JP6697146B2

JP6697146B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP6697146B2
Application number: JP2016146763A
Authority: JP
Inventors: 安本　貴史; 貴史安本
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2020-05-20
Anticipated expiration: 2036-07-26
Also published as: JP2018017834A

Description

本発明は、複数種類の画像を重ねて目視することが可能な表示装置に関する。

特許文献１に複合表示装置に関する発明が記載されている。
この複合表示装置は、メータ表示器の一部の前方に透明ＥＬ表示器が重ねて設けられている。この透明ＥＬ表示器の表示状態を切替えることで、全体の表示形態を変更できるようになっている。

例えば、エンジン始動から走行開始までは、タコメータ表示に重ねて透明ＥＬ表示器で「シートベルトを着用してください」の文字が発光して数回フラッシュ表示される。通常走行時には、透明ＥＬ表示器は、なにも表示されずに透明状態となり、タコメータ表示を目視できるようになる。

特開２００４−２７３２４３号公報

特許文献１に記載された複合表示装置では、メータ表示器の前方に配置された透明ＥＬ表示器を、表示状態とするか表示を停止して透明状態とするかの選択しかなく、例えば、複数の表示画像を、奥行き方向の位置を変えて表示するなどの表示形態は想定されていない。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、目視方向での表示位置を複段に切替えることが可能であり、その切換え動作を迅速に行うことができる表示装置を提供することを目的としている。

本発明は、第１画像表示装置と、前記第１画像表示装置の表示画面に斜めに対向するハーフミラー面とを有し、前記表示画面に表示される画像が、前記ハーフミラー面で反射されて虚像が形成される表示装置において、
対向する透明基板と、それぞれの前記透明基板の内側に設けられた透明電極と、対向する前記透明電極の間に介在する金属原子イオンを含む電解質層とを有するエレクトロクロミックパネルが、１つ以上設けられて、複数の前記透明電極が前記表示画面に斜めに対向し、
複数の前記透明電極のいずれかを選択して、選択した前記透明電極に前記金属原子イオンを析出させて前記ハーフミラー面を形成するスイッチング回路が設けられており、
前記虚像が形成される側に第２画像表示装置の表示画面が設けられており、
前記スイッチング回路で前記金属原子イオンを析出させる前記透明電極を切替えることで、
前記第２画像表示装置の前記表示画面に表示される実像の奥側に位置する虚像と、前記実像の手前側に位置する虚像とが選択的に表示されることを特徴とするものである。

本発明の表示装置は、前記電解質層を挟んで対向する一対の前記透明電極の極性を、前記スイッチング回路で切替えることにより、一対の前記透明電極のいずれかを選択して前記ハーフミラー面を形成するものである。

あるいは、本発明の表示装置は、前記エレクトロクロミックパネルが複数設けられており、前記スイッチング回路で、いずれかのエレクトロクロミックパネルの前記透明電極を選択して、前記ハーフミラー面を形成するものである。

本発明の表示装置は、前記実像に常に同じ画像を表示させておき、前記虚像の表示と非表示とを選択することが好ましい。
あるいは、前記実像に常に同じ画像を表示させておき、前記虚像の表示の位置を切替えることが好ましい。

本発明の表示装置は、１つ以上のエレクトロクロミックパネルを設け、複数の透明電極のうちの金属原子イオンを析出させてハーフミラー面を形成する透明電極を選択し、これにより、虚像の位置を変えることができるようになっている。その結果、視野の奥行方向で表示画像の位置を変化させ、また表示内容を切替えて多様な表示を行うことができる。

また、第２画像表示装置の表示画面で実像を表示し、ハーフミラー面を透過した虚像と、前記実像とを組み合わせることにより、さらに多様な表示の切替えが可能になる。

この場合に、実像で常に同じ画像を表示させておき、虚像で副次的な表示を行うようにすると、実像に対しては常に眼の焦点を合わせ続けることができるので、表示を目視しやすくなる。

（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の表示装置を動作別に示す断面図、本発明の実施の形態の表示装置に使用されているエレクトロクロミックパネルの断面図、本発明の実施の形態の表示装置の回路ブロック図、（Ａ）（Ｂ）は、第１の実施の形態の表示装置を使用した表示形態の一例を示す説明図、（Ａ）（Ｂ）は、第１の実施の形態の表示装置を使用した表示形態の一例を示す説明図、（Ａ）（Ｂ）は、第１の実施の形態の表示装置を使用した表示形態の一例を示す説明図、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、第１の実施の形態の表示装置を使用した表示形態の一例を示す説明図、本発明の第２の実施の形態の表示装置を示す断面図、

