WO2016027705A1 - 液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a liquid crystal display device and a head-up display device using the liquid crystal display device.
- a conventional head-up display device includes a liquid crystal display device that generates a display image by transmitting light from a backlight, and displays a display image displayed on the liquid crystal display device.
- the optical system directs the displayed display light to the projection plane, thereby allowing the user to visually recognize the virtual image of the display image through the projection plane.
- Patent Document 1 discloses that the intensity of sunlight is detected and the temperature of the liquid crystal display device rises when the intensity of sunlight exceeds a predetermined threshold. Therefore, the temperature increase is suppressed by reducing the light output of the backlight of the liquid crystal display device.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a head-up display device that have good visibility while preventing failures due to high temperatures.
- a liquid crystal display device includes a liquid crystal panel that displays a display image, and a back that is disposed on the back surface of the liquid crystal panel and that illuminates the liquid crystal panel for each area.
- a light a temperature detector for detecting the temperature of the liquid crystal panel, and the temperature detector when the temperature of the temperature detector is equal to or higher than a predetermined temperature, the liquid crystal panel is controlled to reduce the display image, and the display image is displayed.
- a control unit that controls the backlight so as to control the area to be illuminated correspondingly.
- the head-up display device displays a display image and reflects the display image by a transmission / reflection surface, so that the display image is displayed to a user together with an actual scene through the transmission / reflection surface.
- a liquid crystal panel that displays the display image, a backlight that is disposed on the back of the liquid crystal panel and illuminates the liquid crystal panel for each area, and a temperature of the liquid crystal panel
- the temperature of the temperature detection unit and the temperature detection unit is equal to or higher than a predetermined temperature
- the liquid crystal panel is controlled to reduce the display image, and the illumination area is controlled corresponding to the display image
- a control unit that controls the backlight so as to perform, a relay optical system that directs the display image displayed on the liquid crystal panel to the transmission / reflection surface, and It is as it has.
- Visibility can be improved while preventing failures due to high temperatures.
- FIG. 1 is an overview diagram showing an embodiment of the present invention.
- the block diagram which shows the electric constitution of embodiment same as the above.
- a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device) 100 according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
- the HUD device 100 is mounted on, for example, an automobile, and as shown in FIG. 1 and the like, a housing 10, a display 20, a plane mirror (relay optical system) 30, a concave mirror (relay optical system) 40, , An actuator 50 and a control board (not shown), a display light L representing a display image M displayed by the display 20 is reflected by the plane mirror 30 and the concave mirror 40, and the vehicle on which the HUD device 100 is mounted.
- the display is performed by irradiating the windshield 200.
- the contents displayed by the HUD device 100 in this way are various vehicle information, navigation information, and the like.
- the housing 10 is made of, for example, black light-shielding synthetic resin, and houses the plane mirror 30, the concave mirror 40, and the actuator 50 inside, and the display 20 and a control board (not shown) are attached to the outside.
- the casing 10 has an opening 10a that allows display light L to be described later to pass through the windshield 200 at a portion facing the windshield 200, and the opening 10a is covered with a translucent cover 10b.
- the housing 10 has a light shielding wall 10c at a location near the plane mirror 30 of the opening 10a, and external light incident from the opening 10a (translucent cover 10b) is directed to the plane mirror 30 side or the display 20 side. Prevent progress.
- the display device 20 is attached to the outside of the housing 10 and displays the display image M so as to face the display port 10d of the housing 10.
- the display 20 is engaged with a heat sink 20a for releasing the generated heat to the outside.
- the detailed configuration of the display device 20 will be described in detail.
- the plane mirror (relay optical system) 30 is formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin or a glass material by means of vapor deposition or the like, and the display light of the display image M emitted from the display device 20 L is reflected toward the concave mirror 40.
- the concave mirror (relay optical system) 40 is formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin material by means of vapor deposition or the like, and further reflects the display light L reflected by the plane mirror 30 to generate a windshield. Turn to 200.
- the display light L reflected by the concave mirror 40 passes through the translucent cover 10 b provided in the opening 10 a of the housing 10 and travels toward the windshield 200.
- the display light L that reaches and is reflected by the windshield 200 forms a virtual image of the display image M (display image visually recognized by the observer 300) V at a position in front of the windshield 200.
- the HUD device 100 can cause the observer 300 (mainly the driver of the vehicle) to visually recognize both the virtual image V and the outside scene that actually exists in front of the windshield 200.
