JP2014063064A - 車載用表示装置、及び車載用透過型曲面スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】タッチ感を強めることができる車載用透過型曲面スクリーンと、これを備えた車載用表示装置を提供する。
【解決手段】
車載用表示装置１００は、車載用透過型曲面スクリーン１０として、入光面側Ｌｉｎから入射した映像光Ｌｖを出光面側Ｌｏｕｔに透過させ、出光面が透明ガラス基材１によって形成され、出光面側から順に少なくとも、透明ガラス基材、光拡散層２及び光線制御層３とを備え、光線制御層は光を吸収可能に層面に沿って配列された光吸収部３Ａと、光吸収部間に光を透過可能に配列された光透過部３Ｂとを有し、さらに、車載用透過型曲面スクリーン１０の入光面側に、映像光を投影する映像光源２０と、赤外光Ｌｒを投射する赤外光源３０Ｓと、スクリーンに触れた指Ｆの位置から反射される反射赤外光を検出する赤外光検出部３０Ｄとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用表示装置、及び車載用透過型曲面スクリーンに関する。とくに、背面側から投射された映像光を前面側に透過させると共に、スクリーン面に指を触れる入力操作に好適な車載用透過型曲面スクリーンと、これを備えた車載用表示装置に関する。

各種表示装置の普及に伴い、様々な分野に表示装置が使用される様になってきている。その１つに自動車分野がある。とりわけ、自動車分野では、単に、映像を表示する機能が期待されているだけでなく、自動車全体としての意匠面における調和も強く要望されている。例えば、車載用に映像を投影表示するスクリーンでは、意匠性を高めるために、平面ではなく曲面のスクリーンが期待されている（特許文献１）。
また、車載用表示装置では、スクリーンに、カーナビゲーション装置、オーディオ装置、空調装置などの各種装置の操作ボタンを表示し、この操作ボタンに指を触れることで、入力操作が可能となるタッチパネル機能も期待されており、タッチパネル機能も付加した、車載用にも使用可能な透過型曲面スクリーンが提案されている（特許文献１）。
また、タッチパネルの入力操作は、単に指を押し付ける操作以外に、指を軽く接触させたままスライドさせる「フリック操作」など、タッチ入力操作も多様なものとなってきている。

特開２０１２−３２５１３号公報

しかしながら、特許文献１で開示されるような車載用途に適用可能な、透過型曲面スクリーンは、指がスクリーン面に触れたときのタッチ感が乏しいということが判明した。とりわけ、車載用では、スクリーンを注視することなく、指がスクリーンに触れたことに対する確実なタッチ感が得られることが好ましい。

すなわち、本発明の課題は、タッチ感を強めることができる車載用透過型曲面スクリーンと、これを備えた車載用表示装置を提供することである。

本発明による車載用表示装置及び車載用透過型曲面スクリーンは、以下の構成とした。
（１）入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる車載用透過型曲面スクリーンであって、前記出光面が透明ガラス基材によって形成され、前記出光面側から順に、少なくとも、前記透明ガラス基材、光拡散層、光線制御層を備え、前記光線制御層は、光を吸収可能に層面に沿って配列された光吸収部と、この光吸収部間に光を透過可能に配列された光透過部と、を有する、車載用透過型曲面スクリーンと、
前記車載用透過型曲面スクリーンの入光面側に配置され、前記車載用透過型曲面スクリーンに映像光を投影する映像光源と、
前記車載用透過型曲面スクリーンの入光面側に配置され、前記車載用透過型曲面スクリーンに赤外光を投射する赤外光源と、
前記車載用透過型曲面スクリーンの入光面側に配置され、前記車載用透過型曲面スクリーンに触れた指の位置から反射される反射赤外光を検出する赤外光検出部と、
を備える、車載用表示装置。
（２）入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる車載用透過型曲面スクリーンであって、
前記出光面が透明ガラス基材によって形成され、
前記出光面側から順に、少なくとも、前記透明ガラス基材、光拡散層、光線制御層を備え、
前記光線制御層は、光を吸収可能に層面に沿って配列された光吸収部と、この光吸収部間に光を透過可能に配列された光透過部と、
を有する、車載用透過型曲面スクリーン。

