コネクテッドカー向け、太陽光下でも視認可能な堅牢なディスプレイ：視認性を後回しにしてはいけない理由

コネクテッドカーや交通システムは、ますます多岐にわたる機能においてディスプレイに依存している。運転者やオペレーターの情報、ナビゲーション、カメラ映像、乗客情報、車両の状態、制御システムなど、すべては変化する状況下でも視認性を維持する必要のある画面に依存している。

そうした状況は厳しいものになり得る。

屋内では良好な性能を発揮するディスプレイでも、直射日光、高温、氷点下の環境、継続的な振動にさらされる車両や輸送システムに設置された場合、全く異なる挙動を示す可能性があります。こうした課題は、自動車や特殊車両のHMI、鉄道機器、公共交通システム、車両・物流機器、船舶計器、そして輸送インフラ全体に設置されるディスプレイに影響を与える可能性があります。

反射によって情報が不明瞭になることがあります。温度によってディスプレイの性能が影響を受けることがあります。長期間の使用において、繰り返しの機械的ストレスによってディスプレイアセンブリに圧力がかかることがあります。

自動車および輸送機器メーカーにとって、視認性は、環境耐久性、機械設計、ライフサイクル要件と並んで考慮する必要がある。

高輝度TFT、半透過型LCD、光学ボンディング、反射防止処理などの技術は、視認性を向上させるためのさまざまな方法を提供します。最適な選択は、ディスプレイの設置場所、閲覧方法、および耐えるべき環境条件によって異なります。

日光下でも視認可能な車載ディスプレイとは何ですか？

太陽光下でも視認可能な車載ディスプレイは、直射日光や間接日光を含む、強い周囲光にさらされた場合でも十分な視認性を維持するように設計されています。

明るさは性能において重要な要素ですが、唯一の要素ではありません。コントラスト、反射、視野角、カバーガラス、そしてディスプレイアセンブリの構造など、すべてが情報の見やすさに影響を与えます。

この区別は、照明条件が急速に変化する可能性がある車両においては重要です。画面は数秒のうちに日陰と明るい日光の間を行き来する可能性があり、その間もユーザーは画面に表示される情報を解釈する必要があるからです。

輸送関連の用途においても、同様の原則が適用されます。鉄道プラットフォームの乗客情報表示器は直射日光下でも視認性を維持する必要がある場合がある一方、船舶の制御インターフェースは周囲の環境からの眩しさや反射光にさらされる可能性があります。配送車両、車両管理機器、輸送ターミナルなどのディスプレイも、勤務時間中はさまざまな照明条件下で動作する可能性があります。

したがって、優れた日光下視認性ディスプレイは、単に高い輝度値を達成するだけでなく、想定されるあらゆる条件下で実用的な視覚性能を提供する必要がある。

コネクテッドカーにおいて、日光下での視認性が重要な理由は何ですか？

車両や輸送システムがより密接に連携するにつれて、ディスプレイは運転手、乗客、運行管理者に対してより多くの情報を提供する役割を担うようになる。

インストルメントクラスター、ナビゲーションディスプレイ、インフォテインメントシステム、カメラモニタリングシステム、乗客情報ディスプレイ、その他のHMI（ヒューマンマシンインターフェース）には、変化する照明条件下でも鮮明さを維持する必要のある情報が含まれる場合があります。

読みやすさが低いと、ユーザーが表示内容を解釈するのに費やす時間が増加する可能性がある。

自動車用ディスプレイの視認性に関する研究では、周囲の照明が視覚性能にどれほど大きな影響を与えるかが明らかになっている。ヒューマンファクターズ誌に掲載された査読付き研究では、車両環境に典型的な照明条件下で透過型液晶ディスプレイ（LCD）を評価した。研究者らは、効果的な視覚性能に必要な輝度は、周囲の照明と視聴者の順応によって変化することを発見した。

