ
る。
In the following description, the liquid crystal layer will be described by taking the left spiral as an example. However, even if the spiral is reversed, the long axis direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer, the polarization axis direction of the polarizing plate, and the slow axis of the birefringent plate. By setting the relations θ 1 , θ 2 , and θ 3 with the phase axis direction to be counterclockwise, color display can be easily obtained as in the case of the left spiral example.

【0022】液晶セルの形成は以下のように行った。ガ
ラス基板上に設けられたITO透明電極をストライプ状
にパターニングし、絶縁膜を形成し、ポリイミドのオー
バーコートを形成し、これをラビングして配向制御膜を
形成した基板を作製した。このようにして作製した2枚
の基板の周辺をシール材でシールして、液晶セルを形成
し、この液晶セル内に誘電率異方性が正のネマチック液
晶を注入し、注入孔を封止材で封止した。
The liquid crystal cell was formed as follows. The ITO transparent electrode provided on the glass substrate was patterned into a stripe shape, an insulating film was formed, a polyimide overcoat was formed, and this was rubbed to prepare a substrate on which an orientation control film was formed. A liquid crystal cell is formed by sealing the periphery of the two substrates thus manufactured with a sealing material, and nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is injected into the liquid crystal cell to seal the injection hole. It was sealed with a material.

【0023】さらに詳細に説明すると、本例で用いた液
晶表示素子は、Δn1 とd1 を調整し、液晶層のΔn1
・d1 を1.35μmとしている。また、Δn2 ・d2
は1.46μm、液晶層のツイスト角は240°、θ1
=140°、θ2 =100°、θ3 =135°、θ4 =
30°とし、中心配向方向を3時の方向に設定した。用
いた液晶の物性値は△n1 =0.206、粘度η=1
6.8cSt(周囲温度Ta =20℃)である。また、
表示画面の大きさとしては64×32ドットである。
More specifically, in the liquid crystal display element used in this example, Δn 1 and d 1 are adjusted, and Δn 1 of the liquid crystal layer is adjusted.
・ D 1 is set to 1.35 μm. Also, Δn 2 · d 2
Is 1.46 μm, the twist angle of the liquid crystal layer is 240 °, θ 1
= 140 °, θ 2 = 100 °, θ 3 = 135 °, θ 4 =
The angle was set to 30 ° and the central orientation direction was set to the 3 o'clock direction. The liquid crystal used has physical properties of Δn 1 = 0.206 and viscosity η = 1.
It is 6.8 cSt (ambient temperature Ta = 20 ° C.). Also,
The size of the display screen is 64 × 32 dots.

【0024】本実施例におけるホログラム5は、厚さ2
0μmのアクリル系のフォトポリマーからなり、リップ
マンタイプの体積・位相型のホログラムで、74mm角
のものを用いた。ホログラム材料としては、上記の他に
ポリビニルカルバゾール系などのフォトポリマー、重ク
ロム酸ゼラチン、光レジスト、銀塩など種々の感光材料
を用いることができる。また、ホログラムとしては、リ
ップマンタイプ等の体積・位相型のホログラムが高い回
折効率を得られるという点で望ましいが、エンボスタイ
プ、レインボータイプ等のホログラムと呼ばれるものも
広く用いることができる。ホログラムの大きさは、求め
られる表示像の大きさ、倍率等により異なるが、通常数
10mmから数100mm角程度の面積であり、また厚
さは数μmから数10μm程度の厚みのものが適宜選択
される。
The hologram 5 in this embodiment has a thickness of 2
A Lippmann type volume / phase hologram composed of a 0 μm acrylic photopolymer and having a size of 74 mm square was used. In addition to the above, various photosensitive materials such as polyvinylcarbazole-based photopolymers, dichromated gelatin, photoresists, and silver salts can be used as the hologram material. Further, as the hologram, a volume / phase type hologram such as a Lippmann type is preferable in that high diffraction efficiency can be obtained, but a so-called hologram such as an embossed type or a rainbow type can be widely used. The size of the hologram varies depending on the size of the display image to be obtained, the magnification, etc., but is usually an area of about several tens of mm to several hundreds of mm square, and the thickness is appropriately selected to be several μm to several tens of μm. To be done.

