JPH1048564A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンバイナの背景輝度が変化しても明瞭な画像
を得ることができる液晶表示パネルを用いた小型で騒音
の小さなヘッドアップディスプレイを提供する。 【解決手段】観察者の前方に配置されるコンバイナ２に
より画像表示光の光路を変更することで、そのコンバイ
ナ２の前方に観察対象の虚像を形成する。その画像表示
光を、出射する液晶表示手段１１と、この液晶表示手段
に対向配置されるバックライト用光源１２とを内蔵する
ハウジング５の側部の排出口３０から、そのハウジング
５内において強制的に生成された空気流を排出する。そ
の排出される空気流の方向を、その排出口３０よりも前
方に向かうように変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地上を走行する自
動車等の車両に搭載するのに適したヘッドアップディス
プレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ナビゲーション情報を車両のド
ライバーに提供する表示装置として、ヘッドアップディ
スプレイを用いることが提案されている。そのヘッドア
ップディスプレイは、観察者の前方に配置されるコンバ
イナと、画像表示光を出射する画像表示器と、その画像
表示器を覆うハウジングとを備え、そのコンバイナによ
り画像表示光の光路を変更することで、そのコンバイナ
の前方に観察対象の虚像を形成する。また、そのコンバ
イナを透過する光により、そのコンバイナの前方の景色
を視認することができる。その画像表示器として、液晶
表示パネルと、この液晶表示パネルに対向して配置され
るバックライト用光源とを有するものが用いられてい
る。

【０００３】地上走行用の乗り物の走路にはトンネル等
があるため、上記コンバイナの背景の輝度が瞬時に変化
する場合がある。そのため、上記ヘッドアップデイスプ
レイの表示輝度が固定である場合は、その表示画像が眩
しく映ったり、薄くて視認できないといった事態が生じ
る。

【０００４】そこで、その背景の輝度に応じて変化する
信号に基づき、上記液晶表示パネルのバックライト用光
源を構成する管球の電力を制御することで光量を調節
し、その表示輝度を変化させることが行われている。例
えば、その管球の電源を高速でオン・オフし、そのオン
時間の割合を変化させるＰＷＭ制御が、その電力制御法
として採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そのように表示輝度を
変化させても、その変化幅が小さいと表示画像が眩しく
映ったり、薄くて視認できない。しかし、その表示輝度
の変化幅を大きくすると、高輝度表示時におけるバック
ライト用光源への投入電力が大きくなり、その光源にお
ける発熱量が大きくなる。そのため、液晶表示パネルの
温度が１００℃以上にもなってしまう。そのように光源
の発熱によって液晶表示パネルが高温になると、表示機
能が低下するという問題がある。

【０００６】そのような発熱対策として、そのバックラ
イト用光源に、その光源から出射される光の赤外線成分
を遮断可能な多層膜反射フィルターや熱線吸収フィルタ
ーを設けることが考えられる。

【０００７】しかし、そのヘッドアップディスプレイを
自動車のダッシュボードの上部に設置するような場合、
設置スペースが制限される。このように設置スペースが
制限される場合、そのバックライト用光源と液晶表示パ
ネルとの間隔を小さくしなければならず、その間隔を数
ｍｍ以下にしなければならない場合もある。そうする
と、その光源から液晶表示パネルへの熱伝達量が多くな
り、単に光源に赤外線遮断フィルターを設けるだけでは
液晶表示パネルへの悪影響を充分に回避できない。

【０００８】そこで、ファン等によって生成した空気流
により液晶表示パネルやバックライト用光源を冷却する
ことが考えられる。この場合、その画像表示器を内蔵す
るハウジング内において空気流を効率よく生成し、その
ファン等の空気流生成手段を小型化することが要求され
る。そのため、空気流の流路抵抗が小さくなるように、
そのハウジング内における空気流の流路の屈曲を可及的
に少なくし、また、その流路面積を可及的に大きくする
必要がある。そうすると、そのハウジング内における液
晶表示パネルやバックライト用光源の配置によっては、
その空気流をハウジングから排出する排出口を、そのハ
ウジングの左方や右方の側部に設けなければならない場
合がある。

