JP2011033712A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示パネル及びこの液晶表示パネルを照明する発光ダイオード等の光源を備えた液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display panel and a liquid crystal display device including a light source such as a light emitting diode that illuminates the liquid crystal display panel.
従来の液晶表示装置は特許文献1,2に開示されている。かかる液晶表示装置は、第1の有色光を発する第1の光源と、第2の有色光を発する第2の光源と、前記第1の有色光を透過させるとともに前記第2の有色光を反射させる透過反射部材と、前記第1の有色光並びに前記第2の有色光を含む照明光にて照明される液晶表示パネルとを備え、前記第1,第2の光源から発せられる前記第1,第2の有色光は、略平行光束化された状態で前記透過反射部材に各々入射され、前記透過反射部材と前記液晶表示パネルとの間には、前記透過反射部材から出射される略平行光束化された前記照明光を拡散させるための拡散部材が配設されたものである。
Conventional liquid crystal display devices are disclosed in
しかしながら、このような液晶表示装置は、温度が変化した場合であっても、混合された照明光を一定の色を得るために、カラーセンサを用いて照明光を検出し、前記カラーセンサによって検出された色度データに基づいてマイクロコンピュータが各光源の出力を制御する必要があり、カラーセンサによって照明光を得るために専用の導光体を反射透過部材と液晶表示パネルとの間に配設する必要があり、部品数が増えることから液晶表示装置の構造を複雑化してしまうという問題を有している。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、部品数の増加を抑えて照明光の色検出と制御を行い、コストアップを抑制することが可能な液晶表示装置を提供するものである。
However, such a liquid crystal display device detects the illumination light using a color sensor in order to obtain a certain color of the mixed illumination light even when the temperature changes, and the color sensor detects the illumination light. The microcomputer needs to control the output of each light source based on the chromaticity data, and a dedicated light guide is provided between the reflective / transmissive member and the liquid crystal display panel to obtain illumination light by the color sensor. Therefore, there is a problem that the structure of the liquid crystal display device is complicated because the number of parts increases.
The present invention has been made in view of this problem, and provides a liquid crystal display device capable of performing color detection and control of illumination light while suppressing an increase in the number of components and suppressing an increase in cost.
本発明は、第1の有色光L1を発する第1の光源23と、第2の有色光L2を発する第2の光源24と、前記第1の有色光L1を透過させるとともに前記第2の有色光L2を反射させる透過反射部材29と、前記第1の有色光L1並びに前記第2の有色光L2を含む照明光L3にて照明される液晶表示パネル21と、前記透過反射部材29から出射された前記照明光L3を拡散させる拡散部材201と、を備えた液晶表示装置において、前記透過反射部材29から出射される前記照明光L3の一部L4の色度を検出し、色度データを出力する検出手段202と、前記色度データに基づいて前記第一の光源23及び前記第二の光源24の少なくとも一方に供給する電力を調整する制御手段56と、前記拡散部材201に設けられ前記透過反射部材29から出射される前記照明光L3の一部L4を前記検出手段202の方向に反射させる反射部201aと、を有するものである。
The present invention includes a
また、本発明は、前記拡散部材201は、レンチキュラレンズからなるものである。
In the present invention, the
透過反射部材から出射される照明光の一部を検出手段の方向に反射させる反射部を拡散部材に設けたことにより、部品数の増加を抑えて照明光の色検出と制御を行い、コストアップを抑制することが可能になる。 By providing a diffuser on the diffuser that reflects part of the illumination light emitted from the transflective member in the direction of the detector, the color of the illumination light can be detected and controlled without increasing the number of components, resulting in increased costs. Can be suppressed.
