JP2007108429A - Display device and headup display device for vehicle equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置とそれを備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。 The present invention relates to a display device and a vehicle head-up display device including the display device.
車両用ヘッドアップディスプレイ装置(HUD)は、表示装置と反射鏡とウィンドシールドの内面に形成されたハーフミラーとを備える。 The vehicle head-up display device (HUD) includes a display device, a reflecting mirror, and a half mirror formed on the inner surface of the windshield.
表示装置は、情報を表す表示光を出射するものであり、反射鏡は、表示装置からの表示光をハーフミラー(ウィンドシールド)へ向けて反射するものであり、ハーフミラーは、反射鏡からの反射光を運転者側へ向けて反射するものである。HUDは、ハーフミラーが反射鏡からの反射光を運転者側へ反射することによって、表示装置の情報を虚像として運転者に認識させるものである。 The display device emits display light representing information, the reflecting mirror reflects display light from the display device toward the half mirror (wind shield), and the half mirror is reflected from the reflecting mirror. The reflected light is reflected toward the driver side. The HUD causes the driver to recognize the information on the display device as a virtual image when the half mirror reflects the reflected light from the reflecting mirror toward the driver.
表示装置は、透過照明されることによって所望の情報を表示する液晶パネル等の表示器と、これを透過照明する光源とを備える。 The display device includes a display such as a liquid crystal panel that displays desired information by being transmissively illuminated, and a light source that illuminates the display.
液晶パネルと、これを透過照明する光源とを備える一般の表示装置において、光源として複数の発光ダイオードを面状に配置し、この発光ダイオードと液晶パネルの間に拡散板を設けるものが開示されている(特許文献1を参照)。
特許文献1では、記載されていないが、拡散板は、複数の発光ダイオードが発する光を均一化して液晶パネルを透過する照明光の輝度ムラを低減しようとするものである。しかし、発光ダイオードの光源は、殆んど点光源であるため、液晶パネルを透過する照明光の輝度ムラを充分に低減できない恐れがある。
Although not described in
一方、この輝度ムラを低減するため、拡散板が光を均一化する機能(光を拡散させる機能)を高めることが考えられる。しかし、この場合、液晶パネルを透過する照明光が、この拡散板によってより拡散されるため、透過照明光の輝度が低下するという問題が生じる。 On the other hand, in order to reduce this luminance unevenness, it is conceivable that the diffuser plate enhances the function of making the light uniform (the function of diffusing light). However, in this case, since the illumination light transmitted through the liquid crystal panel is further diffused by the diffusion plate, there arises a problem that the luminance of the transmitted illumination light is lowered.
このような表示装置をHUDに用いれば、透過照明光の輝度ムラが低減できない場合、HUDの表示に表示ムラが発生するという問題が生じ、透過照明光の輝度が低い場合、HUDの表示が弱まるという問題が生じる。 If such a display device is used for the HUD, if the luminance unevenness of the transmitted illumination light cannot be reduced, there is a problem that the display unevenness occurs in the display of the HUD. If the brightness of the transmitted illumination light is low, the display of the HUD is weakened. The problem arises.
この問題は、液晶パネルに限らず、透過照明されることによって所望の情報を表示する表示器に共通する問題であり、発光ダイオードに限らずランプ等の光源にも共通する問題であり、HUDに限らず、透過照明されることによって所望の情報を表示する表示器と、これを透過照明する光源と、光源からの光を均一化して表示器を透過照明させる拡散板とを備える表示装置に共通する問題である。 This problem is not limited to liquid crystal panels, but is a problem common to displays that display desired information by being transmitted and illuminated, and is a problem common to light sources such as lamps as well as light-emitting diodes. Not limited to a display device that includes a display that displays desired information by being transmissively illuminated, a light source that transmissively illuminates the display, and a diffuser that illuminates the display by uniformizing light from the light source. It is a problem to do.
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、表示器と、これを透過照明する光源と、光源からの光を均一化して表示器を透過照明させる拡散板とを備える表示装置において、表示器を透過する照明光の輝度の低下を抑えつつ、その輝度ムラを低減させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in a display device including a display, a light source that transmits and illuminates the display, and a diffusion plate that uniformizes light from the light source and transmits and illuminates the display. An object of the present invention is to reduce luminance unevenness while suppressing a decrease in luminance of illumination light transmitted through a display.