【０００９】しかし、その排出口をハウジングの側部に
設け、そこから空気流を左右横方向に排出する場合、そ
の排出口の後方の観察者に大きな排出音が聞こえてしま
う。特に、狭い車両のダッシュボード上等に設置した場
合、その車両のドライバーや助手席の同乗者に大きな騒
音として聞こえるという問題がある。

【００１０】本発明は、上記問題を解決することのでき
るヘッドアップディスプレイを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、観察者の前方
に配置されるコンバイナと、画像表示光の出射手段と、
その画像表示光の出射手段を内蔵するハウジングとを備
え、そのコンバイナにより画像表示光の光路を変更する
ことで、そのコンバイナの前方に観察対象の虚像を形成
するヘッドアップディスプレイにおいて、その画像表示
光の出射手段は、液晶表示手段と、この液晶表示手段に
対向して配置されるバックライト用光源とを有し、その
ハウジング内において空気流を強制的に生成する空気流
生成手段が設けられ、その空気流を前記ハウジングから
排出する排出口が、そのハウジングの側部に設けられ、
その排出口から排出される空気流の方向を、その排出口
よりも前方に向かうように変更する手段が設けられてい
ることを特徴とする。その空気流の排出口をハウジング
の側部に設けても、そこから排出される空気流の方向を
排出口よりも前方に向かうように変更することで、左右
横方向に排出する場合に比べ、その排出口の後方の観察
者に聞こえる排出音を低減できる。

【００１２】その液晶表示手段と光源とは前後に並列さ
れ、その液晶表示手段の画面は左右方向に沿うものとさ
れ、その液晶表示手段と光源との間に空間が形成され、
上記空気流生成手段は、その空間を上記空気流が左右方
向に沿って通過するように空気流を送り出すと共に、そ
の空間における空気流の入口と出口の少なくとも一方に
対向するものとされ、上記排出口は、その空間における
空気流の出口に対向する位置に設けられているのが好ま
しい。その液晶表示手段と光源との間の空間を空気流が
通過することで、その空間の空気が光源の発熱により高
温になるのを防止し、その空間の空気から液晶表示手段
への熱伝導による熱伝達量を減少させることができる。
その空間における空気流の入口と出口の少なくとも一方
に対向する位置から、その液晶表示手段の画面に沿う左
右方向に沿って空気を送り出すことで、空気流の流路を
不必要に屈曲することなく流路抵抗を小さくし、その空
間内に空気流を効率良く生成することができる。これに
より、その液晶表示手段への熱伝達量を効率良く低減
し、その空気流生成手段を小型化できる。その排出口
が、その空間における空気流の出口に対向することで、
その出口から排出口までの空気流の流路抵抗を可及的に
小さくでき、その空気流生成手段を小型化できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１４】図１、図２に示す車両用のヘッドアップデ
ィスプレイ１は、ハウジング５と、このハウジングに取
り付けられたコンバイナ２とを備える。そのハウジング
５に、画像表示器３、制御用回路基板７、ミラー８、お
よびファン９が内蔵されている。

【００１５】そのハウジング５は、上下２部材５Ａ、５
Ｂを連結することで形成され、例えばダッシュボードの
上面に取り付けられることで、そのコンバイナ２と画像
表示器３とは観察者（ドライバー）の前方に配置され
る。そのハウジング５の上部に画像表示光の出射窓５ａ
が形成され、その出射窓５ａを被覆する透明カバー５ｂ
が設けられている。

【００１６】その画像表示器３は、例えばナビゲーショ
ン情報等に対応する画像表示光Ｌを出射するもので、液
晶表示パネル（液晶表示手段）１１と、この液晶表示パ
ネル１２に対向して配置されるバックライト用光源１２
とを有する。その液晶表示パネル１１とバックライト用
光源１２とは個別のユニットとされ、個別にハウジング
５に固定されている。

