JP2021086149A - Ｈｕｄ用光遮断フィルム及び車両用ｈｕｄシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＵＤ用光遮断フィルム及び車両用ＨＵＤシステムを提供する。【解決手段】一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムは、車両の前方視野から第１方向に伝播する第１方向の光を透過させながら、車両に設けられるＨＵＤ用ディスプレイパネルから出力される第３方向と反対方向にある第２方向の外部光源から伝播する第２方向の光の少なくとも一部を遮断する複数の光遮断素材、及び複数の光遮断素材との間の空間を満たす透明素材を含み、複数の光遮断素材は、第１方向に対応する少なくとも１つの傾きを有する。【選択図】図３

Description

以下の実施形態は、ＨＵＤ用光遮断フィルム及び車両用ＨＵＤシステムに関する。

ＨＵＤ（ｈｅａｄ ｕｐ ｄｉｓｐｌａｙ）システムは、運転者の前方に虚像（ｖｉｒｔｕａｌ ｉｍａｇｅ）を生成して虚像内に情報を表示し、運転者に様々な情報を提供することができる。運転者に提供される情報は、車両の速度、ガソリンの残量、エンジンＲＰＭ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）などの計器盤情報及びナビゲーション情報を含んでもよい。運転者は、運転中に視線を移動することなく、前方に表示された情報を容易に把握することができるため、運転の安定性が高まる。ＨＵＤシステムは、計器盤情報及びナビゲーション情報の他にも、前方視野が良くない場合に補助するための車線表示、工事表示、交通事故表示、道を歩いている人を示す警告表示などを運転者にＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）方式に基づいて提供することができる。

ＨＵＤシステムで視覚的情報を３次元に実現する場合、ＨＵＤシステムで表示する視覚的情報に関する視聴画角（ＦＯＶ、Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）が大きくなるほど、そして、ＨＵＤシステムで表示する視覚的情報に関する結像距離（ＶＩＤ、Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）が長くなるほど、ＨＵＤシステムで表示する視覚的情報を運転者に効率よく伝達することができる。但し、視聴画角が大きくなるほどＨＵＤシステムで受容している太陽光量が大きくなり、結像距離が長くなるほどＨＵＤシステムで太陽光が集光される密度が高くなり得る。

本発明の目的は、ＨＵＤ用光遮断フィルム及び車両用ＨＵＤシステムを提供することにある。

一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムは、車両の前方視野から第１方向に伝播する第１方向の光を透過させながら、前記車両に設けられるＨＵＤ用ディスプレイパネルから出力される第３方向と反対方向にある第２方向の外部光源から伝播する第２方向の光の少なくとも一部を遮断する複数の光遮断素材（ｌｉｇｈｔ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）と、前記複数の光遮断素材との間の空間を満たす透明素材とを含み、前記複数の光遮断素材は、前記第１方向に対応する少なくとも１つの傾きを有する。

前記複数の光遮断素材のうち少なくとも一部は互いに同じ傾きを有することができる。

前記光遮断素材の傾きは４０度〜８５度の間の値を有することができる。

前記光遮断素材の間隔は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの間の値を有することができる。

前記光遮断フィルムの厚さは０．３５ｍｍ〜０．４０ｍｍ値を有することができる。

前記ディスプレイパネルから出力される光を反射するために、前記複数の光遮断素材及び前記透明素材上に提供される光反射素材をさらに含むことができる。

一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムは、外部環境から前記車両を保護するために、前記複数の光遮断素材及び前記透明素材上に提供される光透過素材をさらに含むことができる。

前記複数の光遮断素材は、前記複数の光遮断素材に到達する光の一部を吸収することができる。

前記複数の光遮断素材は光を偏光させることができる。

一実施形態に係る車両用ＨＵＤシステムは、視覚的情報を含む光を出力するディスプレイパネルと、前記視覚的情報を拡大して表示するための拡大光学系と、車両の前方視野から第１方向に伝播する第１方向の光を透過させながら、前記ディスプレイパネルの出力である前記視覚的情報を含む光が出力される第３方向と反対方向にある第２方向の外部光源から伝播する第２方向の光の少なくとも一部を遮断する複数の光遮断素材を含む光遮断フィルムとを含み、前記複数の光遮断素材は、前記第１方向に対応する少なくとも１つの傾きを有する。