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
請求項1に記載の表示装置は、透過照明されることによって所望の情報を表示する表示器と、表示器の背後に配置されて表示器を透過照明する光源と、光源が発する光を均一化する拡散板と、拡散板で均一化された光を表示器へ集光させて表示器を透過照明させる第1集光レンズとを備える構成とする。
The display device according to
この構成では、光源が発する光を、拡散板により均一化させ、この均一化されると共に拡散されて広がった光を、第1集光レンズにより集光させて表示器を透過照明させる。これにより、第1集光レンズにより透過照明光の輝度の低下を抑えつつ、拡散板により透過照明光の輝度ムラを低減できる。 In this configuration, the light emitted from the light source is made uniform by the diffuser plate, and the light that has been made uniform and diffused and spread is condensed by the first condenser lens to transmit the display to the display. Thereby, the brightness | luminance nonuniformity of transmitted illumination light can be reduced with a diffuser plate, suppressing the fall of the brightness of transmitted illumination light with the 1st condensing lens.
請求項2に記載の表示装置は、光源と拡散板の間に配置されて光源が発する光を拡散板へ集光させる第2集光レンズを備える構成とする。
The display device according to
この構成では、光源が発する光を第2集光レンズにより拡散板へ集光させるため、上述の効果を得つつ透過照明光の輝度の低下をより抑えることができる。 In this configuration, since the light emitted from the light source is condensed on the diffusion plate by the second condenser lens, it is possible to further suppress the decrease in the luminance of the transmitted illumination light while obtaining the above-described effect.
請求項3に記載の表示装置は、光源を複数個備え、第2集光レンズを、複数の光源の各々に対応させて複数個備える構成とする。
The display device according to
この構成では、複数個の光源を設け、第2集光レンズを、この複数個の光源の各々に対応させて同じ複数個設ける。これにより、大きい面積を有する表示器を備える表示装置において、上述の効果を得ることができる。 In this configuration, a plurality of light sources are provided, and the same plurality of second condenser lenses are provided in correspondence with each of the plurality of light sources. Thereby, the above-described effects can be obtained in a display device including a display device having a large area.
請求項4に記載の表示装置は、光源が発光ダイオードで構成され、表示器が液晶パネルで構成される構成とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the light source is composed of a light emitting diode and the display is composed of a liquid crystal panel.
この構成でも、上述の効果を得ることができる。 Even with this configuration, the above-described effects can be obtained.
請求項5に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の表示装置を備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、表示器を透過し且つ所望の情報を表す表示光を、自車両のウィンドシールドへ向けて反射する反射鏡と、ウィンドシールド側に設けられて反射鏡からの反射光を反射する反射体とを備える構成とする。
A vehicle head-up display device according to
この構成では、車両用ヘッドアップディスプレイ装置が請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の表示装置を備える。これにより、車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、その表示が弱まることを抑えつつ、その表示ムラを低減させることができる。
In this configuration, the vehicle head-up display device includes the display device according to any one of
以下、本発明による表示装置を、車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した場合を例にして図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a case where the display device according to the present invention is applied to a head-up display device for a vehicle will be described with reference to the drawings.
(構成)
図1は、本発明の一施形態による車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の全体構成を示す模式図である。
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a vehicle head-up
図2は、車室内前方のインストルメントパネ7、ウィンドシールド8及びその周辺を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing the
図3は、図1に示す車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の内部構成を示す斜視模式図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the internal configuration of the vehicle head-up
図4は、図3に示す表示装置2の内部構成を示す図3中のVI矢視図である。
4 is a view taken along arrow VI in FIG. 3 showing the internal configuration of the
図5は、図4中のV−V線断面図である。 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
図6は、本発明の一実施形態による車両用ヘッドアップディスプレイ装置1(表示装置2)の電気回路構成を説明する回路構成図である。 FIG. 6 is a circuit configuration diagram illustrating an electrical circuit configuration of the vehicle head-up display device 1 (display device 2) according to the embodiment of the present invention.
