WO2018016222A1

WO2018016222A1 - 車両用表示装置

Info

Publication number: WO2018016222A1
Application number: PCT/JP2017/021417
Authority: WO
Inventors: 盛吾種
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2018-01-25
Also published as: DE112017003655T5; JP6504127B2; JP2018012423A; US20190302521A1; US10838249B2

Abstract

液晶セル（３１）は、一対の透明基板の間に液晶層が設けられてなる。バックライト（２１）は、液晶セルの光入射側に間隔をあけて設けられる。第１偏光板（２２）は、液晶セルとバックライトとの間に液晶セルと間隔をあけて設けられている。第２偏光板（３２）は、液晶セルの光出射側に設けられている。導光板（２３）は、液晶セルと第１偏光板との間に液晶セルと間隔をあけて設けられており、第１偏光板を通過した光の一部を透過して、透過した光を液晶セルに入射するように導く。液晶セルおよび第２偏光板を含む表示部（３０）と、バックライト、第１偏光板および導光板とを含む出射部（２０）とは、別体である。第１偏光板の偏光軸と第２偏光板の偏光軸とは異なる方向に延びており、第１偏光板を通過した直線偏光が直接第２偏光板に入射すると第２偏光板によって遮断される。表示部は、導光板の発光面（２３ａ）に対して傾斜している。

Description

車両用表示装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１６年７月２１日に出願された日本出願番号２０１６－１４３２９７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、画像を表示する車両用表示装置に関する。

　従来、車両用表示装置は、光源から照射される光を用いて画像を表示している。この種の車両用表示装置として、運転席に対向するダッシュパネル内に液晶表示装置が組み込まれたものが知られている。このような車両用表示装置では、液晶表示装置に車速を表示するメータ画像が表示され、このメータ画像が乗員に視認されるようになっている（たとえば特許文献１参照）。

　従来、液晶表示装置はダッシュパネル内に組み込まれているが、たとえばダッシュパネルの上に表示部を立てて配置する場合には、液晶表示装置全体をダッシュパネルの上に配置する必要がある。するとダッシュパネルの上のスペースが液晶表示装置によって多く占められて、見栄えがよくないという懸念がある。

特開２００９－９６３８０号公報

　本開示は、表示部の見栄えをよくすることができる車両用表示装置を提供することを目的とする。

　本開示の第一の態様における車両用表示装置は、車両に搭載され、画像を表示する。前記車両用表示装置１０は、一対の透明基板の間に液晶層が設けられている液晶セル３１を、更に備える。前記車両用表示装置１０は、前記液晶セルの光入射側に間隔をあけて設けられており、光を出射するバックライト２１を、更に備える。前記車両用表示装置１０は、前記液晶セルと前記バックライトとの間に、前記液晶セルと間隔をあけて設けられている第１偏光板２２を、更に備える。前記車両用表示装置１０は、前記液晶セルの光出射側に設けられている第２偏光板３２を、更に備える。前記車両用表示装置１０は、前記液晶セルと前記第１偏光板との間に前記液晶セルと間隔をあけて設けられており、前記第１偏光板を通過した光の一部を透過して、透過した光を前記液晶セルに入射するように導く導光板２３を、更に備える。前記液晶セルおよび前記第２偏光板を含む表示部３０と、前記バックライト、前記第１偏光板および前記導光板とを含む出射部２０とは、別体に構成される。前記第１偏光板の偏光軸と前記第２偏光板の偏光軸とは異なる方向に延びており、前記第１偏光板を通過した直線偏光が直接前記第２偏光板に入射すると前記第２偏光板によって遮断される。前記表示部は、前記導光板の発光面２３ａに対して傾斜して配置されている。

　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、
第１実施形態の車両用表示装置を簡略化して示す図。車両用表示装置を示す側面図。出射部を示す断面図。第２実施形態の車両用表示装置を簡略化して示す図。第３実施形態の車両用表示装置を簡略化して示す図。

