JP2001356294A - カラーヘッドアップディスプレイ - Google Patents

カラーヘッドアップディスプレイ

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JP2001356294A
JP2001356294A JP2001106106A JP2001106106A JP2001356294A JP 2001356294 A JP2001356294 A JP 2001356294A JP 2001106106 A JP2001106106 A JP 2001106106A JP 2001106106 A JP2001106106 A JP 2001106106A JP 2001356294 A JP2001356294 A JP 2001356294A
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light emitting
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Hehl Manfred
ヘール マンフレート
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Mannesmann VDO AG
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Mannesmann VDO AG
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • G02F1/1336—Illuminating devices
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源２の光が少なくとも部分的に光透過性の
表示部３を通って放射されて、ガラスに投影可能になっ
ている形式のカラーヘッドアップディスプレイを改良し
て、コンパクトに構成されかつ広い範囲で調光可能であ
るカラーヘッドアップディスプレイを提供する。 【解決手段】 多数の赤、青および緑の発光ダイオード
１０，１１，１２が、被覆されることなく共通の１つの
支持体１６，１７，１９上に配置されており、熱導出装
置１９が、発光ダイオードを冷却するために設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はカラーヘッドアップ
ディスプレイ、特に車両用のカラーヘッドアップディス
プレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術により、種々異なる形式の光源
例えば蛍光ランプまたはハロゲンランプを有するカラー
ヘッドアップディスプレイが公知である。このようなデ
ィスプレイでは光源の光が、少なくとも部分的に光を透
過させる表示部を通って放射され、これらの光がガラス
上に投影可能である。ハロゲンランプは耐用寿命（約５
００〜１０００運転時間）が比較的短いという欠点を有
している。自動車内におけるヘッドアップディスプレイ
の組付け位置によって、ランプの交換は熟練した専門家
によってしか可能ではない。蛍光ランプでは、蛍光ラン
プのジオメトリ的な寸法に基づき、光エネルギのごく僅
かな部分しか照明のためには使用されず、かつヘッドア
ップディスプレイのための使用可能な小さな領域にしか
光学系を使用することができない。
【０００３】さらに自動車におけるヘッドアップディス
プレイは光源の調光領域を必要とする。なぜならば自動
車の周りの周辺明るさが時間と状況によって著しく変化
するからである。ハロゲンランプおよび蛍光ランプの調
光の際に、ランプのスペクトルな特性は変化するので、
相応した所要スペースと構造的な高い手間とのもとでの
み色的にニュートラルな調光が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、コン
パクトに構成されかつ広い範囲で調光可能であるカラー
ヘッドアップディスプレイを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明による構成では、多数の赤、青および緑の発光
ダイオードが、被覆されることなく共通の１つの支持体
上に配置されており、熱導出装置が、発光ダイオードを
冷却するために設けられていることによって解決され
た。
【０００６】
【発明の効果】通常は設けられている被覆部（発光ダイ
オードのケーシング）を廃止することによって、単個発
光ダイオードを非常に密に相並べて配置することができ
る。これにより、表示部を透射させるのに必要な高い輝
度を得ることができ、したがって明るい日中の日差しの
状況においても最適な表示が得ることができる。冷却装
置は非常に密に相並んで配置された発光ダイオードを熱
的な負荷から保護する。
