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【発明の名称】 表示装置
【発明者】 【氏名】朝倉 素雄

【氏名】穂崎 憲二
【要約】 【課題】通常の４５°の偏光軸を有する液晶表示器を使用して二重像を防止する簡便な表示装置を提供することを目的とする。

【解決手段】その表示画面上の垂直軸に対して４５°の偏光軸を有する液晶表示器からの表示情報を、透明板状体面に対して、入射角がブリュースター角で照射し、透明板状体あるいは透明板状体に設けられた半透明反射膜により表示器側のアイポイントに反射させ表示する表示装置において、４５°旋光する旋光子を液晶表示器の前面に設置するか、あるいは４５°旋光してＰ波とするとする旋光子を該透明板状体に設置するようにしたことを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】その表示画面上の垂直軸に対して４５°の偏光軸を有する液晶表示器からの表示情報を、９０°旋光する旋光子が前記液晶表示器の入射光の透過部に設けられた透明板状体に、該透明板状体面に対して電界方向が垂直なＳ偏光で、かつ入射角がブリュースター角で照射し、透明板状体あるいは透明板状体に設けられた半透明反射膜により液晶表示器側のアイポイントに反射させ表示する表示装置において、４５°旋光する旋光子を液晶表示器の表示画面の前面に設置するようにしたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】９０°旋光する旋光子がその一部に設けられた透明板状体に、その表示画面上の垂直軸に対して４５°の偏光軸を有する液晶表示器からの表示情報を、透明板状体面に対して電界方向が平行なＰ偏光で、かつ入射角がブリュースター角で照射し、９０°旋光する旋光子を透過して透明板状体あるいは透明板状体に設けられた半透明反射膜により表示器側のアイポイントに反射させ表示する表示装置において、４５°旋光する旋光子を液晶表示器の表示画面の前面に設置するようにしたことを特徴とする表示装置。
【請求項３】表示画面上の垂直軸に対して４５°の偏光軸を有する液晶表示器からの情報を、透明板状体面に対して入射角がブリュースター角で照射し、透明板状体あるいは透明板状体に設けられた半透明反射膜により液晶表示器側のアイポイントに反射させて表示する表示装置において、４５°旋光してその電界方向が透明板状体に対して平行なＰ偏光とする旋光子を該透明板状体に設置するようにしたことを特徴とする表示装置
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示器を表示器として使用して、この表示器からの表示情報を車両などのフロントガラスあるいは、フロントガラスに設けたコンバイナーに投射し、前方視野内あるいはその近傍の前景を重畳し、運転者等に視認させるようにした車両、船舶用のヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと略称する）、あるいは建築用などの表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＨＵＤとしては、ハーフミラーの機能を有する膜あるいはフィルムを使用して単板ガラスの表面あるいは合わせガラスの内部に成膜あるいは接着したものがあったが、ハーフミラーだけでなく、板ガラスの表面あるいは裏面での反射も避けられず、像が二重に視認される欠点があり、この二重像を防止するために、板ガラスなどの透明板状体にλ／２板（旋光子層）を接着したもの（特開平２−１４１７２０号）が提案され、本出願人も透明板状体に複屈折性を有する透明フィルムを接着したもの（特開平２−２９４６１５号）、透明板状体に液晶高分子よりなる旋光子を接着したもの（特開平６−４０２７１号）、旋光子と半透明反射膜、反射防止膜を組み合わせたもの（特願平７−９８８７８号）を提案している。
【０００３】この場合に表示器としては、蛍光表示管などとともに、液晶表示器が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の表示器として普及している液晶表示器は、視野角の左右対称性を保つため、一部の小型液晶テレビを除いて通常、その表示画面上の垂直軸に対し略、対角（水平、垂直方向に斜め）方向になるよう偏光軸を設定されている。
【０００５】そのため汎用の液晶表示器を使用して、従来の９０°偏光方向を旋光する旋光子を用いて二重像を防止しようとしても防止することは不可能であり、その画面上で画面に平行あるいは垂直な偏光軸を有する小型の液晶表示器を用いるか、あるいは通常は専用に偏光軸を調整した表示器を特製する必要があった。