今回の調査結果は、ディスプレイの視認性を単一の輝度仕様に頼るのではなく、代表的な照明条件下で評価する必要がある理由を示している。

輸送用ディスプレイの堅牢性を高める要素は何ですか？

堅牢な輸送用ディスプレイは、一般的な消費者向けディスプレイよりも過酷な環境条件や機械的条件下でも動作し続けるように設計されています。

正確な仕様は、用途と設置方法によって異なります。

温度は考慮すべき点の1つです。車両、鉄道システム、ターミナル、その他の輸送機器に設置されたディスプレイは、冬期には低温になり、長時間日光にさらされるとかなり高温になることがあります。

振動もまた、考慮すべき要素の一つです。ディスプレイとその接続部は、耐用期間中、繰り返し機械的なストレスを受ける可能性があります。また、設置場所によっては、アセンブリ全体が湿気、埃、そして繰り返しの使用に耐える必要がある場合もあります。

Densitronの自動車および輸送機器向けディスプレイ技術には、幅広い動作温度範囲、耐振動性、高輝度、および長寿命を実現するように設計されたオプションが含まれています。

高輝度と日光下での視認性は同じものではない

明るい環境での視認性を向上させる方法の一つとして、ディスプレイの明るさを上げることが挙げられます。

バックライトの明るさが増すと、表示画像が周囲の光に負けずに鮮明に表示されるようになります。そのため、高輝度TFTディスプレイは、自動車、鉄道、船舶、輸送など、多くの用途で活用されています。

それは、すべての可読性の問題を解決するわけではない。

カバーガラスやディスプレイアセンブリ内部の層で反射された光は、バックライトが強力であってもコントラストを低下させる可能性があります。視野角は知覚される画質に影響を与え、バックライト出力を上げると消費電力と熱負荷も増加します。

したがって、メーカーは光学システム全体を評価する必要があります。輝度、コントラスト、反射、視野角、表面処理、接着など、ディスプレイが動作する環境に応じてすべてを考慮する必要があります。

半透過型液晶ディスプレイとは何ですか？

半透過型液晶ディスプレイは、透過型と反射型のディスプレイ特性を兼ね備えている。

透過型液晶ディスプレイは、主にバックライトを利用して画像を表示します。反射型ディスプレイは周囲の光を利用します。半透過型液晶ディスプレイは、両方の光を利用するように設計されています。

暗い場所では、バックライトが視認性を向上させます。周囲光が強い状況では、利用可能な外部光の一部が、表示画像と競合するのではなく、表示画像に貢献します。

これにより、半透過型液晶ディスプレイ技術は、非常に多様な照明環境下で動作するアプリケーションにとって有用となる。また、屋外での視認性を確保するために、ますます強力なバックライトだけに頼る必要のない代替手段にもなり得る。

コネクテッドカーやその他の輸送システムにおいては、半透過型TFT技術と高輝度TFT技術のどちらを選択するかは、設置場所、必要な光学性能、電力予算、および想定される照明条件に基づいて決定する必要があります。

メーカーはどのような場合に半透過型ディスプレイを検討すべきでしょうか？

半透過型液晶ディスプレイは、ディスプレイが常に高い周囲光の下で動作し、消費電力が重要な考慮事項となる場合に有用である。

これには、露出した車両インターフェース、鉄道設備、船舶計装機器、車両・物流機器、特殊車両、建設機械、その他長期間屋外で使用される用途が含まれる可能性がある。

従来型の高輝度TFT液晶は、他の設置場所においては依然としてより良い選択肢となる可能性がある。例えば、日陰になっている車内に設置されたスクリーンは、露出した外部または半外部に設置されたディスプレイとは異なる光学条件にさらされる。

適切な技術は、ディスプレイに届く周囲光の量、そのような状況がどのくらいの頻度で発生するか、そしてアプリケーションがどの程度の視覚性能を必要とするかによって異なります。

