JP7139924B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

この明細書による開示は、表示装置に関する。

従来、車両に用いられる表示装置が知られている。特許文献１に開示の装置は、画像表示器、光源及び導光板を備えている。導光板は、光源からの可視光を内部に導入する。そして、画像表示器の表示画面とは離間して配置された導光板において、視認側とは反対側の背面側に露出するうら面の一部において、導光板の内部に導入された可視光を視認側に反射する凹凸を有する反射構造を形成している。

特開２０１８－７５９３０号公報

すなわち、特許文献１の導光板では、うら面の一部に反射構造を形成しており、当該反射は導光板の内部と外部との屈折率差により効率的な反射を実現している。かかる屈折率差は、導光板の裏面と表示画面との間に低屈折率の空気層を設けることで大きく設定できる。しかしながら、このうら面と表示画面とを離間させて空気層を設けた相反として、装置の外部から太陽光等の外光が入射した場合に、うら面及び表示画面での当該外光の反射が生じ、日中等に表示の視認性が悪化することが懸念されている。

この明細書の開示による目的のひとつは、視認性が良好な表示装置を提供することにある。

ここに開示された表示装置は、表示画面（２２）に画像を表示する画像表示器（２１）と、
可視光を発する光源（４１）と、
透光性を有する光学接着材料を用いて層状に形成され、光源からの可視光を内部に導入する光学層状部（３１）と、を備え、
光学層状部は、視認側に露出するおもて面（３１ａ）の少なくとも一部において、内部に導入された可視光を視認側に反射する凹凸（３２ａ）を有する反射構造（３２）を形成していると共に、おもて面とは反対側のうら面（３２ｂ）の少なくとも一部を表示画面に接着されており、
おもて面のうち反射構造を除く領域の少なくとも一部において、おもて面での光の反射を規制する凹凸（３３ａ）を有する反射規制構造（３３）が、形成されている。

このような態様によると、光源からの可視光を内部に導入するものは、透光性を有する光学接着材料を用いて層状に形成された光学層状部となっている。この光学層状部のおもて面の少なくとも一部に、導入された可視光を視認側に反射する反射構造の凹凸が形成されている。おもて面は視認側に露出しているので、おもて面に反射構造を形成しても、界面での屈折率差を大きく設定できるため、効率的な反射が実現される。そして、反射構造をおもて面に移したことにより、うら面を、表示画面に接着することが可能となった。うら面と表示画面とが接着されることにより、装置の外部から太陽光等の外光が入射した場合であっても、うら面及び表示画面での当該外光の反射が抑制される。したがって、日中等に表示の視認性が悪化するということも抑制できる。以上により、視認性が良好な車両用表示装置を提供することができる。

なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。

第１実施形態の表示装置の正面図である。 図１のII－II線断面図である。 第１実施形態の画像表示器の断面構造を模式的に示す図である。 第１実施形態の反射構造の配置を説明するための拡大正面図である。 第１実施形態の反射規制構造を説明するための拡大斜視図である。

一実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本開示の第１実施形態による表示装置１０は、車両に用いられる車両用表示装置であって、当該装置１０を視認する視認者としての乗員が着座する座席とは対向するインストルメントパネルに、設置されている。表示装置１０は、乗員が位置することとなる視認側へ向けて車両の情報を表示可能となっている。特に本実施形態の表示装置１０は、画像表示器２１による画像の表示を主体としたグラフィックメータとなっている。

なお、本実施形態において、上、下、前、後、左及び右が示す各方向は、水平面上の車両を基準として記載される。

このような表示装置１０は、図２にも示すように、ケース部１１、画像表示器２１、光学層状部３１、及び光源４１等により構成されている。

ケース部１１は、背面側ケース１２、見返し部材１３、及びフロント板１４等を有している。背面側ケース１２は、例えば合成樹脂により遮光性に形成されており、画像表示器２１を背面側から覆っている。

