JP5602315B2

JP5602315B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP5602315B2
Application number: JP2013537273A
Authority: JP
Inventors: 正和奥田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2031-10-04
Also published as: JPWO2013051057A1; WO2013051057A1

Description

この発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に車載用に使用される液晶表示装置に関するものである。

例えばカーナビゲーション装置の地図表示等に用いられる車載用の液晶表示装置は、一般に、液晶パネルの裏面側にバックライトを設けて構成され、ダッシュボード上の中央部分に配置される場合が多い。このため、例えば夜間やトンネル内での走行時に、表示画像がフロントガラスに映り込んでしまって運転の障害となるおそれがあり危険である、という問題があった。

このような問題に対し、特定の視野角範囲内では表示が見えるが、その範囲からはずれると表示を見えなくするような、視野角制限フィルム（視野角調整フィルム）が開発され、車載用の液晶表示装置においても、モニタ画面のフロントガラスへの映り込み防止用として用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１２６５８３号公報特開平１１−１７４４８９号公報

しかしながら、上記のように視野角制限フィルムが設けられた従来の液晶表示装置では、視野角制限機構が固定式であるため、フロントガラスへの映り込みを抑えると同時に、運転者に向けた正面方向の画面輝度（正面輝度）も下がってしまい、また、昼間のようなフロントガラスへの映り込みを考慮しなくてもよいときであっても視野角を制限してしまい、正面輝度が下がってしまっていた。その結果、正面輝度を確保するためにより多くのバックライトＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）や多くの電流供給が必要となるので、バックライトＬＥＤの増加が製品コストの増加につながり、また、消費電流の増加が部品耐性確保のための部品コスト増と発熱防止機構強化のための製品コスト増を招いてしまう、という課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、バックライトＬＥＤの増加や電流供給の増加を必要とせず、フロントガラスへの映り込みを防止しつつ、正面輝度も確保できる液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明は、車両に搭載された、または、車両に持ち込んで使用可能な液晶表示装置において、視野角制御パネルとバックライトモジュールとを有する液晶ディスプレイと、前記液晶ディスプレイの周辺照度を検出する照度センサと、前記液晶ディスプレイからの光が前記車両のフロントガラスに映り込む量を検出する映り込み量検出センサと、前記液晶ディスプレイの視野角制御パネルとバックライトモジュールとを制御する制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは、前記照度センサにより取得した周辺照度に基づいて正面輝度仕様値および映り込み量上限値を算出し、前記映り込み量検出センサにより取得した映り込み量が前記映り込み量上限値以下となり、かつ前記液晶ディスプレイの正面輝度が前記正面輝度仕様値以上となるように、前記視野角制御パネルにおける視野角制限量を決定するとともに、前記バックライトモジュールにおけるバックライト輝度を決定することを特徴とする。

この発明の液晶表示装置によれば、周辺照度と、フロントガラスへの映り込み量とに基づいて、視野角制限量とバックライト輝度とを制御するようにしたので、視野角を制限することによる無駄なバックライトＬＥＤの増加や電流供給の増加を必要とせず、フロントガラスへの映り込みを防止しつつ、正面輝度を確保することができる。

実施の形態１における液晶表示装置の車内への配置状態の一例を示す概略図である。周辺明るさと正面輝度の関係を示す図である。実施の形態１における液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。バックライト輝度および視野角制限量決定の動作を示すフローチャートである。バックライト輝度の制御方法を説明する図である。バックライト輝度、視野角制限量および正面輝度の対応変換テーブルの一例である。視野角制御の方法を説明する図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における液晶表示装置の車内への配置状態の一例を示す概略図である。液晶ディスプレイ１は、車内のダッシュボード２上の中央部分に配置され、液晶ディスプレイ１の前面には、視野角制御パネル３が設けられている。なお、液晶ディスプレイ１は、裏面にバックライトモジュール４（図示せず）も備えている。
また、周辺の明るさを検出するための照度センサ５と、液晶ディスプレイ１からの光がフロントガラス６に映り込む度合を検出するための映り込み量検出センサ７，８も設置されている。

ここで、視野角制御パネル３は視野角を可変制御できるパネルであるが、液晶表示装置において視野角を制御する機構については、例えば特許文献２に記載されているような公知の方法を採用すればよいので、ここでは説明を省略する。ただし、この発明においては、前述のとおり、液晶ディスプレイ１に周辺の明るさを検出する照度センサ５と、フロントガラス６への映り込み度合を検出するための、カメラ等の映り込み量検出センサ７，８を備えており、これらの結果に基づいて、バックライト制御および視野角制御を行うものである。