光学ボンディングが屋外での視認性を向上させる仕組み

光学ボンディングとは、光学的に透明な接着材を用いてディスプレイとカバーガラスを接合する技術である。

接着されていない場合、これらの層の間には通常、空気層が存在する。その隙間内の様々な表面で光が反射するため、内部反射が増加し、知覚されるコントラストが低下する。

空気層を取り除くことで、これらの反射を低減できる。

車両や輸送機器のディスプレイにおいて、この技術はバックライトの輝度を高めるだけに頼ることなく、周囲の明るい環境下でも視認性を向上させることができます。また、光学ボンディングによってディスプレイアセンブリの強度を高め、ディスプレイとカバーガラスの間の空間に湿気や汚染物質が侵入する可能性を低減することも可能です。

Densitronは、光学性能と環境性能において追加のサポートが必要な用途向けに、ディスプレイ統合機能の一環として光学ボンディングを提供しています。

輸送用HMIの広い視野角

交通機関の展示は、必ずしも中心部から直接見られるとは限らない。

センターコンソールディスプレイは、運転席と助手席の両方から見える必要がある場合があります。公共交通機関や鉄道システムでは、乗客や運転士が複数の位置から情報を読み取る必要がある場合があります。船舶計器、輸送ターミナル、特殊車両のHMIなどでは、ユーザーが画面を固定された角度から見ることはほとんどないため、同様の要件が生じる可能性があります。

視野角が狭いと、ユーザーの位置が変わるにつれて、色、コントラスト、明るさが変化する可能性があります。

広視野角TFT技術は、この影響を軽減し、想定される視聴位置全体で情報が読みやすくなるようにする。

ディスプレイを選定する際には、輝度やコントラストだけでなく、視野角も評価する必要があります。ディスプレイを実際の筐体や設置場所に置いた状態でテストすることで、パネル単体で評価するよりも、より正確な性能評価が可能になります。

輸送用ディスプレイにとって温度範囲が重要な理由

車両や輸送機器に使用される電子機器は、管理された屋内環境で使用されるディスプレイよりもはるかに大きな温度変化にさらされる可能性がある。

駐車中の車両は、長時間日光にさらされると非常に高温になることがあります。寒冷地では、同じシステムを氷点下をはるかに下回る温度で起動・作動させる必要がある場合もあります。

課題は用途によって異なります。鉄道設備や輸送インフラは年間を通して屋外で稼働する場合がありますが、商用車や電気自動車は長期間にわたり変化する気象条件にさらされる可能性があります。海洋システムには独自の環境上の要求事項があります。

LCDの性能は温度によって変化するため、メーカーは用途で想定される環境範囲に対応したパネルを選択する必要があります。

Densitronの現在の車載ディスプレイ製品群には、-40℃から+85℃までの動作温度および保管温度に対応するモジュールが含まれています。

HMI全体の要件については、引き続き評価を行う必要があります。筐体設計、換気、周辺の電子機器、ディスプレイの位置など、すべてがパネルの温度に影響を与える可能性があります。

振動や機械的ストレスに対するディスプレイの設計

輸送用途では、電子機器が長期間にわたって繰り返し振動にさらされる可能性がある。

振動のレベルと周波数は、用途によって大きく異なります。乗用車、電気配送車両、鉄道車両、特殊オフロード車、船舶制御システムなどでは、ディスプレイにかかる機械的負荷は大きく異なります。また、車両や物流機器は、長時間稼働中に繰り返し衝撃や振動を受ける可能性があります。

振動は、コネクタ、接着部、取り付け箇所、およびディスプレイアセンブリ全体に影響を与える可能性があります。

Densitronの車載ディスプレイソリューションは、車両や輸送環境向けに設計された耐振動構造を採用しています。

OEMは、完成したアセンブリを、想定される用途の振動特性および適用要件に照らし合わせてテストする必要があります。ディスプレイの取り付け方法によっては、ユニット全体に伝わる機械的応力に影響を与える可能性があります。

接続型ディスプレイには適切な組み込みプラットフォームが必要です

現代の交通機関向けディスプレイは、映像信号を表示するだけにとどまらず、ますます多くの機能を提供するようになっている。

これらは、情報を処理し、ユーザー入力を受け取り、他のシステムと通信する、接続されたHMIの一部を構成することができます。そのため、表示パネル自体以外の要件も発生します。

