JP6544569B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal display device mounted on a vehicle such as, for example, an automobile.

従来から、例えば車両のフロントガラス等に情報を表示するヘッドアップディスプレイ装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a head-up display device that displays information on, for example, a windshield of a vehicle is known.

例えば、特許文献１に係るヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を発する表示器（液晶表示装置）を備え、表示器から発せられた表示光をフロントガラス等に照射することで、ユーザに表示光が表す像を虚像として視認させる。特許文献１に記載の表示器は、光線を放射する光源と、光源からの光線を平行化するコンデンサレンズと、このコンデンサレンズを通過した光線の拡散角度を縦方向および横方向それぞれに調整するレンズアレイと、レンズアレイで生成される中間像を拡大する２枚のフィールドレンズとを備える。   For example, a head-up display device according to Patent Document 1 includes a display (liquid crystal display device) that emits display light, and the display light is emitted to the user by irradiating the display light emitted from the display onto a windshield or the like. Make the image to be seen as a virtual image. The display described in Patent Document 1 comprises a light source for emitting a light beam, a condenser lens for collimating the light beam from the light source, and a lens for adjusting the diffusion angle of the light beam passing through the condenser lens in the longitudinal and lateral directions. An array and two field lenses that magnify an intermediate image generated by the lens array.

特開２０１２−２０３１７６号公報JP 2012-203176 A

上記特許文献１に係る液晶表示装置では、アイボックスへの光照射効率を向上させるにあたって、４つの光学素子（上述したコンデンサレンズ、レンズアレイ、２枚のフィールドレンズ）を用いる必要があり、これにより液晶表示装置を構成する部品点数が多くなるため、コスト上昇の原因となっていた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、アイボックスへの光照射効率を維持しながら、コスト上昇を抑制することが可能な液晶表示装置の提供を目的とするものである。 In the liquid crystal display device according to Patent Document 1, in order to improve the light irradiation efficiency to the eye box, it is necessary to use four optical elements (the above-described condenser lens, lens array, and two field lenses). The increase in the number of parts constituting the liquid crystal display device has been a cause of cost increase.
Then, in order to cope with the above-mentioned subject, the present invention aims at offer of a liquid crystal display which can control cost rise, maintaining light irradiation efficiency to an eye box.

本発明は、複数の光線を放射する光源と、前記複数の光線を略平行化する第１の光学素子と、略平行化された前記複数の光線を、略平行化された光線の進行方向に直交する第１の方向と、前記進行方向に直交し、且つ、前記第１の方向と交差する第２の方向とに拡散させる第２の光学素子と、前記第２の光学素子から射出した光線の角度を調整する第３の光学素子と、前記第１〜第３の光学素子を通過した前記複数の光線に基づき画像に応じた表示光を射出する液晶表示パネルとを備え、前記第３の光学素子は、前記第２の光学素子側を向く入射面と前記液晶表示パネル側を向く射出面とのうち少なくとも一方が凹トロイダル面形状であることを特徴とする。
According to the present invention, a light source for emitting a plurality of light beams, a first optical element for substantially collimating the plurality of light beams, and a plurality of substantially collimated light beams in the traveling direction of the substantially collimated light beams. A second optical element diffused in a first direction orthogonal to the first direction and a second direction orthogonal to the traveling direction and intersecting the first direction, and a light beam emitted from the second optical element And a liquid crystal display panel for emitting display light according to an image based on the plurality of light beams passing through the first to third optical elements , The optical element is characterized in that at least one of an incident surface facing the second optical element and an exit surface facing the liquid crystal display panel has a concave toroidal surface shape .

また本発明は、複数の光線を放射する光源と、前記複数の光線を略平行化する第１の光学素子と、略平行化された前記複数の光線を、略平行化された光線の進行方向に直交する第１の方向と、前記進行方向に直交し、且つ、前記第１の方向と交差する第２の方向とに拡散させる第２の光学素子と、前記第２の光学素子から射出した光線の角度を調整する第３の光学素子と、前記第１〜第３の光学素子を通過した前記複数の光線に基づき画像に応じた表示光を射出する液晶表示パネルとを備え、前記第３の光学素子は、前記第２の光学素子側を向く入射面と前記液晶表示パネル側を向く射出面とのうち少なくとも一方がシリンドリカル面形状であることを特徴とする。
Further, according to the present invention, a light source emitting a plurality of light beams, a first optical element for substantially collimating the plurality of light beams, and a traveling direction of the substantially collimated plurality of substantially collimated light beams. A second optical element for diffusing light in a first direction orthogonal to the first direction and a second direction orthogonal to the advancing direction and crossing the first direction, and the second optical element emits light from the second optical element A third optical element for adjusting the angle of the light beam, and a liquid crystal display panel for emitting display light according to an image based on the plurality of light beams passing through the first to third optical elements, The optical element is characterized in that at least one of an incident surface facing the second optical element side and an exit surface facing the liquid crystal display panel has a cylindrical surface shape .

また本発明は、前記第２の光学素子は、前記複数の光線が入射する他の入射面と、前記第２の光学素子の内部を通過した前記複数の光線が射出する他の射出面とを備え、前記他の入射面及び前記他の射出面には、前記第１、第２の方向に沿うように凸形状のレンズ部が複数個アレイ状に配列されていることを特徴とする。 In the invention it is preferable that the second optical element, the other of the incident surface on which the plurality of light beams are incident, and another exit surface in which the plurality of light beams having passed through the internal is emitted of the second optical element wherein said other incident surface and the other exit surface, wherein the lens portion of the first, convex along the second direction are arranged in a plurality array.

また本発明は、前記表示光を投影部材に向けて反射させる反射ミラーを備え、前記第１の方向は車両の高さ方向に一致し、前記第２の方向は車両の幅方向に一致することを特徴とする。   The present invention further comprises a reflection mirror for reflecting the display light toward the projection member, wherein the first direction coincides with the height direction of the vehicle, and the second direction coincides with the width direction of the vehicle. It is characterized by

本発明によれば、初期の目的を達成でき、アイボックスへの光照射効率を維持しながら、コスト上昇を抑制することが可能な液晶表示装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of achieving the initial purpose and suppressing the cost increase while maintaining the light irradiation efficiency to the eye box.

本発明の実施形態によ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。1 is a schematic view of a vehicle equipped with a head-up display device according to an embodiment of the present invention. 同実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。It is sectional drawing of the head-up display apparatus by the same embodiment. 同実施形態による（ａ）は第２のレンズの平面図、（ｂ）は第２のレンズの側面図、（ｃ）は第２のレンズの正面図である。(A) is a top view of a 2nd lens by the embodiment, (b) is a side view of a 2nd lens, (c) is a front view of a 2nd lens. 同実施形態による（ａ）は第３のレンズの平面図、（ｂ）は第３のレンズの側面図、（ｃ）は第３のレンズの正面図である。(A) by the same embodiment is a top view of a 3rd lens, (b) is a side view of a 3rd lens, (c) is a front view of a 3rd lens. 同実施形態による第１のレンズの斜視図である。It is a perspective view of the 1st lens by the embodiment. 同実施形態による液晶表示パネルと第１〜第３のレンズと光源との位置関係を模式的に示す図。FIG. 7 schematically shows a positional relationship among the liquid crystal display panel, the first to third lenses, and the light source according to the same embodiment. 同実施形態による光線の経路を示す概略図である。It is the schematic which shows the path | route of the light ray by the embodiment. （ａ）は同実施形態による第２のレンズを通過する光線の経路を示す概略図であって、（ｂ）は比較例としての第２のレンズを通過する光線の経路を示す概略図である。(A) is the schematic which shows the path | route of the light ray which passes the 2nd lens by the embodiment, (b) is the schematic which shows the path | route of the light ray which passes the 2nd lens as a comparative example. .

本発明に係る液晶表示装置をヘッドアップディスプレイ装置として具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。   An embodiment in which the liquid crystal display device according to the present invention is embodied as a head-up display device will be described with reference to the drawings.

