JP2022151913A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示パネルの撮像手段を覆う部分について、輝度の低下を防止することができる表示装置を提供する。【解決手段】 車両用計器１は、表示パネル２と、複数の光源１６が配設され、表示パネル２を背面側から照明する直下型のバックライト３と、表示パネル２とバックライト３との間に設けられ、光源１６の発光を拡散するフラッター５と、赤外光により運転者Ｄを撮像するカメラ１１とを備え、フラッター５には、正面視で光源１６の配設位置を避けるように円形孔２０が形成されるとともに、光源１６の発光が円形孔２０の周面２９に導光され、カメラ１１は、円形孔２０を臨む位置に配置される。【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車や自動二輪車等の車両に好適に搭載される表示装置に関する。

従来から、自動車や自動二輪車等の車両に搭載されて車速等の車両情報を表示する表示装置であって、車両の乗員に赤外光を照射して撮像を行い、その撮像画像に基づいて乗員のよそ見、居眠り等の挙動を検出可能なドライバーモニタリング装置一体型のものが知られている。

例えば特許文献１に記載の車両用表示装置は、表示パネルと、表示パネルの背後側に位置して切欠部が設けられた回路基板と、回路基板上に設けられた複数の光源と、表示パネルの背後側に配置された赤外光照射部と、赤外光照射部とともにカメラモジュールを構成する撮像手段と、切欠部を貫通してカメラモジュールを包囲する仕切壁が設けられた筐体とを備え、赤外光照射部が車両の運転者に照射して運転者で反射された赤外光により、撮像手段が運転者を撮像する。

国際公開第２０２０／１５８６０２号

しかしながら、特許文献１に記載の車両用表示装置では、表示パネルの撮像手段を覆う部分は、光源の発する光が仕切壁に遮られて届かないので暗く（輝度が低く）ならざるを得ず、表示のデザイン性を損なうという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、表示パネルの撮像手段を覆う部分について、輝度の低下を防止することができる表示装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、表示パネルと、複数の光源が配設され、前記表示パネルを背面側から照明する直下型のバックライトと、前記表示パネルと前記バックライトとの間に設けられ、前記光源の発光を拡散する光制御部材と、赤外光により被撮像者を撮像する撮像手段とを備え、前記光制御部材には、正面側と背面側とを貫通する第一の貫通部が正面視で前記光源の配設位置を避けるように形成されるとともに、前記光源の発光が前記第一の貫通部の内壁面に導光され、前記撮像手段は、前記第一の貫通部を臨む位置に配置されることを特徴とする。

前記バックライトは、複数の光源が配設される回路基板を備え、前記回路基板には、正面側と背面側とを貫通する第二の貫通部が前記第一の貫通部と重なり合う位置に形成され、前記複数の光源のうち少なくとも一部の光源は、前記第二の貫通部の近傍で前記第二の貫通部の中心点を中心とする所定の仮想円周上に位置してもよい。

また、前記バックライトは、前記複数の光源が配設される回路基板を備え、前記回路基板には、正面側と背面側とを貫通する第三の貫通部が前記第一の貫通部と重なり合う位置に形成され、前記複数の光源は、前記第三の貫通部の近傍以外の他の部分よりも前記第三の貫通部の近傍で配置間隔が狭くなるように前記回路基板に設けられてもよい。

前記表示パネルと前記光制御部材との間には、前記光源の発光の輝度を上昇させる輝度上昇部材が設けられ、前記輝度上昇部材には、正面側と背面側とを貫通する第四の貫通部が前記第一の貫通部と重なり合う位置に形成されていてもよく、あるいは、前記表示パネルと前記光制御部材との間には、前記光源の発光を拡散して前記赤外光を透過させる拡散部材が設けられてもよい。

本発明によれば、表示パネルの撮像手段を覆う部分について、輝度の低下を防止することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態による車両用計器の正面図である。 図１の車両用計器のＡ－Ａ断面及び運転者を示す説明図である。 図１の車両用計器のバックライトの中央部分及びカメラを示す正面図である。 図１の車両用計器の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態による車両用計器及び運転者を示す説明図である。 本発明の第３実施形態による車両用計器のバックライトの中央部分及びカメラを示す正面図である。

（第１実施形態）
以下、図１～図３に基づいて、本発明の表示装置を自動車の運転席前方に搭載される車両用計器１に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明では、運転席に着座して車両用計器１を視認する運転者Ｄの側を車両用計器１の正面側とし、その反対側を背面側とする。

