JP2020050016A - 車両用表示装置 - Google Patents

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松原 克昌
Katsumasa Matsubara
克昌 松原
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Abstract

【課題】表示器で反射する光によって表示視認性や表示品位が低下することを抑制する車両用表示装置を提供する。【解決手段】車両10に搭載されて、車両に関連する車両情報を画像として表示する表示部13と、光の透過率を調節可能として、車両のウィンドウ11に設けられた調光フィルム120と、調光フィルムにおける透過率を制御して、車内に入射する外光の光量を制御する制御部130と、を備える車両用表示装置において、外光の車内への入射方向に関連する情報を取得する情報取得部110を備え、制御部は、情報に基づいて、表示部の表示面13Aに入射した外光が、車両の乗員に向けて反射しないように、調光フィルムの透過率を制御する。【選択図】図2

Description

本発明は、車両に搭載されて、各種車両情報を表示する車両用表示装置に関するものである。
従来、例えば、特許文献1には、液晶分子が電界印加により制御される調光フィルムを用いた調光システムが記載されている。
調光フィルムは、例えば、自動車のウィンドウガラスに設けられて、自動車の車室内への外光透過を制御(透過率可変による透過、遮光の制御)するようになっている。調光フィルムは視角方向によって著しく透過率が変化するようになっており、調光フィルムの視野角特性を利用して、運転手の視界を損なうことなく、同乗者のプライバシーの保護(車外から見えない)を可能としている。
特開2018−55003号公報
しかしながら、上記特許文献1においては、単に、運転手や同乗者に対する外光の透過度合いが調整されるに過ぎない。自動車の車室内に搭載される車両の情報表示用のディスプレイ(表示器)において、昼間の太陽光が車両のフロント、サイド、リアウィンドウ等を通してディスプレイ表示面に入射・反射すると、車両乗員の表示視認性や表示品位が低下するという問題がある。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、表示器で反射する光によって表示視認性や表示品位が低下することを抑制する車両用表示装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
本発明では、車両(10)に搭載されて、
車両に関連する車両情報を画像として表示する表示部(13)と、
光の透過率を調節可能として、車両のウィンドウ(11)に設けられた調光フィルム(120)と、
調光フィルムにおける透過率を制御して、車内に入射する外光の光量を制御する制御部(130)と、を備える車両用表示装置において、
外光の車内への入射方向に関連する情報を取得する情報取得部(110)を備え、
制御部は、情報に基づいて、表示部の表示面(13A)に入射した外光が、車両の乗員に向けて反射しないように、調光フィルムの透過率を制御することを特徴としている。
この発明によれば、情報に基づいて、外光が入射しようとする入射領域において、調光フィルム(120)に対する調光制御が実行される。これにより、表示面(13A)に入射した外光が車両10の乗員A(B)に向けて反射しないようにすることができるので、表示部(13)の表示視認性や表示品位の低下を抑制することができる。
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
車両における車両用表示装置の各構成を示す説明図である。 車両用表示装置の構成を示すブロック図である。 調光フィルムの構造、および部分的な調光制御を行う場合を示す説明図である。 調光フィルムにおいて、ウィンドウの全体にわたって調光制御を行う場合と、部分的な調光制御を行う場合とを示す説明図である。 外光が表示面で反射する様子を示す説明図(平面図)である。 外光が表示面で反射する様子を示す説明図(側面図)である。 調光フィルムを制御する際の要領を示すフローチャートである。 図7のステップS160のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。 乗員の視線方向の例を示す説明図である。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