見返し部材１３は、例えば合成樹脂により遮光性に形成されている。見返し部材１３は、視認側及び背面側に開口部を有し、装置１０の外周に沿った変形筒状に形成されている。見返し部材１３において画像表示器２１よりも上方に配置される上部は、画像表示器２１よりも下方に配置される下部よりも視認側に大きく突出している。

フロント板１４は、例えば着色されたアクリル樹脂又はポリカーボネイト樹脂等の半透光性樹脂により、見返し部材１３の視認側開口部の全面を塞ぐ曲面板状に形成されている。これにより、画像表示器２１等による表示は、フロント板１４を通して乗員に視認されることとなる。フロント板１４は、上述の上部及び下部の突出寸法の関係により、全体的に斜め下方を向くように傾斜して配置されると共に、背面側（画像表示器２１側）へ凹むように湾曲して形成されている。

なお、本実施形態のフロント板１４は、スモーク調の着色により、可視光の透過率が３０％程度に設定されているが、３０％以上の任意の値に設定されていてもよい。本実施形態における可視光とは、波長が３８０～７５０ｎｍの範囲内である光を意味する。

画像表示器２１は、例えば輪郭が矩形状かつ平面状の表示画面２２に、画像を表示する。特に本実施形態の画像表示器２１には、自発光式の表示器として、例えばリジッド基板を用いたＯＬＥＤディスプレイ（Organic Light-Emitting Diode Display）が採用されている。画像表示器２１は、図３に示すように、発光部２５及び偏光部２６等により構成されている。

発光部２５は、透光性を有する一対の平板状の基板層２４ａ，２４ｂに挟まれて配置されている。発光部２５は、画素を構成するための有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode；ＯＬＥＤ）を２次元に配列して形成されている。隣接する有機発光ダイオードについて、例えば赤、緑、青というように、異なる色の可視光を発光するように配置することにより、異なる色の組み合わせにより、様々な色を再現することができる。他の構成として、可視光として白色光を発する有機発光ダイオードと、カラーフィルタを組み合わせることによっても、様々な色を再現することができる。

偏光部２６は、発光部２５よりも視認側に配置され、より詳細に視認側の基板層２４ａに対して密着状態で形成されている。本実施形態の偏光部２６には、円偏光板が採用されている。偏光部２６は、直線偏光層２６ａ及び位相差層２６ｂを、貼り合わせ等によって互いに積層された状態で有している。

直線偏光層２６ａは、位相差層２６ｂよりも視認側に配置されている。直線偏光層２６ａは、いわゆる偏光フィルムであり、例えばポリビニルアルコール樹脂等の合成樹脂にヨウ素を添加して薄い平板状に形成され、ヨウ素分子の配向方向によって透過軸と吸収軸とを互いに実質直交した状態で有している。透過軸に沿った直線偏光は、直線偏光層２６ａを透過し、吸収軸に沿った直線偏光は、直線偏光層２６ａにより吸収される。実質的に、この直線偏光層２６ａが、表示画面２２において視認側を向くおもて面２２ａの部分を形成していることとなる。

位相差層２６ｂは、いわゆる位相差フィルムであり、可視光に対しておよそ１／４波長分の位相差を付与するように形成されている。すなわち、直線偏光は、位相差層２６ｂの透過によりおよそ円偏光へ変換され、円偏光は、位相差層２６ｂの透過によりおよそ直線偏光へと変換される。

これにより、表示画面２２に外光が視認側から背面側へ入射した場合であっても、殆どが直線偏光層２６ａにて吸収される形態となるため、画像表示器２１における当該外光の視認側への反射が抑制される。

表示画面２２の周囲には、枠部２３が形成されている。枠部２３は、例えば合成樹脂等により遮光性に形成され、表示画面２２を全周に亘って囲んでいる。

枠部２３において視認側を向くおもて面２３ａは、表示画面２２のおもて面２２ａに対して段差の形成が規制されていることが好ましい。これにより、両おもて面２２ａ，２３ａは実質的に共通の平面部を構成することができる。なお、偏光部２６を、発光部２５が設けられた部分よりも外周側の枠部２３の部分に延設することによって、両おもて面２２ａ，２３ａに一体的な平面部が構成されていてもよい。

