JP2002182196A - 車両用液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロントガラスへの映り込みを防止しなが
ら、運転席と助手席とでの見え方が変わることがないよ
うにする。 【解決手段】 液晶ディスプレイはインストルメントパ
ネルの略中央に配置されており、液晶パネル１３は裏側
偏光板１４と表側偏光板１５との間に液晶１６を挟んで
構成されている。ここで、表側偏光板１５の偏光軸は鉛
直方向から時計回り方向に６０゜回転していると共に、
裏側偏光板１４と表側偏光板１５との偏光軸方向は鉛直
方向を中心として対称となっている。液晶パネル１３か
ら出射してフロントガラスで反射してから運転者の目に
向かう光はｐ偏光であり、このｐ偏光がフロントガラス
にブリュースター角で入射すると、反射光は消滅してし
まうので、フロントガラスに対する液晶ディスプレイの
映り込みを防止することができる。また、液晶ディスプ
レイの左右視野角は同一となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転席と助手席の
略中央前方に配置される例えばカーナビゲーションの液
晶ディスプレイに適した車両用液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えばカーナビゲーションのディ
スプレイとしてインストルメントパネルの略中央に液晶
ディスプレイを配置し、運転者及び助手席の乗員の何れ
からも視認可能に設けるのが一般的である。このように
配置された液晶ディスプレイがフロントガラスに映り込
んだ場合は、運転者の運転視界に液晶ディスプレイの画
像が位置してしまうので、特に夜間の運転に際して煩わ
しく感じることがある。そこで、光の反射時のブリュー
スター効果を利用して液晶ディスプレイの画像がフロン
トガラスに映り込むことを防止することが提案されてい
る。

【０００３】即ち、特開平１−３０２３８３号公報のも
のでは、反射界面の屈折率によって決まる一定の入射角
度でｐ偏光が反射面に入射した場合、理論的に反射が零
となるブリュースター効果を利用してフロントガラスへ
の映り込みを抑制する方法を開示している。つまり、図
１１に示すように、液晶パネル１は、裏側偏光板２と表
側偏光板３との間に液晶４を充填して構成されている。
この場合、裏側偏光板２の偏光軸方向は鉛直方向から反
時計回り方向に２５゜回転した方向に設定され、表側偏
光板３の偏光軸方向は鉛直方向から時計回り方向に６５
゜回転した方向に設定されており、両者の偏光軸方向の
回転ずれが９０゜となるように設定されている。

【０００４】このような構成によれば、液晶ディスプレ
イから出射してフロントガラスで反射してから運転者の
目に向かう光の大部分をｐ偏光として、ブリュースター
効果によりフロントガラスに対する液晶ディスプレイの
画像の映り込みを抑制することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たものでは、裏側偏光板２と表側偏光板３との偏光軸方
向が鉛直方向を中心として対称とならないことから、液
晶分子の誘電率異方性により液晶ディスプレイの左右視
野角特性が異なってしまい、液晶ディスプレイの画像の
見え方が運転席と助手席とで異なるという問題があっ
た。しかも、裏側偏光板２と表側偏光板３との偏光軸方
向が特殊であるため、汎用の液晶ディスプレイを使用で
きないという問題もある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、第１の目的は、フロントガラスへの映り込みを防止
しながら、運転席と助手席とでの見え方が変わることが
なく、第２の目的は、このような目的を汎用品を使用し
ながら達成することができる車両用液晶表示装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、液晶表示装置の表側偏光板から出射してフロントガ
ラスで反射してから運転者の目に向かう光がフロントガ
ラスで反射する際は、ｐ偏光のみで且つ入射角度がブリ
ュースター角であるので、フロントガラスで反射して運
転者の目に向かう光は理論的には消滅してしまう。これ
により、液晶表示装置がフロントガラスに映り込んでし
まうことを防止できる。

【０００８】一方、表側偏光板と裏側偏光板との偏光軸
方向は鉛直方向を中心として対称となっているので、運
転席と助手席とで液晶表示装置の見え方が変わることを
防止できる。

【０００９】請求項２の発明によれば、このような条件
で実施することにより、請求項１の条件を確実に満足さ
せることができる。

【００１０】請求項３の発明によれば、汎用の液晶表示
器を車両に設置した場合は、表側偏光板の偏光軸は鉛直
方向から時計回り方向に略４５゜回転した角度となるも
のの、偏光回転手段は、表側偏光板から出射した直線偏
光を鉛直方向から時計回り方向に６０゜〜７５゜回転さ
せるので、フロントガラスへの映り込みを防止しなが
ら、汎用の液晶表示器を使用することができる。

