図面 (/)

技術 ヘッドアップディスプレイ装置及び液晶表示装置

出願人 日本精機株式会社
発明者 青野賢司
出願日 2014年11月27日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2014-240505
公開日 2016年6月2日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2016-102871
状態 特許登録済
技術分野 その他の光学系・装置、色の干渉・色の制御 液晶1(応用、原理) 液晶4(光学部材との組合せ) 計器板 液晶5(電極、アクティブマトリックス)
主要キーワード 農耕機 モスアイフィルム 外光環境 光学的関係 不透過状態 カイラル構造 色調差 複屈折性樹脂
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年6月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

消費電力を抑えつつ表示像視認性を確保できるヘッドアップディスプレイ装置及び液晶表示装置を提供する。

解決手段

ヘッドアップディスプレイ装置は、光源からの照明光照明される液晶パネル1aを有する液晶表示装置を備える。液晶パネル1aは、液晶セル10を挟んで対向する表示側偏光板22及び反射型偏光板21と、遮光部30と、を備え、印加電圧に応じて、セグメント形成領域Tが透過状態不透過状態とのいずれかに切り替えられる。遮光部30は、基板法線方向においてセグメント形成領域Tの外縁と重なるように形成され、表示像においてはセグメントを囲む縁部として視認される。セグメント形成領域Tが透過状態である場合にセグメントが照明光により点灯し、不透過状態のセグメント形成領域Tと背景領域Bとは、外光が反射型偏光板21で反射することにより反射表示される。

概要

背景

ヘッドアップディスプレイ装置(以下HUD装置とも言う)として、特許文献1に開示されたものがある。特許文献1のHUD装置は、バックライトの光によって透過表示を行う液晶表示装置表示像を透明板に投影し、当該表示像の虚像を透明板越しに見え風景と重ねて表示させるものである。

概要

消費電力を抑えつつ表示像の視認性を確保できるヘッドアップディスプレイ装置及び液晶表示装置を提供する。ヘッドアップディスプレイ装置は、光源からの照明光照明される液晶パネル1aを有する液晶表示装置を備える。液晶パネル1aは、液晶セル10を挟んで対向する表示側偏光板22及び反射型偏光板21と、遮光部30と、を備え、印加電圧に応じて、セグメント形成領域Tが透過状態不透過状態とのいずれかに切り替えられる。遮光部30は、基板法線方向においてセグメント形成領域Tの外縁と重なるように形成され、表示像においてはセグメントを囲む縁部として視認される。セグメント形成領域Tが透過状態である場合にセグメントが照明光により点灯し、不透過状態のセグメント形成領域Tと背景領域Bとは、外光が反射型偏光板21で反射することにより反射表示される。

目的

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、消費電力を抑えつつ表示像の視認性を確保できるヘッドアップディスプレイ装置及び液晶表示装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

光源と、前記光源からの照明光によって点灯するセグメントを含む像を表示する液晶パネルと、前記液晶パネルから前記像を表す表示光を受けることで、前記像の虚像視認させる透明板と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記液晶パネルは、液晶層を挟んで互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の各々の前記液晶層側に設けられた透明電極と、を有する液晶セルと、前記液晶セルと前記光源の間に位置し、透過軸と直交する偏光成分の光を反射する反射型偏光板と、前記液晶セルよりも前記像の表示側に位置する表示側偏光板と、前記反射型偏光板と前記光源の間に位置する遮光部と、を備え、前記透明電極を介して前記液晶層に印加される電圧に応じて、前記セグメントの形状に対応して形成された前記透明電極の領域であるセグメント形成領域が、前記照明光を透過させる透過状態と前記照明光を透過させない不透過状態とのいずれかに切り替えられ、前記遮光部は、前記基板の法線方向において、前記セグメント形成領域外の背景領域と重なると共に前記セグメント形成領域の外縁と重なるように形成され、前記像においては前記セグメントを囲む縁部として視認され、前記セグメント形成領域が前記透過状態である場合に、前記縁部に囲まれた前記セグメントが前記照明光により点灯し、前記不透過状態の前記セグメント形成領域と前記背景領域とは、前記表示側偏光板側から前記液晶パネルに外光入射すると、当該外光が前記反射型偏光板で反射することにより反射表示される、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