以下、添付図面に基づいて、本発明をヘッドアップディスプレイ装置10に適用した一実施形態を説明する。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a head-up
ヘッドアップディスプレイ装置10は、車両11のダッシュボード12内に配設されている(図1参照)。かかるヘッドアップディスプレイ装置10が投射する表示光Lは、車両11のフロントガラス13により車両11の利用者14側に反射される。利用者14は、虚像Vを風景と重畳させて視認することができる。換言すれば、ヘッドアップディスプレイ装置10は、ヘッドアップディスプレイ装置10に備えられる後述する液晶表示装置から発せられる表示光Lをフロントガラス13に照射し、この照射によって得られた虚像Vを利用者14に視認させるものである。これにより利用者14は、虚像Vを風景と重畳させて観察することができる。
The head-up
ヘッドアップディスプレイ装置10は、液晶表示装置20,反射器30等をハウジング40内に収容したものである(図2参照)。また液晶表示装置20は、図3に示すように液晶表示パネル21と、この液晶表示パネル21を照明する照明手段22と、液晶表示パネル21と照明手段22の後述するダイクロイックミラーとの間に配設される拡散部材201と、カラーセンサ(検出手段)202とを備えている。カラーセンサ202は、拡散部材201の反射部201aで反射された照明光L3の一部L4の色度を検出すると共に、後述するマイコンに色度データを出力する。
The head-up
液晶表示パネル21は、例えば一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前後面に偏光膜を各々設けたTFT(薄膜トランジスタ)型LCDからなるものである。液晶表示パネル21は、車両11の速度の計測値を数値として表示することができる。なお、液晶表示パネル21によって表示される表示情報は、車速に限らず任意であり、例えばエンジン回転数,走行距離情報、ナビゲーション情報、外気温情報であってもよい。
The liquid
照明手段22は、第1の光源23と、第2の光源24と、第1の配線基板25と、第2の配線基板26と、第1の集光レンズ27と、第2の集光レンズ28と、ダイクロイックミラー(透過反射部材)29とを備えている。
The illumination means 22 includes a
第1の光源23は、第1の有色光である緑色光L1を発する複数個のチップ型発光ダイオードからなる。個々の第1の光源23は、その光照射領域角度が第1の光軸C1を中心として左右にそれぞれ略60度の指向性を持つものが採用されている。このことは、個々の第1の光源23は、その光照射領域角度がそれぞれ略120度であることを意味している。
The
第2の光源24は、第2の有色光である赤色光L2を発する複数個のチップ型発光ダイオードからなる。個々の第2の光源24は、第1の光源23と同様に、その光照射領域角度が第2の光軸C2を中心として左右にそれぞれ略60度の指向性を持つものが採用されている。このことは、個々の第2の光源24は、その光照射領域角度がそれぞれ略120度であることを意味している。
The
第1の配線基板25は、例えば熱伝導性の高い略矩形状のアルミ基板からなり、複数個の第1の光源23が高密度実装されてなる。第2の配線基板26は、例えば熱伝導性の高い略矩形状のアルミ基板からなり、複数個の第2の光源24が高密度実装されてなる。なお、第2の配線基板26の外形形状は、第1の配線基板25の外形形状と略同一となっている。
The
第1の集光レンズ27は、透光性合成樹脂からなり、個々の第1の光源23に対応してダイクロイックミラー29側に突出する凸状の球面部27aを複数形成してなる。そして、前記光照射領域角度を有して第1の光源23から発せられる緑色放射光は、第1の光源23の発光面と対向するように第1の光源23の真上に位置してなる受光面27bを通じて第1の集光レンズ27内部に照射される。
The
かかる緑色照射光のうち、第1の光軸C1上を直進する前記緑色照射光は、第1の集光レンズ27内部を通過する際に屈折されずにそのまま直進し球面部27aに至り(図4中、光路S1参照)、これ以外の前記緑色照射光は、第1の集光レンズ27内部を通過する際に屈折されて球面部27aに至る(図4中、光路S2参照)。
Of the green irradiation light, the green irradiation light traveling straight on the first optical axis C1 travels straight without being refracted when passing through the
さらに、光路S1を経て球面部27aに到達してなる前記緑色照射光は、球面部27aから直進光として出射され、ダイクロイックミラー29側に導かれる(図4中、光路S3参照)。また光路S2を経て球面部27aに到達してなる前記緑色照射光は、球面部27aから第1の光軸C1と略平行となるような直進光として出射され、ダイクロイックミラー29側に導かれる(図4中、光路S4参照)。
Further, the green irradiation light that reaches the
従って、各第1の光源23から発せられる前記緑色放射光(緑色光L1)は、第1の集光レンズ27から出射されたときに、光路S3,S4のごとき各々略平行光束化された状態で、ダイクロイックミラー29側に進み、ダイクロイックミラー29に入射されてなる。換言すれば、各第1の光源23から発せられる前記緑色放射光(緑色光L1)は、第1の集光レンズ27を通じて各々略平行光束化された状態でダイクロイックミラー29に入射されることになる。
Therefore, when the green radiated light (green light L1) emitted from each