- the concave mirror 40 has a function as a magnifying glass, and magnifies the display image M displayed on the display device 20 and reflects it to the windshield 200 side. That is, the virtual image V visually recognized by the observer 300 is an enlarged image of the display image M displayed by the display device 20.
- the actuator 50 includes a motor (not shown), a power transmission member (not shown) such as a gear that transmits the power of the motor to the concave mirror 40, and a support base (not shown) that supports the motor, the power transmission member, and the concave mirror 40.
- the concave mirror 40 is rotated around the rotation axis AX.
- the motor generates power for rotating the concave mirror 40 around the rotation axis AX, and includes, for example, a stepping motor.
- the motor rotates the motor in response to an electric signal and power supply from the control unit 60 described later, and the power transmission member transmits power to the concave mirror 40 to rotate the concave mirror 40 around the rotation axis AX.
- the actuator 50 When the actuator 50 is driven, the concave mirror 40 rotates about the rotation axis AX, and the position of the virtual image V visually recognized by the observer 300 can be moved.
- the actuator 50 may be driven based on an operation signal obtained by the observer 300 operating an operation input unit (not shown), and a signal from a viewpoint position detection unit (not shown) that detects the position of the viewpoint of the observer 300 is used. You may drive based on. Below, the specific structure of the indicator 20 is demonstrated using FIG.
- the display 20 is a transmissive display having a liquid crystal panel 21 and a backlight 22 and displays a display image M for informing vehicle information.
- the display device 20 includes a temperature detection unit 23 that detects the temperature of the liquid crystal panel 21.
- the backlight 22 can perform local dimming for independently dimming a plurality of areas of the liquid crystal panel 21, and only the area where the liquid crystal panel 21 displays the display image M can be selectively selected. The power consumption of the backlight 22 is reduced and the amount of heat generated by the backlight 22 is suppressed.
- the liquid crystal panel 21 is formed of a transparent material such as glass or plastic, and includes a pair of substrates (not shown) facing each other, ITO (Indium Tin Oxide), etc., and each of the surfaces of the pair of substrates facing each other.
- the liquid crystal panel 21 is composed of a known liquid crystal panel such as a TN (Twisted Nematic) type, a VA (Vertical Alignment) type, a STN (Super-Twisted Nematic) type, or a ferroelectric type.
- the liquid crystal panel 21 may be either a TFT (Thin Film Transistor) type or a passive drive type.
- the polarizing plates are appropriately arranged according to the type (TN type, etc.) and display mode (negative / positive display) of the liquid crystal panel 21 so that the transmission axes of the polarizing plates are orthogonal or parallel to each other. (Cross Nicol or parallel Nicol arrangement).
- the backlight 22 is composed of a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes), and is arranged in a matrix on the back side of the liquid crystal panel 21.
- the backlight 22 can control the lighting state of each LED independently, emits illumination light having an appropriate light intensity under the control of the control unit 60 described later, and illuminates the liquid crystal panel 21 from the back side.
- the display 20 performs transmissive display using the light from the backlight 22. Thereby, the display light L representing the display image M is emitted from the liquid crystal panel 21.
- the temperature detector 23 is provided for detecting the temperature of the liquid crystal panel 21.
- the temperature detection unit 23 is located in the vicinity of the liquid crystal panel 21 and includes, for example, a thermistor that changes its resistance value depending on the temperature.
- the detected temperature is converted into temperature information including an analog signal and is output to the control unit 60.
- the control unit 60 estimates the temperature of the liquid crystal panel 21 from the temperature information output from the temperature detection unit 23, and executes a reduced display process described later when the temperature exceeds a predetermined threshold temperature Tth. This “reduction display process” will be described later in detail.
- the control unit 60 includes an electronic circuit mounted on a control board (not shown), and is rewritable with a processing unit 61 having one or a plurality of microprocessors, microcontrollers, ASICs, FPGAs, any other ICs, and the like.
- a storage unit 62 having one or a plurality of memories capable of storing a program and data such as a RAM, a read-only ROM, an EEPROM for reading a program, and a flash memory which is a non-volatile memory, and a liquid crystal panel 21 ,
- the backlight 22, the temperature detection unit 23, the actuator 50, and a vehicle ECU (not shown) so as to be able to exchange signals.
- the processing unit 61 reads image data from the storage unit 62 based on information input from the vehicle ECU, and outputs the image data to the liquid crystal panel 21, thereby displaying the display image M in a predetermined area of the display area of the liquid crystal panel 21. Is displayed.
- FIG. 3 shows an example of the display image M that the observer 300 normally visually recognizes.
