JP7076077B2

JP7076077B2 - 表示装置

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Publication number: JP7076077B2
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Inventors: 泰弘山川; 祐一福嶋
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
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Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2022-05-27
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Description

本発明は、画像を表示する表示装置に関する。

例えば特許文献１は、表示装置として、ヘッドアップディスプレイ装置を開示し、そのヘッドアップディスプレイ装置は、制御基板と、バックライト基板と、液晶駆動基板と、を備える。特許文献１の制御基板は、バックライト基板及び液晶駆動基板を制御して、計器画像を表示光として光源ユニットに出射させることができる。

例えば特許文献２は、ヘッドアップディスプレイ装置を開示し、そのヘッドアップディスプレイ装置は、制御基板と、プロジェクタと、を備える。特許文献２の制御基板は、プロジェクタを制御して、スクリーンに投射された映像の虚像を乗員に視認させることができる。

例えば特許文献３は、表示装置を開示し、その表示装置は、制御部と、照明制御部と、表示制御部と、を備える。特許文献３の制御部は、照明制御部及び表示制御部を制御して、スクリーンからの光（表示画像）の虚像を乗員に視認させることができる。

より具体的には、特許文献３は、例えばフィールドシーケンシャル方式により画像を表示する表示装置を開示し、その表示装置は、照明装置と、光強度検出部と、照明光学系と、表示素子と、投射光学系と、スクリーンと、平面ミラーと、凹面ミラー、筐体と、透光部と、を備える。特許文献３の表示装置では、スクリーンに表示される表示画像に要求される輝度に応じて照明装置の輝度を変更することができる。具体的には、特許文献３の表示装置では、照明装置の光源部の駆動方法として例えば２つの駆動方式を採用し、ＰＷＭ駆動方式に必要な制御値（例えばＤｕｔｙ比）とＰＡＭ駆動方式に必要な制御値（例えば電流値）との組み合わせを変更することで、照明装置の輝度を変更することができる。

なお、特許文献３の表示装置では、フレーム期間内に占める表示期間（表示素子がスクリーンでの表示画像を表示可能な期間）の割合は、一定（例えば５０［％］）であってもよく、或いは、表示画像に要求される輝度に応じて決定（例えば５０［％］又は７０［％］）されてもよい。

特開２０１６－０４５３８８号公報特開２０１５－１７９１５２号公報特開２０１４－０６６９２０号公報

一般に、表示装置を構成する基板は、簡素化のため、１枚の基板であることが好ましい。しかしながら、特許文献１、２では、２枚以上の基板で表示装置が構成され、特許文献３では、照明装置内の回路基板が開示されているが、制御部、照明制御部及び表示制御部を構成する具体的な基板は、開示されていない。本発明者らは、基板の数の増加を防ぐとともに、各基板に適切な回路構成要素を配置することが望ましいことを認識した。言い換えれば、本発明者らは、画像の表示に不具合を生じさせないように、回路構成要素の配置を決定することが望ましいことを認識した。特に、表示素子としてＤＭＤが採用される時に、本発明者らは、ＤＭＤでの表示に不具合を生じさせないように、具体的には、ＤＭＤの温度に影響を与えないように、回路構成要素の配置を決定することが望ましいことを認識した。

特許文献３では、光強度検出部から光強度データを取得し、スクリーンに表示される表示画像に要求される輝度と照明装置（照明部）の実際の輝度とのずれを補正することが示唆されているが、具体的な手法は、開示されていない。

本発明の１つの目的は、画像の表示を的確に制御可能な表示装置を提供することである。本発明のもう１つの目的は、照明部の輝度を的確に制御可能な表示装置を提供することである。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。

第１の態様において、表示装置は、
光源部、前記光源部を駆動するドライバ、前記光源部の目標出力強度と前記ドライバからフィードバックされた前記光源部の電流値に基づいて決定した制御値を前記ドライバに出力して前記光源部を制御する電源管理ＩＣ、照度データに基づいて決定した前記目標出力強度を出力して前記電源管理ＩＣを制御する制御部、前記光源部の光で表示画像を形成可能なＤＭＤ表示素子、前記ＤＭＤ表示素子を制御するＤＭＤコントローラ、を備えた表示装置であって、
前記ＤＭＤ表示素子、前記ＤＭＤコントローラ、前記電源管理ＩＣは、第１の基板に実装され、
前記制御部、前記ドライバは、第２の基板に実装され、
前記光源部は、第３の基板に実装される。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