【００１１】請求項４の発明によれば、液晶表示器の前
面に表面反射防止用の円偏光部材を設けた場合は、液晶
表示器による反射光を抑制することができる。ここで、
円偏光部材の表面側の偏光軸は鉛直方向から時計回り方
向に６０゜〜７５゜回転した角度に設定されているの
で、偏光回転手段として機能させることができる。

【００１２】請求項５の発明によれば、液晶表示器にタ
ッチスイッチの機能を設けながら、タッチスイッチパネ
ルの表面に設けられている円偏光部材を偏光回転手段と
して利用することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態を図１乃至図８を参照して説明す
る。図２は自動車の運転席の周辺を示している。この図
２において、インストルメントパネル１１の略中央には
液晶ディスプレイ１２が設けられている。この液晶ディ
スプレイ１２は車両の各種状態、例えばカーエアコン或
いはオーディオ装置さらにはカーナビゲーションの表示
装置として機能するようになっており、運転席及び助手
席の乗員の何れからも同様に視認可能となっている。

【００１４】図１は上記液晶ディスプレイ１２の液晶パ
ネルを概略的に示している。この図１において、液晶パ
ネル１３（液晶表示装置に相当）は、裏側偏光板１４と
表側偏光板１５との間に液晶１６を充填して構成されて
おり、液晶分子は裏側偏光板１４及び表側偏光板１５に
対して平行に配列している。裏側偏光板１４及び表側偏
光板１５はガラス基板であり、内側に画素に対応して図
示しない透明電極が形成されていると共に、外側に図示
しない偏光板がそれぞれ貼着されている。この場合、裏
側偏光板１４の偏光軸方向は図１中に示す矢印Ａ方向に
設定され、表側偏光板１５の偏光軸方向は矢印Ｂ方向に
設定されている。つまり、裏側偏光板１４の偏光軸方向
は鉛直方向から反時計回り方向に６０゜回転した方向に
設定され、表側偏光板１５の偏光軸方向は鉛直方向から
時計回り方向に６０゜回転した角度に設定されており、
両方の偏光軸方向のずれは１２０゜に設定され且つ鉛直
方向を中心として対称となるように設定されている。

【００１５】ここで、裏側偏光板１４及び表側偏光板１
５の内側はラビング処理が施されており、液晶分子はラ
ビング方向に沿うように配列している。この場合、裏側
偏光板１４のラビング方向は図１中に示す矢印Ａ方向に
設定され、表側偏光板１５のラビング方向は矢印Ｂ方向
に設定されている。つまり、裏側偏光板１４のラビング
方向は当該裏側偏光板１４の偏光軸方向と同一方向に設
定され、表側偏光板１５のラビング方向は当該表側偏光
板１５の偏光軸方向と同一方向に設定されている。従っ
て、液晶分子は、裏側偏光板１４から表側偏光板１５に
位置するにしたがって裏側偏光板１４及び表側偏光板１
５に平行で且つ矢印Ａ方向から矢印Ｂ方向に１２０゜捩
られた状態で配列していることになる。この状態では、
裏側偏光板１４を通過した直線偏光は、液晶により１２
０゜回転した状態で表側偏光板１５に到達するので、表
側偏光板１５をそのまま通過することができる。

【００１６】一方、裏側偏光板１４及び表側偏光板１５
の画素に対応した透明電極に通電すると、当該透明電極
に位置する液晶分子が各偏光板１４，１５に対して垂直
方向に起立して直線偏光の１２０゜の捩れ状態が解除さ
れるので、裏側偏光板１４を通過した直線偏光は表側偏
光板１５を通過することができなくなり、画素としては
黒くなる。この場合、透明電極に対する印加電圧を調整
することにより、画素の階調を調整することができる。

【００１７】図３及び図４は液晶ディスプレイ１２と運
転者の目の位置との関係を示している。これらの図３及
び図４において、液晶ディスプレイ１２から出射された
光のうちの一部は、運転者の目に直接向かい、また一部
は、フロントガラス１７で反射して運転者の目に向か
う。この場合、液晶ディスプレイ１２から出射された光
は直線偏光であることから、図５に示すようにフロント
ガラス１７に入射する光はｐ偏光成分（光の振動方向が
フロントガラス１７に対する入射軸と反射軸とがなす面
方向と平行な光）ＥBpとｓ偏光成分（光の振動方向がフ
ロントガラス１７に対する入射面と反射面とがなす面方
向と直交する光）ＥBsとからなると見なすことができ
る。また、フロントガラス１７で反射した光は、フロン
トガラス１７への入射したｐ偏光成分ＥBpとｓ偏光成分
ＥBsとが独立に反射した場合のｐ偏光成分ＥCpとｓ偏光
成分ＥCsとの合成と見なすことができる。