- an area that the viewer 300 can visually recognize is referred to as a visual recognition area E.
- the display image M displayed on the display device 20 the one in the viewing area E is reflected by the relay optical system (the plane mirror 30 and the concave mirror 40) and is visually recognized by the observer 300 through the windshield 200.
- the relay optical system the plane mirror 30 and the concave mirror 40
- the display light L does not travel in the direction of the viewer 300.
- the display image M displayed by the display device 20 includes, for example, a first display image M1 that provides route guidance, a second display image M2 that displays the speed of the host vehicle, and regulation information on the lane in which the vehicle is running. Is a third display image M3 or the like.
- the first display image M1 is a contact analog display that overlaps the actual scene through the windshield 200 when the observer 300 visually recognizes the front, and indicates and emphasizes a guidance route such as a branch path in the actual scene.
- the display image M2 and the third display image M3 are non-contact analog displays that do not indicate or emphasize a specific actual scene.
- backlights 22 are respectively arranged in regions surrounded by dotted lines obtained by dividing the display 20 in FIG.
- the painted regions emit illumination light
- the unpainted regions emit illumination light. Does not emit light (or emits light with low light intensity).
- the backlight 22 that illuminates the first display image M1 is the first illumination area BK1
- the backlight 22 that illuminates the second display image M2 is the second illumination area BK2
- the backlight that illuminates the third display image M3. 22 is referred to as a third illumination area BK3.
- the backlight 22 emits illumination light directly below or around the display image M displayed on the liquid crystal panel 21.
- the processing unit 61 When the detected temperature T detected by the temperature detector 23 is higher than a predetermined threshold, the processing unit 61 performs a reduced display process for shifting from the normal display shown in FIG. 3 to a reduced display obtained by reducing the display image M shown in FIG. Execute.
- display processing of the HUD device 100 in the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
- the processing unit 61 starts display processing after the HUD device 100 is activated. Specifically, the activation of the HUD device 100 is, for example, IGN-ON or ACC-ON of the host vehicle.
- the processing unit 61 first generates a display image M in step S1.
- the display image M is stored in the storage unit 62 in advance, and the processing unit 61 reads image data of the display image M from the storage unit 62 based on a signal input from the host vehicle.
- the display image M may not be stored in the storage unit 62 inside the HUD device 100, and image data stored in an arbitrary storage unit outside the HUD device 100 may be input as a signal.
- step S ⁇ b> 2 the processing unit 61 inputs the detection temperature T that is the temperature data of the liquid crystal panel 21 from the temperature detection unit 23, and the input detection temperature T and the threshold temperature Tth stored in the storage unit 62 in advance. Are compared (step S3).
- the process proceeds to a reduction display process (step S4) where the display image M is reduced, and when the detection temperature T is lower than the threshold temperature Tth, the display image M is normally set as a normal size.
- step S5 display processing
- step S4 the processing unit 61 performs reduced display processing of the display image M.
- the reduction display processing here may use a reduction algorithm such as the nearest neighbor method, the bilinear method, or the bicubic method. Further, reduced image data obtained by reducing the display image M may be stored in the storage unit 62 and read out as appropriate.
- step S5 the processing unit 61 performs a normal display process for displaying the display image M in a normal size.
- the processing unit 61 generates a backlight pattern suitable for the display image M in step S6.
- the backlight 22 is turned off if a predetermined section of the liquid crystal panel 21 is black (there is no display image M to be displayed), and is turned on otherwise.
- the processing unit 61 allows the individual backlights 22 so that the luminance of the display image M does not change when the image size is changed so as to shift from reduced display to normal display or from normal display to reduced display. Adjust the output of the light source.
- step S7 the processing unit 61 displays the predetermined display image M by driving the liquid crystal panel 21 and driving the backlight 22 with the backlight pattern generated in step S6.
- the above display processing is repeated every time the display image M is generated (for each frame), and is continued only while the HUD device 100 is activated.
- the HUD device 100 detects the temperature of the liquid crystal panel 21 with the temperature detection unit 23, and reduces the size of the display image M displayed on the liquid crystal panel 21 when the temperature of the liquid crystal panel 21 increases.
- the power consumption of the entire backlight 22 can be reduced, the amount of heat generated by the backlight 22 itself can be suppressed, and the liquid crystal panel 21 can be damaged. Can be prevented.
- the backlight 22 is controlled so as not to reduce the luminance of the display image M. Therefore, the liquid crystal panel 21 can be prevented from being damaged without reducing the visibility.