請求項2

記法線方向において前記セグメント形成領域と重なる着色透明層をさらに備える、ことを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

請求項3

前記液晶パネルは、ねじれマティック型であり、前記表示側偏光板と前記反射型偏光板とは、互いの透過軸が平行となるように配置される、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のヘッドディスプレイ装置

請求項4

光源と、前記光源からの照明光によって点灯するセグメントを含む像を表示する液晶パネルと、を備える液晶表示装置であって、前記液晶パネルは、液晶層を挟んで互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の各々の前記液晶層側に設けられた透明電極と、を有する液晶セルと、前記液晶セルと前記光源の間に位置し、透過軸と直交する偏光成分の光を反射する反射型偏光板と、前記液晶セルよりも前記像の表示側に位置する表示側偏光板と、前記反射型偏光板と前記光源の間に位置する遮光部と、を備え、前記透明電極を介して前記液晶層に印加される電圧に応じて、前記セグメントの形状に対応して形成された前記透明電極の領域であるセグメント形成領域が、前記照明光を透過させる透過状態と前記照明光を透過させない不透過状態とのいずれかに切り替えられ、前記遮光部は、前記基板の法線方向において、前記セグメント形成領域外の背景領域と重なると共に前記セグメント形成領域の外縁と重なるように形成され、前記像においては前記セグメントを囲む縁部として視認され、前記セグメント形成領域が前記透過状態である場合に、前記縁部に囲まれた前記セグメントが前記照明光により点灯し、前記不透過状態の前記セグメント形成領域と前記背景領域とは、前記表示側偏光板側から前記液晶パネルに外光が入射すると、当該外光が前記反射型偏光板で反射することにより反射表示される、ことを特徴とする液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置及び液晶表示装置に関する。

背景技術

0002

ヘッドアップディスプレイ装置(以下HUD装置とも言う)として、特許文献1に開示されたものがある。特許文献1のHUD装置は、バックライトの光によって透過表示を行う液晶表示装置の表示像を透明板に投影し、当該表示像の虚像を透明板越しに見え風景と重ねて表示させるものである。

先行技術

0003

特開2013−228442号公報

発明が解決しようとする課題

0004

この種のHUD装置では、外光が強い昼間の環境下でも視認性を確保するためには、透明板越しの風景に対して表示像が十分なコントラストを得られるように、高輝度でバックライトを発光させる必要がある。そのため、消費電力の増大に繋がるという問題がある。

0005

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、消費電力を抑えつつ表示像の視認性を確保できるヘッドアップディスプレイ装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
光源と、前記光源からの照明光によって点灯するセグメントを含む像を表示する液晶パネルと、前記液晶パネルから前記像を表す表示光を受けることで、前記像の虚像を視認させる透明板と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記液晶パネルは、
液晶層を挟んで互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の各々の前記液晶層側に設けられた透明電極と、を有する液晶セルと、
前記液晶セルと前記光源の間に位置し、透過軸と直交する偏光成分の光を反射する反射型偏光板と、
前記液晶セルよりも前記像の表示側に位置する表示側偏光板と、
前記反射型偏光板と前記光源の間に位置する遮光部と、を備え、
前記透明電極を介して前記液晶層に印加される電圧に応じて、前記セグメントの形状に対応して形成された前記透明電極の領域であるセグメント形成領域が、前記照明光を透過させる透過状態と前記照明光を透過させない不透過状態とのいずれかに切り替えられ、
前記遮光部は、前記基板の法線方向において、前記セグメント形成領域外の背景領域と重なると共に前記セグメント形成領域の外縁と重なるように形成され、前記像においては前記セグメントを囲む縁部として視認され、
前記セグメント形成領域が前記透過状態である場合に、前記縁部に囲まれた前記セグメントが前記照明光により点灯し、
前記不透過状態の前記セグメント形成領域と前記背景領域とは、前記表示側偏光板側から前記液晶パネルに外光が入射すると、当該外光が前記反射型偏光板で反射することにより反射表示される、
ことを特徴とする。

