JP2022168351A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示画像の視認性を向上できる表示装置を提供する。【解決手段】視認者に視認させる画像に係る表示光２を出射する表示ユニットと、表示光２が投影される投影面８ａと配置箇所に固定される固定面８ｂとを有し、投影された表示光２を反射しユーザに視認させる投影部８と、を備える表示装置であって、投影部８は、Ｓ偏光よりもＰ偏光の反射率の高い反射偏光子層４３と、反射偏光子層４３よりも固定面８ｂ側に配置される遮光層４２と、配置箇所に固定される固定層４１と、を有する。【選択図】 図３

Description

本開示は、車両等に搭載される表示装置に関する。

ヘッドアップディスプレイは、車両に搭載され、運転者に運転に必要な情報等の種々の情報をウインドシールド等の投影先に投影し、ユーザに虚像を視認させる。今日、情報量の増加や情報の種類の多様化に伴い、ユーザへ提供する画像の表示態様も多様化している。例えば、特許文献１には、ウインドシールドのガラスの間に設けられる黒いセラミック塗装部分に表示部の光を反射表示させるヘッドアップディスプレイ装置が開示されている。

特開２０１３－０４７０２１号公報

情報の表示には、車両の種々の箇所を用いることができるが、表示箇所が表示光の投影、反射に適しているとは限らない。例えば、上述した黒いセラミック塗装部分が光源と対面する場合、この塗装部分は表面が粗く、表示光を乱反射させるため投影先に適さない。また、ウインドシールドのガラスが光源と対面する場合、複数の層からなるウインドシールドに多重反射し、二重像が生じる虞があり、やはり投影先に適さない。特に、ユーザがＳ偏光を遮光する偏光サングラスを着用している場合、反射面におけるＰ偏光の反射率を増加させることにより視認性が向上する。しかしながら、ウインドシールドがＰ偏光に対する反射率が低い場合には、上述した要因に加えて、やはり投影先に適さない。

本開示はこのような事情を考慮してなされたもので、表示画像の視認性を向上できる表示装置を提供することを目的とする。

本開示の表示装置は、上述した課題を解決するために、視認者に視認させる画像に係る表示光を出射する表示ユニットと、前記表示光が投影される投影面と配置箇所に固定される固定面とを有し、投影された前記表示光を反射しユーザに視認させる投影部と、を備える表示装置であって、前記投影部は、Ｓ偏光よりもＰ偏光の反射率の高い反射偏光子層と、前記反射偏光子層よりも前記固定面側に配置される遮光層と、前記配置箇所に固定される固定層と、を有する。

本開示の表示装置においては、表示画像の視認性を向上できる。

本開示の表示装置の実施形態であって、自動車に搭載された表示装置を示す説明図。 表示装置の表示ユニットの構造を説明するための断面図。 ウインドシールド及びウインドシールドに固定された投影部の略上下方向に沿う断面図。 ウインドシールド及びウインドシールドに固定された投影部を後方から見た説明図。 投影部のグラデーションの一例を示すための投影部及びウインドシールドを後方から見た説明図。

本開示の表示装置の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本開示の表示装置は、例えば自動車や二輪車等の車両や、船舶、農業機械、建設機械に搭載される表示装置に適用することができる。表示装置は、例えば、光源側が搭載先のインストルメントパネル内に配置され、投影、反射側がウインドシールドに配置され、虚像を表示し、視認者に視認させる。本実施形態においては、表示装置の表示ユニットが搭載先としての自動車のインストルメントパネル内に配置され、投影部がウインドシールドの車内側に配置される例を用いて説明する。

図１は、本開示の表示装置１の実施形態であって、自動車に搭載された表示装置１を示す説明図である。

図２は、表示装置１の表示ユニット７の構造を説明するための断面図である。

図３は、ウインドシールド３及びウインドシールド３に固定された投影部８の略上下方向に沿う断面図である。

図４は、ウインドシールド３及びウインドシールド３に固定された投影部８を後方（運転者４の方）から見た説明図である。

表示装置１は、いわゆるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ（Head Up Display））であり、ウインドシールド３の遮光領域３ａに主に固定される投影部８に表示光２を投影し、自動車の運転者４（視認者）方向に反射させる。表示装置１は、特に、ウインドシールド３に形成される遮光領域３ａに表示光２を投影、反射し、運転者４に視認させる。

