JP2018116111A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置に関する。 The present invention relates to a display device.
従来から光源からの光を受けて表示画像を表す表示光を発する液晶パネルと、この表示光をウインドシールド等の投射部材に導くことで虚像を表示する光学系と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置が知られている。例えば、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、光源からの光を平行化した後に液晶パネルのサイズに合わせて調整するコンデンサレンズ、フィールドレンズ等の光学部材を備える。この液晶パネルは、光源からの光を透過させることで白色を表示し、光源からの光を遮断させることで黒色を表示する。
2. Description of the Related Art A head-up display device comprising a liquid crystal panel that emits display light that represents a display image by receiving light from a light source, and an optical system that displays a virtual image by guiding the display light to a projection member such as a windshield It has been known. For example, the head-up display device described in
液晶パネルの構造上、光源からの光を遮断した場合であっても、光源からの光の一部が漏れる。このため、液晶パネルにおいて完全な黒色の表示を行うことが困難となり、表示画像の視認性が低下するおそれがある。 Even if the light from the light source is blocked due to the structure of the liquid crystal panel, part of the light from the light source leaks. For this reason, it becomes difficult to perform complete black display on the liquid crystal panel, and the visibility of the display image may be reduced.
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、表示画像の視認性を向上させた表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a display device in which the visibility of a display image is improved.
上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、レーザー光を出射するレーザー光源部と、前記レーザー光源部からの前記レーザー光を走査する走査部と、前記走査部を通じて前記レーザー光を走査する際、前記レーザー光を照射させるオン状態と前記レーザー光の照射を停止させるオフ状態との間で切り替える制御部と、前記走査部により走査される前記レーザー光を受けて表示画像を表す表示光を出射する液晶パネルと、を備える。 In order to achieve the above object, a display device of the present invention scans the laser light through a laser light source unit that emits laser light, a scanning unit that scans the laser light from the laser light source unit, and the scanning unit. A control unit that switches between an on state in which the laser light is irradiated and an off state in which the laser light irradiation is stopped, and a display light that represents the display image by receiving the laser light scanned by the scanning unit. A liquid crystal panel that emits light.
本発明によれば、表示画像の視認性を向上させることができる。 According to the present invention, the visibility of a display image can be improved.
