JP2021059150A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光等の外光が透過した場合であっても、色度変化を抑えることのできる車両用表示装置を提供する。【解決手段】複数の第１画素を有する透過型の第１パネル１１０と、複数の第２画素を有し、第２画素毎に透過率を調節可能とする第２パネル１２０と、を備え、車両のウインドウに設置される車両用表示装置において、第１画素および第２画素は、互いに画素面積、および配置が同一に設定されており、第１画素の位置に対応するように設けられ、且つ第１画素の発光色と同色設定されて、視認可能な所定の色度および取り得る所定の透過率を有するカラーフィルタ１１５と、第１、第２パネル周りの照度を検知する照度センサ１３０と、入力される映像データに応じて第１画素における階調を制御すると共に、映像データおよび照度に応じて第２画素における透過率を制御する制御部１４０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両のウインドウガラスに映像を表示する車両用表示装置に関するものである。

従来の表示装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の表示装置では、複数の第１画素を有する透光性のＯＬＥＤ表示パネルと、複数の第２画素を有し、ＯＬＥＤ表示パネルの背面側に配置されて、複数の第２画素毎に光透過率を制御可能な光透過制御パネルと、を備えている。

これにより、光透過制御パネルにおける光透過率を充分に低くすることによって、背面側から入射した光が表示面側に漏れることを抑制でき、表示部において黒表示を実現できるようにしている。つまり、黒表示によって、画像における黒い部分を際立たせて、くっきりとした画像にすることが可能となる。

特開２０１８−６３９２９号公報

しかしながら、ＯＬＥＤ表示パネルの各画素を高階調に表示させる場合、または、透過した背景と画像を重畳させる場合は、太陽光（白色光）等が透過することで色度が低下し、表示画像を視認できなくなる（色あせてうすく見える）という問題がある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、太陽光等の外光が透過した場合であっても、色度変化を抑えることのでき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、複数の第１画素（１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ）を有する透過型の第１パネル（１１０）と、
第１パネルの背面側に配置され、複数の第２画素（１２３Ａ）を有し、第２画素毎に透過率を調節可能とする第２パネル（１２０）と、を備え、
車両のウインドウ（１０）に設置される車両用表示装置において、
第１画素、および第２画素は、互いに画素面積、および配置が同一に設定されており、
第１画素の位置に対応するように設けられると共に、第１画素の発光色と同色設定されて、視認可能な所定の色度、および取り得る所定の透過率を有するカラーフィルタ（１１５）と、
第１パネル、あるいは第２パネル周りの照度を検知する照度センサ（１３０）と、
入力される映像データに応じて第１画素における階調を制御すると共に、映像データおよび照度に応じて第２画素における透過率を制御する制御部（１４０）と、を備えることを特徴としている。

この発明によれば、第１パネル（１１０）、あるいは第２パネル（１２０）周りの照度が高いときに、制御部（１４０）は、例えば、第２画素（１２３Ａ）における透過率を下げるように制御することで、外光の透過を抑えて、第１画素（１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ）における黒表示が可能となる。

一方、第１パネル（１１０）、あるいは第２パネル（１２０）周りの照度が低いときに、制御部（１４０）は、例えば、第２画素（１２３Ａ）における透過率を上げるように制御することで、外光の透過を増加させて、第１画素（１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ）における明るい映像表示が可能となる。

ここで、外光の透過率を上げると、第１画素（１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ）における発光部位での発光状態が、外光によって抑えられて、色があせて見えるようになる（色度低下）。しかしながら、第１画素（１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ）には、所定の色度および所定の透過率を有するカラーフィルタ（１１５）を設けるようにしているので、発光部位（１１３Ｅ）での発光状態が、カラーフィルタ（１１５）によって強調（補助）され、好適な色度が得られる。

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。

第１実施形態における車両用表示装置の全体構成を示すブロック図である。 ウインドウに設置されるディスプレイ、および透過光制御パネルを示す説明図である。 図２におけるIII方向から見たディスプレイ、および透過光制御パネルを示す断面図である。 画素に対して設定されるカラーフィルタを示す説明図である。 第２実施形態におけるカラーフィルタを示す断面図である。