前記複数の光遮断素材のうち少なくとも一部は、互いに同じ傾きを有することができる。

前記複数の光遮断素材のうち少なくとも一部は、互いに異なる傾きを有するように配置されることができる。

前記ディスプレイパネルの出力である前記視覚的情報を含む光のうち少なくとも一部は、前記光遮断フィルムに隣接する透明レイヤによって反射されることができる。

前記光遮断素材の傾きは、４０度〜８５度の間の値を有することができる。

前記光遮断素材の間隔は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの間の値を有することができる。

前記光遮断フィルムの厚さは０．３５ｍｍ〜０．４０ｍｍの間の値を有することができる。

前記光遮断フィルムは、前記ディスプレイパネルの出力である光を反射するために、前記光遮断フィルムの第１面に備えられる光反射素材をさらに含むことができる。

前記光遮断フィルムは、外部環境から前記車両を保護するために、前記光遮断フィルムの第２面に備えられる光透過素材をさらに含むことができる。

前記複数の光遮断素材は光を偏光させることができる。

前記複数の光遮断素材は光を偏光させる特性を有し、前記ディスプレイパネルから出力される光の経路上に光を偏光させる特性の素材がさらに設けられることができる。

前記複数の光遮断素材は、ｓ−極性の光を偏光させながらｐ−極性の光を通過させ、前記特性の素材は、ｓ−極性の光を通過させながらｐ−極性の光を偏光させることができる。

前記複数の光遮断素材は、ｐ−極性の光を偏光させながらｓ−極性の光を通過させ、前記偏光させる特性の素材は、ｐ−極性の光を通過させながらｓ−極性の光を偏光させることができる。

前記複数の光遮断素材は、前記複数の光遮断素材に到達する光の一部を吸収することができる。

前記光遮断フィルムは、前記車両のウインドシールドと内部ガラスレイヤとの間、前記車両のウインドシールドの外側、あるいは前記内部ガラスレイヤの内側に位置することができる。

前記光遮断フィルムは、前記車両の前面ガラス窓で前記ディスプレイパネルから出力される光が入射する部分に対応するように位置することができる。

前記外部光源は太陽に対応することができる。

前記複数の光遮断素材の傾きは、前記車両の運転者の複数の視線方向に対応することができる。

前記複数の光遮断素材の傾きは、前記複数の光遮断素材の位置に対応することができる。

本発明によると、ＨＵＤ用光遮断フィルム及び車両用ＨＵＤシステムを提供することができる。

一実施形態に係る光遮断フィルムを利用しない車両用ＨＵＤシステムにおける光の進行を説明するための図である。 一実施形態に係る車両用ＨＵＤシステムでＨＵＤ用光遮断フィルムを使用する場合の効果を説明するための図である。 一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムの構成を説明するための図である。 一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムの設計を説明するための図である。 一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムが車両の前面ガラス窓の内側に位置する場合を説明するための図である。 一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムが車両の前面ガラス窓の二重ガラスの間に位置する場合を説明するための図である。 一実施形態に係る複数の光遮断素材が光を偏光させる特性を有する場合の光の進行を説明するための図である。 一実施形態に係る複数の光遮断素材が光を偏光させる特性を有する場合のＨＵＤシステムを説明するための図である。 一実施形態に係る車両の搭乗者の視線を説明するための図である。 一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムが車両の前面ガラス窓に配置された形状を説明するための図である。 一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムが車両の前面ガラス窓のうち、ディスプレイパネルから出力される光が入射する部分に対応するように位置する形状を説明するための図である。

本明細書で開示されている特定の構造的又は機能的な説明は単に実施形態を説明するための目的として例示されたものであり、実施形態は様々な異なる形態で実施されることができる。したがって、実施形態は、特定の開示形態に限定されることなく、本明細書の範囲は技術的な思想に含まれる変形、均等物、又は代替物を含む。

第１又は第２などの用語を複数の構成要素を説明するために用いることがあるが、このような用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ解釈されなければならない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素は第１構成要素とも命名することができる。

いずれかの構成要素が他の構成要素に「連結」されていると言及されたときには、他の構成要素に直接的に連結されているか又は接続されているが、中間に他の構成要素が存在し得るものと理解されなければならない。

単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。

異なるように定義されない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。以下、実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。添付の図面を参照して説明することにおいて、図面符号に関係なく、同じ構成要素は同じ参照符号を付し、これに対する重複する説明は省略することにする。

図１は、一実施形態に係る光遮断フィルムを利用しない車両用ＨＵＤシステムにおける光の進行を説明するための図である。

図１を参照すると、一実施形態に係る光遮断フィルムを利用しない車両用ＨＵＤシステムは、ディスプレイパネル１４０及び拡大光学系を含む。ディスプレイパネル１４０は、視覚的情報を含む光を出力する装置であって、視覚的情報は、計器盤情報及びナビゲーション情報の他にも、前方視野が良くない場合に補助するための車線表示、工事表示、交通事故表示、歩いている人を示す警告表示などを含んでもよい。

第３方向の光１３０は、ディスプレイパネル１４０から出力される視覚的情報を含む光に対応する。第３方向の光１３０が含んでいる視覚的情報は、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）方式で運転者に提供することができる。一実施形態によれば、第３方向の光１３０が含む視覚的情報は、３次元に表示される情報である。

