JPWO2017057001A1

JPWO2017057001A1 - 表示装置

Info

Publication number: JPWO2017057001A1
Application number: JP2017543113A
Authority: JP
Inventors: 誠秦; 友也倉石
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2036-09-14
Also published as: JP6737281B2; US20180246324A1; EP3358403A4; US10459225B2; WO2017057001A1; EP3358403A1

Abstract

ＤＭＤの温度を早急に動作可能温度範囲内に温度調整するとともに、消費電力の低減を図ることが可能な表示装置を提供する。所定の表示画像を表示する表示装置であって、それぞれ異なる色の光を発する複数の光源のうち何れか一つを発光させ、発光する前記光源を順次切り替えるフィールドシーケンシャル方式にて前記複数の光源から発せられる光から所望の色の照明光を生成するとともに、反射部を通じて照明光のうち表示画像に対応した光をスクリーンに向けて反射させる制御部と、表示素子の温度を検出する温度検出部と、表示素子の温度を調整する温度調整部と、を備え、制御部は、温度検出部により検出された温度が表示素子の低温あるいは高温非表示範囲である場合、複数の光源への電流の供給を停止し、温度調整部のみに第一電流値（Ａ１）の電流を供給する。

Description

本発明は、表示装置、特に、光源からの複数色の光を空間光変調素子であるＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）により空間光変調することにより画像表示する表示装置に関するものである。

従来、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される透過反射面に表示像を投影し、虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置と呼ばれる表示装置が種々提案されている（例えば、特許文献１）。図１に示すように、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、このヘッドアップディスプレイ装置１が投影する表示光Ｎは、ウインドシールド２ａにより反射され、ユーザ３は、虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。

特開２０１４−１０４１７号公報

このようなヘッドアップディスプレイ装置１において、画像を生成する空間光変調素子として、反射型表示デバイスであるＤＭＤを用いる場合がある。

ＤＭＤは、動作可能な温度範囲（例えば、−３０℃から８５℃）が定められており、特に、低温時（−３０℃未満）において、ヒータなどの加熱手段によってＤＭＤを温め、動作可能温度に達してから使用しなければ表示することができなかった。

また、前記ヒータＯＦＦの後に、ＤＭＤの温度が動作可能温度範囲外にならないよう−３０℃以上でも前記ヒータを駆動させる必要があった。この状態で、表示画像を生成するため、ＤＭＤの照明光となるＬＥＤ（発光ダイオード）などの光源も同時に点灯させると、前記表示装置のヒータ駆動時、光源駆動電流が同時に供給される期間が長い場合に、最大消費電流の増大や、ひいては周辺部材の破損の発生のおそれがあった。また、ＤＭＤの低温状態が続き、前記ヒータが通電している時間が長くなるにつれて、表示装置全体の消費電流が増大するという問題点があった。

そこで、本発明は、前述した問題点に着目し、ＤＭＤの温度を早急に動作可能温度範囲内に温度調整するとともに、ＤＭＤの動作可能温度範囲内であっても、消費電力の低減を図ることが可能な表示装置を提供するものである。

本発明は、前述した課題を解決するため、所定の表示画像を表示する表示装置であって、それぞれ異なる色の光を発する複数の光源と、光の反射する角度を制御可能な複数の反射部を含む表示素子と、前記複数の光源のうち何れか一つを発光させ、発光する前記光源を順次切り替えるフィールドシーケンシャル方式にて前記複数の光源から発せられる光から所望の色の照明光を生成するとともに、前記反射部を通じて前記照明光のうち前記表示画像に対応した光をスクリーンに向けて反射させる制御部と、前記表示素子の温度を検出する温度検出部と、前記表示素子の温度を調整する温度調整部と、を備え、前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度が前記表示素子の低温あるいは高温非表示範囲である場合、前記複数の光源への電流の供給を停止し、前記温度調整部のみに第一電流値の電流を供給するものである。

また、前記温度検出部により検出された温度が前記表示素子の動作可能温度範囲内で、かつ低温あるいは高温表示範囲内である場合に、前記制御部は、前記所定の表示画像を表示する際、前記照明光を生成する表示期間と前記複数の光源の全てを消灯する非表示期間とを繰り返すとともに、前記表示期間において、前記温度調整部に前記第一電流値より小さい第二電流値の電流を供給し、前記複数の光源に通常の電流値より低い電流値の電流を供給するものである。

