JPH09230282A - ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１台のディスプレイ装置で直視型のディスプレ
イ装置の機能とヘッドアップディスプレイの機能を付加
する。 【解決手段】本体部１、光源２、液晶表示素子３を有す
る発光表示手段１０の本体部１にホログラム５が回動自
在に軸支され、取り付け脚部８を介して設置された発光
表示手段１０の配置に応じてホログラム５を本体部１に
対し回動させ、ホログラム５と発光表示手段１０の表示
面３０とのなす角度を変えるディスプレイ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、観視者に情報を視
認させるディスプレイ装置に関するものであり、特に車
両に搭載して使用するのに適するディスプレイ装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ナビゲーションシステム等の普及
により車両内の運転手等に情報表示する方法として、イ
ンストメントパネル内のスピード表示等以外に対角４〜
６インチ程度の液晶表示素子を用いたディスプレイ装置
が用いられることが多い。

【０００３】かかるディスプレイ装置の使用される状態
を示す概念図が図５である。ここで、４１は運転者等の
観視者の観察位置、４３は情報を含む光、４８は液晶表
示素子を用いたディスプレイ装置である。

【０００４】ディスプレイ装置４８は車両のダッシュボ
ードの中央部よりに治具等により取り付けられたり、中
央部のラジオ等が配置されている位置近傍に取り付けら
れることが多い。このディスプレイ装置４８は、ディス
プレイ装置４８から発せられた情報を含む光４３を観視
者の観察位置４１により直接視認する直視型のディスプ
レイ装置となる。

【０００５】一方、運転手が運転状態からほとんど視線
を動かすことなく情報を読み取れるという利点からヘッ
ドアップディスプレイ（以下ＨＵＤという）と呼ばれる
ものが最近用いられるようになっている。これは、液晶
表示装置等の発光手段から投射された光学的情報を、ハ
ーフミラー等からなるコンバイナーに映したものであ
る。そして上記のコンバイナーとして、光学的素子とし
ての簡素さ、および付加される機能の豊かさから、ホロ
グラムを使用することが注目されるようになっている。
このホログラムによるコンバイナーは反射機能（回折機
能）のみならず、レンズ機能等を併せもつことができる
ので、光学的情報を運転手の視野方向に回折したり、あ
るいは、他にレンズ等の光学系を使用せず、任意の位置
に表示虚像を結像させることが可能となる。また、前景
輝度を損なわずに高輝度の表示像が得られるという特徴
もある。

【０００６】かかる車載用ＨＵＤの構成を示す概念図が
図４である。ここで、３１は運転者等の観視者の観察位
置、３２はホログラムからなるコンバイナー、３３は情
報を含む光、３４は遠方表示の虚像の位置、３５は表示
体である透過型液晶表示素子、３６はハロゲンランプ等
からな光源、３７はフロントガラス、３８は車両ボディ
ー、３９はレンズである。

【０００７】発光手段として光源３６と透過型液晶表示
素子３５とを備えており、光源３６から発した光はレン
ズ３９を介して透過型液晶表示素子３５を通過し、車両
のフロントガラス３７に備えられたホログラムからなる
コンバイナー３２に照射され、反射（回折）されて運転
者等の観視者の観察位置３１で視認される。この際、表
示情報は３４の位置に虚像として運転者に認識される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の直視型のディス
プレイ装置ではテレビの映像や地図等の情報を表示する
のに適するが、運転中に表示像を見るためには運転状態
から下方に視線を動かさなければならない。

【０００９】一方、ＨＵＤでは、運転手が運転状態から
ほとんど視線を動かすことなく情報を読み取れるという
利点がある。しかし、表示像を背景と重畳させるため、
停車時等に地図等の詳細な表示像を見ることは困難であ
る。