第1実施形態における車両用表示装置100について図1〜図9を用いて説明する。本実施形態の車両用表示装置100は、車両10に搭載されて、例えば、車両10に関連する車両情報を、画像によって表示部13に表示するものとなっている。本実施形態では、車両10は、例えば、右ハンドル車の場合を示している。以下、車両用表示装置100を、単に表示装置100と呼ぶことにする。
尚、車両10には、複数のウィンドウ11が設けられており、外光が車内に入射するようになっている。複数のウィンドウ11は、フロントウィンドウ11a、右前サイドウィンドウ11b、右後ろサイドウィンドウ11c、左前サイドウィンドウ11d、左後ろサイドウィンドウ11e、およびリアウィンドウ11fである(図1、図5)。
表示装置100は、図1〜図4に示すように、表示部13、情報取得部110、調光フィルム120、および制御部130等を備えている。表示装置100は、外光が車内に入射して、表示部13の表示面13Aにおいて乗員に向けて反射しないように制御する機能を備えている。本実施形態では、外光を例えば、太陽光として説明する。
表示部13は、例えば、メータディスプレイ13a、カーナビ用ディスプレイ13b、空調用ディスプレイ13c、センタ電子ミラー13d、右電子ミラー13e、および左電子ミラー13f等となっており、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等が使用されている。
メータディスプレイ13aは、いわゆるコンビネーションメータに相当するものであり、車両10のインストルメントパネル12において、運転者(ここでは乗員A)と対向する位置に設けられて、車速、エンジン回転数等の車両走行情報を表示するようになっている。カーナビ用ディスプレイ13bは、インストルメントパネル12の上部で左右方向の中央に設けられて、地図、地図上における自車位置、および目的地案内等のカーナビ情報を表示するようになっている。空調用ディスプレイ13cは、インストルメントパネル12において、カーナビ用ディスプレイ13bの下側に設けられて、空調装置の設定条件、作動状況等の空調情報を表示するようになっている。
また、センタ電子ミラー13dは、いわゆるバックミラーに相当するものであり、フロントウィンドウ11aの上部で左右方向の中央に設けられて、カメラによって撮影された車両10の後方の映像(後方情報)を表示するようになっている。右電子ミラー13eは、いわゆる右ドアミラーに相当するものであり、インストルメントパネル12の右端に設けられて、カメラによって撮影された車両10の右後側方の映像(右後側方情報)を表示するようになっている。左電子ミラー13fは、いわゆる左ドアミラーに相当するものであり、インストルメントパネル12の左端に設けられて、カメラによって撮影された車両10の左後側方の映像(左後側方情報)を表示するようになっている。
上記のように、本実施形態では、表示部13としては、複数の表示部(13a〜13f)が設けられているが、以下、作動説明等において、カーナビ用ディスプレイ13bを代表例として説明する(図5、図6)。
情報取得部110は、車両10において、太陽光の車内への入射方向に関連する情報を取得する部位であり、日付・時刻取得部111、天候・日射量取得部112、自車情報取得部113、乗員位置取得部114等を有している。加えて、情報取得部110は、乗員視線検知部115を有している。
日時・時刻取得部111は、例えば、カレンダータイマーであり、今現在の日付け、および時刻が把握されるようになっている。日時・時刻データは、後述する自車情報と併せて、車両10の現在位置(自車位置)に対する太陽の位置を得るためのデータとなる。日時・時刻取得部111は、取得した日時・時刻データを後述する制御部130(車両情報入力部131)に出力するようになっている。
天候・日射量取得部112は、例えば、外部との無線通信によって接続されるインターネットの天気予報サイト等から、自車位置における天候・日射量のデータを得る部位となっている。天候・日射量データは、後述する調光フィルム120の調光制御の必要性を判断するためのデータとなる。天候・日射量取得部112は、取得した天候・日射量データを後述する制御部130(車両情報入力部131)に出力するようになっている。