第2の集光レンズ28は、透光性合成樹脂からなり、個々の第2の光源24に対応してダイクロイックミラー29側に突出する凸状の球面部28aを複数形成してなる。そして、前記光照射領域角度を有して第2の光源24から発せられる赤色放射光は、第2の光源24の発光面と対向するように第2の光源24の真上に位置してなる受光面28bを通じて第2の集光レンズ28内部に照射される。
The
かかる赤色照射光のうち、第2の光軸C2上を直進する前記赤色照射光は、第2の集光レンズ28内部を通過する際に屈折されずにそのまま直進し球面部28aに至り(図5中、光路T1参照)、これ以外の前記赤色照射光は、第2の集光レンズ28内部を通過する際に屈折されて球面部28aに至る(図5中、光路T2参照)。
Of the red irradiation light, the red irradiation light traveling straight on the second optical axis C2 travels straight as it is without being refracted when passing through the inside of the
さらに、光路T1を経て球面部28aに到達してなる前記赤色照射光は、球面部28aから直進光として出射され、ダイクロイックミラー29側に導かれる(図5中、光路T3参照)。また光路T2を経て球面部28aに到達してなる前記赤色照射光は、球面部28aから第2の光軸C2と略平行となるような直進光として出射され、ダイクロイックミラー29側に導かれる(図5中、光路T4参照)。
Further, the red irradiation light that reaches the spherical portion 28a via the optical path T1 is emitted as straight light from the spherical portion 28a and guided to the
従って、各第2の光源24から発せられる前記赤色放射光(赤色光L2)は、第2の集光レンズ28から出射されたときに、光路T3,T4のごとき各々略平行光束化された状態で、ダイクロイックミラー29側に進み、ダイクロイックミラー29に入射されてなる。換言すれば、各第2の光源24から発せられる前記赤色放射光(赤色光L2)は、第2の集光レンズ28を通じて各々略平行光束化された状態でダイクロイックミラー29に入射されることになる。なお、第2の集光レンズ28(各球面部28a)の形状は、第1の集光レンズ27(各球面部27a)の形状と略同一であるものとする。
Therefore, when the red emitted light (red light L2) emitted from each second
ダイクロイックミラー29は、ガラス基板の前面(つまり、拡散部材201の背面と向かい合う面)に蒸着により形成された反射膜29aを有してなるもので、略平行光束化された各緑色光L1の進行方向並びに略平行光束化された各赤色光L2の進行方向に対して各々略45度の傾きを有するように傾斜配置されてなる。
The
かかるダイクロイックミラー29は、各第1の光源23が発した各緑色光L1を透過させるとともに、各第2の光源24が発した各赤色光L2を反射させるものである。そして、ダイクロイックミラー29を透過する略平行光束化された各緑色光L1と、ダイクロイックミラー29を通じて反射される略平行光束化された各赤色光L2とが、ダイクロイックミラー29によって各々混色され、この混色された各照明光(各橙色光)L3が略平行光束となって拡散部材201側に導かれる。
The
ここで、略平行光束化された緑色光L1(光路S3,S4を経た光)がダイクロイックミラー29に入射する際の、ダイクロイックミラー29の背面29bに対して垂直方向に延びる垂線Nと光路S3,S4とのなす角度(緑色光L1のダイクロイックミラー29に対する入射角)K1は、ともに理想入射角である45度となる(図4参照)。同様に、略平行光束化された赤色光L1(光路T3,T4を経た光)がダイクロイックミラー29に入射する際の、ダイクロイックミラー29の垂線Nと光路T3,T4とのなす角度(赤色光L2のダイクロイックミラー29に対する入射角)K2は、それぞれ理想入射角である45度となる(図5参照)。
Here, when the green light L1 (light having passed through the optical paths S3 and S4) converted into a substantially parallel light flux enters the
このようにダイクロイックミラー29に対する緑色光L1(光路S3,S4)の入射角K1が全て一定であり、さらにダイクロイックミラー29に対する赤色光L2(光路T3,T4)の入射角K2が全て一定であることに伴い、ダイクロイックミラー29から出射される略平行光束化された各照明光(各橙色光)L3は、緑色光L1と赤色光L2との割合(バランス)が一定状態に保たれている。
Thus, the incident angles K1 of the green light L1 (optical paths S3 and S4) to the
従って、従来のように緑色光L1及び赤色光L2が略平行光束化されていない状態でダイクロイックミラー29に入射してしまうことにより生じていた照明光L3の色ムラが、本実施形態では緑色光L1及び赤色光L2が第1,第2の集光レンズ27,28を通じて略平行光束化された状態でダイクロイックミラー29に前記理想入射角(入射角K1,K2)にて各々入射されることで、ダイクロイックミラー29から出射される照明光L3が、色ムラの解消された状態で拡散部材201側に導かれる構成となる。