拡大光学系は、ディスプレイパネル１４０から出力される光が含む視覚的情報に関する視聴画角（ＦＯＶ、Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）及び結像距離（ＶＩＤ、Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）を決定する。視聴画角は、運転者などの視聴者に視覚的情報がどれ程大きく見られるかを決定する値であり、結像距離は、運転者に視覚的情報がどれ程遠く離れているように見られられるかを決定する値である。

拡大光学系は、鏡及び／又はレンズを含んでもよい。例えば、拡大光学系は、２つの凹面鏡、２つの凸レンズ、又は一つの凹面鏡及び一つの凸レンズを含んでもよい。

拡大光学系は、運転者などの視聴者が視覚的情報に対する可視性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）を確保できるほど十分に大きい値を有する視聴画角を有するよう決定される。また、拡大光学系は、運転中である運転者が視覚的情報を視聴しても、運転中の危険がもたらされないほど十分に遠い結像距離を有するよう決定されている。但し、視聴画角が大きくなるほど、ＨＵＤシステムが外部光源から受け取る光の光量が大きくなり、結像距離が長くなるほど、外部光が集光される密度が高くなる。

一実施形態に係る光遮断フィルムを利用しない車両用ＨＵＤシステムを含む車両の外部から内部に光が入射してもよい。このように車両の外部から内部に入射する光は、車両の前面ガラス窓１５０の方向に車両の前方視野方向に入射する第１方向の光１１０、及び特定位置の外部光源から入射する第２方向の光１２０を含んでいる。

第１方向の光１１０が対応する車両の前方視野は、車両の運転者の予想視線方向を考慮して決定されることができる。一実施形態によれば、運転者の予想視線方向は、主運転者の個別的な視線方向又は一般的な人の視線方向に決定されてもよい。例えば、運転者の予想視線方向は、主運転者又は一般的な人の体格、座高、及び視野の広さなどを総合的に考慮して決定されることができる。

一実施形態によれば、車両の前面ガラス窓１５０は、ウインドシールド（ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ）及び内部ガラスレイヤ（ｃｏｖｅｒ ｌａｙｅｒ）を含む二重ガラス構造のガラス窓であり得る。ウインドシールドは、二重ガラスのうち、車両の搭乗者を基準にして外側に設けられるガラス窓に対応し、内部ガラスレイヤは、二重ガラスのうち車両の搭乗者を基準にして内側に設けられるガラス窓に対応する。

二重ガラス構造のガラス窓は、単一ガラス板に比べて、より高い保温性及び吸音性を有する。また、ウインドシールド及び内部ガラスレイヤ間にプラスチックなどの材料がさらに挿入される場合、ガラス窓が壊れても破片が相対的に飛ばないことで、車両の搭乗者の安全を保障することができる。

以下、車両の前面ガラス窓１５０がウインドシールド及び内部ガラスレイヤを含む二重ガラス構造である場合の実施形態について説明する。但し、これは例示的なものであり、後述する実施形態は、車両の前面ガラス窓１５０が単一ガラス窓である場合などにも適用されてもよい。

第２方向の光１２０は、車両に設けられるディスプレイパネル１４０から出力される光の経路延長線上に位置する外部光源に対応する光である。具体的に、第２方向の光１２０は、車両に設けられるディスプレイパネル１４０から出力される光がウインドシールド（ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ）又は内部ガラスレイヤ（ｃｏｖｅｒ ｌａｙｅｒ）で運転者の視野方向に反射される前の進行経路を延長する延長線上に外部光源（例えば、太陽）が位置するとき、その延長線と平行になるよう外部光源から出力されて車両の方向に入射される光である。この場合、ディスプレイパネル１４０から出力される光がウインドシールド又は内部ガラスレイヤで、運転者の視野方向に反射される前の進行経路を延長する延長線、及び外部光源から出力されて車両の方向に入射される光は平行である。但し、ディスプレイパネル１４０から出力される光が、ウインドシールド又は内部ガラスレイヤで運転者の視野方向に反射される前の進行経路の進行方向、及び外部光源から出力されて車両の方向に入射される光の進行方向は互いに反対であってもよい。

車両の前方視野方向に入射する第１方向の光１１０が車両内部に多く進入するほど、車両の運転者及びその他の搭乗者が車両外部に対する可視性を確保することができる。運転上の安全を確保するために、第１方向の光１１０が車両外部で車両内部に透過する比率（以下、透過率）は、予め決定されている閾値以上の値を有するべきである。例えば、韓国で運行されている車両は、交通法規に基づいて車両の前方視野方向に入射する光について７０％以上の透過率を満足させなければならない。

特定位置の外部光源から入射する第２方向の光１２０が車両内部に多く進入するほど、ディスプレイパネル１４０が損傷する確率はより高くなったり、ディスプレイパネル１４０の損傷がより早まったりする。従って、第２方向の光１２０は、多く遮断されるほど好ましい。後述するが、ＨＵＤ用光遮断フィルムが第２方向の光１２０を効率よく遮断することができる。