自車情報取得部113は、例えば、GPS、ジャイロセンサ、および加速度センサ等を有しており、自車の地図上における位置、方向、および傾き等の自車情報を得る部位となっている。自車情報は、日時・時刻データと併せて、太陽光が表示部13の表示面13Aに入射して、乗員に反射する際の、ウィンドウ11における太陽光の入射領域を算出するためのデータとなる。自車情報取得部113は、取得した自車情報を後述する制御部130(車両情報入力部131)に出力するようになっている。
乗員位置取得部114は、例えば、シートに設けられた位置センサが用いられて、車両10のどのシートに乗員が乗車しているかという乗員情報を得る部位となっている。乗員情報は、後述する調光フィルム120の調光制御を行う際に、どの乗員が調光制御の対象と成り得るかを得るためのデータとなる。図1(図5)では、運転席に乗員Aが、助手席に乗員Bが乗車している場合を示している。乗員位置取得部114は、取得した乗員情報を後述する制御部130(車両情報入力部131)に出力するようになっている。
乗員視線検知部115は、乗員の顔の位置、および顔の向きに対する瞳の位置から、乗員の視線方向を検出する部位となっており、例えば、インストルメントパネル12において、運転席、および助手席と対向する位置にそれぞれ設けられている。乗員視線検知部115としては、例えば、2次元画像、あるいは3次元画像を形成するカメラを用いることができる。視線方向の情報は、各乗員に対して、後述する調光フィルム120の調光制御の必要性を判断するためのデータとなる。乗員視線検知部115は、取得した視線方向情報を後述する制御部130(車両情報入力部131)に出力するようになっている。
調光フィルム120は、光の透過率を調節可能とするフィルム部材であり、各ウィンドウ11a〜11fのそれぞれに対して、全領域を覆うように設けられている。調光フィルム120は、フロントウィンドウ11aに設けられたフロントフィルム121、右前サイドウィンドウ11bに設けられた右前フィルム122、右後ろサイドウィンドウ11cに設けられた右後ろフィルム123、左前サイドウィンドウ11dに設けられた左前フィルム124、左後ろサイドウィンドウ11eに設けられた左後ろフィルム125、およびリアウィンドウ11fに設けられたリアフィルム126を有している(図5)。
調光フィルム120は、一対のフィルム基板の間に液晶分子が挟まれるようにして形成されており、各フィルム基板に設けられた電極に電界を印加することで、液晶分子の傾きが変更されて、光の透過率が調節されるようになっている。調光フィルム120の透過率は、後述する制御部130(調光制御部133)によって制御される(調光制御される)ようになっている。
調光フィルム120は、電界無印加時に光透過性を発揮し、電界印加時の電圧が増加するに応じて、遮光性が上昇するようになっている。つまり、調光フィルム120は、電界無印加時は、光透過性を示す状態を維持するので、ウィンドウ11が遮られることが無く、乗員は外の景色、状況等を視認することが可能となる。逆に、電界印加時は、調光フィルム120は、遮光性を示す状態となり、外部に対してウィンドウ11が遮られる形となる。
また、調光フィルム120における電極は、例えば、図3に示すように、X方向と、Y方向に駆動ラインが複数並ぶように形成されており、各方向の駆動ラインのうち、所定の駆動ラインを選択して、電界を印加することで、選択された領域において部分的に調光できるようになっている(部分調光)。尚、調光フィルム120においては、図4に示すように、各方向の駆動ラインの全部を選択して、電界印加すれば、部分調光に対して、調光フィルム120の全領域にわたって、調光(遮光)する全面調光も可能となっている。
制御部130は、情報取得部110から得られる各種情報に基づいて、表示部13の表示面13Aに入射した太陽光が、乗員に向けて反射しないように、調光フィルム120の透過率を制御して(調光制御して)、車内に入射する太陽光の光量を制御する部位となっている。制御部130は、車両情報入力部131、調光演算部132、および調光制御部133等を有している。
