JP2012003092A - フィールドシーケンシャル画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周囲の明るさに応じた高品位な画像を表示することができるフィールドシーケンシャル画像表示装置を提供する。
【解決手段】 第一の照明手段Ａは、第一の発光色にて表示素子２１を照明する。第二の照明手段Ｂは、第二の発光色にて表示素子２１を照明する。第三の照明手段Ｃは、第三の発光色にて表示素子２１を照明する。制御手段４は、第一の照明手段Ａと第二の照明手段Ｂと第三の照明手段Ｃをフィールド毎に点灯制御する。第一の照明手段Ａは、第一の光源１１ａと、第一の光源１１ａよりも微弱に発光することが可能な第二の光源１２ａとを有する。第二の照明手段Ｂは、第三の光源１１ｂと、第三の光源１１ｂよりも微弱に発光することが可能な第四の光源１２ｂとを有する。第三の照明手段Ｃは、第五の光源１１ｃと、第五の光源１１ｃよりも微弱に発光することが可能な第六の光源１２ｃとを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、フィールド順次駆動方式により画像を表示するフィールドシーケンシャル画像表示装置に関するものである。

従来より、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透過板に表示像を投影し、虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は車両のダッシュボード内に配設されており、この車両用ヘッドアップディスプレイ装置１が投射する表示像Ｌはウインドシールド２により車両運転者３に反射され、車両運転者３は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる（図５参照）。

このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、フィールドシーケンシャル駆動方式を用いたものを本願出願人が提案しており、特許文献２に開示されている。斯かるヘッドアップディスプレイ装置は、異なる発光色を有する複数の発光素子からなり、液晶表示素子を透過照明する照明手段と、発光素子の輝度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記発光素子をフィールド毎に点灯させてフィールド順次駆動方式にて画像表示を行うものであり、液晶表示素子の透過率に応じて発光素子の輝度を制御し、液晶表示素子の輝度を略均一にするものである。

特開平５−１９３４００号公報 特開２００９−１０９７１１号公報

しかしながら、フィールド順次駆動方式を用いた表示装置では、表示素子に短時間に多くの光を照射しなければならないため、高出力タイプの発光素子を用いなければ表示輝度を確保することができなかった。従って、フィールド順次駆動方式を用いると、高出力タイプの発光素子を用いなければならず、高出力タイプの発光素子は、補償される最低駆動電流（閾値電流）の観点から低輝度側での輝度調整が難しく、周囲の明るさに応じた表示品位の向上の点で改善の余地があった。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、周囲の明るさに応じた高品位な画像を表示することができるフィールドシーケンシャル画像表示装置を提供するものである。

本発明は、表示素子２１と、第一の発光色にて前記表示素子２１を照明する第一の照明手段Ａと、第二の発光色にて前記表示素子２１を照明する第二の照明手段Ｂと、前記第一の照明手段Ａ及び前記第二の照明手段Ｂをフィールド毎に点灯制御する制御手段４と、を備え、フィールド順次駆動方式により画像を表示するフィールドシーケンシャル画像表示装置であって、前記第一の照明手段Ａは、第一の光源１１ａと、前記第一の光源１１ａよりも微弱に発光することが可能な第二の光源１２ａと、を有し、前記第二の照明手段Ｂは、第三の光源１１ｂと、前記第三の光源１１ｂよりも微弱に発光することが可能な第四の光源１２ｂと、を有するものである。

また、本発明は、前記制御手段４は、外光検出手段５が出力した照度データに応じて、前記第一の光源１１ａ及び前記第三の光源１１ｂを有する第一の発光素子群１１と、前記第二の光源１２ａ及び前記第四の光源１２ｂを有する第二の発光素子群１２と、を切換えるものである。

また、本発明は、表示素子２１と、第一の発光色にて前記表示素子２１を照明する第一の照明手段Ａと、第二の発光色にて前記表示素子２１を照明する第二の照明手段Ｂと、第三の発光色にて前記表示素子２１を照明する第三の照明手段Ｃと、前記第一の照明手段Ａと前記第二の照明手段Ｂと前記第三の照明手段Ｃをフィールド毎に点灯制御する制御手段４と、を備え、フィールド順次駆動方式により画像を表示するフィールドシーケンシャル画像表示装置であって、前記第一の照明手段Ａは、第一の光源１１ａと、前記第一の光源１１ａよりも微弱に発光することが可能な第二の光源１２ａと、を有し、前記第二の照明手段Ｂは、第三の光源１１ｂと、前記第三の光源１１ｂよりも微弱に発光することが可能な第四の光源１２ｂと、を有し、前記第三の照明手段Ｃは、第五の光源１１ｃと、前記第五の光源１１ｃよりも微弱に発光することが可能な第六の光源１２ｃと、を有するものである。

また、本発明は、前記制御手段４は、外光検出手段５が出力した照度データに応じて、前記第一の光源１１ａと前記第三の光源１１ｂと前記第五の光源１１ｃとを有する第一の発光素子群１１と、前記第二の光源１２ａと前記第四の光源１２ｂと前記第六の光源１２ｃとを有する第二の発光素子群１２と、を切換えるものである。

