JP6813106B2 - 調光機能を有するバックミラー - Google Patents

Description

本発明は、自動車バックミラーに関する。より詳しくは、本発明は、調光機能を有する自動車バックミラーに関する。

最近、自動車バックミラーの分野において、周囲の環境光にしたがって反射光強度を自動的に調節して眩しさが原因となる危険を避ける一方でより良い運転条件を運転者に提供する自動調光機能を有する自動車バックミラーが次第に人気を得てきている。既存の自動調光技術は、主にエレクトロクロミック反射ミラー、感光装置および電子制御装置を用いて調光機能を実現している。詳しくは、後方の車両のヘッドライトによって照らされると、感光装置が信号を発し、次に電子制御装置がエレクトロクロミック反射ミラーに適用される出力電圧を調節し、それによって反射ミラーによる入射光の吸収率を変化させる。吸収率が高いほど少ない光がミラーから反射され、したがって眩しさを低下させる。しかし、バックミラーに埋め込み型ＬＣＤディスプレイがある場合、ディスプレイ出力の強度も自動調光条件の下で低下する。今のところの解決策は、ＬＣＤのバックライト強度を顕著に増加させて調光効果を相殺することである。しかし、そのような解決策の不利な点は数多い。バックライトの輝度増加は、ディスプレイの消費電力を顕著に増加させ、これが次にミラー／ＬＣＤユニット全体の過熱および温度の上昇という結果を招く。高い環境温度下で、ＬＣＤにはいわゆるブラックスクリーン現象による像の完全な消失というリスクがある。

したがって、当分野においては、上記需要を満たすために、ディスプレイ光強度に影響を及ぼすことのない自動調光機能を有する自動車バックミラーが求められている。

上述問題点を克服するために、本発明は、調光機能を有するバックミラーであって、バックミラーの全画面を実質的に覆う透明カバー基板と、透明カバー基板の下に配置され、透明カバー基板と実質的に同一のサイズを有する偏光吸収層であって、偏光吸収層はその吸収軸に平行な偏光の光を吸収する一方でその吸収軸に垂直な偏光の光を透過する、偏光吸収層と、偏光吸収層の下に配置され、偏光吸収層と実質的に同一のサイズを有する液晶光制御層と、液晶光制御層の下に配置され、液晶光制御層と実質的に同一のサイズを有する偏光反射層であって、偏光反射層はその反射軸に平行な偏光の光を反射する一方でその反射軸に垂直な偏光の光を透過する、偏光反射層と、少なくとも１つのディスプレイ領域を含むディスプレイ層であって、少なくとも１つのディスプレイ領域は、偏光反射層の少なくとも一部分の下に配置され、少なくとも１つのディスプレイ領域は、偏光反射層の反射軸に垂直な偏光の偏光されたディスプレイ光を放出するように構成される、ディスプレイ層と、を含むバックミラーを提供する。偏光吸収層の吸収軸は、偏光反射層の反射軸に垂直である。

本発明のいくつかの好ましい実施形態において、液晶光制御層は、液晶分子層と、上部透明基板および下部透明基板であって、上部透明基板および下部透明基板の内側表面は、これらの表面に近い液晶分子を配向させることができる上部配向層および下部配向層をそれぞれ塗布され、液晶分子層は、上部透明基板と下部透明基板との間に挟まれる、上部透明基板および下部透明基板と、上部透明基板と上部配向層との間に配置された第１電極、および下部透明基板と下部配向層との間に配置された第２電極とをさらに含んでよい。

いくつかの好ましい実施形態において、バックミラーは、制御装置をさらに含んでよく、第１電極および第２電極は、制御装置を通してさまざまな電圧を液晶分子層に適用し、液晶分子の配向構造を変化させ、液晶分子層を透過する光の偏光をさらに回転させるために、制御装置に動作的に接続される。

いくつかの好ましい実施形態において、液晶分子層を透過する偏光された光の偏光は、０°から９０°まで連続的に変化してよい。

好ましい実施形態において、少なくとも１つのディスプレイ領域は、偏光反射層と実質的に同一のサイズを有する全画面区域として構成されてよい。

好ましい実施形態において、バックミラーは、偏光反射層の下にかつ少なくとも１つのディスプレイ領域の外側に配置された吸収層をさらに含んでよい。

別の好ましい実施形態において、バックミラーは、制御装置をさらに含んでよく、第１電極は、上部第１領域および上部第２領域を含み、一方第２電極は、対応して下部第１領域および下部第２領域を含み、上部第１領域および対応する下部第１領域は第１領域を構成し、一方上部第２領域および対応する下部第２領域は第２領域を構成する。第１領域および第２領域は、対応する領域の液晶分子層を透過する光の偏光の回転角度を変化させるように独立に電圧を適用されることができ、回転角度は０〜９０度とすることができる。

好ましい実施形態において、第２電極の下部第１領域および下部第２領域は、同一の一体型下部電極領域であってよい。

いくつかの好ましい実施形態において、第１領域および第２領域は異なる電気回路を介して制御装置にそれぞれ接続することができ、第１領域のサイズおよび位置は少なくとも１つのディスプレイ領域のものと適合し、一方第２領域は非ディスプレイ領域に対応する。

