JP2000131642A - ヘッドアップディスプレ―装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用ヘッドアップ式表示装置における表示
器のウオッシュアウト現象を防ぐとともに、その表示器
を透過照明するに用いられるバックライトの耐久性を向
上せしめること。 【解決手段】 ヘッドアップディスプレー装置の表示器
を、グラフィック表示可能な透過型ドットマトリックス
液晶表示パネルと、該透過型ドットマトリックス液晶表
示パネルの背後に配置された調光用スクリーンと、該調
光用スクリーンの背後に配置されたバックライト光源に
より構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示器の表示像を
運転席の前方視野内に配設された透光性反射板（コンバ
イナ）に投影表示する車両用ヘッドアップ式表示装置に
おける表示器のウオッシュアウト現象を防ぐとともに、
その表示器を透過照明するに用いられるバックライトの
耐久性を向上せしめることができるようにした車両用ヘ
ッドアップディスプレーシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のヘッドアップディスプレ
ーシステムとしては、例えば図４に示すようなものがあ
る。これは、運転席前方のインストルメントパネル１内
に、上面に開口部２を有する本体ケース３を埋設すると
共に、この本体ケース３の内部には、蛍光表示管（ＶＦ
Ｔ）による表示器４（プロジェクタ）と、この表示器４
からの表示像を反射させる平面鏡５を配置し、さらに上
記開口部２には、本体ケース３内へ塵埃が侵入されるこ
とを防止する透明カバー６が設けられている。またその
インストルメントパネル１の上方に位置されるフロント
ガラス７の内側面には、ハーフミラーとなる透光性反射
板８を設けて、表示器４の表示像を平面鏡５及び透光性
反射板８で反射させて、その透光性反射板８で車両前方
の光景と共に、表示器４による表示像を読取ることがで
きるように構成されているものである。なお９はインス
トルメントパネル１の下部に設備されている例えばアナ
ログ式、又はデジタル式の主表示器、１０はこの主表示
器９及び前記表示器４を駆動するための表示コントロー
ラ、１１は上記表示器４，９を駆動する駆動センサを示
す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の車両用ヘッドアップディスプレーシステムに
おける表示器にあっては、自発光タイプの蛍光表示管を
使用しているものであり、さらにその蛍光表示管の発光
パターン部には、発光させる為に蛍光体が塗布されてい
るものであるために、図４で示すように表示器光の延長
線上Ａ点に太陽（光）が来た場合に、その太陽光がフロ
ントガラス７を透過し、反射鏡にて曲げられた光が蛍光
表示管内の発光パターンに当ると、そのパターン面で光
は、散乱光となり、その散乱光線の一部が逆のルートを
たどり、その光がコンバイナに入射する。該入射光の一
部は外界へ透過するが残りの殆んどの光は運転者の目に
至るために本来の点灯している表示パターンと非点灯の
パターンとの区別がつきにくくなり、運転者は表示を誤
って読取る恐れがある。（以下「ウォッシュアウト」と
称す）又、蛍光表示管による表示にあっては、限られた
表示パターンとなって、表示の自由度が欠けるという問
題点もあった。

【０００４】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、ヘッドアップディスプレーシス
テムにおける表示器をドットマトリックス型の光透過式
の液晶表示パネルを用い、これによりウオッシュアウト
しても光の散乱が少なく、しかも表示自由度を豊富なら
しめることができる車両用ヘッドアップディスプレー装
置の提供を第１の目的とする。

【０００５】また本発明ではバックライトの耐久性を向
上せしめるために、透過型ドットマトリックス液晶表示
パネルを透過照明せしめるためのバックライトの耐久性
を高めるために、バックライトの輝度を一定に保ったま
まで表示光の照度調整を行なうことができるヘッドアッ
プディスプレー装置の提供を第２の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１及び第２の目的
を達成するために、本発明の請求項１では、文字、図形
等の情報表示を車両のフロントガラス又はフロントガラ
ス手前に設けた透光性反射板で反射させ前記フロントガ
ラス前方に虚像表示画像を投影する表示器を備え、外界
の景色と重ね合わせて前記情報を表示するヘッドアップ
ディスプレー装置において、前記表示器を、グラフィッ
ク表示可能な透過型ドットマトリックス液晶表示パネル
と、該透過型ドットマトリックス液晶表示パネルの背後
に配置された調光用スクリーンと、該調光用スクリーン
の背後に配置されたバックライト光源により構成したヘ
ッドアップディスプレー装置であることを特徴としてい
る。