0007

上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る液晶表示装置は、
光源と、前記光源からの照明光によって点灯するセグメントを含む像を表示する液晶パネルと、を備える液晶表示装置であって、
前記液晶パネルは、
液晶層を挟んで互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の各々の前記液晶層側に設けられた透明電極と、を有する液晶セルと、
前記液晶セルと前記光源の間に位置し、透過軸と直交する偏光成分の光を反射する反射型偏光板と、
前記液晶セルよりも前記像の表示側に位置する表示側偏光板と、
前記反射型偏光板と前記光源の間に位置する遮光部と、を備え、
前記透明電極を介して前記液晶層に印加される電圧に応じて、前記セグメントの形状に対応して形成された前記透明電極の領域であるセグメント形成領域が、前記照明光を透過させる透過状態と前記照明光を透過させない不透過状態とのいずれかに切り替えられ、
前記遮光部は、前記基板の法線方向において、前記セグメント形成領域外の背景領域と重なると共に前記セグメント形成領域の外縁と重なるように形成され、前記像においては前記セグメントを囲む縁部として視認され、
前記セグメント形成領域が前記透過状態である場合に、前記縁部に囲まれた前記セグメントが前記照明光により点灯し、
前記不透過状態の前記セグメント形成領域と前記背景領域とは、前記表示側偏光板側から前記液晶パネルに外光が入射すると、当該外光が前記反射型偏光板で反射することにより反射表示される、
ことを特徴とする。

発明の効果

0008

本発明によれば、消費電力を抑えつつ表示像の視認性を確保できる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の一実施形態に係るHUD装置の概略構成図である。
表示像及び表示要素の一例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る液晶パネルの概略構成図である。
一対の偏光板光学的関係を説明するための模式図である。
(a)は高程度の外光環境での表示像を示し、(b)は中程度の外光環境で表示像を示し、(c)は低程度での外光環境での表示像を示す模式図である。
本発明の一実施形態に係るHUD装置及び液晶表示装置の効果を説明するための模式図である。

実施例

0010

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

0011

HUD装置100は、図1に示すように、液晶表示装置1と、制御部2と、反射部3と、コンバイナ4(透明板の一例)と、筐体5と、を備える。

0012

HUD装置100は、車両(自動二輪車自動四輪車等)のダッシュボードに配設され、液晶表示装置1の表示像(以下、当該表示像を表す光を表示光Lと言う)をコンバイナ4に投影することにより、コンバイナ4の前方に表示像の虚像を表示するものである。これにより、ユーザU(主に運転者)に、コンバイナ4越しに見える風景に重ねて表示像を視認させることができる。
表示像は、ユーザUに、搭載車両に関する車速等の情報や、既知カーナビゲーションシステムを用いた経路案内情報(例えば、行き先を示す矢印等のアイコン)等を示す車両情報報知するものである。つまり、車両情報は自車の情報だけでなく、運転補助するための種々の情報も含む。

0013

液晶表示装置1は、パッシブ駆動方式で動作するセグメント表示型のものであり、液晶パネル1aと、液晶パネル1aを背後から照明する光源1b(バックライト)と、を備える。液晶表示装置1は、光源1bが発する光(以下、照明光IL)によりセグメントS(図2)を透過表示する。光源1bは、例えばLED(Light Emitting Diode)から構成され、制御部2の制御の下で照明光ILを出射する。
また、液晶表示装置1は後述するように、ねじれマティック(TN(Twisted Nematic))型、且つ、ネガ表示型として構成されている。

0014

液晶パネル1aは、図3に示すように、液晶セル10と、反射型偏光板21と、表示側偏光板22と、遮光部30と、着色透過層40と、拡散板50と、を有する。

0015

液晶セル10は、液晶層13を挟んで互いに対向する一対の基板11,12と、一対の基板11,12の各々の液晶層13側に設けられた透明電極11a,12aと、を備える。

0016

基板11,12は、例えばガラスプラスチック等からなる透明基板であり、互いの主面(対向面)が平行となるように配置されている。表示側の基板11には、透明電極11aと、透明電極11aを液晶層13側から覆う配向膜11bが設けられている。同様に、光源1b側の基板12には、透明電極12aと、透明電極12aを液晶層13側から覆う配向膜12bが設けられている。