- the reduction direction of the display image M is the outer edge side of the liquid crystal panel 21 as shown in FIG.
- the illumination area of the backlight 22 to be lit can be brought closer to the outer edge side of the liquid crystal panel 21.
- the region where the liquid crystal panel 21 is likely to rise in temperature and is easily damaged is the central region of the liquid crystal panel 21. That is, by bringing the illumination area of the backlight 22 closer to the outer edge side of the liquid crystal panel 21, it is possible to further suppress the temperature rise in the central area of the liquid crystal panel 21 and further improve the effect of suppressing the failure of the liquid crystal panel 21. Can be made.
- the processing unit 61 drives the actuator 50 in accordance with the amount of movement of the display image M by the reduction display process, as shown in FIG.
- the position where the display image M is visually recognized may be automatically adjusted.
- the display image M is reduced, the visible position of the display image M changes.
- the relay optical system concave mirror 40 in the present embodiment
- the position of the first display image M1 displayed in the contact analog display at the position corresponding to the actual scene is adjusted to protect the liquid crystal panel 21 without making the viewer 300 feel uncomfortable.
- the reduced display process can be executed.
- the reduced display process is performed without changing the layout of the plurality of display images M.
- the layout of the plurality of display images M may be changed during the reduced display process.
- each of the plurality of display images M may be moved to the vicinity of the outer edge of the liquid crystal panel 21.
- the display image M is set to the normal size or the reduced size based on the determination as to whether or not the detected temperature T exceeds the threshold temperature Tth. However, depending on the temperature of the detected temperature T, The size of the display image M may be changed continuously.
- the detected temperature T is detected for each frame for generating the display image M.
- the present invention is not limited to this, and the detected temperature T is detected at a predetermined time to determine the size of the display image M. You may adjust based on the judgment of the process part 61 for every time.
- the reduced display processing is executed based on the temperature of the liquid crystal panel 21, but the temperature around the liquid crystal panel 21, the temperature at a predetermined location in the HUD device 100, and the outside of the HUD device 100 are installed. Based on the temperature information from the temperature detection unit (not shown), it may be determined whether or not to perform the reduced display treatment.
