JP2014202942A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルに表示した画像情報の窓映りを低減する。
【解決手段】液晶パネル１０’を構成する対向する２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に所定の直流電圧Ｖとして中間電圧Ｖmidを印加し、液晶層１０ｆを裏面１０ｔ側からバックライト１０ｇで照明したときに、液晶パネル１０’の法線方向に対して光の透過率が低減する側を車両のウインドシールド５側に設置して、液晶パネル１０’の表面側に接するように配置したカラーフィルタ１０ｃ（画像表示部）に色情報を有する画像情報を出力する。
【選択図】図２

Description

この発明は、液晶パネルで構成される車両用表示装置に関するものである。

近年、例えば車両のメータ内に小型の液晶表示部を設けて、その液晶表示部に、燃費情報や走行距離情報、警告情報等の車両情報を集中表示する車両用表示装置が実用化されている。

このような車両用表示装置にあっては、液晶表示部から出射した光線が車両のウインドシールドに反射して運転者の視野に入るため、液晶表示部に表示された情報がウインドシールドに映り込んで観測される（窓映り）。特に、夜間時のように周囲の輝度が低いときには、ウインドシールドを通した背景の輝度と窓映りした情報の輝度差が大きくなるため、窓映りはより顕著に観測される。そして、運転者は、この窓映りに注意を引かれることによって煩わしさを感じる。

このような窓映りを防止するために、例えば、液晶表示装置を構成する液晶パネルとバックライトの間にルーバーを設けて、液晶表示装置から出射する光線の出射方向を制限することによって、ウインドシールドの方向に向かう光線をカットすることが行われている（例えば、特許文献１）。

特開２００５−２７５２６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された車両用表示装置によると、液晶表示装置を構成する液晶パネルとバックライトの間にルーバーを設ける必要があるため、表示装置の厚みが増加し、これによって部品重量の増加が発生する。また、ルーバーを設けることによって部品点数が増加するため、コストがアップするという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、部品点数を増加させることなく、窓映りが低減する車両用表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用表示装置は、液晶表示装置に表示される情報の窓映りを低減するものである。

すなわち、本発明に係る車両用表示装置は、対向する２枚の透明電極に挟まれた液晶層を有し、前記２枚の透明電極の間に所定の直流電圧を印加して、前記液晶層を裏面側から照明したときに、前記液晶層を、前記液晶層の法線方向に対して表面側の所定の角度方向から見たときの光の透過率が、前記法線方向に対して非対称に変化する特性を有する液晶パネルと、前記液晶パネルを裏面側から照明するバックライトと、前記液晶パネルの表面側に接するように配置されて、色情報を有する画像情報を出力する画像表示部と、を有し、前記液晶パネルを、前記２枚の透明電極の間に前記所定の直流電圧を印加して、前記法線方向に対して光の透過率が小さくなる側を、車両のウインドシールド側に設置したことを特徴とする。

このように構成された車両用表示装置によれば、液晶パネルを構成する対向する２枚の透明電極の間に直流電圧を印加したときに、２枚の透明電極の間に挟まれた液晶層に含まれる液晶分子が、印加した直流電圧の大きさに応じた方向に向きを変える。このとき、液晶層を裏面側から照明すると、液晶分子の向いた方向に応じて、液晶層の中を進む光の透過率が変化する。特に、２枚の透明電極の間に所定の直流電圧を印加したときには、所定の角度方向に進む光の透過率が低減するため、液晶層の法線方向に対して光の透過率が非対称に変化する。したがって、液晶パネルの２枚の透明電極の間に所定の直流電圧を印加したときに、液晶パネルの法線方向に対して光の透過率が低減する側を車両のウインドシールド側に設置することによって、液晶パネルの表面側に接するように配置された画像表示部に出力された、色情報を有する画像情報がウインドシールドに映り込むことによって発生する窓映りを低減することができる。

また、本発明に係る車両用表示装置は、前記画像情報を、前記液晶パネルが表示可能な明るさの中の中間の明るさで出力することを特徴とする。

このように構成された車両用表示装置によれば、画像情報が、液晶パネルが表示可能な明るさの中の中間の明るさで出力されるため、画像情報を、より高い明るさで出力したときと比べて、ウインドシールドを通した背景の輝度と画像情報のウインドシールドへの映り込みの輝度の差をより一層小さくすることができ、窓映りをより一層気にならないレベルに低減することができる。

また、本発明に係る車両用表示装置は、前記画像情報を、夜間には、前記液晶パネルが表示可能な明るさの中の中間の明るさで出力して、昼間には、前記液晶パネルが表示可能な最大の明るさで出力することを特徴とする。

このように構成された車両用表示装置によれば、昼間は、画像情報が最大の明るさで出力されることによって、表示の視認性を高くすることができるとともに、ウインドシールドを通した背景の輝度と画像情報のウインドシールドへの映り込みの輝度の差が小さくなるため、窓映りを気にならないレベルに低減することができる。一方、夜間は、画像情報が中間の明るさで出力されることによって、表示の視認性を落とすことなく、しかも、ウインドシールドを通した背景の輝度と画像情報のウインドシールドへの映り込みの輝度の差を小さくすることができるため、窓映りを気にならないレベルに低減することができる。