本実施形態に係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、例えば、車両２００のダッシュボード内に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、車両２００のフロントガラス２０１（投影部材の一例）に向けて画像を表す表示光Ｌｏを出射し、フロントガラス２０１で反射した表示光Ｌｏによって前記画像の虚像Ｖを表示する。このように虚像Ｖが表示されることで、視認者１（主に車両２００の運転者）は、フロントガラス２０１を通して虚像Ｖを表示画像として視認可能となる。この表示画像は、例えば、視認者１から見て縦方向および横方向に延びる長方形状をなす。   The head-up display device 100 according to the present embodiment is installed, for example, in a dashboard of a vehicle 200, as shown in FIG. The head-up display device 100 emits display light Lo representing an image toward the windshield 201 (an example of a projection member) of the vehicle 200, and displays the virtual image V of the image by the display light Lo reflected by the windshield 201. . By displaying the virtual image V in this manner, the viewer 1 (mainly the driver of the vehicle 200) can view the virtual image V as a display image through the windshield 201. The display image has, for example, a rectangular shape extending in the longitudinal direction and the lateral direction as viewed from the viewer 1.

以下では、ヘッドアップディスプレイ装置１００の構成の理解を容易にするため、図１等に示したＸ、Ｙ、Ｚ座標系を用いて説明する。本実施形態では、Ｘ方向は車両の前後方向に沿い、Ｙ方向は車両の幅方向に沿い、Ｚ方向は車両の高さ方向に沿う。また、図１等において、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標系の矢印が向く方向を＋Ｘ、＋Ｙ、＋Ｚと規定し、その反対方向を−Ｘ、−Ｙ、−Ｚと規定する。   In the following, in order to facilitate understanding of the configuration of the head-up display device 100, description will be made using the X, Y, Z coordinate system shown in FIG. In the present embodiment, the X direction is along the longitudinal direction of the vehicle, the Y direction is along the width direction of the vehicle, and the Z direction is along the height direction of the vehicle. Moreover, in FIG. 1 etc., the direction to which the arrow of X, Y, Z coordinate system points is prescribed | regulated as + X, + Y, + Z, and the opposite direction is prescribed | regulated as -X, -Y, -Z.

（構成）
ヘッドアップディスプレイ装置１００は、図２に示すように、表示部１１０と、凹面鏡（反射ミラー）１２０と、ハウジング１３０と、放熱部材１４０と、を備える。 (Constitution)
As shown in FIG. 2, the head-up display device 100 includes a display unit 110, a concave mirror (reflection mirror) 120, a housing 130, and a heat dissipation member 140.

ハウジング１３０は、非透光性樹脂材料または金属材料で形成されるとともに、中空の略直方体をなす。ハウジング１３０は、Ｚ方向に互いに対面する上板１３０ａおよび下板１３０ｂを備える。上板１３０ａの−Ｘ側（本例では車両前側）には、その厚さ方向に貫通した開口部１３０ｃが形成されている。この開口部１３０ｃには、表示光Ｌｏが通過するアクリルなどの透光性樹脂材料からなる湾曲板状の窓部（透光部）１３１が嵌め込まれている。   The housing 130 is formed of a non-light-transmissive resin material or a metal material, and has a hollow substantially rectangular parallelepiped shape. The housing 130 includes an upper plate 130a and a lower plate 130b facing each other in the Z direction. An opening 130 c penetrating in the thickness direction is formed on the −X side of the upper plate 130 a (the front side of the vehicle in this example). A curved plate-like window portion (light transmitting portion) 131 made of a light transmitting resin material such as acrylic through which the display light Lo passes is fitted in the opening 130 c.

ハウジング１３０は、上板１３０ａおよび下板１３０ｂを＋Ｘ側（本例では車両後側）で連結する側板１３０ｄを備える。側板１３０ｄには、Ｘ方向に貫通した開口部１３２が形成されている。   The housing 130 includes a side plate 130 d connecting the upper plate 130 a and the lower plate 130 b on the + X side (in this example, the vehicle rear side). An opening 132 penetrating in the X direction is formed in the side plate 130 d.

放熱部材１４０は、ハウジング１３０の開口部１３２内に固定されている。放熱部材１４０は、例えばアルミニウムなどの金属材料または熱伝導性樹脂材料で形成されるフィン型の構造体である。放熱部材１４０は、表示部１１０（具体的には後述する光源１１９）が発する熱を外部に放出可能に構成されている。   The heat dissipation member 140 is fixed within the opening 132 of the housing 130. The heat dissipation member 140 is a fin-shaped structure formed of, for example, a metal material such as aluminum or a heat conductive resin material. The heat dissipation member 140 is configured to be capable of releasing the heat generated by the display unit 110 (specifically, a light source 119 described later) to the outside.

ハウジング１３０の上板１３０ａの内面（ハウジング１３０の内部空間に露出する面）には、その面に直交する隔壁１３０ｅが形成され、ハウジング１３０の下板１３０ｂの内面には、その面に直交する隔壁１３０ｆが形成されている。両隔壁１３０ｅ、１３０ｆは互いにＺ方向に沿って対向して位置する。   On the inner surface (surface exposed to the internal space of the housing 130) of the upper plate 130a of the housing 130, a partition wall 130e orthogonal to the surface is formed, and on the inner surface of the lower plate 130b of the housing 130, a partition wall orthogonal to the surface 130f is formed. Both partition walls 130e and 130f are located opposite to each other along the Z direction.

表示部１１０は、所定の画像を表す表示光Ｌｏを出射するものであり、具体的には、第１〜第３のレンズ１１１〜１１３と、基板１１６と、光源１１９と、第１のケース体１１４と、第２のケース体１１５と、光拡散部材１１７と、後述する画像表示領域Ｄを有する液晶表示パネル１１８とを備えている。   The display unit 110 emits display light Lo representing a predetermined image. Specifically, the display unit 110 includes first to third lenses 111 to 113, a substrate 116, a light source 119, and a first case body. A liquid crystal display panel 118 having an image display area D, which will be described later, is provided.

基板１１６は、放熱部材１４０の内面（ハウジング１３０の内部空間に露出する面）に設置され、基板１１６の上面（放熱部材１４０に接する面と反対側の面）には各種配線がプリントされている。図７に示すように基板１１６の上面には、複数（本例では１２個）の光源１１９が実装されている。   The substrate 116 is disposed on the inner surface (surface exposed to the internal space of the housing 130) of the heat dissipation member 140, and various wirings are printed on the upper surface (surface opposite to the surface in contact with the heat dissipation member 140) of the substrate 116 . As shown in FIG. 7, a plurality of (12 in this example) light sources 119 are mounted on the top surface of the substrate 116.

光源１１９は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる。光源１１９は、基板１１６上に、マトリックス状に配置されている。具体的には、Ｚ方向が行方向であって、Ｙ方向が列方向である場合、ＬＥＤは２行×６列のマトリックス状に配置される。   The light source 119 is made of, for example, a light emitting diode (LED). The light sources 119 are arranged in a matrix on the substrate 116. Specifically, when the Z direction is a row direction and the Y direction is a column direction, the LEDs are arranged in a matrix of 2 rows × 6 columns.

