WO2017010044A1 - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

車両用表示装置は、表示領域（ＤＡ）にて画像（１４，１５，１６，１７）を表示する画像表示パネル（１０）と、表示領域へ背面側から光を照射するバックライト（２０）と、画像表示パネルとバックライトとの間に配置され、バックライトの光を透過させる板状の透光板（４０）と、を備える。透光板は、画像表示パネルを通して視認可能に形成される立体指標（５０）を有し、透光板の外周輪郭（４６）は、表示領域よりも外側に形成される。このような車両用表示装置によると、視認者は、画像表示パネルにより表示される画像と、画像表示パネルを通して立体指標とを視認することとなるので、立体感のある表示が実現される。

Description

車両用表示装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１５年７月１６日に出願された日本特許出願番号２０１５－１４２１６６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、車両に搭載される車両用表示装置に関する。

　従来、車両に搭載される車両用表示装置が知られている。例えば、特許文献１に開示の車両用表示装置は、表示領域にて画像を表示する画像表示パネルを備えている。

　このような画像表示パネルの表示では、当該表示を立体的に見せることは難しく、平面的になりがちである。これに対し特許文献１に開示の装置は、画像表示パネルよりも視認側にリングを備えている。当該リングは、目盛として役立っている。

特許第４７８７１０２号公報

　本発明者らは、画像表示パネルと、表示領域へ背面側から光を照射するバックライトとの間に、目盛等の立体指標を有する実体物を配置することを着想した。当該立体指標が画像表示パネルを通して視認されることにより、立体感のある表示が実現されるのである。

　しかしながら、例えば車両用表示装置の電源オフ時等、この実体物を極力視認させたくない時や場合があるが、上述の着想された構成では、当該実体物のシルエットが画像表示パネルから透けて見えてしまい、見栄えの悪いものとなることが判明した。

　本開示は、上記点に鑑みてなされたものであって、その目的は、立体感があり、見栄えが良好な車両用表示装置を提供することにある。

　本開示の一態様による車両用表示装置は、表示領域にて画像を表示する画像表示パネルと、表示領域へ背面側から光を照射するバックライトと、画像表示パネルとバックライトとの間に配置され、バックライトの光を透過させる板状の透光板と、を備える。透光板は、画像表示パネルを通して視認可能に形成される立体指標を有し、透光板の外周輪郭は、表示領域よりも外側に形成される。

　このような車両用表示装置によると、画像表示パネルと、バックライトとの間に配置される板状の透光板が、立体指標を有している。視認者は、画像表示パネルにより表示される画像と、画像表示パネルを通して立体指標とを視認することとなるので、立体感のある表示が実現される。

　ここで、透光板は、その外周輪郭を表示領域よりも外側に形成される。これにより、表示領域において透光板のシルエットは、視認され難くなるので、透光板の存在が目立たなくなり、見栄えが良好となる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、本開示の一実施形態における車両用表示装置の外観を示す斜視図であり、 図２は、本開示の一実施形態における車両用表示装置を示す正面図であって、立体表示モードにおける表示を説明するための図であり、 図３は、本開示の一実施形態における画像表示パネル、透光板、及びバックライトを示す正面図であり、 図４は、本開示の一実施形態における画像表示パネル、透光板、及びバックライトを示す分解斜視図であり、 図５は、図３のV－V線断面、及び制御部等を模式的に示す図であり、 図６は、本開示の一実施形態における制御部により実行されるフローチャートである。

　以下、本開示の一実施形態を図面に基づいて説明する。

　本開示の一実施形態における車両用表示装置１００は、車両に搭載され、視認者が着座する座席と対向するインストルメントパネルに設置されている。図１，２に示す車両用表示装置１００は、表示領域ＤＡから視認側に向けて表示を行なう。これにより、車両用表示装置１００に対して視認側に位置する視認者は、表示される情報を知覚することができる。表示される情報としては、図１に示すように、車両の速度、エンジン回転数、燃料残量、バッテリ残量、エンジン冷却水の水温、潤滑油の油温、シフトチェンジ等の車両の状態が挙げられる。また、車両用表示装置１００は、表示領域ＤＡのレイアウト等を変更して、他の車両の状態、あるいは、道路情報、視界補助情報、電子メール等の各種車両情報を表示してもよい。

　このような車両用表示装置１００は、図３、図４、及び図５に示すように、主として、画像表示パネル１０、バックライト２０、光源３０、透光板４０、及び制御部７０を備えている。