また、本発明に係る車両用表示装置は、前記中間の明るさを、前記所定の直流電圧の調整、または、前記バックライトの輝度の調整によって生成することを特徴とする。

このように構成された車両用表示装置によれば、２枚の透明電極の間に印加する直流電圧の調整、または、バックライトの輝度の調整によって、画像情報の中間の明るさを生成するため、窓映りが低減する中間の明るさを、特別な構成要素を用いることなく簡便に生成することができる。

また、本発明に係る車両用表示装置は、前記液晶層が、ねじれマティック液晶を含むものであることを特徴とする。

このように構成された車両用表示装置によれば、ねじれマティック液晶が有する、２枚の透明電極の間に所定の直流電圧を印加したときに、液晶層に含まれる液晶分子が、印加した直流電圧の大きさに応じた方向を向くという特性によって、直流電圧の大きさに応じた方向に、液晶パネルの透過率が低減した階調反転領域を形成することができる。そして、その階調反転領域がウインドシールド側を向くように液晶パネルを設置することによって、窓映りを低減することができる。

本発明に係る車両用表示装置によれば、部品点数を増加させることなく、窓映りが低減する車両用表示装置を提供することができるという効果が得られる。

車両用表示装置の一例を示す図である。 （ａ）は、本発明に係る車両用表示装置の構成を示す図である。（ｂ）は、本発明に係る車両用表示装置に用いられる液晶パネルの構造を示す図である。 本発明に係る車両用表示装置の作用を説明する図であり、（ａ）は液晶パネルの２枚の透明電極間に直流電圧を印加していないときの液晶分子の状態と入射光、出射光の偏光の状態を説明する図である。（ｂ）は液晶パネルの２枚の透明電極間に中間電圧を印加したときの液晶分子の状態と入射光、出射光の偏光の状態を説明する図である。（ｃ）は液晶パネルの２枚の透明電極間に最大電圧を印加したときの液晶分子の状態と入射光、出射光の偏光の状態を説明する図である。 本発明に係る車両用表示装置の作用を説明する図であり、（ａ）は液晶パネルの２枚の透明電極間に中間電圧を印加したときに、所定方向の光の透過率が低減する様子を説明する図である。（ｂ）は、図４（ａ）の液晶パネルを左右反転させた状態で、２枚の透明電極間に中間電圧を印加したときに、図４（ａ）とは異なる方向の光の透過率が低減する様子を説明する図である。 本発明に係る車両用表示装置に表示を行ったときの、観測方向に対する像の明るさ（輝度）の変化を示すグラフである。 （ａ）は本発明に係る車両用表示装置の具体的な設置レイアウトの一例を示す図である。（ｂ）は、図６（ａ）の車両用表示装置に表示する画像情報の一例を示す図である。 （ａ）は、図６（ｂ）の画像情報を液晶パネルに表示したときに、ウインドシールドに映る窓映りの様子を示す図である。（ｂ）は上下反転させた液晶パネルに、図６（ｂ）の画像情報を上下反転して表示したときに、ウインドシールドに映る窓映りの様子を示す図である。（ｃ）は、図７（ｂ）の液晶パネルに中間調のグレーで構成された画像情報を表示したときに、ウインドシールドに映る窓映りの様子を示す図である。（ｄ）は、図７（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいて、ウインドシールドに映った窓映りの輝度を測定した結果を示すグラフである。

以下、本発明に係る車両用表示装置の実施例について、図面を参照して説明する。

以下、本発明の実施例を、図１，図２を用いて説明する。本発明の画像表示装置は、液晶パネルで構成されて車両のメータクラスタに設置され、必要な車両情報を表示する。図１は、このような画像表示装置を有する計器盤３の一例を示すものである。

図１において、非図示の車両に設置された計器盤３の中には、速度計１，エンジン回転計２とともに、画像表示装置を構成する液晶パネル１０が配置されて、この液晶パネル１０に、燃費情報や走行距離情報、警告情報等の車両情報が必要に応じて表示される。

以下、本発明の実施例１について、図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

［車両用表示装置の構成の説明］
本発明に係る車両用表示装置２０は、図２（ａ），（ｂ）に示す各構成要素からなる。このうち図２（ａ）は、車両用表示装置２０を車両（非図示）に搭載した様子を示す図である。すなわち、車両用表示装置２０は、運転に必要な画像情報を表示する液晶パネル１０と、液晶パネル１０に表示する画像情報を生成するとともに、液晶パネル１０の動作の制御や、バックライト１０ｇ（図２（ｂ）参照）の点灯，消灯、および明るさの制御を行う表示制御部５０とからなる。そして、液晶パネル１０は、例えばメータクラスタの内部に、液晶パネル１０の表面１０ｓ側に表示された画像情報が運転者１００から見えるように配置されている。