いくつかの好ましい実施形態において、少なくとも１つのディスプレイ領域が偏光ディスプレイ光を放出するとき、制御装置は、液晶分子層の異なる領域を透過する偏光の回転角度を調節し、それによって対応する液晶分子層の異なる領域を透過する光の偏光を変化させるように、第１および第２領域に異なる電圧を適用する。

他の好ましい実施形態において、バックミラーは、少なくとも１つの光センサをさらに含んでよく、少なくとも１つの光センサは、制御装置に動作的に接続される。光センサが強い環境光を検出すると、制御装置は、バックミラー全体の反射率を調節するために液晶光制御層に信号を送る。さらに別の好ましい実施形態において、少なくとも１つの光センサは、透明カバー基板の下に配置される。

好ましい実施形態において、バックミラーは、少なくとも１つのディスプレイ領域と実質的に同じサイズおよび位置を有する少なくとも１つのタッチ領域を画定するタッチ層を透明カバー基板と偏光吸収層との間にさらに含んでよい。タッチ領域の外側で、タッチ層は、透明カバー基板と偏光吸収層との間に透明媒質領域も画定する。

別の好ましい実施形態において、バックミラーは、少なくとも１つのディスプレイ領域と実質的に同じサイズおよび位置を有する少なくとも１つのタッチ領域を画定するタッチ層を偏光反射層と少なくとも１つのディスプレイ領域との間にさらに含んでよい。

好ましい実施形態において、バックミラーは、少なくとも１つのディスプレイ領域の下に配置された偏光バックライトをさらに含むことがあり、この場合、偏光バックライトは、導光板と、導光板の一方の側に配置された光源と、導光板の光源とは反対の側に配置された４分の１波長板および反射ミラーと、導光板の上面の上に配置された複屈折フィルムであって、複屈折フィルムの通常光屈折率は導光板の屈折率に近い一方で複屈折フィルムの異常光屈折率は導光板の屈折率より大きい複屈折フィルムと、複屈折フィルムと導光板の上面との間に配置されたミクロ構造体とを含む。

別の好ましい実施形態において、バックミラーは、少なくとも１つのディスプレイ領域の下に配置された偏光バックライトをさらに含んでよく、偏光バックライトは、導光板と、導光板の一方の側に配置された光源と、導光板の光源とは反対の側に配置された４分の１波長板および反射ミラーとを含み、導光板は、偏光散乱のための液晶分子層を含み、液晶分子層中の液晶分子の配向は、導光板の表面に垂直な面内で画定される。

いくつかの好ましい実施形態において、透明カバー基板は、化学的または物理的な強化による透明ガラスおよび堅いまたはフレキシブルなポリマー材料を含んでよく、透明カバー基板は、８５％以上の光透過率を有する。

好ましい実施形態において、バックミラーは、透明カバー基板の上に直接形成されたインセルＯＧＳタッチパネルをさらに含んでよい。

好ましい実施形態において、ディスプレイ層は、少なくとも１つのディスプレイパネルを含んでよく、ディスプレイパネルは、ＴＦＴ型ディスプレイパネルまたはＬＥＤ型ディスプレイパネルを含む。

好ましい実施形態において、上部透明基板および／または下部透明基板は、透明ガラス層とすることができる。

好ましい実施形態において、透明カバー基板は、反射コーティング層を含んでよい。

本発明は、偏光反射層をミラー材料として用い、液晶光制御層をさらに含み、したがって周囲の環境光強度にしたがってバックミラーからの反射光の強度を自動的に調節して防眩を実現することができる一方で、ディスプレイ光強度に影響を及ぼさず、光の利用率を改善し、ディスプレイのエネルギー消費を低下させ、さらにバックミラー温度を低下させる自動調光機能を有する反射−ディスプレイ一体型スマートバックミラーを提供する。

本発明のこれらおよびその他の特徴ならびに効果は、添付の図面とともに読まれたときの本開示の例示的な実施形態についての以下の詳細な説明への参照により、さらによく理解されるであろう。

本発明の例となる実施形態によるバックミラーのミラー本体部分の概略例示図である。 本発明の例となる実施形態による環境光に対する偏光反射層の反射原理の概略例示図である。 本発明の例となる実施形態によるディスプレイ光に対する偏光反射層の透過原理の概略例示図である。 本発明の例となる実施形態による鏡面反射状態のバックミラーの動作原理の概略例示図である。 本発明の例となる実施形態によるスマートディスプレイ状態のバックミラーの動作原理の概略例示図である。 本発明の例となる実施形態によるバックミラーの偏光バックライトの概略例示図である。 本発明の例となる別の実施形態によるバックミラーの偏光バックライトの概略例示図である。 本発明の例となる一実施形態によるバックミラーの追加の機能ブロック図である。