第１のケース体１１４は、光源１１９からの光線を外部に漏らさず、その光線を第１のケース体１１４の内部に保持される第１〜第３のレンズ１１１〜１１３に通過させるものである。詳しくは、第１のケース体１１４は、図２に示すように、例えば非透光性樹脂材料にて長方形の筒状に形成され、放熱部材１４０の内面とハウジング１３０の両隔壁１３０ｅ、１３０ｆとの間に設置されている。   The first case body 114 does not leak the light beam from the light source 119 to the outside, and passes the light beam to the first to third lenses 111 to 113 held inside the first case body 114. . Specifically, as shown in FIG. 2, the first case body 114 is formed of, for example, a non-transparent resin material in a rectangular cylindrical shape, and the inner surface of the heat dissipation member 140 and both partition walls 130e and 130f of the housing 130. Installed between the

第１のケース体１１４は、第１筒部１１４ａと、第２筒部１１４ｂと、鍔部１１４ｃとを備える。第１筒部１１４ａは、その一端（＋Ｘ方向の端部）が基板１１６の周囲を囲みつつ放熱部材１４０の内面に接触し、その他端（−Ｘ方向の端部）が第２筒部１１４ｂに連結されている。第２筒部１１４ｂは、Ｚ方向において第１筒部１１４ａより小さく形成されている。また、第２筒部１１４ｂの他端（＋Ｘ方向の端部）が第１筒部１１４の他端（−Ｘ方向の端部）に段差を持って連結されている。   The first case body 114 includes a first cylindrical portion 114a, a second cylindrical portion 114b, and a collar portion 114c. One end (end in the + X direction) of the first cylindrical portion 114a contacts the inner surface of the heat dissipation member 140 while surrounding the periphery of the substrate 116, and the other end (end in the −X direction) forms the second cylindrical portion 114b. It is connected. The second cylindrical portion 114 b is formed smaller than the first cylindrical portion 114 a in the Z direction. Further, the other end (end in the + X direction) of the second cylindrical portion 114 b is connected to the other end (end in the −X direction) of the first cylindrical portion 114 with a level difference.

鍔部１１４ｃは、第１筒部１１４ａの一端から外側に延出するとともに、放熱部材１４０の内面に面接触する。鍔部１１４ｃには、２つの位置決めピン（図示しない）が設けられており、これら位置決めピンを、放熱部材１４０に２個所形成される位置決め孔（図示しない）に挿入することで位置決めされる。この位置決めされた状態で、ねじ（図示しない）を利用して鍔部１１４ｃが放熱部材１４０に締結される。なお、ここでの詳細図示は省略するが、第１のケース体１１４を第１筐体と第２筐体とに分割し、これら第１筐体と第２筐体とをフック固定等の適宜固定手段を用いて固定してもよい。   The flange portion 114 c extends outward from one end of the first cylindrical portion 114 a and is in surface contact with the inner surface of the heat dissipation member 140. Two positioning pins (not shown) are provided in the collar portion 114c, and the positioning pins are positioned by being inserted into positioning holes (not shown) formed at two places in the heat dissipation member 140. In this positioned state, the collar portion 114 c is fastened to the heat dissipation member 140 using a screw (not shown). Although not shown in detail here, the first case body 114 is divided into a first case and a second case, and the first case and the second case are fixed by hooks etc. You may fix using a fixing means.

また、第２筒部１１４ｂの内面には、図２に示すように第２のレンズ１１２を保持するためのＹ方向に延びる一対の凹部１１４ｄが形成されている。一対の凹部１１４ｄは、Ｚ方向において互いに対向して位置する。同様に、第２筒部１１４ｂの内面には、第３のレンズ１１３を保持するためのＹ方向に延びる一対の凹部１１４ｅが形成されている。一対の凹部１１４ｅは、上記一対の凹部１１４ｄよりも隔壁１３０ｅ、１３０ｆに近い位置において、Ｚ方向に互いに対向して位置する。   Further, on the inner surface of the second cylindrical portion 114b, as shown in FIG. 2, a pair of concave portions 114d extending in the Y direction for holding the second lens 112 is formed. The pair of recesses 114 d are located opposite to each other in the Z direction. Similarly, on the inner surface of the second cylindrical portion 114b, a pair of concave portions 114e extending in the Y direction for holding the third lens 113 is formed. The pair of recesses 114e are located opposite to each other in the Z direction at positions closer to the partitions 130e and 130f than the pair of recesses 114d.

第１のケース体１１４の内部には、第１〜第３のレンズ１１１〜１１３が保持されている。光源１１９からの光線が第１のレンズ１１１、第２のレンズ１１２及び第３のレンズ１１３の順でそれらの厚さ方向に通過するように、光源１１９に近い方から第１のレンズ１１１、第２のレンズ１１２及び第３のレンズ１１３の順で配置されている。   Inside the first case body 114, first to third lenses 111 to 113 are held. The first lens 111 from the side closer to the light source 119 so that the light beam from the light source 119 passes in the thickness direction in the order of the first lens 111, the second lens 112 and the third lens 113. The second lens 112 and the third lens 113 are arranged in this order.

なお、第１〜第３のレンズ１１１〜１１３が第１のケース体１１４に保持された状態で、本実施形態では、第１〜第３のレンズ１１１〜１１３の縦方向（短手方向）はＺ方向に一致し、第１〜第３のレンズ１１１〜１１３の横方向（長手方向）はＹ方向に一致する。また、第１のレンズ１１１は第１の光学素子に相当し、第２のレンズ１１２は第２の光学素子に相当し、第３のレンズ１１１は第３の光学素子に相当する。   In the present embodiment, in a state where the first to third lenses 111 to 113 are held by the first case body 114, the longitudinal direction (short direction) of the first to third lenses 111 to 113 is The lateral direction (longitudinal direction) of the first to third lenses 111 to 113 coincides with the Y direction. The first lens 111 corresponds to a first optical element, the second lens 112 corresponds to a second optical element, and the third lens 111 corresponds to a third optical element.

詳しくは、第１のレンズ１１１は、透明光学樹脂または光学ガラスにより長方形板状に形成されている。第１のレンズ１１１は、図２に示すように、複数配置された凸レンズ部１１１ａと、第１筒部１１４ａの内部に嵌め込まれる脚部１１１ｂとを備える。   Specifically, the first lens 111 is formed in a rectangular plate shape from transparent optical resin or optical glass. As shown in FIG. 2, the first lens 111 includes a plurality of convex lens portions 111 a and a leg portion 111 b fitted into the inside of the first cylindrical portion 114 a.

脚部１１１ｂは、第１のレンズ１１１の縦方向における第１のレンズ１１１の両側部においてＬ字の柱状に形成される。脚部１１１ｂは、凸レンズ部１１１ａの側部から縦方向に沿って延出し、その先端が第１のレンズ１１１の厚さ方向（本例ではＸ方向に一致する方向）に沿うように屈曲するように形成されている。第１のレンズ１１１は、その脚部１１１ｂの先端面が基板１１６の上面に接触するように配置される。これにより、第１のレンズ１１１は、脚部１１１ｂを通じて第１筒部１１４ａ内に保持されている。このとき、第１筒部１１４ａと第２筒部１１４ｂとの段差によっても、第１のレンズ１１１は、脚部１１１ｂにおける基板１１６と離間する方向への移動が規制されている。   The legs 111 b are formed in an L-shaped column on both sides of the first lens 111 in the longitudinal direction of the first lens 111. The leg portion 111 b extends along the longitudinal direction from the side portion of the convex lens portion 111 a, and its tip is bent along the thickness direction of the first lens 111 (in the example, the direction coincident with the X direction). Is formed. The first lens 111 is disposed such that the tip end face of its leg 111 b contacts the top surface of the substrate 116. Thereby, the first lens 111 is held in the first cylindrical portion 114a through the leg portion 111b. At this time, the movement of the first lens 111 in the direction of separating from the substrate 116 in the leg portion 111b is also restricted by the step between the first cylindrical portion 114a and the second cylindrical portion 114b.

第１のレンズ１１１の凸レンズ部１１１ａは、図５に示すように両凸レンズ状に形成されるとともに、上述した光源１１９と同様に２行×６列のマトリックス状に配置されている。なお、図５においては、脚部１１１ｂは省略して図示されている。各凸レンズ部１１１ａは、図２に示すように各光源１１９からの光線を受けるように、Ｘ方向において各光源１１９に対向して位置する。第１のレンズ１１１の各凸レンズ部１１１ａは、光源１１９から射出される複数の光線を集光するとともに、複数の光線をＸ方向に沿うように略平行化する機能を有する。   The convex lens portions 111a of the first lens 111 are formed in a biconvex lens shape as shown in FIG. 5, and are arranged in a matrix of 2 rows × 6 columns in the same manner as the light source 119 described above. In FIG. 5, the leg 111 b is omitted and illustrated. Each convex lens portion 111a is positioned to face each light source 119 in the X direction so as to receive light beams from each light source 119 as shown in FIG. Each convex lens portion 111 a of the first lens 111 has a function of condensing a plurality of light beams emitted from the light source 119 and substantially collimating the plurality of light beams along the X direction.

