JP2015049240A - 車両用計器クラスター - Google Patents

Abstract

【課題】モニタの識別機能を向上させ、熱の発生を抑制し、立体性を実現した車両用計器クラスターを提供する。
【解決手段】青色または紫外線の波長帯域のレーザーを照射する光照射装置と、スキャニング動作を通じて、前記レーザーを反射するスキャナと、前記反射されたレーザーが入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域を含むスクリーンを備え、前記スクリーンは、前記入射したレーザーを白色光に変換する光変換層と、前記光変換層の前方に位置し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域のそれぞれに構成されたＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタパターンを備える車両用計器クラスター。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用計器クラスターに関するものである。

従来、自動車などに使用されている計器クラスターは、速度計、オイル計などの計器を機構的に構成して作動させ、情報を表示した。

しかし、最近は、デジタル技術及びディスプレイ技術が発達するにつれて、法規範囲以内で運転者の好みに合うように表示装置を適用し、計器情報を映像化して具現化する、いわゆる可変型、或いは選択型計器クラスターが、一部の車に採用されるようになっている。特に、計器クラスターに表示される映像情報を提供するにおいて、単純に運転状況を知らせる形から、その他の様々な情報を提供する形に変化している。

かかる可変型計器クラスターは、主に液晶モニターのような表示装置を使用して具現化する。ところが、液晶モニターの特性上、明るさに限界があるため、明るい場所を運転する際に識別が付き難く、光源によるたくさんの熱が発生するため、機械内部への内蔵に制限され、部品の値段が高くてコストが上昇する要因になっている。それに加えて、重さを減少させることにも限界がある。また、フレキシブル表示装置の技術や経済性の限界により、平面的な映像しか提供することができなくなり、様々な内蔵デザインに対する制限的な要素となっている。その結果、車両内部のインテリアデザインの自由度を大きく減少させる要因となっている。

本発明は、計器クラスターの表示手段であって、従来の表示装置を使用することによって発生する様々な問題を改善することを目的とする。

前述のような目的を達成するために、本発明は、青色または紫外線の波長帯域のレーザーを照射する光照射装置と；スキャニング動作を通じて、前記レーザーを反射するスキャナと；前記反射されたレーザーが入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域を含むスクリーンを備え、前記スクリーンは、前記入射したレーザーを白色光に変換する光変換層と；前記光変換層の前方に位置し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域のそれぞれに構成されたＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタパターンを備える車両用計器クラスターを提供する。

本発明は、他の観点から、青色レーザーを照射する光照射装置と；スキャニング動作を通じて、前記青色レーザーを反射するスキャナと；前記反射された青色レーザーが入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域を含むスクリーンを備え、前記スクリーンは、前記Ｒ、Ｇの画素領域のそれぞれに構成され、前記入射した青色レーザーを赤色光及び緑色光に変換する第１及び第２光変換パターンを含む光変換層を備え、前記スクリーンのＢの画素領域は、前記青色レーザーを透過させるように構成された車両用計器クラスターを提供する。

本発明は、更に他の観点から、青色または紫外線の波長帯域のＬＥＤ光を照射する光照射装置と；前記ＬＥＤ光を反射するデジタルミラー装置（ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）と；前記反射されたＬＥＤ光が入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域を含むスクリーンを備え、前記スクリーンは、前記入射したＬＥＤ光を白色光に変換する光変換層と；前記光変換層の前方に位置し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域のそれぞれに構成されたＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタパターンを備える車両用計器クラスターを提供する。

本発明は、更に他の観点から、青色ＬＥＤ光を照射する光照射装置と；前記ＬＥＤ光を反射するデジタルミラー装置と；前記反射されたＬＥＤ光が入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域を含むスクリーンを備え、前記スクリーンは、前記Ｒ、Ｇの画素領域のそれぞれに構成され、前記入射したＬＥＤ光を赤色光及び緑色光に変換する第１及び第２光変換パターンを含む光変換層を備え、前記スクリーンのＢの画素領域は、前記青色レーザーを透過させるように構成された車両用計器クラスターを提供する。

前記光変換層は、蛍光体や量子点を使用して光変換を行うことができる。

前記蛍光体は、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）蛍光体、窒化物系蛍光体、及びシリケート蛍光体のうち、少なくとも１つを含むことができる。

前記量子点は、コアシェル構造を有し、前記コア物質は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、及びＩｎＰのうち、少なくとも１つを含むことができる。