開示される実施形態の以下の記載は、いずれの当業者が本発明を完全に理解することも可能にするように詳細に提供される。しかし、これらの特定の詳細がなくても容易に本発明を制作するかまたは使用することは、当業者に明らかであろう。他の例において周知の構造体および装置がブロック図に示されている。この点に関して、本明細書に提示される異なる例示的な実施形態例の記載は、例示および説明を目的とするものであり、発明の概念を網羅する意図も限定する意図もない。よって、本発明の範囲は、上記の特定の実施形態によって限定されるものではなく、添付の請求項の範囲だけに従う。

最初に図１を参照して、本発明の実施形態による調光機能を有するバックミラーが記載される。バックミラーはミラー本体部分１００、ハウジング、およびブラケット（図示せず）を含む。ミラー本体部分１００は、透明カバー基板１０１と、偏光反射層１０２と、偏光吸収層１０７と、透明カバー基板１０１と偏光反射層１０２との間に配置された液晶光制御層１０８とを含む。さらに、ミラー本体部分１００は、下記に詳しく記載されるようにタッチ層１０３と、ディスプレイ層１０４と、吸収層１０５と、透明カバー１０１の内側に取り付けられた光センサ１０６と、制御装置１０９とを含んでよい。

一実施形態によれば、その実施形態の透明カバー基板１０１は、バックミラーの全画面を実質的に覆うことができる。透明カバー基板１０１は、化学的にまたは物理的に強化することによる透明ガラス、および堅いもしくは柔軟なポリマー材料を含むが、このことが本発明を限定することはなく、要件に合致する光透過率を有する他の材料が用いられてもよい。好ましくは、透明カバー基板１０１は８５％、９０％、９５％以上の光透過率を有する。好ましくは、透明カバー基板の厚さは０．５ｍｍ〜３ｍｍの間である。

偏光吸収層１０７は、透明カバー基板１０１の下に配置され、透明カバー基板１０１と実質的に同一のサイズを有する。非偏光環境光が偏光吸収層１０７を通過するとき、偏光吸収層１０７は、以下の調光プロセスを確実にするために、偏光吸収層１０７の吸収軸に平行な偏光の光を吸収する一方で、その吸収軸に垂直な偏光の光を透過する。偏光吸収層１０７は液晶ディスプレイにおいて広く用いられる偏光子でありえて、製造業者は中国のＳｈｅｎｚｈｅｎ ＳＡＰＯ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．，Ｌｔｄ、中国のＳｈｅｎｚｈｅｎ Ｓｕｎｎｙｐｏｌ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄおよび日本のＮｉｔｔｏｈ Ｓａｎｇｙｏ Ｃｏ．，Ｌｔｄ等を含む。

液晶光制御層１０８は、偏光吸収層１０７の下に配置されてよく、偏光吸収層１０７と実質的に同一のサイズを有する。図４に示されるように、液晶光制御層１０８は、上部および下部の対応する透明基板１１０と、透明基板１１０の間に配置された第１電極１１１、第２電極１１２、上部配向層１１４および下部配向層１１５と、上部配向層１１４と下部配向層１１５との間に挟まれた液晶分子層１１３とを含む。

いくつかの実施形態によれば、透明基板１１０は透明ガラス層でありえる。上部配向層１１４および下部配向層１１５は、表面に近い液晶分子を配向させる能力があり、上部および下部の透明基板の内側にそれぞれ塗布されている。すなわち、液晶分子層１１３は、上部配向層１１４を塗布された上部透明基板と下部配向層１１５を塗布された下部透明基板との間に実質的に挟まれている。第１電極１１１は上部透明基板と上部配向層との間に配置され、第２電極１１２は下部透明基板と下部配向層との間に配置されている。好ましくは、第１電極１１１および第２電極１１２は透明導電材料ＩＴＯを用いてよく、電源と光伝播との両方を互いに影響を及ぼさずに実現する。しかし、本発明はそのことに限定されず、光透過に影響を及ぼさない他の材料も利用されてよい。

偏光反射層１０２は液晶光制御層１０８の下に配置されてよく、液晶光制御層１０８と実質的に同一のサイズを有する。偏光反射層１０２は半透過光学層でよい。図２を参照すると、環境光に対する偏光反射層１０２の反射原理が例示される。図示のとおり、偏光反射層１０２は偏光反射層１０２の反射軸に平行な偏光の光を反射し、偏光反射層１０２の反射軸に垂直な偏光の光を透過する。偏光反射層は、普通には、多層複屈折ポリマー材料を含み、米国の３Ｍ社（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）によって製造されるＤＢＥＦフィルム、または米国のモックステック社（Ｍｏｘｔｅｋ Ｉｎｃ．）によって製造されるワイヤグリッド反射型偏光子でありえる。

なお、偏光吸収層１０７の吸収軸は、本発明の実施形態による偏光反射層１０２の反射軸に垂直である。その結果、ミラー本体部分１００に環境光が入射すると、偏光吸収層１０７を透過する光（その吸収軸に垂直な偏光を有する）は偏光反射層１０２によって反射され、次に再び偏光吸収層１０７を通過し、したがって鏡面反射を実現する。