車両用ヘッドアップディスプレイ装置(HUD)1は、図1に示すように、表示装置2と、反射鏡である平面鏡3と凹面鏡4と、ウィンドシールド8の内面(車室内側の面、図1において右側の面)に形成された反射体であるハーフミラー6とを備える。インストルメントパネル7の内部(図1において下側)に配置されたケーシング5は、表示装置2と平面鏡3と凹面鏡4とを内蔵する。
As shown in FIG. 1, a vehicle head-up display device (HUD) 1 includes a
ハーフミラー6は、図2に示すように、ウィンドシールド8において運転席側(図2において右側)に形成される。表示装置2等を内蔵するケーシング5は、ハーフミラー6の図2において下側、即ち、コンビネーションメータ11の背後、インストルメントパネル7の図1において下側に配置される。
As shown in FIG. 2, the
表示装置2は、例えば走行速度の情報を表す表示光を出射するものであり、平面鏡3と凹面鏡4は、表示装置2からの表示光をハーフミラー6(ウィンドシールド8)へ向けて反射するものであり、ハーフミラー6は、凹面鏡4からの反射光を運転者Mへ向けて反射するものである。
The
HUD1は、ハーフミラー6が凹面鏡4からの反射光を運転者Mへ反射することによって、表示装置2が出射した表示光が表す情報の実像2Aを、運転者Mに虚像2Bとして認識させるものである。
The
ケーシング5内において、表示装置2と平面鏡3と凹面鏡4とは、図3に示すように配置される。即ち、平面鏡3は、表示装置2が出射した表示光を凹面鏡4へ反射可能な位置に配置され、凹面鏡4は、平面鏡3からの反射光をハーフミラー6へ反射可能な位置に配置される。凹面鏡4は、虚像2Bを実像2Aに対して拡大表示させるものである。
In the
表示装置2は、図4と図5に示すように、表示器である液晶パネル21と、光源である発光ダイオード22と、第1集光レンズ23と、拡散板24と、第2集光レンズ25と、発光ダイオード22が実装されるプリント基板26とを備える。これらは、ケーシング部27に内蔵される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
液晶パネル21は、透過照明されることによって所望の情報(例えば走行速度)を表示するものであり、発光ダイオード22は、液晶パネル21の背後に配置されて液晶パネル21を透過照明するものである。第2集光レンズ25は、発光ダイオード22が発する光を所定の領域、即ち、拡散板24へ集光させる凸状のレンズであり、拡散板24は、第2集光レンズ25で集光された光を均一化するものである。第1集光レンズ23は、拡散板24で均一化され且つ拡散されて広がった光を所定の領域、即ち、液晶パネル21へ集光させて液晶パネル21を透過照明させる凸状のレンズである。
The
ここで、液晶パネル21は、例えば、横方向(図4において上下方向)へ長い形状を有し、発光ダイオード22を、この横方向へ1列に5個配置させる。第2集光レンズ25を、5個の発光ダイオード22の各々に対応させて、即ち、この横方向へ1列に5個配置させる。5個の第2集光レンズ25は、アクリル樹脂等の透明樹脂等から一体的に形成される。
Here, the
拡散板24と第1集光レンズ23も、同様にして、アクリル樹脂等の透明樹脂等から形成される。但し、拡散板24は、入射光を均一化(拡散)するため、光拡散処理が施される。
Similarly, the
発光ダイオード22が発する光は、液晶パネル21を、第2集光レンズ25と拡散板24と第1集光レンズ23とを介して透過照明する。これにより、液晶パネル21は、走行速度を表示し、表示装置2は、この走行速度を表す表示光を出射する。
Light emitted from the
尚、図1と図3を理解し易くするため、ケーシング5を、1点鎖線で図示し、図4と図5を理解し易くするため、ケーシング部27を、1点鎖線で図示している。
For easy understanding of FIGS. 1 and 3, the
以上説明した、本実施形態によるHUD1(表示装置2)の電気回路構成について、図6に基づいて説明する。 The electric circuit configuration of the HUD 1 (display device 2) according to the present embodiment described above will be described with reference to FIG.