　画像表示パネル１０は、画像を表示するパネル状の表示素子であり、装置１００の略中央に配置されている。本実施形態では、画像表示パネル１０として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた透過型の液晶パネルであって、表示面１１において２次元方向に配列された複数の画素を有するアクティブマトリクス型の液晶パネルが採用されている。

　具体的に、画像表示パネル１０には、偏光軸を互いに実質直交させている一対の偏光フィルムとの間に、画素毎に制御可能な一対の透明電極が液晶を封入した液晶層を挟んで形成されている。

　本画像表示パネル１０では、ＴＮモードが採用されており、透明電極間の電圧が所定値以下の状態では、配向膜のラビング方向に基づいて、液晶の配向方向が透明電極間でねじれた状態となる。この状態では、画像表示パネル１０に入射する光は透過する。一方、透明電極間の電圧が所定値以上の状態では、液晶の配向方向のねじれが解消された状態となる。この状態では、画像表示パネル１０に入射する光は遮光される。すなわち、透明電極間の電圧に応じて、各画素の透過率が変化する。

　画像表示パネル１０において表示面１１の外側には、遮光性の枠部１２が設けられている。枠部１２には、透明電極を制御するための回路等が実装されている。背面側のバックライト２０からの光に対して、当該回路により画素毎の透過率が制御されて、画像表示パネル１０は、視認側に画像を表示可能となっている。ここで本実施形態の画像表示パネル１０は、赤、緑、青のカラーフィルタを有することで、カラー画像を表示可能となっている。

　画像表示パネル１０は、例えば図２に示すように、表示面１１の一部の領域である表示領域ＤＡにおいて、各画像１４，１５，１６，１７（後に詳述）を表示している。ここで表示領域ＤＡは、表示面１１のうち、外側の画像が表示されていないスペースを除く領域として、定義される。

　バックライト２０は、特に図５に詳細を示すように、発光素子２２、導光板２４、反射板２６、及び拡散板２８を有している。発光素子２２は、例えば白色発光ダイオード素子であり、複数配列されており、導光板２４の側面に向けて発光可能に配置されている。導光板２４は、例えば合成樹脂により、透光性の板状に形成されている。反射板２６は、例えば合成樹脂により、フィルム状に形成されており、導光板２４の背面側に接着して配置されている。拡散板２８は、例えば合成樹脂により、板状に形成されており、導光板２４の視認側に接着して配置されている。導光板２４に入射した光は、反射板２６により反射されながら、拡散板２８において拡散されつつ、バックライト２０から視認側に射出される。こうしてバックライト２０は、表示面１１に背面側から光を照射する。

　光源３０は、バックライト２０とは別に設けられ、透光板４０の外周輪郭４６よりも外側に配置され、複数の発光素子３２により構成されている。各発光素子３２は、例えば白色発光ダイオード素子あり、保持板３４によって保持され、後述する透光板４０の側面入射部４７と対向して配列されている。なお、図３，４では、複数の発光素子３２のうち一部に符号が付されている。

　透光板４０は、画像表示パネル１０とバックライト２０との間に配置され、例えばアクリル樹脂等の合成樹脂により、透光性の板状に形成されている。透光板４０において背面側を向く背面側表面４２及び視認側を向く視認側表面４４は、共に滑らかな鏡面状となっている。これにより、バックライト２０の光は、透光板４０を透過し、さらに画像表示パネル１０に入射し、一部透過することで、画像が視認側に向けて表示されるようになっている。

　このような透光板４０の外周輪郭４６は、特に図３に示すように、略矩形状であり、表示領域ＤＡよりも外側に形成されている。特に本実施形態では、外周輪郭４６が表示面１１よりも外側に形成されており、画像表示パネル１０の枠部１２により隠されることで、視認側から視認できなくなっている。

　透光板４０は、外周輪郭４６のうち光源３０と対向する箇所に、側面入射部４７を有している。側面入射部４７は、例えば光源３０の発光方向と実質垂直であり、滑らかな鏡面状の面を形成することで、当該光源３０からの光を効率よく透光板４０内部に入射させるようになっている。

　また、透光板４０は、矩形状の外周輪郭４６のうち側面入射部４７とは反対側の辺に対応する箇所において、傾斜部４８を有している。特に図５に示すように、傾斜部４８では、視認側表面４４に対して例えば４５°の角度で傾斜する傾斜面４８ａ、及び背面側表面４２に対して例えば４５°の角度で傾斜する傾斜面４８ｂが存在している。これら２つの傾斜面４８ａ、４８ｂは、例えば滑らかな鏡面状に形成され、透光板４０の媒質を介して、互いに例えば９０°の角度をなすように対向している。

