JP2002055302A - 車両用表示装置 - Google Patents
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Abstract
示用の表示器による表示像を運転者にとって最適な視野
に映し出し視認させる。 【解決手段】 液晶部12から出射された光(表示像)
には、液晶表面に設置された偏光板12aにより偏光特
性(水平偏光)がもたなされ、プリズム11を透過して
第1偏光板9に至る。第1偏光板9の偏光方向は偏光板
12aの偏光方向と直交しているため、第1偏光板9に
より表示像をアイポイント6に向けて直角方向に反射さ
せる。第1偏光板9で外光の入射を制限する範囲AR1
内では、外光が第1偏光板9を通過する際に、外光に偏
光特性(縦偏光)がもたなされ、縦偏光された外光がプ
リズム11を通過すると、水平方向に偏光された液晶部
12手前の偏光板12aにより減衰して液晶部12への
入射は遮断される。
Description
ード内に納められた情報表示用の表示器による表示像を
運転者にとって最適な視野に映し出し視認させる車両用
表示装置に関するものである。
平4−85370号に記載された車両用表示装置があ
る。この装置は図8(a)に示すように、車両内のダッ
シュボード3内に納められた情報表示用の表示器(液晶
部)1を有し、この表示器1の表示像がフロントガラス
4の下部に配置された反射部材に反射されて運転者に視
認される。
れる。第2の偏光板8の配置位置をフロントガラス4の
下部でボンネット5水平面より高い位置とする。更に、
第2の偏光板8と表示器1との間に、第2の偏光板8と
偏光方向が直交する第1の偏光板7を配置してある。
射された表示像はプリズム11を透過して第1の偏光板
7の抜けて第2の偏光板8に至ると運転者のアイポイン
ト6に向けて反射される。外光が範囲θの角度でフロン
トガラス4に入射されても、外光は偏光方向が直交する
第1、第2の偏光板7,8で遮光されるため、プリズム
11を通して表示器11に到達しウオッシュアウトして
表示素子を劣化させることはない。
における反射部材は以上のように構成され、外光の入射
を防止している。しかし、表示器によってはその部材に
発光時に偏光特性をもっているものがある。そして、図
8の(b)に示すように表示器1を構成する液晶はその
特性上、最上面に偏光板1aを配置し、液晶から出射さ
れる光は偏光板1aによって偏光特性が加えられる。こ
の偏光方向とプリズム11上に配される偏光板11aの
偏光方向が直交していると液晶からの光はプリズムを透
過するが、偏光板11aにより減衰させられてしまい、
表示輝度が著しく低下してしまうという問題点がある。
また、液晶の偏光方向に合わせて外光用の第2の偏光板
の偏光方向を合わせようとすると、第2の偏光板は縦偏
光を反射しにくく、反射特性に悪影響を及ぼし表示品位
を低下させるという問題点があった。
るためになされたもので、車両用表示装置において、視
認性の良い表示位置に高輝度でゴーストのないシースル
ー表示を行うことができる車両用表示装置を得ることを
目的とする。
ード内に納められた情報表示用の表示器を有し、この表
示器の表示像がフロントガラスの下部に配置された反射
部材により反射されて運転者に視認される車両用表示装
置において、前記反射部材は、前記表示器の上方に配置
されたプリズムと、このプリズムを透過した前記表示器
からの表示像を運転手の視野方向に反射させる第1の偏
光手段と有し、前記表示器とプリズムの少なくとも一方
はその表面に前記第1の偏光手段の偏光方向と直交する
偏光特性を有する第2の偏光手段を備え、表示器より出
射された表示像の偏光方向を第2の偏光手段により第1
の偏光手段による偏光方向と直交する方向に偏光して第
1の偏光手段に入射して、運転手の視野方向に反射さ
せ、入射される外光は第1の偏光手段により第2の偏光
手段の偏光方向と直交する方向にさせ、かつ、プリズム
に入射される外光をプリズムにおいて全反射させること
で、表示器への外光を遮断する。
示器の表面に第2の偏光手段を備え、表示器を出射した
表示像は第2の偏光手段により第1の偏光手段による偏
光方向と直交する方向に偏光し、プリズムを透過させて
第1の偏光手段へ出射し、第1の偏光手段で偏光されて
プリズムを透過した外光は偏光方向が直交する第2の偏