本発明によれば、指がスクリーンに触れたときのタッチ感を強めることができる。

本発明による車載用表示装置（ａ）、並びに、車載用透過型曲面スクリーン（ｂ）及び（ｃ）の一実施形態を示す断面図。 図１（ｃ）の車載用透過型曲面スクリーンの層構成詳細を示す断面図。 本発明による車載用透過型曲面スクリーンの製造方法の一例を示す断面図。 本発明による車載用透過型曲面スクリーンの変形形態を示す断面図。 本発明による車載用透過型曲面スクリーンの変形形態を示す断面図。 本発明による車載用透過型曲面スクリーンの変形形態を示す断面図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は概念図であり、構成要素の縮尺関係、縦横比等は誇張されていることがある。

〔１〕車載用透過型曲面スクリーン
先ず、本発明による車載用透過型曲面スクリーンから説明する。

図１及び図２は、本発明による車載用表示装置1００及び車載用透過型曲面スクリーン１０の一実施形態を模式的に示す断面図である。図１（ａ）が車載用表示装置1００を示し、図１（ｂ）が図１（ａ）中の車載用透過型曲面スクリーン１０を抜き出して描いた図面であり、図（ｃ）が、その車載用透過型曲面スクリーン１０の断面図である。また、図２が、図１（ｃ）で表わした本実施形態における車載用透過型曲面スクリーン１０の層構成の詳細を示す断面図である。

なお、車載用透過型曲面スクリーン１０のみを示す断面図では、前記図２も含めて他の図面でも、便宜上、本来曲面形状であるものを平面的に描いてある。

図１に示すように、車載用透過型曲面スクリーン１０は、背面の入光面側Ｌｉｎから入射した映像光を透過して、前面の出光面側Ｌｏｕｔに出射させる。
本発明においては、車載用透過型曲面スクリーン１０は、図１（ｃ）の断面図で示すように、少なくとも、出光面側Ｌｏｕｔから順に、透明ガラス基材１、光拡散層２、光線制御層３を有する。
ただ、本実施形態においては、図２の断面図で、その層構成の詳細を示すように、さらに、透明基材層４及び接合層５を有する。具体的には、車載用透過型曲面スクリーン１０は、出光面側Ｌｏｕｔから順に、透明ガラス基材１、接合層５、光拡散層２、接合層５、光線制御層３、及び透明基材層４を有する。

光拡散層２は、映像光を結像し、出光面側Ｌｏｕｔに拡散光として出光する。
光線制御層３は、光を吸収可能に層面に沿って配列された光吸収部３Ａと、前記光吸収部間に光を透過可能に配列された光透過部３Ｂと、を有する。
透明基材層４は、光線制御層３を作成時の基材として機能し、また、車載用透過型曲面スクリーン１０の機械的強度を強くしている。
接合層５は、接合層５を挟んで隣接する両層を接合している。

このように、本実施形態では、出光面側Ｌｏｕｔの表面が透明ガラス基材１によって形成されているために、従来のポリカーボネート系樹脂やアクリル系樹脂などの透明樹脂基材に比べて、指がスクリーンに触れたときのタッチ感を強めることができる。この結果、車載用として好適な車載用透過型曲面スクリーンとすることができる。

以下、本実施形態における車載用透過型曲面スクリーン１０を構成する各層について更に説明する。

〔透明ガラス基材１〕
透明ガラス基材１は、無機ガラスから構成される基材である。したがって、透明ガラス基材１は、ポリカーボネート系樹脂やアクリル系樹脂など樹脂から構成される樹脂ガラスからなる基材ではない。ポリカーボネート系樹脂の熱伝導率は０．１９〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕、アクリル系樹脂の熱伝導率は０．２０〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕であるのに対して、透明ガラス基材１を構成する無機ガラスの熱伝導率は材質にもよるが大よそ１．０〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕と、約５倍大きい。このため、指Ｆを出光面に接触させたときの、指Ｆの熱の授受量が樹脂に比べて大きくなり、この結果、指が表面に触れたときのタッチ感を強めていると考えられる。

透明ガラス基材１の厚みは、用途、要求物性に応じた厚みとすればよいが、機械的強度
及び、その熱伝導率が樹脂材料に比較して大きな特性を活用するには、厚い方が好ましい。例えば、透明ガラス基材１の厚みは、１〜６ｍｍとすることができる。厚みが薄すぎると、機械的強度、タッチ感が低下することがあり、厚みが厚すぎると、過剰性能になり、また、車載用として軽量化の流れに逆らうことになるからである。