【0025】本例おいて、ホログラム5は、発光表示手
段の光源たる冷陰極管の発光スペクトルと強度、透過型
液晶表示素子3の光透過特性との整合をとるため、数値
計算と実験およびフォトポリマーの特性、視感度を考慮
して中心波長436nm、半値幅10nm、回折効率6
0%と中心波長545nm、半値幅10nm、回折効率
60%と中心波長613nm、半値幅10nm、回折効
率50%を目標に試作し、中心波長437nm、半値幅
7nm、回折効率50%と中心波長543nm、半値幅
9nm、回折効率55%と中心波長613nm、半値幅
12nm、回折効率43%のホログラムとした。このホ
ログラムの構成としては、上記のように一枚に複数の波
長で多重露光したホログラムのほか、別個に各波長で露
光した複数のホログラムを積層してもよいが、各色の像
のズレや、コンバイナーの透過率の低下などが少ないと
いう点で、1枚の感光材料に多重露光する方が好まし
い。
In this example, the hologram 5 is used for numerical calculation, experiment and photo in order to match the emission spectrum and intensity of the cold cathode tube which is the light source of the light emitting display means and the light transmission characteristics of the transmissive liquid crystal display element 3. Considering polymer characteristics and luminosity factor, center wavelength 436 nm, half width 10 nm, diffraction efficiency 6
0% and center wavelength 545 nm, half width 10 nm, diffraction efficiency 60% and center wavelength 613 nm, half width 10 nm, and diffraction efficiency 50% were prototyped. Center wavelength 437 nm, half width 7 nm, diffraction efficiency 50% and center wavelength 543 nm A hologram having a half value width of 9 nm, a diffraction efficiency of 55% and a central wavelength of 613 nm, a half value width of 12 nm, and a diffraction efficiency of 43%. As the configuration of this hologram, in addition to the multiple exposure of a plurality of wavelengths on one sheet as described above, a plurality of holograms separately exposed at each wavelength may be laminated, but the deviation of the image of each color, It is preferable to perform multiple exposure on one sheet of the light-sensitive material from the viewpoint that the decrease in the transmittance of the combiner is small.

【0026】ホログラム5は合わせガラスに封入されて
おり、ガラス板のもう一方の面にホログラム5を貼り付
け、さらにホログラム5の表面にポリビニルブチラール
に含まれる可塑剤のホログラム5への影響を防止するた
めのポリビニルアルコールのフィルムを介し、さらにポ
リビニルブチラールの合わせ中間膜を介して別のガラス
板が積層されてなるものである。
The hologram 5 is enclosed in laminated glass, and the hologram 5 is attached to the other surface of the glass plate to prevent the plasticizer contained in polyvinyl butyral from affecting the hologram 5 on the surface of the hologram 5. Another glass plate is laminated via a polyvinyl alcohol film for the above purpose, and further via a laminated interlayer film of polyvinyl butyral.

【0027】かかるホログラムは、ガラスの表面に備え
られてもよいが、特にホログラムの保護の点に鑑みて、
合わせガラスの内部に封入して用いることが好ましい。
そのため、ホログラムの厚さは薄く、車両用に使用され
るという点で耐候性に優れたものがよく、本発明の実施
例で用いたようなフォトポリマーが好ましい。
The hologram may be provided on the surface of glass, but in view of protection of the hologram,
It is preferable to use it by enclosing it inside the laminated glass.
Therefore, it is preferable that the hologram has a small thickness and is excellent in weather resistance in that it is used for vehicles, and the photopolymer as used in the examples of the present invention is preferable.