以下、本発明に係る表示装置を車両に搭載するヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a display device according to the present invention is applied to a head-up display device mounted on a vehicle will be described.
図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置1は、車両のダッシュボード7内に設けられ、表示画像を表す表示光Lをウインドシールド2に向けて照射する。視認者3(主に運転者)は、ウインドシールド2に反射した表示光Lを受けて、表示画像を表す虚像Vを視認することができる。
As shown in FIG. 1, the head-up
図2に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置1は、レーザー光源部10と、走査部30と、光学部材41と、拡散部材42と、液晶パネル20と、光学リレー73と、ハウジング80と、制御部100と、を備える。
As shown in FIG. 2, the head-
ハウジング80は、例えば、遮光性を有する樹脂によって箱状に形成される。ハウジング80には、ウインドシールド2に対向する面に開口部80aが形成され、その開口部80aは、アクリル等の透光性樹脂により湾曲形状に形成される窓部81によって塞がれている。表示光Lは、窓部81を透過してハウジング80内からウインドシールド2に向かう。ハウジング80内には、制御部100を除くヘッドアップディスプレイ装置1の各構成が内蔵されている。なお、制御部100は、ハウジング80内に設けられていてもよい。
The
図3に示すように、レーザー光源部10は、照明部11と、反射透過光学部13と、輝度ムラ低減光学部14と、を備える。
照明部11は、赤色光Rを発する赤色LED(Light Emitting Diode)11rと、緑色光Gを発する緑色LED11gと、青色光Bを発する青色LED11bと、を備える。制御部100は、表示期間においては、3つのLED11r,11g,11bのうち何れか一つを発光させ、発光するLED11r,11g,11bを所定時間毎に切り替えるフィールドシーケンシャル方式にて照明部11の制御を行う。
As shown in FIG. 3, the laser
The
反射透過光学部13は、光R,G,Bに基づき合成レーザー光Cを生成するものであって、光を反射する反射ミラー13aと、誘電体の多層膜等の薄膜が鏡面に形成された鏡で構成され、光の透過と反射を行うダイクロイックミラー13b、13cと、を備える。
The reflection / transmission
反射ミラー13aは、赤色LED11rからの赤色光Rを輝度ムラ低減光学部14に向かって反射する位置に設けられている。ダイクロイックミラー13bは、緑色LED11gからの緑色光Gを輝度ムラ低減光学部14に向かって反射し、反射ミラー13aからの赤色光Rを透過する位置に設けられている。ダイクロイックミラー13cは、青色LED11bからの青色光Bを輝度ムラ低減光学部14に向かって反射し、反射ミラー13a及びダイクロイックミラー13bからの赤色光R及び緑色光Gを輝度ムラ低減光学部14に向かって透過する位置に設けられている。
The
輝度ムラ低減光学部14は、ミラーボックスやアレイレンズなどからなるもので、上述の合成レーザー光Cを乱反射、散乱、屈折させることで光のムラを低減する。
The luminance unevenness reducing
図2に示すように、走査部30は、ミラー面30aを備え、そのミラー面30aを振動可能に構成される。走査部30は、ピエゾ型、電磁型及び静電型の何れが採用されてもよい。走査部30は、ミラー面30aを振動させることで、レーザー光源部10が出射した合成レーザー光Cを液晶パネル20に向けて反射させつつ走査する。これにより、液晶パネル20の上面に表示画像Mが生成される。具体的な走査部30の走査態様については後述する。
As shown in FIG. 2, the
光学部材41は、例えば、光学樹脂又は光学ガラスにより形成される凸レンズである。光学部材41は、例えばフィールドレンズとして機能する。詳しくは、光学部材41は、走査部30からの合成レーザー光Cを合成レーザー光Cの入射角を調整したうえで拡散部材42に入射させる。これにより、走査された合成レーザー光Cを光学リレー73を介して視認者3のアイボックスに導くことができる。
The
拡散部材42は、例えば、拡散板であり、光学部材41を経た合成レーザー光Cを液晶パネル20の表示領域22に合わせて拡散する。拡散部材42を経た合成レーザー光Cの拡散状態は等方性、異方性の何れであってもよい。この拡散部材42により表示画像Mにスペックルノイズが生じることを抑制することができる。これにより、表示画像M及び虚像Vにおいて局所的に輝度が高くなることで表示画像M及び虚像Vが局所的にぎらつくことが抑制される。
The diffusing
図2に示すように、液晶パネル20は、例えば、赤色、緑色、青色の3色のカラーフィルターを有するTFT液晶を備える。液晶パネル20は走査された合成レーザー光Cに基づき表示画像Mを表示する。液晶パネル20は、その中央部分に位置し、表示画像Mを表示する領域である表示領域22を有する。
As shown in FIG. 2, the
