JP2018092006A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】条件が異なる表示に対して液晶パネルを共通化する技術を提供する。【解決手段】液晶パネル１０は、互いに異なった第１領域３０と第２領域３２とを有する。第１導光パネル１２は、第１領域３０の第１面３４側における第１領域３０に配置される。第１光源１６は、第１導光パネル１２に取り付けられる。第２導光パネル１４は、液晶パネル１０の第１面３４側とは反対の第２面３６側における第２領域３２に配置される。第２光源１８は、第２導光パネル１４に取り付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関し、特に液晶パネルを含む表示装置に関する。

液晶ディスプレイ装置に使用される直下型のバックライト装置では、一般的に、バックライト装置の発光領域全体に同一のランプがマトリクス状に配置される。その際、ＲＧＢの各ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に加え白色ＬＥＤを発光領域全体に配置することはコスト高につながる。一方、液晶ディスプレイ装置の使用形態によっては、液晶ディスプレイの表示領域の一部に、高輝度の表示をしない領域あるいは単色の表示のみを行う領域が存在する場合がある。このような状況おいて、第１発光領域には、ＲＧＢの各ＬＥＤを含む少なくとも３種類のＬＥＤが配置され、第２発光領域には１または２種類のＬＥＤが配置される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３０５３４１号公報

車両におけるメータパネルとヘッドアップディスプレイとは搭載場所が近いにもかかわらず、それぞれに対して別の液晶ディスプレイを使用する場合、コストが増加する。一方、メータパネルとヘッドアップディスプレイは液晶ディスプレイを使用するという点では共通するが、必要とされる条件が異なるので、それぞれに適した表示が望まれる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、条件が異なる表示に対して液晶パネルを共通化する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の表示装置は、互いに異なった第１領域と第２領域とを有する液晶パネルと、液晶パネルの第１面側における第１領域に配置される第１導光パネルと、第１導光パネルに取り付けられる第１光源と、液晶パネルの第１面側とは反対の第２面側における第２領域に配置される第２導光パネルと、第２導光パネルに取り付けられる第２光源と、を備える。

本発明によれば、条件が異なる表示に対して液晶パネルを共通化できる。

実施例に係る表示装置の構成を示す斜視図である。 図１の液晶パネルの構成を示す分解斜視図である。 図１の表示装置を備える表示システムの構成を示す断面図である。

実施例を具体的に説明する前に、実施例の創出に至った経緯を述べる。本実施例は、メータパネルとヘッドアップディスプレイのような異なった画像を同時に表示する表示装置に関する。メータパネルのための表示は運転者に直接視認されるが、ヘッドアップディスプレイのための表示は虚像として間接的に運転者に視認される。そのため、これらが表示される条件が異なる。一方、コストの増加を抑制するために、異なった画像を同時に表示する場合であっても液晶パネルが共通化される方が望ましい。そこで、本実施例に係る表示装置は以下のように構成される。なお、以下の説明において、「平行」、「直交」は、完全な平行、直交だけではなく、誤差の範囲で平行、直交からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。

図１は、実施例に係る表示装置１００の構成を示す斜視図である。図１に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、表示装置１００の液晶パネル１０の面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、表示装置１００の厚み方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。ｚ軸の正方向は「正面側」を示し、ｚ軸の負方向は「裏面側」を示す。

表示装置１００は、液晶パネル１０、第１導光パネル１２、第２導光パネル１４、第１光源１６、第２光源１８、位相差板２０を含む。また、液晶パネル１０は、第１領域３０、第２領域３２を含むとともに、正面側に第１面３４を配置し、裏面側に第２面３６を配置する。表示装置１００は、例えば、車両のインストルメンタルパネル（図示せず）に備えられる。なお、インストルメンタルパネルはダッシュボードとも呼ばれる。図１におけるｚ軸の正方向側に運転席、助手席（図示せず）が配置されており、運転席に着席した運転者がｚ軸の負方向に向かって表示装置１００を視認する。