光手段により減衰させられ、かつ、プリズムに入射され
る外光をプリズムにおいて全反射させることで、表示器
への外光を遮断する。
リズムの表面に第2の偏光手段を備え、表示器を出射し
た表示像はプリズムを透過する際に第2の偏光手段によ
り第1の偏光手段による偏光方向と直交する方向に偏光
されて第1の偏光手段へ出射し、第1の偏光手段で偏光
されてプリズム表面の第2の偏光手段に入射した外光は
偏光方向が直交する第2の偏光手段により減衰させら
れ、かつ、プリズムに入射される外光をプリズムにおい
て全反射させることで、表示器への外光を遮断する。
られた情報表示用の表示器を有し、この表示器の表示像
がフロントガラスの下部に配置された反射部材により反
射されて運転者に視認される車両用表示装置において、
前記反射部材は、前記表示器の上方に配置された所定光
入射角を有するセルフォックスレンズと、このセルフォ
ックスレンズを透過した前記表示器からの表示像を運転
手の視野方向に反射させる第1の偏光手段と有し、前記
セルフォックスレンズの表面に前記第1の偏光手段の偏
光方向と直交する偏光特性を有する第2の偏光手段を備
え、表示器より出射されセルフォックスレンズを透過す
る表示像の偏光方向を第2の偏光手段により第1の偏光
手段による偏光方向と直交する方向に偏光して第1の偏
光手段に入射して、運転手の視野方向に反射させ、入射
される外光は第1の偏光手段により第2の偏光手段の偏
光方向と直交する方向にさせ、かつ、セルフォックスレ
ンズに入射される外光を光通過領域外の吸収層で吸収さ
せることで、表示器への外光を遮断する。
ズは、その光入射角内に前記第1の偏光手段の反射領域
を納め、光入射角内に入射した外光は第1の偏光手段で
その偏光方向を第2の偏光手段による偏光方向と直交さ
せて第2の偏光手段で減衰させ、光入射角以外から入射
した外光は吸収層で吸収させることで、表示器への外光
を遮断することで全体の外光対策を実現する。
実施の形態1に係る車両用表示装置を各添付図面に従っ
て説明する。図1の(a)は本実施の形態1による車両
用表示装置の要部の断面図である。尚、図中、図8の
(a)と同一符号は同一または相当部分を示す。図にお
いて、9はリフレクタとしての第1偏光板であり、この
第1偏光板9はフロントガラスに形成され、外光に対し
て偏光作用をするフロントウインドシールド4の内側
に、所定の各角度で配置されている。第1の偏光板9の
下端はダッシュボード3に接合され、その上端は所定の
角度でフロントウインドシールド4に当接している。ダ
ッシュボード3内には、例えばNAVI関連の情報を画
像表示する表示デバイス(液晶部)12,この液晶部1
2の背面に配置された液晶駆動用の回路部13、液晶部
12で表示された像(表示像)を透過して第1偏光板9
に入射するプリズム11が配置されている。このプリズ
ム11は双方の斜面が合わせられ全体形状が直方体とな
るように2つのプリズムで構成されている。尚、プリズ
ム11を透過して第1偏光板9に入射した表示像は入射
方向と直角方向に運転者のアイポイント6に反射され
る。
液晶部12の最下部にはバックライトとしての光源L
S、光源LSと液晶部12との間には偏光板12b、液
晶部12の上面には偏光板12aが配置されている。偏
光板12bと12aとでは偏光方向が直交している。ま
た、図1の(b)に示すように偏光板12aと第1偏光
板9とでは、偏光方向が直交するように各偏光方向が設
定されている。
リズム11(図8の(b)を参照)の表面に配置した偏
光板と同様の偏光動作を行う。そして、偏光板12aの
偏光方向はフロントウインドシールド4および第1偏光
板9と偏光方向が直交する方向に設定すると同時に、液
晶表面の偏光方向が偏光板12aの偏光方向で成立する
ように液晶内の設定を合わせてある。
記のように各偏光方向を設定した後に、液晶部12から
出射された光(表示像)には、液晶表面に設置された偏
光板12aにより偏光特性(水平偏光)がもたなされ、
プリズム11を透過して第1偏光板9に至る。第1偏光
板9の偏光方向は偏光板12aの偏光方向と直交してい
るため、第1偏光板9での反射特性を損なうことなく表
示像をアイポイント6に向けて直角方向に反射させるこ
とができる。
行わせた役目を液晶表面の偏光板12aに持たせること
で。偏光板を1枚減らすことが可能となり、偏光板1枚
分の透過ロスを無くし、より高輝度な表示を行うことが