前記スクリーンは、平面または曲面形状に構成することができる。

前記光照射装置と前記スキャナとの間の光経路上に構成された少なくとも１つの反射板を備えることができる。

前記スキャナは、電磁気駆動方式、静電力駆動方式、圧電駆動方式、及び熱的駆動方式のうち、１つの方式で駆動するスキャナである。

前記光照射装置の光出力と前記スキャナのスキャニング動作とが互いに同期化するように制御する制御モジュールを備えることができる。

前記光照射装置の光出力と前記デジタルミラー装置の動作とが互いに同期化するように制御する制御モジュールを備えることができる。

前記スクリーンのＢの画素領域は、前記光変換層が形成されていないブランク状態に構成されても良く、透明な物質で形成されても良い。

前記デジタルミラー装置の前方に構成された投射レンズを備えることができる。

本発明によると、レーザーやＬＥＤ光をスクリーンに投射する方式で計器クラスターの情報映像を表示することになる。それにより、平面のみならず、曲がっている形状の曲面スクリーンを使用することができるようになり、デザインの自由度が画期的に向上することができる。

また、光学系を最小化して構成することができるようになり、軽量でスペース効率の高いクラスターを具現化することができる。

更に、映像情報を表示するための光源として、レーザーやＬＥＤ光を使用し、それを白色光に変換して映像を表示することにより、映像の明るさが増加し、それに加えて色再現率を向上することができる。

本発明の第１実施例に係る計器クラスターの構成を概略的に示す図面。 本発明の第１実施例に係る計器クラスターの制御モジュールの構成を概略的に示す図面。 本発明の第１実施例に係る計器クラスターのスクリーンを概略的に示す平面図。 本発明の第１実施例に係る計器クラスターのスクリーンを概略的に示す断面図。 本発明の第１実施例によってスクリーンに表示される計器クラスターの映像の一例を示す図面。 本発明の第２実施例に係る計器クラスターのスクリーンを概略的に示す平面図。 本発明の第２実施例に係る計器クラスターのスクリーンを概略的に示す断面図。 本発明の第３実施例に係る計器クラスターの構成を概略的に示す図面。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例に係る計器クラスターの構成を概略的に示す図面であり、図２は、本発明の第１実施例に係る計器クラスターの制御モジュールの構成を概略的に示す図面である。

図１を参照すると、本発明の実施例に係る計器クラスター１０は、例えば、自動車などに設置され、車両の運行に必要な様々な情報を提供する働きをする。特に、本発明の実施例に係る計器クラスター１０は、スクリーン２００上に映像を投射する方式で情報を提供する。

このため、計器クラスター１０は、表示しようとする計器クラスターの情報映像を、光という形で出力する光変調器１００と、光変調器１００を制御する制御モジュール１５０と、光変調器１００から出力された光が投射され、該当映像を表示するスクリーン２００を含むことができる。

光変調器１００は、光照射装置１１０と、スキャナ１２０を含むことができる。一方、場合によって、光変調器１００は、少なくとも１つの反射板１３０を更に含むことができる。

光照射装置１１０は、計器クラスターの情報映像を生成するため、パルス形態の複数の光を順次に出力する。即ち、光照射装置１１０から連続で出力された複数の光を結合することによって、計器クラスターの情報映像を生成することができる。

光照射装置１００から出力される光としては、レーザーを使用することが好ましい。特に、青色や紫外線帯域のレーザーを使用することが更により好ましい。これは、緑色レーザーを使用すると、約４０度以上の温度でその出力が急激に低下するなどの問題があるが、青色や紫外線帯域のレーザーを使用すると、相対的に高効率を確保できるというメリットが発生するためである。

光照射装置１１０から出力された光は、スキャナ１２０に入力されて反射されるが、スキャナ１２０の光スキャニング動作により、スクリーン２００上の対応する地点、即ち画素領域に投射されることになる。

光照射装置１１０から入力された光を反射するため、スキャナ１２０において光が入射する表面は、反射特性を有する反射面で構成する。

そして、スキャナ１２０として、２軸駆動型スキャナを使用することができる。即ち、互いに垂直な２本の回転軸に沿って回転運動が可能な２軸スキャナを使用することができる。別例として、回転軸が互いに垂直な２つの１軸スキャナを使用することが挙げられる。

更に、場合によって、複数の２軸スキャナを使用したり、３つ以上の１軸スキャナを使用したりすることもできる。

また、スキャナ１２０として、様々な駆動方式のスキャナを使用することができる。例えば、電磁気駆動型スキャナ、静電力駆動型スキャナ、圧電駆動型スキャナ、及び熱的駆動型スキャナなどを使用することができる。