液晶パネル１０は、板形状に形成されており、ｘ−ｙ平面に広がる矩形状の第１面３４をｚ軸の正方向側に有するとともに、第１面３４と同一形状の第２面３６をｚ軸の負方向側に有する。液晶パネル１０に含まれた第１面３４、第２面３６は、互いに異なった第１領域３０と第２領域３２とを有する。ここでは、ｘ軸方向の正方向側かつｙ軸方向の正方向側に第１領域３０が配置されるとともに、第１領域３０が配置されていない残りの部分に第２領域３２が配置される。また、液晶パネル１０の第１領域３０の面積は、液晶パネル１０の第２領域３２の面積よりも狭い。このような構成において、第１領域３０にはヘッドアップディスプレイ用の画像が表示され、第２領域３２には、メータパネル用の画像が表示される。ヘッドアップディスプレイ用の画像、メータパネル用の画像には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明する。第１領域３０および第２領域３２は、第１面３４と第２面３６において、互いに相対した位置に配置される。

第１導光パネル１２は、液晶パネル１０の第１面３４側における第１領域３０に配置される。第１導光パネル１２は、板形状に形成されており、第１領域３０と同様のサイズの面であって、かつｘ−ｙ平面に広がる矩形状の面をｚ軸の正方向側と負方向側とに有する。第１光源１６は、第１導光パネル１２のｚ軸の正方向側の面に取り付けられる。第１光源１６は、例えば、ＬＥＤにより構成される。第１光源１６から出射された第１光４０は、第１導光パネル１２、第１領域３０の順にｚ軸の負方向に向かって進む。

第２導光パネル１４は、液晶パネル１０の第２面３６側における第２領域３２に配置される。第２導光パネル１４は、第１領域３０に近接した部分がくぼんだ板形状に形成されており、第２領域３２と同様のサイズの面であって、かつｘ−ｙ平面に広がる一部切欠いた形状の面をｚ軸の正方向側と負方向側とに有する。

ここで、第１導光パネル１２の視野角は第２導光パネル１４の視野角と異なっており、第１導光パネル１２の視野角は第２導光パネル１４の視野角よりも狭くされる。第１導光パネル１２の視野角は、垂直方向で±１０度以上、水平方向で±３０度以上である。例えば垂直方向±１０度、水平方向±３０度であれば、コンバイナ６４に投影される第１表示光５０を運転者７０が視認可能な領域が確保される。第２導光パネル１４の視野角は、垂直方向で＋２０度以上、−１０度以上、水平方向で±５０度以上である。例えば垂直方向＋２０度、−１０度、水平方向±５０度であれば、第２領域３２からの第２表示光５２を運転者７０が視認可能な領域が確保される。このような視野角を確保するために、第１導光パネル１２と第２導光パネル１４はそれぞれ異なる導光板や異なる２枚のプリズムシートによって形成される。導光パネルの視野角を広くする場合、導光パネルからの表示輝度を確保するために光源のＬＥＤ発光出力を上げる必要がある。一方、視野角が狭い場合はＬＥＤ発光出力を上げずに表示輝度を上げることができる。

第２光源１８は、第２導光パネル１４のうちのｙ軸の負方向側においてｘ軸方向に延びる縁部に取り付けられる。第２光源１８は、ｙ軸方向よりもｘ軸方向に長い板形状あるいは棒状に形成される。ここで、第１光源１６の輝度は第２光源１８の輝度と異なっており、第１光源１６の輝度は第２光源１８の輝度よりも高い。例えば、液晶入射前の第１光源１６の輝度は、２００，０００〜２，０００，０００ｃｄ／ｍ^２であり、第２光源１８の輝度は、１５，０００〜２５，０００ｃｄ／ｍ^２である。

位相差板２０は、液晶パネル１０の第１面３４側における第２領域３２に配置される。位相差板２０は、第２導光パネル１４と同様の形状に形成される。位相差板２０は、光に位相差を与えるために光学系内に入れる透明板であり、位相板とも呼ばれる。位相差板２０には公知の技術が使用されればよいが、ここでは図２を使用しながら、位相差板２０を使用する理由を説明する。

