JP2019159228A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示領域を斜めから見た際にも外観を損ねない車両用表示装置を提供する。【解決手段】画像を表示することで、車両情報を運転者に提供する表示手段１４と、表示手段１４に画像信号を伝達する回路基板１６と、表示手段１４と回路基板１６を収容する凹部を有する下ケース１７と、凹部を覆うように設けられたレンズ１１と、運転者から視認可能に設けられ、光の反射を抑制する低反射処理層１３４と、前記低反射処理層よりも運転者側に設けられ、入射光のうち入射角が所定角度以上の光を遮る光出射方向制限層１３３とを備える車両用表示装置。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される表示装置に関する。

従来より、例えば特許文献１に開示されているような、低反射処理層を設けることにより視認性を向上させた表示装置が種々提案されている。低反射処理層としては、ＡＲ （Anti Reflection）フィルムや、微細な凹凸形状により表面反射を抑制するモスアイフィルム等が知られている。

特開２０１７−１８１６１０号公報

低反射処理層は視線角度が０°となるような位置（層に対して視線が垂直となる位置）から視認した場合には処理を施さない場合よりも反射率が小さい。しかしながら、視線角度が９０°に近づくにつれ、反射率が上昇し、白っぽく見え、外観を損ねてしまう場合があった。

本発明の目的とするところは、上述課題に着目し、車両用表示装置を斜めから視認した場合においても外観を損ねない車両用表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両用表示装置は、
車両に搭載される車両用表示装置において、
画像を表示することで、車両情報を運転者に提供する表示手段と、
前記表示手段に画像信号を伝達する回路基板と、
前記表示器と前記回路基板を収容する凹部を有する筐体と、
前記凹部を覆うように設けられた透視部材と、
前記運転者から視認可能に設けられ、透光性物体の表面での光の反射を抑制する低反射処理層と、
前記低反射処理層よりも運転者側に設けられ、入射光のうち入射角が所定角度以上の光を遮断する光出射方向制限層と
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、斜めから視認した場合においても外観を損ねない車両用表示装置を提供できる。

本開示の第一の実施形態の表示装置の車両搭載時の外観を示す図。 図１中のＸ−Ｘ断面図。 （ａ）第一の実施形態の文字板１３のＸ−Ｘ断面図。（ｂ）第一の実施形態のルーバーフィルム１３３の水平断面図。 第二の実施形態の表示装置の断面図。 第二の実施形態の文字板１３及び表示器１４の断面図。 第三の実施形態の文字板１３及び表示器１４の断面図。

以下に、本開示の表示装置（車両用表示装置）を、車両に適用した実施形態として例にあげ、添付図面を用いて説明する。

図１に示すように、表示装置１０は車両１に搭載され、車両１の使用者である運転者の前方のインストルメントパネル（インパネ）に形成されたメータフード２の下方に組み付けられている。また表示装置１０は、表示装置１０の外部から得られた種々の情報を表示し、運転者へ提供する。
また表示装置１０は運転者から視認可能に２つのアナログメータを備える。アナログメータは車両１の速度やエンジン回転数といった車両情報を提供する。また表示装置１０は使用者から見て表示装置１０の中央に表示器１４（表示手段）が視認可能に配置される。表示器１４は表示する画像により車両装備のメンテナンス情報や、経路案内情報、車両情報、運転情報を含む情報を運転者に提供する。
また表示装置１０は、車両装備の異常や状態を報知する警告表示部１０ｄを設ける。

次に、図２を用いて表示装置１０の構成を詳細に説明する。
表示装置１０は、レンズ１１（透視部材）、見返し１２、文字板１３（透視部材）、表示器１４、中ケース１５、回路基板１６、下ケース１７（筐体）を備える。

レンズ１１（透視部材）は、透光性の材料からなるが、例えばアクリル樹脂が適用できる。またレンズ１１の運転者と対向する面の形状は、外光や運転者自身の像が運転者の視点方向へ反射されることがないように、車両上方向にあたる部分がせり出ており、結果として車両下方向を向いた形状を成して余計な映り込みを防止している。また本開示におけるレンズ１１の運転者と対向する面の形状は車両下方向を向いた形状を成しているとしたが、これは上述の反射を防ぐための形状であるため、少なくとも片側に傾斜していればよい。本開示とは反対に車両上方向を向いた形状でも良い。またフック１１ａにより後述する見返し１２に形成された係止部１２ａに係止される。