こうして形成される画像表示器２１は、厚さ２．０ｍｍ以下、より好ましくは１．４ｍｍ程度のパネル状に形成され、画像表示器２１よりも背面側に配置された背面側ケース１２に対して保持されている。

本実施形態において、表示画面２２には、画像として指針ＰＤが左右に並んで２つ表示されるようになっている。各指針ＰＤが回動して指示位置を適宜変更することにより、それぞれの指針ＰＤに対応した情報が表示されるようになっている。

光学層状部３１は、透光性を有する光学接着材料を用いて、実質的に均一な厚さの層状に形成されている。光学接着材料の屈折率は、表示画面２２のおもて面２２ａを形成する部分、すなわち偏光部２６の直線偏光層２６ａの材料の屈折率に極力近くなるように（例えば屈折率の差が０．１より小さくなるように）、選択される。光学接着材料としては、例えば厚さ１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ程度の光学粘着シート（Optical Clear Adhesive；ＯＣＡ）が用いられる。光学粘着シートは、例えばアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等の透光性の合成樹脂を主体として、粘性を有するシート状に形成されている。

光学層状部３１は、視認側に露出するおもて面３１ａと、表示画面２２のおもて面２２ａ及び枠部２３のおもて面２３ａに接着されているうら面３１ｂと、を有している。光学層状部３１のうら面３１ｂと両おもて面２２ａ，２３ａとは、全面的に面状に接着されていることで、実質的にその間に空気層を介在させることなしに、密着している。

こうして光学層状部３１は、表示画面２２と重畳する重畳領域ＯＲ１、及び当該重畳領域ＯＲ１の外部へとはみ出して配置され、枠部２３と重畳するはみ出し領域ＯＲ２を有している。光学層状部３１の外周輪郭は、例えば枠部２３の外周輪郭に合わせて形成されている。光学層状部３１の外周輪郭を構成する側面３１ｃは、例えば鋭利なカッターにより切断されることで、おもて面３１ａ及びうら面３１ｂとは実質的に垂直な平面状を呈している。

光源４１は、光学層状部３１の側面３１ｃに対向するように、当該側面３１ｃとは所定の間隔を空けて配置された光源用回路基板４２上に、複数の発光素子を有している。特に本実施形態では、側面３１ｃのうち、上方を向く側面３１ｃに対向するように、光源用回路基板４２が配置されている。各光源４１と当該側面３１ｃとは、僅かな隙間を介して、上下に対向している。光源４１は、側面３１ｃに当接されていてもよい。光源用回路基板４２は、背面側ケース１２に保持されている。

光源４１を構成する複数の発光素子は、互いに所定のピッチで並べられている。各発光素子には、点光源状の無機発光ダイオード（ＬＥＤ）、より詳細には超小型のチップＬＥＤが採用されており、各発光素子は、電源と接続されることで可視光を発する。特に本実施形態では、各発光素子は、互いに実質同一の色及び同じ輝度で発光するようになっている。また、各発光素子は、点灯状態及び消灯状態を同時に切り替え可能に構成されている。

このような光源４１と側面３１ｃとの対向配置（又は当接配置）により、光源４１からの可視光は、上から下へ向かう方向を入射方向として、光学層状部３１の内部へと導入される。光学層状部３１の内部へと導入された可視光は、当該内部を光学層状部３１の延設方向に沿って下方へと進行していく。

光学層状部３１は、光源４１からの可視光を用いて表示を行なう。具体的に、光学層状部３１は、そのおもて面３１ａに反射構造３２及び反射規制構造３３を形成していることにより、図柄を表示可能となっている。なお、本実施形態では、おもて面３１ａのうち全面が反射構造３２又は反射規制構造３３のいずれかに覆われている。