透明ガラス基材１は、他の層と積層前の段階から曲面形状をしているものを用いることができる。透明ガラス基材１として、平板状のものを用い、これに光拡散層２、光線制御層３など必要な層を積層してから、所定の曲面形状に成形するには、透明ガラス基材１が無機材料で、光拡散層２、光線制御層３などを樹脂材料で構成するとき、これら樹脂材料の樹脂の耐熱温度を越えるような高温にしないと成形できないからである。
既に曲面形状をした透明ガラス基材１の曲面に対して、光拡散層２、光線制御層３などを成形して積層する方法については、後で説明する。

〔曲面とは〕
本実施形態においては、車載用透過型曲面スクリーン１０の表面がなす「曲面」とは、
「三次元曲面」となっている。より具体的には、本実施形態においては、三次元曲面として球体の球面の一部の面となっている。
本発明においては、「曲面」とは、「三次元曲面」以外に、「二次元曲面」であってもよい。車載用表示装置１００が設置される用途において、意匠性、及び全体としての意匠性の統一感の観点から、「三次元曲面」と「二次元曲面」とは使い分けられる。
「三次元曲面」とは、互いに傾斜した複数の軸をそれぞれ中心として、部分的または全体的に曲がっている面を意味する。「三次元曲面」とは、球面に限らず、楕円球、断面が放物線を成す曲面、或いはこれらの組み合わせの曲面など、任意である。
「二次元曲面」とは、単一の軸を中心に二次元的に曲がっている面を意味する。
「曲面」は「三次元曲面」と「二次元曲面」との組み合わせの曲面でもよい。
「曲面」の凸側を出光面側Ｌｏｕｔとするか、入光面側Ｌｉｎとするかは、任意である。本実施形態においては、図１に示すように、「曲面」の凸側を出光面側Ｌｏｕｔとしている。
本発明において、「曲面」の曲率半径は、用途及び意匠性によるが、例えば２００ｃｍ以下、より具体的には２５〜１５０ｃｍとすることができる。

〔光拡散層２〕
光拡散層２は、入光面側Ｌｉｎから入射した映像光を、等方拡散して出光面側Ｌｏｕｔから出射させて観察者に届ける層である。光拡散層２は公知の材料及び形成法によるものを用いることができる。例えば、光拡散層２は、透明樹脂からなる母材と、この母材中に分散された拡散成分とから構成される。光拡散層２は、母材と拡散成分間の屈折率差、或いは、拡散成分自体が有する反射性、によって、光を等方的に拡散する。
本発明においては、光拡散層２は、光を等方拡散する態様以外に、光を異方拡散する態様もあり得る。例えば、拡散成分の形状や母材中での分布を調整して異方拡散にする。

前記母材には、例えば、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体（ＭＢＳ樹脂）、メチルメタクリレート−スチレン共重合体（ＭＳ樹脂）などのアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂（ＰＣ樹脂）、等の熱可塑性樹脂を用いることができる。

前記拡散成分には、樹脂ビーズ、気泡が挙げられ、なかでも樹脂ビーズが好適で、特に透明度が高いものが好ましい。こうした樹脂ビーズは、例えば、アクリルビーズ、メラミンビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ、シリコーンビーズ等があり、中でもアクリルビーズが好ましい。

光拡散層２の形成は、例えば、上記母材中に上記拡散成分を分散させた樹脂組成物を、押し出し成形して形成することができる。光拡散層２は押し出し成形することによって、シートの形態としても用意することができる。
光拡散層２の厚みは、０．１〜２ｍｍ、より好ましくは０．２〜１．５ｍｍである。厚みがこの範囲未満では、光拡散層２の光拡散能が不足することがあり、厚みがこの範囲を超えると、車載用透過型曲面スクリーン１０が表示する映像の解像性が低下し、ぼやけることがある。

〔光線制御層３〕
光線制御層３は、入光面側Ｌｉｎから入射した映像光の光路を制御するとともに、迷光や外光を適切に吸収する機能を有する層である。光線制御層３によって、映像のコントラストを向上させることができる。光線制御層３は、光学制御の必要性に応じて設けられる。光線制御層３は、公知の材料及び形成法によるものを用いることができる。
光線制御層３は、光を吸収可能に層面に沿って配列された多数の光吸収部３Ａと、前記光吸収部３Ａ同士の間に光を透過可能に配列された光透過部３Ｂと、を有する。図１（ｃ）の断面図では、光吸収部３Ａは紙面に垂直な方向に延在し、紙面左右方向に一定の周期で配列されている。本実施形態での光吸収部３Ａの断面形状は、同図のように二等辺三角形形状であり、その底辺側を出光面側Ｌｏｕｔに向けて形成される。また、本実施形態では、同図のように、光吸収部３Ａ同士の間のそれぞれの光透過部３Ｂは、二等辺三角形形状の光吸収部３Ａの頂点側で、この頂点よりも図面下方に連続層として位置する部分で相互に連結して形成される。
本発明において、光吸収部３Ａの断面形状、及び光透過部３Ｂの断面形状は、これ以外にも、例えば、光線制御仕様に応じて、台形形状など各種形状をとり得る。
また、光吸収部３Ａの屈折率Ｎａと、光透過部３Ｂの屈折率Ｎｂとの関係は、要求される光学制御仕様に応じて決定される。通常、屈折率Ｎａと光透過部３Ｂの屈折率Ｎｂとの屈折率差は、０より大きく０．０６以下である。