見返し１２は、遮光性の樹脂からなり、例えばタルク粉末を含有するポリプロピレンが適用できる。また見返し１２は、後述する文字板の可視部を規定するような孔状を成す壁部と、レンズ１１に係止される被係止部、後述する下ケース１７を係止する係止部を有する。壁部の形状は、レンズ１１を図に示す通りに係止する目的と、後述する文字板１３が外光に照らされることを防止する目的から、車両上方向にあたる部分がせり出ている。上述の通り、レンズ１１の傾斜はこれに限定されるものではないので、レンズ１１の傾斜に追従するようにせり出ていればよい。

文字板１３の構成は図３を用いて説明する。
文字板１３（透視部材）は基材１３１と、印刷層１３２と、ルーバーフィルム１３３（光出射方向制限層）と、モスアイフィルム１３４（低反射処理層）とを設ける。

基材１３１は板状の透明な材料（透光性基材）、特に樹脂材やガラスで構成しうるが、例えばポリカーボネートの板材が好適である。

印刷層１３２は基材１３１の裏面に塗料が塗布されてなる。主に暗色な塗料が適用され、後述する表示器１４の可視部には塗料が塗られておらず、表示器１４の表示領域よりも外側には塗料が印刷されている。また印刷層１３２は色が異なる塗料、例えば明色塗料を一部に施す事により、前述の目盛り部１０ａを形成する。また印刷層１３２の一部には警告表示部１０ｄが形成されている。警告表示部１０ｄは印刷層１３２の所定箇所に抜き文字状に印刷が施されていないことで透光性を持つ構成である。

ルーバーフィルム１３３（光出射方向制限層）は図３（ｂ）に示す通り、高透明シリコーンゴム１３３ｂがＰＣ（ポリカーボネート）フィルム１３３ａ及びＰＣフィルム１３３ｄに挟まれることでなるフィルムであり、高透明シリコーンゴム１３３ｂの中には高透明シリコーンゴム１３３ｂが成す面に垂直となるように黒色シリコーンゴム帯状体１３３ｃが等間隔に並ぶようなフィルムである。ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）により基材１３１の裏面に貼付されている。

ルーバーフィルム１３３は上記の構成により、所定の斜め方向へ透過する光を遮断する機能を有するフィルムである。本実施形態におけるこの所定の斜め方向とは、黒色シリコーンゴム帯状体１３３ｃの厚み方向に対する斜め方向である。図３（ｂ）に示す通り、黒色シリコーンゴム帯状体１３３ｃの厚み方向成分においてフィルム面の法線ａに対する視線ｂの角度（視線角度）が、黒色シリコーンゴム帯状体の幅Ｂに対する間隔Ａの比率のアークタンジェントの値（臨界視線角度ｃ）以上となる時、フィルムを透過する光が遮断されフィルムが黒く見える。この臨界視線角度ｃを、後述するモスアイフィルム１３４や、表示器１４の表面に施された低反射処理層が顕著に白く見え始める際の視線角度より小さい角度となる構成にすることが望ましい。

本実施形態では黒色シリコーンゴム帯状体１３３ｃの厚み方向が表示装置１０の左右方向（水平方向）と一致するように設けている。これにより、ルーバーフィルム１３３に入射した光で入射角の水平成分が所定角度（臨界視線角度ｃ）以上である光は遮断される。従って、表示装置１０と正対する運転者には表示装置の表示器１４やアナログメータが提供する情報を視認可能にしつつも、左右方向の乗員からはルーバーフィルム１３３によりメータ表示面は黒く見える。
また表示装置１０から出射されメータフード２に遮られなかった光が、表示装置の左右方向に存在する車両１に搭載された窓部材や内装部材を照らす虞を低減する効果も達することができる。