図２は、液晶パネル１０の構成を示す分解斜視図である。液晶パネル１０は、第１偏光フィルタ１５０、第１配向膜１５２、液晶１５４、第２配向膜１５６、第２偏光フィルタ１５８を含む。第１偏光フィルタ１５０は、特定方向に偏光した光だけに限って通過させるフィルタであり、偏光板とも呼ばれる。第１偏光フィルタ１５０は、水平偏光の光だけを通過させる。第１配向膜１５２は、第１配向膜１５２の反対側の面に水平方向の溝を複数備え、第２配向膜１５６は、第１配向膜１５２の溝に対向した面に垂直方向の溝を複数備える。第１配向膜１５２と第２配向膜１５６との間には液晶１５４が挟まれる。液晶１５４は、第１配向膜１５２の溝、第２配向膜１５６の溝に沿って並ぶ。第１配向膜１５２と第２配向膜１５６は、電圧を印加しない場合に液晶１５４を特定方向に整列させる。第２偏光フィルタ１５８は、第２配向膜１５６の溝が備えられる面の反対側の面に配置される。第２偏光フィルタ１５８は、第１偏光フィルタ１５０と同様に形成されるが、垂直偏光の光だけを通過させる。

ここで、第１偏光フィルタ１５０の偏光角度は、第１導光パネル１２に含まれたプリズムシートの溝方向に合わされ、第２偏光フィルタ１５８の偏光角度は、第２導光パネル１４に含まれたプリズムシートの溝方向に合わされる。これは輝度確保のためである。前述のごとく、第１偏光フィルタ１５０の偏光角度は水平であり、第２偏光フィルタ１５８の偏光角度は垂直であるので、第１導光パネル１２に含まれたプリズムシートの溝方向は水平であり、第２導光パネル１４に含まれたプリズムシートの溝方向は垂直である。

第１光４０は、第１偏光フィルタ１５０側から入射し、第１配向膜１５２、第２配向膜１５６を通過して、第２偏光フィルタ１５８から出射する。ここで、第２偏光フィルタ１５８から出射される第１光４０には垂直偏光がなされている。一方、第２光４２は、第２偏光フィルタ１５８側から入射し、第２配向膜１５６、第１配向膜１５２を通過して、第１偏光フィルタ１５０から出射する。ここで、第１偏光フィルタ１５０から出射される第２光４２には水平偏光がなされている。

このように出射された第１光４０、第２光４２は、運転者によって最終的に視認される。その運転者は、偏光サングラスをかけて運転することもある。偏光サングラスは垂直偏光の光を透過し、水平偏光の光を透過しない。運転者の視認性を確保するために、第１光４０と第２光４２は、表示装置１００から出射される際に垂直偏光の光でなくてはならない。そのため、水平偏光の第２光４２が垂直偏光に変えられることが必要になる。水平偏光の第２光４２を垂直偏光に変えるために、位相差板２０が配置される。図１に戻る。第２光源１８から出射された第２光４２は、第２導光パネル１４、第２領域３２、位相差板２０の順に進む。

図３は、表示装置１００を備える表示システム２００の構成を示す断面図である。表示システム２００は、反射部材６０、コンバイナ６４、表示装置１００を含む。表示装置１００の第１光源１６から出射され、かつ第１導光パネル１２、第１領域３０を順に進んだ第１光４０は、第１表示光５０として第１領域３０から出射される。出射された第１表示光５０は反射部材６０に入射される。反射部材６０は、第１領域３０のｚ軸の負方向側に配置される。反射部材６０はミラーである。反射部材６０は、第１領域３０から出射された第１表示光５０をコンバイナ６４に向けて反射する。