また、前記制御部は、前記非表示期間において、前記複数の光源への電流の供給を停止し、前記温度調整部に前記第一電流値以下で、かつ第二電流値より大きい第三電流値の電流を供給するものである。

本発明によれば、所期の目的を達成でき、ＤＭＤの温度を早急に動作可能温度範囲内に温度調整するとともに、ＤＭＤの動作可能温度範囲内であっても、消費電力の低減を図ることが可能な表示装置を提供することができる。

表示装置の概観図である。本発明の第１実施形態の表示装置の断面図。同実施形態の照明装置の概念図。同実施形態の電気的構成説明図。同実施形態のＤＭＤの温度に応じたＤＭＤの状態と制御部の制御状態を示す図。同実施形態の低温（高温）非表示時のＤＭＤ、各光源、ヒータのオンオフのタイミングを示すタイムチャート。同実施形態の低温（高温）表示時のＤＭＤ、各光源、ヒータのオンオフのタイミングを示すタイムチャート。同実施形態の通常表示時のＤＭＤ、各光源、ヒータのオンオフのタイミングを示すタイムチャート。

以下、添付図面に基づいて、本発明の表示装置をヘッドアップディスプレイ装置１（以下、ＨＵＤ装置１と記載）に適用した一実施形態に基づいて説明する。（なお、前記背景技術と同一及び相当箇所には、同一の符号を付して、その詳細な説明は、省略する。）

ＨＵＤ装置１は、車両２に搭載されている。ＨＵＤ装置１は、車両２のダッシュボード内に設けられ、生成した表示画像Ｍを表す表示光Ｎを透過反射面であるウインドシールド２ａで反射させることにより、ユーザ３に車両情報などを表す虚像Ｖを視認させるものである。ユーザ３は、前方から視線を逸らさずに実景とともに虚像Ｖを視認できる。

ＨＵＤ装置１は、照明装置１０と、照明光学系２０と、表示素子であるＤＭＤ３０と、温度検出部４０と、温度調整部である加熱手段４５と、投射光学系５０と、スクリーン６０と、平面ミラー７０と、リレー光学系である凹面ミラー７１と、温度調整部である冷却手段１００と、表示光Ｎが外部へ射出する窓部８１を有するハウジング８０と、制御部９０と、を備えている。なお、特許請求の範囲に記載する表示装置１は、本実施形態における照明装置１０、ＤＭＤ３０、温度検出部４０、加熱手段４５、冷却手段１００及び、制御部９０などで構成されるものとして説明する。

照明装置１０は、図３に示すように、光源１１と、光源１１を実装する回路基板１２と、光軸合成部１３と、輝度ムラ低減光学手段１４と、を備える。

光源１１は、例えば、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）であり、異なる色の光を発する光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂで構成されている。光源１１は、赤色光Ｒを発する赤色光源１１ｒと、緑色光Ｇを発する緑色光源１１ｇと、青色光Ｂを発する青色光源１１ｂと、から構成される。なお、本実施形態では、各色の光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂは、色毎に単一の光源であったが、色毎に複数の光源で構成してもよい。

回路基板１２は、アルミ基板からなりプリント回路板からなる。回路基板１２には、光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂが実装されている。

光軸合成部１３は、光を反射する反射ミラー１３ａと、誘電体の多層膜等の薄膜が鏡面に形成された鏡で構成され、光の透過と反射を行うダイクロイックミラー１３ｂ、１３ｃと、からなるものであり、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂから出射される各色光の光軸を揃える。

輝度ムラ低減光学手段１４は、ミラーボックスやアレイレンズなどからなるもので、前記の各色光を乱反射、散乱、屈折させることで光のムラを低減する。このように照明装置１０は、後述する照明光学系２０の方向へ照明光Ｃを出射する。