- the present invention can be applied to a vehicle head-up display device, for example.
- HUD device head-up display device
- 10 housing 20 indicator
- 30 plane mirror relay optical system
- 40 concave mirror concave mirror
- 50 actuator AX rotation axis
- L display light M display image
- V Virtual image 200 windshield (transmission reflection surface)
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Abstract
高温による故障を防止しつつ視認性を良好にする。 バックライト22は、液晶パネル21の背面に配置され、液晶パネル21をエリア毎に照明し、温度検出部23は、液晶パネル21の温度を検出し、制御部60は、温度検出部23が検出した温度が所定の閾温度Tth以上である場合、液晶パネル21が表示する表示画像Mを小さくし、表示画像Mに対応して照明するエリアを制御するようにバックライト22を制御する。
Description
本発明は、液晶表示装置及びこの液晶表示装置を用いたヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
従来のヘッドアップディスプレイ装置は、特許文献1に記載されているように、バックライトの光を透過することで表示画像を生成する液晶表示装置を備え、この液晶表示装置に表示された表示画像を示す表示光を光学系が投影面に向けることで、投影面を通して前記表示画像の虚像をユーザに視認させる。
このようなヘッドアップディスプレイ装置は、外部から太陽光がヘッドアップディスプレイ装置の内部に侵入してしまうこと、及びバックライトの発熱により液晶表示装置が高温になり、液晶が液化温度に達し表示不能になってしまうおそれがあった。
このような液晶表示装置の温度上昇を抑制するため、特許文献1には、太陽光の強度を検出し、太陽光の強度が所定の閾値を超えた場合に液晶表示装置の温度が上昇してしまうため、液晶表示装置のバックライトの光出力を低下することで温度上昇を抑制していた。
しかしながら、外光の光強度が所定の閾値を超えた場合にバックライトの出力を低下させてしまうと、虚像の輝度の低下により視認性が低下してしまうという問題があった。
すなわち、本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、高温による故障を防止しつつ視認性を良好にした液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の第一の観点に係る液晶表示装置は、表示画像を表示する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に配置され、前記液晶パネルをエリア毎に照明するバックライトと、前記液晶パネルの温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の温度が所定の温度以上である場合、前記表示画像を小さくするように前記液晶パネルを制御し、前記表示画像に対応して照明するエリアを制御するように前記バックライトを制御する制御部と、を備えるものである。
また、本発明の第二の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、表示画像を表示し、透過反射面により前記表示画像を反射することで、前記透過反射面を介した実景とともにユーザに前記表示画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記表示画像を表示する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に配置され、前記液晶パネルをエリア毎に照明するバックライトと、前記液晶パネルの温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の温度が所定の温度以上である場合、前記表示画像を小さくするように前記液晶パネルを制御し、前記表示画像に対応して照明するエリアを制御するように前記バックライトを制御する制御部と、前記液晶パネルが表示する前記表示画像を前記透過反射面に向けるリレー光学系と、を備えるものである。
高温による故障を防止しつつ視認性を良好にすることができる。
以下、添付図面に基づいて、本発明のヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置と記載)100の一実施形態を説明する。
HUD装置100は、例えば自動車に搭載されるものであり、図1等に示すように、筐体10と、表示器20と、平面鏡(リレー光学系)30と、凹面鏡(リレー光学系)40と、アクチュエータ50と、制御基板(図示しない)と、を備え、表示器20が表示した表示画像Mを表す表示光Lを、平面鏡30と凹面鏡40とで反射させ、HUD装置100が搭載される車両のフロントガラス200に照射することで表示を行う。HUD装置100がこのように表示する内容は、各種車両情報やナビゲーション情報等である。
筐体10は、例えば黒色の遮光性合成樹脂から形成され、平面鏡30、凹面鏡40、及び、アクチュエータ50を内部に収納し、外部に表示器20と制御基板(図示しない)が取り付けられる。