　以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　本開示の第１実施形態に関して、図１～図３を用いて説明する。車両用表示装置１０は、車両に搭載されて、画像を表示して、ユーザに各種情報を提供する。車両用表示装置１０は、車速および車載バッテリの電力残量等、車両の状態を表した各種物理量の変化を表示したり、各種の異常が生じた場合にその旨を表示したり、演出画像を表示したりする。車両表示装置は、光を出射する出射部２０、および画像を表示する表示部３０を含んで構成される。図１に示すように、表示部３０と出射部２０とは別体に構成されている。表示部３０および出射部２０は、平板状であり、表示部３０が出射部２０に対して傾斜して配置されている。

　まず、出射部２０に関して図３を用いて説明する。出射部２０は、バックライト２１、第１偏光板２２、導光板２３および拡散板２４を含んで構成される。出射部２０は、フロントウィンドウ１１の手前にあるダッシュボード１２の表面に沿って配置される。バックライト２１から出射された光は、拡散板２４、第１偏光板２２および導光板２３の順に通過し、表示部３０に向けて出射される。

　バックライト２１は、表示部３０の光入射側、図１では表示部３０の右側に設けられており、光を出射する。バックライト２１は、図３に示すように、上面開口の直方体形状のケース２５、およびケース２５内に複数配置された光源２６を備える。ケース２５は、樹脂材料および金属材料から成形されてなり、光源２６から放射された光をケース２５の内周面で反射させる観点から、ケース２５の内周面は白色または銀色であることが望ましい。光源２６としては、点状光源としてＬＥＤおよび線状光源として冷陰極管など各種形状の発光部材を用いることができる。なお本実施形態で使用するバックライト２１は、図３に示す直下型のものに限定されるものではなく、導光部材の側面に線状光源または点状光源を配置したサイドライト型、あるいは平面状光源型などの各種のものが使用できる。

　拡散板２４は、第１偏光板２２とバックライト２１との間に設けられており、バックライト２１から出射された光を拡散する。拡散板２４は、板状であって、ケース２５の開口２５ａを塞ぐように配置される。拡散板２４は、樹脂からなる基材に拡散剤が分散混合されてなるフィルムまたはシートである。基材に混合分散させる拡散剤として、たとえば基材の材料とは異なる種類の樹脂および無機微粒子が挙げられる。使用する拡散剤の種類は、１種類または２種類以上であってよい。これによって拡散板２４の下面から入射した光は、拡散剤によって拡散して上面から出射される。

　第１偏光板２２は、表示部３０とバックライト２１との間に設けられている。第１偏光板２２は、板状であって、拡散板２４の上面に積層されて配置されている。したがって拡散板２４の上面から出射された光は、第１偏光板２２の下面から入射する。第１偏光板２２は、所定の偏光軸の光を透過して、透過した光が直線偏光となる。換言すると、第１偏光板２２は、所定方向に振動する光を透過して光の振動方向を所定方向に規制する。したがって第１偏光板２２の下面から入射した光は、第１偏光板２２を通過することによって直線偏光として上面から出射される。

　導光板２３は、表示部３０と第１偏光板２２との間に表示部３０と間隔をあけて設けられている。導光板２３は、板状であって、第１偏光板２２に上面に積層されて配置される。したがって第１偏光板２２の上面から出射された光は、導光板２３の下面から入射し上面から出射される。導光板２３の上面は、発光面２３ａとなる。導光板２３は、第１偏光板２２を通過した光の一部を透過して、透過した光が表示部３０に入射するように導く。導光板２３は、ライトコントロールフィルムとも呼ばれる。導光板２３は、たとえば図３に示すように、４５度の出射角度で光を出射する。

　導光板２３は、図３に示すように、内部に透光性を有する透光部２３ｂと遮光性を有する遮光部２３ｃとを複数含む。透光部２３ｂと遮光部２３ｃとは、交互に配列されている。また透光部２３ｂおよび遮光部２３ｃは、導光板２３の厚み方向に対してたとえば４５度傾斜する方向に延びる。これによって導光板２３から出射される光は、４５度傾斜した方向となる。導光板２３の出射方向は、表示部３０との配置関係によって決定される。より多くの光が表示部３０に入射し、かつ表示部３０の外に漏れないように導光板２３の構成が決定される。

