(57)【要約】【課題】透過率に優れ、かつ、画像表示が可能な画像表示構造及びそれを用いた画像表示装置を提供する。【解決手段】第１のガラス１０と、第１のガラス１０に密着して配置されるフイルム３０と、フイルム３０と密着し、第１のガラス１０とフイルム３０とにより合わせガラス１００を構成する第２のガラス２０と、を有し、フイルム３０は、反射部が複数形成された表示領域３００を有して構成される合わせガラス１００と、合わせガラス１００のフイルム３０内へレーザ光ＬＢを端面３３から入射させるレーザ光発生部２００と、レーザ光ＬＢを走査して反射部をレーザ照射させる走査部２５０と、レーザ光の発光タイミング及びレーザ光の走査タイミングを制御して、特定の反射部をレーザ照射して画像表示させるように画像表示装置を構成する。【選択図】図１
2017129627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガラスと、
前記第１のガラスに密着して配置されるフイルムと、
前記フイルムと密着し、前記第１のガラスと前記フイルムとにより合わせガラスを構成する第２のガラスと、を有し、
前記フイルムは、反射部が複数形成された表示領域を有することを特徴とする画像表示構造。
【請求項２】
前記合わせガラスにおける前記表示領域は、所定値以上の透過率に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示構造。
【請求項３】
前記フイルムは、前記第１のガラス又は前記第２のガラスの屈折率よりも大きい屈折率を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示構造。
【請求項４】
前記反射部は、円筒部又は中空部であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の合わせガラスと、
前記合わせガラスの前記フイルム内へレーザ光を側面から入射させるレーザ光発生部と、
前記レーザ光を走査して前記反射部をレーザ照射させる走査部と、
前記レーザ光の発光タイミング及び前記レーザ光の走査タイミングを制御して、特定の前記反射部をレーザ照射して画像表示させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
前記レーザ光は、前記フイルム内へ、前記第１のガラス又は前記第２のガラスとの間で形成される臨界角以上で入射されることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示構造及びそれを用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、膜体に形成されるパターンを綺麗に拡散表示できる簡便で安価な光拡散式表示体である画像表示構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この画像表示構造は、透明又は半透明の板材であってその表面又は表裏面に多数本の刻み線を刻設してなる表示体と、表示体の表面側に貼着される反射膜と、表示体の裏面側に配設される膜体と、表示体の周縁の一部又は周縁の全部又は表示体の表面側と反射膜との間に配置される光源とを有して構成されている。この光拡散式表示体によれば、表示体の表面に多数本の刻み線を形成することにより、光源により照光された膜体のパターンの光拡散が効果的に行われ、明瞭な光拡散像が形成される。また、表示板や膜体及び光源としては特別の機能を有するものを用いる必要がなく簡便、安価に実施できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６６０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の画像表示構造によれば、表示体は透明又は半透明の板材であって、その表面又は表裏面に多数本の刻み線が刻設された構成とされている。したがって、表示体への画像表示機能には優れるが、表示体の透明性は確保されない。このため、このような表示体を、例えば、所定の透過率を必要とする透明性に優れた車両の窓ガラス等に適用するには問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、透明性に優れ、かつ、画像表示が可能な画像表示構造及びそれを用いた画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］上記目的を達成するため、第１のガラスと、前記第１のガラスに密着して配置されるフイルムと、前記フイルムと密着し、前記第１のガラスと前記フイルムとにより合わせガラスを構成する第２のガラスと、を有し、前記フイルムは、反射部が複数形成された表示領域を有することを特徴とする画像表示構造を提供する。