＜表示装置１の構成＞
図１（Ａ）（Ｂ）に示す、本発明の第１の実施の形態の表示装置１は、ケース２を有しており、ケース２の前方の開口窓３に、透明パネル４が取り付けられている。透明パネル４には、ケース内方に向く内面に、静電容量の変化を検知して指の接近位置を識別できる透光性のタッチセンサが設けられてもよい。

ケース２の内部に、第１画像表示装置１１と第２画像表示装置１２とが設けられている。第１画像表示装置１１は、ケース２の下方において底面２ａの上に配置されて、その表示画面１１ａが上向きで且つ水平に向けられている。第２画像表示装置１２は、ケース２の垂直壁２ｂの内側に配置されており、その表示画面１２ａが垂直で且つ透明パネル４に向けられている。

第１画像表示装置１１と第２画像表示装置１２は、透過型のカラー液晶表示パネルと、その背後に設けられたバックライト装置とで構成されている。なお、第１画像表示装置１１と第２画像表示装置１２は、自己発光型の表示パネルであればどのようなものでも良く、例えば、エレクトロルミネッセンス表示パネルやプラズマ表示パネルなどを使用することができる。

ケース２の内部では、第１画像表示装置１１と第２画像表示装置１２の中間にエレクトロクロミックパネル２０が設けられている。

図２に、エレクトロクロミックパネル２０の構造が断面図で示されている。
エレクトロクロミックパネル２０は、第１透明基板２１と第２透明基板２２とが平行に対向している。透明基板２１，２２は例えばガラス基板である。第１透明基板２１の内面に第１透明電極２３が、第２透明基板２２の内面に第２透明電極２４がそれぞれ設けられている。第１透明電極２３と第２透明電極２４は、それぞれＩＴＯ層などで形成されている。

第１透明電極２３と第２透明電極２４との間に電解質層２５が介在している。電解質層２５は金属原子イオンを含んでいる。図２に示す実施の形態では、金属原子イオンが、銀の陽イオン２６である。なお、透明電極２３，２４のいずれかまたは双方が、電圧の印加により金属原子イオンを供出（析出）するイオン供給電極であってもよい。

図２に示すように、エレクトロクロミックパネル２０にはスイッチング回路２８が付随している。スイッチング回路２８に、直流電源２８ａが設けられている。また、スイッチング回路２８には、直流電源２８ａのプラス側とマイナス側を、第１透明電極２３と第２透明電極２４に交互に切替えて接続する２連構造のスイッチ素子２８ｂが設けられている。

図２では、２連構造のスイッチ素子２８ｂが図示左側の接点で接続されて、直流電源２８ａのマイナス側が第１透明電極２３に接続されて、直流電源２８ａのプラス側が第２透明電極２４に接続されている。このとき、陰極となる第１透明電極２３側で還元反応が生じ、陽極となる第２透明電極２４側で酸化反応が生じる。その結果、銀の陽イオンが、第１透明電極２３の表面に析出して、第１透明電極２３にハーフミラー面が形成される。

スイッチ素子２８ｂが、図２とは逆側に切替えられて、２連構造のスイッチ素子２８ｂが、図示右側の接点で接続されると、直流電源２８ａのマイナス側が第２透明電極２４に接続され、直流電源２８ａのプラス側が第１透明電極２３に接続される。このとき、陰極となる第２透明電極２４側で還元反応が生じ、陽極となる第１透明電極２３側で酸化反応が生じる。その結果、銀の陽イオンが、第２透明電極２４の表面に析出して、第２透明電極２４にハーフミラー面が形成される。

本明細書でのハーフミラー面とは、透過率と反射率がそれぞれ５０％であることに限定されるものではなく、透過率と反射率は、第１画像表示装置１１と第２画像表示装置１２の表示内容などにより任意に設定することができる。ハーフミラー面の反射率と透過率は、直流電源２８ａの電圧を変化させたり、電解質層２５での金属原子イオンの濃度を調整することで、設定することが可能である。

図２に示す２連構造のスイッチ素子２８ｂを、どちらの接点にも接触しない中立位置に設定すると、第１透明電極２３と第２透明電極２４の双方が、直流電源２８ａから断たれる。このとき、透明電極２３と透明電極２４との間の電位差がなくなり、酸化還元反応が解消され、エレクトロクロミックパネル２０は光透光パネルとなる。