ディスプレイパネルから出力されて運転者の視野に向かっている第３方向の光１３０が多いほど、提供される視覚的情報に対する可視性を確保することができる。第３方向の光１３０が車両の搭乗者の視野に進入するためには、その光１３０は、車両の前面ガラス窓１５０（例えば、ウインドシールド又は内部ガラスレイヤ）から第３方向に反射されなければならない。ディスプレイパネルが提供する視覚的情報に対する可視性を確保するために、出力される光のうち一定の比率以上が車両の前面ガラス窓１５０から反射されなければならない。但し、第３方向の光１３０は、ディスプレイパネル１４０から出力される光の出力強度を調節して可視性を確保することもできる。

図２は、一実施形態に係る車両用ＨＵＤシステムでＨＵＤ用光遮断フィルムを使用する場合の効果を説明するための図である。

図２を参照すると、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムを使用する車両用ＨＵＤ用システムは、ディスプレイパネル、拡大光学系及びＨＵＤ用光遮断フィルムを含む。ディスプレイパネルは、図１に示すディスプレイパネル１４０に対応し、拡大光学系は、図１に示す拡大光学系に対応する。

車両用ＨＵＤシステムでＨＵＤ用光遮断フィルムを使用する場合、図１に示す光遮断フィルムを利用しない車両用ＨＵＤシステムの場合と同様に、外部で車両の前面ガラス窓方向に図１に示す第１方向の光１１０、及び図１に示す第２方向の光１２０が入射してもよい。

ＨＵＤ用光遮断フィルムは、車両の前方視野に対応する第１方向１１０の光を透過させながら、視覚的情報を含む光の経路延長線上に位置する外部光源に対応する第２方向の光１２０を遮断する役割を担う。ＨＵＤ用光遮断フィルムを適切に設計及び配置することで、ＨＵＤ用光遮断フィルムによって第２方向の光１２０の少なくとも一部が遮断されながらも、第１方向の光１１０の透過率が予め決定された閾値以上の値を有し、第３方向の光１３０のうち、一定の比率以上が車両の前面ガラス窓から反射されることができる。

図３は、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムの構成を説明するための図である。

図３を参照すると、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムは、光遮断部３１０を含む。光遮断部３１０は、複数の光遮断素材（ｌｉｇｈｔ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）３１２間の空間を満たす透明素材（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）３１１を含む。複数の光遮断素材３１２は、自身に到達する光を遮断する役割を担う。例えば、複数の光遮断素材３１２が配置された傾きと垂直に近い角度を有しながら、複数の光遮断素材３１２に到達する光３５０は、吸収されて遮断されることができる。透明素材３１１は、光を透過させ、複数の光遮断素材３１２が配置された傾きと平行になり、透明素材３１１に入射される光３４０は、複数の光遮断素材３１２に到達せず透明素材３１１を通過し得る。

透明素材３１１は、複数の光遮断素材３１２間の空間を満たす素材であって、複数の光遮断素材３１２が光を遮断することを補助する。透明素材３１１は、複数の光遮断素材３１２が特定の傾きを有するよう光遮断素材３１２を物理的に固定する役割を担い及び／又は光遮断素材３１２に加えられた衝撃のうち少なくとも一部を吸収することで、複数の光遮断素材３１２を外部衝撃から保護し、ＨＵＤ用光遮断フィルムの寿命を延長させることができる。

ＨＵＤ用光遮断フィルムは、車両のウインドシールドと内部ガラスレイヤとの間に位置したり、車両のウインドシールドの外側に位置したり、車両の内部ガラスレイヤの内側に配置してもよい。また、ＨＵＤ用光遮断フィルムは、車両の前面ガラス窓全体に配置され、前面ガラス窓のうち、ディスプレイパネル１４０から出力される光が入射する部分にのみ対応するよう位置されてもよい。

ＨＵＤ用光遮断フィルムの様々な配置に関するより詳細な事項について、図５、図６、図９及び図１０を参照して後述する。

ディスプレイパネルから出力される光を反射するために、ＨＵＤ用光遮断フィルムは、光反射素材（ｌｉｇｈｔ ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）３３０をさらに含んでもよい。この場合、光反射素材３３０は、光遮断部３１０の下段に配置されてもよい。

外部環境から車両、搭乗者、及び光遮断部３１０などを保護するために、ＨＵＤ用光遮断フィルムは、光透過素材（ｌｉｇｈｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）３２０をさらに含むことができる。この場合、光透過素材３２０は、光反射素材３３０と反対に光遮断部３１０の上段に配置されてもよい。外部環境は、外部物質及び外部から伝達されるエネルギー（衝撃など）を含んでもよい。