本発明に従う表示装置の１つの用途の説明図である。図１のヘッドアップディスプレイ装置の表示機構の説明図である。図３（Ａ）は本発明に従う表示装置の構成例を示し、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の表示装置を構成する複数の基板の各々における回路構成要素の配置例を示す。図３の表示装置の動作例を表すフローチャートを示す。目標出力強度に対応する制御値を補正する補正値の説明図である。図２の表示画像を表示する周期であるフレームの説明図である。図３の表示素子３０及び発光部１０の駆動方法の説明図である。

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１は、本発明に従う表示装置の１つの用途の説明図である。図１の例において、表示装置として、例えばヘッドアップディスプレイ装置１００が示され、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、例えば自動車である車両に適している。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、車両のダッシュボード内に設けられ、表示画像を表す表示光Ｌをウインドシールド２００で反射させることにより、運転者２５０等の乗員は、例えば車両情報を表す表示画像の虚像Ｖを視認することができる。

図２は、図１のヘッドアップディスプレイ装置１００の表示機構の説明図である。図２の例において、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、例えば、照明部１０と、照明光学系２０と、表示素子３０と、検出部４０（図３（Ａ）参照）と、投射光学系５０と、スクリーン６０と、平面ミラー７０と、凹面ミラー７５と、表示画像Ｍが出射する窓部８１を有するハウジング８０と、を備えている。

図２の照明部１０は、発光可能な光源部１１（図３（Ｂ）参照）を有し、例えば、光源部１１を実装する回路基板（第３の基板ＣＢ３）と、反射透過光学部（図示せず）と、輝度ムラ低減光学部（図示せず）と、を更に有することができる。光源部１１は、例えば赤色光を発する発光ダイオード１１ｒ（広義には、第１の発光素子）と、例えば緑色光を発する発光ダイオード１１ｇ（広義には、第２の発光素子）と、例えば青色光を発する発光ダイオード１１ｂ（広義には、第３の発光素子）と、を備えている（図３（Ａ）参照）。

光源部１１が例えば第１～第３の発光素子で構成される時に、例えば図３（Ｂ）の第３の基板ＣＢ３は、例えば３枚の基板で構成されて、１例において、各基板ＣＢ３は１つの発光部１１と１つのセンサ４０ｔ１（温度検出センサ）とを実装することができる。言い換えれば、発光部１１は、単色である１つの発光素子で構成されてもよく、図３（Ｂ）は、少なくとも１つの第３の基板ＣＢ３を概念的に示している。

図２の照明光学系２０は、例えば凹状のレンズ等で構成され、照明部１０から出射された照明光Ｃを表示素子３０の大きさに調整することができる。図２の表示素子３０は、例えば、可動式の複数のマイクロミラーを備えたＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）であり、複数のマイクロミラーの各々は、個別に制御される。マイクロミラーがＯＮである時に、マイクロミラーは、ヒンジ（図示せず）を支点に例えば＋１２度傾斜し、照明光学系２０から出射された照明光Ｃを投射光学系５０方向に反射することができる。マイクロミラーがＯＦＦである時に、マイクロミラーは、ヒンジを支点に例えば－１２度傾斜し、照明光Ｃを投射光学系５０方向に反射することができない。

図３（Ａ）の検出部４０は、照明部１０の光源部１１の出力強度を検出することができ、好ましくは、光源部１１の温度も検出することができ、更に好ましくは、表示素子３０の温度も検出することができる。言い換えれば、図３（Ａ）の検出部４０は、好ましくは、例えば図３（Ｂ）のセンサ４０ｐ（出力強度センサ）とセンサ４０ｔ１（温度検出センサ）とで構成され、更に好ましくは、例えばセンサ４０ｐとセンサ４０ｔ１とセンサ４０ｔ２（温度検出センサ）とで構成される。図２の投射光学系５０は、例えば凹レンズ又は凸レンズ等で構成され、表示素子３０から投影された表示画像Ｍの表示光Ｌをスクリーン６０に効率よく照射することができる。図２のスクリーン６０は、例えば拡散板、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ等で構成され、投射光学系５０からの表示光Ｌをスクリーン６０の下面で受光し、スクリーン６０の上面に表示画像Ｍを表示することができる。

図２の平面ミラー７０は、スクリーン６０に表示された表示画像Ｍを凹面ミラー７５に向かって反射させることができる。図２の凹面ミラー７５は、例えば凹面鏡等であり、平面ミラー７０からの表示光Ｌを凹面で反射させ、反射光は、窓部８１に向かって出射する。このような表示機構を介して表示光Ｌは、図１の運転者２５０に到達し、運転者２５０によって認識される虚像Ｖは、スクリーン６０に表示された表示画像Ｍが拡大された大きさを有する。

