JP2022084693A - 反射型バックライト付きディスプレイを備えたミラー - Google Patents

反射型バックライト付きディスプレイを備えたミラー Download PDF

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Abstract

【課題】反射型バックライト付きディスプレイを備えたミラーについて記載されている。特に、バックライト、互いに対向する２つの透明基板層の間に配置された液晶層を含む液晶セル、第１の反射偏光子、及び第２の反射偏光子、を有するバックライト付きディスプレイを備えたミラーについて、記載されている。【解決手段】第１及び第２の反射偏光子は、該互いに対向する透明基板層のうちの１つに各々直接ラミネートされている。本明細書に記載のミラーは、車両のバックミラーとして構成することができる。【選択図】図１

Description

ミラーは、安全性、美観、及び身なりに関する役割を含む多くの目的に使用される。ミラーは、車両内で、一般的に車両の後方にある周囲の道路及び交通状況を見るのに頭を向ける必要なく、使用される。バックライト付きディスプレイは、光を選択的に透過及び吸収するために空間光変調器を利用する。バックライト付きディスプレイは、カラー又はモノクロで表示することができる。
一態様では、本明細書は、反射型バックライト付きディスプレイに関する。特に、本明細書は、バックライト、互いに対向する２つの透明基板層の間に配置された液晶層を含む液晶セル、第１の反射偏光子、及び第２の反射偏光子、を備えた反射型バックライト付きディスプレイに関する。第１又は第２の反射偏光子は、該互いに対向する透明基板層のうちの１つに各々直接隣接している。
反射型バックライト付きディスプレイを備えたバックミラーの正面図である。 反射型バックライト付きディスプレイ積層体の側面図である。
車両のバックミラー、特に中央の（又は内部の）バックミラーは、運転者にナビゲーション、状態、安全性又は他の情報を提供するために、表示要素を含んでもよい。中央のバックミラーにこの情報を含めることは、運転者が車両の前方の道路及び交通の視界を失うことなく、かかる情報を見ることができるので、特に有用であり得る。更に、運転者は繰り返し無意識にミラーを見るので、ミラー上に表示される重要な情報は、新しい場所又は通常ではない場所を見るのに慣れる必要なく、運転者が確実に見ることができる。
従来の中央バックミラーディスプレイは、ディスプレイの前面にミラー（ハーフミラー又は部分ミラー又は反射体として説明されることもある）を単に蒸着コーティングにより付加することによって、従来のディスプレイ積層体を改造したものである。かかる改造によって、周囲光のある程度の割合の光が反射されて鏡面状の外観を形成するが、蒸着コーティングされたミラーは偏光非依存性の反射体であるため、従来のディスプレイ積層体からのと同じ割合の光をバックミラーの放射面（観察面）から後方に反射してしまう。この反射損失は、前面及び背面の吸収偏光子の双方、並びに液晶層などの表示積層体における従来の損失のうち、最も高いものである。鏡面状の外観を有することによって、ディスプレイが情報を表示していないときに、ミラーの全面が有用又は視認可能となり得る。更に、鏡面状の外観は、一様に見えるバックミラーを有することによって、美的に好ましいものとなり得る。
少なくとも前面吸収偏光子を反射偏光子により置き換えることによって、また、いくつかの実施形態では前面及び背面の吸収偏光子の双方を２つの反射偏光子により置き換えることによって、ディスプレイ積層体に、追加の層を必要とせずに部分ミラーの環境光反射機能を組み込むことができる。更に、少なくとも１つの吸収偏光子を反射偏光子で置き換えることにより、積層体からの吸収要素の少なくとも一部が除去される。これらの改造により、従来のディスプレイ積層体を使用する反射型バックライトよりも高い輝度及び効率を有する反射型バックライト付きディスプレイを得ることができる。
図１は、反射型バックライト付きディスプレイを備えたバックミラーの正面図である。バックミラー１００は、ミラー部１１０と、情報を表示する反射型バックライト付きディスプレイ部１２０とを備えている。ミラー部１１０及び反射型バックライト付きディスプレイ部１２０は、同様の外観を有してもよい。しかし、反射型バックライト付きディスプレイ部１２０は、生成された情報又は画像を直接表示することができるのに対して、ミラー１１０は表示することができない。いくつかの実施形態では、ミラー部１１０は、表面積の４０％、３０％、又は２０％などの、バックミラー１００の中の小さな部分であってもよい。いくつかの実施形態では、ミラー部１１０は、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％又はそれ以上などの、バックミラー１００の過半の部分であってもよい。いくつかの実施形態では、ミラー部は、バックミラーの５０％～９０％の間であってもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイ部はミラー部の１００％であってもよく、換言すれば、ミラー部とディスプレイ部とが同一であって、双方がバックミラーの反射面全体を占めるようにすることができる。バックミラー１００は、ミラーの境界上又は取り付けられた部分上に、他の要素、制御部、又はインジケータを含むことができる。
図２は、反射型バックライト付きディスプレイ積層体の側面図である。反射型バックライト付きディスプレイ積層体２００は、光源２１０、ライトガイド２２０、プリズムフィルム２３０、第１の反射偏光子２４０、液晶セル２５０、及び第２の反射偏光子２６０を含んでいる。