【００１８】ここで、ｐ偏光及びｓ偏光の反射率はフロ
ントガラス１７に対する入射角度により変わる。つま
り、ｐ偏光及びｓ偏光の入射角度と反射率との関係を示
す図６において、ｓ偏光は、フロントガラス１７に対す
る入射角度が大きくなるにしたがって反射率が大きくな
るのに対して、ｐ偏光は、フロントガラス１７に対する
入射角度が大きくなるにしたがって反射率が低下し、つ
いには入射角度が略６０゜のブリュースター角となった
ところでブリュースター効果により反射率が略零とな
り、さらに入射角度が大きくなるにしたがって反射率が
増大する。

【００１９】図７はブリュースター効果を生じるための
条件を示している。この図７に示すようにフロントガラ
ス１７にｐ偏光が略６０゜のブリュースター角で入射し
たときは、理論的には反射光が消滅してしまう。

【００２０】以上の理由から、本実施の形態では、液晶
ディスプレイ１２から出射されてフロントガラス１７で
反射してから運転者の目に向かう光がフロントガラス１
７に入射する際にｐ偏光のみとなると共に、その入射角
度がブリュースター角となるように液晶ディスプレイ１
２が設定されている。

【００２１】次に上記構成の作用について説明する。例
えばカーナビゲーションの動作状態においては、液晶デ
ィスプレイ１２に地図などが表示される。このとき、液
晶ディスプレイ１２から出射して運転者の目に到達する
光は、図３及び図４に示すように運転者の目に直接到達
する光と、フロントガラス１７で反射して運転者の目に
到達する光とが存在する。この場合、フロントガラス１
７で反射することによりフロントガラス１７に映り込む
液晶ディスプレイ１２の像は、運転者の運転視界に位置
するので、特に夜間の運転時に煩わしく感じる。

【００２２】ここで、上述したように液晶ディスプレイ
１２から出射してフロントガラス１７で反射してから運
転者の目に向かう光は、フロントガラス１７を反射界面
とした際のｐ偏光となるように設定されていると共にそ
のｐ偏光がフロントガラス１７に入射する角度はブリュ
ースター角に設定されているので、液晶ディスプレイ１
２から出射したｐ偏光がフロントガラス１７で反射する
ときは、ブリュースター効果により理論的には反射率が
零となって反射光が消滅してしまう。この結果、液晶デ
ィスプレイ１２から出射したｐ偏光が運転者の目に到達
することはないので、フロントガラス１７への液晶ディ
スプレイ１２の画像の映り込みを防止することができ
る。

【００２３】ところで、液晶パネル１３は左右の視野角
特性を有している。これは、液晶分子が誘電率異方性を
有していることから、液晶分子に入射する光の方向によ
り通過した光の波長が変わってしまうからである。この
ため、液晶パネル１３を斜め方向から視認すると、正常
な色彩を視認できなくなってコントラストが低下し、そ
れに起因して視野角が狭くなってしまうのである。この
場合、液晶パネル１３において裏側偏光板１４と表側偏
光板１５との偏光軸方向が鉛直方向を中心として対称で
あるときは、直線偏光が液晶分子を斜めに通過する状態
が同一となり、左右の視野角は同一特性となる。

【００２４】しかるに、本実施の形態では、裏側偏光板
１４と表側偏光板１５との偏光軸は鉛直方向を中心とし
て対称となっているので、液晶ディスプレイ１２の左右
の視野角は同一となる。この場合、裏側偏光板１４と表
側偏光板１５との偏光軸の回転角度ずれは１２０゜に設
定されており、理想的な回転角度ずれである９０゜より
も大きいものの、画像表示に支障を生じることはない。

【００２５】図８は液晶パネル１３の左右視野角を示し
ている。この図８に示すように、特開平１−３０２３８
３号公報のものでは、コントラストは高いものの、左視
野角に対して右視野角が大きく低下しているに対して、
本実施の形態のものは、コントラストは若干低下してい
るものの、左右の視野角は同一となっていることが分
る。従って、運転手と助手席の乗員は液晶ディスプレイ
１２の画像を同一の状態で視認することができる。尚、
液晶の特性から、液晶ディスプレイ１２の上下視野角が
若干狭くなるものの、運転者の目の位置は限られている
ので、支障を生じることはない。