なお、本例の場合、液晶表示パネル１１８側から第３のレンズ１１３を見たときに、第１のレンズ１１１（各凸レンズ部１１１ａ）から光線が射出される第１光射出領域Ｒ１は、そのＹ方向、Ｚ方向に沿う幅寸法が画像表示領域ＤのＹ方向、Ｚ方向に沿う幅寸法よりも幅広く形成されている（図６参照）。なお、図２ではＺ方向のみ図示されているが、もちろんＹ方向においても、第１光射出領域Ｒ１の幅寸法が画像表示領域Ｄの幅寸法よりも幅広く形成されていることは言うまでもない。   In the case of this example, when the third lens 113 is viewed from the liquid crystal display panel 118 side, the first light emission region R1 where the light beam is emitted from the first lens 111 (each convex lens portion 111a) is The width dimension along the Y direction and the Z direction is wider than the width dimension along the Y direction and the Z direction of the image display area D (see FIG. 6). Although only the Z direction is illustrated in FIG. 2, it goes without saying that the width dimension of the first light emission region R1 is formed wider than the width dimension of the image display region D also in the Y direction.

第２のレンズ１１２は、図２に示すように透明光学樹脂または光学ガラスにより長方形板状に形成される。詳しくは、第２のレンズ１１２は、複数の光線が入射する入射面１１２ｉと、第２のレンズ１１２の内部を通過した複数の光線が射出する射出面１１２ｏと、第１のケース体１１４に保持される保持部１１２ｃとを備え、この場合、第１のレンズ１１１から射出される略平行化された複数の光線を、略平行化された光線の進行方向（つまりＸ方向）に直交する後述する第１の方向と、当該進行方向に直交し、且つ、前記第１の方向と直交（交差）する後述する第２の方向とに拡散させる機能を有している。   The second lens 112 is formed in a rectangular plate shape by transparent optical resin or optical glass as shown in FIG. Specifically, the second lens 112 is held by the first case body 114 with an incident surface 112i on which a plurality of light beams are incident, an emission surface 112o from which a plurality of light beams having passed through the inside of the second lens 112 are emitted In this case, a plurality of substantially collimated light beams emitted from the first lens 111 will be described later orthogonal to the traveling direction (that is, the X direction) of the substantially collimated light beams. It has a function of diffusing in a first direction and a second direction which will be described later, which is orthogonal to the traveling direction and orthogonal (intersecting) to the first direction.

第２のレンズ１１２の入射面１１２ｉには、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、複数の凸レンズ部１１２ａが形成され、第２のレンズ１１２の射出面１１２ｏには、複数の凸レンズ部１１２ｂが形成されている。   As shown in FIGS. 3A to 3C, a plurality of convex lens portions 112a are formed on the incident surface 112i of the second lens 112, and a plurality of convex lens portions 112a are formed on the emission surface 112o of the second lens 112. The convex lens portion 112 b is formed.

つまり、この場合、入射面１１２ｉ及び射出面１１２ｏには、第２のレンズ１１２の短手方向である第１の方向、及び第２のレンズ１１２の長手方向である第２の方向に沿うように凸形状のレンズ部１１２ａ、１１２ｂが複数個アレイ状に配列されている。なお、ここでの第１の方向は、車両の高さ方向であるＺ方向に一致し、第２の方向は、車幅方向であるＹ方向に一致する。   That is, in this case, the light incident surface 112i and the light emission surface 112o are along the first direction which is the short direction of the second lens 112 and the second direction which is the longitudinal direction of the second lens 112. A plurality of convex lens portions 112a and 112b are arranged in an array. Here, the first direction coincides with the Z direction which is the height direction of the vehicle, and the second direction coincides with the Y direction which is the vehicle width direction.

入射面１１２ｉの凸レンズ部１１２ａ及び射出面１１２ｏの凸レンズ部１１２ｂは、第２のレンズ１１２の厚さ方向に対向する位置に設けられる。また、第２のレンズ１１２の保持部１１２ｃは、第２のレンズ１１２の短手方向の両端において、第２のレンズ１１２の長手方向に延出する四角柱状に形成される。図２に示すように、この第２のレンズ１１２の保持部１１２ｃが、第２筒部１１４ｂの凹部１１４ｄに嵌合することで、第２のレンズ１１２は、第２筒部１１４ｂ内に保持される。   The convex lens portion 112 a of the incident surface 112 i and the convex lens portion 112 b of the emission surface 112 o are provided at positions facing in the thickness direction of the second lens 112. Further, the holding portion 112 c of the second lens 112 is formed in a square pole shape extending in the longitudinal direction of the second lens 112 at both ends of the second lens 112 in the lateral direction. As shown in FIG. 2, the second lens 112 is held in the second cylindrical portion 114 b by fitting the holding portion 112 c of the second lens 112 into the recess 114 d of the second cylindrical portion 114 b. Ru.

第２のレンズ１１２の入射面１１２ｉ及び射出面１１２ｏは、その凸レンズ部１１２ａ、１１２ｂによって、光線を第２のレンズ１１２の短手方向（つまり縦方向）及び第２のレンズ１１２の長手方向（つまり横方向）に拡散する機能を有する。第２のレンズ１１２の凸レンズ部１１２ａ、１１２ｂのピッチ及び曲率半径に基づき、光線の拡散角度を調整することができる。また、第２のレンズ１１２の射出面１１２ｏは、その凸レンズ部１１２ｂによって、完全に平行化されていない光線の拡散角度を調整する機能を有する。   The incident surface 112i and the exit surface 112o of the second lens 112 have their light beams in the lateral direction of the second lens 112 (that is, the longitudinal direction) and the longitudinal direction of the second lens 112 (that is, by the convex lens portions 112a and 112b). In the horizontal direction). The diffusion angle of the light beam can be adjusted based on the pitch and the radius of curvature of the convex lens portions 112 a and 112 b of the second lens 112. Further, the exit surface 112o of the second lens 112 has a function of adjusting the diffusion angle of the light beam not completely collimated by the convex lens portion 112b.

なお、本例の場合、液晶表示パネル１１８側から第３のレンズ１１３を見たときに、第２のレンズ１１２（射出面１１２ｏ）から光線が射出される第２射出領域Ｒ２は、そのＹ方向、Ｚ方向に沿う幅寸法が画像表示領域ＤのＹ方向、Ｚ方向に沿う幅寸法よりも幅広く形成されている（図６参照）。なお、図２ではＺ方向のみ図示されているが、もちろんＹ方向においても、第２射出領域Ｒ２の幅寸法が画像表示領域Ｄの幅寸法よりも幅広く形成されていることは言うまでもない。   In the case of this example, when the third lens 113 is viewed from the liquid crystal display panel 118 side, the second emission area R2 where the light beam is emitted from the second lens 112 (emission surface 112o) is in the Y direction The width dimension along the Z direction is wider than the width dimension along the Y direction and the Z direction of the image display area D (see FIG. 6). Although only the Z direction is illustrated in FIG. 2, it goes without saying that the width dimension of the second emission region R2 is formed wider than the width dimension of the image display region D also in the Y direction.

第３のレンズ１１３は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように透明光学樹脂または光学ガラスにより長方形板状に形成される。詳しくは、第３のレンズ１１３は、複数の光線が入射する入射面１１３ｉと、第３のレンズ１１３の内部をその厚さ方向に通過した複数の光線が射出する射出面１１３ｏと、第１のケース体１１４に保持される保持部１１３ｂとを備え、この場合、第２のレンズ１１２から射出した光線の角度を調整する機能を有している。   The third lens 113 is formed in a rectangular plate shape from transparent optical resin or optical glass as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c). Specifically, the third lens 113 includes an incident surface 113i on which a plurality of light beams are incident, an exit surface 113o from which a plurality of light beams passing through the inside of the third lens 113 in the thickness direction are emitted, and The holder 113 b held by the case body 114 has a function of adjusting the angle of the light beam emitted from the second lens 112 in this case.