すなわち、図２（ａ）に示すように、液晶パネル１０の表面１０ｓの点Ｐ_１から出射した光は、光路Ａ_３に沿って進み、運転者１００に視認されるように配置されている。

一方、液晶パネル１０の表面１０ｓの点Ｐ_１から出射した光のうち、光路Ａ_１に沿って進む光は、ウインドシールド５の点Ｐ_２に至る。そして、点Ｐ_２で正反射して光路Ａ_２に沿って進み、運転者１００に視認される。このようにして、光路Ａ_１，光路Ａ_２に沿って進み、運転者１００に視認される像が、窓映りによって生じる像である。

［液晶パネルの構成の説明］
次に、図２（ｂ）を用いて、液晶パネル１０の内部構造について説明する。

液晶パネル１０は、図２（ｂ）に示すように層状構造をなしている。すなわち、液晶分子１０ｍを含む液晶層１０ｆの表面側と裏面側には、それぞれ細かい溝を有する配向膜１０ｅ，１０ｅが、それらの溝が互いに９０°の角度差をもって貼り合わされている。液晶分子１０ｍは配向膜１０ｅ，１０ｅの溝に沿って規則正しく整列しており、２枚の配向膜１０ｅ，１０ｅの間では、液晶分子１０ｍの方向がねじれて配列される。すなわち、２枚の配向膜１０ｅ，１０ｅの間で、液晶分子１０ｍの方向は９０°ねじれて配列される。この配向膜１０ｅは、一般にポリイミド膜と呼ばれる高分子材料で構成されており、配向膜１０ｅの表面を一定方向に擦るいわゆるラビング処理によって、その配向方向が形成される。

そして、液晶層１０ｆの中には、液晶分子１０ｍが含まれているが、本実施例では、液晶分子１０ｍとして、ツイスティッドネマチック（ＴＮ）モードのＴＦＴ液晶分子（ねじれマティック液晶）を使用する。ねじれマティック液晶の機能については後述する。

配向膜１０ｅ，１０ｅの外側には、それぞれ透明電極１０ｄ，１０ｄが設置されている。透明電極１０ｄは、液晶層１０ｆの内部に電界をかけるために、必要な直流電圧を印加する電極である。透明電極１０ｄには、液晶パネル１０の表示を妨げないように、高い透明度を持たせる必要がある。そのため、例えば、酸化インジウムＩＮ_２О_３と酸化スズＳｎＯ_２から生成される酸化インジウムスズＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を、スパッタリングによってガラスに付着させることにより生成される。

液晶パネル１０の表面側の透明電極１０ｄの上部には、カラーフィルタ１０ｃ（画像表示部）が設置されている。カラーフィルタ１０ｃ（画像表示部）は、一般に、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色のフィルタからなり、それらの３原色のフィルタが規則的に配置されている。そして、表示制御部５０で生成された画像情報がカラーフィルタ１０ｃ（画像表示部）に出力されて、車両用表示装置２０に表示される構成になっている。

カラーフィルタ１０ｃ（画像表示部）の表面と、液晶パネル１０の裏面１０ｔ側の透明電極１０ｄの裏面には、それぞれガラス基板１０ｂ，１０ｂが設置されている。ガラス基板１０ｂは、透明電極１０ｄ，１０ｄが他の部位と接触して電気が漏れないようにするために設けられている。ガラス基板１０ｂの材料としては、一般に、無アルカリガラスが用いられる。

ガラス基板１０ｂ，１０ｂの外側には、偏光フィルタ１０ａ，１０ａが設置されている。なお、２枚の偏光フィルタ１０ａ，１０ａの偏光軸は互いに９０°ずれた状態で設置されている。そして、液晶パネル１０の裏面１０ｔ側の配向膜１０ｅの方向と、液晶パネル１０の裏面１０ｔ側の偏光フィルタ１０ａの偏光軸の方向とは一致しており、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の配向膜１０ｅの方向と、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａの偏光軸の方向とは一致しているものとする。

さらに、液晶パネル１０の裏面１０ｔ側の偏光フィルタ１０ａの下部には、バックライト１０ｇが設置されている。バックライト１０ｇは、例えば、冷陰極管や、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）、または３色（ＲＧＢ）の発光ダイオードで構成されている。

このとき、透明電極１０ｄ，１０ｄ間に直流電圧を印加していない状態で、バックライト１０ｇから出射した光を液晶パネル１０の裏面に入射すると、液晶パネル１０の裏面１０ｔ側の偏光フィルタ１０ａを通過した光の偏光方向が、前述したねじれマティック液晶の液晶分子１０ｍが含まれた液晶層１０ｆの中を通過する間に９０°ねじれて、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａから出射する。

このように構成された液晶パネル１０では、バックライト１０ｇを点灯すると、バックライト１０ｇから液晶パネル１０の表面１０ｓ側に向けて出射した光が、偏光フィルタ１０ａ，ガラス基板１０ｂ，透明電極１０ｄ，配向膜１０ｅ，液晶層１０ｆ，配向膜１０ｅ，透明電極１０ｄ，カラーフィルタ１０ｃ，ガラス基板１０ｂ，偏光フィルタ１０ａを順に通過して、液晶パネル１０の表面１０ｓ側から外部に出射する。