【００１０】このように、運転者の状態、希望、表示内
容により直視型ディスプレイ装置とＨＵＤという２台の
表示装置が必要となるため、高価でスペースをとってし
まうといった欠点があった。そのため、１台のディスプ
レイ装置で直視型ディスプレイ装置とＨＵＤとしても使
用できるディスプレイ装置が望まれていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたもので、情報を含む光を発する表示面
を有する発光表示手段と、前記表示面と所定の角度をと
なすときに前記光を観視者方向に向けて回折するホログ
ラムとを少なくとも備えたディスプレイ装置において、
前記ホログラムは、前記表示面とのなす角度を可変とす
るように発光表示手段の本体部に取り付けられていて、
前記表示面が概略垂直に配されるときにホログラムが表
示面とほぼ平行となるように配して前記光がホログラム
を透過して観視者に視認されるように、前記表示面が概
略水平に配されるときにホログラムが表示面と所定の角
度をなすように配して前記光を観視者方向に向けて回折
し表示を発光表示手段後方の背景と重畳させるように、
構成されることを特徴とするディスプレイ装置を提供す
るものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明をさ
らに詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明のディスプレイ装置を垂直
に設置した場合の一例を示す概略側面図である。発光表
示手段１０は、本体部１、冷陰極管からなる光源２、透
過型液晶表示素子３とを基本構成部材としている。ホロ
グラム５は合せガラス６内に封入されており、この合せ
ガラス６が本体部１に回動自在に軸支されている。そし
て、合せガラス６が本体部１に対して回動することによ
って、ホログラム５と発光表示手段１０の表示面３０と
のなす角度を変えることができる。

【００１４】また、発光表示手段１０は取り付け脚部８
を介してディスプレイ装置を設置する場所に備えつけら
れる。この場合、発光表示手段１０を取り付け脚部８に
軸支することによって、表示面３０が概略水平に配され
る状態から概略垂直に配される状態、また、その逆にな
るように回動自在に発光表示手段１０は取り付けられ
る。

【００１５】そして、光源２から発せられた光は透過型
液晶表示素子３を透過し、情報を含む光１１となりさら
にホログラム５を透過し、観視者７に視認される。こう
して表示面３０とほぼ垂直に配することによって、本発
明のディスプレイ装置はいわゆる直視型のディスプレイ
装置として機能する。

【００１６】一方、図２は本発明のディスプレイ装置を
水平に設置した場合の一例を示す概略の側面図である。
取り付け脚部８に取り付けられている部分を支点として
回動させることによって、発光表示手段１０の表示面３
０がほぼ水平に配されるようにできる。この状態で、合
せガラス６を本体部１に対して回動させることによっ
て、ホログラム５と表示面３０とのなす角度を変えるこ
とができる。そして、予め設定された所定の角度でホロ
グラム５に対して光が入射するように、上記のホログラ
ム５と表示面３０とのなす角度を定める。

【００１７】光源２から発せられた光は透過型液晶表示
素子３を透過し、情報を含む光となる。この情報を含む
光は、表示面３０と所定の角度をなすように配されたホ
ログラム５により観視者７に向けて回折され（１２）、
観視者７に表示像が視認される。こうして、表示面３０
をほぼ水平に配することによって、本発明のディスプレ
イ装置は後方の背景と重畳して表示像を見ることができ
るＨＵＤとして機能する。

【００１８】本体部１は取り付け脚部８に設置され、こ
の取り付け脚部８は、ダッシュボード上に両面粘着テー
プ等により固定されるものである。取り付け脚部８は本
体部１を垂直状態や水平状態に変更し保持する機能を有
しており、上記のような状態が可能となる。具体的には
カメラの雲台等に用いられるボールジョイントを用い
た。

【００１９】また、透過型液晶表示素子３としては、両
面サイズが対角１０ｃｍ、画素数８９６２２画素の薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）アクティブマトリックス駆動方
式の透過型カラーＬＣＤを用い、その光源には冷陰極管
２を用いた。そして、この透過型液晶表示素子３には映
像回路、冷陰極管用のＤＣ／ＡＣインバータ回路が一体
化されており、入力映像信号としては標準複合映像信号
（コンポジットビデオ信号）が入力できるようになって
いる。さらに、この映像回路には表示の上下、左右反転
切り替え機能を有している。実施例では、入力映像信号
としてナビゲーションシステムからの地図情報を含む映
像信号を入力したが、テレビの映像信号でもよい。

【００２０】その他、ＴＦＴ ＬＣＤにかわる発光表示
手段としては、単純マトリックス駆動方式のＤＳＴＮ
（Double Super Twisted Nematic） ＬＣＤやＶＨＣ
（Ver High Contrast ） ＬＣＤと呼ばれるＬＣＤを用
いてもよく、カラーフィルターにより多色表示が可能で
ある。

【００２１】光源としては冷陰極管を用いたが、この
他、熱陰極管、タングステンランプ、ハロゲンランプ、
メタルハライドランプ、ＬＥＤ、蛍光表示管、ＬＤ（レ
ーザーダイオード）などが考えられるが、単色性のよい
光源が好ましく、価格、スペース、消費電力等を考慮す
ると現状では冷陰極管が好ましい。