反射構造３２は、おもて面３１ａにおいて、内部に導入された可視光を視認側に反射する凹凸３２ａを有して形成されている。この凹凸３２ａは、光源４１が発した可視光の波長以上（例えば１～１０μｍの範囲程度の）ピッチ及び突出高さにて、山部及び谷部が２次元方向に交互に繰返し出現する形状を呈している。

なお、「光源４１が発した可視光の波長以上のピッチ」とは、厳密には、光源４１が発した可視光のうち、最小の波長以上のピッチであるものとする。突出高さについても同様である。またなお、反射構造３２の凹凸３２ａのピッチとは、谷部を挟んで隣接する山部間の寸法を意味し、連続した反射構造３２の内部において、当該寸法にばらつきがある場合では、当該寸法の平均値を意味する。

そして、光源４１からの可視光は、反射構造３２に入射すると、山部及び谷部にて１回又は複数回反射されることで、視認側へ反射され得る。反射された可視光は、おもて面３１ａから放射状に射出されるので、当該反射構造３２が面状に発光しているように視認される。故に、反射構造３２が形成された領域ＲＲが図柄として認識される。

さて、本実施形態の反射構造３２は、図４に拡大して示すように、図柄として認識される認識領域ＲＲに、隙間なく形成されている訳ではない。認識領域ＲＲにおいて、凹凸３２ａのピッチよりも十分に大きな（例えば２０～１００μｍの範囲程度の）ピッチを有する格子状に区切られた小領域ＳＳが２次元方向に並んで設けられている。反射構造３２は、この複数の小領域ＳＳのうち、一部の小領域ＳＳに形成されている。反射構造３２が形成された小領域ＳＳと、反射構造３２が形成されない小領域ＳＳとの面積の比率により、図柄の各部分の輝度を調整することもできる。具体的に、本実施形態の反射構造３２は、１つ飛ばしでチェック柄を構成するような一部の小領域ＳＳに設けられる。

なお、図３において、反射構造３２が配置される部分は、ドット状のハッチングが施されることによって示されている。

またなお、本実施形態の反射構造３２の凹凸３２ａは、光源４１が発した可視光の波長以上のピッチ及び突出高さとしつつも、１つ１つの凹凸形状が肉眼で認識できない微細なサイズに設定される。これにより、光源４１を消灯状態にした場合に、視認者が図柄を実質的に認識できない状態とすることができる。

認識領域ＲＲの内部であっても、反射構造３２が形成されない部分には、反射規制構造３３が形成されることが好ましく、本実施形態でもそのようになっている。勿論、認識領域ＲＲの外部においては、反射構造３２及び反射規制構造３３のうち、実質的に反射規制構造３３のみが形成されている。

反射規制構造３３は、例えば太陽光等の外光、画像表示器２１から発せられた可視光等のおもて面３１ａでの反射を規制する凹凸３３ａを有して形成されている。この反射規制構造３３の凹凸３３ａは、反射構造３２の凹凸３２ａとは大きく異なり、光源４１が発した可視光の波長よりも小さな（例えば１００～２００ｎｍの範囲程度の）ピッチにて、山部及び谷部が２次元方向に交互に繰返し出現する形状を呈している。

なお、「光源４１が発した可視光の波長よりも小さなピッチ」とは、厳密には、光源４１が発した可視光のうち、最小の波長よりもピッチであるものとする。またなお、反射規制構造３３の凹凸３３ａのピッチとは、谷部を挟んで隣接する山部間の寸法を意味し、連続した反射規制構造３３の内部において、当該寸法にばらつきがある場合では、当該寸法の平均値を意味する。

こうした反射規制構造３３は、一般的にモスアイ構造とも称される。図５に拡大して示すように、反射規制構造３３における山部は、背面側から視認側へ錘状（例えば円錐状）に突出する錘状突起３３ｂとなっている。こうした反射規制構造３３では、上記凹凸３３ａのピッチよりも小さな波長の光に対する実効的な屈折率が、錘状突起３３ｂの基端部から先端部へ向かうに従って、連続的に減少するように機能する。故に、反射規制構造３３が形成された部位では、界面での光の反射が規制される。