（光吸収部３Ａ）
光吸収部３Ａは、光吸収粒子と、光吸収粒子を分散させたバインダーから構成されている。光吸収粒子が迷光や外光を吸収するように作用する。光吸収部３Ａは、光吸収粒子をバインダー中に分散させた光吸収部形成組成物によって形成することができる。

光吸収粒子としては、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。
こうした光吸収粒子としては、具体的には、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましい。より具体的には、カーボンブラックを含有したアクリル架橋微粒子や、カーボンブラックを含有したウレタン架橋微粒子等が好ましい。光吸収性及びバインダーとの密着性に優れているからである。

なお、本発明においては、光吸収部３Ａは、光吸収作用を付与する為に、光吸収粒子の他、染料により光吸収部３Ａの全体を光吸収性にしてもよい。

バインダーとしては、紫外線などの光によって硬化される樹脂が好ましく、例えば、アクリレート系などの電離放射線硬化性樹脂を用いることができる。電離放射線硬化性樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、エポキシアクリレート、アクリルアクリレートなどのアクリレート系プレポリマー、多官能性アクリレート系モノマー、単官能性アクリレート系モノマー、ビニル系モノマー等の重合性化合物の一種以上からなる樹脂組成物を用いることができる。

（光透過部３Ｂ）
光透過部３Ｂは、前記した光吸収部３Ａを構成する光吸収部形成組成物から、光吸収粒子を除いた成分のバインダーから構成することができる。用いるバインダーは光吸収部３Ａと同じでもよい。

（光吸収部３Ａ及び光透過部３Ｂの形成方法）
光吸収部３Ａ及び光透過部３Ｂの形成方法は特に限定されるものではなく、例えば、公知の形成方法を適宜採用することができる。例えば、光吸収部３Ａは、いわゆるワイピング法によって、着色粒子を含有する光吸収部形成組成物を光透過部３Ｂの表面に形成された溝に充填しつつ、ドクターブレードを用いて余剰分の光吸収部形成組成物を掻き取って形成することができる。
光透過部３Ｂの溝は、電離放射線硬化性樹脂と成形型を用いたフォトポリマー法（２Ｐ法とも言う）によって形成することができる。この時、成形型として円筒形状の型を用い、電離放射線硬化性樹脂を、型と後述する透明基材層４とで挟んだ状態で電離放射線硬化性樹脂を硬化させることによって、透明基材層４上に連続的に光透過部３Ｂを形成することができる。

〔透明基材層４〕
透明基材層４は、各種の層を形成するときに基材として利用された層である。本実施形態では、透明基材層４は、上記光線制御層３に対して使われている。
こうした透明基材層４は、例えば、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィン系樹脂等の透明樹脂を用いることができる。なかでも、ポリカーボネート系樹脂は、入手の容易性、コスト、成形性、耐熱性、密着性等の点で好ましい樹脂の一種である。

本発明において、透明基材層４は必須ではなく、省略することができる。例えば、透明基材層４の面を剥離性としておき、この剥離性の面に光線制御層３を形成後、透明基材層４から光線制御層３を剥離し、透明基材層４は車載用透過型曲面スクリーン１０の構成層としては組み入れない場合である。

透明基材層４と隣接する層との密着性を強化する目的で、透明基材層４の表面は、プライマー層の形成、コロナ放電処理などの公知の密着強化処理を施したものとしてもよい。
透明基材層４の厚みは、対象とする層に応じて設定され、例えば、２５μｍ〜５ｍｍである。

〔接合層５〕
接合層５は、その両側の層を接合するための層である。接合層５は接合の必要性に応じて設けられる。
本実施形態では、接合層５は、透明ガラス基材１と光拡散層２、光拡散層２と光線制御層３との接合に、使われている。接合層５は、粘着剤層、接着剤層等として用いられ得る。
接合層５は、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、電離放射線硬化性樹脂等の硬化性樹脂を用いることができる。