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を図１〜図４に示す。車両用表示装置１００は、車両のウインドウ１０に設置されている。ウインドウ１０は、例えば、フロントウインドウ、あるいはサイドウインドウ等である。車両用表示装置１００は、乗員に対して各種情報を表示するようになっている。各種情報は、例えば、車両外部の領域（死角領域）における映像情報、車両外部に見える景色、建物、施設等の説明情報、所望する目的地への目的地案内情報、渋滞および道路工事発生等の交通情報、および車速、エンジン回転数、燃料残量等の車両情報等となっている。車両用表示装置１００は、ディスプレイ１１０、透過光制御パネル１２０、照度センサ１３０、および制御部１４０等を備えている。

ディスプレイ１１０は、透過型の表示部であり、本発明の第１パネルに対応する。ディスプレイ１１０は、例えば、自発光式で薄型化された有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルが使用されている。ディスプレイ１１０は、表示面にマトリックス配置される複数の画素（詳細後述）の発光によって、各種情報の映像（画像）が表示されるようになっている。ディスプレイ１１０は、後述する制御部１４０によって、その表示状態が制御されるようになっている。

ディスプレイ１１０は、非表示状態（オフ）においては、透明な状態となって、ディスプレイ１１０を通して、乗員には、視線方向において視認され得る車両の外部の景色が実像として視認されるようになっている。また、ディスプレイ１１０は、オンされたときは、上記の各種情報を表示し、乗員には、各種情報が外部の景色と重畳するように視認される。

ディスプレイ１１０は、基板ガラス１１１、電極層１１２、発光層１１３、封止カバー１１４、およびカラーフィルタ１１５等を有している。基板ガラス１１１、電極層１１２、発光層１１３、封止カバー１１４、およびカラーフィルタ１１５は、ウインドウ１０側から視認側（乗員側）に向けて順に積層されている。

基板ガラス１１１は、ガラスによって形成された板状部材であり、ディスプレイ１１０を形成するための基材となっている。

電極層１１２は、発光層１１３（各画素）に対して電圧を印加して、発光層１１３（各画素）を発光させる部位であり、制御部１４０によって制御されるようになっている。

発光層１１３は、複数の画素を有しており、電極層１１２からの電圧印加によって、各画素（発光部位１１３Ｅ）が発光して、画像を形成する部位となっている。複数の画素は、それぞれが、四角形を成しており、例えば、画素１１３Ｒ、画素１１３Ｇ、および画素１１３Ｂとして設定されている。各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂは、一つの単位（ＲＧＢ要素）を形成して、発光層１１３において、横方向に行、縦方向に列を成して、配置されている。各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂは、本発明の複数の第１画素に対応する。

尚、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂのうち、画素１１３Ｒは赤色に発光する画素であり、画素１１３Ｇは緑色に発光する画素であり、画素１１３Ｂは青色に発光する画素となっている。これら３種類の画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂは、それぞれの色の濃淡（輝度）を複数の段階（階調）に分けて発光可能となっており、各色の階調値（濃淡の段階数を示す値）を調節して混合することで、フルカラーの形成が可能となっている。各色の階調は、例えば２５６段階の値（１、２、・・・２５６）となっている。階調値１は、表示色が真っ黒となり、階調値２５６は、表示色（赤、緑、青）が最も明るい色となる。

本実施形態では、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにおいて、実際に発光する部位は、発光部位１１３Ｅとなっており（図４）、発光部位１１３Ｅは、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの一部の領域（例えば右下領域）を占めるように設定されている。そして、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの発光部位１１３Ｅ以外の領域は、単に光が透過する透過窓１１３ａとなっている。

封止カバー１１４は、例えば、透明な樹脂、あるいはガラスによって形成された板状部材であり、発光層１１３の視認側に配置されて、発光層１１３を保護する部位となっている。

カラーフィルタ１１５は、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの位置に対応するように設けられると共に、それぞれが各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの発光色と同色（赤、緑、青）設定されたフィルタとなっている。カラーフィルタ１１５は、厚さ寸法が予め調整されることで、乗員が視認可能な色度（所定の色度）を確保して（有して）、且つ、設定された厚さ寸法において、取り得る所定の透過率（最大限の透過率）を有するように設定されている。