【０００７】多数の発光ダイオードをコンパクトな領域
の形に配置することができる。このコンパクトな領域を
例えばマトリックスとして形成することができる。これ
により単個発光ダイオードのボンディングを簡単に実施
することができる。例えば発光ダイオードの配置を螺線
状にまたは互いに内外に位置する同心的な円の形で形成
することも可能である。
【０００８】同一色の発光ダイオードの個数が目のスペ
クトルな感度と発光ダイオードのスペクトルな効率とに
適合されていることによって、これらの単個発光ダイオ
ードを完全に所望の輝度で所定の色調特に白色光におい
て完全に利用することができる。なぜならば種々異なる
色は同一の観察者にはほぼ同じ輝度に感じられ、所望の
色調（特に所望である白色光）を保つために、単数もし
くは複数のカラー群の調光が必要なくなるか、またはほ
とんど必要なくなるからである。
【０００９】光がレンズ光学系を介して放射される場合
に、コンパクトな領域が十分に丸い形を有していること
によって、設けられている発光ダイオードの輝度を完全
に利用することができる。その結果、材料と特にエネル
ギとが節約され、ひいては熱損失も発光ダイオードによ
って、やむを得ない値まで減少させられる。
【００１０】コンパクトな領域の構成は発光ダイオード
がチップパッドとして構成されていると特に簡単であ
る。これらのチップパッドはそれぞれ金属製の支持材料
領域に取り付けられていて、発光ダイオードの１つの端
子はこの支持材料領域に導電的に接続されている。前記
したような場合に各ボンディングワイヤが発光ダイオー
ドに、かつ別のボンディングワイヤが金属製の支持材料
領域に接続されていると、この発光ダイオードに特に簡
単に電気的なエネルギを供給することができる。同時
に、隣接し合う発光ダイオードの支持材料領域が互いに
電気的に絶縁されていると、このような構成により複数
の発光ダイオードの簡単な直列接続が実現可能である。
【００１１】複数個ある発光ダイオードが直列接続され
ていることによって集積回路は比較的わずかな外部端子
しか必要としない。さらに単個発光ダイオードのホット
スポットの危険性は著しく減少する。
【００１２】複数個ある、同一色の発光ダイオードが直
列接続されていることによって、種々異なるカラーが種
々異なって調光可能であり、したがって必要な外部端子
の数を少なくすると同時に種々異なるカラーを表示可能
である。
【００１３】前述したようなヘッドアップディスプレイ
において光透過性の表示部としてカラー液晶ディスプレ
イを使用することによって、特にこの光源で種々異なる
カラーの発光ダイオードが、光源が白色光を放射するよ
うに制御される場合に、簡単なカラー表示が可能であ
る。
【００１４】前述したような光源を有するヘッドアップ
ディスプレイにおいて光透過性の表示部としてモノクロ
液晶ディスプレイを使用することは、簡単な液晶ディス
プレイだけを必要とし、しかも、発光ダイオードの個々
の色が矢継ぎ早に相次いで接続・遮断可能である場合に
は、観察者は残像に基づいて組み合わされた画像を認識
するのでカラー表示が可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面に示
した実施例に基づき詳説する。
【００１６】図１は自動車１内に挿入されたヘッドアッ
プディスプレイを部分的に断面して側方から見た原理図
である。このヘッドアップディスプレイは光源２と、集
光レンズ７と、液晶ディスプレイ３と、レンズ光学系４
と、自動車１のフロントガラス６における投影領域５と
から成っている。この集光レンズ７は、光源２からので
きるだけ多くの光が液晶ディスプレイ３に到達するよう
に働く。例えば光源２から放射された光のほとんど全て
が直接または反射によって液晶ディスプレイ３の方向に
至るように光源２を凹面鏡内に配置することによっても
良好な光使用率を得ることができる。この液晶ディスプ
レイ３は例えばドットマトリックスとして形成されてお
り、この液晶ディスプレイ３上には例えば矢印が示され
ている。光源２からの光は集光レンズ７によって集束さ
れ液晶ディスプレイ３に突入し、レンズ光学系４を介し
てフロントガラス６のプロジェクタ領域５に投影され
る。自動車１の運転手Ｆは自動車前方の環境（図示せ
ず）と一緒に矢印８を認識することができる。光源２
と、ディスプレイ３と、投影領域５、場合によっては設
けられる集光レンズ７または凹面鏡（図示せず）の配置
に応じてレンズ光学系４をも廃止することもできる。
【００１７】図２に示した特に有利な光源２の特に有利
な実施例の平面図には、支持材料領域９が示されてい
る。この支持材料領域９には発光ダイオード１０，１
１，１２がチップパッドの形で配置されていて、支持材
料領域９に導電的に接続されている。支持材料領域９は
直流的に溝１３によって、互いに隣接し合う支持材料領
域９から分離されていて、マトリックス状に配置されて