一方、光照射装置１１０とスキャナ１２０との間の光経路上には、少なくとも１つの反射板１３０を構成することができる。そして、反射板１３０は、固定された状態に構成することができる。

かかる反射板１３０は、光経路の拡張が求められる場合に備えることができる。即ち、計器クラスター１０の設置スペースが不十分な場合、光照射装置１１０とスキャナ１２０との間の光経路は短くなり、その結果、スクリーン２００上における光投射に制約が発生してしまう。このような点を考慮して、少なくとも１つの反射板１３０を備えることができる。

また、光照射装置１１０の前方には、ビームシェーパー１４０のような光学系を備えることができる。

前述したような光照射装置１１０及びスキャナ１２０の動作は、制御モジュール１５０を通じて制御することができる。

これに関して図２を参照すると、制御モジュール１５０は、光照射装置１１０を駆動する第１駆動部１５１と、スキャナ１２０を駆動する第２駆動部１５２と、第１及び第２駆動部１５１、１５２を制御するシステム制御部１５３を含むことができる。

例えば、第１駆動部１５１は、システム制御部１５３の制御によって光照射装置１１０の光出力を制御する。また、第２駆動部１５２は、システム制御部１５３の制御によってスキャナ１２０のスキャニング動作を制御する。

システム制御部１５３が、第１駆動部１５１と第２駆動部１５２とを互いに連動させ、制御することにより、光照射装置１１０の光出力と、スキャナ１２０のスキャニング動作は、同期化する。その結果、スキャナ１２０に反射された光は、スクリーン２００において対応する画素領域に入射し、該当映像がユーザーに表示される。

図３及び図４を参照すると、スクリーン２００は、平面または曲面の形状を有するように構成することができる。

スクリーン２００には、行方向及び列方向に沿ってマトリクス状に配置された、映像表示を行うための最小単位である画素領域Ｐを定義することができる。スクリーン２００は、光の進行方向に沿って配置された光変換層２１０とカラーフィルタ２２０を含むことができる。

スキャナ１２０のスキャン動作によって反射された光は、例えば、行ラインに沿って配置された画素領域Ｐに順次入射し、該当行ラインに対する光の入射が完了すると、次の行ラインが選択され、そこに光が入射する。

カラーフィルタ２２０の後方に構成された光変換層２１０は、青色や紫外線の波長帯のレーザーを白色光に変換するための構成であって、全面に沿って均一な光学的特性を有するように均一に形成される。かかる光変換層２１０は、基板上に、光の波長変換のための蛍光体や量子点（ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ）を塗布して形成することができる。

光変換層２１０に蛍光体を適用する場合、例えば、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）蛍光体、窒化物系蛍光体、及びシリケート蛍光体のうち、少なくとも１つを使用することができるが、それに限定されない。

他方、光変換層２１０に量子点を適用する場合、例えば、平均大きさの異なる２つ以上の量子点を、エポキシなどのベースに分散した形態で使用することができる。量子点は、コアシェル構造を有し、コア物質は、例えば、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、及びＩｎＰのうち、少なくとも１つで構成することができる。

光変換層２１０の前方に位置するカラーフィルタ２２０は、Ｒ（ｒｅｄ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（ｂｌｕｅ）の画素領域に対応して構成されたＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタパターン２２１、２２２、２２３を含む。

Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタパターン２２１、２２２、２２３は、対応する画素領域Ｐごとにドット形態にパターン化して形成する、または列ラインに沿ってストライプ状に形成することができる。一方、各画素領域Ｐの周辺に沿ってブラックマトリクスを構成することもできる。

光変換層２１０から出力された白色光は、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタパターン２２１、２２２、２２３を通して対応する色の光に変換され、外部に出力される。その結果、最終的に、図５に示すような計器クラスターの映像を表示することができる。

一方、レーザー使用によるスペックル現象の低減や、視野角調節、光抽出向上、スクリーン保護などのため、ビッド（ｂｉｄ）やヘイズ（ｈａｚｅ）パターンが適用された光学フィルム、プリズムパターンなどが適用されたＢＥＦ（Ｂｒｉｇｈｔ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｆｉｌｍ）、保護フィルムなどの光学的手段や機構的手段をスクリーン２００に適用することができる。