0017

透明電極11a,12aは、例えば酸化インジウムを主成分とするITO(Indium Tin Oxide)膜から構成され、各々が所定の形状にパターニングされている。透明電極11aは基板11に、透明電極12aは基板12に、公知の方法(スパッタ蒸着エッチング等)により形成されている。透明電極11aはコモン電極として、透明電極12aはセグメント電極として構成されている。両電極には、制御部2を構成するドライバによって、スタティック駆動方式により駆動電圧が印加される。なお、透明電極11aがセグメント電極、透明電極12aがコモン電極として構成されてもよい。

0018

液晶表示装置1は、基板11及び基板12の対向面の法線方向(以下、基板法線方向と言う)で透明電極11aと透明電極12aとが重なる領域において、両電極の形状に対応したセグメントSを表示する。セグメントSは、互いに分割された表示要素であり、複数の組み合わせで数字を表したり、それ単体文字等を表したりする。一例として液晶表示素子100は、図2に示すように、7セグメント方式で表される数値と、「km」という単位とで車速を表示可能に構成されている。

0019

液晶表示装置1では、透明電極11a,12aを介して液晶層13に印加される電圧に応じて、所望のセグメントSの形状に対応して形成された透明電極11a,12aの領域(以下、セグメント形成領域T。図3参照)が、照明光ILを透過させる透過状態と、照明光ILを透過させない不透過状態とのいずれかに切り替えられる。後述のように、閾電圧よりも十分に高いオン電圧印加時に透過状態となり、閾電圧よりも低いオフ電圧印加時(または電圧無印加時)に不透過状態となる。
透過状態のセグメント形成領域Tを照明光ILが透過することにより、セグメントSが点灯する(以下、オン電圧が印加されているセグメントSをONセグメントS1とする)。また、透明電極11aと透明電極12aとが重ならない領域(背景領域B)、及び、オン電圧が印加されていないセグメント形成領域T(以下、OFFセグメントS2とする)が無彩色に視認される。
このように液晶表示装置1は、いわゆるネガ表示型のものとして構成されている。ただし、後述のように、外光環境に応じて背景領域Bでの反射の強弱が変化することで、表示像の見栄えが変化する。

0020

配向膜11b,12bは、各々、液晶層13と接する膜(例えばポリイミド)であり、公知の方法(例えばフレクソ印刷)によって形成されている。配向膜11b、12bにはラビング処理が施されており、これにより液晶層13を構成する液晶分子13aの配向方向が規定される。なお、配向膜11b,12bに施される配向処理は、ラビング処理に限らず、光配向処理突起配向処理などの他の公知の処理であってもよい。

0021

液晶層13は、基板11と基板12とを接合するシール材(図示せず)と両基板とによって形成される密閉空間に液晶材封入されることによって形成される。液晶層13は、その層厚セルギャップ)が図示しないスペーサにより一定に保たれている。液晶層13の液晶分子13aは、基板法線方向から見て互いに直交する方向にラビング処理がなされた配向膜11b及び配向膜12bにより、その長軸の向きが液晶層13の基板11側の端部と基板12側の端部とで略90°の角度(ツイスト角が略90°)でねじれると共に、一方の基板側から他方の基板側にいくにつれて少しずつ回転(旋回)するように配向している(カイラル構造)。このようにして、電圧無印加時における液晶層13は、カイラリティを有する。また、液晶層13では、基板11及び基板12各々に近接する位置の液晶分子13aは、基板面に対して数度程度の傾きをもって配列している(プレチルトが付与されている)。

0022

反射型偏光板21は、液晶セル10の背面側に位置する。反射型偏光板21は、図4に示すように、透過軸21aと、透過軸21aと直交する反射軸21bを有する。反射型偏光板21は、一方の面に入射した光を透過軸21aに沿った直線偏光として他方の面から出射する。また、反射型偏光板21は、入射光のうち、反射軸21bに沿った偏光成分の光を反射させる。
反射型偏光板21は、例えば、透明基板上に複数の導電体金属細線)が平行に延在してなるワイヤグリッド偏光フィルム複屈折性樹脂積層体からなる偏光フィルムなどである。なお、高い透過率で透過軸21aに沿った直線偏光を得て、高い反射率で反射軸21bに沿った直線偏光を得る観点からは、ワイヤグリッド偏光フィルムが好適である。このように、液晶セル10の背面側に反射型偏光板21を設けたことによる効果は後述する。