図１において、さらに別の実施形態によると、第１電極１１１および第２電極１１２は、制御装置１０９を介して液晶分子層１１３にさまざまな電圧を適用し、それによって液晶分子の配向構造を変化させて液晶分子層１１３を通過する偏光を調節するために、制御装置１０９に動作的に接続されてよい。第１電極１１１と第２電極１１２との間に特定の範囲の電圧が適用されると、液晶分子層１１３の液晶分子の配向がチルトしてよく、このチルトの程度は適用された電圧の大きさに依存する。上部配向層１１４と下部配向層１１５との協働作用を受け、液晶分子の配向構造は、液晶分子層１１３を通過する偏光を調節し、最終的に調光の効果を実現するように変化させてよい。好ましくは、液晶分子層１１３を通過する偏光された光の偏光は０°から９０°まで連続的に変化させることができ、その結果、出力光強度を正確に調節することができる。当業者に公知の電子的に制御される複屈折特性を有するすべての液晶ディスプレイを用いて調光機能を実現することができる。例えば、液晶分子層は、当業者に周知のツイステッドネマチック液晶層でよく、その液晶分子の配向は、上部配向層１１４および下部配向層１１５の作用を受けて第１電極から第２電極までに９０°回転し、反射偏光１０２および偏光吸収層１０７の透過軸はそれらに直接隣接する液晶分子の配向方向にそれぞれ平行である。電圧が適用されないと、液晶分子層の厚さと屈折率との協働作用を受け、偏光は第１電極から第２電極まで実質的に９０°回転する液晶分子の配向に沿って実質的に回転する。普通のツイステッドネマチック液晶デバイスでは、適用される電圧が５Ｖに達すると、液晶層の中の液晶分子の大部分は実質的に垂直配向を行い、したがって偏光のための回転機能を失う。

詳しくは、非偏光環境光が偏光吸収層１０７を通過するとき、偏光吸収層１０７の吸収軸に平行な偏光の光は吸収され、吸収軸に垂直な偏光の光だけが透過される。透過した直線偏光は液晶光制御層１０８に入る。同時に、制御装置１０９は、フィードバック情報に基づいて対応する電圧を第１電極１１１および第２電極１１２に出力し、液晶分子層１１３の液晶分子は、電圧の大きさにしたがってチルト角を調節して液晶分子層１１３を通過する偏光された光の偏光を変化させる。フィードバック情報の取得は、光センサ１０６が環境光の光強度を検知し、その情報を制御装置１０９に送り返すことを含むがこれに限定されるものではない。光センサ１０６の設定は以下に詳細に記載される。偏光の回転角度は適用電圧の大きさに依存して０°〜９０°（９０°を除外する）まで変化させてよい。偏光反射層１０２の反射軸は偏光吸収層１０７の透過軸と一致するように設定されるので、液晶光制御層１０８を最後に通過した直線偏光は、偏光反射層１０２によって一部だけが反射されて戻る。液晶光制御層１０８を通過した後、偏光はもう一度調節される一方で、一部は偏光吸収層１０７を再び透過し、視る者へ戻り、自動調光鏡面反射を実現する。

いくつかの実施形態によるバックミラーは、少なくとも１つのディスプレイ領域を画定するディスプレイ層１０４をさらに含んでよい。ディスプレイ領域は、偏光反射層１０２の少なくとも一部分の下に配置され、ディスプレイ機能を提供する。いくつかの実施形態において、ディスプレイ領域は、反射偏光層１０２と実質的に同一のサイズを有する全画面ディスプレイ区域として構成されてよい。図３に示されるように、偏光反射層１０２の光学特性に基づいて、ディスプレイ層１０４から放出されるディスプレイ光は、次の２つの条件を満たす。１つ目はそれが偏光であること、２つ目はその偏光が偏光反射層１０２の透過軸に平行であることである。そのような場合、ディスプレイ光のほぼ１００％は偏光反射層１０２を通過することができ、それによって光損失を低下させ、ディスプレイ画面の輝度およびコントラストを改善する。いくつかの実施形態によると、ディスプレイ層１０４は、少なくとも１つのディスプレイパネルを含んでよく、ディスプレイパネルは、ＴＦＴ型ディスプレイパネル、ＬＥＤ型ディスプレイパネル、または実際の状況にしたがって選ばれた他のディスプレイであってよい。ディスプレイパネルのサイズ、数、および位置は、実際の需要にしたがって調節することができる。

図５において、さらに別の実施形態によると、第１電極１１１は上部第１領域および上部第２領域を含むように提供されてよく、一方、第２電極１１２は下部第１領域および下部第２領域を含んでよい。代替実施形態において、第２電極１１２には１つの領域しかなく、このことは第２電極１１２に含まれる下部第１領域および下部第２領域が同一の一体型下部電極領域であることを意味する。上部第１領域および対応する下部第１領域は第１領域を構成し、一方、上部第２領域および対応する下部第２領域は第２領域を構成する。一方で、第１領域および第２領域は異なる電子回路を介して制御装置１０９に接続されて独立に電圧を適用され、したがって、対応する領域の液晶分子層１１３を通過する光の偏光の回転角度を変化させる。回転角度は、０°から９０°まで変化する。