本発明においては、接合層５は省略することができる。例えば、光線制御層３に対して光拡散層２を塗工形成する場合の、光拡散層２と光線制御層３との間の接合層５、或いは、透明ガラス基材１と光拡散層２との間の接合層５を、光拡散層２自体が接合機能を有する接着性材料で形成する場合などである。

〔製造方法〕
本実施形態も含めて、本発明においては、車載用透過型曲面スクリーン１０を製造する方法は、特に限定されず、例えば、公知の方法を適宜採用することができる。
図３に、車載用透過型曲面スクリーン１０の製造方法の一例を示す。先ず、図３（ａ）に示すように、所定の曲面形状をした透明ガラス基材１をまず準備する。この曲面をなす透明ガラス基材１は、成形型Ｍの型面に載置される。型面は、透明ガラス基材１の凸側の曲面と逆凹凸形状の曲面を有する。このため、これから行う成形のときに、成形圧が透明ガラス基材１に加わっても、透明ガラス基材１が破損することはない。
そして、透明ガラス基材１を型面に載置した後、透明ガラス基材１上に、光拡散層２、光線制御層３及び透明基材層４が積層密着され、未だ曲面に成形されていな平板状の積層体１０Ａを、その光拡散層２の側を透明ガラス基材１に向けて載置する。
このとき、必要に応じて、透明ガラス基材１の接合面、積層体１０Ａの光拡散層２の接合面に、これらを接合する接合層５となる接着剤や粘着剤を塗布などしておく。

次に、図３（ｂ）に示すように、積層体１０Ａを、透明ガラス基材１の曲面に沿うように曲面成形して密着積層させる。このときの曲面成形法としては、例えば、真空成形、圧空成形、真空圧空成形などの空気圧を利用する公知の曲面成形法を採用することができる。空気圧を利用する曲面成形で、透明ガラス基材１の接合面と、積層体１０Ａの接合面との間に空気が残留気泡として残ることがあるときは、例えば、積層体１０Ａの成形型Ｍ側の下側の空間、及び積層体１０Ａの上側の空間の両方の空間を、一旦減圧にした後、上側の空間の減圧を解除し、更なる加圧が必要な場合は加圧する成形方式を採用することが好ましい。透明ガラス基材１の接合面と、積層体１０Ａの接合面との間の空気を、容易に逃がすことができるからである。
曲面成形された後、積層体１０Ａの周囲の余分な部分を切断して取り除けば、図３（ｃ）ように、所定の外形形状で曲面をなす車載用透過型曲面スクリーン１０が得られる。

本実施形態に対応する図３では、成形型Ｍの型面は凹面だが、本発明においては、逆に凸面での曲面成形も可能である。

上記の平板状の積層体１０Ａを製造するには、公知の透過型スクリーンの製造方法によって製造することができる。例えば、本実施形態においては、帯状の樹脂シートからなる透明基材層４に対して、２Ｐ法とワイピング法によって光線制御層３を形成した後、この光線制御層３の面に、接合層５とする接着剤を介して、光拡散層２とするシートを積層することで、製造することができる。

〔変形形態〕
本発明においては、車載用透過型曲面スクリーン１０は上記実施形態で説明した層以外に、適宜、従来公知の透過型スクリーンにおける、その他の層を含むことができる。例えば、補強層、フレネルレンズシート、反射防止層、帯電防止層、着色層などである。
以下、補強層６と、フレネルレンズシート７について説明する。

［補強層６］
図４に示す変形形態の車載用透過型曲面スクリーン１０は、図２の構成に対して、さらに、補強層６とこの補強層６を積層するための接合層５を備える形態である。補強層６は、車載用透過型曲面スクリーン１０の入光面側Ｌｉｎの層を構成するように積層されている。接合層５については、既に述べたので、ここでは補強層６について説明する。

補強層６によって、車載用透過型曲面スクリーン１０としての剛性を増して、図３で例示した、透明ガラス基材１と積層前の製造工程中に、積層体１０Ａが不本意に変形し取り扱いや品質に支障が生じる場合に、これを防ぐことができる。
補強層６の材料としては、透明な樹脂、例えば、ポリカーボネート系樹脂（ＰＣ樹脂）、或いは、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体（ＭＢＳ樹脂）、メチルメタクリレート−スチレン共重合体（ＭＳ樹脂）等のアクリル系樹脂を用いることができる。
補強層６の厚みは、例えば、３〜５ｍｍとすることができる。厚みが厚過ぎると、映像光の透過率が低下したり、ゴースト（二重像）が発生したりして、光学性能が低下することがある。