組み込みプラットフォームの役割は、輸送用途によっても変化します。自動車用HMIは車両システムと通信し、鉄道用ディスプレイは車載制御や乗客情報を提供します。フリート管理や物流インターフェースは、経路案内、車両状態、運用データなどを表示し、船舶用計器は航行情報やシステム情報を中央HMIに集約します。

組み込みコンピュータには、グラフィカルインターフェースとアプリケーションを処理するのに十分な処理能力が必要です。また、HMIがデータを交換するシステムとの適切な通信機能も必要です。

自動車用途向けに、Densitronはディスプレイ、タッチ、触覚技術に加え、CANバスおよびLINバス接続による組み込みシステムをサポートしています。

これにより、OEMはディスプレイ、処理プラットフォーム、および制御機能を同一システムの一部として捉えた統合型HMIを開発することが可能になります。

頑丈なディスプレイにタッチ操作と触覚インタラクション機能を追加する

多くのコネクテッド交通ディスプレイは、制御インターフェースとしても機能します。

PCAPタッチは、メニュー、マップ、設定、その他のデジタルコントロールを操作するための馴染みやすい方法を提供します。物理的な操作系や触覚的な操作系は、タッチスクリーンを補完し、ユーザーが触覚的なフィードバックから恩恵を受けることができます。

Densitronの車載用HMI技術には、PCAPタッチに加え、Tactila®ボタン、ロータリーコントロール、触覚技術などが含まれます。

大型のデジタルインターフェースは主にタッチ操作に依存し、頻繁に調整される機能は触覚制御を用いる場合がある。また、別のHMIでは、主に平らなガラス面を維持しながら、触覚フィードバックを用いて物理的な確認を提供する場合もある。

これらの組み合わせは、さまざまな輸送環境に対応できます。車両運転者は、道路や周囲の機器に注意を払いながら、調整を行う必要がある場合があります。鉄道、車両、船舶のインターフェースでは、画面がユーザーの注意を奪い合う複数の情報源の1つとなる、同様の状況が発生する可能性があります。

ディスプレイの環境要件は、制御インターフェース全体にも適用されます。

製品のライフサイクルが長いことは、早い段階から考慮する必要がある。

自動車、鉄道、公共交通機関、船舶、輸送インフラなど、様々な分野で使用されるディスプレイは、長年にわたって使用され続ける必要がある場合がある。

技術的には優れた性能を発揮するディスプレイであっても、製造時や保守時に使用できなくなると、調達やエンジニアリングにおいて重大な問題を引き起こす可能性がある。

したがって、メーカーは光学性能や環境性能に加え、予想される部品の入手可能性も評価する必要がある。

Densitronは、車載ディスプレイ製品群全体にわたって、長期的な供給体制、管理された変更管理、および製品ライフサイクル終了時の管理をサポートしています。これは、長期間の認証、生産、およびサービス期間を要する製品を開発するOEMにとって特に有益です。

交換戦略もライフサイクル計画の一部として策定されるべきです。可能な限り、部品の寿命が尽きる前に代替ディスプレイオプションと互換性要件を把握しておくことで、後々必要となるエンジニアリング作業を削減できます。

太陽光下でも視認性の高い、堅牢な自動車・輸送機器用ディスプレイを提供しているのはどこでしょうか？

Densitronは、自動車および輸送機器向けに、高輝度TFTディスプレイ、広温度範囲対応モジュール、タッチインターフェース、触覚制御、組み込みコンピューティングなど、堅牢なディスプレイおよびHMI技術を提供しています。

同社の車載用ディスプレイ製品群には、-40℃～+85℃の動作温度および保管温度、耐振動性、高輝度環境に対応したオプションが含まれている。

より統合されたシステムを必要とするOEM向けには、ディスプレイをPCAPタッチ、光学ボンディング、組み込み処理、および適切な通信技術と組み合わせることが可能です。