図6に示すように、液晶パネル20は、マトリクス状に配置された複数の画素21を有する。液晶パネル20は、制御部100による制御のもと、液晶分子の制御により画素21毎に透過状態及び不透過状態の何れかに設定する。全ての画素21は、透過状態及び不透過状態の何れかに設定される。透過状態にある画素21aは合成レーザー光Cを透過させる。これにより、画素21aは白色で表示される。不透過状態にある画素21bは合成レーザー光Cを遮断する。これにより、画素21bは黒色で表示される。
As shown in FIG. 6, the
図2に示すように、光学リレー73は、液晶パネル20からの表示画像Mを表す表示光Lをウインドシールド2に導く。光学リレー73は、例えば、平面ミラー70と、凹面ミラー71と、を備える。平面ミラー70は、表示画像Mを表す表示光Lを凹面ミラー71に向かって反射させる。凹面ミラー71は、平面ミラー70からの表示光Lをウインドシールド2に向かって反射させる。
As shown in FIG. 2, the
制御部100は、マイクロコンピュータにより構成され、レーザー光源部10、液晶パネル20及び走査部30を制御する。
制御部100は、走査部30を駆動させることで、図4に示すように、合成レーザー光Cを主走査方向Hに沿って往復運動させつつ、副走査方向Vに沿って移動させる。主走査方向Hは、長方形板状の液晶パネル20の長手方向に延びる。副走査方向Vは、液晶パネル20の短手方向に延びる。これにより、走査軌跡500は、走査開始位置Yaから走査終了位置Ybまで副走査方向Vに沿って略正弦波をなす。走査開始位置Ya及び走査終了位置Ybは、対角線上に位置する液晶パネル20の2つの角部にそれぞれ位置する。制御部100は、合成レーザー光Cが走査終了位置Ybに達した後に、合成レーザー光Cをその走査終了位置Ybから走査開始位置Yaまで戻す。制御部100は、走査中において、合成レーザー光Cが照射されるオン状態と合成レーザー光Cの照射が停止されるオフ状態との間で切り替える。
The
The
制御部100は、図示しない車載制御部からの映像信号に基づき液晶パネル20の全ての画素21について透過状態及び不透過状態の何れかに設定する。制御部100は、図6に示すように、レーザー光源部10を通じて走査位置P1が透過状態の画素21aに位置するとき合成レーザー光Cをオンし、走査位置P2が不透過状態の画素21bに位置するとき合成レーザー光Cをオフする。
The
図5のフローチャートに沿って、走査中における制御部100の処理手順について説明する。
制御部100は、合成レーザー光Cを走査するにあたって、走査する画素21が透過状態、不透過状態の何れであるかを判別する(ステップS101)。そして、制御部100は、走査する画素21が透過状態にあるとき(ステップS101;YES)、合成レーザー光Cをオン状態とする(ステップS102)。一方、制御部100は、走査する画素21が不透過状態にあるとき(ステップS101;NO)、合成レーザー光Cをオフ状態とする(ステップS103)。制御部100は、ステップS102又はステップS103の後、走査が終了したか否かを判別する(ステップS104)。制御部100は、走査が終了していない旨判別したとき(ステップS104;NO)、ステップS101の処理に戻る。すなわち、ステップS101〜S104の処理は、走査が終了するまで繰り返し行われる。制御部100は、走査が終了した旨判別したとき(ステップS104;YES)、当該フローチャートに係る処理を終了する。
A processing procedure of the
When scanning the synthetic laser beam C, the
上記フローチャートによれば、図6に示すように、走査位置P1が透過状態の画素21aに位置するとき、合成レーザー光Cがその画素21aに出射される。走査位置P1が主走査方向Hに沿って移動することで、走査位置P2は不透過状態の画素21bに進入する。走査位置P2が不透過状態の画素21bに位置するとき合成レーザー光Cの出射が停止される。このため、合成レーザー光Cが不透過状態の画素21bを透過することが抑制されるため、画素21bをより確実に黒色で表示させることができる。このため、虚像Vにおいて黒色表示部分が視認者3によって視認されることが抑制されるため、虚像Vの視認性を向上させることができる。
According to the flowchart, as shown in FIG. 6, when the scanning position P1 is located at the
本実施形態では拡散部材42は拡散板であるが、この拡散板に代えてマイクロレンズアレイを採用した場合の比較例について説明する。図7に模式的に示すように、合成レーザー光Cが主走査方向Hに沿って移動した場合には、これら合成レーザー光Cがマイクロレンズアレイ142により一部Aに集光する。本実施形態では拡散部材42は拡散板であるため、このような集光が生じない。このため、拡散部材42として拡散板が採用されることで、拡散部材42としてマイクロレンズアレイ142が採用される場合に比べて、よりも高い表示品位の表示画像M、ひいては虚像Vを実現することができる。
In this embodiment, the diffusing
(効果)
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(effect)
As mentioned above, according to one Embodiment described, there exist the following effects.