液晶パネル１０の表面１０ｓ側から出射した光は、前述したように、光路Ａ_３に沿って進み、運転者１００は、カラーフィルタ１０ｃ（画像表示部）に出力された画像情報を視認する。

［液晶パネルの内部を伝搬する光の振る舞いの説明］
次に、液晶パネル１０の内部を伝搬する光の振る舞いについて、図３，図４，図５を用いて説明する。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に直流電圧Ｖを印加したときの液晶分子１０ｍの状態について説明する図である。２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄに近接する液晶分子１０ｍは、前述したように、配向膜１０ｅ，１０ｅの溝に沿う方向に、表面１０ｓ側と裏面１０ｔ側で互いに９０°ずれて整列している。なお、図３では、図面を分かりやすくするため、同じ方向に沿って整列しているように描いている。

２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に直流電圧Ｖを印加していないときには、図３（ａ）に示すように、液晶分子１０ｍは２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄと平行な方向に整列する。

このとき、液晶分子１０ｍは、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間で９０°ねじれて配列されるため、バックライト１０ｇ（非図示）から出射し、液晶パネル１０の裏面１０ｔ側の偏光フィルタ１０ａを通過して液晶パネル１０に入射した照明光Ｂ_Ｌは、液晶分子１０ｍの配列に沿って、その偏光方向を変えながら進む。そして、偏光方向が９０°ずれて、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の透明電極１０ｄを通過する。

したがって、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の透明電極１０ｄを通過した光の偏光方向は、液晶パネル１０の表面１０ｓ側に設置された偏光フィルタ１０ａの偏光軸の方向と一致するため、液晶パネル１０を通過した光は、液晶パネル１０の表面１０ｓ側に設置された偏光フィルタ１０ａを通過する。したがって、照明光Ｂ_Ｌのうち、光路Ｌ_１に沿って進む光の偏光方向Ｐ_Ｌ１１は、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａから出射したときには９０°ずれて、偏光方向Ｐ_Ｌ１２となる。

同様にして、光路Ｌ_２に沿って進む光の偏光方向Ｐ_Ｌ２１は、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａから出射したときには９０°ずれて、偏光方向Ｐ_Ｌ２２となり、光路Ｌ_３に沿って進む光の偏光方向Ｐ_Ｌ３１は、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａから出射したときには９０°ずれて、偏光方向Ｐ_Ｌ３２となる。

そして、このとき液晶パネル１０の表面１０ｓ側から液晶パネル１０を観測すると、液晶パネル１０の法線方向（光路Ｌ_１に沿う方向）から観測したときに最も明るい像が観測される。これが、液晶パネル１０が明るく表示された状態である。そして、そこから観測方向を変更すると、その観測方向に向かって出射する光の量は、観測方向に応じて、左右対称に次第に少なく（暗く）なる。

次に、図３（ｂ）に示すように、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に直流電圧Ｖとして中間電圧Ｖmidを印加したときには、液晶分子１０ｍは２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間で、中間電圧Ｖmidに応じた量だけ、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄ間に発生する電界の方向に向かって立ち上がる。そして、中間電圧Ｖmidが高いほど、液晶分子１０ｍが２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄに直交する方向に向くように、印加した中間電圧Ｖmidに応じた方向に向きを変える。

このとき、バックライト１０ｇ（非図示）から出射し、液晶パネル１０の裏面１０ｔ側の偏光フィルタ１０ａを通過して液晶パネル１０に入射した照明光Ｂ_Ｌは、その光路毎に、液晶分子１０ｍの配列状態に応じた挙動をとる。

まず、光路Ｌ_１に沿って進む光に着目する。光路Ｌ_１に沿って進んだ光が液晶パネル１０の表面１０ｓ側から出射したとき、その出射方向に相対する方向から液晶パネル１０を観測すると、液晶分子１０ｍを構成する楕円体の長軸方向は、光路Ｌ_１に対して横倒し方向の成分を有するため、液晶分子１０ｍ同士のねじれが残った状態で配列されている。したがって、光路Ｌ_１に沿って進む光が偏光方向Ｐ_Ｌ１１を有しているとき、その光は液晶分子１０ｍのねじれに応じて偏光方向を９０°変えて、偏光方向Ｐ_Ｌ１２を有する光として、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の透明電極１０ｄと偏光フィルタ１０ａを通過して外部に出射する。

なお、このとき、液晶分子１０ｍを構成する楕円体の長軸方向は、光路Ｌ_１に沿う方向の成分も同時に有している。液晶分子１０ｍが光路Ｌ_１に沿う方向の成分を有するときは、液晶分子１０ｍ同士のねじれが生じないため、液晶パネル１０に入射した光をそのまま素通りさせる特性を有する。

したがって、液晶パネル１０に入射した偏光方向Ｐ_Ｌ１１を有する光は、偏光方向を変えずに液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａに入射する。すると、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａの偏光軸は、偏光方向Ｐ_Ｌ１１と９０°ずれているため、液晶パネル１０を通過した光は液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａで遮断されてしまう。