カラーフィルタ１１５は、視認側から見たとき（投影したときに）、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの透過窓１１３ａの領域（発光部位１１３Ｅ以外の領域）と対応するように配置されている。カラーフィルタ１１５は、例えば、電極層１１２の視認側の面に設けられて、透過窓１１３ａと重なるように設けられている。

透過光制御パネル１２０は、複数の画素１２３Ａを有し、複数の画素１２３Ａ毎に透過率を調節可能なパネルとなっており、ディスプレイ１１０の背面側に配置されている。各画素１２３Ａにおける透過率は、制御部１４０によって制御されるようになっている。透過光制御パネル１２０は、本発明の第２パネルに対応する。

透過光制御パネル１２０と、ディスプレイ１１０は、オプティカルボンディングにより接合（接着）されている。オプティカルボンディングに使用される光学接着剤は、ＯＣＲ（Optical Clear Resin）とも呼ばれる。光学接着剤には、アクリル系、シリコン系など幾つかの分類が知られている。いずれの分類の光学接着剤を用いても良い。尚、オプティカルボンディングに用いる光学接着材料としては、光学接着剤の他に、光学テープを用いることもできる。光学テープは、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）とも呼ばれる。光学テープはアクリル系、シリコン系、ウレタン系など幾つかの分類が知られている。いずれの分類の光学テープも用いることができる。

透過光制御パネル１２０は、基板ガラス１２１、電極層１２２、透過光制御層１２３、および対向ガラス１２４等を有している。基板ガラス１２１、電極層１２２、透過光制御層１２３、および対向ガラス１２４は、ウインドウ１０側から視認側（乗員側）に向けて順に積層されている。

基板ガラス１２１は、ガラスによって形成された板状部材であり、透過光制御パネル１２０を形成するための基材となっている。

電極層１２２は、透過光制御層１２３の各画素１２３Ａに対して電圧を印加して、透過光制御層１２３の各画素１２３Ａの透過率を調節する部位であり、制御部１４０によって制御されるようになっている。

透過光制御層１２３は、電極層１２２と、対向ガラス１２４とで挟まれた空間に液晶材料が設けられた層であり、複数の画素１２３Ａに区画されている。複数の画素１２３Ａは、本発明の第２画素に対応する。透過光制御層１２３（各画素１２３Ａ）は、電極層１２２から電圧が印加されることで、画素１２３Ａ毎に液晶材料の配向方向が制御されて、ウインドウ１０の外部から入る光（外光）の透過率を調節することが可能となっている。

上記したディスプレイ１１０の発光層１１３における各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂと、透過光制御層１２３の各画素１２３Ａは、互いに画素面積、および配置が同一に設定されている。つまり、視認側から投影して見たときに、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂと、各画素１２３Ａは、互いに重なり合うように設定されている。

対向ガラス１２４は、ガラスによって形成された板状部材であり、透過光制御層１２３の視認側に配置されて、透過光制御層１２３を保護する部位となっている。

照度センサ１３０は、ディスプレイ１１０、あるいは透過光制御パネル１２０周りの照度を検知する検知部であり、検知した照度信号を制御部１４０に出力するようになっている。照度センサ１３０は、例えば、車両のインストルメントパネルや、ウインドウ１０等、任意の位置に設定される。

制御部１４０は、例えば、外部カメラ、ナビゲーションシステム、あるいは外部ビデオ等から入力される映像データに応じて、ディスプレイ１１０の各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにおける階調を制御（映像の表示制御）する。加えて、制御部１４０は、映像データ、および照度センサ１３０から得られる照度信号に応じて、透過光制御パネル１２０の各画素１２３Ａにおける透過率を制御する部位となっている。

本実施形態の車両用表示装置１００の構成は、以上のようになっており、以下、作用およびその効果について説明する。

制御部１４０は、例えば、外部カメラ、ナビゲーションシステム、あるいは外部ビデオ等から映像データが入力されると、電極層１１２による発光層１１３への電圧印加を行う。そして、制御部１４０は、ディスプレイ１１０の各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ（発光部位１１３Ｅ）における階調値が、映像データの階調値となるように制御することで、ディスプレイ１１０の発光層１１３に映像を形成する。乗員は、形成された映像を視認することができる。