0023

表示側偏光板22は、液晶セル10を挟んで反射型偏光板21と対向配置される。表示側偏光板22は、図4に示すように透過軸22aを有し、一方の面に入射した光を透過軸22aに沿った直線偏光として他方の面から出射する。表示側偏光板22は、例えば、ヨウ素系吸収型偏光フィルムからなる。

0024

表示側偏光板22の表側の面(図3での上側の面)には、図示しない反射防止層が設けられている。反射防止層は、AR(Anti-Reflection)フィルムモスアイフィルム等の既知の反射防止フィルムからなり、粘着剤にて表示側偏光板22に貼合されている。なお、多層膜により反射を低減するARコートが施された偏光板を表示側偏光板22として適用してもよい。このように反射防止層を設けることで、液晶パネル1aの表面での外光反射を0.4%〜5%程度に低減でき、表示像のコントラストの低下を抑制することができる。

0025

反射型偏光板21と表示側偏光板22とは、互いの透過軸21aと透過軸22aとが略平行(丁度、平行も含む)となるように配置されている(パラレルニコル配置)。

0026

遮光部30は、図3に示すように、反射型偏光板21の背面側(光源1b側)に位置する。遮光部30は、例えば、所定の樹脂、金属等からなり、反射型偏光板21の背面上に印刷形成される遮光層である。
遮光部30は、基板法線方向において、セグメント形成領域T外の背景領域Bと重なると共にセグメント形成領域Tの外縁(図3に示す領域T2に対応)と重なるように形成される。このように形成された遮光部30は、表示像においてはセグメントSを囲む縁部31として視認される。そのため、セグメント形成領域Tが透過状態になると、縁部31に囲まれたセグメントSが点灯することになる(つまり、図3に示す領域T1が点灯する)。また、遮光部30は、背景領域Bを裏側から覆うように形成されているため、照明光ILが背景領域Bから漏れ出てしまう現象(いわゆる光抜け、背景抜け)を防止する。
このように遮光部30を設けることで、後述するように様々な外光環境下でも、背景領域BとONセグメントS1との色調差を強調することができるため、視認性を確保することができる。

0027

着色透過層40は、基板法線方向においてセグメント形成領域Tと重なるように設けられる。例えば着色透過層40は、図3に示すように、遮光部30が反射型偏光板21に形成されることにより生じる段差を埋めるようにして、反射型偏光板21の背面上に形成されている。この場合、図3に示すように領域T1に対応して着色透過層40が設けられることになる。
着色透過層40は、例えば、アクリル等の樹脂から有彩色(好ましくは明彩色)に形成されている。着色透過層40を透過した照明光ILによって、ONセグメントS1には当該有彩色が付与される。

0028

拡散板50は、反射型偏光板21の背面側に設けられ、光源1bからの照明光ILを拡散させて反射型偏光板21へと到達させる。なお、遮光部30を拡散板50に形成することもできるが、組み付けずれや、印刷ずれが生じるおそれがあることを考慮すると、前述のように反射型偏光板21の背面に直接形成することが好ましい。

0029

図1に戻って、制御部2は、HUD装置100の各部の動作を制御するものであり、液晶表示装置1の駆動用IC(IntegratedCircuit)などから構成されている。制御部2は、例えば、筐体5内の所定位置に配設された回路基板(図示せず)に実装されている。
制御部2は、透明電極11a,12aにスタティック駆動方式により駆動電圧を印加したり、光源1bを所望の出力で発光させたりする。例えば、制御部2は車両のECU(Electric Control Unit)から車速などの各種車両情報を取得し、取得した車両情報を表示するように液晶表示装置1を駆動する。なお、光源1bの出力は、外光の強度を検出する検出手段(図示せず)からの信号に基づき、制御部2によって自動調整されるようになっている。

0030

反射部3は、例えばコールドミラーからなる平面鏡であり、表示光Lをコンバイナ4に向けて反射させる。なお、本実施形態では、反射部3が1枚の鏡で構成される例を示したが、拡大鏡などを含む複数の鏡から構成されてもよい。