車両情報入力部131は、情報取得部110で得られた各種情報(日時・時刻データ、天候・日射量データ、自車情報、乗員情報、および乗員の視線方向情報)が入力される部位となっている。車両情報入力部131は、入力された各種情報を調光演算部132に出力するようになっている。
調光演算部132は、各種情報(太陽の位置、自車の位置、向き、傾き等)を基に、太陽光が、車内に入射し表示部13(カーナビ用ディスプレイ13b)の表示面13Aで反射して、乗員に至る場合(図5、図6)の、ウィンドウ11における太陽光の入射領域を算出する部位となっている。また、調光演算部132は、入射領域における調光フィルム120に対して付加すべき電圧を決定する部位となっている。
調光制御部133は、調光演算部132によって算出されたウィンドウ11における太陽光の入射領域に対応する調光フィルム120の透過率の制御(調光制御)を実行する部位となっている。
本実施形態の表示装置100は、上記のような構成となっており、以下、図5〜図7を加えて、作動および作用効果について説明する。
図7のフローチャートにおいて、まず、ステップS100で、制御部130は、車両10の電源(IG)がオンされると、ステップS110で、乗員からの調光システム(調光フィルム120に対する調光制御)のオンオフ情報を取得する。
ステップS120で、制御部130は、調光システムがオンされたと判定すると、ステップS130で、情報取得部110から各種情報を取得し、ステップS140に移行する。尚、制御部130は、ステップS120で、否定判定すると、ステップS180に移行する。
ステップS140では、制御部130(調光演算部132)は、各種情報のうち、日時・時刻データから、車両10の周囲環境は、昼なのか夜なのかを判定し、昼であると判定するとステップS150に移行し、夜であると判定するとステップS180に移行する。
ステップS150では、制御部130(調光演算部132)は、各種情報のうち、天候・日射量データ、および自車情報から、調光フィルム120の透過率を制御(以下、調光制御)するにあたって、制御すべき調光フィルム120の対象領域(位置)、および透過率(調光レベル)を演算する。
調光演算部132は、ウィンドウ11において、制御すべき調光フィルム120の対象領域を演算するにあたって、図5に示すように、太陽の位置と、車両10(自車)の位置、方向、傾きより算出する。即ち、調光演算部132は、車内に入射した太陽光のうち、表示部13(カーナビ用ディスプレイ13b)の表示面13Aに入射する入射角θ2、φ2と、表示面13Aで反射する反射角θ1、φ1と、が同等となって乗員(乗員A)に至る場合の、ウィンドウ11における太陽光の入射領域(位置)を、制御すべき調光フィルム120の対象領域として算出する。
また、調光演算部132は、調光フィルム120の調光レベルを演算するにあたっては、天候・日射量データから算出し、調光フィルム120の電極に印加する電圧を算出する。
次に、ステップS160のサブルーチンA(図8)で、調光演算部132は、調光制御の実行にあたって、どの乗員(乗員A、B)を優先するか、あるいは優先は不要であるかを決定する。
図8に示すように、まず、ステップS161で、調光演算部132は、乗員視線検知部115からの視線方向情報に基づいて、乗員A、Bの視線方向(図9中の矢印)を算出し、ステップS162に移行する。
ステップS162では、調光演算部132は、乗員A、Bの視線は、表示部13に向いているのか、車外に向いているのかを判定する。ステップS162で、調光演算部132は、乗員A、Bの視線は、共に表示部13に向いていると判定すると、乗員A、Bに対する優先は不要として、本サブルーチンAを終了する。
また、ステップS162で、調光演算部132は、乗員A、Bの一方の視線は表示部13に向き、乗員A、Bの他方の視線は車外に向いていると判定すると、ステップS163に移行する。また、ステップS162で、調光演算部132は、乗員A、Bの視線は、共に車外に向いていると判定すると、ステップS168に移行する。
ステップS163では、調光演算部132は、乗員A、Bの視線方向のパターンが1であるか2であるかを判定する。パターン1は、乗員Aの視線が表示部13に向き、乗員Bの視線が車外に向いている場合である。また、パターン2は、乗員Aの視線が車外に向き、乗員Bの視線が表示部13に向いている場合である。ステップS163で、調光演算部132は、パターン1であると判定すると、ステップS164に移行し、パターン2であると判定すると、ステップS166に移行する。