図４の構成の車載用透過型曲面スクリーン１０を製造するには、例えば、前記実施形態で説明した製造方法において、補強層６を接合層５を介して、光線制御層３を作成時の基材として用いた透明基材層４に、接着積層することで製造できる。

［フレネルレンズシート７］
図５に示す変形形態の車載用透過型曲面スクリーン１０は、図４の構成に対して、さらに、フレネルレンズシート７とこのフレネルレンズシート７を積層するための接合層５を備える形態である。フレネルレンズシート７は、車載用透過型曲面スクリーン１０の入光面側Ｌｉｎの層を構成するように積層されている。
接合層５については、既に述べたので、ここではフレネルレンズシート７について説明する。

フレネルレンズシート７を設けることによって、車載用透過型曲面スクリーン１０に対して映像光を投影する映像光源２０の位置の自由度を高めことができる。

フレネルレンズシート７は、フレネルレンズ層８を透明基材層４上に形成したシートである。

（透明基材層４）
透明基材層４は、フレネルレンズ層８を形成するための基材となる層である。透明基材層４については、既に述べたので説明は省略する。

本発明においては、フレネルレンズ層８に対して透明基材層４は必須ではない。フレネルレンズ層８に隣接する透明基材層４が省略され、フレネルレンズ層８のみからなるフレネルレンズシート７であってもよい。例えば、図示はしないが、フレネルレンズ層８が補強層６に直接、隣接して積層された構成である。こうした構成は、例えば、補強層６を、フレネルレンズ層８形成時の基材の代わりに用いることによって形成される。

（フレネルレンズ層８）
フレネルレンズ層８は、複数の単位レンズを備えることによってフレネルレンズを構成する層である。フレネルレンズ層８は、映像光源から発散光束として入光面側Ｌｉｎから入射した映像光を、車載用透過型曲面スクリーン１０の観察者側である出光面側Ｌｏｕｔに向けて進む平行光束に変換する。フレネルレンズ層８が、映像光をスクリーン面に略垂直な光束に変換することにより、映像の明るさのムラが抑制される。
フレネルレンズ層８は、車載用透過型曲面スクリーン１０と映像光源２０との位置関係に応じて、単位レンズが同心円状又は円弧状に配列するサーキュラーフレネルレンズでもよいし、直線状に伸びる単位レンズが平行に配列するリニアフレネルレンズでもよい。

フレネルレンズ層８は公知の材料及び形成法によるものを用いることができる。
フレネルレンズ層８は、透明樹脂から構成される。透明樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂等を用いることができる。

フレネルレンズ層８の形成方法は特に限定されない。例えば、上述した光透過部３Ｂと同様にして透明基材層４上に単位レンズをフォトポリマー法（２Ｐ法）によって形成することによって、フレネルレンズ層８を形成することができる。例えば、アクリレート系の電離放射線硬化性樹脂を用いてフォトポリマー法で形成すれば、アクリル系樹脂からなるフレネルレンズ層８が形成される。

図５の構成の車載用透過型曲面スクリーン１０を製造するには、例えば、前記図４で示した構成のものに対して、フレネルレンズシート７を接合層５を介して、補強層６に、接着積層することで製造できる。

（逆向き構成）
フレネルレンズシート７は、図６に示す車載用透過型曲面スクリーン１０のように、レンズ面を、出光面側Ｌｏｕｔに向けて重ねてもよい。
この場合、フレネルレンズシート７は、車載用透過型曲面スクリーン１０の構成層の一部ではあるが、密着積層され一体化されてなく、つまり、他の層に対向する表面で密着固定されていない構成層となっている。したがつて、フレネルレンズシート７を密着積層する接合層５は不要である。
こうした、他の層に対向する表面で密着固定されていないフレネルレンズシート７は、例えば、その周辺部を金属製のクリップによって挟んで固定することにより、車載用透過型曲面スクリーン１０全体として、一体化された部材とすることができる。