図２のハウジング８０の材料は、例えば硬質樹脂等であり、ハウジング８０の上方に所定の大きさの窓部８１が設けられている。図２の窓部８１の材料は、例えばアクリル等の透光性樹脂であり、窓部８１の形状は、例えば湾曲形状である。窓部８１は、凹面ミラー７５からの表示光Ｌを透過させることができる。

図３（Ａ）は、本発明に従う表示装置の構成例を示し、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の表示装置を構成する複数の基板ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３，ＣＢ４の各々における回路構成要素の配置例を示す。図１において、表示装置は、ヘッドアップディスプレイ装置１００として示され、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、例えば図３（Ａ）の制御部９０、照明制御部９１及び表示制御部９２によって制御される。図３（Ａ）の例において、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）は、映像信号３００を生成し、制御部９０は、例えばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signal）方式の通信で映像信号３００を入力することができる。制御部９０は、典型的には、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成されるが、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイクロコンピュータ等で構成されてもよい。また、制御部９０、照明制御部９１及び表示制御部９２は、例えば統合ＩＣで構成されてもよい。

図３（Ａ）の制御部９０は、映像信号３００の要求する光の輝度と発光タイミングで照明部１０を制御するための照明制御データＤ１を照明制御部９１に出力するとともに、映像信号３００の要求する表示画像Ｍを表示素子３０で形成するための表示制御データＤ２を表示制御部９２に出力することができる。表示画像Ｍを表示する周期であるフレームＦは、複数の時間に分割されたサブフレームＳＦにより構成され（図７参照）、図３（Ａ）の照明制御部９１は、サブフレームＳＦ毎に異なる色の発光ダイオード１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを照明制御データＤ１の要求する光強度とタイミングで高速に順次切替えさせるフィールドシーケンシャル駆動方式により照明部１０を制御することができる。

図３（Ａ）の表示制御部９２は、表示制御データＤ２に基づき、表示素子３０の個々のマイクロミラーを例えばＰＷＭ方式により、ＯＮ／ＯＦＦ制御し、照明部１０の出射する照明光Ｃをスクリーン６０の方向へ反射させる時に、発光ダイオード１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを基本色として利用し、加法混合方式による混色又はフルカラーで表示画像Ｍを表現することができる。図３（Ａ）の検出部４０（具体的には、センサ４０ｐ（第１の検出部））は、例えばフォトダイオードであるセンサ４１と、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器４２と、を含み、発光部１１の出力強度データＰを制御部９０に出力することができる。検出部４０（具体的には、センサ４０ｐ）は、発光ダイオード１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ毎に設けられ、センサ４１は、典型的には、３つの光強度検出センサを有することができる。

好ましくは、図３（Ａ）の検出部４０（具体的には、センサ４０ｔ１（第２の検出部））は、発光部１１の温度データＴも制御部９０に出力し、センサ４１は、典型的には、３つの発光ダイオード１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに対応する３つの温度検出センサを更に有することができる。なお、発光部１１の温度データＴ１は、例えば発光ダイオード又はＬＥＤチップの周囲温度であり、制御部９０は、その周囲温度と、ＬＥＤチップから周辺雰囲気までの熱抵抗と、投入電力と、に基づき、ジャンクション温度を算出してもよい。

更に好ましくは、図３（Ａ）の検出部４０（具体的には、センサ４０ｔ２（第３の検出部））は、例えばＤＭＤである表示素子３０の温度データＴ２も制御部９０に出力し、センサ４１は、典型的には、表示素子３０に対応する１つの温度検出センサを更に有することができる。

図３（Ｂ）の例において、第３の制御部９０－１（具体的には、シリアル・パラレル変換器（Ｓ／Ｐ））は、映像信号３００（具体的には、シリアル映像信号）に基づき表示制御部９２（具体的には、コントローラ（ＤＭＤコントローラ））を表示制御データＤ２（具体的には、パラレル映像信号）で制御する。第１の制御部９０－３（具体的には、電源管理ＩＣ（ＰＭＩＣ））は、映像信号３００（具体的には、表示制御データＤ２）に基づき照明制御部９１（具体的には、ドライバＤＲＶ（ＬＥＤドライバ））を照明制御データＤ１（具体的には、制御値ｄ）で制御する。第２の制御部９０－２（具体的には、コントローラ（マイクロ・コントローラ））は、例えば照度データに基づき、発光部１１の目標出力強度データｐを決定することができるとともに、発光部１１の温度データＴ１を中継することができる。