モスアイフィルム１３４は、蛾の目（Moth-eye）の表面構造のように光の波長より短い周期構造を表面に備えるフィルムである。これを透光性物体の表面に貼付すると、フィルムの外界を構成する物質と透光性物体を構成する物質との間に屈折率の差が存在する場合においても、周期構造により擬似的に屈折率が徐変されることで透光性物体の表面での光の反射を抑制することができるフィルムである。モスアイフィルム１３４は文字板１３の最裏面にＯＣＡを用いて貼付されている。

モスアイフィルム１３４は入射角を０°として光線を照射した場合は反射率が０．１％未満となる。しかし、入射角を例えば６０°とした場合にはその低反射性能を維持できず、外観が白っぽく見える場合がある。したがって、ルーバーフィルム１ｃは、例えば、臨界視線角度ｃが６０°のもの（ルーバーフィルム１３３面に対しておよそ３０°で遮光する仕様）を適用でき、この場合、表示装置１０の表示視野角（可視角度）も臨界視野角と同じになる。

また文字板１３は、運転者と対向する面に樹脂製のリング部材１０ｂと指針部１０ｃを有する。指針部１０ｃは図示しない公知の回動部を有する。回動部は例えば後述する制御部１６ｃに接続されるステッピングモータで構成され、車速やエンジン回転数に応じて所定のパルス信号を制御部１６ｃから受信し、回動を行う。この回動に伴い指針部１０ｃも回動し、目盛り部１０ａと指針部１０ｃが表す示度により車両情報を運転者に提供するアナログメータを形成する。

図２に示す表示装置１０の構成の説明に戻る。
表示器１４は画像表示手段からなり、例えばＴＦＴ液晶モジュールが適用できる。表示器１４は後述する制御部１６ｃとＦＰＣ（Flat Printed Cable）で接続され、制御部１６ｃが送信した画像情報及び輝度情報を受信し、所定の画像更新周期で表示する情報を更新又は維持する。また表示器１４は、表示領域を含む運転者と対向する面にＡＲコートが施されている。
ＡＲコートとは、当該面の最表面に位置する物質よりも屈折率が低い低屈折率膜であって、相対的に屈折率が低い低屈折率層と相対的に屈折率が高い高屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜を施すことで実現される低反射処理層である。その処理方法は例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法などでなされる。

中ケース１５は遮光性の樹脂材料からなり、例えばタルクを含有するポリプロピレンが適用できる。中ケース１５の形状は表示器１４を収容する凹部と、警告表示部１０ｄを透過照明する光線が通過する孔部を設ける形状を成している。
また中ケース１５は警告表示部１０ｄを透過照明する光線の光路を規定する区画壁を有し、その区画壁のうち表示器１４を収容する第一の凹部と隣接する区画壁のうち文字板１３と接触する端面、区画壁端部１５ａを有する。

回路基板１６は例えば板状のガラスエポキシ材に銅箔の配線パターンが印刷されたプリント基板を適用でき、中ケース１５の裏面（表示器１４を収容する凹部の底面に対する裏面）に配置される。また回路基板１６は運転者と対向する面（表面）の所定箇所に光源１６ｂが設けられ、裏面にはコネクタ１６ａと、制御部１６ｃが設けられ、図示されていないが制御部１６ｃが生成した画像信号を表示器１４へ送信するＦＰＣ用コネクタが設けられている。

コネクタ１６ａは基板に露出した端子を樹脂のハウジングで覆われた接続部材である。表示装置１０と、車両１が備える電源と、を接続したり、表示装置１０と、車両１が備える種々のＥＣＵ（Electronic Control Unit）とをＣＡＮ（Controller Area Network）を介して接続するためのコネクタである。

光源１６ｂは回路基板１６に実装された発光体であり、例えば発光ダイオードが適用できる。回路基板１６から供給される電圧により発光し、出射した光線は中ケース１５の孔部を通して警告表示部１０ｄを透過照明する。

制御部１６ｃ（制御手段）はプログラムや入力されたデータ、演算経過、演算結果等を保持する記憶部、記憶部に保持された情報に基づいて所定の演算処理を行う演算部、また他機器との接続用インターフェース等を設けたマイクロコンピュータで構成し得る。回路基板１６、コネクタ１６ａを介して表示装置１０の外部に接続された種々の電子機器から車両情報、経路案内情報等を受信し、表示器１４へ表示する画像を生成して表示器１４へ送信したり、アナログメータへその時点でのエンジン回転数や車速に応じた車両情報を送信したりしている。