照明光学系２０は、例えば、凹状のレンズ等で構成され、照明装置１０から出射された照明光ＣをＤＭＤ３０の大きさに調整する。

ＤＭＤ３０は、反射部である可動式のミラー素子３１を複数備え、このミラー素子３１の下部に設けた図示しない電極をマイクロセカンドオーダという非常に短い時間で駆動することにより、各ミラー素子３１の鏡面を、図示しないヒンジを支点に±１２度傾斜させる。ミラー素子３１がオンのときは、前記ヒンジを支点に＋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。オフのときは、前記ヒンジを支点に−１２度傾斜し、照明光Ｃは、投射光学系５０方向に反射しない。従って、表示画像Ｍを表す表示画像データに基づき各ミラー素子３１を個別に駆動することにより、照明光Ｃを選択的に投射光学系５０方向へ投射することで、所望の輝度、所望の色の表示画像Ｍをスクリーン６０に生成する。

ＤＭＤ３０の各ミラー素子３１は、オン／オフの２つの状態以外に、ＨＵＤ装置１の電源が切られた時、オン時の傾斜とオフ時の傾斜との中間点に制御される中間制御が行われ、この中間点の各ミラー素子３１は、本実施形態では０度の位置である。

温度検出部４０は、ＤＭＤ３０のベース基板のセラミック部分に内蔵されるサーミスタ等からなる温度センサ４１と、Ａ／Ｄ変換器４２と、から構成され、温度センサ４１は、ＤＭＤ３０の温度を測定し、温度センサ４１から出力されたアナログデータをＡ／Ｄ変換器４２でデジタルデータである温度データに変換し、制御部９０に温度データ（以下、温度Ｔと記載）を出力する。なお、Ａ／Ｄ変換器４２は、制御部９０に内蔵されていてもよい。

また、温度センサ４１は、ＤＭＤ３０の温度ではなく、ＤＭＤ３０の温度に影響を及ぼすハウジング８０内又はハウジング８０周辺の温度を測定してもよい。

また、温度センサ４１は、制御部９０が実装される図示しない制御基板上に配設され、ＤＭＤ３０の温度を前記制御基板上から測定してもよい。

加熱手段４５は、温度調整部の一つである。加熱手段４５は、ＤＭＤ３０のベース基板のセラミック部分に形成されており、タングステンなどの金属体からなる。この金属体に電流を印加することで、ＤＭＤ３０を加熱する。

投射光学系５０は、例えば、凹レンズもしくは凸レンズ等で構成され、ＤＭＤ３０から投影された表示画像Ｍの表示光Ｎをスクリーン６０に効率よく照射するための光学系である。

スクリーン６０は、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から構成され、投射光学系５０からの表示光Ｎを下面で受光して上面に表示画像Ｍを表示する。

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７１に向かって反射させる。

凹面ミラー７１は、平面ミラー７０で反射された表示光Ｎをその凹面で反射させることで、表示光Ｎをハウジング８０の窓部８１からＨＵＤ装置１の外部へ射出する。凹面ミラー７１により、結像される虚像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になる。

冷却手段１００は、図示しない羽と、この羽を駆動する図示しないモータなどの駆動源で構成されている。冷却手段１００は、ＤＭＤ３０近傍の空気を強制的に排出し、ＤＭＤ３０の温度を下げて、ＤＭＤ３０を冷却するものである。

ハウジング８０は、硬質樹脂等から形成され、上方に所定の大きさの窓部８１を備えた箱状に形成される。ハウジング８０は、照明装置１０と、照明光学系２０と、ＤＭＤ３０と、温度検出部４０と、加熱手段４５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７１、冷却手段１００等を所定の位置に収納する。

制御部９０は、ハウジング８０の中に収納されてもよく、ハウジング８０の外部に配設され、配線などによりハウジング８０内部の構成部品と電気的な接続を行ってもよい。

窓部８１は、アクリル等の透光性樹脂から湾曲形状に形成されており、ハウジング８０の開口部に溶着等により取り付けられる。窓部８１は、凹面ミラー７１で反射された光を透過させる。

次に、図４を用いてＨＵＤ装置１の電気的構成について説明する。

制御部９０は、複数又は単数のＦＰＧＡやマイコン、ＡＳＩＣなどで構成される処理部９１と、この処理部９１を駆動させるプログラムやデータを記憶する記憶部９２と、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）バス通信等のネットワーク（図示しない）を介して車両ＥＣＵ４などと信号のやりとりを行う入出力部９３と、を備える。制御部９０は、入出力部９３を介して車両ＥＣＵ４から画像信号を入力する。制御部９０は、入力した画像信号を処理し、画像信号に基づいて、後述する照明駆動部９４とＤＭＤ駆動部９５とを介して照明装置１０及びＤＭＤ３０を制御し、表示画像Ｍを生成する。