いる。部材番号１０を付与した発光ダイオード１０は赤
であり、同様に部材番号１１は青、部材番号１２は緑で
ある。複数個ある、同一色の発光ダイオード１０，１
１，１２がそれぞれ直列に接続されており、その結果、
ボンディングワイヤ１５がＬＥＤチップパッド１０，１
１，１２または支持体フィールド９に接続されている。
ここでは複数個ある、同一色の発光ダイオードは常に直
列に接続されている。各列端部は外部端子Ｒ，Ｇ，Ｂに
続いており、この場合、外部端子Ｒは赤の発光ダイオー
ドに、外部端子Ｇは緑の発光ダイオードに、外部端子Ｂ
は青の発光ダイオードに接続されている。外部端子Ｒ，
Ｇ，Ｂに始まってボンディングワイヤを辿ることによっ
て、図示した６９個の発光ダイオード１０，１１，１２
の内、１９個の赤の発光ダイオード１０と、１６個の青
の発光ダイオード１１と、３４個の緑の発光ダイオード
１２があるのが分かる。赤および青の発光ダイオード１
０，１１と比べて緑の発光ダイオード１２の数が多いの
は、光が、少ない赤および青の光に対して特に多くの緑
の光を有していると、肉眼ではこの混ざり合った光を白
として認識するということに基づく。
【００１８】さらに発光ダイオード１０，１１，１２の
配置がほぼ円形面を形成していることが見てとれる。光
が図１に示した集光レンズ７を通って放射される場合に
は、この円形面の外側の発光ダイオードは照明効率をほ
とんど改良することなく単にエネルギ消費と熱損失とを
増大させるだけである。この円形面を完全に取り囲む円
は例えば６ｍｍの直径であり得る。図示した例では支持
材料領域９の縁部長さは約６００μｍである。赤い発光
ダイオードチップパッド１０の縁部長さは約２５０μ
ｍ、青い発光ダイオードチップパッドおよび緑の発光ダ
イオードチップパッド１１，１２の縁部長さはそれぞれ
約３１０μｍである。しかし別の寸法もまた考えられ
る。円形面の小さな直径と、発光ダイオードの数の多さ
（図示した例では６９個）とによって光源２は必要な輝
度を達成する。この円形面の構成を例えば相並べて配置
される発光ダイオードを、互いに内外に位置する同心的
な円または螺線の形に配置することによっても実現する
ことができる。
【００１９】図３に示された光源２の部分断面図には、
金属製の支持材料領域９に導電的に接続されて、当該支
持材料領域９に配置されたチップパッドの形の発光ダイ
オード１０，１１，１２が示されている。これらの支持
材料領域９は熱伝導性の電気的な絶縁層１６上に配置さ
れている。絶縁層１６の下にはさらに別の熱伝導性の電
気的な絶縁層１７、例えば珪素またはセラミックが位置
しており、この絶縁層１７は例えば伝導性接着材または
ろう材層１８を用いて銅支持体１９に熱伝導的に接続さ
れている。この銅支持体１９は光源２における同時の均
等な熱分配のために、ひいては冷却のためにも働く。こ
の銅支持体１９を別の熱伝導のよい材料から製造する、
かつ／または冷却体に接続することもできる。
【００２０】光源２の冷却を例えば送風機またはペルテ
ィエ素子によって実現することができる。
【００２１】図４には２つの光源２が設けられている。
これらの光源２はそれぞれ１つの集光レンズ７を介して
それぞれ１つの表示部３に光を透射する。それぞれ所望
の投影領域５の高さおよび幅が互いに著しく異なる場合
には、この配置は特に重要である。したがって設けられ
ている発光ダイオードの光はより良好に利用される。さ
らにひずみに関連した問題がほとんど生じないか、もし
くはひずみの抑制をより簡単に実現することができる。
複数の光源２で１つだけの表示部３を透光させることも
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車に設けられた本発明によるヘッドアップ
ディスプレイの１実施例である。
【図２】本発明による光源の特に有利な例を示した平面
図である。
【図３】本発明による光源の特に有利な例を示した部分
断面図である。
【図４】分割された光源を有するヘッドアップディスプ
レイの概略図である。
【符号の説明】
１ 自動車、 ２ 光源、 ３ 液晶ディスプレイ（表
示部）、 ４ レンズ光学系、 ５ 投影領域、 ６
フロントガラス、 ７ 集光レンズ、 ８ 矢印、 ９
支持材料領域、 １０，１１，１２ 発光ダイオー
ド、 １３ 溝、１６，１７ 絶縁層、 １８ ろう材
層、 １９ 支持体
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｇ ３３７ ３３７Ｚ Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｌ Ｎ (71)出願人 390009416 Ｋｒｕｐｐｓｔｒａｂｅ 105，Ｆｒａｎ ｋｆｕｒｔ ａｍ Ｍａｉｎ，ＢＲＤ Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA23 HA28 MA20 2H091 FA45 FD02 LA11 LA30 MA03 MA07 3D044 BA03 BA22 BB01 BC25 BD13 5F041 DA07 DA14 DA19 DB08 FF06 FF11 5G435 AA03 AA04 AA14 AA18 BB12 BB15 BB19 CC12 DD04 EE25 GG02 GG08 GG23 GG26 GG27 GG28 GG44 LL17