図１（Ａ）に示すように、エレクトロクロミックパネル２０の第１透明電極２３側をハーフミラー面とし、第１画像表示装置１１の表示画面１１ａに画像を表示すると、その画像が、前記ハーフミラー面でＹ１方向へ反射される。その結果、透明パネル４よりもＹ２側の前方から眼Ｅで目視したときに、表示画面１１ａの表示画像が第１虚像ＶＩａとして目視される。図１（Ｂ）に示すように、エレクトロクロミックパネル２０の第２透明電極２４側をハーフミラー面としたときは、表示画面１１ａの表示画像が、第２虚像ＶＩｂとなり、眼Ｅで目視可能になる。

エレクトロクロミックパネル２０の第１透明電極２３と第２透明電極２４の表示画面１１ａからの距離の違いにより、第１虚像ＶＩａと第２虚像ＶＩｂとがＹ１方向において異なる位置に結像する。図１に示す表示装置では、第１虚像ＶＩａが、第２画像表示装置１２の表示画面１２ａに表示される実像ＲＩよりも、目視方向の奥側であるＹ１側に結像する。また、第２虚像ＶＩｂは、表示画面１２ａに表示される実像ＲＩよりも、目視方向の手前側であるＹ２側に結像する。

図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１画像表示装置１１の表示画面１１ａの上方に、視野角制御フィルム（視野角制御部材）１５が設けられて、透明パネル４を通じて、眼Ｅによって、表示画面１１ａが直接に目視されるのを防止できるようにしている。

図３に、本発明の実施の形態の表示装置１のブロック図が記載されている。
表示装置１は、制御部３０を有している。制御部３０は、ＣＰＵとメモリを主体として構成されている。制御部３０から前記スイッチング回路２８にスイッチ切換え信号が与えられる。また、制御部３０によって、液晶駆動回路３１が制御されて、第１画像表示装置１１の表示動作が可変される。また、液晶駆動回路３２が制御されて、第２画像表示装置１２の表示動作が可変される。

＜表示装置１の表示動作＞
次に、前記表示装置１の表示動作を説明する。
１．虚像のみによる表示
表示装置１は、虚像ＶＩａ，ＶＩｂのみの表示とすることができる。
図３に示す制御部３０の制御動作により、第２画像表示装置１２の表示動作を停止すると、第２画像表示装置１２を構成するカラー液晶表示パネルの表示画面１２ａは、濃青色や黒色などの濃色になる。

第１画像表示装置１１の表示動作を開始し、スイッチング回路２８を制御してエレクトロクロミックパネル２０の第１透明電極２３にマイナス側の電位を与え、第１透明電極２３に銀の陽イオン２６を析出させて、第１透明電極２３をハーフミラー面とすると、眼Ｅで第１虚像ＶＩａを目視することができる。スイッチング回路２８を制御して、第２透明電極２４にマイナス側の電位を与え、第２透明電極２４に銀の陽イオン２６を析出させて、第２透明電極２４をハーフミラー面とすると、眼Ｅで第２虚像ＶＩｂを目視することができる。

第１虚像ＶＩａと第２虚像ＶＩｂは、Ｙ１方向での距離が相違しているので、奥行き方向の異なる位置に画像が存在しているように目視できる。制御部３０の制御動作において、第１虚像ＶＩａと第２虚像ＶＩｂに異なる画像を表示したり、第１虚像ＶＩａと第２虚像ＶＩｂとで表示する画像内容を入れ替えることなどで、多様な表示が可能になる。

２．実像のみの表示
制御部３０の制御動作で、図２に示すスイッチ素子２８ｂを中立位置に設定し、エレクトロクロミックパネル２０の第１透明電極２３と第２透明電極２４の双方を、直流電源２８ａから切り離すと、エレクトロクロミックパネル２０が透明パネルとなる。このとき、第２画像表示装置１２を動作させれば、眼Ｅで実像ＲＩのみ目視できるようになる。

３．実像と虚像の組み合わせ
制御部３０の制御動作で、第１画像表示装置１１と第２画像表示装置１２の双方を動作させ、エレクトロクロミックパネル２０の第１透明電極２３と第２透明電極２４のいずれかを選択してハーフミラー面とすることで、実像ＲＩと、虚像ＶＩａ，ＶＩｂを組み合わせた表示が可能になる。

図４（Ａ）（Ｂ）は、第１の表示例を示している。
第１の表示例では、第２画像表示装置１２の表示画面１２ａに表示される実像ＲＩとして、同じ画像が継続して表示される。ここでの同じ画像とは同じ種類の表示を継続していることを意味し、表示情報は時間の経過にともなって刻々と変化する。第１の表示例では、実像ＲＩとして、カーナビゲーションシステムで検知されている現時点での走行中の道路画像４１が表示されている。図４（Ａ）から図４（Ｂ）は時間が経過するときの実像ＲＩの表示情報の変化を示しており、道路画像４１が車両の前進に対応して刻々と変化する。