さらに、第１領域のサイズおよび位置は少なくとも１つのディスプレイ領域と一致してよい一方で、第２領域は残りの非ディスプレイ区域と対応する。バックミラーが調光されて鏡面反射状態にあるとき、図４に示されるように第１領域と第２領域との両方に矛盾のない電圧が適用されることができるので、２つの領域の中の液晶分子層１１３の液晶分子は適用電圧に応答して同じチルト状態を示すであろう。バックミラーがスマートディスプレイ状態にあると、第１領域および第２領域は、図５に示されるように異なる型の電圧を適用されてよい。詳しくは、鏡面反射状態と同じ原理によって第２領域において第１電極１１１と第２電極１１２との間に電圧が加えられ、その大きさは環境光の強度に依存して変化する。他方、第１領域において、第１電極１１１と第２電極１１２との間に環境光強度によって決定されない完全に異なる特定の電圧が適用され、液晶分子の配向は、液晶分子層１１３を通過する偏光された光の偏光が直接９０°変化するように調節することができる。その結果、液晶光制御層１０８を通過する環境光の偏光は偏光反射層１０２の透過軸に平行であり、その結果、変化した環境光は反射されることができず、ミラーの内部に透過されて最終的に吸収層１０５によって吸収される。吸収層１０５の設定は、以下に詳細に記載される。対照的に、ディスプレイ層１０４から放出されるディスプレイ光の偏光は、液晶光制御層１０８によって回転し、偏光吸収層１０７の透過軸に平行であり、ディスプレイ光の大部分がバックミラーを透過し、観測者の眼に到達する結果となる。こうして、自動調光と反射ディスプレイの一体化の目的を果すことができる一方で、バックミラーディスプレイ部分のエネルギー消費が節約され、バックミラーの内部温度が下がる。

いくつかの実施形態によるバックミラーは、偏光反射層１０２を通過する環境光およびその他の余分な光を吸収するために、偏光反射層１０２の下でありかつ非ディスプレイ領域に配置されてよい吸収層１０５をさらに含んでよい。その結果、偏光反射層１０２を通ってミラー本体の内部に入る光は、最後に吸収層１０５によって吸収される。好ましくは、この吸収層は黒い接着剤、黒いテープ、または黒い樹脂のタイプであってよい。

いくつかの実施形態によるバックミラーは、透明カバープレート１０１の背後に配置されて、制御装置１０９に動作的に接続される少なくとも１つの光センサ１０６をさらに含んでよい。光センサ１０６が強い環境光を検出すると、制御装置１０９に戻って情報が供給され、制御装置１０９は、得られた情報にしたがって第１電極１１１と第２電極１１２との間に対応する電圧を出力し、それによって液晶光制御層１１３を制御し、さらにバックミラー全体の反射率を制御することができる。本発明の実施形態によると、例えば光センサ１０６は、反射光またはディスプレイ光の伝播に影響を及ぼすことを避けるためにサイズが比較的小さいフォトダイオードまたはフォトレジスタであってよい。さらに、光センサ１０６は複数でよく、ミラー部分、後部ハウジングの外表面、およびバックミラーホルダを含むバックミラー中のどこにでも一様に分布されてよい。

本発明の実施形態によるバックミラーは、少なくとも１つのディスプレイ領域と実質的に同じサイズおよび位置を有するタッチ領域を画定するタッチ層１０３を透明カバー基板１０１と偏光吸収層１０７との間にさらに含んでよい。タッチ領域の外で、透明カバー基板１０１と偏光吸収層１０７との間に透明媒質領域が画定される。透明媒質は、光学接着剤、ガラスまたはポリマーでありえるがこれらに限定されるものではない。代替実施形態において、タッチ層１０３は、少なくとも１つのディスプレイ領域と実質的に同じサイズおよび位置を有するタッチ領域を偏光反射層１０２と少なくとも１つのディスプレイ領域との間に画定してよい。好ましくは、タッチ層は、５０ミクロン〜５００ミクロンの間の厚さを有するガラス基板上の静電容量式タッチ層技法を有する。好ましくは、透明媒質は、シリカゲルで作られ、シリカゲルは紫外線に比較的抵抗性があり、透明カバー基板１０１、ディスプレイの外部層およびタッチ層のものと類似の屈折率を有する。透明媒質層の厚さは、１ミクロンから１００ミクロンの間である。

タッチ層１０３は、それらの位置、数およびサイズがそれらの下に配置されたディスプレイパネルのものに対応するタッチパネルのいずれかのタイプを含む。あるいは、タッチ層１０３は、一部のディスプレイパネルの必要に応じて用いなくてもよい。さらに、タッチ層１０３は、一体型タッチ技術によって透明カバー基板１０１の上にタッチセンサが直接形成され、それによってコストを節約し、さらに重量を減らし、ミラー本体部分の光透過率を増加させるＯＧＳタッチスクリーンを用いてもよい。好ましくは、タッチスクリーン検知システムはディスプレイと一体化されてタッチディスプレイ一体化システム（オンセルもしくはインセルのタッチディスプレイシステム）を形成する。