【０００８】
［２］前記合わせガラスにおける前記表示領域は、所定値以上の透過率に設定されていることを特徴とする上記［１］に記載の画像表示構造であってもよい。
【０００９】
［３］また、前記フイルムは、前記第１のガラス又は前記第２のガラスの屈折率よりも大きい屈折率を有していることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の画像表示構造であってもよい。
【００１０】
［４］また、前記反射部は、円筒部又は中空部であることを特徴とする上記［１］から［３］のいずれか１に記載の画像表示構造であってもよい。
【００１１】
［５］上記目的を達成するため、上記［１］から［４］のいずれか１に記載の合わせガラスと、前記合わせガラスの前記フイルム内へレーザ光を側面から入射させるレーザ光発生部と、前記レーザ光を走査して前記反射部をレーザ照射させる走査部と、前記レーザ光の発光タイミング及び前記レーザ光の走査タイミングを制御して、特定の前記反射部をレーザ照射して画像表示させることを特徴とする画像表示装置を提供する。
【００１２】
［６］前記レーザ光は、前記フイルム内へ、前記第１のガラス又は前記第２のガラスとの間で形成される臨界角以上で入射されることを特徴とする上記［５］に記載の画像表示装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、透明性に優れ、かつ、画像表示が可能な画像表示構造及びそれを用いた画像表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る画像表示構造及びそれを用いた画像表示装置の概略を示す斜視図である。
【図２】図２は、フイルムに形成された反射部を示す図１におけるＡ部拡大図である。
【図３】図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、画像表示装置における画像表示動作を説明するための平面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る画像表示装置の構成ブロック図である。
【図６】図６（ａ）は、画像表示装置の動作を説明するための平面図であって、文字Ｓを表示させた場合の図であり、図６（ｂ）は、走査部２５０を駆動する走査信号ＳＳ、図６（ｃ）は、レーザ光発生部２００の発光タイミングを制御する発光信号ＳＬＤの例を示すタイミングチャートである。
【図７】図７は、合わせガラスが曲面に形成されている場合の図４相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る画像表示構造は、第１のガラス１０と、第１のガラス１０に密着して配置されるフイルム３０と、フイルム３０と密着し、第１のガラス１０とフイルム３０とにより合わせガラス１００を構成する第２のガラス２０と、を有し、フイルム３０は、反射部が複数形成された表示領域３００を有した構造とされている。
【００１６】
本発明の実施の形態では、表示領域３００は、反射部が複数の列状に形成され、図１、図３に示すように、４列の反射部（３１０〜３１６、３２０〜３２６、３３０〜３３６、３４０〜３４６）により構成されている。
【００１７】
また、本発明の実施の形態に係る画像表示装置１は、第１のガラス１０と、第１のガラス１０に密着して配置されるフイルム３０と、フイルム３０と密着し、第１のガラス１０とフイルム３０とにより合わせガラス１００を構成する第２のガラス２０と、を有し、フイルム３０は、反射部が複数形成された表示領域３００を有して構成される合わせガラス１００と、合わせガラス１００のフイルム３０内へレーザ光ＬＢを端面３３から入射させるレーザ光発生部２００と、レーザ光ＬＢを走査して反射部をレーザ照射させる走査部２５０と、レーザ光の発光タイミング及びレーザ光の走査タイミングを制御して、特定の反射部をレーザ照射させて画像表示させるように構成されている。
【００１８】
なお、画像表示とは、１つ以上の反射部にレーザ光を照射してその組合せにより、図形、文字、記号等を表示領域３００に表示することである。
【００１９】
（合わせガラス１００）
合わせガラス１００は、第１のガラス１０、フイルム３０、第２のガラス２０が、順に密着して接合されて一体的に形成されて構成されている。図１に示すように、フイルム３０の一方の面３１が第１のガラス１０と接合し、フイルム３０の他方の面３２が第２のガラス２０と接合して、構成されている。
【００２０】