図４（Ａ）の時刻では、実像ＲＩよりも奥側に位置する第１虚像ＶＩａに、進行案内画像４２ａが表示される。この進行案内画像４２ａは、進行方向前方の離れた位置で走行すべき道路を変更させるための表示である。したがって、実像ＲＩよりも奥側にやや離れた位置に表示される。

車両が進行案内画像４２ａで案内される道路に入っていくと、図４（Ｂ）に示すように、エレクトロクロミックパネル２０のハーフミラー面が第１透明電極２３から第２透明電極２４に切り替えられて、第１虚像ＶＩａが消えて、第２虚像ＶＩｂが現れる。第２虚像ＶＩｂは、実像ＲＩよりも手前側に現れ、ここには、進行案内画像４２ａで指示されている箇所に移動したことを示す進行案内画像４２ｂが現れる。道路画像４１の手前に進行案内画像４２ａが現れることで、運転者は、カーナビゲーションシステムの支持通りに進行していることを確認することができる。

図５（Ａ）（Ｂ）に、第２の表示例が示されている。
第２の表示例では、実像ＲＩに同じ画面として速度画像４３とエンジンの回転数画像４４が表示されている。この速度画像４３と回転数画像４４の表示情報は、時間の経過に応じて刻々と変化する。

図５（Ａ）に示すように、車両が所定の速度以下の低速または中速で走行しているときは、第１虚像ＶＩａに、速度画像４３と回転数画像４４をそれぞれ囲む枠画像４５が表示されている。図５（Ｂ）に示すように、車両が所定の速度を超えた高速で走行するに至ったときは、第１虚像ＶＩａが消えて、第２虚像ＶＩｂが現れ、第２虚像ＶＩｂに、速度画像４３と回転数画像４４をそれぞれ囲む枠画像４６と、高速走行であることの注意を促す注意画像４７が表示される。

車両の低速または中速の走行時は、枠画像４５の手前に速度画像４３と回転数画像４４が表示されて目視できているが、車両が高速になると、枠画像４６と注意画像４７が速度画像４３と回転数画像４４の手前に現れるようになり、運転者に高速走行中で緊張感を高めるべきであるとの注意を促すことができる。

図６（Ａ）（Ｂ）に、第３の表示例が示されている。
この表示例では、実像ＲＩに、バック走行時のバックモニター画像が示されている。図６（Ａ）では、実像ＲＩとして、駐車しようとする駐車スペース画像４９と、駐車スペース画像４９の隣に駐車している車両画像４８が表示されている。第１虚像ＶＩａには、車両のバック走行の予測経路画像５１が表示されている。運転者は、この予想経路画像５１が駐車スペース画像４９に合うように、ステアリングホイールを操作しながら、バック走行する。予想経路画像５１が実像ＲＩよりも奥側に表示されているため、画像に立体感が現れ、車両を駐車スペース画像４９に向けて移動させやすくなる。

図６（Ｂ）では、バック走行している車両が駐車スペース画像４９に接近し、このとき適正なステアリング操作ができずに、車両が車両画像４８に接近してしまった状態が示されている。制御部３０は、車両画像４８が異常に接近していることを検知し、また車体に設けられたセンサによってもこの状態を検知すると、エレクトロクロミックパネル２０のハーフミラー面が、第１透明電極２３から第２透明電極２４に切替えられる。このとき、第２虚像ＶＩｂに衝突を回避すべき警告画像５２，５３が表示される。警告画像５２，５３が、実像ＲＩよりも手前に現れることで、運転者への注意喚起を明確にでき、直ちに車両を停止できるようになる。

図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、第４の表示例を示している。
図４、図５、図６に示す表示例は、実像ＲＩに同じ画像が時間の経過に伴って刻々と変化するように表示され、その他の画像が、第１虚像ＶＩａと第２虚像ＶＩｂとの間で切り替えられて表示されている。

図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す第４の表示例でも、実像ＲＩに同じ画像が時間の経過に伴って刻々と変化するように表示され、ここでは、カーナビゲーションシステムで検知されている現在走行中の道路画像５５が示されている。ただし、第４の表示例では、案内画像５６が、第１虚像ＶＩａと第２虚像ＶＩｂと、さらに実像ＲＩ上にも表示される。すなわち、車両が進行していくにしたがって、案内画像５６の表示が、第１虚像ＶＩａから実像ＲＩを経て第２虚像ＶＩｂに３段階で順番に切り替えられていく。ここでの案内画像５６は、道路進行表示や、カーナビゲーションシステムの検知動作に基づく誘導画像、または高速道路の分岐表示や高速道路の進行案内表示などである。