本実施形態において、反射構造３２が形成する図柄は、指針ＰＤに指示される指標ＩＤとなっている。指標ＩＤは、各指針ＰＤに対応して、左右に２つ並んで表示される。各指標ＩＤは、目盛ＩＤ１及び目盛ＩＤ１に対応する文字ＩＤ２がそれぞれ指針ＰＤの回転中心ＲＣと同心の円環状に配列されることによって形成されている。目盛ＩＤ１は、文字ＩＤ２よりも回転中心ＲＣに対する外周側に位置している。文字ＩＤ２は、光学層状部３１のうち、表示画面２２と重畳する重畳領域ＯＲ１の内部に全て配置されている。これに対し目盛ＩＤ１の一部は、光学層状部３１のうち、重畳領域ＯＲ１より外側、すなわちはみ出し領域ＯＲ２へと、はみ出して配置されている。

なお、本実施形態において左側の指標ＩＤは、文字ＩＤ２が車両の速度を表す数字となっていることで、指針ＰＤと連携して速度を表示する。右側の指標ＩＤは、文字ＩＤ２が車両のエンジン回転数を表す数字となっていることで、指針ＰＤと連携してエンジン回転数を表示する。このように、表示画面２２による画像と、当該表示画面２２に対して接着された光学層状部３１による図柄とが連携して、視認性が良く、互いに位置ずれし難い一体的な表示を実現している。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に改めて説明する。

第１実施形態によると、光源４１からの可視光を内部に導入するものは、透光性を有する光学接着材料を用いて層状に形成された光学層状部３１となっている。この光学層状部３１のおもて面３１ａの少なくとも一部に、導入された可視光を視認側に反射する反射構造３２の凹凸３２ａが形成されている。おもて面３１ａは視認側に露出しているので、おもて面３１ａに反射構造３２を形成しても、界面での屈折率差を大きく設定できるため、効率的な反射が実現される。そして、反射構造３２をおもて面３１ａに形成したことにより、うら面３１ｂを、表示画面２２に接着することが可能となった。うら面３１ｂと表示画面２２とが接着されることにより、装置１０の外部から太陽光等の外光が入射した場合であっても、うら面３１ｂ及び表示画面２２での当該外光の反射が抑制される。したがって、日中等に表示の視認性が悪化するということも抑制できる。以上により、視認性が良好な表示装置１０を提供することができる。

また、第１実施形態によると、光学層状部３１のおもて面３１ａのうち反射構造３２を除く領域の少なくとも一部において、おもて面３１ａでの光の反射を規制する反射規制構造３３の凹凸３３ａが形成されている。おもて面３１ａでの外光の反射も反射規制構造３３によって抑制されるので、日中等における表示の視認性悪化を、より一層抑制できる。そして、おもて面３１ａでは反射構造３２も反射規制構造３３も凹凸により構成されるので、両凹凸３２ａ，３３ａを形成するための工程を共通化することも可能となる。以上により、視認性が良好な表示装置１０を、製造容易に提供することができる。

また、第１実施形態によると、反射構造３２の凹凸３２ａは、可視光の波長よりも大きなピッチで形成されていると共に、反射規制構造３３の凹凸３３ａは、可視光の波長よりも小さなピッチで形成されている。凹凸３２ａ，３３ａのピッチの違いで真逆の反射機能を実現しているため、視認性が良好な表示装置１０を、製造容易に提供することができる。

また、第１実施形態によると、表示画面２２に、指針ＰＤが表示され、反射構造３２が形成する図柄によって、指針ＰＤに指示される指標ＩＤが表示されている。指針ＰＤと指標ＩＤとが異なる性質の表示部材によって表示されるので、指針ＰＤと指標ＩＤとの区別が付き易くなり、表示の読み取りが容易となる。さらには、光学層状部３１が表示画面２２と離間せずに接着されているので、指針ＰＤと指標ＩＤとの間に視差が生じ難く、また例えば車両の振動が発生しても指針ＰＤと指標ＩＤとの相対位置が維持されるので、表示された値を正確に読み取り易い。故に、視認性が良好な表示装置１０を提供することができる。