ウインドシールド３は、図３に示すように、２枚の透光性のガラス９ａと、その周縁部の少なくとも一部に形成される遮蔽層９ｂと、を有する。遮蔽層９ｂは、黒セラミックス等からなる黒色等の遮光色を形成する部分である。遮蔽層９ｂは、ウインドシールド３の外縁に形成される。遮蔽層９ｂは、ウインドシールド３を自動車に固定する接着剤の太陽光による劣化の防止や、接着剤の隠蔽、意匠性の向上等を目的に形成される。ウインドシールド３においては、遮蔽層９ｂが形成される部分が遮光領域３ａとなり、遮光領域３ａ以外の部分が、透光領域３ｂとなる。なお、遮蔽層９ｂは、ウインドシールド３を形成する２枚のガラス９ａの間に形成されてもよいし、車内側のガラス９ａの車内側の面に形成されてもよい。

表示装置１は、表示ユニット７と、投影部８と、を有する。

表示ユニット７は、視認者に視認させる画像に係る表示光２を出射する。表示ユニット７は、ケース１０と、保護カバー２０と、表示部３０と、を有する。

ケース１０は、表示ユニット７を支持し、収容する。ケース１０は、例えば遮光性を有する合成樹脂（例えば黒色のポリプロピレン）からなる。ケース１０は、遮光領域３ａに対面する部分に、表示光２を通過させる開口１１を有する。ケース１０は、インストルメントパネル５内に設けられた空間に配置されるための、取付構造（図示せず）も有する。

保護カバー２０は、透光性を有する合成樹脂（例えば無機ガラス、ポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡ樹脂）からなる板状部材である。保護カバー２０は、ケース１０の開口１１を覆うことにより、ケース１０の内部の表示部３０を水分や塵埃等から保護する。

表示部３０は、表示パネル３１と、バックライトユニット３２と、を有する。

表示パネル３１は、表示部３０のうち前面側に配置される。表示パネル３１は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式の液晶表示パネルである。表示パネル３１は、液晶層を封入する一対のガラス基板を有する。一対のガラス基板には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等により透明電極が形成される。また、表示パネル３１は、一対のガラス基板を挟み込むように配置された一対の偏光板（偏光フィルタ）を有する。

表示パネル３１は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits、図示せず）を介して、表示ユニット７とは別途設けられる回路基板（図示せず）に接続される。表示パネル３１は、回路基板のグラフィックコントローラ等の制御部により制御されることにより、透明電極を介して液晶層に駆動電圧が印加される。液晶層は、液晶分子の配向が制御され個々の画素の透過率を変化させる。表示パネル３１は、オプティカルボンディング層３６を介して、保護カバー２０に固定される。オプティカルボンディング層３６は、透明な合成樹脂（例えばシリコーン系、ウレタン系、又はアクリル系樹脂）からなる。

バックライトユニット３２は、表示パネル３１の後方に配置される。バックライトユニット３２は、光源基板３３と、光学シート３４と、を有する。光源基板３３は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）３５を有する。光源基板３３は、ＦＰＣを介して上述した回路基板と接続される。ＬＥＤ３５は、駆動電流が供給されると、光を出射する。光学シート３４は、例えば光を拡散するプリズムシート等である。ＬＥＤ３５から出射された光は、光学シート３４を経て、表示パネル３１を照明する。これにより、表示部３０は、視認者に視認させる画像に係る表示光２を出射する。

投影部８は、複数のフィルムが積層されたフィルム状部材であり、運転者４から見て遮光領域３ａに重なる領域に貼り付けられることにより、表示ユニット７と対になる投影部８として機能する。投影部８は、投影された表示光２を反射しユーザ（運転者４）に視認させる。投影部８は、図３に示すように、投影面８ａと、固定面８ｂと、を有する。投影面８ａは、表示ユニット７と対面する面であり、表示光２が反射及び投影される面である。固定面８ｂは、投影面８ａと逆の面であり、配置箇所（後述）に固定される面である。投影部８は、固定面８ｂから投影面８ａにかけて、固定層４１と、遮光層４２と、反射偏光子層４３と、透明保護層４４と、を有する。