コンバイナ６４は、反射部材６０のｙ軸の正方向側に配置される。コンバイナ６４は、例えばハーフミラーであり、板ガラスと、この板ガラスの一方の面に蒸着された錫または銀などの光半透過膜とで構成される。この光半透過膜は反射膜ともいえる。コンバイナ６４は、半透過性を有しており、運転者７０がコンバイナ６４を通して車両の前方を目視できるように形成される。車両の前方はｚ軸の負方向に相当する。コンバイナ６４には、第１領域３０から出射され、かつ反射部材６０によって反射された第１表示光５０が入射される。

コンバイナ６４に入射された表示光の少なくとも一部は運転者７０の方向に向かって反射されるので、コンバイナ６４に投影された情報は、車両前方の風景に重畳されながら運転者７０に視認される。その際、運転者７０は、コンバイナ６４に投影された情報を虚像６６として視認する。この情報は、例えば、車両の速度、燃料の残量などを示す画像、または、目的地までの距離、進行方向、現在地名、現在地付近に存在する施設、店舗の名称などを示す画像などである。

表示装置１００の第２光源１８から出射され、かつ第２導光パネル１４、第２領域３２、位相差板２０を順に進んだ第２光４２は、第２表示光５２として位相差板２０から出射される。第２表示光５２は運転者７０に直接入射されるので、運転者７０は、第２表示光５２によって示されるメータパネルの画像を視認する。

本実施例によれば、液晶パネルの第１領域と第２領域のそれぞれに対して反対側の面に光源を取り付けるので、互いに反対に向かう表示光を出射できる。また、互いに反対に向かう表示光を出射されるので、条件が異なる表示を独立して実行できる。また、条件が異なる表示が独立して実行されるので、条件が異なる表示に対して液晶パネルを共通化できる。また、視野角が互いに異なった第１導光パネル、第２導光パネルを取り付けるので、第１領域と第２領域のそれぞれから出射される表示光の広がり方を変えることができる。また、輝度が互いに異なった第１光源、第２光源を取り付けるので、第１領域と第２領域のそれぞれから出射される表示光の明るさを変えることができる。また、第１領域と第２領域のそれぞれから出射される表示光の広がり方あるいは明るさが変えられるので、条件が異なる表示に対して液晶パネルを共通化できる。

また、第１光源の輝度が第２光源の輝度よりも高く、第１導光パネルの視野角が第２導光パネルの視野角よりも狭いので、第２領域から出射される表示光よりも第１領域から出射される表示光を明るくかつ狭角にできる。また、第２領域から出射される表示光よりも第１領域から出射される表示光が明るくなるので、第１領域の方を明るくする条件に対応できる。また、第１領域の面積が第２領域の面積よりも狭いので、運転者が直接視認すべき情報を第２領域に表示できる。また、運転者が直接視認すべき情報を第２領域に表示するので、第２領域をメータパネルの表示に使用できる。また、第１領域の面積が第２領域の面積よりも狭いので、運転者が間接的に視認すべき情報を第１領域に表示できる。また、運転者が間接的に視認すべき情報を第１領域に表示するので、第１領域をヘッドアップディスプレイの表示に使用できる。また、第１領域にヘッドアップディスプレイ用の画像が表示され、第２領域にメータパネル用の画像が表示されるので、メータパネルとヘッドアップディスプレイに使用できる。また、位相差板を配置するので、水平偏光の光であっても垂直偏光に変換した光を出射できる。また、垂直偏光の光が出射されるので、偏光サングラスをかけた運転者に表示を視認させることができる。

本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様の表示装置は、互いに異なった第１領域と第２領域とを有する液晶パネルと、液晶パネルの第１面側における第１領域に配置される第１導光パネルと、第１導光パネルに取り付けられる第１光源と、液晶パネルの第１面側とは反対の第２面側における第２領域に配置される第２導光パネルと、第２導光パネルに取り付けられる第２光源と、を備える。