　このように出射部２０は、ダッシュボード１２の表面に沿って配置されており、導光板２３の発光面２３ａは表示部３０に対して傾斜している。そこで導光板２３を用いて、出射方向を発光面２３ａの法線方向より傾斜させている。具体的には、バックライト２１が出射した光は、拡散板２４で拡散して、第１偏光板２２にて直線偏光にして、導光板２３によって出射方向が調節しているので、出射部２０の光を表示部３０に向かうように出射することができる。したがって表示部３０に入射する光は、第１偏光板２２によって直線偏光となった光である。

　次に、表示部３０に関して説明する。表示部３０は、液晶セル３１および第２偏光板３２を含んで構成される。表示部３０は、ダッシュボード１２の表面に立てられて配置される。表示部３０は、根元がダッシュボード１２に接触して、根元がダッシュボード１２にボルトなどの締結部材によって固定されている。

　液晶セル３１は、スペーサにより所定距離を隔てて対向配置された一対の透明基板と、この一対の透明基板の間に液晶を封入してなる液晶層を備える。一対の透明基板には、それぞれ透明電極や配向膜が積層形成されており、透明電極間に表示データに基づいた電圧が印加されることによって液晶が配向する。液晶セル３１の表示方式は、ＴＮ方式、ＩＰＳ方式およびＶＡ方式などの表示方式が用いられる。

　第２偏光板３２は、液晶セル３１の光出射側、図２では液晶セル３１の左側に設けられている。第２偏光板３２は、板状であって、液晶セル３１の表面に積層されて配置されている。したがって液晶セル３１を通過した光は、第２偏光板３２の下面から入射する。第２偏光板３２は、所定の偏光軸の光を透過して、透過した光が直線偏光となる。換言すると、第２偏光板３２は、所定方向に振動する光を透過して光の振動方向を所定方向に規制する。したがって第２偏光板３２の下面から入射した光は、第２偏光板３２を通過することによって直線偏光として上面から出射される。

　また第１偏光板２２の偏光軸と第２偏光板３２の偏光軸とは異なる方向に延びており、第１偏光板２２を通過した直線偏光が直接第２偏光板３２に入射すると第２偏光板３２によって遮断される。具体的には、第１偏光板２２と第２偏光板３２とは、振動方向が９０度ずれるように配置されている。前述のように、出射部２０は表示部３０に対して傾斜して配置されているので、第１偏光板２２が第２偏光板３２に対して傾斜して配置されていることになる。

　車両用表示装置１０は、フレキシブル配線板を有しており、フレキシブル配線板の先端に形成された端子は、マイクロコンピュータであるマイコンが実装された回路基板に接続されている。マイコンは、中央処理演算装置およびメモリ等を有し、予め記憶されているプログラムにしたがって各種の演算処理を実行する。回路基板から車両用表示装置１０へ出力される画像信号は、フレキシブル配線板を介して液晶層の透明電極へ送信される。したがって表示部３０の表示面に表示される画像の内容は、マイコンにより制御される。

　回路基板は、車両に搭載された電子制御装置のうち車両用表示装置１０の外部に設けられた電子制御装置から各種情報を取得し、取得した情報に基づき表示部３０の表示内容を制御する。表示される情報の具体例としては、車両の走行速度や車載バッテリの電力残量等、車両の状態を表した各種物理量の変化を表した情報、および各種異常が生じた旨の情報が挙げられる。

　液晶セル３１は、液晶層に電圧が印加されていない場合、第２偏光板３２を通過した光が通過する。そしてバックライト２１の光源２６を点灯させると、導光板２３の発光面２３ａから射出される光は液晶セル３１を透過し、表示部３０の正面側に射出される。これにより、表示部３０が透過照明され、表示面に表示される画像がユーザに視認されるようになる。詳細には、液晶パネルの画素毎に配置された電極への印加電圧に応じて、該当する画素に対する光の透過率（光透過性）は変化する。これによって画像が形成される。

　例えば、赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタに対応する電極の全てについて、透過率が最大になるように印加電圧を制御すると、各々のフィルタを透過する光の輝度が最大になる。その結果、該当する画素は白色に視認される。つまり、導光板２３の発光色で視認される。一方、各フィルタに対応する電極の全てについて、透過率が最小になるように印加電圧を制御すると、各々のフィルタを透過する光の輝度が最小になる。その結果、該当する画素は黒色に視認される。