マイクロコンピュータ等から構成される制御装置9には、バッテリ13から電力が常時供給される。イグニッションスイッチ12が、その作動状態(オンまたはオフ)を検出可能に接続され、当該自動車の走行速度を検出する速度センサ10が検出信号を入力可能に接続される。また、制御装置27には、液晶パネル21や発光ダイオード22やコンビネーションメータ11も接続される。
(作動)
上記構成において本実施形態によるHUD1の作動を説明する。
Power is always supplied from the
(Operation)
The operation of the
運転者によってイグニッションスイッチ12がオンされると、制御装置9は、それを検出して作動を開始する。即ち、図6において、速度センサ10からの出力信号に基づき、当該自動車の車速を算出し、この車速を液晶パネル21に表示させ、発光ダイオード22を点燈する。
When the
発光ダイオード22からの光は、図5に示すように、光路P1に従って第2集光レンズ25に入射し、第2集光レンズ25により集光されて拡散板24へ入射する。この入射光は、光路P2に従って、拡散板24により均一化(拡散)されて第1集光レンズ23へ入射する。この入射光は、光路P3に従って、第1集光レンズ23により集光されて液晶パネル21を透過照明する。
As shown in FIG. 5, the light from the
即ち、殆んど点光源である発光ダイオード22からの光は、第2集光レンズ25と第1集光レンズ23とにより効率良く集光され、且つ、その間に配置された拡散板24により均一化されて、液晶パネル21を透過照明する。これにより、液晶パネル21の照明光は、その輝度の低下が抑えられつつその輝度ムラが低減されて、液晶パネル21を透過照明することができる。この結果、液晶パネル21の表示が弱まることを抑えつつ、その表示ムラを低減することができる。
That is, most of the light from the
ここで、拡散板24は、その輝度が均一化された面発光部として機能するものといえる。
Here, it can be said that the diffusing
液晶パネル21は、透過照明されることによって走行速度を表示し、表示装置2は、車速を表す表示光を出射する。
The
表示装置2が出射した表示光(車速表示の実像2A)は、図1と図3で示すように光路P4に従って平面鏡3へ入射し、平面鏡3により光路P5に従って凹面鏡4へ向かって反射する。表示光(車速表示の実像2A)は、凹面鏡4により拡大され、光路P6に従ってハーフミラー6へ向かって反射する。拡大された表示光(実像2A)は、ハーフミラー6により、図1に示すように、光路P7に従って運転者の目Mに入射する。
The display light emitted from the display device 2 (
これにより、運転者は、拡大された車速表示の虚像2Bをハーフミラー6の前方(図1において左方向)に認識する。この際、運転者は、ハーフミラー6を通して景色も認識できるため、ハーフミラー6上で景色に重ねて車速表示の虚像2Bを認識できる。
Thus, the driver recognizes the enlarged
ここで、液晶パネル21の表示が弱まることを抑えつつ、その表示ムラを低減することができるため、車速表示の虚像2Bも、その表示が弱まることを抑えつつ、その表示ムラを低減することができる。
Here, since it is possible to reduce the display unevenness while suppressing the display of the
また、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の一般的効果として、運転者は、視線移動時間を短くすることができ、焦点調整負荷を低減できる。 Further, as a general effect of the vehicle head-up display device, the driver can shorten the eye movement time and reduce the focus adjustment load.