第１のガラス１０、第２のガラス２０は、板状のガラスであって、種々のガラス材料が使用できる。第１のガラス１０、第２のガラス２０は、例えば、車両のフロントガラス、サイドガラス等に使用されるガラスである。これらのガラス１０、２０及びフイルム３０は、透明性に優れ、合わせガラス１００は、車両のフロントガラス、サイドガラス等に使用できる程度の透過率（例えば、７０％以上）を有している。
【００２１】
フイルム３０は、自動車用の合わせガラスに使用されている中間膜等が使用できる。例えば、中間膜として、アルキルアセタール化ポリビニルアルコール（ポリビニール・ブラチール等ともいう）が使用できる。
【００２２】
合わせガラス１００は、このフイルム３０を面３１、３２で第１のガラス１０、第２のガラス２０が接触して挟み、加熱圧着されることにより一体の合わせガラスになる。なお、中間膜としてのアルキルアセタール化ポリビニルアルコール（ポリビニール・ブラチール等ともいう）は、無色透明であり、車両のフロントガラス、ウインドウ等に使用できる。
【００２３】
（反射部）
フイルム３０は、複数の反射部の配列で形成された表示領域３００を備えている。この反射部は、図１〜図４に示すように、フイルム３０の厚さ方向に、面３１から反対側の面３２まで形成されている。この反射部は、図１に示すように、例えば、それぞれ円筒部で形成された反射部（３１０〜３１６、３２０〜３２６、３３０〜３３６、３４０〜３４６）が複数列形成されたマトリクス状に形成されている。なお、後述するように、レーザ光による画像表示が可能な配列であればよく、上記のマトリクス状には限られない。また、形状も断面が円形には限られず、矩形等の形状であってもよい。反射部は、例えば、中空部でもよく、また、フイルム３０と同じ材質、また、異なる材質が埋設されている構成でもよい。
【００２４】
図２に示すように、反射部３１６を代表として説明すると、円筒面３１６ａは、細かな凹凸が形成され、側面から照射された光が拡散しやすい構成とされている。一方、フイルム３０の厚さ方向、すなわち、図２に示す法線Ｎ方向から反射部を見ると、透明性を失っていない。したがって、反射部が形成されたフイルム３０を有する合わせガラス１００は、ガラスとしての透明性を失わない。この反射部がマトリクス状に形成された表示領域３００は、例えば、透過率７０％以上に設定されている。
【００２５】
（レーザ光発生部２００）
レーザ光発生部２００は、合わせガラス１００の外部に設けられ、図３に示すように、フイルム３０の端面３３からフイルム３０の内部へ所定の入射角θでレーザ光ＬＢを入射させるものである。レーザ光発生部２００は、例えば、所定の波長を有する半導体レーザである。
【００２６】
レーザ光発生部２００から出射されるレーザ光ＬＢは、所定の波長、例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）等の単色でもよく、また、ＲＧＢの発光強度を変化させて種々の色を出力させるものであってもよい。
【００２７】
レーザ光発生部２００は、反射部（３１０〜３１６、３２０〜３２６、３３０〜３３６、３４０〜３４６）を独立に照射することにより、各反射部が発光したように見えるように表示する。このため、レーザ光発生部２００から出射されるレーザ光ＬＢは、十分に小さな光束であることが好ましい。このため、レーザ光発生部２００は、レーザ光を集光させるための集光レンズ、あるいは、平行ビームにするためのコリーメートレンズを備えている。これにより、レーザ光発生部２００は、各反射部を選択的に照射することができる集光ビーム又は平行ビームであるレーザ光ＬＢを出射することができる。
【００２８】
（走査部２５０）
走査部２５０は、図４に示すように、レーザ光発生部２００から入射されたレーザ光ＬＢを反射させ、所定のタイミングで所定のスキャン角φで、フイルム３０の内部へ入射させるものである。走査部２５０は、例えば、表面にレーザ光ＬＢを反射させるミラー部２５１を備え、このミラー部２５１を、所定の走査タイミングで回転駆動するガルバノミラー、ＭＥＭＳスキャナ等が使用できる。
【００２９】
走査部２５０は、図４に示す紙面内で走査し、表示領域３００内の反射部（３１０〜３１６、３２０〜３２６、３３０〜３３６、３４０〜３４６）を走査（スキャニング）できる走査幅φＷを有している。
【００３０】
ここで、図４に示すように、ミラー部２５１上の反射点Ｐから各反射部（３１０〜３１６、３２０〜３２６、３３０〜３３６、３４０〜３４６）へ向けてレーザ光ＬＢが反射される。この反射光が、他の反射部により遮られずに、各反射部（３１０〜３１６、３２０〜３２６、３３０〜３３６、３４０〜３４６）へ到達できる配置となるように、走査部２５０の位置が決められている。
【００３１】
（フイルム３０内でのレーザ光ＬＢの全反射）