また、車両２には、ユーザ３の周辺の照度を検出する照度センサ（図示しない）が備えられており、制御部９０は、この照度センサの照度信号を入出力部９３（照度信号入力部）から入力し、この照度信号に基づいて記憶部９２から後述する照明制御データを読み出し、光源１１の出力を変化させて表示画像Ｍの輝度を調整する（調光する）。また、車両２の図示しないライトスイッチの操作信号を入出力部９３から入力し、前記ライトスイッチがオンした場合、周囲の照度が低く、オフした場合、周囲の照度が高いと推定し、この操作信号に基づいて、光源１１の出力を変化させてもよい。

記憶部９２は、前記照度信号に、各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの出力を対応付けた照明制御データを予め記憶している。なお、この照明制御データは、光源１１の個体差を考慮して製造時にキャリブレーションすることで生成される。

照明駆動部９４は、光源１１を駆動するドライバなどで構成され、制御部９０から入力される照明制御データに基づいて、サブフレームＳＦ毎に異なる色の光源１１（赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂ）を高速に順次切替える。前記照明制御データは、表示画像Ｍが所望の表示輝度及び表示色が得られるように、サブフレームＳＦ内における光源１１の出力（駆動電電流、発光期間）などを規定するデータであり、照明駆動部９４は、この照明制御データに基づき出力を制御することで、サブフレームＳＦ毎に、所望の光量の色光を光源１１に出射させる。なお、本実施形態での詳細な説明は省略するが、照明駆動部９４は、光源１１をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することが可能である。

ＤＭＤ駆動部９５は、ＤＭＤ３０を駆動するドライバなどで構成され、制御部９０から入力される表示制御データに基づき、ＤＭＤ３０の個々のミラー素子３１をサブフレームＳＦに合わせてオン又はオフさせるものである。表示制御データは、ＤＭＤ３０の個々のミラー素子３１毎に生成されるものであり、そのミラー素子３１が、所望の表示輝度及び表示色を表現できるように、オンするサブフレームＳＦ、オンする期間（オンを継続する期間）などを規定するデータである。ＤＭＤ駆動部９５は、この表示制御データに基づいて、所望のサブフレームＳＦの所望の期間だけ各ミラー素子３１をオンし、それ以外はオフとする。

つまり、表示画像Ｍを構成するために、照明装置１０は、所望のサブフレームＳＦ毎に照明光Ｃ（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ）を所望の出力で出力し、ＤＭＤ３０を照明する。ＤＭＤ３０の各ミラー素子３１は、表示画像Ｍを生成するため、ミラー素子３１毎に所望のタイミングでスクリーン６０の方向へ照明光Ｃを反射させる。斯かる構成により、光源１１の赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂを基本色にして、時分割の加法混合による混色が行われ、表示画像Ｍはカラーで表現される。

本発明のＨＵＤ装置１における表示画像Ｍの生成方法としては、フィールドシーケンシャルカラー（ＦｉｅｌｄＳｅｑｕｅｎｔｉａｌＣｏｌｏｒ：以下、ＦＳＣという）制御を行っている。本実施形態におけるＦＳＣ制御において、表示画像Ｍを構成する周期であるフレームＦは、ヒトがちらつきを視認できる臨界融合周波数以上の１／６０秒未満（６０Ｈｚ以上）に設定される。このフレームＦは、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂが駆動する期間としてそれぞれ約１／１８０秒ずつに分割される。さらに、各色の駆動期間（１／１８０秒）は、それぞれ８ビットの時間階調が可能なように不均等な期間のサブフレームＳＦに分割される。なお、本実施形態におけるＦＳＣ制御の説明は、一例を示したものであり、これらの記載に限定されるものではない。

次に、制御部９０の制御内容について説明する。

制御部９０は、図５に示すように、温度センサ４１の検出結果に基づき、ＤＭＤ３０の温度が、−３０℃未満の範囲（低温非表示範囲Ｔ３）にあるとき低温非表示モードに移行し、ＤＭＤ３０の温度が、−３０℃〜−１０℃の範囲（低温表示範囲Ｔ２）にあるとき低温表示モードに移行し、ＤＭＤ３０の温度が、−１０℃〜６０℃の範囲（常温範囲Ｔ１）にあるとき常温モードに移行する。