すなわち、液晶分子１０ｍのねじれに応じて偏光方向を９０°変えた光のみが液晶パネル１０を通過するため、液晶パネル１０を通過する光の量は、図３（ａ）の光路Ｌ_１に沿って進む光の量に比べて減少する。そして、光の減少量は、液晶分子１０ｍの方向、すなわち、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄ間に印加する直流電圧Ｖの大きさに依存し、直流電圧Ｖが大きいとき、すなわち液晶分子１０ｍが立ちあがっているときほど大きくなる。

光路Ｌ_３に沿って進む、偏光方向Ｐ_Ｌ３１を有する光も同様に、液晶分子１０ｍのねじれに応じて偏光方向を９０°変えた光のみが、偏光方向Ｐ_Ｌ３２を有する光として、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａを通過して外部に出射する。

次に、光路Ｌ_２に沿って進む光に着目する。光路Ｌ_２に沿って進んだ光が液晶パネル１０の表面１０ｓ側から出射したとき、出射方向に相対する方向から液晶パネル１０を観測すると、液晶分子１０ｍは、光路Ｌ_２に沿って立ち上がった状態で配列されている。このとき、液晶分子１０ｍにはねじれが発生しないため、液晶パネル１０に入射した光は、偏光方向を変えずに素通りする。したがって、偏光方向Ｐ_Ｌ２１を有する光は、その偏光方向を保持したまま光路Ｌ_２に沿って液晶パネル１０の内部を進行する。そして、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａの偏光軸は、偏光方向Ｐ_Ｌ２１と９０°ずれているため、液晶パネル１０を通過した光は液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａで遮断される。したがって、光路Ｌ_２に相対する方向には光が出射せず、液晶パネル１０を観測すると暗い像が観測される。

このように、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄ間に直流電圧Ｖとして中間電圧Ｖmidを印加した状態を作ると、液晶パネル１０を通過した光の明るさが、液晶パネル１０の法線方向に対して左右非対称に変化する。

さらに、図３（ｃ）に示すように、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に直流電圧Ｖとして最大電圧Ｖmaxを印加したときには、液晶分子１０ｍは２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間で、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄに直交する方向を向いて整列する。

このとき、液晶分子１０ｍは電界方向に沿って整列するため、液晶分子１０ｍのねじれが生じず、光路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に沿って液晶パネル１０に入射した光は、それぞれ、偏光方向を保持したまま、液晶パネル１０の内部を素通りする。そして、液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａの偏光軸は、偏光方向Ｐ_Ｌ１１，Ｐ_Ｌ２１，Ｐ_Ｌ３１と９０°ずれているため、液晶パネル１０を通過した光は液晶パネル１０の表面１０ｓ側の偏光フィルタ１０ａで遮断される。

したがって、光路Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３に相対する方向には光が出射せず、液晶パネル１０を観測すると暗い像が観測される。これが、液晶パネル１０が暗く表示された状態である。そして、そこから観測方向を変更しても、その観測方向に向かって出射する光の量は殆ど変わらないため、観測方向によらずに暗い像が観測される。

図４（ａ）は、液晶パネル１０が図３（ｂ）の状態にあるときに、液晶パネル１０を表面１０ｓ側の様々な方向から観測した様子を示している。このとき、観測者の眼球の位置がアイポジションＥ_１にあるときは、液晶パネル１０の表面１０ｓからアイポジションＥ_１に向かう方向、すなわち光路Ｌ_１や光路Ｌ_３に沿う方向に、液晶パネル１０の裏面１０ｔ側から入射した照明光Ｂ_Ｌがより多く出射するため、この光に照らされることによって、カラーフィルタ１０ｃ（非図示）に出力された画像情報は明るく観測される。なお、アイポジションＥ_１の位置は、図４（ａ）の領域Ｒ_２の内部にあれば、同様に明るい像が観測される。

一方、観測者の眼球の位置がアイポジションＥ_２の位置にあるときは、液晶パネル１０の表面１０ｓからアイポジションＥ_２に向かう方向、すなわち光路Ｌ_２に沿う方向に、液晶パネル１０の裏面１０ｔ側から入射した照明光Ｂ_Ｌは殆ど出射しないため、カラーフィルタ１０ｃ（非図示）に出力された画像情報は暗く観測される。なお、アイポジションＥ_２の位置は、図４（ａ）の領域Ｒ_１の内部にあれば、同様に暗い像が観測される。

次に、液晶パネル１０の左右を反転させて、図４（ａ）と同様に配置する。すなわち、図４（ａ）に示した液晶パネル１０の表面１０ｓ側の透明電極１０ｄの左端部ａと右端部ｂを反転させて、なおかつ、液晶パネル１０の裏面１０ｔ側の透明電極１０ｄの左端部ｃと右端部ｄを反転させる。すると、図４（ｂ）に示すように、液晶分子１０ｍの配列方向が左右逆になるため、アイポジションＥ_２が領域Ｒ_３の内部にあるときに、カラーフィルタ１０ｃ（非図示）に出力された画像情報は明るく観測されて、アイポジションＥ_１が領域Ｒ_４の内部にあるときに、カラーフィルタ１０ｃ（非図示）に出力された画像情報は暗く観測される。