以上のように、本実施形態による表示装置2は、透過照明されることによって所望の情報を表示する表示器である液晶パネル21と、液晶パネル21の背後に配置されて液晶パネル21を透過照明する光源である発光ダイオード22と、発光ダイオード22が発する光を均一化する拡散板24と、拡散板24で均一化された光を液晶パネル21へ集光させて液晶パネル21を透過照明させる第1集光レンズ23とを備える。
As described above, the
この構成では、発光ダイオード22が発する光を、拡散板24により均一化させ、この均一化されると共に拡散されて広がった光を、第1集光レンズ23により集光させて液晶パネル21を透過照明させる。これにより、第1集光レンズ23により透過照明光の輝度の低下を抑えつつ、拡散板23により透過照明光の輝度ムラを低減できる。
In this configuration, the light emitted from the
尚、液晶パネル21の表示、即ち、車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の表示は、車速に限らず、簡易ナビゲーション、ナイトビュー等とすることができる。
The display on the
また、上述の例では、発光ダイオード22と拡散板24の間に配置されて発光ダイオード22が発する光を拡散板24へ集光させる第2集光レンズ25を備える構成としたが、第2集光レンズ25を省略しても、上述の効果を得ることができる。
In the above example, the second
但し、第2集光レンズ25を追加することにより、上述の効果を得つつ透過照明光の輝度の低下をより抑えることができる。
However, by adding the
また、上述の例では、5個の第2集光レンズ25を一体的に形成したが、別体として形成することができる。
In the above example, the five
また、上述の例では、発光ダイオード22を、横方向(図4において上下方向)へ1列に5個配置させたが、液晶パネル21の形状や大きさに応じて、縦方向へ1列としたり他の個数や複数列とすることができる。
In the above example, five
また、表示器は、液晶パネル21に限る必要はなく、透過照明されて所望の情報を表示するものであれば良く、例えば、透明シートに所定のシンボルが印刷されて透過照明されるインジケータやウォーニング等とすることができる。インジケータやウォーニングは、透過照明されることでそのシンボルが示す情報を知らせたり、そのシンボルが示す警告をするものである。
Further, the display device is not limited to the
また、本発明による表示装置2は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置1以外に適用することができる。
The
上述したように、拡散板24により均一化され且つ拡散されて広がった光を第1集光レンズ23により集光させて液晶パネル21を透過照明させるため、表示装置2の視野角は、狭くなる。しかし、車両用ヘッドアップディスプレイ装置(HUD)1は、虚像2Bを遠方に表示するものであり、これを運転者に視認させるものであるため、HUD1の視野角を狭くすることが可能である。即ち、表示装置2の視野角を狭くすることが許容される。
As described above, the light that is made uniform and diffused by the
つまり、本発明による表示装置2は、その視野角が狭いことが許容される車両用ヘッドアップディスプレイ装置等に適用されて最適である。
That is, the
また、上述の例に限らず、上述の例の種々の組み合わせや、種々の変形例が考えられる。 Moreover, not only the above-mentioned example but various combinations of the above-mentioned examples and various modifications can be considered.
1 車両用ヘッドアップディスプレイ装置(HUD)
2 表示装置、21 液晶パネル(表示器)、22 発光ダイオード(光源)
23 第1集光レンズ、24 拡散板、25 第2集光レンズ
26 プリント基板、27 ケーシング部
3 平面鏡(反射鏡)、4 凹面鏡(反射鏡)、5 ケーシング
6 ハーフミラー(反射体)、7 インストルメントパネル、8 ウィンドシールド
9 制御装置、10 速度センサ、11 コンビネーションメータ
12 イグニッションスイッチ、 13 バッテリ
1 Vehicle head-up display (HUD)
2 Display device, 21 Liquid crystal panel (display), 22 Light emitting diode (light source)
Claims (5)
前記表示器の背後に配置されて、該表示器を透過照明する光源と、
前記光源が発する光を均一化する拡散板と、
前記拡散板で均一化された光を前記表示器へ集光させて該表示器を透過照明させる第1集光レンズとを備えることを特徴とする表示装置。 A display for displaying desired information by being transmissively illuminated;
A light source disposed behind the display for illuminating the display;
A diffusion plate for uniformizing the light emitted from the light source;
A display device comprising: a first condensing lens that condenses the light uniformized by the diffusion plate onto the display and transmits the display through the display.
前記第2集光レンズを、前記複数個の前記光源の各々に対応させて該複数個備えることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。 A plurality of the light sources;
3. The display device according to claim 2, wherein the plurality of second condenser lenses are provided corresponding to each of the plurality of light sources.
前記表示器は、液晶パネルで構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の表示装置。 The light source is composed of a light emitting diode,
The display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the display unit includes a liquid crystal panel.
前記表示器を透過し且つ前記所望の情報を表す表示光を、自車両のウィンドシールドへ向けて反射する反射鏡と、
前記ウィンドシールド側に設けられて反射鏡からの反射光を反射する反射体とを備えることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。 A vehicle head-up display device comprising the display device according to any one of claims 1 to 4,
A reflective mirror that reflects the display light that passes through the display and represents the desired information toward the windshield of the host vehicle;
A vehicle head-up display device comprising: a reflector that is provided on the windshield side and reflects reflected light from a reflecting mirror.
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