第３のレンズ１１３の入射面１１３ｉは、図４（ｃ）に示すような平面部１１３ａで形成されており、第３のレンズ１１３の射出面１１３ｏは、液晶表示パネル１１８に合わせて光線を拡散可能に凹トロイダル面で形成されている。すなわち、第３のレンズ１１３の射出面１１３ｏには、第３のレンズ１１３の長手方向及び第３のレンズ１１３の短手方向に沿って凹状の曲面が形成されている。   The incident surface 113i of the third lens 113 is formed by a flat portion 113a as shown in FIG. 4C, and the emission surface 113o of the third lens 113 diffuses the light beam according to the liquid crystal display panel 118. It is formed with a concave toroidal surface as possible. That is, on the exit surface 113o of the third lens 113, a concave curved surface is formed along the longitudinal direction of the third lens 113 and the short direction of the third lens 113.

例えば、射出面１１３ｏの短手方向に沿う曲面の曲率半径は、射出面１１３ｏの長手方向に沿う曲面の曲率半径より大きく設定されており、射出面１１３ｏは、液晶表示パネル１１８の画像表示領域Ｄ全域を照明するように光線を拡散する機能を有している。   For example, the curvature radius of the curved surface along the lateral direction of the emission surface 113o is set larger than the curvature radius of the curved surface along the longitudinal direction of the emission surface 113o, and the emission surface 113o corresponds to the image display area D of the liquid crystal display panel 118. It has the function of diffusing light so as to illuminate the entire area.

第３のレンズ１１３の保持部１１３ｂは、第３のレンズ１１３の短手方向の両端に、第３のレンズ１１３の長手方向に延出する四角柱状に形成される。図２に示すように、第３のレンズ１１３の保持部１１３ｂが第２筒部１１４ｂの凹部１１４ｅに嵌合することで、第３のレンズ１１３は第２筒部１１４ｂに保持される。   The holding portion 113 b of the third lens 113 is formed in the shape of a square pole extending in the longitudinal direction of the third lens 113 at both ends in the short direction of the third lens 113. As shown in FIG. 2, the third lens 113 is held by the second cylindrical portion 114 b by fitting the holding portion 113 b of the third lens 113 into the recess 114 e of the second cylindrical portion 114 b.

なお、本例の場合、液晶表示パネル１１８側から第３のレンズ１１３を見たときに、第３のレンズ１１３（射出面１１３ｏ）から光線が射出される第３射出領域Ｒ３は、そのＹ方向、Ｚ方向に沿う幅寸法が画像表示領域ＤのＹ方向、Ｚ方向に沿う幅寸法よりも幅広く形成されている（図６参照）。なお、図２ではＺ方向のみ図示されているが、もちろんＹ方向においても、第３射出領域Ｒ３の幅寸法が画像表示領域Ｄの幅寸法よりも幅広く形成されていることは言うまでもない。   In the case of this example, when the third lens 113 is viewed from the liquid crystal display panel 118 side, the third emission region R3 in which a light beam is emitted from the third lens 113 (emission surface 113o) is in the Y direction The width dimension along the Z direction is wider than the width dimension along the Y direction and the Z direction of the image display area D (see FIG. 6). Although only the Z direction is illustrated in FIG. 2, it goes without saying that the width dimension of the third emission region R3 is formed wider than the width dimension of the image display region D in the Y direction.

第２のケース体１１５は、図２に示すように非透光性樹脂材料にて長方形の枠状に形成されている。第２のケース体１１５は、両隔壁１３０ｅ，１３０ｆにおける第１のケース体１１４と反対側の面に固定される。   As shown in FIG. 2, the second case body 115 is formed of a non-light-transmissive resin material in a rectangular frame shape. The second case body 115 is fixed to the surface of the both partition walls 130 e and 130 f opposite to the first case body 114.

光拡散部材１１７及び液晶表示パネル１１８は、それぞれＹＺ平面に沿って延出し、互いに対面した状態で、第２のケース体１１５の内部に保持される。例えば、光拡散部材１１７及び液晶表示パネル１１８は、第２のケース体１１５に接着剤によって接着される。光拡散部材１１７は、第１のケース体１１４に近い位置に設けられ、液晶表示パネル１１８は、ハウジング１３０の内部空間に露出する位置に設けられている。   The light diffusion member 117 and the liquid crystal display panel 118 extend along the YZ plane, respectively, and are held inside the second case body 115 while facing each other. For example, the light diffusion member 117 and the liquid crystal display panel 118 are adhered to the second case body 115 by an adhesive. The light diffusion member 117 is provided at a position close to the first case body 114, and the liquid crystal display panel 118 is provided at a position exposed to the internal space of the housing 130.

液晶表示パネル１１８は、例えば透明電極膜が形成された一対の透光性基板に液晶層を封入した液晶セルの両面に偏光板を貼着して長方形板状で形成される。そして、液晶表示パネル１１８に備えられる画像表示領域Ｄの各画素が画像に応じて透過状態と不透過状態との間で切り替えられる。これにより、液晶表示パネル１１８は、第１〜第３の光学素子１１１〜１１３を通過した複数の光線に基づき当該画像に応じた表示光Ｌｏを射出する。   The liquid crystal display panel 118 is formed in, for example, a rectangular plate shape by adhering polarizing plates on both sides of a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer is sealed on a pair of translucent substrates on which a transparent electrode film is formed. Then, each pixel of the image display area D provided in the liquid crystal display panel 118 is switched between the transmissive state and the non-transmissive state according to the image. Thereby, the liquid crystal display panel 118 emits the display light Lo according to the image based on the plurality of light beams having passed through the first to third optical elements 111 to 113.

光拡散部材１１７は、透明樹脂材料を基材としたフィルム状または板状の部材である。光拡散部材１１７は、ハウジング１３０の内部に進入した外光が第３のレンズ１１３の射出面１１３ｏに反射した光を拡散可能に構成されている。   The light diffusion member 117 is a film-like or plate-like member using a transparent resin material as a base material. The light diffusion member 117 is configured to be able to diffuse the light reflected from the outside light entering the inside of the housing 130 to the exit surface 113 o of the third lens 113.

凹面鏡１２０は、例えばポリカーボネートなどの樹脂材料からなるホルダと、そのホルダに例えばアルミニウムなどの金属を蒸着させてなる鏡面とを備える。凹面鏡１２０は、ハウジング１３０内の液晶表示パネル１１８に対向して位置し、表示部１１０からの表示光Ｌｏに対して傾斜する向きで設置される。凹面鏡１２０は、表示部１１０からの表示光Ｌｏをフロントガラス２０１に向けて反射させつつ表示光Ｌｏが表す像を拡大し、その拡大した像をフロントガラス２０１に照射するように構成される。   The concave mirror 120 includes a holder made of a resin material such as polycarbonate, and a mirror surface formed by depositing a metal such as aluminum on the holder. The concave mirror 120 is positioned to face the liquid crystal display panel 118 in the housing 130, and is installed in a direction inclined with respect to the display light Lo from the display unit 110. The concave mirror 120 is configured to magnify an image represented by the display light Lo while reflecting the display light Lo from the display unit 110 toward the windshield 201, and to irradiate the windshield 201 with the enlarged image.

（作用）
次に、図７を参照しつつ、各光源１１９から発せられる光線が第１〜第３のレンズ１１１〜１１３を通過する際の光線の作用について説明する。以下では、Ｙ方向（横方向）の光線は、画像（虚像Ｖ）の横方向に対応し、Ｚ方向（縦方向）の光線は、画像（虚像Ｖ）の縦方向に対応する。 (Action)
Next, referring to FIG. 7, an operation of the light beam emitted from each light source 119 when passing through the first to third lenses 111 to 113 will be described. In the following, light in the Y direction (horizontal direction) corresponds to the horizontal direction of the image (virtual image V), and light in the Z direction (longitudinal direction) corresponds to the vertical direction of the image (virtual image V).