【００１７】図３に示すように、その液晶表示パネル１
１は、一対のガラス基板の間に液晶を注入することで構
成されている偏光膜を含むパネル本体１１ａと、このパ
ネル本体１１ａの光源１２側に配置される光拡散板１１
ｂと、そのパネル本体１１ａと光拡散板１１ｂとを保持
するホルダ１１ｄとを有し、そのホルダ１１ｄはハウジ
ング５の底壁５′上に取り付けられる。そのパネル本体
１１ａに形成されている画素を構成する電極が、配線１
１ｅを介して上記制御用回路基板７に接続され、その制
御用回路基板７から送られる画像信号に対応して、液晶
表示パネル１１は画像を表示する。

【００１８】図４に示すように、そのバックライト用光
源１２は、ハウジング５の底壁５′上に取り付けられる
ケース１２ａと、このケース１２ａに内蔵された管球１
２ｂと、この管球１２ｂを支持するホルダ１２ｃと、そ
のケース１２ａの液晶表示パネル１１側に形成された開
口１２ａ′を覆う赤外線遮断フィルター１２ｄと、その
管球１２ｂの発するバックライト用光線を反射する反射
板１２ｅとを有する。その管球１２ｂの発する光線が液
晶表示パネル１１を透過することで画像表示光Ｌにな
る。そのフィルター１２ｄは、管球１２ｂの発する光の
赤外線成分を反射する赤外線カットフィルターでも、吸
収する赤外線吸収フィルターでもよく、赤外線を遮断で
きるものであればよい。その管球１２ｂは電源に電力制
御回路（図示省略）を介して接続され、コンバイナ２の
背景の輝度センサからの信号に基づき、その背景輝度の
変化に応じて従来と同様に光量調節がなされる。

【００１９】本実施形態では、図１に示すように、その
画像表示器３は画像表示光Ｌを後方に向かい出射する。
その画像表示光Ｌが上記ミラー８により反射される。そ
のミラー８による反射により光路変更された画像表示光
Ｌは、上記出射口５ａから前方斜め上方に向かい進行す
るように出射される。

【００２０】そのコンバイナ２は、図２に示すように、
そのハウジング５にヒンジ６を介して揺動可能に取り付
けられ、その揺動により、その出射口５ａから出射され
る画像表示光Ｌの光路を変更して観察者の瞳Ｅに導く使
用位置と、その出射口５ａを閉鎖する収納位置との間で
変位可能とされている。そのコンバイナ２としては、例
えば、板状のハーフミラーやホログラム素子等を用いる
ことができる。ハーフミラーを用いる場合は反射により
画像表示光Ｌの光路を変更し、ホログラム素子を用いる
場合は回折により画像表示光Ｌの光路を変更する。

【００２１】図１に示すように、そのコンバイナ２によ
る画像表示光Ｌの光路変更により、そのコンバイナ２の
前方位置Ｐに観察対象の虚像を形成し、また、そのコン
バイナ２が前方からの光を透過することで、その虚像と
前方に実際に存在する外景等の双方を、観察者は視認す
ることができる。そのコンバイナ２の光路変更面２ａ
は、その画像表示光Ｌを集光する機能を有し、その虚像
を単純反射する場合よりも前遠方に形成することのでき
る曲面とされている。

【００２２】図５に示すように、上記液晶表示パネル１
１と光源１２とは、その液晶表示パネル１１の画面１
１′に直交する方向に間隔をおいて配置される。その液
晶表示パネル１１と光源１２とは前後に並列すること
で、その画面１１′は左右方向に沿う。これにより、そ
の光源１２のフィルター１２ｄと液晶表示パネル１１の
光拡散板１１ｂとの間に、上方と左右側方とが開放さ
れ、下方がハウジング５の底壁５′により閉鎖された空
間２０が形成されている。本実施形態では、そのフィル
ター１２ｄの表面と光拡散板１１ｂの表面とは平行とさ
れることで、その空間２０における液晶表示パネル１１
の画面１１′に直交する方向の間隔は略一定とされてい
る。

【００２３】上記ファン９は、図外駆動回路により回転
駆動される回転翼９ａを有する軸流型で、図５において
２点鎖線矢印で示すように、その空間２０を通過する空
気流を強制的に生成する。そのファン９は、その空間２
０における空気流の出口２０ａに対向して配置され、そ
の液晶表示パネル１１の画面１１′に沿う左右方向に沿
って、その空間２０から空気を引き出すように空気を送
り出すことで空気流を生成する。なお、そのファン９
を、その空間２０における空気流の入口２０ｂに対向し
て配置し、その液晶表示パネル１１の画面１１′に沿う
方向に沿って、その空間２０に向けて空気を送り出すこ
とで空気流を生成してもよい。