【００２６】このような実施の形態によれば、液晶ディ
スプレイ１２において、液晶パネル１３から出射してフ
ロントガラス１７で反射してから運転者の目に向かう光
がフロントガラス１７を反射界面とした場合のｐ偏光と
なるように表側偏光板１５を設けると共に、斯様なｐ偏
光がフロントガラス１７に入射する角度がブリュースタ
ー角となるように配置したので、フロントガラス１７へ
の液晶ディスプレイの映り込みを防止することができ
る。

【００２７】しかも、裏側偏光板１４と表側偏光板１５
との偏光軸方向を鉛直方向を中心として対称となるよう
に設定したので、液晶ディスプレイ１２の左右視野角が
同一となり、運転者と助手席の乗員による液晶ディスプ
レイ１２の見え方が同一となる。

【００２８】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図９及び図１０を参照して説明するに、第
１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明を
省略する。図９は液晶ディスプレイを模式的に示す斜視
図である。この図９において、液晶ディスプレイ２１
は、液晶パネル１３の前面にタッチスイッチパネル２２
を添設して構成されており、これにより液晶ディスプレ
イ２１はタッチスイッチの機能を有している。

【００２９】さて、液晶ディスプレイ２１を構成する液
晶パネル１３は汎用品であり、図９に示すように裏側偏
光板１４の偏光軸（図中にＡで示す）は鉛直方向から反
時計回り方向に４５゜回転した角度に設定され、表側偏
光板１５の偏光軸（図中にＢで示す）は鉛直方向から時
計回り方向に４５゜回転した角度に設定されている。つ
まり、裏側偏光板１４と表側偏光板１５との偏光軸は９
０゜傾いて設定されており、このような偏光軸の設定は
汎用の液晶パネルでは一般的である。従って、液晶パネ
ル１３として汎用品のものを使用することができる。

【００３０】図１０はタッチスイッチパネル２２の構成
を模式的に示している。この図１０において、ガラスか
らなる下部基材２３の表面に下部抵抗膜２４が形成され
ている。この下部基材２３の上面にはシールスペーサ２
５を介してガラスからなる上部基材２６が配設されてお
り、その上部基材２６の裏面に上部抵抗膜２７が形成さ
れている。このような構成により、上部基材２６を押圧
すると、上部抵抗膜２７に形成された接触点２７ａが下
部抵抗膜２４に接触すると共に、下部抵抗膜２４に形成
された接触点２４ａが上部抵抗膜２７に接触することに
より両者が導通して図示しないパターンを通じて外部に
オン信号が出力される。尚、下部基材２３の上面にはド
ットスペーサ２８が配設されており、上部抵抗膜２７と
下部抵抗膜２４とが直接接触することが防止されてい
る。

【００３１】ここで、上部基材２６の上面には円偏光フ
ィルム（偏光回転手段、円偏光部材に相当）２９が貼着
されており、この円偏光フィルム２９によりタッチスイ
ッチパネル２２を構成する各部材からの反射防止が図ら
れている。また、下部基材２３の裏面には位相差フィル
ム３０が貼着されており、この位相差フィルム３０でも
って円偏光フィルム２９による光透過率の減衰と画面視
認性の改善が図られている。この場合、円偏光フィルム
２９の表面側の偏光軸（図中にＣで示す）は図９に示す
ように鉛直方向から時計回り方向に略６０゜となるよう
に設定されている。

【００３２】この円偏光フィルム２９は表面側から入光
した光を円偏光に変換するもので、円偏光フィルム２９
を通過することにより円偏光に変換された光が物体の表
面で正反射して円偏光フィルム２９を裏面側から再度通
過する際に、偏光軸が９０゜回転することによりその通
過が遮断されるものである。従って、タッチスイッチパ
ネル２２の表面に円偏光フィルム２９が貼着されている
場合は、円偏光フィルム２９を通過した後に、タッチス
イッチパネル２２を構成するガラス部材の表面或いは内
面で反射した正反射光を遮光することができ、反射防止
膜として機能する。そして、上記構成のタッチスイッチ
パネル２２は両面接着テープ３１により液晶パネル１３
の表側に貼着されている。