車両用計器１は、各種の車両情報を表示する表示パネル２と、表示パネル２を背面側から照明する直下型のバックライト３と、表示パネル２の正面側を覆うカバーガラス４と、表示パネル２とバックライト３との間に設けられたフラッター５と、フラッター５の背面側及び正面側に積層して設けられた拡散板６及び拡散板７と、拡散板７の正面側で表示パネル２との間に順に設けられたＢＥＦ（Brightness Enhancement Film：輝度上昇フィルム）８及びＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film：輝度上昇用反射型偏光フィルム）９と、表示パネル２、バックライト３、フラッター５、拡散板６、拡散板７、ＢＥＦ８及びＤＢＥＦ９を収容するケース部材１０と、カメラ１１と、赤外光照射部１２とから主に構成されている。

表示パネル２は、例えば一対の絶縁基板（ガラス基板）間に液晶を封入した液晶セルの表裏面に偏光板が各々貼り付けられた周知の液晶表示パネルを適用することができる。

また、表示パネル２は、運転者Ｄが直視可能な平坦な表示面１３を有し、この表示面１３に各種の車両情報が表示される。図１では、車両情報として車速を表示する車速表示部１４が表示面１３に表示された例を示している。

バックライト３は、表示パネル２の背面側に位置する矩形状の回路基板１５と、回路基板１５上（正面側の基板面上）において縦方向、横方向に所定のピッチ（配置間隔）Ｌで規則的（マトリクス状）に配設された複数の光源１６（図３では、個々の光源を区別するために、符号１６ａ～１６ｈを付し、後述の図６では、さらに符号１６ｉ，１６ｊ，１６ｋ，１６ｍを付している。）とを備える。

回路基板１５は、例えばガラスエポキシ系基材に配線パターンが施された硬質配線基板であり、その配線パターンには、光源１６と、表示パネル２の表示制御や光源１６の点灯制御を行うとともに、カメラ１１及び赤外線照射部１２の動作を制御する制御部１７（図４参照）と、抵抗、コンデンサ等の各種回路部品とが導通接続されている。なお、回路基板１５は、フレキシブル配線（図示省略）を用いて表示パネル２、カメラ１１及び赤外光照射部１２と電気的に接続される。

回路基板１５の中央には、光源１６同士の間で光源１６の配設位置を避けるように、すなわち、回路基板１５の中央付近に位置する光源１６ｂ，１６ｃ，１６ｆ，１６ｇの間に、円形孔１８が形成されている。ここでは、円形孔１８は、その中心点Ｏが光源１６ｂ，１６ｃ（又は、光源１６ｆ，１６ｇ）のピッチＬの中心で、かつ、光源１６ｂ，１６ｆ（又は、光源１６ｃ，１６ｇ）のピッチＬの中心に位置することにより、縦方向、横方向のいずれについてもピッチの中心に設けられており、光源１６ｂ，１６ｃ，１６ｆ，１６ｇは、円形孔１８の近傍で中心点Ｏを中心とする半径Ｌ／（√２）の仮想円周Ｃ_１上に位置し、光源１６ａ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｈは、中心点Ｏを中心とする半径（√１０）Ｌ／２の仮想円周Ｃ_２上に位置している。

光源１６は、正面側に向けて可視光を発する発光体であり、適宜色の光を発するチップ型発光ダイオードを適用することができる。

カバーガラス４は、透光性合成樹脂材料によって形成され、表示パネル２の正面側を覆うように設けられた略平板状の保護パネル部材である。カバーガラス４の背面側周縁には遮光部１９が形成されている。遮光部１９は、例えば可視光を遮光し赤外光を透過させる黒色の印刷層によって形成されている。なお、カバーガラス４は透光性の接着剤によって表示パネル２と接合してもよく、さらには正面側となるカバーガラス４の最表面はフラットな平坦面ではなく正面側に向けて凸となる曲面形状（湾曲形状）でもよい。

フラッター５は、正面視で（正面側から見て）回路基板１５と同様の形状を有し、矩形の中央の円形孔１８と重なり合う位置に円形孔１８と同径の円形孔２０が形成されている。フラッター５は、微密な孔が多数穿設された白色板で、入射した光を拡散させる。フラッター５の微密な孔は、フラッター５の全体にわたって同様に穿設されても、あるいは、光源１６の周囲には穿設されず、光源１６から離れるにつれて大径となるように穿設されてもよい。