筐体10は、フロントガラス200に対向する部分に、後述する表示光Lをフロントガラス200に通過させる開口部10aを有し、この開口部10aは、透光性カバー10bに覆われている。また、筐体10は、開口部10aの平面鏡30に近接する箇所に遮光壁10cを有し、開口部10a(透光性カバー10b)から入射する外光が平面鏡30側または表示器20側へ進行することを防止する。
筐体10は、フロントガラス200に対向する部分に、後述する表示光Lをフロントガラス200に通過させる開口部10aを有し、この開口部10aは、透光性カバー10bに覆われている。また、筐体10は、開口部10aの平面鏡30に近接する箇所に遮光壁10cを有し、開口部10a(透光性カバー10b)から入射する外光が平面鏡30側または表示器20側へ進行することを防止する。
表示器20は、筐体10の外部に取り付けられ、筐体10の表示口10dから表示画像Mを臨むように表示するものである。また、表示器20には、発生した熱を外部に放出するためのヒートシンク20aが係合されている。表示器20の詳細な構成については、詳述する。
平面鏡(リレー光学系)30は、例えば合成樹脂やガラス材料などからなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、表示器20が出射した表示画像Mの表示光Lを、凹面鏡40に向けて反射させるものである。
凹面鏡(リレー光学系)40は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、平面鏡30で反射した表示光Lをさらに反射させ、フロントガラス200に向ける。凹面鏡40で反射した表示光Lは、筐体10の開口部10aに設けられた透光性カバー10bを透過して、フロントガラス200に向かう。フロントガラス200に到達し、反射された表示光Lは、フロントガラス200の前方位置に表示画像Mの虚像(観察者300に視認される表示像)Vを形成する。これにより、HUD装置100は、虚像Vとフロントガラス200の前方に実際に存在する外景等の双方を、観察者300(主に車両の運転者)に視認させることができる。なお、凹面鏡40は拡大鏡としての機能を有し、表示器20に表示された表示画像Mを拡大してフロントガラス200側へ反射する。すなわち、観察者300に視認される虚像Vは表示器20が表示する表示画像Mが拡大した像である。
アクチュエータ50は、モータ(図示しない)と、モータの動力を凹面鏡40に伝達する歯車などの動力伝達部材(図示しない)と、これらモータと動力伝達部材及び凹面鏡40を支持する支持基体(図示しない)と、を備え、凹面鏡40を回転軸線AX周りに回転させるものである。モータは、凹面鏡40を回転軸線AX周りに回転させるための動力を発生させるものであり、例えばステッピングモータからなる。モータは、後述する制御部60からの電気信号及び電力供給に応じてモータを回動させ、動力伝達部材が凹面鏡40に動力を伝達して、凹面鏡40を回転軸線AX周りに回転させる。このアクチュエータ50が駆動することにより凹面鏡40が回転軸線AXを中心に回動し、観察者300が視認する虚像Vの位置を移動させることができる。なお、アクチュエータ50は、観察者300が図示しない操作入力部を操作した操作信号に基づいて駆動してもよく、また観察者300の視点の位置を検出する図示しない視点位置検出部からの信号に基づいて駆動してもよい。以下に、表示器20の具体的な構成を、図2を用いて説明する。
表示器20は、液晶パネル21と、バックライト22とを有する透過型の表示器であり、車両情報を報知するための表示画像Mを表示するものである。なお、表示器20は、液晶パネル21の温度を検出する温度検出部23を有する。さらに、本発明における表示器20において、バックライト22は、液晶パネル21の複数エリアをそれぞれ独立して調光するローカルディミングが可能であり、液晶パネル21が表示画像Mを表示するエリアのみ選択的に照明することでバックライト22の消費電力を低減し、かつバックライト22の発熱量を抑制している。
液晶パネル21は、ガラスやプラスチック等の透明な材料で形成され、互いに対向する一対の基板(図示しない)と、ITO(Indium Tin Oxide)等からなり、前記一対の基板の互いに対向する面の各々に形成される透明電極(図示しない)と、この透明電極の各々を覆う配向膜(図示せず)と、前記一対の基板同士を接合するシール材(図示せず)と、前記一対の基板間に形成される空間に封入される液晶層(図示しない)と、前記基板を外側から挟むように配置される一対の偏光板(図示しない)と、を備える。液晶パネル21は、例えば、TN(Twisted Nematic)型、VA(Vertical Alignment)型、STN(Super-Twisted Nematic)型、強誘電性型等の公知の液晶パネルから構成される。また、液晶パネル21は、TFT(Thin Film Transistor)型、パッシブ駆動型のいずれであってもよい。前記偏光板は、液晶パネル21の型(TN型等)及び表示態様(ネガ/ポジ表示)に合わせて、適宜、各々が有する透過軸が互いに直交、又は、平行となるように配置されている(クロスニコル、又は、パラレルニコル配置)。
バックライト22は、複数のLED(Light Emitting Diode)から構成され、液晶パネル21の裏側にマトリクス状に配設されている。バックライト22は、各々のLEDが独立にその点灯状態を制御でき、後述する制御部60の制御の下、適切な光強度の照明光を出射し、液晶パネル21を背面側から照明する。表示器20は、バックライト22の光により透過表示を行う。これにより、液晶パネル21から表示画像Mを表す表示光Lが出射される。
温度検出部23は、液晶パネル21の温度を検出するために設けられるものである。温度検出部23は、液晶パネル21の近傍に位置し、例えば温度によって自身の抵抗値を変化させるサーミスタからなり、検出した温度をアナログ信号からなる温度情報に変換し、制御部60に出力する。制御部60は、温度検出部23が出力する温度情報から液晶パネル21の温度を推定し、所定の閾温度Tthを超える場合は、後述する縮小表示処理を実行する。この「縮小表示処理」については、後に詳述する。