光源２１０は、任意の好適な光源又は光源の組み合わせとすることができる。発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、更には白熱電球などの従来の光源を使用することができる。いくつかの実施形態では、各光源２１０は図２の単一の対象物として示されている。（例えば）ＬＥＤの組み合わせは十分に白色の入力光を提供するために使用することができるが、用途に応じて、任意の好適なスペクトル又はスペクトルの組み合わせを利用することができる。光源２１０は、構造化されたライトガイドへの光の入力結合を支援するため、又は構造化されたライトガイドへの光入力の形状付与を支援するために、好適な入射又はコリメーションの光学系を含むことができる。光源２１０は、ライトガイドの片側又は両側に配置される。いずれかの側の光源２１０は、同じか若しくは類似の光源であってもよく、又は異なる光源であってもよい。
ライトガイド２２０は、任意の好適なサイズ及び形状とすることができ、任意の好適なプロセスによって任意の好適な材料から形成してもよい。例えば、ライトガイド２２０は、アクリル又はポリカーボネートであってもよい。ライトガイド１２０は、射出成形などのプロセスから形成することができる。ライトガイド１２０は少なくとも１つの入力端を有する。この入力端は、典型的には、光源に最も近いライトガイドの表面上に配置される。この入力端は、光源から構造化ライトガイドへの光の結合を改善するための構造を含む、任意の好適な形状又は構造を有してもよい。ライトガイド２２０はまた、光を抽出するための１つ以上の機構を有する。これらの抽出機構は、周期的パターン、非周期的パターン、又は勾配を含む任意の好適な構成で配置されてもよい。この抽出機構は、ライトガイド２２０からの光出力の面均一性を増加させるパターンで配置することができる。
プリズムフィルム２３０は、本明細書に記載された構成では任意選択的なものであるが、光を回収することによって軸上の全体の輝度を増加させることができる。この場合、反射体（図示せず）を使用して、プリズムフィルムファセットと空気との間の境界面における全内部反射を通してプリズムフィルム２３０から反射された光を、反射型バックライト積層体２００の前面に向けて再度方向付ける。この反射体は、ライトガイド２２０上にコーティングしてもよいし、存在しなくてもよい。ここで反射型バックライト積層体は、プリズムフィルムとライトガイドの境界面のフレネル反射に単に依存する。いくつかの実施形態では、反射体は、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．）から入手可能）などの多層光学フィルムである。
プリズムフィルム２３０は、同じ第１の方向に延びる複数のプリズムを有する。その代わりに、いくつかの実施形態では、プリズムフィルム２３０は、第１の方向に延びるプリズムを有する少なくとも１つのフィルムと、第１の方向に直交する第２の方向に延びるプリズムを有する少なくとも１つのフィルムとを有する。複数のプリズムフィルムの場合、それらは互いにラミネートしてもよく、あるいは互いに単に重ねてもよい。プリズムフィルムは、例えば連続鋳造－硬化プロセスなどによる微細複製を含む任意の好適なプロセスによって形成することができる。
プリズムフィルム２３０のプリズムは、開光角、底角、高さ、ピッチ、幅、及び旋光を含む任意の好適な幾何学的形状を有してもよく、これらのパラメータのうちの１つ以上は、プリズムに沿って又はプリズムにわたって変化し得る。プリズムフィルム２３０は、例えば、Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ Ｆｉｌｍ（ＢＥＦ）（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．）から入手可能）とすることができる。
第１の反射偏光子２４０及び第２の反射偏光子２６０は、液晶層２５０の両側に配置されている。液晶セル２５０は、典型的には、２層のガラス又は別の透明な基板によって挟まれた液晶の層を含む。反射偏光子は、透明基板に隣接してもよく、あるいは一方又は双方が、液晶セルのガラス又は透明基板に直接ラミネートされてもよい。このラミネートは、用いて行うことができる。あるいは、液晶セルのガラス又は透明基板に、反射偏光子の１つだけがラミネートされるか、又は全くラミネートされなくてもよい。
第１の反射偏光子２４０は、任意の好適な反射偏光子とすることができる。いくつかの実施形態では、反射偏光子は、ＤＢＥＦ又はＡＰＦ反射偏光子（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．）から入手可能）などの配向多層ポリマー光学フィルムであってもよい。いくつかの実施形態では、反射偏光子は、ワイヤーグリッド又はコレステリック反射偏光子であってもよい。これらの実施形態のいくつかでは、反射偏光子は、直線偏光と円形又は楕円偏光との間で変換するために、１／４波長板などの１つ以上の位相差層又は補償層を含むことができる。第１の反射偏光子２４０は、任意の好適な厚さを有してもよい。多層光学フィルムの場合、反射偏光子は、より厚いマルチパケット又はラミネート構造、あるいは比較的薄い単一パケット構造であってもよい。第２の反射偏光子２６０は、第１の反射偏光子２４０と同一であってもよいし、類似してもよい。いくつかの実施形態では、第１の反射偏光子２４０及び第２の反射偏光子２６０は、いくつかの又は多くの異なる特性を有し得る。いくつかの実施形態では、追加の、単数又は複数の反射偏光子が、第１及び第２の反射偏光子の一方又は双方の上に配置されてもよい。換言すれば、第１及び第２の反射偏光子の各側に、２つ以上の反射偏光子が存在し得る。