図３に示したように、ミラー部２５１で反射してフイルム３０の端面３３からフイルム３０の内部へ入射されるレーザ光ＬＢは、所定の入射角θを有する。この入射角θは、図３に示すように、フイルム３０と第２のガラス２０が接合する面３２への入射する角度である。すなわち、法線Ｎとレーザ光ＬＢとのなす角度である。
【００３２】
ここで、フイルム３０の屈折率をｎ１とし、第１のガラス１０、第２のガラス２０の屈折率をｎ２とする。レーザ光ＬＢの面３２（面３１も同じ）での反射、屈折はスネルの法則に従う。ただし、法線Ｎとレーザ光ＬＢとのなす角度θが所定の条件を満たせば、面３２（面３１も同じ）において、全反射する。
【００３３】
レーザ光ＬＢが面３２（面３１も同じ）で全反射をする臨界角θ１は、θ１＝Ｓｉｎ−１（ｎ２／ｎ１）である。すなわち、フイルム３０の屈折率ｎ１が、第１のガラス１０、第２のガラス２０の屈折率ｎ２よりも大きい値に設定され、レーザ光ＬＢのフイルム３０への入射角θが、臨界角θ１以上の入射角でフイルム３０へ入射されると、レーザ光ＬＢは、境界面３１、３２で全反射する。本実施の形態では、上式による全反射の条件を満たす入射条件とする。これにより、レーザ光ＬＢは、フイルム３０内のみで導光され、各反射部（３１０〜３１６、３２０〜３２６、３３０〜３３６、３４０〜３４６）を効率的に照射することができる。
【００３４】
（制御部４００）
図５は、本発明の実施の形態に係る画像表示装置１の構成ブロック図である。制御部４００は、例えば、記憶されたプログラムに従って、所定の演算、処理実行等を行うＣＰＵ(Central Processing Unit)、半導体メモリであるＲＡＭ(Random Access Memory)及びＲＯＭ(Read Only Memory)等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部４００が動作するためのプログラムと、各種のパラメータ等が格納されている。また制御部４００は、車両の種々の車載機器と車載ＬＡＮを経由して通信するためのインターフェース部を備えている。
【００３５】
制御部４００は、図５に示すように、レーザオンオフ制御部４１０、走査制御部４２０、記憶部４３０等により構成されている。制御部４００は、入力された画像データ（図形、文字、記号等のデータ）等を記憶部４３０に記憶しておく。
【００３６】
制御部４００には、図５に示すように、外部から、データ信号ＳＤ、表示制御信号ＳＣが入力される。データ信号ＳＤは、表示領域３００に表示する画像データ（図形、文字、記号等のデータ）と、レーザ光ＬＢを各反射部（３１０〜３１６、３２０〜３２６、３３０〜３３６、３４０〜３４６）へ照射するための、レーザ光発生部２００の発光タイミング、発光時間等により構成された信号である。また、表示制御信号ＳＣは、表示領域３００に画像データ（図形、文字、記号等のデータ）を表示させるトリガ信号である。
【００３７】
制御部４００は、図５に示すように、レーザ光発生部２００、走査部２５０と接続されている。制御部４００は、表示制御信号ＳＣに基づいて表示を開始し、データ信号ＳＤに基づいて、レーザ光発生部２００に発光信号ＳＬＤを出力し、また、走査部２５０に走査信号ＳＳを出力する。発光信号ＳＬＤ及び走査信号ＳＳは、表示領域３００に表示する画像データ（図形、文字、記号等のデータ）に基づいて、所定の発光タイミング、所定の走査タイミングで出力される。これにより、任意の図形、文字、記号等を表示領域３００に表示することが可能になる。
【００３８】
（画像表示装置１における画像表示動作）
図６（ａ）は、画像表示装置の動作を説明するための平面図であって、文字Ｓを表示させた場合の図であり、図６（ｂ）は、走査部２５０を駆動する走査信号ＳＳ、図６（ｃ）は、レーザ光発生部２００の発光タイミングを制御する発光信号ＳＬＤの例を示すタイミングチャートである。
【００３９】
図６（ａ）において、走査部２５０は、図６（ｂ）で示す走査信号ＳＳに基づいて、ミラー部２５１が走査幅φＷで往復振動する。例えば、図６（ｂ）において、周期Ｔ１の期間で画像表示を行ない、周期Ｔ２の期間で初期位置φ０に戻る。一方、レーザ光ＬＢは、図６（ｃ）で示す発光パルスに従って、レーザ光発生部２００からレーザ出射される。この発光パルス列は、記憶部４３０に記憶された画像データ（図形、文字、記号等のデータ）に基づいて、照射する反射部（３１０〜３１６、３２０〜３２６、３３０〜３３６、３４０〜３４６）の組み合わせにより、時系列パルス列データとして形成される。
【００４０】
図６（ａ）は、例えば、文字Ｓを表示させた場合の図である。レーザ光発生部２００から出射したレーザ光ＬＢは、走査部２５０のミラー部２５１で反射してフイルム３０の端面３３からフイルム３０の内部へ入射される。レーザ光ＬＢは、フイルム３０内で、全反射をしながら、所定の反射部に照射される。レーザ照射された反射部は、反射部が発光したように見える。