拡散板６，７は、フラッター５による光の拡散をさらに均一化するもので、例えば光透過性の樹脂フィルム中に光拡散粒子を分散した光学フィルム等を採用することができる。拡散板６，７は、いずれも、フラッター５と同様に矩形状を呈し、拡散板６の中央には円形孔２０と同径の円形孔２１が、拡散板７の中央には円形孔２０と同径の円形孔２２が形成されている。円形孔２１，２０，２２は、背面側からこの順に重なり合い、一体的な円形孔を形成する。

ＢＥＦ８及びＤＢＥＦ９は、入射した光の輝度を向上させるもので、ＢＥＦ８は、プリズムの効果により光を集めて輝度を向上させ、ＤＢＥＦ９は、偏光板を通過しない光を再利用して輝度を向上させる。ＢＥＦ８及びＤＢＥＦ９は、いずれも、フラッター５と同様に矩形状を呈し、ＢＥＦ８の中央の円形孔２０，２１，２２と重なり合う位置には、円形孔２０，２１，２２と同径の円形孔２３が形成され、ＤＢＥＦ９の中央の円形孔２３と重なり合う位置には、円形孔２３と同径の円形孔２４が形成されている。円形孔２３，２４は、背面側からこの順に重なり合い、一体的な円形孔を形成する。

ケース部材１０は、例えば合成樹脂材料によって形成された樹脂ケースであり、回路基板１５の背面側を覆う底壁部２５と、表示パネル２、バックライト３、フラッター５、拡散板６、拡散板７、ＢＥＦ８及びＤＢＥＦ９の側方を囲む周壁部２６とを有し、正面側が開口した略箱型形状となっている。

底壁部２５には、円形孔１８と重なり合う位置に、円形孔１８と同径の円形孔２７が形成されている。

また、周壁部２６の正面側端部２８は、カバーガラス４の遮光部１９に背面側から当接している。

カメラ１１は、近赤外領域に感度を有し、運転席に着座して表示パネル２を視認する運転者Ｄの顔を赤外光（近赤外光）により撮像するもので、その撮像画像における顔の動作等から運転者Ｄの状態（挙動）が検知可能である。カメラ１１は、ケース部材１０の外部において、その画角が底壁部２５に遮られないように円形孔１８，２０，２１，２２，２３，２４，２７を臨む位置に配置されている。

赤外光照射部１２は、カメラ１１による撮像のために運転者Ｄに向けて赤外光を照射するもので、ケース部材１０の周壁部２７の左右の正面側端部２８に一対配置されている。赤外光照射部１２は、近赤外線ＬＥＤ等の赤外線光源を適用することができる。

以上の各部により、車両用計器１が構成される。このような構成において、赤外光照射部１２から照射される赤外光は、カバーガラス４の遮光部１９を通過して運転者Ｄに向けて照射され、運転者Ｄの顔に到達する。

そして、運転者Ｄの顔に反射された赤外光は、カバーガラス４、表示パネル２、ＤＢＥＦ９の円形孔２４、ＢＥＦ８の円形孔２３、拡散板７の円形孔２２、フラッター５の円形孔２０、拡散板６の円形孔２１、回路基板１５の円形孔１８及びケース部材１０の円形孔２７を通過して、カメラ１１に入射可能な構成となっている。この結果、カメラ１１は、赤外光に照らされた運転者Ｄの顔を撮像し、その撮像画像を取得する。

次に、図４に基づいて、車両用計器１の電気的な構成について説明する。車両用計器１は、上述のとおり、制御部１７と、表示パネル２と、光源１６と、カメラ１１と、赤外光照射部１２とを備え、これらはフレキシブル配線又は配線パターンにより接続されている。

制御部１７は、その動作プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）、動作プログラムを実行することで制御部１７の動作処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵ等のワークエリアとして利用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する。

制御部１７は、図示省略した車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの情報に基づいて、表示面１３に車速表示部１４等を表示させる処理を実行する。

また、制御部１７は、例えば図示省略したアクセサリースイッチのオン操作に基づいて、バックライト３を点灯させる処理を実行し、これにより光源１６の発光が拡散板６、フラッター５及び拡散板７に入射して拡散し、その後にＢＥＦ８及びＤＢＥＦ９に入射して輝度が向上した状態で、表示パネル２に入射して車速表示部１４等をバックライト照明する。

その際、拡散板６、フラッター５及び拡散板７に入射した光は、円形孔２０の周面２９、円形孔２１の周面３０及び円形孔２２の周面３１に導光され、周面２９，３０，３１から円形孔２０，２１，２２の内部空間に漏出し、表示パネル２のカメラ１１を正面側から覆う中央部３２にも到達する。