【0028】合わせガラスは、少なくとも1枚のガラス
板にポリビニルブチラールフィルム、ポリウレタンフィ
ルム等の樹脂フィルムを積層、接着したものであり、そ
の形態の例としては、ガラス板/樹脂フィルム、ガラス
板/樹脂フィルム/ガラス板、ガラス板/樹脂フィルム
/樹脂基板のものがある。ホログラムは、これらのガラ
ス板または樹脂フィルムの境界部に封入される。ガラス
板は、多少着色されていたり、表面に反射防止膜のほか
黒色系のセラミックス、熱線反射膜等が設けられていて
も良いが表示虚像に影響を与えないものが望ましい。ま
た、ガラス板は熱的変形が少なく耐擦傷性に優れるとい
う点でホログラムの保持としては最適であるが、コスト
面、軽量化、割れという点から、ガラス板の代りに樹脂
基板を用いることもできる。この場合にも、2枚の樹脂
基板の間に接着剤等でホログラムを封止することが、外
的要因からの保護の点に鑑みて好ましい。さらには、樹
脂基板と樹脂フィルムとの組み合わせでもよく、その表
面に反射防止膜や基板の保護のためのハードコート膜が
なされていてもよい。
The laminated glass is made by laminating and adhering a resin film such as a polyvinyl butyral film or a polyurethane film on at least one glass plate. Examples of its form include a glass plate / resin film and a glass plate / resin. There are a film / glass plate and a glass plate / resin film / resin substrate. The hologram is enclosed at the boundary between these glass plates or resin films. The glass plate may be colored to some extent or may be provided with a black ceramics, a heat ray reflective film or the like on the surface in addition to the antireflection film, but it is desirable that the glass plate does not affect the displayed virtual image. Further, a glass plate is most suitable for holding a hologram because it is less likely to be thermally deformed and has excellent scratch resistance, but a resin substrate may be used instead of the glass plate in terms of cost, weight reduction, and breakage. it can. Also in this case, it is preferable to seal the hologram between the two resin substrates with an adhesive or the like in view of protection from external factors. Furthermore, a combination of a resin substrate and a resin film may be used, and an antireflection film or a hard coat film for protecting the substrate may be formed on the surface thereof.

【0029】それらの樹脂基板、樹脂フィルムとして
は、透明性、耐久性等の点からポリメチルメタクリレー
ト(PMMA)、ポリカーボネート、ポリオレフィン、
ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ポリス
チレン、硬質ポリ塩化ビニル、メチルメタクリレート−
スチレン共重合体樹脂、スチレン−アクリルニトリル共
重合体樹脂、ポリ(4−メチルペンテン−1)等があげ
られる。
As the resin substrate and the resin film, polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate, polyolefin,
Diethylene glycol bisallyl carbonate, polystyrene, rigid polyvinyl chloride, methyl methacrylate-
Examples thereof include styrene copolymer resin, styrene-acrylonitrile copolymer resin, poly (4-methylpentene-1) and the like.

【0030】上記の基板の光学特性としては、屈折率が
ホログラムに近似していることが望ましく、屈折率の値
が1.44〜1.64の範囲が、基板とホログラムの界
面で生じる反射によるノイズが少ないという点で好まし
い。
As for the optical characteristics of the above-mentioned substrate, it is desirable that the refractive index is close to that of a hologram, and the value of the refractive index in the range of 1.44 to 1.64 is due to the reflection generated at the interface between the substrate and the hologram. It is preferable in that it has less noise.

【0031】そして、樹脂基板の場合には基板の複屈折
性が低く、ヘイズが小さく、光透過率が大きいことが好
ましい。複屈折性が高い場合には、偏光面の整合性の悪
化により表示虚像の劣化をもたらし、ヘイズが大きく光
透過率が小さい場合には、光が充分ホログラムに入射す
ることが困難となり表示虚像が見にくくなるからであ
る。
In the case of a resin substrate, it is preferable that the substrate has a low birefringence, a small haze and a high light transmittance. When the birefringence is high, the display virtual image is deteriorated due to the deterioration of the matching of the polarization planes, and when the haze is large and the light transmittance is small, it is difficult for light to enter the hologram and the display virtual image is It is difficult to see.

【0032】基板の厚さとしては0.5〜3.0mmが
好ましい。0.5mm未満では強度的に取扱いが困難と
なるおそれがあるからである。
The thickness of the substrate is preferably 0.5 to 3.0 mm. If it is less than 0.5 mm, handling may be difficult in terms of strength.