案内画像５６が、実像ＲＩの奥側から手前側へ向けて順次変化してくことで、運転者は、車両の走行状態と案内画像５６の距離の変化などを直感として理解しやすくなる。

図４ないし図７に示す各表示例では、実像ＲＩに同じ画像が時間の経過に伴って刻々と変化するように表示される。実像ＲＩとして、走行道路画像や速度画像または回転数画像など、走行のために重要な情報が継続して表示されているため、運転者は実像ＲＩに眼Ｅの焦点を合わせ続けられることになる。焦点を合わせるべき画像の位置が入れ替わることがないため、運転の安全性を高めることができる。

＜変形例＞
図８に、本発明の第２の実施の形態の表示装置１０１の構造が示されている。
この表示装置１０１では、第１画像表示装置１１と第２画像表示装置１２の間に複数のエレクトロクロミックパネル２０Ａ，２０Ｂが設けられている。エレクトロクロミックパネルのパネル数は３個以上であってもよい。エレクトロクロミックパネル２０Ａ，２０Ｂは互いに平行で、密着して、または隙間を介して配置されている。

それぞれのエレクトロクロミックパネル２０Ａ，２０Ｂに設けられた第１透明電極２３と第２透明電極２４は、全て第１画像表示装置１１の表示画面１１ａに斜めに対向している。

例えば、エレクトロクロミックパネル２０Ａの第１透明電極２３と、エレクトロクロミックパネル２０Ｂの第２透明電極２４とを、ハーフミラー面として使用すると、虚像の位置を視界の前方で、比較的長い距離を開けて前後に形成することが可能になる。

また、エレクトロクロミックパネル２０Ａ，２０Ｂのそれぞれにおいて、第１透明電極２３と第２透明電極２４の電位の極性を切り替えて、全ての透明電極にハーフミラー面を選択して形成できるようにすると、３か所または４か所あるいはそれ以上の箇所に虚像を表示できるようになる。

なお、本発明では、第２画像表示装置１２を設けず、虚像のみで表示を行ってもよい。

１表示装置
２ケース
４透明パネル
１１第１画像表示装置
１１ａ表示画面
１２第２画像表示装置
１２ａ表示画面
２０，２０Ａ，２０Ｂエレクトロクロミックパネル
２１，２２透明基板
２３，２４透明電極
２５電解質層
２６銀の陽イオン
２８スイッチング回路
２８ａ直流電源
２８ｂスイッチ素子

Claims

第１画像表示装置と、前記第１画像表示装置の表示画面に斜めに対向するハーフミラー面とを有し、前記表示画面に表示される画像が、前記ハーフミラー面で反射されて虚像が形成される表示装置において、
対向する透明基板と、それぞれの前記透明基板の内側に設けられた透明電極と、対向する前記透明電極の間に介在する金属原子イオンを含む電解質層とを有するエレクトロクロミックパネルが、１つ以上設けられて、複数の前記透明電極が前記表示画面に斜めに対向し、
複数の前記透明電極のいずれかを選択して、選択した前記透明電極に前記金属原子イオンを析出させて前記ハーフミラー面を形成するスイッチング回路が設けられており、
前記虚像が形成される側に第２画像表示装置の表示画面が設けられており、
前記スイッチング回路で前記金属原子イオンを析出させる前記透明電極を切替えることで、
前記第２画像表示装置の前記表示画面に表示される実像の奥側に位置する虚像と、前記実像の手前側に位置する虚像とが選択的に表示されることを特徴とする表示装置。
前記電解質層を挟んで対向する一対の前記透明電極の極性を、前記スイッチング回路で切替えることにより、一対の前記透明電極のいずれかを選択して前記ハーフミラー面を形成する請求項１記載の表示装置。
前記エレクトロクロミックパネルが複数設けられており、前記スイッチング回路で、いずれかのエレクトロクロミックパネルの前記透明電極を選択して、前記ハーフミラー面を形成する請求項１記載の表示装置。
前記実像に常に同じ画像を表示させておき、前記虚像の表示と非表示とを選択する請求項１ないし３のいずれかに記載の表示装置。
前記実像に常に同じ画像を表示させておき、前記虚像の表示の位置を切替える請求項１ないし３のいずれかに記載の表示装置。