さらに、制御部１７は、カメラ１１の撮像画像に基づいて、運転者Ｄの状態を判断する。具体的には、制御部１７は、カメラ１１の撮像画像に基づいて、運転者Ｄが眠気を催している状態であるか否か、運転者Ｄが脇見運転をしている状態であるか否か等の運転者Ｄの状態を判断する処理を実行する。

そして、制御部１７は、例えば運転者Ｄが眠気を催している状態であると判断した場合、車両用計器１に搭載されたスピーカ（図示省略）から運転者Ｄに対する注意喚起を促すための警告音（「ピー」という効果音）が吹鳴されるように、そのスピーカを動作させる処理を実行する。なお、警告音の吹鳴に代えて、制御部１７による制御のもと、表示パネル２の表示面１３に注意喚起を促すための警告メッセージを表示してもよい。

以上のように本実施形態では、車両用計器１は、表示パネル２と、複数の光源１６が配設され、表示パネル２を背面側から照明する直下型のバックライト３と、表示パネル２とバックライト３との間に設けられ、光源１６の発光を拡散するフラッター５と、赤外光により運転者Ｄを撮像するカメラ１１とを備え、フラッター５には、正面視で光源１６の配設位置を避けるように円形孔２０が形成されるとともに、光源１６の発光が円形孔２０の周面２９に導光され、カメラ１１は、円形孔２０を臨む位置に配置されるものである。

したがって、光源１６からフラッター５に入射して円形孔２０の周面２９に導かれた光が、周面２９から円形孔２０の内部空間に漏出して表示パネル２のカメラ１１を正面側から覆う中央部３２にも到達し、その輝度の低下を防止することができる。

また、バックライト３は、複数の光源１６が配設される回路基板１５を備え、回路基板１５には、円形孔２０と重なり合う位置に円形孔１８が形成され、複数の光源１６のうち光源１６ｂ，１６ｃ，１６ｆ，１６ｇは、円形孔１８の近傍で円形孔１８の中心点Ｏを中心とする半径Ｌ／（√２）の仮想円周Ｃ_１上に位置しているので、バックライト３において予めピッチＬの密度で光源１６が設けられている場合に、その数を減らすことなくカメラ１１を設置することができ、カメラ１１の設置に伴う輝度低下を抑制することができる。

さらに、表示パネル２とフラッター５との間には、光源１６の発光の輝度を上昇させるＢＥＦ８及びＤＢＥＦ９が設けられ、ＢＥＦ８には、円形孔２０と重なり合う位置に円形孔２３が形成され、ＤＢＥＦ９には、円形孔２０と重なり合う位置に円形孔２４が形成されているので、ＢＥＦ８及びＤＢＥＦ９によって、カメラ１１による赤外光の受光が妨げられることなく輝度が向上する。

そして、輝度が向上する分、光源１６の数を低減させることが可能となり、消費電力の低減を含むコストの削減とともに、（ピッチＬが拡大することによる）カメラ１１の設置の容易化を図ることができる。

（第２実施形態）
図５は、車両用計器１において、光源１６の発光を拡散して赤外光を透過させる白インキが塗布されたアクリル板３３が、ＢＥＦ８及びＤＢＥＦ９の代わりに設けられた例を示す。

本実施形態では、アクリル板３３は赤外光を透過させることから、カメラ１１を覆う部分に孔を設ける必要がなく、表示パネル２のカメラ１１を覆う部分（中央部３２）とそうでない部分の輝度差を小さくし、表示パネル２を視認する運転者Ｄが輝度差により違和感を覚える事態が一層防止される。

（第３実施形態）
図６は、車両用計器１の回路基板１５上において、光源１６が円形孔１８の近傍以外の他の部分よりも円形孔１８の近傍で配置間隔が狭くなるように設けられた例を示し、具体的には、円形孔１８の中心点Ｏから距離Ｒ以上離間した場所でピッチＬ_１、距離Ｒ未満離間した場所でピッチＬ_２（Ｌ_１＞Ｌ_２）となるように、光源１６ｂ，１６ｃ，１６ｆ，１６ｇで囲まれる半径Ｒの領域内に光源１６ｉ，１６ｊ，１６ｋ，１６ｍが配設されている。