(1)ヘッドアップディスプレイ装置1は、合成レーザー光Cを出射するレーザー光源部10と、レーザー光源部10からの合成レーザー光Cを走査する走査部30と、走査部30を通じて合成レーザー光Cを走査する際、合成レーザー光Cを照射させるオン状態と合成レーザー光Cの照射を停止させるオフ状態との間で切り替える制御部100と、走査部30により走査される合成レーザー光Cを受けて表示画像Mを表す表示光Lを出射する液晶パネル20と、を備える。
この構成によれば、走査中にオン及びオフ間で切り替わる合成レーザー光Cにより液晶パネル20が照明される。このため、液晶パネル20の黒表示部分(不透過状態の画素21b)において合成レーザー光Cをより確実に遮断することができるため、その黒色表示部において合成レーザー光Cが漏れることが抑制される。よって、表示画像M、ひいては虚像Vにおける黒表示部分と白表示部分とを高いコントラストで表示することができ、表示画像M及び虚像Vの視認性を向上させることができる。
(1) The head-up
According to this configuration, the
(2)液晶パネル20は、合成レーザー光Cが透過する透過状態及び合成レーザー光Cが遮断される不透過状態の何れかに設定される複数の画素21を備える。制御部100は、合成レーザー光Cを走査する際、走査位置P1が透過状態の画素21aに位置する場合には合成レーザー光Cをオン状態とし、走査位置P2が不透過状態の画素21bに位置する場合には合成レーザー光Cをオフ状態とする。
この構成によれば、不透過状態の画素21bには合成レーザー光Cが出射されないため、不透過状態の画素21bから合成レーザー光Cが漏れることが抑制される。このため、表示画像M、ひいては虚像Vの視認性を向上させることができる。
(2) The
According to this configuration, since the synthetic laser light C is not emitted to the
(3)ヘッドアップディスプレイ装置1は、走査部30からの合成レーザー光Cを液晶パネル20の表示領域22に合わせて拡散する拡散部材42を備える。
この構成によれば、液晶パネル20の表示領域22に表示画像Mを表示させることができる。
(3) The head-up
According to this configuration, the display image M can be displayed on the
(4)ヘッドアップディスプレイ装置1は、レーザー光源部10からの合成レーザー光Cを視認者3のアイボックスに合わせて調整する光学部材41を備える。
この構成によれば、視認者3のアイボックスに表示光Lを照射することで、視認者3の視点がアイボックス内に位置するときに虚像Vを視認者3に視認させることができる。
(4) The head-up
According to this configuration, by irradiating the eye light of the viewer 3 with the display light L, the viewer 3 can visually recognize the virtual image V when the viewpoint of the viewer 3 is located in the eye box.
(5)ヘッドアップディスプレイ装置1は、液晶パネル20からの表示光Lを投射部材の一例であるウインドシールド2に導くことで表示画像Mに対応する虚像Vを表示する光学リレー73を備える。
この構成によれば、虚像Vにおける黒色表示部分が視認者3に視認可能に光ることが抑制される。このため、虚像Vの視認性を向上させることができる。
(5) The head-up
According to this structure, it is suppressed that the black display part in the virtual image V shines so that the viewer 3 can visually recognize. For this reason, the visibility of the virtual image V can be improved.
(変形例)
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
(Modification)
In addition, the said embodiment can be implemented with the following forms which changed this suitably.