【００４１】
図６（ｂ）で示した周期Ｔ１の期間で、図６（ｃ）で示す発光パルスに従って、文字Ｓを画像表示する。このとき、図６（ａ）の黒丸で示した反射部が順次照射され、残像現象で文字Ｓが表示されているように見える。
【００４２】
一方、図１で示した本実施の形態に係る画像表示装置において、画像表示を行なっていない場合は、反射部へのレーザ照射がされない。このとき、合わせガラス１００は、表示領域３００においても、透明度を失うことはない。すなわち、合わせガラス１００に向かってその法線Ｎ方向からは透明度を失うことなくドット状に発光点を設けることが可能となり、あたかもガラスに文字等が表示されたように見える。
【００４３】
（合わせガラスが湾曲している場合）
図７は、合わせガラス５００（第１のガラス５１０、第２のガラス５２００）が曲面に形成されている場合の図３相当図である。一般に、車両用のガラス（フロントガラス、サイドガラス、リアガラス等）は、緩やかに湾曲した形状とされている。しかし、湾曲量は少ないため、図７に示すように、図３と同様に、レーザ光ＬＢが臨界角θ１以上の入射角でフイルム５３０へ入射されると、レーザ光ＬＢは、境界面５３１、５３２で全反射する。この全反射の条件は、湾曲した合わせガラス５００でも維持可能であり、図１等で示した画像表示装置１と同様の画像表示が可能である。
【００４４】
（変形例）
本発明の実施の形態では、レーザ光ＬＢにより反射部を照射することにより、画像表示を行なったが、レーザ光以外でも、例えば、ＬＥＤ光でも画像表示が可能である。ＬＥＤ光の光束を十分に細くし、あるいは、反射部に集光させる構成とすることにより可能である。
【００４５】
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る画像表示構造及びそれを用いた画像表示装置によれば、以下のような効果を有する。
（１）本発明の実施の形態では、合わせガラス１００のフイルム３０に、反射部で形成した表示領域３００を形成している。この反射部の円筒面には、細かな凹凸が形成され、側面から照射された光が拡散しやすい構成とされている。一方、フイルム３０の厚さ方向、すなわち、図２に示す法線Ｎ方向から反射部を見ると、透明性を失っていない。したがって、反射部が形成されたフイルム３０を有する合わせガラス１００は、ガラスとしての透明性を失わない。これによって、合わせガラス１００の透明性を確保しつつ、表示領域３００に画像表示（図形、文字、記号等）が可能となる。
（２）レーザ光ＬＢをフイルム３０へ臨界角以上の入射角で入射することにより、フイルム３０内で全反射を繰り返して導光される。これにより、各反射部を効率的に照射することができる。
（３）本発明の実施の形態は、湾曲した合わせガラスにも適用できる。これにより、車両用のガラス（フロントガラス、サイドガラス、リアガラス等）において、本発明の実施の形態に係る画像表示構造、画像表示装置が適用できる。
（４）以上示したように、本発明の実施の形態に係る画像表示構造及びそれを用いた画像表示装置によれば、透明性に優れ、かつ、画像表示が可能な画像表示構造及びそれを用いた画像表示装置を提供することが可能となる。
【００４６】
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１…画像表示装置
１０…第１のガラス
２０…第２のガラス
３０…フイルム
３１…境界面
３２…面
３３…端面
１００…合わせガラス
２００…レーザ光発生部
２５０…走査部
２５１…ミラー部
３００…表示領域
３１０〜３１６、３２０〜３２６、３３０〜３３６、３４０〜３４６…反射部
３１６ａ…円筒面
４００…制御部
４１０…レーザオンオフ制御部
４２０…走査制御部
４３０…記憶部
５００…合わせガラス
５１０…第１のガラス
５２０…第２のガラス
５３０…フイルム
５３１、５３２…境界面
ＬＢ…レーザ光
Ｎ…法線
Ｐ…反射点
ＳＣ…表示制御信号
ＳＤ…データ信号
ＳＬＤ…発光信号
ＳＳ…走査信号
Ｔ１、Ｔ２…周期
θ…入射角
θ１…臨界角
φ…スキャン角
φ０…初期位置
φＷ…走査幅
【図１】
2017129627.tif 000003
【図２】
2017129627.tif 000004
【図３】
2017129627.tif 000005
【図４】
2017129627.tif 000006
【図５】
2017129627.tif 000007
【図６】
2017129627.tif 000008
【図７】
2017129627.tif 000009