できる。
て説明するならば以下の通りである。第1偏光板9で外
光の入射を制限する範囲AR1内では、外光が第1偏光
板9を通過する際に、外光に偏光特性(縦偏光)がもた
なされ、縦偏光された外光がプリズム11を通過して液
晶部12に入射しようとすると、水平方向に偏光された
液晶部12手前の偏光板12aにより減衰して液晶部1
2に入射は遮断される。
る範囲AR1以外の、プリズム11により外光の入射を
制限する範囲AR2では、プリズム11の内面反射を全
反射領域に設定することで、入射された外光はプリズム
11の内、液晶部12の表示面に配されたプリズムによ
り全反射されて液晶部12に到達することはない。
リズム11の表面の偏光板で行わせた役目を、液晶表面
の偏光板12aに行わせたが、その逆に液晶表面の偏光
板12aで行わせた役目を、プリイズム11の表面の偏
光板12aに持たせてもよい。図2の(a)は本実施の
形態2係る車両用表示装置の要部の断面図である。尚、
図中、図1の(a)と同一符号は同一または相当部分を
示す。図において、10は第2偏光板であり、この第2
偏光板10は図2の(b)に示すように、実施の形態1
において液晶部12に表面全面に被着された偏光板12
aをプリズム11の表面に張り替える。従って、液晶部
12の表面には偏光板12aを設けない。
する。液晶部12から出射された表示像はプリズム11
を透過する。この透過時点では、液晶部12の表面に偏
光板12aが無いため、光源LSから液晶部12に入る
光は液晶部12の下面に配置された偏光板12bにより
偏光され、更に液晶によって捻られた状態である。そし
て、液晶部12の表面には、捻りを正す偏光板12aが
無いため、液晶部12を透過した光は最終的に目的とす
る表示像を成していない。
を透過する際、プリズム11の表面に被着された第2偏
光板10により、正規の表示像を成すように偏光されて
第1偏光板9に入射される。入射された表示像は、第1
偏光板9と偏光方向が直交する特性を持たされているた
めアイポイント6に向けて効率よく反射し、高輝度の表
示像が得られる。
偏光板10を被着することで、第1偏光板9で第2偏光
板10と直交する方向に偏光(縦偏光)された外光はプ
リズム11に入射する時点で、第2偏光板10で減衰さ
せることが可能となり、アイポイント6から第1偏光板
9を見た場合、表示画像以外に見える映り込み(プリズ
ム内の不要な反射)が無く、鮮明な表示像が得られる。
て説明するならば以下の通りである。第1偏光板9で外
光の入射を制限する範囲AR1内では、外光が第1偏光
板9を通過する際に、外光に偏光特性(縦偏光)がもた
なされ、縦偏光された外光がプリズム11を透過して液
晶部12に入射しようとするが、プリズム11の手前の
偏光方向が直交する第2偏光板10により減衰される。
る範囲AR1以外の、プリズムにより外光の入射を制限
する範囲AR2では、プリズム11の内面反射を全反射
領域に設定することで、入射された外光は液晶部12手
前のプリズム11により全反射されて液晶部12に到達
することはない。また、外光をプリズムの手前で減衰さ
せて入射を阻止することで、プリズム11の表面に発生
した表示画面に対し、ゴーストあるいは像歪みの形で表
示像に悪影響を及ぼさない高表示品位を実現できる。
液晶表示部12への外光防止にプリズムによる全反射と
2枚の偏光板による遮光作用を利用したが、本実施の形
態3では、外光対策として、その表面に実施の形態2と
同様の第2偏光板10を配置したセルフォックスレンズ
アレイをプリズム11の代わりに配置する。図3の
(a)は本実施の形態3に係る車両用表示装置の要部の
構成を示す断面図である。尚、図中、図2の(a)と同
一符号は同一または相当部分を示す。図において、14
は後述するが表示像の出射面に第2偏光板10を配置し
たセルフォックスレンズアレイである。
うな屈折率分布をもつグレーデッドインデックス型のフ
ァイバーを複数束ね、そのファイバー間に吸収層を有す
るレンズである。光源からの光が対象物に照射された際
に、対象部から発せられる反射光あるいは透過光がセル
フォックスレンズに入射されると、中央の屈折率の高い
方に引っ張られながら蛇行して進んで行く特性を持つ。
その結果、光学式レンズと同様の光学特性を得ることが
可能である。セルフォックスレンズに入射された像IM
1は入射側と反対側で正立状態にて像IM2が結ばれ