また、制御部１４０は、映像データ、および照度センサ１３０から得られる照度信号に応じて、透過光制御パネル１２０の各画素１２３Ａにおける透過率を制御する。

ディスプレイ１１０、あるいは透過光制御パネル１２０周りの照度が高いときに、制御部１４０は、透過光制御パネル１２０の画素１２３Ａにおける透過率を下げるように制御することで、外光の透過を抑えて、ディスプレイ１１０の各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにおける黒表示が可能となる。つまり、映像の黒い部分を際立たせて、くっきりとした映像とすることができる。

一方、ディスプレイ１１０、あるいは透過光制御パネル１２０周りの照度が低いときに、制御部１４０は、画素１２３Ａにおける透過率を上げるように制御することで、外光の透過を増加させて、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにおける明るい映像表示が可能となる。

ここで、外光の透過率を上げると、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにおける発光部位１１３Ｅでの発光状態が、外光によって抑えられて、色があせて見えるようになる（色度低下）。しかしながら、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂには、所定の色度および所定の透過率を有するカラーフィルタ１１５を設けるようにしているので、発光部位１１３Ｅでの発光状態が、カラーフィルタ１１５によって強調（補助）され、好適な色度が得られる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図５に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、ディスプレイ１１０Ａにおいて、カラーフィルタ１１５Ａの形状、設定位置を変更したものである。

各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂには、上記第１実施形態で説明した透過窓１１３ａは形成されておらず、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ内において、発光部位１１３Ｅが、画素面積の全部を占めるように形成されている。

そして、カラーフィルタ１１５Ａは、視認側から投影して見た場合に、各発光部位１１３Ｅの領域に対応するように（各発光部位１１３Ｅと同一の位置、大きさで）、封止カバー１１４の発光層１１３側の面に設けられている。

これにより、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにおける発光部位１１３Ｅが、画素面積の全部を占めるように形成されている場合にも、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
上記第１、第２実施形態に対して、カラーフィルタ１１５、１１５Ａを、透過光制御パネル１２０に設けるようにしてもよい。カラーフィルタ１１５、１１５Ａは、各画素１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにおける発光部位１１３Ｅの形状に応じて、視認側から見た時の形状、位置が決定されて、例えば、透過光制御パネル１２０の基板ガラス１２１と電極層１２２との間、あるいは透過光制御層１２３と対向ガラス１２４との間に設けるようにしてもよい。

１０ ウインドウ（フロントウインドウ、サイドウインドウ）
１００ 車両用表示装置
１１０、１１０Ａ ディスプレイ（第１パネル）
１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ 画素（第１画素）
１１３Ｅ 発光部位
１１５、１１５Ａ カラーフィルタ
１２０ 透過光制御パネル（第２パネル）
１２３Ａ 画素（第２画素）
１３０ 照度センサ
１４０ 制御部

Claims (4)

1. 複数の第１画素（１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ）を有する透過型の第１パネル（１１０）と、
   前記第１パネルの背面側に配置され、複数の第２画素（１２３Ａ）を有し、前記第２画素毎に透過率を調節可能とする第２パネル（１２０）と、を備え、
   車両のウインドウ（１０）に設置される車両用表示装置において、
   前記第１画素、および前記第２画素は、互いに画素面積、および配置が同一に設定されており、
   前記第１画素の位置に対応するように設けられると共に、前記第１画素の発光色と同色設定されて、視認可能な所定の色度、および取り得る所定の透過率を有するカラーフィルタ（１１５）と、
   前記第１パネル、あるいは前記第２パネル周りの照度を検知する照度センサ（１３０）と、
   入力される映像データに応じて前記第１画素における階調を制御すると共に、前記映像データおよび前記照度に応じて前記第２画素における透過率を制御する制御部（１４０）と、を備える車両用表示装置。
2. 前記第１画素内において発光する発光部位（１１３Ｅ）が、前記画素面積の一部を占めるように形成されており、
   前記カラーフィルタは、前記発光部位以外の領域に対応するように設けられた請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記第１画素内において発光する発光部位（１１３Ｅ）が、前記画素面積の全部を占めるように形成されており、
   前記カラーフィルタは、前記発光部位の領域に対応するように設けられた請求項１に記載の車両用表示装置。
4. 前記カラーフィルタは、前記第１パネル、あるいは前記第２パネルに設けられた請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載された車両用表示装置。

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