ステップS164では、調光演算部132は、乗員A、Bの視線方向に対する調光制御が両立するか否かを判定し、両立しない場合は、ステップS165で、乗員Bに対する調光制御に係る演算値をキャンセルして、乗員Aの表示部13に対する視認性確保のために、乗員Aに対する調光制御を優先する。尚、ステップS164で両立する場合は、乗員A、Bに対する優先付けは不要として、本サブルーチンAを終了する。
一方、ステップS166では、ステップS164と同様に、調光演算部132は、乗員A、Bの視線方向に対する調光制御が両立するか否かを判定し、両立しない場合は、ステップS167で、乗員Bに対する調光制御に係る演算値をキャンセルして、乗員Aの車外に対する視認性確保のために、乗員Aに対する調光制御を優先する。尚、ステップS166で両立する場合は、乗員A、Bに対する優先付けは不要として、本サブルーチンAを終了する。
更に、ステップS168では、乗員A、B共に、視線方向は車外に向いていることから、調光演算部132は、乗員A、Bに対する調光制御に係る演算値をキャンセルして、乗員A、Bの車外に対する視認性を確保して、本サブルーチンAを終了する。
図7に戻って、上記のサブルーチンAを終了すると、ステップS170で、制御部130(調光制御部133)は、ステップS150で演算した対象領域(位置)が、算出した調光レベルとなるように、対応する電極に電界を印加する。これにより、調光フィルム120の制御すべき対象領域の透過率が低下されて、表示部13に向かい、更に表示部13で反射した後に乗員に至るような太陽光の入射を抑制する。
尚、ステップS170において、乗員A(運転者)が車両10の運転を行っているとき、乗員A、Bのうち、乗員Aの視線方向に対応する調光フィルム120については、調光制御を禁止するようにするのがよい。
また、ステップS170において、乗員A、Bの視線が、表示部13に向いているときに限定して、調光制御を行うようにするとよい。
以上のように、本実施形態においては、制御部130は、情報取得部110によって取得された太陽光の入射方向に関連する情報に基づいて、太陽光が入射しようとする入射領域において、調光フィルム120に対する調光制御が実行される。これにより、表示面13Aに入射した太陽光が車両10の乗員A(B)に向けて反射しないようにすることができるので、表示部13の表示視認性や表示品位の低下を抑制することができる。
また、調光フィルム120は、電界無印加時に光透過性を発揮し、電界印加時の電圧が増加するに応じて、遮光性が上昇するものとしている。これにより、調光フィルム120による透過率の制御を必要としないときは、電界無印加として(電力消費を不要として)、調光フィルム120の光透過性が維持されるので、乗員の視界の妨げになることがない。
また、制御部130は、ウィンドウ11のうち、太陽光が表示部13の表示面13Aに入射する入射領域で部分的に、調光制御(調光フィルム120の透過率制御)するようにしている。これにより、調光フィルム120に対して、必要最小限度の調光制御を行うことができ、電力消費を抑えると共に、乗員の視界が不必要に妨げられることを抑制できる。
また、本実施形態では、乗員A、Bの視線方向を検知する乗員視線検知部115を備えている。そして、制御部130は、車両10が運転状態にあるとき、乗員A、Bのうち、運転者(乗員A)の視線方向に対応する調光フィルム120の調光制御を禁止するようにするとよい(ステップS170)。調光制御を禁止することで、運転者の視線方向において、調光フィルム120によってウィンドウ11が遮光されることが無くなるので、運転の妨げになることが無い。
また、制御部130は、乗員A、Bの視線が、表示部13に向いているときに、調光制御を行うようにするとよい(ステップS170)。このような制御を行うことで、調光フィルム120に対して、必要最小限度の調光制御を行うことができ、電力消費を抑えると共に、乗員A、Bの視界が妨げられることを抑制できる。