すなわち、液晶パネル１０が設置される向きに応じて、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に、直流電圧Ｖとして中間電圧Ｖmidを印加したときに、像が暗く観測される方向が異なる。

図５は、液晶パネル１０を図３（ａ），（ｂ），（ｃ）の状態としたときに、液晶パネル１０の観測方向θに応じた像の明るさ（輝度）の変化を示すグラフである。

すなわち、図３（ａ）の状態にあるときは、像の明るさＩ_１は、図５に示すように明るく観測される。そして、その明るさＩ_１は、観測方向θに応じて、液晶パネル１０の法線方向（θ＝０）が最も明るく、そこから左右対称に緩やかに減衰する。

また、図３（ｃ）の状態にあるときは、像の明るさＩ_３は、図５に示すように、観測方向θに殆ど依存せず、暗く観測される。

したがって、図３（ｂ）の状態にあるときは、像の明るさＩ_Ｐは、図５に点線で示すように、明るさＩ_１と明るさＩ_３の中間的な明るさになるものと推測される。

しかしながら、実際は、このときに観測される像の明るさＩ_２は、図５に示すように、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に印加する直流電圧Ｖに応じた明るさを有し、液晶パネル１０の法線方向（θ＝０°方向）に対して左右非対称な特性を呈する。すなわち、図５に示す例では、観測方向θが約３０°のところで像の明るさＩ_２は最も高い明るさＩ_０となり、観測方向θが約−３０°のところで像の明るさＩ_２は最も暗くなる。

このとき、像の明るさＩ_２を、同じ方向から観測したときに予想される像の明るさＩ_Ｐと比較して、Ｉ_２＜Ｉ_Ｐとなる領域を階調反転領域Ｒ_０と呼ぶことにする。すなわち、この階調反転領域Ｒ_０に対応する方向から液晶パネル１０を観測すると、本来観測されると予想される像よりも暗い像が観測される。本実施例は、この階調反転領域Ｒ_０を利用して、画像情報の窓映りを低減するものである。

階調反転領域Ｒ_０は、カラーフィルタ１０ｃ（図３に非図示）に表示されたグレースケール（白黒情報）で表現された画像情報に対してのみならず、色を有する画像情報においても出現する。すなわち、カラーフィルタ１０ｃに、例えばアンバーの色を有する画像情報を表示して、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に中間電圧Ｖmidを印加すると、同じアンバーでも、階調反転領域Ｒ_０ではその明るさが暗くなって観測される。

さらに、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に印加する中間電圧Ｖmidの値を変更することによって、明るさＩ_Ｐの最大値である明るさＩ_０の値を調整することができる。すなわち、中間電圧Ｖmidの値を低くすると明るさＩ_０がより明るくなって、中間電圧Ｖmidの値を高くすると明るさＩ_０がより暗くなる。したがって、例えば、窓映りの程度と表示の視認性とを確認しながら、適切な中間電圧Ｖmidの値を設定することができる。

［実施例の作用の説明］
次に、本実施例１の作用について、図６，図７を用いて説明する。

図６（ａ）は車両用表示装置２０を車載したときの代表的なレイアウト図である。すなわち、液晶パネル１０が、車両（非図示）のウインドシールド５と所定の位置関係を有して、運転者のアイレンジＥ_Ｒの中から、液晶パネル１０に表示した画像情報が視認できるように配置されている。なお、このとき、液晶パネル１０の２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間にはＶ＝Ｖmidの電圧が印加されているものとする。

なお、図６（ａ）に記載した液晶パネル１０とウインドシールド５の間の角度条件は、車両用表示装置２０の設置条件の１例を示すものであり、この数値に限定されるものではない。すなわち、車両用表示装置２０が搭載される車両毎にレイアウト設計されるものである。

ここで、液晶パネル１０には、一例として、図６（ｂ）に示す白から黒に至るグレースケールが、画像情報Ｄ_１として表示されているものとする。

図７（ａ）は、図６（ａ）のように設置された液晶パネル１０に、図６（ｂ）に示す画像情報Ｄ_１を表示したときに、ウインドシールド５に映る窓映りＤ_１ｒの様子を表す図である。なお、図７（ａ）に示す例では、階調反転領域Ｒ_０は、ウインドシールド５の反対側を向いているものとする。このとき、ウインドシールド５には、図７（ａ）に示すように、顕著な窓映りＤ_１ｒが発生する。

一方、図７（ｂ）は、図６（ａ）に示した液晶パネル１０を、表面１０ｓの向く方向を変えずに上下のみ反転して、図６（ａ）の液晶パネル１０と同じ位置に、液晶パネル１０’として設置し、図６（ｂ）に示す画像情報Ｄ_１を表示したときに、ウインドシールド５に映る窓映りＤ_２ｒの様子を表す図である。このとき、液晶パネル１０を上下反転して液晶パネル１０’としているため、液晶パネル１０’には、画像情報Ｄ_１を上下反転した画像情報Ｄ_２が表示される。そして、このときは、階調反転領域Ｒ_０がウインドシールド５側を向いている。