　透光板４０の外周輪郭４６は、側面入射部４７を除く３辺において、視認側表面４４よりも視認側に突出し、画像表示パネル１０の枠部１２と当接する台座となっている。さらに、バックライト２０、透光板４０、及び画像表示パネル１０の側部を外周側から囲むベゼル部材６０が、透光板４０の台座箇所との間に枠部１２を挟んだ配置にて、両面テープで保持されている。

　透光板４０は、背面側表面４２を平面状に形成している。これに対し、視認側表面４４は、傾斜部４８の側に配置された平面状の傾斜部側平面部４４ａ、側面入射部４７の側に配置された平面状の入射部側平面部４４ｂ、及び両平面部４４ａ、４４ｂを補間する板厚変化部４４ｃを有している。特に図５に示すように、板厚変化部４４ｃは、両平面部４４ａ、４４ｂと滑らかに接続され、入射部側平面部４４ｂから傾斜部側平面部４４ａに向かう程、視認側に傾斜している。これにより、板厚変化部４４ｃにおける透光板４０の板厚ＰＴ（図５参照）は、入射部側平面部４４ｂから傾斜部側平面部４４ａに向かう程大きくなり、傾斜部側平面部４４ａにおける板厚ＰＴは、入射部側平面部４４ｂにおける板厚ＰＴよりも大きくなっている。また、板厚変化部４４ｃは、表示面１１外となる側面入射部４７の一端から表示領域ＤＡの中央部を経由して、再び表示面１１外の側面入射部４７の他端に至る円弧状となっている。

　また、透光板４０は、画像表示パネル１０を通して視認可能に形成される立体指標５０を有している。本実施形態における立体指標５０は、透光板４０の視認側表面４４のうち、板厚変化部４４ｃから凹む凹部として形成されている。具体的に、立体指標５０は、円弧状の板厚変化部４４ｃに沿った複数の凹部としての立体目盛５２の配列により形成されている。各立体目盛５２は、側壁部５３及び凹底部５４を有している。各側壁部５３は、視認側表面４４から、画像表示パネル１０の画素配列方向とは実質垂直に背面側に伸びており、滑らかな鏡面状に形成されている。したがって、各側壁部５３は、視認者からは立体目盛５２の輪郭として、視認され得る。各凹底部５４は、入射部側平面部４４ｂから傾斜部側平面部４４ａに向かう程背面側に傾斜しており、滑らかな鏡面状に形成されている。このような傾斜によって、各凹底部５４は側面入射部４７からの光を受けやすくなっており、光源３０が発光している場合には、当該各凹底部５４は発光しているように視認され得る。

　この発光時には、側面入射部４７からの光の一部が、外周輪郭４６のうち他部まで到達し、外周輪郭４６が光り得るが、画像表示パネル１０の枠部１２に隠されているので、視認側から視認されない。また、外周輪郭４６のうち傾斜部４８に到達した光は、傾斜面４８ａ、４８ｂ（図５参照）における２回の反射により、折返される。こうして、光源３０の光は透光板４０を通じて立体指標５０の照明に利用されることとなる。なお、図２、図３、及び図４では、立体指標５０及び各立体目盛５２のうち一部に符号が付されている。

　指針８０は、実体物として、画像表示パネル１０よりも視認側に配置され、立体指標５０を指示することにより、車両の状態量を表示する針状部材である。指針８０は、光源３０よりもさらに外側に配置されたステッピングモータ８２の駆動により、回転軸８０ａの周りに回動するようになっている。ここで、ステッピングモータ８２及び回転軸８０ａは、外装部６に隠れて直接見えないようになっている。

　図５にて模式的に示される制御部７０は、ＣＰＵ７１、メモリ部７２等が基板上に実装されることにより構成された電子回路である。ＣＰＵ７１は、メモリ部７２に記憶されているコンピュータプログラムを実行することで、各種処理を実施可能となっている。また、メモリ部７２には、画像表示パネル１０が表示を行なうための画像データが記憶されている。