なお、シリアル・パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）は、広義には、映像信号入力部であり、第３の制御部９０－１又は映像信号入力部は、ＥＣＵからパラレル映像信号を入力し、入力したパラレル映像信号を表示制御部９２（ＤＭＤコントローラ）に送ってもよい。代替的に、第３の制御部９０－１が省略されて、表示制御部９２（ＤＭＤコントローラ）は、ＥＣＵからパラレル映像信号を入力してもよく、表示制御部９２（ＤＭＤコントローラ）は、制御部９０の映像信号入力部の機能を有してもよい。

図３（Ｂ）の第１の基板ＣＢ１には、表示素子３０（ＤＭＤ）及び表示制御部９２（ＤＭＤコントローラ）が実装されている。また、第２の基板ＣＢ２には、照明制御部９１（ＬＥＤドライバ）及び第３の制御部９０－１（Ｓ／Ｐ）が実装されている。この例では、表示画像Ｍを形成可能な表示素子３０が第１の基板ＣＢ１に実装される一方、発光可能な光源部１１を有する照明部１０を制御する照明制御部９１が第２の基板ＣＢ２に実装される。照明制御部９１は、光源部１１を有する照明部１０を制御するので、照明部１０（光源部１１）を発光させるために、照明制御部９１の発熱量は、一般に大きくなる。また、本発明者らは、表示素子３０での表示の品質は、表示素子３０の温度（Ｔ２）に依存してしまうことを認識した。言い換えれば、本発明者らは、表示素子３０の動作を安定させるために、照明制御部９１と表示素子３０とを別の基板に実装することによって照明制御部９１からの熱が表示素子３０に伝達するのを防止した。

特に、表示素子３０がＤＭＤである時に、高温（例えば摂氏９０［ｄｅｇｒｅｅ］以上）状態で、ＤＭＤでの表示に不具合が生じ得ることを本発明者らは、認識した。

ところで、第３の制御部９０－１は、シリアル映像信号をパラレル映像信号に変換するものなので、表示素子３０と比較して、温度に対する耐性が高い。照明制御部９１と第３の制御部９０－１とを同一の基板に実装することによってヘッドアップディスプレイ装置１００の大型化を抑制することができる。或いは、表示素子３０での表示に不具合が生じないので、照明制御部９１と第３の制御部９０－１とを同一の基板に実装することができる。なお、第３の制御部９０－１がＥＣＵからパラレル映像信号を入力する映像信号入力部である時に、映像信号入力部（第３の制御部９０－１）は、表示素子３０と比較して、温度に対する耐性が高い。

表示制御部９２は、表示素子３０を制御するものなので、表示素子３０と表示制御部９２とを同一の基板に実装することによって表示素子３０と表示制御部９２との間の配線を簡略化することができる。或いは、表示素子３０と表示制御部９２とを同一の基板に実装することによって表示素子３０と表示制御部９２との間を効率良く電気的に接続することができる。

図３（Ｂ）の例において、照明制御部９１は、例えばＬＥＤドライバであって、光源部１１を駆動するために電流を消費するので、発熱し易い。なお、照明制御部９１は、ＬＥＤドライバの駆動電源を供給するドライバ駆動電源部（具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ）を更に含んでもよい。照明制御部９１が例えばＬＥＤドライバ及びドライバ駆動電源部である時に、ドライバ駆動電源部も、ＬＥＤドライバの駆動電源の供給元であるので、発熱し易い。なお、１例として、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶは、バッテリ電源（例えば１２［Ｖ］）をＬＥＤドライバが駆動する電圧（例えば８［Ｖ］）に変圧又は降圧することができる。

図３（Ｂ）の例において、第１の基板ＣＢ１には第１の制御部９０－３が更に実装されてもよい。第１の制御部９０－３は、例えばパラレル映像信号（広義には、映像信号３００）に基づき照明制御データＤ１（具体的には、制御値ｄ）を生成するものなので、例えばＬＥＤドライバである照明制御部９１と第１の制御部９０－３とを別の基板に実装することによって照明制御部９１からの熱が第１の制御部９０－３に伝達するのを防止することができる。また、表示制御部９２と第１の制御部９０－３とを同一の基板に実装することによって表示制御部９２と第１の制御部９０－３との間の配線を簡略化することができる。

図３（Ｂ）の例において、第２の基板ＣＢ２に実装される第２の制御部９０－２は、第１の基板ＣＢ１に実装される表示制御部９２を経由して、目標出力強度ｐを第１の制御部９０－３に送っている。また、第３の制御部９０－３は、発光部１１の現在の温度（Ｔ１）を表示制御部９２に送っている。従って、ヘッドアップディスプレイ装置１００では、第３の基板ＣＢ３に実装される第２の検出部（光源部１１の現在の温度データＴ１を検出するセンサ４０ｔ１）と第１の基板ＣＢ１に実装される表示制御部９２との間の直接の配線部を備える必要がなく、第１の基板ＣＢ１、第２の基板ＣＢ２及び第３の基板ＣＢ３を固定してヘッドアップディスプレイ装置１００を組み立てる時に、その作業性が向上する。