る。セルフォックスレンズアレイは、セルフォックスレ
ンズを規則正しく束ねたレンズアレイであり、レンズと
レンズとの間は黒色シリコンなどの吸収層で埋められ、
アレイの側面はFRP等の強化プラスチックで補強され
ている。
7の(a)〜(c)に基づいて説明する。セルフォック
レンズ内ファイバーの光が通過できる領域を最大入射角
(開口角)θ0とて表した場合、開口角θ0は下記の式に
て表せる。
は図7の(a)に示すようにその開口角θ0で決まる光
通過範囲AR3があり、この開口角を越えて入射した光
はファイバーを通過できず、図7の(b)に示す吸収層
に吸収される。従って、開口角θ0内で入射した光(破
線にて示す。)は、ファイバーの中心部で屈折率の高い
方に曲げられ、ファイバー内を蛇行して出射する。しか
し、開口角θ0を越えて入射した光(実線にて示す。)
は、曲がり切れず吸収層ABに入って吸収されてしま
う。
ルフォックレンズアレイを作成した場合、図7の(c)
に示すように光を通過できる範囲AR4と通過できない
範囲を持つことができる。この範囲の片側の稜線を図3
の(a)に示すように第1偏光板9の一端面に合わせる
ことで、外光を第1偏光板9および第2偏光板で遮光す
る範囲と、セルフォックレンズアレイの光非透過範囲で
遮光する範囲を設定することで全体の外光対策を実現す
る。
レイを使用した本実施の形態に係る車両用表示装置の動
作を説明する。先ず、液晶部12に表示された像はセル
フォックレンズアレイ14を透過し、第2偏光板10で
正規の表示像を成すように偏光されて出射される。この
ように、セルフォックスレンズアレイ14より第2偏光
板10を透過して出射された光(表示像)IM1は第2
偏光板10の全面で結像される。この表示像IM1は第
1偏光板9でアイポイント6に向けて反射されるが、図
6に示すようにアイポイント6より見ると偏光板9のシ
ースルー効果により、表示像IM2はシースルーのコン
バイナー浮かび上がって見える。
て説明するならば以下の通りである。第1偏光板9で外
光の入射を制限する範囲AR1内では、外光が第1偏光
板9を通過する際に、図3の(b)に示すように外光に
偏光特性(縦偏光)がもたらされ、縦偏光された外光が
セルフォックスレンズアレイ14を透過して液晶部12
に入射しようとするが、セルフォックスレンズアレイ1
4の手前の偏光方向が直交する第2偏光板10により減
衰される。
る範囲AR1以外の、セルフォックスレンズアレイ14
により外光の入射を制限する範囲AR2においては、図
3の(a)に示すように光がセルフォックスレンズを透
過できる範囲AR4の片側の稜線を第1偏光板9の上端
面に合わせてありため、範囲AR4を外れて入射した外
光は図7の(b)のように各ファイバーを透過できず、
ファイバー回りの吸収層に吸収され液晶部12への入射
が阻止される。
プリズム11を使用した場合に比べ、大きな像を表示す
る場合、スペース的なメリットがある。例えば、車両の
通常の表示情報を表示する際は図5の(a)に示す厚さ
のプリズム11で用は足りる。しかし、NAVI等のグ
ラフィック表示を行う場合に表示高の高い表示が必要と
されるれため、プリズム11の厚みは同図の(c)に示
す様に同図の(a)に示すプリズム11に対して表示高
に応じた厚みが必要となる。これは、プリズムを外光対
策にも用いた場合、外光の入射を防止するために、設定
されるプリズムの頂角を守る必要があるためである。即
ち、表示高が高くなりプリズムにおける光入射面の縦方
向の長さが、厚み一定のまま長くなると以下の式より頂
角θは狭くなる。従って長さの増加に関わりなく頂角θ
を一定に保つにはA(厚み)を増加させる必要がある。
はその開口角で外光の遮光がきまるため、セルフォック
スレンズアレイ14を使用して表示高の高い表示を行う
場合であっても通常の表示高で表示を行うレンズアレイ
の厚み(同図の(b))に比べて、それ以上の厚み(図
5の(d)を参照)は必要とせず、光入射面の面積を表
示高に応じた面積にすればよい。
4を使用することで、表示高の高い表示が必要となって
もプリズムのように厚みが増すことがないため、省スペ
ース化を計れるとと共に、極端な重量増加を招かない。
た表示像の偏光方向を第2の偏光手段により第1の偏光
手段による偏光方向と直交する方向に偏光して第1の偏
光手段に入射して、運転手の視野方向に反射させ、入射