前述したように、本発明の実施例によると、レーザーをスクリーンに投射する方式で計器クラスターの情報映像を表示することになる。従って、平面だけでなく、曲がっている形状の曲面スクリーンを使用することができるようになり、デザインの自由度が画期的に向上することができる。

また、光学系を最小化して構成することができるようになり、軽量でスペース効率の高いクラスターを具現化することができる。

更に、映像情報を表示するための光源として、レーザーを使用し、それを白色光に変換して映像を表示することにより、映像の明るさが増加し、それに加えて色再現率を向上することができる。

前述した第１実施例では、光変換層２１０とカラーフィルタ２２０を共に使用し、入射したレーザーを赤色光、緑色光、そして青色光に変換することにより、カラー映像を具現化する。

他方、前述した第１実施例とは異なって第２実施例では、カラーフィルタ層を使用せずにＲ、Ｇの画素領域に光変換層を構成し、Ｂの画素領域には別途の光変換層を構成しないことでカラー映像を表示することができる。これについては、図６及び図７を参照して説明する。

図６は、本発明の第２実施例に係る計器クラスターのスクリーンを概略的に示す平面図であり、図７は、本発明の第２実施例に係る計器クラスターのスクリーンを概略的に示す断面図である。

図６及び図７を参照すると、光変調器１００を通して青色レーザーがスクリーン２００に入力される。

スクリーン２００の光変換層２１０は、前述の実施例で説明したように、蛍光体や量子点（ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ）を使用することができる。

特に、光変換層２１０は、Ｒの画素領域に対応する第１光変換パターン２１１と、Ｇの画素領域に対応する第２光変換パターン２１２を含む。

光変換パターン２１１、２１２は、対応する画素領域Ｐごとにドット形態にパターン化して形成する、または列ラインに沿ってストライプ状に形成することができる。一方、各画素領域Ｐの周辺に沿ってブラックマトリクスを構成することもできる。

第１光変換パターン２１１は、青色レーザーを、該当画素領域が具現しようとする赤色光に変換する。そして、第２光変換パターン２１２は、青色レーザーを、該当画素領域が具現しようとする緑色光に変換する。

また、Ｂの画素領域は、光変換層２１０が形成されていないブランク状態に構成することができる。別例として、Ｂの画素領域には、Ｒ、Ｇの画素領域の光変換層２１０に対応して透明な物質を形成することもできる。その結果、Ｂの画素領域は、入射した青色レーザーをそのまま透過させる。

上述のような構成によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域は赤色光、緑色光、青色光を出射することになり、その結果、カラー映像を具現化することができる。つまり、別途のカラーフィルタを使用することなく、カラー映像を表示することができる。

前述した実施例では、光源としてレーザーを使用し、それを、スキャナを用いてスクリーンに投射する方式の光変調器を使用することを例に挙げた。

それとは異なって、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を光源として用いたＤＬＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｌｉｇｈｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）装置を、光変調器として使用することができる。これについて、図８を参照して説明する。

図８は、本発明の第３実施例に係る計器クラスターの構成を概略的に示す図面である。

図８を参照すると、計器クラスター１０の光変調器１００は、ＬＥＤで構成された光照射装置１１０と、光照射装置１１０から出力された光をスクリーン２００に向かって反射するデジタルミラー装置１２５（ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）を含むことができる。

ＬＥＤで構成された光照射装置１１０は、青色や紫外線帯域の光を出力する。

例えば、第１実施例のように、スクリーン２００が、入射した光を白色光に変換する光変換層２１０とカラーフィルタ２２０を含むように構成された場合、光照射装置１１０は、青色や紫外線帯域の光を出力するように構成することができる。

他方、第２実施例のように、スクリーン２００が、カラーフィルタを使用せず、光変換層２１０を含むように構成された場合、光照射装置１１０は、青色光を出力するように構成することができる。

デジタルミラー装置１２５は、複数のミラーがアレイ形状に配置され、かかる複数のミラーを動作させて計器クラスターの情報映像を出力する。

一方、光変調器１００は、デジタルミラー装置１２５の前方に構成された投射レンズ１６０を含むことができる。かかる投射レンズ１６０を通して、デジタルミラー装置１２５から出力された計器クラスターの情報映像は、スクリーン２００に投射される。

また、ＬＥＤ光照射装置１１０の前方には、ビームシェーパー１４０などの光学系を備えることができる。

一方、具体的に示してはいないが、図２に示した制御モジュールと相似して、ＬＥＤ光照射装置１１０とデジタルミラー装置１２５とを制御する制御モジュールを構成することができる。