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、通常の４５°の偏光軸を有する液晶表示器を使用して二重像を防止する簡便な表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような問題点を解決するために、本発明の表示装置は、９０°旋光する旋光子がその一部に設けられた透明板状体に、その表示画面上の垂直軸に対して４５°の偏光軸を有する液晶表示器からの表示情報を、透明板状体面に対して、電界方向が垂直なＳ偏光（以下Ｓ波という）で、あるいは透明板状体面に対して電界方向が平行なＰ偏光（以下Ｐ波という）で入射角がブリュースター角で照射し、透明板状体あるいは透明板状体に設けられた半透明反射膜により表示器側のアイポイントに反射させ表示する表示装置において、４５°旋光する旋光子を液晶表示器の前面に設置するか、あるいは表示画面上の垂直軸に対して４５°の偏光軸を有する液晶表示器からの情報を、透明板状体面に対して入射角がブリュースター角で照射し、透明板状体あるいは透明板状体に設けられた半透明反射膜により液晶表示器側のアイポイントに反射させて表示する表示装置において、４５°旋光してその電界方向が透明板状体に対して平行なＰ偏光とする旋光子を該透明板状体に設置するようにしたことを特徴とする。
【０００８】本発明は、その画面上の垂直軸に対して４５゜の偏光軸を有する液晶表示器前面に、４５゜旋光する旋光子を設置することにより、本来の表示器に９０゜の偏光軸を有する偏光板で偏光するものと同じ偏波面を有する偏光として二重像を防止することができる。あるいは透明板状体に、４５゜旋光してＰ波とする旋光子を設置することにより、Ｐ波が透明板状体の裏面からブリュースター角で出射するので裏面での反射がなく二重像を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】透明板状体は、板ガラスなどの無機ガラス、透明な樹脂板などの有機ガラスを使用することができ、単板だけでなく、２枚の透明板状体を中間膜などで合わせた構造のもの、板ガラスと透明樹脂板などを積層した構造のものなどに応用することができ、用途も自動車用風防ガラス（合わせガラス）に設けてコンバイナーとして、あるいは単板ガラスに設けて別置きのコンバイナーとしていずれもヘッドアップディスプレイ用に応用するだけでなく、建築用ガラス、間仕切りなどに設けて各種の表示を行うようにしてもよい。
【００１０】車両用の風防ガラスに応用する場合には、車外側板ガラスの合わせ面側に旋光子層を設けると耐衝撃性、耐貫通性が向上する点で好ましく、車内側板ガラスの合わせ面側に設けると太陽光が中間膜であるポリビニールブチラールを介して旋光子に照射されるので、紫外線がある程度吸収され、耐久性が向上する点で好ましい。
【００１１】旋光子としては、液晶状態でねじれネマチック配向し、液晶転移点以下では、ガラス状態となる液晶高分子よりなる旋光子を使用すると可視域全域にわたり二重像が見えないようにすることができるので好ましいが、特定波長については、複屈折性を有する透明フィルム、λ／２板などの旋光子層なども使用することができる。
【００１２】このような旋光子は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明プラスチックフィルムなどの透明基板上に液晶ポリマーを塗布し、せん断力、電場、あるいは磁場をかけた後、熱処理、冷却して液晶配向を固定化して得ることができる。
【００１３】また、透明基板上にラビングポリイミド膜、ラビングポリビニールアルコール膜あるいは酸化珪素を斜め蒸着した膜などの配向膜を形成し、その上に液晶ポリマーを塗布し、熱処理後、冷却して配向を固定化する方法などを採用することができる。
【００１４】さらに、前記手段により液晶配向を固定化した後、液晶ポリマーそのものを透明基板無しで単体として旋光子に用いることができる。ここで旋光子の厚さは０．５〜２０μｍであり、好ましくは１〜１５μｍである。
【００１５】旋光させる角度の調整は、液晶ポリマー中の光学活性単位成分の含有量、液晶ポリマーの厚み、液晶性発現のための熱処理時の条件などをコントロールすることにより行うことができる。
【００１６】液晶ポリマーとしては、液晶状態でねじれネマチック配向し、液晶転移点以下ではガラス状態となるものは使用することができ、光学活性なポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステルイミドなどの主鎖型液晶ポリマー、あるいは光学活性なポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサンなどの側鎖型液晶ポリマーなどを使用することができる。
【００１７】また、光学活性でないこれらの主鎖型あるいは側鎖型ポリマーに、他の低分子あるいは高分子の光学活性化合物を加えたポリマー組成物などを使用することができる。
【００１８】具体的には、化学式１〜７のような各種のポリマーを例示することができる。これらのポリマーはいずれも０℃〜１５０℃の範囲でガラス転移点を有し、ガラス転移点より高い温度でねじれネマチック配向を示し、ガラス転移点以下の温度ではガラス状態となる。
【００１９】
【化１】