液晶ディスプレイ１は、運転者または同乗者に向けて映像などを表示するが、発生する光の一部はフロントガラス６に反射し、映り込みとなって運転の障害となるおそれがある。そのため、視野角制御パネル３による視野角制御機構により、視野角を制限してフロントガラス６への映り込みを抑える。
ここで、映り込み量検出センサ７，８による映り込み量検出方法については、例えば、映り込み量検出センサ７，８としてカメラを用いる場合には、そのカメラに、映り込み成分のみを抽出する偏光板を貼りつけ、映り込み成分の光のみを撮像してその光量を検出する。この際、映り込み量検出センサ７は、車両の後部座席天井に取り付けるものとし、車両前方より少し下方を映すようにし、液晶ディスプレイ１からの光がフロントガラス６で反射した光を拾いやすくする。また、この発明では、フロントガラス６の内側最下端にも映り込み量検出センサ８を備え、フロントガラス６の内側面に沿って、フロントガラス６に映り込む光も検出しているが、この他に、バックミラー裏にも備える構成としてもよい。なお、これら映り込み量検出センサは、車両の後部座席天井、フロントガラス下端、バックミラー裏のうちいずれか１箇所にのみに備えるものであっても構わないし、これらのいくつかを組み合わせて使用しても構わない。

図２は、照度センサ４から入力される周辺明るさと、バックライト制御・視野角制御によって決定される正面輝度の関係を示す図である。図中、二点鎖線１１は、周辺の明るさに応じて自動車メーカーから要求される仕様輝度を示している。また、網掛け部１２は、バックライト輝度制御によって、正面画面輝度を制御する範囲を、斜線部１３は、視野角制御によって、正面画面輝度を制御する範囲を示している。

この図２に示すように、通常は周辺が明るいと画面が見にくくなるため、画面の正面輝度を高めて、ユーザの視認性を確保する仕様となる。そして、周辺が明るくなるにしたがって正面輝度を確保しなければならないため、従来は、図２の二点鎖線１１に示すとおりの仕様上の最大正面輝度を出せるバックライト輝度出力能力を、液晶表示装置に備える設計を行っている。しかしながら、バックライト輝度上昇は消費電力と比例関係にあるため、電力消費、機器発熱量が増加してしまい、さらに、最大正面輝度の電流を流すことが可能な耐性のある部品を使用しなければならず、部品コストも増加していた。

これに対して、この発明では、周辺がある一定（Ｌ）以上の明るさに達すれば、それ以上の正面輝度は視野角制限を緩和することにより確保するものである。すなわち、周辺が明るいとフロントガラスへの映り込みが相対的に弱くなることに合せて、視野角制限を弱める制御を行う。これにより、正面輝度減衰量が小さくなり、結果的にバックライト輝度を強くせずに正面輝度を高めることができる。すなわち、液晶表示装置内部に確保すべき最大バックライト輝度出力能力を下げることができ、コストダウンにつながる。図２を用いて説明すると、図中の斜線部１３の部分に相当する幅１４の分だけ、バックライト輝度最大出力能力を削減することができるので、部品の耐性レベルも下げることができ、コストダウンにつながるのである。なお、このとき周辺が十分に明るく、フロントガラス６への映り込みの影響が下がっていれば、視野角制限を緩和しても運転に支障をきたすことはない。図１（ｂ）のＡは、このように視野角制限を緩和したときのディスプレイ視野角を示している。

一方、周辺が暗くなると、フロントガラス６への映り込みが激しくなるため、視野角を強く制限するように制御を行う。このとき、同時に正面輝度も下がってしまうが、通常、周辺が暗いときは必要となる正面輝度も下がるため、バックライト輝度を下げても問題なく、機器に必要となる最大バックライト出力を高くしてしまうことはない。図１（ｂ）のＢは、このように視野角制限を強化したときのディスプレイ視野角を示している。

図３は、この発明の実施の形態１における液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。この液晶表示装置全体を制御する、マイコン等からなる制御ユニット２０が、各種入力情報（照度センサ５、映り込み量検出センサ７，８、ユーザ設定スイッチ９などからの入力情報）にしたがって、視野角制限機構（液晶ディスプレイ１に設けられた視野角制御パネル３とバックライトモジュール４）を制御する。

図４は、制御ユニット２０によるバックライト輝度および視野角制限量決定の動作を示すフローチャートである。
まず初めに、照度センサ５により、周辺照度を取得する（ステップＳＴ０１）。この結果と、予め測定して保持されているバックライト輝度、視野角制限量および正面輝度の対応変換テーブル（図６参照）とに基づいて、必要正面輝度（正面輝度仕様値）と映り込み上限値（仕様値）を算出する（ステップＳＴ０２，ＳＴ０３）。
ここで、図５は、バックライト輝度の制御方法を説明する図である。この図に示すように、周辺輝度と正面輝度との関係に基づいて、視野角制限量と、バックライト輝度の制御量を決定することができる。そして、この図５に二点鎖線で示した目標正面輝度（仕様値）になるようなバックライト輝度、視野角制限量および正面輝度の対応変換テーブルを、予め測定して作成しておき、正面輝度仕様値の導出に用いる。