第１の反射偏光子２４０及び第２の反射偏光子２６０は、選択的に光をゲートすることによって液晶セル２５０を動作させるように構成されている。液晶セル２５０に使用される液晶材料の種類（例えば、ねじれネマチック、超ねじれネマチックなど）及び液晶セルが電気的に駆動される方法に依存して、反射偏光子の通過軸は、以下のように構成されなければならない。即ち、画素が「オン」状態、即ち、液晶セルの画素に電圧差が生じる状態では、光源からの光は実質的に第２の反射偏光子を透過するか、あるいは、実質的に第２の反射偏光子を透過しないが、画素が「オフ」状態、即ち、液晶セルの画素に電圧差がない状態では、光源からの光は、それとは反対となるように処理される。ある種類の液晶セルでは、中間状態が可能である。これは、いくつかの実施形態における反射偏光子の通過軸の平行配置、又は反射偏光子の通過軸の直交配置であってもよい。任意の好適な駆動電子回路、導電層、又は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を液晶セル２５０に含む又は組み込むことができるか、あるいは、液晶セル２５０と共に含まれ得る。
ＳＯＮＹ ＶＡＩＯ ＰＣＧ－５７２Ｎ（Ｓｏｎｙ Ｃｏｒｐ．（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）から入手可能）ノートブックコンピュータの液晶ディスプレイを、液晶セルのガラスの両側にラミネートされた吸収偏光子を半分だけ除去することによって、改造した。ディスプレイの半分で吸収偏光子を除去した後、３Ｍ ＡＰＦ－Ｔ３５反射偏光子（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．）から入手可能）をガラスにラミネートすることによって、吸収偏光子を置き換えた。液晶ディスプレイを取り替えて、「ＯＮ」（画像表示）と「ＯＦＦ」（画像非表示）の双方で観察した。液晶ディスプレイの改造部分は、反射型バックライト付きディスプレイとして機能し、ディスプレイがオフのときはミラーとして機能し、ディスプレイがオンのときは視認可能な画像を表示した。性能は、ディスプレイの対照側の半分と比較して、特に対照側のディスプレイが反射型バックライト付きディスプレイとして機能するために蒸着コーティングされたパーシャルミラー（partial mirror）を更に必要とすることを考慮すれば、許容できるものであった。
以下は、本開示に係る例示的な実施形態である。
項目１．反射型バックライト付きディスプレイであって、
バックライトと、
互いに対向する２つの透明基板層の間に配置された液晶層を含む液晶セルと、
第１の反射偏光子と、
第２の反射偏光子と、を備え、
該第１及び第２の反射偏光子は、該互いに対向する透明基板層のうちの１つに各々直接隣接している、反射型バックライト付きディスプレイ。
項目２．該第１又は第２の反射偏光子のうちの少なくとも１つは、多層反射偏光子である、項目１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
項目３．該第１又は第２の反射偏光子の各々は、多層反射偏光子である、項目１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
項目４．該２つの透明基板層はガラスである、項目３に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
項目５．該第１及び第２の反射偏光子は、該互いに対向する透明基板層のうちの１つに各々直接ラミネートされている、項目１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
項目６．該バックライトは、ライトガイドと、該ライトガイド上に配置された反射体と、該ライトガイド内に光を入射するように構成された光源とを含む、項目１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
項目７．第３の反射偏光子を更に備え、該第３の反射偏光子は、該第１又は第２の反射偏光子のいずれかの上に配置されている、項目１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
項目８．ミラーであって、
ミラー部と、
項目１に記載の反射型バックライト付きディスプレイを含む反射型バックライト付きディスプレイ部と、を備え、
該反射型バックライト付きディスプレイは画像を直接表示することができ、該ミラー部は画像を表示することができない、ミラー。
項目９．項目８に記載のミラーを備え、該ミラーはバックミラーとして構成されている、車両。
項目１０．該反射型バックライト付きディスプレイ部は、該ミラーの面積の１０％より大きく５０％未満である、項目９に記載のミラー。
項目１１．該反射型バックライト付きディスプレイは、吸収偏光子を備えていない、項目１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
項目１２．該反射型バックライト付きディスプレイは、偏光非依存性の部分反射体を備えていない、項目１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。