また、本発明は、前記第一の発光素子群１１及び前記第二の発光素子群１２は、同一の回路基板１７に実装されている。

第一の発光素子群と第二の発光素子群とを切換えることにより、周囲の明るさに応じた表示品位の向上が可能になる。

本発明の実施形態を示す側面図。 同上実施形態を示すブロック図。 同上実施形態を示すバックライト手段の側面図。 同上実施形態を示す回路基板の正面図。 従来例を示す概観図。

以下、添付の図面に基づいて、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態について説明する。

１１は高出力タイプの第一の発光素子群であり、赤色光Ｒ１を発する赤色発光ダイオード（第一の光源）１１ａ，緑色光Ｇ１を発する緑色発光ダイオード（第三の光源）１１ｂ，青色光Ｂ１を発する青色発光ダイオード（第五の光源）１１ｃからなるものである。１２は低出力タイプの第二の発光素子群であり、この発光素子群１２は、赤色光Ｒ２を発する赤色発光ダイオード（第二の光源）１２ａ，緑色光Ｇ２を発する緑色発光ダイオード（第四の光源）１２ｂ，青色光Ｂ２を発する青色発光ダイオード（第六の光源）１２ｃからなるものである。第二の発光素子群１２は、第一の発光素子群１１よりも微弱に発光することが可能である。

第一の照明手段Ａは、赤色発光ダイオード１１ａ及び赤色発光ダイオード１２ａからなるものであり、第二の照明手段Ｂは、緑色発光ダイオード１１ｂ及び緑色発光ダイオード１２ｂからなるものであり、第三の照明手段Ｃは、青色発光ダイオード１１ｃ及び青色発光ダイオード１２ｃからなるものである。

第一の発光素子群１１及び第二の発光素子群１２は、アルミ基板からなる回路基板１７上に実装される。第一の発光素子群１１及び第二の発光素子群１２は、夫々列状に配置されており、第一の発光素子群１１の配列方向に対して第二の発光素子群１２の配列方向が直交する状態で配置される。このような配列により、後述のマイクロドットを有する光軸制御光学手段により光Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の光軸と光Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の光軸とを合わせることができる。

４はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）からなる制御手段であり、バックライト手段１３の第一の発光素子群１１及び第二の発光素子群１２の輝度及び発光タイミングを制御する。第一の発光素子群１１及び第二の発光素子群１２には制御手段４が接続されており、この制御手段４により、各色の発光ダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，発光ダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃを高速で順次切り替えることによって、時分割による加法混色を利用したフィールドシーケンシャル駆動方式を行うようになっている。これにより、各色の発光ダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃの原色を含め、各色の発光ダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃの混合色からなる複数の着色光が視認され得る。

また、制御手段４は、外部入力に基づいてバックライト手段１３の第一の発光素子群１１と第二の発光素子群１２とを切り替える。即ち、制御手段４は照度センサ（外光検出手段）５が出力した照度データに基づいて、周囲が明るい場合には第一の発光素子群１１を発光させ、周囲が暗い場合には第二の発光素子群１２を発光させるよう切り替える。これにより、広範囲に渡る調光制御が可能となる。

１４は反射透過光学手段であり、ダイクロイックミラー１４ａ，１４ｃ及び反射ミラー１４ｂからなるものである。ダイクロイックミラー１４ａは、光Ｒ１を反射させると共に、反射ミラー１４ｂで反射された光Ｇ１を透過させる。ダイクロイックミラー１４ｃは、光Ｂ１を反射させると共に、光Ｇ１，Ｒ１を透過させる。反射透過光学手段１４は、光Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を合成し、合成された光Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は、後述する光軸制御光学手段に入射させる。

１５は光軸制御光学手段であり、合成された光Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の光軸と光Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の光軸とを、後述する表示素子の受光部方向へ合わせるために設置される。また、光軸制御光学手段１５は、合成された光Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の入射側にマイクロドット１５ａを配設することで、光Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の光軸を後述する表示素子の受光部方向に制御する。

１６は輝度ムラ低減光学手段であり、ミラーボックスやアレイレンズなどからなるものである。マイクロドット１５ａを配設することで輝度ムラが発生するため、輝度ムラ低減光学手段１６を設置することが望ましい。２０は照明光学系であり、光Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２を後述する表示素子に効率良く光を照射するための光学系である。

２１はＤＭＤ（Digital Micromirror Device）からなる表示素子であり、この表示素子２１は、照明光学系２０から出射された光をマイクロセカンドオーダーという非常に短い期間でＯＮ／ＯＦＦすることにより、後述するスクリーンに表示像Ｌを生成させる。なお、表示素子２１はＤＭＤに限定されるものではなく、ＬＣＯＳ（Liquid
Crystal On Silicon）などの反射型デバイスでも良い。