さらに、ＤＭＤ３０の温度が、６０℃〜８０℃の範囲（高温表示範囲Ｔ４）にあるとき高温表示モードに移行し、ＤＭＤ３０の温度が、８０℃を超えた範囲（高温非表示範囲Ｔ５）にあるとき高温非表示モードに移行する。

すなわち、制御部９０は、ＨＵＤ装置１の電源がオンされているとき、常にＤＭＤ３０の温度を監視して、低温非表示モード、低温表示モード、常温モード、高温表示モード及び高温非表示モードの何れかのモードにある。なお、常温範囲Ｔ１は、ＤＭＤ３０の動作温度範囲（この場合、−３０℃〜８０℃）Ｔ６から低温表示範囲Ｔ２と高温表示範囲Ｔ４を除いた温度範囲を指す。また、低温非表示範囲Ｔ３と高温非表示範囲Ｔ５は、ＤＭＤ３０の動作温度範囲外である。

制御部９０は、低温非表示モードにおいては、図６に示すように、ヒータ４５のみに、第一電流値Ａ１の電流を供給することで、ＤＭＤ３０を加熱するとともに、ＤＭＤ３０と光源１１への電流の供給を停止状態とする。制御部９０による制御によって、各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに電流が供給されず、３つの光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂは全て消灯された状態にある。また、ＤＭＤ３０が、オフ状態にあるとき、ＤＭＤ駆動部９５による制御によりＤＭＤ３０に電流が供給されず、ＤＭＤ３０の各ミラー素子３１は、前記中間点に保持される。第一電流値Ａ１とは、ＨＵＤ装置１において、ヒータ駆動に許容される最大電流であり、この最大電流によってヒータ４５を駆動する。低温非表示モードにおいては、ヒータ４５が、第一電流値Ａ１を供給されることで、ＤＭＤ３０の温度を迅速に上げることができる。よって、迅速にＤＭＤ３０の温度を低温非表示範囲Ｔ３から低温表示範囲Ｔ２に移行させることで、制御部９０を非表示モードから低温表示モードに移行させることができる。

制御部９０は、低温表示モードにおいては、図７に示すように、制御時間を分割した１単位であるフレームＦ毎に、照明装置１０の制御を行い、制御部９０の表示制御データに基づいてＤＭＤ駆動部９５がＤＭＤ３０の制御を行う。各フレームＦは、表示画像Ｍを表示させる表示期間Ｆａと、表示画像Ｍを表示させない非表示期間Ｆｂと、から構成される。制御部９０は、表示期間Ｆａにおいては、３つの光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのうち少なくとも何れか一つを発光させ、発光する光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを所定時間毎に切り替えるフィールドシーケンシャル方式にて照明装置１０の制御を行う。なお、各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに供給される電流は、後述する通常表示の場合を１とすると、その半分程度の電流の出力である。表示期間Ｆａにおいて各光Ｒ、Ｇ、Ｂが占める割合に基づき、照明光Ｃの色が規定される。なお、図６〜図８では、ＤＭＤ３０が、赤色の表示を行う場合を代表例として、図示している。

制御部９０は、非表示期間Ｆｂにおいては、３つの光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの全てを消灯させる。なお、非表示期間Ｆｂにおいて、制御部９０は、ＤＭＤ駆動部９５に対して表示制御データを出力し、ＤＭＤ駆動部９５がＤＭＤ３０へ駆動命令を出力し、所定周期でミラー素子３１を駆動（傾斜角度を変化）させている。これにより、ミラー素子３１が、固着してしまうことを抑制できる他、駆動（通電）による発熱によって、ＤＭＤ３０の温度が低下し、低温非表示範囲Ｔ３にならないように温度調整する作用も期待できる。