図７に示すように、各光源１１９から第１のレンズ１１１の各凸レンズ部１１１ａに向けて複数の光線Ｌａが放射状に照射される。第１のレンズ１１１の凸レンズ部１１１ａは、その入射面及び射出面において光線Ｌａを屈折させることで、光線ＬａはＸ方向に沿うように平行化され、凸レンズ部１１１ａの前記射出面から光線Ｌｂが出てくる。   As shown in FIG. 7, a plurality of light beams La are radially emitted from the light sources 119 toward the convex lens portions 111 a of the first lens 111. The convex lens portion 111a of the first lens 111 refracts the light beam La at its entrance surface and exit surface so that the light beam La is collimated along the X direction, and the light beam Lb is transmitted from the exit surface of the convex lens portion 111a. Come out.

光線Ｌｂが入射される第２のレンズ１１２の入射面１１２ｉ側の各凸レンズ部１１２ａは、縦方向及び横方向において、当該光線Ｌｂを所定の拡散角度にて拡散する。ここで、第２のレンズ１１２内に導かれる光線Ｌｂは、第２のレンズ１１２の厚み方向に対して平行化された光線Ｐと、第２のレンズ１１２の厚み方向に対して平行化されていない光線Ｑとで構成されており、第２のレンズ１１２の射出面１１２ｏ側の各凸レンズ部１１２ｂは、平行化されていない光線（以下、当該光線を非平行光Ｑとする）を、平行化された光線（以下、当該光線を平行光Ｐとする）と同様に拡散するように調整する。   Each convex lens portion 112a on the incident surface 112i side of the second lens 112 to which the light beam Lb is incident diffuses the light beam Lb at a predetermined diffusion angle in the vertical direction and the horizontal direction. Here, the light beam Lb guided into the second lens 112 is parallel to the thickness direction of the second lens 112 and the light beam P parallelized to the thickness direction of the second lens 112. And each convex lens portion 112b on the exit surface 112o side of the second lens 112 collimates a non-collimated ray (hereinafter, this ray is referred to as a non-collimated ray Q). The light beam is adjusted to diffuse in the same manner as the received light beam (hereinafter, the light beam is referred to as a parallel light P).

具体的には、図８（ｂ）に示すように、第２のレンズ１１２の凸レンズ部１１２ｂが省略されて、第２のレンズの射出面２１２ｏが平面で形成されている比較例において、第２のレンズ１１２の射出面２１２ｏの形状（つまり平面形状）に起因して、スネルの法則により当該射出面２１２ｏから出る非平行光Ｑは、その傾斜状態をほぼ保って第２のレンズ１１２から射出される。よって、図８（ｂ）の構成では、非平行光Ｑは調整されない。   Specifically, as shown in FIG. 8B, in the comparative example in which the convex lens portion 112b of the second lens 112 is omitted and the emission surface 212o of the second lens is formed as a flat surface, Due to the shape (that is, the planar shape) of the exit surface 212o of the lens 112, the non-parallel light Q that exits from the exit surface 212o according to Snell's law is emitted from the second lens 112 while maintaining its inclined state. Ru. Therefore, in the configuration of FIG. 8 (b), the non-parallel light Q is not adjusted.

一方、本実施形態の構成では、図８（ａ）に示すように、第２のレンズ１１２の射出面１１２ｏの形状（つまり凸レンズ部１１２ｂを構成する凸レンズ形状）に起因して、スネルの法則により当該射出面１１２ｏから出る非平行光Ｑは、各凸レンズ部１１２ｂによって屈折することで、平行光Ｐが第２のレンズ１１２を通過した場合（図７参照）と同様の拡散角度になるように角度調整された上で、第２のレンズ１１２から射出される。よって、第２のレンズ１１２を通過する光線Ｌｂが所定のばらつきをもって縦方向及び横方向に拡散することが抑制される。その結果として、第２のレンズ１１２による縦方向及び横方向における光線（後述する光線Ｌｃ）の拡散角度が制限される。   On the other hand, in the configuration of the present embodiment, as shown in FIG. 8A, Snell's law arises from the shape of the exit surface 112o of the second lens 112 (that is, the shape of the convex lens constituting the convex lens portion 112b). The non-parallel light Q emerging from the exit surface 112 o is refracted by the respective convex lens portions 112 b so that the parallel light P has a diffusion angle similar to that of the second lens 112 (see FIG. 7). After being adjusted, the light is emitted from the second lens 112. Accordingly, diffusion of the light beam Lb passing through the second lens 112 in the longitudinal direction and the lateral direction with a predetermined variation is suppressed. As a result, the diffusion angle of the light beam (light beam Lc described later) in the longitudinal direction and the lateral direction by the second lens 112 is limited.

第２のレンズ１１２を通過した光線は、図７に示すように、第３のレンズ１１３の入射面１１３ｉに光線Ｌｃとして入射する。そして、第３のレンズ１１３内に進む光線Ｌｃは射出面１１３ｏから射出される。この際、第３のレンズ１１３の射出面１１３ｏは、第３のレンズ１１３の内部を通過した光線を所定の拡散角度で拡散し、その拡散した光線を光線Ｌｄとして液晶表示パネル１１８（画像表示領域Ｄ）の全域に照射する。   The light beam having passed through the second lens 112 is incident on the light incident surface 113i of the third lens 113 as a light beam Lc, as shown in FIG. Then, the light ray Lc advancing into the third lens 113 is emitted from the emission surface 113o. At this time, the exit surface 113o of the third lens 113 diffuses the light beam that has passed through the inside of the third lens 113 at a predetermined diffusion angle, and the diffused light beam is used as a light beam Ld in the liquid crystal display panel 118 (image display area Irradiate the entire area of D).

また、第３のレンズ１１３は、上述した先行技術文献（特許文献１）に記載されているフィールドレンズとは異なり、第２のレンズ１１２を構成する各凸レンズ１１２ｂから射出する光線を、液晶表示パネル１１８（画像表示領域Ｄ）全域にそれぞれ拡大照明することはない。当該各凸レンズ１１２ｂから射出した光線は、液晶表示パネル１１８（画像表示領域Ｄ）の対応する領域のみを照明する。なお、本例の場合、第２のレンズ１１２と第３のレンズ１１３とは、それぞれ独立した配光制御機能を有しているので、第２のレンズ１１２と第３のレンズ１１３との間に形成される隙間を可能な限り小さくすることができ、この場合、表示部１１０をよりコンパクトな構成にすることが可能となる。   Also, unlike the field lens described in the prior art (Patent Document 1) described above, the third lens 113 is a liquid crystal display panel that emits light beams emitted from the respective convex lenses 112 b that constitute the second lens 112. The enlarged illumination is not performed on the entire area 118 (image display area D). The light beams emitted from the respective convex lenses 112 b illuminate only the corresponding region of the liquid crystal display panel 118 (image display region D). In the case of this example, since the second lens 112 and the third lens 113 have light distribution control functions that are independent of each other, between the second lens 112 and the third lens 113 The formed gap can be made as small as possible, in which case the display unit 110 can be made more compact.

ここで、視認者１は、自身の目の位置が仮想的な空間であるアイボックスＩｂ内にあるとき、フロントガラス２０１を反射する表示光Ｌｏを受けて虚像Ｖを視認可能となる。図８（ａ）に示すように、縦方向及び横方向において、上述のように第２のレンズ１１２によって完全に平行化されていない光線の調整が行われるため、アイボックスＩｂ内の輝度を効率的に高めることができる。   Here, when the position of the eyes of the viewer 1 is in the eye box Ib which is a virtual space, the viewer 1 can receive the display light Lo reflected by the windshield 201 and can visually recognize the virtual image V. As shown in FIG. 8A, since adjustment of light rays not completely collimated by the second lens 112 is performed in the longitudinal direction and the lateral direction as described above, the luminance in the eye box Ib is made more efficient. Can be enhanced.

（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。 (effect)
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.