【０００７】この請求項１に記載のヘッドアップディス
プレー装置によれば、ウオッシュアウトによる表示の誤
読が減少できると共に調光用スクリーンの制御でバック
ライトの輝度を一定に保持したまま表示光の照度調整を
行なうことができるので、そのバックライト自体の寿命
を延ばす、すなわちバックライトの耐久性を向上せしめ
ることができる。さらにバックライトのデューティ変化
と、調光用スクリーンの透光変化の相乗作用により幅広
い調光レンジが得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に発明を図１乃至図３に示す
実施例に基いて詳細に説明するが、本実施例の構造と従
来例で説明した構造との同一部分は、従来例で使用した
符号を付して、その同一構造部分の説明は省略する。２
０は本実施例よりなる表示器（プロジェクタ）であっ
て、この表示器２０の構成を図２に基いて説明する。２
１は開口部２２を有する収納ケースであって、この収納
ケース２１に設けられている開口部２２内側には、その
開口部２２を塞ぐようにして第１のコールドフィルタ２
３が配置されている。この第１のコールドフィルタ２３
の内側（裏側）には、ドットマトリックス表示タイプの
透過型ドットマトリックス液晶表示パネル２４が配置さ
れており、この透過型ドットマトリックス液晶表示パネ
ル２４の表裏両面には、それぞれの偏光板２５を一体に
貼り合せている。

【０００９】上記透過型ドットマトリックス液晶表示パ
ネル２４の裏側（背後）には、後述するバックライトの
透過光量を調整するための調光用スクリーン２６が配置
されており、この調光用スクリーン２６の表裏両面に
は、それぞれの偏光板２７を貼り合せている。２８はそ
の調光用スクリーン２６の裏側（背後）に配置されてい
る第２のコールドフィルタであり、この第２のコールド
フィルタ２８の裏側（背後）には、光拡散板２９が配置
されている。

【００１０】３０は上記光拡散板２９の裏側に配置され
ているバックライト管であって、このバックライト管３
０の背後には、光反射板３１が配置されている。３２は
インバータ、３３は液晶表示コントローラ基板、３４は
バックライト管３０による発熱を冷却するための冷却フ
ァンを示す。

【００１１】３５は液晶駆動用のドライバＩＣであり図
示したものはコモン（ＣＯＭ）側のＩＣである。これと
同様にセグメント（ＳＥＧ）側のＩＣも実装されている
（不図示）。３６は、透過型ドットマトリックス液晶表
示パネル２４のＣＯＭ及びＳＥＧ側から出ているフレキ
シブルケーブルにドライバを実装するための補強板であ
る。ＳＥＧ側にも同様に補強板がある（不図示）。３
７，３８はフレキシブルケーブルのコネクタを示す。

【００１２】上記透過型ドットマトリックス液晶表示パ
ネル２４の構成は、グラフィック表示可能なドット画面
を構成しており、またバックライト管３０は超高輝度の
熱陰極蛍光放電灯を使用している。これにより、実際の
表示色は白と称する部分は実際には透明であるがゆえ
に、バックライト光色と黒の表示色となる。即ち、グリ
ーン発光色のバックライトを用いたため、グリーン／黒
（モノクロ）の表示が可能である。

【００１３】上記第１及び第２のコールドフィルタ２３
及び２８はバックライト管３０から発する光のうちの熱
線分を反射するガラスベースに金属系酸化マグネシウム
等を蒸着したフィルタである。これにより熱に弱い透過
型ドットマトリックス液晶表示パネル２４及び該液晶表
示パネル裏側の偏光板２５に少しでも熱が伝わるのを防
いでいる。又第１のコールドフィルタ２３は、このユニ
ットの表示光の延長線上に光学部品があり、太陽光が逆
入射した場合その光学部品により光や熱を集光、集熱す
るため、透過型ドットマトリックス液晶パネル２４及び
偏光板２５に熱が当るのを防ぐことができる。

【００１４】以上が本実施例の構成であるが次にその作
用を説明する。図２において、バックライト管３０より
発した光は光拡散板２９を透過後、その表面では略均一
な面光源を得る。この透過率をＴ1 とする。光拡散板２
９の透過後の光が第２のコールドフィルタ２８（透過率
Ｔ2 ）に入射する。この透過した光が液晶パネルのＯＮ
ドット（透過率Ｔ3 ）（光が透過する様に液晶分子がね
じれる場合をＯＮドットと称する）に入射するとその光
は少量透過する。さらにその光が第１のコールドフィル
タ２３（透過率Ｔ4 ）に入射するとその光の透過率の分
だけが透過し、結局表示ユニットから発する表示光はバ
ックライト管３０の輝度値の（Ｔ1 ×Ｔ2 ×Ｔ3 ×Ｔ4
）となって出てくる（但し、Ｔ1 ×Ｔ2 ×Ｔ3 ×Ｔ4
＜１）。

【００１５】図１において、バックライト管３０の輝度
値の（Ｔ1 ×Ｔ2 ×Ｔ3 ×Ｔ4 ）となった表示光は代表
光路ｂを通り、反射鏡にて光路を曲げられ代表光路ａを
通る。この反射鏡は入射角θ1 にもよるが、アルミ表面
高反射鏡によれば光線付近の反射率（Ｒ1 ）があるた
め、この時点ではバックライト管３０の輝度値の（Ｔ1
×Ｔ2 ×Ｔ3 ×Ｔ4 ×Ｒ1 ）となる。光路ａの途中には
表示を拡大するとともに、像を遠方へ結ばせるための光
学部品３９（例えば凸レンズ）を入れる。この光学部品
３９による像のでき方は正立の拡大像（虚像）ができ、
更にその像の位置は実際の物体より遠方に出来る。