また、第１実施形態によると、反射構造３２は、表示画面２２と重畳する重畳領域ＯＲ１より外側へはみ出して配置されている。このようなはみ出しによれば、表示画面２２の大きさにとらわれずに、拡がり感のある表示を実現することができる。

また、第１実施形態によると、うら面３１ｂと表示画面２２とは、面状に接着されている。こうした面状の接着により、うら面３１ｂと表示画面２２との間における空気層の介在の余地は、極めて乏しくなるため、うら面３１ｂ及び表示画面２２での外光の反射抑制効果は、極めて高いものとなる。

（他の実施形態）
以上、一実施形態について説明したが、本開示は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

具体的に変形例１としては、画像表示器２１には、薄くて曲がるフレキシブルな樹脂ＯＬＥＤディスプレイを採用することができ、また、ＯＬＥＤディスプレイ以外の、液晶ディスプレイ等を採用することができる。

変形例２としては、表示画面２２のおもて面２２ａは、曲面状であってもよく、多少の凹凸を有していてもよい。

変形例３としては、反射規制構造３３が設けられず、おもて面３１ａにおいて反射構造３２を除く部分が平坦に形成されていてもよい。

変形例４としては、反射構造３２により表示される図柄には、任意の図柄を採用することができる。例えば、図柄は、警告を表示する警告灯の図柄であってもよい。また例えば、表示画面２２を加飾する加飾図柄等の情報を表示しない図柄が採用されていてもよい。

変形例５としては、表示画面２２に表示される画像としては、指針ＰＤだけでなく、任意の画像を採用することができる。

変形例６としては、光源４１は、無機発光ダイオードを用いたものに限られない、光源４１は、例えば蛍光管、有機発光ダイオード、レーザ光源等を用いて構成されていてもよい。

変形例７としては、表示装置１０は、車両に用いられるものに限られず、例えば航空機、船舶等の移動体に用いられる表示装置、冷蔵庫等の家電製品、スマートフォン等の情報通信機器、ゲーム、パチンコ等の遊技機、街頭広告に用いられる表示装置であってもよい。

なお、第１実施形態において説明した各構成要素の数値範囲はこれに限定されることなく、表示装置の用途に対応して適宜、選定することが可能である。

２１ 画像表示器、２２ 表示画面、３１ 光学層状部、３１ａ おもて面、３２ｂ うら面、３２ 反射構造、３２ａ 凹凸、４１ 光源

Claims (5)

1. 表示画面（２２）に画像を表示する画像表示器（２１）と、
   可視光を発する光源（４１）と、
   透光性を有する光学接着材料を用いて層状に形成され、前記光源からの前記可視光を内部に導入する光学層状部（３１）と、を備え、
   前記光学層状部は、視認側に露出するおもて面（３１ａ）の少なくとも一部において、前記内部に導入された前記可視光を視認側に反射する凹凸（３２ａ）を有する反射構造（３２）を形成していると共に、前記おもて面とは反対側のうら面（３２ｂ）の少なくとも一部を前記表示画面に接着されており、
   前記おもて面のうち前記反射構造を除く領域の少なくとも一部において、前記おもて面での光の反射を規制する凹凸（３３ａ）を有する反射規制構造（３３）が、形成されている表示装置。
2. 前記反射構造の凹凸は、前記可視光の波長以上のピッチで形成されていると共に、前記反射規制構造の凹凸は、前記可視光の波長よりも小さなピッチで形成されている請求項１に記載の表示装置。
3. 前記表示画面に、指針（ＰＤ）が表示され、
   前記反射構造が形成する図柄によって、前記指針に指示される指標（ＩＤ）が表示されている請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記反射構造は、前記光学層状部のうち、前記表示画面と重畳する重畳領域（ＯＲ１）より外側へはみ出して配置されている請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記うら面と前記表示画面とは、面状に接着されている請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。

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