また、制御部９０は、低温表示モードにおいて、ヒータ４５をオンしている。なお、表示期間Ｆａにおいて、ヒータ４５に第一電流値Ａ１の値より低い第二電流値Ａ２を供給するとともに、非表示期間Ｆｂにおいて、ヒータ４５に第一電流値Ａ１の値以下で、かつ第二電流値Ａ２の値より高い第三電流値Ａ３を供給する。低温表示モードにおいては、ヒータ４５が、オンされることで、ＤＭＤ３０の温度を上げることができるとともに、さらに、低温表示モードの非表示期間Ｆｂにおいて、光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂへの電流の供給を停止した分をヒータ４５に供給することによって、ＤＭＤ３０の温度を上げることができる。

よって、ＤＭＤ３０の温度が、低温表示範囲Ｔ２から低温非表示範囲Ｔ３に戻ることが抑制されるとともに、ＤＭＤ３０の温度を常温範囲Ｔ１に移行させて、制御部９０を低温表示モードから常温表示モードに移行させることができる。また、表示期間Ｆａにおいて、ヒータ４５と各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂをオンするが、各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに供給する電流値を通常表示に比べて抑えることによって、ＨＵＤ装置１で消費する電流が過大となることを防止できる。

通常表示モードにおいて、ＤＭＤ３０は、制御部９０の表示制御データに基づいたＤＭＤ駆動部９５によって、フレームＦ毎に表示期間Ｆａ及び非表示期間Ｆｂを繰り返すとともに、各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂは、制御部９０が、表示期間Ｆａにおいて、３つの光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのうち少なくとも何れか一つを発光させ、発光する光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを所定時間毎に切り替えるフィールドシーケンシャル方式にて照明装置１０の制御を行う。なお、各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに供給される電流は、低温表示モードとは異なり、通常の電流の出力である。また、非表示期間Ｆｂにおいては、３つの光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの全てを消灯させる。

また、通常表示モードでは、ヒータ４５への電流の供給はなく、ヒータ４５を常にオフする。

ＤＭＤ３０の温度が、高温表示範囲Ｔ４と高温非表示範囲Ｔ５の場合、ＨＵＤ装置１は、温度調整部として、低温時のヒータ４５に代えて、冷却手段１００を駆動する。制御部９０は、高温表示モードにおいては、図７に図示のヒータを冷却手段に置き換えて説明する。

制御部９０は、制御時間を分割した１単位であるフレームＦ毎に、照明装置１０の制御を行うとともに、制御部９０の表示制御データに基づいてＤＭＤ駆動部９５がＤＭＤ３０の制御を行う。制御部９０は、表示期間Ｆａにおいては、３つの光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのうち少なくとも何れか一つを発光させ、発光する光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを所定時間毎に切り替えるフィールドシーケンシャル方式にて照明装置１０の制御を行う。なお、各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに供給される電流は、後述する通常表示の場合を１とすると、その半分程度の電流の出力である。表示期間Ｆａにおいて各光Ｒ、Ｇ、Ｂが占める割合に基づき、照明光Ｃの色が規定される。

制御部９０は、非表示期間Ｆｂにおいては、３つの光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの全てを消灯させる。なお、非表示期間Ｆｂにおいて、制御部９０の表示制御データに基づいてＤＭＤ駆動部９５は、ＤＭＤ３０へ駆動命令を出力し、所定周期でミラー素子３１を駆動（傾斜角度を変化）させている。これにより、ミラー素子３１が、固着してしまうことを抑制できる。

また、制御部９０は、高温表示モードにおいて、冷却手段１００をオンしている。なお、表示期間Ｆａにおいて、冷却手段１００に第一電流値Ａ１の値より低い第二電流値Ａ２を供給するとともに、非表示期間Ｆｂにおいて、冷却手段１００に第一電流値Ａ１の値以下で、かつ第二電流値Ａ２の値より高い第三電流値Ａ３を供給する。高温表示モードにおいては、冷却手段１００が、オンされることで、ＤＭＤ３０の温度を下げることができるとともに、さらに、高温表示モードの非表示期間Ｆｂにおいて、光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂへの電流の供給を停止した分を冷却手段１００に供給することによって、ＤＭＤ３０の温度を一層下げることができる。

よって、ＤＭＤ３０の温度が、高温表示範囲Ｔ４から高温非表示範囲Ｔ５に移行することが抑制されるとともに、ＤＭＤ３０の温度を常温範囲Ｔ１に移行させて、制御部９０を高温表示モードから常温表示モードに移行させることができる。また、表示期間Ｆａにおいて、冷却手段１００と各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂをオンするが、各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに供給する電流値を通常表示に比べて抑えることによって、ＨＵＤ装置１で消費する電流が過大となることを防止できる。