【００２０】で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通常９９．９／０．１〜７０／３０、好ましくは９９．８／０．２〜９０／１０、さらに好ましくは９９．７／０．３〜９５／５）。（式中の＊は光学活性炭素を示す。以下の化学式においても同様とする。）
【００２１】
【化２】

【００２２】で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通常０．１／９９．９〜１０／９０、好ましくは０．３／９９．７〜５／９５）。
【００２３】
【化３】

【００２４】で示されるポリマー（ｋ＝ｌ＋ｍ＋ｎ、ｋ／ｎ＝通常９９．９／０．１〜９０／１０、好ましくは９９．７／０．３〜９５／５、ｌ／ｍ＝５／９５〜９５／５）。
【００２５】
【化４】

【００２６】で示されるポリマー（ｋ＝ｌ＋ｍ＋ｎ、ｋ／ｎ＝通常９９．９／０．１〜９０／１０、好ましくは９９．７／０．３〜９５／５、ｌ／ｍ＝５／９５〜９５／５）。
【００２７】
【化５】

【００２８】で示されるポリマー混合物（（Ａ）／（Ｂ）＝通常９９．９／０．１〜８０／２０（重量比）、好ましくは９９．８／０．２〜９０／１０、さらに好ましくは９９．７／０．３〜９５／５、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝７５／２５〜２５／７５、ｐ＝ｑ＋ｒ、ｑ／ｒ＝８０／２０〜２０／８０）。
【００２９】
【化６】

【００３０】で示されるポリマー混合物（（Ａ）／（Ｂ）＝通常９９．９／０．１〜７０／３０（重量比）、好ましくは９９．８／０．２〜８０／２０、さらに好ましくは９９．７／０．３〜９０／１０、ｍ＝ｋ＋ｌ、ｋ／ｌ＝８０／２０〜２０／８０）。
【００３１】
【化７】

【００３２】で示されるポリマー混合物（（Ａ）／（Ｂ）＝通常９９．９／０．１〜７０／３０（重量比）、好ましくは９９．８／０．２〜８０／２０、さらに好ましくは９９．７／０．３〜９０／１０、Ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝２５／７５〜７５／２５、ｐ＝ｑ＋ｒ、ｑ／ｒ＝２０／８０〜８０／２０）。これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中例えばテトラヒドロフラン、アセトン、フェノール／テトラクロロエタン（６０／４０）混合溶媒などで、３０°Ｃで測定した対数粘度が０．０５から３．０（ｄｌ／ｇ）の範囲が好ましく、さらに好ましくは０．０７から２．０（ｄｌ／ｇ）の範囲である。
【００３３】対数粘度が０．０５より小さい場合、得られた高分子液晶の強度が弱くなり好ましくない。また３．０より大きい場合、液晶形成時の粘性が高すぎて、配向性の低下や配向に要する時間がかかる恐れがあるので好ましくない。
【００３４】透明板状体に液晶表示器から表示情報をブリュースター角で照射するときに、透明板状体の入射面に電界方向が垂直なＳ波としても、あるいは入射面に平行なＰ波としてもよいが、Ｓ波にすると最表面で反射させることができ、アイポイントへの反射量がＰ波の場合より多いので好ましい。
【００３５】なお、本発明における液晶表示器の偏光軸は表示画面の垂直軸に対して４５°偏光するものであるが，右方向に４５°の場合も、左方向に４５°の場合もあり、右方向に４５°偏光している場合には、左方向に４５°旋光する旋光子を使用すればＳ偏光となり，右方向に４５°旋光する旋光子を使用すればＰ偏光として透明板状体に照射させることができる。
【００３６】また、左方向に４５°偏光している場合には、右方向に４５°旋光する旋光子を使用すればＳ偏光となり，左方向に４５°旋光する旋光子を使用すればＰ偏光として透明板状体に照射させることができる。
【００３７】表示情報の反射面は、板ガラスなどの透明板状体の表面あるいは裏面で反射させてもよいが、半透明反射膜を設けてこの面で反射させると、透明板状体の表面あるいは裏面で反射させる場合よりもアイポイントへの反射量が多くなるので好ましい。
【００３８】この場合にＳ波で入射させる場合には表示器側の最表面に設ける必要があり、Ｐ波の場合には表示器側とは反対側の透明板状体の最裏面に設ける必要がある。半透明反射膜はＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの金属薄膜などを好適に使用することができる。
【００３９】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。図１と図２はそれぞれ本発明の実施例１と実施例２における合わせガラスを自動車用フロントガラスとして使用し、ＨＵＤとして応用した要部概略図である。
【００４０】実施例１Ｓ波を表示情報として合わせガラスに照射し、旋光子として液晶状態でねじれネマティック配向し、液晶転移点以下では、ガラス状態となる液晶高分子よりなる旋光子を使用する場合について例示する。
【００４１】このような旋光子として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明プラスチックフィルムなどの透明基板上に液晶ポリマーを塗布し、せん断力をかけた後、熱処理、冷却して液晶配向を固定化して得ることができ、ポリマーとしては、液晶状態でねじれネマティック配向し、液晶転移点以下ではガラス状態となる例えば次式（化８）で示される液晶ポリマー（前述の化学式３で示したもの）を使用する。
【００４２】
【化８】