上記実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置1は車載用であったが、車載用に限らず、飛行機、船等の乗り物に搭載されてもよい。また、ヘッドアップディスプレイ装置1はメガネ型ウェアラブル端末に搭載されてもよい。また、上記実施形態においては、本発明に係る表示装置はヘッドアップディスプレイ装置1に具体化されていたが、直視型のディスプレイ表示装置であってもよい。
In the above embodiment, the head-up
上記実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置1は表示光Lを投射部材の一例であるウインドシールド2に投射していたが、投射部材はこれに限らず、専用のコンバイナであってもよい。
In the above embodiment, the head-up
上記実施形態においては、拡散部材42として拡散板が採用されていたが、これに限らず、拡散部材42としてホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイが採用されてもよい。例えば、マイクロレンズアレイが採用されることで、スペックルノイズを抑制することができる。マイクロレンズアレイはその凸部が合成レーザー光Cの入射側であってもよいし、出射側であってもよい。拡散部材42としてマイクロレンズアレイが採用された場合であっても少なくとも上記(1)に係る効果を奏することができる。
In the above embodiment, a diffusion plate is used as the
上記実施形態においては、レーザー光源部10は、赤色LED11r、緑色LED11g及び青色LED11bを1つずつ有していたが、複数個ずつ有していてもよい。また、レーザー光源部10は、各LED11r,11g,11bに代えて白色LEDを有していてもよい。この場合、反射透過光学部13は省略されてもよい。
In the above embodiment, the laser
上記実施形態においては、光学部材41は凸レンズであったが、これに限らず、凹面鏡であってもよい。
In the embodiment described above, the
上記実施形態においては、レーザー光源部10は、合成レーザー光Cにおける赤色、緑色、青色それぞれの光強度を検出するカラーセンサを備えてもよい。このカラーセンサは、例えば光学部材41に設けられる。制御部100は、このカラーセンサの検出結果に基づき、各LED11r,11g,11bの出力を変化させてもよい。
In the above-described embodiment, the laser
1…ヘッドアップディスプレイ装置
2…ウインドシールド
10…レーザー光源部
11r…赤色LED
11b…青色LED
11g…緑色LED
13…反射透過光学部
20…液晶パネル
21,21a,21b…画素
22…表示領域
30…走査部
41…光学部材
42…拡散部材
70…平面ミラー
71…凹面ミラー
73…光学リレー
100…制御部
DESCRIPTION OF
11b ... Blue LED
11g ... Green LED
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記レーザー光源部からの前記レーザー光を走査する走査部と、
前記走査部を通じて前記レーザー光を走査する際、前記レーザー光を照射させるオン状態と前記レーザー光の照射を停止させるオフ状態との間で切り替える制御部と、
前記走査部により走査される前記レーザー光を受けて表示画像を表す表示光を出射する液晶パネルと、を備える、
表示装置。 A laser light source that emits laser light;
A scanning unit that scans the laser light from the laser light source unit;
When scanning the laser beam through the scanning unit, a control unit that switches between an on state that irradiates the laser beam and an off state that stops the irradiation of the laser beam;
A liquid crystal panel that receives the laser light scanned by the scanning unit and emits display light representing a display image,
Display device.
前記制御部は、前記レーザー光を走査する際、走査位置が前記透過状態の前記画素に位置する場合には前記レーザー光を前記オン状態とし、走査位置が前記不透過状態の前記画素に位置する場合には前記レーザー光を前記オフ状態とする、
請求項1に記載の表示装置。 The liquid crystal panel includes a plurality of pixels set to either a transmission state in which the laser light is transmitted and a non-transmission state in which the laser light is blocked.
When scanning the laser beam, the control unit turns the laser beam on when the scanning position is located in the transmissive pixel, and the scanning position is located in the non-transmissive pixel. In this case, the laser beam is turned off.
The display device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の表示装置。 A diffusion member that diffuses the laser light from the scanning unit according to the display area of the liquid crystal panel;
The display device according to claim 1.
請求項1から3の何れか1項に記載の表示装置。 An optical member that adjusts the laser light from the laser light source unit to match the eye box of the viewer,
The display device according to claim 1.
請求項1から4の何れか1項に記載の表示装置。 An optical relay that displays a virtual image corresponding to the display image by guiding the display light from the liquid crystal panel to a projection member;
The display device according to any one of claims 1 to 4.
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