但し、光反射素材３３０及び光透過素材３２０が必ずしもＨＵＤ用光遮断フィルムに含まれるわけではない。光反射素材３３０の役割及び光透過素材３２０の役割のうち少なくとも一部は、車両の他の構成要素によって実行されてもよい。一例として、ウインドシールドは、外部環境から車両、搭乗者、及びＨＵＤ用光遮断フィルムなどを保護する役割を果たし、遮断フィルムがウインドシールドの内部（車両の搭乗者基準）に位置すれば、光透過素材３２０を必要としなくてもよい。他の例示として、車両の内部ガラスレイヤ（ｃｏｖｅｒ ｌａｙｅｒ）は、ディスプレイパネルから出力される光を反射する役割を果たし、遮断フィルムが車両の内部ガラスレイヤの外部（車両の搭乗者基準）に位置すれば、光反射素材３３０を必要としなくてもよい。

図４は、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムの設計を説明するための図である。

図４を参照すると、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムは、複数の光遮断素材の傾き（以下、

）、複数の光遮断素材との間の間隔（以下、ｄ）、及び光遮断部の厚さ（以下、ｔ）を決定することで設計されることができる。

は、ＨＵＤ用光遮断フィルムの下面を基準にして反時計回りにどれ程傾いているかに応じて決定される値である。

、ｄ及びｔは、第１方向の光１１０の目標透過率（ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）及び第２方向の光１２０の目標遮光率（ｔａｒｇｅｔ ｓｈａｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ）を考慮して決定される。目標透過率は、ＨＵＤ用光遮断フィルムの設計を介して達成しようとする第１方向の光１１０の透過率であって、運転上の安全を確保するために求められる閾値透過率以上の値に設定される。目標遮光率は、ＨＵＤ用光遮断フィルムの設計を介して達成しようとする第２方向の光１２０が遮断される比率であって、ディスプレイパネルの損傷を防止するために求められる値に設定される。

一実施形態によれば、ＨＵＤ用光遮断フィルムは、

超過

未満の傾きで進入する光を通過させるように設計されてもよい（但し、

＜

）。この場合、

及び

は、ＨＵＤ用光遮断フィルムの下面を基準として反時計回りにどれ程傾いているかに応じて決定される値である。

、

、ｄ及びｔの間の幾何学的な関係は、次の数式（１）のとおりである。

数式（１）に基づいて、

、ｄ及びｔを用いて

を表示し、その結果は、下記の数式（２）のとおりである。

、

、ｄ及びｔの間の幾何学的な関係は、次の数式（３）のとおりである。

数式（３）に基づいて、

、ｄ及びｔを用いて

を表示し、その結果は、次の数式（４）のとおりである。

ＨＵＤ用光遮断フィルムに進入する光の傾き（以下、

）が

よりも小さいか

よりも大きい場合、ＨＵＤ用光遮断フィルムに進入する光は、複数の光遮断素材によって遮断されてもよい。

が

及び

の間の値を有する場合、ＨＵＤ用光遮断フィルムに進入する光は、光遮断フィルムを通過して車両内部に進入してもよい。但し、この場合であっても、光遮断フィルムに進入する光が１００％の透過率を有しながら光遮断フィルムを通過することはない。具体的に、同じ傾きの光であっても、進入位置に応じて複数の光遮断素材に到達し、この場合にはその光は遮断されることができる。

が

及び

の間の値を有する場合、光遮断フィルムに進入する光の透過率は次の数式（５）のとおりである。

この場合、

は透過率であってもよい。

数式（１）〜（５）に基づいて、どの傾きの光を通過させ、どの傾きの光を遮断するか

及び

、及び通過させる光の透過率をどの程度に設定値か

に応じて、

、ｄ及びｔが決定され得る。決定された

、ｄ及びｔに基づいて、ＨＵＤ用光遮断フィルムが設計されることができる。

一実施形態によれば、光遮断素材の傾きは４０度〜８５度の間の値を有し、光遮断素材の間隔は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの間の値を有し、光遮断フィルムの厚さは０．３５ｍｍ〜０．４０ｍｍの間の値、例えば、約０．３８ｍｍの値を有するように設計されてもよい。

図５は、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムが車両の前面ガラス窓の内側に位置する場合を説明するための図である。

図５を参照すると、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムは、前面ガラス窓の内側に配置してもよい。光遮断フィルムが前面ガラス窓の内側に位置する場合、第３方向の光１３０は、前面ガラス窓よりＨＵＤ用光遮断フィルムに先に進入してもよい。従って、ＨＵＤ用光遮断フィルムの下段部に光を反射する特性を有する素材を有してもよい。

一方、ＨＵＤ用光遮断フィルムが前面ガラス窓の内側に位置する場合、前面ガラス窓は、外部環境から車両、搭乗者、及びＨＵＤ用光遮断フィルムなどを保護する役割を担う。従って、この場合、光透過素材が必ずしもＨＵＤ用光遮断フィルムに含まれるわけではない。