（１）液晶表示装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置１００は、複数の光線を放射する光源１１９と、複数の光線１１９を略平行化する第１のレンズ１１１と、略平行化された複数の光線を、略平行化された光線の進行方向に直交する第１の方向と、進行方向に直交し、且つ、第１の方向と直交する第２の方向とに拡散させる第２のレンズ１１２と、第２のレンズ１１２から射出した光線の角度を調整する第３のレンズ１１３と、第１〜第３のレンズ１１１〜１１３を通過した複数の光線に基づき画像に応じた表示光Ｌｏを射出する液晶表示パネル１１８とを備えている。 (1) A head-up display device 100, which is an example of a liquid crystal display device, includes a light source 119 for emitting a plurality of light beams, a first lens 111 for substantially collimating the plurality of light beams 119, and a plurality of substantially collimated light beams. A second lens 112 for diffusing the light beam in a first direction orthogonal to the traveling direction of the substantially collimated light beam and a second direction orthogonal to the traveling direction and orthogonal to the first direction; The third lens 113 for adjusting the angle of the light beam emitted from the second lens 112 and the display light Lo according to the image based on the plurality of light beams passing through the first to third lenses 111 to 113 A liquid crystal display panel 118 is provided.

従って、第１のレンズ１１１と第２のレンズ１１２と第３のレンズ１１３とで構成される３つのレンズを用いて、液晶表示パネル１１８（画像表示領域Ｄ）の全域を照射することが可能であり、従来技術に比べてレンズの使用個数が１個少なくなるため、部品点数が削減され、アイボックスへの光照射効率を維持しながらコスト上昇を抑制することができる。   Therefore, it is possible to illuminate the entire area of the liquid crystal display panel 118 (image display area D) by using three lenses constituted by the first lens 111, the second lens 112 and the third lens 113. Since the number of lenses used is reduced by one as compared with the prior art, the number of parts can be reduced, and cost increase can be suppressed while maintaining the light irradiation efficiency to the eye box.

（２）第２のレンズ１１２は、複数の光線が入射する入射面１１２ｉと、第２のレンズ１１２の内部を通過した複数の光線が射出する射出面１１２ｏとを備え、入射面１１２ｉ及び射出面１１２ｏには、第１、第２の方向に沿うように凸形状のレンズ部１１２ａ、１１２ｂが複数個アレイ状に配列される。このように入射面１１２ｉ及び射出面１１２ｏに凸形状のレンズ部１１２ａ、１１２ｂが配列（形成）されることで、非平行光Ｑも平行光Ｐと同様の光路を経るように調整される。よって、光線の拡散角度のばらつきが少なくなるため、アイボックスＩｂ内の輝度が効率的に高められる。 (2) The second lens 112 includes an incident surface 112i on which a plurality of light beams are incident, and an emission surface 112o on which a plurality of light beams having passed through the inside of the second lens 112 are emitted. A plurality of convex lens portions 112a and 112b are arranged in an array at 112o along the first and second directions. By arranging (forming) the convex lens portions 112a and 112b on the entrance surface 112i and the exit surface 112o in this manner, the non-parallel light Q is also adjusted to pass through the same optical path as the parallel light P. Therefore, the variation in the diffusion angle of the light beam is reduced, and the luminance in the eye box Ib is efficiently enhanced.

（変形例）
なお、上記各実施形態は、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。 (Modification)
In addition, said each embodiment can be implemented in the following forms which changed this suitably.

上記実施形態における第２のレンズ１１２の出射面１１２ｏに形成される凸レンズ部１１２ｂを省略し、その出射面１１２ｏを平面状に形成してもよい。   The convex lens portion 112b formed on the exit surface 112o of the second lens 112 in the above embodiment may be omitted, and the exit surface 112o may be formed in a planar shape.

上記実施形態では、第２のレンズ１１２及び第３のレンズ１１３は、それぞれ自身の保持部１１２ｃ及び保持部１１３ｂを介して第１のケース体１１４に保持されていたが、これら保持部１１２ｃ、１１３ｂを省略してもよい。この場合、例えば接着剤を用いて第２のレンズ１１２及び第３のレンズ１１３を第１のケース体１１４に接着してもよい。   In the above embodiment, the second lens 112 and the third lens 113 are held by the first case body 114 via the holding portions 112c and the holding portions 113b of the second lens 112 and the third lens 113, respectively. May be omitted. In this case, the second lens 112 and the third lens 113 may be bonded to the first case body 114 using, for example, an adhesive.

上記実施形態では、第３のレンズ１１３の射出面１１３ｏは、凹トロイダル面形状を有していたが、第３のレンズ１１３の射出面１１３ｏは、凸レンズ形状、自由曲面形状、単純球面形状、シリンドリカル面形状または非球面形状であってもよい。また、第３のレンズ１１３の入射面１１３ｉは、平面形状を有していたが、これも射出面１１３ｏと同様に凹トロイダル面形状、凸レンズ形状、自由曲面形状、単純球面形状、シリンドリカル面形状または非球面形状であってもよく、このように入射面１１３ｉの形状が平面形状以外の形状であるような場合、射出面１１３ｏの形状を必要に応じて平面形状とすることも可能である。   In the above embodiment, the exit surface 113o of the third lens 113 has a concave toroidal surface shape, but the exit surface 113o of the third lens 113 has a convex lens shape, a free curved surface shape, a simple spherical shape, a cylindrical shape It may be planar or aspheric. Further, the incident surface 113i of the third lens 113 has a planar shape, but it also has a concave toroidal surface shape, a convex lens shape, a free curved surface shape, a simple spherical surface shape, a cylindrical surface shape or the same as the emission surface 113o. The shape may be aspheric, and when the shape of the light incident surface 113i is a shape other than the planar shape as described above, the shape of the light emitting surface 113o may be a planar shape as needed.

上記実施形態では、光源１１９はＬＥＤであったが、その他、白熱電球等の光源であってもよい。   Although the light source 119 is an LED in the above embodiment, it may be a light source such as an incandescent lamp.

また、第２のレンズ１１２の凸レンズ部１１２ａ、１１２ｂのピッチ及び大きさ（曲率半径）は、適宜変更可能であることは言うまでもない。これらを変更することで、光線の拡散角度を調整することができる。   Further, it goes without saying that the pitch and the size (curvature radius) of the convex lens portions 112 a and 112 b of the second lens 112 can be appropriately changed. By changing these, the diffusion angle of the light can be adjusted.

上記実施形態では、第１のレンズ１１１の凸レンズ部１１１ａは、両凸レンズ状に形成されていたが、平凸レンズ状、フレネルレンズ状で形成してもよい。また、第１のレンズ１１１に替えて第１の光学素子として光線を略平行化するリフレクタを設けてもよい。   In the above embodiment, the convex lens portion 111a of the first lens 111 is formed in a biconvex lens shape, but may be formed in a plano-convex lens shape or a Fresnel lens shape. In addition, instead of the first lens 111, a reflector may be provided as a first optical element to substantially collimate a light beam.

上記実施形態における凹面鏡１２０を省略してもよい。この場合、表示部１１０からの表示光Ｌｏが直接、投影部材であるフロントガラス２０１に照射される。   The concave mirror 120 in the above embodiment may be omitted. In this case, the display light Lo from the display unit 110 is directly irradiated to the windshield 201 which is a projection member.

上記実施形態では、第２のレンズ１１２が光を拡散する第１の方向であるＺ方向（縦方向）と、第２の方向であるＹ方向（横方向）とは互いに直交していたが、交わっていればよく、必ずしも直交している必要はない。   In the above embodiment, the Z direction (longitudinal direction), which is the first direction in which the second lens 112 diffuses light, and the Y direction (horizontal direction), which is the second direction, are orthogonal to each other. As long as they intersect, they do not have to be orthogonal.

上記実施形態では、第１〜第３のレンズ１１１〜１１３は長方形板状で形成されていたが、これに限らず、例えば、正方形、円、楕円または多角形の板状で形成されてもよい。第１〜第３のレンズ１１１〜１１３の形状変更に応じて、第１のケース体１１４の形状も変更する必要がある。   In the above embodiment, the first to third lenses 111 to 113 are formed in a rectangular plate shape, but the present invention is not limited thereto. For example, the first to third lenses 111 to 113 may be formed in a square, a circle, an ellipse, or a polygonal plate . It is necessary to change the shape of the first case body 114 according to the shape change of the first to third lenses 111 to 113.