固定層４１は、配置箇所としてのウインドシールド３に固定される層であり、例えば、投影部８を固定するため所要の粘着材料からなる。

遮光層４２は、反射偏光子層４３の固定面８ｂ側の面に配置される。遮光層４２は、反射偏光子層４３に対して、遮光性を有するインク（例えば黒インク）で印刷されることにより形成される、印刷層である。遮光層４２は、例えば遮光領域３ａに近似の色あいで形成されることにより、遮光領域３ａと遮光層４２とを見た目上一体化させることができる。遮光層４２は、反射偏光子層４３を透過する光を後段で多重に反射させないことで、反射偏光子層４３で反射する光との二重像が形成されてしまうことを防止する。

遮光層４２は、投影部８の、遮光領域３ａの境界と略平行になる上縁８ｃ（外縁の少なくとも一部）が、遮光から透光に徐々に遷移するグラデーションが形成される。ここで、図５は、投影部８のグラデーションの一例を示すための投影部８及びウインドシールド３を後方から見た説明図である。ウインドシールド３の遮光領域３ａと透光領域３ｂの境界においては、遮光領域３ａが透光領域３ｂに徐々に遷移していくように、遮光領域３ａの上縁３ｃに徐々に遮光率を低下させる、ドット形状のグラデーション印刷が施されている。投影部８においても同様に、徐々に上縁８ｃの遮光率を低下させるよう、遮光層４２にはドット形状のグラデーション印刷が施されている。これにより、遮光領域３ａの上縁３ｃのグラデーション印刷と相俟って、投影部８の上縁３ｃが目立つことがないようになっている。

反射偏光子層４３は、Ｓ偏光よりもＰ偏光の反射率の高い、例えば偏光制御可能な多層薄膜フィルムからなる層である。反射偏光子層４３は、表示ユニット７とウインドシールド３との配置から設定される表示光２の入射角が５５度から６０度において、Ｐ偏光の反射率を２０％以上、Ｓ偏光の反射率を１０％以下有するように設計されている。これにより、ユーザがＳ偏光を遮光する偏光サングラスを着用している場合、投影部８におけるＰ偏光の反射率を増加させることにより視認性を向上させるためである。

透明保護層４４は、反射偏光子層４３への傷等の形成を防止し、反射偏光子層４３の機能低下を防止することができる、所要の材料（例えばＰＭＭＡ等）からなる。透明保護層４４は、傷防止の他に、例えば表面反射の防止や防曇の機能を有することが好ましい。

投影部８の配置箇所は、表示光２が投影される遮光領域３ａのみであってもよいし、投影される領域以外の遮光領域３ａも含んでもよい。例えば、投影部８が表示光２が投影される遮光領域３ａにのみ貼り付けられる場合には、投影部８を必要な面積だけ準備すればよいため、材料に係る製造コストを低減できる。また、投影部８の外縁の遮光層４２と反射偏光子層４３の間に遮光層４２の色に対して識別可能な（コントラストを有する）色（例えば白やグレー等）のインクで印刷形成により線を形成し、投影部８を囲うことにより、ユーザに対して表示装置１の表示領域を認識させることができる。

投影部８が、表示光２が投影される領域以外の遮光領域３ａにも貼り付けられる場合には、遮光領域３ａと投影部８との境界が目立つことがなくなり、ウインドシールド３の外観性を損なわない。また、遮光領域３ａにウインドシールド３の防曇のための熱線がユーザから視認可能に配置されている場合には、その熱線を覆うように投影部８が配置されることにより、熱線を遮蔽する作用も有することができる。