図３（Ｂ）の第４の基板ＣＢ４には、第１の検出部（発光部１１の出力強度データＰを検出するセンサ４０ｐ）が実装されている。第１の基板ＣＢ１には、第３の検出部（表示素子３０の現在の温度データＴ２を検出するセンサ４０ｔ２）が実装されている。表示素子３０がＤＭＤである時に、ＤＭＤは、温度に対する耐性が低いので、第１の基板ＣＢ１には、例えばヒータが更に実装され、例えば表示制御部９２は、温度データＴ２を中継することができる。例えば温度データＴ２がＤＭＤの所定の温度範囲の下限を下回る時に、第２の制御部９０－２は、温度データＴ２に基づきヒータでＤＭＤの温度を増加させることができる。或いは、例えば温度データＴ２がＤＭＤの所定の温度範囲の上限を超える時に、第２の制御部９０－２は、温度データＴ２に基づきファンでＤＭＤの温度を下げることができる。

表示制御部９２は、パラレル映像信号に基づいてＤＭＤ（表示素子３０）を構成する複数のマイクロミラーの各々を高速信号路で制御することができる。また、表示制御部９２は、低速信号路を介して表示素子３０の設定を実行又は変更し、表示素子３０から設定値を読み取ることができる。また、表示制御部９２は、発光部１１の温度データＴ１に適した例えばホワイトバランス情報ＷＨを算出することができる。

第１の制御部９０－３は、発光部１１の目標出力強度Ｐと現在の出力強度ｐとの差と、ホワイトバランス情報ＷＨ（広義には、温度データＴ１）と、に基づき、光源部１１の目標出力強度Ｐに対応する制御値の補正値を決定し、補正後の制御値ｄを照明制御部９１に出力することができる。また、例えばＬＥＤドライバである照明制御部９１が駆動した発光部１１の例えば電流値は、第１の制御部９０－３にフィードバックされており、第１の制御部９０－３は、このフィードバックに基づいて制御値を決定又は調整することができる。

図４は、図３（Ａ）の表示装置の動作例を表すフローチャートを示す。例えばステップＳＴ０１において、制御部９０（図３（Ｂ）の第２の制御部９０－２）は、新調光値を入力する。典型的には、図１の車両又はヘッドアップディスプレイ装置１００は、車両の前方照度等の外光の照度を検出する照度センサを備え、制御部９０は、照度データに応じて映像信号３００の要求する光の輝度を決定することができる。言い換えれば、新調光値は、典型的には、例えば照度データである。代替的に、新調光値は、例えば図３（Ａ）のＥＣＵ又は図示されない他のＥＣＵ（広義には、車載装置）によって決定されてもよく、或いは、運転者２５０の操作によって決定されてもよい。

新調光値が入力された後に、制御部９０（図３（Ｂ）の第２の制御部９０－２）は、発光部１１の温度（例えば赤色光を発する発光ダイオード１１ｒの温度）を入力する（図４のステップＳＴ０２）。次に、制御部９０（図３（Ｂ）の第２の制御部９０－２）は、新調光値に応じた光源部１１の目標出力強度（例えば発光ダイオード１１ｒの目標光強度）を決定する（ステップＳＴ０３）。次に、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、新調光値に基づき設定又は変更された目標出力強度と現在の出力強度との差が閾値（第１の閾値又は強度閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ０４）。

目標出力強度と現在の出力強度との差が閾値以上である時に、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、目標出力強度と現在の出力強度との差と、発光部１１の温度と、に基づき補正値を決定する（ステップＳＴ０５）。なお、表示装置又はヘッドアップディスプレイ装置１００が発光部１１の温度を検出しない時に、ステップＳＴ０２は、省略され、ステップＳＴ０５において、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、目標出力強度と現在の出力強度との差に基づき補正値を決定してもよい。

図５は、目標出力強度に対応する制御値を補正する補正値の説明図である。図３の制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、光源部１１の目標出力強度に対応する制御値を記憶し、例えば目標出力強度ｐ１及びｐ２に対応する制御値は、それぞれ、ｄ１及びｄ２である（図５参照）。例えば図５に示されるような関係式は、発光ダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの個体差を考慮して製造時に設定されている。目標出力強度の値が例えば図５のｐ１からｐ２に変更される時に、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、現在の出力強度を考慮することができる（図４のステップＳＴ０５）。