　このような制御部７０は、車両のエンジンスイッチ２、及び各種センサ３と通信可能となっている。制御部７０は、エンジンスイッチ２及び各種センサ３からの電気信号の入力に基づいて、画像表示パネル１０、バックライト２０、光源３０、ステッピングモータ８２に対して電気信号を出力することが可能となっている。これにより、画像表示パネル１０において表示する画像、バックライト２０の点消灯、光源３０の点消灯、及び指針８０の回動がそれぞれ個別に制御され得る。

　本実施形態の装置において、エンジンスイッチ２がオフ状態の場合では、バックライト２０及び光源３０は、消灯状態となっており、画像表示パネル１０の各画素における透明電極間の電圧は、所定値以下となっている。

　このような状態下、エンジンスイッチ２がオンされると、制御部７０がコンピュータプロクラムを実行することで、図６のフローチャートに基づいて装置１００が制御される。

　まず、ステップＳ１０では、バックライト２０を点灯すると共に、画像表示パネル１０において、起動時の画像として、例えば“ＷＥＬＣＯＭＥ”と表示する。ステップＳ１０の処理後、ステップＳ２０に移る。

　ステップＳ２０では、立体表示モードが要求されているか否かを判定する。立体表示モードの要求は、例えば各種センサ３からの入力内容に基づき判定される。ステップＳ２０にて肯定判定を下すと、ステップＳ３０に移る。ステップＳ２０にて否定判定を下すと、ステップＳ４１に移る。

　ステップＳ３０では、立体表示モードとして、光源３０を点灯する。これにより、立体指標５０の各立体目盛５２が目立つようになる。ステップＳ３０の処理後、ステップＳ４０に移る。

　ステップＳ４０では、立体表示モードとして、図２に示すような、表示領域ＤＡにて、車両の状態を示す画像１４，１５，１６，１７を表示する。このうちのエンジン回転数を表示する画像１４，１５，１６は、立体指標５０に合わせて表示される。具体的に、各立体目盛５２が形成されている板厚変化部４４ｃに対向する画素に、当該立体目盛５２を装飾する円弧状の前景画像１４が表示される。そして、入射部側平面部４４ｂに対向し、前景画像１４と隣接する画素に、数字画像１５及び副目盛画像１６が表示される。これら立体目盛５２、及び各画像１４，１５，１６に対応して、指針８０は、各種センサ３のうちエンジン回転数を検出するセンサからの入力信号に応じて、回動するようになっている。また、その他画像１７が各種画像の状態を表示するものとして表示されている。

　一方、表示面１１のうち表示領域ＤＡを除く部分も含み、画像を表示しない背景部分１８の画素では、透過率が最小となる黒色となっている。この結果、各立体目盛５２と対向する画素では、前景画像１４の表示に伴って、画像が表示されていない背景部分１８の画素よりも透過率が高くなっている。これにより、各立体目盛５２からの光の輝度の低下が抑制され、各立体目盛５２と背景部分１８とのコントラストが強調される。

　一方、立体表示モードが要求されていない場合のステップＳ４１では、光源３０を消灯させた状態にて、所定の画像を表示する。このとき、各立体目盛５２が形成されている板厚変化部４４ｃに対向する画素において、好ましくは、ステップＳ４０の場合よりも画素の透過率を低くする。

　（作用効果）
　以上説明した本実施形態の作用効果を以下に説明する。

　本実施形態によると、画像表示パネル１０と、バックライト２０との間に配置される板状の透光板４０が、立体指標５０を有している。視認者は、画像表示パネル１０により表示される画像１４，１５，１６，１７と、画像表示パネル１０を通して立体指標５０とを視認することとなるので、立体感のある表示が実現される。

　具体的には、立体指標５０に対応する領域の透過率を、背景部分１８等の他の領域よりも高くするように、画像表示パネル１０が制御されることにより、画像表示パネル１０よりも背面側に位置する立体指標５０を良好に目視させることができる。

　ここで、透光板４０は、その外周輪郭４６を表示領域ＤＡよりも外側に形成される。これにより、表示領域ＤＡにおいて透光板４０のシルエットは、視認され難くなるので、透光板４０の存在が目立たなくなり、見栄えが良好となる。

　また、本実施形態によると、透光板４０の表面から凹む凹部として立体指標５０が形成されることにより、透光板４０の配置において、画像表示パネル１０又はバックライト２０に当たる等、立体指標５０が邪魔となることが抑制される。したがって、立体感があり、見栄えが良好な車両用表示装置１００を容易に提供することができる。