本実施形態では、フラッター５において実装間隔が密な光源１６ｉ，１６ｊ，１６ｋ，１６ｍの発光が入射する円形孔２０の周囲の輝度が高くなり、これに伴い周面２９から円形孔２０の内部空間に漏出する光量が増大し、表示パネル２のカメラ１１を正面側から覆う中央部３２について、輝度の低下をさらに防止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む。）を加えることが可能である。

例えば円形孔１８，２０，２１，２２，２３，２４，２７及びカメラ１１は、表示パネル２の中央部３２ではなく他の部分に覆われる位置に設けられてもよく、円形孔１８，２０，２１，２２，２３，２４，２７を円形以外の形状の孔に変更しても、正面側と背面側とを貫通する孔以外の貫通部としてもよい。一例として、表示パネル２の中央部３２ではなく端部（上端部、下端部、左端部又は右端部）に覆われる位置にカメラ１１が設置されるのであれば、フラッター５、遮光板６，７、ＢＥＦ８、ＤＢＥＦ９及びケース部材１０の底壁部２５には、孔ではなく欠落部（切り欠き）が形成されてもよく、このとき、光源１６の発光は、フラッター５の欠落部の内壁面に導光される。

また、カメラ１１はケース部材１０の外部ではなく、円形孔１８等のケース部材１０の内部や底壁部２５に設けられてもよく、赤外光照射部１２の設置位置もケース部材１０の周壁部２６に限られない。底壁部２５の全部又は一部が赤外光を透過可能に構成され、カメラ１１がその背面側に設置されるのであれば、底壁部２５に円形孔２７は不要である。

さらに、第２実施形態におけるアクリル板３３の代わりに、光源１６の発光を拡散して赤外光を透過させる他の部材が設けられてもよく、アクリル板３３を設けることなく、可視光を拡散させるパールを配合した拡散インキを塗布したアクリル板を拡散板６又は拡散板７として用いてもかまわない。

１ 車両用計器（表示装置）
２ 表示装置
３ バックライト
５ フラッター（光制御部材）
８ ＢＥＦ（輝度上昇部材）
９ ＤＢＥＦ（輝度上昇部材）
１１ カメラ（撮像手段）
１５ 回路基板
１６ 光源
１８ 円形孔（第二の貫通部、第三の貫通部）
２０ 円形孔（第一の貫通部）
２３ 円形孔（第四の貫通部）
２４ 円形孔（第四の貫通部）
２９ 周面（内壁面）
３３ アクリル板（拡散部材）
Ｃ_１ 仮想円周
Ｃ_２ 仮想円周
Ｄ 運転者（被撮像者）
Ｌ ピッチ（配置間隔）
Ｌ_１ ピッチ（配置間隔）
Ｌ_２ ピッチ（配置間隔）
Ｏ 中心点

Claims (5)

1. 表示パネルと、
   複数の光源が配設され、前記表示パネルを背面側から照明する直下型のバックライトと、
   前記表示パネルと前記バックライトとの間に設けられ、前記光源の発光を拡散する光制御部材と、
   赤外光により被撮像者を撮像する撮像手段とを備え、
   前記光制御部材には、正面側と背面側とを貫通する第一の貫通部が正面視で前記光源の配設位置を避けるように形成されるとともに、前記光源の発光が前記第一の貫通部の内壁面に導光され、
   前記撮像手段は、前記第一の貫通部を臨む位置に配置されることを特徴とする表示装置。
2. 前記バックライトは、前記複数の光源が配設される回路基板を備え、
   前記回路基板には、正面側と背面側とを貫通する第二の貫通部が前記第一の貫通部と重なり合う位置に形成され、
   前記複数の光源のうち少なくとも一部の光源は、前記第二の貫通部の近傍で前記第二の貫通部の中心点を中心とする所定の仮想円周上に位置することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記バックライトは、前記複数の光源が配設される回路基板を備え、
   前記回路基板には、正面側と背面側とを貫通する第三の貫通部が前記第一の貫通部と重なり合う位置に形成され、
   前記複数の光源は、前記第三の貫通部の近傍以外の他の部分よりも前記第三の貫通部の近傍で配置間隔が狭くなるように前記回路基板に設けられることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記表示パネルと前記光制御部材との間には、前記光源の発光の輝度を上昇させる輝度上昇部材が設けられ、
   前記輝度上昇部材には、正面側と背面側とを貫通する第四の貫通部が前記第一の貫通部と重なり合う位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記表示パネルと前記光制御部材との間には、前記光源の発光を拡散して前記赤外光を透過させる拡散部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。

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