制御部60は、図示しない制御基板に実装される電子回路により構成され、1つもしくは複数のマイクロプロセッサ,マイクロコントローラ,ASIC,FPGA,任意の他のICなどを有する処理部61と、書き換え可能なRAM,読み出し専用のROM,プログラム読み出し用のEEPROM,不揮発性メモリであるフラッシュメモリなどのプログラムやデータを記憶することができる1つまたは複数のメモリを有する記憶部62と、を備え、液晶パネル21,バックライト22,温度検出部23,及びアクチュエータ50,及び図示しない車両ECUなどと信号を授受可能に接続される。
処理部61は、車両ECUから入力される情報に基づき、画像データを記憶部62から読み出し、液晶パネル21に画像データを出力することで液晶パネル21の表示エリアのうち所定のエリアに表示画像Mを表示させる。
図3に観察者300が通常視認する表示画像Mの一例を示す。図3では、観察者300が視認可能な領域を視認エリアEと記す。表示器20で表示した表示画像Mのうち視認エリアE内のものは、リレー光学系(平面鏡30と凹面鏡40)により反射され、フロントガラス200を介して観察者300に視認される。一方、表示器20で表示した表示画像Mのうち視認エリアE外のものは、表示光Lが観察者300の方向へ進行せずに観察者300に視認されない。
表示器20が表示する表示画像Mは、図3に示すように、例えば、経路案内する第一表示画像M1、自車両の速度を表示する第二表示画像M2、走行している車線の規制情報を表示する第三表示画像M3などである。なお、第一表示画像M1は、観察者300が前方を視認した際にフロントガラス200を通した実景に重なり、実景における分岐路などの案内経路を指示・強調するコンタクトアナログ表示であり、第二表示画像M2,第三表示画像M3は、特定の実景を指示・強調しない非コンタクトアナログ表示である。また、図3における表示器20を格子状に区切った点線で囲われた領域にはそれぞれバックライト22が配置されており、塗りつぶされた領域は照明光を発し、塗りつぶされていない領域は照明光を発しない(または小さな光強度の照明光を発する)。図3では、第一表示画像M1を照明するバックライト22を第一照明エリアBK1、第二表示画像M2を照明するバックライト22を第二照明エリアBK2、第三表示画像M3を照明するバックライト22を第三照明エリアBK3と記す。バックライト22は、液晶パネル21が表示する表示画像Mの直下または周辺において照明光を出射させる。
処理部61は、温度検出部23が検出する検出温度Tが所定の閾値より高い場合、図3に示す通常表示から、図4に示す表示画像Mを縮小した縮小表示に移行する縮小表示処理を実行する。以下に本実施形態におけるHUD装置100の表示処理を図5に示すフローチャートを用いて説明する。
処理部61は、HUD装置100が起動してから表示処理を開始する。HUD装置100の起動は、具体的に例えば、自車両のIGN-ONやACC-ONなどである。表示処理を開始するとまず処理部61は、ステップS1において、表示画像Mの生成を行う。表示画像Mは、予め記憶部62に記憶されており、処理部61は、自車両から入力された信号に基づいて表示画像Mの画像データを記憶部62から読み出す。なお、表示画像MはHUD装置100内部の記憶部62に記憶されていなくてもよく、HUD装置100の外の任意の記憶部に記憶された画像データを信号入力するものであってもよい。
次に、処理部61は、ステップS2において、温度検出部23から液晶パネル21の温度データである検出温度Tを入力し、この入力した検出温度Tと予め記憶部62に記憶された閾温度Tthとを比較する(ステップS3)。検出温度Tが閾温度Tthより高い場合、表示画像Mを縮小サイズとする縮小表示処理(ステップS4)に移行し、検出温度Tが閾温度Tthより低い場合、表示画像Mを通常サイズとする通常表示処理(ステップS5)に移行する。
処理部61は、ステップS4において、表示画像Mの縮小表示処理を行う。ここでの縮小表示処理はニアレストネイバー法、バイリニア法、バイキュービック法などの縮小アルゴリズムなどを用いてもよい。また、表示画像Mを縮小した縮小画像データを記憶部62に格納し、適宜読みだしてもよい。
また、処理部61は、ステップS5において、表示画像Mを通常サイズで表示させる通常表示処理を行う。
また、処理部61は、ステップS5において、表示画像Mを通常サイズで表示させる通常表示処理を行う。
次に、処理部61は、ステップS6において、表示画像Mに合ったバックライトパターンを生成する。バックライト22は、例えば、液晶パネル21の所定の区画内が黒表示(表示する表示画像Mがなし)であれば消灯し、それ以外では点灯させる。なお、処理部61は、縮小表示から通常表示に移行する、または通常表示から縮小表示に移行するように画像サイズが変更される場合、表示画像Mの輝度が変化しないようにバックライト22の個々の光源の出力を調整する。
次に、処理部61は、ステップS7において、液晶パネル21の駆動及びステップS6で生成したバックライトパターンによりバックライト22に駆動することで所定の表示画像Mを表示する。
以上の表示処理を、表示画像Mを生成する度(1フレーム毎)に繰り返し、HUD装置100が起動している間だけ継続する。本実施形態におけるHUD装置100は、液晶パネル21の温度を温度検出部23で検出し、液晶パネル21の温度が高くなった場合に、液晶パネル21が表示する表示画像Mのサイズを縮小し、かつこの縮小した表示画像Mに合わせてバックライト22をローカルディミングすることにより、バックライト22全体の消費電力を削減することができ、バックライト22自身の発熱量を抑え、液晶パネル21の破損を防止することができる。また、表示画像Mを縮小する際に、表示画像Mの輝度を低下させないようにバックライト22が制御されるため、視認性を低下させることなく、液晶パネル21の破損を防止することができる。