　以上説明したように本実施形態の車両用表示装置１０は、表示部３０と出射部２０とは別体に構成されている。そして第１偏光板２２によって直線偏光となった光は、導光板２３によって液晶セル３１に導かれる。したがって別体である表示部３０が導光板２３の発光面２３ａに対して傾斜して配置されていても、導光板２３によって液晶セル３１に光を導くことができる。表示部３０は、ユーザが画像を視認するためにユーザの視認可能な範囲に設置する必要があるが、出射部２０はユーザから離れた場所に設置しても問題ない。ユーザにとって必要な表示部３０をユーザの近くに配置し、出射部２０を別の離れた場所に配置することによって、ユーザの近くに表示部３０と出射部２０とのが一体となった表示装置を配置するよりも、ユーザ近くの設置スペースを小さくすることができる。これによって表示部３０の見栄えをよくすることができる。

　また本実施形態では、液晶セル３１は、液晶層に電圧が印加されていない場合、第２偏光板３２を通過した光が通過する。これによって表示部３０と出射部２０とを別体にすることによって、表示部３０で画像を表示していない場合に、シースルーのような状態にすることができる。これによって表示部３０の見栄えを向上することができる。

　また導光板２３を用いることによって、出射部２０からの光がフロントウィンドウ１１に入射することを防ぐことができる。これによっていわゆる窓写りの発生を抑制することができる。

　さらに本実施形態では、バックライト２１から出射された光を拡散する拡散板２４をさらに含む。したがってバックライト２１からの光を面状に拡散することができる。したがって出射部２０は、バックライト２１からの光を効率よく用いて、表示部３０に出射することができる。

　また本実施形態では、出射部２０は、車両のダッシュボード１２の表面に沿って配置されている。そして表示部３０は、ダッシュボード１２の表面に立てられて配置されている。このように別体して、別々の場所に配置しているので、小型化された表示部３０をユーザの近くに配置することができる。さらにダッシュボード１２の表面に出射部２０を配置するので、出射部２０の設置によるデッドスペースを少なくすることができる。

　（第２実施形態）
　次に、本開示の第２実施形態に関して、図４を用いて説明する。本実施形態では、表示部３０と出射部２０との間に装飾リング４０を配置している点に特徴を有する。装飾リング４０は、図４に示すように、表示部３０および出射部２０に対して傾斜するように配置される。装飾リング４０は、表示部３０を透過してユーザに視認される位置に配置される。

　装飾リング４０は、透光性を有する樹脂で形成されたリング状（環状）であり、本実施形態に係る装飾リング４０は円環状である。たとえば装飾リング４０の正面側の面には、複数の溝が形成されており、これらの溝は、装飾リング４０の径方向に延びる筋状であり、指針画像に指し示される目盛りとして機能する。

　このように装飾リング４０を配置することによって、表示部３０に表示される画像に加えて、装飾リング４０をユーザに視認させて、表示の奥行き感を表現することができる。これによって見栄えをさらに向上することができる。

　また装飾リング４０を表示部３０と出射部２０とから離して配置しているので、装飾リング４０の目盛りと、表示部３０に表示される各種画像との視差で浮遊感を生じさせることができる。また装飾リング４０に目盛りを形成することによって、目盛りを鮮明に視認させることができる。

　（第３実施形態）
　次に、本開示の第３実施形態に関して、図５を用いて説明する。本実施形態では、表示部３０と出射部２０と接続するようにハーフミラー５０を配置している点に特徴を有する。ハーフミラー５０は、図４に示すように、表示部３０および出射部２０に対して傾斜するように配置される。ハーフミラー５０は、表示部３０を透過してユーザに視認されない位置に配置される。ハーフミラー５０は、ユーザ側からフロントウィンドウ１１に向かう光を透過し、逆の光を反射する。

　したがってユーザは、表示部３０を介してハーフミラー５０を見ると、シースルーとなる。またフロントウィンドウ１１から表示部３０および出射部２０に向かって入射する光は、ハーフミラー５０によって反射される。したがって表示部３０および出射部２０に外光が入射することを防ぐことができる。したがって輝度むらの発生を抑制することができる。