上述のように、ＬＥＤを光源として使用し、デジタルミラー装置で光変調を行う計器クラスターを構成することができる。

なお、前述した本発明の実施例は本発明の一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。従って、本発明には、後述する特許請求の範囲及び等価範囲内における変形が含まれる。

１０…計器クラスター、１００…光変調器、１１０…光照射装置、１２０…スキャナ、１３０…反射板、１４０…ビームシェーパー、１５０…制御モジュール、２００…スクリーン、２１０…光変換層、２２０…カラーフィルタ

Claims (14)

1. 青色または紫外線の波長帯域のレーザーを照射する光照射装置と；
   スキャニング動作を通じて、前記レーザーを反射するスキャナと；
   前記反射されたレーザーが入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域を含むスクリーンを備え、
   前記スクリーンは、
   前記入射したレーザーを白色光に変換する光変換層と；
   前記光変換層の前方に位置し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域のそれぞれに構成されたＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタパターンを備える、
   車両用計器クラスター。
2. 青色レーザーを照射する光照射装置と；
   スキャニング動作を通じて、前記青色レーザーを反射するスキャナと；
   前記反射された青色レーザーが入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域を含むスクリーンを備え、
   前記スクリーンは、前記Ｒ、Ｇの画素領域のそれぞれに構成され、前記入射した青色レーザーを赤色光及び緑色光に変換する第１及び第２光変換パターンを含む光変換層を備え、
   前記スクリーンのＢの画素領域は、前記青色レーザーを透過させるように構成された、
   車両用計器クラスター。
3. 青色または紫外線の波長帯域のＬＥＤ光を照射する光照射装置と；
   前記ＬＥＤ光を反射するデジタルミラー装置（ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）と；
   前記反射されたＬＥＤ光が入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域を含むスクリーンを備え、
   前記スクリーンは、
   前記入射したＬＥＤ光を白色光に変換する光変換層と；
   前記光変換層の前方に位置し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域のそれぞれに構成されたＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタパターンを備える、
   車両用計器クラスター。
4. 青色ＬＥＤ光を照射する光照射装置と；
   前記ＬＥＤ光を反射するデジタルミラー装置と；
   前記反射されたＬＥＤ光が入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域を含むスクリーンを備え、
   前記スクリーンは、前記Ｒ、Ｇの画素領域のそれぞれに構成され、前記入射したＬＥＤ光を赤色光及び緑色光に変換する第１及び第２光変換パターンを含む光変換層を備え、
   前記スクリーンのＢの画素領域は、前記青色レーザーを透過させるように構成された、
   車両用計器クラスター。
5. 前記光変換層は、蛍光体や量子点を使用して光変換を行う、
   請求項１ないし請求項４のうち、いずれかの１項に記載の車両用計器クラスター。
6. 前記蛍光体は、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）蛍光体、窒化物系蛍光体、及びシリケート蛍光体のうち、少なくとも１つを含む、
   請求項５に記載の車両用計器クラスター。
7. 前記量子点は、コアシェル構造を有し、前記コア物質は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、及びＩｎＰのうち、少なくとも１つを含む、
   請求項５に記載の車両用計器クラスター。
8. 前記スクリーンは、平面または曲面形状に構成された、
   請求項１ないし請求項４のうち、いずれかの１項に記載の車両用計器クラスター。
9. 前記光照射装置と前記スキャナとの間の光経路上に構成された少なくとも１つの反射板を備える、
   請求項１または請求項２に記載の車両用計器クラスター。
10. 前記スキャナは、電磁気駆動方式、静電力駆動方式、圧電駆動方式、及び熱的駆動方式のうち、いずれかの１つの方式で駆動するスキャナである、
    請求項１または請求項２に記載の車両用計器クラスター。
11. 前記光照射装置の光出力と前記スキャナのスキャニング動作とが互いに同期化するように制御する制御モジュールを備える、
    請求項１または請求項２に記載の車両用計器クラスター。
12. 前記光照射装置の光出力と前記デジタルミラー装置の動作とが互いに同期化するように制御する制御モジュールを備える、
    請求項３または請求項４に記載の車両用計器クラスター。
13. 前記スクリーンのＢの画素領域は、前記光変換層が形成されていないブランク状態に構成された、または透明な物質で形成された、
    請求項２または請求項４に記載の車両用計器クラスター。
14. 前記デジタルミラー装置の前方に構成された投射レンズを備える、
    請求項３または請求項４に記載の車両用計器クラスター。

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