制御部９０の高温非表示モードにおける動作は、図６に図示のヒータを冷却手段に置き換えて説明する。

制御部９０は、冷却手段１００のみに、第一電流値Ａ１の電流を供給することで、ＤＭＤ３０を冷却するとともに、光源１１への電流の供給を停止状態とするとともに、制御部９０の表示制御データに基づいてＤＭＤ駆動部９５は、ＤＭＤ３０の駆動を停止状態とする。制御部９０による制御によって各光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに電流が供給されず、３つの光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂは、全て消灯された状態にある。また、ＤＭＤ３０が、オフ状態にあるとき、ＤＭＤ駆動部９５による制御によりＤＭＤ３０に電流が供給されず、ＤＭＤ３０の各ミラー素子３１は、前記中間点に保持される。ＤＭＤ３０の破損を防止する。第一電流値Ａ１とは、ＨＵＤ装置１において、冷却手段１００に許容される最大電流であり、この最大電流によって冷却手段１００を駆動する。高温非表示モードにおいては、冷却手段１００が、第一電流値Ａ１を供給されることで、ＤＭＤ３０の温度を迅速に下げることができる。よって、迅速にＤＭＤ３０の温度を高温非表示範囲Ｔ５から高温表示範囲Ｔ４に移行させることで、制御部９０を非表示モードから高温表示モードに移行させることができる。

なお、前記実施形態のＨＵＤ装置１における、低温表示モード、通常表示モード及び高温表示モードでのフレームＦ内に占める表示期間Ｆａの割合は、表示期間Ｆａ、非表示期間Ｆｂとも５０％であったが、この比率に限定されるものではなく、非表示期間Ｆｂにおける複数の画素それぞれのＯＮする期間とＯＦＦする期間との割合を変化させてもよい。

また、ＤＭＤ３０の駆動については、フレームＦ内において、表示期間Ｆａと非表示期間Ｆｂを通じて、ＯＮする期間とＯＦＦする期間を５０％となるように駆動することによって、＋１２°のオンの時間と−１２°のオフの時間が、均等となるように駆動している。このように駆動することにより、ＤＭＤ３０のミラー素子３１の固着を防止するものである。なお、ＯＮする期間とＯＦＦする期間の割り合いを厳密に５０％ずつとする必要はなく、ほぼ均等であれば、ミラー素子３１の固着を防止するには、十分である。たとえば、ＯＮする期間を４５％とＯＦＦする期間を５５％であってもよい。また、ＯＦＦする期間をＯＮする期間より長い設定の方が、たとえ、ミラー素子３１が固着した場合でも、ミラー素子３１が光を反射する方向で固着し、輝点が表示されるよりも、ミラー素子３１が光を反射しない方向で固着する可能性が高まるので、ＨＵＤ装置１の表示品位の低下を招きにくいという効果がある。

また、前記実施形態における、常温範囲Ｔ１、低温表示範囲Ｔ２、低温非表示範囲Ｔ３、高温表示範囲Ｔ４及び高温非表示範囲Ｔ５の温度範囲は、適宜変更可能である。また、前記実施形態では、所定の温度で、制御部９０による制御を切り替えていた。たとえば、−１０℃では、温度が上昇する場合は、温度が上昇する場合、−１０℃にて低温表示から通常表示に切り替え、温度が低下する場合、−１０℃にて通常表示から低温表示に切り替えていた。表示装置１の周囲の温度が、所定の温度、−１０℃、あるいは、この近辺の温度で上昇下降を繰り返す場合、制御の切り替えが頻繁に発生するおそれがあるので、たとえば、温度が上昇する場合は、所定の温度で制御を切り替えるが、一度上昇した温度が低下する場合は、所定の温度からたとえば、５℃低い温度で制御が切り替わるようにしてもよい。すなわち、温度が上昇し、−１０℃を超えて制御を切り替えた後、温度が低下する場合は、−５℃以下、あるいは、下回った場合に、制御を切り替えることで、頻繁な制御の切り替えを抑制することができる。この場合では、温度が上昇する場合は、所定の温度で、温度が低下する場合は、所定の温度より低い温度で制御を切り替えていたが、反対に、温度が低下する場合は、所定の温度で、温度が上昇する場合は、所定温度より高い温度で制御を切り替えてもよい。