さらに、液晶デバイスの偏光子は光を吸収するので、反射率はあまり高くない（一般的な定義では、反射するガラスの反射率は４０〜４５％でなければならないが、液晶デバイスの表面の反射率は４０％に達することしかできない）。したがって、透明カバー基板１０１は、反射率を増加させるために反射コーティング層をさらに含んでよい。透明カバー基板１０１のどちらかの側に反射コーティング層を塗布することによって、反射率を０〜２０％増加させることができる。

一実施形態において、同一の一体構造をしっかりと形成させ、バックミラーの内部空間を最小化するために、透明カバー基板１０１、偏光反射層１０２、タッチ層１０３、ディスプレイ層１０４、吸収層１０５、偏光吸収層１０７、および液晶光制御層１０８の間にＯＣＡ光学接着剤またはＰＳＡ感圧接着剤が適用される。記載の便宜上、バックミラーは、多層構造で記載されるが、当業者であれば上記の層のうちいずれか２つ以上またはすべてでさえも、コーティング、蒸着、浸透、ドーピング、注入、リソグラフィー／パターン形成、融合、押圧、成形等によって一体化されてよく、多機能単一層構造を作り出してよいことを理解するであろう。

本発明によるバックミラーは、少なくとも１つのディスプレイ領域の下に配置された偏光バックライトをさらに含んでよく、偏光バックライトから放出される偏光された光の偏光は、バックライト側に近いディスプレイパネル偏光子の透過軸に実質的に平行である。当業者に周知であるが、液晶ディスプレイ（たとえばＬＥＤ、ＴＦＴ）の基本構造は、バックライト、下部偏光子、液晶層、カラーフィルタ、および上部偏光子を含む。本発明において、上部偏光子（バックライトから遠く離れている）の偏光は、ディスプレイから放出される偏光ならびに偏光反射層の透過軸に平行である。これとは異なり、下部偏光子（バックライトにより近い）の偏光は、偏光バックライトの偏光に平行である。

図６および図７において、いくつかの実施形態によるバックミラーによって用いられている２つのタイプの偏光バックライトの概略図がそれぞれ示される。図６において、偏光バックライトは、導光板１３３と、導光板１３３の一方の側に配置された光源１３４と、導光板１３３の光源１３４とは反対の側に配置された４分の１波長板１３５および反射ミラー１３６と、導光板１３３の上面に配置された複屈折フィルム１３１と、複屈折フィルム１３１と上述の上面との間に配置されたミクロ構造体１３２とを含む。複屈折フィルム１３１の通常光（ｐ−偏光）の屈折率は導光板１３３の屈折率に近く、一方、異常光（ｓ−偏光）の屈折率は導光板１３３の屈折率よりも大きい。その結果、光源１３４から自然光が放出されるとき、ｓ−偏光の一部は導光板１３３と複屈折フィルム１３１とのプリズム（三角形）界面への入射後に伝播方向を変え、導光板１３３の臨界出射角よりも小さな角度で複屈折フィルム１３１から放出される一方で、ｐ−偏光の光は、いかなる影響も受けずに複屈折フィルム１３１と空気との界面に入射し、全反射されて導光板１３３へ戻り、次に４分の１波長板１３５および反射ミラー１３６によって反射され、その偏光を変えてからリサイクルされた後に再び外へ放出される。

図７において、偏光バックライトは、導光板１３３と、導光板１３３の一方の側に配置された光源１３４と、導光板１３３の光源１３４とは反対の側に配置された４分の１波長板１３５および反射ミラー１３６とを含む。導光板１３３は、偏光散乱のための液晶分子層１３７を含み、液晶分子層１３７の中の液晶分子の配向は、液晶分子層１３７が面内の偏光の光を散乱させることができるように導光板１３３の表面に垂直な面の中に実質的に閉じ込められる。その結果、光源１３４から自然光が放出されるとき、ｐ−偏光の一部は、液晶分子層１３７によって散乱され、導光板１３３の臨界出射角よりも小さな角度で導光板１３３の表面から放出される一方で、ｓ−偏光の光は、全反射に起因して導光板１３３の中を伝播し、最終的に４分の１波長板１３５および反射ミラー１３６によって反射され、その偏光を変え、液晶分子層１３７によって散乱されてリサイクルされた後に導光板１３３から放出される。

本発明の実施形態による偏光バックライトは、バックライトの光がディスプレイの内部に約１００％透過されることを確実にし、バックライトの利用率を改善するように、ディスプレイのバックライトに近い方の偏光子の透過軸に実質的に平行な偏光を有する。同時に、非偏光光源を用いる従来のディスプレイと比較すると、同じ強度のバックライトで、偏光バックライトを用いるディスプレイのディスプレイ輝度を５０％超増加させることができ、明かるい環境中でもディスプレイ性能を改善する。同様に、本発明の実施形態による偏光バックライトの輝度は、同じ発光輝度条件で３０％以上低下させることができ、その結果、電力消費を低下させ、バックミラーの内部の温度を低下させることができる。