フレネルレンズシート７が、他の層に対向する表面で密着固定されていない形態では，フレネルレンズシート７とその他の部分とを、別々に用意することが可能となる。例えば、フレネルレンズシート７は映像光源２０の位置に応じた仕様のもの用意し、フレネルレンズシート７以外の部分は、要求される画質に応じたものを用意することができる。そして、これらを仕様に応じて組み合わせることが可能となる。
また、曲面成形のときに、フレネルレンズシート７と、フレネルレンズシート７以外の部分とを、別々に曲面成形することが可能となる。フレネルレンズシート７の曲面成形においては、フレネルレンズ層８は成形型の型面に接触させない様な向きで成形するのが好ましいため、成形の自由度を高めることができる。

〔２〕車載用表示装置
次に、図１に示す一実施形態を参照して、本発明による車載用表示装置1００を説明する。
本発明による車載用表示装置１００は、透過型曲面スクリーンとして上述した本発明による車載用透過型曲面スクリーン１０を備える。より具体的には、本発明による車載用表示装置１００は、上述した本発明による車載用透過型曲面スクリーン１０と、
車載用透過型曲面スクリーン１０の入光面側Ｌｉｎに配置され、車載用透過型曲面スクリーン１０に映像光Ｌｖを投影する映像光源２０と、
車載用透過型曲面スクリーン１０の入光面側Ｌｉｎに配置され、車載用透過型曲面スクリーン１０に赤外光Ｌｒを投射する赤外光源３０Ｓと、
車載用透過型曲面スクリーン１０の入光面側Ｌｉｎに配置され、車載用透過型曲面スクリーン１０に触れた指Ｆの位置から反射される反射赤外光Ｌｒを検出する赤外光検出部３０Ｄと、
を備える。
赤外光源３０Ｓと、赤外光検出部３０Ｄとが、車載用透過型曲面スクリーン１０のスクリーン面に触れた指Ｆの位置を検知する接触位置検知センサ３０となっている。
さらに、図１に示す本実施形態では、さらに、これらを格納し、これらを所定の位置関係に固定する筐体４０を備える。

このように、車載用透過型曲面スクリーン１０の出光面側Ｌｏｕｔのスクリーン面が透明ガラス基材１によって形成されているために、従来のポリカーボネート系樹脂やアクリル系樹脂などの透明樹脂基材に比べて熱伝導率が大きいことから、指がスクリーンに触れたときのタッチ感を強めることができる。この結果、指がスクリーンに触れたときの確実なタッチ感が求められる車載用でのタッチ入力に好適な、スクリーンとすることができる。

以下、車載用表示装置1００を構成する各構成要素について更に説明する。

〔車載用透過型曲面スクリーン１０〕
車載用透過型曲面スクリーン１０は、既に説明したので、ここでは更なる説明は省略する。

〔映像光源２０〕
映像光源２０は、映像光Ｌｖを車載用透過型曲面スクリーン１０に投影できるものであれば特に制限はない。例えば、映像光源２０としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）、ＥＬ（電界発光）表示装置、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等である。

〔接触位置検知センサ３０〕
接触位置検知センサ３０は、車載用透過型曲面スクリーン１０の入光面側Ｌｉｎに共に配置される、赤外光源３０Ｓと赤外光検出部３０Ｄとを含む。

［赤外光源３０Ｓ］
赤外光源３０Ｓは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等から構成され、図１（ａ）に示すように、映像光源２０の近傍に配置されている。この赤外光源３０Ｓから放出された赤外光Ｌｒは、映像光源２０から車載用透過型曲面スクリーン１０の入光面側Ｌｉｎに向けた映像光Ｌｖの発散光路と略同様の光路をたどり、車載用透過型曲面スクリーン１０の入光面側Ｌｉｎの全域に入射するようになっている。

車載用透過型曲面スクリーン１０に到達した赤外光Ｌｒは、映像光Ｌｖと同様に、車載用透過型曲面スクリーン１０を透過し、その出光面側Ｌｏｕｔから出光する。このとき、人間の指Ｆが車載用透過型曲面スクリーン１０の出光面に接触している部分では、出光面から出射あるいは出射しようとしている赤外光Ｌｒが、指Ｆで反射されて、再び、車載用透過型曲面スクリーン１０内を入光面側Ｌｉｎへ向けて進み、入光面から出射する。
進むことになる。