Therefore, the color unevenness of the illumination light L3 caused by the incident light on the
つまり、緑色光L1と赤色光L2の光が、ダイクロイックミラー29に対し前記理想入射角にて各々入射される構成を採用したことで、照明光L3を構成する緑色光L1と赤色光L2とのバランスがダイクロイックミラー29の位置(つまり、ダイクロイックミラー29への光の入射位置)に関係なく一定に保たれるため、ダイクロイックミラー29から出射される略平行光束化された照明光L3は、色ムラの抑制された状態で拡散部材201側に導かれる構成となる。
That is, by adopting a configuration in which the green light L1 and the red light L2 are respectively incident on the
拡散部材201は、光透過性の合成樹脂からなり、略平板状に形成され、液晶表示パネル21の背面に沿うように配設されてなる。かかる拡散部材201は、ダイクロイックミラー29から出射される略平行光束化された照明光L3を拡散させ、且つ液晶表示パネル21から発せられる表示光Lを均一化させるための光拡散板としての機能を有してなる。
The diffusing
拡散部材201は、照明光L3を拡散させるとともに表示光Lを均一化させるものであり、レンチキュラレンズ(一方向に延在するシリンドリカルレンズを複数個配置することにより構成されるレンズ)からなる。また、拡散部材201は、照明光L3をカラーセンサ202の方向へ反射させ、反射光L4を得る反射部201aと、反射光L4をカラーセンサ202に導く導光部201bを有する。
The diffusing
そして、拡散部材201の前方に位置する液晶表示パネル21は、拡散部材201を通じて拡散された色ムラのない照明光L3を照明してなる。さらに、液晶表示パネル21を照明してなる照明光L3は、液晶表示パネル21の前面側に色ムラの抑制された表示光Lとなって拡散発光し、この表示光Lが反射器30の後述する凹面鏡、ハウジング40の後述する窓部を経て、フロントガラス13側に投影され、これにより利用者14は表示光Lによる色ムラの抑制された虚像Vを視認することができる。
The liquid
反射器30は、図2に示すように凹面鏡31と、保持部材32と、ステッピングモータ33とを備えている。凹面鏡31は、樹脂(例えばポリカーボネート)に金属(例えばアルミニウム)を蒸着させ、反射面31aを形成したものである。かかる反射面31aは、凹面となっており、表示装置20(液晶表示パネル21)が発した色ムラのない表示光Lが拡大されて虚像Vが表示される。なお、凹面鏡31は、保持部材32に両面粘着テープにより接着されている。保持部材32は、樹脂(例えばABS)からなるものであり、歯車部34並びに軸部35が一体に形成されている。保持部材32の軸部35はハウジング40に軸支されている。
As shown in FIG. 2, the
ステッピングモータ33の回動軸には歯車36が取付けられており、この歯車36は、保持部材32の歯車部34と噛合されている。凹面鏡31は、保持部材32とともに回動可能な状態で支持されており、ステッピングモータ33により凹面鏡31を回動させ、表示光Lの投射方向を調整することができる。車両11の利用者14は、押釦スイッチ(図示しない)を操作し表示光Lが目の位置に反射されるように(すなわち、虚像Vを視認できるように)凹面鏡31の角度を調整する。
A
ハウジング40には、表示装置20並びに反射器30が収容される。かかるハウジング40には、表示光Lが出射する窓部41が設けられている。この窓部41は、透光性樹脂(例えばアクリル)からなるものであり、湾曲形状になっている。また、ハウジング40には、遮光壁42が設けられており、太陽光等の外光が表示装置20に入射し虚像Vが見えにくくなる現象(ウォッシュアウト)を防止している。この遮光壁42は、平板形状になっており、ハウジング40の上部から斜めに垂下するように形成されている。
The
図6は液晶表示装置20の電気的構成を示すブロック図である。51は速度センサであり、この速度センサ51は車両11の速度を検出し、マイコン52に速度データを出力する。カラーセンサ202はマイコン52に色度データを出力する。マイコン52は、駆動回路53を介して、液晶表示パネル21に駆動信号を出力し、液晶表示パネル21に車両の速度を表示させると共に、駆動回路54,55を介して、光源23,24に駆動信号を出力し、光源23,24を発光させる。制御手段56は、マイコン52と駆動回路54,55とからなるものであり、カラーセンサ202が出力した色度データに基づいて、照明光L3が所望の色度になるように、光源23,24に印加する駆動電圧を調整する。
FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of the liquid
本実施形態では、カラーセンサ202が出力した色度データに基づいて、光源23,24に供給する電力を調整することにより、表示光Lの色度が所望の色度になり、且つ、カラーセンサ202が照明光L3を遮ることがないため、液晶表示パネルが均一に透過照明される。且つ、ダイクロイックミラー29から出射される照明光L3の一部L4をカラーセンサ202の方向に反射させる反射部201aを拡散部材201に設けたことにより、部品数の増加を抑えて照明光L3の色検出と制御を行い、コストアップを抑制することが可能になる。
In the present embodiment, the chromaticity of the display light L becomes a desired chromaticity by adjusting the power supplied to the