【0033】上記の透過型液晶表示素子3を1/32デ
ューティで8階調表示駆動し、冷陰極管2から発せられ
た光を液晶表示素子3を介してホログラム5に照射した
結果、印加実効電圧を変化させることによって、赤、
緑、青の表示が可能となり、色純度の良好なカラーの虚
像表示が可能となった。
The transmissive liquid crystal display element 3 is driven to display 8 gradations at a duty of 1/32, and the light emitted from the cold cathode fluorescent lamp 2 is applied to the hologram 5 through the liquid crystal display element 3 as a result. By changing the voltage, red,
It became possible to display green and blue, and it became possible to display a virtual image of a color with good color purity.

【0034】さらに、本例のディスプレイ装置を用い
て、道路を示すパターンを緑、矢印を赤、距離を青の3
色表示とした経路誘導表示を行った結果、単純な二値表
示に比較すると視認性が優れていた。
Further, by using the display device of this example, the pattern indicating the road is green, the arrow is red, and the distance is blue.
As a result of performing the route guidance display as a color display, the visibility was excellent as compared with the simple binary display.

【0035】このように、透過型液晶表示素子3に印加
する駆動電圧を制御することにより、表示光の色を変化
させ、表示虚像の色を変えることができたが、冷陰極管
2の発光特性や透過型液晶表示素子3の特性、駆動方
法、そしてホログラム5の特性をさらに最適化すること
により、視認性の高いカラーの虚像表示が可能となる。
As described above, by controlling the drive voltage applied to the transmissive liquid crystal display element 3, the color of the display light can be changed and the color of the display virtual image can be changed, but the cold cathode tube 2 emits light. By further optimizing the characteristics, the characteristics of the transmissive liquid crystal display element 3, the driving method, and the characteristics of the hologram 5, it is possible to display a color virtual image with high visibility.

【0036】上記例では据え置き型HUDを例示した
が、本発明のディスプレイ装置を図5に示すHUDに用
いることも可能である。この場合、透過型液晶表示素子
45を、上記した表示素子の構成とすることによって、
カラーフィルターを用いることなく視認性の高いカラー
表示を可能とし、光源の光量を大きくすることなく背景
の明るさに負けない輝度のカラー表示を実現できる。
Although the stationary HUD is exemplified in the above example, the display device of the present invention can be used in the HUD shown in FIG. In this case, when the transmissive liquid crystal display element 45 has the above-mentioned configuration of the display element,
Highly visible color display is possible without using a color filter, and color display with brightness comparable to the background brightness can be realized without increasing the light amount of the light source.

【0037】なお、本発明のディスプレイ装置は車両用
のHUDに限らず、他の用途のディスプレイ装置として
も使用可能である。
The display device of the present invention can be used not only as a HUD for vehicles but also as a display device for other purposes.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、カラーフィルタを用い
ずに、一画素で、印加する駆動電圧を変化させることに
よりカラー表示が可能である透過率の高い透過型液晶表
示素子と輝線スペクトルを有する光源、さらにはホログ
ラムによるコンバイナー用いることにより、HUDに適
した視認性の良い、明るいカラーの虚像表示が可能なデ
ィスプレイ装置が構成できる。この場合、用いる光源の
光量を大きくすることなく背景の明るさに負けない輝度
の表示を得ることができ、装置のコンパクト化と、光源
の熱による液晶表示素子の劣化を防ぐことができる。
According to the present invention, a transmission type liquid crystal display device having a high transmittance and a bright line spectrum capable of color display can be obtained by changing the driving voltage applied to one pixel without using a color filter. A display device capable of displaying a virtual image in a bright color, which is suitable for HUD and has good visibility, can be configured by using the light source included therein and the combiner using the hologram. In this case, it is possible to obtain a display having a brightness comparable to the brightness of the background without increasing the light amount of the light source used, and it is possible to downsize the device and prevent deterioration of the liquid crystal display element due to heat of the light source.

【0039】特に、本発明においては、これらの組み合
わせによりぼけ、にじみが少なく極めて良好なカラーの
虚像表示を行うことができた。
In particular, in the present invention, by combining these, it is possible to display a very good color virtual image with less blurring and bleeding.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のディスプレイ装置の一例である据え置
き型HUDの基本的構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a stationary HUD which is an example of a display device of the present invention.

【図2】本発明における液晶表示素子を模式的に表した
斜視図。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a liquid crystal display element according to the present invention.