前記実施形態においては、制御部９０は、表示期間Ｆａにおいて、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ及び青色光源１１ｂを駆動していたが、制御部９０は、表示期間Ｆａにおいて、３つの光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのうち２つの光源を所定のタイミングで点灯させ、残りの１つの光源を消灯した状態に維持してもよい。あるいは、１つの光源を所定のタイミングで点灯させ、残りの２つの光源を消灯した状態に維持してもよい。また、前記実施形態では、ＤＭＤ３０をＤＭＤ駆動部９５によって制御していたが、制御部９０が、ＤＭＤ駆動部９５に相当する機能を内蔵し、ＤＭＤ３０を制御するものであってもよい。

前記実施形態においては、温度センサ４１は、ＤＭＤ３０の温度を検出していたが、ＤＭＤ３０の温度に影響を及ぼすハウジング８０内又はハウジング８０周辺の温度を測定してもよい。また、ヒータ４５や冷却手段１００も、表示素子３０の温度を調整することができれば、ＤＭＤ３０と離れた位置にあってもよい。

前記実施形態では、表示装置は、車載用のＨＵＤ装置１であったが、車載用に限らず、飛行機、船等の乗り物に搭載されるＨＵＤ装置であってもよい。また、ＨＵＤ装置１からの表示光Ｎを照射する対象は、ウインドシールド２ａに限られず、専用のコンバイナであってもよい。また、表示装置は、屋内又は屋外で使用されるプロジェクタ等であってもよい。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。本発明は、以上の実施形態によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

本発明は、ＤＭＤを採用する表示装置に利用することができる。

１表示装置（ＨＵＤ装置）
２車両
２ａウインドシールド
１０照明装置
１１光源
１１ｂ青色光源
１１ｇ緑色光源
１１ｒ赤色光源
２０照明光学系
３０表示素子
３１反射部（ミラー素子）
４０温度検出部
４５温度調整部（ヒータ）
５０投射光学系
６０スクリーン
７０平面ミラー
７１凹面ミラー
８０ハウジング
９０制御部
９４照明駆動部
９５ＤＭＤ駆動部
１００冷却手段
Ａ１第一電流値
Ａ２第二電流値
Ａ３第三電流値
Ｃ照明光
Ｆフレーム
Ｆａ表示期間
Ｆｂ非表示期間
Ｍ表示画像
Ｎ表示光
ＳＦサブフレーム
Ｔ１常温範囲
Ｔ２低温表示範囲
Ｔ３低温非表示範囲
Ｔ４高温表示範囲
Ｔ５高温非表示範囲
Ｔ６動作可能温度範囲
Ｖ虚像

Claims

所定の表示画像を表示する表示装置であって、それぞれ異なる色の光を発する複数の光源と、光の反射する角度を制御可能な複数の反射部を含む表示素子と、前記複数の光源のうち何れか一つを発光させ、発光する前記光源を順次切り替えるフィールドシーケンシャル方式にて前記複数の光源から発せられる光から所望の色の照明光を生成するとともに、前記反射部を通じて前記照明光のうち前記表示画像に対応した光をスクリーンに向けて反射させる制御部と、前記表示素子の温度を検出する温度検出部と、前記表示素子の温度を調整する温度調整部と、を備え、前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度が前記表示素子の低温あるいは高温非表示範囲である場合、前記複数の光源への電流の供給を停止し、前記温度調整部のみに第一電流値の電流を供給することを特徴とする表示装置。
前記温度検出部により検出された温度が前記表示素子の動作可能温度範囲内で、かつ低温あるいは高温表示範囲内である場合に、前記制御部は、前記表示画像を表示する際、前記照明光を生成する表示期間と前記複数の光源の全てを消灯する非表示期間とを繰り返すとともに、前記表示期間において、前記温度調整部に前記第一電流値より小さい第二電流値の電流を供給し、前記複数の光源に通常の電流値より低い電流値の電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記制御部は、前記非表示期間において、前記複数の光源への電流の供給を停止し、前記温度調整部に前記第一電流値以下で、かつ第二電流値より大きい第三電流値の電流を供給することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。