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に自動車用のカラーヘッドアップディ
    スプレイであって、光源（２）の光が少なくとも部分的
    に光透過性の表示部（３）を通って放射されて、ガラス
    に投影可能になっている形式のものにおいて、 多数の赤、青および緑の発光ダイオード（１０，１１，
    １２）が、被覆されることなく共通の１つの支持体（１
    ６，１７，１９）上に配置されており、熱導出装置（１
    ９）が、発光ダイオードを冷却するために設けられてい
    ることを特徴とする、カラーヘッドアップディスプレ
    イ。
  2. 【請求項２】 多数の発光ダイオード（１０，１１，１
    ２）が、コンパクトな領域の形に配置されている、請求
    項１記載のカラーヘッドアップディスプレイ。
  3. 【請求項３】 前記コンパクトな領域がマトリックス状
    に形成されている、請求項２記載のカラーヘッドアップ
    ディスプレイ。
  4. 【請求項４】 同一色の発光ダイオードの個数が、目の
    スペクトルな感度と、前記複数の発光ダイオードのスペ
    クトルな効率とに適合されている、請求項１から３まで
    のいずれか１項記載のカラーヘッドアップディスプレ
    イ。
  5. 【請求項５】 前記コンパクトな領域が十分に丸い形を
    有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の
    カラーヘッドアップディスプレイ。
  6. 【請求項６】 単個発光ダイオード（１０，１１，１
    ２）が、チップパッドとして形成されており、該チップ
    パッドが金属製の支持材料領域（９）に取り付けられて
    いる、請求項１から５までのいずれか１項記載のカラー
    ヘッドアップディスプレイ。
  7. 【請求項７】 少なくとも１つのボンディングワイヤ
    （１５）が、それぞれチップパッド（１０，１１，１
    ２）と支持材料領域（９）とに接続されている、請求項
    ６記載のカラーヘッドアップディスプレイ。
  8. 【請求項８】 複数の発光ダイオード（１０，１１，１
    ２）が、直列に接続されている、請求項１から７までの
    いずれか１項記載のカラーヘッドアップディスプレイ。
  9. 【請求項９】 複数個ある、同一色の発光ダイオード
    （１０，１１，１２）が、直列に接続されている、請求
    項８記載のカラーヘッドアップディスプレイ。
  10. 【請求項１０】 液晶ディスプレイとしての光透過性の
    表示部（３）が、少なくとも部分的に遮断されている、
    請求項１から９までのいずれか１項記載のカラーヘッド
    アップディスプレイ。
  11. 【請求項１１】 表示部（３）がカラー液晶ディスプレ
    イであって、光源（２）が赤、青および緑の光を同時に
    放射するように構成されている、請求項１０記載のカラ
    ーヘッドアップディスプレイ。
  12. 【請求項１２】 液晶ディスプレイ（３）がモノクロ液
    晶ディスプレイであって、発光ダイオードの個々の色
    が、矢継ぎ早に相次いで接続・遮断可能である、請求項
    １０記載のカラーヘッドアップディスプレイ。
  13. 【請求項１３】 光源（２）と表示部（３）との間に集
    光レンズ（７）が、配置されている、請求項１から１２
    までのいずれか１項記載のカラーヘッドアップディスプ
    レイ。
  14. 【請求項１４】 発光ダイオード（１０，１１，１２）
    の光が、単数もしくは複数の鏡を用いて反射され、表示
    部（３）を通って放射されるように構成されている、請
    求項１から１３までのいずれか１項記載のカラーヘッド
    アップディスプレイ。
  15. 【請求項１５】 単数もしくは複数の表示部（３）が複
    数の光源（２）を有している、請求項１から１４までの
    いずれか１項記載のカラーヘッドアップディスプレイ。
JP2001106106A 2000-04-05 2001-04-04 カラーヘッドアップディスプレイ Pending JP2001356294A (ja)

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