される外光は第1の偏光手段により第2の偏光手段の偏
光方向と直交する方向にさせ、かつ、プリズムに入射さ
れる外光をプリズムにおいて全反射させることで、表示
器への外光を遮断することで、高輝度な表示像が得られ
るという効果がある。
た表示像は第2の偏光手段により第1の偏光手段による
偏光方向と直交する方向に偏光し、プリズムを透過させ
て第1の偏光手段へ出射し、第1の偏光手段で偏光され
てプリズムを透過した外光は偏光方向が直交する第2の
偏光手段により減衰させられ、かつ、プリズムに入射さ
れる外光をプリズムにおいて全反射させることで、表示
器への外光を遮断することで、第1の偏光手段は効率よ
く表示像を反射し、高輝度な表示像が得られるという効
果がある。
た表示像はプリズムを透過する際に第2の偏光手段によ
り第1の偏光手段による偏光方向と直交する方向に偏光
されて第1の偏光手段へ出射し、第1の偏光手段で偏光
されてプリズム表面の第2の偏光手段に入射した外光は
偏光方向が直交する第2の偏光手段により減衰させら
れ、かつ、プリズムに入射される外光をプリズムにおい
て全反射させることで、表示器への外光を遮断すること
で、プリズムへの無用な外光の入射が防止できるため、
鮮明な表示像が得られるという効果がある。
されセルフォックスレンズを透過する表示像の偏光方向
を第2の偏光手段により第1の偏光手段による偏光方向
と直交する方向に偏光して第1の偏光手段に入射して、
運転手の視野方向に反射させ、入射される外光は第1の
偏光手段により第2の偏光手段の偏光方向と直交する方
向にさせ、かつ、セルフォックスレンズに入射される外
光を光通過領域外の吸収層で吸収させることで、表示器
への外光を遮断することで、プリズムの使用に比べ省ス
ペース型で、しかも高表示品質で表示高の高い表示を実
現することができるという効果がある。
ズは、その光入射角内に前記第1の偏光手段の反射領域
を納め、光入射角内に入射した外光は第1の偏光手段で
その偏光方向を第2の偏光手段による偏光方向と直交さ
せて第2の偏光手段で減衰させ、光入射角以外から入射
した外光は吸収層で吸収させることで、表示器への外光
を遮断することで全体の外光対策を実現することができ
るという効果がある。
示装置の構成図である。
示装置の構成図である。
示装置の構成図である。
ズの光学特性を説明する図である。
ズの効果を説明する図である。
ズの作用を説明する図である。
ズの特性を説明する図である。である。
Claims (5)
- 【請求項1】 ダッシュボード内に納められた情報表示
用の表示器を有し、この表示器の表示像がフロントガラ
スの下部に配置された反射部材により反射されて運転者
に視認される車両用表示装置において、前記反射部材
は、前記表示器の上方に配置されたプリズムと、このプ
リズムを透過した前記表示器からの表示像を運転手の視
野方向に反射させる第1の偏光手段とを有し、前記表示
器とプリズムの少なくとも一方はその表面に前記第1の
偏光手段の偏光方向と直交する偏光特性を有する第2の
偏光手段を備えたことを特徴とする車両用表示装置。 - 【請求項2】 前記反射部材は、前記表示器の表面に第
2の偏光手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載
の車両用表示装置。 - 【請求項3】 前記反射部材は、前記プリズムの表面に
第2の偏光手段を備えたことを特徴とする請求項1に記
載の車両用表示装置。 - 【請求項4】 ダッシュボード内に納められた情報表示
用の表示器を有し、この表示器の表示像がフロントガラ
スの下部に配置された反射部材により反射されて運転者
に視認される車両用表示装置において、前記反射部材
は、前記表示器の上方に配置された所定光入射角を有す
るセルフォックスレンズと、このセルフォックスレンズ
を透過した前記表示器からの表示像を運転手の視野方向
に反射させる第1の偏光手段とを有し、前記セルフォッ
クスレンズの表面に前記第1の偏光手段の偏光方向と直
交する偏光特性を有する第2の偏光手段を備えたことを
特徴とする車両用表示装置。 - 【請求項5】 前記セルフォックスレンズは、その光入
射角内に前記第1の偏光手段の反射領域を納めたことを
特徴とする請求項4に記載の車両用表示装置。
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