0031

コンバイナ4は、曲面を有する板状のハーフミラー等から構成されている。コンバイナ4は、反射部3で反射した表示光Lを受けて虚像Vを前遠方に形成すると共に、前方からの光を透過する。これにより、HUD装置100は、実景に重ねて虚像として表示された画像を、ユーザUに視認させることができる。

0032

筐体5は、コンバイナ4を保持すると共に、液晶表示装置1、制御部2、及び反射部3を内部に収容する。筐体5は、例えば、合成樹脂や金属により遮光性を有して箱状に形成されている。筐体5には、表示光Lの光路を確保する開口部5aが設けられている。

0033

以上がHUD装置100の構造である。ここからは、液晶表示装置1がどのように表示を行うかを説明する。

0034

(背景領域B及びOFFセグメントS2の表示)
液晶表示装置1では、電圧無印加領域、及び液晶分子13aが挙動し始める閾電圧(例えば電圧無印加時の透過率を基準に透過率が10%変化する電圧)よりも低い電圧が印加された領域においては、液晶分子13aが実質的に基板面と平行なままで、液晶層13はカイラリティを有したままとなる。この場合、光源1bから出射され、反射型偏光板21を通過することによって直線偏光となった照明光ILは、液晶層13を通過すると液晶層13のカイラリティにより、概ねツイスト角の角度(本実施形態では90°)だけ偏光方向が傾く。そのため、液晶層13を通過した照明光ILは、反射型偏光板21とパラレルニコルの関係で配置された表示側偏光板22を通過することができない。したがって、背景領域B及びOFFセグメントS2は照明光ILによって光輝しないことになる。
しかしながら、外光NLがある場合、背景領域B及びOFFセグメントS2は反射により光輝することになる。前述のように表示光Lは、液晶表示装置1、反射部3、コンバイナ4の順に光路を進むが、外光環境下では、外光NLは、この光路を逆に進んで液晶表示装置1の表側の面(つまり、表示側偏光板22)へと入射する。表示側偏光板22を通過することによって透過軸22aに沿う直線偏光となった外光NLは、液晶層13のカイラリティにより偏光方向が略90°傾く。つまり、液晶層13を通過した外光NLは、反射軸21bに沿う成分の直線偏光となるため、反射型偏光板21で反射する。この反射光は、液晶層13を再び通過して略90°偏光方向が傾くため、表示側偏光板22を通過する。これにより、背景領域B及びOFFセグメントS2が反射表示されることになる。

0035

なお、このように背景領域B等を反射表示することは、反射型偏光板21の代わりに、通常の偏光板(吸収型偏光板など)を設けると共に、その背面に反射板や反射印刷層からなる反射部を設ける構成でも実現可能である。しかしながら、外光NLが当該反射部で反射して表示光Lの一部として出射されるには、外光NLが一対の偏光板を二度、つまり四回通ることになるため、反射効率が低い。また、この構成では反射率を上げようとすると透過率が低下するため、ONセグメントS1に高い輝度が要求されるHUD装置100に好ましいとは言えない。
一方、本実施形態に係る液晶表示装置1のように反射型偏光板21を用いた構成では、外光NLが表示側偏光板22を二度通過するだけで、外光NLを表示光Lの一部として使用することができるため、反射効率が良い。

0036

(ONセグメントS1の表示)
閾電圧よりも十分に高いオン電圧が印加されている領域においては、液晶層13の液晶分子13aは、実質的に電圧の印加方向(基板法線方向)に沿うように配向し、カイラリティが失われる。この場合、光源1bから反射型偏光板21を通過した直線偏光の偏光方向は、液晶層13を通過することによってもほぼ変化しない。そのため、液晶層13を通過した照明光ILは、表示側偏光板21を通過する。これにより、ONセグメントS1は照明光ILによって光輝する(点灯する)。なお、照明光ILは着色透過層40を透過するため、ONセグメントS1は着色透過層40によって有彩色が付与されることになる。
ここで、ONセグメントS1における外光NLの影響を考える。液晶表示装置1へ入射し、表示側偏光板22を通過した外光NLの偏光方向は、液晶層13を通過することによってもほぼ変化しない。つまり、液晶層13を通過した外光NLは、反射軸21bに沿う成分の直線偏光とはならないため、反射型偏光板21で反射しない。しかし、液晶層13を通過した外光NLは、反射型偏光板21を透過することになるため、光源1bが配置された照明空間内で反射することになる。したがって、ONセグメントS1は外光NLではほとんど反射表示されないが、反射型偏光板21を透過した外光NLの影響を受けた照明光ILによって透過表示されることになる。