【００１６】同図１において、光学部品がない場合は、
ｌ＝ａ＋ｂが成り立つが、光学部品により、ｌ＞ａ＋ｂ
となる。光学部品がない場合より光学部品がある場合の
方が少しでも遠方へ像を結ばせることができる。

【００１７】この光学部品３９の光線透過率をＴ5 とす
ればバックライト管３０の輝度値の（Ｔ1 ×Ｔ2 ×Ｔ3
×Ｔ4 ×Ｒ1 ×Ｔ5 ）となる。

【００１８】代表光路ａを通った表示光はフロントガラ
ス７の内面の一点Ｐに入射し、入射角＝反射角を維持し
てコンバイナ８で反射し運転者の目に至る。このコンバ
イナ８の光学特性は入射角θ2 における特定波長の反射
率Ｒ2 を一定以上とし可視光域の透過率を一定以上に設
定したため、運転者の目にはバックライト管輝度値の
（Ｔ1 ×Ｔ2 ×Ｔ3 ×Ｔ4 ×Ｒ1 ×Ｔ5 ×Ｒ2 ）の明る
さの表示輝度として表示像４０が見えることになる。

【００１９】今、ある一定の速度で高速道路を走行して
いたとする。メータシステム内の速度表示器９にはその
車速が表示されている。高速道路の特定地点から電波等
の手段によりその地点を認識しその地点の次のインター
チェンジでおりる様に予めデータをインプットしておけ
ば、例えば図３で示す様な表示がフロントガラス上に映
し出されるため危険性の高い高速道路走行でも前方視界
を確認しながら運転者にメータシステムとは異なる重要
な情報メッセージ等を表示させることができるものであ
る。

【００２０】なお温度センサにより温度表示も勿論可能
であるが、どうしてもバックライト光源による発熱が生
じるため、温度を検知し、ある特定温度範囲を越えた場
合はヘッドアップディスプレー表示を自粛する等の手段
もとれる。

【００２１】従って上記実施の形態によるヘッドアップ
ディスプレー装置によれば表示器として透過型ドットマ
トリックス液晶表示パネル２４を用いているので、ウオ
ッシュアウト現象が生じ難く、これにより表示器の誤認
が有効に防止できる。また本実施の形態では、バックラ
イト管３０の前方に、調光用スクリーン２６を配置した
ことにより、この調光用スクリーン２６の制御でバック
ライト３０の輝度を一定に保持したまま表示光の照度調
整を行なうことができるのでそのバックライト管３０自
体の寿命を延ばす、すなわちバックライト管３０の耐久
性を向上せしめることができる。さらにバックライト管
３０のデューティ変化と、調光用スクリーン２６の透光
変化の相乗作用により幅広い調光レンジが得られる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明は、本発明のヘッド
アップディスプレー装置によれば、透過型ドットマトリ
ックス液晶表示パネルの使用によりウオッシュアウトに
よる表示の誤読取が減少できる表示の視認性が高められ
る。またバックライト管３０の前方に、調光用スクリー
ン２６を配置したことにより、この調光用スクリーン２
６の制御でバックライト３０の輝度を一定に保持したま
ま表示光の照度調整を行なうことができるのでそのバッ
クライト管３０自体の寿命を延ばす、すなわちバックラ
イト管３０の耐久性を向上せしめることができる。さら
にバックライト管３０のデューティ変化と、調光用スク
リーン２６の透光変化の相乗作用により幅広い調光レン
ジが得られる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明よりなるヘッドアップディスプレー装置
の実施例を示した説明図。

【図２】本実施例の表示器のみの構成説明図。

【図３】本実施例の表示態様説明図。

【図４】従来のヘッドアップディスプレイ装置の説明
図。

【符号の説明】

２０…表示器 ２１…収納ケース ２２…開口部 ２３…第１のコールドフィルタ ２４…透過型ドットマトリックス液晶表示パネル ２５…偏光板 ２６…調光用スクリーン ２７…偏光板 ２８…第２のコールドフィルタ ２９…光拡散板 ３０…バックライト管 ３１…光反射板 ３２…インバータ ３３…液晶表示コントローラ基板 ３４…冷却ファン ３５…ドライバＩＣ ３６…補強板 ３７，３８…コネクタ ３９…光学部品 ４０…表示像

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 文字、図形等の情報表示を車両のフロン
   トガラス又はフロントガラス手前に設けた透光性反射板
   で反射させ前記フロントガラス前方に虚像表示画像を投
   影する表示器を備え、外界の景色と重ね合わせて前記情
   報を表示するヘッドアップディスプレー装置において、 前記表示器を、グラフィック表示可能な透過型ドットマ
   トリックス液晶表示パネルと、該透過型ドットマトリッ
   クス液晶表示パネルの背後に配置された調光用スクリー
   ンと、該調光用スクリーンの背後に配置されたバックラ
   イト光源により構成したことを特徴とするヘッドアップ
   ディスプレー装置。