さらに別の実施態様において、バックミラーのミラー本体部分１００は、ハウジングの前側に取り付けられてよい。バックミラーは、バックミラーのすべての機能を制御するために、図８に示されるようにハウジングの中に埋め込まれた回路制御プレート１４０をさらに含んでよい。好ましくは、図８に示される実施形態によると、車両ナビゲーション、娯楽、ドライブレコード、ブルートゥース呼び出し、データ送信、自動車ＷｉＦｉまたはセルラ４Ｇネットワーク接続等のスマート機能を実現させるために、マイクロホン１４１、スピーカー１４２、ブルートゥース装置１４３、データ接続ポート１４４、ネットワーク接続モジュール１４５、およびカメラ１４６がハウジングの後部部分の中にさらに配置されてよい。ブラケットは、元々の車両周り製造装備としてバックミラーに直接取り付けることができ、バックミラーを補修部品に変え、次いで既存のバックミラーシステムの上に直接設置することができる特別な構造として設計することもできる。

要約すると、本発明は、偏光反射層がミラー材料として用いられ、液晶光制御層が加えられた自動調光機能を有する反射−ディスプレイ一体型スマートバックミラーを提供する。本発明は、環境光条件にしたがってバックミラー反射光強度を自動的に調節してディスプレイ光強度に影響を及ぼすことなく防眩を実現し、ディスプレイ光利用率を改善し、ディスプレイエネルギー消費を減少させ、さらにバックミラー温度を下げる。

さらに、簡潔な例示を目的として、本明細書における図面は、実質的に平面の形で記載される。しかし、当業者は、本発明のバックミラー（およびその機能層のすべて）は、凹凸面、例えば円筒体、球体、楕円球体、放物面体またはそれらの組み合わせを含んでもよいと理解すべきである。さらに、当業者であれば、本発明のバックミラーは、異なる反射方向または曲率特性を有する２個以上のミラーを有する複合バックミラーシステムに適用されてもよいことを理解するであろう。

また、簡潔な例示を目的として、本発明は、当業者によって行われた、異なる範囲およびモードの電圧、磁界、放射、機械的作用（振動等を含む）、化学および生化学効果等を適用する方法で液晶分子の配向または液晶分子層を通過する偏光を調節することができる他の方法を詳しく考察しなかった。これらの調光方式およびそれらの予見可能な改良点ならびにこれらの調光方式の組み合わせは、本発明に適用されてよく、中にある添付の請求項によって定義される本開示の範囲内に含まれるものとされることは、当業者によって理解されるべきである。詳しくは、電圧調光の使用に関しては、参照によって本明細書に内容が組み込まれる「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ」（Ｓｈｉｎ−Ｔｓｏｎ Ｗｕ，Ｄｅｎｇ−Ｋｅ Ｙａｎｇ、Ｗｉｌｅｙ編、２００６年９月２６日第１版）参照。

いくつかの特定の例となる実施形態が上記で詳しく記載されたが、開示された実施形態は限定ではなく例示とみなされる。当業者は、本開示の新規性の精神または範囲から実質的に逸脱することなく代替、修正、変化形、改善点および実質的な均等物が可能であることを容易に実感する。したがって、すべてのそのような代替方法、修正方法、変化形、改良および実質的な均等物は添付の請求項によって定義される本開示の範囲内に包括されるものとする。

Claims (14)