下ケース１７は遮光性の樹脂材料からなり、文字板１３、表示器１４、中ケース１５、回路基板１６を収容する凹部と、見返し１２に係止されるための被係止部を設け、更にコネクタ１６ａが表示装置１０外部と接続されるための孔部が設ける。

以上の構造物により本開示の表示装置１０は構成される。

次に本開示の表示装置の第二の実施形態を図示例を用いつつ説明する。なお、上述実施形態と同様の部品構成については同じ符号を記して詳細な説明を省く。

図４に示すように、第二の実施形態の表示装置１０はレンズ１１（透視部材）、表示器１４、中ケース１５、回路基板１６、下ケース（筐体）１７を備える。本実施形態のように、見返し１２を排した構成であってもよい。
図５にレンズ１１と表示器１４の断面図を示す。図４に示す通り、第二の実施形態においてはレンズ１１が印刷層１３２とルーバーフィルム１３３を設けている。また、表示器１４の表示面には低反射処理層としてモスアイフィルム１３４が設けられている。

また本実施形態では、ルーバーフィルム１３３の黒色シリコーンゴム帯状体１３３ｃの厚み方向が鉛直方向に沿うように貼付されている。これにより、表示装置１０から出射される光のうち、鉛直方向成分においてフィルム面の法線ａと出射する方向とが成す角度が所定以上である光が遮断される。
これにより車両１に備わる窓部材や内装部材が、メータフード２に遮られず出射された光により照らされる虞を低減するという効果も達することが可能である。
本実施形態のように、透視部材に低反射処理層が無くとも、表示装置１０に備わる被透視部材（例えば表示器１４）に低反射処理が施されており、その運転者と低反射処理との間に光出射方向制限層を設けられていれば、見映えの改善を達することができる。

次に本開示の表示装置の第三の実施形態を図示例を用いつつ説明する。なお、上述実施形態と同様の部品構成については同じ符号を記して詳細な説明を省く。

本実施形態の表示装置も図４に示すような表示装置１０であるが、そのレンズ１１（透視部材）と表示器１４（表示手段）は図６に示す断面図のように構成される。

レンズ１１には上述の素材が適用でき、その裏面には印刷層１３２が形成されている

表示器１４は上述の手段が適用でき、運転者と対向する面（表面）には低反射処理層１４ａが施されている。更に低反射処理層１４ａの表面には光出射方向制限層１４ｂを設けている。

本実施形態の光出射方向制限層１４ｂは、鉛直方向成分において出射角度が所定以上の光及び水平方向成分において出射角度が所定以上の光の両方を遮断するように設けられている。

このような構成にあっては、第一の実施形態と第二の実施形態で述べた効果を達する事ができる。なお、例えば、鉛直方向成分または水平方向成分の何れか一方に置いて出射角度が所定以上の光を遮断する光出射方向制限層１４ｂを適用することもでき、想定される運転者の視点移動に応じて選択されると良い。

また本実施形態のように、光出射方向制限層が設けられる部材は透視部材に限定されるものではなく、運転者が表示手段を視認した際に、運転者の視点と表示手段の間に設けられていれば良い。

なお、本発明の表示装置を上述した実施形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。

例えば、表示器１４としてＴＦＴ液晶モジュールが適用できるとしたが、情報を表示できるディスプレイ装置ならばこれに適用でき、例えば有機ＥＬディスプレイも適用できる。

また、低反射処理層としてモスアイフィルムを適用した例を提示したが、透光性物体の表面の反射を抑えるフィルムであればよいので、ＡＧ（Anti Glare）フィルムや、ＡＲフィルムでもよい。ＡＲコートにおいても、視線角度を９０°へ近づけるにつれて白っぽく見える場合がある。