例えば、発光ダイオード１１ｒの現在の出力強度データＰは、目標出力強度ｐ１と一致し、照明制御部９１が制御値ｄ１で発光ダイオード１１ｒを駆動することを仮定する。具体的には、制御部９０は、現在の出力強度（＝ｐ１）が設定後又は変更後の目標出力強度ｐ２までどのくらい離れているかを考慮することができる。より具体的には、照明制御部９１は、設定後又は変更後の目標出力強度ｐ２に対応する制御値ｄ２で発光ダイオード１１ｒを駆動する時に、その制御値ｄ２は、現在の出力強度（＝ｐ１）から目標出力強度ｐ２までの距離（＝ｐ１－ｐ２）に基づく補正値Δによって補正することができる。

現在の出力強度（＝ｐ１）を設定後又は変更後の目標出力強度ｐ２まで下げる時に、照明制御部９１は、減少された制御値（＝ｄ２－Δ＝ｄ２'）で発光ダイオード１１ｒを駆動することができる。言い換えれば、照明制御部９１は、設定後又は変更後の目標出力強度ｐ２よりも低い目標出力強度に対応する制御補正値ｄ２'で発光ダイオード１１ｒを駆動することができる。一般に、目標出力強度ｐが高い程、発光ダイオード１１ｒは高温であるので、現在の出力強度（＝ｐ１）を設定後又は変更後の目標出力強度ｐ２まで下げる時に、発光ダイオード１１ｒの高温状態（発熱量）に起因して、制御値ｄ２で駆動する発光ダイオード１１ｒの輝度が大きいことを本発明者らは、認識した。図３の照明制御部９１では、現在の出力強度（＝ｐ１）を設定後又は変更後の目標出力強度ｐ２まで下げる時に、減少された制御値（＝ｄ２－Δ＝ｄ２'）で発光ダイオード１１ｒ等の光源部１１を駆動するので、照明部１０の輝度を的確に制御することができる。

好ましくは、目標出力強度と現在の出力強度との差の絶対値が大きい程、補正値の絶対値は、大きく設定される。即ち、現在の出力強度（＝ｐ１）を設定後又は変更後の目標出力強度（＜ｐ２）まで下げる時に、照明制御部９１は、より一層減少された制御値（＜ｄ２'）で発光ダイオード１１ｒを駆動することができる。現在の出力強度から目標出力強度までの距離が離れる程、照明制御部９１は、その距離に応じて強く補正された補正値に基づき光源部１１を駆動するので、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、照明部１０の輝度をより一層的確に制御することができる。

なお、図５において、制御値ｄは、例えば発光ダイオード１１ｒ等の１つの発光素子をＰＷＭ駆動するＤｕｔｙ比とその発光ダイオード１１ｒをＰＡＭ駆動する電流値との乗算値に基づく、発光ダイオード１１の駆動電力である。１例として、ＰＷＭ駆動のＤｕｔｙ比が一定である時に、制御値ｄは、発光ダイオード１１の駆動電流である。或いは、駆動電流が一定である時に、制御値ｄは、ＰＷＭ駆動のＤｕｔｙ比である。

例えば、発光ダイオード１１ｒの現在の出力強度データＰは、目標出力強度ｐ２と一致し、照明制御部９１が制御値ｄ２で発光ダイオード１１ｒを駆動することを仮定する。現在の出力強度（＝ｐ２）を設定後又は変更後の目標出力強度ｐ１まで上げる時に、照明制御部９１は、増加された制御値（＞ｄ１）で発光ダイオード１１ｒを駆動することができる。具体的には、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）が目標出力強度に対応する制御値を記憶する時に、設定後又は変更後の目標出力強度よりも高い目標出力強度に対応する制御補正値で光源部を駆動することができる。一般に、目標出力強度ｐが低い程、発光ダイオード１１ｒは低温であるので、現在の出力強度（＝ｐ２）を設定後又は変更後の目標出力強度ｐ１まで上げる時に、発光ダイオード１１ｒの低温状態（発熱量）に起因して、制御値ｄ１で駆動する発光ダイオード１１ｒの輝度が小さいことを本発明者らは、認識した。図３の照明制御部９１では、現在の出力強度（＝ｐ２）を設定後又は変更後の目標出力強度ｐ１まで上げる時に、増加された制御値（＞ｄ１）で発光ダイオード１１ｒ等の光源部１１を駆動するので、照明部１０の輝度を的確に制御することができる。