第２方向の光１２０は、複数の光遮断素材によって吸収されて前面ガラス窓の内側に進入できないことから、ディスプレイパネルに損傷を与えることができない。

図６は、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムが車両の前面ガラス窓の二重ガラスの間に位置する場合を説明するための図である。

図６を参照すると、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムは、前面ガラス窓の二重ガラスの間に位置してもよい。具体的に、ＨＵＤ用光遮断フィルムは、ウインドシールド６１０と内部ガラスレイヤ６２０との間に設けられてもよい。ＨＵＤ用光遮断フィルムがウインドシールドと内部ガラスレイヤとの間に位置する場合、内部ガラスレイヤは、ディスプレイパネルから出力される光を反射する役割を担う。従って、ＨＵＤ用光遮断フィルムがウインドシールド６１０と内部ガラスレイヤ６２０との間に位置する場合、光反射素材が必ずしもＨＵＤ用光遮断フィルムに含まれるわけではない。

また、ＨＵＤ用光遮断フィルムがウインドシールド６１０と内部ガラスレイヤ６２０との間に位置する場合、ウインドシールドは、外部環境から車両、搭乗者、及びＨＵＤ用光遮断フィルムなどを保護することができる。従って、ＨＵＤ用光遮断フィルムがウインドシールド６１０と内部ガラスレイヤ６２０との間に位置する場合、光透過素材が必ずしもＨＵＤ用光遮断フィルムに含まれるわけではない。

ＨＵＤ用光遮断フィルムがウインドシールド６１０と内部ガラスレイヤ６２０との間に位置する場合、ＨＵＤ用光遮断フィルムは、ガラス窓が壊れても破片が飛ぶ範囲を相対的に少なくすることもできる。即ち、ＨＵＤ用光遮断フィルムがウインドシールド６１０と内部ガラスレイヤ６２０との間に位置する場合、車両の搭乗者の安全に役立つこともある。

一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムは、前面ガラス窓の外側に位置してもよい。この場合、ＨＵＤ用光遮断フィルムは、前面ガラス窓より先に外部環境に露出される。従って、ＨＵＤ用光遮断フィルムの上端部に外部環境から対象物体を保護する特性を有する素材を含んでもよい。この場合、外部環境から対象物体を保護する特性を有する素材は、運転に支障を与えてはならないため、基本的に光を透過させる特性をさらに有するべきである。

一方、ＨＵＤ用光遮断フィルムが前面ガラス窓の外側に位置する場合、前面ガラス窓は、ディスプレイパネルから出力される光を反射する役割を担う。従って、この場合、光反射素材が必ずしもＨＵＤ用光遮断フィルムに含まれるわけではない。

第１方向の光１１０に対する透過性が最大に確保されるためには、運転者の視線方向と複数の光遮断素材が平行でなければならない。前面ガラス窓の高さに応じて、運転者の視線方向と前面ガラス窓が成している角度が変わることがあり、このような様々な視線方向と複数の光遮断素材が平行に設計される場合、複数の光遮断素材は互いに平行でなく、位置に応じて異なる傾き６３０を有してもよい。これについてより詳細な事項は図８を参照して後述する。

図７Ａは、一実施形態に係る複数の光遮断素材が光を偏光させる特性を有する場合の光の進行を説明するための図である。

図７Ａを参照すると、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムが含む複数の光遮断素材が光を完全に吸収し遮断する代わりに、偏光させる特性を有することができる。複数の光遮断素材のうち、光を偏光させる特性を有する素材に達する第２方向の光１２０は、特定の極性に偏光されながら光遮断素材を通過する。第２方向の光１２０が偏光される場合、ｐ−極性及びｓ−極性の成分のうち１つの成分だけが車両内部に進入するため、約５０％の光量を減らすことができる。

複数の光遮断素材が光を完全に遮断する代わりに偏光させる特性を有する場合、第１方向の光１１０が複数の光遮断素材に達しても完全に遮断されず、偏光された成分のみが搭乗者の視野に到達されるという長所がある。一方、第２方向の光１２０のうち、車両内部に進入する光は、図７Ｂを参照して提示される方法によってディスプレイパネルから遮断されることができる。

図７Ｂは、一実施形態に係る複数の光遮断素材が光を偏光させる特性を有する場合のＨＵＤシステムを説明するための図である。

図７Ｂを参照すると、一実施形態に係る複数の光遮断素材が光を完全に遮断する代わりに偏光させる特性を有する場合、第２方向の光１２０は、特定の極性で偏光されながら光遮断素材を通過することができる。

第２方向の光１２０が偏光される場合、ｐ−極性及びｓ−極性の成分のうち１つの成分のみが車両内部に進入するため、約５０％の光量を減らすことができる。一実施形態によれば、図１に示す第２方向の光１２０の光量が約５０％に減少するだけでは、ディスプレイパネルの損傷を防止することに充分でない。