また、図６は、上記のように予め測定して作成した、バックライト輝度、視野角制限量および正面輝度の対応変換テーブルの一例である。
なお、図６に示すテーブルは、バックライト輝度設定値（ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）生成部２４でバックライトモジュール４に送る値）と視野角制限量の全組合せにおいて、そのとき正面輝度がいくつになるかを予め測定して作成したものである。このテーブルをマイコン等の制御ユニット２０が保持しておけばよい。

次に、ユーザ操作により視野角制御量が設定されたか否かを判定し、ユーザ操作がある場合（ステップＳＴ０４のＹＥＳの場合）には、ユーザにより設定された値を視野角制限量として決定し（ステップＳＴ０５）、その値と図６に示すような予め作成された対応変換テーブルとに基づいて、バックライト輝度（ＢＬ輝度）を算出する（ステップＳＴ０６）。そして、そのときのバックライト輝度と視野角制限量に基づいて、バックライト輝度設定値（ＰＷＭ）と視野角制限電圧を生成して各部品を制御し、最終的なバックライト輝度および視野角制限量を決定する（ステップＳＴ１４〜ＳＴ１５）。
なお、ユーザ操作による設定は、視野角制限量を設定するためのボタンやスイッチ等によるものでもよいし、タッチパネル上の入力画面から設定できるものであってもよい。

一方、ユーザ操作がない場合（ステップＳＴ０４のＮＯの場合）には、視野角制限量をゼロ（最大開放状態）にし（ステップＳＴ０７）、そのときに正面輝度仕様値を満たすことができるバックライト輝度（初期ＢＬ輝度）、すなわち、周辺明るさのみに基づいて決定される初期ＢＬ輝度を、図６に示すような予め作成された対応変換テーブルから算出する（ステップＳＴ０８）。すなわち、初期ＢＬ輝度は、周辺明るさのみに基づいて決定される。このとき、正面輝度＝正面輝度仕様値であるので、正面輝度は正面輝度仕様値以上（ステップＳＴ０９のＹＥＳの場合）となる。そして、映り込み量検出センサ７，８により映り込み量を取得する（ステップＳＴ１０）。この取得した映り込み量が、映り込み量上限値（仕様値）を超えていた場合（ステップＳＴ１１のＮＯの場合）には、視野角制限量を１段階上げて、そのときの正面輝度を図６に示すような予め作成された対応変換テーブルから求める（ステップＳＴ１２）。この場合、視野角制限量を上げたことにより、正面輝度は下がっているので、正面輝度が正面輝度仕様値以上であるか否かを判定し（ステップＳＴ０９）、正面輝度仕様値以上になるまでバックライト（ＢＬ）を１段階ずつ上げて、そのときの正面輝度を図６に示すような予め作成された対応変換テーブルから算出する（ステップＳＴ１３）。そして、正面輝度が正面輝度仕様値以上になったら（ステップＳＴ０９のＹＥＳの場合）、前述のステップＳＴ１０以降の処理を繰り返す。

この処理を繰り返して、映り込み量が目標値以内（映り込み量上限値以内）であり、かつ、正面輝度が目標値以上（正面輝度仕様値以上）に達したら（ステップＳＴ１１のＹＥＳの場合）、そのときのバックライト輝度と視野角制限量に基づいて、バックライト輝度設定値（ＰＷＭ）と視野角制限電圧を生成して各部品を制御し、最終的なバックライト輝度および視野角制限量を決定する（ステップＳＴ１４〜ＳＴ１５）。

次に、図７を参照して、この視野角制御の方法を説明する。まず、最大許容映り込み量は、図７（ａ）に示すような、周辺照度と映り込み量上限値との関係に基づいて決定する。この図７（ａ）は、事前に実車試験などを行うことにより策定したものであり、周辺が明るくなると映り込み許容量は増加する。そして、ステップＳＴ０１において照度センサ５により取得した周辺照度から、図７（ａ）により映り込み量上限値を求めることができるので、それをステップＳＴ１２の比較の際に用いればよい。
また、図７（ｂ）は、映り込み量上限値と視野角開放量との関係を示す図である。この図７（ｂ）にしたがって、映り込み量上限値が上がれば（周辺が明るくなれば）、それに合わせて視野角も開放していくように、すなわち、常に映り込み量が仕様上限値になるように視野角開放量を調整する。