図３の制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、光源部１１の目標出力強度に対応する制御値を記憶する時に、制御値に関連付けられた光源部１１の想定温度を記憶することができる。例えば制御値ｄ１及びｄ２に対応する想定温度は、それぞれ、Ｔ１及びＴ２である（図５参照）。図４のステップＳＴ０２において、例えば発光ダイオード１１ｒの温度がＴであり、例えば、発光ダイオード１１ｒの現在の出力強度データＰは、目標出力強度ｐ１と一致し、照明制御部９１が制御値ｄ１で発光ダイオード１１ｒを駆動することを仮定する。具体的には、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、現在の温度（＝Ｔ）と現在の出力強度（＝ｐ１）に対応する現在の制御値（ｄ１）に関連付けられた想定温度（＝Ｔ１）との差が閾値（第２の閾値又は温度閾値）以上である時に、現在の温度（＝Ｔ）が現在の想定温度（＝Ｔ１）からどのくらい離れているかを考慮することができる。より具体的には、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、現在の温度（＝Ｔ）と、現在の想定温度（＝Ｔ１）と、設定後又は変更後の目標出力強度ｐ２に対応する制御値ｄ２に関連付けられた想定温度Ｔ２と、を比較することができる。

現在の温度（＝Ｔ）が設定後又は変更後の想定温度Ｔ２よりも現在の想定温度（＝Ｔ１）から離れる時に、即ち、Ｔ＜Ｔ２＜Ｔ１が成立する時に、制御部９０は、補正値Δを減少させることができる。現在の温度（＝Ｔ）が現在の想定温度（＝Ｔ１）よりも設定後又は変更後の想定温度Ｔ２から離れる時に、即ち、Ｔ２＜Ｔ１＜Ｔが成立する時に、制御部９０は、補正値Δを増加させることができる。現在の温度（＝Ｔ）が設定後又は変更後の想定温度Ｔ２と現在の想定温度（＝Ｔ１）との間にある時に、即ち、Ｔ２＜Ｔ＜Ｔ１が成立する時に、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、補正値Δを減少させることができる。

図４のステップＳＴ０５において、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、上述したような補正値を決定することができる。ステップＳＴ０４において、目標出力強度と現在の出力強度との差が閾値以上でない時に、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、ステップＳＴ０５を省略し、言い換えれば、補正値にゼロを設定することができる。ステップＳＴ０６において、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、補正値に基づき制御値を補正し、照明制御部９１は、その補正制御値で光源部１１を駆動することができる。照明制御部９１が制御補正値に基づき光源部１１を駆動した後に、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、検出部４０によって検出された現在の出力強度を取り込み（ステップＳＴ０７）、現在の出力強度が目標出力強度に一致するように、補正値を調整することができる（ステップＳＴ０９）。

１例として、照明制御部９１は、図５の補正制御値ｄ２'が制御値ｄ２に向かうように補正値Δを徐々に減少させることができる。ステップＳＴ０７でリアルタイムに検出された現在の出力強度が目標出力強度で安定するまで（ステップＳＴ０８）、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、補正値を調整することができる。現在の出力強度が目標出力強度で安定する時に、制御部９０は、現在の出力強度を更新することができる（ステップＳＴ１０）。具体的には、制御部９０（図３（Ｂ）の第１の制御部９０－３）は、現在の出力強度として、安定した目標出力強度を採用することができる。

図６は、図２の表示画像Ｍを表示する周期であるフレームＦの説明図である。フレームＦは、表示素子３０の個々のマイクロミラーが通常駆動する表示期間Ｆａと、非表示期間駆動する非表示期間Ｆｂと、を備える。フレームＦ内に占める表示期間Ｆａの割合は、例えば５０［％］であるが、これに限定されず、例えば７０［％］又は１００［％］に設定されてもよい。フレームＦ内に占める表示期間Ｆａの割合は、一定でもよく、要求輝度に応じて決定されてもよい。表示期間Ｆａは、照明部１０からの照明光Ｃをスクリーン６０に向けて表示画像Ｍとして投影する期間である。非表示期間Ｆｂは、照明部１０が消灯する（例えば３つの発光ダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂのすべてが消灯する）期間である（図７（ｄ）～図７（ｆ）参照）。

表示期間内オン駆動期間Ｆａｐは、表示期間Ｆａ内でマイクロミラーがＯＮする期間であり、表示期間内オフ駆動期間Ｆａｑは、表示期間Ｆａ内でマイクロミラーがＯＦＦする期間である。非表示期間内オン駆動期間Ｆｂｐは、非表示期間Ｆｂ内でマイクロミラーがＯＮする期間であり、非表示期間内オフ駆動期間Ｆｂｑは、非表示期間Ｆｂ内でマイクロミラーがＯＦＦする期間である。マイクロミラーを駆動する時に、マイクロミラーの固着を防止するために、好ましくは、表示期間内オン駆動期間Ｆａｐと非表示期間内オン駆動期間Ｆｂｐとの和（総オン駆動期間Ｆｐ）と、表示期間内オフ駆動期間Ｆａｑと非表示期間内オフ駆動期間Ｆｂｑとの和（総オフ駆動期間Ｆｑ）とが略均等になるように、表示制御部９２は、非表示期間内オン駆動期間Ｆｂｐと非表示期間内オフ駆動期間Ｆｂｑとを調整する。