【００４３】液晶ポリマー中の光学活性単位成分の含有量、液晶ポリマーの厚み、液晶性発現のための熱処理時の条件などをコントロールすることにより９０°旋光する旋光子と４５°旋光する旋光子をそれぞれ作製する。
【００４４】このようにして得られた９０゜旋光する旋光子フィルム２の基板フィルムを剥がした後、室外側板ガラス１の凹面側に図示しない両面接着テープを介して接着する。
【００４５】一方の室内側板ガラス１’には凹面側の一部の表面にＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの金属薄膜を半透明反射膜３として蒸着などの方法により成膜しておく。その後、室外側の透明板状体である板ガラス１と室内側の透明板状体である板ガラス１’をポリビニールブチラールなどの中間膜４により仮接着、通常のオートクレーブ処理をして車両用の合わせガラス５を得る。
【００４６】なお、合わせガラス５は図１に示すように、自動車用のフロントガラスとして装着して、このフロントガラスにフロントガラスのブリュースター角（θ＝５６°）で表示情報が入射するように、表示画面上の垂直軸に対して例えば右方向に４５゜の偏光軸を有する液晶表示器６と表示器前面に貼り付けた例えば左方向に４５゜旋光する旋光子（本例では４５゜旋光してＳ波となるようにする）７を配置する。
【００４７】このような表示装置において、まず、液晶表示器６からその表示画面上の垂直軸に対して例えば右方向に４５゜偏光された表示情報が出力されると左方向に４５゜旋光する旋光子によりＳ波に旋光されて、室内側板ガラス１’に到り、光の一部がこの表面の半透明反射膜３で反射されて液晶表示器側のアイポイント８に到り表示情報が明確に視認される。
【００４８】一方、半透明反射膜で反射されずに、合わせガラス中に入射した光（Ｓ波）は９０゜旋光子２によりＰ波に旋光されて裏面に到るがブリュ−スタ−角で出射するので裏面で反射されてアイポイント側に反射されることはなく、全量が出射する。
【００４９】なお、この場合に半透明反射膜がなくても室内側板ガラスの最表面で反射されるので、必ずしも必要ではないがアイポイント側への反射量は減少する。
実施例２Ｐ波を表示情報として合わせガラスに照射する場合について例示する。
【００５０】実施例１と同じ方法により得られた９０゜旋光する旋光子フィルム２の基板フィルムを剥がした後、室外側板ガラス１の凹面側に図示しない両面接着テープを介して接着する。
【００５１】一方、室外側板ガラス１の凸面側の一部の表面にＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの金属薄膜を半透明反射膜３として蒸着などの方法により成膜しておく。その後、室外側の透明板状体である板ガラス１と室内側の透明板状体である板ガラス１’をポリビニールブチラールなどの中間膜４により仮接着、通常のオートクレーブ処理をして車両用の合わせガラス５を得る。
【００５２】なお、合わせガラス５は図２に示すように、自動車用のフロントガラスとして装着して、このフロントガラスにフロントガラスのブリュースター角（θ＝５６°）で表示情報が入射するように、表示画面上の垂直軸に対して例えば左方向に４５゜の偏光軸を有する液晶表示器６と表示器前面に貼り付けた例えば左方向に４５゜旋光する旋光子（本例では４５゜旋光してＰ波となるようにする）７を配置する。