【図3】本発明における液晶表示素子を上から見た上側
の液晶分子の長軸方向、偏光板の吸収軸方向および複屈
折板の遅相軸方向の相対位置を示した平面図。
FIG. 3 is a plan view showing the relative positions of the liquid crystal display element of the present invention viewed from above in the major axis direction of the upper liquid crystal molecules, the absorption axis direction of the polarizing plate, and the slow axis direction of the birefringent plate.

【図4】本発明における液晶表示素子を上からみた下側
の液晶分子の長軸方向、偏光板の吸収軸方向の相対位置
を示した平面図。
FIG. 4 is a plan view showing relative positions in the long axis direction of liquid crystal molecules on the lower side and the absorption axis direction of a polarizing plate when the liquid crystal display element of the present invention is viewed from above.

【図5】車載用HUDの一例を示す概念図。FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a vehicle-mounted HUD.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:筐体 2:冷陰極管 3:透過型液晶表示素子 5:ホログラム 6:合わせガラス 7、41:観視者 12、43:情報を含む光 21、22:一対の偏光板 23:液晶層 24:複屈折板 25:上側の偏光板の吸収軸 26:下側の偏光板の吸収軸 27:液晶層の上側の液晶分子(一方の配向方向) 28:液晶層の下側の液晶分子(第2の配向方向) 29:積層された複屈折板の遅相軸方向 42:コンバイナー 44:レンズ系 45:透過型液晶表示素子 46:光源 47:フロントガラス 48:表示虚像 1: Case 2: Cold cathode tube 3: Transmission type liquid crystal display element 5: Hologram 6: Laminated glass 7, 41: Viewer 12, 43: Light containing information 21, 22: A pair of polarizing plates 23: Liquid crystal layer 24: Birefringent plate 25: Absorption axis of upper polarizing plate 26: Absorption axis of lower polarizing plate 27: Liquid crystal molecule on upper side of liquid crystal layer (one orientation direction) 28: Liquid crystal molecule on lower side of liquid crystal layer ( Second orientation direction) 29: Slow axis direction of laminated birefringent plates 42: Combiner 44: Lens system 45: Transmissive liquid crystal display element 46: Light source 47: Windshield 48: Display virtual image

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G09F 9/00 359 G09F 9/00 359A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G09F 9/00 359 G09F 9/00 359A