0037

以上のように、本実施形態に係る液晶表示装置1では、ONセグメントS1を透過表示し、背景領域B及びOFFセグメントS2を反射型偏光板21の機能により反射表示する。そして、ONセグメントS1と背景領域B(ここでは説明便宜のため、OFFセグメントS2は背景領域Bに含まれるものとする)とからなる表示像は、コンバイナ4の前方に虚像Vとして視認される。このように虚像Vとして視認される表示像は、外光環境の違いで見栄えが異なるものとなる。以下では、図5(a)〜(c)を参照して、各外光環境での表示像の見栄えを説明する。

0038

図5(a)は、高程度の外光環境(晴天時の日中や、太陽が表示光Lの光路の延長上に位置した状況等)での表示像を示したものである。図5(b)は、中程度の外光環境(夕方や曇天時や、日陰等)での表示像を示したものである。図5(c)は、低程度の外光環境(夜間や、トンネル内等)での表示像を示したものである。
これらの図では、見易さを考慮して、ONセグメントS1と背景領域Bとを模式的に示している。なお、図示しないが、背景領域BにはOFFセグメントS2が含まれるものとする。

0039

図5(a)に示すように高程度の外光環境では、照明光ILによって点灯したONセグメントS1と同程度、又はそれ以上に背景領域Bが外光ILによる反射により光輝することになる。前述のように、液晶表示装置1はいわゆるネガ型として構成されているが、このように背景領域Bの反射が強いと、ONセグメントS1よりも背景領域Bのほうが明るく視認され、見栄えとしてはポジ表示型のように視認されることになる。
なお、このように背景領域Bの反射が強い状態であっても、本実施形態では、セグメントSを囲む縁部31として視認される遮光部30が設けられているため、背景領域BとONセグメントS1との境界消失することがなく、ユーザUが表示コンテンツを把握できる。

0040

図5(b)に示すように中程度の外光環境では、背景領域Bでの外光NLの反射が弱くなり、背景領域Bは薄く視認されることになる。この場合、背景領域Bに比べ、ONセグメントS1が目立って視認されることになる。
なお、背景領域Bでの反射光による輝度と、ONセグメントS1の点灯輝度とが同等になる場合でも、着色透過層40によって有彩色が付与されて点灯するONセグメントS1が、無彩色の背景領域Bとの色差によって十分に視認されることになる。さらに、縁部31の存在により、背景領域BとONセグメントS1との境界を保つことができるため、ユーザUは表示コンテンツを把握できる。

0041

図5(c)に示すように低程度の外光環境では、背景領域Bはほぼ視認されない。これは、外光NLの反射がほとんど無いのみならず、遮光部30により照明光ILの光抜けを効果的に防止しているためである。したがって、ほぼ、ONセグメントS1のみが光輝して視認されることになる。

0042

以上のように、本実施形態のHUD装置100では、外光環境に応じて反射表示の度合いが変わり、表示像の見栄えが変化する。
本実施形態のように外光NLによる反射表示を利用しないHUD装置(または液晶表示装置)では、外光NLが強くなればなるほど、より高輝度で光源1bを発光させる必要があるため、図6に模式的に示すように、外光の明るさ(照度)が大きくなると、表示像を確保するための光源1bの輝度(バックライト輝度)が、外光照度に比例して増加することになる。つまり、外光照度が大きくなると、光源1bの消費電力及び発熱量が増大する(同図の破線6参照)。
一方、本実施形態のHUD装置100(及び液晶表示装置1)では、外光照度が所定値になるまでは、外光照度の上昇に比例して、光源1bの輝度も増やす必要があるが、当該所定値を超えると、光源1bの輝度の上昇率比例係数)を抑えることができる(同図の実線7参照)。これは、前述の通り、高・中程度の外光環境では、背景領域Bを外光NLにより反射表示することで、ONセグメントS1を高輝度で点灯させることだけに依存せずに、背景領域BとONセグメントS1とのコントラストを確保した表示が可能であるためである。
したがって、本実施形態に係るHUD装置100及び液晶表示装置1によれば、消費電力を抑えつつ表示像の視認性を確保できる。