【００２４】そのハウジング５内に外部から空気を導入
するため、そのハウジング５に空気導入口２５が形成さ
れている。その空気導入口２５は、その空間２０におけ
る空気流の入口２０ｂの近傍に設けられている。

【００２５】そのハウジング５内から空気を外部に排出
するため、そのハウジング５の左側部に排出口３０が形
成されている。その排出口３０は、その空間２０におけ
る空気流の出口２０ａに対向する位置に設けられ、本実
施形態では、この排出口３０と空間２０との間にファン
９が配置される。

【００２６】その排出口３０にフィン３１が設けられて
いる。そのフィン３１は、その排出される空気の流れ
を、その排出口３０よりも前方に向かうように変化させ
る。

【００２７】その空間２０における空気流は層流となる
ように生成される。すなわち、一般的に流体はＲｅ（レ
イノルズ数）＜２０００〜２３００程度で層流になる。
そのＲｅは、上記のような平行面間の空間２０を流れる
空気については、ｖを空気の平均流速（ｍ／ｓ）、ｄを
空間２０における液晶表示パネル１１の画面１１′に直
交する方向の間隔、νを空気の動粘性係数として、Ｒｅ
＝ｖ・ｄ／νとなる。また、その空間２０を構成するフ
ィルター１２ｄの表面と光拡散板１１ｂの表面とは、そ
の空気流を乱すことがないように、凹凸のない充分に平
滑で粗さの小さな面とされている。その空気の動粘性係
数ν（ｍ² ／ｓ）は、２０℃では１５．０１×１０
^-6で、温度上昇に伴って大きくなることから、ｖ（ｍ／
ｓ）×ｄ（ｍｍ）＝３０以下となるようにファン９の回
転速度を設定すれば、常温以上ではＲｅを２０００以下
として、その空気流を層流にすることができる。

【００２８】上記構成によれば、空気流の排出口３０を
ハウジング５の側部に設けても、そこから排出される空
気流の方向を排出口３０よりも前方に向かうように変更
するので、左右横方向に排出する場合に比べ、その排出
口３０の後方の観察者に聞こえる排出音を低減できる。
特に、自動車のダッシュボード上にヘッドアップディス
プレイ１を設置する場合、その設置位置の前方にデフロ
スタによる空気流れが存在することで、その排出口３０
からの空気流を排出された空間に留めることなく、車室
内全体の空気流れに乗せることができ、デフロスタとの
整合性のよい形態にできる。

【００２９】その液晶表示パネル１１と光源１２との間
の空間２０を空気流が通過することで、その空間２０の
空気が光源１２の発熱により高温になるのを防止し、そ
の空間２０の空気から液晶表示パネル１１への熱伝導に
よる熱伝達量を減少させることができる。また、その光
源１２と液晶表示パネル１１との間は、両者を支持する
ハウジング５の底壁５′を除いては直接に連結する部材
がなく、そのような部材による直接の熱伝導による熱伝
達をなくし、液晶表示パネル１１への熱伝達量を減少さ
せることができる。

【００３０】その空気流を層流とすることで、その流れ
方向に垂直な方向への微少流れを含む乱流に比べて、そ
の微小流れによる光源１２から液晶表示パネル１１への
熱伝達を無くし、液晶表示パネル１１への熱伝達量を減
少させることができる。

【００３１】その光源１２から出射される光の赤外線成
分をフィルター１２ｄによって遮断することで、液晶表
示パネル１１への熱伝達量を減少させることができる。

【００３２】その空間２０における空気流の出口２０ａ
に対向する位置から、その液晶表示パネル１１の画面１
１′に沿う方向に沿って空気を送り出すことで、空気流
の流路を不必要に屈曲することなく流路抵抗を小さく
し、その空間２０内に空気流を効率良く生成することが
できる。これにより、その液晶表示パネル１１への熱伝
達量を効率良く低減し、その空気流を生成するファン９
を小型化できる。さらに、その排出口３０が、その空間
２０における空気流の出口２０ａに対向することで、そ
の出口２０ａから排出口３０までの空気流の流路抵抗を
可及的に小さくでき、そのファン９を小型化できる。