上記実施形態では、本発明に係る液晶表示装置を車載用のヘッドアップディスプレイ装置に適用したが、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に適用してもよい。また、投影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。また、本発明に係る液晶表示装置をヘッドアップディスプレイ装置ではなく、屋内または屋外で使用されるプロジェクタ等の液晶表示装置に適用してもよい。また、投影部材は透光性を有するものに限られず、反射型のスクリーンなどであってもよい。また、例えば、本発明に係る液晶表示装置をメガネ型ウェアラブル端末に搭載してもよい。   Although the liquid crystal display device according to the present invention is applied to an on-vehicle head-up display device in the above embodiment, the invention is not limited to on-vehicle devices, and may be applied to a head-up display device mounted on a vehicle such as an airplane or a ship. Good. Further, the projection member is not limited to the windshield, and may be a dedicated combiner. In addition, the liquid crystal display device according to the present invention may be applied to a liquid crystal display device such as a projector used indoors or outdoors, not a head-up display device. Further, the projection member is not limited to one having translucency, and may be a reflective screen or the like. In addition, for example, the liquid crystal display device according to the present invention may be mounted on a glasses-type wearable terminal.

１００ ヘッドアップディスプレイ装置
１１０ 表示部
１１１ 第１のレンズ（第１の光学素子）
１１１ａ 凸レンズ部
１１２ 第２のレンズ（第２の光学素子）
１１２ａ、１１２ｂ 凸レンズ部
１１２ｉ 入射面
１１２ｏ 射出面
１１３ 第３のレンズ（第３の光学素子）
１１３ｉ 入射面
１１３ｏ 射出面
１１４ 第１のケース体
１１５ 第２のケース体
１１７ 光拡散部材
１１８ 液晶表示パネル
１１９ 光源
１２０ 凹面鏡（反射ミラー）
２０１ フロントガラス（投影部材）
Ｌｏ 表示光
Ｖ 虚像 100 head-up display device 110 display unit 111 first lens (first optical element)
111a convex lens portion 112 second lens (second optical element)
112a, 112b convex lens portion 112i entrance surface 112o exit surface 113 third lens (third optical element)
113i entrance surface 113o exit surface 114 first case body 115 second case body 117 light diffusing member 118 liquid crystal display panel 119 light source 120 concave mirror (reflection mirror)
201 Front glass (projection member)
Lo indicator light V virtual image

Claims (4)

複数の光線を放射する光源と、
前記複数の光線を略平行化する第１の光学素子と、
略平行化された前記複数の光線を、略平行化された光線の進行方向に直交する第１の方向と、前記進行方向に直交し、且つ、前記第１の方向と交差する第２の方向とに拡散させる第２の光学素子と、
前記第２の光学素子から射出した光線の角度を調整する第３の光学素子と、
前記第１〜第３の光学素子を通過した前記複数の光線に基づき画像に応じた表示光を射出する液晶表示パネルとを備え、
前記第３の光学素子は、前記第２の光学素子側を向く入射面と前記液晶表示パネル側を向く射出面とのうち少なくとも一方が凹トロイダル面形状であることを特徴とする液晶表示装置。 A light source emitting a plurality of light rays,
A first optical element that substantially collimates the plurality of light beams;
A plurality of substantially collimated rays of light, a first direction orthogonal to the advancing direction of the substantially collimated rays, and a second direction orthogonal to the advancing direction and intersecting the first direction A second optical element to diffuse
A third optical element for adjusting an angle of a light beam emitted from the second optical element;
A liquid crystal display panel for emitting display light corresponding to an image based on the plurality of light beams having passed through the first to third optical elements ;
The liquid crystal display device according to claim 3, wherein at least one of the incident surface facing the second optical element and the exit surface facing the liquid crystal display panel has a concave toroidal surface shape . 複数の光線を放射する光源と、
前記複数の光線を略平行化する第１の光学素子と、
略平行化された前記複数の光線を、略平行化された光線の進行方向に直交する第１の方向と、前記進行方向に直交し、且つ、前記第１の方向と交差する第２の方向とに拡散させる第２の光学素子と、
前記第２の光学素子から射出した光線の角度を調整する第３の光学素子と、
前記第１〜第３の光学素子を通過した前記複数の光線に基づき画像に応じた表示光を射出する液晶表示パネルとを備え、
前記第３の光学素子は、前記第２の光学素子側を向く入射面と前記液晶表示パネル側を向く射出面とのうち少なくとも一方がシリンドリカル面形状であることを特徴とする液晶表示装置。 A light source emitting a plurality of light rays,
A first optical element that substantially collimates the plurality of light beams;
A plurality of substantially collimated rays of light, a first direction orthogonal to the advancing direction of the substantially collimated rays, and a second direction orthogonal to the advancing direction and intersecting the first direction A second optical element to diffuse
A third optical element for adjusting an angle of a light beam emitted from the second optical element;
A liquid crystal display panel for emitting display light corresponding to an image based on the plurality of light beams having passed through the first to third optical elements;
It said third optical element is a liquid crystal display device you characterized in that at least one of the exit surface of the incident surface facing the second optical element side faces the liquid crystal display panel side is the cylindrical surface shape . 前記第２の光学素子は、前記複数の光線が入射する他の入射面と、前記第２の光学素子の内部を通過した前記複数の光線が射出する他の射出面とを備え、
前記他の入射面及び前記他の射出面には、前記第１、第２の方向に沿うように凸形状のレンズ部が複数個アレイ状に配列されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶表示装置。 The second optical element includes another incident surface on which the plurality of light beams are incident, and another emission surface from which the plurality of light beams having passed through the inside of the second optical element are emitted.
Wherein the other of the entrance surface and the other exit surface, the first, according to claim 1 or the lens unit convex along the second direction, characterized in that it is arranged in plurality array The liquid crystal display device according to claim 2. 前記表示光を投影部材に向けて反射させる反射ミラーを備え、前記第１の方向は車両の高さ方向に一致し、前記第２の方向は車両の幅方向に一致することを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか１つに記載の液晶表示装置。
A reflecting mirror that reflects the display light toward the projection member, the first direction coincides with the height direction of the vehicle, and the second direction coincides with the width direction of the vehicle. The liquid crystal display device as described in any one of claim 1 to claim 3.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017203871A1 (en) * 2016-05-25 2017-11-30 株式会社デンソー Head-up display device and image projection unit
JP6579126B2 (en) * 2016-05-25 2019-09-25 株式会社デンソー Head-up display device and image projection unit
WO2018139157A1 (en) * 2017-01-27 2018-08-02 林テレンプ株式会社 Lighting device and head-up display device
JP2018197074A (en) * 2017-05-24 2018-12-13 日本精機株式会社 Head-up display device
KR102261454B1 (en) * 2017-06-08 2021-06-07 현대모비스 주식회사 Head up display appratus for vehicle
KR102311183B1 (en) * 2017-06-22 2021-10-12 현대모비스 주식회사 Head up display device for vehicle
JP6711337B2 (en) * 2017-09-07 2020-06-17 株式会社デンソー Head-up display device and image projection unit
JP7331834B2 (en) * 2018-03-21 2023-08-23 日本精機株式会社 head up display
KR20210006893A (en) * 2018-05-04 2021-01-19 하만인터내셔날인더스트리스인코포레이티드 Reconfigurable optics for multi-flat head-up displays
JP2020020955A (en) * 2018-07-31 2020-02-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Lighting system, display system, and moving object
JP7225272B2 (en) 2021-01-12 2023-02-20 矢崎総業株式会社 vehicle display

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3823363B2 (en) * 1996-02-29 2006-09-20 カシオ計算機株式会社 Light source device and projection device
JPH11202129A (en) * 1998-01-12 1999-07-30 Sony Corp Polarized light converting element and projection type liquid crystal display device
JP5674032B2 (en) * 2011-03-25 2015-02-18 日本精機株式会社 Head-up display device

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