図７（ｂ）の状態にあるときは、ウインドシールド５に映る窓映りＤ_２ｒが、図７（ａ）の状態で観測される窓映りＤ_１ｒと比べて顕著に少なくなる。

これは、図７（ａ）では、液晶パネル１０からウインドシールド５に向かう方向に出射する光の量が多いため、窓映りＤ_１ｒが顕著に観測されるのに対して、図７（ｂ）では、階調反転領域Ｒ_０がウインドシールド５側を向くように設置されるため、ウインドシールド５に向かう方向への光の出射量が減少するためである。

図７（ａ），（ｂ）において、それぞれ観測される窓映りの明るさを測定すると、図７（ｄ）のようになる。

図７（ａ）における窓映りの明るさＩ_５は、画像情報Ｄ_１のグレースケール全体に亘って非常に明るくなっていることがわかる。

一方、図７（ｂ）における窓映りの明るさＩ_４は、画像情報Ｄ_２のグレースケール全体に亘って非常に暗くなっていることがわかる。

ここで、図７（ｃ）に示すように、液晶パネル１０’に表示する画像情報を、液晶パネル１０’が表示することのできる明るさの範囲の中で中間の明るさに相当する一様の輝度（例えば図６（ｂ）に示すグレー４相当の輝度）で生成する。こうして生成された画像情報をＤ_３とする。そして、液晶パネル１０’に画像情報Ｄ_３を表示したときの窓映りＤ_３ｒを観測すると、図７（ｃ）に示すように、窓映りＤ_３ｒは殆ど視認できないレベルに低減される。このように、画像情報Ｄ_３を中間の輝度で生成することによって、画像情報の視認性を保ったまま、窓映りを低減することができる。

なお、液晶パネル１０’が表示することのできる明るさの範囲の中で中間の明るさに相当する輝度は、前述したように、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に印加する直流電圧Ｖの大きさを変更することによって生成することができる。すなわち、直流電圧Ｖを、最大電圧Ｖmaxを超えない範囲で高くすることによって、中間の明るさとしてより暗い画像情報を出力することができる。逆に、直流電圧Ｖを低くすることによって、中間の明るさとしてより明るい画像情報を出力することができる。

また、この中間の明るさを有する画像情報は、バックライト１０ｇの輝度を調整して生成することもできる。すなわち、カラーフィルタ１０ｃ（画像表示部）に所定の値（色）を格納して、バックライト１０ｇの輝度を最大輝度から下げて設定することによって、バックライト１０ｇで照射されてカラーフィルタ１０ｃ（画像表示部）を透過した光の輝度を、中間の明るさとすることもできる。

ここで、周囲が明るい昼間にあっては、中間の輝度で生成された画像情報Ｄ_３を表示したのでは、肝心な画像情報の視認性が悪化する可能性がある。さらに、昼間は、ウインドシールド５を通した背景輝度が高いことによって、夜間に比べて窓映りが気にならない。したがって、昼間においては、液晶パネル１０’が表示することのできる明るさの範囲の中で最大の輝度によって画像情報を生成して液晶パネル１０’に表示してもよい。そして、夜間のみ、液晶パネル１０’が表示することのできる明るさの範囲の中で中間に相当する輝度で画像情報を生成して液晶パネル１０’に表示することによって、昼夜を問わずに画像情報の視認性を確保することができ、なおかつ、夜間における窓映りの発生を低減することができる。

なお、昼間と夜間の判断は、車両が有するライトスイッチのＯＮ／ＯＦＦを判断して行ってもよいし、車両に設置された、車外の明るさを検知する照度センサの出力に基づいて行ってもよい。また、車両が有する時刻情報を用いて行ってもよい。

なお、車両のデザイン性の要請等によって、液晶パネル１０’の透過率が低減する方向である階調反転領域Ｒ_０をウインドシールド５側に向けられないときは、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に印加する直流電圧Ｖの電圧値の調整や、配向膜１０ｅに形成する配向方向の調整、または、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に印加する電圧に応じて所望の方向に向きを変えるような適切な種類の液晶分子１０ｍの選択を行うことによって、透過率が低減する方向を適切に設計して、窓映りが低減できる車両用表示装置を実現することができる。

以上、説明したように、実施例１に係る車両用表示装置２０によれば、液晶パネル１０’を構成する対向する２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に直流電圧Ｖを印加したときに、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に挟まれた液晶層１０ｆに含まれる楕円体形状を有する液晶分子１０ｍが、印加した直流電圧Ｖの大きさに応じた方向に向きを変える。このとき、液晶層１０ｆを裏面１０ｔ側から照明すると、液晶分子１０ｍの向いた方向に応じて、液晶層１０ｆの中を進む光の透過率が変化する。特に、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に所定の直流電圧Ｖとして中間電圧Ｖmidを印加したときには、所定の角度方向に進む光の透過率が低減するため、液晶層１０ｆの法線方向に対して光の透過率が非対称に変化する。したがって、液晶パネル１０’の２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に所定の直流電圧Ｖとして中間電圧Ｖmidを印加したときに、液晶パネル１０’の法線方向に対して光の透過率が低減する側を車両のウインドシールド５側に設置することによって、液晶パネル１０’の表面側に接するように配置されたカラ―フィルタ１０ｃ（画像表示部）に出力された、色情報を有する画像情報がウインドシールド５に映り込むことによって発生する窓映りを低減することができる。