また、投影部８が配置される範囲としての配置箇所には、遮光領域３ａ近傍の透光領域３ｂを含んでいてもよい。具体的には、投影部８の上縁８ｃ（の少なくとも一部）は、透光領域３ｂと遮光領域３ａとの境界よりも透光領域３ｂ側に位置していてもよい。投影部８の上縁８ｃが遮光領域３ａに位置する場合には、上縁８ｃが遮光領域３ａ上で視認され、遮光領域３ａの上縁３ｃと投影部８の上縁８ｃとが二重線をなし、外観性が損なわれる虞がある。これに対し、投影部８の上縁８ｃが遮光領域３ａの上縁３ｃよりも透光領域３ｂ側に位置する場合には、遮光領域３ａの上縁３ｃが投影部８により覆われ視認されることがないため、外観性を維持できる。

また、遮光層４２の上縁８ｃにドット印刷でグラデーションが形成される場合には、遮光層４２以外の他の層（固定層４１、反射偏光子層４３、透明保護層４４）もドットの形状に沿って上縁８ｃをなすことにより、透光領域３ｂにおいて投影部８の上縁８ｃを目立つことがないようにすることができる。

このような表示装置１は、偏光制御可能な反射偏光子層４３、及びその後段側に配置される遮光層４２を有する投影部８を有することにより、ウインドシールド３に直接表示光２を投影、反射させる場合に比べて、表示画像の視認性を向上できる。すなわち、投影部８を有することにより、ユーザの状態（偏光サングラス着用の有無）や、ウインドシールド３の状態（表示光２の投影先となる面の素材や状態）によらずに表示光２をユーザに視認させることができる。また、遮光層４２を有することにより、その後段の層やウインドシールド３において反射偏光子層４３を透過した表示光２が反射することを抑制できる。

また、既存のウインドシールド３に投影部８を貼り付けることに対して、投影部８の外縁が視認されて外観性が低減する虞があるが、上縁８ｃの遮光層４２にグラデーションを形成したり、透光領域３ｂ及び遮光領域３ａと投影部８との配置関係を考慮したりすることで、外観性を維持できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、ウインドシールド３に対する投影部８の厚さの段差を解消するため、投影部８の配置箇所に対応するウインドシールド３に投影部８の厚さと同等の凹みを設け、例えば、ウインドシールド３の透光領域３ｂと投影部８の投影面８ａを面一となるように形成してもよい。

１ 表示装置
２ 表示光
３ ウインドシールド
３ａ 遮光領域
３ｂ 透光領域
３ｃ 上縁
４ 運転者
５ インストルメントパネル
７ 表示ユニット
８ 投影部
８ａ 投影面
８ｂ 固定面
８ｃ 上縁
９ａ ガラス
９ｂ 遮蔽層
１０ ケース
１１ 開口
２０ 保護カバー
３０ 表示部
３１ 表示パネル
３２ バックライトユニット
３３ 光源基板
３４ 光学シート
３５ ＬＥＤ
３６ オプティカルボンディング層
４１ 固定層
４２ 遮光層
４３ 反射偏光子層
４４ 透明保護層

Claims (5)

1. 視認者に視認させる画像に係る表示光を出射する表示ユニットと、
   前記表示光が投影される投影面と配置箇所に固定される固定面とを有し、投影された前記表示光を反射しユーザに視認させる投影部と、を備える表示装置であって、
   前記投影部は、
   Ｓ偏光よりもＰ偏光の反射率の高い反射偏光子層と、
   前記反射偏光子層よりも前記固定面側に配置される遮光層と、
   前記配置箇所に固定される固定層と、を有する、表示装置。
2. 前記配置箇所は、透光領域及び周縁部の少なくとも一部に形成される遮光領域を有する車両のウインドシールドのうち、前記遮光領域を含む、請求項１記載の表示装置。
3. 前記投影部の外縁の少なくとも一部は、前記透光領域と前記遮光領域との境界よりも前記透光領域側に位置する、請求項２記載の表示装置。
4. 前記遮光層の外縁の少なくとも一部は、遮光から透光になるようにグラデーションが形成される、請求項２記載の表示装置。
5. 前記反射偏光子層は、前記表示光の入射角が５５度から６０度において、前記Ｐ偏光の反射率を２０％以上、前記Ｓ偏光の反射率を１０％以下有する、請求項１記載の表示装置。

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