この場合、車両内部に進入した第２方向の光１２０を遮断するために、ディスプレイパネルから出力される光の経路上に光を偏光させる特性の素材７２０をさらに設けることができる。具体的に、複数の光遮断素材がｓ−極性の光を吸収しながらｐ−極性の光を通過させる場合、ディスプレイパネルから出力される光の経路上には、ｓ−極性の光を通過させながら、ｐ−極性の光を吸収する素材をさらに設けることができる。又は、複数の光遮断素材がｐ−極性の光を吸収しながらｓ−極性の光を通過させる場合、ディスプレイパネルから出力される光の経路上には、ｐ−極性の光を通過させながら、ｓ−極性の光を吸収する素材をさらに設けてもよい。

ディスプレイパネルから出力される光の経路上に光を偏光させる特性の素材７２０がさらに設けられることで、車両内部に進入する第２方向の光１２０を（図７Ａ参照）ディスプレイパネルに進入させないようにしながらも、第１方向の光１１０が複数の光遮断素材に達しても完全に遮断せず、偏光された成分が搭乗者の視野に到達できるという長所も維持できる。

図８は、一実施形態に係る車両の搭乗者の視線を説明するための図である。

図８を参照すると、一実施形態に係る車両の搭乗者の視線は図面のとおりである。具体的に、車両の搭乗者がどこを見ているかに応じて、車両の搭乗者が上側を見ているときの視線方向と前面ガラス窓がなす角度、及び車両の搭乗者が下側を見ているときの視線方向と前面ガラス窓がなす角度はそれぞれ異なってもよい。

車両の搭乗者がどこを見ているかに応じて、視線方向と前面ガラス窓がなす角度が変わり得るという点を考慮し、複数の光遮断素材の傾きが決定され得る。光遮断素材の傾きは、車両搭乗者の様々な視線方向と平行になるように決定されてもよい。この場合、光遮断素材の傾きは、光遮断素材の位置に応じて変わり得る。これとは異なって、光遮断素材の傾きが同一に決定されてもよい。

複数の光遮断素材の傾きが車両の搭乗者の視線方向と平行になるよう異って決定される場合、互いに同じ傾きを有する場合に比べて、図１に示す第１方向の光１１０が車両外部から車両内部にもっと円満に透過できるという長所がある。

複数の光遮断素材の傾きを互いに平行になるよう決定した場合、その傾きを車両の搭乗者の視線方向と平行になるよう異って決定する場合に比べて、その設計が簡単であり、コストの側面においても効率的である長所がある。

図９は、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムが車両の前面ガラス窓に配置された形状を説明するための図である。

図９を参照すると、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムは車両の前面ガラス窓に配置されてもよい。設計に応じて、ＨＵＤ用光遮断フィルムは、車両の前面ガラス窓の表面に沿って内部又は外部に配置されたり、前面ガラス窓の二重ガラス構造の間に挿入されたりしてもよい。いずれの場合でも、複数の光遮断素材は、第１方向１１０に対応して階段式に配置される（９１０）。

ＨＵＤ用光遮断フィルムのＨＵＤ用光遮断素材は、互いに平行するように配置されてもよい。一実施形態によれば、ＨＵＤ用光遮断フィルムが車両の前面ガラス窓の全体に配置され、車両の助手席の搭乗者にも車両の運転者と同一の視野を提供することができる。

図１０は、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムが車両の前面ガラス窓のうち、ディスプレイパネルから出力される光が入射する部分にのみ対応するように位置する形状を説明するための図である。

図１０を参照すると、一実施形態に係るＨＵＤ用光遮断フィルムは、車両の前面ガラス窓のうち、ディスプレイパネルから出力される光が入射する部分にだけ対応するように配置される（１０１０）。

上述したように実施形態が限定された例示的な図面によって説明されたが、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、前記に基づいて様々な技術的修正及び変形を適用することができる。従って、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

１１０ 第１方向の光
１２０ 第２方向の光
１３０ 第３方向の光
１４０ ディスプレイパネル
１５０ 前面ガラス窓
３１０ 光遮断部
３１１ 透明素材
３１２ 光遮断素材
３２０ 光透過素材
３３０ 光反射素材
６１０ ウインドシールド
６２０ 内部ガラスレイヤ

Claims (28)