　また、本実施形態によると、バックライト２０とは別の光源３０が透光板４０を通じて立体指標５０を照明する。こうすることで、画像１４，１５，１６，１７が表示されている状態であっても、当該画像の輝度に負けることなく立体指標５０を鮮明に見せることが可能となるので、立体感を強調することができる。さらに、光源３０が立体指標５０への照明と同時に透光板４０の外周輪郭４６が光ってしまったとしても、当該外周輪郭４６は表示領域ＤＡよりも外側に形成されているので、透光板４０の存在は目立たず、見栄えが良好となる。

　また、本実施形態によると、透光板４０は、外周輪郭４６において、光源３０からの光を内部に入射させる側面入射部４７と、外周輪郭４６のうち立体指標５０を挟んで側面入射部４７とは反対側において、２つの傾斜面４８ａ、４８ｂが透光板４０の媒質を介して対向する傾斜部４８と、を有する。したがって、側面入射部４７からの光の一部が立体指標５０を素通りしてしまったとしても、２つの傾斜面４８ａ、４８ｂでの反射により傾斜部４８にて折返されて、立体指標５０を照明する光として再利用できる。

　また、本実施形態によると、透光板４０の外周輪郭４６は、画像表示パネル１０と当接する台座となっている。これによれば、画像表示パネル１０は、透光板４０に対してずれ難く保持され得るので、画像１４，１５，１６，１７に対して立体指標５０を意図した位置に配置でき、見栄えが良好となる。

　（他の実施形態）
　以上、本開示の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、立体指標５０は、背面側表面４２から凹む凹部として形成されていてもよい。また、立体指標５０は、表面４２，４４から突出する凸部として形成されていてもよい。

　変形例２としては、立体指標５０は、立体目盛５２以外であってもよい。立体指標５０として、例えば、車両の状態を示す表示灯又は警告灯の指標が採用されていてもよい。

　変形例３としては、透光板４０は、板厚変化部４４ｃを設けずに、平板状に形成されていてもよい。

　変形例４としては、透光板４０の外周輪郭４６は、台座となっていなくてもよく、また、傾斜部４８を有していなくてもよい。

　変形例５としては、透光板４０の外周輪郭４６は、表示領域ＤＡの内側に形成されていれば、表示面１１の内側に形成されていてもよい。

　変形例６としては、車両用表示装置１００は、バックライト２０とは別の光源３０を備えていなくてもよい。

　変形例７としては、立体表示モードにおいて、実体物の指針８０の代わりに、指針の画像を表示するようにしてもよい。

　変形例８としては、立体表示モードにおいて、立体指標５０と対向する画素の透過率は、画像が表示されていない背景部分１８の画素の透過率と以下となっていてもよい。例えば、立体指標５０と対向する画素の透過率が低い場合であっても、光源３０の発光量を上げることにより、立体指標５０の輝度を高めることができる。

　変形例９としては、画像表示パネル１０として、ＶＡ、ＩＰＳモード等の他の駆動方式を用いた液晶パネル、又はＴＦＴ以外の液晶パネルが採用されていてもよく、液晶パネル以外の透明有機ＥＬパネル等が採用されていてもよい。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。

 

Claims (5)

1. 　表示領域（ＤＡ）にて画像（１４，１５，１６，１７）を表示する画像表示パネル（１０）と、
   　前記表示領域へ背面側から光を照射するバックライト（２０）と、
   　前記画像表示パネルと前記バックライトとの間に配置され、前記バックライトの光を透過させる板状の透光板（４０）と、を備え、
   　前記透光板は、前記画像表示パネルを通して視認可能に形成される立体指標（５０）を有し、
   　前記透光板の外周輪郭（４６）は、前記表示領域よりも外側に形成される車両用表示装置。
2. 　前記立体指標は、前記透光板の表面（４４）から凹む凹部として形成される請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 　前記バックライトとは別に、前記透光板を通じて前記立体指標を照明する光源（３０）を備える請求項１又は２に記載の車両用表示装置。
4. 　前記透光板は、
   　前記外周輪郭において、前記光源からの光を内部に入射させる側面入射部（４７）と、
   　前記外周輪郭のうち前記立体指標を挟んで前記側面入射部とは反対側において、２つの傾斜面（４８ａ，４８ｂ）が前記透光板の媒質を介して対向する傾斜部（４８）と、を有する請求項３に記載の車両用表示装置。
5. 　前記外周輪郭は、前記画像表示パネルと当接する台座となっている請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
   
    

Images