これにより、ディスプレイを独立したパネルとして選択するのではなく、HMI全体に合わせて指定することが可能になります。

高輝度LCD技術と半透過型LCD技術のどちらを選ぶか

高輝度液晶ディスプレイと半透過型液晶ディスプレイは、それぞれ異なる方法で屋外での視認性という課題を解決する。

高輝度TFTディスプレイは、ディスプレイが発する光量を増加させます。これにより、幅広い条件下で優れた視覚性能を発揮し、多くの輸送用途に適しています。

半透過型ディスプレイは周囲の光をより有効に活用できるため、画面が非常に明るい環境に長時間置かれる場合や、消費電力を抑える必要がある場合に役立ちます。

決定にあたっては、周囲の光量、視聴位置、電力要件、熱環境、ディスプレイサイズ、および表示される視覚情報を考慮する必要がある。

その後、光学ボンディングや表面処理を用いることで、ディスプレイアセンブリ全体の性能を向上させることができる。

過酷な環境に適した堅牢なディスプレイの選定

まず最初に行うべきことは、好ましいパネル技術から始めるのではなく、ディスプレイがどのような環境にさらされるかを定義することです。

製造業者は、必要な動作温度と保管温度、想定される振動、周囲光、視野角、および利用可能な電力を定めるべきである。

その後、ディスプレイはこれらの要件に照らして評価される。

自動車、鉄道、車両管理、船舶、その他のコネクテッド輸送機器向けHMIについては、タッチ操作性能、組み込み処理、通信機能についても評価を行う必要があります。設計を最終決定する前に、製品ライフサイクルと部品の入手可能性も考慮に入れるべきです。

代表的な環境条件や照明条件下でのプロトタイプ試験は、個々の部品仕様からは見えない問題点を明らかにする可能性がある。

要求の厳しいアプリケーションにおいては、このシステムレベルの評価は、輝度や色温度の数値だけに頼るよりも、ディスプレイ選定のためのより強力な根拠を提供する。

主なポイント

• 日光下での視認性は、明るさ、コントラスト、反射、視野角、およびディスプレイ全体の構造によって左右されます。
• 高輝度TFTと半透過型LCDは、強い周囲光下でも視認性を維持するための異なるアプローチを提供する。
• 堅牢なディスプレイは、自動車、鉄道、公共交通機関、商用車、車両管理・物流、海洋システム、輸送インフラなど、幅広い分野で活用でき、それぞれの動作環境に合わせて仕様が選定されます。
• 輸送用ディスプレイを選定する際には、光学性能に加えて、温度、振動、ライフサイクル、タッチ性能、組み込みコンピューティングについても考慮する必要があります。

実際の運行状況に基づいて輸送関連の展示物を設計する

コネクテッド交通システムでは、より多くの情報と制御機能がデジタルディスプレイに表示されるようになっています。そのため、これらの画面がどのような環境下でも読みやすく、信頼性の高いものであることの重要性が高まっています。

自動車のダッシュボード、電気商用車、鉄道設備、旅客情報システム、車両管理機器、輸送インフラ、船舶制御インターフェースなど、用途によって要件は大きく異なる可能性がある。

明るさだけでは、ディスプレイがこれらの環境で良好な性能を発揮するかどうかは判断できません。反射、視野角、温度、振動、電力要件、そしてより広い光学系など、すべてが最終的な結果に影響を与えます。

したがって、ディスプレイのアーキテクチャは、まず動作環境と、人々が完成したシステムとどのようにやり取りするかという点から始めるべきである。

Densitronの車載・輸送機器向けディスプレイソリューションは、堅牢なディスプレイ技術とタッチ操作、触覚インタラクション、組み込み処理を組み合わせ、コネクテッドHMIを実現します。過酷な環境向けシステムを開発するOEM企業に対し、Densitronは完成品の光学特性、環境特性、ライフサイクル要件に基づいたディスプレイの選定と統合をサポートします。