【００２２】観視者とは、主に車両の運転手であり、そ
の他、助手席その他の同乗者やこれらすべてを含めるこ
とができる。

【００２３】ホログラム５は合せガラス６に封入されて
いるが、この合せガラス６は一方の面に反射防止膜がつ
いたガラスであり、その一方の表面にホログラム５を貼
り付け、さらにホログラム５の表面にポリビニルブチラ
ール等の合せ中間膜を介して反射防止膜の付いたカバー
ガラス板が積層されているものである。

【００２４】そして、このホログラム５が封入された合
せガラス６は本体部１が概略水平の状態にしてＨＵＤと
して使用するときには表示面３０に対して６５°で保持
できるようになっている。

【００２５】このホログラム５の特性を示す図が図３で
ある。このホログラム５は光源の冷陰極管２の輝線スペ
クトルと合せるため、中心回折波長をおおよそ４３６ｎ
ｍ、５４３ｎｍ、６１１ｎｍとし、それぞれ入射角３５
°、回折角３０°、倍率約１．２倍となるように多重露
光により作製した反射型ホログラムである。このホログ
ラム５が設定された角度である６５°に保持されたとき
入射角は３５°となり、発光表示手段１０からの光を回
折する。しかし、ホログラム５が表示面３０と平行にな
ったとき、つまりは入射角が０°のときには図３に示す
ように、波長が冷陰極管２の輝線スペクトルからずれる
ため、発光表示手段１０の正面から見たときにはほとん
ど影響されない。

【００２６】なお、ホログラム５の仕様はこれらに制限
されるものではなく、装置構成等により種々の変更が可
能であるが、表示面と平行にしたときに光源の波長と干
渉しないようにする必要があり、さらにより良い表示像
の色再現性を得るため、発光表示手段から発せられる光
の波長、強度、半値幅とホログラムの回折波長、回折効
率、半値幅を考慮して決定されることが好ましい。

【００２７】ホログラムは、通常は数十ｍｍ角〜数百角
程度の面積で、数μｍ〜数十μｍ程度の厚みであり、光
回折機能を持つもので、リップマンタイプ（反射型）の
ものが比較的使いやすいが、その他ホログラムと呼ばれ
るものを広く用いることができる。また、ホログラム材
料としては、その他のフォトポリマー、重クロム酸ゼラ
チン、銀塩など種々の感光材を用いることができる。な
お、上記例で用いたホログラム５は、厚さ２０μｍ、縦
８０ｍｍ、横１１０ｍｍのアクリル系フォトポリマーか
らなるリップマンタイプの体積・位相型の反射型ホログ
ラムである。

【００２８】ホログラムの中心回折波長は、所定の角度
で前記の光源の輝線スペクトルまたはピーク波長とほぼ
一致させることが、回折効率を高める上で好ましい。ま
た、異なる光で露光した複数のホログラムを重ねたもの
であってもよい。

【００２９】ホログラムは、外的要因からの保護の点に
鑑みて、合せガラスの内部に封入して用いることが好ま
しい。合せガラスは、少なくとも一枚のガラス板にポリ
ビニルブチラール膜、ポリウレタン膜等の合成樹脂膜を
積層、接着したものであり、その形態の例としては、ガ
ラス板／合成樹脂膜、ガラス板／合成樹脂膜／ガラス
板、ガラス板／合成樹脂膜／合成樹脂基板のものがあ
る。ホログラムは、これらのガラス板または合成樹脂膜
の境界部に封入されればよい。

【００３０】また、ガラス板は熱的変形が少ないのでホ
ログラムの保持としては最適であるが、コスト面、軽量
化、割れによる危険防止の観点からはガラス板のかわり
に樹脂基板がよい。この場合にも、２枚の樹脂基板の間
に接着剤等でホログラムを封止することが、外的要因か
らの保護の点に鑑みて好ましい。さらには、樹脂基板と
透明樹脂フィルムとの組み合わせでもよく、その表面に
反射防止膜や樹脂基板の保護のためのハードコートがな
されていることが好ましい。

【００３１】本例では、合せガラス６は、本体部１の端
部に取り付けられており表示面３０に対して合せガラス
６の端部近傍を支点として起き上がり、所定の角度とし
て設定した表示面３０に対して６５°の角度で止まり、
保持される機構になっている。さらに、この支点近傍に
は合せガラス６の起き上がりを検知するマイクロスイッ
チ（図示しない）を設けた。このマイクロスイッチによ
り合せガラス６が起きた状態かを判別し、起きた状態な
らば表示が上下、左右逆転するようにした。