また、光出射方向制限層として本開示ではルーバーフィルムを用いて説明したが、他の光出射方向制限層を用いても本発明を達することができるのは勿論である。所定の出射角度を有する光のみを遮断できる光出射方向制限層であれば本発明の効果を達することができる。例えば光出射方向制限層として、偏光板と、入射角特性を持った傾斜は以降位相差板を組み合わせた光出射方向制限層であってもよい。この入射角特性を持った位相差板とは、例えば層に対して垂直に入射した直線偏光は透過し、入射角が所定の角度以上の直線偏光は１／２波長分の位相差を与え、入射前の偏光軸と直交する偏光軸に回転する位相差板として作用するフィルムがある。このフィルムに偏光板を貼付したものが光出射方向制限層として適用できる。偏光板が貼付された面が運転者と対向するように、なおかつ偏光板の軸が入射前の直線偏光の偏光軸と一致するように光出射方向制限層として設けることで、層に対して垂直に入射した光線は透過し、入射角が所定の角度以上の光線は位相差が生じ、偏光板により遮断される。

また、本開示では光出射方向制限層は層の法線方向に対して対称な遮光特性を示す光出射方向制限層を用いて説明したが、対称な遮光特性を示すものでなくとも良い。例えば、鉛直方向成分において出射角度が上方向に所定の出射角度以上の光のみ遮断する光出射方向制限層であってもよい。この場合は上方向から覗き込んだ場合でも外観を損ねなかったり、上方向に備わる窓部材や内装部材への光の照射を防ぐ事ができる。

また、本開示では説明を簡便にするため表示装置１０の文字板１３や表示器１４は運転者が視認する面が鉛直となるように説明したが、実施に伴い各部材は傾斜を伴って設計された場合においても本開示の効果は発揮できることは勿論である。

また、本開示ではマイクロコンピュータからなる制御手段を回路基板に実装し、表示手段の表示制御を行う構成を示したが、制御手段を筐体の外部に構成し、制御手段により生成された画像信号を入力して表示駆動する構成であっても良い。例えば、車両に搭載されたセンターインフォメーションディスプレイに備わる制御手段が、メータフード内に配置される本開示の車両用表示装置、ヘッドアップディスプレイ、センターインフォメーションディスプレイに表示される画像を生成するような構成であっても良い。

１ 車両
１０ 表示装置
１０ａ 目盛り部
１０ｂ リング部材
１０ｃ 指針部
１０ｄ 警告表示部
１１ レンズ（透視部材）
１１ａ フック
１２ 見返し
１２ａ 係止部
１３ 文字板（透視部材）
１３１ 基材
１３２ 印刷層
１３３ ルーバー（光出射方向制限層）
１３３ａ ＰＣフィルム
１３３ｂ 高透明シリコーンゴム
１３３ｃ 黒色シリコーンゴム帯状体
１３３ｄ ＰＣフィルム
１３４ モスアイフィルム（低反射処理層）
１４ 表示器（表示手段）
１５ 中ケース
１６ 回路基板
１６ａ コネクタ
１６ｂ 光源
１６ｃ 制御手段
１７ 下ケース（筐体）
２ メータフード

Claims (7)

1. 車両に搭載される車両用表示装置において、
   画像を表示することで、車両情報を運転者に提供する表示手段と、
   前記表示手段に画像信号を伝達する回路基板と、
   前記表示手段と前記回路基板を収容する凹部を有する筐体と、
   前記凹部を覆うように設けられた透視部材と、
   前記運転者から視認可能に設けられ、光の反射を抑制する低反射処理層と、
   前記低反射処理層よりも運転者側に設けられ、入射光のうち入射角が所定角度以上の光を遮る光出射方向制限層と
   を備えることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記車両から受信した前記車両情報に基づいて、前記画像を生成する制御手段
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記光出射方向制限層は、前記光出射方向制限層に入射した光線の内、水平方向において入射角が所定の角度以上である光線は遮光する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用表示装置。
4. 前記光出射方向制限層は、前記光出射方向制限層に入射した光線の内、鉛直方向において入射角が所定の角度以上である光線は遮光する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
5. 前記光出射方向制限層は前記透視部材に設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
6. 前記低反射処理層は前記表示領域の表面に設けられており、
   前記光出射方向制限層は前記透視部材の裏面に設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
7. 前記低反射処理層は前記透視部材の最裏面に設けられ、
   前記光出射方向制限層は前記透視部材と前記低反射処理層との間に設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
   

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