1. 調光機能を有するバックミラーであって、
   前記バックミラーの全画面を実質的に覆う透明カバー基板と、
   前記透明カバー基板の下に配置され、前記透明カバー基板と実質的に同一のサイズを有する偏光吸収層であって、前記偏光吸収層の吸収軸に平行な偏光の光を吸収する一方、前記偏光吸収層の前記吸収軸に垂直な偏光の光を透過する、偏光吸収層と、
   前記偏光吸収層の下に配置され、前記偏光吸収層と実質的に同一のサイズを有する液晶光制御層と、
   前記液晶光制御層の下に配置され、前記液晶光制御層と実質的に同一のサイズを有する偏光反射層であって、前記偏光反射層の反射軸に平行な偏光の光を反射する一方、前記偏光反射層の前記反射軸に垂直な偏光の光を透過する、偏光反射層と、
   少なくとも１つのディスプレイ領域を含むディスプレイ層であって、前記少なくとも１つのディスプレイ領域は、前記偏光反射層の少なくとも一部分の下に配置され、前記少なくとも１つのディスプレイ領域は、前記偏光反射層の前記反射軸に垂直な偏光の偏光されたディスプレイ光を放出するように構成される、ディスプレイ層と、
   を含み、
   前記偏光吸収層の前記吸収軸は、前記偏光反射層の前記反射軸に垂直であり、
   タッチ層をさらに含み、前記タッチ層は、前記少なくとも１つのディスプレイ領域と実質的に同じサイズおよび位置を有する少なくとも１つのタッチ領域を前記透明カバー基板と前記偏光吸収層との間に画定するか、または前記偏光反射層と前記少なくとも１つのディスプレイ領域との間に画定する、
   バックミラー。
2. 前記液晶光制御層は、
   液晶分子層と、
   上部透明基板および下部透明基板であって、前記上部透明基板および下部透明基板の内側表面は、前記表面に近い液晶分子を配向させることができる上部配向層および下部配向層をそれぞれ塗布され、前記液晶分子層は、前記上部透明基板と前記下部透明基板との間に挟まれる、上部透明基板および下部透明基板と、
   前記上部透明基板と前記上部配向層との間に配置された第１電極、および前記下部透明基板と前記下部配向層との間に配置された第２電極と、
   をさらに含む、請求項１に記載のバックミラー。
3. 制御装置をさらに含み、前記制御装置を介して前記液晶分子層にさまざまな電圧を適用し、前記液晶分子の配向構造を変化させ、前記液晶分子層を透過する光の偏光をさらに回転させるために、前記第１電極および前記第２電極は、前記制御装置に動作的に接続される、請求項２に記載のバックミラー。
4. 前記液晶分子層を透過する偏光された光の偏光は、０°から９０°まで連続的に回転させることができる、請求項３に記載のバックミラー。
5. 前記少なくとも１つのディスプレイ領域は、前記偏光反射層と実質的に同一のサイズを有する全画面ディスプレイ区域として配置される、請求項１に記載のバックミラー。
6. 吸収層をさらに含み、前記吸収層は、前記偏光反射層の下にかつ前記少なくとも１つのディスプレイ領域の外側に配置される、請求項１に記載のバックミラー。
7. 制御装置をさらに含み、前記第１電極は、上部第１領域および上部第２領域を含む一方、前記第２電極は、対応して下部第１領域および下部第２領域を含み、前記上部第１領域および対応する前記下部第１領域は、第１領域を構成する一方、前記上部第２領域および対応する前記下部第２領域は、第２領域を構成し、前記第１領域および前記第２領域は、対応する前記領域における前記液晶分子層を透過する光の偏光の回転角度を変化させるように独立に電圧を適用されることができ、前記回転角度は０°から９０°である、請求項２に記載のバックミラー。
8. 前記第２電極の前記下部第１領域および前記下部第２領域は、同じ一体型下部電極領域である、請求項７に記載のバックミラー。
9. 前記第１領域および前記第２領域は、異なる電気回路を介して前記制御装置にそれぞれ接続されることができ、前記第１領域のサイズおよび位置は、前記少なくとも１つのディスプレイ領域のサイズおよび位置と一致している一方、前記第２領域は、非ディスプレイ領域に対応する、請求項７または請求項８に記載のバックミラー。
10. 前記少なくとも１つのディスプレイ領域が偏光されたディスプレイ光を放出すると、前記液晶分子層の異なる領域を透過する光の偏光の回転角度を調整し、対応する前記液晶分子層の異なる領域を透過する光の偏光を変化させるように、前記制御装置は、前記第１領域および前記第２領域に異なる電圧を適用する、請求項９に記載のバックミラー。
11. 少なくとも１つの光センサをさらに含み、前記少なくとも１つの光センサは、前記制御装置に動作的に接続され、前記光センサが強い環境光を検知すると、前記制御装置は、前記バックミラー全体の反射率を調節するために前記液晶光制御層に信号を送る、請求項３、７または１０のいずれか１項に記載のバックミラー。
12. 前記少なくとも１つのディスプレイ領域の下に配置された偏光バックライトをさらに含み、前記偏光バックライトは、
    導光板と、
    前記導光板の一方の側に配置された光源と、
    前記導光板の前記光源とは反対の側に配置された４分の１波長板および反射ミラーと、
    前記導光板の上面の上に配置された複屈折フィルムであって、前記複屈折フィルムの通常光屈折率は、前記導光板の屈折率に近い一方、前記複屈折フィルムの異常光屈折率は、前記導光板の屈折率よりも大きい、複屈折フィルムと、
    前記複屈折フィルムと前記導光板の上面との間に形成されたミクロ構造と、
    を含む、請求項１に記載のバックミラー。
13. 前記少なくとも１つのディスプレイ領域の下に配置された偏光バックライトをさらに含み、前記偏光バックライトは、
    導光板と、
    前記導光板の一方の側に配置された光源と、
    前記導光板の前記光源とは反対の側に配置された４分の１波長板および反射ミラーと、を含み、
    前記導光板は、偏光散乱のための液晶分子層を含み、前記液晶分子層中の液晶の配向は、前記導光板の表面に垂直な面内で定義される、
    請求項１に記載のバックミラー。
14. 前記透明カバー基板は、化学的または物理的な強化による透明ガラスと、堅いまたは柔軟なポリマー材料とを含み、前記透明カバー基板の光透過率は、８５％以上である、請求項１に記載のバックミラー。

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