1. 車両の前方視野から第１方向に伝播する第１方向の光を透過させながら、前記車両に設けられるＨＵＤ用ディスプレイパネルから出力される第３方向と反対方向にある第２方向の外部光源から伝播する第２方向の光の少なくとも一部を遮断する複数の光遮断素材（ｌｉｇｈｔ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）と、
   前記複数の光遮断素材との間の空間を満たす透明素材と、
   を含み、
   前記複数の光遮断素材は、前記第１方向に対応する少なくとも１つの傾きを有する、ＨＵＤ用光遮断フィルム。
2. 前記複数の光遮断素材のうち少なくとも一部は互いに同じ傾きを有する、請求項１に記載のＨＵＤ用光遮断フィルム。
3. 前記光遮断素材の傾きは４０度〜８５度の間の値を有する、請求項１又は２にＨＵＤ用光遮断フィルム。
4. 前記光遮断素材の間隔は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの間の値を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＨＵＤ用光遮断フィルム。
5. 前記光遮断フィルムの厚さは０．３５ｍｍ〜０．４０ｍｍ値を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＨＵＤ用光遮断フィルム。
6. 前記ディスプレイパネルから出力される光を反射するために、前記複数の光遮断素材及び前記透明素材上に提供される光反射素材をさらに含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＨＵＤ用光遮断フィルム。
7. 外部環境から前記車両を保護するために、前記複数の光遮断素材及び前記透明素材上に提供される光透過素材をさらに含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＨＵＤ用光遮断フィルム。
8. 前記複数の光遮断素材は、前記複数の光遮断素材に到達する光の一部を吸収する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＨＵＤ用光遮断フィルム。
9. 前記複数の光遮断素材は光を偏光させる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＨＵＤ用光遮断フィルム。
10. 視覚的情報を含む光を出力するディスプレイパネルと、
    前記視覚的情報を拡大して表示するための拡大光学系と、
    車両の前方視野から第１方向に伝播する第１方向の光を透過させながら、前記ディスプレイパネルの出力である前記視覚的情報を含む光が出力される第３方向と反対方向にある第２方向の外部光源から伝播する第２方向の光の少なくとも一部を遮断する複数の光遮断素材を含む光遮断フィルムと、
    を含み、
    前記複数の光遮断素材は、前記第１方向に対応する少なくとも１つの傾きを有する、車両用ＨＵＤシステム。
11. 前記複数の光遮断素材のうち少なくとも一部は、互いに同じ傾きを有する、請求項１０に記載の車両用ＨＵＤシステム。
12. 前記複数の光遮断素材のうち少なくとも一部は、互いに異なる傾きを有するように配置される、請求項１０に記載の車両用ＨＵＤシステム。
13. 前記ディスプレイパネルの出力である前記視覚的情報を含む光のうち少なくとも一部は、前記光遮断フィルムに隣接する透明レイヤによって反射される、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
14. 前記光遮断素材の傾きは、４０度〜８５度の間の値を有する、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
15. 前記光遮断素材の間隔は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの間の値を有する、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
16. 前記光遮断フィルムの厚さは０．３５ｍｍ〜０．４０ｍｍの間の値を有する、請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
17. 前記光遮断フィルムは、前記ディスプレイパネルの出力である光を反射するために、前記光遮断フィルムの第１面に備えられる光反射素材をさらに含む、請求項１０乃至１６のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
18. 前記光遮断フィルムは、外部環境から前記車両を保護するために、前記光遮断フィルムの第２面に備えられる光透過素材をさらに含む、請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
19. 前記複数の光遮断素材は光を偏光させる、請求項１０乃至１８のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
20. 前記複数の光遮断素材は光を偏光させる特性を有し、
    前記ディスプレイパネルから出力される光の経路上に光を偏光させる特性の素材がさらに設けられる、請求項１０乃至１９のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
21. 前記複数の光遮断素材は、ｓ−極性の光を偏光させながらｐ−極性の光を通過させ、
    前記特性の素材は、ｓ−極性の光を通過させながらｐ−極性の光を偏光させる、請求項２０に記載の車両用ＨＵＤシステム。
22. 前記複数の光遮断素材は、ｐ−極性の光を偏光させながらｓ−極性の光を通過させ、
    前記偏光させる特性の素材は、ｐ−極性の光を通過させながらｓ−極性の光を偏光させる、請求項２０に記載の車両用ＨＵＤシステム。
23. 前記複数の光遮断素材は、前記複数の光遮断素材に到達する光の一部を吸収する、請求項１０乃至２２のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
24. 前記光遮断フィルムは、前記車両のウインドシールドと内部ガラスレイヤとの間、前記車両のウインドシールドの外側、あるいは前記内部ガラスレイヤの内側に位置する、請求項１０乃至２３のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
25. 前記光遮断フィルムは、前記車両の前面ガラス窓で前記ディスプレイパネルから出力される光が入射する部分に対応するように位置する、請求項１０乃至２４のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
26. 前記外部光源は太陽に対応する、請求項１０乃至２５のいずれか一項に記載の車両用ＨＵＤシステム。
27. 前記複数の光遮断素材の傾きは、前記車両の運転者の複数の視線方向に対応する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のＨＵＤ用光遮断フィルム。
28. 前記複数の光遮断素材の傾きは、前記複数の光遮断素材の位置に対応する、請求項２７に記載のＨＵＤ用光遮断フィルム。

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