　（その他の実施形態）
　以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

　前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

　前述の第１実施形態では、表示部３０はダッシュボード１２に立てて配置されているが、ダッシュボード１２に限るものではない。表示部３０と出射部２０とを別々に配置する構成であればよい。

　前述の第１実施形態では、画像表示のみであり、実体物の配置を考慮していないが、このような構成に限るものではない。実態物を任意に組み合わせて車両用表示装置１０に備えさせてもよい。例えば、車両用表示装置１０に装飾リング４０、角変位する指針および発光部などを備えさせてもよい。装飾部材は、装飾リング４０のようにリング状に限るものではない。

　上述の車両用表示装置においては、液晶セル３１および第２偏光板３２を含む表示部３０と、バックライト２１、第１偏光板２２および導光板２３とを含む出射部２０とが、別体に構成されている、更に表示部は、導光板の発光面２３ａに対して傾斜して配置されている。

　このような本開示に従えば、表示部と出射部とは別体に構成されている。そして第１偏光板によって直線偏光となった光は、導光板によって液晶セルに導かれる。したがって別体である表示部が導光板の発光面に対して傾斜して配置されていても、導光板によって液晶セルに光を導くことができる。表示部は、ユーザが画像を視認するためにユーザの視認可能な範囲に設置する必要があるが、出射部はユーザから離れた場所に設置しても問題ない。ユーザにとって必要な部分である表示部をユーザの近くに配置し、出射部を別の離れた場所に配置することによって、ユーザの近くに表示部と出射部とが一体となった装置を配置するよりも、ユーザ近くの設置スペースを小さくし、見栄えをよくすることができる。また表示部と出射部とを別体にすることによって、表示部で画像を表示していない場合に、液晶層の配向状態によってシースルーのような状態にすることができる。これによって表示部の見栄えを向上することができる。

　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、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　車両に搭載され、画像を表示する車両用表示装置（１０）であって、
　一対の透明基板の間に液晶層が設けられている液晶セル（３１）と、
　前記液晶セルの光入射側に間隔をあけて設けられており、光を出射するバックライト（２１）と、
　前記液晶セルと前記バックライトとの間に前記液晶セルと間隔をあけて設けられている第１偏光板（２２）と、
　前記液晶セルの光出射側に設けられている第２偏光板（３２）と、
　前記液晶セルと前記第１偏光板との間に前記液晶セルと間隔をあけて設けられており、前記第１偏光板を通過した光の一部を透過して、透過した光を前記液晶セルに入射するように導く導光板（２３）と、を含み、
　前記液晶セルおよび前記第２偏光板を含む表示部（３０）と、前記バックライト、前記第１偏光板および前記導光板とを含む出射部（２０）とが、別体に構成されており、
　前記第１偏光板の偏光軸と前記第２偏光板の偏光軸とは異なる方向に延びており、前記第１偏光板を通過した直線偏光が直接前記第２偏光板に入射すると前記第２偏光板によって遮断され、
　前記表示部は、前記導光板の発光面（２３ａ）に対して傾斜して配置されている車両用表示装置。
　前記液晶セルは、前記液晶層に電圧が印加されていない場合、前記第２偏光板を通過した光が通過する請求項１に記載の車両用表示装置。
　前記第１偏光板と前記バックライトとの間に設けられており、前記バックライトから出射された光を拡散する拡散板（２４）をさらに含む請求項１または２に記載の車両用表示装置。
　透光性を有し、装飾が形成されている装飾部材（４０）をさらに含み、
　前記装飾部材は、前記液晶セルおよび前記第１偏光板の間に、前記液晶セルおよび前記第１偏光板と間隔をあけて設けられており、前記出射部からの光の一部が通過する請求項１～３のいずれか１つに記載の車両用表示装置。
　前記出射部は、前記車両のダッシュボード（１２）の表面に沿って配置され、
　前記表示部は、前記ダッシュボードの表面に立てられて配置されている請求項１～４のいずれか１つに記載の車両用表示装置。