また、第1,第2の光源23,24から発せられる緑色光L1,赤色光L2は、第1,第2の集光レンズ27,28を通じて略平行光束化された状態でダイクロイックミラー29に各々入射されてなることにより、液晶表示パネル21は、緑色光L1と赤色光L2とを含む色ムラの抑制された照明光L3にて照明され、且つ色ムラの抑制された表示光Lをフロントガラス13に照射してなる。これにより利用者14は、色ムラの抑制された表示像Vを視認することができる。
Further, the green light L1 and the red light L2 emitted from the first and second
これに加えて、ダイクロイックミラー29と液晶表示パネル21との間には、ダイクロイックミラー29から出射される略平行光束化された照明光L3を拡散させるための拡散部材201が配設されてなることにより、略平行光束化された色ムラのない照明光L3が拡散部材201を通じて所定角度範囲にて拡散され、その後、かかる拡散光が液晶表示パネル21に照射されることで、表示光Lが色ムラのない拡散した状態で発せられることになる。
In addition, a diffusing
このような構成としたことによって、利用者14が、例えば頭部を左側、または右側に大きく傾けた状態で表示像Vを視認しようとした場合であっても、表示光Lが所定角度範囲にて拡散されていることで、色ムラの抑制された表示像Vを良好に視認することが可能となる。言い換えれば、利用者14が、例えば色ムラの抑制された表示像Vを良好に視認できる位置から多少動いて、この動いた位置から表示像Vを見た場合であっても、表示像V(表示光L)の輝度変化が抑制されるため、利用者14に色ムラのない良好な表示形態を視認させることが可能となる。
With such a configuration, even when the
なお、本実施形態では、液晶表示パネル21から発せられる表示光Lがフロントガラス13に照射される例について説明したが、例えばフロントガラス13に表示光Lを良好に利用者14に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス13とは別の専用の反射部材に表示光Lを照射する構成としてもよい。また、本実施形態は、発光色が異なる2種類の発光ダイオード20,21を用いたものであったが、例えば、発光色が異なる3種類の発光ダイオードを用いても良い。
In the present embodiment, an example in which the display light L emitted from the liquid
20 液晶表示装置
21 液晶表示パネル
23 第1の光源
24 第2の光源
29 透過反射部材
56 制御手段
201 拡散部材
201a 反射部
202 カラーセンサ(検出手段)
L1 第1の有色光
L2 第2の有色光
DESCRIPTION OF
L1 1st colored light L2 2nd colored light
Claims (2)
前記透過反射部材から出射される前記照明光の一部の色度を検出し、色度データを出力する検出手段と、前記色度データに基づいて前記第一の光源及び前記第二の光源の少なくとも一方に供給する電力を調整する制御手段と、前記拡散部材に設けられ前記透過反射部材から出射される前記照明光の一部を前記検出手段の方向に反射させる反射部と、を有することを特徴とする液晶表示装置。 A first light source that emits first colored light, a second light source that emits second colored light, a transmission / reflection member that transmits the first colored light and reflects the second colored light, A liquid crystal display comprising: a liquid crystal display panel illuminated with illumination light including the first colored light and the second colored light; and a diffusing member for diffusing the illumination light emitted from the transmission / reflection member. In the device
Detecting means for detecting a chromaticity of a part of the illumination light emitted from the transmissive reflecting member and outputting chromaticity data; the first light source and the second light source based on the chromaticity data; A control unit that adjusts power supplied to at least one of the light source and a reflection unit that is provided in the diffusion member and reflects a part of the illumination light emitted from the transmission / reflection member toward the detection unit. A characteristic liquid crystal display device.
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