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と光源から発せられた光を透過させる
透過型表示素子を有して光源からの情報を含む光として
発する表示手段と、前記光を観視者方向に向けて反射ま
たは回折するように配されたコンバイナーとを少なくと
も備え、該コンバイナーによって形成される表示虚像を
観視者前方に視認できるようにしたディスプレイ装置に
おいて、前記透過型表示素子は駆動電圧が印加されるこ
とによって透過光の波長を変化させるものであることを
特徴とするディスプレイ装置。
1. A display unit which has a light source and a transmissive display element for transmitting light emitted from the light source and emits the light as information-containing light from the light source, and the light is reflected or diffracted toward a viewer. A display device having at least a combiner arranged so that a display virtual image formed by the combiner can be visually recognized in front of a viewer, wherein the transmissive display element transmits light when a drive voltage is applied. A display device characterized by changing the wavelength of light.
【請求項2】前記透過型表示素子は、透明電極と配向膜
とを有しほぼ平行に設けられた2つの基板と、該基板間
に挟持された旋光性物質を含有し誘電率異方性が正のネ
マチック液晶とからなる液晶層と、液晶層の外側に配さ
れた一対の偏光板と、前記液晶層と一対の偏光板の少な
くとも一方との間に介在された複屈折板と、透明電極間
に駆動電圧を印加する駆動回路とを少なくとも備え、前
記各基板の配向膜により形成される液晶分子の配向方向
による液晶層のねじれ角が160〜300°、前記液晶
層での液晶の屈折率異方性Δn1 と液晶層の厚みd1
の積Δn1 ・d1 が1.2〜2.5μm、前記複屈折板
の屈折率異方性と厚みによる垂直方向の複屈折の総和Δ
2 ・d2 が1.2〜2.5μmであり、3値以上の電
圧値が選択されて透明電極間にマルチプレックス駆動に
よって電圧が印加されて、カラー表示が可能であること
を特徴とする請求項1のディスプレイ装置。
2. The transmissive display element comprises two substrates, each of which has a transparent electrode and an alignment film and which are provided substantially parallel to each other, and an optical anisotropy material sandwiched between the substrates. A liquid crystal layer composed of a positive nematic liquid crystal, a pair of polarizing plates disposed outside the liquid crystal layer, a birefringent plate interposed between the liquid crystal layer and at least one of the pair of polarizing plates, and a transparent At least a drive circuit for applying a drive voltage between the electrodes, the twist angle of the liquid crystal layer depending on the alignment direction of the liquid crystal molecules formed by the alignment film of each substrate is 160 to 300 °, and the liquid crystal is refracted in the liquid crystal layer. The product Δn 1 · d 1 of the refractive index anisotropy Δn 1 and the thickness d 1 of the liquid crystal layer is 1.2 to 2.5 μm, and the total of the birefringence in the vertical direction due to the refractive index anisotropy of the birefringent plate and the thickness. Δ
n 2 · d 2 is 1.2 to 2.5 μm, a voltage value of three values or more is selected, and a voltage is applied between the transparent electrodes by multiplex driving, whereby color display is possible. The display device according to claim 1.
【請求項3】前記複屈折板がねじれ位相差板であること
を特徴とする請求項2のディスプレイ装置。
3. The display device according to claim 2, wherein the birefringent plate is a twisted phase difference plate.
【請求項4】前記液晶層のねじれ角が220〜260
°、前記複屈折板の軸方向と一方の基板側の液晶分子の
配向方向との角度θ2 が75〜110°、前記一方の基
板側の偏光板の偏光軸または吸収軸と前記配向方向との
角度θ1 が120〜165°、もう一方の基板側の偏光
板の偏光軸または吸収軸と前記もう一方の基板側の液晶
分子の配向方向との角度θ3 が115〜155°である
ことを特徴とする請求項2または3のディスプレイ装
置。
4. The twist angle of the liquid crystal layer is 220 to 260.
The angle θ 2 between the axial direction of the birefringent plate and the alignment direction of the liquid crystal molecules on the one substrate side is 75 to 110 °, and the polarization axis or absorption axis of the polarizing plate on the one substrate side and the alignment direction. Angle θ 1 is 120 to 165 °, and the angle θ 3 between the polarization axis or absorption axis of the polarizing plate on the other substrate side and the alignment direction of the liquid crystal molecules on the other substrate side is 115 to 155 °. The display device according to claim 2, wherein the display device is a display device.
【請求項5】Δn1 ・d1 と、Δn2 ・d2 とが、1.
0×Δn1 ・d1 <Δn2 ・d2 <1.2×Δn1 ・d
1 の関係を満足することを特徴とする請求項2〜4のい
ずれかのディスプレイ装置。
5. Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 are 1.
0 × Δn 1 · d 1 <Δn 2 · d 2 <1.2 × Δn 1 · d
The display device according to claim 2, wherein the relationship of 1 is satisfied.
【請求項6】前記透過型表示素子がマルチプレックス駆
動で1/32以上のデューティで駆動することを特徴と
する請求項1〜5のいずれかのディスプレイ装置。
6. The display device according to claim 1, wherein the transmissive display element is driven by a multiplex drive with a duty of 1/32 or more.
【請求項7】前記駆動回路には、周辺温度を検知し、検
知した温度により印加する駆動電圧を変化させる手段が
備えられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれ
かのディスプレイ装置。
7. The display device according to claim 1, wherein the drive circuit is provided with means for detecting an ambient temperature and changing a drive voltage to be applied according to the detected temperature. .
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000131682A (en) * 1998-10-29 2000-05-12 Nippon Seiki Co Ltd Display device
WO2000033122A1 (en) * 1998-11-27 2000-06-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Polarized light illuminator, image display, portable information terminal, head-up display, method for producing diffraction optical device, method for producing polarized light illuminator, and method for producing image display
JP2007226190A (en) * 2006-01-30 2007-09-06 Konica Minolta Holdings Inc Video display apparatus and head-mounted display
JP2009533248A (en) * 2006-04-10 2009-09-17 サン−ゴバン グラス フランス Laminated glazing and its sealing and surrounding reinforcing means

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