また、本実施形態において、表示画像Mの縮小方向は、図4に示すように、液晶パネル21の外縁側とする。このように表示画像Mを液晶パネル21の外縁側に向けて縮小することで、点灯させるバックライト22の照明エリアを液晶パネル21の外縁側に寄せることができる。ちなみに、液晶パネル21が温度上昇しやすく破損しやすい領域は、液晶パネル21の中央領域である。すなわち、バックライト22の照明エリアを液晶パネル21の外縁側に寄せることで、液晶パネル21の中央エリアの温度上昇をさらに抑制することが可能となり、液晶パネル21の故障を抑制する効果をさらに向上させることができる。
また、表示画像Mを液晶パネル21の外縁側に向けて縮小した際に、処理部61は、縮小表示処理により表示画像Mが移動した量に合わせてアクチュエータ50を駆動し、図4に示すように、表示画像Mの視認される位置を自動的に調整してもよい。表示画像Mを縮小した場合、表示画像Mの視認される位置が変化してしまうが、リレー光学系(本実施形態における凹面鏡40)を駆動することで、表示画像Mの位置を概ね縮小表示処理前の状態に合わせることができ、表示画像Mの視認性を損なわずに液晶パネル21を保護する縮小表示処理を実行することができる。特に、表示画像Mが複数存在する場合、実景に対応した位置にコンタクトアナログ表示する第一表示画像M1の位置を調整することで、観察者300に違和感を覚えさせることなく、液晶パネル21を保護する縮小表示処理を実行することができる。
なお、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更(構成要素の削除も含む)を加えることができるのはもちろんである。
以上の説明では、複数の表示画像Mのレイアウトを変更することなく縮小表示処理を行っていたが、縮小表示処理時に複数の表示画像Mのレイアウトを変更してもよい。また、複数の表示画像Mをそれぞれ液晶パネル21の外縁付近に移動させてもよい。斯かる構成により、多くの照明エリアを液晶パネル21の外縁付近に配置することができるため、液晶パネル21の中央エリアの温度上昇をさらに抑制することが可能となり、液晶パネル21の故障を抑制する効果をさらに向上させることができる。
また、上記実施形態では、検出温度Tが閾温度Tthを超えるか否かの判定に基づき、表示画像Mを通常サイズか縮小サイズにしていたが、検出温度Tの温度に応じて、段階的または連続的に表示画像Mのサイズを変化させてもよい。
また、上記実施形態では、検出温度Tを表示画像Mを生成するフレーム毎に検出していたが、これに限られず、所定の時間毎に検出温度Tを検出して表示画像Mのサイズを所定時間毎の処理部61の判断に基づいて調整してもよい。
また、上記実施形態では、液晶パネル21の温度に基づいて縮小表示処理を実行していたが、液晶パネル21の周囲の温度やHUD装置100内の所定箇所の温度やHUD装置100外に設置された温度検出部(図示しない)からの温度情報に基づいて、縮小表示処置の実行の要否を決定してもよい。
本発明は、例えば車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用することが可能である。
100 HUD装置(ヘッドアップディスプレイ装置)、10 筐体、20 表示器、30 平面鏡(リレー光学系)、40 凹面鏡(リレー光学系)、50 アクチュエータ、AX 回転軸線、L 表示光、M 表示画像、V 虚像、200 フロントガラス(透過反射面)
Claims (5)
- 表示画像を表示する液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面に配置され、前記液晶パネルをエリア毎に照明するバックライトと、
前記液晶パネルの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の温度が所定の温度以上である場合、前記表示画像を小さくするように前記液晶パネルを制御し、前記表示画像に対応して照明するエリアを調整するように前記バックライトを制御する制御部と、を備える、
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記表示画像を前記液晶パネルの外縁に向けて縮小する、
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 表示画像を表示し、透過反射面により前記表示画像を反射することで、前記透過反射面を介した実景とともにユーザに前記表示画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示画像を表示する液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面に配置され、前記液晶パネルをエリア毎に照明するバックライトと、
前記液晶パネルの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の温度が所定の温度以上である場合、前記表示画像を小さくするように前記液晶パネルを制御し、前記表示画像に対応して照明するエリアを制御するように前記バックライトを制御する制御部と、
前記液晶パネルが表示する前記表示画像を前記透過反射面に向けるリレー光学系と、を備える、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記表示画像を前記液晶パネルの外縁に向けて縮小する、
ことを特徴とする請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記リレー光学系を移動または/および回転させることでユーザが視認する虚像の位置を調整するアクチュエータをさらに備え、
前記表示画像が縮小した際、少なくとも一部の前記表示画像の視認される位置が略同じ位置になるように前記アクチュエータを制御する、
ことを特徴とする請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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