【００５３】このような表示装置において、まず、液晶表示器６からその表示画面上の垂直軸に対して４５゜偏光された表示情報が出力されると４５゜旋光子７によりＰ波に旋光されて、室内側板ガラス１’に到るが、Ｐ波がブリュースター角で入射しているので、室内側板ガラス表面での反射は全くなく、全量が合わせガラス中に入射した光（Ｐ波）は９０゜旋光子２によりＳ波に旋光されて裏面に到り、一部が裏面から出射するが、そのほかの光（Ｓ波）は反射膜３により反射されて、再度９０゜旋光子２を通り、Ｐ波に旋光されて室内側板ガラスの表面に到り、Ｐ波がブリュ−スタ−角で出射するのでこの面での反射は全くなく、全量が出射されて液晶表示器側のアイポイント８に到り、表示情報が視認される。
【００５４】この場合にも半透明反射膜がなくても室外側板ガラスの最裏面で反射されので、必ずしも必要ではないがアイポイント側への反射量は減少する。
【００５５】実施例３４５°旋光してＰ波とする旋光子を該透明板状体に設置した場合について例示する。液晶ポリマー中の光学活性単位成分の含有量、液晶ポリマーの厚み、液晶性発現のための熱処理時の条件などをコントロールすることにより４５°旋光してＰ波とする旋光子をそれぞれ作製する。このようにして得られた４５゜旋光する旋光子フィルム７の基板フィルムを剥がした後、室外側板ガラス１の凹面側に図示しない両面接着テープを介して接着する。
【００５６】一方の室内側板ガラス１’には凹面側の一部の表面にＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの金属薄膜を半透明反射膜３として蒸着などの方法により成膜しておく。その後、室外側の透明板状体である板ガラス１と室内側の透明板状体である板ガラス１’をポリビニールブチラールなどの中間膜４により仮接着、通常のオートクレーブ処理をして車両用の合わせガラス５を得る。なお、合わせガラス５は図３に示すように、自動車用のフロントガラスとして装着して、このフロントガラスにフロントガラスのブリュースター角（θ＝５６°）で表示情報が入射するように、表示画面上の垂直軸に対して例えば右方向に４５゜の偏光軸を有する液晶表示器６を配置する。
【００５７】このような表示装置において、まず、液晶表示器６からその表示画面上の垂直軸に対して例えば右方向に４５゜偏光された表示情報が出力されると、その状態で室内側板ガラス１’に到り、光の一部がこの表面の半透明反射膜３で反射されて液晶表示器側のアイポイント８に到り表示情報が明確に視認される。一方、半透明反射膜で反射されずに、合わせガラス中に入射した光は４５゜旋光子７によりほとんどＰ波に旋光されて裏面に到るがブリュ−スタ−角で出射するので裏面で反射されてアイポイント側に反射されることはほとんどなく、ほぼ全量が出射する。なお、この場合に半透明反射膜がなくても室内側板ガラスの最表面で反射されるので、必ずしも必要ではないがアイポイント側への反射量は減少する。
【００５８】
【発明の効果】本発明の表示装置は、画面上４５゜の偏光軸を有する液晶表示器を使用して、簡単な装置により二重像を生じないようにすることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００２２００
【氏名又は名称】セントラル硝子株式会社
【識別番号】０００００４４４４
【氏名又は名称】日石三菱株式会社
【出願日】 平成１０年（１９９８）１２月２８日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】西 義之
【公開番号】 特開平１１−２７１６６５
【公開日】 平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】 特願平１０−３７２５２３