また、実施例１に係る車両用表示装置２０によれば、画像情報が、液晶パネル１０’が表示可能な明るさの中の中間の明るさで出力されるため、画像情報を、より高い明るさで出力したときと比べて、ウインドシールド５を通した背景の輝度と画像情報のウインドシールド５への映り込みの輝度の差をより一層小さくすることができ、窓映りをより一層気にならないレベルに低減することができる。

また、実施例１に係る車両用表示装置２０によれば、昼間は、画像情報が最大の明るさで出力されることによって、表示の視認性を高くすることができるとともに、ウインドシールド５を通した背景の輝度と画像情報のウインドシールド５への映り込みの輝度の差が小さくなるため、窓映りを気にならないレベルに低減することができる。一方、夜間は、画像情報が中間の明るさで出力されることによって、表示の視認性を落とすことなく、しかも、ウインドシールド５を通した背景の輝度と画像情報のウインドシールドへの映り込みの輝度の差を小さくすることができるため、窓映りを気にならないレベルに低減することができる。

また、実施例１に係る車両用表示装置２０によれば、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に印加する直流電圧Ｖの調整、または、バックライト１０ｇの輝度の調整によって、画像情報の中間の明るさを生成するため、窓映りが低減する中間の明るさを、特別な構成要素を用いることなく簡便に生成することができる。

また、実施例１に係る車両用表示装置２０によれば、ねじれマティック液晶が有する、２枚の透明電極１０ｄ，１０ｄの間に所定の直流電圧ＶとしてＶmidを印加したときに、液晶層１０ｆに含まれる液晶分子１０ｍが、印加した直流電圧Ｖの大きさに応じた方向を向くという特性によって、直流電圧Ｖの大きさに応じた方向に、液晶パネル１０’の透過率が低減した階調反転領域Ｒ_０を形成することができる。そして、その階調反転領域Ｒ_０がウインドシールド５側を向くように液晶パネル１０’を設置することによって、窓映りを低減することができる。

なお、実施例の説明では、液晶パネル１０に、画像情報Ｄ_１として図６（ｂ）に示す白から黒に至るグレースケールで表現された画像の例を示したが、これは、画像情報Ｄ_１として、色を有する画像を表示したときにも適用することができる。すなわち、例えば、暗い赤から明るい赤に至る階調を有する画像、暗い緑から明るい緑に至る階調を有する画像、暗い青から明るい青に至る階調を有する画像、または、それらの色が混在した画像を表示したときにも適用することができる。すなわち、液晶パネル１０に表示される画像情報Ｄ_１を、色彩を問わずに、液晶パネルが表示可能な明るさの中の中間の明るさで表示することによって、窓映りを低減することができる。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。

５ ウインドシールド
１０ 液晶パネル
２０ 車両用表示装置
５０ 表示制御部
１００ 運転者
Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３ 光路
１０ 液晶パネル
１０ａ 偏光フィルタ
１０ｂ ガラス基板
１０ｃ カラーフィルタ（画像表示部）
１０ｄ 透明電極
１０ｅ 配向膜
１０ｆ 液晶層
１０ｇ バックライト
１０ｍ 液晶分子
１０ｓ 表面
１０ｔ 裏面

Claims (5)

1. 対向する２枚の透明電極に挟まれた液晶層を有し、前記２枚の透明電極の間に所定の直流電圧を印加して、前記液晶層を裏面側から照明したときに、前記液晶層を、前記液晶層の法線方向に対して表面側の所定の角度方向から見たときの光の透過率が、前記法線方向に対して非対称に変化する特性を有する液晶パネルと、
   前記液晶パネルを裏面側から照明するバックライトと、
   前記液晶パネルの表面側に接するように配置されて、色情報を有する画像情報を出力する画像表示部と、を有し、前記液晶パネルを、前記２枚の透明電極の間に前記所定の直流電圧を印加して、前記法線方向に対して光の透過率が小さくなる側を、車両のウインドシールド側に設置したことを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記画像情報を、前記液晶パネルが表示可能な明るさの中の中間の明るさで出力することを特徴とする請求項１または請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記画像情報を、夜間には、前記液晶パネルが表示可能な明るさの中の中間の明るさで出力して、昼間には、前記液晶パネルが表示可能な最大の明るさで出力することを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
4. 前記中間の明るさは、前記所定の直流電圧の調整、または、前記バックライトの輝度の調整によって生成することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用表示装置。
5. 前記液晶層は、ねじれマティック液晶を含むものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用表示装置。