［赤外光検出部３０Ｄ］
赤外光検出部３０Ｄは、例えば赤外光Ｌｒを選択的に検出可能な二次元イメージセンサ、例えばＣＣＤカメラによって構成される。
そして、指Ｆの部分で反射され入光面から出射した反射赤外光Ｌｒを、赤外光検出部３０ＤのＣＣＤカメラが、二次元イメージとして、指Ｆの接触位置を検出する。
赤外光検出部３０Ｄは、図１（ａ）に示すように映像光源２０及び赤外光源３０Ｓの近傍に配置されており、概ね、赤外光源３０Ｓから車載用透過型曲面スクリーン１０の入光面側Ｌｉｎに向けた赤外光Ｌｒの発散光路の逆向きの光路をたどって進む反射された赤外光Ｌｒを受光できるようになっている。

以上の結果、赤外光源３０Ｓ及び赤外光検出部３０Ｄを含む接触位置検知センサ３０を、車載用透過型曲面スクリーン１０に適用することによって、曲面タッチパネルとしての機能を、車載用表示装置１００は有する。

なお、赤外光検出部３０Ｄは、赤外光それ自体を検出するＣＣＤカメラなど以外に、検出された赤外光の位置情報を読み取り、例えばスクリーン上に映像表示した操作ボタンのうちどのボタンに指Ｆが接触しているかを検知する公知の位置情報演算部を含む。

タッチパネルは、現在、抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式、など各種方式のものが普及しているが、本発明で採用する方式は光学方式である。ただ、光学方式でも一般的なものは、表示面の操作者側、つまり指側に、赤外光源と赤外光検出部とを配置し、指による直接的な赤外光Ｌｒの遮断位置を検出するものである。つまり、出光面側Ｌｏｕｔに検知センサが配置される形式の光学方式である。しかし、このような形式の光学方式では、タッチ面が曲面である本発明に対しては、赤外光Ｌｒを曲面に沿うように空気中を進ませて配光することは不可能であるため、適用できない。これに対して、本発明で採用している方式は、入光面側Ｌｉｎに、赤外光源３０Ｓ及び赤外光検出部３０Ｄを含む接触位置検知センサ３０を配置し反射光で検知する方式であるために、タッチ面が曲面であっても位置検知が可能となる利点がある。しかも、互いに離間した複数の接触位置を同時に検知可能な、いわゆるマルチタッチ機能にも対応可能である。

〔筐体４０〕
筐体４０は、樹脂、金属など、用途に応じた材料を用いることができる。本発明においては、筐体４０は省略することもできる。例えば、自動車のダッシュボード内に、筐体４０以外の構成要素を組み付ける場合などである。ただ、筐体４０を備えた方が、部品交換などメンテナンスが用途となる利点がある。

１ 透明ガラス基材
２ 光拡散層
３ 光線制御層
３Ａ 光吸収部
３Ｂ 光透過部
４ 透明基材層
５ 接合層（粘着剤層、接着剤層など）
６ 補強層
７ フレネルレンズシート
８ フレネルレンズ層
１０ 車載用透過型曲面スクリーン
２０ 映像光源
３０ 接触位置検知センサ
３０Ｄ 赤外光検出部
３０Ｓ 赤外光源
４０ 筐体
１００ 車載用表示装置
Ｆ 指
Ｌｉｎ 入光面側
Ｌｏｕｔ 出光面側
Ｌｒ 赤外光、反射赤外光
Ｌｖ 映像光

Claims (2)

1. 入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる車載用透過型曲面スクリーンであって、前記出光面が透明ガラス基材によって形成され、前記出光面側から順に、少なくとも、前記透明ガラス基材、光拡散層、光線制御層を備え、前記光線制御層は、光を吸収可能に層面に沿って配列された光吸収部と、この光吸収部間に光を透過可能に配列された光透過部と、を有する、車載用透過型曲面スクリーンと、
   前記車載用透過型曲面スクリーンの入光面側に配置され、前記車載用透過型曲面スクリーンに映像光を投影する映像光源と、
   前記車載用透過型曲面スクリーンの入光面側に配置され、前記車載用透過型曲面スクリーンに赤外光を投射する赤外光源と、
   前記車載用透過型曲面スクリーンの入光面側に配置され、前記車載用透過型曲面スクリーンに触れた指の位置から反射される反射赤外光を検出する赤外光検出部と、
   を備える、車載用表示装置。
2. 入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる車載用透過型曲面スクリーンであって、
   前記出光面が透明ガラス基材によって形成され、
   前記出光面側から順に、少なくとも、前記透明ガラス基材、光拡散層、光線制御層を備え、
   前記光線制御層は、光を吸収可能に層面に沿って配列された光吸収部と、この光吸収部間に光を透過可能に配列された光透過部と、
   を有する、車載用透過型曲面スクリーン。

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