0043

なお、バックライト輝度の上昇率(比例係数)を切り替えるポイントP(図6参照)は、官能的評価に合わせて適宜変更可能である。ポイントPを介しての上昇率の変化率も適宜変更可能であり、よりなだらかにしてもよい。また、ポイントPを設けずに、一定の上昇率にしてもよい。一定の上昇率にした場合であっても、従来のHUD装置に比べると上昇率を小さくする(直線の傾きを小さくする)ことができるため、消費電力を抑えることができる。

0044

なお、本発明は上記の実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更(構成要素の削除も含む)を加えることができるのはもちろんである。

0045

以上の説明では、液晶表示装置1がTN型である例を示したが、液晶複屈折を利用してセグメントSのオンオフを切り替えるものであれば、これに限られない。例えば、液晶表示装置1は、VA(Virtical Alignment)型であってもよい。VA型の場合は、表示側偏光板22と反射型偏光板21とをクロスニコルの関係で配置すればよい。また、駆動方式スタティック駆動に限られず、デューティ駆動でもよい。つまり、パッシブ駆動でセグメント表示を行うネガ型の液晶表示装置であれば、液晶の配向方式は限定されず、様々な方式に適用可能である。

0046

また、液晶表示装置1の配置も任意である。例えば、液晶表示装置1を図1における上側(空の方)へ向けて傾斜させると共に、筐体5の一部から外光NLを取り込んで反射表示を行うようにしてもよい。

0047

セグメントSの組み合わせ又は単体による表示内容は車速に限定されないことは言うまでも無く、他の計測値でもよい。また、セグメントSは、各種警告や、ウインカーなどの方向を示す文字、図形、アイコン等を表しても良い。

0048

以上では、表示光Lを投射する透明板をコンバイナ4とした例を説明したが、当該透明板は、車両のウインドシールドフロントガラス)であってもよい。

0049

また、HUD装置100は、車両(自動二輪車、自動四輪車等)に限らず、農耕機械、航空機船舶などの他の乗り物に搭載されるものであってもよい。

0050

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

0051

100…HUD装置
1…液晶表示装置
1a…液晶パネル
10…液晶セル
11,12…基板
11a,12a…透明電極
13…液晶層
21…反射型偏光板
22…表示側偏光板
30…遮光部
31…縁部
40…着色透過層
50…拡散板
1b…光源(バックライト)
2…制御部
3…反射部
4…コンバイナ
5…筐体
IL…照明光
L…表示光
NL…外光
S…セグメント
S1…ONセグメント
S2…OFFセグメント

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社ワイ・エス・エムの「 発光装置」が 公開されました。( 2019/05/09)

    【課題】汎用的な素材および簡単な構造で、より簡単に製造でき、より滑らかな曲面で発光させる。【解決手段】発光装置は、表面および裏面に貫通している孔であって、所定の長さの直線状の孔が形成されている平板状の... 詳細

  • シャープ株式会社の「 走査アンテナ」が 公開されました。( 2019/05/09)

    【課題・解決手段】本発明の液晶用配向剤は、配向膜形成材料と、有機溶剤とを含有する液晶用配向剤であって、前記有機溶剤は、メチレン基、メチル基、エーテル基、ケトン基及びヒドロキシル基からなる群より選ばれる... 詳細

  • コニカミノルタ株式会社の「 光学素子の製造方法、光学素子、及び光機能性フィルム」が 公開されました。( 2019/05/09)

    【課題・解決手段】比較的作製が容易であり、湾曲面に適用された場合にも光学性能を確保できる光機能層を備える光学素子の製造方法を提供する。光学フィルム部52と光学形状を持った樹脂製の成形部材(本体部材)5... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