２２はスクリーンであり、このスクリーン２２は、表示素子２１で反射された光Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２を背面で受光して表示像Ｌを生成する。スクリーン２２は拡散板からなるものであるが、例えばマイクロレンズアレイまたは偏光板からなるものであっても良い。２３は平面ミラーであり、この平面ミラー２３はスクリーン２２に表示された表示像Ｌを後述する凹面ミラーに折り返すものである。２４は凹面ミラーであり、この平面ミラー２３で反射された表示像Ｌをウインドシールドに投影する。

２６はハウジングであり、このハウジング２６には、バックライト手段１３，照明光学系２０，表示素子２１，スクリーン２２，平面ミラー２３，凹面ミラー２４等が収容される。ハウジング２６には、表示像Ｌが出射する窓部２５が設けられている。この窓部２５はアクリル等の透光性樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。

本実施形態によれば、照度センサ５が出力した照度データに基づいて、発光素子群１１，１２を切り替えて発光させることができ、フィールド順次駆動方式においても周囲の明るさに応じた表示品位の向上を可能にすることができる。なお、本実施形態はヘッドアップディスプレイ装置であったが、本発明はコンビネーションメータ，ナビゲーション装置等の直視タイプの車載表示器に適用するものであっても良い。

また、第一の発光素子群１１は発光ダイオードに限定されるものではなく、例えば、半導体レーザーでも良い。また、第二の発光素子群１２は赤色発光ダイオード１２ａ，緑色発光ダイオード１２ｂ，青色発光ダイオード１２ｃに限定されるものではなく、光Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２を全て出力できる３ｉｎ１パッケージの発光ダイオードでも良い。この場合、第一の発光素子群１１と低出力タイプのＲＧＢ３ｉｎ１パッケージの発光ダイオードは回路基板上で直交しない場合がある。また、第一の発光素子群１１及び第二の発光素子群１２は個別の回路基板に実装しても良いが、コスト及び組み立て工数などの観点から、本実施形態のように第一の発光素子群１１と第二の発光素子群１２とは同一の回路基板上に実装されることが望ましい。

４ 制御手段
５ 照度センサ（外光検出手段）
１１ 第一の発光素子群
１１ａ 赤色発光ダイオード（第一の光源）
１１ｂ 緑色発光ダイオード（第三の光源）
１１ｃ 青色発光ダイオード（第五の光源）
１２ 第二の発光素子群
１２ａ 赤色発光ダイオード（第二の光源）
１２ｂ 緑色発光ダイオード（第四の光源）
１２ｃ 青色発光ダイオード（第六の光源）
１７ 回路基板
２１ 表示素子
Ａ 第一の照明手段
Ｂ 第二の照明手段
Ｃ 第三の照明手段

Claims (5)

1. 表示素子と、第一の発光色にて前記表示素子を照明する第一の照明手段と、第二の発光色にて前記表示素子を照明する第二の照明手段と、前記第一の照明手段及び前記第二の照明手段をフィールド毎に点灯制御する制御手段と、を備え、フィールド順次駆動方式により画像を表示するフィールドシーケンシャル画像表示装置であって、
   前記第一の照明手段は、第一の光源と、前記第一の光源よりも微弱に発光することが可能な第二の光源と、を有し、
   前記第二の照明手段は、第三の光源と、前記第三の光源よりも微弱に発光することが可能な第四の光源と、を有することを特徴とするフィールドシーケンシャル画像表示装置。
2. 前記制御手段は、外光検出手段が出力した照度データに応じて、前記第一の光源及び前記第三の光源を有する第一の発光素子群と、前記第二の光源及び前記第四の光源を有する第二の発光素子群と、を切換えることを特徴とする請求項１に記載のフィールドシーケンシャル画像表示装置。
3. 表示素子と、第一の発光色にて前記表示素子を照明する第一の照明手段と、第二の発光色にて前記表示素子を照明する第二の照明手段と、第三の発光色にて前記表示素子を照明する第三の照明手段と、前記第一の照明手段と前記第二の照明手段と前記第三の照明手段をフィールド毎に点灯制御する制御手段と、を備え、フィールド順次駆動方式により画像を表示するフィールドシーケンシャル画像表示装置であって、
   前記第一の照明手段は、第一の光源と、前記第一の光源よりも微弱に発光することが可能な第二の光源と、を有し、
   前記第二の照明手段は、第三の光源と、前記第三の光源よりも微弱に発光することが可能な第四の光源と、を有し、
   前記第三の照明手段は、第五の光源と、前記第五の光源よりも微弱に発光することが可能な第六の光源と、を有することを特徴とするフィールドシーケンシャル画像表示装置。
4. 前記制御手段は、外光検出手段が出力した照度データに応じて、前記第一の光源と前記第三の光源と前記第五の光源とを有する第一の発光素子群と、前記第二の光源と前記第四の光源と前記第六の光源とを有する第二の発光素子群と、を切換えることを特徴とする請求項３に記載のフィールドシーケンシャル画像表示装置。
5. 前記第一の発光素子群及び前記第二の発光素子群は、同一の回路基板に実装されていることを特徴とする請求項２または請求項４に記載のフィールドシーケンシャル画像表示装置。

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