また、制御部130は、運転者を含む複数の乗員A、Bの視線方向に基づいて、調光制御を行う際に、すべての乗員A、Bに対して調光制御が同時に達成できないとき、複数の乗員A、Bのうち、運転者(乗員A)の視線方向に基づく調光制御を優先するようにしている(ステップS165、S167)。これにより、運転者に対して、表示部13における表示視認性や表示品位の低下を抑制することができるので、安全運転に繋げることができる。
(その他の実施形態)
上記第1実施形態では、表示装置100は、乗員視線検知部115を備えており、乗員A、Bの視線方向を考慮した調光制御を行うものとして説明したが、乗員視線検知部115は、必須ではなく、省略したものとしてもよい。基本的には、太陽の位置と、自車位置とから、調光フィルム120における制御領域(部分領域、あるいは全面領域)を演算して、その領域における調光制御を行うものとすればよい。
また、上記第1実施形態では、調光フィルム120は、電界無印加時に光透過性を発揮し、電界印加時の電圧が増加するに応じて、遮光性が上昇するものとしたが、逆に、電界無印加時に遮光性を発揮し、電界印加時の電圧が増加するに応じて、透過性が上昇するものとしてもよい。
また、上記第1実施形態では、調光制御における調光フィルム120の対象領域を、1つの調光フィルム120において、図4(b)で説明したように、部分的な領域とした。しかしながら、これに限らず、対象領域を複数の調光フィルム121〜126のうちの、1つの調光フィルムとして設定して、図4(a)に示すように、全面調光とするようにしてもよい。
また、上記第1実施形態では、外光を太陽光として説明したが、情報取得部110に光センサ等を設けて、例えば、後続車両の前照灯や、道路脇の街灯等に対して、調光制御を行うものとしてもよい。
10 車両
11 ウィンドウ
13 表示部
13A 表示面
100 車両用表示装置
110 情報取得部
115 乗員視線検知部
120 調光フィルム
130制御部

Claims (6)

  1. 車両(10)に搭載されて、
    前記車両に関連する車両情報を画像として表示する表示部(13)と、
    光の透過率を調節可能として、前記車両のウィンドウ(11)に設けられた調光フィルム(120)と、
    前記調光フィルムにおける前記透過率を制御して、車内に入射する外光の光量を制御する制御部(130)と、を備える車両用表示装置において、
    前記外光の前記車内への入射方向に関連する情報を取得する情報取得部(110)を備え、
    前記制御部は、前記情報に基づいて、前記表示部の表示面(13A)に入射した前記外光が、前記車両の乗員に向けて反射しないように、前記調光フィルムの前記透過率を制御する車両用表示装置。
  2. 前記調光フィルムは、電界無印加時に光透過性を発揮し、電界印加時の電圧が増加するに応じて、遮光性が上昇する請求項1に記載の車両用表示装置。
  3. 前記制御部は、前記ウィンドウのうち、前記外光が前記表示面に入射する領域で部分的に、前記調光フィルムの前記透過率を制御する請求項1または請求項2に記載の車両用表示装置。
  4. 前記乗員の視線方向を検知する視線検知部(115)を備え、
    前記制御部は、前記車両が運転状態にあるとき、前記乗員のうち、運転者の視線方向に対応する前記調光フィルムの前記透過率の制御を禁止する請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の車両用表示装置。
  5. 前記乗員の視線方向を検知する視線検知部(115)を備え、
    前記制御部は、前記乗員の視線が、前記表示部に向いているときに、前記調光フィルムの前記透過率の制御を行う請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の車両用表示装置。
  6. 前記乗員の視線方向を検知する視線検知部(115)を備え、
    前記制御部は、運転者を含む複数の前記乗員の視線方向に基づいて、前記調光フィルムの前記透過率の制御を行う際に、すべての前記乗員に対して前記透過率の制御が同時に達成できないとき、複数の前記乗員のうち、前記運転者の視線方向に基づく前記透過率の制御を優先する請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の車両用表示装置。
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