【００３２】本例では、運転者が手動で本体部１を操作
し、概略垂直の状態から概略水平の状態にし、合せガラ
ス６を起こすようにしたが、これらにモーター等の駆動
系を付与して単一スイッチで状態がかわるようにしても
よく、これらの機構については種々の変更が可能であ
る。

【００３３】さらに、合せガラスの起き上がりを検知す
るスイッチのほかに角度センサーを本体部に取り付けて
垂直、水平状態の検知から直視型ディスプレイ装置とし
て用いる場合と、ＨＵＤとして用いる場合とを判別して
表示内容自体を切り替えることも可能である。

【００３４】この場合には例えば、直視型ディスプレイ
装置として使用される状態ではテレビの映像や詳細な地
図の表示を行うようにし、ＨＵＤとして使用される状態
では運転中に視認されることが多いという点を考慮し
て、簡略化した経路情報や記号、警報情報が表示される
ようにすることも可能である。さらには使用される状態
を検知して、表示内容を強制的に変えることもできる。
これは安全性向上という観点から好ましい。

【００３５】本発明のディスプレイ装置は、観視者たる
運転者等の自然な視野内である車両のフロントガラスの
近傍に配置することが好ましく、車両のダッシュボード
上に設置することが好ましいが、特にこれに捕らわれず
設置が可能である。

【００３６】さらには、車両のダッシュボードの一部に
空間を設け、本発明のディスプレイ装置の本体部分にダ
ッシュボードを埋め込み、見栄えがよくデザイン的によ
り好ましいものとすることができる。

【００３７】また、本発明のディスプレイ装置は車両用
に限らず他のディスプレイ装置にも用いることができ、
広く応用が可能である。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、ホログラムを用いるこ
とで、１台のディスプレイ装置で直視型のディスプレイ
装置としてもＨＵＤとしても使用が可能となり、安価な
ディスプレイ装置の提供が可能となる。特に、車両用に
ディスプレイ装置を用いる場合、車両には限られたスペ
ースしかないため、本発明のように１台のディスプレイ
装置で直視型、ＨＵＤの両タイプの装置を得ることがで
きるため、狭いスペースにも多くの運転状態に対応した
情報表示を可能とするディスプレイ装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスプレイ装置が概略垂直に設置さ
れた場合の一例を示す概略側面図

【図２】本発明のディスプレイ装置が概略水平に設置さ
れた場合の一例を示す概略側面図

【図３】本発明のディスプレイ装置で使用されるホログ
ラムの特性の一例を示す概略側面図

【図４】従来のＨＵＤの構成を示す概念図

【図５】従来のディスプレイ装置を車両に取り付けた状
態を示す概念図

【符号の説明】 １：本体部 ２、３６：光源 ３、３５：透過型液晶表示素子 ５：ホログラム ６：合せガラス ７、３１、４１：観視者 ８：取り付け脚部 １１、１２、３３、４３：情報を含む光 ３２：コンバイナー ３４：表示虚像 ３７、４７：フロントガラス ３９：レンズ ４８：ディスプレイ装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報を含む光を発する表示面を有する発光
   表示手段と、前記表示面と所定の角度となすときに前記
   光を観視者方向に向けて回折するホログラムとを少なく
   とも備えたディスプレイ装置において、前記ホログラム
   は、前記表示面とのなす角度を可変とするように発光表
   示手段の本体部に取り付けられていて、前記表示面が概
   略垂直に配されるときにホログラムが表示面とほぼ平行
   となるように配して前記光がホログラムを透過して観視
   者に視認されるように、前記表示面が概略水平に配され
   るときにホログラムが表示面と所定の角度をなすように
   配して前記光を観視者方向に向けて回折し表示を発光表
   示手段後方の背景と重畳させるように、構成されること
   を特徴とするディスプレイ装置。
2. 【請求項２】車両用のディスプレイ装置であって、前記
   本体部が、取り付け脚部を介して前記表示面が概略水平
   から概略垂直に配されるように回動自在に車体のダッシ
   ュボード部に取り付けられることを特徴とする請求項１
   のディスプレイ装置。
3. 【請求項３】前記発光表示手段が表示像の上下反転、左
   右逆転機能を有していることを特徴とする請求項１また
   は２のディスプレイ装置。
4. 【請求項４】前記発光表示手段が表示面が概略垂直に配
   されるときと概略水平に配されるときとで表示像の上下
   反転、左右逆転機能を有していることを特徴とする請求
   項１または２のディスプレイ装置。