ここで、ステップＳＴ１４およびＳＴ１５の処理について、詳細に説明する。まず、ステップＳＴ０５〜ＳＴ１３において視野角制限量決定部２２が決定した視野角制限量になるように、視野角制御パネル３に送る電圧を視野角制御パネル制御電圧生成部２３が生成し（ステップＳＴ１４）、視野角制御パネル３に送信する。この電圧の決定については、例えば、視野角制限量と電圧値との対応テーブル（図示せず）を予め作成しておき、それにしたがって変換する等により決定すればよい。

また、決定したバックライト輝度を作成するためのＰＷＭ信号を、ＰＷＭ生成部２４が生成し（ステップＳＴ１５）、バックライトモジュール４へ送信する。このＰＷＭ生成については、周知の基本技術なので詳細な説明は省略するが、テーブル変換により行うものとする。例えば、バックライト輝度２５５（ＭＡＸ）のときはＰＷＭ１００％パルス、バックライト輝度１２８のときはＰＷＭ５０％パルスを生成する。５０％のパルスとは、信号レベルがＨｉｇｈの期間とＬｏｗの期間が５０％ずつになっているパルスのことである。なお、バックライトモジュール４がＬＥＤの場合であってもＣＣＦＬ（ＣｏｌｄＣａｔｈｏｄｅＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＬａｍｐ）の場合であっても、バックライト輝度制御には通常ＰＷＭを用いるので、最後にＰＷＭを生成する。
そして、ステップＳＴ１４で生成した視野角制限電圧と、ステップＳＴ１５で生成したＰＷＭ信号とに基づいて、各部品を制御し、バックライトや視野角の調整を行う。

このように動作させることにより、周囲が暗い夜間やトンネル内での走行時には、視野角制限量を上げてフロントガラス６への映り込みを抑え、バックライト輝度も低くでき、一方、周囲が明るい昼間などは、視野角制限量を低く（開放）することができ、その分バックライト輝度を抑えることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、周辺照度と、フロントガラスへの映り込み量とに基づいて、視野角制限量とバックライト輝度とを制御するようにしたので、視野角を制限することによる無駄なバックライトＬＥＤの増加や電流供給の増加を必要とせず、フロントガラスへの映り込みを防止しつつ、正面輝度を確保することができる。

なお、この実施の形態では、車両に搭載された車載用の液晶表示装置として説明したが、この発明の液晶表示装置はこれに限らず、車両に持ち込んで使用する携帯型の液晶表示装置など、車両に持ち込んで使用可能なものであれば、どのような形態のものにも適用することができる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

この発明の液晶表示装置は、車両に搭載された、または、車両に持ち込んで使用可能な液晶表示装置に適用することができる。

１液晶ディスプレイ、２ダッシュボード、３視野角制御パネル、４バックライトモジュール、５照度センサ、６フロントガラス、７，８映り込み量検出センサ、９ユーザ設定スイッチ、１１周辺の明るさに応じた要求仕様輝度、１２バックライト輝度制御によって正面画面輝度を制御する範囲、１３視野角制御によって正面画面輝度を制御する範囲、１４最大バックライト輝度出力能力を下げることができる幅、２０制御ユニット、２１バックライト輝度決定部、２２視野角制限量決定部、２３視野角制御パネル制御電圧生成部、２４ＰＷＭ生成部。

Claims

車両に搭載された、または、車両に持ち込んで使用可能な液晶表示装置において、
視野角制御パネルとバックライトモジュールとを有する液晶ディスプレイと、
前記液晶ディスプレイの周辺照度を検出する照度センサと、
前記液晶ディスプレイからの光が前記車両のフロントガラスに映り込む量を検出する映り込み量検出センサと、
前記液晶ディスプレイの視野角制御パネルとバックライトモジュールとを制御する制御ユニットとを備え、
前記制御ユニットは、
前記照度センサにより取得した周辺照度に基づいて正面輝度仕様値および映り込み量上限値を算出し、
前記映り込み量検出センサにより取得した映り込み量が前記映り込み量上限値以下となり、かつ前記液晶ディスプレイの正面輝度が前記正面輝度仕様値以上となるように、前記視野角制御パネルにおける視野角制限量を決定するとともに、前記バックライトモジュールにおけるバックライト輝度を決定する
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記液晶表示装置は、
前記視野角制限量を設定可能なユーザ設定部をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記視野角制御パネルにおける視野角制限量を決定するとともに、前記バックライトモジュールにおけるバックライト輝度を決定する際に、前記映り込み量検出センサにより取得した映り込み量に代えて、前記ユーザ設定部により設定された視野角制限量を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記制御ユニットは、前記周辺照度と、前記バックライト輝度、前記視野角制限量および前記正面輝度の対応変換テーブルとに基づいて前記正面輝度仕様値および前記映り込み量上限値を算出することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記制御ユニットは、前記周辺照度の上昇に応じて前記映り込み量上限値が上昇する関係に基づいて、前記映り込み量上限値を算出することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。