【００３３】さて、液晶パネル１３の表側偏光板１５を
通過した直線偏光は、タッチスイッチパネル２２の表面
に設けられた円偏光フィルム２９を通過する。このと
き、円偏光フィルム２９の表面側の偏光軸は鉛直方向か
ら時計回り方向に略６０゜回転した角度に設定されてい
るので、円偏光フィルム２９から出射された光がフロン
トガラス１７で反射した場合は、ｐ偏光のみで且つ入射
角度がブリュスター角となる。従って、第１の実施の形
態と同様に、フロントガラス１７への液晶ディスプレイ
２１の映り込みを防止することができる。

【００３４】しかも、このように優れた効果を奏する構
成としては、汎用の液晶パネル１３の前面にタッチスイ
ッチパネル２２を設ける際に、タッチスイッチパネル２
２の前面に位置する反射防止用の円偏光フィルム２９の
表面側の偏光軸を鉛直方向から時計回り方向に６０゜回
転した角度となるように設定するだけで済むので、液晶
パネル１３のコストの低減を図ることができる。

【００３５】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。左ハン
ドル車に適用する場合は、液晶パネル１３に直線偏光を
反時計回り方向に１２０゜回転させるような液晶パネル
を添設すればよい。透明電極への電圧印加時に画素が明
るくなるタイプの液晶ディスプレイに適用するようにし
てもよい。液晶パネルの前面に反射防止用の円偏光フィ
ルム或いは偏光フィルムを直接貼着するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における液晶パネル
を模式的に示す斜視図

【図２】運転席の周辺を示す図

【図３】液晶ディスプレイから運転者の目に入光する光
軸を示す液晶ディスプレイの正面図

【図４】液晶ディスプレイから運転者の目に入光する光
軸を示す液晶ディスプレイの側面図

【図５】液晶ディスプレイから運転者の目に入光する光
の偏光状態を示す図

【図６】ｐ偏光とｓ偏光の入射角度と反射率との関係を
示す特性図

【図７】ブリュースター角で入射したｐ偏光の反射率を
示す図

【図８】液晶ディスプレイの左右視野角とコントラスト
との関係を示す特性図

【図９】本発明の第２の実施の形態における図１相当図

【図１０】タッチパネルスイッチを模式的に示す縦断面
図

【図１１】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

１１はインストルメントパネル、１２は液晶ディスプレ
イ、１３は液晶パネル（液晶表示装置）、１４は裏側偏
光板、１５は表側偏光板、１６は液晶、１７はフロント
ガラス、２１は液晶ディスプレイ（液晶表示装置）、２
９は円偏光フィルム（偏光回転手段、円偏光部材）であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３１３ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３１３ ５Ｇ４３５ ３６６ ３６６Ａ Ｆターム(参考） 2H088 EA23 HA18 MA01 MA07 2H089 HA18 QA12 SA07 SA13 TA15 2H091 FA07X FA07Z FD07 FD08 KA03 LA12 LA19 LA30 MA03 3D044 BA14 BA21 BA27 BB01 BC13 BD01 BD05 5B087 AC09 CC02 CC34 5G435 AA01 BB12 DD01 EE33 FF05 LL17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転席と助手席の略中央前方に配置さ
   れ、表側偏光板と裏側偏光板に挟まれた液晶に電圧を印
   加することにより画像を表示する車両用液晶表示装置に
   おいて、 前記表側偏光板から出射してフロントガラスで反射して
   から運転者の目に向かう光が当該フロントガラスに入射
   する際にｐ偏光のみで且つ入射角度がブリュースター角
   となるように設けられ、 前記表側偏光板及び前記裏側偏光板は、偏光軸方向が鉛
   直方向を中心として対称関係となる角度に設定されてい
   ることを特徴とする車両用液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記表側偏光板と前記裏側偏光板との偏
   光軸方向のずれ角度は１２０゜±１０゜に設定されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の車両用液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 前記表側偏光板の偏光軸は鉛直方向から
   時計回り方向に略４５゜回転した角度に設定され、 前記表側偏光板から出射した直線偏光を鉛直方向から時
   計回り方向に６０゜〜７５゜回転させる偏光回転手段を
   備えたことを特徴とする請求項１または２記載の車両用
   液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記偏光回転手段は、表面反射防止用の
   円偏光部材であり、その表面側の偏光軸は鉛直方向から
   時計回り方向に６０゜〜７５゜回転した角度に設定され
   ていることを特徴とする請求項３記載の車両用液晶表示
   装置。
5. 【請求項５】 前記表側偏光板の前面にタッチスイッチ
   パネルを設け、 前記円偏光部材は、前記タッチスイッチパネルの表面に
   設けられていることを特徴とする請求項３または４記載
   の車両用液晶表示装置。