【００３３】これにより、コンバイナ２の背景の輝度が
変化しても明瞭な画像を得ることができ、自動車のダッ
シュボード上等に固定するのに適した液晶表示パネル１
１を用いた小型で騒音発生の小さなヘッドアップディス
プレイ１を提供できる。

【００３４】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、フィン３１の位置は、その排出口３０から
排出される空気流の方向を排出口３０よりも前方にでき
れば特に限定されない。その空気流の方向を変化させる
のはフィンに限定されず、例えば排出口の内周を内側か
ら外側に向かうに従い漸次前方に向かうように屈曲する
曲がり管状にしてもよい。そのファン９を空間２０の入
口２０ａに対向する位置に設けてもよい。また、ファン
９の型式は特に限定されず、例えば遠心型のものを用い
ても良い。その空間２０以外のハウジング５の内部に、
別途空気流を強制的に生成してもよい。その光源１２の
反射板１２ｅとして可視光域の光のみを反射するものを
用いても良い。その空間２０を構成する対向面は平行に
限定されず、例えば、液晶表示パネル１１の画面１１′
に直交する方向の間隔を流れ方向に沿って漸次変化させ
ることで、その空間２０の形状を楔状にしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、コンバイナの背景の輝
度が変化しても明瞭な画像を得ることができ、自動車の
ダッシュボード上等に固定するのに適した液晶表示パネ
ルを用いた小型で騒音発生の小さなヘッドアップディス
プレイを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態のヘッドアップディスプレ
イの構成説明図

【図２】 本発明の実施形態のヘッドアップディスプレ
イの内部を示す斜視図

【図３】 本発明の実施形態のヘッドアップディスプレ
イの液晶表示パネルの部分破断斜視図

【図４】 本発明の実施形態のバックライト用光源の部
分破断斜視図

【図５】 本発明の実施形態のヘッドアップディスプレ
イの要部の平面図

【符号の説明】

２ コンバイナ ３ 画像表示器 ９ ファン １１ 液晶表示パネル １２ バックライト用光源 １２ｄ 赤外線遮断フィルター ２０ 空間 ３０ 排出口 ３１ フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑山 裕紀子 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地株 式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 山谷 修一 新潟県長岡市藤橋１丁目190番地１ 日本 精機株式会社アールアンドデイセンター内 (72)発明者 小林 貢 新潟県長岡市藤橋１丁目190番地１ 日本 精機株式会社アールアンドデイセンター内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者の前方に配置されるコンバイナ
   と、画像表示光の出射手段と、その画像表示光の出射手
   段を内蔵するハウジングとを備え、そのコンバイナによ
   り画像表示光の光路を変更することで、そのコンバイナ
   の前方に観察対象の虚像を形成するヘッドアップディス
   プレイにおいて、 その画像表示光の出射手段は、液晶表示手段と、この液
   晶表示手段に対向して配置されるバックライト用光源と
   を有し、 そのハウジング内において空気流を強制的に生成する空
   気流生成手段が設けられ、 その空気流を前記ハウジングから排出する排出口が、そ
   のハウジングの側部に設けられ、 その排出口から排出される空気流の方向を、その排出口
   よりも前方に向かうように変更する手段が設けられてい
   ることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
2. 【請求項２】 その液晶表示手段と光源とは前後に並列
   され、 その液晶表示手段の画面は左右方向に沿うものとされ、 その液晶表示手段と光源との間に空間が形成され、 前記空気流生成手段は、その空間を前記空気流が左右方
   向に沿って通過するように空気流を送り出すと共に、そ
   の空間における空気流の入口と出口の少なくとも一方に
   対向するものとされ、 前記排出口は、その空間における空気流の出口に対向す
   る位置に設けられている請求項１に記載のヘッドアップ
   ディスプレイ。