図７は、図３の表示素子３０及び発光部１０の駆動方法の説明図である。図７（ａ）～図７（ｃ）に示すように、フレームＦにおいて、表示素子３０は、例えば緑色を単色で表示する単色ミラーＥａ、赤色と緑色の混色を表示する混色ミラーＥｂ、何も表示しない消灯ミラーＥｃを含むことができる。単色ミラーＥａは、図７（ａ）に示すように、表示制御データＤ２に基づき、表示期間Ｆａにおいては発光ダイオード１１ｇの点灯タイミング（図７（ｅ）参照）でＯＮされ、非表示期間ＦｂにおいてはフレームＦ内のＯＮする期間の和である総オン駆動期間Ｆｐが、フレームＦの略半分になるように、表示制御部９２が非表示期間Ｆｂにおける非表示期間内オン駆動期間Ｆｂｐと非表示期間内オフ駆動期間Ｆｂｑとを調整することができる。

表示制御部９２は、図７（ｂ）に示す混色ミラーＥｂのように、非表示期間Ｆｂ内におけるＯＮとＯＦＦとを、非表示期間内オン駆動期間Ｆｂｐと非表示期間内オフ駆動期間Ｆｂｑとに即した周期で繰り返すことで、総オン駆動期間Ｆｐと総オフ駆動期間Ｆｑとが略均等になるように、調整することができる。また、図７（ｃ）に示すように、消灯ミラーＥｃは、表示期間Ｆａに渡ってオフ駆動であるため、非表示期間駆動は、非表示期間Ｆｂに渡ってＯＮすることができる。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１０・・・照明部、１１・・・発光部、１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ・・・発光ダイオード、２０・・・照明光学系、３０・・・表示素子、４０，４０ｐ，４０ｔ１，４０ｔ２・・・検出部、４１・・・センサ、４２・・・Ａ／Ｄ変換器、５０・・・投射光学系、６０・・・スクリーン、７０・・・平面ミラー、７５・・・凹面ミラー、８０・・・ハウジング、８１・・・窓部、９０，９０－１，９０－２，９０－３・・・制御部（例えば、シリアル・パラレル変換器（広義には映像信号入力部）、マイクロ・コントローラ及び電源管理ＩＣ）、９１・・・照明制御部（例えばＬＥＤドライバ）、９２・・・表示制御部（例えばＤＭＤコントローラ）、１００・・・ヘッドアップディスプレイ装置（広義には、表示装置）、２００・・・ウインドシールド、２５０・・・運転者、３００・・・映像信号、ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３，ＣＢ４・・・基板、Ｄ１・・・照明制御データ、Ｄ２・・・表示制御データ、Ｆ・・・フレーム、Ｌ・・・表示光、Ｍ・・・表示画像、ＳＦ・・・サブフレーム、Ｖ・・・虚像、ｄ１，ｄ２・・・制御値、ｄ２'・・・補正制御値、Δ・・・補正値。

Claims

光源部、前記光源部を駆動するドライバ、前記光源部の目標出力強度と前記ドライバからフィードバックされた前記光源部の電流値に基づいて決定した制御値を前記ドライバに出力して前記光源部を制御する電源管理ＩＣ、照度データに基づいて決定した前記目標出力強度を出力して前記電源管理ＩＣを制御する制御部、前記光源部の光で表示画像を形成可能なＤＭＤ表示素子、前記ＤＭＤ表示素子を制御するＤＭＤコントローラ、を備えた表示装置であって、
前記ＤＭＤ表示素子、前記ＤＭＤコントローラ、前記電源管理ＩＣは、第１の基板に実装され、
前記制御部、前記ドライバは、第２の基板に実装され、
前記光源部は、第３の基板に実装される、
表示装置。
前記制御部が出力した前記目標出力強度は、前記ＤＭＤコントローラを経由して前記電源管理ＩＣに入力される、
請求項１に記載の表示装置。
前記光源部の現在の出力強度を検出する光センサが実装された第４の基板を、更に備え、
前記第３の基板は、前記光源部の現在の温度を検出する温度センサが実装され、
前記電源管理ＩＣは、前記現在の出力強度と前記現在の温度に基づいて前記制御値を補正して前記ドライバに出力する、
請求項２に記載の表示装置。