この態様によると、液晶パネルの第１領域と第２領域のそれぞれに対して反対側の面に光源を取り付けるので、条件が異なる表示に対して液晶パネルを共通化できる。

第１導光パネルの視野角は、第２導光パネルの視野角と異なってもよい。この場合、視野角が互いに異なった第１導光パネル、第２導光パネルを取り付けるので、条件が異なる表示に対して液晶パネルを共通化できる。

第１光源の輝度は、第２光源の輝度よりも高く、第１導光パネルの視野角は、第２導光パネルの視野角よりも狭い。この場合、第１光源の輝度が第２光源の輝度よりも高く、第１導光パネルの視野角が第２導光パネルの視野角よりも狭いので、第２領域から出射される表示光よりも第１領域から出射される表示光を明るくかつ狭角にできる

液晶パネルの第１領域の面積は、液晶パネルの第２領域の面積よりも狭い。この場合、第１領域の面積が第２領域の面積よりも狭いので、運転者が直接視認すべき情報を第２領域に表示できる。

液晶パネルの第１領域には、ヘッドアップディスプレイ用の画像が表示され、液晶パネルの第２領域には、メータパネル用の画像が表示されてもよい。この場合、第１領域にヘッドアップディスプレイ用の画像が表示され、第２領域にメータパネル用の画像が表示されるので、メータパネルとヘッドアップディスプレイに使用できる。

液晶パネルの第１面側における第２領域と、液晶パネルの第２面側における第１領域のうちの一方に配置される位相差板をさらに備えてもよい。この場合、位相差板を配置するので、所望の偏光角度の光を出射できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本実施例において、第１領域３０はｘ軸方向の正方向側かつｙ軸方向の正方向側に配置される。しかしながらこれに限らず例えば、第１領域３０および第２領域３２の形状および位置はこれに限定されない。その際、第１導光パネル１２、第２導光パネル１４、第１光源１６、第２光源１８、位相差板２０の形状および位置も、第１領域３０および第２領域３２の形状および位置に応じて決定される。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。

本実施例において、第２光４２が水平偏光されているので、液晶パネル１０の第１面３４側における第２領域３２に位相差板２０が配置される。しかしながらこれに限らず例えば、第１光４０が水平偏光される場合に、液晶パネル１０の第２面３６側における第１領域３０に位相差板２０が配置されてもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。

１０ 液晶パネル、 １２ 第１導光パネル、 １４ 第２導光パネル、 １６ 第１光源、 １８ 第２光源、 ２０ 位相差板、 ３０ 第１領域、 ３２ 第２領域、 ３４ 第１面、 ３６ 第２面、 ４０ 第１光、 ４２ 第２光、 ５０ 第１表示光、 ５２ 第２表示光、 ６０ 反射部材、 ６４ コンバイナ、 ６６ 虚像、 ７０ 運転者、 １００ 表示装置、 １５０ 第１偏光フィルタ、 １５２ 第１配向膜、 １５４ 液晶、 １５６ 第２配向膜、 １５８ 第２偏光フィルタ、 ２００ 表示システム。

Claims (6)

1. 互いに異なった第１領域と第２領域とを有する液晶パネルと、
   前記液晶パネルの第１面側における第１領域に配置される第１導光パネルと、
   前記第１導光パネルに取り付けられる第１光源と、
   前記液晶パネルの第１面側とは反対の第２面側における第２領域に配置される第２導光パネルと、
   前記第２導光パネルに取り付けられる第２光源と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記第１導光パネルの視野角は、前記第２導光パネルの視野角と異なることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１光源の輝度は、前記第２光源の輝度よりも高く、
   前記第１導光パネルの視野角は、前記第２導光パネルの視野角よりも狭いことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記液晶パネルの第１領域の面積は、前記液晶パネルの第２領域の面積よりも狭いことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記液晶パネルの第１領域には、ヘッドアップディスプレイ用の画像が表示され、
   前記液晶パネルの第２領域には、メータパネル用の画像が表示されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。
6. 前記液晶パネルの第１面側における第２領域と、前記液晶パネルの第２面側における第１領域のうちの一方に配置される位相差板をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。

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