Claims (12)

  1. 反射型バックライト付きディスプレイであって、
    バックライトと、
    互いに対向する２つの透明基板層の間に配置された液晶層を含む液晶セルと、
    第１の反射偏光子と、
    第２の反射偏光子と、を備え、
    前記第１及び第２の反射偏光子は、前記互いに対向する透明基板層のうちの１つに各々直接隣接している、反射型バックライト付きディスプレイ。
  2. 前記第１又は第２の反射偏光子のうちの少なくとも１つは、多層反射偏光子である、請求項１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
  3. 前記第１又は第２の反射偏光子の各々は、多層反射偏光子である、請求項１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
  4. 前記２つの透明基板層はガラスである、請求項３に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
  5. 前記第１及び第２の反射偏光子は、前記互いに対向する透明基板層のうちの１つに各々直接ラミネートされている、請求項１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
  6. 前記バックライトは、ライトガイドと、前記ライトガイド上に配置された反射体と、前記ライトガイド内に光を入射するように構成された光源とを含む、請求項１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
  7. 第３の反射偏光子を更に備え、前記第３の反射偏光子は、前記第１又は第２の反射偏光子のいずれかの上に配置されている、請求項１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
  8. ミラーであって、
    ミラー部と、
    請求項１に記載の反射型バックライト付きディスプレイを含む反射型バックライト付きディスプレイ部と、を備え、
    前記反射型バックライト付きディスプレイは画像を直接表示することができ、前記ミラー部は画像を表示することができない、ミラー。
  9. 請求項８に記載のミラーを備え、前記ミラーはバックミラーとして構成されている、車両。
  10. 前記反射型バックライト付きディスプレイ部は、前記ミラーの面積の１０％より大きく５０％未満である、請求項９に記載のミラー。
  11. 前記反射型バックライト付きディスプレイは、吸収偏光子を備えていない、請求項１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
  12. 前記反射型バックライト付きディスプレイは、偏光非依存性の部分反射体を備えていない、請求項１に記載の反射型バックライト付きディスプレイ。
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